JPH09165242A - 低アルカリ性水硬性材料 - Google Patents
低アルカリ性水硬性材料Info
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- JPH09165242A JPH09165242A JP25841196A JP25841196A JPH09165242A JP H09165242 A JPH09165242 A JP H09165242A JP 25841196 A JP25841196 A JP 25841196A JP 25841196 A JP25841196 A JP 25841196A JP H09165242 A JPH09165242 A JP H09165242A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/345—Hydraulic cements not provided for in one of the groups C04B7/02 - C04B7/34
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- C04B2111/1025—Alkali-free or very low alkali-content materials
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- Organic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水硬性材料について、アルカリ性を低減し、
凝結時間を任意に調節可能とし、さらに中長期強度を向
上させる。 【解決手段】 CaO-Al2O3-SO3-SiO2-Fe2O3 系セメント組
成物を用い、アルミナおよび酸化鉄に対するSO3モル
比、ケイ酸に対する石灰等のモル比を各々以下の値に定
める。 （CaO-2SO3）／SiO2 ＜１.３（モル比） SO3／（Al2O3＋Fe2O3）＜３ （モル比）
凝結時間を任意に調節可能とし、さらに中長期強度を向
上させる。 【解決手段】 CaO-Al2O3-SO3-SiO2-Fe2O3 系セメント組
成物を用い、アルミナおよび酸化鉄に対するSO3モル
比、ケイ酸に対する石灰等のモル比を各々以下の値に定
める。 （CaO-2SO3）／SiO2 ＜１.３（モル比） SO3／（Al2O3＋Fe2O3）＜３ （モル比）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水和時における水
酸化カルシウムの生成を抑制すると共にカルシウム比の
高い不定形ケイ酸カルシウム水和物の生成を抑制するこ
とにより、アルカリ性を大幅に低下させたセメント質の
水硬性材料に関する。本発明の低アルカリ性水硬性材料
は、放射性廃棄物の埋設固化処理用、ＧＲＣ用、特殊環
境下での軟弱地盤改良用等の低アルカリ性が要求される
材料として好適である。
酸化カルシウムの生成を抑制すると共にカルシウム比の
高い不定形ケイ酸カルシウム水和物の生成を抑制するこ
とにより、アルカリ性を大幅に低下させたセメント質の
水硬性材料に関する。本発明の低アルカリ性水硬性材料
は、放射性廃棄物の埋設固化処理用、ＧＲＣ用、特殊環
境下での軟弱地盤改良用等の低アルカリ性が要求される
材料として好適である。
【０００２】
【技術的背景】原子力発電所等の各種の原子力施設から
排出される各種放射性廃棄物の量は年々増加しており、
その廃棄処理が問題になっている。放射性廃棄物のう
ち、放射性が低レベルのものはドラム缶等の放射性廃棄
物用の処理容器に入れ、固化処理して密閉化することに
より地中埋設に適した最終形態に処理されている。
排出される各種放射性廃棄物の量は年々増加しており、
その廃棄処理が問題になっている。放射性廃棄物のう
ち、放射性が低レベルのものはドラム缶等の放射性廃棄
物用の処理容器に入れ、固化処理して密閉化することに
より地中埋設に適した最終形態に処理されている。
【０００３】この固化処理材として現在使用されている
ものの一つはセメントから形成されるセメントペースト
であり、主にポルトランドセメントが用いられている。
ところが、通常のポルトランドセメントを用いて放射性
廃棄物の固化処理を行った場合、放射性廃棄物中に含ま
れる金属アルミニウムが高アルカリ環境下で反応して水
素ガスを発生する虞があり、この水素ガスの発生につい
て種々の問題が指摘されている。例えば、処理容器内の
圧力上昇により固化体組織が破壊されて放射性物質の閉
じ込め性能が低下する問題や水素ガスそのものが可燃性
ガスであることから、安全性の問題が懸念されている。
ものの一つはセメントから形成されるセメントペースト
であり、主にポルトランドセメントが用いられている。
ところが、通常のポルトランドセメントを用いて放射性
廃棄物の固化処理を行った場合、放射性廃棄物中に含ま
れる金属アルミニウムが高アルカリ環境下で反応して水
素ガスを発生する虞があり、この水素ガスの発生につい
て種々の問題が指摘されている。例えば、処理容器内の
圧力上昇により固化体組織が破壊されて放射性物質の閉
じ込め性能が低下する問題や水素ガスそのものが可燃性
ガスであることから、安全性の問題が懸念されている。
【０００４】ＧＲＣ（ガラス繊維強化コンクリート）に
ついても、セメントのアルカリ性が問題になっている。
すなわち、ＧＲＣに通常のポルトランドセメントを使用
した場合、長期にわたりセメントに起因する高アルカリ
雰囲気によってガラス繊維が腐食され、ＧＲＣの曲げ強
度や耐衝撃性が低下することが明らかになっている。
ついても、セメントのアルカリ性が問題になっている。
すなわち、ＧＲＣに通常のポルトランドセメントを使用
した場合、長期にわたりセメントに起因する高アルカリ
雰囲気によってガラス繊維が腐食され、ＧＲＣの曲げ強
度や耐衝撃性が低下することが明らかになっている。
【０００５】軟弱地盤の地盤改良用固化剤として用いる
セメント組成物についても同様の問題がある。すなわ
ち、地盤改良用固化剤としてセメント組成物が広く使用
されているが、泥炭等の高有機質土の固化剤として通常
のポルトランドセメントを使用すると固化性能が不十分
であり、場合によっては数日以上経過しても全く固化し
ない。これは、セメントがもたらす高いアルカリ性によ
って高有機質土からアルカリ抽出成分が溶出し、水和硬
化を阻害することが原因であることが判明している。
セメント組成物についても同様の問題がある。すなわ
ち、地盤改良用固化剤としてセメント組成物が広く使用
されているが、泥炭等の高有機質土の固化剤として通常
のポルトランドセメントを使用すると固化性能が不十分
であり、場合によっては数日以上経過しても全く固化し
ない。これは、セメントがもたらす高いアルカリ性によ
って高有機質土からアルカリ抽出成分が溶出し、水和硬
化を阻害することが原因であることが判明している。
【０００６】
【従来技術とその問題点】以上のような状況から、低ア
ルカリ性の水硬性材料が求められており、現在までに多
くの研究開発がなされている。従来報告されている低ア
ルカリ性セメント組成物の多くは、高アルカリ性の主原
因の一つである水酸化カルシウムCa(OH)2の生成を抑制
しようとするものである。
ルカリ性の水硬性材料が求められており、現在までに多
