JP2003146715A

JP2003146715A - セメント混和材、セメント組成物、及びそれを用いたセメントコンクリート

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Publication number: JP2003146715A
Application number: JP2001347246A
Authority: JP
Inventors: Minoru Morioka; 実盛岡
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2003-05-21
Anticipated expiration: 2021-11-13
Also published as: JP3983033B2

Abstract

(57)【要約】【課題】六価クロムの低減能力を有し、これを使用す
ることにより、スランプロスが小さいコンクリートとす
ることができる。また、脱硫スラグの有効利用にもなる
などの効果を奏する、土木・建築業界において使用され
るセメント混和材、セメント組成物、及びそれを用いた
セメントコンクリートを提供すること。【解決手段】脱硫スラグ粉末を含有してなるセメント
混和材であり、脱硫スラグ粉末が非硫酸態イオウとして
存在するイオウを0.5％以上含む該セメント混和材であ
り、脱硫スラグ粉末のブレーン比表面積が4,000cm²/g以
上である該セメント混和材であり、セメントと、該セメ
ント混和材とを含有してなるセメント組成物であり、該
セメント組成物を用いてなるセメントコンクリートを構
成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に、土木・建築
業界において使用されるセメント混和材、セメント組成
物、及びそれを用いたセメントコンクリートに関する。
なお、本発明における部や％は特に規定しない限り質量
基準で示す。また、本発明でいうセメントコンクリート
とは、ペースト、モルタル、及びコンクリートを総称す
るものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】現在、産業副産物である各種
の鉄鋼スラグの有効利用に関して関心が寄せられている
(「鉄鋼スラグの有効利用の現状と今後の課題」、社団
法人日本鉄鋼協会、平成13年参照)。鉄鋼スラグは、プ
ロセスや設備によって様々な組成や性状を有するスラグ
として副生している。例えば、銑鉄を調製するプロセス
で用いる高炉からは高炉スラグが、銑鉄から製鋼するプ
ロセスで用いる溶銑予備処理設備、転炉、及び電気炉か
らは、それぞれ、溶銑予備処理スラグ、転炉スラグ、及
び電気炉スラグが副生する。さらに、高炉スラグには水
砕スラグと徐冷スラグがあり、溶銑予備処理スラグに
は、脱珪スラグ、脱リンスラグ、及び脱硫スラグがあ
り、電気炉スラグにも酸化期スラグと還元期スラグが存
在する。

【０００３】従来より、高炉より副生する高炉水砕スラ
グや高炉徐冷スラグはコンクリート混和材や路盤材等と
して利用されている。また、転炉スラグもある程度の処
理を施せば路盤材として利用できることも報告されてい
る。しかしながら、前述した鉄鋼スラグと呼ばれるもの
には未だに有効な利用方法が見出されていないものが多
い。そのひとつとして、溶銑の予備処理設備で副生する
脱硫スラグが挙げられる。脱硫スラグは、イオウ分を除
去する工程で副生するスラグであり、他のスラグよりも
イオウ分が多い特徴を有する。したがって、イオウ分を
嫌うセメント原料への脱硫スラグの利用ができないこ
と、また、その他の有効な利用方法も見出されていない
ことから廃棄処分されていることが多い。

【０００４】本発明者は、有効利用方法が見出されてい
ない脱硫スラグを粉末化した脱硫スラグ粉末が優れた性
能を有することを見出し、それを含有するセメント混和
材を用いることにより、多機能なセメントコンクリート
が得られることを知見し、本発明を完成するに至った。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、脱硫ス
ラグ粉末を含有してなるセメント混和材であり、脱硫ス
ラグ粉末が非硫酸態イオウとして存在するイオウを0.5
％以上含む該セメント混和材であり、脱硫スラグ粉末の
ブレーン比表面積が4,000cm²/g以上である該セメント混
和材であり、セメントと、該セメント混和材とを含有し
てなるセメント組成物であり、該セメント組成物を用い
てなるセメントコンクリートである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００７】本発明で使用する脱硫スラグとは、溶銑の
予備処理設備で副生するスラグ、いわゆる、溶銑予備処
理スラグのうち、脱硫工程で副生するスラグを総称する
ものであり、特に限定されるものではない。脱硫スラグ
の成分は特に限定されるものではないが、具体的には、
CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、S、MgO、TiO₂、MnO、Na₂O、
及びP₂O₅などが挙げられ、さらにFe₂O₃以外の状態で存
在するFeを含んでいる。これらの成分割合は、使用する
鉄鉱石の組成や脱硫剤の組成によって大きく異なるため
一義的に決定することはできない。また、化合物として
は、トライカルシウムシリケート3CaO・SiO₂、ダイカル
シウムシリケート2CaO・SiO₂、ランキナイト3CaO・2Si
O₂、及びワラストナイトCaO・SiO₂などのカルシウムシリ
ケート、カルシウムフェライト、カルシウムアルミノフ
ェライト、遊離石灰、リューサイト(K₂O、Na₂O)・Al₂O₃・
SiO₂、スピネルMgO・Al ₂O₃、マグネタイトFe₃O₄、並び
に、硫化カルシウムCaSや硫化鉄FeSなどの硫化物等を含
む場合が多いが、化合物組成も化学成分の変動と関連す
るため一義的に決定されるものではない。

