JP4606546B2

JP4606546B2 - Grout cement admixture and cement composition

Info

Publication number: JP4606546B2
Application number: JP2000148003A
Authority: JP
Inventors: 数馬五十嵐; 直仁柳澤; 直孝近藤
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2020-05-19
Also published as: JP2001329263A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、土木・建築分野において使用されるグラウト用セメント混和材及びセメント組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、グラウト用セメント混和材としては、膨張材と減水剤を主成分とするものが提案されている（特開昭53-13650号公報や特開昭53-31170号公報等）。これらを混和したセメントペースト、モルタル及びコンクリート(以下、グラウト材料という)は、何れも作業性や充填性に優れ、グラウト工事を円滑に完了させる材料として活用されている。グラウト材料に要求される性能は、（１）無収縮であること、（２）流動性が良好でその保持性が優れること、（３）ブリーディングや沈下現象（材料分離）が無いこと等の他、最近では、大容量・大量打設の施工が増える傾向にあり、(４)水和熱による温度ひび割れの防止等があり、これら全てを満足することが求められている。特に、無収縮性を得るための膨張材としては、例えば、３ＣａＯ・３Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＳＯ₄（アウイン）を主成分とするカルシウムサルホアルミネート系や、ＣａＯを主成分とする生石灰系のものが使用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のグラウト材料は、良好な流動性を確保できる時間が短く、特に、夏場の施工においては著しい流動性の低下を起こしたり、大容量・大量打設時に温度ひび割れが発生する場合があった。また、経済的負担を小さくするために、低混和率でも無収縮性が得られるグラウト用セメント混和材の開発が待たれている。さらに、カルシウムサルホアルミネート系の膨張物質は、焼成時にＳＯ_xの揮散を生じ、所定の鉱物組成にすることが難しく、揮散するＳＯ_xを公害対策上捕集するので設備費用がかさむ等の問題点があった。また、石灰系の膨張物質は、高い膨張量が得られる反面、養生条件によっては膨張量が不安定であったり、異常膨張による破壊を生じたりする等の問題点があった。
本発明者らは、これらの課題を解決すべく種々の検討を重ねた結果、特定のグラウト用セメント混和材により、前記課題が解決できるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、ＣａＯ原料、Ｆｅ₂Ｏ₃原料及びＣａＳＯ₄原料を熱処理して得られる物質であって、遊離石灰、カルシウムフェライト及び無水セッコウを主成分とする、珪酸率が０．５未満でブレーン比表面積で４０００ｃｍ ² ／ｇ以上の膨張物質と、減水剤とを含有してなり、膨張物質１００部中、遊離石灰は３０〜６０部、カルシウムフェライトは１０〜４０部、無水セッコウは１０〜４０部であり、膨張物質と減水剤の合計１００部中、膨張物質が７５〜９５部である、グラウト用セメント混和材であり、デキストリンを含有してなり、膨張物質、減水剤及びデキストリンの合計１００部中、膨張物質が７０〜９０部、減水剤が５〜２０部、デキストリンが１〜１５部である請求項１に記載のグラウト用セメント混和材であり、ガス発泡物質を含有してなり、ガス発泡物質を除く成分の合計１００部に対して、ガス発泡物質が０．００５〜０．５部である請求項１又は２に記載のグラウト用セメント混和材であり、セメントと、該グラウト用セメント混和材とを含有してなり、セメントと、グラウト用セメント混和材からなるセメント組成物１００部中、３〜１２部である、セメント組成物である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
【０００６】
本発明の膨張物質とは、遊離石灰、カルシウムフェライト及び無水セッコウを主成分として含有してなるものであり、その割合については特に限定されるものではないが、膨張物質１００部中、遊離石灰は３０〜６０部が好ましく、４０〜５０部がより好ましい。また、カルシウムフェライトは１０〜４０部が好ましく、１５〜３５部がより好ましい。さらに、無水セッコウは１０〜４０部が好ましく、２０〜３５部がより好ましい。膨張物質中の各化合物の組成割合が前記の範囲にないと、グラウト材料の十分な寸法安定性(硬化体の収縮や破壊を生じるような過度の膨張がないこと)が得られない場合がある。
なお、本発明で使用する部、％（初期膨張率を除く）は質量単位を表す。
【０００７】
本発明のカルシウムフェライトとは、ＣａＯ−Ｆｅ₂Ｏ₃系化合物を総称するものであり、特に限定されるものではないが、一般に、ＣａＯをＣ、Ｆｅ₂Ｏ₃をＦとすると、Ｃ₂ＦやＣＦの化合物等が挙げられる。本発明では、中でも膨張性能が良好なＣ₂Ｆを使用することが好ましい。
【０００８】
膨張物質は、遊離石灰、Ｃ₂Ｆ及び無水セッコウを別々に合成し混合して製造する場合と、ＣａＯ原料及びＦｅ₂Ｏ₃原料を熱処理して、遊離石灰及びＣ₂Ｆからなるクリンカーを合成し、これに無水セッコウを混合して製造する場合と、ＣａＯ原料、Ｆｅ₂Ｏ₃原料及びＣａＳＯ₄原料を熱処理して、遊離石灰、Ｃ₂Ｆ及び無水セッコウからなるクリンカーを合成して製造する場合があるが、本発明では、膨張性能が優れている点等から、ＣａＯ原料、Ｆｅ₂Ｏ₃原料及びＣａＳＯ₄原料を熱処理して、遊離石灰、Ｃ₂Ｆ及び無水セッコウからなるクリンカーを合成して製造するものである。
【０００９】
熱処理方法としては、特に限定されるものではないが、電気炉やキルン等を用いて、１１００〜１６００℃の温度範囲で焼成することが好ましく、１２００〜１５００℃がより好ましい。１１００℃未満では、得られた膨張物質の膨張性能が十分でなく、１６００℃を超えると無水セッコウが分解し好ましく無い場合がある。
【００１０】
ＣａＯ原料としては、石灰石や消石灰等が挙げられ、Ｆｅ₂Ｏ₃原料としては、銅カラミ、鉄粉、市販の酸化鉄等が挙げられ、ＣａＳＯ₄原料としては、二水セッコウ、半水セッコウ及び無水セッコウ等が挙げられる。これら原料中には不純物が存在し、その具体例としては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、ＴｉＯ₂、Ｐ₂Ｏ₅、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ等が挙げられ、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲では特に問題とはならないが、これらのうち、特にＳｉＯ₂は、珪酸率で０．５未満であることが好ましい。珪酸率が０．５以上では、優れた膨張性能が得られない場合がある。本発明でいう珪酸率とは、膨張物質中のＳｉＯ₂量、Ａｌ₂Ｏ₃量及びＦｅ₂Ｏ₃量より、次式から算出される。
珪酸率＝ＳｉＯ₂／(Ａｌ₂Ｏ₃＋Ｆｅ₂Ｏ₃)
また、本発明の膨張物質のＳｉＯ₂量は、５．０％以下が好ましく、３．０％以下がより好ましい。５．０％を超えると優れた膨張性能が得られない場合がある。
【００１１】
本発明の膨張物質の粒度は、特に限定されるものではないが、ブレーン比表面積で４０００ｃｍ²／ｇ以上が好ましく、４０００〜９０００ｃｍ²／ｇがより好ましく、４０００〜６０００ｃｍ²／ｇがさらに好ましい。膨張物質の粒度が４０００ｃｍ²／ｇ未満では、グラウト材料の長期耐久性が悪くなる場合があり、９０００ｃｍ²／ｇを超えると十分な寸法安定性が得られない場合がある。
