JP2006219348A - 水硬性焼結物、セメント組成物、及び水硬性焼結物の製造方法 - Google Patents
水硬性焼結物、セメント組成物、及び水硬性焼結物の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 酸化カルシウムを主体とした改質材と石炭灰との混合物を、溶融によらず焼結の温度範囲内で加熱処理して水硬性焼結物を製造する。得られた水硬性焼結物は、SiO2量が50質量%を超えて〜70質量%以下、CaO量が5質量%〜45質量%、Al2O3量が5質量%〜45質量%、f.CaO量が1.0質量%以下、及び未燃C量が2.0質量%以下である水硬性焼結物であり、ブレーン比表面積値B(cm2/g)を粉砕に要する時間T(分)で割った値B/Tが500以上となり、粉砕効率が良い。この水硬性焼結物を2質量%〜10質量%と、セメントを90質量%〜98質量%含有するセメント組成物は、優れた圧縮強さを有するものとなる。
【選択図】 なし
Description
このような中、例えば特許文献1には、下水汚泥や都市ゴミ等、並びに、これらの焼却灰を原料として、水硬性組成物を製造する技術が開示されている。
この場合、ブレーン比表面積値B(cm2/g)を粉砕に要する時間T(分)で割った値B/Tが500以上であることが好適である。
また、前記水硬性焼結物を2質量%〜10質量%と、セメントを90質量%〜98質量%含有するセメント組成物に関する。
また、石炭灰及びカルシウム含有物質を含む混合物を、800℃〜1300℃で加熱処理することを特徴とする水硬性焼結物の製造方法に関する。
なお、本発明でいう「焼結物」とは、固体粉体の集合体を融点以下の温度あるいは一部液相を生じる温度で熱処理することにより、粉体間に結合が生じて固まった物を意味し、固体紛体の集合体の全てが液相となる溶融温度で熱処理されてはいない物を意味する。また「ブレーン比表面積」とは、JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に準拠し測定した値を意味する。また、本発明でいう「カルシウム含有物質」とは、酸化カルシウムを主体とした改質材を意味する。また、本発明でいう「セメントキルンダスト」とは、セメント原料調合工程からの排出ガスを電気集塵機等で処理し、回収されるダストであり、セメント原料とほぼ同様の化学組成であるものを意味する。さらに、本発明でいう「ハイドロ残渣」とは、海水に少量の水酸化カルシウムを加えて脱炭酸する際に副生するCaCO3およびMg(OH)2を主成分とする無機物を意味する。
改質材は、炭酸カルシウムを主成分とするものであれば特に限定されない。例えば、石灰石の他に、海水マグネシアクリンカーの製造に伴ない発生するハイドロ残渣、各種スラグ、生コンスラッジ、及び製紙スラッジ灰等のカルシウム含有産業廃棄物及びそれらの混合物等が使用可能である。
貝殻、肉骨粉等の食品処理工程で発生する含カルシウム材料も使用可能である。これ等の産業廃棄物の利用は、埋立等で処理していた産業廃棄物の有効活用に繋がる。
上記セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強セメント、超早強セメント、耐硫酸塩セメント、低熱セメント等を挙げることができる。
また、二酸化珪素、珪石等のシリカを主成分とした材料(以下、シリカ材と称す)を必要に応じて使用し、焼結後の化学的組成が、SiO2量が50質量%を超えて70質量%以下、CaO量が5質量%〜45質量%、Al2O3量が5質量%〜45質量%になるように調整する。
ここで、焼結とは固体粉体の集合体を融点以下の温度あるいは一部液相を生じる温度で熱処理することにより、粉体間に結合が生じ固まる現象を示す。また、溶融とは固相にある物質が加熱され全体が液相になる相変化を示す。
加熱処理物の粉砕は、通常のセメントの仕上げ工程において使用されるボールミル等が使用可能である。
粉砕物は、少量であれば、強度低下を引き起こすことなくセメントへ添加可能である。
