JP6370904B2 - 高早期圧縮強度および低収縮率を有する、アルカリ金属クエン酸塩およびリン酸塩を含有する急結性ポルトランドセメント組成物 - Google Patents
高早期圧縮強度および低収縮率を有する、アルカリ金属クエン酸塩およびリン酸塩を含有する急結性ポルトランドセメント組成物 Download PDFInfo
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Description
水、
水硬セメントを含むセメント反応性粉体、および
上記周囲温度、例えば、少なくとも約90°F(32.2℃)、より好ましくは、少なくとも約100°F(38℃)または少なくとも約105°F(41℃)または少なくとも約110°F(43℃)において、急結量のリン酸塩の混合物を含むスラリーを調合することにより達成される。通常、該スラリーは、約90°F〜160°F(32℃〜71℃)またはより好ましくは、約90°F〜135°F(32.2℃〜57.2℃)、最も好ましくは、約120°F〜130°F(49℃〜54℃)の初期温度を有する。
セメント反応性粉体(セメント反応性成分としても公知)としては、セメント、ポゾラン、および添加石灰が挙げられる。不活性骨材および充填剤を含まない。本発明のセメント反応性粉体の主要成分は、水硬セメント、好ましくは、ポルトランドセメントである。
水硬セメント、特に、ポルトランドセメントは、本発明の実施形態の組成物の実質的量を構成する。本明細書で使用されるとき、「水硬セメント」は、いくつかの石膏が、通常、ポルトランドセメントに含まれるが、水中で強度を得ない石膏を含まないことを理解すべきである。ポルトランドセメントのASTM C150標準仕様は、同時粉砕添加として、1つ以上の形態の硫酸カルシウムを通常含む水硬性ケイ酸カルシウムから本質的に成るクリンカーを微粉砕することにより製造される水硬セメントとしてポルトランドセメントを定義している。より一般に、他の水硬セメントは、ポルトランドセメント、例えば、スルホアルミン酸カルシウム系セメントに代替され得る。ポルトランドセメントを製造するため、石灰石および粘土の均質混和物は、キルンで強熱して、ポルトランドセメントクリンカーを生成する。
ポルトランドセメントの次の4つの主要な相が、該クリンカーに存在する−ケイ酸三カルシウム(3CaO・SiO2、C3Sとも呼ばれる)、ケイ酸二カルシウム(2CaO・SiO2、C2Sと呼ばれる)、アルミン酸三カルシウム(CaO)3・(Al2O3)またはC3A)、および四カルシウムアルミノフェライト(4CaO・Al2O3・Fe2O3またはC4AF)。上記化合物を含む得られたクリンカーは、ポルトランドセメントを製造するため、所望の粉末度に、硫酸カルシウムと同時粉砕される。なお、セメント記号は、C=CaO、A=Al2O3、F=Fe2O3、S=SO3、H=H2Oを示す。アルミン酸およびフェライト相は、20%未満のセメントバルクを含むが、それらの反応物は、急結処方物の開発に非常に重要である。C3Sに対する反応性、C3Aの水和反応は非常に速い。下式3の左側は、水と水和して2つの中間体六方晶相、C2AH8およびC4AH13を生成するポルトランドセメントのC3Aの反応を示し、これは、式4に示すように、完全に水和した、熱力学的に安定な立方晶相、C3AH6に自然に転位する。
2(CaO)3(Al2O3)+21H2O→(CaO)4(Al2O3)・13(H2O)+(CaO)2(Al2O3)・8(H2O) (3)
(CaO)4(Al2O3)・13(H2O)+(CaO)2(Al2O3)・8(H2O)→2(CaO)3(Al2O3)・6(H2O)+9H2O (4)
(CaO)3(Al2O3)+3CaSO4.2(H2O)+26H2O→(CaO)3(Al2O3)(CaSO4)3・32(H2O) (5)
3(CaO)4(Al2O3)(Fe2O3)+12CaSO4−2(H2O)+110H2O → 4[(CaO)6(Al2O3)(Fe2O3)(CaSO4)3・32(H2O)]+2(Al2O3)(Fe2O3)・3(H2O) (6)