【０００８】本発明では、脱硫スラグは特に限定される
ものではないが、非硫酸態イオウとして存在するイオウ
(以下、単に非硫酸態イオウという)を0.5％以上含むも
のを用いることが、本発明の効果が顕著であることから
好ましい。非硫酸態イオウが0.5％未満では、本発明の
効果、即ち、六価クロム還元性能やスランプロスの抑制
効果が充分に得られない場合がある。非硫酸態イオウ
は、0.5％以上が好ましく、0.7％以上がより好ましく、
0.9％以上が最も好ましい。非硫酸態イオウ量は、全イ
オウ量、単体イオウ量、硫化物態イオウ量、チオ硫酸態
イオウ量、及び硫酸態イオウ(三酸化イオウ)量を山口と
小野の方法により定量することによって、また、硫酸態
イオウ量(三酸化イオウ)と硫化物イオウ量については、
JIS R 5202に定められた方法により定量することによっ
ても求めることができる(「高炉スラグ中硫黄の状態分
析」、山口直治、小野昭紘：製鉄研究、第301号、pp.37
-40、1980参照)。

【０００９】脱硫スラグのブレーン比表面積(以下、ブ
レーン値という)は特に限定されるものではないが、3,0
00cm²/g以上が好ましく、4,000〜8000cm²/gがより好ま
しく、5,000〜8,000cm²/gが最も好ましい。3,000cm²/g
未満では本発明の効果、即ち、六価クロムの還元性能が
充分に得られない場合があり、また、材料分離抵抗性も
期待できない。一方、8000cm²/gを超えるように粉砕す
るには、粉砕動力が大きくなり不経済であり、また、脱
硫スラグが風化しやすくなって、品質の経時的な劣化が
大きくなる場合がある。

【００１０】本発明のセメント混和材(以下、本混和材
という)の使用量は特に限定されるものではないが、通
常、セメントと本混和材からなるセメント組成物100部
中、３〜60部が好ましく、５〜50部がより好ましい。３
部未満では本発明の効果が充分に得られない場合があ
り、60部を超えて使用すると強度発現性が悪くなる場合
がある。

【００１１】本発明で使用するセメントとしては、普
通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトラ
ンドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉ス
ラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合
セメント、石灰石粉末等を混合したフィラーセメント、
並びに、産業廃棄物利用型セメント、いわゆるエコセメ
ントなどが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上
の使用が可能である。

【００１２】本発明のセメント組成物はそれぞれの材料
を施工時に混合してもよいし、あらかじめ一部を、ある
いは全部を混合しておいても差し支えない。例えば、高
炉徐冷スラグとセメントクリンカーとセッコウを別々に
粉砕して混合しても良いし、これらの一部をあるいは全
部を混合粉砕して製造してもよい。本発明のセメント組
成物の粒度は、使用する目的・用途に依存するため特に
限定されるものではないが、通常、ブレーン値で3,000
〜8,000cm²/gが好ましく、4,000〜6,000cm²/gがより好
ましい。3,000cm²/g未満では強度発現性が充分に得られ
ない場合があり、8,000cm²/gを超えると作業性が悪くな
る場合がある。

【００１３】本発明では、セメント、本混和材、砂や砂
利等の骨材の他に、従来セメントコンクリートに用いら
れてきた高炉水砕スラグ粉末、石灰石粉末、フライアッ
シュ、及びシリカフュームなどの混和材料、減水剤、Ａ
Ｅ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、消泡剤、
増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、高分子エマルジ
ョン、凝結調整剤、ベントナイトなどの粘土鉱物、並び
に、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体等のうち
の一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害し
ない範囲で使用することが可能である。

