JP2022131677A - Cement composition and production method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、セメント組成物、及びその製造方法に関し、特に高炉水砕スラグを含むセメント組成物、及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to cement compositions and methods for producing the same, and more particularly to cement compositions containing granulated blast furnace slag and methods for producing the same.
近年、地球温暖化対策の要求が高まり、セメント製造におけるＣＯ２発生量の低減が求められている。ＣＯ２発生量を低減する方法として、セメントの一部を混合材に置き換える方法が広く検討されている。混合材の中でも、高炉水砕スラグ(ＢＦＳ)等の鉄鋼スラグは、コンクリートの長期強度増進や塩分遮蔽効果の向上を期待できる。そのため、混合材として鉄鋼スラグを用い、その混合比率を高めたセメントの研究が進められている。 In recent years, the demand for countermeasures against global warming has increased, and a reduction in the amount of CO 2 generated in cement production is required. As a method for reducing the amount of CO 2 generated, a method of replacing a part of cement with a mixed material is widely studied. Among the mixed materials, iron and steel slag such as granulated blast furnace slag (BFS) can be expected to increase the long-term strength of concrete and improve the salt shielding effect. Therefore, research is being conducted on cement that uses iron and steel slag as a mixed material and increases its mixing ratio.
一方、ＢＦＳの混合比率を高めると、普通ポルトランドセメント(ＯＰＣ)に比べてセメントを硬化する際の初期強度が低下する傾向にあり、ＯＰＣと同様の強度を発現させるためには養生期間を長くとる必要が生じる。これに対して、水酸化カルシウム微粉末を更に添加することによって初期強度を向上させる方法（例えば、非特許文献１）、高Ｃ３Ｓクリンカーを用いて調製される高炉セメントを使用することによって初期強度を向上させる方法（例えば、非特許文献２）等が報告されている。非特許文献１によれば、水酸化カルシウム微粉末を２～８質量％添加することによってセメント組成物の初期強度が改善される。また、セメント組成物の初期強度の改善策として、その他の無機系促進剤又は有機系促進剤を使用した検討も行われている。 On the other hand, when the mixing ratio of BFS is increased, the initial strength of cement when hardening tends to be lower than that of ordinary Portland cement (OPC). need arises. On the other hand, the method of improving the initial strength by further adding fine powder of calcium hydroxide (for example, Non-Patent Document 1), the method of using blast furnace cement prepared with high C 3 S clinker, the initial strength A method for improving the strength (for example, Non-Patent Document 2) has been reported. According to Non-Patent Document 1, the initial strength of the cement composition is improved by adding 2 to 8% by mass of calcium hydroxide fine powder. In addition, as a measure for improving the initial strength of cement compositions, studies have been conducted using other inorganic accelerators or organic accelerators.
しかし、高炉水砕スラグを高い割合で含有する高炉セメントが発現する強度等の特性は、使用される高炉水砕スラグの品位（例えば、組成、反応性等）にも強く影響を受け、促進剤を添加しても所望の効果が得られないことも少なくない。ここで、高炉水砕スラグの反応性は、（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ａｌ２Ｏ３）／ＳｉＯ２の値（高炉水砕スラグにおける二酸化ケイ素の含有量に対する、酸化カルシウム、酸化マグネシウム及び酸化アルミニウムの合計含有量の比）で表される塩基度という指標で評価されることが多い。しかし、塩基度が同等の高炉水砕スラグを使用した場合であっても、セメント組成物を硬化した際に発現される強度が異なる場合がある。 However, the strength and other characteristics of blast furnace cement containing a high proportion of granulated blast furnace slag are strongly affected by the quality of the granulated blast furnace slag used (e.g., composition, reactivity, etc.). is often not obtained the desired effect. Here, the reactivity of granulated blast furnace slag is the value of (CaO + MgO + Al 2 O 3 )/SiO 2 (the ratio of the total content of calcium oxide, magnesium oxide and aluminum oxide to the content of silicon dioxide in granulated blast furnace slag ) is often evaluated as an indicator of basicity. However, even when granulated blast furnace slag with the same basicity is used, the strength exhibited when the cement composition is hardened may differ.
さらに、遅延剤等を添加した場合、又はスラグ混入率が高い場合には、高炉水砕スラグの品位の違いが、高炉セメントの特性へ及ぼす影響がより顕著なものとなる傾向にある。これまで、促進剤による高炉水砕スラグを活性化させる検討はなされているものの、品位の異なる高炉水砕スラグを使用して調製される高炉セメントに対して、促進剤を用いた場合の高炉セメントの特性への影響は十分に検討されているとはいえない。 Furthermore, when a retarder or the like is added, or when the slag mixing rate is high, the difference in the grade of the granulated blast furnace slag tends to have a more pronounced effect on the properties of the blast furnace cement. Until now, studies have been conducted on activating granulated blast furnace slag with accelerators, but blast furnace cement prepared using granulated blast furnace slag with different grades is less effective when using accelerators. It cannot be said that the influence on the characteristics of
また、高炉セメントは普通セメントに比べて初期強度が大幅に低い。そこで、促進剤を用いて初期強度の改善が検討されているが、一方で、その反応促進効果によって高炉セメントの硬化に伴う発熱量が増大し、異常凝結等を招く恐れもある。しかし、これまでの研究は促進剤による高炉水砕スラグの活性化が主な研究対象であり、発熱量の増大による影響については詳細な検討はなされておらず、高炉セメントの硬化に伴う発熱の抑制と、初期強度の向上との両立を試みた研究はなされていない。 In addition, blast-furnace cement has a significantly lower initial strength than ordinary cement. Therefore, the use of accelerators has been studied to improve the initial strength, but on the other hand, the reaction acceleration effect increases the amount of heat generated as the blast-furnace cement hardens, which may lead to abnormal setting. However, the main subject of research to date has been the activation of granulated blast furnace slag with accelerators, and no detailed study has been conducted on the effects of increased calorific value. No studies have been made that attempt to achieve both suppression and improvement in initial strength.
本開示は、高炉水砕スラグの含有量が多い場合であっても、硬化に伴う発熱量が抑制され、且つ優れた初期強度を発揮し得るセメント組成物、及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a cement composition capable of suppressing heat generation associated with hardening and exhibiting excellent initial strength even when the content of granulated blast furnace slag is large, and a method for producing the same. aim.
本開示の一側面は、セメントと、酸化アルミニウムの含有量が１４質量％以下であり、塩基度が１．５５～１．９５である高炉水砕スラグと、促進剤と、を含み、上記高炉水砕スラグの含有量が上記セメント及び上記高炉水砕スラグの合計量を１００質量％として３０．０～９０．０質量％であり、上記促進剤の含有量が上記高炉水砕スラグ１００質量部に対して０．５～１０．０質量部である、セメント組成物を提供する。 One aspect of the present disclosure includes cement, granulated blast furnace slag having an aluminum oxide content of 14% by mass or less and a basicity of 1.55 to 1.95, and an accelerator, and the blast furnace The content of the granulated slag is 30.0 to 90.0% by mass when the total amount of the cement and the granulated blast furnace slag is 100% by mass, and the content of the accelerator is 100 parts by mass of the granulated blast furnace slag. 0.5 to 10.0 parts by weight of the cement composition.