しかしながら、該フェライト相の水和反応は、C3Aの水和反応より、ずっと遅く、水が、C4AF表面上に水滴になるのが観察される。これは、鉄が、ペースト中で、アルミニウムのように自由に移動できないという事実のためであり得、C4AF粒子の表面および水酸化鉄の単離領域において、あまり透過性のない鉄に富む層の形成を引き起こす。セメント中、もし、該C4AFの全てをエトリンガイトに転換するのに不十分な石膏しかないならば、鉄に富むゲルが、それらの水和反応を減速すると考えられているケイ酸粒子表面に生成する。該鉄に富むゲルは、セメントボード製品の着色に寄与すると考えられる。
該水硬セメントは、実質的、ほとんど、または全くセメント特性を有しない鉱物系混和充填材により部分的に代替され得る。本明細書の目的のため、鉱物系混和材は、通常、セメントの様な破砕された材料の使用とともに、「鉱物系混和材」と呼ばれる1つ以上のポゾランであり、コンクリートのいくつかの特性の改良の目的、またはコンクリートに特別な適性を与えるために、サイロ粉体、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフューム、トラス、石ダストで貯蔵される。鉱物系混和材料は、それらが、単独で使用されるとき、セメントの様な結合特性を全く有しないが、一緒に使用されるとき、それらは、セメントと同様な働きをし、それ故、それらは、セメントの経済性に寄与する。鉱物系混和材は、高強度コンクリートの製造でも使用される。このさらなる寄与は、コンクリートをさらに増強するだけでなく、コンクリートの耐久性に関しての性能も増進させる。それらは、世界中および国内で使用される。それらは、コンクリートおよびポルトランドセメントまたは併用されるポルトランドセメントクリンカーで補強した持続性構造の製造での全ての種類の物理的、化学的および電気化学的外因子に対して使用される。
ポゾラン鉱物系混和材料とは対照的に、該骨材および充填材は不活性である。例えば、フライアッシュ、シリカフューム、その他などの鉱物系混和材料は、該ポルトランドセメントと反応し、骨材および充填材は、該ポルトランドセメントと反応しない。開示されたセメント反応性粉体ブレンドが、本発明のセメント組成物の急結成分と定義されるが、他の材料は、その意図される使用および用途に依存する該組成物中に含まれ得ることは、当業者により理解されるだろう。
下記に示すように、硫酸カルシウムの様々な形態が、エトリンガイトおよび他のスルホアルミン酸カルシウム水和物化合物を生成するための硫酸イオンを供給するため、本発明で使用される。
本発明のいくつかの好ましい実施形態での該リン酸塩が、トリメタリン酸ナトリウム(STMP)である一方、トリポリリン酸カリウム(KTPP)、トリポリリン酸ナトリウム(STPP)、ピロリン酸四ナトリウム(TSPP)、ピロリン酸四カリウム(TKPP)、リン酸一カリウム(MKP)、およびリン酸二カルシウムなどの他のリン酸塩を含む処方物も、改良された急結性能および改良された早期および最終圧縮強度を有する処方物を提供する。対照的に、リン酸一カルシウムおよびリン酸三カルシウムなどのいくつかのリン酸塩が、実際、終結を遅延させることが、予想外に分かった。
減水剤(流動化剤)などの化学混和剤は、本発明の組成物中に含まれ得る。それらは、乾燥物または溶液の形態で添加され得る。流動化剤は、該混合物の水の要求量を減少する助けとなる。流動化剤の例としては、ポリナフタレンスルホン酸塩類、ポリアクリル酸塩類、ポリカルボン酸塩類、リグニンスルホン酸塩類、メラミンスルホン酸塩類などが挙げられる。使用される流動化剤のタイプに依存して、該流動化剤(乾燥粉体基準)は、通常、該セメント反応性粉体の約0.1〜0.5重量%、より好ましくは、約0.2重量%であろう。
本発明は、該セメント反応性組成物、リン酸塩、アルカリ金属クエン酸塩と混合、ならびに第二の無機凝結促進剤、鉱物系混和材料、減水剤(流動化剤)、空気連行剤、他の化学混和材料および成分、例えば、収縮低減剤、着色剤、粘性改質剤(増粘剤)および内部養生剤、骨材および充填材などの他の成分を混合してもよい水のスラリーを生成することを含む方法も提供する。好ましくは、該スラリーは、選択された初期スラリー温度でこれらの成分を混合および5秒間〜30分間の選択された範囲で、該混合温度を維持することにより生成される。しかしながら、必要に応じて、該成分は、周囲温度で混合され、所望の初期温度まで加熱され、それから、5秒間および30分までの選択された範囲の温度で混合され得る。それから、該混合物を、形に形成して、凝結させる。
