JPH0776122B2

JPH0776122B2 - アルミナセメント組成物

Info

Publication number: JPH0776122B2
Application number: JP2188048A
Authority: JP
Inventors: 幸男笹川; 賢治蓮尾; 長生川畑
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1990-07-18
Filing date: 1990-07-18
Publication date: 1995-08-16
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPH0477339A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、アルミナセメント組成物及びそれを用いた急
硬セメント組成物に関し、詳しくは、急硬性を有しなが
ら、流動性や可使時間が十分に確保できるアルミナセメ
ント組成物及びそれを用いた急硬セメント組成物に関す
る。

特に、本発明は、耐火材や土木・建材分野をはじめとす
る急硬性を必要とする材料、例えば、急硬プレミックス
モルタルや急硬ポリマーセメントをはじめ、キャスタブ
ル、止水材、防水材、耐食材、目地材、接着材及び補修
材等に広く利用できるものである。

〔従来の技術及びその課題〕

従来、この種のアルミナセメント組成物として、CaO−S
iO₂−Al₂O₃三成分状態図で合成されたカルシウムアルミ
ネート鉱物を様々に配合することによる各種アルミナセ
メント組成物が検討され、（T.D.Robson;High Alumina
Cements and Concrete、1962年）、例えば、特開昭49−
32921号公報、特開昭52−111920号公報、特公昭47−406
94号公報、特公昭56−31298号公報及び特公昭63−37054
号公報等が提案されている。

これらを大別すると、アルミナセメントの硬化を早く
した組成物として、12CaO・7Al₂O₃のような、Al₂O₃/CaO
のモル比が１より大となる、早硬性カルシウムアルミネ
ートを配合したもの、アルミナセメントの硬化を逆に
遅くした組成物として、CaO・12Al₂O₃のようなAl₂O₃/Ca
Oのモル比が１より小となる、遅硬性カルシウムアルミ
ネートを配合したもの及び硬化時間をコントロールす
るため、Li₂CO₃やクエン酸類などの凝結調整剤を配合し
たもの等に分類できる。

しかしながら、前記やには、流動性や可使時間が確
保できなかったり、添加する凝結調整剤によって雰囲気
温度や施工温度などの要因により、セメントの硬化が著
しく遅れたり、早くなり過ぎるという課題を持ってい
た。

また、急硬性セメント組成物として、特開昭48−1024号
公報、特開平１−298050号公報及び特開平１−308851号
公報等が知られているが、いずれも止水材や補修材など
のように適度な可使時間を必要とし、しかも、急硬性が
要求される用途への使用は、施工温度などの温度要因に
より可使時間と硬化性のバランスの面で非常に難しいも
のであった。

本発明者らは鋭意研究を重ね、特定の組成物を使用する
ことにより、従来技術では満足できなかった流動性、可
使時間及び急硬性等のバランスの取れたアルミナセメン
ト組成物及び急硬性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。

〔課題を解決するための手段〕

即ち、本発明は、CaO38〜42重量％、SiO₂4〜６重量％及
びFe₂O₃5重量％以下であって、鉱物組成として12CaO・7
Al₂O₃を含有しないことを特徴とするアルミナセメント
組成物であり、ポルトランドセメント、該アルミナセメ
ント組成物及びセッコウを必須成分とする急硬セメント
組成物である。

以下本発明を詳しく説明する。

即ち、本発明は、化学組成がCaO38〜42重量％、SiO₂4〜
６重量％、及びFe₂O₃5重量％以下、不溶解残分量が10重
量％以下、鉱物組成として12CaO・7Al₂O₃を含有しな
い、結晶化率30〜90％のアルミナセメント組成物であ
り、ポルトランドセメント、該アルミナセメント組成
物、及びセッコウを必須成分とする急硬セメント組成物
である。

