WO2019021740A1 - セメント組成物、それを使用する施工方法、及びその製造方法 - Google Patents

セメント組成物、それを使用する施工方法、及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2019021740A1
WO2019021740A1 PCT/JP2018/024680 JP2018024680W WO2019021740A1 WO 2019021740 A1 WO2019021740 A1 WO 2019021740A1 JP 2018024680 W JP2018024680 W JP 2018024680W WO 2019021740 A1 WO2019021740 A1 WO 2019021740A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cement composition
cement
mixing
aggregate
calcium aluminate
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/024680
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
悠太 藏本
田中　秀弘
盛岡　実
Original Assignee
デンカ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by デンカ株式会社 filed Critical デンカ株式会社
Priority to AU2018307119A priority Critical patent/AU2018307119B2/en
Priority to MYPI2019006721A priority patent/MY197203A/en
Publication of WO2019021740A1 publication Critical patent/WO2019021740A1/ja

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C7/00—Controlling the operation of apparatus for producing mixtures of clay or cement with other substances; Supplying or proportioning the ingredients for mixing clay or cement with other substances; Discharging the mixture
    • B28C7/04—Supplying or proportioning the ingredients
    • B28C7/12—Supplying or proportioning liquid ingredients
    • 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
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • 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
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08—Acids or salts thereof
    • 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
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08—Acids or salts thereof
    • C04B22/10—Acids or salts thereof containing carbon in the anion
    • 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
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08—Acids or salts thereof
    • C04B22/12—Acids or salts thereof containing halogen in the anion
    • 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
    • C04B22/00—Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/08—Acids or salts thereof
    • C04B22/14—Acids or salts thereof containing sulfur in the anion, e.g. sulfides
    • 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
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/04—Carboxylic acids; Salts, anhydrides or esters thereof
    • C04B24/06—Carboxylic acids; Salts, anhydrides or esters thereof containing hydroxy groups
    • 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
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/38—Polysaccharides or derivatives thereof
    • 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
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces

Definitions

  • the present invention relates mainly to cement compositions used in the civil engineering and construction industry.
  • Patent Document 1 In the repair method of Patent Document 1, the operation can be simplified and reduced by the automated concrete mixing device, but there is a possibility that the cost of concrete may increase because a special mixing device is required. Moreover, patent document 2 can be open
  • a pothole means the hole formed in the pavement surface of a road resulting from the cyclic load by the vehicle which passes a road, the shape of a road, the stagnant water of a pavement, etc.
  • Patent document 3 knead mixes the mortar material which consists of a cement, a cement rapid-hardening material, and a fine aggregate with a maximum particle diameter of 2.5 mm and a particle diameter of 0.5 mm 50 to 80% in water, and is hardened in water
  • Unnecessary construction method is disclosed.
  • the permeability to water can not be obtained sufficiently, and the problem that the compressive strength of the obtained cured product is lowered can not be solved.
  • the inventors of the present invention conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and found that using a specific aggregate and calcium aluminate in combination enables curing without the need for mixing.
  • the present invention has been achieved.
  • embodiments of the present invention can provide the following.
  • the CaO / Al 2 O 3 molar ratio of the calcium aluminate is 1.0 or more and 3.0 or less
  • the mixing-unnecessary cement composition characterized in that a proportion of a particle diameter of 2.5 mm or more in the aggregate is 30% or more.
  • the cement composition according to the embodiment of the present invention is filled in a target location, and watering is performed if necessary, work of mixing cement material and water, compression work after construction, special treatments such as heating and moisture retention It is possible to cure in a short time of 10 minutes or less, without requiring curing at all.
  • cement composition referred to in the present specification is defined as containing cement, calcium aluminate, aggregate, and may further contain a setting regulator and polysaccharide gum.
  • the cement that can be contained in the cement composition includes various Portland cements such as normal strength, super high strength, low heat, moderate heat, and various mixtures of blast furnace slag, fly ash, silica, etc. mixed with these portland cements. Filler cement etc. which mixed cement, limestone powder, blast furnace slowly cooled slag fine powder, etc. are mentioned. Furthermore, environment-friendly cements produced by using municipal waste incineration ash and sewage sludge incineration ash as raw materials, so-called eco-cement can be mentioned. In the embodiment of the present invention, one or more of the above can be used in combination.
  • the calcium aluminate which can be contained in the present cement composition, is obtained by mixing a calcia raw material and an alumina raw material and calcining with a kiln, or crystalline and amorphous obtained by melting and cooling with an electric furnace.
  • the CaO and Al 2 O 3 is a compound mainly.
  • Alumina cement is a typical calcium aluminate of the present invention, and commercially available alumina cement No. 1 and alumina cement No. 2 can be used.
  • amorphous calcium aluminate which is melted in an electric furnace and then quenched is preferable.
  • the molar ratio of CaO to Al 2 O 3 (hereinafter referred to as C / A molar ratio) of calcium aluminate is 1.0 or more and 3.0 or less, preferably 1.7 or more and 2.5 or less. Even in the case of 1.0 to 1.7 where the C / A molar ratio is small, it is possible to shorten the setting time and enhance the initial strength development by blending cement, slaked lime, quick lime and the like. In producing the cement composition according to the present invention, it is preferable to carry out without additionally adding gypsum in order to increase the strength of the cured product.
  • the strength can be enhanced because the combined system of calcium aluminate and gypsum, which is known as a conventional quick-hardening material, produces ettringite as a hydrate when it is added to water, while the calcium aluminide scale alone is rapidly hardened.
  • C2AH8 2CaO ⁇ Al 2 O 3 ⁇ 8H 2 O
  • C3AH6 3CaO ⁇ Al 2 O 3 ⁇ 6H 2 O
  • the content of components other than CaO and Al 2 O 3 contained in calcium aluminate is preferably 15% or less from the viewpoint of initial strength development, and more preferably 10% or less. If it exceeds 15%, curing takes time, and it may not be solidified in a low temperature environment.
  • Silicon dioxide is a typical example of components other than CaO and Al 2 O 3 , and, for example, alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, titanium oxides, iron oxides, alkali metal halides, alkali earth halides, etc.
  • the metal halides include metal halides, alkali metal sulfates, and alkaline earth metal sulfates, and are not particularly limited.
  • the particle size of the calcium aluminate, in terms of initial strength development, in the Blaine specific surface area value is preferably not less than 3000cm 2 / g, 4000cm 2 / g or more is more preferable.
  • the brane specific surface area value is less than 3000 cm 2 / g, the initial strength development may decrease.
  • the amount of calcium aluminate used is preferably 1 to 20 parts per 100 parts of cement, and more preferably 2 to 10 parts. If the amount of calcium aluminate used exceeds 20 parts, the time to cure may be too short to inhibit the penetration of water into the inside of the solidified body, and if it is less than 1 part, it may be uniformly mixed in cement It is difficult and it is not preferable because curing may be poor.
  • the aggregate that can be contained in the cement composition includes commonly used river sand, sea sand, crushed sand, silica sand, lightweight aggregate and the like, and one or more of them may be used by mixing It is possible and preferred to use these dried products when used as a premix product.
  • the ratio of the particle diameter of 2.5 mm or more of the aggregate is 30% or more, and preferably 40% or more and less than 90%. If the ratio of the particle diameter of 2.5 mm or more of the aggregate is less than 30%, there is a problem that the penetration of water into the material is inhibited.
  • the amount of aggregate used is preferably 100 parts or more and 500 parts or less based on 100 parts of the total amount of cement and calcium aluminate. If it is less than 100 parts, the penetration of water into the material may be inhibited, and if it exceeds 500 parts, insufficient strength may occur or the workability may be impaired.