【００１２】
本発明の減水剤とは、特に限定されるものではなく、セメントに対する分散作用や空気連行作用を有し、流動性改善や強度増進するものの総称であり、通常、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤等と呼ばれているものが挙げられる。中でも高い減水性と優れた流動保持性を有する高性能ＡＥ減水剤が好ましい。具体的には、ポリアルキルアリルスルホン酸塩の縮合物系、メラミンスルホン酸塩の縮合物系、リグニンスルホン酸塩系、ポリカルボン酸塩系、オキシカルボン酸塩系及びアミノスルホン酸系等のうちの一種又は二種以上を使用することができる。また使用形態は粉末でも液体でも構わない。
【００１３】
本発明のデキストリンとは、デンプンを酸と共に加熱分解して得られる可溶性デンプンを総称するものであり、別名ばい焼デンプンとも呼ばれている。グラウト材料を大量に打設する際に発生する水和熱を抑制する目的で使用されるものである。デキストリンの冷水可溶分は、特に限定されるものではないが、冷水可溶分が５〜５５％のものが好ましく、冷水可溶分が１０〜５０％のものがより好ましい。冷水可溶分が５％未満では十分な水和熱抑制効果が得られない場合があり、５５％を超えると強度発現が悪くなる場合がある。
なお、本発明で言う冷水可溶分とは、デキストリンが温度２１℃の蒸留水に溶解した量を意味するものであり、具体的には、デキストリン１０ｇを２００ｍｌのフラスコに入れ、温度２１℃の蒸留水１５０ｍｌを加えて１時間後にろ別し、そのろ液を蒸留乾固して得られたデキストリンを供試デキストリンに対する質量割合で示したものである。
【００１４】
本発明のガス発泡物質とは、特に限定されるものではなく、水と混練した際に気体を発生する物質を総称するものであり、この発泡作用によりグラウト材料の沈下現象を防止し、構造物との一体化を図る目的で使用される。その具体例としては、アルミ粉等の金属粉末や過酸化物質等が挙げられる。アルミ粉の表面は酸化され易く、酸化皮膜で覆われると反応性が低下するため、植物油、鉱物油あるいはステアリン酸等で表面処理したものがある。
【００１５】
本発明のグラウト用セメント混和材の各成分の使用割合は、特に限定されるものではないが、グラウト用セメント混和材が膨張物質と減水剤からなる場合、グラウト用セメント混和材１００部中、膨張物質は７５〜９５部が好ましく、８０〜９０部がより好ましい。７５部未満ではグラウト材料が材料分離を起こしたり、良好な寸法安定性が得られない場合があり、９５部を超えると優れた流動性が得られない場合がある。減水剤は、５〜２５部が好ましく、１０〜２０部がより好ましい。５部未満では優れた流動性が得られない場合があり、２５部を超えると、材料分離を起こしたり、良好な寸法安定性が得られない場合がある。
【００１６】
また、グラウト用セメント混和材が、膨張物質、減水剤及びデキストリンよりなる場合、グラウト用セメント混和材１００部中、膨張物質は７０〜９０部が好ましく、７５〜８５部がより好ましい。７０部未満ではグラウト材料が材料分離を起こしたり、良好な寸法安定性が得られない場合があり、９０部を超えると優れた流動性が得られない場合がある。減水剤は５〜２０部が好ましく、１０〜１５部がより好ましい。５部未満では優れた流動性が得られない場合があり、２０部を超えると、材料分離を起こしたり、良好な寸法安定性が得られない場合がある。デキストリンは、１〜１５部が好ましく、３〜１０部がより好ましい。１部未満では、十分な水和熱抑制効果が得られない場合があり、１５部を超えて使用すると強度発現が悪くなる場合がある。
【００１７】
ガス発泡物質の使用量は一義的に決定されるものではないが、グラウト用セメント混和材が膨張物質、減水剤とガス発泡物質からなる場合や、膨張物質、減水剤、デキストリン及びガス発泡物質からなる場合、ガス発泡物質を除く成分の合計１００部に対して、通常、０．００５〜０．５部が好ましく、０．０１〜０．０５部がより好ましい。０．００５部未満ではグラウト材料の十分な初期膨張が得られない場合があり、０．５部を超えて使用すると過膨張を起こす場合がある。
【００１８】
本発明のグラウト用セメント混和材の使用量は、特に限定されるものではないが、通常、セメントと、グラウト用セメント混和材からなるセメント組成物１００部中、３〜１２部が好ましく、５〜９部がより好ましい。３部未満では、グラウト材料の良好な寸法安定性が得られない場合があり、１２部を超えて使用すると長期耐久性が悪くなる場合がある。
【００１９】
本発明のセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱等各種ポルトランドセメントと、これらセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ及びシリカを混合した各種混合セメント、並びに石灰石粉末等を混合したフィラーセメント等が挙げられる。
【００２０】
本発明のグラウト用セメント混和材及びセメント組成物は、砂、砂利等の骨材の他に、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、高分子エマルジョン及び凝結調整剤、並びにセメント急硬材、ベントナイト等の粘土鉱物及びハイドロタルサイト等のアニオン交換体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使用することが可能である。
【００２１】
本発明では、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、予めその一部、或いは全部を混合しておいても差し支えない。混合装置としては、既存の如何なる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ及びナウタミキサ等が挙げられる。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００２３】
実施例１
ＣａＯ原料、Ｆｅ₂Ｏ₃原料及びＣａＳＯ₄原料を配合し、混合粉砕した後、電気炉で１３５０℃、３時間の熱処理を行い、表１に示すような組成の膨張物質を合成し、ボールミルを用いて、ブレーン比表面積５０００ｃｍ²／ｇに粉砕した。この膨張物質を粉末Ｘ線回折法で同定したところ、遊離石灰、Ｃ₂Ｆ及び無水セッコウを含有していた。膨張物質の化合物組成は、化学組成を基に計算により算出した。化学組成はJIS R 5202に準じて求めた。
【００２４】
表１に示す種々の膨張物質８５部と、減水剤イ１５部とを配合してグラウト用セメント混和材を調製した。セメントと、セメント混和材からなるセメント組成物１００部中、セメント混和材を７部使用し、水／セメント組成物比＝３４％、セメント組成物／砂比＝１／２のモルタルを調製し、コンシステンシーの経時変化及び長さ変化率の測定を行った。なお、比較のために、遊離石灰、Ｃ₂Ｆ及び無水セッコウを別々に合成して粉砕し、実験No.1-4の膨張物質Ｄと化合物組成が同じとなるように配合したセメント混和材についても同様の実験を行った。結果を表１に併記する。
【００２５】
＜使用材料＞
ＣａＯ原料：試薬１級炭酸カルシウム
Ｆｅ₂Ｏ₃原料：試薬１級酸化鉄
ＣａＳＯ₄原料：試薬１級二水セッコウ
減水剤イ：ナフタレンスルホン酸塩系
遊離石灰：ＣａＯ原料を１３５０℃で３時間熱処理して合成。
Ｃ₂Ｆ：ＣａＯ原料２モル及びＦｅ₂Ｏ₃原料１モルの割合で配合した原料を混合粉砕した後、１３５０℃で３時間熱処理して合成。
無水セッコウ：試薬１級の二水セッコウを１３５０℃で３時間焼成して得た無水セッコウ。
市販膨張材Ａ：カルシウムサルホアルミネート系
市販膨張材Ｂ：生石灰系
セメント：市販普通ポルトランドセメント
砂：新潟県姫川産、比重２．６２
【００２６】
＜測定方法＞
コンシステンシー：土木学会標準示方書(JSCE-F541)のＪ漏斗（Ｊ₁₄漏斗）によるコンシステンシーの測定に準じて流下値を測定。
長さ変化率：JIS A 6202に準じて測定。
【００２７】
【表１】

