JP4822536B2 - アルカリ金属塩の風化防止方法 - Google Patents

Description

本発明は、セメントペースト、モルタル又はコンクリートに例えば凝結調整剤などとして使用されるアルカリ金属塩の風化を防止する方法に関する。

セメントペースト、モルタル又はコンクリート等のセメントを含有する水硬性組成物では、水和反応による凝結を調整すめために、アルカリ金属の硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩（以上、凝結促進作用）、オキシカルボン酸塩（凝結遅延作用）等のアルカリ金属塩を配合使用することが知られている。（例えば、特許文献１〜２参照。）一方で、アルカリ金属塩は非常に吸湿性が高く、大気中の水分等を吸収すると潮解が起こる。潮解が進んだアルカリ金属塩は概して高アルカリ質の高粘性流体となるので取扱に特段の配慮が必要となる他、凝結調整作用が著しく低下し、セメントペースト、モルタル又はコンクリート等で所望の強度発現性が得られなくなる。このため、アルカリ金属塩の長期間の保存は容易でなく、密封性の高い容器に入れて脱気するか又は不活性ガスを充填する方法か、外部水分との接触を遮断することができる樹脂等でアルカリ金属塩の粒子表面を被覆する（例えば、特許文献３参照。）といった何れも非常に手間のかかる方法で対応されてきた。
特開平１−２８９８９０号公報 特開平９−１６９５５７号公報 特開平１１−２９７７３号公報

本発明は、セメントペースト、モルタル又はコンクリート等に配合使用する潮解性の高いアルカリ金属塩を、手間のかかる処理や特別の設備・容器等を使用しなくとも、潮解等の風化を起こさせずに、その凝結調整能力を維持したまま長期間安定に保存させるための風化防止方法を提供する。

本発明者は、課題解決のため鋭意検討を重ねた結果、アルカリ金属塩と共にセメントペースト、モルタル又はコンクリート等に配合使用される材料のうち、非潮解質の無機粉末の中から何れか１種又は２種以上を選定し、この選定した無機粉末の粒度を微粒にし、これにアルカリ金属塩を分散させたものを充填体にすることにより、当該無機粉末の保存に準じた通常の保存方法で、例えば１００日以上の長期間保存しても、アルカリ金属塩の潮解は著しく進み難く、またこの長期保存物を用いたセメントペースト、モルタル又はコンクリートは、潮解等の風化が起こっていないアルカリ金属塩を配合使用した時と概ね遜色のない凝結性や強度発現性を呈したことから本発明を完成させた。

即ち、本発明は、以下の（１）で表される潮解性を有するアルカリ金属塩の風化防止方法である。（１）セメントペースト、モルタル又はコンクリートに使用する潮解性を有するアルカリ金属塩の風化防止方法であって、該セメントペースト、モルタル又はコンクリートに使用される非潮解質無機粉末の何れか１種又は２種以上を平均粒径８μｍ以下であって２０μｍを超える粒子含有率を２５質量％未満にし、５００体積部以上の非潮解質無機粉末中に１００体積部の潮解性を有するアルカリ金属塩を分散させて、空隙率が６５体積％未満の充填体にせしめることを特徴とする潮解性を有するアルカリ金属塩の風化防止方法。

本発明によれば、高い潮解性の故、変質し易いアルカリ金属塩を、長期間保存しても安定した凝結調整能力を発現させることができ、しかも本発明の風化防止方法は特別な容器や手間のかかる処理を必要としないため容易に遂行でき、従来法に比べ製造コストの上昇も抑えることが出来る。また、本法は特に、プレミックス（予混合）タイプのセメントペースト、モルタル又はコンクリート粉体組成物を製造する上では最適な手法として活用できる。

本発明のアルカリ金属塩の風化防止方法で対象とするアルカリ金属塩は、何れもセメントペースト、モルタル又はコンクリートで使用できものであって、多少とも潮解性を有するものであれば何れのものでも良い。具体的には、リチウム、カリウム、ナトリウムの、炭酸塩、硫酸塩、珪酸塩、アルミン酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩の無機化合物の他、リチウム、カリウム、ナトリウムの、蟻酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、ヘプトン酸塩、グルコン酸塩、リン酸塩、硼酸塩等の有機化合物を例示することができる。

