JP2883174B2 - Hydraulic material and method for producing the same - Google Patents
Hydraulic material and method for producing the sameInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は水硬性材料及びその製造方法、詳しくは、特
定のカルシウムアルミネート類を主成分とする水硬性材
料及びその製造方法に関する。The present invention relates to a hydraulic material and a method for producing the same, and more particularly, to a hydraulic material containing a specific calcium aluminate as a main component and a method for producing the same.
（従来の技術とその課題） 従来から、カルシウムアルミネートは水硬性を有する
ことが知られており、アルミナセメント、セメント急硬
材及び急硬セメント等の一材料として用いられている。(Conventional technology and its problems) Conventionally, calcium aluminate is known to have hydraulic properties, and has been used as one material such as alumina cement, cement rapid hardening material, and rapid hardening cement.
しかしながら、カルシウムアルミネートは、実用に際
し、練り混ぜと同時に凝結が開始するため、練り混ぜが
出来なかったり、作業時間が少なく型詰めが不十分にな
り、良好なコンクリートが得られないという課題があっ
た。However, calcium aluminate has a problem that, in practical use, coagulation starts at the same time as kneading, so that kneading cannot be performed, work time is short, mold packing is insufficient, and good concrete cannot be obtained. Was.
そこで、作業時間を得るため凝結遅延剤を併用するこ
とが提案された（特開昭49−99124号公報、特開昭52−1
21632号公報等）。Therefore, it has been proposed to use a setting retarder in combination to obtain a working time (JP-A-49-99124, JP-A-52-1).
No. 21632).
しかしながら、これらの方法では凝結遅延剤を併用す
るとしばしば凝結のみならず強度発現まで遅くなるとい
う課題があった。However, in these methods, when a setting retarder is used in combination, there is a problem that it often delays not only setting but also strength development.
また、凝結遅延剤の添加混合作業が煩雑になり、急硬
性が簡単に得られるものを容易に製造することができな
かった。In addition, the work of adding and setting the retarder becomes complicated, and a product which can easily obtain rapid hardening cannot be easily produced.
本発明者らは、水硬性を阻害することなく、前記課題
を解決できる材料を得るべく、種々検討を加えた結果、
例えば、非晶質のカルシウムアルミネート類を熱処理し
て、少なくともその一部を結晶化させれば良いとの知見
を得て本発明を完成するに至った。The present inventors have conducted various studies in order to obtain a material that can solve the above-mentioned problems without impairing hydraulic properties.
For example, the inventors have found that it is only necessary to heat-treat amorphous calcium aluminates to crystallize at least a part thereof, and have completed the present invention.
（課題を解決するための手段） 即ち、本発明は、格子定数が11.978Å以下の結晶質の
12CaO・７Al2O3を主成分とするカルシウムアルミネート
類からなる水硬性材料であり、該水硬性材料とセメント
を必須成分とするセメント組成物であり、さらには、非
晶質のカルシウムアルミネート類を熱処理して結晶化さ
せることを特徴とする格子定数が11.978Å以下の結晶質
のカルシウムアルミネート類からなる水硬性材料の製造
方法である。(Means for Solving the Problems) That is, the present invention relates to a crystalline material having a lattice constant of 11.978 ° or less.
A hydraulic material comprising calcium aluminates containing 12CaO · 7Al 2 O 3 as a main component, a cement composition containing the hydraulic material and cement as essential components, and further comprising an amorphous calcium aluminate. A method for producing a hydraulic material comprising crystalline calcium aluminates having a lattice constant of 11.978 ° or less, characterized by crystallizing by heat treatment.
以下、詳しく本発明を説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明に係るカルシウムアルミネート類とは、その格
子定数が11.978Å以下、凝結遅延効果と強度発現の面か
ら、好ましくは11.968〜11.978Åの結晶質の12CaO・７A
l2O3を主成分とするカルシウムアルミネートである。The calcium aluminate according to the present invention has a lattice constant of 11.978 ° or less, preferably from 12.968 to 11.978 ° in terms of a setting retardation effect and strength, in a crystalline form of 12CaO · 7A.
Calcium aluminate containing l 2 O 3 as a main component.
カルシウムアルミネート類の格子定数が11.978Åより
大きいと発熱が早く、凝結遅延効果が小さい傾向があ
る。格子定数の測定は、粉末Ｘ線回折の各ピークからも
とめることが可能である。When the lattice constant of calcium aluminates is larger than 11.978 °, heat is generated quickly and the effect of retarding setting tends to be small. The lattice constant can be measured from each peak of powder X-ray diffraction.
本発明の格子定数が11.978Å以下の結晶質の12CaO・
７Al2O3を主成分とするカルシウムアルミネート類は、
例えば、非晶質のカルシウムアルミネート類を熱処理し
て製造することが可能である。The crystalline 12CaO * of the present invention has a lattice constant of 11.978 ° or less.
