JP6488339B2 - Cement admixture and hydraulic composition - Google Patents

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Description

本発明は、土木分野、建築分野などで用いられるセメント混和剤及び水硬性組成物に関する。   The present invention relates to a cement admixture and a hydraulic composition used in the field of civil engineering, construction, and the like.

近年、土木分野、建築分野などにおいて、水硬性組成物に多種多様な性能が要求されている。その中でも施工の簡略化は、作業員の安全性を考慮する上で非常に重要な要素となっている。ここで、施工の簡略化とは、例えば、施工スピードの向上、材料の一材化及び取扱性の向上などの総合的な合理化を指す。施工の簡略化を達成するために、例えば、水硬性組成物の硬化速度の向上、プレミックス化などを行うことが鍵となっており、実際、超速硬性を有する様々な水硬性組成物が提案されている(例えば、特許文献1〜3)。また最近では、施工の簡略化の更なる改善、及び新たな用途への対応に伴い、水硬性組成物に要求される性能も益々高まっている。   In recent years, hydraulic compositions have been required to have a wide variety of performances in the civil engineering and architectural fields. Among them, simplification of construction is a very important factor in considering the safety of workers. Here, the simplification of construction refers to, for example, comprehensive rationalization such as improvement of construction speed, integration of materials, and improvement of handleability. In order to achieve the simplification of construction, for example, it is the key to improve the curing speed of the hydraulic composition, premix, etc., and in fact, various hydraulic compositions having super-fast hardness are proposed. (For example, Patent Documents 1 to 3). In recent years, the performance required for the hydraulic composition has been increased more and more with the further improvement of simplification of construction and the correspondence to new applications.

特開平3−12350号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-12350 特開平1−230455号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-230455 特開平11−139859号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-139859

水硬性組成物には、硬化速度などの各種特性の向上を目的としてセメント混和剤が配合されている。セメント混和剤としては、従来はアルカリ性のものが使用されてきたが、安全性の観点から、酸性のものを使用することが望まれている。
しかしながら、セメントのような水硬性物質は強アルカリ性のため、酸性のセメント混和剤と組み合わせることが難しく、所望の特性を有する水硬性組成物が得られないという問題がある。実際、硬化速度の向上及びプレミックス化に適した従来の酸性のセメント混和剤を水硬性組成物に配合すると、水硬性組成物の貯蔵安定性、硬化体の強度などが低下してしまう。
In the hydraulic composition, a cement admixture is blended for the purpose of improving various properties such as a curing rate. As the cement admixture, an alkaline one has been conventionally used, but it is desired to use an acidic one from the viewpoint of safety.
However, since a hydraulic substance such as cement is strongly alkaline, it is difficult to combine it with an acidic cement admixture, and there is a problem that a hydraulic composition having desired characteristics cannot be obtained. In fact, when a conventional acidic cement admixture suitable for improving the curing speed and premixing is added to the hydraulic composition, the storage stability of the hydraulic composition, the strength of the cured product, and the like are lowered.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、水硬性組成物に予め配合しても貯蔵安定性が低下し難いと共に、超速硬性を有し且つ硬化体の強度が高い水硬性組成物を与えることが可能なセメント混和剤を提供することを目的とする。
また、本発明は、貯蔵安定性が低下し難いと共に、超速硬性を有し且つ硬化体の強度が高い水硬性組成物を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and even when blended in advance with a hydraulic composition, the storage stability is unlikely to decrease, and it has super-fast hardness and the strength of a cured product is high. An object of the present invention is to provide a cement admixture capable of giving a high hydraulic composition.
Another object of the present invention is to provide a hydraulic composition that is not easily lowered in storage stability, has super-fast hardness, and has high strength of a cured product.

本発明者らは、上記のような問題を解決するために鋭意研究を行った結果、特定の性質を有する硫酸アルミニウム水和物が、酸性であるにも関わらず、セメント混和剤として適していることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、非晶質であり且つ500℃で強熱した際の減量が5〜40質量%である硫酸アルミニウム水和物を含有するセメント混和剤である。
また、本発明は、前記セメント混和剤と、アルカリ性の水硬性物質とを含む水硬性組成物である。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that aluminum sulfate hydrate having specific properties is suitable as a cement admixture despite being acidic. As a result, the present invention has been completed.
That is, the present invention is a cement admixture containing aluminum sulfate hydrate that is amorphous and has a weight loss of 5 to 40% by mass when ignited at 500 ° C.
Moreover, this invention is a hydraulic composition containing the said cement admixture and an alkaline hydraulic substance.

本発明によれば、水硬性組成物に予め配合しても貯蔵安定性が低下し難いと共に、超速硬性を有し且つ硬化体の強度が高い水硬性組成物を与えることが可能なセメント混和剤を提供することができる。
また、本発明によれば、貯蔵安定性が低下し難いと共に、超速硬性を有し且つ硬化体の強度が高い水硬性組成物を提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cement admixture which can give the hydraulic composition which is hard to fall in storage stability even if it mix | blends beforehand with a hydraulic composition, and has super-fast-hardness and the intensity | strength of a hardening body is high. Can be provided.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a hydraulic composition that is less likely to be deteriorated in storage stability, has super fast hardness, and has a high strength of a cured product.

