JP6801699B2 - Fast-hardening admixture for cement, its manufacturing method and quick-hardening cement composition - Google Patents
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- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
本発明は、セメント用速硬性混和材、その製造方法及び速硬性セメント組成物に関し、特に、任意のセメントに添加して、セメントに良好な早期強度の発現を付与することができるとともに、十分な可使時間を確保して施工性に優れる、セメント用速硬性混和材、その製造方法及び速硬性セメント組成物に関する。 The present invention relates to a quick-hardening admixture for cement, a method for producing the same, and a quick-hardening cement composition, and in particular, it can be added to any cement to impart good early strength development to the cement, and is sufficient. The present invention relates to a quick-hardening admixture for cement, a method for producing the same, and a quick-hardening cement composition, which secures a pot life and is excellent in workability.
近年、トンネルや地下空間の建設工事では、モルタルやコンクリート等のセメント混合物を、壁面や露出面に吹き付けてライニングし、壁面や露出面の崩落を防止する吹き付け施工工法が広く実施されている。
かかるコンクリート吹き付け工法においては、コンクリート等を調製し、それを取り扱う際に必要な最低限の可使時間(ハンドリングタイム)を確保するとともに、壁面や露出面に吹き付けた後に、コンクリート等を即時に硬化させる必要がある。
また、止水工事や緊急工事においても、モルタルやコンクリートの可使時間を確保するとともに、即時に硬化させる必要がある。
In recent years, in the construction of tunnels and underground spaces, a spraying method has been widely implemented in which a cement mixture such as mortar or concrete is sprayed onto a wall surface or an exposed surface to line the surface to prevent the wall surface or the exposed surface from collapsing.
In such a concrete spraying method, concrete, etc. is prepared, the minimum usable time (handling time) required for handling it is secured, and after spraying on the wall surface or exposed surface, the concrete, etc. is immediately hardened. I need to let you.
In addition, it is necessary to secure the usable time of mortar and concrete and to cure it immediately even in water stoppage work and emergency work.
従来、急硬性を有するセメントとして、ジェットセメント等の急硬性セメントを製造している。これらに使用されるクリンカとして、ジェットセメントクリンカ、C4A3Sを主成分とするアーウィン系クリンカ、CAを主成分とするアルミナセメントクリンカ等がある。
また、急硬性成分であるC12A7を主成分としたクリンカを溶融し、その後これを急冷することによって、非晶質C12A7を得る方法もある。
Conventionally, as a cement having a fast-hardening property, a hard-hardening cement such as a jet cement has been manufactured. As clinker used in these, there jet cement clinker, Erwin system clinker composed mainly of C4A3 S, alumina cement clinker or the like composed mainly of CA is.
There is also a method of obtaining amorphous C12A7 by melting a clinker containing C12A7, which is a rapid-hardening component, as a main component, and then quenching the clinker.
特に、従来のジェットセメントクリンカは、カルシウムシリケート相を主成分とし速硬性成分としてC11A7・CaF2を約20〜30重量%含有するクリンカであり、C11A7CaF2やC4AF等の融液相を生成させてなるものである。従って、急硬性成分であるC12A7の含有量を、上記範囲以上とすると、融液相が多くなりすぎ、クリンカが溶融してしまい、例えば現状設備での製造が非常に困難となる。 In particular, the conventional jet cement clinker is a clinker containing a calcium silicate phase as a main component and about 20 to 30% by weight of C11A7 / CaF2 as a fast-curing component, and is formed by generating a melt phase such as C11A7CaF2 or C4AF. Is. Therefore, if the content of C12A7, which is a rapid-hardening component, is set to the above range or more, the melt phase becomes too large and the clinker melts, which makes it very difficult to manufacture, for example, in the current equipment.
また、アーウィン系クリンカは、急硬性を有するアーウィン(C4A3S)を70重量%以上含有することから急硬性セメント用クリンカとして利用されているが、その急硬性成分の特性により、特に、低温での急硬性に劣るという問題がある。
更に、CAを主成分とするアルミナセメントクリンカは、C12A7を主成分としたクリンカに比べると、急硬性が劣る。
Further, the Irwin clinker is used as a clinker for hard-hardening cement because it contains 70% by weight or more of Irwin (C4A3 S ) having a hard-hardness, but due to the characteristics of the hard-hardening component, it is particularly at a low temperature. There is a problem that it is inferior in sharpness.
Further, the alumina cement clinker containing CA as a main component is inferior in rapid hardness to the clinker containing C12A7 as a main component.
特許第3179702号公報(特許文献1)には、急硬性セメント、急結材、速硬性セメント、地盤改良材、マスキング材等に使用されるクリンカ組成物であって、鉱物相として、12CaO・7Al2O3系のカルシウムアルミネートを主成分としたクリンカ原料に、Fe2O3を全体の0.1〜9重量%、CaF2を全体の0.1〜9重量%含有共存させることによって低温融液相と高温融液相とを生成させ、且つTiO2を全体の0.5〜9重量%添加することによって該低温融液相と高温融液相との融液生成開始温度を低下させて焼成してなることを特徴とする急硬性クリンカ組成物が開示されている。
このセメントクリンカは、固相反応を促進させるため、融液相を積極的に生成させる必要があり、融液相が少ないと固相反応が進まずクリンカ鉱物生成がうまく進行しない。一方、融液相の過剰生成は、クリンカ製造上問題となるため、生成される融液相の量を一定の範囲に入るように調整する必要があった。
特に、このクリンカは、C12A7系鉱物含有量をジェットクリンカに比べて増加させたものであり、C12A7系鉱物相を固相反応により生成するものである。このときFeやTiを添加して適量の融液相を生成させてクリンカを得ている。
Japanese Patent No. 3179702 (Patent Document 1) describes a clinker composition used for hard-hardening cement, quick-setting material, quick-hardening cement, ground improvement material, masking material, etc., and has 12CaO.7Al as a mineral phase. Low temperature by coexisting Fe 2 O 3 with 0.1 to 9% by weight of the whole and CaF 2 with 0.1 to 9% by weight of the whole in a clinker raw material containing 2 O 3 calcium aluminate as a main component. The melt formation start temperature of the low temperature melt phase and the high temperature melt phase is lowered by forming a melt phase and a high temperature melt phase and adding 0.5 to 9% by weight of TiO 2 to the whole. A hard-hardening clinker composition characterized by being fired is disclosed.
In this cement clinker, in order to promote the solid phase reaction, it is necessary to positively form a melt phase, and if the melt phase is small, the solid phase reaction does not proceed and the clinker mineral formation does not proceed well. On the other hand, excessive formation of the melt phase poses a problem in the production of clinker, so it is necessary to adjust the amount of the melt phase to be formed so as to fall within a certain range.
In particular, this clinker has a C12A7-based mineral content increased as compared with the jet clinker, and produces a C12A7-based mineral phase by a solid-phase reaction. At this time, Fe and Ti are added to generate an appropriate amount of melt phase to obtain a clinker.
また、モルタルやコンクリートの硬化を促進する急硬性材料として、特開2005−060154号公報(特許文献2)には、(a)水和物で被覆されたカルシウムアルミネート粒子、(b)硫酸カルシウム及び(c)アルミニウム硫酸塩、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ金属炭酸塩の群から選択される1種以上を含有してなる急硬性材料、及びポルトランドセメント又は混合セメントと、該急硬性材料を含有してなる急硬性セメント組成物が開示されている。 Further, as a rapid-hardening material that promotes hardening of mortar and concrete, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-060154 (Patent Document 2) states that (a) calcium aluminate particles coated with hydrate and (b) calcium sulfate. And (c) a hard-hardening material containing at least one selected from the group of aluminum sulfate, alkali metal sulfate, and alkali metal carbonate, and Portland cement or mixed cement, and the hard-hardening material. A hard-hardening cement composition is disclosed.
