JPS63277542A - 速硬性組成物 - Google Patents

速硬性組成物

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JPS63277542A
JPS63277542A JP11060187A JP11060187A JPS63277542A JP S63277542 A JPS63277542 A JP S63277542A JP 11060187 A JP11060187 A JP 11060187A JP 11060187 A JP11060187 A JP 11060187A JP S63277542 A JPS63277542 A JP S63277542A
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cement
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義男 田中
Tetsuo Tsutsumi
堤 徹郎
Takeshi Kono
武 河野
Toshiyuki Nakamura
利幸 中村
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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、アルミン酸カルシウムを主要成分とする冶金
滓を利用した速硬性組成物に関する。
[従来の技術] 道路の緊急補修、Ih水壁の崩落防止用、止木工事、道
路や構築物、構造物の補修工事等に、またIi−い型枠
稼働回転を必要とする二次製品工場などには、速硬性の
材料が求められる。
これらの速硬性の材料に要求される性質は、混練後の早
い時間に硬化することは勿論必要であるが、更に補修す
べき亀裂、地層中の空隙に浸透するにat−る、或いは
型枠への流し込みに要する時問などの混練後の一定時間
に9即し2作業終了までに必要な作業時間中は、得られ
るスラリーが一定の流動性を保持することが要求される
。また。
工業用に多量に用いられるために原料が安価であること
も重要な条件である。
従来、これらの材料と・しては、ボルトランドヒメント
若しくは混合セメントに炭酸ナトリウム。
塩化カルシウム、水ガラスなどの凝結促進剤を添加した
もの、或いはアルミナセメント、超速硬セメントなどの
急硬性セメントが用いられている。
これらの従来から使用されている超速硬セメント等の速
硬性材料は、硬化が急激であり、混練すると間もなく流
動性がなくなり、il!l後練業に必要な流動性を保持
している時間が短いものである。この欠点を解消するた
めに、凝結遅延剤を用い、if使待時間延艮することが
行なわれ1いるが、凝結遅延剤を添加しても、混合後の
流動性の改作効果が小さく、凝結硬化が緩慢にはなるも
のの作業性は良好とならない。
よた、ポルトランドセメント若しくは混合セメントに凝
結促進剤を添加した速硬性材料では、混練後の短期間の
強度が1例えば、3時間程度のうら低く、実用に適し難
いものである。また、一部添加剤では、硬化抜水溶性物
質が硬化体より、溶出し、公害の原因となりがちのもの
であった。
更に、アルミナセメント、超速硬セメント等の急硬性セ
メントは焼成に高温と長時間を必要とするもので、非常
に高価な製品となるものである。
また、一般的な急硬性セメントについて、言えば、(イ
)ポルトランドセメント、混合セメントに薬剤を添加し
、凝結硬化を促進するものでfi)す。
その促進剤として塩化カルシウム、次酸ソーダ。
アルミン酸ナトリウム、水ガラス等を利用しているもの
、(ロ)アルミナセメント及び3 CaO−5iO*を
主鉱物成分とし、更にアルミン酸カルシウム12CaO
・7A1*OsやCaFt鉱物等を専焼して得られたも
のに、硫酸カルシウムを混合した超速硬セメン1−等の
急硬性セメントがある。
このような従来の急硬性セメントは、(イ)の場合は、
基礎−[事、土木工事等に使用したときには、添加する
塩化カルシウム、炭酸ソーダ、アルミン酸ナトリウム、
水ガラス等により、地下水を汚染するおそれがあり、ま
た、十分な強度が得られない問題もある。
(0)の場合は3 CaO−5tO* 、 12 Ca
O7 A1*O−。
等を焼成するには、1350〜1450’c以−Hで長
時間焼成が必要であり、従って、専用の炉を要し、高コ
ストのものとなり、コスト的に不利であり、特殊な工事
、緊急性を要する場合に使用が限られ、一般的(は、高
コストということから利用範囲には限定があった。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、以上述べたような従来の問題点を解決1べく
