JPS632845A - コンクリート混和剤及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （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
るのに好適なコンクリート混合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連木性
を有する層又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材料として使用されて
いる。

（従来の技術） 従来、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ずるフライ
アンシュ、フェロシリコン製造時に副生ずる微粒子状シ
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、流動パラフィン（パラフィンエマルジョン）
、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問題点） 上掲の従来使用されている透水性を減少させる混合剤中
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ってから使用
しなければならないという問題点があった。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ある。

また、前記フライアンシュの場合、反応速度が遅く効果
が顕れるのに数ケ月を要し、−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った。

さらに、その低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った。

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とそ
の効果的な製法を提供することを目的とする。

（問題点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って得られるけい酸ゾル及び
／又はけい酸ゲルのコーティング層を有するコンクリー
ト混和剤、および、 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させることによって得られるけい
酸ゾル及び／又はけい酸ゲルのコーティング層を有し、
さらにそのコーティ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、 とを提案する。

そして上記各混和剤を得る手段として、本発明は、 可溶性シリカを含有するけい酸含有物質に対し、まずけ
い酸アルカリを添加し、引続いて酸を添加して前記けい
酸含有物質の表面に存在する先行して添加した前記けい
酸アルカリ中のアルカリ分を中和させ、前記けい酸含有
物質の表面にけい酸ゾル及び／又はけい酸ゲルの層を形
成し、必要により乾燥することを特徴とするコンクリー
ト混和剤の製造方法、および、 まず、けい酸アルカリに、該けい酸アルカリ中のアルカ
リ分を中和するに足る量の酸を添加してけい酸ゾル及び
／又はけい酸ゲルを生成させ、その後けい酸含有物質に
既に得られている前記けい酸ゾル及び／又はけい酸ゲル
を添加することにより、可溶性シリカを含有するけい酸
含有物質の表面に、該けい酸ゾル及び／又はけい酸ゲル
をコーティングし、必要により乾燥することを特徴とす
るコンクリート混和剤の製造方法、 とを提案する。

（作　用） 本発明の混和剤を構成している“可溶性シリカを含有す
るけい酸含有物質”としては、白土等のポゾラン質天然
鉱物や粘土、フライアッシュ、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１〜１００μ程度と
する。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。

また成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、ｊ
２ＣａＯ−ｍＳｉＯ２・ｎＨＪなる不溶性の安定な物質
を作り（ポゾラン反応という）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、このポゾラン反応は、天然に含まれるアモルフ
ァスシリカ、フライアッシュ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（
ｍＮａ、ｏ・ｎ５ｉｏ、）中のＮａ２Ｏの部分がＣａＯ
と置換し、不溶性のｍｃａｏ・ｎ５ｉＯ□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
びけい酸ソーグー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
活性なゾル又はゲル状のシリカを調整し、これを天然の
ポゾラン系物質、フライアッシュ、あるいは鉱滓の表面
にコーティングすれば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剤を添加し
て得られたコンクリートは、強度も大きく不透水性にも
優れたものであることが判った。

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ってポゾラン等のシ
リカ含有＠６質の表面にコーティングすると、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
起して、化学的活性の小さいシロキサン結合（Ｓｔ−０
−３ｔ）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、けい酸のゾル及び／又はゲルのコーティン
グ層を形成する点に特徴を有するが、核層を形成するた
めに予め調整するコーティング剤としては、けい酸アル
カリを硫酸や塩酸、硝酸、燐酸等の無機酸又は有機酸で
中和したものを用いる。この場合、中和のｐＨは９〜４
程度（９：ゾル〉７〉ゲル：４）とする。濃度について
は、次の表面コーティング時の混合を考え、好ましくは
コーティングに適するシリカゾルとするのがよいが、シ
リカゲルであっても混合機を用いれば充分均一に表面コ
ーティングができる。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。

また、表面コーティングに関しては、上述の方法の他に
、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することにより中和して
も、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
混合する割合は、シリカ含有物質に対し、添加するけい
酸アルカリが０．１ｗｔ％以下の場合は効果がなく、−
方４０ｗｔ％以上添加しても効果がほとんど変らず却っ
て高価となる。セメントに適用する場合、２０−ｔ％程
度が上限添加量として適当である。

また、コーティングを施した本発明の上記の混合剤の表
面に、さらにホワイトカーボンやシリカヒユーム等の微
粒子状（約１０〜２０　ｍμ）の非晶質シリカを付着（
まぶす）することにより、強度の改善ならびに防水性の
改善し得る。

なお、本発明において、ゲル状のものを乾燥後微粉砕し
たものを、シリカ含有物質と混合（表面に被成する）し
ても従来技術を超える効果が期待できる。

（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１０
μ）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）
及び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）及び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、フライアッシュ（全シ
リカ５８．６％、可溶性シリカ３３．７％、平均粒子径
２３μ）を用いたものをサンプルＥ。

Ｆとし、 さらに、試料Ａに白土にシリカフニーム（全シリカ９０
．７％、可溶性シリカ７２．４％、平均粒子径０．３ｍ
μ）を５部添加、混合したものをサンプルＧとし、 試料Ｅにシリカフニームを５％添加したものをサンプル
Ｈとした。

比較例としては、未処理のけい酸白土を用いた例をＩと
し、未処理のフライアッシュを用いた例をＪとした。

第１表に示した上記各サンプル（Ａ−Ｊ）について、Ｊ
ＩＳ　Ａ１４０４建築用セメント防水剤の試験方法に従
って、モルタルに添加したときの圧縮強さと透水量につ
いての試験結果を第２表に示す。

この表から判るように、例えばテスト隘１について見る
と、基準品であるテスト階１１に比べて、６ケ月経過後
の圧縮強さは２２ｋｇｆ／ｃｍ２も高い値を示し、また
透水量も４ｇも低くなっており、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、ＢとＣ，Ｄの２つの方法のどちらで
も良好な結果が得られ、水ガラスと予め中和する方法（
Ａ、Ｂ）　、水ガラスを中和後添加する方法のどちらで
もよいことがわかった。

（発明の効果） 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、まずコーティングされた
活性なシリカがポゾラン反応をし、強度と透水性を向上
させると共に核になっているシリカ含有物質も長期にわ
たって反応をするから、短期から長期にわたって強固で
耐水性のあるコンクリートが得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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／又はけい酸ゲルのコーティング層を有
   するコンクリート混和剤。 ２、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／又はけい酸ゲルのコーティング層を有
   し、さらにそのコーティ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。 ３、可溶性シリカを含有するけい酸含有物質に対し、ま
   ずけい酸アルカリを添加し、引続いて酸を添加して前記
   けい酸含有物質の表面に存在する先行して添加した前記
   けい酸アルカリ中のアルカリ分を中和させ、前記けい酸
   含有物質の表面にけい酸ゾル及び／又はけい酸ゲルの層
   を形成することを特徴とするコンクリート混和剤の製造
   方法。 ４、まず、けい酸アルカリに、該けい酸アルカリ中のア
   ルカリ分を中和するに足る量の酸を添加してけい酸ゾル
   及び／又はけい酸ゲルを生成させ、次に可溶性シリカを
   含有するけい酸含有物質の表面に、既に準備した前記け
   い酸ゾル及び／又はけい酸ゲルをコーティングすること
   を特徴とするコンクリート混和剤の製造方法。