JPS5857387B2 - 急硬性セメント組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミナセメントに水酸化カルシウム、酸化カ
ルシウム、ドロマイトプラスター等の石灰類を混合した
ものに適量のグリオキザールと亜硫酸水素ナトリウムと
の付加物、またはビアセチルあるいはビアセチルと亜硫
酸水素ナトリウムとの付加物およびこれら２つ以上の配
合物を添加せしめ、または必要に応じて骨材、フィラー
を混入せしめてなる急硬性セメント組成物および上記急
硬性セメント組成物にさらに瀝青質乳剤またはゴムラテ
ックスあるいは樹脂エマルジョンおよびこれら２つ以上
の混合物を混入せしめてなる急硬性セメント組成物に関
するものである。

一般にアルカリおよびアルカリ性化合物はアルミナセメ
ントの凝結を促進せしめるが、酸および酸性化合物はこ
れを遅延せしめる作用のあることが知られている。

水酸化すｌ−ＩＪウム、水酸化カリウム、水酸化カルシ
ウムの稀釈液およびトリエタノールアミンは、アルミナ
セメントに対して活発な凝結促進効果を有するが、水酸
化マグネシウムおよび水酸化バリウムは緩衝作用により
凝結を遅延せしめる作用を有する。

また低濃度の硫酸の添加は急結性を起こさせるが、同じ
濃度の塩酸または酢酸の添加は逆にアルミナセメントの
凝結を遅延せしめることが知られている。

またポルトランドセメントとアルミナセメントあるいは
水酸化カルシウムとアルミナセメント等の混合物は急結
性を示し、特に成る配合比率においては瞬結性を示すこ
とが知られている。

欧米諸国ではその特徴を利用して急結材としての用途に
供している。

しかしながらポルトランドセメントとアルミナセメント
を混合する場合の急結性は、短時間での強度発現が非常
に低い欠点がある。

また消石灰、生石灰等の石灰類を混合する場合の瞬結性
は、特殊な混練機械および吹付機械を使用する以外、そ
の取扱いは非常に困難である。

またアルミナセメント−石灰類系混合セメントにカルシ
ウムイオン封鎖剤として２−ケトグルコン酸またはその
カルシウム塩、アンモニア塩の様な２−ケトグルコン酸
塩を添加して強度発生の良い急硬性セメント組成物を得
ることは、特公昭４４−４２２１により公知である。

またポルトランドセメントにその圧縮強度その他の物理
的性質を改善する目的でグリオキザールを添加してなる
セメント組放物も米国特許第３．３６５，３１９号によ
り公知である。

またセメントの硬化を遅延せしめるためにβ−ケト酸エ
ステル類、β−ケト酸エステルの金属塩類、アセチルア
セトン、グリオキザール、グリオキシル酸を添加せしめ
ることも特開昭４９５９８３０号公報に示されているう
その他グリコール、グリセリン、蔗糖、小麦粉、カゼイ
ン、澱粉、セルロースやヒドロキシカルボン酸塩管モセ
メントの硬化を抑制する作用を有していることもＴ、Ｄ
、Ｒｏｂｓｏｎ ：Ｈｉｇｈ Ａｌｕｍｉｎａ Ｃｅｍ
ｅｎｔｓＡｎｄ Ｃｅｎｃｒｅｔｅ Ｃｏｎｔｒａｃｔ
ｏｒｓ ＲｅｃｏｒｄＬｉｍｉｔｅｄ １９６２．Ｐ、
１２５〜１２９により知られている所である。

しかしこれらの各種の添加剤はこれをアルミナセメント
−石灰類系混合セメントに添加した場合、いずれも凝結
時間及び硬化時間が短か過ぎたり長過ぎたりして可使時
間が適当でなくそのため凝結調節効果が十分でない場合
が多い。

又この凝結調節効果が良い場合でもその強度発現効果が
不十分の場合が多く、これらの凝結調節効果及び強度発
現効果の双方を満足せしめる添加剤は極めて少ない。

本発明者らはこのような問題に対処してアルミナセメン
トと石灰類の混合物が瞬結性を示すという公知の性質を
利用し、更にその混合物に凝結時間及び硬化時間を自由
に調節することが可能な添加剤を選択して加えることに
よって、５〜３０分θ）可使時間を有し、且つ有用な早
期強度を有する急硬性セメント組成物を得ることができ
ることを発見し、その添加剤としてグリオキザールと亜
硫酸水素ナトリウムとの付加物またはビアセチルあるい
はビアセチルと亜硫酸水素ナトリウムとの付加物及びこ
れら２つ以上の混合物が、凝結調節効果及び強度発現効
果の点で特に優れた結果を得ることを確認した。