鋭意研究を行なった結果、特に、製鋼製錬過程の脱酸−
[程でアルミニラl、を使用する場合に、大量の副産物
として生成される冶金滓が速硬性組成物の原料として有
効な性質を有4゛ることを見出したものである。即ち1
本発明は、ボルトランドセメント又は混合セメント10
0重縫部に対して、製鋼炉の副産物である微粉冶金滓1
0〜7−9・ 0重i部、I型無水石膏4〜40重量部及び有機酸系凝
結遅延剤と炭酸アルカリの混合物よりなる凝結調整剤0
.5〜5重i部の組成よりなる速硬性組成物が、可使時
間が長く、凝結後の硬化が急速で9強度が急速に高くな
り、亀裂や地層中の空隙への浸透力が大きく、また、′
:1ンクリート打設作業にも好適であることを見出した
ものである。
更に1本発明は、地丁水汚染のおそれがなく。
比較的に十分な強度を有することのできる速硬性組成物
を提供することを目的とする。また1本発明は、高温焼
成用の専用炉を必要とせずに比較的に低=1ストに製造
できる速硬性組成物を提供することを[目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、ポルトランドセメント又は混合ヒメントto
o+n伏部に対して、微粉冶金滓:10〜70重清部、
I型無水石膏:4〜40重量部及び有機酸系凝結遅延剤
と炭酸アルカリよりなる凝結調整飛;0.5〜5重量部
を含みなることを特徴とする速硬性組成物である。その
微粉冶金滓は。
アルミン酸カルシウム化合物を50重量%以上含有し、
アルミン酸カルシウム化合物が主として12 CaO・
7 A1.O,であるものを利用できる。その凝結調整
剤がクエン酸、酒石酸、グルフン酸或いはこれらの塩の
うち、1種或いは2種以上の混合物である有機酸系凝結
遅延剤と炭酸アルカリよりなるもので、その混合割合が
有I!酸系凝結遅延剤1重14部に対して炭酸アルカリ
が0.5〜7重量部の範囲であることが好適である。ま
た、微粉冶金滓のプレーン値が2000〜400 oc
m”/gの範囲であることが好適である。
該冶金滓は、化学成分においては、以下に示すように、
CaO,A1ヨ0.を多く含んでおり、速硬性組成物の
原料としての可能性を示している。
然し乍ら、このii7能性も本発明の配合割合によらな
ければ、有効で有用な速硬性組成物の原料として利用す
ることができない。
以ド先ずこの冶金滓の性質を明らかにし、後に本発明に
よるその配合割合を説明する。
、−の冶金滓は9次の第1表のような成分比のものであ
ることが化学分析の結果明らかにされた。
第1表 見」ユと跡配上ら■hム記h9川 町ρ従って、この冶
金滓は、 CaO及びAltOaを主成分とし、また、
 llIgoも含むものである。
更に、この冶金滓のX線回折分析によると、主要な構成
鉱物は、C+sAt [アルミン酸カルシウム(12C
aO4A110s ) ]であり、他にCaO’A1m
Os 、 MgOが見られる。
次i9本発明によるこの冶金滓から速硬性組成物を配合
することを説明する。
この冶金滓は、硬いもので、粉砕が困難であるが、屯味
での粉砕がよく、予め、比表面積・少なくとも2000
〜4000cm”/g程度に粉砕する。そして、他の夏
型無水石膏などは、その微粉となった冶金滓と混合粉砕
する方が好都合である。
或いは、冶金滓を凝結調整剤と一緒に比表面積・少なく
とも2000〜:iooocm”/g程度に粉砕して1
次に、得られた微粉冶金滓混合物に夏型無水石膏を加え
、更に比表面積を3000〜6000cm”/gに粉砕
する。得られた微粉混合物に、ポルトランドセメントま
たは混合セメントを加え、速硬性組成物が得られる。
本発明の速硬性組成物においては、CaOの存在下、微
粉冶金滓と夏型無水石膏とを共存させることにより、水
に接した後エトリンガイト(C。
A−3CaSO,−32HmO)の針状結晶が析出し、
これにより、初期水和速度が速くなる。同時に9微粉冶
金滓、セメント、夏型無水石膏の系においては、水と接
すると急結性となる性質があるために、凝結調整剤を含
有させる必要があり、凝結調整剤として、有機酸系凝結
遅延剤と炭酸アルカリの組合わせが、Wしく有効である
ことを見出した。
本発明の速硬性組成物に用いる夏型無水石膏は、弗酸製
造上の副産物として得られるもの、及び工水石膏の焼成
品などを使用でき、弗酸製造時の副産物を用いると、コ
スト的に非常に有利なものになる。
本発明による速硬性組成物の配合割合は、ポルトランド
セメント又は混合セメント100重量部に対して、微粉
冶金滓粉末;10〜70重量部。
夏型無水石膏;4〜4OfI量部及び有機酸系凝結遅延
剤と炭酸アルカリよりなる凝結調整剤;0゜5〜5!!
