JP2009286693A - Low hydration heat cement composition - Google Patents

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貴康 伊藤
Nobuoki Chikama
宣興 近間
Sachio Yuge
祐夫 弓削
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cement composition which enables "all purpose cement" such as normal portland cement to have improved strength development of concrete and in a medium to long term age of 7 days and/or 28 days without increasing hydration heat. <P>SOLUTION: The cement composition contains 45-65 mass% C<SB>3</SB>S and 8-12 mass% C<SB>3</SB>A and has ≤1.0% free lime rate expressed by expression (1) and ≤10% water soluble Cr(VI) formation rate expressed by expression (2), wherein expression (1): (free lime rate (%))=(the quantity of free lime)÷[(the quantity of CaO in the cement)-0.7×(the quantity of SO<SB>3</SB>in the cement)-56×(the quantity of C in the cement)÷12]×100 (%) and expression (2): (the formation ratio (%) of water soluble Cr(VI))=(water-soluble Cr(VI))÷(total Cr)×100 (%). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、コンクリートに使用した場合に、水和熱を増大させることなく、優れた強度発現性を有する低水和熱セメント組成物に関する。   The present invention relates to a low hydration heat cement composition having excellent strength development without increasing heat of hydration when used in concrete.

ポルトランドセメントの水和熱は、一般に、コンクリート構造物の耐久性の面から、平成2年の建設省の指導により、材齢7日は84cal/g以下、材齢28日は96cal/g以下と規定され、その後、国土交通省の土木工事仕様書では、材齢7日は350J/g以下、材齢28日は400J/g以下と規定されている。   The heat of hydration of Portland cement is generally 84 cal / g or less at 7 days of age and 96 cal / g or less at 28 days of age according to the guidance of the Ministry of Construction in 1990 from the aspect of durability of concrete structures. After that, the civil engineering specifications of the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism stipulate that the age of 7 days is 350 J / g or less and that the age of 28 days is 400 J / g or less.

一般に、セメントの水和熱はセメントが水と反応して水和物を生成する際の発熱であり、生成した水和物の量が多いほど,モルタルあるいはコンクリートの強度が上昇し、同時に水和熱も増大する。言い換えれば、コンクリートの強度を向上しようとすれば、セメントの水和熱も増加するのが一般的な傾向である。   In general, the heat of hydration of cement is the heat generated when cement reacts with water to form hydrates. The greater the amount of hydrates produced, the higher the strength of mortar or concrete and at the same time hydrates. Heat also increases. In other words, it is a general tendency that the heat of hydration of cement increases when the strength of concrete is improved.

一方で、セメントユーザーからは、コンクリートの高耐久性を維持するために低水和熱セメントが望まれるが、同時にコンクリートの強度発現性の更なる向上も求められている。   On the other hand, cement users desire low-hydration thermal cement to maintain high durability of concrete, but at the same time, further improvement of concrete strength development is also required.

セメントの水和熱を低減する方法としては、中庸熱ポルトランドセメントクリンカーあるいは低熱ポルトランドセメントクリンカーのように主要鉱物組成を制御する方法(例えば、CS量およびCA量の低減)や、セメントに混合材(例えば、高炉スラグ、フライアッシュやポゾラン)を添加する方法もあるが、いずれの方法も水和熱の低減とともに強度発現性も低下する問題点があった(特許文献1及び非特許文献1)。すなわち、特許文献1における発明品は従来から市販されている低発熱型混合セメント組成物よりも、特に材齢28日や91日の圧縮強度が有意に低下しているのが認められる。 As a method for reducing the heat of hydration of cement, a method of controlling the main mineral composition (for example, reduction of the amount of C 3 S and C 3 A) such as moderately hot Portland cement clinker or low heat Portland cement clinker, There is also a method of adding a mixed material (for example, blast furnace slag, fly ash or pozzolan) to each of them, but each method has a problem that strength development is reduced as heat of hydration is reduced (Patent Document 1 and non-patent document). Reference 1). In other words, it can be seen that the invention in Patent Document 1 has a significantly lower compressive strength, especially at 28 days and 91 days, than the conventional low-heat-mixed cement compositions that are commercially available.

逆に、強度発現性を向上するには、“粉末度(ブレーン比表面積)を細かくする”、あるいは“CS量を増加する”といった手段が用いられるが、この手段では明らかに水和熱も増大するといった問題点があった。 On the contrary, in order to improve the strength development property, means such as “reducing the fineness (brane specific surface area)” or “increasing the amount of C 3 S” are used. There was also a problem of increasing the number.

以上のように、普通ポルトランドセメントのような「汎用セメント」において、基本的なキャラクター(主要化学組成、鉱物組成、粉末度、石膏形態・添加量等)を変えずに、水和熱を増大することなく、コンクリートの強度発現性を向上する材料設計が望まれているものの、従来技術ではそのような材料を得ることは困難であった。   As described above, in “general-purpose cement” such as ordinary Portland cement, the heat of hydration is increased without changing the basic characters (main chemical composition, mineral composition, fineness, gypsum form and added amount, etc.). However, although it is desired to design a material that improves the strength development of concrete, it has been difficult to obtain such a material with the prior art.

特開昭61−097154号公報JP 61-097154 A

「セメントの常識」2004年版、(社)セメント協会、p.11−17"Common sense of cement" 2004 edition, Cement Association, p.11-17

本発明の課題は、普通ポルトランドセメントのような「汎用セメント」において、水和熱を増大させることなく、材齢7日及び/又は28日の中長期的なコンクリートの強度発現性を向上することのできるセメント組成物を提供することにある。   The object of the present invention is to improve the medium-to-long term strength development of concrete at 7 days and / or 28 days without increasing heat of hydration in “general purpose cement” such as ordinary Portland cement. It is providing the cement composition which can be used.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、普通ポルトランドセメントのような「汎用セメント」の水和熱を増大させることなく、材齢でいえば7日及び/又は28日の中長期的なコンクリートの強度発現性を向上するためには、遊離石灰率と水溶性Cr(VI)量の生成比率とを、ともに所定の値以下とすることが効果的であることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the material age is 7 days and / or 28 days without increasing the heat of hydration of “general purpose cement” such as ordinary Portland cement. In order to improve the strength development of concrete in the medium to long term, it has been found that it is effective to set both the free lime ratio and the production ratio of the amount of water-soluble Cr (VI) to a predetermined value or less. The present invention has been completed.

すなわち、本発明の低水和熱セメント組成物は、セメント中のCS量が45〜65質量%、CA量が8〜12質量%であり、式(1)で示される遊離石灰率が1.0%以下、および式(2)で示される水溶性Cr(VI)生成比率が10%以下であるセメント組成物である。
遊離石灰率(%)=遊離石灰量÷(セメント中のCaO量−0.7×セメント中のSO量−56×セメント中のC量÷12)×100% (1)
水溶性Cr(VI)生成比率(%)=水溶性Cr(VI)÷全Cr×100% (2)
That is, the low hydration thermal cement composition of the present invention has a C 3 S amount of 45 to 65% by mass and a C 3 A amount of 8 to 12% by mass, and free lime represented by the formula (1). The cement composition has a rate of 1.0% or less and a water-soluble Cr (VI) production ratio represented by the formula (2) of 10% or less.
Free lime ratio (%) = Free lime amount ÷ (CaO amount in cement−0.7 × SO 3 amount in cement−56 × C amount in cement ÷ 12) × 100% (1)
Water-soluble Cr (VI) generation ratio (%) = water-soluble Cr (VI) ÷ total Cr × 100% (2)

本発明のセメント組成物中に含まれる上記式(1)中の遊離石灰量は、水酸化カルシウムと生石灰(ライム)との合量であり、遊離石灰のうち60%以上が水酸化カルシウム(Ca(OH))として存在することが好ましい。また、式(2)で示される水溶性Cr(VI)生成比率は3〜10%であることがより好ましい。 The amount of free lime in the above formula (1) contained in the cement composition of the present invention is the total amount of calcium hydroxide and quick lime (lime), and 60% or more of the free lime is calcium hydroxide (Ca Preferably present as (OH) 2 ). Further, the water-soluble Cr (VI) production ratio represented by the formula (2) is more preferably 3 to 10%.

