JPS586709B2 - スラグ系無機硬化体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は建築用材料等に用いられるスラグ系無機硬化
体に関するものである。

一般に、高炉スラグのような水硬性スラグを単独で用い
てスラグ系無機硬化体を製造する場合、高炉スラグの水
和硬化が遅いため、スラグ系無機硬化体の製造に長時間
を要し量産が困難であった，また、得られた無機硬化体
が高密度化し、かつその強度も小さかった。

一方、高炉スラグと石こうを併用してスラグ系無機硬化
体を製造する場合にも、やはり高炉スラグの水和硬化が
遅いために無機硬化体の製造に長時間を要していた。

ところが、この場合には、高炉スラグ単独の場合と異な
り、低密度のスラグ糸無機硬化体が得られ、かつ強度も
スラグ単独で製造したものよりも大きかった。

しかしながら、このようにして製造されたスラグ系無機
硬化体中には、水に可溶な石こうが含有されているため
、耐水性が著しく低いという問題があった。

そこで、この発明の目的は、量産性に富み、低密度で、
強度が大きく、しかも耐水性に富むスラグ系無機硬化体
を提供することにある。

つぎに、この発明を詳しく説明する。

この発明者等は、高炉スラグのような水硬性スラグと石
こうを併用したスラグ系無機硬化体の耐水性の向上につ
いて研究を重ねた結果、水硬性スラグと石こうを併用し
た硬化体用組成物に、さらにカルシウムアルミネートモ
ノサルフエートハイドレート（３ＣａＯ−ＡＩ。

０３・ＣａＳ０４・ｎＨ２０，ｎはおおむね１２の値を
とる、以下これをＭＳＨと略す）とアルカリ性化合物を
配合すると、水硬性スラグの水和硬化が促進されて硬化
体の製造速度が速くなり、かつスラグ系無機硬化体の耐
水性が向上することを見い出した。

すなわち、水硬性スラグと石こうを併用した硬化体用組
成物に、ＭＳＨとアルカリ性化合物を配合することによ
り、石こうとＭＳＨが水の存在下において反応してカル
シウムアルミネートトリサルフエートハイドレート（３
ＣａＣＩＡｌ２０３・３ＣａＳＯ４。

ｎＨ２０，ｎはおおむね３１〜３２の値をさる、以下こ
れをＴＳＨと略す）の針状結晶になって水に不溶となり
、さらにアルカリ性化合物が水硬性スラグの水和硬化を
促進する。

その結果、耐水性に富むスラグ系無機硬化体が短時間で
得られる。

そして、このスラグ系無機硬化体は、図面に示すように
、大きな塊状のスラグ水和硬化体１にＴＳＨの針状結晶
２が付着し、このような形状のものが他のものと相互に
ＴＳＨ針状結晶２のからみ合いで連結して構成されてい
る。

したがって、ｒＳＨ針状結晶２のからみ合いによる補強
効果によって高強度になるとともに、その結晶によって
空隙が大きくなり低密度になっている。

この発明で用いる水硬性スラグとしては、例えば高炉ス
ラグがあげられる。

しかしながら、これに限定されるものではなく、水硬性
を有するスラグであればどのようなものを用いてもよい
。

ＭＳＨとしては、通常の方法、例えばＣａＯ成分原料と
、Ａｌ２０３成分原料と、ＣａＳ０４成分原料とをほぼ
３：１：１のモル比で配合し、湿熱合成して得られたも
のが用いられる。

石こうとしては、主に２水石こうが用いられるが半水石
こうでも無水石こうでも用いることができる。

これらの３成分は、その使用量を、スラグ系無機硬化体
中において水硬性スラグ（Ｓ）とＴＳＨ（Ｔ）が重量比
でＳ／Ｔ＝０．１／１〜４／１になるように選んで硬化
体用組成物中に含有させることが好ましい。

ＴＳＨに対する水硬性スラグの割合が、前述の範囲を下
まわるとスラグによる耐水性の付与が不十分となり、Ｔ
ＳＨのみからなる無機硬化体に比較して強度が小さくな
る。

この場合には、スラグが単なる充填剤として作用するも
のと考えられる。

逆に、ＴＳＨに対する水硬性スラグの割合が４／１より
も小さくても、１．２／１以上になると、ＴＳＨによる
強度補強効果が不十分となるため、スラグ系無機硬化体
の強度が低下するとともに、低密度のものが得られにく
くなる。

また、ＭＳＨと石こうの配合割合等が不適正であってＴ
ＳＨ化が完全に行われないで、いずれかが残存すると無
機硬化体の強度発現が不十分になる。

特に石こうが残存すると強度が著しく低下する。

したがってそれらを完全に反応させることが好ましい。

また、スラグの水利硬化が不十分な場合には、無機硬化
体の耐水性がやや悪くなる。

これはスラグが耐水性に寄与することを示す。

アルカリ性化合物としては、例えばＮａＯＨ，Ｃａ−（
ＯＨ）２，Ｎａ２ＣＯ３があげられる。

このようなアルカリ性化合物は、硬化体用組成物中に０
．１〜５．０重量％（以下係と略す）含有されるように
その使用量を選ぶことが好ましい。

アルカリ性化合物の含有量がその範囲を下まわると効果
が小さくスラグの硬化促進作用が小さくなり、逆にその
範囲を上まわると、ＭＳＨのＴＳＨ化反応を著しく遅延
するとともにスラグの水利硬化の促進作用が小さくなる
。

