CN105143137A - 水泥原料用高炉水淬炉渣及其筛选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适于在年平均气温为22℃以上的高温地域使用的水泥原料的高炉水淬炉渣及其筛选方法。筛选具有CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2和MnO的含量(质量％)满足下述(1)式的化学组成的高炉水淬炉渣，作为适于年平均气温为22℃以上的高温地域的水泥原料用高炉水淬炉渣。1.17≤BM≤1.35···(1)，其中，(1)式中，BM＝(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2-0.13×TiO2-MnO(CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2、MnO是高炉水淬炉渣中含有的各氧化物的含量(质量％))。

Description

水泥原料用高炉水淬炉渣及其筛选方法
技术领域
本发明涉及面向年平均气温为22℃以上的高温地域的水泥原料用高炉水淬炉渣(granulatedblastfurnaceslagforcementrawmaterial)及其筛选方法。
背景技术
高炉水淬炉渣是钢铁制造过程中产生的副产物(by-product)，以CaO、Al2O3、MgO、SiO2为主成分，作为水泥原料而广泛使用。将高炉水淬炉渣粉碎而得的高炉水淬炉渣微粉末(groundgranulatedblastfurnaceslag)也可作为普通波特兰水泥(ordinaryportlandcement)的混和材料(mixturematerial)使用，尤其是作为高炉水泥(portlandblastfurnacecement)的原料的需求度高。这里，高炉水泥是混合了普通波特兰水泥和高炉水淬炉渣微粉末而成的混合水泥(blendedcement)的一种，在日本国内，高炉水淬炉渣微粉末的含量一般为40质量％左右。本说明书中，也包括高炉水淬炉渣微粉末的含量为20质量％的情况等混合比率的范围广泛的情况，将它们全部称为高炉水泥、普通波特兰水泥与高炉水淬炉渣微粉末的混合水泥、或简称为高炉水淬炉渣微粉末的混合水泥。
水泥利用水合反应(hydrationreaction)生成水合生成物(hydrationproduct)而强度提高，但若水合反应过快，则存在混凝土等水泥固化体(cementhardenedbody)发生裂纹的问题。这是因为，若水合反应过快，则由水合反应引起的单位时间的发热量(exothermamount)变大而混凝土内部的温度上升。尤其是体积大的混凝土中，由于每单位体积的放热面积(heatdissipationarea)小，因此混凝土内部的温度上升变得过大，混凝土的裂纹变得显著。
因此，大型混凝土结构物中广泛使用高炉水泥而不是普通波特兰水泥。高炉水泥是将微粉碎的高炉水淬炉渣与波特兰水泥混合而制造的水泥。高炉水泥大量含有具有由于碱刺激(alkalinestimulation)而显现水硬性(hydraulicity)的潜在水硬性(latenthydraulicity)的高炉水淬炉渣微粉末，因此与普通波特兰水泥相比，水合反应慢，发热量少。即，高炉水泥与普通波特兰水泥相比，强度的显现缓慢，在材龄(materialage)为3天～7天的初期，与普通波特兰水泥相比强度低。此外，材龄为7天的活性度为60～80％左右，每单位时间的发热量小。进而，也有材龄为28天的强度与普通波特兰水泥几乎同等、高炉水泥的长期强度超过普通波特兰水泥的情况。因此，通过利用高炉水泥，可以有效地抑制大型混凝土结构物的裂纹。这里，高炉水泥的活性度是指将使用了与高炉水泥的情况相同的质量比率的普通波特兰水泥的砂浆试样的压缩强度作为基准，将使用了高炉水泥的砂浆试样的压缩强度进行指标化而得的活性度。
