JPH0512295B2 - - Google Patents
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- JPH0512295B2 JPH0512295B2 JP22171389A JP22171389A JPH0512295B2 JP H0512295 B2 JPH0512295 B2 JP H0512295B2 JP 22171389 A JP22171389 A JP 22171389A JP 22171389 A JP22171389 A JP 22171389A JP H0512295 B2 JPH0512295 B2 JP H0512295B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
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- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、コンクリートの他、モルタルやセメ
ントが主たる使途となるコンクリート混和剤に関
し、特にコンクリートやモルタル等の機械的強度
および防水性を向上させるのに用いられるコンク
リート混和剤とその製造方法に関しての提案であ
る。 かかるコンクリート混和剤は、コンクリートの
他、モルタルやセメントに添加して所要の性質を
付与したり改善するために用いられる。なかでも
防水性混和剤（以下は単に「防水剤」という）
は、セメントの水和反応を促進することにより、
セメントゲルによる空隙の充填作用およびモルタ
ルやコンクリート内部に不透水性または撥水性を
有する層または膜を形成する作用により、モルタ
ルやコンクリートの吸水と透水を妨げる機能を有
する材料として使用されている。 〔従来の技術〕 従来、前記防水剤としては、天然に産出する白
土や粘土等のポゾラン質物質、あるいは火力発電
所で副生するフライアツシユ、フエロシリコン製
造時に副生する微粒子状シリカヒユーム、塩化カ
ルシウム、けい酸ナトリウム、高級脂肪酸、流動
パラフイン（パラフインエマルジヨン）、水溶性
ポリマー等が使用されていた。 〔発明が解決しようとする課題〕 上掲の従来使用されている透水性を減少させる
混合剤のうち、天然に産出する白土、粘板岩等の
ポゾラン質物質は、天然品であるために、物理
的、化学的性質にバラツキが多く、モルタル、コ
ンクリートに添加した場合の効果が一定しないの
で、予め性状についての試験を行つてから使用し
なければならないという問題点があつた。これに
は、例えば同一鉱山でも少し鉱区が変わると性質
が変化するというような例さえもある。 また、前記フライアツシユの場合、反応速度が
遅く、効果が顕れるのに数カ月を要し、一方前記
シリカヒユームは防水剤としての性能には優れて
いるものの、供給源が乏しいことと価格が高いと
いう問題点があつた。 さらに、塩化カルシウムやけい酸ナトリウム等
の場合、防水性は示すものの価格が高く、かつモ
ルタルやコンクリートの強度が低下するという問
題点があつた。 本発明は、上述の如き従来各防水剤が抱えてい
る問題点を克服することを目指し、特にモルタル
やコンクリートの機械的強度および不透水性の向
上に有効で、アルカリ骨材反応の防止にも効果を
示すコンクリート混和剤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〕 上掲の目的は次の事項を骨子とする手段の採用
により確実に実現される。すなわち、本発明は、
可溶性シリカを含有するけい酸含有物質の表面
に、けい酸アルカリを酸で中和反応させることに
よつて得られるけい酸ゾル及び／またはけい酸ゲ
ルのコーテイング層を有し、さらにそのコーテイ
ング層の表面に微粒子状けい酸を付着させてなる
コンクリート混和剤、 を提案する。 〔作用〕 本発明混和剤の主体となる“可溶性シリカを含
有するけい酸含有物質”は、白土等のポゾラン質
天然鉱物や粘土、フライアツシユ、シリカ含有鉱
滓等で、使用時の粒径は平均粒径で好ましくは１
〜100μm程度のものである。通常、天然鉱物はそ
のまま使用できるが、必要に応じ粉砕する。また
部分的には非晶質高シリカ（可溶性シリカの多い
もの）がよい。いわゆる、シリカ含有量の多い高
シリカ系混和剤は、コンクリートの強度を高めか
つ耐水性を増加させるからである。 その理由は、この混和剤に含まれる非晶質シリ
カ（可溶性シリカ）がコンクリート中の遊離CaO
と結合し、lCaO・mSiO2・nH2Ｏなる不溶性の
安定な物質を作り（ポラゾン反応という）これが
