JPH0497932A

JPH0497932A - セメント混和材及びセメント組成物

Info

Publication number: JPH0497932A
Application number: JP21504790A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ishida; 秀朗石田; Minoru Shirasawa; 白沢　実; Toshio Mihara; 三原　敏夫; Minoru Handa; 実半田
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1990-08-16
Filing date: 1990-08-16
Publication date: 1992-03-30
Anticipated expiration: 2009-04-06
Also published as: JPH0625007B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、セメント混和材、特に早期及び長期強度が要
求される分野に使用されるセメント混和材及びセメント
組成物に関する。

〔従来の技術〕

従来より、アルミナセメント等のカルシウムアルミネー
ト、セッコウ類及び凝結調整剤等をポルトランドセメン
トに混合して、急硬性セメントとすることが知られてい
る。このセメントを用いたモルタル、コンクリートは、
急硬悸を示すために、打設から数時間後には、使用可能
となる。

しかしながら、この急硬性セメントにおいて、ポルトラ
ンドセメントの主成分をなす、３ＣａＯ・５ｉＯ＝　（
以下Ｃ５Ｓという）は、材令７日までは、はとんど水和
しておらず、また、長期的にも水和しにくい傾向にあっ
た。したがって、従来の急硬性セメントの強度は、カル
シウムアルミネートとセッコウの反応によって生ずるエ
トリンガイト（３ＣａＯ−＾１２０．’３ＣａＳＤ、’
３２ＨｚＯ）によるところが大きい。このエトリンガイ
トは、化学量論的に計算すれば明らかなように、約４６
％が結晶水である。一般に、コンクリートの耐久性は例
えば耐凍結融解試験により求することができる。しかし
ながら、エトリンガイト中の水は比較的結合力が小さい
ために、水の出入りが激しく、長期的な強度の低下につ
ながり、耐久性が悪化する。

ポルトランドセメント中のＣ３Ｓが十分に水和しない原
因は、はっきりしないが、次式の反応により副生ずるア
ルミナゲル［ＡＩ（ＤＨ＞３　］が、Ｃ５Ｓ粒Ｃ５Ｓを
覆うためと推定される。

３ＣＡ、　＋　３ＣａＳＯ＊　＋　　（９ｎ＋　２９）
　Ｈ２０→３ＣａＯ・＾Ｉ、Ｌ’３ＣａＳ［］、’３２
ＬＯ＋　　（６ｎ−２）　・ＡＩ（叶）３ただし、ＣＡＩ、はＣａＯ／Ａｌ２０−のモル比が、ｎ
であるカルシウムアルミネートを意味する。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上の理由により、従来の急硬性セメントは、長期的な
強度の伸びが期待できないだけでなく、耐久性について
も問題が生じていた。

本発明の目的は、上記の問題点を解決したセメント混和
材及びそれを含有するセメント組成物を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕本発明を概説すれば、本発明の第１の発明はセメント混
和材に関する発明であって、アルミノケイ酸カルシウム
ガラス１００重量部に対して、セッコウ類３００ｆＥ量
部以１・°、反び凝結調整剤０．１〜２０重量部を必須
成分とすることを特徴とする。

そして、本発明の第２の発明はセメント組成物に関する
発明であって、第１の発明のセメント混和材、及びセメ
ントを主成分とすることを特徴とする。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明に係るアルミノケイ酸カルシウムガラス（以下Ｃ
ＡＳガラスという）は、その組成領域がが好ましく、より好ましくはである。Ｃａｎが３０重量％未満あるいは＾１２０３が
６０重量％を超えると、急硬性に劣り、逆に、ＣａＯが
６０重量％を超過、あるいはＡＩ２［１３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、作業性の点から好ましくない。またＳｉｎ、が５
重量％未満であると、ポルトランドセメント中のＣ３Ｓ
の水和が極端に遅れるために、長期的な強度の伸びを期
待できず、逆に２５重量％を超えると初期強度が小さい
。なお、一般の工業原料にはＭｇｆｌ　、Ｆｅ２Ｏ＊、
ＴｌＯ２、ＬＯ、ＮａｚＯ等の不純物が当然含まれてあ
り、また、これらの不純物は、ＣａＯ−＾１ｉ０ａ−５
ｉＯ□系のガラス化領域を拡張することから、１０重量
％未満での存在は好ましく、また急硬性、作業性、長期
強度の伸び等に問題は生じない。

