JPS581068B2 - コンクリ−ト混合物またはモルタル混合物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 コンクリートは風化およびその他の有害な外界の影響に
対し全く保護塗装なしに十分耐えることのできた数少な
い建築材料の一つである。

ますます高度に発達した技術および文明のため建築物に
対する要求は絶えず増大し、環境汚染によって被害の原
因と被害の可能性は今や増大しつつある。

酸含有溶液および濃厚塩水は特にそれらが硫酸塩を含有
しているときコンクリートに対して極めて有害である。

アルカリ性の人造石は直接腐食され、硫酸化によって原
料よりも大きな容積を要求する化合物がコンクリート中
に形成される。

硫酸化は、硫酸塩含有水または溶液によって惹起され、
エトリンジャイト（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＤ
４・３２Ｈ２Ｏ）またはモノ硫酸塩（３ＣａＯ−Ａｊ２
Ｏ３ ・ＣａｓＯ４・１８Ｈ２Ｏ）の形成に基づく、非
常に恐ろしい害である。

エトリンジャイトはその重量の約４６係を水で占めてい
る。

特殊セメント（例えば最高３係のＣ３Ａおよび最高５係
のＡｌ２Ｏ３を有するもの）の使用により、または少な
くとも７Ｏ％の鋳造砂を有する高炉セメントの使用によ
り、硫酸塩に対するコンクリートの耐性は増大する。

しかし、その代り他の欠点を我慢しなければならない。

またＣ３Ａの少ないセメントでも完全に耐性ではない。

エトリンジャイトは、研究が示したように、水和された
Ｃ４ＡＦからでも形成される。

しかし最も重要な相であるＣ３Ｓ（３ＣａＯ・ＳｉＯ２
），Ｃ２Ｓ（２ＣａＯ・ＳｉＯ２），Ｃ３Ａ（３ＣａＯ
・Ａｌ２Ｏａ），Ｃ４ＡＦ（４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆ
ｅ２Ｏ３），Ｃ２Ｆ（２ＣａＯ・Ｆｅ２Ｏ３）について
のセメント組成の変化範囲はセメント技術の法則によっ
て限定されている。

それ故、セメント工業には炉の運転法、他の原料および
添加物によってセメントの性質を実質的に変化させる余
地は少ししか残されていない。

これはコンクリート混合物および完成したコンクリート
はすべてＤＩＮ（ドイツ工業規格）において要求せられ
る条件を満足せねばならないことを常に考慮せねばなら
ないからである。

その上、セメントの製造は経済的でなければならない。

特殊セメントは製造上一般に必要とせられる量が少ない
ため普通のセメントよりも高価である。

それ故、ＢＲＡＮＩＳＫＩ著のＺｅｍｅｎｔ−Ｋａｄｋ
−Ｇｉｐｓ １ ０ （ １ ９ ５ ７ ）Ｐ．１
７６ 〜１８４に記載されているバリウム・クリンカー
からのバリウム・セメントでは海水に対する耐性は確認
されたが、それはまだ重要なものに発展していない。

コンクリート混合物の特に重要な性質は加工に用いられ
る時間内に適正に硬化し凝結することである。

硬化はＣ３Ａの含有量および凝結調節剤としてクリンカ
ー粉砕の際に添加される石膏（例えば三水石膏、半水石
膏）および／または硬石膏によって決定的に影響される
。

低パーセントの石膏または硬石膏の添加はコンクリート
の硬化を遅らせる。

クリンカー組成、特にクリンカーに含有せられるＣ３Ａ
量は石膏添加を決定する。

石膏量は、過剰のエトリンジャイト形成の危険のため、
ある限界を超えてはならない。

大多数のセメント工場は石膏添加の可能量を上限まで利
用し尽すよう努力している。

なぜなら石膏はこの配合量範囲において強度を最も高め
るからである。

原料による不純物（０．１〜１．５％）と石膏添加によ
る不純物の合計としてのＳＯ３の含有量は１．５から４
％の間にあることができる。

ＤＩＮによれば最高値は４．５％に限定されている。

セメントへ調合水が加えられた後では、既に短時間（３
０秒）後において、石膏成分の低含有率では石膏とＣ３
Ａのモノ硫酸塩への反応が起ることが、また高いＳＯ４
イオン濃度の場合にはエトリンジャイト形成の反応が起
ることが実証される。

