JP2006131481A - Method for producing cement hardened body - Google Patents

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Takuko Morikawa
卓子 森川
Reiji Yasumoto
礼持 安本
Yoshio Uchida
美生 内田
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
住友大阪セメント株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a producing method for a cement hardened body from cement containing blast furnace slag fine powder by which a desired strength is developed. <P>SOLUTION: In a system of the production of the hardened body from a kneaded material containing cement containing the blast furnace fine powder and water, the cement hardened body is produced under a condition that the maximum temperature in the system reaches ≥60°C. and gypsum is added into the system. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高炉スラグ微粉末を含むセメントを用いることによりセメント硬化体を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a hardened cement body by using cement containing blast furnace slag fine powder.
高炉スラグ微粉末を含むセメント(以下、単に「高炉セメント」ともいう。)は、普通ポルトランドセメントに比べ水和発熱量が小さいことから、例えばダム、橋脚等の大型構造物や断面寸法の大きな構造物用コンクリート(以下、マス・コンクリートという)に広く利用されている。マス・コンクリートではセメントの硬化に伴い発生した水和熱を系外に放出しにくいことから、内部温度の上昇(すなわち断熱温度上昇)が生じ、構造体中心における温度は80℃以上に達することもある。こうした水和熱に起因するひび割れ(温度ひび割れ)を低減するために、マス・コンクリートではもともと水和発熱量の小さい高炉セメントや、低熱ポルトランドセメントが一般的に用いられる。   Cement containing blast furnace slag fine powder (hereinafter also simply referred to as “blast furnace cement”) has a smaller amount of hydration than ordinary Portland cement, so large structures such as dams and piers and structures with large cross-sectional dimensions Widely used in concrete for physical use (hereinafter referred to as mass concrete). In mass concrete, it is difficult to release the heat of hydration generated by cement hardening to the outside of the system, so the internal temperature rises (ie, the adiabatic temperature rises), and the temperature at the center of the structure can reach 80 ° C or higher. is there. In order to reduce cracks (temperature cracks) caused by such heat of hydration, blast furnace cement and low heat Portland cement, which originally have a low hydration heat value, are generally used for mass concrete.
一方で、こうした内部温度の影響によりマス・コンクリートでは強度が低下する傾向にあることが一般的に知られており、水和熱の小さい高炉セメントや低熱ポルトランドセメントを使用した場合にも強度低下は避けられないものとなっている。こうした温度上昇による強度発現性の低下傾向は、低熱ポルトランドセメントに比べ、高炉セメントの方が一般的に大きい。その為、断熱温度上昇が予想されるような施工においては低熱ポルトランドセメントが使用される場合が増加している。   On the other hand, it is generally known that the strength of mass concrete tends to decrease due to the influence of such internal temperature, and even when blast furnace cement with low heat of hydration or low heat Portland cement is used, the strength decrease is also It is inevitable. The tendency of strength development to decrease due to such a temperature rise is generally greater in blast furnace cement than in low heat Portland cement. For this reason, the use of low heat Portland cement is increasing in construction where an increase in heat insulation temperature is expected.
しかし、昨今環境への配慮の観点から、産業廃棄物である高炉スラグを多量に利用するスラグセメントの利用促進が望まれることが多くなっている。また、高炉スラグを使った硬化体は遮塩性に優れており、例えば防波堤や海浜付近を通る高速道路の橋脚等のように塩分に晒される環境下での構造体の耐久性といった観点からも、マス・コンクリートへのスラグセメントの利用拡大が望まれるものである。   However, in recent years, from the viewpoint of consideration for the environment, it is often desired to promote the use of slag cement that uses a large amount of blast furnace slag, which is industrial waste. In addition, the hardened body using blast furnace slag is excellent in salt barrier properties, for example, from the viewpoint of durability of the structure in an environment exposed to salt, such as a breakwater or a highway pier that passes near the beach. It is hoped that the use of slag cement for mass concrete will be expanded.
