JP2005047771A - Cement composition - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cement composition which is obtained by using waste glass powder of which the effective utilization is not found out and prevents the conversion that is the defect of a calcium aluminate-based compound and also prevents the alkali silica reaction that is the defect of the waste glass. <P>SOLUTION: The cement composition contains the calcium aluminate-based compound and the waste glass powder. The cement composition is suitable for civil engineering and building application because the cement composition prevents deterioration in the strength of the calcium aluminate due to the conversion thereof though the calcium aluminate is mainly used, and because the cement composition is excellent in flowability and acid resistance and suppresses the expansion due to the alkali silica reaction caused by alkali metals contained in waste glass powder in large quantity. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、主に、土木・建築業界において使用されるセメント組成物に関する。   The present invention mainly relates to a cement composition used in the civil engineering and construction industry.

なお、本発明における部や%は特に規定しない限り質量基準で示す。また、本発明で言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、およびコンクリートを総称するものである。   In the present invention, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified. Moreover, the cement concrete said by this invention is a general term for cement paste, mortar, and concrete.

近年、環境問題が大きくクローズアップされている。特に、産業副産物の有効利用について、様々な試みがなされている。しかしながら、これら副産物の中には、未だに有効利用方法が確立されていないものも多く見受けられる。そのひとつに、廃ガラスの粉末が挙げられる。   In recent years, environmental problems have been greatly highlighted. In particular, various attempts have been made for effective use of industrial by-products. However, many of these by-products have not yet been established for effective use. One example is waste glass powder.

ガラスビン等の廃ガラスを破砕してガラスカレットなどとして再生処理する際に発生するダスト、いわゆる廃ガラス粉末の有効利用方法について十分に検討されていない現状にある。廃ガラス粉末は現在のところ廃棄物として処分されているため、廃ガラスを再生処理して得られるガラスカレットの処理コストは非常に高いものとなっている。したがって、廃ガラス粉末の有効利用法を見出すことは、廃ガラスのリサイクリングシステムを構築する上で極めて重要である。廃ガラス粉末の有効利用法としては、これまでに、排ガス処理材として利用する方法(特許文献1)や、ポルトランドセメントに混和して利用する方法(特許文献2)などが提案されている。   There is a current situation in which the effective use of dust generated when glass waste such as glass bottles is crushed and recycled as glass cullet, so-called waste glass powder, has not been fully studied. Since waste glass powder is currently disposed of as waste, the processing cost of glass cullet obtained by recycling waste glass is very high. Therefore, finding an effective utilization method of waste glass powder is extremely important in constructing a recycling system for waste glass. As an effective utilization method of waste glass powder, a method of using it as an exhaust gas treatment material (Patent Document 1) and a method of mixing with Portland cement (Patent Document 2) have been proposed.

しかしながら、排ガス処理材として利用する方法は、使用量が非常に多く、排ガス処理後に多量の残渣が発生し、結局のところ、廃棄物の発生量を低減できないという根本的な問題があった。また、ポルトランドセメントに混和して利用する方法では、廃ガラスがアルカリ成分(NaやK)を多量に含有することより、“コンクリートのガン”と呼ばれるアルカリシリカ反応を呈してコンクリートの耐久性や信頼性を著しく損ねるという課題があった。このように、廃ガラス粉末の有効利用は未だに模索状態にある。   However, the method used as an exhaust gas treatment material has an extremely large amount of use, and a large amount of residue is generated after the exhaust gas treatment. As a result, there is a fundamental problem that the amount of waste generated cannot be reduced. In addition, in the method of mixing with Portland cement, waste glass contains a large amount of alkali components (Na and K), so that it exhibits an alkali silica reaction called “concrete gun”, resulting in durability and reliability of the concrete. There has been a problem of significantly impairing the performance. Thus, the effective use of waste glass powder is still in search.

