JP2023028445A - Rapid-hardening admixture material and rapid-hardening cement composition - Google Patents

Rapid-hardening admixture material and rapid-hardening cement composition Download PDF

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博貴 水野
Hiroki Mizuno
隆典 山岸
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Abstract

To provide an admixture material for repair material that has both rapid-hardening property and neutralization suppression effect, and furthermore moisture permeation resistance after neutralization.SOLUTION: Provided is a rapid-hardening admixture material which contains a cement admixture material, and alkali metal salt and/or alkaline earth metal salt, and in which the cement admixture material contains one kind of or two or more kinds of non-hydraulic compounds selected from a group consisting of γ-2CaO-SiO2, 3CaO-2SiO2, α-CaO-SiO2, and calcium magnesium silicate, and the non-hydraulic compound contains Li and a content ratio of the Li is 0.001 to 1.0 mass% in terms of oxide.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、土木分野、建築分野等で用いられる急硬性混和材及び急硬性セメント組成物に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a quick-hardening admixture and a quick-hardening cement composition used in the fields of civil engineering, construction and the like.

近年コンクリート構造物が供される環境は多様化しており、構造物のライフサイクルコストの観点から種々の環境に対応可能な高耐久なコンクリートが求められてきている。 In recent years, the environments in which concrete structures are used have diversified, and from the viewpoint of the life cycle cost of structures, there is a demand for highly durable concrete that can cope with various environments.

コンクリートの耐久性を低下させる重要な原因の1つとして中性化が挙げられる。中性化は水酸化カルシウムが大気中の二酸化炭素と反応して炭酸化されることにより引き起こされる劣化現象である。 One of the important causes of deterioration of durability of concrete is neutralization. Neutralization is a degradation phenomenon caused by calcium hydroxide reacting with carbon dioxide in the atmosphere and being carbonated.

コンクリートの中性化によって問題となるのは、特に鉄筋コンクリート構造物において補強材として用いられている鉄筋の錆であり、錆が生じる時の膨張圧によって、鉄筋とコンクリートの密着性が損なわれ、コンクリートにひび割れが発生し、コンクリート構造物の耐久性を損なう原因の1つとなる点である。 The problem with neutralization of concrete is the rusting of reinforcing bars used as reinforcing materials in reinforced concrete structures. This is one of the causes of deterioration of the durability of concrete structures.

また、日本の高度経済成長期に構築されたコンクリート構造物は、現在、中性化等の劣化に対する補修が必要となってきており、今後、補修が必要な個所は益々増加することが予想される。 In addition, concrete structures built during Japan's period of high economic growth now require repair due to deterioration such as neutralization. be.

劣化したコンクリートの補修方法としては、中性化により、ひび割れにまで進行した場合、劣化部分をはつりとって、鉄筋の錆を除去した後、再度コンクリートを打設するといった補修方法を施さなければならず、補修個所に使用するコンクリートは、早期劣化が起こらぬよう高耐久なものが望まれる。 As a repair method for deteriorated concrete, if cracking has progressed due to neutralization, the deteriorated part must be removed, the rust of the reinforcing bar must be removed, and then concrete must be placed again. First of all, it is desirable that the concrete used for the repaired part is highly durable so as not to cause premature deterioration.

このような補修では、セメント及びポリマーからなるセメント組成物を用い、補修面への付着性及び耐ひび割れ性を向上させ、中性化の進行を遅らせる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In such repairs, a method has been proposed in which a cement composition consisting of cement and a polymer is used to improve adhesion to the repaired surface and crack resistance and delay the progress of neutralization (for example, Patent Document 1). reference).

しかし、近年では鉄筋コンクリート構造物の鉄筋腐食に関しては雨掛かり等の水分の浸透が鉄筋腐食に大きく影響を与えることが明らかになってきており、中性化抑制効果のみならず、中性化したコンクリートにおける水分浸透抵抗性が重要となってきている。 However, in recent years, it has become clear that penetration of moisture, such as raindrops, has a great effect on reinforcement corrosion in reinforced concrete structures. Moisture permeation resistance has become important.

また、幹線道路等の補修では、交通渋滞を緩和するために、早期の工事終了が強く望まれており、急硬性を有する材料が必要とされている。このような理由から、急硬性と中性化抑制効果、さらには中性化後の水分浸透抵抗性を兼ね備えた混和材の開発が望まれていた。 Also, in the repair of main roads and the like, early completion of construction is strongly desired in order to alleviate traffic congestion, and materials having rapid hardening properties are required. For these reasons, there has been a demand for the development of an admixture that has both rapid hardening properties, an effect of suppressing neutralization, and resistance to moisture permeation after neutralization.

特開平5-24899号公報JP-A-5-24899

本発明は上記のような状況下、急硬性と中性化抑制効果、さらには中性化後の水分浸透抵抗性を兼ね備えた急硬性混和材及び該混和材を用いた急硬性セメント組成物を提供することを課題とする。 Under the circumstances as described above, the present invention provides a rapid-hardening admixture having both rapid-hardening property, neutralization-inhibiting effect, and water penetration resistance after neutralization, and a rapid-hardening cement composition using the said admixture. The task is to provide

上記問題解決のために鋭意研究を重ねた結果、所定の割合でLiを含有する非水硬性化合物と急硬成分を併用させることによって、短時間での強度発現性と該非水硬性組成物の炭酸化に伴う緻密化によって、中性化抑制効果、さらには中性化後の水分浸透抵抗性をも発揮させる技術を開発するに至った。本発明の要旨は、以下のとおりである。
[1]γ-2CaO・SiO、3CaO・2SiO、α-CaO・SiO、及びカルシウムマグネシウムシリケートからなる群から選ばれる1種又は2種以上の非水硬性化合物を含むセメント混和材であって、前記非水硬性化合物中にLiを含有し、該Liの含有率が酸化物換算で0.001~1.0質量%であるセメント混和材とアルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩とを含有してなる急硬性混和材。
[2]前記セメント混和材100質量部中の化学組成として、LiOを0.001~1.0質量部、CaOを45~70質量部、SiOを29~54質量部、Alを0~10質量部含む上記[1]に記載の急硬性混和材。
[3]前記アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩が、それぞれ亜硝酸塩及び/又は硝酸塩である上記[1]又は[2]に記載の急硬性混和材。
[4]さらに、硬化調整剤を含有し、該硬化調整剤が無機炭酸塩、有機酸および該有機酸の塩からなる群から選ばれる1種または2種以上である上記[1]~[3]のいずれかに記載の急硬性混和材。
[5]セメントと、上記[1]~[4]のいずれかに記載の急硬性混和材とを含有してなる急硬性セメント組成物。
As a result of intensive research to solve the above problems, it was found that by combining a non-hydraulic compound containing Li at a predetermined ratio and a rapid hardening component, the strength development in a short time and the carbonation of the non-hydraulic composition We have developed a technique to exhibit the effect of suppressing the neutralization and further the moisture permeation resistance after the neutralization by the densification accompanying the densification. The gist of the present invention is as follows.
[1] A cement admixture containing one or more non-hydraulic compounds selected from the group consisting of γ-2CaO.SiO 2 , 3CaO.2SiO 2 , α-CaO.SiO 2 and calcium magnesium silicate. a cement admixture containing Li in the non-hydraulic compound and having a Li content of 0.001 to 1.0% by mass in terms of oxide, and an alkali metal salt and/or an alkaline earth metal salt; A quick-hardening admixture containing
[2] The chemical composition in 100 parts by mass of the cement admixture is 0.001 to 1.0 parts by mass of Li 2 O, 45 to 70 parts by mass of CaO, 29 to 54 parts by mass of SiO 2 and Al 2 O. The rapid-hardening admixture according to [1] above, containing 0 to 10 parts by mass of 3 .
[3] The quick-hardening admixture according to [1] or [2] above, wherein the alkali metal salt and alkaline earth metal salt are respectively nitrite and/or nitrate.
[4] The above [1] to [3], further containing a curing modifier, wherein the curing modifier is one or more selected from the group consisting of inorganic carbonates, organic acids and salts of said organic acids. ] The quick-hardening admixture according to any one of the above.
[5] A quick-hardening cement composition comprising cement and the quick-hardening admixture according to any one of [1] to [4] above.

