JPH09255380A - 改質フライアッシュセメント - Google Patents

改質フライアッシュセメント

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JPH09255380A
JPH09255380A JP8069575A JP6957596A JPH09255380A JP H09255380 A JPH09255380 A JP H09255380A JP 8069575 A JP8069575 A JP 8069575A JP 6957596 A JP6957596 A JP 6957596A JP H09255380 A JPH09255380 A JP H09255380A
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JP
Japan
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fly ash
cement
surface area
weight
strength
Prior art date
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Pending
Application number
JP8069575A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Fujii
悟 藤井
Takao Tanosaki
隆雄 田野崎
Shiyouyuu Oyanaka
昭祐 小谷中
Kazue Inoue
和重 井上
Hajime Nagayama
肇 永山
Yasutoshi Haruna
恭年 春名
Mitsuaki Takakura
光昭 高倉
Kenichi Muto
憲一 武藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Development Co Ltd
Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Electric Power Development Co Ltd
Chichibu Onoda Cement Corp
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Publication date
Application filed by Electric Power Development Co Ltd, Chichibu Onoda Cement Corp filed Critical Electric Power Development Co Ltd
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Publication of JPH09255380A publication Critical patent/JPH09255380A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水量比が低く、しかも長期強度および初期強
度が大きく、少なくとも普通セメント比70%以上の短
期強度を有するフライアッシュセメントを提供する。 【解決手段】 遊離石灰分が5重量%以下であって、水
硬率が0.05以上であるフライアッシュ、または水硬
率が0.03〜0.05でありブレーン比表面積が24
00cm2/g以上のフライアッシュ、または水硬率が0.
03未満でありブレーン比表面積が4500cm2/g以上
のフライアッシュを、普通ポルトランドセメントに対し
て2重量%以上混合したことを特徴とする改質フライア
ッシュセメント。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電などにお
いて発生するフライアッシュの有効利用を図ったフライ
アッシュセメントに関する。
【0002】
【従来技術】石炭火力発電において発生するフライアッ
シュは、セメント・コンクリート混和材として従来より
使用されている。そのうちフライアッシュを、ポルトラ
ンドセメントに対しで、5〜30重量%添加したフライ
アッシュセメントは、水和熱が低く、また流動性に優れ
長期強度が大きい特徴を備えており、ダム・土木構造物
等のマスコンクリートに多用されている。しかし、一方
で初期強度が低いという欠点も有している。更に、コン
クリート化する際の水量比が、混合されているフライア
ッシュの種類や量によって大きく変化するため、フライ
アッシュセメントの使用に当たっては、事前に試し練り