本発明のセメント混和剤は、Al23−SO3系化合物を含有する。このAl23−SO3系化合物は、非晶質であり且つ500℃で強熱した際の減量(強熱減量)が5〜40質量%である。
Al23−SO3系化合物が非晶質でない場合、セメントのような強アルカリ性を示す水硬性物質とプレミックス化することが難しいと共に、プレミックス化できたとしても水硬性組成物の貯蔵安定性が低下する。
ここで、Al23−SO3系化合物が非晶質であるか否かは、X線回折分析によって判断することができる。具体的には、Al23−SO3系化合物のX線回折スペクトルがブロードであれば、非晶質であると判断することができる。
The cement admixture of the present invention contains an Al 2 O 3 —SO 3 -based compound. This Al 2 O 3 —SO 3 compound is amorphous and has a weight loss (ignition loss) of 5 to 40% by mass when ignited at 500 ° C.
When the Al 2 O 3 —SO 3 based compound is not amorphous, it is difficult to premix with a hydraulic material having strong alkalinity such as cement, and storage of the hydraulic composition even if it can be premixed. Stability is reduced.
Here, whether or not the Al 2 O 3 —SO 3 compound is amorphous can be determined by X-ray diffraction analysis. Specifically, if the X-ray diffraction spectrum of the Al 2 O 3 —SO 3 compound is broad, it can be determined to be amorphous.

また、500℃で強熱した際の減量が5質量%未満であると、水硬性組成物の硬化速度が低下する。一方、500℃で強熱した際の減量が40質量%を超えると、水硬性組成物の貯蔵安定性が低下する。500℃で強熱した際の減量は、水硬性組成物の硬化速度及び貯蔵安定性を安定して向上させる観点から、好ましくは10〜40質量%である。
ここで、本明細書において、500℃で強熱した際の減量(強熱減量)とは、Al23−SO3系化合物を500℃で1時間強熱した際の減量を意味し、以下の式(1)によって算出される。
強熱減量=(m−m’)/m×100 (1)
m:強熱前のAl23−SO3系化合物の質量
m’:強熱後のAl23−SO3系化合物の質量
Moreover, the hardening rate of a hydraulic composition will fall that the weight loss at the time of ignition at 500 degreeC is less than 5 mass%. On the other hand, when the weight loss when ignited at 500 ° C. exceeds 40% by mass, the storage stability of the hydraulic composition is lowered. The weight loss when ignited at 500 ° C. is preferably 10 to 40% by mass from the viewpoint of stably improving the curing rate and storage stability of the hydraulic composition.
Here, in this specification, the weight loss when ignited at 500 ° C. (ignition loss) means the weight loss when the Al 2 O 3 —SO 3 compound is ignited at 500 ° C. for 1 hour, It is calculated by the following equation (1).
Loss on ignition = (m−m ′) / m × 100 (1)
m: mass of Al 2 O 3 —SO 3 compound before ignition m ′: mass of Al 2 O 3 —SO 3 compound after ignition

本発明のセメント混和剤に用いられるAl23−SO3系化合物は、Al23源とSO3源とを用いて製造することができる。その製造方法としては、特に限定されないが、例えば、Al23源及びSO3源を混合した後に熱処理する方法、Al23源とSO3源とを直接化学反応させる方法、Al23源及びSO3源を純水などの溶媒中に投入して混合した後に化学反応させる方法などを用いることができる。これらの方法において、製造条件を制御することにより、上記のような特性を有するAl23−SO3系化合物を得ることができる。例えば、Al23源及びSO3源を溶媒中に投入して混合した後に化学反応させる方法を用いる場合、反応温度などの条件を制御することにより、Al23−SO3系化合物の強熱減量を調整することができる。このときの反応温度は、使用するAl23源及びSO3源の種類及び配合割合によって異なるため一義的に定義することはできないが、典型的に70℃〜280℃である。 The Al 2 O 3 —SO 3 compound used in the cement admixture of the present invention can be produced using an Al 2 O 3 source and an SO 3 source. The production method is not particularly limited. For example, a method in which an Al 2 O 3 source and an SO 3 source are mixed and heat-treated, a method in which an Al 2 O 3 source and an SO 3 source are directly subjected to a chemical reaction, Al 2 O For example, a method in which the 3 sources and the SO 3 source are put into a solvent such as pure water and mixed and then subjected to a chemical reaction can be used. In these methods, an Al 2 O 3 —SO 3 -based compound having the above characteristics can be obtained by controlling the production conditions. For example, in the case of using a method in which an Al 2 O 3 source and an SO 3 source are introduced into a solvent and mixed and then subjected to a chemical reaction, by controlling conditions such as the reaction temperature, the Al 2 O 3 —SO 3 compound The ignition loss can be adjusted. The reaction temperature at this time varies depending on the types and blending ratios of the Al 2 O 3 source and SO 3 source to be used and cannot be uniquely defined, but is typically 70 ° C. to 280 ° C.

