JP2975422B2 - セメント混和材およびセメント組成物 - Google Patents
セメント混和材およびセメント組成物Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、セメント混和材、特にセメント構造物の劣
化防止や補修に用いられるセメント混和材およびセメン
ト組成物に関する。
化防止や補修に用いられるセメント混和材およびセメン
ト組成物に関する。
（従来の技術） 近年、セメント構造物の劣化が、社会問題化してお
り、その対策や補修方法の確立が急務となっている。
り、その対策や補修方法の確立が急務となっている。
セメント構造物の劣化の主原因は、 （１） セメント硬化物の中性化によるセメント構造物
中の鉄分の発錆。
中の鉄分の発錆。
（２） 乾燥収縮によるひび割れの発生。
（３） セメントの化学作用による劣化。
（４） 凍結融解作用による損傷。
（５） 含有塩分又は侵入塩分によるセメント構造物中
の鉄分の発錆。
の鉄分の発錆。
（６） アルカリ骨材反応による劣化。
（７） 荷重の繰り返し又は持続による損傷。
等多岐にわたっている。
（発明が解決しようとする課題） 本発明者らは、特に、上記課題のうち、セメント硬化
体の中性化の抑制および補修工事の工期の短縮化（強度
発現性の改良による）を目的に種々検討を重ねた結果、
特定の組成物が有効であるとの知見を得て本発明を完成
するに至った。
体の中性化の抑制および補修工事の工期の短縮化（強度
発現性の改良による）を目的に種々検討を重ねた結果、
特定の組成物が有効であるとの知見を得て本発明を完成
するに至った。
（課題を解決するための手段） 即ち、本発明は、アルミノケイ酸カルシウムガラス、
無機硫酸塩および反応性シリカ質物質を主成分としてな
ることを特徴とするセメント混和材であり、さらに、こ
のセメント混和材とセメントを主成分としてなることを
特徴とするセメント組成物である。以下に本発明を詳し
く説明する。
無機硫酸塩および反応性シリカ質物質を主成分としてな
ることを特徴とするセメント混和材であり、さらに、こ
のセメント混和材とセメントを主成分としてなることを
特徴とするセメント組成物である。以下に本発明を詳し
く説明する。
本発明に係るアルミノケイ酸カルシウムガラス（以下
CASガラスという）は、その組成領域が、 CaO :60〜30重量％ Al2O3:20〜60 〃 SiO2 : 5〜25 〃 が好ましく、より好ましくは CaO :55〜30重量％ Al2O3:30〜60 〃 SiO2 :10〜20 〃 である。CaOが30重量％未満あるいはAl2O3が60重量％を
超えると、急硬性に劣り、逆に、CaOが60重量％を超
過、あるいはAl2O3が20重量％未満であると、凝結調整
剤を多量添加しても瞬結してしまい、作業性の点から好
ましくない。またSiO2が５重量％未満であると、長期的
な強度の伸びを期待できず、逆に25重量％を超えると初
期強度が小さい。なお、一般の工業原料にはMgO、Fe
2O3、TiO2、K2O、Na2O等の不純物が当然含まれており、
また、これらの不純物は、CaO−Al2O3−SiO2系のガラス
化領域を拡張することから、10重量％未満での存在は好
ましく、また急硬性、作業性、長期強度の伸び等に問題
は生じない。一般的なガラスの融剤である硝酸アルカリ
（NaNO3、KNO3等）、フッ化カルシウム（CaF2）やホウ
砂等を加えることは、ガラスの融点を下げることから好
ましい。
CASガラスという）は、その組成領域が、 CaO :60〜30重量％ Al2O3:20〜60 〃 SiO2 : 5〜25 〃 が好ましく、より好ましくは CaO :55〜30重量％ Al2O3:30〜60 〃 SiO2 :10〜20 〃 である。CaOが30重量％未満あるいはAl2O3が60重量％を
超えると、急硬性に劣り、逆に、CaOが60重量％を超