一方、ポルトランドセメントと並んでアルミアセメントが知られている。アルミナセメントはカルシウムアルミネート系化合物を主成分とする水硬性材料である。カルシウムアルミネート系化合物はポルトランドセメントと比較して、初期強度発現性に優れ、塩化物浸透に対する抵抗性や耐酸性にも優れるという特徴がある。しかしながらその一方で、水和物の転化(コンバージョン)によって長期的に強度が著しく低下するという課題を有するものであった。カルシウムアルミネート系化合物のコンバージョンを防止する方法としては、高炉水砕スラグ、フライアッシュ及びシリカフュームなどを併用する方法が提案されている(特許文献3および特許文献4)。   On the other hand, aluminum cement is known along with Portland cement. Alumina cement is a hydraulic material mainly composed of a calcium aluminate compound. Compared with Portland cement, calcium aluminate compounds are excellent in initial strength development, and are excellent in resistance to chloride penetration and acid resistance. However, on the other hand, there has been a problem that the strength is remarkably lowered in the long term due to conversion of hydrate. As a method for preventing the conversion of the calcium aluminate compound, a method using blast furnace granulated slag, fly ash, silica fume and the like in combination has been proposed (Patent Document 3 and Patent Document 4).

ここで、高炉水砕スラグ、フライアッシュ及びシリカフュームなどは既に多くの有効利用方法が確立しており、また、ポルトランドセメントに多量に混合して使用することもでき、今日ではJISも制定されるまでになっている。これらの副産物以外の未だに有効利用方法が見出されていない副産物について、その有効利用方法を確立することが循環型社会の構築に向けて強く求められている。   Here, blast furnace granulated slag, fly ash, silica fume, etc. have already been used in many effective ways, and can be used in a large amount mixed with Portland cement until today JIS is established. It has become. There is a strong demand for the establishment of a recycling-oriented society to establish an effective use method for by-products other than these by-products that have not been found yet.

そこで、本発明者は、未だに有効利用法が確立されていない廃ガラス粉末について、その有効利用法を検討した結果、カルシウムアルミネート系化合物のコンバージョン防止効果を有すること、また、カルシウムアルミネート系化合物と組み合わせることによって、廃ガラスの欠点であるアルカリシリカ反応が起こらなくなるという全く新しい事実を知見し、本発明を完成するに至った。
特開平14-253956号公報 特開平12-233961号公報 特開昭60-180945号公報 特開平01-141844号公報
Therefore, as a result of examining the effective utilization method of waste glass powder for which effective utilization method has not yet been established, the present inventor has an effect of preventing conversion of calcium aluminate compound, and calcium aluminate compound In combination, the present inventors have found a completely new fact that the alkali silica reaction, which is a drawback of waste glass, does not occur, and have completed the present invention.
Japanese Patent Laid-Open No. 14-253956 JP-A-12-233961 JP-A-60-180945 Japanese Patent Laid-Open No. 01-141844

本発明は有効利用法が見出されていない廃ガラス粉末を利用し、カルシウムアルミネート系化合物の欠点であるコンバージョンを防止すると共に、廃ガラスの欠点であるアルカリシリカ反応の防止をもなし得るセメント組成物を提供する。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention uses a waste glass powder for which no effective utilization method has been found, and prevents the conversion, which is a defect of the calcium aluminate compound, and also prevents the alkali silica reaction, which is a defect of the waste glass. A composition is provided.

本発明は、カルシウムアルミネート系化合物と、廃ガラス粉末とを含有してなるセメント組成物であり、廃ガラス粉末がブレーン比表面積で3000cm/g以上であることを特徴とする該セメント組成物であり、高炉水砕スラグ、フライアッシュ、シリカフュームから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする該セメント組成物である。 The present invention is a cement composition comprising a calcium aluminate compound and waste glass powder, wherein the waste glass powder has a brain specific surface area of 3000 cm 2 / g or more. The cement composition is characterized by containing one or more selected from blast furnace granulated slag, fly ash, and silica fume.

