JP6628272B2 - セメント組成物 - Google Patents
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Description
このような多量の都市ごみ排出量に起因する、都市ごみ焼却灰の埋め立て処分場の不足等の環境問題に対する解決策の一つとして、エコセメントが開発された。エコセメントは、「JIS R 5214(エコセメント)」において、セメントクリンカ1トンにつき、都市ごみ焼却灰等の廃棄物を乾燥ベースで500kg以上用いて作られるセメントと定められている。
また、「JIS R 5214(エコセメント)」において、塩化物イオン量がセメント質量の0.1%以下のものを「普通エコセメント」と定めている。普通エコセメントの品質規格は、「JIS R 5210(ポルトランドセメント)」において定められた普通ポルトランドセメントの品質規格とほぼ同じである。したがって、普通エコセメントは、普通ポルトランドセメントと同様に、産業副産物である高炉スラグやフライアッシュを用いた混合セメントの基材セメントとして使用することができる。
流動性の低下が起こりにくい凝結促進剤として、非特許文献1には、硫酸アルミニウムと硝酸バリウムを主要成分とする無塩化物型凝結促進剤が記載されている。該凝結促進剤によれば、一般的な高流動コンクリートについて、凝結促進剤無添加のコンクリートと同等の初期流動性を確保しながら、約30%の凝結促進効果を得ることができる。
普通エコセメント系混合セメントを含むセメント組成物について、流動性を低下させずに、凝結時間を短くすることができれば、普通エコセメント系混合セメントの普及を促進することができる。
そこで、本発明は、流動性を低下させずに、凝結時間を短くすることができる、普通エコセメント系混合セメント(換言すると、普通エコセメントおよびセメント混和材)を含むセメント組成物を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[4]を提供するものである。
[1] 普通エコセメント、セメント混和材および凝結促進剤を含むセメント組成物であって、上記凝結促進剤が、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウムまたは塩化カルシウムであることを特徴とするセメント組成物。
[2] 上記セメント混和材が、高炉スラグ微粉末、フライアッシュおよび石灰石微粉末からなる群より選ばれる一種以上を含む前記[1]に記載のセメント組成物。
[3] 上記凝結促進剤の配合量が、上記普通エコセメントおよび上記セメント混和材の合計量100質量部当たり、0.25〜1.0質量部である前記[1]又は[2]に記載のセメント組成物。
[4] 上記セメント混和材の配合量が、上記普通エコセメントおよび上記セメント混和材の合計量100質量部当たり、5〜60質量部である前記[1]〜[3]のいずれかに記載のセメント組成物。
本発明で用いられる「普通エコセメント」とは、「JIS R 5214:2009(エコセメント)」において定義されているとおり、都市部などで発生する廃棄物のうち主たる廃棄物である都市ごみを焼却したときに発生する灰を主とし、必要に応じて下水汚泥などの廃棄物を従としてエコセメントクリンカーの主原料に用い、製品1tにつきこれらの廃棄物をJIS A 1203に規定される乾燥ベースで500kg以上用いてつくられるセメント(エコセメント)の中でも、エコセメントの製造過程で脱塩素化させ、塩化物イオン量がセメント質量の0.1%以下のものである。
普通ポルトランドセメントの代替品として、普通エコセメントを混合セメントの基材セメントとして使用することで、廃棄物の利用を促進することができる。
セメント混和材の配合量は、普通エコセメントおよびセメント混和材の合計量100質量部当たり、好ましくは5〜60質量部、より好ましくは10〜55質量部、特に好ましくは10〜45質量部である。該量が5質量部以上であれば、産業副産物である高炉スラグ微粉末等の利用を促進することができる。該量が60質量部以下であれば、セメント組成物が、セメント混和材の配合量に応じた、良好な凝結特性、強度特性及び流動性を発現する。
凝結促進剤の配合量は、普通エコセメントおよびセメント混和材の合計量100質量部当たり、好ましくは0.25〜1.0質量部、より好ましくは0.3〜0.9質量部、特に好ましくは0.4〜0.8質量部である。該量が0.25質量部以上であれば、セメント組成物の凝結時間をより短くすることができる。該量が1.0質量部以下であれば、セメント組成物の流動性の低下を引き起こさない。