コンクリート粒子相互間に強く結びつき、その結
果、強度を上昇させると共に、この安定物質が、
水がぬけた後のブリージングなどによる空隙を減
少させることにより、その空隙が充填された緻密
なコンクリートとなることから、不透水性が増す
と考えられている。 しかし、このポラゾン反応は、天然に含まれる
アモルフアスシリカ、フライアツシユや鉱滓中の
シリカでは、非常に遅く、完全に反応させるには
ある程度の温度と長い時間が必要で改善が望まれ
ている。 一方、防水剤として用いられるけい酸アルカリ
（けい酸ソーダ）もコンクリートに混入すれば、
けい酸ソーダ（mNa2Ｏ・nSiO2）中のNa2Ｏの
部分がCaOと置換し、不溶性のmCaO・nSiO2が
でき、アルカリが遊離してアルカリ骨材反応を招
いてコンクリートを崩壊させるので、コンクリー
ト用としては好ましくない。 そこで、本発明者らは、前記けい酸物質のもつ
特性およびけい酸ソーダのもつ上述した隘路を解
決すべく研究したところ、けい酸アルカリを無機
酸（例えば硫酸、塩酸等）あるいは有機酸で中和
し、予めあるいは後発的に活性なゾルまたはゲル
状のシリカを調整し、これを天然のポラゾン系物
質、フライアツシユ、あるいは鉱滓の表面に、コ
ーテイングし、さらにその表面に、ホワイトカー
ボンやシリカヒユームなどの微粒子状（約10〜
20μm）非晶質のけい酸（シリカ）を付着（まぶ
す）すると、良い結果が得られることを知見した
のである。そして、こうして得られた混和材を添
加して得られたコンクリートは、非晶質シリカを
付着しないものに比べると、強度も大きくかつ不
透水性にも優れたものになることが判つた。 けい酸アルカリの中和工程で生成するゾルやゲ
ルは、コロイド粒子から構成されているが、この
コロイド粒子の表面は多量のシラノール基（−Si
−OH）を保有している。そこで、このゾルやゲ
ルによつてポラゾン等のシリカ含有物質の表面に
コーテイングすると、その表面が活性化されるの
である。なお、かかるシラノール基は加熱（特に
200℃を超える温度）されると脱水反応を起こし
て、化学的活性の小さいシロキサン結合（Si−Ｏ
−Si）に変化するので、乾燥処理は200℃以下で
行うことが望ましい。 要するに、本発明は、可溶性シリカを含むシリ
カ含有物質の表面に、けい酸のゾルおよび／また
はゲルのコーテイング層を形成し、さらにその表
面に非晶質シリカを付着させてなる点に特徴を有
するが、上記コーテイング層を形成するためのコ
ーテイング剤（予め調整しておく）としては、け
い酸アルカリを硫酸や塩酸、硝酸、燐酸等の無機
酸または有機酸で中和したものを用いる。 上述のようにして中和した前記コーテイング剤
のPHは、９〜４程度（９：ゾル７ゲル：４）
とする。また、このコーテイング剤の濃度は、次
に行う表面コーテイングを考慮して、好ましくは
コーテイングに適するシリカゾルとするのがよい
が、シリカゲルであつても混合機を用いれば充分
均一に表面コーテイングができる。なお、このコ
ーテイング後の製品の乾燥は、表面状態より考え
200℃以下で乾燥するのが望ましい。 かかる表面コーテイングの方法としては、上述
の方式の他に、まずシリカ含有物質に所定量のけ
い酸アルカリを混合し、引続き上記と同じ酸を添
加して中和してもよく、コンクリート混和剤とし
て同一の効果を発揮する。 本発明において、けい酸アルカリとシリカ含有
物質との混合割合は次のように考えられる。すな
わち、シリカ含有物質に対し、けい酸アルカリの
量が0.1wt％以下では効果がなく、一方、40wt％
以上では添加の効果が限界となり、高価となる。
セメントに適用する場合、20wt％程度が上限添
加量として適当である。 〔実施例〕 本発明例としては、まず天然産のけい酸白土
（全シリカ：71.5％、可溶性シリカ：47.3％、平
均粒子径：10μm）に、JIS ３号水ガラスを10倍
量の水で希釈し硫酸でPH７まで中和して得られた
ゲルを、前記白土100部に対し、水ガラス量にし
て2.5部（試料Ａ）および５部（試料Ｂ）混合し、
100℃で乾燥し、解砕して供試料（サンプル）と
した。 次に、白土100部に対し水で10倍に希釈したJIS
３ガラスを水ガラス等で2.5部（試料Ｃ）および
5.0部（試料Ｄ）混合し、PH７まで中和するに必
要な硫酸（10％硫酸）を加えて混合したのち乾
燥、解砕してサンプルとした。 また、上記けい酸白土に代えて、フライアツシ
ユ（全シリカ58.6％、可溶性シリカ33.7％、平均
粒子径23μm）を用いたものをサンプルＥ，Ｆと
し、 さらに、試料Ａに、白土にシリカヒユーム（全
