JPH08104556A - セメント急結材及びセメント組成物 - Google Patents
セメント急結材及びセメント組成物Info
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- JPH08104556A JPH08104556A JP7203683A JP20368395A JPH08104556A JP H08104556 A JPH08104556 A JP H08104556A JP 7203683 A JP7203683 A JP 7203683A JP 20368395 A JP20368395 A JP 20368395A JP H08104556 A JPH08104556 A JP H08104556A
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- On-Site Construction Work That Accompanies The Preparation And Application Of Concrete (AREA)
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Abstract
効果が高い、経済的な、トンネルの吹付コンクリートや
湧水の止水モルタルなど、土木・建築業界で使用するセ
メント急結材及びセメント組成物を提供すること。 【解決手段】 CaO/Al2O3モル比2.7〜3.5でSiO2含有量
6〜15重量%の非晶質カルシウムアルミネートシリケー
ト、CaO/Al2O3モル比2.5〜3.5で、B2O3含有量5〜20重
量%の非晶質カルシウムアルミネートボレートとP2O5含
有量5〜20重量%の非晶質カルシウムアルミネートホス
フェートからなる群の一種又は二種以上の非晶質物質を
含有するセメント急結材を、さらに無機塩類を含有する
セメント急結材、セメントと該セメント急結材を含有す
るセメント組成物を構成とする。
Description
業界において使用されるセメント急結材及びセメント組
成物に関する。
クリート(下地コンクリート)や湧水の止水モルタルにセ
メント急結材が使用されている。そして、セメント急結
材としては、炭酸ナトリウムとアルミン酸ナトリウムを
主成分とするものやカルシウムアルミネートを主成分と
するものなどが、セメントの凝結・硬化を促進し、初期
強度発現性が良好であるため、トンネルの吹付工法や湧
水の止水材料などに広く使用されていた(特開昭49−237
20号公報、特公昭56−27457号公報、及び特開昭62−297
248号公報)。
として使用する場合は、充分に地山との付着がとれずに
跳ね返り現象をおこす、いわゆるリバウンドの量をさら
に減少させること、また、湧水のあるトンネルにおい
て、湧水によって脱落することを防止するために必要な
急結性等の吹付性能を改善すること、並びに、寒冷地に
おいて、急結性状を向上することや強度発現性の低下を
抑制すること等のように、従来のセメント急結材の性能
をさらに改良したセメント急結材が要求されているのが
現状である。
れるアルカリ金属がアルカリ骨材反応の原因になること
から、また、アルカリ金属を含むセメント急結材を使用
すると、材齢1日の強度は良好であるが、材齢28日の強
度が30〜50%程度低下するという課題を有していること
から、アルカリ金属を含まないセメント急結材が提案さ
れた(特開昭58-69759号)。
いセメント急結材は、急結力が弱く、比較的多量に使用
しないと急結効果がないためにコスト高となり、また、
急結性状が悪く、リバウンド量を減少させること、湧水
に対する抵抗性を付与すること、並びに、低温時の凝結
性状や強度発現性の改善といった本発明の課題を達成で
きるものではなかった。
ルミン酸ナトリウムなどのアルカリ金属塩を含まないセ
メント急結材は実用化されていないのが実状であった。
検討を重ねた結果、特定のセメント急結材を使用するこ
とにより、前述の課題が解決されるとの知見を得て本発
明を完成するに至った。
l2O3モル比が2.7〜3.5、かつ、SiO2含有量が6〜15重量
%である非晶質カルシウムアルミネートシリケート、Ca
O/Al2O3モル比が2.5〜3.5、かつ、B2O3含有量が5〜20
重量%である非晶質カルシウムアルミネートボレート、
並びに、CaO/Al2O3モル比が2.5〜3.5、かつ、P2O5含有
量が5〜20重量%である非晶質カルシウムアルミネート