上記セメント組成物は、酸化アルミニウムの含有量が所定値以下であり、塩基度（二酸化ケイ素の含有量に対する、酸化カルシウム、酸化マグネシウム及び酸化アルミニウムの合計含有量の比）が所定範囲となるような特定の高炉水砕スラグを含み、促進剤を所定の含有量で含むことから、硬化時の水和発熱量が抑制されると共に、初期強度発現にも優れ得る。 The cement composition has an aluminum oxide content of a predetermined value or less, and a basicity (ratio of the total content of calcium oxide, magnesium oxide and aluminum oxide to the content of silicon dioxide) in a predetermined range. Since it contains a specific granulated blast furnace slag and contains an accelerator in a predetermined content, the heat of hydration during hardening can be suppressed and the initial strength development can be excellent.
上記促進剤がアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群より選択される少なくとも一種を含有してよい。促進剤が、アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩を含むことによって、高炉水砕スラグの反応性をより向上させることができる。 The accelerator may contain at least one selected from the group consisting of alkali metal salts and alkaline earth metal salts. By including an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt in the accelerator, the reactivity of the granulated blast furnace slag can be further improved.
上記促進剤が一価の陰イオンを有する塩を含有してよい。促進剤が一価の陰イオンを有する塩を含有することによって、高炉水砕スラグの表面での水和物の形成が調整され、高炉水砕スラグの反応性を更に向上させることができる。 The accelerator may contain a salt with a monovalent anion. By containing a salt having a monovalent anion in the accelerator, the formation of hydrates on the surface of the granulated blast furnace slag can be adjusted, and the reactivity of the granulated blast furnace slag can be further improved.
上記促進剤がカルシウム塩を含有してよい。促進剤がカルシウム塩を含有することによって、セメント組成物と水とを接触させて形成される水溶液中のカルシウムイオン（Ｃａ２＋）濃度が高まり、硬化体の主要成分となるカルシウムシリケート水和物（Ｃ－Ｓ－Ｈ）の生成を促進することができ、初期強度発現により優れる。 The accelerator may contain a calcium salt. When the accelerator contains a calcium salt, the concentration of calcium ions (Ca 2+ ) in the aqueous solution formed by contacting the cement composition with water is increased, and calcium silicate hydrate ( CSH) generation can be promoted, and the initial strength development is superior.
上記促進剤が亜硝酸塩、硝酸塩、及び塩化物からなる群より選択される少なくとも一種を含有してよい。促進剤が亜硝酸塩、硝酸塩、及び塩化物からなる群より選択される少なくとも一種を含有することによって、初期強度発現により優れる。 The accelerator may contain at least one selected from the group consisting of nitrites, nitrates and chlorides. When the accelerator contains at least one selected from the group consisting of nitrites, nitrates and chlorides, the initial strength development is more excellent.
上記促進剤の含有量は、上記高炉水砕スラグ１００質量部に対して０．５～５．０質量部であってよい。促進剤の含有量が上記範囲内であることで、上記セメント組成物の硬化の際の水和発熱量の低減と初期強度の向上とをより高水準で両立することができる。 The content of the accelerator may be 0.5 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the granulated blast furnace slag. When the content of the accelerator is within the above range, it is possible to achieve both a reduction in heat of hydration during hardening of the cement composition and an improvement in initial strength at a higher level.
本開示の一側面は、酸化アルミニウムの含有量が１４質量％以下であり、塩基度が１．５５～１．９５である高炉水砕スラグと、促進剤とを混合してセメント組成物を調製する工程を有し、上記工程は、上記高炉水砕スラグの含有量が上記セメント及び上記高炉水砕スラグの合計量を１００質量％として３０～９０質量％、且つ上記促進剤の含有量が上記高炉水砕スラグ１００質量部に対して０．５～１０．０質量部となるように混合する工程である、セメント組成物の製造方法を提供する。 One aspect of the present disclosure is to prepare a cement composition by mixing granulated blast furnace slag having an aluminum oxide content of 14% by mass or less and a basicity of 1.55 to 1.95 with an accelerator. In the step, the content of the granulated blast furnace slag is 30 to 90% by mass when the total amount of the cement and the granulated blast furnace slag is 100% by mass, and the content of the accelerator is the above Provided is a method for producing a cement composition, which is a step of mixing 0.5 to 10.0 parts by mass with 100 parts by mass of granulated blast furnace slag.
上記セメント組成物の製造方法は、酸化アルミニウムの含有量が所定値以下であり、塩基度が所定範囲となるような特定の高炉水砕スラグに対して、促進剤を配合し、高炉水砕スラグ及び促進剤の含有量が所定の範囲となるように調整する工程を有することから、上述のような、硬化時の水和発熱量が抑制されると共に、初期強度発現にも優れるセメント組成物を製造することができる。 In the method for producing the above cement composition, a specific granulated blast furnace slag having an aluminum oxide content of not more than a predetermined value and a basicity within a predetermined range is blended with an accelerator, and and the step of adjusting the content of the accelerator so that it is within a predetermined range, the cement composition that suppresses the heat of hydration during hardening and exhibits excellent initial strength as described above. can be manufactured.
上記高炉水砕スラグを選別する工程を更に有してもよい。 It may further include a step of sorting out the granulated blast furnace slag.
本開示によれば、高炉水砕スラグの含有量が多い場合であっても、硬化に伴う発熱量が抑制され、且つ優れた初期強度を発揮し得るセメント組成物、及びその製造方法を提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a cement composition capable of suppressing heat generation due to hardening and exhibiting excellent initial strength even when the content of granulated blast furnace slag is large, and a method for producing the same. .
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。 Embodiments of the present disclosure will be described below. 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, "X to Y" (X and Y are arbitrary numbers) means "X or more and Y or less" unless otherwise specified.
本明細書において例示する材料は特に断らない限り、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。組成物中の各成分の含有量は、組成物中の各成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。 The materials exemplified in this specification can be used singly or in combination of two or more unless otherwise specified. The content of each component in the composition means the total amount of the multiple substances present in the composition unless otherwise specified when there are multiple substances corresponding to each component in the composition. .
セメント組成物の一実施形態は、セメントと、酸化アルミニウムの含有量が１４質量％以下であり、塩基度が１．５５～１．９５である高炉水砕スラグと、促進剤と、を含む。上記高炉水砕スラグの含有量が上記セメント及び上記高炉水砕スラグ合計量を１００質量％として３０．０～９０．０質量％であり、上記促進剤の含有量が上記高炉水砕スラグの合計量１００質量部に対して０．５～１０．０質量％である。 An embodiment of the cement composition comprises cement, granulated blast furnace slag having an aluminum oxide content of 14% by mass or less and a basicity of 1.55 to 1.95, and an accelerator. The content of the granulated blast furnace slag is 30.0 to 90.0% by mass when the total amount of the cement and the granulated blast furnace slag is 100% by mass, and the content of the accelerator is the total amount of the granulated blast furnace slag. It is 0.5 to 10.0% by mass with respect to 100 parts by mass.
