JP3150164B2 - セメント混和材及びセメント組成物 - Google Patents
セメント混和材及びセメント組成物Info
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Description
野において使用される、強度発現や寸法安定性に優れた
セメント混和材及びセメント組成物に関する。
した繊維強化モルタルは、通常のモルタルに比べて、曲
げ強度、引張強度、及び靱性等に優れるため、構造物な
どに広く使用されている。
は、乾燥収縮が大きいことや、初期の強度発現が遅いた
め、実用上、蒸気養生やオートクレーブ養生をしなけれ
ばならないという課題があった。
−セメント−カルシウムアルミネート−石膏からなる組
成物を提案し(特開昭58-22365号公報)、寸法安定性や強
度発現性を改良したが、特定の組成を有するアルミノケ
イ酸カルシウムガラスを使用することにより、寸法安定
性や強度発現性が、さらに改良できるとの知見を得て本
発明を完成するに至った。
ラグ又はフライアッシュからなるポゾラン物質、アルミ
ノケイ酸カルシウムガラス、及び無機硫酸塩を有効成分
とするセメント混和材であり、それらと繊維を有効成分
とするセメント混和材であり、さらには、セメントとそ
れらセメント混和材を含有してなるセメント組成物であ
る。
からなるポゾラン物質を使用する。
るスラグを水砕したものが通常使用され、成分として
は、特に制限されるものではなく、JIS 塩基度が1.80程
度以上あれば使用可能である。高炉スラグの粉末度は、
ブレーン比表面積で2,000cm2/g以上が好ましく、3,500
〜6,000cm2/gがより好ましい。
微粉炭を燃焼する際に排出される石炭灰の一部として、
クリンカーアッシュやシンダーアッシュとともに副生さ
れるものである。フライアッシュの化学組成は、SiO255
〜65重量%、Al2O320〜30重量%であり、その他に、Fe2
O3、CaO、SO3、及びMgO等が含まれるものが使用可能で
ある。また、JIS A 6201で規格したフライアッシュも使
用可能である。フライアッシュの粉末度は、ブレーン比
表面積で4,000cm2/g以上のものが好ましい。
ラン物質の合計100重量部に対して、30〜80重量部が好
ましい。30重量部未満では寸法安定性の面から好ましく
なく、80重量部を越えると強度発現の面から好ましくな
い。
ラス(以下CASガラスという)は、その組成領域として、C
aO30〜60重量%、Al2O320〜60重量%、及びSiO25〜25
重量%が好ましく、CaO30〜55重量%、Al2O330〜60重量
%、及びSiO210〜20重量%がより好ましい。CaOが30重
量%未満あるいはAl2O3が60重量%を超えると、急硬性
に劣る傾向があり、逆に、CaOが60重量%を超えるかあ
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、作業性の面から好ましく
ない。また、SiO2が5重量%未満であると、長期的な強
度の伸びが期待できず、逆に25重量%を超えると初期強
度が小さい傾向がある。
TiO2、K2O、及びNa2O等の不純物が当然含まれている。
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%未満までの存在は好まし
く、また、急硬性、作業性、及び長期強度の伸び等の諸
特性に問題は生じない。また、CASガラス製造の際に、
一般的なガラスの融剤であるNaNO3やKNO3などの硝酸ア
ルカリ、フッ化カルシウム、及び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。
られる、「ガラス転移点を示すもの」である。なお、全て
がガラス質である必要はなく、ガラス化率が50重量%以
上であることが好ましく、70重量%以上がより好まし
く、80重量%以上が最も好ましい。50重量%未満では、
初期強度が小さくなる傾向がある。なお、ガラス化率
は、例えば、本発明においては、CASガラスを、1,000℃
で2時間加熱して溶融し、その後、5℃/分の冷却速度
で徐冷し、粉末X線回折法により求めた結晶鉱物のメイ
ンピークの面積S0とCASガラス中の結晶のメインピーク
