JPS6291454A - 水硬性組成物 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はセメントモルタル等の水硬性材料、特に曲げ強
度の大きいセメント、コンクリート等水硬性成形用材料
及び成形硬化した固体部材に関する。

（従来の技術） 従来セメントモルタル、コンクリート等の水硬性材料を
用いる構造物や成形品は数多く知ら。

れている。これらの成形品はコンクリートブロック等に
代表されるように、通常圧縮強度は比較的大きいが、曲
げ強度が小さいため平板状物や、曲げ応力のかかる構造
物を製造するためには、鉄筋等の補強材を用いなければ
ならない。

しかしこれらの補強材を入れた水硬性材料よりなる成形
品は相当の厚みのある形態となる。このため重量も犬と
なり、用途も限定される。更にセメントを主成分とする
水硬性組成物の今一つの問題点は耐衝撃性が小さいため
、成形物の角部が損傷しやすいことである。更に別の問
題として比較的透水性が大きいこともあげられる。

これらの欠点を改良するための提案が従来いくつか行わ
れているが、全て一長一短があり、前記の全ての欠点を
同時に改善する方法は未だ見出されてはいなかった。例
えば高い強度を有する水硬性組成物としてセメントを主
成分とし、これにフェロアロイ又は金属シリコン製造時
に副生ずるシリカヒユームを混合することが提案されて
いるが、副次的に生成するものであるため品質にバラツ
キが太き（、十分な強度の増進が得られない。そのうえ
、カーボンや重金属等の不純物が不可避的に混入してい
るため、黒ずんだ着色を生じ、特にカラー製品用として
不向きであるばかりか重金属の浸み出し等に対する取り
扱いに十分な注意が必要となる。更に産業的見地から原
料がフェロアロイ等の工業に左右されるため原料の安定
確保という面からも問題がある。

またセメントに白土あるいは微細なシリカを混合１〜だ
、いわゆるシリカセメントと称されるものも公殖である
。この場合、一般に透水性は相当に防止することができ
るが、強度特に曲げ強度は、僅かに改善される程度であ
る。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、前記の諸欠点を全て解決した水硬性組成物を
提供すること、特に曲げ強度が従来のセメントモルタル
又はコンクリート製成形物に比して、数倍程度も大きく
、場合によっては金属部材例えばアルミニウムや鉄部材
の代替も可能な水硬性組成物を提供することを目的とず
ろ。

（発明の構成） 本発明は、水硬性セメント１００重量部、クリストバラ
イト含有鉱物で平均粒径２μｍ以下の微粒体５〜１５重
量部、シリカゾル（シリカ分として）５〜１５重量部、
高性能減水剤３重昂部以下及び水２５〜６０重量部を含
有する水硬性組成物である。

更に本発明は、水硬性セメンｌ−１００重量部、クリス
トバライト含有鉱物で平均粒径２μｍ以下の微粒体５〜
１５重量部、シリカゾル（シリカ分として）５〜１５重
量部、高性能減水剤６重量部以下、繊維類１０重量部以
下及び水２５〜６０重量部を含有する水硬性組成物であ
る。

　６一 本発明に用いられろ水硬性セメントは通常ポルトランド
セメントであるが、水と混練することにより硬化する物
質であれば特に限定されず、例えば白色セメント、マグ
ネシアセメント、高炉セメント、フライアッシュセメン
ト、耐硫酸塩セメントなどのセメントが用いられる。

本発明に用いられるクリストバライト含有鉱物としては
、クリストバル石のみならず、クリストバライト型５１
０２を５０％以上含有する鉱物であればよく、特に天然
鉱物として白土等が好ましい。これらは通常比表面積が
数十ないし百数十ｍ２／Ｅｌの多孔質シリカを主成分と
している。

本発明にあってはクリストバライト含有鉱物の粒径が重
要な意味を有する。すなわち平均粒径２μｍ以下好まし
くは０．１〜０．８　ｌｉｍの範囲である。平均粒径が
２μｍより大きいと、成形物の透水率が増加し、また曲
げ強度が低下する。

また粒度分布は、一般に正規分布に近い分布であってよ
いが、平均粒径の４倍を越える粒子は５％以下であるこ
とが好ましい。

従来天然に産するクリストバライト含有鉱物は、通常の
粉砕手段では、平均粒径２μｍ以下の微粒体を得ろこと
は極めて困難であった。また水硬性のセメント類どの混
合を前提とする場合、乾燥状態において、粉砕物を得る
必要があったことも、その困難性を一層増大させる原因
であった。本発明者らは、乾式粉砕によらず、湿式粉砕
を行い、何等乾燥工程を経ることなく、そのままセメン
トと混合することによって本発明の目的を達することを
見出したのである。

