JP2001163651A - グラウト用セメント混和材及びセメント組成物 - Google Patents
グラウト用セメント混和材及びセメント組成物Info
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Abstract
防止効果、さらに良好な寸法安定性や水和熱抑制効果を
有するグラウト材料が得られる、グラウト用セメント混
和材及びセメント組成物を提供すること。 【解決手段】 CaO原料、Al2O3原料、Fe2O3原
料及びCaSO4原料を熱処理して得られる遊離石灰、
カルシウムアルミノフェライト及び無水セッコウを主成
分とするブレーン4000cm2/g以上の膨張物質
と、減水剤とを含有してなるグラウト用セメント混和材
であり、デキストリンを含有してなる該グラウト用セメ
ント混和材であり、ガス発泡物質を含有してなる該グラ
ウト用セメント混和材であり、さらに、セメントと、該
グラウト用セメント混和材とを含有してなるセメント組
成物を構成とする。
Description
分野において使用されるグラウト用セメント混和材及び
セメント組成物に関する。
は、膨張物質と減水剤を主成分とするものが提案されて
いる(特開昭53-13650号公報や特開昭53-31170号公報
等)。これらを混和したセメントペースト、モルタル及
びコンクリート(以下、グラウト材料という)は、いず
れも作業性や充填性に優れ、グラウト工事を円滑に完了
させる材料として活用されている。グラウト材料に要求
される性能は、(1)無収縮であること、(2)流動性
が良好でその保持性が優れること、(3)ブリーディン
グや沈下現象が無いこと等の他、最近では、大容量・大
量打設の施工が増える傾向にあり、(4)水和熱による
温度ひび割れの防止等も要求されてきており、これら全
ての要求性能を満足することが求められている。しかし
ながら、従来のグラウト材料は、良好な流動性を確保で
きる時間が短く、特に、夏場の施工においては著しい流
動性の低下を起こしたり、大容量・大量打設時に温度ひ
び割れが発生する等のトラブルを発生する場合もあっ
た。
混和率でも無収縮性が得られるグラウト用セメント混和
材の開発が待たれているのが実状である。特に、無収縮
性を得るための膨張物質としては、例えば、3CaO・
3Al2O3・CaSO4、CaSO4及びCaOを主成分
とするカルシウムサルホアルミネート系と、CaOを主
成分とする石灰系の2種類が挙げられる。しかしなが
ら、カルシウムサルホアルミネート系の膨張物質は、焼
成時にSOxの揮散を生じ、所定の鉱物組成にすること
が難しい事、揮散するSOxを公害対策上捕集するので
設備費用がかさむ事等の問題点がある。また、石灰系の
膨張物質は、高い膨張量が得られる反面、養生等により
膨張量が不安定である事やその制御方法の影響により異
常膨張による破壊を生じる等の問題点がある。
は、これらの課題を解決すべく種々の検討を重ねた結
果、特定のグラウト用セメント混和材により、前記課題
が解決できるとの知見を得て本発明を完成するに至っ
た。
原料、Al2O3原料、Fe2O3原料及びCaSO4原料
を熱処理して得られる、遊離石灰、カルシウムアルミノ
フェライト及び無水セッコウを主成分とするブレーン4
000cm2/g以上の膨張物質と、減水剤とを含有し
てなるグラウト用セメント混和材であり、デキストリン
を含有してなる該グラウト用セメント混和材であり、ガ
ス発泡物質を含有してなる該グラウト用セメント混和材
であり、さらに、セメントと、該グラウト用セメント混
和材とを含有してなるセメント組成物である。
る。
ムアルミノフェライト及び無水セッコウを主成分とする
ものであり、その割合については、特に限定されるもの
ではないが、膨張物質100重量部中、遊離石灰は30
〜60重量部が好ましく、40〜50重量部がより好ま
しい。また、カルシウムアルミノフェライトは10〜4
0重量部が好ましく、20〜30重量部がより好まし
い。さらに、無水セッコウは10〜40重量部が好まし
く、20〜30重量部がより好ましい。膨張物質中の各
化合物の割合が前記の範囲にないと、良好な膨張性能が
得られない場合がある。
は、CaO−Al2O3−Fe2O3系化合物を総称するも
のであり、特に限定されるものではないが、一般的に、
CaOをC、Al2O3をA、Fe2O3をFとすると、C
4AFやC6A2F等の化合物がよく知られている。通常
は、C4AFとして存在していると考えて良い。本発明
では、カルシウムアルミノフェライトを以下、C4AF
と略記する。
O3原料、Fe2O3原料及びCaSO 4原料を熱処理し
て、遊離石灰、C4AF及び無水セッコウを主成分とす
るクリンカーを合成し、これを粉砕して製造される。遊
離石灰、C4AF及び無水セッコウを別々に合成し、こ
れらを混合したものでは、本発明のような効果は得られ
ない。CaO原料、Al2O3原料、Fe2O3原料及びC
