JP6564674B2 - Cement composition and hardened cement body - Google Patents

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Description

本発明は、セメント組成物、及び、セメント硬化体に関する。   The present invention relates to a cement composition and a hardened cement body.
従来、製鋼スラグがコンクリート材料として用いられている。製鋼スラグは、溶銑、スクラップ等を精錬し鋼を製造する際に生成するものであり、精錬炉の種類により、転炉スラグや電気炉スラグに大別される。また、製鋼スラグには、これらの他、溶銑予備処理スラグや二次精錬スラグ等も含まれる。   Conventionally, steelmaking slag has been used as a concrete material. Steelmaking slag is produced when steel is produced by refining hot metal, scrap, etc., and is roughly classified into converter slag and electric furnace slag depending on the type of refining furnace. In addition to these, the steelmaking slag includes hot metal pretreatment slag, secondary refining slag, and the like.
溶銑予備処理スラグは、溶銑を転炉に装入する前に予備処理として溶銑の脱硫、脱珪、脱燐等の処理をする際に生成するスラグの総称であり、予備処理の内容により、該生成するスラグは、脱硫スラグ、脱珪スラグ、脱燐スラグ等と呼ばれる。   Hot metal pretreatment slag is a general term for slag that is produced when hot metal is desulfurized, desiliconized, dephosphorized, etc. as a pretreatment before charging the hot metal into the converter. The generated slag is called desulfurization slag, desiliconization slag, dephosphorization slag or the like.
一方、転炉等から出鋼した溶鋼に脱硫、脱燐、脱ガス等の再度の精錬処理(二次精錬)をする場合があり、二次精錬スラグは、その際に生成するスラグの総称である。   On the other hand, molten steel produced from converters may be subjected to refining treatment (secondary refining) such as desulfurization, dephosphorization, degassing, etc. Secondary refining slag is a generic term for slag produced at that time is there.
しかし、かかる二次精錬スラグは、転炉スラグや電気炉スラグよりも発生量が少ないものの、近年、鋼材への品質要求の厳しさが増すのに伴って、その発生量が増加しており、二次精錬スラグの有効利用が求められている。   However, although such secondary refining slag is less generated than converter slag and electric furnace slag, in recent years, the amount of generation has increased as the quality requirements for steel materials have increased. Effective utilization of secondary refining slag is required.
そこで、二次精錬スラグの有効利用する技術が提案されている。
例えば、ポゾラン反応性等の潜在的水硬性を有するSiOと、二次精錬スラグと、水とを混練し、所定の圧力下で成形して製造された製鋼スラグ硬化体が提案されている。かかる製鋼スラグ硬化体によれば、従来、転炉スラグや電気炉スラグと比較して、コンクリート材料の骨材として利用するとモルタルの粘性が高くなり過ぎるといった理由から、骨材として適さないとされていた二次精錬スラグを、硬化体とすることでき、これにより、二次精錬スラグの有効利用が可能となる。
Therefore, a technique for effectively using secondary refining slag has been proposed.
For example, a steelmaking slag hardened body produced by kneading SiO 2 having a potential hydraulic property such as pozzolanic reactivity, a secondary refining slag, and water and forming the mixture under a predetermined pressure has been proposed. According to such a steelmaking slag hardened body, it is conventionally considered that it is not suitable as an aggregate because the viscosity of the mortar becomes too high when used as an aggregate of a concrete material as compared with a converter slag or an electric furnace slag. The secondary refining slag can be used as a hardened body, thereby enabling effective use of the secondary refining slag.
特許第3687444号公報Japanese Patent No. 3687444
しかし、上記特許文献1の技術では、二次精錬スラグを利用すること自体は可能であるものの、圧縮成型体を形成する必要があるため、その適用範囲が限られ、二次精錬スラグを十分に有効利用しているとはいい難い。   However, in the technique of the above-mentioned Patent Document 1, although it is possible to use the secondary refining slag itself, it is necessary to form a compression molded body. It is hard to say that it is used effectively.
一方、二次精錬スラグをコンクリート材料として用いることができれば、より幅広く、二次精錬スラグを有効利用することが可能となる。   On the other hand, if the secondary refining slag can be used as a concrete material, the secondary refining slag can be used more effectively.
上記事情に鑑み、本発明は、二次精錬スラグをコンクリート材料として十分に有効利用することが可能なセメント組成物、及び、これを硬化させてなるセメント硬化体を提供することを課題とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a cement composition capable of sufficiently effectively using secondary refining slag as a concrete material, and a cement hardened body obtained by curing the cement composition.
上記課題を解決すべく本発明者らは、以下のように鋭意研究を行った。
一般的な二次精錬スラグは、精錬容器の構造に起因して撹拌が不十分となり易く、その結果、冷却後に強度の高い部分と低い部分とが混在したり、未反応の遊離石灰が残ったりし易くなるため、転炉スラグや電気炉スラグと比較して品質が不均一であることが多い。
このため、二次精錬スラグをコンクリート材料の骨材として用いると、硬化体が異常膨張を起こす危険性がある等、該骨材としての機能が十分に発揮されないことがわかった。
また、二次精錬スラグの粒径は比較的小さく(粒度分布が微粉側に偏っており)、これにより、骨材として使用しても、歩留が低くなる、セメント組成物の粘性が高くなって、コテ仕上げなどの施工性に劣る、吸水率が大きいことから、スランプの経時変化が大きくなって可使時間が短くなる、等の不具合が生じると考えられる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive research as follows.