本発明におけるクリストバライト含有鉱物の微粉砕手段
は特に限定されるものではない八好ましい方法としては
、攪拌型粉砕機等、摩擦力による粉砕手段である。この
ような粉砕を行うに適した装置としては、例えば西独マ
ツター士パートす一社製ＪＫ＆Ｍ超微粉砕ミル」　（商
品名）、スイスフライマ社製「コボールミル」（商品名
）、三井三池化工機株式会社製「アトライター」　（商
品名）などがあげられる。勿論振動ミルやコロイドミル
、ニーダ−等によって製造した微粒体を用いてもよい。

本発明において必須成分であるシリカゾルは、公知の方
法で製造されかつ販売されているものでよい。これは通
常アルカリ金属珪酸塩水溶液をイオン交換樹脂充填層に
通してアルカリ金属イオンを除去したもので、シリカ粒
子は極めて微細、例えば０．００５〜０．０５μｍ程度
の微粒子であり、一般にゲル化を防ぎゾル状態を安定化
させるため、界面活性剤や助、剤を含む６０重量％程度
の懸濁物として用いられる。本発明においては、界面活
性剤の存在は得られる成形物の強度を低下させる原因と
なる場合があるため、可及的に存在量を少なくするのが
好ましく１例えば本発明の組成物を得ろ現場近辺で該ゾ
ルを製造し、アンモニア等で中和後直ちに１例えば１０
時間以内に使用するのも好ましい態様である。更にシリ
カゾルを構成する水媒体もそのまま、本発明の組成物の
構成要素の一成分として用いることができる。

更に本発明においては高性能減水剤の使用も不可欠であ
る。高性能減水剤とは、コンクＩＪ−ト等に混和して、
減水効果が大きいもの、例えば減水率が１０％以上特に
２０〜６０％程度の混和剤であって、ナフタリンスルホ
ン酸塩ホルマリン縮合物、ナフタリンスルホン酸とりゲ
ニンスルホン酸の共縮合物、メラミンスルホン酸系複合
物、ナフタリンスルホン酸とオキシカルボン酸の共縮合
物アルキルアリルスルホン酸塩等、芳香族炭化水素系、
メラミン系などの薬剤であり、マイティー（花王石鹸社
製）ポールファイン、ハイフルード（いずれも物本油脂
社製）、ザンフロ−（山陽国策パルプ社製）、ＮＰ−１
［１、ＮＰ−２０（いずれも日曹マスタービルダーズ社
製）、パリツク（藤沢薬品工業社製）、シーカメント（
日本シーカ社製）、デンカＦＴ　（電気化学工業社製）
（以上いずれも商品名）等の名称で市販されており、当
業界において周知のセメント混和剤である。

本発明においては、高性能減水剤を用いることにより、
組成物の粘度を調整し、均一な混合を可能にする。

　７一 本発明においては、前記の平均粒子径２μｍ以下のクリ
ストバライト含有鉱物の使用量は、水硬性セメント１０
０重量部に対して５〜１５重量部好ましくは１０〜１４
重量部である。この量より少ない場合は十分な強度が発
現せず。

透水性も大きくなる。また前記範囲の量より多い場合は
硬度の発現が遅くなるうえ、最終的に高い強度は得られ
ない。

次にシリカゾルの使用も、本発明の特色の一つであって
、本発明の組成物による成形物が、６５０〜７００ｋｇ
／ｃｒｎ２にも及フ曲げ強度ヲ発現するため・不可欠の
成分である。シリカゾルの使用量は水硬性セメント１０
０重量部に対し、シリカゾル中に存在するシリカとして
５〜１５重量部好ましくは１０〜１４重量部である。シ
リカゾルの量が５重量部以下では本発明の目的とする強
度は出せない。またシリカゾルを１５重量部を越えて大
量に用いる場合は、これに随伴する水のためにやはり強
度が低下する。

本発明においては、更に高性能減水剤を用いることによ
って前記各組成の均一混和物を得ろことができ、著しい
強度の増進を図ることができる。しかしあまりに多量に
用いることはかえって強度の低下をきたすため、３重量
部以上は使用すべきでない。実質的に有効な量以上を用
いることが普通であって、一般に０．５重量部以上が好
ましい。

本発明において用いる水の量も重要である。

水の使用量は水硬性セメント１００重量部に対して２５
〜６０重量部、好ましくは６５〜４５重量部である。こ
れ以下では十分な混練が得られず、また６０重量部を越
えると強度が低下する。

以上説明した本発明の各成分について、特に好ましい配
合例を第１表に示す。

第　　１　　表 本発明において各成分の配合順序としては、一般に微粉
砕したクリストバライト含有鉱物とシリカゾル及び高性
能減水剤を混合し、該懸濁液中に水硬性セメントを加え
、攪拌を行うことが好ましい。勿論混合順序はこれに限
られるものではない。混合に際しては、高速攪拌用ミキ
サーを用いることが好ましい。

