(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
碍子本体と、碍子本体の少なくとも一側にセメント混練物硬化体を介して接合された金具を備える碍子において、前記セメント混練物硬化体は、比表面積が少なくとも３５００ｃｍ２／ｇで粒子の外周面に少なくとも１０ｎｍの厚みの非晶質相を有するアルミナセメント、減水剤および水を混練してなるセメントペーストを養生してなる硬化体であって、前記セメントペーストを湿潤状態で４０℃以上の温度で養生して形成されていることを特徴とする碍子。
【請求項２】
碍子本体と、碍子本体の少なくとも一側にセメント混練物硬化体を介して接合された金具を備える碍子において、前記セメント混練物硬化体は、比表面積が少なくとも３５００ｃｍ２／ｇで粒子の外周面に少なくとも１０ｎｍの厚みの非晶質相を有するアルミナセメント、減水剤、骨材および水を混練してなるセメントモルタルを養生してなる硬化体であって、前記セメントモルタルを湿潤状態で４０℃以上の温度で養生して形成されていることを特徴とする碍子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の碍子において、前記アルミナセメントの比表面積は３５００ｃｍ２／ｇ〜５０００ｃｍ２／ｇの範囲にあり、かつ、同アルミナセメントの粒子が有する非晶質相の厚みは１０ｎｍ〜１０3ｎｍの範囲にあることを特徴とする碍子。
【請求項４】
請求項１，２または３に記載の碍子において、前記アルミナセメントの粒子が有する非晶質相の厚みは、粉砕されたアルミナセメントの放置時間の短長により調製されることを特徴とする碍子。
【請求項５】
碍子本体と、碍子本体の少なくとも一側にセメント混練物硬化体を介して接合された金具を備える碍子において、前記セメント混練物硬化体は、比表面積が少なくとも３５００ｃｍ２／ｇのアルミナセメント、高分子立体障害型減水剤および水を混練してなるセメントペーストを養生してなる硬化体であって、前記セメントペーストを湿潤状態で４０℃以上の温度で養生して形成されていることを特徴とする碍子。
【請求項６】
碍子本体と、碍子本体の少なくとも一側にセメント混練物硬化体を介して接合された金具を備える碍子において、前記セメント混練物硬化体は、比表面積が少なくとも３５００ｃｍ２／ｇのアルミナセメント、高分子立体障害型減水剤、骨材および水を混練してなるセメントモルタルを養生してなる硬化体であって、前記セメントモルタルを湿潤状態で４０℃以上の温度で養生して形成されていることを特徴とする碍子。
【請求項７】
請求項５または６に記載の碍子において、前記高分子立体障害型減水剤は、ポリカルボン酸塩系の櫛形高分子物またはアミノスルホン酸塩高分子物であることを特徴とする碍子。
【請求項８】
請求項１または５に記載の碍子において、前記セメント混練物硬化体を構成するセメントペーストの組成の混合割合は、アルミナセメントに対して、減水剤が５重量％以下で、水が１５重量％〜３０重量％の範囲にあることを特徴する碍子。
【請求項９】
請求項２または６に記載の碍子において、前記セメント混練物硬化体を構成するセメントモルタルの組成の混合割合は、アルミナセメントに対して、減水剤が５重量％以下、骨材が１００重量％以下で、水が１５重量％〜３０重量％の範囲にあることを特徴する碍子。
【請求項１０】
請求項１，２，３，５，６，８または９に記載の碍子において、前記アルミナセメントは、Ａｌ２Ｏ３が４５重量％〜６０重量％の範囲、ＣａＯが３０重量％〜４０重量％の範囲、ＳｉＯ２が１０重量％以下、Ｆｅ２Ｏ３が５重量％以下の組成を有することを特徴とする碍子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、懸垂碍子、長幹碍子、ステーションポスト碍子（ＳＰ碍子）、ラインポスト碍子（ＬＰ碍子）、碍管、中実碍管等の碍子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
碍子の一形式として、碍子本体の少なくとも一側にセメント混練物硬化体を介して接合された金具を備える形式の碍子がある。当該形式の碍子の範疇には、懸垂碍子、長幹碍子、ステーションポスト碍子（ＳＰ碍子）、ラインポスト碍子（ＬＰ碍子）、碍管、中実碍管等が存在し、通常、碍子本体は磁器やガラス等の無機質の絶縁性材料にて形成されている。特公平５−４２３８７号公報には、当該形式の碍子の典型的な例である懸垂碍子が示されている。
【０００３】
懸垂碍子は、磁器本体と、磁器本体の一側にセメントモルタル硬化体を介して接合された金属キャップと、前記磁器本体の他側にセメントモルタル硬化体を介して接合された金属ピンを備えている。当該懸垂碍子の硬化体には、一般に、ポルトランドセメントモルタルが使用されている。ポルトランドセメントモルタルは、ポルトランドセメント、減水剤、骨材および水を混練してなるセメント混練物であって、これを養生することによりセメントモルタル硬化体に形成される。セメントモルタル硬化体は、この状態で金属キャップ、金属ピンを磁器本体に強固に接合する。
【０００４】
また、当該形式の他の碍子や碍管においては、金具として、金属キャップや金属ピンに換えてベース金具や金属フランジが採用されるが、ベース金具や金属フランジを碍子本体や碍管本体の一側または両側に接合して組立てる場合にも、ベース金具や金属フランジを接合するために、ポルトランドセメントのセメントモルタル硬化体が使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、当該形式の碍子においては、その用途の上から、高い機械的強度（引張強度等）や電気的強度（絶縁破壊強度等）が要求されるとともに、高い機械的強度および電気的強度が長期間維持されることが要求される。このため、セメントモルタル硬化体には、初期および長期にわたり、それ自体の高い機械的強度が要求される。これらの要求に対処するには、セメントモルタル硬化体を構成するセメントとして、高い強度を有する硬化体を形成することができるセメントを使用することが最適である。
