JPH04305043A

JPH04305043A - 温度緩衝型速硬性組成物

Info

Publication number: JPH04305043A
Application number: JP3066419A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Tanaka; 義男田中; Tetsuo Tsutsumi; 堤　徹郎; Keiji Saito; 斉藤　恵二; Hisanobu Tanaka; 久順田中
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1991-03-29
Publication date: 1992-10-28
Anticipated expiration: 2016-01-15
Also published as: JP3125316B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は温度緩衝型速硬性組成物
に係り、特にアルミン酸カルシウムを主要成分とする冶
金滓を利用した速硬性組成物であって、施工温度が変化
してもほぼ同程度の可使時間を確保でき、優れた凝結特
性と作業性にて、高強度の硬化体を得ることができる温
度緩衝型速硬性組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】道路の緊急補修、止水壁の崩落防止用、
止水工事、道路や構築物、構造物の補修工事等に、また
型枠稼動回転率を高めることが必要とされる二次製品工
場などには、速硬性材料が必要とされている。

【０００３】上記各種分野で用いられる速硬性材料の要
求特性としては、混練後の早い時期に硬化することは勿
論必要であるが、更に補修すべき亀裂、地層中の空隙に
浸透し易いこと、型枠へ流し込み易いことが必須条件と
なる。即ち、混練物は打設作業終了までは良好な作業性
が得られる所定の流動性を保持することが要求される。更にこれらの材料は一般に建設資材であることから大量
に用いられるため、原料が安価であることも重要な条件
である。

【０００４】従来、このような速硬性材料としては、ポ
ルトランドセメント若しくは混合セメントに炭酸ナトリ
ウム、塩化カルシウム、水ガラスなどの凝結促進剤を添
加したもの、或いはアルミナセメント、ジェットセメン
トなどの速硬性セメントが用いられている。

【０００５】しかしながら、上記従来の材料のうち、ポ
ルトランドセメント若しくは混合セメントに凝結促進剤
を添加した速硬性材料では、混練後の早期強度発現性が
低く、高強度が要求される箇所には、通用し難いもので
ある。また、一部の添加剤には、施工時ないし硬化後に
おいて、水溶性物質が溶出し、公害の原因となる可能性
のあるものもある。

【０００６】一方、アルミナセメント、ジェットセメン
ト等の速硬性セメントは、焼成に１３５０〜１４５０℃
といった高温と長時間を必要とするため、材料コスト、
エネルギーコストの面から非常に高価なものである。こ
のため、これらの速硬性セメントは、高コストとなるこ
とから、その使用は特殊な工事或いは緊急性を要する場
合に限られ、利用範囲には制限がある。特に、ジェット
セメントでは混練直後から流動性がなくなり、混練後作
業に必要な流動性を保持している時間が短いという欠点
もある。この欠点を解消するために、凝結遅延剤を用い
て可使時間の延長を図っても十分な改善効果は得られず
、作業性は必ずしも良好とならない。また、この種の速
硬セメントの他にポルトランドセメント又は混合セメン
トと併用する、アルミン酸カルシウム焼成物も市販され
ているが、このものも専焼炉で焼成されるため、非常に
高価格とならざるを得ない。

【０００７】本発明者らは以上述べたような従来の問題
点を解決するべく検討を重ねた結果、ステンレス製鋼精
錬過程の脱酸工程でアルミニウムを使用する場合に、副
産物として大量に生成されるアルミン酸カルシウムを主
成分とする冶金滓が速硬性組成物の原料として有効な性
質を有することを見出し、この冶金滓を成分とする速硬
性組成物を本出願人より先に出願した（特開昭６２−２
６０７４９号、特開昭６３−２７７５４２号）。

【０００８】これらの速硬性組成物は、１２ＣａＯ・７
Ａｌ２　Ｏ３　を主成分とした冶金滓とＩＩ型無水石膏
、凝結調整剤（遅延調整剤）を混合粉砕してなる速硬成
分を、普通ポルトランドセメント或いは混合セメントと
併用することで速硬性を得るものである。

