JP2021161017A - 混合セメント組成物 - Google Patents
混合セメント組成物 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021161017A JP2021161017A JP2021050684A JP2021050684A JP2021161017A JP 2021161017 A JP2021161017 A JP 2021161017A JP 2021050684 A JP2021050684 A JP 2021050684A JP 2021050684 A JP2021050684 A JP 2021050684A JP 2021161017 A JP2021161017 A JP 2021161017A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- powder
- cement
- ratio
- blast furnace
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 145
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 82
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 134
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 60
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 46
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract description 46
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 47
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 claims description 6
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 6
- BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N dicalcium;oxocalcium;silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca]=O.[O-][Si]([O-])([O-])[O-] BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims description 5
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 19
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 13
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 150000004683 dihydrates Chemical class 0.000 description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 4
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J calcium sulfate hemihydrate Chemical compound O.[Ca+2].[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 3
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011400 blast furnace cement Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000006072 paste Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
【課題】セメントクリンカの使用量を少なくすることができ、かつ、強度発現性に優れた混合セメント組成物を提供する。【解決手段】セメントクリンカ粉末、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末を含む粉状の混合セメント組成物であって、セメントクリンカ粉末、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末の合計量100質量%中、セメントクリンカ粉末の割合が45〜59質量%であり、高炉スラグ微粉末の割合が22〜43質量%であり、石灰石粉末の割合が4〜23質量%であり、セメントクリンカ粉末中のアルミネート相の割合が、7〜13質量%である粉状の混合セメント組成物。【選択図】なし
Description
本発明は、混合セメント組成物に関する。
現在、温暖化対策によって、セメント製造業界においても、二酸化炭素の排出量の大幅な削減が求められている。セメント製造業界における二酸化炭素の排出量の多くは、セメントクリンカを製造する際に発生するものであり、二酸化炭素の排出量を削減するために、セメントクリンカの生産量を減らすことが求められている。
