(57)【要約】【課題】優れた流動性を有するモルタル等を、容易にかつ短時間でしかも確実に調製しうる、石炭灰及びポルトランドセメントを含むセメント組成物の製造方法を提供する。【解決手段】（Ａ）石炭灰の濃度が特定の値になるように石炭灰試料と水を混合してなる石炭灰スラリーを撹拌して、石炭灰試料が均一に分布する石炭灰スラリーを得る工程と、（Ｂ）工程（Ａ）における撹拌の終了時から特定の時間静置した後の石炭灰スラリーについて、石炭灰スラリーの全量中の石炭灰試料が沈降している部分の体積割合を求める工程と、（Ｃ）工程（Ｃ）で得られた体積割合が、特定の基準値以下であるかを調べ、該体積割合が該基準値以下である石炭灰試料を、合格試料として選択する工程と、（Ｄ）工程（Ｃ）で選択された石炭灰試料と同じ石炭灰と、ポルトランドセメントを混合して、セメント組成物を得る工程、を含むセメント組成物の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭灰の濃度が特定の値になるように石炭灰試料と水を混合してなる石炭灰スラリーを撹拌して、石炭灰試料が均一に分布する石炭灰スラリーを得るスラリー調製工程と、
上記スラリー調製工程における撹拌の終了時から特定の時間静置した後の石炭灰スラリーについて、石炭灰スラリーの全量中の石炭灰試料が沈降している部分の体積割合を求める沈降割合測定工程と、
上記沈降割合測定工程で得られた体積割合が、特定の基準値以下であるか否かを調べ、当該体積割合が特定の基準値以下である石炭灰試料を、合格試料として選択する石炭灰選択工程と、
上記石炭灰選択工程で合格試料として選択された石炭灰試料と同じ石炭灰と、ポルトランドセメントを混合して、セメント組成物を得るセメント組成物調製工程
を含むことを特徴とするセメント組成物の製造方法。
【請求項２】
上記スラリー調製工程における石炭灰スラリー中の石炭灰の濃度が、１０〜５０質量％である請求項１に記載のセメント組成物の製造方法。
【請求項３】
上記沈降割合測定工程において、上記体積割合を求めるための石炭灰スラリーの静置の時間が、３０分間以内である請求項１または２に記載のセメント組成物の製造方法。
【請求項４】
上記沈降割合測定工程における石炭灰スラリーの静置の時間が、１０分間であり、かつ、上記石炭灰選択工程における上記基準値が、５８体積％以下の値である請求項１〜３のいずれか１項に記載のセメント組成物の製造方法。
【請求項５】
上記沈降割合測定工程における石炭灰スラリーの静置の時間が、２０分間であり、かつ、上記石炭灰選択工程における上記基準値が、４０体積％以下の値である請求項１〜４のいずれか１項に記載のセメント組成物の製造方法。
【請求項６】
上記沈降割合測定工程における石炭灰スラリーの静置の時間が、３０分間であり、かつ、上記石炭灰選択工程における上記基準値が、３６体積％以下の値である請求項１〜５のいずれか１項に記載のセメント組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭灰およびポルトランドセメントを含むセメント組成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電力需要の増加や原子力発電所の老朽化等に伴い、石炭火力発電所が見直されてきている。それに伴い、石炭灰の発生量が大幅に増加することが予想される。
従来、石炭灰は、セメントの混和材として利用されている。しかし、石炭火力発電所で使用される石炭は多種に及び、しかも、石炭の燃焼条件が同一でないために、得られる石炭灰の性状は、石炭の種類や燃焼条件などによって大きく変わる。その結果、石炭灰を用いて製造されたモルタルやコンクリートの流動性等の物性に、優劣が見られるという問題がある。
【０００３】
このため、従来、石炭灰等の鉱物質粉体について、セメントの混和材としての適否を事前に判定する技術が、研究されている。
例えば、特許文献１に、石炭灰等の鉱物質粉体を濃度１０〜５０重量％のスラリーに調製し、該鉱物質粉体スラリーを静置後、その懸濁体積量によって鉱物質粉体の混和材としての適否を判定する方法が記載されている。
この方法は、具体的には、濃度１０〜５０重量％に調製した鉱物質粉体スラリーを懸濁し、３０分静置後の懸濁体積がスラリー液全量の半量以上である鉱物質粉体を、気泡モルタル用の混和材とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３０８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のとおり、特許文献１に、濃度１０〜５０重量％に調製した鉱物質粉体スラリーを懸濁し、３０分静置後の懸濁体積がスラリー液全量の半量以上である鉱物質粉体を、気泡モルタルに用いる混和材として好適なものと判定する方法が記載されている。
