JPS6026061B2 - 水硬性セメントの製造方法 - Google Patents

水硬性セメントの製造方法

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JPS6026061B2
JPS6026061B2 JP55154120A JP15412080A JPS6026061B2 JP S6026061 B2 JPS6026061 B2 JP S6026061B2 JP 55154120 A JP55154120 A JP 55154120A JP 15412080 A JP15412080 A JP 15412080A JP S6026061 B2 JPS6026061 B2 JP S6026061B2
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cement
blast furnace
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concrete
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亨 吉兼
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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)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は水硬性セメントの製造方法に関し詳しくはコ
ンクリート洗総排水のスラッジ(以下、単に廃スラッジ
と称する。
)と、高炉水漣とを主原料とする、水硬性セメントの製
造方法に係わるものである。一般に、生コンクリート工
場やセメント二次製品の製造工場ではコンクリートの緑
練、運搬、成型設備および残りコンクリートなどの洗練
工程や、洗糠工程後の排水浄化処理の工程から、水和反
応が進行中のセメントを主成分とした廃スラツジが大量
に排出される。
そして、この廃スラツジはそのまま廃棄すると、公害を
生ずるおそれがあり、無害化処理は経済的な負担になる
ところかり、コンクリート中に少量添加して使用される
が、廉スラッジの添加によりコンクリートの強度が低下
するので、強度を低下させないためにはセメント量を増
すこととなる。すなわち、洗豚排水から砂利、砂等の骨
村を回収し再利用することから省資源となる一面はあっ
ても、その後に残った廃スラッジのコンクリートへの添
加により、かえってセメントに関してはむしろ資源を多
く必要とし、しかもセメント分の増加や、廃スラッジ添
加によるコンクリート中での有効な反応を示せない粉体
の増加はコンクリートの硬化乾燥収縮を増大させる欠点
となった、また、この廃スラッジは950qo以上の高
温で焼成し、焼成した粉末をそのまま水硬性セメントと
して用いたり、あるいは600〜800午○で焼成した
粉末セメントの添加材として(セメント重量に対し5〜
15%量)使用されるが、前者は常温常圧養生では強度
が非常に低く、常圧蒸気養生やオートクレープ養生でも
十分な強度が得られず、後者はわずか5%の添加の場合
にセメントのみの場合とかわらない程度で添加率が5%
以上ではコンクリートの強度が低いものとなる欠点があ
った。また、高炉水律・石灰系の硬化物を得る目的では
、単に発生したままの水分を含む廃スラッジと高炉水窪
粉末との混合物とでも水和反応を起し硬化物を得ること
ができるが、硬化後の強度の発現が小さく、硬化乾燥収
縮が大きい等の欠点が著しく、到底実用に供しうるもの
とはなし得なかった。そこで、本発明者は前記した従来
技術に鑑み、廃スラッジのさらに有効利用の途を見し、
出すべく、廃スラッジ等の工場排出物の再使用の研究に
おいて、良好な知見を得て本発明を完成した。すなわち
、本発明者の知見によれば、セメントの水和反応の初期
におけるセメント水和物として発達中の廃スラッジの自
由水を乾燥し、更に約100〜1000℃に加熱する熱
処理によりヱトリンガィトやモノサルフェート等の結晶
を非晶質化あるいは熱分解した粉末は、高炉水窪の粉末
と急速に水和反応し、最密な水和物を生成するものであ
り、本発明はこの知見に基づいてなされている。しかし
