JPS61191552A

JPS61191552A - 超早強セメント組成物

Info

Publication number: JPS61191552A
Application number: JP3056685A
Authority: JP
Inventors: 宇津木　勝巳
Original assignee: Nichiyu Giken Kogyo Co Ltd; Nippon Oil and Fats Co Ltd
Current assignee: Nichiyu Giken Kogyo Co Ltd; NOF Corp
Priority date: 1985-02-20
Filing date: 1985-02-20
Publication date: 1986-08-26

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】（産業上の利用分野）本発明は、低温で超早強性を示すセメント、特にアンカ
ーボルトやロックボルトの固着に利用される超早強セメ
ント組成物に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする問題点）近年
、土木、建築分野における工事の迅速化の要求に対して
、施工後１〜３時間で実用強度を発現する超早強セメン
トが要望されている。

これらの要望に対し、従来から一般的に用いられている
ポルトランドセメントは、このような用途に用いた場合
、長期強度は高いが最も要望されている早強性がない。

これは、鉱物組成の主成分が３ＣａＯ−８ｉＯ２，２Ｃ
ａＯ−８ｉＯ，であって、早強性を示す３Ｃａｏ−Ａ１
□０．が少ないためである。

アルミナセメントは、鉱物組成の主成分が、Ｃａ０−Ａ
１．０３であり、施工後５〜７時間という比較的短時間
で実用強度を発現するが、硬化の途中で結晶転移を生じ
、長期的には次式のように変化して、強度が低下するこ
とは一般に知られている。

ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ，＋１０Ｈ２０→Ｃａｔ）Ａｌ□０３
・ＩＯＨ，０→３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ，・６Ｈ２０＋　２
Ａｌ、Ｏ，・３Ｈ２０＋　１８８２０さらに、これら従
来のセメントの欠点を改良するものとして、ポルトラン
ドセメントに、カルシウムアルミネート系急結剤（商品
名ＱＰ−５００、ポゾリス物産株式会社製品）などを添
加することが行なわれているが、この場合も、凝結時間
を短くすることはできるが、長期強度が低いという欠点
がある。

一方、既に一般に提供されているものとして、鉱物組成
の主成分として１１Ｃａ０・７Ａ１．Ｏ，・Ｃａ　Ｆ　
２　ｅ　３　Ｃａ　Ｏ−３ｘ　Ｏ２及びＣａ５Ｏ，を含
有するもの（市販品Ａという）が知られているが、この
超速硬性セメントの欠点として温度依存性が大きく、特
に１０℃以下における強度発現が著しく遅れること、水
と混合後の流動性を示す時間（可使時間）が短く作業性
が悪いという問題点があった。

また、特開昭５７−２００２５２号公報に、超速硬性セ
メントとして、１９〜７０重量％のカルシウムスルホア
ルミネート（ａ　ｃ　ａ　ｏ−Ａｔ　ｚ　Ｏ３・３Ｃａ
Ｓ○、）、３５重量％以下の硫酸カルシウム（ＣａＳＯ
，）及び１０〜６５重量％のダイカルシウムシリケート
（２Ｃａ○・ＳｉＯ□）を鉱物組成の主成分とするもの
が開示されているが、低温における早強性は満足すべき
ものではなかった。

さらに、最新のものとして特開昭５９−１８２２６１号
公報に、１１Ｃａ（）７Ａ１２０．・ＣａＦ　２　＃　
３　Ｃａ　Ｏ・Ｓ　ｘ　Ｏ２及びＣａ５Ｏ，を鉱物組成
の主成分として含有する超早強セメントに、アルミナセ
メントを２〜２０重量％配合した速硬性無機水硬性組成
物が開示されているが、温度依存性や長期強度が不明で
ある。

このように、従来の超早強セメントは、その鉱物組成と
して、１１Ｃａ０７Ａ１．０３・ＣａＦ、。

３Ｃａ○・ＳｉＯ□及びＣａ　Ｓ　Ｏ４を主成分とする
か、又は　３ＣａＯ・Ａ１□０３・３ＣａＳＯ４゜２Ｃ
ａ（）ＳｉＯ，及びＣａ５Ｏ，を主成分とするものが主
流であった。そして、これらの鉱物組成を得るためには
、原料成分を前もってこのように特別に調整して焼成し
たクリンカーを粉砕して製造するため、大量生産されて
いるポルトランドセメントに比べて、約１０倍の価格と
なっていた。

