JPWO2020174592A1 - フライアッシュ及びそれを含むセメント組成物 - Google Patents
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Abstract
未燃カーボンの含有量が多いフライアッシュであっても、コンクリートまたはモルタルの材料の一つとして用いた場合に、硬化前のコンクリート等の流動性を向上させてワーカビリティを改善することができ、かつ、硬化後のコンクリート等の表面の色むらの発生を抑制することができるフライアッシュを提供する。強熱減量が５．０〜２０質量％で、かつ、ＢＥＴ比表面積（単位：ｍ２／ｇ）／強熱減量（単位：質量％）の比が０．３未満であるフライアッシュ。
Description
本発明は、フライアッシュ及びそれを含むセメント組成物に関する。
セメントの一部をフライアッシュで置換してなるフライアッシュ混合セメントは、セメントの水和時に生じる水酸化カルシウムと、フライアッシュのポゾラン反応によって、安定なケイ酸カルシウム水和物等の化合物を生成して、緻密な組織を形成する。そのため、フライアッシュ混合セメントは、水密性、化学抵抗性、及び、長期強度発現性に優れている。
また、上述のポゾラン反応による発熱量は、ポルトランドセメントの水和による発熱量に比べて少ない。そのため、フライアッシュ混合セメントの水和熱は、ポルトランドセメントの水和熱よりも少なくなる。
また、上述のポゾラン反応による発熱量は、ポルトランドセメントの水和による発熱量に比べて少ない。そのため、フライアッシュ混合セメントの水和熱は、ポルトランドセメントの水和熱よりも少なくなる。
また、フライアッシュは、それ自体、球状の微粒子であるから、ボールベアリング作用によってコンクリート等の流動性を向上させることができる。それゆえ、フライアッシュ混合セメントは、コンクリート等の製造における単位水量を少なくすることができ、コンクリート等の硬化体の乾燥収縮を小さくすることができる。
さらに、フライアッシュ混合セメントは、セメント製造時の二酸化炭素の排出量や、原料（石灰石等）及び化石燃料（例えば、重油）などの天然資源の使用量を少なくすることができる点や、火力発電所における微粉炭の燃焼の副産物であるフライアッシュを有効活用できる点などで、環境負荷の低減効果を有している。
さらに、フライアッシュ混合セメントは、セメント製造時の二酸化炭素の排出量や、原料（石灰石等）及び化石燃料（例えば、重油）などの天然資源の使用量を少なくすることができる点や、火力発電所における微粉炭の燃焼の副産物であるフライアッシュを有効活用できる点などで、環境負荷の低減効果を有している。
フライアッシュには、球形粒子と未燃カーボンが含まれている。
このうち、球形粒子は、ボイラー内で燃焼した微粉炭の燃え殻（浮遊物）が、高温によって溶融し、その後、冷却される過程で表面張力によって球状化したものである。該球形粒子の表面は、その形成の過程で溶けて、ガラス化している。
未燃カーボンは、比較的粗大でポーラスな形状を有するものである。該未燃カーボンは、大きな粒度を有するため、燃え殻の燃焼が進まず、球状粒子にならないと考えられる。該未燃カーボンは、球形粒子のボールベアリング効果を阻害し、流動性を低下させ、強度の低下を引き起こす。
また、未燃カーボンの含有量が多いフライアッシュをコンクリートまたはモルタルの材料の一つとして用いた場合には、コンクリート等の打設時に、フライアッシュ中に含まれていた未燃カーボンが、ブリーディング水と共にコンクリート等の表面に浮いて、黒色の色むらを発生させるおそれがあると考えられる。
このうち、球形粒子は、ボイラー内で燃焼した微粉炭の燃え殻（浮遊物）が、高温によって溶融し、その後、冷却される過程で表面張力によって球状化したものである。該球形粒子の表面は、その形成の過程で溶けて、ガラス化している。
未燃カーボンは、比較的粗大でポーラスな形状を有するものである。該未燃カーボンは、大きな粒度を有するため、燃え殻の燃焼が進まず、球状粒子にならないと考えられる。該未燃カーボンは、球形粒子のボールベアリング効果を阻害し、流動性を低下させ、強度の低下を引き起こす。
また、未燃カーボンの含有量が多いフライアッシュをコンクリートまたはモルタルの材料の一つとして用いた場合には、コンクリート等の打設時に、フライアッシュ中に含まれていた未燃カーボンが、ブリーディング水と共にコンクリート等の表面に浮いて、黒色の色むらを発生させるおそれがあると考えられる。
このような黒色の色むらの発生を抑制するための方法として、例えば、以下の特許文献１〜２に記載された方法が提案されている。
特許文献１に、フライアッシュを未燃カーボンが１重量％以下となるまで灰化した後、５０％通過径５μｍ乃至１５μｍに微粉砕すること、または、フライアッシュを５０％通過径５μｍ乃至１５μｍに微粉砕した後、未燃カーボンが１重量％以下となるまで灰化することを特徴とするフライアッシュの改質方法が、記載されている。
特許文献１に、フライアッシュを未燃カーボンが１重量％以下となるまで灰化した後、５０％通過径５μｍ乃至１５μｍに微粉砕すること、または、フライアッシュを５０％通過径５μｍ乃至１５μｍに微粉砕した後、未燃カーボンが１重量％以下となるまで灰化することを特徴とするフライアッシュの改質方法が、記載されている。
特許文献２に、未燃炭素を含む石炭灰を、乾式の粉砕機に投入して、当該石炭灰中のフライアッシュに凝集・付着している上記未燃炭素を解砕および微粉砕した後に、これらフライアッシュおよび未燃炭素を乾式の分級機に投入して、微粉砕した上記未燃炭素を上記フライアッシュから分離することを特徴とする石炭灰の未燃炭素分の低減方法が、記載されている。