セメントは、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２００３「ポルトランドセメント」に規定の各種ポルトランドセメントであってよい。セメントは、入手のしやすさ及び初期材齢強度をより向上させる観点から、好ましくは普通ポルトランドセメント及び早強ポルトランドセメントの少なくとも一方を含み、より好ましくは普通ポルトランドセメントを含み、普通ポルトランドセメントであってもよい。 The cement may be various Portland cements specified in JIS R 5210:2003 "Portland cement". Cement preferably contains at least one of ordinary Portland cement and high-early-strength Portland cement, more preferably ordinary Portland cement, and is ordinary Portland cement, from the viewpoints of easy availability and improved initial strength. may
セメントのブレーン比表面積は、例えば、３０００～８０００ｃｍ２／ｇ、３０００～７０００ｃｍ２／ｇ、３０００～６０００ｃｍ２／ｇ、３０００～５０００ｃｍ２／ｇ、又は３０００～４０００ｃｍ２／ｇであってよい。 The Blaine specific surface area of the cement may be, for example, 3000-8000 cm 2 /g, 3000-7000 cm 2 /g, 3000-6000 cm 2 /g, 3000-5000 cm 2 /g, or 3000-4000 cm 2 /g.
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。 "Blaine 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".
高炉水砕スラグとしては、例えば、市販のものであってよく、高炉水砕スラグに相当するスラグを自ら調整したものであっても使用できる。本開示のセメント組成物には、酸化アルミニウムの含有量（Ａｌ２Ｏ３の含有量）が少なく、塩基度が所定の範囲となる高炉水砕スラグが使用される。 As the granulated blast furnace slag, for example, commercially available granulated blast furnace slag may be used. Granulated blast furnace slag having a low aluminum oxide content (Al 2 O 3 content) and a basicity within a predetermined range is used for the cement composition of the present disclosure.
高炉水砕スラグにおける酸化アルミニウムの含有量は、１４質量％以下であるが、例えば、１３．８質量％以下、１３．７質量％以下、１３．５質量％以下、又は１３．０質量％以下であってよい。酸化アルミニウムの含有量の上限値が上記範囲内であることで、セメント組成物の硬化の際に生じるアルミネート系の水和物の生成量を低減し硬化に伴う発熱量をより抑制することができる。高炉水砕スラグにおける酸化アルミニウムの含有量の下限値は、例えば、８．０質量％以上、１０．０質量％以上、又は１１．０質量％以上であってよい。酸化アルミニウムの含有量の下限値が上記範囲内であることで、セメント組成物の硬化反応の反応性を向上させ、初期強度をより向上し得る。高炉水砕スラグにおける酸化アルミニウムの含有量は上述の範囲内で調整してよく、例えば、８．０～１３．８質量％、又は１１．０～１３．０質量％であってよい。 The content of aluminum oxide in the granulated blast furnace slag is 14% by mass or less, for example, 13.8% by mass or less, 13.7% by mass or less, 13.5% by mass or less, or 13.0% by mass or less. can be When the upper limit of the content of aluminum oxide is within the above range, it is possible to reduce the amount of aluminate-based hydrate produced during hardening of the cement composition and further suppress the heat generation accompanying hardening. can. The lower limit of the aluminum oxide content in the granulated blast furnace slag may be, for example, 8.0% by mass or more, 10.0% by mass or more, or 11.0% by mass or more. When the lower limit of the content of aluminum oxide is within the above range, the reactivity of the hardening reaction of the cement composition can be improved, and the initial strength can be further improved. The content of aluminum oxide in the granulated blast furnace slag may be adjusted within the range described above, and may be, for example, 8.0 to 13.8% by mass, or 11.0 to 13.0% by mass.
高炉水砕スラグはその化学組成における二酸化ケイ素の含有量（質量％）に対する酸化カルシウムの含有量（質量％）の比（ＣａＯ／ＳｉＯ２の値、Ｃ／Ｓ比ともいう）は、例えば、１．００～１．３５であってよく、好ましくは１．０５～１．２８であり、より好ましくは１．１０～１．２８であり、更に好ましくは１．１４～１．１９である。 Granulated blast furnace slag has a ratio of calcium oxide content (mass%) to silicon dioxide content (mass%) in its chemical composition (CaO / SiO 2 value, also referred to as C / S ratio) is, for example, 1 0.00 to 1.35, preferably 1.05 to 1.28, more preferably 1.10 to 1.28, still more preferably 1.14 to 1.19.
高炉水砕スラグの塩基度は１．５５～１．９５である。高炉水砕スラグの塩基度の上限値は、例えば、１．９０以下、１．８５以下、又は１．８０以下であってよい。高炉水砕スラグの塩基度の下限値は、例えば、１．６０以上、１．６５以上、又は１．７０以上であってよい。塩基度の下限値が上記範囲内であることで、セメント組成物の初期強度をより向上し得る。高炉水砕スラグの塩基度は上述の範囲内で調整できる。 Granulated blast furnace slag has a basicity of 1.55 to 1.95. The upper limit of the basicity of the granulated blast furnace slag may be, for example, 1.90 or less, 1.85 or less, or 1.80 or less. The lower limit of the basicity of the granulated blast furnace slag may be, for example, 1.60 or more, 1.65 or more, or 1.70 or more. When the lower limit of the basicity is within the above range, the initial strength of the cement composition can be further improved. The basicity of the granulated blast furnace slag can be adjusted within the above range.
本明細書における塩基度は、ＪＩＳ Ａ ６２０６：２０１３「コンクリート用高炉スラグ微粉末」の記載に準拠して測定される値であり、具体的には、（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ａｌ２Ｏ３）／ＳｉＯ２の値（二酸化ケイ素の含有量に対する、酸化カルシウム、酸化マグネシウム及び酸化アルミニウムの合計含有量の比）を意味する。 The basicity in this specification is a value measured in accordance with the description of JIS A 6206:2013 "Grinded blast furnace slag for concrete", specifically, the value of (CaO + MgO + Al 2 O 3 )/SiO 2 It means (the ratio of the total content of calcium oxide, magnesium oxide and aluminum oxide to the content of silicon dioxide).
高炉水砕スラグのブレーン比表面積は、例えば、３０００～５０００ｃｍ２／ｇ、４０００～５０００ｃｍ２／ｇ、又は４０００～４５００ｃｍ２／ｇであってよい。 The Blaine specific surface area of the granulated blast furnace slag may be, for example, 3000-5000 cm 2 /g, 4000-5000 cm 2 /g, or 4000-4500 cm 2 /g.
高炉水砕スラグの含有量は上記セメント及び上記高炉水砕スラグ合計量を１００質量％として３０．０～９０．０質量％であることから、セメント組成物の製造における二酸化炭素発生量の抑制に寄与し得る。本開示のセメント組成物は、上述の高炉水砕スラグを用いていることからセメントの高炉水砕スラグによる代替割合を高めることができる。 Since the content of the granulated blast furnace slag is 30.0 to 90.0% by mass when the total amount of the cement and the granulated blast furnace slag is 100% by mass, it is possible to suppress the amount of carbon dioxide generated in the production of the cement composition. can contribute. Since the cement composition of the present disclosure uses the above-described granulated blast furnace slag, it is possible to increase the ratio of replacement of cement with granulated blast furnace slag.