さらには、高強度コンクリートに対する需要が近年益々高くなってきている。高強度コンクリートでは、コンクリートの強度を高めるために、高性能減水剤を使用して水セメント比を小さくしている。その為マス・コンクリート同様、構造体の内部温度上昇は避けられない問題となっており、温度の影響による強度低下を見越した設計が一般的になされているのが現状である。   Furthermore, the demand for high-strength concrete has been increasing in recent years. In high-strength concrete, a high-performance water reducing agent is used to reduce the water-cement ratio in order to increase the strength of the concrete. For this reason, as in the case of mass concrete, an increase in the internal temperature of the structure is an unavoidable problem, and in general the design is made in anticipation of a decrease in strength due to the influence of temperature.
以上のように、大きな体積をもったコンクリートや高強度コンクリートを打設する場合には、その水和熱に伴う断熱温度上昇の影響によりセメント硬化体の強度発現が不十分になることがある。   As described above, when concrete having a large volume or high-strength concrete is placed, the strength expression of the hardened cement body may be insufficient due to the influence of the heat insulation temperature rise accompanying the heat of hydration.
この原因を突き止めるため、本発明者が研究を重ねたところ、このような高温に達する系では、最終的に得られるセメント硬化体中に特徴的な空隙が多数生じ、これにより硬化体の強度が上がらないことが判明した。このため、かかる空隙の形成を抑制ないしは防止することができれば、所定の強度発現を得ることが可能になる。   In order to find out the cause, the present inventor has conducted research, and in such a system that reaches a high temperature, a number of characteristic voids are generated in the finally obtained hardened cement body, which increases the strength of the hardened body. It turned out not to rise. For this reason, if the formation of such voids can be suppressed or prevented, a predetermined strength can be obtained.
従って、本発明の主な目的は、高炉スラグ微粉末を含むセメントからセメント硬化体を製造するに当たり、所望の強度発現が得られる製造方法を提供することにある。   Accordingly, a main object of the present invention is to provide a production method capable of obtaining desired strength in producing a hardened cement body from cement containing blast furnace slag fine powder.
本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の成分を採用することによって上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies in view of the problems of the prior art, the present inventor has found that the above object can be achieved by employing specific components, and has completed the present invention.
すなわち、本発明は、下記のセメント硬化体の製造方法に係る。   That is, this invention concerns on the manufacturing method of the following cement hardening body.
1. 高炉スラグ微粉末を含むセメント及び水を含有する混練物からセメント硬化体を形成する系において、系内の最高温度が60℃以上に達する条件下でセメント硬化体を製造する方法であって、前記系に石膏を添加することを特徴とする製造方法。   1. In a system for forming a hardened cement body from a kneaded product containing cement and water containing a blast furnace slag fine powder, a method for producing a hardened cement body under conditions where the maximum temperature in the system reaches 60 ° C or higher, A production method comprising adding gypsum to a system.
2. 前記セメント100重量部に対し、SO3換算で次の条件
石膏添加量(重量部)=α×(前記セメント100重量部中にスラグの成分として含まれるAl23量)(重量部)(ただし、0.25≦α≦1.5)
を満たす量の石膏を添加する前記項1に記載の製造方法。
2. The following conditions in terms of SO 3 with respect to 100 parts by weight of the cement: Gypsum addition amount (parts by weight) = α × (Amount of Al 2 O 3 contained as a slag component in 100 parts by weight of the cement) (parts by weight) ( However, 0.25 ≦ α ≦ 1.5)
The manufacturing method of said claim | item 1 which adds the quantity of gypsum satisfy | filling.
3. 高炉スラグ微粉末を含むセメントに予め石膏の一部又は全部を添加する前記項1に記載の製造方法。   3. Item 2. The method according to Item 1, wherein a part or all of gypsum is added in advance to cement containing fine blast furnace slag powder.