本発明においては、前記特定のCaO、SiO₂、及びFe₂O₃の
成分比を持ち、また、不溶解残分量が10重量％以下であ
ることが、そして、12CaO・7Al₂O₃を含有しないこと
が、さらには、結晶化率30〜90％であることが技術のポ
イントであって、アルミナセメント組成物や急硬セメン
ト組成物として、流動性や可使時間が確保でき、急硬性
と強度発現性が良好なものが好ましい。この成分比の測
定は、JIS R 2522記載の方法によって実施可能である。

また、アルミナセメント組成物は、流動性、可使時間及
び急硬性のバランスの面から、CaO38〜42重量％、SiO₂4
〜６重量％及びFe₂O₃5重量％以下の成分比であり、CaO3
8.2〜41.0重量％、SiO₂4.2〜5.5重量％、Fe₂O₃1.0〜4.0
重量％の成分比がより好ましい。

このアルミナセメント組成物は、所定の成分比となるよ
うに、ボーキサイト、バイヤー法アルミナ及びアルミ残
灰等のアルミナ源、生石灰、石灰石及び消石灰のカルシ
ア源、また、シャモット、硅砂及び煉瓦くず等のシリカ
源、さらには、赤泥、べんがら及び赤ボーキサイト等の
酸化鉄源を配合し、12CaO・7Al₂O₃（以下C₁₂A₇という）
を含有しないように、溶融法及び／又は焼成法によって
合成したクリンカーを調節してできるものである。

具体的には電気炉法、反射炉法、平炉法、抵抗炉法及び
ロータリーキルン法等の溶融法で製造したクリンカーを
使用したものが好ましい。

溶融法で製造する溶融の程度は、塩酸分解法による不溶
解残分量で測定でき、本発明においては、流動性、可使
時間、及び硬化性の面から、不溶解残分量10％以下のも
のが好ましく、５％以下がより好ましい。

また、アルミナセメント組成物の鉱物の結晶化率は、粉
末法Ｘ線回析法によって測定でき、結晶化率30〜90％が
好ましく、可使時間と急硬性のバランスから40〜70％が
より好ましい。

なお、結晶化率は次式から算出することが可能である。

結晶化率（％）＝（ピーク面積／全面積）×100 さらに、C₁₂A₇の生成の有無については、粉末Ｘ線回析
法によるC₁₂A₇の回析線の有無により確認できる。

特に本発明では、C₁₂A₇の有無の他にCaO、SiO₂及びFe₂O
₃の成分比が重要なポイントであって、C₁₂A₇を含有する
と急硬性を示し、流動性や可使時間が不足するため好ま
しくない。

合成したクリンカーは、ボールミル、チューブミル、振
動ミル、ローラーミル、ジェットミル及びオングミル等
の粉砕機で粉砕することができる。

アルミナセメント組成物の粒度は、ブレーン値で4,000c
m²/g以上が好ましく、4,800〜10,000cm²/gがより好まし
い。ブレーン値が4,000cm²/g未満では、水和反応性に乏
しく急硬性が低下しやすく、10,000cm²/gを越えると一
次粒子が凝集しやすく、アルミナセメント粒子の分散状
態が悪くなる傾向がある。

本発明に係るセッコウとしては、Ｉ型、II型、III型無
水セッコウ、半水セッコウ及び二水セッコウがあるが、
アルミナセメント組成物やポルトランドセメントと配合
した際の、相乗効果による急硬性や強度発現性の面か
ら、II型無水セッコウが好ましい。

セッコウの粒度は、他の材料との組み合せによる相乗効
果を引き出すためには重要である。一般に市販されてい
るセッコウの粒度は、ブレーン値で2,000〜3,000cm²/g
のものがほとんどであるが、本発明においては、4,000c
m²/g以上が好ましく、6,000cm²/g以上の微粉タイプがよ
り好ましい。

また、市販品はローラーミルやチューブミルなどの粉砕
機で微粉化することが可能である。

本発明におけるセッコウとアルミナセメント組成物の配
合割合は、セッコウ／アルミナセメントの重量比で0.2/
1〜3/1が好ましく、0.5/1〜2/1が、急硬セメント組成物
として使用した際、流動性や可使時間が確保でき、急硬
性と強度発現性に優れるためより好ましい。