しかし、特許文献１に記載されている方法で選択された石炭灰は、気泡モルタルの材料として用いられるものであり、通常のモルタルやコンクリートの材料として用いられるものではない。このため、特許文献１の石炭灰を通常のモルタル等の材料として用いた場合、モルタル等の流動性が劣ると考えられる。
本発明の目的は、石炭灰およびポルトランドセメントを含むセメント組成物の製造方法であって、優れた流動性を有するモルタルやコンクリートを、容易にかつ短時間でしかも確実に調製することができるセメント組成物の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、石炭灰の濃度が特定の値になるように石炭灰試料と水を混合してなる石炭灰スラリーを撹拌して、石炭灰試料が均一に分布する石炭灰スラリーを得た後、該石炭灰スラリーを静置し、特定の時間の経過後に、石炭灰スラリーの全量中の石炭灰試料が沈降している部分の体積割合を求め、次いで、この体積割合が、特定の基準値以下であるか否かを調べ、この条件を満たす石炭灰試料を、セメント組成物の材料として用いれば、石炭灰の適否の判定を容易にかつ短時間で行うことができるとともに、優れた流動性を有するモルタルやコンクリートを確実に調製することができることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［６］を提供するものである。
［１］  石炭灰の濃度が特定の値（例えば、２５質量％）になるように石炭灰試料と水を混合してなる石炭灰スラリーを撹拌して、石炭灰試料が均一に分布する石炭灰スラリーを得るスラリー調製工程と、上記スラリー調製工程における撹拌の終了時から特定の時間（例えば、１０分間）静置した後の石炭灰スラリーについて、石炭灰スラリーの全量中の石炭灰試料が沈降している部分（換言すると、石炭灰スラリーの上部に形成される透明な部分と区別しうる、石炭灰スラリーの下部に形成される石炭灰試料によって懸濁した部分）の体積割合を求める沈降割合測定工程と、上記沈降割合測定工程で得られた体積割合が、特定の基準値以下（例えば、静置時間が１０分間である場合、５８体積％以下）であるか否かを調べ、当該体積割合が特定の基準値以下である石炭灰試料を、合格試料として選択する石炭灰選択工程と、上記石炭灰選択工程で合格試料として選択された石炭灰試料と同じ石炭灰と、ポルトランドセメントを混合して、セメント組成物を得るセメント組成物調製工程を含むことを特徴とするセメント組成物の製造方法。
【０００８】
［２］  上記スラリー調製工程における石炭灰スラリー中の石炭灰の濃度が、１０〜５０質量％である、上記［１］に記載のセメント組成物の製造方法。
［３］  上記沈降割合測定工程において、上記体積割合を求めるための石炭灰スラリーの静置の時間が、３０分間以内である、上記［１］または［２］に記載のセメント組成物の製造方法。
［４］  上記沈降割合測定工程における石炭灰スラリーの静置の時間が、１０分間であり、かつ、上記石炭灰選択工程における上記基準値が、５８体積％以下の値である、上記［１］〜［３］のいずれかに記載のセメント組成物の製造方法。
［５］  上記沈降割合測定工程における石炭灰スラリーの静置の時間が、２０分間であり、かつ、上記石炭灰選択工程における上記基準値が、４０体積％以下の値である、上記［１］〜［４］のいずれかに記載のセメント組成物の製造方法。
［６］  上記沈降割合測定工程における石炭灰スラリーの静置の時間が、３０分間であり、かつ、上記石炭灰選択工程における上記基準値が、３６体積％以下の値である、上記［１］〜［５］のいずれかに記載のセメント組成物の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、セメント組成物の材料（混和材）としての石炭灰の適否を容易にかつ短時間で判定することができる。このため、本発明のセメント組成物を容易にかつ短時間で製造することができる。