くの研究開発がなされている。従来報告されている低ア
ルカリ性セメント組成物の多くは、高アルカリ性の主原
因の一つである水酸化カルシウムCa(OH)2の生成を抑制
しようとするものである。
【０００７】ところが、これらのセメント組成物におい
てもアルカリ性の低減効果は十分ではない。本発明者等
の実験結果によれば、アルカリ性をさらに低減するに
は、Ca(OH)2を抑制するだけでは不十分であり、他の水
和生成物についても考慮する必要のあることが判明し
た。
てもアルカリ性の低減効果は十分ではない。本発明者等
の実験結果によれば、アルカリ性をさらに低減するに
は、Ca(OH)2を抑制するだけでは不十分であり、他の水
和生成物についても考慮する必要のあることが判明し
た。
【０００８】また、従来の低アルカリ性セメント組成物
からなる水硬性材料はカルシウムアルミネートを主成分
としたものが多く報告されている（特公開平1-208354号
等）が、カルシウムアルミネートを主成分としたものは
注水により急結性を示し、その用途が極めて限定され
る。低アルカリ性の水硬性材料であっても他のセメント
組成物と同様に施工性や強度発現の良好なことが必要で
あり、施工温度の変化に対して一定の流動性および可使
時間が確保されると共に硬化時間が調整でき、硬化後に
適正な強度が発現されるものが求められる。ところが、
カルシウムアルミネートを主成分とした従来の水硬性材
料は前述のように急結性を有し、作業性に劣る問題があ
る。
からなる水硬性材料はカルシウムアルミネートを主成分
としたものが多く報告されている（特公開平1-208354号
等）が、カルシウムアルミネートを主成分としたものは
注水により急結性を示し、その用途が極めて限定され
る。低アルカリ性の水硬性材料であっても他のセメント
組成物と同様に施工性や強度発現の良好なことが必要で
あり、施工温度の変化に対して一定の流動性および可使
時間が確保されると共に硬化時間が調整でき、硬化後に
適正な強度が発現されるものが求められる。ところが、
カルシウムアルミネートを主成分とした従来の水硬性材
料は前述のように急結性を有し、作業性に劣る問題があ
る。
【０００９】一般にセメントの凝結硬化は、主としてセ
メント中のケイ酸カルシウム(エーライト、ビーライト)
の水和による比表面積の大きい不定形ケイ酸カルシウム
水和物(C-S-Hゲル)と水酸化カルシウムの生成、および
カルシウムアルミネートと石膏との水和反応によるエト
リンガイト(3CaO・Al2O3・CaSO4・32H2O)の生成などによ
り、混練時に加えた水が固定化されると共に水和物相互
の絡み合いによってセメント粒子間が接合され、次第に
セメントペーストが流動性を失い凝結が開始する。この
凝結開始まで緩やかに水和が進行するほどセメントペー
ストの流動性が良好に保たれ、作業性が高い。また、強
度の発現は、凝結硬化後のこれらの水和物や新たな水和
物の増大によってより多くの自由水が固定され、硬化体
組織が密実化することにより強度が増進する。従って、
初期過程の水和とその後のセメント粒子の水和の制御
が、注水直後の流動性や凝結硬化を支配し、強度の発現
を左右することとなる。
メント中のケイ酸カルシウム(エーライト、ビーライト)
の水和による比表面積の大きい不定形ケイ酸カルシウム
水和物(C-S-Hゲル)と水酸化カルシウムの生成、および
カルシウムアルミネートと石膏との水和反応によるエト
リンガイト(3CaO・Al2O3・CaSO4・32H2O)の生成などによ
り、混練時に加えた水が固定化されると共に水和物相互
の絡み合いによってセメント粒子間が接合され、次第に
セメントペーストが流動性を失い凝結が開始する。この
凝結開始まで緩やかに水和が進行するほどセメントペー
ストの流動性が良好に保たれ、作業性が高い。また、強
度の発現は、凝結硬化後のこれらの水和物や新たな水和
物の増大によってより多くの自由水が固定され、硬化体
組織が密実化することにより強度が増進する。従って、
初期過程の水和とその後のセメント粒子の水和の制御
が、注水直後の流動性や凝結硬化を支配し、強度の発現
を左右することとなる。
【００１０】このように、良好な流動性と強度の発現を
達成するには、水和物の生成を適度に制御する必要があ
るが、従来の低アルカリ性水硬性材料においては、セメ
ント硬化体のアルカリ性を低く抑えつつ、急結性を抑制
し、しかも優れた強度発現性を得るのが困難であった。
一方、通常のポルトランドセメントやこれらに高炉水砕
スラグなどを混合した混合セメントでは比較的良好な凝
結効果特性を有するものの、目的とする低アルカリ性を
達成することは不可能であった。
達成するには、水和物の生成を適度に制御する必要があ
るが、従来の低アルカリ性水硬性材料においては、セメ
ント硬化体のアルカリ性を低く抑えつつ、急結性を抑制
し、しかも優れた強度発現性を得るのが困難であった。
一方、通常のポルトランドセメントやこれらに高炉水砕
スラグなどを混合した混合セメントでは比較的良好な凝
結効果特性を有するものの、目的とする低アルカリ性を
達成することは不可能であった。
【００１１】
【発明の解決課題】本発明は従来の上記問題を解決した
低アルカリ性水硬性材料を提供するものであって、セメ
ントの水和反応において、低カルシウム型水和物ならび
に超低溶解性の水和物を選択的に生成させるようにし、
他のセメント構成物等との適度な組合わせによってアル
カリ性が低く、しかも硬化時間を任意に調整でき、施工
が容易で強度の発現に優れた低アルカリ性水硬性材料を
達成したものである。
低アルカリ性水硬性材料を提供するものであって、セメ
ントの水和反応において、低カルシウム型水和物ならび
に超低溶解性の水和物を選択的に生成させるようにし、
他のセメント構成物等との適度な組合わせによってアル
カリ性が低く、しかも硬化時間を任意に調整でき、施工
が容易で強度の発現に優れた低アルカリ性水硬性材料を
達成したものである。
【００１２】
【課題の解決手段】すなわち、本発明によれば以下の低
アルカリ性水硬性材料が提供される。 （１）CaO-Al2O3-SO3-SiO2-Fe2O3 系セメント組成物か
らなり、化学組成が、 （CaO-2SO3）／SiO2 ＜１.３（モル比） SO3／（Al2O3＋Fe2O3）＜３ （モル比） であることを特徴とする低アルカリ性水硬性材料。
アルカリ性水硬性材料が提供される。 （１）CaO-Al2O3-SO3-SiO2-Fe2O3 系セメント組成物か
らなり、化学組成が、 （CaO-2SO3）／SiO2 ＜１.３（モル比） SO3／（Al2O3＋Fe2O3）＜３ （モル比） であることを特徴とする低アルカリ性水硬性材料。
【００１３】本発明の低アルカリ水硬性材料は以下のア
ルカリ量のものが好ましい。 （２）セメント組成物中のアルカリ量(R2O)が、 R2O＝Na2O＋0.658 K2O ＜ ０.４（重量％） であることを特徴とする上記(1)に記載の低アルカリ性
水硬性材料。
ルカリ量のものが好ましい。 （２）セメント組成物中のアルカリ量(R2O)が、 R2O＝Na2O＋0.658 K2O ＜ ０.４（重量％） であることを特徴とする上記(1)に記載の低アルカリ性
水硬性材料。
【００１４】本発明の低アルカリ性水硬性材料は以下の