また、特開2006−182568号公報(特許文献3)には、セメント、モルタル、コンクリート等の水硬性組成物に混和することによって注水後も所望の比較的長い可使時間の確保するために、水和物被覆層を有するカルシウムアルミネート粒子と、生石灰及び/又は消石灰とを含有してなる急硬材が開示されている。 Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-182568 (Patent Document 3) states that a desired relatively long pot life can be secured even after water injection by mixing with a hydraulic composition such as cement, mortar, and concrete. A hardened material containing calcium aluminate particles having a hydrate coating layer and quicklime and / or slaked lime is disclosed.
しかし、これらの急硬材は、現場での可使時間の確保が十分であるとはいえず、十分な可使時間が確保できるとともに、早期強度発現性に優れる新しい速硬性混和材が望まれている。 However, it cannot be said that these hard-hardening materials have sufficient pot life on site, and a new fast-hardening admixture that can secure sufficient pot life and has excellent early strength development is desired. ing.
本発明の目的は、セメントに混和する混和材であって、十分な可使時間を確保できるとともに、早期強度発現性を付与することができるセメント用混和材及びその製造方法を提供することである。
更に、本発明の他の目的は、本発明のセメント用混和材を含有するセメント組成物であって、十分な可使時間を確保することができるため施工性に優れ、早期強度発現性に優れるセメント組成物を提供することである。
An object of the present invention is to provide an admixture for cement which is a miscible material to be mixed with cement, which can secure a sufficient pot life and can impart early strength development, and a method for producing the same. ..
Further, another object of the present invention is a cement composition containing the cement admixture of the present invention, which is excellent in workability and excellent in early strength development because a sufficient pot life can be secured. To provide a cement composition.
本発明のセメント用速硬性混和材は、表面が水処理されたカルシウムアルミネート材と、ホウ酸と、石膏とを含有し、ホウ酸は、前記水処理されたカルシウムアルミネート材100質量部に対して1.2〜1.8質量部含まれ、石膏は、前記水処理されたカルシウムアルミネート材に対して質量比で4:6〜6:4の割合で含まれることを特徴とする、セメント用速硬性混和材である。
好適には、本発明のセメント用速硬性混和材は、上記セメント用速硬性混和材において、前記表面が水処理されたカルシウムアルミネート材は、カルシウムアルミネート材粉末100質量部に対して、0.25〜2質量部の水で表面処理されていることを特徴とする、セメント用速硬性混和材である。
The quick-hardening admixture for cement of the present invention contains a calcium aluminate material whose surface has been water-treated, boric acid, and gypsum, and boric acid is added to 100 parts by mass of the water-treated calcium aluminate material. It contains 1.2 to 1.8 parts by weight in contrast, gypsum, 4 at a mass ratio relative to the water treated calcium aluminate material: 6 to 6: included in a ratio of 4, characterized in Rukoto , A quick-hardening admixture for cement.
Preferably, the quick-hardening admixture for cement of the present invention is the quick-hardening admixture for cement, and the calcium aluminate material whose surface has been water-treated is 0 with respect to 100 parts by mass of the calcium aluminate powder. characterized in that it is surface-treated with .25~2 parts by weight of water, Ru der cement rapid hardening admixture.
本発明の速硬性セメント組成物は、上記いずれかのセメント用速硬性混和材とセメントとを含有してなることを特徴とする、速硬性セメント組成物である。 The quick-hardening cement composition of the present invention is a fast-hardening cement composition, which comprises any of the above-mentioned quick-hardening admixtures for cement and cement.
本発明のセメント用速硬性混和材の製造方法は、カルシウムアルミネート材粉末100質量部に対して、水を0.25〜2質量部噴霧し混合して水処理されたカルシウムアルミネート材粉末を調製する工程、当該水処理されたカルシウムアルミネート材粉末100質量部にホウ酸を1.2〜1.8質量部と、水処理されたカルシムアルミネート材粉末と石膏とが質量比で4:6〜6:4になるように石膏を添加配合して均一に混合する工程とを備えることを特徴とする、セメント用速硬性混和材の製造方法である。 In the method for producing a quick-hardening admixture for cement of the present invention, water-treated calcium aluminate powder is prepared by spraying 0.25 to 2 parts by mass of water on 100 parts by mass of calcium aluminate powder and mixing them. In the step of preparation, 1.2 to 1.8 parts by mass of boric acid was added to 100 parts by mass of the water-treated calcium aluminate powder, and water-treated calsim-aluminate powder and gypsum were added in a mass ratio of 4: It is a method for producing a quick-hardening admixture for cement, which comprises a step of adding and blending gypsum so as to have a ratio of 6 to 6: 4 and uniformly mixing the gypsum.
本発明のセメント用速硬性混和材は、任意のセメントと混合することにより、得られるモルタル等の本発明の速硬性セメント組成物が、十分な可使時間を確保することができ優れた施工性を得ることができるとともに、早期強度発現性、優れた3時間早期強度を示すことができる。
従って、急硬性用途において作業現場等で有効に適用することが可能となり、更に、本発明のセメント用速硬性混和材を所望する初期強度に応じて任意の量で簡便に調整添加することで、所望する急硬性を得る設計を行うことが容易となるとともに、可使時間を十分に確保して施工性を良好とすることが可能となる。
本発明のセメント用速硬性混和材の製造方法は、上記本発明のセメント用速硬性混和材を有効に製造することが可能となる。
The quick-hardening admixture for cement of the present invention can secure a sufficient pot life for the quick-hardening cement composition of the present invention such as mortar obtained by mixing with an arbitrary cement, and has excellent workability. Can be obtained, and early strength development and excellent 3-hour early strength can be exhibited.
Therefore, it can be effectively applied at work sites and the like in hard-hardening applications, and further, by simply adjusting and adding an arbitrary amount of the quick-hardening admixture for cement of the present invention according to a desired initial strength, It becomes easy to carry out a design to obtain a desired sharp hardness, and it is possible to secure a sufficient pot life and improve workability.
The method for producing a quick-hardening admixture for cement of the present invention makes it possible to effectively manufacture the quick-hardening admixture for cement of the present invention.
本発明を次の形態により説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明のセメント用速硬性混和材は、表面が所定量の水で処理された水処理カルシウムアルミネート材と、ホウ酸と、石膏とを含有することを特徴とする、セメント用速硬性混和材である。
好適には、本発明のセメント用速硬性混和材は、上記セメント用速硬性混和材において、前記表面が水処理されたカルシウムアルミネート材は、カルシウムアルミネート材粉末100質量部に対して、0.25〜2質量部の水で表面処理されており、更に好適には、記セメント用速硬性混和材において、ホウ酸は、前記水処理されたカルシウムアルミネート材100質量部に対して1.2〜1.8質量部含まれ、石膏は、前記水処理されたカルシウムアルミネート材に対して、質量比で4:6〜6:4の割合で含まれる、セメント用速硬性混和材である。
The present invention will be described in the following form, but the present invention is not limited thereto.
The quick-hardening admixture for cement of the present invention is characterized by containing a water-treated calcium aluminate material whose surface has been treated with a predetermined amount of water, boric acid, and gypsum. Is.
Preferably, the quick-hardening admixture for cement of the present invention is the quick-hardening admixture for cement, and the calcium aluminate material whose surface is water-treated is 0 with respect to 100 parts by mass of the calcium aluminate powder. The surface is treated with 25 to 2 parts by mass of water, and more preferably, in the quick-hardening admixture for cement, boric acid is 1. With respect to 100 parts by mass of the water-treated calcium aluminate material. 2 to 1.8 parts by mass, gypsum is a fast-hardening admixture for cement contained in a ratio of 4: 6 to 6: 4 to the water-treated calcium aluminate material. ..
