JP5709046B2 - Cement composition - Google Patents
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Description
本発明は、コンクリートやモルタルなどに用いられるセメント組成物に関する。 The present invention relates to a cement composition used for concrete or mortar.
コンクリートやモルタルなどのセメント硬化体の材料として、短時間で所定の強度が得られる速硬性セメントが多く用いられている。
このような速硬性セメントとしては、特許文献１〜特許文献３に記載されているようなカルシウムアルミネートを速硬成分として含む速硬性セメントが知られている。
As materials for hardened cement bodies such as concrete and mortar, fast-setting cements that can obtain a predetermined strength in a short time are often used.
As such a fast-curing cement, a fast-curing cement containing calcium aluminate as a fast-hardening component as described in Patent Documents 1 to 3 is known.
これらの速硬性セメントを用いたセメント硬化体は、短時間で所定の強度が得られるために、特に、構造物や道路舗装などの補強や補修用材料、あるいは止水材、注入材、吹きつけ材などとしての用途に広く用いられる。 Since these hardened cements using fast-curing cement can obtain the required strength in a short time, it is especially useful for reinforcement and repair materials such as structures and road pavements, or water-stopping materials, injection materials, and spraying. Widely used in applications such as materials.
ところで、セメント硬化体を施工する場合には、作業性を確保するために、ある程度の流動性を保つことと、作業後にはすみやかに凝結することの両方の性能が要求されるが、かかるセメント組成物の流動性および凝結性の強さは、施工するセメント硬化体によって要求される強さが異なる。 By the way, when constructing a hardened cement body, in order to ensure workability, both the performance of maintaining a certain degree of fluidity and quick setting after work are required. The strength of the flowability and setting property of the object differs depending on the strength of the cemented body to be applied.
例えば、吹き付け材として用いるモルタルの場合には、流動性が高い状態が長時間続くと、垂直な壁面などに吹き付けた後にモルタルが流れ落ちるなどの不都合が生じるため、施工後には、短時間で、ある程度の硬さにまで凝結する凝結性が要求される。
すなわち、施工後短時間で流れ落ちない程度のこわばりが生じることが要求される。
For example, in the case of mortar used as a spraying material, if the state of high fluidity continues for a long time, there will be inconveniences such as mortar flowing down after spraying on a vertical wall surface. It is required to have a coagulation property that sets to a hardness of.
That is, it is required that stiffness that does not flow down in a short time after construction occurs.
前記のような速硬性セメントは、短時間で硬化して所定の強度が得られるものの、一般的には、凝結を開始してから凝結が終了するまでの時間が比較的長いという性質がある。
よって、速硬性セメントを吹き付けモルタルに用いた場合には、施工直後に十分なこわばりがセメント硬化体材料には生じず、流れ落ちの抑制が不十分である。
Such a fast-curing cement can be cured in a short time to obtain a predetermined strength, but generally has a property that the time from the start of setting to the end of setting is relatively long.
Therefore, when fast-curing cement is used for spraying mortar, sufficient stiffness does not occur in the cemented hardened material immediately after construction, and flow-off is insufficiently suppressed.
一般的に、セメント硬化体材料の流動性を高める場合には、例えば、特許文献４または特許文献５に記載されているように凝結遅延剤などの混和剤をセメント組成物に添加することで、比較的容易に行うことが可能であるが、前記のようなこわばりを短時間で生じさせることは、混和剤などをセメント組成物に添加することでは難しい。 In general, when increasing the fluidity of the hardened cement material, for example, by adding an admixture such as a setting retarder to the cement composition as described in Patent Document 4 or Patent Document 5, Although it can be carried out relatively easily, it is difficult to produce such stiffness in a short time by adding an admixture or the like to the cement composition.
そこで、本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、セメント硬化体材料のこわばりを短時間で生じさせることができるセメント組成物を提供することを課題とする。 Then, this invention is made | formed in view of the problem of the above prior arts, and makes it a subject to provide the cement composition which can produce the stiffness of cement hardened material material in a short time. .