本発明のセメント組成物は、カルシウムアルミネート系化合物のコンバージョンによる強度低下を防止でき、また、廃ガラスがもたらすアルカリシリカ反応も防止できるので、土木・建築分野で広範に利用でき、産業副産物である廃ガラス粉末の有効利用を可能にする。   The cement composition of the present invention can prevent a decrease in strength due to conversion of a calcium aluminate compound, and can also prevent an alkali silica reaction caused by waste glass, so that it can be widely used in the civil engineering and construction fields and is an industrial byproduct. Enables effective use of waste glass powder.

本発明で言う廃ガラス粉末は、特に限定されるものではない。ガラスビン等の廃ガラスを破砕してガラスカレットなどとして再生処理する際に発生するダストであり、その成分は、通常、SiO2を主成分とし、その含有量はおおよそ70%程度である。また、その他にCaO、Na2O、Al2O3、Fe2O3、K2O、MgO、SO3、TiO2などを含んでいる。CaOとNa2Oの含有量はおおよそ10%程度であり、それ以外の成分は3%以内の場合が多い。 The waste glass powder referred to in the present invention is not particularly limited. It is dust generated when waste glass such as glass bottles is crushed and regenerated as glass cullet, and its component is mainly composed of SiO 2 and its content is about 70%. In addition, CaO, Na 2 O, Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , K 2 O, MgO, SO 3 , TiO 2 and the like are included. The content of CaO and Na 2 O is about 10%, and other components are often within 3%.

廃ガラス粉末の粒度は、特に限定されるものではない。通常、廃ガラスを破砕してガラスカレットなどとして再生処理する際に発生するダストの粒度は、ブレーン比表面積で2000cm2/g程度である。これをそのまま用いても良いが、さらに粉砕や分級を行い、微粉末化することが好ましい。廃ガラス粉末の粒度はブレーン比表面積で3000cm2/g以上が好ましく、4000cm2/g以上がより好ましい。廃ガラス粉末の粒度が3000cm2/g未満では、コンバージョンによる強度低下の抑止効果が十分でない場合や、アルカリシリカ反応が顕在化する場合がある。 The particle size of the waste glass powder is not particularly limited. Usually, the particle size of dust generated when waste glass is crushed and regenerated as glass cullet is about 2000 cm 2 / g in terms of Blaine specific surface area. Although this may be used as it is, it is preferable to further pulverize and classify to make a fine powder. The particle size of the waste glass powder is preferably at least 3000 cm 2 / g in Blaine specific surface area, 4000 cm 2 / g or more is more preferable. When the particle size of the waste glass powder is less than 3000 cm 2 / g, the effect of suppressing the reduction in strength due to conversion may not be sufficient, or the alkali silica reaction may become apparent.

本発明のカルシウムアルミネート系化合物は、CaOとAl2O3を主成分とする化合物を総称するものであり、特に限定されるものではない。その具体例としては、例えば、CaO・2Al2O3、CaO・Al2O3、12CaO・7Al2O3、11CaO・7Al2O3・CaF2、3CaO・Al2O3、3CaO・3Al2O3・CaSO4などと表される結晶性のカルシウムアルミネート類や、CaOとAl2O3成分を主成分とする非晶質の化合物が挙げられる。これらの中で、CaO/Al2O3モル比が1〜2にあるものを選定することが、可使時間の確保の観点から、また、アルカリシリカ反応の防止の観点から好ましい。 The calcium aluminate compound of the present invention is a generic term for compounds mainly composed of CaO and Al 2 O 3 and is not particularly limited. Specific examples thereof, CaO · 2Al 2 O 3, CaO · Al 2 O 3, 12CaO · 7Al 2 O 3, 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaF 2, 3CaO · Al 2 O 3, 3CaO · 3Al 2 Examples thereof include crystalline calcium aluminates represented as O 3 · CaSO 4 , and amorphous compounds mainly composed of CaO and Al 2 O 3 components. Among these, it is preferable to select one having a CaO / Al 2 O 3 molar ratio of 1 to 2 from the viewpoint of securing the pot life and from the viewpoint of preventing the alkali silica reaction.