本発明のセメント用速硬性混和材に用いるカルシウムアルミネート材は、CaOとAl2O3を主要化学成分とする材料であり、水和活性を有するものであれば限定されず、例えば、化学成分としての鉱物組成が12CaO・7Al2O3、CaO・Al2O3、3CaO・Al2O3、11CaO・7Al2O3・CaF2、4CaO・3Al2O3・SO3等のものを挙げることができ、これらの2種以上が共存するものでも良く、またアルミナセメントでも良い。 Calcium aluminate material used in cement for rapid hardening admixture of the present invention is a material for the CaO and Al 2 O 3 as a main chemical component is not limited as long as it has a hydrating activity, for example, chemical components mineral composition include those such as 12CaO · 7Al 2 O 3, CaO · Al 2 O 3, 3CaO · Al 2 O 3, 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaF 2, 4CaO · 3Al 2 O 3 · SO 3 as It is possible that two or more of these types coexist, or alumina cement may be used.
特に本発明の上記効果を、より有効に発現するために、カルシウムアルミネート材は、C12A7系カルシウムアルミネート材が望ましく、C12A7系鉱物相を70質量%以上、好ましくは83質量%以上含有するC12A7系カルシウムアルミネート材を好適に用いることができる。
上記カルシウムアルミネート材に含まれるC12A7系鉱物相の含有量が70質量%以上であると、より本発明の上記効果を奏することができる。
In particular, in order to more effectively exhibit the above effects of the present invention, the calcium aluminate material is preferably a C12A7-based calcium aluminate material, and C12A7 containing 70% by mass or more, preferably 83% by mass or more of a C12A7-based mineral phase. A calcium aluminate-based material can be preferably used.
When the content of the C12A7-based mineral phase contained in the calcium aluminate material is 70% by mass or more, the above-mentioned effect of the present invention can be more exhibited.
かかる好適なC12A7系カルシウムアルミネート材に含有されるカルシウムアルミネート相には、C12A7やC11A7・CaX2(Xは、F、Cl、Br等のハロゲン)が該当し、またこれらの混合相であってもよい。
なお、また、かかる好適なC12A7系カルシウムアルミネート材には実質的にアーウィンは含まれないことが望ましい。
C12A7 and C11A7 / CaX 2 (X is a halogen such as F, Cl, Br) correspond to the calcium aluminate phase contained in such a suitable C12A7-based calcium aluminate material, and a mixed phase thereof. You may.
Further, it is desirable that the suitable C12A7-based calcium aluminate material does not substantially contain Irwin.
かかる好適なC12A7系カルシウムアルミネート材中のC12A7系鉱物相の含有量は、例えば、下記X線回折/リートベルト法にて測定することができる。 The content of the C12A7-based mineral phase in such a suitable C12A7-based calcium aluminate material can be measured by, for example, the following X-ray diffraction / Rietveld method.
X線回折により測定したC12A7系鉱物相は、望ましくは結晶子径が150〜500nm、更に望ましくは150〜300nmであることが好ましい。
C12A7系鉱物相の結晶子径がかかる範囲であると、より優れた早期強度発現性及び可使時間を確保でき、良好な流動性等を得ることができる。
前記結晶子径は、粉末X線回折にて測定した値であり、X線回折/リートベルト法(装置:パナリティカル社製X’Pert MPD、解析ソフト:HighScorePlus)を用いて測定した数値である。
管電圧:45kV 管電流:40mA
The C12A7-based mineral phase measured by X-ray diffraction preferably has a crystallite diameter of 150 to 500 nm, and more preferably 150 to 300 nm.
When the crystallite diameter of the C12A7-based mineral phase is within such a range, more excellent early strength development and pot life can be secured, and good fluidity and the like can be obtained.
The crystallite diameter is a value measured by powder X-ray diffraction, and is a value measured using an X-ray diffraction / Rietveld method (apparatus: X'Pert MPD manufactured by PANalytical Co., Ltd., analysis software: HighScorePlus). ..
Tube voltage: 45kV Tube current: 40mA
また、C12A7系鉱物は、X線回折により測定したC12A7系鉱物相の格子定数が、望ましくは11.940〜11.975Åのものである。
格子定数をかかる範囲とすることで、可使時間をより有効に確保するとともに、より優れた速硬性を有することができる。
前記格子定数は、粉末X線回折にて測定した値であり、X線回折/リートベルト法(装置:パナリティカル社製X’Pert MPD、解析ソフト:HighScorePlus)を用いて、測定した値である。
管電圧:45kV 管電流:40mA
Further, the C12A7-based mineral has a lattice constant of the C12A7-based mineral phase measured by X-ray diffraction, preferably 11.940 to 11.975 Å.
By setting the lattice constant in such a range, it is possible to secure the pot life more effectively and to have more excellent quick-hardening property.
The lattice constant is a value measured by powder X-ray diffraction, and is a value measured using an X-ray diffraction / Rietveld method (device: X'Pert MPD manufactured by PANalytical Co., Ltd., analysis software: HighScorePlus). ..
Tube voltage: 45kV Tube current: 40mA
また、好適なC12A7系カルシウムアルミネート材としては、含有されるC2Sは、25質量%以下、好ましくは20質量%以下であり、実質的に含まれないことが望ましく、C3Aは5質量%以下であり、実質的に含まれないことが望ましく、更にCAは10質量%以下、好ましくは5質量%以下であり、実質的に含まれないことが望ましく、C2ASは20質量%以下、好ましくは10質量%以下であり、実質的には含まれないことが望ましい。
上記各鉱物であるC2S、C3A、CA、C2ASが、それぞれ上記各含有範囲を超えて含まれると、前記好適なC12A7系カルシウムアルミネート材中に含まれるC12A7系鉱物の含有量が少なくなってしまい、早期強度発現性を、より強固に有効に発揮することができなくなる場合がある。
ここで、「実質的に含まれない」とは、これらの鉱物相が、原料中に含まれる不純物であるSiやCaリッチ又はAlリッチな原料を用いることにより生成される場合を妨げないという意味であり、積極的に生成して含有させるものではない。
Further, as a suitable C12A7-based calcium aluminate material, the contained C2S is 25% by mass or less, preferably 20% by mass or less, and it is desirable that it is substantially not contained, and C3A is 5% by mass or less. Yes, it is desirable that it is not substantially contained, and CA is 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, and it is desirable that it is not substantially contained, and C2AS is 20% by mass or less, preferably 10% by mass. % Or less, and it is desirable that it is not substantially contained.
If each of the above minerals, C2S, C3A, CA, and C2AS, is contained in excess of each of the above ranges, the content of the C12A7-based mineral contained in the suitable C12A7-based calcium aluminate material will be reduced. , Early strength development may not be exhibited more firmly and effectively.
Here, "substantially free" means that these mineral phases are not prevented from being produced by using a raw material rich in Si, Ca or Al, which are impurities contained in the raw material. It is not intended to be actively produced and contained.
また、かかるC12A7系鉱物相を主成分とし、C2S、C3A、CA、C2ASの含有量が一定以下の好適なC12A7系カルシウムアルミネート材は、更に、C4A3Sを実質的に含まないことが望ましい。
実質的に含まないとは、上記と同様に、原料中に含まれる不純物であるSO3により生成される場合を妨げないという意味であり、積極的に生成して含有させるものではない。
なお、本明細書において、Sは、SO3を意味し、SはSiO2を意味するものである。
Further, as a main component according C12A7 based mineral phase, C2S, C3A, CA, preferred content of C2AS is constant less C12A7 based calcium aluminate material, it is more desirable substantially free of C4A3 S.
Substantially not contained means that, similarly to the above, it does not prevent the case where it is produced by SO 3 which is an impurity contained in the raw material, and it is not positively produced and contained.
In the present specification, S means SO 3 and S means SiO 2 .
また、好適なC12A7系カルシウムアルミネート材中にはFe2O3は実質的には含まれないことが望ましく、例えば、Feの含有量はFe2O3酸化物換算で5質量%以下、好ましくは1.5質量%以下とし、含有されるC4AFは0.5質量%以下である。実質的にはC4AFはほとんど生成されず含まれない。 Further, it is desirable that Fe 2 O 3 is not substantially contained in the suitable C12A7-based calcium aluminate material. For example, the Fe content is preferably 5% by mass or less in terms of Fe 2 O 3 oxide. Is 1.5% by mass or less, and the contained C4AF is 0.5% by mass or less. Substantially, C4AF is hardly generated and is not included.
