JPH11278882A - 水硬性セメント組成物とその製造方法 - Google Patents

水硬性セメント組成物とその製造方法

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JPH11278882A
JPH11278882A JP10080745A JP8074598A JPH11278882A JP H11278882 A JPH11278882 A JP H11278882A JP 10080745 A JP10080745 A JP 10080745A JP 8074598 A JP8074598 A JP 8074598A JP H11278882 A JPH11278882 A JP H11278882A
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JP
Japan
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calcium
cement composition
hydraulic cement
particle size
value
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JP10080745A
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English (en)
Inventor
Ryukichi Okamura
隆吉 岡村
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Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/24Cements from oil shales, residues or waste other than slag
    • C04B7/28Cements from oil shales, residues or waste other than slag from combustion residues, e.g. ashes or slags from waste incineration
    • 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

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 凝結性および流動性を改善したエコセメン
トからなる水硬性セメント組成物の提供 【解決手段】エコセメントの粒度をブレーン比表面積1
500〜3000cm2/gとし、好ましくは、さらにエア
ージェットシーブにより測定した15μm残分値および
30μm残分値をロジンラムラー式により回帰したとき
に得られる粒度分布の傾き(n値)を1.20以上、好ま
しくは1.30以上に調整した水硬性セメント組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ゴミ焼却灰や
下水汚泥焼却灰等の廃棄物を原料として製造してなる水
硬性セメント組成物(以下、エコセメントと云う)であ
って、この粒度を調整することにより速硬性を維持しつ
つ適度な流動性と凝結性を有し強度発現に優れた水硬性
セメント組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、都市ゴミや下水汚泥等の一般廃棄
物および産業廃棄物が著しく増加し、廃棄物の有効利
用、再資源化が各方面で試みられているが、廃棄物処理
に関する決定的な方法はなく、現状は埋め立てに頼って
いる。このような状況に対して、最近、セメントの製造
分野では、廃棄物の有効利用および再資源化を目的とし
て、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰等の廃棄物を原料
としたエコセメントが製造されている。
【0003】
【発明の解決課題】このエコセメントは、その原料の成
分に由来する速硬性の鉱物、即ち、カルシウムアルミネ
ート(C3A等)、カルシウムフルオロアルミネート(C11
7CaF2等)、カルシウムクロロアルミネート(C11
7CaCl2等)の何れか一種以上を含有しており、こ
れら速硬性鉱物の含有量が多くなると、その高い水和反
応性のために流動性が著しく低下したり、十分な可使時
間が得られないなどの不都合が現れる。速硬性であるこ
と自体は用途によっては利点となるが、その場合でも打
設作業に必要な流動性と可使時間を確保するためには、
減水剤や遅延剤などの有機混和剤の大量添加が不可欠と
