JP6543911B2 - セメント組成物及びその製造方法 - Google Patents
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Description
Q(t)=Q∞(1−exp(γ(t−t0))) (I)
上記式中、Q(t)は断熱温度上昇量(℃)を示し、Q∞は終局の断熱温度上昇量(℃)を示し、tは材齢(日)を示し、t0は発熱開始材齢(日)を示し、γは断熱温度上昇速度に関する定数を示す。
〔2〕石灰石と高炉スラグの質量比が1:40〜2:3である、〔1〕記載のセメント組成物に関する。
〔3〕セメント組成物の全質量を基準として、SO3量が1.6〜2.5質量%である、〔1〕又は〔2〕記載のセメント組成物に関する。
〔4〕セメントの全質量を基準として、セメントクリンカー量が55〜80質量%である、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のセメント組成物に関する。
〔5〕セメントクリンカーが、ボーグ式換算で、C3S量が45〜80質量%、C2S量が5〜25質量%、C3A量が6〜15質量%、及びC4AF量が7〜15質量%である、〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載のセメント組成物に関する。
〔6〕更に塩素バイパスダストを含む、〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載のセメント組成物に関する。
〔7〕セメント組成物中に含まれる塩素バイパスダストに由来する塩化物イオン量が0.01〜0.09質量%である、〔6〕記載のセメント組成物に関する。
〔8〕セメントの全質量を基準として、塩素バイパスダスト量が0.05〜5質量%である、〔6〕又は〔7〕記載のセメント組成物に関する。
〔9〕セメント組成物のブレーン比表面積が3000〜4500cm2/gである、〔1〕〜〔8〕にいずれかに記載のセメント組成物に関する。
〔10〕セメント組成物の全質量を基準として、石灰石が1〜8質量%、高炉スラグが12質量%以上39質量%以下、石灰石と高炉スラグの合量が20質量%以上40質量%以下、塩化物イオン量が0.02〜0.1質量%となるように、セメントクリンカー、石膏、石灰石、高炉スラグ及び塩素バイパスダストを混合粉砕する工程を含み、塩素バイパスダスト中の塩化物イオン量が2〜35質量%である、セメント組成物の製造方法に関する。
セメント組成物の製造方法としては、まずセメントクリンカーを直径5mm以下となるようにジョークラッシャーにて粉砕し、粉砕したセメントクリンカー、石膏、石灰石、高炉スラグ及び必要に応じて塩化物イオン量を調整するための塩化物イオン量が2〜35質量%の塩素バイパスダストを、セメント組成物の全質量を基準として、石灰石と高炉スラグの合量が20質量%以上40質量%以下となるように、試験ボールミルに投入し、試験ボールミルによって所望のブレーン比表面積となるように混合粉砕する。粉砕機に投入する順序は、限定されない。また、所望のブレーン比表面積となるように粉砕ができれば、粉砕機の種類は限定されない。
C3S量(質量%)=4.07×CaO(%)−7.60×SiO2(%)−6.72×Al2O3(%)−1.43×Fe2O3(%)−2.85×SO3(%)・・・[1]
C2S量(質量%)=2.87×SiO2(%)−0.754×C3S(%)・・・[2]
C3A量(質量%)=2.65×Al2O3(%)−1.69×Fe2O3(%)・・・[3]
C4AF量=3.04×Fe2O3(%)・・・[4]
セメント組成物中に含まれるセメントクリンカー量が、55〜80質量%であると、セメント組成物中に、セメントクリンカーの他に、石膏、石灰石及び高炉スラグを含み、更に必要に応じて塩化物イオン量調整のための塩素バイパスダストを含む場合であっても、これらの混合材を含まないセメント組成物と同等又はそれ以上の硬化体の強度発現性を発揮することができる。
セメント組成物中の塩素バイパスダストに由来する塩化物イオン量は、JIS R 5202「セメントの化学分析方法」、又は、JIS R 5204:2002「セメントの蛍光X線分析方法」の方法によって測定することができる。
直径5mm以下に粗砕したセメントクリンカー、排脱二水石膏(排煙脱硫二水石膏)、石灰石、高炉スラグ、塩素バイパスダストを合計で3kg配合した。セメント組成物中の塩化物イオン量の調整のために塩素バイパスダストを用いた。石灰石及び高炉スラグの粒度は直径5mm以下である。
セメントクリンカー、石膏、石灰石、高炉スラグ、塩素バイパスダストを試験ボールミルでブレーン比表面積が3800±150cm2/g(高炉セメントB種に相当する)になるように粉砕してセメント組成物を得た。使用したクリンカー、排脱二水石膏、石灰石、高炉スラグ、塩素バイパスダストの成分を表1〜5に示す。
C3S量(質量%)=4.07×CaO(%)−7.60×SiO2(%)−6.72×Al2O3(%)−1.43×Fe2O3(%)−2.85×SO3(%)・・・[1]
C2S量(%)=2.87×SiO2(%)−0.754×C3S(%)・・・[2]
C3A量(質量%)=2.65×Al2O3(%)−1.69×Fe2O3(%)・・・[3]
C4AF量(%)=3.04×Fe2O3含有量(%) ・・・[4]
塩基度(JIS)=(CaO+MgO+Al2O3)/SiO2