本発明の急硬性混和材、及び急硬性セメント組成物を使用することにより、急硬性と中性化抑制効果、さらには中性化後の水分浸透抵抗性を兼ね備えた混和材及び該混和材を用いたセメント組成物を提供することができる。 By using the quick-hardening admixture and the quick-hardening cement composition of the present invention, an admixture and the admixture having both rapid hardening property, neutralization suppressing effect, and water permeation resistance after neutralization can be obtained. The cement composition used can be provided.

以下、本発明の詳細を記載する。
なお、本明細書における部や%は特に規定しない限り質量基準である。
The details of the present invention are described below.
Parts and percentages in this specification are based on mass unless otherwise specified.

[急硬性混和材]
本発明の急硬性混和材は、セメント混和材とアルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩とを含有してなる。
[Rapid hardening admixture]
The quick-hardening admixture of the present invention comprises a cement admixture and an alkali metal salt and/or an alkaline earth metal salt.

<セメント混和材>
本実施形態に係るセメント混和材は、γ-2CaO・SiO、3CaO・2SiO、α-CaO・SiO、及びカルシウムマグネシウムシリケートからなる群から選ばれる1種又は2種以上の非水硬性化合物を含む。
また、本実施形態に係るセメント混和材は、さらに非水硬性化合物中にLiを含有し、その含有率が酸化物換算で0.001~1.0%であることを特徴とする。この所定量のLiにより、C-S-H(ケイ酸カルシウム水和物)の炭酸化のうち、炭酸カルシウムの1種であるバテライトの生成が促進されると推定され、炭酸(塩)化養生によってより緻密な硬化状態が得られやすくなると考えられる。
Liの含有率としては、上記効果を奏しやすいとの観点から、酸化物換算で0.001~1.0%であり、0.005~1.0%であることが好ましく、0.010~0.90%であることがより好ましく、0.015~0.80%であることがさらに好ましい。Liの含有率が酸化物換算で0.001%未満であると炭酸化促進効果が得られない。一方、1.0%を超えるとコストが高くなってしまう。なお、酸化物換算のLiの含有率は、実施例に記載の方法にて測定することができる。
ここで、「非水硬性化合物中にLiを含有」しているとは、非水硬性化合物中に化学組成としてLiOを含む(ICP発光分光分析で存在を確認できる)が、X線回折測定ではLiOが同定されない(LiOの明確なピークが見られない)状態をいい、単に、非水硬性化合物とLi化合物とが物理的に混合された状態ではないことをいう。このような状態は、それぞれの原料を混合して1,000℃以上の高温での熱処理をすることで得られる。以下、各成分等について説明する。
<Cement admixture>
The cement admixture according to the present embodiment is one or more non-hydraulic compounds selected from the group consisting of γ-2CaO·SiO 2 , 3CaO·2SiO 2 , α-CaO·SiO 2 , and calcium magnesium silicate. including.
Further, the cement admixture according to the present embodiment is characterized by further containing Li in the non-hydraulic compound and having a content of 0.001 to 1.0% in terms of oxide. It is presumed that this predetermined amount of Li promotes the formation of vaterite, which is a type of calcium carbonate, among the carbonation of CSH (calcium silicate hydrate). It is thought that a more dense cured state can be easily obtained by.
The content of Li is 0.001 to 1.0%, preferably 0.005 to 1.0%, preferably 0.010 to 1.0% in terms of oxide, from the viewpoint that the above effects are likely to be achieved. It is more preferably 0.90%, even more preferably 0.015 to 0.80%. If the Li content is less than 0.001% in terms of oxide, the effect of promoting carbonation cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 1.0%, the cost becomes high. The content of Li in terms of oxide can be measured by the method described in Examples.
Here, "contains Li in the non-hydraulic compound" means that the non-hydraulic compound contains Li 2 O as a chemical composition (existence can be confirmed by ICP emission spectroscopic analysis), but X-ray diffraction It refers to a state in which Li 2 O is not identified by measurement (a clear peak of Li 2 O is not observed), and simply refers to a state in which a non-hydraulic compound and a Li compound are not physically mixed. Such a state can be obtained by mixing each raw material and heat-treating it at a high temperature of 1,000° C. or higher. Each component and the like will be described below.

(γ-2CaO・SiO
γ-2CaO・SiOとは、2CaO・SiOで表される化合物のうちで、低温相として知られるものであり、高温相であるα-2CaO・SiOやα’-2CaO・SiO、β-2CaO・SiOとは全く異なるものである。これらはいずれも、2CaO・SiOで表されるが、結晶構造や密度は異なっている。
(γ-2CaO-SiO 2 )
γ-2CaO.SiO 2 is a compound represented by 2CaO.SiO 2 and is known as a low temperature phase . It is completely different from β-2CaO·SiO 2 . All of these are represented by 2CaO.SiO 2 , but have different crystal structures and densities.

(3CaO・2SiO
3CaO・2SiOとは、偽ケイ灰石にCaOを含有する鉱物でランキナイトと呼ばれる。水和活性は無く化学的に安定な鉱物であるが、炭酸(塩)化促進効果が大きい。
( 3CaO.2SiO2 )
3CaO.2SiO 2 is a mineral containing CaO in pseudowollastonite and is called rankinite. Although it is a chemically stable mineral with no hydration activity, it has a large effect of promoting carbonation (salting).

(α-CaO・SiO
α-CaO・SiO(α型ワラストナイト)とは、CaO・SiOで表される化合物のうちで、高温相として知られるものであり、低温相であるβ-CaO・SiOとは全く異なるものである。これらはいずれも、CaO・SiOで表されるが、結晶構造や密度は異なっている。
(α-CaO.SiO 2 )
α-CaO·SiO 2 (α-type wollastonite) is a compound represented by CaO·SiO 2 and is known as a high-temperature phase. β-CaO·SiO 2 is a low-temperature phase. They are completely different. All of these are represented by CaO.SiO 2 , but have different crystal structures and densities.

天然に産出するワラストナイトは低温相のβ-CaO・SiOである。β-CaO・SiOは針状結晶を有し、ワラストナイト繊維等のような無機繊維質物質として利用されてはいるが、本実施形態に係るα-CaO・SiOのような炭酸(塩)化促進効果はない。 Naturally occurring wollastonite is the low temperature phase β-CaO.SiO 2 . β-CaO SiO 2 has needle- like crystals and is used as an inorganic fibrous material such as wollastonite fiber. There is no salinization promoting effect.

(カルシムマグネシウムシリケート)
カルシムマグネシウムシリケートとは、CaO-MgO-SiO系化合物を総称するものであるが、本実施形態では、3CaO・MgO・2SiO(CMS)で表されるメルヴィナイト(Merwinite)であることが好ましく、メルヴィナイトによれば大きい炭酸(塩)化促進効果が達成される。
(calcium magnesium silicate)
Calcium magnesium silicate is a general term for CaO--MgO-- SiO.sub.2 -based compounds, and in the present embodiment, it is Merwinite represented by 3CaO.MgO.2SiO.sub.2 ( C.sub.3MS.sub.2 ) . Mervinite achieves a large carbonation (salt) promoting effect.

