JP2012240874A

JP2012240874A - セメント組成物

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Publication number: JP2012240874A
Application number: JP2011111278A
Authority: JP
Inventors: Shingo Hebimi; 眞悟蛇見; Toru Matsuo; 透松尾; Akira Ono; 晃大野
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2012-12-10
Anticipated expiration: 2031-05-18
Also published as: JP5709046B2

Abstract

【課題】本発明は、セメント硬化体材料のこわばりを短時間で生じさせることができるセメント組成物を提供することを課題とする。
【解決手段】１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＸ₂（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）を含むクリンカと、水酸化カルシウムと、硫酸ナトリウムとが含まれており、前記水酸化カルシウムと硫酸ナトリウムとが合計で２．０質量％以上３．５質量％以下含まれ、１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＸ₂（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）が１０質量％以上３０質量％以下含まれていることを特徴としている。
【選択図】なし

Description

本発明は、コンクリートやモルタルなどに用いられるセメント組成物に関する。

コンクリートやモルタルなどのセメント硬化体の材料として、短時間で所定の強度が得られる速硬性セメントが多く用いられている。
このような速硬性セメントとしては、特許文献１〜特許文献３に記載されているようなカルシウムアルミネートを速硬成分として含む速硬性セメントが知られている。

これらの速硬性セメントを用いたセメント硬化体は、短時間で所定の強度が得られるために、特に、構造物や道路舗装などの補強や補修用材料、あるいは止水材、注入材、吹きつけ材などとしての用途に広く用いられる。

ところで、セメント硬化体を施工する場合には、作業性を確保するために、ある程度の流動性を保つことと、作業後にはすみやかに凝結することの両方の性能が要求されるが、かかるセメント組成物の流動性および凝結性の強さは、施工するセメント硬化体によって要求される強さが異なる。

例えば、吹き付け材として用いるモルタルの場合には、流動性が高い状態が長時間続くと、垂直な壁面などに吹き付けた後にモルタルが流れ落ちるなどの不都合が生じるため、施工後には、短時間で、ある程度の硬さにまで凝結する凝結性が要求される。
すなわち、施工後短時間で流れ落ちない程度のこわばりが生じることが要求される。

前記のような速硬性セメントは、短時間で硬化して所定の強度が得られるものの、一般的には、凝結を開始してから凝結が終了するまでの時間が比較的長いという性質がある。
よって、速硬性セメントを吹き付けモルタルに用いた場合には、施工直後に十分なこわばりがセメント硬化体材料には生じず、流れ落ちの抑制が不十分である。

一般的に、セメント硬化体材料の流動性を高める場合には、例えば、特許文献４または特許文献５に記載されているように凝結遅延剤などの混和剤をセメント組成物に添加することで、比較的容易に行うことが可能であるが、前記のようなこわばりを短時間で生じさせることは、混和剤などをセメント組成物に添加することでは難しい。

特開平６−１１５９８６号公報特開平９−２６８０３７号公報特開２００３−３４５６９号公報特開２００６−２７３７００号公報特開２００４−２６２７１８号公報

そこで、本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、セメント硬化体材料のこわばりを短時間で生じさせることができるセメント組成物を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明のセメント組成物は、１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＸ₂（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）を含むクリンカと、水酸化カルシウムと、硫酸ナトリウムとが含まれており、前記水酸化カルシウムと硫酸ナトリウムとが合計で２．０質量％以上３．５質量％以下含まれ、１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＸ₂（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）が１０質量％以上３０質量％以下含まれていることを特徴としている。

前記のようなセメント組成物は、水を添加して混練してセメント硬化体材料とした場合に、短時間で凝結し、こわばりが生じるため、施工後にダレが生じることがなく、作業性が良好である。