て本発明の目的は廃スラツジと高炉水窪を主成分とし、
硬化乾燥収縮性が小さく、かつ硬化後の圧縮強度が大き
い水硬性セメントの製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は配合原料の熱処理が約100
〜1000℃の広い温度範囲にて実施でき、製造工程が
簡単である水硬性セメントの製造方法を提供することに
ある。本発明は高炉水律と、熱処理した廃スラツジとを
配合源料とし、粉砕・混合あるいは混合・粉砕の手段に
より前記高炉水深の約20〜95重量部(以下、単に部
と略記する。)と、前記廃スラッジの約80〜5部とが
配合された粉体配合物を得る水硬性セメント(以下単に
本発明のセメントと称する。)の製造方法である。高炉
水深は製鉄所の高炉で銑鉄を作る際に生ずるスラグであ
り、たとえばSi〇231〜37%,Ca〇38〜44
%,山2〇313〜19%,Mg03〜8%よりなる組
成をなす。高炉水韓の乾燥は自然乾燥あるいは、実用的
には約100〜200ooの低温により行なわれ、水分
が約0.5%以下になるように所定時間なされる。10
0℃以下では乾燥の効果が悪くなり好ましくない。前記
廃スラツジの熱処理は約100〜1000℃、実用的に
望ましくは約150〜25000の加熱によりなされ、
この加熱によって廃スラッジ中のセメント水和物に発達
しつつある(エトリンガイト、モノサルフエートなどの
)結晶鉱物は非晶質化されるか、あるいは分解される。
廃スラッジの加熱温度は前記した範囲が適し、この範囲
外の高温において熱処理にはさしつかえないが、加熱に
燃料や電力を多く要し不経済であり、この範囲外の低温
においては乾燥効率が低く非晶質化も進まず、むしろ乾
燥に時間を要するため、さらに水和反応が進み好ましく
ない。廃スラッジの加熱時間は廃スラッジ中のセメント
水和物の発達程度により差異はあるが、前記した約15
0〜2500Cの加熱温度では約30〜60分程度が好
ましい。また、廃スラッジはそのもとになったセメント
と水が接触後、比較的早い時期に熱処理するほど効果は
大きいが、2独特間以後はあまり変化なく、33母時間
(2週間)を経過したものでもあまり差はない。
熱処理した廃スラツジは硬化したものではないので、容
易にほぐして粉体にすることができるが、本発明のセメ
ントは乾燥した高炉水律と熱処理した廃スラツジとを、
各々粉砕した後、混合するか、乾燥粉砕した高炉水窪に
熱処理した廃スラツジを加えて更に粉砕するか、あるい
は粉砕しないものを各所定量合わせ、適度に混合した後
に粉砕することにより得られる。なお、粉砕手段、混合
手段はローラミル、ボールミルなどの適宜な装置にて行
なうことができ、それを用いたコンクリートの強度、硬
化乾燥収縮、経済性等の点から、高炉水窪の粉末度(ブ
レーン比表面積)は約3000〜4000の/タ程度、
配合物の粉末度(ブレーン比表面積)としては約500
0〜8000の/夕となっていることが好ましい。粉体
配合となすに適した高炉水蓬と廃スラッジとの混合(配
合)比率は、それぞれ前述した条件による乾燥あるいは
熱処理品の重量比において、前者が約20〜95部に対
し後者が約80〜5部であり、望ましくは前者が60〜
8礎部1こ対し後者が40〜2礎都である。
この本発明のセメントは水を加えることにより、容易に
水和反応が起り、混練物の硬イロ乾燥収縮性の小さい、
高強度の硬化体を得ることができる。本発明のセメント
10唯部‘こおいて高炉水樺が20部より少く、廃スラ
ツジが8碇郡より多い場合の加水混練物は硬化後の強度
が低くなり、本発明のセメント10碇部‘こおいて高炉
水窪が95部より多く、廃スラツジが5部より少し、場
合の加水混練物は硬化後の強度が低くなり好ましくない
本発明のセメントに対する加水量は通常のボルトランド
セメントの場合とほぼ同様に、水セメント比として約3
5〜80%である。
本発明のセメントは、単独使用の他、通常のセメントに
添加して用いることができ、ワーカビリテイの改良、強
度の増進の効果が得られる。
実験によれば、普通ボルトランドセメントに対し本発明
のセメント(高炉水窪粉末80〜7碇部と廃スラッジ粉
末20〜3礎部との配合物)を40%以下の置換添加し
た場合で、普通ボルトランドセメント100%の場合と