4. セメント硬化体の大きさが、80cm以上×80cm以上×80cm以上である前記項1に記載の製造方法。   4). Item 2. The method according to Item 1, wherein the size of the hardened cement body is 80 cm or more x 80 cm or more x 80 cm or more.
5. セメント硬化体1m3あたりのセメント量を400kg以上とする前記項1に記載の製造方法。 5. Item 2. The method according to Item 1, wherein the amount of cement per 1 m 3 of the hardened cement body is 400 kg or more.
本発明の製造方法によれば、高炉スラグ微粉末を含むセメントの硬化体の製造において、硬化体温度が高温に達するような状況においても強度発現の低下が抑制ないしは防止できるので、結果として従来品よりも高い強度を有するセメント硬化体を提供することができる。   According to the production method of the present invention, in the production of a hardened cement containing blast furnace slag fine powder, a decrease in strength can be suppressed or prevented even in a situation where the temperature of the hardened body reaches a high temperature. A hardened cement body having higher strength can be provided.
本発明の製造方法は、高炉スラグ微粉末を含むセメント及び水を含有する混練物からセメント硬化体を形成する系において、系内の最高温度が60℃以上に達する条件下でセメント硬化体を製造する方法であって、前記系に石膏を添加することを特徴とする。   The production method of the present invention produces a hardened cement body under the condition that the maximum temperature in the system reaches 60 ° C. or higher in a system in which the hardened body is formed from a kneaded material containing cement and water containing blast furnace slag fine powder. A method of adding gypsum to the system.
高炉スラグ微粉末は限定されず、例えば水砕高炉スラグ微粉末等を用いることができる。この微粉末のブレーン比表面積は3000〜10000cm2/g程度である。 The blast furnace slag fine powder is not limited, and for example, granulated blast furnace slag fine powder or the like can be used. The fine powder has a Blaine specific surface area of about 3000 to 10000 cm 2 / g.
高炉スラグ微粉末の含有量は、適宜設定することができるが、一般的には、後記に示す高炉スラグセメントA種〜C種で用いられる高炉スラグ微粉末量の範囲内、即ちセメント中の含有割合を5〜70重量%とすることが望ましい。   Although the content of the blast furnace slag fine powder can be appropriately set, generally, the content of the blast furnace slag fine powder used in the blast furnace slag cement types A to C shown below, that is, the content in the cement. It is desirable that the ratio is 5 to 70% by weight.
特に、本発明では、予め高炉スラグ微粉末を含むセメントを好適に用いることができる。このようなセメントは、公知又は市販のものを使用することができる。例えば、JIS R5211で規定されている高炉セメントA種、高炉セメントB種、高炉セメントC種等の各種高炉セメントを用いることができる。   In particular, in the present invention, cement containing blast furnace slag fine powder in advance can be suitably used. A known or commercially available cement can be used. For example, various blast furnace cements such as blast furnace cement type A, blast furnace cement type B, blast furnace cement type C and the like specified in JIS R5211 can be used.
本発明で用いる石膏は、例えば二水石膏、無水石膏、半水石膏等のいずれでも良く、これらを1種又は2種以上で用いることができる。   The gypsum used in the present invention may be, for example, dihydrate gypsum, anhydrous gypsum, hemihydrate gypsum, or the like, and these can be used alone or in combination.
石膏の添加量は限定的ではない。特に、本発明では、前記セメント100重量部に対し、SO3換算で次の条件を満たす量であることが望ましい。 The amount of gypsum added is not limited. In particular, in the present invention, it is desirable that the amount satisfies the following condition in terms of SO 3 with respect to 100 parts by weight of the cement.
