JPH066499B2

JPH066499B2 - セメント用急結剤

Info

Publication number: JPH066499B2
Application number: JP17280489A
Authority: JP
Inventors: 拓男野尻; 朋彦茶円
Original assignee: Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 1989-07-04
Filing date: 1989-07-04
Publication date: 1994-01-26
Anticipated expiration: 2009-01-26
Also published as: JPH0337145A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、セメント用急結剤に関する。

なお、本明細書において、“％”とあるのは、全て”重
量％”を意味する。

また、本明細書において、「ポゾラン物質」とは、微粉
末状のシリカ質混和材であって、それ自体は、水硬性を
有しないが、ポルトランドセメントの水和の際に生成さ
れるＣａ（ＯＨ）_２と水の存在下に反応して、不溶性の
化合物（カルシウムシリケート水和物）を生成して硬化
するものをいう。

更に、「潜在水硬性物質」とは、そのままでは水硬性を
示さないが、水酸化カルシウム、アルカリ塩類などの刺
激剤が共存する場合には、水硬性を発揮して硬化する性
質（潜在水硬性）を備えた物質をいう。

従来技術とその問題点従来、吹付け工法において使用されているセメント用急
結剤は、常温では、空練りおよび練り置き時間の影響を
あまり受けず、セメントペースト、モルタル、コンクリ
ートなどのセメント系材料の凝結および効果を著しく促
進させる。しかしながら、１０℃以下の低温では、空練
りおよび練り置き時間の影響を受けて、その急結性は、
著しく低下する。

その結果、１０℃以下の低温では、セメント用急結剤を
含む上記のセメント系材料の凝結および硬化速度が吹付
け速度よりも遅くなり、吹付け物が自重が剥落するとい
う問題点を生ずる。

また、公知のセメント用急結剤においては、これを含む
セメント系材料の長期強度の発現が不十分であるため、
配合強度を高めに設定しなければならないという欠点も
ある。

従って、低温においても、空練りおよび練り置き時間の
影響を難く、セメント系材料の凝結および硬化を急速に
進行させ、且つ長期強度の発現性に優れた新たな組成の
セメント用急結剤の実現が切望されている。

問題点を解決するための手段本発明者は、上記の従来技術の問題に鑑み研究を重ねた
結果、ポラゾン物質等とアルカノールアミンとを含む特
定組成の配合を採用する場合には、従来のセメント用急
結剤が有する急結能力に加え、さらに１０℃以下の低温
での急結性及び優れた長期強度発現を達成できることを
見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明は、下記に示す組成のセメント用急結剤を
提供するものである：（ａ）アルカリ金属アルミン酸塩１５〜３５％（ｂ）アルカリ金属炭酸塩１０〜３０％（ｃ）アルミン酸カルシウム２０〜５０％（ｄ）硫酸アルミニウム５〜１５％（ｅ）ポゾラン物質または潜在水硬性を有する物質５
〜３５％および（ｆ）アルカノールアミン１〜４％からなることを特徴とするセメント用急結剤。

１５％を超えない範囲でアルミン酸カルシウムの一部
を生石灰および／または消石灰により代替した上記項
に記載のセメント用急結剤。

以下に本発明組成物で使用する各成分の具体例、その量
的範囲とそれにより奏される効果との関係などについて
説明する。但し、組成物における各成分は、通常相乗的
な作用により硬化を発揮するものであるから、個々の規
定理由は、一応の目安を示すものとして理解すべきであ
る。従って、以下においては、必要に応じ、複数の成分
相互の量的関係と硬化をも併せて示すものとする。

（ａ）アルカリ金属アルミン酸塩アルカリ金属アルミン酸塩としては、アルミン酸ナトリ
ウム、アルミン酸カリウムなどが使用される。特に低温
での凝結性改善のためには、Ｎａ_２ＯとＡｌ_２Ｏ_３との
合計量が９０％以上であって、Ｎａ_２Ｏ：Ａｌ_２Ｏ_３＝
１：１〜１．５（モル比）程度であるアルミン酸ナトリ
ウムを使用することが好ましい。

