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JP3105518B2 - 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

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JP3105518B2
JP3105518B2 JP02101763A JP10176390A JP3105518B2 JP 3105518 B2 JP3105518 B2 JP 3105518B2 JP 02101763 A JP02101763 A JP 02101763A JP 10176390 A JP10176390 A JP 10176390A JP 3105518 B2 JP3105518 B2 JP 3105518B2
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JP
Japan
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cement
present
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admixture
mixed
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JP02101763A
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敏夫 三原
秋男 高橋
義雄 渡辺
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Denka Co Ltd
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Denki Kagaku Kogyo KK
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、土木・建築分野において主として使用され
る、モルタル又はコンクリートのセメント混和材及びそ
れを用いたセメント組成物に関する。
〔従来の技術と課題〕
セメントはセラミックスの範疇に属する一材料である
が、水硬性という大きな特徴を有し、常温で簡単に種々
の形状に成形することが可能で、しかも安価であるた
め、土木・建築分野において広範に使用されている。
しかしながら、セメントを使用した場合、収縮ひび割
れが発生する場合があり、実用上の課題となっている。
また、セメントの寸法変化に対処するため、種々の収
縮低減剤の使用が試みられた（特開昭59−21557号公
報）。
しかしながら、それらは有機系のものであり、その効
果は十分でないという課題があった。
本発明者らは係る現状に鑑み種々検討した結果、特定
の組成物が、モルタル又はコンクリートの寸法安定化な
どに優れた効果を有することを知見し、本発明を完成す
るに至った。
〔課題を解決するための手段〕
即ち、本発明は、xCaO・yAl2O3・zCaF2（但し、x/y/z
＝1/0.65〜1.5/0.01〜0.32のモル比）と示されるカルシ
ウムフロロアルミネート、無機硫酸塩、及びシリカヒュ
ームを主成分とするセメント混和材であり、セメントと
該セメント混和材を主成分とするセメント組成物であ
る。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るカルシウムフロロアルミネートは、xCaO
・yAl2O3・zCaF2（但し、x/y/z＝1/0.65〜1.5/0.01〜0.
32のモル比）と示されるものである。
カルシウムフロロアルミネートは、石灰質原料、アル
ミナ質原料及びフッ化物を主成分とする原料を、焼成物
中のCaO、Al2O3及びCaF2のモル比が、CaOを１とする
と、Al2O3が0.65〜1.5、CaF2が0.01〜0.32となるような
割合に混合し、例えば、1,000℃以上で焼成することに
より得られる。実用的には、さらに、粉砕したり、分級
したりして、適当な粉末度、例えば、ブレーン1,000〜
8,000cm2/gにすることが好ましい。
前記のCaO、Al2O3及びCaF2のモル比は、前記の範囲で
あることが必要であり、前記範囲外の比率では、寸法変
化が大きくなる恐れがある。
焼成温度や焼成時間などの焼成条件に特に制限はな
く、焼成装置についても既存のものでよく、例えば、電
気炉又はロータリーキルンが使用可能である。
焼成物の冷却方法についても、特に制限はなく、例え
ば、水や高圧空気などによる急冷や、放置による徐冷な
どを用いることも可能である。
得られる焼成物の形態も特に制限はなく、結晶質又は
非晶質、さらには、それらの共存物、例えば、混晶のい
ずれであってもよい。また、その生成過程で混入される
他成分や不純物の存在も特に制限されるものではない。
特に、工業的プロセスにおいては、工業原料から他成分
として、SiO2、Fe2O3、TiO2、MgO及びSO3等の混入や、
その他不可避不純物の混入が予想されるが、通常、これ
らの混入量は20重量％未満であって、本発明の寸法安定
剤の特性を損なうことはない。
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をいい、例えば、無水、半水並び
に二水の硫酸カルシウムの使用が好ましく、その中でも
II型無水セッコウのような難溶性又は不溶性のものが特
に好ましい。
無機硫酸塩の粉末度は、ブレーン2,000cm2/g以上が好
ましく、3,000〜8,000cm2/gがより好ましい。
無機硫酸塩の使用量は、カルシウムフロロアルミネー
ト100重量部に対し、50〜300重量部が好ましく、100〜2
00重量部がより好ましい。前記範囲からはずれた場合
は、本発明の目的の一つであるモルタル又はコンクリー
トの寸法安定性が不十分となる傾向がある。
本発明に係るシリカヒュームとは、シリカフラワー、
シリカダスト又はマイクロシリカ等とも呼ばれるもの
で、鋼を製造する際の脱酸剤や脱硫剤、あるいは、鋼に
合金元素を加えるために用いられるフェロシリコン等の
フェロアロイや各種材料の原料ともなる金属シリコンの
製造時に副生する、いわゆる産業副産物である。
