JP4535724B2

JP4535724B2 - 低発熱性中込材

Info

Publication number: JP4535724B2
Application number: JP2003433716A
Authority: JP
Inventors: 学中田; 渡結城
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP2005187293A

Description

本発明は、主に通信ケーブルや電力ケーブル等のケーブルの据え付けに用いる低発熱性中込材に関し、特に、初期の強度発現性に優れ且つ硬化時の発熱量の小さいケーブル据え付け用の低発熱性中込材に関する。

近年、高度情報化に伴い、光ファイバーケーブルや各種電気通信用ケーブル等の通信用ケーブルを据え付けることが行われている。これらの通信用ケーブルや電力ケーブル等のケーブルを据え付ける場合、内管と外管とからなる二重管の内管内にケーブルを通し、この内管と外管との間に中込材を充填・硬化させることが行われている。また、一重の管内にケーブルを通し、この管内に中込材を充填・硬化させることでケーブルを据え付けることもある。ケーブル据え付け用管又はケーブルに塩化ビニル樹脂等の熱に弱い材料が使用されることがある。この場合、中込材が硬化するときに発生する熱により中込材の温度が高温となり、管やケーブルが熱により変形或いは変質する虞がある。このため、中込材として硬化時の発熱量の小さい低発熱性中込材も提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。

しかし、これらの低発熱性中込材は、硬化時の発熱量は小さいが、硬化に長時間を要し、更に初期における強度発現性が悪い。このため、ケーブルの据え付け工事に長時間を要する。都市部の道路に埋設してケーブルを据え付ける場合、長時間道路を閉鎖しなければならないため、交通渋滞を長時間起してしまうという問題があった。
特開平１１−２７８４１号公報特開２０００−２８１４２１号公報

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、初期の強度発現性に優れ且つ硬化時の発熱量の小さいケーブル据え付け用の低発熱性中込材を提供することを目的とする。

即ち、本発明は、以下の（１）で表す低発熱性中込材である。
（１）（Ａ）セメント１００重量部に対して１５〜８５重量部の急硬材、（Ｂ）セメント（但し、急硬成分を主体とするセメントを除く。）、（Ｃ）急硬材とセメントの合計１００重量部に対して０．０５〜５重量部の凝結遅延剤、（Ｄ）急硬材とセメントの合計１００重量部に対して３０〜７０重量部の水、及び（Ｅ）急硬材とセメントの合計１００重量部に対して１００〜４００重量部の細骨材を含有し、
前記急硬材が、炭酸ナトリウム、塩化カルシウム、水ガラス、硝酸塩、亜硝酸塩、仮焼明礬を含む明礬、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム及びカルシウムアルミネート類から選ばれる一種又は二種以上からなる急硬材であり、
前記凝結遅延剤が、クエン酸、グルコン酸、リンゴ酸および酒石酸等の有機酸またはその塩、ホウ酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸リチウム、重炭酸カリウム及び糖類から選ばれる一種又は二種以上であり、
材齢３時間の圧縮強度が７．０Ｎ／ｍｍ ^２以上であることを特徴とするケーブル据え付け用の低発熱性中込材。

本発明によれば、初期の強度発現性に優れ且つ硬化時の発熱量の小さいケーブル据え付け用の低発熱性中込材が得られる。本発明によれば、注水から３時間後の圧縮強度が７．０Ｎ／ｍｍ^２以上且つ硬化時の温度上昇量が４０℃未満のケーブル据え付け用の低発熱性中込材が得られる。本発明の低発熱性中込材は、初期における強度発現が優れているので、ケーブルの据え付けが短時間で行える。また、本発明の低発熱性中込材は、硬化時の発熱量が小さいので、ケーブル又は／及び管路が硬化時の発熱により変形又は変質する虞が少ない。

本発明の低発熱性中込材は、急硬材、セメント、凝結遅延剤、水、及び急硬材とセメントの合計１００重量部に対して１００〜４００重量部の細骨材を含有することを特徴とする。

