JP5058917B2 - 鉱石粉の熱間強度増進固化材、それを用いた鉱石粉のペレット及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)ポルトランドセメント70〜90部とフライアッシュ又はシリカフュームであるブレーン比表面積2500cm 2 /g以上のポゾラン反応性物質10〜30部とを含有してな、スラグを含まない鉱石粉の熱間強度増進固化材、
(2)ポルトランドセメントが早強ポルトランドセメントである(1)の熱間強度増進固化材、
(3)アルカノールアミンを含有する(1)又は(2)の熱間強度増進固化材、
(4)アルカノールアミンの含有量がポゾラン反応性物質100部に対して0.1〜20部である(3)の熱間強度増進固化材、
(5)減水剤を含有してなる(1)〜(4)のいずれかの鉱石粉の熱間強度増進固化材、(6)減水剤が固形分で固化材100部に対して0.5〜8部である(5)の鉱石粉の熱間強度増進固化材、
(7)減水剤が、R1O(A1O)mR2[ただし、A1Oは炭素数2〜3のオキシアルキレン基の1種又は2種以上の混合物であり、2種以上のときはブロック状に付加していてもランダム状に付加していてもよく、R1は炭素数2〜5のアルケニル基、R2は炭素数1〜4のアルキル基、mはオキシアルキレン基の平均付加モル数で20〜150である]で示されるアルケニルエーテル、及びZ[O(A2O)nR3]a[ただし、Zは2〜8の水酸基で含有する化合物の残基であり、A2Oは、炭素数2〜3のオキシアルキレン基の1種又は2種以上の混合物で、2種以上のときはブロック状に付加していてもランダム状に付加していてもよく、R3は炭素数2〜5のアルケニル基、nはオキシアルキレン基の平均付加モル数で0または1以上の数であり、aは2〜8である]で示されるポリアルケニルエーテルと、無水マレイン酸との共重合体からなる(5)又は(6)の鉱石粉の熱間強度増進固化材、
(8)鉱石粉、(1)〜(7)のうちのいずれかの鉱石粉の熱間強度増進固化材、及び水を含有してなることを特徴とするペレット、
(9)固化材が鉱石粉100部に対して3〜20部である請求項8記載のペレット、
(10)水/(鉱石粉+熱間強度増進固化材)比(質量)が、0.03〜0.3である(8)又は(9)のペレット、
(11)鉱石粉、(1)〜(7)のうちいずれかの鉱石粉の熱間強度増進固化材、及び水を混合したものをペレタイジングし、養生するペレットの製造方法、
(12)固化材を鉱石粉100部に対して3〜20部混合する請求項11に記載のペレットの製造方法、
(13)水/(鉱石粉+固化材)比(質量)が0.03〜0.3である(11)又は(12)のペレットの製造方法、
である。
なお、本発明における部や%は特に規定しない限り質量基準で示す。
ポゾラン反応性物質の粒度は、ブレーン比表面積(以下、ブレーン値という)で、2500cm2/g以上が好ましく、3000cm2/g以上がより好ましい。この範囲外では、冷間強度や熱間強度の発現性が低下する場合がある。なお、熱間強度を向上する点からもポゾラン反応性物質はあらかじめ粉砕したものを使用すると良い。
本発明で使用するアルカノールアミンとは、構造式においてN−R−OH構造を有する有機化合物である。ここで、Rはアルキル基又はアリル基と呼ばれる原子団であり、例えば、メチレン基、エチレン基、及びn−プロピレン基等の直鎖型のアルキル基、イソプロピル基などの枝分かれ構造を有するアルキル基、並びに、フェニル基やベンジル基などの芳香族環を有するアリル基などが挙げられる。
また、Rは窒素原子と2箇所以上で結合していてもよく、Rの一部又は全部が環状構造であってもよい。
さらに、Rは複数の水酸基と結合していてもよく、アルキル基の一部に炭素や水素以外の元素、例えば、イオウ、フッ素、塩素、及び酸素等が含まれていてもよい。
このようなアルカノールアミンの例としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジブチルエタノールアミン、N−(2−アミノエチル)エタノールアミン、三フッ化ホウ素トリエタノールアミン、及びこれらの誘導体等が挙げられ、本発明ではこれらのうちの一種又は二種以上を使用することができる。
減水剤の種類としては、アルキルアリルスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、メラミンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、ポリカルボン酸系高分子化合物等が挙げられ、これらの1種又は2種以上の減水剤を使用するものであり、液状、粉状のいずれも使用できる。