Calcium aluminates mainly composed of 7Al 2 O 3
For example, it can be produced by heat-treating amorphous calcium aluminates.
ここで、非晶質のカルシウムアルミネート類とは、化
学成分でCaOとAl2O3を主成分とし、Ｘ線回折でピークが
認められないものが好ましいが、実用上、10％程度結晶
質が含まれているものも、非晶質のカルシウムアルミネ
ート類として使用可能である。Here, the amorphous calcium aluminate is preferably a chemical component mainly composed of CaO and Al 2 O 3 and having no peak in X-ray diffraction, but practically, about 10% of crystalline Can also be used as amorphous calcium aluminates.
非晶質カルシウムアルミネート類は、石灰質原料とア
ルミナ質原料を、12CaO・７Al2O3の割合になるように配
合し、回転炉、電気炉及び平炉等で溶融した後、空気や
水などで急冷して製造することが可能である。Amorphous calcium aluminates are obtained by mixing calcareous raw materials and alumina raw materials in a proportion of 12CaO.7Al 2 O 3 and melting them in a rotary furnace, electric furnace, open hearth furnace, etc., and then using air or water. It can be manufactured by quenching.
非晶質カルシウムアルミネート類の化学組成は、CaO
含有量で35〜60重量部が好ましく、40〜55重量部がより
好ましく、この範囲外では凝結調整硬化が少ない傾向が
ある。残部は主にAl2O3である。The chemical composition of amorphous calcium aluminates is CaO
The content is preferably from 35 to 60 parts by weight, more preferably from 40 to 55 parts by weight, and when the content is outside this range, there is a tendency that there is little setting adjustment hardening. The balance is mainly Al 2 O 3 .
本発明の格子定数が11.978Å以下の結晶質の12CaO・
７Al2O3を主成分とするカルシウムアルミネート類は、
こうして得られた非晶質のカルシウムアルミネート類を
そのまま熱処理して製造することも可能であるが、通常
は、非晶質のカルシウムアルミネート類を粉砕してから
行うのが好ましい。The crystalline 12CaO * of the present invention has a lattice constant of 11.978 ° or less.
Calcium aluminates mainly composed of 7Al 2 O 3
Although the amorphous calcium aluminates thus obtained can be produced by heat treatment as it is, it is usually preferable to carry out the process after pulverizing the amorphous calcium aluminates.
非晶質のカルシウムアルミネート類の粒度は、目的に
応じて選択すればよく、特に限定されるものではない
が、通常、ポロシティー0.50でブレーン値2,000cm2/g以
上が好ましく、良好な水硬性や、土木、建築工事や生体
材料などに広く用いることができる面から、4,000〜8,0
00cm2/gがより好ましい。The particle size of the amorphous calcium aluminates may be selected according to the purpose, and is not particularly limited.However, usually, a porosity of 0.50 and a Blaine value of 2,000 cm 2 / g or more are preferable, and good water From 4,000 to 8,0,000 in terms of hardness and its ability to be widely used for civil engineering, construction work, biomaterials, etc.
00 cm 2 / g is more preferred.
熱処理条件は、非晶質のカルシウムアルミネート類の
種類によって異なり、特に限定されるものではない。通
常、処理温度は800〜950℃が好ましく、実用上、850〜9
00℃がより好ましい。一般的には処理温度が高くなるほ
ど、また、処理時間が長くなるほど凝結時間は長くなる
が、あまり処理温度が高かったり、処理時間が長かった
りすると逆に凝結時間が短くなる傾向がある。The heat treatment conditions vary depending on the type of amorphous calcium aluminates, and are not particularly limited. Usually, the treatment temperature is preferably 800 to 950 ° C., and in practice, 850 to 9
00 ° C. is more preferred. In general, the setting time increases as the processing temperature increases and the processing time increases. However, when the processing temperature is too high or the processing time is long, the setting time tends to decrease.
また、熱処理方法も、特に限定されるものではなく、
電気炉、回転炉及びガス炉等で、所定の温度で処理可能
な方法で行うことができる。Also, the heat treatment method is not particularly limited, either.
It can be performed in a method that can be processed at a predetermined temperature in an electric furnace, a rotary furnace, a gas furnace, or the like.
結晶析出は粉末Ｘ線回で確認することが可能である。 Crystal precipitation can be confirmed by powder X-rays.
＜実施例＞ 以下、実施例によりさらに詳しく説明する。<Example> Hereinafter, an example will be described in more detail.
