JP2011148667A - Cement composition using modified molten slag fine aggregate, production method thereof and cement hardened material using the cement composition - Google Patents

Cement composition using modified molten slag fine aggregate, production method thereof and cement hardened material using the cement composition Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cement composition using modified molten slag fine aggregate, which avoids the entrainment or the pop-out phenomenon of excess bubbles when molten slag is used as the fine aggregate, which has improved compressive strength and suppressed neutralization, and to provide a production method of the cement composition and a cement hardened material using the cement composition. <P>SOLUTION: The cement composition using the modified molten slag fine aggregate and the cement hardened material using the cement composition each contains 50-100 mass% modified molten slag to total mass of the fine aggregate, wherein the modified molten slag is obtained by immersing the modified molten slag in magnesium silicofluoride solution having 5-30 mass% concentration for 30 min to 2 hr and after that, by removing the magnesium silicofluoride component stuck to the modified molten slag. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、改質溶融スラグ細骨材を用いたセメントセメント組成物、その製造方法及び当該セメント組成物を用いたセメント硬化物に関し、詳細には、溶融スラグに起因する余剰気泡の連行やポップアウト現象を防止するために安定化処理を施した改質溶融スラグを細骨材として用いたセメント組成物、その製造方法及び当該セメント組成物を用いたセメント硬化物に関するものである。   The present invention relates to a cement cement composition using a modified molten slag fine aggregate, a method for producing the same, and a cement cured product using the cement composition, and more particularly, entrainment or popping of excess bubbles caused by the molten slag. The present invention relates to a cement composition using a modified molten slag subjected to stabilization treatment to prevent an out phenomenon as a fine aggregate, a method for producing the same, and a hardened cement using the cement composition.

溶融スラグは、ごみ焼却炉から排出される焼却灰や下水処理場から排出される汚泥等を1200℃以上で溶融後に固化した無機材料である。
従来より、かかる溶融スラグは、舗装用細骨材、路盤材、コンクリート用細骨材、凍結抑制砂、陶器用材料、人工石用材料等に利用されている。
Molten slag is an inorganic material obtained by solidifying incinerated ash discharged from a waste incinerator, sludge discharged from a sewage treatment plant, etc. at 1200 ° C. or higher.
Conventionally, such molten slag has been utilized for paving fine aggregates, roadbed materials, concrete fine aggregates, freeze-preventing sand, ceramic materials, artificial stone materials, and the like.

一般廃棄物又は下水汚泥を起源とした溶融スラグには、二酸化珪素(SiO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化鉄(Fe)、酸化リン(P)が含まれ、その他微量の有害物質も含まれている。
溶融スラグは概ね5mm以下の単粒度であるため、コンクリート用細骨材としての利用が有望である。
そこで、JIS A 5031(非特許文献1)には、溶融スラグをコンクリート用細骨材として利用する場合が規定され、酸化カルシウム(CaO)や酸化鉄(Fe)の他、有害物質の含有量や溶出量等について記載されている。
For molten slag originating from general waste or sewage sludge, silicon dioxide (SiO 2 ), calcium oxide (CaO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), iron oxide (Fe 2 O 3) ), Phosphorus oxide (P 2 O 5 ), and other trace amounts of harmful substances.
Since the molten slag has a single particle size of approximately 5 mm or less, its use as a fine aggregate for concrete is promising.
Therefore, JIS A 5031 (Non-patent Document 1) stipulates the use of molten slag as a fine aggregate for concrete, including calcium oxide (CaO), iron oxide (Fe 2 O 3 ), and harmful substances. The content and elution amount are described.

しかし、溶融スラグをコンクリート用細骨材として使用する場合の上記JIS A 5031に規定される化学成分としては、直接の膨張成分となる酸化カルシウム(CaO)及び二次的に膨張成分を生成する硫黄化合物(SもしくはSO)、更には発錆による汚れ防止を勘案した酸化鉄(Fe)のみである。また、該JIS A 5031には、有害物質の含有量や溶出量等についても記載されている。 However, when using molten slag as a fine aggregate for concrete, the chemical components defined in the above JIS A 5031 are calcium oxide (CaO) that is a direct expansion component and sulfur that generates a secondary expansion component. It is only a compound (S or SO 3 ), and further iron oxide (Fe 2 O 3 ) in consideration of prevention of contamination due to rust. The JIS A 5031 also describes the content and elution amount of harmful substances.

溶融スラグに含まれる酸化アルミニウム(Al)はコンクリート中の水酸化カルシウムや水と反応して水素ガスを発生させて、得られるコンクリート中に余剰気泡を連行する原因となるが、上記JIS A 5031ではこの量を特に規定していない。
そのため、溶融スラグをコンクリート用細骨材として使用すると、当該コンクリート中に余剰気泡が連行され、含有される空気量を増大させてしまう。
Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) contained in the molten slag reacts with calcium hydroxide and water in the concrete to generate hydrogen gas, which causes excess bubbles to be entrained in the obtained concrete. A 5031 does not specifically define this amount.
Therefore, when molten slag is used as a fine aggregate for concrete, surplus bubbles are entrained in the concrete and the amount of air contained is increased.