上記のような非水硬性化合物は1種でも2種以上でもよく、当該非水硬性化合物中のLiの含有率は前述の通りであるが、非水硬性化合物が2種以上である場合、Liの含有率は、2種以上の非水硬性化合物の合計に対する該Liの酸化物換算での含有率をいう。 The above non-hydraulic compounds may be one or two or more, and the content of Li in the non-hydraulic compound is as described above. The content of refers to the content of Li in terms of oxide with respect to the total of two or more non-hydraulic compounds.

上記の非水硬性化合物の中でも、特にγ-2CaO・SiOは、製造時にダスティングと呼ばれる粉化現象をともなうため他化合物に比べて粉砕に要するエネルギーが少ないこと、長期にわたって炭酸(塩)化促進効果が大きいこと、一方、低水結合材比で高炉セメントと組み合わせた場合には中性化抑制効果が非常に大きい点で好ましい。 Among the above non-hydraulic compounds, especially γ-2CaO SiO 2 is accompanied by a pulverization phenomenon called dusting during production, so it requires less energy for pulverization than other compounds, and carbonation (salification) occurs over a long period of time. It is preferable in that it has a large acceleration effect and, on the other hand, has a very large neutralization suppressing effect when combined with blast-furnace cement at a low water binder ratio.

本実施形態に係る非水硬性化合物は、CaO原料、SiO原料、MgO原料及びLi原料を所定のモル比で配合して1000℃以上の高温で熱処理することによって得られる。
CaO原料としては、例えば、石灰石などの炭酸カルシウム、消石灰などの水酸化カルシウム、アセチレン副生消石灰などの副生消石灰、廃コンクリート塊から発生する微粉末、などが挙げられる。熱処理時の非エネルギー由来のCO排出量の削減からも、副生消石灰、廃コンクリート塊から発生する微粉末、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰など、CaOを含む産業副産物から選ばれる1種又は2種以上を利用できる。中でも他の産業副産物に比べて不純物量が少ない副生消石灰の使用がさらに好ましい。
SiO原料としては、例えば、ケイ石や粘土、さらには、シリカフュームやフライアッシュに代表されるような産業副産物として発生する様々なシリカ質ダストなどが挙げられる。
MgO原料としては、例えば、水酸化マグネシウムや塩基性炭酸マグネシウム、ドロマイトなどを挙げることができる。また、Li原料としては、炭酸リチウムなどを挙げることができる。なお、CaO原料、SiO原料、MgO原料にLiが含まれる場合は、Li原料を新たに加える必要はない。
The non-hydraulic compound according to the present embodiment is obtained by blending CaO raw material, SiO 2 raw material, MgO raw material and Li raw material in a predetermined molar ratio and heat-treating the mixture at a high temperature of 1000° C. or higher.
CaO raw materials include, for example, calcium carbonate such as limestone, calcium hydroxide such as slaked lime, by-product slaked lime such as acetylene by-product slaked lime, fine powder generated from waste concrete mass, and the like. One selected from industrial by-products containing CaO, such as by-product slaked lime, fine powder generated from waste concrete masses, municipal waste incineration ash and sewage sludge incineration ash, for the reduction of non-energy-derived CO 2 emissions during heat treatment. Alternatively, two or more types can be used. Among them, it is more preferable to use by-product slaked lime, which contains less impurities than other industrial by-products.
Examples of SiO 2 raw materials include silica stone, clay, and various siliceous dusts generated as industrial by-products such as silica fume and fly ash.
Examples of MgO raw materials include magnesium hydroxide, basic magnesium carbonate, and dolomite. Moreover, lithium carbonate etc. can be mentioned as a Li raw material. If the CaO raw material, SiO 2 raw material, or MgO raw material contains Li, it is not necessary to newly add the Li raw material.

副生消石灰としては、カルシウムカーバイド法によるアセチレンガスの製造工程で副生される副生消石灰(アセチレンガス製造方法の違いで、湿式品と乾式品がある)、カルシウムカーバイド電気炉の湿式集塵工程で捕獲されるダスト中に含まれる副生消石灰といったアセチレン副生消石灰等が挙げられる。副生消石灰は、例えば、水酸化カルシウムが65~95%(好ましくは、70~90%)で、その他に、炭酸カルシウムを1~10%、酸化鉄を0.1~6.0%(好ましくは、0.1~3.0%)含む。これらの割合は蛍光X線測定、及び示差熱重量分析(TG-DTA)で求まる質量減量分(Ca(OH):405℃~515℃付近、CaCO:650℃~765℃付近)にて確認することができる。レーザー回折・散乱法で測定する体積平均粒子径は、50~100μm程度である。さらに、JIS K 0068「化学製品の水分測定方法」中、乾燥減量法で測定される水分率は、10%以下であることが好ましい。また、CaS、A1、及びCaC・CaSなどイオウ化合物を含んでもよいが、2%以下であることが好ましい。 As by-product slaked lime, by-product slaked lime produced in the acetylene gas production process by the calcium carbide method (there are wet and dry products depending on the acetylene gas production method), and the wet dust collection process of the calcium carbide electric furnace. Examples include acetylene by-product slaked lime such as by-product slaked lime contained in the dust captured by. The by-product slaked lime contains, for example, 65 to 95% (preferably 70 to 90%) calcium hydroxide, 1 to 10% calcium carbonate, and 0.1 to 6.0% iron oxide (preferably contains 0.1 to 3.0%). These ratios are determined by fluorescent X-ray measurement and differential thermogravimetric analysis (TG-DTA) for weight loss (Ca(OH) 2 : around 405°C to 515°C, CaCO 3 : around 650°C to 765°C). can be confirmed. The volume average particle diameter measured by laser diffraction/scattering method is about 50 to 100 μm. Furthermore, in JIS K 0068 "Method for measuring water content of chemical products", the moisture content measured by the loss-on-drying method is preferably 10% or less. Further, sulfur compounds such as CaS, Al 2 S 3 and CaC 2 ·CaS may be contained, but the content is preferably 2% or less.

既述の1,000℃以上の高温での熱処理は、特に限定されるものではないが、例えば、ロータリーキルンや電気炉などによって行うことができる。その熱処理温度は、一義的に定められるものではないが、通常、1,000~1,800℃程度の範囲で行われ、1,200~1,600℃程度の範囲で行われることが多い。 The above heat treatment at a high temperature of 1,000° C. or higher is not particularly limited, but can be performed, for example, by using a rotary kiln or an electric furnace. Although the heat treatment temperature is not uniquely determined, it is usually performed in the range of about 1,000 to 1,800.degree. C., and often in the range of about 1,200 to 1,600.degree.

本実施形態は、既述の非水硬性化合物を含む産業副産物を用いることもできる。この際には不純物が共存する。このような産業副産物として、製鋼スラグ等が挙げられる。 This embodiment can also use industrial by-products containing the non-hydraulic compounds previously described. In this case, impurities coexist. Such industrial by-products include steelmaking slag and the like.

CaO原料、SiO原料、MgO原料には不純物を含む場合があるが、本発明の効果を阻害しない範囲内では特に問題とはならない。不純物の具体例としては、例えば、Al、Fe、TiO、MnO、NaO、KO、S、P、F、B、塩素などが挙げられる。また、共存する化合物としては、遊離酸化カルシウム、水酸化カルシウム、カルシウムアルミネート、カルシウムアルミノシリケート、カルシウムフェライトやカルシウムアルミノフェライト、カルシウムフォスフェート、カルシウムボレート、マグネシウムシリケート、リューサイト(KO、NaO)・Al・SiO、スピネルMgO・Al、マグネタイトFe、前述のCaS、A1、及びCaC・CaSなどのイオウ化合物などが挙げられる。 The CaO raw material, the SiO 2 raw material, and the MgO raw material may contain impurities, but they pose no particular problem as long as they do not impair the effects of the present invention. Specific examples of impurities include Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , TiO 2 , MnO, Na 2 O, K 2 O, S, P 2 O 5 , F, B 2 O 3 and chlorine. be done. Coexisting compounds include free calcium oxide, calcium hydroxide, calcium aluminate, calcium aluminosilicate, calcium ferrite, calcium aluminoferrite, calcium phosphate, calcium borate, magnesium silicate, leucite (K 2 O, Na 2 O).Al 2 O 3 .SiO 2 , spinel MgO.Al 2 O 3 , magnetite Fe 3 O 4 , sulfur compounds such as CaS, Al 2 S 3 and CaC 2 .CaS mentioned above.

