(57)【要約】【課題】  モルタルやコンクリートに使用した際に材料分離を殆ど起すことなく長い可使時間の確保が可能で、可使時間経過後は優れた急硬性を示し、初期〜長期に渡って高い強度を安定して発現できる急硬性のセメント組成物。【解決手段】  硫酸カルシウム、カルシウムアルミネート、ポルトランドセメント及び凝結遅延剤を含有し、硫酸カルシウムのＢＥＴ比表面積（Ｉ）とカルシウムアルミネートのＢＥＴ比表面積（ＩＩ）の比（Ｉ／ＩＩ）が０．８〜２．０であることを特徴とする急硬性セメント組成物。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸カルシウム、カルシウムアルミネート、ポルトランドセメント及び凝結遅延剤を含有し、硫酸カルシウムのＢＥＴ比表面積（Ｉ）とカルシウムアルミネートのＢＥＴ比表面積（ＩＩ）の比（Ｉ／ＩＩ）が０．８〜２．０であることを特徴とする急硬性セメント組成物。
【請求項２】
硫酸カルシウムが無水石膏である請求項１記載の急硬性セメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、急硬性を有するセメント組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートやモルタル系建造物の緊急工事などでは、短時間で硬化させるために急硬性のセメントを使用することが多い。急硬性セメントの急硬成分は、１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2、４ＣａＯ・３Ａｌ2Ｏ3・ＳＯ3、３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3などのカルシウムアルミネートが良く知られている。（例えば特許文献１参照。）カルシウムアルミネートは、硬化促進及び短時間強度の発現性を高める作用がある反面、急速な水和反応を起こすことから水を加えた後の可使時間（施工に適した状態に留まることができる時間）の確保が容易でないため、施工作業上の制約があった。
【０００３】
可使時間を確保する方策として、例えばグルコン酸やグルコン酸塩などの凝結遅延剤を併用すれば、練混ぜ後のモルタルやコンクリートに長い可使時間を確保できることが知られている。（例えば特許文献２参照。）遅延剤を増加させるに従い可使時間もより長く確保できるが、一方で遅延剤の増加に伴って材料分離が生じ易くなる。材料分離が起ると性状面での安定性に欠き易く、例えば骨材や鉄筋の下にブリーディング水が溜り、耐久性の低下や凝結後の強度のバラツキが増大する。
【０００４】
【特許文献１】特公平０７−５７７０５号公報
【特許文献２】特開昭５０−１７４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、モルタルやコンクリートに使用した際に材料分離を殆ど起すことなく長い可使時間の確保が可能で、可使時間経過後は優れた急硬性を示し、初期〜長期に渡って高い強度を安定して発現できる急硬性のセメント組成物の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、前記課題解決のための検討を重ねた結果、カルシウムアルミネート、硫酸カルシウム、凝結遅延剤及びポルトランドセメントを主要成分とするセメント組成物が急硬性を有するにも拘わらず可使時間を長く確保することができると共に、遅延剤含有量を高めた時に顕著になるモルタルやコンクリートの材料分離を、カルシウムアルミネートと硫酸カルシウムのＢＥＴ比表面積を特定の関係にすることによって著しく抑制でき、初期〜長期に渡って高い強度を安定して発現させられたことから本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明は、硫酸カルシウム、カルシウムアルミネート、ポルトランドセメント及び凝結遅延剤を含有し、硫酸カルシウムのＢＥＴ比表面積（Ｉ）とカルシウムアルミネートのＢＥＴ比表面積（ＩＩ）の比（Ｉ／ＩＩ）が０．８〜２．０であることを特徴とする急硬性セメント組成物である。