また、JIS A 5031で規定された酸化カルシウム(CaO)の含有量を満足した場合であっても、CaOが数mmオーダーの粒状でコンクリートもしくはモルタル表面に存在すると、該CaOと水との膨張反応で、その表層のコンクリートもしくはモルタルを剥離させるポップアウト現象が生じてしまう。   Further, even when the content of calcium oxide (CaO) specified by JIS A 5031 is satisfied, if CaO is present on the surface of concrete or mortar in the order of several millimeters, the expansion reaction between CaO and water Thus, a pop-out phenomenon that peels off the surface concrete or mortar occurs.

従って、上述したような理由から、溶融スラグはコンクリート用細骨材としてJISで規定されているものの、セメント硬化物を得るための実用化に結びついていないという問題がある。   Therefore, for the reasons described above, although molten slag is defined by JIS as a fine aggregate for concrete, there is a problem that it has not been put into practical use for obtaining a hardened cement.

JIS A 5031JIS A 5031

本発明の目的は、上述した問題点を解決し、溶融スラグを用細骨材として使用した場合に、余剰気泡の連行やポップアウト現象を回避することができる、セメント組成物、その製造方法及び当該セメント組成物を用いたセメント硬化物を提供することである。
さらに、本発明の目的は、上記課題に加えて、圧縮強度を増大させ、中性化が抑制される、セメント組成物、その製造方法及び当該セメント組成物を用いたセメント硬化物を提供することである。
さらに本発明の目的は、上記課題に加えて、廃棄物である溶融スラグを有効に再利用して、セメント組成物及び該組成物を用いたセメント硬化物を得るための材料として実用化を図った、セメント組成物、その製造方法及び当該セメント組成物を用いたセメント硬化物を提供することである。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and when molten slag is used as a fine aggregate for use, it is possible to avoid entrainment of excess bubbles and a pop-out phenomenon, a cement composition, a production method thereof, and It is to provide a hardened cement product using the cement composition.
Furthermore, the objective of this invention is providing the cement hardened | cured material using the cement composition, its manufacturing method, and the said cement composition which increase a compressive strength and the neutralization is suppressed in addition to the said subject. It is.
Furthermore, in addition to the above-mentioned problems, the object of the present invention is to put the practical use as a material for obtaining a cement composition and a cement cured product using the composition by effectively reusing molten slag as waste. Another object of the present invention is to provide a cement composition, a method for producing the same, and a hardened cement product using the cement composition.

上記課題を解決するため、本発明は、溶融スラグ中に含まれる、発泡成分や膨張成分となるAlやCaOを溶解して、無害な物質として固化することで、溶融スラグの安定化処理を施し、該安定化溶融スラグを所定量で細骨材として含むことで、得られたセメント組成物及び該組成物を用いたセメント硬化物に余剰気泡の連行、ポップアウト現象が発現されることを回避することができることを見出したものである。更には、この安定化処理を施した溶融スラグを細骨材として所定量使用することによって、本発明のセメント硬化物の強度増進や中性化抑制を達成したものである。 In order to solve the above problems, the present invention stabilizes molten slag by dissolving Al 2 O 3 and CaO, which are foaming components and expansion components, contained in the molten slag and solidifying them as harmless substances. By applying the treatment and containing the stabilized molten slag as a fine aggregate in a predetermined amount, entrainment of excess bubbles and pop-out phenomenon are manifested in the obtained cement composition and the hardened cement using the composition. It has been found that this can be avoided. Further, by using a predetermined amount of the molten slag subjected to the stabilization treatment as a fine aggregate, strength enhancement and neutralization suppression of the hardened cement material of the present invention are achieved.

本発明の改質溶融スラグを用いたセメント組成物は、濃度5〜30質量%のケイフッ化マグネシウム溶液に30分〜2時間浸漬後の改質溶融スラグに付着しているケイフッ化マグネシウム成分を除去した改質溶融スラグを、細骨材全質量中50〜100質量%で含有することを特徴とする。
好適には、上記本発明のセメント組成物において、ケイフッ化マグネシウム溶液は、pHが2〜3であることを特徴とする。
より好適には、上記本発明のセメント組成物において、該改質溶融スラグに付着しているケイフッ化マグネシウム成分を水洗または100℃以上で加熱して除去した改質溶融スラグを、細骨材として含有することを特徴とする。
The cement composition using the modified molten slag of the present invention removes the magnesium silicofluoride component adhering to the modified molten slag after being immersed in a magnesium silicofluoride solution having a concentration of 5 to 30% by mass for 30 minutes to 2 hours. The modified molten slag is contained in 50 to 100% by mass in the total mass of the fine aggregate.
Preferably, in the cement composition of the present invention, the magnesium fluorosilicate solution has a pH of 2 to 3.
More preferably, in the cement composition of the present invention, the modified molten slag obtained by removing the magnesium fluorosilicate component adhering to the modified molten slag by washing with water or heating at 100 ° C. or more is used as the fine aggregate. It is characterized by containing.