General secondary refining slag tends to be insufficiently stirred due to the structure of the refining vessel. As a result, after cooling, high strength and low strength portions are mixed, or unreacted free lime remains. Therefore, the quality is often non-uniform compared to converter slag and electric furnace slag.
For this reason, when secondary refining slag was used as an aggregate of concrete material, it turned out that the function as this aggregate is not fully exhibited, for example, there exists a danger that a hardened object will carry out abnormal expansion.
In addition, the particle size of the secondary smelting slag is relatively small (the particle size distribution is biased toward the fine powder side), which reduces the yield even when used as an aggregate, and increases the viscosity of the cement composition. Therefore, it is considered that problems such as inferior workability such as a trowel finish and a large water absorption rate cause a change in slump over time and a shortened pot life.
一方、可使時間を確保するためには、高性能AE減水剤を併用することも考えられる。しかし、上記のように、二次精錬スラグは粒径が小さいことから、高性能AE減水剤を吸着し易い。そのため、二次精錬スラグに高性能AE減水剤を併用したとき、高性能AE減水剤の使用量が増加し、不経済な配合となる。また、高性能AE減水剤の使用量が増加すると、その分、コンクリートの強度発現が遅くなると考えられる。   On the other hand, in order to secure the pot life, it is conceivable to use a high-performance AE water reducing agent in combination. However, as described above, since the secondary refining slag has a small particle size, it is easy to adsorb the high-performance AE water reducing agent. Therefore, when the high-performance AE water reducing agent is used in combination with the secondary refining slag, the amount of the high-performance AE water reducing agent increases, resulting in an uneconomical composition. Moreover, when the usage-amount of a high performance AE water reducing agent increases, it will be thought that the intensity | strength expression of concrete becomes late by that much.
そこで、上記知見に基づいて本発明者らがさらに鋭意研究を行ったところ、二次精錬スラグを砂と併用することによって、これらを細骨材としてしたとき、得られたセメント組成物のコテ仕上げ性等の施工性を十分なものとしつつ、得られたコンクリート硬化体の強度を十分に高めることができ、これにより、二次精錬スラグをコンクリート材料として使用することが可能となり、その結果、二次精錬スラグを十分に有効利用することが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。   Therefore, when the present inventors conducted further research based on the above findings, when using secondary refining slag in combination with sand, when these were used as fine aggregate, the iron finish of the obtained cement composition As a result, it is possible to sufficiently increase the strength of the obtained concrete hardened body while ensuring sufficient workability, such as secondary properties, which makes it possible to use secondary refining slag as a concrete material. It has been found that the next refining slag can be used effectively enough, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明に係るセメント組成物は、
セメントと、細骨材と、水とを含有し、
前記細骨材が、二次精錬スラグと砂とを含有してなる。
That is, the cement composition according to the present invention is
Containing cement, fine aggregate and water,
The fine aggregate contains secondary refining slag and sand.
かかる構成によれば、二次精錬スラグを砂と共に細骨材として含有させることによって、セメント組成物のフレッシュ性状を十分なものとし、また、セメント組成物を硬化させてなる硬化体の強度を十分に高めることができるため、骨材としての使用が可能となる。
よって、二次精錬スラグをコンクリート材料として十分に有効利用することが可能となる。
According to such a configuration, the secondary refining slag is contained as fine aggregate together with sand, so that the fresh properties of the cement composition are sufficient, and the strength of the cured body obtained by curing the cement composition is sufficient. Therefore, it can be used as an aggregate.
Therefore, secondary refining slag can be sufficiently effectively used as a concrete material.
上記構成のセメント組成物においては、
前記細骨材を100容積部としたときに、前記二次精錬スラグを20〜25容積部含有してなることが好ましい。
In the cement composition having the above structure,
When the fine aggregate is 100 parts by volume, it is preferable to contain 20 to 25 parts by volume of the secondary refining slag.
かかる構成によれば、二次精錬スラグを0.1〜25容積部含有してなることによって、セメント組成物のフレッシュ性状を一層十分なものとし、セメント組成物を硬化させてなる硬化体の強度を一層十分に高めることができるため、骨材としての使用が一層可能となる。
よって、二次精錬スラグをコンクリート材料として一層十分に有効利用することが可能となる。
According to such a configuration, the strength of the cured product obtained by hardening the cement composition by making the fresh property of the cement composition more satisfactory by containing 0.1 to 25 parts by volume of the secondary refining slag. Can be further increased sufficiently, so that it can be used as an aggregate.
Therefore, secondary refining slag can be more effectively used as a concrete material.
本発明のセメント硬化体は、
前記セメント組成物を硬化させてなる。
The hardened cement body of the present invention is
The cement composition is cured.
かかる構成によれば、上記と同様、二次精錬スラグが十分に有効利用することが可能となる。   According to this configuration, the secondary refining slag can be sufficiently effectively used as described above.
本発明によれば、二次精錬スラグをコンクリート材料として十分に有効利用することが可能なセメント組成物、及び、これを硬化させてなるセメント硬化体が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cement composition which can fully utilize effectively secondary refining slag as a concrete material, and the cement hardening body which hardens this are provided.
実施例で作製した硬化体における、セメント水比と、曲げ強度の関係を示すグラフGraph showing the relationship between the cement water ratio and the bending strength in the cured body produced in the example 実施例で作製した硬化体における、曲げ強度及び圧縮強度を示すグラフGraph showing bending strength and compressive strength in the cured body produced in the examples
以下、本発明に係るセメント組成物及びセメント硬化体の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the cement composition and the hardened cement body according to the present invention will be described.