ほぼ同程度の強度の硬化体を得た。なお、本発明のセメ
ントを加水混練する際には通常のセメントコンクリート
の場合と同様に砂利、砂などの骨村を混合しコンクリー
トとすることができる。そして上記した本発明の製造方
法においては、高炉水律及び廃スラッジに対して以下の
助剤を加え物性の改質を行なうことができる。
すなわち、‘ィー オキシカルボン酸塩、リグニンスル
フオン酸塩、アルキルアリルスルフオン酸塩などのセメ
ント混合剤を、本発明のセメント量に対し通常のセメン
トコンクリートに用いるのと同じ程度の量を加えること
により、コンクリートのワーカビリテイが良くなり、同
じ軟度のコンクリートを得るのに加水量が減じ、水和物
の密度が鰍密となることにより強度が高くなり、硬化乾
燥収縮も小さくなる。‘。
} 塩化カルシウムを本発明のセメントに対し約1〜3
%加えることによりセメントの水和生成物の発生を早め
ることにより初期硬化速度の増進をはかる。し一 前記
【ィー〜【小こおける物質を、併せて加え、それらの単
独効果の合成された効果を得ること、が可能である。
以下に本発明を得る試験例を説明する。
なお、各試験に用いた廃スラツジと高炉水窪の組成は第
1表に示す通りである。
第 1表 試験例 1 本発明のセメントにおける高炉水蓬粉と廃スラXッジ粉
の配合比とコンクリートの圧縮強度等との関係を試験し
た。
この結果を第2表に示す。第 2 表なお、高炉水律粉
は200℃にて乾燥し、粉末度(プレーン比表面積)3
800地/夕のものを使用した。
廃スラッジ粉は250qo、40分熱処理した粉末状(
とくには粉砕しない。)のものを用いた。スランプはJ
IS−AIlOI試験法、まだ固まらないコンクリート
の性状はJIS−AIl2損拭験法、圧縮強度はJIS
−AIlO黍拭験法(コンクリートの圧縮強度試験方法
、供試体養生方法20±300水中)により行なった。
(以下の各実験の試験項目においても特記しない限り、
同様の処理条件、試験方法による。)第2表より、高炉
水律粉のみでは不便化であるが、廃スラッジ粉を混入す
ると、効果をあらわし、廃スラッジ粉のみのコンクリー
トでも強度が出ることがわかるが高炉水律粉と併せ用い
なければその強度が著しく低いことがわかる。
試験例 2 本発明のセメントにおける廃スラッジの熱処理温度と、
モルタルによる圧縮強度との関係を試験した。
この試験結果は第3表に示す。第 3 表 なお、モルタルの試験はJIS−R−5201(セメン
トの物理試験強さ試験)による。
第3表より、 風 廃スラッジは熱処理温度が100℃以上でいずれも
水硬性を有するが高炉水窪粉と共に用いないと強度が著
しく低いこと、‘b’高炉水樺粉単体では材令28日迄
では不硬化でること、【c} 廃スラッジの熱処理温度
は100qoをある程度上廻り800qoを少し上廻る
範囲が効果的とみられるが、熱処理温度が低温ほど経済
的には有利であるから実用的には150〜350℃、さ
らに実用的には150〜250℃が好ましい熱処理温度
であること、がわかる。
試験例 3 本発明のセメントによるコンクリートの硬化乾燥収縮性
を試験した。
結果は第4表に示す。第 4 表なお、乾燥収縮試験は
JIS−AIl29(モルタル及びコンクリートの長さ
変化試験コンパレータ法)に準じ、供試体寸法10×1
0×40弧のものを温度20±1℃、温度75±5%(
測定において基準とした時点までの養生は20±3℃水
中7日間)で養生した。
第4表より、本発明のセメント(廃スラッジは250q
04び分熱処理、高炉水連は200qoにて乾燥)を用
いたコンクリートの乾燥収縮は、普通ボルトランドセメ
ントに比べて小さいこと、高炉水蓬粉と*熱処理を行わ
ない未処理スラッジとによるコンクリートは、同一のス
ランプ(まだ固まらないコンクリートの軟らかさを表す
指標の一つ)を得るのに必要な単位水量が増し、コンク
リートの硬化乾燥収縮も大となることがわかる。
試験例 4 本発明のセメントにおける廃スラッジの材令と、コンク
リートの圧縮強度等との関係を試験した。
この結果は第5表に示す。第 5 表 なお、廃スラッジの材令0時間は新鮮セメント使用を意
味する。
第5表より、簾スラッジの材令(セメントが水と接触し
てからの時間)が短い期間に熱処理をしたスラッジ粉を
用いたものの強度は高いが、材令24時間以降経過した
