JPH04164845A - セメント混和材およびセメント組成物 - 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、セメント混和材、特にセメント構造物の劣化
防止や補修に用いられるセメント混和材およびセメント
組成物に関する。

（従来の技術） 近年、セメント構造物の劣化が、社会問題化しており、
その対策や補修方法の確立が急務となっている。

セメント構造物の劣化の主原因は、 （１）セメント硬化物の中性化によるセメント構造物中
の鉄分の発錆。

（２）乾燥収縮によるひび割れの発生。

（３）セメントの化学作用による劣化。

（４）凍結融解作用による損傷。

（５）含有塩分又は侵入塩分によるセメント構造物中の
鉄分の発錆。

（６）アルカリ骨材反応による劣化。

（７）荷重の繰り返し又は持続による損傷。

等多岐にわたっている。

（発明が解決しようとする課題） 本発明者らは、特に、上記課題のうち、セメント硬化体
の中性化の抑制および補修工事の工期の短縮化（強度発
現性の改良による）を目的に種々検討を重ねた結果、特
定の組成物が有効であるとの知見を得て本発明を完成す
るに至った。

（課題を解決するための手段） 即ち、本発明は、アルミノケイ酸カルシウムガラス、無
機硫酸塩および反応性シリカ質物質を主成分としてなる
ことを特徴とするセメント混和材であり、さらに、この
セメント混和材とセメントを主成分としてなることを特
徴とするセメント組成物である。以下に本発明の詳細な
説明する。

本発明に係るアルミノケイ酸カルシウムガラス（以下Ｃ
ＡＳガラスという）は、その組成領域が、ＣａＯ：６０
〜３０重量％ Ａ１□０３：　２０〜６０〃 ５ｉＯｚ　　：　　５〜２５〃 が好ましく、より好ましくは ＣａＯ：５５〜３０重量％ Ａｌ２Ｏ３：　３０〜６０〃 ＳｉＯ□　＝１０〜２０〃 である。ＣａＯが３０重量％未満あるいはＡｌｚ０３が
６０重量・％を超えると、急硬性に劣り、逆に、ＣａＯ
が６０重量％を超過、あるいはＡ１□０３が２０重量％
未満であると、凝結調整剤を多量添加しても瞬結してし
まい、作業性の点から好ましくない。またＳｉＯ□が５
重量％未満であると、長期的な強度の伸びを期待できず
、逆に２５重量％を超えると初期強度が小さい。なお、
一般の工業原料にはＭｇＯ、ＦｅｚＯ３、ＴｉＯ２、Ｋ
ｚＯ、ＮａｔＯ等の不純物が当然含まれており、また、
これらの不純物は、Ｃａ０−Ａｌ□０３−５ｉＯ７系の
ガラス化領域を拡張することから、１０重量％未満での
存在は好ましく、また急硬性、作業性、長期強度の伸び
等に問題は生じない。−船釣なガラスの融剤である硝酸
アルカリ（ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３等）、フン化カルシウ
ム（ＣａＦｚ）やホウ砂等を加えることは、ガラスの融
点を下げることから好ましい。

ここでいうガラスとは、通常ガラス分野で言うものであ
り、すなわち「ガラス転移点を示すもの」である。なお
、全てがガラスである必要はなく、ガラス化率５０重量
％以上であれば問題はない。より好まし′くは７０重量
％以上、更に好ましくは８０重量％以上である。５０重
量％未満であると、早強性の点で問題となる。

なお、ガラス化率の測定方法は、本発明のガラスを、１
０００℃、２時間（ｈ）加熱後、５℃／分（ｍ）の冷却
速度で徐冷し、粉末Ｘ線回折法により結晶鉱物のメイン
ピークの面積Ｓ０を求め、本発明のガラス中の結晶のメ
インピーク面積Ｓから、ガラス化率χを求めた。

χ（重量％）　＝１００　ｘ　（１−−）以上のＣＡＳ
ガラスは、冶金あるいは金属製錬等において副生ずる高
炉水砕スラグの組成とは全く異なるものであり、本発明
は、高炉水砕スラグの組成から、派生したものではない
。ちなみに高炉水砕スラグの平均的な化学組成は、Ｃａ
ｂ：４０〜４３重量％、ＭｇＯ：５〜８重量％、Ａｌ２
Ｏ，：１３〜１５重量％、およびＳｉＯ２：３１〜３５
重量％である。