セメントクリンカの使用量を減らすことができるセメントとして、セメントクリンカ粉末の一部を高炉スラグ微粉末で置換してなる高炉セメントが知られている。
高炉スラグ微粉末を用いたセメント組成物として、特許文献1には、少なくとも下記(a)、(b)および(c)に示す成分を、下記の比率で含む、セメント組成物が記載されている。
(a) 水硬率(H.M.)が2.0〜2.4、ケイ酸率(S.M.)が1.3〜3.0、および、鉄率(I.M.)が1.5〜3.0であるセメントクリンカの粉砕物と、石膏とを含むセメント類:20 〜50質量%
(b) ブレーン比表面積が5,000cm2/g以上の高炉スラグ粉末:30〜70質量%
(c) 石灰石粉末:0質量%超〜40質量%
セメントクリンカの使用量を減らすことができるセメントとして、セメントクリンカ粉末の一部を高炉スラグ微粉末で置換してなる高炉セメントが知られている。
高炉スラグ微粉末を用いたセメント組成物として、特許文献1には、少なくとも下記(a)、(b)および(c)に示す成分を、下記の比率で含む、セメント組成物が記載されている。
(a) 水硬率(H.M.)が2.0〜2.4、ケイ酸率(S.M.)が1.3〜3.0、および、鉄率(I.M.)が1.5〜3.0であるセメントクリンカの粉砕物と、石膏とを含むセメント類:20 〜50質量%
(b) ブレーン比表面積が5,000cm2/g以上の高炉スラグ粉末:30〜70質量%
(c) 石灰石粉末:0質量%超〜40質量%
高炉スラグ微粉末は、セメントに混合される材料として優れた品質を有するが、その生産量がそれほど多くないため、将来的には不足することが予想される。そのため、セメントクリンカ粉末の一部を、高炉スラグ微粉末以外の材料でも置換することで、セメントクリンカ粉末の使用量を減らすことができるセメントが求められている。
本発明の目的は、セメントクリンカ粉末の使用量を少なくすることができ、かつ、強度発現性に優れた混合セメント組成物を提供することである。
本発明の目的は、セメントクリンカ粉末の使用量を少なくすることができ、かつ、強度発現性に優れた混合セメント組成物を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、セメントクリンカ粉末、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末を含み、セメントクリンカ粉末、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末の合計量100質量%中、セメントクリンカ粉末の割合が45〜59質量%であり、高炉スラグ微粉末の割合が22〜43質量%であり、石灰石粉末の割合が、4〜23質量%であり、セメントクリンカ粉末中のアルミネート相の割合が、7〜13質量%である粉状の混合セメント組成物によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[5]を提供するものである。
[1] セメントクリンカ粉末、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末を含む粉状の混合セメント組成物であって、上記セメントクリンカ粉末、上記高炉スラグ微粉末、及び上記石灰石粉末の合計量100質量%中、上記セメントクリンカ粉末の割合が45〜59質量%であり、上記高炉スラグ微粉末の割合が22〜43質量%であり、上記石灰石粉末の割合が、4〜23質量%であり、上記セメントクリンカ粉末中のアルミネート相の割合が、7〜13質量%であることを特徴とする粉状の混合セメント組成物。
[2] 上記セメントクリンカ粉末100質量部に対して、SO3換算値で1.0〜8.0質量部の石膏を含む前記[1]に記載の混合セメント組成物。
[3] 上記セメントクリンカ粉末中、エーライトの割合が54〜63質量%であり、ビーライトの割合が12〜24質量%であり、フェライト相の割合が9〜15質量%である前記[1]又は[2]に記載の混合セメント組成物。
[4] 上記石灰石粉末のブレーン比表面積が3,000〜20,000cm2/gである前記[1]〜[3]のいずれかに記載の混合セメント組成物。
[5] 「JIS R 5201:2015 セメントの物理試験方法」に記載された方法によって測定される材齢7日の圧縮強さが、30MPa以上である前記[1]〜[4]のいずれかに記載の混合セメント組成物。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[5]を提供するものである。
[1] セメントクリンカ粉末、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末を含む粉状の混合セメント組成物であって、上記セメントクリンカ粉末、上記高炉スラグ微粉末、及び上記石灰石粉末の合計量100質量%中、上記セメントクリンカ粉末の割合が45〜59質量%であり、上記高炉スラグ微粉末の割合が22〜43質量%であり、上記石灰石粉末の割合が、4〜23質量%であり、上記セメントクリンカ粉末中のアルミネート相の割合が、7〜13質量%であることを特徴とする粉状の混合セメント組成物。
[2] 上記セメントクリンカ粉末100質量部に対して、SO3換算値で1.0〜8.0質量部の石膏を含む前記[1]に記載の混合セメント組成物。
[3] 上記セメントクリンカ粉末中、エーライトの割合が54〜63質量%であり、ビーライトの割合が12〜24質量%であり、フェライト相の割合が9〜15質量%である前記[1]又は[2]に記載の混合セメント組成物。