カルシウムアルミネートを得る方法としては、CaO原料とAl2O3原料をロータリーキルンや電気炉等によって熱処理して得る方法が挙げられる。カルシウムアルミネートを製造する際のCaO原料としては、例えば、石灰石や貝殻等の炭酸カルシウム、消石灰などの水酸化カルシウム、あるいは生石灰などの酸化カルシウムを挙げることができる。また、Al2O3原料としては、例えば、ボーキサイトやアルミ残灰と呼ばれる産業副産物のほか、アルミ粉などが挙げられる。 Examples of a method for obtaining calcium aluminate include a method in which a CaO raw material and an Al 2 O 3 raw material are heat-treated with a rotary kiln or an electric furnace. Examples of the CaO raw material for producing calcium aluminate include calcium carbonate such as limestone and shells, calcium hydroxide such as slaked lime, and calcium oxide such as quick lime. Examples of the Al 2 O 3 raw material include aluminum by-products in addition to industrial by-products called bauxite and aluminum residual ash.

カルシウムアルミネートを工業的に得る場合、不純物が含まれることがある。その具体例としては、例えば、SiO2、Fe2O3、MgO、TiO2、MnO、Na2O、K2O、Li2O、S、P2O5、及びF等が挙げられる。これらの不純物の存在は本発明の目的を実質的に阻害しない範囲では特に問題とはならない。具体的には、これらの不純物の合計が10%以下の範囲では特に問題とはならない。 When calcium aluminate is obtained industrially, impurities may be contained. Specific examples thereof, SiO 2, Fe 2 O 3 , MgO, TiO 2, MnO, Na 2 O, K 2 O, Li 2 O, S, like P 2 O 5, and F or the like. The presence of these impurities is not particularly problematic as long as the object of the present invention is not substantially impaired. Specifically, there is no particular problem if the total of these impurities is 10% or less.

また、化合物としては、4CaO・Al2O3・Fe2O3、6CaO・2Al2O3・Fe2O3、6CaO・Al2O3・2Fe2O3などのカルシウムアルミノフェライト、2CaO・Fe2O3やCaO・Fe2O3などのカルシウムフェライト、ゲーレナイト2CaO・Al2O3・SiO2、アノーサイトCaO・Al2O3・2SiO2などのカルシウムアルミノシリケート、メルビナイト3CaO・MgO・2SiO2、アケルマナイト2CaO・MgO・2SiO2、モンチセライトCaO・MgO・SiO2などのカルシウムマグネシウムシリケート、トライカルシウムシリケート3CaO・SiO2、ダイカルシウムシリケート2CaO・SiO2、ランキナイト3CaO・2SiO2、ワラストナイトCaO・SiO2などのカルシウムシリケート、カルシウムチタネートCaO・TiO2、遊離石灰、リューサイト(K2O、Na2O)・Al2O3・SiO2等を含む場合がある。本発明ではこれらの結晶質または非晶質が混在していても良い。 The compounds include 4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 , 6CaO · 2Al 2 O 3 · Fe 2 O 3 , 6CaO · Al 2 O 3 · 2Fe 2 O 3 and other calcium aluminoferrites, 2CaO · Fe 2 O 3 and calcium ferrite, such CaO · Fe 2 O 3, gehlenite 2CaO · Al 2 O 3 · SiO 2, calcium aluminosilicate, such as anorthite CaO · Al 2 O 3 · 2SiO 2, Merubinaito 3CaO · MgO · 2SiO 2 , Akerumanaito 2CaO · MgO · 2SiO 2, calcium magnesium silicate, such as Monte celite CaO · MgO · SiO 2, tri-calcium silicate 3CaO · SiO 2, dicalcium silicate 2CaO · SiO 2, rankinite night 3CaO · 2SiO 2, wollastonite CaO calcium silicates such as SiO 2, calcium titanate CaO-TiO 2, free lime may include a leucite (K 2 O, Na 2 O ) · Al 2 O 3 · SiO 2 or the like. In the present invention, these crystalline or amorphous materials may be mixed.

