JP2021160986A - セメント組成物、及びセメント組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
C3S[%]=(4.07×CaO[%])−(7.60×SiO2[%])−(6.72×Al2O3[%])−(1.43×Fe2O3[%])−(2.85×SO3[%])
C2S[%]=(2.87×SiO2[%])−(0.754×C3S[%])
C3A[%]=(2.65×Al2O3[%])−(1.69×Fe2O3[%])
C4AF[%]=3.04×Fe2O3[%]
R2O[%]=Na2O[%]+0.658×K2O[%]
[C3S量(質量%)]≦α×[C3A量(質量%)−9.0]+2.0×[石炭灰の含有量(質量%)]+β−10.0×[SO3量(質量%)] …式(1)
α=(−2.5×[SO3量(質量%)])×(100−[半水石膏割合(質量%)])/100 …式(2)
[半水石膏割合(質量%)]=100×[半水石膏の全質量(質量%)]/[石膏の全質量(質量%)] …式(3)
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〜NC6)を示す。ベースセメント(NC1〜NC6)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±100cm2/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SO3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。
表2に後述する実施例及び比較例で使用した石炭灰(F1)を示す。石炭灰(FA1)は、火力発電所から採取した石炭灰を、旋回気流式分離機(日清エンジニアリング株式会社製、ターボクラシファイア)を用いて3000rpmの条件下で分級し、粗粉分を除去して、得られた微粉の分画を更に6000rpmの条件下で分級し、極細かい微粒分を除去して、粒度を調整したうえで用いた。
後述する実施例及び比較例で使用した石灰石(CC)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7470cm2/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。
[細骨材]
DEF試験及び圧縮強さ測定では、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。
ベースセメント、石炭灰及び石灰石を表3に示す配合割合(質量%)で、混合及び粉砕することで、セメント組成物を調製した。ベースセメント(NC)、石炭灰(FA)、石灰石(CC)の合量100質量部に対して、二水石膏及び半水石膏の合計の配合量がSO3換算で1.0質量部分となるように、二水石膏及び半水石膏を外割で添加した。半水石膏割合は、セメント組成物中の全石膏質量に対する全半水石膏質量の比率として計算した。また、セメント組成物中の石膏由来のSO3量は、セメント組成物100質量%中の石膏に含まれるSO3量を質量%で計算した。ここで、二水石膏(2H2O・CaSO4)の分子量は172、半水石膏(0.5H2O・CaSO4)の分子量は145、SO3の分子量は80として、計算した。
(モルタル組成物の調製)
実施例及び比較例で調製した各組成物に対して、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4に示した。
セメント組成物中の全SO3量が6.2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SO3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。
A:モルタル硬化体の膨張率が0.03%以下である。
B:モルタル硬化体の膨張率が0.03%超0.05%以下である。
C:モルタル硬化体の膨張率が0.05%超0.10%以下である。
D:モルタル硬化体の膨張率が0.10%超である。
練り混ぜから24時間時点での脱型時の圧縮強さを測定した。圧縮強さの測定は、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た。測定は上記3本のうち1本を対象として行い、2回の測定を行って得られた平均値を脱型時の圧縮強さとし、下記の基準で評価した。各モルタル硬化体について、下記の基準で評価した。評価がD以上であれば、優れた圧縮強さを有すると判断した。結果を表5に示す。
A:圧縮強さが40MPa以上である。
B:圧縮強さが37.5MPa以上40MPa未満である。
C:圧縮強さが32MPa以上37.5MPa未満である。
D:圧縮強さが30MPa以上32MPa未満である。
E:圧縮強さが20MPa以上30MPa未満である。
F:圧縮強さが20MPa未満である。
Claims (9)
- Bogue式によって算出されるC3S量が20.0〜80.0質量%であり、C3A量が6.0〜15.0質量%であるセメントクリンカーと、
石膏と、
混合材と、を含有し、
前記石膏の含有量が、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100質量%として、SO3換算で1.8〜3.5質量%であり、
前記混合材の含有量が、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100質量%として、2.0〜30.0質量%であり、
前記C3S量と、前記C3A量と、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の含有量を100質量%に対する石炭灰の含有量と、前記石膏に由来するSO3量とが、
[C3S量(質量%)]≦α×[C3A量(質量%)−9.0]+2.0×[石炭灰の含有量(質量%)]+β−10.0×[SO3量(質量%)] …式(1)
[前記式(1)において、前記αは、
α=(−2.5×[SO3量(質量%)])×(100−[半水石膏割合(質量%)])/100 …式(2)
で表され、前記半水石膏割合は前記石膏の全量に対する半水石膏の割合を示し、前記半水石膏割合は0〜90質量%であり、
前記βは75.0以下の実数である。]
の関係を満たす、セメント組成物。 - 前記セメントクリンカーがSO3及びR2Oを含み、
前記セメントクリンカー100質量%における、前記SO3量が0.10〜2.00質量%であり、且つ前記R2O量が0.10〜2.00質量%である、請求項1に記載のセメント組成物。 - ブレーン比表面積が3000〜6000cm2/gである、請求項1又は2に記載のセメント組成物。
- 前記混合材が石灰石を含み、
前記石灰石の含有量が、前記混合材の全量を基準として、2.0〜22.5質量%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。 - 前記混合材が石炭灰を含み、
前記石炭灰の含有量が、前記混合材の全量を基準として、15.0〜85.0質量%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。 - 前記石炭灰のブレーン比表面積が3900〜10000cm2/g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。
- 前記石炭灰は、4μm残分が40〜85体積%であり、且つ32μm残分が0〜20.0体積%である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のセメント組成物。
- 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1〜7のいずれか一項に記載のセメント組成物。 - Bogue式によって算出されるC3S量が20.0〜80.0質量%であり、C3A量が6.0〜15.0質量%である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、
前記工程において、前記石膏の含有量が、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100質量%としてSO3換算で1.8〜3.5質量%となり、前記混合材の含有量が、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100質量%として、2.0〜30.0質量%となり、前記C3S量と、前記C3A量と、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の含有量を100質量%に対する石炭灰の含有量と、前記石膏に由来するSO3量とが、
[C3S量(質量%)]≦α×[C3A量(質量%)−9.0]+2.0×[石炭灰の含有量(質量%)]+β−10.0×[SO3量(質量%)] …式(1)
[前記式(1)において、前記αは、
α=(−2.5×[SO3量(質量%)])×(100−[半水石膏割合(質量%)])/100 …式(2)
で表され、前記半水石膏割合は前記石膏の全量に対する半水石膏の割合を示し、前記半水石膏割合は0〜90質量%であり、
前記βは75.0以下の実数である。]
の関係を満たすように、前記セメントクリンカー、前記石膏及び前記混合材の配合を調整することを特徴とする、セメント組成物の製造方法。
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