超速硬セメント組成物、超速硬モルタル組成物、及び超速硬グラウトモルタル
【課題】流動性、ブリーディングの防止、充分な可使時間の確保などの他、低温時の初期強度発現性と、硬化前の沈下現象の改善や乾燥状態に置かれた際のひび割れ抵抗性などの効果を奏する超速硬セメント組成物、超速硬モルタル組成物及び超速硬グラウトモルタルを提供する。
【解決手段】ポルトランドセメントと、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が１．２５〜１．７５の非晶質カルシウムアルミネートと、無水セッコウと、アルカリ金属アルミン酸塩と、凝結調整剤と、ガス発泡物質とを含有してなる超速硬セメント組成物である。非晶質カルシウムアルミネートの強熱減量が０．３〜２％であることが好ましい。さらに、超速硬セメント組成物に最骨材を配合した超速硬モルタル組成物と、これに水を加えた超速硬グラウトモルタルを構成とする。
【解決手段】ポルトランドセメントと、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が１．２５〜１．７５の非晶質カルシウムアルミネートと、無水セッコウと、アルカリ金属アルミン酸塩と、凝結調整剤と、ガス発泡物質とを含有してなる超速硬セメント組成物である。非晶質カルシウムアルミネートの強熱減量が０．３〜２％であることが好ましい。さらに、超速硬セメント組成物に最骨材を配合した超速硬モルタル組成物と、これに水を加えた超速硬グラウトモルタルを構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、土木・建築業界において使用される超速硬セメント組成物、超速硬モルタル組成物及び超速硬グラウトモルタルに関する。
【背景技術】
【０００２】
超速硬性で自己充填性やセルフレベリング性をもつ超速硬グラウトモルタルは合理化施工には欠かすことのできない材料である。超速硬グラウトモルタルは様々なものが提案されている（特許文献１〜特許文献４）。超速硬グラウトモルタルは、材齢３時間で所要の強度を発現し、硬化後に程よい膨張性を示すことから、構造物との強固な一体化を早期に実現可能な魅力ある材料である。
【０００３】
しかしながら、従来の超速硬グラウトモルタルは、１５℃を下回る低温条件下では、殊に、１０℃以下では、初期の強度発現性が乏しいという課題を有するものであった。また、硬化時には程よい膨張性を呈すること、さらに硬化が迅速に進むことから、通常のグラウトモルタルと比べるとひび割れを生じにくい材料であるが、硬化する前の“まだ固まらない状態”の段階で極度の乾燥状態におかれると、ひび割れを生じる場合もあり、そのひび割れ抵抗性の更なる向上が求められていた。
【０００４】
近年では、超速硬グラウトモルタルに対する要求は益々高まっており、従来の超速硬グラウトモルタルの要求性能である、優れた流動性、ブリーディングの防止、充分な可使時間の確保などについても更なる向上が求められている現状にある。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１２３５０号公報
【特許文献２】特開平１−２３０４５５号公報
【特許文献３】特開平１１−２１１６０号公報
【特許文献４】特開平１１−１３９８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、流動性、ブリーディングの防止、充分な可使時間の確保などの要求性能をより高めることに加えて、従来の超速硬グラウトモルタルに要求されていた低温時の初期強度発現性と、硬化前の沈下現象の改善や乾燥状態に置かれた際のひび割れ抵抗性の向上を達成できる超速硬セメント組成物、超速硬モルタル組成物及び超速硬グラウトモルタルを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、（１）ポルトランドセメントと、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が１．２５〜１．７５の非晶質カルシウムアルミネートと、無水セッコウと、アルカリ金属アルミン酸塩と、凝結調整剤と、ガス発泡物質とを含有してなる超速硬セメント組成物、（２）非晶質カルシウムアルミネートの強熱減量が０．３〜２％である（１）の超速硬セメント組成物、（３）ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部中、非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる急硬成分が１０〜５０部である（１）又は（２）に記載の超速硬セメント組成物、（４）非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる急硬成分１００部中、非晶質カルシウムアルミネート３０〜７０部である（１）〜（３）のいずれかの超速硬セメント組成物、（５）ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部に対して、アルカリ金属アルミン酸塩が０．０１〜０．３部である（１）〜（４）のいずれかの超速硬セメント組成物、（６）凝結調整剤が、アルカリ金属炭酸塩と有機酸の混合物である（１）〜（５）のいずれかの超速硬セメント組成物、（７）ポルトランドセメントが早強セメントである（１）〜（６）のいずれかの超速硬セメント組成物、（８）（１）〜（７）いずれかの超速硬セメント組成物と細骨材を含有してなる超速硬モルタル組成物、（９）（８）の超速硬モルタル組成物と水とを含有してなるＪ１４ロート流下値が８±３秒である超速硬グラウトモルタル、である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の超速硬セメント組成物、超速硬モルタル組成物及び超速硬グラウトモルタルは、流動性、ブリーディングの防止、充分な可使時間の確保などの他、低温時の初期強度発現性と、硬化前の沈下現象の改善や乾燥状態に置かれた際のひび割れ抵抗性などの効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。
【００１０】
本発明の非晶質カルシウムアルミネートは、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３を主成分とする非晶質の化合物を総称するものである。そのＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が１．２５〜１．７５の範囲にあることが必要である。ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が１．２５未満では、初期の強度発現性が充分でなく。１．７５を超えると可使時間の確保や流動性が充分でない場合がある。
【００１１】
本発明の非晶質カルシウムアルミネートを得る方法としては、ＣａＯ原料とＡｌ２Ｏ３原料を電気炉等によって溶融した後急冷して得る方法が挙げられる。非晶質カルシウムアルミネートを製造する際のＣａＯ原料としては、例えば、石灰石や貝殻等の炭酸カルシウム、消石灰等の水酸化カルシウム、あるいは生石灰等の酸化カルシウムを挙げることができる。また、Ａｌ２Ｏ３原料としては、例えば、ボーキサイトやアルミ残灰と呼ばれる産業副産物の他、アルミ粉等が挙げられる。
【００１２】
本発明の非晶質カルシウムアルミネートを工業的に得る場合、不純物が含まれることがある。その具体例としては、例えば、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＭｎＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、Ｓ、Ｐ２Ｏ５、及びＦ等が挙げられる。これらの不純物の存在は本発明の目的を実質的に阻害しない範囲では特に問題とはならない。具体的には、これらの不純物の合計が１０％以下の範囲では特に問題とはならず、むしろ非晶質化を促すものもあり、好ましい側面もある。
【００１３】
