TWI582056B - Ultra fast hard clinker, cement composition using the clinker, and a method for producing the same - Google Patents

Ultra fast hard clinker, cement composition using the clinker, and a method for producing the same Download PDF

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Description

超速硬性熟料、使用該熟料之水泥組成物及其製造方法
本發明係關於在土木、建築領域所使用的超速硬性熟料、使用該熟料的水泥組成物及其製造方法。
在世界各地，正急速地進行基礎建設整備，所使用的水泥之生產量正在增加。在急於進行基礎建設整備的國家，正追求可在早期供用的材料，來作為所使用的材料。作為其一例，可舉出超速硬性材料。
例如：在以合理化施工作為目標時，需要超速硬性、具有優良流動性的水泥系材料的情況很多。先前，作為超速硬性、具有優良流動性的材料，係提案有：超速硬、高流動灌漿灰泥(grout mortar)(參照專利文獻1~3)。
然而，在最近因為要對應更合理化施工的要求或新的需要，所以超速硬材料之要求性能越來越高。
作為超速硬、高流動灌漿灰泥之性能要求中，操作期也成為重要的性能。若亦考慮施工時間或使用器具等之洗淨時間，則即使最低也要有10分鐘以上，如果可能的話最好可確保15分鐘以上之操作期。然而，確保長期之操作期，就是將硬化時間推遲，所以變得難以滿足在短期材齡的要求強度。因此，在先前技術中，難以一面確保充分的操作期、同時在低溫下，於初期材齡中滿足必要的強度表現性。
而且，先前的超速硬、高流動灌漿灰泥，其課題係在溫度相依性大、在低溫下之強度表現性方面。也就是說，雖然在20℃以上係在特定的材齡中滿足要求強度，但是在5℃等之低溫，就是無法在特定的材齡中滿足要求強度。此係在無機系的超速硬、高流動灌漿灰泥中，另外，在樹脂灰泥中也是共通的課題。因而期待有溫度相依性小的超速硬、高流動灌漿灰泥。
另一方面，美國的Spackman從過去就有研討在波特蘭水泥中，由賦與快凝性的目的而加入鋁酸鈣，另外，更併用石膏類，(參照專利文獻4)。
然而，加入了鋁酸鈣和石膏類所構成的快凝性成分的水泥組成物，其溫度相依性大、無法得到在低溫下有充分的快凝性之物。另外，依照鋁酸鈣和石膏類之混合比例或快凝材料之添加量，在低溫下也有過膨脹的傾向，變成在該方面缺乏信賴性之物。另外，即使用泥刀抹平灰泥之打入面，但伴隨著硬化而在表面上產生凹凸，仍然有在美觀的觀點上不理想的情況。
在最近提案出來，研討前述的快凝性水泥組成物之改良，在波特蘭水泥中調合了鋁酸鈣、無水石膏以及碳酸鋰的超速硬水泥(參照專利文獻5)、或是在波特蘭水泥中調合了鋁酸鈣、無水石膏、碳酸鋰及消石灰的灰泥組成物(參照專利文獻6)。
然而，此灰泥並不是充分地改良在低溫之強度表現性之物，此外在流動性之保持能力上也有困難。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開平03-12350號公報。
專利文獻2：日本特開平01-230455號公報。
專利文獻3：日本特開平11-139859號公報。
專利文獻4：美國專利第903019號公報。
專利文獻5：日本特開平01-290543號公報。
專利文獻6：日本特開2005-75712號公報。
本發明係提供一種超速硬性熟料(clinker)，其係可調製在流動性上優良、可確保充分的操作期，而且溫度相依性小、在長期強度或耐久性之觀點上也有高信賴性的超速硬．高流動灰泥及混凝土組成物，及使用該熟料的水泥組成物，以及其製造方法。
本發明者，重複進行了解決前述課題的各種研討，結果得到藉由採用具有特定之物理性質的水硬性物質來作為超速硬材料，而可解決前述課題之見解，進而完成本發明。
也就是說，本發明係具有以下之要旨之物。
(1)含有CaO-Al2O3-SiO2系化合物，非晶質度為70%以上，而且，以1000℃退火後之真密度之值，係比退火前更小的超速硬性熟料。
(2)記載於上述(1)之超速硬性熟料，其以質量基準，處於CaO為40~55%、Al2O3為40~55%、以及SiO2為1~7%之範圍。
(3)記載於上述(1)或(2)之超速硬性熟料，其粉末度係以布蘭比表面積計為4000~9000 cm2/g，以質量基準，超過30μm之含有率為10%以下，且經粉末化。
(4)如上述(1)~(3)任一項所記載之超速硬性熟料，其粒子直徑係以質量基準，未達1.0μm之含有率為10質量%以下。