本発明では、初期に高スラリー温度を提供する条件下での該スラリーの生成は、セメント処方物の急結および硬化を達成するために重要であることが分かった。該初期スラリー温度は、少なくとも約約90°F(32℃)であるべきである。90°F〜160°F(32℃〜71℃)または90°F〜135°F(32℃〜57℃)の範囲のスラリー温度は、非常に短い凝結時間を起こす。該初期スラリー温度は、好ましくは、約120°F〜130°F(49℃〜54℃)である。本明細書の目的のため、初期という語は、該成分が水と混和されるときの温度のときを意味する。一般に、この範囲内で、該スラリーの初期温度の上昇は、該反応が進行するにつれて、温度上昇速度を増加させ、該凝結時間を短縮する。従って、95°F(35℃)の初期スラリー温度は、90°F(32℃)などの初期スラリー温度以上が好ましい。該初期スラリー温度の上昇の利点は、上記温度範囲の上限に近づくにつれ、減少すると考えられる。
セメントボードなどのプレキャストコンクリート製品は、該反応性粉体ブレンドを骨材、充填材および他の必要な成分と配合して、次いで、該混合物を、型枠中または連続鋳造および成形ベルト上に打設する直前に、水および他の化学混和材料を添加する連続工程で、最も効率的に製造される。
3つの供給源からのIII型ポルトランドセメント
石膏
膨張粘土骨材
クエン酸カリウム
スルホン化ナフタレン縮合物流動化剤
トリメタリン酸ナトリウム(STMP)、トリポリリン酸カリウム(KTPP)、トリポリリン酸ナトリウム(STPP)、リン酸一カリウムおよびリン酸二カルシウムおよびその混合物から成る群から選択されるリン酸塩
3つの異なるポルトランドセメントを、本試験で使用した。表1は、これらのセメントの化学分析を含む。この試験は、急結セメント組成物の開発に焦点を当てた。従って、これらのセメントのC3A(アルミン酸三カルシウム)、およびC4AF(四カルシウムアルミニウムフェライトまたはフェライト相)に、特に注目した。表1から、セントメアリーセメントが、より多くのアルミン酸三カルシウムおよび高アルカリ値を含む一方、ホルシムおよびリーハイセメントは、比較的大量のフェライトを有する。全ての3つのセメントは、ブレーン法により測定したとき、同様な表面積を有する。加えて、この試験に使用したクエン酸三カリウムは、K3C3H5O(CO2)3の化学式を有し、促進混和剤として、トリメタリン酸ナトリウム(NaPO3)3を使用した。
1.温度上昇および凝結
2.相対湿度90%および90°Fの空調室での着色
3.3時間後CCSおよび14日後CCSの立方体圧縮強度(CCS)
4.化学収縮率
ホバートミキサーを、室内実験の準備のため使用した。液体の温度を、特定の混合温度を得るために、セメントと混合する前に調節した。約280gのセメントモルタルを、絶縁スタイロフォームボックス内の6オンススタイロフォームコップ中に入れた。
立方体検体を、同時に打設し、試験時間まで、68℃(154°F)の温度で、湿ったタオルを含む密封プラスチック袋内に入れた。各混合物から少なくとも3つの立方体の立方体圧縮強度(CCS)を測定した。該立方体を破砕するのに必要な最大負荷を、ASTM C109により規定された負荷速度を満足するようにプログラムされたSATEC UTC 120HVL圧縮機を用いて測定した。
気圧および室温におけるセメントおよびフライアッシュの体積化学収縮率を、次の方法により測定した:該セメントまたはフライアッシュペーストを、スパチュラを用いて手動で混合する。該試料を、試験終了の前後で重量測定して、該試料を入れているゴム製膜中のあり得る欠陥を検出する。該セメントまたはフライアッシュペースト(骨材なし)を、水密ゴム風船中に入れ、これを、水で完全に満たした密閉容器中に入れた。該混合室を、73°Fの一定温度および相対湿度50%を維持した。該容器を、挿入された目盛付きピペットを有するゴム製ストッパーで閉じた。小さなプラスチック袋を、該ピペットの開口部からの蒸発を最小限にするため、該ピペットの上に被せた。該手順を、いずれの試料も存在なしで、該方法の安定性または精度および最初の水の高さを維持できるかを確認するため、いずれのセメントもフライアッシュ試料もなしで繰り返した。該ピペットの上端に近い水のレベルを、初期水高さとして記録した。該水高さを、初期に10分毎、それから30分毎または最初の12〜14時間については、2時間毎に記録し、最終データは、20〜24時間後の翌朝に収集した。この試料のため、混合物を、室温の水を用いて打設した。記録する収縮率は、1時間齢において0から始めて、最初の1時間の収縮は含めない。各組成物のため、少なくとも2回試験を実施して、再現性を確認した。記録データは平均収縮率である。
