JP2003104762A

JP2003104762A - 水硬性結合剤

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Publication number: JP2003104762A
Application number: JP2001276680A
Authority: JP
Inventors: Denes Novak; デネス・ノヴァック
Original assignee: Wopfinger Stein & Kalkwerke Sc; Wopfinger Stein & Kalkwerke Schmid & Co
Current assignee: Wopfinger Stein & Kalkwerke Sc; Wopfinger Stein & Kalkwerke Schmid & Co
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2003-04-09
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: JP4865167B2

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的低い水硬性の高炉スラグを用いて圧縮
強度等の製品品質に優れた水硬性結合剤を得る。【解決手段】水硬性高炉スラグは、ブレーン法粉末度
で5,000cm²/g 超に微粉化され、低位の潜在水硬性高炉
スラグ、硫酸塩促進剤及び活性化添加剤を含む。前記高
炉スラグは次の分析値を有する：ガラス質93％超、Ｓｉ
Ｏ₂34〜40％、ＣａＯ 34 〜37％、Ａｌ₂Ｏ₃９％超、
好ましくは１３％以下、比（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／（Ａｌ
₂Ｏ₃＋ＳｉＯ₂）0.88〜0.98。これらの値は２種以上
のスラグの混合によって実現することができる。好まし
くは、水硬性結合剤は0.5〜５％のポルトランドセメン
トクリンカー又はポルトランドセメントを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水硬性結合剤、特
にブレーン(Blaine)法粉末度で 5,000 cm²/g超に微粉化
された低位の潜在水硬性高炉スラグ、硫酸塩促進剤及び
活性化添加剤を含む水硬性結合剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉スラグは、銑鉄精錬の副産物であ
る。高炉では、約1900℃の温度において溶銑上により軽
いスラグが形成され、このスラグは、鉄鉱石中のクレ
イ、シリカ及び石灰を含む成分並びに石灰石及びチャー
等の不純物から成る。このスラグは高炉スラグと呼ば
れ、約1400℃において水で急冷される。この急冷によ
り、ガラス質が多く、かつ、潜在水硬性結合力を有する
水砕粒状体が形成される。但し、このガラス質の高炉ス
ラグはそのまま独立して結合剤として使用することはで
きない。この硬化エネルギーは、促進剤の添加により活
性化することができる。この活性化を行うには、基本的
に２つの方法がある。即ち、水酸化カルシウム〔Ｃａ
（ＯＨ）₂〕又はセメントの添加による方法（アルカリ
活性化法）及び硫酸カルシウム（ＣａＳＯ₄）の添加に
よる方法（硫酸塩活性化法）である。但し、すべてのス
ラグがこれと同様に活性化されるわけではない。

【０００３】スラグの潜在水硬性結合力は、その成分に
より相異する。フリッツ・カイル(Fritz Keil)博士の
「セメント、その製造と特性」(Cement, Manufacture a
nd Characteristics) 、１９７１年ベルリン市シュプリ
ンガー(Springer)出版社、の１１６ページには、スラグ
の品質は、Ｆ値として引用される比（ＣａＯ＋ＣａＳ＋
0.5 ＭｇＯ＋Ａｌ₂Ｏ₃）／（ＳｉＯ₂＋ＭｎＯ）による
旨が述べられている。Ｆ値が１．９を超えると、スラグ
は、水硬性結合の観点において非常に良好と考えられ
る。Ｆ値が１．５未満では、比較的低位の水硬性とな
る。スラグ活性化の別の基準は、二酸化硅素（Ｓｉ
Ｏ₂）成分である。ＳｉＯ₂が３２％未満のスラグは、
一般に、水硬性が高いと考えられ、また、ＳｉＯ₂が３
７％超のスラグは水硬性が低いと考えられる。

【０００４】アルカリ活性化法に関しては、ＥＮ（欧州
規格）１９７−１「セメント製造」によれば、スラグ品
質は次の要件、即ち、比（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ₂
が１．０より大きいこと、に従う必要がある。

【０００５】硫酸塩活性化法については、スラグに関わ
る文献によれば、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）成分が
少くとも１３％、かつ、比（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ａｌ
₂Ｏ₃）／ＳｉＯ₂が１．６超であるべきことが述べられ
ている。また、多数の特許において、酸化カルシウム
（ＣａＯ）成分が４０％超、かつ、Ａｌ₂Ｏ₃成分が１４
％超であるべき旨が述べられている（例えば、カナダ特
許第 1,131,664号参照）。

