(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４Ａ族元素の溶解性化合物を含有してなり、凝結遅延剤を併用しないことを特徴とする凝結促進剤。
【請求項２】
４Ａ族元素が、チタニウム又はジルコニウムであることを特徴とする請求項１記載の凝結促進剤。
【請求項３】
４Ａ族元素が、４価であることを特徴とする請求項１又は２記載の凝結促進剤。
【請求項４】
セメントと、請求項１〜３のうちの一項記載の凝結促進剤とを含有してなるセメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、土木・建築分野において使用される凝結促進剤及びセメント組成物に関する。
なお、本発明における(部)や(％)は特に規定しない限り質量基準で示す。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
これまでにセメント・コンクリートの凝結を促進するセメント混和材である凝結促進剤は数多く提案されている。
その代表例としては、ケイ酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、及びアルミン酸ナトリウムなどのアルカリ金属化合物系が挙げられる（特開昭５９−１６４６５９号公報、米国特許第１８４４６６３号等）。
しかしながら、アルカリ金属はコンクリート中の骨材と反応して膨潤性のアルカリシリケートゲルを生成し、コンクリート構造物の早期劣化を招くために有害であるという課題があった。
【０００３】
このような背景を受けて、最近では、効果の大きいアルカリフリーの凝結促進剤の開発が待たれている。
従来、アルカリフリーの凝結促進剤としては、硫酸アルミニウムなどが挙げられている（特開昭５２−１４１８３７号公報、特開平０８−０４８５５３号公報等）。
しかしながら、硫酸アルミニウムは凝結促進効果がアルカリ金属化合物系と比較して著しく劣るという課題があった。
【０００４】
本発明者は、アルカリフリーでありながら、硫酸アルミニウムよりも凝結促進効果に優れる凝結促進剤を見出すために種々検討した結果、特定の凝結促進剤を使用することにより、前記課題を解決できることを知見し、本発明を完成するに至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、４Ａ族元素の溶解性化合物を含有してなり、凝結遅延剤を併用しないことを特徴とする凝結促進剤であり、４Ａ族元素が、チタニウム又はジルコニウムである該凝結促進剤であり、４Ａ族元素が、４価である該凝結促進剤であり、セメントと、該凝結促進剤とを含有してなるセメント組成物である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【０００７】
本発明で使用する４Ａ族元素の溶解性化合物とは、チタニウム、ジルコニウム、及びハフニウムなどの溶解性化合物が挙げられ、固形物でも液状でも使用可能である。
その具体例としては、硫酸チタニウム、塩化チタニウム、臭化チタニウム、ヨウ化チタニウム、及びホウ酸チタニウムなどのチタニウム化合物、硫酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、フッ化ジルコニウム、臭化ジルコニウム、ヨウ化ジルコニウム、及び二塩化酸化ジルコニウムなどのジルコニウム化合物、並びに、二塩化酸化ハフニウムやフッ化ハフニウムなどのハフニウム化合物等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
一方、４Ａ族元素の化合物であっても、二酸化チタニウムや二酸化ジルコニウムなどの酸化物、窒化チタニウムや窒化ジルコニウムなどの窒化物、あるいは、炭化チタニウムや炭化ジルコニウムなどの炭化物に代表される不溶性化合物では、凝結促進効果は得られない。
４Ａ族元素は、主に、３価と４価の化合物を形成するが、凝結促進効果が優れることから、４価の化合物が好ましい。
その具体例としては、４価の硫酸チタニウム、４価の塩化チタニウム、４価の硫酸ジルコニウム、及び４価の塩化ジルコニウムなどが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上を使用することが好ましく、入手のしやすさから、また、塩素を含まず、鉄筋コンクリートへの利用も可能であるなどの利点があることから、４価の硫酸チタニウムを使用することがより好ましい。