ものの差はそれほど大きくなし、。
試験例 5 本発明のセメントにおける、高炉水窪の粉末度と圧縮強
度などの関係を試験した。
試験結果は第6表に示す。第 6 表 第6表より、高炉水窪の粉末度が大きくなる(細かい粒
度となる)ほど、コンクリートの強度が高くなることが
わかる。
この傾向は通常のセメントについてもいえることで、セ
メント粒子が細かくなることにより、比表面積が増大し
、水和が促進されることによる。また、粉末度が高くな
るほど、圧縮強度の発現は高いが、セメント水和物の特
性として粉末度が高くなると、硬化乾燥収縮が大となる
ところから、本発明のセメントにおいては、高炉水蓬の
粉末度は3000〜4000の/夕&が望ましい値であ
る。試験例 6 本発明のセメントにおける、水セメント比と圧縮強度に
ついて試験した。
試験結果は第7表に示す。第7表 第7表より、本発明の水硬性セメントは、通常のボルト
ランドセメントと同様に水セメント比と強度の関係が認
められ、水セメント比が小さくなるほど圧縮強度は高く
なる。
試験例 7 本発明のセメントを、普通ボルトランドセメントに添加
した場合の、圧縮強度などを試験した。
この結果は第8表に示す。第8表 なお、混和剤はパリックAL(藤沢薬品KK製造、商品
名、主成分オキシカルポン酸塩)を用いセメントを合計
重量に対して1.0%添加した。
第8表より、本発明のセメントは普通ボルトランドセメ
ントに対し約10〜40%程度混合することができる。
試験例 8 本発明のセメントに、混和剤および塩化カルシウムを添
加した場合の、圧縮強度などを試験した。
試験結果は第9表に示す。第9表 なお、混和剤はオキシカルボン酸塩を主成分としたパリ
ックALを使用した。
添加比率は本発明のセメント重量に対する百分率である
。第9表により、圧縮強度は混和剤あるいは塩化カルシ
ウムの添加によって高くなるが、両者を使用した場合は
一層高められる。
また。同じく欧度(スランプ)を得るのに放水量が少な
いのは、それだけワーカビリテイが良いことがわかる。
しかして、本発明は乾燥した高炉水窪と、約100〜1
0000Cで乾燥および熱処理した廃スラツジとを配合
原料とし、これらを粉砕・混合あるいは混合・粉砕して
水硬性セメントとなすので、この水硬性セメントはコン
クリートとした際に、硬化乾燥収縮性が小さく、かつ硬
化後の圧縮強度が大きいものとなる。そして本発明は高
炉水窪の乾燥温度及び廃スラッジの乾燥および熱処理温
度を通常のセメントの焼成に比べて著しく低くなし縛る
ので経済的であり、かつ製造工程が簡単で、実施し易い
ものである。なお、現在多用されている、通常の土木・
建築構造物用のコンクリートは圧縮強度が135〜30
0k9/泳のものであるが、本発明より得られる水硬性
セメントは粗細骨村を加えてコンクリートとした場合に
約280k9/仇の圧縮強度を得ることができ、更にセ
メント混和剤や塩化カルシウムを併用すると、約340
k9/係以上の圧縮強度をも得られ、土木・建築構造物
用の強度を充分に保証するコンクリートとなすことがで
き、実用性が高いものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 乾燥した高炉水滓とセメント水和物を主成分とし熱
    処理によりセメント水和物の結晶を非晶質化あるいは熱
    分解した、コンクリート洗滌排水のスラツジとを、配合
    原料とし、粉砕・混合あるいは混合・粉砕の手段により
    前記高炉水滓の粉末約20〜95重量部と前記スラツジ
    の粉末約80〜50重量部とが配合された粉体配合物を
    得ることを特徴とする水硬性セメントの製造方法。
JP55154120A 1980-10-31 1980-10-31 水硬性セメントの製造方法 Expired JPS6026061B2 (ja)

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JP5683066B2 (ja) * 2008-02-15 2015-03-11 宇部興産株式会社 スラッジ乾燥粉を用いたセメント系固化材およびその製造方法

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