これらの不純物のうち、非水硬性化合物中のS(硫黄)の含有率は酸化物(SO)換算で1.0%以下であることが好ましく、0.7%以下であることがより好ましく、さらに0.5%以下であることが好ましい。1.0%以下であることで、十分な炭酸(塩)化促進効果が得られ、また、凝結や硬化性状を適切な範囲にすることができる。酸化物(SO)換算でのSの含有率は、蛍光X線測定により測定することができる。なお、非水硬性化合物中のS(硫黄)は、酸化物換算で2%程度であれば存在していてもよい。 Among these impurities, the content of S (sulfur) in the non-hydraulic compound is preferably 1.0% or less, more preferably 0.7% or less in terms of oxide (SO 3 ). , and more preferably 0.5% or less. When the content is 1.0% or less, a sufficient effect of promoting carbonation (salting) can be obtained, and the setting and curing properties can be kept within an appropriate range. The content of S in terms of oxide (SO 3 ) can be measured by fluorescent X-ray measurement. Note that S (sulfur) in the non-hydraulic compound may be present as long as it is about 2% in terms of oxide.

また、本セメント混和材においてはその効果をより発現しやすくする観点から、化学組成として、セメント混和材100部中、LiOを0.001~1.0部、CaOを45~70部、SiOを29~54部、Alを0~10部含むことが好ましい。LiOの含有率は後述の実施例に記載の方法により測定することができる。また、CaO、SiO、Alは蛍光X線により測定することができる。
化学組成としては、セメント混和材100部中、LiOは0.002~0.5部、CaOは60~70部、SiOは30~45部、Alは0.5~5部含むことがより好ましい。さらに、化学組成として、セメント混和材100部中、LiO、CaO、SiO、及びAlの合計は、90部以上であることが好ましく、95~100部であることがより好ましい。
In addition, from the viewpoint of making the effect more likely to be expressed in the present cement admixture, the chemical composition is 0.001 to 1.0 parts of Li 2 O, 45 to 70 parts of CaO, in 100 parts of the cement admixture. It preferably contains 29 to 54 parts of SiO 2 and 0 to 10 parts of Al 2 O 3 . The Li 2 O content can be measured by the method described in Examples below. Also, CaO, SiO 2 and Al 2 O 3 can be measured by fluorescent X-rays.
As for the chemical composition, 0.002 to 0.5 parts of Li 2 O, 60 to 70 parts of CaO, 30 to 45 parts of SiO 2 and 0.5 to 5 parts of Al 2 O 3 are contained in 100 parts of the cement admixture. It is more preferable to include a part. Furthermore, as a chemical composition, the total of Li 2 O, CaO, SiO 2 and Al 2 O 3 in 100 parts of the cement admixture is preferably 90 parts or more, more preferably 95 to 100 parts. .

本混和材中の非水硬性化合物を定量する方法として、粉末X線回折法によるリートベルト法等が挙げられる。 As a method for quantifying the non-hydraulic compound in the present admixture, the Rietveld method using powder X-ray diffractometry may be used.

本セメント混和材のブレーン比表面積は特に限定されるものではないが、1,500cm/g以上が好ましく、また上限は8,000cm/g以下が好ましい。なかでも、2,000~6,000cm/gがより好ましく、4,000~6,000cm/gが最も好ましい。ブレーン比表面積が1,500cm/g以上であることで、良好な材料分離抵抗性が得られ、炭酸(塩)化促進効果が十分になる。また、8,000cm/g以下であることで粉砕する際の粉砕動力が大きくならず経済的であり、また、風化が抑制され品質の経時的な劣化を抑えることができる。 Although the Blaine specific surface area of the present cement admixture is not particularly limited, it is preferably 1,500 cm 2 /g or more, and the upper limit is preferably 8,000 cm 2 /g or less. Among them, 2,000 to 6,000 cm 2 /g is more preferable, and 4,000 to 6,000 cm 2 /g is most preferable. When the Blaine specific surface area is 1,500 cm 2 /g or more, good material separation resistance is obtained, and the carbonation (salt) promotion effect is sufficient. In addition, when it is 8,000 cm 2 /g or less, the power required for pulverization is not large, which is economical, and weathering is suppressed, so that deterioration of quality over time can be suppressed.

<アルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩>
本発明で使用し得るアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩としては、特に限定されず、亜硝酸塩、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、酢酸塩等が挙げられ、これらのうち、亜硝酸塩又は硝酸塩であることが好ましい。
本発明で使用する亜硝酸塩及び/又は硝酸塩(以下、「硝酸塩類」という。)は、セメントと混和することで、急硬性を付与するものであれば、特に限定されないが、具体的には、亜硝酸塩や硝酸塩のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩が挙げられ、そのうち、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、及びカルシウム塩の使用が経済的に好ましい。
本発明では、これらのうちの1種又は2種以上が使用可能であるが、リチウム塩及びカルシウム塩が、アルカリ骨材反応を助長しない点からより好ましく、特に、亜硝酸リチウムを用いた場合、急硬性が最も顕著であり、最も好ましい。
<Alkali metal salt and/or alkaline earth metal salt>
Alkali metal salts and alkaline earth metal salts that can be used in the present invention are not particularly limited, and include nitrites, nitrates, sulfates, carbonates, acetates, and the like. Preferably.
The nitrite and/or nitrate (hereinafter referred to as "nitrates") used in the present invention is not particularly limited as long as it imparts rapid hardening when mixed with cement. Specifically, Alkali metal salts or alkaline earth metal salts of nitrites and nitrates may be mentioned, of which the use of lithium, sodium, potassium and calcium salts is economically preferred.
In the present invention, one or more of these can be used, but lithium salts and calcium salts are more preferable because they do not promote the alkali-aggregate reaction. Rapid hardening is most prominent and most preferred.

アルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩の使用量は、特に限定されないが、急硬性混和材100部中、5~70部が好ましく、20~50部がより好ましい。5部以上であると十分な急硬性が得られ、70部以下であるとコンクリートの流動性が損なわれず、施工の点で有利となる。 The amount of alkali metal salt and/or alkaline earth metal salt used is not particularly limited, but is preferably 5 to 70 parts, more preferably 20 to 50 parts, per 100 parts of the quick-hardening admixture. When it is 5 parts or more, sufficient rapid hardening is obtained, and when it is 70 parts or less, the fluidity of concrete is not impaired, which is advantageous in terms of construction.

<硬化調整剤>
本発明の急硬性混和材は硬化調整剤を含んでいてもよい。
硬化調整剤としては、特に限定されないが、無機炭酸塩、有機酸および該有機酸の塩からなる群から選ばれる1種または2種以上であることが好ましい。
例えば、無機炭酸塩としては、アルカリ金属の炭酸塩や重炭酸塩等が挙げられ、有機酸としては、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、リンゴ酸等のオキシカルボン酸やこれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アルミニウム塩、アンモニウム塩等が挙げられる。
<Curing modifier>
The quick-hardening admixture of the present invention may contain a hardening modifier.
Although the curing modifier is not particularly limited, it is preferably one or more selected from the group consisting of inorganic carbonates, organic acids and salts of said organic acids.
For example, inorganic carbonates include carbonates and bicarbonates of alkali metals, and organic acids include oxycarboxylic acids such as citric acid, tartaric acid, gluconic acid and malic acid, alkali metal salts thereof, and alkali metal salts. Examples include earth metal salts, aluminum salts, ammonium salts and the like.

