JPH11100246A

JPH11100246A - 活性無機質粉体、及びセメント組成物

Info

Publication number: JPH11100246A
Application number: JP10020881A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kitamura; 真北村; Takeshi Inoue; 毅井上; Yasuhiro Nakatani; 康弘中谷; Takashi Sawara; 敬佐原
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1998-02-02
Publication date: 1999-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】カルシウムイオン及びアルミニウムイオンの
水への溶解性が制御された無機質粉体、並びに、凝結速
度及び硬化速度がともに速く、得られるセメント硬化体
の耐久性及び寸法安定性に優れたセメント組成物を提供
する。【解決手段】アルミニウム化合物、又はカルシウム化
合物の水への溶解性を、規制する５つの条件の少なくと
も一つの条件を満足するアルミニウム化合物とカルシウ
ム化合物からなり、アルミニウム／カルシウムのモル比
率が０．１〜１０であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カルシウムイオ
ン、アルミニウムイオンの水への溶解性が最適に制御さ
れた活性無機質粉体、並びに、凝結速度及び硬化速度が
ともに速く、得られるセメント硬化体の耐久性及び寸法
安定性に優れたセメント組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメントを用いて工事を行う場合に於い
ては、工期の短縮を図るために、凝結速度及び硬化速度
が共に速い速硬化性に優れたセメントが求められてい
る。特に、市街地に於ける道路工事や鉄道、航空関係設
備の補修等の緊急工事においては、工期の短縮を図るこ
とは重要である。又、セメントからなる工業製品を製造
する工場においても、出荷までの期間の短縮、養生設備
の簡略化等を図るために、速硬化性に優れたセメントが
望まれている。

【０００３】特開昭４７−３４５１９号公報には、エト
リンガイトを早期に形成することにより優れた速硬化性
を発揮する超速硬性セメントが開示されている。このよ
うな超速硬性セメントは、例えば、ジェットセメントの
商品名で秩父小野田社から市販されている。

【０００４】しかしながら、エトリンガイトは、形成時
に膨張性を有すること、エトリンガイト中の結晶水が通
常のセメント水和物中の結晶水に比べて低温で脱離しや
すいこと、未水和のカルシウムアルミネートと反応して
強度発現性の低いモノサルフェート水和物に変化するこ
と等の特性を有する。このため、エトリンガイトを含む
セメント硬化体は、耐久性や寸法安定性に問題があっ
た。

【０００５】特開平８−９１８３１号公報には、アルミ
ニウムを含有する粘土鉱物と消石灰とを混合し、この混
合物に機械的エネルギーを加えることにより得られる水
酸化カルシウム・アルミニウムを合成する方法が開示さ
れている。又、この方法により得られる粉体は水硬性が
あり、種々の工業材料や廃棄物などの固定化などの用途
が期待できる旨が記載されている。

【０００６】セメントの硬化反応のような液相中のカル
シウムイオンやアルミニウムイオンを利用した固液反応
に於いては、液相中の両イオンの溶解性を向上させると
共に、これらのイオンの量を最適に制御して、３ＣａＯ
・Ａｌ₂Ｏ₃・６Ｈ₂Ｏ（Ｃ３Ａ・６Ｈ）やＣａＯ・Ａ
ｌ₂Ｏ₃・１０Ｈ₂Ｏ（ＣＡ・１０Ｈ）等のカルシウム
アルミネート水和物を出来る限り短時間で形成させるこ
とが必要である。これにより、凝結速度、硬化速度を共
に速くさせ、更に、硫酸イオンの溶解を抑制し、エトリ
ンガイト水和物を形成させないことで、セメントの耐久
性と寸法安定性を向上させる。それ故に、セメントに速
硬化性（凝結速度及び硬化速度）、耐久性、寸法安定性
を賦与するためには、アルミニウムイオンやカルシウム
イオンの溶解性が制御され、且つ、硫酸イオンの溶解性
が抑制された活性な無機質粉体をセメントに添加するこ
とが有効である。

【０００７】しかしながら、上記特開平８−９１８３１
号公報記載の方法で得られる粉体をセメントへ添加して
凝結促進剤とする用途を考える場合には、その硬化速度
は、エトリンガイト系（ジェットセメント）のものに較
べて、かなり遅いのが実情である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、カルシウムイオン及びアルミニウムイオンの水への
溶解性が制御された無機質粉体、並びに、凝結速度及び
硬化速度がともに速く、得られるセメント硬化体の耐久
性及び寸法安定性に優れたセメント組成物を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１に記載の
発明（以下、第１発明という）の活性無機質粉体は、下
記の（ａ）〜（ｅ）の少なくとも一つの条件を満足する
アルミニウム化合物とカルシウム化合物からなり、アル
ミニウム／カルシウムのモル比率が０．１〜１０である
ことを特徴とする。