本発明のカルシウムアルミネート系化合物の粒度は、特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積値で3000〜9000cm/gの範囲にあり、4000〜8000cm/g程度のものがより好ましい。3000cm/g未満では強度発現性が充分でない場合があり、9000cm/gを超えるようなものは取り扱いが困難な場合がある。 The particle size of the calcium aluminate compound of the present invention is not particularly limited, but is usually in the range of 3000 to 9000 cm 2 / g in terms of Blaine specific surface area, and more preferably about 4000 to 8000 cm 2 / g. preferable. If it is less than 3000 cm 2 / g, strength development may not be sufficient, and if it exceeds 9000 cm 2 / g, handling may be difficult.

高炉水砕スラグ微粉末、フライアッシュおよびシリカヒューム(以下、便宜上、ポゾランという)の粉末度は特に限定されるものではないが、通常、高炉水砕スラグ微粉末とフライアッシュについては、ブレーン比表面積が3000〜9000cm2/g程度の範囲であり、シリカヒュームについては、BET比表面積が2〜20万m2/g程度の範囲である。 The fineness of ground granulated blast furnace slag, fly ash and silica fume (hereinafter referred to as pozzolanic for convenience) is not particularly limited. Is about 3000 to 9000 cm 2 / g, and silica fume has a BET specific surface area of about 2 to 200,000 m 2 / g.

ポゾランは、カルシウムアルミネート系化合物のコンバージョンによる強度低下を防止する効果やアルカリシリカ反応の防止効果を助長する役割を担う。   The pozzolan plays a role of promoting the effect of preventing the strength reduction due to the conversion of the calcium aluminate compound and the effect of preventing the alkali silica reaction.

本発明のセメント組成物における各材料の配合割合は、特に限定されるものではないが、通常、カルシウムアルミネート30〜80部が好ましく、40〜70部がより好ましい。廃ガラス粉末は70〜20部が好ましく、60〜30部がより好ましい。また、ポゾランは、必要に応じて、廃ガラス粉末の一部に置換して用いることが可能である。カルシウムアルミネートが30部未満であったり、廃ガラス粉末が70部を超えると、強度発現性が十分でなくなる場合があり、カルシウムアルミネートが80部を超えたり、廃ガラス粉末が20部未満であると、コンバージョンによる強度低下の防止効果が十分でない場合がある。   The blending ratio of each material in the cement composition of the present invention is not particularly limited, but usually 30 to 80 parts of calcium aluminate is preferable, and 40 to 70 parts is more preferable. The waste glass powder is preferably 70 to 20 parts, more preferably 60 to 30 parts. In addition, pozzolana can be used by replacing it with part of the waste glass powder as necessary. If calcium aluminate is less than 30 parts or waste glass powder exceeds 70 parts, strength development may not be sufficient, calcium aluminate exceeds 80 parts, waste glass powder is less than 20 parts If it exists, the prevention effect of the intensity | strength fall by conversion may not be enough.

本発明のセメント組成物の粒度は、使用する目的・用途に依存するため特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積値で3,000〜8,000cm/gが好ましく、4,000〜6,000cm/gがより好ましい。3,000cm/g未満では強度発現性が十分に得られない場合があり、8,000cm/gを超えると作業性が悪くなる場合がある。 The particle size of the cement composition of the present invention is not particularly limited since it depends on the purpose and application of use, generally preferably 3,000~8,000cm 2 / g in Blaine specific surface area value, 4,000~6,000Cm 2 / g is more preferred. If it is less than 3,000 cm 2 / g, sufficient strength development may not be obtained, and if it exceeds 8,000 cm 2 / g, workability may deteriorate.

