JP4510983B2 - Method for producing setting control cement - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として各種モルタルやコンクリートとして使用されるセメントの製造方法に関し、より詳しくはセメントの凝結時間を調整することができる凝結調整セメントの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
現在セメントは、モルタルやコンクリートとして、土木・建築用に多量に使用されており、重要な建築材料の一つである。
セメントは、水を添加することによってセメント粒子が水和反応を起こし、水和したセメント粒子が凝結硬化することによって所定の強度を有する構造物となる。
従って、この水和反応によってセメントが凝結する前に、セメントを所定形状の型枠に流し込み、型枠全体に隙間なく充填させる必要があるが、施工現場における作業性を考慮すれば、かかる水和反応を抑制することによってセメントの凝結時間を遅らせ、できるかぎり施工時間を確保したいという要望がある。
【０００３】
従来、水和反応を抑制してセメントの硬化時間を延長するためには、オキシカルボン酸またはその塩、砂糖またはデキストリンなどの糖類などから構成された水和遅延剤が用いられてきた。
【０００４】
しかし、セメントの水和反応は温度に影響され易いため、反応が促進される高温時には水和遅延剤の添加量を増やし、また低温時には逆にその添加量を減らすことによって、セメントの凝結時間の調整を図らねばなならない。
したがって、施工現場での調整作業でも、セメントの温度や気温などの状況を考慮したうえで水和遅延剤の添加量を決定しなければならず、その煩雑さが問題となっていた。
【０００５】
そこで、本発明は、セメントの凝結時間の調整を簡便にするため、周囲の温度条件に影響されにくい凝結調整セメントを製造する凝結調整セメントの製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題について鋭意研究した結果、セメントの凝結時間を調節できる凝結調整セメントの製造方法を発明するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の手段は、セメントと、有機溶媒に水溶性有機化合物を溶解させた有機溶媒溶液とを混合する混合工程と、前記有機溶媒を蒸発させる蒸発工程とによりセメント粒子表面に水溶性有機化合物の膜を形成することを特徴とする凝結調整セメントの製造方法にある。
さらに、より好ましくは前記混合工程において、セメントを攪拌もしくは粉砕しつつ、該セメントに前記有機溶媒溶液を噴霧することによって、セメントと有機溶媒溶液とを攪拌混合する前記凝結調整セメントの製造方法にある。
セメント粒子が水溶性有機化合物の膜で覆われていれば、かかる水溶性有機化合物がセメント粒子と水との接触を妨げて水和反応を抑制する働きをする。その後水溶性有機化合物が水に溶解しセメント粒子が水と接触すれば、セメントの水和反応が進行し、セメントが凝結硬化する。したがって、水溶性有機化合物が溶解するまでの間、セメントの凝結を遅延させることができる。
水溶性有機化合物と水との反応は固液反応であるため、液液反応であった従来の凝結遅延剤の作用と比較して、温度に影響されにくいものである。
【０００８】
また、有機溶媒に可溶な水溶性有機化合物によれば、水を使用せずに有機溶媒に溶解させた状態でセメントと攪拌混合することができるため、セメントに水和反応を起こさせることなく、セメント粒子表面に前記水溶性有機化合物の膜を形成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる凝結調整セメントの製造方法は、セメントの水和反応を妨げるため、セメント粒子表面に水溶性膜を形成するものである。
被覆対象とするセメントとしては、従来から用いられている一般的なポルトランドセメントのほか、ポルトランドセメントに高炉水砕スラグ、ケイ酸質混合材、フライアッシュなどを添加した高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメントなどの混合セメントや、またはアルミナセメント、超速硬セメントなどの特殊セメントなどの各種セメントを使用することができる。
また、セメント粒子の大きさや、その粒子形状については特に限定されるものではない。
【００１１】
水溶性膜は、セメント粒子表面に形成された水溶性有機化合物からなる膜であり、かかる水溶性有機化合物としては、水溶性有機高分子化合物を好適に使用することができる。該水溶性有機高分子化合物の例としては、ポリエーテル、ポリアクリル酸ソーダ、ポリエチレンオキシド、メラミン樹脂、尿素樹脂などを挙げることができ、これらのうち使用する有機溶媒に対して溶解の容易性を考慮して、適宜選択することができる。
なお、水溶性膜は、水溶性有機高分子化合物に限定するものではなく、要はセメント粒子表面に膜体を形成する水溶性のものであればよい。
また、かかる水溶性膜の膜厚は、その水溶性膜の水への溶解速度や、所望のセメント凝結遅延時間などの状況に合わせて１〜２００μｍの範囲に設定されるものであるが、凝結調整の効果や製造コストなどを考慮すれば、１０〜１００μｍの膜厚がより好ましい。
【００１２】
前記凝結調整セメントの製造方法は、セメントと、有機溶媒に溶解された水溶性有機化合物とを混合する混合工程と、前記有機溶媒を蒸発させる蒸発工程とによる方法により、効率良く製造することができる。なかでも、前記混合工程において、有機溶媒中に水溶性有機化合物が溶解された有機溶媒溶液を、攪拌もしくは粉砕しつつあるセメントに噴霧する方法によって混合することが、特に好ましい。かかる方法によって混合すれば、セメント粒子に水溶性膜を均一に形成することができる。以下、具体的に説明する。
【００１３】
まず、有機溶媒に前記水溶性有機化合物を溶解させ有機溶媒溶液を調製する。
