JP2021160985A - Cement composition and cement composition production method, and durability-enhancing admixture - Google Patents

Cement composition and cement composition production method, and durability-enhancing admixture Download PDF

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Abstract

To provide a cement composition suppressing expansion with DEF even when there is a large content of an admixture, and having sufficient compressive strength development in a high temperature environment.SOLUTION: Provided is a cement composition containing cement clinker, gypsum and an admixture. The admixture includes inorganic powder including an amorphous phase, and limestone. The inorganic powder has a chemical composition including CaO, SiO2 and Al2O3, and on the basis of the total amount of the inorganic powder, the amount of CaO is 6.0-40.0 mass%, the amount of SiO3 is 35.0-75.0 mass%, and the amount of Al2O3 is 14.0-25.0 mass%. The content of the admixture based on the total amount of the cement clinker, the gypsum and the admixture is 2.0-30.0 mass%, the content of the inorganic powder is 1.0-29.0 mass%, and the content of the limestone is 1.0-10.0 mass%.SELECTED DRAWING: None

Description

本開示は、セメント組成物及びその製造方法、並びに、耐久性向上混合材に関する。 The present disclosure relates to a cement composition, a method for producing the same, and a mixture for improving durability.

地球温暖化防止及び低炭素化の観点から、製造時のCO排出量の多いセメントクリンカーに代えて、セメント組成物における混合材の含有量を増加させることが望まれる。混合材としては、セメント組成物とともに利用した場合に反応性に優れる無機粉末が利用されてきた。これらの無機粉末は非晶質を多く含み、例えば、高炉スラグやフライアッシュ等が利用されている。しかし、さらなる混合材の利用拡大を図る上では、利用できる無機粉末の選択肢を拡大することも望まれる。 From the viewpoint of preventing global warming and reducing carbon dioxide, it is desired to increase the content of the mixture in the cement composition instead of the cement clinker that emits a large amount of CO 2 during production. As the mixing material, an inorganic powder having excellent reactivity when used together with a cement composition has been used. These inorganic powders contain a large amount of amorphous substances, and for example, blast furnace slag and fly ash are used. However, in order to further expand the use of the mixed material, it is also desired to expand the options of the available inorganic powders.

これまで混合材としての利用が少ない無機粉末として、例えば、石炭ガス化スラグの粉砕物が挙げられる。石炭ガス化スラグは、石炭ガス化複合発電において、燃焼後の石炭中の灰分が溶融して固化したCaO量の多い、非結晶質の無機粉末である。石炭ガス化複合発電は、従来の石炭火力発電よりも発電効率に優れ、CO排出量も少ないため、今後の普及が期待される。しかし、同時に副産される石炭ガス化スラグの有効利用方策も検討する必要がある。特許文献1には、ビーライトを40質量%含むセメントとフライアッシュ及び/又は石炭ガス化スラグ粉からなるセメント組成物が常温での強さ発現及びフロー値を改善することが開示されている。しかし、石炭ガス化スラグ粉使用時の高温環境下での強さ発現などは分かっていない。 Examples of inorganic powders that have not been used as a mixing material so far include crushed coal gasified slag. Coal gasification slag is a non-crystalline inorganic powder having a large amount of CaO solidified by melting ash in coal after combustion in integrated coal gasification combined cycle power generation. Integrated coal gasification combined cycle power generation is more efficient than conventional coal-fired power generation and emits less CO 2 , so it is expected to become widespread in the future. However, at the same time, it is necessary to consider effective utilization measures for coal gasification slag produced as a by-product. Patent Document 1 discloses that a cement composition containing 40% by mass of belite and fly ash and / or coal gasified slag powder improves strength development and flow value at room temperature. However, the manifestation of strength in a high temperature environment when using coal gasified slag powder is unknown.

近年、セメント硬化体の耐久性に関連して、高温環境下でのコンクリート構造物や蒸気養生の二次製品等での遅延エトリンガイト形成(DEF)及びDEFに伴うセメント硬化体の劣化が問題視されている(例えば、非特許文献1)。DEFとは、以下のようなエトリンガイトの再生成現象のことをいう。まず、初期の高温養生及びセメント組成物の発熱によって、コンクリート内部の温度が著しく上昇することで、本来初期に生成するべきエトリンガイト(3CaO・Al・3CaSO・32HOで表される化合物)の分解が発生する。その後、コンクリートの供用中に水分が供給されることによって、エトリンガイトが再生成する現象が生じる。またエトリンガイトは結晶化に伴い膨張することが知られており、DEFが原因となって硬化体組織に膨張が生じ、コンクリートにひび割れ等の深刻な劣化を引き起こしている。 In recent years, in relation to the durability of hardened cement, delayed ettringite formation (DEF) in concrete structures and secondary products of steam curing under high temperature environment and deterioration of hardened cement due to DEF have been regarded as problems. (For example, Non-Patent Document 1). DEF refers to the following ettringite regeneration phenomenon. First, as represented by the heat generation of the initial high-temperature curing and cement compositions, that the temperature inside the concrete is increased significantly, in the original ettringite to be initially generated (3CaO · Al 2 O 3 · 3CaSO 4 · 32H 2 O Decomposition of compound) occurs. After that, when water is supplied during the operation of concrete, a phenomenon occurs in which ettringite is regenerated. Further, it is known that ettringite expands with crystallization, and DEF causes expansion of the cured body structure, causing serious deterioration such as cracks in concrete.

DEFを抑制する方策として、非特許文献2では、石炭灰(フライアッシュ)を25質量%添加することで、DEFを生じやすい条件でも膨張を抑制できるという結果が報告されている。しかし、スラグやフライアッシュ以外の混合材で、石炭ガス化スラグ粉のように非結晶質を多く含む無機粉末がDEFに及ぼす影響を記載した文献は見当たらない。 As a measure for suppressing DEF, Non-Patent Document 2 reports that by adding 25% by mass of coal ash (fly ash), expansion can be suppressed even under conditions where DEF is likely to occur. However, there is no document that describes the effect of inorganic powder containing a large amount of amorphous material such as coal gasified slag powder on DEF in a mixed material other than slag and fly ash.

特開平11−139860号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-139860

川端雄一郎、松下博通,「高温上記養生を行ったコンクリートにおけるDEF膨張に関する検討」,土木学会論文集E2(材料・コンクリート構造),2011,Vol.67,No.4,p.549−563Yuichiro Kawabata, Hiromichi Matsushita, "Study on DEF expansion in concrete cured at high temperature", JSCE Proceedings E2 (Material / Concrete Structure), 2011, Vol. 67, No. 4, p. 549-563 浅本晋吾他,「遅延エトリンガイト生成に及ぼす炭酸イオンの影響に関する検討」,コンクリート工学年次論文集,2016,Vol.28,No.1,p.819−824Shingo Asamoto et al., "Study on the effect of carbonate ions on delayed ettringite formation", Annual Proceedings of Concrete Engineering, 2016, Vol. 28, No. 1, p. 819-824

本開示は、混合材の含有量が多い場合であっても、DEFに伴う膨張を抑制し、且つ高温環境下における十分な圧縮強度発現性を有するセメント組成物及びその製造方法を提供することを目的とする。本開示はまた、上述のようなセメント組成物を製造するために使用可能な耐久性向上混合材を提供することを目的とする。 The present disclosure provides a cement composition and a method for producing the same, which suppresses expansion associated with DEF even when the content of the mixed material is large and has sufficient compressive strength development in a high temperature environment. The purpose. The present disclosure is also intended to provide a durability-enhancing mixture that can be used to produce cement compositions such as those described above.

本開示の一側面は、セメントクリンカーと、石膏と、混合材と、を含有し、上記混合材が、非晶質相を含む無機粉末、及び石灰石を含み、上記無機粉末は、CaO、SiO及びAlを含む化学組成を有し、上記無機粉末の全量を基準として、CaO量が6.0〜40.0質量%、SiO量が35.0〜75.0質量%、及びAl量が14.0〜25.0質量%であり、上記セメントクリンカー、上記石膏及び上記混合材の合計量を基準とする上記混合材の含有量が2.0〜30.0質量%であり、上記無機粉末の含有量が1.0〜29.0質量%であり、且つ、上記石灰石の含有量が1.0〜10.0質量%である、セメント組成物を提供する。 One aspect of the present disclosure contains cement clinker, gypsum, and a mixture, wherein the mixture contains an inorganic powder containing an amorphous phase and limestone, and the inorganic powder is CaO, SiO 2 It has a chemical composition containing Al 2 O 3 and, based on the total amount of the above inorganic powder, the amount of CaO is 6.0 to 40.0% by mass, the amount of SiO 3 is 35.0 to 75.0% by mass, and The amount of Al 2 O 3 is 14.0 to 25.0 mass%, and the content of the mixed material based on the total amount of the cement clinker, the plaster and the mixed material is 2.0 to 30.0 mass. %, The content of the inorganic powder is 1.0 to 29.0% by mass, and the content of the limestone is 1.0 to 10.0% by mass.

上記セメント組成物は、セメントクリンカーと、石膏と、特定の化学組成を有し、非晶質相を含む無機粉末と石灰石とを、特定の配合で有することから、混和材を含有するものの、DEFに伴う膨張を抑制し、且つ高温環境下における圧縮強さに優れるセメント硬化体を調製することができる。 The cement composition contains a cement clinker, gypsum, an inorganic powder having a specific chemical composition and containing an amorphous phase, and limestone in a specific composition, and therefore contains an admixture, but DEF. It is possible to prepare a hardened cement product that suppresses the expansion associated with the above and has excellent compressive strength in a high temperature environment.

上記混合材100質量%を基準とする上記無機粉末の含有量が5.0〜95.0質量%であってよい。混合材の含有量が上記範囲内であることによって、セメント製造時のCO削減効果と、セメント硬化体の圧縮強さを十分に両立することができる。 The content of the inorganic powder based on 100% by mass of the mixed material may be 5.0 to 95.0% by mass. When the content of the mixed material is within the above range, the CO 2 reduction effect at the time of cement production and the compressive strength of the hardened cement can be sufficiently compatible with each other.

上記無機粉末における上記化学組成がMgOを更に含み、上記無機粉末の全量を基準とする上記MgO量が5.0質量%以下であってよい。MgO量が上記範囲内であることによって優れた強度発現性が得られる。 The chemical composition of the inorganic powder may further contain MgO, and the amount of MgO based on the total amount of the inorganic powder may be 5.0% by mass or less. When the amount of MgO is within the above range, excellent strength development can be obtained.

上記無機粉末における上記化学組成がSOを更に含み、上記無機粉末の全量を基準とする上記SO量が1.0質量%以下であってよい。SO量が上記範囲内であることによって、DEFに伴うセメント硬化体の膨張を抑制することができる。 The chemical composition of the inorganic powder may further contain SO 3, and the amount of SO 3 based on the total amount of the inorganic powder may be 1.0% by mass or less. When the amount of SO 3 is within the above range, the expansion of the hardened cement material due to DEF can be suppressed.

上記無機粉末のブレーン比表面積が2000〜10000cm/gであってよい。無機粉末のブレーン比表面積が上記範囲内であることによって、DEFに伴うセメント硬化体の膨張をより抑制することができる。 The brain specific surface area of the inorganic powder may be 2000 to 10000 cm 2 / g. When the brain specific surface area of the inorganic powder is within the above range, the expansion of the hardened cement material due to DEF can be further suppressed.

