JP3549632B2 - セメント急結材及びセメント組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、土木・建築業界において使用されるセメント急結材及びセメント組成物に関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】
従来より、トンネルの吹付コンクリート（下地コンクリート）や湧水の止水モルタルにセメント急結材が使用されている。
そして、セメント急結材としては、炭酸ナトリウムとアルミン酸ナトリウムを主成分とするものやカルシウムアルミネートを主成分とするものなどが、セメントの凝結・硬化を促進し、初期強度発現性が良好であるため、トンネルの吹付工法や湧水の止水材料などに広く使用されていた（特開昭４９−２３７２０号公報、特公昭５６−２７４５７号公報、及び特開昭６２−２９７２４８号公報）。
【０００３】
しかしながら、例えば、トンネルの吹付材として使用する場合は、充分に地山との付着がとれずに跳ね返り現象をおこす、いわゆるリバウンドの量をさらに減少させること、また、湧水のあるトンネルにおいて、湧水によって脱落することを防止するために必要な急結性等の吹付性能を改善すること、並びに、寒冷地において、急結性状を向上することや強度発現性の低下を抑制すること等のように、従来のセメント急結材の性能をさらに改良したセメント急結材が要求されているのが現状である。
【０００４】
さらに、最近では、セメント急結材に含まれるアルカリ金属がアルカリ骨材反応の原因になることから、また、アルカリ金属を含むセメント急結材を使用すると、材齢１日の強度は良好であるが、材齢２８日の強度が３０〜５０％程度低下するという課題を有していることから、アルカリ金属を含まないセメント急結材が提案された（特開昭５８−６９７５９号）。
【０００５】
しかしながら、このアルカリ金属を含まないセメント急結材は、急結力が弱く、比較的多量に使用しないと急結効果がないためにコスト高となり、また、急結性状が悪く、リバウンド量を減少させること、湧水に対する抵抗性を付与すること、並びに、低温時の凝結性状や強度発現性の改善といった本発明の課題を達成できるものではなかった。
【０００６】
そのため、現在では、炭酸ナトリウムやアルミン酸ナトリウムなどのアルカリ金属塩を含まないセメント急結材は実用化されていないのが実状であった。
【０００７】
本発明者は、前述の課題を解決すべく種々検討を重ねた結果、特定のセメント急結材を使用することにより、前述の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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、CaO／Al2O3モル比が2.5〜3.5、P2O5含有量が５〜20重量％、かつ、ブレーン値が3,000〜9,000 cm２/gである非晶質カルシウムアルミネートホスフェートを含有してなるセメント急結材、さらに、ブレーン値が2,000〜9,000 cm２/gである無機塩類を含有してなり、該非晶質カルシウムアルミネートホスフェートと該無機塩類の合計100重量部中、該無機塩類が40重量部以下であることを特徴とす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。
【０００９】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
【００１０】
本発明で使用する非晶質物質は、ＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３原料、ＳｉＯ２原料、Ｂ２Ｏ３原料、及びＰ２Ｏ５原料を必要に応じ配合し、熱処理後冷却して製造されるものであって、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が２．７〜３．５、かつ、ＳｉＯ２含有量が６〜１５重量％である非晶質カルシウムアルミネートシリケート（以下Ａ−ＣＡＳという）、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が２．５〜３．５、かつ、Ｂ２Ｏ３含有量が５〜２０重量％である非晶質カルシウムアルミネートボレート（以下Ａ−ＣＡＢという）、並びに、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が２．５〜３．５、かつ、Ｐ２Ｏ５含有量が５〜２０重量％である非晶質カルシウムアルミネートホスフェート（以下Ａ−ＣＡＰという）からなる群より選ばれた一種又は二種以上からなるもので、急結性や強度発現性が良好であることからＡ−ＣＡＳを使用することが好ましい。
【００１１】
本発明で使用するＡ−ＣＡＳは、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比２．７〜３．５であり、２．８〜３．２が好ましい。２．７未満では急結性が悪くなる場合があり、３．５を超えると長期耐久性が悪くなる場合がある。
また、Ａ−ＣＡＳのＳｉＯ２含有量は、６〜１５重量％であり、７〜１０重量％が好ましく、この範囲外では急結性が低下する場合がある。
【００１２】
Ａ−ＣＡＳは、アルミナセメントの組成とは全く異なるものである。
即ち、通常のアルミナセメントのＳｉＯ２含有量は５重量％未満であり、ガラス化率は２５％を超えることはない〔笠井順一、コンクリート工学、第２２巻、第８号、第６７頁 １９８４年、ロンドン市 アカデミック プレス インコーポレーテッド リミテッド発行、Ｈ．Ｆ．Ｗ．Ｔａｙｌｏｒ、ザ ケミストリー オブ セメント（Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｃｅｍｅｎｔ）、第２巻、第１６頁 １９６４年〕。
【００１３】
また、Ａ−ＣＡＳは、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が２．０であり、ＳｉＯ２含有量が２１．９重量％である２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、即ち、ゲーレナイトとは全く異なるものである。
【００１４】
本発明で使用するＡ−ＣＡＢ又はＡ−ＣＡＰのＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比は２．５〜３．５であり、２．８〜３．２が好ましい。２．５未満では急結性が悪くなる場合があり、３．５を超えると長期耐久性が低下する場合がある。
また、Ａ−ＣＡＢ又はＡ−ＣＡＰの、Ｂ２Ｏ３含有量又はＰ２Ｏ５含有量は、５〜２０重量％であり、７〜１５重量％が好ましく、この範囲外では急結性が低下する場合がある。
【００１５】
本発明において非晶質とは、すべてが非晶質である必要はなく、例えば、ガラス化率で５０％程度以上のものであり、７０％以上のものが好ましい。
【００１６】
本発明でいうガラス化率（Ｘ）とは、Ａ−ＣＡＳ、Ａ−ＣＡＢ、及びＡ−ＣＡＰからなる群より選ばれた一種又は二種以上の非晶質物質を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Ｓｏと非晶質物質中の結晶のメインピークの面積ＳからＸ（％）＝（１−Ｓ／Ｓｏ）×１００の式に従って算出した。
