(57)【要約】      （修正有）【課題】吹付けコンクリート作業のためにセメントに添加されて付着力を向上させ迅速な硬化で強度発現を加速化させる粉末型のセメント鉱物系急結剤とその製造方法を提供する。【解決手段】セメント鉱物系急結剤は生石灰とボーキサイトとアルミナ副産物を混合して溶融炉にて溶融した後、ロータリクーラに引入れる溶融物に圧縮空気及び水と共に噴射して急冷する水冷却工程を介して乾燥した後、粉砕工程を行って製造されたカルシウムアルミネート粉末と、炭酸ナトリウムと、無水石膏と、消石灰と、アルミン酸ナトリウムとの混合物で構成される。【選択図】図１
2013014495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吹付けコンクリート作業のためにコンクリート混合物に添加されて付着力を向上し、迅速な硬化で強度発現を加速化させる粉末型のセメント鉱物系急結剤であって、
前記セメント鉱物系急結剤が、主原料のカルシウムアルミネート粉末５０〜７０重量％と、添加剤の炭酸ナトリウム１０〜２５重量％と無水石膏１〜２０重量％と消石灰５〜１５重量％とアルミン酸ナトリウム１〜１０重量％との混合物とで構成され、 
前記カルシウムアルミネート粉末が、酸化カルシウムを９０％以上含有した生石灰４５〜６０重量％とアルミナ質原料４５〜６０重量％を混合して溶融炉にて溶融する溶融工程を行ってクーラに引入られる溶融物に、水を圧縮空気と共に噴射して急冷する水冷却工程を介して乾燥された液体構造の個体である非晶質のカルシウムアルミネートを、粉砕工程を行って粉末に製造されるものであり、
前記アルミナ質原料が、酸化アルミニウムを８０％以上含有したボーキサイト、または、酸化アルミニウムを８０％以上含有したアルミナ副産物である
ことを特徴とする水冷法で製造する非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤。
【請求項２】
前記セメント鉱物系急結剤の化学成分が、
Ａｌ２Ｏ３  ３０±３％、ＣａＯ  ３８±４％、Ｎａ２Ｏ  １４％以下、ＳＯ３  １５％以下及びその他の成分である
請求項１に記載の水冷法で製造する非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤。
【請求項３】
前記溶融工程が、電気炉内にて行われて炉内の温度が１５００〜１７００℃の維持であり、
前記水冷却工程に用いる圧縮空気の圧力が、３〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２であり、水の噴射量が、溶融物１ｔｏｎ／ｈｒ当り６０〜３００ｋｇ／ｈｒであり、
前記水冷却工程が、ロータリクーラを用いて溶融工程を行った溶融物に水と共に高圧空気を噴射して直径１０ｍｍ以下の小さい粒子になるように冷却速度を速く行い、粒子が有している余熱で完全乾燥されるように行ってガラス状の１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３ビードに仕上げて完全な非晶質状態になるようにする工程である
請求項１に記載の水冷法で製造する非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤。
【請求項４】
前記ボーキサイトが、粗粉砕工程を通じて粒度が２６．５ｍｍより大きい粒子が１０％以下で５ｍｍより小さい粒子が１０％以内の粒度分布であり、水分含量が０．５％以上である場合には水分除去のために１００〜１５０℃で一定滞留時間に乾燥工程を行った製品である
請求項１に記載の水冷法で製造する非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤。
【請求項５】
前記カルシウムアルミネート粉末製造のための粉砕工程が、カルシウムアルミネートの粗粉砕工程と、ボールミールを用いて微粉に製造するカルシウムアルミネートの微粉砕工程で構成され、
前記カルシウムアルミネートの粗粉砕工程が、ジョークラッシャーで行って１０ｍｍより大きい粒子が２０％未満であり、
前記カルシウムアルミネート微粉際工程が、粉末度が非表面積６５００±２００ｃｍ２／ｇになるようにする粉砕である
請求項１に記載の水冷法で製造する非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤。
【請求項６】
前記カルシウムアルミネート粉末の成分が、ＣａＯ  ４６．５±２．０％、Ａｌ２Ｏ３  ４２．０％以上、  ＳｉＯ２  ５．０％以下である
請求項１に記載の水冷法で製造する非晶質カルシウム成美ネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤。
【請求項７】
吹付けコンクリート作業のためにコンクリート混合物に添加されて付着力を向上し、迅速な硬化で強度発現を加速化させる粉末型のセメント鉱物系急結剤の製造方法であって、
前記セメント鉱物系急結剤の製造方法が、主原料のカルシウムアルミネート製造工程であるＡ工程と、主原料及び添加剤としてセメント鉱物系急結剤を製造する急結剤製造工程であるＢ工程とで構成され、
前記Ａ工程が、
生石灰、ボーキサイト及びアルミナ副産物の原料を仕上げ、成分及び強熱減量を検査する原料検査工程であるＡ−１工程と、
前記ボーキサイトを一定サイズに粗粉砕するボーキサイト粗粉砕工程であるＡ−２工程と、
粗粉砕のボーキサイトを乾燥するボーキサイト乾燥工程であるＡ−３工程と、
乾燥のボーキサイトと原料検査済みの生石灰とアルミナ副産物を貯蔵槽に貯蔵する仕掛品貯蔵工程であるＡ−４工程と、
貯蔵の生石灰、ボーキサイト及びアルミナ副産物を一定比率に計量する計量工程であるＡ−５工程と、
計量の原料を混合する混合工程であるＡ−６工程と、
前記Ａ−６工程を行った混合品を貯蔵する混合品貯蔵工程であるＡ−７工程と、
前記混合品を投入して電気炉にて１５００〜１７００℃に溶融する溶融工程であるＡ−８工程と、
前記溶融工程を行ってロータリクーラに引入られる溶融物に圧縮空気及び水と共に噴射して急冷する水冷却工程であるＡ−９工程と、
前記Ａ−９工程を行って出たカルシウムアルミネートクリンカーの成分を検査する中間検査工程であるＡ−１０工程と、
カルシウムアルミネートクリンカーを１０ｍｍ以上の粒度が２０％以下になるように粗粉砕するクリンカー粗粉砕工程であるＡ−１１工程と、
粗粉砕のカルシウムアルミネートを選別する選別工程であるＡ−１２工程と、
前記Ａ−１２工程を行って選別済みの粗粉砕カルシウムアルミネートを貯蔵する仕掛品貯蔵工程であるＡ−１３工程と、
貯蔵の粗粉砕カルシウムアルミネートを微粉砕するために連続的に計量する計量工程であるＡ−１４工程と、
計量の粗粉砕カルシウムアルミネートをボールミールに投入して微粉砕する微粉砕工程であるＡ−１５工程と、
微粉砕の製品を検査する中間検査工程であるＡ−１６工程と、
カルシウムアルミネート粉末を急結剤原料で梱包する梱包工程であるＡ−１７工程と、で構成され、
前記Ｂ工程が、
主原料のカルシウムアルミネートと、添加剤の炭酸ナトリウム、無水石膏、消石灰、アルミン酸ナトリウムを検査する原料引取検査工程であるＢ−１工程と、
