JPH0337145A - セメント用急結剤 - 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、セメント用急結剤に関する。

なお、本明細書において、“％°とあるのは、全て“重
量％°を意味する。

また、本明細書において、「ポゾラン物質」とは、微粉
末状のシリカ質混和材であって、それ自体は、水硬性を
有しないが、ポルトランドセメントの水和の際に生成さ
れるＣａ　（ＯＨ）２と水の存在下に反応して、不溶性
の化合物（カルシウムシリケート水和物）を生成して硬
化するものをいう。

更に、「潜在水硬性物質」とは、そのままでは水硬性を
示さないが、水酸化カルシウム、アルカリ塩類などの刺
激剤が共存する場合には、水硬性を発揮して硬化する性
質（潜在水硬性）を備えた物質をいう。

従来技術とその問題点 従来、吹付は工法において使用されているセメント用急
結剤は、常温では、空練りおよび練り置き時間の影響を
あまり受けず、セメントペースト、モルタル、コンクリ
ートなどのセメント系材料の凝結および効果を著しく促
進させる。しかしながら、１０℃以下の低温では、空練
りおよび練り置き時間の影響を受けて、その急結性は、
著しく低下する。

その結果、１０℃以下の低温では、セメント用急結剤を
含む上記のセメント系材料の凝結および硬化速度が吹付
は速度よりも遅くなり、吹付は物が自重で剥落するとい
う問題点を生ずる。

また、公知のセメント用急結剤においては、これを含む
セメント系材料の長期強度の発現が不十分であるため、
配合強度を高めに設定しなければならないという欠点も
ある。

従って、低温においても、空練りおよび練り置き時間の
影響を受は難く、セメント系材料の凝結および効果を急
速に進行させ、且つ長期強度の発現性に優れた新たな組
成のセメント用急結剤の実現が切望されている。

問題点を解決するための手段 本発明者は、上記の如き技術の現状に鑑みて研究を重ね
た結果、多成分系の新規な組成物が常温においてのみな
らず、低温においてもセメント用急結剤として優れた効
果を発揮することを見出した。

即ち、本発明は、下記に示す組成のセメント用急結剤を
提供するものである： ［１］（ａ）アルカリ金属アルミン酸塩１５〜３５％（
ｂ）アルカリ金属炭酸塩１０〜３０％（ｃ）アルミン酸
カルシウム２０〜５０％（ｄ）硫酸アルミニウム５〜１
５％ （ｅ）ポゾラン物質または潜在水硬性を有する物質５〜
３５％ および （ｆ）アルカノールアミン１〜４％ からなることを特徴とするセメント用急結剤。

■１５％を超えない範囲でアルミン酸カルシウムの一部
を生石灰および／または消石灰により代替した上記項■
に記載のセメント用急結剤。

以下に本発明組成物で使用する各成分の具体例、その量
的範囲とそれにより奏される効果との関係などについて
説明する。但し、組成物における各成分は、通常相乗的
な作用により効果を発揮するものであるから、個々の規
定理由は、一応の目安を示すものとして理解すべきであ
る。従って、以下においては、必要に応じ、複数の成分
相互の量的関係と効果をも併せて示すものとする。

（ａ）アルカリ金属アルミン酸塩 アルカリ金属アルミン酸塩としては、アルミン酸ナトリ
ウム、アルミン酸カリウムなどが使用される。特に低温
での凝結性改善のためには、Ｎａ２０とＡｌ２Ｏ３との
合計量が９０％以上であって、Ｎａ２Ｏ：　Ａ　１２０
．　＝１　：　１〜１．　５（モル比）程度であるアル
ミン酸ナトリウムを使用することが好ましい。

本発明急結剤中に占めるアルカリ金属アルミン酸塩の割
合は、通常１５〜３５％とし、より好ましくは２０〜２
５％とする。この量が３５％を上回る場合には、急結性
がかえって低下するのみならず、セメント系材料の硬化
後の強度発現が不十分となる。一方、この量が１５％未
満である場合には、急結性が十分に改善されない。

（ｂ）アルカリ金属炭酸塩 アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カ
リウム、炭酸リチウムなどが使用される。

急結剤中に占めるアルカリ金属炭酸塩の割合は、通常１
０〜３０％とし、より好ましくは１２〜２０％とする。

この量が３０％を上回る場合には、セメント系材料の硬
化後の長期の強度発現が不十分となる［１］に対し、１
０％未満の場合には、セメント系材料の硬化後の初期の
強度発現が悪くなる。