[4] 上記石灰石粉末のブレーン比表面積が3,000〜20,000cm2/gである前記[1]〜[3]のいずれかに記載の混合セメント組成物。
[5] 「JIS R 5201:2015 セメントの物理試験方法」に記載された方法によって測定される材齢7日の圧縮強さが、30MPa以上である前記[1]〜[4]のいずれかに記載の混合セメント組成物。
本発明の混合セメント組成物によれば、高炉スラグ微粉末及び石灰石粉末を使用することで、セメントクリンカ粉末の使用量を相対的に少なくすることができ、かつ、強度発現性(特に、材齢3〜7日程度の初期強度発現性)を向上させることができる。
本発明の混合セメント組成物は、セメントクリンカ粉末、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末を含む粉状の混合セメント組成物であって、セメントクリンカ粉末、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末の合計量100質量%中、セメントクリンカ粉末の割合が45〜59質量%であり、高炉スラグ微粉末の割合が22〜43質量%であり、石灰石粉末の割合が、4〜23質量%であり、セメントクリンカ粉末中のアルミネート相の割合が、7〜13質量%であるものである。
なお、本明細書中、「混合セメント組成物」とは、複数の種類の粉状の材料を混合してなる、セメントクリンカ粉末を含む組成物を意味する。
なお、本明細書中、「混合セメント組成物」とは、複数の種類の粉状の材料を混合してなる、セメントクリンカ粉末を含む組成物を意味する。
セメントクリンカ粉末、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末の合計量100質量%中、セメントクリンカ粉末の割合は、45〜59質量%、好ましくは46〜58質量%、さらに好ましくは47〜57質量%、さらに好ましくは49〜56質量%、より好ましくは51〜56質量%、特に好ましくは53〜56質量%である。上記割合が45質量%未満であると、強度発現性が低下する。上記割合が59質量%を超えると、混合セメント組成物中のセメントクリンカ粉末の量が多くなり、クリンカ製造に伴う二酸化炭素の排出量を低減させるという効果が小さくなる。
セメントクリンカ粉末中のアルミネート相(3CaO・Al2O3)の割合は、7〜13質量%である。
上記割合は、廃棄物原単位を大きくすることができ(クリンカの原料として廃棄物をより多く使用することで、セメント組成物中の廃棄物由来の原料の割合を大きくすることができる)、かつ、長期強度発現性を向上させる観点からは、好ましくは7.5質量%以上、より好ましくは8質量%以上、さらに好ましくは8.5質量%以上、特に好ましくは9質量%以上である。
また、上記割合は、混合セメント組成物を含むモルタル等の流動性及び作業性をより向上させる観点からは、好ましくは12.8質量%以下、より好ましくは12.6質量%以下である。
セメントクリンカ粉末中のエーライト(3CaO・SiO2)の割合は、好ましくは54〜63質量%、より好ましくは55〜62.5質量%、特に好ましくは55.5〜62質量%である。上記割合が54質量%以上であれば、初期強度発現性がより向上する。上記割合が63質量%以下であれば、混合セメント組成物を含むモルタル等の流動性及び作業性がより向上する。
上記割合は、廃棄物原単位を大きくすることができ(クリンカの原料として廃棄物をより多く使用することで、セメント組成物中の廃棄物由来の原料の割合を大きくすることができる)、かつ、長期強度発現性を向上させる観点からは、好ましくは7.5質量%以上、より好ましくは8質量%以上、さらに好ましくは8.5質量%以上、特に好ましくは9質量%以上である。
また、上記割合は、混合セメント組成物を含むモルタル等の流動性及び作業性をより向上させる観点からは、好ましくは12.8質量%以下、より好ましくは12.6質量%以下である。
セメントクリンカ粉末中のエーライト(3CaO・SiO2)の割合は、好ましくは54〜63質量%、より好ましくは55〜62.5質量%、特に好ましくは55.5〜62質量%である。上記割合が54質量%以上であれば、初期強度発現性がより向上する。上記割合が63質量%以下であれば、混合セメント組成物を含むモルタル等の流動性及び作業性がより向上する。
セメントクリンカ粉末中のビーライト(2CaO・SiO2)の割合は、強度発現性等の観点から、好ましくは12〜24質量%、より好ましくは13〜22質量%、特に好ましくは14〜21質量%である。なお、上記割合が12質量%以上であれば、長期強度発現性がより向上する。
セメントクリンカ粉末中のフェライト相(4CaO・Al2O3・Fe2O3)の割合は、強度発現性等の観点から、好ましくは9〜16質量%、より好ましくは9.2〜15質量%、特に好ましくは9.5〜14質量%である。
セメントクリンカ粉末中のフェライト相(4CaO・Al2O3・Fe2O3)の割合は、強度発現性等の観点から、好ましくは9〜16質量%、より好ましくは9.2〜15質量%、特に好ましくは9.5〜14質量%である。
なお、本明細書中、セメントクリンカ粉末中のアルミネート相、エーライト、ビーライト、フェライト相の各割合は、セメントクリンカ粉末の全量(100質量%)中の割合として、セメントクリンカ原料やセメントクリンカ(焼成物)の化学成分に基づき、下記のボーグの計算式(1)〜(4)を用いて算出される。