高炉水淬炉渣的水合特性、强度显现特性大多受到其化学组成的影响。因此，以往在日本国内，供给至水泥原料的高炉水淬炉渣在水泥的品质管理方面，其碱度必须为某恒定值以上，适于水泥的高炉水淬炉渣的筛选以日本工业规格(JIS)中定义的炉渣的碱度[(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2](以下简称为“碱度”或“JIS碱度”)为指标而进行。这里，CaO、Al2O3、MgO、SiO2是高炉水淬炉渣中的各氧化物的含量(质量％)。
例如，专利文献1中提出了将以水淬炉渣制造设备(watergranulationequipment)制造中的高炉水淬炉渣取样，对CaO、Al2O3、MgO、SiO2进行定量分析，基于碱度等决定高炉水淬炉渣的品质等级的技术。此外，专利文献2中提出了将作为低发热炉渣水泥的原料使用的高炉炉渣粉末(高炉水淬炉渣与以高炉炉渣为起始原料的岩棉或岩棉废弃渣滓的混合体)的碱度调整为1.4～1.8的技术。
另一方面，作为评价作为高炉水泥原料的高炉水淬炉渣的品质的指标，可使用活性度指数，高炉水淬炉渣的水合特性、强度显现特性可以通过活性度指数进行评价。活性度指数是指通过砂浆试验分别测定高炉水泥的强度A(N/mm2)和普通波特兰水泥的强度B(N/mm2)，且基于该测定值通过下式算出的指数，上述高炉水泥是将以规定的比表面积(specificsurfacearea)将高炉水淬炉渣粉碎而得的高炉水淬炉渣微粉末与普通波特兰水泥以1：1(50％：50％(质量％比))配合(混合)而得的。
活性度指数(％)＝(A/B)×100
这里，高炉水泥的强度和普通波特兰水泥的强度是指如JISA6206所规定的那样，将以规定的比率(水泥：细粒料：水＝450g：1350g：225g)混炼(mix)各水泥、细粒料(fineaggregate)与水而成的砂浆成型为规定的形状后，进行规定的熟化(cure)而得的试样中的压缩强度(compressivestrength)。以下，提及“水泥的强度”时为同样的含义，对于未记载的试验条件，按照JISA6206所规定的高炉炉渣微粉末的砂浆的活性度指数的试验方法。
用于测定活性度指数的日本的试验是如JISA6206所规定的那样，水泥的混炼和熟化这两者均在20℃的温度条件下实施。此外，高炉水泥、普通波特兰水泥的强度试验也同样在20℃下进行混炼和熟化后，测定弯曲强度、压缩强度。另外，从抑制大型混凝土结构物的裂纹的观点出发，通常优选将高炉水泥的材龄3～7天的活性度设为60～80％左右，将材龄28天的活性度设为90～110％左右。
这里，活性度指数与高炉水淬炉渣的碱度关系密切，高炉水淬炉渣的碱度越高，活性度指数也越高。因此，以往以碱度为指标筛选高炉水泥原料用高炉水淬炉渣时，在事前求出碱度与活性度指数的相关关系，设定成为指标的碱度的数值范围。
具体而言，首先，对具有各种化学组成的高炉水淬炉渣测定粉碎成规定的比表面积的高炉水淬炉渣微粉末的活性度指数，求出高炉水淬炉渣的碱度与活性度指数的相关关系。接着，基于上述相关关系决定成为用于得到所需的活性度指数的高炉水淬炉渣，即适于高炉水泥的原料的高炉水淬炉渣的碱度的规格的数值范围。然后，筛选出满足如此决定的碱度的规格的高炉水淬炉渣作为适于高炉水泥的高炉水淬炉渣。
另一方面，专利文献3中提出了使用与上述碱度不同的指标来评价高炉炉渣的品质的技术。该技术是基于高炉炉渣中的MnO和TiO2对活性度指数影响显著这样的发现，使用在以往的碱度的基础上考虑MnO、TiO2的含量的指标((CaO+Al2O3+MgO)/SiO2-0.13×TiO2-1.0×MnO)来评价高炉炉渣的品质。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-81243号公报
专利文献2：日本特开平10-87352号公报
专利文献3：日本特开2008-291301号公报
发明内容
这里，也如专利文献2中记载的那样，在活用作为高炉水泥的优点的低发热性的方面，优选使用水合反应速度和水合发热速度(hydrationexothermicrate)低的高炉水淬炉渣作为原料。
然而，上述现有技术中，无法筛选面向气温比日本高的高温地域的水泥原料的高炉水淬炉渣。因此，根据现有技术，虽然可得到在日本国内示出所需的特性(强度特性、低发热性)的高炉水泥，但在属于比日本气温高的高温地域的国家，未必能得到示出所需的特性的高炉水泥。