【０００６】このカナダ特許第 1,131,664号によれば、
結合剤は次の成分を有する：水砕高炉スラグ８０〜８５％（うちＣａＯ４０〜５０％、Ａｌ₂Ｏ₃ １４〜２０％、ＳｉＯ₂ ３０〜３５％、ＭｇＯ５〜８％）ＣａＳＯ₄（無水石膏として計算）１３〜１７％ポルトランドセメント１．５〜２．５％有機カルボン酸又はその塩０．１〜０．５％メチルセルロース、ステアリン酸ナトリウム、又はラウリルベンゾールスルホン酸ナトリウム０．０３〜０．６％、及び硫酸ナトリウム０．６〜２％上記の教示においては、水硬性の高いスラグが使用され
る。この目的のためにスラグの水硬性を高める改良を行
うため、Ａｌ₂Ｏ₃とＣａＯをスラグに加えて、この混合
物を加熱することが行われる。

【０００７】しかしながら、上記の基準をベースとした
場合、入手できる大部分の高炉スラグは水硬性が比較的
低位のものであることが判明している。このような低位
の高炉スラグは、セメント生産においてセメント中に加
える添加剤として使用できるのは経験的にせいぜい６５
％までである。この数値を超えると、セメント製品の強
度は急激に低下する。また、コンクリート業界でも、こ
のような低位の高炉スラグは限定的な添加剤としてしか
使用することができない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術におけ
る問題に鑑み、本発明は低位のスラグを使用しながら、
製品としては高い価値を有する冒頭に記載した種類の結
合剤を提供することを課題とする。

【０００９】また、本発明は、上述の従来技術における
種々の不具合点を解消した結合剤を提供することを課題
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明は、低位の潜在水硬性高炉スラグ、硫酸塩促
進剤及び活性化添加剤を含む水硬性結合剤であって、前
記高炉スラグは、ブレーン法粉末度で5,000 cm²/g 超に
微粉化され、かつ、実質的に次の分析値、即ち：ガラス質：９３％超（＞９３％）ＳｉＯ₂ ：３４〜４０％ＣａＯ：３４〜３７％Ａｌ₂Ｏ₃ ：９％超（＞９％）、及び比（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＳｉＯ₂）：０．８８〜０．９８を有する水硬性結合剤を提供する。

【００１１】上記のパラメータを満足させるスラグは、
通常の基準において低位の水硬性を有するものと考えら
れる一方、驚いたことに、その製品は良好な性能を有す
ることが判明した。本発明によるこのスラグにおいて
は、Ａｌ₂Ｏ₃を１３％未満とすることができ、また、Ｆ
値は１．５未満、比（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ａｌ₂Ｏ₃）／Ｓ
ｉＯ₂は１．６未満とすることができる。

【００１２】１種類のスラグだけで本発明のすべての要
件を満たすことは稀である。しかしながら、低位のスラ
グは多種類存在するので、少くとも２種の高炉スラグを
混合することにより、本発明のすべての要件を満たすこ
とが可能となる。種々のソースからのスラグを混合する
ことにより本発明の要件を達成する場合は、活性の程度
が大きく高められるという更なる利点が得られる。

【００１３】スラグの活性は、このスラグに１２〜２０
％の天然石膏、煙道ガス脱硫回収石膏又は無水石膏、
０．５〜５％のポルトランドセメント及び／又は０．５
〜３％のホットダスト、酸化カルシウム又は水酸化カル
シウム等のその他のＣａＯ担体、０〜３％のアルカリ硫
酸塩又はアルカリ炭酸塩及び／又は０．５〜３％のカル
ボン酸のカルシウム塩を添加混合又は一体粉化すること
により実現される。煙道ガス又はキルンガスから得られ
るホットダスト（ホットミール）の使用は、スラグの水
和を加速し、圧縮強度を増すので有利である。ホットダ
ストは、ポルトランドセメントクリンカーの生産時に80
0〜 900℃の熱交換炉の最下段のサイクロンに堆積する
粗ダストを７０〜９０％の範囲で酸除去したものとする
ことができる。このホットダストは、炉のシステムから
バイパスさせて回収することができ、主としてＣａＯか
ら成っている。