上記無機粉末100質量%中の上記非晶質相量が80.0〜100.0質量%であってよい。無機粉末における非晶質相量が上記範囲内であることによって、反応性を高め、優れた強度発現性を得ることができる。 The amount of the amorphous phase in 100% by mass of the inorganic powder may be 80.0 to 100.0% by mass. When the amount of the amorphous phase in the inorganic powder is within the above range, the reactivity can be enhanced and excellent strength development can be obtained.

上記無機粉末が石炭ガス化スラグの粉砕物を含有してもよい。無機粉末が石炭ガス化スラグの粉砕物を含有することによって、DEFに伴うセメント硬化体の膨張の抑制効果と優れた強度発現性を得ることができる。 The inorganic powder may contain a pulverized product of coal gasified slag. When the inorganic powder contains a pulverized product of coal gasified slag, the effect of suppressing the expansion of the hardened cement product associated with DEF and the excellent strength development can be obtained.

上記セメントクリンカーは、Bogue式によって算出されるCS量が35.0〜75.0質量%であり、CA量が8.0〜15.0質量%であってよい。セメントクリンカーが上述のような鉱物組成を有することによって、クリンカー原料に使用される廃棄物の使用量を増加することができる。また、DEFに伴うセメント硬化体の膨張を抑制することができる。 The cement clinker is a C 3 S amount calculated by the Bogue formula from 35.0 to 75.0 wt%, C 3 A content may be 8.0 to 15.0 wt%. When the cement clinker has the above-mentioned mineral composition, the amount of waste used as the clinker raw material can be increased. In addition, the expansion of the hardened cement body due to DEF can be suppressed.

上記セメントクリンカーと上記石膏との合計量を基準とする、上記石膏の含有量がSO量換算で0.5〜3.0質量%であってよい。石膏の含有量が上述の範囲内であることによって、DEFの発生を抑制しつつ、可使時間を十分に確保することができる。 Based on the total amount of the cement clinker and the gypsum content of the gypsum may be from 0.5 to 3.0 wt% with SO 3 amount conversion. When the content of gypsum is within the above range, it is possible to sufficiently secure the pot life while suppressing the generation of DEF.

上記セメントクリンカーがSO及びROを含み、上記セメントクリンカー100質量%における、SO量が0.10〜2.0質量%であり、且つRO量が0.10〜2.0質量%であってよい。セメントクリンカー中のSO量及びRO量が上記範囲内であることによって、セメントクリンカー焼成時に使用する廃棄物量をより増加させることが可能であり、当該セメントクリンカーを含むセメント組成物から得られるセメント硬化体におけるDEFをより抑制することができる。 The cement clinker contains SO 3 and R 2 O, and the amount of SO 3 is 0.10 to 2.0% by mass and the amount of R 2 O is 0.10 to 2.0 in 100% by mass of the cement clinker. It may be% by mass. When the amount of SO 3 and the amount of R 2 O in the cement clinker are within the above ranges, it is possible to further increase the amount of waste used during firing of the cement clinker, and it can be obtained from the cement composition containing the cement clinker. DEF in the hardened cement product can be further suppressed.

上記セメント組成物が、硬化促進剤を更に含有し、上記セメントクリンカー、上記石膏及び上記混合材の合計量100質量部に対する上記硬化促進剤の含有量が0.1〜20.0質量部であってよい。硬化促進剤を含有し、その含有量が上述の範囲内であることによって、硬化促進効果を十分に発揮させると共に、凝結の促進及び流動性の低下などを抑制することができる。 The cement composition further contains a curing accelerator, and the content of the curing accelerator is 0.1 to 20.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the cement clinker, the gypsum and the mixture. It's okay. When the curing accelerator is contained and the content thereof is within the above range, the curing promoting effect can be sufficiently exerted, and the promotion of coagulation and the decrease in fluidity can be suppressed.

上記無機粉末の全量を基準として、上記無機粉末の上記非晶質相中におけるCaO量が6.0〜40.0質量%であり、SiO量が35.0〜75.0質量%であり、Al量が14.0〜25.0質量%であってよい。無機粉末の上記化学組成が非晶質相における化学組成であることによって、DEFに伴うセメント硬化体の膨張の抑制効果と優れた強度発現性が得られる。 Based on the total amount of the inorganic powder, the amount of CaO in the amorphous phase of the inorganic powder is 6.0 to 40.0% by mass, and the amount of SiO 2 is 35.0 to 75.0% by mass. , Al 2 O 3 amount may be 14.0 to 25.0% by mass. When the chemical composition of the inorganic powder is the chemical composition in the amorphous phase, the effect of suppressing the expansion of the hardened cement product associated with DEF and the excellent strength development can be obtained.

本開示の一側面は、セメントクリンカーと、石膏と、混合材と、を混合する工程を備え、上記混合材が、非晶質相を含む無機粉末、及び石灰石を含み、上記無機粉末は、CaO、SiO及びAlを含む化学組成を有し、上記無機粉末の全量を基準として、CaO量が6.0〜40.0質量%、SiO量が35.0〜75.0質量%、及びAl量が14.0〜25.0質量%であり、上記工程において、上記セメントクリンカー、上記石膏及び上記混合材の合計量を基準とする上記混合材の含有量が2.0〜30.0質量%となり、上記無機粉末の含有量が1.0〜29.0質量%となり、上記石灰石の含有量が1.0〜10.0質量%となるように、上記セメントクリンカー、上記石膏及び上記混合材を混合する、セメント組成物の製造方法を提供する。 One aspect of the present disclosure comprises a step of mixing a cement clinker, a plaster, and a mixing material, wherein the mixing material contains an inorganic powder containing an amorphous phase and limestone, and the inorganic powder is CaO. , SiO 2 and Al 2 O 3, and based on the total amount of the above inorganic powder, the amount of CaO is 6.0 to 40.0% by mass, and the amount of SiO 3 is 35.0 to 75.0% by mass. % And Al 2 O 3 amount is 14.0 to 25.0% by mass, and in the above step, the content of the above-mentioned mixture based on the total amount of the above-mentioned cement clinker, the above-mentioned plaster and the above-mentioned mixture is 2. Cement so that the content of the inorganic powder is 1.0 to 29.0% by mass and the content of limestone is 1.0 to 10.0% by mass. Provided is a method for producing a cement composition, which comprises mixing clinker, the plaster and the mixture.

上記セメント組成物の製造方法は、セメントクリンカーと、石膏と、特定の化学組成を有し、非晶質相を含む無機粉末と石灰石とを、特定の配合で有する工程を含むことで、混和材を含有するものの、DEFに伴う膨張を抑制し、且つ高温環境下における圧縮強さに優れるセメント硬化体を調製することが可能なセメント組成物を製造できる。 The method for producing the cement composition includes a step of having a cement clinker, gypsum, an inorganic powder having a specific chemical composition and containing an amorphous phase, and limestone in a specific composition, and is an admixture. However, it is possible to produce a cement composition capable of suppressing expansion due to DEF and preparing a hardened cement product having excellent compressive strength in a high temperature environment.

本開示の一側面は、非結晶質相を含む無機粉末と石灰石とを含む、耐久性向上混合材であって、上記無機粉末は、CaO、SiO及びAlを含む化学組成を有し、上記無機粉末の全量を基準として、CaO量が6.0〜40.0質量%、SiO量が35.0〜75.0質量%、及びAl量が14.0〜25.0質量%であり、セメントクリンカー、石膏及び上記耐久性向上混合材の合計量を100質量%として、上記無機粉末の含有量が1.0〜29質量%となり、上記石灰石の含有量が1.0〜10.0質量%となるように、セメントクリンカー及び石膏とともに配合して用いる、耐久性向上混合材を提供する。 One aspect of the present disclosure is a durability-enhancing mixed material containing an inorganic powder containing a non-crystalline phase and limestone, and the inorganic powder has a chemical composition containing CaO, SiO 2 and Al 2 O 3. and, based on the total amount of the inorganic powder, CaO amount is 6.0 to 40.0 wt%, SiO 3 weight 35.0 to 75.0 wt%, and Al 2 O 3 amount is from 14.0 to 25 It is 0.0% by mass, and the content of the inorganic powder is 1.0 to 29% by mass and the content of the limestone is 1 when the total amount of cement clinker, gypsum and the durability improving mixture is 100% by mass. Provided is a durability-enhancing mixed material used by blending with cement clinker and gypsum so as to have a content of .0 to 10.0% by mass.

上記耐久性向上混合材は、特定の無機粉末及び石灰石を含み、セメントクリンカー及び石膏に対して所定の配合割合となるように混合して用いることから、上述のようなセメント組成物を容易に製造することができる。 Since the above-mentioned durability-enhancing mixed material contains a specific inorganic powder and limestone and is mixed and used in a predetermined blending ratio with cement clinker and gypsum, the above-mentioned cement composition can be easily produced. can do.

本開示によれば、混合材の含有量が多い場合であっても、DEFに伴う膨張を抑制し、且つ高温環境下における十分な圧縮強度発現性を有するセメント組成物及びその製造方法を提供できる。本開示によればまた、上述のようなセメント組成物を製造するために使用可能な耐久性向上混合材を提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a cement composition and a method for producing the same, which suppresses expansion due to DEF and has sufficient compressive strength development in a high temperature environment even when the content of the mixed material is large. .. The present disclosure also provides a durability-enhancing mixture that can be used to produce the cement compositions described above.

以下、本開示の実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。なお、以下の説明では、「X〜Y」(X、Yは任意の数字)と記載した場合、特に断らない限り「X以上Y以下」を意味する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described. However, the following embodiments are examples for explaining the present disclosure, and are not intended to limit the present disclosure to the following contents. In the following description, when "X to Y" (X and Y are arbitrary numbers) is described, it means "X or more and Y or less" unless otherwise specified.

セメント組成物の一実施形態は、セメントクリンカーと、石膏と、混合材と、を含有する。 One embodiment of the cement composition comprises a cement clinker, gypsum, and a mixture.

上記セメントクリンカー、上記石膏及び上記混合材の合計の含有量を100質量%とする上記石膏の含有量が、SO換算で0.5〜3.5質量%であってよい。石膏の含有量が上記範囲内であることによって、当該セメント組成物の硬化に伴うDEFの発生をより低減することができる。石膏の含有量が上記範囲内であることによってまた、当該セメント組成物を用いて調製されるセメント硬化体の圧縮強さを更に向上させることができる。 The content of the gypsum in which the total content of the cement clinker, the gypsum and the mixed material is 100% by mass may be 0.5 to 3.5% by mass in terms of SO 3. When the content of gypsum is within the above range, the generation of DEF associated with the hardening of the cement composition can be further reduced. When the content of gypsum is within the above range, the compressive strength of the hardened cement prepared by using the cement composition can be further improved.

セメントクリンカーの鉱物組成はBogue式によって算出することができる。ここで、Bogue式とは、化学組成の含有比率からセメントクリンカー中の主要鉱物の含有率を算定する式として広く用いられる式である。以下に示すBogue式を用いることによって、セメントクリンカー中のケイ酸三カルシウム(3CaO・SiO,CSで示す。)、ケイ酸二カルシウム(2CaO・SiO,CSで示す。)、及びアルミン酸三カルシウム(3CaO・Al,C3Aで示す。)の含有量を算出することができる。なお、下記式中の「%」は「質量%」を意味する。化学式は、JIS R 5204「セメントの蛍光X線分析方法」による化学分析値が示す各化合物の含有比率(質量%)を表す。 The mineral composition of cement clinker can be calculated by the Bogue formula. Here, the Bougue formula is a formula widely used as a formula for calculating the content of major minerals in cement clinker from the content ratio of chemical composition. By using the Bogue formula shown below, the cement clinker in the tricalcium silicate (indicated by 3CaO · SiO 2, C 3 S .), Dicalcium silicate (. Indicated by 2CaO · SiO 2, C 2 S ), and it is possible to calculate the content of tricalcium aluminate (3CaO · Al 2 O 3, shown in C3A.). In addition, "%" in the following formula means "mass%". The chemical formula represents the content ratio (mass%) of each compound indicated by the chemical analysis value by JIS R 5204 "Fluorescent X-ray analysis method of cement".