過、あるいはAl2O3が20重量％未満であると、凝結調整
剤を多量添加しても瞬結してしまい、作業性の点から好
ましくない。またSiO2が５重量％未満であると、長期的
な強度の伸びを期待できず、逆に25重量％を超えると初
期強度が小さい。なお、一般の工業原料にはMgO、Fe
2O3、TiO2、K2O、Na2O等の不純物が当然含まれており、
また、これらの不純物は、CaO−Al2O3−SiO2系のガラス
化領域を拡張することから、10重量％未満での存在は好
ましく、また急硬性、作業性、長期強度の伸び等に問題
は生じない。一般的なガラスの融剤である硝酸アルカリ
（NaNO3、KNO3等）、フッ化カルシウム（CaF2）やホウ
砂等を加えることは、ガラスの融点を下げることから好
ましい。
ここでいうガラスとは、通常ガラス分野で言うもので
あり、すなわち「ガラス転移点を示すもの」である。な
お、全てがガラスである必要はなく、ガラス化率50重量
％以上であれば問題はない。より好ましくは70重量％以
上、更に好ましくは80重量％以上である。50重量％未満
であると、早強性の点で問題となる。
あり、すなわち「ガラス転移点を示すもの」である。な
お、全てがガラスである必要はなく、ガラス化率50重量
％以上であれば問題はない。より好ましくは70重量％以
上、更に好ましくは80重量％以上である。50重量％未満
であると、早強性の点で問題となる。
なお、ガラス化率の測定方法は、本発明のガラスを、
1000℃、２時間（ｈ）加熱後、５℃／分（ｍ）の冷却速
度で徐冷し、粉末Ｘ線回折法により結晶鉱物のメインピ
ークの面積S0を求め、本発明のガラス中の結晶のメイン
ピーク面積Ｓから、ガラス化率χを求めた。
1000℃、２時間（ｈ）加熱後、５℃／分（ｍ）の冷却速
度で徐冷し、粉末Ｘ線回折法により結晶鉱物のメインピ
ークの面積S0を求め、本発明のガラス中の結晶のメイン
ピーク面積Ｓから、ガラス化率χを求めた。
以上のCASガラスは、冶金あるいは金属製錬等におい
て副生する高炉水砕スラグの組成とは全く異なるもので
あり、本発明は、高炉水砕スラグの組成から、派生した
ものではない。ちなみに高炉水砕スラグの平均的な化学
組成は、CaO:40〜43重量％、MgO:5〜８重量％、Al2O3:1
3〜15重量％、およびSiO2:31〜35重量％である。
て副生する高炉水砕スラグの組成とは全く異なるもので
あり、本発明は、高炉水砕スラグの組成から、派生した
ものではない。ちなみに高炉水砕スラグの平均的な化学
組成は、CaO:40〜43重量％、MgO:5〜８重量％、Al2O3:1
3〜15重量％、およびSiO2:31〜35重量％である。
更に本発明のCASガラスは、アルミナセメントから派
生したものでもない。すなわち、通常のアルミナセメン
トのSiO2量は５重量％未満であり〔笠井順一、コンクリ
ート工学、第22巻、第８号、第67頁（1984）〕、更にガ
ラス化率は25％を超えることはない〔1964年、ロンドン
市アカデミック プレス インコーポレーテッド リミ
テッド発行、H.F.W.Taylor著、ザ ケミストリー オブ
セメント（The Chemistry of Cement）、第２巻、第1
6頁〕。
生したものでもない。すなわち、通常のアルミナセメン
トのSiO2量は５重量％未満であり〔笠井順一、コンクリ
ート工学、第22巻、第８号、第67頁（1984）〕、更にガ
ラス化率は25％を超えることはない〔1964年、ロンドン
市アカデミック プレス インコーポレーテッド リミ
テッド発行、H.F.W.Taylor著、ザ ケミストリー オブ
セメント（The Chemistry of Cement）、第２巻、第1
6頁〕。
本発明に係るCASガラスの原料としては、CaO質原料と
して、生石灰（CaO）、消石灰〔Ca（OH）２〕、石灰石
（CaCO3）等を用いることができ、Al2O3質原料として、