なお、特許文献２中の「石炭灰」、「フライアッシュ」、「未燃炭素」の各語は、各々、上述の「フライアッシュ」（球形粒子と未燃カーボンを含むもの）における「フライアッシュ」、「球形粒子」、「未燃カーボン」に対応する。
なお、特許文献２中の「石炭灰」、「フライアッシュ」、「未燃炭素」の各語は、各々、上述の「フライアッシュ」（球形粒子と未燃カーボンを含むもの）における「フライアッシュ」、「球形粒子」、「未燃カーボン」に対応する。
特許文献１に記載されているように、フライアッシュを灰化して未燃カーボンの量を低減する方法では、灰化工程においてエネルギーが必要となること、灰化に手間がかかり、製造が煩雑となること、などの問題がある。
特許文献２に記載されているように、粉砕機内での解砕および微粉砕と、分級機による未燃炭素の分離を組み合わせる方法では、解砕および微粉砕においてエネルギーが必要となること、粉砕機と分級機を用いた各工程において手間がかかり、製造が煩雑となること、などの問題がある。
特許文献２に記載されているように、粉砕機内での解砕および微粉砕と、分級機による未燃炭素の分離を組み合わせる方法では、解砕および微粉砕においてエネルギーが必要となること、粉砕機と分級機を用いた各工程において手間がかかり、製造が煩雑となること、などの問題がある。
本発明の目的は、未燃カーボンの含有量が多いフライアッシュであっても、コンクリートまたはモルタルの材料の一つとして用いた場合に、硬化前のコンクリート等の流動性を向上させてワーカビリティを改善することができ、かつ、硬化後のコンクリート等の表面の色むらの発生を抑制することができるフライアッシュ、及び、該フライアッシュを含むセメント組成物を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、強熱減量が５．０〜２０質量％で、かつ、強熱減量に対するＢＥＴ比表面積の比が、特定の範囲内であるフライアッシュを用いれば、上述の本発明の目的を達成しうることを見出し、本発明を完成した。
本発明は、以下の［１］〜［６］を提供するものである。
［１］ 強熱減量が５．０〜２０質量％で、かつ、ＢＥＴ比表面積（単位：ｍ２／ｇ）／強熱減量（単位：質量％）の比が０．３未満であるフライアッシュ。
［２］ ブレーン比表面積が２，０００〜５，０００ｃｍ２／ｇである上記［１］に記載のフライアッシュ。
［３］ ＳｉＯ２の含有率が４０質量％以上で、かつ、Ａｌ２Ｏ３の含有率が１６〜３０質量％である上記［１］または［２］に記載のフライアッシュ。
［４］ 上記［１］〜［３］のいずれかに記載のフライアッシュ、及び、ポルトランドセメントを含むセメント組成物であって、上記フライアッシュと上記ポルトランドセメントの合計量（１００質量％）中の上記フライアッシュの割合が、１〜４０質量％であるセメント組成物。
［５］ 石灰石粉末、高炉スラグ微粉末、及び、天然ポゾラン粉末からなる群より選ばれる一種以上の粉末を含む上記［４］に記載のセメント組成物。
［１］ 強熱減量が５．０〜２０質量％で、かつ、ＢＥＴ比表面積（単位：ｍ２／ｇ）／強熱減量（単位：質量％）の比が０．３未満であるフライアッシュ。
［２］ ブレーン比表面積が２，０００〜５，０００ｃｍ２／ｇである上記［１］に記載のフライアッシュ。
［３］ ＳｉＯ２の含有率が４０質量％以上で、かつ、Ａｌ２Ｏ３の含有率が１６〜３０質量％である上記［１］または［２］に記載のフライアッシュ。
［４］ 上記［１］〜［３］のいずれかに記載のフライアッシュ、及び、ポルトランドセメントを含むセメント組成物であって、上記フライアッシュと上記ポルトランドセメントの合計量（１００質量％）中の上記フライアッシュの割合が、１〜４０質量％であるセメント組成物。
［５］ 石灰石粉末、高炉スラグ微粉末、及び、天然ポゾラン粉末からなる群より選ばれる一種以上の粉末を含む上記［４］に記載のセメント組成物。
［６］ 上記［１］〜［３］のいずれかに記載のフライアッシュを選別するための方法であって、一種類以上のフライアッシュを準備する準備工程と、上記一種類以上のフライアッシュの各々について、強熱減量及びＢＥＴ比表面積を測定する測定工程と、上記測定工程で得られた上記強熱減量及び上記ＢＥＴ比表面積に基いて、上記一種類以上のフライアッシュの各々について、上記ＢＥＴ比表面積（単位：ｍ２／ｇ）／上記強熱減量（単位：質量％）の比を算出する算出工程と、上記測定工程で得られた上記強熱減量及び上記算出工程で得られた上記比に基いて、上記一種類以上のフライアッシュから、上記強熱減量が５．０〜２０質量％でかつ上記比が０．３未満であるフライアッシュを選別する選別工程、を含むフライアッシュの選別方法。
本発明のフライアッシュは、未燃カーボンの含有量が多くても、コンクリートまたはモルタル（以下、「コンクリート等」と略すことがある。）の材料の一つとして用いた場合に、硬化前のコンクリート等の流動性を向上させてワーカビリティを改善することができ、かつ、硬化後のコンクリート等の表面の色むらの発生を抑制することができる。
本発明のフライアッシュは、強熱減量が５．０〜２０質量％で、かつ、ＢＥＴ比表面積（単位：ｍ２／ｇ）／強熱減量（単位：質量％）の比が０．３未満のものである。
以下、本発明のフライアッシュを詳しく説明する。
本発明のフライアッシュの強熱減量は、５．０〜２０質量％、好ましくは５．５〜１９質量％、より好ましくは６．０〜１８質量％、特に好ましくは６．０〜１６質量％である。
強熱減量が５．０質量％未満の場合、または、強熱減量が２０質量％を超える場合には、硬化前のコンクリート等の流動性が低下し、また、硬化後のコンクリート等の表面の色むらの発生の抑制が不十分となる。
以下、本発明のフライアッシュを詳しく説明する。