更に、好適なC12A7系カルシウムアルミネート材は、MgOと、CaOと、上記C2S、C3A、CA及びC2AS以外の鉱物相(残部の鉱物相)との合計含有量が15質量%以下、好ましくは12質量%以下であることが望ましい。
15質量%を超えると、含まれるC12A7系鉱物の含有量が少なくなってしまい好ましくない。
Further, a suitable C12A7-based calcium aluminate material has a total content of MgO, CaO, and mineral phases other than the above C2S, C3A, CA, and C2AS (remaining mineral phase) of 15% by mass or less, preferably 12. It is desirable that it is mass% or less.
If it exceeds 15% by mass, the content of the C12A7-based mineral contained is reduced, which is not preferable.
また更に好適には、本発明に用いる好適なカルシウムアルミネート材は、下記式を満足する関係とすることにより、本発明の効果を更に有効に発現することができる。
L*≧―3.4×Fe2O3+55
式中、L*は、カルシウムアルミネート材のCIE色差式によって求めた色差値(L*値)を示し、例えば、コニカミノルタジャパン(株)製の色彩色差計(CR−300)を用いて、CIE(国際照明委員会)で規定された明度(L*値)の値であり、Fe2O3は、含有されるFe量を酸化物換算したものである。
カルシウムアルミネート材を調製する際の焼成時の還元度が高すぎるとL*値が低下し、C12A7系の活性が低下して初期強度不足となってしまい、また、Fe2O3含有量が、上記した含有範囲を超えて多く含むとL*値が低下するが、上記したFe2O3含有範囲であれば、問題にはならない。
上記式は、Fe2O3含有量によってL*値が低下する要素を取り除き、還元焼成によってL*値が低下する要素について範囲を示したものであり、L*値が上記式を満たすように焼成中の酸素濃度を調整するようにする。
More preferably, the suitable calcium aluminate material used in the present invention can more effectively exhibit the effects of the present invention by satisfying the following formula.
L * ≧ −3.4 × Fe 2 O 3 +55
In the formula, L * indicates the color difference value (L * value) obtained by the CIE color difference formula of the calcium aluminate material, and for example, using a color difference meter (CR-300) manufactured by Konica Minolta Japan Co., Ltd., It is a value of brightness (L * value) specified by CIE (International Commission on Illumination), and Fe 2 O 3 is an oxide-converted amount of Fe contained.
If the degree of reduction at the time of firing when preparing the calcium aluminate material is too high, the L * value decreases, the activity of the C12A7 system decreases, the initial strength becomes insufficient, and the Fe 2 O 3 content increases. If a large amount exceeds the above-mentioned content range, the L * value decreases, but if it is within the above-mentioned Fe 2 O 3 content range, it does not matter.
The above formula shows the range for the elements whose L * value decreases due to the Fe 2 O 3 content, and the elements whose L * value decreases due to reduction firing, so that the L * value satisfies the above formula. Try to adjust the oxygen concentration during firing.
更に、好適には、カルシウムアルミネート材は、CIE色差式によって求めたL*値が67〜85である。
L*値が上記範囲内であると、より、早期強度発現性に優れることとなる。また、含有されるFe2O3含有量が、上記した含有範囲を超えて多く含むとL*値は低下するが、上記したFe2O3含有範囲であれば、問題にはならず、L*値が67〜85とすることができる。
Further, preferably, the calcium aluminate material has an L * value of 67 to 85 determined by the CIE color difference formula.
When the L * value is within the above range, the early strength development is more excellent. Further, if the contained Fe 2 O 3 content is larger than the above-mentioned content range, the L * value decreases, but if it is the above-mentioned Fe 2 O 3 content range, it does not matter and L. * Values can be 67-85.
本発明に用いるカルシウムアルミネート材は、生石灰、消石灰、石灰石等のカルシウム原料、水酸化アルミニウム、アルミナ、ボーキサイトやバンド頁岩等のアルミニウム原料、ドロマイト等のマグネシウム原料、必要に応じて配合する蛍石等のフッ素原料等を混合して粉砕し、または粉砕して混合し、この粉末混合物を成形して成形体を得て、これを電気炉または加熱炉等を用いて焼成し、冷却して、カルシウムアルミネート材を調製する。
なお、好適なカルシウムアルミネート材中に含まれるFeの原料となるもの(例えばベンガラ等)は積極的に配合しない。得られるカルシウムアルミネート材中に含まれるFeは、上記配合原料中に不純物として含有されることにより、結果として含まれる場合もあるもので、積極的に含有させるものではない。
The calcium aluminate material used in the present invention includes calcium raw materials such as fresh lime, slaked lime, and limestone, aluminum hydroxide, alumina, aluminum raw materials such as bauxite and band spores, magnesium raw materials such as dolomite, and fluorite to be blended as necessary. Fluorine raw materials, etc. are mixed and crushed, or crushed and mixed, and this powder mixture is molded to obtain a molded product, which is fired and cooled using an electric furnace or a heating furnace, etc. Prepare the aluminate material.
It should be noted that those which are the raw materials of Fe contained in the suitable calcium aluminate material (for example, red iron oxide) are not positively blended. Fe contained in the obtained calcium aluminate material may be contained as an impurity in the above-mentioned compounding raw material, and may be contained as a result, but is not positively contained.
例えば、一例として、配合原料を粉末化して混合し、混合粉末を成型して得られた成型体を、例えば1250〜1400℃、好ましくは1300〜1360℃の温度で十分に、例えば0.5〜3時間焼成し、次いで40℃/分以下、好ましくは5〜40℃/分の冷却速度により冷却することで製造することができる。なお、好適なC12A7系カルシウムアルミネート材を調製する際には、C12A7系鉱物を70%以上含有するように原料を配合するようにする。 For example, as an example, the compounded raw material is powdered and mixed, and the molded product obtained by molding the mixed powder is sufficiently at a temperature of, for example, 1.25 to 1400 ° C., preferably 1300 to 1360 ° C., for example, 0.5 to 0.5 to 1. It can be produced by firing for 3 hours and then cooling at a cooling rate of 40 ° C./min or less, preferably 5-40 ° C./min. When preparing a suitable C12A7-based calcium aluminate material, the raw materials are blended so as to contain 70% or more of C12A7-based minerals.
例えばこのように、原料混合粉末を焼成、必要に応じて成型した成型体を焼成して、例えば40℃/分以下、好ましくは5〜40℃/分の冷却速度で冷却する際の、かかる焼成中の酸素濃度を測定するとともに、得られるカルシウムアルミネート材のL*値を測定し、L*≧―3.4×Fe2O3+55を満足できるように、望ましくはL*値が上記67〜85の範囲内となるように、焼成時に空気等を導入して、酸素濃度を調整することが望ましい。
即ち、流動性を良好として可使時間を確保するとともに速硬性を得るためには、上記焼成温度等で焼成し、上記冷却速度で冷却し、酸素濃度を調整することで、好適な本発明に用いるカルシウムアルミネート材を得ることができることとなる。
For example, such firing when the raw material mixed powder is fired, and the molded product molded as necessary is fired and cooled at a cooling rate of, for example, 40 ° C./min or less, preferably 5 to 40 ° C./min. It is desirable that the L * value is 67 above so that the oxygen concentration in the medium is measured and the L * value of the obtained calcium aluminate material is measured so that L * ≧ −3.4 × Fe 2 O 3 +55 can be satisfied. It is desirable to adjust the oxygen concentration by introducing air or the like at the time of firing so as to be within the range of ~ 85.
That is, in order to secure good fluidity, secure pot life, and obtain quick hardness, firing at the firing temperature or the like, cooling at the cooling rate, and adjusting the oxygen concentration are suitable for the present invention. The calcium aluminate material to be used can be obtained.
