JP2014196220A - 石炭灰混合セメントおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】石炭灰中の未燃炭素に起因して発生するコンクリートの打ち継ぎ部の黒色層が形成され難い石炭灰混合セメントおよびその製造方法を提供する。【解決手段】セメント粉末を主体とし石炭灰粉末および石膏粉末を含有する石炭灰混合セメントにおいて、セメントクリンカーおよび石膏と共に石炭灰が混合粉砕されてなり、石炭灰由来の強熱減量が０.３５質量％以下であることを特徴とし、好ましくは、セメントが７０.０〜９７.５質量％、石炭灰が０.５〜２５.０質量％、残部が石膏である石炭灰混合セメントとその製造方法。【選択図】なし

Description

本発明は、石炭灰中の未燃炭素に起因して発生するコンクリートの打ち継ぎ部の黒色層が形成され難い石炭灰混合セメントおよびその製造方法に関する。
近年、世界的かつ全産業にわたって、地球温暖化の主因たる二酸化炭素（ＣＯ2ガス）を削減する試みが推進されている。セメント産業は電力や鉄鋼等と共に二酸化炭素の排出量が多い分野であり、日本におけるセメント産業の二酸化炭素排出量は全排出量の約４％に該当する。このため石炭灰をセメントの混和材として用いることによって石炭灰の有効利用を図っている。このように石炭灰の使用量を高めていくことは地球温暖化ガスの削減に大きな貢献を果たすことになる。
石炭灰には未燃炭素が含まれており、そのままセメント混和材として用いると、ＡＥ剤などの混和剤が未燃炭素分に吸着されてしまい、コンクリートの作業性が低下するなど、品質に影響を与えることが知られている。そこで、石炭灰の改質方法として、特許文献１のような燃焼方式、特許文献２のような粉砕分級方式および浮遊選鉱方式などが提案されているが、いずれも処理コスト（設備投資およびランニングコスト）や分級効率の低さが課題となっている。
特開平１１−１１９９９号公報 特開２００７−５４７７３号公報
石炭灰混合セメントを使用する場合、品質が安定したコンクリートを得るために、石炭灰と共にコンクリートに添加されるＡＥ剤の種類や量を調整する必要がある。さらに、コンクリートの品質への影響を抑制するために石炭灰の添加量を比較的抑えた場合でも、石炭灰に含まれる未燃炭素が多いと、コンクリート打設時にブリーディング水に未燃炭素による黒色浮遊物が含まれるようになり、コンクリート打ち継ぎ部に黒色の層が生じる問題があった。
本発明は、従来の上記問題を解決したものであり、石炭灰混合セメントを使用したコンクリートの打設において、打ち継ぎ部に黒色層が形成され難く、また品質が安定したコンクリートを得ることができる石炭灰混合セメントとの製造方法を提供する。
本発明において、石炭灰を混合したセメントについて、セメントクリンカーおよび石膏と共に石炭灰を一緒に混合粉砕し、未燃炭素に起因する黒色浮遊物の発生を極力排除すれば、コンクリートの打ち継ぎ部に黒色層が形成され難いことを見出した。この黒色浮遊物量は石炭灰由来の強熱減量を指標として把握できる。そこで、本発明は、石炭灰混合セメントについて、石炭灰に含まれる未燃炭素による強熱減量（石炭灰由来の強熱減量と云う）を一定量以下に制限することによって、コンクリート打ち継ぎ部に黒色層が形成され難い石炭灰混合セメントを達成した。
本発明によれば、以下の構成によって上記課題を解決した石炭灰混合セメントとその製造方法が提供される。
〔１〕セメント粉末を主体とし石炭灰粉末および石膏粉末を含有する石炭灰混合セメントにおいて、セメントクリンカーおよび石膏と共に石炭灰が混合粉砕されてなり、石炭灰由来の強熱減量が０.３５質量％以下であることを特徴とする石炭灰混合セメント。
〔２〕セメントが７０.０〜９７.５質量％、石炭灰が０.５〜２５.０質量％、残部が石膏からなる上記[１]に記載する石炭灰混合セメント。
〔３〕セメントクリンカーに、石炭灰由来の強熱減量が０.３５質量％以下になるように石炭灰を配合し、石膏の存在下、混合粉砕することを特徴とする石炭灰混合セメントの製造方法。
〔具体的な説明〕
本発明の石炭灰混合セメントは、セメント粉末を主体とし石炭灰粉末および石膏粉末を含有する石炭灰混合セメントにおいて、セメントクリンカーおよび石膏と共に石炭灰が混合粉砕されてなり、石炭灰由来の強熱減量が０.３５質量％以下であることを特徴とする石炭灰混合セメントである。
本発明の石炭灰混合セメントは、セメント、石膏、および石炭灰と共に必要に応じてその他の成分を含有することができる。
＜セメント＞
セメントとしては、早強ポルトランドセメント、普通ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等を使用することができる。これらのセメントクリンカーと石膏と共に石炭灰が一緒に混合粉砕される。セメントクリンカーの含有量は、石炭灰混合セメントにおいて、内割りで７０.０〜９７.５質量％が好ましい。
なお、セメントクリンカーの代わりに市販の普通ポルトランドセメントや混合セメントを用いても良く、これらのセメントには石膏が含有されているので、これらのセメントと共に石炭灰を一緒に混合粉砕すればよい。なお、これらのセメントと石炭灰とを混合粉砕せずに単純に混合したものは本発明の石炭灰混合セメントにならない。
＜石炭灰＞