<Bogue式>
S[%]=(4.07×CaO[%])−(7.60×SiO[%])−(6.72×Al[%])−(1.43×Fe[%])−(2.85×SO[%])
S[%]=(2.87×SiO[%])−(0.754×CS[%])
A[%]=(2.65×Al[%])−(1.69×Fe[%])
AF[%]=3.04×Fe[%]
<Bogue type>
C 3 S [%] = (4.07 × CaO [%])-(7.60 × SiO 2 [%])-(6.72 × Al 2 O 3 [%])-(1.43 × Fe 2 O 3 [%])-(2.85 x SO 3 [%])
C 2 S [%] = (2.87 x SiO 2 [%])-(0.754 x C 3 S [%])
C 3 A [%] = (2.65 x Al 2 O 3 [%])-(1.69 x Fe 2 O 3 [%])
C 4 AF [%] = 3.04 × Fe 2 O 3 [%]

セメントクリンカーにおけるCS量の下限値は、好ましくは35.0質量%以上であり、より好ましくは40.0質量%以上であり、更に好ましくは45.0質量%以上であり、特に好ましくは50.0質量%以上である。CS量の下限値が上記範囲内であることによって、セメント組成物の硬化における初期強度をより向上させることができる。セメントクリンカーにおけるCS量の上限値は、好ましくは75.0質量%以下であり、より好ましくは70.0質量%以下であり、更に好ましくは、65.0質量%以下であり、更により好ましくは60.0質量%以下であり、特に好ましくは55.0質量%以下である。CS量の上限値が上記範囲内であることによって、セメント組成物の硬化時における発熱をより抑制しエトリンガイトの分解を抑制することができ、DEFの発生を更に抑制することができる。なお、CS量が75.0質量%を超えるとセメントクリンカーの調製も難しくなる。 The lower limit of C 3 S content in the cement clinker is preferably not less than 35.0 mass%, more preferably not less than 40.0 mass%, still more preferably at least 45.0% by weight, particularly preferably It is 50.0% by mass or more. When the lower limit of the amount of C 3 S is within the above range, the initial strength in hardening of the cement composition can be further improved. The upper limit of the C 3 S content in the cement clinker is preferably not more than 75.0 wt%, more preferably not more than 70.0 wt%, further preferably not 65.0 mass% or less, even more It is preferably 60.0% by mass or less, and particularly preferably 55.0% by mass or less. By the upper limit of the C 3 S content is within the above range, more suppress heat generation during curing of the cement composition can suppress the decomposition of the ettringite, it is possible to further suppress the occurrence of DEF. Incidentally, C 3 S content is also difficult preparation of cement clinker it exceeds 75.0 mass%.

セメントクリンカーにおけるCA量の下限値は、好ましくは8.0質量%以上であるが、より好ましくは9.0質量%以上であり、更に好ましくは9.5質量%以上であり、特に好ましくは10.0質量%以上である。CA量の下限値を上記範囲内とすることによって、セメントクリンカー原料となる石炭灰等の廃棄物・副産物利用量を増加させたセメント組成物を製造することができる。セメントクリンカーにおけるCA量の上限値は、14.0質量%以下であるが、好ましくは13.0質量%以下であり、より好ましくは12.0質量%以下であり、更に好ましくは11.0質量%であり、特に好ましくは10.5質量%未満である。CA量は上述の範囲内で適宜調整することができ、例えば、8.0〜14.0質量%であってよい。CA量の上限値を上記範囲内とすることによって、セメント組成物の硬化に伴うエトリンガイト(3CaO・Al・3CaSO・32HOで表される化合物)の生成量を適度なものとすることができる。またセメント組成物の硬化時における断熱温度上昇の増加をより低減しエトリンガイトの分解を抑制することができ、またDEFに伴うセメント硬化体の膨張を更に抑制することができる。 The lower limit of C 3 A content in the cement clinker, although it is preferably 8.0 wt%, more preferably at least 9.0 wt%, more preferably not less than 9.5 mass%, particularly preferably Is 10.0% by mass or more. By the lower limit of C 3 A content within the above range, it is possible to produce waste by-products usage cement composition having an increased coal ash such as a cement clinker raw material. The upper limit of the C 3 A content in the cement clinker, although 14.0 mass% or less, preferably not more than 13.0 wt%, more preferably not more than 12.0 wt%, more preferably 11. It is 0% by mass, particularly preferably less than 10.5% by mass. C 3 A content may be appropriately adjusted within the above range, for example, be from 8.0 to 14.0 wt%. By the upper limit of the C 3 A content within the above range, moderate the production of ettringite due to hardening of the cement composition (3CaO · Al 2 O 3 · 3CaSO 4 · 32H compound represented by the 2 O) Can be. Further, it is possible to further reduce the increase in the adiabatic temperature rise during curing of the cement composition, suppress the decomposition of ettringite, and further suppress the expansion of the hardened cement due to DEF.

本明細書におけるCA量、及びCS量は、JIS R 5204「セメントの蛍光X線分析方法」に記載の方法に準拠して測定されたセメントクリンカーの化学分析値を用いて、Bogue式によって算出される値を意味する。 The amount of C 3 A and the amount of C 3 S in the present specification are obtained using the chemical analysis value of cement clinker measured according to the method described in JIS R 5204 “Fluorescence X-ray analysis method of cement”. It means the value calculated by the formula.

セメントクリンカーがSO及びROを含んでよい。 Cement clinker may contain SO 3 and R 2 O.

セメントクリンカー中のSO量は、セメントクリンカー100質量%を基準として、好ましくは0.10〜2.00質量%であり、より好ましくは0.20〜1.60質量%であり、さらに好ましくは0.30〜0.70質量%である。SO量が上述の範囲内であることによって、セメントクリンカー焼成時に使用する廃棄物量をより増加させることが可能であり、当該セメントクリンカーを含むセメント組成物から得られるセメント硬化体におけるDEFをより抑制することができる。 The amount of SO 3 in the cement clinker is preferably 0.10 to 2.00% by mass, more preferably 0.25 to 1.60% by mass, still more preferably 0.25 to 1.60% by mass, based on 100% by mass of the cement clinker. It is 0.30 to 0.70% by mass. When the amount of SO 3 is within the above range, the amount of waste used at the time of firing the cement clinker can be further increased, and the DEF in the hardened cement obtained from the cement composition containing the cement clinker is further suppressed. can do.

セメントクリンカー中のSO量は、JIS R 5204「セメントの蛍光X線分析方法」に記載の方法に準拠して測定したセメントクリンカーの化学分析値を意味する。 The amount of SO 3 in the cement clinker means the chemical analysis value of the cement clinker measured according to the method described in JIS R 5204 “X-ray fluorescence analysis method of cement”.

セメントクリンカー中のRO量は、セメントクリンカー100質量%を基準として、好ましくは0.10〜2.00質量%であり、より好ましくは0.20〜1.60質量%であり、更に好ましくは0.25〜1.25質量%であり、特に好ましくは0.30〜0.70質量%である。RO量が上述の範囲内であることによって、セメントクリンカー焼成時に使用する廃棄物量をより増加させることが可能であり、当該セメントクリンカーを含むセメント組成物から得られるセメント硬化体におけるDEFをより抑制することができる。 R 2 O content in the cement clinker, based on 100% by weight cement clinker, preferably 0.10 to 2.00 wt%, more preferably from 0.20 to 1.60 wt%, more preferably Is 0.25 to 1.25% by mass, and particularly preferably 0.30 to 0.70% by mass. By R 2 O content is within the above range, it is possible to further increase the amount of waste to be used for cement clinker firing, more the DEF in the cement cured body obtained from the cement composition containing the cement clinker It can be suppressed.

セメントクリンカー中のRO量は、JIS R 5204「セメントの蛍光X線分析方法」に記載の方法に準拠して測定したセメントクリンカーの化学分析値を用い、下記式から算出される値を意味する。なお、RO量はセメント中の全アルカリ量として、品質規格などに利用されている。
O[%]=NaO[%]+0.658×KO[%]
R 2 O content in the cement clinker, with a chemical analysis of the cement clinker, as measured in accordance with the method described in JIS R 5204 "fluorescent X-ray analysis method cement" means a value calculated from the following equation do. Incidentally, R 2 O amount as a total amount of alkali in the cement, are used like the quality standards.
R 2 O [%] = Na 2 O [%] +0.658 × K 2 O [%]

石膏は、例えば、二水石膏、半水石膏、及び無水石膏を使用することができる。石膏は、1種を単独で使用してもよく、また複数を組み合わせて使用してもよい。セメント組成物における石膏の含有量は、上記セメントクリンカー及び上記石膏の合計の含有量を100質量%として、SO換算で、好ましくは0.5〜3.0質量%であり、より好ましくは0.7〜2.5質量%であり、更に好ましくは0.9〜2.0質量%であり、特に好ましくは1.1〜1.6質量%である。石膏の含有量が上述の範囲内であることによって、DEFの発生を抑制しつつ、可使時間を十分に確保することができる。石膏の含有量が上述の範囲内であることによって、セメント硬化体の圧縮強さを向上できる。 As the gypsum, for example, dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum, and anhydrous gypsum can be used. One type of gypsum may be used alone, or a plurality of types of gypsum may be used in combination. The content of gypsum in the cement composition, the total content of the cement clinker and the gypsum as 100 mass%, converted to SO 3, preferably 0.5 to 3.0 wt%, more preferably 0 It is .7 to 2.5% by mass, more preferably 0.9 to 2.0% by mass, and particularly preferably 1.1 to 1.6% by mass. When the content of gypsum is within the above range, it is possible to sufficiently secure the pot life while suppressing the generation of DEF. When the content of gypsum is within the above range, the compressive strength of the hardened cement product can be improved.

混合材は、少なくとも非晶質相を含む無機粉末及び石灰石を含む。混合材として、上記無機粉末を含むことで、DEFに伴うセメント硬化体の膨張の抑制及び長期の高温養生後の圧縮強さの向上に寄与する。混合材として、石灰石を含有することによってセメント製造時のCO排出量の低減や高温養生後のセメント硬化体の圧縮強さ向上に寄与する。 The mixture contains at least an inorganic powder containing an amorphous phase and limestone. By containing the above-mentioned inorganic powder as a mixed material, it contributes to suppressing the expansion of the hardened cement product due to DEF and improving the compressive strength after long-term high-temperature curing. By containing limestone as a mixed material, it contributes to the reduction of CO 2 emissions during cement production and the improvement of the compressive strength of the hardened cement after high temperature curing.

