JP2710359B2 - 低アルカリセメント組成物及び上水道ライニング管 - Google Patents
低アルカリセメント組成物及び上水道ライニング管Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、低アルカリセメント組成物、詳しくは土
木、建築分野に使用されるもので、作業性が良好で短期
・長期材令での強度発現と安定性に優れた低アルカリセ
メント組成物及びモルタルライニング管、特にアルカリ
の溶出によるpH抑制を目的とする上水道ライニング管に
関する。
木、建築分野に使用されるもので、作業性が良好で短期
・長期材令での強度発現と安定性に優れた低アルカリセ
メント組成物及びモルタルライニング管、特にアルカリ
の溶出によるpH抑制を目的とする上水道ライニング管に
関する。
〈従来の技術とその課題〉 現在、土木・建築分野では普通ポルトランドセメント
が広く使用されており、高炉セメントやフライアツシユ
セメント等も使用されている（例えば特開昭51−64620
号公報など）。
が広く使用されており、高炉セメントやフライアツシユ
セメント等も使用されている（例えば特開昭51−64620
号公報など）。
これらはいずれも、3CaO・SiO2,2CaO・SiO2及び3CaO
・Al2O3などの鉱物を主成分とし、水和硬化時にCa(OH)2
を生成し、その水和硬化体を水に浸漬するとpHが10以上
となるものであつた。
・Al2O3などの鉱物を主成分とし、水和硬化時にCa(OH)2
を生成し、その水和硬化体を水に浸漬するとpHが10以上
となるものであつた。
この高アルカリ性は、土木・建築構造物の鉄筋を保護
する役割を果しているが、GRCにおけるガラス繊維の劣
化や上水道ライニング管における飲料水のpH値の上昇等
課題があつた。
する役割を果しているが、GRCにおけるガラス繊維の劣
化や上水道ライニング管における飲料水のpH値の上昇等
課題があつた。
本発明者は、セメントの高アルカリ性が弊害となる用
途に使用できるセメント組成物及びライニング管を提供
すべく種々検討した結果、特定の成分を併用することに
よつて、前記課題を解消できる知見を得て本発明を完成
するに至つた。
途に使用できるセメント組成物及びライニング管を提供
すべく種々検討した結果、特定の成分を併用することに
よつて、前記課題を解消できる知見を得て本発明を完成
するに至つた。
〈課題を解決するための手段〉 即ち、本発明は、カルシウムアルミネート50〜90重量
部、硫酸アルミニウム30〜５重量部、アルカリ金属炭酸
塩類30〜１重量部からなる組成物100重量部に対しアル
カリ金属硫酸塩類を0.1〜10重量部配合してなる低アル
カリセメント組成物であり、カルシウムアルミネート50
〜90重量部、硫酸アルミニウム20〜５重量部、アルカリ
金属炭酸塩類20〜１重量部及び高炉スラグ40〜２重量部
を配合してなる低アルカリセメント組成物であり、更に
は、それらを用いてライニングした上水道ライニング管
である。
部、硫酸アルミニウム30〜５重量部、アルカリ金属炭酸
塩類30〜１重量部からなる組成物100重量部に対しアル
カリ金属硫酸塩類を0.1〜10重量部配合してなる低アル
カリセメント組成物であり、カルシウムアルミネート50
〜90重量部、硫酸アルミニウム20〜５重量部、アルカリ
金属炭酸塩類20〜１重量部及び高炉スラグ40〜２重量部
を配合してなる低アルカリセメント組成物であり、更に
は、それらを用いてライニングした上水道ライニング管
である。
以下本発明を詳しく説明する。
本発明にかかるカルシウムアルミネート（以下Caアル
ミネートという）は、CaOをＣ、Al2O3をＡとすると、例
えば、C3A、C12A7、CA、CA2、CA6及びC4AF等と示される
鉱物が挙げられる。本発明において使用できるCaアルミ
ネートは前記鉱物に限られるものではなく、ＣとＡの重
