JP3460165B2 - セメント混和材、セメント組成物、及びそれを用いた注入材 - Google Patents
セメント混和材、セメント組成物、及びそれを用いた注入材Info
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Description
において使用されるセメント混和材、セメント組成物、
及びそれを用いた注入材に関する。
のセメント混和材が使用されている。特に、土壌の土粒
子の間隙、土層の層境、又は岩盤の亀裂箇所等には止水
や地盤安定化を目的として注入材が広範に使用されてい
る。しかしながら、通常使用されている注入材は、水セ
メント比が大きいために、材料分離抵抗性が小さく、凝
結・硬化が著しく遅く、かつ、強度発現性に乏しいなど
の課題があった。
するために、注入性が良好で、初期の強度発現性に優れ
た、カルシウムアルミネート系化合物を主成分とした急
硬性の注入材が提案されている(特開平3-88755号公報
等)。しかしながら、最近では、注入材の性能の向上が
ますます要求され、それを満足する注入材の出現が待た
れていた。
努力を重ねた結果、特定のセメント混和材を注入材とし
て使用することにより、材料分離抵抗性や強度発現性に
優れたセメント組成物ができるとの知見を得て本発明を
完成するに至った。
有量2〜12重量%のCaO-Al2O3-Li2O系物質、無機硫酸
塩、及び凝結調整剤を含有してなる、最大粒径40μm以
下のセメント混和材であり、該セメント混和材と最大粒
径40μm以下のセメントとを含有してなるセメント組成
物であり、該セメント組成物を用いてなる注入材であ
る。
のCaO-Al2O3-Li2O系物質(以下CALという)は、CaO原
料、Al2O3原料、及びLi2O原料を配合して熱処理するこ
とによって得られる。
炭酸カルシウム等が、また、Al2O3原料としては、ボー
キサイト、アルミ残灰、及びアルミナ質等が、さらに、
Li2O原料としては、Li2CO3質やLiOH質などのリチウム塩
が挙げられる。
れるものではなく、例えば、ロータリーキルン等による
焼成法や電気炉による溶融法などがあり、熱処理時間
も、特に限定されるものではない。熱処理温度は、通
常、1,100〜1,800℃程度が好ましく、1,200〜1,700℃が
より好ましい。1,100℃未満では未反応の原料が残存す
る場合があり、1,800℃を越えるとエネルギー損失が大
きくなり、コスト面で好ましくない。熱処理品の冷却方
法は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、放置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。
限定されるものではなく、例えば、他の成分として混入
が予想される、TiO2、MgO、Fe2O3、Na2O、K2O、SiO2、B
2O3、P2O5、F2、及びSO3等の存在は、各原料の加熱処理
時、焼成物又は溶融物の融点を下げ、焼成物又は溶融物
の活性を高める効果があることなどから好ましい面もあ
り、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲では問題に
ならない。
り、Li2O含有量が2〜12重量%が好ましく、3〜9重量
%がより好ましい。Li2O含有量がこの範囲外では本発明
の効果が十分に得られない場合がある。
限定されるものではないが、CaO/Al2O3モル比(以下C
/Aモル比という)が1.5〜3.0が好ましく、2.0〜2.8が
より好ましい。C/Aモル比が1.5未満では強度発現性
が悪くなる場合があり、3.0を越えるとこれを用いたセ
メント混練物の作業性が低下する場合がある。
いずれの使用も可能であるが、材料分離抵抗性や強度発
現性の面から非晶質のCALの使用が好ましい。
る必要はなく、例えば、ガラス化率で50%程度以上のも
のであり、70%以上が好ましい。
1,000℃で3時間加熱し、その後、5℃/分の冷却速度
で冷却して得られた粉末を、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CAL中の結晶の
メインピークの面積Sとから、X(%)=(1−S/S0)×
100として得られる。
いが、最大粒径は40μm以下が好ましく、20μm以下が
より好ましく、10μm以下が最も好ましい。最大粒径が
40μmを越えると地盤や岩盤などへの注入が不能となる
場合がある。また、CALの粉末度は、ブレーン値で5,
000〜10,000cm2/g程度が好ましい。5,000cm2/g未満では
十分な注入性が得られない場合があり、10,000cm2/gを
越えてもさらなる効果の増進が期待できない場合があ
る。
ウ類、硫酸アルミニウム、及びアルカリ金属硫酸塩等を
総称するものであり、特に限定されるものではないが、
セッコウ類を使用することが本発明の効果が大であるこ
とや経済的であることから好ましい。ここでセッコウ類
とは、無水セッコウ、半水セッコウ、及び二水セッコウ
を総称するものであり、特に限定されるものではない
が、無水セッコウを使用することが本発明の効果が最も
大きいことから好ましい。無水セッコウは、例えば、天
然に産出する天然無水セッコウの他、半水セッコウや二
水セッコウを熱処理して脱水した無水セッコウや、工業
副産物として発生する無水セッコウ等の使用が可能であ
る。無機硫酸塩の粒度は特に限定されるものではない
が、最大粒径40μm以下が好ましく、20μm以下がより
好ましく、10μm以下が最も好ましい。最大粒径が40μ
mを越えると地盤や岩盤などへの注入が不能となる場合
がある。また、無機硫酸塩の粉末度は、ブレーン値で5,
000〜10,000cm2/gが好ましい。5,000cm2/g未満では注入
性が悪くなる場合があり、10,000cm2/gを越えてもさら
なる効果の増進が期待できない場合がある。無機硫酸塩
の使用量は、CAL、無機硫酸塩、及び凝結調整剤から
なるセメント混和材100重量部中、20〜70重量部が好ま
しく、30〜60重量部がより好ましい。20重量部未満では
十分な強度増進効果が得られない場合があり、70重量部
を越えると長期耐久性が悪くなる場合がある。
的で、さらに、凝結調整剤を併用することが必要であ
り、施工を円滑に進める面で有効である。
酸、酒石酸、グルコン酸、及びリンゴ酸等の有機酸又は
それらの塩、リン酸又はその塩、アルカリ金属炭酸塩、