【００１７】
本発明で使用する非晶質物質の原料は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、ＳｉＯ２原料としては粘土質やケイ砂などが、Ｂ２Ｏ３原料としてはホウ砂やホウ酸又はその塩などが、Ｐ２Ｏ５原料としてはピロリン酸カルシウム等のリン酸塩やリン鉱石などが各々使用できる。
【００１８】
非晶質物質製造の熱処理方法は、特に限定されるものではないが、例えば、電気炉などを使用して溶融することが挙げられ、溶融時間も特に限定されるものではない。
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てクリンカーを製造することも可能である。
【００１９】
また、原料中の他の成分、あるいは不純物の存在も特に限定されるものではない。例えば、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｆ２、及びＳＯ３等の、さらに、Ａ−ＣＡＳの場合はＰ２Ｏ５やＢ２Ｏ３の、Ａ−ＣＡＢの場合はＳｉＯ２やＰ２Ｏ５の、Ａ−ＣＡＰの場合はＳｉＯ２やＢ２Ｏ３の混入が予想されるが、これらの存在は、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などから好ましく、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲の量、例えば、Ｎａ２ＯやＫ２Ｏなどのアルカリ金属酸化物の含有量が２重量％未満の範囲で、その他の酸化物を含めた不純物の総量が１０重量％未満の範囲では問題にならない。
【００２０】
非晶質物質の粉末度は特に限定されるものではないが、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程度未満では充分な急結性が得られない場合があり、９，０００ｃｍ２／ｇ程度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場合がある。
【００２１】
本発明で使用する無機塩類としては、例えば、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、及びアルミン酸カルシウム等のアルミン酸塩、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム、重炭酸ナトリウム、及び重炭酸カリウム等の炭酸塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸カルシウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、及び亜硝酸カルシウム等の硝酸塩類、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸アルミニウム、ミョウバン類、及び無水セッコウや半水セッコウや二水セッコウのセッコウ類等の硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸カルシウム、チオ硫酸マグネシウム、及びチオ硫酸アルミニウム等のチオ硫酸塩、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸カルシウム、チオシアン酸マグネシウム、及びチオシアン酸アルミニウム等のチオシアン酸塩、並びに、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、及び水酸化マグネシウム等の水酸化物等が挙げられ、使用する目的に応じてこれら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。
特に、非晶質物質に、アルミン酸塩と炭酸塩とを併用すると、急結性が良好で、初期の強度、例えば、材齢１日までの強度発現性が良好なトンネル吹付材とすることが可能であり、硝酸塩類を併用すると、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、ミョウバン類を併用すると、アルカリ性が低く、安全性の高いトンネル吹付材が得られる。また、セッコウ類を併用すると、強度発現性が良好なトンネル吹付材が得られる。
このうち、アルカリ金属以外の非アルカリ金属の無機塩類は、アルカリ金属を含まないセメント急結材とすることができ、アルカリ骨材反応の懸念がなく、材齢２８日の強度発現性が良好となる面からその使用は好ましい。
【００２２】
無機塩類の粒度は特に限定されるものではないが、ブレーン値で２，０００〜９，０００ｃｍ２／ｇが好ましい。２，０００ｃｍ２／ｇ未満では急結性が悪くなる場合があり、９，０００ｃｍ２／ｇを超えても急結性や強度発現性のさらなる効果が期待できない場合がある。
【００２３】
無機塩類の使用量は、使用する無機塩類の種類によって一義的に決定されるものではないが、通常、非晶質物質と無機塩類からなるセメント急結材１００重量部中、６０重量部以下の範囲で使用することが好ましく、４０重量部以下の範囲で使用することがより好ましい。無機塩類の使用量がこの範囲にないと急結性状や強度発現性が悪くなる場合がある。
【００２４】
本発明のセメント急結材の粉末度は使用する目的や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。３，０００ｃｍ２／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場合がある。
【００２５】
本発明のセメント急結材の使用量は、セメントとセメント急結材からなる結合材１００重量部中、３〜１５重量部が好ましく、５〜１０重量部がより好ましい。３重量部未満では急結性が充分ではなく、１５重量部を越えると長期耐久性が悪くなる場合がある。
【００２６】
ここでセメントとしては、普通、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などが挙げられる。
【００２７】
本発明では、セメントとセメント急結材の他に、凝結調整剤、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ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、砂や砂利などの骨材、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、並びに、シリカ質微粉末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。
【００２８】
本発明のセメント急結材やセメント組成物を混合・混練する装置としては、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。
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。
【００２９】
また、養生方法も、特に限定されるものではなく、一般に行われる養生方法が適用可能である。
【００３０】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００３１】