なかでも、R1O(A1O)mR2[ただし、A1Oは炭素数2〜3のオキシアルキレン基の1種又は2種以上の混合物であり、2種以上のときはブロック状に付加していてもランダム状に付加していてもよく、R1は炭素数2〜5のアルケニル基、R2は炭素数1〜4のアルキル基、mはオキシアルキレン基の平均付加モル数で20〜150である]で示されるアルケニルエーテル、及びZ[O(A2O)nR3]a[ただし、Zは2〜8の水酸基で含有する化合物の残基であり、A2Oは、炭素数2〜3のオキシアルキレン基の1種または2種以上の混合物で、2種以上のときはブロック状に付加していてもランダム状に付加していてもよく、R3は炭素数2〜5のアルケニル基、nはオキシアルキレン基の平均付加モル数で0または1以上の数であり、aは2〜8である]で示されるポリアルケニルエーテルと、無水マレイン酸との共重合体からなる減水剤の使用が好ましい。
さらに、急結剤、増粘剤、収縮低減剤、及び凝結調整剤等のうちの一種又は二種以上を、本発明の目的を阻害しない範囲で使用することができる。
表1に示す、ポルトランドセメント、ポゾラン反応性物質を配合して固化材を調製した。鉱石粉100部に対して、調製した固化材13部を混合し、鉱石粉と調製した固化材の合計100部に対して、水を15部配合して混練物を調製した。調製した混練物の50gをφ40mmの金型成形ダイスに詰め、島津製作所社製、SSP−10A型、FT−IR用プレス機を用い、成形圧力7.8MPaの荷重をかけて30秒間保持し、保持後、脱型してφ40×16mmのペレットをペレタイジングした。
ペレタイジングしたペレットを常温常圧養生で養生し、ペレットの冷間強度と熱間強度を測定した。結果を表1に併記する。
ポルトランドセメントA:早強ポルトランドセメント、電気化学工業社製、商品名「デンカ早強ポルトランドセメント」、ブレーン値4500cm2/g、比重3.12、CaO 72%、Al2O3 5%、SiO2 23%
ポルトランドセメントB:普通ポルトランドセメント、電気化学工業社製、商品名「デンカ普通ポルトランドセメント」、ブレーン値3150cm2/g、比重3.13、CaO 72%、Al2O3 6%、SiO2 22%
ポゾラン反応性物質イ−a:フライアッシュ、石炭火力発電所産、JIS II種適合品、ブレーン値3700cm2/g、比重2.35、CaO 6%、Al2O3 27%、SiO2 67%
高炉水砕スラグ:新日鐵高炉セメント社製、商品名「エスメントスーパー60P」、ブレーン値6000cm2/g、比重2.91、CaO 49%、Al2O3 16%、SiO2 35%
鉱石粉:鉄鉱石粉、ヘマタイト鉱、比重4.95、篩下3mm品
水:水道水
常温常圧養生:ペレットを作製後、ビニール袋に入れて口を輪ゴムで縛って封緘し、20℃の大気圧環境下で14日間養生した。
冷間強度:作製したペレットを20℃室温環境下で封かん養生し、材齢14日の圧縮強度を測定した。
熱間強度:作製したペレットを20℃室温環境下で封かん養生し、材齢14日に、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/分、最高温度900℃で焼成し、最高温度に到達後、炉内温度が20℃になったことを確認した後に炉外へ取り出し、20℃室温環境下で3時間放冷した後に圧縮強度を測定した。
熱間回転強度(耐磨耗性):表1に示すポルトランドセメント、ポゾラン反応性物質を配合して固化材を調製する。鉱石粉100部に対して、調製した固化材13部を混合し、鉱石粉と調製した固化材の合計100部に対して、水を15部配合して混練物を調製した。混練物は、パン型ペレタイザーを用いてペレットを作製し、ふるいを通して、直径が15−11mmの範囲にあるペレットを回収する。回収したペレットは、ペレットを20℃室温環境下で封かん養生し、材齢14日に、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/分、最高温度900℃で焼成し、最高温度に到達後、炉内温度が20℃になったことを確認した後に炉外へ取り出す。焼成後のペレットm0(部)をJIS M 8720−2001「鉄鉱石−低温還元粉化試験方法」に準じた内径130mm、長さ200mmの回転ドラムへ投入し、30±1回転/分の回転速度で合計900回、回転させる。回転後、ペレットを回収し、2.8mmのふるい上に残っている質量m1(部)を測定し、次式で定義される還元粉化指数(%)を求めた。還元粉化指数(%)=100−m1/m0×100
