JPH04270153A

JPH04270153A - セメント混和材及びそれを用いたライニング管

Info

Publication number: JPH04270153A
Application number: JP4879991A
Authority: JP
Inventors: Toshio Mihara; 三原　敏夫; Tetsuo Otsuka; 哲雄大塚; Minoru Shirasawa; 白沢　実
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1991-02-22
Filing date: 1991-02-22
Publication date: 1992-09-25

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土木・建築分野におい
て特に液体輸送用に使用される、ライニング管に関する
。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来、ライニング管は、普通
ポルトランドセメントや膨張セメントを使用したライニ
ング材で鋼管や鋳鉄管をライニングし、蒸気養生して製
造されていた。しかしながら、従来の製造方法では、前
置、昇温、保持、及び降温等の蒸気養生工程に、通常、
７時間以上要するため、生産性の向上が望まれていた。

【０００３】本発明者らは、遠心成型してライニングし
た後、蒸気養生を特にしなくても早期に強度発現可能な
ライニング材を検討した結果、特定の組成物を使用する
ことにより前記課題を解決し、なおかつ低温下において
も強度の発現性が非常に良好なものが得られるとの知見
を得て本発明を完成するに至った。

【０００４】

【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と無機硫酸塩を主成分とする
セメント混和材であり、それを用いたライニング材やラ
イニング管であり、さらには、その製造方法である。

【０００５】以下、本発明を詳しく説明する。

【０００６】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、その組成領域とし
て、ＣａＯ３０〜６０重量％、Ａｌ２Ｏ３２０〜６０重
量％、及びＳｉＯ２５〜２５重量％が好ましく、ＣａＯ
３０〜５５重量％、Ａｌ２Ｏ３３０〜６０重量％、及び
ＳｉＯ２１０〜２０重量％がより好ましい。ＣａＯが３
０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。

【０００７】なお、一般の工業原料には、ＭｇＯ、Ｆｅ
２Ｏ３、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ＮａＮＯ
３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。

【０００８】ここでいうガラスとは、ＡＳＴＭの定義に
よると、無機物質の溶融体を結晶化することなく、硬い
状態に冷却したもので、硬くてもろく、貝殻状の割れ目
を作るものである。そして、無色透明なものから、着色
透明又は不透明なものまである。本発明では、熱分析か
ら求められる、「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５
０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、１０００℃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から式１に従って算出
した。

【０００９】

【式１】

【００１０】ＣＡＳガラスは、例えば、平均的な化学組
成が、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〕。

【００１１】本発明に係るＣＡＳガラス製造用原料とし
ては、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。

【００１２】本発明に係るＣＡＳガラスは、以上のＣａ
Ｏ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。

【００１３】本発明に係る無機硫酸塩とは、アルカリ金
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２，０００〜８，０００ｃｍ
２／ｇ程度が好ましい。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
部を越えると膨張性を示し、クラックが発生したり強度
が低下する傾向がある。

【００１４】本発明では、ＣＡＳガラスと無機硫酸塩を
主成分とするセメント混和材を、急硬材として、セメン
トと混和して、ライニング材の初期強度を発現させるも
のである。

【００１５】本発明に係るセメントとしては、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。

【００１６】本発明において、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重量部未満では初期強度の発現が十分
でなく、５０重量部を越えると、ライニング材の寸法安
定性等の長期的な性状が損なわれる恐れがある。

【００１７】本発明に係る細骨材としては、特に限定さ
れるものではないが、海砂、山砂、及び河川砂等が使用
可能である。そのうち、アルカリ塩類の少ないものが好
ましい。本発明において、細骨材の使用量は、セメント
とセメント混和材の合計１００重量部に対して、１００
〜５００重量部が好ましく、強度発現性や耐久性などの
面から、１５０〜３００重量部がより好ましい。

【００１８】また、本発明においては、モルタルやコン
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、凝結調
整剤、ガラス繊維、カーボン繊維及び鋼繊維等の繊維、
ポリマーエマルジョンやラテックス、着色剤、ＡＥ剤、
減水剤、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。

【００１９】凝結調整剤はＣＡＳガラス中のＣａＯ含有
量が多く、凝結時間の早い場合に使用される。ここで、
凝結調整剤としては、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
、炭酸ナトリウムや炭酸カリウムなどの炭酸アルカリ、
リン酸類又はその塩類、ホウ酸、ホウ酸アルカリ、アル
ミン酸アルカリ、ケイフッ化物、でん粉、糖類、並びに
、アルコール類等やそれらの混和物が挙げられ、中でも
有機酸の使用が好ましい。凝結調整剤の使用量は、例え
ば、２０〜２４０分程度の適度な可使時間を得るために
、ＣＡＳガラス１００重量部に対して、１〜３０重量部
程度が好ましい。