本発明の低発熱性中込材で使用する急硬材としては、炭酸ナトリウム、塩化カルシウム、水ガラス、硝酸塩、亜硝酸塩、仮焼明礬を含む明礬、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム等の凝結促進剤、又はカルシウムアルミネート類等が挙げられる。なお、ここでカルシウムアルミネート類とは、ＣａＯをＣ、Ａｌ_２Ｏ_３をＡ、Ｎａ_２ＯをＮ、及びＦｅ_２Ｏ_３をＦとして表したとき、Ｃ_３Ａ、Ｃ_２Ａ、Ｃ_１２Ａ_７、Ｃ_５Ａ_３、ＣＡ、Ｃ_３Ａ_５、又はＣＡ_２等と表示される鉱物組成を有するカルシウムアルミネート、Ｃ_２ＡＦ及びＣ_４ＡＦ等と表示されるカルシウムアルミノフェライト、カルシウムアルミネートにハロゲンが固溶又は置換したＣ_３Ａ_３・ＣａＦ_２やＣ_１１Ａ_７・ＣａＦ_２等と表示されるカルシウムフロロアルミネートを含むカルシウムハロアルミネート、Ｃ_８ＮＡ_３やＣ_３Ｎ_２Ａ_５等と表示されるカルシウムナトリウムアルミネート、カルシウムリチウムアルミネート、アルミナセメント、太平洋セメント社製「ジェットセメント」（商品名）や住友大阪セメント社製「ジェットセメント」（商品名）等の超速硬セメント、並びにＣ_３Ａ_３・ＣａＳＯ_４等と表示されるカルシウムサルホアルミネートを総称するものである。このカルシウムアルミネート類は、結晶質のもの、非結晶質のもの及び非晶質と結晶質が混在したもののいずれも使用可能であり、前記カルシウムアルミネート類のうち一種又は二種以上を使用することが可能である。本発明で使用する急硬材としては、カルシウムアルミネート類が好ましく、アルミナセメントがより好ましい。

急硬材の含有量は、セメント１００重量部に対して、１５〜８５重量部が、初期における低発熱性中込材の圧縮強度が大きく、且つ低発熱性中込材が流動性を有する時間が長いので好ましい。更に好ましくは、２９〜７０重量部である。１５重量部未満の場合、初期の強度が低く、材齢３時間で強度発現しないことがある。８５重量部を超える場合、低発熱性中込材が流動性を有する時間が短いので、低発熱性中込材をケーブル据え付け用管に充填できない虞がある。

本発明で使用するセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、エコセメント、並びにこれらポルトランドセメント又はエコセメントに、フライアッシュ、高炉スラグ、シリカフューム又は石灰石微粉末等を混合した各種混合セメント等が挙げられ、これらを一種単独で又は二種以上併用して用いることができる。ここで云うセメントは、カルシウムアルミネート類等の急硬成分を主体とするセメント、例えばアルミナセメント並びに太平洋セメント社製「ジェットセメント」（商品名）や住友大阪セメント社製「ジェットセメント」（商品名）等の超速硬セメントは含まれず、これらは前記急硬材に含まれる。低発熱性中込材が流動性を有する時間が長く且つ初期の強度発現が高いことから、セメントとして普通ポルトランドセメント又は早強ポルトランドセメント或いは普通ポルトランドセメント及び早強ポルトランドセメントを混合したものが好ましい。

本発明で使用する凝結遅延剤とは、低発熱性中込材の適切な可使時間を得るために用いるものであり、水硬性物質の凝結に遅延作用を及ぼすものであれば特に限定されるものではなく、例えば、クエン酸、グルコン酸、リンゴ酸および酒石酸等の有機酸またはその塩、ホウ酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸リチウム、重炭酸カリウム等の無機塩、糖類等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。特にクエン酸、クエン酸塩、酒石酸、酒石酸塩、及びアルカリ金属炭酸塩のうちの一種又は二種以上を用いると、低発熱性中込材が流動性を有する時間が長く且つ初期の強度発現が高いことから好ましい。

凝結遅延剤の含有量は、急硬材とセメントの合計１００重量部に対して、０．０５〜５重量部が好ましい。０．０５重量部未満では、低発熱性中込材が流動性を有する時間が短い。５重量部を超えると低発熱性中込材が硬化しなくなる場合がある。０．１〜３重量部がより好ましい。

本発明で使用する水は、水道水が推奨されるが特に限定されるものではない。水の含有量は、急硬材とセメントの合計１００重量部に対して３０〜７５重量部が好ましい。３０重量部未満であると低発熱性中込材の流動性が得られ難く、流動性を有する時間も短い。７５重量部を超えると、低発熱性中込材の硬化体の強度が低くなるので好ましくない。更に好ましくは、急硬材とセメントの合計１００重量部に対して３５〜７０重量部とする。

本発明の低発熱性中込材は、急硬材とセメントの合計１００重量部に対して１００〜４００重量部の細骨材を含有するものとする。この量の細骨材を含むことによって、硬化時の発熱による低発熱性中込材の温度上昇量が小さいので好ましい。１００重量部未満であると温度上昇量が大きく、低発熱性中込材の硬化時の発熱によりケーブル又はケーブル据え付け用管が変形又は変質する虞がある。４００重量部を超えると、低発熱性中込材の流動性が得られない、又は初期における圧縮強度が小さいので好ましくない。好ましくは、温度上昇量が小さく且つ初期における圧縮強度が高いので、細骨材の含有量を急硬材とセメントの合計１００重量部に対して１７０〜３００重量部とする。