  • the setting modifier having a carboxylic acid structure is preferably one having a structure in which a part of the hydrocarbon (C m H n ) structure is substituted by a carboxylic acid or a carboxylic acid salt, and the total molecular weight is 1000 or less.
  • citric acid, tartaric acid, succinic acid, lactic acid, gluconic acid and the like can be mentioned.
  • an alkali salt of carboxylic acid sodium salt, potassium salt, calcium salt etc. are mentioned.
  • tartaric acid and citric acid are preferable in terms of strength development.
  • the usage-amount of the setting regulator which has the carboxylic acid structure which this cement composition can contain, 0.05 parts or more and 2 parts or less are preferable with respect to a total amount of 100 parts of cement and calcium aluminate. If the amount is less than 0.05 part, the penetration of water into the material may be inhibited, and if it exceeds 2 parts, insufficient strength may occur or the workability may be impaired.
  • the setting modifiers which are alkali metal inorganic salts include inorganic salts whose cations are lithium, sodium and potassium and whose anions are hydroxide, chloride, bromide, carbonic acid, nitric acid, nitric acid, nitrous acid, sulfuric acid and acetic acid It corresponds and these 1 type, or 2 or more types can be used.
  • lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, lithium chloride, sodium chloride, potassium chloride, lithium nitrate, sodium nitrate and potassium nitrate are preferable from the viewpoint of strength development.
  • the use amount of the setting regulator which is the above-mentioned alkali metal inorganic salt, is not particularly limited, but preferably 0.05 parts or more and 1 part or less with respect to 100 parts of the total amount of cement and calcium aluminate, 0.1 parts or more and 0.5 parts or less are more preferable. If the amount of the cement additive used is less than 0.05 parts or more than 1 part, the effects of the present invention may not be sufficiently obtained.
  • polysaccharide gums examples include dutan gum, welan gum, rhamsan gum, gellan gum, xanthan gum, alginic acid gum, carrageenan gum and locust bean gum, and the like, with preference given to dutan gum and welan gum.
  • the amount of polysaccharide gum that can be contained in the present cement composition is preferably 0.1 parts or more and 2 parts or less with respect to 100 parts of the total amount of cement and calcium aluminate. If it is less than 0.1 part, mixing failure may occur, and if it exceeds 2 parts, workability may deteriorate.
  • cement composition in addition to cement, calcium aluminate, aggregate and a modifier, an expanding agent, a water reducing agent, an AE water reducing agent, a high performance water reducing agent, a high performance AE water reducing agent, an extinction Foaming agents, thickeners, rust inhibitors, antifreeze agents, shrinkage reducing agents, clay minerals such as bentonite, anion exchangers such as hydrotalcite, slags such as ground granulated blast furnace slag and ground granulated slowly cooled slag, etc.
  • One or more of the group consisting of admixtures such as fine limestone powder can be used in combination as long as the object of the present invention is not substantially impaired.
  • the cement composition according to the embodiment of the present invention may be mixed partially or entirely in advance.
  • a mixing device for pre-mixing an existing mixing device can be used, and for example, a tilt cylinder mixer, an omni mixer, a Henschel mixer, a V-type mixer, a professional shear mixer, a Nauta mixer, etc. can be used.
  • the mixing-unnecessary cement composition As a method of using the mixing-unnecessary cement composition according to the embodiment of the present invention, it is possible to fill the target location and spray water as needed. Specifically showing the method of use, put 70 parts or less of water per 100 parts of the total amount of cement and calcium aluminate in the cement composition of the present invention in a construction target site such as a road surface or a slope Fill the cement composition in the target area, and spray 5 parts or more and 50 parts or less of water per 100 parts of the total amount of cement and calcium aluminate as needed. Although it is not necessary to supply water to the cement composition of the present invention from both the upper and lower surfaces, it is desirable to supply water from both sides for the purpose of suppressing scattering of materials and generation of dust.
  • Example 1 10 parts of calcium aluminate and 400 parts by mass of aggregate were mixed with 100 parts of ordinary portland cement with a Nauta mixer to prepare a cement composition without adding gypsum.
  • 100 ml of water was placed, and 1000 g of a cement composition was placed thereon to quickly flatten the surface, and 50 ml of water was sprinkled and cured. After 3 minutes from the watering, it was demolded, and the compressive strength and the permeation rate of water were immediately measured.
  • Compressive strength The upper and lower surfaces of the cured product after removal of the mold were smoothed, and a compression test was performed according to JIS A 1108: 2006.
  • Cement Normal Portland cement, Blaine specific surface area 3210 cm 2 / g, manufactured by Denka.
  • Calcium aluminate Prepared by using limestone and bauxite as raw materials in the range of 1.0 to 3.0 in C / A molar ratio, heat treated, melted and quenched in an electric furnace for 1 hour, and vitrified ( Vitrification rates are all 95%). Then, it grind
  • Aggregate River sand from Himekawa, Niigata Prefecture, with a specific gravity of 2.64, adjusted in particle size and dried. Deutun gum: Sanki Co., Ltd.
  • Coagulation modifier 1 L-tartaric acid: made by Kanto Chemical Co., Ltd. Citric acid: made by Kanto Chemical Co., Ltd. Lithium carbonate: made by Kanto Chemical Co., Ltd. Sodium chloride: made by Kanto Chemical Co., Ltd. Potassium nitrate: made by Kanto Chemical Co., Ltd. Potassium sulfate: made by Kanto Chemical Co., Ltd. polysaccharide gum Welan gum: made by San-Ei Gen F.F. Made in Japan
  • Example 3 The experimental No. 1 experiment No. 1 was changed except that the amount of calcium aluminate used was changed and a setting modifier was added. No. 1-2 and Experimental example 2 No. 1 The same test as in 2-1 was performed. The results are shown in Table 3.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)