【０００９】これらの速硬性組成物は、混練後所定時間
（可使時間）内の流動性が良好で、しかも、可使時間後
の強度発現が著しく良好であるなどの優れた特性を有す
ることから、多方面に使用されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の速硬性組成物は、下記■〜■の、なお解決すべき問題
点を有している。

【００１１】■　　セメントに添加する速硬性成分（冶
金滓、ＩＩ型無水石膏及び凝結調整剤）の使用量が少な
い場合（例えば２０％以下）で、しかも使用温度が１０
℃以下の場合において、強度発現性が極めて悪い。

【００１２】■　　使用温度により、同一可使時間を得
るための凝結調整剤の添加量が大きく異なり、添加量の
調整が難しい。

【００１３】■　　冶金滓は製鋼精錬過程から生じる副
産物であるため、化学成分が変動するものであるが、そ
の化学成分により、速硬性組成物の強度発現性等が異な
り、十分な特性が得られない場合がある。例えば、Ｃａ
Ｏ／Ａｌ２　Ｏ３　比が１．３以下の冶金滓を使用した
速硬性組成物は材令３時間の短時間強度発現は良好であ
るが、材令１日以後、３日材令、７日材令の強度増加が
極めて悪い。

【００１４】本発明は上記従来の問題点を解決し、冶金
滓の成分が変動しても良好な強度発現性を得ることがで
き、また、低温時における強度発現性にも優れ、かつ凝
結調整が容易で、しかも、安価な温度緩衝型速硬性組成
物を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段及び作用】請求項１の温度
緩衝型速硬性組成物は、ポルトランドセメント及び／又
は混合セメントからなるセメント成分と、セメント成分
に対して内割で２〜５０重量％の速硬成分と、セメント
成分及び速硬成分の合計重量に対して０．１〜５重量％
の凝結調整剤とを含む温度緩衝型速硬性組成物であって
、速硬成分が、微粉冶金滓４０〜９５重量％及びＩＩ型
無水石膏５〜６０重量％の混合物に、炭酸アルカリを内
割で１〜１０重量％、並びに、アルミン酸ナトリウム、
アルミン酸カリウム及び硫酸アルミニウムよりなる群か
ら選ばれる１種又は２種以上を１〜１０重量％添加して
なり、かつ、凝結調整剤が有機酸系凝結遅延剤と硫酸ア
ルカリとからなることを特徴とする。

【００１６】請求項２の温度緩衝型速硬性組成物は、微
粉冶金滓が、ステンレス製鋼精錬過程の脱酸工程でアル
ミニウムを使用する場合に、副産物として生成されるア
ルミン酸カルシウムを主成分とするものであることを特
徴とする。以下に本発明を詳細に説明する。本発明に好
適な微粉冶金滓は高品質のステンレスを製鋼する際に鋼
材中の不純物を除去する過程で副産する冶金滓である。この冶金滓は後掲の表２に示す如く、その化学成分のう
ち、ＣａＯ／Ａｌ２　Ｏ３　の重量比が０．８〜１．８
の範囲にある。また、そのＸ線回折によれば、主成分と
して１２ＣａＯ・７Ａｌ２　Ｏ３　（以下「Ｃ１２Ａ７
　」と略記する。）を含み、その他ＭｇＯ、３ＣａＯ・
Ａｌ２　Ｏ３（以下「Ｃ３　Ａ」と略記する。）を含む
。また、この冶金滓は、その冷却条件により、急冷すれ
ばガラス質に、徐冷すれば結晶質となってその大部分は
ダスティングし、粉塵として飛散し易く、取扱いが困難
となる。本発明においては、急冷されたガラス質塊状物
であっても、また、徐冷された結晶質のダスティング粉
状物であっても使用できる。