本発明のフライアッシュの強熱減量は、５．０〜２０質量％、好ましくは５．５〜１９質量％、より好ましくは６．０〜１８質量％、特に好ましくは６．０〜１６質量％である。
強熱減量が５．０質量％未満の場合、または、強熱減量が２０質量％を超える場合には、硬化前のコンクリート等の流動性が低下し、また、硬化後のコンクリート等の表面の色むらの発生の抑制が不十分となる。
本発明における「ＢＥＴ比表面積（単位：ｍ２／ｇ）／強熱減量（単位：質量％）」の比は、０．３未満、好ましくは０．０１〜０．２８、より好ましくは０．０２〜０．２５、特に好ましくは０．０３〜０．２０である。本明細書中、該比は、単位を省略して表している。
該値が０．３を超えると、硬化前のコンクリート等の流動性が低下し、また、硬化後のコンクリート等の表面の色むらの発生の抑制が不十分となる。該値が０．０１以上であると、このようなフライアッシュの選別が、より容易となる。
本発明のフライアッシュのＢＥＴ比表面積は、好ましくは０．１〜５ｍ２／ｇ、より好ましくは０．１５〜４ｍ２／ｇ、さらに好ましくは０．２〜３ｍ２／ｇ、特に好ましくは０．２〜２．５ｍ２／ｇである。
該値が０．１ｍ２／ｇ以上であると、このようなフライアッシュの選別が、より容易となる。該値が５ｍ２／ｇ以下であると、「ＢＥＴ比表面積（単位：ｍ２／ｇ）／強熱減量（単位：質量％）」の比が０．３未満となる場合が多く、本発明に該当するフライアッシュの選別が、より容易となる。
該値が０．３を超えると、硬化前のコンクリート等の流動性が低下し、また、硬化後のコンクリート等の表面の色むらの発生の抑制が不十分となる。該値が０．０１以上であると、このようなフライアッシュの選別が、より容易となる。
本発明のフライアッシュのＢＥＴ比表面積は、好ましくは０．１〜５ｍ２／ｇ、より好ましくは０．１５〜４ｍ２／ｇ、さらに好ましくは０．２〜３ｍ２／ｇ、特に好ましくは０．２〜２．５ｍ２／ｇである。
該値が０．１ｍ２／ｇ以上であると、このようなフライアッシュの選別が、より容易となる。該値が５ｍ２／ｇ以下であると、「ＢＥＴ比表面積（単位：ｍ２／ｇ）／強熱減量（単位：質量％）」の比が０．３未満となる場合が多く、本発明に該当するフライアッシュの選別が、より容易となる。
本発明のフライアッシュのブレーン比表面積は、好ましくは２，０００〜５，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２，１００〜４，５００ｃｍ２／ｇ、さらに好ましくは２，２００〜４，０００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは２，２５０〜３，８００ｃｍ２／ｇである。
該値が２，０００ｃｍ２／ｇ以上であると、強度発現性が、より向上する。該値が５，０００ｃｍ２／ｇ以下であると、このようなフライアッシュの選別が、より容易となる。
ブレーン比表面積は、例えば、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５ セメントの物理試験方法」に記載されている方法によって測定することができる。
本発明のフライアッシュ中のＳｉＯ２（シリカ）の含有率は、好ましくは４０質量％以上、より好ましくは４１〜７０質量％、さらに好ましくは４２〜６５質量％、さらに好ましくは４３〜６０質量％、さらに好ましくは４４〜５６質量％、特に好ましくは４５〜５５質量％である。
該含有率が４０質量％以上であると、ポゾラン反応による緻密な組織の形成等が、より促進される。該含有率が７０質量％以下であると、このようなフライアッシュの選別が、より容易となる。
該値が２，０００ｃｍ２／ｇ以上であると、強度発現性が、より向上する。該値が５，０００ｃｍ２／ｇ以下であると、このようなフライアッシュの選別が、より容易となる。
ブレーン比表面積は、例えば、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５ セメントの物理試験方法」に記載されている方法によって測定することができる。
本発明のフライアッシュ中のＳｉＯ２（シリカ）の含有率は、好ましくは４０質量％以上、より好ましくは４１〜７０質量％、さらに好ましくは４２〜６５質量％、さらに好ましくは４３〜６０質量％、さらに好ましくは４４〜５６質量％、特に好ましくは４５〜５５質量％である。
該含有率が４０質量％以上であると、ポゾラン反応による緻密な組織の形成等が、より促進される。該含有率が７０質量％以下であると、このようなフライアッシュの選別が、より容易となる。
本発明のフライアッシュ中のＡｌ２Ｏ３の（アルミナ）の含有率は、好ましくは１６〜３０質量％、より好ましくは１７〜２８質量％、さらに好ましくは１８〜２７質量％、特に好ましくは１９〜２６質量％である。
該含有率が１６質量％以上であると、ポゾラン反応による緻密な組織の形成等が、より促進される。該含有率が３０質量％以下であると、このようなフライアッシュの選別が、より容易となる。
該含有率が１６質量％以上であると、ポゾラン反応による緻密な組織の形成等が、より促進される。該含有率が３０質量％以下であると、このようなフライアッシュの選別が、より容易となる。
本発明のセメント組成物は、上記フライアッシュ、及び、ポルトランドセメントを含む。
ポルトランドセメントの例としては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント等が挙げられる。
ポルトランドセメントのブレーン比表面積は、特に限定されないが、入手の容易性等の観点から、好ましくは２，５００〜５，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２，８００〜４，７００ｃｍ２／ｇである。