主原料のカルシウムアルミネートと、添加剤の炭酸ナトリウム、無水石膏、消石灰及びアルミン酸ナトリウムを一定比率に計量する計量工程であるＢ−２工程と、
計量の主原料と添加剤を混合する混合工程であるＢ−３工程と、
Ｂ−３工程を行った製品を貯蔵する製品貯蔵工程であるＢ−４工程と、
製品検査を行う製品検査工程であるＢ−５工程と、
紙袋やトン袋で梱包する梱包工程であるＢ−６工程と、で構成される
ことを特徴とする水冷法で製造する非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いるセメント急結剤の製造方法。
【請求項８】
前記水冷却工程に用いる圧縮空気の圧力が、３〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２であり、水の噴射量は溶融物１ｔｏｎ／ｈｒ当り６０〜３００ｋｇ／ｈｒであり、
前記Ａ−９工程が、ロータリクーラを用いて溶融工程を行った溶融物に水と共に高圧空気を噴射して直径１０ｍｍ以下の小さい粒子になるように行ってガラス状の１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３ビードに仕上げて完全な非晶質状態になるようにする工程である
請求項７に記載の水冷法で製造する非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤の製造方法。
【請求項９】
前記Ａ−５工程における生石灰とアルミナ質原料の混合比が、ＣａＯを９０％以上含有した生石灰４５〜６０重量％と、アルミナ質原料４５〜６０重量％で構成され、
前記アルミナ質原料が、Ａｌ２Ｏ３を８０％以上含有したボーキサイトまたはＡｌ２Ｏ３を８０％以上含有したアルミナ副産物であり、
前記カルシウムアルミネートの成分がＣａＯ  ４６．５±２．０％、Ａｌ２Ｏ３    ４２．０％以上、ＳｉＯ２  ５．０％以下になるように原料を計量し、 
前記Ａ−１５工程のカルシウムアルミネートの微粉際工程が、粉末度が非表面積６５００±２００ｃｍ２／ｇになるように粉砕する工程である
請求項７に記載の水冷法で製造する非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤の製造方法。
【請求項１０】
前記Ｂ−２工程におけるカルシウムアルミネートと、添加剤の炭酸ナトリウム、無水石膏、消石灰、アルミン酸ナトリウムの混合比率が、カルシウムアルミネート粉末５０〜７０重量％と、炭酸ナトリウム１０〜２５重量％と無水石膏１〜２０重量％と消石灰５〜１５重量％と、アルミン酸ナトリウム１〜１０重量％とで構成される
請求項７に記載の水冷法で製造する非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤の製造方法。
【請求項１１】
前記Ｂ−５工程の製品検査が、前記セメント鉱物系急結剤の化学成分が、Ａｌ２Ｏ３  ３０±３％、ＣａＯ  ３８±４％、Ｎａ２Ｏ  １４％以下、ＳＯ３  １５％以下であるか否かを検査する工程である
請求項７に記載の水冷法で製造する非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート急結剤、吹付けコンクリート作業のためにセメントに添加されて付着力を向上し迅速な硬化に強度発現を加速化する粉末型のセメント鉱物系急結剤と、その製造方法に関する。
詳しくは、前記セメント鉱物系急結剤は生石灰とボーキサイト（Ｂａｕｘｉｔｅ）またはアルミナ副産物を混合して溶融炉にて溶融した後、ロータリクーラに引入れる溶融物に圧縮空気と水を共に噴射して急冷した後余熱で乾燥する水冷却工程及び粉砕工程を行って製造されるカルシウムアルミネート粉末と、炭酸ナトリウムと、無水石膏と、消石灰と、アルミン酸ナトリウムとの混合物で構成され、高温にて溶融状態の物質が瞬間的に冷却される際に、液体構造の個体になる非晶質鉱物を容易に製造するための水冷法で製造する非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル施工、ダム工事または地下構造物工事において、岩盤または地盤の亀裂を補強して崩壊を防止するための作業として吹付けコンクリートが採用されている。
前記吹付けコンクリートは、岩盤の亀裂や不規則な所に埋められて石軸における目地モルタルのような接合作用を行い、岩盤材の隙間からの出水を妨害するので節理充填材の逸脱を防止して、空気や水による風化を防止し、岩盤と吹付けコンクリート間の付着力と自体のせん断力は、落下する岩塊に対して相当な抵抗力を有する。
前記吹付けコンクリートは、コンクリートやモルタルがホースを通じて移動され任意表面上に高速の空気圧によって打設されることである。
細骨材、最大１９ｍｍ以下の粗骨材、セメント、水などを混合したものを吹付けコンクリートといい、吹付けコンクリートは乾式で混合されてノズルにて水が混合される乾式方式と、湿式で混合され移送されてホース端で圧縮空気が追加されて高速に噴射される湿式方式がある。
このような吹付けコンクリートは、施工現場の天井乃至壁面にレミコン、ポンプ及びノズルを介して噴射して速成に硬化する方式で用い、ここで速成硬化のための急結材が必ず使用される。
【０００３】
従来使用された急結材としては、以下のようなものがある。
最初に、無機塩系急結剤が挙げられる。これはアルミン酸ナトリウム粉末と炭酸ナトリウムを主材料とする急結剤であって、乾燥コンクリートと急結剤を混合した後、ノズルにて水と混錬して噴射する乾式施工方法にだけ適用され、急結性に優れるが高アルカリ性を示しており作業者の皮膚に火傷し環境汚染の原因になっており、２８日圧縮強度が元のコンクリートに比べて略２０〜３０％減少する長期強度低下の問題を有している。
【０００４】
第２に、水ガラス系の液状急結剤が挙げられる。これは、大型自動化設備を用いてレミコンを圧縮空気で移動してノズル部にて液体急結剤を混錬して噴射する湿式施工方法で広く採用されておるが、急結力が弱くレミコンに対して１０％以上の過量を使用しなければならなく、これによって長期強度が低く表しコンクリートが硬化された後にも水ガラス成分が浸出水に溶けて出すため環境を汚染する問題を有する。
【０００５】
具体的には、水ガラスは化学式がＮａ２ＯｎＳｉＯ２（ｎはモール比、ｎ＝０．５〜４）に表示するケイ酸ナトリウムであって、アルカリと接触するとＲ２ＯＳｉＯ２−Ｈ２Ｏのゲルが急速に生成されつつ水ガラスそのものがゲル化される特性がある。特に、セメントと反応すると水ガラス中に含まれている二酸化珪素（ＳｉＯ２）成分がセメントから溶解された水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）成分と反応して非晶質のカルシウムシリケート（Ｃａｌｃｉｕｍ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ）水化物を急激に生成し３次元的網状型のゲルを形成する。
この性質を用いて水ガラスは、地盤注入工法のセメント急結剤や吹付けコンクリート工法のコンクリート用の急結剤として広く採用されているが、この凝結効果はセメントの結晶性水化物による結合ではなくグルーのようなゲル状物質でセメント粒子を糊することと類似な形態であるためこれをグルー効果（Ｇｌｕｅ  ｅｆｆｅｃｔ）という。水ガラスとセメントとの反応は、初期に非常に速くゲル化される特性がある一方、セメント粒子をゲルが囲むため、セメント粒子の長期的水和作用を妨害して長期的には強度が激しく低下される現象が発生する。
