JP2014065626A - Cement admixture and cement composition - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cement admixture and a cement composition capable of exhibiting excellent crack self-healing properties even in a small amount with no possibility of reducing fluidity.SOLUTION: There is provided a cement admixture which contains blast furnace slug particles containing 0.5 mass% or more of iron and a stimulating material containing at least one selected from the group consisting of calcium hydroxide, calcium oxide, calcium sulfate, aluminum sulfate and lithium sulfate.

Description

本発明は、セメント混和材、および前記セメント混和材を含むセメント組成物に関する。   The present invention relates to a cement admixture and a cement composition containing the cement admixture.

モルタルやコンクリートなどのセメント硬化体は、セメント組成物に含まれるセメントの水和反応によって硬化するものであるが、硬化後に、応力が作用したり、温度や湿度の変化が生じたりすることで、硬化体にひび割れが発生する場合がある。
ひび割れが生じたセメント硬化体は強度低下、外観の悪化の他に、漏水などの原因となるという問題がある。
Cement hardened bodies such as mortar and concrete are hardened by the hydration reaction of cement contained in the cement composition, but after hardening, stress acts and changes in temperature and humidity occur. Cracks may occur in the cured body.
The hardened cement body having cracks has a problem that it causes water leakage and the like in addition to a decrease in strength and deterioration in appearance.

そこで、近年、硬化後にひび割れが生じた場合にも水分が存在する状態であればひび割れを自然に閉塞する性質、いわゆる自己治癒性を有するセメント硬化体が検討されている。このような自己治癒性を有するセメント硬化体を得るためには、種々のセメント混和材をセメント組成物に配合することが行われている。   Therefore, in recent years, hardened cement bodies having a property of naturally closing cracks in the presence of moisture even when cracks occur after curing, so-called self-healing properties, have been studied. In order to obtain such a hardened cement body having self-healing properties, various cement admixtures are blended into the cement composition.

例えば、特許文献1乃至3には、セメント中の水酸化カルシウム等と反応して不溶性の結晶を生成する作用がある膨張材が配合されたセメント組成物が記載されている。
特許文献4には、前記膨張材に加えて、さらに、膨潤性を有するアルミノシリケートが配合されたセメント組成物が記載されている。
特許文献5には、膨張材成分、潜在水硬性材料、酸化カルシウム等の成分と、セメントと、水とを混練して造粒されたセメント混和材が記載されている。
特許文献6および7には、水溶性ケイ弗化物等の防水剤・止水剤・劣化抑制剤と、セメントとを混合して、多孔質体より成る担体に担荷されたセメント硬化体用骨材が記載されている。
For example, Patent Documents 1 to 3 describe cement compositions in which an expansion material having an action of reacting with calcium hydroxide or the like in cement to generate insoluble crystals is blended.
Patent Document 4 describes a cement composition in which an aluminosilicate having swelling property is further blended in addition to the expansion material.
Patent Document 5 describes a cement admixture granulated by kneading a component such as an expansion material component, a latent hydraulic material, calcium oxide, cement, and water.
Patent Documents 6 and 7 describe a bone for a hardened cement body, in which a waterproofing agent / water-stopping agent / deterioration inhibitor such as water-soluble silicic fluoride is mixed with cement and loaded on a carrier made of a porous body. The materials are listed.

すなわち特許文献1乃至7には、セメント硬化体にひび割れが発生した場合に、水の存在下、セメント組成物中の成分と反応して結晶等を生成する成分、または、膨張する成分等を含むセメント混和材をセメント組成物中に配合することで、ひび割れを閉塞して自己治癒することができるひび割れ自己治癒性をセメント組成物に付与することが記載されている。   That is, Patent Documents 1 to 7 include a component that reacts with a component in a cement composition in the presence of water to generate crystals or the like, or a component that swells when cracks occur in the hardened cement body. It is described that by adding a cement admixture to a cement composition, the cement composition is provided with a crack self-healing property capable of closing the crack and self-healing.

特許第3658568号公報Japanese Patent No. 3658568 特開2005−239482号公報JP 2005-239482 A 特開2007−332010号公報JP 2007-332010 A 特開2009−190937号公報JP 2009-190937 A 特開2011−57520号公報JP 2011-57520 A 特開2003−95715号公報JP 2003-95715 A 特許4285675号公報Japanese Patent No. 4285675

しかし、特許文献1乃至4に記載の前記膨張材やアルミノシリケートは、吸水性、膨潤性、水との反応活性が高い材料であるため、そのままセメント組成物に混合した場合には、フレッシュコンクリートやフレッシュモルタルの流動性を低下させるおそれがある。
かかる流動性の低下を抑制するためには、減水剤や高性能減水剤などの添加量を増量する必要があるが、減水剤や高性能減水剤等の添加量を増量した場合、凝結遅延や、それによる強度低下が生じるおそれがある。また、減水剤や高性能減水剤等を増加するためのコストがかかるという問題がある。
However, the expandable materials and aluminosilicates described in Patent Documents 1 to 4 are materials having high water absorption, swelling properties, and high reaction activity with water. Therefore, when directly mixed with a cement composition, There is a risk of reducing the fluidity of fresh mortar.
In order to suppress such a decrease in fluidity, it is necessary to increase the amount of water-reducing agent or high-performance water-reducing agent. However, if the amount of water-reducing agent or high-performance water-reducing agent is increased, setting delay or There is a risk that strength will be reduced. In addition, there is a problem that costs for increasing water reducing agents, high performance water reducing agents, and the like are increased.

特許文献5に記載のセメント混和剤のように、ひび割れ自己治癒性を有する成分をセメントとともに混練して造粒されたセメント混和材を用いることで、流動性の低下はある程度抑制できる。しかし、造粒物の場合、中心部にも前記成分が存在しているため、該中心部の成分はひび割れ発生時に水と反応せずに未反応のまま造粒物内部に残存するおそれがある。特許文献6および7に記載の骨材においても、担体が多孔質体であるため、孔の内部に存在する前記成分は、やはり水と未反応の状態で残存するおそれがある。従って、特許文献5乃至7に記載の混和材等は、十分なひび割れ自己治癒性を得るためには未反応残存量を見越して多めにセメント組成物に配合する必要がある。   Like the cement admixture described in Patent Document 5, by using a cement admixture that is granulated by kneading a component having crack self-healing properties with cement, a decrease in fluidity can be suppressed to some extent. However, in the case of a granulated product, since the above components are also present in the central part, the components in the central part may remain unreacted in the granulated product without reacting with water when cracking occurs. . Also in the aggregates described in Patent Documents 6 and 7, since the carrier is a porous body, the components present in the pores may remain unreacted with water. Therefore, the admixtures described in Patent Documents 5 to 7 need to be added to the cement composition in anticipation of the unreacted residual amount in order to obtain sufficient crack self-healing properties.

本発明は、上記問題点に鑑み、流動性を低下するおそれがなく、少量でも高いひび割れ自己治癒性を発揮しうるセメント混和材およびセメント組成物を提供することを課題とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a cement admixture and a cement composition that are capable of exhibiting high crack self-healing properties even in a small amount without causing a decrease in fluidity.

本発明のセメント混和材は、鉄を0.5質量%以上含む高炉スラグ粒子と、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸リチウムからなる群から選択される少なくとも1種を含む刺激材とを含む。   The cement admixture of the present invention contains a blast furnace slag particle containing 0.5% by mass or more of iron and at least one selected from the group consisting of calcium hydroxide, calcium oxide, calcium sulfate, aluminum sulfate, and lithium sulfate. Material.

本発明のセメント混和物は、鉄を0.5質量%以上含む高炉スラグ粒子と、前記刺激材とを含むことにより、優れたひび割れ治癒効果を発揮する。
すなわち、高炉スラグ粒子は、セメントの水和反応によって生成する水酸化カルシウム等の強アルカリ性物質あるいは石膏等の硫酸塩の刺激で水和反応を開始する潜在水硬性を有しており、前記刺激材の刺激によってかかる水硬性を発揮するが、高炉スラグ粒子に前記範囲の量の鉄が含まれていることで、セメント組成物中の各成分および水、酸素と前記鉄とが反応し、種々の酸化鉄あるいは水酸化鉄等の膨張性の析出物を生成する。つまり、前記量の鉄を含む高炉スラグ粒子は、セメント硬化体にひび割れが生じた場合に、ひび割れ部分に析出物を形成しながら高炉スラグ粒子自体も硬化してひび割れ箇所を閉塞できるため、ひび割れ自己治癒性が高く、従って、少量の使用でも十分にひび割れ自己治癒性が得られる。
また、前記高炉スラグ粒子と、前記刺激材とを含むことにより、セメント組成物に配合した場合に、添加剤を添加することなしに、流動性の低下を抑制できる。
The cement admixture of the present invention exhibits an excellent crack healing effect by including blast furnace slag particles containing 0.5% by mass or more of iron and the stimulant.
That is, the blast furnace slag particles have a latent hydraulic property that initiates a hydration reaction upon stimulation with a strong alkaline substance such as calcium hydroxide or a sulfate such as gypsum produced by a hydration reaction of cement. However, the blast furnace slag particles contain iron in the above range, so that each component in the cement composition, water, oxygen and the iron react with each other. Generates expansive precipitates such as iron oxide or iron hydroxide. In other words, the blast furnace slag particles containing the above amount of iron can crack the self-cracked slag particles because the blast furnace slag particles themselves can harden and form cracks in the hardened cement body, while the precipitates are formed in the cracked parts. The healing property is high, and therefore, sufficient cracking self-healing property can be obtained even with a small amount of use.
Moreover, when it mix | blends with a cement composition by including the said blast furnace slag particle | grains and the said stimulant, a fluid fall can be suppressed, without adding an additive.

尚、本発明において、前記高炉スラグ粒子中の鉄の量は、以下の測定方法によって測定される鉄の量をいう。
絶乾状態の高炉スラグ粒子20kgを、横型ブラウン粉砕機(ディスクミル)等の粉砕装置を用いて粗粉砕し、JIS Z 8801−1「試験用網ふるい第1部:金属製網ふるい」に規定された試験用ふるいであって、公称目開き2.36mmのふるいを全通させた後、磁束密度2.7テスラの対極式磁力選別機を用いて10分間(処理能力:毎時120kg)磁力選別処理を行い、鉄を主成分とする回収物を得る。該回収物の質量を測定後、該回収物の全量をタングステンカーバイド製のディスク型振動ミルを用いて微粉砕し、波長分散型蛍光X線分析装置(WDXRF)を用いて、JIS R 5204「セメントの蛍光X線分析方法」に準拠して粉末ブリケット法で該回収物の鉄(FeO=2価の酸化鉄換算)の含有量を測定する。該回収物の質量および該回収物中の鉄(FeO換算)の含有量から高炉スラグ粒子中の鉄(FeO換算)の質量%を算出する。
In the present invention, the amount of iron in the blast furnace slag particles refers to the amount of iron measured by the following measuring method.
20 kg of absolutely dry blast furnace slag particles are coarsely pulverized using a pulverizer such as a horizontal brown pulverizer (disc mill), and specified in JIS Z8801-1 “Test Net Sieve Part 1: Metal Net Sieve”. The test sieve was passed through a sieve with a nominal aperture of 2.36 mm, and then subjected to magnetic separation for 10 minutes using a counter magnetic separator with a magnetic flux density of 2.7 Tesla (processing capacity: 120 kg per hour). Processing is performed to obtain a recovered material mainly composed of iron. After measuring the mass of the recovered material, the entire amount of the recovered material was pulverized using a disk-type vibration mill made of tungsten carbide, and JIS R 5204 “cement” using a wavelength dispersive X-ray fluorescence analyzer (WDXRF). The content of iron (FeO = divalent iron oxide equivalent) of the recovered material is measured by a powder briquette method in accordance with the “XRF analysis method”. From the mass of the recovered material and the content of iron (converted to FeO) in the recovered product, the mass% of iron (converted to FeO) in the blast furnace slag particles is calculated.

本発明において、前記高炉スラグ粒子が前記鉄を4.0質量%以下含んでいてもよい。   In the present invention, the blast furnace slag particles may contain 4.0 mass% or less of the iron.

前記高炉スラグ粒子が前記鉄を4.0質量%以下含む場合には、少量の使用でも十分にひび割れ自己治癒性が得られ、セメント組成物に配合した場合の流動性の低下が抑制できると同時に、セメント硬化体に錆びが必要以上に発生して、外観を損なうことが抑制できる。   When the blast furnace slag particles contain 4.0 mass% or less of the iron, sufficient cracking self-healing property can be obtained even with a small amount of use, and at the same time, a decrease in fluidity when blended with a cement composition can be suppressed. Moreover, it can suppress that rust generate | occur | produces more than necessary in a hardened cement body, and impairs an external appearance.

本発明において、前記刺激材が、前記高炉スラグ粒子の表面に付着されていてもよい。   In the present invention, the stimulant may be attached to the surface of the blast furnace slag particles.

前記刺激材が、前記高炉スラグ粒子の表面に付着されていることにより、セメント硬化体にひび割れが発生した場合に、ひび割れの断面に露出する高炉スラグ粒子の表面に刺激材が存在することになり、刺激材がひび割れ断面において反応しやすくなり、ひび割れを閉塞しやすくなる。よって、より高いひび割れ自己治癒効果を発揮しうる。   When the stimulant is attached to the surface of the blast furnace slag particles, when cracks occur in the hardened cement body, the stimulant is present on the surface of the blast furnace slag particles exposed in the cross section of the cracks. The stimulant easily reacts in the crack cross section, and the cracks are easily blocked. Therefore, a higher crack self-healing effect can be exhibited.

前記刺激材は、セメントを含んでいてもよい。   The stimulating material may include cement.

前記刺激材がセメントを含む場合には、前記高炉スラグの表面に前記刺激材が付着されやすくなり、より、刺激材が反応しやすくなる。   When the stimulating material includes cement, the stimulating material is easily attached to the surface of the blast furnace slag, and the stimulating material is more likely to react.

本発明において、水酸化カルシウムを含む前記刺激材が表面に付着された前記高炉スラグ粒子と、硫酸カルシウムを含む前記刺激材が表面に付着された前記高炉スラグ粒子とを含んでいてもよい。   In this invention, the said blast furnace slag particle | grains to which the said stimulant containing calcium hydroxide adhered to the surface, and the said blast furnace slag particle | grains to which the said stimulant containing calcium sulfate adhered to the surface may be included.

水酸化カルシウムを含む前記刺激材が表面に付着された前記高炉スラグ粒子と、硫酸カルシウムを含む前記刺激材が表面に付着された前記高炉スラグ粒子とを含むことにより、より高いひび割れ自己治癒効果を発揮しうる。   By including the blast furnace slag particles with the stimulant containing calcium hydroxide attached to the surface and the blast furnace slag particles with the stimulant containing calcium sulfate attached to the surface, a higher crack self-healing effect can be obtained. Can be demonstrated.

本発明において、前記刺激材は、Al23およびSO3を、Al23に対するSO3のモル比が0.01以上27.3以下となるように含んでいてもよい。 In the present invention, the stimulus material, Al 2 O 3 and SO 3, the molar ratio of SO 3 for Al 2 O 3 may be contained such that 0.01 to 27.3 or less.

SO3およびAl23を前記モル比の範囲で含むことにより、より高いひび割れ自己治癒性能を発揮しうる。 By containing SO 3 and Al 2 O 3 in the above molar ratio range, higher crack self-healing performance can be exhibited.

また、本発明のセメント組成物は、前記セメント混和材を含んでいる。   Moreover, the cement composition of the present invention contains the cement admixture.

本発明によれば、流動性を低下するおそれがなく、少量でも高いひび割れ自己治癒性を発揮しうるセメント混和材およびセメント組成物を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a cement admixture and a cement composition capable of exhibiting high crack self-healing property even in a small amount without causing a possibility of lowering fluidity.

以下、本発明のセメント混和材およびセメント組成物の実施形態について、具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the cement admixture and the cement composition of the present invention will be specifically described.

『セメント混和材』
まず、本実施形態のセメント混和材について説明する。
本実施形態のセメント混和材は、鉄を0.5質量%以上含む高炉スラグ粒子と、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸リチウムからなる群から選択される少なくとも1種を含む刺激材とを含むセメント混和材である。
"Cement admixture"
First, the cement admixture of this embodiment will be described.
The cement admixture of the present embodiment includes blast furnace slag particles containing 0.5% by mass or more of iron and at least one selected from the group consisting of calcium hydroxide, calcium oxide, calcium sulfate, aluminum sulfate, and lithium sulfate. A cement admixture containing an irritant.

(高炉スラグ粒子)
前記高炉スラグ粒子としては、製鉄用高炉から発生する高炉スラグであれば、どのようなものであってもよく、例えば、高炉水砕スラグ、高炉徐冷スラグ等が挙げられる。
高炉スラグは、日本における年間発生量が約2000万tと莫大であり、環境負荷軽減のために有効な利用方法が近年求められている。従来から、高炉徐冷スラグは、セメント原料や路盤材などに使用され、高炉水砕スラグは、セメントの混合材料等として使用されているが、副産物として発生する高炉スラグの多くは有効利用されていない。
かかる高炉スラグを原料とすることで、本実施形態のセメント混和材は、原料コストが安価になる。
(Blast furnace slag particles)
The blast furnace slag particles may be any blast furnace slag generated from an iron making blast furnace, and examples thereof include blast furnace granulated slag, blast furnace slow-cooled slag, and the like.
The amount of blast furnace slag generated in Japan is an enormous amount of about 20 million tons per year, and an effective method for reducing the environmental burden has been demanded in recent years. Conventionally, blast furnace slow-cooled slag has been used as a raw material for cement and roadbed materials, and granulated blast furnace slag has been used as a mixed material for cement, but most of the blast furnace slag generated as a by-product has been effectively used. Absent.
By using such blast furnace slag as a raw material, the raw material cost of the cement admixture of the present embodiment is reduced.