Abstract

セメント組成物を練混ぜることなく施工に使用できる手法の提供。 セメント、カルシウムアルミネート、及び骨材を含有し、カルシウムアルミネートのＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3モル比が、１．０以上３.０以下であり、骨材のうち２．５ｍｍ以上の粒径が占める割合が３０％以上であることを特徴とする、練混ぜ不要のセメント組成物。

Description

セメント組成物、それを使用する施工方法、及びその製造方法
　本発明は、主に、土木・建築業界において使用されるセメント組成物に関する。
　通常、土木・建築業界において、セメント系材料の使用に当たっては、練混ぜ～成型～養生の煩雑かつ重労働の工程が必要である。労働人口の減少や職人の減少等により、作業の簡略化、軽減化、単純化が求められる。こうした背景から、コンクリートの練混ぜを容易にする方法や、作業時間を短縮可能にするための急硬性コンクリートの利用等がされている。
　特許文献１の補修方法では、自動化したコンクリート練混ぜ装置により作業の簡略化、軽減化が図られるが、特殊な練混ぜ装置を必要とするため、コンクリートコストが上昇する恐れがあった。また、特許文献２は、急硬性コンクリートとすることにより、特殊な養生をせずに、早期に開放が可能である。しかしながら、普通コンクリートと同様に、煩雑な練混ぜ工程を必要とするという課題があった。
特開２０１６－０６０１３４号公報 特開２００２－３５６３６３号公報 特開平０４－１３２６４４号公報
　通常、セメント系材料を使用する場合、セメント系材料と水の練混ぜ作業は必須である。このため、専用の練混ぜ装置が必要となるが、運搬が困難な山間部等へ練混ぜ装置を持ち込むことは困難な場合が多かった。また、道路面に発生するポットホールのような小さな容積に対しては、その都度練混ぜ作業を行うことは非効率であった。更に、練混ぜ時に、粉塵が発生し、周辺の住宅から苦情が発生する恐れがあった。なお、ポットホールとは、道路を通過する車両による繰返し荷重、道路の形状、舗装の滞水等に起因して、道路の舗装面に形成される穴をいう。
　特許文献３は、セメント、セメント急硬材、及び最大粒径２．５ｍｍ、粒径０．５ｍｍ下が５０～８０％の細骨材からなるモルタル材料を、水中に投入して硬化させる混練り不要工法を開示している。しかしながら、このような従来の工法では水への浸透性が十分に得られず、得られる硬化体の圧縮強度も低くなってしまう問題が解決できていなかった。
　本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を進めたところ、特定の骨材とカルシウムアルミネートを併用することで、練混ぜを必要とせずに硬化させることが可能であることを見出し、本発明に至った。
　すなわち、本発明の実施形態は以下を提供できる。
　（１）セメント、カルシウムアルミネート、及び骨材を含有し、
　前記カルシウムアルミネートのＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3モル比が、１．０以上３.０以下であり、
　前記骨材のうち２．５ｍｍ以上の粒径が占める割合が３０％以上である
　ことを特徴とする、練混ぜ不要のセメント組成物。
（２）更に、カルボン酸構造を持つ凝結調整剤を含有することを特徴とする、（１）に記載の練混ぜ不要のセメント組成物。
（３）更に、アルカリ金属無機塩である凝結調整剤を含有することを特徴とする、（１）又は（２）に記載の練混ぜ不要のセメント組成物。
（４）更に、多糖類ガムを含有することを特徴とする、（１）～（３）の練混ぜ不要のセメント組成物。
（５）（１）～（４）のいずれか一項に記載の練混ぜ不要のセメント組成物を、対象箇所に充填するステップと、
　充填した前記セメント組成物に対して散水するステップと
　を含むことを特徴とする施工方法。
（６）セメントと、ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3モル比が１．０以上３.０以下であるカルシウムアルミネートと、２．５ｍｍ以上の粒径が占める割合が３０％以上である骨材とを、石膏を追加することなく混合することを特徴とする、練混ぜ不要のセメント組成物の製造方法。
　本発明の実施形態に係るセメント組成物を、対象箇所に充填し、必要に応じて散水することで、セメント材料と水を練混ぜる作業、施工後の転圧作業、加熱や保湿などの特別な養生などを全く必要とせずに、１０分以内の短時間で硬化させることが可能となる。
　以下、本発明を詳細に説明する。なお、本明細書に記載する部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。本明細書に記載される数値範囲は、別段の断わりがない限りは、その下限値および上限値を含むものとする。また、本明細書でいうセメント組成物とは、セメント、カルシウムアルミネート、骨材を含有するものと定義し、更に凝結調整剤、多糖類ガムを含有してもよいものとする。
　本セメント組成物が含有できるセメントとは、普通、早強、超早強、低熱、中庸熱などの各種ポルトランドセメントや、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカ等を混合した各種混合セメント、石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末などを混合したフィラーセメント等が挙げられる。更には、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント、いわゆるエコセメントが挙げられる。本発明の実施形態では、上記のうちの一種又は二種以上を併用して使用することが可能である。