本発明で使用する細骨材は特に限定されず、例えば、川砂、海砂、山砂、砕砂、人工細骨材、スラグ細骨材、再生細骨材、スラグ細骨材等の一種又は二種以上の使用が可能であるが、ＪＩＳＡ５００５「コンクリート用砕石および砕砂」を満たす細骨材を使用するのが、初期の強度発現が高いことから好ましい。

本発明の低発熱性中込材には、急硬材、セメント、細骨材、凝結遅延剤及び水以外に、粗骨材、混和剤及び混和材等の添加材の一種又は二種以上を本発明の効果を損なわない範囲で併用することができる。この添加材としては、例えば高性能減水剤，高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ減水剤及び流動化剤を含む減水剤、急結剤、セメント用ポリマー、発泡剤、起泡剤、防水剤、防錆剤、収縮低減剤、増粘剤、保水剤、顔料、繊維、撥水剤、白華防止剤、消泡剤、川砂利、砕石、人工粗骨材、スラグ粗骨材、再生粗骨材、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、石粉、シリカフューム、火山灰等が挙げられる。特に、増粘剤が本発明の低発熱性中込材に含まれると、材料分離を起し難くブリーディング水が発生し難いので、本発明の低発熱性中込材に増粘剤を含有することが好ましい。増粘剤がセルロースエーテルであるとこの効果が高いので、本発明の低発熱性中込材にセルロースエーテルを含有することが特に好ましい。ブリーディング水が発生すると、ケーブル据え付け用管と硬化した本発明の低発熱性中込材との間に一部隙間が生じる。

本発明の低発熱性中込材は、ケーブル据え付け用管内に充填して用いる。このケーブル据え付け用管は、一重の管でも良いし、内管と外管とからなる二重管でも良い。また、上部が開いている函でも良い。また、管の材質は特に限定無く使用することが可能であり、例えば鋼、コンクリート、鋳鉄、陶磁器、樹脂、紙等が挙げられる。二重管の場合、通常は、内管と外管の間に本発明の低発熱性中込材を充填する。また、ケーブル据え付け用管内にケーブルを通し、該管内に本発明の低発熱性中込材を充填し、該ケーブルを固定及び保護することもある。本発明の低発熱性中込材を用いることで、ケーブル据え付け用管又は／及びケーブルに塩化ビニル樹脂等の熱に弱い材料が使用されている場合においても、低発熱性中込材が硬化するときに発生する熱により、ケーブル又はケーブル据え付け用管に、変質又は変形が起こる虞は殆ど無い。

［実施例１］
表１に示す配合の中込材を作製し、中込材の品質試験として流動性保持時間、材齢３時間の圧縮強度及び温度上昇量を測定した。その結果を表２に示す。このときの使用材料、中込材の作製方法及び品質試験方法を以下に示す。なお、表１の各中込材は、急硬材とセメントの合計１００重量部に対して１重量部の減水剤と０．０２重量部の増粘剤を配合して作製した。
＜使用材料＞
急硬材：アルミナセメント（商品名「セカール５１ＢＴ」，ラファージュアルミネート社製）
セメント：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
細骨材：石灰石砕砂（粗粒率；２．８０，比重；２．７）
水：水道水
凝結遅延剤：Ａ；クエン酸（市販試薬）
Ｂ；クエン酸（市販試薬）１００重量部と炭酸ナトリウム（市販試薬）５０重量部の混合物
減水剤：ナフタレンスルホン酸塩系高性能減水剤（商品名「マイティ１００」，花王社製）
増粘剤：セルロースエーテル（信越化学工業社製）
＜作製方法＞
水を練り混ぜ用の金属製円筒缶内に投入し、予め混合しておいた水以外の材料を、１１００ｒ．ｐ．ｍ．のハンドミキサで攪拌しながら３０秒間で該円筒缶内に投入し、その後９０秒間更に練り混ぜ、中込材を作製した。
＜品質試験方法＞
・流動性保持時間の測定
作製した中込材約０．５リットルを容量１リットルのポリビーカーに移して静置し、ポリビーカーを横にして流れなくなるまでの時間を測定し、流動性保持時間とした。なお、試験は室温２０℃、湿度８０％の恒温室で実施した。
・圧縮強度試験
土木学会規準ＪＳＣＥ−Ｇ５０５「円柱供試体を用いたモルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験方法」に準じ、材齢３時間の圧縮強度を測定した。このとき、水とセメントの接触開始から３時間後を、材齢３時間とした。
・簡易温度上昇試験
作製した中込材を直径１５ｃｍ、高さ１０ｃｍのポリプロピレン製の蓋付き円筒形容器に入れ、該容器に入れた中込材の略中心の温度を熱電対により測定し、このときの最高温度と測定開始時の温度との差を温度上昇量とした。