一般に、石炭灰は、ガラス成分、石英、及びムライトを主成分とするが、このうち、水硬性に関与するのはガラス成分のみと考えられていた。本発明では、石炭灰を、カルシウムを含む改質材存在下において、焼結の温度範囲内で熱処理することにより、石英、及びムライトが、カルシウムと反応し、アノーサイト等のアルミノ珪酸塩鉱物に変化したと考えられる。
原料は次のものを使用した。化学分析値を表1に示す。
なお、表1中、SiO2〜f.CaOはJIS R 5202「ポルトランドセメントの化学分析方法」に従って測定した。
また、未燃Cは
試料を塩酸で洗浄し、無機炭素を除去した後、LECO CORPRATION USA製有機炭素分析計により測定した。
(i)石炭灰:宇部興産(株)石炭火力自家発電設備からの排出物
(ii)改質材:
・キルンダスト:普通ポルトランドセメント用クリンカー製造装置の原料系電気集塵機で捕集されたもの
(iii)シリカ材:二酸化珪素(試薬特級、和光純薬鉱業(株)製)
(iv)造粒材:
・ベントナイト:日本ベントナイト工業製、商品名:阿蘇
石炭灰、キルンダスト及び二酸化珪素を、日本アイリッヒ(株)製アイリッヒミキサーRV02型を用い、表2に示す2種類の配合割合(配合No.1、2)で混合した後、造粒した。なお、造粒時には、造粒性を高めるために、4.8質量%の
ベントナイト、及び、35質量%の水分を添加した。造粒物の粒径は2〜5mmであった。得られた造粒物を、乾燥機を用い、105℃の温度で24時間乾燥した。
上記造粒乾燥物50gを白金ルツボへ入れ、電気炉を用い、1200℃または1400℃で5分間加熱処理した。
表3に示すように、加熱処理物は、1200℃(試料No.1、3)では、やや固結し所謂、焼結状態であったが、
1400℃(試料No.2、4)では、全体が溶融し一つの塊状を成していた。
上記各加熱処理物を、(株)ITOH製LA−PO.1型遊星ボールミルを用い、ジルコニア製容器及びボールにより、回転速度330rpmで、ブレーン比表面積3300±50cm2/gに粉砕した。1回の粉砕で、容器内に入れた試料量は約35gである。
粉砕効率は、JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に準拠し測定したブレーン比表面積値(B)を、粉砕に要した時間(T)で割った値(B/T)より求めた。B/T値が大きいほど単位時間当りの粉砕が進んでおり粉砕効率は良い。
1200℃加熱処理物(焼結物、試料No.1、3、実施例1、2)と、1400℃加熱処理物(溶融物、試料No.2、4、比較例1、2)のB/Tを表3に示す。
表3より、同一配合を比較した場合(試料No.1と2、試料No.3と4)、1200℃加熱処理物は、1400℃加熱処理物と比較して、B/Tが大きいことから、同一粒度へ粉砕するまでの粉砕時間が短いことが分かる。
未燃Cは試料を塩酸で洗浄し、無機炭素を除去した後、LECO CORPRATION USA製有機炭素分析計により測定した。
上記各粉砕物を、普通ポルトランドセメントに内割で5質量%混合しセメント組成物を調製した。セメント組成物は次の方法で、セメントペーストによる圧縮強さ試験を実施した。
同一配合を比較した場合(試料No.5と6、試料No.7と8)、1200℃加熱処理物を配合したセメント組成物(焼結物、実施例3,4)は、1400℃加熱処理物を配合したセメント組成物(溶融物、比較例3,4)に比べ、材齢28日の強度が優れていることが分かる。
Claims (4)
- SiO2量が50質量%を超えて70質量%以下、CaO量が5質量%〜45質量%、Al2O3量が5質量%〜45質量%、f.CaO量が1.0質量%以下、及び未燃C量が2.0質量%以下であることを特徴とする水硬性焼結物。
- ブレーン比表面積値B(cm2/g)を粉砕に要する時間T(分)で割った値B/Tが500以上であることを特徴とする請求項1に記載の水硬性焼結物。
- 請求項1または2に記載の水硬性焼結物を2質量%〜10質量%と、セメントを90質量%〜98質量%含有することを特徴とするセメント組成物。
- 石炭灰及びカルシウム含有物質を含む混合物を、800℃〜1300℃で加熱処理することを特徴とする水硬性焼結物の製造方法。
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