表3の混合物比率を、本実施例の試験で使用した。混合物1−3.0%のクエン酸カリウム、0%のSTMP、混合物2−3.0%のクエン酸カリウム、0.15%のSTMP、混合物3−3.0%のクエン酸カリウム、0.60%のSTMP、混合物4−3.0%のクエン酸カリウム、0.90%のSTMP。
表5の混合物比率を、本実施例の試験で使用した。混合物は、様々なクエン酸カリウム値における、0.60%のSTMPを含むホルシムセメントを含む。混合物5−0.750%のクエン酸カリウム、0.60%のSTMP、混合物6−1.75%のクエン酸カリウム、0.60%のSTMP、混合物3−3.0%のクエン酸カリウム、0.60%のSTMP、混合物7−4.5%のクエン酸カリウム、0.60%のSTMP。
様々なレベルの石膏を含み、ホルシムセメントを含む混合物比率を、次の組成物で、表7に記載する:混合物7−4.50%のクエン酸カリウム、0.60%のSTMP;0石膏、混合物8−4.5%のクエン酸カリウム、0.60%のSTMP;2部の石膏、混合物9−4.5%のクエン酸カリウム、0.60%のSTMP;4部の石膏。
実施例4の混合物比率を、表9に記載する。これらの混合物は、様々なレベルのSTMPにおいて、4部の石膏を含むホルシムセメントを含む。混合物9−0.60%のSTMP、4.5%のクエン酸カリウム、4部の石膏、混合物10−4.50%のクエン酸カリウム、0.0%のSTMP;混合物11−4.5%のクエン酸カリウム、0.15%のSTMP、4部の石膏;混合物12−4.5%のクエン酸カリウム、0.30%のSTMP、4部の石膏。
0.15%のSTMPおよび様々なレベルのクエン酸カリウムを含む100部のホルシムセメントおよび0部の石膏を、表11に記載する。
該フライアッシュ混合物を、100部のホルシムセメント、0.30%のSTMP、石膏なしおよび様々な量のクエン酸カリウムを用いて、表13の比率で調合した。混合物17−0.75%のクエン酸カリウム、0.30%のSTMP、0石膏;混合物18−1.5%のクエン酸カリウム、0.30%のSTMP;混合物19−3.0%のクエン酸カリウム、0.30%のSTMP;混合物20−4.5%のクエン酸カリウム、0.30%のSTMP。表14は、表13の混合物のTRSデータを記載している。本実施例の混合物は、実施例5の混合物の温度上昇の挙動と同等であった。0.30%のSTMPを含み、石膏なしの本混合物は、同様なレベルのクエン酸塩を含む実施例5の混合物の6〜10分の凝結時間より速い、5分以内に終結時間に達するのに、比較的低レベルのクエン酸カリウム(0.75%および1.5%)を必要とする。
石膏のあるなしで、および様々な量のSTMPおよびクエン酸カリウムを含むホルシムセメントを含む、実施例1〜6の混合物の24時間および7日の養生後に測定された立方体圧縮強度(CCS)を、表15にまとめる。石膏なしの混合物のデータを、図7のグラフにプロットする。図7のプロットおよび終結時間から、最適な混合物は、STMP値が、0.15%から0.30%との間である。0.60%のSTMPを含む混合物は、あまりに急速に硬化し、圧縮強度の著しい低下を示す。
本実施例で使用されたフライアッシュ非含有混合物比率を、リーハイ(ユニオンブリッジ)セメント、石膏なし、3.0%のクエン酸カリウムおよび様々なレベルのSTMPについて、表16に記載する。混合物1−3.0%のクエン酸カリウム、0%のSTMP;混合物2−3.0%のクエン酸カリウム、0.15%のSTMP;混合物3−3.0%のクエン酸カリウム、0.30%のSTMP;混合物4−3.0%のクエン酸カリウム、0.60%のSTMP。