実施例−１ 表−１の化学組成と粒度を有する非晶質カルシウムア
ルミネートを、シリコニット電気炉にて、表−２に示す
温度や時間で熱処理し試料を得た。Example-1 A sample was obtained by heat-treating amorphous calcium aluminate having the chemical composition and particle size shown in Table 1 in a siliconite electric furnace at the temperature and time shown in Table-2.
該試料の結晶化の確認をＸ線回折により行ったとこ
ろ、すべて12CaO・７Al2O3の回折線が認められ、結晶が
析出していることを確認した。When crystallization of the sample was confirmed by X-ray diffraction, diffraction lines of 12CaO · 7Al 2 O 3 were all observed, and it was confirmed that crystals were precipitated.
水和性能を確認するため、株式会社東京理工社製反応
速度測定装置を用い、20℃において、試料１重量部を水
４重量部で練り混ぜた時の水和発熱を測定し、凝結時間
と発熱量を求めた。その結果を表−２に併記した。In order to confirm the hydration performance, using a reaction rate measuring device manufactured by Tokyo Riko Co., Ltd., at 20 ° C., 1 part by weight of the sample was mixed with 4 parts by weight of water, and the heat of hydration was measured. The calorific value was determined. The results are shown in Table-2.
比較のため、非晶質のカルシウムアルミネートの代わ
りに、非晶質のカルシウムアルミネートを溶融後徐冷し
て得た同様な粒度の結晶質のカルシウムアルミネートを
用いて反応熱を測定した。For comparison, instead of the amorphous calcium aluminate, the heat of reaction was measured using a crystalline calcium aluminate having a similar particle size obtained by melting the amorphous calcium aluminate and then slowly cooling it.
＜格子定数測定方法＞ 格子定数は高純度化学研究所製金属シリコンを内部標
準とし、理学電機社製RAD−Ｂシステムを用い、粉末Ｘ
線回折で測定した。<Measurement method of lattice constant> The lattice constant was measured using RAD-B system manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.
It was measured by line diffraction.
1.X線回折条件 測定角度（２θ）表−３に示す。1. X-ray diffraction conditions Measurement angle (2θ) is shown in Table-3.
サンプリング幅:0.002度（２θ） 走査速度:0.1度／分（ステップ走査） スリット:DS,SS1.0度、RS0.3度 Ｘ線 :40KV、30mA 2.格子定数の決定 各ピークは半価幅中点法により求め、２θの補正は、
各測定角度とシリコンの標準角度の間に直線関係を仮定
し、最小二乗法で補正した。Sampling width: 0.002 degree (2θ) Scanning speed: 0.1 degree / min (step scanning) Slit: DS, SS 1.0 degree, RS 0.3 degree X-ray: 40 KV, 30 mA 2. Determination of lattice constant Each peak is half width Determined by the midpoint method, 2θ correction is
Assuming a linear relationship between each measurement angle and the standard angle of silicon, correction was performed by the least squares method.
＜発明の効果＞ 以上、本発明の水硬性材料を使用することにより次の
効果を奏する。 <Effects of the Invention> As described above, the use of the hydraulic material of the present invention has the following effects.
（１） 凝結調節剤を用いることなく所定の作業時間が
得られる。(1) A predetermined working time can be obtained without using a setting regulator.
（２） 凝結時間の調整が容易である。(2) The setting time can be easily adjusted.
（３） 品質管理が簡単である。(3) Quality control is easy.
（４） 取扱が容易である。(4) Easy handling.
（５） 作業性が良好である。(5) Workability is good.
（６） 強度発現が早い。(6) The strength is developed quickly.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−97445（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−108352（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−215479（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−201057（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−215746（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−99124（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−121632（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 28/06,28/04,22/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-2-97445 (JP, A) JP-A-60-108352 (JP, A) JP-A-1-215479 (JP, A) JP-A-1- 201057 (JP, A) JP-A-1-215746 (JP, A) JP-A-49-99124 (JP, A) JP-A-52-121632 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. 6 , DB name) C04B 28 / 06,28 / 04,22 / 06
Claims (3)
・７Al2O3を主成分とするカルシウムアルミネート類か
らなる水硬性材料。1. A crystalline 12CaO having a lattice constant of 11.978 ° or less.
A hydraulic material composed of calcium aluminates containing 7Al 2 O 3 as a main component.
須成分とするセメント組成物。2. A cement composition comprising cement and the hydraulic material according to claim 1 as essential components.
処理して結晶化させることを特徴とする格子定数が11.9
78Å以下の結晶質の12CaO・７Al2O3を主成分とするカル
シウムアルミネート類からなる水硬性材料の製造方法。3. An amorphous calcium aluminate which is crystallized by heat treatment to have a lattice constant of 11.9.
A method for producing a hydraulic material composed of calcium aluminates having a crystalline content of 12CaO · 7Al 2 O 3 of 78 ° or less.
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