量比を連続的にとることができる。なかでもC/Aが3/7〜
5/3の範囲が好ましく、この範囲に入るものとしてC12A7
やCAがあげられる。
ミネートという）は、CaOをＣ、Al2O3をＡとすると、例
えば、C3A、C12A7、CA、CA2、CA6及びC4AF等と示される
鉱物が挙げられる。本発明において使用できるCaアルミ
ネートは前記鉱物に限られるものではなく、ＣとＡの重
量比を連続的にとることができる。なかでもC/Aが3/7〜
5/3の範囲が好ましく、この範囲に入るものとしてC12A7
やCAがあげられる。
又、通常のアルミナセメントは本発明のCaアルミネー
トに含まれる。
トに含まれる。
本発明のCaアルミネートは、結晶形でも無定形でも使
用可能である。又、Caアルミネートの粉末度は強度発現
面からブレーン比表面積で2,000cm2/g以上が好ましい。
用可能である。又、Caアルミネートの粉末度は強度発現
面からブレーン比表面積で2,000cm2/g以上が好ましい。
本発明にかかる硫酸アルミニウム（以下硫酸Alとい
う）は、無水塩、含水塩いずれでも良く、水溶液の形で
も使用可能である。粉末で使用する時は、28メツシユ以
下が好ましく、200メツシユ以下がより好ましい。具体
的には、浄水剤等工業用途に使用される硫酸ばんどなど
が使用できる。
う）は、無水塩、含水塩いずれでも良く、水溶液の形で
も使用可能である。粉末で使用する時は、28メツシユ以
下が好ましく、200メツシユ以下がより好ましい。具体
的には、浄水剤等工業用途に使用される硫酸ばんどなど
が使用できる。
本発明にかかるアルカリ金属炭酸塩類（以下炭酸塩と
いう）はCaCO3、Na2CO3、K2CO3、NaHCO3及びKHCO3等で
あつて、無水塩、含水塩いずれでも良く、水溶液の形で
も使用できる。
いう）はCaCO3、Na2CO3、K2CO3、NaHCO3及びKHCO3等で
あつて、無水塩、含水塩いずれでも良く、水溶液の形で
も使用できる。
粉末で使用する時は28メツシユ以下が好ましく、200
メツシユ以下がより好ましい。特にCaCO3は可使時間が
十分取れるため好ましく、工業用石灰石粉が利用でき
る。
メツシユ以下がより好ましい。特にCaCO3は可使時間が
十分取れるため好ましく、工業用石灰石粉が利用でき
る。
炭酸カルシウムは、CaCO3 60％以上、特に90％以上の
ものが好ましい。
ものが好ましい。
本発明にかかるアルカリ金属硫酸塩類（以下硫酸塩と
いう）とは硫酸カルシウム（セツコウ）、硫酸ナトリウ
ム、硫酸カリウム、硫酸カリウムアルミニウム（カリウ
ム明ばん）及び硫酸ナトリウムアルミニウム（ナトリウ
ム明ばん）等であつて、無水塩、含水塩いずれでも良
く、水溶液の形でも使用できる。粉末で使用する時は28
メツシユ以下が好ましく、200メツシユ以下がより好ま
しい。
いう）とは硫酸カルシウム（セツコウ）、硫酸ナトリウ
ム、硫酸カリウム、硫酸カリウムアルミニウム（カリウ
ム明ばん）及び硫酸ナトリウムアルミニウム（ナトリウ
ム明ばん）等であつて、無水塩、含水塩いずれでも良
く、水溶液の形でも使用できる。粉末で使用する時は28
メツシユ以下が好ましく、200メツシユ以下がより好ま
しい。
強度発現性より硫酸ナトリウム及び／又は硫酸カリウ
ムが好ましい。
ムが好ましい。
本発明にかかる高炉スラグ（以下スラグという）は、
高炉水枠スラグであつて、塩基度が1.5以下、ガラス化
率50％以上が好ましい。粉末度はブレーン比表面積で2,
000cm2/g以上が好ましく、強度発現性より3,500cm2/g以
上がより好ましい。
高炉水枠スラグであつて、塩基度が1.5以下、ガラス化
率50％以上が好ましい。粉末度はブレーン比表面積で2,
000cm2/g以上が好ましく、強度発現性より3,500cm2/g以
上がより好ましい。
各々の配合割り合いはCaアルミネートは50〜90重量