本発明では、本発明のセメント組成物の他に、公知のセメントを併用しても良い。公知のセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、および中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、またはシリカを混合した各種混合セメント、また、石灰石粉末等や高炉徐冷スラグ微粉末を混合したフィラーセメント、廃棄物利用型セメント、いわゆるエコセメント等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上が併用可能である。   In this invention, you may use together well-known cement other than the cement composition of this invention. Known cements include various portland cements such as normal, early strength, super early strength, low heat, and moderate heat, various mixed cements obtained by mixing these portland cements with blast furnace slag, fly ash, or silica, and limestone powder. Etc., filler cement mixed with blast furnace slow-cooled slag fine powder, waste-use cement, so-called eco-cement, and the like, and one or more of them can be used in combination.

本発明では、砂や砂利などの骨材の他に、石灰石微粉末、高炉徐冷スラグ微粉末、下水汚泥焼却灰やその溶融スラグ、都市ゴミ焼却灰やその溶融スラグ、パルプスラッジ焼却灰等の混和材料、減水剤、AE減水剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、ポリマー、凝結調整剤、スチールファイバー、ビニロンファイバー、炭素繊維等の繊維質物質、ベントナイト等の粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイト等のアニオン交換体等のうちの1種または2種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。   In the present invention, in addition to aggregates such as sand and gravel, limestone fine powder, blast furnace slow-cooled slag fine powder, sewage sludge incinerated ash and its molten slag, municipal waste incinerated ash and its molten slag, pulp sludge incinerated ash, etc. Admixture, water reducing agent, AE water reducing agent, high performance water reducing agent, high performance AE water reducing agent, antifoaming agent, thickener, rust inhibitor, antifreeze agent, shrinkage reducing agent, polymer, setting modifier, steel fiber, vinylon In the range which does not substantially impair the object of the present invention, one or more of fiber materials such as fibers, carbon fibers, clay minerals such as bentonite, and anion exchangers such as hydrotalcite. It is possible to use.

本発明において、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。   In the present invention, the mixing method of each material is not particularly limited, and the respective materials may be mixed at the time of construction, or a part or all of them may be mixed in advance.

混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、V型ミキサ、およびナウタミキサ等の使用が可能である。   Any existing device can be used as the mixing device, and for example, a tilting barrel mixer, an omni mixer, a Henschel mixer, a V-type mixer, and a Nauta mixer can be used.

カルシウムアルミネートと廃ガラスの粉末を表1に示すように配合してセメント組成物を調製した。次いで、JIS R 5201に準じてモルタルを調製し、促進コンバージョンによる圧縮強度の低下率の確認およびアルカリシリカ反応性試験を行った。ただし、アルカリシリカ反応性試験を行う際には、細骨材の一部(セメント組成物100部に対して30部)を反応性骨材に置換して実験を行った。なお、比較のために、カルシウムアルミネートの代わりに普通ポルトランドセメントを用いた場合についても同様に行った。結果を表1に併記する。 A cement composition was prepared by blending calcium aluminate and waste glass powder as shown in Table 1. Subsequently, a mortar was prepared according to JIS R 5201, and a reduction rate of compressive strength due to accelerated conversion was confirmed and an alkali silica reactivity test was performed. However, when the alkali silica reactivity test was performed, an experiment was conducted by replacing a part of the fine aggregate (30 parts with respect to 100 parts of the cement composition) with the reactive aggregate. For comparison, the same procedure was performed when ordinary Portland cement was used instead of calcium aluminate. The results are also shown in Table 1.