また、本発明のセメント組成物は、組成物中にZrを120〜240mg/kgの範囲で含有することが好ましい。   Moreover, it is preferable that the cement composition of this invention contains Zr in the range of 120-240 mg / kg in a composition.

本発明のセメント組成物は、ポルトランドセメントクリンカーと石膏とを含み、セメント組成物中の含有鉱物量は、CSが45〜65質量%、好ましくは50〜60質量%、CAが8〜12質量%、好ましくは9〜11質量%である。 The cement composition of the present invention contains Portland cement clinker and gypsum, and the amount of mineral contained in the cement composition is 45 to 65% by mass for C 3 S, preferably 50 to 60% by mass, and 8 for C 3 A. -12 mass%, preferably 9-11 mass%.

また、本発明のコンクリート組成物は、本発明のセメント組成物をコンクリート1mあたり300〜550kg使用し、水セメント比が25〜60%、好ましくは30〜60%である。 Moreover, the concrete composition of the present invention uses 300 to 550 kg of the cement composition of the present invention per m 3 of concrete, and the water cement ratio is 25 to 60%, preferably 30 to 60%.

なお、本発明のコンクリート組成物は、細骨材として、海砂、山砂、砕砂、石灰石砕砂、スラグ砕砂等を、粗骨材として石灰石等を使用することができる。混和剤は特に限定されるものではないが、リグニンスルホン塩系のAE減水剤やポリカルボン酸系の高性能AE減水剤あるいは高性能減水剤、ナフタレンスルホン酸系の減水剤等を使用することができる。   In addition, the concrete composition of this invention can use sea sand, mountain sand, crushed sand, limestone crushed sand, slag crushed sand, etc. as a fine aggregate, and limestone etc. as a coarse aggregate. The admixture is not particularly limited, but it is possible to use a lignin sulfone salt type AE water reducing agent, a polycarboxylic acid type high performance AE water reducing agent or a high performance water reducing agent, a naphthalene sulfonic acid type water reducing agent, or the like. it can.

本発明のセメント組成物は、遊離石灰率を1.0%以下、および水溶性Cr(VI)生成比率を10%以下とすることにより、水和熱を材齢7日で350J/g以下、材齢28日で400J/g以下としたまま、コンクリート材料として使用した場合に、コンクリートの強度発現性を向上でき、高耐久性および高強度の両者を兼ね備えたコンクリートを容易に製造することを可能とする。   The cement composition of the present invention has a free lime ratio of 1.0% or less and a water-soluble Cr (VI) generation ratio of 10% or less, so that the heat of hydration is 350 J / g or less at 7 days of age. When used as a concrete material with a material age of 28 days or less at 28 days of age, the strength development of the concrete can be improved, and it is possible to easily produce concrete having both high durability and high strength. And

水酸化カルシウム量(CaO換算%)の定量方法Quantitative determination of calcium hydroxide content (CaO equivalent%) 普通コンクリートでのCa(OH)割合とコンクリート圧縮強度との関係Relationship between Ca (OH) 2 ratio and concrete compressive strength in ordinary concrete 普通コンクリートでのZr含有量とコンクリート圧縮強度との関係Relationship between Zr content and concrete compressive strength in ordinary concrete 高強度コンクリートでのCa(OH)割合とコンクリート圧縮強度との関係Relationship between Ca (OH) 2 ratio and concrete compressive strength in high-strength concrete 高強度コンクリートでのZr含有量とコンクリート圧縮強度との関係Relationship between Zr content and concrete compressive strength in high-strength concrete Zr含有量と水溶性Cr(VI)生成比率との関係Relationship between Zr content and water-soluble Cr (VI) formation ratio

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明のセメント組成物は、ポルトランドセメントクリンカーと石膏とを含むセメント組成物であって、遊離石灰の残存率が1.0%以下、および水溶性Cr(VI)生成比率が10%以下、好ましくは3〜10%である。   The cement composition of the present invention is a cement composition containing Portland cement clinker and gypsum, wherein the residual rate of free lime is 1.0% or less, and the water-soluble Cr (VI) production ratio is 10% or less, preferably Is 3-10%.

ここで、遊離石灰率は式(1)で定義され、水セメント中の全CaO量から石膏由来のCaO量(=0.7xSO量)と石灰石由来のCaO量(=56xセメント中のC量/12)とを差し引いたものである。水溶性Cr(VI)生成比率は式(2)で定義される。
遊離石灰率(%)=遊離石灰量÷(セメント中のCaO量−0.7×セメント中のSO量−56×セメント中のC量÷12)×100% (1)
水溶性Cr(VI)生成比率(%)=水溶性Cr(VI)÷全Cr×100% (2)
Here, the free lime ratio is defined by the formula (1). From the total amount of CaO in the water cement, the amount of CaO derived from gypsum (= 0.7 × SO 3 amount) and the amount of CaO derived from limestone (= 56 × the amount of C in the cement) / 12) is subtracted. The water-soluble Cr (VI) production ratio is defined by the formula (2).
Free lime ratio (%) = Free lime amount ÷ (CaO amount in cement−0.7 × SO 3 amount in cement−56 × C amount in cement ÷ 12) × 100% (1)
Water-soluble Cr (VI) generation ratio (%) = water-soluble Cr (VI) ÷ total Cr × 100% (2)

ここで、遊離石灰量はJCAS I−01:1997「セメント中の遊離酸化カルシウムの定量方法」で定量される遊離酸化カルシウム量であり、水溶性Cr(VI)量はJCAS I−51:1981「セメントおよびセメント原料中の微量成分の定量方法」で定量される。   Here, the amount of free lime is the amount of free calcium oxide quantified by JCAS I-01: 1997 “Method for quantifying free calcium oxide in cement”, and the amount of water-soluble Cr (VI) is JCAS I-51: 1981. It is quantified by “quantification method of trace components in cement and cement raw material”.

なお、本発明のセメント組成物において、式(2)で定義される水溶性Cr(VI)生成比率は10%以下であり、好ましくは3〜10%である。ここで、式(2)の全Cr量は100mg/kg以下、好ましくは50〜100mg/kg、水溶性Cr(VI)量は20mg/kg以下、好ましくは1〜15mg/kgである。全Cr量がこの範囲を超えると強度発現性に悪影響を及ぼす可能性があり、この範囲を下回ると強度の増進効果が小さくなる可能性がある。また、水溶性Cr(VI)量がこの範囲を超えると、コンクリートから溶出するCr(VI)量が増加し、環境面で悪影響を及ぼす可能性がある。   In the cement composition of the present invention, the water-soluble Cr (VI) generation ratio defined by the formula (2) is 10% or less, preferably 3 to 10%. Here, the total Cr amount of the formula (2) is 100 mg / kg or less, preferably 50 to 100 mg / kg, and the water-soluble Cr (VI) amount is 20 mg / kg or less, preferably 1 to 15 mg / kg. If the total Cr amount exceeds this range, strength development may be adversely affected. If the total Cr amount is less than this range, the strength enhancement effect may be reduced. Moreover, when the amount of water-soluble Cr (VI) exceeds this range, the amount of Cr (VI) eluted from the concrete increases, which may adversely affect the environment.

