JP6795115B2 - Cement composition - Google Patents
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Description
本発明は、セメントクリンカ、石膏及び混合材からなるセメント組成物に関する。 The present invention relates to a cement composition comprising cement clinker, gypsum and a mixture.
セメント組成物は、セメントクリンカ、石膏及び混合材により構成されている。そして、この混合材には、主に石灰石が使用されている。例えば、下記特許文献１には、セメントクリンカ、無水石膏及び炭酸カルシウム（石灰石）からなる混合物であって、この混合物に対して炭酸カルシウムが５質量％の割合で含まれているセメント組成物が記載されている。 The cement composition is composed of cement clinker, gypsum and a mixture. And limestone is mainly used for this mixed material. For example, Patent Document 1 below describes a cement composition which is a mixture composed of cement clinker, anhydrous gypsum and calcium carbonate (limestone) and contains calcium carbonate in a proportion of 5% by mass based on the mixture. Has been done.
ところで、近年では、セメント焼成装置からの二酸化炭素排出量を低く抑えるため、普通ポルトランドセメントの製造において、セメントクリンカの使用量を低減し、さらに多くの混合材を使用することが検討されている。しかし、このように混合材の使用量が増加すると、生成されるセメント組成物の強度発現性を充分に高くすることができないおそれがある。 By the way, in recent years, in order to keep the amount of carbon dioxide emitted from the cement firing apparatus low, it has been studied to reduce the amount of cement clinker used and to use a larger amount of mixed material in the production of ordinary Portland cement. However, if the amount of the mixed material used increases in this way, the strength development of the produced cement composition may not be sufficiently high.
そこで、セメント組成物の強度発現性を充分に高くするために、セメントクリンカの品質（鉱物組成など）を調整することが考えられる。しかし、このような調整を行う場合には、セメントキルンにさらに多くの燃料を投入する必要が生じるおそれがある。よって、セメント組成物を製造するにあたり、二酸化炭素の発生量が増加するおそれがある。 Therefore, it is conceivable to adjust the quality (mineral composition, etc.) of the cement clinker in order to sufficiently increase the strength development of the cement composition. However, when making such adjustments, it may be necessary to add more fuel to the cement kiln. Therefore, in producing the cement composition, the amount of carbon dioxide generated may increase.
そこで、本発明は、セメントクリンカ、石膏及び混合材を含む混合物からなり、この混合物における混合材の含有率が５％を超えているセメント組成物であって、二酸化炭素の発生量を増加させることなく強度発現性を高めることが可能なものを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention comprises a mixture containing cement clinker, gypsum and a mixture, and the cement composition in which the content of the mixture in this mixture exceeds 5%, and increases the amount of carbon dioxide generated. It is an object of the present invention to provide a product capable of increasing the strength expression.
上記課題を解決するため、本発明は、セメントクリンカ、石膏及び混合材の混合物からなるセメント組成物であって、前記混合材は、前記混合物に対して5.0質量％以上12.0質量％以下の割合で含まれており、かつ、石灰石及び高炉スラグを含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is a cement composition composed of a mixture of cement clinker, gypsum and a mixture, and the mixture is at a ratio of 5.0% by mass or more and 12.0% by mass or less with respect to the mixture. It is contained and is characterized by containing limestone and blast furnace slag.
本発明によれば、石灰石に加えて高炉スラグが混合材としてセメント組成物に含まれるため、異なる粒径を有する２種類の物質（石灰石、高炉スラグ）が混合材としてセメント組成物に含まれる。そして、セメントクリンカ及び石膏の混合物における空隙が混合材により効率よく充填されるため、混合材として石灰石のみを使用する場合に比較して、長期強度発現性を高めることができる。 According to the present invention, since blast furnace slag is contained in the cement composition as a mixed material in addition to limestone, two kinds of substances having different particle sizes (limestone and blast furnace slag) are contained in the cement composition as a mixed material. Then, since the voids in the mixture of cement clinker and gypsum are efficiently filled with the mixing material, the long-term strength development can be enhanced as compared with the case where only limestone is used as the mixing material.
上記セメント組成物において、前記セメントクリンカのTiO2含有率、MnO含有率、P2O5含有率、Na2O含有率及びK2O含有率をそれぞれＴ質量％、Ｍ質量％、Ｐ質量％、Ｎ質量％及びＫ質量％と定義した場合における前記セメントクリンカの物性値「（Ｔ＋Ｍ＋Ｐ）／（Ｎ＋0.658×Ｋ）」が0.700以上1.400以下であることが好ましい。 In the above cement composition, the TiO 2 content, MnO content, P 2 O 5 content, Na 2 O content and K 2 O content of the cement clinker are T mass%, M mass% and P mass%, respectively. , N mass% and K mass%, the physical property value "(T + M + P) / (N + 0.658 × K)" of the cement clinker is preferably 0.700 or more and 1.400 or less.