本発明の非晶質カルシウムアルミネートの粒度は、特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積値で３０００〜９０００ｃｍ２／ｇの範囲にあり、４０００〜８０００ｃｍ２／ｇ程度のものがより好ましく、５０００〜７０００ｃｍ２／ｇのものが最も好ましい。３０００ｃｍ２／ｇ未満では初期強度発現性が充分でない場合があり、９０００ｃｍ２／ｇを超えるようなものは流動性や可使時間の確保が困難になる場合がある。
【００１４】
本発明では、非晶質カルシウムアルミネートの強熱減量が０．３〜２％のものを使用することが好ましく、強熱減量が０．５〜１．５％の非晶質カルシウムアルミネートを使用することがより好ましい。非晶質カルシウムアルミネートの強熱減量が０．３％未満であると、流動性や可使時間の確保が充分でない場合や、硬化体に“斑点”が発生し易くなる場合がある。強熱減量が２％を超えると、初期強度の発現性が低下する場合がある。強熱減量を０．３〜２％とする方法は、特に限定されるものではないが、非晶質カルシウムアルミネートの粉砕時や保存時に水分や湿分を供給する方法や炭酸ガスを供給する方法などが挙げられる。ここで、強熱減量とは、８００℃で３０分間強熱したときの減量である。
【００１５】
本発明の無水セッコウとは、特に限定されるものではないが、ＩＩ型無水セッコウを選定することが可使時間を確保しつつ強度発現性に優れることから好ましく、殊に酸性の無水セッコウを使用することが好ましい。ここで、酸性の無水セッコウとは、１ｇの無水セッコウを純水１００ｃｃに入れて攪拌した際の上澄み液のｐＨが４．５以下となるものを意味する。
【００１６】
本発明の無水セッコウの粒度は、特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積値で３０００〜９０００ｃｍ２／ｇの範囲にあり、４０００〜８０００ｃｍ２／ｇ程度のものがより好ましい。３０００ｃｍ２／ｇ未満では寸法安定性が悪くなる場合があり、９０００ｃｍ２／ｇを超えるようなものは流動性の確保が困難になる場合がある。
【００１７】
本発明のポルトランドセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、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、また、石灰石粉末等や高炉徐冷スラグ微粉末を混合したフィラーセメント、各種の産業廃棄物を主原料として製造される環境調和型セメント、いわゆるエコセメント等が挙げられ、これらのうちの１種又は２種以上が併用可能である。本発明では、初期強度発現性の観点から、また、材料分離抵抗性の観点から、早強セメントを選定することが好ましい。
【００１８】
本発明の非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる急硬成分の配合割合は、ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部中、１０〜５０部が好ましく、２０〜４０部がより好ましい。１０部未満では初期強度発現性や材料分離抵抗性が良好とならない場合があり、５０部を超えると可使時間の確保が充分でない場合や、寸法安定性が悪くなる場合がある。
【００１９】
ここで、非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウの配合割合は、非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる急硬成分１００部中、非晶質カルシウムアルミネート３０〜７０部が好ましく、４０〜６０部がより好ましい。３０部未満では初期強度の発現性が充分でない場合や寸法安定性が悪くなる場合があり、７０部を超えると、可使時間の確保が困難となる場合がある。無水セッコウは３０〜７０部が好ましく、４０〜６０部がより好ましい。３０部未満では可使時間の確保が困難となる場合があり、７０部を超えると初期強度の発現性が充分でない場合や寸法安定性が悪くなる場合がある。
【００２０】
本発明のアルカリ金属アルミン酸塩とは、Ｒ２ＯとＡｌ２Ｏ３との化合物を総称するものであり、一般式、ｍＲ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏで示される。ここで、Ｒは、ナトリウムやカリウムを意味する。また、式中のｍは０．５〜２の範囲にある。そして、ｎは０〜１０の範囲にある。
【００２１】
本発明では、アルカリ金属アルミン酸塩が低温時の初期強度の発現性を顕著にする効果を担う。特に無水塩の使用が流動性確保の面から好ましい。また、Ｒ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３モル比は０．８〜１．２の範囲が好ましい。Ｒ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．８未満では、低温でも初期強度発現性を改善する効果が小さく、逆に１．２を超えると、流動性を確保することが困難な場合がある。
【００２２】
本発明のアルカリ金属アルミン酸塩の配合割合は、０．０１〜０．３部が好ましく、より好ましくは０．０３〜０．２部である。０．０１部未満では、低温での初期強度発現性が充分に得られない。０．３部を超えて使用しても更なる効果の増進が期待できない。
【００２３】
本発明では、ガス発泡物質を用いる。ガス発泡物質は、本発明の超速硬グラウトモルタルをグラウト材料として利用する場合、構造物を一体化させるために、まだ固まらない状態の超速硬グラウトモルタルが沈下や収縮するのを抑止する働きを担う。
ガス発泡物質の具体例としては、例えば、アルミ粉や炭素物質の他、過炭酸塩、過硫酸塩、過ホウ酸塩及び過マンガン酸塩等の過酸化物質が挙げられる。本発明では、炭素物質や、過炭酸塩、過硫酸塩、過ホウ酸塩及び過マンガン酸塩等の過酸化物質を用いることが、沈下抑制効果が大きいことから好ましい。中でも、過炭酸塩の使用が最も好ましい。
【００２４】
本発明のガス発泡物質の配合割合は、特に限定されるものではないが、通常、アルミ粉ならば、ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部に対して、０．０００１〜０．１部の範囲で使用でき、０．００１〜０．０１部の範囲がより好ましい。０．０００１部未満では、充分な初期膨張効果を付与することができない場合があり、０．１部を超えて使用すると、過膨張となって強度発現性が悪くなる場合がある。ガス発泡物質が過酸化物ならば、０．００１〜１部が好ましく、０．０１〜０．１部がより好ましい。０．００１部未満では充分な初期膨張効果を付与できない場合があり、１部を超えて使用すると、過膨張となり強度発現性が悪くなる場合がある。
また、ガス発泡物質が炭素質物質ならば、ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部に対して、１〜１５部の範囲で使用でき、３〜１０部の範囲がより好ましい。１部未満では、充分な初期膨張効果を付与することができない場合があり、１５部を超えて使用すると、過膨張となって強度発現性が悪くなる場合がある。
【００２５】
本発明の凝結調整剤とは、特に限定されるものではない。その具体例としては、例えば、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、コハク酸等のオキシカルボン酸及びそれらのナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アンモニウム、アルミニウム等の塩等の有機酸、さらに、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸リチウム、重炭酸アンモニウム等が挙げられる。本発明では、十分な可使時間と初期強度発現性の双方を満足する観点から、有機酸とアルカリ炭酸塩の併用が好ましい。
【００２６】
本発明の凝結調整剤の使用量は、特に限定されるものではないが、通常、ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部に対して、０．１〜２部の範囲で使用でき、０．３〜１部の範囲が好ましい。０．１部未満では可使時間の確保が困難な場合があり、２部を超えて使用すると、強度発現性が悪くなる場合がある。