【００１０】（ａ）アルミニウム化合物が、常温におい
て１０重量％の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬された
時、アルミニウムの溶解量が１０００ｐｐｍ以上であ
り、カルシウム化合物が、常温において蒸留水に浸漬さ
れた時、カルシウムの溶解量が３００ｐｐｍ以上であ
り、且つ、両者の化合物からなる無機質粉体が、常温に
おいて水に浸漬された時、硫黄の溶解量が５０ｐｐｍ以
下である。（ｂ）アルミニウム化合物が、ｐＨ１２．５のアルカリ
水溶液に浸漬された時、アルミニウムの溶解量が１５０
ｐｐｍ／ｇ以上であり、カルシウム化合物が、常温にお
いて蒸留水に浸漬された時、カルシウムの溶解量が３０
０ｐｐｍ以上であり、且つ、両者の化合物からなる無機
質粉体が、常温において水に浸漬された時、硫黄の溶解
量が５０ｐｐｍ以下である。（ｃ）アルミニウム化合物が１０〜５０ｍ²／ｇの比表
面積を有し、カルシウム化合物が１０〜６２ｍ²／ｇの
比表面積を有する。（ｄ）アルミニウム化合物が水酸化アルミニウムであ
り、該水酸化アルミニウムの常温における飽和水溶液の
ｐＨ値が１０〜１３である。（ｅ）アルミニウム化合物が１〜４０μｍの平均粒径で
ある。

【００１１】本願の請求項２に記載の発明（以下、第２
発明という）の活性無機質粉体は、第１発明において、
アルミニウム化合物が水酸化アルミニウムであり、カル
シウム化合物が水酸化カルシウム、又は酸化カルシウム
であることを特徴とする。

【００１２】本願の請求項３に記載の発明（以下、第３
発明という）のセメント組成物は、第１又は第２発明に
記載の活性無機質粉体が、セメントに添加されてなるこ
とを特徴とする。

【００１３】第１、２発明は、特定の活性無機質粉体に
関するものであり、これらの発明をまとめて本発明の活
性無機質粉体と呼び、第３発明は、本発明の活性無機質
粉体がセメントに添加された組成物に関するものである
ので、本発明のセメント組成物と呼ぶことにする。以
下、本発明の活性無機質粉体から、順次、詳述する。

【００１４】第１発明の活性無機質粉体は、アルミニウ
ム（以後、Ａｌと記す）化合物と、カルシウム（以後、
Ｃａと記す）化合物からなる組成物であって、該組成物
のＡｌ／Ｃａのモル比率が０．１〜１０であることを特
徴とし、Ａｌ化合物とＣａ化合物が、上記の（ａ）〜
（ｅ）の少なくとも一つの条件を満足することが必要で
ある。

【００１５】（ａ）の条件においては、Ａｌ化合物が、
常温において１０重量％の水酸化ナトリウム水溶液に浸
漬された時、Ａｌの溶解量が１０００ｐｐｍ以上あるこ
とが必要である。さらに好ましくは３０００ｐｐｍ以上
である。Ａｌの溶解量が１０００ｐｐｍ未満の場合は、
セメントへ添加した際、速硬化性（特に、硬化速度）が
不充分となる。又、Ａｌの溶解量が多い程、硬化速度
が、速くなるから、Ａｌ溶解量の上限は無いが、敢えて
有効な範囲を示すならば、１０００〜１００００ｐｐｍ
である。

【００１６】（ａ）の条件におけるＡｌの溶解量とは、
常温において、Ａｌ化合物１ｇを、１０重量％の水酸化
ナトリウム水溶液５０ｇに浸漬し、これに溶出したＡｌ
を、ＩＣＰ（誘導結合高周波プラズマ分光分析）により
定量分析した溶解量と定義される。

【００１７】また、（ｂ）の条件においては、Ａｌ化合
物が、ｐＨ１２．５のアルカリ水溶液に浸漬された時、
Ａｌ溶解量が１５０ｐｐｍ／ｇ以上あることが必要であ
る。さらに好ましくは、３００ｐｐｍ／ｇ以上である。
Ａｌ溶解量がこの値より少ないと、セメントへ添加した
場合に、速硬化性が不充分となる。Ａｌ溶解量が多いほ
ど、硬化速度が速くなるため、Ａｌ溶解量における上限
値は無いが、あえて有効な範囲を示すなら１５０〜３０
００ｐｐｍである。

【００１８】（ｂ）の条件におけるＡｌの溶解量とは、
常温において、ｐＨ１２．５のアルカリ水溶液５０ｇに
対して、Ａｌ化合物粉体１ｇの割合で浸漬し、５分間攪
拌した後に、残渣と濾液に分離し、濾液中に存在するア
ルミニウム濃度をＩＰＣにより定量し、この値をＡｌ溶
解量と定義するものである。この場合に用いられるアル
カリ水溶液は、ｐＨが１２．５を示す水溶液であれば特
に限定されることはなく、具体的にはＮａＯＨ，ＫＯＨ
等のアルカリ金属塩を水に溶かしｐＨが１２．５となる
様に調整した水溶液が好適に用いられる。