aSO4原料を熱処理して、遊離石灰、C4AF及び無水
セッコウからなるクリンカーを合成してこれを粉砕して
製造されたものか否かを確認する方法としては、例え
ば、膨張物質の粗粒子で100μmよりも大きな粒子を
顕微鏡等により観察を行い、粒子中に遊離石灰、C4A
F及び無水セッコウが混在していることを確認すること
によって判別できる。
度は、1100〜1600℃の範囲が好ましく、120
0〜1500℃の範囲がより好ましい。1100℃未満
では、得られた膨張物質の膨張性能が十分でなく、16
00℃を超えると無水セッコウが分解する場合がある。
挙げられ、Al2O3原料としては、ボーキサイトやアル
ミ残灰等が挙げられ、Fe2O3原料としては、銅カラミ
や鉄粉、市販の酸化鉄等が挙げられ、さらに、CaSO
4原料としては、二水セッコウ、半水セッコウ及び無水
セッコウ等が挙げられる。これら原料中には不純物が存
在する。その具体例としては、SiO2、MgO、Ti
O2、P2O5、Na2O、K2O等が挙げられ、本発明の
目的を実質的に阻害しない範囲では特に問題とはならな
いが、これらのうちで、特に膨張物質中のSiO2は、
重量割合で5.0%以下が好ましく、3.0%以下がよ
り好ましい。5.0%を超えると良好な膨張性能が得ら
れない場合がある。
面積で4000cm2/g以上であり、4000〜90
00cm2/gが好ましく、4000〜6000cm2/
gがより好ましい。膨張物質の粒度が4000cm2/
g未満では、グラウト材料にブリーディング(固体材料
の沈降又は分離によって、練混ぜ水の一部が遊離して上
昇する現象)が発生したり、長期耐久性が悪くなる場合
があり、9000cm 2/gを超えると良好な膨張性能
が得られない場合がある。
ではなく、セメントに対する分散作用や空気連行作用を
有し、流動性改善や強度増進するものの総称であり、通
常、減水剤、AE減水剤、高性能減水剤、高性能AE減
水剤と呼ばれているもの等が挙げられる。中でも高い減
水性と優れた流動保持性を有する高性能AE減水剤が好
ましい。具体的には、ポリアルキルアリルスルホン酸塩
の縮合物系、メラミンスルホン酸塩の縮合物系、リグニ
ンスルホン酸塩系、ポリカルボン酸系、オキシカルボン
酸塩系及びアミノスルホン酸系等のうちの一種又は二種
以上を使用することができる。また、使用形態は粉末で
も液体でも構わない。
と共に加熱分解して得られる可溶性デンプンを総称する
ものであり、別名ばい焼デンプンとも呼ばれている。グ
ラウト材料を大量に打設する際に発生する水和熱を抑制
する目的で使用されるものである。デキストリンの冷水
可溶分は、特に限定されるものではないが、冷水可溶分
が5〜55%のものが好ましく、冷水可溶分が10〜5
0%のものがより好ましい。冷水可溶分が10%未満で
は十分な水和熱抑制効果が得られない場合があり、55
%を超えると強度発現性が悪くなる場合がある。なお、
本発明で言う冷水可溶分とは、デキストリンが温度21
℃の蒸留水に溶解した量を意味するものであり、具体的
には、デキストリン10gを200mlのフラスコに入
れ、温度21℃の蒸留水150mlを加えて1時間後に
ろ別し、そのろ液を蒸留乾固して得られたデキストリン
を供試デキストリンに対する重量割合で示したものであ
る。
るものではなく、水と混練した際に気体を発生する物質
を総称するものであり、この発泡作用によりグラウト材
料の沈下現象を防止し、構造物との一体化を図る目的で
使用される。その具体例としては、アルミ粉等の金属粉
末や過酸化物質等が挙げられる。アルミ粉の表面は酸化
され易く、酸化被膜で覆われると反応性が低下するた
め、植物油、鉱物油あるいはステアリン酸等で表面処理
したものがある。
分の使用割合は、特に限定されるものではないが、通
常、グラウト用セメント混和材が膨張物質と減水剤から
なる場合、グラウト用セメント混和材100重量部中、
膨張物質は75〜95重量部が好ましく、80〜90重
量部がより好ましい。75重量部未満では材料分離を起
こしたり、良好な寸法安定性(硬化体の収縮や破壊を生
じるような過度の膨張がないこと)が得られない場合が
あり、95重量部を超えると優れた流動性が得られない
場合がある。減水剤は5〜25重量部が好ましく、10
〜20重量部がより好ましい。5重量部未満では優れた
流動性が得られない場合があり、25重量部を超える
と、材料分離を起こしたり、良好な寸法安定性が得られ
ない場合がある。
質、減水剤及びデキストリンからなる場合、セメント混
和材100重量部中、膨張物質は70〜90重量部が好
ましく、75〜85重量部がより好ましい。70重量部
未満では材料分離を起こしたり、良好な寸法安定性が得
られない場合があり、90重量部を超えると優れた流動
性が得られない場合がある。減水剤は5〜20重量部が
好ましく、10〜15重量部がより好ましい。5重量部
未満では優れた流動性が得られない場合があり、20重
量部を超えると、材料分離を起こしたり、良好な寸法安
