JPH11292591A

JPH11292591A - 活性粉体、セメント組成物及びセメント硬化体

Info

Publication number: JPH11292591A
Application number: JP23589598A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kitamura; 真北村; Takashi Sawara; 敬佐原
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 1999-10-26

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
水への溶解性が最適に制御された活性粉体、硬化速度が
速く、しかも得られるセメント硬化体が耐久性や寸法安
定性に優れるセメント組成物、並びに、セメント硬化体
を提供する。【解決手段】アルミニウム化合物よりなる粉体
(Ａ）、水に可溶なカルシウム化合物よりなる粉体
（Ｂ）、及び、炭酸カルシムよりなる粉体（Ｃ）からな
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、水へのカルシウム
イオン及びアルミニウムイオンの溶解性が最適となるよ
うに制御された活性粉体、硬化速度が速くしかも得られ
るセメント硬化体の耐久性や寸法安定性に優れたセメン
ト組成物、及び、生成したセメント硬化体に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメントを用いて工事を行う場合におい
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。また、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、硬化速度の速いセメントが
望まれている。

【０００３】硬化速度の速い速硬化セメントとして、例
えば、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（特開昭４７−３４５１９号公報）。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、このエトリンガイトは、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
離し易いこと、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
する等の性質を有するため、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】また、エトリンガイトを形成しない方法
で、硬化速度を速める方法としては、例えば、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カル
シウムアルミネートをセメントに添加する方法が開示さ
れている（特開平８−９１８３１号公報）。しかしなが
ら、上記セメントは凝結速度が著しく速くなるが、硬化
速度に関してはエトリンガイト系のもの（ジェットセメ
ント）に較べて、かなり遅いという問題点があった。

【０００６】ところで、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
た固液反応においては、液相中のカルシウムイオンやア
ルミニウムイオンの量を最適量に制御することで反応を
促進することができる。従って、セメントの硬化速度を
大きくするためには、カルシウムイオンやアルミニウム
イオンの溶解性が制御された活性粉体をセメントに添加
することが有効である。また、硬化体の耐久性や寸法安
定性を阻害しないためには、硬化過程でエトリンガイト
水和物を生成させずに、これに代わるカルシウムアルミ
ネート系水和物の生成が必要となる。

【０００７】上記エトリンガイト水和物以外のカルシウ
ムアルミネート系水和物としては、モノカーボネート水
和物やフリーデル氏塩水和物の生成が文献に報告されて
いるが、速硬化性や硬化体の耐久性に関する記述はなさ
れていない〔文献：Inorganic Marterials, Vol.2, No.
258, 375-382(1995)〕。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
点を解決するためのものであり、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最適に制御された
活性粉体、硬化速度が速く、しかも得られるセメント硬
化体が耐久性や寸法安定性に優れるセメント組成物、並
びに、セメント硬化体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）の活性粉体は、水に浸漬
したときの発熱量が２ｃａｌ／ｇ粉体以上であるか、又
は、ｐＨ１２．５のアルカリ水溶液に浸漬したときのア
ルミニウム溶解量が１５０ｐｐｍ／ｇ粉体以上であるア
ルミニウム化合物よりなる粉体 (Ａ）、水に可溶なカル
シウム化合物よりなる粉体（Ｂ）、及び、炭酸カルシム
よりなる粉体（Ｃ）からなることを特徴とする。

【００１０】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、セメントに請求項１
又は２に記載の活性粉体を添加してなることを特徴とす
る。

【００１１】本願の請求項４に記載の発明（以下、第４
発明という）のセメント硬化体は、第３発明のセメント
組成物と水とからなるペーストを硬化させたセメント水
和硬化体であって、該硬化体中にモノカーボネート水和
物が形成されていることを特徴とする。

【００１２】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明の活性粉体は、粉体（Ａ）、粉体（Ｂ）及び粉体
（Ｃ）の混合物よりなる。

【００１３】上記粉体（Ａ）としては、常温下で水に浸
漬したときの発熱量が２ｃａｌ／ｇ粉体以上であるアル
ミニウム化合物か、又は、ｐＨ１２．５のアルカリ水溶
液に常温下で浸漬したときのアルミニウム溶解量が１５
０ｐｐｍ／ｇ粉体以上であるアルミニウム化合物のいず
れかが用いられる。

