JP6222741B2 - Portland cement quality assessment method - Google Patents
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Description
本発明は、ポルトランドセメントの品質判定方法に関し、特に風化したポルトランドセメントであっても、強度発現性の低下の小さいポルトランドセメントを選別することができるポルトランドセメントの品質判定方法に関する。 The present invention relates to a method for determining the quality of Portland cement, and more particularly, to a method for determining the quality of Portland cement, which can select Portland cement having a small decrease in strength development even if it is weathered Portland cement.
ポルトランドセメントは、セメント粒子が空気中の湿気と反応して、軽度の水和作用を受け、いわゆる風化が進む。また、生成した水酸化カルシウム等が空気中の炭酸ガスと化合して炭酸カルシウムとなる。一般にセメントが風化すると比重が小さくなって強熱減量が増し、凝結に異常をもたらすほか、強度が低下する。これを防止するために、セメントサイロやセメント包装には、様々な策が施されている。しかし、保存期間、保存条件等の要因で、風化が進行してしまう場合があり、風化したポルトランドセメントの品質、特に強度発現性を判定できる方法が求められている。 Portland cement reacts with moisture in the air, undergoes a mild hydration action, and so-called weathering proceeds. Further, the generated calcium hydroxide and the like combine with carbon dioxide in the air to form calcium carbonate. In general, when cement is weathered, the specific gravity decreases and the loss on ignition increases, causing abnormalities in setting and decreasing the strength. In order to prevent this, various measures are applied to cement silos and cement packaging. However, weathering may progress due to factors such as the storage period and storage conditions, and a method for determining the quality of the weathered Portland cement, particularly the strength development, is required.
特許文献１には、セメントの風化状態を容易に判別することができるセメントの品質簡易判別装置が記載されている。しかし、特許文献１に記載の装置だけでは、セメントの風化状態を判別することができたとしても、風化したポルトランドセメントの強度発現性の判定を行うことはできていない。 Patent Document 1 describes a cement quality simple determination device that can easily determine the weathering state of cement. However, even with the device described in Patent Document 1, even if the weathering state of cement can be determined, the strength development of weathered Portland cement cannot be determined.
そこで、本発明では、風化したポルトランドセメントであっても強度発現性の低下の小さいポルトランドセメントを判定することができるポルトランドセメントの品質判定方法を提供する。 Therefore, the present invention provides a method for determining the quality of Portland cement, which can determine Portland cement having a small decrease in strength even if it is weathered Portland cement.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ポルトランドセメントの質量減少率から算出される風化度と核磁気共鳴のプロトンシグナルの緩和時間を組み合わせれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］を提供するものである。
［１］風化したポルトランドセメントの品質判定方法であって、
下記（１）式で算出される風化度（％）が０．３％以下、かつ、
核磁気共鳴のプロトンシグナルの緩和時間が１１０（ｍｓ）以下、
であるポルトランドセメントを強度発現性の低下の小さいポルトランドセメントと判定することを特徴とするポルトランドセメントの品質判定方法。
風化度＝５００℃までの質量減少率−石膏の脱水による質量減少率 (1)
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that the above object can be achieved by combining the weathering degree calculated from the mass reduction rate of Portland cement and the relaxation time of the proton signal of nuclear magnetic resonance. The headline and the present invention were completed.
That is, the present invention provides the following [1].
[1] A method for judging the quality of weathered Portland cement,
Weathering degree (%) calculated by the following formula (1) is 0.3% or less, and
The relaxation time of proton signal of nuclear magnetic resonance is 110 (ms) or less,
A Portland cement quality judgment method characterized in that Portland cement is judged to be a Portland cement with a low strength development.
Degree of weathering = mass reduction rate up to 500 ° C-mass reduction rate due to dehydration of gypsum (1)
本発明では、風化したポルトランドセメントであっても強度発現性の低下の小さいポルトランドセメントを、選別し、使用の可否を判定することができるポルトランドセメントの品質判定方法を実現できた。 According to the present invention, a Portland cement quality judgment method capable of selecting Portland cement having a small decrease in strength development even if it is weathered Portland cement and judging whether or not it can be used can be realized.
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明は、風化したポルトランドセメントであっても強度発現性の低下の小さいポルトランドセメントを、選別し、使用の可否を判定する方法である。
ポルトランドセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメントの各種ポルトランドセメントに適用することができる。
なお、本発明において、風化したポルトランドセメントとは、（１）式で算出される風化度が０．１５％以上のポルトランドセメントをいう。
The present invention will be described in detail below.
The present invention is a method of selecting portland cement having a small decrease in strength development even if it is weathered Portland cement and determining whether or not it can be used.