本実施形態のセメント組成物は、セメントと、細骨材と、水とを含有し、前記細骨材が、二次精錬スラグと砂とを含有してなる。   The cement composition of this embodiment contains cement, fine aggregate, and water, and the fine aggregate contains secondary refining slag and sand.
前記セメントとしては、従来公知のセメントが挙げられる。かかるセメントとしては、例えば、JIS R 5210に記載のポルトランドセメントが挙げられる。また、これらのうち、早期の強度を確保する点を考慮すれば、早強ポルトランドセメントが好ましい。
かかるセメントの配合量は、例えば、セメント組成物全体100質量部に対して12〜32質量部とすることが好ましく、13〜26質量部とすることがより好ましい。
セメントの配合量が12〜32質量部であることによって、施工時のコテによる表面仕上げ性がより良好となり、且つ、早期の強度発現性をより確保できるセメント硬化体を製造できるという利点がある。
A conventionally well-known cement is mentioned as said cement. Examples of such cement include Portland cement described in JIS R 5210. Of these, early-strength Portland cement is preferable in consideration of securing early strength.
For example, the blending amount of the cement is preferably 12 to 32 parts by mass, and more preferably 13 to 26 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the entire cement composition.
When the blending amount of the cement is 12 to 32 parts by mass, there is an advantage that a hardened cement body can be manufactured, in which the surface finish by the trowel at the time of construction becomes better and the early strength development can be further secured.
前記細骨材は、二次精錬スラグと砂とを含有している。
本実施形態においては、前記細骨材は、JIS A 0203:2014に規定の、10mm網ふるいを全部通過し、5mm網ふるいを質量で85質量%以上通過する骨材である。
The fine aggregate contains secondary refining slag and sand.
In the present embodiment, the fine aggregate is an aggregate that passes through all of the 10 mm mesh sieve specified in JIS A 0203: 2014 and passes through the 5 mm mesh sieve by 85 mass% or more.
前記二次精錬スラグは、転炉等から出鋼した溶鋼に脱硫、脱燐、脱ガス等の再度の精錬処理(二次精錬)をする際に生成するスラグである。
二次精錬スラグの絶乾密度は、2.0〜3.0g/mが好ましく、2.2〜2.6g/mがより好ましい。
二次精錬スラグの表乾密度は、2.0〜3.5g/mが好ましく、2.3〜3.0g/mがより好ましい。
二次精錬スラグの吸水率は、0〜12質量%が好ましく、0〜10質量%がより好ましい。
二次精錬スラグの微粒分量は、0〜15質量%が好ましく、0〜10質量%がより好ましい。
二次精錬スラグの粗粒率は、2〜5が好ましく、2〜4がより好ましい。
The secondary refining slag is slag that is generated when refining treatment (secondary refining) such as desulfurization, dephosphorization, and degassing is performed on molten steel discharged from a converter or the like.
Absolute dry density of secondary refining slag is preferably 2.0~3.0g / m 3, 2.2~2.6g / m 3 and more preferably.
Table dry density of secondary refining slag is preferably 2.0~3.5g / m 3, 2.3~3.0g / m 3 and more preferably.
The water absorption of the secondary refining slag is preferably 0 to 12% by mass, and more preferably 0 to 10% by mass.
0-15 mass% is preferable and, as for the fine particle amount of secondary refining slag, 0-10 mass% is more preferable.
2-5 are preferable and, as for the coarse grain ratio of secondary refining slag, 2-4 are more preferable.
前記砂は、細骨材として使用される砂であれば、特に限定されるものではない。かかる砂としては、例えば、川砂、陸砂、山砂、海砂、砕砂、石灰石砕砂といった天然物由来の砂、高炉スラグ、電気炉酸化スラグ、フェロニッケルスラグ、銅スラグといったスラグ由来の砂等が挙げられる。
また、前記砂はJIS A 5308附属書A:2014「レディーミクストコンクリート用骨材」に示される品質を満足するものが好ましい。
上記砂が、上記品質を満たす上記種類の砂であることによって、比較的細粒分の多い二次精錬スラグを使用した場合にも、細骨材全体での粒度調整がより容易となり、流動性及びコテによる表面仕上げ性の良好なセメント組成物を得易いという利点がある。
The sand is not particularly limited as long as it is sand used as a fine aggregate. Examples of such sand include sand derived from natural products such as river sand, land sand, mountain sand, sea sand, crushed sand, limestone crushed sand, sand derived from slag such as blast furnace slag, electric furnace oxidation slag, ferronickel slag and copper slag. Can be mentioned.
The sand preferably satisfies the quality shown in JIS A 5308 Annex A: 2014 “Aggregates for ready-mixed concrete”.
When the sand is the above-mentioned type of sand that satisfies the above-mentioned quality, even when secondary refining slag with a relatively large amount of fine particles is used, it is easier to adjust the particle size of the fine aggregate as a whole, and the fluidity And there is an advantage that it is easy to obtain a cement composition having a good surface finish with a trowel.
前記セメント組成物は、砂100容積部に対して、二次精錬スラグを0.1〜25容積部含有していることが好ましく、10〜25容積部がより好ましい。
二次精錬スラグを0.1〜25容積部含有していることによって、セメント組成物のフレッシュ性状を一層十分なものとし、また、セメント組成物を硬化させてなる硬化体の強度を一層十分に高めることができるため、骨材としての使用が一層可能となる。
よって、二次精錬スラグをコンクリート材料として一層十分に有効利用することが可能となる。
The cement composition preferably contains 0.1 to 25 parts by volume of secondary refining slag with respect to 100 parts by volume of sand, and more preferably 10 to 25 parts by volume.