Ｃ３Ａ・クリンカー材料のまわりに数分後すでに形成さ
れたエトリンジャイト外被は粒子への水の侵入を妨げ、
Ｃ３Ａの水利を抑制する。

それ故、エトリンジャイトの自然発生的形成は、セメン
ト研究が明らかにしたように、コンクリート混合物の標
準どおりの硬化と凝結の原因である。

ＤＯＳ２１０８８５６において、現存の建築物に対する
硫酸化および硫酸塩風化による被害を、酸化バリウムと
セメントから作った泥状物をコンクリート壁の上に塗装
することによって避けることが提案された。

この出願公告は、コンクリート壁内に存在する可溶性硫
酸塩が泥状物中に存在する水酸化バリウムとの反応によ
る変換によって実質的に不溶性の硫酸バリウムに移行す
るという考えに基づいている。

可溶性アルカリ化合物の生成を完全に妨げるためには酸
化バリウムは炊焼されたもの即ち炭酸塩を含まないもの
でなければならない。

この理論をコンクリート混合物の製造に応用するよう研
究されたが、調合水が加えられるや否や、セメント中に
含有された硫酸塩は直ちに酸化バリウムと反応すること
が明らかになった。

硫酸カルシウムの良好な溶解性は１．１ｇ／ｌ以上の硫
酸塩濃度を調合水中に生ずる。

他のイオンのほかにバリウムイオンおよび硫酸イオンを
含有する系内においては、硫酸バリウムは化学量論濃度
の場合には、１．３７ｍｇＢａ／ｌおよび０．９６ｍｇ
ＳＯ４／ｌしか溶液中に残留しないような、あらゆる公
知のバリウム化合物のうちで最低の溶解度を持っている
から、それは常に固体として沈澱する。

添加された酸化バリウムは調合水中では水酸化バリウム
として存在するから、硫酸イオンの相当する化学量論量
と結合し、そのためコンクリート混合物またはモルタル
混合物の凝結挙動を妨げる。

その上、壁の中または完成したコンクリートまたはしっ
くいを侵食している水の中の硫酸塩結合はもはや実質的
にバリウムを自由に使えない。

なぜならそれはすでにボルトランドセメントの硫酸塩に
よって結合されているからである。

それ故、硫酸塩含有水に対するコンクリートの耐性を改
良する問題は、コンクリート混合物へバリウム仕合物を
添加することによっては解決し得ないように見えた。

然るに、驚くべきことには、コンクリートの普通の凝結
状態に達していないコンクリート混合物に、難溶性バリ
ウム仕合物を、凝結調節剤として添加された硫酸カルシ
ウムと反応し得ないよう加えるとき、コンクリートの硫
酸塩耐性を高めることができた。

完成したコンクリートにおいては硫酸塩はエトリンジャ
イト、即ち所謂トリ硫酸塩として、あるいはまたモノ硫
酸塩として十分に結合している。

これらはもはや硫酸バリウムの形成下にバリウム化合物
を消費しないものである。

従って本発明の主題は難溶性バリウム化合物であるＢａ
Ｏ：Ｓｉ０２＝０．５：１〜１．２：１のモル比を有す
るけい酸バリウム、蓚酸バリウム、および弗化バリウム
をコンクリート混合物およびモルタル混合物の添加物と
して、セメント部分に対し１．５〜４．０重量係の量を
用いることである。

純粋な難溶性バリウム化合物のほかにそれらの混合物を
用いてもよい。

本発明に従って用いられるべきバリウム化合物の溶解積
は硫酸カルシウムの溶解積（Ｌ１８＝６．ＩＸ１０−５
）よりも小さく、硫酸バリウムの溶解積（Ｌ１８＝１．
０８Ｘ１０−１０）よりも大きくすべきである。

難溶性バリウム化合物の添加されるべき量はセメント部
分に対して１．５〜４重量係であり、８％以上の量では
目的とする作用のそれ以上の改良は少なくとも確認され
ていない。

