JP2022531090A - 短い凝結時間のアルミネートで強化されたタイプiポルトランドセメントおよびそれから生産されたセメントボード - Google Patents
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Abstract
Description
水性セメント質スラリーの凝結から形成された連続層を備えるセメントボードを提供し、水性セメント質スラリーは、
水、
セメント質反応性粉末であって、
60~100重量%のタイプIポルトランドセメント、および
アルミン酸カルシウムまたはスルホアルミン酸カルシウム以外のアルミン酸塩添加剤を含む凝結促進剤であって、セメント質反応性粉末の0.1~10重量%に等しい量の、凝結促進剤を含む、セメント質反応性粉末を含む。
水、セメント質反応性粉末、および凝結促進剤を組み合わせて、水性セメント質スラリーを形成することを含むセメント質組成物を加工するための方法を提供し、
セメント質反応性粉末は、
60~100重量%のタイプIポルトランドセメントを含み、
凝結促進剤は、アルミン酸カルシウムまたはスルホアルミン酸カルシウム以外のアルミン酸塩添加剤を含み、凝結促進剤は、セメント質反応性粉末の0.1~10重量%に等しい量で提供される。
水性セメント質スラリーを未凝結の連続層として配置することと、
未凝結の連続層を凝結させて、約10分以下の所望の最終凝結時間でセメントボードを形成することと、を含み得る。
図1Aおよび1Bは、それぞれの本発明に従って作製されたセメントボード10の斜視図および側面断面図を示す。図1Bを参照すると、セメントボード10は、多孔質支持体14aと14bとの間に配置された凝結セメント質組成物を含む連続層12を含み得る。凝結したセメント質組成物は、本明細書の他の場所でさらに詳細に記載されるように、アルミン酸塩添加剤を含む水性セメント質スラリーの凝結の後に形成され得る。
本開示は、主にまたは完全にタイプIポルトランドセメントと、アルミン酸カルシウムまたはスルホアルミン酸カルシウム以外のアルミン酸塩添加剤を含む凝結促進剤とを含むセメント質組成物を提供する。特に、本開示は、水と、60~100重量%のタイプIポルトランドセメントを含むセメント質反応性粉末と、アルミン酸カルシウムまたはスルホアルミン酸カルシウム以外のアルミン酸塩添加剤を含む凝結促進剤であって、セメント質反応性粉末の0.1~10重量%に等しい量の、凝結促進剤と、を含む水性セメント質スラリーを提供する。有利なことに、本開示の水性セメント質スラリーは、約10分以下の最終凝結時間を特徴とし得、それによって、特に連続製造プロセスによるセメントボードおよび他のキャストコンクリート製品の便利な製作を容易にする。
ASTM C618-97は、ポゾランを、それ自体はセメントの価値をほとんどまたはまったく有さないが、微細に分割された形態で、かつ水の存在下で、常温で水酸化カルシウムと化学的に反応して、セメント特性を有する化合物を形成する、幅広いクラスのケイ質またはケイ質/アルミニウム材料として定義する。水酸化カルシウムおよび水と反応するポゾランの能力の定量化は、ポゾラン活性を測定することによって与えられる。
ポゾラン材料とは対照的に、骨材および充填剤は、不活性である。例えば、フライアッシュ、シリカフュームなどの鉱物添加剤は、ポルトランドセメントと反応するが、骨材および填剤は反応しない。例えば、炭酸カルシウムは、不活性でポゾランではない鉱物添加剤である。開示されたセメント質反応性粉末および水性セメント質スラリーは、急速凝結構成成分を定義し得るが、当業者には、使用目的および用途に応じて他の材料が含まれ得ることが理解されるであろう。
本発明では、遅延剤を好ましく使用することができる。好適な遅延剤には、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、クエン酸、グルコネート、およびそれらの混合物からなる群の少なくとも1つのメンバーが含まれ得る。好ましくは、遅延剤は、クエン酸ナトリウムまたはクエン酸カリウムなどのクエン酸のアルカリ金属塩から選択される。好ましいクエン酸アルカリ金属は、クエン酸カリウムおよびクエン酸ナトリウム、ならびに特にクエン酸トリカリウム一水和物およびクエン酸トリナトリウム一水和物である。そのような遅延剤は、比較的良好な流動性を有し、あまりに速く硬くならない(すなわち、室温を超える温度で混合した後、5~10分より速く硬くならない)水性セメント質スラリーをもたらし、同時に良好な初期圧縮強度を達成する。