量部である配合比である。
本発明の速硬性組成物を水、必要に応じて、水及び骨材
とともに混練すると、一定時間の間は。
混練時の流動性を保持し、その後急激に硬化する。これ
は、打設作業の間、一定の流動性が必要である間は、流
動状態を雑持し、打設作業の終了とともに、急激に硬化
し、速硬性材料としての機能を1−分に果たすに適する
ものである。
本発明の速硬性組成物では、得られるスラリーが硬化を
開始Cる時間が、凝結u4WIIl剤の添加量のall
により調整可能であり、得られるスラリーの流動性は、
水或いは骨材の量を調整することによリ、調整可能であ
る。
本発明の速硬性組成物において、ポルトランドセメント
又は混合セメントと、微粉冶金滓及び夏型無水石膏とは
、使用前に予め混合されていてもよく、使用時の混練の
ときに、別個或いは2種の材料を混合して使用すること
もできる。また、凝結調整剤は通常混練のときに水とと
もに、或いは弔独で添加することができる。更に、微粉
冶金滓の粉砕時に全部或いは一部を添加し、−緒に粉砕
混合することもできる。
以上のようにポルトランドセメント又は混合セメントに
、アルミン酸カルシウムを含有する微粉冶金滓と、夏型
無水石膏とを混練することによって、水和初期において
は、セメント中の水酸化力ルシウノ、とアルミン酸カル
シウムとが水和反応してカルシウムアルミネートハイド
レートが生成し、更にこのカルシウムアルミネートハイ
ドレートのエトリンガイト及びモノサルフェイト( 3
CaO・AR IO− ・CaSOt ・12H+o>
が生成し急速に硬化し,初期強度の発現となる.!I!
に長期的にはポルトランドセメントまたは混合セメント
中のカルシラノ、シリケートが強度の発現に寄与するも
のである。
微粉冶金滓のポルトランドセメント又は混合しメントに
対する配合割合は,多いとスラリーの硬化が?くなり,
少ないと硬化体の強度が低くなるために.ポルトランド
セメント又は混合セメント100重通部に対して,冶金
滓は,10〜70重撮部の範囲が好適である。
夏型無水石膏の配合割合は,多いとエトリンガイトが生
成過多になり,硬化体が膨張し,少ないと強度が低下す
る.そのために、夏型無水石膏の配合量は,ポルトラン
ドセメント又は混合セメント100重iIt部に対して
,4〜40重驕部の範囲が好適である。
凝結調整剤の配合量は,多いと凝結時間が長くなり.ス
ラリーの硬化が緩慢になり,少ないと。
スラリー硬化が急激になるために,ポルトランドセメン
ト又は混合セメントioo重i部に対して,0.5〜5
重量部の範囲が好適である。
微粉冶金滓の粉末度;プレーン値は,高いと。
急激ぐスラリー硬化が行なわれ.プレーン値が低いと,
硬化体の強度が低くなるので.その値は。
2 0 0 0 〜4 0 0 Qcm”7g(7)範
囲が好適テする。
本発明の速硬性組成物は.更に,凝結開始時間の調整が
可能であり,また、流動性の変化範囲を可使時間に応じ
てm整することができるものである.これらは、微粉冶
金滓や凝結調整剤の配合量を調整することにより実現で
きるものである。
本発明により得られる速硬性組成物は,ポルトランドセ
メント又は混合セメント100重量部に対して,微粉冶
金滓粉末Hto〜70重!に部,II夏型無水石膏4〜
40重1部及び有機酸系凝結遅延剤と炭酸アルカリより
なる凝結調整剤;0.5〜SfflJ&部である配合比
である。
、−れは、微粉冶金滓が.ボルトランドヒメント又は混
合セメント100重量部に対して,10重項部以下の割
合であると,得られたスラリーが。
数時間オーダーでの強度発現が悪くなる.そして、30
〜70重量部の範囲で最も効果が大きいと考えられる.