高炉水砕スラグの含有量の下限値は、上記セメント及び上記高炉水砕スラグ合計量を１００質量％として、例えば、４０質量％以上、又は４６質量％以上、又は５０質量％以上であってよい。高炉水砕スラグの含有率の下限値が上記範囲内であることで、セメントの使用量をより低減することができる。高炉水砕スラグの含有率の上限値は、上記セメント及び上記高炉水砕スラグ合計量を１００質量％として、例えば、８５質量％以下、８０質量％以下、７５質量％以下、又は７０質量％以下であってよい。高炉水砕スラグの含有率の上限値が上記範囲内であることで、初期強度の低下をより抑制することができ、促進剤を併用することによる効果を更に向上できる。高炉水砕スラグの含有量は上述の範囲内で調整してよく、上記セメント及び上記高炉水砕スラグ合計量を１００質量％として、４６～７０質量％、又は５０～７０質量％であってよい。 The lower limit of the content of the granulated blast furnace slag may be, for example, 40% by mass or more, or 46% by mass or more, or 50% by mass or more, when the total amount of the cement and the granulated blast furnace slag is 100% by mass. . When the lower limit of the granulated blast furnace slag content is within the above range, the amount of cement used can be further reduced. The upper limit of the content of the granulated blast furnace slag is, for example, 85% by mass or less, 80% by mass or less, 75% by mass or less, or 70% by mass or less when the total amount of the cement and the granulated blast furnace slag is 100% by mass. can be When the upper limit of the content of the granulated blast furnace slag is within the above range, the decrease in initial strength can be further suppressed, and the effect of the combined use of the accelerator can be further improved. The content of the granulated blast furnace slag may be adjusted within the above range, and may be 46 to 70% by mass, or 50 to 70% by mass when the total amount of the cement and the granulated blast furnace slag is 100% by mass. .
促進剤は、高炉水砕スラグの反応を促進し、初期強度を向上させる化合物である。 An accelerator is a compound that accelerates the reaction of granulated blast furnace slag and improves the initial strength.
促進剤は、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群より選択される少なくとも一種を含有してよい。促進剤が、アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩を含むことによって、高炉水砕スラグの反応性をより向上させることができる。アルカリ金属としては、例えば、ナトリウム、及びカリウム等であってよく、アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム、及びカルシウム等であってよい。生成される水和物及び圧縮強さの観点から、カルシウムであることが好ましい。 The accelerator may contain at least one selected from the group consisting of alkali metal salts and alkaline earth metal salts. By including an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt in the accelerator, the reactivity of the granulated blast furnace slag can be further improved. Examples of alkali metals include sodium and potassium, and examples of alkaline earth metals include magnesium and calcium. Calcium is preferred from the viewpoint of the hydrate produced and compressive strength.
促進剤は一価の陰イオンを有する塩を含有してよく、またカルシウム塩を含有してよい。促進剤が亜硝酸塩、硝酸塩、及び塩化物からなる群より選択される少なくとも一種を含有してよい。促進剤が亜硝酸塩を含むことによって、上記セメント組成物の硬化の際の水和発熱量の低減と初期強度の向上とをより高水準で両立することができる。 Accelerators may include salts with monovalent anions and may include calcium salts. The promoter may contain at least one selected from the group consisting of nitrites, nitrates and chlorides. By including the nitrite in the accelerator, it is possible to achieve both a reduction in the heat of hydration during hardening of the cement composition and an improvement in the initial strength at a higher level.
促進剤は、より具体的には例えば、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、塩化ナトリウム、及び塩化カリウム等が挙げられる。促進剤は、上述の化合物の中でも、好ましくはアルカリ金属の亜硝酸塩を含有し、より好ましくは亜硝酸カルシウムを含有し、更に好ましくは亜硝酸カルシウムである。 More specific examples of accelerators include calcium nitrite, calcium nitrate, calcium chloride, calcium hydroxide, sodium nitrite, potassium nitrite, sodium nitrate, potassium nitrate, sodium chloride, and potassium chloride. Among the above compounds, the accelerator preferably contains an alkali metal nitrite, more preferably calcium nitrite, and even more preferably calcium nitrite.
促進剤の含有量は上記高炉水砕スラグ１００質量部に対して０．５～１０．０質量部である。促進剤の含有量の上限値は、上記高炉水砕スラグ１００質量部に対して、例えば、９．０質量部以下、８．０質量部以下、７．０質量部以下、６．０質量部以下、又は５．０質量部以下であってよい。促進剤の含有量の上限値が上記範囲内であることで、高炉水砕スラグ等の反応が過度に促進された場合の異常凝結の発生をより確実に抑制できる。促進剤の含有量の下限値は、上記高炉水砕スラグ１００質量部に対して、例えば、１．０質量部以上、２．０質量部以上、又は３．０質量部以上であってよい。促進剤の含有量の下限値が上記範囲内であることで、高炉水砕スラグの反応をより促進することができる。促進剤の含有量は上述の範囲内で調整してよく、上記高炉水砕スラグ１００質量部に対して、例えば、０．５～５．０質量部であってよい。 The content of the accelerator is 0.5 to 10.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the granulated blast furnace slag. The upper limit of the accelerator content is, for example, 9.0 parts by mass or less, 8.0 parts by mass or less, 7.0 parts by mass or less, or 6.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the granulated blast furnace slag. or less, or 5.0 parts by mass or less. When the upper limit of the accelerator content is within the above range, it is possible to more reliably suppress the occurrence of abnormal coagulation when the reaction of granulated blast furnace slag or the like is excessively accelerated. The lower limit of the accelerator content may be, for example, 1.0 parts by mass or more, 2.0 parts by mass or more, or 3.0 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the granulated blast furnace slag. When the lower limit of the accelerator content is within the above range, the reaction of the granulated blast furnace slag can be further promoted. The content of the accelerator may be adjusted within the above range, and may be, for example, 0.5 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the granulated blast furnace slag.
セメント組成物はセメント、高炉水砕スラグ及び促進剤に加えて、他の成分を含んでよい。他の成分としては、例えば、石灰石、石膏、水酸化カルシウム、硅石粉、その他カルシウムを含む無機粉末、コンクリート用減水剤、及び遅延剤等が挙げられる。 The cement composition may contain other ingredients in addition to cement, granulated blast furnace slag and accelerator. Other components include, for example, limestone, gypsum, calcium hydroxide, silica powder, other inorganic powders containing calcium, water reducing agents for concrete, retarders, and the like.
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、酸化アルミニウムの含有量が１４質量％以下であり、塩基度が１．５５～１．９５である高炉水砕スラグを選別する工程（以下、選別工程ともいう）、セメントと、上記高炉水砕スラグと、促進剤とを混合してセメント組成物を調製する工程（以下、混合工程）とを有する。 The cement composition described above can be produced, for example, by the following method. One embodiment of the method for producing a cement composition includes a step of sorting granulated blast furnace slag having an aluminum oxide content of 14% by mass or less and a basicity of 1.55 to 1.95 (hereinafter referred to as a sorting step and a step of mixing cement, the granulated blast furnace slag, and an accelerator to prepare a cement composition (hereinafter referred to as a mixing step).