アルミナ、ボーキサイト、ダイアスポア、長石、粘土等
を用いることができ、SiO2質原料として、ケイ砂、白
土、ケイ藻土等を用いることができる。あるいは、比較
的安価な高炉スラグにCaO質原料およびAl2O3質原料を補
うことによっても達せられる。
して、生石灰（CaO）、消石灰〔Ca（OH）２〕、石灰石
（CaCO3）等を用いることができ、Al2O3質原料として、
アルミナ、ボーキサイト、ダイアスポア、長石、粘土等
を用いることができ、SiO2質原料として、ケイ砂、白
土、ケイ藻土等を用いることができる。あるいは、比較
的安価な高炉スラグにCaO質原料およびAl2O3質原料を補
うことによっても達せられる。
以上のCaO質原料、Al2O3質原料、SiO2質原料を所定の
割合で配合した後、直接通電式溶融炉あるいは高周波炉
を用いて溶融し、得られた溶融体を圧縮空気や高圧水に
より吹飛ばす方法、あるいは水中に流し込む方法により
製造される。あるいは、ロータリーキルンで溶融し、急
冷することによってもCASガラスを製造できる。
割合で配合した後、直接通電式溶融炉あるいは高周波炉
を用いて溶融し、得られた溶融体を圧縮空気や高圧水に
より吹飛ばす方法、あるいは水中に流し込む方法により
製造される。あるいは、ロータリーキルンで溶融し、急
冷することによってもCASガラスを製造できる。
CASガラスの粉末度は細かければ反応性が向上するの
で好ましく、特に、ブレーン比表面積で3,000cm2/g以上
が好ましい。
で好ましく、特に、ブレーン比表面積で3,000cm2/g以上
が好ましい。
本発明に係る無機硫酸塩とは、アルカリ金属またはア
ルカリ土類金属の硫酸塩をいい、例えば、無水、半水、
ならびに二水の硫酸カルシウムが好ましいものとして挙
げられ、その中でもII型無水セッコウのような難溶性ま
たは不溶性のものが、特に好ましいものとして挙げられ
る。無機硫酸塩の粉末度は、通常3,000cm2/g以上が好ま
しい。
ルカリ土類金属の硫酸塩をいい、例えば、無水、半水、
ならびに二水の硫酸カルシウムが好ましいものとして挙
げられ、その中でもII型無水セッコウのような難溶性ま
たは不溶性のものが、特に好ましいものとして挙げられ
る。無機硫酸塩の粉末度は、通常3,000cm2/g以上が好ま
しい。
無機硫酸塩の使用量は、CASガラス100重量部に対して
50〜500重量部、好ましくは100〜300重量部である。50
重量部未満では、急硬性の発現が不十分であり、500重
量部を超えると、セメント組成物の寸法安定性が悪くな
る恐れがある。
50〜500重量部、好ましくは100〜300重量部である。50
重量部未満では、急硬性の発現が不十分であり、500重
量部を超えると、セメント組成物の寸法安定性が悪くな
る恐れがある。
本発明に係る反応性シリカ質物質としては、活性シリ
カ、オパール質硅石、シリカヒューム、コロイダルシリ
カ、ケイ藻土、アエロジル、シリカゲルおよびガラス質
の1,2,3,4号珪酸ナトリウム、結晶質のメタ珪酸ナトリ
ウム、オルソ珪酸ナトリウムおよびピロ珪酸ナトリウム
等の珪酸ナトリウム系物質があり、これらのうちの一種
又は二種以上を使用することが可能である。そのうち、
珪酸ナトリウム系物質は、その組成が、モル比Na2O/SiO
2＝0.1〜5.0が好ましく、0.2〜1.1の範囲のものがより
好ましく、粉末状あるいは溶液状で使用可能である。
カ、オパール質硅石、シリカヒューム、コロイダルシリ
カ、ケイ藻土、アエロジル、シリカゲルおよびガラス質
の1,2,3,4号珪酸ナトリウム、結晶質のメタ珪酸ナトリ
ウム、オルソ珪酸ナトリウムおよびピロ珪酸ナトリウム
等の珪酸ナトリウム系物質があり、これらのうちの一種
又は二種以上を使用することが可能である。そのうち、
珪酸ナトリウム系物質は、その組成が、モル比Na2O/SiO
2＝0.1〜5.0が好ましく、0.2〜1.1の範囲のものがより