【０００６】
このため、この種形式の碍子のセメントモルタル硬化体を形成するセメントとしては、現在使用されているポルトランドセメントに替えて、ポルトランドセメントに比較して高い強度を発揮し得るアルミナセメントを採用することが望ましい。また、アルミナセメントは、ポルトランドセメントに比較して、セメントモルタル硬化体としての収縮率が小さく、機械的強度のバラツキが少なくて強度的に有利であるとともに、セメントモルタルを硬化するための養生時間が短くて、この点でも有利である。
【０００７】
しかしながら、アルミナセメントモルタルはダイラタンシー的な流動特性を示すことから、アルミナセメントモルタルを磁器本体等の碍子本体と金属キャップや金属ピン等の金具との間に注入して碍子を組立てる組立作業には難点があり、特に、碍子本体の接合部位にサンドを付着する手段を採る場合には、組立作業が一層困難になるという問題がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、この種形式の碍子のセメントモルタル硬化体を構成するセメントとしてアルミナセメントを採用することを可能にして、高い機械的強度や電気的強度を有するとともに、高い機械的強度および電気的強度が長期間維持し得る碍子を提供することにあり、さらには、当該セメントモルタル硬化体を形成する際の養生時間の短縮を図って、碍子の製造コストを低減することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は碍子に関し、特に、懸垂碍子、長幹碍子、ステーションポスト碍子（ＳＰ碍子）、ラインポスト碍子（ＬＰ碍子）、碍管、中実碍管等を適用対象とするものである。
【００１０】
従って、本発明においては、これらの碍子および碍管を碍子と総称し、これらの碍子および碍管を構成する絶縁体を碍子本体と総称し、かつ、これらの碍子および碍管を構成する金属キャップ、金属ピン、ベース金具および金属フランジを金具と総称する。
【００１１】
しかして、本発明に係る第１の碍子は、碍子本体と、碍子本体の少なくとも一側にセメント混練物硬化体を介して接合された金具を備える碍子であり、前記セメント混練物硬化体は、比表面積が少なくとも３５００ｃｍ２／ｇで粒子の外周面に少なくとも１０ｎｍの厚みの非晶質相を有するアルミナセメント、減水剤および水を混練してなるセメントペーストを養生してなる硬化体であって、前記セメントペーストを湿潤状態で４０℃以上の温度で養生して形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明に係る第２の碍子は、碍子本体と、碍子本体の少なくとも一側にセメント混練物硬化体を介して接合された金具を備える碍子であり、前記セメント混練物硬化体は、比表面積が少なくとも３５００ｃｍ２／ｇで粒子の外周面に少なくとも１０ｎｍの厚みの非晶質相を有するアルミナセメント、減水剤、骨材および水を混練してなるセメントモルタルを養生してなる硬化体であって、前記セメントモルタルを湿潤状態で４０℃以上の温度で養生して形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明に係る第１の碍子および第２の碍子は、互いに主要構成を同じくする同一の範疇である第１の範疇に属するもので、これら両碍子においては、前記アルミナセメントの比表面積を３５００ｃｍ２／ｇ〜５０００ｃｍ２／ｇの範囲とし、かつ、同アルミナセメントの粒子が有する非晶質相の厚みを１０ｎｍ〜１０3ｎｍの範囲とすることができる。非晶質の厚みは、粉砕されたアルミナセメントの放置時間の短長により調製することができる。なお、アルミナセメントの放置時間とは、粉砕されたアルミナセメントが水で混練されるまでに放置されている時間を意味する。
【００１４】
また、本発明に係る第３の碍子は、碍子本体と、碍子本体の少なくとも一側にセメント混練物硬化体を介して接合された金具を備える碍子であり、前記セメント混練物硬化体は、比表面積が少なくとも３５００ｃｍ２／ｇのアルミナセメント、高分子立体障害型減水剤および水を混練してなるセメントペーストを養生してなる硬化体であって、前記セメントペーストを湿潤状態で４０℃以上の温度で養生して形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明に係る第４の碍子は、碍子本体と、碍子本体の少なくとも一側にセメント混練物硬化体を介して接合された金具を備える碍子であり、前記セメント混練物硬化体は、比表面積が少なくとも３５００ｃｍ２／ｇのアルミナセメント、高分子立体障害型減水剤、骨材および水を混練してなるセメントモルタルを養生してなる硬化体であって、前記セメントモルタルを湿潤状態で４０℃以上の温度で養生して形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明に係る第３の碍子および第４の碍子は、互いに主要構成を同じくする同一の範疇である第２の範疇に属するもので、これら両碍子においては、前記高分子立体障害型減水剤として、ポリカルボン酸塩系の櫛形高分子物またはアミノスルホン酸塩高分子物を採用することができる。
【００１７】
本発明に係る第１の碍子および第３の碍子においては、前記セメント混練物硬化体を構成するセメントペーストの組成の混合割合を、アルミナセメントに対して、減水剤を５重量％以下で、水を１５重量％〜３０重量％の範囲に設定することができる。
【００１８】
また、本発明に係る第２の碍子および第４の碍子においては、前記セメント混練物硬化体を構成するセメントモルタルの組成の混合割合を、アルミナセメントに対して、減水剤を５重量％以下、骨材を１００重量％以下で、水を１５重量％〜３０重量％の範囲に設定することができる。
【００１９】
