(57)【要約】【課題】流動性に優れるセメント組成物及びセメント組成物の製造方法を提供すること。【解決手段】Ｚｒ含有量が２５０〜４００ｍｇ／ｋｇ及びＢａ含有量が７００〜１１００ｍｇ／ｋｇである高炉スラグ微粉末と、水溶性Ｋ２Ｏ含有量が０．０５〜０．５質量％であるセメントとを含むセメント組成物である。また、鉄鉱石、コークス及び石灰石を溶融して得られる高炉スラグを水冷後、粉砕して前記高炉スラグ微粉末を得る工程と、前記高炉スラグ微粉末と、セメントとを混合してセメント組成物を調製する工程と、を備える、セメント組成物の製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚｒ含有量が２５０〜４００ｍｇ／ｋｇ及びＢａ含有量が７００〜１１００ｍｇ／ｋｇである高炉スラグ微粉末と、水溶性Ｋ２Ｏ含有量が０．０５〜０．５質量％であるセメントとを含むことを特徴とするセメント組成物。
【請求項２】
前記高炉スラグ微粉末は、Ｃｒ含有量が１００〜２００ｍｇ／ｋｇであり、Ｓｒ含有量が４００〜８００ｍｇ／ｋｇである、請求項１記載のセメント組成物。
【請求項３】
前記高炉スラグ微粉末は、Ｆｅ２Ｏ３含有量が０．１６〜４．００質量％、ＳＯ３含有量が１．０〜２．５０質量％及び硫化物硫黄含有量が０．５０〜１．００質量％であり、ブレーン比表面積が３０００〜５０００ｃｍ２／ｇである、請求項１又は２記載のセメント組成物。
【請求項４】
前記高炉スラグ微粉末を５〜７０質量％及び前記セメントを９５〜３０質量％含む、請求項１〜３のいずれか一項記載のセメント組成物。
【請求項５】
前記セメントは、Ｃ３Ｓ含有量が１０〜７０質量％、Ｃ２Ｓ含有量が５〜７０質量％、Ｃ３Ａ含有量が１〜１５質量％及びＣ４ＡＦ含有量が７〜１５質量％である、請求項１〜４のいずれか一項記載のセメント組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のセメント組成物の製造方法であって、
鉄鉱石、コークス及び石灰石を溶融して得られる高炉スラグを水冷後、粉砕して前記高炉スラグ微粉末を得る工程と、
前記高炉スラグ微粉末と、セメントとを混合してセメント組成物を調製する工程と、
を備える、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、セメント組成物及びセメント組成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンクリートに求められる諸特性の代表的なものとして、高強度性や高流動性が挙げられる。コンクリートに配合される各種混和剤やセメントの諸特性を調製することが検討されている。また、コンクリートの中でも、高炉セメントを用いた場合の流動性を改善する方法が各種検討されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を用いるセメント組成物に、少量の高炉スラグを添加することにより、流動性を向上することが開示されている。また、特許文献２には、高炉スラグ及びセメントの比表面積に着目して流動性を改善することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３４８９６号公報
【特許文献２】特開２００５−２７２２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のようにセメント組成物に少量の高炉スラグを添加する方法は、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の流動性効果を補助するものに過ぎず、多量の高炉スラグを添加した場合には適用することができない。また、特許文献２に記載の方法では、高炉スラグとセメントとの組み合わせが限定されてしまい汎用性にかける。
【０００６】
そこで、本発明は、流動性に優れるセメント組成物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題に関し鋭意検討した結果、特定の高炉スラグ微粉末を用いることによって、流動性に優れるセメント組成物が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、Ｚｒ含有量が２５０〜４００ｍｇ／ｋｇ及びＢａ含有量が７００〜１１００ｍｇ／ｋｇである高炉スラグ微粉末と、水溶性Ｋ２Ｏ含有量が０．０５〜０．５質量％であるセメントとを含むセメント組成物を提供する。
【０００９】
高炉スラグ微粉末は、Ｃｒ含有量が１００〜２００ｍｇ／ｋｇであり、Ｓｒ含有量が４００〜８００ｍｇ／ｋｇであると、セメント組成物の流動性をより向上することができる。