【０００６】
水ガラス系急結剤を用いて硬化した硬化体は、また、長期的に収縮が非常に大きくて強度発現が微弱だけではなく、地下水に長期的に未水和の部分が取り離れて溶出される溶脱現象が発生して耐久性が低下される問題がある。これは長期的にセメント粒子が十分反応できず残存する部分が大量であるため未反応セメント粒子が溶解され、また水ガラスが過剰状態の部分はゲル状の水ガラスが大量に存在していて一部が地下水に溶解されることと説明することができる。
そして、乾燥状態や水分の吸収が速い地盤ではゲル化された水ガラスの水分が急速に蒸発されるか離脱しつつ柔らかなゲル状の物質が収縮されるが、結果的に全硬化体の影しい収縮が進行しつつ数多い亀裂が発生して硬化体としての機能を失うことになる。
【０００７】
第３に、アルミン酸ナトリウム系液状急結剤が挙げられる。これは、水ガラス系に比べて少量を使用することから長期強度特性に多少有利であるが高アルカリ性物質としてその毒性が強くて作業者の体に有害で環境に悪影響を及ぼす。
【０００８】
第４に、硫酸アルミニウム及び有機酸を主線分とするアルカリフリ系急結剤が挙げられる。これは、水化の際一般に液状の急結剤とは異なってエトリンガイト（ｅｔｔｒｉｎｇｉｔｅ）という水化鉱物が生成される原理によって長期的に強度低下が非常に少なく酸性であることから体に対する刺激性が少ないという長所があるが、初期凝結が遅くて初期強度が低くセメントの成分に敏感に影響を受けるという短所があり、コンクリートに対する適所添加量が非常に高いという問題がある。
【０００９】
第５に、カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤が挙げられる。セメント鉱物系急結剤は、水化の際エトリンガイトというセメントの凝結特性を発揮する水化鉱物を多量生成して凝結される特性によって凝結が速くて長期的水化を妨害しないため初期強度と長期強度及び耐久性に優れて、セメント系の鉱物であることから刺激性が非常に少なく作業環境に有利である特性がある。しかし、主原料であるカルシウムアルミネート鉱物は、結晶質よりは非晶質状態の方が急結特性に優れることと知られているが、ただ圧縮空気によって冷却する一般的な製造方法においては結晶質鉱物が多量生成され急結性が低下されこれによって吹付けコンクリート施工の際に急結剤の添加量が多くなり施工性が低下されるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述の問題を解決するため、生石灰とボーキサイト（Ｂａｕｘｉｔｅ）とアルミナ副産物を混合して溶融炉で溶融した後、ロータリクーラに引入れる溶融物に圧縮空気及び水と共に噴射して急冷及び余熱で乾燥する水冷却工程及び粉砕工程を行って製造されるカルシウムアルミネート粉末と、炭酸ナトリウムと、無水石膏と、消石灰と、アルミン酸ナトリウムの混合物で構成され、高温にて溶融状態の物質が瞬間的に冷却される際に、液体構造の個体になる非晶質鉱物を容易に製造するための水冷法で製造したカルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、吹付けコンクリート作業のためにコンクリート混合物に添加されて付着力を向上し、迅速な硬化で強度発現を加速化する粉末型のセメント鉱物系急結剤とその製造方法に関する。
前記セメント鉱物系急結剤は、主原料のカルシウムアルミネート粉末５０〜７０重量％と、添加剤の炭酸ナトリウム１０〜２５重量％と無水石膏１〜２０重量％と消石灰５〜１５重量％とアルミン酸ナトリウム１〜１０重量％との混合物から構成される。
前記カルシウムアルミネート粉末は、酸化カルシウム（ＣａＯ）を９０％以上を含有した生石灰４５〜６０重量％と、アルミナ質原料４５〜６０重量％を混合して溶融炉にて溶融する溶融工程を行ってクーラに引入られる溶融物に水を圧縮空気と共に噴射して急冷する水冷却工程を介して乾燥された液体構造の個体である非晶質のカルシウムアルミネート粉砕工程を行って粉末に製造され、前記セメント鉱物系急結剤は結晶の性質を有しておらず液体構造の個体であって非晶質物のカルシウムアルミネートが主成分として構成されている。
前記アルミナ質原料は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を８０％以上含有したボーキサイト（Ｂａｕｘｉｔｅ）または酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を８０％以上含有したアルミナ副産物である。
【００１２】
前記セメント鉱物系急結剤の化学成分は、Ａｌ２Ｏ３  ３０±３％、ＣａＯ  ３８±４％、Ｎａ２Ｏ  １４％以下、ＳＯ３  １５％以下及びその他の成分から構成してもよい。
前記溶融工程は、電気炉内で行われて炉内温度が１５００〜１７００℃を維持し、前記水冷却工程に用いる圧縮空気の圧力は３〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２で、水の噴射量は前記溶融物１ｔｏｎ／ｈｒ当り６０〜３００ｋｇ／ｈｒであり、前記水冷却工程はロータリクーラを使用して、溶融工程を行って溶融物に水と共に高圧空気を噴射して直径１０ｍｍ以下の小さい粒子に迅速に急冷されるようにして粒子が有している余熱で完全乾燥しＸＲＤ分析の際に結晶ピークが表れないより完全な非晶質状態の鉱物になるようにする工程としてもよい。
前記ボーキサイトは、粗粉砕工程を通じて粒度が２６．５ｍｍより大きい粒子が１０％以下で５ｍｍより小さい粒子が１０％以内の粒度分布でなければならなく、水分含量が０．５％以上である場合には水分除去のために１００〜１５０℃で一定滞留時間に乾燥工程を行った製品としてもよい。
前記カルシウムアルミネート粉末製造のための粉砕工程は、カルシウムアルミネート粗粉砕工程と、ボールミール（Ｂａｌｌ  Ｍｉｌｌ）を用い微粉に製造するカルシウムアルミネート微粉砕工程とで構成され、前記カルシウムアルミネートの粗粉砕工程はジョークラッシャー（Ｊａｗ  Ｃｒｕｓｈｅｒ）に行って１０ｍｍより大きい粒子が２０％未満でなければならなく、前記カルシウムアルミネート微粉際工程は粉末度が非表面積６５００±２００ｃｍ２／ｇになるように粉砕してもよい。
前記カルシウムアルミネート粉末の成分は、酸化カルシウム（ＣａＯ）  ４６．５±２．０％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）  ４２．０％以上、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）  ５．０％以下としてもよい。
【００１３】
セメント鉱物系急結剤の製造方法は、主原料のカルシウムアルミネート製造工程であるＡ工程と、主原料及び添加剤としてセメント鉱物系急結剤を製造する急結剤製造工程のＢ工程とで構成される。