本発明に係るポルトランドセメントは、硅石粉等のシリ
カ源と石灰石等のカルシア源を原料として製造されるも
のである。そして、鉱物組成として、2CaO・SiO₂や3CaO
・SiO₂などのカルシウムシリケートを主要水硬性鉱物と
して含むものであって、具体的には、普通・早強・超早
強・中よう熱・白色及び耐硫酸塩等の各種ポルトランド
セメントや高炉セメントやシリカセメントなどの各種混
合セメントが挙げられ、目的とする流動性、可使時間及
び急硬性等の面から、組み合わせるポルトランドセメン
トを適宜選定することが可能である。例えば、より急硬
性の強い急硬性セメント組成物には、早強ポルトランド
セメントや、超早強ポルトランドセメントが、また、カ
ラー急硬セメント組成物には、顔料の特性を出しやすい
白色ポルトランドセメントが好ましい。

ポルトランドセメントの配合割合は、ポルトランドセメ
ント50〜90重量部に対して、アルミナセメント組成物と
セッコウの合計が50〜10重量部が好ましく、ポルトラン
ドセメント60〜86重量部に対して、アルミナセメント組
成物とセッコウの合計が40〜14重量部が、急硬性と強度
発現性が良好でより好ましい。

また、本発明において、各材料の少なくとも二種類以上
をプレミックスしておくことは、施工現場での粉末のハ
ンドリング上好ましいが、施工時に前記割合になるよう
に調合することも可能である。

さらに、本発明では、急硬性を向上させるために、消石
灰をアルミナセメント組成物に併用することは好まし
く、アルミナセメント組成物100重量部に対して、消石
灰１〜30重量部が好ましく、３〜20重量部がより好まし
い。この範囲外では、急硬性や長期強度が不十分となる
傾向がある。

また、本発明では、長期強度の向上、収縮の緩和及びク
ラックやソリの防止等の目的のため、例えば、スラグ粉
末、フライアッシュ及びシリカヒューム等のポゾラン活
性を有する材料や、アーウィン系や石灰系などの収縮防
止混和材を適量配合することも可能である。

本発明のアルミナセメント組成物は、その急硬性を生か
し、耐火骨材、超微粉及び硬化調整剤等を配合した不定
形キャスタブルや耐火コンクリートなどの耐火材とし
て、あるいは、土木、建材向けの急硬材料として使用可
能である。

不定形キャスタブルへ使用する場合は、「耐火物、198
8.Vol.40.No.4（特集号）」に準じて使用することが可
能である。

また、本発明の急硬セメント組成物には、骨材として
砂、色砂及び砂利等を併用することが可能である。具体
的には、「セメント・コンクリートNo.415.1981年９月
号（特集号）」に記載されているものが配合できる。

さらに、必要に応じて、流動性、可使時間及び硬化性等
を改善する目的で、AE減水剤、減水剤、硬化遅延剤、硬
化促進剤及び分散剤等の添加剤を併用しても良い。具体
的には、リグニンスルホン酸塩系、ホルマリン縮合物
系、メラミンスルホン酸塩ホルマリン縮合物系、ポリカ
ルボン酸塩系やリン酸系、ホウ酸系及びオキシカルボン
酸系又はその塩等の、常用のコンクリート混和材やアル
ミナセメント添加剤が本発明品の特性を損わない範囲で
単独もしくは併用できる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例にて説明する。

実施例１中国産ボーキサイト、オーストラリア産赤ボーキサイ
ト、溶融シリカ及び生石灰を用い、所定のCaO、SiO₂及
びFe₂O₃の成分比になるように配合し、小型電気炉で溶
融後、溶融物をタッピングし、エア−クエンチングによ
って常温まで急冷して目的とするクリンカーを製造し
た。