これによれば、セメントクリンカの水和時にセメントクリンカに含まれるSO3をセメントクリンカの外部に溶出することを促進する促進要素（Na2O及びK2O）と阻害する阻害要素（TiO2、MnO及びP2O5）とがセメントクリンカにおいて均等に含まれることになる。このため、上記セメント組成物を水と混練すると（このセメント組成物に含まれるセメントクリンカが水和すると）、上記促進要素によって多くのSO3がセメントクリンカから溶出され、かつ、セメントクリンカからのSO3の溶出速度が過剰に速くなることが上記阻害要素により抑制されるため、セメントクリンカに含まれる多くのSO3が長時間にわたって徐々にセメントクリンカから溶出される。つまり、上記セメント組成物を水と混練すると、セメントクリンカから溶出される多くのSO3と石灰石及び高炉スラグとを徐々に反応させることができるため、高い強度及び長時間にわたる高い流動性を発揮するセメント混練物を製造することができる。 According to this, the promoting element (Na 2 O and K 2 O) that promotes the elution of SO 3 contained in the cement clinker to the outside of the cement clinker during the hydration of the cement clinker and the inhibiting element (TiO 2 , TiO 2) . MnO and P 2 O 5 ) will be evenly contained in the cement clinker. Therefore, when the cement composition is kneaded with water (when the cement clinker contained in the cement clinker is hydrated), a large amount of SO 3 is eluted from the cement clinker by the promoting element, and SO from the cement clinker. since the third dissolution rate that is too fast is suppressed by the inhibition factors, many of sO 3 contained in the cement clinker is gradually eluted from the cement clinker for a long time. That is, when the cement composition is kneaded with water, a large amount of SO 3 eluted from the cement clinker can be gradually reacted with limestone and blast furnace slag, so that high strength and high fluidity over a long period of time are exhibited. Cement kneaded products can be produced.
また、上記セメント組成物において、前記セメントクリンカの鉱物組成は、C3Sが48.0質量％以上70.0質量％以下、C2Sが9.0質量％以上22.0質量％以下、C3Aが8.0質量％以上14.0質量％以下、C4AFが7.0質量％以上12.0質量％以下であることが好ましい。これにより、上述した充填がさらに効率よくなされるため、長期強度発現性をさらに高めることができる。 Further, in the above cement composition, the mineral composition of the cement clinker is as follows: C 3 S is 48.0% by mass or more and 70.0% by mass or less, C 2 S is 9.0% by mass or more and 22.0% by mass or less, and C 3 A is 8.0% by mass or more. It is preferable that 14.0% by mass or less and C 4 AF is 7.0% by mass or more and 12.0% by mass or less. As a result, the above-mentioned filling is performed more efficiently, so that the long-term strength development can be further enhanced.
さらに、上記セメント組成物において、前記混合材は、前記混合物に対して6.0質量％以上12.0質量％以下の割合で含まれており、前記石膏は、前記混合物に対してSO3換算で1.8質量％以上2.4％質量以下の割合で含まれていることが好ましい。これにより、セメントクリンカに含まれるC3Aの急激な水和反応を石膏により効果的に抑制することができ、セメントクリンカに含まれるC3Aと石灰石との反応をより確実に生じさせることができる。このため、石灰石の一部に代えて高炉スラグを使用する場合のみならず、石灰石の使用量を変えずに高炉スラグの使用量を増加させる場合であっても、セメント組成物の長期強度発現性をさらに高めることができる。 Further, in the cement composition, the mixture is contained in a proportion of 6.0% by mass or more and 12.0% by mass or less with respect to the mixture, and the gypsum is 1.8% by mass in terms of SO 3 with respect to the mixture. It is preferably contained in a proportion of 2.4% or more and 2.4% or less by mass. Thus, the rapid hydration of C 3 A contained in the cement clinker can be effectively suppressed by the gypsum, it causes a reaction between the C 3 A and lime contained in the cement clinker more reliably it can. Therefore, not only when blast furnace slag is used instead of a part of limestone, but also when the amount of blast furnace slag used is increased without changing the amount of limestone used, the long-term strength development of the cement composition is exhibited. Can be further enhanced.
以上のように、本発明によれば、セメントクリンカ、石膏及び混合材を含む混合物からなり、この混合物における混合材の含有率が５％を超えているセメント組成物において、二酸化炭素の発生量を増加させることなく強度発現性を高めることができる。 As described above, according to the present invention, in a cement composition composed of a mixture containing cement clinker, gypsum and a mixture, and the content of the mixture in this mixture exceeds 5%, the amount of carbon dioxide generated is determined. Strength expression can be increased without increasing.
