(57)【要約】      （修正有）【課題】セメント用混和材として高炉スラグを含有するセメントの中性化抵抗性および乾燥収縮抵抗性を向上した水硬性組成物の提供。【解決手段】ポルトランドセメントクリンカーに高炉スラグを含む水硬性組成物（クリンカーと高炉スラグの合計１００質量部中、高炉スラグが７０〜９０質量部）に、水酸化カルシウムを１〜８質量部混合する、高炉スラグを含有したセメントでも汎用セメント同等の凝結性状を得るとともに長期強度発現を増進する水硬性組成物。更にセッコウを全組成物あたりＳＯ３換算で、１〜５質量％相当分含むことにより、中性化が抑制され、優れた乾燥収縮抵抗性を与えられた水硬性組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポルトランドセメントクリンカー９０〜７０質量部、高炉スラグ１０〜３０質量部（但し、ポルトランドセメントクリンカーと高炉スラグの合計を１００質量部とする。）および水酸化カルシウム１〜８質量部を含み、さらにセッコウを全組成物あたりＳＯ３換算で、１〜５質量％含むことを特徴とする中性化が抑制され、乾燥収縮抵抗性に優れた水硬性組成物。
【請求項２】
請求項１記載の水硬性組成物と、骨材及び水とを混合、硬化させる、中性化が抑制され、乾燥収縮抵抗性に優れた硬化体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポルトランドクリンカー、高炉スラグおよび水酸化カルシウム、さらにセッコウを含む水硬性組成物に関する。詳しくは、高炉スラグを含有する水硬性組成物の乾燥収縮抵抗性および中性化抵抗性を向上させる水硬性組成物に関する。さらに詳しくは、高炉スラグを含有する水硬性組成物に水酸化カルシウムを利用することにより、乾燥収縮抵抗性および中性化抵抗性を向上させる水硬性組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の地球環境問題と関連して、廃棄物、副産物等の有効利用は重要な課題となっている。セメント産業、セメント製造設備の特徴を生かし、セメント製造時に原料や燃料として廃棄物を有効利用あるいは処理を行うことは、安全かつ大量処分が可能という観点から有効とされている。
【０００３】
大量生産・大量消費型産業であるセメント産業は、セメント製造時に原料や燃料として廃棄物を有効利用あるいは処理を行い、省資源・省エネルギーで効率よくセメントを製造することが重要とされている。
【０００４】
一方、地球温暖化の観点からすると、セメント産業はＣＯ２排出量の多い産業位置づけられている。セメント産業で排出されるＣＯ２は、セメント製造段階での、クリンカー原料となる石灰石の脱炭酸による。セメント産業でのＣＯ２低減については、クリンカー量を少なくした混合セメントが有効とされる。このような混合セメントの混合成分の一つとしては、高炉スラグを混合した高炉セメントがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１３９０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら高炉スラグは、セメント用混和材として利用した場合した場合、乾燥収縮抵抗性および中性化抵抗性が低下するといった課題があった。
【０００７】
従って本発明は、高炉スラグを含有するセメントにおいて、乾燥収縮抵抗性および中性化抵抗性を向上させる水硬性組成物を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を行なった。そして、水酸化カルシウムが、セメントの硬化促進作用を有することと、高炉スラグの潜在水硬性を引出す刺激剤として作用することに着目した。そして、ポルトランドセメントと高炉スラグおよび水酸化カルシウムの組合せを適切なものとすることで、高炉スラグを含有したセメントの性能を向上できるのではないかと考え、さらに検討を進めた結果、本発明を完成した。
【０００９】
即ち本発明は、ポルトランドセメントクリンカー７０〜９０質量部、高炉スラグ１０〜３０質量部（但し、ポルトランドセメントクリンカーと高炉スラグの合計を１００質量部とする。）および水酸化カルシウム１〜８質量部を含み、さらにセッコウを全組成物あたりＳＯ３換算で、１〜５質量％含むことを特徴とする水硬性組成物である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高炉スラグを含有したセメントにおいて乾燥収縮抵抗性および中性化抵抗性の向上といった効果が得られる。
【００１１】
なお、水酸化カルシウムの添加量が多くなりすぎても効果が得られなくなる。水酸化カルシウムは硬化促進に作用することは知られているが、添加量の増加に伴ってセメント量が減少するため、耐久性の低下に繋がる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明で使用するポルトランドセメントクリンカーは、セメントとした際に汎用性性状を示す公知のクリンカーを採用することが可能であり、具体的には、普通ポルトランドセメント用クリンカーや早強ポルトランドセメント用クリンカー等が該当する。ポルトランドセメントクリンカーの粉末度は、汎用的に使用される範囲のものであれば良く、３０００〜５０００ｃｍ２／ｇに調整されていることが好ましく、セッコウを添加して調整されても良い。
【００１３】