実施例１
ＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３原料、及びＳｉＯ２原料を混合し、電気炉を用い、１，６００℃で溶融した溶融物を高圧空気法で急冷してクリンカーを得た。
得られたクリンカーを粉砕し、ブレーン値で５，０００±２００ｃｍ２／ｇに調整して表１に示す各種Ａ−ＣＡＳを得た。
Ａ−ＣＡＳの組成は化学分析により求めた値であり、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの総量は１重量％未満であった。
このＡ−ＣＡＳをセメント急結材とし、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、結合材／砂比１／２、水／結合材比６０％に調製したモルタルとした。
このモルタルの混練は、２０℃で、セメント、砂、及び水を１分間高速回転で練混ぜ、その後、３０分練り置き、セメント急結材を添加して１０秒間混練した。
調製したモルタルの凝結時間と圧縮強度を測定し、結果を表１に併記する。
【００３２】
＜使用材料＞
ＣａＯ原料 ：和光純薬工業社製試薬１級炭酸カルシウム
Ａｌ２Ｏ３原料 ：和光純薬工業社製試薬１級酸化アルミニウム
ＳｉＯ２原料 ：和光純薬工業社製試薬１級二酸化ケイ素
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
水 ：水道水
【００３３】
＜測定方法＞
凝結時間 ：ＡＳＴＭ Ｃ ４０３−６５ Ｔ のプロクター貫入抵抗法に準じて、５００、２，０００、及び４，０００Ｐｓｉに達する時間
圧縮強度 ：４×４×１６ｃｍの供試体を作製し、ＪＩＳ Ａ １１０８に準じて材齢１日と２８日の圧縮強度
【００３４】
【表１】
【００３５】
実施例２
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、ＳｉＯ２含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＳを使用し、セメント急結材中の無機塩類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。
【００３６】
＜使用材料＞
無機塩類ａ：試薬１級のアルミン酸ナトリウム／炭酸ナトリウムの重量比６５／３５の混合品、ブレーン値３，４８０ｃｍ２／ｇ
【００３７】
【表２】
【００３８】
実施例３
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、ＳｉＯ２含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＳ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。
【００３９】
【表３】
【００４０】
実施例４
ＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３原料、及びＳｉＯ２原料に工業原料を用い、実施例１と同様に、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、ＳｉＯ２含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＳを得た。
Ａ−ＣＡＳの組成は化学分析により求めた値であり、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの総量は１重量％未満であった。
このＡ−ＣＡＳと、表４に示した各種無機塩類を配合してセメント急結材としたこと以外は実施例１と同様に行い、調製したモルタルの凝結時間と圧縮強度を測定し、そのセメント急結材のｐＨも測定した。結果を表４に併記する。
また、結合材１００重量部中のセメント急結材を７重量部とし、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、そのコンクリートを内径３ｍの模擬トンネルに吹付け、そのリバウンド率を測定した。結果を表４に併記する。
【００４１】
＜使用材料＞
ＣａＯ原料 ：電気化学工業社青海鉱山産石灰石
Ａｌ２Ｏ３原料 ：市販ボーキサイト
ＳｉＯ２原料 ：市販ケイ砂
無機塩類ｂ：試薬１級のアルミン酸ナトリウム／硝酸ナトリウムの重量比８５／１５の混合品、ブレーン値３，５１０ｃｍ２／ｇ
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、ブレーン値３，８００ｃｍ２／ｇ
無機塩類ｄ：試薬１級アルミン酸ナトリウム／炭酸ナトリウム／天然無水セッコウの重量比３０／６０／１０の混合品、ブレーン値３，２５０ｃｍ２／ｇ
無機塩類ｅ：試薬１級の炭酸ナトリウム、ブレーン値３，０６０ｃｍ２／ｇ
無機塩類ｆ：市販天然無水セッコウ、ブレーン値６，０５０ｃｍ２／ｇ
無機塩類ｇ：試薬１級炭酸カルシウム、ブレーン値５，５５０ｃｍ２／ｇ
無機塩類ｈ：試薬１級塩基性炭酸マグネシウム、ブレーン値４，２５０ｃｍ２／ｇ
無機塩類ｉ：試薬１級硝酸カルシウム、ブレーン値３，０６０ｃｍ２／ｇ
無機塩類ｊ：試薬１級水酸化カルシウム、ブレーン値４，１２０ｃｍ２／ｇ
市販急結材：秩父・小野田セメント社製商品名「小野田Ｔ−Ｒｏｃｋ」主成分カルシウムアルミネート、ブレーン値４，４００ｃｍ２／ｇ
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、５ｍｍ下
【００４２】
＜測定方法＞
ｐＨの測定：純水５００ｃｃにセメント急結材０．５ｇを加え、１分間撹拌して測定。
リバウンド率：（落下したコンクリート量／吹付けた全コンクリート量）×１００
【００４３】
【表４】
【００４４】
実施例５
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、ＳｉＯ２含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＳと、無機塩類ｂ又は無機塩類ｉを使用し、練り上がり温度を５℃としたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表５に示す。
【００４５】
【表５】
【００４６】
実施例６
製造した表６に示す各Ａ−ＣＡＳ７０重量部と無機塩類ａ３０重量部とを配合し、ブレーン値４，５００±２００ｃｍ２／ｇのセメント急結材とし、結合材１００重量部中のセメント急結材を７重量部として、結合材／砂比１／２、水／結合材比５０％で、１０秒間空練りし、その後、水を加え１０秒間混練し、練り上がり温度２０℃に調整してモルタルとし、凝結時間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６に併記する。
【００４７】
【表６】
【００４８】
実施例７
ＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３原料、及びＢ２Ｏ３原料を混合したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表７に示す。
なお、Ａ−ＣＡＢの組成は化学分析により求めた値であり、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの総量は１重量％未満であった。