(5)一種水泥組成物，係調合上述(1)~(4)中任一項所記載之超速硬性熟料而成。
(6)記載於上述(5)之水泥組成物，係相對於前述超速硬性熟料100質量份，含有石膏25~200質量份。
(7)一種結合材料，係調合上述(6)所記載之水泥組成物而成。
(8)記載於上述(7)之結合材料，其中更含有由凝結調整劑、氣體發泡物質、以及細骨材所構成的群組中選擇1種以上的物質，必要時含有減水劑。
(9)一種超速硬性熟料之製造方法，其特徵為調配CaO原料、Al2O3原料、與SiO2原料，以1600℃以上進行熱處理，進行急速淬冷。
(10)如記載於上述(9)之超速硬性熟料之製造方法，作為CaO原料，使用生石灰、作為Al2O3原料，使用鋁礬土、作為SiO2原料，使用矽石。
(11)如記載於上述(9)或(10)之超速硬性熟料之製造方法，其中前述熱處理，係在氮氣氣氛中，一氧化碳之濃度為1體積%以上、氧氣濃度為10體積%以下之還原氣氛中進行。
(12)如記載於上述(9)~(11)其中任一項所記載之超速硬性熟料之製造方法，其中，前述急速淬冷係以冷卻速度1000 K/秒以上來進行。
藉由本發明之超速硬性熟料，使用該熟料的水泥組成物、以及其製造方法，而可提供流動性優良、可確保充分的操作期，而且溫度相依性小、由長期強度或耐久性之觀點來看亦為信賴性高的超速硬.高流動灌漿灰泥及混凝土組成物。
以下，詳細地說明本發明。
在本發明所使用的「份」或「%」，若未特別規定即為質量基準。
另外，本發明所謂之水泥組成物，係總稱水泥組成物、灰泥組成物及混凝土組成物。
本發明之超速硬性熟料，其特徵係含有CaO-Al2O3-SiO2系化合物，非晶質度為70%以上，理想為80%以上，而且，以1000℃進行退火後之真密度之值，係比退火前還小。
通常，若將非晶質物質進行退火而使其結晶化，一般是真密度之值變大。此係起因於分子配列由不規則狀態變成規則良好的狀態。在本發明，以1000℃退火後之真密度，係比退火前更小為理想，理想為小至0.01~0.2之範圍，特別理想係小至0.03~0.15之範圍。
在本發明所謂的真密度，係指不考慮粒子間之空隙、或是粒子中之氣孔，而考慮原子缺損、轉位及微少不純物的在理想狀態下之物質之每單位體積之質量。
在本發明的CaO-Al2O3-SiO2系化合物，不僅非晶質度為70%以上，而且以1000℃退火後之真密度之值，是比退火前變得更小的稀少化合物。
在此，在本發明所謂的非晶質度，係如以下方式來定義。
在將對象物質以1000℃、2小時退火後，以每分鐘5℃之冷卻速度進行徐冷而使其結晶化。然後，將已結晶化的粉末，藉由粉末X光繞射法來進行測定，求出結晶礦物之主峰(main peak)面積S。接著，求出退火前之物質之主峰面積S0，藉由以下公式來求出非晶質度X。
X(%)=100×(1-S0/S)
本發明之CaO-Al2O3-SiO2系化合物，理想是CaO係 在40~55%、Al2O3係在40~55%以及SiO2係在1~7%之範圍，更理想是CaO係在43~53%、Al2O3係在43~53%以及SiO2係在2~6%之範圍。若不在此成分範圍，則難以成為：可調製出流動性優良，確保充分的操作期、同時溫度相依性小、由長期強度或耐久性以及美觀之觀點來看也有高信賴性之超速硬、高流動灌漿灰泥以及混凝土組成物的超速硬性熟料。
作為CaO原料，可舉出生石灰、石灰石、消石灰等。作為Al2O3原料，係可舉出鋁礬土或鋁殘灰等。作為SiO2原料係可舉出矽石等。而且，在一般的工業原料，係含有MgO、Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O等之不純物。這些不純物亦有助長CaO-Al2O3-SiO2系化合物之非晶質化之一面，這些物質的總量係在5%以下之範圍內存在也無妨。
本發明之CaO-Al2O3-SiO2系化合物，只能以限定的條件來得到。需要調合CaO原料、Al2O3原料、和SiO2原料，以1600℃以上、理想為以1650~2000℃進行熱處理，進行急速淬冷。在未達1600℃之熱處理溫度無法得到，而且冷卻速度未達足急速淬冷條件的情況亦無法得到。均滿足此2個條件為必要。
本發明之急速淬冷，係意味著以1000K/秒以上之冷卻速度來進行冷卻。特別是，將原料以1600℃以上進行加熱而將已溶融狀態之流動體進行急速淬冷之前的溫度為1400℃左右，但由此狀態至1000℃之冷卻速度，理想為1000K/秒以上，較理想為2000K/秒~100000K/秒之速 度來冷卻。
在本發明中，在進行熱處理時之氣氛係還原氣氛為理想。在此，所謂還原氣氛，係在氮氣氣氛中於爐內產生一氧化碳，而且為缺氧狀態。