本发明有利地解决上述现有技术所具有的问题，其目的是提供一种面向比日本高温的地域的水泥原料用高炉水淬炉渣及其筛选方法。具体而言，其目的是提供一种水合反应速度和水合发热速度低的高炉水淬炉渣及其筛选方法，上述高炉水淬炉渣是适于在年平均气温为22℃以上的高温地域使用的水泥原料用高炉水淬炉渣，可得到初期强度的增加速度不快于普通波特兰水泥的高炉水泥，即普通波特兰水泥与高炉水淬炉渣微粉末的混合水泥。
本发明的发明人等首先对现有技术中无法筛选适于面向年平均气温为22℃以上的高温地域的水泥原料的高炉水淬炉渣的理由进行了研究。其结果查明，主要理由是，在现有技术中，实施用于测定活性度指数的试验时的温度不适当。
活性度指数(高炉水淬炉渣微粉末的强度特性)大大依赖于将砂浆试样混炼和熟化的温度。尤其是已知水泥的水合反应受到温度的影响，温度越高，水合反应越快速地进行。
这里，用于测定日本的活性度指数的试验如JISA6206所规定的那样，水泥的混炼和熟化这两者均在20℃的温度条件下实施。此外，高炉水泥、普通波特兰水泥的强度试验也同样在20℃下进行混炼和熟化后，测定弯曲强度、压缩强度。然后，现有技术中，如以上那样基于将试验温度设为20℃时得到的活性度指数，求出高炉水淬炉渣的化学组成(或碱度)与活性度指数的相关关系。
另一方面，在属于比日本高温的地域的国家使用水泥时，在与用于测定在日本的活性度指数的试验中规定的温度(20℃)相比高的温度下实施水泥的混炼和熟化。因此，即使为在日本国内示出所需的活性度指数(强度特性)的高炉水淬炉渣，在属于比日本高温的地域的国家，也未必能得到所需的活性度指数(强度特性)。所以，将实施用于测定活性度指数的试验时的温度设为20℃的现有技术中，无法筛选出适于面向年平均气温为22℃以上的高温地域的水泥原料的高炉水淬炉渣。即，与一般的化学反应同样，温度越高，也越促进由高炉水淬炉渣微粉末进行的水合固化反应，但是，同样，温度越高，也越促进由普通波特兰水泥进行的水合固化反应，因此无法明确由两者的相对关系决定的活性度指数具有怎样的温度依赖性。
因此，本发明的发明人等首先对以碱度为1.86的高炉水淬炉渣微粉末为原料的情况，在高于20℃的温度下将试样混炼·熟化，研究混合水泥(高炉水泥)的强度特性。此外，为了比较，对未混合高炉水淬炉渣微粉末的普通波特兰水泥也以高于20℃的温度进行混炼·熟化而调查强度特性。
另外，上述碱度1.86是在日本国内作为高炉水泥原料而被广泛使用的高炉水淬炉渣微粉末的碱度的范围内含有的典型的值。而且，将碱度为1.86的高炉水淬炉渣微粉末作为原料，在20℃下进行混炼·熟化时的高炉水泥的强度因高炉水淬炉渣微粉末的置换率(混合水泥中的配合比例)不同而异，但是，通常，在材龄3～7天时成为普通波特兰水泥(与配合在混合水泥中的普通波特兰水泥相同，以下同样)的60～80％左右，在材龄28天时成为普通波特兰水泥的90～110％左右，在材龄91天时成为普通波特兰水泥的100～120％左右(均为在20℃下实施强度试验的情况)。
调查的结果确认，就混合水泥(高炉水泥)的强度而言，若熟化温度为27℃左右，则在材龄3天时示出与普通波特兰水泥几乎同等的强度显现。
此外，确认了在普通波特兰水泥中配合了20质量％左右的碱度为1.86的高炉水淬炉渣微粉末而成的混合水泥中，即使是材龄7天的初期材龄，强度也高于未混合的水泥(普通波特兰水泥)。
初期强度高是指水合反应快、发热量大，在体积大的混凝土中使用时，无法发挥高炉水淬炉渣的低发热性这样的优点。即，将以在日本国内适合作为高炉水泥用原料的高碱度的高炉水淬炉渣为原料的混合水泥在东南亚或非洲、中南美等比日本气温高的地域进行混炼·熟化时，由于为高温气氛，因此水合反应快速进行，由该反应所产生的发热量变多。其结果，混凝土内部的温度变高，表面的裂纹容易产生。
本发明的发明人等基于这些调查结果进一步进行了研究，对高炉水淬炉渣的化学组成与将各高炉水淬炉渣用于原料的混合水泥在22℃以上的高温下进行混炼·熟化时的强度和活性度指数的关系进行了调查·研究。然后，摸索在比日本气温高的地域，即，年平均气温为22℃以上的高温地域能够制造低发热性的高炉水泥的高炉水淬炉渣的筛选方法。