【００１７】本発明で使用するＩＩ型無水石膏は、ふっ
酸製造工程で副産する副産石膏、天然石膏（無水石膏、
二水石膏）のいずれでも良く、必要に応じて６５０〜８
５０℃で焼成してＩＩ型無水石膏としたものであれば、
いずれも使用可能である。

【００１８】本発明の速硬性組成物の速硬成分は、この
ような微粉冶金滓４０〜９５重量％とＩＩ型無水石膏５
〜６０重量％とからなる混合物に、炭酸アルカリを内割
で１〜１０重量％、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸
カリウム及び硫酸アルミニウムよりなる群から選ばれる
１種又は２種以上を１〜１０重量％添加してなるもので
ある。

【００１９】ここで、微粉冶金滓とＩＩ型無水石膏とを
混合粉砕することにより、水中における硬化体の膨張量
を少なくすることができるが、微粉冶金滓が４０重量％
未満では強度発現性が不足し、９５重量％を超えると長
期強度発現性が劣る。また、ＩＩ型無水石膏が５重量％
未満では長期強度発現性が悪く、６０重量％を超えると
、得られる硬化体の膨張破壊が懸念される場合がある。

【００２０】炭酸アルカリの添加量が冶金滓とＩＩ型無
水石膏との合計量に対し内割で１重量％未満であると、
本発明の特徴である少量の速硬成分使用量で低温におけ
る強度発現性、例えば、速硬成分使用量２０重量％以下
で使用温度１０℃以下における強度発現性が悪く、また
、セメント製造会社の銘柄が異なる普通ポルトランドセ
メントを用いることにより強度発現性が著しく低下する
場合がある。また、冶金滓の化学成分のうち、ＣａＯ／
Ａｌ２　Ｏ３　比が１．３０以下の冶金滓を用いた場合
において、得られる硬化体の材令１日以後の強度増加が
極端に悪くなる。一方、炭酸アルカリの添加量が１０重
量％を超えてもその添加効果に顕著な差異はなく、材料
コストの高騰を招く上にエフロエッセンスの発生が危惧
され好ましくない。従って、炭酸アルカリの上記添加量
は１〜１０重量％とする。なお、炭酸アルカリとしては
、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等を用いることができ
る。

【００２１】アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウ
ム及び硫酸アルミニウムよりなる群から選ばれる１種又
は２種以上の添加量が、冶金滓とＩＩ型無水石膏との合
計量に対して内割で１重量％未満でも２０重量％を超え
ても、本発明の特徴である温度緩衝作用を発揮すること
が不可能となる。即ち、前述の炭酸アルカリとアルミン
酸ナトリウム、アルミン酸カリウム及び／又は硫酸アル
ミニウムとを併用した時に、本効果を発揮するには、そ
の比率は炭酸アルカリ：（アルミン酸ナトリウム、アル
ミン酸カリウム及び／又は硫酸アルミニウム）＝２：１
〜１：２（重量比）の範囲が好適である。例えば、この
比率が炭酸アルカリ量が多い側に上記範囲を超えると５
℃では凝結が速くなり、２０℃では凝結が遅延される。逆に、炭酸アルカリ量が少ない側に上記範囲を超えると
、凝結が極端に速くなり、後述の凝結遅延剤を適量使用
しても調整が困難となる。

【００２２】速硬成分は、冶金滓をブレーン値４０００
〜８０００ｃｍ２　／ｇに、また、ＩＩ型無水石膏をブ
レーン値４０００〜８０００ｃｍ２　／ｇにそれぞれ粉
砕し、これらと炭酸アルカリ等を添加混合し、更に必要
に応じて粉砕しても良く、また、冶金滓等を予め粉砕す
ることなく混合してブレーン値４０００〜８０００ｃｍ
２／ｇに粉砕しても良い。ここで、用いる冶金滓のブレ
ーン値が４０００ｃｍ２　／ｇ未満であると強度発現性
が不良となり、８０００ｃｍ２　／ｇを超えると粉砕コ
ストが高騰する。一方、ＩＩ型無水石膏のブレーン値が
４０００ｃｍ２　／ｇ未満では強度発現性が悪い上に、
得られた硬化体を水中浸漬した時に硬化体の異常膨張を
生じる可能性がある。また、８０００ｃｍ２　／ｇを超
えると粉砕コストが高騰する。従って、冶金滓及びＩＩ
型無水石膏は、予めブレーン値４０００〜８０００ｃｍ
２　／ｇに粉砕したものを用いるのが好ましい。