図１は、本発明の一実施形態に係るセメント組成物を製造するセメント仕上装置を示す全体構成図である。図１に示すように、セメント仕上装置１は、セメント焼成装置（不図示）から排出されたクリンカＣを貯蔵するクリンカサイロ２と、クリンカサイロ２から排出されたクリンカＣを石膏Ｇと共に破砕する仕上ミル３と、仕上ミル３から排出された破砕物Ｄを分級する分級装置４と、分級装置４から排出された微粒側混合物Ｆを混合材Ａと共に混合する混合装置５と、混合装置５から排出される混合物Ｍ（セメント組成物）を貯蔵するセメントサイロ６とを備える。ここで、分級装置４は、粗粒側混合物Ｒを仕上ミル３に戻す。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a cement finishing device for producing a cement composition according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the cement finishing device 1 is a finishing in which a
クリンカＣの鉱物組成は、C3Sが55.2質量％以上62.0質量％以下、C2Sが12.7質量％以上18.6質量％以下、C3Aが10.1質量％以上12.2質量％以下、C4AFが9.1質量％以上9.6質量％以下であることが好ましい。さらに、クリンカＣのTiO2含有率、MnO含有率、P2O5含有率、Na2O含有率及びK2O含有率をそれぞれＴ質量％、Ｍ質量％、Ｐ質量％、Ｎ質量％及びＫ質量％と定義した場合におけるクリンカＣの物性値「（Ｔ＋Ｍ＋Ｐ）／（Ｎ＋0.658×Ｋ）」が0.853以上1.141以下であることが好ましい。 Mineral composition of the clinker C is, C 3 S is 55.2 mass% or more 62.0% by mass, C 2 S is 12.7 mass% or more 18.6% by mass, C 3 A 10.1 wt% or more 12.2% by mass or less, and C 4 AF It is preferably 9.1% by mass or more and 9.6% by mass or less. Furthermore, the TiO 2 content, MnO content, P 2 O 5 content, Na 2 O content and K 2 O content of clinker C are T mass%, M mass%, P mass%, N mass% and N mass%, respectively. It is preferable that the physical property value "(T + M + P) / (N + 0.658 × K)" of clinker C when defined as K mass% is 0.853 or more and 1.141 or less.
混合物Ｍにおいて、石膏ＧはSO3換算で1.8質量％以上2.4質量％以下の割合で含まれていることが好ましい。 In the mixture M, gypsum G is preferably contained in a proportion of 1.8% by mass or more and 2.4% by mass or less in terms of SO 3 .
混合材Ａには、石灰石及び高炉スラグを使用する。また、混合物Ｍにおいて混合材Ａが6.5質量％以上10.0質量％以下の割合で含まれるように混合物Ｍを製造する。 As the mixing material A, limestone and blast furnace slag are used. Further, the mixture M is produced so that the mixture A is contained in the mixture M in a proportion of 6.5% by mass or more and 10.0% by mass or less.
なお、混合物Ｍ（セメント組成物）におけるクリンカＣ、石膏Ｇ及び混合材Ａの割合の調整は、混合装置５に供給するクリンカＣ、石膏Ｇ及び混合材Ａの量を調整することで行う。また、混合物Ｍにおける石灰石及び高炉スラグの割合の調整は、混合装置５に供給する石灰石及び高炉スラグの量を調整することで行う。
The ratio of the clinker C, the gypsum G and the mixing material A in the mixture M (cement composition) is adjusted by adjusting the amounts of the clinker C, the gypsum G and the mixing material A supplied to the
次に、本発明の一実施形態に係るセメント組成物の試験例について説明する。 Next, a test example of the cement composition according to the embodiment of the present invention will be described.
表１は、この試験例において使用したセメントクリンカ（図１に示す「クリンカＣ」に相当）の鉱物組成を示している。表１に示す鉱物組成は、ボーグ式(Bogue式)により算出したものである。表１において、C3Sはケイ酸三カルシウム(3CaO・SiO2)であり、C2Sはケイ酸二カルシウム(2CaO・SiO2)であり、C3Aはアルミン酸三カルシウム（3CaO・Al2O3）であり、C4AFは鉄アルミン酸四カルシウム(4CaO・Al2O3・Fe2O3)である。表１に示すように、この試験例において使用したセメントクリンカの鉱物組成は、C3Sが55.2質量％以上62.0質量％以下、C2Sが12.7質量％以上18.6質量％以下、C3Aが10.1質量％以上12.2質量％以下、C4AFが9.1質量％以上9.6質量％以下である。 Table 1 shows the mineral composition of the cement clinker (corresponding to "clinker C" shown in FIG. 1) used in this test example. The mineral composition shown in Table 1 is calculated by the Borg formula. In Table 1, C 3 S is the tricalcium silicate (3CaO · SiO 2), C 2 S is dicalcium silicate (2CaO · SiO 2), C 3 A is tricalcium aluminate (3CaO · Al 2 O 3 ), and C 4 AF is tetracalcium iron aluminate (4 CaO, Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 ). As shown in Table 1, the mineral composition of the cement clinker used in this test example, C 3 S is 55.2 mass% or more 62.0% by mass, C 2 S is 12.7 mass% or more 18.6% by mass, C 3 A is 10.1 mass% or more and 12.2 mass% or less, C 4 AF is 9.1 mass% or more and 9.6 mass% or less.