本発明急結剤中に占めるアルカリ金属アルミン酸塩の割
合は、通常１５〜３５％とし、より好ましくは２０〜２
５％とする。この量が３５％を上回る場合には、急結性
がかえって低下するのみならず、セメント系材料の硬化
後の強度発現が不十分となる。一方、この量が１５％未
満である場合には、急結性が十分に改善されない。

（ｂ）アルカリ金属炭酸塩アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カ
リウム、炭酸リチウムなどが使用される。

急結剤中に占めるアルカリ金属炭酸塩の割合は、通常１
０〜３０％とし、より好ましくは１２〜２０％とする。
この量が３０％を上回る場合には、セメント系材料の硬
化後の硬化後の長期の強度発現が不十分となるのに対
し、１０％未満の場合には、セメント系材料の硬化後の
初期の強度発現が悪くなる。

なお、（ａ）アルカリ金属アルミン酸塩と（ｂ）アルカ
リ金属炭酸塩との割合は、両者の合計量を基準として、
前者３０〜７０％：後者７０〜３０％とすることが好ま
しい。アルカリ金属アルミン酸塩の相対的量が多くなり
過ぎる場合には、急結性は改善されるものの、セメント
系材料の強度発現が十分でなくなる傾向が認められる。
一方、アルカリ金属炭酸塩の相対的量が多くなり過ぎる
場合には、セメント系材料の初期強度発現は改善される
が、長期強度発現が不良となる傾向が認められる。

（ｃ）アルミン酸カルシウムアルミン酸カルシウムとしては、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３
および１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３ならびにこれらの混合
物を使用することができる。急結性の観点からは、３Ｃ
ａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３がより好ましい。アルミン酸カルシウ
ムは、通常石灰石などの石灰質原料とボーキサイトなど
のアルミナ質原料とを紛体として所定の割合で混合し、１３００〜１４００℃程度で焼成することにより、製造
されている。この様な焼成物は、少量の３ＣａＯ・Ｓｉ
Ｏ_２、２ＣａＯ・ＳｉＯ_２などの鉱物を不純物として含
有しているが、本発明では、この様な少量の不純物を含
んだ状態でも使用可能である。この焼成物は、ブレーン
比表面積２５００cm²／ｇ以上となるように粉砕して使
用することが好ましい。

急結剤中に占めるアルミン酸カルシウムの割合は、通常
２０〜５０％とし、より好ましくは２５〜４０％とす
る。この量が５０％を上回る場合には、他成分の量が相
対的に減少するので、セメント系材料の初期強度の発現
が不良となる。一方、アルミン酸カルシウムの割合が２
０％未満である場合には、急結性が低下する。

（ｄ）硫酸アルミニム硫酸アルミニウムは、セメント系材料中でアルミニウム
イオンを供給する。該アルミニウムイオンは、生石灰、
アルミン酸カルシウムなどに由来するカルシウムイオン
と反応してアルミン酸カルシウム水和物を生成し、これ
は直ちに硫酸イオンと反応してアルミン酸硫酸カルシウ
ム水和物を生成して、セメント系材料の初期強度に寄与
する。

本発明急結剤中に占める硫酸アルミニウムの割合は、通
常５〜１５％とし、より好ましくは７〜１２％とする。
この量が、５％未満の場合には、セメント系材料の初期
強度の改善硬化があまり発揮されないのに対し、１５％
を上回る場合には、急結性が低下する。

（ａ）ポゾラン物質または潜在水硬性を有する物質ポゾラン物質または潜在水硬性を有する物質としては、
フライアッシュ、高炉スラグ粉末、シリカフューム、珪
藻土、珪酸質白土、珪石粉末、シラス土などが挙げられ
る。

急結剤中に占めるポゾラン物質または潜在水硬性を有す
る物質の割合は、通常５〜３５％とし、より好ましくは
１０〜３０％とする。この量が、５％未満の場合には、
セメント系材料の長期強度の改善硬化があまり認められ
ないのに対し、３５％を上回る場合には、他成分の量が
相対的に減少するので、急結性が低下する。

