JP2012521344A - 低クリンカー含有コンクリート - Google Patents
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Abstract
4500〜9500cm2/g、好ましくは5500〜8000cm2/gのブレーン比表面積を有し、プレミックス全質量に対するクリンカーの質量百分率での最小量が下記式(1)で表される、ポルトランドクリンカーと、
ここで、BSSKは、cm2/gで与えられるクリンカーのブレーン比表面積であり、飛散灰と、プレミックスにおけるNa2O当量が飛散灰の質量に対して質量百分率で5%以上である、少なくとも1つのアルカリ硫酸塩と、プレミックスにおけるSO3の量がポルトランドクリンカーの質量に対して質量百分率で2%以上である、少なくとも1つのSO3源と、ライムストーンパウダー、焼成シェル、メタカオリン、シリカフィラー、シリカパウダー、ポゾラン、スラッグ、飛散灰、及び、これらの混合物から選択される、200μm以下のDv90を備える補添材と、を有し、クリンカーの量と飛散灰の量との合計は、プレミックス全質量に対して質量百分率で、75%以上であり、好ましくは78%以上であり、プレミックスにおけるクリンカーの合計量は、プレミックス全質量に対して質量百分率で60%以下である。
Description
a)特にライムストーン及びクレイである生原料を研磨することによって得られる生粉の予熱及び脱炭酸;及び
b)急冷の後、1450〜1550℃の温度での材料の燃焼又はクリンカー化
これらの二つの工程では二酸化炭素が排出される。一方では脱炭酸の直接的な排出物で、他方では温度上昇させるための燃焼工程にて実行される燃焼の結果物として排出される。
4500〜9500cm2/g、好ましくは5500〜8000cm2/gのブレーン比表面積を有し、プレミックス全質量に対するクリンカーの質量百分率での最小量が下記式(1)で表される、ポルトランドクリンカーと、
飛散灰と、
プレミックスにおけるNa2O当量が飛散灰の質量に対して質量百分率で5%以上である、少なくとも1つのアルカリ硫酸塩と、
プレミックスにおけるSO3の量がポルトランドクリンカーの質量に対して質量百分率で2%以上である、少なくとも1つのSO3源と、
ライムストーンパウダー、焼成シェル、メタカオリン、シリカフィラー、シリカパウダー、ポゾラン、スラッグ、飛散灰、及び、これらの混合物から選択される、200μm以下のDv90を備える補添材と、を有し、
クリンカーの量と飛散灰の量との合計は、プレミックス全質量に対して質量百分率で、75%以上であり、好ましくは78%以上であり、
前記プレミックスにおけるクリンカーの合計量は、プレミックス全質量に対して質量百分率で60%以下である。
少なくとも10%の上述したプレミックスと、
90%までの骨材と、を有する。
少なくとも10%の上述のプレミックスと、
90%までの骨材と、を有し、ここで前記質量百分率は全乾燥質量に対するものである。
140〜220L/m3の有効水で、上述した混合物を混合し、
140〜220L/m3の有効水と骨材とで、上述したプレミックスを混合する。
4500〜9500cm2/g、好ましくは5500〜8000cm2/gのブレーン比表面積を有し、クリンカーの最小量がkg/m3で下記式(II)で表される、ポルトランドクリンカーと、
飛散灰と、
プレミックスにおけるNa2O当量が飛散灰の質量に対して質量百分率で5%以上である、少なくとも1つのアルカリ硫酸塩と、
バインダーにおけるSO3の量がポルトランドクリンカーの質量に対して質量百分率で2%以上である、少なくとも1つのSO3源と、
ライムストーンパウダー、焼成シェル、メタカオリン、シリカフィラー、シリカパウダー、ポゾラン、スラッグ、飛散灰、及び、これらの混合物から選択される、200μm以下のDv90を備え、kg/m3で下記式(III)で表される、補添材と、
可塑剤と、
選択的に加えられる、促進剤、及び/又は、空気連行剤、及び/又は、増粘剤、及び/又は、抑制剤、及び/又は、粘土不活性剤と、
140〜220L/m3の有効水と、を混合する工程を備え、
湿潤コンクリートにおけるクリンカーの合計量が200kg/m3以下であり、
クリンカーの量と飛散灰の量との合計が240kg/m3以上である。
上述した湿潤コンクリート組成物、又は、上述した方法にて得られる湿潤コンクリート組成物を投込する工程である。
上述した湿潤コンクリート組成物、又は、上述した投入された湿潤コンクリート組成物、又は、上述した方法にて得られた湿潤コンクリート組成物を硬化する工程である。