本発明に係る第１の碍子〜第４の碍子においては、前記アルミナセメントとして、Ａｌ２Ｏ３が４５重量％〜６０重量％の範囲、ＣａＯが３０重量％〜４０重量％の範囲、ＳｉＯ２が１０重量％以下、Ｆｅ２Ｏ３が５重量％以下の組成を有するものを採用することができる。
【００２０】
【発明の作用・効果】
本発明に係る第１の範疇に属する第１の碍子および第２の碍子においては、金具を碍子本体の少なくとも一側に接合するセメント混練物硬化体を構成するセメントペーストまたはセメントモルタルを形成するためのセメントとして、比表面積が少なくとも３５００ｃｍ２／ｇであって、アルミナセメント粒子の外周面に少なくとも１０ｎｍの厚みの非晶質相を備えているアルミナセメントを採用して、調製されたセメントペーストまたはセメントモルタルを、湿潤状態で４０℃以上の温度で養生してセメント混練物硬化体を構成している。
【００２１】
また、本発明に係る第２の範疇に属する第３の碍子および第４の碍子においては、金具を碍子本体の少なくとも一側に接合するセメント混練物硬化体を構成するセメントペーストまたはセメントモルタルを形成するためのセメントとして、比表面積が少なくとも３５００ｃｍ２／ｇのアルミナセメントを採用するとともに、減水剤として高分子立体障害型減水剤を採用して、調製されたセメントペーストまたはセメントモルタルを、湿潤状態で４０℃以上の温度で養生してセメント混練物硬化体を構成している。
【００２２】
本発明に係る第１の範疇に属する各碍子の組立作業に使用するセメントペーストまたはセメントモルタルは、アルミナセメントを基体とするアルミナペーストまたはアルミナセメントモルタルであるにも拘わらず、規定された特性のアルミナセメントの作用によって、ダイラタンシー的流動特性が小さくなり、碍子の組立作業時の碍子本体と金具間への注入が円滑になって、碍子の組立作業が容易になる。
【００２３】
換言すれば、碍子の組立作業に、アルミナセメントペーストおよびアルミナセメントモルタルの使用が可能となる。特に、碍子本体の接合部位にサンドを付着する手段を採る場合には、組立作業が一層困難であった碍子の組立作業でも、アルミナセメントペーストおよびアルミナセメントモルタルを採用することを可能にする。また、構成されたセメント混練物硬化体は、アルミナセメントに起因して所望の高い機械的強度および電気的強度を有するものとなり、かつ、これらの強度が長期間維持し得るものとなる。
【００２４】
このように、本発明に係る第１の範疇に属する第１の碍子および第２の碍子においては、碍子の組立作業に使用するセメントペーストまたはセメントモルタルは、流動特性が良好であることから、碍子本体および金具との密着性も向上し、アルミナセメントとの作用とも相乗して、碍子としての機械的強度および電気的強度の向上にも寄与する。
【００２５】
従って、本発明に係る第１の範疇に属する各碍子においては、金具を碍子本体に接合すべく機能するセメント混練物硬化体が、アルミナセメントに起因して初期および長期にわって高い強度を有することから、高い機械的強度や電気的強度を有するとともに、高い機械的強度および電気的強度が長期間維持し得るものとなる。また、アルミナセメントペーストおよびアルミナセメントモルタルの養生が短時間で達成されるため、養生時間の短縮による碍子の製造コストの低減を図ることができる。
【００２６】
また、本発明に係る第２の範疇に属する第３の碍子および第４の碍子の組立作業に使用するセメントペーストまたはセメントモルタルも、アルミナセメントを基体とするアルミナペーストまたはアルミナセメントモルタルであるにも拘わらず、規定された特性のアルミナセメントおよび減水剤の作用によって、ダイラタンシー的流動特性が小さくなり、碍子の組立作業時の碍子本体と金具間への注入が円滑になり、碍子の組立作業が容易になる。このため、本発明に係る第２の範疇に属する碍子においても、第１の範疇に属する碍子と同様の作用効果を奏するものである。
【００２７】
このように優れた機能を発揮するセメント混練物硬化体を構成するアルミナセメントペーストの組成の混合割合は、アルミナセメントに対して、減水剤が５重量％以下で、水が１５重量％〜３０重量％の範囲にあることが好ましく、また、同セメント混練物硬化体の構成に採用するアルミナセメントモルタルの組成の混合割合は、アルミナセメントに対して、減水剤が５重量％以下、骨材が１００重量％以下で、水が１５重量％〜３０重量％の範囲にあることが好ましい。
【００２８】
また、これらのアルミナセメントペーストおよびアルミナセメントモルタルに採用するアルミナセメントは、Ａｌ２Ｏ３が４５重量％〜６０重量％の範囲、ＣａＯが３０重量％〜４０重量％の範囲、ＳｉＯ２が１０重量％以下、Ｆｅ２Ｏ３が５重量％以下の組成を有するものであることが好ましい。
【００２９】
アルミナセメントのＡｌ２Ｏ３値およびＣａＯ値については、セメントペーストおよびセメントモルタルの凝結特性、これらの硬化物の機械的特性、これらのコストの面から、Ａｌ２Ｏ３が４５重量％〜６０重量％の範囲、ＣａＯが３０重量％〜４０重量％の範囲であることが好ましい。また、アルミナセメントのＳｉＯ２値およびＦｅ２Ｏ３値については、これらが多量に含有していると凝結遅れや機械的強度低下を引き起こすため、ＳｉＯ２が１０重量％以下、Ｆｅ２Ｏ３が５重量％以下であることが好ましい。
【００３０】
アルミナセメントペーストおよびアルミナセメントモルタル中の水については、水が少ないほど硬化物の機械的強度が向上するものの、碍子の組立作業性が悪化するため１５〜３０重量％の範囲であることが好ましい。アルミナセメントモルタル中の骨材については、骨材は硬化物の機械的強度の向上に寄与するが、多量の骨材はセメントモルタルの流動特性を損なって、碍子の組立作業性に悪影響を及ぼすため、骨材は１００重量％以下であることが好ましい。
【００３１】