其结果发现，使用在以往的碱度的基础上考虑到高炉水淬炉渣中的MnO、TiO2的含量的指标，筛选具有通过“(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2-0.13×TiO2-MnO(其中，CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2、MnO是高炉水淬炉渣中含有的各氧化物的含量(质量％))”算出的值为1.17～1.35的化学组成的高炉水淬炉渣，由此可得到在年平均气温为22℃以上的高温地域为低发热性且初期强度低、长期强度高的高炉水泥(混合水泥)。
本发明是基于上述发现而完成的，其主旨如下。
[1]一种面向年平均气温为22℃以上的高温地域的水泥原料用高炉水淬炉渣，具有CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2和MnO的含量(质量％)满足下述(1)式的化学组成：
1.17≤BM≤1.35…(1)
其中，(1)式中，BM＝(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2-0.13×TiO2-MnO(CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2、MnO是高炉水淬炉渣中含有的各氧化物的含量(质量％))。
[2]如[1]所述的水泥原料用高炉水淬炉渣，其中，上述MnO的含量为0.3质量％～0.8质量％，上述TiO2的含量为0.5质量％～2.0质量％。
[3]一种水泥原料用高炉水淬炉渣的筛选方法，对高炉水淬炉渣的化学组成进行分析，将具有如下化学组成的高炉水淬炉渣作为面向年平均气温为22℃以上的高温地域的水泥原料用高炉水淬炉渣，所述化学组成为：CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2和MnO的含量(质量％)满足下述(1)式，上述MnO的含量为0.3质量％～0.8质量％，上述TiO2的含量为0.5质量％～2.0质量％，
1.17≤BM≤1.35…(1)
其中，(1)式中，BM＝(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2-0.13×TiO2-MnO(CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2、MnO是高炉水淬炉渣中含有的各氧化物的含量(质量％))。
根据本发明的水泥原料用高炉水淬炉渣，即使是气温高于日本的地域，也可以发挥高炉水淬炉渣的水合反应速度和水合发热速度低的优点。因此，根据本发明，可得到为低发热性且具备初期强度低、长期强度高这样的所需的特性的高炉水泥、混凝土等。此外，根据本发明的水泥原料用高炉水淬炉渣的筛选方法，可得到能够在含有面向气温比日本高的地域的高炉水泥、高炉水淬炉渣微粉末、或高炉炉渣微粉末的混合水泥中使用的高炉水淬炉渣。
附图说明
图1是表示对在普通波特兰水泥(OPC)中混合了高炉水淬炉渣微粉末(GGBFS)的高炉水泥(混合水泥)在27℃下进行混炼·熟化而得的砂浆试样中的强度试验结果的图。
图2是表示混炼·熟化温度27℃下的高炉水淬炉渣的活性度指数与高炉水淬炉渣的化学组成(BM＝(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2-0.13×TiO2-MnO)的关系的图。
具体实施方式
以下，对本发明具体地进行说明。
本发明的水泥原料用高炉水淬炉渣是面向年平均气温22℃以上的高温地域的水泥原料用高炉水淬炉渣，必须具有CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2和MnO的含量(质量％)满足下述的(1)式的化学组成。
1.17≤BM≤1.35…(1)