般的なガラスの融剤である硝酸アルカ！Ｊ　（ＮａＮＯ
３゜にＮＯ，ｌ）　、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）や
、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。

ここでいうガラスとは、通常ガラス分野で言うものであ
り、すなわち「ガラス転移点を示すもの」である。なお
、すべてが、ガラスである必要はなく、ガラス化率５０
重量％以上であれば問題ない。より好ましくは７０重量
％以上、更に好ましくは８０重量％以上である。５０重
量％未満であると、早強性の点で問題となる。

なお、ガラス化率の測定方法は、本発明のがラスを、１
０００℃２時間（ｈ）加熱後、５℃／分（ｍ）の冷却速
度で徐冷し、粉末Ｘ線回折法により結晶鉱物のメインピ
ークの面積Ｓ、を求め、本発明のガラス中の結晶のメイ
ンビーク面積Ｓから、ガラス化率χを求めた。

以上のＣＡＳガラスは、ヤ金あるいは金属製練等におい
て副生する高炉水砕スラグの組成とは全く異なるもので
あり、本発明は、高炉水砕スラグの組成から、派生した
ものではない。ちなみに高炉水砕スラグの平均的な化学
組成は、ＣａＯ：４０〜４３重量％、ＭｇＯ：５〜８重
量％、＾１２０．：　ｌ　３〜１５重量％、及び５ｉｎ
２：　３１〜３５重量％である。

更に本発明のＣＡＳガラスは、アルミナセメントから、
派生したものでもない。すなわち、通常のアルミナセメ
ントの５１０２１は５重量％未満であり〔笠井順−、コ
ンクリート工学、第２２巻、第８号、第６７頁（１９８
４）　］　、更にガラス化率は２５％を超えることはな
い〔１９６４年、ロンドン市アカデミツク　プレス　イ
ンコーホレーデラド　リミテッド発行、Ｈ，Ｆ、　Ｗ、
テーラ−（Ｈ，Ｆ、Ｗ、Ｔａｙｌｏｒ）著、ザ　ケミス
トリオブ　セメント（Ｔｈｅ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ｏ
ｆ　Ｃｅｍｅｎｔ）、第２巻、第１６頁〕。

本発明に係るＣＡＳガラスの原料としては、ＣａＯ質原
料として、生石灰（ＣａＯ）　、消石灰［：Ｃａ（ＤＨ
）、］、石灰石（ＣａＣ０＊）等を用いることができ、
＾ｌ、０３質原料としてアルミナ、ボーキサイト、ダイ
アスボア、長石、粘土等を用いることができ、ＳｉＯ２
質原料として、ケイ砂、白土、ケイ藻上等を用いること
ができる。あるいは、比較的安価な高炉スラグにＣａＯ
質原料及び＾１２０３質原料を補うことによっても達せ
られる。

以上のＣａｎ質原料、＾１２０．質原料、５Ｉ０２質原
料を所定の割合で配合した後、直接通電式溶融炉あるい
は高周波炉を用いて溶融し、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
方法により製造される。

あるいは、ロータリーキルンで溶融し、急冷することに
よってもＣＡＳガラスを製造できる。

ＣＡＳガラスの粒度は細かければ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３０００　ｃｍ２
７ｇ以上が好ましい。

本発明に係るセッコウ類とは、三水、半水、■型態水及
び■型無水セッコウを示し、天然産のものや、リン酸、
排脱及びフッ酸セッコウ等の化学セッコウ、又はこれら
を熱処理して得られたものが使用可能であり、通常台ま
れる不純物の種類や量には影響されないものである。そ
して、初期の強度発現性、作業性の面からｎ型無水セッ
コウが特に優れており、通常、未反応物を残さないため
、ブレーン比表面積で３０００ｃｍ２７ｇ以上に粉砕し
たものの使用が好ましい。

更に、■型無水セッコウは、フッ酸発生工程から多量に
副生ずるので、そのまま、又はＣａＣ０ａ　、Ｃａ（Ｄ
Ｈ）２、及びＣａＯなどでフリー）１．ＳＯ，分を中和
したものを使用することが最も便利である。

セッコウ類の配合割合は、ＣＡＳガラス１００重量部に
対して、３００重量部以下、より好ましくは２０重量部
以上２００重量部以下、更に好ましくは５０重量部以上
１５０重Ｍ部以下が好ましい。３００重量部を超えると
、未反応のセッコウの反応による膨張のために長期的に
強度の低下が起こる。

