JP2010235383A - Method for producing modified granulated blast furnace slag and method for producing blast furnace cement - Google Patents

Method for producing modified granulated blast furnace slag and method for producing blast furnace cement Download PDF

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悠 中野
Kensuke Kanai
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing modified granulated blast furnace slag by modifying the granulated blast furnace slag that is stored in an outdoor yard and deteriorated, and to provide a method for producing blast furnace cement, which is a new use of the modified water-granulated blast furnace slag and with which blast furnace cement is produced by using the deteriorated granulated blast furnace slag. <P>SOLUTION: The method for producing modified granulated blast furnace slag comprises a step of bringing the deteriorated component-stuck granulated blast furnace slag into contact with dilute sulfuric acid. The method for producing blast furnace cement comprises the steps of: preparing the modified granulated blast furnace slag by bringing the deteriorated component-stuck granulated blast furnace slag into contact with dilute sulfuric acid; and producing the blast furnace cement by using the modified granulated blast furnace slag. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、改質高炉水砕スラグの製造方法、および高炉セメントの製造方法に関し、特に、劣化した高炉水砕スラグを改質して改質高炉水砕スラグを得る改質高炉水砕スラグの製造方法、および劣化した高炉水砕スラグを用いて高炉セメントを製造する高炉セメントの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a modified blast furnace granulated slag and a method for producing a blast furnace cement, and in particular, a modified blast furnace granulated slag for reforming a deteriorated blast furnace granulated slag to obtain a modified blast furnace granulated slag. The present invention relates to a production method and a method for producing a blast furnace cement in which blast furnace cement is produced using degraded blast furnace granulated slag.

セメントは、土木構造物や建築物などのコンクリート、土壌強化材などに広く用いられている。これは、セメントと骨材との混合物を水とともに混合したモルタルやコンクリートを型枠内に流し込むことにより、色々な形状の構造体を製造でき、しかも該構造体が高い圧縮強度を有するものとなるなどの利点があるからである。
また、セメントは、大量に産出する石灰石や粘土を焼成して製造でき、高炉スラグやフライアッシュなどの他産業の副産物をも混合して使用できることから、安価に大量供給できるという利点もある。
これらの利点により、セメントは最も大量に使用される工業製品の一つとなっている。
Cement is widely used for concrete such as civil engineering structures and buildings, and soil reinforcement. This is because, by pouring mortar or concrete in which a mixture of cement and aggregate with water is poured into a mold, various shapes of structures can be manufactured, and the structures have high compressive strength. This is because there are advantages such as.
In addition, cement can be produced by calcining limestone and clay produced in large quantities, and can be used by mixing by-products from other industries such as blast furnace slag and fly ash.
These advantages make cement one of the most used industrial products.

そのうち、高炉セメント(高炉スラグセメントとも称される)は、ガラス化率の高い高炉水砕スラグを被粉砕して得られた高炉スラグ微粉末と、ポルトランドセメントや少量の石膏粉末等とが混合されたものである。   Among them, blast furnace cement (also called blast furnace slag cement) is a mixture of fine blast furnace slag powder obtained by grinding blast furnace granulated slag with a high vitrification rate, Portland cement, a small amount of gypsum powder, etc. It is a thing.

高炉水砕スラグは、製鉄高炉で銑鉄を生産する際に副産物として生成する多成分系の無機物であり、1300〜1500℃で溶融状態にある高炉スラグを水冷することにより急速冷却して製造されたものである。一般的には、SiO2を30〜35質量%、CaOを40〜45質量%、MgOを2〜9質量%、Al23を5〜18質量%含み、また、微量成分として、TiO2、CaS、FeO等を含むものである。
該高炉水砕スラグは、ガラス質を多く含む粒状物(直径数ミリ程度)であり、この高炉水砕スラグを粉砕ミルで比表面積3500cm2/g以上、高活性の製品では4000〜6000cm2/gに粉砕することにより、高炉セメントの原料とされる。
Granulated blast furnace slag is a multi-component inorganic substance produced as a by-product when producing pig iron in an iron blast furnace, and was manufactured by rapid cooling by water cooling the blast furnace slag in a molten state at 1300-1500 ° C. Is. In general, the SiO 2 30 to 35 wt%, the CaO 40 to 45 wt%, the MgO 2 to 9 wt%, the Al 2 O 3 containing 5 to 18 wt%, and as a minor component, TiO 2 , CaS, FeO and the like.
The high furnace slag is a particulate material containing a large amount of glassy (diameter of several millimeters), the blast furnace slag in the grinding mill specific surface area 3500 cm 2 / g or more, the high activity of the products 4000~6000cm 2 / By crushing to g, it is used as a raw material for blast furnace cement.