有機溶媒としては、前記水溶性有機化合物を溶解させ且つセメントと反応しないものが好ましく、例えばメタノールやエタノールなどのアルコール類が例示できる。該有機溶媒に対する前記水溶性有機化合物の混合割合は、有機溶媒１００重量部に対して５〜５０重量部であり、より好ましくは１０〜４０重量部が良い。
【００１４】
かかる有機溶媒溶液をセメントに混合し、十分攪拌することによってセメント粒子表面全体に分散させる。
好ましくは、粉体混合機もしくは粉砕機において、セメントを攪拌もしくは粉砕しつつ前記有機溶媒溶液を噴霧することにより、セメント粒子表面に該有機溶媒溶液を分散させることができる。また、これらを十分攪拌することにより、セメント粒子表面に前記有機溶媒溶液を均一に分散させることができる。
【００１５】
セメントに対する前記水溶性有機化合物の混合割合は、セメント粒子表面に形成する水溶性膜の厚さを決める一因となるものである。
したがって、前述のように該水溶性有機化合物の水への溶解速度や、希望するセメント凝結時間によって適宜調整することができるが、概ね凝結調整セメント１００重量部に対し水溶性物質１．５〜５０重量部であり、より好ましくは２〜２０重量部がよい。
【００１６】
かかる凝結調整セメントはそれ自体、通常のセメントと同様に骨材や混和材や水などを加えることにより、モルタルやコンクリートなどとして使用することができ、さらに、他のセメントと混合して使用することもできる。
セメントの凝結時間については、水溶性膜の厚みの異なる凝結調整セメントを選択的に使用することにより、調節することができる。
即ち、混合する水溶性有機化合物の量を増すことによってセメント粒子表面に形成される水溶性膜の厚みが増し、凝結時間の長い凝結調整セメントを作製することができる。また、水への溶解速度の遅い水溶性膜を混合することによっても、同様の効果を奏することができる。
【００１７】
【実施例】
＜試験例１＞
実施例の調製
アルミナセメントを粉体混合機で攪拌混合しながらポリエチレンオキシドの２０％エタノール溶液を、アルミナセメント１００重量部に対してそれぞれ７．５、１０、２０、５０、１００重量部噴霧し、十分攪拌混合した後、常温でエタノールを蒸発させ、凝結調整セメントを得た。
かかる凝結調整セメントに、早強ポルトランドセメント、無水石膏、乾燥珪砂を表１の割合で混合し、実施例１〜５のセメント混合物を得た。
【００１８】
比較例の調製
アルミナセメントを粉体混合機で攪拌混合しながらエタノールをアルミナセメント１００重量部に対してそれぞれ５、５０重量部噴霧し、十分攪拌混合した後、常温でエタノールを蒸発させ、セメントを得た。該セメントを用い、前記実施例と同様にして比較例１、２のモルタルを調製した。
また、処理を施さないアルミナセメントを用い、前記実施例と同様にしてモルタルを調製し、該モルタル１００重量部に対して表２の割合でポリエチレンオキシドを十分溶解させた後、混練することにより比較例３、４のモルタルを調製した。
【００１９】
試験方法
上記実施例１〜５のセメント混合物１００重量部に対して１８重量部の水で十分混練してモルタルとし、ＪＩＳ Ｒ５２０１に規定される凝結試験を行い、終結時間を測定した。試験結果を表１に示す。
また、比較例１〜４についても同様の試験を行った。試験結果を表２に示す。
【００２０】
使用材料
・ポリエチレンオキシド（エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体）
重合割合・・・エチレンオキシド：プロピレンオキシド＝９：１
分子量 ・・・１００００〜２００００
・アルミナセメント：電気化学工業社製「デンカアルミナ１号」
・早強ポルトランドセメント：住友大阪セメント社製
【００２１】
【表１】
【表２】
表１から明らかなように、ポリエチレンオキシド２０％エタノール溶液の噴霧量、即ちポリエチレンオキシドの添加量を増加させることにより、終結時間を延長させることができる。
【００２４】
また、表２に示された比較例１および２より、エタノール溶液の噴霧量を増加させても終結時間を延長できないことが明らかであり、従って前記の実施例１〜５がポリエチレンオキシドによって形成された水溶性膜によって、凝結時間を遅延させていることがわかる。
さらに、比較例３と実施例４、又は比較例４と実施例５とを比較することにより、略同じ割合のポリエチレンオキシドを添加した場合でも被覆処理していない場合（比較例）には、凝結時間を効果的に遅延させることができず、被覆処理した場合（実施例）には凝結遅延効果が顕著に表れていることがわかる。
【００２５】
＜試験例２＞
試験方法
上記実施例４のセメント混合物１００重量部に対して５℃、２０℃、３５℃の３種類の温度の水を１８重量部加え、５℃、２０℃、については二分間混練し、３５℃については１分間混練してモルタルとし、それぞれ水温と同じ温度条件下において前記ＪＩＳ Ｒ５２０１の凝結試験を行い、終結時間を測定した。
また、比較として、表３に示した割合のベースセメント１００重量部のみのセメント混合物と、該ベースセメント１００重量部に従来の凝結遅延剤（クエン酸ナトリウム）を０．３重量部添加した比較例５を調製して、上記と同様の凝結試験を行った。
試験結果を表４及び図１に示す。
【００２６】
【表３】
【表４】
表４及び図１より明らかなように、従来の凝結遅延剤を加えた比較例５では、試験温度の違いによって凝結時間が大きく変動しているのに対し、本発明に係る実施例４では、温度に影響されにくく、略一定の遅延時間とすることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、セメントの凝結時間が周囲の温度条件によって影響されにくいため、セメントの凝結時間の調整が簡便となり、施工現場での作業性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例と、従来の凝結遅延剤を用いた比較例とを、モルタルの凝結時間の温度による影響で比較したグラフ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a process for the preparation of cement to be used mainly as various mortar and concrete, and more particularly relates to a method for producing a condensation adjustment cement can adjust setting times of the cement.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