上記セメント組成物における上記混合材の合計の含有量は、低炭素化の観点からは多い方が望ましく、一方でセメント硬化体の物性(例えば、圧縮強さ等)向上の観点からは少ない方が望ましい。上記セメント組成物における上記混合材の含有量は、上記セメントクリンカー、上記石膏及び上記混合材の合計量を基準として、2.0〜30.0質量%含むが、好ましくは4.0〜25.0質量%であり、より好ましくは5.5〜20質量%であり、更に好ましくは6.5〜15.0質量%であり、特に好ましくは7.5〜12.5質量%である。混合材の含有量が上述の範囲内であることによって、セメント製造時のCO削減効果と、セメント硬化体の圧縮強さを十分に両立することができる。 The total content of the mixed materials in the cement composition is preferably high from the viewpoint of low carbonization, while it is desirable to be low from the viewpoint of improving the physical properties (for example, compressive strength) of the hardened cement. desirable. The content of the mixed material in the cement composition is 2.0 to 30.0% by mass based on the total amount of the cement clinker, the gypsum and the mixed material, but is preferably 4.0 to 25. It is 0% by mass, more preferably 5.5 to 20% by mass, further preferably 6.5 to 15.0% by mass, and particularly preferably 7.5 to 12.5% by mass. When the content of the mixed material is within the above range, the CO 2 reduction effect at the time of cement production and the compressive strength of the hardened cement can be sufficiently compatible with each other.

上記無機粉末は、CaO、SiO及びAlを含む化学組成を有する。上記無機粉末の化学組成は、CaO、SiO及びAlに加えて、例えば、MgO及びSO等を更に含んでもよい。上記無機粉末の化学組成は、上記無機粉末の全量を基準として、CaO量が6.0〜40.0質量%、SiO量が35.0〜75.0質量%、及びAl量が14.0〜25.0質量%である。上記の組成であることで、優れたDEF抑制効果と、十分な高温養生時の圧縮強さが得られる。 The inorganic powder has a chemical composition containing CaO, SiO 2 and Al 2 O 3. The chemical composition of the inorganic powder may further contain, for example, MgO, SO 3 and the like in addition to CaO, SiO 2 and Al 2 O 3. The chemical composition of the inorganic powder, based on the total amount of the inorganic powder, CaO amount is 6.0 to 40.0 wt%, SiO 3 weight 35.0 to 75.0 wt%, and Al 2 O 3 amount Is 14.0 to 25.0% by mass. With the above composition, an excellent DEF suppressing effect and a sufficient compressive strength at the time of high temperature curing can be obtained.

CaO量は、上記無機粉末の全量を基準として、好ましくは7.0〜35質量%であり、より好ましくは8.0〜30.0質量%であり、更に好ましくは10.0〜25.0質量%であり、更により好ましくは12.0〜20.0質量%であり、特に好ましくは14.0〜18.0質量%である。 The amount of CaO is preferably 7.0 to 35% by mass, more preferably 8.0 to 30.0% by mass, and further preferably 10.0 to 25.0% based on the total amount of the above-mentioned inorganic powder. It is by mass%, more preferably 12.0 to 20.0% by mass, and particularly preferably 14.0 to 18.0% by mass.

SiO量は、上記無機粉末の全量を基準として、好ましくは40.0〜70.0質量%であり、より好ましくは45.0〜65.0質量%であり、更に好ましくは50.0〜60.0質量%である。 The amount of SiO 2 is preferably 40.0 to 70.0% by mass, more preferably 45.0 to 65.0% by mass, still more preferably 50.0 to 50.0% by mass, based on the total amount of the inorganic powder. It is 60.0% by mass.

Al量は、上記無機粉末の全量を基準として、好ましくは15.0〜24.0質量%であり、より好ましくは16.0〜22.0質量%であり、更に好ましくは17.0〜21.0質量%であり、特に好ましくは18.0〜20.0質量%である。 The amount of Al 2 O 3 is preferably 15.0 to 24.0% by mass, more preferably 16.0 to 22.0% by mass, still more preferably 17.2% by mass, based on the total amount of the above-mentioned inorganic powder. It is 0 to 21.0% by mass, and particularly preferably 18.0 to 20.0% by mass.

上記無機粉末の化学組成においてMgOが含まれる場合、MgO量は、上記無機粉末の全量を基準として、好ましくは5.0質量%以下であり、より好ましくは0.2〜4.5質量%であり、更に好ましくは0.4〜4.0質量%であり、特に好ましくは0.6〜2.0質量%である。 When MgO is contained in the chemical composition of the inorganic powder, the amount of MgO is preferably 5.0% by mass or less, more preferably 0.2 to 4.5% by mass, based on the total amount of the inorganic powder. Yes, more preferably 0.4 to 4.0% by mass, and particularly preferably 0.6 to 2.0% by mass.

上記無機粉末の化学組成においてSOが含まれる場合、SO量は、上記無機粉末の全量を基準として、好ましくは1.0質量%以下であり、より好ましくは0.8質量%以下であり、更に好ましくは0.6質量%以下であり、特に好ましくは0.4質量%以下である。DEF抑制の観点からは無機粉末のSO量が低い方が良い。 When SO 3 is contained in the chemical composition of the inorganic powder, the amount of SO 3 is preferably 1.0% by mass or less, more preferably 0.8% by mass or less, based on the total amount of the inorganic powder. It is more preferably 0.6% by mass or less, and particularly preferably 0.4% by mass or less. It is lower SO 3 content of the inorganic powder is good in terms of DEF suppressed.

上記無機粉末としては非晶質を多く含むものがより好ましい。上記無機粉末100質量%中の非晶質相量は、好ましくは80.0〜100.0質量%であり、より好ましくは85.0〜100.0質量%であり、更に好ましくは90.0〜100.0質量%であり、特に好ましくは95.0〜100.0質量%である。上述の化学組成は、非晶質相中の組成であることが望ましい。 The inorganic powder containing a large amount of amorphous material is more preferable. The amount of the amorphous phase in 100% by mass of the inorganic powder is preferably 80.0 to 100.0% by mass, more preferably 85.0 to 100.0% by mass, and further preferably 90.0. It is 100.0% by mass, and particularly preferably 95.0-100.0% by mass. The above-mentioned chemical composition is preferably a composition in an amorphous phase.

上記無機粉末のブレーン比表面積は、好ましくは2000〜10000cm/gであり、より好ましくは3000〜10000cm/gであり、更に好ましくは3500〜8000cm/gであり、特に好ましくは4000〜6000cm/gである。上記無機粉末のブレーン比表面積が低いとDEFの抑制効果が低く、ブレーン比表面積が高すぎるハンドリングが悪くなり得る。ブレーン比表面積は、例えば、無機粉末を分級・破砕して調整することができる。また、粉砕した無機粉末と分級した無機粉末とを混合して調整してもよい。無機粉末の分級は、例えば、空気分級、静電分級、篩い分級、重力場分級、及び遠心力場分級等で行うことができる。無機粉末の粉砕方法は特に限定されず、例えば、ボールミル、ジェットミル、ロッドミル、ブレードミル、及び竪ミル等の機器を使用することができる。 Blaine specific surface area of the inorganic powder is preferably 2000~10000cm 2 / g, more preferably 3000~10000cm 2 / g, and more preferably 3500~8000cm 2 / g, particularly preferably 4000~6000cm It is 2 / g. If the brain specific surface area of the inorganic powder is low, the effect of suppressing DEF is low, and if the brain specific surface area is too high, handling may be poor. The brain specific surface area can be adjusted, for example, by classifying and crushing an inorganic powder. Further, the crushed inorganic powder and the classified inorganic powder may be mixed and adjusted. The classification of the inorganic powder can be performed by, for example, air classification, electrostatic classification, sieving classification, gravitational field classification, centrifugal force field classification, and the like. The method for pulverizing the inorganic powder is not particularly limited, and for example, equipment such as a ball mill, a jet mill, a rod mill, a blade mill, and a vertical mill can be used.

本明細書における「ブレーン比表面積」は、JIS R 5201:2015「セメントの物理試験方法」に記載の方法に準拠して測定される値を意味する。 “Brain specific surface area” as used herein means a value measured according to the method described in JIS R 5201: 2015 “Physical test method for cement”.

無機粉末としては、例えば、石炭火力発電所から排出される石炭ガス化スラグの粉砕物を好適に使用できる。石炭ガス化スラグは、石炭ガス化複合発電において、燃焼後の石炭中の灰分が溶融して固化したCaO量の多い非結晶質の無機粒子である。石炭ガス化スラグの粉砕は、例えば、ボールミル、ジェットミル、ロッドミル、ブレードミル、及び竪ミル等を用いて行ってよく、粉砕することで石炭ガス化スラグ粉末が得られる。石炭ガス化スラグは、石灰石やセメントクリンカー等と同時に粉砕してもよく、別々に粉砕してもよい。 As the inorganic powder, for example, a crushed product of coal gasified slag discharged from a coal-fired power plant can be preferably used. Coal gasification slag is non-crystalline inorganic particles with a large amount of CaO that are solidified by melting ash in coal after combustion in integrated coal gasification combined cycle power generation. The coal gasification slag may be pulverized by using, for example, a ball mill, a jet mill, a rod mill, a blade mill, a vertical mill, or the like, and the coal gasification slag powder can be obtained by pulverization. The coal gasified slag may be pulverized at the same time as limestone, cement clinker, etc., or may be pulverized separately.

石炭ガス化スラグの粉砕物以外の無機粉末としては、例えば、石炭火力発電所の発電ボイラ燃料として、主燃料である石炭と、木屑、やし殻、下水汚泥等由来のバイオマス燃料とを混焼した場合に得られる灰などが挙げられる。その他に、火山灰等の天然ポゾラン、クリンカーアッシュ、及び塩素バイパスダストなどを使用することもできる。 As the inorganic powder other than the crushed product of coal gasification slag, for example, as a power generation boiler fuel for a coal-fired power plant, coal, which is the main fuel, and biomass fuel derived from wood chips, coconut shells, sewage sludge, etc. are co-fired. Examples include ash obtained in some cases. In addition, natural pozzolan such as volcanic ash, clinker ash, chlorine bypass dust and the like can also be used.

単独では使用できない材料であっても、混合粉砕する等して成分を調整し、上記無機粉末の要件を充足させたものであれば、使用してもよい。例えば、石炭ガス化スラグ粉、バイオマス燃焼灰、天然ポゾラン、クリンカーアッシュ、塩素バイパスダスト、石炭灰、及び高炉スラグ微粉末等の単独では上記無機粉末として使用できない材量であっても、混合粉砕し、成分を調整することで無機粉末として使用できる。 Even if the material cannot be used alone, it may be used as long as the components are adjusted by mixing and pulverizing and the above requirements for the inorganic powder are satisfied. For example, even if the amount of material such as coal gasified slag powder, biomass combustion ash, natural pozolan, clinker ash, chlorine bypass dust, coal ash, and blast furnace slag fine powder alone cannot be used as the above-mentioned inorganic powder, it is mixed and crushed. , Can be used as an inorganic powder by adjusting the components.

