【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土木・建築分野において使用する遠心力成形体に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来、例えば、コンクリート管、パイル、ポール、及び鋼管コンクリート複合体のような遠心力鉄筋コンクリート管の製造は、一般に、普通ポルトランドセメントを主材料とし、１日程度で脱型可能とするため蒸気養生を行っていた(コンクリート工学ハンドブック 朝倉書店発行)。

【０００３】しかしながら、蒸気養生室の設置、養生室への搬入や搬出、ボイラーの保守管理、及び排ガス処理装置等が必要であり、コスト高となり、また、製造ラインが複雑化するなどの課題があった。

【０００４】本発明者らは、前記課題を解決すべく種々検討を重ねた結果、特定の組成物を使用することにより、蒸気養生をしなくても早期に強度発現が可能となり、なおかつ低温下においても強度の発現性が非常に良好となるとの知見を得て本発明を完成するに至った。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、セメントと、アルミノケイ酸カルシウムガラスと無機硫酸塩を有効成分とするセメント混和材とを使用してなる遠心力成形体である。

【０００６】以下、本発明を詳しく説明する。

【０００７】本発明に係るセメントとしては、普通・早強・超早強等の各種ポルトランドセメントや、それらに高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、さらには、中庸熱セメント、白色セメント、及びコロイドセメント等の特殊セメント等が挙げられる。

【０００８】本発明に係るアルミノケイ酸カルシウムガラス(以下CASガラスという)は、その組成領域として、C
aO30〜60重量％、Al ₂ O ₃ 20〜60重量％、及びSiO ₂ ５〜25
重量％が好ましく、CaO30〜55重量％、Al ₂ O ₃ 30〜60重量％、及びSiO ₂ 10〜20重量％がより好ましい。 CaOが30重量％未満あるいはAl ₂ O ₃が60重量％を超えると、急硬性に劣る傾向があり、逆に、CaOが60重量％を超えるかあるいはAl ₂ O ₃が20重量％未満であると、凝結調整剤を多量添加しても瞬結してしまい、作業性の面から好ましくない。 また、SiO ₂が５重量％未満であると、長期的な強度の伸びが期待できず、逆に25重量％を超えると初期強度が小さい傾向がある。

【０００９】なお、後述の一般の工業原料には、MgO、F
e ₂ O ₃ 、TiO ₂ 、K ₂ O、及びNa ₂ O等の不純物が当然含まれている。 これらの不純物は、CaO-Al ₂ O ₃ -SiO ₂系のガラス化領域を拡張することから、10重量％未満までの存在は好ましく、また、急硬性、作業性、及び長期強度の伸び等の諸特性に問題は生じない。 また、CASガラス製造の際に、一般的なガラスの融剤であるNaNO ₃やKNO ₃などの硝酸アルカリ、フッ化カルシウム、及びホウ砂等を加えることは、ガラスの融点を下げることから好ましい。

【００１０】本発明におけるガラスとは、熱分析から求められる、「ガラス転移点を示すもの」をいう。 なお、全てがガラス質である必要はなく、ガラス化率が50％以上であることが好ましく、70％以上がより好ましく、80％
以上が最も好ましい。 50％未満では、初期強度が小さくなる傾向がある。 なお、ガラス化率(Ｘ)は、例えば、本発明においては、CASガラスを、1,000℃で２時間加熱して溶融し、その後、５℃／分の冷却速度で徐冷し、粉末Ｘ線回折法により求めた結晶鉱物のメインピークの面積
S ₀とCASガラス中の結晶のメインピークの面積Ｓから数１に従って算出した。

【００１１】

【数１】

【００１２】CASガラスは、例えば、平均的な化学組成が、CaO40〜43重量％、MgO５〜８重量％、Al ₂ O ₃ 13〜15
重量％、及びSiO ₂ 31〜35重量％である、冶金や金属製練などで副生する高炉水砕スラグの組成とは全く異なるものである。 また、CASガラスは、アルミナセメントの組成とは全く異なるものである。 即ち、通常のアルミナセメントのSiO ₂量は５重量％未満であり〔笠井順一、コンクリート工学、第22巻、第８号、第67頁(1984)〕、さらに、ガラス化率は25％を越えることはない〔1964年、ロンドン市アカデミック プレス インコーポレーテッド リミテッド発行、HFWTaylor著、ザ ケミストリー オブ セメント(The Chemistry of Cement)、第２
巻、第16頁〕。

