JPS60501707A - セメント質複合材料 - Google Patents

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】 セメント質複合材料 本発明は、独特の性質の組合せを示す新規なセメント質複合材料に関する。特に 、本発明は、どんな既知の普通のセメント質複合材料にも見られない極めて高い 強度をもち、そのような性質の組合せの望まれる物品に成型できる複合材料に関 する。

望ましい性質の組合せば、トパーモライト状のゲルを含むセメント混合物から得 られることがわかっている。

本発明は、図面とともに、下記の記載からより良く理解されよう。

本発明のセメント質組成物の代表的性質は第１表に示され、その表で、性質はク ラスＨのセメントについて一般に受け入れられている数値と比較されている。

１−１＝１ 強度（ボンド／インチ２） 標　準　本発明 （２８日）　（２８日） 引張り　３００　６７６±８５ 曲　げ　７５０　３，１００ 圧縮　４．０００　２０．１６７±２，２４８要約すれば、本発明は下記の混合 物から生成したセメント質複合材料である　： ａ）　ポルトランドセメント（好ましくは、ＡＰＩクラスＨ） ｂ）化学的に活性なシリカ（好ましくは、シリカ蒸気凝縮物として知られる無定 形シリカの小球状粒子）Ｃ）　タイプＦの超可塑剤（例えばナフタレンベータス ルホン酸のホルムアルデヒド縮金物のナトリウム塩）ｄ）水 ｅ）　消泡剤（例えばトリーｎ−ブチルホスフェートｆ）細骨材 上記のそれぞれをさらに詳しく説明する。図は、関係のある組成物を示す三元図 である。

ａ）　ポルトランドセメント 市販されているポルトランドセメントの種々の品種のどれでも、本発明の材料の 製造に適しているようであるが、タイプ■のポルトランドセメントが好ましく、 ＡＰＩクラスＨとして知られるポルトランドセメントが特に好ましい。クラスＨ は、最も粗い粒子のポルトランドセメントである。ボッＬトランドセメント成分 は、混合物の、う本発明のセメント質複合材料を製造する混合物中の化学的に活 性なシリカは、好ましくは、無定形で非晶質のポゾラン系の二酸化ケイ素であり 、最も好ましいのは、シリカ蒸気凝縮物である。

このシリカ蒸気凝縮物はケイ素またはフェロシリコンのようなケイ素合金の電気 アーク炉による製造の副産物として製造される。石英、コークスおよび鉄鉱石か らのフェロシリコンの製造中に、それらを約２０００℃まで加熱したときに発生 する気体は、ＳｌおよびＳｉＯの蒸気を含み、これらは炉から出て空気と反応し てＳ　ｉ　０２を生成する。これらの蒸気は、上記工程において凝縮し、シリカ 蒸気凝縮物として販売される市販製品を生成する。

蒸気の凝縮から得られる極めて小さい球状の粒子は、２０−２５　ｒｒ？　／　 ｇの表面積をもつ殆んど完全に無定形のシリカである。代表的なこの粒子の分析 値は、８５−９２％の５ｉｎ２．３％までのＦｅ２Ｏ３，１〜３％のアルカリ金 属酸化物、１〜２％のＣおよび残部の少量のアルミナ、石灰およびマグネシアで ある。同様の分析値は、米国特許第４，３２１−．２４３号に示されている。粒 子の寸法は、０、０１乃至０．３　ｉ：クロンの範囲にあり、その約７０％は０ １ミクロンより小さい。

この構成成分は、本組成物においてポゾランの性質、をもつと考えられる。化学 的に活性なシリカ蒸気凝縮物それ自体は、セメント質としての価値を殆んどある いは全くもたないけれども、常温で水分の存在において、存在するカルシウムと 化学反応を起こして、望ましい改良されたセメント質の性質をもつ化合物を生成 する。微細粉シリカ蒸気を包含しトバーモライトの製造に導くそのような二つの 起こりうる反応は、下記の通りである：５Ｃａ２Ｓｉ０４＋７ＳｉＯ２＋１０Ｈ ２０−２Ｃａ５Ｓｉ６０，７１０Ｈ２０５Ｃａ３Ｓｉ０５＋１３ＳｉＯ２＋　１ ５１（２０−３Ｃａ５Ｓｉ６０，７５■２０さらに、混合物中の化学的に活性な シリカ蒸気の使用は、他にも利益を与える。それは、非常に細かく粉砕されてい るため、混合物中のどんなすきまの空隙も満たすのを助ける。それは、化学的に 活性なため、存在するＣａ　（ＯＨ）２、またはポルトランドセメント中のケイ 酸カルシウムの加水分解によって生成するずへ１のＣａ　（ＯＲ）　と反応し、 それ故、遊離のＣａ（ＯＨ）２または遊離のＣａＯがセメント中に存在するとき に生ずる既知の有害な影響を消去する。