任意選択で、無機凝結促進剤は、セメント質反応性粉末または水性セメント質スラリーに含まれ得る。そのような無機凝結促進剤の例には、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、塩化カルシウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、亜硝酸リチウム、硫酸アルミニウム、ポリホスフェートなどが含まれる。セメントボードの留め具の腐食が懸念される場合は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを避ける必要がある。しかしながら、本発明には、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、塩化カルシウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、亜硝酸リチウム、硫酸アルミニウム、ポリホスフェートなどのうちのいずれか1つ以上が存在しない。本発明には、硫酸アルミニウムが存在しない場合がある。本発明には、炭酸リチウム、硫酸アルミニウム、またはそれらの組み合わせが存在しない場合がある。本発明には、塩化カルシウム、ケイ酸ナトリウム、またはそれらの組み合わせが存在しない場合がある。本発明には、糖と炭酸リチウムとの組み合わせが存在しない場合がある。
減水剤(高性能減水剤)は、好ましくは、本明細書に開示されるセメント質反応性粉末および水性セメント質スラリーに用いられる。高範囲減水剤としても既知の高性能減水剤は、十分に分散した粒子懸濁液が必要な場合に使用される化学混和剤である。これらのポリマーは、粒子の分離(砂利、粗い砂、および微細な砂)を避け、本明細書に開示される水性セメント質スラリー内の流動特性(レオロジー)を改善するための分散剤として使用される。高性能減水剤を含めることによって、スラリーの作業性に実質的に影響を与えることなく、水対セメントの比率を低減することが可能である。
任意選択で、1つ以上の空気連行剤(液体発泡剤としても既知)をセメント質反応性粉末または水性セメント質スラリーに添加して、その場での気泡(泡)形成を促すことができる。空気連行剤は、典型的には、凝結後にコンクリート内の微細な気泡を意図的に捕捉するために使用される界面活性剤である。あるいは、空気連行剤を用いて、泡(泡水)を外部から生成することができ、これは、生成物の密度を低減するために、本明細書に開示される水性セメント質スラリーを形成するために使用され得る。好ましくは、外部から泡を生成するために、空気連行剤、空気、および水が混合されて、好適な泡生成装置内で泡を形成する。
所望される場合、収縮制御剤、着色剤、粘度調整剤(増粘剤)、および内部硬化剤などの他の化学混和剤が、セメント質反応性粉末または水性セメント質スラリーに添加され得る。
水性セメント質スラリーの凝結は、ASTM C266試験手順で指定されたギルモア針を使用して測定される場合、最初および最終凝結時間によって特徴付けられる。最終凝結時間はまた、コンクリート製品、例えば、コンクリートパネルが十分に硬質化し、そのためコンクリート床または道路の場合、取り扱うことまたは輸送することができる時間に対応する。比較的高い初期(3~5時間)の圧縮強度は、変形することなくより高い応力に耐えることができるため、コンクリート材料にとって有利であり得る。当業者には、最終凝結時間に達した後、硬化反応が長期間継続し得ることが理解されるであろう。
本明細書に記載のセメントボードは、
水性セメント質スラリーの凝結から形成された連続層を備え得、水性セメント質スラリーは、
水、
セメント質反応性粉末であって、
60~100重量%のタイプIポルトランドセメント、および
アルミン酸カルシウムまたはスルホアルミン酸カルシウム以外のアルミン酸塩添加剤を含む凝結促進剤であって、セメント質反応性粉末の0.1~10重量%に等しい量の、凝結促進剤を含む、セメント質反応性粉末を含む。
水性セメント質スラリーを操作するための方法、例えば、セメントボードを製作するための方法もまた、本明細書で企図される。本明細書の開示に従ってセメントボードは有利に製作され得るが、他のタイプのプレキャストコンクリート製品もまた好適に製作され得ることが理解されるべきである。
水、セメント質反応性粉末、および凝結促進剤を組み合わせて、水性セメント質スラリーを形成することを含み得、
セメント質反応性粉末は、
60~100重量%のタイプIポルトランドセメント、および
アルミン酸カルシウムまたはスルホアルミン酸カルシウム以外のアルミン酸塩添加剤を含む凝結促進剤であって、セメント質反応性粉末の0.1~10重量%に等しい量で提供される、凝結促進剤を含む。
水性セメント質スラリーを未凝結の連続層として配置することと、
未凝結の連続層を凝結させて、約10分以下の最終凝結時間でセメントボードを形成することと、を含み得る。
本発明の様々な態様が、以下の条項によって記載される。