本発明の組成物は一般に混練後６０分以内好ましくは２
０分以内に成形するのがよい。成形手段としては従来公
知の方法、例えば型枠に充填する方法、一定の形状物の
表面に塗布する方法、押出し機を用いて押し出ず方法等
が用いられる。

前記の各成分を特定の割合で含有する本発明の組成物か
ら得られる成形物は、特に曲げ強度が優れている。例え
ば本発明の組成物を６０℃、２４時間保持したのち、１
４日間放置した場合、曲げ強度１５０〜４００１ζｙ／
′Ｃｍ２の成形物が得られる。またオートクレーブ養生
を行えば短期間に３５０〜７０　Ｑｋｙ／Ｃｒｎ２の曲
げ強度を有スル成形物を得ることができる。

更に、本発明の組成物は前記の各成分の他に、耐アルカ
リ性グラスファイバー、炭素繊維、アスベスト繊維、ホ
イスカース、金属繊維、その他の繊維類を、セメント１
００重量部に対して、１０重量部以下混合することによ
り、成形物の曲げ強度が著しく向上し、７００ｋｙ／ｃ
ｒｎ２以上に達する。

本発明の組成物には、一般のモルタル又はコンクリート
に用いられる各種混和剤例えばＡＥ剤、硬化遅延剤、硬
化促進剤、膨張剤、防水剤を 等の化学混和剤及び（又は）細骨材、粗骨材）必要に応
じて混合することができる。

（発明の作用効果） 本発明は、前記のように、水硬性セメント、クリストバ
ライト含有鉱物微粉体、シリカゾル及び高性能減水剤は
必須成分であり、これらのうちいずれかを欠いても本発
明の目的とする高い曲げ強度を有する成形物を得るため
の組成物は得られない。

本発明において何故金属にも匹敵する程の曲げ強度が発
現するのか必ずしもその機構は明らかでＮないが、セメ
ントの過剰石灰分と多孔質でかつ微粒のクリストバライ
ト含有鉱物とシリカゾルとが極めて有効にかつ完全に反
応し、高い強度の化合物を形成することは間違いないと
思われる。

従来シリカセメントは公知であるが、該セメントは通常
硬化速度が遅く発熱によるヒビ割れは起こり難いもので
あるが、特に強度の増進は期待できない。これに対して
本発明の組成物にあっては硬化速度は通常のコンクリ−
１・と伺等変わるところがな（、しかも繊維類の添加に
より７００　ｋｙ／ｃｔｎ２以上という驚くべき曲げ強
度が得られる。

更に本発明の組成物による成形物は、透水率がほとんど
零であることも極めて重要な特色である。このように大
きな曲げ強度のため、本発明の組成物による成形物は、
例えば金属製矢板の代替として用いることができ、しか
も地中にあっても全く腐食することのない材料として有
効であり、またプレス金型のように高い強度を有するも
のにも用いられるほか、各種建築又は構築材料の特に構
造部材、Ｌ型、１型、口型等のチャンネル材として用い
ることもできる。

実施例１ 第２表に示す組成の水硬性組成物を、まずりリストパラ
イト鉱物（白土）とシリカゾル（６０％水溶液）とを混
合し、更に高性能減水剤としてナフタリンスルホン酸塩
ホルマリン縮合物（花王石鹸社製：マイテイー）を添加
し、これに調整用の水を加えて高粘度用攪拌機により６
０００　ＲＰＭで約３分間混練したのち、得られた水硬
性組成物を４０Ｘ１０Ｘ１６０ｍ＋ｎの型枠に入れ、オ
ートクレーブを用い、Ｉ　Ｄ　ｋｙ、７ｃｍ２（Ｉ　Ｂ
　００Ｃ）で５時間養生した。その後オートクレーブか
ら取り出し１日間放置したサンプルを、支点間距離１０
０闘で中央点載荷により曲げ強度を測定したところ５１
０ｋｙ／σ２であった。

第　　２　　表 実施例２ 実施例１と同様にしてサンプルを成形しテストを行った
。使用した組成を第６表に示す。曲げ強度は７４　Ｑ　
ｋＦＩ／ｃｍ２であった。

第　　６　　表 比較例１〜７ 実施例１と同様な方法で第４表に示す組成についてテス
トを行った。曲げ強度を第４表に示す。なおいずれの例
も高性能減水剤は１４．９添加した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水硬性セメント１００重量部、クリストバライト含
   有鉱物で平均粒径２μｍ以下の微粒体５〜１５重量部、
   シリカゾル（シリカ分として）５〜１５重量部、高性能
   減水剤３重量部以下及び水２５〜６０重量部を含有する
   水硬性組成物。 ２、水硬性セメント１００重量部、クリストバライト含
   有鉱物で平均粒径２μｍ以下の微粒体５〜１５重量部、
   シリカゾル（シリカ分として）５〜１５重量部、高性能
   減水剤３重量部以下、繊維類１０重量部以下及び水２５
   〜６０重量部を含有する水硬性組成物。