【００４９】
＜使用材料＞
Ｂ２Ｏ３原料 ：和光純薬工業社製試薬１級無水ホウ酸
【００５０】
【表７】
【００５１】
実施例８
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、Ｂ２Ｏ３含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＢを使用し、セメント急結材中の無機塩類ａの使用量を表８に示すように変化したこと以外は実施例７と同様に行った。結果を表８に併記する。
【００５２】
【表８】
【００５３】
実施例９
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、Ｂ２Ｏ３含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＢを使用し、セメント急結材の使用量を表９に示すように変化したこと以外は実施例７と同様に行った。結果を表９に併記する。
【００５４】
【表９】
【００５５】
実施例１０
ＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３原料、及びＢ２Ｏ３原料の工業原料を用いたこと以外は実施例４と同様に行った。結果を表１０に示す。
なお、Ａ−ＣＡＢの組成は化学分析により求めた値であり、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの総量は１重量％未満であった。
【００５６】
＜使用材料＞
Ｂ２Ｏ３原料 ：市販ホウ酸
【００５７】
【表１０】
【００５８】
実施例１１
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、Ｂ２Ｏ３含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＢと、無機塩類ｂ又は無機塩類ｉを使用し、練り上がり温度を５℃としたこと以外は実施例７と同様に行った。結果を表１１に示す。
【００５９】
【表１１】
【００６０】
実施例１２
表１２に示すＡ−ＣＡＢを用いたこと以外は実施例６と同様に行った。結果を表１２に併記する。
【００６１】
【表１２】
【００６２】
実施例１３
ＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３原料、及びＰ２Ｏ５原料を混合したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表１３に示す。
なお、Ａ−ＣＡＰの組成は化学分析により求めた値であり、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの総量は１重量％未満であった。
【００６３】
＜使用材料＞
Ｐ２Ｏ５原料 ：和光純薬工業社製試薬１級ピロリン酸カルシウム
【００６４】
【表１３】
【００６５】
実施例１４
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、Ｐ２Ｏ５含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＰを使用し、セメント急結材中の無機塩類ａの使用量を表１４に示すように変化したこと以外は実施例１３と同様に行った。結果を表１４に併記する。
【００６６】
【表１４】
【００６７】
実施例１５
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、Ｐ２Ｏ５含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＰを使用し、セメント急結材の使用量を表１５に示すように変化したこと以外は実施例１３と同様に行った。結果を表１５に併記する。
【００６８】
【表１５】
【００６９】
実施例１６
ＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３原料、及びＰ２Ｏ５原料の工業原料を用いたこと以外は実施例４と同様に行った。結果を表１６に示す。
なお、Ａ−ＣＡＰの組成は化学分析により求めた値であり、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの総量は１重量％未満であった。
【００７０】
＜使用材料＞
Ｐ２Ｏ５原料 ：市販ピロリン酸カルシウム
【００７１】
【表１６】
【００７２】
実施例１７
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、Ｐ２Ｏ５含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＰと、無機塩類ｂ又は無機塩類ｉを使用し、練り上がり温度を５℃としたこと以外は実施例１３と同様に行った。結果を表１７に示す。
【００７３】
【表１７】
【００７４】
実施例１８
表１８に示すＡ−ＣＡＰを用いたこと以外は実施例６と同様に行った。結果を表１８に併記する。
【００７５】
【表１８】
【００７６】
実施例１９
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、ＳｉＯ２含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＳ、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、Ｂ２Ｏ３含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＢ、並びに、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、Ｐ２Ｏ５含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＰを使用し、Ａ−ＣＡＳ、Ａ−ＣＡＢ、及びＡ−ＣＡＰを表１９に示すように併用したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表１９に併記する。
【００７７】
＜使用材料＞
非晶質物質Ａ：Ａ−ＣＡＳとＡ−ＣＡＢの等量混合品
非晶質物質Ｂ：Ａ−ＣＡＳとＡ−ＣＡＰの等量混合品
非晶質物質Ｃ：Ａ−ＣＡＢとＡ−ＣＡＰの等量混合品
非晶質物質Ｄ：Ａ−ＣＡＳ、Ａ−ＣＡＢ、及びＡ−ＣＡＰの等量混合品
【００７８】
【表１９】
【００７９】
実施例２０
無機塩類ａをセメント急結材１００重量部中３０重量部配合したこと以外は実施例１９と同様に行った。結果を表２０に示す。
【００８０】
【表２０】
【００８１】
【発明の効果】
本発明のセメント急結材を使用することにより、急結性が良好である、湧水の止水効果が高い、経済的である、低温での急結性が良好であるセメント組成物が得られる等の効果を奏することができ、また、アルカリ金属を含有しないセメント急結材とすることで、アルカリ骨材反応を呈することがなく、かつ、長期強度の伸びが良好となるセメント組成物が得られる等の効果を奏する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、土木・建築業界において使用されるセメント急結材及びセメント組成物に関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】
