JP2005187257A - セメント混和剤及び速硬性セメント組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 混練後の早い時間に硬化し且つ短時間強度が高く、更には補修すべき亀裂、地層中の空隙に浸透するに要する時間、又は型枠への流し込みに要する時間等の混練後の一定時間、すなわち、作業終了までに必要な作業時間中は所定の流動性を保持することができるモルタルが得られるセメント混和剤及びそれを含有する速硬性セメント組成物の提供。
【解決手段】 クエン酸及び酒石酸アルカリ金属塩を含有するセメント混和剤及び速硬性セメントを主成分とし該混和剤を含有する速硬性セメント組成物。
【選択図】 なし

Description

本発明は、流動性を長時間維持でき且つ短時間強度が高い高流動モルタルが得られるセメント用混和剤、及びそれを含有する速硬性セメント組成物に関するものである。

従来、モルタルの短時間強度を増大する材料としては、速硬性セメント、例えば、カルシウムアルミネートに無機硫酸塩を混合してなる促進材を配合した急結セメント（特許文献１）や、カルシウムハロアルミネートをセメントと同時に焼成して混入してなる急硬セメント（特許文献２）が用いられている。しかしながら、単にこれらのセメントを用いただけでは、速硬性セメントの硬化に必要な可使時間が確保できず、短時間での強度発現性が得られても現実の作業性が著しく悪化する問題がある。

この問題を解決するものとして、凝結遅延剤を用いて可使時間を延長することが行われており、例えば、カルシウムアルミネート系鉱物を促進材として含有する急結セメントに、凝結遅延剤を添加し、可使時間を確保する速硬性セメント組成物が知られている（特許文献３及び特許文献４）。ここで使用される凝結遅延剤として、クエン酸、酒石酸、グルコン酸及びリンゴ酸等のオキシカルボン酸又はそれらの塩等が挙げられている。

しかしながら、この方法で、すなわち、凝結遅延剤を多量に添加して可使時間を得ようとすると、短時間強度も同時に低下するという問題が生じていた。また、練り上がり時の所定の流動性を維持しているのは精々５〜１０分程度の短時間にすぎず、その後は、硬化はしないが流動性が損なわれる。また、これら従前の方法では、補修すべき亀裂、地層中の空隙に十分に充填ができない場合等があって、少ない凝結遅延剤の添加量で流動性保持性能の高い速硬性モルタルが製造できる速硬性セメント組成物が要望されている。
特開昭４８−１０２４号公報 特開昭４９−７７９３４号公報 特開２００１−２９４４６９号公報 特開２０００−２８１４１０号公報

本発明の目的は、混練後の早い時間に硬化し且つ短時間強度が高く、更には補修すべき亀裂、地層中の空隙に浸透するに要する時間、又は型枠への流し込みに要する時間等の混練してから作業終了までに必要な作業時間中は、所定の流動性を保持することができるモルタルが得られるセメント混和剤及びそれを含有する速硬性セメント組成物を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を進めたところ、クエン酸及び酒石酸アルカリ金属塩をセメントに混和すると、混練後の早い時間に硬化し且つ短時間強度が高く、更には混練した後の作業時間中は所定の流動性を有するモルタルを製造できるセメント組成物が得られることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明はクエン酸及び酒石酸アルカリ金属塩を含有するセメント混和剤を提供するものである。
また、本発明は速硬性セメントを主成分とし、クエン酸及び酒石酸アルカリ金属塩を含むセメント混和剤を含有する速硬性セメント組成物を提供するものである。

本発明のセメント混和剤を用いたセメント組成物、特に速硬性セメントを主成分とするセメント組成物を用いたモルタルは、所定の流動性が４０分以上に渡って保持でき、更に材齢３時間後の圧縮強度が２０Ｎ／ｍｍ²以上の物性を有し強度発現性に優れる。

本発明のセメント混和剤は、クエン酸及び酒石酸アルカリ金属塩を含有することを特徴とする。

本発明で使用するクエン酸としては、例えば市販の試薬、食品添加物及び工業用等のクエン酸が挙げられる。

本発明で使用する酒石酸アルカリ金属塩は、下式（１）

〔式中、Ｒ¹は水素原子、炭素数１〜５の低級アルキル基又はアルカリ金属原子を示し、Ｒ²はアルカリ金属原子を示す〕で表される化合物である。
ここで、炭素数１〜５の低級アルキル基としては、メチル基及びエチル基が好ましく、アルカリ金属原子としてはリチウム、ナトリウム及びカリウムが好ましい。

