JP2020505314A - 顔料含有セメント系製品の改良 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細粉砕炭酸カルシウムを無機顔料と一緒に使用して、コンクリートのような顔料入りセメント系製品を製造することに関する。微細炭酸カルシウムの使用は、混合物のワーカビティ、並びに得られる硬化セメント系製品の特性の改善をもたらす。
無機顔料、典型的には様々な酸化物が、着色モルタル及びコンクリートに長年使用されてきた。酸化物顔料は典型的には灰色又は白色のセメント系製品を着色するために、微細粉末として組み込まれる。所要の色強度を達成するのに必要な量は一般に、混合物中の微粉体(セメント+鉱物添加物)の総重量の2〜8%の間であり、コンクリート又は他のセメント系製品中の顔料の組み込み濃度は、主に所望の色、原料特性、及びレシピの含水量によって決まる。
<定義>
本明細書で使用される場合、「天然粉砕炭酸カルシウム」(NGCC)は、石灰石、大理石、ドロマイト、又は白亜などの天然源から得られ、粉砕、スクリーニング、及び/又は分別などの湿式及び/又は乾式処理を使用して、例えば、サイクロン又は分級機で処理された炭酸カルシウムを指す。一般に、粉砕天然炭酸カルシウムの粉砕は乾式又は湿式粉砕処理で実施することができ、例えば、粉砕が主に二次体との衝突から生じるような条件下で、任意の従来の粉砕装置、例えば、ボールミル、ロッドミル、振動ミル、ロールクラッシャー、遠心衝撃ミル、縦型ビーズミル、アトリションミル、ピンミル、ハンマーミル、粉砕機、シュレッダー、デクランパー(de−clumper)、ナイフカッター、又は当業者に知られている他のそのような装置のうちの1つ又は複数で実施することができる。粉砕天然炭酸カルシウムが湿式粉砕された炭酸カルシウムを含む場合、粉砕工程は、自己粉砕が起こるような条件下で、及び/又は水平ボールミル粉砕によって、及び/又は当業者に知られた他のそのような方法によって行われ得る。このようにして得られた湿式処理された粉砕天然炭酸カルシウムは、周知の方法、例えば、乾燥前の凝集、濾過又は強制蒸発によって洗浄及び脱水することができる。後続する乾燥工程(必要であれば)は、噴霧乾燥のような単一の工程で、又は2つ以上の工程で実施することができる。また、そのような鉱物材料は不純物を除去するために、選鉱工程(例えば、浮選、漂白又は磁気分離工程)を受けることも一般的である。
GCC及び微細GCCの粒径分布(X未満の直径を有する粒子の質量%)及び重量中央粒径(d50)は本文脈中、重量場での沈降挙動の分析によって決定される。測定は、Micromeritics Instrument CorporationのSedigraph(商標)5120粒径分析器を用いて行うことができ、この方法及び装置は当業者に知られており、フィラー及び顔料の粒径を決定するために一般に使用される。測定は0.1重量%Na4P2O7の水溶液中で行われる。サンプルは高速撹拌機を用いて分散され、超音波処理される。
−タイプI:5%までの少量の追加成分を含むポルトランドセメントを含むポルトランドセメント
−タイプII:ポルトランドセメント及び35%までの他の単一成分を含むポルトランド複合セメント;ポルトランドスラグセメント、ポルトランドシリカフュームセメント、ポルトランドポゾランセメント、ポルトランドフライアッシュセメント、ポルトランドバーントシェールセメント、ポルトランド石灰石セメント及びポルトランド複合セメントを含む
−タイプIII:ポルトランドセメントとより高い割合の高炉スラグとを含む高炉セメント
−タイプIV:ポルトランドセメント及び55%までのポゾラン成分を含むポゾランセメント
−タイプV:ポルトランドセメント、高炉スラグ又はフライアッシュ及びポゾランを含む複合セメント
を特定している。
−「ミニコーン試験」:ミニコーンは、100mmの上部直径、50mmの下部直径、及び150mmの高さを有する。試験はミニコーンを試験混合物で充たし、その後コーンをゆっくりと除去することによって行う。次いで、流出直径を30秒後に測定する。試験は、典型的には結果が2つの測定値の平均となるように繰り返される。Abramsコーンについては規格EN 12350−2及びEN 12350−8も参照されたい。これはここで説明する「ミニコーン」に似ているが、サイズは2倍である。
種々の量の異なる無機顔料、GCC及び微細GCCを含有する一連のモルタルを調製した。各混合物について、ワーカビリティ、密度、色及び圧縮強度を測定した。
混合物中の異なる量の顔料、GCC及び微細GCCを除いて、各混合物は以下の成分を含んでいた。
・1350gの砂(SAN099)
・415gのセメント(CEM113)
・230gの水(水道水)
・1.8gの添加剤(CHE100)
・赤色I=PIG 115
・赤色II=PIG 116
・赤色III=PIG 127
・赤色IV=PIG 128
・黄色I=PIG 118
・黄色II=PIG 129
・黒色I=PIG 117
・黒色II=PIG 126
・青色I=PIG 124
・青色II=PIG 125
・混合ボウル内での添加剤(超可塑剤)と水の混合
・試験混合物の仕様によるセメント+無機顔料、GCC及び/又は微細GCCの組み込み