本実施例で使用された混合物比率を、混合物5−0.60%のSTMP、0.75%のクエン酸カリウム;混合物6−0.60%のSTMP、1.5%のクエン酸カリウム;混合物4−0.60%のSTMP、3.0%のクエン酸カリウム;混合物7−0.60%のSTMP、4.5%のクエン酸カリウムについて、表18に記載する。表19に記載のデータは、リーハイセメントを含む本実施例の混合物が、該混合物温度が、最初の3時間に比較的高いままであるホルシムセメントを含む実施例2の同様な混合物と比較したとき、有意に速い7〜20分以内の最大温度に達する。なお、表19から、終結時間が比較的速い。しかしながら、これらの混合物の流動性は、比較的低い。
表20の混合物比率を、混合物7−0.60%のSTMP、4.5%のクエン酸カリウム、0部の石膏;混合物8−0.60%のSTMP、4.5%のクエン酸カリウム、2部の石膏;混合物9−0.60%のSTMP、4.5%のクエン酸カリウム、4部の石膏について、本実施例で使用した。図10および表21中のデータから、2および4部の石膏の添加が、流動性の改良および圧縮強度の増加の利点を有して、凝結時間の増加なしで、反応中の放熱を減少させる助けとなることを示している。
100部のリーハイ、4部の石膏、4.5%のクエン酸カリウムおよび様々なレベルのSTMPを含む混合物を、混合物10−0.0%のSTMP、4.5%のクエン酸カリウム、4部の石膏;混合物11−0.15%のSTMP、4.5%のクエン酸カリウム、4部の石膏;混合物12−0.30%のSTMP、4.5%のクエン酸カリウム、4部の石膏;混合物9−0.60%のSTMP、4.5%のクエン酸カリウム、4部の石膏について、表22に記載する。なお、実施例4で観察されたのと同様に、STMPの添加の効果は、温度が上昇し始める時間を短縮する。最終温度は、様々なSTMP投与量を含む混合物について、同様である。なお、表23から、STMP投与量と最大温度までのより短い時間およびより短い凝結時間との間に直接的相関関係がある。
4部の石膏、3.0%のクエン酸カリウム投与量および様々なSTMP投与量を含むセントメアリーセメントを含む混合物。表24の混合物比率を、本実施例で、次にように使用した:混合物1−0.0%のSTMP、3.0%のクエン酸カリウム、混合物2−0.15%のSTMP、3.0%のクエン酸カリウム、混合物3−0.30%のSTMP、3.0%のクエン酸カリウム、および混合物4−0.60%のSTMP、3.0%のクエン酸カリウム。
本実施例の混合物は、4部の石膏、0.30%のSTMPおよび様々なレベルのクエン酸カリウムを含むセントメアリーセメントを含む。表26の混合物比率を、混合物5−0.30%のSTMP、2.0%のクエン酸カリウム;混合物6−0.30%のSTMP、2.5%のクエン酸カリウム;混合物3−0.30%のSTMP、3.0%のクエン酸カリウム;混合物7−0.30%のSTMP、3.5%のクエン酸カリウム;混合物8−0.30%のSTMP、4.5%のクエン酸カリウムで、本実施例で使用した。なお、図13に示すプロットおよび表27に記載のデータから、4部の石膏を含むセントメアリーセメントを含む混合物では、もし、STMP投与量を0.30%で維持するならば、クエン酸カリウム投与量は、最初の20分間の有意な温度上昇に影響を及ぼすために、4.5%まで増加しなければならない。このことおよび前の実施例11から、セントメアリーセメントを含む混合物への石膏の添加は、望ましくないと結論できる。
石膏なしのセントメアリーセメントを含み、STMPなしで、様々なクエン酸カリウム投与量における混合物を、本実施例で使用した。表28は、混合物9−0.0%STMP、4.5%のクエン酸カリウム;混合物10−0.0%STMP、3.0%のクエン酸カリウム;混合物11−0.0%STMP、1.5%のクエン酸カリウムについて記載している。図14および表29のデータから、クエン酸カリウムを、終結時間を短縮およびより短時間で最大反応温度に達するために使用できることが分かる。しかしながら、0%のSTMPを含むセントメアリーセメントを含むこれらの混合物の凝結時間は、前の実施例と比較して、比較的長い凝結時間を有し、得られた最良の凝結時間は、ホルシムおよびリーハイセメントを用いた同様な混合物の5〜10分と比較して、4.5%のクエン酸カリウムを含む混合物の25分以上であった。