Al23源としては、特に限定されないが、アルミニウムの硫酸塩、アルミン酸塩、及びその他の無機アルミニウム化合物、有機アルミニウム化合物、並びにアルミニウム錯体を用いることができる。
アルミニウムの硫酸塩としては、特に限定されないが、例えば、アンモニウム明礬、ヒドロキシ硫酸アルミニウム、及び硫酸アルミニウムなどが挙げられる。
アルミン酸塩としては、特に限定されないが、例えば、アルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、アルミン酸カルシウム、及びアルミン酸マグネシウムなどが挙げられる。
その他の無機アルミニウム化合物としては、特に限定されないが、例えば、ボーキサイト、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、リン酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、フッ化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、炭酸水酸化アルミニウム、合成ヒドロタルサイト、及びメタケイ酸アルミニウムなどが挙げられる。
The Al 2 O 3 source is not particularly limited, and aluminum sulfate, aluminate, other inorganic aluminum compounds, organic aluminum compounds, and aluminum complexes can be used.
The sulfate of aluminum is not particularly limited, and examples thereof include ammonium alum, aluminum hydroxysulfate, and aluminum sulfate.
The aluminate is not particularly limited, and examples thereof include lithium aluminate, sodium aluminate, potassium aluminate, calcium aluminate, and magnesium aluminate.
Other inorganic aluminum compounds are not particularly limited. For example, bauxite, aluminum oxide, aluminum hydroxide, aluminum chloride, aluminum phosphate, aluminum nitrate, aluminum fluoride, polyaluminum chloride, aluminum carbonate hydroxide, synthetic hydrotal Sites, and aluminum metasilicate.

有機アルミニウム化合物としては、特に限定されないが、例えば、ステアリン酸アルミニウム、シュウ酸アルミニウム、アルミニウムイソプロポキシド、及びギ酸アルミニウムなどが挙げられる。
アルミニウム錯体としては、特に限定されないが、例えば、トリス(8−ヒドロキシキノリナト)アルミニウムなどが挙げられる。
Al23源としては、単一種を用いることができるが、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、上記の様々なAl23源の中でも、水への溶解性が高く、製造コストが安く且つ凝結性に優れる点から、アルミニウムの硫酸塩が好ましい。
The organoaluminum compound is not particularly limited, and examples thereof include aluminum stearate, aluminum oxalate, aluminum isopropoxide, and aluminum formate.
Although it does not specifically limit as an aluminum complex, For example, a tris (8-hydroxy quinolinato) aluminum etc. are mentioned.
As the Al 2 O 3 source, a single species can be used, but two or more species may be used in combination. Of the various Al 2 O 3 sources described above, aluminum sulfate is preferred because of its high solubility in water, low production costs, and excellent coagulation properties.

SO3源としては、特に限定されないが、イオウ及びイオウ華などの元素状態のイオウの他に、硫化物、硫酸、硫酸塩、亜硫酸、亜硫酸塩、チオ硫酸、チオ硫酸塩、及び有機イオウ化合物などを用いることができる。
硫化物としては、特に限定されないが、例えば、硫化マグネシウム、硫化カルシウム、硫化鉄、及び五硫化リンなどが挙げられる。
硫酸塩としては、特に限定されないが、例えば、硫酸アニリン、硫酸アルミニウム、硫酸アンモニウム、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、ナトリウム明礬、カリウム明礬、アンモニウム明礬、及び硫酸ヒドロキシルアミンなどが挙げられる。
The SO 3 source is not particularly limited, but includes sulfur, sulfuric acid, sulfate, sulfurous acid, sulfite, thiosulfuric acid, thiosulfate, and organic sulfur compounds in addition to sulfur in the elemental state such as sulfur and sulfur flower. Can be used.
The sulfide is not particularly limited, and examples thereof include magnesium sulfide, calcium sulfide, iron sulfide, and phosphorus pentasulfide.
The sulfate is not particularly limited, and examples thereof include aniline sulfate, aluminum sulfate, ammonium sulfate, magnesium sulfate, manganese sulfate, barium sulfate, calcium sulfate, sodium alum, potassium alum, ammonium alum, and hydroxylamine sulfate.

亜硫酸塩としては、特に限定されないが、例えば、亜硫酸水素アンモニウム及び亜硫酸カルシウムなどが挙げられる。
チオ硫酸塩としては、特に限定されないが、例えば、チオ硫酸アンモニウム及びチオ硫酸バリウムなどが挙げられる。
有機イオウ化合物としては、特に限定されないが、例えば、スルホン酸誘導体、スルホン酸誘導体の塩、メルカプタン、チオフェン、チオフェン誘導体、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、及びポリフェニレンサルファイドなどの樹脂が挙げられる。
SO3源としては、単一種を用いることができるが、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、上記の様々なSO3源の中でも、水への溶解性が高く、製造コストが安く且つ凝結性に優れる点から、硫酸塩が好ましく、アンモニウム明礬が最も好ましい。
The sulfite is not particularly limited, and examples thereof include ammonium bisulfite and calcium sulfite.
The thiosulfate is not particularly limited, and examples thereof include ammonium thiosulfate and barium thiosulfate.
The organic sulfur compound is not particularly limited, and examples thereof include resins such as sulfonic acid derivatives, salts of sulfonic acid derivatives, mercaptans, thiophenes, thiophene derivatives, polysulfone, polyethersulfone, and polyphenylene sulfide.
As the SO 3 source, a single species can be used, but two or more species may be used in combination. Of the various SO 3 sources described above, sulfate is preferable, and ammonium alum is most preferable because of its high solubility in water, low production costs, and excellent coagulation.

