JP2022154314A - hydraulic material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水硬性材料に関するものである。 The present invention relates to hydraulic materials.
下記特許文献１には、セメントと高炉スラグとフライアッシュとアルカリとを含むセメント組成物に水を加えてモルタルを製造することが記載されている。 Patent Document 1 below describes the production of mortar by adding water to a cement composition containing cement, blast furnace slag, fly ash and alkali.
ところで、セメントを製造するためにはセメント焼成工程が必要である。このセメント焼成工程からは多量の二酸化炭素が排出される。このため、下記特許文献１に記載の技術においては、セメントを製造する必要があるためにセメント焼成工程から多量の二酸化炭素を排出してしまうことになる。しかしながら、セメントを用いずに高強度のモルタルを製造することは難しいという問題もある。 By the way, in order to manufacture cement, a cement firing process is necessary. A large amount of carbon dioxide is discharged from this cement firing process. Therefore, in the technique described in Patent Document 1 below, a large amount of carbon dioxide is discharged from the cement firing process because it is necessary to manufacture cement. However, there is also the problem that it is difficult to produce high-strength mortar without using cement.
一方、銅スラグは、銅精錬に伴って産出される鉄を多く含有する副産物である。銅スラグは、国内では一部が重量コンクリート用の重量骨材やケーソン等への充填材料として用いられているものの、その大部分は海外に輸出され埋め立て処分されているのが現状である。そこで、銅スラグの有効活用および用途拡大方法の確立が望まれている。 On the other hand, copper slag is a by-product containing a large amount of iron produced during copper refining. Copper slag is partially used in Japan as a heavy aggregate for heavy concrete and as a filling material for caissons and the like, but most of it is currently exported overseas and landfilled. Therefore, effective use of copper slag and establishment of a method for expanding its use are desired.
本発明者は、セメントを用いずに銅スラグを用いて高強度のモルタルを製造する方法について研究を重ねた結果、高炉スラグ粉末、銅スラグ粉末及びアルカリ刺激剤を含む水硬性材料と水とを練り混ぜると高強度のモルタルを製造できるとの知見を得た。本発明は、このような知見に基づいてなされたものであって、セメントを用いずに銅スラグを用いて高強度のモルタルを製造可能な水硬性材料を提供することを目的とする。 As a result of extensive research on a method for producing high-strength mortar using copper slag without using cement, the present inventors have found that water is combined with a hydraulic material containing blast furnace slag powder, copper slag powder, and an alkali stimulant. It was found that high-strength mortar can be produced by kneading. The present invention has been made based on such findings, and an object of the present invention is to provide a hydraulic material capable of producing high-strength mortar using copper slag without using cement.
本発明の第一項目に係る水硬性材料は、高炉スラグ粉末、銅スラグ粉末及びアルカリ刺激剤を含むものである。第一項目によれば、セメントを用いずに銅スラグを用いて高強度のモルタルを製造することができる。なお、この点については後述する試験例で詳細に説明する。 The hydraulic material according to the first item of the present invention contains blast furnace slag powder, copper slag powder and an alkali stimulant. According to the first item, high-strength mortar can be produced using copper slag without using cement. Note that this point will be described in detail in test examples to be described later.
本発明の第二項目に係る水硬性材料は、前記高炉スラグ粉末及び前記銅スラグ粉末の合計質量１００質量％に対する前記銅スラグ粉末の質量の比率が１％以上９９％以下であるものである。ここで、この合計質量１００質量％に対する前記アルカリ刺激剤の質量の比率は例えば外割で５％以上である。第二項目によれば、多量の銅スラグを用いて高強度のモルタルを製造することができる。なお、この点については後述する試験例で詳細に説明する。 In the hydraulic material according to the second aspect of the present invention, the ratio of the mass of the copper slag powder to the total mass of 100 mass% of the blast furnace slag powder and the copper slag powder is 1% or more and 99% or less. Here, the ratio of the mass of the alkaline stimulant to the total mass of 100 mass % is, for example, 5% or more. According to the second item, a high-strength mortar can be produced using a large amount of copper slag. Note that this point will be described in detail in test examples to be described later.
本発明の第一項目に係る水硬性材料にはフライアッシュが含まれていてもよい。本発明の第三項目に係る水硬性材料は、前記高炉スラグ粉末、前記銅スラグ粉末及び前記フライアッシュの合計質量１００質量％に対する前記銅スラグ粉末の質量の比率が１％以上９９％以下であるものである。ここで、この合計質量１００質量％に対する前記アルカリ刺激剤の質量の比率は例えば外割で５％以上である。第三項目によれば、多量の銅スラグを用いて高強度のモルタルを製造することができる。なお、この点については後述する試験例で詳細に説明する。 The hydraulic material according to the first item of the present invention may contain fly ash. In the hydraulic material according to the third item of the present invention, the ratio of the mass of the copper slag powder to the total mass of 100 mass% of the blast furnace slag powder, the copper slag powder and the fly ash is 1% or more and 99% or less. It is. Here, the ratio of the mass of the alkaline stimulant to the total mass of 100 mass % is, for example, 5% or more. According to the third item, a high-strength mortar can be produced using a large amount of copper slag. Note that this point will be described in detail in test examples to be described later.