As the Portland cement, it can be applied to various Portland cements such as ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, ultra-early strong Portland cement, moderately hot Portland cement, low heat Portland cement, and sulfate-resistant Portland cement.
In addition, in this invention, the weathered Portland cement means the Portland cement whose weathering degree calculated by (1) Formula is 0.15% or more.
本発明では、強度発現性の低下の小さいポルトランドセメントを選別する指標として、（１）式で算出される風化度（％）を用いる。本発明において、該風化度は、ポルトランドセメントの５００℃までの質量減少率（％）から、石膏による質量減少率（％）を差し引いた値である。
上記ポルトランドセメントの５００℃までの質量減少率（％）や、石膏による質量減少率（％）は、熱重量測定（以下、ＴＧと略す）により求めることができる。
風化度＝５００℃までの質量減少率−石膏の脱水による質量減少率 (1)
In the present invention, the weathering degree (%) calculated by the equation (1) is used as an index for selecting Portland cement having a small decrease in strength development. In the present invention, the weathering degree is a value obtained by subtracting the mass reduction rate (%) due to gypsum from the mass reduction rate (%) of Portland cement up to 500 ° C.
The mass reduction rate (%) of Portland cement up to 500 ° C. and the mass reduction rate (%) due to gypsum can be determined by thermogravimetry (hereinafter abbreviated as TG).
Degree of weathering = mass reduction rate up to 500 ° C-mass reduction rate due to dehydration of gypsum (1)
ポルトランドセメントを熱重量測定すると、例えば、図１に示すようなＴＧ
曲線が得られる。該ＴＧ曲線の微分曲線が図１のＤＴＧ曲線である。なお、図１は約２５０℃までのＴＧ曲線である。
上記（１）式における「５００℃までの質量減少率」は、５００℃まで昇温したＴＧ曲線から算出することができる。
When thermogravimetric measurement of Portland cement is performed, for example, TG as shown in FIG.
A curve is obtained. The differential curve of the TG curve is the DTG curve of FIG. FIG. 1 is a TG curve up to about 250 ° C.
The “mass reduction rate up to 500 ° C.” in the above formula (1) can be calculated from a TG curve heated to 500 ° C.
図１のＤＴＧ曲線における上昇を開始するＡ点は、二水石膏の脱水の開始を示し、下降が終了するＢ点は、二水石膏の脱水の終了と半水石膏の脱水の開始を示し、再度の下降終了点Ｃ点は、半水石膏の脱水の終了を示す。この間の質量減少ΔＷ1とΔＷ2が、それぞれ、二水石膏と半水石膏の脱水による質量減少となるのでΔＷ1＋ΔＷ2の値から、（１）式における「石膏の脱水による質量減少率」を算出することができる。
なお、上記図１では、ポルトランドセメント中の二水石膏と半水石膏の脱水による質量減少率を分けて測定しているが、本発明では、二水石膏と半水石膏の脱水による質量減少率をまとめて測定しても良い。
風化が進んだポルトランドセメントでは、上記（１）式で算出される風化度（％）が大きくなる。
The point A that starts rising in the DTG curve of FIG. 1 indicates the start of dehydration of dihydrate gypsum, and the point B that ends the decrease indicates the end of dehydration of dihydrate gypsum and the start of dehydration of hemihydrate gypsum, The descent end point C again indicates the end of dehydration of the hemihydrate gypsum. Since the mass reductions ΔW1 and ΔW2 during this period are the mass reductions due to the dehydration of dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum, respectively, the “mass reduction rate due to gypsum dehydration” in equation (1) can be calculated from the value of ΔW1 + ΔW2. it can.
In FIG. 1, the mass reduction rate due to dehydration of dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum in Portland cement is measured separately, but in the present invention, the mass reduction rate due to dehydration of dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum. May be measured together.
In Portland cement that has been weathered, the degree of weathering (%) calculated by the above equation (1) increases.
本発明において、風化が進んだポルトランドセメントで、図１におけるＡ点やＣ点が判別できない場合は、熱重量測定で求めた５００℃までの質量減少率をそのまま（１）式の風化度とすれば良い。
なお、図１におけるＡ点やＣ点が判別できないポルトランドセメントは、風化が進んだポルトランドセメントであるので、熱重量測定の結果だけから、強度発現性の低下の大きいポルトランドセメントと判定することは可能である。
In the present invention, in the case of Portland cement that has undergone weathering, when the points A and C in FIG. 1 cannot be discriminated, the mass reduction rate up to 500 ° C. obtained by thermogravimetry is directly used as the weathering degree of the formula (1). It ’s fine.
