JPH1045457A

JPH1045457A - 無収縮硬化性組成物及びその硬化物

Info

Publication number: JPH1045457A
Application number: JP21596596A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Karasawa; 義光唐沢; Yoshihiro Tanabe; 義博田邊
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 1998-02-17

Abstract

(57)【要約】【課題】セメント類が硬化するときの収縮を抑え、その
硬化物の寸法安定性がよく耐久性の優れた無収縮硬化性
組成物を提供すること。【解決手段】セメント類とゲル形成物質を含有する硬化
性組成物。潜在水硬性物質、硬化刺激剤、ゲル形成物
質、場合により微粉、針状無機質粉末、分散剤等を含有
してなる硬化性組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築・建設材料、
土木材料、景観材料、廃棄物の固化材として有用な硬化
性組成物に関する。更に詳細には、収縮のないセメント
類の取扱い易さ、耐久性を活かした用途、例えば、建築
用構造材料、道路舗装材、ダム用セメント等の建築・建
設材料及び種々廃棄物の固化材として使用できる組成物
に関し、更に詳細には、打込み型枠材、床スラブ、内外
装材、等の建築材料、道路舗装材、ダム用セメント、原
子力発電所の遮蔽用材料、構造物等の土木材料、焼却
灰、雑固体等の廃棄物の固化材に使用できる組成物に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、セメントやモルタル、コンクリー
トは硬化時及び乾燥したとき収縮してひび割れが発生し
強度が弱くなったり、鉄筋等からの剥離が生じて問題が
多かった。このような場合に無機系の膨張材を使うこと
が多いが、使用量が沢山必要であったり、膨張剤が効か
ないアルカリスラグセメント等があり、実用化の障害に
なっていた。

【０００３】又有機系の収縮低減剤が種々開発されてき
ているが、セメントの乾燥収縮には効果があるが、水和
硬化時の収縮には効かず、又大量に用いないと効果が無
く、コントロールが難しい。その為、これらを使用して
もコンクリートの品質向上が非常に難しく、コンクリー
トが品質不良になる等の問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、従来のセメン
トやコンクリートの水和硬化時の収縮によるひび割れ、
鉄筋等との接着不良、それに伴うコンクリートの劣化、
雨水の浸透等が不可避の問題となっている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記した
ような問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発
明に至ったものである。即ち本発明は、（１）セメント
類、ゲル形成物質、必要により微粉、針状無機質粉末ま
たは分散剤の内少なくとも１つを含有して成る無収縮硬
化性組成物、（２）セメント類が、潜在水硬性物質と硬
化刺激剤の組み合わせである上記（１）記載の無収縮硬
化性組成物、（３）ゲル形成物質が、カラギーナン、ア
ルギン酸ナトリウム、キサンタンガム、蒟蒻マンナン、
寒天、アガロース、アミロペクチン、タンニン、カルボ
キシメチルセルロース、から選ばれた少なくとも１種類
を含有する、上記（１）又は（２）記載の無収縮硬化性
組成物、（４）上記（１）〜（３）のいずれか１項に記
載の無収縮硬化性組成物を硬化してなる硬化物に関す
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明で使用できるセメント類の具体例としては、ポル
トランドセメント、高炉セメント、早強セメント、中庸
熱セメント、高硫酸塩セメント、アルミナセメント、フ
ライアッシュセメント、アルカリスラグセメント、潜在
水硬性物質と硬化刺激剤組み合わせ等が挙げられ、潜在
水硬性物質と硬化刺激剤組み合わせが好ましい。

【０００７】前記において用いうる潜在水硬性物質の具
体例としては、高炉水砕スラグ、転炉スラグ、石炭灰、
火山灰、もみがら等が挙げられ、高炉水砕スラグが好ま
しい。

【０００８】また、硬化刺激剤としては種々のアルカリ
性物質が使用できる。用いうる硬化刺激剤の具体例とし
ては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウ
ム等のアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カ
リウム、炭酸リチウム等のアルカリ金属炭酸塩、更に水
酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類
金属の水酸化物、ピロ燐酸ナトリウム、ピロ燐酸カリウ
ム、燐酸二カリウム、燐酸三カリウム、燐酸三ナトリウ
ム等の燐酸塩、（メタ）ケイ酸ナトリウム、（メタ）ケ
イ酸カリウム等の珪酸塩が挙げられる。

