JP4657417B2

JP4657417B2 - セメント急結剤

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Publication number: JP4657417B2
Application number: JP2000132233A
Authority: JP
Inventors: 幸男笹川; 和人串橋; 弘大野
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2000-05-01
Filing date: 2000-05-01
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2020-05-01
Also published as: JP2001316113A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭酸成分を含有してなるアルカリ金属アルミン酸塩及びその製造方法に関する。
本発明のアルカリ金属アルミン酸塩は、浄水処理に、また、土壌改良剤やセメント急結剤などに使用されている。
特に、アルカリ金属アルミン酸塩は、セメント急結剤として使用する場合、セメントコンクリートに優れた急結性を付与することができることから、道路、鉄道、及び導水路をはじめとするトンネル工事、石油備蓄タンクや地下構造物などの建設工事、橋梁等のコンクリート構造物の吹付け補修や補強工事、法面、トンネル掘削面、及び切羽等に吹付け施工し、吹付け面の崩落を防止する工事、並びに、支保構造物や丘陵や法面などの表面保護工事等、土木建築分野に広く使用可能である。
本発明のセメントコンクリートとは、モルタルやコンクリートを総称するものである。
なお、本発明でいう部や％は特に規定がない限り質量基準である。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来よりアルミン酸ナトリウムの製造方法としては、(1) 水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）とアルミナ（Al₂O₃）を原料とし、Na₂OとAl₂O₃のモル比が1.1〜1.8のアルミン酸ナトリウム溶液を流動床を通して250〜400℃で乾燥し、アルミン酸ナトリウムを得る方法、(2) R₂O／Al₂O₃（Rはナトリウム又はカリウム）モル比1.0〜2.0のアルミン酸アルカリ溶液をR₂O濃度18〜27％まで濃縮し、次いで沸点温度以下に冷却し、溶液中にアルミン酸アルカリの結晶を存在させ、回転式ドラムドライヤーで乾燥するアルミン酸アルカリ溶液の直接乾燥による粉末アルミン酸アルカリを製造する方法、並びに、(3) 苛性ソーダ水溶液と水酸化アルミニウムを混合し、特定のNa₂O、H₂O、及びAl₂O₃の構成比からなる原料水溶液を調製し、この原料スラリー溶液を水酸化アルミニウムが検出されなくなるまで、攪拌下、室温〜80℃の温度で反応させてアルミン酸ソーダ溶液を調製するアルミン酸ソーダの製造方法等が提案されている（(1) 特開昭52−033900号公報、(2) 特開昭60−221317号公報、及び(3) 特開平01−093416号公報）。
また、(4) 水酸化ナトリウムと水酸化アルミニウムの懸濁液を20〜120℃で製造し、加圧下の加熱反応管に導入し、130〜190℃のガスで噴霧乾燥するアルミン酸ナトリウムの製法や製造装置も公知である（(4) 特開平02−283613号公報）。
【０００３】