従来より、トンネルの吹付コンクリート（下地コンクリート）や湧水の止水モルタルにセメント急結材が使用されている。
そして、セメント急結材としては、炭酸ナトリウムとアルミン酸ナトリウムを主成分とするものやカルシウムアルミネートを主成分とするものなどが、セメントの凝結・硬化を促進し、初期強度発現性が良好であるため、トンネルの吹付工法や湧水の止水材料などに広く使用されていた（特開昭４９−２３７２０号公報、特公昭５６−２７４５７号公報、及び特開昭６２−２９７２４８号公報）。
【０００３】
しかしながら、例えば、トンネルの吹付材として使用する場合は、充分に地山との付着がとれずに跳ね返り現象をおこす、いわゆるリバウンドの量をさらに減少させること、また、湧水のあるトンネルにおいて、湧水によって脱落することを防止するために必要な急結性等の吹付性能を改善すること、並びに、寒冷地において、急結性状を向上することや強度発現性の低下を抑制すること等のように、従来のセメント急結材の性能をさらに改良したセメント急結材が要求されているのが現状である。
【０００４】
さらに、最近では、セメント急結材に含まれるアルカリ金属がアルカリ骨材反応の原因になることから、また、アルカリ金属を含むセメント急結材を使用すると、材齢１日の強度は良好であるが、材齢２８日の強度が３０〜５０％程度低下するという課題を有していることから、アルカリ金属を含まないセメント急結材が提案された（特開昭５８−６９７５９号）。
【０００５】
しかしながら、このアルカリ金属を含まないセメント急結材は、急結力が弱く、比較的多量に使用しないと急結効果がないためにコスト高となり、また、急結性状が悪く、リバウンド量を減少させること、湧水に対する抵抗性を付与すること、並びに、低温時の凝結性状や強度発現性の改善といった本発明の課題を達成できるものではなかった。
【０００６】
そのため、現在では、炭酸ナトリウムやアルミン酸ナトリウムなどのアルカリ金属塩を含まないセメント急結材は実用化されていないのが実状であった。
【０００７】
本発明者は、前述の課題を解決すべく種々検討を重ねた結果、特定のセメント急結材を使用することにより、前述の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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、CaO／Al2O3モル比が2.5〜3.5、P2O5含有量が５〜20重量％、かつ、ブレーン値が3,000〜9,000 cm２/gである非晶質カルシウムアルミネートホスフェートを含有してなるセメント急結材、さらに、ブレーン値が2,000〜9,000 cm２/gである無機塩類を含有してなり、該非晶質カルシウムアルミネートホスフェートと該無機塩類の合計100重量部中、該無機塩類が40重量部以下であることを特徴とす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。
【０００９】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
【００１０】
本発明で使用する非晶質物質は、ＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３原料、ＳｉＯ２原料、Ｂ２Ｏ３原料、及びＰ２Ｏ５原料を必要に応じ配合し、熱処理後冷却して製造されるものであって、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が２．７〜３．５、かつ、ＳｉＯ２含有量が６〜１５重量％である非晶質カルシウムアルミネートシリケート（以下Ａ−ＣＡＳという）、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が２．５〜３．５、かつ、Ｂ２Ｏ３含有量が５〜２０重量％である非晶質カルシウムアルミネートボレート（以下Ａ−ＣＡＢという）、並びに、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が２．５〜３．５、かつ、Ｐ２Ｏ５含有量が５〜２０重量％である非晶質カルシウムアルミネートホスフェート（以下Ａ−ＣＡＰという）からなる群より選ばれた一種又は二種以上からなるもので、急結性や強度発現性が良好であることからＡ−ＣＡＳを使用することが好ましい。
【００１１】
本発明で使用するＡ−ＣＡＳは、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比２．７〜３．５であり、２．８〜３．２が好ましい。２．７未満では急結性が悪くなる場合があり、３．５を超えると長期耐久性が悪くなる場合がある。
また、Ａ−ＣＡＳのＳｉＯ２含有量は、６〜１５重量％であり、７〜１０重量％が好ましく、この範囲外では急結性が低下する場合がある。
【００１２】
Ａ−ＣＡＳは、アルミナセメントの組成とは全く異なるものである。
即ち、通常のアルミナセメントのＳｉＯ２含有量は５重量％未満であり、ガラス化率は２５％を超えることはない〔笠井順一、コンクリート工学、第２２巻、第８号、第６７頁 １９８４年、ロンドン市 アカデミック プレス インコーポレーテッド リミテッド発行、Ｈ．Ｆ．Ｗ．Ｔａｙｌｏｒ、ザ ケミストリー オブ セメント（Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｃｅｍｅｎｔ）、第２巻、第１６頁 １９６４年〕。
【００１３】
また、Ａ−ＣＡＳは、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が２．０であり、ＳｉＯ２含有量が２１．９重量％である２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、即ち、ゲーレナイトとは全く異なるものである。
【００１４】
本発明で使用するＡ−ＣＡＢ又はＡ−ＣＡＰのＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比は２．５〜３．５であり、２．８〜３．２が好ましい。２．５未満では急結性が悪くなる場合があり、３．５を超えると長期耐久性が低下する場合がある。
また、Ａ−ＣＡＢ又はＡ−ＣＡＰの、Ｂ２Ｏ３含有量又はＰ２Ｏ５含有量は、５〜２０重量％であり、７〜１５重量％が好ましく、この範囲外では急結性が低下する場合がある。
【００１５】
本発明において非晶質とは、すべてが非晶質である必要はなく、例えば、ガラス化率で５０％程度以上のものであり、７０％以上のものが好ましい。
【００１６】
本発明でいうガラス化率（Ｘ）とは、Ａ−ＣＡＳ、Ａ−ＣＡＢ、及びＡ−ＣＡＰからなる群より選ばれた一種又は二種以上の非晶質物質を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Ｓｏと非晶質物質中の結晶のメインピークの面積ＳからＸ（％）＝（１−Ｓ／Ｓｏ）×１００の式に従って算出した。
【００１７】
本発明で使用する非晶質物質の原料は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、ＳｉＯ２原料としては粘土質やケイ砂などが、Ｂ２Ｏ３原料としてはホウ砂やホウ酸又はその塩などが、Ｐ２Ｏ５原料としてはピロリン酸カルシウム等のリン酸塩やリン鉱石などが各々使用できる。
