JP3370192B2 - セメント急結材及びセメント組成物 - Google Patents
セメント急結材及びセメント組成物Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/32—Aluminous cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
- C04B2103/10—Accelerators; Activators
- C04B2103/12—Set accelerators
Description
において使用されるセメント急結材、特に、トンネルの
吹付や湧水の止水用に使用されるセメント急結材に関す
る。
トを使用したコンクリート急結剤として、CaO−Na2O−A
l2O3系焼成物又は溶融物、硫酸カルシウム、及びアルカ
リ金属塩を使用したものが提案されている(特開平 4−5
5351号公報)。しかしながら、このカルシウムアルミネ
ートはNa2O量が比較的多く、このナトリウムが可溶性で
あり、アルカリ骨材反応を生じるなどの課題があった。
を起こした場合、コンクリート構造物としての耐久性が
低下するばかりでなく、アルカリ骨材反応により生じた
クラックから湧水が発生するなどの課題があった。
トンネルの吹付材としては、凝結に数分かかり、十分に
地山との付着強度がとれずに跳ね返り現象を起こし、リ
バウンド量が大きく、かならずしも経済的ではないとい
う課題があった。
とか、寒冷地においては急結性状や強度発現性が低下し
てしまうなどの課題があった。
努力を重ねた結果、特定のセメント急結材を使用するこ
とにより、前記課題が解決されるとの知見を得て本発明
を完成するに至った。
料、Al2O3原料、及びR2O原料を熱処理してなるCaO−
Al2O3−R2O系カルシウムアルミネートであり、該カ
ルシウムアルミネート中のナトリウム及びカリウムを1
重量%以上含有するカルシウムアルミネートと、無機塩
類とを含有してなるセメント急結材であり、セメントと
該セメント急結材とを含有してなるセメント組成物であ
る。
原料、Al2O3原料、及びR2O原料を熱処理してなるCaO
−Al2O3−R2O系カルシウムアルミネートであり、該
カルシウムアルミネート中のナトリウム及びカリウムを
1重量%以上含有するカルシウムアルミネートである。
Aという)の原料は、CaO原料、Al2O3原料、及びR2O原料
であるアルカリ原料からなり、特に限定されるものでは
なく、例えば、CaO原料としては消石灰や石灰石粉末な
どが、Al2O3原料としてはボーキサイトやアルミ残灰な
どが、R2O原料としてはアルカリ金属炭酸塩や長石類な
どがそれぞれ挙げられる。
るものではなく、例えば、キルンや電気炉などを使用し
て焼成及び/又は溶融する方法が挙げられ、そのうち、
少なくとも溶融することが好ましい。焼成及び/又は溶
融の時間も特に限定されるものではない。焼成物や溶融
物の冷却方法についても特に限定されるものではなく、
例えば、水や高圧空気などによる急冷法や自然放冷によ
る徐冷法などいずれの方法を用いることも可能である。
業原料から、例えば、SiO2、P2O5、B2O3、TiO2、MgO、F
e2O3、F2、及びSO3等の混入が予想される。これらの不
純物等の存在は、少ない方が好ましいが、クリンカー製
造時の融点を下げる効果があること、クリンカーの活性
を高めることができることなどの好ましい面もあり、本
発明の目的を実質的に阻害しない範囲、例えば、これら
不純物等の総量が10重量%程度未満では問題にならな
い。
酸化物の量は、アルカリ金属酸化物として1重量%以上
であり、2〜15重量%が好ましく、5〜12重量%がより
好ましい。1重量部未満では急結性状が十分でなく、15
重量%を超えて使用しても急結性状の増進が期待できな
い。
としては、ナトリウム、カリウム、及びリチウムがある
が、本発明の効果が顕著であることから、また、経済性
の面からナトリウムとカリウムの二種の酸化物の使用す
る。ナトリウムの酸化物を単独で使用した場合は、アル
カリ骨材反応を引き起こしやすく、急結性状も十分では
ない。また、カリウムの酸化物を単独で使用した場合
は、急結性状は良好であるが、多量の使用しなければな
らず、経済性の面で課題がある。本発明のナトリウム及
びカリウムの割合は、特に限定されるものではないが、
例えば、ナトリウムとカリウムの酸化物の場合は、酸化
物の重量比で1:1が急結性状と経済性から最も好まし
い。
使用も可能であるが、良好な急結性状を発揮させるため
には、非晶質のCAの使用が好ましい。
る必要はなく、例えば、ガラス化率が50%以上のものを
いい、70%以上のものがより好ましい。ガラス化率が50
%未満では、反応性が低下し、急結性状が不十分になる
傾向がある。
時間加熱し、その後、5℃/分の冷却速度で徐冷し、粉