其中，(1)式中，BM＝(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2-0.13×TiO2-MnO(CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2、MnO是高炉水淬炉渣中含有的各氧化物的含量(质量％))。
本发明中，根据气温高的地域的实情，筛选具有适当的化学组成的高炉水淬炉渣而制成面向高温地域的水泥原料用高炉水淬炉渣。
具体而言，筛选出可得到混合水泥的高炉水淬炉渣，将该高炉水淬炉渣制成面向高温地域的水泥原料用高炉水淬炉渣，上述混合水泥在27℃进行混炼·熟化时的混合水泥(将普通波特兰水泥与高炉水淬炉渣微粉末以质量比80：20混合而得的高炉水泥)的强度与在27℃进行混炼·熟化时的普通波特兰水泥的强度相比时，材龄7天的初期强度为普通波特兰水泥的80～100％，材龄28天的强度为普通波特兰水泥的90～105％，材龄91天的长期强度为普通波特兰水泥的100～110％。若使用具有这种特性的高炉水淬炉渣作为原料，则在年平均气温为22℃以上的高温地域，可得到为低发热性且具备初期强度低、长期强度高这样的所需的特性的高炉水泥。对于配合的高炉水淬炉渣微粉末的布莱恩值(Blainevalue)，与通常的情况同样，在3000～4500cm2/g左右的范围基于水泥制品的制造者的规格进行选定。
本说明书中，主要说明将普通波特兰水泥与高炉水淬炉渣微粉末以80：20的质量比进行混合而成的高炉水泥的情况，但以本发明的水泥原料用高炉水淬炉渣为对象的混合水泥的配合不限定于此。例如，以质量比计为40～50％或其以上配合高炉水淬炉渣微粉末时，高炉水淬炉渣微粉末的水合反应速度和水合发热速度低、长期强度高这样的特征进一步变得显著。因此，普通波特兰水泥与高炉水淬炉渣微粉末的配合比率可以根据希望的强度特性而适当变更，也可以进一步并用粉煤灰(flyash)等其它水泥混和材料。若使用本发明的水泥原料用高炉水淬炉渣，则在上述任何情况下，均具有防止高炉水淬炉渣微粉末的水合反应由于高温环境而在初期过度地进行的效果。
高炉水淬炉渣含有CaO、Al2O3、MgO、SiO2作为主成分。而且，如上所述，高炉水泥的活性度(强度特性)与由“(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2”算出的高炉水淬炉渣的碱度存在密切的关系，高炉水淬炉渣的碱度为越高的值，尤其是初期的活性度越会增加。因此也可推测，通过将碱度高的高炉水淬炉渣除外而筛选碱度低的高炉水淬炉渣，可得到初期强度低、长期强度高的高炉水泥。
但是，高炉水淬炉渣除含有上述主成分以外，还含有来自原料矿石、副原料的MnO、TiO2作为不可避免的杂质，这些杂质也对高炉水泥的强度特性(活性度)产生非常大的影响。
另外，高炉水淬炉渣中的上述杂质的含量通常为MnO：0.2～0.6质量％左右，TiO2：0.5～0.8质量％左右，若这些杂质的含量变高，则存在高炉水泥的活性度(强度特性)下降的趋势。
因此，本发明中，使用在由“(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2”算出的碱度的基础上考虑MnO、TiO2的含量的指标BM(BM＝(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2-0.13×TiO2-MnO)，筛选高炉水淬炉渣。
本发明的发明人等对将具有各种化学成分的高炉水淬炉渣用于原料的混合水泥，研究了在27℃的温度下进行混炼·熟化时的混合水泥的强度特性，其结果明确，若指标BM(BM＝(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2-0.13×TiO2-MnO(其中，CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2、MnO是高炉水淬炉渣中含有的各氧化物的含量(质量％))大于1.35，则在比日本气温高的年平均气温22℃以上的地域，有时不能期望高炉水泥的长期强度的提高。
另一方面，确认了若指标BM小于1.17，则即使是比日本气温高的年平均气温22℃以上的地域，有时混合水泥的初期强度、长期强度也大幅度下降。若将长期强度极其低的高炉水泥用于混凝土结构物，则有可能存在结构物的耐久性下降等问题。