また、本発明によれば、適否を判定して選択された石炭灰を、セメント組成物の材料として用いているので、優れた流動性を有するモルタルやコンクリートを、確実に調製することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の混合セメントの製造方法は、（Ａ）石炭灰の濃度が特定の値になるように石炭灰試料と水を混合してなる石炭灰スラリーを撹拌して、石炭灰試料が均一に分布する石炭灰スラリーを得るスラリー調製工程と、（Ｂ）工程（Ａ）における撹拌の終了時から特定の時間静置した後の石炭灰スラリーについて、石炭灰スラリーの全量中の石炭灰試料が沈降している部分の体積割合を求める沈降割合測定工程と、（Ｃ）工程（Ｂ）で得られた体積割合が、特定の基準値以下であるか否かを調べ、当該体積割合が特定の基準値以下である石炭灰試料を、合格試料として選択する石炭灰選択工程と、（Ｄ）工程（Ｃ）で合格試料として選択された石炭灰試料と同じ石炭灰と、ポルトランドセメントを混合して、セメント組成物を得るセメント組成物調製工程を含む。
【００１１】
［（Ａ）スラリー調製工程］
工程（Ａ）は、石炭灰の濃度が特定の値になるように石炭灰試料と水を混合してなる石炭灰スラリーを撹拌して、石炭灰試料が均一に分布する石炭灰スラリーを得る工程である。
石炭灰の濃度は、好ましくは１０〜５０質量％、より好ましくは１５〜４０質量％、特に好ましくは２０〜３０質量％である。該濃度が１０質量％未満では、石炭灰スラリー中の石炭灰の沈降速度が大きくなり、工程（Ｂ）で求める体積割合について試料間の差が認め難くなるので、石炭灰の適否の判定の精度が低下する。該濃度が５０質量％を超えると、石炭灰試料が沈降している部分が多量になり、工程（Ｂ）で求める体積割合について試料間の差が認め難くなるので、石炭灰の適否の判定の精度が低下する。
本発明において、「石炭灰試料が均一に分布する」とは、石炭灰スラリーを十分に撹拌して、例えば目視で濁りの程度が均一になった状態をいう。
石炭灰スラリーを収容する容器としては、例えば、直径（内寸）が２２ｍｍでかつ高さ（内寸）が２０５ｍｍのメスシリンダー（容量：５０ミリリットル）を用いることができる。この場合、メスシリンダーの中に、例えば、石炭灰１０ｇと水３０ｇを収容して、手作業で振とうすることによって、石炭灰試料が均一に分布する石炭灰スラリーを得ることができる。
【００１２】
［（Ｂ）沈降割合測定工程］
工程（Ｂ）は、工程（Ａ）における撹拌（例えば、手作業での振とう）の終了時から特定の時間静置した後の石炭灰スラリーについて、石炭灰スラリーの全量中の石炭灰試料が沈降している部分の体積割合（本明細書中、沈降容積率ともいう。）を求める工程である。
静置の時間は、好ましくは３０分間以内、より好ましくは２０分間以内である。静置の時間が３０分間を超えると、石炭灰の適否の判定に時間がかかり過ぎ、判定の効率が悪くなるばかりか、石炭灰の適否の判定の精度が低下する。
静置の時間の下限値は、好ましくは３分間以上、より好ましくは５分間以上である。静置の時間が３分間未満では、石炭灰の適否の判定の精度が低下する。
石炭灰スラリーの全量中の石炭灰試料が沈降している部分の体積割合は、石炭灰スラリーの上部に形成される透明な部分と、石炭灰スラリーの下部に形成される石炭灰試料が沈降している部分（石炭灰試料によって懸濁した部分）の境界を、目視で確認することができるので、例えば、石炭灰スラリーを収容しているメスシリンダーの目盛りを読み取ることによって、容易に算出することができる。
【００１３】
［（Ｃ）石炭灰選択工程］
工程（Ｃ）は、工程（Ｂ）で得られた体積割合が、特定の基準値以下であるか否かを調べ、当該体積割合が特定の基準値以下である石炭灰試料を、合格試料として選択する工程である。
石炭灰スラリーの静置の時間が１０分間である場合、工程（Ｃ）の基準値は、セメント組成物を用いたモルタル等について優れた流動性を確実に得る観点からは、５８体積％、好ましくは５５体積％、より好ましくは５２体積％、特に好ましくは５０体積％である。
この場合、工程（Ｃ）の基準値の下限値は、不適と判定される石炭灰の数の増加を避ける観点から、好ましくは４８体積％、より好ましくは５０体積％である。
【００１４】
石炭灰スラリーの静置の時間が２０分間である場合、工程（Ｃ）の基準値は、セメント組成物を用いたモルタル等について優れた流動性を確実に得る観点からは、４０体積％、好ましくは３８体積％、より好ましくは３７体積％である。
この場合、工程（Ｃ）の基準値の下限値は、不適と判定される石炭灰の数の増加を避ける観点から、好ましくは３５体積％、より好ましくは３６体積％である。
【００１５】
石炭灰スラリーの静置の時間が３０分間である場合、工程（Ｃ）の基準値は、セメント組成物を用いたモルタル等について優れた流動性を確実に得る観点からは、３６体積％である。
この場合、工程（Ｃ）の基準値の下限値は、不適と判定される石炭灰の数の増加を避ける観点から、好ましくは３２体積％、より好ましくは３３体積％である。
【００１６】
石炭灰スラリーの静置の時間が５分間である場合、工程（Ｃ）の基準値は、セメント組成物を用いたモルタル等について優れた流動性を確実に得る観点からは、７５体積％である。
