JPS5857380B2

JPS5857380B2 - 水硬性無機組成物

Info

Publication number: JPS5857380B2
Application number: JP54-500804A
Authority: JP
Inventors: 清高瀬; 行雄松田
Original assignee: 株式会社コムロ
Filing date: 1979-05-09
Publication date: 1983-12-20

Description

【発明の詳細な説明】１、技術分野この発明は、きわめて速い水和凝結性と、その水和硬化
物が早強性、高い機械的強度、低い比重、高い耐蝕性お
よび適度の硬化膨張性を有する新規な水硬性無機組成物
、すなわち改良された高硫酸塩スラグセメントに関する
。

２、背景技術従来、潜在水硬性を有する微粉砕された高炉水砕スラグ
およそ８０重量部に、１０ないし２０重量部の軽焼無水
石膏または半水石膏と、５重量部以下のポルトランドセ
メントまたは水酸化カルシウムを添加配合してなる、い
わゆる高硫酸塩スラグセメントと称される水硬性無機組
成物は、ポルトランドセメントとほぼ等しい性質を有す
る安価なセメントとして、これ単独で、あるいはポルト
ランドセメントに混合して用い得ることが知られている
。

（日本化学大辞典、１９６１年、第５巻、２０４頁、お
よび日本特公昭３９−２６１７号、６頁のデータ参照。

）しかしながら、この種の高硫酸塩スラグセメントの水
和硬化物は、大気中でその表面に風化を生じやすいので
、これまで殆んど実用に供されなかった。

３、発明の開示この発明の目的は、従来の高硫酸塩スラグセメントを改
良して、その水和硬化物がすぐれた早期凝結性、早強性
、高い機械的強度、高い耐蝕性、適度の硬化膨張性およ
び高い耐風化性を有し、骨材の混入なしでも用い得る水
硬性無機組成物を得ることにある。

この目的は以下に示す配合割合の組成物を準備すること
によって達成された。

すなわち、およそ８０重量部の高炉水砕スラグ微粉末と
、およそ２０重量部の軽焼無水石膏または半水石膏とを
主成分とし、これにアルカリ性の硬化刺激剤として水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、酸
化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムおよび炭
酸カルシウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種の
化合物と、硬化助剤として中性またはほぼ中性の水酸化
マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム
、酸化アルミニウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、
塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化アルミニウム
、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、
硫酸アルミニウムおよび炭酸マグネシウムよりなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の化合物とを重量比で１：１
ないし１：６の割合で混合したものの０．１ないし５．
０重量部を添加配合した組成物である。

上記の化合物のなかで、酸化カルシウムの代りに、微細
な酸化カルシウムの遊離結晶を含有しているポルトラン
ドセメントを用いることもできる。

この発明になる組成物の温度２０℃における水和成形凝
結の始発時間および終結時間は、多くの実施例に見られ
るように、それぞれおよそ５分間および７分間であって
、従来のポルトランドセメントあるいは高硫酸塩スラグ
セメントの場合のおよそ２．５時間および３．５時間、
あるいはスラグ含有量が６０重量％の高炉セメントの場
合のおよそ４時間および５．５時間と比べて著しく速い
凝結性を有している。

またこの発明になる組成物の水和硬化物の曲げ強度およ
び圧縮強度の平均的な値は第１表に示すとおりである。

これらの強度試験はポルトランドセメントのＪＩＳ
Ｒ１５２０１に規定された方法に準じておこなわれた。

ただしポルトランドセメントの場合にはセメント標準砂
との混合割合がｌ：２であるのに対して、本発明組成物
の場合は１：１の混合割合、および水セメント比が３７
％で、その他の条件はＪＩＳＲ，５２０１の規定に
したがった。

比較のために、普通ポルトランドセメント、早強ポルト
ランドセメント、および従来の高硫酸塩スラグセメント
の水和硬化物の曲げ強度および圧縮強度の比較試験例を
第２表に示す。

第１表および第２表かられかるように、従来の早強ポル
トランドセメントの１日圧縮強度を、本発明セメントの
場合には約１時間余りで達成することができ、その後の
材令に応する圧縮強度の増加も従来のセメント類におけ
るよりも遥かに太きい。