《高炉水砕スラグ》
前記高炉水砕スラグは、鉄鉱石から銑鉄を精錬採取する際に、高炉から1500℃を超える高温溶融状態で出滓したスラグに高圧水を噴射して急冷固化した後、所定の粒度に調整したものである。
高炉水砕スラグは、非晶質(ガラス質)のカルシウムシリケート等を多量に含んでおり、水酸化カルシウム、ポルトランドセメント等の高アルカリ性物質や、硫酸カルシウム等の硫酸塩による刺激で水和反応を生じる潜在水硬性を有している。
高炉水砕スラグの水和反応では、カルシウムシリケート系水和物やカルシウムアルミネート系水和物が析出しやすいため、本実施形態の高炉スラグ粒子として好ましい。
《Blast Furnace Granulated Slag》
When smelting pig iron from iron ore, the blast furnace granulated slag was rapidly cooled and solidified by injecting high pressure water from the blast furnace in a high temperature molten state exceeding 1500 ° C., and then adjusted to a predetermined particle size. Is.
Granulated blast furnace slag contains a large amount of amorphous (glassy) calcium silicate, etc., and hydrates by stimulation with highly alkaline substances such as calcium hydroxide and Portland cement, and sulfates such as calcium sulfate. Has the resulting hydraulic potential.
In the hydration reaction of granulated blast furnace slag, calcium silicate-based hydrate and calcium aluminate-based hydrate are likely to be precipitated, which is preferable as the blast furnace slag particles of the present embodiment.

前記高炉水砕スラグとしては、例えば、JIS A 5011−1「コンクリート用スラグ骨材 第1部:高炉スラグ骨材」に適合する高炉スラグ細骨材(粒径の範囲=5mm以下)、又は、前記高炉スラグ細骨材を粉砕、分級したものなどが挙げられる。前記高炉スラグ細骨材の中でも、比較的粒径の小さい2.5mm高炉スラグ細骨材(BFS2.5)、1.2mm高炉スラグ細骨材(BFS1.2)、0.3〜5mm高炉スラグ細骨材(BFS5−0.3)は、粉砕工程を省略して分級のみで最大粒径5mm以下の高炉スラグ粒子として得ることができるため好ましい。   As the granulated blast furnace slag, for example, blast furnace slag fine aggregate (particle size range = 5 mm or less) conforming to JIS A 5011-1, "Slag aggregate for concrete Part 1: Blast furnace slag aggregate", or Examples include pulverized and classified blast furnace slag fine aggregate. Among the blast furnace slag fine aggregates, 2.5 mm blast furnace slag fine aggregate (BFS2.5), 1.2 mm blast furnace slag fine aggregate (BFS1.2), 0.3-5 mm blast furnace slag having a relatively small particle size. Fine aggregate (BFS5-0.3) is preferable because it can be obtained as blast furnace slag particles having a maximum particle size of 5 mm or less only by classification by omitting the pulverization step.

《高炉徐冷スラグ砂》
前記高炉徐冷スラグ砂は、高炉から1500℃を超える高温溶融状態で出滓したスラグを空冷および適度の散水によって徐冷して固化した後、所定の粒度に調整したものである。
前記高炉徐冷スラグは、徐冷によって潜在水硬性の低いゲーレナイト(2CaO・Al23・SiO2)等の結晶性鉱物を多く含有するため、前記高炉水砕スラグと比較すると潜在水硬性は低い。従って、モルタルおよびコンクリートの硬化体において、ゆっくり潜在水硬性を発揮させて、長期間にわたってひび割れ自己治癒性能を付与させる場合には、前記高炉徐冷スラグを高炉スラグ粒子として使用することが好ましい。
《Blast furnace slow-cooled slag sand》
The blast furnace slow-cooled slag sand is prepared by gradually cooling and solidifying slag extracted from a blast furnace in a high-temperature molten state exceeding 1500 ° C. by air cooling and appropriate water spraying, and then adjusting to a predetermined particle size.
The blast furnace slow cooling slag contains a large amount of crystalline minerals such as gehlenite (2CaO.Al 2 O 3 .SiO 2 ) having low latent hydraulic property due to slow cooling, so that the latent hydraulic property is lower than that of the blast furnace granulated slag. Low. Accordingly, in the case of mortar and concrete hardened bodies, when the latent hydraulic property is slowly exerted and crack self-healing performance is imparted over a long period of time, it is preferable to use the blast furnace slow-cooled slag as blast furnace slag particles.

前記高炉徐冷スラグとしては、例えば、JIS A 5015「道路用鉄鋼スラグ」に適合する水硬性粒度調整鉄鋼スラグ(HMS25:粒径の範囲=25〜0mm)、粒度調整鉄鋼スラグ(MS−25:粒径の範囲=25〜0mm)、クラッシャラン鉄鋼スラグ(CS−40:粒径の範囲=40〜0mm、CS−30:粒径の範囲=30〜0mm、CS−20:粒径の範囲=20〜0mm)を粉砕および分級したものなどが挙げられる。
中でも、比較的粒径の小さい水硬性粒度調整鉄鋼スラグのHMS−25、粒度調整鉄鋼スラグのMS−25、クラッシャラン鉄鋼スラグのCS−20は、分級により粒径5mm以下のものが得られやすいため、特に好ましい。
As the blast furnace slow cooling slag, for example, hydraulic particle size adjusted steel slag (HMS25: particle size range = 25 to 0 mm) conforming to JIS A 5015 “steel slag for road”, particle size adjusted steel slag (MS-25: Particle size range = 25-0 mm), crusheran steel slag (CS-40: particle size range = 40-0 mm, CS-30: particle size range = 30-0 mm, CS-20: particle size range = 20 ˜0 mm) are pulverized and classified.
Among them, HMS-25, which is a hydraulic particle size-adjusted steel slag having a relatively small particle size, MS-25, which is a particle size-adjusted steel slag, and CS-20, which is a crusheran steel slag, can easily be obtained with a particle size of 5 mm or less by classification. Is particularly preferred.

前記高炉スラグ粒子としては、高炉水砕スラグおよび高炉徐冷スラグを単独であるいは複数種類を混合して用いてもよい。   As the blast furnace slag particles, blast furnace granulated slag and blast furnace slow-cooled slag may be used alone or in combination.

本実施形態で使用される前記高炉スラグ粒子は、鉄を0.5質量%以上、好ましくは、0.5質量%以上4.0質量%以下、さらに好ましくは、0.5質量%以上2.5質量%以下含むものである。
高炉スラグ粒子が前記範囲の量の鉄を含むことで、セメント組成物中の各成分および水、酸素と前記鉄とが反応し、種々の酸化鉄あるいは水酸化鉄等の膨張性の析出物を生成する。よって、前記量の鉄を含む高炉スラグ粒子は、セメント硬化体にひび割れが生じた場合に、ひび割れ部分に析出物を形成し、ひび割れの治癒効果を発揮する。また、高炉スラグ粒子が前記範囲の量の鉄を含むことで、セメント硬化体のひび割れ治癒性も高まると同時に、セメント硬化体の表面に必要以上の錆びが発生して外観を損なうことがなく、さらに、鉄が酸化する際の膨張によってセメント硬化体が膨張破壊することも抑制できる。
The blast furnace slag particles used in the present embodiment contain 0.5% by mass or more of iron, preferably 0.5% by mass or more and 4.0% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or more and 2.% by mass. 5 mass% or less is included.
When the blast furnace slag particles contain the amount of iron in the above range, each component in the cement composition, water, oxygen and the iron react with each other, and various explosive precipitates such as iron oxide or iron hydroxide are produced. Generate. Therefore, the blast furnace slag particles containing the above amount of iron form a precipitate in the cracked portion when cracking occurs in the hardened cement body, and exert a crack healing effect. In addition, because the blast furnace slag particles contain the amount of iron in the above range, crack healing of the hardened cement body is enhanced, and at the same time, rust more than necessary is generated on the surface of the hardened cement body, and the appearance is not impaired. Furthermore, expansion and destruction of the cement hardened body due to expansion when iron is oxidized can be suppressed.

前記鉄は、金属鉄、又は、マグヘマイト(γ−Fe23)、マグネタイト(Fe34)等の酸化鉄等の形で前記高炉スラグ粒子中に含まれていることが好ましい。
前記酸化鉄は、磁力選別によって回収可能な鉄化合物として含まれていることがひび割れを自己治癒させやすい観点から好ましい。
前記磁力選別によって回収可能な金属鉄、又は、鉄酸化物(例えば、マグヘマイト(γ−Fe23)、マグネタイト(Fe34))は、水および酸素等と共存することで酸化および水和反応を生じて膨張性の錆であるヘマタイト(α−Fe23)やゲータイト(ゲーサイト;α−FeOOH)を生じ、ひび割れ箇所を閉塞できるため、本実施形態で使用される前記高炉スラグ粒子として好ましい。
The iron is preferably contained in the blast furnace slag particles in the form of metallic iron or iron oxide such as maghemite (γ-Fe 2 O 3 ) and magnetite (Fe 3 O 4 ).
The iron oxide is preferably contained as an iron compound that can be recovered by magnetic separation from the viewpoint of easily healing the cracks.
Metallic iron or iron oxide (for example, maghemite (γ-Fe 2 O 3 ), magnetite (Fe 3 O 4 )) that can be recovered by magnetic separation is oxidized and water coexisted with water and oxygen. Since hematite (α-Fe 2 O 3 ) and goethite (goethite; α-FeOOH), which are expandable rusts, are generated, and the cracked portion can be closed, the blast furnace slag used in this embodiment Preferred as particles.

前記鉄の含有量は、例えば、磁力選別によって、高炉スラグ粒子から磁力選別によって分離回収される鉄化合物を基に算出される質量%をいう。
具体的には、絶乾状態の高炉スラグ粒子20kgを、横型ブラウン粉砕機(ディスクミル)等の粉砕装置を用いて粗粉砕し、JIS Z 8801−1「試験用網ふるい第1部:金属製網ふるい」に規定された試験用ふるいであって、公称目開き2.36mmのふるいを全通させた後、磁力選別機(例えば、日本磁力選鉱社製NJ−G−600×2、対極型、磁束密度2.7テスラ)を用いて10分間(処理能力:毎時120kg)磁力選別処理を行い、鉄を主成分とする回収物を得る。該回収物の質量を測定後、該回収物の全量をタングステンカーバイド製のディスク型振動ミルを用いて微粉砕し、波長分散型蛍光X線分析装置(WDXRF)を用いて、JIS R 5204「セメントの蛍光X線分析方法」に準拠して粉末ブリケット法で該回収物の鉄(FeO=2価の酸化鉄換算)の含有量を測定する。該回収物の質量および該回収物中の鉄(FeO換算)の含有量から高炉スラグ粒子中の鉄(FeO換算)の質量%を算出する。
前記磁力選別機としては、特に限定されるものではないが、一般的な永久磁石や電磁石を用いた対極型磁力選別機のほかに、ドラム型磁力選別機、プーリー型磁力選別機、吊下型磁力選別機等を用いることができる。
The iron content refers to, for example, mass% calculated based on an iron compound separated and recovered from blast furnace slag particles by magnetic separation by magnetic separation.
Specifically, 20 kg of completely dried blast furnace slag particles were coarsely pulverized using a pulverizer such as a horizontal brown pulverizer (disc mill), and JIS Z 8801-1 “test screen sieve part 1: made of metal” The test sieve specified in “Mesh Sieve” is passed through a sieve having a nominal aperture of 2.36 mm, and then a magnetic separator (for example, NJ-G-600 × 2, manufactured by Nippon Magnetic Sorting Co., Ltd., counter electrode type). And magnetic flux density of 2.7 Tesla) for 10 minutes (processing capacity: 120 kg / hour) to obtain a recovered material mainly composed of iron. After measuring the mass of the recovered material, the entire amount of the recovered material was pulverized using a disk-type vibration mill made of tungsten carbide, and JIS R 5204 “cement” using a wavelength dispersive X-ray fluorescence analyzer (WDXRF). The content of iron (FeO = divalent iron oxide equivalent) of the recovered material is measured by a powder briquette method in accordance with the “XRF analysis method”. From the mass of the recovered material and the content of iron (converted to FeO) in the recovered product, the mass% of iron (converted to FeO) in the blast furnace slag particles is calculated.
The magnetic separator is not particularly limited, but in addition to a counter-polar magnetic separator using a general permanent magnet or electromagnet, a drum-type magnetic separator, a pulley-type magnetic separator, and a suspended type. A magnetic separator or the like can be used.

前記範囲の鉄を含有する前記高炉スラグ粒子は、例えば、前記磁力選別装置等によって、鉄を前記範囲量含む高炉スラグ粒子を選別することや、あるいは、高炉スラグ粒子の鉄の含有量を調整すること等によって得られる。
高炉スラグ粒子の鉄の含有量を調整する方法としては、例えば、鉄の含有量が前記範囲未満である高炉スラグ粒子の場合は、磁力選別等の手段で別の高炉スラグ粒子から回収しておいた鉄を加えて調整する方法が挙げられる。
あるいは、鉄の含有量が前記範囲を超えている高炉スラグ粒子の場合は、前記磁力選別等の鉄回収手段によって鉄の含有量を減らした後、所要量の鉄を戻して鉄の含有量が前記範囲になるように調整する方法等が挙げられる。
The blast furnace slag particles containing the iron in the range may be selected, for example, by selecting the blast furnace slag particles containing the iron in the range by the magnetic separator or adjusting the iron content of the blast furnace slag particles. Etc.
As a method for adjusting the iron content of the blast furnace slag particles, for example, in the case of blast furnace slag particles whose iron content is less than the above range, it is recovered from another blast furnace slag particle by means such as magnetic separation. There is a method of adjusting by adding iron.
Alternatively, in the case of blast furnace slag particles whose iron content exceeds the above range, after reducing the iron content by means of iron recovery such as magnetic separation, the required amount of iron is returned and the iron content is reduced. For example, a method of adjusting to be in the above range may be used.

前記高炉スラグ粒子は、粒子径が5mm以下、好ましくは2.5mm以下0.075mm以上であることが好ましい。
前記高炉スラグ粒子の粒子径が前記範囲であるため、前記鉄による酸化鉄、水酸化鉄等の膨張性物質の析出が効率よく起きる。また、前記刺激材と混合した際に、前記高炉スラグ粒子と接触する前記刺激材の量が多くなり、流動性の低下を抑制でき、且つ、セメント混和材に比較的少量の刺激材を配合した場合でも、効率よく、ひび割れ自己治癒効果が発揮される。
また、後述するように高炉スラグ粒子の表面に層をなすように刺激材を付着させる場合には、前記粒子径の範囲であることで、表面に刺激材を、より付着させやすい。
The blast furnace slag particles have a particle size of 5 mm or less, preferably 2.5 mm or less and 0.075 mm or more.
Since the particle diameter of the blast furnace slag particles is in the above range, the precipitation of expansive substances such as iron oxide and iron hydroxide by the iron occurs efficiently. In addition, when mixed with the stimulant, the amount of the stimulant that comes into contact with the blast furnace slag particles increases, a decrease in fluidity can be suppressed, and a relatively small amount of stimulant is blended in the cement admixture. Even in such a case, the crack self-healing effect is efficiently exhibited.
Further, as described later, when the stimulating material is attached so as to form a layer on the surface of the blast furnace slag particles, the stimulating material is more easily attached to the surface within the range of the particle diameter.

尚、前記高炉スラグ粒子の粒子径が5mm以下であるとは、JIS Z 8801−1「試験用網ふるい第1部:金属製網ふるい」に規定された試験用ふるいであって、公称目開き4.75mmのふるいを通過した粒子が、90質量%以上含まれていることを意味する。
前記高炉スラグ粒子の粒子径が2.5mm以下0.075mm以上であるとは、JIS Z 8801−1「試験用網ふるい第1部:金属製網ふるい」に規定された試験用ふるいであって、公称目開き2.36mmのふるいを通過し、且つ75μmのふるいを通過しない粒子が、90質量%以上含まれていることを意味する。
The particle size of the blast furnace slag particles is 5 mm or less, which is a test sieve specified in JIS Z8801-1 “Test Screen Sieve Part 1: Metal Mesh Screen” and has a nominal opening. It means that 90% by mass or more of particles that have passed through a 4.75 mm sieve are contained.
The particle size of the blast furnace slag particles being 2.5 mm or less and 0.075 mm or more is a test sieve defined in JIS Z8801-1 “Test Net Sieve Part 1: Metal Net Sieve”. , It means that 90% by mass or more of particles passing through a sieve having a nominal aperture of 2.36 mm and not passing through a sieve having a size of 75 μm are contained.

(刺激材)
前記刺激材は、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸リチウムからなる群から選択される少なくとも1種を含むものである。
水酸化カルシウム、酸化カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸リチウムは、いずれも、前記高炉スラグ粒子の潜在水硬性を促進する、高炉スラグ刺激成分である。すなわち、前記高炉スラグ粒子は、前記刺激材の刺激成分の作用によって、より高いひび割れ自己治癒作用を発揮しうる。
(Stimulant)
The stimulant contains at least one selected from the group consisting of calcium hydroxide, calcium oxide, calcium sulfate, aluminum sulfate, and lithium sulfate.
Calcium hydroxide, calcium oxide, calcium sulfate, aluminum sulfate, and lithium sulfate are all blast furnace slag stimulating components that promote the latent hydraulic properties of the blast furnace slag particles. That is, the blast furnace slag particles can exhibit a higher crack self-healing action by the action of the stimulating component of the stimulant.

前記刺激成分としては、水酸化カルシウム、硫酸カルシウムが好ましく、特に、水酸化カルシウムと硫酸カルシウムとを併用することが好ましい。
水酸化カルシウムおよび硫酸カルシウムは、前述のような高炉スラグの潜在水硬性を誘発する刺激成分として作用すると同時に、刺激材中に共存することで、以下のようなひび割れ治癒性を発揮しうる。
As the stimulating component, calcium hydroxide and calcium sulfate are preferable, and it is particularly preferable to use calcium hydroxide and calcium sulfate in combination.
Calcium hydroxide and calcium sulfate can act as a stimulating component for inducing the latent hydraulic properties of blast furnace slag as described above, and at the same time, can exhibit crack healing properties as described below by coexisting in the stimulating material.