本発明に係る乾燥バインダープレミックスのコストは、典型的なC25/30又はC20/25コンクリートを製造するのに使用される乾燥バインダープレミックスのコストよりも7〜10%少なくなる。
セメント水和物の《接着点》による混合物のトポロジー、即ち、砂及び/又は骨材の粒子の間の界面接着の空間における増大性及び均一性の最適化(特に通常のポルトランドセメントよりも約10倍細かいクリンカー粒子を使用することにより);
《時間的設計》の探索、即ち、短期間の機械的強度の獲得を保証するため、クリンカーの最小量の使用(機械的強度の増加においてある程度はクリンカーのための中継として働く);
圧縮強度が最大となるように、相対的に低い合計水量となる材料(特に低多孔度)を選択することによる合計の水量の調製;
パウダー分散及びパッキングの最適化による、異なる混合物、特に水の還元を最大にする可塑剤(超可塑剤)の最適化;
本発明では、EN197−1標準のパラグラフ5.2.1に定義されるように、《クリンカー》はポルトランドクリンカーとして理解される。
飛散灰は、NF EN197−1標準、パラグラフ5.2.4又はASTM C618標準にて定義される。
アルカリ硫酸塩は、好ましくは、硫酸ナトリウム(Na2SO4)、硫酸カリウム(K2SO4)、硫酸リチウム(Li2SO4)、硫酸水素ナトリウム(NaHSO4)、硫酸水素カリウム(KHSO4)、硫酸水素リチウム(LiaHSO4)、及びこれらの混合物の中から選択される。好ましくは、アルカリ硫酸塩は、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸リチウム、及びこれらの混合物から選択される。更に好ましくは、アルカリ硫酸塩は硫酸ナトリウムである。
カルシウム源は、カルシウム塩及びこれらの混合物から選択される。好ましくはカルシウム塩は、臭化物、塩化物、ギ酸化物、酸化物、水和物、ニトロ化物、ニトリル化物、硫酸化物、及びこれらの混合物から選択される。好ましくは、カルシウム源は、硫酸カルシウム、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、臭化カルシウム、及びこれらの混合物である。好ましくは、カルシウム源は硫酸カルシウムである。
SO3は、本発明(プレミックス、乾燥バインダー混合物、又は、湿潤コンクリート)に係る組成物の異なる構成によって得られるが、クリンカーに硫酸化物を加えるのに典型的に使用される硫酸カルシウム(EN197−1標準、パラグラフ5.4参照)によっても得られる。
《補添材》は、200μm以下のDv90、好ましくは200μm以下のDv97の粒体の形態の材料として理解される。
コンクリートは、異なるカテゴリーの水を含有する。まず最初に、有効水はコンクリートの内側の水であり、骨材、クリンカー、スラッグ、及び補添材によって形成される固体骨格の粒体の間に位置する。有効水は水和に必要な水を示すものであり、堅さと機械的強度を得るために必要である。一方で、コンクリートは、骨材、飛散灰、及び補添材の多孔によって保持される水を含有する。この水は有効水には換算されない。それは捕らえられており、セメントの水和又は堅さを得るための粒子ではない。合計の水は混合物における全ての水を示す(混合時において)。
本発明に係る乾燥バインダープレミックスは、質量比で、下記を有する。
飛散灰と、
プレミックスにおけるNa2O当量が飛散灰の質量に対して質量百分率で5%以上である、少なくとも1つのアルカリ硫酸塩と、
プレミックスにおけるSO3の量がポルトランドクリンカーの質量に対して質量百分率で2%以上である、少なくとも1つのSO3源と、
ライムストーンパウダー、焼成シェル、メタカオリン、シリカフィラー、シリカパウダー、ポゾラン、スラッグ、飛散灰、及び、これらの混合物から選択される、200μm以下のDv90を備える補添材と、を有し、
クリンカーの量と飛散灰の量との合計は、プレミックス全質量に対して質量百分率で、75%以上であり、好ましくは78%以上であり、
前記プレミックスにおけるクリンカーの合計量は、プレミックス全質量に対して質量百分率で厳密に60%以下である。