【００１９】上記（ａ）、（ｂ）の条件共に、Ｃａ化合
物が、常温において蒸留水に浸漬された時、Ｃａの溶解
量が３００ｐｐｍ以上あることが必要であり、好ましく
は、６００ｐｐｍ以上である。Ｃａの溶解量が３００ｐ
ｐｍ未満の場合は、セメントへ添加した時、速硬化性
（特に硬化速度）が不充分となる。Ｃａの溶解量が多い
程、硬化速度が速くなるから、Ｃａの溶解量の上限は無
いが、敢えて有効な範囲を示すならば、３００〜１００
００ｐｐｍである。

【００２０】更に、上記（ａ）、（ｂ）の条件共に、Ａ
ｌ化合物とＣａ化合物からなる無機質粉体が、常温にお
いて水に浸漬された時、硫黄の溶解量が５０ｐｐｍ以下
であることが必要があり、好ましくは、１０ｐｐｍ以下
である。硫黄の溶解量が５０ｐｐｍを超える場合は、セ
メントに添加した時、溶解したＡｌやＣａと反応してエ
トリンガイト水和物を形成するため、得られるセメント
硬化体の耐久性や寸法安定性が劣悪となる。

【００２１】上記Ｃａの溶解量については、常温におい
て、Ｃａ化合物１ｇを蒸留水５０ｇに浸漬し、これに溶
出したＣａを上記ＩＣＰにより定量分析した溶解量と定
義される。

【００２２】又、上記硫黄の溶解量については、常温に
おいて、Ａｌ化合物とＣａ化合物からなる無機質粉体１
ｇを蒸留水５０ｇに浸漬し、これに溶出した硫黄を上記
ＩＣＰにより定量分析した溶解量と定義される。

【００２３】従って、上記（ａ）、（ｂ）の条件共に、
Ａｌ化合物とＣａ化合物からなる無機質粉体には、硫酸
アルミニウム（硫酸ばんど）、硫酸カルシウム〔石膏
（ＣａＳＯ4 ・２Ｈ2 Ｏ）〕等の可溶性の硫酸化合物が
含まれることは適切でない。硫酸化合物が含まれると、
水へ硫酸イオンが溶解して、エトリンガイト水和物を形
成し、無機質硬化体の耐久性や寸法安定性を低下させ
る。

【００２４】（ｃ）の条件において、Ａｌ化合物が１０
〜５０ｍ²／ｇの比表面積を有し、Ｃａ化合物が１０〜
６２ｍ²／ｇの比表面積を有することが必要である。Ａ
ｌ化合物の比表面積が、１０ｍ²／ｇ未満の場合は、得
られる活性無機質粉体のＡｌイオンの水への溶解性が不
充分となり、セメントへ添加した際に、セメントの速硬
化性が不充分となる。又、５０ｍ²／ｇを超える場合
は、Ａｌ化合物の凝集作用が大き過ぎ、これを用いて得
られるセメント組成物の作業性を著しく悪くする。

【００２５】Ｃａ化合物の比表面積が、１０ｍ²／ｇ未
満の場合は、得られる活性無機質粉体のＣａイオンの水
への溶解性が不充分となり、セメントへ添加した際に、
セメントの速硬化性が不充分となる。又、６２ｍ²／ｇ
を超える場合は、Ａｌ化合物粉体自体の凝集作用が大き
くなり過ぎ、粉体自体の作製が困難となる。

【００２６】尚、比表面積は、Ａｌ化合物、Ｃａ化合物
を、６０℃、２４時間、真空乾燥して脱ガスした後、自
動比表面積測定装置を用いて、相対圧が０．０５〜０．
２５において、ＢＥＴ法５点測定によって求められる。

【００２７】（ｄ）の条件においては、アルミニウム化
合物が水酸化アルミニウムであり、該水酸化アルミニウ
ムの常温における飽和水溶液のｐＨ値が１０〜１３であ
ることが必要である。一般的な水酸化アルミニウムの飽
和水溶液のｐＨ値は１０未満であり、このような水酸化
アルミニウム粉体を用いて得られる活性無機質粉体は、
アルミニウムイオンの水への溶解性が不充分となり、セ
メントに添加した際、セメント組成物の速硬化性が不充
分となる。又、ｐＨ値が１３を超える場合は、セメント
組成物の硬化速度が速過ぎ、常温操作硬化時間（ポット
ライフ）が短くなる。

【００２８】尚、ｐＨ値は、蒸留水１００ｇとＡｌ化合
物の粉体２０ｇを混合し、３０分間攪拌した後、得られ
た懸濁液（飽和水溶液）にｐＨ計の電極を入れて測定さ
れた値である。

【００２９】（ｅ）の条件において、平均粒径は、分散
剤にエタノールを用いて、粒度分布を測定して求められ
た数値であり、Ａｌ化合物が１〜４０μｍの平均粒径で
あることが必要である。平均粒径が１μｍ未満の場合
は、粉体粒子間に強い凝集力が作用するため、粉体自体
を作製することが困難である。又、４０μｍを超える場
合は、得られる活性無機質粉体のＡｌイオンの水への溶
解性が不充分となり、セメントへ添加した時、セメント
の速硬化性が不充分となる。