選別工程は、酸化アルミニウムの含有量が１４質量％以下であり、塩基度が１．５５～１．９５である高炉水砕スラグを選別する。酸化アルミニウムの含有量及び塩基度の要件を満たす高炉水砕スラグを入手できる場合には、選別工程は必要でない。つまり、選別工程は任意工程であってよい。 In the sorting step, granulated blast furnace slag having an aluminum oxide content of 14% by mass or less and a basicity of 1.55 to 1.95 is selected. If granulated blast furnace slag is available that meets the aluminum oxide content and basicity requirements, the sorting process is not necessary. That is, the sorting step may be an optional step.
混合工程は、セメントと、上記高炉水砕スラグと、促進剤とを、上記高炉水砕スラグの含有量が上記セメント及び上記高炉水砕スラグの合計量を１００質量％として３０～９０質量％、且つ上記促進剤の含有量が上記高炉水砕スラグ１００質量部に対して０．５～１０．０質量部となるように混合する工程である。 In the mixing step, cement, the granulated blast furnace slag, and an accelerator are mixed so that the content of the granulated blast furnace slag is 30 to 90% by mass when the total amount of the cement and the granulated blast furnace slag is 100% by mass, In addition, the accelerator is mixed so that the content of the accelerator is 0.5 to 10.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the granulated blast furnace slag.
混合工程においては、各主成分の混合の他、各主成分を破砕してもよく、混合及び破砕の順序は特に限定されるものではない。すなわち、各主成分を混合した後に破砕を行ってもよく、各主成分を破砕した後に混合してもよく、また各主成分の混合と破砕とを同時に行ってもよい。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く、ボールミル又は竪型ローラーミル、及びローラープレス等の粉砕機を用いて混合粉砕してもよく、又は各主成分のそれぞれを粉砕した後に機械混合機等の混合機で混合してもよい。 In the mixing step, in addition to mixing the main components, each main component may be crushed, and the order of mixing and crushing is not particularly limited. That is, crushing may be performed after mixing each main component, mixing may be performed after crushing each main component, or mixing and crushing of each main component may be performed simultaneously. Mixing of various components in the mixing step may be performed using, for example, a mixer such as a pan mixer, a tilting mixer, and a ribbon mixer, and a pulverizer such as a ball mill, vertical roller mill, and roller press. Mixing may be pulverized, or each main component may be pulverized and then mixed with a mixer such as a mechanical mixer.
上記選別工程で選別された酸化アルミニウムの含有量が１４質量％以下であり、塩基度が１．５５～１．９５である高炉水砕スラグを用い場合、続く混合工程で配合する促進剤の添加量は、上記高炉水砕スラグ１００質量部に対して０．５～１０．０質量部となるように混合するが、例えば、２．０～８．０質量部であってよい。なお、酸化アルミニウムの含有量が１４質量％超となる高炉水砕スラグの場合、配合する促進剤の添加量は、対象となる高炉水砕スラグ１００質量部に対して２質量部未満となるように調整する。 When using granulated blast furnace slag with an aluminum oxide content of 14% by mass or less and a basicity of 1.55 to 1.95, which has been sorted out in the sorting step, an accelerator is added in the subsequent mixing step. The amount is mixed so as to be 0.5 to 10.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the granulated blast furnace slag, and may be, for example, 2.0 to 8.0 parts by mass. In addition, in the case of granulated blast furnace slag with an aluminum oxide content of more than 14% by mass, the amount of the accelerator to be blended is less than 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the target granulated blast furnace slag. adjust to
上述の製造方法によって製造されるセメント組成物は、細骨材、粗骨材、水、混和材等と混合してモルタルとして使用してもよい。 The cement composition produced by the production method described above may be mixed with fine aggregate, coarse aggregate, water, admixture and the like and used as mortar.
細骨材は、ＪＩＳ Ａ ５００５：２０２０「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、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。細骨材を使用する場合、細骨材の使用量は、上述のセメント組成物１００質量部に対して、例えば、５０～５００質量部、１００～３００質量部、又は２００～２５０質量部であってよい。 As the fine aggregate, fine aggregate specified in JIS A 5005:2020 "Crushed stone and crushed sand for concrete" can be used. Examples of fine aggregate include river sand, land sand, sea sand, crushed sand, silica sand, copper slag fine aggregate, electric furnace oxidizing slag fine aggregate, and the like. When fine aggregate is used, the amount of fine aggregate used is, for example, 50 to 500 parts by mass, 100 to 300 parts by mass, or 200 to 250 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement composition. you can
粗骨材は、ＪＩＳ Ａ ５００５：２０２０「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、及び砕石等が挙げられる。粗骨材を使用する場合、粗骨材の使用量は、上述のセメント組成物１００質量部に対して、例えば、５０～５００質量部、１００～３００質量部、又は２００～２５０質量部であってよい。 As the coarse aggregate, coarse aggregate specified in JIS A 5005:2020 "Crushed stone and crushed sand for concrete" can be used. Coarse aggregates include, for example, gravel and crushed stone. When coarse aggregate is used, the amount of coarse aggregate used is, for example, 50 to 500 parts by mass, 100 to 300 parts by mass, or 200 to 250 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement composition. you can
細骨材及び粗骨材を併用することもできるが、この場合、細骨材及び粗骨材の合計の使用量は、上述のセメント組成物１００質量部に対して、１００～３００質量部、又は２００～２５０質量部であってよい。 Fine aggregate and coarse aggregate can be used together. Or it may be 200 to 250 parts by mass.
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。水の使用量は、上述のセメント組成物１００質量部に対して、２０～１００質量部、又は４０～７０質量部であってよい。 Examples of water include tap water, distilled water, and deionized water. The amount of water used may be 20 to 100 parts by weight or 40 to 70 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the above cement composition.
混和剤は、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。混和剤の使用量は、上述のセメント組成物１００質量部に対して、例えば、０．０１～２質量部であってよい。 Admixtures include, for example, AE agents, water reducing agents, AE water reducing agents, high performance water reducing agents, high performance AE water reducing agents, superplasticizers, antifoaming agents, shrinkage reducing agents, setting accelerators, setting retarders, and thickeners. agents and the like. The amount of the admixture used may be, for example, 0.01 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement composition.
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 several embodiments have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments. Also, the descriptions of the above-described embodiments can be applied to each other.
以下、実験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、下記の実験例の開示内容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 experimental examples. However, the present disclosure is not limited to the disclosure contents of the following experimental examples.
［セメント組成物の原料］
セメント組成物の原料として以下のものを用いた。
[Raw material for cement composition]
The following materials were used as raw materials for the cement composition.
（セメント）
セメントとしては、普通ポルトランドセメントを用いた。ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１５「セメントの化学分析方法」の記載に準拠して測定した当該普通ポルトランドセメントの化学組成を表１に示す。表１中、普通ポルトランドセメントをＯＰＣと記す。
(cement)
Ordinary Portland cement was used as the cement. Table 1 shows the chemical composition of the ordinary Portland cement measured according to the description of JIS R 5202:2015 "Method for chemical analysis of cement". In Table 1, ordinary Portland cement is indicated as OPC.
