JPH04280845A

JPH04280845A - セメント混和材及びセメント組成物

Info

Publication number: JPH04280845A
Application number: JP3067590A
Authority: JP
Inventors: Toshio Mihara; 三原　敏夫; Tetsuo Otsuka; 哲雄大塚; Minoru Shirasawa; 白沢　実
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1991-03-08
Filing date: 1991-03-08
Publication date: 1992-10-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として土木・建築分
野において使用するセメント混和材及びこれを用いたセ
メント組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来、カルシウムアルミネー
トとセッコウからなるセメント急硬材をセメントに混和
した急硬セメントや、カルシウムハロアルミネートとセ
ッコウからなる急硬材をセメントに添加して、急硬モル
タルまたはコンクリートとすることが知られている（特
開昭５３−３７７２９号公報や特開昭４８−８９２２２
号公報など）。

【０００３】一方、近年、急硬セメントを用いたコンク
リートの打設量が増え、広い面積を施工する大規模な急
硬コンクリート工事がますます増加する傾向にある。従
来、このような大規模な急硬コンクリート工事には、急
硬コンクリートに多量の凝結調整剤を添加して長い作業
時間を確保していたが、初期強度の発現が非常に不安定
であったり、打設後クラックが発生するなどの課題があ
った。

【０００４】本発明者らは、上記課題を解決すべく種々
検討した結果、特定の組成物を用いることにより、作業
時間の調整が容易で、初期強度発現性の優れたセメント
組成物が得られる知見を得て、本発明を完成するに至っ
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、アルミ
ノケイ酸カルシウムガラス、セッコウ類、並びに、１価
及び／又は３価の金属の硫酸塩を有効成分とするセメン
ト混和材であり、さらに、セメントと該セメント混和材
を含有するセメント組成物である。

【０００６】以下、本発明を詳しく説明する。

【０００７】本発明に係るアルミノケイ酸カルシウムガ
ラス（以下ＣＡＳガラスという）は、その組成領域とし
て、ＣａＯ３０〜６０重量％、Ａｌ２Ｏ３２０〜６０重
量％、及びＳｉＯ２５〜２５重量％が好ましく、ＣａＯ
３０〜５５重量％、Ａｌ２Ｏ３３０〜６０重量％、及び
ＳｉＯ２１０〜２０重量％がより好ましい。ＣａＯが３
０重量％未満あるいはＡｌ２Ｏ３が６０重量％を超える
と、急硬性に劣る傾向があり、逆に、ＣａＯが６０重量
％を超えるかあるいはＡｌ２Ｏ３が２０重量％未満であ
ると、凝結調整剤を多量添加しても瞬結してしまい、作
業性の面から好ましくない。また、ＳｉＯ２が５重量％
未満であると、長期的な強度の伸びが期待できず、逆に
２５重量％を超えると初期強度が小さい傾向がある。

【０００８】なお、後述の一般の工業原料には、ＭｇＯ
、Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｋ２Ｏ、及びＮａ２Ｏ等の不
純物が当然含まれている。これらの不純物は、ＣａＯ−
Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系のガラス化領域を拡張すること
から、１０重量％未満までの存在は好ましく、また、急
硬性、作業性、及び長期強度の伸び等の諸特性に問題は
生じない。また、ＣＡＳガラス製造の際に、一般的なガ
ラスの融剤であるＮａＮＯ３やＫＮＯ３などの硝酸アル
カリ、フッ化カルシウム、及びホウ砂等を加えることは
、ガラスの融点を下げることから好ましい。

【０００９】本発明におけるガラスとは、熱分析から求
められる、「ガラス転移点を示すもの」をいう。なお、
全てがガラス質である必要はなく、ガラス化率が５０％
以上であることが好ましく、７０％以上がより好ましく
、８０％以上が最も好ましい。５０％未満では、初期強
度が小さくなる傾向がある。なお、ガラス化率（Ｘ）は
、例えば、本発明においては、ＣＡＳガラスを、１００
０℃で２時間加熱して溶融し、その後、５℃／分の冷却
速度で徐冷し、粉末Ｘ線回折法により求めた結晶鉱物の
メインピークの面積Ｓ０とＣＡＳガラス中の結晶のメイ
ンピークの面積Ｓから式１に従って算出した。

【００１０】

【数１】

【００１１】ＣＡＳガラスは、例えば、平均的な化学組
成が、ＣａＯ４０〜４３重量％、ＭｇＯ５〜８重量％、
Ａｌ２Ｏ３１３〜１５重量％、及びＳｉＯ２３１〜３５
重量％である、冶金や金属製練などで副生する高炉水砕
スラグの組成とは全く異なるものである。また、ＣＡＳ
ガラスは、アルミナセメントの組成とは全く異なるもの
である。即ち、通常のアルミナセメントのＳｉＯ２量は
５重量％未満であり〔笠井順一、コンクリート工学、第
２２巻、第８号、第６７頁（１９８４）〕、さらに、ガ
ラス化率は２５％を越えることはない〔１９６４年、ロ
ンドン市アカデミック　　プレス　　インコーポレーテ
ッド　　リミテッド発行、Ｈ．Ｆ．Ｗ．Ｔａｙｌｏｒ著
、ザ　　ケミストリー　　オブ　　セメント（Ｔｈｅ　
Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｃｅｍｅｎｔ）、第２巻、
第１６頁〕。