表２は、この試験例において使用したセメントクリンカ（図１に示す「クリンカＣ」に相当）の化学組成を示している。表２において、ig.loss(Ignition Loss)は、強熱原料（揮発性物質）を意味している。また、Na2Oeqは、全アルカリを意味している。ここで、全アルカリは、Na2O＋0.658×K2Oにより算出した。また、f.CaOは、遊離酸化カルシウムを意味している。遊離酸化カルシウムとは、セメント原料を焼成した時に二酸化ケイ素や酸化アルミニウムと反応せずに残った酸化カルシウムをいう。 Table 2 shows the chemical composition of the cement clinker (corresponding to "clinker C" shown in FIG. 1) used in this test example. In Table 2, ig.loss (Ignition Loss) means ignition raw material (volatile substance). In addition, Na 2 Oeq means total alkali. Here, the total alkali was calculated by Na 2 O + 0.658 × K 2 O. In addition, f.CaO means free calcium oxide. Free calcium oxide refers to calcium oxide that remains without reacting with silicon dioxide or aluminum oxide when the cement raw material is fired.
表３は、この試験例において使用したセメントクリンカ（図１に示す「クリンカＣ」に相当）のモジュラスを示している。ここで、表３において、HM(Hydraulic Modulus)は水硬率を示しており、SM(Silica Modulus)はケイ酸率を示しており、IM(Iron Modulus)は鉄率を示しており、AI(Activity Index)は活動係数を示している。そして、HMは、(SiO2+Al2O3+Fe2O3)に対するCaOの割合である。また、SMは、(Al2O3+Fe2O3)に対するSiO2の割合である。さらに、IMは、Fe2O3に対するAl2O3の割合である。AIは、Al2O3に対するSiO2の割合である。そして、表３に示すように、この試験例において使用したクリンカにおいては、HMが2.15以上2.21以下であり、SMが2.18以上2.42以下であり、IMが1.86以上2.18以下であり、AIが3.19以上3.70以下である。 Table 3 shows the modulus of the cement clinker (corresponding to "clinker C" shown in FIG. 1) used in this test example. Here, in Table 3, HM (Hydraulic Modulus) shows the water hardness ratio, SM (Silica Modulus) shows the silicic acid ratio, IM (Iron Modulus) shows the iron ratio, and AI ( Activity Index) shows the activity coefficient. And HM is the ratio of CaO to (SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 ). SM is the ratio of SiO 2 to (Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 ). In addition, IM is the ratio of Al 2 O 3 to Fe 2 O 3 . AI is the ratio of SiO 2 to Al 2 O 3 . As shown in Table 3, in the clinker used in this test example, HM is 2.15 or more and 2.21 or less, SM is 2.18 or more and 2.42 or less, IM is 1.86 or more and 2.18 or less, and AI is 3.19 or more. It is 3.70 or less.
表４は、この試験例において使用したセメントクリンカ（図１に示す「クリンカＣ」に相当）における、全アルカリに占める所定成分(TiO2、MnO、P2O5)の含有率（セメントクリンカの物性値）を示している。表４に示すように、この試験例において使用したセメントクリンカの上記含有率は、0.780以上1.326以下である。 Table 4 shows the content of the predetermined components (TiO 2 , MnO, P 2 O 5 ) in the total alkali in the cement clinker (corresponding to "clinker C" shown in FIG. 1) used in this test example (of the cement clinker). Physical property value) is shown. As shown in Table 4, the content of the cement clinker used in this test example is 0.780 or more and 1.326 or less.
表５は、この試験例において使用した各混合材（図１に示す「混合材Ａ」に相当）の化学組成を示している。 Table 5 shows the chemical composition of each mixed material (corresponding to "mixed material A" shown in FIG. 1) used in this test example.
表６は、この試験例において使用した各混合材（図１に示す「混合材Ａ」に相当）の粉末度（ブレーン比表面積）及び活性度指数を示している。ここで、活性度指数は、材齢28日のものを測定した。 Table 6 shows the powderiness (brain specific surface area) and activity index of each mixed material (corresponding to “mixed material A” shown in FIG. 1) used in this test example. Here, the activity index was measured at a material age of 28 days.
次に、セメントクリンカ(Cli1〜Cli8)、石膏及び石灰石（混合材）を様々な割合で混合し、これにより得られたセメント組成物の性質（圧縮強さ、フロー値、粉末度を示すブレーン比表面積）を、JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に準拠して測定した。さらに、これらの試験結果を比較例Ａ〜Ｈとした。表７は、これら比較例Ａ〜Ｈを示している。なお、「圧縮強さ」は、材齢28日の時点におけるものである。また、「フロー値」は、練り混ぜ直後におけるものである。 Next, cement clinker (Cli1 to Cli8), gypsum and limestone (mixture) are mixed in various ratios, and the properties of the cement composition obtained thereby (compressive strength, flow value, brain ratio indicating powderiness) are shown. Surface area) was measured in accordance with JIS R 5201 “Physical test method for cement”. Furthermore, these test results were designated as Comparative Examples A to H. Table 7 shows these Comparative Examples A to H. The "compressive strength" is as of 28 days of age. The "flow value" is the value immediately after kneading.