なお、JCAS I−51での分析において、ジフェニルカルバジド添加のタイミングは、硫酸添加後15秒以内であることが好ましい。硫酸添加後1分でジフェニルカルバジドを添加すると、セメント中の還元物質(例えば、硫化物)の影響により、Cr(VI)の一部がCr(III)に還元されるため、強度発現性に影響するCr(VI)の含有量を正確に定量することが難しくなるからである。   In the analysis by JCAS I-51, the timing of adding diphenylcarbazide is preferably within 15 seconds after the addition of sulfuric acid. When diphenylcarbazide is added 1 minute after the addition of sulfuric acid, a part of Cr (VI) is reduced to Cr (III) due to the influence of reducing substances (for example, sulfides) in the cement. This is because it is difficult to accurately quantify the content of Cr (VI) that is affected.

セメント組成物中の遊離石灰率が1.0%以下、あるいは水溶性Cr(VI)生成比率が10%以下のいずれか一方が満たされないと、コンクリートとして使用した場合に特に材齢28日の圧縮強度が低下する。これは、遊離石灰あるいは水溶性Cr(VI)の存在がセメント水和物の組織構造を粗にするためと考えられ、中長期的なコンクリート強度を高めるには、遊離石灰率および水溶性Cr(VI)生成比率を、前記範囲に制御することが必要である。   When either one of the free lime content in the cement composition is 1.0% or less or the water-soluble Cr (VI) generation ratio is 10% or less is not satisfied, the compression is particularly 28 days when used as concrete. Strength decreases. This is thought to be because the presence of free lime or water-soluble Cr (VI) roughens the structure of cement hydrate, and in order to increase the medium- to long-term concrete strength, the ratio of free lime and water-soluble Cr ( VI) It is necessary to control the production ratio within the above range.

また、本発明のセメント組成物中の遊離石灰の存在形態は、Ca(OH)として存在することが好ましく、強度発現性をより向上させるためには、遊離石灰量に対するCa(OH)(CaO換算量)の割合が、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、更に好ましくは80%以上である。 Moreover, it is preferable that the presence form of the free lime in the cement composition of this invention exists as Ca (OH) 2 , and in order to improve intensity | strength expression more, Ca (OH) 2 ( The ratio of (CaO equivalent amount) is preferably 60% or more, more preferably 70% or more, and still more preferably 80% or more.

なお、遊離石灰の存在形態がCa(OH)であることが中長期的な強度発現性を向上するのに好ましい理由は明確ではないが、遊離石灰がCaO(生石灰)として存在すると、初期のセメントの反応を著しく促進する反面、これによって長期的には水和物の空隙構造が粗になるのに対して、Ca(OH)はCaOほど反応性が高くないので、適度にセメントの反応性を高め、長期的な水和物の空隙構造にも悪影響を与えない、比較的密な構造になり易いからであると考えている。 Although it is not clear why the presence of free lime is Ca (OH) 2 in order to improve the medium-to-long-term strength development, if free lime exists as CaO (quick lime), While this significantly accelerates the cement reaction, this makes the void structure of the hydrate coarse in the long term, whereas Ca (OH) 2 is not as reactive as CaO, so the cement reaction is modest. This is considered to be because it tends to be a relatively dense structure that enhances the properties and does not adversely affect the void structure of the long-term hydrate.

また、本発明のセメント組成物は、Zrを120〜240mg/kg、より好ましくは130〜190mg/kg、更に好ましくは140〜180mg/kg含有することが好ましい。Zrを適量含むことで、水溶性Cr(VI)の生成を効果的に抑制でき、且つコンクリートの強度発現性も向上することができる。Zr含有量が120mg/kgを下回ると水溶性Cr(VI)生成比率が増加し、240mg/kgを上回るとZrがCAに固溶し、CA量を増加することで流動性の低下および水和熱の増大を引き起こす問題を生じる。 Moreover, it is preferable that the cement composition of this invention contains Zr 120-240 mg / kg, More preferably 130-190 mg / kg, More preferably 140-180 mg / kg. By containing an appropriate amount of Zr, the production of water-soluble Cr (VI) can be effectively suppressed, and the strength development of the concrete can be improved. When Zr content is less than 120 mg / kg soluble Cr (VI) product ratio increases, Zr is dissolved in C 3 A exceeds the 240 mg / kg, the fluidity by increasing the C 3 A content It causes problems that cause a decrease and an increase in heat of hydration.

本発明のセメント組成物は、セメントクリンカーに石膏を添加しボールミルなどで粉砕して得ることができる。本発明のセメント組成物中の含有鉱物量は、CS量が45〜65質量%、好ましくは50〜60質量%、CA量が8〜12質量%、好ましくは9〜11質量%である。 The cement composition of the present invention can be obtained by adding gypsum to a cement clinker and grinding it with a ball mill or the like. Containing ores of cement composition of the present invention, C 3 S content is 45 to 65 wt%, preferably 50 to 60 mass%, C 3 A quantity 8-12 wt%, preferably 9-11 wt% It is.

S量が45質量%、CA量が8質量%を下回る領域では、遊離石灰率と水溶性Cr(VI)生成比率が本発明の範囲であったとしても、初期から中期(材齢で3日〜7日)の強度発現性が低下する。 In the region where the amount of C 3 S is 45% by mass and the amount of C 3 A is less than 8% by mass, even if the free lime ratio and the water-soluble Cr (VI) generation ratio are within the scope of the present invention, The strength expression of 3 to 7 days) decreases with age.

また逆にCS量が65質量%を上回ると、Crを固定化し易いCS量が少なくなり過ぎるため、クロム酸カリウム等の生成量が増大し、水溶性Cr(VI)生成比率を10%以下に制御することが困難となる。 On the other hand, if the amount of C 3 S exceeds 65% by mass, the amount of C 2 S that is easy to immobilize Cr becomes too small, so the amount of potassium chromate and the like increases, and the water-soluble Cr (VI) generation ratio is reduced. It becomes difficult to control to 10% or less.

さらに、CA量が12質量%を上回ると、コンクリート流動性の著しい低下が生じるので好ましくない。 Furthermore, if the amount of C 3 A exceeds 12% by mass, the concrete fluidity is significantly lowered, which is not preferable.

ここで、セメント中のCaO、SiO、Al、Fe含有量(質量%)はJIS R 5202:1999「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定される。また、CS量、CS量、CA量及びCAF量は、下記のボーグ式(3)、(4)、(5)及び(6)によって算出された値である。 Here, CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , and Fe 2 O 3 content (mass%) in the cement are measured according to JIS R 5202: 1999 “Chemical analysis method of Portland cement”. Further, the C 3 S amount, the C 2 S amount, the C 3 A amount, and the C 4 AF amount are values calculated by the following Borg formulas (3), (4), (5), and (6).

S量(質量%)=4.07×CaO量(質量%)−7.60×SiO量(質量%)−6.72×Al量(質量%)−1.43×Fe量(質量%)−2.85×SO量(質量%) ・・・(3)
S量(質量%)=2.87×SiO量(質量%)−0.754×CS量(質量%) ・・・(4)
A量(質量%)=2.65×Al(質量%)−1.69×Fe(質量%) ・・・(5)
AF量(質量%)=3.04×Fe(質量%) ・・・(6)
C 3 S amount (% by mass) = 4.07 × CaO amount (% by mass) −7.60 × SiO 2 amount (% by mass) −6.72 × Al 2 O 3 amount (% by mass) −1.43 × Fe 2 O 3 amount (% by mass) -2.85 × SO 3 amount (% by mass) (3)
C 2 S amount (% by mass) = 2.87 × SiO 2 amount (% by mass) −0.754 × C 3 S amount (% by mass) (4)
C 3 A amount (mass%) = 2.65 × Al 2 O 3 (mass%) − 1.69 × Fe 2 O 3 (mass%) (5)
C 4 AF amount (mass%) = 3.04 × Fe 2 O 3 (mass%) (6)

≪セメントクリンカー製造方法≫
本発明のセメント組成物は以下の方法で製造することができる。
≪Cement clinker manufacturing method≫
The cement composition of the present invention can be produced by the following method.