減水剤には、高分子立体障害型減水剤や静電的反発型等があるが、特に、本発明に係る第２の範疇に属する第３の碍子および第４の碍子においては、減水剤として高分子立体障害型を採用するものである。高分子立体障害型減水剤としては、ポリカルボン酸塩系の櫛形高分子物やアミノスルホン酸塩高分子物等、高分子立体障害型の分散作用を主体的に発現するものであって、ポリカルボン酸塩系の櫛形高分子物がより好ましい。
【００３２】
このような高分子立体障害型減水剤は、アルミナセメント粒子に吸着すると、ポリエーテル鎖等の側鎖をアルミナセメント粒子のまわりに拡げて立体障害を形成し、高い分散性と流動性を示す。この効果は、側鎖が長いものほど大きい。また、かかる高分子立体障害型減水剤は、凝結遅延が起こり難いという特徴がある。高分子立体障害型減水剤の使用量は５重量％以下であり、５重量％を超える添加によっても、それ以上の効果は得られない。
【００３３】
このように、本発明に係る第２の範疇に属する第３の碍子および第４の碍子においては、減水剤として高分子立体障害型を採用している。これに対して、本発明に係る第１の範疇に属する第１の碍子および第２の碍子においては、減水剤としては、従来から使用されている通常の減水剤をも使用できることを前提として、アルミナセメントの比表面積を特定する以外に、アルミナセメントの粒子が外周面に有する非晶質相の厚みを１０ｎｍ以上に特定しているものである。
【００３４】
これにより、セメントペーストおよびセメントモルタルの流動特性を向上させ、セメント混練物硬化体の強度の向上を図っている。これらの効果が得られる理由は、下記の理由によるものと推測される。
【００３５】
アルミナセメントは、粉砕された直後には表面活性が高い。このため、粉砕された直後の表面活性が高いアルミナセメントを使用してセメントペースト、セメントモルタルを調製する場合には、混練時に、アルミナセメントと水との水和反応が急激に進行する。この結果、セメントペーストやセメントモルタル中ではカルシウムイオンやアルミニウムイオン等の溶出が急増し、セメントペーストやセメントモルタルの粘性が高くなってフロー値が低下し、組立て作業性を悪化させるものと考えられる。
【００３６】
また、アルミナセメントと水との水和反応が急激に進行すると、セメント混練物中では、気孔が発生し、欠陥が発生し、密度の低下をきたす。このため、セメント硬化体は強度低下をきたし、碍子の引張強度の低下をまねくことになるものと考えられる。
【００３７】
一方、粉砕直後のアルミナセメントを、例えば空気中に放置すると、空気中の水分がアルミナセメントの粒子の外周面に吸着し、アルミナセメントの粒子の外周面に非晶質相を生成して、アルミナセメントの表面活性を低下させる。この非晶質相の生成により、アルミナセメントからのイオンの溶出が抑制されるとともに、アルミナセメントの粒子の形状が丸みを帯びた形状に改善されて、セメントペーストやセメントモルタルの粘性が低下するものと考えられる。また、非晶質相の生成により、セメント混練物中での水和反応が緩慢となって、急激な水和反応に起因する硬化体の強度低下も抑制されるものと考えられる。
【００３８】
なお、アルミナセメントの表面活性の面からすれば、アルミナセメントの比表面積が大きいほど表面活性が高くなるため、アルミナセメントの比表面積は５０００ｃｍ2／ｇを越えることは、かならずしも好ましくはない。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明は、碍子本体と、碍子本体の少なくとも一側にセメント混練物硬化体を介して接合された金具を備える碍子であり、本発明の実施形態では、その代表例である懸垂碍子を図１に提示する。なお、当該懸垂碍子は、左右が対称の形状を呈することから、同図には、左右の中心線を基準とした右半分の部位を省略して図示している。
【００４０】
当該懸垂碍子１０は、傘状の磁器本体１１、金属キャップ１２，金属ピン１３、および、これらの金属キャップ１２および金属ピン１３を磁器本体１１にそれぞれ接合しているセメントモルタル硬化体１４にて構成されている。当該懸垂碍子１０においては、セメントモルタル硬化体１４の組成、および、セメントモルタル硬化体１４の原料であるセメントモルタルを除き、従来の懸垂碍子と同一構成のものである。
【００４１】
なお、本発明に係る碍子においては、骨材を省略している点を除きセメントモルタル硬化体１４と同じ組成のセメントペースト硬化体を、セメントモルタル硬化体１４に替えて採用することもできる。
【００４２】
本発明に係る碍子においては、セメントモルタル硬化体１４を構成するセメントモルタルを形成するためのアルミナセメントおよび減水剤の選定によって、第１の範疇に属する碍子と第２の範疇に属する異なる２種類の碍子を包含するものである。
【００４３】
本発明に係る第１の範疇に属する碍子においては、セメントモルタル硬化体１４は、アルミナセメント、減水剤、骨材および水の４者を混練してなるアルミナセメントモルタルを、湿潤状態で、４０℃以上の温度で養生して硬化させたものであり、磁器本体１１に金属キャップ１２および金属ピン１３を接合する組立作業の作業性を向上させるため、および、形成されたセメントモルタル硬化体１４の高い接合強度を発揮させるために、アルミナセメントとして特定の特性を有するアルミナセメントを採用しているものである。
【００４４】
また、本発明に係る第２の範疇に属する碍子においても同様であって、セメントモルタル硬化体１４は、アルミナセメント、減水剤、骨材および水の４者を混練してなるアルミナセメントモルタルを、湿潤状態で、４０℃以上の温度で養生して硬化させたものであり、磁器本体１１に金属キャップ１２および金属ピン１３を接合する組立作業の作業性を向上させるため、および、形成されたセメントモルタル硬化体１４の高い接合強度を発揮させるために、アルミナセメントとして特定の特性を有するアルミナセメントを採用し、かつ、減水剤として特定の特性を有する減水剤を採用しているものである。
【００４５】