本発明の改質溶融スラグを用いたセメント組成物の製造方法は、溶融スラグを、濃度5〜30質量%のケイフッ化マグネシウム溶液に30分〜2時間浸漬し、次いで得られた改質溶融スラグに付着しているケイフッ化マグネシウム成分を除去した改質溶融スラグを、細骨材全質量中50〜100質量%の割合で配合すること特徴とする。
好適には、上記本発明の改質溶融スラグを用いたセメント組成物の製造方法において、ケイフッ化マグネシウム溶液のpHを2〜3とすることを特徴とする。
より好適には、上記本発明の改質溶融スラグを用いたセメント組成物の製造方法において、該改質溶融スラグに付着しているケイフッ化マグネシウム成分を水洗または100℃以上で加熱して除去することを特徴とする。
In the method for producing a cement composition using the modified molten slag of the present invention, the molten slag is immersed in a magnesium fluorosilicate solution having a concentration of 5 to 30% by mass for 30 minutes to 2 hours, and then the obtained modified molten slag is obtained. The modified molten slag from which the magnesium silicofluoride component adhering to the surface is removed is blended at a ratio of 50 to 100% by mass in the total mass of the fine aggregate.
Preferably, in the method for producing a cement composition using the modified molten slag of the present invention, the pH of the magnesium silicofluoride solution is set to 2 to 3.
More preferably, in the method for producing a cement composition using the modified molten slag according to the present invention, the magnesium fluorosilicate component adhering to the modified molten slag is removed by washing with water or heating at 100 ° C. or higher. It is characterized by that.

本発明の改質溶融スラグ細骨材を用いたセメント硬化物は、上記本発明のセメント組成物を用いて硬化させたセメント硬化物である。   The hardened cement material using the modified molten slag fine aggregate of the present invention is a hardened cement material cured using the above-described cement composition of the present invention.

なお、改質溶融スラグとは、溶融スラグを前記ケイフッ化マグネシウム溶液に浸漬することにより得られた溶融スラグをいうものとし、セメント組成物とはモルタル組成物やコンクリート組成物をいい、さらにセメント硬化物とはモルタル硬化物及びコンクリート硬化物をいうものとする。   The modified molten slag refers to molten slag obtained by immersing molten slag in the magnesium silicofluoride solution, and the cement composition refers to a mortar composition or a concrete composition, and further cement hardening. A thing shall mean mortar hardened | cured material and concrete hardened | cured material.

本発明の改質溶融スラグを用いたセメント組成物及び該組成物を用いたセメント硬化物は、溶融スラグ中に本来存在する発泡成分であるAl、膨張成分であるCaOが消失しているため、改質溶融スラグをコンクリート又はモルタル等のセメント組成物及び該組成物を用いたセメント硬化物中に細骨材として所定量用いた場合に、得られるセメント組成物及び該組成物を用いたセメント硬化物に、余剰気泡の連行やポップアウト現象の発生をなくすことが可能となる。また、本発明のセメント組成物を用いて得られたセメント硬化物の強度増大を図ることができ、中性化を抑制することができる。
また本発明の改質溶融スラグを用いたセメント組成物の製造方法は、前記本発明のセメント組成物を効率よく製造することができる。
従って、本発明に係わる安定化処理を施した溶融スラグをコンクリート用骨材として有効にコンクリートまたはモルタルに用いることができるため、廃棄物である溶融スラグを有効に再利用することが可能となる。
In the cement composition using the modified molten slag of the present invention and the cured cement using the composition, Al 2 O 3 which is a foaming component originally present in the molten slag and CaO which is an expansion component disappear. Therefore, when a predetermined amount of modified molten slag is used as a fine aggregate in a cement composition such as concrete or mortar and a hardened cement using the composition, the resulting cement composition and the composition are used. It is possible to eliminate the entrainment of excess bubbles and the occurrence of pop-out phenomenon in the cured cement. Moreover, the intensity | strength increase of the cement hardened | cured material obtained using the cement composition of this invention can be aimed at, and neutralization can be suppressed.
Moreover, the manufacturing method of the cement composition using the modified molten slag of the present invention can efficiently manufacture the cement composition of the present invention.
Therefore, since the molten slag subjected to the stabilization treatment according to the present invention can be effectively used as concrete aggregate in concrete or mortar, the molten slag as waste can be effectively reused.

本発明の改質溶融スラグを用いたセメント組成物及び該組成物を用いて硬化させた硬化物は、濃度5〜30質量%のケイフッ化マグネシウム溶液に30分〜2時間浸漬後の改質溶融スラグに付着しているケイフッ化マグネシウム成分を除去した改質溶融スラグを、細骨材全質量中50〜100質量%で含有するものである。   The cement composition using the modified molten slag of the present invention and the cured product cured using the composition are modified and melted after being immersed in a magnesium fluorosilicate solution having a concentration of 5 to 30% by mass for 30 minutes to 2 hours. The modified molten slag from which the magnesium silicofluoride component adhering to the slag is removed is contained at 50 to 100% by mass in the total mass of the fine aggregate.