を行ない、水量比を決定し、あるいは強度試験を行った
上でなければ使用適否の判定ができないと云う問題があ
る。
【0003】このように、フライアッシュセメントは初
期強度が低く脱型、次工程移行までの時間を要すこと、
水量比が普通セメントを用いた場合よりも高くなること
があること、更に試し練りをしてみなければ使用適否も
判定できないことなどの理由から、現在のフライアッシ
ュセメントの使用量はセメント量全体の1%以下に留っ
ている。
【0004】他方、石炭火力発電の増強に伴い、現在発
生するフライアッシュの量は年400万トンにも及び、そ
の約半量は有効利用されず廃棄埋立処分に付されてお
り、埋立地の確保および資源の有効活用の点からその改
善が求められている。フライアッシュの利用を促進する
ためには、フライアッシュセメントの初期強度を改善す
ることが1つの方法であるが、フライアッシュセメント
に用いるフライアッシュの品質管理は、従来、主に粉末
度および未燃分に基づいて行っているため、水量比の低
減や、長期強度および初期強度の改善が不十分である。
【0005】
【発明の解決課題】本発明は、従来のフライアッシュセ
メントにおける上記問題を解決し、水量比が低く、しか
も長期強度および初期強度が大きく、少なくとも普通セ
メント比70%以上の短期強度を有するフライアッシュ
セメントを提供することを目的とする。
【0006】
【課題の解決手段】本発明によれば以下の改質フライア
ッシュセメントが提供される。 (1)水硬率が0.05以上、遊離石灰分が5重量%以
下であり、ブレーン比表面積が1000cm2/g以上のフ
ライアッシュを、普通ポルトランドセメントに対して2
重量%以上混合したことを特徴とする改質フライアッシ
ュセメント。 (2) 遊離石灰分が5重量%以下、水硬率が0.03
〜0.05でありブレーン比表面積が2400cm2/g以
上のフライアッシュを、普通ポルトランドセメントに対
して2重量%以上混合したことを特徴とする改質フライ
アッシュセメン卜。 (3) 遊離石灰分が5重量%以下、水硬率が0.03
未満でありブレーン比表面積が4500cm2/g以上のフ
ライアッシュを、普通ポルトランドセメントに対して2
重量%以上混合したことを特徴とする改質フライアッシ
ュセメント。 (4) 上記フライアッシュが石炭灰から遊離石灰分を
溶出し、粉砕分級して得られたものである上記(1),(2)
または(3)に記載の改質フライアッシュセメント。
【0007】本発明のフライアッシュセメントは、水硬
率が0.05以上、遊離石灰分が5重量%以下でありブ
レーン比表面積が1000cm2/g以上のフライアッシュ
を、普通ポルトランドセメントに対して2重量%以上混
合したことを特徴とする改質フライアッシュセメントで
ある。ここで、水硬率とはHydraulic Modulasと称され
る化学組成を示す指標の一種であり、この値が大きいほ
どセメントの早強性が高いことを表す。水硬率は一般に
ΗΜ(重量%による計算値)と略称され、次式(1)によ
って表されるが、本発明においては、さらにフライアッ
シュ中のSO3の影響を考慮し、次式(2)によって定義す
る。 HM= CaO/(SiO2+Al2O3+Fe2O3) …(1) HM=(CaO−0.7SO3)/(SiO2+Al2O3+Fe2O3) …(2)
【0008】また本発明においてフライアッシュとは、
わが国における石炭火力発電の大部分を占める微粉炭燃
焼飛灰、いわゆる狭義のフライアッシュ(電気集じん機
捕集灰)に加えシンダーアッシュを含めたものであり、
化学組成のSiO2量が45%以下のものも含む。ま
た、あまり粗粒のフライアッシュは好ましくなく、従っ
て、ブレーン比表面積はl000cm2/g以上である。
【0009】本発明によれば、フライアッシュのCaO
含有量が単位水量比の低減およびセメント硬化体の初期
強度の発現に大きな影響を有し、水硬率との相関が高い
ことが見出された。具体的には、水硬率(HM値)が0.
05以上のフライアッシュを用いることにより単位水量
比を100%以下、即ち、普通セメントの水量比以下と
し、初期強度を普通セメント比70%以上の改質フライ
アッシュセメントを得ることができる。一般に、セメン
ト硬化体においては水量比の低減が硬化体の強度出現に
大きく寄与することが知られており、フライアッシュセ
メントにあっても単位水量比を低減できる利点は大き
い。
【0010】因みに、CaO成分はフラックスを形成し
やすいため、灰中のガラス相が低温で形成され、粒子形
状の丸いバルーン状の粒子の量比が多くなる。このため
モルタル・コンクリート混合時にベアリング効果が生