金属シリコンやフェロシリコンは、原料としてのけい
石又は高純度の石英、鉄くず及び還元剤としてのカーボ
ン又は石炭等を、電気炉で2,000℃に近い高温まで上昇
させて製造されるが、この際発生する中間生成物として
のSiO2がガス化して一部が空中に飛散し、排気ダクトの
中で酸化され、SiO2として集塵機で回収される。そのた
め、SiO2を主成分とする超微粒子で球形のものが得られ
る。これがシリカヒュームである。
シリカヒュームの化学成分は、使用する原料、製造方
法また主製品の種類等により変動するが、主成分は非晶
質のSiO2であり、SiO2分が80％以上が好ましく、87％以
上がより好ましい。
また、シリカヒュームの物理的性質は、通常、比重は
2.1〜2.2程度、かさ密度は250〜300kg/m3程度、粉末度
は15,000〜25,000m2/kg程度、平均粒径は0.1〜0.2μ程
度（粉体工学会誌Vol26 No.7'89 p32）であり、本発明
では、これらの数値から大きくはずれるもの以外は全て
使用可能である。
シリカヒュームの使用量は、カルシウムフロロアルミ
ネート100重量部に対して、20〜500重量部が好ましい。
この範囲からはずれると、本発明の目的であるモルタル
又はコンクリートの寸法安定性が不十分となる傾向があ
る。
本発明で使用するセメントは、通常使用されている普
通、早強及び超早強等の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、あるいは、ポルトランドセメン
トに膨張剤を混合した膨張セメントや、アルミナセメン
トなどの特殊セメント等である。
セメントの使用量は、カルシウムフロロアルミネート
100重量部に対して、100〜5,000重量部が好ましく、こ
の範囲外では本発明の目的が達成できなくなる恐れがあ
る。
また、本発明で使用する骨材は、得に制限されるもの
ではなく、通常の骨材、例えば、けい砂、天然砂及び砂
利等が使用可能である。
本発明では、凝結調節剤やその他の各種添加剤を使用
することが可能である。
本発明で使用する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
やそれらの塩類、炭酸ナトリウムや炭酸カリウムなどの
炭酸アルカリ、リン酸類やそれらの塩類、ホウ酸、ホウ
酸アルカリ、ケイフッ化物、でん粉、糖及びアルコール
類等やそれらの混和物が挙げられるが、中でも有機酸の
使用が好ましい。特に、炭酸アルカリと有機酸の併用は
最も好ましい。
凝結調節剤の使用量は、適当なオープンタイム（作業
時間）を得る面から、カルシウムフロロアルミネート10
0重量部に対して、0.1〜30重量部程度が好ましい。
ここでいう、各種の添加剤としては、例えば、ガラス
繊維、カーボン繊維及び鋼繊維等の繊維質、ポリマーエ
マルジョン、着色剤、AE剤、減水剤、AE減水剤、流動化
剤、防錆剤、メチロセルロースなどの水中不分離性混和
剤、増粘剤、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
カルシウム塩及び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。
本発明のセメント混和材及びセメント組成物を製造す
る際に使用する混合装置としては、既存のいかなる撹拌
装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサー、オムニ
ミキサー（千代田技研工業社製）、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が使用可能であ
る。また混合は、各々の材料を施工時に混合してもよい
し、予め一部もしくは全部を混合しておいても差支えな
い。
また、本発明のセメント混和材及びセメント組成物の
実際の施工方法については、従来のモルタル又はコンク
リートの施工法を用いることが可能である。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例１ 石灰質原料として市販炭酸カルシウム、アルミナ質原
料として市販アルミナ及びフッ化物として試薬特級のフ
ッ化カルシウムを混合し、白金ルツボ中で電気炉を使用
し、1,700℃、２時間の焼成条件で焼成後、水中に投入
して急冷した。次に得られた焼成物を88μ以下に粉砕し
た。焼成物の分析結果を第１表に示す。
次に、第１表の焼成物を用いて、第２表に示す配合の
モルタルを調製し、長さ変化率をJIS A 1129に規定する
ダイヤルゲージ法によって測定して寸法安定性を評価し
た。ただし、養生条件は20℃、65％RHの気乾養生と水中
養生であり、水中養生の場合は、１日後に脱型し、20℃
の水中の浸漬した。また、W/Cは40％である。測定結果
を第２表に併記する。
（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 骨材：新潟県姫川産川砂、比重2.6、FM2.62 無機硫酸塩:II型無水セッコウ、ブレーン5,900cm2/g 凝結調節剤：グルコン酸ナトリウム、試薬 シリカヒューム：日本重化学工業（株）製、SiO2含有量
90％ 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明のセメント混和材及びセ
メント組成物は、モルタル又はコンクリートの寸法安定
性を付与するセメント混和材及びセメント組成物として
特に有用である。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 22/14 C04B 22/06 C04B 28/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】xCaO・yAl2O3・zCaF2（但し、x/y/z＝1/0.
    65〜1.5/0.01〜0.32のモル比）と示されるカルシウムフ
    ロロアルミネート、無機硫酸塩、及びシリカヒュームを
    主成分とするセメント混和材。
  2. 【請求項２】セメントと請求項１記載のセメント混和材
    を主成分とするセメント組成物。
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