JPH07215745A - 膨張性混和材及び膨張性速硬セメント - Google Patents

膨張性混和材及び膨張性速硬セメント

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JPH07215745A
JPH07215745A JP6025893A JP2589394A JPH07215745A JP H07215745 A JPH07215745 A JP H07215745A JP 6025893 A JP6025893 A JP 6025893A JP 2589394 A JP2589394 A JP 2589394A JP H07215745 A JPH07215745 A JP H07215745A
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JP
Japan
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anhydrous gypsum
expansive
admixture
cement
calcium aluminate
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JP6025893A
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Yoshio Tanaka
義男 田中
Akitoshi Onizuka
昭敏 鬼塚
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/14Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
    • C04B28/16Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements containing anhydrite, e.g. Keene's cement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/34Non-shrinking or non-cracking materials
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 セメントの収縮を押さえ、かつ速硬性を持た
せること。 【構成】 本発明は、カルシウムアルミネート系組成
物、無水石膏及び粒度の粗い無水石膏を含むことを特徴
とする膨張性混和材及び該混和材とセメントとの混合物
からなる。この粒度の粗い無水石膏の平均粒径が20μ
m〜80μmであり、この添加量が全体に対して10重
量%〜50重量%である。またカルシウムアルミネート
系組成物が冶金滓が好ましく、更にカルシウムアルミネ
ート系組成物と無水石膏とが混合粉砕物である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、膨張性混和材及びこれ
を含む膨張性速硬セメントに関し、更に詳しくはセメン
トに混和して使用するとき、速硬性があり、かつコンク
リートの収縮を低減する特性を有する膨張性混和材及び
これを含む膨張性速硬セメントに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、膨張性混和材は、セメントに混合
して使用されるが、多種多様のコンクリート製品を製造
するところでは、製品の種類に応じて任意に混和量を選
択し得るし、また目的に応じた種類のセメントを選択し
得るので、混和材として流通している。この膨張性混和
材には、エトリンガイトあるいは水酸化カルシウムの結
晶膨張圧を利用したものがあり、セメントの収縮補償に
広く使用されている。
【0003】この種の膨張性混和材には、膨張反応を利
用して、その後に起こるコンクリートの収縮を補償して
ひびわれの低減を図る方法と膨張力を拘束することによ
って圧縮応力を貯え曲げ耐力の向上を図る方法とがあ
り、前者のコンクリートの収縮を補償する方法を利用し
たものでは、一般建築物(壁、屋上スラブ、床等)、水
槽、プール等の水理構造物、一般土木構造物(サイロ、
舗装、床版、ボックスカルバート等)などがあり、また
後者の膨張力を拘束する方法を利用するものでは、コン
クリート製品(ヒューム管、ボックスカルバート等)、
充填コンクリートあるいはモルタル及びセメントミル
ク、土木構造物(舗装、床版等)がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような膨張性混和材には、速硬性がなく、しがたって該
膨張性混和材の利用範囲が制限され、、またその性能も
十分であるとは言い難く問題であった。そこで本発明者
等は、膨張性混和材としての性能を損なうことなく速硬