在開放系統，係難以正確地測定其濃度，而在電爐內的溶融物之上方已測量到的情況中，一氧化碳之濃度係可得到1體積%以上。另外，若同樣地測量氧氣濃度，則至少10體積%以下，通常為6體積%以下。因為大氣中之氧氣濃度為21體積%，所以電爐內是成為缺氧狀態。
超速硬性熟料，係藉由粉碎處理，作到粉末度係在布蘭比表面積上，理想為4000~9000 cm2/g、較理想為4500~8000 cm2/g之粉末狀者為良好。粉末度係在布蘭比表面積上未達4000 cm2/g，係有不能得到充分的超速硬性之情況、或有在低溫下之強度表現性不充分之情況。另外，即使超過9000 cm2/g，也不能期待效果會更提高。
而且，超速硬性熟料之粒子直徑很重要，最好藉由分級處理來進行調整。超速硬性熟料之粒子直徑係未達1.0μm之含有率為10%以下為理想、5%以下為較理想。另外，超過30μm之含有率為10%以下為理想、5%以下為較理想。
若粉末狀之超速硬性熟料之粒子直徑是在前述範圍，則變得容易達成長度變化率、流動性、操作期之確保、初期強度表現、表面平滑性等。
粉碎方法係未特別限定，可使用市售物，可使用球磨 機或輥軋機。另外，分級方法亦未特別限定，但最好是以利用了附壁效應的氣流分級機來控制熟料之粒度。
所謂利用了附壁效應的氣流分級裝置，係以噴射器等而將已加速的粉碎品，將空氣作為載體氣體而從噴嘴噴射到分級室內，利用依照粒子所受的慣性力的不同，而直徑小的粒子沿著近的附壁塊件(coanda block)流動，直徑大的粒子飛得越遠的性質之物，以粒子直徑不同而可收集到複數的分級物之方式，複數個設置了已具備分級邊緣的分級邊緣塊件的氣流分級裝置。在如此的分級裝置中，有許多的專利文獻(例如日本特開平7-178371號公報等)，另外因為有很多的市售品，所以可使用那些物品。如果例示市售品，則是MATSUBO公司製，商品名「Elbow-Jet」、SEISHIN企業公司製，商品名「CLASSIEL」等。
關於超速硬性熟料之粒子直徑，為了確認未達1.0μm之含有率或超過30μm之含有率，可使用市售之粒度分布測定裝置。例如可舉出HORIBA製，雷射繞射/散射式粒度分布測定裝置LA-920等。
超速硬性熟料，若一起使用石膏則為有效果的。在本發明，任一種石膏都可使用。其中，在強度表現性之觀點上，無水石膏為理想，Ⅱ型無水石膏以及/或是天然無水石膏為理想。
石膏之粒度係在布蘭比表面積為4000 cm2/g以上為理想，5000~7000 cm2/g為較理想。在未達4000 cm2/g係有 初期強度表現性下降的情況。
石膏之使用量，係相對於超速硬性熟料100份，25~200份為理想，50~150份為較理想，75~125份為最理想。在這些範圍外係有強度表現性下降的情況。
由超速硬性熟料與石膏所構成的急硬成分之使用量，係在水泥與急硬成分之合計100份中，10~35份為理想，15~30份為較理想，20~25份為最理想。在未達10份時係有初期強度表現性小的情況，若超過35份則沒有大的效果，有長期強度下降的情況。
在本發明係可併用減水劑。減水劑係總稱：具有對於水泥的分散作用或空氣帶入作用，改善流動性或增進強度之物。
具體而言，可舉出萘磺酸系減水劑、三聚氰胺磺酸系減水劑、木質磺酸系減水劑、聚羧酸系減水劑等，但不特別限定。在這些物質之中，萘磺酸系減水劑或木質磺酸系減水劑為理想，而更併用這些物質，係在強度表現性與保持流動性併存的觀點上來看為較理想。
在本發明中，更使用凝結調整劑為理想。凝結調整劑，係可確保施工時之作業性之物，通常以粉末狀來使用。作為凝結調整劑，係可舉出羥基羧酸(oxycarboxylic acid)或其鹽、或是這些物質與鹼金屬碳酸鹽類之併用、糖類等。其中，由可調整關於作業性的操作期，硬化後之強度表現性良好的觀點上來看，羥基羧酸以及/或是其鹽為理想。
作為構成羥基羧酸或其鹽的酸，係可舉出檸檬酸、葡萄糖酸、酒石酸、蘋果酸等，作為鹽係可舉出這些酸之鈉鹽、鉀鹽等。使用這些物質的1種或2種以上。
凝結調整劑之使用量，係依用途、施工之作業時間、凝結調整劑之組成等而有伸縮性，難以用一個定義來決定。在本發明，係以配合15~30分鐘之作業時間而水泥灰泥組成物硬化的方式，來調整凝結調整劑之使用量。
凝結調整劑之使用量，係對於水泥、超速硬性熟料、石膏及細骨材之合計100份而言，0.05~0.5份為理想、0.1~0.3份為較理想、0.15~0.3份為最理想。在這些範圍外係不能確保充分的作業時間，而有延遲硬化的情況。
在本發明，係在賦與無收縮性的目的上，可併用氣體發泡物質。氣體發泡物質，所擔任的工作係在將超速硬性熟料調配到灌漿材料的情況中，因為使構造物一體化、而抑制尚未凝固的狀態之超速硬、高流動灌漿灰泥的下沈或收縮。