（高炉水砕スラグ：Ｓｌａｇ（Ａ）～Ｓｌａｇ（Ｆ））
高炉水砕スラグＳｌａｇ（Ａ）～Ｓｌａｇ（Ｆ）は、以下のとおり調製したものをもちいた。まず、試薬として市販されている炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、及び炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）を用いて、表１に示す組成となるように試薬を混合した混合物（Ａ）～混合物（Ｆ）を調製した。混合物（Ａ）～混合物（Ｆ）のそれぞれをカーボン製のるつぼに入れ、電気炉にて１５００℃で３０分間加熱して溶融させた。次に、カーボンるつぼとともにその溶融物を電気炉から取り出し、直ちに溶融物を水中に投入することによって溶融物をガラス化させた固形物を得た。水中から回収した固形物を、１０５℃で乾燥し、Ｓｌａｇ（Ａ）～Ｓｌａｇ（Ｆ）を得た。得られたＳｌａｇ（Ａ）～Ｓｌａｇ（Ｆ）に対して、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１５「セメントの化学分析方法」の記載に準拠した化学組成の測定、及びＸ線回折による結晶相の評価を行った。上記Ｘ線回折による結晶相の評価に際しては、標準物質に酸化アルミニウムを使用した。得られたＳｌａｇ（Ａ）～Ｓｌａｇ（Ｆ）は結晶相が検出されず、ガラス化率がほぼ１００％であることから、いずれのスラグも一般に流通している高炉水砕スラグと同等のスラグであることを確認した。Ｓｌａｇ（Ａ）～Ｓｌａｇ（Ｆ）のそれぞれについて、測定した化学組成を表１に示す。
(Granulated blast furnace slag: Slag (A) to Slag (F))
Granulated blast furnace slag Slag (A) to Slag (F) were prepared as follows. First, commercially available reagents such as calcium carbonate (CaCO 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) and potassium carbonate (K 2 CO 3 ), mixtures (A) to (F) were prepared by mixing reagents so as to have the compositions shown in Table 1. Each of the mixtures (A) to (F) was placed in a carbon crucible and melted by heating at 1500° C. for 30 minutes in an electric furnace. Next, the melted material was taken out from the electric furnace together with the carbon crucible, and the melted material was immediately put into water to obtain a solid material obtained by vitrifying the melted material. Solids recovered from water were dried at 105° C. to obtain Slag (A) to Slag (F). For the obtained Slag (A) to Slag (F), the chemical composition was measured according to the description of JIS R 5202: 2015 "Method for chemical analysis of cement", and the crystal phase was evaluated by X-ray diffraction. . Aluminum oxide was used as a standard substance in the evaluation of the crystal phase by X-ray diffraction. No crystalline phase was detected in the obtained Slag (A) to Slag (F), and the vitrification rate was almost 100%. Confirmed that there is. Table 1 shows the chemical composition measured for each of Slag (A) to Slag (F).
（高炉水砕スラグ：Ｓｌａｇ（Ｇ）、Ｓｌａｇ（Ｈ））
市場で入手した高炉水砕スラグをＳｌａｇ（Ｇ）、Ｓｌａｇ（Ｈ）とした。当該高炉水砕スラグのそれぞれについて、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１５「セメントの化学分析方法」の記載に準拠して測定した化学組成を表１に示す。
(Granulated blast furnace slag: Slag (G), Slag (H))
Slag (G) and Slag (H) were obtained from commercially available granulated blast furnace slag. Table 1 shows the chemical composition of each of the granulated blast furnace slags measured according to the description of JIS R 5202:2015 "Method for chemical analysis of cement".
なお、表１中の強熱減量（ｉｇ．ｌоｓｓとも表記する）は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０の「５．強熱減量の定量方法」における「５．２ 高炉セメント及び高炉スラグ以外の場合」に記載の方法に準拠し、加熱温度７００℃にて測定した値である。 The ignition loss (also referred to as ig.loss) in Table 1 is in accordance with "5.2 Other than blast furnace cement and blast furnace slag" in "5. Determining method of ignition loss" of JIS R 5202: 2010. It is a value measured at a heating temperature of 700° C. according to the described method.
（促進剤）
促進剤としては、無機系促進剤を使用した。無機系促進剤として、キシダ化学株式会社製の亜硝酸カルシウム・１水和物（以下、場合によりＣＮと表記する）を使用した。
(Accelerator)
An inorganic accelerator was used as the accelerator. Calcium nitrite monohydrate (hereinafter sometimes referred to as CN) manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd. was used as an inorganic accelerator.
（実験例Ｉ－１）
セメントとして普通ポルトランドセメントと、高炉水砕スラグとしてＳｌａｇ（Ａ）とを等量測り取り混合して混合物を得た。高炉水砕スラグ１００質量部に対して、無機系促進剤として亜硝酸カルシウム・1水和物を８質量部となるように配合することによって、実験例Ｉ－１のセメント組成物を調製した。
(Experimental example I-1)
Equal amounts of ordinary Portland cement as cement and Slag (A) as granulated blast furnace slag were measured and mixed to obtain a mixture. A cement composition of Experimental Example I-1 was prepared by adding 8 parts by mass of calcium nitrite monohydrate as an inorganic accelerator to 100 parts by mass of granulated blast furnace slag.
（実験例Ｉ－２，Ｉ－３、実験例ＩＩ－１，ＩＩ－２）
表２に示す成分及び配合量となるよう変更したこと以外は、実験例Ｉ－１と同様にして、実験例Ｉ－２，Ｉ－３、実験例ＩＩ－１，ＩＩ－２のセメント組成物を調製した。
(Experimental Examples I-2, I-3, Experimental Examples II-1, II-2)
Cement compositions of Experimental Examples I-2, I-3, Experimental Examples II-1, and II-2 were prepared in the same manner as in Experimental Example I-1, except that the components and blending amounts were changed to those shown in Table 2. was prepared.
＜硬化に伴う発熱量の評価：水和熱の測定＞
実験例Ｉ－１，Ｉ－２，Ｉ－３，ＩＩ－１，ＩＩ－２で調製したセメント組成物（促進剤の配合量が８質量部のセメント組成物）を用いて、セメント、高炉水砕スラグ及び促進剤が共存する系における硬化に伴う発熱量に対する高炉水砕スラグによる影響を評価した。
<Evaluation of calorific value associated with curing: measurement of heat of hydration>
Using the cement compositions prepared in Experimental Examples I-1, I-2, I-3, II-1, and II-2 (cement compositions containing 8 parts by mass of accelerator), cement and blast furnace water The effect of granulated blast furnace slag on the heating value associated with hardening in a system where granulated slag and an accelerator coexist was evaluated.
具体的には、まず実験例Ｉ－１，Ｉ－２，Ｉ－３，ＩＩ－１，ＩＩ－２で調製したセメント組成物（促進剤の配合量が８質量部のセメント組成物）のそれぞれに対して、セメント組成物１００質量部を基準として、水を４０質量部配合することによって、評価用サンプルを調製し、セメント水和発熱速度測定装置（東京理工株式会社製、コンダクションカロリーメーター）を用いて、測定開始から７日間での積算発熱量を測定し、これを水和熱の評価とした。結果を表２に示す。 Specifically, first, each of the cement compositions prepared in Experimental Examples I-1, I-2, I-3, II-1, and II-2 (cement compositions containing 8 parts by mass of accelerator) , Based on 100 parts by mass of the cement composition, 40 parts by mass of water was blended to prepare a sample for evaluation, and a cement hydration exotherm rate measuring device (manufactured by Tokyo Riko Co., Ltd., conduction calorimeter) was used to measure the cumulative calorific value for 7 days from the start of the measurement, and this was used as the evaluation of the heat of hydration. Table 2 shows the results.