【００２７】
本発明では必要に応じて流動化剤を併用できる。本発明で言う流動化剤とは、特に限定されるものではない。その具体例としては、例えば、ナフタレン系としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ−９シリーズ」、花王社製商品名「マイティ２０００シリーズ」、及び日本製紙社製商品名「サンフローＨＳ−１００」等が挙げられる。また、メラミン系としては、日本シーカ社製商品名「シーカメント１０００シリーズ」や日本製紙社製商品名「サンフローＨＳ−４０」等が挙げられる。さらに、アミノスルホン酸系としては、藤沢薬品工業社製商品名「パリックＦＰ−２００シリーズ」等が挙げられる。ポリカルボン酸系としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ−Ｓシリーズ」、グレースケミカルズ社製商品名「ダーレックススーパー１００ＰＨＸ」、及び竹本油脂社製商品名「チューポールＨＰ−Ｓシリーズ」や「チューポールＨＰ−１１シリーズ」等が挙げられる。本発明ではこれら流動化剤のうちの一種又は二種以上が使用可能である。
【００２８】
上記の流動化剤には粉末状のものも存在する。具体的には、ポリアルキルアリルスルホン酸塩の縮合物としては、第一工業製薬社製商品名「セルフロー１１０Ｐ」や出光石油化学社製商品名「ＩＰＣ」等が、また、ナフタレンスルホン酸塩の縮合物としては、花王社製商品名「マイティ１００」や三洋化成工業社製商品名「三洋レベロンＰ」等が、メラミン系のものとしては、シーカ社製「シーカメントＦＦ」などが、さらに、ポリカルボン酸系としては、例えば、三菱化成社製商品名「クインフロー７５０」や花王社製商品名「ＣＳＤ９０００Ｐ」等が、リグニンスルホン酸系としては、例えば、日本製紙社製商品名「バニレックス」等が挙げられる。
【００２９】
流動化剤の使用量は、特に限定されるものではないが、通常、ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部に対して、固形分換算で０．１部〜２部の範囲にあることが好ましい。０．１部未満では、流動性が充分でなく、２部を超えると材料分離を起す場合がある。
【００３０】
本発明の細骨材は、発熱量や寸法変化の低減や耐久性の確保の観点から重要な役割を果たす。骨材の具体例としては、例えば、ケイ砂系、石灰石系、高炉水砕スラグ系、再生骨材系等に分類される。本発明では、耐酸性等の観点からケイ砂系を選定することが好ましい。
【００３１】
本発明のポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部に対して、細骨材の配合割合が５０部未満では、発熱量が大きくなる場合がある。また、収縮が大きくなり、ひび割れが生じ易くなる傾向にある。逆に、２００部を超えると優れた流動性や初期強度発現性が得られない場合がある。
【００３２】
本発明の水の使用量は、使用する目的、用途や各材料の配合割合によって変化するため特に限定されるものではないが、通常、水結合材比で３０〜４０％の範囲が好ましく、３３〜３７％がより好ましい。水結合材比が３０％未満では流動性を得ることが難しく、また、発熱量が極めて大きくなる。逆に４０％を超えると強度発現性を確保することが困難な場合がある。また、本発明の超速硬モルタル組成物と水とを含有してなる超速硬グラウトモルタルの流動性は、Ｊ１４ロート流下値（ＪＳＣＥに準じて測定）が８±３秒であることが好ましい。
【００３３】
本発明では、高炉水砕スラグ微粉末、フライアッシュ及びシリカヒューム等の潜在水硬性物質やポゾラン物質、石灰石微粉末、高炉徐冷スラグ微粉末、下水汚泥焼却灰やその溶融スラグ、都市ゴミ焼却灰やその溶融スラグ、パルプスラッジ焼却灰等の混和材料、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、スチールファイバー、ビニロンファイバー、炭素繊維、ワラストナイト繊維等の繊維物質、ポリマー、ベントナイト等の粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイト等のアニオン交換体等のうちの１種又は２種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。
【００３４】
本発明において、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
混合装置としては、既存の如何なる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及びナウタミキサ等の使用が可能である。
【実施例１】
【００３５】
ポルトランドセメント７０部と、表１に示す各種の非晶質カルシウムアルミネート１５部と無水セッコウ１５部とを配合し、さらに、ポルトランドセメントと、非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材の合計１００部に対して、アルカリ金属アルミン酸塩α０．０５部と凝結調整剤０．７部とガス発泡物質イ０．０５部を配合して超速硬セメント組成物を調製した。この超速硬セメント組成物１００部に対して、細骨材１５０部を配合して超速硬モルタル組成物を調製した。混練り水は、ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材の合計１００部に対して、３５部を使用して調製した超速硬グラウトモルタルの流動性、可使時間、圧縮強度を１０℃の低温環境下で測定した。また、非晶質カルシウムアルミネートの強熱減量の測定、モルタルのブリーディング、ひび割れ抵抗性の評価を行った。結果を表１に併記する。
【００３６】
＜使用材料＞
ポルトランドセメント：市販の早強ポルトランドセメント、ブレーン比表面積４５００ｃｍ２／ｇ
非晶質カルシウムアルミネートＡ：ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比１．０、ＳｉＯ２含有量３％、非晶質、ブレーン比表面積５０００ｃｍ２／ｇ、強熱減量１．０％。
非晶質カルシウムアルミネートＢ：ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比１．２５、ＳｉＯ２含有量３％、非晶質、ブレーン比表面積５０００ｃｍ２／ｇ、強熱減量１．０％
非晶質カルシウムアルミネートＣ：ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比１．５０、ＳｉＯ２含有量３％、非晶質、ブレーン比表面積５０００ｃｍ２／ｇ、強熱減量１．０％
非晶質カルシウムアルミネートＤ：ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比１．７５、ＳｉＯ２含有量３％、非晶質、ブレーン比表面積５０００ｃｍ２／ｇ、強熱減量１．０％
非晶質カルシウムアルミネートＥ：ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比２．００、ＳｉＯ２含有量３％、非晶質、ブレーン比表面積５０００ｃｍ２／ｇ、強熱減量１．０％
無水セッコウ：酸性のＩＩ型無水セッコウ、ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇ、市販品
アルカリ金属アルミン酸塩α：アルミン酸ナトリウム、Ｎａ２Ｏ/Ａｌ２Ｏ３モル比１．０、無水塩
ガス発泡物質イ：試薬１級の過炭酸ナトリウム
凝結調整剤：試薬１級のクエン酸２５部と試薬１級の炭酸カリウム７５部の混合物
水：水道水
細骨材：石灰砂、４ｍｍ下品
【００３７】
＜測定方法＞
結晶性：粉末Ｘ線回折法で確認した。
強熱減量：８００℃で３０分間強熱したときの減量を測定した。
流動性：ＪＳＣＥに準じて、Ｊ14ロート流下値を測定して評価した。
可使時間：可使時間はJ14ロート流下値が２０秒を超え、充分な流し込み出来なくなった時点とした。
初期膨張率：土木学会「膨張コンクリート設計施工指針（案）」付録２．付属書「膨張材を用いた充填モルタルの施工要領（案）」に従い測定。ただし、表中の−は収縮側、＋は膨張側を示す。