なる。また、このようなセメントを他のセメントに混合
して使用すれば、可使時間の問題は緩和され、速硬性の
利点を得ることができるが、流動性の低下という問題点
は未解決のまま残る。
【0004】本発明は、エコセメントの上記問題を解決
したものであって、エコセメントの粒度を調整すること
によって、速硬性を維持しつつ適度な流動性と凝結性を
有し強度発現に優れた水硬性セメント組成物(エコセメ
ント)としたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
(1)都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原
料としてなる焼成物であって、カルシウムクロロアルミ
ネート、カルシウムフルオロアルミネート、カルシウム
アルミネートの一種以上を10〜40重量%およびカル
シウムシリケートを含む焼成物と必要に応じて添加され
た石膏とからなり、かつブレーン比表面積が1500〜
3000cm2/gであることを特徴とする水硬性セメント
組成物に関する。
【0006】本発明の水硬性セメント組成物は、(2)
エアージェットシーブにより測定した15μm残分値お
よび30μm残分値をロジンラムラー式により回帰した
ときに得られる粒度分布の傾き(n値)が1.20以上で
あるもの、(3)ブレーン比表面積が2000〜250
0cm2/gであり、上記粒度分布の傾き(n値)が1.30以
上であるものを含む。
【0007】また本発明は、(4)都市ゴミ焼却灰、下
水汚泥焼却灰の一種以上を原料としてなる焼成物であっ
てカルシウムクロロアルミネート、カルシウムフルオロ
アルミネート、カルシウムアルミネートの一種以上を1
0〜40重量%およびカルシウムシリケートを含む焼成
物と、必要に応じて添加された石膏とを、ブレーン比表
面積1500〜3000cm2/gで、かつ、エアージェッ
トシーブにより測定した15μm残分値および30μm残
分値をロジンラムラー式により回帰したときに得られる
粒度分布の傾き(n値)が1.2以上になるように粉砕
し、調整することを特徴とする水硬性セメント組成物の
製造方法に関する。
【0008】さらに本発明は、(5)水硬性材料に請求
項1、2または3の組成物を混合してなる水硬性セメン
ト組成物、(6)請求項1、2または3の水硬性セメン
ト組成物のクリンカー粉砕後から練混ぜ水の添加前まで
の適時に、水硬性材料を添加混合することを特徴とする
水硬性セメント組成物の製造方法に関する。
【0009】
【発明の実施態様】以下、本発明を実施例と共に具体的
に説明する。本発明の水硬性セメント組成物は、都市ゴ
ミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料としてなる
焼成物であって、カルシウムクロロアルミネート、カル
シウムフルオロアルミネート、カルシウムアルミネート
の一種以上を10〜40重量%およびカルシウムシリケ
ートを含む焼成物と必要に応じて添加された石膏を含む
エコセメントからなるものである。
【0010】上記鉱物組成において、例えば、カルシウ
ムクロロアルミネートは11CaO・7Al23・Ca
Cl2(C11A7CaCl2と略記)の組成式で表わされるもの
であり、カルシウムフルオロアルミネートは11CaO
・7Al23・CaF2(C11A7CaF2と略記)の組成式で
表わされるものである。また、カルシウムアルミネート
は3CaO・Al23(C3Aと略記)などである。この
他に、通常のセメントに含まれるジカルシウムシリケー
ト(2CaO・SiO2、C2Sと略記)、およびトリカル
シウムシリケート(3CaO・SiO2、C3Sと略記)の
1種以上が含まれる。
【0011】エコセメントの原料は、貝殼や下水汚泥に
生石灰を混合した下水汚泥乾粉、その他の一般廃棄物や
産業廃棄物などが用いられ、さらには、普通のセメント
原料である石灰石、粘土、珪石、アルミ灰、ボーキサイ
卜、鉄等を混合して成分調整した原料を用いてもよい。
これらの原料を1200〜1500℃で焼成して得たク
リンカーを粉砕し、必要に応じて、粉砕時または粉砕後
に石膏を添加して、エコセメントを製造する。
【0012】この焼成物中のアルミニウム源は主に焼却
灰から由来する。従って、C117CaCl2、C117
CaF2、C3A等のアルミニウム化合物の含有量が10
重量%未満では、焼却灰の使用量が少なくなり、廃棄物
の有効利用および再資源化の観点から好ましくない。ま
た、この量が40重量%を上回るとその水和の進行によ
ってセメント硬化体が過大に膨張する場合があるので適
当ではない。
【0013】上記焼成物に添加される石膏は、無水石