の面積Sから数1に従って算出した。
が、CaO40〜43重量%、MgO5〜8重量%、Al2O313〜15
重量%、及びSiO231〜35重量%である、冶金や金属製練
などで副生する高炉水砕スラグの組成とは全く異なるも
のである。また、CASガラスは、アルミナセメントの組
成とは全く異なるものである。即ち、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)〕、さら
に、ガラス化率は25%を越えることはない〔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16頁〕。
は、CaO質原料、Al2O3質原料、及びSiO2質原料が挙げら
れる。CaO質原料としては、生石灰、消石灰、及び石灰
石等が、また、Al2O3質原料としては、アルミナ、ボー
キサイト、ダイアスポア、長石、及び粘土等が、さらに
は、SiO2質原料としては、ケイ砂、白土、及びケイ藻土
等が使用可能である。また、比較的安価な高炉スラグ
に、CaO質原料とAl2O3質原料を補うことも可能である。
本発明に係るCASガラスは、以上のCaO質原料、Al2O3質
原料、及びSiO2質原料を所定の割合で配合し、直接通電
式溶融炉や高周波炉などを用いて溶融し、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などにより製造される。さらには、
ロータリーキルンで溶融し、急冷することによっても製
造することが可能である。CASガラスの粉末度は細かけ
れば細かいほど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。
属又はアルカリ土類金属の硫酸塩であり、そのうち無
水、半水並びに二水の硫酸カルシウムが好ましく、中で
もII型無水セッコウが特に好ましい。無機硫酸塩の粉末
度は、ブレーン比表面積で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、
50〜300重量部が好ましく、100〜200重量部がより好ま
しい。50重量部未満では強度発現の面で好ましくなく、
300重量部を越えると寸法安定性の面から好ましくな
い。
硬材として使用する。急硬材の使用量は、ポゾラン物質
とセメントの合計100重量部に対して、10〜30重量部が
好ましく、15〜25重量部がより好ましい。10重量部未満
では初期強度増進効果は少なく、30重量部を越えても強
度発現の伸びが少なく、かつ、経済的でない。
各種ポルトランドセメントや、それらに高炉スラグ、フ
ライアッシュ又はシリカを混合した各種混合セメント、
さらには、中庸熱セメント、白色セメント、及びコロイ
ドセメント等の特殊セメント等が挙げられる。
とセメントに混和したとき、凝結が極めて短時間に開始
することがあるが、このような場合には、セメントの凝
結遅延作用を有する凝結調節剤を使用することが好まし
い。ここで、凝結調節剤としては、クエン酸、酒石酸、
グルコン酸、コハク酸、及びマレイン酸等の有機酸又は
それらの塩類、さらに、それらと炭酸ナトリウムや炭酸
カリウムなどの炭酸アルカリの混合物等が使用可能であ
る。凝結調節剤の使用量は、ポゾラン物質とセメントの
合計100重量部に対して、通常2重量部以下が好まし
い。
それ相当の効果が得られる。
ンクリートに通常使用される他の混和材料を併用するこ
とも可能である。他の混和材料としては、例えば、骨
材、ポリマーエマルジョンやラテックス、シリコーン樹
脂などの撥水剤、着色剤、AE剤、AE減水剤、流動化剤、
防錆剤、メチルセルロースなどの保水剤、塩化カルシウ
ムやケイ酸ソーダなどの防水剤、発泡剤、起泡剤、水酸
化カルシウムなどのカルシウム塩、並びに防凍剤等が挙
げられ、その中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量で併用することが可能である。
維、ガラス繊維、耐アルカリガラス繊維、アルミナ繊
維、ボロン繊維、及びアスベスト等の無機繊維、ポリプ
ロピレン繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリエチ
レン繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維、及びポリアセ