従来のポルトランドセメントはその水和硬化に際して幾
分の体積の収縮を生ずる。

従って、ポルトランドセメント単味の水和硬化物には必
ず亀裂を生ずる。

この亀裂の発生を防ぐために、セメント１重量部に骨材
として少なくとも２重量部の砂を混入する。

それ故にＪＩＳＲ０５２０１の規定においては、セ
メントペーストの作成に際してセメントの倍量の標準砂
を混合することになっている。

しかるに本発明になるセメントの場合は、セメント単味
のペーストを硬化させても、このセメントに僅かながら
硬化膨張性を有しているので亀裂を全然生じない。

前記の強度試験においては、ＪＩＳＲ，５２０１の
方法に近づけるために、セメントと標準砂との混合比を
１：１としたのである。

しかしながら、本発明になるセメントは、もちろん砂や
砕石のような骨材を混合して経済的にこれを使用するこ
ともできるけれども、セメント単味のペーストまたは泥
漿（スラッジ）を成形材料、充填材料または壁材料とし
て用いることができるのがその特色である。

殊に、此のセメント単味を用いた場合には、のちに実施
例において見られるように、その水和硬化物の機械的強
度は上記の諸データよりもはるかに大きくなる。

この発明になる水硬性無機組成物は、少量のアルカリ性
刺激剤の添加された従来知られている高硫酸塩スラグセ
メントに、少量の硬化助剤のさらに添加されたセメント
である。

何故にこの少量の硬化助剤の追加添加が上述のようなす
ぐれた効果をもたらすかの物理的あるいは化学的理由は
未だに明らかではないが、恐らく添加されたアルカリ性
刺激剤と硬化助剤との特殊な相乗効果によって上述のよ
うな好ましい結果が得られるものと想像される。

既述のように、本発明セメントに砂、砂利、砕石のよう
な骨材を混入することができるが、骨材として微粉砕さ
れていない適宜粒度の高炉水砕スラグを用いることもで
きる。

この場合は混入された骨材の表面が水和硬化反応に預る
ので、一般の骨材よりも有利である。

普通のセメント類の水和硬化物の比重が２．４以上であ
るのに対して、この発明になるセメント単味の水和硬化
物の比重は１．８以下であって軽量である。

このことは一般の土木、建築の設計施行に際して非常に
有利な性質である。

その上に、この発明になるセメントの水和硬化物は稠密
な凝固物を形成していて吸水性あるいは透水性に乏しく
、長期間にわたって風化を生ずることがない。

また耐火性をも有しているので、耐火材もしくは断熱材
としてこれを用いることができる。

高炉スラグのおおよその成分は重量で３０ないし３５％
の５ｉ０２．１５ないし２０％のＡｌ２Ｏ３，４０ない
し５０％のＣａＯを主成分とし、そのほかに少量のＦｅ
２Ｏ３およびＭｇＯを含有している。

このスラグを急流冷水によって急冷すると、広い範囲の
粒度分布を有する粒状物となり、この物質は潜在水硬性
を有する。

とのスラグをポルトランドセメント程度に微粉砕して本
発明セメントの主原料として用いるのである。

この発明になる組成物に、必要に応じてセメント添加材
としてポルトランドセメント、早強ポルトランドセメン
ト、アルミナセメント、白色セメントのような通常のセ
メントの任意量を混入して用いることができる。

またセメント硬化体のより一層の軽量化を計るために、
パーライトのような軽量化材を混入して用いることもで
きる。

本発明になる組成物の凝結があまりに速過ぎて困る場合
には、これに布糊、つのまた、ゼラチン、ペプトン、澱
粉、リグニンスルホン酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム
、こはく酸ナトリウム、硼砂、りん酸ナトリウムのよう
な一般に知られている凝結遅延剤の適量を添加すればよ
い。

また、グラウテイングに本発明になる組成物を用いるよ
うな場合には、より一層凝結速度が大きい方が有効なわ
けであるから、そのような場合には（ＮＨ４）２Ｓ
Ｏ４、ＣａＳＯ４、ＺｎＳＯ４、ＦｅＳＯ４、ＣｕＳＯ
４、ＮａＨ８０４、ＫＨ８０４、コロイド状５ｉ０２
のような一般に知られている凝結促進剤の適量をこれに
添加して用いることが考え得られる。

＊本発明になる組成物は既述のように水和硬化に際して
幾らか硬化物体積の膨張を生ずるので、グラウテイング
用としてこの上もなく好適である。

４、発明を実施するための最良の形態実施例１高炉水砕スラグをポルトランド七メンｌ−程度に微粉砕
且つ乾燥したもの８０重量部と、副産半水石膏２０重量
部との混合物に、消石灰０．５重量部とマグネシア１．
０重量部を添加配合して本発明になる組成物が得られた
。

