JP4801491B2 - セメント組成物およびその製造方法 - Google Patents
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Description
C3S(質量%)=(4.07×CaO)−(7.60×SiO2)−(6.72×Al2O3)−(1.43×Fe2O3)
C2S(質量%)=(2.87×SiO2)−(0.754×C3S)
C3A(質量%)=(2.65×Al2O3)−(1.69×Fe2O3)
C4AF(質量%)=3.04×Fe2O3
式中の「CaO」、「SiO2」、「Al2O3」及び「Fe2O3」は、それぞれ、セメントクリンカー中のこれら四成分の含有量(酸化物換算、質量%)である。また、「C3S」は「3CaO・SiO2」の、「C2S」は「2CaO・SiO2」の略称である。
本発明のセメント組成物に含有するセメントクリンカーは、C3AとC4AFの合計量が17〜32質量%、C3A量が13質量%以下、C4AF量が12〜24質量%である。また、好ましくは、上記の組成のうち、C3A量が12質量%以下、C4AF量が14〜22質量%である。
本発明のセメント組成物は、例えば、セメントクリンカーに石膏を添加する方法によって、製造することができる。このセメントクリンカーを製造するためには、原料として、例えば、石灰石と、珪石と、産業廃棄物などを用いる。産業廃棄物としては、例えば、鉄鋼スラグ、非鉄スラグ、石炭灰、建設発生土及び鋳物砂等のクロムを含有する産業廃棄物のうち、少なくとも一種を含む再利用原料をセメントクリンカー1t当り乾燥物基準で260kg以上使用し、これらの原料を1325℃〜1450℃で焼成してC3AとC4AFの合計量が17〜32質量%、C3A量が13質量%以下、C4AF量が12〜24質量%、全クロム含有量が150mg/kg以下のセメントクリンカーを得る。このとき、更にC3S量が12〜50質量%、C2S量が25〜65質量%であるセメントクリンカーを得ることがより好ましい。また、全クロム含有量が90〜150mg/kgの範囲のセメントクリンカーを得ることがより好ましく、更に経済的なものとするためには90〜120mg/kgの範囲が好ましい。その後、セメント組成物中のSO3量が1.5〜4.0質量%となるようにこのセメントクリンカーに石膏を添加することによって、セメント組成物を製造することができる。
セメントクリンカーの原料として、天然原料である石灰石及び珪石と、産業廃棄物又は副産物として、鉄鋼スラグである高炉スラグ、石炭灰、及び非鉄スラグである鉄精鉱、銅ガラミとを使用した。また、セメントクリンカー中のSO3量とアルカリ量を調整するため、各種試薬を併用した。以下に使用したセメント組成物原料をまとめて記す。
(1)セメント組成物原料
(i)セメントクリンカー原料
・石灰石(CaO含有量=55.3質量%)
・珪石(SiO2含有量=96.1質量%)
・高炉スラグ(Al2O3含有量=14.6質量%)
・石炭灰(Al2O3含有量=30.8質量%)
・鉄精鉱(Fe2O3含有量=70.1質量%)
・銅ガラミ(Fe2O3含有量=54.8質量%)
・硫酸カルシウム二水和物(試薬特級、関東化学(株)製)
・炭酸ナトリウム(試薬特級、和光純薬鉱業(株)製)
・炭酸カリウム(試薬特級、和光純薬鉱業(株)製)
(ii)石膏
・二水石膏:硫酸カルシウム二水和物(試薬特級、関東化学(株)製、ig.loss=20.51質量%、CaO含有量=31.92質量%、SO3含有量=45.57質量%)
・半水石膏:硫酸カルシウム二水和物(試薬特級、関東化学(株)製)を大気中で加熱調製(加熱温度120℃)
(2)練混ぜ水
・イオン交換水
上記原料を表1に示す調合量で混合したセメントクリンカー原料を、(株)モトヤマ製超高速昇温電気炉を用いて焼成して、No.1〜No.6のセメントクリンカーを得た。No.1のセメントクリンカー原料は1550℃で30分間、No.2〜6のセメントクリンカー原料は1350℃で30分間焼成した。得られたセメントクリンカーについて、JIS R5202:1999「ポルトランドセメントの化学分析法」による化学分析及び上述のボーグ式に基づいて、鉱物組成(C3S量、C2S量、C3A量及びC4AF量)を求めた。また、全クロム量も測定した。結果を表2に示す。なお、表1及び表2中、No.3〜No.6のセメントクリンカーは本発明の実施形態に係るものであり、No.1と2のセメントクリンカーは、比較のためのセメントクリンカーである。No.1は普通セメントクリンカーに相当する。
上記で得たNo.1〜6の各セメントクリンカーを、ブレーン比表面積で3200±50cm2/gとなるまで粉砕した後、二水石膏および半水石膏を添加してセメント組成物を調製した。 ここで、セメント中の半水石膏/(二水石膏+半水石膏)は、いずれも0.7とした。
No.3、4、5、及び6のセメントクリンカーから得られたセメント組成物100質量部に対し、それぞれ水40質量部を加え、ハンドミキサーで90秒間練り混ぜることにより、実施例1〜7のセメントペーストを調製した。また、No.1及び2のセメントクリンカーから得られたセメント組成物を用いて、上記と同様にして比較例1、2及び3のセメントペーストを調製した。セメントペーストの調製は、20℃に設定した恒温室内で行った。これらのセメントペーストをプラスチックの型枠に流し入れ、R.H.90%以上の湿空環境で静置してセメントペースト硬化体を調製した。
材齢7日及び28日における硬化体を2mm以下に粗砕した後、平成3年環境庁告示第46号の試験方法に準じて溶出試験を行い、検液を調製した。得られた検液中の全クロム濃度を、JIS K 0102:1998「工場排水試験方法」の65.1.4に準拠して、ICP発光分光分析法により測定した。
Claims (3)
- セメントクリンカー中のC3AとC4AFの合計量が18〜27質量%、
C3A量が0.1〜12質量%、C4AF量が14〜22質量%、
C 3 S量が15〜41質量%、C 2 S量が30〜60質量%であり、
全クロムの含有量がセメントクリンカー1kgあたり107〜150mgであるセメントクリンカーと、石膏とを含むセメント組成物であり、
セメント組成物中のSO 3 量が1.5〜4.0質量%であるセメント組成物。 - 全クロムの含有量がセメントクリンカー1kgあたり116〜150mgである、請求項1記載のセメント組成物。
- セメントクリンカー中のC 3 A量が4〜8質量%、C 4 AF量が17〜22質量%、C 3 S量が29〜41質量%、C 2 S量が30〜42質量%である、請求項1又は2記載のセメント組成物。
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