一方、アルカリ金属アルミン酸塩を含有したセメント急結剤としては、(5) アルミナ原料、酸化ナトリウム原料、及び硫酸塩原料を用い、モル比で原料中のNa₂O／Al₂O₃を0.7〜1.5、SO₃／Na₂Oを0.02〜0.2とした原料混合物を1,000〜1,300℃で焼成し、これを粉砕して得たセメント急結剤、(6) カルシウムアルミネート、アルカリ金属炭酸塩、硫酸カルシウム及び／又は塩基性炭酸マグネシウム、並びに、アルカリ金属アルミネート（アルカリ金属アルミン酸塩）からなる湿式吹付け法に用いるセメント急結剤、(7) Na₂O／Al₂O₃モル比が0.5以上、1.0未満に調整されたアルミナ原料と、酸化ナトリウム原料からなる配合物を300〜1,200℃で加熱してつくられた無水アルミン酸ナトリウムを含有してなる吹付けコンクリート用急結剤、並びに、(8) カルシウムアルミネート、炭酸アルカリ、及びアルミン酸アルカリ（アルカリ金属アルミン酸塩）からなる湿式吹付け用急結剤等のセメント急結剤や吹付けコンクリート用急結剤が提案されている（(5) 特開平05−105426号公報、(6) 特開昭62−191454号公報、(7) 特開平01−294554号公報、及び(8) 特開昭63−112448号公報）。
【０００４】
アルカリ金属アルミン酸塩は、セメント鉱物の初期水和を促進し、著しく早い急結特性を付与する一方で長期強度増進を妨害するという課題があり、その課題解決のため、カルシウムアルミネートと、石膏等の硫酸塩とを混合したセメント急結剤が開発されている。
しかしながら、このセメント急結剤は、初期の凝結遅延が激しく、一時的に初期の水和を停止する場合があるという課題があった。
特に、大規模地下構造物、偏平トンネル、及び大断面トンネルの建設等においては、吹付けコンクリートに高強度が要求されるため、強度低下を生じやすいアルカリ金属アルミン酸塩を多量に混入したセメント急結剤の使用は敬遠される方向にあった。
【０００５】
また、トンネル坑内等の閉所でアルカリ性の強いセメント急結剤を使用した場合、作業環境が悪化し、取り扱いを間違えば失明等の災害にも繋がる可能性があるため、硫酸塩を主体とし、アルカリ金属アルミン酸塩を使用しない低アルカリのセメント急結剤が開発されている。
しかしながら、この低アルカリのセメント急結剤は、凝結力が弱く、トンネル等の地山状況によっては使用できない場合があるなどの課題があった。
【０００６】
本発明者は、前記課題を解消すべく、種々検討を重ねた結果、特定のアルカリ金属アルミン酸塩は、セメント急結剤として配合した際、優れた急結性と強度発現性が得られるものであって、従来のアルカリ金属アルミン酸塩を配合したセメント急結剤の課題である、吹付けモルタルや吹付けコンクリートを施工した場合の長期強度発現性の低下や、セメントに対するセメント急結剤の添加量が少ない場合の初期凝結の不足などの課題を解決できるという知見を得て、本発明を完成するに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、アルカリ金属アルミン酸塩100部中、CO₂換算で0.01〜20部の炭酸成分を含有してなり、アルカリ金属アルミン酸塩のR₂O/Al₂O₃（Rはアルカリ金属）のモル比が0.9〜1.5であるアルカリ金属アルミン酸塩と、炭酸塩、カルシウムアルミネート、硫酸塩、及び水酸化アルカリからなる群より選ばれた一種又は二種以上の材料とを配合してなるセメント急結剤であり、アルカリ金属アルミン酸塩の平均粒度が55μｍ以下である該セメント急結剤であり、アルカリ金属水酸化物の水溶液とアルミナ原料とを、アルカリ金属アルミン酸塩の原料として混合し、溶融、反応、及び乾燥・脱水してアルカリ金属アルミン酸塩を製造する際に、混合、溶融、反応、及び乾燥・脱水のうちの一つ又は二つ以上の工程で、アルカリ金属アルミン酸塩の原料、中間生成物、及び／又は最終生成物に炭酸ガスを接触させることにより、炭酸成分をアルカリ金属アルミン酸塩中に含有させることを特徴とする該セメント急結剤中に配合してなるアルカリ金属アルミン酸塩の製造方法であり、溶融、反応温度が60〜140℃であり、乾燥・脱水温度が150〜800℃である該セメント急結剤中に配合してなるアルカリ金属アルミン酸塩の製造方法である。
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００９】
