JP3155755B2 - 水硬性組成物 - Google Patents

水硬性組成物

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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、土木分野において主として使用される水硬
性組成物に関する。
〔従来の技術とその課題〕
従来、耐酸セメントと呼ばれるものには、水ガラス
系、アルミナセメント系および高炉セメント系の材料が
知られている。しかし、水ガラス系のものは、耐アルカ
リ性、耐水性に劣り、アルミナセメント系のものは酸の
種類によっては効果がなく、高炉セメント系のものはポ
ルトランドセメントの含有率が高いため、耐酸性は高く
ない。また、高炉スラグ等の潜在水硬性を有する物質と
アルカリ刺激剤を利用した材料が提案されているが(特
開昭59−207858号公報)、初期強度の発現が不十分であ
る。
本発明者らは係る現状に鑑み、初期強度の発現性およ
び耐酸性の良好な組成物について検討した結果、特定の
水硬性組成物が前記の性能を付与することを見い出し、
本発明を完成するに至った。
〔課題を解決するための手段〕
即ち、本発明は、潜在水硬性物質、反応性シリカ質物
質、xCaO・yAl2O3・zCaF2(但しx/y/z=1/0.65〜1.5/0.
01〜0.32のモル比)なる組成のカルシウムフロロアルミ
ネート、無機硫酸塩およびアルカリ金属の水酸化物を主
成分としてなることを特徴とする水硬性組成物である。
以下に、本発明を詳しく説明する。
本発明で使用する潜在水硬性物質とは、高炉スラグや
転炉スラグのような鉄鋼スラグ、フライアッシュ等が挙
げられる。高炉スラグには潜在水硬性の高い水砕スラグ
と潜在水硬性の低い徐冷スラグがあるが、本発明には水
砕スラグが適しており、ガラス化率は50%以上、 は1.5以上のものが好ましい。
潜在水硬性物質の粉末度は、ブレーンで2000cm2/g以
上が好ましく、2000cm2/g未満では本発明の目的の一つ
である初期強度の発現性が不十分となる。
本発明で使用する反応性シリカ質物質としては、活性
シリカ、オパール質硅石、シリカヒューム、コロイダル
シリカ、ケイソウ土、アエロジル、シリアゲル及びガラ
ス質の1,2,3,4号珪酸ナトリウム、結晶質のメタ珪酸ナ
トリウム、オルソ珪酸ナトリウム及びピロ珪酸ナトリウ
ム等の珪酸ナトリウム系物質があり、これらのうちの一
種又は二種以上を使用する。珪酸ナトリウムの組成は、
モル比Na2O/SiO2=0.1〜5.0特に0.2〜1.1の範囲のもの
が好ましく、粉末状あるいは溶液状で使用可能である。
反応性シリカ質物質は、粉末状あるいは溶液で使用可
能であり、その使用量は、潜在水硬性物質100重量部に
対して、3〜30重量部であることが望ましい。
反応性シリカ質物質の粒度は、特に制限されるもので
はないが、通常5μ以下のものが好ましい。
本発明においては、反応性シリカ質物質と後述するア
ルカリ金属の水酸化物を用いることによって、アルカリ
−シリケート反応が生じ、珪酸ゲルを生成する。この珪
酸ゲルは耐酸性に優れるばかりでなく、自由水を取り込
むことによって膨張圧を生じ、乾燥収縮を低減して組織
を密実にし、酸の浸透を抑える作用を有する。
本発明で使用するxCaO・yAl2O3・zCaF2(但しx/y/z=
1/0.65〜1.5/0.01〜0.32のなる組成のカルシウムフロロ
アルミネートは、石灰質、アルアミ質及びフッ化物を各
々主成分とする各種原料を、焼成後の生成物中のCaO、A
l2O3及びCaF2のモル比が、CaOを1とするとAl2O3が0.65
〜1.5、CaF2が0.01〜0.32になるように配合し、1,000℃
以上で焼成することにより得られる。実用的には、さら
に粉砕、分級して、適当な粒度、例えば、ブレーン値で
1,000〜8,000cm2/gにすることが好ましい。
CaO、Al2O3及びCaF2の比率は前記の範囲であることが
必要であり、前記範囲からはずれると本発明の目的が達
成できなくなる。
