JPS62207754A - 低収縮性高強度水硬性組成物 - 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、セメント質物質、超微粉、鉄質粉体、アルカ
リ金属塩化物、高性能減水剤および水を主成分とする硬
化収縮特性に優れ、かつ高圧縮強度を示す水硬性組成物
に関する。

〔従来技術〕

工作機械などの台座や橋脚などのグラウト、あるいは各
種成形用型などの裏打ら材料としてセメントモルタルが
広範に利用されているが、その際沈下や収縮によってセ
メントモルタルの体積が減少すると、接触表面との間に
間隙を生じグラウトの役目を果さなくなる。そのためセ
メントモルタルを膨張させる研究が種々検討されており
、例えば、塩化カルシウムと鉄質骨材や膨張剤を組合わ
せることにより、低収縮性のモルタルを得ようとするこ
とは、既に知られているところである（特公昭５３−１
５０８７号）。

しかしながら、前記改良系においても高強度が要求され
る場合、例えば圧縮強度が１００ＯＮ＃ｆ／ｃＩｉ以上
が要求される場合、それに適合するセメントモルタルを
調製することはできない。

また、高強度セメントモルタルを得る技術としてセメン
ト質物質、超微粉、高性能減水剤および水を主成分とす
ることで、流動性の改善も含めて１０１０００ｆｆ／ｉ
以上の圧縮強度とすることが可能であることも公知であ
る（特表昭５５−５００８６３号）。

しかし、この系は硬化収縮などが著しく大ぎく、グラウ
ト材や裏打ち材として使用することは不可能でおる。そ
の改良策としてこの系に、塩化カルシウムと鉄質骨材を
組合わせると著しい流動性の低下をきたしてしまい、グ
ラウト材や裏打ち材として使用することは困難である。

以上のようなことにより、流動性が優れ、かつ高強度で
低収縮性のセメントモルタルの開発が切望されている。

〔発明の目的〕

本発明者らは、前記した問題を解決し満足すべき特性を
有する水硬性組成物を見い出すべく種々検討澄加えた結
果、鉄質粉体、アルカリ金属塩化物及び高性能減水剤を
必須的に組合わせることにより、流動性を損うことなく
高強度、かつ低収縮性のセメントモルタルが得られるこ
とを見い出し本発明を完成するに至った。

〔発明の構成〕

この発明を概説すれば、セメント質物質、超微粉、鉄質
粉体、アルカリ金属塩化物、高性能減水剤および水を主
成分とする水硬性組成物に関するものである。

以下、本発明の構成について詳しく説明する。

まず、本発明で使用するセメント質物質から説明する。

本発明になる水硬性組成物の応用分野として、各種グラ
ウト、工作機械などの台座、セメント製成形型など高強
度が要求される分野への応用を考え合わせると、本発明
で用いるセメント質物質としては、その硬化体がＩＱＯ
ＯＮｆｆｆ／ｃｍ以上の圧縮強度を有するものが望まし
い。そのためには、ニーライト、Ｃａ、５ｉ０５−１普
通、早強、超早強、白色もしくは耐硫酸塩等の各種ポル
トランドセメントなどの単独あるいはこれらを組合わせ
たもの、さらには高炉スラグ、フライアッシュ等を混合
した混合セメントなどが一般に使用できる。また、高炉
スラグを主体としてアルカリ刺激材と組合わせたものも
用いられる。また、さらに膨張セメントを用いて収縮補
償したり、急硬セメントを用いて短時間に所要強度を発
現させたり、石膏系の高強度混和材を併用することもで
きる。

膨張セメントの膨張成分としては、エトリンガイド系の
もの、例えば電気化学工業（株）装面品名ｒＣ３Ａ＃２
０Ｊ　、または焼成ＣａＯが好ましく、焼成ＣａＯの中
でも１，１００〜１，３００℃で焼成され、平均結晶系
が１０μ以下のものが好ましい。

急硬セメントの急硬成分としてはカルシウムアルミネー
ト系のものがよく、例えばアルミナセメントやアルミナ
セメントと石膏系の組合わせたもの、および電気化学工
業（株）装面品名「デンカＥＳＪや小野田セメント（株
）装面品名「ジェットセメント」などが用いられる。

また、高強度混和材は石膏系のものであり、例えば、電
気化学工業（株）装面品名「デンカΣ−１０００」、お
よび日本セメント（株）装面品名「アサノスーパーミッ
クス」等が有効である。

ざらに、本発明においては、前記した各種セメント質物
質の一部を不活性無機材料や金属粒子で置換し強度特性
を改善することもできる。その場合、これら置換成分は
セメント質物質とほぼ同等の粒径を有することが流動性
の面から必要であり、１〜１００μ雇の粒径を有するこ
とが好ましく、さらに好ましくは５〜４４μ而程度の平
均粒径を有することが好ましい。