【００３０】本発明の活性無機質粉体において、高いＡ
ｌの溶解性を示すＡｌ化合物を得る具体的な方法として
は、特に限定されず、例えば、Ａｌ化合物に機械的エネ
ルギーを印加する方法が挙げられる。機械的エネルギー
が印加されると、Ａｌ化合物の結晶構造が乱れ、細かく
粉砕されて、粒子径が小さくなると共に、比表面積が増
大するため、水に対するＡｌイオンの溶解力と溶解速度
が増大し、該Ａｌ化合物の飽和水溶液のｐＨ値も増大す
る。

【００３１】Ａｌ化合物としては、例えば、水酸化アル
ミニウム〔Ａｌ（ＯＨ）₃〕、酸化アルミニウム（Ａｌ
₂Ｏ₃）やカオリナイト、モンモリロナイト、ハロサイ
ト、ギプサイト、パイロフィライト等のアルミニウムを
含有する粘土鉱物等が挙げられる。Ａｌ化合物の中で、
Ａｌイオンの溶解性を制御する上で、水酸化アルミニウ
ム、カオリンが特に好適である。

【００３２】本発明の活性無機質粉体において、高いＣ
ａの溶解性を示すＣａ化合物を得る具体的な方法として
は、特に限定されず、例えば、可溶性のＣａ化合物を用
いてもよいが、更に優れた溶解性を求める場合は、Ｃａ
化合物に機械的エネルギーを印加する方法が挙げられ
る。機械的エネルギーが印加されると、Ｃａ化合物の結
晶構造が乱れ、細かく粉砕されて比表面積が増大するた
め、水に対するＣａイオンの溶解力と溶解速度が増大す
る。

【００３３】Ｃａ化合物としては、水へＣａイオンの溶
解性が優れた化合物であれば、特に限定されず、例え
ば、工業原料として一般的である水酸化カルシウム〔消
石灰（Ｃａ（ＯＨ）₂）〕、酸化カルシウム〔生石灰
（ＣａＯ）〕、セメント、硝酸カルシウム〔Ｃａ（ＮＯ
3 ）₂・４Ｈ₂Ｏ〕、けい酸カルシウム水和物（ＣａＳ
ｉＯ₃・ｎＨ₂Ｏ）、塩化カルシウム水和物（ＣａＣｌ
₂・６Ｈ₂Ｏ）等が挙げられるが、これらの中で、水酸
化カルシウム（消石灰〔Ｃａ（ＯＨ）₂）〕及び酸化カ
ルシウム（ＣａＯ）が特に好ましい。

【００３４】上記機械的エネルギーとしては、圧縮力、
せん断力、衝撃力、摩擦力等によるエネルギーが挙げら
れ、これらを印加させる方法としては、特に限定され
ず、粉砕を目的として一般的に使用されている粉砕装置
を用いて行うことができる。粉砕機としては、ボールミ
ル、振動ミル、遊星ミル、媒体攪拌型ミル等に例示され
る衝撃、摩擦、圧縮、剪断等の力を複合させたボール媒
体ミル；ローラーミル；乳鉢；衝撃力や摩砕力が主とし
て作用するジェット粉砕機が挙げられるが、これらの中
では、機構的に無機質粉体に機械的エネルギーを有効に
付与することができる点から、ボール媒体ミルが好まし
い。

【００３５】機械的エネルギーを印加させる時には、セ
メントクリンカー、珪砂、石灰石等の粉砕時に通常使用
される粉砕助剤を使用することが好ましい。上記の粉砕
助剤としては、特に限定されず、例えば、メチルアルコ
ール等のアルコール類；トリエタノールアミン等のエタ
ノールアミン類等の液体系のもの；ステアリン酸ナトリ
ウム、ステアリン酸カルシウム等の固体系のもの；アセ
トン蒸気等の気体系のもの等が挙げられる。

【００３６】本発明における活性無機質粉体は、上記Ａ
ｌ化合物及びＣａ化合物からなる組成物からなり、該組
成物に含まれるＣａに対するＡｌのモル比率（Ａｌ／Ｃ
ａ）が、０．１〜１０であることが必要である。Ａｌ／
Ｃａのモル比率とは、活性無機質粉体を構成する組成物
の中に含まれる（Ａｌ原子の数／Ｃａ原子の数）の比率
を示す数値である。具体的には、使用したＡｌ化合物の
重量をＷAl、分子量ＭAl、使用したＣａ化合物の重量を
ＷCa、分子量ＭCaとすると、モル比率（Ａｌ／Ｃａ）
は、（ＷAl／ＭAl）÷（ＷCa／ＭCa）で示される。

