JPH04338142A

JPH04338142A - セメント混和材及びセメント組成物

Info

Publication number: JPH04338142A
Application number: JP13214691A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Watanabe; 渡辺　義男; Minoru Shirasawa; 白沢　実; Toshio Mihara; 三原　敏夫
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1991-05-09
Filing date: 1991-05-09
Publication date: 1992-11-25

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、主として、土木・建築
分野において使用されるセメント混和材及びこれを用い
たセメント組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来、グラウト材は、橋梁な
どのアンカーボルト固定、機械台座の据え付け、及び構
造物の継ぎ目へのグラウト等に大量に使用されている。

【０００３】一方、寒冷期の工事や工期の短い工事が増
加する傾向にあり、早期の強度発現が必要なグラウト材
、いわゆる急硬性グラウト材へのニーズがますます増大
しているのが現状である。

【０００４】急硬性グラウト材については、従来、無機
系の急結剤が提案さているが、作業時間や強度発現が温
度の影響を受けやすく、現場での施工管理が難しいとい
う課題があった（特公昭４８−９３３１号公報）。

【０００５】本発明者らは、前記課題を解消すべく種々
検討を重ねた結果、特定の組成物を用いることによって
、作業時間や強度発現が温度の影響をうけにくく、現場
での施工管理の容易な急硬性グラウト材が得られるとの
知見を得て本発明を完成するに至った。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、カルシ
ウムサルフォアルミネート、アルミノケイ酸カルシウム
ガラス、及び無機硫酸塩を有効成分とするセメント混和
材であり、セメントと該セメント混和材を含有してなる
セメント組成物である。

【０００７】以下、本発明を詳しく説明する。

【０００８】本発明に係るカルシウムサルフォアルミネ
ートは、特に、乾燥収縮の低減、ブリージング、及び沈
下の防止等に効果を有するもので、水和によりエトリン
ガイト（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ
２Ｏ）なる水和物を生成するものであり、その化学成分
はＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３のモル比が２〜６、ＣａＳＯ４／
Ａｌ２Ｏ３のモル比が２〜４の範囲のもので、具体的に
は、アウインを少なくとも５％以上含有するものが好ま
しく、アウインを１０％以上含有し、しかも遊離の石灰
やセッコウを含んでいるものが本発明の目的からより好
ましい。カルシウムサルフォアルミネートの粉末度は、
ブレーン比表面積で６，０００ｃｍ２／ｇ以上が好まし
く、９，０００ｃｍ２／ｇ以上がより好ましい。

【０００９】本発明に係るアルミノケイ酸カルシウムガ
ラス（以下ＣＡＳガラスという）は、その組成領域とし
て、ＣａＯ３０〜６０重量％、Ａｌ２Ｏ３２０〜６０重
量％、及びＳｉＯ２５〜２５重量％が好ましく、ＣａＯ
３０〜５５重量％、Ａｌ２Ｏ３３０〜６０重量％、及び
ＳｉＯ２１０〜２０重量％がより好ましい。ＣａＯが３
０重量％未満あるいはＡｌ２Ｏ３が６０重量％を超える
と、急硬性に劣る傾向があり、逆に、ＣａＯが６０重量
％を超えるかあるいはＡｌ２Ｏ３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
業性の面から好ましくない。また、ＳｉＯ２が５重量％
未満であると、長期的な強度の伸びが期待できず、逆に
２５重量％を超えると初期強度が小さい傾向がある。

【００１０】なお、一般の工業原料には、ＭｇＯ、Ｆｅ
２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｋ２Ｏ、及びＮａ２Ｏ等の不純物が
当然含まれている。これらの不純物は、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の
ガラス化領域を拡張することから、１０重量％未満まで
の存在は好ましく、また、急硬性、作業性、及び長期強
度の伸び等の諸特性に問題は生じない。また、ＣＡＳガ
ラス製造の際に、一般的なガラスの融剤であるＮａＮＯ
３やＫＮＯ３などの硝酸アルカリ、フッ化カルシウム、
及び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。

【００１１】本発明に係るガラスとは、熱分析から求め
られる、「ガラス転移点を示すもの」である。なお、全
てがガラス質である必要はなく、ガラス化率が５０％以
上であることが好ましく、７０％以上がより好ましく、
８０％以上が最も好ましい。５０％未満では、初期強度
が小さくなる傾向がある。なお、ガラス化率は、例えば
、本発明においては、ＣＡＳガラスを、１，０００℃で
２時間加熱して溶融し、その後、５℃／分の冷却速度で
徐冷し、粉末Ｘ線回折法により求めた結晶鉱物のメイン
ピークの面積Ｓ０とＣＡＳガラス中の結晶のメインピー
クの面積Ｓから式１に従って算出した。