由以上理由，本发明中，将具有指标BM(BM＝(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2-0.13×TiO2-MnO(其中，CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2、MnO是高炉水淬炉渣中含有的各氧化物的含量(质量％))为1.17～1.35的化学组成的高炉水淬炉渣制成面向年平均气温为22℃以上的高温地域的水泥原料用高炉水淬炉渣。优选的是，指标BM为1.20～1.30的高炉水淬炉渣是合适的。
此外，本发明的面向高温地域的水泥原料用高炉水淬炉渣，优选MnO的含量为0.3质量％～0.8质量％，且优选TiO2的含量为0.5质量％～2.0质量％。
如上所述，高炉水淬炉渣中通常不可避免地含有来自原料矿石、副原料的MnO、TiO2。这些MnO、TiO2的抑制水泥的水合反应的效果，即延迟水合反应速度的效果大。因此，若将MnO、TiO2的含量多的高炉水淬炉渣作为高炉水泥的原料，则在日本有时导致高炉水泥的初期强度的下降。由于这种理由，日本的水泥原料用高炉水淬炉渣通常将MnO、TiO2的含量分别减少至MnO：0.6质量％以下、TiO2：0.8质量％以下。
然而，由于在气温高的地域水泥的水合反应会快速进行，因此水泥的初期强度容易变高。因此，在面向年平均气温为22℃以上的高温地域的水泥原料用高炉水淬炉渣的情况下，高炉水淬炉渣中的MnO、TiO2反而为有助于抑制高炉水泥的材龄初期的水合反应、提高长期强度的有效的成分。此外，高炉水淬炉渣的MnO、TiO2的含量越以被推断为在日本的水泥中无法使用的程度增多，这些效果越显著。
为了得到以上效果，优选将MnO和TiO2的含量分别设为MnO：0.3质量％以上、TiO2：0.5质量％以上。但是，若高炉水淬炉渣的MnO、TiO2的含量过度地变多，分别达到MnO：大于0.8质量％、尤其是大于1.0质量％；TiO2：大于2.0质量％，则有可能即使是年平均气温为22℃以上的高温地域，混合水泥的初期强度也显著下降。
由于以上理由，本发明中，优选将高炉水淬炉渣的MnO含量和TiO2含量设为MnO：0.3质量％～0.8质量％、TiO2：0.5质量％～2.0质量％。另外，MnO也可以是1.0质量％以下。此外，为了将初期强度设为适当的范围而提高长期强度，更优选设为MnO：0.4质量％～0.6质量％、TiO2：0.5质量％～1.2质量％。另外，MnO也可以是1.0质量％以下，
如上，若利用具有满足上述(1)式的化学组成的高炉水淬炉渣，更优选具有在满足上述(1)式的基础上MnO含量为0.3质量％～0.8质量％、TiO2含量为0.5质量％～2.0质量％化学组成的高炉水淬炉渣，则可得到在比日本高温的地域示出低发热性、初期强度比较低、长期强度高的高炉水泥。因此，通过筛选具有如上所述的化学组成的高炉水淬炉渣，可以筛选适于在年平均气温为22℃以上的高温地域使用的水泥原料的高炉水淬炉渣。
年平均气温为22℃以上的高温地域在整个地球月平均气温为15～35℃左右的范围，使用混合水泥的混凝土有可能在该温度范围内施工。上述说明中，对以27℃进行混炼、熟化时的混合水泥的强度特性进行了说明，但对于使用本发明的面向高温地域的水泥原料用高炉水淬炉渣的混合水泥而言，在15～35℃的温度范围，能够实现相对于普通波特兰水泥，材龄7天以下的初期强度为同等以下、材龄91天以上的长期强度为同等以上这样的所需的强度特性，在实用上在该温度范围也可得到良好的强度特性。
实施例
使用微粉末制造工厂中制造的高炉水淬炉渣微粉末(GGBFS)，按照以下方法确认本发明的效果。
采集每次从高炉出铁所产生的高炉水淬炉渣，根据化学成分进行品质管理，以微粉末制造工厂的研磨机粉碎表1所示的各种化学成分的高炉水淬炉渣而制成高炉水淬炉渣微粉末，测定所得的高炉水淬炉渣微粉末的砂浆的活性度指数。
[表1]