焼成方法は、例えば、電気炉もしくはロータリーキル
ンなどを使用することが挙げられ、また焼成物の冷却方
法は、例えば、水や高圧空気などによる急冷法や放置に
よる徐冷法などいずれの方法をも採用することができ
る。
生成物は結晶質あるいは非晶質を問わず使用すること
が可能であり、他の成分あるいは不純物の存在も特に限
定されるものではない。特に工業プロセスを考えた場
合、他の成分として工業原料よりSiO2、Fe2O3、TiO2、M
gO及びSO3等の混入が予想されるが、通常これらの混入
量は20重量%未満であるので、本発明の水硬性組成物の
物性を損なわせるものではない。
本発明で使用する無機硫酸塩とは、アルカリ金属又は
アルカリ土類金属の硫酸塩をいい、例えば、無水、羊水
並びに二水の硫酸カルシウムが好ましいものとして挙げ
られ、その中でも、II型無水セッコウのような難溶性又
は不溶性のものが特に好ましいものとして挙げられる。
本発明においては、前記のカルシウムフロロアルミネ
ートと無機硫酸塩を急硬成分として使用する。無機硫酸
塩の使用量は、カルシウムフロロアルミネート100重量
部に対して50〜300重量部特に100〜200重量部とするこ
とが好ましい。50重量部未満では初期強度の発現性が悪
くなり、300重量部を越えると水硬性組成物の寸法安定
性が悪くなる恐れがある。
カルシウムフロロアルミネートと無機硫酸塩からなる
急硬成分の使用量は、潜在水硬性物質100重量部に対し
て5〜40重量部とするのが望ましい。5重量部未満では
初期強度の発現性が悪くなり、一方、40重量部を越える
と経済的に不利なばかりか、水硬性組成物の長期安定性
が悪くなる。
本発明で使用するアルカリの金属水酸化物としては、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムな
どが挙げられ、これらの作用にはほとんど差はないが、
工業的または経済的見地から、水酸化ナトリウムが最も
好ましい。
アルカリ金属の水酸化物の使用量は、潜在水硬性物質
100重量部に対して1〜30重量部であることが望まし
い。
本発明においては、さらに、凝結調節剤や、けい砂、
天然砂及び砂利等の骨材、ガラス繊維、カーボン繊維及
び鋼繊維等の繊維、高分子ポリマーエマルジョンやゴム
ラテックス、着色剤や顔料、AE剤、減水剤、AE減水剤、
流動化剤、分散剤、防錆剤、メチルセルロースなどの水
中不分離性混和剤、増粘剤、保水剤、塩化カルシウムや
けい酸ソーダなどの防水剤、発泡剤、起泡剤及び防凍剤
凍のうちの一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的
に阻害しない限り併用することが可能である。
以上の中でも減水剤の使用は、本発明の目的の達成の
ために有効である。減水剤は、その主成分の化学的組成
から、 (1)リグニンスルホン酸塩又はその誘導体。
(2)オキシ有機酸塩。
(3)アルキルアリルスルホン酸塩。
(4)ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル。
(5)ポリオール複合体。
(6)高級多価アルコールのスルホン酸塩。
等に分類されるが、どのようなタイプのものでも使用可
能であり、市販品も容易に入手可能である。
減水剤の使用量は、本発明の潜在水硬性物質100重量
部に対して0.1〜5.0重量部程度である。
さらに耐酸性を向上させるために、高分子ポリマーエ
マルジョンやゴムラテックスの使用は好ましいものであ
る。具体的には、スチレン−ブタジエン系重合体、ポリ
クロロプレン及びポリウレタン等のゴムラテックスや、
ポリアクリレート、酢酸ビニル系重合体及び酢酸ビニル
−エチレン共重合体等の樹脂エマルジョンのうち一種又
は二種以上をおポリマー成分としたものが挙げられる。
これらのうち、ポリマー成分のガラス転位温度(TG)が
−30〜15℃の範囲内にあるものが好ましい。
高分子ポリマーエマルジョンやゴムラテックスの使用
量は、本発明の潜在水硬性物質100重量部に対して、固
形分(有効成分)換算で3〜30重量部程度である。
本発明の水硬性組成物の混合装置としては、特に制限