なお、通常の混合セメントにおけるポゾラン物質または
潜在水硬性を有する物質の割合は、５％以上であり、そ
れ以下の量では、その反応があまり活発でないため、添
加によるセメント系材料の長期強度の増進は、あまり期
待できない。しかるに、本発明急結剤においては、活性
なアルカリであるアルミン酸アルカリ、炭酸アルカリな
どが含まれているので、反応が活発に行われ、５％以下
の少量の添加によっても、長期強度の改善が認められ
る。

（ｆ）アルカノールアミンセメントは、水との混練直後から水和活性の高いＣ_３Ａ
の表面にエトリンガイトの被膜が形成され、急結性が抑
制される。従って、混練後放置されたコンクリートなど
では、この被膜が十分に形成されて、急結剤の作用が抑
制されて凝結が遅くなる。

しかしながら、アルカノールアミンを添加しておくと、
水和生成物が溶解されて、被膜が崩壊し、Ｃ_３Ａの水和
が促進されることにより、コンクリートなどの練り置き
に影響されること無く、急結性が発揮される。

本発明で使用するアルカノールアミンとしては、特に限
定されず、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノー
ルアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノー
ルアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパ
ノールアミン、モノ−ｓ−ブタノールアミン、ジ−ｓ−
ブタノールアミン、トリ−ｓ−ブタノールアミンなどが
具体的に挙げられる。

本発明急結剤中のアルカノールアミンの割合は、通常１
〜４％とし、より好ましくは１．５〜３．５％とする。
この量が、１％未満の場合には、セメント系材料の凝結
促進効果があまり明確に発揮されない。一方、アルカノ
ールアミンの量が、４％を上回る場合には、セメント系
材料の初期強度の発現が不良となる。

（ｇ）生石灰および／または消石灰本発明急結剤においては、アルミン酸カルシウムの一部
（急結剤組成物重量の１５％まで）を生石灰および／ま
たは消石灰により代替することができる。

すなわち、生石灰および／または消石灰は、セメント系
材料中で水と接してカルシウムイオンを形成し、これ
が、アルカリ金属アルミン酸塩などと反応してアルミン
酸カルシウム水和物を生成し、セメント系材料を急速に
凝結させる。生石灰および／または消石灰は、セメント
系材料の強度発現の点では、アルミン酸カルシウムに若
干劣るものの、アルミン酸カルシウムよりも安価である
ことから、本発明において使用することが有利である。
特に、生石灰、低温でも水と急速に反応し、発熱しつ
つ、初期の水和反応に必要な量のカルシウムイオンを供
給するので、本発明セメント用急結剤組成物を低温で使
用する場合には、よる好ましい。

生石灰および／または消石灰の配合量が、組成物の１５
％を超える場合には、セメント系材料の硬化後の強度発
現が不十分となる。生石灰および／または消石灰を配合
する場合には、その量は、組成物重量の３〜１５％とす
ることがより好ましい。

発明の効果本発明セメント用急結剤によれば、下記の様な効果が達
成される。

（１）本発明セメント用急結剤を含むセメント系材料
は、低温（１０℃以下）において空練り或いは練り置き
の影響を受け難く、セメント系材料の凝結および硬化を
急速に促進される。

（２）本発明セメント用急結剤を含むセメント系材料の
長期強度の発現が良好である。

実施例以下に実施例および比較例を示し、本発明の特徴とする
ところをより一層明確にする。

実施例１〜２３及び比較例１〜２０普通ポルトランドセメント１５００ｇ、川砂４５００ｇ
および水７５０ｇを所定温度で練り混ぜ、３０分間練り
置いた後、下記第１表乃至第５表に示す組成の急結剤９
０ｇを添加し、練り混ぜた。