【００１０】
高炉スラグ微粉末は、Ｆｅ２Ｏ３含有量が０．１６〜４．００質量％、ＳＯ３含有量が１．０〜２．５０質量％、硫化物硫黄含有量が０．５〜１．００質量％であり、ブレーン比表面積が３０００〜５０００ｃｍ２／ｇであると、セメント組成物は流動性により一層優れたものとなる。
【００１１】
流動性を更に向上する観点から、本発明のセメント組成物は、高炉スラグ微粉末を５〜７０質量％、セメントを９５〜３０質量％含むことが好ましい。
【００１２】
セメントは、Ｃ３Ｓ含有量が１０〜７０質量％、Ｃ２Ｓ含有量が５〜７０質量％、Ｃ３Ａ含有量が１〜１５質量％及びＣ４ＡＦ含有量が７〜１５質量％であると、セメント組成物の流動性がより向上する。
【００１３】
本発明はまた、上記セメント組成物の製造方法であって、鉄鉱石、コークス及び石灰石を溶融して得られる高炉スラグを水冷後、粉砕して前記高炉スラグ微粉末を得る工程と、高炉スラグ微粉末と、セメントとを混合してセメント組成物を調製する工程とを備えるセメント組成物の製造方法を提供する。本発明のセメント組成物の製造方法によれば、流動性の高いセメント組成物を製造することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、流動性に優れるセメント組成物及びセメント組成物の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例及び比較例で用いた高炉スラグ微粉末中のＺｒ含有量とフロー値比との関係を示すグラフである。
【図２】実施例及び比較例で用いた高炉スラグ微粉末中のＢａ含有量とフロー値比との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を以下に説明する。
【００１７】
（セメント組成物）
本実施形態のセメント組成物は、高炉スラグ微粉末及びセメントを含む。
【００１８】
上記高炉スラグ微粉末は、Ｚｒ含有量が２５０〜４００ｍｇ／ｋｇであり、Ｂａ含有量が７００〜１１００ｍｇ／ｋｇである。
【００１９】
高炉スラグ微粉末のＺｒ含有量が２５０ｍｇ／ｋｇ未満であると、セメント組成物の十分な流動性が得られなくなり、４００ｍｇ／ｋｇを超えても流動性のそれ以上の改善効果は見られなくなる。高炉スラグ微粉末のＺｒ含有量は、好ましくは２６０〜３５０ｍｇ／ｋｇであり、より好ましくは２６０〜３２５ｍｇ／ｋｇであり、さらに好ましくは２６０〜３００ｍｇ／ｋｇである。
【００２０】
高炉スラグ微粉末のＢａ含有量は、１１００ｍｇ／ｋｇより多くなるとセメント組成物の十分な流動性が得られなくなり、７００ｍｇ／ｋｇ未満では流動性のそれ以上の改善効果は見られなくなる。高炉スラグ微粉末のＢａ含有量は、好ましくは７５０〜１０５０ｍｇ／ｋｇであり、より好ましくは８００〜１０００ｍｇ／ｋｇであり、さらに好ましくは８００〜９５０ｍｇ／ｋｇである。
【００２１】
高炉スラグ微粉末のＣｒ含有量は、１００〜２００ｍｇ／ｋｇであることが好ましく、より好ましくは１００〜１９５ｍｇ／ｋｇであり、さらに好ましくは１００〜１９０ｍｇ／ｋｇであり、特に好ましくは１００〜１８５ｍｇ／ｋｇである。
【００２２】
高炉スラグ微粉末のＳｒ含有量は、４００〜８００ｍｇ／ｋｇであることが好ましく、より好ましくは４２０〜７８０ｍｇ／ｋｇであり、さらに好ましくは４５０〜７６０ｍｇ／ｋｇであり、特に好ましくは４８０〜７５０ｍｇ／ｋｇである。
【００２３】
上記Ｚｒ、Ｂａ、Ｃｒ及びＳｒの含有量は、蛍光Ｘ線分析の蛍光Ｘ線強度により、ファンダメンタルパラメータ法を用いて測定することができる。
【００２４】
高炉スラグ微粉末のＦｅ２Ｏ３含有量は、０．１６〜４．００質量％であることが好ましく、より好ましくは０．１８〜３．７０質量％であり、さらに好ましくは０．２０〜３．５０質量％であり、特に好ましくは０．２３〜３．３０質量％である。
【００２５】
ＳＯ３含有量は、１．０〜２．５０質量％であることが好ましく、より好ましくは１．２５〜２．４０質量％であり、さらに好ましくは１．５０〜２．３０質量％であり、特に好ましくは１．７０〜２．２０質量％である。
【００２６】
硫化物硫黄（Ｓ）含有量は、０．５０〜１．００質量％であることが好ましく、より好ましくは０．５５〜０．９９質量％であり、さらに好ましくは０．６０〜０．９８質量％であり、特に好ましくは０．６５〜０．９７質量％である。高炉スラグ微粉末に含まれる硫化物は具体的には、硫化カルシウムが挙げられる。
【００２７】