【００１４】上記粉体（Ａ）を常温下で水へ浸漬したと
きの発熱量が２ｃａｌ／ｇ粉体未満であると、セメント
へ添加した場合に速硬化性（特に硬化速度）が不十分と
なるため、発熱量が２ｃａｌ／ｇ粉体以上に制限され、
好ましくは５ｃａｌ／ｇ粉体以上である。また、発熱量
が多いほど硬化速度は速くなるため、発熱量の上限は特
に限定されないが、１００ｃａｌ／ｇ粉体以下が好まし
い。

【００１５】上記粉体（Ａ）の発熱量は、常温下で水２
０ｇに対して粉体２０ｇの割合で浸漬し、６分間撹拌し
た後で熱量計により発熱量を測定し、浸漬直後から３時
間までの発熱量を積算した値を発熱量とした。

【００１６】上記水へ浸漬したときに高い発熱量を示す
粉体（Ａ）を得る具体的な方法としては、特に限定され
ないが、例えばアルミニウム化合物に機械的エネルギー
を作用させる方法が挙げられる。上記アルミニウム化合
物は、未処理の状態ではアルミニウムの溶解性は低い
が、機械的エネルギーを作用させることによって表面積
が増大し、さらに結晶構造に乱れが生じ、アルミニウム
の溶解性が急増する。従って、機械的エネルギーを作用
させることによって所定の溶解性を付与することができ
る。

【００１７】上記粉体（Ａ）を常温下でｐＨ１２．５の
アルカリ水溶液へ浸漬したときのアルミニウム溶解量が
１５０ｐｐｍ／ｇ粉体未満であると、セメントへ添加し
た場合に、速硬化性（特に硬化速度）が不十分となるた
め、アルミニウム溶解量が１５０ｐｐｍ／ｇ粉体以上に
制限され、好ましくは３００ｐｐｍ／ｇ粉体以上であ
る。また、アルミニウム溶解量が多いほど硬化速度は速
くなるため、アルミニウム溶解量の上限は特に限定され
ないが、３０００ｐｐｍ／ｇ粉体が好ましい。

【００１８】上記粉体（Ａ）のアルミニウム溶解量は、
常温下でｐＨ１２．５のアルカリ水溶液５０ｇに対して
粉体（Ａ）１ｇの割合で浸漬し、５分間撹拌した後で残
渣と濾液とに分離し、濾液中に存在するアルミニウム濃
度をＩＣＰによって定量し、この値をアルミニウム溶解
量とした。この際に用いられるアルカリ水溶液はｐＨ１
２．５の水溶液であれば特に限定されず、例えば、Ｎａ
ＯＨ、ＫＯＨ等のアルカリ金属塩を水に溶かし、ｐＨが
１２．５となるように調製した水溶液が好適に用いられ
る。

【００１９】上記水へ浸漬したときに高いアルミニウム
溶解量を示す粉体（Ａ）を得る具体的な方法としては、
特に限定されないが、後述の機械的エネルギーを作用さ
せる方法が挙げられる。このような機械的エネルギーを
作用させることによって、粉体（Ａ）のアルミニウム溶
解量を１５０ｐｐｍ／ｇ粉体以上に向上させることがで
きる。

【００２０】上記粉体（Ａ）として用いられるアルミニ
ウム化合物としては、例えば、水酸化アルミニウム；酸
化アルミニウム；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などが挙げられる。これらの中
で、小さな機械的エネルギーを作用させることによって
溶解性が向上する水酸化アルミニウム、カオリナイトが
好ましい。

【００２１】上記機械的エネルギーの印加方法として
は、例えば、圧縮力、剪断力、衝撃力、摩擦力等が挙げ
られる。上記機械的エネルギーを印加する方法として
は、特に限定されないが、例えば、粉砕を目的として一
般に使用されている粉砕装置を用いることができる。こ
のような粉砕装置としては、例えば、ボールミル、振動
ミル、遊星ミル、媒体撹拌型ミル等の衝撃、摩擦、圧
縮、剪断等が複合されたボール媒体型ミル；ローラーミ
ル；乳鉢等が挙げられる。また、衝撃、摩砕が主である
ジェット粉砕装置を使用することも可能である。これら
のうち、機構的に有効に機械的エネルギーを作用させる
ことが可能であって、短時間で結晶構造に乱れが生じさ
せることが可能な、ボール媒体型のミルが好ましい。

