JP4028966B2

JP4028966B2 - Method for producing cement-based composition

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Publication number: JP4028966B2
Application number: JP2001031622A
Authority: JP
Inventors: 泰典松藤; 智幸小山
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2001-02-07
Filing date: 2001-02-07
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2021-02-07
Also published as: JP2002234024A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント系組成物の製造方法に関するものであり、より詳細には、石炭灰をセメント及び骨材と混合してセメントモルタル又はコンクリートを製造するセメント系組成物の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石炭火力発電所の微粉炭燃焼ボイラ等から副産物として多量に発生する石炭灰は、セメント混合材、コンクリート混和材、コンクリート用骨材等の用途に有効利用され、残余の石炭灰は、埋立て処分等により廃棄処理されている。近年では、約３０〜４０％程度の石炭灰がリサイクル材料として有効利用されているが、約６０〜７０％の石炭灰は、破棄処分されており、石炭灰の有効利用率は、依然として低率である。現状では、石炭灰の有効利用率を高めることができたとしても、５０％程度の利用率が、その限界であろうと一般に認識されている。
【０００３】
石炭灰は、その平滑且つ球状の粒子形状により、コンクリートの流動性を向上する性質を備えるので、ワーカビリティ、コンシステンシー、プラスティシティー、フィニッシャビリティ等のコンクリートのフレッシュ性状を改善し得る混和材として知られている。
【０００４】
また、セメントの水和反応の際には、水酸化カルシウムが生成するが、石炭灰に含まれる可溶性シリカは、可溶性水酸化カルシウムとポゾラン反応して珪酸カルシウムを生成し、コンクリートの硬化組織を緻密化する性質を有するので、長期強度の増大、水密性の向上、化学薬品に対する抵抗性の向上、更には、水和熱の低減など、硬化時又は硬化後のコンクリートの性状を改善する石炭灰の作用が既に認められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように高流動性コンクリートの原料として有利な性質を備える石炭灰は、大量利用可能なリサイクル材として、近年殊に注目されている。
【０００６】
しかしながら、石炭灰を使用したコンクリートの製造においては、石炭灰中の未燃カーボンが化学混和剤（ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤）を吸着することから、例えば、石炭灰を含まないコンクリートと同一量のＡＥ剤（空気連行剤）を配合した場合、コンクリートの目標空気量を所望の如く達成し難く、このため、多量のＡＥ剤をコンクリート原料に混入して、所要の空気量を確保する必要が生じるので、セメント系組成物の製造コストが高額化してしまう。また、減水剤又は高性能AE減水剤は、主として、セメント系組成物の流動性付与を目的とした化学混和剤として知られているが、石炭灰の灰種によっては、所期の流動性を確保すべく、減水剤又は高性能AE減水剤等の化学混和剤を大量に添加しなければならない場合がある。しかし、この種の化学混和剤の多量混合は、一般に、セメント系組成物の製造コスト増大、凝結時間の遅延等につながる。かくして、多量の化学混和剤（ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤）の使用は、凝結遅延、初期強度低下、低温時の強度発現の遅延等の諸問題を生じさせるなど、コンクリートの施工性及び強度を損なう結果を招くので、望ましくない。
【０００７】
同時に、石炭灰は、酸化カルシウム（CaO)及び二酸化硫黄(SO₃) 等の膨張成分を比較的多量に含有するので、石炭灰を混合したコンクリートにおいては、膨張ひび割れに起因するコンクリート組織の部分破壊が、硬化時又は硬化後に発生する懸念がある。
【０００８】
このような事情より、現状では、コンクリート原料としての石炭灰の大量消費は実現しておらず、石炭灰をコンクリート原料として使用する上で、何らかの対策が必要であると一般に把握されている。例えば、特開平１０−３１０４５７号公報に開示されたコンクリート製造方法では、石炭灰、セメント及び水を混合し且つ硬化した硬化体を粉砕して骨材を製造し、かくして製造した骨材を更にセメント及び水と混合してコンクリートを製造しており、また、特開平１１−２２８２０３号公報に開示されたコンクリート製造方法においては、膨張抑制材として短繊維をコンクリート内に混入し、短繊維により膨張成分の膨張エネルギーを吸収するとともに、コンクリートの全域にケミカルプレストレスを導入している。しかしながら、このようなコンクリート製造方法は、コンクリート製造工程を極端に煩雑化したり、膨張抑制材等の補強材料を混入する必要を生じさせるなど、容易に実現し難い工程を要することから、現状では、実用化するには至っていない。
【０００９】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、石炭火力発電所の副産物である石炭灰をコンクリート原料として大量に有効利用するとともに、コンクリート原料としての石炭灰の諸問題、即ち、化学混和剤の多量使用による製造コストの高額化、凝結の遅延、初期強度の低下等の問題や、石炭灰中の膨張成分による膨張ひび割れの問題を解決し、産業副産物である石炭灰の大量消費を可能にするセメント系組成物の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明者は、上記目的を達成すべく、鋭意研究を重ねた結果、石炭灰を混合攪拌機内で混水攪拌してスラリー化した後にセメント及び骨材等と混合にすることにより、上記課題を解決し得ることを見い出し、かかる知見に基づき、本発明を達成したものである。
