(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）アルミナセメント２０〜９０重量％及び（Ｂ）ブレーン比表面積３０００〜１５０００cm2／ｇのスラグ粉末１０〜８０重量％からなる混合物１００重量部に対し、（Ｃ）保水剤０．０５〜０．５重量部及び（Ｄ）有機カルボン酸及びその塩からなる遅延剤０．０２〜１．０重量部を含み、（Ｅ）石膏を含まない水硬性組成物。
【請求項２】
請求項１記載の水硬性組成物１００重量部に対し、骨材８０〜５００重量部及び廃棄物溶融スラグ、有機樹脂、有機繊維、消泡剤から選ばれる１種類以上の材料を含んでなる混合物に、水を添加して硬化させた硬化体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐酸性に優れ、表面に脆弱層を生成しない水硬性組成物、及びその硬化体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モルタルやコンクリートは、下水処理施設のようにpH１〜３の硫酸雰囲気にさらされるような環境下で表層部の水酸化カルシウムが硫酸イオンと反応して２水石膏を生成し、更に場合によりアルミン酸三カルシウムと反応してエトリンガイドを生成し、膨張破壊を起こす。下水処理施設を防食ライニングにより補修しても、表面にピンポールが存在するとそこから膨張破壊を起こす。
【０００３】
従って、硬化体に耐薬品性、耐硫酸塩性、耐海水性を付与させるために、高炉セメント、高炉スラグ等を使用することが多い。これは高炉スラグの潜在水硬性により硬化体の水密性を向上させることによって、塩素イオン、硫酸イオンの浸透を低減させるためである。また、高炉スラグ中のアルミニウム化合物が、浸透してくる塩素イオン、硫酸イオンと反応してフリーデル氏塩、エトリンガイドの形で固定化し、それ以上の浸透を防止することは、従来より知られている。しかし、耐硫酸性を向上させるには、スラグ添加率が高くないと大きな効果は得られないが、モルタルやコンクリート中のスラグ添加率が高くなると収縮率が大きくなり、ひび割れ発生の問題が生じる。
【０００４】
また、耐硫酸性を向上させるために、劣化原因となる水酸化カルシウムを含有しないアルミナセメントを用いる場合がある。しかし、アルミナセメントは下記に示す水和反応に多量の水を必要とするため、乾燥環境下では、未水和部分が残り、硬化体表面に脆弱層が出現する問題点があった。
CA＋10H2O→CAH10
2CA＋11H2O→C2AH8＋AH3
3CA＋12H2O→C3AH6＋AH3
ここで、Ｃ：ＣａＯ、Ａ：Ａｌ2Ｏ3、Ｈ：Ｈ2Ｏを示す。
更に、乾燥環境下で表面からの水の蒸発の影響を受けると、硬化体表面に脆弱層が多くなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、水硬性組成物の耐酸性を向上させるためにアルミナセメントを用いた場合において、乾燥環境下においてその硬化体の表面での脆弱層の発生を解決することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は保水剤及び遅延剤を使用して、アルミナセメント単独の場合に多量の水を必要とする急激な水和反応を遅延させると、アルミナセメントがスラグと反応してゲーレナイト水和物(C2ASH8)（ここで、Ｃ、Ａ及びＨは前記の通りであり、ＳはSiO2を示す）を生成し、硬化体全体に均一な水和反応をさせることができ、乾燥の影響を受けやすい硬化体表層部も健全になることを見出した。これは、アルミナセメントの主な水和物であるCAH10は、カルシウム１分子に対して１０H2Oを必要とする。これに対しスラグと反応して生成するゲーレナイト水和物(C2ASH8)は、カルシウム１分子に対して４H2Oを必要とすることによる。また、保水剤を使用することにより、モルタル表面から水の蒸発が防がれ、硬化体全体に均一な水和反応を起こさせることができることを見出した。更に、廃棄物溶融スラグを添加すると、そのベアリング効果により、コテ作業性やポンプ圧送性が改善されることを見出した。
【０００７】
即ち本発明は、（Ａ）アルミナセメント２０〜９０重量％及び（Ｂ）ブレーン比表面積３０００〜１５０００cm2／ｇのスラグ粉末１０〜８０重量％からなる混合物１００重量部に対し、（Ｃ）保水剤０．０５〜０．５重量部及び（Ｄ）有機カルボン酸及びその塩からなる遅延剤０．０２〜１．０重量部を含み、（Ｅ）石膏を含まない水硬性組成物を提供するものである。
【０００８】