作為氣體發泡物質之具體例，係例如鋁粉或碳物質以外，還可舉出氮氣氣體發泡物質、過碳酸鹽、過硫酸鹽、過硼酸鹽、過錳酸鹽等之過氧化物質。在本發明中，使用碳物質、或過碳酸鹽、過硫酸鹽、過硼酸鹽、過錳酸鹽等之過氧化物質，因為抑制下沈效果大而為理想。其中，使用氮氣氣體發泡物質或過碳酸鹽為更理想。
作為氮氣氣體發泡物質，係可由偶氮化合物、亞硝基化合物、以及聯胺衍生物所構成的群中選擇一種或二種以 上來使用。例如，作為偶氮化合物係可舉出偶氮二甲醯胺、偶氮二異丁腈等。
作為亞硝基化合物，係可舉出N,N’-二亞硝基五亞甲基四胺(N,N’-Dinitrosopentamethylenetetramine)等。作為聯胺衍生物，係可舉出4,4’-氧雙(oxybis)或氨基脲(Hydrazinecarboxamide)。
在本發明，係可使用這些物質的一種或二種以上。這些氮氣氣體發泡物質，係在鹼性的水泥與水拌合時，在該鹼性氣氛下產生氮氣氣體，而副產出一氧化碳、二氧化碳以及氨等氣體亦可。
氣體發泡物質之調合比例，係不特別限定，但通常若是鋁粉或過氧化物質，則相對於結合材料100份，係可在0.0001~0.1份之範圍內使用，在0.001~0.01份之範圍為較理想。氣體發泡物質若為氮氣氣體發泡物質，則0.005~1份為理想，0.01~0.5份為較理想。另外，氣體發泡物質若為碳質物質，則相對於結合材料100份，可在1~15份之範圍內使用，3~10份之範圍較理想。各自在未達理想範圍的下限值，係有無法賦與充分的初期膨脹效果的情況，若超過理想範圍的上限值來使用，則有變為過度膨張而強度表現性變差的情況。
作為在本發明使用的水泥，係可舉出：普通、早強、超早強、低熱、中熱(moderate heat)等之各種波特蘭水泥，在這些波特蘭水泥中混合了石爐爐渣、煙灰、二氧化矽或石灰石微粉等的各種混合水泥，還有廢棄物利用型水 泥，也就是所謂的環保水泥等。在這些物質中，在拌合性及強度表現性的觀點上，普通波特蘭水泥或早強波特蘭水泥為理想。
在本發明，係可將石灰石微粉末、高爐徐冷爐渣微粉末、下水污泥焚化灰或該溶融爐渣、都市垃圾焚化灰或該溶融爐渣、泥漿污泥焚化灰等之混合材料、減水劑、AE減水劑、高性能減水劑、高性能AE減水劑、消泡劑、增黏劑、防銹劑、防凍劑、收縮降低劑、聚合物、凝結調整劑、膨潤土等之黏土礦物、水滑石(hydrotalcite)等之陰離子交換體等之中1種或2種以上，在不實質上阻礙本發明的目的範圍中加以使用。
在本發明係可併用細骨材。作為細骨材，若可得到適度的施工性以及強度表現性，則不特別限定。在這些物質中，矽砂為理想。細骨材係乾燥砂為理想。作為乾燥砂，以絕乾狀態的砂為理想。
細骨材之使用量，係相對於結合材料100份，30~200份為理想、100~190份為較理想、130~170份為最理想。在未達50份係有施工性下降的情況、若超過150份則有強度下降的情況。
在本發明所謂的結合材料，係例如由水泥、超速硬性熟料、石膏、凝結調整劑、以及按照必要而含有的減水劑所構成。
在本發明使用的拌合水量，係不特別限定，但通常，水/結合材料比在25~70%為理想、30~50%為較理想。在這 些範圍外係有施工性大幅下降、強度下降的情況。
[實施例]
以下，根據實施例而更具體地說明本發明，但本發明並非被解釋為限定於這些實施例。
「實驗例1」
將表示在表1的熟料粉碎物，在氧氣濃度3體積%，氮氣濃度95體積%，一氧化碳濃度2體積%之還原氣氛中，以1000℃ 2小時退火後，以每分鐘5℃之冷卻速度徐冷，測定退火前後之真密度。另外，也測定了非晶質度。將結果併記於表1另外，作為熟料原料，將生石灰使用於CaO原料、將鋁礬土使用於Al2O3原料、將矽石使用於SiO2原料。
<使用材料>
熟料粉碎物A：真密度2.97 g/cm3、非晶質度95%、CaO為51%、Al2O3為43%、SiO2為3%、其他3%。加熱溫度1700℃、由1400℃至1000℃之冷卻速度為8000K/秒。布蘭比表面積5000 cm2/g。粒子直徑未達1.0 μm 1.0%、超過30μm 1.0%。
熟料粉碎物B：真密度2.98 g/cm3、非晶質度95%、CaO為45%、Al2O3為47%、SiO2為4%、其他4%。加熱溫度1700℃、由1400℃至1000℃之冷卻速度為8000K/ 秒。布蘭比表面積5000 cm2/g。粒子直徑未達1.0 μm 1.0%、超過30μm 1.0%。
熟料粉碎物C：真密度2.94 g/cm3、非晶質度95%、CaO為43%、Al2O3為46%、SiO2為7%、其他4%。加熱溫度1700℃、由1400℃至1000℃之冷卻速度為8000K/秒。布蘭比表面積5000 cm2/g。粒子直徑未達1.0 μm 1.0%、超過30μm 1.0%。