前記Ａ工程は、生石灰、ボーキサイト及びアルミナ副産物の原料を仕上げ、成分及び強熱減量を検査する原料検査工程であるＡ−１工程と、前記ボーキサイトを一定サイズに粗粉砕するボーキサイト粗粉砕工程であるＡ−２工程と、粗粉砕のボーキサイトを乾燥するボーキサイト乾燥工程であるＡ−３工程と、乾燥のボーキサイトと原料検査済みの生石灰とアルミナ副産物を貯蔵槽に貯蔵する仕掛品貯蔵工程であるＡ−４工程と、貯蔵の生石灰、ボーキサイト及びアルミナ副産物を一定比率に計量する計量工程であるＡ−５工程と、計量の原料を混合する混合工程であるＡ−６工程と、前記Ａ−６工程を行った混合品を貯蔵する混合品貯蔵工程であるＡ−７工程と、前記混合品を投入して電気炉で１５００〜１７００℃に溶融する溶融工程であるＡ−８工程と、前記溶融工程を行ってロータリクーラに引入られる溶融物に圧縮空気及び水と共に噴射して急冷する水冷却工程であるＡ−９工程と、前記Ａ−９工程を行って仕上げたカルシウムアルミネートクリンカー（Ｃｌｉｎｋｅｒ）の成分を検査する中間検査工程であるＡ−１０工程と、カルシウムアルミネートクリンカーを１０ｍｍ以上の粒度が２０％以下になるように粗粉砕するクリンカー粗粉砕工程であるＡ−１１工程と、粗粉砕のカルシウムアルミネートを選別する選別工程であるＡ−１２工程と、前記Ａ−１２工程を行って選別済みの粗粉砕カルシウムアルミネートを貯蔵する仕掛品貯蔵工程であるＡ−１３工程と、貯蔵の粗粉砕アルミネートを微粉砕するために連続的に計量する計量工程であるＡ−１４工程と、計量の粗粉砕カルシウムアルミネートをボールミールに投入して微噴射する微粉砕工程であるＡ−１５工程と、微粉砕の製品を検査する中間検査工程であるＡ−１６工程と、カルシウムアルミネート粉末を急結剤原料として梱包する梱包工程であるＡ−１７工程と、で構成される。
【００１４】
前記Ｂ工程は、主原料のカルシウムアルミネートと、添加剤の炭酸ナトリウム、無水石膏、消石灰、アルミン酸ナトリウムを検査する原料の引取検査工程であるＢ−１工程と、主原料のカルシウムアルミネートと、添加剤の炭酸ナトリウム、無水石膏、消石灰、アルミン酸アトリウムを一定比率に計量する計量工程であるＢ−２工程と、計量の主原料と添加剤を混合する混合工程であるＢ−３工程と、Ｂ−３工程を行った製品を貯蔵する製品貯蔵工程であるＢ−４工程と、製品検査を行う製品検査工程であるＢ−５工程と、紙袋やトン袋で梱包する梱包工程であるＢ−６工程と、で構成される。
【００１５】
前記水冷却工程に用いる圧縮空気の圧力が、３〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２であり、水の噴射量は溶融物１ｔｏｎ／ｈｒ当り６０〜３００ｋｇ／ｈｒであり、前記Ａ−９工程が、ロータリクーラを用いて溶融工程を行った溶融物に水と共に高圧空気を噴射して直径１０ｍｍ以下の小さい粒子になるように行ってガラス状の１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３ビードに仕上げて完全な非晶質状態になるようにする工程であってもよい。
前記Ａ−５工程における生石灰とアルミナ質原料の混合比が、ＣａＯを９０％以上含有した生石灰４５〜６０重量％と、アルミナ質原料４５〜６０重量％で構成され、前記アルミナ質原料が、Ａｌ２Ｏ３を８０％以上含有したボーキサイトまたはＡｌ２Ｏ３を８０％以上含有したアルミナ副産物であり、前記カルシウムアルミネートの成分がＣａＯ  ４６．５±２．０％、Ａｌ２Ｏ３  ４２．０％以上、ＳｉＯ２  ５．０％以下になるように原料を計量し、前記Ａ−１５工程のカルシウムアルミネートの微粉際工程が、粉末度が非表面積６５００±２００ｃｍ２／ｇになるように粉砕する工程であってもよい。
前記Ｂ−２工程におけるカルシウムアルミネートと、添加剤の炭酸ナトリウム、無水石膏、消石灰、アルミン酸ナトリウムの混合比率が、カルシウムアルミネート粉末５０〜７０重量％と、炭酸ナトリウム１０〜２５重量％と無水石膏１〜２０重量％と消石灰５〜１５重量％と、アルミン酸ナトリウム１〜１０重量％とで構成されてもよい。
前記Ｂ−５工程の製品検査が、前記セメント鉱物系急結剤の化学成分が、Ａｌ２Ｏ３  ３０±３％、ＣａＯ  ３８±４％、Ｎａ２Ｏ  １４％以下、ＳＯ３  １５％以下であるか否かを検査する工程であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の水冷法で製造する非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤は、少量であっても迅速な急結性を発揮するので１〜２分内に初結状態になって１０内に終結状態になり、強度が発現され始めて早期強度を発言することによって吹付けコンクリート施工後の次期発破の際の衝撃にも既施工の吹付けコンクリート層が安定されのみならず、理想的にリバウンドを少なくすることができ、圧縮強度と撓み強度がセメント鉱物系を５％使用する時が水酸化系１２％とアルミネート系７％、アルカリフリ系１０％使用する時より高くて、アルミネート系の短所である長期強度低下やアルカリフリ系の短所である初期強度低下が生じる恐れがない。
また、加水分解過程なしに１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３が水、セメントと直接反応して針状結晶のエトリンガイト生成に急速に硬化して後期反応の時針状構造に空隙が維持されてセメント粒子と水の接触が維持されるため、未反応セメントが持続的に溶出、水化物を形成し長期強度が安定的に増進され、急結剤過多の時にも空隙維持で正常強度が発現されて施工安定性に非常に優れるのみならず、硬化体の溶出失言による水質汚染評価でアルカリフリ系急結剤より科学的酸素要求量及び生物化学的酸素要求量が著しく少なく、セメント鉱物であるので低刺激性で人体腐食なくて作業環境に有効であり、天井部の大型リバウンド発生がなく作業者の安全が確保されて早期強度発現によって次期発破の時の安全を確保できるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】水冷法で製造する非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤の製造工程図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態を説述する。以下は、発明を説明するための実施例であり、本発明の範囲を制限するためのものではなく、実施形態は、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。なお、本発明にかかる公知技術または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明確にする恐れがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。用語も、本発明においての機能を考慮して用いる用語であって、適宜可変である。
【００１９】
図１は、水冷法で製造した非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤の製造方法による工程図である。
本発明の水冷法で製造した非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤は、吹付けコンクリート作業のためにコンクリート混合物に添加されて付着力を向上し、迅速な硬化で強度発見を加速化する粉末型である。