本発明のセメント組成物においては、硫酸カルシウム半水和物が０質量％を超えて１．０質量％未満含まれていることが好ましい。

硫酸カルシウム半水和物を含むことによって、こわばりの程度を調整できるという利点があると同時に、前記範囲内の含有量であれば、短時間でこわばりを生じさせることを阻

本発明によれば、こわばりを短時間で生じさせることができるセメント組成物が得られる。

以下、本発明に係る実施形態について説明する。
まず、本実施形態のセメント組成物は、１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＸ₂（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）を含むクリンカと、水酸化カルシウムと、硫酸ナトリウムとが含まれており、前記水酸化カルシウムと硫酸ナトリウムとが合計で２．０質量％以上３．５質量％以下含まれ、１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＸ₂（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）が１０質量％以上３０質量％以下含まれているセメント組成物である。

前記クリンカとしては、１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＸ₂（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）を含むクリンカであって、２種類以上のクリンカを混合した２成分系クリンカや、速硬成分を含んだ１種類のクリンカからなる１成分系クリンカなどが挙げられる。
前記クリンカの中でも、前記１成分系クリンカを用いることが、施工後短時間での強度発現性に優れているため、好ましい。

前記水酸化カルシウム源としては、例えば、消石灰などを用いることができる。
消石灰としては、好ましくは水酸化カルシウム含有率９５％以上の公知の市販品、工業製品などを適宜用いることができる。

前記硫酸ナトリウム源としては、純度９５％以上、粉末または粒子状の公知の市販品、工業製品などを適宜用いることができる。

本実施形態のセメント組成物には、さらに、硫酸カルシウム半水和物を含んでいても良い。硫酸カルシウム半水和物を含むことでこわばりの程度を調整できるという利点がある。
硫酸カルシウム半水和物としては、半水石膏として市販されているものを使用することができる。半水石膏は、純度９５％以上の粉末または粒子状のものであって、天然石膏、再生石膏などを原料とする公知の市販品、工業製品などの中から適宜用いることができる。

前記水酸化カルシウムは、セメント組成物中に、０．２５質量％〜１．５質量％、好ましくは０．３質量％〜１．２質量％、特に好ましくは、０．５質量％〜１．０質量％含まれるように配合されていることが、凝結時間を効果的に短くできるため好ましい。

前記硫酸ナトリウムは、セメント組成物中に、１．０質量％〜３．５質量％、好ましくは１．５質量％〜３．０質量％、特に好ましくは、１．７５質量％〜２．５０質量％含まれるように配合されていることが、凝結時間を効果的に短くできるため好ましい。

前記硫酸カルシウム半水和物を含む場合には、セメント組成物中に硫酸カルシウム半水和物として０質量％を超えて１．５質量％未満、好ましくは０．０１質量％以上１．０質量％未満含まれるように配合されていることが好ましい。

前記クリンカ、水酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、好ましくは硫酸カルシウム半水和物は、公知の方法、例えば、粉砕装置で粉砕し、該粉砕物を混合装置で混合することで均一に粉砕、混合された本実施形態のセメント組成物(セメント)を製造することができる。

前記クリンカと、水酸化カルシウムと、硫酸ナトリウムと、好ましくは硫酸カルシウム半水和物とを混合して得られたセメント組成物は、１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＸ₂（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）を所定量含むセメントとなる。
前記１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＸ₂（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）が１０質量％以上３０質量％以下、好ましくは１５質量％以上２８質量％以下含むことにより短時間で強度が得られる速硬性セメントとしてのセメント組成物が得られる。
尚、本実施形態でいうセメント組成物とは、前記セメントおよび該セメントに後述する他の成分を混合したものを含む意味である。

本実施形態のセメント組成物には、さらに骨材を混合してもよい。
前記骨材としては、目的とするセメント硬化体に応じて、コンクリートやモルタルに一般的に用いられる細骨材または/および粗骨材であれば、特に制限されることなく用いることができる。
例えば、砂や砂利などの天然骨材、砕石などの人工骨材、あるいは再生骨材などから適宜選択して用いることができる。