硬化調整剤の配合量は特に限定されるものではないが、通常、急硬性混和材100部に対して5部以内で用いることが好ましく、2部以内で用いることがより好ましく、0.1部~1部の範囲で用いられることが特に好ましい。。硬化調整剤が不足すると可使時間が短くなることがあり、硬化調整剤を過剰に配合すると強度発現性が十分でない場合がある。 Although the amount of the curing modifier is not particularly limited, it is usually preferably used within 5 parts, more preferably within 2 parts, and 0.1 part with respect to 100 parts of the quick-hardening admixture. It is particularly preferred to be used in the range of to 1 part. . If the curing modifier is insufficient, the pot life may be shortened.

<遅延剤>
本発明の急硬性混和材は遅延剤を含んでいてもよい。
本発明で使用する遅延剤とは、特に限定されないが、セメントの凝結を調整し、施工中のコンクリートの流動性を損なわせないためのものであり、凝結調整剤ということもできる。遅延剤としては、有機物と無機物のいずれも使用可能である。
<Retardant>
The quick-setting admixture of the present invention may contain a retardant.
The retarder used in the present invention is not particularly limited, but it is for adjusting the setting of cement and not impairing the fluidity of concrete during construction, and can also be called a setting adjusting agent. Both organic and inorganic retardants can be used.

有機物の具体例としては、カルボン酸、オキシモノカルボン酸、オキシ多価カルボン酸、及びポリカルボン酸又はそれらの塩等の有機酸の使用が可能である。
カルボン酸としては、飽和又は不飽和のカルボン酸であり、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマール酸、及びヘプタン酸等が挙げられ、オキシモノカルボン酸としては、ヘプトン酸、グルコン酸、及びグリコール酸等が挙げられる。
Specific examples of organic substances that can be used include organic acids such as carboxylic acids, oxymonocarboxylic acids, oxypolycarboxylic acids, polycarboxylic acids, and salts thereof.
Carboxylic acids include saturated or unsaturated carboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, maleic acid, fumaric acid, and heptanoic acid. Examples include heptonic acid, gluconic acid, and glycolic acid.

また、オキシ多価カルボン酸としては、リンゴ酸、酒石酸、及びクエン酸等が挙げられ、ポリカルボン酸としては、アクリル酸や無水マレイン酸などの共縮合物が挙げられる。 Examples of oxypolycarboxylic acids include malic acid, tartaric acid, and citric acid, and examples of polycarboxylic acids include cocondensates of acrylic acid and maleic anhydride.

さらには、上記の有機酸の塩も使用可能であり、たとえばリチウム、ナトリウム、及びカリウム等のアルカリ金属塩、マグネシウム、及びカルシウム等のアルカリ土類金属塩、並びに、亜鉛、銅、アルミニウム、並びにアンモニウム等の塩等が挙げられる。 In addition, salts of the above organic acids can also be used, for example alkali metal salts such as lithium, sodium and potassium, alkaline earth metal salts such as magnesium and calcium, and zinc, copper, aluminum and ammonium salts. and the like.

無機物の具体例としては、リン酸、フッ化水素酸、ホウ酸などの無機酸、リン酸塩、酸化亜鉛、酸化鉛、及び珪フッ化マグネシウム、ケイフッ化ナトリウム等の珪フッ化物、並びに、氷晶石やカルシウムフロロアルミネート等のフッ素含有鉱物等が使用できる。 Specific examples of inorganic substances include inorganic acids such as phosphoric acid, hydrofluoric acid, and boric acid, phosphates, zinc oxide, lead oxide, and silicofluorides such as magnesium silicofluoride and sodium silicofluoride, and ice. Fluorine-containing minerals such as crystallite and calcium fluoroaluminate can be used.

本発明では、これらのうちの1種又は2種以上が使用可能であるが、特に、クエン酸又はその塩、グルコン酸又はその塩、及び、酒石酸又はその塩等を使用することが好ましい。 In the present invention, one or more of these can be used, but it is particularly preferred to use citric acid or its salts, gluconic acid or its salts, and tartaric acid or its salts.

遅延剤の使用量は、特に限定されないが、急硬性混和材100部中、0.1~10部が好ましく、0.3~5部がより好ましい。 The amount of the retarder used is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10 parts, more preferably 0.3 to 5 parts, per 100 parts of the quick-hardening admixture.

[急硬性セメント組成物]
本発明における急硬性セメント組成物は、セメントと上述の急硬性混和材とを含有してなる。
本発明の急硬性セメント組成物中の急硬性混和材の使用量は、特に限定されるものではないが、通常、セメントと急硬性混和材からなるセメント組成物100部に対して、3~20部が好ましく、7~15部がより好ましい。3部以上であると本発明の効果が十分に得られ、20部以下であると、長期強度発現性が損なわれない。
[Quick-hardening cement composition]
The quick-hardening cement composition in the present invention contains cement and the above-described quick-hardening admixture.
The amount of the quick-hardening admixture used in the quick-hardening cement composition of the present invention is not particularly limited, but usually 3 to 20 parts per 100 parts of the cement composition comprising cement and the quick-hardening admixture. parts are preferred, and 7 to 15 parts are more preferred. When the amount is 3 parts or more, the effects of the present invention are sufficiently obtained, and when the amount is 20 parts or less, long-term strength development is not impaired.

<セメント>
本発明で使用するセメントは特に限定されないが、ポルトランドセメントを含有するセメントを用いることが好ましく、たとえば普通、早強、超早強、低熱、または中庸熱などの各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに高炉水砕スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、あるいは、ポルトランドセメントに石灰石粉末などを混合した石灰石フィラーセメントなどが挙げられる。
<Cement>
The cement used in the present invention is not particularly limited, but it is preferable to use cement containing Portland cement. Examples include various mixed cements obtained by mixing water granulated slag, fly ash, or silica, or limestone filler cements obtained by mixing Portland cement with limestone powder or the like.

また、本発明では、セメント及び本発明の急硬性混和材からなる急硬性セメント組成物に細骨材を混合することも可能であり、細骨材の種類は特に限定されないが、例えば、石灰砂、珪砂、川砂、海砂、山砂、砕砂等が使用でき、最大粒径は、5mm以下が好ましく、2.5mm以下がより好ましい。 In addition, in the present invention, it is possible to mix fine aggregates with a quick-hardening cement composition comprising cement and the quick-hardening admixture of the present invention, and the type of fine aggregates is not particularly limited. , silica sand, river sand, sea sand, mountain sand, crushed sand, etc. can be used, and the maximum particle size is preferably 5 mm or less, more preferably 2.5 mm or less.

本発明では、本発明の急硬性混和材及び急硬性セメント組成物に、砂、砂利等の骨材の他に、減水剤、AE減水剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、膨張材、収縮低減剤、高分子エマルジョン、ベントナイトやゼオライト等の粘土鉱物、ハイドロタルサイト等のイオン交換体等のうちの1種又は2種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。 In the present invention, in addition to aggregates such as sand and gravel, water reducing agents, AE water reducing agents, high performance AE water reducing agents, high performance AE water reducing agents and antifoaming agents are added to the quick-hardening admixture and the quick-hardening cement composition of the present invention. agents, thickeners, rust inhibitors, antifreeze agents, expansion agents, shrinkage reducing agents, polymer emulsions, clay minerals such as bentonite and zeolite, and ion exchangers such as hydrotalcite, etc. can be used as long as the object of the present invention is not substantially impaired.

本発明における水の使用量は、急硬性セメント組成物100部に対して水を20~60部とすることが好ましい。水が20部以上であると、十分な流動性が得られ、60部以下であると、十分な強度が担保される。 The amount of water used in the present invention is preferably 20 to 60 parts of water per 100 parts of the quick-hardening cement composition. When the amount of water is 20 parts or more, sufficient fluidity is obtained, and when it is 60 parts or less, sufficient strength is ensured.