　本セメント組成物が含有できるカルシウムアルミネートとは、カルシア原料とアルミナ原料を混合して、キルンで焼成して得られる、あるいは、電気炉で溶融し冷却して得られる結晶質及び非晶質のＣａＯとＡｌ2Ｏ3とを主成分とする化合物である。本発明のカルシウムアルミネートの代表的なものとしては、アルミナセメントがあり、一般に市販されているアルミナセメント１号やアルミナセメント２号などが使用できる。更に、アルミナセメントよりも短時間で硬化し、その後の初期強度発現性が高いカルシウムアルミネートとして、電気炉で溶融後、急冷した非晶質カルシウムアルミネートが好ましい。カルシウムアルミネートのＣａＯとＡｌ2Ｏ3のモル比（以降、Ｃ／Ａモル比と称する）は、１．０以上３．０以下であり、１．７以上２．５以下が好ましい。Ｃ／Ａモル比が小さい１．０～１．７の場合においても、セメントや消石灰及び生石灰等を配合することにより、硬化時間を短縮し、初期強度発現性を高めることが可能となる。本発明に係るセメント組成物を製造するにあたっては、石膏を追加添加せずに行うことが、硬化体の強度を高める上で好ましい。このように強度を高められるのは、従来の急硬材として知られるカルシウムアルミネートと石膏の併用系は加水時に水和物としてエトリンガイトが生成するのに対して、カルシウムアルミネー卜単独を急硬材として用いる場合にはC2AH8（＝2CaO・Al2O3・8H2O）やC3AH6（＝3CaO・Al2O3・6H2O）といった異なる水和物が生成するためであると考えられる。
　カルシウムアルミネート中に含まれるＣａＯやＡｌ2Ｏ3以外の他の成分は、１５％以下であることが初期強度発現性の点から好ましく、１０％以下であることが、より好ましい。１５％を超えると、硬化に時間を要し、更に低温環境下では固まらない場合がある。ＣａＯやＡｌ2Ｏ3以外の他の成分の代表例として二酸化ケイ素があり、その他に、例えば、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、酸化チタン、酸化鉄、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属硫酸塩、及びアルカリ土類金属硫酸塩等があり、特に限定されるものでない。
　非晶質カルシウムアルミネートのガラス化率は、７０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。７０％未満であると、初期強度発現性が低下する場合がある。ガラス化率は加熱前のサンプルについて、粉末Ｘ線回折法により、結晶鉱物のメインピーク面積Ｓを予め測定し、その後１０００℃で２時間加熱後、１～１０℃／分の冷却速度で徐冷し、粉末Ｘ線回折法による加熱後の結晶鉱物のメインピーク面積Ｓ0を求め、更に、これらのＳ0及びＳの値を用い、次の式を用いてガラス化率χを算出した。
　ガラス化率χ（％）＝１００×（１－Ｓ／Ｓ0）
　カルシウムアルミネートの粒度は、初期強度発現性の面で、ブレーン比表面積値で、３０００ｃｍ2／ｇ以上が好ましく、４０００ｃｍ2／ｇ以上がより好ましい。ブレーン比表面積値が３０００ｃｍ2／ｇ未満であると、初期強度発現性が低下する場合がある。
　カルシウムアルミネートの使用量は、セメント１００部に対して、１部以上２０部以下が好ましく、２部以上１０部以下がより好ましい。カルシウムアルミネートの使用量が２０部を超えると硬化までの時間が短すぎて固化体内部への水の浸透が阻害される場合があり、１部未満であるとセメントへ均一に混合することが難しく、硬化不良となる場合があり好ましくない。
　本セメント組成物が含有できる骨材は、通常使われている川砂、海砂、砕砂、珪砂、軽量骨材などが挙げられ、それらのうち１種又は２種以上を混合して使用することが可能であり、プレミックス製品として使用する際にはこれらの乾燥させたものを使用することが好ましい。
　骨材は、骨材の２．５ｍｍ以上の粒径が占める割合が３０％以上であり、４０％以上９０％未満であることが好ましい。骨材の２.５ｍｍ以上の粒径が占める割合が３０％未満であると、水の材料への浸透が阻害される問題が発生する。
　骨材の使用量は、セメントとカルシウムアルミネートの合量１００部に対して、１００部以上５００部以下が好ましい。１００部未満であると、水の材料への浸透が阻害される場合があり、５００部を超えると強度不足が発生したり、作業性が損なわれたりする場合がある。
　カルボン酸構造を持つ凝結調整剤とは、炭化水素（ＣmＨn）構造の一部が、カルボン酸もしくはカルボン酸塩によって置換された構造を有し、総分子量が１０００以下のものが好ましい。具体的には、クエン酸、酒石酸、コハク酸、乳酸、及びグルコン酸等が挙げられる。また、カルボン酸のアルカリ塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩、及びカルシウム塩等が挙げられる。これらのうち、強度発現性の点から、酒石酸やクエン酸が好ましい。
　本セメント組成物が含有できるカルボン酸構造を持つ凝結調整剤の使用量は、セメントとカルシウムアルミネートの合量１００部に対して、０．０５部以上２部以下が好ましい。０．０５部未満であると、水の材料への浸透が阻害される場合があり、２部を超えると強度不足が発生したり、作業性が損なわれたりする場合がある。
　アルカリ金属無機塩である凝結調整剤とは、陽イオンがリチウム、ナトリウム、カリウムであり、陰イオンが水酸化物、塩化物、臭化物、炭酸、硝酸、亜硝酸、硫酸、酢酸である無機塩が該当し、これら一種又は二種以上が使用可能である。これらのうち、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硝酸リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウムが、強度発現性の点から好ましい。
　上記のアルカリ金属無機塩である凝結調整剤の使用量は、特に限定されるものではないが、セメントとカルシウムアルミネートの合量１００部に対して、０．０５部以上１部以下が好ましく、０．１部以上０．５部以下がより好ましい。セメント添加剤の使用量が、０．０５部未満、あるいは１部を超えると、本発明の効果が十分に得られない場合がある。
　多糖類ガムとは、デュータンガム、ウェランガム、ラムザンガム、ゲランガム、キサンタンガム、アルギン酸ガム、カラゲーナンガム及びローカストビーンガム等があるが、デュータンガム、ウェランガムが好ましい。
　本セメント組成物が含有できる多糖類ガムの使用量は、セメントとカルシウムアルミネートの合量１００部に対して、０．１部以上２部以下が好ましい。０．１部未満であると、混合不良の場合があり、２部を超えると作業性が悪化する場合がある。
