JP5876836B2 - セメント混和材、セメント組成物、及びそれを用いた六価クロム低減方法 - Google Patents
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Description
特許文献5には、「硬化促進剤、硬化遅延剤、収縮低減剤、鉄筋防錆剤等、公知の添加剤や膨張材等の特殊混和材を添加することができ、これらを添加しても特段の問題を生じない」との記載はあるが、硫酸スズと膨張材を併用することによって、六価クロムが低減できることについては記載がない。
すなわち、本発明は、(1)遊離石灰、水硬性化合物、及び無水石膏を含有する膨張材と、硫酸スズ含有物質とを含むことを特徴とするセメント混和材である。
(2)前記膨張材と硫酸スズ含有物質の合計100質量部中、硫酸スズ含有物質が硫酸スズ換算で0.2〜8質量部であることを特徴とする前記(1)のセメント混和材である。
(3)前記膨張材が、炭酸ガスによる炭酸化反応生成物である炭酸カルシウムを含有させたものであることを特徴とする前記(1)又は(2)のセメント混和材である。
(4)前記膨張材が、収縮低減剤で表面処理がされているものであることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれかのセメント混和材である。
(5)セメントと、前記(1)〜(4)のいずれかのセメント混和材を含有することを特徴とするセメント組成物である。
(6)前記(5)のセメント組成物を用いることを特徴とする六価クロム低減方法である。
また、本発明でいうコンクリートとは、セメントペースト、セメントモルタル、及びセメントコンクリートを総称するものである。
本発明で使用する膨張材に含まれる炭酸カルシウムの形態は特に限定されるものではない。
これら原料には不純物を含む場合があるが、本発明の効果を阻害しない範囲内では特に問題とはならない。不純物としては、MgO、TiO2、ZrO2、MnO、P2O5、Na2O、K2O、Li2O、硫黄、フッ素、及び塩素等が挙げられる。
遊離石灰の含有量は、膨張材100部中、10〜70部が好ましく、18〜60部がより好ましい。水硬性化合物の含有量は、膨張材100部中、10〜50部が好ましく、20〜40部がより好ましい。無水石膏の含有量は、膨張材100部中、1〜55部が好ましく、20〜50部がより好ましい。
炭酸化処理容器への炭酸ガスの流量は、炭酸化処理容器の容積1L当たり、0.01〜0.1L/minであることが好ましい。この範囲より少ないと、膨張材の炭酸化に時間がかかる場合があり、この範囲より多くしても更なる炭酸化処理速度の向上が得られず不経済である。なお、本条件は、炭酸化処理容器としてるつぼを使用し、るつぼを電気炉内に静置し、炭酸ガスを流して反応させた場合の条件であり、他の方法でクリンカと炭酸ガスを反応させる場合はこの限りではない。
炭酸化処理容器の温度は、200〜800℃とすることが好ましい。この範囲より低いと膨張材の炭酸化反応が進行しない場合があり、この範囲より高いと一度炭酸カルシウムに変化したとしても再び脱炭酸化反応が生じ、炭酸カルシウムを生成させることができない場合がある。
なお、膨張材の炭酸化は未粉砕の膨張材クリンカをそのまま炭酸化しても良いし、膨張材クリンカを粉砕してから炭酸化しても良い。
本発明でいう炭酸化処理容器は特に限定されるものではなく、膨張材と炭酸ガスを接触させ反応させることができればよく、電気炉でも良いし、流動層式加熱炉でも良いし、膨張材クリンカを粉砕するミルでも良い。
収縮低減剤の種類は限定されるものではないが、低分子量アルキレンオキシド共重合体系収縮低減剤、グリコールエーテル・アミノアルコール誘導体系収縮低減剤、及び低級アルコールのアルキレンオキシド付加物系収縮低減剤が好ましく、市販品では、電気化学工業社製商品名「エスケーガード」などが挙げられる。
収縮低減剤の配合量は特に限定されるものではないが、膨張材100部に対して、0.5〜15部配合して表面処理することが好ましい。
硫酸スズ含有物質中の硫酸スズの含有率は、30%以上が好ましく、50%以上がより好ましい。この範囲より少ないと所定の性能を得るための配合量が多くなるため好ましくない。
膨張材と硫酸スズ含有物質からなるセメント混和材100部中、膨張材と硫酸スズの割合を表1に示すように変化させてセメント混和材を調製した。
次にセメント405g、下水汚泥焼却灰量45g、水量225g、及び砂1,350gからなる基準モルタルを調合した。
さらに、セメント混和材をセメント内割で表1に示す量配合したモルタルを20℃環境で調合した。材齢1日で脱型し、6日間20℃水中で養生した後、圧縮強度と硬化体からの六価クロム溶出量を評価した。
なお、比較例として、硫酸スズの代わりに硫酸第一鉄を用いた場合も実施した。結果を表1に示す。
セメント :普通ポルトランドセメント、密度3.16g/cm3