【００３７】モル比率が上記範囲から逸脱すると、活性
無機質粉体のＡｌイオン及びＣａイオンの溶解組成が不
適当になり、Ｃ₃Ａ・６Ｈ等の安定なカルシウムアルミ
ネート水和物の形成が困難となるため、セメントに本発
明の活性無機質粉体が添加されても、セメントの速硬化
性が不充分となる。

【００３８】又、本発明の活性無機質粉体は、上記Ａｌ
化合物とＣａ化合物以外に、副成分として、シリコン、
マグネシウム、鉄、亜鉛などの２価以上の金属化合物が
含有されていても何ら構わない。

【００３９】第３発明は、セメントに本発明の活性無機
質粉体を添加してなるセメント組成物である。セメント
としては、特に限定されず、例えば、普通ポルトランド
セメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトラ
ンドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩
ポルトランドセメント等のポルトランドセメント；高炉
セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等
の混合セメント；白色ポルトランドセメント、セメント
系固化材、アルミナセメント等の特殊セメント等が挙げ
られ、これらのうち、普通ポルトランドセメントが安価
で品質が安定しているので、好適に用いられる。

【００４０】第３発明のセメント組成物において、活性
無機質粉体の添加量は、特に限定されないが、セメント
１００重量部に対して、１〜１００重量部が好ましく、
より好ましくは、３〜５０重量部である。１重量部未満
であると、添加の効果がなく、充分な凝結速度及び硬化
速度を得ることができず、１００重量部を超えると、充
分な作業性ができない内に、硬化が開始するため、ポッ
トライフが短すぎる。

【００４１】セメントに活性無機質粉体を添加する方法
としては、セメント中に活性無機質粉体を均一に分散さ
せることができる方法であれば、特に限定されず、例え
ば、アイリッヒミキサー、オムニミキサー等のミキサー
を用いる方法等を採用することができる。

【００４２】本発明のセメント組成物は、得られるセメ
ント硬化体中にエトリンガイトを多量に形成することが
ないので、得られるセメント硬化体の寸法安定性及び耐
久性に優れている。

【００４３】

【作用】本発明の活性無機質粉体は、Ａｌ／Ｃａモル比
率が特定されたＡｌ化合物とＣａ化合物からなる組成物
であって、硫酸イオンを含有せず、Ａｌ及びＣａイオン
の水への溶解性が反応に最適になるように特定されてい
るので、カルシウムアルミネート水和物の生成を優先さ
せ、凝結速度、硬化速度が共に速く、セメント中での反
応において、エトリンガイト水和物を形成することな
く、Ｃ₃Ａ・６Ｈ等の安定なカルシウムアルミネート水
和物を急速に形成させるように仕組んだものである。

【００４４】従って、本発明のセメント組成物は、本発
明の活性無機質粉体をセメントに添加した組成物である
ので、凝結速度、硬化速度が共に増大し、セメント硬化
体にエトリンガイトが多量に発生せず、耐久性、寸法安
定性が優れたものになる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下に実施例を掲げて本発明を更
に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定
されるものではない。

【００４６】（実施例１〜８、比較例３〜４）Ａｌ化合
物として、水酸化アルミニウム（住友化学工業社製、Ｃ
−３１）とカオリン（アメリカジョージア州産、平均粒
子径２．４２μｍ）を、Ｃａ化合物として、消石灰（河
合石灰工業社製）と生石灰（河合石灰工業社製）を用意
した。

【００４７】上記に用意した無機化合物を個別に２０ｋ
ｇずつ、ウルトラファインミル（三菱重工業社製、ＡＴ
−２０）に、粉砕媒体として１０ｍｍφのジルコニアボ
ール５２０ｋｇと粉砕助剤としてエタノール１００ｇと
を投入して、表１に示す様に、機械的エネルギーを印加
して無機化合物を活性化し、後述する条件（ａ）、及び
条件（ｂ）における評価方法によって、Ａｌ、Ｃａの溶
解量を測定して、その結果を表１に示した。

【００４８】上記無機化合物に印加した機械的エネルギ
ーは、平均エネルギー密度（１時間当たりの平均エネル
ギーであり、下式で求められる無機化合物に印加した機
械的エネルギーを処理時間で割った値をいう）が、約
０．５ｋｗｈ／ｋｇとなる運転条件で、処理時間を変化
させることにより表１に示す機械的エネルギーとした。印加した機械的エネルギー（ｋｗｈ／ｋｇ）＝｛無機化
合物処理時の運転で消費した電力量（ｋｗｈ）−無機化
合物投入前の空運転時に消費した電力量（ｋｗｈ）｝÷
処理した無機化合物量（ｋｇ）

【００４９】上記の得られたＡｌ化合物及びＣａ化合物
は、Ａｌ／Ｃａのモル比率が表１に示す値になるように
計量して、オムニミキサーにより混合して、各種の活性
無機質粉体を作製した。同時に、後述する評価方法によ
って、上記の各種の活性無機質粉体の硫黄の溶解量を測
定して、表１に示した。