好ましく、粉末状あるいは溶液状で使用可能である。
反応性シリカ質物質の粒度は、特に限定されるもので
はないが、通常５ミクロン以下のものが好ましい。
はないが、通常５ミクロン以下のものが好ましい。
反応性シリカ質物質の使用量は、CASガラス100重量部
に対して20〜300重量部、好ましくは50〜200重量部であ
る。これ以外の使用量では、中性化抑制の面で好ましい
効果が得られない。
に対して20〜300重量部、好ましくは50〜200重量部であ
る。これ以外の使用量では、中性化抑制の面で好ましい
効果が得られない。
本発明のセメント混和材は、普通・早強・超早強・中
庸熱などの各種ポルトランドセメントやそれらにシリ
カ、高炉スラグおよびフライアッシュが混合された各種
混合セメント等と混和して使用できる。
庸熱などの各種ポルトランドセメントやそれらにシリ
カ、高炉スラグおよびフライアッシュが混合された各種
混合セメント等と混和して使用できる。
セメント混和材の使用量は、セメント100重量部に対
して、10〜50重量部が好ましい。10重量部未満であると
強度発現性が小さく、即ち工期の短縮化の面で好ましく
なく、他方、50重量部を超えると経済的に不利なばかり
か、作業性の面からみても好ましくない。
して、10〜50重量部が好ましい。10重量部未満であると
強度発現性が小さく、即ち工期の短縮化の面で好ましく
なく、他方、50重量部を超えると経済的に不利なばかり
か、作業性の面からみても好ましくない。
本発明のセメント混和材、およびセメント組成物に
は、前記以外にも各種の添加剤を併用することが可能で
ある。例えば、凝結調整剤や、ケイ砂、天然砂および砂
利等の骨材、ガラス繊維、カーボン繊維および鋼繊維等
の繊維質物質、高分子ポリマーエマルジョン（ラテック
ス）、着色剤（顔料）、AE剤、減水剤、AE減水剤、流動
化剤、防錆剤、メチルセルロース等の水中不分離性混和
剤、増粘剤、保水剤、塩化カルシウム、ケイ酸ソーダ等
の防水剤、発泡剤、起泡剤、水酸化カルシウム等のカル
シウム含有化合物および防凍剤等の中の１種又は２種以
上を、本発明の目的を実質的に阻害しない量で併用する
ことができる。
は、前記以外にも各種の添加剤を併用することが可能で
ある。例えば、凝結調整剤や、ケイ砂、天然砂および砂
利等の骨材、ガラス繊維、カーボン繊維および鋼繊維等
の繊維質物質、高分子ポリマーエマルジョン（ラテック
ス）、着色剤（顔料）、AE剤、減水剤、AE減水剤、流動
化剤、防錆剤、メチルセルロース等の水中不分離性混和
剤、増粘剤、保水剤、塩化カルシウム、ケイ酸ソーダ等
の防水剤、発泡剤、起泡剤、水酸化カルシウム等のカル
シウム含有化合物および防凍剤等の中の１種又は２種以
上を、本発明の目的を実質的に阻害しない量で併用する
ことができる。
凝結調整剤の具体例としては、塩化カルシウム、塩化
第二鉄、塩化アルミニウム等の塩化物、アルミン酸ナト
リウム、アルミン酸カリウム等のアルミン酸塩、炭酸ナ
トリウム、炭酸カリウム等の炭酸塩、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カルシウム等の水酸化物、ケイフッ化亜鉛、
ケイフッ化マグネシウム、ケイフッ化ナトリウム等のケ
イフッ化物等の無機塩類、更には、クエン酸、グルコン
酸、酒石酸、あるいはこれらのカルシウム塩、ナトリウ
ム塩、カリウム塩等の有機酸系化合物があり、単独で添
加しても、あるいは２種以上を併用してもよい。
第二鉄、塩化アルミニウム等の塩化物、アルミン酸ナト
リウム、アルミン酸カリウム等のアルミン酸塩、炭酸ナ
トリウム、炭酸カリウム等の炭酸塩、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カルシウム等の水酸化物、ケイフッ化亜鉛、
ケイフッ化マグネシウム、ケイフッ化ナトリウム等のケ
イフッ化物等の無機塩類、更には、クエン酸、グルコン