材料を構成成分として得られる。 （３）3CaO・3Al2O3・CaSO4、2CaO・SiO2、4CaO・Al2O3・Fe2
O3およびCaSO4を主成分とする低カルシウムセメントク
リンカーと、高炉水砕スラグおよびシリカフュームの少
なくとも１種を含み、必要に応じて硫酸カルシウムを含
むことを特徴とする上記(1)または(2)に記載の低アルカ
リ性水硬性材料。
材料を構成成分として得られる。 （３）3CaO・3Al2O3・CaSO4、2CaO・SiO2、4CaO・Al2O3・Fe2
O3およびCaSO4を主成分とする低カルシウムセメントク
リンカーと、高炉水砕スラグおよびシリカフュームの少
なくとも１種を含み、必要に応じて硫酸カルシウムを含
むことを特徴とする上記(1)または(2)に記載の低アルカ
リ性水硬性材料。
【００１５】さらに上記低アルカリ性水硬性材料は、以
下の鉱物組成に調製することによって一層良好な特性を
有する。 （４）低カルシウムセメントクリンカーの鉱物組成が、 3CaO・3Al2O3・CaSO4 ：２０〜７０重量％、 2CaO・SiO2 ：１０〜４０重量％、 4CaO・Al2O3・Fe2O3 ：３〜３０重量％、 CaSO4 ：２〜３０重量％、 3CaO・Al2O3 ：５重量％以下 であることを特徴とする上記(3)に記載の低アルカリ性
水硬性材料。
下の鉱物組成に調製することによって一層良好な特性を
有する。 （４）低カルシウムセメントクリンカーの鉱物組成が、 3CaO・3Al2O3・CaSO4 ：２０〜７０重量％、 2CaO・SiO2 ：１０〜４０重量％、 4CaO・Al2O3・Fe2O3 ：３〜３０重量％、 CaSO4 ：２〜３０重量％、 3CaO・Al2O3 ：５重量％以下 であることを特徴とする上記(3)に記載の低アルカリ性
水硬性材料。
【００１６】また上記低アルカリ性水硬性材料は、以下
の配合量に調製することにより中長期強度の発現および
塩類の溶出防止効果をさらに高めることができる。 （５）CaO-Al2O3-SO3-SiO2-Fe2O3系セメント組成物であ
って、上記低カルシウムセメントクリンカー１００重量
部に対し、高炉水砕スラグ２０〜４００重量部およびシ
リカフューム５〜５０重量部の少なくとも１種、硫酸カ
ルシウムがクリンカー中の硫酸カルシウムとの合計量と
してCaSO4換算で２０〜７０重量部であることを特徴と
する上記(4)に記載の低ア ルカリ性水硬性材料。
の配合量に調製することにより中長期強度の発現および
塩類の溶出防止効果をさらに高めることができる。 （５）CaO-Al2O3-SO3-SiO2-Fe2O3系セメント組成物であ
って、上記低カルシウムセメントクリンカー１００重量
部に対し、高炉水砕スラグ２０〜４００重量部およびシ
リカフューム５〜５０重量部の少なくとも１種、硫酸カ
ルシウムがクリンカー中の硫酸カルシウムとの合計量と
してCaSO4換算で２０〜７０重量部であることを特徴と
する上記(4)に記載の低ア ルカリ性水硬性材料。
【００１７】さらに上記低アルカリ性水硬性材料は以下
の添加剤を含有することにより、硬化速度の調整が一層
良好になる。 （６）硬化速度調整剤を０.１〜１０重量％の範囲で含
有する上記(1)〜(5)のいずれかに記載の低アルカリ性水
硬性材料。
の添加剤を含有することにより、硬化速度の調整が一層
良好になる。 （６）硬化速度調整剤を０.１〜１０重量％の範囲で含
有する上記(1)〜(5)のいずれかに記載の低アルカリ性水
硬性材料。
【００１８】
【発明の実施形態】本発明の水硬性材料は、CaO-Al2O3-
SO3-SiO2-Fe2O3系セメント組成物（以下、CASF-SO3系セ
メント組成物と略記）からなり、下記組成を有する低ア
ルカリ性の水硬性材料である。 （CaO-2SO3）／SiO2 ＜１.３（モル比） SO3／（Al2O3＋Fe2O3）＜３ （モル比）
SO3-SiO2-Fe2O3系セメント組成物（以下、CASF-SO3系セ
メント組成物と略記）からなり、下記組成を有する低ア
ルカリ性の水硬性材料である。 （CaO-2SO3）／SiO2 ＜１.３（モル比） SO3／（Al2O3＋Fe2O3）＜３ （モル比）
【００１９】通常のポルトランドセメントでは、主要鉱
物のエーライト(3CaO・SiO2：Ｃ3Ｓと略記)やビーライト
(2CaO・SiO2：Ｃ2Ｓと略記)が水和硬化する際に、主要な
水和生成物である不定形ケイ酸カルシウム水和物(CaO-S
iO2-H2Oゲル：C-S-Hゲルと略記)が生成し、これと同時
にCa(OH)2を生成し、このCa(OH)2が高いアルカリ性の原
因の一つになっている。また通常、Ca(OH)2と共存するC
-S-HゲルはCaO/SiO2比が１.５以上の高カルシウムゲル
であり、この高CaO/SiO2比のC-S-Hゲルもまたアルカリ
性を高める原因になっている。
物のエーライト(3CaO・SiO2：Ｃ3Ｓと略記)やビーライト
(2CaO・SiO2：Ｃ2Ｓと略記)が水和硬化する際に、主要な
水和生成物である不定形ケイ酸カルシウム水和物(CaO-S
iO2-H2Oゲル：C-S-Hゲルと略記)が生成し、これと同時
にCa(OH)2を生成し、このCa(OH)2が高いアルカリ性の原
因の一つになっている。また通常、Ca(OH)2と共存するC
-S-HゲルはCaO/SiO2比が１.５以上の高カルシウムゲル
であり、この高CaO/SiO2比のC-S-Hゲルもまたアルカリ
性を高める原因になっている。
【００２０】一方、本発明の水硬性材料は、その化学成
分をモル比で、 (CaO-2SO3)/SiO2 ＜１.３ に設定することにより、低カルシウム型水和物ならびに
超低溶解性水和物を主に生成させ、低アルカリ性である
と共に硬化時間が任意に調整可能な水硬性材料としてい
る。また、その化学成分をモル比で SO3/(Al2O3＋Fe2O3)＜３ に設定することにより、膨張等の発生しにくい安定な水
硬性材料としている。なお、低カルシウム型水和物およ
び超低溶解性水和物とは、エトリンガイト、CaO/SiO2モ
ル比１.３以下のC-S-Hゲル、ゲーレナイト水和物、C2AS
H8、Al2O3水和ゲルおよびFe2O3水和ゲル等を云う。本発
明の水硬性材料は、Al2O3水和ゲルおよびFe2O3水和ゲル
が共存し、これが低CaO／SiO2モル比の C-S-Hゲルの生
成に重要な役割を果たしているものと推察される。ちな
みに、普通ポルトランドセメントの(CaO-2SO3)/SiO2の
モル比は２.９であり、本発明の水硬性材料におけるモ
ル比は普通ポルトランドセメントに比べて、約半分以下
である。
分をモル比で、 (CaO-2SO3)/SiO2 ＜１.３ に設定することにより、低カルシウム型水和物ならびに
超低溶解性水和物を主に生成させ、低アルカリ性である
と共に硬化時間が任意に調整可能な水硬性材料としてい
る。また、その化学成分をモル比で SO3/(Al2O3＋Fe2O3)＜３ に設定することにより、膨張等の発生しにくい安定な水
硬性材料としている。なお、低カルシウム型水和物およ
び超低溶解性水和物とは、エトリンガイト、CaO/SiO2モ
ル比１.３以下のC-S-Hゲル、ゲーレナイト水和物、C2AS
H8、Al2O3水和ゲルおよびFe2O3水和ゲル等を云う。本発
明の水硬性材料は、Al2O3水和ゲルおよびFe2O3水和ゲル
が共存し、これが低CaO／SiO2モル比の C-S-Hゲルの生