本発明に用いるカルシウムアルミネート材は、粉砕してカルシウムアルミネート材粉末とし、好ましくは、ブレーン比表面積が5000〜7000cm2/g以上に粉砕して用いることが望ましい。
また、ブレーン比表面積は、大きくしすぎると流動性に悪影響を及ぼし、粉砕時間を要して生産性が低下しコスト高になるので、5000〜7000cm2/gが望ましい。
また、粉砕する際に、粉砕助剤(ジエチレングリコール、トリエタノールアミン等)を添加してもよい。
The calcium aluminate material used in the present invention is pulverized to obtain a calcium aluminate material powder, and it is preferable to pulverize it to a brain specific surface area of 5000 to 7000 cm 2 / g or more.
Further, if the specific surface area of the brain is too large, the fluidity is adversely affected, the pulverization time is required, the productivity is lowered, and the cost is high. Therefore, 5000 to 7000 cm 2 / g is desirable.
Further, when pulverizing, a pulverizing aid (diethylene glycol, triethanolamine, etc.) may be added.
本発明のカルシウムアルミネート材は、水処理されているものであり、例えば、上記任意のC12A7系カルシウムアルミネート材粉末に水を噴霧して、当該カルシウムアルミネート材の表面を水処理することで、本発明に用いる水処理されたカルシウムアルミネート材を得ることができる。
カルシウムアルミネート材粉末100質量部に対して、水を0.25〜2質量部の割合で添加配合することで、上記本発明の効果を奏することが可能となる。
The calcium aluminate material of the present invention is water-treated. For example, by spraying water on the above-mentioned arbitrary C12A7-based calcium aluminate material powder and treating the surface of the calcium aluminate material with water. , A water-treated calcium aluminate material used in the present invention can be obtained.
By adding and blending water in a ratio of 0.25 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the calcium aluminate material powder, the above-mentioned effect of the present invention can be exhibited.
カルシウムアルミネート材を水処理することで、カルシウムアルミネート材の表面の少なくとも一部に水和物層が生成されることとなる。生成された水和物層は、例えばCaO・Al2O3・10H2O、2CaO・Al2O3・8H2O、3CaO・Al2O3・6H2O、3CaO・Al2O3・8H2O、4CaO・Al2O3・13H2O、4CaO・Al2O3・19H2O、Al2O3・3H2O等の水和物層を例示することができる。 By treating the calcium aluminate material with water, a hydrate layer is formed on at least a part of the surface of the calcium aluminate material. The generated hydrate layer, for example CaO · Al 2 O 3 · 10H 2 O, 2CaO · Al 2 O 3 · 8H 2 O, 3CaO · Al 2 O 3 · 6H 2 O, 3CaO · Al 2 O 3 · 8H 2 O, can be exemplified 4CaO · Al 2 O 3 · 13H 2 O, 4CaO · Al 2 O 3 · 19H 2 O, Al 2 O 3 · 3H 2 hydrate layer of O and the like.
また、カルシウムアルミネート材粉末を水処理する方法は、カルシウムアルミネート材水を均一に噴霧できれば特に限定されず、例えば、市販の噴霧装置等を用いて噴霧することができる。
水を噴霧しながら混合撹拌してもよいし、噴霧後に直ちに混合撹拌することでもいずれの方法でもかまわない。
The method for water-treating the calcium aluminate material powder is not particularly limited as long as the calcium aluminate material water can be sprayed uniformly, and for example, it can be sprayed using a commercially available spraying device or the like.
Mixing and stirring may be performed while spraying water, or mixing and stirring may be performed immediately after spraying, or any method may be used.
本発明のセメント用速硬性混和材にはホウ酸が含まれる。ホウ酸は、水処理したカルシウムアルミネート材100質量部に対して、1.2〜1.8質量部、好ましくは1.4〜1.6質量部で含まれる。
かかる質量比で含まれることにより、早期強度発現性および可使時間を確保でき施工性に優れることが可能となる。
更に、ホウ酸は、カルシウムアルミネート材粉末と同様に、ブレーン比表面積が5000〜7000cm2/gの粉末状であることが望ましく、上記本発明の効果を、より有効に奏することが可能である。また、ホウ酸は、粉末状のものに限定されず、液体のものであってもかまわない。
なお、オキシカルボン酸であっても、ホウ酸以外の、クエン酸、酒石酸、コハク酸、乳酸では、本発明の効果を得ることができない。
The fast-curing admixture for cement of the present invention contains boric acid. Boric acid is contained in an amount of 1.2 to 1.8 parts by mass, preferably 1.4 to 1.6 parts by mass, based on 100 parts by mass of the water-treated calcium aluminate material.
By being contained in such a mass ratio, early strength development and pot life can be ensured, and workability can be improved.
Further, it is desirable that boric acid is in the form of a powder having a brain specific surface area of 5000 to 7000 cm 2 / g, similarly to the calcium aluminate material powder, and the above-mentioned effect of the present invention can be more effectively exerted. .. Further, boric acid is not limited to powder, and may be liquid.
Even with oxycarboxylic acid, the effects of the present invention cannot be obtained with citric acid, tartaric acid, succinic acid, and lactic acid other than boric acid.
また、本発明のセメント用速硬性混和材には、石膏が含まれる。石膏(硫酸カルシウム)としては、無水石膏、半水石膏、二水石膏、またはこれらの混合物が例示できる。
かかる石膏は、水処理したカルシウムアルミネート材に対して、石膏が、カルシウムアルミネート材:石膏(質量比)=4:6〜6:4の配合割合、好ましくは5:4〜6:4で含まれる。
かかる質量比で含まれることにより、早期強度発現性および可使時間を確保でき施工性に優れることが可能となる。但し、前記石膏含有量は、すべてCaSO4(無水石膏)に換算した合量として算出される量である。
更に、石膏は、ブレーン比表面積が、カルシウムアルミネート材粉末と同様に、ブレーン比表面積が5000〜7000cm2/gであることが望ましく、これにより、上記本発明の効果を、より有効に奏することが可能である。
Further, the quick-hardening admixture for cement of the present invention includes gypsum. Examples of gypsum (calcium sulfate) include anhydrous gypsum, hemihydrate gypsum, dihydrate gypsum, or a mixture thereof.
In such gypsum, the blending ratio of the gypsum to the water-treated calcium aluminate material is calcium aluminate material: gypsum (mass ratio) = 4: 6 to 6: 4, preferably 5: 4 to 6: 4. included.
By being contained in such a mass ratio, early strength development and pot life can be ensured, and workability can be improved. However, the gypsum content is an amount calculated as a total amount converted to CaSO 4 (anhydrous gypsum).
Further, it is desirable that the gypsum has a specific surface area of 5,000 to 7,000 cm 2 / g, which is the same as that of the calcium aluminate powder, so that the effect of the present invention can be more effectively exhibited. Is possible.
なお、本発明のセメント用速硬性混和材には、スラグ、アルカリ金属炭酸塩、アルミニウム硫酸塩、アルカリ金属硫酸塩、生石灰は含まれない。 The quick-hardening admixture for cement of the present invention does not include slag, alkali metal carbonate, aluminum sulfate, alkali metal sulfate, and quicklime.
本発明のセメント用速硬性混和材の製造方法は、水処理されたカルシウムアルミネート材粉末を、ホウ酸及び石膏と混合することにより、本発明のセメント用速硬性混和材を調製することができる。
具体的には、カルシウムアルミネート材粉末100質量部に対して、水を0.25〜2質量部噴霧し混合して、水処理されたカルシウムアルミネート材粉末を調製する工程、当該水処理されたカルシウムアルミネート材粉末100質量部にホウ酸を1.2〜1.8質量部と、水処理されたカルシウムアルミネート材粉末と石膏とが質量比で4:6〜6:4になるように石膏を添加配合して均一に混合する工程とを備える方法である
In the method for producing a quick-hardening admixture for cement of the present invention, the quick-hardening admixture for cement of the present invention can be prepared by mixing water-treated calcium aluminate powder with boric acid and gypsum. ..