本発明の第四項目に係る水硬性材料は、前記高炉スラグ粉末の比表面積が３５００cm2/g以上であるものである。第四項目によれば、さらに高強度のモルタルを製造することができる。 In the hydraulic material according to the fourth item of the present invention, the blast furnace slag powder has a specific surface area of 3500 cm 2 /g or more. According to the fourth item, a mortar with even higher strength can be produced.
なお、上記各項目において、アルカリ刺激剤としては、例えば、水酸化アルカリ、珪酸アルカリ、炭酸アルカリ、ホウ酸アルカリの内の一つ以上を使用することができる。 In each of the above items, for example, one or more of alkali hydroxide, alkali silicate, alkali carbonate, and alkali borate can be used as the alkali stimulant.
以上のように、本発明によれば、セメントを用いずに銅スラグを用いて高強度のモルタルを製造することができる。 As described above, according to the present invention, high-strength mortar can be produced using copper slag without using cement.
本発明の第一実施形態に係る水硬性材料について説明する。第一実施形態に係る水硬性材料は、高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末とアルカリ刺激剤とを含んでいる。アルカリ刺激剤としては、例えば、水酸化アルカリ、珪酸アルカリ、炭酸アルカリ、ホウ酸アルカリの内の一つ以上を使用することができる。具体的には、アルカリ刺激剤として例えば水酸化ナトリウム又は水ガラスを使用することができるが、使用可能なアルカリ刺激剤の種類はこれらに制約されるものではない。 A hydraulic material according to a first embodiment of the present invention will be described. The hydraulic material according to the first embodiment contains blast furnace slag powder, copper slag powder and an alkali stimulant. As an alkali stimulant, for example, one or more of alkali hydroxide, alkali silicate, alkali carbonate, and alkali borate can be used. Specifically, for example, sodium hydroxide or water glass can be used as the alkaline stimulant, but the types of usable alkaline stimulant are not limited to these.
第一実施形態に係る水硬性材料においては、高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末との合計質量１００質量％に対する銅スラグ粉末の質量の比率を１％以上９９％以下とすることが好ましい。この比率を１％以上５５％以下とすることがより好ましく、この比率を１５％以上３０％以下とすることがさらに好ましく、この比率を１５％以上２０％以下とすることが特に好ましい。このようにすると、多量の銅スラグを用いて高強度のモルタルを製造することができる。なお、この合計質量１００質量％に対するアルカリ刺激剤の質量の比率については、例えば外割で５％以上、具体的には外割で１０％にする。 In the hydraulic material according to the first embodiment, it is preferable that the ratio of the mass of the copper slag powder to the total mass of the blast furnace slag powder and the copper slag powder is 1% or more and 99% or less. This ratio is more preferably 1% or more and 55% or less, further preferably 15% or more and 30% or less, and particularly preferably 15% or more and 20% or less. In this way, a high strength mortar can be produced using a large amount of copper slag. The ratio of the alkaline stimulant to the total mass of 100% by mass is, for example, 5% or more, specifically 10%.
本発明の第二実施形態に係る水硬性材料について説明する。第二実施形態に係る水硬性材料は、上記第一実施形態で用いた高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末とアルカリ刺激剤とに加えてフライアッシュをさらに含んでいる。 A hydraulic material according to a second embodiment of the present invention will be described. The hydraulic material according to the second embodiment further contains fly ash in addition to the blast furnace slag powder, copper slag powder, and alkaline stimulant used in the first embodiment.
高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末とフライアッシュとの合計質量１００質量％に対する銅スラグ粉末の質量の比率を１％以上９９％以下とすることが好ましい。この比率を１０％以上５０％以下とすることがより好ましく、この比率を１０％以上４０％以下とすることがさらに好ましく、この比率を１０％以上３０％以下とすることが特に好ましい。このようにすると、多量の銅スラグを用いて高強度のモルタルを製造することができる。なお、この合計質量１００質量％に対するアルカリ刺激剤の質量の比率については、例えば外割で５％以上、具体的には外割で１０％にする。 It is preferable that the ratio of the mass of the copper slag powder to the total mass of the blast furnace slag powder, the copper slag powder and the fly ash is 1% or more and 99% or less. This ratio is more preferably 10% or more and 50% or less, further preferably 10% or more and 40% or less, and particularly preferably 10% or more and 30% or less. In this way, a high strength mortar can be produced using a large amount of copper slag. The ratio of the alkaline stimulant to the total mass of 100% by mass is, for example, 5% or more, specifically 10%.