ホスフェートからなる群より選ばれた一種又は二種以上
の非晶質物質を含有してなるセメント急結材、さらに、
無機塩類を含有してなるセメント急結材であり、セメン
トと該セメント急結材とを含有してなるセメント組成物
である。
料、Al2O3原料、SiO2原料、B2O3原料、及びP2O5原料を
必要に応じ配合し、熱処理後冷却して製造されるもので
あって、CaO/Al2O3モル比が2.7〜3.5、かつ、SiO2含有
量が6〜15重量%である非晶質カルシウムアルミネート
シリケート(以下A−CASという)、CaO/Al2O3モル比
が2.5〜3.5、かつ、B2O3含有量が5〜20重量%である非
晶質カルシウムアルミネートボレート(以下A−CAB
という)、並びに、CaO/Al2O3モル比が2.5〜3.5、か
つ、P2O5含有量が5〜20重量%である非晶質カルシウム
アルミネートホスフェート(以下A−CAPという)から
なる群より選ばれた一種又は二種以上からなるもので、
急結性や強度発現性が良好であることからA−CASを
使用することが好ましい。
O3モル比2.7〜3.5であり、2.8〜3.2が好ましい。2.7未
満では急結性が悪くなる場合があり、3.5を超えると長
期耐久性が悪くなる場合がある。また、A−CASのSi
O2含有量は、6〜15重量%であり、7〜10重量%が好ま
しく、この範囲外では急結性が低下する場合がある。
は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含有量は5重量%未満であり、ガラス化率は25
%を超えることはない〔笠井順一、コンクリート工学、
第22巻、第8号、第67頁 1984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、ザ ケミストリー オブ セメント
(The Chemistry of Cement)、第2巻、第16頁 1964
年〕。
2.0であり、SiO2含有量が21.9重量%である2CaO・Al2O3・
SiO2、即ち、ゲーレナイトとは全く異なるものである。
PのCaO/Al2O3モル比は2.5〜3.5であり、2.8〜3.2が好
ましい。2.5未満では急結性が悪くなる場合があり、3.5
を超えると長期耐久性が低下する場合がある。また、A
−CAB又はA−CAPの、B2O3含有量又はP2O5含有量
は、5〜20重量%であり、7〜15重量%が好ましく、こ
の範囲外では急結性が低下する場合がある。
質である必要はなく、例えば、ガラス化率で50%程度以
上のものであり、70%以上のものが好ましい。
AS、A−CAB、及びA−CAPからなる群より選ば
れた一種又は二種以上の非晶質物質を1,000℃で3時間
加熱し、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S
oと非晶質物質中の結晶のメインピークの面積SからX
(%)=(1−S/So)×100の式に従って算出した。
限定されるものではなく、例えば、CaO原料としては消
石灰や石灰石粉末などが、Al2O3原料としてはボーキサ
イトやアルミ残灰などが、SiO2原料としては粘土質やケ
イ砂などが、B2O3原料としてはホウ砂やホウ酸又はその
塩などが、P2O5原料としてはピロリン酸カルシウム等の
リン酸塩やリン鉱石などが各々使用できる。
されるものではないが、例えば、電気炉などを使用して
溶融することが挙げられ、溶融時間も特に限定されるも
のではない。溶融物の冷却方法についても、特に限定さ
れるものではなく、例えば、水や高圧空気などによる急
冷法や、自然放冷による徐冷法などいずれの方法を用い
てクリンカーを製造することも可能である。
の存在も特に限定されるものではない。例えば、TiO2、
MgO、Fe2O3、Na2O、K2O、F2、及びSO3等の、さらに、A
−CASの場合はP2O5やB2O3の、A−CABの場合はSi
O2やP2O5の、A−CAPの場合はSiO2やB2O3の混入が予
想されるが、これらの存在は、クリンカー製造時の融点
を下げる効果があること、クリンカーの活性を高めるこ
となどから好ましく、本発明の目的を実質的に阻害しな
い範囲の量、例えば、Na2OやK2Oなどのアルカリ金属酸
化物の含有量が2重量%未満の範囲で、その他の酸化物
を含めた不純物の総量が10重量%未満の範囲では問題に
ならない。
ではないが、ブレーン値で3,000〜9,000cm2/g程度の範
囲のものが好ましい。3,000cm2/g程度未満では充分な急