Ｆｅ２Ｏ３、ＳＯ３及び硫化物硫黄含有量は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０２「セメントの化学分析方法」により測定することができる。
【００２８】
高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積は、３０００〜５０００ｃｍ２／ｇであることが好ましく、より好ましくは３３００〜４９００ｃｍ２／ｇであり、さらに好ましくは３６００〜４８５０ｃｍ２／ｇであり、特に好ましくは３８００〜４８００ｃｍ２／ｇである。ブレーン比表面積は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１「セメントの物理試験方法」により測定することができる。
【００２９】
本実施形態において、セメントは特にその種類が制限されるものではなく、普通、早強、低熱等の各種ポルトランドセメントやシリカセメント、フライアッシュセメント等、従来公知のセメントを使用することができる。
【００３０】
セメントの水溶性Ｋ２Ｏ含有量は０．０５〜０．５質量％、好ましくは０．１０〜０．４０質量％、より好ましくは０．１５〜０．３５質量％、さらに好ましくは０．２０〜０．３０質量％である。この範囲であれば、セメント組成物の流動性の向上が可能である。
【００３１】
また、セメント組成物の流動性を向上する観点から、セメントのＣ３Ｓ含有量は１０〜７０質量％、Ｃ２Ｓ含有量は５〜７０質量％、Ｃ３Ａ含有量は１〜１５質量％及びＣ４ＡＦ含有量は７〜１５質量％であることが好ましい。
【００３２】
セメントのＣ３Ｓ含有量は、より好ましくは２０〜７０質量％であり、さらに好ましくは３０〜６５質量％であり、特に好ましくは４０〜６０質量％である。セメントのＣ２Ｓ含有量は、より好ましくは５〜５０質量％であり、さらに好ましくは５〜３０質量％であり、特に好ましくは１０〜２０質量％である。セメントのＣ３Ａ含有量は、より好ましくは４〜１５質量％であり、さらに好ましくは７〜１５質量％であり、特に好ましくは１０〜１５質量％である。セメントのＣ４ＡＦ含有量は、より好ましくは８〜１３質量％であり、さらに好ましくは８〜１１質量％であり、特に好ましくは８〜１０質量％である。なお、鉱物組成であるＣ３Ｓ、Ｃ２Ｓ、Ｃ３Ａ及びＣ４ＡＦの含有量は、セメントの化学成分からボーグ式を用いて算出することができる。
【００３３】
本実施形態のセメント組成物は、上記高炉スラグ微粉末を５〜７０質量％、上記セメントを９５〜３０質量％含むことが好ましい。高炉スラグ微粉末の割合が５質量％未満ではセメント組成物の強度が低下しやすい傾向にあり、７０質量％を超えるとセメント組成物としての取り扱いが困難となる傾向にある。また、セメントの割合が３０質量％未満ではセメント組成物の強度が低下しやすい傾向にあり、９５質量％を超えるとセメント組成物としての取り扱いが困難となる傾向にある。より好ましくは上記高炉スラグ微粉末を１５〜６５質量％、上記セメントを８５〜３５質量％含み、さらに好ましくは上記高炉スラグ微粉末を２５〜６０質量％、上記セメントを７５〜４０質量％含み、特に好ましくは上記高炉スラグ微粉末を３５〜５５質量％、上記セメントを６５〜４５質量％含むことである。
【００３４】
本実施形態のセメント組成物は、上記高炉スラグ微粉末及びセメント以外の成分をセメント組成物の特性を害しない範囲で含んでもよく、例えば、石灰石、フライアッシュ等を含んでもよい。
【００３５】
本実施形態のセメント組成物は、流動性に優れ、多量の高炉スラグを用いる場合にも適用することができ、汎用性にも優れる。
【００３６】
（セメント組成物の製造方法）
本実施形態のセメント組成物の製造方法は、鉄鉱石、コークス及び石灰石を溶融して得られる高炉スラグを水冷後、粉砕して上述の高炉スラグ微粉末を得る工程と、高炉スラグ微粉末とセメントとを混合してセメント組成物を調製する工程とを備えることを特徴する。
【００３７】
高炉スラグ微粉末は、一般に、鉄鉱石、コークス及び石灰石を高炉で溶融・還元し、高炉の底に溜まった高炉スラグを水冷した後、粉砕することによって、得ることができる。本実施形態では、高炉スラグ微粉末中のＺｒ含有量及びＢａ含有量を測定し、Ｚｒ含有量が２５０〜４００ｍｇ／ｋｇであり、Ｂａ含有量が７００〜１１００ｍｇ／ｋｇである高炉スラグ微粉末を選択して用いることによって、セメント組成物の流動性を向上することができる。
【００３８】
上記高炉スラグ微粉末及びセメントを混合することにより、セメント組成物が得られる。高炉スラグ微粉末及びセメントの混合割合は特に制限されないが、セメント組成物中の高炉スラグ微粉末が５〜７０質量％、セメントが９５〜３０質量％となるように混合することが好ましい。