By containing the secondary refining slag in an amount of 0.1 to 25 parts by volume, the fresh properties of the cement composition are further improved, and the strength of the cured product obtained by curing the cement composition is further sufficiently increased. Since it can be increased, it can be used as an aggregate.
Therefore, secondary refining slag can be more effectively used as a concrete material.
前記セメント組成物は、該セメント組成物全体100質量部に対して、前記砂を2〜10質量部含有していることが好ましく、2〜9質量部含有していることがより好ましい。
砂を23〜35質量部含有していることによって、流動性及びコテによる表面仕上げ性がより良好なセメント組成物を得易いという利点がある。
The cement composition preferably contains 2 to 10 parts by mass, more preferably 2 to 9 parts by mass of the sand with respect to 100 parts by mass of the cement composition as a whole.
By containing 23 to 35 parts by mass of sand, there is an advantage that it is easy to obtain a cement composition with better fluidity and surface finish by a trowel.
前記セメント組成物に添加する水の量は、例えば、水セメント比(水/セメント)が好ましくは10〜60(セメント水比10〜1.7)、より好ましくは30〜45(セメント水比3.3〜2.2)となるように設定し得る。
水セメント比が10〜60であることによって、コテによる表面仕上げ性がより良好であり、且つ、早期の強度発現性をより確保できる混練物を製造できるという利点がある。
The amount of water added to the cement composition is, for example, preferably 10 to 60 (cement water ratio 10 to 1.7), more preferably 30 to 45 (cement water ratio 3). .3 to 2.2).
When the water-cement ratio is 10 to 60, there is an advantage that a kneaded product that has better surface finish by a trowel and can further secure early strength development can be produced.
前記セメント組成物は、上記以外の添加物を含有していてもよい。例えば、粗骨材、高性能AE減水剤、高性能減水剤、空気量調整剤、流動化剤、硬化促進剤、膨張材等を含有していてもよい。   The cement composition may contain additives other than those described above. For example, coarse aggregate, high-performance AE water reducing agent, high-performance water reducing agent, air amount adjusting agent, fluidizing agent, curing accelerator, expansion material and the like may be contained.
例えば、前記セメント組成物が粗骨材を含有している場合、該粗骨材としては、川砂利、陸砂利、山砂利、海砂利、砕石、石灰砕石といった粗骨材、高炉スラグ、電気炉酸化スラグといった粗骨材等が挙げられる。また、これら粗骨材は、前記粗骨材はJIS A 5308附属書A:2014「レディーミクストコンクリート用骨材」に示される品質を満足するものが好ましい。粗骨材が上記品質を満たす上記種類の粗骨材であって、微粒分の多い二次精錬スラグを使用したセメント組成物でも、骨材全体の微粒分の割合が大きく増えることなく、施工性の良好なセメント組成物を得易いという利点がある。
また、粗骨材の配合量は、例えば、セメント組成物全体100質量部に対して好ましくは32〜54質量部、より好ましくは37〜50質量部とすることができる。
For example, when the cement composition contains coarse aggregate, the coarse aggregate includes coarse aggregate such as river gravel, land gravel, mountain gravel, sea gravel, crushed stone, lime crushed stone, blast furnace slag, electric furnace Examples include coarse aggregates such as oxidized slag. Moreover, it is preferable that these coarse aggregates satisfy the quality shown in JIS A 5308 Annex A: 2014 “Aggregates for ready-mixed concrete”. The above-mentioned type of coarse aggregate satisfying the above-mentioned quality, and even with a cement composition using secondary smelting slag with a large amount of fine particles, the proportion of fine particles in the whole aggregate is not greatly increased, and workability is improved. There is an advantage that it is easy to obtain a good cement composition.
Moreover, the compounding quantity of a coarse aggregate becomes like this. Preferably it is 32-54 mass parts with respect to 100 mass parts of the whole cement composition, More preferably, it can be 37-50 mass parts.
例えば、前記セメント組成物が高性能AE減水剤を含有している場合、該高性能AE減水剤としては、ポリカルボン酸エーテル系化合物、ポリカルボン酸コポリマー、メタクリル酸系ポリマー等が挙げられる。これらのうち、ポリカルボン酸エーテル系化合物、ポリカルボン酸コポリマーが好ましい。
また、高性能AE減水剤の配合量は、例えば、セメント100質量部に対して好ましくは0.1〜4質量部、より好ましくは0.5〜2.0質量部とすることができる。
For example, when the cement composition contains a high-performance AE water reducing agent, examples of the high-performance AE water reducing agent include polycarboxylic acid ether compounds, polycarboxylic acid copolymers, and methacrylic acid polymers. Of these, polycarboxylic acid ether compounds and polycarboxylic acid copolymers are preferred.
Moreover, the compounding quantity of a high performance AE water reducing agent can be 0.1-4 mass parts preferably with respect to 100 mass parts of cement, More preferably, it can be 0.5-2.0 mass parts.
例えば、前記セメント組成物が空気量調整剤を含有している場合、該空気量調整剤としては、アルキルエーテル系陰イオン界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等が挙げられる。
また、空気量調整剤の配合量は、例えば、セメント100質量部に対して好ましくは0.0005〜1質量部、より好ましくは0.001〜0.006質量部とすることができる。
For example, when the cement composition contains an air amount adjusting agent, examples of the air amount adjusting agent include alkyl ether anionic surfactants and nonionic surfactants.