また、本発明は硫酸カルシウムが無水石膏である前記の急硬性セメント組成物である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の急硬性セメント組成物は高い急硬性を有すると共に、モルタルやコンクリート製造時の可使時間を材料分離を起こすことなく長く確保することが可能で、凝結後の性状安定性にも優れ、初期〜長期に渡って高い強度を安定して発現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の急硬性セメント組成物は、カルシウムアルミネートを急硬成分とするものである。ここで云うカルシウムアルミネートとはＣａＯとＡｌ2Ｏ3を主要化学成分とする化合物、固溶体、ガラス質若しくはこれらの何れか１種以上が混合した物の総称であり、本発明ではその何れかであって、水和活性を有するものなら特に制限されず。例えば、１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2、４ＣａＯ・３Ａｌ2Ｏ3・ＳＯ3などを挙げることができる他、アルミナセメントであっても良い。
【００１０】
本発明の急硬性セメント組成物は、カルシウムアルミネートの他に、硫酸カルシウムを含有する。硫酸カルシウムは水和反応の調整を行い易くし、また中長期での高い強度発現性を安定して付与する。更にモルタル・コンクリートの急速な硬化による収縮を抑制し、収縮ひび割れ発生を防ぐことができる。硫酸カルシウムの含有量は、カルシウムアルミネート（被覆部を含む）１００重量部に対し１０〜３００重量部にするのが好ましい。１０重量部未満では含有効果が殆ど得られず、また３００重量部を超えると過度の膨張が起こり、膨張亀裂を生じることがある。また、本発明では硫酸カルシウムとして、無水石膏、半水石膏、二水石膏などの公知の石膏類が使用できるが、フレッシュコンクリートでの流動性が高く、コンクリートのワーカビリティの確保が容易であることから無水石膏の使用が好ましい。より好ましくは、本急硬性セメント組成物に含有される硫酸カルシウムのうち約５０〜１００重量％を無水石膏、残部を半水石膏又は二水石膏とする。
【００１１】
本発明の急硬性セメント組成物は、カルシウムアルミネートと硫酸カルシウムと共にポルトランドセメントを含有する。ポルトランドセメントは、普通ポルトランドセメントを始め、何れのものでも使用できる。本急硬性セメント組成物中のポルトランドセメントの含有量は、カルシウムアルミネート１００重量部に対し、１００〜８００重量部が望ましい。ポルトランドセメント１００重量部未満では長期の強度発現性が低下し、また８００重量部を超えると速硬性が低下する可能性がある。
【００１２】
本発明の急硬性セメント組成物は、更に凝結遅延剤を含有する。凝結遅延剤はカルシウムアルミネートによる瞬結化を抑制し、モルタル・コンクリート製造時の可使時間の確保が可能となる。凝結遅延剤は、セメントに使用できるものなら特に限定されず、例えばグルコン酸、グルコン酸塩、酒石酸、酒石酸塩、クエン酸、クエン酸塩、ヘプトン酸、ヘプトン酸塩等が使用できる。推奨される凝結遅延剤含有量は、カルシウムアルミネート１００重量部に対し、０．２〜５．０重量部とする。凝結遅延剤が０．２重量部未満では含有効果が殆ど得られず、また５．０重量部を超えると可使時間経過後の急硬性が失われる可能性が生じるため好ましくない。
【００１３】
本発明の急硬性セメント組成物は、本発明の効果を喪失しない限り前記以外の他の成分も含有することができ、このような成分として、例えば炭酸リチウム等のアルカリ金属炭酸塩、シリカフューム等のポゾラン反応性物質、膨張材、減水剤、収縮低減剤、顔料等が挙げられる。このうちアルカリ金属炭酸塩を含有すると、およそ２時間〜２４時間の短時間強度を高く発現できるので特に好ましい。
【００１４】
本発明の急硬性セメント組成物は、含有する硫酸カルシウムとカルシウムアルミネートのＢＥＴ比表面積が、硫酸カルシウムのＢＥＴ比表面積（Ｉ）とカルシウムアルミネートのＢＥＴ比表面積（ＩＩ）の比（Ｉ／ＩＩ）で０．８〜２．０であることを必須とする。硫酸カルシウムのＢＥＴ比表面積をカルシウムアルミネートのＢＥＴ比表面積の０．８倍以上にすると、注水後の硫酸カルシウムの溶解速度がカルシウムアルミネートの反応速度に比べ相対的に高くなって凝結遅延剤併用時のワーカビリティが向上し、ブリーディング水の発生が抑制される。また注水直後から暫くの間は、溶解した硫酸カルシウムによってカルシウムアルミネートの水和も抑制される可能性が高まる。このため、硫酸カルシウムとカルシウムアルミネートのＢＥＴ比表面積を当該比の関係にすることで可使時間の確保が一層容易となり、且つ材料分離を抑制することができる。硫酸カルシウムとカルシウムアルミネートのＢＥＴ比表面積の比（Ｉ／ＩＩ）が０．８未満ではブリーディングが増大し易くなり好ましくない。また、硫酸カルシウムとカルシウムアルミネートのＢＥＴ比表面積の比（Ｉ／ＩＩ）が２．０を超えてもそれ以上分離抵抗性が向上することは殆どない。