【００１８】
非晶質物質製造の熱処理方法は、特に限定されるものではないが、例えば、電気炉などを使用して溶融することが挙げられ、溶融時間も特に限定されるものではない。
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てクリンカーを製造することも可能である。
【００１９】
また、原料中の他の成分、あるいは不純物の存在も特に限定されるものではない。例えば、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｆ２、及びＳＯ３等の、さらに、Ａ−ＣＡＳの場合はＰ２Ｏ５やＢ２Ｏ３の、Ａ−ＣＡＢの場合はＳｉＯ２やＰ２Ｏ５の、Ａ−ＣＡＰの場合はＳｉＯ２やＢ２Ｏ３の混入が予想されるが、これらの存在は、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などから好ましく、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲の量、例えば、Ｎａ２ＯやＫ２Ｏなどのアルカリ金属酸化物の含有量が２重量％未満の範囲で、その他の酸化物を含めた不純物の総量が１０重量％未満の範囲では問題にならない。
【００２０】
非晶質物質の粉末度は特に限定されるものではないが、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程度未満では充分な急結性が得られない場合があり、９，０００ｃｍ２／ｇ程度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場合がある。
【００２１】
本発明で使用する無機塩類としては、例えば、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、及びアルミン酸カルシウム等のアルミン酸塩、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム、重炭酸ナトリウム、及び重炭酸カリウム等の炭酸塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸カルシウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、及び亜硝酸カルシウム等の硝酸塩類、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸アルミニウム、ミョウバン類、及び無水セッコウや半水セッコウや二水セッコウのセッコウ類等の硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸カルシウム、チオ硫酸マグネシウム、及びチオ硫酸アルミニウム等のチオ硫酸塩、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸カルシウム、チオシアン酸マグネシウム、及びチオシアン酸アルミニウム等のチオシアン酸塩、並びに、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、及び水酸化マグネシウム等の水酸化物等が挙げられ、使用する目的に応じてこれら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。
特に、非晶質物質に、アルミン酸塩と炭酸塩とを併用すると、急結性が良好で、初期の強度、例えば、材齢１日までの強度発現性が良好なトンネル吹付材とすることが可能であり、硝酸塩類を併用すると、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、ミョウバン類を併用すると、アルカリ性が低く、安全性の高いトンネル吹付材が得られる。また、セッコウ類を併用すると、強度発現性が良好なトンネル吹付材が得られる。
このうち、アルカリ金属以外の非アルカリ金属の無機塩類は、アルカリ金属を含まないセメント急結材とすることができ、アルカリ骨材反応の懸念がなく、材齢２８日の強度発現性が良好となる面からその使用は好ましい。
【００２２】
無機塩類の粒度は特に限定されるものではないが、ブレーン値で２，０００〜９，０００ｃｍ２／ｇが好ましい。２，０００ｃｍ２／ｇ未満では急結性が悪くなる場合があり、９，０００ｃｍ２／ｇを超えても急結性や強度発現性のさらなる効果が期待できない場合がある。
【００２３】
無機塩類の使用量は、使用する無機塩類の種類によって一義的に決定されるものではないが、通常、非晶質物質と無機塩類からなるセメント急結材１００重量部中、６０重量部以下の範囲で使用することが好ましく、４０重量部以下の範囲で使用することがより好ましい。無機塩類の使用量がこの範囲にないと急結性状や強度発現性が悪くなる場合がある。
【００２４】
本発明のセメント急結材の粉末度は使用する目的や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。３，０００ｃｍ２／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場合がある。
【００２５】
本発明のセメント急結材の使用量は、セメントとセメント急結材からなる結合材１００重量部中、３〜１５重量部が好ましく、５〜１０重量部がより好ましい。３重量部未満では急結性が充分ではなく、１５重量部を越えると長期耐久性が悪くなる場合がある。
【００２６】
ここでセメントとしては、普通、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などが挙げられる。
【００２７】
本発明では、セメントとセメント急結材の他に、凝結調整剤、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ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、砂や砂利などの骨材、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、並びに、シリカ質微粉末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。
【００２８】
本発明のセメント急結材やセメント組成物を混合・混練する装置としては、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。
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。
【００２９】
また、養生方法も、特に限定されるものではなく、一般に行われる養生方法が適用可能である。
【００３０】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００３１】
実施例１
ＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３原料、及びＳｉＯ２原料を混合し、電気炉を用い、１，６００℃で溶融した溶融物を高圧空気法で急冷してクリンカーを得た。