本発明のセメント混和剤に用いられるAl23−SO3系化合物は、水硬性組成物の硬化速度及び貯蔵安定性を向上させる観点から、真密度が1.9〜2.3g/cm3であることが好ましい。真密度が1.9g/cm3未満であると、水硬性組成物の貯蔵安定性が低下する場合がある。一方、真密度が2.3g/cm3を超えると、水硬性組成物の硬化速度が低下する場合がある。
ここで、Al23−SO3系化合物の真密度は、市販の密度計を用いて測定することができる。
The Al 2 O 3 —SO 3 compound used in the cement admixture of the present invention has a true density of 1.9 to 2.3 g / cm 3 from the viewpoint of improving the curing rate and storage stability of the hydraulic composition. It is preferable that When the true density is less than 1.9 g / cm 3 , the storage stability of the hydraulic composition may be lowered. On the other hand, if the true density exceeds 2.3 g / cm 3 , the curing rate of the hydraulic composition may decrease.
Here, the true density of the Al 2 O 3 —SO 3 -based compound can be measured using a commercially available density meter.

本発明のセメント混和剤に用いられるAl23−SO3系化合物は、水硬性組成物の硬化速度を向上させる観点から、BET比表面積が5m2/g以下であることが好ましく、3m2/g以下であることが更に好ましい。BET比表面積が5m2/gを超えると、水硬性組成物の硬化速度の向上効果が得られない場合がある上、粉砕処理の手間が増大するためコスト上昇につながる。
ここで、Al23−SO3系化合物のBET比表面積は、市販のBET比表面積測定装置を用いて測定することができる。
Al 2 O 3 -SO 3 compound used in the cement admixture of the present invention, from the viewpoint of improving the cure rate of the hydraulic composition is preferably a BET specific surface area is less than 5m 2 / g, 3m 2 / G or less is more preferable. When the BET specific surface area exceeds 5 m 2 / g, the effect of improving the curing rate of the hydraulic composition may not be obtained, and the labor of the pulverization process increases, leading to an increase in cost.
Here, the BET specific surface area of the Al 2 O 3 —SO 3 compound can be measured using a commercially available BET specific surface area measuring device.

本発明のセメント混和剤に用いられるAl23−SO3系化合物は、水硬性組成物の硬化速度及び貯蔵安定性を向上させる観点から、固体27Al−NMRによって得られるスペクトルにおいて、化学シフト−0.51〜−23.21ppmにピークを有し、且つその半値幅が5ppm以上であることが好ましい。ピークの化学シフトが−0.51ppmよりも大きいと、水硬性物質とプレミックス化することが難しいと共に、プレミックス化できたとしても水硬性組成物の貯蔵安定性が低下する場合がある。一方、ピークの化学シフトが−23.21ppmよりも小さいと、水硬性組成物の硬化速度の向上効果が得られない場合がある。また、半値幅が5ppm未満であると、水硬性組成物の硬化速度及び貯蔵安定性の向上効果が十分に得られない場合がある。 The Al 2 O 3 —SO 3 compound used in the cement admixture of the present invention has a chemical shift in the spectrum obtained by solid 27 Al-NMR from the viewpoint of improving the curing rate and storage stability of the hydraulic composition. It is preferable to have a peak at −0.51 to −23.21 ppm and that the full width at half maximum is 5 ppm or more. When the peak chemical shift is larger than −0.51 ppm, it is difficult to premix with a hydraulic substance, and even if it can be premixed, the storage stability of the hydraulic composition may be lowered. On the other hand, if the peak chemical shift is smaller than −23.21 ppm, the effect of improving the curing rate of the hydraulic composition may not be obtained. Moreover, when the half width is less than 5 ppm, the effect of improving the curing rate and storage stability of the hydraulic composition may not be sufficiently obtained.

ここで、Al23−SO3系化合物の固体27Al−NMR測定は、市販の測定装置、例えば、日本電子株式会社製 超伝導核磁気共鳴装置「ECX−400」などを用い、下記の条件で行うことができる。
観測核:27Al
試料管回転数:10KHz
測定温度:室温
パルス幅:3.3μsec(90°パルス)
待ち時間:5秒
外部標準:硝酸アルミニウム
Here, the solid 27 Al-NMR measurement of the Al 2 O 3 —SO 3 based compound is carried out using a commercially available measurement device, for example, a superconducting nuclear magnetic resonance device “ECX-400” manufactured by JEOL Ltd. Can be done under conditions.
Observation nucleus: 27 Al
Sample tube rotation speed: 10KHz
Measurement temperature: room temperature Pulse width: 3.3 μsec (90 ° pulse)
Waiting time: 5 seconds External standard: Aluminum nitrate

