JPH0412043A - 水硬性結合材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水硬性結合材に係り、詳しくは高炉水砕スラ
グ微粉末をアルカリ金属の水酸化物、炭酸塩又は珪酸塩
で活性化したアルカリ活性化スラグにおいて、その欠点
である長期強度低下を防止し、収縮を低減した水硬性結
合材に関する。

〔従来の技術〕

高炉水砕スラグ微粉末は潜在水硬性を有するので、アル
カリ刺激剤を加えると活性化して水硬性を発現する。そ
こで、モルタルやコンクリートの結合材の原料としての
利用が期待されているが、現実には、高炉セメントが普
及しているに過ぎない。しかし、高炉セメントは、ポル
トランドセメントと比べて種々の利点はあるものの初期
強度が低くいという欠点があり、用途が限定されている
。

一方、高炉水砕スラグ微粉末をアルカリ金属の水酸化物
、炭酸塩又は珪酸塩で活性化したアルカリ活性化スラグ
を結合材とし水で混練したモルタルは早強性、高強度発
現の点で優れていて、養生条件にもよるが、圧縮強度で
表すと、通常、混練後３時間７５０ｋｇｆ／ｃｎ程度、
材令１日で３００ｋｇ　ｆ　／　ｃｆｆｌ程度、材令２
８日で１．０００ｋｇｆ　／ａｆｌ程度であり、曲げ強
度で表すと、混練後３時間で１５　ｋｇ　ｆ　／ｃｔＡ
程度、材令１日で４５ｋｇｒ／ｃｆ＋程度、材令２８日
で１１０ｋｇｆ／ｄ程度である。

これは、従来から早強性の優れた水硬性結合材として知
られ、超速硬セメントとして市販されてイルシェツトセ
メントを結合材として用いたモルタルが、材令２８日で
の圧縮強度が５００ｋｇｆ／ｃｔ１程度、曲げ強度が８
０　ｋｇ　ｆ　／ｃｒＡ程度と高強度発現の点で劣り、
価格も高いこと、普通ポルトランドセメントを用い高強
度を発現するために水セメント比を２６〜２８％程度に
抑えたモルタルが、凝結時間が始発で２時間、終結で３
時間と長く、混練後３時間では強度発現せず早強性の点
で劣ることを考えると、アルカリ活性化スラグが材令２
８日までの強度発現の点で極めて優れていることがわか
る。

しかし、アルカリ活性化スラグを結合材として用いたモ
ルタルには、長期材令での強度、特に曲げ強度が大きく
低下する欠点があり、甚だしい場合には、材令９１日で
の曲げ強度が材令２８日での曲げ強度の６０〜７０％程
度まで低下することが判った。

この欠点の解決方法として、クリンカ粉末やアルカリ金
属の硫酸塩等の無機添加剤を添加する方法やセメント減
水剤を添加する方法が提案されているが、何れも効果が
十分でない（特公昭６３１０１０９号公報、特開昭５５
−１６２４５６号公報）。

（発明が解決しようとする課題〕 本発明の目的は、初期強度が高く、長期強度の低下がな
い水硬性結合材を提供することにある。

（ｉｌａを解決するための手段〕 本発明者は、上記のような課題を解決するため研究を行
い、アルカリ活性化スラグを用いたモルタルの長期強度
低下の原因が、モルタル硬化体に形成した毛細管の脱水
による収縮にあると推定し、保水性を有するとともに強
アルカリ性の条件下で水和反応する物質を加えることに
より解決できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、ブレーン比表面積３０００ｃｄ／
ｇ以上の高炉水砕スラグ微粉末１００重量部にアルカリ
金属の水酸化物、炭酸塩又は珪酸塩をＮａ、Ｑに換算し
て１〜１０重蓋部加えて活性化したアルカリ活性化スラ
グに対し、マグネシウムの含水イノケイ酸塩を０．１〜
１０重量％含有させたことを特徴とする水硬性結合材で
ある。