なお、（ａ）アルカリ金属アルミン酸塩と（ｂ）アルカ
リ金属炭酸塩との割合は、両者の合計量を基準として、
前者３０〜７０％：後者７０〜３０％とすることが好ま
しい。アルカリ金属アルミン酸塩の相対的量が多くなり
過ぎる場合には、急結性は改善されるものの、セメント
系材料の強度発現が十分でなくなる傾向が認められる。

一方、アルカリ金属炭酸塩の相対的量が多くなり過ぎる
場合には、セメント系材料の初期強度発現は改善される
が、長期強度発現が不良となる傾向が認められる。

（ｃ）アルミン酸カルシウム アルミン酸カルシウムとしては、３ＣａＯ◆ＡＱｚＯ＊
および１２ＣａＯ−ＡＱ２０３ならびにこれらの混合物
を使用することができる。急結性の観点からは、３Ｃａ
Ｏ’Ａ９２０３がより好ましい。アルミン酸カルシウム
は、通常石灰石などの石灰質原料とボーキサイトなどの
アルミナ質原料とを粉体として所定の割合で混合し、１
３００〜１４００℃程度で焼成することにより、製造さ
れている。この様な焼成物は、少量の３ＣａＣＩＳｉ０
２．２ＣａＣＩＳｔＯｚなどの鉱物を不純物として含有
しているが、本発明では、この様な少量の不純物を含ん
だ状態でも使用可能である。この焼成物は、プレーン比
表面積２５０　Ｏｃｔ／　ｇ以上となるように粉砕して
使用することが好ましい。

急結剤中に占めるアルミン酸カルシウムの割合は、通常
２０〜５０％とし、より好ましくは２５〜４０％とする
。この量が５０％を上回る場合には、他成分の量が相対
的に減少するので、セメント系材料の初期強度の発現が
不良となる。一方、アルミン酸カルシウムの割合が２０
％未満である場合には、急結性が低下する。

（ｄ）硫酸アルミニウム 硫酸アルミニウムは、セメント系材料中でアルミニウム
イオンを供給する。該アルミニウムイオンは、生石灰、
アルミン酸カルシウムなどに由来するカルシウムイオン
と反応してアルミン酸カルシウム水和物を生威し、これ
は直ちに硫酸イオンと反応してアルミン酸硫酸カルシウ
ム水和物を生成して、セメント系材料の初期強度に寄与
する。

本発明急結剤中に占める硫酸アルミニウムの割合は、通
常５〜１５％とし、より好ましくは７・〜１２％とする
。この量が、５％未満の場合には、セメント系材料の初
期強度の改善効果があまり発揮されない［１］に対し、
１５％を上回る場合には、急結性が低下する。

（ｅ）ポゾラン物質または潜在水硬性を有する物質 ポゾラン物質または潜在水硬性を有する物質としては、
フライアッシュ、高炉スラグ粉末、シリカフニーム、珪
藻上、珪酸質白土、珪石粉末、シラス土などが挙げられ
る。

急結剤中に占めるポゾラン物質または潜在水硬性を有す
る物質の割合は、通常５〜３５％とし、より好ましくは
１０〜３０％とする。この量が、５％未満の場合には、
セメント系材料の長期強度の改善効果があまり認められ
ない［１］に対し、３５％を上回る場合には、他成分の
量が相対的に減少するので、急結性が低下する。

なお、通常の混合セメントにおけるポゾラン物質または
潜在水硬性を有する物質の割合は、５％以上であり、そ
れ以下の量では、その反応があまり活発でないため、添
加によるセメント系材料の長期強度の増進は、あまり期
待できない。しかるに、本発明急結剤においては、活性
なアルカリであるアルミン酸アルカリ、炭酸アルカリな
どが含まれているので、反応が活発に行われ、５％以下
の少量の添加によっても、長期強度の改善が認められる
。

（ｆ）アルカノールアミン セメントは、水との混練直後から水和活性の高いＣ３Ａ
の表面にエトリンガイトの被膜が形成され、急結性が抑
制される。従って、混練後放置されたコンクリートなど
では、この被膜が十分に形成されて、急結剤の作用が抑
制されて凝結が遅くなる。

しかしながら、アルカノールアミンを添加しておくと、
水和生成物が溶解されて、被膜が崩壊し、Ｃ，Ａの水和
が促進されることにより、コンクリートなどの練り置き
に影響されること無く、急結性が発揮される。