即ち、本発明は、石炭灰、セメント、水及び骨材を配合してセメントモルタル又はコンクリートを調合するセメント系組成物の製造方法において、石炭灰を２４時間以上連続的に混水攪拌してスラリー化し、かくして得られた石炭灰スラリーをセメント、水及び骨材と混合し、セメントモルタル又はコンクリートを調合することを特徴とするセメント系組成物の製造方法を提供する。
【００１１】
本発明の製造方法によれば、石炭灰は、混合攪拌機により水と一緒に攪拌され、スラリー化した後、所定の配合比でセメント、水及び骨材と混合され、セメントモルタル又はコンクリートに調合される。石炭灰の混水攪拌は、好適には半日、更に好適には１日（２４時間）以上の間、連続的に実施される。混水攪拌工程により均一化した石炭灰スラリーは、攪拌停止後直ちに、或いは、静置時間を経た後、セメント、水及び骨材と混合される。なお、２４時間以内の混水攪拌であっても、或いは、非連続攪拌又は断続的攪拌であっても、同等の効果が認めれるが、２４時間以上の連続混水攪拌により石炭灰スラリーの品質ないし性状が安定する現象が認められたので、スラリーの分散性又は安定性の観点からは、連続攪拌を行うことが望ましいと考えられる。所望により、石炭灰は、３日（７２時間）以上連続の混水攪拌工程によりスラリー化される。
【００１２】
石炭灰スラリーを配合したセメント系組成物（セメントモルタル又はコンクリート）は、乾燥状態の石炭灰や、単に加水後静置した石炭灰を配合したセメント系組成物に比べて、著しく高い流動性を示す。ほぼ１日（２４時間）以上の連続的な混水攪拌工程により生成した石炭灰スラリーは、均一且つ安定した物性を既に備え、その後の静置時間の長短は、セメント系組成物の流動性に大きく影響しない。
【００１３】
本発明に従って石炭灰スラリーを配合したセメント系組成物によれば、化学混和剤（ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤）の使用量を増大することなく、コンクリートの所望の流動性を達成し得る。３日以上の混水攪拌工程を経た石炭灰スラリーを使用した場合、化学混和剤の添加量又は添加率は、乾燥状態の石炭灰を使用したセメント系組成物に比べて、灰種によっては、１／２以下に大幅削減することが可能となる。
【００１４】
また、本発明に係る製造方法によれば、乾燥状態の石炭灰をセメント、水及び骨材と混合する従来の製造方法における問題点、即ち、石炭灰を配合したセメント系組成物の膨張性及び強度低下の問題を少なくとも部分的に解消することができる。
【００１５】
３日以内の混水攪拌を行った石炭灰スラリーを配合した場合、セメント系組成物は、攪拌時間の増大に相応して、膨張性及び強度低下傾向を喪失し、３日以上の混水攪拌時間を確保した石炭灰スラリーを配合した場合、セメント系組成物の膨張性及び圧縮強度低下は、概ね解消した。これは、石炭灰の混水攪拌により、石炭灰中の遊離石灰（CaO)が概ね消化し尽くしたことに起因すると考えられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態によれば、石炭灰は、２４時間（１日）以上、更に好ましくは、７２時間（３日）以上の間、連続的に混水攪拌される。２４時間（１日）以上の連続混水攪拌により生成した石炭灰スラリーは、安定したスラリー性状を示すので、攪拌停止後に半日以上静置した石炭灰スラリーをセメント系組成物の配合に使用することができる。
【００１７】
本発明の好適な実施形態において、石炭灰及び水は、強制練りパン型の混合攪拌機（ミキサー）に投入され、混合攪拌機は、２４時間（１日）以上の所定時間、連続的に作動し、石炭灰をスラリー化する。他の混和剤及び骨材は、混合攪拌機内に添加又は投入されず、石炭灰及び水のみが混練され、この結果、石炭灰が均等に分散した石炭灰スラリーが混合攪拌機内に生成する。所望により、石炭灰スラリーは、半日以上の時間、混合攪拌機内に静置される。一般には、石炭灰として、石炭火力発電所の副産物である廃棄石炭灰が使用され、混練水として、上水道水、地下水、工業用水等の一般的な練混ぜ水が、使用される。
【００１８】
石炭灰スラリーは、所定の配合に従って、セメント、水、化学混和剤及び骨材と更に混合され、セメントモルタル又はコンクリートが調合される。化学混和剤として、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤及び/又は高性能ＡＥ減水剤が使用される他、所望の化学混和剤が任意に使用される。セメントとして、普通ポルトランドセメント（ＪＩＳＲ５２１０）を好適に使用し得るが、他の種類のセメント、例えば、早強セメント等を使用しても良い。骨材として、一般的に使用される粗骨材及び細骨材を使用することができる。粗骨材として、砕石又は川砂利等を使用し、細骨材として、川砂等の天然砂又は砕砂等の人工砂を使用し得る。
【００１９】
本発明の石炭灰スラリーを使用したコンクリート又はセメントモルタルでは、化学混和剤、例えば、高性能ＡＥ減水剤の添加量又は添加率は、好ましくは、従来の配合の１／２以下に配合設計され、例えば、２kg/m³ 以下又は０．５％( 重量比) 以下に設定される。
【００２０】
他の観点より、本発明によれば、石炭灰の混水攪拌時間を制御することにより、セメント系組成物のフレッシュ性状、或いは、硬化時又は硬化後の物性を制御することが可能となる。例えば、石炭灰の混水時間を２４時間〜７２時間の範囲内で適切に設定することにより、石炭灰スラリーを混合したセメントモルタル又はコンクリートのフロー値、或いは、コンクリートの膨張性及び強度等を可変設定し又は調節することが可能となる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する。
以下の実施例１及び２において使用した石炭灰は、「ＪＩＳＡ６２０１−１９９９」に規定されたII種の石炭灰である。第１実施例として１日（２４時間）、第２実施例として３日（７２時間）の時間、石炭灰及び水を強制練りパン型の混合攪拌機（ミキサー）に投入して連続的に攪拌し、石炭灰をスラリー化した。図１は、混合攪拌機による石炭灰及び水の攪拌状態を示す図（写真）である。ＡＥ剤等の化学混和剤、砂等の骨材の如く、他のモルタル原料又はコンクリート原料は、混合攪拌機内の流動体に一切混入せず、石炭灰及び水のみを混合攪拌したが、石炭灰は、水に良好に分散し、均一な石炭灰スラリーが攪拌機内に生成した。
【００２２】
１日（２４時間）又は３日（７２時間）の時間、石炭灰及び水を混合攪拌機で連続攪拌した後、混合攪拌機を完全に停止し、石炭灰スラリーを静置した。スラリー化した石炭灰を約半日の間、混合攪拌機内に静置した後、混合攪拌機内の任意の数箇所において試料を採取し、石炭灰スラリーの含水率を測定した。含水率の測定結果が、表１に示されている。
【表１】

