JP6072529B2

JP6072529B2 - セメント急結剤、セメント組成物、吹付け材料、吹付け工法

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Publication number: JP6072529B2
Application number: JP2012266469A
Authority: JP
Inventors: 啓史原; 寺島　勲; 寺島　　勲; 荒木　昭俊; 昭俊荒木; 貴光室川
Original assignee: Denka Co Ltd; Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2032-12-05
Also published as: JP2014111516A

Description

本発明は、セメント急結剤、セメント組成物、吹付け材料、吹付け工法に関する。

トンネル掘削等の露出した地山の崩落を防止するために、急結剤をコンクリートに配合した急結コンクリートの吹付け工法が行われている（特許文献１参照）。この工法は、通常、掘削工事現場に設置したセメント、骨材、及び水の計量混合プラントで吹付けコンクリートを調製し、アジテータ車で運搬し、コンクリートポンプで圧送し、途中に設けた合流管で、他方から圧送した急結剤と混合し、急結性吹付けコンクリートとして地山面に所定の厚みになるまで吹付ける工法である。

急結剤としては、カルシウムアルミネート、アルカリ金属アルミン酸塩とアルカリ金属炭酸塩等との混合物、カルシウムアルミネート、アルカリ金属アルミン酸塩、及びアルカリ金属炭酸塩等の混合物、カルシウムアルミネートと３ＣａＯ・ＳｉＯ_２との混合物等が知られている（特許文献２〜５参照）。

特公昭６０−４１４９号公報特開昭６４−０５１３５1号公報特公昭５６−２７４５７号公報特開昭６１−０２６５３８号公報特開昭６３−２１００５０号公報特開２００６−１８２６１７号公報国際公開ＷＯ０５／１２３６２０パンフレット特開平１０−１０１３８９号公報

これらの急結剤は、セメントの凝結を促進させる働きがあり、いずれもセメントコンクリートと混合して地山面に吹付けられる。

しかしながら、これらの急結剤は湧き水が多かったり、岩盤が少なかったりするような地山に対しては、コンクリートの剥落や地山の崩落が起こりやすいという課題があった。更に、近年ではコスト削減のため、施工サイクルを短縮し、吹付け厚さが薄くても安全性が確保される吹付け材料が求められている。

以上のことから、吹付けコンクリートの急結性や強度発現性の向上が求められており、新たなセメント急結剤が開発されている（特許文献６〜７参照）。特許文献６は、セメントと急結剤を除く混和材料に含まれる石膏の合計が、セメント１００重量部に対しＳＯ_３換算で５重量部を超えるベースコンクリートに添加する急結剤であって、カルシウムアルミネート類と、Ｎａ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３のモル比が０.６５以上１．００未満であるアルミン酸ナトリウムとを含む急結剤である。特許文献７は、カルシウムアルミネートと石膏とアルカリ金属アルミン酸塩とを含有する吹付け用急結剤であって、前記カルシウムアルミネートは、ガラス化率が８０％以上であり、ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３モル比が１．９〜３．０であり、かつ前記アルカリ金属アルミン酸塩の含有量が、吹付け用急結剤１００部中、１．５〜１０部であることを特徴とする吹付け用急結剤である。これらのセメント急結剤及びセメント組成物は、主に急結剤中のカルシウムアルミネートや石膏やその他の副成分の比率や粒度について検討した結果であり、これらの結晶・非結晶の割合であるガラス化率や粒度分布については検討されていない。

粒度は反応活性の指標であり、評価方法としては、比表面積、粒度分布、細孔分布等が挙げられる。例えば、特許文献８ではブレーン比表面積（以下、ブレーン値と表記）６０００ｃｍ^２／ｇの急結剤と石膏を使用しているが、ブレーン値は粉体全体の表面積であるため、反応活性にばらつきが生じる場合がある。なぜなら、粉体は個々の粒度をもつ粒子が、度数に偏りをもって分布しているためである。つまり、ブレーン値では、個々の粒度、つまり個々の反応活性をもつ粒子を厳密に評価することはできない。本発明は分級操作により、分布幅を限定する。本発明は、反応活性のばらつきを抑え、活性の高い粒子を限定して使用する点で、特許文献８とは異なる。又、粒子径は小さいほど反応活性が高くなるが、粉塵量が多くなり、人体に悪影響を及ぼしたり、空気中の水分と反応し、貯蔵安定性が悪くなったりすることがある。