70ffi量部以上では.得られる硬化体の長期強度が
低下する。
夏型無水石膏の含有重量割合は,ポルトランドセメント
又は混合セメント100重i部に対して、4〜40重量
部の範囲である.エトリンガイトにより初期強度を発現
させるために夏型無水石膏の添加は不可欠であり2この
址は冶金滓の添加量と密接な関係にある.冶金滓が,ポ
ルトランドセメント又は混合セメント100重量部に対
して,10重量部であるときの■型無水石膏量は4重量
部程度でそれ以下では不足となろう.亦冶金滓が.ポル
トランドセメント又は混合セメント100重量部に対し
て,50重量部のときは夏型無水石膏が25東に部程度
でこれ以−1−の添加量では長期の期間における過剰の
エトリンガイドの生成による硬化体膨張が懸念される。
その微粉冶金滓は,アルミン酸カルシウム化合物を50
重11%以上含有し,アルミン酸カルンウノ、化合物が
主として1 2 CaO− 7 Al,O.′[?ある
ことができる、また、凝結調整剤がクエン酸、酒石酸、
グルフン酸或いはこれらの塩のうち、1種或いは2種以
上の混合物である有機酸系凝結遅延剤と炭酸アルカリよ
りなるもので、その混合割合が有機酸系凝結遅延剤1重
量部に対して炭酸アルカリが0.5〜7重i部の割合範
囲であることが好適である。
凝結調整剤として有機酸系凝結遅延剤のみを添加すると
、硬化に要する時間を長くすることができるが、凝結硬
化は継続的に進行するために流動性も時間ととも(小さ
くなり、スラリーの作業性も〒く失い、道路等の亀裂、
地層中の空隙等への浸透力が小さい、然し乍ら9本発明
の速硬性組成物では、凝結調整剤に1炭酸アルカリを添
加し用いる。即ち、有機酸系の凝結遅延剤のみでは、添
加[五が多いと反応が著しく緩慢になり、硬化が遅れる
だけであるが、凝結調整剤に炭酸アルカリを添加すると
、一定時間流動性が継続した後に、急激に硬化する現象
が見られ1本発明のよる速硬性組成物では、得られるス
ラリーが速硬性が示し。
急速に強度の上昇が見られ2以上に示す用途に好都合な
ものである。
本発明の速硬性組成物において凝結調整剤に用いる炭酸
アルカリは、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムどちらでも
使用できるが、コスト的に、炭酸ナトリウムの使用が好
適である。
この本発明による凝結1i49Il剤の配合物における
。炭酸アルカリと有l11m系凝結遅延剤との組合わせ
と、配合割合は、第1図と第2図に示すように速硬性組
成物と水或いは水及び骨材との流動性に関係する。従っ
て、炭酸アルカリは、有機酸系凝結遅延剤1重量部に対
して、0,5〜7重量部の範囲が好適である。
次に5本発明の速硬性組成物について具体例により説明
するが1本発明は9次の実施例に限定されるものではな
い。
[実施例] 本実施例は用いた材料は、以下に示すものである。
ヒメント許通ポルトランドセメント ■型無水石膏 弗酸製造の副産石膏をプレーン値5.0
00国”7gに粉砕したもの 微粉冶金滓  ステンレス製鋼滓をブレーン値2500
、3000.35003 ”/ gに粉砕したもの 凝結調整剤  酒石階、クエン酸、クエン酸ナトリウム
、グルコン酸9炭酸ナ トリウム [実施例1] 杵通セメント100重量部に対して、ブレーン値300
0 an’/ gにまで粉砕した微粉冶金滓28虫量部
、夏型無水石膏12重量部を混合し、更に、酒石酸と炭
酸ナトリウムからなる凝結調整剤を1.1重量部添加し
て混合し、速硬性組成物とした。この凝結調整剤中の混
合比を変えながら。
各種の速硬性組成物を作り、水と混練し、その混練直後
、及び10分後の得られたスラリーの流動性を測定した
。その結果を第1図のグラフに示す、スラリーの流動性
は、土木学会基準に規定するp Ij−ト法により測定
した。第1図のグラフは、縦軸にPロート法で測定した
流下時間(秒)をとり、横軸に、酒石酸と炭酸ナトリウ