更に本発明のＣＡＳガラスは、アルミナセメントから派
生したものでもない。すなわち、通常のアルミナセメン
トの５ｉ０２量は５重量％未満であり〔笠井順−、コン
クリート工学、第２２巻、第８号、第６７頁（１９８４
））　、更にガラス化率は２５％を超えることはない（
１９６４年、ロンドン市アカデミツクプレス　インコー
ホレーテッド　リミテッド発行、Ｈ，Ｆ、　Ｖｌ、　Ｔ
ａｙｌｏｒ著、ザ　ケミストリー　オブセメント（Ｔｈ
ｅ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｃｅｍｅｎｔ）　、第
２巻、第１６頁〕。

本発明に係るＣＡＳガラスの原料としては、ＣａＯ質原
料として、生石灰（Ｃａｂ）　、消石灰（Ｃａ　（０１
（）　Ｚ　：ｌ、石灰石（ＣａＣＯａ）等を用いること
ができ、ＡＩＺ０３質原料として、アルミナ、ボーキサ
イト、ダイアスボア、長石、粘土等を用いることができ
、ＳｉＯ□質原料として、ケイ砂、白土、ケイ藻上等を
用いることができる。あるいは、比較的安価な高炉スラ
グにＣａＯ質原料およびＡ１□０３質原料を補うことに
よっても達せられる。

以上のＣａＯ質原料、Ａ１□０３譬原料、ＳｉＯ□質原
料を所定の割合で配合した後、直接通電式溶融炉あるい
は高周波炉を用いて溶融し、得られた溶融体を圧縮空気
や高圧水により吹飛ばす方法、あるいは水中に流し込む
方法により製造される。あるいは、ロータリーキルンで
溶融し、急冷することによってもＣＡＳガラスを製造で
きる。

ＣＡＳガラスの粉末度は細かければ反応性が向上するの
で好ましく、特に、プレーン比表面積で３．０００　ａ
１１２／ｇ以上が好マシイ。

本発明に係る無機硫酸塩とは、アルカリ金属またはアル
カリ土類金属の硫酸塩をいい、例えば、無水、半水、な
らびに二本の硫酸カルシウムが好ましいものとして挙げ
られ、その中でも■型無水セソコウのような難溶性また
は不溶性のものが、特に好ましいものとして挙げられる
。無機硫酸塩の粉末度は、通常３，０００　ａｎ”／ｇ
以上が好ましい。

無機硫酸塩の使用量は、ＣＡＳガラス１００重量部に対
して５０〜５００重量部、好ましくは１００〜３００重
量部である。５０重量部未満では、急硬性の発現が不十
分であり、５００重量部を超えると、セメント組成物の
寸法安定性が悪くなる恐れがある。

本発明に係る反応性シリカ質物質としては、活性シリカ
、オパール質硅石、シリカヒユーム、コロイダルシリカ
、ケイ藻土、アエロジル、シリカゲルおよびガラス質の
１．２，３．４号珪酸ナトリウム、結晶質のメタ珪酸ナ
トリウム、オルソ珪酸ナトリウムおよびピロ珪酸ナトリ
ウム等の珪酸ナトリウム系物質があり、これらのうちの
一種又は二種以上を使用することが可能である。そのう
ち、珪酸ナトリウム系物質は、その組成が、モル比Ｎａ
２Ｏ／ＳｉＯ□＝０．１〜５．０が好ましく、０゛、２
〜１．１の範囲のものがより好ましく、粉末状あるいは
溶液状で使用可能である。

反応性シリカ質物質の粒度は、特に限定されるものでは
ないが、通常５ミクロン以下のものが好ましい。

反応性シリカ質物質の使用量は、ＣＡＳガラス１００重
量部に対して２０〜３００重量部、好ましくは５０〜２
００重量部である。これ以外の使用量では、中性化抑制
の面で好ましい効果が得られない。

本発明のセメント混和材は、普通・早強・超早強・中庸
熱などの各種ポルトランドセメントやそれらにシリカ、
高炉スラグおよびフライアッシュが混合された各種混合
セメント等と混和して使用できる。

セメント混和材の使用量は、セメント１００重量部に対
して、１０〜５０重量部が好ましい。１０重量部未満で
あると強度発現性が小さく、即ち工期の短縮化の面で好
ましくなく、他方、５０重量部を超えると経済的に不利
なばかりか、作業性の面からみても好ましくない。

本発明のセメント混和材、およびセメント組成物には、
前記以外にも各種の添加剤を併用することが可能である
。例えば、凝結調整剤や、ケイ砂、天然砂および砂利等
の骨材、ガラス繊維、カーボン繊維および鋼繊維等の繊
維質物質、高分子ポリマーエマルジョン（ラテックス）
、着色剤（顔料）、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、流動
化剤、防錆剤、メチルセルロース等の水中不分離性混和
剤、増粘剤、保水剤、塩化カルシウム、ケイ酸ソーダ等
の防水剤、発泡剤、起泡剤、水酸化カルシウム等のカル
シウム含有化合物および防凍剤等の中の１種又は２種以
上を、本発明の目的を実質的に阻害しない量で併用する
ことができる。