　本発明の実施形態に係るセメント組成物では、セメント、カルシウムアルミネート、骨材及び凝結調整剤に加えて、膨張材、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、ベントナイトなどの粘土鉱物、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体、高炉水砕スラグ微粉末や高炉徐冷スラグ微粉末などのスラグ、石灰石微粉末などの混和材料からなる群のうちの一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で併用することが可能である。
　本発明の実施形態に係るセメント組成物は、事前に一部あるいは全部を混合しておいても差し支えない。事前に混合するための混合装置としては、既存の混合装置が使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、プロシェアミキサ及びナウタミキサ等が使用可能である。
　本発明の実施形態に係る練混ぜ不要のセメント組成物の使用方法としては、対象箇所に充填し、必要に応じて散水することにより可能である。使用方法を具体的に示すと、路面や法面等の施工対象箇所に、本発明のセメント組成物中のセメントとカルシウムアルミネートの合量１００部に対して７０部以下の水を入れ、更に、セメント組成物を対象箇所に充填し、必要に応じてセメントとカルシウムアルミネートの合量１００部に対して、５部以上５０部以下の水を散水する。必ずしも本発明のセメント組成物に対して、上下両方の面から水を供給する必要はないが、材料の飛散や粉塵の発生を抑える等の理由から、両面から水を供給することが望ましい。
　以下、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［実験例１］
　普通ポルトランドセメント１００部に対して、カルシウムアルミネート１０部、骨材４００質量部をナウタミキサで混合し、石膏を追加することなくセメント組成物を調製した。
　直径１０ｃｍ、高さ５０ｃｍの円筒容器に、水１００ｍｌを入れ、その上からセメント組成物１０００ｇを入れて、素早く表面を平らにし、水５０ｍｌをじょうろで散水し硬化させた。散水から３分経過したのちに、脱型し、直ちに圧縮強度と水の浸透割合を測定した。
圧縮強度：脱型後の硬化体の上下面を平滑にし、ＪＩＳ Ａ １１０８：２００６に準じて、圧縮試験を行った。
水の浸透割合：硬化体上下の中心部を通るように半分に切断し、水の浸透割合を下記式から算出した。
水の浸透割合（％）＝（（硬化体の直径―水の非浸透部の直径）／（硬化体の直径））×１００＝（（１０―水の非浸透部の直径）／１０）×１００
＜使用材料＞
セメント：普通ポルトランドセメント、ブレーン比表面積３２１０ｃｍ2／ｇ、デンカ社製。
カルシウムアルミネート：Ｃ／Ａモル比で１．０～３．０の範囲になるように石灰石とボーキサイトを原料にして調整し、電気炉で１７００℃１時間熱処理溶融後急冷し、ガラス化した（ガラス化率は全て９５％）。その後、粉砕し、ブレーン比表面積値３０００、４０００、５０００ｃｍ2／ｇに調整した。
骨材：新潟県姫川産の川砂、比重２.６４を、粒度調整し、乾燥したもの。
デュータンガム：三晶株式会社製
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１より、本発明の実施形態に係るセメント組成物を使用することにより、散水後３分以内に、練混ぜることなくセメント組成物内部に水が浸透し、形状保持させるために必要な強度を保持させることができることがわかる。一方、細骨材のみを使用した実験Ｎｏ．１－１２および１－１３の場合には、水の浸透割合が低すぎ、かつ圧縮強度が測定できる状態に至ることができなかった。また多糖類ガムの一種であるデュータンガムを添加した実験Ｎｏ．１－１５は、似た条件であるがデュータンガムを添加しなかった実験Ｎｏ．１－１４に比べて、さらに高い圧縮強度を得ることができた。
　[実験例２]
　凝結調整剤及び多糖類ガムを使用し、凝結調整剤及び多糖類ガムの使用量を表２に示すように変化したこと以外は実験例１の実験Ｎｏ．１－２と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
＜使用材料＞
凝結調整剤１
　L－酒石酸：関東化学株式会社製
　クエン酸：関東化学株式会社製
凝結調整剤２
　炭酸リチウム：関東化学株式会社製
　塩化ナトリウム：関東化学株式会社製
　硝酸カリウム：関東化学株式会社製
　硫酸カリウム：関東化学株式会社製
多糖類ガム
　ウェランガム：三栄源エフ・エフ・アイ株式会社製
　デュータンガム：三晶株式会社製
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２より、本発明の実施形態に係るセメント組成物に凝結調整剤及び多糖類ガムを併用することにより、性能を低下させることなく、水の浸透性を向上させると共に、凝結調整剤や多糖類ガムを無添加のものと同等もしくは高い圧縮強度を示すことがわかる。
　本発明の実施形態に係るセメント組成物を使用することにより、練混ぜ作業を必要とすることなく、散水から３分以内に、セメント組成物内部に水が浸透し、形状を保持させるために必要な強度を保持させることができることがわかる。
　[実験例３]
　カルシウムアルミネートの使用量を変え、凝結調整剤を添加したこと以外は、実験例１実験のＮｏ．１－２および実験例２のＮｏ．２－１と同様の試験を行った。結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３より、本発明の実施形態に係るセメント組成物に含まれるカルシウムアルミネート量、凝結調整剤を調節することで、性能を低下させることなく、水の浸透性を向上させると共に、同等もしくは高い強度を示すことがわかる。
　本発明の実施形態に係るセメント組成物を使用することにより、練混ぜ作業を必要とすることなく、散水から３分以内に水が浸透し、形状保持可能な強度を提供することが可能となる。

