JP6354373B2 - 高炉スラグの選別方法及び高炉セメントの製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、塩基度のみで活性度指数を予測しても、実測値と比べてばらつきを持つ場合が多い。このため、実際の製造現場において、高炉スラグの塩基度が高いため、活性度指数が高いと判断し、品質を確保するための製造時のアクションをとらず、製造した高炉セメントの品質が目標のレベルに達しない場合がある。
そこで、本発明は、精度よく活性度指数を予測する指標を提供することを目的とする。
本発明の選別方法によれば、精度よく活性度指数を予測出来る指標により、品質の良い高炉スラグを選別する方法を提供出来る。
本発明の製造方法によれば、精度よく活性度指数を予測出来る指標により、品質の良い高炉スラグを選別することで、品質の良い高炉スラグを提供出来る。
<高炉スラグの選別方法>
前記指標Aが−2.0〜2.0の何れかの値であることが好ましく、−1.0〜1.5の何れかの値であるとより好ましく、−0.5〜1.1の何れかの値であるとさらに好ましく、0.1〜0.8の値であると特に好ましい。この指標値を採用することで、品質が良く、均質な高炉スラグを選別することが可能となる。
上記JISの塩基度は、高炉スラグ中のCaO含有量、SiO2含有量及びAl2O3含有量から求まり、下記式(J)で表される。
JIS塩基度=(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2・・・(J)
このJIS塩基度の精度を向上させたものが、本発明に関わる指標Aである。この指標Aは、JISの塩基度にTiO2量とMnO量を考慮した高炉スラグの塩基度(以下、Bmと称す)と高炉スラグの嵩密度から求めたものであり、スラグの嵩密度が小さいほど、高炉スラグの活性度指数が大きくなる。
ここで、高炉スラグのCaO含有量等の化学成分は、JIS R 5202「セメントの化学分析方法」またはJIS R5204「セメントの蛍光X線分析方法」に準じて測定することができる。
また、上記嵩密度の測定に使用するスラグは、乾燥機などによって乾燥したもので、1〜5mmに篩分けすることが好ましい。嵩密度の測定には、容量が既知である容器を使用することが好ましい。
A=Bm−γ×(高炉スラグの嵩密度)・・・(1)
Bm=(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2−α×TiO2−β×MnO・・・(2)
但し、CaO、Al2O3、MgO、SiO2、TiO及びMnOは高炉スラグ中の各化学成分の含有量である。また、α=0.03〜0.5、好ましくは0.05〜0.45、より好ましくは0.07〜0.40、β=0.7〜1.3、好ましくは0.75〜1.25、より好ましくは0.8〜1.20、γ=0.5〜2.0、好ましくは0.55〜1.95、より好ましくは0.6〜1.90である。
上述した指標Aに基づいて高炉スラグを選別することにより、品質が良く、均質な高炉スラグを選別することが可能となる。選別する方法としては、任意の高炉スラグをサンプリングし、指標Aを求めた後、良好な指標Aを示した高炉スラグと同一のロットを選別する等の方法が挙げられる。
次に、本発明の高炉セメントの製造方法について説明する。
高炉セメントの製造方法は、選別工程までは、上述した高炉スラグの選別方法と同じ工程を経れば良い。
次いで、製造工程では、選別した高炉スラグを粉砕した後、セメントを混合する方法や、選別された高炉スラグとセメントの混合と粉砕を同時に行う方法が挙げられる。
また、指標Aの測定結果が低活性度高炉スラグである場合は、高活性度高炉スラグと混合し指標Aを調整すれば良い。あるいは、高炉セメント中の高炉スラグ添加量を減らしたり、高炉セメントを十分粉砕し比表面積を高めることで強度を確保すれば良い。
様々なキャラクターをもつ高炉水砕スラグを集め、実験に供した。
得られた高炉水砕スラグは、ボールミルを用いて、粉末度が4300±100cm2/gとなるように粉砕した。
それらの高炉水砕スラグ(No.1〜25)の化学組成を表1に示す。化学成分は、JIS R 5202「セメントの化学分析方法」による分析結果から得られた蛍光X線の検量線を用いて測定した。
塩基度は、JIS A 6206「コンクリート用高炉スラグ微粉末」に準拠して求めたものと、特開2008−247715号公報のTi・Mn量を考慮したもの(Bm)を求めた。なお、前者の塩基度は式(J)に従い、後者の塩基度は式(2’)に従い算出した。
Bm=(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2−0.13×TiO2−MnO・・・(2’)