【００１２】

【数１】

【００１３】ＣＡＳガラスは、例えば、平均的な化学組
成が、ＣａＯ４０〜４３重量％、ＭｇＯ５〜８重量％、
Ａｌ２Ｏ３１３〜１５重量％、及びＳｉＯ２３１〜３５
重量％である、冶金や金属製練などで副生する高炉水砕
スラグの組成とは全く異なるものである。また、ＣＡＳ
ガラスは、アルミナセメントの組成とも全く異なるもの
である。即ち、通常のアルミナセメントのＳｉＯ２量は
５重量％未満であり〔笠井順一、コンクリート工学、第
２２巻、第８号、第６７頁（１９８４）〕、さらに、ガ
ラス化率は２５％を越えることはない〔１９６４年、ロ
ンドン市アカデミック　　プレス　　インコーポレーテ
ッド　　リミテッド発行、Ｈ．Ｆ．Ｗ．Ｔａｙｌｏｒ著
、ザ　　ケミストリー　　オブ　　セメント（Ｔｈｅ　
Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｃｅｍｅｎｔ）、第２巻、
第１６頁〕。

【００１４】本発明に係るＣＡＳガラス製造用原料とし
ては、ＣａＯ質原料、Ａｌ２Ｏ３質原料、及びＳｉＯ２
質原料が挙げられる。ＣａＯ質原料としては、生石灰、
消石灰、及び石灰石等が、また、Ａｌ２Ｏ３質原料とし
ては、アルミナ、ボーキサイト、ダイアスポア、長石、
及び粘土等が、さらには、ＳｉＯ２質原料としては、ケ
イ砂、白土、及びケイ藻土等が使用可能である。また、
比較的安価な高炉スラグに、ＣａＯ質原料とＡｌ２Ｏ３
質原料を補うことも可能である。本発明に係るＣＡＳガラスは、以上のＣａＯ質原料、Ａ
ｌ２Ｏ３質原料、及びＳｉＯ２質原料を所定の割合で配
合し、直接通電式溶融炉や高周波炉などを用いて溶融し
、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などにより製造され
る。さらには、ロータリーキルンで溶融し、急冷するこ
とによっても製造することが可能である。ＣＡＳガラス
の粉末度は細かければ細かいほど反応性が向上するので
好ましく、特に、ブレーン比表面積で３，０００ｃｍ２
／ｇ以上が好ましい。

【００１５】本発明に係る無機硫酸塩とは、アルカリ金
属又はアルカリ土類金属の硫酸塩であり、そのうち無水
、半水並びに二水の硫酸カルシウムが好ましく、中でも
ＩＩ型無水セッコウが特に好ましい。無機硫酸塩の粉末
度は、ブレーン比表面積で３，０００ｃｍ２／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、５０〜３００重量部が好ましく、１００〜２００
重量部がより好ましい。５０重量部未満では強度発現の
面で好ましくなく、３００重量部を越えるとクラックが
発生するなど長期的な安定性の面から好ましくない。

【００１６】本発明では、ＣＡＳガラスと無機硫酸塩を
急硬材として使用する。急硬材の使用量は、カルシウム
サルフォアルミネート１００重量部に対して、５０〜２
，０００重量部が好ましく、この範囲以外では強度発現
性や寸法安定性などの面で好ましくない。

【００１７】本発明では、セメント組成物の粘性を増大
させ、セメント組成物中の遊離水の上昇、即ち、ブリー
ジングを防止する効果を有する面から、有機系糊剤を使
用することは好ましい。ここで、有機系糊剤としては、
エチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチ
ルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、アルギン
酸、カラギーナン、アラビアガムなどの天然水溶性高分
子、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、
ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリビ
ニルピロリドン等の合成水溶性高分子などの使用が可能
である。有機系糊剤の使用量は、カルシウムサルフォア
ルミネート１００重量部に対して、０．１〜２重量部が
好ましい。０．１重量部未満ではブリージング防止効果
が十分でなく、２重量部を越えると、強度発現に悪影響
を与える傾向がある。