酸、酒石酸、あるいはこれらのカルシウム塩、ナトリウ
ム塩、カリウム塩等の有機酸系化合物があり、単独で添
加しても、あるいは２種以上を併用してもよい。
凝結調整剤の使用量は、CASガラス100重量部に対し
て、通常0.1〜20重量部程度である。
て、通常0.1〜20重量部程度である。
本発明の各組成物を製造する際に使用する混合装置と
しては、既存のいかなる攪拌装置も使用可能であり、例
えば傾胴ミキサー、オムニミキサー（千代田技研工業社
製）、Ｖ型ミキサー、ヘンシェルミキサーナウターミキ
サー等が利用可能である。また、混合は各々の材料を施
工時に混合してもよいし、あらかじめ一部若しくは全部
を混合しておいても差支えない。
しては、既存のいかなる攪拌装置も使用可能であり、例
えば傾胴ミキサー、オムニミキサー（千代田技研工業社
製）、Ｖ型ミキサー、ヘンシェルミキサーナウターミキ
サー等が利用可能である。また、混合は各々の材料を施
工時に混合してもよいし、あらかじめ一部若しくは全部
を混合しておいても差支えない。
本発明のセメント組成物の実際の施工方法について
は、従来のモルタルあるいはコンクリートの施工の常法
に準拠すればよく、特別な装置、工法等は特に必要とし
ない。
は、従来のモルタルあるいはコンクリートの施工の常法
に準拠すればよく、特別な装置、工法等は特に必要とし
ない。
（実施例） 以下、本発明を実施例によって、さらに詳しく説明す
る。
る。
実施例１ 市販特級試薬のCaCO3、Al2O3、およびSiO2を混合し、
300gをカーボンるつぼに入れ、高周波炉で約2,000℃に
加熱溶融した後、水中に入れ急冷し、第１表に示したＡ
〜Ｎの14種のガラスを合成した。なお、備考欄に示した
ように、Ａ、Ｂ、Ｈ、Ｊ、Ｋ、ＮはCaO−Al2O3−SiO2系
のガラス化領域内に無いため、CaF2を外割りで１重量％
添加し、溶融後急冷することによりガラス化した。ま
た、Ｌ、Ｍ、Ｎは本発明以外の比較例である。これらの
CASガラスをそれぞれプレーン比表面積で4,000cm2/gに
なるまで粉砕した。分析結果を第１表に併記する。
300gをカーボンるつぼに入れ、高周波炉で約2,000℃に
加熱溶融した後、水中に入れ急冷し、第１表に示したＡ
〜Ｎの14種のガラスを合成した。なお、備考欄に示した
ように、Ａ、Ｂ、Ｈ、Ｊ、Ｋ、ＮはCaO−Al2O3−SiO2系
のガラス化領域内に無いため、CaF2を外割りで１重量％
添加し、溶融後急冷することによりガラス化した。ま
た、Ｌ、Ｍ、Ｎは本発明以外の比較例である。これらの
CASガラスをそれぞれプレーン比表面積で4,000cm2/gに
なるまで粉砕した。分析結果を第１表に併記する。
次に、第２表に示す配合の混合物を作製し、圧縮強度
と中性化深さを測定した（W/Cは60％である）。
と中性化深さを測定した（W/Cは60％である）。
（使用材料） セメント ：アンデスセメント社製 普通ポルトランド
セメント 無機硫酸塩:II型無水石膏、ブレーン比表面積5,900cm2/
g 反応性シリカ質物質 a:シリカヒューム、フェロシリコン製造時の副
産物 b:珪酸ナトリウム（試薬） c:メタ珪酸ナトリウム（試薬） d:オパール質珪石 e:シリカゲル（試薬） 骨 材 :8号けい砂 （測定方法） 圧縮強度:JIS R5201に準拠。但し、養生条件は、温度20
℃、湿度65％RHである。
セメント 無機硫酸塩:II型無水石膏、ブレーン比表面積5,900cm2/
g 反応性シリカ質物質 a:シリカヒューム、フェロシリコン製造時の副
産物 b:珪酸ナトリウム（試薬） c:メタ珪酸ナトリウム（試薬） d:オパール質珪石 e:シリカゲル（試薬） 骨 材 :8号けい砂 （測定方法） 圧縮強度:JIS R5201に準拠。但し、養生条件は、温度20
℃、湿度65％RHである。
中性化試験：住宅・都市整備公団 建設適合資材試験項
目のうち、「初期補修用プレミックスポリマーセメント