【００２２】上記機械的エネルギー量としては、水酸化
アルミニウム１ｋｇ当たり、０．５〜３０ｋＷｈ印加す
ることが好ましく、より好ましくは１〜１０ｋＷｈであ
る。機械的エネルギー量が、０．５ｋＷｈ／ｋｇ未満で
あると、得られる粉体（Ａ）のアルミニウムイオンの溶
解性が低くなり、後述のセメント組成物の硬化速度が不
充分となる。また、３０ｋＷｈ／ｋｇを超えると、粉砕
装置へ過大な負荷を与え、媒体としてのボールや容器の
激しい磨耗によって粉体（Ａ）を汚染し、更に、これが
凝集して粒子を粗大化するので、コスト、生産性の面で
不利益を招く。

【００２３】上記機械的エネルギーは、水酸化アルミニ
ウムを粉砕装置中に投入して実際に運転したときに粉砕
装置が消費する全電力量から、粉砕装置やボール媒体自
体の運動や回転によって消費される電力量を差し引いた
電力量であって、水酸化アルミニウムにのみ供給された
と考えられる電力量を示したものである。ここで、上記
粉砕装置やボール媒体自体の運転や回転によって消費さ
れる電力量は、上記水酸化アルミニウムを投入しないこ
と以外は投入する場合と同一の条件で粉砕装置を運転し
た場合の消費電力量に等しい。

【００２４】機械的エネルギーを作用させるに際して
は、セメントクリンカー、珪砂、石灰石等の粉砕時に通
常用いられる粉砕助剤を使用することが好ましい。上記
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などが挙げられる。

【００２５】また、上記粉体（Ａ）としては、工業製品
であるアルミナセメント等のカルシウムアルミネート化
合物や、水硬性アルミナ等の本来水への反応性が高いア
ルミニウム化合物をそのまま処理せずに用いることもで
きる。上記アルミナセメントとは、Ｃ₁₂Ａ₇、ＣＡ又は
ＣＡ₂よりなるカルシウムアルミネート化合物が主成分
となるように製造されたセメントであって、その水和物
の相転移に伴う体積変化が問題となるため耐火物等に用
途が限定されているものである。

【００２６】本発明で用いられる粉体（Ｂ）は、後述の
セメントに添加してカルシウムイオンの液相中への溶解
量を最適量に制御するために使用され、水に可溶なカル
シウム化合物であれば特に限定されない。粉体（Ｂ）と
しては、例えば、水酸化カルシウム（消石灰）、酸化カ
ルシウム（生石灰）、塩化カルシウム、硝酸カルシウ
ム、シュウ酸カルシウム、カルシウムシリケート、セメ
ント、アルミナセメント等が挙げられる。これらの中
で、陰イオンがセメント水和反応を阻害しないという点
から、水酸化カルシウム、酸化カルシウムが好ましい。

【００２７】上記粉体（Ｂ）の平均粒径は、特に限定さ
れないが、セメントへ添加したときの分散性や水への溶
解速度の観点から、０．１〜５００μｍが好ましく、よ
り好ましくは０．１〜１００μｍである。

【００２８】上記粉体（Ａ）及び（Ｂ）には、硫酸アル
ミニウム（硫酸ばんど）や硫酸カルシウム（石膏）等の
可溶性の硫酸化合物を用いることは好ましくない。この
可溶性の硫酸化合物を含有すると、水への硫黄分の溶出
によってエトリンガイト水和物が形成されるため、得ら
れる硬化体の耐久性や寸法安定性が問題となるからであ
る。

【００２９】本発明で用いられる粉体（Ｃ）は炭酸カル
シウムよりなり、セメントに添加された場合、粉体
（Ａ）及び（Ｂ）より溶解したアルミニウムイオンやカ
ルシウムイオンと反応して後述のモノカーボネート水和
物を形成するため、セメントの硬化反応速度が向上する
と共に、耐久性に優れたセメント硬化体が得られる。