シリカ：90.7％、可溶性シリカ72.4％、平均粒子
径0.3μm）を添加、混合したものを、それぞれサ
ンプルＧ，Ｈ，Ｉ（本発明品）とし、 試料Ｅにシリカヒユームを添加したものをそれ
ぞれサンプルＪ，Ｋ，Ｌ（本発明品）とした。 また、従来技術としては、未処理のけい酸白土
を用いた例をＭとし、未処理のフライアツシユを
用いた例をＮとした。 第１表に示した上記各サンプル（Ａ〜Ｎ）につ
いて、JIS A1404建築用セメント防水剤の試験方
法に従つて、モルタルに添加したときの圧縮強さ
と透水量について試験結果を第２表に示す。 この表から判るように、例えばテストNo.9に
ついて見ると、従来品であるテストNo.15に比べ
て、６ヶ月経過後の圧縮強さは26kgf／cm2も高い
値を示し、また透水量も６ｇも低くなつており、
強度および防水性とも本発明混和剤の方が良い結
果を示した。 また、サンプルＡ〜Ｆと比較しても、強度、透
水性がともに優れることがわかつた。
ントが主たる使途となるコンクリート混和剤に関
し、特にコンクリートやモルタル等の機械的強度
および防水性を向上させるのに用いられるコンク
リート混和剤とその製造方法に関しての提案であ
る。 かかるコンクリート混和剤は、コンクリートの
他、モルタルやセメントに添加して所要の性質を
付与したり改善するために用いられる。なかでも
防水性混和剤（以下は単に「防水剤」という）
は、セメントの水和反応を促進することにより、
セメントゲルによる空隙の充填作用およびモルタ
ルやコンクリート内部に不透水性または撥水性を
有する層または膜を形成する作用により、モルタ
ルやコンクリートの吸水と透水を妨げる機能を有
する材料として使用されている。 〔従来の技術〕 従来、前記防水剤としては、天然に産出する白
土や粘土等のポゾラン質物質、あるいは火力発電
所で副生するフライアツシユ、フエロシリコン製
造時に副生する微粒子状シリカヒユーム、塩化カ
ルシウム、けい酸ナトリウム、高級脂肪酸、流動
パラフイン（パラフインエマルジヨン）、水溶性
ポリマー等が使用されていた。 〔発明が解決しようとする課題〕 上掲の従来使用されている透水性を減少させる
混合剤のうち、天然に産出する白土、粘板岩等の
ポゾラン質物質は、天然品であるために、物理
的、化学的性質にバラツキが多く、モルタル、コ
ンクリートに添加した場合の効果が一定しないの
で、予め性状についての試験を行つてから使用し
なければならないという問題点があつた。これに
は、例えば同一鉱山でも少し鉱区が変わると性質
が変化するというような例さえもある。 また、前記フライアツシユの場合、反応速度が
遅く、効果が顕れるのに数カ月を要し、一方前記
シリカヒユームは防水剤としての性能には優れて
いるものの、供給源が乏しいことと価格が高いと
いう問題点があつた。 さらに、塩化カルシウムやけい酸ナトリウム等
の場合、防水性は示すものの価格が高く、かつモ
ルタルやコンクリートの強度が低下するという問
題点があつた。 本発明は、上述の如き従来各防水剤が抱えてい
る問題点を克服することを目指し、特にモルタル
やコンクリートの機械的強度および不透水性の向
上に有効で、アルカリ骨材反応の防止にも効果を
示すコンクリート混和剤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〕 上掲の目的は次の事項を骨子とする手段の採用
により確実に実現される。すなわち、本発明は、
可溶性シリカを含有するけい酸含有物質の表面
に、けい酸アルカリを酸で中和反応させることに
よつて得られるけい酸ゾル及び／またはけい酸ゲ
ルのコーテイング層を有し、さらにそのコーテイ
ング層の表面に微粒子状けい酸を付着させてなる
コンクリート混和剤、 を提案する。 〔作用〕 本発明混和剤の主体となる“可溶性シリカを含
有するけい酸含有物質”は、白土等のポゾラン質
天然鉱物や粘土、フライアツシユ、シリカ含有鉱
滓等で、使用時の粒径は平均粒径で好ましくは１
〜100μm程度のものである。通常、天然鉱物はそ
のまま使用できるが、必要に応じ粉砕する。また
部分的には非晶質高シリカ（可溶性シリカの多い
もの）がよい。いわゆる、シリカ含有量の多い高
シリカ系混和剤は、コンクリートの強度を高めか
つ耐水性を増加させるからである。 その理由は、この混和剤に含まれる非晶質シリ
カ（可溶性シリカ）がコンクリート中の遊離CaO
と結合し、lCaO・mSiO2・nH2Ｏなる不溶性の
安定な物質を作り（ポラゾン反応という）これが
コンクリート粒子相互間に強く結びつき、その結
果、強度を上昇させると共に、この安定物質が、
水がぬけた後のブリージングなどによる空隙を減