されるものではないが、例えば、傾胴ミキサー、オムニ
ミキサー(千代田技研工業社製)、V型ミキサー、ヘン
シェルミキサー及びナウターミキサー等の既存のいかな
る撹拌装置も使用可能である。
また、各材料の混合方法としては、特に、制限される
ものではなく、各々の材料を施工時に混合してもよい
し、予め一部もしくは全部を混合しておいても差支えな
い。
特に現場での品質管理が重要となる場合は、潜在水硬
性物質、反応性シリカ質物質、カルシウムフロロアルミ
ネートおよび無機硫酸塩を主成分とする粉体Aと、所定
量の水にアルカリ金属の水酸化物を溶解した溶液Bと
を、予め計量して別々の容器に入れておき、現場では単
に粉体Aと溶液Bを混合するだけの使用形態にするのが
よい。
本発明の水硬性組成物を使用した施工については、従
来のモルタルあるいはコンクリートの施工に準じればよ
く、特別な装置、工法等は必要としない。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例をあげて、さらに具体的に説明
する。
実施例1 市販炭酸カルシウム、市販アルミナ及び試薬特級のフ
ッ化カルシウムを混合し、白金ルツボ中、電気炉を使用
し、1,700℃、2時間焼成後、水中に投入して急冷し、
カルシウムフロロアルミネートの焼成物を得た。得られ
た焼成物を88μ以下に粉砕した。焼成物の分析結果を第
1表に示す。
次に第1表の焼成物を用いて、第2表に示す配合の水
硬性組成物を調製し、これに砂と水を加えて混練して供
試体を作製し、強度発現および耐酸性の試験を行なっ
た。それらの結果を第2表に示す。
供試体は、水硬性組成物/砂比=1/2、水/水硬性組
成物比=40%とし、4×4×16cmの大きさであり、20
℃、80%RHで気乾養生した。
(使用材料) 潜在水硬性物質 A:高炉水砕スラグ、粉末度5000cm2/g、塩基度1.8、ガ
ラス化率90%(川崎製鉄(株)社製) B:フライアッシュ、粉末度3900cm2/g(常盤火力産業
(株)社製) 細骨材(砂):けい砂7号 無機硫酸塩:II型無水石膏、粉末度5,900cm2/g アルカリ金属の水酸化物:水酸化ナトリウム(試薬) 反応性シリカ質物質 a:シリカヒューム(フェロシリコン製造時の副産物) b:珪酸ナトリウム(試薬) c:メタ珪酸ナトリウム(試薬) d:オパール質珪石 高分子ポリマエマルジョン:電気化学工業社製商品名
「デンカEVAテックス#83」(主成分はエチレン−酢酸
ビニルである。有効成分換算で使用) 減水剤:電気化学工業社製商品名「FT−500」(主成
分はアルキルナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮
合物の塩である。有効成分換算で使用) (測定方法) 圧縮強度:JIS R 5201に準拠した。
耐酸性 :7日間気乾養生後に、30%塩酸又は30%硫酸
溶液に28日間浸漬し、重量変化率を求めた。
〔発明の効果〕 本発明によれば、初期強度の発現性および耐酸性の良
好な水硬性組成物を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C04B 22:12 22:14) (56)参考文献 特開 昭59−207858(JP,A) 特開 昭59−30751(JP,A) 特開 昭59−26963(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 7/00 - 28/36

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】潜在水硬性物質、反応性シリカ質物質、xC
    aO・yAl2O3・zCaF2(但しx/y/z=1/0.65〜1.5/0.01〜0.
    32のモル比)なる組成のカルシウムフロロアルミネー
    ト、無機硫酸塩およびアルカリ金属の水酸化物を主成分
    としてなることを特徴とする水硬性組成物。
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