また、ガラス化率が95%以上である高炉水砕スラグを用いることにより、優れた性能の高炉セメントを製造できるとされている。   Moreover, it is said that the blast furnace cement of the outstanding performance can be manufactured by using the granulated blast furnace slag whose vitrification rate is 95% or more.

該高炉水砕スラグは、水分が存在するアルカリ性下にある場合、高炉水砕スラグに含まれるCaO等のアルカリ性物質が水中に溶出し、それ自身のガラス構造を侵しながら水和反応を起こす、いわゆる潜在水硬性を有し、これによってセメント同様の水和反応を起こして硬化するものであり、高炉セメントがセメント同様の水硬性を示すのはこのためである。   When the blast furnace granulated slag is in an alkaline state where moisture is present, an alkaline substance such as CaO contained in the blast furnace granulated slag elutes in water and causes a hydration reaction while corroding its own glass structure. This is why it has a latent hydraulic property, which causes a hydration reaction similar to cement and hardens, and this is why blast furnace cement exhibits hydraulic properties similar to cement.

高炉セメントを製造する場合、上記高炉水砕スラグに硫酸カルシウム2水和物(セッコウ)を適宜添加して所定の粉末度となるように微粉砕したものをポルトランドセメントに添加するか、又は未粉砕のセメントクリンカーに粒状スラグとセッコウを添加して所定の粉末度となるように微粉砕することが行われる。
ポルトランドセメントの製造時にセッコウを添加する理由は、セメント中に存在するアルミン酸三カルシウムに由来するセメント注水直後の急激な水和反応による急結を抑えるためであり、通常、セメント全体量に対して5%程度のセッコウを添加して製造される。添加されるセッコウの種類としては、天然に産出するものの他、化学工場から副産物として発生する化学セッコウが挙げられるが、何れもセメントクリンカーや高炉スラグに対して高価である。
When producing blast furnace cement, calcium sulfate dihydrate (gypsum) is appropriately added to the above granulated blast furnace slag and finely pulverized to a predetermined fineness, or added to Portland cement or unground. Particulate slag and gypsum are added to the cement clinker and pulverized to a predetermined fineness.
The reason for adding gypsum during the production of Portland cement is to suppress rapid settling due to a rapid hydration reaction immediately after the injection of cement derived from tricalcium aluminate present in the cement. It is manufactured by adding about 5% gypsum. As a kind of gypsum to be added, chemical gypsum generated as a by-product from a chemical factory in addition to those produced naturally is mentioned, but both are expensive for cement clinker and blast furnace slag.

ところで、上述のように副産物として得られた高炉水砕スラグの粒状物は、屋外ヤードに保管されるのが一般的であり、雨水や空気中の水分によって湿潤状態となることが多い。しかしながら、高炉水砕スラグ微粉末は上述の如くカルシウムを含むアルカリ性物質であるため、湿潤状態で保管した場合には、保管の長期化に伴ってそれ自身から溶出したカルシウム等のアルカリ性物質が水和開始剤となり、スラグを構成するガラス状組織を侵し、pHの上昇をきたすと同時に空気中の炭酸ガスと中和反応を起こし、炭酸カルシウム等の炭酸塩を生成する、いわゆる劣化を引き起こす。劣化したスラグ部分はすでに水硬性を失っており、セメントに混合しても、硬化するための有効成分としてはもはや働かない。それだけでなく、劣化部分はスラグ健全部分に比べて粉砕され易く、同一の細かさでスラグ微粉末を管理した場合には、事実上は健全部分が通常より粗い状態となり、高炉セメントの硬化性能を低下させるという問題がある。   By the way, the granulated blast furnace granulated slag obtained as a by-product as described above is generally stored in an outdoor yard, and often becomes wet due to rainwater or moisture in the air. However, since granulated blast furnace slag powder is an alkaline substance containing calcium as described above, when it is stored in a wet state, alkaline substances such as calcium eluted from itself are hydrated as the storage is prolonged. It becomes an initiator, invades the glassy structure constituting the slag, raises the pH, and at the same time causes a neutralization reaction with carbon dioxide in the air to produce a carbonate such as calcium carbonate. The deteriorated slag portion has already lost hydraulic properties, and when mixed with cement, it no longer works as an active ingredient for hardening. In addition, the deteriorated part is more easily pulverized than the slag sound part, and when the slag fine powder is managed with the same fineness, the sound part becomes virtually rougher than usual, and the hardening performance of the blast furnace cement is improved. There is a problem of lowering.