末X線回折法により求めた結晶鉱物のメインピークの面
積S0とCA中の結晶のメインピークの面積Sから、X
(%)=(1−S/S0)×100の式にしたがって算出した。
〜3が好ましく、1.5〜2がより好ましい。1未満では
急結性状が十分でなく、3を超えると耐久性が悪くなる
場合がある。
のではないが、ブレーン値で3,000〜9,000cm2/g程度の
範囲のものが好ましい。3,000cm2/g未満では十分な急結
性が得られない場合があり、9,000cm2/gを超えても急結
性や強度発現性のさらなる効果が期待できない。
ミン酸ナトリウムやアルミン酸カリウムなどのアルカリ
金属アルミン酸塩、炭酸ナトリウムや炭酸カリウムなど
のアルカリ金属炭酸塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウ
ム、亜硝酸ナトリウム、及び亜硝酸カリウム等のアルカ
リ金属硝酸塩類、硫酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、
及び焼成ミョウバン石等の無機硫酸塩、無水セッコウ、
半水セッコウ、及び二水セッコウのセッコウ類、並び
に、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、及び水酸化
カリウム等の水酸化物等が挙げられる。
無機塩類のうちの一種又は二種以上を併用することが可
能である。例えば、本発明のCAとアルカリ金属アルミ
ン酸塩やアルカリ金属炭酸塩とを併用すると、急結性が
良好なトンネル吹付材とすることが可能であり、本発明
のCAとアルカリ金属アルミン酸塩と硝酸塩類とを併用
すると、寒冷地での急結性状が良好なトンネル吹付材と
することが可能である。また、本発明のCAと焼成ミョ
ウバン石を併用すると、アルカリ性の低い安全性の高い
トンネル吹付材が得られる。さらに、前記無機塩類とセ
ッコウ類とを併用することは、強度発現性が良好な面か
ら、特に、トンネル吹付材などの分野で好ましい。
なるセメント急結材の合計100重量部中、10〜60重量部
が好ましく、20〜40重量部がより好ましい。無機塩類の
使用量がこの範囲外では急結性状や強度発現性が悪くな
る場合がある。
O3原料、及びR2O原料を熱処理してなるCaO−Al2O3−R2O
系のCAと無機塩類とを主成分とするものであり、該C
A中に二種以上のアルカリ金属酸化物を1重量%以上含
有するものである。セメント急結材の粒度は、使用する
目的・用途に依存するため、特に限定されるものではな
いが、通常、ブレーン値で3,000〜9,000cm2/gが好まし
い。3,000cm 2/g未満では急結性が悪くなる場合があり、
9,000cm2/gを超えて使用してもさらなる効果が期待でき
ない。セメント急結材の使用量は、セメントとセメント
急結材の合計100重量部中、3〜15量部が好ましく、5
〜10重量部がより好ましい。3重量部未満では急結性が
十分ではなく、15重量部を越えると耐久性が悪くなる場
合がある。
通、早強、超早強、及び中庸熱等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ポゾラン物質を
混合した各種混合セメント等が挙げられる。
る混合装置としては、既存のいかなる撹拌装置も使用可
能であり、例えば、傾胴ミキサー、オムニミキサー、V
型ミキサー、ヘンシェルミキサー、及びナウターミキサ
ー等が使用可能である。混合は、それぞれの材料を施工
時に混合してもよいし、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。
他に、凝結調整剤、減水剤、高性能減水剤、AE剤、A
E減水剤、高性能AE減水剤、増粘剤、砂や砂利などの
骨材、セメント膨張材、防錆剤、防凍剤、高分子エマル
ジョン、ベントナイトやモンモリロナイトなどの粘土鉱
物、ゼオライト、ハイドロタルサイト、及びハイドロカ
ルマイト等のイオン交換体、無機リン酸塩、並びに、ホ
ウ酸等のうちの一種又は二種以上を本発明の目的を実質
的に阻害しない範囲で併用できる。
る。
用い、1,600℃で溶融した溶融物を高圧空気法で急冷し
て得たクリンカーを粉砕し、ブレーン値で5,000±200cm
2/gに調整して表1に示すような各種CAを得た。CA
の組成比は化学分析により求めた値から算出した。CA
70重量部と、無機塩類a30重量部とを配合してセメント
急結材とした。室温20℃で、セメントとセメント急結材
からなる結合材100重量部中、セメント急結材を7重量
部配合して、結合材/砂比=1/2、水/結合材比=50
%でモルタルを調製し、このモルタルの凝結時間をプロ
クター貫入抵抗により測定した。結果を表1に併記す
る。なお、モルタルは10秒間空練りした後水を加え、す
ばやく10秒間混練した。