本発明のセメント組成物において、上記フライアッシュとポルトランドセメントの合計量（１００質量％）中の上記フライアッシュの割合は、好ましくは１〜４０質量％、より好ましくは２〜３８質量％、さらに好ましくは５〜３５質量％、さらに好ましくは１０〜３３質量％、さらに好ましくは１５〜３１質量％、特に好ましくは２０〜３０質量％である。
該割合が１質量％以上であると、フライアッシュの配合の効果（具体的には、流動性を向上させてワーカビリティを改善すること）をより高めることができる。該割合が４０質量％以下であると、硬化前のコンクリート等の表面に、微細な未燃カーボン粒子や嵩比重の小さい粗粒が、ブリーディング水と共に浮き上がることがなく、色むらの発生をより効果的に抑制することができる。
ポルトランドセメントの例としては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント等が挙げられる。
ポルトランドセメントのブレーン比表面積は、特に限定されないが、入手の容易性等の観点から、好ましくは２，５００〜５，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２，８００〜４，７００ｃｍ２／ｇである。
本発明のセメント組成物において、上記フライアッシュとポルトランドセメントの合計量（１００質量％）中の上記フライアッシュの割合は、好ましくは１〜４０質量％、より好ましくは２〜３８質量％、さらに好ましくは５〜３５質量％、さらに好ましくは１０〜３３質量％、さらに好ましくは１５〜３１質量％、特に好ましくは２０〜３０質量％である。
該割合が１質量％以上であると、フライアッシュの配合の効果（具体的には、流動性を向上させてワーカビリティを改善すること）をより高めることができる。該割合が４０質量％以下であると、硬化前のコンクリート等の表面に、微細な未燃カーボン粒子や嵩比重の小さい粗粒が、ブリーディング水と共に浮き上がることがなく、色むらの発生をより効果的に抑制することができる。
本発明のセメント組成物は、さらに、石灰石粉末、高炉スラグ微粉末、天然ポゾラン粉末等の粉末（以下、「他の粉末」と略す。）を含むことができる。
他の粉末は、一種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
他の粉末の好ましいブレーン比表面積は、コンクリート等の混練時の作業性や、硬化後のコンクリート等における緻密な組織の形成等の観点から、好ましくは２，５００〜１２，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２，８００〜１１，０００ｃｍ２／ｇ、さらに好ましくは３，０００〜１０，０００ｃｍ２／ｇである。
他の粉末は、一種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
他の粉末の好ましいブレーン比表面積は、コンクリート等の混練時の作業性や、硬化後のコンクリート等における緻密な組織の形成等の観点から、好ましくは２，５００〜１２，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２，８００〜１１，０００ｃｍ２／ｇ、さらに好ましくは３，０００〜１０，０００ｃｍ２／ｇである。
他の粉末の種類毎の好ましいブレーン比表面積は、以下のとおりである。
石灰石粉末の好ましいブレーン比表面積は、好ましくは３，０００〜１１，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは４，０００〜１０，０００ｃｍ２／ｇ、さらに好ましくは５，０００〜９，５００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは６，０００〜９，０００ｃｍ２／ｇである。
高炉スラグ微粉末の好ましいブレーン比表面積は、好ましくは２，５００〜７，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３，０００〜６，０００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは３，５００〜５，０００ｃｍ２／ｇである。
天然ポゾラン粉末の好ましいブレーン比表面積は、好ましくは２，５００〜７，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３，０００〜６，０００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは３，５００〜５，０００ｃｍ２／ｇである。
石灰石粉末の好ましいブレーン比表面積は、好ましくは３，０００〜１１，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは４，０００〜１０，０００ｃｍ２／ｇ、さらに好ましくは５，０００〜９，５００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは６，０００〜９，０００ｃｍ２／ｇである。
高炉スラグ微粉末の好ましいブレーン比表面積は、好ましくは２，５００〜７，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３，０００〜６，０００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは３，５００〜５，０００ｃｍ２／ｇである。