従って、本発明に係る第１の範疇に属する碍子、および、第２の範疇に属する碍子は、互いに異なる特性のアルミナセメントモルタルを採用することにより、本発明に係る同一の目的を達成しようとするものであり、以下、これらの碍子については個別的に説明する。
【００４６】
本発明に係る第１の範疇に属する碍子および第２の範疇に属する碍子を構成するセメントモルタル硬化体１４については、その必須の構成要件であるアルミナセメントの比表面積は、空気透過法（ブレーン法）に基づいて測定したものである。また、アルミナセメントの粒子（アルミナセメント粒子）が有する非晶質相の同定は、アルミナセメント粒子の表面に炭素を蒸着させた状態で、電子顕微鏡による微構造解析により行った。非晶質相には格子像がみられず、電子線のスポットをあてて回析像をとると、非晶質特有の拡散リングが表れるために判別できる。非晶質相の厚みは、この回析像に基づいて、アルミナセメント粒子の各部位で測定して、その平均値を厚みとした。なお、非晶質相の主成分は、ＣａＯとＡｌ2Ｏ3である。
【００４７】
先ず、本発明に係る第１の範疇に属する碍子の実施形態について説明するが、当該実施形態の碍子は本発明に係る第２の碍子に相当するもので、以下では、当該実施形態の碍子を第２の碍子と称することとする。
【００４８】
当該実施形態である第２の碍子のセメントモルタル硬化体を構成するセメントモルタルは、アルミナセメント、減水剤、骨材および水の４者からなるもので、アルミナセメントは、その比表面積が少なくとも３５００ｃｍ２／ｇ、好ましくは、４０００ｃｍ２／ｇ〜５０００ｃｍ２／ｇの範囲のものであって、その組成はＡｌ２Ｏ３が４５〜６０重量％の範囲、ＣａＯが３０〜４０重量％の範囲、ＳｉＯ２が１０重量％以下、Ｆｅ２Ｏ３が５重量％以下のものである。また、アルミナセメント粒子はその外周面に、少なくとも１０ｎｍ、好ましくは、１０ｎｍ〜１０3ｎｍの厚みの非晶質相を備えているものである。アルミナセメント粒子の非晶質相は、粉砕された直後のアルミナセメントを所定時間放置することにより形成されるが、その厚みは、粉砕直後から水で混練するまでの放置時間の短長によって容易に調製することができる。
【００４９】
また、アルミナセメントモルタルを形成する減水剤は、特に限定されるものではなく、通常使用している各種の減水剤を使用することができる。また、骨材についても、通常使用されているものでよく、例えば、平均粒子径が５００μｍ〜５０μｍの範囲の珪砂が好ましい。
【００５０】
当該アルミナセメントモルタルは、そのダイラタンシー的な流動特性が小さいため、懸垂碍子１０の組立作業を容易にする。換言すれば、当該懸垂碍子１０の組立作業にアルミナセメントを採用することを可能にする。当該アルミナセメントモルタルにおける水（Ｗ）とセメント（Ｃ）の比（水比Ｗ／Ｃ）は、好ましくは１５％〜３０％の範囲とする。
【００５１】
当該懸垂碍子１０の組立作業においては、アルミナセメントモルタルは、磁器本体１１の表面側の頂部と金属キャップ１２間、および、磁器本体１１の裏面側の凹部と金属ピン１３間に注入して介在され、この介在状態で養生されてセメントモルタル硬化体１４に形成される。当該アルミナセメントモルタルの養生は、湿潤状態で４０℃以上の温度で養生する。好ましくは、５０℃〜８０℃の範囲の温度でスチーム養生する。
【００５２】
当該アルミナセメントモルタルを養生して形成されるセメントモルタル硬化体１４は、アルミナセメントに起因する高い機械的強度を有するものである。このため、当該セメントモルタル硬化体１４を金属キャップ１２および金属ピン１３の接合手段としている懸垂碍子１０は、高い機械的強度や電気的強度を有するとともに、高い機械的強度および電気的強度を長期間維持し得るものとなる。また、当該アルミナセメントモルタルは、養生時間が短時間でよく、養生時間を短縮することによって当該懸垂碍子１０の製造コストの低減を図ることができる。
【００５３】
次に、本発明に係る第２の範疇に属する碍子の実施形態について説明するが、当該実施形態の碍子は本発明に係る第４の碍子に相当するもので、以下では、当該実施形態の碍子を第４の碍子と称することとする。
【００５４】
当該実施形態である第４の碍子のセメントモルタル硬化体を構成するセメントモルタルは、アルミナセメント、減水剤、骨材および水の４者からなるもので、アルミナセメントは、その比表面積が少なくとも３５００ｃｍ２／ｇ、好ましくは、４０００ｃｍ２／ｇ〜５０００ｃｍ２／ｇの範囲のものであって、その組成はＡｌ２Ｏ３が４５〜６０重量％、ＣａＯが３０〜４０重量％、ＳｉＯ２が１０重量％以下、Ｆｅ２Ｏ３が５重量％以下のものである。また、減水剤は、高分子立体障害型減水剤であって、ポリカルボン酸塩系の櫛形高分子物またはアミノスルホン酸塩高分子物である。また、骨材は、通常使用されているものでよく、例えば、平均粒子径が５００μｍ〜５０μｍの範囲の珪砂が好ましい。
【００５５】
当該セメントモルタルにおけるアルミナセメント、高分子立体障害型減水剤、骨材および水の４者の混合割合は、アルミナセメントに対して、高分子立体障害型減水剤が５重量％以下、骨材が１００重量％以下、水が１５〜３０重量％の範囲であることが好適である。
【００５６】
当該アルミナセメントモルタルは、そのダイラタンシー的な流動特性が小さいため、懸垂碍子１０の組立作業を容易にする。換言すれば、当該懸垂碍子１０の組立作業にアルミナセメントを採用することを可能にする。当該アルミナセメントモルタルにおける水（Ｗ）とセメント（Ｃ）の比（水比Ｗ／Ｃ）は、好ましくは１５％〜３０％とする。
【００５７】
当該懸垂碍子１０の組立作業においては、アルミナセメントモルタルは、磁器本体１１の表面側の頂部と金属キャップ１２間、および、磁器本体１１の裏面側の凹部と金属ピン１３間に注入して介在され、この介在状態で養生されてセメントモルタル硬化体１４に形成される。当該アルミナセメントモルタルの養生は、湿潤状態で４０℃以上の温度で養生する。好ましくは、５０℃〜８０℃の範囲の温度でスチーム養生する。