本発すに係る凝結調整剤は、要求する作業時間を確保し
、更に初期の強度増進悸を向上させるために必要である
。凝結調整剤としては、塩化カルシウム、塩化第二鉄、
塩化アルミニウム等の塩化物、アルミン酸ナトリウム、
アルミン酸カリウム等のアルミン酸塩、炭酸ナトリウム
、炭酸カリウム等の炭酸塩、水酸化す）　Ｕラム、水酸
化カルシウム等の水酸化物、ケイフッ化亜鉛、ケイフッ
化マグネシウム、ケイフッ化ナトリウト等のケイフッ化
物等の無機塩類、更には、クエン酸、グルコン酸、酒石
酸、あるいはこれらのカルシウム塩、ナトリウム塩、カ
リウム塩等の有機酸系化合物があり、単独で添加しても
、あるいは２種以上を併用してもよい。上記、凝結ｙＡ
ｌ剤のうち、炭酸アルカリと有機酸系化合物の併用は、
急激な硬化反応を示ずために、最も好ましい。

凝結調整剤の配合割合は、ＣΔＳガラス１００重量部に
対して、０．１〜２０重量部が好ましい。

０、１重量部未満であると、作業性が悪く、２０重量部
を超えると、初期の強度発現性において好ましくない。

本発明のセメント混和材は、普通・早強・超早強・中庸
熱などの各種ポルトランドセメントやそれらにシリカ、
高炉スラグ及びフライアッシュが混合された各種混合セ
メント等と混和して使用できる。

セメント混和材の混合量はセメントとセメント混和材の
合計１００重量部に対し、５〜５０重量部が好ましい。

５重量部未満であると、強度発現性が小さく、他方、５
０重量部を越えると、作業性の点からみて、いずれも好
ましくない。

本発明のセメント混和材、及びセメント組成物には、前
記以外にも各種の添加剤を併用することが可能である。

例えば、ケイ砂、天然砂及び砂利等の骨材、ガラス繊維
、カーボン繊維及び鋼繊維等の繊維質物質、高分子ポリ
マーエマルジョン（ラテックス）、着色剤（顔料）、Ａ
Ｅ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、流動化剤、防錆剤、メチル
セルロース等の水中不分離性混和剤、増粘剤、保水剤、
塩化カルシウム、ケイ酸ソーダ等の防水剤、発泡剤、起
泡剤、水酸化カルシウム等のカルンウム含有化合物及び
防凍剤等の中の１種又は２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できる。

本発明の各組成物を製造する際に使用する混合装置とし
ては、既存のいかなるかくはん装置も使用可能であり、
例えば傾胴ミキサー、オムニミキサー（千代田技研工業
社製）、■型ミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウター
ミキサ−等が利用可能である。また、混合は、各々の材
料を施工時に混合してもよいし、あらかしｉ　−部若し
くは全部を混合しておいても差支えない。

本発明のセメント組成物の実際の施工方法については、
従来のモルタルあるいはコンクリートの施工の常法に準
拠すればよく、本発明の組成物を使用したことにより、
施工性（作業性）に悪影響を及ぼすことはない。

〔実施例〕

以下、実施例により、本発明を具体的に税関するが、本
発明はこれら実施例に限定されない。

実施例１　（含比較例）市阪特級試薬のＣａＣＤ＝　、＾１．Ｏ８及び、５ｉｎ
２を混合し、３００ｇをカーボンるつぼに入れ、高周波
炉で約２０００℃に加熱熔融した後、水中に入れ急冷し
、表１に示したＡ−Ｎの１４種のガラスを合成した。な
お、備考欄に示したように、Ａ、ＢＳＨ，Ｊ、に、Ｎは
、Ｃａ１−Ａｌ１［］ａＳｉＯ□系のガラス化領域内に
無いた狛、［：ａＦ、を外割りで１重量％添加し熔融後
急冷することによりガラス化した。またり、Ｍ、Ｎは本
発明以外の比較例である。これらのＣＡＳガラスをそれ
ぞれブレーン４０００　ｃｍ’／ｇになるまで粉砕し、
■型無水セッコウ（ブレーン４５００　ｃｍ’／ｇ　）
〔サンケイ石膏■〕、及び′＆Ｉ結調整剤を配合して混
和材とし、普通ポルトランドセメント〔電気化学工業■
〕　１００重量部に対し、混和材２０重量部を配合した
。