第一実施形態又は第二実施形態に係る水硬性材料を水と練り混ぜて高強度のモルタルを製造するためには、高炉スラグ粉末の比表面積が３５００cm2/g以上であると好ましく、この比表面積が４０００cm2/g以上（あるいは５０００cm2/g以上）であるとより好ましく、この比表面積が７５００cm2/g以上であるとさらに好ましく、この比表面積が７９７０cm2/g以上であると特に好ましい。なお、この明細書において、比表面積とは、ブレーン空気透過装置を用いて測定される比表面積を意味している。この比表面積の具体的な測定法は日本産業規格JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に規定されている。 In order to mix the hydraulic material according to the first embodiment or the second embodiment with water to produce a high-strength mortar, it is preferable that the specific surface area of the blast furnace slag powder is 3500 cm 2 /g or more. A surface area of 4000 cm 2 /g or more (or 5000 cm 2 /g or more) is more preferable, a specific surface area of 7500 cm 2 /g or more is more preferable, and a specific surface area of 7970 cm 2 /g or more is particularly preferable. . In this specification, the specific surface area means the specific surface area measured using a blaine air permeation device. A specific method for measuring the specific surface area is specified in Japanese Industrial Standard JIS R 5201 "Physical Test Methods for Cement".
次に、本発明の第一実施形態に係る水硬性材料の実施例及びその比較例について説明する。これら実施例及び比較例においては、JIS R 5201「セメントの物理試験方法」を参考に、水硬性材料、細骨材および水の混練物から得られた供試体の圧縮強さを測定した。なお、細骨材としては、JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に規定される標準砂を用いた。 Next, examples of the hydraulic material according to the first embodiment of the present invention and comparative examples thereof will be described. In these examples and comparative examples, the compressive strength of specimens obtained from a kneaded mixture of hydraulic material, fine aggregate and water was measured with reference to JIS R 5201 "Physical test methods for cement". As the fine aggregate, standard sand specified in JIS R 5201 "Methods for Physical Test of Cement" was used.
具体的には次のように試験を行った。まず、水に溶解させたアルカリ刺激剤（具体的には水酸化ナトリウム）をホバート型ミキサー（ホバート・ジャパン株式会社製）に投入した。次に、粉体（水硬性材料を構成する材料のうちアルカリ刺激剤を除くもの）をホバート型ミキサーに投入して水硬性材料を作製した。 Specifically, the test was conducted as follows. First, an alkaline stimulant (specifically, sodium hydroxide) dissolved in water was put into a Hobart-type mixer (manufactured by Hobart Japan Co., Ltd.). Next, the powder (materials constituting the hydraulic material excluding the alkaline stimulant) was put into a Hobart-type mixer to prepare the hydraulic material.
そして、ホバート型ミキサーを３０秒間低速モード（回転数：自転１４０rpm、公転６２rpm）で運転することにより水硬性材料及び水の練り混ぜを行った。３０秒間経過直後、ホバート型ミキサーを低速モードで運転した状態でホバート型ミキサーに細骨材を投入した。さらに、ホバート型ミキサーを３０秒間中速モード（回転数：自転２８５rpm、公転１２５rpm）で運転することにより水硬性材料、細骨材及び水の練り混ぜを行った。３０秒間経過後にホバート型ミキサーの運転を停止した。その後、ホバート型ミキサーのパドルに付着した混練物（水硬性材料、細骨材及び水の混練物）をパドルから掻き落として７５秒間待機した。それから、ホバート型ミキサーを１分間中速モードで運転することにより水硬性材料、細骨材及び水の練り混ぜを行った。１分間経過後、ホバート型ミキサーの運転を停止してホバート型ミキサーから混練物を取り出した。 Then, the Hobart type mixer was operated for 30 seconds in a low speed mode (rotation: 140 rpm, revolution: 62 rpm) to knead the hydraulic material and water. Immediately after the lapse of 30 seconds, the fine aggregate was charged into the Hobart-type mixer while the Hobart-type mixer was operating in the low speed mode. Further, the Hobart type mixer was operated for 30 seconds in medium speed mode (rotation: 285 rpm, revolution: 125 rpm) to knead the hydraulic material, fine aggregate and water. After 30 seconds had elapsed, the Hobart-type mixer was turned off. After that, the kneaded material (hydraulic material, fine aggregate and water kneaded material) adhering to the paddles of the Hobart mixer was scraped off from the paddles, and the mixture was left on standby for 75 seconds. The hydraulic material, fine aggregate and water were then mixed by operating the Hobart type mixer in medium speed mode for 1 minute. After one minute had passed, the operation of the Hobart type mixer was stopped and the kneaded material was taken out from the Hobart type mixer.