【００２０】
前記セメント鉱物系急結剤は、主原料のカルシウムアルミネート粉末５０〜７０重量％と、添加剤の炭酸ナトリウム１０〜２５重量％と無水石膏１〜２０重量％と消石灰５〜１５重量％とアルミン酸ナトリウム１〜１０重量％との混合物から構成される。
前記カルシウムアルミネート粉末は、酸化カルシウム（ＣａＯ）を９０％以上含有した生石灰４５〜６０重量％と、アルミナ質原料４５〜６０重量％を混合して溶融炉にて溶融する溶融工程を行ってクーラに引入られる溶融物に水を圧縮空気とともに噴射して急冷する水冷却工程を介して乾燥された液体構造の個体である非晶質のカルシウムアルミネートを粉砕工程を行って粉末に製造され、前記アルミナ質原料は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を８０％以上含有したボーキサイト（Ｂａｕｘｉｔｅ）または酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を８０％以上含有したアルミナ副産物である。
前記セメント鉱物系急結剤は、結晶の性質を有していなくて液体構造と固定であって非晶質物質である。
【００２１】
前記生石灰の化学成分は、ＣａＯ９０．０％以上、ＳｉＯ２３．５％以下、ＭｇＯ２．０％以下、Ｆｅ２Ｏ３１．５％以下、強熱減量（Ｌｇ．Ｌｏｓｓ）３．０％以下であることが好ましい。
前記ボーキサイトは、Ａｌ２Ｏ３８０．０％以上、ＳｉＯ２９．０％以下、Ｆｅ２Ｏ３２．５％以下、ＴｉＯ２６．０以下、強熱減量０．７％以下であることが好ましい。
前記アルミナ副産物は、Ａｌ２Ｏ３８０．０％以上、ＳｉＯ２１０．０％以下、Ｎａ２Ｏ５．０％以下、強熱減量３．０％以下であることが好ましい。
前記ボーキサイトは、粗粉砕工程の際にジョークラッシャ（Ｊａｗ  Ｃｒｕｓｈｅｒ）を用いて２６．５ｍｍより大きい粒子が１０％以下で５ｍｍより小さい粒子が１０％以内の粒度分布でなければならなく、水分含量が０．５％以上である場合には水分除去のために１００〜１５０℃で一定滞留時間に乾燥工程を行った製品であることが好ましい。
【００２２】
前記カルシウムアルミネートの粉砕工程は、ボールミール（Ｂａｌｌ  Ｍｉｌｌ）の負荷低減と粉砕効率性の極大化のためのカルシウムアルミネートの粗粉砕工程と、ボールミールを用いて微粉に製造するカルシウムアルミネートの微粉砕工程とで構成される。
前記カルシウムアルミネートの粗粉砕工程は、ジョークラッシャー で行って１０ｍｍより大きい粒子が２０％未満でなければならなく、前記カルシウムアルミネート微粉際工程は粉末度が非表面積６５００±２００ｃｍ２／ｇになるように粉砕することが好ましい。
【００２３】
前記セメント鉱物系急結剤の主原料のカルシウムアルミネート粉末は、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３からなる物質であり、この物質は二成分のモール数比に従って３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３−１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３に及ぶ連続固溶体を構成し、Ｃａ（ＯＨ）２またはポルトランドセメントと混合しながら迅速にＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・１０Ｈ２Ｏ、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・８Ｈ２Ｏ、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・６Ｈ２Ｏなどの水化物を形成して急速に硬化する特性を有する。
カルシウムアルミネート鉱物そのものの急結性は、ＣａＯが大量である組成の３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３に近くと高くなるがポルトランドセメントに添加する場合、物性調節に難しいという問題があって結晶質よりは急冷された非晶質のほうが遥かに高い急結性を示す。
【００２４】
この実施形態においては、急結性を高めるために酸化カルシウム（ＣａＯ）を９０％以上含有した生石灰４５〜６０重量％と、アルミナ質原料４５〜６０重量％を混合し、前記アルミナ質原料は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を８０％以上含有したボーキサイトまたは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を８０％以上含有したアルミナ副産物である。
【００２５】
上述のように混合して前記カルシウムアルミネートの成分が酸化カルシウム（ＣａＯ）４６．５±２．０％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）４２．０％以上、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）５．０％以下になるように組み合わせて電気炉にて１５００〜１７００℃に溶融した後、ロータリクーラにて３〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で噴射する高圧空気流に前記溶融物１ｔｏｎ／ｈｒ当り６０〜３００ｋｇ／ｈｒの水を共に噴射して溶融物が１０ｍｍ以下のガラス状になるように製造された非晶質１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３ビードを非表面積が６５００±２００ｃｍ２／ｇになるように粉砕することが好ましい。
【００２６】
前記カルシウムアルミネート鉱物のうち最も優れた特性が発現するのは、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３の組成を有する鉱物である。前記カルシウムアルミネート鉱物の反応性は、微粉であるほど高くなり、急結剤として使用可能な程度の急結力を得るためには、非表面積が６５００±２００ｃｍ２／ｇになるよう粉砕しなければならない。
【００２７】
前記カルシウムアルミネートを５０重量％未満に用いるときには、初期の急結力が著しく低下され、物性補完のためにアルカリ性物質の配合量が相対的に増加されるため、刺激性が激しくなる問題があったことになり、８０重量％いじょうもちいるたきには、凝結が早すぎて噴射される前に硬化が始まってしまいリバウンド増加及び施工性能の低下を招く。
それで、前記カルシウムアルミネートは、５０〜７０重量％を用いることがよいことから前記セメント鉱物系急結剤は主原料のカルシウムアルミネート粉末５０〜７０重量％と、添加剤の炭酸ナトリウム１０〜２５重量％と無水石膏１〜２０重量％と消石灰５〜１５重量％とアルミン酸ナトリウム１〜１０重量％の混合物から構成されて前記セメント鉱物系急結剤の化学成分がＡｌ２Ｏ３  ３０±３％、ＣａＯ  ３８±４％、Ｎａ２Ｏ  １４％以下、ＳＯ３  １５％以下及びそのほかの成分から攻勢されることが好ましい。