アルカリ金属重炭酸塩、並びに、ホウ酸等が挙げられ、
特に限定されるものではないが、有機酸及び/又はその
塩と、アルカリ金属炭酸塩とを併用することが、強度発
現性が良好となる面から好ましい。凝結調整剤の使用量
は、使用する目的や用途に依存するため、一義的に決定
することができないが、通常、セメント混和材100重量
部に対して、0.5〜5重量部が好ましく、1〜3重量部
がより好ましい。0.5重量部未満では十分な作業性が得
られない場合があり、5重量部を越えて使用すると強度
発現性が低下する場合がある。
〜15重量%のCaO-Al2O3-Li2O系物質、無機硫酸塩、及び
凝結調整剤を含有してなるもので、最大粒径40μm以下
である。本発明のセメント混和材の粒度は、最大粒径が
40μm以下であり、20μm以下が好ましく、10μm以下
がより好ましい。最大粒径が40μmを越えると地盤や岩
盤などへの注入が不能となる場合がある。また、セメン
ト混和材の粉末度は、ブレーン値で5,000〜10,000cm2/g
が好ましい。5,000cm2/g未満では注入性が悪い場合があ
り、10,000cm2/gを越えてもさらなる効果の増進が期待
できない場合がある。本発明のセメント混和材の作製方
法は特に限定されるものではなく、最大粒径が40μm以
下でLi2O含有量1〜15重量%のCaO-Al2O3-Li2O系物質、
最大粒径が40μm以下の無機硫酸塩、及び凝結調整剤を
混合する方法も可能であり、Li2O含有量1〜15重量%の
CaO-Al2O3-Li2O系物質、無機硫酸塩、及び凝結調整剤を
混合して、粉砕する方法も可能である。セメント混和材
の使用量は、セメントとセメント混和材とからなるセメ
ント組成物100重量部中、10〜50重量部が好ましく、20
〜30重量部がより好ましい。10重量部未満では急硬性効
果が十分ではない場合があり、50重量部を越えると長期
耐久性が悪くなる場合がある。
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シリカ等のポゾラン物質を混
合した各種混合セメント等が挙げられる。
を製造する際に使用する混合装置としては、既存のいか
なる混合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。また、
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、砂や砂利などの骨材、減水剤、高性能減水剤、A
E剤、AE減水剤、高性能AE減水剤、増粘剤、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
い範囲で併用することが可能である。
る。
の電気炉で溶融した溶融物を急冷して得られたクリンカ
ーを粉砕し、最大粒径40μm以下、ブレーン値6,500±2
00cm2/gに調整して表1に示すような各種の非晶質のC
ALを得た。CALの組成比は化学分析により求めた。
このCAL50重量部と無機硫酸塩50重量部とを配合し、
最大粒径40μm以下、ブレーン値6,500±200cm2/gのセ
メント混和材とし、最大粒径40μm以下に粉砕したセメ
ントと混合してセメント組成物を調製した。セメント組
成物100重量部中、セメント混和材を25重量部とし、セ
メント組成物100重量部に対して、凝結調整剤0.5重量部
を配合し、水/セメント組成物比300%で、モルタルミ
キサーを用いて60秒間混練し、練り上がり温度20℃に調
整したセメントペスートとした。このセメントペースト
を用いて、圧縮強度と、材料分離抵抗性を評価するため
の分離水率の測定を行った。結果を表1に併記する。
ブレーン値5,640cm2/g 凝結調整剤:試薬1級のクエン酸と炭酸カリウムの重量
比40/60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 水 :水道水
で脱型し、20℃の水中養生を行い測定 分離水率 :材料分離抵抗性測定、調製したセメントペ
ーストをポリエチレン製のφ5cmの袋に高さ15cmまで入
れ、24時間後、分離した浮き水の高さを測定し、(浮き
水の高さ/15)×100から分離水率を算出
の電気炉で溶融した溶融物を徐冷して表2に示すような
各種結晶質のCALを得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。
し、表3に示すようにCALと無機硫酸塩とを配合した
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。
し、セメント組成物100重量部中のセメント混和材を表
4に示すように配合したこと以外は実施例1と同様に行
った。結果を表4に併記する。
し、表5に示す最大粒径のセメント混和材を配合し、圧
縮強度、分離水率、及び注入浸透性を評価するための浸
透深さを測定したこと以外は実施例1と同様に行った。
結果を表5に併記する。
に布を敷き、比重2.63、粒度0.3〜1.2mm、及び間隙率43
%の砂を下部より高さ15cm充填し、作製した注入用セメ
ントペースト500ccを円筒の上部より注ぎ込み、24時間
後に脱型し測定
により材料分離抵抗性や強度発現性が良好なセメント組
成物が得られる。
Claims (3)
- 【請求項1】 Li20含有量2〜12重量%のCaO-Al2O3-L
i2O系物質、無機硫酸塩、及び凝結調整剤を含有してな
る、最大粒径40μm以下のセメント混和材。 - 【請求項2】 請求項1記載のセメント混和材と最大粒
径40μm以下のセメントとを含有してなるセメント組成
物。 - 【請求項3】 請求項2記載のセメント組成物を用いて
なる注入材。
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JP12000795A JP3460165B2 (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | セメント混和材、セメント組成物、及びそれを用いた注入材 |
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1995
- 1995-05-18 JP JP12000795A patent/JP3460165B2/ja not_active Expired - Fee Related
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