(1) エーライト(質量%)=(4.07×CaO(質量%))−(7.60×SiO2(質量%))−(6.72×Al2O3(質量%))−(1.43×Fe2O3(質量%))
(2) ビーライト(質量%)=(2.87×SiO2(質量%))−(0.754×C3S(質量%))
(3) アルミネート相(質量%)=(2.65×Al2O3(質量%))−(1.69×Fe2O3(質量%))
(4) フェライト相(質量%)=3.04×Fe2O3(質量%)
(1) エーライト(質量%)=(4.07×CaO(質量%))−(7.60×SiO2(質量%))−(6.72×Al2O3(質量%))−(1.43×Fe2O3(質量%))
(2) ビーライト(質量%)=(2.87×SiO2(質量%))−(0.754×C3S(質量%))
(3) アルミネート相(質量%)=(2.65×Al2O3(質量%))−(1.69×Fe2O3(質量%))
(4) フェライト相(質量%)=3.04×Fe2O3(質量%)
セメントクリンカの原料としては、セメントクリンカの製造に用いられる一般的な原料を用いることができる。具体的には、石灰石、生石灰、消石灰等のCaO原料、珪石、粘土等の珪素含有原料、粘土等のアルミニウム含有原料、鉄滓、鉄ケーキ等の鉄含有原料を使用することができる。
さらに、前記原料に加えて、産業廃棄物、一般廃棄物、及び建設発生土から選ばれる一種以上を原料の一部として使用することができる。
セメントクリンカを製造する方法としては、上述した各原料を、得られるセメントクリンカ中、アルミネート相、エーライト、ビーライト、及びフェライト相の割合が、各々、所望の数値となるように混合し、得られた混合物を、好ましくは1,200〜1,600℃、より好ましくは1,350〜1,500℃で焼成する方法が挙げられる。
さらに、前記原料に加えて、産業廃棄物、一般廃棄物、及び建設発生土から選ばれる一種以上を原料の一部として使用することができる。
セメントクリンカを製造する方法としては、上述した各原料を、得られるセメントクリンカ中、アルミネート相、エーライト、ビーライト、及びフェライト相の割合が、各々、所望の数値となるように混合し、得られた混合物を、好ましくは1,200〜1,600℃、より好ましくは1,350〜1,500℃で焼成する方法が挙げられる。
セメントクリンカ粉末のブレーン比表面積は、好ましくは2,500〜7,000cm2/g、より好ましくは2,800〜6,000cm2/g、特に好ましくは3,000〜5,000cm2/gである。上記ブレーン比表面積が、2,500cm2/g以上であれば、強度発現性がより向上する。上記ブレーン比表面積が、7,000cm2/g以下であれば、混合セメント組成物を含むモルタル等の流動性及び作業性がより向上する。
セメントクリンカ粉末、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末の合計量100質量%中、高炉スラグ微粉末の割合は、22〜43質量%、好ましくは24〜42質量%、より好ましくは26〜41質量%、さらに好ましくは28〜39質量%、特に好ましくは29〜37質量%である。上記割合が22質量%未満であると、強度発現性が低下する。上記割合が43質量%を超えると、高炉スラグ微粉末の代わりに他の成分(石灰石粉末)を使用することで、高炉スラグ微粉末の使用量を低減するという効果が小さくなる。
高炉スラグ微粉末の例としては、高炉で銑鉄を製造する際に副生する溶融状態のスラグを、水で急冷及び破砕して得られる水砕スラグの粉砕物等が挙げられる。
また、高炉スラグ微粉末の塩基度は、好ましくは1.7以上、より好ましくは1.75以上、特に好ましくは1.8以上である。上記塩基度が1.7以上であれば、強度発現性がより向上する。
なお、塩基度は下記(5)式を用いて算出する。
塩基度=〔(CaO+MgO+Al2O3)/SiO2〕 ・・・(5)
(式中の化学式は、高炉スラグ微粉末中の、該化学式が表す化合物の含有率(%)を表す。)
また、高炉スラグ微粉末の塩基度は、好ましくは1.7以上、より好ましくは1.75以上、特に好ましくは1.8以上である。上記塩基度が1.7以上であれば、強度発現性がより向上する。
なお、塩基度は下記(5)式を用いて算出する。
塩基度=〔(CaO+MgO+Al2O3)/SiO2〕 ・・・(5)
(式中の化学式は、高炉スラグ微粉末中の、該化学式が表す化合物の含有率(%)を表す。)
高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積は、好ましくは3,000〜7,000cm2/g、より好ましくは3,500〜6,000cm2/g、特に好ましくは4,000〜5,000cm2/gである。上記ブレーン比表面積が、2,500cm2/g以上であれば、強度発現性がより向上する。上記ブレーン比表面積が、7,000cm2/g以下であれば、混合セメント組成物を含むモルタル等の流動性及び作業性がより向上する。
セメントクリンカ粉末、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末の合計量100質量%中、石灰石粉末の割合は、4〜23質量%、好ましくは6〜21質量%、より好ましくは7〜20質量%、さらに好ましくは8〜18質量%、特に好ましくは10質量%を超え、16質量%以下である。上記割合が4質量%未満であると、高炉スラグ微粉末の代わりに他の成分(石灰石粉末)を使用することで、高炉スラグ微粉末の使用量を低減させるという効果が小さくなる。上記割合が23質量%を超えると、強度発現性が低下する。