【００１３】本発明に係るCASガラス製造用原料としては、CaO質原料、Al ₂ O ₃質原料、及びSiO ₂質原料が挙げられる。

【００１４】CaO質原料としては、生石灰、消石灰、及び石灰石等が、また、Al ₂ O ₃質原料としては、アルミナ、ボーキサイト、ダイアスポア、長石、及び粘土等が、さらには、SiO ₂質原料としては、ケイ砂、白土、及びケイ藻土等が使用可能である。 また、比較的安価な高炉スラグに、CaO質原料とAl ₂ O ₃質原料を補うことも可能である。

【００１５】本発明に係るCASガラスは、以上のCaO質原料、Al ₂ O ₃質原料、及びSiO ₂質原料を所定の割合で配合し、直接通電式溶融炉や高周波炉などを用いて溶融し、
得られた溶融体を圧縮空気や高圧水により吹飛ばす方法、あるいは、水中に流し込む方法などにより製造される。 さらには、ロータリーキルンで溶融し、急冷することによっても製造することが可能である。 CASガラスの粉末度は細かければ細かいほど反応性が向上するので好ましく、特に、ブレーン比表面積で3,000cm ² /g以上が好ましい。

【００１６】本発明に係る無機硫酸塩とは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の硫酸塩であり、そのうち無水、半水並びに二水の硫酸カルシウムが好ましく、中でもII型無水セッコウの使用が強度発現の面から特に好ましい。 II型無水セッコウとは、Ｘ線回折パターンでII型のCaSO ₄の形態を示すものであり、工業的に含まれる不純物に制約されるものではない。 無機硫酸塩の粉末度は、ブレーン比表面積で2,000〜8,000cm ² /g程度が好ましい。 無機硫酸塩の使用量は、CASガラス100重量部に対して、50〜300重量部が好ましく、100〜200重量部がより好ましい。 50重量部未満では強度発現の面で好ましくなく、300重量部を越えると膨張性を示し、クラックが発生したり、長期的な安定性が損なわれる恐れがある。

【００１７】本発明は、CASガラスと無機硫酸塩からなる急硬成分をセメント混和材としてセメントと混和し、
遠心力成形体の初期強度を発現させるものである。 ここで、セメント混和材の使用量は、セメントとセメント混和材の合計100重量部に対して、５〜30重量部が好ましい。 ５重量部未満では、初期の強度発現性が低下する傾向があり、30重量部を越えると添加量に比例した強度発現はせず不経済となる。

【００１８】本発明のセメント混和材を使用すると、短時間で硬化する傾向があるため、作業性を調節する目的で凝結調節剤を使用することは好ましい。 凝結調整剤は、CASガラス中のCaO含有量が多く凝結時間の早い場合や、CASガラス中のCaO含有量が少なく凝結時間の遅い場合などに特に使用される。 凝結調整剤としては、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、コハク酸、及びマレイン酸等の有機酸又はそれらの塩類、炭酸ナトリウムや炭酸カリウムなどの炭酸アルカリ、リン酸類又はその塩類、ホウ酸、ホウ酸アルカリ、アルミン酸アルカリ、ケイフッ化物、でん粉、糖類、並びに、アルコール類等やそれらの混和物が挙げられ、中でも有機酸の使用が好ましい。 凝結調整剤の使用量は、例えば、20〜240分程度の適度の可使時間を得るために、セメントとセメント混和材の合計100重量部に対して、１〜30重量部程度が好ましい。