このクリンカーをバッチ式ボールミルにて粉砕し、アル
ミナセメント組成物を得た。アルミナセメント組成物の
特性を表−１に示す。

このアルミナセメント組成物を用いたモルタルを使用し
て各物性を測定した。結果を表−１に併記する。

なお、使用材料と物性の測定方法は次のとおりである。

＜使用原料＞中国産ボーキサイト；中国、青島産仮焼ボーキサイト１
〜5mmサイズ品。

オーストラリア産赤ボーキサイト；オーストラリア・コ
マルコ産赤ボーキサイトを110℃で３時間乾燥。

溶融シリカ；電気化学工業社製商品名「デンカ溶融シリ
カ」１〜5mmサイズ品。

生石灰；日本石灰工業社製「Ｂ式生石灰」５〜3mmサイ
ズ品。

＜測定方法＞流動性;JIS R 2521のフロー試験方法に準じた所定温
度におけるタップフロー値（mm）。

可使時間；所定温度において、JIS R 2521のタップフ
ロー値が150mm以下になるまでに必要とした注水からの
時間（分）。

硬化性;JIS R 2521のモルタルを用い、所定温度にお
けるモルタルの水和発熱ピークまでに要した注水からの
時間（分）と打点温度記録計により測定。

養生強度;JIS R 2521の方法で用いた所定温度におい
て養生した、モルタル硬化体の圧縮強度（kgf/m²）。

表−１に示すように、本発明のアルミナセメントは30℃
という高温条件下でも流動性が良好で、可使時間も長
く、しかも、５℃というような低温条件下でも、短時間
で硬化するという、従来のアルミナセメントでは満足で
きなかった優れた物性を持っている。

実施例２実施例１、表−１の配合No.1−22のアルミナセメント組
成物に所定の配合比になるようにセッコウを加え、セメ
ント組成物を調整し、それに、ポルトランドセメントを
混合して、急硬セメント組成物を得て、実施例１と同様
に測定した。結果を表−２に併記する。

なお、比較として、実施例１で用いた市販のアルミナセ
メントＡ〜Ｄを使用して同様の測定を行った。

＜使用材料＞セッコウ；セントラル硝子社製商品名「II型無水セッコ
ウ」をローラーミルで所定の粒度に粉砕。

ポルトランド；中央セメント社製商品名「普通ポルトラ
ンドセメント」。

3.その他；石津製薬社製試薬１級。

＜測定方法＞急硬性；急硬セメント組成物に水を加え、ハンドミキ
シング後のペーストの凝結時間。

強度；急硬セメント組成物に水を加え、ハンドミキ
シング後のペーストをφ100×50mmの容器に注入し、注
入後の強度変化を油圧式プロクター測定機にて測定。

表−２から明らかなように、本発明の急硬セメント組成
物を用いると、適度な凝結時間が得られ、可使時間を確
保できるばかりでなく、硬化開始後の強度発現が良好で
優れた硬化性を示す。

〔発明の効果〕

以上の結果からわかるように、本発明のアルミナセメン
ト組成物を用いると、従来の技術では得られなかった高
温施工時の流動性や可使時間を、必要にしてかつ十分に
確保でき、低温でも優れた硬化性を示す。

また、本発明の急硬性セメント組成物は、適度な凝結時
間と優れた急硬性や強度発現性が得られる。

この結果、従来のアルミナセメントや急硬セメントで
は、施工が難しかった耐火材、土木、建材、分野をはじ
めとし広く流用できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化学組成がCaO38〜42重量％、SiO₂4〜６重
量％、及びFe₂O₃5重量％以下、不溶解残分量が10重量％
以下、鉱物組成として12CaO・7Al₂O₃を含有しない、結
晶化率30〜90％のアルミナセメント組成物。
【請求項２】ポルトランドセメント、請求項１記載のア
ルミナセメント組成物及びセッコウを必須成分とする急
硬セメント組成物。