【０００９】硬化刺激剤の使用量は、その塩基性度（ア
ルカリ性の強さ）、潜在水硬性物質の粒径、更に必要に
より添加する種々の微粉の種類や量、及び水の量によっ
ても異なるが、概ね潜在水硬性物質と微粉（任意成分）
の合計量１００重量部に対して０．２〜２０重量部、好
ましくは２〜１０重量部である。

【００１０】本発明で用いるゲル形成物質としては、セ
メント類中のＣａ⁺⁺、Ａｌ⁺⁺⁺、Ｍｇ⁺⁺、Ｆｅ⁺⁺⁺等と
反応してゲルを形成する物、温暖時に溶けて冷えるとゲ
ルを形成する物、架橋剤を併用することによりゲルを形
成する物等が挙げられる。

【００１１】用いうるゲル形成物質の具体例としては、
カラギーナン、アルギン酸ナトリウム、キサンタンガ
ム、蒟蒻マンナン、寒天、アガロース、アミロペクチ
ン、タンニン、カルボキシメチルセルロース、ファーセ
ラン、ペクチン、澱粉、タマリンドガム、カードラン、
ザンサン、ジェラン、大豆蛋白質、ゼラチン、卵、魚肉
蛋白質等が挙げられる。

【００１２】これらのゲル形成物質の内、寒天、アガロ
ース、アミロペクチン、カラギーナン、キサンタンガ
ム、蒟蒻マンナン、アルギン酸ナトリウム、タンニン、
カルボキシメチルセルロースが好ましく、中でも寒天、
アガロース、アミロペクチンが特に好ましい。

【００１３】これらゲル形成物質の使用量は、セメント
類１００重量部に対して通常０．１〜１０重量部、好ま
しくは０．３〜６重量部、特に好ましくは０．５〜３重
量部である。尚、ここでセメント類として、潜在水硬性
物質＋硬化刺激剤を使用する場合、セメント類とは単に
潜在水硬性物質のみを指すものとする。また、以下にお
いても特に断りのない限りこれと同様とする。

【００１４】これらゲル形成物質は硬化収縮の低減の他
にも混練した本発明の無収縮硬化性組成物中の各成分の
分離防止効果、ブリージング防止効果又は乾燥収縮防止
効果、場合により硬化時の膨張が期待できる。

【００１５】本発明の無収縮硬化性組成物は、必要によ
り微粉を含有する。微粉としては、その平均粒径がセメ
ント類の平均粒径より小さいもの、好ましくはセメント
類の平均粒径よりも１オーダー以上小さいもの、より好
ましくは２オーダー以上小さいものを使用する。微粉の
好ましい平均粒径は１０μｍ以下であり、より好ましく
は０．０１〜５μｍであり、最も好ましくは０．０５〜
１μｍである。

【００１６】使用し得る具体的な微粉としては、例えば
シリカフューム、フライアッシュ、珪砂、珪石粉、クレ
ー、タルク、カオリン、炭酸カルシウム、陶磁器粉砕
物、徐冷高炉スラグ粉砕物、チタニア、ジルコニア、ア
ルミナ、アエロジル、等が挙げられるが、押出成形時の
成形性や流込み成形時の流動性等が向上する他、養生硬
化後の硬化物の機械的強度が向上するなどの効果が顕著
なことから、シリカフュームを使用することが特に好ま
しい。微粉の使用量は、セメント類の大きさ（粒径）や
種類、必要に応じて添加する他の種々の混和材の種類や
量によっても異なるが、セメント類１００重量部に対し
て通常２〜５０重量部、好ましくは５〜２５重量部であ
る。

【００１７】本発明の無収縮硬化性組成物は、必要によ
り分散剤を含有する。分散剤は、分子中にカルボン酸基
又はその塩を有する高分子で例えば、ポリ（メタ）アク
リル酸塩、アクリル酸・マレイン酸共重合物、アクリル
酸・マレイン酸・ビニルエーテル共重合物、アクリル酸
・イタコン酸・スチレン共重合物、アクリル酸・イタコ
ン酸・メタクリル酸・スチレン共重合物、無水マレイン
酸・Ｃ5 〜Ｃ8 オレフィン共重合物等を使用することが
できる。前記において、Ｃ5 〜Ｃ8 オレフィンとして
は、２メチルブテン−１、ペンテン−１、ヘキセン−
１、シクロペンテン、シクロヘキセン等が挙げられる。
又、分散剤がカルボン酸基の塩を有する場合、塩の種類
としては、アルカリ金属塩、例えばリチウム塩、ナトリ
ウム塩、カリウム塩が挙げられ、更にアンモニウム塩、
アミン塩も使用できる。