本発明で使用する炭酸成分を含有してなるアルカリ金属アルミン酸塩（以下、本アルミン酸塩という）とは、炭酸成分を含有したアルミン酸ナトリウム等のアルカリ金属アルミン酸塩であり、従来のアルミン酸塩に炭酸ナトリウム等の炭酸化合物を混合したものに比べて、セメント急結剤としての急結性、強度発現性、及び貯蔵に伴う品質保持特性等が優れたものである。
【００１０】
ここで、アルカリ金属アルミン酸塩（以下、アルミン酸アルカリという）とは、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、又は水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物の水溶液と、水酸化アルミニウム、ボーキサイト、又はアルミ残灰等のアルミナ原料などを混合してスラリー化した後、攪拌等によってスラリーを均一化し、60〜140℃で加熱溶解して反応させたり、アルカリ金属水酸化物とアルミナ原料とを混合溶解して反応させ、水分を含有するアルカリ金属アルミン酸塩とし、ドラム型乾燥機、振動乾燥機、バンド乾燥機、又はロータリー乾燥機等の乾燥機を用いて余剰水を脱水することによって得られるものである。
アルミン酸アルカリとしては、ナトリウム塩、カリウム塩、及びリチウム塩等が挙げられ、セメントの凝結促進の面からナトリウム塩又はカリウム塩が好ましく、ナトリウム塩が急結性や生産性の面からより好ましい。
アルミン酸アルカリのＲ₂O／Al₂O₃モル比（Ｒはアルカリ金属）は重要であって、0.9〜1.5が好ましく、1.0〜1.25が急結力の面でより好ましい。0.9未満では炭酸成分が含有されにくく、急結性が劣る場合があり、1.5を越えると貯蔵時の潮解性が強くなり、セメント急結剤としての性能が劣化する場合がある。
アルミン酸アルカリの製造方法において、原料となるアルカリ金属水酸化物の水溶液の濃度は、20〜80％が好ましく、40〜60％がより好ましい。アルカリ金属水酸化物の水溶液の濃度が20％未満と薄いと、アルミン酸アルカリの生成が遅くなったり、結晶が析出しにくくなる場合があり、逆に、80％を越え、濃度が濃すぎると溶液の粘性が大きくなり、ハンドリングに支障をきたす場合がある。
【００１１】
また、アルミナ原料は、Al₂O₃純度で50％以上のものが好ましく、鉱物としてAl(OH)₃を主体とするものが、常圧条件下でアルミン酸塩を生成しやすく好ましい。Al₂O₃の純度が低かったり、α-Al₂O₃や金属アルミニウムを主体としたものではアルミン酸アルカリが得られにくい場合がある。
アルミナ原料の粒度は300μｍ以下が好ましく、150μｍ以下の微粒であることがより好ましい。
【００１２】
本アルミン酸塩は、アルカリ金属水酸化物とアルミナ原料とを混合溶解して反応させたり、これら原料を混合し、100℃以上の温度で溶解して反応させて得られるアルミン酸アルカリ製造時において、これら原料の混合、溶解、反応、及び乾燥・脱水の各工程等で二酸化炭素（炭酸ガス）を積極的に供給し、アルミン酸アルカリに炭酸成分を含有させるものである。
【００１３】
ここで、炭酸成分としては、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、及び炭酸水素カリウム等と示される成分が挙げられる。
【００１４】
アルミン酸アルカリに炭酸成分を含有させる方法としては、例えば、アルカリ金属水酸化物の水溶液とアルミナ原料を混合し、溶解、反応させた後、余剰水を乾燥・脱水する際に、混合、溶解、反応、及び乾燥・脱水の各製造工程及び／又は製造した後工程で、アルミン酸アルカリの原料、中間生成物、及び／又は最終生成物に炭酸ガスを積極的に接触したり、それらを炭酸ガス雰囲気中で処理する方法などが挙げられる。
さらには、公知の製造方法によって製造されたアルミン酸アルカリに炭酸ガスを接触させて本アルミン酸塩を製造することも可能である。