さらに、セメントクリンカ(Cli1〜Cli8)、石膏（図１に示す「石膏Ｇ」に相当）、石灰石（図１に示す「混合材Ａ」の一部に相当）及び高炉スラグ（図１に示す「混合材Ａ」の一部に相当）を様々な割合で混合し、これにより得られた混合物（図１に示す「混合物Ｍ」に相当）の性質（圧縮強さ、フロー値維持率）を測定した。さらに、これらの試験結果を比較例１〜１２及び実施例１〜２０とした。表８及び表９は、これら比較例及び実施例を示している。ここで、混合材は、この混合物に対して6.5質量％以上10.0質量％以下の割合とした。石膏は、この混合物に対してSO3換算で1.2質量％の割合とした。また、「圧縮強さ」は、材齢28日の時点におけるものである。さらに、「フロー値維持率」とは、練り混ぜ直後のフロー値に対する練り混ぜ３０分後のフロー値の割合である。セメント混練物におけるフロー値維持率が高いほど、このセメント混練物が長期的に高い流動性を有することになる。 Further, cement clinker (Cli1 to Cli8), gypsum (corresponding to "gypsum G" shown in FIG. 1), limestone (corresponding to a part of "mixture A" shown in FIG. 1) and blast furnace slag (corresponding to "mixture A" shown in FIG. 1). Mixtures (corresponding to a part of "mixture A") at various ratios, and measure the properties (compressive strength, flow value retention rate) of the resulting mixture (corresponding to "mixture M" shown in FIG. 1). did. Further, these test results were designated as Comparative Examples 1 to 12 and Examples 1 to 20. Tables 8 and 9 show these comparative examples and examples. Here, the mixing material was set to a ratio of 6.5% by mass or more and 10.0% by mass or less with respect to this mixture. The ratio of gypsum to this mixture was 1.2% by mass in terms of SO 3 . The "compressive strength" is as of 28 days of age. Further, the "flow value maintenance rate" is the ratio of the flow value 30 minutes after kneading to the flow value immediately after kneading. The higher the flow value maintenance rate in the cement kneaded product, the higher the fluidity of the cement kneaded product in the long term.
表８において、実施例１〜１２は、それぞれ比較例１〜１２における石灰石の一部に高炉スラグを使用したものに相当し、それぞれ比較例１〜１２に比較して、フロー値維持率がほぼ変化せずに圧縮強さが高くなっている。また、表９において、実施例１４、１６、１８、２０は、それぞれ実施例１３、１５、１７、１９における石灰石の一部に高炉スラグを使用したものに相当し、それぞれ実施例１３、１５、１７、１９に比較してフロー値維持率がほぼ変化せずに圧縮強さが高くなっている。 In Table 8, Examples 1 to 12 correspond to those using blast furnace slag as a part of the limestone in Comparative Examples 1 to 12, respectively, and the flow value maintenance rate is substantially higher than that of Comparative Examples 1 to 12, respectively. The compressive strength is high without change. Further, in Table 9, Examples 14, 16, 18 and 20 correspond to those using blast furnace slag as a part of the limestone in Examples 13, 15, 17 and 19, respectively, and Examples 13, 15 and 20 respectively. Compared with 17 and 19, the flow value maintenance rate is almost unchanged and the compressive strength is high.
つまり、表８及び表９は、セメントクリンカ、石膏及び混合材を混合して得られる混合物からなるセメント組成物において、混合材が混合物に対して6.5質量％以上10.0質量％以下の割合で含まれており、かつ、混合材として石灰石及び高炉スラグを含む場合においては、石灰石に代えて高炉スラグを使用することで、フロー値維持率をほぼ変化させずに長期強度発現性（表８及び表９に示す「圧縮強さ」に相当）を高めることができることを示している。 That is, Tables 8 and 9 show that in the cement composition composed of a mixture obtained by mixing cement clinker, gypsum and a mixture, the mixture is contained in a proportion of 6.5% by mass or more and 10.0% by mass or less with respect to the mixture. In the case where limestone and blast furnace slag are contained as the mixed material, long-term strength development (Tables 8 and 9) is achieved by using blast furnace slag instead of limestone, with almost no change in the flow value maintenance rate. It is shown that the "compressive strength" shown in (1) can be increased.
さらに、表８及び表９において、実施例１〜８、１３〜２０におけるフロー値維持率（８１％〜８４％）は、実施例９〜１２におけるフロー値維持率（７３％〜７５％）に比較すると高くなっている。ここで、本発明者は、セメント組成物の組成とセメント混練物のフロー値維持率との関係について研究を進めた結果、次のような知見を得ることができた。 Further, in Tables 8 and 9, the flow value maintenance rate (81% to 84%) in Examples 1 to 8 and 13 to 20 is the same as the flow value maintenance rate (73% to 75%) in Examples 9 to 12. It is higher in comparison. Here, as a result of conducting research on the relationship between the composition of the cement composition and the flow value maintenance rate of the cement kneaded product, the present inventor was able to obtain the following findings.