（問題点を解決するための手段）本発明者は、これら従来の超早強セメントの欠点を改良
し、可使時間が長く、低温度の条件下でも短時間に実用
強度を発現し、温度依存性が少なく、長期強度が高く、
しかも、経済的に有利な超早強セメント組成物を得るべ
く鋭意研究した結果。

従来から用いられている安価なポルトランドセメント、
アルミナセメントに、硫酸カルシウムを配合して主成分
とし、さらに、少量の添加剤を加えた組成物により、そ
の目的を達し得ることを知り、本発明を完成するに至っ
た。

すなわち１本発明は、ポルトランドセメント３０〜７４
重量％、アルミナセメント２１〜４５重量％、硫酸カル
シウム５〜２５重量％の混合物１００重量部、炭酸リチ
ウム０．０３〜１重量部。

炭酸カリウム０．０５〜５重量部及びクエン酸ナトリウ
ム０．０５〜５重量部からなる超早強セメント組成物に
関する。

本発明の主成分を楕成するポルトランドセメント、アル
ミナセメント及び硫酸カルシウムは、いずれも通常市販
されているものが使用できる。

これらの内、アルミナセメントの配合量は、主成分中２
１〜４５重量％で、その配合量が２１重量％未満である
と硬化収縮が起こり、４５重量％を超えるとアルミナセ
メント本来の性質が強く出て、長期強度の低下が起こる
。

また、硫酸カルシウムの配合量は、主成分中５〜２５重
量％で、その配合量が５重量％未満であると硬化収縮が
起こり、２５重量％を超えると膨張量が大きすぎて硬化
物が崩壊することがある。

そして、以上のアルミナセメント及び硫酸カルシウムの
配合量から、必然的にポルトランドセメントの配合量は
限定され、主成分中３０〜７４重量％を占めることにな
る。

添加剤の炭酸リチウムは、硬化促進剤であって、主成分
１００重量部に対して　０．０３〜１重量部の割合で添
加される。添加量が０．０３重量部未満であるとその効
果が不十分であり、１重量部を超えると可使時間が短く
なり好ましくない。

炭酸カリウムは、クエン酸ナトリウムと相乗的に作用し
て、硬化初期における遅延効果を示し、硬化開始後は急
激に反応を促進して硬化物の強度を向上させる作用を有
する。その添加量は、主成分１００重量部に対して０．
０５〜５重量部で、０．０５重量部未満ではその効果が
顕著でなく、５重量部を超えても効果はそれ程増大せず
経済的に不利である。

クエン酸ナトリウムは、上記のように炭酸カリウムと相
乗的に作用して、初期における硬化反応遅延効果を示す
、さらに、このクエン酸ナトリウムを添加した超早強セ
メント組成物は、その使用に際して加える水の量を減少
せしめても、その流動性が低下しないという特性を有す
るので、全体として添加する水の量を減らすことができ
、得られる硬化物の強度を向上せしめることができる。

クエン酸ナトリウムの添加量は、主成分１００重量部に
対して０．０５〜５重量部で、０．０５重量部未満では
その効果が明らかでなく、５重量部を超えてもその割に
効果は増大せず不経済である。

本発明の超早強セメント組成物は、主成分及び添加剤を
通常の方法で混合することにより製造することができる
。

（作用）本発明の超早強セメント組成物は１以上のように構成さ
れ、本来ならば、それぞれ単独では超早強セメントとし
て不適当なポルトランドセメント及びアルミナセメント
に、さらには水溶性であるために構造材としては好まし
くない硫酸カルシウムを配合して主成分とし、それに添
加剤を加えることにより優れた効果を奏し得ているもの
で、その理由は、次のとおりと考えられる。

すなわち、主成分となるべき三成分を特定の割合で配合
し、鉱物組成として早強性を示すカルシウムスルホアル
ミネート（３Ｃａｏ−Ａ１□○、・３Ｃａ　Ｓ　０４）
が含まれなくても、Ｃａ　Ｏ，Ａ　Ｉ、０．。

Ｃａ５ｏ４のモル比を３：１：３に近づけて、さらに添
加剤を加えることにより、カルシウムスルホアルミネー
トの水和物であるエトリンジヤイト（３Ｃａ○・Ａｌ２
Ｏ，・３ＣａＳｏ４・３２Ｈ２０）が生成し早強性を発
揮するものである。

（発明の効果）以上のように、本発明の超早強セメント組成物は、主成
分として安価なポルトランドセメント、アルミナセメン
ト及び硫酸カルシウムを用い、少量の添加剤を加えて反
応速度を調節したもので、（１）可使時間が長い。