ムの混合比をとり1表わす0点線が混練直後の流下時間
を示し、実線が混練20分後の流下時間を示す、なお、
速硬性組成物の混線に使用した水量は、速硬性組成物1
00重量部に対し、50重量部である。
[実施例2〕 普通セメント100重量部に対して、ブレーン値300
0aa”7gにまで粉砕した微粉冶金滓28重綴部、夏
型無水石膏12!l量部を混合し、更に、酒石酸と炭酸
ナトリウムの混合比が1=4の凝結調整剤を各重量部添
加して混合し、速硬性組成物とした。
各速硬性組成物を水と混練し、その後(流動性の変化を
調べた。実験条件は、実施例1と同様である。また′、
比較のために、凝結調整剤として度酸ナトリウノ、を除
いた酒石酸単味の配合例(比較例1)、速硬性材料とし
て市販超速硬セメントを用い、凝結調整剤としてクエン
酸を0.3重量%添加したもの(比較例2)についても
、水との混練後の流動性の変化を調べた。なお、実験条
件は、比較例2では、速硬性組成物100重樋部に対し
て、混練用水50重量部では、流動性が悪るすぎたので
、混練用水60重量部とした。測定の結果は、第2図の
グラフに示す、縦軸に流下時間、#f軸に混練からの経
過時間をとる。
[実施例3] 第2表に示す6例の組成の本発明による速硬性組成物及
び比較3,4.5に示す組成物を各々水と混練し、得ら
れたスラリーについて、凝結試験及び硬化体の圧縮強度
試験を行なった。その結果を第3表(示す0例1から7
までは、ブレーン値3000(21″/客の微粉冶金滓
を用い、凝結調整Mは、酒石酸1に対し炭酸ナトリウム
4の割合のものであり1例8は、ブレーン値2500c
m”7gの微粉冶金滓を用い1例9は、ブレーン値35
00cm’/Hの微粉冶金滓を用い、凝結調整剤は例1
〜7と同様のものである0例1oはブレーン値3ooo
cm”7gの微粉冶金滓を用い、凝結調整剤としてクエ
ン醜ナトリウム1に対し、炭酸ナトリウA 4の割合の
ものを用いた配合である1例11は同様に、ブレーン値
3000 cym’/ gの微粉冶金滓を用い、凝結調
整剤としてグル:1ン酸1に対し炭酸ナトリウム4の割
合のものを用いた配合である。
更に、比較のために挙げる比較3は、プレーン(a 3
000 cm”/ g (7)微粉冶金滓ヲ用イ、 D
NBI4’IEMとして酒石酸単味のものを用いたもの
で、比較4は、市販の超速硬セメントにクエン#0.3
虫址%添加したものである。
なお、凝結試験は、JISR520iのセメントの物理
試験方法に規定する方法に準じて行ない5表中には始発
時間を示している。圧縮強度試験は混練したスラリーを
4X4X16C1llの型枠に詰め成形し、所定材令で
JISR5201に規定する方法に帛じで行なった。凝
結試験、圧縮強度試験の両方とも、混練水量は速硬性組
成物100重斌部に対して50重量部で行なった。
星ユ! 本発明の速硬性組成物においては、第1図に示すように
、凝結調整剤としての有機酸系凝結遅延剤である酒石酸
に炭酸ナトリウム;即ち炭酸アルカリを加えることによ
り、混練直後の急結性が緩和されることが明らかである
。また、第2図に示すように9本発明の速硬性組成物は
、混練後、流動性のある状態が一定期間継続し、その後
に急激に固化するものである。これに対して、実施例2
の比較例1及び2に示す硬化組成物は、混練後速やかに
流動性がなくなるものである。実施例3の第2表に示す
ように1本発明の速硬仕組vc物は。
混練後一定時間のうちに凝結し、その後急激に強度が上
昇し、早期に実用強度に到達するものである。また、凝
結時間、即ち作業のできる時間は。
微粉冶金滓の添加篭或いは凝結調整剤の添加量を変える
ことにより、調節できるものである。
[発明の効果] 本発明の速硬性組成物は、ポルトランドセメント又は混
合セメントに、製鋼炉の鉱滓を粉砕した微粉冶金滓、■
型無水石膏及び凝結調整Mとして有機酸系凝結遅延剤と
炭酸アルカリを用いたことにより、第1に、水と混練し