石膏添加量(重量部)=α×(前記セメント100重量部中にスラグの成分として含まれるAl23量)(重量部)(ただし、0.25≦α≦1.5、好ましくは0.3≦α≦1.4、より好ましくは0.6≦α≦1.2)
さらに上記条件に加え、次の条件a)〜c)を満たすことがより望ましい。
Addition amount of gypsum (parts by weight) = α × (amount of Al 2 O 3 contained as a component of slag in 100 parts by weight of the cement) (parts by weight) (however, 0.25 ≦ α ≦ 1.5, preferably 0 .3 ≦ α ≦ 1.4, more preferably 0.6 ≦ α ≦ 1.2)
In addition to the above conditions, it is more desirable to satisfy the following conditions a) to c).
a)高炉セメント中のスラグ含有量が5〜30重量%(A種相当)の場合、石膏添加量を3.5重量部以上とする。   a) When the slag content in the blast furnace cement is 5 to 30% by weight (corresponding to Class A), the amount of gypsum added is 3.5 parts by weight or more.
b)高炉セメント中のスラグ含有量が30〜60(B種相当)の場合、石膏添加量を4重量部以上とする。   b) When the slag content in the blast furnace cement is 30 to 60 (corresponding to type B), the amount of gypsum added is 4 parts by weight or more.
c)高炉セメント中のスラグ含有量が60〜70(C種相当)の場合、石膏添加量を4.5重量部以上とする。   c) When the slag content in the blast furnace cement is 60 to 70 (corresponding to type C), the amount of gypsum added is 4.5 parts by weight or more.
なお、セメントは、原始的にクリンカー成分の凝結調整のために石膏を含むものであるが、本発明では、原始的に含まれる石膏とは別に前記添加量の石膏を添加する。   The cement originally contains gypsum for adjusting the setting of the clinker component, but in the present invention, the addition amount of gypsum is added separately from the gypsum originally contained.
石膏は、高炉スラグ微粉末を含むセメント及び水を含有する混練物からセメント硬化体を形成する系に添加すれば良い。すなわち、混練物に石膏を添加する方法のほか、予めセメントに石膏を添加しておく方法、高炉スラグ微粉末に予め添加しておく方法等のいずれの方法で添加しても良い。また、添加すべき石膏を分けて添加することもできる。本発明では、高炉スラグ微粉末を含むセメントに予め石膏の一部又は全部を添加することが好ましい。   Gypsum may be added to a system for forming a hardened cement body from a kneaded material containing cement containing blast furnace slag fine powder and water. That is, in addition to the method of adding gypsum to the kneaded product, it may be added by any method such as a method of adding gypsum to the cement in advance or a method of adding it in advance to the blast furnace slag fine powder. Further, gypsum to be added can be added separately. In the present invention, it is preferable to add a part or all of gypsum to cement containing blast furnace slag fine powder in advance.
本発明では、上記以外の成分として、骨材、混和剤等を適宜配合することができる。骨材としては、公知又は市販の骨材の中から、細骨材、粗骨材等を適宜組み合わせて用いることができる。混和剤は、AE剤、減水剤、AE減水剤、高性能AE減水剤等の中から目的とする構造物の種類等に応じて適宜使用すれば良い。   In the present invention, aggregates, admixtures and the like can be appropriately blended as components other than those described above. As the aggregate, a fine aggregate, a coarse aggregate, or the like can be used in appropriate combination from known or commercially available aggregates. The admixture may be appropriately used according to the type of the target structure from among AE agent, water reducing agent, AE water reducing agent, high performance AE water reducing agent and the like.
本発明の混練物は、これらの成分と水とをミキサー等の公知の混合装置を用いて均一に混合すれば良い。この場合、水/セメント比は限定的ではないが、一般的には30〜65%程度の範囲内で適宜決定することができる。また、高炉スラグ微粉末を含むセメントは、混練物(固形分)中10〜20重量%程度となるように調整すれば良い。   The kneaded material of this invention should just mix these components and water uniformly using well-known mixing apparatuses, such as a mixer. In this case, the water / cement ratio is not limited, but generally can be appropriately determined within a range of about 30 to 65%. Moreover, what is necessary is just to adjust the cement containing a blast furnace slag fine powder so that it may become about 10 to 20 weight% in a kneaded material (solid content).