Claims (6)

  1. 　セメント、カルシウムアルミネート、及び骨材を含有し、
    　前記カルシウムアルミネートのＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3モル比が、１．０以上３.０以下であり、
    　前記骨材のうち２．５ｍｍ以上の粒径が占める割合が３０％以上である
    　ことを特徴とする、練混ぜ不要のセメント組成物。
  2. 　更に、カルボン酸構造を持つ凝結調整剤を含有することを特徴とする、請求項１に記載の練混ぜ不要のセメント組成物。
  3. 　更に、アルカリ金属無機塩である凝結調整剤を含有することを特徴とする、請求項１または２に記載の練混ぜ不要のセメント組成物。
  4. 　更に、多糖類ガムを含有することを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の練混ぜ不要のセメント組成物。
  5. 　請求項１～４のいずれか一項に記載の練混ぜ不要のセメント組成物を、対象箇所に充填するステップと、
    　充填した前記セメント組成物に対して散水するステップと
    　を含むことを特徴とする施工方法。
  6. 　セメントと、ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3モル比が１．０以上３.０以下であるカルシウムアルミネートと、２．５ｍｍ以上の粒径が占める割合が３０％以上である骨材とを、石膏を追加することなく混合することを特徴とする、練混ぜ不要のセメント組成物の製造方法。
PCT/JP2018/024680 2017-07-26 2018-06-28 セメント組成物、それを使用する施工方法、及びその製造方法 WO2019021740A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2018307119A AU2018307119B2 (en) 2017-07-26 2018-06-28 Cement composition, construction method using same, and method for producing same
MYPI2019006721A MY197203A (en) 2017-07-26 2018-06-28 Cement composition, construction method using same, and method for producing same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-144655 2017-07-26
JP2017144655A JP2020158311A (ja) 2017-07-26 2017-07-26 練混ぜ不要のセメント系組成物及びその使用方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019021740A1 true WO2019021740A1 (ja) 2019-01-31