本発明で使用するアルカノールアミンとしては、特に限
定されず、例えば、モノエタノールアミン、ジェタノー
ルアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノー
ルアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパ
ノールアミン、モノ−Ｓ−ブタノールアミン、ジ−Ｓ−
ブタノールアミン、トリーＳ−ブタノールアミンなどが
具体的に挙げられる。

本発明急結剤中のアルカノールアミンの割合は、通常１
〜４％とし、より好ましくは１．５〜３．５％とする。

この量が、１％未満の場合には、セメント系材料の凝結
促進効果があまり明確に発揮されない。一方、アルカノ
ールアミンの量が、４％を上回る場合には、セメント系
材料の初期強度の発現が不良となる。

（ｇ）生石灰および／または消石灰 本発明急結剤においては、アルミン酸カルシウムの一部
（急結剤組成物重量の１５％まで）を生石灰および／ま
たは消石灰により代替することができる。

すなわち、生石灰および／または消石灰は、セメント系
材料中で水と接してカルシウムイオンを形成し、これが
、アルカリ金属アルミン酸塩などと反応してアルミン酸
カルシウム水和物を生威し、セメント系材料を急速に凝
結させる。生石灰および／または消石灰は、セメント系
材料の強度発現の点では、アルミン酸カルシウムに若干
劣るものの、アルミン酸カルシウムよりも安価であるこ
とから、本発明において使用することが有利である。

特に、生石灰は、低温でも水と急速に反応し、発熱しつ
つ、初期の水和反応に必要な量のカルシウムイオンを供
給するので、本発明セメント用急結剤組成物を低温で使
用する場合には、より好ましい。

生石灰および／または消石灰の配合量が、組成物の１５
％を超える場合には、セメント系材料の硬化後の強度発
現が不十分となる。生石灰および／または消石灰を配合
する場合には、その量は、組成物重量の３〜１５％とす
ることがより好ましい。

発明の効果 本発明セメント用急結剤によれば、下記の様な効果が達
成される。

（１）本発明セメント用急結剤を含むセメント系材料は
、低温（１０℃以下）において空練り或いは練り置きの
影響を受は難く、セメント系材料の凝結および硬化を急
速に促進される。

（２）本発明セメント用急結剤を含むセメント系材料の
長期強度の発現が良好である。

実施例 以下に実施例および比較例を示し、本発明の特徴とする
ところをより一層明確にする。

実施例１〜３０および比較例１〜１１ 普通ポルトランドセメント１５００ｇ、川砂４５００ｇ
および水７５０ｇを所定温度で練り混ぜ、３０分間練り
置いた後、下記第１表乃至第５表に示す組成の急結剤９
０ｇを添加し、練り混ぜた。

得られたモルタルを使用して、直ちにブロクター貫入抵
抗試験方法（ＪＩＳ　　Ａ　　６２０４）に準じた凝結
試験を行った。

凝結の始発は、貫入抵抗値が３５ｋｇｆ／ｃ−となるに
要した時間とした。また、終結は、１時間内に終了しな
かったので、 所要時間に代えて１時間後 における貫入抵抗値を示した。

実施例３１〜５５および比較例１２〜２２普通ポルトラ
ンドセメント７９８ｇ、川砂１８７６ｇ、砕石１６０６
ｇおよび水３９９ｇを所定温度で練り混ぜ、３０分間練
り置いた後、下記第６表乃至第１０表に示す組成の急結
剤３９．９ｇを添加し、練り混ぜた。

得られたコンクリートを直径５ｃＩ１１×長さ１０ｃｍ
の円柱型枠に詰めて、振動締固めを行って、試験片を得
た。

試験片は、材令１日まで湿空養生とし、以後は、所定材
令まで水中養生した。圧縮強度は、それぞれ材令１日、
７日および２８日でＯ１定した。

結果を第６表乃至第１０表に示す。

なお、２０℃という試験温度は、貫通していないトンネ
ルの内部温度にほぼ相当するものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］（ａ）アルカリ金属アルミン酸塩１５〜３５％（
   ｂ）アルカリ金属炭酸塩１０〜３０％ （ｃ）アルミン酸カルシウム２０〜５０％ （ｄ）硫酸アルミニウム５〜１５％ （ｅ）ポゾラン物質または潜在水硬性を有する物質５〜
   ３５％ および （ｆ）アルカノールアミン１〜４％ からなることを特徴とするセメント用急結剤。 ［２］１５％を超えない範囲でアルミン酸カルシウムの
   一部を生石灰および／または消石灰により代替した請求
   項［１］に記載のセメント用急結剤。