さらに、三連型枠をテーブルバイブレーターに載置した。三連型枠における各型枠は、縦１６ｃｍ横４ｃｍ高さ４ｃｍの直方体に形成されている。また、各型枠においては、その上面のみが開口した構成となっている。次に、テーブルバイブレーターを振動させながら、三連型枠における各型枠に対して、さじを用いて、ホバート型ミキサーから取り出した混練物を型枠の高さ２ｃｍまで１５秒間で充填した。その後、引き続きテーブルバイブレーターを振動させた状態で１５秒間待機した。１５秒間経過後、三連型枠における各型枠に対して、さじを用いて、ホバート型ミキサーから取り出した混練物を型枠の高さ４ｃｍまで１５秒間で充填した。これにより、三連型枠における各型枠に充填された混練物は二層になった。それから、引き続きテーブルバイブレーターを振動させながら７５秒間待機した。 In addition, the triple formwork was placed on a table vibrator. Each formwork in the triple formwork is formed in a rectangular parallelepiped with a length of 16 cm, a width of 4 cm, and a height of 4 cm. In addition, each mold has a structure in which only the upper surface thereof is open. Next, while vibrating the table vibrator, each mold in the triple mold was filled with the kneaded material taken out from the Hobart mixer using a spoon for 15 seconds to a height of 2 cm. After that, the patient waited for 15 seconds while vibrating the table vibrator. After 15 seconds had passed, each mold in the triple mold was filled with the kneaded material taken out of the Hobart-type mixer using a spoon for 15 seconds to a mold height of 4 cm. As a result, the kneaded material filled in each mold in the triple mold became two layers. Then, the patient waited for 75 seconds while continuously vibrating the table vibrator.
７５秒間経過後、テーブルバイブレーターの振動を停止させた。その後、コテを用いて、三連型枠における各型枠の上面から上方にはみ出た混練物を削り取った。さらに、三連型枠における各型枠の上面を平板状プラスチック板により塞いだ。それから、この三連型枠に充填された混練物を２０℃の環境において２４時間養生した。そして、硬化した混練物を蒸気養生してから脱型してジオポリマー硬化体を得た。具体的に、蒸気養生については、硬化した混練物を、常温から８０℃まで３時間かけて昇温させ、８０℃の環境で５時間保持し、８０℃から常温まで３時間かけて降温させた。さらに、このジオポリマー硬化体をオートクレーブ養生した。具体的に、オートクレーブ養生については、ジオポリマー硬化体を、常温から１８０℃まで３時間かけて昇温させ、１８０℃かつ１０気圧の環境で５時間保持し、１８０℃から常温まで３時間かけて降温させた。オートクレーブ養生後のジオポリマー硬化体（供試体）の圧縮強さをJIS R 5201「セメントの物理試験方法」を参考に測定した。 After 75 seconds had passed, the vibration of the table vibrator was stopped. After that, using a trowel, the kneaded material protruding upward from the upper surface of each mold in the triple mold was scraped off. Furthermore, the upper surface of each formwork in the triple formwork was closed with a flat plastic plate. Then, the kneaded material filled in this triple mold was cured in an environment of 20° C. for 24 hours. The hardened kneaded material was steam-cured and demolded to obtain a hardened geopolymer. Specifically, for steam curing, the temperature of the hardened kneaded product was raised from room temperature to 80 ° C. over 3 hours, held in an 80 ° C. environment for 5 hours, and cooled from 80 ° C. to room temperature over 3 hours. . Furthermore, this geopolymer cured product was cured in an autoclave. Specifically, for autoclave curing, the geopolymer hardened body is heated from room temperature to 180° C. over 3 hours, held in an environment of 180° C. and 10 atm for 5 hours, and then heated from 180° C. to room temperature over 3 hours. The temperature was lowered. The compressive strength of the hardened geopolymer (specimen) after autoclave curing was measured with reference to JIS R 5201 "Physical Test Methods for Cement".
表１は、これら実施例又は比較例において使用した材料を示している。表１において、密度、比表面積とは、JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に準じて測定したものを示している。 Table 1 shows the materials used in these examples or comparative examples. In Table 1, the density and specific surface area are those measured according to JIS R 5201 "Physical Test Methods for Cement".
表２は、実施例Ａ１－Ａ３及び比較例Ａ１－Ａ２における上記粉体の組成と上記供試体の圧縮強さとの関係を示している。実施例Ａ１－Ａ３においては、上記粉体として高炉スラグ粉末（表１に示すB2-8）と銅スラグ粉末（表１に示すC-5）とを用いた。比較例Ａ１においては、上記粉体として銅スラグ粉末を用いずに上記高炉スラグ粉末のみを用いた。比較例Ａ２においては、上記粉体として高炉スラグ粉末を用いずに上記銅スラグ粉末のみを用いた。 Table 2 shows the relationship between the composition of the powder and the compressive strength of the specimen in Examples A1-A3 and Comparative Examples A1-A2. In Examples A1-A3, blast furnace slag powder (B2-8 shown in Table 1) and copper slag powder (C-5 shown in Table 1) were used as the powders. In Comparative Example A1, only the blast furnace slag powder was used as the powder without using the copper slag powder. In Comparative Example A2, only the copper slag powder was used without using the blast furnace slag powder as the powder.