水酸化カルシウムは、水の存在下でセメント中に含まれるカルシウムアルミネート(3CaO・Al23=C3A、CaO・Al23=CA、12CaO・7Al23=C127など)と水和反応する。水酸化カルシウムとカルシウムアルミネートとが水和反応すると、まず、CAH10(CaO・Al23・10H2O)、C2AH8(2CaO・Al23・8H2O)などを生成し、さらに、結晶転化してハイドロガーネット(3CaO・Al23・6H2O=C3AH6)あるいはハイドロカルマイト(3CaO・Al23・Ca(OH)2・12H2O=C4AH13)などのカルシウムアルミネート水和物を生成する。前記カルシウムアルミネート水和物は、単独では膨張性を示さないが、硫酸カルシウム(硫酸イオン)および水が供給されると、エトリンガイト(3CaO・Al23・3CaSO4・32H2O)、またはモノサルフェート(3CaO・Al23・CaSO4・12H2O)を生成する。前記エトリンガイトおよびモノサルフェートは膨張性の生成物であるため、硬化後のモルタルおよびコンクリートのひび割れ部分において生成すると、ひび割れを閉塞させることができる。すなわち、水酸化カルシウムおよび硫酸カルシウムが併存することで、前記高炉スラグ粒子の潜在水硬性を促進すると同時に、自らも、膨張性の生成物である前記エトリンガイトおよびモノサルフェートを生成することで、ひび割れを閉塞することができる。よって、より高いひび割れ治癒性を発揮しうる。 Calcium hydroxide contains calcium aluminate (3CaO.Al 2 O 3 = C 3 A, CaO · Al 2 O 3 = CA, 12CaO · 7Al 2 O 3 = C 12 A 7 contained in cement in the presence of water. Hydration reaction. Of calcium hydroxide and calcium aluminate are reacted hydrated, firstly, CAH 10 (CaO · Al 2 O 3 · 10H 2 O), generates and C 2 AH 8 (2CaO · Al 2 O 3 · 8H 2 O) Furthermore, the crystals are converted to hydro garnet (3CaO.Al 2 O 3 .6H 2 O = C 3 AH 6 ) or hydrocalumite (3CaO.Al 2 O 3 .Ca (OH) 2 .12H 2 O = C Calcium aluminate hydrates such as 4 AH 13 ) are produced. The calcium aluminate hydrate alone does not exhibit expansibility, but when supplied with calcium sulfate (sulfate ion) and water, ettringite (3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 .32H 2 O), or Monosulfate (3CaO.Al 2 O 3 .CaSO 4 .12H 2 O) is produced. Since the ettringite and monosulfate are expandable products, the cracks can be closed when they are formed in the cracked portions of the mortar and concrete after curing. That is, by coexisting calcium hydroxide and calcium sulfate, the latent hydraulic properties of the blast furnace slag particles are promoted, and at the same time, the ettringite and monosulfate, which are expansive products themselves, are generated, thereby causing cracks. Can be occluded. Therefore, higher crack healing properties can be exhibited.

本実施形態の刺激材に刺激成分として含まれる水酸化カルシウム、酸化カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸リチウムは、それぞれ粒子径が0.1mm以下の粒子状であることが好ましい。
前記各刺激成分の粒子径が前記範囲である場合、水に溶解しやすく、刺激材として作用しやすくなるため好ましい。
The calcium hydroxide, calcium oxide, calcium sulfate, aluminum sulfate, and lithium sulfate contained in the stimulating material of this embodiment as stimulating components are preferably in the form of particles each having a particle size of 0.1 mm or less.
When the particle diameter of each of the stimulating components is within the above range, it is preferable because it easily dissolves in water and easily acts as a stimulating material.

尚、前記各刺激成分の粒子径が0.1mm以下であるとは、JIS Z 8801−1「試験用網ふるい第1部:金属製網ふるい」に規定された試験用ふるいであって、公称目開き100μmのふるいを通過した粒子が、90質量%以上含まれていることを意味する。   The particle diameter of each stimulating component is 0.1 mm or less, which is a test sieve defined in JIS Z8801-1 “Test Net Sieve Part 1: Metal Net Sieve”. It means that 90% by mass or more of particles that have passed through a sieve having an opening of 100 μm are contained.

《水酸化カルシウム》
水酸化カルシウムとしては、例えば、JIS R 9001「工業用消石灰」に適合する特号消石灰、1号消石灰、2号消石灰等の市販品等を用いることができる。
中でも、CaO含有量が70質量%以上で、最大粒径0.1mm(100μm)以下に調整された安価な工業用消石灰である、特号消石灰、1号消石灰等を使用することが好ましい。
前記各水酸化カルシウムは、単体で又は任意の組合せで混合して用いてもよい。
"Calcium hydroxide"
As calcium hydroxide, for example, commercially available products such as special slaked lime, No. 1 slaked lime, No. 2 slaked lime that conform to JIS R 9001 “industrial slaked lime” can be used.
Among them, it is preferable to use special slaked lime, No. 1 slaked lime, etc., which are inexpensive industrial slaked lime having a CaO content of 70% by mass or more and a maximum particle size of 0.1 mm (100 μm) or less.
Each of the calcium hydroxides may be used alone or in any combination.

前記刺激材に含まれる水酸化カルシウムの含有量は、刺激材100質量部のうち10乃至90質量部(Ca(OH)2としての質量部)であることが好ましい。
水酸化カルシウムの含有量が前記範囲であれば、高炉スラグ粒子の潜在水硬性を十分に刺激し、さらにセメント中のカルシウムアルミネートと反応する際に十分な量のハイドロカルマイト等のカルシウムアルミネート水和物を生成できるため好ましい。
The content of calcium hydroxide contained in the stimulant is preferably 10 to 90 parts by mass (100 parts by mass as Ca (OH) 2 ) out of 100 parts by mass of the stimulant.
If the content of calcium hydroxide is in the above range, sufficient amount of calcium aluminate such as hydrocalumite is sufficiently stimulated to sufficiently stimulate the latent hydraulic properties of blast furnace slag particles and react with calcium aluminate in cement. It is preferable because a hydrate can be formed.

《酸化カルシウム》
酸化カルシウムとしては、生石灰(遊離酸化カルシウム)を主成分とする製鋼ペレット製造用生石灰、製鋼転炉用生石灰、硬焼生石灰(死焼生石灰)、超硬焼生石灰、土質改良用生石灰、農業又は園芸用生石灰等の市販品の生石灰(CaO)、または、貝殻を焼成して製造した貝灰、製鋼スラグ、カルシアクリンカ、JIS A 6202「コンクリート用膨張材」の規格を満足するエトリンガイト系膨張材、生石灰系膨張材、エトリンガイト−生石灰複合系膨張材等を用いることができる。
中でも、通常の生石灰より水和反応速度が遅いため超硬焼生石灰を使用することが好ましい。前記超硬焼生石灰は、CaO含有量が80質量%以上で、最大粒径0.1mm(100μm)以下に調整されたものを使用することが好ましい。
前記酸化カルシウムは、単体で又は任意の組合せで混合して用いてもよい。
<Calcium oxide>
Calcium oxide includes quick lime (free calcium oxide) for making steel pellets, quick converter lime, hard calcined quick lime (hard calcined quick lime), super hard calcined quick lime, quick lime for soil improvement, agriculture or horticulture Commercial lime (CaO) such as quick lime for use, or shell ash produced by baking shells, steel slag, calcia clinker, ettringite expansion material that satisfies the standards of JIS A 6202 “Expansion material for concrete”, quick lime A system expansion material, an ettringite-quick lime system expansion material, etc. can be used.
Especially, since the hydration reaction rate is slower than normal quick lime, it is preferable to use cemented carbide quick lime. It is preferable to use the cemented carbide quicklime having a CaO content of 80% by mass or more and a maximum particle size of 0.1 mm (100 μm) or less.
The calcium oxide may be used alone or as a mixture in any combination.

前記製鋼スラグとしては、製鋼時に伴って副生する転炉スラグ(脱リンスラグ)、電気炉スラグ等の生石灰(遊離酸化カルシウム)を含有する製鋼スラグであって、遊離酸化カルシウムを含むもの等が挙げられる。
前記製鋼スラグは、ボールミルなどの粉砕装置を用いて最大粒径0.1mm(100μm)以下に粉砕して使用することが好ましい。また、前記製鋼スラグは、単体で又は任意の組合せで混合して用いてもよい。
Examples of the steelmaking slag include steelmaking slag containing quick lime (free calcium oxide) such as converter slag (dephosphorization slag) and electric furnace slag that are by-produced during steelmaking, and those containing free calcium oxide. It is done.
The steelmaking slag is preferably used after being pulverized to a maximum particle size of 0.1 mm (100 μm) or less using a pulverizer such as a ball mill. Further, the steelmaking slag may be used alone or mixed in any combination.

前記製鋼スラグとしては、例えば、JIS A 5015「道路用鉄鋼スラグ」に適合する単粒度製鋼スラグ(SS−20:粒径の範囲=20〜13mm、SS−13:粒径の範囲=13〜5mm、SS−5:粒径の範囲=5〜2.5mm)、クラッシャラン製鋼スラグ(CSS−30:粒径の範囲=30〜0mm、CSS−20:粒径の範囲=20〜0mm)、転炉スラグを粉砕および分級したものなどが挙げられる。
転炉スラグは、粒径が小さいほど遊離酸化カルシウムの含有量が高い傾向にあるため、遊離酸化カルシウムを3質量%以上含有する転炉スラグを最大粒径0.1mm(100μm)以下に粉砕して使用することが好ましい。
また、前記単粒度製鋼スラグの中でも粒径が小さいSS−5は、粉砕しやすいため、特に好ましい。
As said steelmaking slag, for example, single grain steelmaking slag conforming to JIS A 5015 “steel slag for road” (SS-20: particle size range = 20 to 13 mm, SS-13: particle size range = 13 to 5 mm) SS-5: particle size range = 5-2.5 mm), crusheran steel slag (CSS-30: particle size range = 30-0 mm, CSS-20: particle size range = 20-0 mm), converter Examples include pulverized and classified slag.
Since the converter slag tends to have a higher free calcium oxide content as the particle size is smaller, the converter slag containing 3% by mass or more of free calcium oxide is pulverized to a maximum particle size of 0.1 mm (100 μm) or less. Are preferably used.
Among the single grain steel slags, SS-5 having a small particle size is particularly preferable because it is easy to grind.

前記製鋼スラグに含まれる生石灰(遊離酸化カルシウム)は、フリーライム(f−CaO)ともいい、水と反応して高アルカリ性を示す水酸化カルシウムに変化するため、前記製鋼スラグは前記高炉スラグの潜在水硬性を刺激する刺激成分となりうる。また、遊離酸化カルシウムは、水酸化カルシウムに変化する際に体積膨張を伴うため、かかる遊離酸化カルシウムを含む製鋼スラグを刺激材として含むセメント混和材は、より高いひび割れ自己治癒性能を発揮しうる。
前記製鋼スラグは、遊離酸化カルシウムの他に、ジカルシウムフェライト(2CaO・Fe23)、マグヘマイト(γ−Fe23)、マグネタイト(Fe34)等の酸化鉄、金属鉄等も含有する。従って、水および酸素等と反応して膨張性の水酸化鉄、鉄を含有する水和物などが析出するため、より高いひび割れ自己治癒性能を発揮しうる。
Quick lime (free calcium oxide) contained in the steelmaking slag is also called free lime (f-CaO), and reacts with water to change to calcium hydroxide showing high alkalinity. Therefore, the steelmaking slag is a potential of the blast furnace slag. It can be a stimulating component that stimulates hydraulic properties. Moreover, since free calcium oxide is accompanied by volume expansion when changing to calcium hydroxide, a cement admixture containing steelmaking slag containing such free calcium oxide as a stimulant can exhibit higher crack self-healing performance.
In addition to free calcium oxide, the steelmaking slag includes iron oxide such as dicalcium ferrite (2CaO · Fe 2 O 3 ), maghemite (γ-Fe 2 O 3 ), magnetite (Fe 3 O 4 ), metallic iron, and the like. contains. Accordingly, it reacts with water, oxygen, and the like, so that expandable iron hydroxide, iron-containing hydrates, and the like are deposited, so that higher crack self-healing performance can be exhibited.

前記膨張材としては、一般的にコンクリート用の膨張材として市販されているエトリンガイト系(カルシウムサルフォアルミネート系)膨張材、生石灰系膨張材、エトリンガイト−生石灰複合系膨張材、膨張材の有効成分であるアウイン=カルシウムサルフォアルミネート(3CaO・3Al23・CaSO4)、遊離石灰(CaO)、遊離石膏(CaSO4)、非焼成の膨張材成分含有材料(石膏、アウイン、酸化カルシウムの粉末をそれぞれ任意の組合せおよび混合比率で混合したもので、混合後に焼成処理を施さないもの)、鉄粉系膨張材等が挙げられる。これらの膨張材は、最大粒径0.1mm(100μm)以下に調整したものが好ましい。
中でも、JIS A 6202「コンクリート用膨張材」の規格を満足するエトリンガイト系膨張材、生石灰系膨張材、エトリンガイト−生石灰複合系膨張材の市販品を使用することが、品質が安定しており安価であるため好ましい。前記各膨張材は、単体で又は任意の組合せで混合して用いてもよい。
Examples of the expansion material include ettringite-based (calcium sulfoaluminate-based) expansion materials, quicklime-based expansion materials, ettringite-calcium composite expansion materials, and active ingredients that are generally marketed as expansion materials for concrete. Auin = calcium sulfoaluminate (3CaO · 3Al 2 O 3 · CaSO 4 ), free lime (CaO), free gypsum (CaSO 4 ), non-fired expansion material component-containing material (gypsum, Auin, calcium oxide The powders are mixed in an arbitrary combination and mixing ratio, and are not subjected to a baking treatment after mixing), and iron powder-based expansion materials. These expansion materials are preferably adjusted to a maximum particle size of 0.1 mm (100 μm) or less.
Among them, it is stable and inexpensive to use commercial products of ettringite-based expansive material, quicklime-based expansive material, and ettringite-quicklime-complexed expansive material that satisfy the standards of JIS A 6202 “Expanding material for concrete”. This is preferable. Each of the inflatable materials may be used alone or in any combination.

前記刺激材に含まれる酸化カルシウムの含有量は、刺激材100質量部のうち10乃至90質量部(CaOとしての質量部)であることが好ましい。
酸化カルシウムの含有量が前記範囲であれば、高炉スラグ粒子の潜在水硬性を十分に刺激し、さらにセメント中のカルシウムアルミネートと反応する際に十分な量のカルシウムアルミネート水和物を生成させるうるため好ましい。
The content of calcium oxide contained in the stimulant is preferably 10 to 90 parts by mass (mass part as CaO) out of 100 parts by mass of the stimulant.
If the content of calcium oxide is within the above range, the latent hydraulic properties of the blast furnace slag particles are sufficiently stimulated, and a sufficient amount of calcium aluminate hydrate is produced when reacting with calcium aluminate in cement. This is preferable.

《硫酸カルシウム》
硫酸カルシウムとしては、無水石膏、二水石膏、半水石膏などの一般的な工業用石膏等が挙げられる。前記工業用石膏は、天然品、副生品(排煙脱硫時の副生石膏、ふっ酸製造時の副生石膏、りん酸製造時の副生石膏、酸化チタン製造時の副生石膏等)のいずれであってもよい。
中でも、無水石膏が、SO3含有量が55質量%以上であって、水分を含有せず、微粉砕処理が容易なため好ましい。
前記無水石膏は、最大粒径0.1mm(100μm)以下に調整されたものを使用することが好ましい。さらに、前記無水石膏の中でも、ブレーン比表面積が5000m2/g以上になるまで微粉砕したものを使用することが特に好ましい。
前記硫酸カルシウムは、単体で又は任意の組合せで混合して用いてもよい。
<Calcium sulfate>
Examples of calcium sulfate include general industrial gypsum such as anhydrous gypsum, dihydrate gypsum, and hemihydrate gypsum. The industrial gypsum is either a natural product or a by-product (by-product gypsum during flue gas desulfurization, by-product gypsum during hydrofluoric acid production, by-product gypsum during phosphoric acid production, by-product gypsum during titanium oxide production, etc.). May be.
Among these, anhydrous gypsum is preferable because it has an SO 3 content of 55% by mass or more, does not contain moisture, and is easily pulverized.
It is preferable to use the anhydrous gypsum adjusted to a maximum particle size of 0.1 mm (100 μm) or less. Furthermore, among the above anhydrous gypsum, it is particularly preferable to use one that has been finely pulverized until the Blaine specific surface area becomes 5000 m 2 / g or more.
The calcium sulfate may be used alone or as a mixture in any combination.

前記刺激材に含まれる硫酸カルシウムの含有量は、刺激材100質量部のうち10乃至90質量部(CaSO4としての質量部)であることが好ましい。
硫酸カルシウムの含有量が前記範囲であれば、高炉スラグ粒子の潜在水硬性を十分に狙撃し、さらにカルシウムアルミネートと反応してひび割れを自己治癒させるのに十分な量のエトリンガイト等の水和物を生成させうるため好ましい。
The content of calcium sulfate contained in the stimulant is preferably 10 to 90 parts by mass (100 parts by mass as CaSO 4 ) out of 100 parts by mass of the stimulant.
If the content of calcium sulfate is in the above range, hydrates such as ettringite in a sufficient amount to sufficiently snip the latent hydraulic properties of blast furnace slag particles and react with calcium aluminate to self-heal cracks. Is preferable.