以下、さらに詳しく本発明について説明する。

本発明でいう高炉水砕スラグ微粉末は、高炉で銑鉄を製
造する際に副生ずる高炉スラグを水で急冷、破砕して得
られる水砕スラグを粉砕したもので、ブレーン比表面積
が３０００ｃｄ／ｇ以上のものである。３０００ｃｆｆ
ｌ／ｇ未満のものでは、強度発現が非常↓二弱い。一方
、上限は特にないが、過粉砕成分の含有量が高くなると
、乾燥収縮が大きくなるので、粉砕方法にもよるが、−
船釣には８０００ｃｄ／ｇ以下が好ましい。

本発明でいうアルカリ活性化スラグは、高炉水砕スラグ
微粉末にアルカリ金属の水酸化物、炭酸塩又は珪酸塩を
加えて活性化したものである。その添加量は、高炉水砕
スラグ微粉末１００重量部に対しＮａ２Ｏに換 算して１〜１０重量部である。１重量部未満でも１０重
量部を超えても強度発現が悪い。

本発明の水硬性結合材は、アルカリ活性化スラグに長期
強度低下防止材としてマグネシウムの含水イノケイ酸塩
を加えたものである。具体的なマグネシウムの含水イノ
ケイ酸塩を含有する物質としては、天然鉱物のセビオラ
イトがある。セビオライトは、トルコ、中国、米国等で
産出されており、主な用途として、建材分野で壁材や断
熱材の増粘材や早期脱型用材料として使用されている。

セビオライトはＳ　ｉ　＋ｚＭｇｅ　Ｏ３ｏ　（ＯＨｚ
）ａ　、８Ｈ２Ｏの化学式で示される含水イノケイ酸マ
グＺ、シウムを主成分きするもので、化学組成の一例を
示せば、５ｉＯ７５２〜５８％、Ｍｇ０１５〜２５％で
あり、ＭｇＯの一部がＡ１．０，０．５〜２％、Ｆｅｚ
　Ｏ：Ｉ　Ｏ，５〜３％で置換され、不純物としてＣａ
ｂ、Ｎａ２Ｏ，に、Ｏ等を若干量含む。セビオライトは
、長さ０．２〜５薗、輻１００〜３００人、厚さ５０〜
１００人の繊維状で空隙を有する単結晶をもち、この構
造により、特殊な吸着性や吸水性、粘着性を有するため
、長期強度低下防止材としての効果が特に優れている。

なお、セビオライトの真比重は２．０〜２．３と言われ
ているが、実用上用いる乾燥品は水分約１０％を含んで
いるもので、嵩比重が０．６程度であマグネシウムの含
水イノケイ酸塩の長期強度低下防止材としての添加量は
、アルカリ活性化スラグの０．１〜１０重量％好ましく
は０．５〜３重量％である。０．１重量部未満では長期
強度低下防止の効果が小さく、１０重量部を超えるとモ
ルタルの粘性が高くなり作業性に悪影響を与えるので好
ましくない。

その他、本発明の水硬性結合材は、高炉水砕スラグ微粉
末１００重量部に対して、例えば２０重量部程度以下の
範囲で、各種添加剤を加えてもよい。具体的には、フラ
イアッシュ、製鋼スラグ粉末等の潜在水硬性を有する物
質、タリン力粉末、セメントｍ水剤及び消泡材等のセメ
ント添加剤、メチルセルロース、ポリビニルアルコール
等の水溶性高分子等を添加してもよい。特にセメント添
加剤を適当量使用することにより、各種の性能を改善で
きる。

本発明の水硬性結合材はモルタルやコンクリートの結合
材として、現在広く用いられている普通ポルトランドセ
メントと比べても同等以上の性能を有し、特に耐酸性や
耐熱性が優れているので、より幅広い分野での使用が期
待できる。特に、構造用材料として使用する場合には、
マグネシウムの含水イノケイ酸塩の長期強度低下防止材
としての効果が、材令２ケ月あたりから大きく作用する
ことにより、従来のアルカリ活性化スラグでの長期強度
低下及び収縮が大きいという致命的欠陥が克服されてい
るので、硬化体の品質及び安定性が高いという好ましい
結果を与える。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

