JPH02302346A

JPH02302346A - 水硬性無機質結合材

Info

Publication number: JPH02302346A
Application number: JP12104589A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Fujisawa; 藤澤　浩幸; Toshikatsu Inoue; 井上　敏克; Etsuro Asakura; 悦郎朝倉
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1989-05-15
Publication date: 1990-12-14

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］本発明は土木建築工事用あるいはコンクリート製品用モ
ルタル及びコンクリート等に用いられる水硬性無機質結
合材に係り、特に高強度で耐酸性に優れ、適切な時間で
凝結硬化する省エネルギー型の水硬性無機質結合材に関
するものである。

［従来の技術］高炉水砕スラグは、銑鉄を製造する高炉のスラグを水で
急冷したものであって、°潜在水硬性を有するために、
低価格の省エネルギー型材料として、高炉セメント等に
多く用いられている。

この高炉水砕スラグを粉砕した高炉水砕スラグ粉末にア
ルカリや石膏等の刺激剤を添加すると、水硬性を発現し
て硬化することは従来より知られている。しかし、この
ようにして得られる硬化物は、一般に、普通ポルトラン
ドセメントの硬化物と比較して、耐薬品性、とりわけ耐
酸性に優れるという特長を有するものの、初期強度が低
く、しかも、硬化後、時間の経過とともに表面から次第
に崩壊するという欠点を有するために、実用に供される
ことが少なかフた。

これに対し、アルカリ刺激剤として、アルカリ金属水酸
化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩を
配合すると上記の欠点が改善されることが判明している
。しかし、このようなアルカリ刺激剤を配合してなる組
成物は凝結が非常に速く、注水後直ちに固結するため、
モルタルやコンクリートとして用いるのは困難であフた
。

そこで、このような組成物に、凝結調節剤として有機酸
塩あるいは糖類を配合して、凝結時間を調節することが
提案されたが（特公昭５８−３８３７６）、この組成物
は、硬化の始発時間は普通ポルトランドセメントと同等
であるものの、終結時間が長いので、打設作業時間が延
長され、また、型枠の回転率（使用効率）が低い等の問
題点がある。しかも、耐酸性についても十分な特性が得
られず、主な用途である水管梁や温泉地帯の構造物等に
用いるには適当ではない。

このような問題点を解決するものとして、本出願人は、
高炉水砕スラグ粉末１００重量部、アルカリ刺激剤０．
５〜２０重量部及びケイフッ化金属０．５〜１５重量部
を含む水硬性無機質結合材を見出し、先に特許出願した
（特願昭６２−６７４６４号）。

この高炉水砕スラグを粉砕した高炉水砕スラグ粉末にア
ルカリ刺激剤、ケイフッ化金属を添加してなる水硬性無
機質結合材によれば、普通ポルトランドセメントと同等
の凝結性状を得ることができ、しかも耐酸性が著しく改
善された硬化物が得られる。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記特願昭６２−６７４６４号に開示さ
れる組成の無機質結合材は高炉水砕スラグを主成分とす
る結合材であるために、硬化収縮及び乾燥収縮が大きい
という欠点があり、更に得られる硬化物の耐酸性に関し
ても、より一層の向上が望まれるものであった。

本発明は上記の問題を解決し、硬化収縮及び乾燥収縮を
低減させ、しかも耐酸性に著しく優れた硬化物を得るこ
とができる水硬性無機質結合材を提供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］本発明の水硬性無機質硬化材は、高炉水砕スラグ粉末１
００重量部、アルカリ刺激剤０．５〜２０重量部、ケイ
フッ化化合物０．５〜１５重量部及びプレーン値２５０
０〜６０００　ｃ　ｒｒ？　／　ｇの不活性微粉末５〜
２０重量部を含むことを特徴とする。

即ち、本発明者らは、硬化収縮及び乾燥収縮が著しく小
さく、緒特性に優れた水硬性無機質結合材を提供するべ
く鋭意検討を重ねた結果、高炉水砕スラグ粉末、アルカ
リ刺激剤及びケイフッ化化合物の混合物に、不活性微粉
末を配合することにより、凝結性状が普通ポルトランド
セメントと同等、即ち、始発時間、終結時間がともに普
通ポルトランドセメントと同等で、しかも高強度で耐酸
性に優れ、硬化収縮及び乾燥収縮の少ない硬化物が得ら
れることを見出し、本発明を完成させた。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明において、高炉水砕スラグとしては、高炉セメン
トに用いるもの等を使用することができる。

高炉水砕スラグ粉末は、粉末度が高くなるほど得られる
硬化物の強度や耐酸性は向上するが、粉末度を高くする
ためには粉砕動力を多く必要とするため、粉砕コストが
高くなる。また、例えばヒユーム管等の製造用結合材と
して用いた場合には、遠心成形時においで、ノロ量が多
く、また内面締まり状態が悪くなるなど成形性に問題が
でてくる。従って、高炉水砕スラグ粉末の粉末度は、特
性、コスト及び用途等の面から、プレーン値で２５００
〜６０００ｃゴ／ｇの範囲、特に３５００〜５０００　
ｃ　ｍ”　／　ｇの範囲とするのが好適である。

