(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント中の間隙相量（Ｃ3Ａ＋Ｃ4ＡＦ）が３０質量％で且つＣ3Ａ量が１５〜３０質量％のクリンカー組成物にＣ3Ａ量と間隙相量の積に対するセメント中の可溶性硫酸塩のＳＯ3量の比が０．００４以下となるようにセッコウを添加したセメント組成物であって、ナフタレン系化学混和剤を当該セメント組成物に対して１．５質量％配合したものについて水セメント比０．３５で行ったＪＩＳＲ５２０１の凝結試験において１５分以内に始発を示す急硬性セメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特殊組成の急硬性セメントや急結材を含まない急硬性セメント組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
急硬性セメントとしてはジェットセメント、アウイン系セメント、アルミナセメント等の特殊セメントがある。一般に急硬性成分として、Ｃ１１Ａ７・ＣａＦ２、Ｃ４Ａ３ＳＯ３（アウイン）、ＣＡ、あるいはＣ１２Ａ７を含有しているが、このような急硬性セメントは、製造上、特殊な原料や装置が必要であり、汎用セメントに比べて製造が煩雑であるとともに、コストが高くなる欠点が在る。
【０００３】
他の方法として、ポルトランドセメントに急結材を添加して急硬性を付与する技術がある。添加する急結材の種類により、アルミン酸アルカリ塩、炭酸アルカリ塩等を添加する無機塩系、仮焼アルナイトを加える急硬性鉱物系、及びカルシウムアルミネートやカルシウムサルフォアルミネート（アウイン）を添加するセメント鉱物系に分ける事が出来るが、一般にポルトランドセメントに対して３〜９質量％、アウイン系急結材に至っては１０〜２０質量％添加する必要がある。
このためコストが高くなるのに加え、強度的にも問題が在る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、特殊な急硬性成分を含まないだけでなく、特殊な急結材を添加しない急硬性セメント組成物の提供を目的とする。具体的には、セメント組成物に対して１．５質量％の範囲で選ばれる量のナフタレン系化学混和剤の添加で、水セメント比０．３５で行ったＪＩＳ Ｒ５２０１の凝結試験において１５分以内に始発を示す急硬性セメント組成物の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、クリンカー中の間隙相（Ｃ3Ａ及びＣ4ＡＦ）量及びセメント中の可溶性硫酸塩量を適切な値に調節した組成物にナフタレン系化学混和剤を添加したセメント組成物が、優れた急硬性を有する事を知見し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、セメント中の間隙相量（Ｃ3Ａ＋Ｃ4ＡＦ）が３０質量％で且つＣ3Ａ量が１５〜３０質量％のクリンカー組成物にＣ3Ａ量と間隙相量の積に対するセメント中の可溶性硫酸塩のＳＯ3量の比が０．００４以下となるようにセッコウを添加したセメント組成物であって、ナフタレン系化学混和剤を当該セメント組成物に対して１．５質量％配合したものについて水セメント比０．３５で行ったＪＩＳ Ｒ５２０１の凝結試験において１５分以内に始発を示す急硬性セメント組成物に関する。尚、本発明において、Ｃ3Ａ及びＣ4ＡＦは、夫々３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3及び４ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｆｅ2Ｏ3を表す。以下に、本発明を詳細に説明する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明では、クリンカー中の間隙相量とセメント中の可溶性硫酸塩のＳＯ３量を規定する事を特徴とする。これは、クリンカーに添加するセッコウ量が少ない場合、間隙相（Ｃ３Ａ＋Ｃ４ＡＦ）量が２４質量％以上であり、且つＣ３Ａ量が１２質量％以上の領域においてナフタレン系混和剤量を通常の使用量より多く添加して急硬性が発現したこと、及び間隙相量（Ｃ３Ａ＋Ｃ４ＡＦ）を更に増大すると混和剤量を少なくしても急硬性が発現したこと、及びこのような急硬性が、（１）式で定義される可溶性硫酸塩率がある値以下となる場合に発現することの知見に基づいたものである。
【０００７】
【数１】
0004073226.tif 000002
【０００８】