石灰石粉末中の炭酸カルシウムの含有率は、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上である。該含有率が90質量%以上であれば、強度発現性がより向上する。
石灰石粉末は、石灰石を粉砕したものでもよいが、生コンスラッジやコンクリートの粉末を炭酸化したものを用いてもよい。これら粉末によれば、本来は大気中に排出される二酸化炭素ガスを上記粉末に固定することができる。
石灰石粉末は、石灰石を粉砕したものでもよいが、生コンスラッジやコンクリートの粉末を炭酸化したものを用いてもよい。これら粉末によれば、本来は大気中に排出される二酸化炭素ガスを上記粉末に固定することができる。
石灰石粉末のブレーン比表面積は、好ましくは3,000〜20,000cm2/g、より好ましくは3,500〜18,000cm2/g、さらに好ましくは4,000〜15,000cm2/g、さらに好ましくは4,200〜10,000cm2/g、特に好ましくは4,500〜9,500cm2/gである。上記ブレーン比表面積が、3,000cm2/g以上であれば、強度発現性がより向上する。上記ブレーン比表面積が、20,000cm2/g以下であれば、混合セメント組成物を含むモルタル等の流動性及び作業性がより向上する。
混合セメント組成物は、凝結時間を調整して、作業性を向上させる目的で、石膏を含んでいてもよい。
混合セメント組成物に含まれる石膏の量は、強度発現性や、混合セメント組成物を含むモルタル等の流動性及び作業性の観点から、セメントクリンカ粉末100質量部に対して、SO3換算値で、好ましくは1.0〜8.0質量部、より好ましくは1.5〜7.0質量部、さらに好ましくは2.0〜5.0質量部、より好ましくは2.5〜4.5質量部、特に好ましくは2.5〜4.2質量部である。
また、混合セメント組成物中の石膏の割合は、強度発現性や、混合セメント組成物を含むモルタル等の流動性及び作業性の観点から、SO3換算値で、好ましくは1.0〜8.0質量%、より好ましくは1.4〜7.0質量%、さらに好ましくは1.6〜5.0質量%さらに好ましくは1.8〜4.0質量%、さらに好ましくは2.0〜3.5質量%、特に好ましくは2.2〜3.0質量%である。
石膏の例としては、天然二水石膏、排煙脱硫石膏、リン酸石膏、チタン石膏、フッ酸石膏、精錬石膏、半水石膏、および、無水石膏等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
混合セメント組成物に含まれる石膏の量は、強度発現性や、混合セメント組成物を含むモルタル等の流動性及び作業性の観点から、セメントクリンカ粉末100質量部に対して、SO3換算値で、好ましくは1.0〜8.0質量部、より好ましくは1.5〜7.0質量部、さらに好ましくは2.0〜5.0質量部、より好ましくは2.5〜4.5質量部、特に好ましくは2.5〜4.2質量部である。
また、混合セメント組成物中の石膏の割合は、強度発現性や、混合セメント組成物を含むモルタル等の流動性及び作業性の観点から、SO3換算値で、好ましくは1.0〜8.0質量%、より好ましくは1.4〜7.0質量%、さらに好ましくは1.6〜5.0質量%さらに好ましくは1.8〜4.0質量%、さらに好ましくは2.0〜3.5質量%、特に好ましくは2.2〜3.0質量%である。
石膏の例としては、天然二水石膏、排煙脱硫石膏、リン酸石膏、チタン石膏、フッ酸石膏、精錬石膏、半水石膏、および、無水石膏等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の混合セメント組成物の製造方法としては、特に限定されるものではなく、(i)クリンカと高炉スラグと石灰石と石膏を同時に粉砕しながら混合する方法、(ii)予め粉砕してなるセメント(クリンカ粉末と石膏の混合物)と、予め粉砕してなる高炉スラグ微粉末と、予め粉砕してなる石灰石粉末を混合する方法等が挙げられる。
また、(ii)の方法において、予め粉砕してなる高炉スラグ微粉末として、石膏を含むもの(予め高炉スラグと石膏を同時に粉砕しながら混合したもの)を用いてもよい。
また、(ii)の方法において、予め粉砕してなる高炉スラグ微粉末として、石膏を含むもの(予め高炉スラグと石膏を同時に粉砕しながら混合したもの)を用いてもよい。
本発明の混合セメント組成物と、水、骨材(細骨材、粗骨材)、及び必要に応じて配合される他の材料を混合することによって、ペースト、モルタル又はコンクリートを調製することができる。
本発明の混合セメント組成物の、「JIS R 5201:2015 セメントの物理試験方法」に記載された方法によって測定される材齢7日の圧縮強さは、好ましくは30MPa以上、より好ましくは31MPa以上、さらに好ましくは31.5MPa以上、特に好ましくは32MPa以上である。
本発明の混合セメント組成物の、「JIS R 5201:2015 セメントの物理試験方法」に記載された方法によって測定される材齢7日の圧縮強さは、好ましくは30MPa以上、より好ましくは31MPa以上、さらに好ましくは31.5MPa以上、特に好ましくは32MPa以上である。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[使用材料]
(1)高炉スラグ微粉末;ブレーン比表面積:4,230cm2/g、密度:2.92g/cm3、塩基度:1.80
(2)石灰石粉末A;ブレーン比表面積:5,130cm2/g、炭酸カルシウムの含有率:95質量%以上、密度:2.72g/cm3