４価の硫酸チタニウムには、一般に、ＴｉＯＳＯ４・ｎＨ２Ｏで表され、硫酸チタニルとも呼ばれる白色結晶の化合物や、Ｔｉ（ＳＯ４）２・ｎＨ２Ｏで表され、単に硫酸チタンとも呼ばれる化合物等がある。
工業製品としての一般的な硫酸チタニウムは結晶質であって、その組成は、例えば、ＴｉＯ２分が２５〜３５％、全Ｈ２ＳＯ４分が４７〜５３％、付着硫酸が約１０％、付着水分が約１０％である。
【０００８】
本発明の凝結促進剤（以下、セメント混和材という）の使用量は、通常、セメントとセメント混和材からなるセメント組成物100部中、固形分換算で0.5〜10部が好ましく、１〜５部がより好ましい。0.5部未満では凝結促進効果が充分でなく、10部を超えて使用してもさらなる効果の増進が期待できない。
【０００９】
ここでセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、並びに、石灰石粉末等を混合したフィラーセメントなどがある。
【００１０】
本発明では、本発明のセメント混和材の他に、従来より知られる凝結促進剤、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、高分子エマルジョン、セメント膨張材、セメント急硬材、ベントナイトなどの粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体等のうちの一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。
【００１１】
本発明では、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめその一部、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
【００１２】
混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及びナウタミキサなどが挙げられる。
【００１３】
【実施例】
以下、実験例により本発明を詳細に説明する。
【００１４】
実験例１
各種のセメント混和材を用いて凝結試験をモルタルにより実施した。
セメント組成物１００部中、セメント混和材を固形物換算で３部使用し、水／セメント組成物比５０％、セメント組成物／砂比＝１／３のモルタルを調製した。
このモルタルを用いて、凝結時間を測定した。結果を表１に示す。
なお、比較のため、セメント混和材として、硫酸アルミニウム、塩化カルシウム、及び二酸化チタンを使用して同様の実験を行った。結果を表１に併記する。
【００１５】
＜使用材料＞
セメント混和材イ：硫酸チタニル、ＴｉＯＳＯ４、市販品
セメント混和材ロ：硫酸チタニウム、Ｔｉ（ＳＯ４）２換算で２５％水溶液、試薬１級
セメント混和材ハ：四塩化チタニウム、試薬１級
セメント混和材ニ：三塩化チタニウム、試薬１級
セメント混和材ホ：硫酸ジルコニウム４水和物、Ｚｒ（ＳＯ４）２・４Ｈ２Ｏ、試薬１級
セメント混和材ヘ：四塩化ジルコニウム、試薬１級
セメント混和材ト：二塩化酸化ジルコニウム８水和物、試薬１級
セメント混和材チ：三塩化ジルコニウム、試薬１級
セメント混和材リ：セメント混和材イ５０部とセメント混和材ロ５０部の混合物
セメント混和材ヌ：セメント混和材イ５０部とセメント混和材ホ５０部の混合物
セメント混和材ル：硫酸アルミニウム１８水和物、市販品
セメント混和材ヲ：塩化カルシウム、市販品
セメント混和材ワ：二酸化チタン、市販品
セメント  ：電気化学工業社製、普通ポルトランドセメント
砂        ：ＪＩＳ標準砂、ＩＳＯ  ６７９準拠
【００１６】
＜測定方法＞
凝結時間  ：ＡＳＴＭ  Ｃ  ４０３に準じてプロクター貫入抵抗値を測定し、プロクター貫入抵抗値が５００ｐｓｉに達した時間
【００１７】
【表１】
0003633876.tif 000002
【００１８】
実験例２
セメント組成物１００部中、表２に示す量のセメント混和材リを使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００１９】
【表２】
0003633876.tif 000003
【００２０】
【発明の効果】
本発明のセメント混和材はアルカリフリーであり、従来のアルカリフリーの凝結促進剤と比較して、凝結促進効果に優れるなどの効果を奏する。