混合物中の化学的に活性なシリカ蒸気の量は混合物に対して５乃至２５重景％で あり、７１％が好ま（７い量で最終混合物をより流動的にするため、また、より よい湿潤および混合を得るために、組成物中に可塑剤を含有させる。好ましい可 塑剤はマイティ１００またはマイティ１５０として販売されているものであり、 その活性成分はナフタレンベータスルホン酸のホルムアルデヒド縮金物のナトリ ウム塩である。マイティ１．００は粉末として入手でき、マイティ１５０は液体 として入手できる。

どんな理論的説明によっても拘束するつもりはないが、この超可塑剤は、混合物 のゼータ電位に影響を与え、凝集を防止すると考えられる。また、少量の水の使 用を許すことによって、製品の強度を上げるようである。混合物中のシリカ蒸気 を分散させるため、マイティ１００またはマイティ１５０の代りに他の既知の化 合物を使ってもよい。混合物に対して１乃至３重量％の量が良いことがわかって おり、特に好ましい量は約１または１１重量水、好ましくは蒸溜したでの水、が 本発明の高い強度のセメント質複合材料を製造する混合物のための最後の必要成 分である。望ましい高強度をもつ製品を得るためには、混合物に対して１３乃至 １８重量％の水を加えるが、好ましい量は約１４・１７４％である。

ｅ）　消泡剤（随意） 本発明のすべての実施態様には必要ではないが、特に好ましい実施態様には、セ メント質複合材料を作る混合物に消泡剤を配合し、トリーｎ−ブチルホスフェー トまたはＤ−４７が好ましい添加剤であり、その目的は材料の強度を低下させ得 る、最終セメント質複合材料中に一生成し捕捉される気泡（ａｉｒ　ｐｏｃｋｅ ｔｓ）の量と寸法を減少させることにある。混合物中の消泡剤の量はＯ乃至汐重 量％であるべきであり、００５重量％が好ましい量である。

ｆ）　細骨材（随意） 必要ならば、混合物中に細骨材を含有させてもよい。

特に好ましい実施態様では、５０ミクロンより細かい一般的寸法の結晶状の二酸 化ケイ素を加える。

このものは、セメント粒子の間のすべてのすきまの空隙を、多分長期間にわたっ て埋め、化学反応を受けうる活性シリカに徐々に活性化するようである。０乃至 ４０重量％の量が使用さ゛れ、特によい結果は２５５％で得られた。

第■表は上述の数種の成分の実用的な好ましい比率をポルトランドセメント　４ ０乃至６０　５２．１活性シリカ蒸気　５乃至２５　７１ 超可塑剤　１乃至　３　１０ 水　１３乃至１８　１４．３ 消泡剤　０乃至０．５　０．０５ 細骨材　Ｏ乃至４０　２５．５ 上に確認した比率で調製した場合、本発明のセメントは、第１図の三元図に示さ れた三角形ＵＴ’Ｚの範囲内に入り、特に好ましい組成物は、線ＸＡＷの三角形 ＴＵＺの内部にある部分に沿ったそれらであり、特に点Ａのそれである。