【００３０】このような炭酸カルシウムとしては、市販
品を使用することができ、例えば、カルサイト、アラゴ
ライト、パテライト等の結晶形を有する軽質炭酸カルシ
ウムや結晶形が不安定な重質炭酸カルシウムが共に好適
に用いられる。上記粉体（Ｃ）の平均粒径は、特に限定
されないが、セメントへ添加したときの分散性や水への
溶解速度の観点から、０．１〜１００μｍが好ましい。

【００３１】上記粉体（Ｃ）は、セメントに添加される
と、後述のセメント組成物の硬化反応速度を更に促進
し、得られるセメント硬化体中にモノカーボネートと呼
ばれる水和物が生成するため熱的安定性に優れたものと
なる。

【００３２】上記活性粉体において、粉体（Ａ）と
（Ｂ）と（Ｃ）との混合割合は、良好な硬化速度を得る
ためには、〔粉体（Ｂ）に含まれるカルシウム原子数／
粉体（Ａ）に含まれるアルミニウム原子数〕の比が、
０．１〜１０であることが好ましく、より好ましくは、
０．５〜２である。また、耐久性の良好なセメント硬化
体を得るためには、〔粉体（Ｃ）に含まれるＣａＣＯ₃
のモル数／粉体（Ａ）に含まれるアルミニウム原子数〕
の比が、０．１〜５であることが好ましく、より好まし
くは、０．２〜２である。

【００３３】上記粉体（Ａ）と粉体（Ｂ）と粉体（Ｃ）
とを混合する方法としては、特に限定されるものではな
いが、例えば、オムニミキサー、アイリッヒミキサー等
のミキサーを好適に用いることができる。

【００３４】この場合、粉体（Ｂ）にも、粉体（Ａ）と
同様に、機械的エネルギーを作用させることが好まし
い。機械的エネルギーを作用させると、水への溶解性が
向上し、セメントとの硬化反応速度が更に向上する。し
かしながら、上記粉体（Ａ）として予め機械的エネルギ
ーによって活性化されたものを使用する場合は、粉体
（Ａ）と（Ｂ）と（Ｃ）との混合時に、必ずしも機械的
エネルギーを作用させなくてもよい。

【００３５】第３発明のセメント組成物は、セメントに
第１又は第２発明の活性粉体を添加したものからなる。
上記セメントとしては、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
ント等が挙げられる。これらの中で、普通ポルトランド
セメント、早強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。

【００３６】上記セメント組成物において、活性粉体の
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重量部であることが好ましく、よ
り好ましくは、３〜５０重量部である。活性粉体の添加
量が、１重量部未満の場合は、セメント組成物に充分な
凝結速度及び硬化速度を付与することができなくなり、
１００重量部を超えると、ポットライフ（ペースト状態
で成形性が確保できる時間）が短かくなり過ぎて、十分
に作業を終了しない内に硬化が開始することがある。

【００３７】上記活性粉体をセメントに添加配合する方
法としては、セメントの中に活性粉体が均一に分散され
るものであれば、特に限定されるものではないが、例え
ば、オムニミキサー、アイリッヒミキサー等のミキサー
が好適に用いられる。

【００３８】上記セメント組成物には、砂利、珪砂など
の骨材；ガラス繊維、炭素繊維、ワラストナイト、ビニ
ロンなどの補強繊維；フライアッシュ、シリカヒューム
などの充填材が添加されてもよい。また、作業性を確保
するために、凝結遅延剤、減水剤、流動化剤等の各種セ
メント混和剤が配合されてもよい。

【００３９】第４発明のセメント硬化体は、上記セメン
ト組成物が水と反応して得られるセメント硬化体であ
る。硬化初期の段階で、モノカーボネート水和物（３Ｃ
ａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＣＯ₃・１１Ｈ₂Ｏ）が急速に
生成するために硬化が促進され、また、この水和物は、
従来の速硬化セメント中に含まれるエトリンガイト水和
物（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・３ＣａＳＯ₄・３２Ｈ
₂Ｏ）に比べて、熱的に安定であると考えられるため、
硬化体は耐久性に優れる。