表２の結果から、本発明の低発熱性中込材は、材齢３時間の強度が７．０Ｎ／ｍｍ^２以上であるので、３時間以内と短時間でケーブルを据え付け得ることがわかる。更に、本発明の低発熱性中込材は、硬化時の発熱による温度上昇量が４０℃未満と低発熱性を有していた。また、細骨材の含有量が急硬材とセメントの合計１００重量部に対して１７０〜３５０重量部である本発明の低発熱性中込材は、硬化時の発熱による温度上昇量が３０℃未満であるので、塩化ビニル樹脂等の耐熱性の低い材料が使用されているケーブル又はケーブル据え付け用管を用いたケーブルの据え付けにも好適に用いることができる。なお、材齢３時間において、配合Ｎｏ．１６及び１８の中込材は、未硬化であった。また、配合Ｎｏ．１７の中込材は、練り混ぜ終了前に流動性を失っていた。

［実施例２］
内径２００ｍｍ、高さ１０００ｍｍ、厚さ４．５ｍｍの紙製外管と内径１００ｍｍ、高さ１０００ｍｍ、厚さ６．６ｍｍの塩化ビニル樹脂製内管とからなる二重管を鉛直に立て、内管内に塩化ビニル樹脂で被覆された電気コードを通し、実施例１で用いた配合Ｎｏ．５、１１、１２、１５及び１６の中込材を、内管と外管との間に充填した。高さ５００ｍｍの内管と中込材との界面における温度上昇量（最高温度と測定開始時の温度との差）を測定した。また、合わせてケーブル又はケーブル据え付け用管の変質又は変形の有無を、目視及び指で触り確認した。更に、水とセメントの接触開始から３時間後における中込材の硬化の有無を中込材の表面を指で触り確認した。この試験結果を表３に示す。なお、試験は室温２０℃、湿度８０％の恒温室で実施した。

表３の試験結果より、本発明の低発熱性中込材（配合Ｎｏ．５、１１及び１２）は、水とセメントの接触開始から３時間後において硬化していたが、比較例の配合Ｎｏ．１６の中込材は水とセメントの接触開始から３時間後において未硬化であった。また、本発明の低発熱性中込材を用いたものは、硬化時の内管と低発熱性中込材との界面における温度上昇量が３０℃未満であったため、ケーブル又はケーブル据え付け用管を変質又は変形させることなく、ケーブルを短時間で据え付けることが行えた。これに対し、配合Ｎｏ．１５及び１６の中込材をもちいたものは、硬化時の発熱により、塩化ビニル樹脂製のケーブル据え付け用内管が軟化した。

本発明の低発熱性中込材を使用することにより、ケーブル及びケーブル据え付け用管の材質に関係無く、通信ケーブル、電力ケーブル等のケーブル据え付けにかかる工事時間を、従来と比べ短縮することが可能となった。特に、都市部の道路に埋設してケーブルを据え付ける場合に本発明の低発熱性中込材を用いると、道路を閉鎖する時間を従来に比べて短縮できる他、ケーブル及びケーブル据え付け用管が硬化時の発熱により変形又は変質すること無く、ケーブルを据え付けることも可能である。

Claims

（Ａ）セメント１００重量部に対して１５〜８５重量部の急硬材、（Ｂ）セメント（但し、急硬成分を主体とするセメントを除く。）、（Ｃ）急硬材とセメントの合計１００重量部に対して０．０５〜５重量部の凝結遅延剤、（Ｄ）急硬材とセメントの合計１００重量部に対して３０〜７０重量部の水、及び（Ｅ）急硬材とセメントの合計１００重量部に対して１００〜４００重量部の細骨材を含有し、
前記急硬材が、炭酸ナトリウム、塩化カルシウム、水ガラス、硝酸塩、亜硝酸塩、仮焼明礬を含む明礬、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム及びカルシウムアルミネート類から選ばれる一種又は二種以上であり、
前記凝結遅延剤が、クエン酸、グルコン酸、リンゴ酸および酒石酸等の有機酸またはその塩、ホウ酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸リチウム、重炭酸カリウム及び糖類から選ばれる一種又は二種以上であり、
材齢３時間の圧縮強度が７．０Ｎ／ｍｍ ^２以上であることを特徴とするケーブル据え付け用の低発熱性中込材。