圧縮強度：モルタルを型枠に詰めて４ｃｍ×４ｃｍm×１６ｃｍの成形体を作成し、材齢３時間の圧縮強度をＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて測定した。
材料分離抵抗性：ＪＳＣＥ−Ｆ５２２−１９９９に準じ、５ｃｍφ×５０ｃｍの円筒型ビニール袋にモルタルを充填して吊し、ブリーディング率を測定することによって材料分離抵抗性を評価した。
プラスティックひび割れ抵抗性：既設コンクリート上にグラウトモルタルを厚さ２ｃｍ、縦２ｍ、横５０ｃｍの面積で打設し、送風機によって打設したグラウトモルタル表面に温風を吹き込んだ。材齢３間後にひび割れの有無を観察した。×は２本を超えてひび割れが発生。△はひび割れが１〜２本発生。○はひび割れの発生無し。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表１より、本発明の超速硬セメント組成物を使用したモルタルは、流動性に優れ、可使時間が充分とれ、しかも低温での強度発現性が良好で初期に収縮が無く、さらに、ブリーディングが無く、ひび割れ抵抗性に優れていることが分かる。
【実施例２】
【００４０】
非晶質カルシウムアルミネートＣを使用し、強熱減量を表２に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００４１】
【表２】
【００４２】
表２より、本発明の超速硬セメント組成物を使用したモルタルは、流動性に優れ、可使時間が充分とれ、しかも低温での強度発現性が良好で初期に収縮が無く、さらに、ブリーディングが無く、ひび割れ抵抗性に優れていることが分かる。
【実施例３】
【００４３】
非晶質カルシウムアルミネートＣを使用し、結合材１００部中の急硬成分の配合割合を表３に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表３に併記する。
【表３】
【００４４】
表３より、本発明の超速硬セメント組成物を使用したモルタルは、流動性に優れ、可使時間が充分とれ、しかも低温での強度発現性が良好で初期に収縮が無く、さらに、ブリーディングが無く、ひび割れ抵抗性に優れていることが分かる。
【実施例４】
【００４５】
非晶質カルシウムアルミネートＣと、無水セッコウや無水セッコウの代わりに半水セッコウ、二水セッコウを使用し、配合割合を非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる急硬成分１００部中、表４に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表４に併記する。
【００４６】
＜使用材料＞
半水セッコウ：市販品、ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇ
二水セッコウ：市販品、ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇ
【００４７】
【表４】
【００４８】
表４より、本発明の超速硬セメント組成物を使用したモルタルは、流動性に優れ、可使時間が充分とれ、しかも低温での強度発現性が良好で初期に収縮が無く、さらに、ブリーディングが無く、ひび割れ抵抗性に優れていることが分かる。
【実施例５】
【００４９】
非晶質カルシウムアルミネートＣを使用し、アルカリ金属アルミン酸塩の種類と使用量を表５に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表５に併記する。
【００５０】
＜使用材料＞
アルカリ金属アルミン酸塩β：アルミン酸ナトリウム、Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３モル比１．０、含水塩、含水率２０％
アルカリ金属アルミン酸塩γ：アルミン酸ナトリウム、Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３モル比１．２、無水塩
アルカリ金属アルミン酸塩δ：アルミン酸カリウム、Ｋ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３モル比１．０、無水塩
【００５１】
【表５】
【００５２】
表５より、本発明の超速硬セメント組成物を使用したモルタルは、流動性に優れ、可使時間が充分とれ、しかも低温での強度発現性が良好で初期に収縮が無く、さらに、ブリーディングが無く、ひび割れ抵抗性に優れていることが分かる。
【実施例６】
【００５３】
非晶質カルシウムアルミネートＣを使用し、ガス発泡物質の種類と使用量を表６に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表６に併記する。
＜使用材料＞
ガス発泡物質ロ：市販コークス
ガス発泡物質ハ：試薬１級過ホウ酸ナトリウム
ガス発砲物質ニ：市販アルミ粉
【００５４】
【表６】
【００５５】
表６より、本発明の超速硬セメント組成物を使用したモルタルは、流動性に優れ、可使時間が充分とれ、しかも低温での強度発現性が良好で初期に収縮が無く、さらに、ブリーディングが無く、ひび割れ抵抗性に優れていることが分かる。
【実施例７】
【００５６】
非晶質カルシウムアルミネートＣを使用し、細骨材の配合割合を表７に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表７に併記する。
【００５７】
【表７】
【００５８】
表７より、本発明の超速硬セメント組成物を使用したモルタルは、流動性に優れ、可使時間が充分とれ、しかも低温での強度発現性が良好で初期に収縮が無く、さらに、ブリーディングが無く、ひび割れ抵抗性に優れていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の超速硬セメント組成物、超速硬モルタル組成物及び超速硬グラウトモルタルは、流動性、ブリーディングの防止、充分な可使時間の確保などの他、低温時の初期強度発現性と、硬化前の沈下現象の改善や乾燥状態に置かれた際のひび割れ抵抗性などの効果を奏するので、例えば、橋脚の鋼板巻き立て工法、大型しゅう座の充填工法、その他の間隙充填、セルフレベリング床材等、土木、建築分野において広範に利用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、土木・建築業界において使用される超速硬セメント組成物、超速硬モルタル組成物及び超速硬グラウトモルタルに関する。
【背景技術】
【０００２】
超速硬性で自己充填性やセルフレベリング性をもつ超速硬グラウトモルタルは合理化施工には欠かすことのできない材料である。超速硬グラウトモルタルは様々なものが提案されている（特許文献１〜特許文献４）。超速硬グラウトモルタルは、材齢３時間で所要の強度を発現し、硬化後に程よい膨張性を示すことから、構造物との強固な一体化を早期に実現可能な魅力ある材料である。
【０００３】
しかしながら、従来の超速硬グラウトモルタルは、１５℃を下回る低温条件下では、殊に、１０℃以下では、初期の強度発現性が乏しいという課題を有するものであった。また、硬化時には程よい膨張性を呈すること、さらに硬化が迅速に進むことから、通常のグラウトモルタルと比べるとひび割れを生じにくい材料であるが、硬化する前の“まだ固まらない状態”の段階で極度の乾燥状態におかれると、ひび割れを生じる場合もあり、そのひび割れ抵抗性の更なる向上が求められていた。
【０００４】
近年では、超速硬グラウトモルタルに対する要求は益々高まっており、従来の超速硬グラウトモルタルの要求性能である、優れた流動性、ブリーディングの防止、充分な可使時間の確保などについても更なる向上が求められている現状にある。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１２３５０号公報
【特許文献２】特開平１−２３０４５５号公報
【特許文献３】特開平１１−２１１６０号公報