表2に示す、ポルトランドセメント、ポゾラン反応性物質、及びアルカノールアミンを配合したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表2に併記する。
アルカノールアミンa:トリエタノールアミン、関東化学社製、試薬特級
表3に示す、ポルトランドセメント、ポゾラン反応性物質、及びアルカノールアミンを配合したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表2に併記する。
ポゾラン反応性物質イ−b:ポゾラン反応性物質イをふるいにかけて分級し、ブレーン値2500cm2/gに調整したもの。比重2.35、CaO 6%、Al2O3 27%、SiO2 67%
ポゾラン反応性物質イ−c:ポゾラン反応性物質イをふるいにかけて分級し、ブレーン値3000cm2/gに調整したもの。比重2.35、CaO 6%、Al2O3 27%、SiO2 67%
ポゾラン反応性物質イ−d:ポゾラン反応性物質イを、振動型ボールミルを用いてブレーン値4300cm2/gに粉砕したもの。比重2.35、CaO 6%、Al2O3 27%、SiO2 67%
ポゾラン反応性物質イ−e:ポゾラン反応性物質イを、振動型ボールミルを用いてブレーン値5900cm2/gに粉砕したもの。比重2.35、CaO 6%、Al2O3 27%、SiO2 67%
ポゾラン反応性物質イ−f:ポゾラン反応性物質イを、振動型ボールミルを用いてブレーン値7100cm2/gに粉砕したもの。比重2.35、CaO 6%、Al2O3 27%、SiO2 67%
表4に示す、ポルトランドセメント、ポゾラン反応性物質、アルカノールアミンを使用したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表4に併記する。
ポルトランドセメントC:中庸熱ポルトランドセメント、電気化学工業社製、商品名「デンカ中庸熱ポルトランドセメント」、ブレーン値3050cm2/g、比重3.20、CaO 70%、Al2O3 4%、SiO2 26%
ポルトランドセメントD:低熱ポルトランドセメント、太平洋セメント社製、商品名「低熱ポルトランドセメント」、ブレーン値3470cm2/g、比重3.21、CaO 69%、Al2O3 3%、SiO2 28%
ポルトランドセメントE:エコセメント、太平洋セメント社製、商品名「エコセメント」、ブレーン値4100cm2/g、比重3.18、CaO 71%、Al2O3 9%、SiO2 20%
ポルトランドセメントF:フライアッシュセメント、電気化学工業社製、商品名「デンカフライアッシュセメント(B種)」、ブレーン値3500cm2/g、比重2.96、CaO 71%、Al2O3 5%、SiO2 24%
表5に示す、ポルトランドセメント、ポゾラン反応性物質、アルカノールアミンを使用したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表5に併記する。
ポゾラン反応性物質ロ:シリカフューム、中国産、ブレーン値22000cm2/g、比重、CaO 0%、Al2O3 1%、SiO2 99%
ポゾラン反応性物質ハ:石炭灰、石炭火力発電所産、ブレーン値4400cm2/g、比重2.39、CaO 7%、Al2O3 18%、SiO2 60%
表6に示す、ポルトランドセメント、ポゾラン反応性物質、アルカノールアミンを使用したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表6に併記する。
アルカノールアミンb:トリイソプロパノールアミン、関東化学社製、試薬特級
アルカノールアミンc:エタノールアミン、関東化学社製、試薬特級
アルカノールアミンd:ジエタノールアミン、関東化学社製、試薬特級
アルカノールアミンe:N−メチルジエタノールアミン、和光化学社製、試薬
アルカノールアミンf:N,N−ジメチルエタノールアミン、和光化学社製、試薬
アルカノールアミンg:N,N−ジ−n−ブチルエタノールアミン、和光化学社製、試薬
アルカノールアミンh:N−アミノエチルエタノールアミン、和光化学社製、試薬
表7に示す、ポルトランドセメント、ポゾラン反応性物質イ−a20部、及びアルカノールアミンa1部使用して固化材を調製し、減水剤の添加量(水溶液と固形分換算)を変えたこと以外は実験例1と同様に行った。強度の測定結果を表7に示す。
減水剤:市販品(ポリアルケニルエーテルと無水マレイン酸との共重合体)、60%水溶液