《硫酸アルミニウム》
硫酸アルミニウムとしては、一般的な粉末状またはフレーク状の工業用硫酸バンド(硫酸アルミニウム=Al2(SO43)、水に溶解させた液体硫酸バンド等が挙げられる。
これらの硫酸アルミニウムは、結晶水を有する硫酸アルミニウム、無水硫酸アルミニウムのいずれであってもよい。
中でも、結晶水を含まない粉末状の無水硫酸アルミニウムは、粉砕しやすいため好ましく、最大粒径が0.1mm(100μm)以下に調整したものが特に好ましい。
前記各硫酸アルミニウムは、単体で又は任意の組合せで混合して用いてもよい。
《Aluminum sulfate》
Examples of aluminum sulfate include a general powdered or flaky industrial sulfuric acid band (aluminum sulfate = Al 2 (SO 4 ) 3 ), a liquid sulfuric acid band dissolved in water, and the like.
These aluminum sulfates may be either aluminum sulfate having crystal water or anhydrous aluminum sulfate.
Among them, powdered anhydrous aluminum sulfate containing no crystallization water is preferable because it is easily pulverized, and one having a maximum particle size adjusted to 0.1 mm (100 μm) or less is particularly preferable.
Each of the aluminum sulfates may be used alone or in any combination.

前記刺激材に含まれる硫酸アルミニウムの含有量は、固形分(無水硫酸アルミニウム)としてスラグ刺激材100質量部のうち10乃至90質量部であることが好ましい。
硫酸アルミニウムの含有量が前記範囲であれば、高炉スラグ粒子の潜在水硬性を十分に刺激し、さらにカルシウムアルミネートと反応してひび割れを自己治癒させるのに十分な量のエトリンガイト等の水和物を生成させうるため好ましい。
The content of aluminum sulfate contained in the stimulating material is preferably 10 to 90 parts by mass out of 100 parts by mass of the slag stimulating material as solid content (anhydrous aluminum sulfate).
If the content of aluminum sulfate is within the above range, hydrates such as ettringite in a sufficient amount to sufficiently stimulate the latent hydraulic properties of blast furnace slag particles and to self-heal cracks by reacting with calcium aluminate. Is preferable.

《硫酸リチウム》
硫酸リチウムとしては、一般的な粉末状またはフレーク状の工業用硫酸リチウム(Li2SO4)、水に溶解させた硫酸リチウム水溶液等が挙げられる。
これらの硫酸リチウムは、結晶水を有する硫酸リチウム、無水硫酸リチウムのいずれであってもよい。
中でも、吸湿性の低い粉末状の硫酸リチウム一水和物は、粉砕しやすいため好ましく、最大粒径が0.1mm(100μm)以下に調整したものが特に好ましい。
前記各硫酸リチウムは、単体で又は任意の組合せで混合して用いてもよい。
《Lithium sulfate》
Examples of the lithium sulfate include general powdered or flaky industrial lithium sulfate (Li 2 SO 4 ), an aqueous lithium sulfate solution dissolved in water, and the like.
These lithium sulfates may be either lithium sulfate having crystal water or anhydrous lithium sulfate.
Among them, powdery lithium sulfate monohydrate having low hygroscopicity is preferable because it is easily pulverized, and one having a maximum particle size adjusted to 0.1 mm (100 μm) or less is particularly preferable.
Each of the lithium sulfates may be used alone or in any combination.

前記刺激材に含まれる硫酸リチウムの含有量は、固形分(無水硫酸リチウム)としてスラグ刺激材100質量部のうち10乃至90質量部であることが好ましい。
硫酸リチウムの含有量が前記範囲であれば、高炉スラグ粒子の潜在水硬性を十分に刺激し、さらにカルシウムアルミネートと反応してひび割れを自己治癒させるのに十分な量のエトリンガイト等の水和物を生成させうるため好ましい。
The content of lithium sulfate contained in the stimulant is preferably 10 to 90 parts by mass out of 100 parts by mass of the slag stimulant as solid content (anhydrous lithium sulfate).
If the content of lithium sulfate is in the above range, hydrates such as ettringite in an amount sufficient to sufficiently stimulate the latent hydraulic properties of blast furnace slag particles and to self-heal cracks by reacting with calcium aluminate. Is preferable.

《セメント》
本実施形態の前記刺激材は、セメントを含んでいてもよい。
前記刺激材がセメントを含む場合には、前記高炉スラグ粒子と、前記刺激材とを混合する際に、前記高炉スラグ粒子の表面に、刺激材を付着させやすい。
"cement"
The stimulating material of the present embodiment may include cement.
When the stimulating material includes cement, the stimulating material is easily attached to the surface of the blast furnace slag particles when the blast furnace slag particles and the stimulating material are mixed.

前記セメントとしては、特に限定されるものではないが、ポルトランドセメント、ポルトランドセメントをベースとした混合セメント、超速硬系セメント、その他の公知のセメント等が挙げられる。
前記ポルトランドセメントとしては、JIS R 5210「ポルトランドセメント」に規定された普通、早強、超早強、中庸熱、低熱、超早強、耐硫酸塩などの各種ポルトランドセメントが挙げられる。
ポルトランドセメントをベースとした混合セメントとしては、JIS R 5211「高炉セメント」に規定された高炉セメントのA種、B種、C種、JIS R 5212「シリカセメント」に規定されたシリカセメントのA種、B種、C種、JIS R 5213「フライアッシュセメント」に規定されたフライアッシュセメントのA種、B種、C種等が挙げられる。
超速硬系セメントとしては、旧JIS R 2511「耐火物用アルミナセメント」の規格を満たすアルミナセメント、あるいは11CaO・7Al23・CaX2(XはF等のハロゲン元素)系の超速硬セメント、アウイン=カルシウムサルフォアルミネート(3CaO・3Al23・CaSO4)系の超速硬セメント等が挙げられる。
その他のセメントとしては、JIS R 5214「エコセメント」に規定された普通エコセメント等が挙げられる。
Although it does not specifically limit as said cement, Portland cement, the mixed cement based on Portland cement, a super-hard-hardening cement, other well-known cements, etc. are mentioned.
Examples of the Portland cement include various Portland cements defined in JIS R 5210 “Portland cement” such as normal, early strength, very early strength, moderate heat, low heat, very early strength, and sulfate resistance.
As the mixed cement based on Portland cement, types A, B and C of blast furnace cement specified in JIS R 5211 “Blast Furnace Cement”, and Class A of silica cement specified in JIS R 5212 “Silica Cement”. , B type, C type, A type, B type, C type and the like of fly ash cement defined in JIS R 5213 “Fly ash cement”.
The ultra-fast curing cement, old JIS R 2511 alumina cement meets the standards of "alumina cement refractories" or 11CaO · 7Al 2 O 3 · CaX 2 ( halogen element such as X is F) based ultra rapid setting cement, Auin = calcium sulfoaluminate (3CaO.3Al 2 O 3 .CaSO 4 ) -based super-hard cement or the like.
Examples of other cements include ordinary ecocements defined in JIS R 5214 “Ecocement”.

前記セメントの中でも、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメントは、ブレーン比表面積が高く、且つエーライト(3CaO・SiO2)含有量が高いため、後述するように刺激材を高炉スラグ粒子に層を成すように付着させた場合に、短時間で刺激材の層の強度を高められるため好ましい。
また、低熱ポルトランドセメント又は中庸熱ポルトランドセメントは、水和反応の遅いビーライト(2CaO・SiO2)含むため、長期間にわたって高炉スラグ粒子のひび割れの自己治癒能力が保持できるために好ましい。
また、アルミナセメントは、硬化が早いため、短時間で刺激材の層の強度を高められるため好ましい。アルミナセメントの中でも、アルミナ(Al23)が55質量%以上含まれている高アルミナ型のアルミナセメントは、膨張性のエトリンガイト等の水和物を大量に生成させうるため特に好ましい。
Among the cements, early-strength Portland cement and super-early-strength Portland cement have a high Blaine specific surface area and a high alite (3CaO.SiO 2 ) content, so that a stimulant is layered on blast furnace slag particles as described later. Is preferable because the strength of the stimulating material layer can be increased in a short time.
In addition, low heat Portland cement or moderately hot Portland cement is preferable because it contains belite (2CaO · SiO 2 ), which has a slow hydration reaction, and can maintain the self-healing ability of cracks in blast furnace slag particles over a long period of time.
Alumina cement is preferable because it hardens quickly and can increase the strength of the stimulant layer in a short time. Among the alumina cements, a high alumina type alumina cement containing 55% by mass or more of alumina (Al 2 O 3 ) is particularly preferable because it can generate a large amount of hydrates such as expansive ettringite.

さらに、前記セメントは、単体で又は任意の組合せで混合して用いてもよい。
また、前記セメントは、刺激成分である、前記水酸化カルシウム、酸化カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸リチウムとの組み合わせによって、前記の中から選択してもよい。
Furthermore, the cement may be used alone or in any combination.
Moreover, you may select the said cement from the said by the combination with the said calcium hydroxide, calcium oxide, calcium sulfate, aluminum sulfate, lithium sulfate which is a stimulating component.

例えば、水酸化カルシウム又は酸化カルシウムと組み合わせるセメントとしては、カルシウムアルミネートを多く含むアルミナセメントが好ましい。
また、硫酸カルシウムと組み合わせるセメントとしては、ポルトランドセメントを用いることも好ましい。
For example, the cement combined with calcium hydroxide or calcium oxide is preferably an alumina cement containing a large amount of calcium aluminate.
Moreover, it is also preferable to use Portland cement as cement combined with calcium sulfate.

水酸化カルシウム又は酸化カルシウムと組み合わせるセメントとして、カルシウムアルミネートを多く含むアルミナセメントを用いた場合には、水酸化カルシウム又は酸化カルシウムとアルミナセメントとが水の存在下反応してハイドロカルマイト、ハイドロガーネット等のカルシウムアルミネート水和物を生成する。このカルシウムアルミネート水和物は、ひび割れ箇所において水の存在下セメントおよび刺激材等から供給される硫酸イオン(SO4 2-)と反応して膨張性のエトリンガイトを生成するため、ひび割れ治癒効果がより高くなる。一方、未反応の水酸化カルシウムは、高炉スラグ粒子の刺激材として作用するため、ひび割れ治癒効果が高くなる。 When an alumina cement containing a large amount of calcium aluminate is used as a cement to be combined with calcium hydroxide or calcium oxide, the calcium hydroxide or calcium oxide reacts with the alumina cement in the presence of water to produce hydrocalumite or hydrogarnet. To produce calcium aluminate hydrates. This calcium aluminate hydrate reacts with sulfate ions (SO 4 2− ) supplied from cement and stimulating materials in the presence of water in the presence of water to produce expansive ettringite, so it has a crack healing effect. Get higher. On the other hand, unreacted calcium hydroxide acts as a stimulating agent for blast furnace slag particles, so that the crack healing effect is enhanced.

硫酸カルシウムと組み合わせるセメントとして、ポルトランドセメントを用いた場合には、ポルトランドセメントに含まれるアルミネート(3CaO・Al23、4CaO・Al23・Fe23)に対して過剰量の硫酸カルシウムを加えることができ、膨張性のエトリンガイトを安定的に生成させることが可能となる。また、ハイドロカルマイト等のカルシウムアルミネート水和物を多量に含むセメント混和材と併用した場合に、過剰量の硫酸カルシウムのうち未反応の硫酸カルシウムは、ひび割れ箇所において水の存在下、カルシウムアルミネート水和物と反応して膨張性のエトリンガイトを生成するため、ひび割れ治癒効果がより高くなる。
さらに、ポルトランドセメントの主要構成鉱物であるケイ酸カルシウム(3CaO・SiO2、2CaO・SiO2)の水和によって水酸化カルシウムが多量に生成し、該水酸化カルシウムは、高炉スラグ粒子の刺激材として作用するため、ひび割れ治癒効果が高くなる。
Cement combined with calcium sulfate, in the case of using Portland cement, the excess relative aluminate contained in the Portland cement (3CaO · Al 2 O 3, 4CaO · Al 2 O 3 · Fe 2 O 3) sulfate Calcium can be added, and an expandable ettringite can be stably produced. In addition, when used in combination with a cement admixture containing a large amount of calcium aluminate hydrate such as hydrocalumite, unreacted calcium sulfate out of excess calcium sulfate is calcium aluminum in the presence of water in the cracked area. Since it reacts with the hydrate of hydrate to produce expansive ettringite, the crack healing effect is higher.
Moreover, calcium hydroxide by hydration of calcium silicates (3CaO · SiO 2, 2CaO · SiO 2) which is the main constituent minerals of Portland cement are produced in large quantities, calcium hydroxide, as a stimulus material of blast furnace slag particles Since it acts, the crack healing effect becomes high.

前記セメントは、通常より大きな粒度(例えば、最大粒径が50〜300μm、ブレーン比表面積が500〜2000cm2/g)に調整した粗粉(粗粒)セメントとして用いてもよい。かかる、粗粉セメントを用いた場合には、ひび割れ自己治癒性能を長期間にわたって発揮できるため好ましい。 The cement may be used as a coarse powder (coarse) cement adjusted to a particle size larger than usual (for example, the maximum particle size is 50 to 300 μm and the Blaine specific surface area is 500 to 2000 cm 2 / g). When such coarse cement is used, it is preferable because crack self-healing performance can be exhibited over a long period of time.

前記刺激材に前記セメントを配合する場合には、前記セメントは、セメント混和材100質量部に対して10乃至90質量部の含有量となるように配合されることが好ましい。
前記範囲の含有量であれば、前記刺激材を高炉スラグ粒子の表面に付着させやすくなり、且つ、ひび割れ自己治癒性も十分に発揮しうる。
When the cement is blended with the stimulant, the cement is preferably blended so as to have a content of 10 to 90 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement admixture.
If it is content of the said range, it will become easy to make the said stimulant adhere to the surface of blast furnace slag particle | grains, and a crack self-healing property can fully be exhibited.

《水》
本実施形態の刺激材は、水を含んでいてもよい。
前記刺激材に水を配合することで、刺激材を前記高炉スラグ粒子の表面に付着させやすくすることができる。
前記水としては、上水道水、工業用水、地下水、河川水、雨水、蒸留水、化学分析用の高純度水(超純水、純水、イオン交換水)等が使用できるが、セメントの水和反応、モルタルおよびコンクリート硬化体に悪影響を及ぼす有機物、塩化物イオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等を含有しないことが好ましい。
特に、上水道水または工業用水が、安価で品質も安定していることから好ましい。
"water"
The stimulating material of this embodiment may contain water.
By adding water to the stimulating material, the stimulating material can be easily attached to the surface of the blast furnace slag particles.
As the water, tap water, industrial water, ground water, river water, rain water, distilled water, high purity water for chemical analysis (ultra pure water, pure water, ion exchange water) and the like can be used. It is preferable not to contain organic substances, chloride ions, sodium ions, potassium ions and the like which adversely affect the reaction, mortar and concrete hardened body.
In particular, tap water or industrial water is preferable because it is inexpensive and stable in quality.

前記水の量は、刺激材100質量部に対して10〜40質量部の範囲内であることが好ましい。
水の量が前記範囲であれば、高炉スラグ粒子の表面に刺激材を付着させやすくなる。
The amount of water is preferably in the range of 10 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the stimulant.
When the amount of water is within the above range, the stimulant is easily attached to the surface of the blast furnace slag particles.

《他の成分》
本実施形態の前記刺激材は、必要に応じて他の成分を含んでいてもよい。例えば、水の配合量を減らすための各種の化学混和剤等を含んでいてもよい。
化学混和剤としては、コンクリートあるいはモルタル用に市販されている液体状又は粉末状の減水剤、AE減水剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤などの減水剤として公知のものを使用できる。
化学混和剤は、刺激材100質量部に対して、固形分として0.1〜3.0質量部程度含有させることが好ましい。
《Other ingredients》
The stimulation material of the present embodiment may contain other components as necessary. For example, various chemical admixtures for reducing the amount of water may be included.
As the chemical admixture, known water reducing agents such as liquid or powder water reducing agents, AE water reducing agents, high performance water reducing agents, and high performance AE water reducing agents that are commercially available for concrete or mortar can be used.
The chemical admixture is preferably contained in an amount of about 0.1 to 3.0 parts by mass as a solid content with respect to 100 parts by mass of the stimulant.

また、他の成分として、Na−ベントナイト、Ca−ベントナイト、セピオライト、アタパルジャイト、タルク、灰長石、明礬石、リン酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、フライアッシュ、非晶質のシリカ質微粉末(シリカフューム)、珪酸質白土や凝灰岩などの天然ポゾラン、炭酸ジアミドなどの粉末材料を助材として含んでいてもよい。
これらの助材を添加することでひび割れの自己治癒性能をより向上させうる。
前記助材は、単独又は混合して任意の混合量で用いることができる。
Other components include Na-bentonite, Ca-bentonite, sepiolite, attapulgite, talc, anorthite, alunite, calcium phosphate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate, fly ash, amorphous silica Fine powder (silica fume), natural pozzolans such as siliceous white clay and tuff, and powder materials such as carbonic acid diamide may be included as auxiliary materials.
By adding these aids, the self-healing performance of cracks can be further improved.
The auxiliary materials can be used alone or in admixture in any amount.

本実施形態のセメント混和材が含む前記高炉スラグ粒子および前記刺激材は、それぞれ粉末の状態で混合されていてもよく、あるいは、前記刺激材が前記高炉スラグ粒子の表面に付着されていてもよい。
前記刺激材を高炉スラグ粒子表面に付着させる場合には、粉状の刺激材を高炉スラグ粒子の表面にまぶすように付着させてもよく、あるいは、予め水等が配合されたペースト状の刺激材で、高炉スラグ粒子の表面をコーティングすることで、前記刺激材が高炉スラグ粒子の表面に層をなすように付着されているようにしてもよい。
The blast furnace slag particles and the stimulant contained in the cement admixture of the present embodiment may be mixed in a powder state, or the stimulant may be attached to the surface of the blast furnace slag particles. .
In the case of attaching the stimulating material to the surface of the blast furnace slag particles, the powdery stimulating material may be adhered to the surface of the blast furnace slag particles, or a paste-like stimulating material previously mixed with water or the like. Then, the surface of the blast furnace slag particles may be coated so that the stimulating material is adhered to form a layer on the surface of the blast furnace slag particles.