In addition, since Portland cement in which point A and point C in FIG. 1 cannot be discriminated is Portland cement that has been weathered, it can be determined as Portland cement that has a large decrease in strength development only from the results of thermogravimetry. It is.
熱重量測定における昇温速度は、石膏の脱水による質量減少と、その他の水和物や吸着水等の脱水による質量減少を区別するために、３０℃／分以下とすることが好ましく、２０℃／分以下とすることがより好ましい。
また、石膏の脱水による質量減少と、その他の水和物や吸着水等の脱水による質量減少を区別するために、熱重量測定では、特開平６−２４２０３５号公報に記載されている熱分析用試料容器を使用することが好ましい。
The temperature rising rate in thermogravimetry is preferably 30 ° C./min or less in order to distinguish the mass decrease due to the dehydration of gypsum from the mass decrease due to the dehydration of other hydrates or adsorbed water. / Min or less is more preferable.
In addition, in order to distinguish between mass loss due to dehydration of gypsum and mass loss due to dehydration of other hydrates, adsorbed water, etc., thermogravimetry is used for thermal analysis described in JP-A-6-242035. It is preferable to use a sample container.
本発明では、強度発現性の低下の小さいポルトランドセメントを選別する別の指標として、核磁気共鳴のプロトンシグナルの緩和時間（ｍｓ）を用いる。
該緩和時間を利用するポルトランドセメントの品質判定の測定原理は、粒子表面に接触または吸着している水と、粒子表面と接触していない自由な状態の水とでは、磁場の変化に対する応答が異なることに基づくものである。
風化が進んだポルトランドセメントでは、該緩和時間が大きくなる。
In the present invention, the relaxation time (ms) of the proton signal of nuclear magnetic resonance is used as another index for selecting Portland cement with a small decrease in strength development.
The measurement principle for determining the quality of Portland cement using the relaxation time is that the response to changes in the magnetic field is different between water that is in contact with or adsorbing to the particle surface and water that is not in contact with the particle surface. It is based on.
In Portland cement which has been weathered, the relaxation time becomes longer.
上記緩和時間の測定は、例えば、米国XiGo社製のＮＭＲ湿式比表面積測定装置Acorn Area（商標）等で行うことができる。解析ソフトとしては、例えば、Acorn Area ソフトウェアAreaQuant（商標）を使用することができる。 The measurement of the relaxation time can be performed, for example, with an NMR wet specific surface area measuring device Acorn Area (trademark) manufactured by XiGo, USA. As the analysis software, for example, Acorn Area software AreaQuant (trademark) can be used.
本発明においては、
上記（１）式で算出される風化度（％）が０．３％以下、かつ、
核磁気共鳴のプロトンシグナルの緩和時間が１１０（ｍｓ）以下、
であるポルトランドセメントを強度発現性の低下の小さいポルトランドセメントと判定する。
ポルトランドセメントは風化が進むと強度発現性が低下するが、上記風化度と緩和時間を満たすものは、風化したポルトランドセメントであっても、未風化のポルトランドセメントと比べて材齢３〜２８日の強度発現性の低下率が１０％以下である。
In the present invention,
Weathering degree (%) calculated by the above equation (1) is 0.3% or less, and
The relaxation time of proton signal of nuclear magnetic resonance is 110 (ms) or less,
Portland cement is determined as Portland cement having a small decrease in strength development.
Although Portland cement deteriorates in strength development as weathering progresses, materials that satisfy the above-mentioned weathering degree and relaxation time, even if it is weathered Portland cement, is 3 to 28 days old compared to unweathered Portland cement The rate of decrease in strength development is 10% or less.
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
１．使用材料
未風化のポルトランドセメントとして、太平洋セメント社製普通ポルトランドセメントを使用した。
風化したポルトランドセメントは、上記未風化のポルトランドセメントを、タバイ社製恒湿恒温槽を用いて、表１に記載の温度と湿度６０％ＲＨの条件で所定時間の処理を行い調製した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these Examples.
1. As a non-weathered Portland cement, ordinary Portland cement manufactured by Taiheiyo Cement was used.
Weathered Portland cement was prepared by subjecting the above-mentioned non-weathered Portland cement to treatment for a predetermined time under the conditions of temperature and humidity 60% RH described in Table 1 using a constant temperature and humidity chamber manufactured by Tabai.