【００５８】
当該アルミナセメントモルタルを養生して形成されるセメントモルタル硬化体１４は、アルミナセメントに起因する高い機械的強度を有するものである。このため、当該セメントモルタル硬化体１４を金属キャップ１２および金属ピン１３の接合手段としている懸垂碍子１０は、高い機械的強度や電気的強度を有するとともに、高い機械的強度および電気的強度を長期間維持し得るものとなる。また、当該アルミナセメントモルタルは、養生時間が短時間でよく、養生時間を短縮することによって当該懸垂碍子１０の製造コストの低減を図ることができる。
【００５９】
【実施例】
本実施例では、各種のセメントモルタルを使用して、図１に示す構造の懸垂碍子の組立作業を行い、アルミナセメントモルタルのセメントモルタル硬化体の構成原料としての使用の可能性を確認し、使用可能なアルミナセメント、セメントモルタルの各組成の混合割合を特定し、減水剤の種類を特定し、かつ、アルミナセメントモルタルの好適な養生条件を特定する。これらの確認および特定は、懸垂碍子の組立作業性、および、組立てられた懸垂碍子の強度的特性の評価に基づいて行った。
【００６０】
（実施例１）：本実施例では、アルミナセメントモルタルのセメントモルタル硬化体の構成原料としての使用可能性についての実験を行った。本実験では、セメントモルタル硬化体の構成原料として、本発明の第４の碍子に係るセメント硬化体を構成するアルミナセメントモルタル（実施例１−１，１−２）と、比較例に係るアルミナセメントモルタル（比較例１−１）、および一般に使用されるポルトランドセメントモルタル（比較例１−２）を採用した。これらのセメントモルタルの各組成を表１に示す。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
これらの各セメントモルタルを採用して、磁器本体（サンド付き）の表面側に金属キャップを接合し、かつ、磁器本体の裏面側に金属ピンを接合する懸垂碍子（本発明に係る第４の碍子に該当する）の組立作業を行い、磁器本体と金属キャップ間に介在するセメントモルタル、および、磁器本体と金属ピン間に介在するセメントモルタルの養生を行って、これらのセメントモルタルを原料とするセメントモルタル硬化体を形成して懸垂碍子を作成する。
【００６３】
但し、セメントモルタルを養生する条件としては、養生温度６０℃で１．５時間のスチーム養生を採用している。これらの懸垂碍子の組立作業性（セメントモルタルのフロー値、反発力値）、および、作成された懸垂碍子の強度特性（引張強度、加速劣化後の引張強度低下率）を表２に示す。
【００６４】
【表２】
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【００６５】
セメントモルタルのフロー値の測定は、ＪＩＳＲ５２０１に基づいて行っているが、フローコーンとしては規格のコーン体積の１／２のものを使用した。フロー値が大きいほど、セメントモルタルの流動特性が良好であることを示す。
【００６６】
反発力値の測定はレオメータを用いて行い、ピストン部の直径が２４ｍｍのピストンロッドを挿入してある直径３１．５ｍｍのシリンダーにセメントモルタルを投入し、ピストロッドを３０ｃｍ／ｍｉｎの速度で引き上げた場合の最大荷重を反発力値とした。セメントモルタルは、反発力が大きいほどダイラタンシー的特性が強くなって、セメントモルタルの磁器本体と金属キャップ、金属ピン間への注入が困難となり、組立作業性が悪くなる。
【００６７】
懸垂碍子の引張強度の測定は、アムスラー試験機を用いて行い、金具（金属キャップ、金属ピン）の破壊の発生を避けるために高強度金具を使用して碍子を組立て、引張破壊荷重を測定し、その５回の測定値の平均値を引張強度値とした。
【００６８】
また、加速劣化後の引張強度の測定も同様に行ったが、加速劣化後の引張強度の供試体としては、養生を完了した碍子を加速劣化（８５℃の湯中に３ヶ月間浸漬した後８０℃の空気中で１ヶ月間暴露）させたものを採用した。加速劣化後の引張強度低下率は、初期の引張強度に対する加速劣化後の引張強度の低下率で算出した。セメントモルタル硬化体は、加速劣化条件ではセメントの硬化収縮が進行するため、加速劣化後の引張強度低下率により、長期経過後のセメントモルタル硬化体の特性を評価することができ、引張強度低下率の小さいものほど、碍子の長期の機械的強度が良好である。
【００６９】
本実験によれば、特定されたアルミナセメントモルタルをセメントモルタル硬化体を構成する原料として使用する場合の懸垂碍子の組立作業では、その作業性は、従来のポルトランドセメントモルタルを使用した場合と同様に良好であり、減水剤として高分子立体障害型減水剤を用いたアルミナセメントモルタルがセメントモルタル硬化体を構成する原料として使用することが可能であることを確認した。また、アルミナセメントモルタルからなるセメントモルタル硬化体は、アルミナセメントおよび高分子立体障害型減水剤の使用に起因して、引張強度および加速劣化後の引張強度の高い特性の懸垂碍子を形成することを確認した。
【００７０】
（実施例２）：本実施例では、懸垂碍子（サンド付き）の組立作業で、セメントモルタル硬化体の原料として使用するアルミナセメントモルタルを形成するアルミナセメントの比表面積の好適な範囲を確認すべく実験を行った。使用するアルミナセメントモルタルは、実施例１（実施例１−１）で採用したアルミナセメントモルタルと基本的には同じであるが、アルミナセメントとして、比表面積が互いに異なる各種の値のものを採用している。これらのアルミナセメントモルタルにおけるアルミナセメントの比表面積を表３に示す。
【００７１】
