JPH01131044A - 乾燥グラウト及びその中にアルミニウムを分散する方法 - 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〕 この発明はポンプ輸送可能な生のグラウトを作り出すた
めのセメント性物質または微細なアルミニウム粉と水（
細骨材や混和剤が加わることもある）を利用したグラウ
ト法に関する。より詳細には、保護されたアルミニウム
薄片の混ざったセメント性物質（砂など他の物質を混ぜ
ることもある）を含んでいるパッケージされた混合乾燥
グラウト、そしてその中に使われている或種のアルミニ
ウム薄片製品に関する。

〔従来の技術〕

微細なアルミニウム粉を生のグラウトの中に混入するた
めに以前より種々の試みがなされてきた。

アルミニウム粒子は生のグラウトの中のアルカリ性の水
と反応して、グラウトの膨張剤として作用する。

現場では、市場で人手可能な３〜５グラムの、つやのあ
るアルミニウム粉（ペンキの顔料として使われる箔状の
薄片）を、これを分散させるための、約５０ポンドのセ
メントと混ぜ、これをより多くのセメントと、通常その
他の物質、および水に加えてポンプ輸送または注入可能
なグラウトを得るという方法がとられてきた。この手順
はアルミニウム薄片の正しい割合とその分散が難かしく
、実際には困難である。現場で水と混ぜられるように市
場で入手可能なアルミニウム薄片とセメントを混ぜ合わ
せたパンケージは、セメントそのものとドライ・ミック
スの中の水分によって引き起こされるアルミニウム薄片
のパンケージ中での反応のために一週間も持たないこと
が知られている。

現場でセメント、水あるいはその他の物質と混ぜられる
グラウト流動化剤には、アルミニウム薄片と非アルカリ
粉（フライアッシュや石灰粉または、他のグラウトの特
性強化剤）を工場で混ぜたものが含まれる。その混合物
は現場で指定した量のセメント物質と使われるのに正確
な重量でパッケージされている。

また、前述したような商業上の方法は米国特許第３，１
９７，３２３号と第３，５７９，３６６号（ソロモンＪ
、レバー）に基いている。

これはセメント性物質（ポルトランド・セメントのもの
が多い）と市場で入手可能な箔状の、つやのある１００
メソシユのアルミニウム箔を含んだ流動化剤と細骨材（
通常は砂）といったその他の物質を含んだ乾燥グラウト
を作ったり、貯蔵や建設現場への出荷のための混合物を
パッケージすることを含んでいる。建設現場では、それ
は水と混ぜ、型枠や固いグラウト建造物を作る空間をう
めるのに使われる流動状の生のグラウトができる。

アルミニウム薄片を乾燥グラウトのセメントと混ぜる前
に、メチルセルロース膜で被覆される。これによってセ
メントそのものと乾燥グラウトの少量の湿度とによって
引き起こされるドライ・ブレンドのアルカリ性化による
反応を防ぐことができる。メチルセルロースは非アルカ
リ性で、反応を起こしやすい材料でありアルミニウム薄
片に付着する膜を作らない。このことより、カプセル化
したアルミニウムの固まりや細粒が作られた。その固ま
りの外側についた薄片は膜が付着も保護もしない。

メチルセルロースが箔状のアルミニウム粉を被覆するの
に使われる時、メチルセルロース用の溶剤を取り除くた
めに固まりが作られた後で、メチルセルロースを焼きつ
ける。溶剤が取り除かれた時、メチルセルロースはカプ
セル化したアルミニウムの周りに固い膜を作り、化グラ
ウトの水分がアルミニウム箔と程よく反応するためにメ
チルセルロース膜にしみ込むことは難しい。この問題を
処置するのに膜に気孔が作られている。（米国特許第３
，５７９，３６６号と第３，７０９，７０７号を参照の
こと）。

アルミニウム箔とメチルセルロースの固まりは比較的大
きなもので（３００〜１，７００ミクロン）、それぞれ
が通常相対的に多くの箔を含んでいる。

このことが原因となり、固まりがばらばらに位置してい
るグラウトの中でアルミニウムの凝縮とグラウト内のア
ルミニウムの分散不足を引き起こす。

従って、固まりは乾燥グラウトが流れやすくなる化グラ
ウトを作るための水と混ぜられる時に機械的にこわされ
るべきである。そうすればアルミニウム箔の適切な分布
のための必要な数の粒子はグラウト中に行き渡り、化グ
ラウトの水がアルミニウム粒子に入り込むのを容易にす
る。固まりをこわす必要性自体が問題であるばかりでな
く、化グラウトを作る時間もかかることになる。

化グラウトを作るのに乾燥グラウトと水を混ぜる時、も
し固まりがグラウト中に適切なアルミニウムの分布をす
るために微粒子にこわされなければ、アルミニウムは化
グラウトの中で固まりのあるところに集中することにな
り、膨張剤として適切に作用しないだろう。従って、化
グラウトを作るのに乾燥グラウトと水を混ぜるには、高
速のプロペラ・タイプのミキサーが勧められるし、通常
使われている。こうしたミキサーの作用とミキシングに
よる磨滅によって化グラウトがきる前に固まりは完全に
壊され、アルミニウムは適切に分散し、メチルセルロー
スは溶解する。固まりが化グラウトの水分と混ぜられ、
ミキシングによって壊される時、アルミニウム箔は、化
グラウトのアルカリ度、湿度、アルミニウム箔の大きさ
の比率に従って反応をし始める（ガスなど）。通常、反
応はグラウトが流し込まれ固まるまでの間２〜３時間ま
た時としては４〜５時間の間に起こる。

乾燥グラウトの袋がその中の成分が適度であるかを見る
ための試験をするのにサンプルとして選ばれると、比較
的大きなサイズの固まりに問題が見つかる。

実際には、乾燥グラウトは建築現場で化グラウトを作る
のにミキシングにかける前にサンプル・テストされる。

現在用いられている固まりのサイズでは乾燥グラウトの
中での数が限られる。アルミニウム箔は固まりの中に集
中しているので固まりの数は比較的限られ、たとえ袋が
全体として了ルミニウムの含有量が適度なものでありス
ラリーを作るのに混ぜられた時適切に作用するとしても
、とり出されたサンプルに同じ結果がでない場合がある
。

アルミニウムをカプセル化するのに商業上の方法では、
乾燥グラウトのアルカリと湿度に比較的反応しないメチ
ルセルロースがアルミニウム箔の被膜結合剤として使わ
れている。商業的に入手可能なアルミニウム箔はセメン
トを含んだ乾燥グラウト・ミックスの中で反応する。ア
ルミニウム箔は酸化防止のためステアリン酸で被覆され
ているが、ステアリン膜は乾燥グラウトの貯蔵、出荷期
間中に起るアルミニウム箔の劣化を防ぐことはできない
。これに対する主な理由はセメントやおそらくその他の
固形物が擦れ合う乾燥グラウトの混合作業に対してステ
アリン膜は耐久性がないことによる。しかし箔片を包ん
でいる薄いステアリン膜がたとえ混合作業によって擦り
へらされないとしても、セメントを含んだ包装乾燥グラ
ウトの中のアルカリや湿度に対して耐久性があるかどう
かは疑問である。

実際にはアルミニウム箔に付着するフィルム型被膜が通
常の乾燥グラウトとセメントの混合作業に耐えうるちの
として使われている。膜の乾燥グラウトの中のアルカリ
性や湿度に対する反応は限りがあるが、生アルカリの中
のアルカリ水（アルカリ性はセメントの存在に起因する
）に対し高い感受性を示し、その結果アルミニウム箔の
フィルム膜は壊され（すなわち溶解され）アルミニウム
が生グラウトの水に対しむき出しになりアルミニウムが
膨張剤として作用するのに必要な反応が得られる。この
ようにアルカリ水に対し感受性の被膜及び結合剤のとつ
に水ガラス（ケイ酸ソーダ）がある。似たような特性を
もつ被膜結合剤も利用されるだろう。たとえば被膜及び
／または結合剤が乾燥グラウトの中の湿度やアルカリ性
に対して限られた感受性を示すものならばそれはアルカ
リ性の環境では中和しているが、たいへん水に溶けやす
いものであろう。

〔発明の説明〕

従って、この発明ではグラウトの中に使われるアルミニ
ウムはケイ酸ソーダのようなフィルム材で被膜され、そ
れがセメントを含む乾燥グラウトのアルカリ性や湿度に
は限られた感受性しか示さないが、生グラウトのアルカ
リ水にはよく反応し、またセメントを含んだ乾燥グラウ
トの混合作業に耐えられるものであり、その結果アルミ
ニウム箔を商業上妥当な貯蔵、出荷期間中保護すること
を可能にするのである。

この発明のより好ましい実施態様では、アルミニウム箔
（フレーク）は乾燥グラウト材の中に混ぜられる前に、
フィルム形成膜や結合材によって被覆され、微粒子（た
とえば商業上人手可能なガラス状シリカ微細球）に付着
する。しかしこの発明は細かく分離しているアルミニウ
ム粒子それぞれに適切なフィルム膜が着いていること（
たとえばアルミニウムと乾燥グラウトが混ぜられる時に
粒子同士が付着しないこと）を意図している。