性を持たせるために種々研究した結果、一定の粒度を有
する無水石膏を添加することによりセメントの収縮を押
さえるいわゆる膨張性が得られ、かつ速硬性を有する優
れた混和材が得られることを見出し、本発明をするに至
った。したがって、本発明が解決しようとする課題は、
セメントの収縮を押さえ、かつ速硬性を有する膨張性混
和材及びこれを含む膨張性速硬セメントを提供すること
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記の本発明が解決しよ
うとする課題は、以下の各発明によって達成される。 (1)カルシウムアルミネート系組成物、無水石膏及び
粒度の粗い無水石膏を含むことを特徴とする膨張性混和
材。 (2)粒度の粗い無水石膏の平均粒径が20μm〜80
μmであることを特徴とする前記第1項に記載の膨張性
混和材。 (3)カルシウムアルミネート系組成物が冶金滓である
ことを特徴とする前記第1項又は第2項のいづれかに記
載の膨張性混和材。 (4)カルシウムアルミネート系組成物と無水石膏とが
混合粉砕物であることを特徴とする前記第1項乃至第3
項のいづれかに記載の膨張性混和材。 (5)粒度の粗い無水石膏の添加量が全体に対して10
重量%〜50重量%であることを特徴とする前記第1項
乃至第4項のいづれかに記載の膨張性混和材。 (6)前記第1項乃至第5項に記載の膨張性混和材とセ
メントとからなることを特徴とする膨張性速硬セメン
ト。
【0006】以下に本発明を更に詳細に説明すると、本
発明は、カルシウムアルミネート系組成物、無水石膏及
び粒度の粗い無水石膏を含む膨張性混和材からなり、特
に平均粒径20μm〜80μmの無水石膏を含有するこ
とによりセメントに混和したとき、速硬性はもちろんの
こと優れた膨張性、すなわちコンクリートの収縮を押さ
えて優れたコンクリート構造物を構築することができ
る。またカルシウムアルミネート系組成物が冶金滓であ
る場合、その性能に優れると共に経済的にも安価であ
る。更にカルシウムアルミネート系組成物と無水石膏と
が混合粉砕物である場合、これに無水石膏を添加して得
られた混合物が特に膨張性かつ速硬性に優れた効果を奏
するものである。更に予め膨張性混和材とセメントとか
らなる混合物としておくことにより膨張性かつ速硬性の
あるセメントとして現場乃至施工場等へ容易に供給する
ことができる。
【0007】本発明に用いられるカルシウムアルミネー
ト系組成物は、カルシウムアルミネートを主成分とする
ものであれば、特に制限されないが、純粋な合成物はも
ちいろんであるが、ステンレス製鋼過程で排出される冶
金滓等が挙げられる。本発明に用いられるカルシウムア
ルミネート系組成物は、好ましくは冶金滓がよく、この
冶金滓は、電気炉による還元期の冶金滓が好ましく、特
に高品質のステンレスを製鋼するために、鋼中に脱酸剤
としてアルミニウムを使用するとき、副産する高アルミ
ナ含有冶金滓であるため、該冶金滓は12CaO・7A
2 3 (即ちC127 と略記される。)を主成分とす
るアルミン酸カルシウムからなり、その他MgOを含有
する。この冶金滓は、その殆どが徐冷することにより得
られるので、結晶性のC127 の形態で得られ、したが
ってこのような冶金滓は潜在水硬性を有する高炉水滓ス
ラグとは異なるもので、この冶金滓は大量に得られるも
のの有効利用されずに、従来は廃棄処分や埋立地に廃棄
されているものである。
【0008】本発明に用いられる通常の無水石膏は、H
2 O分子を放出した形態のCaSO4 からなり、通常、
無水石膏には天然、焼成物、ふっ酸やリン酸の製造過程
で副産するタイプがあり、まずカルシウムアルミネイト
系混和材に利用する無水石膏には、前述のタイプがすべ
て混合粉砕して使用することができる。焼成タイプは温
度600℃〜850℃で焼成されるのが好ましく、それ
以下の温度による焼成では、硬化体としてたき初期強度
発現が悪い。無水石膏のうち、通常の無水石膏、即ちカ
ルシウムアルミネート系組成物と混合粉砕される無水石
膏は、極小さく混合粉砕されており、したがって混和材
の平均粒子径でいうと10μm以下である。また通常の
無水石膏のカルシウムアルミネート系組成物に対する添
加量は、5重量%〜50重量%であり、好ましくは10
重量%〜40重量%である。この添加量が5重量%未満
では、速硬性が得られない。また50重量%を越える
と、経済的にコスト高となり好ましくない。
【0009】本発明に用いられる平均粒径20μm〜8
0μmの無水石膏は、前記の無水石膏より粗い粒子から
なり、好ましくは平均粒径30μm〜50μmであり、
この範囲の粒度の粗い無水石膏を更に速硬セメント乃至
無水石膏添加混和材に加えることにより膨張性が得ら
れ、特に無水石膏の種類に制限されることなく、すべて
のタイプが使用できる。この無水石膏はカルシウムアル