本発明のセメント混和剤に用いられるAl23−SO3系化合物は、水硬性組成物の硬化速度及び貯蔵安定性を向上させる観点から、FT−IRによって得られるスペクトルにおいて、OH基伸縮振動に由来するピーク面積に対するSO4基伸縮振動に由来するピーク面積の比が0.2〜3.0であることが好ましい。ピーク面積の比が0.2未満であると、水硬性組成物の硬化速度の向上効果が得られない場合がある。一方、ピーク面積の比が3.0を超えると、水硬性組成物の貯蔵安定性が低下する場合がある。 The Al 2 O 3 —SO 3 compound used in the cement admixture of the present invention is an OH group stretching vibration in the spectrum obtained by FT-IR from the viewpoint of improving the curing rate and storage stability of the hydraulic composition. The ratio of the peak area derived from SO 4 group stretching vibration to the peak area derived from is preferably 0.2 to 3.0. When the ratio of peak areas is less than 0.2, the effect of improving the curing rate of the hydraulic composition may not be obtained. On the other hand, when the ratio of peak areas exceeds 3.0, the storage stability of the hydraulic composition may decrease.

ここで、Al23−SO3系化合物のFT−IR(フーリエ変換赤外分光分析)は、ATR法により、市販のFT−IR装置、例えば、Perkin Elmer社製のFrontierを用いて行うことができる。
本明細書においては、OH基伸縮振動に由来するピークが3,000cm-1を中心にして現れるため、3,000cm-1を中心としたピークの面積を、OH基伸縮振動に由来するピーク面積とした。また、SO4基伸縮振動に由来するピークが1,100cm-1を中心にして現れるため、1,100cm-1を中心としたピークの面積を、SO4基伸縮振動に由来するピーク面積とした。
OH基伸縮振動に由来するピーク面積に対するSO4基伸縮振動に由来するピーク面積の比は、SO4基伸縮振動に由来するピーク面積をOH基伸縮振動に由来するピーク面積で除することによって算出することができる。
Here, FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopic analysis) of the Al 2 O 3 —SO 3 compound is performed by a ATR method using a commercially available FT-IR apparatus, for example, Frontier manufactured by Perkin Elmer. Can do.
In this specification, the peak derived from OH group stretching vibration appears around the 3,000 cm -1, the peak areas derived from the area of the peak centered at 3,000 cm -1, the OH group stretching vibration It was. Furthermore, peaks derived from SO 4 group stretching vibration to appear around the 1,100Cm -1, the area of the peak centered at 1,100Cm -1, and the peak area derived from the SO 4 group stretching vibration .
The ratio of the peak area derived from the SO 4 group stretching vibration to the peak area derived from the OH group stretching vibration is calculated by dividing the peak areas derived from the peak areas derived from the SO 4 group stretching vibration OH group stretching vibration can do.

本発明のセメント混和剤は、様々な水硬性物質と共に用いて水硬性組成物を調製することができる。特に、本発明のセメント混和剤は、酸性であるにも関わらず、アルカリ性の水硬性物質と共に用いることが可能である。一般的に、酸性のセメント混和剤は、アルカリ性の水硬性物質と共に用いて水硬性組成物を調製すると、貯蔵安定性が低下し易いが、本発明のセメント混和材は、アルカリ性の水硬性物質と共に用い水硬性組成物を調製しても貯蔵安定性が低下し難い。そのため、本発明のセメント混和材を用いて調製された水硬性組成物は、特殊な保存方法、施工方法又は取扱方法を行わなくても長期保存が可能である。また、この水硬性組成物は、超速硬性を有し、強度が高い硬化体を形成することができる。したがって、この水硬性組成物を用いることにより、施工の簡略化が可能となる。   The cement admixture of the present invention can be used with various hydraulic materials to prepare hydraulic compositions. In particular, the cement admixture of the present invention can be used together with an alkaline hydraulic substance even though it is acidic. In general, when a hydraulic composition is prepared using an acidic cement admixture together with an alkaline hydraulic substance, the storage stability tends to decrease. However, the cement admixture of the present invention is used together with an alkaline hydraulic substance. Even if the hydraulic composition used is prepared, the storage stability is unlikely to decrease. Therefore, the hydraulic composition prepared using the cement admixture of the present invention can be stored for a long time without performing a special storage method, construction method or handling method. Moreover, this hydraulic composition can form a hardened | cured material which has super-fast hardness and high intensity | strength. Therefore, construction can be simplified by using this hydraulic composition.

水硬性組成物に用いられる水硬性物質としては、特に限定されないが、例えば、普通、早強、中庸熱、低熱、白色などの各種ポルトランドセメント;都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰を原料として製造されるエコセメント;高炉スラグ、シリカヒューム、石灰石、フライアッシュ、石膏などを含む混合セメントなどが挙げられる。
水硬性物質のpHとしては、特に限定されないが、好ましくは7超過、より好ましくは8以上、さらに好ましくは10以上である。
The hydraulic substance used in the hydraulic composition is not particularly limited. For example, various portland cements such as normal, early strong, moderate heat, low heat, white, etc .; manufactured from municipal waste incineration ash and sewage sludge incineration ash as raw materials Eco-cement to be used; mixed cement containing blast furnace slag, silica fume, limestone, fly ash, gypsum and the like.
Although it does not specifically limit as pH of a hydraulic substance, Preferably it exceeds 7, More preferably, it is 8 or more, More preferably, it is 10 or more.