比表面積と平均粒子径には、一般に以下の式が成立する。
Ｓ＝６／ρｄ（Ｓ：比表面積、ρ：密度、ｄ：平均粒子径）
上記の式で、特許文献８のカルシウムアルミネートや石膏（ブレーン比表面積６０００ｃｍ^２／ｇ、密度３ｇ／ｃｍ^３とする）の平均粒子径を算出すると、３．３μｍであり、本発明より粒子径が小さい。

本発明者は、前記課題や要求を種々検討した結果、特定のガラス化率や粒度分布のカルシウムアルミネートや他の原料を適当な比率で使用したり、更に特定の金属塩を急結剤に含有したりすることで、前述の課題を解決する知見を得て本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、カルシウムアルミネート、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属アルミン酸塩、石膏の合計１００部中、珪素をカルシウムアルミネート１００部中に酸化物換算で１〜５部含有し、ガラス化率が９０％以上９９％以下で、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比（ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３）が１．５〜２．５で、５〜３０μｍの粒子径積算値が７５％以上であるカルシウムアルミネート２０部以上５０部以下、アルカリ金属炭酸塩１部以上２０部以下、アルカリ金属アルミン酸塩０．１部以上２０部以下、５〜３０μｍの粒子径積算値が５０％以上の石膏２１部以上４５部以下、を含有するセメント急結剤であり、更に、水酸化物、重炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、ケイ酸塩、リン酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、チオ硫酸塩、チオシアン酸塩から選ばれる１種又は２種以上であるアルカリ金属塩を含有する該セメント急結剤であり、アルカリ金属塩が、硫酸ナトリウムである該セメント急結剤であり、更に、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩、亜硫酸塩から選ばれる１種又は２種以上であるアルカリ土類金属塩を含有する該セメント急結剤であり、アルカリ土類金属塩が、硝酸カルシウムである該セメント急結剤であり、更に、硝酸塩、リン酸塩、硫酸塩から選ばれる１種又は２種以上であるアルミニウム塩を含有する該セメント急結剤であり、アルミニウム塩が、硫酸アルミニウムである該セメント急結剤であり、該セメント急結剤とセメントを、含有するセメント組成物であり、該セメント組成物を含有する吹付け材料であり、該セメント急結剤と、セメントとを混合してなる吹付け工法である。

本発明のセメント急結剤を使用することで、従来の急結剤に比べ、急結性吹付けコンクリートの急結性、強度発現性の向上の効果を奏する。

以下、本発明を詳細に説明する。尚、本発明でいうセメントコンクリートとは、セメントペースト、モルタル、及びコンクリートの総称である。本発明でいう部は、特記しない限り、質量部をいう。

本発明で使用するカルシウムアルミネートとは、カルシアを含む原料と、アルミニウムを含む原料等を混合して、キルンでの焼成や、電気炉での溶融等の熱処理をして得られる、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３とを主たる成分とした水和活性を有する物質である。

カルシウムアルミネートは合成時にシリカを含む原料を混合することで、珪素を含有させることが可能である。カルシウムアルミネート１００部中の珪素の含有量は、酸化物（ＳｉＯ_２）換算で１〜５部が好ましく、１．５〜３部がより好ましい。１部未満では優れた初期強度発現性が得られない場合があり、５部を超えるとは長期強度発現性が損なわれる場合がある。

カルシウムアルミネートは、電気炉で溶融後は急冷しガラス化することが好ましく、ガラス化率は９０％以上９９％以下が好ましく、９３％以上９９％以下がより好ましい。９０％未満では、優れた急結性が得られない場合がある。ガラス化率は、加熱前のサンプルの粉末Ｘ線回折法により結晶鉱物のメインピーク面積Ｓを予め測定し、１０００℃で２時間加熱後、1〜１０℃／分の冷却速度で徐冷し、粉末Ｘ線回折法による加熱後の結晶鉱物のメインピーク面積Ｓ_０を求め、更に、これらのＳ_０及びＳの値を用い、下記の式を用いてガラス化率χを算出する。ガラス化率χ（％）＝１００×（１−Ｓ／Ｓ_０）

カルシウムアルミネートのＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比（ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３）は１．５〜２．５が好ましく、１．７〜２．３がより好ましい。モル比がこの範囲外では、優れた急結性が得られない場合がある。

カルシウムアルミネートは、分級器で種々の粒度に篩い分けることが好ましく、急結性や初期強度発現性の点で、５〜３０μｍの粒子径積算値（以下、５−３０μｍ積算値と表記）は７５％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。７５％未満では、優れた急結性や強度発現性が得られない場合がある。粒度分布はレーザー回折・散乱法による粒度分布測定器（例えばＨＯＲＩＢＡＬＡ−９２０）を使用して、試料分散媒にエタノールを用い、測定する。粒子径積算値の％は体積％である。

セメント急結剤のカルシウムアルミネートの使用量は、カルシウムアルミネート、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属アルミン酸塩、石膏の合計１００部中、２０部以上５０部以下が好ましく、３０部以上４５部以下がより好ましい。２０部未満では優れた急結性が得られない場合があり、５０部を超えると長期強度発現性が損なわれる場合がある。

本発明で使用するアルカリ金属炭酸塩とは、セメントコンクリートの凝結を促進するものであり、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、及び炭酸水素カリウム等が挙げられる。これらの中では、凝結促進の点で、炭酸ナトリウムが好ましい。

セメント急結剤のアルカリ金属炭酸塩の使用量は、カルシウムアルミネート、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属アルミン酸塩、石膏の合計１００部中、１部以上２０部以下が好ましく、５部以上１５部以下がより好ましい。１部未満では優れた急結性が得られない場合があり、２０部を超えると長期強度発現性が損なわれる場合がある。

本発明で使用するアルカリ金属アルミン酸塩とは、セメントコンクリートの凝結を促進するものであり、水酸化アルミニウムとアルカリ金属水酸化物を混合溶解し、乾燥し、粉末状として得られるものである。

アルカリ金属アルミン酸塩としては、アルミン酸リチウム、アルミン酸ナトリウム、及びアルミン酸カリウム等が挙げられ、これらの１種又は２種を使用することが可能である。これらの中では、急結性や初期強度発現性の点で、アルミン酸ナトリウムが好ましい。

セメント急結剤のアルカリ金属アルミン酸塩の使用量は、カルシウムアルミネート、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属アルミン酸塩、石膏の合計１００部中、０．１部以上２０部以下が好ましく、３部以上１３部以下がより好ましい。０．１部未満では優れた急結性が得られない場合があり、２０部を超えると施工性や長期強度発現性が低下する場合がある。

本発明で使用する石膏は、セメントコンクリートの急結性や強度発現性を向上するために混合するものである。

石膏としては、無水石膏、半水石膏、及び二水石膏等が使用可能である。これらの中では、急結性や強度発現性の点で、無水石膏が好ましい。

石膏は、急結性や初期強度発現性の点で、５−３０μｍ積算値が５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。５０％未満では、優れた急結性や強度発現性が得られない場合がある。

セメント急結剤の石膏の使用量は、カルシウムアルミネート、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属アルミン酸塩、石膏の合計１００部中、２１部以上４５部以下が好ましく、３０部以上４０部以下がより好ましい。２１部未満ではコンクリートの施工性が低下し、長期強度発現性を促進しにくい場合があり、４５部を超えると急結性が低下し、初期強度発現性が損なわれる場合がある。

本発明のセメント急結剤は、初期強度発現性を向上させるために、アルカリ金属塩を使用することが好ましい。アルカリ金属塩としては、水酸化物、重炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、ケイ酸塩、リン酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、チオ硫酸塩、チオシアン酸塩等（以下、アルカリ金属塩と総称することもある）を１種又は２種以上含有させることが可能である。これらの中では、強度発現性の点で、硫酸ナトリウムが好ましい。アルカリ金属塩は無水物及び含水物（水和物）の両方が使用可能であるが、長期強度発現性の点で、水和物が好ましい。