なお、実施例Ａ１－Ａ３及び比較例Ａ１－Ａ２においては、上記粉体の質量１００質量％に対する上記アルカリ刺激剤の質量の比率を外割で１０％にし、上記粉体の質量１００質量％に対する上記細骨材及び上記水の質量の比率をそれぞれ３００％、５０％にした。 In Examples A1-A3 and Comparative Examples A1-A2, the mass ratio of the alkaline stimulant to 100% by mass of the powder was set to 10%, and the ratio of the mass of the powder to 100% by mass was The mass ratios of the fine aggregate and the water were set to 300% and 50%, respectively.
図１は、表２に示す銅スラグ粉末含有率と上記供試体の圧縮強さとの関係を示すグラフである。図１のプロットは、表２に示す実施例Ａ１－Ａ３及び比較例Ａ１－Ａ２に係るものである。図１に示す破線は、比較例Ａ１、Ａ２に係るプロットを直線で結んだものである。この破線は、水硬性材料における銅スラグ粉末の質量の比率（すなわち、上記粉体における銅スラグ粉末含有率）から予測される上記供試体の強度を表している。また、図１に示す実線は、比較例Ａ１と実施例Ａ１－Ａ３と比較例Ａ２とに係るプロットを順番に結んだものである。 FIG. 1 is a graph showing the relationship between the copper slag powder content shown in Table 2 and the compressive strength of the specimen. The plots in FIG. 1 are for Examples A1-A3 and Comparative Examples A1-A2 shown in Table 2. The dashed line shown in FIG. 1 is a straight line connecting the plots of Comparative Examples A1 and A2. This dashed line represents the strength of the specimen predicted from the mass ratio of the copper slag powder in the hydraulic material (that is, the copper slag powder content in the powder). The solid line shown in FIG. 1 connects the plots of Comparative Example A1, Examples A1-A3, and Comparative Example A2 in order.
実施例Ａ１－Ａ３において高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末との相乗効果がないと仮定すれば、図１において上記破線と上記実線とが一致するはずである。しかし、図１において、上記実線は上記破線よりも上方に位置している。つまり、実施例Ａ１－Ａ３においては、高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末との相乗効果によって上記供試体の圧縮強さが高まったと考えられる。 Assuming that there is no synergistic effect between the blast furnace slag powder and the copper slag powder in Examples A1 to A3, the dashed line and the solid line in FIG. 1 should match. However, in FIG. 1, the solid line is positioned above the dashed line. In other words, in Examples A1 to A3, the synergistic effect of the blast furnace slag powder and the copper slag powder seems to have increased the compressive strength of the specimens.
また、図１に示すように、上記実線と上記破線とで示される圧縮強さの差は、銅スラグ粉末含有率が１％以上９９％以下の範囲においては、銅スラグ粉末含有率が当該範囲の外にある場合よりも大きくなっている。さらに、この差は、銅スラグ粉末含有率が１％以上５５％以下の範囲においてより大きくなっており、銅スラグ粉末含有率が１５％以上３０％以下の範囲においてさらに大きくなっており、銅スラグ粉末含有率が１５％以上２０％以下の範囲においては特に大きくなっている。なお、図１に示すように、銅スラグ粉末含有率が45.3％以下であれば圧縮強さが60N/mm2以上になる。 Further, as shown in FIG. 1, the difference in compressive strength indicated by the solid line and the broken line is that when the copper slag powder content is in the range of 1% to 99%, the copper slag powder content is within the range. is larger than it is outside. Furthermore, this difference is greater when the copper slag powder content is in the range of 1% to 55%, and is even greater in the range of the copper slag powder content is 15% to 30%. It is particularly large when the powder content is in the range of 15% or more and 20% or less. As shown in FIG. 1, when the copper slag powder content is 45.3% or less, the compressive strength becomes 60 N/mm 2 or more.
次に、本発明の第二実施形態に係る水硬性材料における実施例及びその比較例について説明する。これら実施例及び比較例における試験内容は、下記で説明している箇所を除き、上述した本発明の第一実施形態に係る水硬性材料における実施例及び比較例と同様である。 Next, examples and comparative examples of the hydraulic material according to the second embodiment of the present invention will be described. The contents of the tests in these examples and comparative examples are the same as those in the above-described examples and comparative examples for the hydraulic material according to the first embodiment of the present invention, except for the parts described below.
表３は、実施例Ｂ１－Ｂ５及び比較例Ｂ１－Ｂ２における上記粉体の組成と上記供試体の圧縮強さとの関係を示している。実施例Ｂ１－Ｂ５においては、上記粉体として実施例Ａ１－Ａ３で用いた高炉スラグ粉末及び銅スラグ粉末に加えてさらにフライアッシュ（表１に示すF1-5）を用いた。比較例Ｂ１においては、上記粉体として銅スラグ粉末を用いずに上記高炉スラグ粉末と上記フライアッシュとを用いた。比較例Ｂ２においては、上記粉体として高炉スラグ粉末とフライアッシュとを用いずに上記銅スラグ粉末のみを用いた。 Table 3 shows the relationship between the composition of the powder and the compressive strength of the specimen in Examples B1-B5 and Comparative Examples B1-B2. In Examples B1-B5, in addition to the blast furnace slag powder and copper slag powder used in Examples A1-A3, fly ash (F1-5 shown in Table 1) was used as the powder. In Comparative Example B1, the blast furnace slag powder and the fly ash were used as the powder instead of the copper slag powder. In Comparative Example B2, only the copper slag powder was used as the powder without using the blast furnace slag powder and the fly ash.