【特許文献４】特開平１１−１３９８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、流動性、ブリーディングの防止、充分な可使時間の確保などの要求性能をより高めることに加えて、従来の超速硬グラウトモルタルに要求されていた低温時の初期強度発現性と、硬化前の沈下現象の改善や乾燥状態に置かれた際のひび割れ抵抗性の向上を達成できる超速硬セメント組成物、超速硬モルタル組成物及び超速硬グラウトモルタルを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、（１）ポルトランドセメントと、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が１．２５〜１．７５の非晶質カルシウムアルミネートと、無水セッコウと、アルカリ金属アルミン酸塩と、凝結調整剤と、ガス発泡物質とを含有してなる超速硬セメント組成物、（２）非晶質カルシウムアルミネートの強熱減量が０．３〜２％である（１）の超速硬セメント組成物、（３）ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部中、非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる急硬成分が１０〜５０部である（１）又は（２）に記載の超速硬セメント組成物、（４）非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる急硬成分１００部中、非晶質カルシウムアルミネート３０〜７０部である（１）〜（３）のいずれかの超速硬セメント組成物、（５）ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部に対して、アルカリ金属アルミン酸塩が０．０１〜０．３部である（１）〜（４）のいずれかの超速硬セメント組成物、（６）凝結調整剤が、アルカリ金属炭酸塩と有機酸の混合物である（１）〜（５）のいずれかの超速硬セメント組成物、（７）ポルトランドセメントが早強セメントである（１）〜（６）のいずれかの超速硬セメント組成物、（８）（１）〜（７）いずれかの超速硬セメント組成物と細骨材を含有してなる超速硬モルタル組成物、（９）（８）の超速硬モルタル組成物と水とを含有してなるＪ１４ロート流下値が８±３秒である超速硬グラウトモルタル、である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の超速硬セメント組成物、超速硬モルタル組成物及び超速硬グラウトモルタルは、流動性、ブリーディングの防止、充分な可使時間の確保などの他、低温時の初期強度発現性と、硬化前の沈下現象の改善や乾燥状態に置かれた際のひび割れ抵抗性などの効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。
【００１０】
本発明の非晶質カルシウムアルミネートは、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３を主成分とする非晶質の化合物を総称するものである。そのＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が１．２５〜１．７５の範囲にあることが必要である。ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が１．２５未満では、初期の強度発現性が充分でなく。１．７５を超えると可使時間の確保や流動性が充分でない場合がある。
【００１１】
本発明の非晶質カルシウムアルミネートを得る方法としては、ＣａＯ原料とＡｌ２Ｏ３原料を電気炉等によって溶融した後急冷して得る方法が挙げられる。非晶質カルシウムアルミネートを製造する際のＣａＯ原料としては、例えば、石灰石や貝殻等の炭酸カルシウム、消石灰等の水酸化カルシウム、あるいは生石灰等の酸化カルシウムを挙げることができる。また、Ａｌ２Ｏ３原料としては、例えば、ボーキサイトやアルミ残灰と呼ばれる産業副産物の他、アルミ粉等が挙げられる。
【００１２】
本発明の非晶質カルシウムアルミネートを工業的に得る場合、不純物が含まれることがある。その具体例としては、例えば、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＭｎＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、Ｓ、Ｐ２Ｏ５、及びＦ等が挙げられる。これらの不純物の存在は本発明の目的を実質的に阻害しない範囲では特に問題とはならない。具体的には、これらの不純物の合計が１０％以下の範囲では特に問題とはならず、むしろ非晶質化を促すものもあり、好ましい側面もある。
【００１３】
本発明の非晶質カルシウムアルミネートの粒度は、特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積値で３０００〜９０００ｃｍ２／ｇの範囲にあり、４０００〜８０００ｃｍ２／ｇ程度のものがより好ましく、５０００〜７０００ｃｍ２／ｇのものが最も好ましい。３０００ｃｍ２／ｇ未満では初期強度発現性が充分でない場合があり、９０００ｃｍ２／ｇを超えるようなものは流動性や可使時間の確保が困難になる場合がある。
【００１４】
本発明では、非晶質カルシウムアルミネートの強熱減量が０．３〜２％のものを使用することが好ましく、強熱減量が０．５〜１．５％の非晶質カルシウムアルミネートを使用することがより好ましい。非晶質カルシウムアルミネートの強熱減量が０．３％未満であると、流動性や可使時間の確保が充分でない場合や、硬化体に“斑点”が発生し易くなる場合がある。強熱減量が２％を超えると、初期強度の発現性が低下する場合がある。強熱減量を０．３〜２％とする方法は、特に限定されるものではないが、非晶質カルシウムアルミネートの粉砕時や保存時に水分や湿分を供給する方法や炭酸ガスを供給する方法などが挙げられる。ここで、強熱減量とは、８００℃で３０分間強熱したときの減量である。
【００１５】
本発明の無水セッコウとは、特に限定されるものではないが、ＩＩ型無水セッコウを選定することが可使時間を確保しつつ強度発現性に優れることから好ましく、殊に酸性の無水セッコウを使用することが好ましい。ここで、酸性の無水セッコウとは、１ｇの無水セッコウを純水１００ｃｃに入れて攪拌した際の上澄み液のｐＨが４．５以下となるものを意味する。
【００１６】
本発明の無水セッコウの粒度は、特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積値で３０００〜９０００ｃｍ２／ｇの範囲にあり、４０００〜８０００ｃｍ２／ｇ程度のものがより好ましい。３０００ｃｍ２／ｇ未満では寸法安定性が悪くなる場合があり、９０００ｃｍ２／ｇを超えるようなものは流動性の確保が困難になる場合がある。
【００１７】
本発明のポルトランドセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、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、また、石灰石粉末等や高炉徐冷スラグ微粉末を混合したフィラーセメント、各種の産業廃棄物を主原料として製造される環境調和型セメント、いわゆるエコセメント等が挙げられ、これらのうちの１種又は２種以上が併用可能である。本発明では、初期強度発現性の観点から、また、材料分離抵抗性の観点から、早強セメントを選定することが好ましい。
【００１８】
本発明の非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる急硬成分の配合割合は、ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部中、１０〜５０部が好ましく、２０〜４０部がより好ましい。１０部未満では初期強度発現性や材料分離抵抗性が良好とならない場合があり、５０部を超えると可使時間の確保が充分でない場合や、寸法安定性が悪くなる場合がある。
【００１９】
ここで、非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウの配合割合は、非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる急硬成分１００部中、非晶質カルシウムアルミネート３０〜７０部が好ましく、４０〜６０部がより好ましい。３０部未満では初期強度の発現性が充分でない場合や寸法安定性が悪くなる場合があり、７０部を超えると、可使時間の確保が困難となる場合がある。無水セッコウは３０〜７０部が好ましく、４０〜６０部がより好ましい。３０部未満では可使時間の確保が困難となる場合があり、７０部を超えると初期強度の発現性が充分でない場合や寸法安定性が悪くなる場合がある。