【００２０】本発明のセメント混和材やライニング材の
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。ま
た、各材料の混合方法は特に制限されるものではなく、
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。

【００２１】本発明で使用する鋼管は、通常、鋼管や鋳
鉄管であり、遠心成型によりライニング層を形成できれ
ば、特に種類は限定されるものではない。

【００２２】ライニング方法は、特に制限されるもので
はなく、普通セメントモルタルの遠心成型と同様に行な
うことが可能である。即ち、遠心成型機にセットした鋼
管を回転させながら、ライニング材を連続及び／又は不
連続に投入し、遠心力により管の内面にライニングする
方法であり、１〜５０Ｇ（重力加速度）程度で成型後、
遊離水を除去し、さらに、１〜５０Ｇ程度で締め固めを
行なうのが一般的である。

【００２３】ライニング層は、１層のみならず２層以上
の多層であっても良く、その厚さは鋼管の口径にもよる
が、通常、２〜２０ｍｍ程度である。

【００２４】

【実施例】以下、本発明をさらに詳しく説明する。

【００２５】実施例１セメント１００重量部と、セメントとセメント混和材の
合計１００重量部に対して、４５重量部の水を使用して
、表１に示す配合のモルタルを調製し、圧縮強度及び可
使時間を測定した。使用材料と試験方法は次の通りであ
る。結果を表１に併記する。なお、表１の単位は重量部
である。

【００２６】

【表１】

【００２７】＜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　ＣＡＳガラスＡ：ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３／
ＳｉＯ２の重量比は５０／４０／１０、ガラス化率１０
０％、ブレー　　　　　　　　　　ン比表面積４，００
０ｃｍ２／ｇ　　　　〃　　Ｂ：ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３／
ＳｉＯ２＝４０／４０／２０、ガラス化率１００％、ブ
レーン比表面積　　　　　　　　　　４，５００ｃｍ２
／ｇ　　　　〃　　Ｃ：ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２
＝３０／４５／２５、ガラス化率１００％、ブレーン比
表面積　　　　　　　　　　４，９００ｃｍ２／ｇ無機
硫酸塩：ＩＩ型無水セッコウ、ブレーン比表面積５，９
００ｃｍ２／ｇ細　　骨　　材：新潟県姫川産天然砂２
．５ｍｍ下凝結調整剤：電気化学工業社製商品名「デン
カＥＳセッター」主成分オキシカルボン　　　　　　　
　　　酸

【００２８】（試験方法）圧縮強度　　：ＪＩＳ　Ｒ　５２０１に準じて測定した
。ただし、養生条件は、２０℃６５％ＲＨと５℃６５％
ＲＨである。可使時間　　：硬化し、流動性がなくなった時間。ミキ
サーで全材料を混合後、５００ｃｃのビーカーに入れて
静置し、横にしても流れなくなる時間とした。

【００２９】実施例２実施例１、実験Ｎｏ．１−　９のモルタルを、２００ｒ
ｐｍで回転している内径２００ｍｍ、長さ６００ｍｍ、
厚さ５ｍｍの鋳鉄管に投入し、表面を均した。次に、鋳
鉄管の回転を８００ｒｐｍに上げ、２分間回転させた後
、回転を止め、モルタル表面の水切りを行なってモルタ
ルライニング管とした。なお、ライニング層の厚みは５
ｍｍで、ライニングの状態は良好であった。

【００３０】次に、このモルタルライニング管を、２０
℃８０％ＲＨの養生条件で１週間養生後、長さ２００ｍ
ｍに切断し、水中浸漬、屋外暴露、及びＣＯ２ガス１０
体積％、４０℃８０％ＲＨの各養生条件に放置し、その
状態を観察した。結果を表２に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】表２に示されるように、各条件下において
、ライニング層の剥離、クラック発生、及び管内表面の
発錆は認められなかった。

【００３３】

【発明の効果】本発明のセメント混和材を使用すること
によって、蒸気養生をしなくても、初期強度の発現性が
良好なライニング材が得られ、ライニング管の生産能率
を向上させることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　アルミノケイ酸カルシウムガラスと無
機硫酸塩を主成分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、セメ
ント、及び細骨材を含有してなるライニング材。
【請求項３】　　請求項２記載のライニング材からなる
ライニング層を鋼管の内面に有することを特徴とするラ
イニング管。
【請求項４】　　請求項２記載のライニング材を用いて
遠心成型し、鋼管の内面に、請求項２記載のライニング
材からなるライニング層をライニングすることを特徴と
するライニング管の製造方法。