【００１５】
本発明の急硬性セメント組成物をモルタル、コンクリート、セメントペースト等の製造に使用する際は、概ねセメントと同様に扱うことができる。例えば、コンクリートを製造する場合、本急硬性セメント組成物に骨材、更に必要に応じてコンクリート用混和剤などを加え、通常行われているような水セメント重量比を適用した量の水を加えて混合すれば良い。
【実施例】
【００１６】
以下、実施例により本発明を具体的に詳しく説明する。
【００１７】
［使用材料］
次のＡ〜Ｌで略記の材料を使用した。尚、ＢＥＴ比表面積の調整は該当材料を粉砕・分級して行い、ＢＥＴ比表面積の値は、商品名「フローソーブＩＩ２３００」（島津製作所株式会社製）により測定した。
Ａ；ＢＥＴ比表面積１．９３ｍ2／ｇに調整したアルミナセメント（太平洋マテリアル株式会社製）
Ｂ；ＢＥＴ比表面積１．２４ｍ2／ｇに調整したアルミナセメント（太平洋マテリアル株式会社製）
Ｃ；ＢＥＴ比表面積１．７２ｍ2／ｇに調整した混合石膏（重量で、無水石膏：半水石膏＝４：１となるよう混合した石膏）
Ｄ；ＢＥＴ比表面積１．７５ｍ2／ｇに調整した混合石膏（重量で、無水石膏：ニ水石膏＝４：１となるよう混合した石膏）
Ｅ；ＢＥＴ比表面積１．２０ｍ2／ｇに調整した無水石膏
Ｆ；ＢＥＴ比表面積１．８５ｍ2／ｇに調整した無水石膏
Ｇ；ＢＥＴ比表面積０．８９ｍ2／ｇに調整した無水石膏
Ｈ；ブレーン比表面積３３４０ｃｍ2／ｇの普通ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）
Ｉ；クエン酸（市販試薬）
Ｊ；グルコン酸（市販試薬）
Ｋ；炭酸リチウム（市販試薬）
Ｌ；細骨材（比重２．６９の小倉南区産砕砂と比重２．５９の壱岐郡郷ノ浦沖合砕砂の重量比３：７の混合砕砂）
【００１８】
［セメント組成物とこれを用いたモルタルの作製］
前記Ａ〜Ｋから選定した材料を表１に記すセメント組成物の配合となるようホバートミキサーに投入し、更に細骨材Ｌと水を表１に記す量となるよう加え、２０℃の温度下で約２分間混練を行い、モルタルの混練物を作製した。尚、表１には硫酸カルシウムとカルシウムアルミネートのＢＥＴ比表面積の比（石膏／アルミナセメント）も併せて記す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
［諸特性の試験］
混練物を混練後直ちに内径１００ｍｍ、深さ２００ｍｍの円筒形容器に充填し、ＪＩＳ  Ａ  １１２３の方法に準じ、混練後３０分時点までの充填物表面に生じたブリーディング水の重量を測定することで材料分離性を評価した。また、同様の混練物を、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１の試験方法に準じた２０℃でのモルタルの凝結試験に供し、凝結始発時間を測定して可使時間の指標とした。更に、同様の混練物から４×４×１６ｃｍのモルタル試験体を作製し、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１の方法に準じ、材齢３時間、２４時間、７日及び２８日での圧縮強度を測定した。以上の結果を表２に表す。
【００２１】
【表２】
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【００２２】
表２から、本発明の急硬性セメント組成物を使用したモルタルは、長い可使時間を有するものの、材料分離は見られず、また早期〜中長期に至るまで高い強度発現性が安定して得られた。一方、本発明外の急硬性セメント組成物を使用したモルタルは、可使時間が長くなるほどブリーディング水の発生が顕著に見られ、材料分離が進むことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の急硬性セメント組成物は、とりわけ短時間で施工が完結でき、また短時間で実用的な機能発現が得られることを必要とする補修や早期構築用のモルタル・コンクリートへの使用に適している。