少させることにより、その空隙が充填された緻密
なコンクリートとなることから、不透水性が増す
と考えられている。 しかし、このポラゾン反応は、天然に含まれる
アモルフアスシリカ、フライアツシユや鉱滓中の
シリカでは、非常に遅く、完全に反応させるには
ある程度の温度と長い時間が必要で改善が望まれ
ている。 一方、防水剤として用いられるけい酸アルカリ
（けい酸ソーダ）もコンクリートに混入すれば、
けい酸ソーダ（mNa2Ｏ・nSiO2）中のNa2Ｏの
部分がCaOと置換し、不溶性のmCaO・nSiO2が
でき、アルカリが遊離してアルカリ骨材反応を招
いてコンクリートを崩壊させるので、コンクリー
ト用としては好ましくない。 そこで、本発明者らは、前記けい酸物質のもつ
特性およびけい酸ソーダのもつ上述した隘路を解
決すべく研究したところ、けい酸アルカリを無機
酸（例えば硫酸、塩酸等）あるいは有機酸で中和
し、予めあるいは後発的に活性なゾルまたはゲル
状のシリカを調整し、これを天然のポラゾン系物
質、フライアツシユ、あるいは鉱滓の表面に、コ
ーテイングし、さらにその表面に、ホワイトカー
ボンやシリカヒユームなどの微粒子状（約10〜
20μm）非晶質のけい酸（シリカ）を付着（まぶ
す）すると、良い結果が得られることを知見した
のである。そして、こうして得られた混和材を添
加して得られたコンクリートは、非晶質シリカを
付着しないものに比べると、強度も大きくかつ不
透水性にも優れたものになることが判つた。 けい酸アルカリの中和工程で生成するゾルやゲ
ルは、コロイド粒子から構成されているが、この
コロイド粒子の表面は多量のシラノール基（−Si
−OH）を保有している。そこで、このゾルやゲ
ルによつてポラゾン等のシリカ含有物質の表面に
コーテイングすると、その表面が活性化されるの
である。なお、かかるシラノール基は加熱（特に
200℃を超える温度）されると脱水反応を起こし
て、化学的活性の小さいシロキサン結合（Si−Ｏ
−Si）に変化するので、乾燥処理は200℃以下で
行うことが望ましい。 要するに、本発明は、可溶性シリカを含むシリ
カ含有物質の表面に、けい酸のゾルおよび／また
はゲルのコーテイング層を形成し、さらにその表
面に非晶質シリカを付着させてなる点に特徴を有
するが、上記コーテイング層を形成するためのコ
ーテイング剤（予め調整しておく）としては、け
い酸アルカリを硫酸や塩酸、硝酸、燐酸等の無機
酸または有機酸で中和したものを用いる。 上述のようにして中和した前記コーテイング剤
のPHは、９〜４程度（９：ゾル７ゲル：４）
とする。また、このコーテイング剤の濃度は、次
に行う表面コーテイングを考慮して、好ましくは
コーテイングに適するシリカゾルとするのがよい
が、シリカゲルであつても混合機を用いれば充分
均一に表面コーテイングができる。なお、このコ
ーテイング後の製品の乾燥は、表面状態より考え
200℃以下で乾燥するのが望ましい。 かかる表面コーテイングの方法としては、上述
の方式の他に、まずシリカ含有物質に所定量のけ
い酸アルカリを混合し、引続き上記と同じ酸を添
加して中和してもよく、コンクリート混和剤とし
て同一の効果を発揮する。 本発明において、けい酸アルカリとシリカ含有
物質との混合割合は次のように考えられる。すな
わち、シリカ含有物質に対し、けい酸アルカリの
量が0.1wt％以下では効果がなく、一方、40wt％
以上では添加の効果が限界となり、高価となる。
セメントに適用する場合、20wt％程度が上限添
加量として適当である。 〔実施例〕 本発明例としては、まず天然産のけい酸白土
（全シリカ：71.5％、可溶性シリカ：47.3％、平
均粒子径：10μm）に、JIS ３号水ガラスを10倍
量の水で希釈し硫酸でPH７まで中和して得られた
ゲルを、前記白土100部に対し、水ガラス量にし
て2.5部（試料Ａ）および５部（試料Ｂ）混合し、
100℃で乾燥し、解砕して供試料（サンプル）と
した。 次に、白土100部に対し水で10倍に希釈したJIS
３ガラスを水ガラス等で2.5部（試料Ｃ）および
5.0部（試料Ｄ）混合し、PH７まで中和するに必
要な硫酸（10％硫酸）を加えて混合したのち乾
燥、解砕してサンプルとした。 また、上記けい酸白土に代えて、フライアツシ
ユ（全シリカ58.6％、可溶性シリカ33.7％、平均
粒子径23μm）を用いたものをサンプルＥ，Ｆと
し、 さらに、試料Ａに、白土にシリカヒユーム（全
シリカ：90.7％、可溶性シリカ72.4％、平均粒子
径0.3μm）を添加、混合したものを、それぞれサ
ンプルＧ，Ｈ，Ｉ（本発明品）とし、 試料Ｅにシリカヒユームを添加したものをそれ