【００１２】本発明に係るＣＡＳガラス製造用原料とし
ては、ＣａＯ質原料、Ａｌ２Ｏ３質原料、及びＳｉＯ２
質原料が挙げられる。ＣａＯ質原料としては、生石灰、
消石灰、及び石灰石等が、また、Ａｌ２Ｏ３質原料とし
ては、アルミナ、ボーキサイト、ダイアスポア、長石、
及び粘土等が、さらには、ＳｉＯ２質原料としては、ケ
イ砂、白土、及びケイ藻土等が使用可能である。また、
比較的安価な高炉スラグに、ＣａＯ質原料とＡｌ２Ｏ３
質原料を補うことも可能である。

【００１３】本発明に係るＣＡＳガラスは、以上のＣａ
Ｏ質原料、Ａｌ２Ｏ３質原料、及びＳｉＯ２質原料を所
定の割合で配合し、直接通電式溶融炉や高周波炉などを
用いて溶融し、得られた溶融体を圧縮空気や高圧水によ
り吹飛ばす方法、あるいは、水中に流し込む方法などに
より製造される。さらには、ロータリーキルンで溶融し
、急冷することによっても製造することが可能である。ＣＡＳガラスの粉末度は細かければ細かいほど反応性が
向上するので好ましく、特に、ブレーン比表面積で３，
０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましい。

【００１４】本発明に係るセッコウ類としては、無水、
半水、及び二水の各種セッコウの一種又は二種以上の使
用が可能である。このうち、ＩＩ型の無水セッコウが強
度発現の面から好ましい。ＩＩ型の無水セッコウとは、
Ｘ線回折パターンでＩＩ型−ＣａＳＯ４の形態を示すも
のであり、工業的に含まれる不純物には制約されない。セッコウ類の粉末度は、通常、３０００ｃｍ２／ｇ以上
が好ましい。セッコウ類の使用量は、ＣＡＳガラス１０
０重量部に対して５０〜３００重量部が好ましく、１０
０〜２００重量部がより好ましい。５０重量部未満では
、強度発現の面で好ましくなく、３００重量部を越える
と膨張性を示し、クラックが発生したり、強度が低下す
る傾向がある。

【００１５】本発明に係る１価及び／又は３価の金属の
硫酸塩（以下硫酸塩類という）とは、金属の原子価が１
価又は３価である金属の硫酸塩で、特に、作業時間を伸
ばした場合に、初期強度の上昇や安定化に有効である。硫酸塩類としては、Ｒ２ＳＯ４・Ｒ’２（ＳＯ４）３・
２４Ｈ２Ｏと示される各種ミョウバン類、Ｎａ２ＳＯ４
、Ｋ２ＳＯ４、Ａｌ２（ＳＯ４）３、（ＮＨ４）２ＳＯ
４、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ及びＦｅ２（ＳＯ４）３等が
挙げられる。ここで、ＲはＫ、Ｎａ、Ｃｓ、及びＲｂ等
の１価の金属、Ｒ’はＡｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｅ、Ｉｎ、
Ｖ、Ｃｏ、Ｔｉ、及びＭｎ等の３価の金属である。前記のうち、カリミョウバン、焼きミョウバン、アンモ
ニウムミョウバン、及びクロムカリミョウバン等の使用
が好ましい。硫酸塩類の使用量は、その種類により異な
り、いちがいに規定できないが、ＣＡＳガラス１００重
量部に対して、０．５〜１０重量部が好ましく、１〜５
重量部がより好ましい。０．５重量部未満では短期強度
が発現しにくく、１０重量部を越えると、作業時間がと
れなかったり、長期の耐久性が低下する傾向がある。特
に、焼ミョウバンでは、１重量部より効果があり、硫酸
ナトリウムや硫酸アルミニュウムなどは５重量部より効
果がある。硫酸塩類としては、カリミョウバン、焼きミ
ョウバンやアンモニウムミョウバン１〜５重量部が最も
好ましい。

【００１６】本発明は、ＣＡＳガラス、セッコウ類、及
び硫酸塩類を有効成分とするセメント混和材である。本
発明のセメント混和材の粉末度は、ブレーン比表面積で
３，０００ｃｍ２／ｇもあれば十分であるが、４，００
０ｃｍ２／ｇ以上がより好ましい。また、本発明のセメ
ント混和材の使用量は、使用目的により各々異なり、特
に制限されるものではないが、セメント１００重量部に
対して、１０〜４５重量部が好ましい。

【００１７】本発明に係るセメントとしては、特に制限
されるものではなく、通常使用されている普通・早強・
超早強等の各種ポルトランドセメントや、これらポルト
ランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、又は
シリカを混合した各種混合セメント、さらには、ポルト
ランドセメントに膨張材を混合した膨張セメントや、ア
ルミナセメント、白色セメント、及びコロイドセメント
等の特殊セメント等が挙げられる。