【００２３】
表１に示す如く、各試料の含水率は、各実施例において均等な値を示しており、採取位置による実質的差異は、観られない。この結果、少なくとも１日程度の混水攪拌によって石炭灰及び水が混合攪拌機内の全域に良好に分散し、実質的に均一な石炭灰スラリーが生成することが確認された。
【００２４】
コンクリートのフレッシュ性状に対する石炭灰スラリー化の影響を考察すべく、石炭灰スラリーを使用してセメントモルタルを調合し、セメントモルタルのフロー値試験を行った。比較例として、浸水後、未攪拌状態に静置した石炭灰を使用してセメントモルタル調合し、セメントモルタルのフロー値試験を行った。フロー値試験に使用したセメントモルタルの配合表が、表２に示されている。なお、セメントとして、普通ポルトランドセメントを使用した。
【表２】

【００２５】
図２は、表２の配合表に示す配合比で調合したセメントモルタルのフロー値試験結果を示す線図である。図２には、乾燥状態の石炭灰を使用して調合したセメントモルタルのフロー値（Ａ値）、混水攪拌後のスラリー化石炭灰（第１実施例に相当）を使用して調合したセメントモルタルのフロー値（Ｂ：Ｃ：Ｄ値）、更には、比較例として用意した石炭灰（単に含水静置した石炭灰）を使用して調合したセメントモルタルのフロー値（ａ：ｂ：ｃ：ｄ：ｅ：ｆ値）が示されている。フロー値試験は、「ＪＩＳＲ５２０１」（セメントの物理試験方法）に従って行われた。なお、「ＪＩＳＲ５２０１」の試験方法では、フロー値の測定基盤（フローテーブル）の直径が３００mmであるので、３００mmを超えるフロー値は、測定不能である。
【００２６】
乾燥した石炭灰（加水前の石炭灰）をそのまま使用し、表２の配合比に従ってセメント、水及び細骨材（砂）と混合した場合、セメントモルタルのフロー値（Ａ値）は、１８０mmの値を示すにすぎなかった。これに対し、加水後に２４時間（１日間）の連続混合攪拌（混水攪拌）を行って得られた石炭灰スラリー（上記第１実施例に相当する石炭灰スラリー）を使用し、上記配合表のセメントモルタルを調合した場合、セメントモルタルのフロー値（Ｂ値）は、２８０mmに達した。
加水後２日以上の連続混合攪拌を行って得られた石炭灰スラリーを使用し、上記配合表のセメントモルタルを調合した場合、セメントモルタルの流動性は更に向上した。セメントモルタルのフロー値（Ｅ値）は、顕著に増大し、図２に二点鎖線矢印で示す如く、「ＪＩＳＲ５２０１」の試験方法による測定可能限界（３００mm）を超えたことから、もはや測定不能であった。
これらの試験結果によれば、石炭灰をスラリー化した後にセメント、水及び細骨材（砂）と混合したセメントモルタルでは、乾燥状態の石炭灰を使用したセメントモルタルに比べて、フロー値が著しく増大するとともに、石炭灰の混水攪拌時間を長時間に設定すればするほど、セメントモルタルが高フロー値を示しており、この結果、石炭灰のスラリー化がセメントモルタルの流動性向上に大きく寄与すると判明した。
【００２７】
更に、混合攪拌後の石炭灰スラリーの安定性を考察すべく、攪拌停止後に石炭灰スラリーを所定時間静置し、静置時間経過後の石炭灰スラリーを使用してセメントモルタルを調合し、セメントモルタルのフロー値を測定した。図２には、２４時間混水攪拌してスラリー化した石炭灰スラリーに関し、攪拌停止後に２日間静置した石炭灰スラリーを使用して上記配合表のセメントモルタルを調合し、セメントモルタルのフロー値を測定した試験結果（Ｃ値）が示されている。同様に、攪拌停止後に６日間静置した石炭灰スラリーを用いて上記配合表のセメントモルタルを調合し、セメントモルタルのフロー値を測定した試験結果（Ｄ値）が図２に示されている。スラリー化後に約２日間静置した石炭灰スラリーを使用したセメントモルタルにおいては、フロー値（Ｃ値）は、約３００mmであり、スラリー化後に約６日間静置した石炭灰スラリーを使用したセメントモルタルにおいても、ほぼ同様な値のフロー値（Ｄ値＝約２９０mm）が測定されており、攪拌停止後の静置に伴うフロー値の低下は、観られなかった。このような試験結果によれば、２４時間混水攪拌により、概ね安定した石炭灰スラリーが得られると考えられる。
前述の如く、混水攪拌の長期化によりセメントモルタルのフロー値（Ｅ値）が更に増大する点を考慮した上で、混水攪拌停止後の静置時間の長短がセメントモルタルのフロー値向上又フロー値低下に大きく影響していない現象を考察すると、セメントモルタルの流動性向上の主要因は、混水攪拌による石炭灰のスラリー化行為自体にあると考えられる。
【００２８】