【００１４】なお、本発明のセメントコンクリートに
は、施工の良否の影響を受けない高流動コンクリートも
含まれる。高流動コンクリートは、コンクリートの広が
りで表されるスランプフロー値で、650±50mmの範囲で
調製されるのが一般的である。

【００１５】本発明において、各材料の混合方法は特に
限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混
合しても良いし、あらかじめ一部を、あるいは全部を混
合しておいても差し支えない。混合装置としては、既存
のいかなる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキ
サ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及
びナウタミキサなどの使用が可能である。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実験例に基づいてさらに説明
する。

【００１７】実験例１各種脱硫スラグ微粉末(スラグ)を本混和材として使用
し、表１に示すような単位セメント組成物量350kg/m³、
単位水量175kg/m³、s/a=46％、及び空気量4.5±1.5％の
コンクリートを調製し、スランプロスを測定した。ま
た、本混和材の六価クロム低減能力を評価するため、六
価クロム残存濃度を測定した。比較のために、高炉水砕
スラグや、溶銑予備処理スラグのうちの脱珪スラグにつ
いても同様の実験を行った。結果を表１に併記する。な
お、コンクリートのスランプ値が18±1.5cmとなるよう
に高性能ＡＥ減水剤を使用した。

【００１８】＜使用材料＞セメント：普通ポルトランドセメント、電気化学工業社製、比重3.15 スラグＡ：脱硫スラグ、ブレーン値3,000cm²/g、非硫酸態イオウ0.9％スラグＢ：脱硫スラグ、ブレーン値4,000cm²/g、非硫酸態イオウ0.9％スラグＣ：脱硫スラグ、ブレーン値5,000cm²/g、非硫酸態イオウ0.9％スラグＤ：脱硫スラグ、ブレーン値6,000cm²/g、非硫酸態イオウ0.9％スラグＥ：脱硫スラグ、ブレーン値8,000cm²/g、非硫酸態イオウ0.9％スラグＦ：スラグＤを水に浸漬してエイジングし、非硫酸態イオウを0.7％にしたもの、ブレーン値6,000cm²/g スラグＧ：スラグＤを水に浸漬してエイジングし、非硫酸態イオウを0.5％にしたもの、ブレーン値6,000cm²/g スラグＨ：高炉水砕スラグ、ブレーン値6,000cm²/g、非硫酸態イオウ0.6％スラグＩ：脱珪スラグ、ブレーン値6,000cm²/g、非硫酸態イオウ0.04％水：水道水砂：新潟県姫川産、比重2.62 砂利：新潟県姫川産、砕石、比重2.64 高性能ＡＥ減水剤：ポリカルボン酸系、市販品

【００１９】＜測定方法＞スランプロス：JIS A 1101に準じてスランプ値を測定
し、練り上がりのスランプ値から90分経過後のスランプ
値を差し引いて、スランプロス値とした。六価クロム残存濃度：セメント混和材の六価クロム低減
能力の評価、六価クロム標準溶液を希釈して、六価クロ
ム濃度が100mg/lの溶液を調製し、この六価クロム溶液5
0ccに各セメント混和材10ｇを入れて攪拌し、７日後に
固液分離して液相中の六価クロム残存濃度を測定するこ
とによって評価した。ただし、六価クロムの残存濃度
は、JIS K 0102に準じ、ＩＣＰ発光分光分析法により測
定した。

【００２０】

【表１】

【００２１】実験例２セメントと本混和材からなるセメント組成物100部中、
表２示すスラグＤを使用し、スランプロスを測定したこ
と以外は、実験例１と同様に行った。結果を表２に併記
する。

【００２２】

【表２】

【００２３】

【発明の効果】本発明のセメント混和材は六価クロムの
低減能力を有し、これを使用することにより、スランプ
ロスが小さいコンクリートとすることができる。また、
脱硫スラグの有効利用にもなるなどの効果を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脱硫スラグ粉末を含有してなるセメント
混和材。
【請求項２】脱硫スラグ粉末が非硫酸態イオウとして
存在するイオウを0.5％以上含むことを特徴とする請求
項１に記載のセメント混和材。
【請求項３】脱硫スラグ粉末のブレーン比表面積が4,
000cm²/g以上であることを特徴とする請求項１又は２に
記載のセメント混和材。
【請求項４】セメントと、請求項１〜３のうちの一項
に記載のセメント混和材とを含有してなるセメント組成
物。
【請求項５】請求項４に記載のセメント組成物を用い
てなるセメントコンクリート。