JPH0834644A - 耐酸性低発熱型コンクリート混和材 - Google Patents

耐酸性低発熱型コンクリート混和材

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JPH0834644A
JPH0834644A JP20122794A JP20122794A JPH0834644A JP H0834644 A JPH0834644 A JP H0834644A JP 20122794 A JP20122794 A JP 20122794A JP 20122794 A JP20122794 A JP 20122794A JP H0834644 A JPH0834644 A JP H0834644A
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JP
Japan
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silica
acid
alpha
crucible
mixture
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JP20122794A
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English (en)
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Hisamitsu Tsuyuki
尚光 露木
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MARKET PLAZA KK
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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
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/02Portland cement
    • C04B7/06Portland cement using alkaline raw materials
    • 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
    • C04B2111/20Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/23Acid resistance, e.g. against acid air or rain

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種の酸や塩類を含む排水や酸性雨、海水等
に接するコンクリートの耐久性を向上させるための混和
材。 【構成】 CaO:Al:Feのモル比が
(4+α):1:1(ただしαは0≦α≦1)の化学組
成となるように原料を配合し、さらにこの配合物に対し
て2〜10重量%のシリカ分を添加して加熱溶融し、急
冷して非晶質のCAFを作り、これをβ−CSを含
む高炉水砕スラグとの混合物からなる耐酸性低発熱型コ
ンクリート混和材である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はコンクリート混和材に関
するもので、酸や各種の塩類を含む排水や酸性雨、海水
に接するコンクリートの耐久性を向上させるための混和
材の製造に関する提案である。
【0002】
【従来の技術】建設林料としてのセメント・コンクリー
トはその結合物質であるセメント水和物の性質から各種
の酸による直接浸食を受けるばかりでなく、浸食の結果
生成する塩の陰イオン例えばSO 2−やClと反応
して急速に新たな化合物を生ずる。エトリンガイトやそ
の類似タイプの化合物がある程度以上生成すれば、その
大きな膨張性のためにコンクリートが破壊されたりまた
エトリンガイトやモノサルフェート中のSO 2−とC
との置換が起こり、マトリックスに空隙を生じさら
に破壊を促進することになる。
【0003】従来このようなトラブルの対策としてはセ
メントに高炉水砕スラグやフライアッシュ等を混用して
エトリンガイト生成の原因となるCAを稀釈するかC
A4%以下の耐硫酸塩性セメントを用いてコンクリー
トやコンクリート二次製品を別途製造することが行われ
てきた。
【0004】また、セメント中にCAFの含有量を増
加させるとエトリンガイトの生成速度が次第に緩慢とな
ることからCAF含有量の多い硫酸塩抵抗性の高いポ
ルトランドセメントも作られているが、この種のセメン
トは貯蔵性があり、又強度発現が期待できないので特殊