セメント鉱物系急結剤の化学成分は、Ａｌ２Ｏ３  ３０±３％、ＣａＯ  ３８±４％、Ｎａ２Ｏ  １４％以下、ＳＯ３  １５％以下になるように混合比率を調整することが望ましい。
【００２８】
【表１】
2013014495.tif 000003
＊検査方法（条件）：チェック検査  ｎ＝１、ｃ＝０
＊検査規格：ＵＮＳ−Ｈ−１０３、ＵＮＳ−Ｆ−３０７
【００２９】
表１のカルシウムアルミネートの中間検査の管理日誌と同様に前記カルシウムアルミネート粉末は、Ａｌ２Ｏ３  ４２．０％以上、ＣａＯ  ４４．５〜４８．５％、ＳｉＯ２  ５．０％以下、Ｆｅ２Ｏ３  １．０％以下、Ｋ２Ｏ  ０．５％以下、Ｎａ２Ｏ  １．０％以下、ＴｉＯ２  ４．０％以下、粉末度６５００±２００ｃｍ２／ｇになるように管理しなければならない。
【００３０】
【表２】
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＊検査方法（条件）：チェック検査  ｎ＝１、ｃ＝０
＊検査規格：ＵＮＳ−Ｈ−１０３、ＵＮＳ−Ｈ−３１６、ＵＮＳ−Ｆ−４０６
【００３１】
表２のセメント鉱物系急結剤の製品検査の管理日誌と同様に前記セメント鉱物系急結剤は、Ａｌ3Ｏ３  ３０±３％、ＣａＯ  ３８±４％、Ｎａ２Ｏ  １４％以下、ＳＯ３  １５％以下、貫入抵抗値は１分２０ｋｇｆ／ｃｍ２、３分８０ｋｇｆ／ｃｍ２、５分１００ｋｇｆ／ｃｍ２になるように管理しなければならない。
【００３２】
前記添加剤を説明すると以下の通りである。
前記炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ3）は、後期硬化速度及び初期強度増進作用を果たし、吹付けコンクリートの偽凝結を緩和させて吹付けコンクリートの流動性をある程度確保することによって吹付けコンクリートの付着力を増進させる。
前記無水石膏は、後期硬化速度と圧縮強度を増進する効果を有する。石膏の成分の三酸化硫黄イオンは、初期水化の際にカルシウムアルミネート水化物と反応してエトリンガイトという針状結晶が生成する。これは時間と共に成長して水化
組織の結合をさらに強くする役割を果たす。石膏には、結晶水分の結合状態に応じて半水石膏、二水石膏、無水石膏が挙げられるが、本発明者の経験によると無水石膏を添加するときの物性が最も優れたことを確認した。石膏は、２０重量％以内に用いることが好ましく、過量添加の際には初期急結力が弱いという問題が生じる。
前記消石灰は、初期水化反応の際Ｃａ（ＯＨ）２の濃度を高めることでカルシウムアルミネート水化物の生成速度を早くする作用を果たす。消石灰は、その含量が１５重量％を超えると、初期に水と接触して急速な偽凝結が生じ、吹付けコンクリートの凝集を妨害することから吹付けコンクリートが施工部位に接着されず脱落しやすくなる。
【００３３】
前記導電体管は、銅材質で形成されたことが好ましい。過量添加の際には、初期急結が過度して吹付けコンクリートの付着力が弱化されアルカリ度が高くなって刺激性が激しくなる。本発明者の経験によると、５重量％以内に添加したとき、最も良好な物性を示すことが確認された。
【００３４】
前記カルシウムアルミネート及びセメント鉱物系急結剤に対しては、製造方法を説明しつつさらに詳しく述べる。
図１に示すように、水冷法で製造した非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤の製造方法は、主原料のカルシウムアルミネート製造工程であるＡ工程と、主原料及び添加剤としてセメント鉱物系急結剤を製造する急結剤製造工程であるＢ工程とで構成される。
【００３５】
前記Ａ工程は、生石灰、ボーキサイト及びアルミナ副産物の原料を仕上げ、成分及び強熱減量を検査する原料検査工程であるＡ−１工程と、前記ボーキサイトを前記生石灰と混合しやすい一定サイズに粗粉砕するボーキサイト粗粉砕工程であるＡ−２工程と、粗粉砕されたボーキサイト貯蔵して混合しやすくするために乾燥するボーキサイト乾燥工程であるＡ−３工程と、乾燥のボーキサイトと原料検査済みの生石灰とアルミナ副産物を貯蔵槽に貯蔵する仕掛品貯蔵工程であるＡ−４工程と、貯蔵された生石灰、ボーキサイト及びアルミナ副産物を一定比率に計量する計量工程であるＡ−５工程と、計量された原料を混合する混合工程であるＡ６工程と、前記Ａ−６工程を行った混合品を貯蔵する混合品貯蔵工程であるＡ−７工程と、前記混合品を投入して電気炉で１５００〜１７００℃に溶融する溶融工程であるＡ−８工程と、前記溶融工程を行ってロータリクーラに引入られる溶融物に圧縮空気及び水とともに噴射して急令する水冷却工程であるＡ−９工程と、前記Ａ−９工程を行って仕上げたカルシウムアルミネートクリンカーの成分を検査する中間検査工程であるＡ−１０工程と、カルシウムアルミネートクリンカーを１０ｍｍ以上の粒度が２０％以下になるように粗粉砕するクリンカー粗粉砕工程であるＡ−１１工程と、粗粉砕のカルシウムアルミネートを選別する選別工程であるＡ−１２工程と、前記Ａ−１２工程を行って選別済みの粗粉砕カルシウムアルミネートを貯蔵する仕掛品貯蔵工程であるＡ−１３工程と、貯蔵の粗粉砕アルミネートを微粉砕するために連続的に計量する計量工程であるＡ−１４工程と、計量の粗粉砕カルシウムアルミネートをボールミールに投入して微噴射する微粉砕工程であるＡ−１５工程と、微粉砕の製品を検査する中間検査工程であるＡ−１６工程と、カルシウムアルミネート粉末を急結剤原料として梱包する梱包工程であるＡ−１７工程とで構成される。
【００３６】
前記Ｂ工程は、主原料であるカルシウムアルミネートと、添加剤である炭酸ナトリウム、無水石膏、消石灰、アルミン酸ナトリウムを検査する原料の引取検査工程であるＢ−１工程と、主原料であるカルシウムアルミネートと、添加剤である炭酸ナトリウム、無水石膏、消石灰、アルミン酸アトリウムを一定比率に計量する計量工程であるＢ−２工程と、計量の主原料と添加剤を混合する混合工程であるＢ−３工程と、Ｂ−３工程を行った製品を貯蔵する製品貯蔵工程であるＢ−４工程と、製品検査を行う製品検査工程であるＢ−５工程と、製品規格に当てるときに紙袋やトン袋で梱包する梱包工程であるＢ−６工程とで構成される。
【００３７】
以下、各の工程別に詳しく説明する。
前記Ａ工程は、セメント鉱物系急結剤の主原料であるカルシウムアルミネートの製造工程であって、以下に示すように細分する。
前記Ａ−１工程は生石灰、ボーキサイト及びアルミナ副産物の原料を仕上げ、成分及び強熱減量を検査する原料検査工程であって前記ボーキサイト及びアルミナ副産物は、仕上げと化学成分のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２の原料と強熱減量（Ｉｇｎｉｔｉｏｎ  Ｌｏｓｓ）と水分、粒度などを確認し、生石灰は仕上げと化学成分のＣａＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯの減量と強熱減量と粒度などを検査する。
【００３８】
【表３】
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【００３９】