比較例として、石炭灰を水に浸漬し、混水攪拌を全く行わずに所定時間、静置した石炭灰を用意し、この石炭灰を使用して、表２に示す配合のセメントモルタルを調合し、上記試験方法によるセメントモルタルのフロー値試験を実施した。図２に示す如く、浸水時間が２日以内の石炭灰を使用したセメントモルタルでは、２００〜２１０mm（ａ値、ｂ値）のフロー値が測定され、乾燥状態の石炭灰を使用したセメントモルタル（フロー値＝１８０mm（Ａ値））よりも若干高い値のフロー値が測定されたが、以下に示す如く、７日以上の浸水・静置時間を経た石炭灰を使用した場合、セメントモルタルのフロー値（ｄ、ｅ、ｆ値）は、乾燥状態の石炭灰を使用したセメントモルタルのフロー値（約１８０mm（Ａ値））と同等、若しくは、それ以下の値に低下しており、長時間に亘って浸水・静置した石炭灰を配合したセメントモルタルのフロー値は、却って低下すると判明した。
加水静置後３日経過の石炭灰使用：フロー値＝約１８０mm（ｃ値）
加水静置後７日経過の石炭灰使用：フロー値＝約１７０mm（ｄ値）
加水静置後14日経過の石炭灰使用：フロー値＝約１７０mm（ｅ値）
加水静置後28日経過の石炭灰使用：フロー値＝約１４０mm（ｆ値）
【００２９】
即ち、石炭灰をスラリー化せず、単に未攪拌の浸水状態に保持するだけでは、長時間の浸水時間を確保しても、流動性向上の効果は得られず、逆に、浸水後の静置時間の長期化は、却って、セメントモルタルの流動性を低下させる要因となり得る。
【００３０】
以上のフロー値試験の結果より、以下の現象が判明した。
(1) 約２４時間程度の連続攪拌によって、安定したスラリー性状の石炭灰スラリーが得られるとともに、加水後の混合攪拌時間（スラリー化時間）を更に長期化することによって、セメントモルタルの流動性を更に向上し得る。
(2) 単に加水・静置した石炭灰、即ち、スラリー化していない石炭灰を使用してセメントモルタルを調合するだけでは、セメントモルタルの流動性を所望の如く向上することができないのに対し、石炭灰を加水・混合攪拌してスラリー化した後に、石炭灰スラリーを配合したセメントモルタルを調合することにより、セメントモルタルの流動性を大きく向上することができる。
【００３１】
更に、セメントモルタルが１８０mm（１８０±１０mm）のフロー値を示すように石炭灰スラリー、セメント、水、骨材及び高性能ＡＥ減水剤を調合し、高性能ＡＥ減水剤の添加量及び添加率に関する実験を行った。図３は、混水攪拌時間（スラリー化時間）と、高性能ＡＥ減水剤の添加量及び添加率との関係を示す線図である。図３には、高性能ＡＥ減水剤の添加量（kg/m³)が実線で示され、高性能ＡＥ減水剤の添加率（％）が破線で示されている。
【００３２】
上記石炭灰スラリーを使用したセメントモルタルに関し、高性能ＡＥ減水剤を使用して単位水量及び単位セメント量を適度に配合設計した上で目標フロー値＝１８０mmを達成するように調合した結果、フロー値＝１８０mmを達成する上で必要な高性能ＡＥ減水剤の添加量(h〜j値)又は添加率(H 〜J値)は、図３に示す如く、石炭灰の混水攪拌時間の増大に伴って徐々に低下することが判明した。３日以上の混水攪拌を行った石炭灰スラリーを使用したセメントモルタルにあっては、高性能ＡＥ減水剤の添加量(j値)又は添加率(J値)は、乾燥状態の石炭灰を使用したセメントモルタルの場合における添加量(g値)又は添加率(G値)に比べて、約１／３に低減することが可能であった。
【００３３】
更に他の実験として、石炭灰スラリーを配合したセメントモルタルに関し、長さ変化率（％）及び圧縮強度（N/m³) を測定した。図４は、長さ変化率（％）及び圧縮強度（N/m³) の測定結果を示す線図である。
前述の如く、多量の石炭灰をコンクリートに混合した場合、石炭灰の膨張成分が硬化時又は硬化後のコンクリート内で膨張し、コンクリートに膨張ひび割れが発生するとともに、コンクリートの圧縮強度が低下する事態が憂慮される。これに対し、スラリー化後の石炭灰を混合したコンクリートにおいては、このような膨張ひび割れ及び圧縮強度低下の現象は、観られなかった。
【００３４】
このようなスラリー化石炭灰の膨張抑制作用及び強度低下防止効果を実証すべく行われたセメントモルタルの長さ変化試験及び圧縮強度試験の試験結果が、図４に示されている。試験に使用したセメントモルタルの配合は、表３に示すとおりであり、図４に示す試験結果の各数値（長さ変化率（％）及び圧縮強度（N/m³) ）は、表４に示すとおりである。なお、長さ変化試験及び圧縮強度試験においては、石炭灰スラリーを配合したセメントモルタルの供試体が、「ＪＩＳＡ１１３２」（コンクリートの強度試験用供試体の作り方）に従って作製され、２０℃（20±３℃）の水中で水中養生された。水中養生後の材齢７日の供試体が長さ変化試験及び圧縮強度試験に使用された。なお、長さ変試験の試験結果は、供試体の寸法をノギスで実測したものであり、また、圧縮強度試験は、「ＪＩＳＡ１１０８」（コンクリート圧縮強度試験方法）に準じた測定方法により実施された。
【表３】