本実施形態のセメント組成物には、さらに分散剤、減水剤などの各種混和剤を混合してもよい。

本実施形態のセメント組成物には、さらに各種混和材を混合してもよい。前記混和材としては高炉セメント、フライアッシュセメントなどが挙げられる。

次に、本実施形態のセメント組成物を用いて、セメント硬化体を製造する方法について説明する。

前記のような各成分からなるセメント組成物に、所定の水／セメント比率になるように水を添加して、セメント硬化体材料とする。

尚、本実施形態において、セメント硬化体材料とは、未硬化のセメントコンクリート（フレッシュコンクリート）、セメントモルタルまたはセメントミルクを指し、セメントに対し必要に応じて適宜骨材などが添加されてなるセメント組成物と水とを混合して調製されたものをいう。

前記水の添加量は、例えば、セメント硬化体をコンクリートとして用いる場合には、Ｗ/Ｃ（水/セメント比率）＝２５〜６０％、セメント硬化体をモルタルとして用いる場合には、Ｗ／Ｃ（水／セメント比率）＝２０〜５５％となるような量であることが好ましい。

尚、本実施形態における水/セメント比率とは、セメントの質量に対する水の質量の比率をいう。

前記セメント硬化体材料は、用途に合わせた条件で混練しセメント硬化体として各種施工方法によって施工する。例えば、吹きつけモルタル用の硬化体材料の場合には、公知の吹付け施工装置によって、吹き付け施工を行なう。
本実施形態のセメント硬化体材料は、凝結するまでの時間が短く、施工後短時間でこわばりが生じるため、流動性が低下して、吹き付け後にモルタルが流れ落ちることが防止できる。

以下、本発明の実施例について説明する。

（セメント組成物）
本実施例で用いたセメントはまず下記材料を用いてセメントを製造した。
クリンカ：１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＦ₂を超速硬成分として２７質量％含有する１成分系クリンカ
硫酸ナトリウム：試薬、和光純薬工業株式会社製
水酸化カルシウム：試薬、和光純薬工業株式会社製
半水石膏：試薬、和光純薬工業株式会社製

各材料は、クリンカを２０ｋｇ、他の成分は表１に示す量をそれぞれ準備し、クリンカをボールミルで粉砕した後、他の材料と共に、Ｖ型混合機に投入して均一に混ざるまで混合した。

さらに、前記各セメントに、骨材（６号ケイ砂）を細骨材比率（s/a）が１.１５％となるように混合してセメント組成物を得た。
前記セメント組成物中の１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＦ₂の含有量は２６質量％であった。

かかるセメント組成物に、水／セメント比率５０％となるように混練水を加えて時間１分間、温度２０℃で混練した。
混練装置はＪＩＳＲ５２０１で規定するホバートミキサーを用いて各実施例および比較例のセメント硬化体材料を得た。

（フロー試験）
フロー試験は、前記各実施例および比較例のセメント硬化体材料を、ＪＩＳＲ５２０１に規定する「モルタルの強度試験方法」に従って行った。
結果を表１に示す。

（貫入試験）
前記各実施例および比較例について、ＪＩＳＲ５２０１付属書Ｉに記載の方法に従って貫入試験を行った。
測定用の針は、同ＪＩＳに規定するプランジャー付きのビカー針（始発針）を用いた。前記方法に従って練混ぜたセメント硬化体材料を、同ＪＩＳに規定するセメントペースト容器（高さ４０ｍｍ）に充填し、前記ビカー針を上から垂直に貫入させ、前記ビカー針の先端と前記容器の底面との距離を測定した。
この測定を各試験例につき、前記練混ぜの水をセメント組成物に注入した時を０分として、２５分および３５分後に測定を行った。
結果を表１に示す。

各実施例のセメント硬化体材料は、２５分後にはすでにこわばりが生じていたが、各比較例は２５分ではいずれもこわばりが生じていない。
つまり、各実施例では凝結してこわばりが生じるまでの時間が比較例に比べて短いことがあきらかである。

Claims

１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＸ₂（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）を含むクリンカと、水酸化カルシウムと、硫酸ナトリウムとが含まれており、前記水酸化カルシウムと硫酸ナトリウムとが合計で２．０質量％以上３．５質量％以下含まれ、１１ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＸ₂（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）が１０質量％以上３０質量％以下含まれていることを特徴とするセメント組成物。
硫酸カルシウム半水和物が０質量％を超えて１．０質量％未満含まれている請求項１に記載のセメント組成物。