まず、本発明のセメント組成物及び該組成物を用いた硬化物に含まれる改質溶融スラグについて説明をする。
改質溶融スラグは、廃棄物である溶融スラグを次の改質安定化処理して得られたものであり、具体的には、溶融スラグを濃度5〜30質量%のケイフッ化マグネシウム溶液に30分〜2時間浸漬して改質し、該改質溶融スラグに付着しているケイフッ化マグネシウム成分を除去することによって得られるものである。
First, the modified molten slag contained in the cement composition of the present invention and the cured product using the composition will be described.
The modified molten slag is obtained by subjecting the molten slag, which is a waste material, to the following modification and stabilization treatment. Specifically, the molten slag is added to a magnesium fluorosilicate solution having a concentration of 5 to 30% by mass. It is obtained by dipping for 2 minutes to modify for 2 hours and removing the magnesium fluorosilicate component adhering to the modified molten slag.

すなわち、溶融スラグ細骨材を特定濃度のケイフッ化マグネシウム溶液に一定時間浸漬させることにより、溶融スラグ中に存在する発泡成分のAlや膨張成分であるCaOを消失させた改質溶融スラグを得ることができる。 That is, modified molten slag in which Al 2 O 3 as a foaming component and CaO as an expansion component that exist in molten slag are eliminated by immersing molten slag fine aggregate in a magnesium fluorosilicate solution having a specific concentration for a certain period of time. Can be obtained.

溶融スラグを、上記ケイフッ化マグネシウム溶液中に浸漬すると、溶融スラグ中に含まれるAlやCaOが、ケイフッ化マグネシウム溶液と化学反応することで溶解除去されて改質安定化されると考えられ、該改質溶融スラグを細骨材として使用した場合、セメント組成物及び該組成物を用いたセメント硬化物に、改質前の溶融スラグを用いた際には発生する余剰気泡の連行やポップアウト現象を発生させることがなくなり、更には、強度増進や中性化抑制が達成される。 When molten slag is immersed in the magnesium silicofluoride solution, Al 2 O 3 and CaO contained in the molten slag are dissolved and removed by chemically reacting with the magnesium silicofluoride solution, and are reformed and stabilized. In the case where the modified molten slag is used as a fine aggregate, entrainment of surplus bubbles generated when the cement composition and the cement cured product using the composition are used with the molten slag before modification, The pop-out phenomenon is not generated, and further, strength enhancement and neutralization suppression are achieved.

溶融スラグを浸漬するケイフッ化マグネシウム溶液の濃度は、5〜30質量%であり、該ケイフッ化マグネシウム溶液のpHは2〜3である。
該濃度が、5質量%未満では、当該溶液のpHを上記所望の範囲にすることができず、溶融スラグ中のAlやCaOを十分に溶解することができない。
また、ケイフッ化マグネシウムの溶解度の点から、当該溶液の濃度を30質量%を越えるように調製することは実質的に不可能であり、当該溶液のpHを2未満とすることはできない。
The density | concentration of the magnesium silicofluoride solution which immerses molten slag is 5-30 mass%, and pH of this magnesium silicofluoride solution is 2-3.
When the concentration is less than 5% by mass, the pH of the solution cannot be set to the desired range, and Al 2 O 3 and CaO in the molten slag cannot be sufficiently dissolved.
In addition, from the viewpoint of the solubility of magnesium silicofluoride, it is virtually impossible to prepare the solution at a concentration exceeding 30% by mass, and the pH of the solution cannot be less than 2.

また、溶融スラグを前記ケイフッ化マグネシウム溶液に浸漬させる時間は、常温(25℃)で30分〜2時間とする。
30分に満たない場合では、CaOやAlの成分を確実に溶解することができず、溶融スラグを十分に改質できなくなり、細骨材として含有させると、セメント組成物及び該組成物を用いたセメント硬化物に余剰気泡の連行、ポップアウト現象が生じてしまう。
一方、浸漬時間が2時間を越えると、改質溶融スラグが凝集して固化するため、細骨材として利用する際に解砕作業が必要となってしまう。解砕作業を介すると骨材として利用する際に余計な労力が係るほか、凝集体の残存や解砕粉の生成によって本来の粒度を損なうことになり、細骨材として用いるのに適さなくなる。
The time for immersing the molten slag in the magnesium silicofluoride solution is 30 minutes to 2 hours at room temperature (25 ° C.).
If it is less than 30 minutes, the components of CaO and Al 2 O 3 cannot be reliably dissolved, and the molten slag cannot be sufficiently modified. When it is contained as a fine aggregate, the cement composition and the composition As a result, excessive bubbles are entrained and pop-out phenomenon occurs in the hardened cement material.
On the other hand, when the immersion time exceeds 2 hours, the modified molten slag aggregates and solidifies, and therefore, when used as a fine aggregate, a crushing operation is required. When the pulverization operation is used, extra work is required when used as an aggregate, and the original particle size is impaired due to residual aggregates and generation of pulverized powder, making it unsuitable for use as a fine aggregate.