【００１８】又さらに分散剤は、（メタ）アクリル酸、
マレイン酸、イタコン酸、スチレン、ビニルエーテル類
と共重合可能な単量体との共重合体でも良い。共重合可
能な単量体としてはヒドロキシエチル（メタ）アクリレ
ート、Ｎービニルピロリドン、スチレンスルホン酸ソー
ダ、アリルスルホン酸ソーダ、メタリルスルホン酸ソー
ダ、酢酸ビニル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸ブチル、アクリロニトリル、メタクリル
酸メチル、アクリルアマイド、メタクリルアマイド、エ
チレン、プロピレン、イソブチレン等が挙げられる。

【００１９】具体的には、アクリル酸・マレイン酸共重
合体のナトリウム塩、アクリル酸・イタコン酸・スチレ
ンの共重合体のナトリウム塩、アクリル酸・イタコン酸
・メタクリル酸・スチレンの共重合体のナトリウム塩、
アクリル酸・無水マレイン酸・イソブチルビニルエーテ
ル共重合体のナトリウム塩、アクリル酸・無水マレイン
酸・スチレンの共重合体のナトリウム塩、無水マレイン
酸・２メチルブテン−１・ペンテン−１共重合体のナト
リウム塩等も用いうる分散剤として挙げられる。

【００２０】本発明で用いられる分散剤は、ここに挙げ
た（共）重合体に限定されるものではない。即ち、セメ
ント、コンクリートの減水剤として知られている、ナフ
タリンスルホン酸のホルマリン縮合物、メラミンスルホ
ン酸ホルマリン縮合物、リグニンスルホン酸縮合物等を
併用する事もできる。又、これら減水剤は単独使用だけ
でなく、２種以上を併用することも出来る。

【００２１】これらの分散剤の使用量は、本発明の無収
縮硬化性組成物を硬化して得られる材料（本発明の硬化
物）の要求特性や硬化物を得る際の組成物の成形方法等
により異なるがセメント類及び微粉（任意成分）の合計
量１００重量部に対して通常０．１〜１０重量部、好ま
しくは０．３〜６重量部、特に好ましくは０．５〜３重
量部である。分散剤の使用量が０．１重量部より少ない
と、添加する水の量にもよるが、混練が困難になったり
流動性が低下したりする。

【００２２】本発明の無収縮硬化性組成物は、必要に応
じて針状無機質粉末を含有する。用いうる針状無機質粉
末の具体例としては、ウォラストナイト、セピオライ
ト、クリソタイル、アモサイト、トレモライト等が挙げ
られる。針状無機質粉末の使用量は、セメント類１００
重量部に対して２〜５０重量部、好ましくは５〜２５重
量部である。

【００２３】本発明の無収縮硬化性組成物には、更に必
要に応じて種々の混和材を使用することが出来る。混和
材としては、例えば粉砕された徐冷スラグ、フェロクロ
ムスラグ、シリカ、アルミナ、タルク、硅砂、硅石粉、
クレー、カオリン、炭酸カルシウム、陶磁器粉砕物、チ
タニア、ジルコニア、砂利等の無機充填材、砂糖、グル
コース等の硬化遅延剤、シランカップリング剤のような
表面処理剤、顔料等が挙げられる。

【００２４】これら種々の混和材を用いる場合、その使
用量は、無機充填材の場合にはセメント類１００重量部
に対して通常１０〜３００重量部、又硬化遅延剤、表面
処理剤、顔料等の混和材の場合にはセメント類１００重
量部に対して通常０．１〜２０重量部である。

【００２５】また、得られる硬化物の靱性向上等を目的
として、繊維等を添加することもできる。用いうる繊維
の具体例としては、ガラス繊維、カーボン繊維、ビニロ
ン、ナイロン、アラミド、ポリプロピレン、アクリル、
ポリエステル等の繊維、セルロース繊維、スチール、ア
ルミナ繊維等が挙げられる。繊維の使用量はセメント１
００重量部に対して通常０．１〜１０重量部である。