酒石酸アルカリ金属塩としては、Ｒ¹、Ｒ²の何れかがアルカリ金属であって、他が水素原子又はアルカリ金属であるものが好ましく、例えば酒石酸ナトリウム、酒石酸カリウム、酒石酸リチウム、酒石酸カリウムナトリウム等が挙げられる。特に、酒石酸カリウムナトリウムが、流動性保持時間が長く、速硬性セメントと混合し長期間貯蔵した場合に品質が安定化するのでより好ましい。
本発明で使用する酒石酸アルカリ金属塩としては、例えば市販の試薬及び工業用等の酒石酸ナトリウム、酒石酸カリウム、酒石酸カリウムナトリウム、酒石酸リチウム等が挙げられる。

酒石酸アルカリ金属塩は、後記の実施例において示すようにクエン酸を使用して凝結を遅延させたモルタルの流動性保持性能を、クエン酸と相俟って有効的に発揮するものである。

本発明のセメント混和剤中のクエン酸及び酒石酸アルカリ金属塩の含有比率は、クエン酸１００重量部に対して、酒石酸アルカリ金属塩が１０〜２５０重量部であるのが可使時間、流動性の面から好ましく、より好ましくは５０〜１００重量部である。上記範囲外では流動性が得られない場合がある。

クエン酸と酒石酸アルカリ金属塩の混合方法は、特に制限されるものでなく、予めセメント組成物に混合する方法、セメント組成物混練時にそれらを個々に混合する方法、又は、クエン酸と酒石酸アルカリ金属塩を含有するものを混合する方法等が可能である。

本発明のセメント混和剤には、増粘剤、減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、膨張材、収縮低減剤、防錆剤、防凍剤、顔料、消泡剤、発泡剤、繊維、ポリマー等の一種又は二種以上を含有させることが可能である。

本発明のセメント混和剤は、セメント組成物に添加して使用する。特に速硬性セメントを使用したセメント組成物に好適に用いることができる。ここで、速硬性セメントとは、３時間程度までに強度を発現するものである。例えば、ポルトランドセメント、エコセメント又はこれらの混合セメントに炭酸ナトリウム、塩化カルシウム、硝酸塩、亜硝酸塩、仮焼ミョウバンを含むミョウバン、アルミナセメント、カルシウムアルミネート類、水ガラス等の凝結促進剤を添加したもの、太平洋セメント社製「ジェットセメント」（商品名）や住友大阪セメント社製「ジェットセメント」（商品名）等の超速硬セメント及びカルシウムアルミネート類と石膏類とを含有する急硬セメント等が挙げられる。
カルシウムアルミネート類としては、ＣａＯをＣ、Ａｌ₂Ｏ₃をＡ、及びＦｅ₂Ｏ₃をＦとして表したとき、Ｃ₃Ａ、Ｃ₂Ａ、Ｃ₁₂Ａ₇、Ｃ₅Ａ₃、ＣＡ、Ｃ₃Ａ₅又はＣＡ₂等と表示される鉱物組成を有するカルシウムアルミネート、Ｃ₂ＡＦ及びＣ₄ＡＦ等と表示されるカルシウムアルミノフェライト等が挙げられる。更に、カルシウムアルミネート類には、カルシウムアルミネートにハロゲンが置換又は固溶したＣ₃Ａ₃・ＣａＦ₂やＣ₁₁Ａ₇・ＣａＦ₂等と表示されるカルシウムフロロアルミネートを含むカルシウムハロアルミネート、並びに、Ｃ₃Ａ₃・ＣａＳＯ₄等と表示されるカルシウムサルホアルミネート、カルシウムナトリウムアルミネート、カルシウムリチウムアルミネート等も包含する総称である。
このカルシウムアルミネート類は、結晶質のもの、非晶質のもの及び結晶質と非晶質を混合又は混在したもののいずれも使用可能であり、上記カルシウムアルミネート類うちの一種又は二種以上を使用することが可能である。また石膏類とは無水石膏、半水石膏及び二水石膏を総称するものである。

本発明のセメント混和剤のセメント組成物への添加方法としては、特に限定されるものではないが、予め、セメント混和剤を水以外のセメント組成物とミキサにより混合し、施工時に水とミキサにより混合することが好ましい。また、予めセメント混和剤を水に添加・混合したものをセメント組成物に添加して混練することも可能である。

本発明の速硬性セメント組成物は、速硬性セメントを主成分とし、上記セメント混和剤を含有することを特徴とする。

ここで使用する速硬性セメントは、上記の速硬性セメントであって、３時間程度までに強度を発現するものである。ポルトランドセメント、エコセメント又はこれらの混合セメントにカルシウムアルミネート類又はアルミナセメントを添加したものが好ましい。

速硬性セメント組成物におけるセメント混和剤の使用量は、セメント・コンクリート中の速硬性セメント１００重量部に対して０．０１〜５重量部が好ましく、０．０７〜３重量部が強度発現性の面からより好ましい。０．０１重量部未満だとセメント組成物の凝結を抑制しにくく、可使時間及び流動性が不十分である場合があり、また、５重量部を超えると材齢３時間強度が充分でない場合があるため好ましくない。