【００５０】上記の各種活性無機質粉体を、普通ポルト
ランドセメント（秩父小野田社製）１００重量部に対し
て１５重量部となるように添加し、オムニミキサーによ
り混合し、セメント組成物を調製した。セメント組成物
の速硬化性、セメント硬化体の寸法安定性は、後述の評
価方法で行い、結果を表１にまとめた。

【００５１】図１に水酸化アルミニウムに機械的エネル
ギーを印加させた時、印加エネルギー量とアルミニウム
溶解量における条件（ａ）の関係を示した。、又、図２
に水酸化アルミニウムに機械的エネルギーを印加させた
時、印加エネルギー量とアルミニウム溶解量における条
件（ｂ）の関係を示した。いづれも、後述するアルミニ
ウム溶解量の評価条件である。図３にＡｌの溶解量とセ
メントに添加した時の圧縮強度の関係を示した。図１、
図２より、機械的エネルギーを印加することで、
（ａ）、（ｂ）それぞれでの水酸化アルミニウムの溶解
量が増大すると共に、セメント組成物の圧縮強度が増大
し、図３より、ＡｌとＣａの組成比が強度発現性に影響
することが理解できる。

【００５２】比較例１セメントとしてジェットセメント（秩父小野田社製）を
用いて、活性無機質粉体を添加しないものをセメント組
成物とし、該組成物の速硬化性、及び、セメント硬化体
の硬化安定性について、実施例１と同様にして評価し
た。溶解量はジェットセメント１ｇを常温下で水５０ｇ
に浸漬し、アルミニウム、カルシウム、硫黄の溶解量を
ＩＣＰにより一度に測定し、結果を表１に示した。

【００５３】比較例２水酸化アルミニウム（住友化学工業社製、Ｃ−３１）と
消石灰（河合石灰工業社製）を用い、Ａｌ／Ｃａモル比
が２／３となるように計量・混合し、ウルトラファイン
ミル（三菱重工業社製、ＡＴ−２０）を用いて、実施例
１と同様に、該混合物に４ｋｗｈ／ｋｇの機械的エネル
ギーを印加して活性無機質粉体とした。同時に、該活性
無機質粉体のアルミニウム、カルシウム、硫黄の溶解量
を測定して、表１に示した。

【００５４】得られた活性無機質粉体を普通ポルトラン
ドセメント（秩父小野田社製）１００重量部に対して１
５重量部となるように添加し、オムニミキサーにより混
合して、セメント組成物を調製し、これの速硬化性とセ
メント硬化体の寸法安定性を、実施例１と同様にして評
価し、結果を表１に示した。

【００５５】

【表１】

【００５６】実施例９〜２１、比較例５、６表２に示す様に、水酸化アルミニウム（住友化学工業社
製、Ｃ−３１）、消石灰（河合石灰工業社製）を用意
し、これらを個別に、ウルトラファインミル（三菱重工
業社製、ＡＴ−２０）を用いて、機械的エネルギーを印
加して活性無機化合物を作製し、後述する評価方法によ
って、それぞれの比表面積、平均粒径を測定し、結果を
表２に示した。

【００５７】尚、機械的エネルギーの印加は、上記に用
意した無機化合物１．５ｋｇずつを個別にウルトラファ
インミル（三菱重工業社製、ＡＴ−２０）に投入し、更
に、これに粉砕媒体として１０ｍｍφのジルコニアボー
ル４５ｋｇと粉砕助剤としてエタノール２０ｇとを投
入、粉砕して行われた。

【００５８】上記に得られたＡｌ化合物及びＣａ化合物
は、Ａｌ／Ｃａのモル比率が表２に示す値になるように
計量して、オムニミキサーにより混合して、各種の活性
無機質粉体を作製し、普通ポルトランドセメント（秩父
小野田社製）１００重量部に対して１５重量部となるよ
うに添加した後、オムニミキサーにより混合し、セメン
ト組成物を調製した。得られたセメント組成物の速硬化
性、及び、セメント硬化体の寸法安定性は、後述する評
価方法によって測定し、結果を表２に示した。

【００５９】

【表２】

【００６０】（実施例２２〜２６、比較例７、８）Ａｌ
化合物として水酸化アルミニウム（住友化学工業社製、
Ｃ−３１）、Ｃａ化合物として消石灰（河合石灰工業社
製）と生石灰（河合石灰工業社製）を用意し、これらを
個別に、ウルトラファインミル（三菱重工業社製、ＡＴ
−２０）を用いて、表３に示す機械的エネルギーを印加
して活性無機質粉体を作製し、後述する評価方法によ
り、活性化した水酸化アルミニウムのｐＨを測定し、結
果を表３に示した。尚、機械的エネルギーの印加は、上
記に用意した無機化合物２０ｋｇずつを個別にウルトラ
ファインミル（三菱重工業社製、ＡＴ−２０）に投入
し、更にこれに粉砕媒体として１０ｍｍφのジルコニア
ボール５２０ｋｇと粉砕助剤としてエタノール１００ｇ
とを投入、粉砕して行った。

