JP2012171857A - セメント組成物及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Sr含有量が0.02〜0.06質量%であり、且つMo含有量が0.0002〜0.0023質量%であるセメント組成物である。また、セメント組成物のSr含有量が0.02〜0.06質量%であり、且つMo含有量が0.0002〜0.0023質量%となるように、石灰石、硅石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥、ハイドロケーキ及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整し、調整した原料を焼成してセメントクリンカーを製造する工程(A)と、セメントクリンカーと、石膏と、混合材として石灰石及び高炉スラグを粉砕する工程(B)を含むセメント組成物の製造方法である。
【選択図】図1
Description
セメント組成物のR2O含有量=Na2O含有量+0.658×K2O含有量 (1)
セメント組成物のR2O含有量は、好ましくは0.3〜0.6質量%、より好ましくは0.35〜0.55質量%、更に好ましくは0.37〜0.54質量%であり、特に好ましくは0.38〜0.52質量%である。セメント組成物のR2O含有量が、上記範囲内であると、適度な流動性、凝結時間を維持しつつ、セメント組成物を用いたセメントペースト、モルタル又はコンクリートの強度発現性を向上させることができる。セメント組成物のR2O含有量は、セメント組成物の全体質量に対する含有割合(質量%)であり、この含有割合は、JIS R 5202:1998「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定することができる。
C2S含有量(質量%)=2.87×SiO2含有量(質量%)−0.754×C3S含有量(質量%) ・・・[2]
C3A含有量(質量%)=2.65×Al2O3含有量(質量%)−1.69×Fe2O3含有量(質量%) ・・・[3]
C4AF含有量(質量%)=3.04×Fe2O3含有量(質量%) ・・・[4]
石炭灰は、石炭火力発電所等から発生するものであり、シンダアッシュ、フライアッシュ、クリンカアッシュ及びボトムアッシュが挙げられる。建設発生土としては、建設工事の施工に伴い副次的に発生する残土や泥土、廃土等が挙げられる。下水汚泥としては、汚泥単味のほか、これに石灰石を加えて乾粉化したものや、焼却残渣等が挙げられる。ハイドロケーキとしては、海水マグネシアクリンカーを製造する際の、海水に少量の水酸化カルシウムを加え、海水中の炭酸ガスを除去する工程で発生する副産物であり、カルシウム及びマグネシウムそれぞれの水酸化物及び炭酸塩を主成分とするものが挙げられる。鉄源としては、銅からみ、高炉ダスト等が挙げられる。なお、Srをある程度含有する原料であれば、上記の石灰石、硅石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥、ハイドロケーキ及び鉄源以外であっても良い。
銅からみとしては、Sr含有量が、好ましくは0.005〜0.05質量%、より好ましくは0.005〜0.04質量%、更に好ましくは0.005〜0.03質量%、特に好ましくは0.005〜0.02質量%のものを使用する。銅からみとしては、Mo含有量が、好ましくは0.0002〜0.8質量%、より好ましくは0.0002〜0.6質量%、更に好ましくは0.0002〜0.4質量%、特に好ましくは0.0002〜0.3質量%のものを使用する。銅からみとしては、MgO有量が、好ましくは0.5〜3.0質量%、より好ましくは0.5〜2.5質量%、更に好ましくは0.6〜2.0質量%、特に好ましくは0.7〜1.5質量%のものを使用する。銅からみとしては、R2O含有量が、好ましくは0.04〜2.0質量%、より好ましくは0.06〜1.8質量%、更に好ましくは0.08〜1.6質量%、特に好ましくは1.0〜1.4質量%のものを使用する。
。セメント組成物のR2O含有量は、セメントクリンカー焼成時に品質管理用のサンプルを採取し、このサンプルのセメントクリンカー中のR2O含有量を測定して、セメントクリンカー原料のうち、硅石、石炭灰、粘土、建設発生土や下水汚泥等の原料原単位を調整することによって、セメント組成物のR2O含有量を上記範囲にすることができる。
[セメントクリンカーの原料]
セメントクリンカー原料としては、石灰石、硅石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥、ハイドロケーキ及び鉄源(銅からみ、高炉ダスト)のSr含有量、Mo含有量及びMgO含有量を予め測定し、更に予めセメントクリンカー焼成時に品質管理用のサンプルを採取し、このサンプルのセメントクリンカー中のSr含有量、Mo含有量、MgO含有量及びR2O含有量を測定し、各原料中のSr含有量、Mo含有量、MgO含有量及びR2O含有量に基づいて、Sr含有量が0.02〜0.06質量%であり、且つMo含有量が0.0002〜0.0023質量%であるセメントクリンカーが得られるように各原料の使用比率(原料原単位)を調整した。また、MgO含有量が0.7〜1.8質量%であるセメントクリンカーが得られるように各原料の使用比率(原料原単位)を調整した。更に、R2O含有量が0.3〜0.6質量%であるセメントクリンカーが得られるように各原料の使用比率(原料原単位)を調整した。実施例及び比較例で使用した各原料のSr含有量、Mo含有量及びMgO含有量を表1に記載する。なお、以下に示す化学成分および原料原単位は、ドライベース(水分を含まない状態)の原料原単位である。また、表1中、「<0.00025」は、Mo含有量が0.00025質量%以下であることを示す。