上記無機粉末の含有量の下限値は、混合材100質量%を基準として、好ましくは5.0質量%以上であり、より好ましくは12.5質量%以上であり、更に好ましくは35.0質量%以上であり、特に好ましくは60.0質量%以上である。上記無機粉末の含有量の上限値は、混合材100質量%を基準として、好ましくは95.0質量%以下であり、より好ましくは92.5質量%以下であり、更に好ましくは90.0質量%以下であり、特に好ましくは87.5質量%以下である。上記無機粉末の含有量は上述の範囲内で適宜調整することができ、混合材100質量%を基準として、例えば、5.0〜95.0質量%であってよい。上記無機粉末の含有量が上述の範囲内であり、上記無機粉末を多く含むことでDEFの抑制効果が向上できる。石灰石を適量含むことで、高温養生後の強さ向上に寄与する。 The lower limit of the content of the inorganic powder is preferably 5.0% by mass or more, more preferably 12.5% by mass or more, still more preferably 35.0% by mass, based on 100% by mass of the mixed material. % Or more, and particularly preferably 60.0% by mass or more. The upper limit of the content of the inorganic powder is preferably 95.0% by mass or less, more preferably 92.5% by mass or less, still more preferably 90.0% by mass, based on 100% by mass of the mixed material. % Or less, particularly preferably 87.5% by mass or less. The content of the inorganic powder can be appropriately adjusted within the above range, and may be, for example, 5.0 to 95.0% by mass based on 100% by mass of the mixed material. The content of the inorganic powder is within the above range, and the effect of suppressing DEF can be improved by containing a large amount of the inorganic powder. By containing an appropriate amount of limestone, it contributes to the improvement of strength after high temperature curing.

上記無機粉末の含有量は、上記セメントクリンカー、上記石膏及び上記混合材の合計量を基準として、1.0〜29.0質量%であるが、好ましくは3.0〜20.0質量%であり、より好ましくは5.5〜15.0質量%であり、更に好ましくは5.0〜9.0質量%である。 The content of the inorganic powder is 1.0 to 29.0% by mass, preferably 3.0 to 20.0% by mass, based on the total amount of the cement clinker, the plaster and the mixture. Yes, more preferably 5.5 to 15.0% by mass, still more preferably 5.0 to 9.0% by mass.

石灰石としては、例えば、一般に販売されている石灰石粉、及び寒水石粉等の炭酸カルシウムを主成分とする粉末を使用することができる。石灰石は、好ましくは、JIS R 5210「ポルトランドセメント」に記載の少量混合成分に適合するものを含む。 As the limestone, for example, commercially available limestone powder and powder containing calcium carbonate as a main component such as cold water stone powder can be used. The limestone preferably contains one that conforms to the small amount of mixed components described in JIS R 5210 "Portland cement".

石灰石のブレーン比表面積は、好ましくは2500〜10000cm/gであり、より好ましくは4000〜9000cm/gであり、更に好ましくは6000〜8000cm/gである。石灰石のブレーン比表面積が2500cm/g以上であることで、セメント組成物の反応性を向上させることができる。石灰石のブレーン比表面積が10000cm/g以下であることで、ハンドリング性の低下を抑制できる。 The brain specific surface area of limestone is preferably 2500 to 10000 cm 2 / g, more preferably 4000 to 9000 cm 2 / g, and even more preferably 6000 to 8000 cm 2 / g. When the brain specific surface area of limestone is 2500 cm 2 / g or more, the reactivity of the cement composition can be improved. When the brain specific surface area of limestone is 10,000 cm 2 / g or less, deterioration of handleability can be suppressed.

石灰石の含有量は、DEF抑制の観点からは少ない方が望ましく、一方で、セメント組成物の製造におけるCO発生量低減を含む低炭素化の観点からは多い方が望ましい。石灰石の含有量は、上記セメントクリンカー、上記石膏及び上記混合材の合計量を基準として、1.0〜10.0質量%であるが、好ましくは2.0〜9.0質量%であり、より好ましくは2.4〜12.5質量%であり、更に好ましくは.5〜10.0質量%である。石灰石の含有量が上述の範囲内であることで、セメント組成物の水和に伴う発熱を低減しエトリンガイトの分解をより抑制でき、セメント硬化体の強度もより増進することができる。石灰石の含有量が上述の範囲内であることで、セメント硬化体の初期及び長期の強度発現性をより向上させることができる。 The content of limestone is preferably low from the viewpoint of suppressing DEF, while it is desirable to be high from the viewpoint of low carbon dioxide including reduction of CO 2 generation in the production of cement composition. The content of limestone is 1.0 to 10.0% by mass, preferably 2.0 to 9.0% by mass, based on the total amount of the cement clinker, the gypsum and the mixture. It is more preferably 2.4 to 12.5% by mass, and even more preferably. It is 5 to 10.0% by mass. When the content of limestone is within the above range, heat generation due to hydration of the cement composition can be reduced, decomposition of ettringite can be further suppressed, and the strength of the hardened cement can be further increased. When the content of limestone is within the above range, the initial and long-term strength development of the hardened cement product can be further improved.

上述のセメント組成物に細骨材、粗骨材、水及び/又は混和剤、硬化促進剤等を加えることによってモルタル組成物又はコンクリート形成用組成物を製造することができる。上述のセメント組成物を用いて形成されるモルタル及びコンクリートは、優れた断熱温度上昇抑制、強度増進、及びDEF抑制効果を発揮し得る。 A mortar composition or a concrete-forming composition can be produced by adding a fine aggregate, a coarse aggregate, water and / or an admixture, a curing accelerator, or the like to the above-mentioned cement composition. The mortar and concrete formed by using the above-mentioned cement composition can exhibit excellent adiabatic temperature rise suppression, strength enhancement, and DEF suppression effects.

細骨材は、JIS A 5005「コンクリート用砕石及び砕砂」に規定の細骨材等を用いることができる。細骨材としては、例えば、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、硬質高炉スラグ細骨材、高炉スラグ細骨材、銅スラグ細骨材、及び電気炉酸化スラグ細骨材等が挙げられる。細骨材は、1種を単独で使用してもよく、また複数を組み合わせて使用してもよい。上述のセメント組成物における細骨材の含有量は、上記セメントクリンカー、上記石膏及び上記混合材の合計量100質量部に対して、例えば、50〜500質量部であってよい。 As the fine aggregate, the fine aggregate specified in JIS A 5005 “Crushed stone and sand for concrete” can be used. Examples of the fine aggregate include river sand, land sand, sea sand, crushed sand, silica sand, hard blast furnace slag fine aggregate, blast furnace slag fine aggregate, copper slag fine aggregate, electric furnace oxidized slag fine aggregate and the like. Be done. As the fine aggregate, one type may be used alone, or a plurality of types may be used in combination. The content of the fine aggregate in the above-mentioned cement composition may be, for example, 50 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the above-mentioned cement clinker, the above-mentioned gypsum and the above-mentioned mixture.

粗骨材は、JIS A 5005「コンクリート用砕石及び砕砂」に規定の粗骨材等を用いることができる。粗骨材としては、例えば、砂利、砕石、高炉スラグ粗骨材、及び電気炉酸化スラグ粗骨材等が挙げられる。粗骨材は、1種を単独で使用してもよく、また複数を組み合わせて使用してもよい。上述のセメント組成物における粗骨材の含有量は、上記セメントクリンカー、上記石膏及び上記混合材の合計量100質量部に対して、好ましくは50〜500質量部である。 As the coarse aggregate, the coarse aggregate specified in JIS A 5005 “Crushed stone and sand for concrete” can be used. Examples of the coarse aggregate include gravel, crushed stone, blast furnace slag coarse aggregate, and electric furnace oxidized slag coarse aggregate. As the coarse aggregate, one type may be used alone, or a plurality of types may be used in combination. The content of the coarse aggregate in the above-mentioned cement composition is preferably 50 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the above-mentioned cement clinker, the above-mentioned gypsum and the above-mentioned mixed material.

水としては、例えば、水道水、蒸留水、及び脱イオン水等が挙げられる。上述のセメント組成物における水の含有量は、上記セメントクリンカー、上記石膏及び上記混合材の合計量100質量部に対して、好ましくは20質量部以上60質量部以下である。セメント組成物における水の含有量を上述の範囲内とすることで、所定のフレッシュ性状(流動性、空気量等)及び成形性を十分に確保することができ、得られるセメント硬化体の圧縮強さ及び耐久性の低下も十分抑制することができる。 Examples of water include tap water, distilled water, deionized water and the like. The content of water in the above-mentioned cement composition is preferably 20 parts by mass or more and 60 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of the cement clinker, the gypsum and the mixture. By setting the water content in the cement composition within the above range, it is possible to sufficiently secure predetermined fresh properties (fluidity, air content, etc.) and moldability, and the compressive strength of the obtained hardened cement product can be sufficiently ensured. It is also possible to sufficiently suppress a decrease in durability and durability.

混和剤としては、例えば、AE剤、減水剤、AE減水剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤、流動化剤、消泡剤、収縮低減剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、及び増粘剤等が挙げられる。混和剤は、求められる性能に応じて、1種を単独で使用してもよく、また複数を組み合わせて使用してもよい。上述のセメント組成物における混和剤の含有量は、上記セメントクリンカー、上記石膏及び上記混合材の合計量100質量部に対して、好ましくは0.01〜2質量部である。 Examples of the admixture include an AE agent, a water reducing agent, an AE water reducing agent, a high-performance water reducing agent, a high-performance AE water reducing agent, a fluidizing agent, a defoaming agent, a shrinkage reducing agent, a coagulation accelerator, a coagulation retarder, and an increase. Examples include thickeners. As the admixture, one type may be used alone or a plurality of admixtures may be used in combination depending on the required performance. The content of the admixture in the above-mentioned cement composition is preferably 0.01 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the above-mentioned cement clinker, the above-mentioned gypsum and the above-mentioned mixture.

硬化促進剤としては、例えば、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸リチウム、無水石膏、生石灰、消石灰、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、アルミン酸アルカリ、炭酸アルカリ、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジエタノールイソプロパノールアミン、ギ酸カルシウム、無水マレイン酸、ロダン酸カルシウム、C−S−Hナノ粒子、及びチオシアン酸カルシウム等が挙げられる。硬化促進剤は、1種を単独で使用してもよく、また複数を組み合わせて使用してもよい。 Examples of the curing accelerator include potassium sulfate, sodium sulfate, lithium sulfate, anhydrous gypsum, fresh lime, slaked lime, calcium nitrite, calcium nitrate, calcium chloride, alkali aluminate, alkali carbonate, triethanolamine, triisopropanolamine, and methyl. Examples thereof include diethanolamine, diethanolisopropanolamine, calcium formate, maleic anhydride, calcium rodaneate, CSH nanoparticles, calcium thiocyanate and the like. As the curing accelerator, one type may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.

上述のセメント組成物における硬化促進剤の含有量は、上記セメントクリンカー、上記石膏及び上記混合材の合計量100質量部に対して、好ましくは0.1〜20.0質量部であり、より好ましくは3.0〜15.0質量部であり、更に好ましくは6.0〜10.0質量部以下である。硬化促進剤の含有量が上述の範囲内であることで、硬化促進効果を十分に発揮させると共に、凝結の促進及び流動性の低下などを抑制することができる。 The content of the hardening accelerator in the above-mentioned cement composition is preferably 0.1 to 20.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the above-mentioned cement clinker, the above-mentioned plaster and the above-mentioned mixture, and more preferably. Is 3.0 to 15.0 parts by mass, more preferably 6.0 to 10.0 parts by mass or less. When the content of the curing accelerator is within the above range, the curing promoting effect can be sufficiently exerted, and the promotion of coagulation and the decrease in fluidity can be suppressed.