炭酸ガスとして燃焼ガスからの副生炭酸ガスを利用する際は、反応により結合水の脱水を伴う場合があり、アルミン酸アルカリの粒度、雰囲気温度、及び接触時間等を細かく調節することが好ましい。
【００１５】
本アルミン酸塩としては、具体的には、炭酸成分を含有したアルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、及びアルミン酸リチウムから選ばれた一種又は二種以上のアルミン酸アルカリであり、そのうち、セメントの凝結促進の面からナトリウム塩とカリウム塩が好ましく、セメント急結剤として使用した際に急結性が良好で、また、生産しやすい、炭酸成分を含有したアルミン酸ナトリウムが最も好ましい。
本アルミン酸塩中の炭酸成分の量は、本アルミン酸塩100部中、CO₂換算で0.01〜30部が好ましく、0.5〜20部がより好ましく、１〜10部が最も好ましい。0.01部未満では初期凝結の改善が見られない場合があり、30部を越えると初期凝結と強度発現性が遅れる場合がある。
本アルミン酸塩中の炭酸成分の含有割合は、各工程における炭酸ガスの吹き込み時間や炭酸ガス濃度によって調節可能であって、接触時間や吹き込み時間を長くすることで炭酸成分の含有割合を多くすることが可能である。
炭酸成分の量は、化学分析の他、粉末Ｘ線回折やガスクロマトグラフなどの機器分析、並びに、ＤＳＣやＤＴＡなどの熱分析等によっても定量可能である。
【００１６】
アルミン酸アルカリは付着水や結晶水を含んでいても使用が可能である。
ここで、付着水とはアルミン酸アルカリに付着している水で、その量は、105℃での減量である。
また、結晶水とは、アルミン酸アルカリの結晶水であって、その量は、350℃での減量から付着水相当量を減じた値である。
本発明では、セメント急結剤としての貯蔵安定性の面から付着水や結晶水が少ないものが好ましい。好ましい付着水の量は1.0％以下であり、0.5％以下がより好ましい。
また、好ましい結晶水の量は10％以下であり、５％以下がより好ましい。
さらに本アルミン酸塩は、付着水や結晶水を乾燥によって脱水したものが好ましい。
付着水や結晶水を脱水するには、バンド乾燥機、棚型乾燥機、及びロータリー乾燥機等の常用の乾燥機によって、150〜800℃、好ましくは200〜350℃で乾燥することが可能である。
【００１７】
アルミン酸アルカリの水分を除去し無水化することは、貯蔵時の潮解や水分の吸着が少なくなることから好ましい。特にセメント急結剤として配合した場合、水分があると、カルシウムアルミネートや石膏など、他のセメント急結剤成分と反応して貯蔵による品質劣化を生じやすいため、無水化することが好ましい。
無水化の程度はＤＳＣやＴＧ−ＤＴＡなどの熱分析や加熱減量によって測定可能であり、300℃における減量が15％以下になるように脱水することが好ましく、10％以下になるように脱水することがより好ましい。
【００１８】
本アルミン酸塩の平均粒度は、カルシウムアルミネートや硫酸塩の平均粒度と同等か、細かい方が急結力に優れるため好ましく、300μｍ以下が好ましく、150μｍ以下がより好ましく、40〜100μｍが最も好ましい。本アルミン酸塩の粒度が粗いと所定の急結力を得るためのセメント急結剤の添加量を多くせざるを得ず、結果としてセメント硬化体の強度が低下する場合がある。
【００１９】
本発明では、本アルミン酸塩に、炭酸塩、カルシウムアルミネート、硫酸塩、及びアルカリ金属水酸化物やアルカリ土類金属水酸化物の水酸化アルカリからなる群より選ばれた一種又は二種以上の材料を配合してセメント急結剤として使用することが可能である。
【００２０】
炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸リチウム、及び炭酸水素リチウム等のアルカリ金属炭酸塩があり、そのうち、炭酸ナトリウム又は炭酸カリウムが急結力に優れ好ましい。
【００２１】