膏、二水石膏、半水石膏のいずれでもよい。強度発現性
から、石膏の添加量は焼成物100重量部に対して1〜
30重量部が好ましい。
【0014】本発明の水硬性セメント組成物は、上記エ
コセメントの粒度をブレーン比表面積1500〜300
0cm2/g、好ましくは2000〜2500cm2/gに制限し
たものである。この粒度は従来のセメントの常識的な粒
度に比べて粗く、この粒度範囲にすることにより、初期
の水和反応が緩やかになるので、急結性が緩和され施工
に必要な凝結時間と流動性を確保することができる。
【0015】一方、セメントの粒度を単に粗くするよう
な粉砕を行うと、粒度分布がブロードになって強度の発
現性が劣化する。また、流動性の面でも過度に粗大な粒
子が存在すると細骨材中の微粒子と干渉して粒子の充填
を妨げるので好ましくない。そこで、本発明では、粉砕
の際にセメントの粒度をさらに調整し、エアージェット
シーブにより測定した15μm残分値および30μm残分
値をロジンラムラー式により回帰したときに得られる粒
度分布の傾き(n値)が1.20以上、好ましくは1.30
以上のシャープな粒度分布が得られるように制御する。
このような粒度分布に調整することにより強度発現性の
低下を抑制することができる。n値が1.20未満では
強度発現性が低くなる。
【0016】本発明の水硬性セメント組成物は、以上の
ように粒度調整したエコセメントを普通セメント等の各
種水硬性材料に混合したものでも良い。本発明の水硬性
セメント組成物はこのような混合セメントをも含む。こ
の水硬性材料は、基本的に水硬性を示す無機材料であれ
ば良く、例えば、普通・早強・超早強・中庸熱・高ビー
ライトなどの各種ポルトランドセメントや、それらに高
炉スラグ・フライアッシュ・シリカ質混合材・シリカフ
ュームなどを混合した各種混合セメントなどを用いるこ
とができる。
【0017】これらの水硬性材料に粒度調整したエコセ
メントを混合することにより、十分な凝結時間と流動性
を維持しながら、エコセメントの有する速硬性が水硬性
セメント組成物全体において発揮される。また、このよ
うな水和反応の他に、セメント全体の粒度分布が最適化
されて流動性が向上する側面も有する。なお、水硬性材
料と高流動エコセメントの混合割合は特に限定されず、
用途に応じて混合割合を変えることにより、必要な流動
性や凝結時間などを自由にコントロールすることが出来
る。
【0018】水硬性材料と上記エコセメントとの混合
は、該エコセメントのクリンカ粉砕後から現場での使用
時における練混ぜ水の添加前までの適時に行うことがで
きる。例えば、エコセメントのクリンカー粉砕後に、普
通セメント等の水硬性材料と上記エコセメントのクリン
カーを粉体混合機に投入し、混合して本発明の水硬性セ
メント材料を製造することができる。また、現場での使
用時に、練混ぜ水添加の直前に粒度調整したエコセメン
トと水硬性材料をミキサーに投入して混合しても良い。
これらの粉体混合機やミキサーは引き続き同一のものを
使用して混合攪拌作業を継続してもよく、あるいは他の
ものに代えても良い。
【0019】本発明の粒度調整エコセメントからなる水
硬性セメント組成物、あるいは粒度調整エコセメントと
水硬性材料とを混合してなる水硬性セメント組成物は、
練り混ぜの際に、減水剤や遅延剤など各種の有機混和剤
を使用することができる。有機混和剤の種類は限定され
ず、例えば、一般のセメン卜・コンクリート用のものを
適宜利用することができる。
【0020】
【発明の効果】以上のように、本発明の粒度調整したエ
コセメントは、施工に必要な凝結時間や適度な流動性を
容易に確保することができ、また強度発現性も良い。
【0021】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。これらは例示
であり本発明を限定するものではない。なお、セメント
の凝結試験、モルタルの材料および配合比、フロー試
験、強度試験は以下に示す条件で行った。 試験方法等 セメント凝固試験:JIS R 5201-1997に従って実施(有機混和剤は無添加) モルタル試験 使用材料:砂はJIS R 5201-1997に規定の標準砂 混和剤(SP)は秩父小野田社製品(商品名:コアフローNP55) 配合比 :W/C=0.50、S/C=3.0、SP=C×0.8wt% フロー試験:JIS R 5201-1997に規定するフローコーンを使用 ガラス板上で静置フローを測定 モルタル強さ試験:JIS R 5201-1997に従い3日および28日圧縮強さを測定
【0022】実施例1(エコセメント単独) 表1に示す乾燥した都市ゴミ焼却灰54.3重量%、石
灰石粉42.5重量%、アルミ灰1.1重量%、粘土1.