【表４】

【００３５】
長さ変化試験の結果、乾燥状態の石炭灰を配合したセメントモルタルは、約０．４５％の長さ変化(k値)を示すのに対し、３日未満の混水攪拌時間によりスラリー化した石炭灰を配合したセメントモルタルでは、混水攪拌時間の増大に伴って、長さ変化率(l値)が低下するものの、セメントモルタルは、ある程度の膨張傾向を示した。これに対し、３日以上の混水攪拌時間を経た石炭灰を配合したセメントモルタルにあっては、長さ変化率が全く計測できなかった(m,n値)。これは、３日未満の混水攪拌時間（スラリー化時間）では、石炭灰中の遊離石灰（CaO)が完全に消化しきれずに、遊離石灰（CaO)の消化、即ち、ＣａＯ＋Ｈ₂ Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）₂の反応が養生期間中に進行し、この結果、セメントモルタルが膨張したのに対し、３日以上の混水攪拌時間を確保した場合、石炭灰中の遊離石灰（CaO)が混水攪拌中にほぼ消化し、遊離石灰（CaO)の消化反応に伴う膨張現象が養生期間中のセメントモルタルに顕れなかったことに起因すると考えられる。
【００３６】
また、圧縮強度試験の試験結果によれば、乾燥状態の石炭灰を配合したセメントモルタルは、約２５N/m³の圧縮強度(K値)を発現するにすぎないのに対し、スラリー化時間が３日以下の石炭灰を使用したセメントモルタルにあっては、石炭灰の混水攪拌時間が増大するにつれて、相対的に高い圧縮強度(L値)を発現した。
図４には、表３に示す配合のセメントモルタルを封緘養生した供試体の圧縮強度試験結果が、基準線（一点鎖線で示す）として図示されている。なお、封緘養生した供試体は、外部からの水分供給を遮断され、遊離石灰（CaO)の消化反応（ＣａＯ＋Ｈ₂ Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）₂）が養生期間中に進行しないことから、遊離石灰の消化に伴う膨張現象が発生せず、従って、セメントモルタルの圧縮強度低下は、実質的に生じない。このため、封緘養生の供試体の圧縮強度を基準値（約３５Ｎ／mm²）として、水中養生の共試体の圧縮強度低下を判定することができる。
【００３７】
乾燥状態の石炭灰を使用した場合（スラリー化時間＝０）、前述の如く、セメントモルタルが膨張するばかりでなく、基準値（約３５Ｎ／mm²）と対比すると、圧縮強度が約１０Ｎ／mm² 低下しており、かなりの圧縮強度低下が観られた(K値)。これに対し、石炭灰スラリーを使用した場合、供試体の圧縮強度(L値)と、基準値との差は、スラリー化時間が増大すればする程、縮小した。加水後に３日以上の時間、連続的に混合攪拌した石炭灰スラリーを配合した場合、セメントモルタルの強度低下は測定されなかった(M,N値)。即ち、セメントモルタルは、石炭灰のスラリー化により膨張性を喪失するとともに、圧縮強度低下を抑制され、３日以上のスラリー化時間を確保した場合、実質的に完全に膨張性を喪失するとともに、基準値と同等の圧縮強度(M,N値)を発現し、圧縮強度低下の傾向を示さなかった。この結果、石炭灰の使用に伴うセメントモルタルの強度低下現象は、石炭灰のスラリー化により、防止することができると判明した。
【００３８】
これらの試験結果より、以下の技術的事項が確認された。
（１）加水後に１日（２４時間）の連続的な混合攪拌を行うことにより、実質的に均一且つ安定した石炭灰スラリーが得られる。
（２）スラリー化時間（混水攪拌時間）の増大により、セメント系組成物の流動性を漸増することができる。
（３）スラリー化後の静置時間は、セメント系組成物の流動性に実質的に影響しない。
（４）石炭灰のスラリー化により、化学混和剤の添加量又は添加率を低減することができる。
（５）スラリー化時間の増大に伴って、所要の化学混和剤の添加量又は添加率は漸減する。
（６）石炭灰のスラリー化により、石炭灰を配合したセメント系組成物の膨張性を抑制するとともに、セメント系組成物の強度低下を規制することができる。
（７）３日以上のスラリー化時間を確保することにより、石炭灰を配合したセメント系組成物の膨張性及び強度低下の現象を実質的に解消することができる。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能であり、該変形例又は変更例も又、本発明の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。
例えば、化学混和剤として、セメント系組成物の使用目的に応じた任意の化学混和剤、例えば、凝結遅延剤、増粘剤等を石炭灰スラリー、セメント及び骨材と一緒に混合しても良い。
また、混合攪拌機の速度又は攪拌能力の向上や、攪拌機の構造の改良等により、スラリー化時間を短縮したり、或いは、混合攪拌機の非連続攪拌、非定常的運転又は断続的運転により、連続攪拌と同等の良好な分散性を有する石炭灰スラリーを生成することも可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、石炭灰を２４時間以上連続的に混水攪拌してスラリー化する本発明の製造方法によれば、コンクリートの流動性向上、流動性の安定、ＡＥ剤使用量の低減、膨張作用の抑制及び圧縮強度の増大という顕著な効果が得られる。従って、本発明の上記構成によれば、石炭火力発電所の副産物である石炭灰をコンクリート原料として大量に有効利用するとともに、コンクリート原料としての石炭灰の諸問題、即ち、化学混和剤の多量使用による製造コストの高額化、凝結の遅延、初期強度の低下等の諸問題、更には、石炭灰中の膨張成分による膨張ひび割れの問題を解決し、産業副産物である石炭灰の大量消費を可能にするセメント系組成物の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】混合攪拌機による石炭灰のスラリー化工程を示す図（写真）である。
【図２】石炭灰スラリー、セメント、水及び骨材を調合したセメントモルタルのフロー値試験の試験結果を示す線図である。
【図３】石炭灰スラリー、セメント、水、骨材及び高性能ＡＥ減水剤を調合した所定フロー値のセメントモルタルにおける高性能ＡＥ減水剤の所要添加量及び添加率を示す線図である。
【図４】石炭灰スラリー、セメント、水及び骨材を調合したセメントモルタルに関する長さ変化試験及び圧縮強度試験の試験結果を示す線図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a cementitious composition, and more particularly to a method for producing a cementitious composition in which coal ash is mixed with cement and aggregate to produce cement mortar or concrete. .
[0002]
[Prior art]
Coal ash generated as a by-product from pulverized coal fired boilers at coal-fired power plants is effectively used for applications such as cement admixture, concrete admixture and concrete aggregate, and the remaining coal ash is disposed of in landfills. It is disposed of by such means. In recent years, about 30 to 40% of coal ash has been effectively used as a recycling material, but about 60 to 70% of coal ash has been disposed of, and the effective utilization rate of coal ash is still low. It is. At present, even if the effective utilization rate of coal ash can be increased, it is generally recognized that the utilization rate of about 50% is the limit.
[0003]
As the coal ash has the property of improving the fluidity of concrete due to its smooth and spherical particle shape, it is an admixture that can improve the fresh properties of concrete such as workability, consistency, plasticity, finishability, etc. Are known.
[0004]
In addition, calcium hydroxide is produced during the hydration reaction of cement, but the soluble silica contained in coal ash reacts with soluble calcium hydroxide to produce pozzolan to produce calcium silicate, and the concrete hardened structure becomes dense. As a result, the coal ash can improve the properties of concrete during or after curing, such as increased long-term strength, improved water tightness, improved resistance to chemicals, and reduced heat of hydration. The effect has already been recognized.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, coal ash having advantageous properties as a raw material for high-fluidity concrete has recently attracted particular attention as a recycling material that can be used in large quantities.
[0006]
However, in the production of concrete using coal ash, unburned carbon in coal ash adsorbs chemical admixtures (AE agent, water reducing agent, AE water reducing agent, high performance AE water reducing agent). When blending the same amount of AE agent (air entraining agent) with concrete that does not contain ash, it is difficult to achieve the target air amount of the concrete as desired. For this reason, a large amount of AE agent is mixed into the concrete raw material and required. As a result, it becomes necessary to ensure the amount of air, which increases the manufacturing cost of the cementitious composition. Water reducing agents or high performance AE water reducing agents are mainly known as chemical admixtures for the purpose of imparting fluidity to cementitious compositions, but depending on the ash type of coal ash, the desired fluidity may be reduced. In order to ensure, it may be necessary to add a large amount of chemical admixture such as water reducing agent or high performance AE water reducing agent. However, a large amount of this kind of chemical admixture generally leads to an increase in the production cost of the cementitious composition, a delay in setting time, and the like. Thus, the use of a large amount of chemical admixture (AE agent, water reducing agent, AE water reducing agent, high-performance AE water reducing agent) causes various problems such as setting delay, initial strength reduction, and delay in strength development at low temperatures. This is undesirable because it results in a loss of concrete workability and strength.
[0007]
At the same time, coal ash contains calcium oxide (CaO) and sulfur dioxide (SO_Three) And the like, in concrete containing coal ash, there is a concern that partial destruction of the concrete structure due to expansion cracks may occur at the time of hardening or after hardening.
[0008]
Under such circumstances, at present, mass consumption of coal ash as a concrete raw material has not been realized, and it is generally understood that some measures are necessary to use coal ash as a concrete raw material. For example, in the concrete manufacturing method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-310457, coal ash, cement and water are mixed and hardened hardened bodies are crushed to produce aggregates. The aggregates thus produced are further cemented In addition, in the concrete manufacturing method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-228203, short fibers are mixed in the concrete as an expansion suppressing material, and the short fibers are used as an expansion component. In addition to absorbing the expansion energy, chemical prestress is introduced throughout the concrete. However, since such a concrete manufacturing method requires a process that is difficult to realize, such as making the concrete manufacturing process extremely complicated or causing the necessity of mixing a reinforcing material such as an expansion inhibitor, at present, It has not been put into practical use.
[0009]
The present invention has been made in view of such circumstances. The purpose of the present invention is to effectively use a large amount of coal ash, which is a by-product of a coal-fired power plant, as a concrete raw material, and to produce coal ash as a concrete raw material. It is an industrial by-product that solves various problems, such as high production costs due to the use of large amounts of chemical admixtures, delays in setting, lowering of initial strength, and problems of expansion cracks due to expansion components in coal ash. It is providing the manufacturing method of the cement-type composition which enables mass consumption of coal ash.