(3)石灰石粉末B;ブレーン比表面積:8,840cm2/g、炭酸カルシウムの含有率:95質量%以上、密度:2.72g/cm3
(4)石灰石粉末C;ブレーン比表面積:9,020cm2/g、炭酸カルシウムの含有率:95質量%以上、密度:2.72g/cm3
[高炉スラグ混合物の製造]
上記高炉スラグ微粉末と二水石膏(排煙脱硫石膏)を混合して、石膏の含有率が2.0質量%(SO3換算)である高炉スラグ混合物(高炉スラグ微粉末と石膏の混合物)を製造した。
[セメントA〜Dの製造]
試薬を原料として、テスト用のキルンを用いて、セメントクリンカを焼成した後、セメントクリンカと、二水石膏(排煙脱硫石膏)及び半水石膏を、ミルを用いて粉砕及び混合することで、表1に示す鉱物組成及びブレーン比表面積を有するセメントA〜D(セメントクリンカ粉末と石膏の混合物)を調製した。石膏の半水化率は、セメントA、Bにおいては50%、セメントCにおいては76%、セメントDにおいては78%とした。
[使用材料]
(1)高炉スラグ微粉末;ブレーン比表面積:4,230cm2/g、密度:2.92g/cm3、塩基度:1.80
(2)石灰石粉末A;ブレーン比表面積:5,130cm2/g、炭酸カルシウムの含有率:95質量%以上、密度:2.72g/cm3
(3)石灰石粉末B;ブレーン比表面積:8,840cm2/g、炭酸カルシウムの含有率:95質量%以上、密度:2.72g/cm3
(4)石灰石粉末C;ブレーン比表面積:9,020cm2/g、炭酸カルシウムの含有率:95質量%以上、密度:2.72g/cm3
[高炉スラグ混合物の製造]
上記高炉スラグ微粉末と二水石膏(排煙脱硫石膏)を混合して、石膏の含有率が2.0質量%(SO3換算)である高炉スラグ混合物(高炉スラグ微粉末と石膏の混合物)を製造した。
[セメントA〜Dの製造]
試薬を原料として、テスト用のキルンを用いて、セメントクリンカを焼成した後、セメントクリンカと、二水石膏(排煙脱硫石膏)及び半水石膏を、ミルを用いて粉砕及び混合することで、表1に示す鉱物組成及びブレーン比表面積を有するセメントA〜D(セメントクリンカ粉末と石膏の混合物)を調製した。石膏の半水化率は、セメントA、Bにおいては50%、セメントCにおいては76%、セメントDにおいては78%とした。
[実施例1〜18、比較例1〜8]
表2に示す種類のセメントと、高炉スラグ混合物と、石灰石粉末を、表2に示す量で混合して、混合セメント組成物を得た。
混合セメント組成物について、「JIS R 5201:2015 セメントの物理試験方法」に記載された方法に準拠して、材齢3日、7日、28日の圧縮強さを測定した。
また、混合セメント組成物のモルタルフロー値を、「JIS R 5201:2015(セメントの物理試験方法)」に準拠して、15回の落下運動を行って測定した。
なお、混合セメント組成物に含まれる、セメントクリンカ粉末(表2〜4中、「クリンカ」と示す。)と、高炉スラグ微粉末(表2〜4中、「高炉スラグ」と示す。)と、石灰石粉末(表2〜4中、「石灰石」と示す。)の合計量100質量%中の、セメントクリンカ粉末等の割合、及び、クリンカ粉末100質量部に対する、石膏の量(SO3換算値)は、表2〜4に示すとおりである。
結果を表2に示す。
表2に示す種類のセメントと、高炉スラグ混合物と、石灰石粉末を、表2に示す量で混合して、混合セメント組成物を得た。
混合セメント組成物について、「JIS R 5201:2015 セメントの物理試験方法」に記載された方法に準拠して、材齢3日、7日、28日の圧縮強さを測定した。
また、混合セメント組成物のモルタルフロー値を、「JIS R 5201:2015(セメントの物理試験方法)」に準拠して、15回の落下運動を行って測定した。
なお、混合セメント組成物に含まれる、セメントクリンカ粉末(表2〜4中、「クリンカ」と示す。)と、高炉スラグ微粉末(表2〜4中、「高炉スラグ」と示す。)と、石灰石粉末(表2〜4中、「石灰石」と示す。)の合計量100質量%中の、セメントクリンカ粉末等の割合、及び、クリンカ粉末100質量部に対する、石膏の量(SO3換算値)は、表2〜4に示すとおりである。
結果を表2に示す。
[実施例19〜22]
表3に示す種類のセメントと、高炉スラグ混合物と、石灰石粉末を混合して混合物を得た。セメントと、高炉スラグ混合物と、石灰石粉末の配合量は、表3〜4に示す量に定めた。
次いで、上記混合物と二水石膏を混合して、混合セメント組成物を得た。上記混合物と混合される二水石膏(セメント及び高炉スラグ混合物に含まれる石膏とは別に混合されるもの)の量は、セメントクリンカ粉末に対する石膏量(セメント及び高炉スラグ混合物に含まれる石膏と二水石膏の合計量)が、表4に示す量となり、かつ、混合セメント組成物中の全石膏(セメント及び高炉スラグ混合物に含まれる石膏と、二水石膏の合計)100質量%中、二水石膏及び半水石膏の割合が表4に示す割合となるように定めた。得られた混合セメント組成物について、実施例1と同様にして、圧縮強さ等を測定した。
表3に示す種類のセメントと、高炉スラグ混合物と、石灰石粉末を混合して混合物を得た。セメントと、高炉スラグ混合物と、石灰石粉末の配合量は、表3〜4に示す量に定めた。
次いで、上記混合物と二水石膏を混合して、混合セメント組成物を得た。上記混合物と混合される二水石膏(セメント及び高炉スラグ混合物に含まれる石膏とは別に混合されるもの)の量は、セメントクリンカ粉末に対する石膏量(セメント及び高炉スラグ混合物に含まれる石膏と二水石膏の合計量)が、表4に示す量となり、かつ、混合セメント組成物中の全石膏(セメント及び高炉スラグ混合物に含まれる石膏と、二水石膏の合計)100質量%中、二水石膏及び半水石膏の割合が表4に示す割合となるように定めた。得られた混合セメント組成物について、実施例1と同様にして、圧縮強さ等を測定した。