上述した式(I)及び(Ibis)は、後述する式(II)、(IIbis)及び(IIter)同様に、経験的なアプローチによって得られ、即ち、幾つかのパラメータ(特に、クリンカーの量、クリンカーのブレーン比表面積、及び有効水の量)を変更し、これらの異なるパラメータの間の経験上の関係を探索することで得られる。このようにして得られた式は経験則に基づくものであり、これは《理論的な言及をすることなく、経験的な出来事を検証する法則である》。この定義はウェブサイトのhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_empirique(更に、経験則の発見の問題、A.A.Petrosjan,Voprosy Filosofii Moskva,1983,n12,第71-79頁を参照)に由来する。従って、式における定数によって異なるユニットはバランスを保たれている。式における定数値は、経験データと与えられた式との間のエラーを最小化する当業者に公知の方法である例えば最小二乗法を用いることにより調製される(インターネットウェブサイトのDec Formations: www.decformations.com/mathematiques/moindres_carres.php, or the book Methodes statistiques Volume 2 - Methodes d’analyse de regression lineaire simple et de regression multiple - Analyse de correlation lineaire simple, Gerald Baillargeon, Editions SMGを参照)。
骨材は、XPP18−545標準にて定義されるように自然タイプのものであり、最大サイズDmaxが32mm以下の骨材である。骨材は、砂(EN12620標準にて定義されるように、最大サイズDmaxが4mmより小さい粒体)、及び/又は、砂利(EN12620標準にて定義されるように、最小サイズDminが2mm以上の骨材)を含有する。
骨材、クリンカー、飛散灰、補添材、アルカリ硫酸塩、選択的な混合物(特に可塑剤)は乾燥バインダー混合物(水は添加されていない)中にて組み合わされることが可能である。このような乾燥バインダー混合物は、上記のプレミックスを骨材と混合するか、又は、直接的に異なる構成物混合するかのいずれかによって調製される。
少なくとも10%の上述したプレミックスと、
90%までの骨材と、である。
少なくとも10%の上述したプレミックスと、
90%までの砂利と、である。
少なくとも10%の上述したプレミックスと、
90%までの砂と、である。
本発明においては、《湿潤コンクリート》は、フレッシュコンクリートとして理解される(EN206−1標準、パラグラフ3.1.2参照)。
少なくとも10%の上述したプレミックスと、
90%までの骨材と、
140〜220L/m3の有効水と、である。
4500〜9500cm2/g、好ましくは5500〜8000cm2/gのブレーン比表面積を有し、クリンカーの最小量がkg/m3で下記式(II)で表される、ポルトランドクリンカーと、
飛散灰と、
プレミックスにおけるNa2O当量が飛散灰の質量に対して質量百分率で5%以上である、少なくとも1つのアルカリ硫酸塩と、
バインダーにおけるSO3の量がポルトランドクリンカーの質量に対して質量百分率で2%以上である、少なくとも1つのSO3源と、
ライムストーンパウダー、焼成シェル、メタカオリン、シリカフィラー、シリカパウダー、ポゾラン、スラッグ、飛散灰、及び、これらの混合物から選択される、200μm以下のDv90を備え、kg/m3で下記式(III)で表される、補添材と、
可塑剤と、
選択的に加えられる、促進剤、及び/又は、空気連行剤、及び/又は、増粘剤、及び/又は、抑制剤、及び/又は、粘土不活性剤と、
140〜220L/m3の有効水と、を混合し、
湿潤コンクリートにおけるクリンカーの合計量が200kg/m3以下であり、
クリンカーの量と飛散灰の量との合計が240kg/m3以上である。好ましくは、補添材はライムストーンパウダーである。
ライムストーンパウダー、焼成シェル、メタカオリン、シリカフィラー、シリカパウダー、ポゾラン、スラッグ、飛散灰、及び、これらの混合物から選択される、200μm以下のDv90を備える補添材の最小量は、kg/m3で、以下の式(IIIbis)にて決定される。
異なるパウダーの粒度分布曲線は、マルヴァーンMS2000レーザー粒度分析装置を用いて得られる。測定は、湿式の方法(水性媒体)によって行われ、粒子のサイズが0.02μm〜2mmでなければならない。光源は、赤いヘリウムネオンレーザー(632nm)と青いダイオード(466nm)による。光モデルはフラウンホーファーのもので、算出マトリックスは多分散系のタイプである。