実施例１ ブレーン比表面積５１２０ｃｄ／ｇの高炉水砕スラグ微
粉末１００重量部、メタ珪酸ソーダ２３重量部、セピオ
ライト１若しくは２重量部、セメント減水剤１．２重量
部及び消泡剤２．５重量部を配合してなる結合材につい
て、細骨材として炭カル砂２００重量部を用い、それぞ
れ４２重量部又は４５重量部の水で混練したモルタルを
４×４×１６ｃｍの二連型枠に打設して供試体を作成し
た。

各供試体の養生は、温度２０°Ｃ湿度９５％の条件での
湿潤養生とし、材令１日で脱型し、その後は、供試体を
ビニール袋で密封して所定の材令まで養生した。

各材令に達した供試体について、Ｊ　Ｉ　５−Ｒ５２０
１に従って、曲げ強度及び圧縮強度を測定した。

使用した高炉水砕スラグ微粉末及びメタ珪酸ソーダの化
学成分組成を第１表及び第２表に、セビオライ（・及び
水の使用量と各材令の供試体の曲げ強度及び圧縮強度を
第３表に示す。

比較例１ セピオライトを用いず、水の使用量を３０重量部とした
他は実施例］と同様にした。

結果を第３表に示す。

第２表 第３表 メタ珪酸ソーダの化学成分組成 （％） 実施例２ 実施例１で用いた高炉水砕スラグ微粉末１００重量部及
びメタ珪酸ソーダ２７．５重量部並びにセビオライト２
重量部を配合してなる結合材について、細骨材として炭
カル砂２００重量部を用い、３０重量部の水で混練した
モルタルを４Ｘ４Ｘ］６ｃｍの二連型枠に打設して供試
体を作成した。供試体の養生は、材令３日までは温度２
０゛Ｃ湿度９５％の条件での湿潤養生とし、その後は温
度２０°Ｃ湿度６０％の条件での気乾養生とした。なお
、材令１日で脱型し、その後は、供試体をビニール袋で
密封して所定の材令まで養生した。

各材令に達した供試体は、ＪＪＳ、Ｒ−５２０１に従っ
て、曲げ強度を測定した。各材令の供試体の曲げ強度を
第４表に示す。

また、前記モルタルを用いて長さ変化を測定した。長さ
変化の測定は、長さ変化測定用（モルタルバー法）型枠
内に前記モルタルを打設し、温度２０°ＣｙＷ度９５％
の条件で湿潤養生し、材令１日で脱型して得た供試体を
温度２０°Ｃ湿度６０％の条件で気乾養生しなから各材
令での供試体の長さを測定して行った。脱型時の長さを
基準として各材令までの収縮率を第５表に示す。

比較例２ セビオライトを用いなかった他は実施例２と同様にした
。

結果を第４表及び第５表に示す。

実施例３ 材令３日以降の養生を温度２０　’Ｃ？Ｗ度９５％の条
件での封緘養生とした他は実施例２と同様にした。

結果を第４表に示す。

比較例３ セビオライトを用いながった他は実施例３と同様にした
。

結果を第４表に示す。

［発明の効果］ 本発明の水硬性結合材を用いると、従来のアルカリ活性
化スラグセメントと異なり、初期強度が高く、長期強度
の低下が少ないモルタルやコンクリート硬化体を得るこ
とができる。また、本発明の水硬性結合材を用いたモル
タルやコンクリートは硬化時の収縮が少ない。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ブレーン比表面積３０００ｃｍ＾２／ｇ以上の高
   炉水砕スラグ微粉末１００重量部にアルカリ金属の水酸
   化物、炭酸塩又は珪酸塩をＮａ＿２Ｏに換算して１〜１
   ０重量部加えて活性化したアルカリ活性化スラグに対し
   、マグネシウムの含水イノケイ酸塩を０．１〜１０重量
   ％含有させたことを特徴とする水硬性結合材。