JP2017218355A - セメント組成物およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]高炉スラグとダストとセメントクリンカーと石膏とを含むセメント組成物であって、
前記高炉スラグと前記ダストとの合計含有量が30〜60質量%であり、前記セメントクリンカーと前記石膏との合計含有量が40〜70質量%であり、
前記ダストがEPダストを含み、
前記EPダストの塩素含有量が0〜0.1質量%、有機炭素含有量が0〜0.0025質量%であり、
前記EPダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して0.5〜13質量部であることを特徴とする、セメント組成物。
[2]前記ダストが塩素バイパスダストを更に含み、
前記塩素バイパスダスト中の塩素含有量が3〜40質量%であり、
前記塩素バイパスダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して0.5〜7質量部であることを特徴とする、[1]記載のセメント組成物。
[3]前記塩素バイパスダストのSiO2含有量が7〜12質量%、Al2O3含有量が1.5〜6質量%、Fe2O3含有量が0.5〜4質量%、CaO含有量が45〜55質量%、MgO含有量が0.2〜1.2質量%、Na2O含有量が0.5〜2質量%、K2O含有量が7〜13質量%、TiO2含有量が0.1〜0.5質量%、MnO含有量が0.02〜0.5質量%であることを特徴とする、[2]記載のセメント組成物。
[4]前記ダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して14質量部以下であり、前記EPダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して4.5〜13質量部であることを特徴とする、[1]〜[3]のいずれか1項記載のセメント組成物。
[5]前記EPダストのSiO2含有量が6〜11質量%、Al2O3含有量が1.5〜5.5質量%、Fe2O3含有量が0.5〜3質量%、CaO含有量が41〜45.5質量%、MgO含有量が0.2〜1.2質量%、SO3含有量が0.3〜1.3質量%、Na2O含有量が0.05〜0.5質量%、K2O含有量が0.5〜1.5質量%、TiO2含有量が0.1〜0.6質量%、MnO含有量が0.01〜0.2質量%であり、前記EPダストのブレーン比表面積が7000〜30000cm2/gであることを特徴とする、[1]〜[4]のいずれか1項記載のセメント組成物。
前記EPダストを水洗して、塩素含有量を0〜0.1質量%に、有機炭素含有量を0〜0.0025質量%に調整する水洗工程と、
前記EPダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して0.5〜13質量部となり、前記セメント組成物中の前記高炉スラグと前記ダストの合計含有量が30〜60質量%となり、前記セメントクリンカーと前記石膏との合計含有量が40〜70質量%となるように、前記高炉スラグと前記ダストと前記セメントクリンカーと前記石膏とを混合する混合工程と
を含むことを特徴とする、セメント組成物の製造方法。
[7]前記ダストが塩素バイパスダストを更に含み、
前記混合工程において、前記塩素バイパスダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して0.5〜7質量部となるように、前記高炉スラグと前記ダストと前記セメントクリンカーと前記石膏とを混合することを特徴とする、[6]記載のセメント組成物の製造方法。
[8]前記塩素バイパスダストの塩素含有量が3〜40質量%、SiO2含有量が7〜12質量%、Al2O3含有量が1.5〜6質量%、Fe2O3含有量が0.5〜4質量%、CaO含有量が45〜55質量%、MgO含有量が0.2〜1.2質量%、Na2O含有量が0.5〜2質量%、K2O含有量が7〜13質量%、TiO2含有量が0.1〜0.5質量%、MnO含有量が0.02〜0.5質量%であることを特徴とする、[7]記載のセメント組成物の製造方法。
[9]前記混合工程において、前記ダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して14質量部以下、前記EPダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して4.5〜13質量部となるように、前記高炉スラグと前記ダストと前記セメントクリンカーと前記石膏とを混合することを特徴とする、[6]〜[8]のいずれか1項記載のセメント組成物の製造方法。