表２に示される結果から、高炉水砕スラグが同程度の塩基度を有する場合であっても、Ａｌ２Ｏ３含有量が一定値以下であることにより、促進剤と組み合わせた場合に生じる水和発熱が抑制される傾向が確認された。 From the results shown in Table 2, even when the granulated blast furnace slag has a similar basicity, the Al 2 O 3 content is below a certain value, so that the water generated when combined with the accelerator It was confirmed that there was a tendency for the general fever to be suppressed.
＜初期強度の評価：モルタルの圧縮強さの測定＞
セメント組成物、細骨材及び水を配合して得られるモルタル組成物を用いて圧縮強さの評価を行った。具体的には、表３に示すように、セメント組成物に対して細骨材としての砂をセメント組成物１００質量部に対して２００質量部を配合し、更に、セメント組成物１００質量部を基準として水を６５質量部配合することによって、評価用のモルタル組成物を調製した。それぞれ実験例Ｉ－４～Ｉ－６、及び実験例ＩＩ－３～ＩＩ－５とする。上述の配合は、セメント組成物：砂：水が１００：２００：６５（質量比）となるように調整したものである。
<Evaluation of initial strength: measurement of compressive strength of mortar>
Compressive strength was evaluated using a mortar composition obtained by blending a cement composition, fine aggregate and water. Specifically, as shown in Table 3, 200 parts by mass of sand as a fine aggregate is added to the cement composition with respect to 100 parts by mass of the cement composition, and 100 parts by mass of the cement composition is added. A mortar composition for evaluation was prepared by blending 65 parts by mass of water as a reference. These are referred to as Experimental Examples I-4 to I-6 and Experimental Examples II-3 to II-5, respectively. The above formulation was adjusted so that the cement composition:sand:water ratio was 100:200:65 (mass ratio).
得られたモルタル組成物のそれぞれを用いて、モルタル硬化体を調製した。まず、上記モルタル組成物を２０℃の恒温室においてモルタルとして練り混ぜ、１ｃｍ×１ｃｍ×６ｃｍの型枠に型詰めした。型枠を湿気箱内に貯蔵して、２４時間、養生した。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を材齢７日まで２０℃の恒温室で水中養生させた。水中養生後のモルタル硬化体を試験体としてモルタル硬化体の圧縮強さを測定した。圧縮強さの測定は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９２「セメントの物理試験方法」の記載に準拠して行った。結果を表３に示す。 A cured mortar was prepared using each of the obtained mortar compositions. First, the above mortar composition was kneaded as mortar in a constant temperature room at 20° C. and packed into a mold of 1 cm×1 cm×6 cm. The forms were stored in a humidity box and cured for 24 hours. After curing for 24 hours, the mold was removed to obtain a hardened mortar. The obtained hardened mortar was cured in water in a constant temperature room at 20° C. until 7 days old. The compressive strength of the hardened mortar after curing in water was measured using the hardened mortar as a test specimen. Compressive strength was measured in accordance with JIS R 5201:1992 "Physical test method for cement". Table 3 shows the results.
促進剤を配合する効果を確認するために、促進剤を配合しないこと以外は、実験例Ｉ－４～Ｉ－６、及び実験例ＩＩ－３～ＩＩ－５と同様にして、セメント組成物を調製し、それぞれ参考例２～７とした。参考例２～７の結果を基準として、実験例Ｉ－４～Ｉ－６、及び実験例ＩＩ－３～ＩＩ－５における圧縮強さの増加率を決定した。ここで圧縮強さの増加率は、促進剤の配合の有無以外は共通する実験例と参考例とにおける圧縮強さの増加分の割合を意味し、具体的には例えば、１００×[（実験例Ｉ－４の圧縮強さ）－（参考例２の圧縮強さ）]／（参考例２の圧縮強さ）の値等である。結果を表３に示す。 In order to confirm the effect of blending the accelerator, cement compositions were prepared in the same manner as in Experimental Examples I-4 to I-6 and Experimental Examples II-3 to II-5, except that the accelerator was not blended. were prepared and referred to as Reference Examples 2 to 7, respectively. Based on the results of Reference Examples 2 to 7, the rate of increase in compressive strength in Experimental Examples I-4 to I-6 and Experimental Examples II-3 to II-5 was determined. Here, the rate of increase in compressive strength means the rate of increase in compressive strength between Experimental Example and Reference Example, which are common except for the presence or absence of blending of an accelerator. Compressive strength of Example I-4)-(Compressive strength of Reference Example 2)]/(Compressive strength of Reference Example 2). Table 3 shows the results.
また表３には、参考のために、普通ポルトランドセメント（参考例１）に対して、普通ポルトランドセメント１００質量部に対して細骨材として砂２００質量部を配合し、普通ポルトランドセメント１００質量部を基準として水を６５質量部配合することによって、調整したモルタル組成物を用いた結果も併記した。 Table 3 also shows, for reference, 200 parts by mass of sand as a fine aggregate for 100 parts by mass of ordinary Portland cement (Reference Example 1), and 100 parts by mass of ordinary Portland cement. The results of using a mortar composition prepared by blending 65 parts by mass of water based on are also shown.
表３に示されるとおり、水酸化アルミニウムの含有量、及び塩基度が所定の範囲となるような高炉水砕スラグを配合した実験例Ｉ－４～Ｉ－６のモルタル組成物を用いて調製したモルタル硬化体では、実験例ＩＩ－３～ＩＩ－５のモルタル組成物を用いて調製したモルタル硬化体に比べて、圧縮強さの増加率に示されるように促進剤による初期強度の向上の割合が大きいことが確認された。 As shown in Table 3, the mortar compositions of Experimental Examples I-4 to I-6 containing granulated blast furnace slag having the aluminum hydroxide content and the basicity within the predetermined ranges were used. In the hardened mortar, compared with the hardened mortar prepared using the mortar compositions of Experimental Examples II-3 to II-5, the rate of improvement in initial strength by the accelerator as shown by the rate of increase in compressive strength was confirmed to be large.
＜初期強度の評価：促進剤の配合量による影響の評価＞
セメント組成物、細骨材及び水を配合して得られるモルタル組成物を用いて圧縮強さの評価を行った。具体的には、表４に示すように、セメント組成物に対して細骨材としての砂をセメント組成物１００質量部に対して３００質量部を配合し、更に、セメント組成物１００質量部を基準として水を５０質量部配合することによって、評価用のモルタル組成物を調製した。それぞれ実験例Ｉ－７～Ｉ－９、及び実験例ＩＩ－６～ＩＩ－８とする。上述の配合は、セメント組成物：砂：水が１００：３００：５０（質量比）となるように調整したものである。
<Evaluation of initial strength: Evaluation of the effect of the amount of accelerator>
Compressive strength was evaluated using a mortar composition obtained by blending a cement composition, fine aggregate and water. Specifically, as shown in Table 4, 300 parts by mass of sand as a fine aggregate is blended with 100 parts by mass of the cement composition, and 100 parts by mass of the cement composition is added. A mortar composition for evaluation was prepared by blending 50 parts by mass of water as a reference. These are referred to as Experimental Examples I-7 to I-9 and Experimental Examples II-6 to II-8, respectively. The above formulation was adjusted so that the cement composition:sand:water ratio was 100:300:50 (mass ratio).