・低速混合
・30秒後の砂の組み込み
・60秒間の高速混合
・30秒間停止し、側面をきれいにする
・90秒間の高速混合
以下の表4は種々の混合物及び対応する製品の試験結果、すなわち、ミニコーン値及びVファンネル値として表されるワーカビリティ、L*a*b*値として表される色特性、空気及び水、製品の密度、並びに1日及び28日の圧縮強度値を提供する。空気及び水の値を用いて、24時間での硬化モルタルの密度((空気の重量/(空気の重量−水の重量))=密度)を計算する。空気及び水の重量値は3つの試験片(サイズ4×4×16cm)を打つことによって決定し、24時間後、3つのモルタルを水中及び空気中で秤量する。
Claims (15)
- セメント質バインダー、骨材、無機顔料、水、及び任意選択でコンクリート超可塑剤を含むセメント系混合物のワーカビリティを改善する方法であって、0.5〜5μmの範囲の重量中央粒径(d50)を有する微細粉砕炭酸カルシウム(微細GCC)を前記混合物に添加することを含み、前記微細GCCの重量が前記無機顔料重量の50%〜300%の範囲である、方法。
- 前記微細GCCの重量が、前記無機顔料重量の60%〜280%、例えば70%〜250%、例えば80%〜200%の範囲である、請求項1に記載の方法。
- 前記微細GCCが、0.5〜4.9μm、例えば0.6〜4.8μm、例えば0.8〜4.7μm、例えば0.9〜4.6μm、例えば1.0〜4.5μm、例えば1.0〜4.0μmの範囲のd50を有する、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記微細GCCが、350〜430mm、好ましくは360〜420mmの範囲のミニコーン試験値、及び最大で約7秒のVファンネル試験値を前記混合物に提供するために有効な量で添加される、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 前記混合物が、前記セメント質バインダーの少なくとも2%(w/w)、例えば少なくとも3重量%、例えば少なくとも4重量%の前記無機顔料を含む、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 前記混合物が、前記セメント質バインダーの30重量%以下、例えば25重量%以下、例えば20重量%以下、例えば15重量%以下、例えば12重量%以下の、無機顔料を含む、請求項5に記載の方法。
- 前記無機顔料が、合成又は天然の酸化鉄顔料、酸化クロム顔料、コバルトブルー、二酸化チタン、及びニッケル又はクロムアンチモンチタン顔料からなる群から選択される、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- 前記無機顔料が、合成酸化鉄顔料であり、赤色酸化鉄顔料、黒色酸化鉄顔料、黄色酸化鉄顔料及び褐色酸化鉄顔料からなる群から選択される、請求項7に記載の方法。
- 前記微細GCCが、微細天然粉砕炭酸カルシウム(微細NGCC)である、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
- 前記セメント質バインダーが、水硬性セメント、例えばポルトランドセメント、並びに任意選択で、フライアッシュ、高炉スラグ、ポゾラン、シリカフューム、及び焼成粘土からなる群から選択される少なくとも1つの追加のバインダー成分を含む、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
- 前記混合物が、5μmを超え、40μmまでの重量中央粒径(d50)を有する粉砕炭酸カルシウム(GCC)をさらに含む、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
- 前記セメント系混合物を硬化させて、顔料又は微細GCCのいずれも含有しない相当する参照セメント系製品の圧縮強度の少なくとも90%である、1日及び/又は28日の圧縮強度を有するセメント系製品を得る、請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
- セメント系製品を調製する方法であって、セメント質バインダー、骨材、無機顔料、水、任意選択でコンクリート超可塑剤、及び0.5〜5μmの範囲の重量中央粒子直径(d50)を有する微細粉砕炭酸カルシウム(GCC)を混合することを含み、前記微細GCCの重量が前記無機顔料重量の50%〜300%の範囲である、方法。
- セメント質バインダー、骨材、無機顔料、水、任意選択でコンクリート超可塑剤、及び0.5〜5μmの範囲の重量中央粒径(d50)を有する微細粉砕炭酸カルシウム(GCC)の混合物から調製されたセメント系製品であって、前記微細GCCの重量は前記無機顔料重量の50%〜300%の範囲である、セメント系製品。
- 請求項13に記載のセメント系製品を調製する方法、又は請求項14に記載のセメント系製品であって、前記方法又は製品が、請求項2〜12のいずれかに規定されるものである、方法又は製品。
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