ｉ合り豊ＩＩ 混合物は一般に水硬セメントの機械的混合に関するましい比率のセメントを調製 するには、まず消泡剤を入れた水と超可塑剤の混合物を遊星パドルミキサーをつ けた混合釜（ホバートミキサーＡ３７Ｍ規格Ｃ−３０５−８０）中へ注入し、次 でセメントと細骨材を手で乾燥状態で混和し、つぎに乙の混和物を混合しながら 釜へ加えた。それから混合しながら、シリカ蒸気を加えた。一定時間混合したの ち、混合物を型に入れて通常の方法で硬化させた。好ましい実施態様の例として 、下記の重量部を用いて上述のようにして混合物が調製された：ボルトランドセ メント　６１６ 細骨材（マイナシル）　３００ 超可塑剤　１２ トリーｎ−ブチルホスフェ−１−０，６２ｍ　ｌ！水　１６９ 活性シリカ蒸気　８４ 試験片は鋳造され、室温で２４時間調湿ボックス中で硬化させ、そののち、試験 片は蒸気養生され、ついで引張り、曲げおよび圧縮強度について測定された。

この混合物は下記の数値（平均）を与えた。

資−亙　−３−一一旦　筬−−ヱ 引張り　４１０±５４　６７５±８５ 曲　げ　１，４９８　±　１７０　３．　１００圧縮　９，２５０±７０７２０ ．１６７±２，２４８本発明のセメント質複合材料を製造するこの混合物には、 砂のような他の適当な、より粗い骨材を加えてもよい。

このような添加は、標準のセメントのｐＨに比べて、トバーモライトによって生 成されるより低いｐＨによって、攻撃されがたが′少いことがあり得るし、強化 された結合およびより少ない骨材添加によって、さらに確実に保持されよう。砂 は、約５重量％まで混合物に加えてもよい。

以上、本発明を説明してきたが、添付の請求の範囲によって要求されること以外 に、限定することを意図したものではない。

浄書、（内容に変更なし） 手続補正書（自発） 昭和６０年６月１１日 特許庁長官　志　賀　学　殿 ■、市件の表示 国際出願番号　ＰＣＴ／ＵＳ　８４１０１０１８２、発明の名称 セメント質複合材料 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　アメリカ合衆国、メリーランド　２１２０４、トーソン、パージニア　 アベニュー　５００、スート　２００名　称　リサーチ　ワン　リミティド　パ ートナーシ・ンプ代表者　タウンゼント、デニス 国　籍　アメリカ合衆国 ４、代理人　〒１０５ 住　所　東京都港区新橋３−５−２　新橋ＯＷＫビル５階（１）特許状第１８４ 条の５第１項の規定による書面の特許出願人の欄（２）＃許協力条約に基づく国 際出願願書の翻訳文の■欄（３）　図面の翻訳文　（４）委任状及び訳文６、補 正の内容 国際調査報告 第１頁の続き ■Ｉｎｔ、ＣＩ、４　識別記号　庁内整理番号＠発明者　バーン、ミカエル　ド ラ 地 ｉイツ連邦共和国、デュツセルドルフ、ディー４０００．マックス　プシンクー ストラツセ、エムピーアイーアイゼンフオルシュンク（番ハなし）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　水、ポルトランドセメント、化学的に活性なシリカ蒸４Ａ凝縮物、および タイプＦの超可塑剤から成る混合物より製造されるセメント質複合材料。 ２　混合物が消泡剤をも含む請求の範囲第１項の材料。 ３　混合物が比較的化学的に不活性な微細粉状のシリカ充填材材料をも含む請求 の範囲第１項の材料。 ４　混合物がもう−っの充填材として砂をも含む請求の範囲第１項の材料。 ５　混合物が、 ａ　４０乃至６０重量％のタイプ■のポルトランドセメント、 ｂ　５乃至２５重量％の化学的に活性なシリカ蒸気凝縮物、 ｃ　１乃至３重量％のタイプＦの超可塑剤、ｄ、１３乃至１８重量％の水、 ｅ、０．５重量％までの消泡剤および、ｆ、４０重量％までの化学的に不活性な シリカ蒸気、から成る請求の範囲第１項の材料。 ６、　混合物が重量部で、 ａ　ポルトランドセメント　５２１ ｂ　シリカ蒸気凝縮物　７．１ Ｃ超可塑剤　１０ ｄ　水　１４３ ｅ　消泡剤　、０５ ｆ、細骨材　２５４ から成る請求の範囲第５項の材料。 ７、　超可塑剤がナフタレンベータスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物のナト リウム塩である請求の範囲第１項の材料。 ８　消泡剤がトリーｎ−ブチルホスフェートである請求の範囲第２項の材料。