前記生石灰、ボーキサイト及びアルミナ副産物の管理項目と減量は、表３通りであり、生石灰は酸化カルシウム（ＣａＯ）を９０％以上含有しなければならなく、ボーキサイトは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を８０％以上含有しなければならなく、アルミナ副産物は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を８０％以上含有しなければならない。
前記Ａ−１工程は、品質保証部分の検査員が行い検査成績を書き留めてなければならない。
【００４０】
前記Ａ−２工程は、前記ボーキサイトを前記生石灰と混合しやすい一定サイズに粗粉砕するボーキサイト粗粉砕工程であって、電気炉においての溶融が円滑に行われるようにジョークラッシャーで粉砕し２６．５ｍｍより小さい粒子が９０％以上で５ｍｍより小さい粒子が１０％以内の粒度分布でなければならない。
前記ボーキサイトは、Ｂ／Ｘ  ＨｏｐｐｅｒにてＳｈａｋｉｎｇ  Ｆｅｅｄｅｒで前記ジョークラッシャーに引入られ、粒度はジョー（Ｊａｗ）のギャップを調整して変化することができる。
【００４１】
前記Ａ−３工程は、前記Ａ−２工程で粗粉砕のボーキサイトを貯蔵して混合しやすくするために乾燥するボーキサイト乾燥工程であって、水分除去のために１００〜１５０℃に維持されるロータリドライヤ（Ｒｏｔａｒｙ  Ｄｒｙｅｒ）にて一定滞留時間で乾燥工程が行われる。
ドライヤ内の温度は、オイル投入量調節または原料送出量を調節して適正温度が維持できるようにし、バックフィルター引入れガスの温度を側適してドライヤ内の温度を調整する。
前記バックフィルター引入れガスの温度が１８０℃以上の際にバック（Ｂａｇ）の焼損または熱化の恐れがあるのでバックフィルター引入れガスの温度管理を徹底にしなければならない。
【００４２】
前記Ａ−４工程は、乾燥のボーキサイトと原料検査済みの生石灰とアルミナ副産物を貯蔵層に貯蔵する仕掛品貯蔵工程であって、タンクのような容器（Ｖｅｓｓｅｌ）に貯蔵し、前記タンクは湿気が浸入されない構造で下部がコン型からなっており、原料が中間に停滞されることなく排出が円滑に行うことができるタイプでなければならない。
【００４３】
前記Ａ−５工程は、貯蔵の生石灰、ボーキサイト及びアルミナ副産物を一定比率に計量する計量工程である。
酸化カルシウム（ＣａＯ）を９０％以上含有した生石灰４５〜６０重量％と、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を８０％以上含有したボーキサイト（Ｂａｕｘｉｔｅ）または酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を８０％以上含有したアルミナ副産物である前記アルミナ質原料４５〜６０重量％を混合し、酸化カルシウム（ＣａＯ）４６．５±２．０％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）４２．０％以上、ＳｉＯ２  ５．０％以下になるように各々の原料を計量する。
投入量は酸化カルシウム（ＣａＯ）と酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の含量をわかった上に適正量を投入することができるので前記Ａ−１工程における検査資料を基に投入量を決めなければならなく、定量フィーダ秤（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｆｅｅｄｅｒ  Ｗｅｉｇｈｅｒ）を用いて計量する。
【００４４】
前記Ａ−６工程は、前記Ａ−５工程で計量の原料を混合する混合工程であって、計量の原料が振動コンベヤー（Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ  Ｃｏｎｖｅｙｏｒ）に乗り下がって混合される。
【００４５】
前記Ａ−７工程は、前記Ａ−６工程を行った混合品を貯蔵する混合品貯蔵工程であって、振動コンベヤーを乗り下がって混合された混合品が汲揚機（Ｂｕｃｋｅｔ  Ｅｌｅｖａｔｏｒ）によって上部へ上げて貯蔵容器に貯蔵されると、前記貯蔵容器は円滑な排出のために下部がコン型でなければならない。
【００４６】
前記Ａ−８工程は、前記混合品を投入して電気炉にて１５００〜１７００℃に溶融する溶融工程であって、前記溶融工程の工程管理はクリンカーＣａＯ４６．５±２．０％、電気炉の電力１７００ｋｗＨ以下基準に、クリンカーＣａＯ異常発生の際に成分調節は生石灰投入量で調節し、電気炉電力供給の際にはタッピングした後タップを徐々に載せ込む。
前記タップは、電気炉の電圧調整のための端子を示すことで、高い数値のタップにいくほど電力投入が大量になる。
【００４７】
前記Ａ−９工程は、溶融工程を行ってロータリクーラに引入られる溶融物に圧縮空気及び水と共に噴射して汲令する水冷却工程であって、前記水冷却工程に用いる圧縮空気の圧力は３〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２であり、水の噴射量は溶融物１ｔｏｎ／ｈｒ当り６０〜３００ｋｇ／ｈｒである。
前記水冷却工程は、ロータリクーラ（Ｒｏｔａｒｙ  Ｃｏｏｌｅｒ）を用いて溶融工程を行った溶融物に水と共に高圧空気を噴射して直径１０ｍｍ以下の小さい粒子になるように冷却速度が速く、粒子が有している余熱で完全に乾燥されるように完全な非晶質状態の１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３ビードになるようにする工程であって、ガラス状の１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３ビードは冷却状態が均一になって外観状でも黒緑色の透明性を有するガラス粒子を確認することができＸ線回折分析（ＸＲＤ）結果でも結晶ピークが示されない完全な非晶質の状態になる。
水冷却工程を行わずに空冷の際には除冷の大粒が不均一に生成される傾向が表し、結晶質が多量含有されることによって急結特性が低下されるという問題が生じる。
【００４８】
前記Ａ−１０工程は、前記Ａ−９工程を行ったカルシウムアルミネートクリンカーの成分を検査する中間検査工程であって、前記表１のカルシウムアルミネートの中間検査の管理日誌と同様に前記カルシウムアルミネート粉末は、Ａｌ２Ｏ３  ４２．０％以上、ＣａＯ  ４４．５〜４８．５％、ＳｉＯ２  ５．０％以下、Ｆｅ２Ｏ３  １．０％以下、Ｋ２Ｏ  ０．５％以下、Ｎａ２Ｏ  １．０％以下、ＴｉＯ２  ４．０％以下になるように管理しなければならない。
【００４９】
前記Ａ−１１工程は、カルシウムアルミネートクリンカーを１０ｍｍより大きい粒子が２０％以下になるように粗粉砕するクリンカー粗粉砕工程であって、微粉砕前に粗粉砕を介してボールミールの負荷低減及び粉砕効率性を極大化するためのものであって、ジョークラッシャーで行い１０ｍｍより大きい粒子が２０％未満でなければならなく、粒度はジョーのギャップ調整で変化されえる。
【００５０】
前記Ａ−１２工程は、粗粉砕のカルシウムアルミネートを餞別する選別工程であって、振動画面（Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ  Ｓｃｒｅｅｎ）で行って一定サイズ以上のものはさらにジョークラッシャーに引入られるようにする。