得られたモルタル組成物のそれぞれを用いて、モルタル硬化体を調製した。まず、上記モルタル組成物を２０℃の恒温室においてモルタルとして練り混ぜ、４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠に型詰めした。型枠を湿気箱内に貯蔵して、２４時間、養生した。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を材齢７日まで２０℃の恒温室で水中養生させた。水中養生後のモルタル硬化体を試験体としてモルタル硬化体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」の記載に準拠して行った。結果を表４に示す。 A cured mortar was prepared using each of the obtained mortar compositions. First, the above mortar composition was kneaded as mortar in a constant temperature room at 20° C. and packed into a mold of 4 cm×4 cm×16 cm. The forms were stored in a humidity box and cured for 24 hours. After curing for 24 hours, the mold was removed to obtain a hardened mortar. The obtained hardened mortar was cured in water in a constant temperature room at 20° C. until 7 days old. The compressive strength of the hardened mortar after curing in water was measured using the hardened mortar as a test specimen. Compressive strength was measured according to the description of JIS R 5201:2015 "Physical Test Method for Cement". Table 4 shows the results.
促進剤を配合する効果を確認するために、促進剤を配合しないこと以外は、実験例Ｉ－７～Ｉ－９、及び実験例ＩＩ－６～ＩＩ－８と同様にして、セメント組成物を調製し、それぞれ参考例８、９とした。参考例８、９の結果を基準として、実験例Ｉ－７～Ｉ－９、及び実験例ＩＩ－６～ＩＩ－８における圧縮強さの増加率を決定した。ここで圧縮強さの増加率は、促進剤の配合の有無以外は共通する実験例と参考例とにおける圧縮強さの増加割合を意味し、具体的には例えば、１００×[（実験例Ｉ－７の圧縮強さ）－（参考例８の圧縮強さ）]／（参考例８の圧縮強さ）の値等である。結果を表４に示す。 In order to confirm the effect of blending the accelerator, cement compositions were prepared in the same manner as in Experimental Examples I-7 to I-9 and Experimental Examples II-6 to II-8, except that the accelerator was not blended. and referred to as Reference Examples 8 and 9, respectively. Based on the results of Reference Examples 8 and 9, the rate of increase in compressive strength in Experimental Examples I-7 to I-9 and Experimental Examples II-6 to II-8 was determined. Here, the rate of increase in compressive strength means the rate of increase in compressive strength in Experimental Examples and Reference Examples that are common except for the presence or absence of blending of an accelerator. − Compressive strength of 7)−(Compressive strength of Reference Example 8)]/(Compressive strength of Reference Example 8). Table 4 shows the results.
また表４には、参考のために、普通ポルトランドセメント（参考例１）に対して、普通ポルトランドセメント１００質量部に対して細骨材として砂３００質量部を配合し、普通ポルトランドセメント１００質量部を基準として水を５０質量部配合することによって、調整したモルタル組成物を用いた結果も併記した。また、普通ポルトランドセメント１００質量部に対して、促進剤として亜硝酸カルシウム・1水和物を８質量部、４質量部又は２質量部添加したこと以外、参考例１と同様にして調製したモルタル組成物を用いた結果も併記した。 Table 4 also shows, for reference, 300 parts by mass of sand as a fine aggregate for 100 parts by mass of ordinary Portland cement (Reference Example 1), and 100 parts by mass of ordinary Portland cement. The results of using a mortar composition prepared by blending 50 parts by mass of water based on are also shown. A mortar prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that 8, 4 or 2 parts by mass of calcium nitrite monohydrate was added as an accelerator to 100 parts by mass of ordinary Portland cement. The results using the composition are also shown.
表４に示されるとおり、実験例Ｉ－７～Ｉ－９のセメント組成物を用いて調製したモルタル硬化体においても、実験例Ｉ－４～Ｉ－６と同様に圧縮強さの増加が確認された。そして、酸化アルミニウム含有量が多い高炉スラグを使用した実験例ＩＩ－６～ＩＩ－８のモルタル組成物を用いて調製したモルタル硬化体に比べて、実験例Ｉ－７～Ｉ－９のモルタル組成物を用いた場合の方が圧縮強さの増加率に優れ、促進剤による初期強度の向上の割合が大きいことが確認された。なお、高炉スラグを使用しない普通ポルトランドセメントの参考例では、促進剤の添加によって圧縮強さが低下する場合があることも確認された。 As shown in Table 4, in the hardened mortars prepared using the cement compositions of Experimental Examples I-7 and I-9, an increase in compressive strength was confirmed in the same manner as in Experimental Examples I-4 and I-6. was done. Then, compared with the mortar hardened bodies prepared using the mortar compositions of Experimental Examples II-6 to II-8 using blast furnace slag with a high aluminum oxide content, the mortar compositions of Experimental Examples I-7 to I-9 It was confirmed that the rate of increase in compressive strength was superior in the case of using the material, and the rate of improvement in the initial strength due to the accelerator was large. It was also confirmed that in the reference example of ordinary Portland cement that does not use blast-furnace slag, the addition of an accelerator sometimes reduces the compressive strength.
本開示によれば、高炉水砕スラグの含有量が多い場合であっても、硬化に伴う発熱量が抑制され、且つ優れた初期強度を発揮し得るセメント組成物、及びその製造方法を提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a cement composition capable of suppressing heat generation due to hardening and exhibiting excellent initial strength even when the content of granulated blast furnace slag is large, and a method for producing the same. .
Claims (8)
酸化アルミニウムの含有量が１４質量％以下であり、塩基度が１．５５～１．９５である高炉水砕スラグと、
促進剤と、を含み、
前記高炉水砕スラグの含有量が前記セメント及び前記高炉水砕スラグの合計量を１００質量％として３０．０～９０．０質量％であり、
前記促進剤の含有量が前記高炉水砕スラグ１００質量部に対して０．５～１０．０質量部である、セメント組成物。 cement;
granulated blast furnace slag having an aluminum oxide content of 14% by mass or less and a basicity of 1.55 to 1.95;
an accelerator,
The content of the granulated blast furnace slag is 30.0 to 90.0% by mass when the total amount of the cement and the granulated blast furnace slag is 100% by mass,
A cement composition in which the content of the accelerator is 0.5 to 10.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the granulated blast furnace slag.
前記工程は、前記セメント組成物における、前記高炉水砕スラグの含有量が前記セメント及び前記高炉水砕スラグの合計量を１００質量％として３０～９０質量％、且つ前記促進剤の含有量が前記高炉水砕スラグの合計量１００質量部に対して０．５～１０．０質量部となるように混合する工程である、セメント組成物の製造方法。 There is a step of mixing cement, granulated blast furnace slag having an aluminum oxide content of 14% by mass or less and a basicity of 1.55 to 1.95, and an accelerator to prepare a cement composition. death,
In the step, the content of the granulated blast furnace slag in the cement composition is 30 to 90% by mass when the total amount of the cement and the granulated blast furnace slag is 100% by mass, and the content of the accelerator is the above A method for producing a cement composition, which is a step of mixing 0.5 to 10.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of granulated blast furnace slag.
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