この組成物に水４０重量部を添加混練して得られたペー
ストのフロー値はおよそ２００ｍｍであった。

このフロー値はＪＩＳＲ０５２０１に規定された方
法に準じておこなわれた。

同じ＜ＪＩＳＲ，５２０１による凝結試験をおこなった
ところ、凝結始発時間は５分、凝結終結時間は７分であ
った。

コノペーストを成型硬化させたものの機械的強度は次の
とおりであった。

この硬化体の比重はおよそ１．８であった。

上記の実施例において、消石灰の代りに酸化カルシウム
微粉末または炭酸カルシウムを用いた場合もほぼ同様な
結果が得られた。

実施例２高炉水砕スラグの微粉砕乾燥物８０重量部、副産半水石
膏２０重量部、ポルトランドセメント３重量部、塩化マ
グネシウム１重量部、リグニンスルホン酸ナトリウム（
１０１重量部よりなる微粉組成物に、水３６重量部を添
加してセメントペーストが得られた。

このペーストのフロー値はおよそ２００ｍｍ、凝結始発
時間はおよそ４５分、凝結終結時間はおよそ６０分であ
った。

このペーストを成型硬化させたものの機械的強度は次の
とおりであった。

上記の実施例において、塩化マグネシウムの代りに塩化
アルミニウムまたは炭酸マグネシウムを用いた場合もほ
ぼ同様の結果が得られた。

実施例３高炉水砕スラグの微粉砕乾燥物８０重量部、副産半水石
膏２０重量部、消石灰０．５重量部、塩化カルシウム３
重量部、ポルトランドセフフレ３重ｉ部、リグニンスル
ホン酸ナトリウム０．２重量部よりなる微粉組成物に、
水３６重量部を添加してセメントペーストが得られた。

このペーストの）ロー値はおよそ２００ｍｍ、凝結始発
時間はおよそ３０分、凝結終結時間はおよそ４５分であ
った。

実施例４高炉水砕スラグの微粉砕乾燥物８０重量部、副産半水石
膏２０重量部、水酸化カルシウム０．５重量部、塩化カ
ルシウム３重量部、リグニンスルホン酸ナトリウム０．
２重量部よりなる組成物に、骨材として砂１００重量部
を混合し、これに水３７、を置部を添加してセメントモ
ルタルが得られた。

＊木樽られたモルタルのフロー値は１７９間、凝結始発
時間はおよそ３０分、凝結終結時間はおよそ４５分であ
った。

このセメントモルタルを成型硬化させたものの機械的強
度は次のとおりであった。

このセメントモルタルの２８日硬化後の硬化体の吸水率
をＪＩＳＡ、１４０１の規定に準じておこなったと
ころ次のような値が得られた。

比較のため、本発明セメントの代りにポルトランドセメ
ントを用いた場合（ただし、セメント−砂沈は１：３、
フロー値１６Ｃ）ｍｍ）の吸水率を併記する。

このセメントモルタル硬化体の経時的長さの変化率をＪ
ＩＳＡ、１１２９の規定に準じて測定した結果を次
表に示す。

（全期間室内自然空中養生。

）比較のために、本発明セメントの代りにポルトランド
セメントを用いた場合（ただし、セメント−砂沈は１：
２、水−セメント比は５０％、）の長さの変化率を併記
する。

比較の試験はすべて２０℃、８０％関係湿度のもとにお
こなわれた。

実施例５高炉水砕スラグの乾燥された微粉末８０重量部、軽焼無
水石膏２０重量部、炭酸ナトリウム０．５重置部、ポル
トランドセメント３重量部、炭酸マグネシウム３重量部
よりなる組成物に、軽量化剤として見掛は比重０．１５
のパーライト２０重量部、および水４５重量部を添加し
てセメントペーストが得られた。

このペーストのフロー値はおよそ１８Ｑｍｍであった。

また硬化体の比重はおよそ１．０であった。

＊実施例６高炉水砕スラグの微粉砕物８０重量部、半水石膏２０重
量部、硫酸ナトリウム０．５重量部、および水酸化すト
リウム０．５重量部を水４０重量部に溶解した溶液を混
合攪拌して得られたペーストのフロー値はおよそ２００
ｍｍであった。