【００１８】また、本発明では、セメントペーストやモ
ルタルを型枠に打ち込んでからガスを発生させ、気泡コ
ンクリートとする面から発泡剤を使用することは好まし
い。発泡剤は、本発明のセメント組成物中に独立気泡を
生成し、気泡によるベアリング効果によって、流動性や
充填性を高め、打設後の表面沈下やブリージングを防止
する効果がある。ここで、発泡剤としては、セメント中
のアルカリと反応して水素を発生するアルミニウム、亜
鉛、及びバリウム等の金属粉、酸素を発生する過酸化水
素と酸化剤、アセチレンを発生するカーバイトと水、炭
酸ガスを発生する炭酸ナトリウムと塩酸、及びアンモニ
アを発生する塩化アンモニウムと水酸化カルシウム等が
挙げられ、いずれも使用可能であるが、金属アルミニウ
ム粉末の使用がより好ましい。発泡剤の使用量は、カル
シウムサルフォアルミネート１００重量部に対して、０
．０１〜０．５重量部が好ましい。０．０１重量部未満
では効果が少なく、０．５重量部を越えると強度が低下
する傾向がある。

【００１９】さらに、本発明では、分散剤を使用するこ
とが可能である。分散剤は、本発明のセメント組成物の
作業性や流動性を改良するために使用されるものであり
、その主成分の化学的組成から、 ■リグニンスルホン酸塩又はその誘導体。 ■オキシ有機酸。 ■アルキルアリルスルホン酸塩。 ■ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル。 ■ポリオール複合体。 ■高級多価アルコールのスルホン酸塩。 ■縮合リン酸塩。等に分類され、いずれも使用可能であり、市販品も容易
に入手可能である。分散剤の使用量は、カルシウムサル
フォアルミネート１００重量部に対して、１〜１０重量
部であり、１重量部未満では分散効果が少なく、１０重
量部を越えると、強度が低下する傾向がある。

【００２０】以上セメント混和材の粉末度は、ブレーン
比表面積で３，０００ｃｍ２／ｇもあれば十分であるが
、４，０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましい。セメント混和
材の使用量は、使用目的によって異なり、特に制限され
るものではないが、セメント１００重量部に対して、５
〜５０重量部が好ましい。

【００２１】ここで、本発明に係るセメントとしては、
各種ポルトランドセメントや、それらに高炉スラグ、フ
ライアッシュ又はシリカを混合した各種混合セメント、
さらには、中庸熱セメント、白色セメント、及びコロイ
ドセメント等の特殊セメント等が挙げられる。

【００２２】本発明において、ＣＡＳガラスと無機硫酸
塩を、カルシウムサルフォアルミネートとセメントに混
和したとき、凝結が極めて短時間に開始することがある
が、このような場合には、セメントの凝結遅延作用を有
する凝結調整剤の使用が好ましい。ここで、凝結調整剤
としては、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、コハク酸、
及びマレイン酸等の有機酸又はそれらの塩類、さらに、
それらと炭酸ナトリウムや炭酸カリウムなどの炭酸アル
カリの混合物が使用可能である。凝結調整剤の使用量は
、施工現場での適度な作業時間は通常２０〜２４０分程
度であり、この作業時間を得る面から、ＣＡＳガラス１
００重量部に対して、１〜３０重量部程度が好ましい。

【００２３】さらに、本発明においては、モルタルやコ
ンクリートに通常使用される他の混和材料を併用するこ
とも可能である。他の混和材料としては、例えば、骨材
、鋼繊維等の繊維類、ポリマーエマルジョンやラテック
ス、シリコーン樹脂などの撥水剤、着色剤、ＡＥ剤、防
錆剤、メチルセルロースなどの保水剤、塩化カルシウム
やケイ酸ナトリウムなどの防水剤、水酸化カルシウムな
どのカルシウム塩、並びに防凍剤等が挙げられ、その中
の一種又は二種以上を、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可能である。

【００２４】本発明のセメント混和材やセメント組成物
の混合装置は、特に制限されるものではないが、例えば
、傾胴ミキサー、千代田技研工業社製のオムニミキサー
、Ｖ型ミキサー、ヘンシェルミキサー、及びナウターミ
キサー等の既存のいかなる撹拌装置も使用可能である。