本発明では、このようにして得られる混練物は、公知の方法に従って養生することにより、セメント硬化体を作製することができる。
本発明で得られるセメント硬化体は、特に断熱条件がつくりだされるような規模のものである。特に、セメント硬化体の大きさが80cm以上×80cm以上×80cm以上である場合には、断熱状態になり易いため、本発明の製造方法がより効果的となる。従って、本発明で得られるセメント硬化体は、例えばダム、橋梁、防波堤、トンネル等の比較的大規模な構造物に好適に用いることができる。
In the present invention, the kneaded product thus obtained can be cured according to a known method to produce a hardened cement body.
The hardened cement obtained by the present invention is of such a scale that heat insulation conditions are created. In particular, when the size of the hardened cement body is 80 cm or more × 80 cm or more × 80 cm or more, the production method of the present invention is more effective because it tends to be in a heat insulating state. Therefore, the hardened cement body obtained in the present invention can be suitably used for relatively large-scale structures such as dams, bridges, breakwaters, and tunnels.
以下に、実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより詳細に説明する。ただし、本発明は、これら実施例に限定されない。   The features of the present invention will be described in more detail below with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples.
実施例1〜2及び比較例1
住友大阪セメント(株)製普通ポルトランドセメントと高炉スラグ微粉末とをそれぞれ50重量%の配合量として試製した高炉セメントB種に、タイ産天然二水石膏を添加し、石膏添加後のSO3の含有割合が4.01及び6.15重量%となるように作製した試料(実施例1及び実施例2)について、断熱温度上昇条件にて養生を行ったコンクリート試験体の圧縮強度を測定した。
Examples 1-2 and Comparative Example 1
Thai natural dihydric gypsum was added to B type blast furnace cement B, which was prepared by mixing 50% by weight of normal Portland cement and Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. and blast furnace slag fine powder, and SO 3 after the addition of gypsum. About the sample (Example 1 and Example 2) produced so that a content rate might be 4.01 and 6.15 weight%, the compressive strength of the concrete test body which aged on the adiabatic temperature rise conditions was measured.
なお、比較のため、高炉セメントB種に石膏を添加していない試料についての強度も調べた(比較例1)。ただし、比較例1では、石膏は添加されていないものの、当初からSO3として2.05%が含まれている。 For comparison, the strength of a sample in which gypsum was not added to blast furnace cement type B was also examined (Comparative Example 1). However, in Comparative Example 1, although gypsum is not added, 2.05% is contained as SO 3 from the beginning.
なお、使用した高炉スラグ微粉末中に含まれるAl23量をJIS R5202 に従って測定したところ13.65重量%であった。 The amount of Al 2 O 3 contained in the used blast furnace slag fine powder was measured according to JIS R5202, and found to be 13.65% by weight.
それぞれの試料について、材齢14日までは断熱温度上昇条件とし、その後は20℃恒温にて封かん養生を行い、所定の材齢にて圧縮強度試験を実施した。断熱温度上昇量はあらかじめ予備試験にて求めておき、その温度履歴を再現するように養生槽の温度パターンを設定した。試料温度は材齢1日で約43℃、3日で約67℃、14日で約73℃であった。圧縮強度の測定方法は、JIS A 1108に従って実施した。その結果を表1及び図1に示す。   About each sample, it was set as the heat insulation temperature rise conditions until the material age 14th, and after that, sealing curing was performed at 20 degreeC constant temperature, and the compressive strength test was implemented at the predetermined material age. The amount of adiabatic temperature rise was determined in advance by a preliminary test, and the temperature pattern of the curing tank was set so as to reproduce the temperature history. The sample temperature was about 43 ° C. for the age of 1 day, about 67 ° C. for 3 days, and about 73 ° C. for 14 days. The compressive strength was measured according to JIS A 1108. The results are shown in Table 1 and FIG.