得られたクリンカーを粉砕し、ブレーン値で５，０００±２００ｃｍ２／ｇに調整して表１に示す各種Ａ−ＣＡＳを得た。
Ａ−ＣＡＳの組成は化学分析により求めた値であり、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの総量は１重量％未満であった。
このＡ−ＣＡＳをセメント急結材とし、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、結合材／砂比１／２、水／結合材比６０％に調製したモルタルとした。
このモルタルの混練は、２０℃で、セメント、砂、及び水を１分間高速回転で練混ぜ、その後、３０分練り置き、セメント急結材を添加して１０秒間混練した。
調製したモルタルの凝結時間と圧縮強度を測定し、結果を表１に併記する。
【００３２】
＜使用材料＞
ＣａＯ原料 ：和光純薬工業社製試薬１級炭酸カルシウム
Ａｌ２Ｏ３原料 ：和光純薬工業社製試薬１級酸化アルミニウム
ＳｉＯ２原料 ：和光純薬工業社製試薬１級二酸化ケイ素
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
水 ：水道水
【００３３】
＜測定方法＞
凝結時間 ：ＡＳＴＭ Ｃ ４０３−６５ Ｔ のプロクター貫入抵抗法に準じて、５００、２，０００、及び４，０００Ｐｓｉに達する時間
圧縮強度 ：４×４×１６ｃｍの供試体を作製し、ＪＩＳ Ａ １１０８に準じて材齢１日と２８日の圧縮強度
【００３４】
【表１】
実施例２
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、ＳｉＯ２含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＳを使用し、セメント急結材中の無機塩類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。
【００３６】
＜使用材料＞
無機塩類ａ：試薬１級のアルミン酸ナトリウム／炭酸ナトリウムの重量比６５／３５の混合品、ブレーン値３，４８０ｃｍ２／ｇ
【００３７】
【表２】
実施例３
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、ＳｉＯ２含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＳ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。
【００３９】
【表３】
実施例４
ＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３原料、及びＳｉＯ２原料に工業原料を用い、実施例１と同様に、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、ＳｉＯ２含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＳを得た。
Ａ−ＣＡＳの組成は化学分析により求めた値であり、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの総量は１重量％未満であった。
このＡ−ＣＡＳと、表４に示した各種無機塩類を配合してセメント急結材としたこと以外は実施例１と同様に行い、調製したモルタルの凝結時間と圧縮強度を測定し、そのセメント急結材のｐＨも測定した。結果を表４に併記する。
また、結合材１００重量部中のセメント急結材を７重量部とし、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、そのコンクリートを内径３ｍの模擬トンネルに吹付け、そのリバウンド率を測定した。結果を表４に併記する。
【００４１】
＜使用材料＞
ＣａＯ原料 ：電気化学工業社青海鉱山産石灰石
Ａｌ２Ｏ３原料 ：市販ボーキサイト
ＳｉＯ２原料 ：市販ケイ砂
無機塩類ｂ：試薬１級のアルミン酸ナトリウム／硝酸ナトリウムの重量比８５／１５の混合品、ブレーン値３，５１０ｃｍ２／ｇ
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、ブレーン値３，８００ｃｍ２／ｇ
無機塩類ｄ：試薬１級アルミン酸ナトリウム／炭酸ナトリウム／天然無水セッコウの重量比３０／６０／１０の混合品、ブレーン値３，２５０ｃｍ２／ｇ
無機塩類ｅ：試薬１級の炭酸ナトリウム、ブレーン値３，０６０ｃｍ２／ｇ
無機塩類ｆ：市販天然無水セッコウ、ブレーン値６，０５０ｃｍ２／ｇ
無機塩類ｇ：試薬１級炭酸カルシウム、ブレーン値５，５５０ｃｍ２／ｇ
無機塩類ｈ：試薬１級塩基性炭酸マグネシウム、ブレーン値４，２５０ｃｍ２／ｇ
無機塩類ｉ：試薬１級硝酸カルシウム、ブレーン値３，０６０ｃｍ２／ｇ
無機塩類ｊ：試薬１級水酸化カルシウム、ブレーン値４，１２０ｃｍ２／ｇ
市販急結材：秩父・小野田セメント社製商品名「小野田Ｔ−Ｒｏｃｋ」主成分カルシウムアルミネート、ブレーン値４，４００ｃｍ２／ｇ
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、５ｍｍ下
【００４２】
＜測定方法＞
ｐＨの測定：純水５００ｃｃにセメント急結材０．５ｇを加え、１分間撹拌して測定。
リバウンド率：（落下したコンクリート量／吹付けた全コンクリート量）×１００
【００４３】
【表４】
実施例５
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、ＳｉＯ２含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＳと、無機塩類ｂ又は無機塩類ｉを使用し、練り上がり温度を５℃としたこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表５に示す。
【００４５】
【表５】
実施例６
製造した表６に示す各Ａ−ＣＡＳ７０重量部と無機塩類ａ３０重量部とを配合し、ブレーン値４，５００±２００ｃｍ２／ｇのセメント急結材とし、結合材１００重量部中のセメント急結材を７重量部として、結合材／砂比１／２、水／結合材比５０％で、１０秒間空練りし、その後、水を加え１０秒間混練し、練り上がり温度２０℃に調整してモルタルとし、凝結時間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６に併記する。
【００４７】
【表６】
実施例７
ＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３原料、及びＢ２Ｏ３原料を混合したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表７に示す。
なお、Ａ−ＣＡＢの組成は化学分析により求めた値であり、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの総量は１重量％未満であった。
【００４９】
＜使用材料＞
Ｂ２Ｏ３原料 ：和光純薬工業社製試薬１級無水ホウ酸
【００５０】
【表７】
実施例８