【００６１】上記に得られたＡｌ化合物及びＣａ化合物
は、Ａｌ／Ｃａのモル比率が表３に示す値になるように
計量して、オムニミキサーにより混合して、各種の活性
無機質粉体を作製し、普通ポルトランドセメント（秩父
小野田社製）１００重量部に対して１５重量部となるよ
うに添加した後、オムニミキサーにより混合し、セメン
ト組成物を調製した。得られたセメント組成物の速硬化
性、及び、セメント硬化体の寸法安定性は、後述する評
価方法によって測定し、結果を表３に示した。

【００６２】

【表３】

【００６３】＜評価方法＞（１）Ａｌの溶解量−（ａ）の場合表１に示した各Ａｌ化合物１ｇを、常温下で、１０重量
％水酸化ナトリウム水溶液５０ｇに浸漬して５分間攪拌
した後、遠心分離機（国産遠心器社製、Ｈ１０８ＮＡ）
にかけて濾過液と残渣に分離する。得られた濾過液を更
に濾紙（アドバンテックトーヨー社製、４Ａ１１０ｍ
ｍ）を使用して、再度、濾過する。最終的に得られた濾
過液を、ＩＣＰ（誘導結合高周波プラズマ分光分析）に
より、アルミニウム濃度を定量分析し、Ａｌの溶解量と
した。

【００６４】（２）Ａｌの溶解量−（ｂ）の場合表１に示した各Ａｌ化合物１ｇを、常温下で、ｐＨ１
２．５となるように調整した水酸化ナトリウム水溶液
（具体的には、０．１７重量％のＮａＯＨ水溶液）５０
ｇに浸漬して５分間攪拌した後、遠心分離機（国産遠心
器社製、Ｈ１０８ＮＡ）にかけて濾過液と残渣に分離す
る。得られた濾過液を更に濾紙（アドバンテックトーヨ
ー社製、４Ａ１１０ｍｍ）を使用して、再度、濾過す
る。最終的に得られた濾過液を、ＩＣＰ（誘導結合高周
波プラズマ分光分析）により、アルミニウム濃度を定量
分析し、Ａｌの溶解量とした。

【００６５】（３）Ｃａの溶解量Ｃａ化合物１ｇを常温下で、蒸留水５０ｇに浸漬して５
分間攪拌した後、遠心分離機（国産遠心器社製、Ｈ１０
８ＮＡ）にかけて濾過液と残渣に分離する。得られた濾
過液を更に濾紙（アドバンテックトーヨー社製、４Ａ１
１０ｍｍ）を使用して、再度、濾過する。最終的に得ら
れた濾過液を、ＩＣＰ（誘導結合高周波プラズマ分光分
析）により、Ｃａ濃度を定量分析し、Ｃａの溶解量とし
た。

【００６６】（４）硫黄の溶解量Ａｌ化合物とＣａ化合物からなる無機質粉体１ｇを、常
温下で、蒸留水５０ｇに浸漬して５分間攪拌した後、遠
心分離機（国産遠心器社製、Ｈ１０８ＮＡ）にかけて濾
過液と残渣に分離した。得られた濾過液を更に濾紙（ア
ドバンテックトーヨー社製、４Ａ１１０ｍｍ）を使用し
て、再度、濾過する。最終的に得られた濾過液を、ＩＣ
Ｐ（誘導結合高周波プラズマ分光分析）により、硫黄濃
度を定量分析し、硫黄の溶解量とした。

【００６７】（５）比表面積Ａｌ化合物、Ｃａ化合物を、６０℃、２４時間、真空乾
燥して脱ガスした後、自動比表面積測定装置（島津製作
所社製、ＡＳＡＰ２０００）を用いて、相対圧が０．０
５〜０．２５で、窒素ガスを使用した条件にて、ＢＥＴ
法５点測定を行った。

【００６８】（６）Ａｌ化合物のｐＨ値常温において、蒸留水（ｐＨ；６．８）１００ｇとＡｌ
化合物の粉体２０ｇを混合し、３０分間攪拌した後、得
られた懸濁液（飽和水溶液）にｐＨ計の電極を入れて測
定した。測定は一定の値で静止するまで待ち、その一定
の値を測定値とした。

【００６９】（７）平均粒径Ａｌ化合物に機械的エネルギーを印加して得られる無機
質粉体を分散媒体としてエタノールを使用して、レーザ
ー回折式粒度分布測定器を用いて測定した。

【００７０】（８）速硬化性・凝結速度得られたセメント組成物１００重量部に対して、水３５
重量部を注水、混練し、セメントペーストを調製した。
得られたセメントペーストについて、ＪＩＳＲ５２
０１（セメントの物理試験法７．凝結試験）に準じて凝
結試験を行い、凝結の始発と終結とを測定し、この差を
凝結速度の指標とした。凝結試験機としては、自動凝結
試験機（ＭＩＣ−３０８−１、圓井製作所製）を使用し
た。ただし、凝結速度が著しく速く、測定が不可能であ
るものに対しては、得られたセメント組成物１００重量
部に対して、凝結遅延材（ジェットセッター、秩父小野
田社製）を添加した後、同様の測定を行った。