セメントクリンカーは、CaO量の調整に用いる石灰石、SiOおよびAl量の調整に用いる粘土、石炭灰、建設発生土、高炉スラグ、下水汚泥等の粘土質原料、SiO量の調整に用いる硅石、およびFe量の調整に用いる鉄精鉱、銅カラミ、転炉滓等の鉄原料を使用し、CaO量、SiO、AlおよびFe量の比率が適正になるように、各種原料の調合割合を変えて、セメントキルンを用いて焼成することで製造される。 Cement clinker is used to adjust the amount of limestone used to adjust the amount of CaO, clay used to adjust the amount of SiO 2 and Al 2 O 3 , coal ash, construction generated soil, blast furnace slag, sewage sludge, etc., and the amount of SiO 2 used Keiseki, and Fe 2 O 3 weight used for adjusting Tetsuseiko, copper Karami, using iron raw material such as converter slag, CaO amount, the ratio of SiO 2, Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 amount It is manufactured by changing the blending ratio of various raw materials so as to be appropriate and firing using a cement kiln.

その際、粘土質原料としては、石炭灰を主として使用することが好ましく、特にZr含有量が400mg/kg以上である石炭灰を100〜250kg/t−クリンカー使用することがより好ましい。セメントクリンカー中のZr含有量は、各種原料から持ち込まれるZr量を試算し、粘土あるいは建設発生土と前記石炭灰との使用比率を変えることで制御することができる。   At that time, it is preferable to mainly use coal ash as the clayey raw material, and it is more preferable to use 100 to 250 kg / t-clinker of coal ash having a Zr content of 400 mg / kg or more. The Zr content in the cement clinker can be controlled by calculating the amount of Zr brought in from various raw materials and changing the use ratio of clay or construction generated soil and the coal ash.

遊離石灰率は、石炭の焚量の増加によってキルン焼点温度を高め、場合によっては原料送入量の低減(クリンカー焼出量の低減)、および下水汚泥のような水分の多い廃棄物使用量の低減によって、キルントルクを高めることができるようにキルン運転状態を安定させることで低減できる。セメントクリンカーの焼成においては、遊離石灰率を測定しながら、石炭の焚量を増加してキルン焼点温度およびキルントルクを出来るだけ高めるか、場合によっては原料送入量(クリンカーの焼出量)の低減と、下水汚泥等の廃棄物から持込まれる水分量の低減とを組合わせて、遊離石灰率が1.0%以下になるように調整する。   Free lime rate increases kiln burning point temperature by increasing coal dredging amount, and in some cases reduces raw material feed (reducing clinker burnout), and usage of waste with high water content such as sewage sludge This can be reduced by stabilizing the kiln operating state so that the kiln torque can be increased. In the firing of cement clinker, while measuring the free lime ratio, increase the dredging amount of coal to increase the kiln firing point temperature and kiln torque as much as possible, or in some cases the raw material feed amount (clinker firing amount) The free lime ratio is adjusted to 1.0% or less by combining the reduction and the reduction of the amount of water brought from waste such as sewage sludge.

水溶性Cr(VI)生成比率は、Crと結合してクロム酸塩を生成し易いカリウム含有量の少ない原料を使用することによって、クリンカー中のKO含有量を少なくすることで低減可能である。 The ratio of water-soluble Cr (VI) formation can be reduced by reducing the K 2 O content in the clinker by using a raw material with low potassium content that easily forms chromate by combining with Cr. is there.

カリウム量を低減する具体的な手段としては、KO含有量が1.2質量%以下、好ましくは1.0質量%以下の石炭灰等を粘土系原料として使用することが好ましい。また、セメントキルンに付属した塩素バイパス設備を用いて、塩素とともにカリウムを抜き出し、クリンカー中のKO量を低減することも効果的である。その際、高塩素含有廃棄物(廃プラ、都市ゴミ焼却灰等)を使用し、塩素の持込量をクリンカー1kgあたり200〜2000mgとなるように増加することが好ましい。 As a specific means for reducing the amount of potassium, it is preferable to use coal ash having a K 2 O content of 1.2% by mass or less, preferably 1.0% by mass or less as a clay-based raw material. It is also effective to extract potassium together with chlorine using a chlorine bypass facility attached to the cement kiln to reduce the amount of K 2 O in the clinker. At that time, it is preferable to use high chlorine-containing waste (waste plastic, municipal waste incineration ash, etc.) and increase the amount of chlorine brought to 200 to 2000 mg per kg of clinker.

≪セメント組成物の製造方法≫
セメント組成物の製造方法は以下のとおりである。
上記の方法で製造したセメントクリンカーを用いて、石膏等とともにボールミル用いて粉砕し、セメント組成物を製造する。その際、エチレングリコール、ジエチレングリコール、エタノールアミン類、プロパノールアミン類、グリセリン等を粉砕助剤としてセメントに対して0.02〜0.1%程度使用することが好ましい。
≪Method for producing cement composition≫
The method for producing the cement composition is as follows.
Using the cement clinker produced by the above method, it is pulverized using a ball mill together with gypsum and the like to produce a cement composition. In that case, it is preferable to use ethylene glycol, diethylene glycol, ethanolamines, propanolamines, glycerin, etc. as a grinding aid about 0.02 to 0.1% with respect to cement.

本発明のセメント組成物は、その他の成分として高炉水砕スラグ、石灰石,フライアッシュから選ばれる1種以上を含んでも良い。   The cement composition of the present invention may contain one or more selected from blast furnace granulated slag, limestone, and fly ash as other components.

また添加する石膏は、天然石膏、排脱石膏、フッ酸石膏、燐酸石膏等が挙げられる。石膏の形態は、二水石膏、半水石膏、無水石膏の何れの形態であっても良いが、セメント粉砕ミルでセメントに散水しない場合は、CaO(生石灰)をCa(OH)に変化させるため、二水石膏を使用することが必要である。 Examples of the gypsum to be added include natural gypsum, drainage gypsum, hydrofluoric acid gypsum, and phosphoric acid gypsum. The form of gypsum may be any form of dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum, and anhydrous gypsum, but when water is not sprayed on the cement with a cement grinding mill, CaO (quick lime) is changed to Ca (OH) 2 Therefore, it is necessary to use dihydrate gypsum.

セメント組成物を製造する際には、粉砕温度(ミル出口セメント温度)を80〜140℃に制御して、最初に添加した二水石膏のうち、30〜90質量%が脱水して半水石膏となるように粉砕し、二水石膏の脱水によってミル内の水蒸気圧ができるだけ高まるようにする。また、ミル内に散水し、且つ粉砕温度を100〜140℃に高める方法で水蒸気圧を高めても良い。   When producing the cement composition, the grinding temperature (mill exit cement temperature) is controlled to 80 to 140 ° C., and 30 to 90% by mass of the first added dihydrate gypsum is dehydrated to form hemihydrate gypsum. The water vapor pressure in the mill is increased as much as possible by dehydrating dihydrate gypsum. Further, the water vapor pressure may be increased by spraying water into the mill and increasing the pulverization temperature to 100 to 140 ° C.