これらの各アルミナセメントモルタルを採用して、懸垂碍子（本発明に係る第４の碍子に該当する）の組立作業を行い、磁器本体と金属キャップ間に介在するアルミナセメントモルタル、および、磁器本体と金属ピン間に介在するセメントモルタルを養生して、これらのアルミナセメントモルタルを原料とするセメントモルタル硬化体を形成して懸垂碍子を作成する。但し、セメントモルタルの養生条件は、実施例１の場合と同じである。これらの各懸垂碍子の組立作業性（フロー値、反発力値）、および、得られた懸垂碍子の強度特性（引張強度、加速劣化後の引張強度低下率）を表３に示す。
【００７２】
【表３】
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【００７３】
表３を参照すると、アルミナセメントモルタル中のアルミナセメントの比表面積は、懸垂碍子の初期強度および長期強度に影響を及ぼすことが確認される。懸垂碍子の組立作業の作業性が良好であって、かつ、高い強度の懸垂碍子を得るには、アルミナセメントの比表面積は３５００ｃｍ２／ｇ以上であること、好ましくは４０００ｃｍ２／ｇ以上であることが確認される。
【００７４】
（実施例３）：本実施例では、懸垂碍子（サンド付き）の組立作業で、セメントモルタル硬化体の原料として使用するアルミナセメントモルタルの各組成の混合割合の好適な範囲を確認すべく実験を行った。使用するアルミナセメントモルタルの各組成は、実施例１（実施例１−１）で採用したアルミナセメントモルタルと基本的には同じであるが、各組成の混合割合が互いに異なる各種の割合のものを採用している。各アルミナセメントモルタル中の各組成の混合割合については、表４に示す。
【００７５】
これらの各アルミナセメントモルタルを採用して、懸垂碍子（本発明に係る第４の碍子に該当する）の組立作業を行い、磁器本体と金属キャップ間に介在するアルミナセメントモルタル、および、磁器本体と金属ピン間に介在するアルミナセメントモルタルを養生して、これらのアルミナセメントモルタルを原料とするセメントモルタル硬化体を形成して懸垂碍子を作成する。但し、アルミナセメントモルタルの養生条件は、実施例１の場合と同じである。懸垂碍子の組立作業性（セメントモルタルのフロー値、反発力値）、および、作成された懸垂碍子の強度特性（引張強度、加速劣化後の引張強度低下率）を表４に示す。
【００７６】
【表４】
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【００７７】
表４を参照すると、アルミナセメントモルタルの各組成の混合割合は、懸垂碍子の組立作業の作業性および懸垂碍子の強度（初期強度および長期強度）に影響を及ぼすことが認められる。懸垂碍子の組立作業の作業性が良好で、かつ、高い強度の懸垂碍子を得るには、アルミナセメントに対して、高分子立体障害型減水剤が５重量％以下、骨材が１００重量％以下であり、かつ、水比が１５〜３０重量％の範囲にあることが好ましい。
【００７８】
（実施例４）：本実施例では、懸垂碍子（サンド付き）の組立作業で使用したアルミナセメントモルタルを、セメントモルタル硬化体に形成するための好適な養生条件を確認すべく実験を行った。使用するアルミナセメントモルタルの各組成は、実施例１（実施例１−１）で採用したアルミナセメントモルタルと同じものである。
【００７９】
このアルミナセメントモルタルを使用して、懸垂碍子（本発明に係る第４の碍子に該当する）の組立作業を行い、磁器本体と金属キャップ間に介在するアルミナセメントモルタル、および、磁器本体と金属ピン間に介在するアルミナセメントモルタルを適宜の条件でスチーム養生を行って、セメントモルタル硬化体を形成して懸垂碍子を作成する。養生条件は、養生時間１．５時間として、養生温度３０℃〜９０℃の範囲で行った。養生温度と、懸垂碍子の強度特性（引張強度、加速劣化後の引張強度低下率）を表５に示す。
【００８０】
【表５】
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【００８１】
表５を参照すると、アルミナセメントモルタルの養生温度は、懸垂碍子の強度（初期強度および長期強度）に影響を及ぼすことが認められる。高い強度の懸垂碍子を得るには、４０℃以上の温度で養生を行うことが必要であり、好ましくは、５０℃〜８０℃の範囲の温度で養生することが好ましい。
【００８２】
アルミナセメントモルタルの養生では、養生温度が３０℃以下では、加速劣化後の引張強度が低下する。この養生では、セメントモルタル硬化物のＸ線分析においてＣＡＨ１０が認められ、このＣＡＨ１０が加速劣化後の引張強度の低下の要因と考えられる。養生温度が４０℃以上の場合では、ＣＡＨ１０は認められず、ほぼＣ３ＡＨ６とＡＨ３（一部Ｃ２ＡＨ８）が認められる。なお、これらの式中、ＣはＣａＯ、ＡはＡｌ２Ｏ３、ＨはＨ２Ｏを意味している。
【００８３】
本実験では、養生時間を１．５時間に設定しているが、養生時間が１時間では養生が十分でない場合があり、１．５時間以上であれば、高い強度の懸垂碍子が作成できることを確認している。
【００８４】
なお、以上の各実施例では懸垂碍子を対象としているが、懸垂碍子以外の碍子、すなわち、長幹碍子、ステーションポスト碍子（ＳＰ碍子）、ラインポスト碍子（ＬＰ碍子）、碍管、中実碍管等についても、上記した各実施例の結果とほぼ同様の結果が得られることを確認している。
【００８５】
（実施例５）：本実施例では、懸垂碍子（サンド付き）の組立作業で、セメントモルタル硬化体の原料として使用するアルミナセメントモルタルを形成するアルミナセメントの特性（比表面積およびアルミナセメント粒子が有する非晶質相）の好適な範囲を確認すべく実験を行った。
【００８６】
使用するアルミナセメントモルタルとしては、アルミナセメントと、減水剤（アルミナセメントに対する重量比０．３％）と、平均粒子径が２５０μｍの骨材（珪砂：アルミナセメントに対する重量比２５％）からなる組成の水比（Ｗ／C）が２５％の７種類のものを採用した。
【００８７】
各アルミナセメントモルタルの調製に使用した各アルミナセメントは、Ａｌ2Ｏ3が５５ｗｔ％、ＣａＯが３５ｗｔ％、ＳｉＯ2が５ｗｔ％、Ｆｅ2Ｏ3が０．５ｗｔ％の組成を有するものであって、いずれも、アルミナセメント粒子の外周面に、厚みが１０〜５０ｎｍの範囲の非晶質相を有するものであるが、表６に示すように、互いに異なる比表面積を有するものである。