【００２０】
本発明のアルカリ金属アルミン酸塩とは、Ｒ２ＯとＡｌ２Ｏ３との化合物を総称するものであり、一般式、ｍＲ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏで示される。ここで、Ｒは、ナトリウムやカリウムを意味する。また、式中のｍは０．５〜２の範囲にある。そして、ｎは０〜１０の範囲にある。
【００２１】
本発明では、アルカリ金属アルミン酸塩が低温時の初期強度の発現性を顕著にする効果を担う。特に無水塩の使用が流動性確保の面から好ましい。また、Ｒ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３モル比は０．８〜１．２の範囲が好ましい。Ｒ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．８未満では、低温でも初期強度発現性を改善する効果が小さく、逆に１．２を超えると、流動性を確保することが困難な場合がある。
【００２２】
本発明のアルカリ金属アルミン酸塩の配合割合は、０．０１〜０．３部が好ましく、より好ましくは０．０３〜０．２部である。０．０１部未満では、低温での初期強度発現性が充分に得られない。０．３部を超えて使用しても更なる効果の増進が期待できない。
【００２３】
本発明では、ガス発泡物質を用いる。ガス発泡物質は、本発明の超速硬グラウトモルタルをグラウト材料として利用する場合、構造物を一体化させるために、まだ固まらない状態の超速硬グラウトモルタルが沈下や収縮するのを抑止する働きを担う。
ガス発泡物質の具体例としては、例えば、アルミ粉や炭素物質の他、過炭酸塩、過硫酸塩、過ホウ酸塩及び過マンガン酸塩等の過酸化物質が挙げられる。本発明では、炭素物質や、過炭酸塩、過硫酸塩、過ホウ酸塩及び過マンガン酸塩等の過酸化物質を用いることが、沈下抑制効果が大きいことから好ましい。中でも、過炭酸塩の使用が最も好ましい。
【００２４】
本発明のガス発泡物質の配合割合は、特に限定されるものではないが、通常、アルミ粉ならば、ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部に対して、０．０００１〜０．１部の範囲で使用でき、０．００１〜０．０１部の範囲がより好ましい。０．０００１部未満では、充分な初期膨張効果を付与することができない場合があり、０．１部を超えて使用すると、過膨張となって強度発現性が悪くなる場合がある。ガス発泡物質が過酸化物ならば、０．００１〜１部が好ましく、０．０１〜０．１部がより好ましい。０．００１部未満では充分な初期膨張効果を付与できない場合があり、１部を超えて使用すると、過膨張となり強度発現性が悪くなる場合がある。
また、ガス発泡物質が炭素質物質ならば、ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部に対して、１〜１５部の範囲で使用でき、３〜１０部の範囲がより好ましい。１部未満では、充分な初期膨張効果を付与することができない場合があり、１５部を超えて使用すると、過膨張となって強度発現性が悪くなる場合がある。
【００２５】
本発明の凝結調整剤とは、特に限定されるものではない。その具体例としては、例えば、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、コハク酸等のオキシカルボン酸及びそれらのナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アンモニウム、アルミニウム等の塩等の有機酸、さらに、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸リチウム、重炭酸アンモニウム等が挙げられる。本発明では、十分な可使時間と初期強度発現性の双方を満足する観点から、有機酸とアルカリ炭酸塩の併用が好ましい。
【００２６】
本発明の凝結調整剤の使用量は、特に限定されるものではないが、通常、ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部に対して、０．１〜２部の範囲で使用でき、０．３〜１部の範囲が好ましい。０．１部未満では可使時間の確保が困難な場合があり、２部を超えて使用すると、強度発現性が悪くなる場合がある。
【００２７】
本発明では必要に応じて流動化剤を併用できる。本発明で言う流動化剤とは、特に限定されるものではない。その具体例としては、例えば、ナフタレン系としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ−９シリーズ」、花王社製商品名「マイティ２０００シリーズ」、及び日本製紙社製商品名「サンフローＨＳ−１００」等が挙げられる。また、メラミン系としては、日本シーカ社製商品名「シーカメント１０００シリーズ」や日本製紙社製商品名「サンフローＨＳ−４０」等が挙げられる。さらに、アミノスルホン酸系としては、藤沢薬品工業社製商品名「パリックＦＰ−２００シリーズ」等が挙げられる。ポリカルボン酸系としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ−Ｓシリーズ」、グレースケミカルズ社製商品名「ダーレックススーパー１００ＰＨＸ」、及び竹本油脂社製商品名「チューポールＨＰ−Ｓシリーズ」や「チューポールＨＰ−１１シリーズ」等が挙げられる。本発明ではこれら流動化剤のうちの一種又は二種以上が使用可能である。
【００２８】
上記の流動化剤には粉末状のものも存在する。具体的には、ポリアルキルアリルスルホン酸塩の縮合物としては、第一工業製薬社製商品名「セルフロー１１０Ｐ」や出光石油化学社製商品名「ＩＰＣ」等が、また、ナフタレンスルホン酸塩の縮合物としては、花王社製商品名「マイティ１００」や三洋化成工業社製商品名「三洋レベロンＰ」等が、メラミン系のものとしては、シーカ社製「シーカメントＦＦ」などが、さらに、ポリカルボン酸系としては、例えば、三菱化成社製商品名「クインフロー７５０」や花王社製商品名「ＣＳＤ９０００Ｐ」等が、リグニンスルホン酸系としては、例えば、日本製紙社製商品名「バニレックス」等が挙げられる。
【００２９】
流動化剤の使用量は、特に限定されるものではないが、通常、ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部に対して、固形分換算で０．１部〜２部の範囲にあることが好ましい。０．１部未満では、流動性が充分でなく、２部を超えると材料分離を起す場合がある。
【００３０】
本発明の細骨材は、発熱量や寸法変化の低減や耐久性の確保の観点から重要な役割を果たす。骨材の具体例としては、例えば、ケイ砂系、石灰石系、高炉水砕スラグ系、再生骨材系等に分類される。本発明では、耐酸性等の観点からケイ砂系を選定することが好ましい。
【００３１】
本発明のポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部に対して、細骨材の配合割合が５０部未満では、発熱量が大きくなる場合がある。また、収縮が大きくなり、ひび割れが生じ易くなる傾向にある。逆に、２００部を超えると優れた流動性や初期強度発現性が得られない場合がある。
【００３２】
本発明の水の使用量は、使用する目的、用途や各材料の配合割合によって変化するため特に限定されるものではないが、通常、水結合材比で３０〜４０％の範囲が好ましく、３３〜３７％がより好ましい。水結合材比が３０％未満では流動性を得ることが難しく、また、発熱量が極めて大きくなる。逆に４０％を超えると強度発現性を確保することが困難な場合がある。また、本発明の超速硬モルタル組成物と水とを含有してなる超速硬グラウトモルタルの流動性は、Ｊ１４ロート流下値（ＪＳＣＥに準じて測定）が８±３秒であることが好ましい。
【００３３】