【００２３】本発明において、凝結調整剤として添加さ
れる成分のうち、有機酸系凝結遅延剤としては、オキシ
カルボン酸又はその塩が挙げられる。具体的には、酒石
酸、クエン酸、リンゴ酸、グルコン酸等のオキシカルボ
ン酸或いはこれらのナトリウム塩、カルシウム塩等の１
種又は２種以上が挙げられる。硫酸アルカリとしては、
硫酸ナトリウム、硫酸カリウム等が挙げられる。

【００２４】凝結調整剤は、有機酸系凝結遅延剤１重量
部に対して、硫酸アルカリを０．２５〜７重量部配合し
たものが好ましい。ここで、硫酸アルカリの割合が０．
２５重量部未満であると初期強度発現が低下し、７重量
部を超えると遅延効果が著しく低下する。本発明におい
ては、特に、凝結調整剤は、酒石酸：クエン酸又はクエ
ン酸ナトリウム：硫酸ナトリウム＝１：１：２〜２：１
：２（重量比）の割合であることが好ましい。

【００２５】本発明において、凝結調整剤の添加量は、
セメント成分及び速硬成分の合計重量に対して０．１〜
５重量％とする。凝結調整剤の配合量が０．１重量％未
満では遅延効果が期待できず、５重量％を超えると過遅
延となり速硬性組成物としては利用範囲外となる。

【００２６】このような凝結調整剤は、前述の炭酸アル
カリとアルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム及び
／又は硫酸アルミニウムと混合して、施工時に混練水に
溶解して使用しても良く、また、セメントや冶金滓及び
ＩＩ型無水石膏等の速硬成分に乾式で混合して使用して
も良い。

【００２７】ところで、従来の速硬性組成物においては
、作業温度により、可使時間を確保するために必要な凝
結調整剤添加量が著しく異なることが作業上問題となる
ことがあった。例えば、３０分程度の可使時間を得る凝
結調整剤添加量は、オキシカルボン酸：炭酸アルカリ＝
１：４（重量比）の従来の凝結調整剤では作業温度２０
℃では０．２０〜０．２５重量％、５℃では０．７〜１
．０重量％の添加が必要であり、２０℃の場合と５℃の
場合とで、その添加量が大きく異なっていた。これに対
して、本発明においては、作業温度が２０℃程度では、
凝結調整剤の添加量を０．５重量％程度、５℃程度では
、０．４〜０．５重量％とすれば良く、温度差による添
加量の差は非常に小さくなるとともに、速硬成分が２０
重量％程度で施工温度が５℃程度でも強度発現が良好と
なった。

【００２８】本発明の温度緩衝型速硬性組成物は、セメ
ント成分、速硬成分及び凝結調整剤の所定量を添加混合
して容易に調製することができ、混練水量３０〜１００
重量％にて混練することにより、優れた凝結特性及び作
業性にて、高強度の硬化体を得ることが可能とされる。なお、本発明の温度緩衝型速硬性組成物の使用に際して
は、その他の材料として乾燥砂、フライアッシュ、再乳
化合成粉末樹脂等を添加しても良い。