[10]前記EPダストのSiO2含有量が6〜11質量%、Al2O3含有量が1.5〜5.5質量%、Fe2O3含有量が0.5〜3質量%、CaO含有量が41〜45.5質量%、MgO含有量が0.2〜1.2質量%、SO3含有量が0.3〜1.3質量%、Na2O含有量が0.05〜0.5質量%、K2O含有量が0.5〜1.5質量%、TiO2含有量が0.1〜0.6質量%、MnO含有量が0.01〜0.2質量%であり、
前記EPダストのブレーン比表面積が7000〜30000cm2/gであることを特徴とする、[6]〜[9]のいずれか1項記載のセメント組成物の製造方法。
高炉スラグとダストを含み、前記ダストがEPダストを含み、
前記EPダストの塩素含有量が0〜0.1質量%、有機炭素含有量が0〜0.0025質量%であり、
前記EPダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して4.5〜13質量部であることを特徴とする、セメント又はコンクリート用の混合材。
[12]前記ダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して14質量部以下であることを特徴とする、[11]記載のセメント又はコンクリート用の混合材。
[13]前記ダストが塩素バイパスダストを更に含み、
前記塩素バイパスダストの塩素含有量が3〜40質量%であり、
前記塩素バイパスダストの含有量が高炉スラグ100質量部に対して0.5〜7質量部であることを特徴とする、[11]または[12]記載のセメント又はコンクリート用の混合材。
[14]前記塩素バイパスダストのSiO2含有量が7〜12質量%、Al2O3含有量が1.5〜6質量%、Fe2O3含有量が0.5〜4質量%、CaO含有量が45〜55質量%、MgO含有量が0.2〜1.2質量%、Na2O含有量が0.5〜2質量%、K2O含有量が7〜13質量%、TiO2含有量が0.1〜0.5質量%、MnO含有量が0.02〜0.5質量%であることを特徴とする、[13]記載のセメント又はコンクリート用の混合材。
[15]前記EPダストのSiO2含有量が6〜11質量%、Al2O3含有量が1.5〜5.5質量%、Fe2O3含有量が0.5〜3質量%、CaO含有量が41〜45.5質量%、MgO含有量が0.2〜1.2質量%、SO3含有量が0.3〜1.3質量%、Na2O含有量が0.05〜0.5質量%、K2O含有量が0.5〜1.5質量%、TiO2含有量が0.1〜0.6質量%、MnO含有量が0.01〜0.2質量%であり、
前記EPダストのブレーン比表面積が7000〜30000cm2/gであることを特徴とする、[11]〜[14]いずれか1項記載のセメント又はコンクリート用の混合材。
[16]前記高炉スラグのブレーン比表面積が3000〜5000cm2/gであることを特徴とする、[11]〜[15]のいずれか1項記載のセメント又はコンクリート用の混合材。
本発明に係るセメント組成物は、高炉スラグとダストとセメントクリンカーと石膏とを含むものであり、さらにJIS R5210に規定される少量混合成分などを含むことができる。
次に、本発明のセメント組成物の製造方法の一例について説明する。下記の製造方法によれば、本発明のセメント組成物を安価かつ効率的に製造することができる。
使用したEPダストの化学成分を表1に示す。EPダストに対し、質量で10倍の水を添加し、1時間攪拌した後に吸引ろ過を行うことで、水洗物(水洗したEPダスト)を得た。この水洗物を40℃で乾燥させ、試験に用いた。なお、EPダストの水洗前後の塩素含有量、有機炭素含有量およびブレーン比表面積は、表2に示すとおりである。
使用した高炉スラグの化学成分、ポルトランドセメントのボーグ鉱物組成、塩素バイパス(BP)ダストの化学成分をそれぞれ表3〜5に示す。なお、ポルトランドセメント中の石膏含有量は2.5質量%、セメントクリンカー含有量は95質量%である。まず、ブレーン比表面積3500cm2/gに粉砕された高炉スラグに対し、EPダストおよび塩素バイパスダストを表6に示す水準で添加、混合することで、混合材を得た。なお、ダストは高炉スラグに対して外割で添加し、EPダストは水洗前又は水洗後のものを使用した。得られた混合材の含有量が44.5質量%となるように、混合材とポルトランドセメントとを混合することで、セメント組成物を製造した。
製造したセメント組成物を用いて、JIS R 5201:1997「セメントの物理試験方法」に準拠して、モルタル供試体の作製および圧縮強さ(材齢7日、28日)の測定を行った。なお、モルタル圧縮強さに基づく判定として、「材齢7日のモルタル圧縮強さが40N/mm2以上である」、または「材齢28日のモルタル圧縮強さが60N/mm2を超える」のいずれか片方のみ満たす場合を○とし、いずれも満たす場合を◎、いずれも満たさない場合を×とした。