Specifically, a step of preparing a water-treated calcium aluminate material powder by spraying and mixing 0.25 to 2 parts by mass of water with respect to 100 parts by mass of calcium aluminate powder, the water treatment. 1.2 to 1.8 parts by mass of boric acid in 100 parts by mass of the calcium aluminate material powder, and the mass ratio of the water-treated calcium aluminate material powder and gypsum is 4: 6 to 6: 4. It is a method including a step of adding gypsum to calcium and mixing it uniformly.
例えば、カルシウムアルミネート材をブレーン比表面積を5000〜7000cm2/gに、例えばボールミルで粉砕し、このカルシウムアルミネート材粉末に水を噴霧して混合し、その後ホウ酸粉末及び石膏粉末を配合して混合することにより調製することができる。
または、カルシウムアルミネート材粉末とホウ酸とを一緒に、例えばボールミルで粉砕してブレーン比表面積を5000〜7000cm2/gとし、かかる混合粉末に水を噴霧して混合し、これに石膏粉末を添加配合して調製することも可能である。
また、ホウ酸は、粉末状のものだけではなく、液状のものであってもかまわない。
なお、カルシウムアルミネート材を粉砕する前に、水処理を施しても、本発明の効果を得ることはできない。
For example, the calcium aluminate material is pulverized to a brain specific surface area of 5000 to 7000 cm 2 / g, for example, by a ball mill, and the calcium aluminate material powder is mixed by spraying water, and then boric acid powder and gypsum powder are mixed. Can be prepared by mixing.
Alternatively, the calcium aluminate powder and boric acid are pulverized together with, for example, a ball mill to a brain specific surface area of 5000 to 7000 cm 2 / g, and water is sprayed and mixed with the mixed powder, and gypsum powder is added thereto. It is also possible to prepare by adding and blending.
Further, boric acid may be liquid as well as powder.
It should be noted that the effect of the present invention cannot be obtained even if water treatment is performed before the calcium aluminate material is pulverized.
このようにして得られた本発明のセメント用速硬性混和材を、任意のセメントと混合することで、本発明の速硬性セメント組成物が得られる。
前記本発明のセメント用速硬性混和材が配合されるセメントとしては、市販されている任意のセメントを適用することができ、例えば、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、普通ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、フライアッシュセメント、高炉セメント、シリカセメント等から選ばれる少なくとも1種類を用いることができる。
The fast-hardening cement composition of the present invention can be obtained by mixing the quick-hardening admixture for cement of the present invention thus obtained with an arbitrary cement.
Any commercially available cement can be applied as the cement to which the quick-hardening admixture for cement of the present invention is blended, for example, early-strength Portland cement, ultra-early-strength Portland cement, ordinary Portland cement, and moderate. At least one selected from hot Portland cement, low heat Portland cement, sulfate resistant Portland cement, fly ash cement, blast furnace cement, silica cement and the like can be used.
前記本発明のセメント用速硬性混和材、セメント及び水等の混合方法は、特に限定するものではなく、所定の割合に配合したのち、慣用の混合装置を用いて混合すれば良い。
また他に必要に応じて、本発明の効果に影響を与えない範囲で遅延剤(グルコン酸塩や酒石酸及びその塩等)、凝結調整剤(リグニンスルホン酸系、オキシカルボン酸系、糖類等各種有機酸もしくは有機酸のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩)や減水剤(アルキルアリルスルホン酸系、ナフタレンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系、ポリカルボン酸系、AE減水剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤も含む)等の液状または粉末状の混和剤や、細骨材(川砂、海砂、山砂、砕砂およびこれらの混合物)や、粗骨材(川砂利、海砂利、砕石およびこれらの混合物)等を配合することができる。なお、好ましくは、スラグ、アルカリ金属炭酸塩、アルミニウム硫酸塩、アルカリ金属硫酸塩、生石灰、リンゴ酸、フミン酸、クエン酸は含まない。
The method for mixing the quick-hardening admixture for cement, cement, water, etc. of the present invention is not particularly limited, and the mixture may be mixed in a predetermined ratio and then mixed using a conventional mixing device.
In addition, if necessary, various retarders (gluconate, tartaric acid and salts thereof, etc.), coagulation regulators (lignin sulfonic acid type, oxycarboxylic acid type, saccharides, etc.) are used as long as they do not affect the effect of the present invention. Organic acids or alkali metal salts of organic acids and alkaline earth metal salts) and water reducing agents (alkylallyl sulfonic acid type, naphthalene sulfonic acid type, melamine sulfonic acid type, polycarboxylic acid type, AE water reducing agent, high performance water reducing agent, Liquid or powder admixtures such as high-performance AE water reducing agents, fine aggregates (river sand, sea sand, mountain sand, crushed sand and mixtures thereof), and coarse aggregates (river gravel, sea gravel, crushed stone). And a mixture thereof) and the like can be blended. It should be noted that preferably, slag, alkali metal carbonate, aluminum sulfate, alkali metal sulfate, fresh lime, malic acid, fumic acid, and citric acid are not contained.
また、本発明の速硬性セメント組成物を用いて、セメントペースト、モルタル、コンクリート等を調製する際の水との混合方法は、特に限定されるものではなく、所定の割合に配合したのち、慣用の混合装置を用いて混合すればよい。 Further, the method of mixing with water when preparing a cement paste, mortar, concrete or the like using the fast-curing cement composition of the present invention is not particularly limited, and after blending in a predetermined ratio, it is commonly used. It may be mixed using the mixing device of.
このように本発明のセメント用速硬性添加材は、任意のセメントに添加することで得られる本発明の速硬性セメント組成物が、十分な可使時間を確保することができ、良好な3時間強度発現性を有し、所望する速硬性を現場で得ることができ、施工性を確保しつつ良好な初期強度発現性を得るための設計を極めて容易に操作することが可能となる。 As described above, in the quick-hardening additive for cement of the present invention, the fast-hardening cement composition of the present invention obtained by adding to an arbitrary cement can secure a sufficient pot life, and is good for 3 hours. It has strength-developing property, and desired quick-hardening property can be obtained in the field, and it is possible to operate a design for obtaining good initial strength-developing property while ensuring workability extremely easily.
本発明を次の実施例、比較例及び試験例に基づき説明する。
1)セメント用速硬性混和材の調製
セメント用速硬性混和材に用いるC12A7系カルシウムアルミネート材(CA材)の目標化学組成が表1となるよう、CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、TiO2、CaF2の各試薬を配合して混合粉砕することにより、C12A7系カルシウムアルミネート材粉末を調製した。
The present invention will be described based on the following Examples, Comparative Examples and Test Examples.
1) Preparation of quick-hardening admixture for cement CaCO 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , so that the target chemical composition of the C12A7-based calcium aluminate material (CA material) used for the quick-hardening admixture for cement is shown in Table 1. A C12A7-based calcium aluminate material powder was prepared by mixing and pulverizing each reagent of Fe 2 O 3 , MgO, TiO 2 , and CaF 2 .
なお、ここで、SiO2、Fe2O3、TiO2は、実際に実機でC12A7系カルシウムアルミネート材を製造する際に、生石灰、消石灰、石灰石等のカルシウム原料、水酸化アルミニウム、アルミナ、ボーキサイトやバンド頁岩等のアルミニウム原料、蛍石等のフッ素原料、必要に応じて配合されるドロマイト等のマグネシウム原料を用いると、不純物としてSiO2、Fe2O3、TiO2が結果として含まれる場合もあるため(積極的に含有させるものではない)、かかる場合を想定して用いたものである。 Here, SiO 2 , Fe 2 O 3 , and TiO 2 are calcium oxide raw materials such as quicklime, slaked lime, and limestone, aluminum hydroxide, alumina, and bokisite when actually producing C12A7-based calcium aluminate material in an actual machine. When aluminum raw materials such as band spores, fluorine raw materials such as fluorite, and magnesium raw materials such as dolomite to be blended as necessary are used, SiO 2 , Fe 2 O 3 , and TiO 2 may be contained as impurities as a result. Therefore, it is used assuming such a case (it is not intended to be actively contained).