アルミナセメント８０重量部に水酸化カルシウム２０重
量部を粉体混合したセメントに、各種の添加剤を１重量
部添加して得られる組成物の凝結性能および硬化性能を
第１表に示す。

なお水セメント比はいずれも５０重量咎とした。

上記の試験結果の中で、特にグリオキザールと亜硫酸水
素ナトリウムは単独では凝結遅延効果は小さいが、それ
らの付加物では大きかった結果に注目し、更に各種のカ
ルボニル化合物と亜硫酸水素ナトリウムとの付加物を作
り、それらの凝結調節効果を調べた。

それらの試験結果は第２表に示す通りである。

本発明は上記の実験結果に基づきなされたもので、アル
ミナセメントに石灰類を粉体混合したものに、適量のグ
リオキザールと亜硫酸水素ナトリウムとの付加物、また
はビアセチルあるいはビアセチルと亜硫酸水素ナトリウ
ムとの付加物およびこれら２つ以上の混合物を添加する
ことにより取扱いが容易でしかも強度発現性に優れた急
硬性セメント組成物、上記急硬性セメント組成物にさら
に瀝青質乳剤を混入せしめた急硬性セメント組成物、お
よび上記急硬性セメント組成物において、瀝青質乳剤の
代わりにゴムラテックスまたは樹脂を混入せしめた急硬
性セメント組成物を提供するものである。

本発明の急硬性セメント組成物においては、アルミナセ
メントと石灰類との混合比率をあらかじめ一定値に設定
しうるため、正確な混合比率で大量の混合物をあらかじ
め用意することができ、そして現場では所望の可使時間
に応じた凝結調節剤の添加により、容易に本発明の組成
物を得ることができるという特徴をもっている。

本発明の実施において石灰類の混合比率とじては１０〜
５０％（重量）の範囲が好ましく、特に２０％のものが
、強度発現性の点で優れている。

１０１％以下あるいは３０１％以上では初期強度が低く
なる。

また石灰類の混合比率が多くなると、所望の粘度の混練
物を得るのに多くの混線水量が必要となり、強度発現性
の点で不利となる。

また石灰類の混合比率が２０俤の場合の強度は水セメン
ト比によって敏感に影響を受けるため、目的の強度に応
じて水を加えることができるが、それ以外の比率では水
セメント比を少なくしても、大巾に強度が増大しないこ
とが本発明者の実験により確認されている。

また石灰類の混合比率の変化は凝結調節剤の効果にさほ
ど影響を与えないことも確認されている。

凝結調節剤の内、ビアセチル単独の添加による凝結遅延
効果が一番犬きく、その添加量としては混合セメントに
対して０．１〜２φ（重量）の範囲が好ましい。

ビアセチルと亜硫酸水素ナトリウムとの付加物による凝
結遅延効果はビアセチル単独に比して若干低下するが、
その添加量は混合セメントに対して０．１〜１０幅（重
量）の範囲が好ましい。

グリオキザールと亜硫酸水素ナトリウムとの付加物の添
加は、上記のものに比して凝結遅延効果が劣るが、強度
発現性の点で優れている。

その添加量としては０．１〜１０φ（重量）の範囲が好
ましい。

瀝青質乳剤としてはアスファルト類、タール類、ピッチ
類などの瀝青物を適当な乳化剤、乳化補助剤、安定剤な
どを用いて水中に分散させたものを用いる。

また乳化主剤の種類Ｑこよってカチオン型、ノニオン型
、アニオン型の三種類があるが、本発明においてはいづ
れの型の乳剤も使用できる。

ゴムラテックスとしては天然ゴム、スチレンブタジェン
ゴム、ブチルゴム、スチレンイソブチレンゴム、アクリ
ルニトリルブクジエンゴム、クロロプレンゴムなどのゴ
ム類ラテックス、また樹脂エマルジョンとしては天然樹
脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、
アクリル酸エステル樹脂などの樹脂類エマルジョンを使
用できる。