【００２５】また、各材料の混合方法は特に制限される
ものではなく、各々の材料を施工時に混合してもよく、
予め一部もしくは全部を混合しておくことも可能である
。

【００２６】

【実施例】以下、本発明をさらに詳しく説明する。

【００２７】実施例１水／セメント組成物比を４０％とし、セメント１００重
量部と、表１に示す配合のセメント混和材２５重量部を
配合してセメントペーストを調製し、作業時間、フロー
値、ブリージング率、沈下率、圧縮強度、及び長さ変化
率を測定した。使用材料と試験方法は次の通りである。結果を表１に併記する。

【００２８】

【表１】

【００２９】＜使用材料＞セメント　　：電気化学工業社製、普通ポルトランドセ
メントカルシウムサルフォアルミネート：電気化学工業社製商
品名「デンカＣＳＡ」、ブレーン比表面積９，８００ｃ
ｍ２／ｇ、組成を表２に示す。ＣＡＳガラスＡ：ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２の重量
比は５０／４０／１０、ガラス化率１００％、ブレーン
比表面積４，０００ｃｍ２／ｇ〃　　Ｂ：ＣａＯ／Ａｌ
２Ｏ３／ＳｉＯ２＝４０／４０／２０、ガラス化率１０
０％、ブレーン比表面積４，５００ｃｍ２／ｇ〃　　Ｃ
：ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２＝３０／４５／２５、
ガラス化率１００％、ブレーン比表面積４，９００ｃｍ
２／ｇ無機硫酸塩：ＩＩ型無水セッコウ、ブレーン比表
面積５，９００ｃｍ２／ｇ有機系糊剤：信越化学工業社製商品名「メトローズＳＭ
１５００」発泡剤　　　　：アルミニウム粉末、試薬分散剤　　　
　：リグニンスルホン酸ナトリウム、試薬凝結調整剤：
電気化学工業社製商品名「デンカＥＳセッター」主成分
オキシカルボン酸

【００３０】

【表２】

【００３１】＜試験方法＞作業時間　　：吐出口φ１４ｍｍのＪロートによる流下
値が、配合直後の値の１．５倍になる時間フロー値　　：ＪＩＳ　Ｒ　５２０１に準じて測定ブリ
ージング率：ＪＩＳ　Ａ　１１２３に準じて測定沈下率
　　　　：直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍのステンレス製円
筒内にセメントペーストを充填し、直ちに表面仕上げを
行い、セメントペースト容器上端を零点として、セメン
トペースト充填２４時間後のセメントペースト面の沈下
をマイクロメータにより５点測定しその平均沈下率を求
めた。圧縮強度　　：ＪＩＳ　Ｒ　５２０１に準じて測定、養
生条件は、２０℃、６５％ＲＨ長さ変化率：ＪＩＳ　Ａ　６２０２のダイヤルゲージ法
により測定。供試体は４×４×１６ｃｍであり、１日後
に脱型して基長を測定。養生は２０℃、６５ＲＨ％。

【００３２】実施例２ＣＡＳガラスＡ５００重量部と無機硫酸塩５００重量部
からなる急硬材の使用量を表３のように変化したこと以
外は実施例１と同様に行なった。結果を表３に併記する
。

【００３３】

【表３】

【００３４】実施例３セメント１００重量部に対して、カルシウムサルフォア
ルミネート１００重量部、ＣＡＳガラスＡ５００重量部
、無機硫酸塩５００重量部、及び表４に示す配合からな
るセメント混和材を２５重量部と凝結調整剤１０重量部
を配合したこと以外は実施例１と同様に行なった。結果
を表４に併記する。

【００３５】

【表４】

【００３６】実施例４カルシウムサルフォアルミネート１００重量部、ＣＡＳ
ガラスＡ５００重量部、無機硫酸塩５００重量部、有機
系糊剤０．５重量部、発泡剤０．２重量部、及び分散剤
７重量部からなるセメント混和材の量を表５のように変
化したこと以外は実施例３と同様に行なった。結果を表
５に併記する。

【００３７】

【表５】

【００３８】

【発明の効果】本発明のセメント混和材を使用すること
によって、早期の強度発現性に優れ、作業時間や強度発
現が温度の影響を受けにくく、現場での施工管理の容易
なグラウト用セメント組成物が得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　カルシウムサルフォアルミネート、ア
ルミノケイ酸カルシウムガラス、及び無機硫酸塩を有効
成分とするセメント混和材。
【請求項２】　　セメントと、請求項１記載のセメント
混和材を含有してなるセメント組成物。