水硬性組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲において、水硬性組成物に一般的に配合され得る公知の添加剤を含有することができる。添加剤としては、特に限定されないが、防錆剤、着色剤、ポリマー、繊維、流動化剤、中性化抑制剤、防水剤、増粘剤、防水剤、遅延剤、早強剤、促進剤、減水剤、高性能(AE)減水剤、起泡剤、発泡剤、AE剤、乾燥収縮低減剤、急結剤、膨張剤、耐寒促進剤、エフロレッセンス防止剤、アルカリ骨材反応抑制剤、黒色むら低減剤、環境浄化混和剤などが挙げられる。これらの添加剤は、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。   The hydraulic composition can contain known additives that can be generally blended in the hydraulic composition as long as the effects of the present invention are not impaired. Although it does not specifically limit as an additive, A rust preventive agent, a coloring agent, a polymer, a fiber, a fluidizing agent, a neutralization inhibitor, a waterproofing agent, a thickener, a waterproofing agent, a retarder, an early strengthening agent, an accelerator , Water reducing agent, high performance (AE) water reducing agent, foaming agent, foaming agent, AE agent, drying shrinkage reducing agent, quick setting agent, swelling agent, cold resistance promoter, efflorescence inhibitor, alkali aggregate reaction inhibitor, Examples include black unevenness reducing agents and environmental purification admixtures. These additives can be used alone or in combination of two or more.

以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を逸脱しない限り、下記の実施例に限定されるものではない。
<Al23−SO3系化合物の調製>
原料として下記の物質を使用した。
Al23源:水酸化アルミニウム、試薬、純度99%
SO3源:硫酸、試薬、純度99%
溶媒:純水
Al23源とSO3源と溶媒とを2:3:10のモル比で混合し、混合物を表1に示す各温度に加熱して反応させることにより、Al23−SO3系化合物(No.1〜15)を調製した。
上記で調製したAl23−SO3系化合物について、X線回折、強熱減量、真密度、BET比表面積、固体27Al−NMR、及びFT−IRの評価を行った。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to the following examples without departing from the gist thereof.
<Preparation of Al 2 O 3 -SO 3 compounds>
The following substances were used as raw materials.
Al 2 O 3 source: Aluminum hydroxide, reagent, purity 99%
SO 3 source: sulfuric acid, reagent, purity 99%
Solvent: Pure water Al 2 O 3 source and SO 3 source and a solvent 2: 3 were mixed with 10 molar ratio of the mixture by reaction by heating to each temperature shown in Table 1, Al 2 O 3 —SO 3 -based compounds (No. 1 to 15) were prepared.
The Al 2 O 3 —SO 3 -based compound prepared above was evaluated for X-ray diffraction, ignition loss, true density, BET specific surface area, solid 27 Al-NMR, and FT-IR.

X線回折は、リガク社製のMulti−Flexを用いて測定した。測定は、管電圧−管電流を40KV−40mAとし、2θ:5°〜60°、5°/分の条件で行った。また、解析ソフトはPDXLを用いた。X線回折の評価において、X線回折スペクトルがブロードであれば非晶質、それ以外を結晶質と判定した。
強熱減量は、株式会社いすゞ製作所製のマッフル炉を用いて500℃で1時間強熱した際の減量を測定し、上記(1)の式に基づいて算出した。
真密度は、マイクロメリティックス社製の乾式自動密度計(アキュピックII 1340)を用いて測定した。
BET比表面積は、ユアサアイオニクス社製のモノソーブ(MONOSORB)を用い、BET一点法によって測定した。
X-ray diffraction was measured using a Rigaku Multi-Flex. The measurement was performed under the condition of 2θ: 5 ° to 60 °, 5 ° / min with tube voltage-tube current of 40 KV-40 mA. Moreover, PDXL was used for the analysis software. In the evaluation of X-ray diffraction, if the X-ray diffraction spectrum was broad, it was determined to be amorphous, and the others were determined to be crystalline.
The ignition loss was calculated based on the above formula (1) by measuring the weight loss when ignited at 500 ° C. for 1 hour using a muffle furnace manufactured by Isuzu.
The true density was measured using a dry automatic densimeter (Accumic II 1340) manufactured by Micromeritics.
The BET specific surface area was measured by a BET single point method using a monosorb (MONOSORB) manufactured by Yuasa Ionics.