このペーストの凝結始発時間は５分、凝結終結時間は７
分であった。

この成型硬化物を一年間大気中に晒しておいたが、その
表面に全熱風化を生じなかった。

この実験において、硫酸ナトリウムの代りに炭酸マグネ
シウムを用いた場合においても、上記と殆んど変らない
結果が得られた。

また水酸化ナトリウムの代りに水酸化カリウムを用いた
場合も同様であった。

実施例７高炉水砕スラグの微粉砕乾燥物８０重量部、半水石膏２
０重量部、水酸化カルシウム１重量部、塩化カルシウム
３重量部よりなる組成物に、セメント添加材としてポル
トランドセメント８０重量部を混入し、これに水７０重
量部を加えてセメントペーストカ得られた。

このペーストの７０−値はおよそ２００關、凝結始発時
間は６分、→凝結終結時間は１０分であった。

この混合セメントはグラウティング用として好適であっ
た。

実施例８高炉水砕スラグの乾燥微粉物８０重量部、半水石膏２０
重量部、消石灰０．５重量部、マグネシア１．０重量部
、およびリグニンスルホン酸ナトリウム０．４重量部よ
りなる本発明組成物に、水５５重量部を添加攪拌して、
流動性の大きい泥漿が得られた。

この泥漿の特別な方法によるフロー値は３２０朋であっ
た。

このフロー値の測定方法はＪＩＳの規定中には存在せず
、次のような特別の方法に従っておこなった。

内径５ＣｒｒＬ、高さ１ｏｃｒｒＬの円筒ｉ５０ＣｍＸ
５０ｃＩｒＬのガラス板の中央位置に置き、上記の泥漿
をこれに流し込んだのち、素早く該円筒を上方に取り去
り、該泥漿がガラス板上に拡がったのちの直径を、最大
と認められる方向とこれに直角な方向とで測定して、そ
の平均値をフロー値とした。

この泥漿を深さ１５關の箱の中に流し込んで自然に表面
を水平に保った。

泥漿の凝結始発時間は約２時間、終結時間は約３．５時
間であった。

また泥漿の化量は２．０であった。

成型物を箱から取り出して、温度２０°Ｃで２８日間自
然空中養生を施して、曲げ強度が６２ｋｇ／ｃｓｔ、圧
縮強度が２１０ｋｇ／ｃｒＡの滑らかな表面を有する軽
量で強靭な板状物が得られた。

この方法によれば、粗面のコンクリート床上にこの泥漿
を流すことによってならし工程なしに平滑な床仕上げを
おこなうことができる。

５、産業上の利用可能性この発明になるセメントは従来のすべてのセメント類に
比べて著しく速い水和凝結性を有し、その水相硬化物の
機械的強度は大きく、比重は小さく、硬化に際して幾分
の体積膨張性を有し、硬化物に風化を生じないという優
れた特色をもっている。

しかも主原料が産業副産物であり、且つ添加材料も安価
であるので、その製造コストは著しく低い。

それ故に、一般の土木工事、建築工事、塗壁工事、成型
体の製造、補修工事に際して、従来のセメントに代って
効果的かつ経済的にこれを用いることができる。

Claims

【特許請求の範囲】１およそ８０重量部の高炉水砕スラグ微粉末と、およ
そ２０重量部の軽焼無水石膏または半水石膏とを主成分
とし、これにアルカリ性硬化刺激剤として水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、酸化カルシ
ウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムおよび炭酸カルシ
ウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物と
、硬化助剤として中性またはほぼ中性の水酸化マグネシ
ウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ア
ルミニウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カル
シウム、塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、硫酸ナ
トリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アル
ミニウムおよび炭酸マグネシウムよりなる群から選ばれ
た少なくとも１種の化合物とを重量比で１：１ないし１
：６の割合で混合したもの０．１ないし５．０重量部を
添加配合してなる水硬性無機組成物。２酸化カルシウムの代りにポルトランドセメントを用
いる特許請求の範囲第１項に記載の水硬性無機組成物。３増量材として任意量の各種セメントをさらに添加配
合してなる特許請求の範囲第１項に記載の水硬性無機組
成物。４骨材として砂、砂利または高炉水砕スラグをさらに
添加配合してなる特許請求の範囲第１項に記載の水硬性
無機組成物。５軽量化剤の適量をさらに添加配合してなる特許請求
の範囲第１項に記載の水硬性無機組成物。６軽量化剤としてパーライトを用いる特許請求の範囲
第５項に記載の水硬性無機組成物。７凝結遅延剤の適量をさらに添加配合してなる特許請
求の範囲第１項に記載の水硬性無機組成物。８凝結促進剤の適量をさらに添加配合してなる特許請
求の範囲第１項に記載の水硬性無機組成物。