２．風化度の測定
熱重量測定装置として、ブルカー・エイエックスエス社製示差熱天秤／質量分析同時測定装置（ＴＧ-ＤＴＡ／ＭＳ９６１０）を使用して、未風化及び風化したポルトランドセメントの５００℃までの質量減少率と、石膏の脱水による質量減少率を測定し、（１）式から風化度（％）を算出した。
なお、昇温速度は２０℃/分とした。
結果を表２に示す。
2. Measurement of weathering degree As a thermogravimetric measuring device, a differential thermal balance / mass spectrometry simultaneous measuring device (TG-DTA / MS9610) manufactured by Bruker AXS Co., Ltd. was used. The mass reduction rate and the mass reduction rate due to dehydration of gypsum were measured, and the weathering degree (%) was calculated from the equation (1).
The temperature rising rate was 20 ° C./min.
The results are shown in Table 2.
３．緩和時間の測定
未風化及び風化したポルトランドセメントの核磁気共鳴のプロトンシグナルの緩和時間（ｍｓ）を測定した。
緩和時間測定装置として、NMR 湿式比表面積測定装置 米国XiGo社製NMR測定装置Acorn Area（商標）を使用した。解析ソフトは、Acorn Area ソフトウェアAreaQuant（商標）を用いた。
結果を表２に併記する。
3. Measurement of relaxation time The relaxation time (ms) of the proton signal of nuclear magnetic resonance of unweathered and weathered Portland cement was measured.
As a relaxation time measurement apparatus, an NMR wet specific surface area measurement apparatus Acorn Area (trademark) manufactured by XiGo, USA was used. As analysis software, Acorn Area software AreaQuant (trademark) was used.
The results are also shown in Table 2.
４．圧縮強さの測定
未風化及び風化したポルトランドセメントの圧縮強さを「ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）」に準じて測定した。
結果を表２に併記する。
4). Measurement of compressive strength The compressive strength of unweathered and weathered Portland cement was measured according to "JIS R 5201 (physical test method for cement)".
The results are also shown in Table 2.
表２に示すように、風化度が０．３％以下、かつ、緩和時間が１１０ｍｓ以下である実施例１〜３は、風化したポルトランドセメントであっても、未風化のポルトランドセメント（参考例）と比べて材齢３日、７日及び２８日の圧縮強さの低下が１０％以下であることが分かる。
一方、例えば、風化度が０．３％以下であるが、緩和時間が１１０ｍｓを越える比較例１では、材齢３日及び７日の圧縮強さの低下が大きいことが分かる。
また、緩和時間が１１０ｍｓ以下であるが、風化度が０．３％を越える比較例２では、材齢３〜２８日の圧縮強さの低下が大きいことが分かる。
このように、上記（１）式で算出される風化度が０．３％以下、かつ、核磁気共鳴のプロトンシグナルの緩和時間が１１０ｍｓ以下、であるポルトランドセメントは、風化したポルトランドセメントであっても強度発現性の低下の小さいポルトランドセメントと判定することができる。
As shown in Table 2, Examples 1 to 3 having a weathering degree of 0.3% or less and a relaxation time of 110 ms or less were not weathered Portland cement (reference example) even if it was weathered Portland cement. It can be seen that the decrease in compressive strength at the age of 3 days, 7 days and 28 days is 10% or less.
On the other hand, for example, although the weathering degree is 0.3% or less, in Comparative Example 1 in which the relaxation time exceeds 110 ms, it can be seen that the decrease in compressive strength at the age of 3 days and 7 days is large.
Moreover, although relaxation time is 110 ms or less, it turns out that the fall of the compressive strength of material age 3 to 28 days is large in the comparative example 2 whose weathering degree exceeds 0.3%.
Thus, Portland cement having a weathering degree calculated by the above formula (1) of 0.3% or less and a relaxation time of proton signal of nuclear magnetic resonance of 110 ms or less is a weathered Portland cement. Can also be determined as a Portland cement with a small decrease in strength.
Claims (1)
下記（１）式で算出される風化度（％）が０．３％以下、かつ、
核磁気共鳴のプロトンシグナルの緩和時間が１１０（ｍｓ）以下、
であるポルトランドセメントを強度発現性の低下の小さいポルトランドセメントと判定することを特徴とするポルトランドセメントの品質判定方法。
風化度＝５００℃までの質量減少率−石膏の脱水による質量減少率 (1)
A method for judging the quality of weathered Portland cement,
Weathering degree (%) calculated by the following formula (1) is 0.3% or less, and
The relaxation time of proton signal of nuclear magnetic resonance is 110 (ms) or less,
A Portland cement quality judgment method characterized in that Portland cement is judged to be a Portland cement with a low strength development.
Degree of weathering = mass reduction rate up to 500 ° C-mass reduction rate due to dehydration of gypsum (1)
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