*1)BM＝(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2-0.13×TiO2-MnO(其中，CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2、MnO是高炉水淬炉渣中含有的各氧化物的含量(质量％))
*2)JIS碱度＝(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2
*3)普通波特兰水泥(OPC)的化学成分
应予说明，采集的高炉水淬炉渣是通过以下的高炉操作条件和水淬条件而得到的。
生铁制造量：10000～11000吨/天
炉渣比：290～300kg/铁水-吨
铁水温度：1480～1515℃
水淬处理时的水的温度：60～80℃
(水淬处理时的水的质量)/(炉渣的质量)：10～25
将每次出铁产生的400～500吨的高炉水淬炉渣在每次出铁时分拣而管理，搬运至高炉水淬炉渣的微粉末制造工厂。微粉末制造工厂中，将高炉水淬炉渣粉碎而制造高炉水淬炉渣微粉末时，使用粉碎能力50吨/小时的立式辊磨机。高炉水淬炉渣微粉末的目标布莱恩值设为4200±100cm2/g，石膏未添加。另外，将高炉水淬炉渣粉碎时的微粉末样品从在放入制品筒仓之前的配管的中途设置的取样管抽出，从而采集活性度指数测定用的高炉水淬炉渣微粉末。
活性度指数的评价是按照JISA6206(2008年)“混凝土用高炉炉渣微粉末”的附录中记载的“高炉炉渣微粉末的砂浆的活性度指数和流值比的试验方法”实施的。但是，JISA6206中在20℃进行混炼、熟化，但本试验中在27℃进行混炼、熟化。此外，JISA6206中，将试验砂浆的水泥的配合以质量比计设为“普通波特兰水泥：高炉水淬炉渣微粉末＝50：50”，但本试验中设为“普通波特兰水泥：高炉水淬炉渣微粉末＝80：20”，试验砂浆的混合水泥(高炉水泥)的配合量与基准砂浆的普通波特兰水泥配合量相等。其它砂浆的配合、混炼、成型、熟化、压缩强度的测定方法通过按照JISR5201的规定的方法实施。另外，为了参考，将本试验中使用的普通波特兰水泥(OPC)的化学成分示于表1。
将这些试验结果示于表2、图1和图2。
[表2]
图1中表示混合水泥(试验砂浆)和普通波特兰水泥(基准砂浆)的、在27℃进行了混炼、熟化的试样中的材龄与压缩强度的关系。
以指标BM(BM＝(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2-0.13×TiO2-MnO(CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2、MnO是高炉水淬炉渣中含有的各氧化物的含量(质量％))为1.29的本发明例的高炉水淬炉渣为原料的混合水泥中，至材龄28天为止，与普通波特兰水泥(OPC)相比强度低，至材龄91天时，与普通波特兰水泥(OPC)相比强度变高，长期强度提高。此外，以指标BM为1.35的本发明例的高炉水淬炉渣为原料的混合水泥中，材龄小于28天时，与普通波特兰水泥(OPC)相比强度低，至材龄28天时，与普通波特兰水泥(OPC)强度同等，至材龄91天时，与普通波特兰水泥(OPC)相比强度变高，长期强度仍然提高。
另一方面，以指标BM为1.46的比较例的高炉水淬炉渣为原料的混合水泥中，至材龄28天为止，与普通波特兰水泥(OPC)相比强度高，但至材龄91天时，与普通波特兰水泥(OPC)相比强度下降，没有看到长期强度的提高。
图2中表示高炉水淬炉渣的指标BM与活性度指数的关系。应予说明，这里的活性度指数是将使用将普通波特兰水泥与高炉水淬炉渣微粉末以质量比计80：20混合而得的混合水泥(高炉水泥)制作的试验砂浆在27℃进行混炼、熟化而得的试样的压缩强度，与将使用普通波特兰水泥(OPC)制作的基准砂浆在27℃进行混炼、熟化而得的试样的压缩强度的比的值(百分率)。
本发明例，即，以指标BM为1.17～1.35的高炉水淬炉渣为原料的混合水泥中，材龄7天和材龄28天的活性度指数约为100％以下，但材龄91天时大于100％，长期而言与普通波特兰水泥(OPC)相比强度变高。