また、活性度指数の評価は、JIS A 6206:2013「コンクリート用高炉スラグ微粉末」の付属書に記載されている「高炉スラグ微粉末のモルタルによる活性度指数およびフロー値比の試験方法」に準拠して行った。即ち、高炉スラグにセメントを混合して高炉セメントを製造し、更に砂、水を加え混合してモルタルを製造し、評価を行った。
測定方法は、粒径が約10mm以下の水砕後のスラグを105℃で24時間乾燥した後、篩分けして1〜5mmのものを得て、内径20mm、高さ30mmの容重マス(容積20cm3)に投入し、上面を平滑にして、容重マスに入っている高炉スラグの質量を求めた。その質量を容重マスの容積で除した値を高炉スラグの嵩密度とした。
塩基度(Bm)が同等の範囲で嵩密度と活性度指数との関係を調べた。材齢7日を図1に、材齢28日を図2に示す。塩基度(Bm)が同等の範囲では、嵩密度と活性度指数の間にある程度の相関が認められることがわかった。具体的には、図1及び図2では、Bm=1.26〜1.43、あるいはBm=1.51〜1.65の範囲で、嵩密度と活性度指数の間にある程度の相関が認められることがわかった。
上述した結果から、スラグの塩基度(Bm)および嵩密度を独立変数とし、活性度指数(材齢7日)を従属変数として重回帰分析を行い、式(3)を求めた。さらに、式(3)の両辺を塩基度(Bm)の係数で割り、切片を引いた式(4)を求め、その式から算出した活性度指数を予測するための指標Aを表4に示す。
活性度指数(7日)= 49.99×(塩基度(Bm))−55.80×(高炉スラグの嵩密度)+65.82・・・(3)
A=(塩基度(Bm))−1.12×(高炉スラグの嵩密度)・・・(4)
図3および図4にJISの塩基度と活性度指数との関係(比較例)を、図5および図6に式(4)から求めた指標Aと実測した活性度指数との関係(実施例)を示す。
この結果から、塩基度(Bm)と高炉スラグの嵩密度を組み合わせることで、材齢7日、28日ともに塩基度(JIS)の場合よりも活性度のバラツキの幅が小さくなっており(7日:20%→15%、28日:18%→15%)、精度よく活性度指数を予測できることがわかった。特に、黒塗りのプロットの活性度指数の予測精度が高くなった。塩基度(Bm)は、高炉スラグの化学成分の影響を表しているが、嵩密度は、高炉スラグの製造条件を反映しているものと考えられ、両者を考慮することで、精度よく活性度指数を予測できたものと推測される。
従って、本発明の選別方法を用いることで、特定の活性度指数を示す高炉スラグを得ることが出来ると言え、品質が安定したものが製造できる。また、選別した高炉スラグを用いて、特定の活性度指数を示す高炉セメントを得ることが出来ると言える。
Claims (2)
- 高炉スラグの化学成分から塩基度を求める塩基度算出工程と、
前記高炉スラグの嵩密度を求める嵩密度算出工程と、
前記塩基度および前記嵩密度から前記高炉スラグの活性度指数の指標Aを求める指標算出工程と、
前記指標Aに基づいて前記高炉スラグを選別する選別工程とを含むことを特徴とする高炉スラグの選別方法において、
前記化学成分は、CaO含有量、SiO2含有量、Al2O3含有量、MgO含有量、
TiO2含有量及びMnO含有量であり、
前記指標算出工程は、下記式(1)及び(2)から指標Aを算出する工程を含み、
A=Bm−1.12×(高炉スラグの嵩密度)・・・(1)
Bm=(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2−0.13×TiO2−1.0×MnO・・・(2)
前記選別工程は、前記指標Aが0.1以上である場合を高活性度高炉スラグ、前記指標Aが0.1未満である場合を低活性度高炉スラグとして前記高炉スラグを選別する工程を含む、
高炉スラグの選別方法。 - 高炉スラグの化学成分から塩基度を求める塩基度算出工程と、
前記高炉スラグの嵩密度を求める嵩密度算出工程と、
前記塩基度および前記嵩密度から前記高炉スラグの活性度指数の指標Aを求める指標算出工程と、
前記指標Aに基づいて前記高炉スラグを選別する選別工程と、
選別された前記高炉スラグとセメントとを混合し高炉セメントを製造する製造工程とを含むことを含むことを特徴とする高炉スラグの製造方法において、
前記化学成分は、CaO含有量、SiO2含有量、Al2O3含有量、MgO含有量、
TiO2含有量及びMnO含有量であり、
前記指標算出工程は、下記式(1)及び(2)から指標Aを算出する工程を含み、
A=Bm−1.12×(高炉スラグの嵩密度)・・・(1)
Bm=(CaO+Al2O3+MgO)/SiO2−0.13×TiO2−1.0×MnO・・・(2)
前記選別工程は、前記指標Aが0.1以上である場合を高活性度高炉スラグ、前記指標Aが0.1未満である場合を低活性度高炉スラグとして前記高炉スラグを選別する工程を含む、
高炉セメントの製造方法。
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