また、微粉化した劣化部分を含むスラグを用いた高炉セメントは、硬化後のモルタルやコンクリートにおいて、特に増加した微粉部分に起因して部材の収縮を引き起こすことがあり、この点も問題となる。   In addition, blast furnace cement using slag containing a pulverized deteriorated part may cause member shrinkage due to the increased finely divided part in mortar and concrete after hardening, which is also a problem.

従来、長期間放置される等の原因により劣化した高炉水砕スラグは、十分な水硬性を発揮し得ないという理由からセメント原料としては使用されず、固結防止等の処理が行われた後、サンドマット、盛り土、又は埋戻し材などの土木工事用途に用いられたり、コンクリートの細骨材用途として用いられたりするに過ぎなかった(特許文献1、2参照)。   Conventionally, blast furnace granulated slag that has deteriorated due to being left unattended for a long period of time is not used as a cement raw material because it cannot exhibit sufficient hydraulic properties, and after processing such as caking prevention has been performed It has only been used for civil engineering applications such as sand mats, embankments, or backfills, or for fine aggregate applications of concrete (see Patent Documents 1 and 2).

特開昭54−71793号公報JP 54-71793 A 特開2002−179441号公報JP 2002-179441 A

本発明は、劣化した高炉水砕スラグの改質方法、および改質された高炉水砕スラグの新たな用途、具体的には、劣化した高炉水砕スラグを用いて高炉セメントを製造する方法を提供することを一の目的とする。   The present invention relates to a method for reforming degraded blast furnace granulated slag, and a new application of the modified blast furnace granulated slag, specifically, a method for producing blast furnace cement using degraded blast furnace granulated slag. One purpose is to provide it.

本発明者らは、上記のような課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、劣化した高炉スラグを希硫酸で処理することにより、高炉セメントの原料として好適に使用しうる高炉セメント用スラグが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、劣化成分が付着した高炉水砕スラグと希硫酸とを接触させて得ることを特徴とする改質高炉水砕スラグの製造方法を提供する。また、本発明は、粒子表面にカルシウム塩が付着した高炉水砕スラグと希硫酸とを接触させて改質高炉水砕スラグを調製し、該改質高炉水砕スラグを用いて高炉セメントを製造することを特徴とする高炉セメントの製造方法を提供する。
As a result of earnest research to solve the above-mentioned problems, the present inventors have treated a deteriorated blast furnace slag with dilute sulfuric acid, thereby providing a blast furnace cement slag that can be suitably used as a raw material for blast furnace cement. As a result, the present invention was completed.
That is, the present invention provides a method for producing a modified blast furnace granulated slag, which is obtained by bringing a granulated blast furnace slag to which a deteriorated component is adhered into contact with dilute sulfuric acid. In addition, the present invention prepares a modified blast furnace granulated slag by contacting a granulated blast furnace slag having dilute sulfuric acid with calcium salt adhered to the particle surface, and produces a blast furnace cement using the modified blast furnace granulated slag. A method for producing a blast furnace cement is provided.

本発明に係る高炉セメントの製造方法によれば、粒子表面に劣化成分が付着した高炉水砕スラグ、即ち、劣化した高炉水砕スラグと、希硫酸とを接触させることにより、この劣化した高炉水砕スラグの粒子表面に付着した劣化成分と希硫酸とが反応し、カルシウム塩であるセッコウ、ケイ酸塩であるシリカゲル、アルミニウム塩であるアルミナゲルが生成する。そして、このようなセッコウ、シリカゲル、およびアルミナゲルが新たに生成した改質高炉水砕スラグをセメント原料として使用することにより、生成したセッコウは、従来添加していたセッコウ成分の代替として機能するため、添加すべきセッコウ量を低減することができる。また、生成したシリカゲルやアルミナゲルは、高炉セメントが水和する際にセメントから溶出するカルシウム塩と反応し、水和活性を示すようになる。   According to the method for producing a blast furnace cement according to the present invention, the deteriorated blast furnace water is brought into contact with a granulated blast furnace slag having a deteriorated component adhered to the particle surface, that is, a deteriorated blast furnace granulated slag and dilute sulfuric acid. Deteriorated components adhering to the surface of the crushed slag particles react with dilute sulfuric acid to produce gypsum as a calcium salt, silica gel as a silicate, and alumina gel as an aluminum salt. And by using the modified blast furnace granulated slag newly produced by such gypsum, silica gel, and alumina gel as a cement raw material, the produced gypsum functions as a substitute for the gypsum component that has been added conventionally. The amount of gypsum to be added can be reduced. The produced silica gel or alumina gel reacts with the calcium salt eluted from the cement when the blast furnace cement is hydrated, and exhibits hydration activity.