さらに、粉砕したセメント組成物は、セメント組成物の温度が充分に高く二水石膏がセメントサイロ内で徐々に半水石膏となり、半水石膏割合が37〜95質量%以下に留まる温度で保持された時間内、具体的には60〜120℃で粉砕後30分以内にセメントサイロに投入する。その後、サイロ内で、サイロ投入時に残存している二水石膏の10〜40%程度が脱水して半水石膏となるような時間、すなわち、(ミル出口採取時の二水石膏割合−サイロ抜出時の二水石膏割合)÷ミル出口採取時の二水石膏割合×100%が10〜40%となる時間養生する。具体的には養生時間は2時間〜2日程度である。   Furthermore, the pulverized cement composition is maintained at a temperature at which the temperature of the cement composition is sufficiently high and dihydrate gypsum gradually becomes hemihydrate gypsum in the cement silo, and the ratio of hemihydrate gypsum stays at 37 to 95% by mass or less. Within 30 minutes, specifically within 60 minutes after pulverization at 60 to 120 ° C. After that, about 10 to 40% of the dihydrate gypsum remaining at the time of silo insertion in the silo is dehydrated to become semi-hydrate gypsum, that is, (dihydrate gypsum ratio at the time of mill outlet sampling-silo removal Dihydrate gypsum ratio at the time of exit) ÷ dihydrate gypsum ratio at the time of mill outlet collection × 100% is cured for a period of time of 10 to 40%. Specifically, the curing time is about 2 hours to 2 days.

なお、セメント組成物の製造時には、セメントサイロ出口のセメントに含まれる水酸化カルシウム量を測定し、遊離石灰量に対する水酸化カルシウムの比率が60%以上、好ましくは70%以上、更に好ましくは80%以上となるように、ミル粉砕での散水量の増加および粉砕温度の上昇、またはセメントサイロ貯蔵期間の延長等のアクションを組合わせて調整する。   When manufacturing the cement composition, the amount of calcium hydroxide contained in the cement at the cement silo outlet is measured, and the ratio of calcium hydroxide to the amount of free lime is 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 80%. As described above, adjustments are made by combining actions such as an increase in the amount of water spray in mill grinding and an increase in grinding temperature, or extension of the cement silo storage period.

以上の操作によって、CaO(生石灰)をより確実にCa(OH)に変化させることが可能となる。また、半水石膏量が過度に存在しないため、偽凝結(こわばり)も生じない。Ca(OH)が所定の範囲となっているかを確認するには、適時、得られたセメント組成物を抜き取り、熱重量分析装置で測定を行い、ミルの粉砕温度、散水量、ミルからサイロへの投入時間、サイロ内の養生時間を調節し制御する。 By the above operation, CaO (quick lime) can be more reliably changed to Ca (OH) 2 . Moreover, since the amount of hemihydrate gypsum does not exist excessively, false condensation (stiffness) does not occur. In order to confirm whether Ca (OH) 2 is within a predetermined range, the obtained cement composition is taken out at a proper time, measured with a thermogravimetric analyzer, milling temperature, watering amount, and silo from the mill. Adjust and control the charging time and the curing time in the silo.

このセメント組成物をコンクリートとして使用すると、水セメント比を25〜60%、単位コンクリートあたりのセメントの使用量を300〜550kgとすることで、セメントの水和によるコンクリート構造体内部での温度上昇による膨張ひびわれを抑制することができるとともに、高強度化が図れ、高耐久性に優れるコンクリートを得ることができる。   When this cement composition is used as concrete, the water-cement ratio is 25 to 60%, and the amount of cement used per unit concrete is 300 to 550 kg. This is due to the temperature rise inside the concrete structure due to cement hydration. While being able to suppress expansion cracks, high strength can be achieved, and concrete having excellent durability can be obtained.

(1)セメントクリンカー及びセメント組成物の製造
セメントクリンカーの主原料として、石灰石、粘土、石炭灰、硅石、鉄精鉱を使用し、クリンカー中のボーグ式算定のCS量が55〜63質量%、CS量が15〜20質量%、CA量が8.5〜11.5質量%、CAF量が8.5〜11.0質量%となるように成分調整した原料混合物を用いて、実機NSPキルンにてクリンカーをテスト焼成した。
(1) Production of cement clinker and cement composition Limestone, clay, coal ash, meteorite, and iron concentrate are used as the main raw materials for cement clinker, and the C 3 S amount in the clinker is 55 to 63 mass %, C 2 S amount is 15 to 20% by mass, C 3 A amount is 8.5 to 11.5% by mass, and C 4 AF amount is 8.5 to 11.0% by mass. Using the mixture, the clinker was test-fired in an actual NSP kiln.

また、Zr含有量は石炭灰の使用比率を変えることで調整し、クリンカー中のZr含有量を100〜250mg/kgの範囲で変化させた。石炭灰は、KO含有量が0.7〜1.0質量%、Zr含有量が430〜780mg/kgのものを使用し、使用量は60〜180kg/t−クリンカーの範囲で調整した。なお、石炭灰の使用量は、表1に示すセメント組成物のNo.1〜10が60〜90kg/t−クリンカー、No.11および13〜19が115〜180kg/t−クリンカーである。 Further, the Zr content was adjusted by changing the use ratio of coal ash, and the Zr content in the clinker was changed in the range of 100 to 250 mg / kg. Coal ash, K 2 O content of 0.7 to 1.0 wt%, Zr content using those 430~780mg / kg, the amount was adjusted in the range of 60~180kg / t- clinker . In addition, the usage-amount of coal ash is No. of the cement composition shown in Table 1. 1 to 10 are 60 to 90 kg / t-clinker, No. 1 11 and 13-19 are 115-180 kg / t-clinker.

得られたセメントクリンカーに石膏を添加するとともに、高炉スラグ及び/又は石灰石を合量で5.0質量%以下添加し、粉砕助剤としてジエチレングリコールを0.03%添加してボールミルで混合粉砕することにより、ブレーン比表面積が3050〜3400cm/g、SO量が1.89〜2.07質量%のセメント組成物を製造した。 Add gypsum to the resulting cement clinker, add blast furnace slag and / or limestone in a total amount of 5.0% by mass or less, add 0.03% diethylene glycol as a grinding aid, and mix and pulverize with a ball mill. Thus, a cement composition having a brain specific surface area of 3050 to 3400 cm 2 / g and an amount of SO 3 of 1.89 to 2.07% by mass was produced.

製造したセメント組成物を表1に示す。また、表1のセメント組成物の物理試験結果を表2に示す。   The produced cement composition is shown in Table 1. Table 2 shows the physical test results of the cement compositions in Table 1.

Figure 2009286693
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Figure 2009286693
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No.1〜18のセメント組成物は、前記のように焼成したセメントクリンカーのうち遊離石灰率、Zr含有量及び水溶性Cr(VI)生成比率が異なるものを選択して混合し、セメント組成物中の遊離石灰率が0.5〜1.8%、Zr含有量が106〜245mg/kg、水溶性Cr(VI)生成比率が7〜17%の範囲で異なるように試製したものである。   No. The cement compositions 1 to 18 are selected from the cement clinker fired as described above, and those having different free lime ratios, Zr contents, and water-soluble Cr (VI) formation ratios are selected and mixed. The free lime ratio is 0.5 to 1.8%, the Zr content is 106 to 245 mg / kg, and the water-soluble Cr (VI) production ratio is a trial product so as to be different within a range of 7 to 17%.