用途にしか使用できない欠点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はCA含有量
の低いセメントを別途製造したり、セメント高炉水砕ス
ラグ、フライアッシュ等の混ぜ物をして化学量論的に相
対的にCA含有量を低下させたり、またCAFを多
量に含む特殊なセメントを別途製造することなく、通常
使用される混和材という形で強度発現の低下を招くこと
なく安定な貯蔵性と低発熱性を維持しながら耐酸性を向
上しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者はCAFにつ
いて基礎的な研究を行ってきたが、特にガラス化したC
AF(G−CAFと記す)はSO 2−をその構造
中に取り込み更にCa2+の溶出を妨げることにより、
エトリンガイトの生成反応を著しく抑制することを見い
出した。その結果G−CAFをコンクリートに混用す
ると耐酸性の向上ばかりでなく、酸性雨や酸による直接
浸食にも耐える性質を付与できることがわかった。一
方、G−CAFは強度の発現に対してはほとんど効果
がないので、その補償のためにβ−CSを含有する
か、これにさらに高炉水砕スラグやフライアッシュを併
用する必要がある。すなわちG−CAF粉と高炉水砕
スラグ粉やフライアッシュとを混合したものが本発明の
基本的な耐酸性低発熱型コンクリート混和材である。
【0007】G−CAFを製造するにはCaO源とし
て石灰石、石灰灰等をAl源としてボーキサイ
ト、アルミ灰、アルミナ煉瓦屑等をFe源として
鉄鉱石、スケール等をCaO:Al:Fe
のモル比が(4+α):1:1(ただしαは0≦α≦
1)になるように配合し、さらにこの配合物に対し2〜
10wt%のシリカ分(SiO)を加えて1,250
℃以上の温度に加熱溶融した後 急冷する。SiO
配合することによって生成物の大部分がガラス化する
が、SiOを配合しないと結晶性CAFとなってし
まう。
【0008】上記G−CAFと高炉水砕スラグとの等
量混合物である本発明の混和材をセメントに対して10
〜50wt%混合することによって耐酸性でかつ低発熱
高強度を達成できる。
【0009】
【作用】硫酸根の存在する溶液中でCAはエトリンガ
イトの生成を促進し、セメント中のCAFが増加する
とその反応を抑制することはCiril li eTa
1)によって明らかにされたが、そのメカニズムにつ
いては明確ではない。
【0010】G−CAFをPH=4の硫酸酸性溶液中
で中和させると、溶液は長期間PHが4〜5を維持し続
ける。これは溶液中のCa2+とSO 2−とが容易に
CaSOにならないことを示す。この傾向はCAF
の結晶よりも非晶質のG−CAFの方が著しい。すな
わちG−CAFは水和に際してその表面に酸との反応
性の小さい層を形成し、またイオンの移動を妨げている
ものと推察される。この関係を図1、図2、図3に示
す。
【0011】上記のようにカルシウム分が連続して溶出
することが抑制されるということはすなわち耐酸性とい
うことで、このことは硫酸、塩酸、硝酸、有機酸の何れ
に対しても同様の効果をもつ。実際的には、このG−C
AFがセメントの10〜25%存在するとカルシウム
の溶出が強く抑制される。
【0012】しかしG−CAFの配合量には限界があ
る。G−CAFをセメントと混用した場合、その量の
増加に伴って次第に強度発現が阻害されるので25%を
上限として、G−CAFと同量のβ−CSを含み、
さらに高炉水砕スラグやアライアッシュを併用すること
によって強度低下を補償することができる。G−C
Fと高炉水砕スラグとの配合は等量を原則とするが、必
要に応じて高炉水砕スラグやアライアッシュの量を調節
することは可能である。
【0013】CAFはもともと水和発熱が小さく、中
庸ポルトランドセメント中には普通ポルトランドセメン
トよりも多く含有されている。G−CAFは通常のC
AF(結晶)よりも水和反応速度がさらに小さく従っ
て発熱速度のピーク値の高さはCAFの約1/2出現
時間もCAFの15時間に対して25〜30時間とお
くれている。従ってG−CAFを配合すればするほど
低発熱を達成できる。
【0014】最近、酸性雨によるセメント・コンクリー
ト構造物や二次製品の浸食やひび割れ、崩壊等の被害が
目立ち始めている。また各種の酸や塩類を含んだ排水の
流路のセメント・コンクリート製品の浸食も着実に進行
しているので、本発明の耐酸性低発熱型コンクリート混
和材を使用すればその耐久性寿命は格段に延長できるこ
とは確実である。
【0015】
【実施例】G−CAF合成用の原料とその化学成分を
表−1に示す。
【0016】充分空焼きした8番黒鉛ルツボの内面に石
灰乳を塗布し、風乾後500℃〜600℃に加熱して石
灰のライニングを施した。各原料はCaO:Al
:Feのモル比が4:1:1になる様に生
石灰240gボーキサイト160g鉄鉱石160gを配
合し、さらにこの合計重量560gに対してガラス化材