アルカリ金属塩の使用量は、セメント急結剤１００部（以下、セメント急結剤１００部とは、カルシウムアルミネート、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属アルミン酸塩、石膏の合計１００部をいうこともある）に対して、０．５〜８部が好ましく、１〜５部がより好ましい。０．５部未満では優れた初期強度発現性が得られない場合があり、８部を超えると長期強度発現性が損なわれる場合がある。

本発明のセメント急結剤は、初期強度発現性を向上させるために、アルカリ土類金属塩を使用することが好ましい。アルカリ土類金属塩としては、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩、亜硫酸塩等（以下、アルカリ土類金属塩と総称することもある）を１種又は２種以上含有させることが可能である。これらの中では、強度発現性の点で、硝酸カルシウムが好ましい。アルカリ土類金属塩は無水物及び含水物（水和物）の両方が使用可能であるが、長期強度発現性の点で、水和物が好ましい。

アルカリ土類金属塩の使用量は、セメント急結剤１００部に対して、０．５〜５部が好ましく、１〜３部がより好ましい。０．５部未満では優れた初期強度発現性が得られない場合があり、５部を超えると長期強度発現性が損なわれる場合がある。

本発明のセメント急結剤は、凝結を促進させるために、アルミニウム塩を使用することが好ましい。アルミニウム塩としては、硝酸塩、リン酸塩、硫酸塩等（以下、アルミニウム塩と総称することもある）を１種又は２種以上含有させることが可能である。これらの中では、急結性の点で、硫酸アルミニウムが好ましい。アルミニウム塩は無水物及び含水物（水和物）の両方が使用可能であるが、長期強度発現性の点で、水和物が好ましい。

アルミニウム塩の使用量は、セメント急結剤１００部に対して、１〜８部が好ましく、２〜５部がより好ましい。１部未満では優れた急結性が得られない場合があり、８部を超えると長期強度発現性が損なわれる場合がある。

本発明のセメント急結剤の使用量は、セメント１００部に対して、３〜２０部が好ましく、５〜１５部がより好ましく、７〜１０部が最も好ましい。３部未満では急結性吹付けコンクリートの急結性を促進しにくい場合があり、２０部を超えると長期強度発現性が損なわれる場合がある。

ここでセメントとは、通常市販されている普通、早強、中庸熱、及び超早強等の各種ポルトランドセメントや、これら各種ポルトランドセメントにフライアッシュや高炉スラグ等を混合した各種混合セメント等が挙げられ、これらを微粉末化して使用することも可能である。

本発明で使用するセメントコンクリートはセメントと骨材とを含有するものである。ここで骨材としては、吸水率が低く、骨材強度が高いものが好ましい。骨材の最大寸法は吹付けできれば特に限定されるものではない。

細骨材としては、川砂、山砂、石灰砂、及び珪砂等が使用可能であり、粗骨材としては、川砂利、山砂利、及び石灰砂利等が使用可能である。

セメントコンクリートに使用する水の量は、強度発現性の点で、セメントコンクリート中のセメント１００部に対して、３５部以上が好ましく、４０〜５５部がより好ましい。３５部未満ではセメントコンクリートを十分に混合できない場合がある。

湿式吹付け工法としては、例えば、セメント、細骨剤、粗骨材、及び水を加えて練り混ぜ、空気圧送し、途中にＹ字管を設け、その一方から急結剤供給装置により圧送したセメント急結剤を合流混合して急結性湿式吹付けセメントコンクリートとしたものを吹付ける方法が挙げられる。

又、急結剤を圧送する圧送空気の圧力は、セメントコンクリートが急結剤の圧送管内に混入した際に圧送管内が閉塞しないように、セメントコンクリートの圧送圧力より０．０１〜０．３ＭＰａ高いことが好ましい。

以下、実験例に基づき本発明を詳細に説明する。

実験例１
カルシウムアルミネート１００部中、表１に示すＳｉＯ_２量、ガラス化率、モル比（ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３）を有するカルシウムアルミネートを調製した。セメント急結剤１００部中、表１に示すカルシウムアルミネート４０部、アルカリ金属炭酸塩１０部、アルカリ金属アルミン酸塩１０部、石膏４０部を含有してなるセメント急結剤を調製した。又、砂／セメント比＝３、水／セメント比＝５２質量％のモルタルを調製し、そのセメント１００部に対して、セメント急結剤を８部添加し、急結性モルタルとし、その凝結時間と圧縮強度を測定した。結果を表１に併記する。