Family

ID=65041053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/024680 WO2019021740A1 (ja) 2017-07-26 2018-06-28 セメント組成物、それを使用する施工方法、及びその製造方法

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2020158311A (ja)
AU (1) AU2018307119B2 (ja)
MY (1) MY197203A (ja)
WO (1) WO2019021740A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113149707A (zh) * 2021-04-24 2021-07-23 上海练定新材料科技有限公司 一种抗压泡沫混凝土及其制备方法
WO2021201051A1 (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 ニチレキ株式会社 路盤層の構築方法とそれに用いる混合物

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04132644A (ja) * 1990-09-26 1992-05-06 Denki Kagaku Kogyo Kk モルタル材料及びそれを用いた混練り不要工法
JPH11130562A (ja) * 1997-10-31 1999-05-18 Sumitomo Forestry Co Ltd コンクリート亀裂部の補修方法および補修用セメント
JP2005314140A (ja) * 2004-04-27 2005-11-10 Taiheiyo Material Kk 流体状硬化材

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4417571B2 (ja) * 2001-01-29 2010-02-17 ケルネオ 吹付けモルタル乾式工法で使用するアルミン酸カルシウムドライモルタル

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04132644A (ja) * 1990-09-26 1992-05-06 Denki Kagaku Kogyo Kk モルタル材料及びそれを用いた混練り不要工法
JPH11130562A (ja) * 1997-10-31 1999-05-18 Sumitomo Forestry Co Ltd コンクリート亀裂部の補修方法および補修用セメント
JP2005314140A (ja) * 2004-04-27 2005-11-10 Taiheiyo Material Kk 流体状硬化材

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021201051A1 (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 ニチレキ株式会社 路盤層の構築方法とそれに用いる混合物
JPWO2021201051A1 (ja) * 2020-03-30 2021-10-07
JP7382492B2 (ja) 2020-03-30 2023-11-16 ニチレキ株式会社 路盤層の構築方法とそれに用いる混合物
CN113149707A (zh) * 2021-04-24 2021-07-23 上海练定新材料科技有限公司 一种抗压泡沫混凝土及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
AU2018307119A1 (en) 2019-12-05
JP2020158311A (ja) 2020-10-01
MY197203A (en) 2023-05-31
AU2018307119B2 (en) 2023-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6030438B2 (ja) 吹付け材料、およびそれを用いた吹付け工法
JP7037879B2 (ja) 二次製品用早強混和材および二次製品用早強コンクリート
WO2019021740A1 (ja) セメント組成物、それを使用する施工方法、及びその製造方法
JP2009062444A (ja) 注入材及び注入工法
CN112601726A (zh) 用于以预拌混凝土方式出货的快硬混凝土的硬化剂、以预拌混凝土方式出货的快硬混凝土材料、以预拌混凝土方式出货的快硬混凝土组合物及其调制方法
WO2019044484A1 (ja) モルタル又はコンクリート組成物及びその製造方法
JP2004210557A (ja) グラウト組成物
JP6258033B2 (ja) 速硬性膨張セメント混練物の製造方法
JP3549632B2 (ja) セメント急結材及びセメント組成物
JP2018044049A (ja) 充填材料およびそれを用いた充填方法
JP6195460B2 (ja) コンクリート用ブリーディング防止剤の製造方法及びそのコンクリート用ブリーディング防止剤を配合したセメント組成物の製造方法
JP3821496B2 (ja) 注入材用セメント組成物
JP4459379B2 (ja) セメント混和材及びセメント組成物
JP7473604B2 (ja) 吹付け材料及び吹付け工法
JP6334310B2 (ja) 水硬性組成物の製造方法および水硬性組成物
JP3460165B2 (ja) セメント混和材、セメント組成物、及びそれを用いた注入材
JP6985547B1 (ja) グラウト材料、グラウトモルタル組成物及び硬化体
JP5701546B2 (ja) 吹付け材料およびそれを用いた吹付け工法
JP5744498B2 (ja) セメント急硬材の製造方法
JP2006233576A (ja) 転炉スラグダストを使った舗装材料
JP7037878B2 (ja) 二次製品用早強混和材および二次製品用早強コンクリート
JP3397463B2 (ja) 注入材用セメント混和材及び注入材用セメント組成物
JP7037877B2 (ja) 二次製品用早強混和材および二次製品用早強コンクリート
JPH0215506B2 (ja)
JP2022163971A (ja) 発泡型急結剤及び吹付工法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18837710

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018307119

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20180628

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18837710

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP