JPH02172850A - 水硬性無機質結合材及び耐酸ヒューム管 - 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］ 本発明は水硬性無機質結合材及び耐酸ヒユーム管に係り
、特に土木建築工事用あるいはコンクリート製品用モル
タル及びコンクリート等に有効な、高強度で耐酸性に優
れ、適切な時間で凝結硬化する省エネルギー型の水硬性
無機質結合材、及び少なくとも内周面がこの水硬性無機
質結合材で構成された、下水道用管材等として有用な耐
酸性ヒユーム管に関する。

［従来の技術及び先行技術］ 高炉水砕スラグは、銑鉄を製造する高炉のスラグを水で
急冷したものであって、潜在水硬性を有するために、低
価格の省エネルギー型材料として、高炉セメント等に多
く用いられている。

この高炉水砕スラグを粉砕した高炉水砕スラグ粉末にア
ルカリや石膏等の刺激剤を添加すると、水硬性を発現し
て硬化することは従来より知られている。しかし、この
ようにして得られる硬化物は、一般に、普通ポルトラン
ドセメントの硬化物と比較して、耐薬品性、とりわけ耐
酸性に優れるという特長を有するものの、初期強度が低
く、しかも、硬化後、時間の経通とともに表面から次第
に崩壊するという欠点を有するために、実用に供される
ことが少なかった。

これに対し、アルカリ刺激剤として、アルカリ金属水酸
化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩を
配合すると上記の欠点が改善されることが判明している
。しかし、このようなアルカリ刺激剤を配合してなる組
成物は凝結が非常に速く、注水後直ちに固結するため、
ヒユーム管等の構成材料として用いるのは困難であった
。

そこで、このような組成物に、凝結調節剤として有機酸
塩あるいは糖類を配合して、凝結時間を調節することが
提案されている（特公昭５８−３８３７８）。

しかしながら、高炉水砕スラグ粉末とアルカリ刺激剤と
の混合物に凝結調節剤として有機酸塩や糖類を添加した
組成物は、硬化の始発時間は普通ポルトランドセメント
と同等であるものの、終結時間が長いので、ヒユーム管
のように製造工程において蒸気養生を必要とする遠心成
形体に通用する場合、前置台時間を著しく長くする必要
があり、生産性が著しく低下する。また、耐酸性につい
ても十分な特性が得られず、これらを用いて成形したヒ
ユーム管は耐酸性の大幅な向上は期待できない。

なお、従来のヒユーム管は通常のセメントコンクリート
製であるから、やはり耐酸性が不足している。

このような問題点を解決し、普通ポルトランドセメント
と同等の凝結性状を有し、しかもその耐酸性が著しく改
善された水硬性無機質結合材及び、耐酸性に優れたヒユ
ーム管として、本出願人は、高炉水砕スラグ粉末１００
重量部、アルカリ刺激剤０．５〜２０重量部及びケイフ
ッ化金属０．５〜１５重量部を含む水硬性無機質結合材
及び、このような水硬性無機質結合材で、少なくともそ
の内周面が構成されている耐酸ヒユーム管を開発し、先
に特許出願した（特願昭６３−５９８５５号。以下「先
願」という。）。

上記先願の水硬性無機質結合材によれば、高炉水砕スラ
グ粉末とアルカリ刺激剤との混合物に、凝結調節剤とし
て有機酸塩や糖類にかえてケイフッ化金属を配合するこ
とにより、凝結性状が普通ポルトランドセメントと変わ
らず、即ち、始発時間、終結時間ともに普通ポルトラン
ドセメントと変わらず、しかも高強度でかつ耐酸性に優
れた硬化物が得られる。しかして、このような水硬性無
機質結合材によれば、極めて優れた耐酸ヒユーム管が提
供される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、先願の水硬性無機質結合材を配合してな
る組成物は、混練及び成形時の温度が高い場合、普通ポ
ルトランドセメント等に比較して初期の水和が著しく速
くなるため、凝結時間を好適範囲に調節することが困難
であった。従って、夏場のように外気温が３０℃程度と
なるような場合には、短時間で硬化してしまうため、成
形が終了する前に硬化する危険性があった。

本発明は、この上うな先願の問題点を解決し、普通ポル
トランドセメントと同等の凝結性状を有し、しかもその
耐酸性が著しく改善された水硬性無機質結合材であって
、高温度においても凝結時間を好適範囲に調節すること
が容易な水硬性無機質結合材、及びこのような水硬性無
機質結合材を用いてなる、耐酸性に優れかつ成形時の作
業性が改善された耐酸ヒユーム管を提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の水硬性無機質結合材は、高炉水砕スラグ粉末１
００重量部、アルカリ刺激剤０．５〜２０重量部、ケイ
フッ化金属０．５〜１５瓜量部及び酸化亜鉛０．０１〜
１．０重量部を含むことを特徴とする。

本発明の耐酸ヒユーム管は、このような水硬性無機質結
合材で、少なくともその内周面が構成されていることを
特徴とする。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明の水硬性無機質結合材は、高炉水砕スラグ粉末１
００重量部に対し、アルカリ刺激剤０．５〜２０重量部
、ケイフッ化金属０．５〜１５重量部、酸化亜鉛０．０
１〜１．０重量部を配合してなるものである。

本発明において、高炉水砕スラグとしては、高炉セメン
トに用いるもの等を使用することができる。

高炉水砕スラグ粉末は、粉末度が高くなるほど得られる
硬化物の強度や耐酸性は向上するが、粉末度を高くする
ためには粉砕動力を多く必要とするため、粉砕コストが
高く、更に、後述するヒユーム管等の遠心成形時におい
て、ノロ量が多く、また内面締まり状態が悪くなるなど
成形性に問題がでてくる。従って、高炉水砕スラグ粉末
の粉末度は、特性、コスト及び成形性の面から、ブレー
ン値で２５００〜６０００ｃｒｒｌ’／ｇの範囲、特に
３５００〜５０００　ｃｍ”／ｇの範囲とするのが好適
である。

アルカリ刺激剤としては、アルカリ金属水酸化物、アル
カリ金属炭酸塩及びアルカリ金属炭酸水素塩のうち１　
ｆｉｌ又は２種以上の混合物を用いることができる。こ
れらのアルカリ金属化合物のアルカリ金属としては、ナ
トリウム、カリウム及びリチウム等が挙げられ、いずれ
も刺激剤としての効果は変らないが、経済性を考慮する
とナトリウム化合物の使用が好適である。

このようなアルカリ刺激剤の配合量が高炉水砕スラグ粉
末１００重量部に対して０．５重量部未満では刺激剤と
しての効果が小さく、２０重量部を超えても効果に差異
はなく、実用的ではない。

従って、アルカリ刺激剤の配合量は高炉水砕スラグ粉末
１００重量部に対して０．５〜２０重量部、好ましくは
２〜１５重量部とする。

本発明において、ケイフッ化金属としては、ケイフッ化
ナトリウム、ケイフッ化カリウム、ケイフッ化マグネシ
ウム及びケイフッ化カルシウム等を使用することができ
る。

このようなケイフッ化金属の配合量が高炉水砕スラグ粉
末１００重量部に対して０．５重量部未満では凝結調節
剤としての効果及び強度、耐酸性の向上の効果が小さく
、１５重量部を超えて使用しても効果は増大せず実用的
ではない。従って、ケイフッ化金属の配合量は、高炉水
砕スラグ粉末１００重量部に対して、０．５〜１５重量
部、好ましくは２〜１０重量部とする。

また、酸化亜鉛の配合量が高炉水砕スラグ粉末１００重
量部に対して０．０１重量部未満では、凝結時間の調節
作用が十分に得られず、１．０重量部を超えると製品の
強度に悪影響を及ぼず。

従って、酸化亜鉛の配合量は、高炉水砕スラグ粉末１０
０重量部に対して、０．０１〜１．０重量部とする。

このような本発明の水硬性無機質結合材は、高炉水砕ス
ラグ、アルカリ刺激剤、ケイフッ化金属及び酸化亜鉛を
所定割合で混合することにより、容易に製造され、普通
ポルトランドセメントの代替品等として極めて有用であ
る。

本発明の水硬性無機質結合材は、例えば、遠心成形法に
より耐酸性に優れたパイルやボールの製造に、あるいは
ロール転圧法や現場打込み法等によりバイブやパイルの
製造に使用することができ、様々な分野の構成材として
有効に適用することができる。