部、硫酸アルミニウム30〜５重量部、炭酸塩30〜１重量
部から成る混合物100重量部に対し硫酸塩を0.1〜10重量
部の範囲が作業性（可使時間）、硬化性、強度発現性及
びpH抑制面から好ましい。
部、硫酸アルミニウム30〜５重量部、炭酸塩30〜１重量
部から成る混合物100重量部に対し硫酸塩を0.1〜10重量
部の範囲が作業性（可使時間）、硬化性、強度発現性及
びpH抑制面から好ましい。
硫酸Alが５重量部未満では強度発現及びpH抑制効果が
乏しく好ましくない。炭酸塩が１重量部未満では作業性
が不十分で、30重量部を越えると硬化遅延を生じるため
好ましくない。
乏しく好ましくない。炭酸塩が１重量部未満では作業性
が不十分で、30重量部を越えると硬化遅延を生じるため
好ましくない。
硫酸塩が0.1重量部未満では硬化遅延を生じ、10重量
部を越えると急結性となり作業性が悪くなるため好まし
くない。
部を越えると急結性となり作業性が悪くなるため好まし
くない。
又、Caアルミネートが50重量部未満では強度発現が悪
くなるため好ましくない。
くなるため好ましくない。
さらに、Caアルミネート50〜90重量部、硫酸Al20〜５
重量部、炭酸塩20〜１重量部及びスラグ40〜２重量部が
好ましく、Caアルミネート70〜85重量部、硫酸Ａ15〜
９重量部、炭酸塩10〜２重量部及びスラグ10〜５重量部
が作業性（可使時間）、硬化性、強度発現性及びpH抑制
面からより好ましい。
重量部、炭酸塩20〜１重量部及びスラグ40〜２重量部が
好ましく、Caアルミネート70〜85重量部、硫酸Ａ15〜
９重量部、炭酸塩10〜２重量部及びスラグ10〜５重量部
が作業性（可使時間）、硬化性、強度発現性及びpH抑制
面からより好ましい。
硫酸Alが５重量部未満では強度発現及びpH抑制効果が
乏しく、好ましくない。炭酸塩が１重量部未満では作業
性が不十分で、20重量部を越えると硬化遅延を生じるた
め好ましくない。スラグ２重量部未満では硬化遅延を生
じ、40重量部を越えるとpH抑制効果が乏しくなるため好
ましくない。
乏しく、好ましくない。炭酸塩が１重量部未満では作業
性が不十分で、20重量部を越えると硬化遅延を生じるた
め好ましくない。スラグ２重量部未満では硬化遅延を生
じ、40重量部を越えるとpH抑制効果が乏しくなるため好
ましくない。
Caアルミネートが50重量部未満では強度発現が悪く好
ましくない。
ましくない。
各粉末材料をナウタミキサー、ヘンシエルミキサー及
びオムニミキサー等の混合機で予めプレミキシングして
おいても良く、水と混練時に配合しても良い。又、可溶
物の材料は予め水溶液にしておいても良い。
びオムニミキサー等の混合機で予めプレミキシングして
おいても良く、水と混練時に配合しても良い。又、可溶
物の材料は予め水溶液にしておいても良い。
本発明では作業性向上のため及び凝結調節のために各
種凝結調節剤を使用できる。凝結調節剤としては、ホウ
酸、リン酸、ケイフツ化物及びそれらの塩類等の無機化
合物、酒石酸、クエン酸、グルコン酸及びそれらの塩類
等の有機化合物、更に、一般に市販されているβ−アフ
タレンスルホン酸ホルマリン縮合物やメラミンスルホン
酸塩等が使用できる。又、これらの凝結調節剤は必要に
応じ各々単独もしくは併用できる。
種凝結調節剤を使用できる。凝結調節剤としては、ホウ
酸、リン酸、ケイフツ化物及びそれらの塩類等の無機化
合物、酒石酸、クエン酸、グルコン酸及びそれらの塩類
等の有機化合物、更に、一般に市販されているβ−アフ
タレンスルホン酸ホルマリン縮合物やメラミンスルホン
酸塩等が使用できる。又、これらの凝結調節剤は必要に
応じ各々単独もしくは併用できる。
更には、長期安定性を向上させるために、収縮低減剤
等も混合使用できる。前記の低アルカリセメント組成物
を用いた管は、通常鋼管や鋳鉄管が用いられ遠心成形に
よりライニング層を成形できれば特に限定されるもので