【００１４】本発明の結合剤で作られた硬化製品は、硫
酸塩の攻撃に対する耐性が高く、オーストリア規格（Ｏ
ＥＮＯＲＭ）Ｂ３３１０及び欧州規格（ＥＮ）１９７
−１の強度等級に相当する強度を有しており、これはポ
ルトランドセメントに匹敵し、もしくは、これを上回っ
ている。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実際例について、更に説
明する。ここにおいて、結合剤は次の成分で作られてい
る：スラグ（ブレーン値 5,800 cm²/g）８５％煙道ガス脱硫回収石膏１３％ポルトランドセメント１％ホットダスト０．５％酢酸カルシウム０．５％本発明による好適例のスラグと本発明に近い不適例のス
ラグについて、比較テストを行い、そのスラグデータと
得られた強度を以下の表に示す：

【００１６】得られた強度は、水／結合剤比を０．６か
ら０．３０に下げる希釈剤のようなコンクリート添加剤
により、実質的に更に高めることができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明の結合剤は、水和熱が特に低く、
従って、硫酸塩の攻撃に曝される浄化プラント、下水
管、各種タンク、補集容器、建造物、等の製造に好適で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 501360072 デネス・ノヴァックオーストリア国、アー 2753 マルクトピースティング、ヘルンシュタイナーシュトラッセ、41 (72)発明者デネス・ノヴァックオーストリア国、アー 2753 マルクトピースティング、ヘルンシュタイナーシュトラッセ、41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低位の潜在水硬性高炉スラグ、硫酸塩促
進剤及び活性化添加剤を含む水硬性結合剤であって、前
記高炉スラグは、ブレーン法粉末度で 5,000cm²/g 超に
微粉化され、かつ、実質的に次の分析値、即ち：ガラス質：９３％超（＞９３％）ＳｉＯ₂ ：３４〜４０％ＣａＯ：３４〜３７％Ａｌ₂Ｏ₃ ：９％超（＞９％）、及び比（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＳｉＯ₂）：０．
８８〜０．９８を有してなることを特徴とする水硬性結合剤。
【請求項２】前記高炉スラグ中のＡｌ₂Ｏ₃成分は、最
高１３％でなることを特徴とする請求項１記載の水硬性
結合剤。
【請求項３】前記高炉スラグは、少くとも２種の高炉
スラグの混合物でなることを特徴とする請求項１又は２
記載の水硬性結合剤。
【請求項４】前記高炉スラグは、ブレーン法粉末度で
5,000〜6,500 cm²/gでなることを特徴とする請求項１な
いし３のいずれかに記載の水硬性結合剤。
【請求項５】前記水硬性結合剤は、０．５〜５％のポ
ルトランドセメントクリンカー又はポルトランドセメン
トを含んでなることを特徴とする請求項１ないし４のい
ずれかに記載の水硬性結合剤。
【請求項６】前記水硬性結合剤は、１２〜２０％の硫
酸塩担体としての煙道ガス脱硫回収石膏又は半水石膏又
は無水石膏又は天然石膏又はこれらの硫酸塩担体の混合
物を含んでなることを特徴とする請求項１ないし５のい
ずれかに記載の水硬性結合剤。
【請求項７】前記水硬性結合剤は、０．５〜３％のホ
ットダスト又は水酸化カルシウム又は酸化カルシウムを
含んでなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれ
かに記載の水硬性結合剤。
【請求項８】前記水硬性結合剤は、３％以下のアルカ
リ硫酸塩及び／又はアルカリ炭酸塩、特にＫ₂ＳＯ₄、Ｎ
ａ₂ＳＯ₄、Ｎａ₂ＣＯ₃、Ｌｉ₂ＣＯ₃又はＫ₂ＣＯ₃、を含
んでなることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか
に記載の水硬性結合剤。
【請求項９】前記水硬性結合剤は、０．５〜３％のカ
ルボン酸のカルシウム塩、特に酢酸カルシウム及び／又
は蟻酸カルシウム、を含んでなることを特徴とする請求
項１ないし８のいずれかに記載の水硬性結合剤。