最も好ましい範囲は０．５〜２．０係である。

つぎに、スラグ系無機硬化体の製法の一例について説明
すると、水硬性スラグ、ＭＳＨ１石ＲＥおよびアルカリ
性化合物を所定の割合で配合し、これに水を加えて混練
してスラリ状にし、これを型枠中に流し込む。

ついで、それを養生する。この場合、水硬性スラグの水
和硬化はアルカリ性化合物の添加により促進され、常温
では硬化速度がやや遅いが、６０゜〜８０℃における加
熱により２〜５時間で硬化する。

一方、ＴＳＨ化反応の反応速度は、アルカリ性化合物の
添加により、無添加系に比べて遅延する。

その結果、ＴＳＨの生成結晶が微細な針状結晶となり、
結晶相互のからみ合いの程度が強くなり強度発現に有効
に作用する。

しかしながら、ＴＳＨ化反応がこのように遅延しても、
６０〜８０℃で１〜５時間加熱することによりＴＳＨ化
反応は完結する。

したがって、このような水硬性スラグの硬化状態および
ＴＳＨの生成状態を考慮すると、養生は、温度６０〜８
０℃の湿空中で数時間行うことが好ましい。

温度が６０℃未満ではスラグの硬化が不充分となり、８
０℃を超えるとＴＳＨ化反応が起りにくくなる傾向が見
られる。

このようにして、低密度で、強度が大きく、耐水性に富
むスラグ系無機硬化体を短時間で得るこさができる。

つぎに、実施例について比較例と合わせて説明する。

実施例１〜２１，比較例１〜３ 原料として下記のものを用いた。

水硬性スラグ：高炉スラグ粉砕品（商品名：エスメント
，新日本製鉄化学社製，ブ レーン値３５００ｃｒ！／ｇ〜４０００ ｃｒｔ／ｇ） ＭＳＨ：オートクレープ中においてスラリ法で合成した
もの 石こう：２水石こう（試薬１級） アルカリ性化合物：ＮａＯＨ，ＫＯＨ，Ｃａ−（ＯＨ）
２，（添加剤）ＮａＣ０３（いずれも試薬１級）上記の
原料をつぎのように配合した。

すなわち、水硬性スラグをその配合量が配合固形分全量
に対して後記の第１表に示す割合になるように選んで配
合するとともに、アルカリ性化合物を、その配合量が配
合固形分全量に対して後記の第１表に示す割合になるよ
うに配合した。

そして、ＭＳＨと石こうを、ＴＳＨ合成の理論比率（Ｍ
ＳＨ）／（石こう）＝０．６４７０．３６になるように
選んで配合した。

つぎに、この配合物に、水を第１表の混水比（配合固形
分に対する配合水量＝水重量／全固形分重量）になるよ
うに加えて攪拌混合してスラリをつくり、これを型枠中
に流し込んで同表に示す温度で同表に示す時間湿空養生
した。

つぎに、それを型から外して４０℃で乾燥し、スラグ系
無機硬化体を得た。

比較例 ４ ＭＳＨの使用を中止した。

それ以外は実施例１〜２１と同様にしてスラグ系無機硬
化体を得た。

以上の実施例および比較例におけるスラリの状態および
得られたスラグ系無機硬化体の性能試験の結果を第１表
に示す。

第１表から明らかなように、実施例のスラグ達無機硬化
体は、ＭＳＨおよびアルカリ性化合物の添加により、吸
水低下率が小さく、低密度で、しかも短期間に高強度が
発現することがわかる。

そして、スラグ量が多くなるに従ってその強度が向上し
ている。

しかしながら、アルカリ性化合物の添加量が多くなった
り、養生が不充分でＴＳＨ化が不完全であると、硬化体
の強度発現が不充分になっている。

参考例 １，２ 実施例１〜２１の原料を用い、実施例１〜２１と同様に
してそれらの原料を第２表のように配合し、さらにパル
プを配合固形分全量に対して５係になるように配合し実
施例１〜２１と同様にしてスラリをつくった。

つぎに、これを抄造してスラグ系無機硬化体を得た。

このようにして得られたスラグ系無機硬化体の性能試験
の結果を第２表に示した。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明のスラグ系無機硬化体の硬化組織を説明
する説明図である。 １・・・・・・スラグ水和硬化体、２・・・・・・ＴＳ
Ｈの針状結晶。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水硬性スラグさカルシウムアルミネートモノサルフ
   エートハイドレートと石こうとアルカリ性化合物を主要
   成分とする硬化体用組成物を硬化してなるスラグ系無機
   硬化体。 ２ 前記アルカリ性化合物が、ＮａＯＨ，ＫＯＨ，Ｃａ
   （ＯＨ）２，ＮａＣＯｓからなる群から選ばれた少なく
   とも１つのアルカリ性化合物である特許請求の範囲第１
   項記載のスラグ系無機硬化体。