ぞれサンプルＪ，Ｋ，Ｌ（本発明品）とした。 また、従来技術としては、未処理のけい酸白土
を用いた例をＭとし、未処理のフライアツシユを
用いた例をＮとした。 第１表に示した上記各サンプル（Ａ〜Ｎ）につ
いて、JIS A1404建築用セメント防水剤の試験方
法に従つて、モルタルに添加したときの圧縮強さ
と透水量について試験結果を第２表に示す。 この表から判るように、例えばテストNo.9に
ついて見ると、従来品であるテストNo.15に比べ
て、６ヶ月経過後の圧縮強さは26kgf／cm2も高い
値を示し、また透水量も６ｇも低くなつており、
強度および防水性とも本発明混和剤の方が良い結
果を示した。 また、サンプルＡ〜Ｆと比較しても、強度、透
水性がともに優れることがわかつた。
【表】
【表】
【表】
以上説明したように本発明によれば、得られた
混和剤をコンクリートに適用した場合、まず、表
面に付着した非晶質シリカとコーテイングされた
活性なシリカがポラゾン反応をし、強度と透水性
を向上させると共に、核になつているシリカ含有
物質も長期にわたつて反応をするから、短期から
長期にわたつて強固で耐水性のあるコンクリート
が得られる。
混和剤をコンクリートに適用した場合、まず、表
面に付着した非晶質シリカとコーテイングされた
活性なシリカがポラゾン反応をし、強度と透水性
を向上させると共に、核になつているシリカ含有
物質も長期にわたつて反応をするから、短期から
長期にわたつて強固で耐水性のあるコンクリート
が得られる。
Claims (1)
- １ 可溶性シリカを含有するけい酸含有物質の表
面に、けい酸ゾル及び／またはけい酸ゲルのコー
テイング層を有し、さらにそのコーテイング層の
その表面に微粒子状けい酸を付着させてなるコン
クリート混和剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22171389A JPH02180738A (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | コンクリート混和剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22171389A JPH02180738A (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | コンクリート混和剤 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14135286A Division JPS632845A (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | コンクリート混和剤及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02180738A JPH02180738A (ja) | 1990-07-13 |
| JPH0512295B2 true JPH0512295B2 (ja) | 1993-02-17 |
Family
ID=16771102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22171389A Granted JPH02180738A (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | コンクリート混和剤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02180738A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002121053A (ja) * | 2000-10-11 | 2002-04-23 | Koyu Sangyo Kk | セメント、コンクリート混和材及びその製造方法 |
| JP7059061B2 (ja) * | 2018-03-20 | 2022-04-25 | 日本国土開発株式会社 | コンクリート構造物の製造方法 |
-
1989
- 1989-08-30 JP JP22171389A patent/JPH02180738A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02180738A (ja) | 1990-07-13 |
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