【００１９】また、本発明においては、モルタルやコンクリートに通常使用される他の混和材料を併用することも可能である。 ここで、他の混和材料としては、例えば、けい砂、天然砂、及び砂利等の骨材、ガラス繊維、
カーボン繊維、及び鋼繊維等の繊維、ポリマーエマルジョンやラテックス、着色剤、AE剤、減水剤、AE減水剤、
流動化剤、防錆剤、メチルセルロースなどの保水剤、塩化カルシウムやケイ酸ナトリウムなどの防水剤、発泡剤、起泡剤、水酸化カルシウムなどのカルシウム塩、並びに、防凍剤等が挙げられ、その中の一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない量で併用することが可能である。

【００２０】本発明において、各材料の混合方法は特に制限されるものではなく、各々の材料を施工時に混合してもよいし、あらかじめ一部もしくは全部を混合しておいても差支えない。 また、本発明のセメントやセメント混和材の混合装置は、特に制限されるものではなく、例えば、傾胴ミキサー、千代田技研工業社製オムニミキサー、Ｖ型ミキサー、ヘンシェルミキサー、及びナウターミキサー等の既存のいかなる撹拌装置も使用可能である。

【００２１】本発明は、セメントと、アルミノケイ酸カルシウムガラスと無機硫酸塩とからなるセメント混和材とを混合した特殊セメントを用いて、遠心力成形により成形体を製造するものであり、蒸気養生をしなくても材令１日程度で脱型可能な強度が発現される。

【００２２】遠心力成形条件は、遠心力成形体の種類により異なり、３段階に分けて遠心力を負荷することもあり、一義的に決定することはできないが、通常１〜50Ｇ
の重力加速度程度である。

【００２３】脱型後の養生は、水中又は散水などのように水分の涸渇を防止しながら養生することが強度発現上好ましい。

【００２４】なお、本発明においては、外気が５〜10℃
のような低温下においても、良好な強度発現性が得られるという、従来にない大きな特長を有している。

【００２５】

【実施例】以下、本発明をさらに詳しく説明する。

【００２６】実施例１ 水168kg/m ³ 、細骨材551kg/m ³ 、及び粗骨材1,117kg/m ³と表１に示す配合を用いてコンクリートを調整し、そのコンクリートを各々22kgづつ、200φ×300×50mmの鋼製遠心力成形型枠に投入し、ＧNo.4.7(230rpm)で２分、ＧN
o.7.0(275rpm)で２分の低速、ＧNo.12(375rpm)の中速で４分、さらに、ＧNo.25(525rpm)の高速で５分の条件で遠心力成形を行ない、遠心力成形体を作成し、その圧縮強度と外圧強度を測定した。 使用材料と試験方法は次の通りである。 結果を表１に併記する。

【００２７】 ＜使用材料＞ セメント ：電気化学工業社製普通ポルトランドセメント CAS ガラスＡ：CaO/Al ₂ O ₃ /SiO ₂の重量比50/40/10、ガラス化率100％、ブレーン 比表面積 4,000cm ² /g 〃 Ｂ： 〃 40/40/20、 〃、 〃 4,500cm ² /g 〃 Ｃ： 〃 30/45/25、 〃、 〃 4,900cm ² /g 無機硫酸塩：II型無水セッコウ、ブレーン比表面積 5,900cm ² /g 細骨材 ：新潟県姫川産川砂、比重2.60、FM 2.62 粗骨材 ： 〃 砕石、比重2.65、Gmax 30mm、FM 6.5

【００２８】＜試験強度＞ 圧縮強度σ _c ：JIS R 5201に準じて測定した。 但し養生条件は、20℃、65％ＲＨと５℃、65％ＲＨである。 曲げ引張強度σ _bt ：遠心力成形体のひび割れ荷重から、
次式により算出した。 但し養生条件は、20℃、65％ＲＨ
である。

【００２９】

【数２】

【００３０】

【表１】

【発明の効果】本発明のセメント混和材を使用することにより、蒸気養生のような特別な養生をしなくても早期に強度発現が可能であり、なおかつ、低温下においても強度発現性の非常に良好な、遠心力成形体が得られる。

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