本発明はまた、上記水硬性組成物１００重量部に対し、骨材８０〜５００重量部及び廃棄物溶融スラグ、有機樹脂、有機繊維、消泡剤から選ばれる１種類以上の材料を含んでなる混合物に水を添加して硬化させた硬化体を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられるアルミナセメントは、CaO・Al2O3を主鉱物成分として、Al2O3を全体の３５重量％以上含む限り特に限定されるものではなく、市販されているものが使用できる。例えば、ラファージュ社製の商品名「セカール51BTF」「セカール71」「セカール80」「シマンフォンデュ」「カルコートRG」、太平洋マテリアル社製の商品名「アサノアルミナセメント1号」「アサノアルミナセメント2号」、電気化学工業社製の商品名「アルミナセメント1号」「アルミナセメント2号」「ハイアルミナセメント」、旭硝子社製「アルミナセメント1号」「アサヒフォンデュ」等が使用できる。アルミナセメントの配合量は、通常アルミナセメントとスラグ粉末との混合物の２０〜９０重量％であり、好ましくは２０〜８０重量％である。
【００１０】
上記スラグ粉末としては、高炉スラグ、転炉スラグ、脱リンスラグ等のスラグ微粉末を１種又は２種以上混合したもので、ブレーン比表面積（ＪＩＳ  Ｒ５２０１）が３０００〜１５０００cm2／ｇ、好ましくは４０００〜５０００cm2／ｇのものが用いられる。その配合量は、アルミナセメントとスラグ粉末との混合物の１０〜８０重量％、好ましくは２０〜８０重量％である。
【００１１】
保水剤としては、親水性に優れ、水硬性組成混練物又はその硬化体中の水分の移動及び蒸発を抑制する材料が用いられる。例えば水溶性セルロース、ポリビニルアルコール、ポリエーテル等の水溶性高分子；アクリル酸・ビニルアルコール共重合体、アクリル酸ナトリウム共重合体、ポリアクリル酸共重合体、デンプン・アクリル酸塩グラフト共重合体等が用いられる。その配合量は、水硬性組成物１００重量部に対し、０．０５〜０．５重量部、好ましくは０．１〜０．５重量部である。０．０５重量部未満では必要とする保水性が上がらず、０．５重量部を超えると非常に水を必要とし強度が低下する。
【００１２】
遅延剤は、水硬性組成物の水和反応を遅らせるものであれば、特に限定されない。好ましくはクエン酸、酒石酸、グルコン酸、ヘプトン酸等の有機カルボン酸及びその塩、より好ましくは酒石酸、クエン酸である。その配合量は、水硬性組成物１００重量部に対し、０．０２〜１．０重量部、好ましくは０．０２〜０．２重量部用いられる。０．０２重量部未満でアルミナセメントの水和反応を遅らせることができず、１．０重量部を超えると水和反応が遅れ、強度が低下する恐れがある。
【００１３】
廃棄物溶融スラグとは、下水汚泥、都市ゴミ等の廃棄物の焼却物に必要により粘土、石灰、石膏等の１種または２種以上を配合したものを高温で溶融し急冷して得られたスラグ（下水汚泥溶融スラグ、都市スラグ焼却灰溶融スラグ）であり、ブレーン比表面積８０００cm2／ｇ以下のものを用いるのが好ましい。好ましくは、水硬性組成物１００重量部に対し１〜４０重量部、好ましくは１〜３０重量部用いられる。
【００１４】
消泡剤としては、市販のものであれば、特に限定されない。好ましくは、水硬性組成物１００重量部に対し０．０５〜１重量部、より好ましくは０．１〜０．５重量部用いられる。
【００１５】
有機樹脂としては、天然ゴム、スチレン・ブタジエン共重合体、クロロプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体及びメチルメタクリレート・ブタシエン共重合体等のゴムラテックス；ポリプロピレン、ポリクロロプレン、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸エステル、スチレン・アクリル共重合体、酢酸ビニル・アクリル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・酢酸ビニル・塩化ビニル共重合体、酢酸ビニル・ビニルバーサテート共重合体、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂及びエポキシ樹脂等の合成樹脂；セルロース誘導体、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩及びフルフリルアルコール等の水溶性ポリマー等の１種以上の粉末、エマルション又は溶液（水溶液含む）が用いられる。好ましくは水硬性組成物１００重量部に対し固形分換算で０．５〜１０重量部、更に好ましくは１〜５重量部用いられる。
【００１６】