天然ポゾラン粉末の好ましいブレーン比表面積は、好ましくは２，５００〜７，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３，０００〜６，０００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは３，５００〜５，０００ｃｍ２／ｇである。
本発明のセメント組成物が石灰石粉末を含む場合、石灰石粉末とポルトランドセメントの合計量（１００質量％）中の石灰石粉末の割合は、好ましくは２５質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、特に好ましくは１５質量％以下である。該割合が２５質量％を超えると、コンクリート等の強度発現性が低下する。
本発明のセメント組成物が高炉スラグ微粉末または天然ポゾラン粉末を含む場合、高炉スラグ微粉末または天然ポゾラン粉末と、ポルトランドセメントの合計量（１００質量％）中の高炉スラグ微粉末または天然ポゾラン粉末の割合（ただし、高炉スラグ微粉末と天然ポゾラン粉末を共に含む場合、これら２種類の粉末の合計量の割合）は、好ましくは２５質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、特に好ましくは１５質量％以下である。該割合が２５質量％を超えると、コンクリート等の流動性が低下する。
本発明のセメント組成物が高炉スラグ微粉末または天然ポゾラン粉末を含む場合、高炉スラグ微粉末または天然ポゾラン粉末と、ポルトランドセメントの合計量（１００質量％）中の高炉スラグ微粉末または天然ポゾラン粉末の割合（ただし、高炉スラグ微粉末と天然ポゾラン粉末を共に含む場合、これら２種類の粉末の合計量の割合）は、好ましくは２５質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、特に好ましくは１５質量％以下である。該割合が２５質量％を超えると、コンクリート等の流動性が低下する。
本発明のセメント組成物は、上述の各材料に加えて、水、骨材（細骨材、粗骨材）等を含むことによって、モルタルまたはコンクリートとして用いることができる。
細骨材の例としては、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、スラグ細骨材、軽量細骨材等が挙げられる。
粗骨材の例としては、川砂利、山砂利、陸砂利、海砂利、砕石、珪石、スラグ粗骨材、軽量粗骨材等が挙げられる。
骨材（細骨材、粗骨材）としては、天然骨材の他、再生骨材を用いてもよい。
水の例としては、水道水、下水処理水、生コンクリートの上澄水等が挙げられる
細骨材の例としては、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、スラグ細骨材、軽量細骨材等が挙げられる。
粗骨材の例としては、川砂利、山砂利、陸砂利、海砂利、砕石、珪石、スラグ粗骨材、軽量粗骨材等が挙げられる。
骨材（細骨材、粗骨材）としては、天然骨材の他、再生骨材を用いてもよい。
水の例としては、水道水、下水処理水、生コンクリートの上澄水等が挙げられる
本発明のセメント組成物は、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等の、水量を減らすための剤を含むことができる。これらの剤中の減水成分の例としては、ポリカルボン酸、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、リグニンスルホン酸、またはこれらの塩等が挙げられる
本発明のセメント組成物は、硬化後のコンクリート等の収縮ひび割れを抑制するために、膨張材、収縮低減剤等を含むことができる。
本発明のセメント組成物は、種々の目的で、空気量調整剤、凝結遅延剤、消泡剤等を含むことができる。
本発明のセメント組成物は、硬化後のコンクリート等の収縮ひび割れを抑制するために、膨張材、収縮低減剤等を含むことができる。
本発明のセメント組成物は、種々の目的で、空気量調整剤、凝結遅延剤、消泡剤等を含むことができる。
本発明のフライアッシュの選別方法は、一種類以上（例えば、５〜２０種類）のフライアッシュを準備する準備工程と、これら一種類以上のフライアッシュの各々について、強熱減量及びＢＥＴ比表面積を測定する測定工程と、測定工程で得られた強熱減量及びＢＥＴ比表面積に基いて、これら一種類以上のフライアッシュの各々について、ＢＥＴ比表面積（単位：ｍ２／ｇ）／強熱減量（単位：質量％）の比を算出する算出工程と、測定工程で得られた強熱減量及び算出工程で得られた比に基いて、これら一種類以上のフライアッシュから、強熱減量が５．０〜２０質量％でかつ上記比が０．３未満であるフライアッシュを選別する選別工程、を含む。
強熱減量は、例えば、「ＪＩＳ Ａ ６２０１：２０１５ コンクリート用フライアッシュ」に記載されている方法によって測定することができる。
ＢＥＴ比表面積は、例えば、「ＪＩＳ Ｒ １６２６：１９９６ ファインセラミックス粉体の気体吸着ＢＥＴ法による比表面積の測定方法」に記載されている方法によって測定することができる。
強熱減量は、例えば、「ＪＩＳ Ａ ６２０１：２０１５ コンクリート用フライアッシュ」に記載されている方法によって測定することができる。
ＢＥＴ比表面積は、例えば、「ＪＩＳ Ｒ １６２６：１９９６ ファインセラミックス粉体の気体吸着ＢＥＴ法による比表面積の測定方法」に記載されている方法によって測定することができる。
以下、実施例によって本発明を説明する。
本発明は、以下の実施例によって限定されるものではなく、特許請求の範囲に包含される限りにおいて、種々の実施形態を有することができる。
本発明は、以下の実施例によって限定されるものではなく、特許請求の範囲に包含される限りにおいて、種々の実施形態を有することができる。