熟料粉碎物D：真密度2.99 g/cm3、非晶質度95%、CaO為52%、Al2O3為40%、SiO2為4%、其他4%。加熱溫度1700℃、由1400℃至1000℃之冷卻速度為8000K/秒。布蘭比表面積5000 cm2/g。粒子直徑未達1.0 μm 1.0%、超過30μm 1.0%。
熟料粉碎物E：真密度2.95 g/cm3、非晶質度95%、CaO為50%、Al2O3為46%、SiO2為2%、其他2%。加熱溫度1700℃、由1400℃至1000℃之冷卻速度為8000K/秒。布蘭比表面積5000 cm2/g。粒子直徑未達1.0 μm 1.0%、超過30μm 1.0%。
熟料粉碎物F：真密度2.97 g/cm3、非晶質度95%、CaO為46%、Al2O3為46%、SiO2為4%、其他4%。加熱溫度1700℃、由1400℃至1000℃之冷卻速度為8000K/秒。布蘭比表面積5000 cm2/g。粒子直徑未達1.0 μm 1.0%、超過30μm 1.0%。
熟料粉碎物G：真密度2.90 g/cm3、非晶質度95%、CaO為44%、Al2O3為50%、SiO2為3%、其他3%。加熱 溫度1700℃、由1400℃至1000℃之冷卻速度為8000K/秒。布蘭比表面積5000 cm2/g。粒子直徑未達1.0 μm 1.0%、超過30μm 1.0%。
熟料粉碎物H：真密度2.98 g/cm3、非晶質度95%、CaO為46%、Al2O3為51%、SiO2為1%、其他2%。加熱溫度1700℃、由1400℃至1000℃之冷卻速度為8000K/秒。布蘭比表面積5000 cm2/g。粒子直徑未達1.0 μm 1.0%、超過30μm 1.0%。
熟料粉碎物I：真密度3.00 g/cm3、非晶質度95%、CaO為55%、Al2O3為40%、SiO2為3%、其他2%。加熱溫度1700℃、由1400℃至1000℃之冷卻速度為8000K/秒。布蘭比表面積5000 cm2/g。粒子直徑未達1.0 μm 1.0%、超過30μm 1.0%。
熟料粉碎物J：真密度3.02 g/cm3、非晶質度95%、CaO為57%、Al2O3為40%、SiO2為2%、其他1%。加熱溫度1700℃、由1400℃至1000℃之冷卻速度為8000K/秒。布蘭比表面積5000 cm2/g。粒子直徑未達1.0 μm 1.0%、超過30μm 1.0%。
熟料粉碎物K：真密度2.88 g/cm3、非晶質度95%、CaO為40%、Al2O3為57%、SiO2為2%、其他1%。加熱溫度1700℃、由1400℃至1000℃之冷卻速度為8000K/秒。布蘭比表面積5000 cm2/g。粒子直徑未達1.0 μm 1.0%、超過30μm 1.0%。
熟料粉碎物L：真密度2.97 g/cm3、非晶質度90%、 CaO為45%、Al2O3為47%、SiO2為4%、其他4%。加熱溫度1700℃、由1400℃至1000℃之冷卻速度為7000K/秒。布蘭比表面積5000 cm2/g。粒子直徑未達1.0 μm 1.0%、超過30μm 1.0%。
熟料粉碎物M：真密度2.96 g/cm3、非晶質度80%、CaO為45%、Al2O3為47%、SiO2為4%、其他4%。加熱溫度1700℃、由1400℃至1000℃之冷卻速度為6000K/秒。布蘭比表面積5000 cm2/g。粒子直徑未達1.0 μm 1.0%、超過30μm 1.0%。
熟料粉碎物N：真密度2.95 g/cm3、非晶質度70%、CaO為45%、Al2O3為47%、SiO2為4%、其他4%。加熱溫度1700℃、由1400℃至1000℃之冷卻速度為5000K/秒。布蘭比表面積5000 cm2/g。粒子直徑未達1.0 μm 1.0%、超過30μm 1.0%。
熟料粉碎物O：真密度2.94 g/cm3、非晶質度50%、CaO為45%、Al2O3為47%、SiO2為4%、其他4%。加熱溫度1700℃、由1400℃至1000℃之冷卻速度為4000K/秒。布蘭比表面積5000 cm2/g。粒子直徑未達1.0 μm 1.0%、超過30μm 1.0%。
<測定方法>
非晶質度：將對象物質以1000℃、2小時退火後，以5℃/分之冷卻速度進行徐冷而使其結晶化。接著，將已結晶化之物，藉由粉末X光繞射法而測定，求出結晶礦物 之主峰(main peak)之面積S0。接著，由退火前之物質之結晶之主峰面積S，藉由X(%)=100×(1-S/S0)的公式而求出非晶質度X。
真密度：根據基於阿基米德原理的氣相置換法，藉由真密度儀(multipycnometer)來測定。
布蘭比表面積：根據JIS R5201-1997「水泥之物理試驗方法」來測定。
