JP2019043805A - セメント混和剤及び水硬性組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、セメントのような水硬性物質は強アルカリ性のため、酸性のセメント混和剤と組み合わせることが難しく、所望の特性を有する水硬性組成物が得られないという問題がある。実際、硬化速度の向上及びプレミックス化に適した従来の酸性のセメント混和剤を水硬性組成物に配合すると、水硬性組成物の貯蔵安定性、硬化体の強度などが低下してしまう。
また、本発明は、貯蔵安定性が低下し難いと共に、超速硬性を有し且つ硬化体の強度が高い水硬性組成物を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、非晶質であり且つ500℃で強熱した際の減量が5〜40質量%であるAl2O3−SO3系化合物を含有するセメント混和剤である。
また、本発明は、前記セメント混和剤と、アルカリ性の水硬性物質とを含む水硬性組成物である。
また、本発明によれば、貯蔵安定性が低下し難いと共に、超速硬性を有し且つ硬化体の強度が高い水硬性組成物を提供することができる。
Al2O3−SO3系化合物が非晶質でない場合、セメントのような強アルカリ性を示す水硬性物質とプレミックス化することが難しいと共に、プレミックス化できたとしても水硬性組成物の貯蔵安定性が低下する。
ここで、Al2O3−SO3系化合物が非晶質であるか否かは、X線回折分析によって判断することができる。具体的には、Al2O3−SO3系化合物のX線回折スペクトルがブロードであれば、非晶質であると判断することができる。
ここで、本明細書において、500℃で強熱した際の減量(強熱減量)とは、Al2O3−SO3系化合物を500℃で1時間強熱した際の減量を意味し、以下の式(1)によって算出される。
強熱減量=(m−m’)/m×100 (1)
m:強熱前のAl2O3−SO3系化合物の質量
m’:強熱後のAl2O3−SO3系化合物の質量
アルミニウムの硫酸塩としては、特に限定されないが、例えば、アンモニウム明礬、ヒドロキシ硫酸アルミニウム、及び硫酸アルミニウムなどが挙げられる。
アルミン酸塩としては、特に限定されないが、例えば、アルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、アルミン酸カルシウム、及びアルミン酸マグネシウムなどが挙げられる。
その他の無機アルミニウム化合物としては、特に限定されないが、例えば、ボーキサイト、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、リン酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、フッ化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、炭酸水酸化アルミニウム、合成ヒドロタルサイト、及びメタケイ酸アルミニウムなどが挙げられる。
アルミニウム錯体としては、特に限定されないが、例えば、トリス(8−ヒドロキシキノリナト)アルミニウムなどが挙げられる。
Al2O3源としては、単一種を用いることができるが、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、上記の様々なAl2O3源の中でも、水への溶解性が高く、製造コストが安く且つ凝結性に優れる点から、アルミニウムの硫酸塩が好ましい。
硫化物としては、特に限定されないが、例えば、硫化マグネシウム、硫化カルシウム、硫化鉄、及び五硫化リンなどが挙げられる。
硫酸塩としては、特に限定されないが、例えば、硫酸アニリン、硫酸アルミニウム、硫酸アンモニウム、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、ナトリウム明礬、カリウム明礬、アンモニウム明礬、及び硫酸ヒドロキシルアミンなどが挙げられる。
チオ硫酸塩としては、特に限定されないが、例えば、チオ硫酸アンモニウム及びチオ硫酸バリウムなどが挙げられる。
有機イオウ化合物としては、特に限定されないが、例えば、スルホン酸誘導体、スルホン酸誘導体の塩、メルカプタン、チオフェン、チオフェン誘導体、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、及びポリフェニレンサルファイドなどの樹脂が挙げられる。
SO3源としては、単一種を用いることができるが、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、上記の様々なSO3源の中でも、水への溶解性が高く、製造コストが安く且つ凝結性に優れる点から、硫酸塩が好ましく、アンモニウム明礬が最も好ましい。
ここで、Al2O3−SO3系化合物の真密度は、市販の密度計を用いて測定することができる。