本発明において、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、V型ミキサ及びナウターミキサ等の使用が可能である。 In the present invention, the method of mixing each material is not particularly limited, and each material may be mixed at the time of construction, or may be partially or wholly mixed in advance. As a mixing device, any existing device can be used, for example, a tilting mixer, an omni mixer, a Henschel mixer, a V-type mixer, a Nauta mixer, and the like can be used.

実験例1
(1)セメント混和材の作製
下記のようにしてセメント混和材1~15を作製した。
Experimental example 1
(1) Production of Cement Admixtures Cement admixtures 1 to 15 were produced as follows.

(1-1)セメント混和材1~3(Li含有γ-2CaO・SiO
試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の二酸化ケイ素とをモル比2:1で混合し、さらに混合物に対してLiの含有率が酸化物(LiO)換算で、表1の記載(内割置換)となるように試薬1級の炭酸リチウムを混合し、1,400℃で2時間熱処理し、室温まで放置して、ブレーン比表面積が4,000cm/gのセメント混和材1~3を作製した。
(1-1) Cement admixtures 1 to 3 (Li-containing γ-2CaO SiO 2 )
First-grade reagent calcium carbonate and reagent first-grade silicon dioxide were mixed at a molar ratio of 2:1, and the content of Li in the mixture in terms of oxide (Li 2 O) was calculated as shown in Table 1 (of which Cement admixtures 1 to 3 having a Blaine specific surface area of 4,000 cm 2 /g were mixed with reagent grade 1 lithium carbonate so as to have a split substitution), heat-treated at 1,400° C. for 2 hours, and left to stand at room temperature. was made.

(1-2)セメント混和材4~6(Li含有3CaO・2SiO
試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の二酸化ケイ素とをモル比3:2で混合し、さらに混合物に対してLiの含有率が酸化物(LiO)換算で表1の記載(内割置換)となるように試薬1級の炭酸リチウムを混合し、1,400℃で2時間熱処理し、室温まで放置して、ブレーン比表面積が4,000cm/gのセメント混和材4~6を作製した。
(1-2) Cement admixtures 4 to 6 (Li-containing 3CaO 2SiO 2 )
First-grade reagent calcium carbonate and reagent first-grade silicon dioxide are mixed at a molar ratio of 3:2, and the content of Li in the mixture is calculated in terms of oxide (Li 2 O) described in Table 1 (inner division substitution), heat-treated at 1,400° C. for 2 hours, left to stand at room temperature, and cement admixtures 4 to 6 having a Blaine specific surface area of 4,000 cm 2 /g. made.

(1-3)セメント混和材7~9(Li含有α-CaO・SiO
試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の二酸化ケイ素とを1:1のモル比で混合し、さらに混合物に対してLiの含有率が酸化物(LiO)換算で表1の記載(内割置換)となるように試薬1級の炭酸リチウムを混合し、1,500℃で2時間熱処理し、室温まで放置して、ブレーン比表面積が4,000cm/gのセメント混和材7~9を作製した。
(1-3) Cement admixtures 7 to 9 (Li-containing α-CaO SiO 2 )
First-grade reagent calcium carbonate and reagent first-grade silicon dioxide were mixed at a molar ratio of 1:1, and the content of Li in the mixture was determined in terms of oxide (Li 2 O) described in Table 1 (of which Cement admixtures 7 to 9 having a Blaine specific surface area of 4,000 cm 2 /g were mixed with reagent grade 1 lithium carbonate so as to have a split substitution), heat-treated at 1,500° C. for 2 hours, and left to stand at room temperature. was made.

(1-4)セメント混和材10~12(Li含有3CaO・MgO・2SiO
試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の酸化マグネシウムと試薬1級の二酸化ケイ素とを3:1:2のモル比で混合し、さらに混合物に対してLiの含有率が酸化物(LiO)換算で表1の記載(内割置換)となるように試薬1級の炭酸リチウムを混合し、1,400℃で2時間熱処理し、室温まで放置して、ブレーン比表面積が4,000cm/gのセメント混和材10~12を作製した。
(1-4) Cement admixtures 10 to 12 (Li-containing 3CaO/MgO/2SiO 2 )
Reagent grade 1 calcium carbonate, reagent grade 1 magnesium oxide, and reagent grade 1 silicon dioxide are mixed in a molar ratio of 3:1:2, and the content of Li in the mixture is adjusted to oxide (Li 2 O ) Reagent class 1 lithium carbonate was mixed so that the conversion would be as described in Table 1 (internal substitution), heat treated at 1,400 ° C. for 2 hours, left to stand at room temperature, and Blaine specific surface area was 4,000 cm 2 / g of cement admixtures 10 to 12 were produced.

(1-5)セメント混和材13(β-2CaO・SiO
試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の二酸化ケイ素とをモル比2:1で混合し、1,400℃で2時間熱処理し、室温まで放置して、粉砕してXRDでγ-2CaO・SiOのピークが確認されなくなるまで同様の熱処理を繰り返した。β-2CaO・SiOのみのピークが確認された後、ブレーン比表面積が4,000cm/gのセメント混和材13を作製した。
(1-5) Cement admixture 13 (β-2CaO/SiO 2 )
Reagent grade 1 calcium carbonate and reagent grade 1 silicon dioxide are mixed at a molar ratio of 2:1, heat-treated at 1,400° C. for 2 hours, allowed to stand at room temperature, pulverized and analyzed by XRD to obtain γ-2CaO SiO. The same heat treatment was repeated until the peak of 2 was no longer confirmed. After confirming the peak of β-2CaO·SiO 2 alone, a cement admixture 13 having a Blaine specific surface area of 4,000 cm 2 /g was produced.

(1-6)セメント混和材14(γ-2CaO・SiO
試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の二酸化ケイ素とをモル比2:1で混合し、1,400℃で2時間熱処理し、室温まで放置して、ブレーン比表面積が4,000cm/gのγ-2CaO・SiOを作製した。
(1-6) Cement admixture 14 (γ-2CaO/SiO 2 )
Reagent grade 1 calcium carbonate and reagent grade 1 silicon dioxide were mixed at a molar ratio of 2:1, heat-treated at 1,400°C for 2 hours, and left to stand at room temperature to obtain a Blaine specific surface area of 4,000 cm 2 /g. of γ-2CaO SiO 2 was produced.

(1-7)セメント混和材15(LiO+γ-2CaO・SiO
試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の二酸化ケイ素とをモル比2:1で混合し、1,400℃で2時間熱処理し、室温まで放置して、ブレーン比表面積が4,000cm/gのγ-2CaO・SiOを作製した。
また、試薬1級の炭酸リチウムを1,400℃で2時間熱処理し、室温まで放置してLiO粉末を作製した。
LiOが0.1%(内割置換)となるようにLiO粉末(試薬1級の炭酸リチウムを1,400℃で2時間熱処理したもの)を、上記γ-2CaO・SiOに対して内割混合して、セメント混和材を作製した。
(1-7) Cement admixture 15 (Li 2 O+γ-2CaO.SiO 2 )
Reagent grade 1 calcium carbonate and reagent grade 1 silicon dioxide were mixed at a molar ratio of 2:1, heat-treated at 1,400°C for 2 hours, and left to stand at room temperature to obtain a Blaine specific surface area of 4,000 cm 2 /g. of γ-2CaO SiO 2 was produced.
Lithium carbonate of reagent grade 1 was heat-treated at 1,400° C. for 2 hours and left to stand at room temperature to prepare Li 2 O powder.
Li 2 O powder (reagent class 1 lithium carbonate heat-treated at 1,400 ° C. for 2 hours) is added to the above γ-2CaO SiO 2 so that Li 2 O becomes 0.1% (internal substitution). A cement admixture was produced by internal mixing.