従って、劣化した高炉水砕スラグに希硫酸を接触させて得た改質高炉水砕スラグを高炉セメント原料として使用することにより、スラグの主成分のみならず、該高炉水砕スラグに付着した劣化成分も高炉セメントの活性成分として機能することとなり、全ての成分が高炉セメントにおいて有効に利用されることとなる。   Therefore, by using the modified blast furnace granulated slag obtained by bringing dilute sulfuric acid into contact with the degraded blast furnace granulated slag as a blast furnace cement raw material, not only the main components of the slag but also the deterioration adhered to the blast furnace granulated slag The components also function as active components of the blast furnace cement, and all the components are effectively used in the blast furnace cement.

以上のように、本発明によれば、劣化した高炉水砕スラグの新たな用途、具体的には、劣化した高炉水砕スラグを用い、しかもセッコウ使用量を低減した高炉セメントの製造方法が提供されることとなる。   As described above, according to the present invention, a new application of degraded blast furnace granulated slag, specifically, a method of producing blast furnace cement using degraded blast furnace granulated slag and reducing the amount of gypsum used is provided. Will be.

実施例、比較例及び参考例の高炉セメントに関し、モルタル長さ変化の測定結果を示したグラフ。The graph which showed the measurement result of the mortar length change regarding the blast furnace cement of an example, a comparative example, and a reference example.

本発明に係る高炉セメントの製造方法は、いわゆる劣化した高炉水砕スラグと希硫酸とを接触させて改質高炉水砕スラグを生成し、該改質高炉水砕スラグを用いて高炉セメントを製造するものである。   The method for producing a blast furnace cement according to the present invention produces a modified blast furnace granulated slag by contacting so-called deteriorated blast furnace granulated slag and dilute sulfuric acid, and produces the blast furnace cement using the modified blast furnace granulated slag. To do.

劣化した高炉水砕スラグとは、通常、高炉水砕スラグを屋外に放置した際、該高炉水砕スラグが雨水や空気中の水分等で湿潤し、高炉水砕スラグから溶出したカルシウム成分と空気中の二酸化炭素等とが中和反応して劣化成分が付着した状態のものである。
この劣化成分としては、主として、結晶質のものとして、水酸化カルシウム(Ca(OH)2 式量72)、炭酸カルシウム(CaCO3 式量100)などが挙げられ、非晶質のものとしてアルミン酸カルシウム水和物(平均的な組成として4CaO.Al2O3.13H2O 式量560)、及びケイ酸カルシウム水和物(平均的な組成として3CaO.2SiO2.4H2O 式量360)等が挙げられる。
Degraded blast furnace granulated slag usually means that when the blast furnace granulated slag is left outdoors, the granulated blast furnace slag wets with rain water or moisture in the air, and the calcium components and air eluted from the blast furnace granulated slag. It is in a state in which a deteriorated component adheres due to a neutralization reaction with carbon dioxide in the inside.
Examples of the deterioration component include calcium hydroxide (Ca (OH) 2 formula amount 72), calcium carbonate (CaCO 3 formula amount 100) and the like as crystalline ones, and aluminate as amorphous ones. Calcium hydrate (4CaO.Al 2 O 3 .13H 2 O formula amount 560 as an average composition) and calcium silicate hydrate (3CaO.2SiO 2 .4H 2 O formula amount 360 as an average composition) Etc.

劣化した高炉水砕スラグは、強熱減量(ig.loss)を測定することにより、判定することができる。つまり、劣化していない高炉水砕スラグの強熱減量は、該高炉水砕スラグ中に含まれる硫化物が酸化することによって重量が増加するため、強熱減量はマイナスの値となる。一方、劣化したスラグでは、劣化により生成した水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、アルミン酸カルシウム水和物、およびケイ酸カルシウム水和物等の劣化成分が、脱炭酸、水酸化物の分解、脱水による減量が、硫化物酸化による増量と同時に起こり、強熱減量はゼロ又はプラスの値となる。
尚、強熱減量は、試料を700±25℃の温度条件下で30分間加熱した際の重量減少量をいう。
Degraded blast furnace granulated slag can be determined by measuring ignition loss (ig.loss). That is, the ignition loss of the blast furnace granulated slag that has not deteriorated increases in weight due to oxidation of the sulfide contained in the blast furnace granulated slag, and thus the ignition loss becomes a negative value. On the other hand, in the deteriorated slag, deteriorated components such as calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium aluminate hydrate, and calcium silicate hydrate generated by deterioration are reduced by decarboxylation, decomposition of hydroxide, and dehydration. However, it occurs simultaneously with the increase due to sulfide oxidation, and the ignition loss is zero or a positive value.
The loss on ignition means the weight loss when the sample is heated for 30 minutes at 700 ± 25 ° C.