セメントクリンカの水和時にセメントクリンカに含まれるSO3をセメントクリンカの外部に溶出することを促進する促進要素（Na2O及びK2O）と阻害する阻害要素（TiO2、MnO及びP2O5）とがセメントクリンカにおいて均等に含まれていると、このセメントクリンカを含むセメント組成物を水と混練した場合（このセメントクリンカが水和した場合）、上記促進要素によって多くのSO3がセメントクリンカから溶出され、かつ、セメントクリンカからのSO3の溶出速度が過剰に速くなることが上記阻害要素により抑制されるため、セメントクリンカに含まれる多くのSO3が長時間にわたって徐々にセメントクリンカから溶出される。これにより、セメントクリンカから溶出される多くのSO3と石灰石及び高炉スラグとが徐々に反応するため、高い強度及び長時間にわたる高い流動性を有するセメント混練物が製造される。 Promoting factors (Na 2 O and K 2 O) that promote the elution of SO 3 contained in the cement clinker to the outside of the cement clinker and inhibitory factors (TiO 2 , Mn O and P 2 O) that inhibit the hydration of the cement clinker. when 5) and is included equally in the cement clinker, in this case the cement composition comprising the cement clinker and water kneaded (if the cement clinker hydrated), many SO 3 by the facilitators cement Since the above-mentioned inhibitory factors suppress the elution rate of SO 3 from the clinker and the dissolution rate of SO 3 from the cement clinker becomes excessively high, many SO 3 contained in the cement clinker is gradually released from the cement clinker over a long period of time. It is eluted. As a result, a large amount of SO 3 eluted from the cement clinker is gradually reacted with limestone and blast furnace slag, so that a cement kneaded product having high strength and high fluidity over a long period of time is produced.
つまり、表８及び表９に示す実施例及び比較例から次のことを導出することができる。セメントクリンカ、石膏及び混合材の混合物からなるセメント組成物において、前記混合材が前記混合物に対して6.5質量％以上10.0質量％以下の割合で含まれており、さらに石灰石及び高炉スラグが含まれており、前記セメントクリンカのTiO2含有率、MnO含有率、P2O5含有率、Na2O含有率及びK2O含有率をそれぞれＴ質量％、Ｍ質量％、Ｐ質量％、Ｎ質量％及びＫ質量％と定義した場合における前記セメントクリンカの物性値「（Ｔ＋Ｍ＋Ｐ）／（Ｎ＋0.658×Ｋ）」が0.853以上1.141以下であれば、高い強度及び長時間にわたる高い流動性を発揮するセメント混練物を製造することができる。
また、セメントクリンカ(Cli2、Cli3)、石膏（図１に示す「石膏Ｇ」に相当）、石灰石（図１に示す「混合材Ａ」の一部に相当）及び高炉スラグ（図１に示す「混合材Ａ」の一部に相当）を様々な割合で混合し、これにより得られた混合物（図１に示す「混合物Ｍ」に相当）の性質（圧縮強さ）を測定した。ここで、混合材は、この混合物に対して7.5質量％又は10.0質量％以下の割合とした。また、石膏は、実施例Ａ１〜Ａ４においてはSO3換算で1.2質量％とし、実施例Ｂ１〜Ｂ８においてはSO3換算で1.8質量％又は2.4質量％のいずれかとした。表１０は、これらの実施例を示している。なお、圧縮強さは、材齢28日の時点におけるものである。 In addition, cement clinker (Cli2, Cli3), gypsum (corresponding to "gypsum G" shown in FIG. 1), limestone (corresponding to a part of "mixture A" shown in FIG. 1) and blast furnace slag (corresponding to "mixture A" shown in FIG. 1). (Corresponding to a part of "mixture A") was mixed at various ratios, and the properties (compressive strength) of the resulting mixture (corresponding to "mixture M" shown in FIG. 1) were measured. Here, the mixing material was set to a ratio of 7.5% by mass or 10.0% by mass or less with respect to this mixture. The gypsum was 1.2% by mass in terms of SO 3 in Examples A1 to A4, and was either 1.8% by mass or 2.4% by mass in terms of SO 3 in Examples B1 to B8. Table 10 shows these examples. The compressive strength is as of 28 days of age.
表１０において、実施例Ａ１〜Ａ４は、すべて石膏含有率が1.2質量％である。そして、実施例Ａ２、Ａ４は、それぞれ実施例Ａ１、Ａ３において高炉スラグの使用量を増加させたものに相当し、それぞれ実施例Ａ１、Ａ３に比較して圧縮強さが低くなっている。 In Table 10, all of Examples A1 to A4 have a gypsum content of 1.2% by mass. Further, Examples A2 and A4 correspond to those in which the amount of blast furnace slag used is increased in Examples A1 and A3, respectively, and the compressive strength is lower than that in Examples A1 and A3, respectively.
一方、表１０において、実施例Ｂ１〜Ｂ８は、石膏含有率が1.8質量％又は2.4質量％のいずれかである。そして、実施例Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ８は、それぞれ実施例Ｂ１、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ７において高炉スラグの使用量を増加させたものに相当し、かつ、それぞれ実施例Ｂ１、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ７に比較して圧縮強さが高くなっている。 On the other hand, in Table 10, Examples B1 to B8 have a gypsum content of either 1.8% by mass or 2.4% by mass. Then, Examples B2, B4, B6, and B8 correspond to those in which the amount of blast furnace slag used is increased in Examples B1, B3, B5, and B7, respectively, and Examples B1, B3, B5, and B7, respectively. The compressive strength is higher than that of.