これをＪＩＳ−Ｒ−５２０１の方法により、１：２モル
タルを作製し、４　Ｘ　４　Ｘ　ｌ　６　ｃｍの供試体
を成形した。

養生は、２０℃、８０ＲＨとした。それらの結果を第２
表に示す。

実施例２第３表に示した化学組成を有する原料を用い、生石灰、
ボーキサイト及びケイ石を４５：４５：１０　（重量％
）の割合で混合し、最大電力負荷５０００ｋＶへの直接
通電式溶融炉で溶融し、溶融体を流し、水中へ落下させ
て急冷し、ＣＡＳガラス１０トンを製造した。なお流し
口での溶融体の温度は１７７０℃であった。

このＣＡＳガラスのＸ線回折結果は、結晶のピークは認
められず、ガラス化率１００％であった。またこのＣＡ
Ｓガラスの化学分析値を第４表に示す。

このＣＡＳガラスをブレーン４０００　ｃｍ２／ｇにな
るまで粉砕し、■型無水セッコウ〔刃ンケイ石膏■〕（
ブレーン４５００　ｃｍ２／ｇ　）　、及び試薬クエン
酸（和光純薬）及び試薬炭酸カリウム（和光純薬）を、
ＣＡＳガラス１００中量部に対し、それぞれ１００，２
．１（）重量部添加し、混合し、セメント混和材とした
。この混和材を普通ポルトランドセメントに混合し、第
５表を得た。

なお、混練方法、養生条件等は実施例１と同一である。

実施例３第３表に示した化学組成を有する原料を用い、高炉スラ
グ〔新日本製鉄■〕、生石灰、ボーキサイトを３０：３
０：４０　（重量％）の割合で混合し、実施例２と同様
な方法でＣＡＳガラス１０）ンを製造した。化学分析値
を第６表に示す。

このＣＡＳガラスを用い、実施例２と同一の配合で混和
材を混合し、第７表を得た。

比較例１第３表に示した化学組成を鳴する高炉水砕スラグ（ブレ
ーン４５００　ｃｍ２／ｇ　）　、及び第８表にそれぞ
れ化学組成、鉱物組成を示したアルミナセメント（２種
）をＣＡＳガラスの代りに用い、以上の高炉スラグある
いはアルミナセメント１００重量部に対し、■型無水セ
ッコウ、試薬クエン酸、試薬炭酸カリウムをそれぞれ１
００．２．１０重量部添加し、混合しセメント混和材と
した。この混和材を普通ポルトランドセメントに内割り
で２５重量％添加し、第９表に示す結果を得た。

なお、混練方法、養生条件等は実施例１と同一である。

実施例４　（含比較例）実施例３で製造したＣＡＳガラス及び比較例１で用いた
アルミナセメン）Ｐそれぞれ１００重量部に対し、■型
無水セッコウ、試薬酒石酸（和光純薬）、及び試薬炭酸
す）　ＩＪウム（和光純薬）をそれぞれ１００．２．１
０重量部を添加し、混合し、セメント混和材２種を製造
した。

これらの混和材を、普通ポルトランドセメントと該混和
材との合計１００重量部に対し、２５重量部混合し、第
１０表に示すコンクリート配合で、供試体を偉成した。

く使用材料〉セメント：電気化学工業■製、普通ポルトランドセメン
ト水　　　：地下水砂　　　：新潟県姫用産川砂（比重２．６３　）砂利　
　′　　　〃　　砕石（〃　２．６６）養生は、圧縮強
度においてはφｌ　ＯＸ　２０　ｃｍの供試体を翌日脱
型後、５℃と２０℃の２種類の温度下での水中養生とし
た。

耐久性をみるために行った、耐凍結融解試験は、１０１
０Ｘ１０Ｘ４０の供試体を翌日脱型後、１４日間２０℃
水中養生した後、＾ＳＴＭ　Ｃ−２９０に従い行った。

圧縮強度試験結果を第１１表に、耐凍結融解試験結果を
第１２表に示す。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明のセメント混和材あ
るいは組成物を用いることにより、（１）可使時間を任
意に調節できる。

（２）強度発現性がよい。

（３）長期強度が高い。

（４）　　耐久性が良い。

（５）低温における強度発現性がよい。

等の効果が認められる。

特許出願人　　電気化学工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】１、アルミノケイ酸カルシウムガラス１００重量部に対
して、セッコウ類３００重量部以下、及び凝結調整剤０
．１〜２０重量部を必須成分とすることを特徴とするセ
メント混和材。２、請求項１記載のセメント混和材、及びセメントを主
成分とすることを特徴とするセメント組成物。