表30の混合物比率を、次のように変化させたクエン酸カリウム投量において、0部の石膏、0.15%のSTMPを含むセントメアリーセメントを含む本実施例で使用した:混合物12−0.15%のSTMP、0.75%のクエン酸カリウム;混合物13−0.15%のSTMP、1.5%のクエン酸カリウム;混合物14−0.15%のSTMP、3.0%のクエン酸カリウム、および混合物15−0.15%のSTMP、4.5%のクエン酸カリウム。図15に記載の比較的急な温度上昇プロットから、0.15%の比較的小さいレベルでさえ、STMP添加の重要性を示す。しかしながら、ホルシムおよびリーハイセメントを含む前の混合物と比較して、クエン酸カリウムとの異なる相互作用が存在すると思われる。なお、本実施例では、最も短い凝結時間は、最低量(0.75%)および最大量(4.5%)のクエン酸カリウムにおける混合物で得られ、1.5%および3.0%の中間のクエン酸塩投与量を含む混合物は、実際、より長い凝結時間を有する。
様々なクエン酸カリウム投与量における、0部の石膏、0.30%のSTMPを含むセントメアリーセメントを含む混合物。表32の混合物比率を、混合物16−0.30%のSTMP、0.75%のクエン酸カリウム;混合物17−0.30%のSTMP、1.5%のクエン酸カリウム;混合物18−0.30%のSTMP、3.0%のクエン酸カリウム;混合物19−0.30%のSTMP、4.5%のクエン酸カリウムでの本実施例で使用した。なお、図16に記載の温度上昇プロットから、0.30%のSTMPの添加は、0.15%のSTMPを含む前の実施例と比較して、温度上昇の初期速度をさらに増加させる。表33は、凝結時間は、増加したクエン酸塩を含む混合物と比較して、0.75%を含む混合物に対して、最も短いことを示している。従って、また、ホルシムおよびリーハイセメントを含む混合物と比較して、異なる挙動に注目する。
様々なクエン酸カリウム投与量において、0部の石膏、0.60%のSTMPを含むセントメアリーセメントを含む混合物。表34の混合物比率を、混合物20−0.60%のSTMP、0.75%のクエン酸カリウム;混合物21−0.60%のSTMP、1.5%のクエン酸カリウム;混合物22−0.60%のSTMP、3.0%のクエン酸カリウム、および混合物23−0.60%のSTMP、4.5%のクエン酸カリウムでの本実施例で使用した。なお、図17に記載の温度上昇プロットおよび表35に記載の終結データおよび温度上昇パラメーターから、0.75%、1.5%、3.0%、および4.5%のクエン酸カリウムを含む0.60%STMP含有セントメアリーセメントを含むこれらの混合物は、基本的に反応をして、9〜14分の間で最大温度および4.5〜6.5分以内で終結に達する。
石膏のあるなし両方で、様々なSTMPおよびクエン酸カリウム量を含むセントメアリーセメントで製造された実施例11〜16の混合物について、24時間および7日の養生後測定された立方体圧縮強度を、表36にまとめる。これらのプロットが、最適な強度が、0.60%のSTMPを含む混合物で、0.15%から0.30%の間のSTMP値を含む混合物で得られる一方、該圧縮強度は、ホルシムセメントの場合と劇的というほど低下しない。
本実施例のため、混合物を、特に、フライアッシュの非存在下、比較的高温において、過度に急速にドライアウトする傾向にあるアルカノールアミン含有混合物の瞬結を防止するため、50°Fの水温を用いて打設した。全混合物を、5時間のみで、室温で硬化させた。0.15%のSTMPおよび4.5%のクエン酸カリウムを含む4部石膏含有リーハイセメントを含む本発明の混合物(混合物#16)を、前の発明のクラスCフライアッシュを含む混合物(混合物#17および#18)だけでなく、前の発明のアルカノールアミンおよびSTMPを含む混合物(混合物#13、#14および#15)とも比較した。