なお、各セメント混和材における酸化物換算のLi含有率は、ICP発光分光分析装置(日立ハイテクサイエンス社製、VISTA-PRO)によって測定した。そして、SPEX社XSTC-22 ICP用混合液を希釈して用いた絶対検量線法から、仕込み量と同量のLi含有率であることを確認している。なお、測定条件は下記のとおりである。
・Li測定波長:670.783nm
・BG補正:フィッティングカーブ法
・検量線用標準溶液:SPEX社XSTC-22 ICP用混合液を希釈して使用検量線範囲:0-5mg/L(0mg/L,0.1mg/L,0.5mg/L,1mg/L,5mg/Lの5点検量線)
・絶対検量線法で定量
The oxide-equivalent Li content in each cement admixture was measured by an ICP emission spectrometer (VISTA-PRO, manufactured by Hitachi High-Tech Science). Then, from the absolute calibration curve method using a diluted SPEX company XSTC-22 ICP mixed solution, it was confirmed that the Li content was the same as the charged amount. In addition, the measurement conditions are as follows.
・ Li measurement wavelength: 670.783 nm
・ BG correction: fitting curve method ・ Standard solution for calibration curve: SPEX XSTC-22 ICP mixed solution diluted and used Calibration curve range: 0-5 mg / L (0 mg / L, 0.1 mg / L, 0. 5 mg/L, 1 mg/L, 5 mg/L 5-point calibration curve)
・Quantification by absolute calibration curve method

(2)混和材の炭酸化反応率評価
各混和材5gを蒸発皿に秤量し、JIS A 1153に準じて7日間、炭酸化養生(室温20℃、相対湿度60%、5%-CO濃度)した。7日間の炭酸化養生後、示差熱重量分析(NETZSCH社製、2020SA型)を用いて、試料重量50±2mg、室温から1,000℃まで昇温速度10℃/分、窒素フロー環境下で熱重量分析(TG)を行った。CaCO生成量(炭酸化反応率)は、TG曲線における650℃~765℃付近の減量分をCaCOの脱炭酸による減量として各試料の炭酸化反応率を次式より算出した。結果を表1に示す。
炭酸化反応率(%)=[ΔmCaCO3/(m-m1,000)]×100.09/44.01×100
(ΔmCaCO3:炭酸カルシウムの脱炭酸量(mg)、m:測定に用いた試料量(mg)、m1,000:1,000℃までの質量減少量(mg))
(2) Evaluation of carbonation reaction rate of admixture 5 g of each admixture was weighed in an evaporating dish and subjected to carbonation curing for 7 days according to JIS A 1153 (room temperature 20 ° C., relative humidity 60%, 5%-CO 2 concentration )bottom. After carbonation curing for 7 days, using a differential thermogravimetric analysis (manufactured by NETZSCH, model 2020SA), the sample weight was 50 ± 2 mg, the temperature was raised from room temperature to 1,000 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and under a nitrogen flow environment. Thermogravimetric analysis (TG) was performed. For the amount of CaCO 3 produced (carbonation reaction rate), the carbonation reaction rate of each sample was calculated from the following formula, assuming that the weight loss in the vicinity of 650° C. to 765° C. in the TG curve was the weight loss due to decarboxylation of CaCO 3 . Table 1 shows the results.
Carbonation reaction rate (%) = [Δm CaCO3 / (m 0 - m 1,000 )] x 100.09/44.01 x 100
(Δm CaCO3 : amount of decarboxylation of calcium carbonate (mg), m 0 : amount of sample used for measurement (mg), m 1,000 : amount of mass loss up to 1,000° C. (mg))

(3)XRD測定によるバテライト量の測定
上記7日間の炭酸化養生後の混和材について、粉末X線回折(リガク社製、SmartLab)によってバテライト量を測定した。セメント混和材に酸化アルミニウムや酸化マグネシウム等の内部標準物質を所定量添加し、めのう乳鉢で充分混合したのち、粉末X線回折測定を実施した。測定結果を定量ソフトで解析し、バテライト含有量を求めた。定量ソフトには、リガク社製の「SmartlabStudio II」を用いた。結果を表1に示す。
(3) Measurement of vaterite content by XRD measurement The vaterite content of the admixture after the carbonation curing for 7 days was measured by powder X-ray diffraction (manufactured by Rigaku, SmartLab). A predetermined amount of an internal standard substance such as aluminum oxide or magnesium oxide was added to the cement admixture, thoroughly mixed in an agate mortar, and then subjected to powder X-ray diffraction measurement. The measurement results were analyzed with quantitative software to determine the vaterite content. Rigaku's "Smartlab Studio II" was used as the quantification software. Table 1 shows the results.

Figure 2023028445000001
Figure 2023028445000001

実験例2(実験No.2-1~2-31)
表1に示すセメント混和材を70部、亜硝酸リチウム30部を混合して急硬性混和材とした。さらに、表2の配合の該急硬性混和材及び残部をセメントとして100部としたセメント組成物を用い、水/セメント組成物比=50%、セメント組成物/砂比=1/3のモルタルを調製して、材齢1日及び28日の圧縮強度、並びに中性化深さを測定した。結果を表2に併記する。
Experimental Example 2 (Experiment Nos. 2-1 to 2-31)
70 parts of the cement admixture shown in Table 1 and 30 parts of lithium nitrite were mixed to obtain a quick-hardening admixture. Furthermore, a mortar with a water/cement composition ratio of 50% and a cement composition/sand ratio of 1/3 was prepared using the rapid-hardening admixture having the composition shown in Table 2 and a cement composition with the remainder being 100 parts as cement. After preparation, the compressive strength and neutralization depth at 1 day and 28 days of material age were measured. The results are also shown in Table 2.

<使用材料>
セメント:市販品、普通ポルトランドセメント
硝酸塩類:市販品、亜硝酸リチウム
遅延剤: 市販品、クエン酸
水:水道水
細骨材:ISO679準拠、標準砂
<Materials used>
Cement: commercial product, ordinary Portland cement Nitrates: commercial product, lithium nitrite retardant: commercial product, citric acid water: tap water Fine aggregate: ISO679 compliant, standard sand

<測定方法>
・圧縮強度:4×4×16cmの供試体を作製し、JIS A 1108に準じて材齢1日及び材齢28日の強度を測定した。打設温度は20℃とした。
・中性化深さ:4×4×16cmの供試体を作製し、20℃水中にて材齢28日まで養生した後、30℃、相対湿度60%、炭酸ガス濃度10%の環境下で促進中性化した。6ヵ月後に供試体を輪切りにし、フェノールフタレイン溶液を断面に塗布し、表面から着色部までの中性化深さを測定し、中性化抑制効果を評価した。
<Measurement method>
· Compressive strength: A specimen of 4 × 4 × 16 cm was produced, and the strength was measured according to JIS A 1108 at the age of 1 day and at the age of 28 days. The casting temperature was 20°C.
・ Neutralization depth: A specimen with a size of 4 × 4 × 16 cm was prepared, cured in water at 20 ° C until the age of 28 days, and then placed in an environment of 30 ° C, relative humidity of 60%, and carbon dioxide gas concentration of 10%. Promoted neutralization. After 6 months, the specimen was cut into round slices, a phenolphthalein solution was applied to the cross section, and the neutralization depth from the surface to the colored portion was measured to evaluate the neutralization inhibitory effect.