図２は、表３に示す銅スラグ粉末含有率と上記供試体の圧縮強さとの関係を示すグラフである。図２のプロットは、表３に示す実施例Ｂ１－Ｂ５及び比較例Ｂ１－Ｂ２に係るものである。図２に示す破線は、比較例Ｂ１と比較例Ｂ２とに係るプロットを直線で結んだものである。この破線は、水硬性材料における銅スラグ粉末の質量の比率（すなわち、上記粉体における銅スラグ粉末含有率）から予測される上記供試体の強度である。また、図２に示す実線は、比較例Ｂ１と実施例Ｂ１－Ｂ５と比較例Ｂ２とに係るプロットを順番に結んだものである。 FIG. 2 is a graph showing the relationship between the copper slag powder content shown in Table 3 and the compressive strength of the specimen. The plots in FIG. 2 are for Examples B1-B5 and Comparative Examples B1-B2 shown in Table 3. The broken line shown in FIG. 2 is a straight line connecting the plots of Comparative Example B1 and Comparative Example B2. This dashed line is the strength of the specimen predicted from the mass ratio of the copper slag powder in the hydraulic material (that is, the copper slag powder content in the powder). The solid line shown in FIG. 2 connects the plots of Comparative Example B1, Examples B1-B5, and Comparative Example B2 in order.
実施例Ｂ１－Ｂ５において高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末との相乗効果がないと仮定すれば、図２において上記破線と上記実線とが一致するはずである。しかし、図２において、上記実線は上記破線よりも上方に位置している。つまり、実施例Ｂ１－Ｂ５においては、高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末との相乗効果によって上記供試体の圧縮強さが高まったと考えられる。 Assuming that there is no synergistic effect between the blast furnace slag powder and the copper slag powder in Examples B1-B5, the dashed line and the solid line in FIG. 2 should match. However, in FIG. 2, the solid line is located above the dashed line. In other words, in Examples B1 to B5, the synergistic effect of the blast furnace slag powder and the copper slag powder seems to have increased the compressive strength of the specimens.
また、図２に示すように、上記実線と上記破線とで示される圧縮強さの差は、銅スラグ粉末含有率が１％以上９９％以下の範囲においては、銅スラグ粉末含有率が当該範囲の外にある場合よりも大きくなっている。さらに、この差は、銅スラグ粉末含有率が１０％以上５０％以下の範囲においてより大きくなっており、銅スラグ粉末含有率が１０％以上４０％以下の範囲においてさらに大きくなっており、銅スラグ粉末含有率が１０％以上３０％以下の範囲においては特に大きくなっている。なお、図２に示すように、銅スラグ粉末含有率が54.4％以下であれば圧縮強さは60N/mm2以上になる。 Further, as shown in FIG. 2, the difference in compressive strength indicated by the solid line and the broken line is that when the copper slag powder content is in the range of 1% or more and 99% or less, the copper slag powder content is within the range. is larger than it is outside. Furthermore, this difference is greater when the copper slag powder content is in the range of 10% to 50%, and is even greater in the range of the copper slag powder content is 10% to 40%. It is particularly large when the powder content is in the range of 10% to 30%. Incidentally, as shown in FIG. 2, when the copper slag powder content is 54.4% or less, the compressive strength becomes 60 N/mm 2 or more.
表４は、実施例Ｃ１－Ｃ３及び比較例Ｃ１、Ｂ２における上記粉体の組成と上記供試体の圧縮強さとの関係を示している。比較例Ｃ１は、高炉スラグ粉末として表１に示すB2-4を使用した点においてのみ比較例Ｂ１と異なっている。実施例Ｃ１、Ｃ２は、それぞれ高炉スラグ粉末として表１に示すB2-4を使用した点においてのみ実施例Ｂ１、Ｂ２と異なっている。実施例Ｃ３は、上記粉体における高炉スラグ含有率とフライアッシュ含有率と銅スラグ粉末含有率とにおいてのみ実施例Ｃ１、Ｃ２と異なっている。 Table 4 shows the relationship between the composition of the powder and the compressive strength of the specimen in Examples C1-C3 and Comparative Examples C1 and B2. Comparative Example C1 differs from Comparative Example B1 only in that B2-4 shown in Table 1 was used as the blast furnace slag powder. Examples C1 and C2 differed from Examples B1 and B2 only in that B2-4 shown in Table 1 was used as the blast furnace slag powder. Example C3 differs from Examples C1 and C2 only in the blast furnace slag content, fly ash content, and copper slag powder content in the powder.