また、劣化した高炉水砕スラグの熱重量分析を行うことにより、各劣化成分毎の生成量(劣化高炉水砕スラグの全量Aに対する質量%、以下単に「%」と表記する)を測定することができる。具体的には、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)の生成量a(%)は、450±10℃における減量(%)に72/18を乗じた値、炭酸カルシウム(CaCO3)の生成量b(%)は、700±10℃における減量(%)に100/44を乗じた値、アルミン酸カルシウム水和物(4CaO.Al2O3.13H2O)の生成量c(%)は、80〜150℃の間における減量(%)に560/234を乗じた値、ケイ酸カルシウム水和物(3CaO.2SiO2.4H2O)の生成量d(%)は、150〜400℃の間における減量(%)に360/72を乗じた値として、それぞれ求めることができる。 In addition, by performing thermogravimetric analysis of degraded blast furnace granulated slag, the amount of each deteriorated component (mass% with respect to the total amount A of degraded blast furnace granulated slag, hereinafter simply referred to as “%”) is measured. Can do. Specifically, the amount of calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) production a (%) is the value obtained by multiplying the weight loss (%) at 450 ± 10 ° C by 72/18, and the production of calcium carbonate (CaCO 3 ). the amount b (%) is weight loss in 700 ± 10 ℃ (%) to a value obtained by multiplying the 100/44, calcium aluminate hydrate production amount c (%) of (4CaO.Al 2 O 3 .13H 2 O ) Is the value obtained by multiplying the weight loss (%) between 80 and 150 ° C. by 560/234, and the production amount d (%) of calcium silicate hydrate (3CaO.2SiO 2 .4H 2 O) is 150 to 400 It can be obtained as a value obtained by multiplying the weight loss (%) between ° C and 360/72 respectively.

本発明において処理対象としうる劣化した高炉水砕スラグは、劣化成分の含有量を限定するものではないが、中でも、劣化成分量が5%以下であるものが好適である。劣化成分が5%以下であれば、該劣化高炉水砕スラグと希硫酸との接触により生成されるセッコウ量を好ましい範囲とすることができ、得られた改質高炉水砕スラグを用いて高炉セメントを製造する際に、JIS R 5211に規定された高炉セメントの三酸化硫黄量を満足しやすくなるという効果がある。   The deteriorated blast furnace granulated slag that can be treated in the present invention does not limit the content of the deteriorated component, but among them, the deteriorated component amount is preferably 5% or less. If the deteriorated component is 5% or less, the amount of gypsum produced by the contact between the deteriorated blast furnace granulated slag and dilute sulfuric acid can be set to a preferable range, and the obtained modified blast furnace granulated slag is used as a blast furnace. When manufacturing cement, there exists an effect that it becomes easy to satisfy the sulfur trioxide amount of the blast furnace cement prescribed | regulated to JISR5211.

上記のような劣化した高炉水砕スラグに希硫酸を接触させると、上記劣化成分と希硫酸とが反応し、カルシウム塩であるセッコウ、ケイ酸塩であるシリカゲル、アルミニウム塩であるアルミナゲルが生成する。   When dilute sulfuric acid is brought into contact with the degraded blast furnace granulated slag as described above, the deteriorated component and dilute sulfuric acid react to produce calcium salt as a calcium salt, silica gel as a silicate, and alumina gel as an aluminum salt. To do.

これらの生成成分は、高炉セメントとして配合された際、何れもセメント成分又は高炉スラグ成分の水和硬化反応において活性を有し、水硬性材料の一部として機能しうるものである。   When these components are blended as blast furnace cement, they are all active in the hydration hardening reaction of the cement component or blast furnace slag component, and can function as a part of the hydraulic material.

前記劣化した高炉水砕スラグと希硫酸との接触方法については特に限定されるものではなく、固液接触方法として従来公知の方法を適宜採用することができる。劣化した高炉水砕スラグが粒状物である場合、例えば、該粒状物に希硫酸を噴霧する方法や、該粒状物を希硫酸に浸漬する方法等が挙げられる。   The contact method between the deteriorated blast furnace granulated slag and dilute sulfuric acid is not particularly limited, and a conventionally known method can be appropriately employed as a solid-liquid contact method. When the deteriorated blast furnace granulated slag is a granular material, for example, a method of spraying dilute sulfuric acid on the granular material, a method of immersing the granular material in dilute sulfuric acid, and the like can be mentioned.