次に、このような本発明の水硬性無機質結合材で少なく
ともその内周面が構成される、本発明の耐酸ヒユーム管
について説明する。

本発明の耐酸ヒユーム管は少なくともその内周部が上記
水硬性無機質結合材で構成されていれば良く、その具体
的構成は次の■、■のいずれでも良い。

■　その全体が上記水硬性無機質結合材で構成されたも
の。

■　内周面のみが上記水硬性無機質結合材で構成され、
外周側が通常のコンクリート製等の２層構造とされたも
の。

■のヒユーム管は、上記水硬性無機質結合材を用い、こ
れに骨材、水及び必要に応じてセメント用減水剤を加え
た材料を、遠心力による締固めを行った後、蒸気養生を
行うことにより容易に製造することができる。

また、■のヒユーム管は、同様に遠心力成形によりヒユ
ーム管を作製する際に、まず、通常のコンクリートのみ
を供給して外周部を形成し、次に上記水硬性無機質結合
材よりなる耐酸コンクリートを供給して耐酸性を必要と
する内周部を形成することにより容易に製造することが
できる。

この場合において、耐酸コンクリートよりなる内周部の
厚さはヒユーム管の要求特性等に応じて適宜決定され、
供給する耐酸コンクリートの量を調整することにより所
望の厚さの耐酸コンクリート部を有するヒユーム管を製
造することができる。

なお、本発明の耐酸ヒユーム管は、その少なくとも内周
面が本発明の水硬性無機質結合材により構成されること
以外は、従来のヒユーム管と同様の形状、寸法等を採用
することができる。

［作用］ 本発明の水硬性無機質結合材では、高炉水砕スラグ粉末
はアルカリ刺激剤により、急激に凝結固化するが、ケイ
フシ化金属の作用で凝結時間が調節され、凝固性状（始
発時間及び終結時間）がともに普通ポルトランドセメン
トとほぼ同等となる。このため、一般工事用あるいはコ
ンクリート製品用として好適に用いることが可能となる
。

また、ケイフッ化金属の添加により、得られる硬化物の
強度及び耐酸性も向上される。この強度及び耐酸性向上
の機構は十分に解明されていないが、ケイフッ化金属の
添加により、組織がｍ密になり酸性水の浸透を防ぐこと
や、酸に強い金属のフッ化物、フッ化石灰、ケイ酸ゲル
などが生成されるために、強度の増大と共に、耐酸性も
向上しているものと推測される。

更に、酸化亜鉛の凝結遅延作用により、高温下において
も凝結時間やフロー値が好適範囲に調節される。

本発明の耐酸ヒユーム管は、このように良好な凝結性状
を有すると共に、耐酸性、強度等も著しく優れた水硬性
無機質結合材により、その内周面が構成されたものであ
るため、 ■　ひび割れ荷重は、ケイフッ化金属を添加しないもの
で構成される場合に比べて大幅に向上し、普通ポルトラ
ンドセメントを用いた場合と同等以上の強度を示す。

■　耐酸性は、ケイフッ化金属を添加しないもので構成
される場合に比べて著しく向上するので、下水道用管路
材等、耐酸、耐食ヒユーム管として、大きな効果を期待
することができる。

■　高温下における凝結時間やフロー値は、酸化亜鉛を
添加しないもので構成される場合に比べて、著しく好適
な範囲に調節することが可能であることから、成形作業
性が大幅に改善される。

■　ヒユーム管の内面及び外面に、ひび割れや剥離等が
発生することは殆どなく、耐久性にも優れる。

等の優れた特性の改善効果が得られる。

［実施例］ 以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。

実施例１〜９、比較例１〜３ 第１表に示す組成で配合して得られた結合材について、
下記特性試験を行ない、その結果を第２表及び第３表に
示す。なお、試験は、温度を予め３０℃に調整した結合
材、細骨材及び水等の材料を用いて、温度３０℃、湿度
８０％Ｒ，Ｈ，の恒温恒湿室でモルタルを混練して行な
った。

■　磨結試験 各結合材についてｒＪＩｓ　Ｒ５２０１セメントの物理
試験方法」に規定する方法に準じて、凝結試験を行なっ
た。

■　圧縮強度試験 各結合材１００重量部に対して、砂２００重量部、水３
５重量部及び減水剤１．２重量部を加え、ホバートミキ
サーを用いて混練して得られたモルタルについて、ＪＩ
Ｓ　Ｒ５２０１に規定する方法に準じて、圧縮強度試験
を行なった。