異なるパウダーの比表面積は以下のようにして測定される。パウダーの試料は以下の質量である。即ち、30m2/gより大きい推定比表面積では0.1〜0.2g、10〜30m2/gの推定比表面積では0.3g、3〜10m2/gの推定比表面積では1g、2〜3m2/gの推定比表面積では1.5g、1.5〜2m2/gの推定比表面積では2g、1〜1.5m2/gの推定比表面積では3gである。
ブレーン比表面積は、EN196−6標準、パラグラフ4で決定される。
原料は下記に示されるように用いられる。
CPA CEMI 52.5Rセメントが用いられる(ラファージセメント製 Saint-Pierre la Cour セメント工場,≪SPLC≫と称される)。このセメントは、典型的には、90〜95%のクリンカーと、0.5〜3%のライムストーンと、2〜5%の石膏+半水和物+無水和物と、選択的な研磨試薬及び/又は六価クロム還元剤とを含有する。そのためこのセメントは少なくとも90%のクリンカーを含有する。このセメントは、エアジェットミルに対向するAlpine Hosokawa AFG200を使用して微細化される。タービンの回転速度を適宜選択することにより、所望の微細さ(16又は19μm)が得られる。実施例では2つのバッチが用いられる。dv97にて微細さが定められる≪SPLC-dv97=16μm≫と称される最初のバッチは、16μmである。そして、dv97にて微細さが定められる≪SPLC-dv97=19μm≫と称される第2のバッチは、19μmである。
ラファージュ製の磨り潰された無水石膏が使用される−Mazan quarry,Vaucluse。
4つの飛散灰が使用される。即ち、
−《サンダンス》、アルバータ、カナダに位置するトランスアルタの火力発電所からのクラスCの飛散灰(ASTM C618);
−《ル・アーブル》、フランスに位置するEDF火力発電所からのクラスVの飛散灰(NF EN197−1);
−《ポピオル》、ポーランドに位置する火力発電所からのクラスVの飛散灰(NF EN197−1);及び
−Termoelektrarna Sostanj、スロベニアに位置する火力発電所からのクラスWの飛散灰(EN450−1)である。この飛散灰は《TES》と称される。
以下に示すライムストーンフィラーが使用される。
実施例において使用される異なる構成物の特性は、以下の表に記載される。
1.VWR-Prolaboによって販売されたパワー硫酸ナトリウム(Na2SO4)。製品は、最小で99%純度であり、142.040g/モルのモル質量である。43.6%のNa2O及び56.4%のSO3を含有する。
実施例で使用された製品は以下に示される。
以下にリストされた材料が使用される。
−最大直径が5mm以下(0/5R)であるSt Bonnet砂(alluvial川砂、供給者Jean Lefebvre);
−Cassisからの最大直径が6.3〜10(6.3/10R)である骨材(粉砕された微細砂利、供給者ラファージュ);
〔実施例1〕
以下には、対照であるC25/30とFA1−3及びFA4−3の配合を除く、本発明に係るコンクリート組成物の調合の配合比を示す。用いられる材料は、上述と同様である。各々の数字は、水が1m3のコンクリートに対してリットルにて与えられることを除いて、1m3のコンクリートを調製するために使用された材料の質量(kg)に対応する。
カシス骨材6.3/10 900
オンフルール砂0/4R 900
Le TeilからのCEMI 52.5NHTSセメント 257
BL200充填材 95
CHRYSOPLAST 209混合物 0.54
全水量 189
有効水量(Weff) 173
下記は、Le Hevreからの飛散灰を有する試料についての第1試験である。
本発明に係るコンクリートの性能が、圧縮強度及びレオロジーについて評価された。
最初の3つの表(活性剤1〜3)は、活性剤が入っていない対照であるA0処方を除いて、本発明に係るC20/25タイプの処方である。表12は硫酸ナトリウム(Na2SO4)であり、表13は硫酸リチウム(Li2SO4)であり、表14は硫酸カリウム(K2SO4)である。次の4つの表(活性剤4〜7)は、本発明にて使用されている活性剤に対しての比較例である。表15は水酸化リチウム(LiOH.H2O)であり、表16は炭酸ナトリウム(Na2CO3)であり、表17は塩化ナトリウム(NaCl)であり、表18は硝酸ナトリウム(NaNO3)である。使用されている材料は、実施例の最初の部分にて上述したものである。各々の数字は、1m3のコンクリートを調製するのに使用される材料の質量(kg)に対応する。可塑剤(Prelom 300)の量は、各々の処方が目的となるレオロジーの範囲内、即ち振動拡散が210mm以上、にあるように調製された。