た後、従来の速硬性材料と異なり、一定期間良好な流動
性を維持し。
即ち、可使時間が長く、その後に急激に硬化するために
、道路等の亀裂、地層等の空隙への浸透力にすぐれ、急
を要する工事用に最適なものである。また、二次製品工
場においては、コンクリート打設作業に必要な時間、流
動性が持続され、ILつ、短期に強度が上昇するために
型枠の回転率を上げることができるものである0本発明
は、第2に、上記の如く、従来埋め立て材料に使用され
るのみであった製鋼製錬過程で副産される冶金滓を利用
し、新たな専用焼成炉を必要としない速硬性組成物の製
造が可能になったこと、第3に、そのために、大暇に低
:Jストの速硬性組成物の供給が可能になったこと、第
4に、現在市販の速硬性セメント類と比較しても初期強
度の発現が比較的良好であり、十分に緊急性が要求され
る止木工事やその他の止木工事に即応できる速硬性組成
物が提供できること、しかも、それが、比較的に大瞼に
安価に安定よく、提供できることなどの技術的効果が得
られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は1本発明はよる速硬性組成物の凝結調整剤中の
混合割合を変えたときの流動性の変化を示すグラフであ
る。 第2図は1本発明の速硬性組成物と従来の組成物の流動
性の変化を比較するグラフである。 特許出願人  三菱鉱業セメント株式会社代理人  方
理士  倉 持  裕(外1名)第1図 珀「ら買艷Jz市贅ナトリウやりシル 特許庁長官 黒 1)明 雄 殿 1、事件の表示 昭和62年特許願第110601号2
、発明の名称 速硬性組成物 3、補正をする者  事件との関係  出願人住所 東
京都千代田区丸の内−丁目5番1号三菱鉱業セメント株
式会社 代表者 藤 村 正 哉 4、代理人 住所 〒101東京都千代田区神田須田町1丁目2番地
5、補正により増加する発明の数     0、、、、
、、、−、−、−−−−−−−  iiベロ、補正の対
象 7、補正の内容 (1)明細書の第15頁の下から第2行目の[本発明の
よるコを[本発明による]に訂正する。 (り同上第15頁の下から第1行目の[速硬性が示し]
を[速硬性を示し]に訂正する。 0)同上第17百の下から第4行目の[10分後]を[
20分後]に訂正する。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ポルトランドセメント又は混合セメント100重
    量部に対して、微粉冶金滓;10〜70重量部、II型無
    水石膏;4〜40重量部及び有機酸系凝結遅延剤と炭酸
    アルカリよりなる凝結調整剤;0.5〜5重量部を含む
    組成を特徴とする速硬性組成物。
  2. (2)微粉冶金滓は、アルミン酸カルシウム化合物を5
    0重量%以上含有し、アルミン酸カルシウム化合物が主
    として12CaO・7Al_2O_3であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の速硬性組成物。
  3. (3)該凝結調整剤がクエン酸、酒石酸、グルコン酸或
    いはこれらの塩のうち、1種或いは2種以上の混合物で
    ある有機酸系凝結遅延剤と炭酸アルカリよりなるもので
    、その混合割合が有機酸系凝結遅延剤1重量部に対して
    炭酸アルカリが0.5〜7重量部の範囲であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項の速硬性組成物。
  4. (4)微粉冶金滓のプレーン値が2000〜4000c
    m^2/gの範囲であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の速硬性組成物。
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