ここで、Al2O3−SO3系化合物のBET比表面積は、市販のBET比表面積測定装置を用いて測定することができる。
観測核:27Al
試料管回転数:10KHz
測定温度:室温
パルス幅:3.3μsec(90°パルス)
待ち時間:5秒
外部標準:硝酸アルミニウム
本明細書においては、OH基伸縮振動に由来するピークが3,000cm-1を中心にして現れるため、3,000cm-1を中心としたピークの面積を、OH基伸縮振動に由来するピーク面積とした。また、SO4基伸縮振動に由来するピークが1,100cm-1を中心にして現れるため、1,100cm-1を中心としたピークの面積を、SO4基伸縮振動に由来するピーク面積とした。
OH基伸縮振動に由来するピーク面積に対するSO4基伸縮振動に由来するピーク面積の比は、SO4基伸縮振動に由来するピーク面積をOH基伸縮振動に由来するピーク面積で除することによって算出することができる。
水硬性物質のpHとしては、特に限定されないが、好ましくは7超過、より好ましくは8以上、さらに好ましくは10以上である。
<Al2O3−SO3系化合物の調製>
原料として下記の物質を使用した。
Al2O3源:水酸化アルミニウム、試薬、純度99%
SO3源:硫酸、試薬、純度99%
溶媒:純水
Al2O3源とSO3源と溶媒とを2:3:10のモル比で混合し、混合物を表1に示す各温度に加熱して反応させることにより、Al2O3−SO3系化合物(No.1〜15)を調製した。
上記で調製したAl2O3−SO3系化合物について、X線回折、強熱減量、真密度、BET比表面積、固体27Al−NMR、及びFT−IRの評価を行った。
強熱減量は、株式会社いすゞ製作所製のマッフル炉を用いて500℃で1時間強熱した際の減量を測定し、上記(1)の式に基づいて算出した。
真密度は、マイクロメリティックス社製の乾式自動密度計(アキュピックII 1340)を用いて測定した。
BET比表面積は、ユアサアイオニクス社製のモノソーブ(MONOSORB)を用い、BET一点法によって測定した。
FT−IRは、パーキンエルマー社製のFrontierを用いて測定した。測定は、1回反射型ATRを用いてバックグラウンド測定を行った後、サンプルをセットし、スキャニング回数16回でサンプル表面を測定した。測定結果は、縦軸(Y軸)を吸光度、横軸を波数として出力し、OH基伸縮振動に由来するピーク面積(積分値)及びSO4基伸縮振動に由来するピーク面積(積分値)を解析ソフト(パーキンエルマー社製のSpectrum)によって算出した。
上記の各評価の結果を表1に示す。
凝結試験及び圧縮強度の測定は、JIS R5201「セメントの物理試験方法」に準拠して行った。凝結試験は、凝結の始発及び終結の時間を測定した。また、圧縮強度は、水を加えたときを起点とし、材齢1日、7日及び28日で測定した。
上記の各評価の結果を表2に示す。
これに対して当該性質を有していないAl2O3−SO3系化合物を用いたNo.1の水硬性組成物は、貯蔵1日では良好な凝結性状が得られたものの、貯蔵1ヶ月で凝結性状が低下し、6ヶ月及び12ヶ月も同様の傾向となった。また、当該性質を有していないAl2O3−SO3系化合物を用いたNo.2の水硬性組成物も同様の傾向を示した。さらに、当該性質を有していないAl2O3−SO3系化合物を用いたNo.14及び15の水硬性組成物は、貯蔵性は良好であったものの、貯蔵1日でも凝結時間が長いことが確認された。
Claims (7)
- 非晶質であり且つ500℃で強熱した際の減量が5〜40質量%であるAl2O3−SO3系化合物を含有するセメント混和剤。
- 前記Al2O3−SO3系化合物の真密度が1.9〜2.3g/cm3である、請求項1に記載のセメント混和剤。
- 前記Al2O3−SO3系化合物のBET比表面積が5m2/g以下である、請求項1又は2に記載のセメント混和剤。
- 前記Al2O3−SO3系化合物は、固体27Al−NMRによって得られるスペクトルにおいて、化学シフト−0.51〜−23.21ppmにピークを有し、且つその半値幅が5ppm以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のセメント混和剤。
- 前記Al2O3−SO3系化合物は、FT−IRによって得られるスペクトルにおいて、OH基伸縮振動に由来するピーク面積に対するSO4基伸縮振動に由来するピーク面積の比が0.2〜3.0である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のセメント混和剤。
- アルカリ性の水硬性物質と共に用いられる、請求項1〜5のいずれか一項に記載のセメント混和剤。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載のセメント混和剤と、アルカリ性の水硬性物質とを含む水硬性組成物。
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