（２）低温における実用強度の発現が早い。

（３）時間の経過とともに強度が増大する。

（４）硬化収縮がなく、わずかに（最大０．５％程度）
膨張する。

（５）その中に埋設した鉄筋の腐蝕がない。

（６）安価に製造できる。

などの特徴を有するアンカーボルトやロックボルトの早
期固着に最適な超早強セメント組成物である。

（実施例及び比較例）以下、本発明を実施例及び比較例により詳細に説明する
。これらの例において、可使時間、圧縮強度、膨張率、
ｐＨは、ＪＩＳ　　Ｒ−５２０１に従って測定し、鉄筋
の腐蝕は、超早強セメント組成物中に埋設した鉄筋を１
年後に取り出し、目視により判定した。

実施例１〜７第１表に示す配合割合に従って、超早強セメント組成物
を調製し、それに４０重量％の水を加えて試料とした。

これらの試料について５℃と２０℃とにおいて、試料そ
のものの可使時間、硬化物の圧縮強度、膨張率、ｐＨ１
硬化物中における鉄筋の腐蝕状態を調べた。その結果を
第１表に示す。

比較例１〜５第２表に示す配合割合に従って、比較用のセメント組成
物を調製し、実施例１〜７に準じて５℃における可使時
間及び硬化物の圧縮強度を測定した。その結果を第２表
に示す。

なお、この場合、硬化物はいずれも収縮があり。

膨張率としては測定できなかった。

この第１表、第２表の結果から１本発明の超早強セメン
ト組成物は、可使時間が長く、しかも硬化が始まると急
速に高硬度に達する点で、比較例のものに比べて非常に
優れているといえる。

すなわち、可使時間についていえば、比較例の５℃の場
合の値３〜２０分に対して、実施例では２７〜８１分と
約４〜９倍径度に長くなっている。

さらに、圧縮強度については、実施例において１時間後
の値として比較例のものより低い値を示すものがあるも
のの、２時間後には比較例の値に比べて最大約４倍、２
４時間後には最大約２倍の値に達しており、短時間で高
強度が得られることを示している。

次に、本発明の超早強セメント組成物及び比較例のもの
を、アンカーボルトの固着剤として使用した場合につい
て説明する。

実施例８実施例４で得られた超早強セメント組成物３゜Ｏｇに水
１２０ｇを加え、１分間混合してセメント混合物を得た
。このセメント混合物を、あらかじめコンクリートに設
けられた直径３８ｍｍ、深さ３００＋ｕ＋の穿孔に流し
込み、さらにＭ２４、長さ４５０＋ａｍのアンカーボル
トを挿入して固着せしめた。このとき、セメント混合物
調製後アンカーボルトの挿入可能な時間すなわち可使時
間は、２５分であった。

アンカーボルトの固着２時間後に、アンカーボルトに垂
直な引張り荷重を加えてアンカーボルトの引抜耐力を測
定したところ、２２トンの荷重でアンカーボルトが破断
した。

比較例７比較例１で得られたセメント組成物３００ｇに水１２０
ｇを加え、１分間混合してセメント混合物を得た。この
セメント混合物を実施例８と同条件の穿孔内に流し込み
、さらに実施例８と同質同寸法のアンカーボルトを挿入
して固着せしめた。

このとき、セメント混合物調製５分後には流動性がなく
なり、穿孔に流し込むことが不可能となった。すなわち
、可使時間は５分であった。

アンカーボルトの固着２時間後に、実施例８に準じて引
抜耐力を測定したところ、６トンの荷重でアンカーボル
トが抜けてしまった。

この場合、比較例１で得られたセメント組成物は、第２
表に見られるとおり、５℃において２時間後に１４８ｋ
ｇ／ｃｍ”の圧縮強度を示しているにもかかわらず、ア
ンカーボルトの固着に際して強度発現が遅いのは、その
強度発現の温度依存性が大きく、穿孔内において、セメ
ント混合物自体の発熱が周囲に吸収され、温度が上昇し
ないためと考えられる。

Claims

【特許請求の範囲】

ポルトランドセメント３０〜７４重量％、アルミナセメ
ント２１〜４５重量％、硫酸カルシウム５〜２５重量％
の混合物１００重量部、炭酸リチウム０．０３〜１重量
部、炭酸カリウム０．０５〜５重量部及びクエン酸ナト
リウム０．０５〜５重量部からなる超早強セメント組成
物