At present, cement is used in a large amount for civil engineering and construction as mortar and concrete, and is one of the important building materials.
The cement becomes a structure having a predetermined strength when the cement particles cause a hydration reaction by adding water and the hydrated cement particles are set and hardened.
Therefore, before the cement is condensed by this hydration reaction, it is necessary to pour the cement into a mold with a predetermined shape and fill the entire mold without any gaps. However, considering the workability at the construction site, such hydration is required. There is a desire to delay the setting time of cement by suppressing the reaction and to secure the construction time as much as possible.
[0003]
Conventionally, in order to suppress the hydration reaction and extend the setting time of cement, a hydration retarder composed of oxycarboxylic acid or a salt thereof, sugars such as sugar or dextrin, and the like has been used.
[0004]
However, since the hydration reaction of cement is easily affected by temperature, the amount of cement setting time is reduced by increasing the amount of hydration retarder added at high temperatures when the reaction is accelerated, and conversely decreasing the amount added at low temperatures. Adjustments must be made.
Therefore, even in the adjustment work at the construction site, it is necessary to determine the amount of the hydration retarder added in consideration of the conditions such as the temperature and temperature of the cement, and the complexity is a problem.
[0005]
Accordingly, the present invention is, for ease of adjustment of the setting time of the cement, and to provide a manufacturing method of condensation to adjust the cement to produce a poorly condensation adjusted cement on the ambient temperature conditions.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have made intensive studies on the above problems has led to the invention a method for manufacturing a condensation adjustment cement capable of controlling the setting time of the cement.
[0007]
That is, the means of the present invention includes a mixing step of mixing a cement with an organic solvent solution in which a water-soluble organic compound is dissolved in an organic solvent, and an evaporation step of evaporating the organic solvent. The present invention resides in a method for producing a setting control cement, which is characterized by forming a film of a compound.