この場合、工程（Ｃ）の基準値の下限値は、不適と判定される石炭灰の数の増加を避ける観点から、好ましくは７３体積％である。
本発明において、石炭灰スラリーの静置の時間として、２つ以上の時点を定め、これら２つ以上の時点の各々について、工程（Ｂ）で得られた体積割合が、特定の基準値以下であるか否かを調べ、これら２つ以上の時点のすべてにおいて合格と判定された石炭灰を、工程（Ｃ）で合格試料として選択することもできる。例えば、石炭灰スラリーの静置の時間が１０分間で、基準値が５８体積％の条件と、石炭灰スラリーの静置の時間が２０分間で、基準値が４０体積％の条件を兼ね備えているか否かを、合格試料の条件として定めることもできる。この場合、セメント組成物を用いたモルタル等について、優れた流動性をより確実に得ることができる。
【００１７】
［（Ｄ）セメント組成物調製工程］
工程（Ｄ）は、工程（Ｃ）で合格試料として選択された石炭灰試料と同じ石炭灰と、ポルトランドセメントを混合して、セメント組成物を得る工程である。
ここで、「工程（Ｃ）で合格試料として選択された石炭灰試料と同じ石炭灰」とは、例えば、石炭灰試料の採取の対象であった石炭灰や、石炭灰試料の採取の対象であった石炭灰と同等と認められる石炭灰（例えば、石炭の種類、燃焼条件等が一致するもの）をいう。
ポルトランドセメントの種類としては、特に限定されず、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等が挙げられる。
石炭灰とポルトランドセメントの合計量中の石炭灰の量の割合は、石炭灰の有効利用、および、セメント組成物の物性（強度発現性等）の観点から、好ましくは５〜５０質量％、より好ましくは１０〜４５質量％、特に好ましくは１５〜４０質量％である。
【実施例】
【００１８】
［実施例１〜７、比較例１〜７］
（１）石炭灰の試料
表１に示す異なる種類の石炭灰Ｎｏ．１〜１４を用意した。石炭灰Ｎｏ．１〜１４の強熱減量（ig.loss）、密度、ブレーン比表面積、化学成分を、表１に示す。
【００１９】
【表１】
2015067506.tif 000002
【００２０】
（２）沈降容積率の測定
石炭灰Ｎｏ．１〜１４の各々について、以下のように沈降容積率の経時変化を測定した。
直径（内寸）が２２ｍｍでかつ高さ（内寸）が２０５ｍｍのメスシリンダー（容量：５０ミリリットル）に、石炭灰１０ｇと水３０ｇを収容し、十分に振とうした後、静置し、石炭灰スラリーの全量中の石炭灰試料が沈降している部分の体積割合（沈降容積率）の経時変化を測定した。その結果を表２に示す。
【００２１】
（３）流動化率の測定
石炭灰Ｎｏ．１〜１４の各々について、以下のように流動化率を測定した。
石炭灰、普通ポルトランドセメント、細骨材（「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１」で規定しているもの）、高性能ＡＥ減水剤（商品名：レオビルドＳＰ８Ｎ、ＢＡＳＦポゾリス社製）および水を、ホバートミキサーを用いて２．５分間低速で混練し、次いで３分間高速で混練して、モルタルを得た。
なお、石炭灰と普通ポルトランドセメントの合計量１００質量部に対する石炭灰、細骨材、高性能減水剤および水の配合量は、次のとおりである。石炭灰の量は３５質量部（セメント組成物中の割合として３５質量％）であった。細骨材の量は２００質量部であった。高性能減水剤の量は０．７質量部であった。水の量は３５質量部であった。
【００２２】
混練終了直後の時点、および、混練終了時から３０分間経過後の時点の各時点において、モルタルをミニスランプコーン（「ＪＩＳ  Ａ  １１７１：２０００」で規定している鋼製のスランプコーン）に投入し、スランプコーンを上方へ取り去った際のモルタルの広がりを測定し、フロー値を求めた。このフロー値に基いて、次のように流動化率を求めた。
流動化率（％）＝｛［スランプコーンを上方へ取り去った際のモルタルの底面の直径」÷［スランプコーンを上方へ取り去る前のモルタルの底面の直径］｝×１００
【００２３】
以上の結果を表２に示す。表２から、実施例１〜７では、流動化率が２７０％を超えており、モルタルの流動性が優れていることがわかる。一方、比較例１〜７では、流動化率が１６０％未満であり、モルタルの流動性が劣ることがわかる。実施例１〜７および比較例１〜７の結果から、本発明のセメント組成物の製造方法によれば、優れた流動性を有するモルタルを、確実に調製することができることがわかる。
【００２４】
【表２】
2015067506.tif 000003