次に、本発明で使用する超微粉とは、セメント質物質（
平均粒径１０〜３０μ程度）の少なくとも１オーダー細
かい平均粒径を有するものであり、特に平均粒径が２オ
ーダー低いものは混練物の流動特性及び硬化体の強度特
性の面から好ましい。この超微粉成分は前記セメント質
物質、後述する鉄質粉体などの配合成分の混合系の流動
性を改善したり、該混合系において形成される粒子間空
隙を充填し、近似最密充填構造となして水硬体の強度を
向上させるために必須の成分である。超微粉の具体例と
しては、シリコン、含シリコン合金及びジルコニアを製
造する際に副生するシリカダスト（シリカヒユーム）や
シリカ質ダストが特に好適であり、炭酸カルシウム、シ
リカゲル、オパール質珪石、フライアッシュ、高炉スラ
グ、酸化チタン、および酸化アルミニウムあるいはセメ
ント質物質の微粉砕品なども使用できる。特に、オパー
ル質珪石、フライアッシュおよび高炉スラグなどを分級
器と粉砕機とを併用することにより粉砕した超微粉の使
用は効果収縮を改善するという面から有効である。

超微粉の使用量は、セメント質物質６５〜９０重量部に
対して４０〜５重量部が好ましく、さらに好ましくは６
５〜９０重量部に対して３５〜１０重量部である。

５重量部未満では高強度発現効果が少なく、また、４０
重量部を越えると混線物の流動性が著しく低下し、成形
することが困難になり、かつ、強度発現も不充分となる
。

次に本発明において特徴的な構成成分である鉄質粉体と
アルカリ金属塩化物について説明する。

本発明において鉄質粉体は、硬化体に膨張力を与えるこ
とを目的として用いるものであるり、鉄質粉体としては
、還元法やアトマイズ法などで製造される鉄粉や鉄球な
どがある。この鉄質粉体の粒度構成は通常０．１〜１．
０ｓ程度である。一般に粒径の小さいものの方が効果が
初期にあられれ易いが、あまり細かいと空気中での取り
扱いが不便なことや高価なことから１μ而以下は不適当
でおり、一方あまり大きいと膨張効果が不均一になり、
混練物の流動性も低下するため５ｓ程度までである。粒
子の形状にも特に制限はないが、粒子の比表面積の大き
いものの方が少量でも効果が大きいことから、球状より
も板状、柱状、リン片状のものが好ましい。

また、本発明において前記鉄質粉体と共同して使用する
アルカリ金属の塩化物は、鉄質粉体を酸化させ膨張力を
与えることを目的として用いるものである。

アルカリ金属の塩化物の具体例としては、ＮａＣＬ。

ＬｉＣｆｆ１．　ＫＣＡ　、　ＣｓＣ！などがある。

なお、アルカリ金属の塩化物の使用は特異的であって、
アルカリ土類などの塩化物を用いても同様の膨張効果を
示すが、後述する高性能減水剤を併用して低い（水／セ
メント）比とする場合、後者では流動性が得がたい。そ
の理由は定かではないが、高性能減水剤が多量のアルカ
リ土類金属イオンなどにより塩析作用を受け、分散作用
に支障をきたすためと推定される。

前記した鉄質粉体及びアルカリ金属の塩化物の使用量は
、セメント質物質と超微粉の合計１００重砥部に対して
前者は２０〜１５０重量部、好ましくは３０〜１２０重
量部であり、後者は０．３〜５重量部、好ましくは０．
５〜３重量部である。

本発明で使用する高性能減水剤（以下単に減水剤という
）とは、セメントに多量添加しても凝結の過遅延や過度
の空気連行を伴わず、分散力の大きな界面活性剤を意味
する。この減水剤として、例えば、ナフタリンスルホン
酸ホルムアルデヒド縮合物の塩、メラミンスルホン５酸
ホルムアルデヒド縮合物の塩、高分子量りゲニンスルホ
ン酸塩、ポリカルボン酸塩等を主成分とするものなどが
あげられる。

減水剤の使用量は、従来、セメント質物質１００重量部
に対し固形分として０．３〜１重量部が使用されている
が、本発明においては、それよりも多量に使用すること
が好ましく、１〜５重量部を使用することが好ましい。

減水剤は、混練物を低い水／（セメント＋超微粉）比（
以下水／粉体比という）で得るために必要なものであり
、１０重量部を越えると硬化反応にかえって悪影響を与
える。