本発明では、高炉水砕スラグ微粉末、フライアッシュ及びシリカヒューム等の潜在水硬性物質やポゾラン物質、石灰石微粉末、高炉徐冷スラグ微粉末、下水汚泥焼却灰やその溶融スラグ、都市ゴミ焼却灰やその溶融スラグ、パルプスラッジ焼却灰等の混和材料、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、スチールファイバー、ビニロンファイバー、炭素繊維、ワラストナイト繊維等の繊維物質、ポリマー、ベントナイト等の粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイト等のアニオン交換体等のうちの１種又は２種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。
【００３４】
本発明において、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
混合装置としては、既存の如何なる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及びナウタミキサ等の使用が可能である。
【実施例１】
【００３５】
ポルトランドセメント７０部と、表１に示す各種の非晶質カルシウムアルミネート１５部と無水セッコウ１５部とを配合し、さらに、ポルトランドセメントと、非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材の合計１００部に対して、アルカリ金属アルミン酸塩α０．０５部と凝結調整剤０．７部とガス発泡物質イ０．０５部を配合して超速硬セメント組成物を調製した。この超速硬セメント組成物１００部に対して、細骨材１５０部を配合して超速硬モルタル組成物を調製した。混練り水は、ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材の合計１００部に対して、３５部を使用して調製した超速硬グラウトモルタルの流動性、可使時間、圧縮強度を１０℃の低温環境下で測定した。また、非晶質カルシウムアルミネートの強熱減量の測定、モルタルのブリーディング、ひび割れ抵抗性の評価を行った。結果を表１に併記する。
【００３６】
＜使用材料＞
ポルトランドセメント：市販の早強ポルトランドセメント、ブレーン比表面積４５００ｃｍ２／ｇ
非晶質カルシウムアルミネートＡ：ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比１．０、ＳｉＯ２含有量３％、非晶質、ブレーン比表面積５０００ｃｍ２／ｇ、強熱減量１．０％。
非晶質カルシウムアルミネートＢ：ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比１．２５、ＳｉＯ２含有量３％、非晶質、ブレーン比表面積５０００ｃｍ２／ｇ、強熱減量１．０％
非晶質カルシウムアルミネートＣ：ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比１．５０、ＳｉＯ２含有量３％、非晶質、ブレーン比表面積５０００ｃｍ２／ｇ、強熱減量１．０％
非晶質カルシウムアルミネートＤ：ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比１．７５、ＳｉＯ２含有量３％、非晶質、ブレーン比表面積５０００ｃｍ２／ｇ、強熱減量１．０％
非晶質カルシウムアルミネートＥ：ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比２．００、ＳｉＯ２含有量３％、非晶質、ブレーン比表面積５０００ｃｍ２／ｇ、強熱減量１．０％
無水セッコウ：酸性のＩＩ型無水セッコウ、ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇ、市販品
アルカリ金属アルミン酸塩α：アルミン酸ナトリウム、Ｎａ２Ｏ/Ａｌ２Ｏ３モル比１．０、無水塩
ガス発泡物質イ：試薬１級の過炭酸ナトリウム
凝結調整剤：試薬１級のクエン酸２５部と試薬１級の炭酸カリウム７５部の混合物
水：水道水
細骨材：石灰砂、４ｍｍ下品
【００３７】
＜測定方法＞
結晶性：粉末Ｘ線回折法で確認した。
強熱減量：８００℃で３０分間強熱したときの減量を測定した。
流動性：ＪＳＣＥに準じて、Ｊ14ロート流下値を測定して評価した。
可使時間：可使時間はJ14ロート流下値が２０秒を超え、充分な流し込み出来なくなった時点とした。
初期膨張率：土木学会「膨張コンクリート設計施工指針（案）」付録２．付属書「膨張材を用いた充填モルタルの施工要領（案）」に従い測定。ただし、表中の−は収縮側、＋は膨張側を示す。
圧縮強度：モルタルを型枠に詰めて４ｃｍ×４ｃｍm×１６ｃｍの成形体を作成し、材齢３時間の圧縮強度をＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて測定した。
材料分離抵抗性：ＪＳＣＥ−Ｆ５２２−１９９９に準じ、５ｃｍφ×５０ｃｍの円筒型ビニール袋にモルタルを充填して吊し、ブリーディング率を測定することによって材料分離抵抗性を評価した。
プラスティックひび割れ抵抗性：既設コンクリート上にグラウトモルタルを厚さ２ｃｍ、縦２ｍ、横５０ｃｍの面積で打設し、送風機によって打設したグラウトモルタル表面に温風を吹き込んだ。材齢３間後にひび割れの有無を観察した。×は２本を超えてひび割れが発生。△はひび割れが１〜２本発生。○はひび割れの発生無し。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表１より、本発明の超速硬セメント組成物を使用したモルタルは、流動性に優れ、可使時間が充分とれ、しかも低温での強度発現性が良好で初期に収縮が無く、さらに、ブリーディングが無く、ひび割れ抵抗性に優れていることが分かる。
【実施例２】
【００４０】
非晶質カルシウムアルミネートＣを使用し、強熱減量を表２に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００４１】
【表２】
【００４２】
表２より、本発明の超速硬セメント組成物を使用したモルタルは、流動性に優れ、可使時間が充分とれ、しかも低温での強度発現性が良好で初期に収縮が無く、さらに、ブリーディングが無く、ひび割れ抵抗性に優れていることが分かる。
【実施例３】
【００４３】
非晶質カルシウムアルミネートＣを使用し、結合材１００部中の急硬成分の配合割合を表３に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表３に併記する。
【表３】
【００４４】
表３より、本発明の超速硬セメント組成物を使用したモルタルは、流動性に優れ、可使時間が充分とれ、しかも低温での強度発現性が良好で初期に収縮が無く、さらに、ブリーディングが無く、ひび割れ抵抗性に優れていることが分かる。
【実施例４】
【００４５】
非晶質カルシウムアルミネートＣと、無水セッコウや無水セッコウの代わりに半水セッコウ、二水セッコウを使用し、配合割合を非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる急硬成分１００部中、表４に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表４に併記する。
【００４６】
＜使用材料＞
半水セッコウ：市販品、ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇ
二水セッコウ：市販品、ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇ
【００４７】
【表４】
【００４８】
表４より、本発明の超速硬セメント組成物を使用したモルタルは、流動性に優れ、可使時間が充分とれ、しかも低温での強度発現性が良好で初期に収縮が無く、さらに、ブリーディングが無く、ひび割れ抵抗性に優れていることが分かる。
【実施例５】
【００４９】
非晶質カルシウムアルミネートＣを使用し、アルカリ金属アルミン酸塩の種類と使用量を表５に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表５に併記する。
【００５０】
＜使用材料＞