本実施例のため、混合物も、アルカノールアミン含有する混合物の瞬結を防止するため、50°Fの水温を用いて打設したが、この場合、全混合物が、該立方体圧縮強度が得られた後5時間、65°Fで硬化可能であった。3.0および4.0%のクエン酸カリウムを含み、4部の石膏および0.15%のSTMPを含むリーハイセメントを含む本発明の混合物(混合物#21、#22および#23)を、4部の石膏を含み、4%のクエン酸カリウムを含む前の発明からのクラスCフライアッシュ含有混合物(混合物#24および#25)だけでなく、前の処理からアルカノールアミンおよびSTMP含有混合物(混合物#19および#20)とも比較した。0.20%(セメント粉体の固体重量%)ナフタレン系分散剤および使用したTEAを含む全混合物は、85%固体分および15%水を含む低凍結グレード(LFG)であった。
0.35のセメントに対する水の比を有し、様々なSTMP投与量において、4部(2重量%)の石膏および3重量%のクエン酸カリウムを含むリーハイセメントを含む本発明の混合物を、0.25のw/cを有し、3%のクエン酸カリウムを含むクラスCフライアッシュを含む混合物と比較した。表39は、セメントペースト組成物および本実施例で使用されたペーストの化学収縮について記載しており、図18は、水和反応の最初の24時間の異なるペーストの化学収縮挙動を示している。
Claims (20)
- 水、
80〜100重量%のポルトランドセメント、0〜20重量%のアルミン酸カルシウムセメント、0〜7重量%の硫酸カルシウム、0〜20重量%ポゾラン、10重量%以下のフライアッシュを含むセメント反応性粉体、
クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、およびその混合物から成る群から選択され、前記セメント反応性粉体の重量に対して、1.0〜4.5重量%のアルカリ金属クエン酸塩、
前記セメント反応性粉体の重量に対して、0.05〜1.5重量%のトリメタリン酸ナトリウム、が混合され、
アルカノールアミンを含まず、
前記セメント反応性粉体の重量に対する前記水の重量比が、0.20/1〜0.80/1であることを特徴とする急結性セメント混合物を提供する方法。 - 前記急結性セメント混合物が、乾燥基準で、100重量部のセメント反応性粉体当たり、0〜4重量部の硫酸カルシウムをさらに含み、フライアッシュを含まないことを特徴とする請求項1記載の急結性セメント混合物を提供する方法。
- 前記急結性セメント混合物は、ASTM C266試験法で規定されたギルモアニードルテストによる最終凝結時間が20分以下であることを特徴とする請求項1記載の急結性セメント混合物を提供する方法。
- 前記トリメタリン酸ナトリウムが、前記セメント反応性粉体の重量に対して、0.15〜1.0重量%の量で準備されることを特徴とする請求項1記載の急結性セメント混合物を提供する方法。
- 前記トリメタリン酸ナトリウムが、前記セメント粉体の重量に対して、0.3〜0.9重量%の量で準備されることを特徴とする請求項1記載の急結性セメント混合物を提供する方法。
- 前記急結性セメント混合物は、 前記トリメタリン酸ナトリウムが、前記セメント反応性粉体の重量に対して、0.15〜0.90重量%の量で含まれ、前記アルカリ金属クエン酸塩が、1.0〜4.5重量%の量のクエン酸三カリウムであることを特徴とする請求項1記載の急結性セメント混合物を提供する方法。
- 前記セメント反応性粉体は、ポルトランドセメント、アルミン酸カルシウムセメント、および硫酸カルシウムの総和に対して、80〜100重量%の前記ポルトランドセメント、0〜20重量%の前記アルミン酸カルシウムセメント、および0〜7重量%の前記硫酸カルシウムを含み、前記ポゾランを含まないことを特徴とする請求項1記載の急結性セメント混合物を提供する方法。
- 前記急結性セメント混合物が、0〜5重量部のポゾランを含むことを特徴とする請求項7記載の急結性セメント混合物を提供する方法。
- 前記急結性セメント混合物は、前記セメント反応性粉体の重量に対して、3.0〜4.5重量%のアルカリ金属クエン酸塩、前記セメント反応性粉体の重量に対して、0.15〜1.0重量%のトリメタリン酸ナトリウムを含み、
90°F〜135°F(32.2℃〜57.2℃)の温度で混合され、該混合は、前記急結性セメント混合物の1つ以上の成分の加熱による混合後3〜5分で達成されることを特徴とする請求項1記載の急結性セメント混合物を提供する方法。 - 80〜100重量%のポルトランドセメント、0〜20重量%のアルミン酸カルシウムセメント、0〜7重量%の硫酸カルシウム、0〜20重量%ポゾラン、10重量%以下のフライアッシュを含むセメント反応性粉体、
クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、およびその混合物から成る群から選択され、前記セメント反応性粉体の重量に対して、1.0〜4.5重量%のアルカリ金属クエン酸塩、
前記セメント反応性粉体の重量に対して、0.05〜1.5重量%のトリメタリン酸ナトリウム、および
水、
を含み、アルカノールアミンを含まないことを特徴とする水硬性混合物を含むセメントボード用組成物。 - 前記組成物は、前記セメント反応性粉体の重量に対して、3.0〜4.5重量%のアルカリ金属クエン酸塩、前記セメント反応性粉体の重量に対して、0.15〜1.0重量%のトリメタリン酸ナトリウムを含むことを特徴とする請求項10記載の水硬性混合物を含むセメントボード用組成物。
- 前記組成物が、前記セメント反応性粉体の重量に対して、1.0〜4.5重量%のクエン酸三カリウムおよび、前記セメント反応性粉体の重量に対して、0.15〜1.0重量%の量でトリメタリン酸ナトリウムを含み、フライアッシュを含まないことを特徴とする請求項10記載の水硬性混合物を含むセメントボード用組成物。
- 膨張粘土骨材,凝結遅延剤、発泡剤、空気連行剤、流動化剤およびその混合物から成る群から選択される少なくとも1つのメンバーをさらに含むことを特徴とする請求項10記載の水硬性混合物を含むセメントボード用組成物。
- 水、
80〜100重量%のポルトランドセメント、0〜20重量%のアルミン酸カルシウムセメント、0〜7重量%の硫酸カルシウム、0〜20重量%ポゾラン、10重量%以下のフライアッシュを含むセメント反応性粉体、
クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、およびその混合物から成る群から選択され、前記セメント反応性粉体の重量に対して、1.0〜4.5重量%のアルカリ金属クエン酸塩、および
前記セメント反応性粉体の重量に対して、0.05〜1.5重量%のトリメタリン酸ナトリウム、
を含み、アルカノールアミンを含まないことを特徴とする組成物。 - 前記組成物は、
フライアッシュを含まず、
前記セメント反応性粉体の重量に対して、3.0〜4.5重量%のアルカリ金属クエン酸塩、前記セメント反応性粉体の重量に対して、0.15〜1.5重量%のトリメタリン酸ナトリウムを含むことを特徴とする請求項14記載の組成物。 - 前記セメント反応性粉体は、95〜100重量%のポルトランドセメント、0〜5重量%のアルミン酸カルシウムセメント、0〜5重量%の硫酸カルシウムを含み、
前記以外のクエン酸やリン酸塩、及び無機凝結剤と凝結促進剤を含まないことを特徴とする請求項1記載の急結性セメント混合物を提供する方法。 - 前記セメント反応性粉体は、ポルトランドセメント、アルミン酸カルシウムセメント、硫酸カルシウムの総和に対し、95〜100重量%のポルトランドセメント、0〜5重量%のアルミン酸カルシウムセメント、0〜5重量%の硫酸カルシウムを含み、
前記以外のクエン酸やリン酸塩、及び無機凝結剤と凝結促進剤を含まないことを特徴とする請求項10記載の水硬性混合物を含むセメントボード用組成物。 - 前記セメント反応性粉体は、ポルトランドセメント、アルミン酸カルシウムセメント、硫酸カルシウムの総和に対し、95〜100重量%のポルトランドセメント、0〜5重量%のアルミン酸カルシウムセメント、0〜5重量%の硫酸カルシウムを含み、
前記以外のクエン酸やリン酸塩、及び無機凝結剤と凝結促進剤を含まないことを特徴とする請求項14記載の組成物。 - 前記組成物が、前記セメント反応性粉体の重量に対して、1.0〜4.5重量%のクエン酸三カリウムおよび、前記セメント反応性粉体の重量に対して、0.15〜1.0重量%の量でトリメタリン酸ナトリウムを含み、フライアッシュを含まないことを特徴とする請求項14記載の組成物。
- 前記セメント反応性粉体が前記ポゾランを含まないことを特徴とする請求項10記載の水硬性混合物を含むセメントボード用組成物。
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