前記課題を解決するための手段として、本発明のセメント組成物は、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＸ2（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）を含むクリンカと、水酸化カルシウムと、硫酸ナトリウムとが含まれており、前記水酸化カルシウムと硫酸ナトリウムとが合計で２．０質量％以上３．５質量％以下含まれ、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＸ2（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）が１０質量％以上３０質量％以下含まれていることを特徴としている。 As a means for solving the above problem, the cement composition of the present invention, 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaX 2 ( where, X represents a halogen element) and clinker containing and calcium hydroxide, and sodium sulfate The total content of calcium hydroxide and sodium sulfate is 2.0% by mass or more and 3.5% by mass or less, and 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaX 2 (where X represents a halogen element) ) Is contained in an amount of 10% by mass to 30% by mass.
前記のようなセメント組成物は、水を添加して混練してセメント硬化体材料とした場合に、短時間で凝結し、こわばりが生じるため、施工後にダレが生じることがなく、作業性が良好である。 Cement composition such as the above, when water is added and kneaded to make a hardened cement material, it sets in a short time and stiffens, so there is no sag after construction and workability is good It is.
本発明のセメント組成物においては、硫酸カルシウム半水和物が０質量％を超えて１．０質量％未満含まれていることが好ましい。 In the cement composition of this invention, it is preferable that calcium sulfate hemihydrate is contained more than 0 mass% and less than 1.0 mass%.
硫酸カルシウム半水和物を含むことによって、こわばりの程度を調整できるという利点があると同時に、前記範囲内の含有量であれば、短時間でこわばりを生じさせうる。
By including calcium sulfate hemihydrate, at the same time it has the advantage of adjusting the degree of stiffness, as long as the content of the above range, the resulting of Seuru stiffness in a short time.
本発明によれば、こわばりを短時間で生じさせることができるセメント組成物が得られる。 According to the present invention, a cement composition capable of producing stiffness in a short time is obtained.
以下、本発明に係る実施形態について説明する。
まず、本実施形態のセメント組成物は、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＸ2（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）を含むクリンカと、水酸化カルシウムと、硫酸ナトリウムとが含まれており、前記水酸化カルシウムと硫酸ナトリウムとが合計で２．０質量％以上 ３．５質量％以下含まれ、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＸ2（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）が１０質量％以上３０質量％以下含まれているセメント組成物である。
Embodiments according to the present invention will be described below.
First, the cement composition of the present embodiment includes clinker containing 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaX 2 (where X represents a halogen element), calcium hydroxide, and sodium sulfate, The total amount of calcium hydroxide and sodium sulfate is 2.0% by mass or more and 3.5% by mass or less, and 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaX 2 (where X represents a halogen element) is 10% by mass or more and 30% by mass. It is a cement composition that is contained by mass% or less.
前記クリンカとしては、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＸ2（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）を含むクリンカであって、２種類以上のクリンカを混合した２成分系クリンカや、速硬成分を含んだ１種類のクリンカからなる１成分系クリンカなどが挙げられる。
前記クリンカの中でも、前記１成分系クリンカを用いることが、施工後短時間での強度発現性に優れているため、好ましい。
As the clinker, 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaX 2 ( where, X represents a halogen element) a clinker containing, 2 and component clinker obtained by mixing two or more of clinker, include rapid-component One-component clinker composed of one kind of clinker is included.
Among the clinker, it is preferable to use the one-component clinker because it is excellent in strength development in a short time after construction.
前記水酸化カルシウム源としては、例えば、消石灰などを用いることができる。
消石灰としては、好ましくは水酸化カルシウム含有率９５％以上の公知の市販品、工業製品などを適宜用いることができる。
As the calcium hydroxide source, for example, slaked lime can be used.
As the slaked lime, a known commercial product or industrial product having a calcium hydroxide content of 95% or more can be suitably used.
前記硫酸ナトリウム源としては、純度９５％以上、粉末または粒子状の公知の市販品、工業製品などを適宜用いることができる。 As the sodium sulfate source, a known commercially available product or industrial product having a purity of 95% or more and powder or particles can be appropriately used.