モルタル」の試験方法に準じ、10×10×10cmのモルタル
下地板に、混練物を厚さ5mm塗布して試験体とし、標準
状態下で14日間養生し、温度30℃、湿度60％RH、CO2濃
度５％の促進中性化試験室内の棚に30日間保持した後、
フェノールフタレイン１％溶液の呈色反応により、中性
化の判断を行った。中性化深さの測定は試験体１個につ
き６箇所とし、３個の試験体の合計18個所の平均値を求
めた。
目のうち、「初期補修用プレミックスポリマーセメント
モルタル」の試験方法に準じ、10×10×10cmのモルタル
下地板に、混練物を厚さ5mm塗布して試験体とし、標準
状態下で14日間養生し、温度30℃、湿度60％RH、CO2濃
度５％の促進中性化試験室内の棚に30日間保持した後、
フェノールフタレイン１％溶液の呈色反応により、中性
化の判断を行った。中性化深さの測定は試験体１個につ
き６箇所とし、３個の試験体の合計18個所の平均値を求
めた。
（発明の効果） 本発明により、強度発現性の良好な、中性化を受けに
くいセメント組成物が得られる。
くいセメント組成物が得られる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 22/14 Ｃ０４Ｂ 22/14 Ｂ 28/02 28/02 // Ｃ０４Ｂ 103:14 111:22 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 22/08 C04B 22/14 C04B 22/06 C04B 14/04 C04B 14/06 C04B 28/02
Claims (2)
- 【請求項１】アルミノケイ酸カルシウムガラス、無機硫
酸塩および反応性シリカ質物質を主成分とすることを特
徴とするセメント混和材。 - 【請求項２】請求項１記載のセメント混和材、およびセ
メントを主成分とすることを特徴とするセメント組成
物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29307890A JP2975422B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | セメント混和材およびセメント組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29307890A JP2975422B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | セメント混和材およびセメント組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04164845A JPH04164845A (ja) | 1992-06-10 |
| JP2975422B2 true JP2975422B2 (ja) | 1999-11-10 |
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ID=17790164
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2975422B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4691368B2 (ja) * | 2005-02-24 | 2011-06-01 | 電気化学工業株式会社 | セメント組成物 |
-
1990
- 1990-10-30 JP JP29307890A patent/JP2975422B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04164845A (ja) | 1992-06-10 |
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