＜使用材料＞
セメント：普通ポルトランドセメント、市販品、ブレーン値４０００ｃｍ^２／ｇ、比重３．１６
細骨材：新潟県糸魚川市姫川産川砂、表乾状態、比重２．６２
カルシウムアルミネート：カルシア原料、アルミナ原料、及び種々の割合のシリカ原料を混合し、電気炉で１６００℃にて溶融後、冷却速度を調製し、種々の珪素含有量（酸化物換算）、種々のガラス化率、種々のＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３(モル比)を有するカルシウムアルミネートを合成し、ボールミル等の粉砕機で粉砕し、分級により粒度を調製したもの、５−３０μｍ積算値９０％
アルカリ金属炭酸塩：炭酸ナトリウム、市販品
アルカリ金属アルミン酸塩：アルミン酸ナトリウム、市販品
石膏：無水石膏、市販品、５−３０μｍ積算値７０％

＜測定方法＞
凝結時間：急結性モルタルを土木学会基準「吹付けコンクリート用急結剤品質規格（ＪＳＣＥＤ−１０２）」に準じて測定
圧縮強度：急結性モルタルをＪＩＳＲ５２０１に準じて測定
試験環境温度：２０℃に設定

表１より、カルシウムアルミネート１００部中ＳｉＯ_２を１〜５部含有し、ガラス化率が９０〜９９％、ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３が１．５〜２．５のカルシウムアルミネートを使用することが、急結剤の性状として望ましい。

実験例２
５−３０μｍ積算値が表２に示す値のカルシウムアルミネート及び石膏を用い、セメント急結剤１００部中、カルシウムアルミネート４０部、アルカリ金属炭酸塩１０部、アルカリ金属アルミン酸塩１０部、石膏４０部を含有してなるセメント急結剤を調製した。前記以外は「実験例１」と同様に行った。又、「実験例１」と同様のモルタルを調製し、そのセメント１００部に対して、セメント急結剤を８部添加し、急結性モルタルとし、その凝結時間と圧縮強度を測定した。結果を表２に併記する。
尚、実験Ｎｏ．２−１（比較例）は、従来品の急結剤（市販品）を使用した。

＜使用材料＞
カルシウムアルミネート：ＳｉＯ_２３部、ガラス化率９５％、ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３ (モル比)＝２．０、分級により５−３０μｍ積算値を種々の数値に調整したもの
石膏：無水石膏、市販品、種々の５−３０μｍ積算値のもの

表２より、カルシウムアルミネートの５−３０μｍ積算値が７５％以上、石膏の５−３０μｍ積算値が５０％以上のセメント急結剤を使用することが、急結剤の性状として望ましい。従来品は、カルシウムアルミネートの５−３０μｍ積算値が７５％未満、石膏の５−３０μｍ積算値が５０％未満であるため、急結剤の性状が本発明より良くなかった。

実験例３
セメント急結剤１００部中、表３に示す量のカルシウムアルミネート、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属アルミン酸塩、石膏を含有してなるセメント急結剤を調製した。前記以外は「実験例１」と同様に行った。又、「実験例１」と同様のモルタルを調製し、そのセメント１００部に対して、セメント急結剤を８部添加し、急結性モルタルとし、その凝結時間と圧縮強度を測定した。結果を表３に併記する。

＜使用材料＞
カルシウムアルミネート：ＳｉＯ_２３部、ガラス化率９５％、ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３ (モル比)＝２．０、５−３０μｍ積算値９０％からなるもの

表３より、急結剤の組成は、セメント急結剤１００部中、カルシウムアルミネート２０〜５０部、アルカリ金属炭酸塩１〜２０部、アルカリ金属アルミン酸塩０．１〜２０部、石膏２１〜４５部が、急結剤の性状として望ましい。