じ、普通セメント単味よりも水量比を減ずることができ
る。
【0011】一方、フライアッシュ中のCaO量含有量
が高い程、フライアッシュの活性が増すが、SO3成分
の存在下では、水和凝結の際に生成するエトリンガイト
の成長が抑制される。従って本発明においては、SO3
成分の影響を考慮し、CaOとSO3のモル比に基づ
き、SO3含有量の相当分を減じた値(CaO−0.7SO3)を水
硬率の基準とし、上記(2)によって定めた水硬率(HM)
を用いる。
【0012】また、遊離状態にあるCaOは活性こそ富
むが、フライアッシュに付着するとその部分のみ急激に
反応し、水和の急激な進行・発熱等により、他の部分と
の凝結が一様でなくなり、膨脹・ヒビ割れ等を生じる。
このため遊離状態のCaO量(F-Lと略称する)は5重
量%を上限とし、それ以下とすることが必要である。
【0013】次に、水硬率が0.05未満のフライアッ
シュであっても、粉砕、分級等の操作により細粒化すれ
ば改質することができる。具体的には、水硬率(HM)が
0.03〜0.05であるものはブレーン比表面積24
00cm2/g以上、水硬率が0.03未満であるものはブ
レーン比表面積4500cm2/g以上の粒度であれば、セ
メント硬化体の初期強度を実用に適する程度に発現させ
ることができる。
【0014】上記フライアッシュの配合量は、上記いず
れの水硬率においても、普通ポルトランドセメントに対
して2重量%以上とする。配合量が2重量%未満ではフ
ライアッシュの混合効果が少なく、本発明が意図するフ
ライアッシュの有効利用の点からも望ましくない。配合
量の上限はポルトランドセメントと同量程度であり、こ
れ以上増えるとコンクリートの練り混ぜ等の点から好ま
しくない。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に本発明の試験例を示す。試験例1 表1に示す組成のフライアッシュを用い、JIS A 6201の
規格に従ったモルタルを製造し、各モルタルの比表面
積、単位水量比、圧縮強度比を求めた。この結果を表2
に示した。なお3日材令強度、7日材令強度は28日材
令供試片を3日材令および7日材令でそれぞれ評価した
ものである。また、表1の成分はJIS R 5202およびセメ
ント協会法により分析した値である。
【0016】表2に示すように、試料D,Eは遊離石灰
量が5重量%を超えたものであり、試料Η,Lは水硬率
が0.03〜0.05の範囲に属するがプレーン比表面
積が2400cm2/gに満たないもの、また試料Jは水硬
率が0.03未満であってブレーン比表面積が4500
cm2/gに満たないものであり、何れも本発明の範囲から
外れる試料であるが、表2に示すように、これらの3日
〜28日材令の圧縮強度比は何れも70%以下であり、
91日材令強度も大幅に低い。さらに試料Η,Jおよび
Lは単位水量比が100%を超えるので好ましくない。
【0017】試験例2 上記フライアッシュB,Η,Jについて、これらを各々
φ500mm×1500mmのボールミルにボール充填率40%
(ボール径10〜20mm)となるように投入し、これにフラ
イアッシュ10kgを加えて15分間粉砕し、表3に示す
プレーン比表面積としたものを用い、実施例1と同様
に、JIS A 6201の規格に従ったモルタルを製造し、各モ
ルタルの比表面積、単位水量比、圧縮強度比を求めた。
この結果を表3に示した。試験例3 また、上記試料B,H,Jを空気分級機によって空気圧
12kg/cm2、装入量50g/minの条件下で分級したもの
を用い、実施例2と同様の試験を行った。この結果を表
4に示した。
【0018】表3に示すように、試料No3-2は、試験例
1において、ブレーン比表面積が本発明の範囲に満たな
かったものを、粉砕して比表面積を本発明の範囲まで高
めたものであり、単位水量比およびモルタル圧縮強度比
とも良好な結果を有する。一方、試料No3-3は、粉砕し
ても水硬率に対するブレーン比表面積が本発明の範囲に
達せず、また単位水量比が100%を超えており、他の
試料に比べて初期強度がかなり低い。また、同様に表4
の結果では、試料No4-3は、分級処理しても水硬率に対
するブレーン比表面積が本発明の範囲に達せず、また単
位水量比が100%を超えており、他の試料に比べて初
期強度がかなり低い。試料No4-2, 4-4は試験例1におい
ては水硬率を基準としたブレーン比表面積が本発明範囲
外であったものを、分級して本発明の範囲にしたもので
あり、何れも良好な初期強度を有しており、単位水量比
も低い。
【0019】試験例4 表1のB灰、D灰,E灰を水中に7日間つけ、遊離石灰