上記C12A7系カルシウムアルミネート材粉末を加圧成形し、該成形体を電気炉にて、1340℃で30分間焼成し、次いで表2に示す各冷却速度で冷却して、表2に示すC12A7系カルシウムアルミネート材(CA材)を得た。 The C12A7-based calcium aluminate powder was pressure-molded, the molded product was fired in an electric furnace at 1340 ° C. for 30 minutes, and then cooled at each cooling rate shown in Table 2, and the C12A7-based C12A7 series shown in Table 2 was cooled. A calcium aluminate material (CA material) was obtained.
得られたC12A7系カルシウムアルミネート材を、蛍光X線分析装置(パナリティカル社製;Axios)を用いて、JIS R 5204に準じて分析して、含有されるSiO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3、F成分等の含有割合を測定した。
これらの化学組成の結果を、表2に示す。
The obtained C12A7-based calcium aluminate material was analyzed according to JIS R 5204 using a fluorescent X-ray analyzer (manufactured by PANalytical Co., Ltd .; Axios), and contained SiO 2 , Al 2 O 3 , and TIO. The content ratios of 2 , Fe 2 O 3 , F component, etc. were measured.
The results of these chemical compositions are shown in Table 2.
また、得られたC12A7系カルシウムアルミネート材粉末をX線回折/リートベルト法(装置:パナリティカル社製X’Pert MPD、解析ソフト:HighScorePlus)を用いて、含有されるC12A7系、更にはC3A鉱物の含有割合及びC12A7系鉱物相の結晶の格子定数を測定した。
管電圧:45kV 管電流:40mA
その結果を表2に示す。
ここで、C12A7系鉱物相の結晶の格子定数はC11A7CaF2の結晶構造を用いて測定した。
Further, the obtained C12A7-based calcium aluminate material powder is contained in the C12A7-based and further C3A by using the X-ray diffraction / Rietveld method (device: X'Pert MPD manufactured by PANalytical Co., Ltd., analysis software: HighScorePlus). The mineral content and the lattice constant of the crystals of the C12A7 mineral phase were measured.
Tube voltage: 45kV Tube current: 40mA
The results are shown in Table 2.
Here, the lattice constant of the crystal of the C12A7-based mineral phase was measured using the crystal structure of C11A7CaF 2 .
また、C12A7系鉱物相の結晶の結晶子径は、C11A7CaF2結晶構造を用いて、X線回折/リートベルト法(装置:パナリティカル社製X’Pert MPD、解析ソフト:HighScorePlus)により測定した。
管電圧:45kV 管電流:40mA
その結果も表2に示す。
The crystallite diameter of the crystal of the C12A7-based mineral phase was measured by the X-ray diffraction / Rietveld method (apparatus: X'Pert MPD manufactured by PANalytical Co., Ltd., analysis software: HighScorePlus) using the C11A7CaF 2 crystal structure.
Tube voltage: 45kV Tube current: 40mA
The results are also shown in Table 2.
次いで、上記C12A7系カルシウムアルミネート材を粉砕して、ブレーン比表面積5000〜7000cm2/gに調整した。 Next, the C12A7-based calcium aluminate material was pulverized to adjust the brain specific surface area to 5000 to 7000 cm 2 / g.
(実施例1〜5)
上記ブレーン比表面積5000〜7000cm2/gのC12A7系カルシウムアルミネート材粉末2000gに対して、水を表3に示す質量割合で霧吹きにて水を噴霧して、すぐにタンブラーミキサー(株式会社セイワ技研製、型番 TM−36S)で1時間混合して、水処理C12A7系カルシウムアルミネート材粉末を調製した。
(Examples 1 to 5)
Water was sprayed on 2000 g of C12A7 calcium aluminate powder having a specific surface area of 5000 to 7000 cm and 2 / g by spraying water at the mass ratio shown in Table 3, and immediately tumbler mixer (Seiwa Giken Co., Ltd.) , Model number TM-36S) for 1 hour to prepare a water-treated C12A7-based calcium aluminate powder.
次いで、得られた水処理C12A7系カルシウムアルミネート材粉末100質量部に対して、ブレーン比表面積が5000〜7000cm2/gのホウ酸粉末(試薬、U.S.Borax社製)と無水石膏粉末(ブレーン比表面積6800cm2/g)とを表3に示す配合割合で添加して、均一に混合することにより、実施例1〜5の各セメント用速硬性混和材を調製した。 Next, boric acid powder (reagent, manufactured by US Borax) and anhydrous gypsum powder having a brain specific surface area of 5000 to 7000 cm 2 / g with respect to 100 parts by mass of the obtained water-treated C12A7-based calcium aluminate powder. (Brain specific surface area 6800 cm 2 / g) was added at the blending ratio shown in Table 3 and mixed uniformly to prepare a quick-hardening admixture for each cement of Examples 1 to 5.
(比較例1)
水処理していない上記C12A7系カルシウムアルミネート材粉末と上記無水石膏粉末とを、表3に示す配合割合で添加して、均一に混合することにより、比較例1の速硬性混和材とした。なお、比較例1の速硬性混和材には、ホウ酸等の凝結剤は添加配合していない。
(Comparative Example 1)
The C12A7-based calcium aluminate powder that had not been treated with water and the anhydrous gypsum powder were added in the blending ratios shown in Table 3 and mixed uniformly to obtain a quick-hardening admixture of Comparative Example 1. A coagulant such as boric acid was not added to the fast-curing admixture of Comparative Example 1.
(比較例2)
水処理していない上記C12A7系カルシウムアルミネート材粉末と上記無水石膏粉末とを、表3に示す配合割合で添加して、均一に混合することにより、比較例1の速硬性混和材とした。なお、比較例2の速硬性混和材には、ホウ酸等の凝結剤は添加配合していない。
(Comparative Example 2)
The C12A7-based calcium aluminate powder that had not been treated with water and the anhydrous gypsum powder were added in the blending ratios shown in Table 3 and mixed uniformly to obtain a quick-hardening admixture of Comparative Example 1. A coagulant such as boric acid was not added to the fast-curing admixture of Comparative Example 2.
(比較例3)
水処理していない上記C12A7系カルシウムアルミネート材粉末と上記ホウ酸粉末と上記無水石膏粉末とを、表3に示す配合割合で添加して、均一に混合することにより、比較例1の速硬性混和材とした。
(Comparative Example 3)
By adding the C12A7 calcium aluminate powder, the boric acid powder, and the anhydrous gypsum powder that have not been treated with water in the blending ratios shown in Table 3 and mixing them uniformly, the quick-hardening property of Comparative Example 1 It was used as an admixture.
(比較例4)
比較例3のホウ酸粉末のかわりにクエン酸粉末(試薬、キシダ化学(株)製)を用いた以外は、比較例3と同様にして、表3に示す配合割合で添加して、均一に混合することにより、比較例4の速硬性混和材とした。
(Comparative Example 4)
In the same manner as in Comparative Example 3 except that citric acid powder (reagent, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) was used instead of the boric acid powder of Comparative Example 3, the addition was made uniformly in the blending ratio shown in Table 3. By mixing, the fast-curing admixture of Comparative Example 4 was obtained.
(比較例5)
比較例3のホウ酸粉末のかわりにリンゴ酸粉末(試薬、関東化学(株)製)を用いた以外は、比較例3と同様にして、表3に示す配合割合で添加して、均一に混合することにより、比較例5の速硬性混和材とした。
(Comparative Example 5)
In the same manner as in Comparative Example 3 except that malic acid powder (reagent, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was used instead of the boric acid powder of Comparative Example 3, it was added uniformly at the blending ratio shown in Table 3. By mixing, the fast-curing admixture of Comparative Example 5 was obtained.