ポルトランドセメントA80部、ポゾラン反応性物質イ−a20部、及びアルカノールアミンa1部使用して固化材を調製し、鉄鉱石粉100部に対して、表8に示す量を混合したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表8に併記する。
ポルトランドセメントA80部、ポゾラン反応性物質イ−a20部、及びアルカノールアミンa1部使用して固化材を調製し、鉄鉱石粉100部に対して、調製した固化材13部を混合し、鉄鉱石粉と調製した固化材の合計に対する質量比で、表8に示す水を配合したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表9に併記する。
ポルトランドセメントA80部、ポゾラン反応性物質イ20部、及びアルカノールアミンa1部使用して固化材を調製し、鉄鉱石粉100部に対して、調製した固化材13部を混合し、鉄鉱石と調製した固化材の合計100部に対して、水15部を配合してペレットを作製した。
作製したペレットのペレタイジング後の養生方法を表10に示すとおり変えたこと以外は、実験例1と同様に行なった。結果を表10に併記する。
蒸気養生 :ペレットをペレタイジング後、2時間前置きした後、昇温15℃/分、最高温度70℃で3時間保持の条件で蒸気養生した。翌日、養生槽から取り出し、20℃環境下で13日間養生した。
オートクレーブ養生:ペレットをペレタイジング後、気圧窯へ投入し、蒸気圧10気圧、温度170℃の環境下で6時間養生した。養生後、20℃の室温環境下で14日まで養生した。
湿空養生:ペレットをペレタイジング後、湿度100%、20℃の室温環境下で14日間養生した。
加熱養生:ペレットをペレタイジング後、封かんして20℃室温環境下で1日養生し、その後、40℃の乾燥機中で13日間養生した。
Claims (13)
- ポルトランドセメント70〜90質量部とフライアッシュ又はシリカフュームであるブレーン比表面積2500cm 2 /g以上のポゾラン反応性物質10〜30質量部とを含有してなり、スラグを含まない鉱石粉の熱間強度増進固化材。
- ポルトランドセメントが早強ポルトランドセメントである請求項1に記載の熱間強度増進固化材。
- アルカノールアミンを含有する請求項1又は請求項2に記載の熱間強度増進固化材。
- アルカノールアミンの含有量がポゾラン反応性物質100質量部に対して0.1〜20質量部である請求項3に記載の熱間強度増進固化材。
- 減水剤を含有してなる請求項1〜4のいずれか1項に記載の鉱石粉の熱間強度増進固化材。
- 減水剤が固形分で固化材100質量部に対して0.5〜8質量部である請求項5に記載の鉱石粉の熱間強度増進固化材。
- 減水剤が、R1O(A1O)mR2[ただし、A1Oは炭素数2〜3のオキシアルキレン基の1種又は2種以上の混合物であり、2種以上のときはブロック状に付加していてもランダム状に付加していてもよく、R1は炭素数2〜5のアルケニル基、R2は炭素数1〜4のアルキル基、mはオキシアルキレン基の平均付加モル数で20〜150である]で示されるアルケニルエーテル、及びZ[O(A2O)nR3]a[ただし、Zは2〜8の水酸基で含有する化合物の残基であり、A2Oは、炭素数2〜3のオキシアルキレン基の1種又は2種以上の混合物で、2種以上のときはブロック状に付加していてもランダム状に付加していてもよく、R3は炭素数2〜5のアルケニル基、nはオキシアルキレン基の平均付加モル数で0または1以上の数であり、aは2〜8である]で示されるポリアルケニルエーテルと、無水マレイン酸との共重合体からなる請求項5又は6に記載の鉱石粉の熱間強度増進固化材。
- 鉱石粉、請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載の鉱石粉の熱間強度増進固化材、及び水を含有してなることを特徴とするペレット。
- 固化材が鉱石粉100質量部に対して3〜20質量部である請求項8記載のペレット。
- 水/(鉱石粉+熱間強度増進固化材)比(質量)が、0.03〜0.3である請求項8又は9のペレット。
- 鉱石粉、請求項1〜7のうちいずれか1項に記載の鉱石粉の熱間強度増進固化材、及び水を混合したものをペレタイジングし、養生することを特徴とするペレットの製造方法。
- 固化材を鉱石粉100質量部に対して3〜20質量部混合する請求項11に記載のペレットの製造方法。
- 水/(鉱石粉+固化材)比(質量)が0.03〜0.3である請求項11又は12に記載のペレットの製造方法。
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