【００１８】本発明で使用する骨材は特に制限されるも
のではなく、通常の骨材、例えば、けい砂、天然砂、及
び砂利等が使用可能である。

【００１９】さらに本発明においては、コンクリートや
モルタル等に通常使用される混和材料を併用することが
可能である。その混和材料としては、凝結調整剤、ガラ
ス繊維、カーボン繊維や鋼繊維などの繊維、ポリマーエ
マルジョン、着色剤、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、流
動化剤、防錆剤、保水剤、塩化カルシウムやケイ酸ソー
ダなどの防水剤、発泡剤、起泡剤、水酸化カルシウムな
どのカルシウム塩、及び防凍剤等が挙げられ、その中の
一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しな
い量で併用することが可能である。

【００２０】凝結調整剤はＣＡＳガラス中のＣａＯ含有
量が多く、凝結時間の早い場合に使用される。ここで、
凝結調整剤としては、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、
コハク酸、及びマレイン酸等の有機酸又はそれらの塩類
、炭酸ナトリウムや炭酸カリウムなどの炭酸アルカリ、
リン酸類又はその塩類、ホウ酸、ホウ酸アルカリ、アル
ミン酸アルカリ、ケイフッ化物、でん粉、糖類、並びに
、アルコール類等やそれらの混和物が挙げられ、中でも
有機酸の使用が好ましい。凝結調整剤の使用量は、施工
現場での適度な作業時間は通常２０〜２４０分程度であ
るので、ＣＡＳガラス１００重量部に対して、１〜３０
重量部程度が好ましい。

【００２１】本発明のセメント混和材やセメント組成物
の混合装置は、特に制限されるものではないが、例えば
、傾胴ミキサー、千代田技研工業社製のオムニミキサー
、Ｖ型ミキサー、ヘンシェルミキサー、及びナウターミ
キサー等の既存のいかなる撹拌装置も使用可能である。また、各材料の混合方法は特に制限されるものではなく
、各々の材料を施工時に混合してもよく、予め一部もし
くは全部を混合しておくことも可能である。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明する。

【００２３】実施例１市販特級試薬のＣａＣＯ３、Ａｌ２Ｏ３、及びＳｉＯ２
を混合し、その混合物３００ｇをカーボンるつぼに入れ
、高周波炉で約２，０００℃に加熱溶融した後、水中に
入れ急冷し、表１に示したＡ〜Ｎの１４種のＣＡＳガラ
スを合成した。なお、Ａ、Ｂ、Ｈ、Ｊ、Ｋ、及びＮは、
ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系のガラス化領域内に無
いため、ＣａＦ２を外割りで１重量％添加して溶融し、
急冷することによりガラス化した。これらのＣＡＳガラ
スをそれぞれブレーン比表面積で４，０００ｃｍ２／ｇ
になるまで粉砕した。分析結果を表１に併記する。

【００２４】

【表１】

【００２５】次に、セメント１００重量部、骨材１５０
重量部、さらに、表２に示すように、表１のＣＡＳガラ
スの焼成物の他各材料を用いて、水セメント比を０．５
で、モルタルを調製し、作業時間と圧縮強度を測定した
。使用材料と試験方法は次の通り。

【００２６】＜使用材料＞セメント　　：電気化学工業社製、普通ポルトランドセ
メントセッコウ類：ＩＩ型無水セッコウ、ブレーン比表面積　
５，９００ｃｍ２／ｇ骨材　　　　　　：新潟県姫川産、川砂、比重２．６　
、ＦＭ２．６２凝結調整剤：電気化学工業社製商品名「
デンカＥＳセッター」主成分オキシカルボン酸硫酸塩類ａ：カリミョウバン、試薬１級〃　　　　ｂ：
焼きミョウバン、　　同上〃　　　　ｃ：硫酸ナトリウ
ム、　　同上〃　　　　ｄ：硫酸アルミニウム、同上

【
００２７】＜試験方法＞作業時間：硬化し、流動性がなくなった時間。即ち、ミ
キサーで全材料を混合後、５００ｃｃ　のビーカーに入
れて静置し、横にしても流れなくなる時間。圧縮強度：ＪＩＳ　Ｒ　５２０１に準拠。ただし、養生
条件は、温度２０℃湿度８０％ＲＨ。

【００２８】

【表２】

【００２９】実施例２表３に示すように配合したこと以外は実施例１と同様に
行った。結果を表３に併記する。

【００３０】

【発明の効果】本発明により、作業時間の調整が容易で
、初期強度の発現性の優れたセメント組成物が得られる
。

【表３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　アルミノケイ酸カルシウムガラス、セ
ッコウ類、並びに、１価及び／又は３価の金属の硫酸塩
を有効成分とするセメント混和材。
【請求項２】　　セメントと請求項１記載のセメント混
和材を含有してなるセメント組成物。