分を溶出させ、脱水乾燥して得たフライアッシュを用い
て試験例1と同様の試験を行った。この結果を表5に示
した。同表に示すように、遊離石灰量が5重量%を超え
る試料No5-3は他の試料に比べて初期強度が大幅に低
い。一方、遊離石灰量が5重量%未満の試料5-1, 5-2,
5-4は何れも良好な初期強度を発現している。
【0020】試験例5 普通ポルトランドセメント中に、本発明により得られる
改質フライアッシュを次第に多く添加した場合のモルタ
ル強度を表6に示した。なおフライアッシュの添加量を
代えたほかはJIS A 6201の基準に従った。表6に示すよ
うに、添加率内割り5重量%以内の普通セメント規格内
では、本発明の改質フライアッシュ(表2試料Β)およ
び粉砕Η灰(表3試料3-2)を用いたものは、3日・7
日材令強度比97%以上が確保され、28日・91日材
令でも圧縮強度比が100%以上である。また、添加率
10重量%、25重量%のフライアッシュセメントの規
格内のものは、モルタル硬化体において6ケ月ないし1
年材令の長期強度発現が良好である。
【0021】一方、フライアッシュの添加量が2重量%
未満のものは、モルタル硬化体の6ケ月および1年の長
期強度が低い。また本発明の範囲から外れるフライアッ
シュ(表3試料3-3)を用いたものは、2重量%添加し
ても同様に6ケ月および1年の長期強度が低い。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【表3】
【0025】
【表4】
【0026】
【表5】
【0027】
【表6】
【0028】
【発明の効果】本発明の改質フライアッシュは、単位水
量比を低減することができ、しかも3日材令でも普通セ
メント比70%程度の強度を発揮することができる。ま
た、長期強度は普通セメントと同等以上である。その結
果、フライアッシュセメントをポルトランドセメントと
ほぼ同様に使用できるので、石炭灰の有効利用範囲を拡
大することができる。
フロントページの続き (72)発明者 小谷中 昭祐 千葉県佐倉市大作2丁目4番2号 秩父小 野田株式会社中央研究所内 (72)発明者 井上 和重 東京都港区西新橋2−14−1 秩父小野田 株式会社資源事業本部内 (72)発明者 永山 肇 東京都港区西新橋2−14−1 秩父小野田 株式会社資源事業本部内 (72)発明者 春名 恭年 東京都中央区銀座6丁目15番1号 電源開 発株式会社内 (72)発明者 高倉 光昭 東京都中央区銀座6丁目15番1号 電源開 発株式会社内 (72)発明者 武藤 憲一 東京都中央区銀座6丁目15番1号 電源開 発株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水硬率が0.05以上、遊離石灰分が5
    重量%以下であり、ブレーン比表面積が1000cm2/g
    以上のフライアッシュを、普通ポルトランドセメントに
    対して2重量%以上混合したことを特徴とする改質フラ
    イアッシュセメント。
  2. 【請求項2】 遊離石灰分が5重量%以下、水硬率が
    0.03〜0.05でありブレーン比表面積が2400
    cm2/g以上のフライアッシュを、普通ポルトランドセメ
    ントに対して2重量%以上混合したことを特徴とする改
    質フライアッシュセメント。
  3. 【請求項3】 遊離石灰分が5重量%以下、水硬率が
    0.03未満でありブレーン比表面積が4500cm2/g
    以上のフライアッシュを、普通ポルトランドセメントに
    対して2重量%以上混合したことを特徴とする改質フラ
    イアッシュセメント。
  4. 【請求項4】 上記フライアッシュが石炭灰から遊離石
    灰分を溶出し、粉砕分級して得られたものである請求項
    1、2または3に記載の改質フライアッシュセメント。
JP8069575A 1996-03-26 1996-03-26 改質フライアッシュセメント Pending JPH09255380A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020138878A (ja) * 2019-02-27 2020-09-03 三菱マテリアル株式会社 フライアッシュ組成物

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020138878A (ja) * 2019-02-27 2020-09-03 三菱マテリアル株式会社 フライアッシュ組成物

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