なお、セメントクリンカーを粉砕する際は、セメントクリンカーに添加した水の量および粉砕温度(ミル出口セメント温度)を調整し、Ca(OH)の割合を68〜100(CaO換算)%に変化させた(実施例1〜7)。 When pulverizing the cement clinker, the amount of water added to the cement clinker and the pulverization temperature (mill exit cement temperature) are adjusted, and the ratio of Ca (OH) 2 is changed to 68 to 100 (CaO equivalent)%. (Examples 1 to 7).

また、No.19(実施例8)は、遊離石灰量が少ないセメント組成物に、CaO(ライム)を多く含む抽気クリンカーを添加し、Ca(OH)の割合を53%と低くしたセメント組成物である。 No. 19 (Example 8) is a cement composition in which an extraction clinker containing a large amount of CaO (lime) is added to a cement composition having a small amount of free lime, and the ratio of Ca (OH) 2 is lowered to 53%.

セメントの試験方法は以下のとおりである。
(1)遊離石灰、水酸化カルシウムの測定および石灰石量の測定
本発明における遊離石灰含有量は、水酸化カルシウムと生石灰(ライム)の合量であり、JCAS I−01:1981「遊離カルシウムの分析方法」に準じて測定される遊離酸化カルシウム量に等しいとした。なお、水酸化カルシウムの含有量は、熱重量分析装置(Seiko Instruments Inc.製EXSTRAR6000シリーズTG/DTA6200)を用いて、アルミ製の容器にセメント試料30mgを測りとり、N雰囲気下で昇温速度10℃/分の条件で重量減少量を測定して、350〜450℃付近の重量減少を水酸化カルシウムの脱水(Ca(OH)→CaO+HO)によるものと考え、水酸化カルシウム含有量(質量% CaO換算)として、下記の式にて算出した(図1参照)。
水酸化カルシウム含有量(質量% CaO換算)=
400〜500℃の重量減少量(質量%)÷18(水分子量)×56(CaO分子量)
The test method for cement is as follows.
(1) Measurement of free lime and calcium hydroxide and measurement of limestone amount The free lime content in the present invention is the total amount of calcium hydroxide and quick lime (lime). JCAS I-01: 1981 “Analysis of Free Calcium It was assumed that it was equal to the amount of free calcium oxide measured according to “Method”. The calcium hydroxide content was measured using a thermogravimetric analyzer (EXSTRAR6000 series TG / DTA6200, manufactured by Seiko Instruments Inc.), measuring 30 mg of cement sample in an aluminum container and heating rate under N 2 atmosphere. The weight loss was measured at 10 ° C./min, and the weight loss near 350 to 450 ° C. was considered to be due to calcium hydroxide dehydration (Ca (OH) 2 → CaO + H 2 O). As (mass% CaO conversion), it calculated with the following formula (refer FIG. 1).
Calcium hydroxide content (mass% CaO equivalent) =
400-500 ° C. weight loss (mass%) ÷ 18 (water molecular weight) × 56 (CaO molecular weight)

また、石灰石に由来するCaO量は、セメント中にフライアッシュが含まれないことを前提として、炭素・硫黄分析計CS−400(Leco製)を用いて測定したセメント中のC量から、石灰石由来のCaO量=56×(セメント中のC量)÷12として求めた。   In addition, the amount of CaO derived from limestone is derived from limestone from the amount of C in the cement measured using a carbon / sulfur analyzer CS-400 (manufactured by Leco), assuming that fly ash is not included in the cement. Of CaO = 56 × (C amount in cement) ÷ 12.

(2)全Cr量および水溶性Cr(VI)量の測定
全Cr量および水溶性Cr(VI)量は、JCAS I−51:1981「セメントおよびセメント原料中の微量成分の定量方法」に準じて測定した。なお、ジフェニルカルバジドは、硫酸添加後約10秒後に添加した。
(2) Measurement of total Cr amount and water-soluble Cr (VI) amount The total Cr amount and water-soluble Cr (VI) amount are in accordance with JCAS I-51: 1981 “Method for quantifying trace components in cement and cement raw materials”. Measured. Diphenylcarbazide was added about 10 seconds after the addition of sulfuric acid.

(3)Zrの定量方法
セメントおよび石炭灰中のZrの定量は以下の手順で行った。
<1>セメント中のZr含有量
検液の作成はJCAS I−52:2000「ICP発光分光分析及び電気加熱式原子吸光分析によるセメント中の微量成分の定量方法」に準じて行い、ICP発光分光分析装置(SIIナノテクノロジー製SPS3000)を用いて検液中のZr含有量を定量し、セメント中の含有量に換算した。
<2>石炭灰中のZr含有量
検液の作成はJCAS I−51:1981「セメント及びセメント原料中の微量成分の定量方法」の3.18項 原子吸光法による鉛の定量と同様の方法で行い、ICP発光分光分析装置(SIIナノテクノロジー製SPS3000)を用いて検液中のZr含有量を定量し、石炭灰中のZr含有量に換算した。
なお、ICP分析の際、内標準はBe(10mg/kg)、Y(5mg/kg)あるいはSr(10mg/kg)のうち、検液中の含有量が最も少ないものを選択して使用した。
(3) Zr determination method Zr in cement and coal ash was determined by the following procedure.
<1> Zr content in cement The test solution was prepared according to JCAS I-52: 2000 “Method for quantifying trace components in cement by ICP emission spectroscopic analysis and electric heating atomic absorption spectrometry”. The Zr content in the test solution was quantified using an analyzer (SPS 3000 manufactured by SII Nanotechnology) and converted to the content in cement.
<2> Zr content in coal ash The preparation of the test solution is the same method as the determination of lead by atomic absorption spectrometry in Section 3.18 of JCAS I-51: 1981 “Method for quantifying trace components in cement and cement raw materials” The Zr content in the test solution was quantified using an ICP emission spectroscopic analyzer (SPS3000 manufactured by SII Nanotechnology) and converted to the Zr content in coal ash.
In the ICP analysis, the internal standard selected from Be (10 mg / kg), Y (5 mg / kg) or Sr (10 mg / kg) having the smallest content in the test solution was used.

(4)セメント組成物の水和熱測定方法
ポルトランドセメントの水和熱は、JIS R 5203:1995「セメントの水和熱測定方法(溶解熱方法)」により測定した。
(4) Method of measuring heat of hydration of cement composition The heat of hydration of Portland cement was measured according to JIS R 5203: 1995 “Method of measuring heat of hydration of cement (heat of solution method)”.

(5)セメント組成物のモルタル圧縮強さ測定方法
ポルトランドセメントのモルタル圧縮強さは、JIS R 5201:1998「セメントの物理試験方法」により測定した。
(5) Method for measuring mortar compressive strength of cement composition The mortar compressive strength of Portland cement was measured according to JIS R 5201: 1998 “Physical Test Method for Cement”.

(6)コンクリートの性能評価方法
(6−1)コンクリート配合
コンクリート性能評価は、表3に示す普通コンクリートと高強度コンクリートの2つの配合を基本として行った。
(6) Concrete Performance Evaluation Method (6-1) Concrete Mixing Concrete performance evaluation was performed based on two blends of ordinary concrete and high-strength concrete shown in Table 3.