成に重要な役割を果たしているものと推察される。ちな
みに、普通ポルトランドセメントの(CaO-2SO3)/SiO2の
モル比は２.９であり、本発明の水硬性材料におけるモ
ル比は普通ポルトランドセメントに比べて、約半分以下
である。
【００２１】本発明の低アルカリ水硬性材料はCASF-SO3
系セメント組成物からなり、これはCaO-Al2O3系組成物
とCaO-SiO2系組成物との組合わせによって得ることがで
きる。これらの組成物は適正な反応速度を有することが
必要であり、CaO-Al2O3系組成物としては、アルミナセ
メント、ＣＡ(CaO・Al2O3)、Ｃ12Ａ7(12CaO・7Al2O3)、Ｃ
11Ａ7・CaF2(11CaO・7Al2O3・CaF2)のアルミン酸カルシウ
ムおよびアーウィン(3CaO・3Al2O3・CaSO4：Ｃ3Ａ3・CaSO4
と略記)などが適切であり、活性アルミナを用いてもよ
い。なお、アルミン酸三カルシウム(3CaO・Al2O3：Ｃ
3Ａ)は急結性が大きすぎるのでCaO-Al2O3系関連組成物
としては好ましくなく、他の組成物から少量成分として
混入する程度に留めるべきである。
系セメント組成物からなり、これはCaO-Al2O3系組成物
とCaO-SiO2系組成物との組合わせによって得ることがで
きる。これらの組成物は適正な反応速度を有することが
必要であり、CaO-Al2O3系組成物としては、アルミナセ
メント、ＣＡ(CaO・Al2O3)、Ｃ12Ａ7(12CaO・7Al2O3)、Ｃ
11Ａ7・CaF2(11CaO・7Al2O3・CaF2)のアルミン酸カルシウ
ムおよびアーウィン(3CaO・3Al2O3・CaSO4：Ｃ3Ａ3・CaSO4
と略記)などが適切であり、活性アルミナを用いてもよ
い。なお、アルミン酸三カルシウム(3CaO・Al2O3：Ｃ
3Ａ)は急結性が大きすぎるのでCaO-Al2O3系関連組成物
としては好ましくなく、他の組成物から少量成分として
混入する程度に留めるべきである。
【００２２】CaO-SiO2系組成物としては、普通ポルトラ
ンドセメント、中庸熱ポルトランドセメント及び早強ポ
ルトランドセメントなどのポルトランドセメントである
が、CaO/SiO2モル比が低い高炉水砕スラグまたはシリカ
フュームを適当量混合すると良好な結果が得られる。こ
の場合、全アルカリ量(R2O＝Na2O＋0.658K2O)は０.４％
以下に留める必要がある。硫酸カルシウムとしては、二
水、半水および無水の石膏のいずれを用いてもよいが、
無水のものがCaO-Al2O3系組成物の水和速度を制御する
うえで特に望ましい。
ンドセメント、中庸熱ポルトランドセメント及び早強ポ
ルトランドセメントなどのポルトランドセメントである
が、CaO/SiO2モル比が低い高炉水砕スラグまたはシリカ
フュームを適当量混合すると良好な結果が得られる。こ
の場合、全アルカリ量(R2O＝Na2O＋0.658K2O)は０.４％
以下に留める必要がある。硫酸カルシウムとしては、二
水、半水および無水の石膏のいずれを用いてもよいが、
無水のものがCaO-Al2O3系組成物の水和速度を制御する
うえで特に望ましい。
【００２３】上記組成物の組合わせにおいて留意するこ
とは、早期にエトリンガイトが生成してAl2O3水和ゲル
が共存しつつ水和が進行するようにし、一方、モノサル
フェート水和物(3CaO・Al2O3・CaSO4・12H2O)の生成を大幅
に抑制することが肝心で、その後、珪酸カルシウムによ
る水和が生起するように設計することである。こうすれ
ば注水直後から低アルカリ性を維持しつつ水和反応が進
行し、珪酸カルシウムの水和によって生成する水酸化カ
ルシウムも消費される。結果として、生成するC-S-Hゲ
ルも低Ca/Siモル比のものとなり、硬化体は低アルカリ
性に保持されるとともに十分な強度発現性も得られる。
とは、早期にエトリンガイトが生成してAl2O3水和ゲル
が共存しつつ水和が進行するようにし、一方、モノサル
フェート水和物(3CaO・Al2O3・CaSO4・12H2O)の生成を大幅
に抑制することが肝心で、その後、珪酸カルシウムによ
る水和が生起するように設計することである。こうすれ
ば注水直後から低アルカリ性を維持しつつ水和反応が進
行し、珪酸カルシウムの水和によって生成する水酸化カ
ルシウムも消費される。結果として、生成するC-S-Hゲ
ルも低Ca/Siモル比のものとなり、硬化体は低アルカリ
性に保持されるとともに十分な強度発現性も得られる。
【００２４】上記低アルカリ性水硬性材料の凝結硬化時
間は主としてカルシウムアルミネート系(CaO-Al2O3系)
組成物の水和によるエトリンガイトの生成により支配さ
れるので、通常のポルトランドセメントにおけるエーラ
イトの水和に支配されるものと本質的に異なる。従っ
て、凝結硬化時間を調節できる添加剤も従来のものとは
異なる後述したものが適当である。
間は主としてカルシウムアルミネート系(CaO-Al2O3系)
組成物の水和によるエトリンガイトの生成により支配さ
れるので、通常のポルトランドセメントにおけるエーラ
イトの水和に支配されるものと本質的に異なる。従っ
て、凝結硬化時間を調節できる添加剤も従来のものとは
異なる後述したものが適当である。
【００２５】上記水硬性材料の全アルカリ量(R2O)は前
述のように０.４％未満が好ましい。通常のポルトラン
ドセメントでは、セメント中の全アルカリ量(R2O)は通
常０.７％以下であり、低アルカリ型でも０.６％以下で
あるが、本発明の水硬性材料は全アルカリ量を０.４未
満％とすることによりＮａおよびＫに起因するアルカリ
性も低く抑えている。
述のように０.４％未満が好ましい。通常のポルトラン
ドセメントでは、セメント中の全アルカリ量(R2O)は通
常０.７％以下であり、低アルカリ型でも０.６％以下で
あるが、本発明の水硬性材料は全アルカリ量を０.４未
満％とすることによりＮａおよびＫに起因するアルカリ
性も低く抑えている。
【００２６】本発明の上記低アルカリ性水硬性材料は、
アーウィン(Ｃ3Ａ3・CaSO4)、ビーライト(CaO・SiO2：Ｃ2
Ｓ)、鉄アルミン酸カルシウム(4CaO・Al2O3・Fe2O3:Ｃ4Ａ
Ｆ)および硫酸カルシウム(CaSO4)を主成分とする低カル
シウムセメントクリンカーを用いると一層効果的であ
る。この低カルシウムセメントは、通常のポルトランド
セメントよりも硫酸カルシウムとアルミナ分を大量に配
合することにより、エーライト（Ｃ3Ｓ）に代えてアー
ウィンを主体にしたものであり、このアーウィンの水和
によってCa(OH)2を消費すると同時に適量のエトリンガ
イトを生成させる。
アーウィン(Ｃ3Ａ3・CaSO4)、ビーライト(CaO・SiO2：Ｃ2
Ｓ)、鉄アルミン酸カルシウム(4CaO・Al2O3・Fe2O3:Ｃ4Ａ
Ｆ)および硫酸カルシウム(CaSO4)を主成分とする低カル
シウムセメントクリンカーを用いると一層効果的であ
る。この低カルシウムセメントは、通常のポルトランド
セメントよりも硫酸カルシウムとアルミナ分を大量に配
合することにより、エーライト（Ｃ3Ｓ）に代えてアー
ウィンを主体にしたものであり、このアーウィンの水和
によってCa(OH)2を消費すると同時に適量のエトリンガ
イトを生成させる。
【００２７】アーウィン(Ｃ3Ａ3・CaSO4)の含有量は２０
〜７０重量％の範囲が適当であり、この範囲外では成形