Figure 2023028445000002
Figure 2023028445000002

実験例3(実験No.3-1~3-9)
表3に示す混和材種を70部、亜硝酸リチウム30部を配合し、これに表3に示す種類と量の遅延剤を配合して急硬性混和材を調製した。次いで、該急硬性混和材10部とセメント90部からなる組成物を用いて流動保持率を評価した。結果を表3に示す。なお、その他の評価項目については前記実施例と同様である。
・流動保持率:環境温度20℃でのフロー値の経時変化にて評価した。JIS R 5201のフロー試験に準拠し、練り直後と30分経過後のフロー値から算出した。
流動保持率 =(30分後経過後のフロー値/練直後のフロー値)×100
Experimental Example 3 (Experiment Nos. 3-1 to 3-9)
70 parts of the admixture shown in Table 3 and 30 parts of lithium nitrite were blended, and a retarder of the type and amount shown in Table 3 was blended to prepare a quick-hardening admixture. Next, a composition comprising 10 parts of the quick-hardening admixture and 90 parts of cement was used to evaluate fluidity retention. Table 3 shows the results. Other evaluation items are the same as those in the above example.
- Fluidity retention rate: Evaluated by the change in flow value over time at an ambient temperature of 20°C. Based on the flow test of JIS R 5201, it was calculated from the flow value immediately after kneading and after 30 minutes.
Fluid retention = (flow value after 30 minutes / flow value immediately after kneading) x 100

<使用材料>
遅延剤A:市販品、クエン酸
遅延剤B:市販品、グルコン酸
遅延剤C:市販品、グルコン酸ナトリウム
遅延剤D:市販品、酒石酸
遅延剤E:遅延剤Aと遅延剤Dの1:1(質量比)の混合物
<Materials used>
Retardant A: commercial product, citric acid retardant B: commercial product, gluconic acid retardant C: commercial product, sodium gluconate retardant D: commercial product, tartaric acid retardant E: retarder A and retarder D 1: 1 (mass ratio) mixture

Figure 2023028445000003
Figure 2023028445000003

実験例4(実験No.4-1~4-10)
上記急硬性混和材を添加したコンクリートにおける中性化有無による物質(水分)移動抵抗性について評価を実施した。なお中性化した試験体は完全に中性化したものを使用している。
Experimental Example 4 (Experiment Nos. 4-1 to 4-10)
The mass (moisture) transfer resistance of the concrete to which the above quick-hardening admixture was added was evaluated depending on whether it was neutralized or not. The neutralized test specimens used were completely neutralized.

表4に示す急硬性混和材を用いて、普通セメントと急硬性混和材からなるセメント組成物100部中、急硬性セメント混和材を表4に示す使用量となるように配合し、JIS R 5201に準じてモルタルΦ100×200mmの円柱試験体を作製した。試験体側面をアルミテープでシールし、上下面を開放した。吸水方法は試験体下面1cmまでを水浴に浸漬させ、浸漬後24時間で割裂し、水分の浸透深さをノギスを用いて計測した。結果を表4に示す。 Using the rapid-hardening admixture shown in Table 4, the rapid-hardening cement admixture was blended in the amount shown in Table 4 in 100 parts of the cement composition consisting of ordinary cement and the rapid-hardening admixture, and JIS R 5201. A cylindrical test piece of mortar Φ100×200 mm was prepared according to. The sides of the specimen were sealed with aluminum tape, and the top and bottom surfaces were opened. As for the water absorption method, the lower surface of the test piece was immersed in a water bath up to 1 cm, and the test piece was split 24 hours after the immersion, and the penetration depth of water was measured using a vernier caliper. Table 4 shows the results.

Figure 2023028445000004
Figure 2023028445000004

表1の結果から、本発明の急硬性混和材は炭酸化反応率が高く、バテライトの生成量が高いことがわかる。
また、表2の結果から、これら本発明の急硬性混和材を用いて調製したモルタルは、圧縮強度が高く、中性化深さが小さいことがわかる。すなわち、本発明の急硬性混和材を用いることで、短時間での強度発現性と良好な耐中性化性を示すことがわかる。
これに対し、比較例として提示したセメント混和材13~15では、圧縮強度が小さく、中性化深さが深いことがわかる。
また、表3の結果から、遅延剤を添加することで、流動保持率が良好となることがわかる。
さらに、表4の結果から、本発明の急硬性混和材を用いた急硬性セメント組成物は、水分浸透深さが浅く、優れた水分浸透抵抗性を兼ね備えることがわかる。
From the results in Table 1, it can be seen that the quick-hardening admixture of the present invention has a high carbonation reaction rate and a high production amount of vaterite.
The results in Table 2 also show that the mortars prepared using these quick-hardening admixtures of the present invention have a high compressive strength and a small neutralization depth. That is, it can be seen that the use of the quick-hardening admixture of the present invention exhibits strength development in a short period of time and good resistance to neutralization.
In contrast, the cement admixtures 13 to 15 presented as comparative examples have low compressive strength and deep neutralization depths.
Moreover, from the results in Table 3, it can be seen that the addition of the retarder improves the fluidity retention rate.
Furthermore, from the results in Table 4, it can be seen that the quick-hardening cement composition using the quick-hardening admixture of the present invention has a shallow water penetration depth and excellent water penetration resistance.

本発明の急硬性混和材および急硬性セメント組成物によれば、短期強度の発現を達成することができ、かつ優れた中性化抑制効果を示すことができる。さらに、中性化後の水分浸透抵抗性にも優れることから、土木又は建築におけるコンクリート材料、特に補修材として好適である。 According to the quick-hardening admixture and the quick-hardening cement composition of the present invention, short-term strength can be achieved, and an excellent neutralization suppressing effect can be exhibited. Furthermore, since it is excellent in moisture permeation resistance after neutralization, it is suitable as a concrete material in civil engineering or construction, especially as a repair material.

Claims (5)

γ-2CaO・SiO、3CaO・2SiO、α-CaO・SiO、及びカルシウムマグネシウムシリケートからなる群から選ばれる1種又は2種以上の非水硬性化合物を含むセメント混和材であって、前記非水硬性化合物中にLiを含有し、該Liの含有率が酸化物換算で0.001~1.0質量%であるセメント混和材とアルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩とを含有してなる急硬性混和材。 A cement admixture containing one or more non-hydraulic compounds selected from the group consisting of γ-2CaO·SiO 2 , 3CaO·2SiO 2 , α-CaO·SiO 2 , and calcium magnesium silicate, A cement admixture containing Li in a non-hydraulic compound and having a Li content of 0.001 to 1.0% by mass in terms of oxide, and an alkali metal salt and/or an alkaline earth metal salt. A rapid hardening admixture. 前記セメント混和材100質量部中の化学組成として、LiOを0.001~1.0質量部、CaOを45~70質量部、SiOを29~54質量部、Alを0~10質量部含む請求項1に記載の急硬性混和材。 The chemical composition in 100 parts by mass of the cement admixture is 0.001 to 1.0 parts by mass of Li 2 O, 45 to 70 parts by mass of CaO, 29 to 54 parts by mass of SiO 2 , and 0 parts by mass of Al 2 O 3. The quick-hardening admixture according to claim 1, containing up to 10 parts by mass. 前記アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩が、それぞれ亜硝酸塩及び/又は硝酸塩である請求項1又は2に記載の急硬性混和材。 3. The quick-hardening admixture according to claim 1, wherein said alkali metal salt and alkaline earth metal salt are respectively nitrite and/or nitrate. さらに、硬化調整剤を含有し、該硬化調整剤が無機炭酸塩、有機酸および該有機酸の塩からなる群から選ばれる1種または2種以上である請求項1~3のいずれか1項に記載の急硬性混和材。 4. The composition according to any one of claims 1 to 3, further comprising a curing modifier, wherein said curing modifier is one or more selected from the group consisting of inorganic carbonates, organic acids and salts of said organic acids. The quick-hardening admixture described in . セメントと、請求項1~4のいずれか1項に記載の急硬性混和材とを含有してなる急硬性セメント組成物。

A quick-hardening cement composition comprising cement and the quick-hardening admixture according to any one of claims 1 to 4.

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