本発明の速硬性セメント組成物は、上記速硬性セメント及びセメント混和剤を含有する以外は特に限定されるものではなく、更に必要に応じて細骨材や粗骨材等の骨材、増粘剤、膨張材、収縮低減剤、防錆剤、顔料、消泡剤、発泡剤、繊維、ポリマー等の一種又は二種以上を使用してもよい。
本発明の速硬性セメント組成物を用いてモルタルを製造する場合であれば、モルタル組成が速硬性セメント１００重量部に対し、セメント混和剤０．０１〜５重量部、水３０〜６０重量部、細骨材５０〜３００重量部となるように配合するのが好適である。更に好ましくは、速硬性セメント１００重量部に対し、セメント混和剤０．１〜５重量部、水３５〜４５重量部、細骨材１００〜２００重量部である。

本発明の速硬性セメント組成物の混練りには、特に限定されるものではないが、グラウトミキサ、ハンドミキサ及び強制攪拌ミキサ等が使用できる。

以下に、本発明について実施例を挙げて更に詳しく説明する。本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１
アルミナセメント１００重量部に対して、２５０重量部の普通ポルトランドセメントを混合して速硬性セメントとして用いた。この速硬性セメント１００重量部に対して、表１に示す量の凝結遅延剤と細骨材１００重量部、更に水６０重量部を加え、ハンドミキサにより混練りして速硬性セメント組成物とし、品質試験を実施した。
その結果を表１に示す。使用材料及び品質試験の測定方法を以下に示す。

＜使用材料＞
凝結遅延剤：Ａ；クエン酸／酒石酸カリウムナトリウム＝１００／２５０（混合重量比）
Ｂ； 〃 ＝１００／２００
Ｃ； 〃 ＝１００／１５０
Ｄ； 〃 ＝１００／１００
Ｅ； 〃 ＝１００／５０
Ｆ； 〃 ＝１００／１０
Ｇ； 〃 ＝１００／５
Ｈ；クエン酸
Ｉ；グルコン酸
Ｊ；酒石酸カリウムナトリウム
Ｋ；Ｌ-酒石酸
Ｌ；クエン酸ナトリウム／Ｌ−酒石酸＝１００／１００
Ｍ；クエン酸／酒石酸カリウムナトリウム＝１００／３００
アルミナセメント：ラファージュアルミネート社製アルミナセメント、「セカール５１ＢＴＦ」
普通ポルトランドセメント：太平洋セメント社製普通ポルトランドセメント
細骨材：石灰石砕砂（比重２．６，粗粒率（Ｆ．Ｍ．）２．７０）
水：水道水

＜測定方法＞
フロー値：「ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載される方法において、落下運動を行わないで測定したフロー値。
流動性保持時間：ミキサーで全材料を混合後、１Ｌビーカーに移して静置し、容器を横にして流れなくなるまでの時間を測定し、流動性保持時間とした。
圧縮強度：各混練物をφ５０×１００ｍｍの型枠内に流し込み、２０℃で所定の材齢まで封緘養生して硬化体を作製した後、「ＪＩＳ Ａ １１０８（コンクリートの圧縮試験方法）」に準じて、各硬化体の圧縮強度を測定した。

凝結遅延剤の含有量、は速硬性セメント１００重量部に対する重量部である。

表１の結果から、本発明のセメント混和剤を使用した速硬性セメント組成物は、フレッシュモルタルの流動性が４０分以上保持でき、材齢３時間の圧縮強度が２０Ｎ／ｍｍ²以上の物性を有し強度発現性が良好であった。

本発明のセメント混和剤及び速硬性セメント組成物を使用することにより、従来と比べ、速硬性セメントを有する配合においてもモルタルの流動性が高く且つ良好な流動性保持性能が得られる速硬性モルタルが得られ、その結果、本発明の速硬性セメント組成物は、優れた短時間強度と充填性能が必要な道路の緊急補修工事、止水工事、道路、構築物及び構造物の補修工事等に、また長時間にわたって設備を休止できない箇所又は道路、軌道等の休止時間の限られた公共施設の補修工事等にも好適に使用することができる。また、工期を短縮する目的等で、新築の土木工事や建築工事等で用いることもできる。

Claims (3)

1. クエン酸及び酒石酸アルカリ金属塩を含有するセメント混和剤。
2. 酒石酸アルカリ金属塩の含有量が、クエン酸１００重量部に対し１０〜２５０重量部である請求項１記載のセメント混和剤。
3. 速硬性セメントを主成分とし、請求項１又は２記載のセメント混和剤を含有する速硬性セメント組成物。