前記刺激材が前記高炉スラグ粒子の表面に層をなすように付着されている場合には、刺激材と高炉スラグ粒子とを粉末の状態で混合するよりも、少量の刺激材でも効率よくひび割れの自己治癒効果が発揮できる。
また、前記高炉スラグ粒子の表面を刺激材の層でコーティングすることにより、セメント組成物に配合した場合に、流動性をより高くする効果が得られる。
さらに、前記刺激材がセメントを含む場合には、酸化カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸リチウム等の刺激成分がセメントによって難溶化された状態で前記高炉スラグ粒子表面に付着されるため、セメント組成物の混練時に前記刺激材中の前記各刺激成分が急激に水和反応を起こしてセメント組成物の流動性が低下することを抑制することができる。
When the stimulant is attached in a layered manner on the surface of the blast furnace slag particles, it is more effective to crack even with a small amount of stimulant than mixing the stimulant and blast furnace slag particles in powder form. Self-healing effect can be demonstrated.
In addition, by coating the surface of the blast furnace slag particles with a layer of stimulant, when blended in a cement composition, the effect of increasing the fluidity can be obtained.
Further, when the stimulating material contains cement, the stimulating components such as calcium oxide, aluminum sulfate, and lithium sulfate are attached to the surface of the blast furnace slag particles in a state of being hardly soluble by the cement. Sometimes, it is possible to suppress a sudden hydration reaction of each of the stimulating components in the stimulating material and a decrease in the fluidity of the cement composition.

前記刺激材が前記高炉スラグ粒子の表面に層をなすように付着されている場合には、層の厚みは、好ましくは、平均厚み0.1mm以上0.4mm以下、より好ましくは0.2mm以上0.3mm以下である。
刺激材の層厚みが前記範囲である場合には、より高いひび割れ自己治癒性能が得られ且つ、少量の刺激材を効率よくひび割れ治癒時に水との反応に寄与できるように高炉スラグ粒子の表面に存在させておくことができる。
When the stimulating material is attached to form a layer on the surface of the blast furnace slag particles, the thickness of the layer is preferably an average thickness of 0.1 mm to 0.4 mm, more preferably 0.2 mm or more. 0.3 mm or less.
When the layer thickness of the stimulant is within the above range, a higher crack self-healing performance can be obtained, and a small amount of stimulant can be efficiently contributed to the reaction with water during crack healing. Can exist.

前記刺激材が前記高炉スラグ粒子の表面に層をなすように付着されている場合の前記刺激材の層の厚みの測定方法は以下のとおりである。
前記刺激材を層状に付着させた高炉スラグ粒子を、JIS Z 8801−1「試験用網ふるい第1部:金属製網ふるい」に規定された試験用ふるいであって、公称目開き100μm(=0.1mm)のふるいにかけ、ふるいの上に留まる粒子から任意に20個取り出す。取り出した高炉スラグ粒子から刺激材の層の一部を剥がして、該剥がされた刺激材の層の断面を光学顕微鏡あるいはデジタル顕微鏡等を用いて断面画像を撮影し、該断面画像の任意の2箇所における刺激材の層の厚みを計測した計40箇所の計測値の平均を算出して、層厚みとする。
The method of measuring the thickness of the layer of the stimulating material when the stimulating material is adhered to the surface of the blast furnace slag particles so as to form a layer is as follows.
The blast furnace slag particles to which the stimulating material is adhered in a layer form are the test sieves defined in JIS Z8801-1 “Test Net Sieve Part 1: Metal Net Sieve” and have a nominal aperture of 100 μm (= And optionally 20 particles from the particles that remain on the sieve. A part of the layer of the stimulant is peeled off from the blast furnace slag particles taken out, and a cross-sectional image of the cross-section of the peeled layer of the stimulant is taken using an optical microscope or a digital microscope. The average of the measured values of a total of 40 places where the thickness of the layer of stimulating material at the places was measured is taken as the layer thickness.

前記刺激材を前記高炉スラグ粒子の表面に層状に付着させる方法は、特に限定されるものではないが、例えば、水が配合された液状の刺激材を高炉スラグ粒子に噴霧する方法、高炉スラグ粒子と水とを転動攪拌あるいは混合攪拌しながら、粉末状の刺激材を前記高炉スラグ粒子中に添加する方法、高炉スラグ粒子を転動攪拌あるいは混合攪拌しながら、水が配合されたペースト状の刺激材を添加して、高炉スラグ粒子表面に付着させる方法などが挙げられる。
また、高炉スラグ粒子に、刺激材の材料中粉体材料と液体材料とを交互に添加しながら攪拌して、高炉スラグ粒子の表面に、刺激材を付着させる方法を採用してもよい。
これらの付着作業には、攪拌混合装置(一軸式ミキサ、二軸式ミキサ等)、転動式混合装置(パンペレタイザ、傾胴式ミキサ等)等の汎用装置を使用することができる。
The method for adhering the stimulant in a layered manner to the surface of the blast furnace slag particles is not particularly limited. For example, a method of spraying a liquid stimulant mixed with water onto the blast furnace slag particles, blast furnace slag particles A method of adding a powdery stimulant into the blast furnace slag particles while rolling and stirring the water and water, and a paste-like mixture containing water while rolling and stirring the blast furnace slag particles For example, a method of adding a stimulating material to adhere to the surface of blast furnace slag particles.
Alternatively, a method may be employed in which the powder material and the liquid material in the material of the stimulating material are alternately added to the blast furnace slag particles and stirred to adhere the stimulating material to the surface of the blast furnace slag particles.
For these adhering operations, general-purpose devices such as a stirring and mixing device (single-shaft mixer, biaxial mixer, etc.), a rolling mixing device (pan pelletizer, tilting barrel mixer, etc.) can be used.

本実施形態のセメント混和材は、異なる種類の刺激材を付着させた高炉スラグ粒子を含んでいてもよい。
例えば、水酸化カルシウムを含む前記刺激材が表面に付着された前記高炉スラグ粒子と、硫酸カルシウムを含む前記刺激材が表面に付着された前記高炉スラグ粒子とを含むセメント混和材であってもよい。
The cement admixture of the present embodiment may include blast furnace slag particles to which different types of stimulants are attached.
For example, it may be a cement admixture containing the blast furnace slag particles with the stimulant containing calcium hydroxide attached to the surface and the blast furnace slag particles with the stimulant containing calcium sulfate attached to the surface. .

酸化カルシウムを含む前記刺激材が表面に付着された前記高炉スラグ粒子と、硫酸カルシウムを含む前記刺激材が表面に付着された前記高炉スラグ粒子とが混合されている場合には、前述のような水酸化カルシウムおよび硫酸カルシウムが共存することによる、より高いひび割れ治癒性を発揮しうる。
さらに、水酸化カルシウムおよび硫酸カルシウムが共存することによる前述の作用に加えて、水酸化カルシウムを含む前記刺激材と、硫酸カルシウムを含む前記刺激材とをそれぞれ高炉スラグ粒子に付着させて、これらの高炉スラグ粒子を混合してセメント混和材とすることで、以下のようなメリットがある。
When the blast furnace slag particles having the stimulant containing calcium oxide adhered to the surface and the blast furnace slag particles having the stimulant containing calcium sulfate adhered to the surface are mixed, as described above Higher crack healing properties can be exhibited by the coexistence of calcium hydroxide and calcium sulfate.
Furthermore, in addition to the above-mentioned action due to the coexistence of calcium hydroxide and calcium sulfate, the stimulating material containing calcium hydroxide and the stimulating material containing calcium sulfate are attached to blast furnace slag particles, respectively. Mixing blast furnace slag particles into a cement admixture has the following advantages.

本実施形態の刺激材に、例えばアルミナセメントに代表されるカルシウムアルミネートを多量に含むセメントを配合した場合、前記カルシウムアルミネートと、水酸化カルシウム、硫酸カルシウムおよび水とが、刺激材中で反応してしまい、モルタルおよびコンクリートの硬化体にひび割れが発生した時には、未反応のカルシウムアルミネート水和物および硫酸カルシウム(硫酸塩)が硬化体中に残存しなくなるため、前記水和反応によるひび割れを閉塞させることが難しくなる。
従って、特に、アルミナセメント等を刺激材に配合する場合には、水酸化カルシウムを含む前記刺激材と、硫酸カルシウムを含む前記刺激材とをそれぞれ個別に高炉スラグ粒子に付着させておき、後から混合することで、モルタルおよびコンクリートの硬化体にひび割れが生じて水が浸入するまで、カルシウムアルミネート又はカルシウムアルミネート水和物と、硫酸カルシウムとが直接反応しにくくなり、ひび割れが発生した時に高いひび割れ自己治癒性能を発揮しうる。
For example, when a cement containing a large amount of calcium aluminate typified by alumina cement is blended with the stimulating material of the present embodiment, the calcium aluminate reacts with calcium hydroxide, calcium sulfate and water in the stimulating material. Therefore, when cracks occur in the hardened mortar and concrete, unreacted calcium aluminate hydrate and calcium sulfate (sulfate) do not remain in the hardened body. It becomes difficult to block.
Therefore, particularly when alumina cement or the like is added to the stimulant, the stimulant containing calcium hydroxide and the stimulant containing calcium sulfate are individually attached to the blast furnace slag particles, respectively. By mixing, calcium aluminate or calcium aluminate hydrate and calcium sulfate are less likely to react directly until cracking occurs in the hardened mortar and concrete, and water is high. Can exhibit crack self-healing performance.

本実施形態のセメント混和剤は、Al23およびSO3を、Al23に対するSO3のモル比(SO3/Al23)が0.01以上27.4以下、好ましくは、0.09以上3.6以下、となるように含むことが好ましい。 Cement admixture of the present embodiment, the Al 2 O 3 and SO 3, the molar ratio of SO 3 for Al 2 O 3 (SO 3 / Al 2 O 3) is 0.01 or more 27.4 or less, preferably, It is preferable to include 0.09 or more and 3.6 or less.

混和材中のAl23に対するSO3のモル比が前記範囲内であることで、より高いひび割れ自己治癒効果が発揮でき、且つ、効率よくひび割れ時に水との反応が生じ、ひび割れ治癒に寄与する膨張性のエトリンガイト等が効率よく生成するため好ましい。 By molar ratio of SO 3 for Al 2 O 3 in admixture falls within the above range, higher crack self-healing effect can be exhibited, and efficiently react with water occurs at the time of cracking, contribute to cracking healing Inflatable ettringite and the like are preferable because they are efficiently produced.

特に、前記酸化カルシウムを含む前記刺激材が表面に付着された前記高炉スラグ粒子と、硫酸カルシウムを含む前記刺激材が表面に付着された前記高炉スラグ粒子とを含むセメント混和材である場合に、Al23に対するSO3のモル比(SO3/Al23)が前記範囲になるように、前記酸化カルシウムを含む前記刺激材が表面に付着された前記高炉スラグ粒子と、硫酸カルシウムを含む前記刺激材が表面に付着された前記高炉スラグ粒子とを混合することが好ましい。 In particular, in the case of a cement admixture containing the blast furnace slag particles to which the stimulant containing calcium oxide is attached to the surface, and the blast furnace slag particles to which the stimulant containing calcium sulfate is attached to the surface, as the molar ratio of sO 3 for Al 2 O 3 (sO 3 / Al 2 O 3) is within the above range, and the blast furnace slag particles the stimulus material including the calcium oxide is deposited on the surface, the calcium sulfate It is preferable to mix the blast furnace slag particles on which the stimulating material is attached.

混和材中のAl23に対するSO3のモル比が前記範囲内であることで、より高いひび割れ自己治癒効果が発揮でき、且つ、効率よくひび割れ時に水との反応が生じ、ひび割れ治癒に寄与する膨張性のエトリンガイト等が効率よく生成するため好ましい。 By molar ratio of SO 3 for Al 2 O 3 in admixture falls within the above range, higher crack self-healing effect can be exhibited, and efficiently react with water occurs at the time of cracking, contribute to cracking healing Inflatable ettringite and the like are preferable because they are efficiently produced.

尚、前記刺激材は、高炉スラグ粒子表面に単層で付着されていてもよく、あるいは、二層以上の複数の層をなすように付着されていてもよい。
二層以上の複数層になるように刺激材を付着させることにより、各層の刺激材の特性を生かして、より高いひび割れ自己治癒性能を得ることができる。
また、高炉スラグ粒子の表面に付着されているスラグ刺激材の厚みの調整を容易に行いうる。
The stimulating material may be attached to the surface of the blast furnace slag particles as a single layer, or may be attached so as to form a plurality of layers of two or more layers.
By attaching the stimulating material so as to form a plurality of layers of two or more layers, it is possible to obtain higher crack self-healing performance by utilizing the characteristics of the stimulating material of each layer.
Further, the thickness of the slag stimulating material attached to the surface of the blast furnace slag particles can be easily adjusted.

前記複数の層を成すように刺激材を高炉スラグ粒子に付着させたセメント混和材としては、例えば、前記水酸化カルシウムおよびアルミナセメントを含む刺激材を高炉スラグ粒子表面に付着させた後、硫酸カルシウムおよびポルトランドセメントを含む刺激材を、さらに付着させたものや、前記硫酸カルシウムおよびポルトランドセメントをからなる刺激材を高炉スラグ粒子表面に付着させた後、水酸化カルシウムおよびアルミナセメントからなる刺激材を、さらに付着させた高炉スラグ粒子等が挙げられる。
あるいは、同じ刺激材であって該刺激材中のセメントの混合比率を変化させた刺激材を、複数回にわけて付着させて複数層を形成したセメント混和材であってもよい。
As the cement admixture in which the stimulating material is adhered to the blast furnace slag particles so as to form the plurality of layers, for example, after the stimulating material containing the calcium hydroxide and the alumina cement is adhered to the surface of the blast furnace slag particles, calcium sulfate is used. And a stimulant comprising Portland cement, or a stimulant comprising calcium hydroxide and alumina cement after adhering the stimulant comprising calcium sulfate and Portland cement to the surface of the blast furnace slag particles, Furthermore, the blast furnace slag particle | grains etc. which were made to adhere are mentioned.
Alternatively, a cement admixture in which a plurality of stimuli, which are the same stimuli and in which the mixing ratio of cement in the stimulant is changed, is attached in multiple times to form a plurality of layers may be used.

『セメント組成物』
次に本実施形態のセメント混和材を含むセメント組成物について説明する。
本実施形態のセメント組成物は、モルタル組成物、コンクリート組成物などのセメント組成物である。
"Cement composition"
Next, the cement composition containing the cement admixture of this embodiment will be described.
The cement composition of the present embodiment is a cement composition such as a mortar composition or a concrete composition.

本実施形態のセメント組成物は、前述の本実施形態のセメント混和材と、セメントを含み、必要に応じて、細骨材、粗骨材等の骨材、水、その他各種添加剤等を含んでいてもよい。   The cement composition of the present embodiment includes the cement admixture of the present embodiment described above and cement, and includes aggregates such as fine aggregate and coarse aggregate, water, and various other additives as necessary. You may go out.

《セメント》
前記セメントとしては、前記刺激材の材料として例示した各種セメントを使用することができる。
本実施形態のセメント組成物に含まれるセメントの量は、例えば、セメント混和材100質量部に対して、セメント100〜300質量部の範囲であることが好ましい。
"cement"
As the cement, various cements exemplified as the material for the stimulating material can be used.
The amount of cement contained in the cement composition of the present embodiment is preferably in the range of 100 to 300 parts by mass of cement with respect to 100 parts by mass of the cement admixture, for example.

《骨材》
前記細骨材としては、陸砂(山砂)、海砂、川砂、砕砂、珪砂、高炉スラグ細骨材、フェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材、フェロクロム細骨材、人工軽量細骨材、再生細骨材、溶融スラグ細骨材等が挙げられる。
粗骨材としては、陸砂利(山砂利)、海砂利、川砂利、砕石、高炉スラグ粗骨材、人工軽量粗骨材、再生粗骨材、溶融スラグ粗骨材等が挙げられる。
尚、粗骨材および細骨材とは、JIS A 1102のふるい分け試験に則して区別することができる。
"aggregate"
As the fine aggregate, land sand (mountain sand), sea sand, river sand, crushed sand, quartz sand, blast furnace slag fine aggregate, ferronickel slag fine aggregate, copper slag fine aggregate, electric furnace oxidation slag fine aggregate, Examples include ferrochrome fine aggregate, artificial light-weight fine aggregate, recycled fine aggregate, and molten slag fine aggregate.
Examples of the coarse aggregate include land gravel (mountain gravel), sea gravel, river gravel, crushed stone, blast furnace slag coarse aggregate, artificial lightweight coarse aggregate, recycled coarse aggregate, molten slag coarse aggregate and the like.
Note that coarse aggregates and fine aggregates can be distinguished in accordance with the screening test of JIS A 1102.

本実施形態のセメント組成物に含まれる前記細骨材および粗骨材の量は、以下の範囲であることが好ましい。
モルタル用のセメント組成物の場合は、モルタル硬化体1m3あたり、細骨材の量は1000〜1700kg、好ましくは1200〜1500kgである。
コンクリート用のセメント組成物の場合は、コンクリート硬化体1m3あたり細骨材の量は700〜1000kg、好ましくは800〜900kgであり、粗骨材の量はコンクリート硬化体1m3あたり800〜1100kg、好ましくは、850〜950kgである。
The amount of the fine aggregate and coarse aggregate contained in the cement composition of the present embodiment is preferably in the following range.
In the case of a cement composition for mortar, the amount of fine aggregate is 1000 to 1700 kg, preferably 1200 to 1500 kg per 1 m 3 of mortar hardened body.
In the case of a cement composition for concrete, the amount of fine aggregate per 1 m 3 of hardened concrete is 700 to 1000 kg, preferably 800 to 900 kg, and the amount of coarse aggregate is 800 to 1100 kg per 1 m 3 of hardened concrete. Preferably, it is 850 to 950 kg.