希硫酸との接触により得られた改質高炉水砕スラグは、高炉セメントの製造工程において、他のセメント組成物と混合して用いられる。具体的には、前記改質高炉水砕スラグにセッコウを添加して所定の粉末度となるように微粉砕し、ポルトランドセメントに添加することにより高炉セメントを製造することができる。また、未粉砕のセメントクリンカーに、粒状物である改質高炉水砕スラグとセッコウとを添加して所定の粉末度となるように微粉砕することにより高炉セメントを製造することができる。   The modified blast furnace granulated slag obtained by contact with dilute sulfuric acid is used by mixing with other cement compositions in the production process of blast furnace cement. Specifically, blast furnace cement can be produced by adding gypsum to the modified blast furnace granulated slag, pulverizing it to a predetermined fineness, and adding it to Portland cement. Moreover, a blast furnace cement can be manufactured by adding the refined granulated blast furnace granulated slag and gypsum, which are granular materials, to a non-ground cement clinker and finely pulverizing the powder to a predetermined fineness.

なお、セメントに対する改質高炉水砕スラグの配合量は、劣化していないスラグ成分の残存量B(%)に応じ、該スラグ成分の配合量が従来の高炉スラグ成分の配合量と同等となるようにすればよい。具体的には、上記のようにして各劣化成分の生成量(%)を求めれば、残存するスラグ量B(%)は、劣化高炉水砕スラグ量(100%)から、各劣化成分の総量(a+b+c+d)(%)を差し引いた量B(%)=100−(a+b+c+d)として求められる。   The blending amount of the modified blast furnace granulated slag with respect to the cement is equivalent to the blending amount of the conventional blast furnace slag component according to the remaining amount B (%) of the undegraded slag component. What should I do? Specifically, if the production amount (%) of each deteriorated component is obtained as described above, the remaining slag amount B (%) is calculated from the deteriorated blast furnace granulated slag amount (100%), and the total amount of each deteriorated component. The amount is obtained by subtracting (a + b + c + d) (%) B (%) = 100− (a + b + c + d).

つまり、改質高炉水砕スラグ中の残存スラグ成分を基準として配合量を定めることにより、従来と同様の高炉セメント(例えば、A種、B種、C種)を製造することができ、各々の性質に適した用途に使用することができる。   That is, by determining the blending amount based on the residual slag component in the modified blast furnace granulated slag, the same blast furnace cement as conventional (for example, Class A, Class B, Class C) can be produced. It can be used for applications suitable for the properties.

また、別途添加するセッコウの量は、改質高炉水砕スラグに含まれるセッコウの量を差し引いた量とすればよい。具体的には、上記のようにして各劣化成分の生成量が求まれば、該劣化高炉水砕スラグを希硫酸と接触させた際に生成するセッコウ量C(%)が、以下の式により求められる。
C(%)=a×(156/72)+b×(156/100)+c×(4×156/560)+d×(3×156/360)
従って、別途添加するセッコウの量は、この改質高炉水砕スラグに由来するセッコウの量(A×C(%))だけ減じた量とすることができる。
The amount of gypsum added separately may be an amount obtained by subtracting the amount of gypsum contained in the reformed blast furnace granulated slag. Specifically, if the amount of each deteriorated component produced is determined as described above, the amount of gypsum C (%) produced when the deteriorated blast furnace granulated slag is brought into contact with dilute sulfuric acid is expressed by the following equation: Desired.
C (%) = a × (156/72) + b × (156/100) + c × (4 × 156/560) + d × (3 × 156/360)
Therefore, the amount of gypsum added separately can be reduced by the amount of gypsum derived from the modified blast furnace granulated slag (A × C (%)).

本発明により得られた高炉セメントは、従来の高炉セメントと同様の性能を発揮しうるものである。また、従来の高炉セメントには含まれていないシリガゲルおよびアルミナゲルを含んだものとなるため、これらシリカゲルやアルミナゲルは、該高炉セメントが水和する際にセメントから溶出するカルシウム塩と反応し、カルシウムシリケート水和物、カルシウムアルミネート水和物が生成され、強度発現がより一層増進されるという効果ある。   The blast furnace cement obtained by the present invention can exhibit the same performance as conventional blast furnace cement. In addition, since silica gel and alumina gel that are not included in the conventional blast furnace cement are included, these silica gel and alumina gel react with calcium salts eluted from the cement when the blast furnace cement hydrates, Calcium silicate hydrate and calcium aluminate hydrate are produced, and the strength development is further enhanced.