しかしながら、瀝青質乳剤、コムラテックス或いは樹脂
エマルジョンの使用にあたっては、急硬性セメント、骨
材、フィラーに対して化学的にも物理的にも安定で且つ
セメントの水利反応を阻害しないよう、乳化主剤、乳化
助剤及び安定剤を選択し組合わせることにより調整する
。

一般にセメントの凝結遅延剤としてカルボン酸、スルホ
ン酸或いはヒドロキシ基を有する有機化合物が有効であ
るということは知られているが、特にアルミナセメント
−石灰類系の混合セメントの凝結遅延剤として全てのも
のが適合するのではなく実用に供し得るものは限定され
る。

またグリオキザールなどある種のジカルボニル化合物を
含むセメント組成物やまたジカルボニル化合物を加える
ことで、セメント組成物の凝結時間に影響を及ぼすこと
のできることも知られている。

しかし瞬結現象を示すアルミナセメント−石灰類系混合
セメントにジカルボニル化合物を添加した時の具体的効
果は知られていない。

またグリオキザール、アセチル−ブチロラクトン、シュ
ウ酸、マロン酸、アセチルアセトン、コハク酸、ゲルタ
ールアルデヒド等の化合物が顕著な効果を有していない
ことが、上記の実験により確認されている。

本発明者らが本発明の凝結調節剤と２−ケトグルコン酸
カルシウムの比較実験をしたところ、第３表の結果が得
られた。

第３表から （イ） ２−ケトグルコン酸カルシウムの添加量が増え
ると可使時間は増大するが、圧縮強度は低下する傾向が
ある。

（ロ）グリオキザールと亜硫酸水素ナトリウムとの付加
物においては、その添加量が２．５斜までは可使時間は
増大するが、それ以上では逆に短かくなる傾向がある。

また圧縮強度は添加量が１多の時に最大となっており、
２．５％に添加量が増えると圧縮強度は減少するが、更
に添加量を増やすと圧縮強度は増大する傾向にある。

また２−ケトグルコン酸カルシウムの混合物に比して、
その圧縮強度は大巾に改良されている。

（／→ ビアセチルにおいては、その凝結遅延効果は上
記の２つに比して太きいため、少量の添加量で凝結時間
を調節することが可能である。

圧縮強度発現性の効果は２−ケトグルコン酸カルシウム
と大きな差異はない。

このように本発明の凝結調節剤は２−ケトグルコン酸カ
ルシウムと比較してみても著しい差異がある。

グリオキザールと亜硫酸水素ナトリウムとの付加物は強
度発現性に有効であり、ビアセチル及びビアセチルの亜
硫酸水素ナトリウムとの付加物は可使時間を増大させる
上で有効である。

従って所望の強度及び可使時間に応じて凝結調節剤を選
定することができる。

本発明が目的とする急硬性セメント組成物は各種の用途
に応用することが可能であるが、可使時間が他のセメン
ト組成物に比して非常に短かいため、従来から行われて
いる建設現場でのコンクリート工事及びプレキャストコ
ンクリートパネル材への適用よりも、むしろ急硬性とい
う特徴及び公知の技術を組合わせることにより、 （１）コークス設備の消火塔内部の補修材料として有利
に利用できる。

すなわち消火塔内部の補修工事においては生産上の都合
により十分な施工時間を確保することは困難であり、通
常コークスの消火作業の合間に行われる。

また酸性の水蒸気が拡散されるため、耐酸性の補修材料
が要求される。

本発明の急硬性セメント組成物は耐酸性を有するアルミ
ナセメントを主成分とするため非常に有用である。

また本発明の急硬性セメント組成物において、合成樹脂
エマルジョンの混入は下地コンクリートとの接着性及び
耐酸性を向上させる上で有効であり、その混入により混
練物の可使時間は更に延長される（実施例−（３）参照
）。

また必要に応じて骨材及び充てん材を混入しても良い。

その他車発明の急硬性セメント組成物の有用な用途をあ
げれば次の通りである。

（２）既設の仕上げ材料の緊急補修材料としての利用が
可能である。

例えばクラック、剥離等の損傷を受けているセラミック
タイルを除去し、本発明の急硬性セメント組成物で新し
いタイルを貼り合わせることができ、施工１時間後に従
来通り使用できる。