本発明において、クリンカー中の間隙相の量および組成は、セメント原料の調合割合を変えて調合原料中のＡｌ２Ｏ３量およびＦｅ２Ｏ３量を変えることによって調整することができる。
間隙相はクリンカーの焼成過程で融液として存在し、クリンカーの焼成反応を促し、クリンカーの造粒を助けるものである。一般に間隙相量の増加はクリンカーの易焼成性を向上すると言われている。
しかしながら、過剰に間隙相量を増大することは焼成工程におけるキルン内のコーチングの増大など様々な製造上の問題を引き起こす可能性があることから、間隙相量は３０質量％以下が望ましい。
【０００９】
また、本発明ではセメント中の可溶性硫酸塩のＳＯ3量は、（１）式で求められる可溶性硫酸塩率で０．００４以下に規定することも特徴とする。これは、セメント中の可溶性硫酸塩のＳＯ3量が可溶性硫酸塩率で０．００４を超えると、間隙相量が前記条件を満足するに関わらず、多量の混和剤量下での急結性は失われることの知見に基づいたものであるが、このような現象は可溶性硫酸塩の急結抑制効果により生じるものと推測される。なお、可溶性硫酸塩とは、クリンカー中に含まれる硫酸アルカリ、硫酸カルシウム、あるいはセメント中のセッコウ等である。セッコウは、天然セッコウ、副産セッコウ等が使用でき、一般のクリンカー同様、所定量のセッコウを加えたものを混合・粉砕して、本発明のセメントとすることが出来る。
【００１０】
本発明のセメント組成物の使用に当たってはナフタレン系化学混和剤を添加する。ナフタレン系化学混和剤としては各種のものが市販されているが、市販品は何れも問題なく使用できる。ナフタレン系化学混和剤の一般的な添加量は、固形分換算でセメントに対し０．２〜１．５％の範囲にあり、主にコンクリートの流動性を向上させる目的で使用される。本発明でのナフタレン系化学混和剤の添加量は、この範囲を超え、間隙相（Ｃ3Ａ＋Ｃ4ＡＦ）量が３０質量％で、かつＣ3Ａ量が１５〜３０質量％では１．５質量％の添加量で、目的とする水セメント比０．３５で行ったＪＩＳ Ｒ５２０１の凝結試験で１５分以内に硬化する急硬性セメント組成物を得ることが出来る。尚、夫々のセメント組成物について、ここで設定した値より多い量のナフタレン系化学混和剤の添加も可能であるが、過度量の添加は、粘性の増大によるペーストのハンドリング特性の低下に繋がるだけでなく、コスト的にも好ましくないことから、その添加量は、セメント組成物に対し固形分換算で３質量％以下とする。
【００１１】
本発明の急硬性セメント組成物は、ナフタレン系化学混和剤以外にも一般のセメント同様、一般的なコンクリート用の化学混和剤、砂、砂利等の骨材を使用でき、これらに水を加えて練り混ぜた後、一般の急硬性セメント・モルタル・コンクリートとして使用される。このような急硬性材料は止水工事、緊急工事、吹付け工事等に用いられる。
【００１２】
【実施例】
以下では、具体例を示し、本発明を更に詳しく説明する。
（１）セメントの調製
実工場で使用している石灰石、珪石、粘土、鉄原料、高炉スラグ、石炭灰等を所定の化合物組成になるように混合・調合した。調合した原料は電気炉を用いて１５５０℃で焼成してクリンカーとした。クリンカーをブレーン比表面積で約３２００ｃｍ２／ｇにボールミルを用いて粉砕し、これにセッコウを所定量添加してセメントを調製した。
（２）凝結試験
上記セメントに水セメント比で０．３５の水を加えて練り混ぜ、ＪＩＳ  Ｒ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に準拠して凝結の始発を測定した。練混ぜ水には予め所定の添加量のナフタレン系化学混和剤を添加した。
【００１３】
間隙相量およびその組成とナフタレン系化学混和剤添加量と凝結特性との関係を表１に示す。一般のポルトランドセメントとは異なり、間隙相（Ｃ3Ａ＋Ｃ4ＡＦ）量が３０質量％で、且つその中のＣ3Ａ量が１５質量％以上であれば、１．５質量％のナフタレン系化学混和剤を含むことによって、注水１５分後に硬化することが分かる。
【００１４】
【表１】
0004073226.tif 000003
【００１５】
【発明の効果】
本発明では、特殊組成の急硬性セメントを使用することなく、また、急結材も使用することなく、急硬性を示すセメントを得ることが可能である。
急結材を使用せず、一般に流動化剤として使用されているナフタレン系化学混和剤が使用できることから、急硬性セメント・コンクリートの材料コストが低減できるのは勿論のこと、硬化体強度に悪影響を与える要因が除去される利点も有する。