粒子直徑係未達1.0μm、超過30μm之含有率：使用HORIBA公司製、雷射繞射/散射式粒度分布測定裝罝LA-920。使已粉碎分級的熟料進行超音波分散至乙醇，以相對折射率130a0001之條件來測定粒度分布。由如此的粒度分布來求出未達1.0μm、超過30μm粒子之含有率。
在表1，熟料粉碎物A~I、L、M及N，係CaO-Al2O3-SiO2系化合物，非晶質度為70%以上、而且以1000℃退火後之真密度之值，係比退火前更小，CaO在40~55%、Al2O3在40~55%、SiO2在1~7%的範圍。另一方面，熟料粉碎物J、K及O，係以1000℃退火後之真密度之值，並未變得比退火前更小。
「實驗例2」
使用表示在表1的各種熟料粉碎物，調配由水泥70份、熟料15份、及無水石膏15份所構成的結合材料，相對於結合材料100份，調配鹼碳酸鹽1.0份、有機酸0.2份、流動化劑0.5份、氣體發泡物質0.05份、以及細骨材150份，而材料溫度與室溫都在5℃之條件下，調製出灰泥組成物。在此時，混合用水係相對於結合材料之合計100份，使用了37份。測定灰泥之流動性、操作期、初期膨脹率、長度變化率以及壓縮強度。將結果併記於表2。
<使用材料>
水泥：市售(電氣化學工業公司製)之普通波特蘭水泥。
無水石膏：Ⅱ型無水石膏、pH 3.0、布蘭比表面積5000 cm2/g。
鹼碳酸鹽：試藥1級之碳酸鉀。
有機酸：試藥1級之檸檬酸。
流動化劑：市售之萘系(花王公司製)。
氣體發泡物質：氮氣氣體發泡物質、偶氮二甲醯胺、市售品(三協化成公司製)。
水：自來水。
細骨材：矽砂。
<測定方法>
流動性：根據JSCE-F 541-2010「填充灰泥之流動性試驗方法」，測定J14漏斗流下值而進行評估。在8~10秒之範圍內為合格。
操作期：操作期係設為由已混合的混凝土溫度上昇1℃的時點。在10分鐘以上為合格。
初期膨脹率：依照日本土木學會「膨脹混凝土設計施工指針(案)」附錄2.附屬書「使用了膨脹材料的填充灰泥之施工要領(案)」而測定。可是，表中之+係表示膨脹側。
長度變化率：依照JIS A 6202-1997「混凝土用膨脹材料」(B法)來測定。以+200~+1000(×10-6)為合格。在未達+200(×10-6)係收縮補償效果不充分，反之若超過+1000(×10-6)則過膨脹。
壓縮強度：將灰泥塞入模板，製作4cm×4cm×16cm之成型體，將材齡1小時及3小時之壓縮強度，依照JIS R 5201-1997「水泥之物理試驗方法」來測定。1小時強度係10 N/mm2以上、3小時強度係20 N/mm2以上為合格。
灰泥平滑性：將灰泥填充至20cm×20cm×4cm的模板，將灰泥表面修整至平滑。在硬化後觀察灰泥表面，將維持在平滑狀態之物設為◎、略有凹凸產生但大致上還平滑之物設為○、凹凸明顯之物設為△。
由表2所示，可知：為CaO-Al2O3-SiO2系化合物，非晶質度為70%以上，而且，以1000℃退火後之真密度之值，變得比退火前更小，在CaO為40~55%、Al2O3為40~55%、SiO2為1~7%之範圍的熟料粉碎物A~I、L、M及N，係流動性優良、可確保充分的操作期、尺寸安定性優良、強度表現性亦優良。
另一方面，可知：以1000℃退火後之真密度之值，並未變得比退火前更小的熟料粉碎物J、K及O，係流動性 差、無法確保充分的操作期，或反而是操作期過長而初期之強度表現性缺乏，尺寸安定性差。
「實驗例3」
使用實驗No.2-2之調合，除了將環境溫度以表示於表3之方式來進行變化以外，用與實驗例2相同的方式來進行。將結果併記於表3
由表3可知，若適用本發明之熟料粉碎物，則可得到溫度相依性小、安定的性能，在表面平滑性上優良。
「實驗例4」
除了將熟料粉碎物固定在B，使流入固定電爐內的氣體濃度以表示於表4之方式變化以外，用與實驗例1相同的方式來進行試驗。將結果表示於表4。另外，以與實驗例2相同的方式來評估灰泥物性。將結果表示於表5。
「實驗例5」
將熟料P，粉碎後使用氣流分級機而分級為微粉、中粉、粗粉，以成為表6所示的布蘭比表面積、未達1.0μm之含有率、超過30.0μm之含有率之方式來調合微粉、中粉、粗粉之後，用與實驗例2相同的方式來評估灰泥物性。
<使用材料>
熟料P：密度2.98、非晶質度95%、CaO為45%、Al2O3為47%、SiO2為4%、其他4%。加熱溫度1700℃、由1400℃至1000℃之冷卻速度為8000 K/秒。
<使用裝置>
氣流分級機：MATSUBO股份有限公司製，商品名「Elbow-jet PURO」
[產業上之可利用性]
使用了本發明之超速硬性熟料的水泥組成物，係可確保優良的流動性和充分的操作期，在短時間之強度表現性優良而溫度相依性小，所以可廣泛地利用在土木及建築用途，例如適用於間隙填充、自平(self leveling)地板蓋物、襯材等。