としてけい石40g(7重量%)を配合した。
【0017】この混合物を前記黒鉛ルツボに入れクリプ
トル炉中で1,450℃以上に加熱した。装入物が溶落
した時点で黒鉛棒で溶融物を攪拌し完全溶融したことを
確かめた上、溶融物を水槽へ流し込み急冷した。この急
冷魂の破面はほとんど針状であり、G−CAFである
ことが確認された。これを粉砕機で微粉砕し高炉水砕ス
ラグ粉と等量づつ混合して本発明の混和材とした。
【0018】普通ポルトランドセメントの20%を、こ
の混和材で置換した場合と比較のために普通ポルトラン
ドセメント単味の場合についてJIS−R5201に準
じてモルタル試験体を作成した。24時間後之等の試験
体をPH=4.0の硫酸酸性溶液に浸潰した。浸漬テス
ト中、溶液は常にPH=4.0に維持した。
【0019】浸漬開始から25日経過後の観察による
と、普通ポルトランドセメント単味の試験体は既に表面
層の石灰分が溶出して表面荒れが目立つ様になってきた
が、本発明の混和材使用の試験体は表面の荒れは明らか
に普通ポルトランドセメント単味試験体より少い。60
日経過後ではその差はますます明瞭となった。
【0020】90日経過頃になると普通ポルトランドセ
メント単味試験体は何れも亀裂が発生し、エトリンガイ
トの生成を裏付けた。一方、本発明の混和材使用試験体
は表面の荒れは目立つものの亀裂の発生は0であった。
【0021】180日経過後では普通ポルトランドセメ
ント単味試験体は表層のみならず内部まで崩壊が進行
し、試験体の角部の崩落が著しく、また膨張のためほと
んど3ケに分断されそうになった。一方、本発明の混和
材使用試験体は角部の損傷は発生したもののほゞ原形を
留めており、大きな亀裂もなく耐酸性であることが確認
できた。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年12月1日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】追加
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】pH=4の硫酸溶液中で水和したC−CAF
とG−CAFのCaOの溶出量変化とpHの変化を示
す図である。G−CAF(▲)の方がC−CAF
(●)よりもCaOが溶出しにくいことがわかる。
【図2】pH=4の硫酸溶液中で水和したC−CAF
とG−CAFによって消費された後の残存SOの濃
度変化とpHの変化を示す図である。G−CAFの方
がC−CAFよりもSOをとりこまないことを示し
ている。
【図3】pH=2の硫酸溶液中で水和したC−CAF
とG−CAFによって消費された後の残存SOの濃
度変化とpHの変化を示す図である。G−CAF
(△)の方がC−CAF(○)よりもSOをとりこ
まないことを示す。
【符号の説明】 C−CAF :結晶性CAF G−CAF :ガラス性CAF ● :C−CAF ▲ :G−CAF ○ :C−CAF △ :G−CAF

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項 1】石灰、酸化アルミニウム、酸化鉄を含む
    原料を選びCaO:Al:Feのモル比が
    (4+α):1:1(ただしαは0≦α≦1)の化学組
    成となるように配合し、さらにこの配合物に対し2〜1
    0重量%のシリカ(SiO)分を添加し1,250℃
    以上に加熱・溶融し、急冷してガラス化し、CAFと
    βCS組成ガラスからなる溶融物、またはこのものに
    高炉水砕スラグやフライアッシュを加えた混合物からな
    る耐酸性低発熱型コンクリート混和材。
JP20122794A 1994-07-25 1994-07-25 耐酸性低発熱型コンクリート混和材 Pending JPH0834644A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007046297A1 (ja) * 2005-10-17 2007-04-26 Taiheiyo Cement Corporation セメント添加材及びセメント組成物

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007046297A1 (ja) * 2005-10-17 2007-04-26 Taiheiyo Cement Corporation セメント添加材及びセメント組成物
US8133317B2 (en) 2005-10-17 2012-03-13 Taiheiyo Cement Corporation Cement additive and cement composition

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