１．使用した材料（フライアッシュ以外）
（１）普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）；Ｃ３Ｓ（エーライト）：６０．１質量％、Ｃ２Ｓ（ビーライト）：１３．１質量％、Ｃ３Ａ（アルミネート相）：９．０質量％、Ｃ４ＡＦ（フェライト相）：９．８質量％、石膏（ＳＯ３換算）：２．０質量％、ブレーン比表面積：３，２５０ｃｍ２／ｇ
（２）石灰石粉末；ブレーン比表面積：８，５００ｃｍ２／ｇ
（３）高炉スラグ微粉末；ブレーン比表面積：４，２３０ｃｍ２／ｇ
（４）天然ポゾラン粉末；ブレーン比表面積：３，９８０ｃｍ２／ｇ
（５）細骨材；「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５ セメントの物理試験方法」に記載されている標準砂
（６）水道水
（１）普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）；Ｃ３Ｓ（エーライト）：６０．１質量％、Ｃ２Ｓ（ビーライト）：１３．１質量％、Ｃ３Ａ（アルミネート相）：９．０質量％、Ｃ４ＡＦ（フェライト相）：９．８質量％、石膏（ＳＯ３換算）：２．０質量％、ブレーン比表面積：３，２５０ｃｍ２／ｇ
（２）石灰石粉末；ブレーン比表面積：８，５００ｃｍ２／ｇ
（３）高炉スラグ微粉末；ブレーン比表面積：４，２３０ｃｍ２／ｇ
（４）天然ポゾラン粉末；ブレーン比表面積：３，９８０ｃｍ２／ｇ
（５）細骨材；「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５ セメントの物理試験方法」に記載されている標準砂
（６）水道水
２．使用した材料（フライアッシュ）
試験に用いた１２種類のフライアッシュ（表１中、「ＦＡ１」〜「ＦＡ１２」として表す。）の特性を、表１に示す。
「ＦＡ１」〜「ＦＡ８」は、本発明で規定するフライアッシュの条件をすべて満たすものである。「ＦＡ９」〜「ＦＡ１２」は、本発明で規定するフライアッシュの条件の中の一つ以上を満たしていないものである。
試験に用いた１２種類のフライアッシュ（表１中、「ＦＡ１」〜「ＦＡ１２」として表す。）の特性を、表１に示す。
「ＦＡ１」〜「ＦＡ８」は、本発明で規定するフライアッシュの条件をすべて満たすものである。「ＦＡ９」〜「ＦＡ１２」は、本発明で規定するフライアッシュの条件の中の一つ以上を満たしていないものである。
３．試験１
（１）モルタルの調製
普通ポルトランドセメントと各フライアッシュを、普通ポルトランドセメントとフライアッシュの合計量（１００質量％）中のフライアッシュの割合が２５質量％になるように混合して、セメント組成物（セメントにフライアッシュを添加してなる混合セメント）を調製した。
このセメント組成物（混合セメント）を用いて調製したモルタルについて、硬化前のフロー値の評価（フライアッシュを含まないモルタルを基準とした相対評価）、及び、モルタル硬化体の表面の色むらの評価を行った。その詳細は、以下のとおりである。
（１）モルタルの調製
普通ポルトランドセメントと各フライアッシュを、普通ポルトランドセメントとフライアッシュの合計量（１００質量％）中のフライアッシュの割合が２５質量％になるように混合して、セメント組成物（セメントにフライアッシュを添加してなる混合セメント）を調製した。
このセメント組成物（混合セメント）を用いて調製したモルタルについて、硬化前のフロー値の評価（フライアッシュを含まないモルタルを基準とした相対評価）、及び、モルタル硬化体の表面の色むらの評価を行った。その詳細は、以下のとおりである。
（２）モルタルのフロー値の評価
フライアッシュを含まない場合のフロー値を１００とした場合における、各フライアッシュを含む場合のフロー値の大きさ（以下、「フロー比」という。）を算出した。
フロー比は、「各フライアッシュを含む場合のフロー値」×１００÷「フライアッシュを含まない場合のフロー値」、として算出することができる。
フロー値は、「ＪＩＳ Ａ ６２０１：２０１５ コンクリート用フライアッシュ」に記載されている方法によって測定した。
結果を表２中に「フロー比」として示す。
フライアッシュを含まない場合のフロー値を１００とした場合における、各フライアッシュを含む場合のフロー値の大きさ（以下、「フロー比」という。）を算出した。
フロー比は、「各フライアッシュを含む場合のフロー値」×１００÷「フライアッシュを含まない場合のフロー値」、として算出することができる。
フロー値は、「ＪＩＳ Ａ ６２０１：２０１５ コンクリート用フライアッシュ」に記載されている方法によって測定した。
結果を表２中に「フロー比」として示す。
（３）モルタル硬化体の表面の色むらの評価
各フライアッシュについて、フライアッシュ、ポルトランドセメント、細骨材、消泡剤、及び水を含むモルタルを調製し、このモルタルが硬化してなる硬化体の表面のハンターＬａｂ表色系におけるＬ値（以下、「Ｌ値」と略す。）を測定した。
フライアッシュの量は、フライアッシュとポルトランドセメントの合計量（１００質量％）中のフライアッシュの割合が２．５質量％となる量に定めた。
モルタルの配合（ただし、消泡剤は除く。）は、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５ セメントの物理試験方法」を参考にして、ポルトランドセメント及びフライアッシュの合計量である１００質量部に対して、細骨材の量を３００質量部、水の量を５０質量部に定めた。
消泡剤の量は、モルタル中の空気量が２．５％未満となるように、フライアッシュ及びポルトランドセメントの合計量である１００質量部に対して、０．０３質量部に定めた。