なお、2種以上の凝結促進剤を用いる場合、その配合量の合計は、1種の凝結促進剤を用いた場合の配合量と同じである。
[使用材料]
(1)エコセメント:普通エコセメント(東京たまエコセメント社製);ブレーン比表面積:4,170cm2/g;密度:3.16g/cm3
(2)セメント混和材A:高炉スラグ微粉末(日鉄セメント社製);ブレーン比表面積:3,030cm2/g;密度:2.72/cm3
(3)セメント混和材B:フライアッシュ(テクノ中部社から販売された、碧南火力発電所(中部電力社)より発生したもの);ブレーン比表面積:4,010cm2/g;密度:2.20g/cm3
(4)セメント混和材C:石灰石微粉末(備北粉北工業社製);ブレーン比表面積:5,990cm2/g;密度:2.70g/cm3
(5)凝結促進剤A:硝酸カルシウム(和光純薬社製;試薬)
(6)凝結促進剤B:亜硝酸カルシウム(関東化学社製;試薬)
(7)凝結促進剤C:塩化カルシウム(関東化学社製;試薬)
(8)凝結促進剤D:硫酸アルミニウム(大明化学工業社製;試薬)
(9)細骨材:セメント強さ試験用標準砂(一般社団法人セメント協会製)
(10)高性能AE減水剤:BASFジャパン社製;商品名「マスターグレニウムSP8N」
表1に示す配合のセメント組成物について、凝結時間、モルタルフロー値、及びモルタル圧縮強さを以下の測定方法に従って測定した。結果を表3に示す。
[測定方法]
(1)凝結時間:「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)」に準拠して、凝結時間を測定した。
(2)モルタルフロー値:水/セメント組成物(質量比)が0.35であり、細骨材/セメント組成物(質量比)が2.0であり、セメント組成物100質量%に対して0.65質量%の高性能AE減水剤を加えたものを、「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)」に規定される機械練り用練り混ぜ機を用いて、5分間混練したモルタルについて、「JIS A 1171(ポリマーセメントモルタルの試験方法)」に規定されているスランプコーン(上端内径:50±0.5mm;下端内径:100±0.5mm;高さ:150±0.5mm)を用いて、混練直後と混練から30分後の各時点におけるモルタルフロー値を測定した。
(3)モルタル圧縮強さ:「JIS R 5201」に準拠して、材齢3日、7日、28日の各時点におけるモルタル圧縮強さを測定した。
表2に示す配合のセメント組成物について、凝結時間、モルタルフロー値、モルタル圧縮強さを、実施例1〜7と同様にして測定した。結果を表3に示す。
また、実施例1〜3のモルタル圧縮強さは、比較例2及び比較例3(セメント混和材としてフライアッシュを含みかつ凝結促進剤Dを含むセメント組成物)のモルタル圧縮強さと同等であることがわかる。
さらに、実施例1〜3のモルタルフロー値は、比較例1〜2及び比較例3のモルタルフロー値と同等または大きいことがわかる。特に、実施例1、3のモルタルフロー値は、比較例1〜3のモルタルフロー値と比べて大きいことがわかる。
また、実施例4〜5のモルタル圧縮強さは、比較例4及び比較例5(セメント混和材として高炉スラグ微粉末を含みかつ凝結促進剤Dを含むセメント組成物)のモルタル圧縮強さと同等であることがわかる。
さらに、実施例4〜5のモルタルフロー値は、比較例1、4及び比較例5のモルタルフロー値よりも大きいことがわかる。
また、実施例6〜7のモルタル圧縮強さは、比較例6及び比較例7(セメント混和材として石灰石微粉末を含みかつ凝結促進剤Dを含むセメント組成物)のモルタル圧縮強さと同等であることがわかる。
さらに、実施例6〜7のモルタルフロー値は、比較例1、6及び比較例7のモルタルフロー値よりも大きいことがわかる。
Claims (1)
- 「JIS R 5214:2009(エコセメント)」において定義される普通エコセメント、セメント混和材および凝結促進剤を含むセメント組成物であって、
上記セメント混和材が、高炉スラグ微粉末、フライアッシュおよび石灰石微粉末からなる群より選ばれる一種以上であり、
上記セメント混和材の配合量が、上記普通エコセメントおよび上記セメント混和材の合計量100質量部当たり、5〜60質量部であり、
上記凝結促進剤が、硝酸カルシウムであり、
上記凝結促進剤の配合量が、上記普通エコセメントおよび上記セメント混和材の合計量100質量部当たり、0.50〜1.0質量部であることを特徴とするセメント組成物。
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