得られたモルタルを使用して、直ちにプロクター貫入抵
抗試験方法（ＪＩＳＡ６２０４）に準じた凝結試験
を行った。

凝結の始発は、貫入抵抗値が３５kgf/cm²となるに要し
た時間とした。また、終結は、１時間内に終了しなかっ
たので、所要時間に代えて１時間後における貫入抵抗値
を示した。

第１表及び第２表から明らかなように、凝結温度が５
℃、１０℃、２０℃と高くなるに従い、実施例と比較例
との始発時間の差が縮まっていることがわかる。即ち、
本発明急結剤が特に１０℃以下の低温で優れた急結性を
発揮していることがわかる。

第３表から明らかなように、フライアッシュの代わりに
高炉スラグ粉を用いても優れた急結性を発揮することが
わかる。また、第４表及び第５表から明らかなようにア
ルカノールアミンとしてトリエタノールアミンの代わり
にモノイソプロパノールアミン又はモノ−ｓ−ブタノー
ルアミンを用いても、同様に優れた急結性を発揮するこ
とがわかる。

実施例２４〜４３及び比較例１２〜２２普通ポルトランドセルセメント７９８ｇ、川砂１８７６
ｇ、粉石１６０６ｇおよび水３９９ｇを所定温度で練り
混ぜ、３０分間練り置いた後、下記第６表乃至第１０表
に示す組成の急結剤３９．９ｇを添加し、練り混ぜた。

得られたコンクリートを直径５cm×長さ１０cmの円柱型
枠に詰めて、振動締固めを行って、試験片を得た。

試験片は、材令１日まで湿空養生とし、以後は、所定材
令まで水中養生した。圧縮強度は、それぞれ材令１日、
７日および２８日で測定した。

結果を第６表乃至第１０表に示す。

なお、２０℃という試験温度は、貫通していないトンネ
ルの内部温度にはほぼ相当するものである。

第６表及び第７表から明らかなように、実施例Ｎｏ２４
〜３４は特に１０℃以下の低温での長期強度の発現に優
れていることがわかる。

第８表から明らかなように、フライアッシュの代わりに
高炉スラグ粉を用いて優れた長期強度を発揮することが
わかる。また、第９表及び第１０表から明らかなように
アルカノールアミンとしてトリエタノールアミンの代わ
りにモノイソプロパノールアミン又はモノ−ｓ−ブタノ
ールアミンを用いても、同様に優れた長期強度を発揮す
ることがわかる。

比較例２３〜３２第１１表に示す組成の急結材を用いて実施例１と同様に
してモルタルを作製した。得られたモルタルについて、
凝結試験と圧縮強度試験を実施例１及び１５と同様にし
て行なった。その結果を第１２表に示す。

第１２表からも明らかなように、(a)Ｎｏ２３、２４、
２６、２７、２８及び２９はフライアッシュが含まれて
いないために長期強度に劣り、 (c)Ｎｏ２５は硫酸アルミニウムが過剰であるために急
結性に劣り、(d)Ｎｏ３０は炭酸ナトリウムが少ないた
めに２０℃での初期強度に劣り、 (e)Ｎｏ３１はアルミン酸カルシウムが少ないために急
結性に劣り、(f)Ｎｏ３２はトリエタノールアミンが過
剰であるために２０℃での初期強度に劣ることわかる。

これに対し、本発明品である実施例Ｎｏ１〜３４は、１
０℃以下の室温での急結性及び長期強度において優れた
特性を発揮することがわかる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０４Ｂ 24/12 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）アルカリ金属アルミン酸塩１５〜３
５％（ｂ）アルカリ金属炭酸塩１０〜３０％（ｃ）アルミン酸カルシウム２０〜５０％（ｄ）硫酸アルミニウム５〜１５％（ｅ）ポゾラン物質または潜在水硬性を有する物質５〜
３５％および（ｆ）アルカノールアミン１〜４％からなることを特徴とするセメント用急結剤。
【請求項２】１５％を超えない範囲でアルミン酸カルシ
ウムの一部を生石灰および／または消石灰により代替し
た請求項に記載のセメント用急結剤。