上述のセメント組成物のブレーン比表面積は、好ましくは3000〜5000cm/gであり、より好ましくは3100〜4500cm/gであり、更に好ましくは3150〜4000cm/gである。ブレーン比表面積が3000cm/g以上であると、脱型時の強度発現性が向上し、5000cm/g以下であると初期の水和発熱が低下し、DEFをより抑制することができる。 The brain specific surface area of the above-mentioned cement composition is preferably 3000 to 5000 cm 2 / g, more preferably 3100 to 4500 cm 2 / g, and further preferably 3150 to 4000 cm 2 / g. When the brain specific surface area is 3000 cm 2 / g or more, the strength development at the time of demolding is improved, and when it is 5000 cm 2 / g or less, the initial hydration heat generation is lowered and the DEF can be further suppressed.

上述のセメント組成物における混合材は、それ自体、セメント硬化体の耐久性を向上させるために使用することができ、耐久性向上混合材ということもできる。耐久性向上混合材は、非結晶質相を含む無機粉末と石灰石とを含む。上記無機粉末は、CaO、SiO及びAlを含む化学組成を有し、上記無機粉末の全量を基準として、CaO量が6.0〜40.0質量%、SiO量が35.0〜75.0質量%、及びAl量が14.0〜25.0質量%である。そして、上記耐久性向上混合材は、セメントクリンカー、石膏及び上記耐久性向上混合材の合計量を100質量%として、上記無機粉末の含有量が1.0〜29質量%となり、上記石灰石の含有量が1.0〜10.0質量%となるように、セメントクリンカー及び石膏とともに配合して用いる。 The mixed material in the above-mentioned cement composition can be used to improve the durability of the hardened cement body by itself, and can be said to be a durability-enhancing mixed material. The durability-enhancing mixture contains an inorganic powder containing an amorphous phase and limestone. The inorganic powder has a chemical composition containing CaO, SiO 2 and Al 2 O 3, and the amount of CaO is 6.0 to 40.0% by mass and the amount of SiO 3 is 35. Based on the total amount of the inorganic powder. The amount of Al 2 O 3 is 0 to 75.0% by mass, and the amount of Al 2 O 3 is 14.0 to 25.0% by mass. The durability-enhancing mixed material has a content of the inorganic powder of 1.0 to 29% by mass, where the total amount of the cement clinker, gypsum and the durability-improving mixed material is 100% by mass, and contains the limestone. It is used by blending with cement clinker and gypsum so that the amount is 1.0 to 10.0% by mass.

上述のセメント組成物は、例えば、以下のような方法によって製造することができる。セメント組成物の製造方法の一実施形態は、セメントクリンカーと、石膏と、混合材と、を混合する工程(混合工程)を備える。上記混合材が、非晶質相を含む無機粉末、及び石灰石を含み、上記無機粉末は、CaO、SiO及びAlを含む化学組成を有し、上記無機粉末の全量を基準として、CaO量が6.0〜40.0質量%、SiO量が35.0〜75.0質量%、及びAl量が14.0〜25.0質量%であり、上記工程において、上記セメントクリンカー、上記石膏及び上記混合材の合計量を基準とする上記混合材の含有量が2.0〜30.0質量%となり、上記無機粉末の含有量が1.0〜29.0質量%となり、上記石灰石の含有量が1.0〜10.0質量%となるように、上記セメントクリンカー、上記石膏及び上記混合材を混合する。 The above-mentioned cement composition can be produced, for example, by the following method. One embodiment of the method for producing a cement composition includes a step (mixing step) of mixing a cement clinker, gypsum, and a mixing material. The mixed material contains an inorganic powder containing an amorphous phase and limestone, and the inorganic powder has a chemical composition containing CaO, SiO 2 and Al 2 O 3, and is based on the total amount of the inorganic powder. CaO amount is 6.0 to 40.0 wt%, SiO 3 weight 35.0 to 75.0 wt%, and Al 2 O 3 amount is 14.0 to 25.0 wt%, in the step, The content of the mixed material based on the total amount of the cement clinker, the plaster and the mixed material is 2.0 to 30.0% by mass, and the content of the inorganic powder is 1.0 to 29.0% by mass. The cement clinker, the plaster and the mixture are mixed so that the content of the limestone is 1.0 to 10.0% by mass.

混合工程における各種成分の混合順序は適宜調整してよく、例えば、セメントクリンカー及び石膏を先に混合しベースセメントを調製し、その後に混合材を混合してもよく、セメントクリンカー、石膏及び混合材を一度に混合してもよい。混合工程は、各種成分を粉砕する粉砕工程を兼ねてもよい。例えば、上記製造方法は、セメントクリンカー、石膏、及び混合材を粉砕機に投入し混合及び粉砕する混合工程を備えてもよい。混合工程がセメントクリンカー、石膏、及び混合材を混合及び粉砕する工程であることで、DEFの抑制効果により優れるセメント組成物を製造することができる。 The mixing order of the various components in the mixing step may be appropriately adjusted, for example, the cement clinker and gypsum may be mixed first to prepare the base cement, and then the mixed material may be mixed, and the cement clinker, gypsum and mixed material may be mixed. May be mixed at once. The mixing step may also serve as a crushing step of crushing various components. For example, the above-mentioned production method may include a mixing step in which cement clinker, gypsum, and a mixing material are put into a crusher and mixed and crushed. Since the mixing step is a step of mixing and pulverizing the cement clinker, gypsum, and the mixed material, it is possible to produce a cement composition excellent in the effect of suppressing DEF.

混合工程における各種成分の混合は、例えば、パン型ミキサー、傾胴式ミキサー、リボンミキサー等の混合機を用いて行ってよい。 Mixing of various components in the mixing step may be performed using, for example, a mixer such as a pan-type mixer, a tilting mixer, or a ribbon mixer.

以上、幾つかの実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に何ら限定されるものではない。また、上述した実施形態についての説明内容は、互いに適用することができる。 Although some embodiments have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments. In addition, the contents of the description of the above-described embodiments can be applied to each other.

以下、実施例及び比較例を参照して本開示の内容をより詳細に説明する。ただし、本開示は、下記の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the contents of the present disclosure will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present disclosure is not limited to the following examples.

[ベースセメント(セメントクリンカー及び石膏の混合物)の調製]
表1に後述する実施例及び比較例で使用したベースセメント(NC1〜NC3)を示す。ベースセメント(NC1〜NC3)は、いずれも少量添加成分の混和材を添加せずに、まずセメントクリンカーに二水石膏を添加し、ブレーン比表面積が3300±100cm/gとなるようにボールミルで粉砕して調製した。ベースセメント中の全SO量が1.9質量%±0.1質量%となるように二水石膏量を調整して添加した。
[Preparation of base cement (mixture of cement clinker and gypsum)]
Table 1 shows the base cements (NC1 to NC3) used in Examples and Comparative Examples described later. For the base cements (NC1 to NC3), first add dihydrate gypsum to the cement clinker without adding a small amount of admixture, and then use a ball mill to make the brain specific surface area 3300 ± 100 cm 2 / g. Prepared by crushing. The amount of dihydrate gypsum was adjusted and added so that the total amount of SO 3 in the base cement was 1.9% by mass ± 0.1% by mass.

表1には、ベースセメントのブレーン比表面積、化学成分、及びBogue式によって算出されるセメントクリンカーの鉱物組成を示した。ベースセメントのブレーン比表面積はJIS R 5201「セメントの物理試験方法」に基づき求めた。ベースセメントの化学組成、及びセメントクリンカーの鉱物組成はJIS R 5204「セメントの蛍光X線分析方法」の蛍光X線分析法に基づき、分析を行なった。蛍光X線分析には株式会社リガク製のSimultix12を用いた。 Table 1 shows the brain specific surface area of the base cement, the chemical composition, and the mineral composition of the cement clinker calculated by the Bougue formula. The brain specific surface area of the base cement was determined based on JIS R 5201 “Physical test method for cement”. The chemical composition of the base cement and the mineral composition of the cement clinker were analyzed based on the fluorescent X-ray analysis method of JIS R 5204 "Fluorescent X-ray analysis method of cement". Simultix 12 manufactured by Rigaku Co., Ltd. was used for fluorescent X-ray analysis.

Figure 2021160985
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[無機粉末(石炭ガス化スラグ:IGCCスラグ)]
表2及び表3に後述する実施例及び比較例で使用した無機粉末(IG1及びIG2)を示す。無機粉末は、火力発電所から採取した同一の石炭ガス化スラグをボールミルで粉砕したうえで用いた。
[Inorganic powder (coal gasification slag: IGCC slag)]
Tables 2 and 3 show the inorganic powders (IG1 and IG2) used in Examples and Comparative Examples described later. The inorganic powder was used after crushing the same coal gasified slag collected from a thermal power plant with a ball mill.

[石灰石]
表2に後述する実施例及び比較例で使用した石灰石(CC)を示す。石灰石は、宇部マテリアルズ株式会社製の325メッシュ品(45μmふるい通過分)を用いた。当該325メッシュ品は、ブレーン比表面積が7470cm/g、炭酸カルシウム含有量が90質量%以上、酸化アルミニウム含有量が1.0質量%以下であり、JIS R 5210:2019「ポルトランドセメント」の少量混合成分に適合するものを用いた。
[Lime stone]
Table 2 shows the limestone (CC) used in Examples and Comparative Examples described later. As the limestone, a 325 mesh product (for passing through a 45 μm sieve) manufactured by Ube Material Industries Ltd. was used. The 325 mesh product has a specific surface area of 7470 cm 2 / g, a calcium carbonate content of 90% by mass or more, an aluminum oxide content of 1.0% by mass or less, and a small amount of JIS R 5210: 2019 "Portland cement". The one suitable for the mixed component was used.

[高炉スラグ微粉末]
表2及び表3に後述する実施例及び比較例で使用した高炉スラグ微粉末(BS)を示す。高炉スラグ微粉末(BS)は、市販の高炉スラグ微粉末(ブレーン比表面積4180cm/g)を用いた。
[Blast furnace slag fine powder]
Tables 2 and 3 show the blast furnace slag fine powder (BS) used in Examples and Comparative Examples described later. As the blast furnace slag fine powder (BS), a commercially available blast furnace slag fine powder (brain specific surface area 4180 cm 2 / g) was used.

表2には、混合材(無機粉末、石灰石、及び高炉スラグ微粉末)のブレーン比表面積、及び化学組成を示した。ブレーン比表面積はJIS R 5201「セメントの物理試験方法」に基づき求めた。化学組成はJIS R 5204「セメントの蛍光X線分析方法」の蛍光X線分析法に基づき、分析を行なった。蛍光X線分析には株式会社リガク製のSimultix12を用いた。 Table 2 shows the brain specific surface area and chemical composition of the mixed materials (inorganic powder, limestone, and blast furnace slag fine powder). The brain specific surface area was determined based on JIS R 5201 “Physical test method for cement”. The chemical composition was analyzed based on the fluorescent X-ray analysis method of JIS R 5204 "Fluorescent X-ray analysis method for cement". Simultix 12 manufactured by Rigaku Co., Ltd. was used for fluorescent X-ray analysis.