実験例４
セメント急結剤１００部中、カルシウムアルミネート４０部、アルカリ金属炭酸塩１０部、アルカリ金属アルミン酸塩１０部、石膏４０部を含有してなる急結剤を調製した。この急結剤１００部と、表４に示す金属塩（アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アルミニウム塩）２部とを、含有してなるセメント急結剤を調製した。前記以外は「実験例１」と同様に行った。又、「実験例１」と同様のモルタルを調製し、そのセメント１００部に対して、セメント急結剤を８部添加し、急結性モルタルとし、その凝結時間と圧縮強度を測定した。結果を表４に併記する。

＜使用材料＞
カルシウムアルミネート：ＳｉＯ_２３部、ガラス化率９５％、ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３ (モル比)＝２．０、５−３０μｍ積算値９０％からなるもの
金属塩Ａ：アルカリ金属塩、水酸化ナトリウム、水和物、市販品
金属塩Ｂ：アルカリ金属塩、重炭酸ナトリウム、水和物、市販品
金属塩Ｃ：アルカリ金属塩、硝酸ナトリウム、水和物、市販品
金属塩Ｄ：アルカリ金属塩、亜硝酸ナトリウム、水和物、市販品
金属塩Ｅ：アルカリ金属塩、メタケイ酸ナトリウム、水和物、市販品
金属塩Ｆ：アルカリ金属塩、第三リン酸ナトリウム、水和物、市販品
金属塩Ｇ：アルカリ金属塩、硫酸ナトリウム、水和物、市販品
金属塩Ｈ：アルカリ金属塩、亜硫酸ナトリウム、水和物、市販品
金属塩Ｉ：アルカリ金属塩、重亜硫酸ナトリウム、水和物、市販品
金属塩Ｊ；アルカリ金属塩、チオ硫酸ナトリウム、水和物、市販品
金属塩Ｋ；アルカリ金属塩、チオシアン酸ナトリウム、水和物、市販品
金属塩Ｌ：アルカリ金属塩、硫酸ナトリウム、無水物、市販品
金属塩Ｍ：アルカリ金属塩、硫酸カリウム、水和物、市販品
金属塩Ｎ：アルカリ土類金属塩、水酸化カルシウム、水和物、市販品
金属塩Ｏ：アルカリ土類金属塩、炭酸カルシウム、水和物、市販品
金属塩Ｐ：アルカリ土類金属塩、硝酸カルシウム、水和物、市販品
金属塩Ｑ：アルカリ土類金属塩、亜硝酸カルシウム、水和物、市販品
金属塩Ｒ：アルカリ土類金属塩、第三リン酸カルシウム、水和物、市販品
金属塩Ｓ：アルカリ土類金属塩、亜硫酸カルシウム、水和物、市販品
金属塩Ｔ：アルカリ土類金属塩、硝酸カルシウム、無水物、市販品
金属塩Ｕ：アルカリ土類金属塩、硝酸マグネシウム、水和物、市販品
金属塩Ｖ：アルミニウム塩、硝酸アルミニウム、水和物、市販品
金属塩Ｗ：アルミニウム塩、リン酸アルミニウム、水和物、市販品
金属塩Ｘ：アルミニウム塩、硫酸アルミニウム、水和物、市販品
金属塩Ｙ：アルミニウム塩、硫酸アルミニウム、無水物、市販品

表４より、アルカリ金属塩としては硫酸ナトリウムの水和物、アルカリ土類金属塩としては硝酸カルシウムの水和物、アルミニウム塩としては硫酸アルミニウムの水和物を使用することが、急結剤の性状として望ましい。

実験例５
セメント急結剤１００部中、カルシウムアルミネート４０部、アルカリ金属炭酸塩１０部、アルカリ金属アルミン酸塩１０部、石膏４０部を含有してなる急結剤を調製した。この急結剤１００部と、表５に示す金属塩（アルカリ金属塩として硫酸ナトリウムの水和物（金属塩Ｇ）、アルカリ土類金属塩として硝酸カルシウムの水和物（金属塩Ｐ）、アルミニウム塩として硫酸アルミニウムの水和物（金属塩Ｘ）を使用）を含有してなるセメント急結剤を調製した。前記以外は「実験例４」と同様に行った。又、「実験例４」と同様のモルタルを調製し、そのセメント１００部に対して、セメント急結剤を８部添加し、急結性モルタルとし、その凝結時間と圧縮強度を測定した。結果を表５に併記する。