本実施形態のセメント組成物には、さらに、硫酸カルシウム半水和物を含んでいても良い。硫酸カルシウム半水和物を含むことでこわばりの程度を調整できるという利点がある。
硫酸カルシウム半水和物としては、半水石膏として市販されているものを使用することができる。半水石膏は、純度９５％以上の粉末または粒子状のものであって、天然石膏、再生石膏などを原料とする公知の市販品、工業製品などの中から適宜用いることができる。
The cement composition of this embodiment may further contain calcium sulfate hemihydrate. By including calcium sulfate hemihydrate, there is an advantage that the degree of stiffness can be adjusted.
As calcium sulfate hemihydrate, what is marketed as hemihydrate gypsum can be used. The hemihydrate gypsum is in a powder or particulate form having a purity of 95% or more, and can be appropriately used from known commercial products and industrial products made from natural gypsum, regenerated gypsum and the like.
前記水酸化カルシウムは、セメント組成物中に、０．２５質量％〜１．５質量％、好ましくは０．３質量％〜１．２質量％、特に好ましくは、０．５質量％〜１．０質量％含まれるように配合されていることが、凝結時間を効果的に短くできるため好ましい。 In the cement composition, the calcium hydroxide is 0.25% by mass to 1.5% by mass, preferably 0.3% by mass to 1.2% by mass, and particularly preferably 0.5% by mass to 1.% by mass. It is preferable that it is blended so as to contain 0% by mass since the setting time can be effectively shortened.
前記硫酸ナトリウムは、セメント組成物中に、１．０質量％〜３．５質量％、好ましくは１．５質量％〜３．０質量％、特に好ましくは、１．７５質量％〜２．５０質量％含まれるように配合されていることが、凝結時間を効果的に短くできるため好ましい。 The sodium sulfate in the cement composition is 1.0% to 3.5% by weight, preferably 1.5% to 3.0% by weight, and particularly preferably 1.75% to 2.50%. It is preferable that it is blended so as to be contained by mass% because the setting time can be effectively shortened.
前記硫酸カルシウム半水和物を含む場合には、セメント組成物中に硫酸カルシウム半水和物として０質量％を超えて１．５質量％未満、好ましくは０．０１質量％以上１．０質量％未満含まれるように配合されていることが好ましい。 When the calcium sulfate hemihydrate is included, the calcium sulfate hemihydrate in the cement composition is more than 0% by mass and less than 1.5% by mass, preferably 0.01% by mass or more and 1.0% by mass. It is preferable that it is mix | blended so that it may be contained less than%.
前記クリンカ、水酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、好ましくは硫酸カルシウム半水和物は、公知の方法、例えば、粉砕装置で粉砕し、該粉砕物を混合装置で混合することで均一に粉砕、混合された本実施形態のセメント組成物(セメント)を製造することができる。 The clinker, calcium hydroxide, sodium sulfate, preferably calcium sulfate hemihydrate was uniformly pulverized and mixed by pulverizing with a known method, for example, a pulverizer and mixing the pulverized product with a mixer. The cement composition (cement) of this embodiment can be manufactured.
前記クリンカと、水酸化カルシウムと、硫酸ナトリウムと、好ましくは硫酸カルシウム半水和物とを混合して得られたセメント組成物は、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＸ2（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）を所定量含むセメントとなる。
前記１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＸ2（但し、Ｘはハロゲン元素を表す）が１０質量％以上３０質量％以下、好ましくは１５質量％以上２８質量％以下含むことにより短時間で強度が得られる速硬性セメントとしてのセメント組成物が得られる。
尚、本実施形態でいうセメント組成物とは、前記セメントおよび該セメントに後述する他の成分を混合したものを含む意味である。
The cement composition obtained by mixing the clinker, calcium hydroxide, sodium sulfate, and preferably calcium sulfate hemihydrate is 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaX 2 (where X is a halogen element) Represents a predetermined amount of cement.
When 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaX 2 (where X represents a halogen element) is contained in an amount of 10% by mass to 30% by mass, preferably 15% by mass to 28% by mass, strength can be obtained in a short time. A cement composition as a fast-curing cement is obtained.