另外，在此引用於2011年11月21日已申請的日本專利申請2011-253503號的說明書、申請專利範圍、以及摘要之全內容，作為本發明之說明書之開示、採用之物。

Claims (12)

  1. 一種超速硬性熟料，其特徵為含有CaO-Al2O3-SiO2系化合物，非晶質度為70%以上，而且以1000℃退火後之真密度的值比退火前還小。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載的超速硬性熟料，其中以質量基準，CaO係在40~55%、Al2O3係在40~55%以及SiO2係在1~7%之範圍。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之超速硬性熟料，其中布蘭比表面積(Blaine's specific surface area)為4000~9000cm2/g，以質量基準，超過30μm之含有率為10%以下、且經粉末化。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之超速硬性熟料，其中粒子直徑以質量基準，未達1.0μm之含有率為10%以下。
  5. 一種水泥組成物，其特徵為將申請專利範圍第1項至第4項中任一項所記載之超速硬性熟料加以調配而形成。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載之水泥組成物，其中相對於前述超速硬性熟料100質量份，含有石膏25~200質量份。
  7. 一種結合材料，其特徵為由申請專利範圍第5項或第6項所記載之水泥組成物所構成。
  8. 如申請專利範圍第7項所記載之結合材料，其中更包含有由凝結調整劑、氣體發泡物質、以及細骨材所構成 的群組中選擇1種以上，必要時含有減水劑。
  9. 一種如申請專利範圍第1項至第4項之超速硬性熟料之製造方法，其特徵為調配CaO原料、Al2O3原料、與SiO2原料，以1600℃以上進行熱處理，進行急速淬冷。
  10. 如申請專利範圍第9項所記載之超速硬性熟料之製造方法，其中CaO原料為生石灰，Al2O3原料為鋁礬土，SiO2原料為矽石。
  11. 如申請專利範圍第9項或第10項所記載之超速硬性熟料之製造方法，其中前述熱處理係在氮氣氣氛中，一氧化碳之濃度為1體積%以上，氧氣濃度為10體積%以下之還原氣氛中進行。
  12. 如申請專利範圍第9項或第10項所記載之超速硬性熟料之製造方法，其中前述急速淬冷係以冷卻速度50000K/秒以上來進行。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6180156B2 (ja) * 2013-04-02 2017-08-16 デンカ株式会社 超速硬性クリンカー粉砕物、それを用いたセメント組成物、及びその製造方法
EP3587374A4 (en) * 2017-02-22 2020-12-23 Denka Company Limited CURING AGENTS FOR COMPLETE DELIVERED, FAST-CURING CONCRETE, MATERIAL FOR COMPLETE DELIVERED, FAST-CURING CONCRETE, COMPOSITION FOR COMPLETE-DELIVERED, FAST-CURING CONCRETE AND PROCESS FOR PRODUCING IT
JP7173827B2 (ja) * 2018-10-23 2022-11-16 デンカ株式会社 超速硬性組成物、セメント組成物、コンクリート組成物及び吹付け施工方法
JP7141361B2 (ja) * 2019-04-17 2022-09-22 デンカ株式会社 カルシウムアルミノシリケート、及び、水硬性組成物
CN109970383B (zh) * 2019-04-18 2021-08-06 三明学院 一种利用净水剂废渣制造速凝剂的生产工艺
CN110146594A (zh) * 2019-06-06 2019-08-20 河海大学 一种连续测定水泥凝结硬化速率的装置及测定方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0393731A (ja) * 1987-04-06 1991-04-18 Alza Corp 放出時間調節型製剤
EP0579831A1 (en) * 1991-04-09 1994-01-26 Nihon Cement Co., Ltd. Low heat building cement composition