結性が得られない場合があり、9,000cm2/g程度を超えて
も急結性や強度発現性のさらなる効果が期待できない場
合がある。
ば、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、及び
アルミン酸カルシウム等のアルミン酸塩、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、塩基性炭酸マグネ
シウム、重炭酸ナトリウム、及び重炭酸カリウム等の炭
酸塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸カルシウ
ム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、及び亜硝酸カ
ルシウム等の硝酸塩類、硫酸ナトリウム、硫酸カリウ
ム、硫酸アルミニウム、ミョウバン類、及び無水セッコ
ウや半水セッコウや二水セッコウのセッコウ類等の硫酸
塩、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸
カルシウム、チオ硫酸マグネシウム、及びチオ硫酸アル
ミニウム等のチオ硫酸塩、チオシアン酸ナトリウム、チ
オシアン酸カリウム、チオシアン酸カルシウム、チオシ
アン酸マグネシウム、及びチオシアン酸アルミニウム等
のチオシアン酸塩、並びに、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、水酸化カルシウム、及び水酸化マグネシウム
等の水酸化物等が挙げられ、使用する目的に応じてこれ
らのうちの一種又は二種以上を併用することが可能であ
る。特に、非晶質物質に、アルミン酸塩と炭酸塩とを併
用すると、急結性が良好で、初期の強度、例えば、材齢
1日までの強度発現性が良好なトンネル吹付材とするこ
とが可能であり、硝酸塩類を併用すると、寒冷地での急
結性状が良好なトンネル吹付材とすることが可能であ
る。また、ミョウバン類を併用すると、アルカリ性が低
く、安全性の高いトンネル吹付材が得られる。また、セ
ッコウ類を併用すると、強度発現性が良好なトンネル吹
付材が得られる。このうち、アルカリ金属以外の非アル
カリ金属の無機塩類は、アルカリ金属を含まないセメン
ト急結材とすることができ、アルカリ骨材反応の懸念が
なく、材齢28日の強度発現性が良好となる面からその使
用は好ましい。
ないが、ブレーン値で2,000〜9,000cm2/gが好ましい。
2,000cm2/g未満では急結性が悪くなる場合があり、9,00
0cm2/gを超えても急結性や強度発現性のさらなる効果が
期待できない場合がある。
種類によって一義的に決定されるものではないが、通
常、非晶質物質と無機塩類からなるセメント急結材100
重量部中、60重量部以下の範囲で使用することが好まし
く、40重量部以下の範囲で使用することがより好まし
い。無機塩類の使用量がこの範囲にないと急結性状や強
度発現性が悪くなる場合がある。
る目的や用途に依存するため、特に限定されるものでは
ないが、通常、ブレーン値で3,000〜9,000cm2/gが好ま
しい。3,000cm2/g未満では急結性が悪くなる場合があ
り、9,000cm2/gを超えて使用してもさらなる効果が期待
できない場合がある。
ントとセメント急結材からなる結合材100重量部中、3
〜15重量部が好ましく、5〜10重量部がより好ましい。
3重量部未満では急結性が充分ではなく、15重量部を越
えると長期耐久性が悪くなる場合がある。
早強、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これ
らポルトランドセメントにポゾラン物質を混合した各種
混合セメントなどが挙げられる。
他に、凝結調整剤、減水剤、高性能減水剤、AE剤、A
E減水剤、高性能AE減水剤、増粘剤、セメント膨張
材、防錆剤、防凍剤、砂や砂利などの骨材、高分子エマ
ルジョン、ベントナイトやモンモリロナイトなどの粘土
鉱物、ゼオライト、ハイドロタルサイト、及びハイドロ
カルマイト等のイオン交換体、並びに、シリカ質微粉末
等のうちの一種又は二種以上を本発明の目的を実質的に
阻害しない範囲で併用することが可能である。
を混合・混練する装置としては、既存のいかなる撹拌装
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、V型ミキサー、ヘンシェルミキサー、及びナウ
ターミキサー等が使用可能である。また、混合は、それ