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、Ｂ２Ｏ３含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＢを使用し、セメント急結材中の無機塩類ａの使用量を表８に示すように変化したこと以外は実施例７と同様に行った。結果を表８に併記する。
【００５２】
【表８】
実施例９
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、Ｂ２Ｏ３含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＢを使用し、セメント急結材の使用量を表９に示すように変化したこと以外は実施例７と同様に行った。結果を表９に併記する。
【００５４】
【表９】
実施例１０
ＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３原料、及びＢ２Ｏ３原料の工業原料を用いたこと以外は実施例４と同様に行った。結果を表１０に示す。
なお、Ａ−ＣＡＢの組成は化学分析により求めた値であり、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの総量は１重量％未満であった。
【００５６】
＜使用材料＞
Ｂ２Ｏ３原料 ：市販ホウ酸
【００５７】
【表１０】
実施例１１
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、Ｂ２Ｏ３含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＢと、無機塩類ｂ又は無機塩類ｉを使用し、練り上がり温度を５℃としたこと以外は実施例７と同様に行った。結果を表１１に示す。
【００５９】
【表１１】
実施例１２
表１２に示すＡ−ＣＡＢを用いたこと以外は実施例６と同様に行った。結果を表１２に併記する。
【００６１】
【表１２】
実施例１３
ＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３原料、及びＰ２Ｏ５原料を混合したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表１３に示す。
なお、Ａ−ＣＡＰの組成は化学分析により求めた値であり、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの総量は１重量％未満であった。
【００６３】
＜使用材料＞
Ｐ２Ｏ５原料 ：和光純薬工業社製試薬１級ピロリン酸カルシウム
【００６４】
【表１３】
実施例１４
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、Ｐ２Ｏ５含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＰを使用し、セメント急結材中の無機塩類ａの使用量を表１４に示すように変化したこと以外は実施例１３と同様に行った。結果を表１４に併記する。
【００６６】
【表１４】
実施例１５
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、Ｐ２Ｏ５含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＰを使用し、セメント急結材の使用量を表１５に示すように変化したこと以外は実施例１３と同様に行った。結果を表１５に併記する。
【００６８】
【表１５】
実施例１６
ＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３原料、及びＰ２Ｏ５原料の工業原料を用いたこと以外は実施例４と同様に行った。結果を表１６に示す。
なお、Ａ−ＣＡＰの組成は化学分析により求めた値であり、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの総量は１重量％未満であった。
【００７０】
＜使用材料＞
Ｐ２Ｏ５原料 ：市販ピロリン酸カルシウム
【００７１】
【表１６】
実施例１７
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、Ｐ２Ｏ５含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＰと、無機塩類ｂ又は無機塩類ｉを使用し、練り上がり温度を５℃としたこと以外は実施例１３と同様に行った。結果を表１７に示す。
【００７３】
【表１７】
実施例１８
表１８に示すＡ−ＣＡＰを用いたこと以外は実施例６と同様に行った。結果を表１８に併記する。
【００７５】
【表１８】
実施例１９
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、ＳｉＯ２含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＳ、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、Ｂ２Ｏ３含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＢ、並びに、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３比が３．０で、Ｐ２Ｏ５含有量が１０重量％のＡ−ＣＡＰを使用し、Ａ−ＣＡＳ、Ａ−ＣＡＢ、及びＡ−ＣＡＰを表１９に示すように併用したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表１９に併記する。
【００７７】
＜使用材料＞
非晶質物質Ａ：Ａ−ＣＡＳとＡ−ＣＡＢの等量混合品
非晶質物質Ｂ：Ａ−ＣＡＳとＡ−ＣＡＰの等量混合品
非晶質物質Ｃ：Ａ−ＣＡＢとＡ−ＣＡＰの等量混合品
非晶質物質Ｄ：Ａ−ＣＡＳ、Ａ−ＣＡＢ、及びＡ−ＣＡＰの等量混合品
【００７８】
【表１９】
実施例２０
無機塩類ａをセメント急結材１００重量部中３０重量部配合したこと以外は実施例１９と同様に行った。結果を表２０に示す。
【００８０】
【表２０】
【発明の効果】
本発明のセメント急結材を使用することにより、急結性が良好である、湧水の止水効果が高い、経済的である、低温での急結性が良好であるセメント組成物が得られる等の効果を奏することができ、また、アルカリ金属を含有しないセメント急結材とすることで、アルカリ骨材反応を呈することがなく、かつ、長期強度の伸びが良好となるセメント組成物が得られる等の効果を奏する。
Claims (3)
- CaO／Al2O3モル比が2.5〜3.5、P2O5含有量が５〜20重量％、かつ、ブレーン値が3,000〜9,000 cm２/gである非晶質カルシウムアルミネートホスフェートを含有してなるセメント急結材。
- 請求項１記載の非晶質カルシウムアルミネートホスフェートと、ブレーン値が2,000〜9,000 cm２/gである無機塩類を含有してなり、該カルシウムアルミネートホスフェートと該無機塩類の合計100重量部中、該無機塩類が40重量部以下であることを特徴とするセメント急結材。
- セメントと、請求項１又は２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。
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