図３は、表４に示す銅スラグ粉末含有率と上記供試体の圧縮強さとの関係を示すグラフである。図３のプロットは、表４に示す実施例Ｃ１－Ｃ３及び比較例Ｃ１、Ｂ２に係るものである。図３に示す破線は、比較例Ｃ１、Ｂ２に係るプロットを直線で結んだものである。また、図３に示す実線は、比較例Ｃ１と実施例Ｃ１－Ｃ３と比較例Ｂ２とに係るプロットを順番に結んだものである。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the copper slag powder content shown in Table 4 and the compressive strength of the specimen. The plots in FIG. 3 are for Examples C1-C3 and Comparative Examples C1 and B2 shown in Table 4. The dashed line shown in FIG. 3 is a straight line connecting the plots of Comparative Examples C1 and B2. The solid line shown in FIG. 3 connects the plots of Comparative Example C1, Examples C1-C3, and Comparative Example B2 in order.
実施例Ｃ１－Ｃ３において高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末との相乗効果がないと仮定すれば、図３において上記破線と上記実線とが一致するはずである。しかし、図３において、上記実線は上記破線よりも上方に位置している。つまり、実施例Ｃ１－Ｃ３においては、高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末との相乗効果によって上記供試体の圧縮強さが高まったと考えられる。 Assuming that there is no synergistic effect between the blast furnace slag powder and the copper slag powder in Examples C1-C3, the dashed line and the solid line in FIG. 3 should match. However, in FIG. 3, the solid line is located above the dashed line. In other words, in Examples C1 to C3, the synergistic effect of the blast furnace slag powder and the copper slag powder is considered to have increased the compressive strength of the specimens.
また、図３に示すように、上記実線と上記破線とで示される圧縮強さの差は、銅スラグ粉末含有率が１％以上９９％以下の範囲においては、銅スラグ粉末含有率が当該範囲の外にある場合よりも大きくなっている。そして、この差は、銅スラグ粉末含有率が５％以上５０％以下の範囲においてより大きくなっており、銅スラグ粉末含有率が５％以上４０％以下の範囲においてさらに大きくなっており、銅スラグ粉末含有率が５％以上３０％以下の範囲においては特に大きくなっている。なお、図３に示すように、銅スラグ粉末含有率が22.6％以下であれば圧縮強さは60N/mm2以上になる。 Further, as shown in FIG. 3, the difference in compressive strength indicated by the solid line and the broken line is that when the copper slag powder content is in the range of 1% to 99%, the copper slag powder content is within the range. is larger than it is outside. This difference is larger in the range of the copper slag powder content of 5% or more and 50% or less, and is even larger in the range of the copper slag powder content of 5% or more and 40% or less. It is particularly large when the powder content is in the range of 5% or more and 30% or less. Incidentally, as shown in FIG. 3, when the copper slag powder content is 22.6% or less, the compressive strength becomes 60 N/mm 2 or more.
表５は、実施例Ｄ１－Ｄ３において、上記粉体に含まれる高炉スラグ粉末の比表面積と上記供試体の圧縮強さとの関係を示している。実施例Ｄ１－Ｄ３においては、上記粉体として高炉スラグ粉末とフライアッシュと銅スラグ粉末とを用いた。なお、実施例Ｄ１－Ｄ３において、上記フライアッシュ及び上記銅スラグ粉末としては実施例Ｂ１－Ｂ５と同様のものを使用した。また、実施例Ｄ１－Ｄ３においては、上記高炉スラグ粉末としてそれぞれ表１に示すB2－5、B2－8及びB1-10を使用した。さらに、実施例Ｄ１－Ｄ３において、上記粉体における高炉スラグ粉末含有率は６０％、上記粉体におけるフライアッシュ含有率は３０％、上記粉体における銅スラグ粉末含有率は１０％である。 Table 5 shows the relationship between the specific surface area of the blast furnace slag powder contained in the powder and the compressive strength of the specimen in Examples D1 to D3. In Examples D1 to D3, blast furnace slag powder, fly ash and copper slag powder were used as the powders. In Examples D1 to D3, the same fly ash and copper slag powder as in Examples B1 to B5 were used. In Examples D1-D3, B2-5, B2-8 and B1-10 shown in Table 1 were used as the blast furnace slag powder. Further, in Examples D1-D3, the blast furnace slag powder content in the powder was 60%, the fly ash content in the powder was 30%, and the copper slag powder content in the powder was 10%.
なお、実施例Ｄ１－Ｄ３においては、上記粉体の質量に対する上記アルカリ刺激剤の質量の比率を１０％にし、上記粉体の質量に対する上記水の質量の比率を５０％にした。 In Examples D1 to D3, the ratio of the weight of the alkaline stimulant to the weight of the powder was set to 10%, and the ratio of the weight of the water to the weight of the powder was set to 50%.