In addition, the cement composition as used in this embodiment is the meaning containing the thing which mixed the other component mentioned later in the said cement and this cement.
本実施形態のセメント組成物には、さらに骨材を混合してもよい。
前記骨材としては、目的とするセメント硬化体に応じて、コンクリートやモルタルに一般的に用いられる細骨材または/および粗骨材であれば、特に制限されることなく用いることができる。
例えば、砂や砂利などの天然骨材、砕石などの人工骨材、あるいは再生骨材などから適宜選択して用いることができる。
Aggregates may be further mixed into the cement composition of the present embodiment.
The aggregate can be used without particular limitation as long as it is a fine aggregate and / or a coarse aggregate generally used for concrete or mortar, depending on the intended cement hardened body.
For example, natural aggregates such as sand and gravel, artificial aggregates such as crushed stone, or regenerated aggregates can be appropriately selected and used.
本実施形態のセメント組成物には、さらに分散剤、減水剤などの各種混和剤を混合してもよい。 The cement composition of this embodiment may further contain various admixtures such as a dispersant and a water reducing agent.
本実施形態のセメント組成物には、さらに各種混和材を混合してもよい。前記混和材としては高炉セメント、フライアッシュセメントなどが挙げられる。 Various admixtures may be further mixed in the cement composition of the present embodiment. Examples of the admixture include blast furnace cement and fly ash cement.
次に、本実施形態のセメント組成物を用いて、セメント硬化体を製造する方法について説明する。 Next, a method for producing a hardened cement body using the cement composition of the present embodiment will be described.
前記のような各成分からなるセメント組成物に、所定の水／セメント比率になるように水を添加して、セメント硬化体材料とする。 Water is added to the cement composition comprising the above-described components so as to have a predetermined water / cement ratio to obtain a hardened cement material.
尚、本実施形態において、セメント硬化体材料とは、未硬化のセメントコンクリート（フレッシュコンクリート）、セメントモルタルまたはセメントミルクを指し、セメントに対し必要に応じて適宜骨材などが添加されてなるセメント組成物と水とを混合して調製されたものをいう。 In the present embodiment, the hardened cement material refers to unhardened cement concrete (fresh concrete), cement mortar, or cement milk, and a cement composition in which aggregates are appropriately added to the cement as necessary. It is prepared by mixing a product with water.
前記水の添加量は、例えば、セメント硬化体をコンクリートとして用いる場合には、Ｗ/Ｃ（水/セメント比率）＝２５〜６０％、セメント硬化体をモルタルとして用いる場合には、Ｗ／Ｃ（水／セメント比率）＝２０〜５５％となるような量であることが好ましい。 The amount of water added is, for example, W / C (water / cement ratio) = 25 to 60% when using a hardened cement as concrete, and W / C (when using a hardened cement as mortar). The amount is preferably such that (water / cement ratio) = 20 to 55%.
尚、本実施形態における水/セメント比率とは、セメントの質量に対する水の質量の比率をいう。 In addition, the water / cement ratio in this embodiment means the ratio of the mass of water to the mass of cement.
前記セメント硬化体材料は、用途に合わせた条件で混練しセメント硬化体として各種施工方法によって施工する。例えば、吹きつけモルタル用の硬化体材料の場合には、公知の吹付け施工装置によって、吹き付け施工を行なう。
本実施形態のセメント硬化体材料は、凝結するまでの時間が短く、施工後短時間でこわばりが生じるため、流動性が低下して、吹き付け後にモルタルが流れ落ちることが防止できる。
The hardened cement material is kneaded under conditions suitable for the application and applied as a hardened cement by various construction methods. For example, in the case of a cured body material for spraying mortar, spraying is performed by a known spraying apparatus.
The hardened cementitious material of the present embodiment has a short time until setting, and stiffening occurs in a short time after construction. Therefore, the fluidity is lowered, and the mortar can be prevented from flowing down after spraying.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
（セメント組成物）
本実施例で用いたセメントはまず下記材料を用いてセメントを製造した。
クリンカ：１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2を超速硬成分として２７質量％含有する１成分系クリンカ
硫酸ナトリウム：試薬、和光純薬工業株式会社製
水酸化カルシウム：試薬、和光純薬工業株式会社製
半水石膏：試薬、和光純薬工業株式会社製
(Cement composition)
The cement used in this example was manufactured using the following materials.