アルカリ刺激剤としては、アルカリ金属水酸化物、アル
カリ金属炭酸塩及びアルカリ金属炭酸水素塩のうち１種
又は２種以上の混合物を用いることができる。これらの
アルカリ金属化合物のアルカリ金属としては、ナトリウ
ム、カリウム及びリチウム等が挙げられ、いずれも刺激
剤としての効果は変らないが、経済性を考慮するとナト
リウム化合物の使用が好適である。

アルカリ刺激剤の配合量が高炉水砕スラグ粉末１００重
量部に対して０．５重量部未満では刺激剤としての効果
が小さく、２０重量部を超えても効果に差異はなく、実
用的ではない。従って、アルカリ刺激剤の配合量は高炉
水砕スラグ粉末１００重量部に対して０．５〜２０重量
部、好ましくは２〜１５重量部とする・。

ケイフッ化化合物は、凝結調節剤及び強度増進剤として
作用するものである。具体的にはケイフッ化ナトリウム
、ケイフッ化カリウム、ケイフッ化マグネシウム及びケ
イフッ化カルシウム等を使用することができる。

ケイフッ化化合物の配合量が高炉水砕スラグ粉末１００
重量部に対して０．５重量部未満では凝結調節剤として
の効果及び強度、耐酸性の向上の効果が小さく、１５重
量部を超えて使用しても効果は増大せず実用的ではない
、従って、ケイフッ化化合物の配合量は、高炉水砕スラ
グ粉末１００重量部に対して、０．５〜１５重量部、好
ましくは２〜１０重量部とする。

不活性微粉末は、酸及びアルカリ性溶液中で安定な物質
である必要があり、例えば、珪石、長石、コランダム、
スピネル、ジルコン、窒化珪素、炭化珪素、その他酸や
アルカリに安定な天然又は人工の鉱物粉末を用いること
ができる。これらの不活性微粉末は、１　ｆｉを単独で
又は２種以上の混合物として用いることができる。

このような不活性微粉末の粒度としては、高炉水砕スラ
グ粉末の粒度範囲と同程度であることが好ましい。前述
の如く、プレーン値を高くするためには粉砕動力を多く
必要とするため、粉砕コストが高く、ヒユーム管等の遠
心成形時において、ノロ量が多く、また、内面締まり状
態が悪くなるなど、成形性に問題がでてくる。従って、
不活性微粉末は、特性、コスト及び成形性等の面から、
プレーン値で２５００〜６０００ｃｍ’／ｇの範囲とす
る。

不活性微粉末の配合量が、高炉水砕スラグ粉末１００重
量部に対して５重量部未満では収縮低減効果が小さく、
また、２０重量部を超えると硬化体の強度が著しく低下
し、実用的ではない。従って、不活性微粉末の配合量は
、高炉水砕スラグ粉末１００重量部に対して５〜２０重
量部、好ましくは１０〜１５重量部とする。

このような本発明の水硬性無機質結合材は、高炉スラグ
、アルカリ刺激剤、ケイフッ化化合物及び不活性微粉末
を所定割合で混合することにより容易に製造され、普通
ポルトランドセメントの代替品等として極めて有用であ
る。

本発明の水硬性無機質結合材は、レディミクストコンク
リートとして土木建築工事への使用はもとより、例えば
、遠心成形法により耐酸性に優れたパイルやポールの製
造に、或いはロール転圧法や現場打込み法等によるパイ
プやパイルの製造に使用することができ、様々な分野の
構成材として有効に適用することができる。

［作用］本発明の水硬性無機質結合材では、高炉水砕スラグ粉末
はアルカリ刺激剤により、急激に凝結固化するが、ケイ
フッ化金属の作用で凝結時間が調節され、始発時間、終
結時間がともに普通ポルトランドセメントとほぼ同等と
なる。このため、一般工事用あるいはコンクリート製品
用として好適に用いることが可能となる。

また、ケイフッ化化合物の添加により、得られる硬化物
の強度及び耐酸性も向上される。この強度及び耐酸性向
上の機構は十分に解明されていないが、硬化物の組織が
緻密になり、強度が増大し・、耐酸性も向上しているも
のと推測される。

更に、プレーン値２５００〜６０００ｃｒｒ？／ｇの不
活性微粉末の添加により、硬化収縮及び乾燥収縮が低減
され、また、得られる硬化体の耐酸性が向上される。　
　　　″ ［実施例］以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。