と試薬1級の炭酸カリウム80重量部との混合品 セメント :電気化学工業社製普通ポルトランドセメン
ト 砂 :新潟県姫川産川砂、FM 2.8 水 :水道水
準じて測定。 ガラス化率(X):CAを1,000℃で3時間加熱し、その
後、5℃/分の冷却速度で徐冷し、粉末X線回折法によ
り求めた結晶鉱物のメインピークの面積S0とCA中の結
晶のメインピークの面積Sから、X(%)=(1−S/S0)
×100の式にしたがって算出
%のCAを使用し、CAと無機塩類aの使用量を表2に
示すように変化したこと以外は実施例1と同様に行っ
た。結果を表2に併記する。
%のCAを使用し、セメント急結材の使用量を表3に示
すように変化したこと以外は実施例1と同様に行った。
結果を表3に併記する。
施例1と同様にCaO/Al 2O3モル比が1.7で、Na2O量とK2O
量が各5重量%のCAを得た。工業用の原料を用いて得
たCAは、少量のTiO2、B2O3、Fe2O3、P2O5、及びNa2O
等を含有する。ただし、Na2Oは1重量%未満であった。
室温20℃で、このCA70重量部と、表4に示す各種無機
塩類30重量部を配合して得たセメント急結材のプロクタ
ー貫入抵抗値を実施例1と同様に測定し、同時にpHを
測定した。得られたセメント急結材を、セメントとセメ
ント急結材からなる結合材100重量部中、7重量部配合
し、各材料の単位量が、結合材360kg/m3、粗骨材756kg/
m3、細骨材1,130kg/m3、及び水162kg/m3の配合で、コン
クリートを調製した。このコンクリートを吹付け、落下
したコンクリート量をリバウンド率(%)として測定し
た。比較のために市販の急結材を用いて同様に行った。
結果を表4に併記する。
と、試薬1級の硝酸ナトリウム15重量部の混合品 無機塩類c:試薬1級のカリウムミョウバンを600℃で
1時間熱処理した焼成ミョウバン 無機塩類d:試薬1級のアルミン酸ナトリウム30重量
部、試薬1級の炭酸カリウム60重量部、及び天然無水セ
ッコウ10重量部の混合品 無機塩類e:試薬1級の炭酸カリウム 市販急結材:小野田セメント社製商品名「小野田T-Roc
k」、主成分カルシウムアルミネート セメント :電気化学工業社製普通ポルトランドセメン
ト 粗骨材 :新潟県姫川産川砂利、Gmax=10mm 細骨材 :新潟県姫川産川砂、FM 2.8 水 :水道水
1分間撹拌して溶解させた後測定
例4と同様に行った。結果を表5に示す。
により、急結性が良好である、湧水に強い、経済的であ
る、及び低温での急結性が良好である等の効果を奏す
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 CaO原料、Al2O3原料、及びR2O原料を
熱処理してなるCaO−Al2O3−R2O系カルシウムアルミ
ネートであり、該カルシウムアルミネート中のナトリウ
ム及びカリウムを1重量%以上含有するカルシウムアル
ミネートと、無機塩類とを含有してなるセメント急結
材。 - 【請求項2】 セメントと、請求項1記載のセメント急
結材とを含有してなるセメント組成物。
Priority Applications (1)
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JP26276894A JP3370192B2 (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | セメント急結材及びセメント組成物 |
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Family Applications (1)
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JP26276894A Expired - Fee Related JP3370192B2 (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | セメント急結材及びセメント組成物 |
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JP5026928B2 (ja) * | 2007-11-06 | 2012-09-19 | 太平洋マテリアル株式会社 | 急結剤および吹付材料 |
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-
1994
- 1994-10-26 JP JP26276894A patent/JP3370192B2/ja not_active Expired - Fee Related
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