塩基度(TiO2換算)=(CaO+MgO+Al2O3)/SiO2−(0.13×TiO2)塩基度(Bm)=(CaO+MgO+Al2O3)/SiO2−(0.13×TiO2)−MnO活性度指数は、JIS A 6202:1997「コンクリート用高炉スラグ微粉末」に準じて測定した。高炉スラグは、JIS R 5202:1999「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて、高炉スラグを破砕機によって約5mm以下に破砕したものを用いた。
セメント組成物のSO3量は、セメント組成物の全質量を基準として、セメント組成物の二水石膏(質量%)から下記の式により算出した。
SO3量=(SO3の分子量/二水石膏の分子量)×(二水石膏の添加率)+(クリンカーのSO3量)×(クリンカーの添加率)
例えば、下記表6に示される実施例1のセメント組成物のSO3量は、表6に示す二水石膏の添加率と、表1に示すセメント組成物に用いたセメントクリンカーのSO3量とから、下記の式により算出できる。
SO3量=80/172×3.45%+0.005×66.55%=1.93%
セメントの粉末特性(ブレーン比表面積)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。
セメント組成物の塩化物イオン(Cl)量及び塩素バイパスダスト由来の塩化物イオン(Cl)量は、JIS R 5202:1999「セメントの化学分析方法」に準じて測定した。
f.CaOは、JIS M 8853:1998「セラミック用アルミノけい酸塩質原料」に準じて測定した。
標準軟度水量は、セメントペーストの柔らかさ(軟度)を一定にするために必要な水量をいい、標準軟度水量の数値が大きいほど、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、標準棒の先端と底板の間隔が6±1mm(標準軟度)となる水量を測定し、標準軟度水量とした。
凝結時間(始発時間、終結時間)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7に示す。表7中、参考例1の結果に示すように「凝結(始発)2:29」は、凝結の始発時間が2時間29分であることを表す。表7中、参考例1の結果に示すように「凝結(終結)3:27」は、凝結の終結時間が3時間27分であることを表す。表7中、参考例以外の実施例、及び比較例についても同様に、凝結の始発時間及び終結時間を表す。
特開2008−241520号公報に記載された断熱熱量計と同様の装置(株式会社東京理工製、商品名:ACM−120HA)を用い、上述の非特許文献1(コンクリート標準示方書[施工編](2002)、土木学会)に記載された方法に基づいて、終局の断熱温度上昇量を測定した。
Q(t)=Q∞(1−exp(−γ(t−t0))) (II)
式(II)中、Q(t)は材齢tにおける断熱温度上昇量(℃)、Q∞は終局の断熱温度上昇量(℃)を、tは材齢(日)を、t0は発熱開始材齢(日)を、γは断熱温度上昇速度に関する定数を、それぞれ示す。
本発明のセメント組成物は、実施例4のように、高炉スラグの添加量が大きいセメント組成物であっても、参考例1と比べて、材齢3日の初期の硬化体の圧縮強さが高くなり、材齢28日の圧縮強さも高くなった。また、参考例2と比べると、混合材(石灰石とスラグの合量)の割合が同程度であるにもかかわらず、強度発現性が上昇した。
Claims (7)
- セメントクリンカーと、石膏と、石灰石と、高炉スラグと、塩素バイパスダストとを含むセメント組成物であって、
セメント組成物の全質量を基準として、石灰石量が1〜8質量%、高炉スラグ量が12質量%以上39質量%以下、石灰石と高炉スラグの合量が20質量%以上40質量%以下であり、
塩化物イオン量が0.02〜0.1質量%であり、
石灰石と高炉スラグの質量比が1:40〜2:3であり、
セメント組成物中に含まれる塩素バイパスダストに由来する塩化物イオン量が0.01〜0.09質量%であることを特徴とするセメント組成物。 - セメント組成物の全質量を基準として、SO 3 量が1.6〜2.5質量%である、請求項1記載のセメント組成物。
- セメント組成物の全質量を基準として、セメントクリンカー量が55〜80質量%である、請求項1又は2記載のセメント組成物。
- セメントクリンカーが、ボーグ式換算で、C 3 S量が45〜80質量%、C 2 S量が5〜25質量%、C 3 A量が6〜15質量%、及びC 4 AF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。
- セメント組成物の全質量を基準として、塩素バイパスダスト量が0.05〜5質量%である、請求項1〜4のいずれか1項記載のセメント組成物。
- セメント組成物のブレーン比表面積が3000〜4500cm 2 /gである、請求項1〜5のいずれか1項記載のセメント組成物。
- セメント組成物の全質量を基準として、石灰石量が1〜8質量%、高炉スラグが12質量%以上39質量%以下、石灰石と高炉スラグの合量が20質量%以上40質量%以下、塩化物イオン量が0.02〜0.1質量%、石灰石と高炉スラグの質量比が1:40〜2:3、セメント組成物中に含まれる塩素バイパスダストに由来する塩化物イオン量が0.01〜0.09質量%となるように、セメントクリンカー、石膏、石灰石、高炉スラグ及び塩素バイパスダストを混合粉砕する工程を含み、塩素バイパスダスト中の塩化物イオン量が2〜35質量%である、セメント組成物の製造方法。
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