《セメント混和材》
本実施形態のセメント組成物に含まれる前記セメント混和材の量は、例えば、モルタル用のセメント組成物の場合、モルタル硬化体1m3あたり300〜1600kg、好ましくは360〜1500kgである。
コンクリート用のセメント組成物の場合、前記セメント混和材の量は、コンクリート硬化体1m3あたり200〜1000kg、好ましくは400〜850kgである。
前記セメント混和材の含有量がこれらの範囲であると、セメント硬化体の硬化が良好に行えると同時に、セメント硬化体中に、未反応の高炉スラグ粒子および刺激材が十分に存在することで、硬化後のひび割れ発生時に高いひび割れ自己治癒性能を発揮できる。
《Cement admixture》
For example, in the case of a cement composition for mortar, the amount of the cement admixture contained in the cement composition of the present embodiment is 300 to 1600 kg, preferably 360 to 1500 kg, per 1 m 3 of the mortar hardened body.
In the case of a cement composition for concrete, the amount of the cement admixture is 200 to 1000 kg, preferably 400 to 850 kg, per 1 m 3 of the hardened concrete.
When the content of the cement admixture is within these ranges, the hardened cement body can be cured well, and the uncured blast furnace slag particles and the stimulant are sufficiently present in the hardened cement body. High crack self-healing performance when cracks occur after curing.

《水》
本実施形態のセメント組成物は、水を配合してもよい。
前記水の量は、例えば、前記セメント、セメント混和材および必要に応じて配合される骨材等の粉体材料を100質量部としたとき、5〜50質量部、好ましくは、10〜30質量部である。
前記水の量が前記範囲であると、硬化体とした場合に十分な強度が得られ、且つ、高いひび割れ自己治癒性能が得られる。
"water"
The cement composition of this embodiment may contain water.
The amount of the water is, for example, 5 to 50 parts by mass, preferably 10 to 30 parts by mass, with 100 parts by mass of the cement, cement admixture, and powder material such as aggregate blended as necessary. Part.
When the amount of water is in the above range, sufficient strength can be obtained in the case of a cured body, and high crack self-healing performance can be obtained.

本実施形態のセメント組成物から得られるセメント硬化体は、例えば、ひび割れが生じた場合でも、かかるひび割れを自己治癒させることが可能となる。   The hardened cement obtained from the cement composition of the present embodiment can self-heal such cracks even when cracks occur, for example.

本実施形態のセメント混和材またはセメント組成物は、例えば、コンクリート高架橋の上部工・床版底面および橋脚・橋台側面、トンネルの覆工コンクリート、農業用水路等のコンクリート底面および側面、オフィスビル又はマンション等のスラブ・壁、トンネル用セグメント、ボックスカルバート、L型擁壁等の擁壁製品、U字構、ヒューム管、電柱、コンクリートブロック、コンクリートパネル等のように、漏水が発生しやすく、且つひび割れの修復が困難であった構造物に好適に使用することができる。
これらの構造物にひび割れが発生した場合であって、ひび割れ箇所に、降雨、降雪、地下水の浸透、河川水、海水などの流入、散水、注水操作等により水が供給されると、硬化体中のセメント混和材が、水およびセメント中の成分と水和物生成反応を生じることで、ひび割れを効果的に自己治癒させることができる。
The cement admixture or cement composition of the present embodiment is, for example, a concrete viaduct superstructure, floor slab bottom and pier / abutment side, tunnel lining concrete, concrete bottom and side such as agricultural waterway, office building or apartment, etc. Slabs and walls, tunnel segments, box culverts, retaining wall products such as L-shaped retaining walls, U-shaped structures, fume pipes, utility poles, concrete blocks, concrete panels, etc. It can be suitably used for structures that have been difficult to repair.
When cracks occur in these structures and water is supplied to the cracked parts by rain, snowfall, infiltration of groundwater, inflow of river water, seawater, etc., sprinkling, water injection operation, etc. This cement admixture causes a hydrate formation reaction with water and components in the cement, thereby effectively self-healing cracks.

前記のような構造物にひび割れが発生した場合には、従来は、ひび割れに有機性または無機性の充填材料を注入する補修工事を行ったり、ひび割れが発生しても構造物に影響を与えないようにセメント硬化体に防水工事、止水工事を施すなどの対策がとられていたりした。しかし、かかる補修工事、防水工事、止水工事等は、コストがかかる上に、セメント硬化体の施工工事と同時に防水工事や止水工事を行う場合には、構造物の工期の長期化を招く。特に、モルタルあるいはコンクリート硬化体が、トンネル、鉄道高架橋、自動車高架橋等の構造物である場合には、構造物の供用開始後にこれらのひび割れに対する補修工事を施すことは、通行止や供用休止などが必要であり、非常に困難であった。
従って、本実施形態のセメント混和材、セメント組成物を、かかる構造物に用いた場合には、前記のような補修工事、防水工事、止水工事等を行わなくても、ひび割れ自己治癒材性能が得られるという利点がある。
In the case where cracks occur in the structure as described above, conventionally, repair work in which an organic or inorganic filling material is injected into the cracks is performed, or even if cracks occur, the structure is not affected. Thus, measures such as waterproofing and water stop work were taken on the hardened cement body. However, such repair work, waterproof work, water stop work, etc. are costly, and if waterproof work or water stop work is performed simultaneously with the hardened cement construction work, the construction period of the structure will be prolonged. . In particular, if the mortar or hardened concrete is a structure such as a tunnel, railway viaduct, or automobile viaduct, repair work for these cracks after the start of operation of the structure may result in traffic closure or suspension of service. It was necessary and very difficult.
Therefore, when the cement admixture and cement composition of this embodiment are used in such a structure, the crack self-healing material performance can be obtained without performing repair work, waterproof work, water stop work, etc. as described above. There is an advantage that can be obtained.

本実施形態のセメント混和材またはセメント組成物は、高いひび割れ自己治癒性能を発揮しうるため、従来自己治癒が困難であったひび割れ幅が0.3mm程度の比較的大きいひび割れでも、本実施形態のセメント混和材またはセメント組成物を用いることで、良好にひび割れを自己治癒することが可能となる。   Since the cement admixture or cement composition of the present embodiment can exhibit high crack self-healing performance, even a relatively large crack having a crack width of about 0.3 mm, which has been difficult to self-heal in the past, can be used. By using a cement admixture or a cement composition, it becomes possible to self-heal cracks well.

尚、本実施形態にかかるセメント混和材およびセメント組成物は以上のとおりであるが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The cement admixture and cement composition according to the present embodiment are as described above, but the embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. . The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

以下、実施例および比較例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

本実施例で使用した機器は以下のとおりである。
[使用機器]
・ステンレス製試験用ふるい(高炉スラグ粒子調整=分級用、JIS Z 8801−1適合品、校正証明付き、関西金網社製、直径300mm×高さ60mm:公称目開き=4.75mm、2.36mm、100μmの3種類を使用)
・磁力選別機(高炉スラグ粒子の鉄含有量測定および調整用、NJ−G−600×2、日本磁力選鉱社製、対極型、磁束密度2.7テスラ)
・横型ブラウン粉砕機(1025−HC、吉田製作所社製、ディスク径300mm、ディスク材質クロムカーバイド、水冷装置付き、回転数350〜400rpm、200V三相モータ出力3.7kW)
・ディスク型振動ミル(9306D−KD、Rigaku社製、試料粉砕用容器材質タングステンカーバイド、200V三相モータ出力2.2kW)
・波長分散型蛍光X線分析装置(ZSX PrimusII、Rigaku社製)
・コンクリート傾胴式ミキサ(NGM−4M22、トンボ工業社製、容量100リットル、200V三相モータ出力2.2kW)
・ハンドスプレー(ホームセンターコーナン社製、ポリカーボネート製、手動式、容量2リットル)
・モルタルミキサ(ホバートミキサN−50、ホバートジャパン社製、JIS R 5201「セメントの物理試験方法」の強さ試験適合品、100V単相モータ出力125W)
・コンクリートミキサ(SUPER DOUBLE MIXER SD−55、大平洋機工社製、二軸強制練りミキサ、容量55リットル、200V三相モータ出力3.7kW)
・モルタル用耐圧試験機(島津製作所社製、最大載荷能力300KN)
・コンクリート用耐圧試験機(島津製作所社製、最大載荷能力3000KN)
・デジタル顕微鏡(キーエンス社製、本体=VHX−1000、レンズ=VH−Z100Rワイドレンジレンズ(倍率100−1000倍))
The equipment used in this example is as follows.
[Used equipment]
-Stainless steel test sieve (for blast furnace slag particle adjustment = classification, JIS Z 8801-1 compliant product, with calibration certificate, manufactured by Kansai Wire Mesh Co., Ltd., diameter 300 mm x height 60 mm: nominal aperture = 4.75 mm, 2.36 mm 3 types of 100μm are used)
・ Magnetic sorter (for iron content measurement and adjustment of blast furnace slag particles, NJ-G-600 × 2, manufactured by Nippon Magnetic Sorting Co., Ltd., counter electrode type, magnetic flux density 2.7 Tesla)
Horizontal Brown Crusher (1025-HC, manufactured by Yoshida Seisakusho, disk diameter 300 mm, disk material chrome carbide, with water cooling device, rotation speed 350-400 rpm, 200 V three-phase motor output 3.7 kW)
-Disc type vibration mill (9306D-KD, manufactured by Rigaku Corporation, sample grinding container material tungsten carbide, 200V three-phase motor output 2.2 kW)
・ Wavelength dispersive X-ray fluorescence analyzer (ZSX Primus II, manufactured by Rigaku)
・ Concrete tilt-cylinder mixer (NGM-4M22, manufactured by Dragonfly Industries Co., Ltd., capacity 100 liters, 200V three-phase motor output 2.2 kW)
・ Hand spray (Home Center Konan, polycarbonate, manual, 2 liter capacity)
・ Mortar mixer (Hobart mixer N-50, manufactured by Hobart Japan Co., Ltd., JIS R 5201, strength test conforming to “Cement physical test method”, 100V single phase motor output 125W)
・ Concrete mixer (SUPER DOUBLE MIXER SD-55, manufactured by Taihei Koki Co., Ltd., biaxial forced kneading mixer, capacity 55 liters, 200V three-phase motor output 3.7 kW)
-Mortar pressure tester (manufactured by Shimadzu Corporation, maximum loading capacity 300KN)
・ Concrete pressure tester (manufactured by Shimadzu Corporation, maximum loading capacity 3000KN)
Digital microscope (manufactured by Keyence Corporation, body = VHX-1000, lens = VH-Z100R wide range lens (magnification 100-1000 times))

(高炉スラグ粒子)
本実施例では、高炉スラグ粒子として以下の6種類を調整して使用した。
A)高炉スラグA
シンコーサンド(神鋼スラグ製品社製、JIS A 5011−1のBFS2.5適合品、最大粒径5mm、絶乾密度=2.74g/cm3)を、前記ステンレス製試験用ふるい(公称目開き4.75mm)を使用して分級し、最大粒径5mm以下、絶乾密度=2.74g/cm3、鉄=0.51質量%に調整した高炉スラグAを120kg作製した。
尚、本実施例において、各高炉スラグ粒子の鉄の含有量は、以下の方法で測定した。
絶乾状態の高炉スラグ粒子20kgを、前記横型ブラウン粉砕機を用いて粗粉砕し、前記ステンレス製試験用ふるい(公称目開き2.36mm)を全通させた後、前記磁力選別機を用いて10分間(処理能力毎時120kg)かけて磁力選別処理を行い、鉄を主成分とする回収物を得た。該回収物は、質量を測定後、前記ディスク型振動ミルを用いて全量微粉砕し、前記波長分散型蛍光X線分析装置を用いてJIS R 5204「セメントの蛍光X線分析方法」に準拠して粉末ブリケット法で該回収物の鉄(FeO換算)の含有量を測定した。該回収物の質量および該回収物中の鉄(FeO換算)の含有量から高炉スラグ粒子中の鉄(FeO換算)の質量%を算出した。
B)高炉スラグB
高炉徐冷スラグ(神鋼スラグ製品社製、粒径25mm未満、絶乾密度=2.70g/cm3)を前記ステンレス製試験用ふるい(公称目開き4.75mm)を使用して分級し、最大粒径5mm以下、絶乾密度=2.69g/cm3、鉄=0.65質量%に調整した高炉スラグBを20kg作製した。
C)高炉スラグC
シンコーサンド(神鋼スラグ製品社製、JIS A 5011−1のBFS2.5適合品、最大粒径5mm、絶乾密度=2.74g/cm3)を、前記ステンレス製試験用ふるい(公称目開き4.75mm)を使用して分級し、さらに別途準備した高炉水砕スラグから磁力選別機を用いて回収しておいた鉄を含む回収物を添加して、最大粒径5mm以下、絶乾密度=2.74g/cm3、鉄=2.45質量%に調整した高炉スラグCを20kg作製した。
D)高炉スラグD
高炉徐冷スラグ(神鋼スラグ製品社製、粒径25mm未満、絶乾密度=2.70g/cm3)を前記ステンレス製試験用ふるい(公称目開き4.75mm)を使用して分級し、さらに別途準備した高炉徐冷スラグから磁力選別機を用いて回収しておいた鉄を含む回収物を添加して、最大粒径5mm以下、絶乾密度=2.69g/cm3、鉄=1.37質量%に調整した高炉スラグDを20kg作製した。
E)高炉スラグE
シンコーサンド(神鋼スラグ製品社製、JIS A 5011−1のBFS2.5適合品、最大粒径5mm、絶乾密度=2.74g/cm3)を、前記ステンレス製試験用ふるい(公称目開き4.75mm)を使用して分級し、さらに別途準備した高炉水砕スラグから磁力選別機を用いて回収しておいた鉄を含む回収物を添加して、最大粒径5mm以下、絶乾密度=2.74g/cm3、鉄=3.88質量%に調整した高炉スラグEを20kg作製した。
F)高炉スラグF
シンコーサンド(神鋼スラグ製品社製、JIS A 5011−1のBFS2.5適合品、最大粒径5mm、絶乾密度=2.74g/cm3)を、前記ステンレス製試験用ふるい(公称目開き4.75mm)を使用して分級し、さらに別途準備した高炉水砕スラグから磁力選別機を用いて回収しておいた鉄を含む回収物を添加して、最大粒径5mm以下、絶乾密度=2.75g/cm3、鉄=4.23質量%に調整した高炉スラグFを20kg作製した。
(珪砂)
混合珪砂(愛知県産、乾燥珪砂3号および4号を50質量%ずつ混合、最大粒径5mm以下、絶乾密度=2.64g/cm3、鉄=0.03質量%)を比較例用に20kg準備した。
(Blast furnace slag particles)
In this example, the following six types of blast furnace slag particles were prepared and used.
A) Blast furnace slag A
Shinko Sand (manufactured by Shinko Slag Products Co., Ltd., JIS A 501-1 BFS2.5 compliant product, maximum particle size 5 mm, absolute dry density = 2.74 g / cm 3 ) was used for the above stainless steel test sieve (nominal mesh 4 .75 mm), 120 kg of blast furnace slag A adjusted to a maximum particle size of 5 mm or less, an absolutely dry density = 2.74 g / cm 3 , and iron = 0.51 mass% was produced.
In this example, the iron content of each blast furnace slag particle was measured by the following method.
20 kg of absolutely dry blast furnace slag particles were coarsely pulverized using the horizontal brown pulverizer, passed through the stainless steel test sieve (nominal aperture 2.36 mm), and then the magnetic separator was used. A magnetic separation process was performed for 10 minutes (processing capacity of 120 kg / hour) to obtain a recovered material mainly composed of iron. After the mass is measured, the recovered material is pulverized in its entirety using the disk-type vibration mill, and conforms to JIS R 5204 “Cement X-ray fluorescence analysis method” using the wavelength dispersive X-ray fluorescence analyzer. Then, the iron (FeO equivalent) content of the recovered material was measured by a powder briquette method. The mass% of iron (FeO equivalent) in the blast furnace slag particles was calculated from the mass of the recovered substance and the content of iron (FeO equivalent) in the recovered substance.
B) Blast furnace slag B
Blast furnace slow-cooled slag (made by Shinko Slag Products Co., Ltd., particle size of less than 25 mm, absolutely dry density = 2.70 g / cm 3 ) is classified using the stainless steel test sieve (nominal aperture 4.75 mm). 20 kg of blast furnace slag B adjusted to a particle size of 5 mm or less, an absolutely dry density = 2.69 g / cm 3 , and iron = 0.65 mass% was produced.
C) Blast furnace slag C
Shinko Sand (manufactured by Shinko Slag Products Co., Ltd., JIS A 501-1 BFS2.5 compliant product, maximum particle size 5 mm, absolute dry density = 2.74 g / cm 3 ) was used for the above stainless steel test sieve (nominal mesh 4 .75 mm), and a recovered material containing iron recovered using a magnetic separator from a separately prepared blast furnace granulated slag is added to obtain a maximum particle size of 5 mm or less, an absolutely dry density = 20 kg of blast furnace slag C adjusted to 2.74 g / cm 3 and iron = 2.45% by mass was produced.
D) Blast furnace slag D
Blast furnace slow-cooled slag (made by Shinko Slag Products Co., Ltd., particle size of less than 25 mm, absolute dryness = 2.70 g / cm 3 ) is classified using the stainless steel test sieve (nominal opening 4.75 mm), A recovered material containing iron recovered from a separately prepared blast furnace slow-cooled slag using a magnetic separator is added, and the maximum particle size is 5 mm or less, the absolute dry density = 2.69 g / cm 3 , and iron = 1. 20 kg of blast furnace slag D adjusted to 37% by mass was produced.
E) Blast furnace slag E
Shinko Sand (manufactured by Shinko Slag Products Co., Ltd., JIS A 501-1 BFS2.5 compliant product, maximum particle size 5 mm, absolute dry density = 2.74 g / cm 3 ) was used for the above stainless steel test sieve (nominal mesh 4 .75 mm), and a recovered material containing iron recovered using a magnetic separator from a separately prepared blast furnace granulated slag is added to obtain a maximum particle size of 5 mm or less, an absolutely dry density = 20 kg of blast furnace slag E adjusted to 2.74 g / cm 3 and iron = 3.88% by mass was produced.
F) Blast furnace slag F
Shinko Sand (manufactured by Shinko Slag Products Co., Ltd., JIS A 501-1 BFS2.5 compliant product, maximum particle size 5 mm, absolute dry density = 2.74 g / cm 3 ) was used for the above stainless steel test sieve (nominal mesh 4 .75 mm), and a recovered material containing iron recovered using a magnetic separator from a separately prepared blast furnace granulated slag is added to obtain a maximum particle size of 5 mm or less, an absolutely dry density = 20 kg of blast furnace slag F adjusted to 2.75 g / cm 3 and iron = 4.23 mass% was produced.
(Silica sand)
Mixed silica sand (produced in Aichi Prefecture, dry silica sand No. 3 and No. 4 mixed by 50% by mass, maximum particle size of 5 mm or less, absolute dry density = 2.64 g / cm 3 , iron = 0.03 mass%) for comparative examples 20 kg was prepared.