前記ケイフッ化マグネシウム溶液浸漬処理後の溶融スラグには、CaOやAlが含まれておらず、改質が十分になされた溶融スラグが得られる。
かかる改質溶融スラグには、余剰のケイフッ化マグネシウムが付着しているため、余剰のケイフッ化マグネシウムを除去することが必要である。
除去の方法としては、水で洗浄するか、若しくは100℃以上で過熱処理することで、該余剰ケイフッ化マグネシウム成分を洗浄若しくは分解する。
これは、ケイフッ化マグネシウム成分がセメントの水和を遅延させる作用があるため、前記洗浄作業若しくは加熱処理を施すことで該改質溶融スラグを含有させた際に、セメント硬化物を得るための水和遅延を防止するためである。
The molten slag after the immersion treatment with the magnesium fluorosilicate solution does not contain CaO or Al 2 O 3 , and a molten slag that has been sufficiently modified can be obtained.
Since excess magnesium silicofluoride is adhered to the modified molten slag, it is necessary to remove the excess magnesium silicofluoride.
As a removal method, the excess magnesium silicofluoride component is washed or decomposed by washing with water or by performing a heat treatment at 100 ° C. or higher.
This is because the magnesium silicofluoride component has the effect of delaying the hydration of the cement, and therefore when the modified molten slag is contained by performing the cleaning operation or the heat treatment, water for obtaining a cement cured product is obtained. This is to prevent sum delay.

該改質溶融スラグを細骨材として使用する場合、該改質溶融スラグは、細骨材全質量に対して50〜100質量%の範囲で配合することが望ましい。
該改質溶融スラグの細骨材置換割合が50質量%未満では、該セメント組成物及び該組成物を用いたセメント硬化物の余剰空気連行、ポップアウト現象は回避できるものの、強度増進や中性化抑制を図ることはできないからである。
改質溶融スラグ以外の細骨材としては、特に限定されるものではなく、川砂、山砂、陸砂、砕砂、海砂、珪砂3〜7号等の比較的粒径の細かい細骨材、または珪石粉、石灰石粉等の微粉末等を使用できる。
When the modified molten slag is used as a fine aggregate, the modified molten slag is desirably blended in a range of 50 to 100% by mass with respect to the total mass of the fine aggregate.
If the fine aggregate replacement ratio of the modified molten slag is less than 50% by mass, excess air entrainment and pop-out phenomenon of the cement composition and a cured cement using the composition can be avoided, but strength enhancement and neutrality can be avoided. This is because it is not possible to suppress the conversion.
The fine aggregate other than the modified molten slag is not particularly limited, and is a fine aggregate with a relatively fine particle size such as river sand, mountain sand, land sand, crushed sand, sea sand, silica sand No. 3-7, Alternatively, fine powders such as silica stone powder and limestone powder can be used.

本発明のセメント組成物を構成するセメントの種類は特に限定されず、例えば、普通、早強などの各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、シリカセメント及びフライアッシュセメントの各種混合セメントや、白色ポルトランドセメント及びアルミナセメント等、市場で入手できる種々のセメントを例示することができ、これらを単独で又は混合して用いることができる。   The type of cement constituting the cement composition of the present invention is not particularly limited. For example, various portland cements such as ordinary and early strength, mixed cements of blast furnace cement, silica cement and fly ash cement, white portland cement and Various cements available on the market such as alumina cement can be exemplified, and these can be used alone or in combination.

また、前記セメントには、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、シリカフューム、石灰石粉末、石英粉末、二水石膏、半水石膏、I型及びII型及びIII型無水石膏等の混和材を、単独でもしくは併用して、適量配合することも可能である。
更に、粗骨材として、砂利や砕石等の公知の任意の粗骨材を用いることができる。
必要に応じて、当該コンクリートもしくはモルタルには、本発明の効果を損なわない範囲で、膨張材や収縮低減剤、AE剤、AE減水剤等のコンクリート用混和剤を配合することも可能である。
In addition, blast furnace slag powder, fly ash, silica fume, limestone powder, quartz powder, dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum, type I, type II and type III anhydrous gypsum, alone or in combination, are used for the cement. Thus, an appropriate amount can be blended.
Furthermore, any known coarse aggregate such as gravel or crushed stone can be used as the coarse aggregate.
If necessary, the concrete or mortar can be mixed with concrete admixtures such as an expansion material, a shrinkage reducing agent, an AE agent, and an AE water reducing agent within a range not impairing the effects of the present invention.

また、本発明におけるセメント組成物を調製するための混練水としての量は、使用する材料の種類や配合により変化させることができるため、一義的に決定されるものではないが、通常、水/セメント比で25〜60質量%が一般的な配合量である。   In addition, the amount of the kneading water for preparing the cement composition in the present invention can be changed depending on the type and blending of the materials to be used, and therefore is not uniquely determined. 25-60 mass% is a common compounding quantity by cement ratio.