セメントクリンカー原料として使用した各原料の原単位は、石灰石800〜1300kg/t−クリンカー、硅石20〜100kg/t−クリンカー、石炭灰10〜250kg/t−クリンカー、粘土0〜80kg/t−クリンカー、高炉スラグ5〜50kg/t−クリンカー、建設発生土20〜150kg/t−クリンカー、下水汚泥0〜70kg/t−クリンカー、ハイドロケーキ20〜80kg/t−クリンカー及び鉄源30〜60kg/t−クリンカー(銅からみ5〜50kg/t−クリンカー、高炉ダスト25〜55kg/t−クリンカー)であった。
上記セメントクリンカー原料を調合し、調合した原料をNSPキルンで最高温度1200〜1500℃で焼成し、セメントクリンカーを製造した。NSPキルン出口付近におけるセメントクリンカーの温度は1000〜1500℃であった。このセメントクリンカーを、ロータリーキルンの下流側に設けられたクリンカークーラーで、1000〜1400℃から100〜200℃まで、10〜60℃/分の冷却速度で冷却した。
得られたセメント組成物中のSiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO及びSO3について、全体質量に対する含有割合(質量%)を測定した。これらの含有割合は、JIS R 5202:1998「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定した。また、セメント組成物中のSr及びMo含有量を、セメント協会標準試験方法JCAS I−52 2000「ICP発光分光分析及び電気加熱式原子吸光分析によるセメント中の微量成分の定量方法」に準じて測定した結果を表2に示す。
得られたセメント組成物中のNa2O、K2O及びR2Oについて、全体質量に対する含有割合(質量%)を測定した。これらの含有割合は、JIS R 5202:1998「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定した。結果を表3に示す。
<セメント組成物の鉱物組成>
得られたセメント組成物の鉱物組成(C3S含有量、C2S含有量、C3A含有量及びC4AF含有量)を、ボーグ式[1]〜[4]に基づいて測定した。結果を表4に示す。
<セメント組成物の粉末特性>
セメントの粉末特性(ブレーン比表面積及び45μm残分)について、JIS R 5201:1997「セメントの物理試験方法」に準じて測定した。結果を表5に示す。
<色調b値>
セメント組成物の色調b値は、測色色差計(日本電色製Spectro Color Meter Se2000)を用いて測定した結果を表5に示す。
<凝結時間、モルタル圧縮強さ>
凝結時間、モルタル圧縮強さは、得られたセメント組成物を用いて、JIS R 5201:1997「セメントの物理試験方法」に準じて測定した。結果を表5に示す。
<標準軟度水量>
標準軟度水量は、セメントペーストの軟らかさ(軟度)を一定にするために必要な水量のことであり、これが多いほどセメントの流動性が低下する。測定方法は、セメント組成物500gを練り鉢に入れ、水を加えて練り混ぜた後、セメントペーストを容器に投入し、表面を平滑にした後、標準棒を降下させて、30秒後に標準棒の先端と底板との間隔を測定し、この間隔が6±1mm(標準軟度)となる水量を測定し、標準軟度水量とした。
Claims (6)
- Sr含有量が0.02〜0.06質量%であり、且つMo含有量が0.0002〜0.0023質量%であるセメント組成物。
- R2O含有量が0.3〜0.6質量%である、請求項1記載のセメント組成物。
- MgO含有量が0.7〜1.8質量%であり、且つSO3含有量が1.6〜2.5質量%である、請求項1又は2記載のセメント組成物。
- C3S含有量が45〜70質量%、C2S含有量が5〜25質量%、C3A含有量が6〜15質量%及びC4AF含有量が7〜15質量%である、請求項1〜3のいずれか1項記載のセメント組成物。
- セメント組成物のSr含有量が0.02〜0.06質量%であり、且つMo含有量が0.0002〜0.0023質量%となるように、石灰石、硅石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥、ハイドロケーキ及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整し、調整した原料を焼成してセメントクリンカーを製造する工程(A)と、セメントクリンカーと、石膏と、混合材として石灰石及び高炉スラグを粉砕する工程(B)を含むことを特徴とするセメント組成物の製造方法。
- 工程(A)におけるセメントクリンカー原料として、メントクリンカー1トンあたり石灰石700〜1400kg、硅石20〜150kg、石炭灰0〜300kg、粘土0〜100kg、高炉スラグ0〜100kg、建設発生土10〜150kg、下水汚泥0〜100kg、ハイドロケーキ0〜100kg及び鉄源30〜80kgを配合する、請求項5記載のセメント組成物の製造方法。
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