(比較例6)
比較例3のホウ酸粉末のかわりにフミン酸粉末(試薬、和光純薬工業(株)製)を用いた以外は、比較例3と同様にして、表3に示す配合割合で添加して、均一に混合することにより、比較例5の速硬性混和材とした。
(Comparative Example 6)
In the same manner as in Comparative Example 3 except that humic acid powder (reagent, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of the boric acid powder of Comparative Example 3, the powder was added in the blending ratio shown in Table 3. By uniformly mixing, the fast-curing admixture of Comparative Example 5 was obtained.
(比較例7〜比較例10)
水処理していない上記C12A7系カルシウムアルミネート材粉末に対する散水(噴霧)量を表3に示す割合で変化させて得られた水処理C12A7系カルシウムアルミネート材粉末を用い、添加配合する上記ホウ酸粉末の添加配合量を表3に示す割合で変化させた以外は、実施例1と同様にして、比較例7〜10の速硬性混和材を得た。
(Comparative Example 7 to Comparative Example 10)
The boric acid added and blended using the water-treated C12A7-based calcium aluminate powder obtained by changing the amount of watering (spraying) with respect to the water-treated C12A7-based calcium aluminate powder at the ratio shown in Table 3. The fast-curing admixtures of Comparative Examples 7 to 10 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of the powder added was changed at the ratio shown in Table 3.
(比較例11〜13)
実施例2において、ホウ酸粉末の代わりに、クエン酸粉末、リンゴ酸粉末、フミン酸粉末をそれぞれ用いた以外は、実施例2と同様にして、比較例11〜13の速硬性混和材を得た。
(Comparative Examples 11 to 13)
The fast-curing admixtures of Comparative Examples 11 to 13 were obtained in the same manner as in Example 2 except that citric acid powder, malic acid powder, and humic acid powder were used instead of boric acid powder in Example 2. It was.
2)モルタルの調製
早強セメント(HC:住友大阪セメント株式会社製)と上記実施例1〜5及び比較例1〜13で得られた各速硬性混和材粉末とを質量比で1:2の割合で混合し、早強セメントと速硬性混和材の合量100質量部に対して下記水溶液を35質量部の割合で、また分散剤(マイティ 150、花王株式会社製)を3質量部の割合で、更に消泡剤(アデカネート B211F、株式会社アデカ製)を0.05質量部配合して均一混合して、各モルタルを調製した。
2) Preparation of mortar The mass ratio of early-strength cement (HC: manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.) and the fast-hardening admixture powders obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 13 was 1: 2. Mix at a ratio of 35 parts by mass of the following aqueous solution and 3 parts by mass of a dispersant (Mighty 150, manufactured by Kao Co., Ltd.) with respect to 100 parts by mass of the total amount of the early-strength cement and the quick-hardening admixture. Then, 0.05 parts by mass of an antifoaming agent (Adecanate B211F, manufactured by Adeca Co., Ltd.) was further mixed and uniformly mixed to prepare each mortar.
なお、上記水溶液は、予め、酒石酸(試薬、和光純薬工業(株)製)とグルコン酸ナトリウム(試薬、キシダ化学株式会社製)とを溶解させた水溶液である。これらの酒石酸及びグルコン酸ナトリウムの含有割合は、上記早強セメント及び速硬性混和材の合量100質量部に対して、それぞれ0.3質量部添加されているものである。 The aqueous solution is an aqueous solution in which tartaric acid (reagent, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and sodium gluconate (reagent, manufactured by Kishida Chemical Industries, Ltd.) are previously dissolved. The content ratio of these tartaric acid and sodium gluconate is added by 0.3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the early-strength cement and the quick-hardening admixture.
3)試験例
(試験例1)可使時間
上記で得られた各モルタルについて、JIR R 5201(セメントの物理試験方法)に準じて各モルタルの可使時間を測定した。
但し、終結針は直径1インチ高さ2インチの円錐形針を用い、侵入深さが1.5mmになったときの時間を可使時間とした。
その結果を表3に示す。
3) Test Example (Test Example 1) Potability Time For each mortar obtained above, the potability time of each mortar was measured according to JIR R 5201 (physical test method for cement).
However, a conical needle having a diameter of 1 inch and a height of 2 inches was used as the closing needle, and the time when the penetration depth became 1.5 mm was defined as the pot life.
The results are shown in Table 3.
(試験例2)早期(3時間)強度
得られた各モルタルについて、20℃での3時間強度(早期強度)を、旧JIS R 5201に準じて測定した。
その結果を表3に示す。
(Test Example 2) Early (3 hours) strength For each of the obtained mortars, the 3-hour strength (early strength) at 20 ° C. was measured according to the old JIS R 5201.
The results are shown in Table 3.
上記試験結果より、実施例のセメント用速硬性混和材を用いたモルタルは、可使時間が50分以上で且つ3時間強度が18N/mm2以上の物性を有し、十分な作業時間を確保することができ、施工性に優れることがわかるとともに、早期強度発現性にも優れるものであることがわかる。 From the above test results, the mortar using the quick-hardening admixture for cement of the example has a physical property of a pot life of 50 minutes or more and a strength of 18 N / mm 2 or more for 3 hours, and secures a sufficient working time. It can be seen that the workability is excellent, and the early strength development is also excellent.
一方、比較例2の場合には、比較例1の場合より可使時間が少し長くなっているが十分な可使時間ではなく、また、比較例3〜6の水処理していないC12A7系材料を用いた場合には、種々の遅延剤を添加配合した場合であっても十分な可使時間を有することができない。 On the other hand, in the case of Comparative Example 2, the pot life is slightly longer than that in Comparative Example 1, but the pot life is not sufficient, and the C12A7-based material not treated with water in Comparative Examples 3 to 6 is used. When is used, it is not possible to have a sufficient pot life even when various retarders are added and blended.
また、C12A7系カルシウムアルミネート材粉末に対する水処理量が本発明の範囲外である比較例7及び8の場合にも、十分な可使時間を有することができず、また、ホウ酸の配合量が本発明の範囲外である比較例9及び10の場合にはそれぞれ、可使時間が十分に確保することができず(比較例9)、早期強度発現性に劣る(比較例10)がわかる。
比較例11〜13のホウ酸のかわりにクエン酸、リンゴ酸やフミン酸を用いたものは、可使時間も十分ではなく、更に早期強度発現性も劣ることがわかる。
Further, also in the cases of Comparative Examples 7 and 8 in which the amount of water treated with respect to the C12A7 calcium aluminate material powder is outside the range of the present invention, it is not possible to have a sufficient pot life, and the amount of boric acid blended. However, in the cases of Comparative Examples 9 and 10 which are outside the scope of the present invention, it can be seen that the pot life cannot be sufficiently secured (Comparative Example 9) and the early strength development is inferior (Comparative Example 10). ..
It can be seen that those using citric acid, malic acid or humic acid instead of boric acid in Comparative Examples 11 to 13 do not have a sufficient pot life and are also inferior in early strength development.
本発明のセメント用速硬性混和材を任意のセメントに添加することで、十分な可視時間を確保することができるとともに、早期強度を発現することができ、トンネルや地下空間の建設工事や土木工事、止水工事、壁面等への吹き付け工事、緊急性を有する道路等の補修工事等、また土壌改良材として、所定のハンドリングタイムを確保しつつ、可使時間経過後には速やかに強度発現することが要求される作業箇所へ有用に適用することが可能となる。
By adding the quick-hardening admixture for cement of the present invention to any cement, sufficient visible time can be secured and early strength can be developed, and construction work and civil engineering work of tunnels and underground spaces can be realized. , Water stoppage work, spraying work on walls, etc., repair work on urgent roads, etc., and as a soil conditioner, while ensuring a predetermined handling time, the strength should be developed promptly after the pot life has elapsed. Can be usefully applied to the required work area.
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