JP2002029797A (ja) * 2000-07-19 2002-01-29 Denki Kagaku Kogyo Kk セメント混和材及びセメント組成物
JP2006104013A (ja) * 2004-10-05 2006-04-20 Denki Kagaku Kogyo Kk 超速硬セメント組成物、超速硬モルタル組成物、及び超速硬グラウトモルタル
JP2007320834A (ja) * 2006-06-05 2007-12-13 Denki Kagaku Kogyo Kk 超速硬セメント組成物、超速硬セメントコンクリート組成物、及び超速硬セメントコンクリート
JP2008031007A (ja) * 2006-07-31 2008-02-14 Denki Kagaku Kogyo Kk モルタルまたはコンクリート組成物

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US903019A (en) 1908-09-22 1908-11-03 Henry S Spackman Engineering Company Cementitious material.
JP2668076B2 (ja) * 1988-03-10 1997-10-27 住友大阪セメント株式会社 超速硬無収縮グラウト材
JPH01290543A (ja) 1988-05-16 1989-11-22 Chichibu Cement Co Ltd 速硬性セメント
JP2548379B2 (ja) 1989-06-08 1996-10-30 電気化学工業株式会社 超速硬セメント組成物
JP3105603B2 (ja) * 1991-11-20 2000-11-06 電気化学工業株式会社 急硬性セメント組成物
JPH07178371A (ja) 1993-12-22 1995-07-18 Mitsubishi Chem Corp 多分割分級方法
JPH11139859A (ja) 1997-11-04 1999-05-25 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 超速硬性セメント組成物
JP4307187B2 (ja) * 2003-09-03 2009-08-05 住友大阪セメント株式会社 水硬性組成物及び当該組成物を含有してなるコンクリート組成物
JP2007320835A (ja) * 2006-06-05 2007-12-13 Denki Kagaku Kogyo Kk 超速硬セメント組成物、超速硬セメントコンクリート組成物、及び超速硬セメントコンクリート
JP2007320833A (ja) * 2006-06-05 2007-12-13 Denki Kagaku Kogyo Kk 超速硬セメント組成物、超速硬セメントコンクリート組成物、及び超速硬セメントコンクリート
JP5172737B2 (ja) * 2009-02-19 2013-03-27 太平洋セメント株式会社 水硬性組成物

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0393731A (ja) * 1987-04-06 1991-04-18 Alza Corp 放出時間調節型製剤
EP0579831A1 (en) * 1991-04-09 1994-01-26 Nihon Cement Co., Ltd. Low heat building cement composition
JP2002029797A (ja) * 2000-07-19 2002-01-29 Denki Kagaku Kogyo Kk セメント混和材及びセメント組成物
JP2006104013A (ja) * 2004-10-05 2006-04-20 Denki Kagaku Kogyo Kk 超速硬セメント組成物、超速硬モルタル組成物、及び超速硬グラウトモルタル
JP2007320834A (ja) * 2006-06-05 2007-12-13 Denki Kagaku Kogyo Kk 超速硬セメント組成物、超速硬セメントコンクリート組成物、及び超速硬セメントコンクリート
JP2008031007A (ja) * 2006-07-31 2008-02-14 Denki Kagaku Kogyo Kk モルタルまたはコンクリート組成物

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