結果を表6に示す。非水洗のEPダストを添加した比較例2では、そのモルタル圧縮強さは材齢7日ではダスト無添加の比較例1よりも向上したものの、材齢28日では低下した。一方、水洗したEPダストを添加した場合(実施例1)、ダスト無添加の比較例1と比較して、材齢7日と材齢28日のいずれもモルタル圧縮強さが向上した。また、EPダストに更に塩素バイパスダストを添加した場合、非水洗EPダストとの組み合わせでは、材齢28日のモルタル圧縮強さは低下した(比較例3)。しかしながら、水洗EPダストと組み合わせることで、ダスト無添加の場合よりもモルタル圧縮強さは高くなった(実施例2〜8)。また、水洗したEPダストの添加量が高炉スラグ100質量部に対して4.5〜13質量部であり、且つ水洗したEPダストと塩素バイパスダストとの合計添加量が高炉スラグ100質量部に対して14質量部以下である場合、材齢7日と材齢28日のモルタル圧縮強さが特に向上した(実施例1、2、7、8)。
これらの結果から、EPダストを水洗して塩素含有量および有機炭素含有量を制御することで、EPダストの添加によるセメント組成物の長期強度発現性が高まることがわかった。また、今まで課題であった塩素バイパスダストの添加による長期強度の低下についても、水洗したEPダストを添加することで抑制でき、より多くの副産物を利用できることがわかった。
Claims (16)
- 高炉スラグとダストとセメントクリンカーと石膏とを含むセメント組成物であって、
前記高炉スラグと前記ダストとの合計含有量が30〜60質量%であり、前記セメントクリンカーと前記石膏との合計含有量が40〜70質量%であり、
前記ダストがEPダストを含み、
前記EPダストの塩素含有量が0〜0.1質量%、有機炭素含有量が0〜0.0025質量%であり、
前記EPダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して0.5〜13質量部であることを特徴とする、
セメント組成物。 - 前記ダストが塩素バイパスダストを更に含み、
前記塩素バイパスダスト中の塩素含有量が3〜40質量%であり、
前記塩素バイパスダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して0.5〜7質量部であることを特徴とする、
請求項1記載のセメント組成物。 - 前記塩素バイパスダストのSiO2含有量が7〜12質量%、Al2O3含有量が1.5〜6質量%、Fe2O3含有量が0.5〜4質量%、CaO含有量が45〜55質量%、MgO含有量が0.2〜1.2質量%、Na2O含有量が0.5〜2質量%、K2O含有量が7〜13質量%、TiO2含有量が0.1〜0.5質量%、MnO含有量が0.02〜0.5質量%であることを特徴とする、
請求項2記載のセメント組成物。 - 前記ダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して14質量部以下であり、
前記EPダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して4.5〜13質量部であることを特徴とする、
請求項1〜3のいずれか1項記載のセメント組成物。 - 前記EPダストのSiO2含有量が6〜11質量%、Al2O3含有量が1.5〜5.5質量%、Fe2O3含有量が0.5〜3質量%、CaO含有量が41〜45.5質量%、MgO含有量が0.2〜1.2質量%、SO3含有量が0.3〜1.3質量%、Na2O含有量が0.05〜0.5質量%、K2O含有量が0.5〜1.5質量%、TiO2含有量が0.1〜0.6質量%、MnO含有量が0.01〜0.2質量%であり、
前記EPダストのブレーン比表面積が7000〜30000cm2/gであることを特徴とする、
請求項1〜4のいずれか1項記載のセメント組成物。 - 高炉スラグとダストとセメントクリンカーと石膏とを含み、前記ダストがEPダストを含むセメント組成物の製造方法であって、
前記EPダストを水洗して、塩素含有量を0〜0.1質量%に、有機炭素含有量を0〜0.0025質量%に調整する水洗工程と、
前記EPダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して0.5〜13質量部となり、前記セメント組成物中の前記高炉スラグと前記ダストの合計含有量が30〜60質量%となり、前記セメントクリンカーと前記石膏との合計含有量が40〜70質量%となるように、前記高炉スラグと前記ダストと前記セメントクリンカーと前記石膏とを混合する混合工程と