【００２９】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明の
効果をより具体的に説明する。

【００３０】実施例１〜１０、比較例１，２冶金滓（ブ
レーン値１０００ｃｍ２　／ｇ）及びＩＩ型無水石膏（
ふっ酸石膏）（ブレーン値２０００ｃｍ２　／ｇ）の６
５：３５（重量比）の混合物に内割で表１に示す量の添
加物を添加して混合粉砕し、ブレーン値６５００ｃｍ２
　／ｇの速硬成分Ａ〜Ｆを調製した。

【００３１】

【表１】

【００３２】この速硬成分を普通ポルトランドセメント
に、表３に示す割合で添加し、更にこのセメントと速硬
成分の合計に対して表３に示す量の凝結調整剤（外添）
を添加し（実施例９，１０においては、更に再乳化合成
粉末樹脂を２重量％、珪砂を５重量％添加して）、水量
５０重量％（セメントと速硬成分の合計量に対して）の
セメントミルクを調製した。

【００３３】得られたセメントミルクの施工温度と可使
時間及び圧縮強度を測定し、結果を表３に示した。

【００３４】なお、各実施例において用いた冶金滓はス
テンレス製鋼時に副産した下記表２の組成の冶金滓Ｎｏ
．１〜３のいずれかである。これらは、Ｘ線回折により
表２に示す如く、主成分がＣ１２Ａ７　で、他にＭｇＯ
、Ｃ３　Ａを含有していることを確認している。

【００３５】また、速硬成分Ｆにおいて内添した凝結調
整剤及び外添した凝結調整剤は、酒石酸：クエン酸ナト
リウム：硫酸ナトリウム＝２：１：２（重量比）のもの
である。従って、各配合比において、凝結調整剤は、外
添した添加量と速硬成分中に内添されている酒石酸含有
量との合計となる。

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】表３より、本発明の温度緩衝型速硬性組成
物は、速硬成分の少量添加でも十分に強度を発現し、ま
た、作業温度が変化してもほぼ等しい配合において、同
等の硬化時間を得ることができることが明らかである。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の温度緩衝型
速硬性組成物によれば、幅広い施工温度において、安定
かつ良好な凝結特性及び作業性を確保することができる
。このため、季節変化等による配合の変更を必要とせず
、一配合にて、あらゆる季節、地域に適用できる。しか
も、少量の速硬成分添加量で十分な強度発現性を得るこ
とができ、また、用いる冶金滓の成分による影響を受け
ることなく、容易に所望特性のものを調整することがで
きる。このため、本発明の速硬性組成物は、予備試験等
を行なう必要がなく、容易かつ効果的に使用することが
でき、高強度の固化体を得ることが可能とされる。

【００４０】しかも、本発明の速硬性組成物は、製鋼精
錬工程の副産物であり、これまで大部分が産業廃棄物と
して埋立地に投棄されていた冶金滓を有効利用するため
、安価に提供することができ、処理コストの低減や省資
源、　　エネルギーに有効である。本発明の温度緩衝型
速硬性組成物は、特にプレミックス材料として工業的に
極めて有用である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　ポルトランドセメント及び／又は混合
セメントからなるセメント成分と、セメント成分に対し
て内割で２〜５０重量％の速硬成分と、セメント成分及
び速硬成分の合計重量に対して０．１〜５重量％の凝結
調整剤とを含む温度緩衝型速硬性組成物であって、速硬
成分が、微粉冶金滓４０〜９５重量％及びＩＩ型無水石
膏５〜６０重量％の混合物に、炭酸アルカリを内割で１
〜１０重量％、並びに、アルミン酸ナトリウム、アルミ
ン酸カリウム及び硫酸アルミニウムよりなる群から選ば
れる１種又は２種以上を１〜１０重量％添加してなり、
かつ、凝結調整剤が有機酸系凝結遅延剤と硫酸アルカリ
とからなることを特徴とする温度緩衝型速硬性組成物。
【請求項２】　　微粉冶金滓が、ステンレス製鋼精錬過
程の脱酸工程でアルミニウムを使用する場合に、副産物
として生成されるアルミン酸カルシウムを主成分とする
ものである請求項１に記載の組成物。