各フライアッシュについて、フライアッシュ、ポルトランドセメント、細骨材、消泡剤、及び水を含むモルタルを調製し、このモルタルが硬化してなる硬化体の表面のハンターＬａｂ表色系におけるＬ値（以下、「Ｌ値」と略す。）を測定した。
フライアッシュの量は、フライアッシュとポルトランドセメントの合計量（１００質量％）中のフライアッシュの割合が２．５質量％となる量に定めた。
モルタルの配合（ただし、消泡剤は除く。）は、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５ セメントの物理試験方法」を参考にして、ポルトランドセメント及びフライアッシュの合計量である１００質量部に対して、細骨材の量を３００質量部、水の量を５０質量部に定めた。
消泡剤の量は、モルタル中の空気量が２．５％未満となるように、フライアッシュ及びポルトランドセメントの合計量である１００質量部に対して、０．０３質量部に定めた。
モルタルの混練及び成形は、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５ セメントの物理試験方法」に準拠して行った。混練に際して、消泡剤は、水と共にミキサーに投入した。成形の後、２０℃の条件下で３日間湿空養生を行った後、得られたモルタル硬化体の表面のＬ値を測定した。
モルタル硬化体の表面のＬ値の測定は、以下のようにして行った。
まず、モルタルの表面に斑状に発生した黒い点のうち、黒色の程度が特に大きい黒い点を、目視観察によって１５個選択した。次いで、選択した黒い点の略中心部分におけるＬ値を、分光色差計（日本電色工業社製、商品名「ＮＲ−３０００」）を用いて測定した。最後に、１５個の黒い点の測定値の平均値を算出した。得られた値を、表２中に「色むら（Ｌ値）」として示す。
モルタル硬化体の表面のＬ値の測定は、以下のようにして行った。
まず、モルタルの表面に斑状に発生した黒い点のうち、黒色の程度が特に大きい黒い点を、目視観察によって１５個選択した。次いで、選択した黒い点の略中心部分におけるＬ値を、分光色差計（日本電色工業社製、商品名「ＮＲ−３０００」）を用いて測定した。最後に、１５個の黒い点の測定値の平均値を算出した。得られた値を、表２中に「色むら（Ｌ値）」として示す。
（４）活性度指数（参考データ）
「ＪＩＳ Ａ ６２０１：２０１５ コンクリート用フライアッシュ」に準拠して、各フライアッシュの活性度指数（７日、２８日、９１日）を測定した。結果を表２に示す。
「ＪＩＳ Ａ ６２０１：２０１５ コンクリート用フライアッシュ」に準拠して、各フライアッシュの活性度指数（７日、２８日、９１日）を測定した。結果を表２に示す。
表２から、本発明で規定する条件をすべて満たしているフライアッシュ（「ＦＡ１」〜「ＦＡ８」）は、強熱減量（未燃カーボン含有量）が５質量％を超えているにもかかわらず、モルタルの流動性（表２中の「フロー比」を参照）を向上させてワーカビリティを改善することができ、また、モルタル硬化体の表面の色むら（表２中の「色むら（Ｌ値）」を参照）の発生を抑制していることがわかる。一方、本発明で規定するフライアッシュの条件の中の一つ以上を満たしていないフライアッシュ（「ＦＡ９」〜「ＦＡ１２」）は、硬化前のコンクリート等の流動性が低下し、また、硬化後のコンクリート等の表面の色むらの発生の抑制が不十分であることがわかる。
４．試験２
（１）モルタルの調製
普通ポルトランドセメントと、フライアッシュ（「ＦＡ６」または「ＦＡ１０」）と、これら２種類の粉末以外の粉末（石灰石粉末、高炉スラグ微粉末、または天然ポゾラン粉末；以下、「他の粉末」ともいう。）を混合して、セメント組成物（セメントにフライアッシュ等を添加してなる混合セメント）を調製した。
各フライアッシュの量は、以下のように定めた。
モルタルのフロー値の評価においては、フライアッシュの量は、普通ポルトランドセメントとフライアッシュと他の粉末の合計量（１００質量％）中のフライアッシュの割合が２５質量％になる量に定めた。
モルタル硬化体の表面の色むらの評価においては、フライアッシュの量は、普通ポルトランドセメントとフライアッシュと他の粉末の合計量（１００質量％）中のフライアッシュの割合が２．５質量％になる量に定めた。
他の粉末（石灰石粉末、高炉スラグ微粉末、または天然ポゾラン粉末）の量は、普通ポルトランドセメントと他の粉末の合計量（１００質量％）中の他の粉末の割合が１５質量％になる量に定めた。
（２）モルタルのフロー値及び色むらの評価
このセメント組成物（混合セメント）を用いて調製したモルタルについて、上述の試験１と同様にして、硬化前のモルタルのフロー値の評価、及び、モルタル硬化体の表面の色むらの評価を行った。
結果を表３に示す。
（１）モルタルの調製
普通ポルトランドセメントと、フライアッシュ（「ＦＡ６」または「ＦＡ１０」）と、これら２種類の粉末以外の粉末（石灰石粉末、高炉スラグ微粉末、または天然ポゾラン粉末；以下、「他の粉末」ともいう。）を混合して、セメント組成物（セメントにフライアッシュ等を添加してなる混合セメント）を調製した。
各フライアッシュの量は、以下のように定めた。
モルタルのフロー値の評価においては、フライアッシュの量は、普通ポルトランドセメントとフライアッシュと他の粉末の合計量（１００質量％）中のフライアッシュの割合が２５質量％になる量に定めた。
モルタル硬化体の表面の色むらの評価においては、フライアッシュの量は、普通ポルトランドセメントとフライアッシュと他の粉末の合計量（１００質量％）中のフライアッシュの割合が２．５質量％になる量に定めた。