[0010]
[Means and Actions for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has obtained the above problem by mixing coal ash with a cement and aggregate after the coal ash is mixed and stirred in a mixing stirrer. The present invention has been accomplished on the basis of such findings and finding out that it can be solved.
That is, the present invention relates to a method for producing a cement-based composition comprising blending coal ash, cement, water and aggregate to prepare cement mortar or concrete.Continuously over 24 hoursThere is provided a method for producing a cementitious composition characterized by mixing slurry with water and mixing the resulting coal ash slurry with cement, water and aggregate to prepare cement mortar or concrete.
[0011]
According to the production method of the present invention, coal ash is stirred together with water by a mixing stirrer and slurried, and then mixed with cement, water, and aggregate at a predetermined mixing ratio, and blended into cement mortar or concrete. The The mixing of coal ash with water is preferably carried out continuously for half a day, more preferably for one day (24 hours) or longer. The coal ash slurry homogenized by the mixed water stirring step is mixed with cement, water and aggregate immediately after the stirring is stopped or after a standing time. In addition, even if it is mixed water stirring within 24 hours, or discontinuous stirring or intermittent stirring, the same effect is recognized, but the quality of coal ash slurry is improved by continuous mixed water stirring for 24 hours or more. From the viewpoint of the dispersibility or stability of the slurry, it is considered that continuous stirring is desirable since a phenomenon in which properties are stabilized is observed. If desired, the coal ash is slurried by a continuous water mixing step for 3 days (72 hours) or longer.
[0012]
A cement-based composition (cement mortar or concrete) blended with coal ash slurry exhibits significantly higher fluidity than a cement-based composition blended with dry coal ash or simply hydrated coal ash. . The coal ash slurry produced by the continuous mixed water stirring process for approximately one day (24 hours) or more already has uniform and stable physical properties, and the length of the subsequent standing time depends on the fluidity of the cementitious composition. There is no significant effect.
[0013]
According to the cementitious composition containing the coal ash slurry according to the present invention, the desired amount of the concrete can be obtained without increasing the amount of the chemical admixture (AE agent, water reducing agent, AE water reducing agent, high performance AE water reducing agent). Fluidity can be achieved. When using a coal ash slurry that has undergone a mixed water agitation process for 3 days or more, the amount or rate of addition of the chemical admixture is higher than the cement-based composition using dry coal ash, depending on the ash type, It becomes possible to reduce significantly to 1/2 or less.
[0014]
In addition, according to the production method of the present invention, there are problems in the conventional production method in which dry coal ash is mixed with cement, water and aggregate, that is, the expansibility of the cementitious composition containing coal ash and The problem of strength reduction can be at least partially solved.
[0015]
When blended with coal ash slurry that has been mixed with water for 3 days or less, the cementitious composition loses its expansibility and tendency to decrease in strength as the stirring time increases. When the coal ash slurry which secured time was mix | blended, the expansibility and compression strength fall of the cementitious composition were generally eliminated. This is thought to be due to the fact that free lime (CaO) in coal ash was almost completely digested by the mixed water stirring of coal ash.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to a preferred embodiment of the present invention, the coal ash is continuously mixed and stirred for 24 hours (1 day) or more, more preferably 72 hours (3 days) or more. Coal ash slurry generated by continuous mixed water stirring for 24 hours (1 day) or more shows stable slurry properties, so use coal ash slurry that has been allowed to stand for more than half a day after stirring is stopped for the blending of cementitious compositions. Can do.
[0017]
In a preferred embodiment of the present invention, the coal ash and water are put into a forced kneading pan type mixing stirrer (mixer), and the mixed stirrer continuously operates for a predetermined time of 24 hours (one day) or more. Slurry coal ash. Other admixtures and aggregates are not added or charged into the mixing stirrer, but only coal ash and water are kneaded. As a result, a coal ash slurry in which the coal ash is uniformly dispersed is generated in the mixing stirrer. If desired, the coal ash slurry is allowed to stand in the mixing stirrer for a period of more than half a day. In general, waste coal ash that is a by-product of a coal-fired power plant is used as coal ash, and general mixed water such as tap water, ground water, industrial water, or the like is used as kneaded water.
[0018]
The coal ash slurry is further mixed with cement, water, chemical admixture and aggregate according to a predetermined composition to prepare cement mortar or concrete. As the chemical admixture, an AE agent, a water reducing agent, an AE water reducing agent and / or a high performance AE water reducing agent are used, and a desired chemical admixture is optionally used. Ordinary Portland cement (JIS R 5210) can be suitably used as the cement, but other types of cement such as early-strength cement may also be used. As the aggregate, generally used coarse aggregate and fine aggregate can be used. Crushed stone or river gravel can be used as the coarse aggregate, and natural sand such as river sand or artificial sand such as crushed sand can be used as the fine aggregate.
[0019]
In the concrete or cement mortar using the coal ash slurry of the present invention, the addition amount or addition rate of a chemical admixture, for example, a high performance AE water reducing agent, is preferably designed to be 1/2 or less of the conventional formulation, For example, 2kg / m^Three Or 0.5% (weight ratio) or less.
[0020]
From another point of view, according to the present invention, it is possible to control the fresh properties of the cementitious composition or the physical properties at the time of curing or after curing by controlling the mixed water stirring time of coal ash. For example, by appropriately setting the coal ash mixing time within the range of 24 to 72 hours, the flow value of cement mortar or concrete mixed with coal ash slurry or the expansibility and strength of concrete can be varied. It can be set or adjusted.
[0021]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples.
The coal ash used in Examples 1 and 2 below is a type II coal ash defined in “JIS A 6201-1999”. As the first example, 1 day (24 hours) and as the second example, 3 days (72 hours), coal ash and water were charged into a forced kneading pan type mixer (mixer) and continuously stirred. The coal ash was slurried. FIG. 1 is a diagram (photograph) showing a stirring state of coal ash and water by a mixing stirrer. Other mortar raw materials or concrete raw materials, such as chemical admixtures such as AE agents and aggregates such as sand, are not mixed into the fluid in the mixing stirrer, and only coal ash and water are mixed and stirred. Was well dispersed in water and a uniform coal ash slurry was produced in the stirrer.
[0022]
After the coal ash and water were continuously stirred with a mixing stirrer for 1 day (24 hours) or 3 days (72 hours), the mixing stirrer was completely stopped and the coal ash slurry was allowed to stand. The slurryed coal ash was allowed to stand in the mixing stirrer for about half a day, and then samples were taken at several arbitrary locations in the mixing stirrer, and the moisture content of the coal ash slurry was measured. Table 1 shows the measurement results of the moisture content.
[Table 1]