More preferably, in the mixing step, the cement-adjusting cement is produced by spraying the organic solvent solution onto the cement while stirring or pulverizing the cement, whereby the cement and the organic solvent solution are stirred and mixed. .
If the cement particles are covered with a film of a water-soluble organic compound , the water-soluble organic compound functions to inhibit the hydration reaction by preventing contact between the cement particles and water. Thereafter, when the water-soluble organic compound is dissolved in water and the cement particles come into contact with water, the hydration reaction of the cement proceeds and the cement is set and hardened. Therefore, the setting of the cement can be delayed until the water-soluble organic compound is dissolved.
Since the reaction between the water- soluble organic compound and water is a solid-liquid reaction, it is less susceptible to temperature than the action of a conventional setting retarder, which was a liquid-liquid reaction.
[0008]
Further, according to the soluble water-soluble organic compound in the organic solvent, since in a state dissolved in an organic solvent without the use of water may be stirred and mixed with cement, to cause the hydration reaction to cement In addition, a film of the water-soluble organic compound can be formed on the cement particle surface.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Method for producing a condensation adjustment cement according to the present invention, to prevent the hydration reaction of cement, and forms a water-soluble film on the cement particle surfaces.
As the cement to be coated, in addition to the conventional Portland cement used in the past, blast furnace cement, silica cement, fly ash in which blast furnace granulated slag, siliceous mixed material, fly ash, etc. are added to Portland cement. Various cements such as a mixed cement such as a cement, or a special cement such as an alumina cement or a super fast cement can be used.
Further, the size of the cement particles and the shape of the particles are not particularly limited.
[0011]
The water-soluble film is a film made of a water-soluble organic compound formed on the cement particle surface, and a water-soluble organic polymer compound can be suitably used as the water-soluble organic compound. Examples of the water-soluble organic polymer compound include polyether, polyacrylic acid soda, polyethylene oxide, melamine resin, urea resin, and the like. Among these, easiness of dissolution in the organic solvent to be used. It can be selected as appropriate in consideration.
Incidentally, the water-soluble film is not limited to water-soluble organic polymer compounds, short or long as the water-soluble to form a film body to the cement particle surfaces.
Further, the film thickness of the water-soluble film is set in the range of 1 to 200 μm according to the conditions such as the dissolution rate of the water-soluble film in water and the desired cement setting delay time. Considering the effect of adjustment and manufacturing cost, a film thickness of 10 to 100 μm is more preferable.
[0012]
The setting control cement can be efficiently manufactured by a method of mixing a cement with a water-soluble organic compound dissolved in an organic solvent and an evaporation step of evaporating the organic solvent. . In particular, in the mixing step, it is particularly preferable that the organic solvent solution in which the water-soluble organic compound is dissolved in the organic solvent is mixed by a method of spraying the cement being stirred or pulverized. If mixed by such a method, a water-soluble film can be uniformly formed on the cement particles. This will be specifically described below.
[0013]
First, the water-soluble organic compound is dissolved in an organic solvent to prepare an organic solvent solution.
The organic solvent is preferably one that dissolves the water-soluble organic compound and does not react with cement, and examples thereof include alcohols such as methanol and ethanol. The mixing ratio of the water-soluble organic compound with respect to the organic solvent is 5 to 50 parts by weight, more preferably 10 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the organic solvent.
[0014]
Such an organic solvent solution is mixed with cement and dispersed on the entire cement particle surface by sufficiently stirring.
Preferably, the organic solvent solution can be dispersed on the cement particle surface by spraying the organic solvent solution in a powder mixer or pulverizer while stirring or pulverizing the cement. Moreover, the organic solvent solution can be uniformly dispersed on the cement particle surface by sufficiently stirring them.
[0015]
The mixing ratio of the water-soluble organic compound to the cement contributes to determining the thickness of the water-soluble film formed on the cement particle surface.
Therefore, as described above, the water-soluble organic compound can be appropriately adjusted depending on the dissolution rate in water and the desired cement setting time, but the water-soluble substance is generally 1.5 to 50 with respect to 100 parts by weight of the setting cement. Parts by weight, more preferably 2 to 20 parts by weight.
[0016]
Such setting control cement itself can be used as mortar, concrete, etc. by adding aggregates, admixtures, water, etc. in the same way as normal cement, and also used by mixing with other cements. You can also.