ミネート系組成物を主成分とした無水石膏添加混和材等
に乾式混合することが必要で、これにより膨張性が得ら
れるのであり、これを混合粉砕した場合には膨張性が全
く期待できないので、決して混合粉砕してなならない。
本発明に使用する場合の無水石膏の粒度範囲を確保する
には、天然物からなる無水石膏は粉砕過程で調整すれば
よく、また焼成物の場合も焼成前の石膏は比較的粒子が
粗いので、このまま使用することができる。更にフッ酸
やリン酸の製造過程で得られる無水石膏は、螢石やリン
鉱石に濃硫酸を添加し、高温反応により生成するもの
で、この時の無水石膏は、比較的粒子は細かく、数μm
の粒子が凝集して数十μmの粒子群を形成している場合
が多い。このよな時にはそのまま使用することができ
る。したがって更に大きな塊状物が得られた場合には前
記の範囲の粒度に粉砕すればよい。
【0010】無水石膏をカルシウムアルミネート系組成
物を主成分とした冶金滓を混合粉砕した混和材とセメン
トを水で混練した場合にはこのセメントは速硬性を示す
が、期待した膨張性は生じない。通常混合粉砕した混和
材の平均粒子径は10μm以下であり、したがって水和
が開始されると、エトリンガイトが生成するが、その生
成のために無水石膏が極短時間に消費され、その消費は
強度発現となる。本発明においては、これに更に前者よ
りも粒度の粗い無水石膏を添加することにより、前述し
たようにまず混合粉砕した微粒子の無水石膏が極数時間
の間に硬化に消費され、引き続き点在する粒度の粗い石
膏が徐々に溶出し、微細なエトリンガイトの結晶生成に
より膨張が生じる。この膨張は材令1日までにはほぼ終
了するように粒度の粗い無水石膏の添加量が平均粒径2
0μm〜80μmに限定することが好ましい。粒度の粗
い無水石膏の平均粒径20μm未満では、成形後、材令
1日までに期待した膨張量が生じない。また80μmを
越え、特に100μm以上の場合は、過度の膨張量の発
生の恐れがあり好ましくない。
【0011】本発明において、粒度の粗い無水石膏の添
加量は全体に対して10重量%〜50重量%であり、好
ましくは20重量%〜40重量%である。ここで粒度の
粗い無水石膏の添加量において、全体に対して添加する
とは、カルシウムアルミネート系組成物と無水石膏との
混合粉砕物及び粒度の粗い無水石膏を100重量%とし
た場合の割合である。全体に対する無水石膏の添加量が
10重量%未満では、コンクリートの膨張量ばかりでな
くその後の乾燥収縮を押さえることができない。また5
0重量%を超えると過度の膨張により有害な亀裂の発生
の恐れが出てくる。
【0012】本発明の膨張性混和材は、セメントと混合
して用いる時、本発明の好ましい性能を発揮するもので
あり、このセメントとしては、特に制限されるものでは
なく各種のものが用いられる。例えば普通ポルトランド
セメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトラ
ンドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメン
ト、シリカセメント、アルミナセメント等が挙げられ
る。本発明の膨張性混和材は、セメントと混合して各種
の用途に使用され、一般建築物(壁、屋上スラブ、床
等)、水槽、プール等の水理構造物、土木構造物(サイ
ロ、舗装、グラウト材(道路の穴に注入)、床版、ボッ
クスカルバート等)、コンクリート製品(ヒューム管、
ボックスカルバート等)、充填コンクリートあるいはモ
ルタルやグラウト材などに使用される。
【0013】
【作用】本発明では、カルシウムアルミネート系組成物
と無水石膏との混合粉砕物は、セメントと混練したと
き、速硬性が得られ、速硬性セメントとして使用される
が、前記混合粉砕物には膨張性がないので、これに更に
粒度の粗い無水石膏を加えることにより粒度の粗い石膏
が徐々に溶出し、微細なエトリンガイトの結晶生成によ
り膨張が生じる。この膨張性は、即ちこの場合にはセメ
ントの乾燥収縮を押さえる作用を得ることができる。
【0014】
【実施例】以下に、本発明を代表的な実施例を挙げて説
明するが、本発明はこの実施例のみに限定されるもので
なく本発明の範囲内のものも含むものである。
【0015】実施例1 ステンレス製鋼過程で副産する冶金滓で、鋼浴中の脱酸
を目的にアルミニウムを添加する時に得られ、その主成
分はカルシウムアルミネート系組成物からなるもので、
これに無水石膏〔ふっ酸製造過程で生じた無水石膏、平
均粒径70μm:セントラル硝子(株)製〕を加えた
後、混合粉砕して速硬性組成物を得た。その時の粉末度
は、ブレーン値5500cm2 /g、平均粒径8μmで
あった。ついで、この速硬性組成物に粒度の粗い無水石
膏〔ふっ酸製造過程で生じた無水石膏、平均粒径30μ
m:セントラル硝子(株)製〕を加えて混合し、本発明
の膨張性混和材を製造した。これをセメントに使用した