定性が得られない場合がある。デキストリンは1〜15
重量部が好ましく、3〜10重量部がより好ましい。1
重量部未満では、十分な水和熱抑制効果が得られない場
合があり、15重量部を超えて使用すると強度発現性が
悪くなる場合がある。なお、ガス発泡物質の使用量は、
一義的に決定されるものではないが、グラウト用セメン
ト混和材が膨張物質、減水剤及びガス発泡物質からなる
場合、並びに膨張物質、減水剤、デキストリン及びガス
発泡物質からなる場合、ガス発泡物質を除く成分の合計
100重量部に対して、通常、0.005〜0.5重量
部が好ましく、0.01〜0.05重量部がより好まし
い。0.005重量部未満では十分な初期膨張が得られ
ない場合があり、0.5重量部を超えて使用すると過膨
張を起こす場合がある。
量は、特に限定されるものではないが、通常、セメント
と、グラウト用セメント混和材からなるセメント組成物
100重量部中、3〜12重量部が好ましく、5〜9重
量部がより好ましい。3重量部未満では、良好な寸法安
定性が得られない場合があり、12重量部を超えて使用
すると長期耐久性が悪くなる場合がある。
ト、早強、超早強、低熱及び中庸熱等の各種ポルトラン
ドセメントと、これらセメントに、高炉スラグ、フライ
アッシュ及びシリカを混合した各種混合セメント、並び
に石灰石粉末等を混合したフィラーセメント等が挙げら
れる。
凍剤、収縮低減剤、高分子エマルジョン及び凝結調整
剤、並びにセメント急硬材、ベントナイト等の粘土鉱物
及びハイドロタルサイト等のアニオン交換体等のうちの
一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しな
い範囲で使用することが可能である。
されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合し
ても良いし、予めその一部、或いは全部を混合しておい
ても差し支えない。混合装置としては、既存の如何なる
装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミ
キサ、ヘンシェルミキサ、V型ミキサ及びナウターミキ
サ等が挙げられる。
る。
4原料を配合し混合粉砕した後、電気炉を用いて、13
50℃で3時間熱処理して表1に示すような様々な組成
の膨張物質を合成し、ボールミルでブレーン比表面積5
000cm2/g(JIS R 5201に準じて測定)に粉砕し
た。この膨張物質を粉末X線回折法で同定し、遊離石
灰、C4AF及び無水セッコウを含有していることを確
認した。膨張物質の化合物組成は、化学組成(JIS R 52
02に準じて測定)を基に計算により算出した。各種膨張
物質85重量部と、減水剤イ15重量部とを配合してグ
ラウト用セメント混和材を調製し、セメントと、グラウ
ト用セメント混和材からなるセメント組成物100重量
部中、グラウト用セメント混和材を7重量部使用し、水
/セメント組成物比=34%、セメント組成物/砂比=
1/2のモルタルを調製し、コンシステンシーの経時変
化及び長さ変化率の測定を行った。なお、比較のため
に、遊離石灰、C4AF及び無水セッコウを別々に合成
し粉砕して作製したセメント混和材についても、同様の
実験を行った。その結果を表1に示す。
合成。 C4AF:CaO原料4モル、Al2O3原料1モル及び
Fe2O3原料1モルの割合で配合した原料を混合粉砕し
た後、1350℃で3時間熱処理して合成。 無水セッコウ:試薬1級の二水セッコウを1350℃で
3時間焼成して得た無水セッコウ。 セメント:市販普通ポルトランドセメント 砂:新潟県姫川産、比重2.62
J14漏斗によるコンシステンシーの測定に準じて流下値
を測定。 長さ変化率:JIS A 6202(B)に準じて材齢28日で測定。
和材を使用したモルタルは、比較例のモルタルと比べ、
J漏斗流下値が小さくその経時変化が少ない優れた流動
性と、長さ変化率が膨張側で良好な寸法安定性を示して
いる。
え、ブリーディングの測定を行ったこと以外は、実施例
1と同様に行った。その結果を表2に示す。
じて測定。
00cm2/g以上の膨張物質を使用することにより、
ブリーディングが無くなることが判る。また、J漏斗流
下値が小さくその経時変化が少ない優れた流動性と、長
さ変化率が膨張側で良好な寸法安定性を示している。
うに変えたこと以外は、実施例1と同様に行った。その
結果を表3に示す。
ンスルホン酸塩系の等量混合物
和材を使用することにより、J漏斗流下値が小さくその
経時変化が少ない優れた流動性と、長さ変化率が膨張側
で良好な寸法安定性を示していることが判る。
0重量部に対し、ガス発泡物質の種類と量を表4に示す
ように変えてグラウト用セメント混和材を調製し、初期
膨張率の測定を行ったこと以外は、実施例1と同様に行
った。その結果を表4に示す。
針」、付録2.「膨張材を用いた充填モルタルの施工要