下記表1に示すような劣化度合いの異なる3種類の高炉水砕スラグA,B及びCを用いて試験を行った。尚、表1に示すように、高炉水砕スラグAは強熱減量(Ig.loss)がマイナスの値となっているため、劣化していない健全な高炉水砕スラグであり、高炉水砕スラグB及びCは強熱減量がプラスの値となっているため、劣化高炉水砕スラグである。

Figure 2010235383
The test was conducted using three types of blast furnace granulated slags A, B and C having different deterioration levels as shown in Table 1 below. As shown in Table 1, blast furnace granulated slag A is a healthy blast furnace granulated slag that has not deteriorated since the loss on ignition (Ig.loss) is a negative value. B and C are deteriorated blast furnace granulated slag because the loss on ignition is a positive value.
Figure 2010235383

また、上記劣化高炉水砕スラグB、Cについての熱重量分析を行い、各劣化成分毎の生成量(%)を測定した。さらに、該測定結果に基づき、希硫酸による処理を行った後に生成されるであろう二水セッコウ生成量を、上述のような計算式により算出した。結果を下記表2に示す。   Moreover, the thermogravimetric analysis about the said deterioration blast furnace granulated slag B and C was performed, and the production amount (%) for every deterioration component was measured. Furthermore, based on the measurement result, the amount of dihydrate gypsum produced that would be produced after the treatment with dilute sulfuric acid was calculated according to the calculation formula as described above. The results are shown in Table 2 below.

(劣化高炉水砕スラグの硫酸処理)
劣化高炉水砕スラグB、Cの粒状物1kgを、Bは0.82mol/l、Cは0.035mol/lの硫酸1リットルに10分間浸漬させた後、取り出して100℃で乾燥させ、改質高炉水砕スラグB’及びC’を得た。その後、改質高炉水砕スラグB’及びC’をそれぞれ粉砕し、示差走査熱量分析によって生成した二水セッコウ量を求めた。結果を併せて表2に示す。
(Sulfuric acid treatment of degraded blast furnace granulated slag)
1 kg of granulated granulated blast furnace slag B and C is immersed in 1 liter of sulfuric acid with B of 0.82 mol / l and C of 0.035 mol / l for 10 minutes, then taken out and dried at 100 ° C. Quality blast furnace granulated slag B 'and C' were obtained. Thereafter, the modified blast furnace granulated slags B ′ and C ′ were pulverized, and the amount of gypsum produced by differential scanning calorimetry was determined. The results are also shown in Table 2.

Figure 2010235383
Figure 2010235383

上記表2に示したように、劣化成分の生成量から計算により求めた二水セッコウ生成量の予測値と、実際に希硫酸で処理することにより生成させた二水セッコウの生成量とが、概ね一致していることが認められた。   As shown in Table 2 above, the predicted value of the amount of gypsum production obtained by calculation from the amount of degradation component produced, and the amount of gypsum produced by actual treatment with dilute sulfuric acid, It was found that there was a general agreement.

(高炉セメントの作製)
健全な高炉水砕スラグA、劣化高炉水砕スラグB及びC、並びに改質高炉水砕スラグB’及びC’の合計5種類のスラグを用い、それぞれ高炉セメントを作製した。
(Production of blast furnace cement)
Blast furnace cement was prepared using a total of five types of slag, namely, healthy blast furnace granulated slag A, degraded blast furnace granulated slags B and C, and modified blast furnace granulated slags B ′ and C ′.

(参考例)
健全な高炉水砕スラグAをブレーン比表面積4400±100cm2/gに粉砕した後、該スラグA3.83kg、二水セッコウ172g、普通ポルトランドセメント6kgを混合して高炉セメントを作製した。
(Reference example)
After pulverizing healthy granulated blast furnace slag A to a Blaine specific surface area of 4400 ± 100 cm 2 / g, 3.83 kg of the slag A, 172 g of dihydrate gypsum and 6 kg of ordinary Portland cement were mixed to prepare a blast furnace cement.

(比較例1)
健全な高炉水砕スラグAに代えて劣化高炉水砕スラグB3.83kgとし、他は参考例と同様にして高炉セメントを作製した。
(Comparative Example 1)
A blast furnace cement was produced in the same manner as the reference example except that the deteriorated blast furnace granulated slag B was replaced with 3.83 kg of the degraded blast furnace granulated slag A.