【００３９】
本実施形態のセメント組成物の製造方法によれば、流動性に優れるセメント組成物を提供することが可能となる。
【００４０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例により本発明の内容を具体的に説明する。なお、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００４２】
（高炉スラグ微粉末の調製）
各種組成の鉄鉱石、コークス及び石灰石を、鉄を製造するための高炉で溶融・還元した。溶融・還元後、高炉の炉底に溜まったスラグを水冷し、ミルで粉砕して７種類（Ａ〜Ｇ）の高炉スラグ微粉末を得た。得られた高炉スラグ微粉末の化学成分組成及び比表面積を以下のとおり測定した。
【００４３】
高炉スラグ微粉末に含まれるＺｒ、Ｂａ、Ｃｒ及びＳｒについて、蛍光Ｘ線分析の蛍光Ｘ線強度により、ファンダメンタルパラメータ法を用いて定量分析を行った。測定装置としては、蛍光Ｘ線分析装置（製品名：ＺＳＸ１００ｅ、（株）リガク製）を用い、表１の条件下で行った。測定結果を表２に示す。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
高炉スラグ微粉末中のＦｅ２Ｏ３、ＳＯ３及び硫化物Ｓの成分組成は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０２：２０１０「セメントの化学分析方法」に準じて測定した。測定結果を表２に示す。
【００４６】
【表２】
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【００４７】
（セメントの準備）
表３に示す組成を有するポルトランドセメントを準備した。ポルトランドセメントの化学成分組成は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０２：２０１０「セメントの化学分析方法」に準じて測定し、ｆ．ＣａＯ量は、セメント協会標準試験方法のＪＣＡＳ  Ｉ−０１：１９９７「遊離酸化カルシウムの定量方法」に準じて測定した。水溶性Ｋ２Ｏ量は、ＪＣＡＳ Ｉ−０４：２００４「セメントの水溶性成分の分析方法」により測定した。また、得られた化学成分組成からボーグ式を用い、ポルトランドセメントの鉱物組成を算出した。ポルトランドセメントのブレーン比表面積は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に従い、ブレーン空気透過装置を用いて測定した。
【００４８】
【表３】
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【００４９】
［セメント組成物の調製］
配合割合が高炉スラグ微粉末５０質量％及びポルトランドセメント５０質量％になるように、上記高炉スラグ微粉末にポルトランドセメントを加えて混合し、セメント組成物を調製した。
【００５０】
［フロー値比の評価］
得られたセメント組成物を用い、高炉スラグ微粉末のフロー値比をＪＩＳ  Ａ  ６２０６：１９９７「コンクリート用高炉スラグ微粉末」の附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及びフロー値比の試験方法」に準拠し測定した。測定結果を表４、図１及び図２に示す。
【００５１】
【表４】
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【００５２】
図１は、実施例及び比較例で用いた高炉スラグ微粉末中のＺｒ含有量とフロー値比との関係を示すグラフである。図１より、高炉スラグ微粉末中のＺｒ含有量が増えるにつれフロー値比が増加しており、実施例のセメント組成物は流動性に優れることが確認できる。
【００５３】
図２は、実施例及び比較例で用いた高炉スラグ微粉末中のＢａ含有量とフロー値比との関係を示すグラフである。図２より、高炉スラグ微粉末中のＢａ含有量が少なくなるにつれフロー値比が増加しており、実施例のセメント組成物は流動性に優れることが確認できる。
【００５４】
本発明によれば、高炉スラグ微粉末中のＺｒ及びＢａ含有量を特定の範囲にすることによって、セメント組成物の流動性を向上することができる。
【図１】
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【図２】
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