体の寸法安定性(膨脹性)および施工時の作業性確保の観
点から適切でない。ビーライト(Ｃ2Ｓ)は強度発現の上
から重要であり、その量は１０〜４０重量％が適当であ
る。この量より少ない場合は強度発現性が劣り、多い場
合にはアルカリ性が高くなるので好ましくない。鉄アル
ミン酸カルシウム(Ｃ4ＡＦ)はクリンカーの安定生成、
特にビーライト(Ｃ2Ｓ)の粒成長を促進させる働きがあ
る。なお、Ｃ4ＡＦ量が３重量％未満ではその効果が小
さく、３０重量％を越えるとクリンカー生成時に溶融が
生じ、十分な結晶成長が進む温度まで昇温できなくなる
ので好ましくない。
〜７０重量％の範囲が適当であり、この範囲外では成形
体の寸法安定性(膨脹性)および施工時の作業性確保の観
点から適切でない。ビーライト(Ｃ2Ｓ)は強度発現の上
から重要であり、その量は１０〜４０重量％が適当であ
る。この量より少ない場合は強度発現性が劣り、多い場
合にはアルカリ性が高くなるので好ましくない。鉄アル
ミン酸カルシウム(Ｃ4ＡＦ)はクリンカーの安定生成、
特にビーライト(Ｃ2Ｓ)の粒成長を促進させる働きがあ
る。なお、Ｃ4ＡＦ量が３重量％未満ではその効果が小
さく、３０重量％を越えるとクリンカー生成時に溶融が
生じ、十分な結晶成長が進む温度まで昇温できなくなる
ので好ましくない。
【００２８】硫酸カルシウム(CaSO4)はクリンカー焼成
時のビーライト(Ｃ2Ｓ)のβ−γ相転移を抑制し、いわ
ゆるダスティングを防止するが、その量比が２重量％未
満では安定化の効果が小さく、３０重量％を越えると効
果に変化が無くなる。アルミン酸三カルシウム(Ｃ3Ａ)
はクリンカー製造時に、その配合や焼成条件が適切でな
い場合に生成し、急結性の原因となる。従って、Ｃ3Ａ
の量は少ないほうが好ましく、水との混練時のハンドリ
ングを考慮すると、５重量％未満が適当である。
時のビーライト(Ｃ2Ｓ)のβ−γ相転移を抑制し、いわ
ゆるダスティングを防止するが、その量比が２重量％未
満では安定化の効果が小さく、３０重量％を越えると効
果に変化が無くなる。アルミン酸三カルシウム(Ｃ3Ａ)
はクリンカー製造時に、その配合や焼成条件が適切でな
い場合に生成し、急結性の原因となる。従って、Ｃ3Ａ
の量は少ないほうが好ましく、水との混練時のハンドリ
ングを考慮すると、５重量％未満が適当である。
【００２９】本発明の水硬性材料は上記低カルシウムセ
メントクリンカーのみでも短期の性能を発揮するが、こ
のクリンカーに高炉水砕スラグおよびシリカフュームの
少なくとも１種と硫酸カルシウムを適量配合することに
より中長期強度を向上させ、塩類の溶出をも抑制する共
に低アルカリ性の保持を優位にし、施工時の作業性を高
めることができる。
メントクリンカーのみでも短期の性能を発揮するが、こ
のクリンカーに高炉水砕スラグおよびシリカフュームの
少なくとも１種と硫酸カルシウムを適量配合することに
より中長期強度を向上させ、塩類の溶出をも抑制する共
に低アルカリ性の保持を優位にし、施工時の作業性を高
めることができる。
【００３０】高炉水砕スラグは上記クリンカー１００重
量部に対して２０〜４００重量部が適当である。この高
炉水砕スラグは、その潜在水硬性に基づく水和反応によ
り、セメントから生成される水酸化カルシウムの消失を
促し、かつエトリンガイトと共にCaO/SiO2比の低い C-S
-Hゲルを生成させて中長期強度発現に寄与するばかりで
なく、塩類の溶出を抑制する効果も発揮する。高炉水砕
スラグの配合量が２０重量部未満の場合には所望の効果
が十分に発揮されず、一方この配合量が４００重量部を
上回る場合には発現強度が遅くなり、短期強度が十分に
発現されないので実用上好ましくない。
量部に対して２０〜４００重量部が適当である。この高
炉水砕スラグは、その潜在水硬性に基づく水和反応によ
り、セメントから生成される水酸化カルシウムの消失を
促し、かつエトリンガイトと共にCaO/SiO2比の低い C-S
-Hゲルを生成させて中長期強度発現に寄与するばかりで
なく、塩類の溶出を抑制する効果も発揮する。高炉水砕
スラグの配合量が２０重量部未満の場合には所望の効果
が十分に発揮されず、一方この配合量が４００重量部を
上回る場合には発現強度が遅くなり、短期強度が十分に
発現されないので実用上好ましくない。
【００３１】シリカフュームは、上記クリンカー１００
重量部に対して５〜５０重量部が適当である。このシリ
カフュームは、そのポゾラン反応性に基づく水和反応に
よりセメントから生成される水酸化カルシウムと共にCa
O/SiO2比の低い C-S-Hゲルを生成させて、低アルカリ性
化を一層促し、同時に中長期強度発現に寄与する。シリ
カフュームの配合量が５重量部未満の場合には所望の効
果が十分に発揮されず、一方、この配合量が５０重量部
を上回る場合には強度発現が低下し、特に短期強度が十
分に発現されなくなり、実用上好ましくない。なお、高
炉水砕スラグとシリカフュームを同時に混合した場合に
は、両者の効果が併合された状態で発揮される。
重量部に対して５〜５０重量部が適当である。このシリ
カフュームは、そのポゾラン反応性に基づく水和反応に
よりセメントから生成される水酸化カルシウムと共にCa
O/SiO2比の低い C-S-Hゲルを生成させて、低アルカリ性
化を一層促し、同時に中長期強度発現に寄与する。シリ
カフュームの配合量が５重量部未満の場合には所望の効
果が十分に発揮されず、一方、この配合量が５０重量部
を上回る場合には強度発現が低下し、特に短期強度が十
分に発現されなくなり、実用上好ましくない。なお、高
炉水砕スラグとシリカフュームを同時に混合した場合に
は、両者の効果が併合された状態で発揮される。
【００３２】硫酸カルシウムは無水、半水または二水塩
のいずれの石膏でもよい。硫酸カルシウム成分は上記ク
リンカーおよび高炉水砕スラグから供給されるアルミナ
分およびカルシウム分と反応してエトリンガイトを生成
させることにより、水酸化カルシウムの量を消失させ、
かつ短期強度発現に寄与し、さらに乾燥収縮を抑制す
る。硫酸カルシウムの配合量はクリンカー中の石膏との
合計が無水塩(CaSO4)換算でクリンカーに対して２０〜
７０重量％が適当である。クリンカー中の石膏で補える
場合はさらに添加する必要はないが、クリンカー中の石
膏分だけでは不十分な場合は追加して加える必要があ
る。硫酸カルシウム量が無水塩換算で２０重量％未満の
場合には所望の効果が十分に発揮されない。一方、７０
重量％を越えると養生条件によっては、エトリンガイト
の異常生成による膨脹ひび割れなどを生じる虞があるの
で好ましくない。
のいずれの石膏でもよい。硫酸カルシウム成分は上記ク
リンカーおよび高炉水砕スラグから供給されるアルミナ
分およびカルシウム分と反応してエトリンガイトを生成
させることにより、水酸化カルシウムの量を消失させ、
かつ短期強度発現に寄与し、さらに乾燥収縮を抑制す
る。硫酸カルシウムの配合量はクリンカー中の石膏との
合計が無水塩(CaSO4)換算でクリンカーに対して２０〜
７０重量％が適当である。クリンカー中の石膏で補える
場合はさらに添加する必要はないが、クリンカー中の石
膏分だけでは不十分な場合は追加して加える必要があ
る。硫酸カルシウム量が無水塩換算で２０重量％未満の
場合には所望の効果が十分に発揮されない。一方、７０
重量％を越えると養生条件によっては、エトリンガイト