【００２６】本発明の無収縮硬化性組成物は上記各成分
を所定の割合で均一に混合して得ることができる。本発
明の無収縮水硬性組成物は、公知のモルタル、コンクリ
ートと同様にして、容易にその硬化物とすることができ
る。例えば上記各成分を水とともにコンクリートミキサ
ー、モルタルミキサー、ニーダールーダー、回転ニーダ
ー、ロールニーダー等の通常の混練機で混練して混練物
を得た後、流し込み成形、押出成形、プレス成形等の通
常の成形方法で成形体とした後養生硬化させる。混練の
際の水の使用量は、無収縮硬化性組成物の組成によって
異なり特に限定されないが、通常本発明の無収縮水硬性
組成物の１０〜１００重量％である。

【００２７】硬化のための養生は通常、室温〜１００℃
の温度で飽和蒸気圧下、２〜１００時間の範囲で行われ
るが、１００℃以上の温度で１〜２０時間オートクレー
ブ処理を行っても良い。また、湿潤養生初期の成形体を
水に浸漬して水中で養生を行うことも出来る。本発明に
おいては、養生温度が高い程、硬化が速い傾向にある
が、一般的には、室温〜１００℃の温度が用いられる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明を実施例で詳細に説明する更
に、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
尚、参考例、実施例において、部、又は％は特に断らな
い限り、重量基準である。

【００２９】また、実施例中のフロー値は、混練の終わ
ったペースト、又はモルタルをＪＩＳＲ５２０１に準
じて測定した。又更に流動性の良いフロー値３００以上
の混練物の流動性はＰロート値（秒）を測定した。又、
収縮率はＪＩＳＡ１１２９のダイヤルゲージ法にて硬
化前と硬化後の収縮の割合を測定した。また、実施例中
の圧縮強度は、硬化物を４×４×１６ｃｍのセメントモ
ルタル用角柱状試験体で作ったサンプルをテンシロン
（（株）オリエンテック製）を用い、載荷速度０．２ｍ
ｍ／分で圧縮して破壊した時の強度（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）
である。

【００３０】実施例１コンクリートミキサーに普通ポルトランドセメント１０
０部、豊浦標準砂１００部、水４０部、ナフタリンスル
ホン酸ホルマリン縮合物（マイティ１５０、花王製）
１．５部、カラギーナン１部を加えて混練し本発明の無
収縮硬化性組成物を得た。得られた組成物についてフロ
ー値を測定した結果を表１に示す。次いで得られた混練
物を４×４×１６ｃｍの型枠に入れ、４時間室温に静置
後６０℃で２０時間蒸気養生し本発明の硬化物を得た。
得られた硬化物について、収縮率及び圧縮強度を測定し
た結果を表１に示す。また、比較例としてカラギーナン
を加えないで上記と同様にして得られた混練物及び硬化
物についてフロー値、収縮率及び圧縮強度を測定した結
果を表１に併せて示す。

【００３１】

【表１】表１フロー値(mm) 収縮率( ×10⁴) 圧縮強度(kgf／cm²) 実施例１２６０２．１４５０比較例２５０１８．６４３０

【００３２】実施例２モルタルミキサーにブレーン比表面積４０００ｃｍ²／
ｇの高炉水砕スラグ（新日鉄製エスメント）９００部、
シリカフューム（日本重化学工業製）１００部、アガロ
ース１０部を入れて９０秒間撹拌混合した。続いて、オ
レフィン−無水マレイン酸共重合物（ワーク５００、日
本ゼオン製）１０部及び水４００部と砂糖２部とから成
る水溶液及び２５重量％苛性ソーダ１００部を添加し、
更に６分間混練しペースト状組成物を得た。

【００３３】得られたペースト状組成物（混練物）のフ
ロー値は、２５０ｍｍであった。次に得られた混練物を
圧縮試験用の型枠にいれて、室温で４時間静置し凝結し
た後、６０℃の飽和蒸気圧の雰囲気下で１日間蒸気養生
し、得られた硬化物の物性を測った。結果を表２に示
す。また、比較例としてアガロースを加えないで上記と
同様にして得られた混練物及び硬化物についてフロー
値、収縮率及び圧縮強度を測定した結果を表２に併せて
示す。

【００３４】

【表２】表２フロー値(mm) 収縮率( ×10⁴) 圧縮強度(kgf／cm²) 実施例２２５０３．４６７０比較例２２７０２３．８７５０

【００３５】実施例３〜５ゲル形成物質を表３に示す混練物の組成の欄に示す種類
と量にかえた他は実施例２と同様の操作を繰り返し、得
られた混練物及び硬化物についてフロー値、収縮率及び
圧縮強度を測定した結果を表３の混練物及び硬化物の物
性の欄に示す。