上記のように調製された本発明のセメント組成物を、養生硬化させることにより、本発明の改質溶融スラグを用いたセメント硬化物が得られる。
養生硬化させる方法は、特に限定されず、例えば、水中養生や蒸気養生等の任意の方法を用いることができる。
By curing and curing the cement composition of the present invention prepared as described above, a cement cured product using the modified molten slag of the present invention is obtained.
The curing method is not particularly limited, and any method such as underwater curing or steam curing can be used.

このようにして、改質溶融スラグを細骨材全質量に対して50〜100質量%使用したセメント組成物及び該組成物を用いたセメント硬化物は、余剰気泡の連行やポップアウト現象の発生がなくなり、強度増進や中性化抑制が達成され、溶融スラグの有効な再利用が図られ、溶融スラグのセメント硬化物への実用化を図ることが可能となる。   In this way, the cement composition using the modified molten slag in an amount of 50 to 100% by mass with respect to the total mass of the fine aggregate and the hardened cement using the composition cause entrainment of excess bubbles and occurrence of a pop-out phenomenon. Thus, strength enhancement and neutralization suppression are achieved, the molten slag is effectively reused, and the molten slag can be put to practical use in a cement cured product.

本発明を以下の実施例および比較例により説明するが、これらに限定されるものではない。
使用材料
・ケイフッ化マグネシウム:森田化学株式会社製の工業用薬品
・溶融スラグ:次の表1に示す化学成分と物性値とを有する溶融スラグ
なお、該溶融スラグは、JIS A 5031に規定するものに相当するものであり、最長径が5mm以下の粒子である。
The present invention is illustrated by the following examples and comparative examples, but is not limited thereto.
Materials used : Magnesium fluorosilicate: Industrial chemicals manufactured by Morita Chemical Co., Ltd. Molten slag: Molten slag having the chemical components and physical properties shown in the following Table 1. The molten slag is specified in JIS A 5031 The longest diameter is 5 mm or less.

Figure 2011148667
Figure 2011148667

・水 :水道水
・セメント :普通ポルトランドセメント(住友大阪セメント株式会社製)
・普通細骨材:陸砂(静岡県掛川産)
・粗骨材 :5号砕石(茨城県岩瀬産)と6号砕石(茨城県岩瀬産)との混合品
(質量比50:50)
・AE減水剤:ポゾリス78S(BASFポゾリス社製)
・AE剤 :(空気量調整剤):マイクロエア101(BASFポゾリス社製)
・ Water: Tap water, Cement: Ordinary Portland cement (Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.)
・ Normal fine aggregate: Land sand (from Kakegawa, Shizuoka Prefecture)
・ Coarse aggregate: A mixture of No. 5 crushed stone (Iwase Iwase) and No. 6 crushed stone (Iwase Iwase)
(Mass ratio 50:50)
-AE water reducing agent: Pozzolith 78S (manufactured by BASF Pozzolith)
-AE agent: (air amount adjusting agent): Micro Air 101 (manufactured by BASF Pozzolith)

(実施例1〜12、比較例1〜15)
上記ケイフッ化マグネシウム及び上記表1の溶融スラグを用いて、表2に示す処理を施し、13種類の溶融スラグ細骨材を製造した(MS1〜MS13)。
(Examples 1-12, Comparative Examples 1-15)
Using the magnesium silicofluoride and the molten slag of Table 1, the treatment shown in Table 2 was performed to produce 13 types of molten slag fine aggregates (MS1 to MS13).

具体的には、上記ケイフッ化マグネシウム原料を用いて、以下の表2に示す各濃度、各pHを有するケイフッ化マグネシウム水溶液を調製した。ここでpH測定には株式会社佐藤計量器製作所のSK−620PHを使用した。
次いで、各ケイフッ化マグネシウム水溶液に、前記表1の溶融スラグを、以下の表2に示す浸漬時間で浸漬し、次いで、浸漬後の溶融スラグを各ケイフッ化マグネシウム溶液により取り出して、水で十分に洗浄した。
Specifically, an aqueous magnesium silicofluoride solution having each concentration and pH shown in Table 2 below was prepared using the above magnesium silicofluoride raw material. Here, SK-620PH manufactured by Sato Meter Co., Ltd. was used for pH measurement.
Next, the molten slag of Table 1 is immersed in each magnesium silicofluoride aqueous solution for the immersion time shown in Table 2 below, and then the molten slag after immersion is taken out with each magnesium silicofluoride solution, and sufficiently with water. Washed.