下水汚泥焼却灰:東京都下水汚泥焼却灰「スーパーアッシュ」、密度2.60g/cm3、平均粒子径30μm
膨張材A :市販品、遊離石灰21部、アウイン32部、及び無水石膏47部、密度2.90g/cm3、ブレーン値6,000cm2/g
硫酸スズ含有物質:グレースケミカルズ社製商品名「SYNCRO」、硫酸スズ含有率75%
硫酸第一鉄:試薬
砂 :JIS標準砂
水 :水道水
圧縮強度 :JIS R 5201に準じて4×4×16cmの試験体を作製し、材齢7日の圧縮強度を測定した。
六価クロム溶出量:環境庁告示第46号に準拠して、六価クロムの溶出試験及び定量を行った。
膨張材と硫酸スズ含有物質からなるセメント混和材100部中、硫酸スズ含有物質を1.0部に固定し、膨張材の種類を変え、セメント混和材の貯蔵試験の前後の評価を行ったこと以外は実験例1と同様に行った。なお、比較例として、硫酸スズ含有物質を配合せず各膨張材単独についても評価を行った。結果を表2に示す。
膨張材B :膨張材Aをアルミナ製るつぼに入れて電気炉内にセットし、炭酸ガスを電気炉の内容積1L当たり、0.05L/min流しながら、焼成温度600℃、30分反応させて合成したもの。遊離石灰19部、アウイン30部、無水石膏45部、及び炭酸カルシウム1部、密度2.90g/cm3、ブレーン値6,000cm2/g
膨張材C :膨張材A100部に対して、収縮低減剤2部を添加して表面処理したもの、密度2.90g/cm3、ブレーン値6,000cm2/g
膨張材D :遊離石灰21部、アウイン32部、及び無水石膏47部、密度2.90g/cm3、ブレーン値3,000cm2/g
膨張材E :市販品、遊離石灰50部、アウイン10部、C4AF5部、C2S5部、及び無水石膏30部、密度3.05g/cm3、ブレーン値3,000cm2/g
膨張材F :膨張材Cをアルミナ製るつぼに入れて電気炉内にセットし、炭酸ガスを電気炉の内容積1L当たり、0.05L/min流しながら、焼成温度600℃、30分反応させて合成したもの。遊離石灰49部、アウイン10部、C4AF5部、C2S5部、無水石膏30部、及び炭酸カルシウム1部、密度3.05g/cm3、ブレーン値3,000cm2/g
膨張材G :遊離石灰20部、C4AF5部、C2S30部、及び無水石膏45部、密度2.93g/cm3、ブレーン値6,000cm2/g
膨張材H :遊離石灰50部、C4AF15部、C2S5部、及び無水石膏30部、密度3.05g/cm3、ブレーン値3,000cm2/g
炭酸ガス :市販品
収縮低減剤:低分子量アルキレンオキシド共重合体系収縮低減剤、電気化学工業社製商品名「エスケーガード」
促進貯蔵試験:セメント混和材100gを、20×20cm角のステンレス製トレーに載せて広げ、上面を開放した状態で、20℃、60%RH室内に3日間放置した。3日後に回収したサンプルを用いてモルタルを調製し、物性評価を行った。
膨張材Aと硫酸スズ含有物質からなるセメント混和材100部中、硫酸スズ含有物質の配合量を1.0部に固定しコンクリートで性能を評価した。
コンクリート配合は、単位セメント量460kg、単位下水汚泥焼却灰量48kg、単位水量198kg、単位減水剤量5.3kg、S/a=55%とし、セメント混和材はセメント内割で20kg配合した。コンクリートの打ち込みは20℃で行い、20℃で2時間前置養生した後、昇温速度20℃/hr、最高温度60℃で4時間保持し、その後自然冷却した。材齢1日で脱型し、20℃水中で6日間養生した後、圧縮強度と六価クロム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
なお、比較のため、膨張材のみ添加した場合、硫酸スズのみ添加した場合、及びセメント混和材なしの場合も同様に行った。
細骨材 :姫川産、5mm下、密度2.60g/cm3
粗骨材 :姫川産、25mm下、密度2.67g/cm3
減水剤 :ナフタレンスルホン酸、花王社製商品名「マイテイ150」
Claims (6)
- 遊離石灰、水硬性化合物、及び無水石膏を含有する膨張材と、硫酸スズ含有物質とを含むことを特徴とするセメント混和材。
- 前記硫酸スズ含有物質が、前記膨張材と硫酸スズ含有物質の合計100質量部中、硫酸スズ換算で0.2〜8質量部であることを特徴とする請求項1に記載のセメント混和材。
- 前記膨張材が、炭酸ガスによる炭酸化反応生成物である炭酸カルシウムを含有させたものであることを特徴とする請求項1に記載のセメント混和材。
- 前記膨張材が、収縮低減剤で表面処理がされているものであることを特徴とする請求項1記載のセメント混和材。
- セメントと、請求項1〜4のいずれか1項に記載のセメント混和材を含有することを特徴とするセメント組成物。
- 請求項5に記載のセメント組成物を用いることを特徴とする六価クロム低減方法。
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