固体27Al−NMRは、日本電子株式会社製の超伝導核磁気共鳴装置(ECX−400)を用いて上記した条件で行い、ピークの化学シフト及び半値幅を測定した。
FT−IRは、パーキンエルマー社製のFrontierを用いて測定した。測定は、1回反射型ATRを用いてバックグラウンド測定を行った後、サンプルをセットし、スキャニング回数16回でサンプル表面を測定した。測定結果は、縦軸(Y軸)を吸光度、横軸を波数として出力し、OH基伸縮振動に由来するピーク面積(積分値)及びSO4基伸縮振動に由来するピーク面積(積分値)を解析ソフト(パーキンエルマー社製のSpectrum)によって算出した。
上記の各評価の結果を表1に示す。
The solid 27 Al-NMR was performed under the above-described conditions using a superconducting nuclear magnetic resonance apparatus (ECX-400) manufactured by JEOL Ltd., and the peak chemical shift and half width were measured.
FT-IR was measured using Frontier manufactured by PerkinElmer. In the measurement, after performing background measurement using a single reflection type ATR, a sample was set and the surface of the sample was measured at 16 scanning times. The measurement results are output with the vertical axis (Y axis) as absorbance and the horizontal axis as wave number, and the peak area (integral value) derived from OH group stretching vibration and the peak area (integration value) derived from SO 4 group stretching vibration. Calculation was performed using analysis software (Spectraum manufactured by Perkin Elmer).
The results of the above evaluations are shown in Table 1.

次に、上記で調製したAl23−SO3系化合物を用いて水硬性組成物を調製した。具体的には、水硬性物質として普通ポルトランドセメント(pH14、工業品)を用い、水硬性物質100質量部に対してAl23−SO3系化合物3質量部を配合して混合することで水硬性組成物を得た。その後、この水硬性組成物に水(上水道水)50質量部を更に配合して混合し、凝結試験及び圧縮強度の測定を行った。
凝結試験及び圧縮強度の測定は、JIS R5201「セメントの物理試験方法」に準拠して行った。凝結試験は、凝結の始発及び終結の時間を測定した。また、圧縮強度は、水を加えたときを起点とし、材齢1日、7日及び28日で測定した。
上記の各評価の結果を表2に示す。
Next, a hydraulic composition was prepared using the Al 2 O 3 —SO 3 compound prepared above. Specifically, normal Portland cement (pH 14, industrial product) is used as the hydraulic substance, and 3 parts by mass of Al 2 O 3 —SO 3 compound is mixed with 100 parts by mass of the hydraulic substance and mixed. A hydraulic composition was obtained. Then, 50 mass parts of water (tap water) was further blended and mixed with this hydraulic composition, and a setting test and measurement of compressive strength were performed.
The setting test and the measurement of the compressive strength were performed in accordance with JIS R5201 “Physical testing method for cement”. In the setting test, the initial and final times of setting were measured. The compressive strength was measured at the age of 1 day, 7 days, and 28 days, starting from when water was added.
Table 2 shows the results of the above evaluations.

表2に示されるように、非晶質であり且つ強熱減量が5〜40質量%であるAl23−SO3系化合物(No.3〜13)を用いた水硬性組成物は、当該性質を有していないAl23−SO3系化合物(No.1〜2及び14〜15)を用いた水硬性組成物に比べて、凝結時間が早く、圧縮強度も同等又はそれ以上であった。 As shown in Table 2, a hydraulic composition using an Al 2 O 3 —SO 3 compound (No. 3 to 13) that is amorphous and has an ignition loss of 5 to 40% by mass is as follows: Compared to hydraulic compositions using Al 2 O 3 —SO 3 -based compounds (No. 1-2 and 14-15) that do not have such properties, the setting time is faster and the compressive strength is equivalent or higher. Met.

次に、上記と同様にして水硬性組成物を調製した後、ビニール袋に入れて密閉し、温度20℃、湿度60%の条件下で一ヶ月貯蔵した。その後、上記と同様にして、水硬性組成物に水(上水道水)を更に配合して混合し、凝結試験及び圧縮強度の測定を行った。その結果を表3に示す。   Next, after preparing a hydraulic composition in the same manner as above, it was sealed in a plastic bag and stored for one month under conditions of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 60%. Thereafter, in the same manner as described above, water (tap water) was further blended and mixed with the hydraulic composition, and a setting test and measurement of compressive strength were performed. The results are shown in Table 3.

表3に示されるように、非晶質であり且つ強熱減量が5〜40質量%であるAl23−SO3系化合物(No.3〜13)を用いた水硬性組成物は、一ヶ月の貯蔵を行っても凝結時間及び圧縮強度にほとんど変化が見られず、貯蔵安定性に優れていることが確認された。これに対して当該性質を有していないAl23−SO3系化合物を用いた水硬性組成物のいくつか(No.1〜2)は、凝結時間が長くなっており、貯蔵安定性が十分でないことが確認された。 As shown in Table 3, a hydraulic composition using an Al 2 O 3 —SO 3 -based compound (No. 3 to 13) that is amorphous and has an ignition loss of 5 to 40% by mass, Even after storage for one month, almost no change was observed in the setting time and compressive strength, confirming excellent storage stability. On the other hand, some of the hydraulic compositions (No. 1-2) using Al 2 O 3 —SO 3 -based compounds that do not have this property have a long setting time and are stable in storage. Was not enough.

次に、上記と同様にして水硬性組成物を調製した後、ビニール袋に入れて密閉し、温度20℃、湿度60%の条件下で表4に示す期間貯蔵した。その後、上記と同様にして、水硬性組成物に水(上水道水)を更に配合して混合し、凝結試験を行った。その結果を表4に示す。   Next, after preparing a hydraulic composition in the same manner as above, it was sealed in a plastic bag, and stored under the conditions of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 60% for the period shown in Table 4. Thereafter, in the same manner as above, water (tap water) was further blended into the hydraulic composition and mixed, and a setting test was performed. The results are shown in Table 4.