本発明では、前記のアルカリ金属塩を配合使用するセメントペースト、モルタル又はコンクリートで使用される他の成分のうち、非潮解質無機粉末に潮解性を有するアルカリ金属塩を分散させるが、この無機粉末は潮解性が実質無い限り成分的には特に限定されず、その中の任意の１種又は２種以上を選定することができる。具体的には、例えばセメントを挙げることができ、セメントは何れの種類のものでも良い。セメント以外にも、例えば石英、コランダム（α−アルミナ）、カルサイト、石炭灰、スラグ、シリカフューム等の何れか１種を含むものでは、これを潮解性を有するアルカリ金属塩を分散可能な非潮解質無機粉末として例示できる。好ましくは、水和反応活性ができるだけ低い無機粉末が良い。また、このような非潮解質無機粉末は、平均粒径８μｍ以下であって２０μｍを超える粒子含有率を２５質量％未満（０質量％を含む。）の粒子を使用する。平均粒径８μｍを超える粒子の使用では、アルカリ金属塩を分散させた混合粒子を充填しても、粒子間隙が大きくなり過ぎる可能性があり、該間隙が表面と連通することで外部の湿分が容易に混合粒子充填体の内部まで達し、アルカリ金属塩粒子の潮解化の進行を抑制し難くなるので好ましくない。また、２０μｍを超える粒子含有率が２５質量％を超える非潮解質無機粉末でも、粒子間隙が大きくなり過ぎて前記と同様の結果をもたらすことがあるので好ましくない。

本発明では、アルカリ金属塩を前記の非潮解質無機粉末中に分散させ、この分散させてなる混合粒子を充填体にして保存に供する。分散方法は何等限定されず、例えば通常の乾式混合方法で行うことができる。また、アルカリ金属塩を分散させるために必要な非潮解質無機粉末の量は、アルカリ金属塩１００体積部に対し、非潮解質無機粉末５００体積部以上とする。非潮解質無機粉末５００体積部未満では充填体外表面に露呈するアルカリ金属塩の割合が多くなり、風化抑制を行い難くなることがあるので適当ではない。また、非潮解質無機粉末の上限量は制限されない。

また、充填体は、所定の容器や袋に混合粒子を充填させた状態のものでも混合粒子を所望の形状に成形した成形物の何れでも良い。ここで容器や袋は非透水性材質からなるものが望ましいが、これに限定されず、例えば市販のセメントの梱包に使用されている紙製袋でも可能である。混合粒子から充填体を得る方法は、特に限定されず、例えば金型に混合粒子を投入し、これを加圧して成形物にする方法、保存用の容器や袋に振動をかけながら混合粒子を投入充填する方法、混合粒子の粒度を更に調整し、細密構造を得やすいような粒度分布、例えば２μｍ未満、２〜５μｍ、５〜１０μｍ、１０〜２０μｍ、２０〜３０μｍ、３０μｍ超に区分の上、これらの粒子群が概ね均等質量となるような分布に調整し、これを容器や袋に投入する方法等を挙げることができる。充填体は、空隙率が６５体積％未満のものとするのが好ましい。６５体積％を超えると、粒子間隙が大きくなり充填体内部まで外気が入り易く、風化抑制が困難となることがあるので適当ではない。

このようにして得た充填体は、成形物なら例えばそのまま又はビニール等に入れて保存でき、また容器や袋に入れて充填体としたものは脱気等の処理を行わなくてもそのまま保存できる。保存場所は特に制限されず、例えば、恒温環境に保たれた屋内でも外気が通気する倉庫等でも良い。

以下に記すアルカリ金属塩（Ａ１〜Ａ４）の何れか１種２質量部、以下に記すカルサイト、コランダム、アルミナセメント又は早強ポルトランドセメントの無機粉末（Ｂ１〜Ｂ６）の何れか１種４８質量部、普通ポルトランドセメント４００質量部、細骨材（ＪＩＳ Ｒ５２０１「セメントの強さ試験用標準砂」で規定された砂）１３５０質量部及び水２２５質量部からなるモルタル組成物を製造する前作業として、表１に表す配合となるようカルサイト、コランダム又はアルミナセメントの無機粉末の何れか１種とアルカリ金属塩をレーディゲミキサに投入し、約３分間乾式混合して混合粒子を作製した。