なお、供試体の養生方法は下記に示すとおりである。

水中養生　：　３０℃水中 蒸気養生　： 前養生３時間、昇温２０℃／時間 最高温度６５℃、持続４時間 自然放冷後説型 蒸気養生後の養生条件３０℃、 ８０％ＲＨ室内 また、試験は各々７日材令及び２８日材令のものについ
て行なった。

■　耐酸試験 上記圧縮強度試験と同一条件で作製し２８日間養生した
、水中養生及び蒸気養生供試体を、２０℃の１０％硫酸
溶液中に２８日間浸漬し、供試体の重量減少を調べた。

■　フロー値の経時変化 ■の圧縮強度試験と同一条件で作製したモルタルについ
て、混練３０分、６０分、９０分、１２０分後にフロー
試験を行ない、フロー値の経時変化を調べたＪＩＳ　Ｒ
５２０１に規定する方法に準じて測定を行なった。

なお、実施例及び比較例において、用いた配合原料は下
記の通りである。

高炉水砕スラグ粉末ニブレーン値４２８０　ｃ　ｒｎ”
　／　ｇ水酸化ナトリウム　：　　　試薬特級 炭酸ナトリウム　　・　　　試薬特級 炭酸水素ナトリウム：　　　試薬特級 ケイフッ化ナトリウム：　　試薬１級 酸化亜鉛　　　　　　　　　試薬特級 砂　　　　　　　　　　　乾燥細砂 減水剤　　　　　　　　　　マイティ１５０第１表〜第
３表より、次のことが明らかである。即ち、高炉水砕ス
ラグ粉末、アルカリ刺激剤、ケイフッ化金属に加えて酸
化亜鉛を添加することにより、３０℃の高温下で混練、
成形した場合でも、凝結時間やフロー値の経時変化が好
適範囲に調節され、普通セメントと同等となる。しかし
て、得られる硬化体の圧縮強度は、酸化亜鉛の割合が１
．００重量部以下であれば、酸化亜鉛を添加しないもの
と比較して大きな違いは無い。また、酸化亜鉛を添加し
ても耐酸性には悪影響を及第３表 ［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の水硬性無機質結合材は、高
炉水砕スラグ粉末にアルカリ刺激剤及び凝結調節剤とし
てケイフッ化金属及び酸化亜鉛を添加してなるものであ
って、従来の有機酸塩や着順に変えてケイフッ化金属更
には酸化亜鉛を凝結調節剤として添加することにより、 ■　凝結時間が好適範囲に調節され、始発時間、終結時
間ともに普通ポルトランドセメントと同等で極めて良好
なものとなる。

■　得られる硬化物の圧縮強度は大幅に増大し、普通ポ
ルトランドセメントよりも更に高強度となる。

■　硬化物の耐酸性も大幅に向上する。

■　硬化物表面の剥離や崩壊がなく、耐久性にも優れる
。

■　フロー値の経時変化は普通ポルトランドセメントと
同等で適切なる打設作業性を与えるものである。

等の優れた特性の改善効果が得られる。しかもこのよう
な優れた作用効果は、夏場のような高温下においても効
果的に達成され、成形前に硬化する危険性もない、従っ
て、本発明の水硬性無機質結合材は、土木建築構造物用
、特に耐酸性を要求される構造物用構成材等として極め
て有用で、その工業的、経済的な価値は極めて高いもの
である。

しかして、本発明の耐酸ヒユーム管は、このような優れ
た水硬性無機質結合材により、少なくともその内周面が
構成されてなるものであって、耐酸性に著しく優れ、高
強度で耐久性も高い上に、成形作業性、生産性にも優れ
、下水道用管材等として工業的に極めて有用である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高炉水砕スラグ粉末１００重量部、アルカリ刺激
   剤０．５〜２０重量部、ケイフッ化金属０．５〜１５重
   量部及び酸化亜鉛０．０１〜１．０重量部を含むことを
   特徴とする水硬性無機質結合材。
2. （２）少なくとも内周面が特許請求の範囲第１項に記載
   の水硬性無機質結合材で構成されていることを特徴とす
   る耐酸ヒューム管。