Figure 2009286693

(W/C:水セメント比(質量比)、
s/a:細骨材率(=細骨材÷全骨材(細骨材+粗骨材))(体積比))
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(W / C: water cement ratio (mass ratio),
s / a: fine aggregate ratio (= fine aggregate ÷ total aggregate (fine aggregate + coarse aggregate)) (volume ratio))

(6−2)使用した骨材、混和材および水
細骨材:混合砂
・海砂/博多産50%+砕砂/住友石炭鉱業50%。
粗骨材:山口県宮野産2015/50%+1505/50%。
混和剤:高性能AE減水剤 レオビルドSP8SBs(エヌエムビー社製)
AE減水剤 ポゾリスNo.70(ポゾリス製)
水:上水道水
(6-2) Aggregate, admixture and water used Fine aggregate: Mixed sand ・ Sea sand / Hakata 50% + Crushed sand / Sumitomo Coal Mining 50%.
Coarse aggregate: 2015/50% + 1505/50% from Miyano, Yamaguchi Prefecture.
Admixture: High-performance AE water reducing agent Leo build SP8SBs (manufactured by NM)
AE water reducing agent Pozzolith No. 70 (made by Pozoris)
Water: tap water

(6−3)コンクリートの練り混ぜ
コンクリートの練り混ぜに用いたミキサ、練混ぜ量および手順は以下のとおりである。
ミキサ:強制二軸型ミキサ(公称容積55L)
練混ぜ量:30L/バッチ
練混ぜ時間および手順
a)細骨材およびセメントをミキサに投入後、10秒間空練り。
b)水(混和剤含)を加えて60秒間練混ぜ。
c)粗骨材を加え60秒間練混ぜ後、5分静置後15秒間練混ぜ排出。
(6-3) Mixing of concrete The mixer, mixing amount and procedure used for mixing of concrete are as follows.
Mixer: Forced biaxial mixer (nominal volume 55L)
Mixing amount: 30 L / batch Mixing time and procedure a) After adding fine aggregate and cement to the mixer, knead for 10 seconds.
b) Add water (including admixture) and mix for 60 seconds.
c) Add coarse aggregate, knead for 60 seconds, let stand for 5 minutes, and then mix and discharge for 15 seconds.

(6−4)コンクリート性能の評価項目および試験方法
コンクリート性能の評価項目および試験方法は表4のとおりである。
(6-4) Evaluation Items and Test Methods for Concrete Performance Table 4 shows the evaluation items and test methods for concrete performance.

Figure 2009286693
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(7)セメント組成物の水和熱測定結果
表2に示すとおり、いずれのセメント組成物の水和熱も材齢7日で350J/g以下および材齢28日で400J/g以下と、水和熱の増大は認められなかった。
(7) Measurement result of heat of hydration of cement composition As shown in Table 2, the heat of hydration of any cement composition was 350 J / g or less at 7 days of age and 400 J / g or less at 28 days of age, water. There was no increase in Japanese heat.

(8)コンクリート性能評価結果
表2のセメント組成物のコンクリート性能評価結果を、普通コンクリートの場合を表5に、高強度コンクリートの場合を表6に示した。
(8) Concrete performance evaluation results The concrete performance evaluation results of the cement composition of Table 2 are shown in Table 5 for ordinary concrete and Table 6 for high strength concrete.

(8−1)普通コンクリート
表5からわかるように、セメント中の遊離石灰率が1.0%以下、且つ水溶性Cr(VI)生成比率が10%以下を満足するセメント組成物(No.11、13〜19、実施例1〜8)は、前記の2条件のいずれも、あるいはいずれか一方が範囲を外れるセメント組成物(No.1〜10、12、比較例1〜11)に比べて、コンクリートの圧縮強度が高かった。
(8-1) Ordinary concrete As can be seen from Table 5, a cement composition (No. 11) in which the free lime ratio in the cement satisfies 1.0% or less and the water-soluble Cr (VI) generation ratio satisfies 10% or less. 13-19 and Examples 1-8 are compared with cement compositions (No. 1-10, 12, Comparative Examples 1-11) in which either of the above two conditions or one of them is out of range. The compressive strength of concrete was high.

また、図2にはCa(OH)割合とコンクリート圧縮強度との関係について、実施例1〜8(No.11、14〜19)のデータをプロットしたが、Ca(OH)割合が53%と少ない実施例8(No.19)のセメント組成物は、Ca(OH)割合が60%以上の実施例1〜7に比べて圧縮強度がやや低いことがわかる。すなわち、材齢28日強度で43.5N/mm以上とするには、Ca(OH)割合は実施例1〜7のように60%以上とすることが良いことがわかる。 Moreover, although the data of Examples 1-8 (No. 11, 14-19) were plotted about the relationship between Ca (OH) 2 ratio and concrete compressive strength in FIG. 2, Ca (OH) 2 ratio is 53. It can be seen that the compressive strength of the cement composition of Example 8 (No. 19), which is as low as%, is slightly lower than that of Examples 1 to 7 in which the Ca (OH) 2 ratio is 60% or more. That is, it can be seen that the Ca (OH) 2 ratio is preferably 60% or more as in Examples 1 to 7 in order to make the strength at 28 days of age at 43.5 N / mm 2 or more.

さらに、図3には、セメント組成物中のZrとコンクリート圧縮強度との関係を示した。Zr含有量は120mg/kg以上とすることが良いことが示されている。   Furthermore, in FIG. 3, the relationship between Zr in a cement composition and concrete compressive strength was shown. It has been shown that the Zr content should be 120 mg / kg or more.

Figure 2009286693
Figure 2009286693

(8−2)高強度コンクリート
表6からわかるように、セメント中の遊離石灰率が1.0%以下、且つ水溶性Cr(VI)生成比率が10%以下を満足するセメント組成物(実施例2、4および8)は、前記の2条件のいずれも、あるいはいずれか一方が範囲を外れるセメント組成物(比較例2、4、8、10)に比べて、コンクリートの圧縮強度が高かった。
(8-2) High-strength concrete As can be seen from Table 6, a cement composition satisfying a free lime ratio of 1.0% or less in the cement and a water-soluble Cr (VI) generation ratio of 10% or less (Examples) 2, 4 and 8), the compressive strength of the concrete was higher than that of the cement composition (Comparative Examples 2, 4, 8, 10) in which either one of the above two conditions or one of the two conditions was out of the range.

また、図4には高強度コンクリートにおけるCa(OH)割合とコンクリート圧縮強度との関係を示したが、(8−1)で示した普通コンクリートの場合と同様に、Ca(OH)割合が53%と少ない実施例8(No.19)のセメント組成物は、実施例2および4に比べて圧縮強度がやや低かった。すなわち、高強度配合コンクリートにおいて、より確実に材齢28日強度を84N/mm以上に向上させるためには、Ca(OH)割合は実施例1〜7のように60%以上、とすることが良いとわかる。 FIG. 4 shows the relationship between the Ca (OH) 2 ratio and the concrete compressive strength in the high-strength concrete. As in the case of the ordinary concrete shown in (8-1), the Ca (OH) 2 ratio The cement composition of Example 8 (No. 19) with a small 53% was slightly lower in compressive strength than Examples 2 and 4. That is, in high-strength blended concrete, in order to more reliably improve the 28-day strength to 84 N / mm 2 or more, the Ca (OH) 2 ratio is 60% or more as in Examples 1-7. I understand that it is good.

さらに、図5には、セメント組成物中のZrとコンクリート圧縮強度との関係を示したが、コンクリート圧縮強度を確実に向上させるためには、普通コンクリートと同様に、Zr含有量を120mg/kg以上とすることが良いことがわかる。   Further, FIG. 5 shows the relationship between the Zr in the cement composition and the concrete compressive strength. In order to reliably improve the concrete compressive strength, the Zr content is set to 120 mg / kg as in the case of ordinary concrete. It turns out that it is good to be above.