実施例１〜３、比較例１第１表に示す組成で配合して得られた結合材について、
下記特性試験を行ない、その結果を第１表、第１図及び
第２図に示す。

なお、実施例及び比較例において、用いた配合原料は下
記の通りである。

高炉水砕スラグ粉末　ニプレーン値４２８０Ｃｍ’／ｇ
水酸化ナトリウム　　：試薬特級ケイフッ化ナトリウム；試薬１級砂　　　　　　　　　：乾燥細砂正長石　　　　　　　ニプレーン値４１００　ｃゴ／ｇ
珪砂　　　　　　　　ニプレーン値４０００ｃゴ／ｇ減
水剤　　　　　　　：マイティ１５０■　強度試験各結合材１００重量部に対して、酸２００重量部、水３
５重量部及び減水剤１．２重量部を加え、ホバートミキ
サーを用いて混練して得られたモルタルについて、　Ｊ
ＩＳ　Ｒ５２０１に規定する方法に準じて、曲げ強度及
び圧縮強度試験を行なった。

なお、供試体の養生方法は２０℃の水中養生とした。

試験は各々３日材令、７日材令及び２８日材令のものに
ついて行なった。

■　フロー値の測定上記強度試験と同一条件で作製したモルタルについて、
ＪＩＳ　Ｒ５２０１に規定する方法に準じてフロー値の
測定を行なった。

■　耐酸試験上記強度試験と同一条件で作製し７日間水中養生した供
試体を、２０℃の５％硫酸溶液中に浸漬し、供試体の重
量減少を１週毎に調べた。

■　収縮率試験（長さ変化率の測定）上記強度試験と同一条件で作製し７日間水中養生した供
試体を、２０℃、６０％Ｒ，）１．の室内に保存し、セ
メント協会標準試験方法に準じて長さ変化率の測定を行
なった。

第１表、第１図及び第２図より、不活性微粉末を配合し
てなる本発明の速硬性無機質結合材によれば、不活性微
粉末を配合しないものに比べて、高強度で耐酸性が著し
く高く、しかも硬化収縮及び乾燥収縮の小さい硬化体が
得られることが明らかである。

実施例４〜６．比較例２〜４不活性微粉末のプレーン値が第２表に示す値であること
以外は、実施例２と同様にして得られた結合材について
、同様に特性試験を行ない、結果を第２表、第３図及び
第４図に示した。

第２表、第３図及び第４図より、本発明の速硬性無機質
結合材による効果は、特にプレーン値２５００〜６００
０ｃゴ／ｇの不活性微粉末を用いることにより、有効に
発揮されることが明らかである。即ち、プレーン値が２
５００ｃｒｒ？／ｇ未満のものでは耐酸性の改善効果が
十分でなく、得られる硬化体の強度が低下する。また、
プレーン値が６０００ｃｍ’／ｇを超えるものでは成形
性が損なわれ、収縮率の低減も十分でない。

［発明の効果コ以上詳述した通り、本発明の水硬性無機質結合材は、高
炉水砕スラグ粉末にアルカリ刺激剤及び凝結調節剤とし
てのケイフッ化化合物に加えて更に特定のプレーン値の
不活性微粉末を添加してなるものであって、従来の有機
酸塩や糖類に変えてケイフッ化化合物を凝結調節剤とし
て添加することにより、 ■　凝結時間が好適範囲に調節され、始発時間、終結時
間ともに普通ポルトランドセメントと同等で極めて良好
である。

■　得られる硬化物の圧縮強度は著しく高く、蒸気養生
の場合普通ポルトランドセメントよりも更に高強度であ
る。

■　硬化物表面の剥離や崩壊がなく、耐久性にも優れた
硬化物が得られる。

■　フロー値の経時変化が普通ポルトランドセメントと
同等で、適切な打設作業性が得られる。

といった効果が得られる上に、更に不活性微粉末の添加
により、 ■　耐酸性が著しく高い硬化物が得られる。

■　硬化収縮及び乾燥収縮が大幅に低減される。

等の優れた特性の改善効果が得られる。従って、本発明
の水硬性無機質結合材は、土木建築構造物用、特に耐酸
性を要求される構造物用構成材等として極めて有用で、
その工業的、経済的な価値は極めて高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１〜３及び比較例１の耐酸性試験結果を
示すグラフ、第２図は実施例１及び比較例１の収縮率試
験結果を示すグラフ、第３図、は実施例４〜６及び比較
例２〜４の耐酸性試験結果を示すグラフ、第４図は実施
例４〜６及び比較例２〜４の収縮試験結果を示すグラフ
である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高炉水砕スラグ粉末１００重量部、アルカリ刺激
剤０．５〜２０重量部、ケイフッ化化合物０．５〜１５
重量部及びプレーン値２５００〜６０００ｃｍ＾２／ｇ
の不活性微粉末５〜２０重量部を含むことを特徴とする
水硬性無機質結合材。