の異常生成による膨脹ひび割れなどを生じる虞があるの
で好ましくない。
【００３３】また、凝結硬化時間を任意に調整するため
には、適切な凝結調整剤を添加するのが好ましい。凝結
調整剤としては、従来、常用されているオキシカルボン
酸塩は適当ではなく、酸化亜鉛(ZnO)やポリカルボン酸
塩系の遅延剤が好ましい。これは上述したように初期の
水和過程では低アルカリ性の条件で水和反応が進行する
ため、従来とは異なる作用の遅延剤でなければ所望の遅
延効果が得られないからである。遅延剤の添加量は０.
１〜１０重量％が適当であり、添加量に応じて２０分か
ら２５０分程度まで凝結時間も調整が可能となる。これ
以上添加量が大きくなると硬化不良を来すことがある。
なお、遅延剤の添加量は施工温度にも影響され、施工温
度が低いほど添加量は少なくてよい。
には、適切な凝結調整剤を添加するのが好ましい。凝結
調整剤としては、従来、常用されているオキシカルボン
酸塩は適当ではなく、酸化亜鉛(ZnO)やポリカルボン酸
塩系の遅延剤が好ましい。これは上述したように初期の
水和過程では低アルカリ性の条件で水和反応が進行する
ため、従来とは異なる作用の遅延剤でなければ所望の遅
延効果が得られないからである。遅延剤の添加量は０.
１〜１０重量％が適当であり、添加量に応じて２０分か
ら２５０分程度まで凝結時間も調整が可能となる。これ
以上添加量が大きくなると硬化不良を来すことがある。
なお、遅延剤の添加量は施工温度にも影響され、施工温
度が低いほど添加量は少なくてよい。
【００３４】低アルカリ性が維持される期間について
は、例えば、実際に放射性廃棄物の処理において性能維
持が要求される百年あるいは千年を越えるような非常に
長い時間にわたってｐＨ値の挙動を測定することは不可
能であるが、実施例に示したように、１年間に亘って試
料をボールミルによって粉砕し、常に新しい反応面が創
出するように水和させた場合の測定結果では、このセメ
ント組成物のｐＨ値は１２以下であり、普通ポルトラン
ドセメントに比べて低い値となっており、これ以降にｐ
Ｈ値が大きく上昇する要因は見つけ難いので、低アルカ
リ性が恒久的に維持される。
は、例えば、実際に放射性廃棄物の処理において性能維
持が要求される百年あるいは千年を越えるような非常に
長い時間にわたってｐＨ値の挙動を測定することは不可
能であるが、実施例に示したように、１年間に亘って試
料をボールミルによって粉砕し、常に新しい反応面が創
出するように水和させた場合の測定結果では、このセメ
ント組成物のｐＨ値は１２以下であり、普通ポルトラン
ドセメントに比べて低い値となっており、これ以降にｐ
Ｈ値が大きく上昇する要因は見つけ難いので、低アルカ
リ性が恒久的に維持される。
【００３５】なお本発明による低アルカリ性水硬性材料
は、水の他に必要に応じて砂や砂利等の骨材と混練し
て、通常のモルタルやコンクリートと同様に取り扱うこ
とができる。また、その使用に際しては、減水剤、ＡＥ
剤、ＡＥ減水剤、増粘剤、凝結遅延剤等の各種混和剤を
使用しても何ら支障ない。
は、水の他に必要に応じて砂や砂利等の骨材と混練し
て、通常のモルタルやコンクリートと同様に取り扱うこ
とができる。また、その使用に際しては、減水剤、ＡＥ
剤、ＡＥ減水剤、増粘剤、凝結遅延剤等の各種混和剤を
使用しても何ら支障ない。
【００３６】
【実施例】以下、本発明の低アルカリ性水硬性材料につ
いて具体的な実施例を比較例と共に示す。なお本実施例
は例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。
本例における低アルカリ性セメントの評価としては、単
なるセメントペーストのｐＨ測定ではなく、実用性を満
足する水硬性材料を得るために、可使時間、モルタル強
度および流動性などの物理的性質の評価をも行った。可
使時間の測定方法としては、 JISモルタルを用いてJIS
R 5201に定められた凝結試験器を使用して始発時間を計
測した。また、強度発現および流動性は実用条件を考慮
してモルタルの特性をJIS R 5201で評価した。その他
に、具体的な用途を想定し、金属アルミニウムを用いた
ガス発生試験、ＧＲＣでの曲げ強度測定、高有機土質の
固化試験を実施した。なお、実施例および比較例に用い
た試料のうち、実施例１〜５は本発明による低アルカリ
性セメント組成物であり、比較例１は比較のために使用
した普通ポルトランドセメントである。
いて具体的な実施例を比較例と共に示す。なお本実施例
は例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。
本例における低アルカリ性セメントの評価としては、単
なるセメントペーストのｐＨ測定ではなく、実用性を満
足する水硬性材料を得るために、可使時間、モルタル強
度および流動性などの物理的性質の評価をも行った。可
使時間の測定方法としては、 JISモルタルを用いてJIS
R 5201に定められた凝結試験器を使用して始発時間を計
測した。また、強度発現および流動性は実用条件を考慮
してモルタルの特性をJIS R 5201で評価した。その他
に、具体的な用途を想定し、金属アルミニウムを用いた
ガス発生試験、ＧＲＣでの曲げ強度測定、高有機土質の
固化試験を実施した。なお、実施例および比較例に用い
た試料のうち、実施例１〜５は本発明による低アルカリ
性セメント組成物であり、比較例１は比較のために使用
した普通ポルトランドセメントである。
【００３７】（Ｉ）試料の鉱物組成および化学組成 試料として用いた各セメント組成物のクリンカー鉱物組
成(比較例１を除く)とブレーン比表面積およびクリンカ
ーに対する高炉水砕スラグ、シリカヒュームと石膏の配
合量を表１に示した。また表２には試料とした各セメン
ト組成物の(CaO-2SO3)/SiO2モル比、SO3/(Al2O3＋Fe
2O3)モル比および全アルカリ量(R2O)を示した。
成(比較例１を除く)とブレーン比表面積およびクリンカ
ーに対する高炉水砕スラグ、シリカヒュームと石膏の配
合量を表１に示した。また表２には試料とした各セメン
ト組成物の(CaO-2SO3)/SiO2モル比、SO3/(Al2O3＋Fe
2O3)モル比および全アルカリ量(R2O)を示した。
【００３８】（II）水和反応後のｐＨ試験 試験方法 各試料を水／粉体比４０％の割合で混練してペーストと
し、これを２８日間、２０℃封緘養生後、粉砕して篩分
し、 125〜250μm の部分を１０倍量のイオン交換水に
浸漬し、そのイオン交換水のｐＨ値を測定した。表中の
日数は浸漬した日から数えた。表中、ボールミルの欄
は、セメント組成物粉体とその１０倍量のイオン交換水
をボールミルに入れて１年間回転させながら強制水和
(以下、ボールミル水和と略称)させた後に該イオン交換
水のｐＨ値を測定したものである。このボールミル水和
ではセメント粒子表面に生成した水和物相が除去され常
に新しい反応面が創出して水和反応が進行する。ボール
ミル水和後の試料では未水和のクリンカー鉱物や高炉水
砕スラグは検出されず、完全水和に近い状態を得ること
ができた。
し、これを２８日間、２０℃封緘養生後、粉砕して篩分
し、 125〜250μm の部分を１０倍量のイオン交換水に
浸漬し、そのイオン交換水のｐＨ値を測定した。表中の
日数は浸漬した日から数えた。表中、ボールミルの欄