表1及び図1に示すように、材齢91日において、石膏が添加されていない比較例1では、断熱条件下において圧縮強度の発現が34N/mm2程度にとどまっていた。これに対し、実施例1では約42N/mm2、実施例2では約46N/mm2となっていた。このように、断熱条件にさらされる環境下では、石膏を添加することによってより効果的な強度発現が得られることがわかる。 As shown in Table 1 and FIG. 1, at the age of 91 days, in Comparative Example 1 in which gypsum was not added, the expression of the compressive strength was only about 34 N / mm 2 under the heat insulating condition. On the other hand, in Example 1, it was about 42 N / mm < 2 >, and in Example 2, it was about 46 N / mm < 2 >. Thus, it is understood that more effective strength expression can be obtained by adding gypsum in an environment exposed to heat insulation conditions.
また、実施例2と比較例1の試料(材齢91日)の断面をそれぞれ走査型電子顕微鏡で観察した。その結果を図2に示す。図2中、上図が比較例1、下図が実施例2である。図2からも明らかなように、比較例1では、表面に凹凸が激しく、空隙の形成が確認できる。これに対し、実施例2では、表面が比較的緻密であり、空隙があまり存在しないことがわかる。   Moreover, the cross section of the sample (material age 91 days) of Example 2 and Comparative Example 1 was observed with a scanning electron microscope. The result is shown in FIG. In FIG. 2, the upper diagram is Comparative Example 1 and the lower diagram is Example 2. As is apparent from FIG. 2, in Comparative Example 1, the surface has severe irregularities and the formation of voids can be confirmed. On the other hand, in Example 2, it can be seen that the surface is relatively dense and there are not many voids.
実施例1〜2及び比較例1の各試料の材齢と圧縮強度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the age of each sample of Examples 1-2 and Comparative Example 1, and compressive strength. 実施例2及び比較例1の材齢91日の断面を観察した結果を示す図(イメージ図)である。It is a figure (image figure) which shows the result of having observed the cross section of 91 days of age of Example 2 and Comparative Example 1. FIG.

Claims (5)

  1. 高炉スラグ微粉末を含むセメント及び水を含有する混練物からセメント硬化体を形成する系において、系内の最高温度が60℃以上に達する条件下でセメント硬化体を製造する方法であって、前記系に石膏を添加することを特徴とする製造方法。 In a system for forming a hardened cement body from a kneaded product containing cement and water containing a blast furnace slag fine powder, a method for producing a hardened cement body under conditions where the maximum temperature in the system reaches 60 ° C or higher, A production method comprising adding gypsum to a system.
  2. 前記セメント100重量部に対し、SO3換算で次の条件
    石膏添加量(重量部)=α×(前記セメント100重量部中にスラグの成分として含まれるAl23量)(重量部)(ただし、0.25≦α≦1.5)
    を満たす量の石膏を添加する請求項1に記載の製造方法。
    The following conditions in terms of SO 3 with respect to 100 parts by weight of the cement: Gypsum addition amount (parts by weight) = α × (Amount of Al 2 O 3 contained as a slag component in 100 parts by weight of the cement) (parts by weight) ( However, 0.25 ≦ α ≦ 1.5)
    The manufacturing method of Claim 1 which adds the quantity of gypsum satisfy | filling.
  3. 高炉スラグ微粉末を含むセメントに予め石膏の一部又は全部を添加する請求項1に記載の製造方法。 The manufacturing method of Claim 1 which adds a part or all of gypsum to the cement containing a blast furnace slag fine powder previously.
  4. セメント硬化体の大きさが、80cm以上×80cm以上×80cm以上である請求項1に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the size of the hardened cement body is 80 cm or more x 80 cm or more x 80 cm or more.
  5. セメント硬化体1m3あたりのセメント量を400kg以上とする請求項1に記載の製造方法。
    The production method according to claim 1, wherein the amount of cement per 1 m 3 of the hardened cement body is 400 kg or more.
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