<使用材料>
カルシウムアルミネート(1) :市販のアルミナセメント、電気化学工業社製、CaO・AlOを主成分とする。ブレーン比表面積5000cm2/g。
カルシウムアルミネート(2) :12CaO・7AlO、試薬1級の炭酸カルシウムと酸化アルミニウムをモル比で12対7の割合で混合し、1350℃で3時間焼成する工程を2回繰り返して合成。ブレーン比表面積5000cm2/g。
カルシウムアルミネート(3) :非晶質12CaO・7AlO、カルシウムアルミネート(2)に試薬1級のシリカを3%添加して、1650℃で溶融後、急冷して合成。ブレーン比表面積5000cm2/g。
カルシウムアルミネート(4) :カルシウムアルミネート(1)とカルシウムアルミネート(2)の等量混合物。ブレーン比表面積5000cm2/g。
廃ガラス粉末A:廃ガラスをガラスカレットとして再生する工場から発生するダストをブレーン比表面積3000cm2/gになるまで粉砕。
廃ガラス粉末B:廃ガラス粉末Aをブレーン比表面積4000cm2/gとなるまでさらに粉砕したもの。
廃ガラス粉末C:廃ガラス粉末Aをブレーン比表面積6000cm2/gとなるまでさらに粉砕したもの。
廃ガラス粉末D:廃ガラス粉末Aをブレーン比表面積8000cm2/gとなるまでさらに粉砕したもの。
普通ポルトランドセメント:市販品の3種を等量づつ混合したもの。
水 :水道水
細骨材 :JIS R 5201で使用する標準砂。
反応性細骨材:オパールケイ石。
<Materials used>
Calcium aluminate (1): Commercially available alumina cement, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., mainly composed of CaO · Al 2 O 3 . Blaine specific surface area 5000 cm 2 / g.
Calcium aluminate (2): 12CaO · 7Al 2 O 3 , reagent primary calcium carbonate and aluminum oxide mixed in a molar ratio of 12 to 7 and baked at 1350 ° C for 3 hours, synthesized twice . Blaine specific surface area 5000 cm 2 / g.
Calcium aluminate (3): Amorphous 12CaO · 7Al 2 O 3 , 3% of reagent grade 1 silica added to calcium aluminate (2), melted at 1650 ° C, and then rapidly cooled to synthesize. Blaine specific surface area 5000 cm 2 / g.
Calcium aluminate (4): A mixture of equal amounts of calcium aluminate (1) and calcium aluminate (2). Blaine specific surface area 5000 cm 2 / g.
Waste glass powder A: Dust generated from a factory that recycles waste glass as glass cullet is pulverized to a specific surface area of 3000 cm 2 / g.
Waste glass powder B: Waste glass powder A is further pulverized to a Blaine specific surface area of 4000 cm 2 / g.
Waste glass powder C: Waste glass powder A further pulverized to a Blaine specific surface area of 6000 cm 2 / g.
Waste glass powder D: Waste glass powder A further pulverized to a Blaine specific surface area of 8000 cm 2 / g.
Ordinary Portland cement: A mixture of three commercial products in equal amounts.
Water: Tap water fine aggregate: Standard sand used in JIS R 5201.
Reactive fine aggregate: Opal quartzite.

<測定方法>
圧縮強度:モルタルを型枠に詰めて4cm×4cm×16cmの成形体を作成し、材齢28日の圧縮強度をJIS R 5201に準じて測定した。
促進コンバージョン試験:材齢28日まで20℃の水中養生を行った供試体を、50℃の温水中に28日間入れて促進コンバージョンを行った。促進コンバージョンを行う前の圧縮強度に対する促進コンバージョンを行った後の強度の比を相対値で表し評価した。
アルカリシリカ反応性試験:モルタルバー法により、6ヶ月後の膨張率によって評価。
<Measurement method>
Compressive strength: Mortar was packed in a mold to form a 4 cm × 4 cm × 16 cm compact, and the compressive strength at 28 days of age was measured according to JIS R 5201.
Accelerated conversion test: Specimens subjected to 20 ° C water curing until the age of 28 days were placed in 50 ° C warm water for 28 days for accelerated conversion. The ratio of the intensity after the acceleration conversion to the compression intensity before the acceleration conversion was expressed as a relative value and evaluated.
Alkali-silica reactivity test: Evaluated by the expansion rate after 6 months by the mortar bar method.