[実施例23]
表3に示す種類のセメントと、高炉スラグ混合物と、石灰石粉末を混合して混合物を得た。セメントと、高炉スラグ混合物と、石灰石粉末の配合量は、表3〜4に示す量に定めた。
次いで、上記混合物と、二水石膏と、無水石膏と混合して混合セメント組成物を得た。上記混合物と混合される、二水石膏及び無水石膏(セメント及び高炉スラグ混合物に含まれる石膏とは別に混合されるもの)の量は、セメントクリンカ粉末に対する石膏量(セメント及び高炉スラグ混合物に含まれる石膏と二水石膏と無水石膏の合計量)が、表4に示す量となり、かつ、混合セメント組成物中の全石膏(セメント及び高炉スラグ混合物に含まれる石膏と二水石膏と無水石膏の合計)100質量%中、二水石膏、半水石膏及び無水石膏の割合が表4に示す割合となるように定めた。得られた混合セメント組成物について、実施例1と同様にして、圧縮強さ等を測定した。
表3に示す種類のセメントと、高炉スラグ混合物と、石灰石粉末を混合して混合物を得た。セメントと、高炉スラグ混合物と、石灰石粉末の配合量は、表3〜4に示す量に定めた。
次いで、上記混合物と、二水石膏と、無水石膏と混合して混合セメント組成物を得た。上記混合物と混合される、二水石膏及び無水石膏(セメント及び高炉スラグ混合物に含まれる石膏とは別に混合されるもの)の量は、セメントクリンカ粉末に対する石膏量(セメント及び高炉スラグ混合物に含まれる石膏と二水石膏と無水石膏の合計量)が、表4に示す量となり、かつ、混合セメント組成物中の全石膏(セメント及び高炉スラグ混合物に含まれる石膏と二水石膏と無水石膏の合計)100質量%中、二水石膏、半水石膏及び無水石膏の割合が表4に示す割合となるように定めた。得られた混合セメント組成物について、実施例1と同様にして、圧縮強さ等を測定した。
[実施例24〜27]
実施例19と同様にして混合セメント組成物を得た。得られた混合セメント組成物について、実施例1と同様にして、圧縮強さ等を測定した。
[実施例28]
実施例23と同様にして混合セメント組成物を得た。得られた混合セメント組成物について、実施例1と同様にして、圧縮強さ等を測定した。
結果を表4に示す。
実施例19と同様にして混合セメント組成物を得た。得られた混合セメント組成物について、実施例1と同様にして、圧縮強さ等を測定した。
[実施例28]
実施例23と同様にして混合セメント組成物を得た。得られた混合セメント組成物について、実施例1と同様にして、圧縮強さ等を測定した。
結果を表4に示す。
表2から、実施例1〜4と比較例1〜4を比較すると、実施例1〜4(石灰石粉末の割合:5.1〜20.3質量%)の材齢3〜7日のモルタル圧縮強さ(3日:20.1MPa〜21.9MPa、7日:32.0MPa〜37.0MPa)は、比較例1〜2(石灰石粉末の割合:0〜2.6質量%)の材齢3〜7日のモルタル圧縮強さ(3日:17.4MPa〜18.5MPa、7日:25.2MPa〜28.4MPa)よりも大きく、初期強度発現性に優れていることがわかる。
同様の傾向は、実施例5〜8と比較例3の比較、実施例11〜14と比較例5〜6の比較、及び、実施例15〜18と比較例7〜8においてもみられる。
また、実施例9〜10と比較例4を比較すると、実施例9〜10(石灰石の割合:12.7〜22.8質量%)の材齢3日のモルタル圧縮強さ(22.7MPa〜24.3MPa)は、比較例4(石灰石の割合:2.6質量%)の材齢3日のモルタル圧縮強さ(22.7MPa)と同等以上であり、実施例9〜10の材齢7日のモルタル圧縮強さ(34.8MPa〜37.2MPa)は、比較例4の材齢7日のモルタル圧縮強さ(33.5MPa)よりも大きく、初期強度発現性に優れていることがわかる。
同様の傾向は、実施例5〜8と比較例3の比較、実施例11〜14と比較例5〜6の比較、及び、実施例15〜18と比較例7〜8においてもみられる。
また、実施例9〜10と比較例4を比較すると、実施例9〜10(石灰石の割合:12.7〜22.8質量%)の材齢3日のモルタル圧縮強さ(22.7MPa〜24.3MPa)は、比較例4(石灰石の割合:2.6質量%)の材齢3日のモルタル圧縮強さ(22.7MPa)と同等以上であり、実施例9〜10の材齢7日のモルタル圧縮強さ(34.8MPa〜37.2MPa)は、比較例4の材齢7日のモルタル圧縮強さ(33.5MPa)よりも大きく、初期強度発現性に優れていることがわかる。
さらに、表4から、実施例19〜28(セメントクリンカ粉末の割合:46.3〜51.8質量%、高炉スラグ微粉末の割合:34.2〜38.4質量%、石灰石粉末の割合:10.4〜19.1質量%)の材齢3〜28日のモルタル圧縮強さ(3日:20.5〜23.0MPa、7日:34.0〜39.0MPa、28日:55.0〜57.0MPa)は、実施例1〜18の材齢3〜28日のモルタル圧縮強さと同程度であることがわかる。このことから、セメントクリンカ粉末の配合割合が少なくても(46.3〜51.8質量%)、初期強度発現性(特に、材齢3〜7日)に優れていることがわかる。
また、実施例19〜23を比較すると、材齢3〜28日のモルタル圧縮強さは同程度であり、石膏の種類による影響はみられないことがわかる。同様の傾向は、実施例24〜28の比較でも見られた。