条項1.セメントボードであって、
水性セメント質スラリーの凝結から形成された連続層を備え、水性セメント質スラリーが、
水と、
セメント質反応性粉末であって、
60~100重量%のタイプIポルトランドセメント、および
アルミン酸カルシウムまたはスルホアルミン酸カルシウム以外のアルミン酸塩添加剤を含む凝結促進剤であって、セメント質反応性粉末の0.1~10重量%に等しい量の、凝結促進剤を含む、セメント質反応性粉末と、を含む、セメントボード。
水とセメント質反応性粉末とを組み合わせて、水性セメント質スラリーを形成することを含み、
セメント質反応性粉末が、
60~100重量%のタイプIポルトランドセメント、および
アルミン酸カルシウムまたはスルホアルミン酸カルシウム以外のアルミン酸塩添加剤を含む凝結促進剤であって、セメント質反応性粉末の0.1~10重量%に等しい量で提供される、凝結促進剤を含む、方法。
水性セメント質スラリーを未凝結の連続層として配置することと、
未凝結の連続層を凝結させて、約10分以下の最終凝結時間でセメントボードを形成することと、をさらに含む、条項16~20のいずれか一項に記載の方法。
Claims (10)
- セメントボードであって、
水性セメント質スラリーの凝結から形成された連続層を備え、前記水性セメント質スラリーが、
水と、
セメント質反応性粉末であって、
60~100重量%のタイプIポルトランドセメント、および
アルミン酸カルシウムまたはスルホアルミン酸カルシウム以外のアルミン酸塩添加剤を含む凝結促進剤であって、前記セメント質反応性粉末の0.1~10重量%に等しい量の、凝結促進剤を含む、セメント質反応性粉末と、を含む、セメントボード。 - 前記アルミン酸塩添加剤が、アルミン酸アンモニウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、アルミン酸マグネシウム、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるアルミン酸塩を含む、請求項1に記載のセメントボード。
- 前記アルミン酸塩添加剤が、前記水性セメント質スラリー内のアルミン酸塩前駆体から形成され、前記アルミン酸塩前駆体が、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、ベーマイト(AlO(OH))、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載のセメントボード。
- 前記セメント質反応性粉末が、80~100重量%のタイプIポルトランドセメントを含む、請求項1に記載のセメントボード。
- 前記セメント質反応性粉末が、合計で最大10重量%のタイプIIポルトランドセメントおよびタイプIIIポルトランドセメントを有する、請求項1に記載のセメントボード。
- 前記セメント質反応性粉末には、タイプIIIポルトランドセメントが存在しない、請求項1に記載のセメントボード。
- 前記セメント質反応性粉末には、タイプIIポルトランドセメントが存在せず、タイプIIIセメントが存在しない、請求項1に記載のセメントボード。
- 前記セメント質反応性粉末には、スルホアルミン酸カルシウムが実質的に含まれず、アルミン酸カルシウムが実質的に含まれず、ホウ酸バリウムが存在せず、炭酸リチウムが存在せず、硫酸アルミニウムが存在せず、ポリビニルアルコールが存在せず、ポリビニルアルコールポリ酢酸ビニルが存在せず、ポリヒドロキシ芳香族化合物が存在せず、ポリカルボン酸含有化合物が存在せず、ポリカルボン酸含有化合物の塩が存在せず、アスコルビン酸が存在せず、アスコルビン酸の塩が存在せず、炭酸リチウムが存在せず、硫酸アルミニウムが存在しない、請求項1に記載のセメントボード。
- セメント質組成物を加工するための方法であって、
水とセメント質反応性粉末とを組み合わせて、水性セメント質スラリーを形成することを含み、
前記セメント質反応性粉末が、
60~100重量%のタイプIポルトランドセメント、および
アルミン酸カルシウムまたはスルホアルミン酸カルシウム以外のアルミン酸塩添加剤を含む凝結促進剤であって、前記セメント質反応性粉末の0.1~10重量%に等しい量で提供される、凝結促進剤を含む、方法。 - 前記アルミン酸塩添加剤が、アルミン酸アンモニウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、アルミン酸マグネシウム、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択されるアルミン酸塩を含む、請求項9に記載の方法。
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