Moreover, the compounding amount of the air amount adjusting agent is preferably 0.0005 to 1 part by mass, and more preferably 0.001 to 0.006 part by mass with respect to 100 parts by mass of cement.
前記セメント組成物のスランプ値またはスランプフロー値は、施工現場での荷下ろし時において、スランプ値が6.5〜21cm、または、スランプフロー値が25〜60cmであることが好ましく、スランプ値が6.5〜18cm、または、スランプフロー値が30〜50cmであることがより好ましい。また、これらスランプ値もしくはスランプフロー値の双方を満たすことが好ましい。
上記スランプ値は、JIS A 1101:2014(コンクリートのスランプ試験方法)によって測定された値である。また、スランプフロー値は、後述する実施例に記載された方法で測定された値である。
荷下ろし時のスランプ値が6.5〜21cm、または、スランプフロー25〜60cmであることによって、コンクリートがより分離することなく、より良好なワーカビリティーが確保できるため、人力施工がより可能となり、汎用性がより高くなるという利点がある。
荷下ろし時のスランプ値またはスランプフロー値を上記の範囲にするうえでは、製造直後において、スランプ値が6.5〜26cm、または、スランプフロー値が25〜75cmであることが好ましく、スランプ値が6.5〜23cm、または、スランプフロー値が30〜65cmであることがよる好ましい。
また、前記セメント組成物のスランプ値またはスランプフロー値の、練り上げから60分間静置したときの減少量が、スランプ値で0〜5cm、スランプフロー値で0〜15cmであることがより好ましい。
上記のように練り上げから60分経過後のスランプ値の減少量が0〜5cm、または、スランプフロー値の減少量が0〜15cmであることによって、製造現場から施工現場までの運搬時間に60分間要した場合にも、コンシステンシーの管理が容易なセメント組成物が得られるという利点がある。
The slump value or the slump flow value of the cement composition is preferably a slump value of 6.5 to 21 cm or a slump flow value of 25 to 60 cm at the time of unloading at a construction site. More preferably, it is 5 to 18 cm, or the slump flow value is 30 to 50 cm. Moreover, it is preferable to satisfy both the slump value or the slump flow value.
The slump value is a value measured according to JIS A 1101: 2014 (a concrete slump test method). Moreover, a slump flow value is a value measured by the method described in the Example mentioned later.
Since the slump value when unloading is 6.5 to 21 cm, or the slump flow is 25 to 60 cm, it is possible to secure better workability without further separation of the concrete. There is an advantage that the property becomes higher.
In order to bring the slump value or slump flow value at the time of unloading into the above range, it is preferable that the slump value is 6.5 to 26 cm or the slump flow value is 25 to 75 cm immediately after manufacture. It is preferable that it is 6.5-23 cm or a slump flow value is 30-65 cm.
More preferably, the slump value or the slump flow value of the cement composition is reduced by 0 to 5 cm in terms of the slump value and 0 to 15 cm in terms of the slump flow value after standing for 60 minutes after kneading.
As described above, the decrease amount of the slump value after 60 minutes from the kneading is 0 to 5 cm, or the decrease amount of the slump flow value is 0 to 15 cm, so that the transportation time from the manufacturing site to the construction site is 60 minutes. Even when necessary, there is an advantage that a cement composition with easy consistency management can be obtained.
前記セメント組成物は、前記セメント、前記細骨材、水、及び、必要に応じて他の添加物を混練することによって製造することができる。   The cement composition can be produced by kneading the cement, the fine aggregate, water, and other additives as necessary.
本実施形態のセメント組成物によれば、二次精錬スラグを砂と共に細骨材として含有させることによって、セメント組成物のフレッシュ性状を十分なものとし、また、セメント組成物を硬化させてなる硬化体の強度を十分に高めることができるため、骨材としての使用が可能となる。
よって、二次精錬スラグをコンクリート材料として十分に有効利用することが可能となる。
According to the cement composition of the present embodiment, the secondary refining slag is contained as fine aggregate together with sand, so that the fresh properties of the cement composition are sufficient, and the hardening is performed by hardening the cement composition. Since the strength of the body can be sufficiently increased, it can be used as an aggregate.
Therefore, secondary refining slag can be sufficiently effectively used as a concrete material.
本実施形態のセメント硬化体は、上記セメント組成物を硬化させてなる。
このセメント硬化体は、上記のように、セメント、粗骨材、水、及び、必要に応じて他の添加物を混練した後、打設し、硬化させることによって製造される。
本実施形態のセメント硬化体によれば、上記と同様、二次精錬スラグが十分に有効利用することが可能となる。
The hardened cement body of the present embodiment is formed by hardening the cement composition.
As described above, this hardened cement body is produced by kneading cement, coarse aggregate, water, and, if necessary, other additives, then placing and hardening.
According to the cement hardened body of the present embodiment, the secondary refining slag can be sufficiently effectively used as described above.
本実施形態のセメント組成物及びセメント硬化体は、道路舗装用であることが好適である。   The cement composition and the hardened cement body of the present embodiment are preferably for road pavement.
本実施形態のセメント組成物及びセメント硬化体は、以上の通りであるが、本発明は、上記実施形態に特に限定されるものではない。   The cement composition and cement hardened body of the present embodiment are as described above, but the present invention is not particularly limited to the above embodiment.
次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these.