(比較例2)
健全な高炉水砕スラグAに代えて劣化高炉水砕スラグC3.83kgとし、他は参考例と同様にして高炉セメントを作製した。
(Comparative Example 2)
A blast furnace cement was produced in the same manner as in the reference example except that the deteriorated blast furnace granulated slag C was replaced with 3.83 kg of deteriorated blast furnace granulated slag C.

(実施例1)
改質高炉水砕スラグB’をブレーン比表面積4400±100cm2/gに粉砕した後、該スラグB’3.83kg、二水セッコウ123g、普通ポルトランドセメント6kgを混合して高炉セメントを作製した。
Example 1
The modified blast furnace granulated slag B ′ was pulverized to a Blaine specific surface area of 4400 ± 100 cm 2 / g, and then 3.83 kg of the slag B ′, 123 g of dihydrated gypsum and 6 kg of ordinary Portland cement were mixed to prepare a blast furnace cement.

(実施例2)
改質高炉水砕スラグB’をブレーン比表面積4400±100cm2/gに粉砕した後、該スラグB’3.83kg、二水セッコウ152g、普通ポルトランドセメント6kgを混合して高炉セメントを作製した。
(Example 2)
After the modified blast furnace granulated slag B ′ was pulverized to a Blaine specific surface area of 4400 ± 100 cm 2 / g, 3.83 kg of the slag B ′, 152 g of dihydrate gypsum and 6 kg of ordinary Portland cement were mixed to prepare a blast furnace cement.

上記実施例、比較例および参考例の配合を下記表3に示す。

Figure 2010235383
The composition of the above Examples, Comparative Examples and Reference Examples is shown in Table 3 below.
Figure 2010235383

(評価)
作製した各高炉セメントを用い、JIS R 5202に準じてモルタルを成形し、3、7、28日材齢のモルタル強度を測定するとともに、JIS A 1129に準じて長さ変化を測定した。結果を下記表4、表5及び図1に示す。
(Evaluation)
Using each of the produced blast furnace cements, a mortar was molded according to JIS R 5202, the mortar strength at the age of 3, 7 and 28 days was measured, and the change in length was measured according to JIS A 1129. The results are shown in Tables 4 and 5 below and FIG.

Figure 2010235383
Figure 2010235383

Figure 2010235383
Figure 2010235383

表4に示したように、改質高炉水砕スラグを用いた実施例1及び2では、健全な高炉水砕スラグを用いた参考例と同等の圧縮強度が得られていることが認められる。
また、表5及び図1に示したように、改質高炉水砕スラグを用いた実施例1及び2では、健全な高炉水砕スラグを用いた参考例と同程度にまで、乾燥収縮が低減されていることが認められる。
As shown in Table 4, in Examples 1 and 2 using the modified blast furnace granulated slag, it is recognized that the compressive strength equivalent to that of the reference example using the sound blast furnace granulated slag is obtained.
Moreover, as shown in Table 5 and FIG. 1, in Examples 1 and 2 using the modified blast furnace granulated slag, the drying shrinkage is reduced to the same level as the reference example using the sound blast furnace granulated slag. It is recognized that

しかも、表3に示したように、実施例1、2では、別途添加するセッコウの量がそれぞれ28%、12%低減されており、セッコウの使用量を低減しながら高炉セメントを製造できるという効果もある。   Moreover, as shown in Table 3, in Examples 1 and 2, the amount of gypsum added separately was reduced by 28% and 12%, respectively, and the effect that blast furnace cement can be produced while reducing the amount of gypsum used. There is also.

Claims (3)

劣化成分が付着した高炉水砕スラグと希硫酸とを接触させて得ることを特徴とする改質高炉水砕スラグの製造方法。   A method for producing a reformed blast furnace granulated slag, which is obtained by contacting a granulated blast furnace slag with a deteriorated component and dilute sulfuric acid. 劣化成分が付着した高炉水砕スラグと希硫酸とを接触させて改質高炉水砕スラグを調製し、該改質高炉水砕スラグを用いて高炉セメントを製造することを特徴とする高炉セメントの製造方法。   A modified blast furnace granulated slag is prepared by contacting a blast furnace granulated slag with a deteriorated component and dilute sulfuric acid, and a blast furnace cement is produced using the modified blast furnace granulated slag. Production method. 前記劣化成分が、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、アルミン酸カルシウム水和物、及びケイ酸カルシウム水和物からなる群より選択される少なくとも1以上を含むことを特徴とする請求項1記載の高炉セメントの製造方法。   The blast furnace cement according to claim 1, wherein the deterioration component includes at least one selected from the group consisting of calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium aluminate hydrate, and calcium silicate hydrate. Manufacturing method.
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