有機繊維は特に限定されない。例えば、ビニロン繊維、アクリル繊維、アラミド繊維、炭素繊維等が例示される。好ましくは水硬性組成物１００重量部に対し０．０３〜０．３重量部、更に好ましくは０．１〜０．３重量部用いられる。
【００１７】
骨材は、市販のものであれば、特に限定されない。砂、砂利、砕石、砕砂、人工軽量骨材、スラグ骨材、クリンカー骨材等の単一もしくは混合物が用いられる。骨材は、水硬性組成物１００重量部に対し通常８０〜５００重量部、好ましくは１００〜３００重量部用いられる。
【００１８】
その他の混和材（剤）として、石膏、膨張材、減水剤等の分散剤、収縮低減剤、発泡剤、防水剤、防錆剤、凝結調整剤等の各種混和材（剤）の１種又は２種以上を添加しても良い。
【００１９】
水硬性組成物の混合に関して、粉体を混合する方法について限定はされない。例えばレディゲミキサー、プローシェアーミキサー、リボンミキサー、噴射式ミキサー等により混合することができる。
【００２０】
添加する水としては、水道水、地下水、河川水を用いることができるが、好ましくは「JIS A5308 付属書9 レディーミクストコンクリートの混練に用いる水」に適合する水を用いる。
水の量は限定するものではなく、用途に合った範囲でよい。好ましくは水硬性組成物１００重量部に対し２０〜７０重量部、更に好ましくは３０〜５０重量部用いられる。
【００２１】
モルタルの混練に関して、水硬性組成物（粉体）と水を混練する方法について限定はされない。例えば、ハンドミキサー、左官ミキサー、強制ミキサー、連続式ミキサー等を用いて混練することができる。
【００２２】
施工方法としては、コテによる左官施工、ポンプ（スクィーズポンプ、スネークポンプ、プランジャーポンプ）による吹付け施工、ポンプ（スクィーズポンプ、スネークポンプ、プランジャーポンプ）等による流し込みによるグラウト施工が挙げられる。
【００２３】
【実施例】
以下実施例により本発明を詳しく説明するが、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。
実施例１〜８、比較例１〜１０
表１に示す配合物の硬化体を作成し、表１に示す物理的及び化学的試験を行った。試験方法は下記の通りである。
＜圧縮強度試験＞
JIS R5201「セメントの物理試験方法」に準じた。
＜付着強度試験＞
東京都下水道局施設管理部「断面補修材の要求性能」の付着力試験に準じた。
（養生条件：温度２０℃、湿度８０％）
＜破断面評価試験＞
付着強度試験を行った際の破断面の評価を次に示す評価基準（Ａ〜Ｄ）に基き評価した。
Ａ：コンクリート内破断
Ｂ：コンクリートとモルタルとの界面破断。
Ｃ：モルタル凝集破断
Ｄ：モルタル表層破断
＜耐硫酸試験＞
東京都下水道局施設管理部「断面補修材の要求性能」の密度特性試験（浸透拡散抵抗性）に準じた。
＜転移確認試験＞
JIS R5201「セメントの物理試験方法」に準じて材齢２８日まで養生した試験体を、８０℃６時間蒸気養生したのちに、JIS R5201「セメントの物理試験方法」に準じて強度試験を行った。転移抑制効果（％）は下記の式により算出した。
転移抑制効果（％）＝蒸気養生後の圧縮強度／蒸気養生前の圧縮強度×１００＜作業性の評価＞
コンクリートよう壁の垂直面へ左官コテで塗付け、作業性を評価した結果、いずれの実施例とも作業性（コテへの付着性やコテ伸び）に支障は見られなかった。
また、スクイズ式モルタルポンプに連通させた内径４０ｍｍ、長さ４０ｍの圧送ホース端に取り付けた吐出口径１４ｍｍのスプレーガンを用い、同様のよう壁垂直面にモルタルを連続５分間吹付け、ポンプ圧送性の確認を行ったが、いずれの実施例もホース目詰まりもなく、順調に吹き付けできた。
以上の試験結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
0004388250.tif 000002
【００２５】
1) 普通セメント：太平洋セメント社製 普通ポルトランドセメント
2) アルミナセメント：ラファージュ社製 セカール51BTF
3) スラグ微粉末：第一セメント社製 ファインセラメント(ブレーン比表面積8000cm2/g)
4) 保水剤：信越化学工業社製 90SH-4000
5) 遅延剤：関東化学社製L-酒石酸1級試薬
6) 廃棄物溶融スラグ：東京都下水汚泥スラグ(ブレーン比表面積4200cm2/g)
7) 消泡剤：サンノプコ社製 SNデフォーマー14HP
8) 有機繊維：クラレ社製 RMS182X6
9) 粉末樹脂：ワッカー社製 ヴィナパスRE524Z
10) 骨材：山形県産珪砂(F.M.＝2.5)
【００２６】
【発明の効果】
本発明によると、耐酸性、付着強度、圧縮強度、転移抑制効果に優れ、表面に脆弱層が発生しない硬化体が得られる。