[0023]
As shown in Table 1, the moisture content of each sample shows an equal value in each example, and no substantial difference depending on the sampling position is observed. As a result, it was confirmed that the coal ash and water were well dispersed throughout the mixing stirrer by stirring the mixed water for at least about one day, and a substantially uniform coal ash slurry was generated.
[0024]
In order to consider the influence of coal ash slurrying on the fresh properties of concrete, cement mortar was prepared using coal ash slurry and the flow value test of cement mortar was conducted. As a comparative example, cement mortar was prepared using coal ash that was left in an unstirred state after water immersion, and a flow value test of the cement mortar was performed. A blending table of cement mortar used for the flow value test is shown in Table 2. In addition, normal Portland cement was used as the cement.
[Table 2]

[0025]
FIG. 2 is a diagram showing the flow value test results of cement mortar formulated with the blending ratio shown in the blending table of Table 2. FIG. 2 shows a cement mortar flow value (A value) prepared using dry coal ash and cement prepared using slurryed coal ash (corresponding to the first embodiment) after mixed water stirring. Flow value of mortar (B: C: D value), and further, flow value of cement mortar (a: b: c: d: e: f value). The flow value test was performed in accordance with “JIS R 5201” (cement physical test method). In the “JIS R 5201” test method, since the diameter of the flow value measurement base (flow table) is 300 mm, a flow value exceeding 300 mm cannot be measured.
[0026]
When dry coal ash (coal ash before water addition) is used as it is and mixed with cement, water and fine aggregate (sand) according to the mixing ratio in Table 2, the flow value (A value) of cement mortar is 180 mm. It only showed a value. On the other hand, using the coal ash slurry (coal ash slurry corresponding to the said 1st Example) obtained by performing continuous mixing stirring (mixed water stirring) for 24 hours (1 day) after water addition, the said mixing | blending table | surface When the cement mortar was prepared, the flow value (B value) of the cement mortar reached 280 mm.
When coal ash slurry obtained by continuous mixing and stirring for 2 days or more after hydration was used and the cement mortar shown in the above recipe was prepared, the fluidity of the cement mortar was further improved. The flow value (E value) of cement mortar increased remarkably and exceeded the measurable limit (300 mm) according to the test method of “JIS R 5201” as shown by the two-dot chain line arrow in FIG. It was impossible.
According to these test results, the cement mortar after slurrying coal ash and mixed with cement, water and fine aggregate (sand) has a significantly higher flow value than cement mortar using dry coal ash. The longer the coal ash mixed water agitation time is set, the higher the flow rate of cement mortar. As a result, slurrying coal ash greatly contributes to improving the fluidity of cement mortar. It turned out.
[0027]
Furthermore, in order to consider the stability of the coal ash slurry after mixing and stirring, the coal ash slurry is allowed to stand for a predetermined time after stirring is stopped, and cement mortar is prepared using the coal ash slurry after the standing time has elapsed, The mortar flow value was measured. In FIG. 2, regarding the coal ash slurry that was slurried by mixing with water for 24 hours, the cement mortar of the above composition table was prepared using the coal ash slurry that was allowed to stand for 2 days after the stirring was stopped. The test result (C value) which measured was shown. Similarly, the test result (D value) which prepared the cement mortar of the said compounding table using the coal ash slurry left still for 6 days after stirring stop, and measured the flow value of the cement mortar is shown by FIG. In the cement mortar using the coal ash slurry that was allowed to stand for about 2 days after the slurrying, the flow value (C value) was about 300 mm, and the cement mortar using the coal ash slurry that was allowed to stand for about 6 days after the slurrying. The flow value (D value = about 290 mm) of almost the same value was measured in No. 1, and no decrease in the flow value due to standing after the stirring was stopped was observed. According to such test results, it is considered that a generally stable coal ash slurry can be obtained by stirring with mixed water for 24 hours.
As described above, considering that the flow value (E value) of cement mortar further increases due to prolonged mixing of the mixed water, the length of the standing time after stopping the mixed water stirring improves the flow value of the cement mortar. Considering the phenomenon that does not significantly affect the flow value decrease, it is considered that the main factor for improving the fluidity of cement mortar is the slurrying action of coal ash by mixing water.
[0028]
As a comparative example, coal ash is immersed in water, and the coal ash is allowed to stand for a predetermined time without any mixed water stirring. A cement mortar having the composition shown in Table 2 is prepared using this coal ash. Then, a flow value test of cement mortar by the above test method was performed. As shown in FIG. 2, in cement mortar using coal ash whose inundation time is within 2 days, a flow value of 200 to 210 mm (a value, b value) is measured, and cement mortar using dry coal ash ( A flow value slightly higher than 180 mm (A value) was measured. As shown below, when coal ash that has been subjected to water immersion and standing for 7 days or longer is used, the flow of cement mortar The values (d, e, f value) are the same as or lower than the flow value of cement mortar using dry coal ash (about 180 mm (A value)) It was found that the flow value of cement mortar containing coal ash that was soaked and allowed to stand over decreased.
Use of coal ash after 3 days from standing: Flow value = approx. 180mm (c value)
Use of coal ash after standing for 7 days: Flow value = approx. 170 mm (d value)
Use of coal ash after 14 days from standing: Flow value = approx. 170mm (e value)
Use of coal ash after standing still for 28 days: Flow value = approx. 140 mm (f value)
[0029]
That is, if the coal ash is not slurried and is simply kept in an unstirred water immersion state, even if a long water immersion time is secured, the effect of improving the fluidity cannot be obtained. On the contrary, the prolonged setting time can be a factor of lowering the fluidity of cement mortar.
[0030]
From the results of the above flow value test, the following phenomenon was found.
(1) By continuous stirring for about 24 hours, a stable slurry-like coal ash slurry is obtained, and the mixing and stirring time after slurrying (slurry time) is further prolonged to improve the fluidity of cement mortar. It can be further improved.
(2) The fluidity of cement mortar cannot be improved as desired simply by blending cement mortar using just hydrated / still coal ash, that is, unslurried coal ash. The fluidity of the cement mortar can be greatly improved by preparing a cement mortar blended with the coal ash slurry after the coal ash is mixed with water and stirred to form a slurry.
[0031]
Furthermore, coal ash slurry, cement, water, aggregate and high-performance AE water reducing agent are formulated so that the cement mortar shows a flow value of 180 mm (180 ± 10 mm), and the addition amount and addition rate of the high-performance AE water reducing agent are related. The experiment was conducted. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the mixed water stirring time (slurry time) and the amount and rate of addition of the high-performance AE water reducing agent. Figure 3 shows the amount of high-performance AE water reducing agent added (kg / m^Three) Is indicated by a solid line, and the addition rate (%) of the high-performance AE water reducing agent is indicated by a broken line.
[0032]
Regarding the cement mortar using the above coal ash slurry, as a result of blending the unit water amount and unit cement amount appropriately using a high-performance AE water reducing agent to achieve the target flow value = 180 mm, the flow value = The amount of high-performance AE water reducing agent (h to j value) or addition rate (H to J value) required to achieve 180 mm is shown in FIG. It became clear that it fell gradually with it. In cement mortar using coal ash slurry that has been mixed with water for 3 days or longer, the amount (j value) or rate (J value) of high-performance AE water reducing agent is the same as that of dry coal ash. Compared to the addition amount (g value) or addition rate (G value) in the case of the cement mortar used, it was possible to reduce it to about 1/3.
[0033]
Furthermore, as another experiment, length change rate (%) and compressive strength (N / m) for cement mortar blended with coal ash slurry.^Three) Was measured. Figure 4 shows the rate of change in length (%) and compressive strength (N / m^ThreeIt is a diagram which shows the measurement result of).
As described above, when a large amount of coal ash is mixed with concrete, the expansion component of coal ash expands in the concrete after hardening or after hardening, causing cracks in the concrete and reducing the compressive strength of the concrete. Is concerned. On the other hand, in the concrete mixed with the coal ash after slurrying, such a phenomenon of expansion cracking and reduction in compressive strength was not observed.
[0034]
FIG. 4 shows test results of a cement mortar length change test and a compressive strength test conducted to verify the expansion inhibiting action and the strength reduction preventing effect of the slurryed coal ash. The composition of the cement mortar used in the test is as shown in Table 3. Each numerical value (length change rate (%) and compressive strength (N / m) of the test result shown in FIG.^Three)) Is as shown in Table 4. In the length change test and the compressive strength test, a specimen of cement mortar blended with coal ash slurry was prepared according to “JIS A 1132” (how to make a specimen for strength test of concrete) at 20 ° C. (20 The water was cured in water at ± 3 ° C. Specimens 7 days old after underwater curing were used for the length change test and the compressive strength test. The test results of the length change test are those obtained by actually measuring the dimensions of the specimen with a caliper, and the compressive strength test is carried out by a measuring method according to “JIS A 1108” (concrete compressive strength test method). It was done.
[Table 3]