領」を示す付属書「膨張材を用いた充填モルタルの膨張
率測定方法」に従い測定した初期膨張率。+は膨張側、
−は収縮側を示す。
ることにより、モルタルの初期膨張率が膨張側を示し沈
下現象の防止効果があることが判る。また、J漏斗流下
値が小さくその経時変化が少ない優れた流動性と、長さ
変化率が膨張側で良好な寸法安定性を示している。
泡物質a0.02重量部からなるグラウト用セメント混
和材を調製し、セメントと、グラウト用セメント混和材
からなるセメント組成物100重量部中のグラウト用セ
メント混和材の使用量を表5に示すように変えたこと以
外は、実施例4と同様に行った。その結果を表5に示
す。
和材を使用することにより、モルタルのJ漏斗流下値が
小さくその経時変化が少ない優れた流動性と、長さ変化
率が膨張側で良好な寸法安定性と、初期膨張率が向上す
ることによる沈下現象の防止効果を示していることが判
る。
量部中のデキストリンの種類と量を表6のように変えて
グラウト用セメント混和材を調製した。ただし、減水剤
ニの使用量は15重量部に固定し、デキストリンの使用
量を変える際には、膨張物質の使用量を増減して調整し
た。セメントと、グラウト用セメント混和材からなるセ
メント組成物100重量部中、グラウト用セメント混和
材を7重量部使用し、水/セメント組成物比=34%、
セメント組成物/砂比=1/2のモルタルを調製し、コ
ンシステンシーの経時変化、長さ変化率及び断熱温度上
昇量の測定を行った。その結果を表6に示す。
小型の変温室に入れ、グラウト材料の温度と変温室の温
度が常に同じになるように制御する東京理工社製の断熱
温度上昇量測定装置を用いて、打設温度20℃の条件で
測定した。
ることにより、モルタルの断熱温度上昇量が減少し、水
和熱を抑制していることが判る。また、J漏斗流下値が
小さくその経時変化が少ない優れた流動性と、長さ変化
率が膨張側で良好な寸法安定性を示している。
リンC5重量部及びガス発泡物質a0.02重量部から
なるグラウト用セメント混和材を調製した。セメント
と、グラウト用セメント混和材からなるセメント組成物
100重量部中のグラウト用セメント混和材の使用量を
表7に示すように変え、初期膨張率を測定したこと以外
は、実施例6と同様に行った。その結果を表7に示す。
和材を使用することにより、モルタルの断熱温度上昇量
が減少し、水和熱を抑制していることが判る。また、J
漏斗流下値が小さくその経時変化が少ない優れた流動性
と、長さ変化率が膨張側で良好な寸法安定性と、初期膨
張率が向上することによる沈下現象の防止効果を示して
いる。
セメント組成物を使用することにより、優れた流動性と
ブリーディングや沈下現象の防止効果、さらに良好な寸
法安定性と水和熱抑制効果を有するグラウト材料が得ら
れる。
Claims (4)
- 【請求項1】 CaO原料、Al2O3原料、Fe2O3原
料及びCaSO4原料を熱処理して得られる、遊離石
灰、カルシウムアルミノフェライト及び無水セッコウを
主成分とする、ブレーン比表面積4000cm2/g以
上の膨張物質と、減水剤とを含有してなるグラウト用セ
メント混和材。 - 【請求項2】 デキストリンを含有してなる請求項1記
載のグラウト用セメント混和材。 - 【請求項3】 ガス発泡物質を含有してなる請求項1又
は2に記載のグラウト用セメント混和材。 - 【請求項4】 セメントと、請求項1乃至3の何れかに
記載のグラウト用セメント混和材とを含有してなるセメ
ント組成物。
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---|---|---|---|
JP34729299A JP3963622B2 (ja) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | グラウト用セメント混和材及びセメント組成物 |
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---|---|---|---|
JP34729299A JP3963622B2 (ja) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | グラウト用セメント混和材及びセメント組成物 |
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ID=18389231
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JP34729299A Expired - Lifetime JP3963622B2 (ja) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | グラウト用セメント混和材及びセメント組成物 |
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