表５より、急結剤に添加する量は、アルカリ金属塩が０．５〜８部、アルカリ土類金属塩が０．５〜５部、アルミニウム塩が１〜８部であることが、急結剤の性状として望ましい。

実験例６
セメント急結剤１００部中、カルシウムアルミネート４０部、アルカリ金属炭酸塩１０部、アルカリ金属アルミン酸塩１０部、石膏４０部を含有してなるセメント急結剤（ア）を調製した。更にセメント急結剤（ア）１００部に対し、アルカリ金属塩として硫酸ナトリウム２部、又はアルカリ土類金属塩として硝酸マグネシウム２部、又はアルミニウム塩として硫酸アルミニウム２部を含有してなるセメント急結剤（イ）〜（エ）を調製した。前記以外は「実験例４」と同様に行った。又、「実験例４」と同様のモルタルを調製し、そのセメント１００部に対して、セメント急結剤を表６に示す量添加し、急結性モルタルとし、その凝結時間と圧縮強度を測定した。結果を表６に併記する。

＜使用材料＞
カルシウムアルミネート：ＳｉＯ_２３部、ガラス化率９５％、ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３ (モル比)＝２．０、５−３０μｍ積算値９０％からなるもの
セメント急結剤（ア）：カルシウムアルミネート４０部、アルカリ金属炭酸塩１０部、アルカリ金属アルミン酸塩１０部、石膏４０部を含有してなるもの
セメント急結剤（イ）：セメント急結剤（ア）１００部と硫酸ナトリウムの水和物（金属塩Ｇ）２部を含有してなるもの
セメント急結剤（ウ）：セメント急結剤（ア）１００部と硝酸カルシウムの水和物（金属塩Ｐ）２部を含有してなるもの
セメント急結剤（エ）：セメント急結剤（ア）１００部と硫酸アルミニウムの水和物（金属塩Ｘ）２部を含有してなるもの

表６より、セメント急結剤の使用量は、セメント１００部に対し、３〜２０部が、急結剤の性状として望ましい。

本発明を用いることにより、従来の急結剤に比べ、凝結性状や強度発現性を高くすることができるため、土木、建築の分野等で広範に使用することが可能である。

Claims

カルシウムアルミネート、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属アルミン酸塩、石膏の合計１００部中、珪素をカルシウムアルミネート１００部中に酸化物換算で１〜５部含有し、ガラス化率が９０％以上９９％以下で、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３のモル比（ＣａＯ／Ａｌ_２Ｏ_３）が１．５〜２．５で、５〜３０μｍの粒子径積算値が７５％以上であるカルシウムアルミネート２０部以上５０部以下、アルカリ金属炭酸塩１部以上２０部以下、アルカリ金属アルミン酸塩０．１部以上２０部以下、５〜３０μｍの粒子径積算値が５０％以上の石膏２１部以上４５部以下、を含有するセメント急結剤。
更に、水酸化物、重炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、ケイ酸塩、リン酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、チオ硫酸塩、チオシアン酸塩から選ばれる１種又は２種以上であるアルカリ金属塩を含有する請求項１記載のセメント急結剤。
アルカリ金属塩が、硫酸ナトリウムである請求項２記載のセメント急結剤。
更に、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩、亜硫酸塩から選ばれる１種又は２種以上であるアルカリ土類金属塩を含有する請求項１〜３のうちの１項記載のセメント急結剤。
アルカリ土類金属塩が、硝酸カルシウムである請求項４記載のセメント急結剤。
更に、硝酸塩、リン酸塩、硫酸塩から選ばれる１種又は２種以上であるアルミニウム塩を含有する請求項１〜５のうちの１項記載のセメント急結剤。
アルミニウム塩が、硫酸アルミニウムである請求項６記載のセメント急結剤。
請求項１〜７のうちの１項記載のセメント急結剤とセメントを、含有するセメント組成物。
請求項８記載のセメント組成物を含有する吹付け材料。
請求項１〜７のうちの１項記載のセメント急結剤と、セメントとを混合してなる吹付け工法。