微粒子を利用することによって、アルミニウム箔（フレ
ーク）とガラス状微粒子はそれらを一緒に付着させるよ
うなフィルム結合剤で被覆される。

ガラス状粒子のサイズは被覆されたガラス状粒子の数が
グラウトの中の分布が十分に行き渡るように細かく分離
したアルミニウムの必要量に見合うようなものとなる。

そうすれば機械的作用またはその他の方法でアルミニウ
ムをガラス状微粒子から取りさることはグラウトの膨張
剤としてのアルミニウムの適切な作用上必要なことでは
ない。望ましくは微粒子の最大サイズは３００〜４００
ミクロンで平均としては重量で決められたものだが１０
０ミクロンである。

試験によるとアルミニウム箔を保護するケイ酸ソーダフ
ィルム被膜は乾燥グラウトの混合作業または商業上妥当
な貯蔵、出荷期間中乾燥グラウトのアルカリ性や湿度に
よって影響を受けない。ケイ酸ソーダが膜として使われ
ているが、生グラウトの水分に反応し易いが乾燥グラウ
トの湿度やアルカリ性には反応しにくく、またはセメン
ト性物質との混合作業の耐えうる他の被膜、結合剤も好
ましい。

実際には微粒子の平均サイズが小さければ小さいほどア
ルミニウムの付着した微粒子の数は与えられたアルミニ
ウム量に対して多くなり、またアルミニウムの分布点は
被膜された微粒子の数と１対１に対応して多（なる。

試験では本発明者は商業上入手可能なガラス状のシリカ
微細球を使っている（そのサイズは１０〜３５０ミクロ
ンで、その２０％が約１２５〜３５０ミクロン、６５％
が５０〜１２５ミクロンである）。他の種の微粒子も与
えられたアルミニウム量に対して個々の被膜された粒子
の数を満たすように使われるだろう。使われる粒子のサ
イズは必要なアルミニウムの分布点を満たすほど十分な
被膜された粒子があれば問題はないだろう。しかし最大
サイズは４００ミクロンである方がよい。

アルミニウム箔は微細球や他の微粒子と金属粒子、薄片
を被膜するための様々な慣用的方法によって微粒子に付
着される。本発明が使っている方法では微細球とアルミ
ニウム粉を均一なミックスを作るために混合し、それを
薄い層を作るように平面に広げる。そしてケイ酸ソーダ
溶液を層全体に滴下しそれが全体に等しく行き渡るよう
にする。

すると混合物の中の微細球はミキシングの過程で回りな
がらアルミニウム箔をひろいあげ被覆し、これを微細球
に付着させるのである。その過程で水ガラスはアルミニ
ウム箔と微細球のまわりにフィルムを形成しアルミニウ
ム箔は微細球に付着するようになる。アルミニウムを被
膜し、それを微細球にこれを付着させることで微細球す
ま固まりにはなりにくいが木質的にはひとつひとつの本
体を保持し、フィルム被膜されたものと同様微細球のサ
イズと数が微細球ひとつひとつに付着するアルミニウム
箔の数を制限する。

〔実施例〕

個々のアルミニウムの付着した微細球を作る好ましい処
方は以下の通りである。

材　　　　料　　　　　　　重量百分率（％）被覆され
た粒子は上述した方法に従って作られ１３０６Ｆで５分
間はど焼きそれからケイ酸ソーダを完全に乾かすために
自然乾燥させる。

アルミニウムの分散は、まずアルミニウムをアルカリ水
に反応しやすい膜で被膜することで成され、それから生
グラウトの混合、送入作業中にさらに分散させ、早く反
応させるため生グラウトの中で分離しやすい別の被膜、
結合剤に被膜されたアルミニウム箔を付着させることで
も成されると考えられる。アルミニウム箔に微粒子を付
着させる結合剤はセメントを含んだ乾燥グラウトの中の
湿度やアルカリ性のために溶解または分解するであろう
。アルミニウム箔に微粒子を付着させる結合剤は質が低
下することもあるが、ドライ・ミックスの中でもアルミ
ニウム箔の膜がセメントを含んだ乾燥グラウトの湿度と
アルカリ性に対してアルミニウム箔を十分保護するもの
であれば問題はない。

与えられた量のアルミニウムに対して使われる微細球の
量はひとつひとつの微細球に付着するアルミニウム箔の
数による。

粒子上のアルミニウム箔の数は微粒子それぞれのサイズ
による。もし被覆された微粒子の数が必要とされる分布
点を満たすのには少なずぎるなら被膜の過程でより微細
な微粒子が使われるであろう。