はない。
等も混合使用できる。前記の低アルカリセメント組成物
を用いた管は、通常鋼管や鋳鉄管が用いられ遠心成形に
よりライニング層を成形できれば特に限定されるもので
はない。
ライニング層は１層のみならず２層以上の多層であつ
ても良く、水道水と接するライニング層が前記特定の結
合材を用いていることを必須とするものである。
ても良く、水道水と接するライニング層が前記特定の結
合材を用いていることを必須とするものである。
本発明のライニングに用いる細骨材は海砂、山砂及び
河川砂等特に限定されるものではないが、アルカリ塩類
の少ないものが好ましい。
河川砂等特に限定されるものではないが、アルカリ塩類
の少ないものが好ましい。
管へのライニング方法は通常遠心成形によつて行うの
が好ましく、遠心成型条件は普通セメントモルタルとほ
ぼ同様に行うことができる。
が好ましく、遠心成型条件は普通セメントモルタルとほ
ぼ同様に行うことができる。
即ち、遠心成型機にセツトした鋼管を回転させながら
結合材と細骨材からなるモルタルを連続及び／又は不連
続に注入し、管の内面に遠心力を利用してライニングす
る方法であつて通常１〜70G程度で行なわれる。
結合材と細骨材からなるモルタルを連続及び／又は不連
続に注入し、管の内面に遠心力を利用してライニングす
る方法であつて通常１〜70G程度で行なわれる。
ライニング層の厚さは鋼管の口径にもよるが２〜20mm
程度である。ライニング後の養生は気乾養生、水中養
生、蒸気養生いずれでも良いが、好ましくは湿度70％R.
H.以上で乾燥しない条件が良い。養生温度は２〜40℃の
範囲が好ましい。
程度である。ライニング後の養生は気乾養生、水中養
生、蒸気養生いずれでも良いが、好ましくは湿度70％R.
H.以上で乾燥しない条件が良い。養生温度は２〜40℃の
範囲が好ましい。
〈実施例〉 以下実施例で本発明を詳しく説明する。
実施例１ 表−１に示す配合の低アルカリセメント組成物（以下
低アルカリセメという）100重量部、細骨材200重量部及
びフロー値が220±20mmになる様に水を配合しモルタル
ミキサーで３分間混練後、４×４×16cmの型枠に流し込
み硬化体を成形した。
低アルカリセメという）100重量部、細骨材200重量部及
びフロー値が220±20mmになる様に水を配合しモルタル
ミキサーで３分間混練後、４×４×16cmの型枠に流し込
み硬化体を成形した。
この硬化体を20℃,80R.H.で７日間気乾養生後、蒸留
水1,400mlに24時間浸漬し、水溶液のpH及び気乾養生後
１日,7日の硬化体の圧縮強度を測定した。
水1,400mlに24時間浸漬し、水溶液のpH及び気乾養生後
１日,7日の硬化体の圧縮強度を測定した。
結果を表−１に併記する。
表−１から明らかな様に低アルカリセメを使用した硬
化体の浸漬水溶液は、pH値が低く、作業性（可使時
間）、強度発現性も良好である。
化体の浸漬水溶液は、pH値が低く、作業性（可使時
間）、強度発現性も良好である。
尚、可使時間は、フロー値が混練直後から50mm低下す
るまでに要した時間とした。
るまでに要した時間とした。
実施例２ 表−２に示す低アルカリセメ100重量部に対し細骨材2
00重量部及びフロー値が220±20mmになる様に水を配合
しモルタルミキサーで３分間混練後、100φ×500lmmの
鋼管に厚さ5mmライニングし、ライニング管を得た。
00重量部及びフロー値が220±20mmになる様に水を配合
しモルタルミキサーで３分間混練後、100φ×500lmmの
鋼管に厚さ5mmライニングし、ライニング管を得た。
ライニングは遠心成型で行い、初速250rpm1分間、中
速450rpm30秒間、高速1,350rpm4分間で行つた。このラ
イニング管を20℃,80％R.H.で気乾養生し材令７日目にp
H＝７の蒸留水3,000mlを管内に入れ24時間浸漬した水溶
液のpHを測定した。