【００７１】・硬化速度上記セメントペーストを直径５ｃｍ、高さ５ｃｍの円筒
形状になるよう注型成形し、注水から３時間経過した時
点で、得られたセメント硬化体の圧縮強度を測定し、こ
れを硬化速度の指標とした。尚、圧縮強度の測定は、Ｊ
ＩＳＲ５２０１（セメントの物理試験法９．強さ試
験）に準じて行った。

【００７２】（９）寸法安定性得られたセメント組成物１００重量部、８号珪砂（六呂
屋鉱業社製）５０重量部、及び、水４０重量部を混練
し、得られた混練物を５０ｍｍ×１５０ｍｍ×１０ｍｍ
のダンベル形状に注型成形した。この後、６０℃の水蒸
気中で２日間蒸気養生を行い、セメント硬化体を得た。
得られたセメント硬化体を、「６０℃で１日乾燥し、水
中に１日浸漬する」サイクルで３サイクルの試験を行
い、試験前後での長手方向の寸法をマイクロメーターに
より測定し、以下の式により寸法変化率を求めた。寸法変化率（％）＝〔（試験後飽水寸法−初期寸法）／
初期寸法〕×１００寸法安定性の評価は、寸法変化率が０．１以下のものを
○印、０．１を超えるものを×印とした。

【００７３】

【発明の効果】本発明の活性無機質粉体は、上述のよう
に構成されているので、アルミニウムイオン及びカルシ
ウムイオンの水への溶解性が、硬化反応に最適になるよ
うに制御されている。従って、液相中のアルミニウムや
カルシウムを利用した固液反応に有効に利用することが
でき、例えば、セメント等の水硬性材料の凝結、硬化を
充分に促進することができる。本発明の無機質粉体を添
加したセメント組成物は、凝結速度及び硬化速度がとも
に速く、得られるセメント硬化体中にエトリンガイトを
多量に形成することがなく、得られるセメント硬化体
は、寸法安定性及び耐久性に優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】印加させた機械的エネルギーとＡｌ溶解量
（ａ）との関係を示すグラフである。

【図２】印加させた機械的エネルギーとＡｌ溶解量
（ｂ）との関係を示すグラフである。

【図３】１０％−ＮａＯＨ水溶液へのＡｌ溶解量（ｐ
ｐｍ）と圧縮強度との関係を示すグラフである。

【図４】ｐＨ１２．５のアルカリ水溶液へのＡｌ溶解
量（ｐｐｍ）と圧縮強度との関係を示すグラフである。

【図５】Ｃａ：Ａｌのモル比と圧縮強度との関係を示
すグラフである。

フロントページの続き (72)発明者佐原敬京都市南区上鳥羽上調子町２−２積水化学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の（ａ）〜（ｅ）の少なくとも一つ
の条件を満足するアルミニウム化合物とカルシウム化合
物からなり、アルミニウム／カルシウムのモル比率が
０．１〜１０であることを特徴とする活性無機質粉体。（ａ）アルミニウム化合物が、常温において１０重量％
の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬された時、アルミニウ
ムの溶解量が１０００ｐｐｍ以上であり、カルシウム化
合物が、常温において蒸留水に浸漬された時、カルシウ
ムの溶解量が３００ｐｐｍ以上であり、且つ、両者の化
合物からなる無機質粉体が、常温において水に浸漬され
た時、硫黄の溶解量が５０ｐｐｍ以下である。（ｂ）アルミニウム化合物が、ｐＨ１２．５のアルカリ
水溶液に浸漬された時、アルミニウムの溶解量が１５０
ｐｐｍ／ｇ以上であり、カルシウム化合物が、常温にお
いて蒸留水に浸漬された時、カルシウムの溶解量が３０
０ｐｐｍ以上であり、且つ、両者の化合物からなる無機
質粉体が、常温において水に浸漬された時、硫黄の溶解
量が５０ｐｐｍ以下である。（ｃ）アルミニウム化合物が１０〜５０ｍ²／ｇの比表
面積を有し、カルシウム化合物が１０〜６２ｍ²／ｇの
比表面積を有する。（ｄ）アルミニウム化合物が、水酸化アルミニウムであ
り、該水酸化アルミニウムの常温に於ける飽和水溶液の
ｐＨ値が１０〜１３である。（ｅ）アルミニウム化合物が１〜４０μｍの平均粒径で
ある。
【請求項２】アルミニウム化合物が、水酸化アルミニ
ウムであり、カルシウム化合物が水酸化カルシウム又は
酸化カルシウムであることを特徴とする請求項１記載の
活性無機質粉体。
【請求項３】セメントに、請求項１又は２記載の活性
無機質粉体が添加されてなることを特徴とするセメント
組成物。