また、実施例19〜23を比較すると、材齢3〜28日のモルタル圧縮強さは同程度であり、石膏の種類による影響はみられないことがわかる。同様の傾向は、実施例24〜28の比較でも見られた。
Claims (5)
- セメントクリンカ粉末、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末を含む粉状の混合セメント組成物であって、
上記セメントクリンカ粉末、上記高炉スラグ微粉末、及び上記石灰石粉末の合計量100質量%中、上記セメントクリンカ粉末の割合が45〜59質量%であり、上記高炉スラグ微粉末の割合が22〜43質量%であり、上記石灰石粉末の割合が、4〜23質量%であり、
上記セメントクリンカ粉末中のアルミネート相の割合が、7〜13質量%であることを特徴とする粉状の混合セメント組成物。 - 上記セメントクリンカ粉末100質量部に対して、SO3換算値で1.0〜8.0質量部の石膏を含む請求項1に記載の混合セメント組成物。
- 上記セメントクリンカ粉末中、エーライトの割合が54〜63質量%であり、ビーライトの割合が12〜24質量%であり、フェライト相の割合が9〜15質量%である請求項1又は2に記載の混合セメント組成物。
- 上記石灰石粉末のブレーン比表面積が3,000〜20,000cm2/gである請求項1〜3のいずれかに記載の混合セメント組成物。
- 「JIS R 5201:2015 セメントの物理試験方法」に記載された方法によって測定される材齢7日の圧縮強さが、30MPa以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載の混合セメント組成物。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020060028 | 2020-03-30 | ||
JP2020060028 | 2020-03-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021161017A true JP2021161017A (ja) | 2021-10-11 |
Family
ID=78002466
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021050684A Pending JP2021161017A (ja) | 2020-03-30 | 2021-03-24 | 混合セメント組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021161017A (ja) |
-
2021
- 2021-03-24 JP JP2021050684A patent/JP2021161017A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2700622B1 (en) | Methods for manufacturing a cement clinker and a cement composition | |
JP6825737B2 (ja) | セメント組成物及びその製造方法 | |
JP6021753B2 (ja) | 混合セメント | |
JP5750011B2 (ja) | 高炉セメント組成物 | |
WO2013031246A1 (ja) | 中性化抑制型早強セメント組成物 | |
JP2010222171A (ja) | セメントクリンカ、その製造方法および水硬性セメント | |
JP6282408B2 (ja) | 水硬性組成物 | |
JP2015187068A (ja) | セメント混和材及びセメント組成物 | |
JP5737710B2 (ja) | 石炭灰混合セメント組成物 | |
JP2009114011A (ja) | セメント添加材及びセメント組成物 | |
JP2020164409A (ja) | セメント組成物 | |
JP4842211B2 (ja) | セメント添加材用焼成物、セメント添加材及びセメント組成物 | |
JP2013241304A (ja) | セメント組成物およびその製造方法 | |
JP2021161017A (ja) | 混合セメント組成物 | |
JP2021155326A (ja) | 混合セメント組成物 | |
JP2009035451A (ja) | セメント添加材及びセメント組成物 | |
JP7037857B2 (ja) | ポルトランドセメントの製造方法 | |
JP2018016504A (ja) | 高ビーライト系セメント組成物 | |
JP6517384B2 (ja) | セメントクリンカ及びセメント | |
JP2008222475A (ja) | 焼成物、セメント添加材及びセメント組成物 | |
JP5818623B2 (ja) | 低水和熱セメントクリンカおよび低水和熱セメント組成物 | |
JP2013087036A (ja) | 低水和熱セメントクリンカおよび低水和熱セメント組成物 | |
JPH0774366B2 (ja) | 高炉スラグ組成物 | |
JP4164242B2 (ja) | セメント組成物 | |
JP4108533B2 (ja) | ポルトランドセメントクリンカおよびそれを用いたセメント組成物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80 Effective date: 20210402 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240112 |