Figure 2021160985
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表3には、混合材(無機粉末及び高炉スラグ微粉末)の非晶質量、及び混合材全量を基準とし、非晶質相中における化学組成の比率を示した。無機粉末(石炭ガス化スラグ)は、X線回折測定による結晶質に対応するピークが観測されなかったことから、全量が非晶質相である(非晶質量が100質量%)と判断した。高炉スラグ微粉末は、X線回折測定結果において二水石膏以外のピークが観測されなかったことから、SO成分をすべて二水石膏由来と仮定し、二水石膏の質量割合を差し引くことで非晶質量を求めた。X線回折装置はD2PHASER(ブルカー・エイエックスエス社)を用いた。 Table 3 shows the ratio of the chemical composition in the amorphous phase based on the amorphous amount of the mixed material (inorganic powder and blast furnace slag fine powder) and the total amount of the mixed material. Since no peak corresponding to the crystal quality was observed in the inorganic powder (coal gasification slag) by X-ray diffraction measurement, it was judged that the total amount was an amorphous phase (amorphous amount was 100% by mass). Blast furnace slag is assumed from the peaks other than gypsum was observed in X-ray diffraction measurement, the SO 3 component and all gypsum derived, non by subtracting the weight ratio of gypsum The crystal mass was determined. As the X-ray diffractometer, D2PHASER (Bruker AXS Co., Ltd.) was used.

Figure 2021160985
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[細骨材]
DEF試験及び活性度指数測定では、細骨材として、セメント協会(一社)のセメント強さ試験用標準砂を用いた。
[Fine aggregate]
In the DEF test and activity index measurement, standard sand for cement strength test of Cement Association (one company) was used as the fine aggregate.

(実施例1〜6、比較例1〜6、及び参考例1)
セメント、無機粉末(石炭ガス化スラグ)、石灰石、及び高炉スラグ微粉末を表4に示す配合割合(質量%)で、混合及び粉砕することによって、セメント組成物を調製した。
(Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 6, and Reference Example 1)
A cement composition was prepared by mixing and pulverizing cement, inorganic powder (coal gasification slag), limestone, and blast furnace slag fine powder in the blending ratio (mass%) shown in Table 4.

Figure 2021160985
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実施例及び比較例で調製した各セメント組成物を用いて、DEF試験及び圧縮強さの測定を行った。 Using each cement composition prepared in Examples and Comparative Examples, a DEF test and a measurement of compressive strength were performed.

[DEF試験]
(モルタル組成物の調製)
まず、実施例及び比較例で調製した各セメント組成物に対して、細骨材としてのセメント協会(一社)のセメント強さ試験用標準砂、及び水を配合し、JIS R 5201:2015「セメントの物理試験方法」に記載の方法に準拠してモルタル組成物を調製した。モルタル組成物の配合は表5に示した。
[DEF test]
(Preparation of mortar composition)
First, the cement compositions prepared in Examples and Comparative Examples were mixed with standard sand for cement strength test of the Cement Association (one company) as a fine aggregate and water, and JIS R 5201: 2015 " A mortar composition was prepared according to the method described in "Physical test method for cement". The composition of the mortar composition is shown in Table 5.

Figure 2021160985
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(DEF試験)
DEF試験は、上述のモルタル組成物に対して、硬化促進剤として硫酸カリウムを加え、セメント組成物中の全SO量が6質量%となるように調整し、更に90℃の高温での前養生を施すことで、DEFを生じやすい条件の下で行った。これは、高温養生及びSO量の増加が無い場合には、DEFによる膨張を生じない場合があり得、観測を容易なものとするために、上述の調整を行った。
(DEF test)
In the DEF test, potassium sulfate was added as a curing accelerator to the above-mentioned mortar composition , adjusted so that the total amount of SO 3 in the cement composition was 6% by mass, and further, the preparation at a high temperature of 90 ° C. was performed. The curing was carried out under conditions in which DEF was likely to occur. This is because when there is no increase in the high-temperature curing and SO 3 amount, there may be a case that does not cause expansion due DEF, in order to observations made easy, was adjusted as described above.

より具体的には、まずモルタル組成物に硬化促進剤を添加した後、練り混ぜ及び型詰めを行った。次に、型枠を封かん状態にして恒温槽に入れ、20℃において4時間かけて養生し、2時間かけて90℃まで上昇させ、90℃において12時間保持した。12時間経過後、4時間かけて20℃まで温度を下げ、20℃において2時間養生した。その後、脱型し、モルタル硬化体を得た。 More specifically, first, a curing accelerator was added to the mortar composition, and then kneading and molding were performed. Next, the mold was placed in a constant temperature bath in a sealed state, cured at 20 ° C. for 4 hours, raised to 90 ° C. over 2 hours, and held at 90 ° C. for 12 hours. After 12 hours, the temperature was lowered to 20 ° C. over 4 hours, and the mixture was cured at 20 ° C. for 2 hours. Then, it was demolded to obtain a cured mortar.

上述の方法で調製されたモルタル硬化体について、20℃の恒温室にて水中養生を行い、各水準について3本のモルタル硬化体の長さ変化量を測定した。長さ変化量の測定方法は、JIS A 1129−3:2010「モルタル及びコンクリートの長さ変化測定方法」の記載に準拠して、ダイヤルゲージを用いて、脱型時を基長として、水中養生材齢7日目、14日目、28日目、その後は28日間経過毎にモルタル硬化体を水中から取り出して、長さ変化量を測定した。3本のモルタル硬化体の表裏の6か所にて、長さ変化量を測定し、その平均値を、対象とするモルタル硬化体の長さ変化量とした。得られた長さ変化量をストレインゲージの間隔(100mm)で除した値を、モルタル硬化体の膨張率とし、水中養生材齢112日目のモルタル硬化体について以下の基準でDEF及びDEFにともなうモルタル硬化体の膨張抑制の程度を評価した。結果を表6及び表7に示す。
A:モルタル硬化体の膨張率が0.05%以下である。
B:モルタル硬化体の膨張率が0.05%超0.10%以下である。
C:モルタル硬化体の膨張率が0.10%超0.25%以下である。
D:モルタル硬化体の膨張率が0.25%超である。
The cured mortar prepared by the above method was cured in water in a constant temperature room at 20 ° C., and the amount of change in length of three cured mortars was measured at each level. The method for measuring the amount of change in length is based on the description in JIS A 1129-3: 2010 "Measuring method for measuring the change in length of mortar and concrete", using a dial gauge, and underwater curing based on the base length at the time of demolding. The cured mortar was taken out of the water on the 7th, 14th, and 28th days of the age of the material, and every 28 days thereafter, and the amount of change in length was measured. The amount of change in length was measured at 6 locations on the front and back of the three cured mortars, and the average value was taken as the amount of change in length of the target cured mortar. The value obtained by dividing the obtained amount of change in length by the interval of the strain gauge (100 mm) is defined as the expansion coefficient of the cured mortar, and the cured mortar at 112 days of age of the underwater curing material is according to DEF and DEF according to the following criteria. The degree of suppression of expansion of the cured mortar was evaluated. The results are shown in Tables 6 and 7.
A: The expansion coefficient of the cured mortar is 0.05% or less.
B: The expansion coefficient of the cured mortar is more than 0.05% and 0.10% or less.
C: The expansion coefficient of the cured mortar is more than 0.10% and 0.25% or less.
D: The expansion coefficient of the cured mortar is more than 0.25%.

(圧縮強さ測定)
各モルタル硬化体の圧縮強さの測定は、JIS R 5201:2015「セメントの物理試験方法」の記載に準拠して行った。圧縮強さ測定用のモルタル硬化体の作製は、まず、表3及び表4の配合で調製したモルタル組成物を35℃の恒温室にてモルタルとして練り混ぜて型詰めを行い、型枠を湿気箱内に貯蔵して24時間養生をした。24時間養生の後に脱型し、モルタル硬化体を得た。得られたモルタル硬化体は、材齢28日まで35℃の恒温室で水中養生を行った後に、圧縮強さを測定した。各モルタル硬化体について、下記の基準で評価した。結果を表6及び表7に示す。
A:圧縮強さが55MPa以上である。
B:圧縮強さが53MPa以上55MPa未満である。
C:圧縮強さが52MPa以上53MPa未満である。
D:圧縮強さが50MPa以上52MPa未満である。
E:圧縮強さが50MPa未満である。
(Measurement of compressive strength)
The compressive strength of each cured mortar was measured in accordance with the description of JIS R 5201: 2015 “Physical test method for cement”. To prepare a cured mortar for measuring compressive strength, first, the mortar composition prepared with the formulations shown in Tables 3 and 4 is kneaded as mortar in a constant temperature room at 35 ° C. and molded, and the mold is moistened. It was stored in a box and cured for 24 hours. After curing for 24 hours, the mold was removed to obtain a cured mortar. The obtained cured mortar was cured in water in a constant temperature room at 35 ° C. until the age of 28 days, and then the compressive strength was measured. Each cured mortar was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Tables 6 and 7.
A: The compressive strength is 55 MPa or more.
B: The compressive strength is 53 MPa or more and less than 55 MPa.
C: The compressive strength is 52 MPa or more and less than 53 MPa.
D: The compressive strength is 50 MPa or more and less than 52 MPa.
E: Compressive strength is less than 50 MPa.

Figure 2021160985
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表6に示されるとおり、本開示に係るセメント組成物の要件を充足することによってDEFに伴う膨張の抑制効果と、圧縮強さとを実用上十分に両立できることが確認された。まず、表6に示される比較例1〜3の組成物と、実施例1〜3のモルタル組成物とは、表5に示される組成のとおり、ベースセメントはNC1で共通し、混和材の合計含有量も10質量%と共通している。一方、比較例1〜3の組成物と、実施例1〜3のモルタル組成物とは、混和材の種類及び組成比が異なる。表6に示すとおり、比較例1〜3の組成物及び実施例1〜3のモルタル組成物の結果から、混和材が石灰石のみであるとDEFに伴う膨張を抑制できず(比較例2)、混和材が無機粉末のみであると圧縮強さが低下する(比較例3)ことが確認され、混和材として、無機粉末と石灰石との併用が必要であることが確認された。比較例1及び実施例2の結果から、特定の化学成分を有する無機粉末を混合材として含むことによって、DEFに伴う膨張の抑制効果と、圧縮強さとを実用上十分に両立できることが確認できる。 As shown in Table 6, it was confirmed that by satisfying the requirements of the cement composition according to the present disclosure, the effect of suppressing expansion associated with DEF and the compressive strength can be sufficiently compatible in practical use. First, the compositions of Comparative Examples 1 to 3 shown in Table 6 and the mortar compositions of Examples 1 to 3 have the same base cement in NC1 as shown in Table 5, and the total amount of the admixtures is the same. The content is also common with 10% by mass. On the other hand, the compositions of Comparative Examples 1 to 3 and the mortar compositions of Examples 1 to 3 differ in the type and composition ratio of the admixture. As shown in Table 6, from the results of the compositions of Comparative Examples 1 to 3 and the mortar compositions of Examples 1 to 3, when the admixture was only limestone, the expansion associated with DEF could not be suppressed (Comparative Example 2). It was confirmed that the compressive strength decreased when the admixture was only inorganic powder (Comparative Example 3), and it was confirmed that the inorganic powder and limestone must be used in combination as the admixture. From the results of Comparative Example 1 and Example 2, it can be confirmed that by including the inorganic powder having a specific chemical component as a mixed material, the effect of suppressing expansion associated with DEF and the compressive strength can be sufficiently compatible in practical use.