The setting time of the cement can be adjusted by selectively using a setting adjusting cement having a different water-soluble film thickness.
That is, by increasing the amount of the water-soluble organic compound to be mixed, the thickness of the water-soluble film formed on the cement particle surface is increased, and a setting control cement having a long setting time can be produced. Moreover, the same effect can be produced by mixing a water-soluble film having a low dissolution rate in water.
[0017]
【Example】
<Test Example 1>
Preparation of Examples While stirring and mixing alumina cement with a powder mixer, 20% ethanol solution of polyethylene oxide was added to 7.5, 10, 20, 50, and 100 weights with respect to 100 parts by weight of alumina cement, respectively. After partial spraying and sufficient stirring and mixing, ethanol was evaporated at room temperature to obtain a setting control cement.
To this setting control cement, early-strength Portland cement, anhydrous gypsum and dry silica sand were mixed in the proportions shown in Table 1 to obtain cement mixtures of Examples 1 to 5.
[0018]
Preparation of Comparative Example While stirring and mixing alumina cement with a powder mixer, 5 and 50 parts by weight of ethanol were sprayed on 100 parts by weight of alumina cement, respectively, and after sufficient stirring and mixing, ethanol was evaporated at room temperature. Cement was obtained. Using this cement, the mortars of Comparative Examples 1 and 2 were prepared in the same manner as in the above Example.
Further, using alumina cement that was not treated, mortar was prepared in the same manner as in the above example, and polyethylene oxide was sufficiently dissolved at a ratio of Table 2 with respect to 100 parts by weight of the mortar, and then compared by kneading. The mortars of Examples 3 and 4 were prepared.
[0019]
Test method The mortar was sufficiently kneaded with 18 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of the cement mixtures of Examples 1 to 5, and a setting test defined in JIS R5201 was conducted to measure the termination time. . The test results are shown in Table 1.
Moreover, the same test was done also about Comparative Examples 1-4. The test results are shown in Table 2.
[0020]
Materials used : Polyethylene oxide (ethylene oxide-propylene oxide copolymer)
Polymerization ratio: ethylene oxide: propylene oxide = 9: 1
Molecular weight: 10000-20000
・ Alumina cement: Denka Alumina No. 1 manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.
-Early strength Portland cement: manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. [0021]
[Table 1]
[Table 2]
As can be seen from Table 1, the termination time can be extended by increasing the amount of
[0024]
Further, it is clear from Comparative Examples 1 and 2 shown in Table 2 that the termination time cannot be extended even if the spray amount of the ethanol solution is increased, and thus the above Examples 1 to 5 are formed of polyethylene oxide. It can be seen that the water-soluble film delays the setting time.
Further, when Comparative Example 3 and Example 4 or Comparative Example 4 and Example 5 are compared with each other, even when approximately the same ratio of polyethylene oxide is added, when the coating treatment is not performed (Comparative Example), condensation occurs. It can be seen that the time cannot be effectively delayed, and when the coating treatment is performed (Example), the setting delay effect appears remarkably.
[0025]
<Test Example 2>
Test method 18 parts by weight of water at three different temperatures of 5 ° C, 20 ° C, and 35 ° C was added to 100 parts by weight of the cement mixture of Example 4 above, and 5 ° C and 20 ° C for 2 minutes. The mixture was kneaded and kneaded at 35 ° C. for 1 minute to obtain a mortar. The condensation test of the JIS R5201 was performed under the same temperature conditions as the water temperature, and the termination time was measured.
For comparison, a comparative example in which only 100 parts by weight of the base cement in the proportion shown in Table 3 and 0.3 parts by weight of a conventional setting retarder (sodium citrate) were added to 100 parts by weight of the base cement. 5 was prepared and subjected to the same setting test as described above.
The test results are shown in Table 4 and FIG.
[0026]
[Table 3]
[Table 4]
As is apparent from Table 4 and FIG. 1, in Comparative Example 5 in which a conventional setting retarder was added, the setting time varied greatly due to the difference in the test temperature, whereas in Example 4 according to the present invention, It is difficult to be affected by temperature and can be set to a substantially constant delay time.
[0029]
【The invention's effect】
As described above , according to the present invention , since the setting time of cement is not easily influenced by the ambient temperature conditions, the adjustment of the setting time of cement becomes simple, and the workability at the construction site is excellent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph comparing an example according to the present invention and a comparative example using a conventional setting retarder by the influence of temperature on the setting time of mortar.
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