ぞれの材料を施工時に混合してもよいし、あらかじめ一
部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
はなく、一般に行われる養生方法が適用可能である。
る。
用い、1,600℃で溶融した溶融物を高圧空気法で急冷し
てクリンカーを得た。得られたクリンカーを粉砕し、ブ
レーン値で5,000±200cm2/gに調整して表1に示す各種
A−CASを得た。A−CASの組成は化学分析により
求めた値であり、Na2OとK2Oの総量は1重量%未満であ
った。このA−CASをセメント急結材とし、セメント
とセメント急結材からなる結合材100重量部中、セメン
ト急結材を7重量部配合し、結合材/砂比1/2、水/
結合材比60%に調製したモルタルとした。このモルタル
の混練は、20℃で、セメント、砂、及び水を1分間高速
回転で練混ぜ、その後、30分練り置き、セメント急結材
を添加して10秒間混練した。調製したモルタルの凝結時
間と圧縮強度を測定し、結果を表1に併記する。
ム SiO2原料 :和光純薬工業社製試薬1級二酸化ケイ素 セメント :電気化学工業社製普通ポルトランドセメン
ト 砂 :新潟県姫川産川砂 水 :水道水
に準じて、500、2,000、及び4,000Psiに達する時間 圧縮強度 :4×4×16cmの供試体を作製し、JIS A 11
08に準じて材齢1日と28日の圧縮強度
ASを使用し、セメント急結材中の無機塩類aの使用量
を表2に示すように変化したこと以外は実施例1と同様
に行った。結果を表2に併記する。
トリウムの重量比65/35の混合品、ブレーン値3,480cm2
/g
ASを使用し、セメント急結材の使用量を表3に示すよ
うに変化したこと以外は実施例1と同様に行った。結果
を表3に併記する。
実施例1と同様に、CaO/Al2O3比が3.0で、SiO2含有量
が10重量%のA−CASを得た。A−CASの組成は化
学分析により求めた値であり、Na2OとK2Oの総量は1重
量%未満であった。このA−CASと、表4に示した各
種無機塩類を配合してセメント急結材としたこと以外は
実施例1と同様に行い、調製したモルタルの凝結時間と
圧縮強度を測定し、そのセメント急結材のpHも測定し
た。結果を表4に併記する。また、結合材100重量部中
のセメント急結材を7重量部とし、単位量が、結合材36
0kg/m3、粗骨材756kg/m3、細骨材1,130kg/m3、及び水16
2kg/m3の配合で、コンクリートを調製し、そのコンクリ
ートを内径3mの模擬トンネルに吹付け、そのリバウン
ド率を測定した。結果を表4に併記する。
トリウムの重量比85/15の混合品、ブレーン値3,510cm2
/g 無機塩類c:試薬1級のカリウムミョウバンを600℃で
1時間熱処理した焼成ミョウバン、ブレーン値3,800cm2
/g 無機塩類d:試薬1級アルミン酸ナトリウム/炭酸ナト
リウム/天然無水セッコウの重量比30/60/10の混合
品、ブレーン値3,250cm2/g 無機塩類e:試薬1級の炭酸ナトリウム、ブレーン値3,
060cm2/g 無機塩類f:市販天然無水セッコウ、ブレーン値6,050c
m2/g 無機塩類g:試薬1級炭酸カルシウム、ブレーン値5,55
0cm2/g 無機塩類h:試薬1級塩基性炭酸マグネシウム、ブレー
ン値4,250cm2/g 無機塩類i:試薬1級硝酸カルシウム、ブレーン値3,06
0cm2/g 無機塩類j:試薬1級水酸化カルシウム、ブレーン値4,
120cm2/g 市販急結材:秩父・小野田セメント社製商品名「小野田T
-Rock」主成分カルシウムアルミネート、ブレーン値4,40
0cm2/g 粗骨材 :新潟県姫川産川砂利、Gmax=10mm 細骨材 :新潟県姫川産川砂、5mm下
1分間撹拌して測定。 リバウンド率:(落下したコンクリート量/吹付けた全
コンクリート量)×100
ASと、無機塩類b又は無機塩類iを使用し、練り上が
り温度を5℃としたこと以外は実施例1と同様に行っ
た。結果を表5に示す。
30重量部とを配合し、ブレーン値4,500±200cm2/gのセ
メント急結材とし、結合材100重量部中のセメント急結
材を7重量部として、結合材/砂比1/2、水/結合材
比50%で、10秒間空練りし、その後、水を加え10秒間混
練し、練り上がり温度20℃に調整してモルタルとし、凝
結時間を測定したこと以外は実施例1と同様に行った。
結果を表6に併記する。
は実施例1と同様に行った。結果を表7に示す。なお、