【００３６】

【表３】表３混練物の組成混練物及び硬化物の物性実施例ゲル形成物質添加量Ｐロート値収縮率圧縮強度（部）ｓｅｃ ×10⁴ kgf／cm² ３キサンタンガム５３５２．７５５０４寒天１０３５０．４４７０５アルギン酸ソーダ５２０１．３５８０

【００３７】実施例６〜８プラネタリーミキサーにブレーン比表面積４０００ｃｍ
²／ｇの高炉水砕スラグ（新日鉄製エスメント）９００
部、シリカフューム（日本重化学工業製）１００部、珪
砂６号１０００部及び表４の混練物の組成の欄に示す種
類と量のゲル形成物質を入れて９０秒間撹拌混合した。
続いて、ワーク５００２０部と砂糖１部、水２６０部
とから成る水溶液を添加し、更に１０分間混練した後、
これに２５重量％苛性ソーダ１００部を加えてモルタル
組成物を得た。次いで、実施例１と同様に養生して、本
発明の硬化物を得た。得られた混練物及び硬化物につい
てフロー値、収縮率及び圧縮強度を測定した結果を表４
の混練物及び硬化物の物性の欄に示す。又、比較例とし
てゲル形成物質を加えないで同様にして得られた混練物
及び硬化物について測定した物性値を表４に併せて示
す。

【００３８】

【表４】表４混練物の組成混練物及び硬化物の物性実施例ゲル形成物質添加量Ｐロート値収縮率圧縮強度（部）ｓｅｃ ×10⁴ kgf／cm² ６タンニン１５２２０．８４２１７蒟蒻マンナン２０３５１．６３４５８アミロペクチン５４３３．７４８０比較例２５１７．５４３５

【００３９】実施例９〜１１コンクリートミキサーにブレーン比表面積４０００ｃｍ
²／ｇの高炉水砕スラグ（新日鉄製エスメント）９５０
部、シリカフューム（日本重化学工業製）５０部、ウオ
ラストナイト１００部、及び寒天をそれぞれ２部（実施
例９）、５部（実施例１０）、４０部（実施例１１）加
えて混合した。次にワーク５００７５部、水３００
部、砂糖２部を添加し、更に５分間撹拌混練し流動性の
良いスラリーを得た。次いでこれに２５％水酸化ナトリ
ウム１００部を混合しペーストを得た。これらのペース
トを実施例１と同様に養生して、本発明の硬化物を得
た。得られたペースト（混練物）及び硬化物についてフ
ロー値、収縮率及び圧縮強度を測定した結果を表５の混
練物及び硬化物の物性の欄に示す。又、比較例として寒
天を加えないで同様にして得られた混練物及び硬化物に
ついて測定した物性値を表５に併せて示す。

【００４０】

【表５】表５混練物の組成混練物及び硬化物の物性実施例ゲル形成物質添加量Ｐロート値収縮率圧縮強度（部）ｓｅｃ ×10⁴ kgf／cm² ９寒天２２２７．７３１２１０寒天５２００．９４３１１１寒天４０３４１．６３５９比較例２５３２．５３９５

【００４１】

【発明の効果】本発明の組成物は、従来のセメント類組
成物に比べ硬化収縮の少ない硬化物を与える画期的な硬
化性組成物であり、しかも流動性に優れ、取り扱いが容
易な優れた材料である。また、本発明の硬化物は圧縮強
度の等諸強度に優れており、硬化収縮が少ないことによ
り鉄筋等との剥離が少なく、しかも耐久性にも優れてお
り、建築、建設、土木、景観材料等、及び廃棄物の固化
材等の広範な分野で用いることが出来る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント類、ゲル形成物質、必要により微
粉、針状無機質粉末または分散剤の内少なくとも１つを
含有して成る無収縮硬化性組成物。
【請求項２】セメント類が、潜在水硬性物質と硬化刺激
剤の組み合わせである請求項１記載の無収縮硬化性組成
物。
【請求項３】ゲル形成物質が、カラギーナン、アルギン
酸ナトリウム、キサンタンガム、蒟蒻マンナン、寒天、
アガロース、アミロペクチン、タンニン、カルボキシメ
チルセルロース、から選ばれた少なくとも１種類を含有
する、請求項１又は２記載の無収縮硬化性組成物。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の無収
縮硬化性組成物を硬化してなる硬化物。