カルシウムアルミネートとは、カルシア原料とアルミナ原料などを混合して、キルンでの焼成や電気炉での溶融などの熱処理をして得られる、CaOとAl₂O₃を主たる成分とする水和活性を有する物質の総称であり、CaO及び／又はAl₂O₃の一部が、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等と置換した化合物、あるいはCaOとAl₂O₃を主たる成分とするものに、これらが少量固溶した物質である。
鉱物形態としては、結晶質、非晶質のいずれであっても良い。そのうち、12CaO・7Al₂O₃に相当する非晶質のカルシウムアルミネートが特に好ましく、電気炉で溶融したカルシウムアルミネートのクリンカーを圧縮空気や水に接触させ、急冷することで得られる。
カルシウムアルミネートの粒度は、ブレーン法による比表面積（以下、ブレーン値という）で3,000cm²/g以上が好ましく、5,000cm²/g以上がより好ましい。カルシウムアルミネートの粒度が粗いと、即ち、ブレーン値が3,000cm²/g未満と小さいと、セメント急結剤としての反応性が低下し、初期強度発現性も低下する場合がある。
カルシウムアルミネートに含まれる酸化ケイ素、酸化チタン、及び酸化鉄等のCaOやAl₂O₃を除く不純物は少ない方が好ましく、特に、酸化マグネシウムや酸化鉄は、そのセメント硬化体に膨張性等の有害性状を与えるため、各々３％以下にすることが好ましい。
また、本発明では、酸化ケイ素、酸化チタン、及び酸化鉄等のCaOやAl₂O₃を除く成分が少ない方が好ましく、酸化ケイ素、酸化チタン、及び酸化鉄の合計量が10％以下のものが好ましい。不純物が多くなるとカルシウムアルミネートの水和活性が低下する場合がある。
【００２２】
硫酸塩とは、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ土類金属硫酸塩、及び硫酸アルミニウム等であって、そのうち、アルカリ土類金属硫酸塩である硫酸カルシウムが最も好ましい。
代表的な硫酸カルシウムは石膏であり、無水石膏、半水石膏、及び二水石膏があり、これらの一種又は二種以上が使用可能である。これらの中でセメントやカルシウムアルミネートとの反応性から無水石膏が最も好ましく、弗酸副生無水石膏や天然無水石膏などが使用可能である。
硫酸塩の粒度は、ブレーン値で3,000cm²/g以上が好ましく、5,000cm²/g以上がより好ましい。粒度がより細かい方がセメント急結剤としての凝結特性に優れ、セメント硬化体の強度発現性が優れるため好ましい。石膏粒度が粗いと、特に低温施工時の急結力が低下する場合がある。
【００２３】
水酸化アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、及び水酸化マグネシウム等が使用可能であり、そのうち、取扱い性や経済性から、水酸化カルシウムが好ましい。
【００２４】
本アルミン酸塩を配合して得られたセメント急結剤は、湿式吹付け工法や乾式吹付け工法のいずれの使用も可能である。
セメント急結剤の使用量は、セメント100部に対し、所用の急結力が得られる範囲であることが必要で、通常、４〜20部が好ましく、６〜12部が急結力とセメント硬化体の強度発現性の面からより好ましい。セメント急結剤の添加量が多くなるとセメント硬化体の長期強度発現性が阻害される場合がある。
【００２５】
湿式吹付け工法とは、例えば、あらかじめ水と混練りしたセメントコンクリートをポンプなどの圧送装置で圧送し、圧送配管の途中よりセメント急結剤をセメントコンクリートに混合して、施工面に吹付け、急結させるものである。
また、乾式吹付け工法とは、例えば、あらかじめセメント急結剤と水を除くセメントコンクリート材料を混合して、輸送配管中でセメント急結剤を混合し、吹付け直前で水を添加し、施工するものである。
強度発現性や耐久性への影響度の大きい水セメント比を管理しやすい面で湿式吹付け工法が優れている。