を含むことを特徴とする、
セメント組成物の製造方法。 - 前記ダストが塩素バイパスダストを更に含み、
前記混合工程において、前記塩素バイパスダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して0.5〜7質量部となるように、前記高炉スラグと前記ダストと前記セメントクリンカーと前記石膏とを混合することを特徴とする、
請求項6記載のセメント組成物の製造方法。 - 前記塩素バイパスダストの塩素含有量が3〜40質量%、SiO2含有量が7〜12質量%、Al2O3含有量が1.5〜6質量%、Fe2O3含有量が0.5〜4質量%、CaO含有量が45〜55質量%、MgO含有量が0.2〜1.2質量%、Na2O含有量が0.5〜2質量%、K2O含有量が7〜13質量%、TiO2含有量が0.1〜0.5質量%、MnO含有量が0.02〜0.5質量%であることを特徴とする、
請求項7記載のセメント組成物の製造方法。 - 前記混合工程において、前記ダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して14質量部以下、前記EPダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して4.5〜13質量部となるように、前記高炉スラグと前記ダストと前記セメントクリンカーと前記石膏とを混合することを特徴とする、
請求項6〜8のいずれか1項記載のセメント組成物の製造方法。 - 前記EPダストのSiO2含有量が6〜11質量%、Al2O3含有量が1.5〜5.5質量%、Fe2O3含有量が0.5〜3質量%、CaO含有量が41〜45.5質量%、MgO含有量が0.2〜1.2質量%、SO3含有量が0.3〜1.3質量%、Na2O含有量が0.05〜0.5質量%、K2O含有量が0.5〜1.5質量%、TiO2含有量が0.1〜0.6質量%、MnO含有量が0.01〜0.2質量%であり、
前記EPダストのブレーン比表面積が7000〜30000cm2/gであることを特徴とする、
請求項6〜9のいずれか1項記載のセメント組成物の製造方法。 - セメント又はコンクリート用の混合材であって、
高炉スラグとダストを含み、前記ダストがEPダストを含み、
前記EPダストの塩素含有量が0〜0.1質量%、有機炭素含有量が0〜0.0025質量%であり、
前記EPダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して4.5〜13質量部であることを特徴とする、
セメント又はコンクリート用の混合材。 - 前記ダストの含有量が前記高炉スラグ100質量部に対して14質量部以下であることを特徴とする、
請求項11記載のセメント又はコンクリート用の混合材。 - 前記ダストが塩素バイパスダストを更に含み、
前記塩素バイパスダストの塩素含有量が3〜40質量%であり、
前記塩素バイパスダストの含有量が高炉スラグ100質量部に対して0.5〜7質量部であることを特徴とする、
請求項11または12記載のセメント又はコンクリート用の混合材。 - 前記塩素バイパスダストのSiO2含有量が7〜12質量%、Al2O3含有量が1.5〜6質量%、Fe2O3含有量が0.5〜4質量%、CaO含有量が45〜55質量%、MgO含有量が0.2〜1.2質量%、Na2O含有量が0.5〜2質量%、K2O含有量が7〜13質量%、TiO2含有量が0.1〜0.5質量%、MnO含有量が0.02〜0.5質量%であることを特徴とする、
請求項13記載のセメント又はコンクリート用の混合材。 - 前記EPダストのSiO2含有量が6〜11質量%、Al2O3含有量が1.5〜5.5質量%、Fe2O3含有量が0.5〜3質量%、CaO含有量が41〜45.5質量%、MgO含有量が0.2〜1.2質量%、SO3含有量が0.3〜1.3質量%、Na2O含有量が0.05〜0.5質量%、K2O含有量が0.5〜1.5質量%、TiO2含有量が0.1〜0.6質量%、MnO含有量が0.01〜0.2質量%であり、
前記EPダストのブレーン比表面積が7000〜30000cm2/gであることを特徴とする、
請求項11〜14のいずれか1項記載のセメント又はコンクリート用の混合材。 - 前記高炉スラグのブレーン比表面積が3000〜5000cm2/gであることを特徴とする、
請求項11〜15のいずれか1項記載のセメント又はコンクリート用の混合材。
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