図４は、表５に示す高炉スラグ粉末の比表面積と上記供試体の圧縮強さとの関係を示すグラフである。図４のプロットは、表５に示す実施例Ｄ１－Ｄ３に係るものである。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the specific surface area of the blast furnace slag powder shown in Table 5 and the compressive strength of the specimen. The plots in FIG. 4 are for Examples D1-D3 shown in Table 5.
図４において、上記比表面積が5000cm2/g以上であると上記圧縮強さが６５N/mm2程度まで高まり、上記比表面積が7500cm2/g以上であると上記圧縮強さが９０N/mm2程度まで高まり、上記比表面積が7970cm2/g以上であると上記圧縮強さが９０N/mm2超える。 In FIG. 4, when the specific surface area is 5000 cm 2 /g or more, the compressive strength increases to about 65 N/mm 2 , and when the specific surface area is 7500 cm 2 /g or more, the compressive strength is 90 N/mm 2 . When the specific surface area is 7970 cm 2 /g or more, the compressive strength exceeds 90 N/mm 2 .
以上により次の結論を導出することができる。図１に示す結果から分かるように、高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末とアルカリ刺激剤とを含む水硬性材料によれば、水硬性材料における銅スラグ粉末の質量の比率から予測されるモルタルの強度に比較して、実際に製造されるモルタルの強度を高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末との相乗効果によって高めることができる。 From the above, the following conclusions can be drawn. As can be seen from the results shown in FIG. 1, according to the hydraulic material containing the blast furnace slag powder, the copper slag powder, and the alkali stimulant, the strength of the mortar expected from the mass ratio of the copper slag powder in the hydraulic material is In comparison, the strength of mortar actually produced can be enhanced by the synergistic effect of blast furnace slag powder and copper slag powder.
また、図１に示す結果から分かるように、高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末との合計質量１００質量％に対する銅スラグ粉末の質量の比率が１％以上９９％以下であると、モルタルの強度を高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末との相乗効果によってさらに高めることができる。 Further, as can be seen from the results shown in FIG. 1, when the ratio of the mass of the copper slag powder to the total mass of the blast furnace slag powder and the copper slag powder is 1% or more and 99% or less, the strength of the mortar is reduced to 100% by mass. It can be further enhanced by the synergistic effect of the slag powder and the copper slag powder.
さらに、図２及び図３に示す結果から分かるように、高炉スラグ粉末とフライアッシュと銅スラグ粉末とアルカリ刺激剤とを含む水硬性材料によれば、水硬性材料における銅スラグ粉末の質量の比率から予測されるモルタルの強度に比較して、実際に製造されるモルタルの強度を高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末との相乗効果によって高めることができる。 Furthermore, as can be seen from the results shown in FIGS. 2 and 3, according to the hydraulic material containing blast furnace slag powder, fly ash, copper slag powder, and alkali stimulant, the mass ratio of copper slag powder in the hydraulic material Compared to the strength of the mortar predicted from the method, the strength of the mortar actually produced can be enhanced by the synergistic effect of the blast furnace slag powder and the copper slag powder.
また、図２及び図３に示す結果から分かるように、高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末とフライアッシュとの合計質量１００質量％に対する銅スラグ粉末の質量の比率が１％以上９９％以下であると、モルタルの強度を高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末との相乗効果によってさらに高めることができる。 Further, as can be seen from the results shown in FIGS. 2 and 3, the ratio of the mass of copper slag powder to the total mass of blast furnace slag powder, copper slag powder, and fly ash is 1% or more and 99% or less. , the strength of the mortar can be further enhanced by the synergistic effect of the blast furnace slag powder and the copper slag powder.
さらに、図４に示す結果から分かるように、高炉スラグ粉末の比表面積が５０００cm2/g以上であると、さらに高強度のモルタルを製造することができる。ただし、高炉スラグ粉末の比表面積が３５００cm2/g以上であれば、モルタルの強度を５０N/mm2程度まで高めることができると推測することができ、十分に高強度であるモルタルを製造することができると考えられる。 Furthermore, as can be seen from the results shown in FIG. 4, when the specific surface area of the blast furnace slag powder is 5000 cm 2 /g or more, a mortar with even higher strength can be produced. However, if the specific surface area of the blast furnace slag powder is 3500 cm 2 /g or more, it can be assumed that the strength of the mortar can be increased to about 50 N/mm 2 . is considered possible.
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|---|---|---|---|---|
| JP2020108789A (en) * | 2014-03-17 | 2020-07-16 | インテュイティブ サージカル オペレーションズ， インコーポレイテッド | Surgical cannulas and related systems and methods of identifying surgical cannulas |
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| JP2020108789A (en) * | 2014-03-17 | 2020-07-16 | インテュイティブ サージカル オペレーションズ， インコーポレイテッド | Surgical cannulas and related systems and methods of identifying surgical cannulas |
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