従来、グラウトを作る方法では、流動化剤（流動性を高
める物質の混合剤）が利用されその構成物質のうちに被
膜されたアルミニウム箔が含まれる。混合物は通常乾燥
グラウト全体に対し１％重量のセメント性物質を含む。

典型的な生グラウトは以下のものを含む。

重量（ポンド） セメント　　　　　　　　　　　　　２８２フライアツ
シユ　　　　　　　　　７０砂　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　３６０水　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　１６７流動化剤　　　　　　　　　　　　
　３．５２必要なアルミニウム含量を得るのに必要とさ
れる被覆された微粒子の量はアルカリ性グラウト・スラ
リーの中で与えられた量の被覆された微粒子をまず反応
させ、生じガスを計測することで決められる。このこと
を知った上でいくつかの方法のひとつによるとグラウト
に必要とされるガス量全体を生じるような被覆された微
細球の量が決められる。

必要とされるガス量を決める簡単な方法はある決められ
た量のアルミニウム箔を水酸化ナトリウム（苛性ソーダ
）溶液に混ぜ、その決められた量に対して発生するガス
の量を計測することである。

このことによって、使用されるアルミニウム量全体に対
する全ガス量はすぐに計算される。同様に被覆された微
細球の量に対するガス量は上記の方法で決められるので
、全ガス量を生じるような被覆された微細球の必要量も
計算される。

アルミニウムの分布状態を正しくするのに十分な数の粒
子があるかどうかは試験用の乾燥グラウトから作られた
ハード・グラウトのサンプル検査によって決められる。

もしより広域の分布が必要ならば平均してまわりに付着
したアルミニウム箔の数が少ないより微細な微粒子を使
うことである。

もしより多くのまたはより少ないアルミニウムが必要な
らば調整のため被覆された粒子の数を増やしたり減らし
たりすればよい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、生グラウトの中で膨張剤として作用するようなアル
   ミニウム箔（フレーク）とアルミニウム箔（フレーク）
   の膜を含んだ製品であって、その膜は乾燥グラウトの混
   合作業に耐えうるもので、セメントを含んだ乾燥グラウ
   トのアルカリ性や湿度には反応しにくいが、セメントを
   含む生グラウトの水分にはよく反応し、その結果アルミ
   ニウム箔がグラウトの膨張剤として作用するものであり
   、かつ該アルミニウム製品の粒子のサイズは与えられた
   量のアルミニウムに対する粒子の数が実質的に乾燥また
   は生グラウト中でのアルミニウムの必要な分布を満たす
   ようなものである。 ２、ケイ酸ソーダで被覆されたアルミニウム箔を含んで
   いる請求項１の製品。 ３、アルミニウム箔の膜が付着した微粒子を含んでいる
   請求項１の製品。 ４、アルミニウム箔がケイ酸ソーダ結合・被膜剤によっ
   て上記の微粒子に被膜、付着したものである請求項１の
   製品。 ５、微粒子がガラス状微細球である請求項４の製品。 ６、微粒子がガラス状微細球である請求項２の製品。 ７、水と混合することにより生グラウトを形成する成分
   を含む乾燥グラウトのパッケージであって、該成分が請
   求項１の製品とセメントを含んでいるパッケージ。 ８、製品がケイ酸ソーダで被膜されたアルミニウム箔を
   含んでいる請求項７のパッケージ。 ９、製品がアルミニウム箔の膜が付着した微粒子を含ん
   でいる請求項８のパッケージ。 １０、アルミニウム箔が上記の微粒子に被膜、付着して
   いる請求項７のパッケージ。 １１、微粒子がガラス状微細球である請求項９のパッケ
   ージ。 １２、微粒子がガラス状微細球である請求項１のパッケ
   ージ。 １３、セメントを含んだグラウトに使用される箔状のア
   ルミニウム粉の調製方法であって；酸化物被膜のない一
   定量のアルミニウム箔とアルミニウムに対して反応を起
   こさない微粒子（その混合物が使われるセメントを含ん
   だグラウトの中でアルミニウム箔の分布を適切にするの
   に十分な数であること）を用意し、セメントを含んだ乾
   燥グラウトの湿度やアルカリ性には反応しにくいが、生
   グラウトのアルカリ水には高い反応を示す物質で微粒子
   とアルミニウム箔を被覆して、アルミニウム箔にフィル
   ム被膜をし、アルミニウム箔を微粒子に付着させ、前記
   物質がアルミニウムの付着した微粒子とセメント性物質
   の乾燥混合時の磨擦に耐えうる結合剤であり、かつその
   後アルミニウム箔の付着した微粒子を乾燥させる工程を
   含む上記方法。