【００２８】
表１より、本発明のグラウト用セメント混和材を使用したモルタルは、比較例のモルタルに比べ、Ｊ漏斗流下値が小さくその経時変化が少ない優れた流動性と、長さ変化率が膨張側で大きく良好な寸法安定性を示していることが判る。
【００２９】
実施例２
膨張物質Ｄのブレーン比表面積を表２に示すように変え、ブリーディングの測定を行ったこと以外は、実施例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００３０】
＜測定方法＞
ブリーディング：土木学会標準示方書(JSCE−F533)に準じて測定。
【００３１】
【表２】

【００３２】
表２により、本発明のブレーン比表面積４０００cm²/g以上の膨張物質を使用することによりブリーディングが発生し無くなることがわかる。また、Ｊ漏斗流下値が小さくその経時変化が少ない優れた流動性と、長さ変化率が膨張側で良好な寸法安定性を示している。
【００３３】
実施例３
膨張物質Ｄを使用し、減水剤の種類と量を表３に示すように変えたこと以外は、実施例１と同様に行った。結果を表３に併記する。
【００３４】
＜使用材料＞
減水剤ロ：市販メラミンスルホン酸塩系
減水剤ハ：市販ポリカルボン酸塩系
減水剤ニ：市販ナフタレンスルホン酸塩系とリグニンスルホン酸塩系の等量混合物
【００３５】
【表３】

【００３６】
表３より、本発明のグラウト用セメント混和材を使用することにより、Ｊ漏斗流下値が小さくその経時変化が少ない優れた流動性と、長さ変化率が膨張側で良好な寸法安定性を示していることがわかる。
【００３７】
実施例４
膨張物質Ｄ８５部と減水剤ニ１５部の合計１００部に対し、ガス発泡物質の種類と量を表４に示すように変えてグラウト用セメント混和材を調製し、初期膨張の測定を行ったこと以外は、実施例１と同様に行った。結果を表４に併記する。
【００３８】
＜使用材料＞
ガス発泡物質ａ：市販のアルミ粉
ガス発泡物質ｂ：試薬１級過硫酸カリウム
ガス発泡物質ｃ：試薬１級過ホウ酸ナトリウム
【００３９】
＜測定方法＞
初期膨張：土木学会「膨張コンクリートの設計施工指針」、付録２．「膨張材を用いた充填モルタルの施工要領」を示す付属書「膨張材を用いた充填モルタルの膨張率測定方法」に準じ測定した初期膨張率。＋は膨張側、−は収縮側を示す。
【００４０】
【表４】

【００４１】
表４より、本発明のガス発泡物質を使用することにより、モルタルの初期膨張率が膨張側を示し沈下現象の防止効果があることがわかる。また、Ｊ漏斗流下値が小さくその経時変化が少ない優れた流動性と、長さ変化率が膨張側で良好な寸法安定性を示している。
【００４２】
実施例５
膨張物質Ｄ８５部、減水剤ニ１５部、ガス発泡物質ａ０．０２部からなるグラウト用セメント混和材を調製し、セメントとグラウト用セメント混和材からなるセメント組成物１００部中のグラウト用セメント混和材の使用量を表５に示すように変えたこと以外は、実施例４と同様に行った。結果を表５に併記する。
【００４３】
【表５】

【００４４】
表５より、本発明のグラウト用セメント混和材を使用することにより、モルタルのＪ漏斗流下値が小さくその経時変化が少ない優れた流動性と、長さ変化率が膨張側で良好な寸法安定性と、初期膨張率が向上することによる沈下現象の防止効果を示していることがわかる。
【００４５】
実施例６
膨張物質Ｄ、減水剤ニ及びデキストリンの合計１００部中のデキストリンの種類と量を表６のように変えてグラウト用セメント混和材を調整した。ただし、減水剤ニの使用量は１５部に固定し、デキストリンの使用量を変える際には膨張物質の使用量を増減して調整した。セメントとグラウト用セメント混和材からなるセメント組成物１００部中、グラウト用セメント混和材を７部使用し、水／セメント組成物比＝３４％、セメント組成物／砂比＝１／２のモルタルを調製し、コンシステンシーの経時変化、長さ変化率及び断熱温度上昇量の測定を行った。結果を表６に併記する。
【００４６】
＜使用材料＞
デキストリンＡ：冷水可溶分５％
デキストリンＢ：冷水可溶分１０％
デキストリンＣ：冷水可溶分３０％
デキストリンＤ：冷水可溶分５０％
デキストリンＥ：冷水可溶分５５％
【００４７】
＜測定方法＞
断熱温度上昇量：試料容量０．０１ｍ³の断熱ポットを小型の変温室に入れ、モルタルの温度と変温室の温度が同じになるように制御する東京理工社製の断熱温度上昇量測定装置を用いて、打設温度２０℃の条件で測定した。
【００４８】
【表６】

【００４９】
表６より、本発明のデキストリンを使用することにより、モルタルの断熱温度上昇量が減少し、水和熱を抑制していることがわかる。また、Ｊ漏斗流下値が小さくその経時変化が少ない優れた流動性と、長さ変化率が膨張側で良好な寸法安定性を示している。
【００５０】
実施例７
膨張物質Ｄ８０部、減水剤ニ１５部、デキストリンＣ５部及びガス発泡物質ａ０．０２部からなるグラウト用セメント混和材を調製した。セメントとグラウト用セメント混和材からなるセメント組成物１００部中のグラウト用セメント混和材の使用量を表７に示すように変え初期膨張率を測定したこと以外は、実施例６と同様に行った。その結果を表７に示す。
【００５１】
【表７】

【００５２】
表７より、本発明のグラウト用セメント混和材を使用することにより、モルタルの断熱温度上昇量が減少し、水和熱を抑制していることがわかる。また、Ｊ漏斗流下値が小さくその経時変化が少ない優れた流動性と、長さ変化率が膨張側で良好な寸法安定性と、初期膨張率が向上することによる沈下現象の防止効果を示している。
【００５３】
【発明の効果】
本発明のグラウト用セメント混和材及びセメント組成物を使用することにより、優れた流動性とブリーディングや沈下現象の防止効果、さらに良好な寸法安定性と水和熱抑制効果を有するグラウト材料が得られる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to a cement admixture and a cement composition for grout used in the field of civil engineering and construction.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as grout cement admixtures, those mainly composed of an expanding material and a water reducing agent have been proposed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 53-13650 and 53-31170). Cement paste, mortar, and concrete (hereinafter referred to as grout material) in which these are mixed are excellent in workability and filling properties, and are used as materials for smoothly completing grout work. The performance required for the grout material is (1) no shrinkage, (2) good fluidity and excellent retention, and (3) no bleeding or subsidence (material separation). Recently, there is a tendency to increase the construction of large-capacity and large-scale casting, and (4) prevention of temperature cracking due to heat of hydration, etc., all of which are required to be satisfied. In particular, as an inflating material for obtaining non-shrinkage, for example, calcium sulfoaluminate based on 3CaO.3Al ₂ O ₃ .CaSO ₄ (auin) or quicklime based on CaO. Was used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventional grout materials have a short time to ensure good fluidity, and in particular during summer construction, there is a significant decrease in fluidity, and temperature cracks may occur when placing large volumes and large volumes. It was. In order to reduce the economic burden, development of a cement admixture for grout that can achieve non-shrinkage even at a low mixing ratio is awaited. In addition, calcium sulfoaluminate-based expansion materials cause volatilization of SO _x during firing, making it difficult to obtain a predetermined mineral composition, and the volatilization of SO _x is collected as a countermeasure against pollution. There was a point. In addition, the lime-based expansion material can obtain a high expansion amount, but has a problem that the expansion amount is unstable depending on the curing conditions, or breakage due to abnormal expansion occurs.
As a result of various studies to solve these problems, the present inventors have obtained the knowledge that the above problems can be solved by a specific cement admixture for grout, and have completed the present invention.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention is a substance obtained by heat-treating a CaO raw material, an Fe ₂ O ₃ raw material and a CaSO ₄ raw material, and mainly composed of free lime, calcium ferrite and anhydrous gypsum, and has a silicic acid ratio of less than 0.5. and 4000 cm ² / g or more inflation material with Blaine specific surface area in, Ri name contains a water reducing agent, in the expansion material 100 parts, free lime is 30 to 60 parts, calcium ferrite is 10 to 40 parts of anhydrous gypsum A cement admixture for grout , in which the expansion material is 75 to 95 parts in a total of 100 parts of the expansion material and the water reducing agent , and contains dextrin. The expansion material, the water reducing agent, and the dextrin The grout cement admixture according to claim 1, wherein the expansion material is 70 to 90 parts, the water reducing agent is 5 to 20 parts, and the dextrin is 1 to 15 parts. The cement admixture for grout according to claim 1 or 2, wherein the foaming material is contained, and the gas foaming material is 0.005 to 0.5 part with respect to 100 parts in total of the components excluding the gas foaming material. There, a cement, Ri name containing the said grout cement admixture, cement, a cement composition 100 parts consisting of grout cement admixture, it is 3 to 12 parts of a cement composition.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
[0006]
The expansion material of the present invention contains free lime, calcium ferrite and anhydrous gypsum as main components, and the ratio is not particularly limited, but in 100 parts of expansion material, free lime is 30 to 60 parts are preferable, and 40 to 50 parts are more preferable. The calcium ferrite is preferably 10 to 40 parts, more preferably 15 to 35 parts. Further, the anhydrous gypsum is preferably 10 to 40 parts, more preferably 20 to 35 parts. If the composition ratio of each compound in the expansion material is not within the above range, sufficient dimensional stability of the grout material may not be obtained (there is no excessive expansion that causes shrinkage or breakage of the cured body). .
In addition, the part used by this invention and% (except initial stage expansion coefficient) represent a mass unit.
[0007]
The calcium ferrite of the present invention is a generic term for CaO—Fe ₂ O ₃ compounds and is not particularly limited. Generally, when CaO is C and Fe ₂ O ₃ is F, C ₂ F And CF compounds. In the present invention, it is particularly preferable to use C ₂ F having good expansion performance.
[0008]
The expansion material is prepared by separately synthesizing and mixing free lime, C ₂ F and anhydrous gypsum, and heat treatment of CaO raw material and Fe ₂ O ₃ raw material to synthesize clinker consisting of free lime and C ₂ F. In the case of manufacturing by mixing anhydrous gypsum with this, the CaO raw material, Fe ₂ O ₃ raw material and CaSO ₄ raw material are heat-treated to synthesize and manufacture a clinker composed of free lime, C ₂ F and anhydrous gypsum. In some cases, the present invention synthesizes a clinker composed of free lime, C ₂ F and anhydrous gypsum by heat-treating the CaO raw material, Fe ₂ O ₃ raw material and CaSO ₄ raw material from the viewpoint of excellent expansion performance. To manufacture.
[0009]
Although it does not specifically limit as a heat processing method, It is preferable to bake in the temperature range of 1100-1600 degreeC using an electric furnace, a kiln, etc., and 1200-1500 degreeC is more preferable. If it is less than 1100 degreeC, the expansion | swelling performance of the obtained expansion | swelling substance is not enough, and when it exceeds 1600 degreeC, anhydrous gypsum may decompose | disassemble and it may be unpreferable.
[0010]
Examples of the CaO raw material include limestone and slaked lime. Examples of the Fe ₂ O ₃ raw material include copper calami, iron powder, and commercially available iron oxide. Examples of the CaSO ₄ raw material include two-water gypsum, half-water gypsum and Anhydrous gypsum etc. are mentioned. Impurities are present in these raw materials, and specific examples thereof include Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , MgO, TiO ₂ , P ₂ O ₅ , Na ₂ O, K ₂ O and the like. Of these, SiO ₂ is preferably less than 0.5 in terms of silicic acid. When the silicic acid ratio is 0.5 or more, an excellent expansion performance may not be obtained. The silicic acid ratio as referred to in the present invention is calculated from the following formula from the amount of SiO _{2, the} amount of Al ₂ O _{3 and the} amount of Fe ₂ O _{3 in} the expansion material.
Silicic acid ratio = SiO ₂ / (Al ₂ O ₃ + Fe ₂ O ₃ )
Further, the SiO ₂ content of the expansion material of the present invention is preferably 5.0% or less, and more preferably 3.0% or less. If it exceeds 5.0%, an excellent expansion performance may not be obtained.
[0011]
Although the particle size of the expansion | swelling material of this invention is not specifically limited, 4000 cm < ² > / g or more is preferable in a Blaine specific surface area, 4000-9000 cm < ² > / g is more preferable, 4000-6000 cm < ² > / g is further more preferable. If the particle size of the expansion material is less than 4000 cm ² / g, the long-term durability of the grout material may be deteriorated, and if it exceeds 9000 cm ² / g, sufficient dimensional stability may not be obtained.
[0012]
The water-reducing agent of the present invention is not particularly limited, and is a general term for those having a dispersing action and air-entraining action on cement, improving fluidity and increasing strength. Usually, water-reducing agent, AE water-reducing agent, What is called a performance water reducing agent, a high performance AE water reducing agent, a fluidizing agent, etc. are mentioned. Among them, a high-performance AE water reducing agent having high water reduction and excellent fluidity retention is preferable. Specifically, among polyalkylallyl sulfonate condensate, melamine sulfonate condensate, lignin sulfonate, polycarboxylate, oxycarboxylate and aminosulfonic acid 1 type, or 2 or more types can be used. The usage form may be powder or liquid.
[0013]
The dextrin of the present invention is a generic term for soluble starch obtained by thermally decomposing starch with acid, and is also called roasted starch. It is used for the purpose of suppressing heat of hydration generated when a large amount of grout material is placed. The cold water soluble content of the dextrin is not particularly limited, but the cold water soluble content is preferably 5 to 55%, and the cold water soluble content is more preferably 10 to 50%. When the cold water soluble content is less than 5%, a sufficient hydration heat suppression effect may not be obtained, and when it exceeds 55%, the strength expression may be deteriorated.
In addition, the cold water soluble part said by this invention means the quantity which dextrin melt | dissolved in the distilled water of temperature 21 degreeC, and puts specifically 10 g of dextrin in a 200 ml flask, and the temperature of 21 degreeC. A dextrin obtained by adding 150 ml of distilled water and filtering after 1 hour and distilling the filtrate to dryness is shown by mass ratio with respect to the test dextrin.
[0014]
The gas foaming substance of the present invention is not particularly limited, and is a generic term for substances that generate gas when kneaded with water. This foaming action prevents the settlement of the grout material, and the structure. It is used for the purpose of integrating with. Specific examples thereof include metal powders such as aluminum powder, peroxide substances, and the like. Since the surface of the aluminum powder is easily oxidized and the reactivity decreases when it is covered with an oxide film, some of the aluminum powder is surface-treated with vegetable oil, mineral oil, stearic acid or the like.
[0015]
The use ratio of each component of the cement admixture for grout of the present invention is not particularly limited, but when the cement admixture for grout is composed of an expansion material and a water reducing agent, it expands in 100 parts of the cement admixture for grout. The substance is preferably 75 to 95 parts, more preferably 80 to 90 parts. If the amount is less than 75 parts, the grouting material may cause material separation or good dimensional stability may not be obtained. If the amount exceeds 95 parts, excellent fluidity may not be obtained. The water reducing agent is preferably 5 to 25 parts, more preferably 10 to 20 parts. If it is less than 5 parts, excellent fluidity may not be obtained, and if it exceeds 25 parts, material separation may occur or good dimensional stability may not be obtained.
[0016]
Moreover, when the cement admixture for grout consists of an expansion | swelling substance, a water reducing agent, and dextrin, 70-90 parts of expansion | swelling substances are preferable in 100 parts of cement admixtures for grout, and 75-85 parts are more preferable. If the amount is less than 70 parts, the grouting material may cause material separation or good dimensional stability may not be obtained, and if it exceeds 90 parts, excellent fluidity may not be obtained. The water reducing agent is preferably 5 to 20 parts, more preferably 10 to 15 parts. If it is less than 5 parts, excellent fluidity may not be obtained, and if it exceeds 20 parts, material separation may occur or good dimensional stability may not be obtained. The dextrin is preferably 1 to 15 parts, more preferably 3 to 10 parts. If it is less than 1 part, sufficient hydration heat suppression effect may not be obtained, and if it is used exceeding 15 parts, strength development may be deteriorated.
[0017]
The amount of gas foaming material used is not uniquely determined, but when the grout cement admixture is composed of a swelling material, a water reducing agent and a gas foaming material, or from a swelling material, a water reducing agent, dextrin and a gas foaming material. When it becomes, 0.005-0.5 part is preferable normally with respect to a total of 100 parts of components except a gas foaming substance, and 0.01-0.05 part is more preferable. If it is less than 0.005 part, sufficient initial expansion of the grout material may not be obtained, and if it exceeds 0.5 part, it may cause excessive expansion.
[0018]
Although the usage-amount of the cement admixture for grout of this invention is not specifically limited, Usually, 3-12 parts are preferable in 100 parts of cement compositions consisting of cement and a cement admixture for grout, 9 parts is more preferred. If it is less than 3 parts, good dimensional stability of the grout material may not be obtained, and if it exceeds 12 parts, long-term durability may be deteriorated.
[0019]
As the cement of the present invention, various portland cements such as normal, early strength, ultra-early strength, low heat and moderate heat, mixed blast furnace slag, fly ash and silica mixed with these cements, limestone powder, etc. are mixed. Filler cement and the like.
[0020]
The cement admixture and cement composition for grouting of the present invention include an antifoaming agent, a thickening agent, a rust inhibitor, a defrosting agent, a shrinkage reducing agent, a polymer emulsion, and a coagulation adjuster in addition to aggregates such as sand and gravel. It is possible to use one or two or more types of agents, clay cements such as cement hardener, bentonite, and anion exchangers such as hydrotalcite, etc., as long as the object of the present invention is not substantially inhibited. It is.
[0021]
In this invention, the mixing method of each material is not specifically limited, Each material may be mixed at the time of construction, and the part or all may be mixed beforehand. Any existing apparatus can be used as the mixing apparatus, and examples thereof include a tilting cylinder mixer, an omni mixer, a Henschel mixer, a V-type mixer, and a Nauta mixer.
[0022]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
[0023]
Example 1
After mixing CaO raw material, Fe ₂ O ₃ raw material and CaSO ₄ raw material, mixing and pulverizing, heat treatment at 1350 ° C. for 3 hours in an electric furnace, synthesizing an expanding material having the composition shown in Table 1, Used to grind to a Blaine specific surface area of 5000 cm ² / g. The expanded material was identified by powder X-ray diffractometry and contained free lime, C ₂ F and anhydrous gypsum. The compound composition of the swelling material was calculated by calculation based on the chemical composition. The chemical composition was determined according to JIS R 5202.
[0024]
A grout cement admixture was prepared by blending 85 parts of the various expanding materials shown in Table 1 and 15 parts of the water reducing agent A. 7 parts of cement admixture is used in 100 parts of cement composition consisting of cement and cement admixture to prepare a mortar with a water / cement composition ratio = 34% and a cement composition / sand ratio = 1/2, The change in consistency with time and the rate of change in length were measured. For comparison, a cement admixture in which free lime, C ₂ F and anhydrous gypsum were separately synthesized and pulverized, and blended so that the compound composition was the same as that of the expansive substance D in Experiment No. 1-4. Conducted the same experiment. The results are also shown in Table 1.
[0025]
<Materials used>
CaO raw material: Reagent primary calcium carbonate Fe ₂ O ₃ raw material: Reagent primary iron oxide CaSO ₄ raw material: Reagent primary dihydrate gypsum water reducing agent A: Naphthalene sulfonate free lime: CaO raw material heat treated at 1350 ° C for 3 hours Then synthesized.
C ₂ F: raw materials blended at a ratio of 2 moles of CaO raw material and 1 mole of Fe ₂ O ₃ raw material were mixed and pulverized and then heat treated at 1350 ° C. for 3 hours for synthesis.
Anhydrous gypsum: An anhydrous gypsum obtained by calcining reagent grade 1 dihydrate gypsum at 1350 ° C. for 3 hours.
Commercial expansion material A: Calcium sulfoaluminate-based commercial expansion material B: Quicklime cement: Commercial ordinary Portland cement sand: Himekawa, Niigata Prefecture, specific gravity 2.62
[0026]
<Measurement method>
Consistency: Measures the flow-down value according to the consistency measurement using J funnel (J ₁₄ funnel) of JSCE-F541.
Length change rate: Measured according to JIS A 6202.
[0027]
[Table 1]

[0028]
From Table 1, the mortar using the cement admixture for grout of the present invention has excellent fluidity with a small J funnel flow-down value and little change over time, and a rate of change in length on the expansion side compared to the mortar of the comparative example. It can be seen that it shows large and good dimensional stability.
[0029]
Example 2
The same procedure as in Example 1 was conducted except that the specific surface area of the expanded material D was changed as shown in Table 2 and the bleeding was measured. The results are also shown in Table 2.
[0030]
<Measurement method>
Breeding: Measured according to the Japan Society of Civil Engineers Standard Specification (JSCE-F533).
[0031]
[Table 2]

[0032]
From Table 2, it can be seen that bleeding does not occur by using the expanded material of the present invention having a specific surface area of 4000 cm ² / g or more. In addition, the J funnel flow down value is small and the change over time is small, and the length change rate indicates good dimensional stability on the expansion side.
[0033]
Example 3
The same procedure as in Example 1 was performed except that the swelling substance D was used and the type and amount of the water reducing agent were changed as shown in Table 3. The results are also shown in Table 3.
[0034]
<Materials used>
Water reducing agent B: Commercial melamine sulfonate type water reducing agent C: Commercial polycarboxylate type water reducing agent D: Commercially available mixture of naphthalene sulfonate type and lignin sulfonate type
[Table 3]

[0036]
Table 3 shows that by using the cement admixture for grout of the present invention, the J funnel flow down value is small and the change over time is small, and the length change rate shows good dimensional stability on the expansion side. You can see that
[0037]
Example 4
For a total of 100 parts of the expansive substance D85 part and the water reducing agent D15 part, the type and amount of the gas foaming substance were changed as shown in Table 4 to prepare a cement admixture for grout, and the initial expansion was measured. Except for this, the same procedure as in Example 1 was performed. The results are also shown in Table 4.
[0038]
<Materials used>
Gas foaming material a: Commercially available aluminum powder gas foaming material b: Reagent primary potassium persulfate gas foaming material c: Reagent primary sodium perborate
<Measurement method>
Initial expansion: Japan Society of Civil Engineers “Design and construction guidelines for expanded concrete”, Appendix 2. Initial expansion coefficient measured according to the appendix “Method of measuring expansion coefficient of filled mortar using expansion material” showing “Construction Procedure of Filling Mortar Using Expansion Material”. + Indicates the expansion side and-indicates the contraction side.
[0040]
[Table 4]

[0041]
From Table 4, it can be seen that by using the gas foaming material of the present invention, the initial expansion rate of the mortar shows the expansion side and has the effect of preventing the settlement phenomenon. In addition, the J funnel flow down value is small and the change over time is small, and the length change rate indicates good dimensional stability on the expansion side.
[0042]
Example 5
A grout cement admixture consisting of 85 parts of expansive substance D, 15 parts of water reducing agent, 0.02 part of gas foaming substance a, and a cement admixture for grout in 100 parts of a cement composition comprising cement and a cement admixture for grout. Example 4 was carried out in the same manner as in Example 4 except that the amount used was changed as shown in Table 5. The results are also shown in Table 5.
[0043]
[Table 5]

[0044]
From Table 5, by using the cement admixture for grout of the present invention, the mortar has a small J funnel flow-down value and little change over time, and the length change rate has good dimensional stability on the expansion side. It can be seen that the effect of preventing the settlement phenomenon due to the improvement of the initial expansion rate is shown.
[0045]
Example 6
The type and amount of dextrin in a total of 100 parts of the expansion material D, the water reducing agent d and the dextrin were changed as shown in Table 6 to prepare a cement admixture for grout. However, the amount of water-reducing agent D used was fixed at 15 parts, and when changing the amount of dextrin used, the amount of swelling material used was adjusted up or down. Of 100 parts of a cement composition composed of cement and a grout cement admixture, 7 parts of a grout cement admixture are used, and a mortar having a water / cement composition ratio = 34% and a cement composition / sand ratio = 1/2 is used. The consistency was measured for changes over time, length change rate, and adiabatic temperature rise. The results are also shown in Table 6.
[0046]
<Materials used>
Dextrin A: cold water soluble content 5%
Dextrin B: 10% cold water soluble component
Dextrin C: 30% cold water soluble component
Dextrin D: Cold water soluble content 50%
Dextrin E: Cold water soluble content 55%
[0047]
<Measurement method>
Adiabatic temperature rise: Place a heat insulation pot with a sample volume of 0.01 m ^{3 in} a small temperature changer and control the heat insulation temperature rise from Tokyo Riko Co., Ltd. to control the temperature of the mortar and the temperature of the temperature changer to be the same. And measured under conditions of a casting temperature of 20 ° C.
[0048]
[Table 6]

[0049]
From Table 6, it can be seen that by using the dextrin of the present invention, the adiabatic temperature rise of the mortar is reduced and the heat of hydration is suppressed. In addition, the J funnel flow down value is small and the change over time is small, and the length change rate indicates good dimensional stability on the expansion side.
[0050]
Example 7
A cement admixture for grout comprising 80 parts of expanding substance D, 15 parts of water reducing agent D, 5 parts of dextrin C and 0.02 part of gas foaming substance a was prepared. The same procedure as in Example 6 was conducted except that the amount of the cement admixture for grout in 100 parts of the cement composition comprising cement and the cement admixture for grout was changed as shown in Table 7 and the initial expansion coefficient was measured. . The results are shown in Table 7.
[0051]
[Table 7]

[0052]
From Table 7, it can be seen that by using the cement admixture for grout of the present invention, the adiabatic temperature rise of the mortar is reduced and the heat of hydration is suppressed. In addition, it shows excellent flowability with a small J funnel flow down value, little change over time, good dimensional stability on the expansion side of the length change rate, and an effect of preventing the sinking phenomenon by improving the initial expansion rate. Yes.
[0053]
【The invention's effect】
By using the cement admixture and cement composition for grout of the present invention, it is possible to obtain a grout material having excellent fluidity and the effect of preventing bleeding and subsidence, as well as good dimensional stability and the effect of suppressing hydration heat. .

Claims

A material obtained by heat-treating a CaO raw material, an Fe ₂ O ₃ raw material and a CaSO ₄ raw material, mainly composed of free lime, calcium ferrite and anhydrous gypsum, having a silicic acid ratio of less than 0.5 and a brain specific surface area of 4000 cm and more inflation material ² / g, Ri name contains a water reducing agent, in the expansion material 100 parts, free lime is 30 to 60 parts, calcium ferrite is 10 to 40 parts of anhydrous gypsum is 10 to 40 parts A cement admixture for grout , wherein the expansion material is 75 to 95 parts in a total of 100 parts of the expansion material and the water reducing agent .

The dextrin is contained, The swelling substance is 70 to 90 parts, the water reducing agent is 5 to 20 parts, and the dextrin is 1 to 15 parts in a total of 100 parts of the swelling substance, the water reducing agent and the dextrin. Cement admixture for grout.

The cement admixture for grout according to claim 1 or 2, wherein the gas foaming material is contained in an amount of 0.005 to 0.5 parts with respect to 100 parts in total of components excluding the gas foaming material. .

Cement, Ri Na contain the grout cement admixture according to any one of claims 1 to 3, cement, cement composition in 100 parts consisting of grout cement admixture, it is 3 to 12 parts , Cement composition.