(刺激材)
刺激材を、表1に示す配合で作製した。
尚、表1において使用した材料は以下のとおりである。
(1)刺激成分
a)水酸化カルシウム(JIS特号消石灰、吉澤石灰工業社製、JIS R 9001適合品、CaO含有量=74.0質量%、Al23含有量=0.45質量%、SO3含有量=0.1質量%未満、密度=2.34g/cm3、ブレーン比表面積=5000cm2/g、最大粒径=45μm以下)
b)酸化カルシウム(超硬焼生石灰、吉澤石灰工業社製、CaO含有量=95.2質量%、Al23含有量=0.78質量%、SO3含有量=0.1質量%未満、密度=3.32g/cm3、ブレーン比表面積=4500cm2/g、最大粒径=45μm以下)
c)硫酸カルシウム(天然産無水石膏の微粉砕品、住友大阪セメント社製、密度=2.97g/cm3、CaO含有量=41.1質量%、Al23含有量=0.1質量%未満、SO3含有量=56.7質量%、ブレーン比表面積=6800cm2/g、最大粒径=45μm以下)
d)硫酸アルミニウム(試薬無水硫酸アルミニウムの粉砕品、関東化学社製、密度=2.71g/cm3、Al23含有量=28.7質量%、SO3含有量=66.7質量%、最大粒径=0.1mm以下)
e)硫酸リチウム(試薬硫酸リチウム一水和物、関東化学社製、密度=2.21g/cm3、Al23含有量=0.1質量%未満、SO3含有量=71.8質量%、最大粒径=0.1mm以下)
f)製鋼スラグ(生石灰(遊離酸化カルシウム)を含有する転炉徐冷スラグの粉砕品、神鋼スラグ製品社製、絶乾密度=2.74g/cm3、CaO含有量=51.8質量%、f−CaO(遊離酸化カルシウム)含有量=7.7質量%、Al23含有量=3.2質量%、SO3含有量=1.0質量%、最大粒径=0.1mm以下)
g)膨張材:エトリンガイト系膨張材 サクス(住友大阪セメント社製、JIS A 6202適合品、密度=2.98g/cm3、CaO含有量=52.2質量%、Al23含有量=13.9質量%、SO3含有量=30.2質量%、ブレーン比表面積=3200cm2/g、最大粒径=45μm以下)
(2)セメント
イ)低熱ポルトランドセメント(住友大阪セメント社製、JIS R 5210適合品、密度=3.24g/cm3、C2S含有量=56質量%、Al23含有量=2.7質量%、SO3含有量=2.0質量%、ブレーン比表面積=3400cm2/g、最大粒径=45μm以下)
ロ)アルミナセメント(アサヒアルミナセメント1号、旭硝子セラミックス社製、旧JIS R 2511適合品、密度=2.99g/cm3、Al23含有量=55.0質量%、CaO含有量=35.3質量%、SO3含有量=0.4質量%、ブレーン比表面積=4500cm2/g、最大粒径=45μm以下)
ハ)早強ポルトランドセメント(住友大阪セメント社製、JIS R 5210適合品、密度=3.13g/cm3、C3S含有量=65質量%、Al23含有量=5.0質量%、SO3含有量=2.8質量%、ブレーン比表面積=4400cm2/g、最大粒径=45μm以下)
(3)水:上水道水(千葉県船橋市産)
(Stimulant)
Stimulation materials were prepared with the formulations shown in Table 1.
The materials used in Table 1 are as follows.
(1) Stimulation component a) Calcium hydroxide (JIS special slaked lime, manufactured by Yoshizawa Lime Industry Co., Ltd., JIS R 9001 compliant product, CaO content = 74.0 mass%, Al 2 O 3 content = 0.45 mass% SO 3 content = less than 0.1% by mass, density = 2.34 g / cm 3 , Blaine specific surface area = 5000 cm 2 / g, maximum particle size = 45 μm or less)
b) calcium oxide (carbide sintered lime, Yoshizawasekkaikogyo Co., CaO content = 95.2 wt%, Al 2 O 3 content = 0.78 wt%, SO 3 content = less than 0.1 wt% Density = 3.32 g / cm 3 , specific surface area of brane = 4500 cm 2 / g, maximum particle size = 45 μm or less)
c) Calcium sulfate (finely pulverized product of natural anhydrous gypsum, manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd., density = 2.97 g / cm 3 , CaO content = 41.1 mass%, Al 2 O 3 content = 0.1 mass) %, SO 3 content = 56.7% by mass, Blaine specific surface area = 6800 cm 2 / g, maximum particle size = 45 μm or less)
d) Aluminum sulfate (crushed product of reagent anhydrous aluminum sulfate, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., density = 2.71 g / cm 3 , Al 2 O 3 content = 28.7 mass%, SO 3 content = 66.7 mass% Maximum particle size = 0.1 mm or less)
e) Lithium sulfate (reagent lithium sulfate monohydrate, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., density = 2.21 g / cm 3 , Al 2 O 3 content = less than 0.1 mass%, SO 3 content = 71.8 mass %, Maximum particle size = 0.1 mm or less)
f) Steelmaking slag (pulverized product of converter slow-cooled slag containing quicklime (free calcium oxide), manufactured by Shinko Slag Products Co., Ltd., absolutely dry density = 2.74 g / cm 3 , CaO content = 51.8% by mass, f-CaO (free calcium oxide) content = 7.7 mass%, Al 2 O 3 content = 3.2 mass%, SO 3 content = 1.0 mass%, maximum particle size = 0.1 mm or less)
g) Expanding material: Ettlingite-based expanding material Saks (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd., JIS A 6202 compliant product, density = 2.98 g / cm 3 , CaO content = 52.2 mass%, Al 2 O 3 content = 13 9.9% by mass, SO 3 content = 30.2% by mass, Blaine specific surface area = 3200 cm 2 / g, maximum particle size = 45 μm or less)
(2) Cementy) Low heat Portland cement (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd., JIS R 5210 compliant product, density = 3.24 g / cm 3 , C 2 S content = 56 mass%, Al 2 O 3 content = 2.7) (Mass%, SO 3 content = 2.0 mass%, Blaine specific surface area = 3400 cm 2 / g, maximum particle size = 45 μm or less)
B) Alumina cement (Asahi Alumina Cement No. 1, manufactured by Asahi Glass Ceramics Co., Ltd., conforming to the former JIS R 2511, density = 2.99 g / cm 3 , Al 2 O 3 content = 55.0 mass%, CaO content = 35 3 mass%, SO 3 content = 0.4 mass%, Blaine specific surface area = 4500 cm 2 / g, maximum particle size = 45 μm or less)
C) Hayashi Portland Cement (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd., JIS R 5210 compliant, density = 3.13 g / cm 3 , C 3 S content = 65 mass%, Al 2 O 3 content = 5.0 mass%) SO 3 content = 2.8% by mass, Blaine specific surface area = 4400 cm 2 / g, maximum particle size = 45 μm or less)
(3) Water: Tap water (produced in Funabashi City, Chiba Prefecture)

(セメント混和材A−1〜A−7)
表1に示す配合で作製した各刺激材、高炉スラグAをコンクリート用傾胴式ミキサに全量投入後(1バッチ10kg)、傾胴式ミキサのドラムの角度を水平から15度上げ、40rpmで10分間回転して、乾式状態で混合したセメント混和材:7種類(A−1〜A−7)を作製した。
(Cement admixtures A-1 to A-7)
After adding all the stimulants and blast furnace slag A prepared in the composition shown in Table 1 to the concrete tilting drum mixer (10 kg per batch), the drum angle of the tilting drum mixer is increased by 15 degrees from the horizontal, and 10 rpm at 40 rpm. Cement admixtures that were rotated for a minute and mixed in a dry state: 7 types (A-1 to A-7) were produced.

(セメント混和材B−1〜B−12、C−1、D−1)
前記高炉スラグ粒子A〜Fをコンクリート用傾胴式ミキサに全量投入後(1バッチ10kg)、傾胴式ミキサのドラムの角度を水平から15度上げ、40rpmで10分間回転させながら、表1に示す各刺激材と水(ハンドスプレーで噴霧)とを交互に少しずつ加えて、高炉スラグ粒子の表面に刺激材を1層付着させたセメント混和材:14種類(B−1〜B−12、C−1、D−1)を作製した。尚、これらは、刺激材付着後、個別に容量50リットルのポリエチレン製袋に入れて密封し、20℃恒温室内で7日間養生を行った。
(Cement admixtures B-1 to B-12, C-1, D-1)
After all the blast furnace slag particles A to F are put into a concrete tilting drum mixer (10 kg per batch), the angle of the drum of the tilting drum mixer is increased by 15 degrees from the horizontal, and rotated at 40 rpm for 10 minutes. Cement admixtures in which each of the stimulants shown and water (sprayed by hand spray) are alternately added little by little, and one layer of the stimulant is adhered to the surface of the blast furnace slag particles: 14 types (B-1 to B-12, C-1, D-1) were produced. In addition, after adhering the stimulant, these were individually put in a polyethylene bag with a capacity of 50 liters, sealed, and cured in a 20 ° C. constant temperature room for 7 days.

(セメント混和材E−1、E−2)
比較のため、高炉スラグ粒子に代えて、前記珪砂と、表1に示す刺激材とを、用いて、前記セメント混和材A−1〜A−7と同様に乾式状態で混合したセメント混和材E−1を作製した。
さらに、前記珪砂と、表1に示す刺激材とを用いて、前記セメント混和材B−1〜B−12、C−1、D−1と同様に刺激材を珪砂に付着させたセメント混和材E−2を作製した。
(Cement admixture E-1, E-2)
For comparison, instead of blast furnace slag particles, the cement admixture E was mixed in the dry state in the same manner as the cement admixtures A-1 to A-7, using the silica sand and the stimulant shown in Table 1. -1 was produced.
Furthermore, using the silica sand and the stimulating material shown in Table 1, a cement admixture in which the stimulating material is adhered to the silica sand in the same manner as the cement admixtures B-1 to B-12, C-1, and D-1. E-2 was produced.

(層厚みの測定)
前記養生を行ったセメント混和材B−1〜B−12、C−1、D−1およびE−2を公称目開き100μm(=0.1mm)のふるいを通して、ふるいの上に留まる粒子から20個の高炉スラグ粒子を任意に抽出して精密ピンセットおよびカッターナイフを用いて、高炉スラグ粒子に付着されたひび割れ自己治癒材をはがし、はがされたひび割れ自己治癒材の厚みを、デジタルマイクロスコープを用いて、切断面の画像から高炉スラグ粒子に付着されたひび割れ自己治癒材の層の厚さ(膜厚)を任意の箇所を2箇所ずつ計測し、計40箇所の平均値を求めた。
各厚みの平均値を表1に示す。
(Measurement of layer thickness)
The cement admixtures B-1 to B-12, C-1, D-1, and E-2 subjected to the curing are passed through a sieve having a nominal mesh size of 100 μm (= 0.1 mm) and 20 particles from the particles remaining on the sieve. Each piece of blast furnace slag particles is arbitrarily extracted, and using precision tweezers and a cutter knife, the cracked self-healing material attached to the blast furnace slag particles is peeled off, and the thickness of the cracked self-healing material is removed using a digital microscope. Using the image of the cut surface, the thickness (film thickness) of the cracked self-healing material adhering to the blast furnace slag particles was measured at two arbitrary locations, and the average value of a total of 40 locations was determined.
The average value of each thickness is shown in Table 1.

Figure 2014065626
Figure 2014065626

表2および表3に示すようなセメント組成物を用いて実施例1〜56および比較例1乃至10のコンクリートおよびモルタル硬化体を作製し、各種試験を行った。
尚、実施例25〜27および実施例53〜55は、セメント混和材として各表に示す2種類のセメント混和材を混合したものを用いた。
また、セメント混和材の配合量は、細骨材に対して内割置換になるように配合した。
尚、各セメント混和材の密度は、細骨材と同一とみなして配合修正は行わなかった。また、高性能AE減水剤は、水の一部とみなした。
コンクリートおよびモルタル硬化体用のセメント組成物の材料を以下に示す。
Using the cement compositions as shown in Table 2 and Table 3, concrete and mortar hardened bodies of Examples 1 to 56 and Comparative Examples 1 to 10 were produced and subjected to various tests.
In Examples 25 to 27 and Examples 53 to 55, a mixture of two types of cement admixtures shown in each table was used as a cement admixture.
Moreover, the compounding quantity of the cement admixture was mix | blended so that it might be an internal replacement with respect to a fine aggregate.
In addition, the density of each cement admixture was considered to be the same as that of the fine aggregate, and the formulation was not corrected. The high performance AE water reducing agent was considered part of the water.
The material of the cement composition for concrete and mortar hardened body is shown below.

・セメント(モルタルおよびコンクリート共通):普通ポルドランドセメント(住友大阪セメント社製、JIS R 5210適合品、密度=3.15g/cm3、C3S含有量=56質量%、C2S含有量=17質量%、Al23含有量=5.2質量%、SO3含有量=1.9質量%、ブレーン比表面積=3400cm2/g、最大粒径=45μm以下)
・細骨材(モルタルおよびコンクリート共通):千葉県富津産陸砂(表乾密度=2.58g/cm3、吸水率=2.1%、FM=2.65)
・コンクリート用粗骨材:茨城県桜川市産硬質砂岩砕石2005(表乾密度=2.65g/cm3、吸水率=0.6%、FM=6.67)
・水(モルタルおよびコンクリート共通):上水道水
・高性能AE減水剤(モルタルおよびコンクリート共通):レオビルドSP8SVX2(BASFジャパン社製、ポリカルボン酸系、JIS A 6204の高性能減水剤標準型I種適合品)
Cement (common to mortar and concrete): Ordinary poldoland cement (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd., JIS R 5210 compliant, density = 3.15 g / cm 3 , C 3 S content = 56 mass%, C 2 S content = 17% by mass, Al 2 O 3 content = 5.2% by mass, SO 3 content = 1.9% by mass, Blaine specific surface area = 3400 cm 2 / g, maximum particle size = 45 μm or less)
・ Fine aggregate (common to mortar and concrete): Land sand from Futtsu, Chiba (surface dry density = 2.58 g / cm 3 , water absorption = 2.1%, FM = 2.65)
・ Coarse aggregate for concrete: Hard sandstone crushed stone from Sakuragawa City, Ibaraki Prefecture 2005 (surface dry density = 2.65 g / cm 3 , water absorption rate = 0.6%, FM = 6.67)
・ Water (common to mortar and concrete): tap water ・ High performance AE water reducing agent (common to mortar and concrete): Leo Build SP8SVX2 (BASF Japan, polycarboxylic acid, JIS A 6204 high performance water reducing agent standard type I conformity Product)

(モルタルの練混ぜ・フロー試験)
実施例1乃至28、比較例1乃至5のセメント組成物についてモルタルフローを測定した。モルタルの練混ぜ方法は、JIS R 5201「ポルトランドセメントの物理試験方法」のモルタル試験方法に則して行った。
練り上った各モルタルについて、直ちにJIS R 5201に則して15打モルタルフローを測定した結果を表2に示す。
(Mortar mixing and flow test)
The mortar flow was measured for the cement compositions of Examples 1 to 28 and Comparative Examples 1 to 5. The mortar kneading method was performed in accordance with the mortar test method of JIS R 5201 “Physical test method of Portland cement”.
Table 2 shows the results of immediately measuring the 15-stroke mortar flow in accordance with JIS R 5201 for each mortar that was kneaded.

(モルタルの圧縮強度試験)
実施例1乃至28、比較例1乃至5のセメント組成物について圧縮強度を測定した。前記フローを測定した各モルタルをモルタルミキサの練り鉢に戻して、30秒間再度練り混ぜた後、直径5cm×高さ10cmの鋼製簡易型枠に打ち込み、モルタル円柱供試体を4本ずつ作製した。作製した円柱供試体は、鋼製簡易型枠の頭部(開口部)をポリエチレン製ビニールキャップおよび輪ゴムを使用して封かん状態とし、20℃恒温室内で91日間封かん養生した。91日間養生後、供試体4本全てを脱型し、その3本を使用して、耐圧試験機を用いて、JIS A 1108「コンクリートの圧縮強度試験方法」に則して材齢91日の圧縮強度を測定した。
結果を表2に示す。
(Mortar compressive strength test)
The compressive strength was measured for the cement compositions of Examples 1 to 28 and Comparative Examples 1 to 5. Each mortar whose flow was measured was returned to the kneading bowl of the mortar mixer, kneaded again for 30 seconds, and then poured into a simple steel form having a diameter of 5 cm × height of 10 cm to prepare four mortar cylindrical specimens. . The prepared cylindrical specimen was sealed in a 20 ° C. thermostatic chamber for 91 days in a sealed state using a polyethylene vinyl cap and a rubber band at the head (opening) of a simple steel mold. After curing for 91 days, all four specimens were removed from the mold, and three of them were used, using a pressure resistance tester, in accordance with JIS A 1108 “Concrete Compressive Strength Test Method”, with an age of 91 days The compressive strength was measured.
The results are shown in Table 2.