A−CABの組成は化学分析により求めた値であり、Na
2OとK2Oの総量は1重量%未満であった。
ABを使用し、セメント急結材中の無機塩類aの使用量
を表8に示すように変化したこと以外は実施例7と同様
に行った。結果を表8に併記する。
ABを使用し、セメント急結材の使用量を表9に示すよ
うに変化したこと以外は実施例7と同様に行った。結果
を表9に併記する。
こと以外は実施例4と同様に行った。結果を表10に示
す。なお、A−CABの組成は化学分析により求めた値
であり、Na2OとK2Oの総量は1重量%未満であった。
ABと、無機塩類b又は無機塩類iを使用し、練り上が
り温度を5℃としたこと以外は実施例7と同様に行っ
た。結果を表11に示す。
同様に行った。結果を表12に併記する。
は実施例1と同様に行った。結果を表13に示す。な
お、A−CAPの組成は化学分析により求めた値であ
り、Na2OとK2Oの総量は1重量%未満であった。
シウム
APを使用し、セメント急結材中の無機塩類aの使用量
を表14に示すように変化したこと以外は実施例13と
同様に行った。結果を表14に併記する。
APを使用し、セメント急結材の使用量を表15に示す
ように変化したこと以外は実施例13と同様に行った。
結果を表15に併記する。
こと以外は実施例4と同様に行った。結果を表16に示
す。なお、A−CAPの組成は化学分析により求めた値
であり、Na2OとK2Oの総量は1重量%未満であった。
APと、無機塩類b又は無機塩類iを使用し、練り上が
り温度を5℃としたこと以外は実施例13と同様に行っ
た。結果を表17に示す。
同様に行った。結果を表18に併記する。
AS、CaO/Al2O3比が3.0で、B2O3含有量が10重量%の
A−CAB、並びに、CaO/Al2O3比が3.0で、P2O 5含有
量が10重量%のA−CAPを使用し、A−CAS、A−
CAB、及びA−CAPを表19に示すように併用した
こと以外は実施例1と同様に行った。結果を表19に併
記する。
Pの等量混合品
したこと以外は実施例19と同様に行った。結果を表2
0に示す。
により、急結性が良好である、湧水の止水効果が高い、
経済的である、低温での急結性が良好であるセメント組
成物が得られる等の効果を奏することができ、また、ア
ルカリ金属を含有しないセメント急結材とすることで、
アルカリ骨材反応を呈することがなく、かつ、長期強度
の伸びが良好となるセメント組成物が得られる等の効果
を奏する。
Claims (3)
- 【請求項1】 CaO/Al2O3モル比が2.7〜3.5、かつ、Si
O2含有量が6〜15重量%である非晶質カルシウムアルミ
ネートシリケート、CaO/Al2O3モル比が2.5〜3.5、か
つ、B2O3含有量が5〜20重量%である非晶質カルシウム
アルミネートボレート、並びに、CaO/Al2O3モル比が2.
5〜3.5、かつ、P2O5含有量が5〜20重量%である非晶質
カルシウムアルミネートホスフェートからなる群より選
ばれた一種又は二種以上の非晶質物質を含有してなるセ
メント急結材。 - 【請求項2】 請求項1記載の非晶質物質と、無機塩類
とを含有してなるセメント急結材。 - 【請求項3】 セメントと、請求項1又は2記載のセメ
ント急結材とを含有してなるセメント組成物。
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|---|---|---|---|
| JP20368395A JP3549632B2 (ja) | 1994-08-11 | 1995-08-09 | セメント急結材及びセメント組成物 |
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|---|---|---|---|
| JP18969694 | 1994-08-11 | ||
| JP6-189696 | 1994-08-11 | ||
| JP20368395A JP3549632B2 (ja) | 1994-08-11 | 1995-08-09 | セメント急結材及びセメント組成物 |
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|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3549632B2 (ja) |
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