このような減水剤の使用において、超微粉を組合わせる
ことにより、水／粉体比が２５％以下でも通常の方法に
より成形可能な流動性のある混練物を得ることができる
。

本発明においては、前記した各種配合成分に水を加えて
混練物となし、成形を行なうものである。

水は成形上必要なものであり、高強度セメント硬化体を
得るためにはできるだけ少量がよく、セメント質物質と
超微粉との混合物１００重量部に対し水１０〜３０重量
部が好ましく、１２〜２５重量部が更に好ましい。水の
量が３０重量部より多いと高強度硬化体を得ることが困
難であり、１０重量部より少ないと通常の流し込み等の
成形が困難となる。なお、圧密成形等においてはこれに
制限されるものではなく、１０重量部より少ない場合に
おいても成形が可能となる。また、押し出し成形等の通
常、セメントコンクリートに用いられる成形方法を用い
ることも可能である。

なお、本発明においては、前記した配合成分のほかに骨
材を併用することができる。骨材は一般に土木建築分野
でコンクリートを調合する際に使用されているものが良
いが、より硬質なもの、具体的には、モース硬度６以上
、好ましくは７以上、又はヌープ圧子硬度７００に’ｊ
／ｍｔ７ｒ以上ざらには好ましくは８００Ｋｇ／−以上
のいずれかの基準で選定されたものを用いると、強度を
著しく向上させることができるので好適でおる。この基
準を満足するものを例示すれば、珪石、エメリー、磁鉄
鋼、磁鉄鋼、黄玉、ローソン石、コランダム、ツェナサ
イト、スピネル、緑柱石、金縁石、電気石、花崗岩、紅
柱石、十字石、ジルコン、焼成ボーキサイト、重焼ばん
土けつ石、炭化硼素、炭化タングステン、フェロシリコ
ンナイトライド、窒化珪素、溶融シリカ、電融マグネシ
ア、炭化珪素、立方晶窒化硼素などや機械加工可能なス
テンレス、鉄粉、鉄球などの金属などがある。

骨材の使用は、通常、セメント質物質と超微粉との合計
に対して、５重量倍量以内で選択使用される。但し、プ
レパックドやポストパックド工法の特殊な成形方法の場
合にはこの限りではない。

以上の配合成分の他に、ざらに各種繊維や網の配合も可
能である。繊維としては、鋳鉄のびびり切削法による繊
維、スチール繊維、ステンレス繊維および石綿やアルミ
ナ繊維などの各種天然または合成鉱物繊維、炭素繊維、
ガラス繊維、及びポリプロピレン、ビニロン、アクリロ
ニトリル、セルロースなどの天然又は合成の有機繊維等
がめげられる。また、補強として従来より用いられてい
る鋼棒やＦＲＰロッド棒を用いることも可能であり、特
に大型のものには必要不可欠なものである。上７記各材
料の混合および混線方法は均一に混合及び混練できれば
、いずれの方法でも良く、添加順序も特に制限されるも
のではない。

混線物から成形して得られた成形品は養生されるが、こ
の養生は各種の養生方法が可能であり、常温養生、常圧
蒸気養生、高温高圧養生および高温養生のいずれの方法
も採用することができ、必要ならばこれらを組合わせて
も良い。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により更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ない。

（実施例１〜３） 第１表に示す配合成分を所定量の水とともに２１モルタ
ルミキサーを用いて混練（低速１分→高速２分→低速１
分）後、テーブルフローを測定した。また、米国工兵隊
法に準拠して収縮率を測定した。（なお、収縮率は４Ｘ
４Ｘ１Ｂｃｍ供試体をシリコンオイルで封止し、コンパ
レータを用いて横方向の長さ変化（基長は１０ｃｍ＞を
測定して求めた。

）。ざらに、４ｘ４Ｘ１６ｃｍ供試体を作製して５０℃
でＧＩＬ潤養生を行い、圧縮強度を測定した。結果を第
１表に示す。

以下余白 第１表の実施例１〜３に示されるように、本発明により
硬化収縮が非常に小さな硬化体が得られる。本発明のも
のは比較例７の従来の低収縮材料とほぼ同程度の硬化収
縮を達成しており、塩化ナトリウムと鉄粉を使用しない
系（比較例４，５）に比べて収縮率は半分になっている
。

一方、強度の点では従来の低収縮材料（比較例７）の倍
以上の強度を発現しく実施例１〜３）、本発明の効果を
示している。

〔発明の効果〕

本発明により、流動性が優れ、低収縮性高強度を発現す
る水硬性組成物が提供される。本発明に・なる低収縮性
高強度水硬性組成物は、工作機械などの台座、橋脚など
のグラウト、各種成形用型など高強度が要求される分野
に有用でおる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セメント質物質、超微粉、鉄質粉体、アルカリ金属塩化
   物、高性能減水剤および水を主成分とすることを特徴と
   する低収縮性高強度水硬性組成物。