該処理後、溶融スラグ細骨材中のAlとCaOの存在の有無を、粉末X線分析装置(株式会社リガク社製 Ultima IV)を用いてピークの有無について測定し、それぞれのピークの検出の有無の結果も表2に示す。
ピークを検出した場合には「有」、ピークを検出しない場合には「無」で表す。
また、上記処理後の得られた溶融スラグ粒子の凝集の有無(目視)についても表2に示す。
After the treatment, the presence or absence of Al 2 O 3 and CaO in the molten slag fine aggregate was measured for the presence or absence of a peak using a powder X-ray analyzer (Ultima IV, manufactured by Rigaku Corporation). Table 2 also shows the results of the presence or absence of detection.
When a peak is detected, “present” is indicated, and when no peak is detected, “not present” is indicated.
Table 2 also shows the presence / absence (visual observation) of aggregation of the molten slag particles obtained after the above treatment.

Figure 2011148667
Figure 2011148667

当該表2に示した各溶融スラグ細骨材及び上記各使用材料を用いて、次の表3に示す配合で各材料を二軸強制練りミキサによって混練し、各セメント組成物を調製した。但し、表2に示したMS5、MS9、MS13は凝集固化したため、セメント組成物の調製に使用することはできなかった。
均一に混練りして得られた該セメント組成物を、所定の鋼製型枠に打設し、打設から1日経過した後(室温:20℃)に型枠を取り除いて成型された各セメント硬化物を得た。
Using each molten slag fine aggregate shown in Table 2 and each of the materials used, each material was kneaded by a biaxial forced kneading mixer with the formulation shown in Table 3 below to prepare each cement composition. However, since MS5, MS9, and MS13 shown in Table 2 were coagulated and solidified, they could not be used for preparing the cement composition.
Each cement composition obtained by uniformly kneading was cast into a predetermined steel mold, and after one day had passed from the casting (room temperature: 20 ° C.), the mold was removed and molded. A hardened cement was obtained.

Figure 2011148667
Figure 2011148667

上記各実施例及び比較例で得られた各セメント組成物について、JIS A 1128による空気量を、また上記各セメント硬化物についてJIS A 1108による圧縮強度、JIS A 1153による促進中性化深さを測定した。更に、各セメント硬化物表面におけるポップアウトの発生状況を目視観察した。
但し、表4中、空気量が4.5±0.5の範囲内にない比較例のコンクリート組成物については、圧縮強度、促進中性化およびポップアウトの目視観察に供する場合、該コンクリート組成物にBASFポゾリス社製マイクロエア404を添加して消泡し、空気量を4.5±0.5の範囲に調整した後、測定した。これらの測定結果を表4に示す。
For each cement composition obtained in each of the above Examples and Comparative Examples, the amount of air according to JIS A 1128, the compression strength according to JIS A 1108 for each cement cured product, and the accelerated neutralization depth according to JIS A 1153 It was measured. Furthermore, the occurrence of pop-out on the surface of each cured cement was visually observed.
However, in Table 4, with respect to the concrete composition of the comparative example whose air amount is not within the range of 4.5 ± 0.5, when the composition is used for visual observation of compressive strength, accelerated neutralization and pop-out, the concrete composition The product was defoamed by adding micro air 404 manufactured by BASF Pozzolith Co., Ltd., and the air amount was adjusted to a range of 4.5 ± 0.5, and then measured. These measurement results are shown in Table 4.

Figure 2011148667
Figure 2011148667

前記表4に示すように、本発明に係わる安定化処理を施した改質溶融スラグを、細骨材全質量に対して50質量%以上使用した実施例のセメント組成物及び該組成物を用いたセメント硬化物は、細骨材として溶融スラグを使用せず普通細骨材を用いて調製した比較例1のセメント組成物(コンクリート組成物)とほぼ同等の空気量となり、ポップアウトの発生も確認されなかった。
また、本発明の実施例のセメント硬化物は、比較例1に対して材齢28日後の圧縮強度が増加し、材齢91日後の中性化深さが大幅に減少した。
以上より、改質溶融スラグを細骨材として使用した場合に原因となるAlおよびCaOが消失したことで、余剰気泡の連行、ポップアウト現象が解消されたと共に強度増進や中性化抑制が得られたことを意味する。
As shown in Table 4 above, the cement composition of the example in which the modified molten slag subjected to the stabilization treatment according to the present invention was used in an amount of 50% by mass or more based on the total mass of the fine aggregate and the composition were used. The hardened cement material had almost the same amount of air as the cement composition (concrete composition) of Comparative Example 1 prepared using ordinary fine aggregates without using molten slag as fine aggregates, and pop-outs were also generated. It was not confirmed.
Further, the cement cured product of the example of the present invention showed an increase in compressive strength after 28 days of age with respect to Comparative Example 1, and a significant decrease in the neutralization depth after 91 days of age.
From the above, the disappearance of Al 2 O 3 and CaO, which is the cause when modified molten slag is used as a fine aggregate, eliminates excess bubble entrainment and pop-out phenomenon, and improves strength and neutralization. It means that suppression was obtained.