速450rpm30秒間、高速1,350rpm4分間で行つた。このラ
イニング管を20℃,80％R.H.で気乾養生し材令７日目にp
H＝７の蒸留水3,000mlを管内に入れ24時間浸漬した水溶
液のpHを測定した。
結果を表−２に併記する。尚、使用材料は細骨材（川
砂2.5mm下）を除いて実施例１と同じものを用いた。
砂2.5mm下）を除いて実施例１と同じものを用いた。
表−２に示す様に本発明のライニング管を用いるとpH
上昇を著しく減少できpH上昇を抑制できる。
上昇を著しく減少できpH上昇を抑制できる。
実施例３ 普通ポルトランドセメント100重量部に対し細骨材200
重量部、及び、水をフロー値が220±20mmになる様に調
節し、モルタルミキサーで３分間混練後、100φ×500lm
mの鋼管に厚さ5mmライニングした。ライニングは遠心成
形で行い、初速250rpm1分間、中速450rpm30秒間、高速
1,350rpm4分間で行つた後浮き水を捨てた。更に実験No.
2−４配合のモルタルを同条件にて普通ポルトランドセ
メントライニングの内側にライニングし、２層ライニン
グとした。
重量部、及び、水をフロー値が220±20mmになる様に調
節し、モルタルミキサーで３分間混練後、100φ×500lm
mの鋼管に厚さ5mmライニングした。ライニングは遠心成
形で行い、初速250rpm1分間、中速450rpm30秒間、高速
1,350rpm4分間で行つた後浮き水を捨てた。更に実験No.
2−４配合のモルタルを同条件にて普通ポルトランドセ
メントライニングの内側にライニングし、２層ライニン
グとした。
この管を20℃、80％R.H.で気乾養生後、材令７日目に
pH≒７の蒸留水を2,000ml入れ24時間浸漬後、水溶液のp
Hを測定したところ、スタート時6.9であつたものが24時
間後でも8.2とpH上昇は低くかつた。
pH≒７の蒸留水を2,000ml入れ24時間浸漬後、水溶液のp
Hを測定したところ、スタート時6.9であつたものが24時
間後でも8.2とpH上昇は低くかつた。
尚、材料は実施例２と同じものを用いた。
実施例４ 表−３に示す配合の低アルカリセメを用いたこと以外
は実施例１と同様に行つた。結果を表−３に示す。
は実施例１と同様に行つた。結果を表−３に示す。
〈使用材料〉 スラグ：高炉水スラグ微粉末，住友金属社製 表−３から明らかな様に、本発明の低アルカリセメン
ト組成物を使用した水溶液は、24時間後にはpH10未満を
示し、作業性（可使時間）、強度発現性も良好である。
ト組成物を使用した水溶液は、24時間後にはpH10未満を
示し、作業性（可使時間）、強度発現性も良好である。
尚、可使時間はフロー値が混練直後から50mm低下する
までに要した時間とした。
までに要した時間とした。
実施例５ 表−４に示す低アルカリセメント組成物100重量部に
対し細骨材200重量部、及び、フロー値が220±20mmにな
る様に調節した水をモルタルミキサーで３分間混練後、
100φ×500lmmの鋼管に厚さ5mmライニングし、ライニン
グ管を得た。
対し細骨材200重量部、及び、フロー値が220±20mmにな
る様に調節した水をモルタルミキサーで３分間混練後、
100φ×500lmmの鋼管に厚さ5mmライニングし、ライニン
グ管を得た。
ライニングは遠心成型で行い、初速250rpm1分間、中
速450rpm30秒、高速1,350rpm4分間で行つた。このライ
ニング管を20℃,80％R.H.で気乾養生し、材令７日目にp
H＝７の蒸留水3,000mlに24時間浸漬し、水溶液のpHを測
定した。結果を表−４に併記する。尚使用材料は、細骨
材（川砂、2.5mm下）を除いて実施例４と同じものを用
いた。
速450rpm30秒、高速1,350rpm4分間で行つた。このライ
ニング管を20℃,80％R.H.で気乾養生し、材令７日目にp