Clinker: 1 component clinker containing 27% by mass of 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaF 2 as a super-hard component Sodium sulfate: Reagent, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Calcium hydroxide: Reagent, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Hemihydrate gypsum: Reagent, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
各材料は、クリンカを２０ｋｇ、他の成分は表１に示す量をそれぞれ準備し、クリンカをボールミルで粉砕した後、他の材料と共に、Ｖ型混合機に投入して均一に混ざるまで混合した。 For each material, 20 kg of clinker and the other components shown in Table 1 were prepared. After the clinker was pulverized with a ball mill, the clinker was mixed with other materials into a V-type mixer until they were mixed uniformly.
さらに、前記各セメントに、骨材（６号ケイ砂）を細骨材比率（s/a）が１.１５％となるように混合してセメント組成物を得た。
前記セメント組成物中の１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2の含有量は２６質量％であった。
Further, an aggregate (No. 6 silica sand) was mixed with each of the cements so that the fine aggregate ratio (s / a) was 1.15% to obtain a cement composition.
The content of 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaF 2 in the cement composition was 26% by mass.
かかるセメント組成物に、水／セメント比率５０％となるように混練水を加えて 時間１分間、温度２０℃で混練した。
混練装置はＪＩＳ Ｒ ５２０１で規定するホバートミキサーを用いて各実施例および比較例のセメント硬化体材料を得た。
To this cement composition, kneaded water was added so as to have a water / cement ratio of 50%, and kneaded at a temperature of 20 ° C. for 1 minute.
The kneading apparatus used the Hobart mixer prescribed | regulated by JISR5201, and obtained the cement hardening body material of each Example and the comparative example.
（フロー試験）
フロー試験は、前記各実施例および比較例のセメント硬化体材料を、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に規定する「モルタルの強度試験方法」に従って行った。
結果を表１に示す。
(Flow test)
The flow test was carried out according to the “mortar strength test method” defined in JIS R 5201 for the cement cured body materials of the above Examples and Comparative Examples.
The results are shown in Table 1.
（貫入試験）
前記各実施例および比較例について、ＪＩＳ Ｒ ５２０１ 付属書Ｉに記載の方法に従って貫入試験を行った。
測定用の針は、同ＪＩＳに規定するプランジャー付きのビカー針（始発針）を用いた。前記方法に従って練混ぜたセメント硬化体材料を、同ＪＩＳに規定するセメントペースト容器（高さ４０ｍｍ）に充填し、前記ビカー針を上から垂直に貫入させ、前記ビカー針の先端と前記容器の底面との距離を測定した。
この測定を各試験例につき、前記練混ぜの水をセメント組成物に注入した時を０分として、２５分および３５分後に測定を行った。
結果を表１に示す。
(Penetration test)
About each said Example and comparative example, the penetration test was done in accordance with the method of JISR5201 appendix I.
As the measurement needle, a Vicat needle with a plunger (first needle) specified in the JIS was used. The cement paste material kneaded according to the above method is filled into a cement paste container (height 40 mm) prescribed in the same JIS, the Vicat needle is penetrated vertically from above, the tip of the Vicat needle and the bottom of the container The distance was measured.
For each test example, this measurement was performed 25 minutes and 35 minutes after 0 minutes when the mixed water was poured into the cement composition.
The results are shown in Table 1.
各実施例のセメント硬化体材料は、２５分後にはすでにこわばりが生じていたが、各比較例は２５分ではいずれもこわばりが生じていない。
つまり、各実施例では凝結してこわばりが生じるまでの時間が比較例に比べて短いことがあきらかである。
The cemented cured material of each example had already been stiff after 25 minutes, but each comparative example had no stiffness at 25 minutes.
That is, in each example, it is obvious that the time until condensation occurs and the stiffness occurs is shorter than in the comparative example.
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