[Table 4]

[0035]
As a result of the length change test, the cement mortar blended with dry coal ash showed a length change (k value) of about 0.45%, but slurried with a mixed water stirring time of less than 3 days. In cement mortar blended with coal ash, the rate of change in length (l value) decreased with increasing mixed water agitation time, but cement mortar showed a certain degree of expansion tendency. On the other hand, the length change rate could not be measured at all for the cement mortar blended with coal ash that had been mixed with water for 3 days or longer (m, n value). In the mixed water stirring time (slurry time) of less than 3 days, the free lime (CaO) in the coal ash cannot be completely digested, but the free lime (CaO) is digested, that is, CaO + H.₂ O → Ca (OH)₂The reaction progressed during the curing period, and as a result, the cement mortar expanded, but when a mixed water stirring time of 3 days or more was secured, free lime (CaO) in coal ash was mixed with the mixed water. It is thought that it is due to the fact that the swelling phenomenon accompanying digestion reaction of free lime (CaO) did not appear in cement mortar during the curing period.
[0036]
Moreover, according to the test result of the compressive strength test, the cement mortar blended with dry coal ash is about 25 N / m.^ThreeIn the cement mortar using coal ash with a slurrying time of 3 days or less, the relative strength increases as the mixing time of the mixed water of coal ash increases. Expresses high compressive strength (L value).
In FIG. 4, the compressive strength test results of the specimens sealed with cement mortar having the composition shown in Table 3 are shown as a reference line (indicated by a one-dot chain line). In addition, the sealed specimen was cut off from the water supply from the outside, digestion reaction of free lime (CaO) (CaO + H₂ O → Ca (OH)₂) Does not proceed during the curing period, the swelling phenomenon associated with the digestion of free lime does not occur, and therefore the compressive strength of cement mortar does not substantially decrease. For this reason, the compressive strength of the sealing specimen is set to the reference value (about 35 N / mm²), It is possible to determine the decrease in compressive strength of the underwater curing co-examination.
[0037]
When dry coal ash is used (slurry time = 0), as described above, not only the cement mortar expands, but also the standard value (about 35 N / mm²), The compressive strength is about 10 N / mm² There was a significant decrease in compressive strength (K value). On the other hand, when the coal ash slurry was used, the difference between the compressive strength (L value) of the specimen and the reference value decreased as the slurrying time increased. When coal ash slurry that was continuously mixed and stirred for 3 hours or more after addition of water was blended, no decrease in the strength of cement mortar was measured (M, N value). That is, the cement mortar loses expansibility due to the slurrying of the coal ash, suppresses the decrease in compressive strength, and when the slurrying time of 3 days or more is secured, substantially loses the expansibility, The compressive strength (M, N value) equivalent to the standard value was expressed, and the tendency of compressive strength to decrease was not shown. As a result, it was found that the phenomenon of lowering the strength of cement mortar due to the use of coal ash can be prevented by slurrying coal ash.
[0038]
From these test results, the following technical items were confirmed.
(1) By performing continuous mixing and stirring for 1 day (24 hours) after addition of water, a substantially uniform and stable coal ash slurry can be obtained.
(2) The fluidity of the cementitious composition can be gradually increased by increasing the slurrying time (mixed water stirring time).
(3) The standing time after slurrying does not substantially affect the fluidity of the cementitious composition.
(4) The amount or rate of addition of the chemical admixture can be reduced by slurrying the coal ash.
(5) As the slurrying time increases, the required amount or rate of addition of the chemical admixture gradually decreases.
(6) By making slurry of coal ash, while suppressing the expansibility of the cementitious composition which mix | blended coal ash, the strength fall of a cementitious composition can be controlled.
(7) By ensuring a slurrying time of 3 days or more, the phenomena of expansion and strength reduction of the cementitious composition containing coal ash can be substantially eliminated.
[0039]
The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications or changes can be made within the scope of the present invention described in the claims. Needless to say, such modifications and variations are also included in the scope of the present invention.
For example, as the chemical admixture, any chemical admixture according to the intended use of the cementitious composition, for example, a setting retarder, a thickener, etc., may be mixed together with the coal ash slurry, cement and aggregate. .
In addition, the time for slurrying can be shortened by improving the speed or stirring capacity of the mixing stirrer, the structure of the stirrer, etc., or can be continuously stirred by discontinuous stirring, unsteady operation or intermittent operation of the mixing stirrer. It is also possible to produce a coal ash slurry having good dispersibility equivalent to.
[0040]
【The invention's effect】
As explained above,According to the production method of the present invention in which coal ash is continuously mixed and stirred for 24 hours or more to make a slurry, the fluidity of concrete is improved, the fluidity is stabilized, the amount of AE agent used is reduced, the expansion action is suppressed, and the compression is performed. The remarkable effect of increasing the strength is obtained. Therefore,According to the above configuration of the present invention, coal ash which is a by-product of a coal-fired power plant is effectively used in large quantities as a concrete raw material, and various problems of coal ash as a concrete raw material, that is, production by using a large amount of a chemical admixture. Cement that solves problems such as high cost, delay in setting, decrease in initial strength, and problems of expansion cracks due to expansion components in coal ash, and enables mass consumption of coal ash as an industrial by-product A method for producing a system composition is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram (photograph) showing a coal ash slurrying process using a mixing stirrer.
FIG. 2 is a diagram showing test results of a flow value test of cement mortar prepared by mixing coal ash slurry, cement, water and aggregate.
FIG. 3 is a diagram showing a required addition amount and addition rate of a high-performance AE water reducing agent in cement mortar having a predetermined flow value prepared by mixing coal ash slurry, cement, water, aggregate, and high-performance AE water reducing agent.
FIG. 4 is a diagram showing test results of a length change test and a compressive strength test on cement mortar prepared by mixing coal ash slurry, cement, water, and aggregate.

Claims

In a method for producing a cement-based composition comprising blending coal ash, cement, water and aggregate to prepare cement mortar or concrete,
Cement-based composition characterized in that coal ash is continuously mixed with water for 24 hours or more to make a slurry, and the coal ash slurry thus obtained is mixed with cement, water and aggregate to prepare cement mortar or concrete. Manufacturing method.

The method for producing a cementitious composition according to claim 1, wherein the coal ash is mixed with water for 72 hours or more.

The method for producing a cementitious composition according to claim 1 or 2, wherein the coal ash slurry generated by mixing with water is allowed to stand for more than half a day and then mixed with cement, water, and aggregate.

The method for producing a cementitious composition according to any one of claims 1 to 3 , wherein the fresh properties of the cementitious composition are controlled by controlling the mixed water stirring time of coal ash.

The cementitious composition according to any one of claims 1 to 4 , wherein the physical properties of the cementitious composition at the time of curing or after curing are controlled by controlling the mixed water stirring time of the coal ash. Manufacturing method.