表4に示されるように、非晶質であり且つ強熱減量が5〜40質量%であるAl23−SO3系化合物(No.3〜13)を用いた水硬性組成物は、12ヶ月の貯蔵を行っても凝結時間にほとんど変化が見られず、貯蔵安定性に優れていることが確認された。
これに対して当該性質を有していないAl23−SO3系化合物を用いたNo.1の水硬性組成物は、貯蔵1日では良好な凝結性状が得られたものの、貯蔵1ヶ月で凝結性状が低下し、6ヶ月及び12ヶ月も同様の傾向となった。また、当該性質を有していないAl23−SO3系化合物を用いたNo.2の水硬性組成物も同様の傾向を示した。さらに、当該性質を有していないAl23−SO3系化合物を用いたNo.14及び15の水硬性組成物は、貯蔵性は良好であったものの、貯蔵1日でも凝結時間が長いことが確認された。
As shown in Table 4, the hydraulic composition using an Al 2 O 3 —SO 3 -based compound (No. 3 to 13) that is amorphous and has an ignition loss of 5 to 40% by mass, Even after 12 months of storage, there was almost no change in the setting time, confirming excellent storage stability.
On the other hand, No. 1 using an Al 2 O 3 —SO 3 based compound which does not have this property. The hydraulic composition No. 1 had good setting properties after 1 day of storage, but the setting properties decreased after 1 month of storage, and the same tendency was observed at 6 months and 12 months. No. 2 using an Al 2 O 3 —SO 3 compound that does not have this property. The hydraulic composition of No. 2 showed the same tendency. Furthermore, No. 1 using an Al 2 O 3 —SO 3 based compound not having this property. Although the hydraulic compositions of Nos. 14 and 15 had good storage properties, it was confirmed that the setting time was long even after storage for 1 day.

以上の結果からわかるように、本発明によれば、水硬性組成物に予め配合しても貯蔵安定性が低下し難いと共に、超速硬性を有し且つ硬化体の強度が高い水硬性組成物を与えることが可能なセメント混和剤を提供することができる。また、本発明によれば、貯蔵安定性が低下し難いと共に、超速硬性を有し且つ硬化体の強度が高い水硬性組成物を提供することができる。   As can be seen from the above results, according to the present invention, it is difficult to reduce the storage stability even if blended in advance with the hydraulic composition, and the hydraulic composition has a super-fast hardness and the strength of the cured product is high. A cement admixture that can be provided can be provided. Further, according to the present invention, it is possible to provide a hydraulic composition that is less likely to be deteriorated in storage stability, has super fast hardness, and has a high strength of a cured product.

Claims (7)

非晶質であり且つ500℃で強熱した際の減量が5〜40質量%である硫酸アルミニウム水和物を含有するセメント混和剤。 A cement admixture containing aluminum sulfate hydrate which is amorphous and has a weight loss of 5 to 40% by mass when ignited at 500 ° C. 前記硫酸アルミニウム水和物の真密度が1.9〜2.3g/cm3である、請求項1に記載のセメント混和剤。 The cement admixture according to claim 1, wherein the true density of the aluminum sulfate hydrate is 1.9 to 2.3 g / cm 3 . 前記硫酸アルミニウム水和物のBET比表面積が5m2/g以下である、請求項1又は2に記載のセメント混和剤。 The cement admixture according to claim 1 or 2, wherein the aluminum sulfate hydrate has a BET specific surface area of 5 m 2 / g or less. 前記硫酸アルミニウム水和物は、固体27Al−NMRによって得られるスペクトルにおいて、化学シフト−0.51〜−23.21ppmにピークを有し、且つその半値幅が5ppm以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のセメント混和剤。 The aluminum sulfate hydrate has a peak at a chemical shift of −0.51 to −23.21 ppm in a spectrum obtained by solid-state 27 Al-NMR, and its half-value width is 5 ppm or more. The cement admixture according to any one of 3 above. 前記硫酸アルミニウム水和物は、FT−IRによって得られるスペクトルにおいて、OH基伸縮振動に由来するピーク面積に対するSO4基伸縮振動に由来するピーク面積の比が0.2〜3.0である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のセメント混和剤。 In the spectrum obtained by FT-IR, the aluminum sulfate hydrate has a ratio of a peak area derived from SO 4 group stretching vibration to a peak area derived from OH group stretching vibration of 0.2 to 3.0. The cement admixture according to any one of claims 1 to 4. アルカリ性の水硬性物質と共に用いられる、請求項1〜5のいずれか一項に記載のセメント混和剤。   The cement admixture according to any one of claims 1 to 5, which is used together with an alkaline hydraulic substance. 請求項1〜6のいずれか一項に記載のセメント混和剤と、アルカリ性の水硬性物質とを含む水硬性組成物。   A hydraulic composition comprising the cement admixture according to any one of claims 1 to 6 and an alkaline hydraulic substance.
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