結果を表1に示す。
【0016】〔試験方法〕減水剤はポリゾス#8を普通
ポルトランドセメント(以下NPと略す)と膨張性混和
材に対し0.5%、珪砂8号を普通ポルトランドセメン
トと膨張性混和材に対し内割で30%添加した。混練水
量は普通ポルトランドセメントと膨張性混和材及び珪砂
8号の合計量に対し35%とした。硬化体の強度試験
は、JIS A5201に準拠した。長さ変化は硬化後
(混練し4時間経過)、脱型、基長をとり、材令1日ま
で湿潤養生、その後7日まで水中養生し、膨張量を測定
した。乾燥収縮は水中養生後の試験体を温度20℃、湿
度60%の恒温室中で乾燥養生して測定した。
【0017】
【表1】
【0018】表1から明らかなように、粗粒無水石膏を
混合することで、優れた膨張性が得られ、また粗粒無水
石膏の平均粒径が10μmでは膨張性に乏しく、また1
00μmでは膨張性が過度になる。したがって粗粒無水
石膏の平均粒径が20〜80μmの範囲が好ましいこと
がわかる。
【0019】実施例2 実施例1において、粒度の粗い無水石膏の添加量を変え
た以外は、実施例1と同様にして本発明の膨張性混和材
を製造した。これをセメントに使用した結果を表2に示
す。
【0020】
【表2】
【0021】表2から明らかなように、粗粒無水石膏を
速硬性組成物に加えない場合には、膨張性が実質的にな
く、またその添加量が60重量%のときは、膨張性が過
度になるので、ひび割れの発生の恐れがあり好ましくな
い。
【0022】
【発明の効果】本発明では、カルシウムアルミネート系
組成物、無水石膏及び粒度の粗い無水石膏を含む膨張性
混和材からなり、特に平均粒径20μm〜80μmの無
水石膏を含有することによりセメントに混和したとき、
速硬性はもちろんのこと優れた膨張性、すなわちセメン
トの収縮を押さえて優れたコンクリート構造物を構築す
ることができる。またカルシウムアルミネート系組成物
が冶金滓である場合、その性能に優れると共に経済的に
も安価である。更にカルシウムアルミネート系組成物と
無水石膏とが混合粉砕物である場合、これに無水石膏を
添加して得られた混合物が特に膨張性かつ速硬性に優れ
た効果を奏するものである。更に予め膨張性混和材とセ
メントとからなる混合物としておくことにより膨張性か
つ速硬性のあるセメントとして現場乃至施工場等へ供給
することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 24:06 A 22:10) 103:14 103:60

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カルシウムアルミネート系組成物、無水
    石膏及び粒度の粗い無水石膏を含むことを特徴とする膨
    張性混和材。
  2. 【請求項2】 粒度の粗い無水石膏の平均粒径が20μ
    m〜80μmであることを特徴とする請求項1に記載の
    膨張性混和材。
  3. 【請求項3】 カルシウムアルミネート系組成物が冶金
    滓であることを特徴とする請求項1又は請求項2のいづ
    れかに記載の膨張性混和材。
  4. 【請求項4】 カルシウムアルミネート系組成物と無水
    石膏とが混合粉砕物であることを特徴とする請求項1乃
    至請求項3のいづれかに記載の膨張性混和材。
  5. 【請求項5】 粒度の粗い無水石膏の添加量が全体に対
    して10重量%〜50重量%であることを特徴とする請
    求項1乃至請求項4のいづれかに記載の膨張性混和材。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至請求項5に記載の膨張性混
    和材とセメントとからなることを特徴とする膨張性速硬
    セメント。
JP6025893A 1994-01-31 1994-01-31 膨張性混和材及び膨張性速硬セメント Pending JPH07215745A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010102815A (ko) * 2000-05-08 2001-11-16 전원재 시멘트 혼화재, 자기응력 시멘트 및 자기응력 부여방법

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KR20010102815A (ko) * 2000-05-08 2001-11-16 전원재 시멘트 혼화재, 자기응력 시멘트 및 자기응력 부여방법

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

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Effective date: 20010605