另一方面，以比较例的指标BM大于1.35的高炉水淬炉渣为原料的混合水泥中，材龄7天和材龄28天的活性度指数大于100％，在27℃进行混炼、熟化时初期强度过度变高。此外，在材龄91天时活性度指数小于100％，在27℃进行混炼、熟化时，长期而言与普通波特兰水泥(OPC)相比强度下降。
进而，以比较例的指标BM为1.14的高炉水淬炉渣为原料的混合水泥中，材龄7天的活性度指数小于80％、材龄28天的活性度指数小于90％、材龄91天的活性度指数大幅度下降，小于100％。
如上所述，就在日本国内通常用作水泥原料的碱度高的高炉水淬炉渣(JIS碱度：1.80～1.90，指标BM：1.40～1.60)而言，若假设在东南亚等气温高的地域使用，则与普通波特兰水泥相比初期强度高，初期的发热速度变大，因此容易产生裂纹，成为水泥的长期强度下降的原因，不适合。另一方面，若高炉水淬炉渣的指标BM过低，则存在即使假设在高温地域使用，水泥的初期强度也不充分的问题。即，可理解，面向东南亚等比日本气温高的地域的水泥原料用高炉水淬炉渣中，根据化学成分而变动的指标BM存在适当的范围。
此外，若高炉水淬炉渣中作为不可避免的杂质而含有的MnO、TiO2的含量变多，则在日本国内用作水泥原料时，水泥的初期强度大幅度下降，成为问题。但是，可理解，在东南亚等的高温地域用作水泥原料时，即使是以高浓度含有上述不可避免的杂质的高炉水淬炉渣，只要各自的含量为MnO：0.8质量％以下、TiO2：2.0质量％以下的范围且指标BM处于适当的范围，则活性度指数的下降会在适当的范围，水泥的初期强度的下降不成问题。进而，可理解，即使JIS碱度与面向日本国内的水泥原料用高炉水淬炉渣为同程度，在MnO、TiO2的含量多而指标BM处于适当的范围时，长期强度也会提高，即使在面向高温地域的水泥原料用高炉水淬炉渣的选定中，基于指标BM的评价也是有效的。
而且，由这些结果可理解，通过分析高炉水淬炉渣的化学组成并筛选具有指标BM为1.17～1.35、MnO的含量为0.3质量％～0.8质量％、TiO2的含量为0.5质量％～2.0质量％的化学组成的高炉水淬炉渣，从而可得到对面向如东南亚这样的年平均气温为22℃以上的高温地域的水泥原料最适合的高炉水淬炉渣。

Claims (3)

1.一种面向年平均气温为22℃以上的高温地域的水泥原料用高炉水淬炉渣，具有CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2和MnO的含量满足下述(1)式的化学组成：
1.17≤BM≤1.35···(1)
其中，(1)式中，BM＝(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2-0.13×TiO2-MnO，其中，CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2、MnO是高炉水淬炉渣中含有的各氧化物的含量，所述各氧化物的含量以质量％计。
2.如权利要求1所述的水泥原料用高炉水淬炉渣，其中，所述MnO的含量为0.3质量％～0.8质量％，所述TiO2的含量为0.5质量％～2.0质量％。
3.一种水泥原料用高炉水淬炉渣的筛选方法，对高炉水淬炉渣的化学组成进行分析，将具有如下化学组成的高炉水淬炉渣作为面向年平均气温为22℃以上的高温地域的水泥原料用高炉水淬炉渣，所述化学组成为：CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2和MnO的含量满足下述(1)式，所述MnO的含量为0.3质量％～0.8质量％，所述TiO2的含量为0.5质量％～2.0质量％，
1.17≤BM≤1.35···(1)
其中，(1)式中，BM＝(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2-0.13×TiO2-MnO，其中，CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO2、MnO是高炉水淬炉渣中含有的各氧化物的含量，所述各氧化物的含量以质量％计。
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