【００５１】
前記Ａ−１３工程は、前記Ａ−１２工程を行って選別済みの粗粉砕カルシウムアルミネートを貯蔵する仕掛品貯蔵工程であって、サイロ（Ｓｉｌｏ）に貯蔵する。
【００５２】
前記Ａ−１４工程は、貯蔵の粗粉砕カルシウムアルミネートを微粉砕するために連続的に計量する計量工程であって、定量フィーダ秤を用いることが好ましい。
【００５３】
前記Ａ−１５工程は、計量の粗粉砕カルシウムアルミネートをボールミールに投入して微粉砕する微粉砕工程であって、粉末度が非表面積６５００±２００ｃｍ２／ｇになるように粉砕しなければならなく微粉砕のカルシウムアルミネート粉末はサイクロンセパレーター（Ｃｙｃｌｏｎｅ  Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）で分離されて下部タンクに貯蔵される。
粉末度の管理は、定量フィーダ秤 のＲＰＭを調節してエアセッションダンパ及び鋼球の充填率を調節し、ミール軸受の温度は８０℃以下、ミールモータの電流は定格を維持するように行う。
【００５４】
前記Ａ−１６工程は、微粉砕の製品を検査する中間検査工程であって、中間検査は化学成分はＸＲＦ（蛍光Ｘ線分析）で、粉末度はブレーン試験（Ｂｌａｉｎｅ  Ｔｅｓｔ）で分析する。
表２に示すように、前記カルシウムアルミネート粉末は、Ａｌ２Ｏ３  ４２．０％以上、ＣａＯ  ４４．５〜４８．５％、ＳｉＯ２  ５．０％以下、Ｆｅ２Ｏ３  １．０％以下、Ｋ２Ｏ  ０．５％以下、Ｎａ２Ｏ  １．０％以下、ＴｉＯ２  ４．０％以下、粉末度６５００±２００ｃｍ２／ｇになるように管理しなければならない。
【００５５】
前記Ａ−１７工程は、カルシウムアルミネート粉末を急結剤原料で梱包する梱包工程であって、トン袋で梱包し、梱包重量は１．３Ｔｏｎ±１％である。
【００５６】
前記Ｂ工程は、主原料及び添加剤でセメント鉱物系急結剤を製造する急結剤製造工程である。
前記Ｂ−１工程は、主原料のカルシウムアルミネートと、添加剤の炭酸ナトリウム、無水石膏、消石灰、アルミン酸ナトリウムを検査する原料引取検査工程である。
前記カルシウムアルミネート粉末は、Ａｌ２Ｏ３  ４２．０％以上、ＣａＯ  ４４．５〜４８．５％、ＳｉＯ２  ５．０％以下、Ｆｅ２Ｏ３  １．０％以下、Ｋ２Ｏ  ０．５％以下、Ｎａ２Ｏ  １．０％以下、ＴｉＯ２  ４．０％以下、粉末度６５００±２００ｃｍ２／ｇであるか否かを確認しなければならない。
炭酸ナトリウム（ソーダ灰）は仕上げ、加熱減量、総アルカリ、かさ比重を検査する。
無水石膏は、仕上げ、自然水分、ＳＯ３、４５μｍ残渣を検査する。
消石灰は、仕上げ、ＣａＯ、不純物、１５０μｍ残渣を検査する。
アルミン酸ナトリウムは、仕上げ、Ａｌ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｎａ２ＣＯ３、粒度、かさ比重、水分を検査する。
【００５７】
前記Ｂ−２工程は、主原料のカルシウムアルミネートと、添加剤の炭酸ナトリウム、無水石膏、消石灰、アルミン酸ナトリウムを一定比率に計量する計量工程であって、定量フィーダ秤とホッパー天秤（Ｈｏｐｐｅｒ  Ｓｃａｌｅ）で計量する。
カルシウムアルミネートと、添加剤の炭酸ナトリウム、無水石膏、消石灰、アルミン酸ナトリウムの混合比率は、カルシウムアルミネート粉末５０〜７０重量％と、炭酸ナトリウム１０〜２５重量％と無水石膏１〜２０重量％と消石灰５〜１５重量％と、アルミン酸ナトリウム１〜１０重量％とで構成される。
【００５８】
前記Ｂ−３工程は、計量の主原料と添加剤を混合する混合工程であって、無重力ミキサであるダブルシャフトミキサを用い混合時間は４０±１０分間にすることが好ましい。
【００５９】
前記Ｂ−４工程は、Ｂ−３公知を行った製品を貯蔵する製品貯蔵工程であって、コントロール画面ホッパーに貯蔵する。
【００６０】
前記Ｂ−５工程は、非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤の検査を行う製品検査工程であって、前記セメント鉱物系急結剤の化学成分がＡｌ２Ｏ３  ３０±３％、ＣａＯ  ３８±４％、Ｎａ２Ｏ  １４％以下、ＳＯ３  １５％以下であるか否かを検査し、物理成分としては貫入抵抗値は１分で２０ｋｇｆ／ｃｍ２以上、３分で８０ｋｇｆ／ｃｍ２以上、５分で１００ｋｇｆ／ｃｍ２以上であり圧縮強度が１日で１００ｋｇｆ／ｃｍ２以上、３日で１５０ｋｇｆ／ｃｍ２以上、７日で２００ｋｇｆ／ｃｍ２以上であるか否かを検査する。
【００６１】
前記Ｂ−６工程は、製品規格に合うとき、紙袋やトン袋で梱包する梱包工程であって、紙袋やトン袋で梱包し、梱包重量は紙袋の場合は２０ｋｇ±２％、トン袋の場合は３００ｋｇ±１％、４００ｋｇ±１％になるように行って許容限界値以上の重量誤差が発生する際には梱包器の該当坪量部分を再調整しなければならない。
【００６２】
上述の本発明の水冷法で製造した非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤及びその製造方法によって生産されたセメント鉱物系急結剤と既急結剤を比較すると、以下の表４と同様であり、表４に本発明の項目が本発明のセメント鉱物系急結剤で、比較例の液晶急結剤のようなセメント鉱物系の製品であっても空冷式で製造された製品は本発明と比較すると全項目において品質が落ちるということがわかる。
【００６３】
【表４】
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【００６４】
本発明の水冷法で製造した非晶質カルシウムアルミネート鉱物を用いたセメント鉱物系急結剤は少量であっても迅速な急結性を発揮するので１〜２分内に初結状態になって１０内に終結状態になり、強度が発現され始めて早期強度を発現することによって吹付けコンクリート施工後の次期発破の際の衝撃にも既施工の吹付けコンクリート層が安定されのみならず、理想的にリバウンドを少なくすることができ、圧縮強度と撓み強度がセメント鉱物系を５％使用する時が水酸化系１２％とアルミネート７％、アルカリフリ系１０％使用する時より高くて、アルミネート系の短所である長期強度低下やアルカリフリ系の短所である初期強度低下が生じることがない。
また、加水分解過程なしに１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３が水、セメントと直接反応して針状結晶のエトリンガイト生成に急速に硬化して後期反応の時針状構造に空隙が維持されてセメント粒子と水の接触が維持されるため、未反応セメントが持続的に溶出、水化物を形成し長期強度が安定的に増進され、急結剤過多の時にも空隙維持で正常強度が発現されて施工安定性に非常に優れるのみならず、硬化体の溶出実験による水質汚染評価でアルカリフリ系急結剤より化学的酸素要求量及び生物化学的酸素要求量が著しく少なく、セメント鉱物であるので低刺激性で人体腐食なくて作業環境に有利であり、天井部の大型リバウンド発生がなくて作業者の安全が確保され早期強度発現によって次期発破の時の安全を確保できるという長所がある。
【図１】
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