H＝７の蒸留水3,000mlに24時間浸漬し、水溶液のpHを測
定した。結果を表−４に併記する。尚使用材料は、細骨
材（川砂、2.5mm下）を除いて実施例４と同じものを用
いた。
表−２に示す様に本発明のライニング管を用いるとpH
上昇を著しく減少できpH上昇値を2.0以下に抑制でき
る。
上昇を著しく減少できpH上昇値を2.0以下に抑制でき
る。
実施例６ 普通ポルトランドセメント100重量部に対し細骨材200
重量部、及び、水をフロー値が220±20mmになる様に調
節し、モルタルミキサーで３分間混練後100φ×500lmm
の鋼管に厚さ5mmにライニングした。ライニングは遠心
成型で行い初速250rpm1分、中速450rpm30秒、高速1,350
rpm4分で行つた後、浮き水を捨てた。更に実験No.5−４
配合のモルタルを同条件にて普通ポルトランドセメント
ライニングの内側にライニングを行い２層ライニングと
した。
重量部、及び、水をフロー値が220±20mmになる様に調
節し、モルタルミキサーで３分間混練後100φ×500lmm
の鋼管に厚さ5mmにライニングした。ライニングは遠心
成型で行い初速250rpm1分、中速450rpm30秒、高速1,350
rpm4分で行つた後、浮き水を捨てた。更に実験No.5−４
配合のモルタルを同条件にて普通ポルトランドセメント
ライニングの内側にライニングを行い２層ライニングと
した。
この管を20℃ 80％R.H.で気乾養生後、材令７日目にp
H＝７の蒸留水に24時間浸漬後水溶液のpHを測定したと
ころスタート時7.0であつたものが24時間後でも7.9とpH
上昇は低くかつた。
H＝７の蒸留水に24時間浸漬後水溶液のpHを測定したと
ころスタート時7.0であつたものが24時間後でも7.9とpH
上昇は低くかつた。
尚材料は実施例２と同じものを用いた。
〈発明の効果〉 本発明の低アルカリセメント組成物を使用するとpH上
昇を抑制でき作業性（可使時間）及び強度発現性も良好
でありセメントの高アルカリ性が弊害となる土木・建材
用途に広く利用できる。
昇を抑制でき作業性（可使時間）及び強度発現性も良好
でありセメントの高アルカリ性が弊害となる土木・建材
用途に広く利用できる。
又、本発明の低アルカリセメント組成物を用いたライ
ニング管は水道水のpH上昇を著しく抑制できる。
ニング管は水道水のpH上昇を著しく抑制できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 22:14 22:10 18:14）
Claims (4)
- 【請求項１】カルシウムアルミネート50〜90重量部、硫
酸アルミニウム30〜50重量部、アルカリ金属炭酸塩類30
〜１重量部からなる混合物100重量部に対し、アルカリ
金属硫酸塩類を0.1〜10重量部配合してなる低アルカリ
セメント組成物。 - 【請求項２】カルシウムアルミネート50〜90重量部、硫
酸アルミニウム20〜５重量部、アルカリ金属炭酸塩類20
〜１重量部及び高炉スラグ40〜２重量部を配合してなる
低アルカリセメント組成物。 - 【請求項３】請求項第１項記載の低アルカリセメント組
成物を用いてライニングした上水道ライニング管。 - 【請求項４】請求項第２項記載の低アルカリセメント組
成物を用いてライニングした上水道ライニング管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24914488A JP2710359B2 (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 低アルカリセメント組成物及び上水道ライニング管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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