カルシウムアルミネート(1)60部と、廃ガラス粉末Bと各種のポゾランを表2に示すように配合してセメント組成物としたこと以外は実施例1と同様に行った。結果を表2に併記する。
<使用材料>
ポゾランα :市販の高炉水砕スラグ微粉末、ブレーン比表面積4000cm2/g。
ポゾランβ :市販のフライアッシュ、ブレーン比表面積4000cm2/g。
ポゾランγ :市販のシリカフューム、BET比表面積15万m2/g。
ポゾランΔ :ポゾランαとポゾランβの等量混合物。ブレーン比表面積4000cm2/g。
The same procedure as in Example 1 was conducted except that 60 parts of calcium aluminate (1), waste glass powder B, and various pozzolans were blended as shown in Table 2 to obtain a cement composition. The results are also shown in Table 2.
<Materials used>
Pozzolana α: Commercially ground granulated blast furnace slag, Blaine specific surface area 4000 cm 2 / g.
Pozzolana β: Commercially available fly ash, brain specific surface area 4000 cm 2 / g.
Pozzolana γ: Commercially available silica fume, BET specific surface area of 150,000 m 2 / g.
Pozzolanic Δ: An equal mixture of pozzolanic α and pozzolanic β. Blaine specific surface area 4000cm 2 / g.

カルシウムアルミネート(1)と、廃ガラス粉末Bと、各種のポゾランを表3に示すように配合してセメント組成物を使用し、耐酸性実験を行った。結果を表3に併記する。
<測定方法>
耐酸性実験:硫酸濃度5%の溶液に供試体を浸漬し、重量変化および硫酸浸透深さを確認して評価した。重量変化が±5%以上で、かつ、硫酸浸透深さが5mm以上の場合は×、重量変化が±5%以上、もしくは、硫酸浸透深さが5mm以上の場合は△、重量変化が±5%未満、かつ、硫酸浸透深さが5mm未満の場合は○、重量変化が±3%未満、かつ、硫酸浸透深さが3mm未満の場合は◎とした。
Calcium aluminate (1), waste glass powder B, and various pozzolans were blended as shown in Table 3, and a cement composition was used to conduct an acid resistance experiment. The results are also shown in Table 3.
<Measurement method>
Acid resistance experiment: The specimen was immersed in a solution having a sulfuric acid concentration of 5%, and the weight change and the sulfuric acid penetration depth were confirmed and evaluated. X when the weight change is ± 5% or more and the sulfuric acid penetration depth is 5 mm or more, Δ when the weight change is ± 5% or more, or the sulfuric acid penetration depth is 5 mm or more, and the weight change is ± 5. % When the sulfuric acid penetration depth is less than 5 mm, and ◎ when the weight change is less than ± 3% and the sulfuric acid penetration depth is less than 3 mm.

本発明のセメント組成物は、カルシウムアルミネート系化合物のコンバージョンによる強度低下を効果的に防止し、流動性や耐酸性にも優れ、廃ガラス粉末に多く含まれるアルカリ金属に起因するアルカリシリカ反応による膨張も抑制できるなどの特徴を有し、土木および建築用途に適する。

The cement composition of the present invention effectively prevents strength reduction due to conversion of calcium aluminate compounds, is excellent in fluidity and acid resistance, and is caused by an alkali silica reaction caused by alkali metals contained in a large amount of waste glass powder. It has features such as suppression of expansion, and is suitable for civil engineering and construction applications.

Claims (3)

カルシウムアルミネート系化合物と、廃ガラス粉末とを含有してなるセメント組成物。 A cement composition comprising a calcium aluminate compound and waste glass powder. 廃ガラス粉末のブレーン比表面積が3000cm/g以上であることを特徴とする請求項1記載のセメント組成物。 The cement composition according to claim 1, wherein the glass surface area of the waste glass powder is 3000 cm 2 / g or more. 高炉水砕スラグ、フライアッシュ、シリカフュームから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1または請求項2記載のセメント組成物。

The cement composition according to claim 1 or 2, comprising one or more selected from blast furnace granulated slag, fly ash, and silica fume.

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