下記のようにして、骨材の物性を測定し、この骨材を用いてセメント組成物を作製し、さらに、これを打設して硬化させてセメント硬化体を作製し、硬化体の各特性を評価した。   The physical properties of the aggregate are measured as described below, and a cement composition is prepared using the aggregate. Further, the cement composition is cast and cured to produce a cured cement body. Evaluated.
(1)使用材料
セメントとして、早強ポルトランドセメント(密度3.14g/cm)を使用した。
混和剤として、高性能AE減水剤(ポリカルボン酸エーテル系化合物)、及び、空気量調整剤(アルキルエーテル系陰イオン界面活性剤)を使用した。
骨材として、表1に示すように、粗骨材及び細骨材を使用した。粗骨材として、高炉スラグを用い、細骨材として、陸砂と、製鉄所内にて発生した二次精錬スラグとを用いた。
(1) Material used As a cement, early strong Portland cement (density 3.14 g / cm 3 ) was used.
As the admixture, a high-performance AE water reducing agent (polycarboxylic acid ether compound) and an air amount adjusting agent (alkyl ether anionic surfactant) were used.
As aggregates, as shown in Table 1, coarse aggregates and fine aggregates were used. Blast furnace slag was used as the coarse aggregate, and land sand and secondary refining slag generated in the steelworks were used as the fine aggregate.
(2)骨材の物理的試験
この骨材について、JIS A 5308附属書A:2014に準拠して品質試験を行った。
また、JIS A 1109:2006(細骨材の密度及び吸水率試験方法)、JIS A 1110(粗骨材の密度および吸水率試験方法)に準拠して絶乾密度及び表乾密度を測定した。
さらに、JIS A 1102:2014(骨材のふるい分け試験方法)に準拠してよって、粗粒率を測定した。
結果を表1に示す。この表1には、JIS A 5308附属書A:2014に記載された砂の品質規格値を、併せて示す。
表1に示すように、二次精錬スラグは、JIS A 5308附属書A:2014に記載された砂の品質規格と比較して、絶乾密度は少し小さく、吸水率および微粒分量において著しく大きかった。
(2) Aggregate physical test The aggregate was subjected to a quality test in accordance with JIS A 5308 Annex A: 2014.
Further, the absolute dry density and the surface dry density were measured in accordance with JIS A 1109: 2006 (fine aggregate density and water absorption test method) and JIS A 1110 (coarse aggregate density and water absorption test method).
Further, the coarse grain ratio was measured according to JIS A 1102: 2014 (Aggregate screening test method).
The results are shown in Table 1. Table 1 also shows the quality standard values of sand described in JIS A 5308 Annex A: 2014.
As shown in Table 1, the secondary smelting slag was slightly smaller in dry density and remarkably large in water absorption and fine particle amount than the quality standard of sand described in JIS A 5308 Annex A: 2014. .
(3)セメント組成物の作製、及び、フレッシュ性状の評価
室温20℃の恒温室内で、上記セメントと、骨材と、水とを、表2に示す配合で強制二軸ミキサに投入し、練り混ぜを行った。練り混ぜた後、混練物を静置し、練り上がり直後、及び、練り上がりから60分間経過(静置)後において、混練物のスランプフロー値(表4にSFとして示す。)、及び、混練物の空気量(表4にAirとして示す。)を測定した。
また、二次精錬スラグを使用することによって混練物の特性に及ぼされる影響を調べるために、表3に示すように、細骨材に対する二次精錬スラグの混合比率(体積比率)を変化させて、上記混練及び下記測定を行った。
(3) Preparation of cement composition and evaluation of fresh properties In a thermostatic chamber at room temperature of 20 ° C., the above cement, aggregate, and water are put into a forced biaxial mixer with the composition shown in Table 2 and kneaded. Mixing was done. After kneading, the kneaded product is allowed to stand. Immediately after kneading and after 60 minutes from the kneading (standing), the slump flow value of the kneaded product (shown as SF in Table 4), and kneading. The amount of air in the product (shown as Air in Table 4) was measured.
Moreover, in order to investigate the influence exerted on the characteristics of the kneaded material by using the secondary refining slag, as shown in Table 3, the mixing ratio (volume ratio) of the secondary refining slag to the fine aggregate was changed. The above kneading and the following measurements were performed.
セメント組成物の目標フレッシュ性状は、練り上がりから60分経過後に、スランプフロー値が40±7.5cmの範囲内、及び、空気量が4.5±1.5%の範囲内であり、且つ、スランプフローの経時変化(直後のスランプフロー値から60分経過後のスランプフロー値を差し引いた値)が15cm以下であることとした。また、混練物において分離が生じず、セメント組成物の粘性が低いこととした。粘性は、施工性を評価する指標である。
スランプフロー値は、JIS A 1150:2007(コンクリートのスランプフロー試験方法)に準拠して測定した。
空気量は、JIS A 1128:2005(フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法−空気室圧力方法)に準拠して測定した。
分離状況は、粗骨材が局部的に集中したり、セメントペーストや水分が時間の経過とともにコンクリート上面に向かって上昇したりするかどうかを目視によって確認し、判定した。そして、上記の現象が確認されない場合、混練物に分離が生じないとして「○」と表し、上記の現象が確認された場合、分離が生じたとして「×」と表した。
粘性は、金ゴテを用いてセメント組成物表面を均した際に、表面のセメントペーストを引っ張るか引っ張らないかを目視によって確認し、判定した。そして、金ゴテでセメントペーストを引っ張らなかった場合を良好として「○」と表し、金ゴテでセメントペーストを引っ張った場合を不良として「×」と表した。
結果を表4に示す。
The target fresh property of the cement composition is that the slump flow value is within a range of 40 ± 7.5 cm and the air amount is within a range of 4.5 ± 1.5% after 60 minutes from the kneading, and The time-dependent change in the slump flow (the value obtained by subtracting the slump flow value after 60 minutes from the immediately following slump flow value) was 15 cm or less. Further, no separation occurred in the kneaded product, and the viscosity of the cement composition was low. Viscosity is an index for evaluating workability.