タール繊維等の有機繊維、並びに鋼繊維などの金属繊維
等が挙げられる。これらの繊維はその繊維の持つ、例え
ば、繊維長、繊維径、密度、ヤング率、引張強度、及び
アスペクト比等の性質によって各用途に使いわけられる
が、いずれの場合にも使用可能である。繊維の使用量は
セメント組成物100容積部に対して、通常、0.05〜10容
積部が好ましいが、特にこれに限るものではない。
の混合装置は、特に制限されるものではないが、例え
ば、傾胴ミキサー、千代田技研工業社製のオムニミキサ
ー、V型ミキサー、ヘンシェルミキサー、及びナウター
ミキサー等の既存のいかなる撹拌装置も使用可能であ
る。
ものではなく、各々の材料を施工時に混合してもよく、
予め一部もしくは全部を混合しておくことも可能であ
る。さらに、本発明のモルタルの製造方法としては、モ
ルタル吹付ガンよりモルタルを、チョッパーガンより圧
搾ガスで繊維を、同時に吹付ける方法、あるいは、ミキ
サー中にモルタルと繊維を混合し、型枠中に型詰する方
法などのいずれであってもよく、それらの成形方法には
制約を受けない。
ルは、短時間で脱型に必要な強度を発現し、耐久性や寸
法安定性に優れたものである。本発明の製品の強度は、
CASガラスと無機硫酸塩の割合、または、CASガラスと無
機硫酸塩からなる急硬材の、ポゾラン物質とセメントへ
の使用量によって、調整される。
り、さらに、短時間で脱型に必要な強度を得ることも可
能である。
混合物300gをカーボンるつぼに入れ、高周波炉で約2,00
0℃に加熱溶融した後、水中に入れ急冷し、表1に示し
たA〜Nの14種のCASガラスを合成した。なお、A、
B、H、J、K、及び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%添加して
溶融し、急冷することによりガラス化した。これらのCA
Sガラスをそれぞれブレーン比表面積で4,000cm2/gにな
るまで粉砕した。分析結果を表1に併記する。
60重量部、無機硫酸塩15重量部、及び骨材80重量部に、
表2に示す配合のCASガラスと繊維を混合してモルタル
を作製し、圧縮強度と寸法安定性を測定した。供試体の
大きさは4×4×16cmであり、水/(セメント+ポゾラ
ン物質)比は40%で、養生条件は20℃、65%RHであっ
た。なお、各材料の混合には、ナウターミキサーを使用
した。結果を表2に併記する。
ント ポゾラン物質α:高炉スラグ、新日鉄社製、ブレーン3,
800cm2/g CASガラス:表1 無機硫酸塩:II型無水セッコウ、ブレーン比表面積5,90
0cm2/g 繊維 a:炭素繊維、呉羽化学工業社製商品名「クレ
カチョップC-103 T」 骨 材 :けい砂7号
は、20℃、65%RH 寸法安定性:収縮率、JIS A 1129に準じ、成形24時間後
に基長測定を行い、ダイヤルゲージ法によって測定し
た。
物質と繊維の種類を代えたこと以外は実施例1と同様に
行った。結果を表3に併記する。
ブレーン4,600cm2/g 〃 γ:シリカヒューム、日本重化社製 繊維 b:ポリプロピレン繊維、日本帝国産業社製商
品名「タフライト」 〃 c:ビニロン繊維、クラレ社製商品名「クラロンRKW
182×6」直径14μ比重1.3 〃 d:アラミド繊維、デュポン社製商品名「ケプラー」 〃 e:アクリル繊維、ヘキスト社製商品名「ドラニッ
ト10」
ントとポゾラン物質の量を代えたこと以外は実施例1と
同様に行った。結果を表4に併記する。
たこと以外は実施例1と同様におこなった。結果を表5
に併記する。
によって、強度発現が良好で、硬化後の寸法安定性の良
い、セメント組成物が得られる。
Claims (3)
- 【請求項1】 高炉スラグ又はフライアッシュからなる
ポゾラン物質、アルミノケイ酸カルシウムガラス、及び
無機硫酸塩を有効成分とするセメント混和材。 - 【請求項2】 高炉スラグ又はフライアッシュからなる
ポゾラン物質、アルミノケイ酸カルシウムガラス、無機
硫酸塩、及び繊維を有効成分とするセメント混和材。 - 【請求項3】 セメントと、請求項1又は2記載のセメ
ント混和材を含有してなるセメント組成物。
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