1重量%、蛍石0.5重量%を原料とし、ロータリーキ
ルンを用いて1300〜1450℃でクリンカーを焼成
した。得られたクリンカーをローラーミルで粉砕し、こ
の焼成物100重量に対して無水石膏を12重量部添加
してブレーン比表面積がおのおの異なる数種のエコセメ
ントを製造した。製造した焼成物の鉱物組成を表2に示
す。また、製造したエコセメントのブレーン比表面積お
よび粒度分布の傾き(n値)を表3に示した。なお、ブレ
ーン比表面積4000cm2/gのものを比較例として示し
た。これらの試料について、セメントペーストの凝結時
間、モルタルのフロー値、モルタルの圧縮強さを測定し
た。この結果を表4に示した。同表に示すように、本発
明の粒度調整したエコセメントは、粒度調整しない比較
例に比べて十分な凝結時間が得られ、フロー値に示され
る流動性も高い。しかも、粒度分布のn値が1.20以
上のものは比較例に対する圧縮強さの低下も少なく、強
度発現性は良好と云える。とくにn値が1.3以上の試
料No.6は3日の圧縮強度が他の試料No.1〜5(種類A〜E)
より高い。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】
【表4】
【0027】実施例2(混合セメント) 実施例1で製造した本発明の粒度調整エコセメントを、
表5に示す配合比で、普通ポルトランドセメントに混合
した。これらの試料について実施例1と同様にセメント
ペーストの凝結時間、モルタルのフロー値、モルタルの
圧縮強さを測定した。この結果を表5に示した。同表に
示すように、本発明の粒度調整したエコセメントを混合
したものは、その混合量に応じて凝結時間および流動性
が調整されている。また、n値の大きいエコセメントを
用いた試料No.2-4はブレーン比表面積4000cm2/gの
比較用のエコセメントを用いた試料No.2-5と大差のない
圧縮強度が確保されており、流動性も極めて良好であ
る。
【0028】
【表5】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種
    以上を原料としてなる焼成物であって、カルシウムクロ
    ロアルミネート、カルシウムフルオロアルミネート、カ
    ルシウムアルミネートの一種以上を10〜40重量%お
    よびカルシウムシリケートを含む焼成物と必要に応じて
    添加された石膏とからなり、かつブレーン比表面積が1
    500〜3000cm2/gであることを特徴とする水硬性
    セメント組成物。
  2. 【請求項2】 エアージェットシーブにより測定した1
    5μm残分値および30μm残分値をロジンラムラー式に
    より回帰したときに得られる粒度分布の傾き(n値)が
    1.20以上である請求項1の水硬性セメント組成物。
  3. 【請求項3】 ブレーン比表面積が2000〜2500
    cm2/gであり、上記粒度分布の傾き(n値)が1.30以上
    である請求項2の水硬性セメント組成物。
  4. 【請求項4】 都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種
    以上を原料としてなる焼成物であってカルシウムクロロ
    アルミネート、カルシウムフルオロアルミネート、カル
    シウムアルミネートの一種以上を10〜40重量%およ
    びカルシウムシリケートを含む焼成物と、必要に応じて
    添加された石膏とを、ブレーン比表面積1500〜30
    00cm2/gで、かつ、エアージェットシーブにより測定
    した15μm残分値および30μm残分値をロジンラムラ
    ー式により回帰したときに得られる粒度分布の傾き(n
    値)が1.2以上になるように粉砕し、調整することを特
    徴とする水硬性セメント組成物の製造方法。
  5. 【請求項5】 水硬性材料に請求項1、2または3の組
    成物を混合してなる水硬性セメント組成物。
  6. 【請求項6】 請求項1、2または3の水硬性セメント
    組成物のクリンカー粉砕後から練混ぜ水の添加前までの
    適時に、水硬性材料を添加混合することを特徴とする水
    硬性セメント組成物の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1025329C2 (nl) * 2004-01-27 2005-08-01 Immo C V Verwerking van afvalreststoffen.
JP2007191332A (ja) * 2006-01-18 2007-08-02 Denki Kagaku Kogyo Kk グラウト用セメント組成物およびグラウト材料
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