Figure 2009286693
Figure 2009286693

なお、図6にZr含有量と水溶性Cr(VI)生成比率との関係を示したが、水溶性Cr(VI)を確実に低減するにはZr含有量の最適範囲が存在し、Zr含有量の制御のみで水溶性Cr(VI)を10%以下とし、強度発現性を向上するためには、Zr含有量を120〜240mg/kgとすれば良いことがわかる。   FIG. 6 shows the relationship between the Zr content and the water-soluble Cr (VI) formation ratio. However, there is an optimum range of the Zr content for reliably reducing the water-soluble Cr (VI). It can be seen that the Zr content should be 120 to 240 mg / kg in order to control the amount of water-soluble Cr (VI) to 10% or less and improve the strength development by only controlling the amount.

Zr含有量の適正化による水溶性Cr(VI)の低減およびコンクリート圧縮強度の増大に関する作用機構は明確ではないが、以下のようなことが考えられる。
Zr含有量と水溶性Cr(VI)量との関係は、図6に示すように、Zr含有量が140〜160mg/kgを頂点とした下に凸の曲線で表され、Zr含有量が120〜240mg/kgの領域で水溶性Cr(VI)の低減効果が認められる。これはZrが適量存在することで、Crが水への溶解速度が遅いカルシウムシリケート相中に固溶されやすくなり、接水直後に溶解するクロム酸カリウム等の水溶性化合物になり難くなるためと思われる。
また、ZrとCrとが併せてカルシウムシリケート相に固溶すると、CSあるいはCSの水和活性が向上し、中長期的な強度発現性が向上すると思われる。
Although the mechanism of action relating to the reduction of water-soluble Cr (VI) and the increase of concrete compressive strength by optimizing the Zr content is not clear, the following may be considered.
As shown in FIG. 6, the relationship between the Zr content and the water-soluble Cr (VI) amount is represented by a downwardly convex curve with the Zr content at the top of 140 to 160 mg / kg, and the Zr content is 120 A reduction effect of water-soluble Cr (VI) is observed in the region of ~ 240 mg / kg. This is because when Zr is present in an appropriate amount, Cr is easily dissolved in a calcium silicate phase having a low dissolution rate in water, and it is difficult to become a water-soluble compound such as potassium chromate that dissolves immediately after water contact. Seem.
Moreover, when Zr and Cr are combined and dissolved in the calcium silicate phase, the hydration activity of C 3 S or C 2 S is improved, and it is considered that the medium-to-long-term strength development is improved.

以上のように、本発明のセメント組成物を300〜550kg/m使用し、水/セメント比を25〜60%としたコンクリート組成物は材齢28日の強度発現性に優れることがわかる。 As described above, it can be seen that the concrete composition using 300 to 550 kg / m 3 of the cement composition of the present invention and having a water / cement ratio of 25 to 60% is excellent in strength development on the age of 28 days.

Claims (7)

S量が45〜65質量%、CA量が8〜12質量%、式(1)で示される遊離石灰率が1.0%以下、および式(2)で示される水溶性Cr(VI)生成比率が10%以下であるセメント組成物:
遊離石灰率(%)=遊離石灰量÷(セメント中のCaO量−0.7×セメント中のSO量−56×セメント中のC量÷12)×100% (1)
水溶性Cr(VI)生成比率(%)=水溶性Cr(VI)÷全Cr×100% (2)。
The amount of C 3 S is 45 to 65% by mass, the amount of C 3 A is 8 to 12% by mass, the free lime ratio represented by the formula (1) is 1.0% or less, and the water-soluble Cr represented by the formula (2) (VI) Cement composition having a production ratio of 10% or less:
Free lime ratio (%) = Free lime amount ÷ (CaO amount in cement−0.7 × SO 3 amount in cement−56 × C amount in cement ÷ 12) × 100% (1)
Water-soluble Cr (VI) production ratio (%) = water-soluble Cr (VI) ÷ total Cr × 100% (2).
式(1)中の遊離石灰量が、水酸化カルシウムと生石灰(ライム)との合量であり、水酸化カルシウム量(CaO換算)が遊離石灰量の60%以上である、請求項1記載のセメント組成物。   The amount of free lime in Formula (1) is the total amount of calcium hydroxide and quicklime (lime), and the amount of calcium hydroxide (CaO equivalent) is 60% or more of the amount of free lime. Cement composition. セメント組成物が、Zrを120〜240mg/kgの範囲で含有する、請求項1又は2記載のセメント組成物。   The cement composition according to claim 1 or 2, wherein the cement composition contains Zr in a range of 120 to 240 mg / kg. 請求項1〜3記載のセメント組成物と、水と、粗骨材と、細骨材と、減水剤とを含み、セメント組成物が300〜550kg/m、水/セメント比が25〜60%であるコンクリート組成物。 The cement composition according to claim 1, water, coarse aggregate, fine aggregate, and a water reducing agent, the cement composition is 300 to 550 kg / m 3 , and the water / cement ratio is 25 to 60. % Concrete composition. 水130〜200kg/m、粗骨材700〜1200kg/m、細骨材600〜900kg/mである、請求項4記載のコンクリート組成物。 The concrete composition according to claim 4, wherein water is 130 to 200 kg / m 3 , coarse aggregate 700 to 1200 kg / m 3 , and fine aggregate 600 to 900 kg / m 3 . セメント中のCS量が45〜65質量%、CA量が8〜12質量%、式(2)で示される水溶性Cr(VI)生成比率が10%以下となるように、セメントクリンカー原料を調整する工程と、
式(1)で示される遊離石灰率が1.0%以下となるように、調整したセメントクリンカー原料を焼成してセメントクリンカーを得る工程と、
得られたセメントクリンカーと石膏とを混合・粉砕し、サイロで養生する工程とを含むセメント組成物の製造方法であって、
式(1)中の遊離石灰量の60%以上が水酸化カルシウム(CaO換算)となるように、粉砕時の散水量、粉砕温度および/またはサイロでの養生期間を調整する工程
を含むことを特徴とするセメント組成物の製造方法:
遊離石灰率(%)=遊離石灰量÷(セメント中のCaO量−0.7×セメント中のSO量−56×セメント中のC量÷12)×100% (1)
水溶性Cr(VI)生成比率(%)=水溶性Cr(VI)÷全Cr×100% (2)。
Cement so that the amount of C 3 S in the cement is 45 to 65% by mass, the amount of C 3 A is 8 to 12% by mass, and the water-soluble Cr (VI) generation ratio represented by the formula (2) is 10% or less. Adjusting the clinker raw material,
Firing the adjusted cement clinker raw material so that the free lime ratio represented by the formula (1) is 1.0% or less, and obtaining a cement clinker;
A method for producing a cement composition comprising a step of mixing and pulverizing the obtained cement clinker and gypsum and curing with a silo,
Including a step of adjusting the watering amount at the time of pulverization, the pulverization temperature, and / or the curing period in the silo so that 60% or more of the amount of free lime in the formula (1) is calcium hydroxide (CaO equivalent). Process for producing a characterized cement composition:
Free lime ratio (%) = Free lime amount ÷ (CaO amount in cement−0.7 × SO 3 amount in cement−56 × C amount in cement ÷ 12) × 100% (1)
Water-soluble Cr (VI) production ratio (%) = water-soluble Cr (VI) ÷ total Cr × 100% (2).
セメントクリンカーと二水石膏とを、散水しながら粉砕する、請求項6記載のセメント組成物の製造方法。   The manufacturing method of the cement composition of Claim 6 which grind | pulverizes a cement clinker and dihydrate gypsum, sprinkling water.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020176057A (en) * 2018-08-08 2020-10-29 宇部興産株式会社 Manufacturing method of cement composition, and manufacturing system of cement composition

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