一方、比較例2〜5、比較例8〜9、比較例12〜13のセメント組成物及び該組成物を用いたセメント硬化物は、細骨材として使用した溶融スラグの改質安定化処理が不十分であるため、空気量が増加して、ポップアウトが発生するばかりでなく、比較例1のセメント硬化物(コンクリート硬化物)に比べて圧縮強度は小さく、中性化深さが若干大きくなった。
また、比較例6、7、10、11、14、15のセメント硬化物は、本発明に係わる改質安定化処理を施した溶融スラグを使用したものの、その使用量が細骨材全質量に対して50質量%に満たないため、強度増進や大幅な中性化抑制を達成することはできない。
On the other hand, the cement compositions of Comparative Examples 2 to 5, Comparative Examples 8 to 9, and Comparative Examples 12 to 13 and the cured cements using the compositions are subjected to the modification and stabilization treatment of the molten slag used as fine aggregates. Insufficient, not only does the amount of air increase and pop-outs occur, but also the compressive strength is small and the neutralization depth is slightly larger than the hardened cement material (hardened concrete material) of Comparative Example 1. became.
Moreover, although the cement hardened | cured material of Comparative Examples 6, 7, 10, 11, 14, and 15 used the molten slag which performed the modification | stabilization stabilization process concerning this invention, the usage-amount becomes fine aggregate total mass. On the other hand, since it is less than 50% by mass, it is impossible to achieve strength enhancement or significant neutralization suppression.

本発明の改質溶融スラグを用いたセメント組成物及び当該セメント組成物を用いたセメント硬化物は、建築、土木分野における任意のセメント硬化体として適用することができる。また、廃棄物である溶融スラグの有効利用を図ることができる。   The cement composition using the modified molten slag of the present invention and the cement cured product using the cement composition can be applied as any cement cured body in the field of architecture and civil engineering. In addition, the molten slag, which is waste, can be effectively used.

Claims (7)

濃度5〜30質量%のケイフッ化マグネシウム溶液に30分〜2時間浸漬後の改質溶融スラグに付着しているケイフッ化マグネシウム成分を除去した改質溶融スラグを、細骨材全質量中50〜100質量%で含有すること特徴とする、改質溶融スラグ細骨材を用いたセメント組成物。   The modified molten slag from which the magnesium silicofluoride component adhering to the modified molten slag after being immersed in a magnesium silicofluoride solution having a concentration of 5 to 30% by mass for 30 minutes to 2 hours is removed is 50 to 50% of the total mass of fine aggregate. A cement composition using a modified molten slag fine aggregate, characterized by containing 100% by mass. 請求項1記載のセメント組成物において、ケイフッ化マグネシウム溶液は、pHが2〜3であることを特徴とする、改質溶融スラグ細骨材を用いたセメント組成物。   The cement composition using the modified molten slag fine aggregate according to claim 1, wherein the magnesium silicofluoride solution has a pH of 2 to 3. 請求項1または2記載のセメント組成物において、該改質溶融スラグに付着しているケイフッ化マグネシウム成分を水洗または100℃以上で加熱して除去した改質溶融スラグを、細骨材として含有することを特徴とする、改質溶融スラグ細骨材を用いたセメント組成物。   The cement composition according to claim 1 or 2, wherein the modified molten slag obtained by removing the magnesium silicofluoride component adhering to the modified molten slag by washing with water or heating at 100 ° C or higher is contained as a fine aggregate. A cement composition using a modified molten slag fine aggregate. 溶融スラグを、濃度5〜30質量%のケイフッ化マグネシウム溶液に30分〜2時間浸漬し、次いで得られた改質溶融スラグに付着しているケイフッ化マグネシウム成分を除去した改質溶融スラグを、細骨材全質量中50〜100質量%の割合で配合すること特徴とする、改質溶融スラグ細骨材を用いたセメント組成物の製造方法。   The modified molten slag obtained by immersing the molten slag in a magnesium silicofluoride solution having a concentration of 5 to 30% by mass for 30 minutes to 2 hours and then removing the magnesium silicofluoride component adhering to the obtained modified molten slag, A method for producing a cement composition using a modified molten slag fine aggregate, comprising blending at a ratio of 50 to 100% by mass in the total mass of the fine aggregate. 請求項4記載のセメント組成物の製造方法において、ケイフッ化マグネシウム溶液のpHを2〜3とすることを特徴とする、改質溶融スラグ細骨材を用いたセメント組成物の製造方法。   The method for producing a cement composition according to claim 4, wherein the pH of the magnesium silicofluoride solution is 2 to 3, wherein the modified molten slag fine aggregate is used. 請求項4又は5記載のセメント組成物の製造方法において、該改質溶融スラグに付着しているケイフッ化マグネシウム成分を水洗または100℃以上で加熱して除去することを特徴とする、改質溶融スラグ細骨材を用いたセメント組成物の製造方法。   The method for producing a cement composition according to claim 4 or 5, wherein the magnesium silicofluoride component adhering to the modified molten slag is removed by washing with water or heating at 100 ° C or higher. A method for producing a cement composition using slag fine aggregate. 請求項1〜3いずれかの項記載のセメント組成物を用いて硬化させた、改質溶融スラグ細骨材を用いたセメント硬化物。   A hardened cement product using a modified molten slag fine aggregate hardened by using the cement composition according to any one of claims 1 to 3.
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