本発明においても湿式吹付け工法での施工が好ましく、通常、バッチャプラントで混練りされたセメントコンクリートを、スクイズ式、ポンプ式、及び空気圧送式等の吹付け機械で圧送し、セメント急結剤を圧送配管の途中より加圧式供給機によって混合管で添加し、施工面に吹付ける。
セメントコンクリートの圧送量は約10〜20m³／hであり、吹付け圧力は約２〜７MPaである。
混合管から吹付けノズル先端までの長さはセメントコンクリートの粘性によって適正な長さとする必要があり、一般的には約１〜４ｍである。
【００２６】
【実施例】
以下、実験例でさらに本発明を説明する。
【００２７】
実験例１
内容積が１m³のステンレス製容器に水酸化ナトリウム水溶液を入れ、炭酸ガスを攪拌しながらパイプより吹き込み、その後、水酸化アルミニウムを投入し800リットルのスラリーを製造した。
次にこの容器内に設置した配管内に150〜160℃の水蒸気を通し、間接加熱してスラリーの温度を70〜100℃に昇温した後、配管を経由して昇圧ポンプによってφ60cm×幅２ｍのドラムドライヤーに供給し、120〜140℃で反応させ、同時に余剰水を蒸発させ、ドラムドライヤーの表面より白色フレーク状の固化物を捕集した後、振動ミルにて微粉砕して本アルミン酸塩を製造した。
ドラムドライヤーの熱源としては160℃、４MPaの水蒸気を用い、ドラム表面の温度が150〜160℃になるように調節した。
水酸化ナトリウム水溶液と水酸化アルミニウムの混合比や炭酸ガスの吹き込み時間を変えて表１に示す本アルミン酸塩を製造した。
また、振動ミルによる粉砕粒度の調整は振動ミルへの供給量を増減することで行った。
なお、比較例として、炭酸ガスを吹き込まなかったものと市販品を併記する。
【００２８】
＜使用材料＞
水酸化ナトリウム水溶液：自家製品、濃度50％
水酸化アルミニウム：粉末、日本軽金属社品、平均粒子径100μｍ
アルミン酸ナトリウムＡ：Na₂O/ Al₂O₃比1.2の市販品
アルミン酸ナトリウムＢ：Na₂O/ Al₂O₃比1.0の市販品
【００２９】
＜測定方法＞
炭酸成分量：試料に塩酸水溶液を加え、発生する炭酸ガス量を堀場製作所製自動炭素分析装置商品名「クロマチックＣ」による電量滴定法で測定
粒度：溶媒に脱水エタノールを用いたレーザー式粒度分析装置「マイクロトラック」で測定
【００３０】
【表１】

【００３１】
表１から、本発明法によって本アルミン酸塩が得られることがわかる。
【００３２】
実験例２
内容積が１m³のステンレス製容器に水酸化ナトリウム水溶液を入れた後、水酸化アルミニウムの配合量を変えて投入し800リットルのスラリーを製造した。
次にこの容器内に設置した配管内に150〜160℃の水蒸気を通し、間接加熱してスラリーの温度を70〜100℃に昇温しながら炭酸ガスを吹き込んだ後、配管を経由して昇圧ポンプによってφ60cm×幅２ｍのドラムドライヤーに供給したこと以外は、実験例１と同様に行った。結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】

【００３４】
表２から、本発明法によって本アルミン酸塩が得られることがわかる。
【００３５】
実験例３
実験例１において、炭酸ガスを吹き込まずに製造したアルミン酸ナトリウムの白色フレーク状の固化物を、炭酸ガスを含有する灯油の燃焼ガスを熱源とする直接加熱式のバンド型乾燥機によって250〜400℃で乾燥して炭酸成分を含有した無水アルミン酸ナトリウムを得た。
これをさらに振動ミルにて微粉砕して、表３に示す本アルミン酸塩を製造した。無水化の程度は300℃における減量である結晶水の割合で測定した。結果を表３に併記する。
【００３６】
【表３】

【００３７】
表３から、本発明法によって本アルミン酸塩が得られることがわかる。
【００３８】
実施例４
アルミン酸ナトリウムとして、ＳＡ２、ＳＡ24、及び二種類の市販のアルミン酸ナトリウムを用い、アルミン酸ナトリウム15部、炭酸塩20部、カルシウムアルミネート35部、硫酸塩10部、及び水酸化物20部を混合し、セメント急結剤を製造した。