【００４０】上記セメント硬化体は、上記セメント組成
物及びその他の配合物との混和物を水と混合、混練し所
定の形状に成形し、養生することによって得られる。成
形方法としては、特に限定されず、例えば、注型成形、
プレス成形、押出成形などが挙げられ、養生方法も、特
に限定されず、例えば、常温放置、加熱又は加熱・加湿
雰囲気で熟成する方法などが挙げられる。

【００４１】

【作用】第１発明（活性粉体）は、セメントと水との共
存下で添加させることにより水へのカルシウムイオン、
アルミニウムイオンの溶解性が最適に制御されいる。特
に、炭酸カルシウムの粉体（Ｃ）が添加されていること
により、水との反応の硬化初期段階で、モノカーボネー
ト水和物が急速に生成されて、セメントの硬化反応速度
が向上する。

【００４２】第３発明（セメント組成物）は、セメント
に上記活性粉体が添加されたセメント組成物であり、こ
れを水で反応させて得られたセメント水和硬化体（第４
発明）は、モノカーボネート水和物が形成されていて、
従来の速硬化性セメントの中に含まれるエトリンガイト
水和物に比べて熱的に安定であって、耐久性や寸法安定
性が極めて優れている。

【００４３】

【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。

【００４４】（実施例１〜７、比較例３，４）（１）粉体（Ａ）の作成アルミニウム化合物として、水酸化アルミニウム｛Ａｌ
（ＯＨ）₃、住友化学工業社製、商品名：Ｃ−３１｝を
用意し、ウルトラファインミル（三菱重工業社製、型
式：ＡＴ−２０）を用いて、各種機械的エネルギーを表
１に示すそれぞれの実施例、比較例の数値に印加させて
粉体（Ａ）を作製した。

【００４５】機械的エネルギーを印加させる際には、ボ
ール媒体として、１０ｍｍφのジルコニアボールを使用
した。また、ジルコニアボールの投入量は５２０ｋｇと
し、水酸化アルミニウムの投入量は２０ｋｇとし、それ
ぞれのアルミニウム化合物に対して、粉砕助剤としてエ
タノール１００ｇを添加した。

【００４６】水酸化アルミニウムに印加させた機械的エ
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、下式で求められる化合物に印加させ
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に示した機械的エネルギー値
になるようにした。

【００４７】印加させた機械的エネルギー（ｋＷｈ／ｋ
ｇ）＝｛アルミニウム化合物処理時の運転で消費した電
力量（ｋＷｈ）−アルミニウム化合物投入前の空運転時
に消費した電力量（ｋＷｈ）｝÷処理化合物量（ｋｇ）

【００４８】（２）粉体（Ｂ）及び粉体（Ｃ）水に可溶なカルシウム化合物として、消石灰｛河合石灰
工業社製、水酸化カルシウム：Ｃａ（ＯＨ）₂｝を用意
した。炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃)として、カルシード
社製と和光純薬社製（結晶形：カルサイト）を用意し、
実施例７にはは和光純薬社製のものを使用し、それ以外
はカルシード社製のものを使用した。

【００４９】（３）活性粉体とセメント組成物の作製上記（１）、（２）で用意した粉体を、表１に示した混
合モル比｛（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）｝となるように計量
して、オムニミキサーを用いて均一に混合し、各種活性
粉体を得た。次に、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（比較例
１を除く）の各種活性粉体を添加した後、オムニミキサ
ーにより混合しセメント組成物を得た。

【００５０】（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、活性粉体を添加しな
いものをセメント組成物とした。硬化体の作製において
は、作業性を向上させるために凝結遅延剤（秩父小野田
社製「ジェットセッター」）を混練水の中に、セメント
１００重量部に対して、１重量部を加えた。

【００５１】（比較例２）アルミニウム化合物として、
水酸化アルミニウム（住友化学工業社製「Ｃ−３
１」）、カルシウム化合物として、消石灰（河合石灰工
業社製、水酸化カルシウム）を用い、これらを事前に、
Ａｌ：Ｃａがモル比で２：３となるように計量、混合し
た後、この混合物に４ｋＷｈ／ｋｇの機械的エネルギー
を実施例１と同様の方法で印加させて活性粉体を得、上
記実施例と同様にしてセメント組成物を得た。