は、セメント組成物粉体とその１０倍量のイオン交換水
をボールミルに入れて１年間回転させながら強制水和
(以下、ボールミル水和と略称)させた後に該イオン交換
水のｐＨ値を測定したものである。このボールミル水和
ではセメント粒子表面に生成した水和物相が除去され常
に新しい反応面が創出して水和反応が進行する。ボール
ミル水和後の試料では未水和のクリンカー鉱物や高炉水
砕スラグは検出されず、完全水和に近い状態を得ること
ができた。
【００３９】試験結果 各試料の水和硬化体とボールミル水和生成物のｐＨ値を
表３に示した。実施例１〜５の試料は、いずれの時期に
おいても、またボールミル水和後のものも、そのｐＨ値
は１２以下であった。これに対して比較例１では、全て
の場合に１２を越えたｐＨ値となり、高いアルカリ性を
呈した。
表３に示した。実施例１〜５の試料は、いずれの時期に
おいても、またボールミル水和後のものも、そのｐＨ値
は１２以下であった。これに対して比較例１では、全て
の場合に１２を越えたｐＨ値となり、高いアルカリ性を
呈した。
【００４０】(III) 流動性、可使時間および圧縮強度試
験 試験方法 各試料についてJIS規格(JIS R 5201)に準拠し、１５打
フローを測定した。注水直後と６０分後のフロー値を表
４に示した。可使時間の測定は、上記JIS規格で定める
モルタルと凝結試験器を使用して始発時間を計測した。
この値を表４に示した。また圧縮強度も上記JIS規格に
従い３〜９１日材令の強度を測定した。この結果を表４
に示した。
験 試験方法 各試料についてJIS規格(JIS R 5201)に準拠し、１５打
フローを測定した。注水直後と６０分後のフロー値を表
４に示した。可使時間の測定は、上記JIS規格で定める
モルタルと凝結試験器を使用して始発時間を計測した。
この値を表４に示した。また圧縮強度も上記JIS規格に
従い３〜９１日材令の強度を測定した。この結果を表４
に示した。
【００４１】試験結果 実施例１は初期(３日)圧縮強度は小さいものの、可使時
間が長く流動性の経時変化が小さい特徴を有し、放射性
廃棄物を密閉容器中に固化する場合のように流動性が重
要な用途については優れた性能を発揮することができ
る。それ以外の評価項目は、実施例１〜５のいずれも比
較例１の普通ポルトランドセメントと遜色ない値であ
り、作業性や強度発現の点でも、実用に適した水硬性材
料であることが確認された。
間が長く流動性の経時変化が小さい特徴を有し、放射性
廃棄物を密閉容器中に固化する場合のように流動性が重
要な用途については優れた性能を発揮することができ
る。それ以外の評価項目は、実施例１〜５のいずれも比
較例１の普通ポルトランドセメントと遜色ない値であ
り、作業性や強度発現の点でも、実用に適した水硬性材
料であることが確認された。
【００４２】（IV）ガス発生試験 試験方法 (イ) 気密なアクリル容器(内寸法7cm立方)の内部に、ア
ルミニウム板(縦横5cm、厚さ0.2cm)を底面から１cmの位
置に横置に吊した。 (ロ) 水粉体比４０％および５０％で混練したセメントペ
ーストを上記容器中に２cmの高さまで注入した。 (ハ) アルミニウムとセメント成分の反応により発生する
ガスを水上置換法で定量し、発生したガスは全てアルミ
ニウムの腐食によって発生した水素ガスであると仮定し
て反応性の評価を行なった。
ルミニウム板(縦横5cm、厚さ0.2cm)を底面から１cmの位
置に横置に吊した。 (ロ) 水粉体比４０％および５０％で混練したセメントペ
ーストを上記容器中に２cmの高さまで注入した。 (ハ) アルミニウムとセメント成分の反応により発生する
ガスを水上置換法で定量し、発生したガスは全てアルミ
ニウムの腐食によって発生した水素ガスであると仮定し
て反応性の評価を行なった。
【００４３】試験結果 上記試験の結果を表５に示した。実施例１、３〜５は全
くガスが発生しないか或いは殆ど発生しない。また実施
例２のガス発生量も極めて微量である。一方、比較例１
では多量のガスが発生している。この結果により、実施
例１〜５のセメント組成物は、廃棄物との反応性が低
く、金属アルミニウムを含む放射性廃棄物処理に適した
水硬性材料であることが確認された。
くガスが発生しないか或いは殆ど発生しない。また実施
例２のガス発生量も極めて微量である。一方、比較例１
では多量のガスが発生している。この結果により、実施
例１〜５のセメント組成物は、廃棄物との反応性が低
く、金属アルミニウムを含む放射性廃棄物処理に適した
水硬性材料であることが確認された。
【００４４】（Ｖ）ＧＲＣの曲げ強度試験 試験方法 ダイレクトスプレー法により400×400×10mmのＧＲＣ板
を作成し、２８日湿空養生した。湿空養生後、これを20
0×40×10mmに切断して試料とし、材令28日のものはそ
のまま試験した。また材令182日および１年の試験は試
料を切断後、所定材令まで２０℃、湿度RH６０％の室内
に放置したものを試験に供した。
を作成し、２８日湿空養生した。湿空養生後、これを20
0×40×10mmに切断して試料とし、材令28日のものはそ
のまま試験した。また材令182日および１年の試験は試
料を切断後、所定材令まで２０℃、湿度RH６０％の室内
に放置したものを試験に供した。
【００４５】試験結果 各ＧＲＣ試料について曲げ強度（ＭＯＲ：Modulus of R
upture）の測定結果を表６に示した。また、この測定に
用いたＧＲＣの配合を表７に示した。比較例１は１年材
令の曲げ強度が２８日材令のときよりも約２／３程度ま
で低下している。これは高アルカリ雰囲気でのガラス繊
維腐食が部材強度の低下を引き起こしたためであると考
えられる。一方、実施例１〜５は、曲げ強度の大きな低
下は認められず、ＧＲＣ用のセメントとして好適である
ことが判明した。
upture）の測定結果を表６に示した。また、この測定に
用いたＧＲＣの配合を表７に示した。比較例１は１年材
令の曲げ強度が２８日材令のときよりも約２／３程度ま
で低下している。これは高アルカリ雰囲気でのガラス繊
維腐食が部材強度の低下を引き起こしたためであると考
えられる。一方、実施例１〜５は、曲げ強度の大きな低
下は認められず、ＧＲＣ用のセメントとして好適である
ことが判明した。
【００４６】（VI）高有機質土固化試験 試験方法 (イ) 高有機質土として対象土に北海道地区の泥炭を用い
た。 (ロ) 対象土に対して 300kg/m3の各セメントを水比 100
％スラリーにして添加し、ハンドミキサーを用いて２分
間混合した。この時、実施例３にはポリカルボン酸系凝
結遅延剤をセメント比で 0.1％使用した。 (ハ) 混合後の改良土を塩化ビニル製モールド(φ5×高さ
11cm)に詰め、所定材令まで湿空養生した後、脱型して
高さを10cmとなるように成型し一軸圧縮試験に供した。
た。 (ロ) 対象土に対して 300kg/m3の各セメントを水比 100
％スラリーにして添加し、ハンドミキサーを用いて２分
間混合した。この時、実施例３にはポリカルボン酸系凝
結遅延剤をセメント比で 0.1％使用した。 (ハ) 混合後の改良土を塩化ビニル製モールド(φ5×高さ
11cm)に詰め、所定材令まで湿空養生した後、脱型して
高さを10cmとなるように成型し一軸圧縮試験に供した。
【００４７】試験結果 上記試験結果を表８に示した。比較例１の試料は３日ま