石炭灰はフライアッシュの品質規格（JIS A 6201）に規定されるＩ種、II種等から選ば
れる１種以上を使用することができる。石炭灰は未燃炭素（強熱原料）が少ないものが好ましい。
石炭灰の配合量は、石炭灰混合セメントにおいて、内割りで０.５〜２５.０質量％が好ましい。石炭灰の量が２５.０質量％より多いと強度発現性が低下し、０.５質量％より少ないと石炭灰を添加する効果が乏しくなるので好ましくない。さらに、石炭灰の配合量は、石炭灰混合セメントにおいて、石炭灰由来の強熱減量（ig.loss）が内割りで０.３５質量％以下となる量に調整される。石炭灰由来の強熱減量が０.３５質量より大きいと、コンクリート打ち継ぎ部の黒色層の形成を十分に抑制でき難くなる。
＜石膏＞
石膏は二水石膏、半水石膏、無水石膏およびこれらの混合物を使用することができる。また、コンクリートの品質に影響を与えない範囲で、排煙脱硫石膏、フッ酸石膏、廃石膏ボード粉および天然石膏等を使用することができる。石膏の配合量は、石炭灰混合セメントにおいて、内割りで１.０〜５.０質量％（ＳＯ3換算）が好ましい。
＜その他＞
ポルトランドセメントの混合材として使用可能である石灰石微粉末、高炉スラグ微粉末等の混合材が必要に応じて使用できる。これらの混合材は別途粉砕して石炭灰混合セメントに添加・混合しても良いが、混合粉砕することも可能である。混合方法は特に限定されない。
＜製造方法＞
本発明の石炭灰混合セメントは、セメントクリンカーおよび石膏と共に石炭灰を混合粉砕して製造される。セメント粉体（石膏粉末含有）と石炭灰粉末を単純に混合したもの、あるいは、セメント粉体（石膏粉末含有）に石炭灰（未粉砕）を単純に混合したものは、何れも黒色浮遊物が少ない石炭灰混合セメントにならない。
本発明の石炭灰混合セメントは、コンクリートの打設において、打ち継ぎ部に黒色層が形成され難く、また品質が安定したコンクリートを得ることができる。
以下、本発明の実施例を示す。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。
表１に示す石炭灰を使用した。
表１および表２に示す未燃炭素量は、「コンクリート用フライアッシュの強熱減量の測定方法」（JIS A 6201）による測定値に基づいて換算した値である。
Figure 2014196220
〔実施例１〜１３、比較例３、４、７、８、１１〕
表２に示す配合で、粒径3.5ｍｍ以下に粗粉砕した普通ポルトランドセメントクリンカー（粒状）、石膏（SO3として2質量%）および石炭灰をテストミル（ボールミル）で混合粉砕して、ブレーン値3250±50cm2/gの混合粉末にした。
〔比較例１、５、９〕
表２に示す配合で、普通ポルトランドセメント粉体（石膏含有）と石炭灰粉末（オートミルにて30秒間粉砕した粉末）を容器回転揺動型の粉体混合機で３０分間混合（粉砕せずに混合）した。
〔比較例２、６、１０〕
表２に示す配合で、普通ポルトランドセメント粉体（石膏含有）と石炭灰（未粉砕）を容器回転揺動型の粉体混合機で３０分間混合（粉砕せずに混合）した。
〔黒色浮遊物の有無の判定〕
セメントの物理試験方法（JIS R 5201）に規定するモルタルの練り混ぜに従って、モルタルを調製し、６時間後に、３本の供試体の表面（１本：16cm×4cm）における黒色浮遊物（1mm×1mm以上）の有無を目視で観察し、５個以上認められた場合を×、２〜４個を△、１個以下を○とした。
Figure 2014196220
表２に示すように、実施例１〜１３の本発明の石炭灰混合セメントは、モルタル練り混ぜ６時間後に、型枠の上面における黒色浮遊物が目視でほとんど認められなかった。一方、セメントと石炭灰（未粉砕）を単純に混合した場合は、未燃炭素量が少ない場合でも黒色浮遊物が多量に認められた（比較例2、6、10）。なお、石炭灰を別途粉砕してセメントと混合した場合は、未燃炭素量が増すと黒色浮遊物が多量に認められた（比較例1、5、9）。また、未燃炭素量が０.３５質量％より多い場合には黒色浮遊物が多量に認められた（比較例3、4、7、8、11）。
以上の実施例から明らかなように、セメントクリンカー粉末を主体とし、石炭灰粉末、石膏粉末を含有し、セメントクリンカーおよび石膏とともに石炭灰を混合粉砕してなり、石炭灰由来の強熱減量が０.３５質量％以下である石炭灰混合セメントはコンクリート打設時のブリーディング水に黒色浮遊物がほとんど存在しない。従って、コンクリート打ち継ぎ部の黒色層が形成され難く、またコンクリートの品質も安定しているので、産業上有用である。

Claims (3)

  1. セメント粉末を主体とし石炭灰粉末および石膏粉末を含有する石炭灰混合セメントにおいて、セメントクリンカーおよび石膏と共に石炭灰が混合粉砕されてなり、石炭灰由来の強熱減量が０.３５質量％以下であることを特徴とする石炭灰混合セメント。
  2. セメントが７０.０〜９７.５質量％、石炭灰が０.５〜２５.０質量％、残部が石膏からなる上記[１]に記載する石炭灰混合セメント。
  3. セメントクリンカーに、石炭灰由来の強熱減量が０.３５質量％以下になるように石炭灰を配合し、石膏の存在下、混合粉砕することを特徴とする石炭灰混合セメントの製造方法。
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