【００８８】
なお、各アルミナセメントモルタルの調製に使用した各アルミナセメントは、生成されて粉砕して製造された後に、温度が２０℃〜２５℃で相対湿度が５０％〜６０％の雰囲気で２０日〜６０日間放置して、非晶質相の厚みを１０ｎｍ〜５０ｎｍに調製したものもである。
【００８９】
これらのアルミナセメントモルタルを採用して、懸垂碍子（本発明に係る第２の碍子に該当する）の組立作業を行い、磁器本体と金属キャップ間に介在するアルミナセメントモルタル、および、磁器本体と金属ピン間に介在するセメントモルタルを養生して、これらのアルミナセメントモルタルを原料とするセメントモルタル硬化体を形成して懸垂碍子を作成する。但し、セメントモルタルの養生条件は、実施例１の場合と同じである。
【００９０】
これらの各懸垂碍子の組立作業性（フロー値、反発力値）、および、得られた懸垂碍子の強度特性（引張強度）を表６に示す。また、本実験にて得たアルミナセメントの比表面積とフロー値の関係を図２のグラフに示すとともに、アルミナセメントの比表面積と懸垂碍子の引張強度の関係を図３のグラフに示す。
【００９１】
【表６】
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【００９２】
表６中、セメントモルタル（ＮＯ．２）〜（ＮＯ．６）は、本発明の実施例に係るもので、かつ、セメントモルタル（ＮＯ．１）および（ＮＯ．７）は比較例に係るものである。セメントモルタル（ＮＯ．２）〜（ＮＯ．６）では、適正なフロー値を有していて、懸垂碍子の組立作業性は、従来のポルトランドセメントモルタルを使用した場合と同様に良好であり、また、当該懸垂碍子は高い引張強度を有するものである。これに対して、セメントモルタル（ＮＯ．１）では、適正なフロー値を有するものの、アルミナセメントの比表面積が小さいため、懸垂碍子の引張強度が十分ではない。また、セメントモルタル（ＮＯ．７）では、アルミナセメントの比表面積が大きすぎるため、懸垂碍子の組立作業性が不良であるとともに、当該懸垂碍子の引張強度も不十分である。セメントモルタル（ＮＯ．７）での結果は、アルミナセメントの表面活性の影響によるものと推測される。アルミナセメントの表面活性は、その比表面積が大きいほど大きく、表面活性を考慮した場合には、使用可能なアルミナセメントの比表面積は５０００ｃｍ2／ｇが限界である。
【００９３】
（実施例６）：本実施例でも、懸垂碍子（サンド付き）の組立作業で、セメントモルタル硬化体の原料として使用するアルミナセメントモルタルを形成するアルミナセメントの特性（比表面積およびアルミナセメント粒子が有する非晶質相）の好適な範囲を確認すべく実験を行った。
【００９４】
使用するアルミナセメントモルタルは、アルミナセメントと、減水剤（アルミナセメントに対する重量比０．３％）と、平均粒子径が２５０μｍの骨材（珪砂：アルミナセメントに対する重量比２５％）からなる組成の水比（Ｗ／C）が２５％の７種類のものである。各アルミナセメントモルタルの調製に使用した各アルミナセメントは、Ａｌ2Ｏ3が５５ｗｔ％、ＣａＯが３５ｗｔ％、ＳｉＯ2が５ｗｔ％、Ｆｅ2Ｏ3が０．５ｗｔ％の組成を有するものであって、比表面積がいずれも４８６６ｃｍ2／gのものである。
【００９５】
但し、各アルミナセメント粒子が有する外周面の非晶質相の厚みは、粉砕処理して生成された比表面積が４８６６ｃｍ2／gのアルミナセメントを温度２０℃〜３０℃、相対湿度が５０％〜７０％の雰囲気で５日〜２００日の適宜の日数放置して、非晶質相の厚みを表７に示すように調製しているものである。
【００９６】
これらの懸垂碍子の組立作業性（フロー値）、および、得られた懸垂碍子の強度特性（引張強度）を表７に示す。また、本実験にて得たアルミナセメントの非晶質相の厚みとフロー値の関係を図４のグラフに示すとともに、アルミナセメントの非晶質相の厚みと懸垂碍子の引張強度の関係を図５のグラフに示す。
【００９７】
【表７】
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【００９８】
表７中、セメントモルタル（ＮＯ．２）〜（ＮＯ．７）は、本発明の実施例に係るもので、かつ、セメントモルタル（ＮＯ．１）は比較例に係るものである。セメントモルタル（ＮＯ．２）〜（ＮＯ．７）は適正なフロー値を有していて、懸垂碍子の組立作業性は、従来のポルトランドセメントモルタルを使用した場合と同様に良好であり、また、当該懸垂碍子は高い引張強度を有するものである。これに対して、セメントモルタル（ＮＯ．１）では、アルミナセメント粒子の非晶質相の厚みが小さいため、フロー値が小さくて、懸垂碍子の引張強度が十分ではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例に係る懸垂碍子の一部を省略した縦断面図である。
【図２】セメントモルタル硬化体を形成するアルミナセメントの比表面積とフロー値の関係を示すグラフである。
【図３】セメントモルタル硬化体を形成するアルミナセメントの比表面積と引張強度の関係を示すグラフである。
【図４】セメントモルタル硬化体を形成するアルミナセメント粒子の非晶質相の厚みとフロー値の関係を示すグラフである。
【図５】セメントモルタル硬化体を形成するアルミナセメント粒子の非晶質相と引張強度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…懸垂碍子、１１…磁器本体、１２…金属キャップ、１３…金属ピン、１４…セメントモルタル硬化体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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