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水硬性材料の硬化促進剤及び硬化方法

国内特許コード P130009172
掲載日 2013年4月19日
出願番号 特願2012-060774
公開番号 特開2013-193899
登録番号 特許第5950298号
出願日 平成24年3月16日(2012.3.16)
公開日 平成25年9月30日(2013.9.30)
登録日 平成28年6月17日(2016.6.17)
発明者
  • 露木 尚光
  • 小泉 公志郎
出願人
  • 学校法人日本大学
発明の名称 水硬性材料の硬化促進剤及び硬化方法
発明の概要 【課題】 凝結時間を短くし、初期強度の発現を促進させることのできる、水硬性材料の硬化促進剤及びこの水硬性材料の硬化促進剤を用いた水硬性材料の硬化方法を提供すること。
【解決手段】 ケイ酸を含有し、25℃における粘度が高くとも4mPa・sであり、ナトリウムの濃度が高くとも1,000mg/Lであるケイ酸水溶液であることを特徴とする、水硬性材料の硬化促進剤。
【選択図】 なし
従来技術、競合技術の概要


火力発電で石炭を燃焼させた後に発生する副産物として、フライアッシュがある。フライアッシュが混合されたフライアッシュセメントは、流動性が改善し、ポゾラン反応により長期強度が増進し、水和熱が低減すること等から、フライアッシュはセメントの混合材として利用されている。現在、フライアッシュセメント全質量に対するフライアッシュの混合割合は、JIS規格としてA種、B種、C種の3種類が規定されており、最もフライアッシュの混合割合の多いC種であっても、フライアッシュの混合割合は20質量%を超え30質量%以下である。フライアッシュの混合割合が多くなる程、凝結硬化の遅延や初期強度発現の立ち上がりが悪くなることから、使用されているフライアッシュセメントの多くは、フライアッシュの混合割合が5質量%を超え10質量%以下であるA種のフライアッシュセメントである。



一方、フライアッシュの発生量は、近年年間1000万トンに達する。また、電力供給源として今後火力発電の割合が増し、さらにフライアッシュの発生量が増加することが予想される。したがって、フライアッシュを埋め立て処分することなく有効利用することが望まれている。



フライアッシュセメントにより形成されるコンクリートの凝結時間及び初期強度を、普通ポルトランドセメントにより形成されるコンクリートと同程度にすることができれば、フライアッシュセメントを普通ポルトランドセメントが使用される分野においても使用することができるようになり、フライアッシュセメントの利用分野が広がる。また、フライアッシュの混合割合を増加させても、従来のフライアッシュセメントと同程度の凝結時間及び初期強度を維持することができれば、フライアッシュの一層の有効利用につながる。



セメントの凝結・硬化促進剤としては、塩化カルシウム、トリエタノールアミン等が従来から使用されている。しかし、塩化カルシウムの混和によって、コンクリート中の鉄筋が発錆したり、錆の進行が助長されたりする傾向があり、乾燥収縮もやや大きくなるという問題がある(社団法人日本コンクリート工学協会、1989年11月20日 1版7刷発行、コンクリート便覧参照。)。



特許文献1には、「懸濁型地盤固結材と溶液型シリカ固結材とを併用する地盤固結工法において、懸濁地盤固結材として、カルシウムアルミネート、またはカルシウムアルミネートとスラグとを主成分とする懸濁型地盤固結材を用いることを特徴とする地盤固結工法。」(特許文献1の請求項3参照。)と記載されている。また、「溶液型シリカ固結材は、水ガラス系注入材でもよいが、・・水ガラスからイオン交換樹脂またはイオン交換膜により脱アルカリ処理、または酸による中和処理によって得られた水溶性シリカ化合物を主成分とする注入材が好ましい。このような水溶性シリカ化合物を主成分とする注入材としては、コロイダルシリカ系注入材(コロイダルシリカに無機塩等の硬化剤を添加してゲル化させる注入材)、活性シリカ系注入材(活性シリカまたは弱アルカリ性シリカにpH調整材および必要に応じて無機塩類を添加してゲル化させる注入材)、およびシリカゾル系注入材(弱アルカリ性~中性、酸性)が好ましい。」(特許文献1の段落番号0026参照。)と記載されている。
一般に、水ガラスを酸で中和すると縮合重合が生起して-O-Si-O-Si-O-の連鎖を有する高分子のケイ酸が形成されることは公知である。また、酸性シリカゾルもまた、高分子のケイ酸を含有することが当業者の常識である。よって、酸性シリカゾル、弱アルカリ性シリカを含む水溶性のシリカ化合物を水に溶解して得られる水溶液の粘度は極めて高くなる。



また、特許文献1には、水ガラス系注入材等の溶液型シリカ注入材それ自身がゲル化して固まることが示されているのみであり、溶液型シリカ注入材がセメントやフライアッシュセメント等の水硬性材料の凝結及び硬化を促進することの示唆はない。

産業上の利用分野


この発明は、水硬性材料の硬化促進剤及び硬化方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ケイ酸をSiO換算で5,000mg/L以上25,000mg/L以下の濃度で含有し、25℃における粘度が高くとも4mPa・sであり、ナトリウムの濃度が高くとも1,000mg/Lであり、単量体及び二量体の形態のケイ酸が全ケイ酸に対して70質量%以上100質量%以下の範囲で含有されるケイ酸水溶液であることを特徴とする、水硬性材料硬化促進剤。

【請求項2】
前記水硬性材料は、セメントである請求項1に記載の水硬性材料硬化促進剤。

【請求項3】
水硬性材料と前記請求項1又は2に記載の水硬性材料硬化促進剤とを混練することを特徴とする、水硬性材料の硬化方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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