Claims (13)
- 質量比にて下記を含有する乾燥バインダープレミックスであって、
4500〜9500cm2/g、好ましくは5500〜8000cm2/gのブレーン比表面積を有し、プレミックス全質量に対するクリンカーの質量百分率での最小量が下記式(1)で表される、ポルトランドクリンカーと、
飛散灰と、
プレミックスにおけるNa2O当量が飛散灰の質量に対して質量百分率で5%以上である、少なくとも1つのアルカリ硫酸塩と、
プレミックスにおけるSO3の量がポルトランドクリンカーの質量に対して質量百分率で2%以上である、少なくとも1つのSO3源と、
ライムストーンパウダー、焼成シェル、メタカオリン、シリカフィラー、シリカパウダー、ポゾラン、スラッグ、飛散灰、及び、これらの混合物から選択される、200μm以下のDv90を備える補添材と、を有し、
クリンカーの量と飛散灰の量との合計は、プレミックス全質量に対して質量百分率で、75%以上であり、好ましくは78%以上であり、
前記プレミックスにおけるクリンカーの合計量は、プレミックス全質量に対して質量百分率で60%以下である。 - 更に、少なくとも1つのカルシウム源を有する請求項1に記載のプレミックス。
- 前記アルカリ硫酸塩は、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸リチウム、及びこれらの混合物の中から選択される請求項1又は2に記載のプレミックス。
- 前記アルカリ硫酸塩は、硫酸ナトリウムである請求項1乃至3の何れか1項に記載のプレミックス。
- カルシウム源は、カルシウム塩及びこれらの混合物から選択される請求項2乃至4の何れか1項に記載のプレミックス。
- 混合物の全質量に対して質量比にて下記を含有する乾燥バインダー混合物であって、
少なくとも10%の請求項1乃至5の何れか1つに記載のプレミックスと、
90%までの骨材と、を有する。 - 140〜220L/m3の有効水を備え、下記を含有する湿潤コンクリート組成物であって、
少なくとも10%の請求項1乃至5の何れか1つに記載のプレミックスと、
90%までの骨材と、を有し、前記質量百分率は全乾燥質量に対するものである。 - 請求項7に係る組成物で形成される硬質コンクリート物。
- 湿潤コンクリート組成物の調製方法であって、
140〜220L/m3の有効水で、請求項6記載の混合物を混合し、
140〜220L/m3の有効水と骨材とで、請求項1乃至5の何れか1項にプレミックスを混合する。 - 4500〜9500cm2/g、好ましくは5500〜8000cm2/gのブレーン比表面積を有し、クリンカーの最小量がkg/m3で下記式(II)で表される、ポルトランドクリンカーと、
飛散灰と、
プレミックスにおけるNa2O当量が飛散灰の質量に対して質量百分率で5%以上である、少なくとも1つのアルカリ硫酸塩と、
バインダーにおけるSO3の量がポルトランドクリンカーの質量に対して質量百分率で2%以上である、少なくとも1つのSO3源と、
ライムストーンパウダー、焼成シェル、メタカオリン、シリカフィラー、シリカパウダー、ポゾラン、スラッグ、飛散灰、及び、これらの混合物から選択される、200μm以下のDv90を備え、kg/m3で下記式(III)で表される、補添材と、
可塑剤と、
選択的に加えられる、促進剤、及び/又は、空気連行剤、及び/又は、増粘剤、及び/又は、抑制剤、及び/又は、粘土不活性剤と、
140〜220L/m3の有効水と、を混合する工程を備え、
湿潤コンクリートにおけるクリンカーの合計量が200kg/m3以下であり、
クリンカーの量と飛散灰の量との合計が240kg/m3以上である、請求項9に記載の湿潤コンクリート組成物の調製方法。 - 請求項7に記載の湿潤コンクリート組成物、又は、請求項9又は10に記載の方法によって得られた湿潤コンクリート組成物を投込する工程を有するキャスト湿潤コンクリートの調製方法。
- 請求項7に記載の湿潤コンクリート組成物、請求項9又は10に記載の方法によって得られた湿潤コンクリート組成物、又は、請求項11に記載の湿潤コンクリート組成物を硬化する工程を有するコンクリート物の製造方法。
- 請求項1乃至5におけるプレミックス、請求項6に記載の混合物、請求項7に記載の湿潤コンクリート組成物、又は、請求項9乃至12における方法において、飛散灰を活性化するため、少なくとも1つのアルカリ硫酸塩及び選択的な少なくとも1つのカルシウム源の使用。
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