(モルタルの止水性(通水試験))
実施例1乃至28、比較例1乃至5のセメント組成物について止水性(通水性)試験を行なった。前記供試体のうち圧縮強度試験に用いなかった一本を、JIS A 1113「コンクリートの割裂引張強度試験方法」に準拠して、円柱供試体を割裂し、2つに破断させた。
割裂(破断)させた円柱供試体は、長さ100mm×幅5mm×厚さ0.3mmのパラフィン製フィルム2枚を円柱の側面両端部に挟みながら2つの破断面を正確に合わせた後、内径45〜55mm可変式×幅9mm×厚さ0.8mmの鋼製バンドを2本用いて円柱供試体の外部(側面部分)を2箇所拘束し、デジタルマイクロスコープを用いて円柱供試体に導入したひび割れ部のひび割れ幅を観察(供試体上下面をそれぞれ2箇所ずつ計測)しながら、鋼製バンドの張力を調節することによって、円柱供試体上下面の表面部分のひび割れ幅が約0.2〜0.3mmとなるように調整した。この後、円柱供試体上面(供試体作製時の型枠上部側)に通水試験用の内径51mm×高さ100mmの塩化ビニル製パイプを接続し、円柱供試体とパイプの接続部および円柱供試体側面のひび割れ部分に市販のシーリング材(シリコーンゴム)を塗布してシーリングを行った。
かかる供試体を20℃恒温室内に敷設した鋼製グレーチング上に鉛直に静置し、割裂によりひび割れを導入した材齢91日から、モルタル円柱供試体の上部に接続した塩化ビニル製パイプに上水道水を注水し、常時8cmの水頭を与えてモルタル円柱供試体のひび割れからの漏水量を7日間測定して止水性の評価を、以下の5段階の指標で評価した。
(Water resistance of mortar (water flow test))
The cement compositions of Examples 1 to 28 and Comparative Examples 1 to 5 were subjected to a water-stopping (water permeability) test. One of the specimens that was not used in the compressive strength test was split according to JIS A 1113 “Concrete Split Tensile Strength Test Method” and broken into two.
After splitting (breaking) a cylindrical specimen, two pieces of paraffin film having a length of 100 mm, a width of 5 mm, and a thickness of 0.3 mm were sandwiched between both end portions of the side of the cylinder and the two fracture surfaces were accurately aligned, Two steel bands of 45-55 mm variable type × width 9 mm × thickness 0.8 mm were used to constrain the outside (side surface part) of the cylindrical specimen and introduced into the cylindrical specimen using a digital microscope. By observing the crack width of the cracked part (measurement of the upper and lower surfaces of the specimen two at a time) and adjusting the tension of the steel band, the crack width of the upper and lower surfaces of the cylindrical specimen is about 0.2 to It adjusted so that it might become 0.3 mm. Thereafter, a pipe made of vinyl chloride having an inner diameter of 51 mm × height of 100 mm for water passage test is connected to the upper surface of the cylindrical specimen (on the upper side of the mold at the time of preparing the specimen), and the cylindrical specimen and the connecting portion of the pipe and the cylindrical specimen Sealing was performed by applying a commercially available sealing material (silicone rubber) to the cracked portion on the side of the specimen.
From the 91st day when the specimen was left standing vertically on a steel grating laid in a constant temperature room at 20 ° C and cracks were introduced by splitting, tap water was supplied to a pipe made of vinyl chloride connected to the upper part of the mortar cylindrical specimen. The water stoppage was measured for 7 days by giving a water head of 8 cm at all times and measuring the amount of water leakage from the crack of the mortar cylindrical specimen, and the following five levels of indicators were evaluated.

ひび割れの自己治癒による止水性の評価
・初期漏水量=通水開始直後の5分間あたりの漏水量
・評価A:通水試験開始7日目の5分間あたりの漏水量が初期漏水量の1%以下となる場 合
・評価B:通水試験開始7日目の5分間あたりの漏水量が初期漏水量の1%よりも大きく 、5%以下となる場合
・評価C:通水試験開始7日目の5分間あたりの漏水量が初期漏水量の5%よりも大きく 10%以下となる場合
・評価D:通水試験開始7日目の5分間あたりの漏水量を初期漏水量の10%よりも大き く25%以下となる場合
・評価E:通水試験開始7日目の5分間あたりの漏水量を初期漏水量の25%以下にする ことができない場合
Evaluation of water stoppage due to self-healing of cracks ・ Initial water leakage amount = Water leakage amount for 5 minutes immediately after the start of water flow ・ Evaluation A: Water leakage amount for 5 minutes on the 7th day of the water flow test is 1% of the initial water leakage amount Case B / Evaluation B: Leakage amount per 5 minutes on the 7th day from the start of the water flow test is greater than 1% of the initial water leak amount and 5% or less / Evaluation C: 7 days from the start of the water flow test When the water leakage amount per 5 minutes of the eyes is greater than 5% of the initial water leakage amount and 10% or less ・ Evaluation D: The water leakage amount per 5 minutes on the 7th day of the water flow test is 10% of the initial water leakage amount When the water leak rate is less than 25% ・ Evaluation E: The water leak rate for 5 minutes on the 7th day of the water flow test cannot be less than 25% of the initial leak rate

(供試体表面の発錆の評価)
前記圧縮強度試験で、20℃恒温室内で91日間封かん養生後、脱型した供試体の表面を目視で観察して、発錆が確認された場合を、あり、確認されなかった場合を、なしと評価した。
結果を表2に示す。
(Evaluation of rusting on specimen surface)
In the compressive strength test, after sealing and curing in a 20 ° C. constant temperature room for 91 days, the surface of the removed specimen was visually observed, and rusting was confirmed. It was evaluated.
The results are shown in Table 2.

(SO3/Al23 モル比)
実施例1乃至27、比較例1乃至6のセメント混和材中に含まれる全SO3および全Al23のモル比SO3/Al23を算出して表2に示した。
(SO 3 / Al 2 O 3 molar ratio)
The molar ratio SO 3 / Al 2 O 3 of all SO 3 and all Al 2 O 3 contained in the cement admixtures of Examples 1 to 27 and Comparative Examples 1 to 6 was calculated and shown in Table 2.

各試験結果を表2に示す。   Table 2 shows the test results.

Figure 2014065626
Figure 2014065626

上記表2より、各実施例は、セメント混和材をモルタルに添加した場合のフロー値はいずれも良好であり、且つ、91日圧縮強度もいずれも高かった。さらに、止水性の評価もB以上と良好であった。
比較例1は、セメント混和材を添加しないモルタルであるため、自己治癒による止水性の評価が低いことが明らかである。
また、比較例2および3は、セメント混和材として高炉スラグ粒子の代わりに混合珪砂を使用したものを用いたため、実施例に比して自己治癒による止水性の評価が低かった。
実施例28は、鉄の含有量が4.23質量%の高炉スラグ粒子を含むセメント混和材B−12を使用したため、鉄の含有量が多く、材齢91日で脱型した円柱供試体の表面に多数の点状の赤錆の発生が確認され美観上問題があった。
比較例4および5は、刺激成分d(硫酸アルミニウム)および刺激成分e(硫酸リチウム)をそれぞれセメント混和材として配合したため、モルタルが急速にこわばり、練り混ぜそのものが困難であり、供試体を作製できなかった。
From Table 2 above, in each Example, the flow values when the cement admixture was added to the mortar were all good, and the 91-day compressive strength was also high. Further, the evaluation of water-stopping was as good as B or higher.
Since Comparative Example 1 is a mortar to which no cement admixture is added, it is clear that the evaluation of water-stopping due to self-healing is low.
Moreover, since Comparative Example 2 and 3 used what mixed silica sand instead of blast furnace slag particle | grains was used as a cement admixture, evaluation of the water stop by self-healing was low compared with the Example.
In Example 28, since the cement admixture B-12 containing blast furnace slag particles having an iron content of 4.23% by mass was used, there was a large amount of iron, and the cylindrical specimen was demolded at a material age of 91 days. A large number of spot-like red rusts were observed on the surface, and there was a problem with aesthetics.
In Comparative Examples 4 and 5, the stimulating component d (aluminum sulfate) and the stimulating component e (lithium sulfate) were blended as cement admixtures, respectively, so that the mortar was stiff rapidly and kneading itself was difficult, and a specimen could be produced. There wasn't.

(コンクリートの練混ぜ・スランプ測定および空気量の測定)
実施例29乃至56、比較例6乃至10のセメント組成物についてスランプおよび空気量を測定した。
まず、表3に示すように、水セメント質量比:50%(単位水量=175kg/m3)、s/a(細骨材率;細骨材の絶対容積÷(細骨材の絶対容積+粗骨材の絶対容積))=48.1体積%となるように配合を決め、さらに、高性能AE減水剤をセメントに対して0.8〜2.0質量%加えて、目標スランプ=18±3cm、目標空気量=4.5±1.5%のコンクリートを、20℃恒温室で、JIS A 1138「試験室におけるコンクリートの作り方」に則して、1バッチあたり25リットル練り混ぜた。
練り上ったフレッシュコンクリートを用いて、JIS A 1101「コンクリートのスランプ試験方法」に則してスランプを、又、JIS A 1128「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法」に則して空気量を測定した。結果を表3に示す。
(Mixing concrete, measuring slump and measuring air volume)
The slump and air amount of the cement compositions of Examples 29 to 56 and Comparative Examples 6 to 10 were measured.
First, as shown in Table 3, water cement mass ratio: 50% (unit water amount = 175 kg / m 3 ), s / a (fine aggregate ratio; absolute volume of fine aggregate ÷ (absolute volume of fine aggregate + The absolute volume of the coarse aggregate)) = 48.1% by volume was determined, and a high-performance AE water reducing agent was added to the cement in an amount of 0.8 to 2.0% by mass. Concrete of ± 3 cm and target air amount = 4.5 ± 1.5% was mixed in a constant temperature room at 20 ° C. in accordance with JIS A 1138 “How to make concrete in a test room” at 25 liters per batch.
Using fresh concrete that has been kneaded, use slump in accordance with JIS A 1101 “Testing method of concrete slump”, and measure the amount of air in accordance with JIS A 1128 “Testing method of fresh concrete using air pressure”. Was measured. The results are shown in Table 3.

(コンクリートの圧縮強度試験)
実施例29乃至56、比較例6乃至10のフレッシュコンクリートを使用して、直径10cm×高さ20cmの鋼製簡易型枠に打ち込み、コンクリート円柱供試体を4本ずつ作製した。作製した円柱供試体は、鋼製簡易型枠の頭部(開口部)をポリエチレン製ビニールキャップおよび輪ゴムを使用して封かん状態とし、20℃恒温室内で28日間封かん養生した。28日間養生後、供試体4本全てを脱型し、そのうち3本を耐圧試験機を用いて、JIS A 1108「コンクリートの圧縮強度試験方法」に則して材齢28日の圧縮強度を測定した。結果を表3に示す。
(Concrete compressive strength test)
Using the fresh concretes of Examples 29 to 56 and Comparative Examples 6 to 10, they were driven into a simple steel form having a diameter of 10 cm and a height of 20 cm to prepare four concrete column specimens. The produced cylindrical specimen was sealed in a 20 ° C. constant temperature room for 28 days by sealing the head (opening) of the steel simple form using a polyethylene vinyl cap and a rubber band. After curing for 28 days, all four specimens were demolded, and three of them were measured for compressive strength at the age of 28 days in accordance with JIS A 1108 “Concrete compressive strength test method” using a pressure tester. did. The results are shown in Table 3.

(コンクリートの止水性(通水試験))
前記圧縮試験で使用しなかった1本の供試体について、実施例1乃至28、比較例1乃至5と同様に止水性(通水性)試験を行なった。
但し、前記割裂(破断)させた円柱供試体は、長さ200mm×幅5mm×厚さ0.3mmのパラフィン製フィルム2枚を円柱の側面両端部に挟みながら2つの破断面を正確に合わせて鋼製バンドで拘束して固定した。円柱供試体の外部(側面部分)拘束する鋼製バンドは内径95〜115mm可変式×幅12mm×厚さ0.8mmのものを2本用いた。円柱供試体上下面の表面部分のひび割れ幅が約0.2〜0.3mmとなるように調整した。また、円柱供試体上面(供試体作製時の型枠上部側)に接続するパイプは、内径106mm×高さ100mmの塩化ビニル製パイプを用いた。
さらに、割裂によりひび割れを導入した材齢28日から注水してコンクリート円柱供試体のひび割れからの漏水量を7日間測定して止水性の評価を、前記5段階の指標で評価した。結果を表3に示す。
(Waterproofing of concrete (water flow test))
One specimen not used in the compression test was subjected to a water-stopping (water permeability) test in the same manner as in Examples 1 to 28 and Comparative Examples 1 to 5.
However, the above-mentioned split (broken) cylindrical specimen is obtained by accurately aligning two fracture surfaces while sandwiching two paraffin films of length 200 mm × width 5 mm × thickness 0.3 mm between both ends of the cylinder. The steel band was restrained and fixed. Two steel bands having an inner diameter of 95 to 115 mm, a width of 12 mm, and a thickness of 0.8 mm were used as the steel bands for restraining the outside (side surface portion) of the cylindrical specimen. It adjusted so that the crack width of the surface part of a cylindrical specimen upper and lower surface might be set to about 0.2-0.3 mm. Further, a pipe made of vinyl chloride having an inner diameter of 106 mm and a height of 100 mm was used as the pipe connected to the upper surface of the cylindrical specimen (upper side of the mold when the specimen was manufactured).
Furthermore, water was injected from the age of 28 days when cracks were introduced by splitting, and the amount of water leakage from the cracks in the concrete cylindrical specimen was measured for 7 days, and the water-stopping evaluation was evaluated using the five-stage index. The results are shown in Table 3.

(SO3/Al23 モル比)
実施例29乃至56、比較例6乃至10のセメント混和材中に含まれる全SO3および全Al23のモル比SO3/Al23を算出して表3に示した。
(SO 3 / Al 2 O 3 molar ratio)
The molar ratio SO 3 / Al 2 O 3 of all SO 3 and all Al 2 O 3 contained in the cement admixtures of Examples 29 to 56 and Comparative Examples 6 to 10 was calculated and shown in Table 3.

Figure 2014065626
Figure 2014065626

上記表3より、各実施例は、セメント混和材をコンクリートに添加した場合のスランプ、および空気量共に良好であり、且つ28日圧縮強度もいずれも高かった。さらに、止水性の評価もB以上と良好であった。
比較例6は、セメント混和材を何ら添加しないコンクリートであるため、自己治癒による止水性の評価が低いことが明らかである。
また、比較例7および8は、高炉スラグ粒子の代わりに混合珪砂を使用したものを用いた、実施例に比して自己治癒による止水性の評価が低かった。
実施例56は、鉄の含有量が4.23質量%の高炉スラグ粒子を含むセメント混和材B−12を使用したため、鉄の含有量が多く、材齢91日で脱型した円柱供試体の表面に多数の点状の赤錆の発生が確認され美観上問題があった。
比較例9および10は、刺激成分d(硫酸アルミニウム)および刺激成分e(硫酸リチウム)をそれぞれセメント混和材として配合したため、モルタルが急速にこわばり、練り混ぜそのものが困難であり、供試体を作製できなかった。
From Table 3 above, in each example, both the slump and the air amount when the cement admixture was added to the concrete were good, and the 28-day compressive strength was also high. Further, the evaluation of water-stopping was as good as B or higher.
Since Comparative Example 6 is a concrete to which no cement admixture is added, it is clear that the evaluation of water stoppage due to self-healing is low.
In Comparative Examples 7 and 8, the water-stopping evaluation due to self-healing was lower than that in Examples using mixed silica sand instead of blast furnace slag particles.
In Example 56, since the cement admixture B-12 containing blast furnace slag particles having an iron content of 4.23 mass% was used, there was a large amount of iron, and the cylindrical specimen was demolded at the age of 91 days. A large number of spot-like red rusts were observed on the surface, and there was a problem with the appearance.
In Comparative Examples 9 and 10, the stimulating component d (aluminum sulfate) and the stimulating component e (lithium sulfate) were blended as cement admixtures, respectively. Therefore, the mortar was stiff rapidly and kneading itself was difficult, so that a specimen could be produced. There wasn't.

Claims (7)

鉄を0.5質量%以上含む高炉スラグ粒子と、
水酸化カルシウム、酸化カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸リチウムからなる群から選択される少なくとも1種を含む刺激材とを含むセメント混和材。
Blast furnace slag particles containing 0.5 mass% or more of iron,
A cement admixture comprising a stimulant containing at least one selected from the group consisting of calcium hydroxide, calcium oxide, calcium sulfate, aluminum sulfate, and lithium sulfate.
前記高炉スラグ粒子は前記鉄を4.0質量%以下含む請求項1に記載のセメント混和材。   The cement admixture according to claim 1, wherein the blast furnace slag particles contain 4.0 mass% or less of the iron. 前記刺激材が、前記高炉スラグ粒子の表面に付着されている請求項1または2に記載のセメント混和材。   The cement admixture according to claim 1 or 2, wherein the stimulating material is attached to a surface of the blast furnace slag particles. 前記刺激材は、セメントを含む請求項1乃至3のいずれか一項に記載のセメント混和材。   The cement admixture according to any one of claims 1 to 3, wherein the stimulating material includes cement. 水酸化カルシウムを含む前記刺激材が表面に付着された前記高炉スラグ粒子と、硫酸カルシウムを含む前記刺激材が表面に付着された前記高炉スラグ粒子とを含む請求項3または4に記載のセメント混和材。   The cement blend according to claim 3 or 4, comprising the blast furnace slag particles having the stimulant containing calcium hydroxide attached to the surface and the blast furnace slag particles having the stimulant containing calcium sulfate attached to the surface. Wood. 前記刺激材は、Al23およびSO3を、Al23に対するSO3のモル比が0.01以上27.3以下となるように含む請求項1乃至5のいずれか一項に記載のセメント混和材。 The stimulus material, wherein the Al 2 O 3 and SO 3, in any one of claims 1 to 5 molar ratio of SO 3 for Al 2 O 3 contains such a 0.01 or 27.3 or less Cement admixture. 請求項1乃至6のいずれか一項に記載のセメント混和材を含むセメント組成物。   A cement composition comprising the cement admixture according to any one of claims 1 to 6.
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