Ａ１；炭酸ナトリウム（凝結促進用、平均粒径５０μｍ）
Ａ２；硫酸カリウム（凝結促進用、平均粒径５０μｍ）
Ａ３；クエン酸ナトリウム（凝結遅延用、平均粒径５０μｍ）
Ａ４；ロッシェル塩（凝結遅延用、平均粒径５０μｍ）
Ｂ１；カルサイト（平均粒径６μｍ、２０μｍ超の粒子含有率１４質量％）
Ｂ２；カルサイト（平均粒径１５μｍ、２０μｍ超の粒子含有率４１質量％）
Ｂ３；カルサイト（平均粒径５μｍ、２０μｍ超の粒子含有率０質量％）
Ｂ４；コランダム（平均粒径４５μｍ、２０μｍ超の粒子含有率８０質量％）
Ｂ５；アルミナセメント（平均粒径７μｍ、２０μｍ超の粒子含有率１８質量％）
Ｂ６；早強ポルトランドセメント（平均粒径８μｍ、２０μｍ超の粒子含有率１５質量％）

得られた混合粒子を用い、ＪＩＳ Ａ１１０４に準じたジッギング法によって充填し、充填体を作製した。その際、充填物の充填率はジッギング回数により調整した。表１にはその結果も表す。

作製した充填体はジッギング処理直後の未梱包の状態で、温度２０℃、湿度６０％の恒温恒湿の屋内に半年間保存した。保存後の充填体は、潮解による変質が発生しているか否かを目視による表面状態の変化によって調べ、充填体作製直後の表面と比較して表面の一部でも液状化が見られたものを変質「有り」と判断し、概ね充填体作製直後の表面状態を保っていたものを変質「無し」と判断した。この結果を表１に表す。

次いで、保存期間を設けないジッギング処理直後の充填体及び半年間保存した充填体を用い、前記配合のモルタル組成物をホバートミキサで製造した。混練直後のモルタル組成物を使用し、４×４×１６ｃｍの成形体を型枠成形により作製した。成形体は気中養生２４時間後に脱型したものを、さらに材齢２８日まで２０℃の水中で養生した。所望される凝結特性に応じて脱型直後の成形体（材齢１日）又は水中養生後の成形体（材齢２８日）の圧縮強度を、ＪＩＳ Ｒ２５２１に準じた方法により測定した。その結果を表２に表す。

表２から、本発明による方法で得た充填体は、通常の保管方法で半年間保管しても、潮解は実質起こらず、またこの充填体を配合使用したモルタル組成物は、保存期間のない作製直後の充填体を配合使用したモルタル組成物と比べ、何れも遜色ない早期強度発現性（実施例１〜３及び６）又は長期強度発現性（実施例４〜５）を呈し、凝結性に作用するアルカリ金属塩の本来の性質が変化無く維持できていることがわかる。これに対し本発明によらないアルカリ金属塩の保存方法で得た充填体を配合使用したモルタル組成物は、保存期間のない作製直後の充填体を配合使用したモルタル組成物と比べて、所望の早期強度強度発現性（比較例８）又は長期強度発現性（比較例７）が得られず、風化によって金属アルカリ塩の凝結性に及ぼす作用能力の低下が生じたことが窺える。

Claims (1)

1. セメントペースト、モルタル又はコンクリートに使用する潮解性を有するアルカリ金属塩の風化防止方法であって、該セメントペースト、モルタル又はコンクリートに使用される非潮解質無機粉末の何れか１種又は２種以上を平均粒径８μｍ以下であって２０μｍを超える粒子含有率を２５質量％未満にし、５００体積部以上の非潮解質無機粉末中に１００体積部の潮解性を有するアルカリ金属塩を分散させて、空隙率が６５体積％未満の充填体にせしめることを特徴とする潮解性を有するアルカリ金属塩の風化防止方法。