Figure 2021160985
Figure 2021160985

表7に示されるとおり、ベースセメントがNC2の場合であっても、ベースセメントがNC1の場合と同様の傾向を有することが確認された。なお、同一の混合材でベースセメントの異なる試料を比較した場合(例えば、比較例2及び6、又は実施例1及び4の比較)、ベースセメントの種類によって、DEFに伴う膨張率が異なり、ベースセメントのCS量及びCA量が大きいほど、DEFに伴う膨張率が増加する傾向が確認された。また、CA量が大きいほど、35℃での圧縮強さが低下する傾向がみられた。このことからベースセメントの種類に応じて、DEFに伴う膨張の抑制効果及び圧縮強さに求める程度に応じて、配合を調整することが望ましいことが確認された。 As shown in Table 7, it was confirmed that even when the base cement is NC2, the tendency is the same as when the base cement is NC1. When different samples of base cement are compared with the same mixed material (for example, comparison of Comparative Examples 2 and 6 or Examples 1 and 4), the expansion coefficient associated with DEF differs depending on the type of base cement, and the base the larger the C 3 S content and the C 3 a content of cement, the tendency of expansion rate increases due to the DEF was confirmed. Also, as the C 3 A content is large, it tends to decrease compressive strength at 35 ° C. was observed. From this, it was confirmed that it is desirable to adjust the composition according to the type of base cement and the degree to which the effect of suppressing expansion associated with DEF and the compressive strength are required.

比較例4は石灰石を5質量%添加し、JIS R 5201に規定される普通ポルトランドセメントを模擬した試料であるがDEFに伴う膨張率が大きかった。さらに石灰石を10質量%まで増加させた場合、又は石灰石5質量%に高炉スラグ微粉末を添加した場合にはDEFに伴う膨張率の増加がみられた。これに対して、実施例の試料はいずれもDEF抑制効果が高く、十分な圧縮強さを有することが確認された。 Comparative Example 4 was a sample in which 5% by mass of limestone was added to simulate ordinary Portland cement specified in JIS R5201, but the expansion coefficient associated with DEF was large. Further, when the limestone was increased to 10% by mass, or when the blast furnace slag fine powder was added to 5% by mass of the limestone, an increase in the expansion coefficient associated with DEF was observed. On the other hand, it was confirmed that all the samples of the examples had a high DEF suppressing effect and had sufficient compressive strength.

参考例1と実施例2とを比較すると、同一のセメントクリンカー及び同一の配合であるが、使用した石炭ガス化スラグによってDEFに伴う膨張率が異なる。石炭ガス化スラグのブレーン比表面積が高いほどDEFに伴う膨張率が小さい傾向が確認された。 Comparing Reference Example 1 and Example 2, the same cement clinker and the same composition are used, but the expansion coefficient associated with DEF differs depending on the coal gasification slag used. It was confirmed that the higher the brain specific surface area of the coal gasified slag, the smaller the expansion rate associated with DEF.

本開示によれば、混合材の含有量が多い場合であっても、DEFに伴う膨張を抑制し、且つ高温環境下における圧縮強さに優れるセメント硬化体を提供可能なセメント組成物及びその製造方法を提供できる。本開示によればまた、上述のようなセメント組成物を製造するために使用可能な耐久性向上混合材を提供できる。 According to the present disclosure, a cement composition capable of suppressing expansion due to DEF and providing a hardened cement body having excellent compressive strength in a high temperature environment even when the content of the mixed material is large and its production. A method can be provided. The present disclosure also provides a durability-enhancing mixture that can be used to produce the cement compositions described above.

Claims (14)

セメントクリンカーと、
石膏と、
混合材と、を含有し、
前記混合材が、非晶質相を含む無機粉末、及び石灰石を含み、
前記無機粉末は、CaO、SiO及びAlを含む化学組成を有し、前記無機粉末の全量を基準として、CaO量が6.0〜40.0質量%、SiO量が35.0〜75.0質量%、及びAl量が14.0〜25.0質量%であり、
前記セメントクリンカー、前記石膏及び前記混合材の合計量を基準とする、
前記混合材の含有量が2.0〜30.0質量%であり、
前記無機粉末の含有量が1.0〜29.0質量%であり、且つ、
前記石灰石の含有量が1.0〜10.0質量%である、セメント組成物。
With cement clinker
With plaster
Containing with the mixture,
The mixed material contains an inorganic powder containing an amorphous phase and limestone.
The inorganic powder has a chemical composition containing CaO, SiO 2 and Al 2 O 3, and the amount of CaO is 6.0 to 40.0% by mass and the amount of SiO 3 is 35. Based on the total amount of the inorganic powder. The amount of Al 2 O 3 is 14.0 to 25.0 mass%, and the amount is 0 to 75.0 mass%.
Based on the total amount of the cement clinker, the gypsum and the mixture.
The content of the mixed material is 2.0 to 30.0% by mass, and the content is 2.0 to 30.0% by mass.
The content of the inorganic powder is 1.0 to 29.0% by mass, and
A cement composition having a limestone content of 1.0 to 10.0% by mass.
前記混合材100質量%を基準とする前記無機粉末の含有量が5.0〜95.0質量%である、請求項1に記載のセメント組成物。 The cement composition according to claim 1, wherein the content of the inorganic powder based on 100% by mass of the mixed material is 5.0 to 95.0% by mass. 前記無機粉末における前記化学組成がMgOを更に含み、
前記無機粉末の全量を基準とする前記MgO量が5.0質量%以下である、請求項1又は2に記載のセメント組成物。
The chemical composition of the inorganic powder further comprises MgO.
The cement composition according to claim 1 or 2, wherein the amount of MgO based on the total amount of the inorganic powder is 5.0% by mass or less.
前記無機粉末における前記化学組成がSOを更に含み、
前記無機粉末の全量を基準とする前記SO量が1.0質量%以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のセメント組成物。
The chemical composition of the inorganic powder further comprises SO 3 and
The cement composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of SO 3 based on the total amount of the inorganic powder is 1.0% by mass or less.
前記無機粉末のブレーン比表面積が2000〜10000cm/gである、請求項1〜4のいずれか一項に記載のセメント組成物。 The cement composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the inorganic powder has a specific surface area of 2000 to 10000 cm 2 / g. 前記無機粉末100質量%中の前記非晶質相量が80.0〜100.0質量%である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のセメント組成物。 The cement composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the amount of the amorphous phase in 100% by mass of the inorganic powder is 80.0 to 100.0% by mass. 前記無機粉末が石炭ガス化スラグの粉砕物を含有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のセメント組成物。 The cement composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the inorganic powder contains a pulverized product of coal gasified slag. 前記セメントクリンカーは、Bogue式によって算出されるCS量が35.0〜75.0質量%であり、CA量が8.0〜14.0質量%である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のセメント組成物。 The cement clinker is C 3 S amount calculated by the Bogue formula from 35.0 to 75.0 wt%, C 3 A content is from 8.0 to 14.0 wt%, claims 1-7 The cement composition according to any one of the above. 前記セメントクリンカーと前記石膏との合計量を基準とする、前記石膏の含有量がSO換算で0.5〜3.0質量%である、請求項1〜8のいずれか一項に記載のセメント組成物。 Based on the total amount of the gypsum and the cement clinker, the content of the gypsum is 0.5 to 3.0 mass% converted to SO 3, as claimed in any one of claims 1-8 Cement composition. 前記セメントクリンカーがSO及びROを含み、
前記セメントクリンカー100質量%における、SO量が0.10〜2.00質量%であり、且つRO量が0.10〜2.00質量%である、請求項1〜9のいずれか一項に記載のセメント組成物。
The cement clinker contains SO 3 and R 2 O and contains
In the cement clinker to 100 mass%, a SO 3 weight 0.10 to 2.00 wt%, and R 2 O content is 0.10 to 2.00 wt%, any one of claims 1 to 9 The cement composition according to one item.
硬化促進剤を更に含有し、
前記セメントクリンカー、前記石膏及び前記混合材の合計量100質量部に対する前記硬化促進剤の含有量が0.1〜20.0質量部である、請求項1〜10のいずれか一項に記載のセメント組成物。
Further contains a curing accelerator,
The invention according to any one of claims 1 to 10, wherein the content of the curing accelerator is 0.1 to 20.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the cement clinker, the gypsum and the mixture. Cement composition.
前記無機粉末の全量を基準として、前記無機粉末の前記非晶質相中におけるCaO量が6.0〜40.0質量%であり、SiO量が35.0〜75.0質量%であり、Al量が14.0〜25.0質量%である、請求項1〜11のいずれか一項に記載のセメント組成物。 Based on the total amount of the inorganic powder, the amount of CaO in the amorphous phase of the inorganic powder is 6.0 to 40.0% by mass, and the amount of SiO 2 is 35.0 to 75.0% by mass. , The cement composition according to any one of claims 1 to 11, wherein the amount of Al 2 O 3 is 14.0 to 25.0% by mass. セメントクリンカーと、石膏と、混合材と、を混合する工程を備え、
前記混合材が、非晶質相を含む無機粉末、及び石灰石を含み、
前記無機粉末は、CaO、SiO及びAlを含む化学組成を有し、前記無機粉末の全量を基準として、CaO量が6.0〜40.0質量%、SiO量が35.0〜75.0質量%、及びAl量が14.0〜25.0質量%であり、
前記工程において、前記セメントクリンカー、前記石膏及び前記混合材の合計量を基準とする前記混合材の含有量が2.0〜30.0質量%となり、前記無機粉末の含有量が1.0〜29.0質量%となり、前記石灰石の含有量が1.0〜10.0質量%となるように、前記セメントクリンカー、前記石膏及び前記混合材を混合する、セメント組成物の製造方法。
A step of mixing cement clinker, gypsum, and a mixture material is provided.
The mixed material contains an inorganic powder containing an amorphous phase and limestone.
The inorganic powder has a chemical composition containing CaO, SiO 2 and Al 2 O 3, and the amount of CaO is 6.0 to 40.0% by mass and the amount of SiO 3 is 35. Based on the total amount of the inorganic powder. The amount of Al 2 O 3 is 14.0 to 25.0 mass%, and the amount is 0 to 75.0 mass%.
In the step, the content of the mixed material based on the total amount of the cement clinker, the gypsum and the mixed material is 2.0 to 30.0% by mass, and the content of the inorganic powder is 1.0 to 3. A method for producing a cement composition, wherein the cement clinker, the gypsum and the mixed material are mixed so that the content of the limestone is 29.0% by mass and the content of the limestone is 1.0 to 10.0% by mass.
非結晶質相を含む無機粉末と石灰石とを含む、耐久性向上混合材であって、
前記無機粉末は、CaO、SiO及びAlを含む化学組成を有し、前記無機粉末の全量を基準として、CaO量が6.0〜40.0質量%、SiO量が35.0〜75.0質量%、及びAl量が14.0〜25.0質量%であり、
セメントクリンカー、石膏及び前記耐久性向上混合材の合計量を100質量%として、前記無機粉末の含有量が1.0〜29質量%となり、前記石灰石の含有量が1.0〜10.0質量%となるように、セメントクリンカー及び石膏とともに配合して用いる、耐久性向上混合材。
A durability-enhancing mixed material containing an inorganic powder containing an amorphous phase and limestone.
The inorganic powder has a chemical composition containing CaO, SiO 2 and Al 2 O 3, and the amount of CaO is 6.0 to 40.0% by mass and the amount of SiO 3 is 35. Based on the total amount of the inorganic powder. The amount of Al 2 O 3 is 14.0 to 25.0 mass%, and the amount is 0 to 75.0 mass%.
Assuming that the total amount of cement clinker, gypsum and the durability improving mixture is 100% by mass, the content of the inorganic powder is 1.0 to 29% by mass, and the content of the limestone is 1.0 to 10.0% by mass. A durability-enhancing mixed material used in combination with cement clinker and gypsum so as to be%.
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