The slump flow value was measured based on JIS A 1150: 2007 (concrete slump flow test method).
The amount of air was measured in accordance with JIS A 1128: 2005 (test method by pressure of air amount of fresh concrete-air chamber pressure method).
The separation state was judged by visually confirming whether coarse aggregates were concentrated locally, or whether cement paste or moisture rose toward the upper surface of the concrete over time. And when said phenomenon was not confirmed, it represented as "(circle)" that separation did not arise in a kneaded material, and when said phenomenon was confirmed, it represented as "x" that separation occurred.
The viscosity was judged by visually checking whether the cement paste on the surface was pulled or not when the surface of the cement composition was leveled using a gold trowel. The case where the cement paste was not pulled with a gold trowel was shown as “good” as “good”, and the case where the cement paste was pulled with a gold trowel was shown as “bad” as bad.
The results are shown in Table 4.
表4に示すように、細骨材中に25体積%を超える量の二次精錬スラグを使用すると、セメント組成物の粘性が増し、また、スランプフロー値の経時変化(低下)が大きくなった。これは、二次精錬スラグの微粒分量が大きいことによるものと考えられる。
また、練り上がり60分後において目標のスランプフロー値40±7.5cmを得るためには、高性能AE減水剤を増加させる必要があり、この増加によって、材齢24時間の硬化体の目標曲げ強度3.5N/mmの確保が困難になると予想され、また、不経済な配合になると考えられた。
このように、高性能AE減水剤を標準使用量(セメント質量×0.9質量%)付近とすると、目標のフレッシュ性状を満足するためには、細骨材中の二次精錬スラグの配合量の上限を25容積%とすることが好ましいことがわかった。
そこで、以下の検討を、細骨材としてスラグ20を用いて行い、陸砂100を用いた場合と比較することとした。
As shown in Table 4, when secondary refining slag in an amount exceeding 25% by volume was used in the fine aggregate, the viscosity of the cement composition increased, and the change over time (decrease) in the slump flow value increased. . This is thought to be due to the large amount of fine particles of secondary refining slag.
Further, in order to obtain a target slump flow value of 40 ± 7.5 cm after 60 minutes of kneading, it is necessary to increase the high-performance AE water reducing agent. It was expected that it would be difficult to secure a strength of 3.5 N / mm 2 , and it was thought that the composition would be uneconomical.
In this way, when the high-performance AE water reducing agent is set near the standard usage amount (cement mass × 0.9 mass%), the amount of secondary refining slag in the fine aggregate is required to satisfy the target fresh properties. It was found that the upper limit of 25% by volume is preferable.
Therefore, the following study was performed using the slag 20 as a fine aggregate, and compared with the case where the land sand 100 was used.
(4)セメント組成物におけるセメント水比の検討
表5の配合で、上記と同様にセメント組成物を調製し、JIS A 1132:2014(コンクリートの強度試験用供試体の作り方)に準拠して、10×10×40cm角柱型の硬化体を作製した。セメント組成物について、上記と同様に、スランプフロー値及び空気量を測定し、硬化体について、曲げ強度を測定し、セメント水比と、セメント組成物のフレッシュ性状及び硬化体の曲げ強度との関係を調べた。
曲げ強度は、JIS A 1106:2006(コンクリートの曲げ強度試験方法)に準拠して測定した。
結果を表5に示す。また、セメント水比と曲げ強度との関係を、図1に示す。
(4) Examination of cement water ratio in cement composition In the formulation of Table 5, a cement composition was prepared in the same manner as described above, and in accordance with JIS A 1132: 2014 (How to make a specimen for strength test of concrete) A 10 × 10 × 40 cm prismatic cured body was produced. As above, the slump flow value and the amount of air are measured for the cement composition, the bending strength is measured for the hardened body, and the relationship between the cement water ratio and the fresh properties of the cement composition and the bending strength of the hardened body. I investigated.
The bending strength was measured according to JIS A 1106: 2006 (Concrete bending strength test method).
The results are shown in Table 5. Moreover, the relationship between cement water ratio and bending strength is shown in FIG.
図1に示す近似式より、材齢24時間で曲げ強度3.5N/mmを得るうえでは、水セメント比を、陸砂100では35.7%、スラグ20では35.8%となり、両者は概ね同じ値であることがわかった。
環境条件や材料のバラツキを考慮し、陸砂100及びスラグ20の双方において、水セメント比を35%とする配合で、以下のように試験施工を行った。
From the approximate expression shown in FIG. 1, in order to obtain a bending strength of 3.5 N / mm 2 at an age of 24 hours, the water-cement ratio is 35.7% for land sand 100 and 35.8% for slag 20; Was found to be roughly the same value.
In consideration of environmental conditions and material variations, the test construction was carried out as follows with a blend of 35% water cement ratio in both land sand 100 and slag 20.