つまり、表１０は、セメントクリンカ、石膏及び混合材の混合物からなるセメント組成物において、混合材が混合物に対して7.5質量％以上10.0質量％以下の割合で含まれており、かつ、混合材が石灰石及び高炉スラグを含んでおり、さらに、石膏が混合物に対してSO3換算で1.8質量％以上2.4質量％以下の割合で含まれていれば、石灰石の使用量を変えずに高炉スラグの使用量を増加させる場合であっても、セメント組成物の長期強度発現性をさらに高めることができることを示している。 That is, Table 10 shows that in the cement composition composed of a mixture of cement clinker, gypsum and a mixture, the mixture is contained in a proportion of 7.5% by mass or more and 10.0% by mass or less with respect to the mixture, and the mixture is contained. If limestone and blast furnace slag are contained, and if gypsum is contained in the mixture at a ratio of 1.8% by mass or more and 2.4% by mass or less in terms of SO 3 , use of blast furnace slag without changing the amount of limestone used. It is shown that the long-term strength development of the cement composition can be further enhanced even when the amount is increased.
以上のように、上記実施の形態によれば、石灰石に加えて高炉スラグが混合材Ａとして混合物Ｍ（セメント組成物）に含まれるため、異なる粒径を有する２種類の物質（石灰石、高炉スラグ）が混合材Ａとして混合物Ｍ（セメント組成物）に含まれる。そして、クリンカＣ及び石膏Ｇの混合物における空隙が混合材Ａにより効率よく充填されるため、混合材Ａとして石灰石のみを使用する場合に比較して、長期強度発現性を高めることができる。 As described above, according to the above embodiment, since the blast furnace slag is contained in the mixture M (cement composition) as the mixing material A in addition to the limestone, two kinds of substances having different particle sizes (limestone and blast furnace slag) are contained. ) Is included in the mixture M (cement composition) as the mixture A. Then, since the voids in the mixture of clinker C and gypsum G are efficiently filled by the mixing material A, the long-term strength development can be enhanced as compared with the case where only limestone is used as the mixing material A.
上記実施の形態によれば、クリンカＣのTiO2含有率、MnO含有率、P2O5含有率、Na2O含有率及びK2O含有率をそれぞれＴ質量％、Ｍ質量％、Ｐ質量％、Ｎ質量％及びＫ質量％と定義した場合におけるクリンカＣの物性値「（Ｔ＋Ｍ＋Ｐ）／（Ｎ＋0.658×Ｋ）」が0.780以上1.326以下であるため（好ましくは0.853以上1.141以下であるため）、高い強度及び長時間にわたる高い流動性を発揮するセメント混練物を混合物Ｍから製造することができる。 According to the above embodiment, the TiO 2 content, MnO content, P 2 O 5 content, Na 2 O content and K 2 O content of clinker C are T mass%, M mass% and P mass, respectively. Because the physical property value "(T + M + P) / (N + 0.658 × K)" of clinker C when defined as%, N mass% and K mass% is 0.780 or more and 1.326 or less (preferably 0.853 or more and 1.141 or less). ), A cement kneaded product exhibiting high strength and high fluidity over a long period of time can be produced from the mixture M.
また、上記実施の形態において、クリンカＣの鉱物組成は、C3Sが55.2質量％以上62.0質量％以下、C2Sが12.7質量％以上18.6質量％以下、C3Aが10.1質量％以上12.2質量％以下、C4AFが9.1質量％以上9.6質量％以下であるため、上述した充填がさらに効率よくなされ、長期強度発現性をさらに高めることができる。 Further, in the above embodiment, the mineral composition of the clinker C, C 3 S is 62.0 mass% or more 55.2% by mass, C 2 S is 12.7 mass% or more 18.6% by mass, C 3 A 10.1% by mass or more 12.2 Since the mass% or less and the C 4 AF are 9.1% by mass or more and 9.6% by mass or less, the above-mentioned filling can be performed more efficiently, and the long-term strength development can be further enhanced.
さらに、上記実施の形態において、混合材Ａは、混合物Ｍに対して7.5質量％以上10.0質量％以下の割合で含まれており、石膏Ｇは、混合物Ｍに対してSO3換算で1.8質量％以上2.4質量％以下の割合で含まれていることが好ましい。これにより、クリンカＣに含まれるC3Aの急激な水和反応を石膏により効果的に抑制することができ、クリンカＣに含まれるC3Aと石灰石との反応をより確実に生じさせることができる。このため、石灰石の一部に代えて高炉スラグを使用する場合のみならず、石灰石の使用量を変えずに高炉スラグの使用量を増加させる場合であっても、混合物Ｍ（セメント組成物）の長期強度発現性をさらに高めることができる。 Further, in the above embodiment, the mixture A is contained in a proportion of 7.5% by mass or more and 10.0% by mass or less with respect to the mixture M, and the gypsum G is 1.8% by mass in terms of SO 3 with respect to the mixture M. It is preferably contained in a proportion of 2.4% by mass or less. Thus, the rapid hydration of C 3 A contained in the clinker C can be effectively suppressed by the gypsum, it causes a reaction between the C 3 A and limestone contained in the clinker C more reliably it can. Therefore, not only when the blast furnace slag is used instead of a part of the limestone, but also when the amount of the blast furnace slag is increased without changing the amount of the limestone, the mixture M (cement composition) is used. Long-term strength development can be further enhanced.