アルカリ金属アルミン酸塩β：アルミン酸ナトリウム、Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３モル比１．０、含水塩、含水率２０％
アルカリ金属アルミン酸塩γ：アルミン酸ナトリウム、Ｎａ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３モル比１．２、無水塩
アルカリ金属アルミン酸塩δ：アルミン酸カリウム、Ｋ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３モル比１．０、無水塩
【００５１】
【表５】
【００５２】
表５より、本発明の超速硬セメント組成物を使用したモルタルは、流動性に優れ、可使時間が充分とれ、しかも低温での強度発現性が良好で初期に収縮が無く、さらに、ブリーディングが無く、ひび割れ抵抗性に優れていることが分かる。
【実施例６】
【００５３】
非晶質カルシウムアルミネートＣを使用し、ガス発泡物質の種類と使用量を表６に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表６に併記する。
＜使用材料＞
ガス発泡物質ロ：市販コークス
ガス発泡物質ハ：試薬１級過ホウ酸ナトリウム
ガス発砲物質ニ：市販アルミ粉
【００５４】
【表６】
【００５５】
表６より、本発明の超速硬セメント組成物を使用したモルタルは、流動性に優れ、可使時間が充分とれ、しかも低温での強度発現性が良好で初期に収縮が無く、さらに、ブリーディングが無く、ひび割れ抵抗性に優れていることが分かる。
【実施例７】
【００５６】
非晶質カルシウムアルミネートＣを使用し、細骨材の配合割合を表７に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表７に併記する。
【００５７】
【表７】
【００５８】
表７より、本発明の超速硬セメント組成物を使用したモルタルは、流動性に優れ、可使時間が充分とれ、しかも低温での強度発現性が良好で初期に収縮が無く、さらに、ブリーディングが無く、ひび割れ抵抗性に優れていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の超速硬セメント組成物、超速硬モルタル組成物及び超速硬グラウトモルタルは、流動性、ブリーディングの防止、充分な可使時間の確保などの他、低温時の初期強度発現性と、硬化前の沈下現象の改善や乾燥状態に置かれた際のひび割れ抵抗性などの効果を奏するので、例えば、橋脚の鋼板巻き立て工法、大型しゅう座の充填工法、その他の間隙充填、セルフレベリング床材等、土木、建築分野において広範に利用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポルトランドセメントと、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が１．２５〜１．７５の非晶質カルシウムアルミネートと、無水セッコウと、アルカリ金属アルミン酸塩と、凝結調整剤と、ガス発泡物質とを含有してなる超速硬セメント組成物。
【請求項２】
非晶質カルシウムアルミネートの強熱減量が０．３〜２％である請求項１に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項３】
ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部中、非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる急硬成分が１０〜５０部である請求項１又は２に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項４】
非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる急硬成分１００部中、非晶質カルシウムアルミネート３０〜７０部である請求項１〜３のいずれか１項に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項５】
ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部に対して、アルカリ金属アルミン酸塩が０．０１〜０．３部である請求項１〜４のいずれか１項に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項６】
凝結調整剤が、アルカリ金属炭酸塩と有機酸の混合物である請求項１〜５のいずれか１項に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項７】
ポルトランドセメントが早強セメントである請求項１〜６のいずれか１項に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか１項に記載の超速硬セメント組成物と細骨材を含有してなる超速硬モルタル組成物。
【請求項９】
請求項８に記載の超速硬モルタル組成物と水とを含有してなるＪ１４ロート流下値が８±３秒である超速硬グラウトモルタル。
【請求項１】
ポルトランドセメントと、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が１．２５〜１．７５の非晶質カルシウムアルミネートと、無水セッコウと、アルカリ金属アルミン酸塩と、凝結調整剤と、ガス発泡物質とを含有してなる超速硬セメント組成物。
【請求項２】
非晶質カルシウムアルミネートの強熱減量が０．３〜２％である請求項１に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項３】
ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部中、非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる急硬成分が１０〜５０部である請求項１又は２に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項４】
非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる急硬成分１００部中、非晶質カルシウムアルミネート３０〜７０部である請求項１〜３のいずれか１項に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項５】
ポルトランドセメントと非晶質カルシウムアルミネートと無水セッコウからなる結合材１００部に対して、アルカリ金属アルミン酸塩が０．０１〜０．３部である請求項１〜４のいずれか１項に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項６】
凝結調整剤が、アルカリ金属炭酸塩と有機酸の混合物である請求項１〜５のいずれか１項に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項７】
ポルトランドセメントが早強セメントである請求項１〜６のいずれか１項に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか１項に記載の超速硬セメント組成物と細骨材を含有してなる超速硬モルタル組成物。
【請求項９】
請求項８に記載の超速硬モルタル組成物と水とを含有してなるＪ１４ロート流下値が８±３秒である超速硬グラウトモルタル。
【公開番号】特開２００７−２９７２５０（Ｐ２００７−２９７２５０Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２８２９８（Ｐ２００６−１２８２９８）
【出願日】平成１８年５月２日（２００６．５．２）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２日（２００６．５．２）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
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