また合成樹脂の混入は下地コンクリートとの接着性を向
上する上で有効である。

（３）合或樹脂系塗り床材等のコーティング材料の湿潤
コンクリート下地に対する下地調整材としての利用が可
能である。

エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の塗り床材は、下地のコ
ンクリートが湿潤している場合には施工が不可能である
。

本発明の急硬性セメント組成物に適量のエマルジョンを
混入したものを、湿潤コンクリート下地に１間以上の厚
みになる様に塗付ける。

下地コンクリートに不陸があるために、使用量が多くな
る場合には増量材として骨材を混入しても良い。

この下地調整材は短時間で硬化し、表面が乾燥するため
、下地調整材の塗り付け１時間後にプラスチック系塗り
床材を施工することができる。

また合成樹脂エマルジョンを混入すると、下地コンクリ
ートとの接着性が向上すると共に不透水層が形成される
ため、下地コンクリートからの水分により塗り床材が剥
離することはない（実施例（５）参照）。

（４）地下構築物、トンネル等の漏水個所の止水、充て
ん材としての利用が可能である。

漏水量が多く激しい場合には技術的に困難であるが、漏
水量が少ない場合にはクラック、打継ジヨイント部等の
欠陥部分をＶカットし、本発明の急硬性セメント組成物
を圧着することにより止水することが可能である。

（５）地盤、岩盤の固結強化材及び止水材としての利用
が可能である。

（６）本発明の急硬性セメント組成物に瀝青質乳剤、ゴ
ムラテックス、または合成樹脂エマルジョンを混入する
ことにより、急硬性及び応力緩和特性を有するグラウト
材としての利用が可能である。

（実施例−（６）参照）。次に実施例を示す。

実施例 （１） 第４表に示す混合物を混練し、急硬性を有するセメント
モルタルを作った。

それらの可使時間及び１時間後の圧縮強度は第５表に示
す通りである。

但し凝結調節剤としてグリオキザールと亜硫酸水素ナト
リウムとの付加物を使用した。

実施例 （２） 第６表に示す混合物を混練し、急硬性を有するセメント
ペーストを作った。

それらの可使時間及び１時間の圧縮強度は第７表に示す
通りである。

実施例 （３） 第８表に示す混合物を混練し、急硬性を有するセメント
ペーストを作った。

その可使時間及び１時間後の圧縮強度は第９表に示す通
りである。

実施例 （４） 第１０表に示す混合物を混練し、 急硬性を有す＊ ＊るセメントペーストを作った。

その可使時間及び１時間後の圧縮強度は第１１表に示す
通りである。

実施例 （５） 実施例（３）と同様にして得られた急硬性混練物を、湿
潤した石綿スレート板（１５ＣｒｒＬＸ ３０ｃｍ、厚
み２、５ ｃｍ ）の平滑な表面に約１ｍｍの厚みで塗
り付けた。

塗り付け３０分後に、超速硬化型のエポキシ◇※樹脂で
鉄製のアタッチメント（４ＣＩｆＬ×４ＣＩｒＬ）を貼
り付け、急硬性セメント組成物の混練１時間後及び２４
時間後に、建研式引張試験器を用いて付着力の試験を行
なった。

それらの結果は第１２表に示す通りである。

実施例 （６） 第１３表に示す混合物を混練し、急硬性を有するグラウ
ト材を作った。

その可使時間、圧縮強度及び弾性係数は第１４表に示す
通りである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミナセメントあるいはアルミナセメントと骨材
   および／またはフィラーに石灰類を混合したものに、グ
   リオキザールと亜硫酸水素ナトリウムとの付加物、ビア
   セチルおよびビアセチルと亜硫酸水素ナトリウムとの付
   加物のいずれか１つまたは２つ以上を添加せしめたこと
   を特徴とする急硬性セメント組成物。 ２ アルミナセメントあるいはアルミナセメントと骨材
   および／またはフィラーに石灰類を混合したものに、グ
   リオキザールと亜硫酸水素ナトリウムとの付加物、ビア
   セチルおよびビアセチルと亜硫酸水素ナトリウムとの付
   加物のいずれか１つまたは２つ以上を添加したものと、
   瀝青質乳剤、ゴムラテックスおよび樹脂エマルジョンの
   いずれか１つまたは２つ以上とからなることを特徴とす
   る急硬性セメント組成物。