なお、上記実施の形態において、混合材Ａが混合物Ｍに対して5.0質量％又は6.0質量％以上12.0質量％以下の割合で含まれており、クリンカＣのTiO2含有率、MnO含有率、P2O5含有率、Na2O含有率及びK2O含有率をそれぞれＴ質量％、Ｍ質量％、Ｐ質量％、Ｎ質量％及びＫ質量％と定義した場合におけるクリンカＣの物性値「（Ｔ＋Ｍ＋Ｐ）／（Ｎ＋0.658×Ｋ）」が0.700以上1.400以下であり、クリンカＣにおいてC3Sが48.0質量％以上70.0質量％以下、C2Sが9.0質量％以上22.0質量％以下、C3Aが8.0質量％以上14.0質量％以下、C4AFが7.0質量％以上12.0質量％以下であってもよい。この場合においても、上記実施の形態ほどではないが、高い強度及び長時間にわたる高い流動性を有するセメント混練物を製造できると考えられる。 In the above embodiment, the mixture A is contained in a proportion of 5.0% by mass or 6.0% by mass or more and 12.0% by mass or less with respect to the mixture M, and the TiO 2 content, MnO content, and P of the clinker C are contained. Physical property value of Clinker C when 2 O 5 content, Na 2 O content and K 2 O content are defined as T mass%, M mass%, P mass%, N mass% and K mass%, respectively. "T + M + P) / (N + 0.658 × K)" is 0.700 or more and 1.400 or less, C 3 S is 48.0% by mass or more and 70.0% by mass or less, C 2 S is 9.0% by mass or more and 22.0% by mass or less, C 3 A may be 8.0% by mass or more and 14.0% by mass or less, and C 4 AF may be 7.0% by mass or more and 12.0% by mass or less. Even in this case, it is considered that a cement kneaded product having high strength and high fluidity over a long period of time can be produced, although not as much as in the above embodiment.
１ セメント仕上装置
２ クリンカサイロ
３ 仕上ミル
４ 分級装置
５ 混合装置
６ セメントサイロ
Ａ 混合材
Ｃ クリンカ
Ｄ 破砕物
Ｆ 微粒側混合物
Ｇ 石膏
Ｍ 混合物
Ｒ 粗粒側混合物
1
Claims (2)
前記混合材は、石灰石及び高炉スラグからなり、
前記セメントクリンカのSO 3 含有率が0.94質量％以上1.58質量％以下であり、かつ、前記セメントクリンカのTiO2含有率、MnO含有率、P2O5含有率、Na2O含有率及びK2O含有率をそれぞれＴ質量％、Ｍ質量％、Ｐ質量％、Ｎ質量％及びＫ質量％と定義した場合における前記セメントクリンカの物性値「（Ｔ＋Ｍ＋Ｐ）／（Ｎ＋0.658×Ｋ）」が0.853以上1.141以下であり、
前記石膏は、前記混合物に対してSO 3 換算で1.8質量％以上2.4質量％以下の割合で前記混合物に含まれており、
前記混合材は、前記混合物に対して6.5質量％以上10.0質量％以下の割合で前記混合物に含まれており、ここで、前記混合材中の前記高炉スラグは、前記混合物に対して1.0質量％以上6.0質量％以下の割合で前記混合物に含まれたものとなっていることを特徴とするセメント組成物。 A cement composition consisting of a mixture of cement clinker, gypsum and a mixture.
The admixture is Ri limestone and blast furnace slag Tona,
The SO 3 content of the cement clinker is 0.94% by mass or more and 1.58% by mass or less, and the TiO 2 content, MnO content, P 2 O 5 content, Na 2 O content and K 2 of the cement clinker. When the O content is defined as T mass%, M mass%, P mass%, N mass% and K mass%, the physical property value "(T + M + P) / (N + 0.658 × K)" of the cement clinker is 0. . 853 more than 1. Ri der 141 or less,
The gypsum is contained in the mixture at a ratio of 1.8% by mass or more and 2.4% by mass or less in terms of SO 3 with respect to the mixture.
The mixture is contained in the mixture in a proportion of 6.5% by mass or more and 10.0% by mass or less with respect to the mixture, wherein the blast furnace slag in the mixture is 1.0% by mass with respect to the mixture. cement composition characterized that you have made to that contained in the mixture in a proportion of 6.0 mass% or more.
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