【００５２】（４）セメント硬化体の作成と評価方法上記で得られたセメント組成物の速硬化性、及び、セメ
ント硬化体の強度、寸法安定性について、以下の評価方
法で測定し、その特性結果を表１に示した。

【００５３】＜評価方法＞（ａ）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、混練して、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、ＪＩＳＲ
５２０１（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（圓井製作所製「ＭＩＣ−３０８−１」）を
用いた。但し、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、凝結遅延剤（秩父小野田社製、ジェット
セッター）を添加して、同様な測定を行った。

【００５４】・硬化速度〔３時間（ｈｒ）圧縮強度〕上記セメントペーストを直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍ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、
ＪＩＳＲ５２０１（セメントの物理試験法９．強さ
試験）に準じて行った。

【００５５】・７日曲げ強度上記セメントペーストを５ｃｍ×１５ｃｍ×肉厚１ｃｍ
のダンベル形状になるように注型成形し、常温下で注水
して７日経過した時点で、硬化体の曲げ強度を測定し、
これを長期の硬化速度の指標とした。

【００５６】（ｂ）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、常温で７日間養生を
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℃乾燥１日、水中に浸漬１日のサイクルで３サ
イクル試験を行い、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。

【００５７】

【表１】

【００５８】（実施例８〜１１）粉体（Ａ）として機械
的エネルギーを０．５〜４ｋＷｈ／ｋｇを印加した水酸
化アルミニウム（住友化学工業社製「Ｃ−３１」）を、
粉体（Ｂ）として消石灰又は生石灰（河合石灰工業社
製）を、粉体（Ｃ）として炭酸カルシウム（カルシード
社製、結晶形：カルサイト）を用いた。尚、水酸化アル
ミニウムは、ウルトラファインミル（三菱重工業社製、
型式「ＡＴ−２０」）を用いて、各種機械的エネルギー
を、表２に示すそれぞれの実施例、比較例の数値に印加
させて粉体（Ａ）を得た。

【００５９】上記粉体（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の各粉
体を、表２に示した重量比となるように計量し、オムニ
ミキサーにより混合して活性粉体を得た。次いで、ポル
トランドセメント（秩父小野田社製）１００重量部に、
この活性粉体２０重量部を添加した後オムニミキサーに
より混合してセメント組成物を得た。

【００６０】（実施例１２，１３）水酸化アルミニウム
に代えて、アルミナセメント（電気化学社製「デンカ２
号」）（実施例１２）、水硬性セメント（住友化学社製
「ＢＫ−１１２」）（実施例１３）をそれぞれ使用した
こと以外は、実施例８と同様にして、活性粉体及びセメ
ント組成物を得た。

【００６１】

【表２】

【００６２】実施例８〜１３で使用された粉体（Ａ）に
ついて、下記（ｃ）アルミニウム溶解量を測定すると共
に、得られたセメント組成物について、実施例１と同様
の速硬化性（凝結速度、硬化速度）、寸法安定性、及
び、下記（ｄ）セメント硬化体中に生成する水和物種類
の同定の評価を行い、その特性結果を表３に示した。
尚、参考までに比較例１〜４についても同様の項目の評
価を行い、その結果を表３に示した。

【００６３】＜評価方法＞（ｃ）粉体（Ａ）のアルミニウム溶解量粉体１ｇを常温下でｐＨ１２．５となるように調製した
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）５０ｇに浸漬し、５分間撹拌した後遠
心分離器（国産遠心器社製「Ｈ１０８ＮＡ」）により濾
液と残渣を大まかに分離し、さらに濾紙（アドバンテッ
クトーヨー社製「４Ａ１１０ｍｍ」）により再度分離を
行った。最終的に得られた濾液中のアルミニウム濃度を
ＩＣＰにより定量化し、アルミニウム溶解量とした。