前記の難溶性バリウム化合物を前記の量添加し得る［コ
ンクリート混合物またはモルタル混合物１という表現は
最も広い意味で理解されるべきであり、たたき床のモル
タル、壁モルタル、しっくいモルタル、詰めモルタルを
包含し、更にセメント、砂、砂利、火山灰、膨脹白土、
泡溶岩、軽石、発泡ポリスチロール、コルク、ポリウレ
タンフォーム、および他の無機または有機の骨材または
添加物等から水の添加下に生成されろ水硬性的に硬化す
るその他の混合物を包含する。

本発明の意味でのコンク潟 Ａ＃ｂｒｅｃｈｔおよびＭａｎｎｈｅｒｚ著“Ｚｕｓａ
ｔｚ−ｍｉｔｔｅｌ，Ａｎｓｔｒｉｃｈｓｔｏｆｆ，Ｈ
ｉｌｆｓｓｔｏｆｆｆｕｒＢｅｔｏｎｕｎｄＭａｒｔｅ
ｎ”（コンクリートおよびモルタルの添加剤、塗装剤、
助剤）Ｂａｕｖ−ｅｒｌａｇＧｍｂＨ出版、１９６９年
、に記載されているような種々のコンクリート添加剤、
およびモルタル添加剤を更に含有することができる。

上記の如くセメントがコンクリート混合物およびモルタ
ル混合物の成分として呼ばれるときには、それは好まし
くはボルトランド・セメント、鉄ボルトランド・セメン
ト、高炉セメントおよび火山灰セメント（プツオラン・
セメント）と理解されるべきであり、それにはまたセメ
ント・ダストまたはフライ・アツシュが混合されてもよ
い。

難溶性バリウム化合物の形の、本発明によるコンクリー
ト添加剤またはモルタル添加剤は困難なしに、しかも追
加的混合時間を要せずに、コンクリート混合物またはモ
ルタル混合物に加工せられる。

それらは脱混合過程を妨げる。脱混合開始までの数字刻
印は弗化バリウム、蓚酸バリウムまたはけい酸バリウム
水和物（ＢＳＨ）を混合したコンクリートでは約２０％
高い。

硬化時間は殆ど変らない。

急速凝結性セメントでは約３０分の遅れが起り、緩速凝
結性セメントでは２０分の遅れが起る。

このわずかな遅れは、難溶性バリウム化合物が硬化工程
にほんのわずかしか影響しないことを立証している。

ＤＩＮ１１６４による容積安定性はすべての場合プラス
である。

比較試料よりも、圧縮強度は平均約１２％高く，ピーク
破壊荷重値は約２０％高い。

水侵入の深さは１８問から２間まで減少し、水吸収は６
．７％から２％に減少した。

特に、次の表に詳細明示されているように、難溶性バリ
ウム化合物で製造されたコンクリートは硫酸塩耐性であ
るばかりでなく、他のコンクリート侵食性媒質に対し本
質的に抵抗力がある。

上述のより良好な加工性によって、コンクリートの大き
な厚み、特に鋼鉄補強のより良好なコンクリート被覆を
得ることができる。

補強された部分の再検査はこのことを確証した。

それ故本発明により使用されるべきコンクリート添加物
またはモルタル添加物は、生コンクリートおよび硬化さ
れたコンクリートのあらゆる重要な性質の改良を鋼鉄補
強のための良好な腐食保護と侵食性溶液および物質に対
する高い抵抗性とに合体させるものである。

侵食性溶液に対する耐性を調べるため、４６２〜４７２
ｇの絶対重量をコンクリート検体から切りとり、２８日
間与えられた溶液中に浸漬した。

溶液は週に二回更新し、検体は５６日までこの溶液中で
観察され検査された。

そして被害は重量検査と割れ目の形成の肉眼検査によっ
て確かめられた。

硫酸中に浸漬された、バリウム化合物の添加剤を全く含
有しない検体は３５〜４０日の浸漬後細かい割れ目を示
した。

それは５６日まで拡大した。ＢＳＨまたは炭酸バリウム
で作ったコンクリート検体は５６日の浸漬後でも割れ目
を生じなかった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ｏ．５から１．２までのＢａＯ：ＳｉＯ２のモル比
   を有する難溶性けい酸バリウム水和物、蓚酸バリウム、
   弗化バリウムまたはそれらの混合物を、添加剤としてセ
   メント部分に対して１．５〜４．０重量係の量加えたこ
   とを特徴とする石膏または硬石膏を含有するコンクリー
   ト混合物またはモルタル混合物。