(5)二次精錬スラグを細骨材として用いた試験施工
表6に示す配合で、陸砂100、及び、スラグ20を用いてセメント組成物を調製し、得られたセメント組成物を、幅員4m×延長20mmの各80mずつ打設し、敷均し、被膜養生剤を用いて養生しながら硬化させることにより、道路舗装を行って、試験施工を行った。なお、舗装構成は、表層硬化体30cm、上部路床50cmとし、打込み目地を5m間隔で設置した。
陸砂100、及び、スラグ20を用いたセメント組成物は、いずれも、調製から敷均しまで、作業性が同程度に良好であった。なお、両施工では、打設した厚みが30cmと大きく、また、厚みに対してセメント組成物の粘性が比較的低かったため、随時、施工途中に仕切り板を入れて高さを調製しながら打設した。
(5) Test construction using secondary refining slag as fine aggregate In the composition shown in Table 6, a cement composition was prepared using land sand 100 and slag 20, and the obtained cement composition was 80 m 2 each of 4 m × extension 20 mm was casted, spread, and cured while curing using a film curing agent to perform road construction and test construction. In addition, the pavement configuration was a surface layer cured body of 30 cm and an upper road bed of 50 cm, and driving joints were installed at intervals of 5 m.
The land composition 100 and the cement composition using the slag 20 were all as good in workability from preparation to spreading. In both constructions, the cast thickness was as large as 30 cm, and the viscosity of the cement composition was relatively low with respect to the thickness. did.
表6の配合で、上記と同様にしてセメント組成物を調製し、出荷時(調整終了直後)及び荷下ろし時(ここでは調製終直後から30分経過後)におけるセメント組成物のフレッシュ性状を上記と同様にして測定した。結果を表7に示す。
また、各セメント組成物を用いて上記と同様にして硬化体を作製し、上記と同様にして硬化体の曲げ強度を測定した。また、圧縮強度を測定した。
圧縮強度は、JIS A 1108:2006(コンクリートの圧縮強度試験方法)に準拠して測定した。
結果を図2に示す。
A cement composition was prepared in the same manner as above with the formulation shown in Table 6, and the fresh properties of the cement composition at the time of shipment (immediately after completion of the adjustment) and at the time of unloading (here, 30 minutes after the completion of preparation) Measured in the same manner as above. The results are shown in Table 7.
Moreover, the hardening body was produced like the above using each cement composition, and the bending strength of the hardening body was measured like the above. Moreover, the compressive strength was measured.
The compressive strength was measured in accordance with JIS A 1108: 2006 (Concrete compressive strength test method).
The results are shown in FIG.
表7に示すように、陸砂100、及び、スラグ20の双方とも、目標のフレッシュ性状を満足する結果が得られた。また、両配合において、フレッシュ性状の経時変化等に差は見られなかった。
図2に示すように、陸砂100と比較して、スラグ20では、曲げ強度が低い傾向にあったが、材齢24時間の目標曲げ強度3.5N/mmを満足する結果が得られた。
なお、上記試験施工では、シート等を用いず、被膜養生剤のみを用いて養生を行ったが、施工翌日にひび割れは確認されず、硬化体は健全な状態であることが確認された。
As shown in Table 7, both the land sand 100 and the slag 20 obtained results satisfying the target fresh properties. In addition, there was no difference in the change over time in the fresh properties between the two formulations.
As shown in FIG. 2, the bending strength of the slag 20 tended to be lower than that of the land sand 100, but a result satisfying the target bending strength of 3.5 N / mm 2 at a material age of 24 hours was obtained. It was.
In the above test construction, curing was performed using only the film curing agent without using a sheet or the like, but no cracks were confirmed on the next day of construction, and it was confirmed that the cured body was in a healthy state.
上記のように、細骨材として、陸砂の一部を二次精錬スラグで置換した場合においても、置換しない場合(全て陸砂)と同様に、施工可能であることがわかった。また、材齢24時間の硬化体の曲げ強度は、二次精錬スラグで置換することによって、若干小さくなる傾向にはあったが、上記目標強度を満足していることがわかった。
このように、細骨材が、二次精錬スラグと、砂とを含有することによって、二次精錬スラグをコンクリート材料として有効利用し得ることがわかった。
As described above, as a fine aggregate, it was found that even when a part of land sand was replaced with secondary refining slag, construction was possible in the same manner as when not replacing (all land sand). Further, it was found that the bending strength of the cured body with a material age of 24 hours tended to become slightly smaller by substituting with secondary refining slag, but satisfied the target strength.
Thus, it was found that the secondary refining slag can be effectively used as a concrete material by containing the secondary refining slag and sand.

Claims (2)

  1. セメントと、細骨材と、粗骨材と、水とを含有し、
    前記細骨材が、二次精錬スラグと砂とを含有してなるセメント組成物であって、
    前記粗骨材の配合量は、前記セメント組成物全体を100質量部としたときに、32〜54質量部であり、
    前記細骨材を100容積部としたときに、前記二次精錬スラグを20〜25容積部含有してなるセメント組成物
    Containing cement, fine aggregate, coarse aggregate, and water,
    The fine aggregate is a cement composition comprising secondary smelting slag and sand ,
    The amount of the coarse aggregate is 32 to 54 parts by mass when the entire cement composition is 100 parts by mass,
    A cement composition comprising 20 to 25 parts by volume of the secondary refining slag when the fine aggregate is 100 parts by volume .
  2. 請求項に記載のセメント組成物を硬化させてなるセメント硬化体。 A hardened cement body obtained by curing the cement composition according to claim 1 .
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