【００６４】（ｄ）セメント硬化体中に生成する水和物
種類の同定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整した。
注水から３時間経過した時点で、アセトン中で粉砕し、
６０℃、１日間乾燥を行った。得られた試料を粉末Ｘ線
回折法により測定し、生成した水和物の結晶構造を同定
し，その結果を表２に示した。・モノカーボネート水和物（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｃ
ａＣＯ₃・１１Ｈ₂Ｏ）を、Ｍと表示した。・カルシウムアルミネート水和物（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ
₃・６Ｈ₃Ｏ）を、Ｈと表示した。・エトリンガイト水和物（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｃａ
ＳＯ₄・３２Ｈ₂Ｏ）を、Ｅと表示した。・水和物の結晶が検出されなかったものを、ＮＤと表示
した。

【００６５】

【表３】

【００６６】（実施例１４〜１７）粉体（Ａ）として機
械的エネルギーを０．５〜４ｋＷｈ／ｋｇを印加した水
酸化アルミニウム（住友化学工業社製「Ｃ−３１」）
を、粉体（Ｂ）として消石灰又は生石灰（河合石灰工業
社製）を、粉体（Ｃ）として炭酸カルシウム（カルシー
ド社製、結晶形：カルサイト）を用いた。尚、水酸化ア
ルミニウムは、ウルトラファインミル（三菱重工業社
製、型式「ＡＴ−２０」）を用いて、各種機械的エネル
ギーを、表４に示すそれぞれの実施例、比較例の数値に
印加させて粉体（Ａ）を得た。

【００６７】（実施例１８，１９）水酸化アルミニウム
に代えて、アルミナセメント（電気化学社製「デンカ２
号」）（実施例１８）、水硬性セメント（住友化学社製
「ＢＫ−１１２」）（実施例１９）をそれぞれ使用した
こと以外は、実施例１４と同様にして、活性粉体及びセ
メント組成物を得た。

【００６８】

【表４】

【００６９】実施例１４〜１９で使用された粉体（Ａ）
について下記（ｅ）アルミニウムの発熱量を測定すると
共に、得られたセメント組成物について、実施例１と同
様の速硬化性（凝結速度、硬化速度）、寸法安定性、及
び、実施例８と同様のセメント硬化体中に生成する水和
物種類の同定の評価を行い、その特性結果を表５に示し
た。尚、参考までに比較例１〜４についても同様の項目
の評価を行い、その結果を表５に示した。

【００７０】（ｅ）粉体（Ａ）の発熱量粉体２０ｇを２５℃で蒸留水２０ｇに浸漬し、浸漬直後
から３時間までの総発熱量を熱量計（東京理工社製「モ
デルＭＭＣ−５３２０」）により測定し、発熱量とし
た。

【００７１】

【表５】

【００７２】

【発明の効果】本発明の活性粉体、セメント組成物、及
びセメント硬化体は、上述のように構成されているの
で、水へのアルミニウムイオン及びカルシウムイオンの
溶解特性が、十分に制御されているので、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
することができる。また、本発明の活性粉体を添加した
セメント組成物は凝結速度と硬化速度とが共に速く、得
られる硬化体は、化学的に不安定な水和物であるエトリ
ンガイト水和物を含まなく、それに替わってモノカーボ
ネート水和物が形成されているため、耐久性、寸法安定
性が極めて優れている。従って、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於いて、
工期の短縮を図ることができ、セメント二次製品工場に
於いても、出荷までの期間の短縮、養生設備の簡略化を
図ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０４Ｂ 7:32 22:06 22:10） 103:10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水に浸漬したときの発熱量が２ｃａｌ／
ｇ粉体以上であるか、又は、ｐＨ１２．５のアルカリ水
溶液に浸漬したときのアルミニウム溶解量が１５０ｐｐ
ｍ／ｇ粉体以上であるアルミニウム化合物よりなる粉体
(Ａ）、水に可溶なカルシウム化合物よりなる粉体
（Ｂ）、及び、炭酸カルシウムよりなる粉体（Ｃ）から
なる活性粉体。
【請求項２】アルミニウム化合物が、アルミナセメン
ト又は水硬性アルミナである請求項１記載の活性粉体。
【請求項３】セメントに、請求項１又は２に記載の活
性粉体を添加してなるセメント組成物。
【請求項４】請求項３記載のセメント組成物と水とか
らなるペーストを硬化させたセメント水和硬化体であっ
て、該硬化体中にモノカーボネート水和物が形成されて
いることを特徴とするセメント硬化体。