で固化せず、また２８日材令強度も０.５kgf/cm2に達せ
ず、高有機質軟弱地盤の地盤改良には不適当であること
が確認された。一方、実施例１〜５の試料は、いずれも
７日強度が１.０kgf/cm2を越え、高有機質軟弱地盤改良
用固化材料として有望であることが判明した。
で固化せず、また２８日材令強度も０.５kgf/cm2に達せ
ず、高有機質軟弱地盤の地盤改良には不適当であること
が確認された。一方、実施例１〜５の試料は、いずれも
７日強度が１.０kgf/cm2を越え、高有機質軟弱地盤改良
用固化材料として有望であることが判明した。
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【００５４】
【００５５】
【００５６】
【発明の効果】本発明の水硬性材料は、セメントの水和
反応において、普通ポルトランドセメント等とは異な
り、低カルシウム型水和物ならびに超低溶解性の水和物
が選択的に生成するので、これら水和物と他のセメント
鉱物組成等との組合わせの結果、アルカリ性が低く、し
かも硬化時間を任意に調整でき、施工が容易で強度の発
現に優れた特性を有する。
反応において、普通ポルトランドセメント等とは異な
り、低カルシウム型水和物ならびに超低溶解性の水和物
が選択的に生成するので、これら水和物と他のセメント
鉱物組成等との組合わせの結果、アルカリ性が低く、し
かも硬化時間を任意に調整でき、施工が容易で強度の発
現に優れた特性を有する。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ０９Ｋ 17/10 Ｃ０９Ｋ 17/10 Ｐ // Ｃ０９Ｋ 103:00 (72)発明者 宇智田 俊一郎 東京都港区西新橋２丁目14番１号 秩父小 野田株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 CaO-Al2O3-SO3-SiO2-Fe2O3 系セメント
組成物からなり、化学組成が、 （CaO-2SO3）／SiO2 ＜１.３（モル比） SO3／（Al2O3＋Fe2O3）＜３ （モル比） であることを特徴とする低アルカリ性水硬性材料。 - 【請求項２】 セメント組成物中のアルカリ量(R2O)
が、 R2O＝Na2O＋0.658 K2O ＜ ０.４（重量％） であることを特徴とする請求項１に記載の低アルカリ性
水硬性材料。 - 【請求項３】 3CaO・3Al2O3・CaSO4、2CaO・SiO2、4CaO・A
l2O3・Fe2O3およびCaSO4を主成分とする低カルシウムセ
メントクリンカーと、高炉水砕スラグおよびシリカフュ
ームの少なくとも１種を含み、必要に応じて硫酸カルシ
ウムを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の
低アルカリ性水硬性材料。 - 【請求項４】 低カルシウムセメントクリンカーの鉱物
組成が、 3CaO・3Al2O3・CaSO4 ：２０〜７０重量％、 2CaO・SiO2 ：１０〜４０重量％、 4CaO・Al2O3・Fe2O3 ：３〜３０重量％、 CaSO4 ：２〜３０重量％、 3CaO・Al2O3 ：５重量％以下 であることを特徴とする請求項３に記載の低アルカリ性
水硬性材料。 - 【請求項５】 CaO-Al2O3-SO3-SiO2-Fe2O3系セメント組
成物であって、上記低カルシウムセメントクリンカー１
００重量部に対し、高炉水砕スラグ２０〜４００重量部
およびシリカフューム５〜５０重量部の少なくとも１
種、硫酸カルシウムがクリンカー中の硫酸カルシウムと
の合計量としてCaSO4換算で２０〜７０重量部であるこ
とを特徴とする請求項４に記載の低ア ルカリ性水硬性
材料。 - 【請求項６】 硬化速度調整剤を０.１〜１０重量％の
範囲で含有する請求項１〜５のいずれかに記載する低ア
ルカリ性水硬性材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25841196A JP3733449B2 (ja) | 1995-10-09 | 1996-09-30 | 低アルカリ性水硬性材料 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-288061 | 1995-10-09 | ||
| JP28806195 | 1995-10-09 | ||
| JP25841196A JP3733449B2 (ja) | 1995-10-09 | 1996-09-30 | 低アルカリ性水硬性材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09165242A true JPH09165242A (ja) | 1997-06-24 |
| JP3733449B2 JP3733449B2 (ja) | 2006-01-11 |
Family
ID=26543676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25841196A Expired - Lifetime JP3733449B2 (ja) | 1995-10-09 | 1996-09-30 | 低アルカリ性水硬性材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3733449B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0864547A1 (en) * | 1997-03-10 | 1998-09-16 | Italcementi S.p.A. | Cementitious compositions for immobilization or inertization of waste, their preparation and use |
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| JP2006265016A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Univ Chuo | セメント組成物 |
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| JP2008506628A (ja) * | 2004-07-20 | 2008-03-06 | ラファルジュ | 高ベリット含有スルホアルミナクリンカー、その製造方法および水硬性バインダーの製造におけるその使用 |
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109704602A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-05-03 | 武汉理工大学 | 一种水化产物中无钙矾石的胶凝材料及制备方法 |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP25841196A patent/JP3733449B2/ja not_active Expired - Lifetime
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