凝結調整剤の具体例としては、塩化カルシウム、塩化第
二鉄、塩化アルミニウム等の塩化物、アルミン酸ナトリ
ウム、アルミン酸カリウム等のアルミン酸塩、炭酸ナト
リウム、炭酸カリウム等の炭酸塩、水酸化ナトリウム、
水酸化カルシウム等の水酸化物、ケイフッ化亜鉛、ケイ
フッ化マグネシウム、ケイフッ化ナトリウム等のケイフ
ッ化物等の無機塩類、更には、クエン酸、グルコン酸、
酒石酸、あるいはこれらのカルシウム塩、ナトリウム塩
、カリウム塩等の有機酸系化合物があり、単独で添加し
ても、あるいは２種以上を併用してもよい。

凝結調整剤の使用量は、ＣＡＳガラス１００重量部に対
して、通常０．１〜２０重量部程度である。

本発明の各組成物を製造する際に使用する混合装置とし
ては、既存のいかなる攪拌装置も使用可能であり、例え
ば傾胴ミキサー、オムニミキサー（千代田技研工業社製
）、■型ミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキ
サ−等が利用可能である。また、混合は、各々の材料を
施工時に混合してもよいし、あらかじめ一部若しくは全
部を混合しておいても差支えない。

本発明のセメント組成物の実際の施工方法については、
従来のモルタルあるいはコンクリートの施工の常法に準
拠すればよく、特別な装置、工法等は特に必要としない
。

（実施例） 以下、本発明を実施例によって、さらに詳しく説明する
。

実施例１ 市販特級試薬のＣａＣＯ３、Ａｌ２Ｏ３、および５ｉＯ
ｚを混合し、３００ｇをカーボンるつぼに入れ、高周波
炉で約２．０００℃に加熱溶融した後、水中に入れ急冷
し、第１表に示したＡ−Ｎの１４種のガラスを合成した
。なお、備考欄に示したように、Ａ、Ｂ、ＨｌＪ　、Ｋ
　、ＮはＣａ０−Ａｌ　２０３−５ｉｎｇ系のガラス化
領域内に無いため、ＣａＦ２を外割りで１重量％添加し
、溶融径急冷することによりガラス化した。また、し、
Ｍ、Ｎは本発明以外の比較例である。これらのＣＡＳガ
ラスをそれぞれプレーン比表面積４，０００　ｃｎ”７
ｇになるまで粉砕した。分析結果を第１表に併記する。

次に、第２表に示す配合の混合物を作製し、圧縮強度と
中性化深さを測定した（Ｗ／Ｃは６０％である）。

（使用材料） セメント　　　：アンデスセメント社製　普通ポルトラ
ンドセメント 無機硫酸塩　　：■型無水石膏、ブレーン比表面積５．
９００国２７ｇ 反応性シリカ質物質 ａニジリカヒユーム、フェロシリ コン製造時の副産物 ｂ：珪酸ナトリウム（試薬） Ｃ：メタ珪酸ナトリウム（試薬） ｄニオパール質珪石 ｅニジリカゲル（試薬） 骨　材　　　　＝８号けい砂 （測定方法） 圧縮強度：　ＪＩＳ　Ｒ５２０１に準拠。但し、養生条
件は、温度２０℃、湿度６５％ＲＨである。

中性化試験：住宅・都市整備公団　建設適合資材試験項
目のうち、「初期補修用プレ ミックスポリマーセメントモルタル」 の試験方法に準じ、１０　Ｘ　１０　Ｘ　１０ｃｍのモ
ルタル下地板に、混練物を厚さ５ ｎ塗布して試験体とし、標準状態下 で１４日間養生し、温度３０℃、湿度６０％ＲＨ，ＣＯ
ｚ　ｔａ度５％の促進中性化試験室内の棚に３０日間保
持した後、フ ェノールフタレイン１％溶液の呈色 反応により、中性化の判断を行った。

中性化深さの測定は試験体１個につ き６箇所とし、３個の試験体の合計 １８個所の平均値を求めた。

（発明の効果） 本発明により、強度発現性の良好な、中性化を受けにく
いセメント組成物が得られる。

特許出願人　電気化学工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルミノケイ酸カルシウムガラス、無機硫酸塩およ
   び反応性シリカ質物質を主成分とすることを特徴とする
   セメント混和材。 ２、請求項１記載のセメント混和材、およびセメントを
   主成分とすることを特徴とするセメント組成物。