他の粉末（石灰石粉末、高炉スラグ微粉末、または天然ポゾラン粉末）の量は、普通ポルトランドセメントと他の粉末の合計量（１００質量％）中の他の粉末の割合が１５質量％になる量に定めた。
（２）モルタルのフロー値及び色むらの評価
このセメント組成物（混合セメント）を用いて調製したモルタルについて、上述の試験１と同様にして、硬化前のモルタルのフロー値の評価、及び、モルタル硬化体の表面の色むらの評価を行った。
結果を表３に示す。
表３から、本発明で規定する条件をすべて満たしているフライアッシュ（ＦＡ６）は、強熱減量（未燃カーボン含有量）が７．３質量％と大きいにもかかわらず、モルタルの流動性を向上させてワーカビリティを改善することができ、また、モルタル硬化体の表面の色むらの発生を抑制していることがわかる。
一方、本発明で規定する条件を満たしていないフライアッシュ（ＦＡ１０）は、モルタルの流動性を低下させており、また、モルタル硬化体の表面に、顕著な色むらを発生させており、色むらの発生を抑制していないことがわかる。
一方、本発明で規定する条件を満たしていないフライアッシュ（ＦＡ１０）は、モルタルの流動性を低下させており、また、モルタル硬化体の表面に、顕著な色むらを発生させており、色むらの発生を抑制していないことがわかる。
Claims (6)
- 強熱減量が５．０〜２０質量％で、かつ、ＢＥＴ比表面積（単位：ｍ２／ｇ）／上記強熱減量（単位：質量％）の比が０．３未満であるフライアッシュ。
- ブレーン比表面積が２，０００〜５，０００ｃｍ２／ｇである請求項１に記載のフライアッシュ。
- ＳｉＯ２の含有率が４０質量％以上で、かつ、Ａｌ２Ｏ３の含有率が１６〜３０質量％である請求項１又は２に記載のフライアッシュ。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載のフライアッシュ、及び、ポルトランドセメントを含むセメント組成物であって、上記フライアッシュと上記ポルトランドセメントの合計量（１００質量％）中の上記フライアッシュの割合が、１〜４０質量％であるセメント組成物。
- 石灰石粉末、高炉スラグ微粉末、及び、天然ポゾラン粉末からなる群より選ばれる一種以上の粉末を含む請求項４に記載のセメント組成物。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載のフライアッシュを選別するための方法であって、
一種類以上のフライアッシュを準備する準備工程と、
上記一種類以上のフライアッシュの各々について、強熱減量及びＢＥＴ比表面積を測定する測定工程と、
上記測定工程で得られた上記強熱減量及び上記ＢＥＴ比表面積に基いて、上記一種類以上のフライアッシュの各々について、上記ＢＥＴ比表面積（単位：ｍ２／ｇ）／上記強熱減量（単位：質量％）の比を算出する算出工程と、
上記測定工程で得られた上記強熱減量及び上記算出工程で得られた上記比に基いて、上記一種類以上のフライアッシュから、上記強熱減量が５．０〜２０質量％でかつ上記比が０．３未満であるフライアッシュを選別する選別工程、
を含むフライアッシュの選別方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2019/007386 WO2020174592A1 (ja) | 2019-02-26 | 2019-02-26 | フライアッシュ及びそれを含むセメント組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2020174592A1 true JPWO2020174592A1 (ja) | 2021-12-23 |
Family
ID=72239324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021501440A Pending JPWO2020174592A1 (ja) | 2019-02-26 | 2019-02-26 | フライアッシュ及びそれを含むセメント組成物 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPWO2020174592A1 (ja) |
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| WO (1) | WO2020174592A1 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3519768B2 (ja) * | 1993-12-28 | 2004-04-19 | 太平洋セメント株式会社 | セメント、コンクリート混和材用石炭灰の選定方法 |
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| JP2011020867A (ja) * | 2009-07-13 | 2011-02-03 | Ube Industries Ltd | フライアッシュの選定方法、及びこれを用いたセメントの製造方法 |
-
2019
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- 2019-02-26 SG SG11202108981RA patent/SG11202108981RA/en unknown
- 2019-02-26 JP JP2021501440A patent/JPWO2020174592A1/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020174592A1 (ja) | 2020-09-03 |
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