さらに、細骨材、粗骨材、セメント、及び水を配合して、水セメント比60％、スランプ8.5cm、空気量2.5％、細骨材率62％のコンクリートを製造した。
混練りは200リットル強制二軸ミキサで行い、スランプ、温度、空気量を測定した後、吹付機（アリバ２８０）に投入し、吹付け量４m³／h、圧送圧力４MPa、混合管〜吹付けノズルの長さ1.5ｍでコア箱に吹き付けて供試体を採取した。
本発明のセメント急結剤は専用急結剤圧送装置（デンカナトムクリート）で混合管より添加した。
【００３９】
＜使用材料＞
セメント：普通ポルトランドセメント、市販品
細骨材：新潟県姫川水系産、ＦＭ＝2.70
粗骨材：新潟県姫川水系産、６号砕石、Gmax15mm、ＦＭ＝7.25
炭酸塩：炭酸ナトリウム、市販品
カルシウムアルミネート：12CaO・7Al₂O₃に相当する非晶質のカルシウムアルミネート、ブレーン値6,000cm²/g
硫酸塩：弗酸副生無水石膏、ブレーン値6,000cm²/g
水酸化物：消石灰、市販品
【００４０】
＜測定方法＞
急結性：目視にて判定
リバウンド率：リバウンド量と付着コンクリートの合計量より算定
強度：１日強度は引き抜き試験法（プルアウト法）で、28日強度は、吹付け翌日にφ５×ｈ10cmのコア試験体をコアリングした後、20℃水槽にて所定材齢まで標準養生して測定
【００４１】
【表４】

【００４２】
表４から明らかなように、本アルミン酸塩を配合したセメント急結剤を用いた吹付けコンクリートは、比較例に比べて、良好な急結性が得られ、吹付けコンクリートの強度発現性も良好なものであった。
【００４３】
実験例５
ＳＡ24又は市販のアルミン酸ナトリウムＡを配合したセメント急結剤を厚み100μｍのポリ袋に入れ、35℃、湿度90％の促進貯蔵試験室内で２週間貯蔵したものを使用して、実験例４と同様に吹付け試験を行い、特性を評価した。結果を表５に示す。
【００４４】
【表５】

【００４５】
表５から明らかなように、本アルミン酸塩を配合したセメント急結剤は促進貯蔵後も優れた急結性を確保できた。
【００４６】
【発明の効果】
以上の実験例から明らかなように、本アルミン酸塩を使用したセメント急結剤は、市販品や本発明の製造方法によらないアルカリ金属アルミン酸塩を使用したものに比べて、急結性と強度発現性に優れるものであり、貯蔵に伴う品質劣化も見られず、良好な品質を維持できるものである。
このため、従来のセメント急結剤使用時に比べて吹付け厚さを低減できるばかりでなく、吹付け作業が短時間で終了でき、施工コストが大幅に縮減できる。
また、セメント急結剤を低添加で使用でき、高強度なセメント硬化体が得られるため、水密性や耐久性に優れたコンクリート構造物を構築することが可能である。

Claims

アルカリ金属アルミン酸塩100部中、CO₂換算で0.01〜20部の炭酸成分を含有してなり、アルカリ金属アルミン酸塩のR₂O/Al₂O₃（Rはアルカリ金属）のモル比が0.9〜1.5であるアルカリ金属アルミン酸塩と、炭酸塩、カルシウムアルミネート、硫酸塩、及び水酸化アルカリからなる群より選ばれた一種又は二種以上の材料とを配合してなるセメント急結剤。
アルカリ金属アルミン酸塩の平均粒度が55μｍ以下である請求項１記載のセメント急結剤。
アルカリ金属水酸化物の水溶液とアルミナ原料とを、アルカリ金属アルミン酸塩の原料として混合し、溶融、反応、及び乾燥・脱水してアルカリ金属アルミン酸塩を製造する際に、混合、溶融、反応、及び乾燥・脱水のうちの一つ又は二つ以上の工程で、アルカリ金属アルミン酸塩の原料、中間生成物、及び／又は最終生成物に炭酸ガスを接触させることにより、炭酸成分をアルカリ金属アルミン酸塩中に含有させることを特徴とする請求項１又は２記載のセメント急結剤中に配合してなるアルカリ金属アルミン酸塩の製造方法。
溶融、反応温度が60〜140℃であり、乾燥・脱水温度が150〜800℃である請求項３項記載のセメント急結剤中に配合してなるアルカリ金属アルミン酸塩の製造方法。