本発明で使用する上記セメントクリンカーを製造する方法は特に限定されることがなく、公知のセメント（クリンカー）原料を、所望の各鉱物比率及び係数となるように所定の割合で調製混合し、公知の方法（例えば、ＳＰキルンやＮＳＰキルン等）で焼成することにより容易に得ることができる。
【００１４】
当該セメント原料の調製混合方法も公知の方法を適宜採用すればよい。例えば、事前に廃棄物、副産物およびその他の原料（石灰石、生石灰、消石灰等のＣａＯ源、珪石等のＳｉＯ２源、粘土等のＡｌ２Ｏ３源、鉄源等のＦｅ２Ｏ３源など）の組成を測定し、これら原料中の各成分割合から上記範囲になるように各原料の調合割合を計算し、その割合で原料を調合すればよい。
【００１５】
なお、本発明で使用するセメントクリンカーの製造に用いる原料は、従来セメントクリンカーの製造において使用される原料と同様なものが特に制限なく使用される。廃棄物、副産物等を利用することも、無論可能である。
【００１６】
本発明で使用するセメントクリンカーの製造において、廃棄物、副産物等から一種以上を使用することは、廃棄物、副産物等の有効利用を促進する観点から好ましいことである。使用可能な廃棄物・副産物をより具体的に例示すると、高炉スラグ、製鋼スラグ、非鉄鉱滓、石炭灰、下水汚泥、浄水汚泥、製紙スラッジ、建設発生土、鋳物砂、ばいじん、焼却飛灰、溶融飛灰、塩素バイパスダスト、木屑、廃白土、ボタ、廃タイヤ、貝殻、都市ごみやその焼却灰等が挙げられる（なお、これらの中には、セメント原料になるとともに熱エネルギー源となるものもある）。
【００１７】
本発明の水硬性組成物は、上記ポルトランドセメントクリンカーに加えて、高炉スラグ水酸化カルシウムおよびセッコウを必須成分として含む。
【００１８】
本発明の水硬性組成物に用いる高炉スラグは、セメント混合材として公知の高炉スラグを用いることができる。具体的には、製鉄所より副産物として副生する高炉スラグを粉砕したものであれば制限なく使用することができる。高炉スラグの粉末度は、汎用的に使用される範囲のものであれば良く、３０００〜８０００ｃｍ２／ｇに調整されていることが好ましい。該粉末度は、セッコウを添加してから調整されても良い。
【００１９】
本発明における高炉スラグの使用量は１０〜３０質量部（但し、ポルトランドセメントクリンカーと高炉スラグの合計を１００質量部とする。）であり、より好ましくは１５〜２５質量部である。高炉スラグの混合量が多いほど、環境負荷低減への寄与は大きいが、３０質量部を超えると、後述する水酸化カルシウムを添加しても中性化の抑制効果や乾燥収縮抵抗性の向上効果が得られない。
【００２０】
上記高炉スラグを混合すると、乾燥収縮や中性化が大きくなるといった影響がでる。そこで本発明では、この影響をなくすため水酸化カルシウムを加える。
【００２１】
使用する水酸化カルシウムについては、乾式の粉末状のものでも湿式のスラリー状のものでもよく、限定されることなく使用できる。粉末度は、見かけ上の平均粒子径が１０μｍ以下であれば良く、さらに小さい粒子が二次粒子を形成しているような場合でも、見かけ上の平均粒子径が１０μｍ以下であれば良い。好ましくは、一次粒子として１μｍ以下のものである。
【００２２】
水酸化カルシウムの混合量は、上記のポルトランドセメントクリンカーと高炉スラグの合計を１００質量部に対して１〜８質量部である。１質量部未満では十分な効果が得られない。８質量部を超えると、セメント量が減少する影響による耐久性の低下が大きくなる。
【００２３】
使用するセッコウについては、二水セッコウ、半水セッコウ、無水セッコウ等のセメント製造原料として公知のセッコウが特に制限なく使用できる。具体的には、排煙脱硫セッコウ、リン酸セッコウ等の副産二水セッコウや天然の二水セッコウ、半水セッコウ、ＩＩ型無水セッコウ等が挙げられる。石膏の添加量は、全組成物あたりＳＯ３換算で、１〜５質量％となるように添加する。１〜３質量％となるような添加量がより好ましい。
【００２４】
本発明の水硬性組成物を構成するポルトランドセメントクリンカーと高炉スラグおよびセッコウの粉末度を調製するための粉砕方法については、公知の技術が特に制限なく使用でき、各成分を個別に粉砕後、混合しても良いし、混合後に粉砕してもよい。粉砕機としてはボールミル、竪型ミル等が使用できる。水酸化カルシウムは、別途混合することが好ましい。
【００２５】
本発明の水硬性組成物は、混合セメントと同等として使用することができる。また、土壌固化材等の固化材の構成成分として使用することも可能である。しかしながら、本発明の水硬性組成物の効果を最も有効に活用するには、コンクリート製造の際の原料（セメント成分）とすることが好ましい。即ち、本発明の水硬性組成物と、細骨材、粗骨材、水及び必要に応じて減水剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、防錆剤、増粘剤、膨張剤、鉱物質微粉末等を添加・混合して、型枠内で硬化させ所望の形状の構造物とすることである。
【００２６】
このようにして製造した構造物（硬化体）は、通常の高炉スラグセメントに比べて、乾燥収縮抵抗性および中性化抵抗性が向上しており、耐久性に優れたものとなる。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２８】
普通ポルトランドセメントクリンカーにＳＯ３換算で２質量％となるようにセッコウを添加し、Ｂｌａｉｎｅ法による比表面積が３５００ｃｍ２／ｇとなるように混合粉砕した。高炉スラグは、Ｂｌａｉｎｅ法による比表面積が４０００ｃｍ２／ｇとなるように粉砕し、一部の高炉スラグにセッコウを２％添加した。水酸化カルシウムは、０．１μｍ以下の一次粒子が凝集した二次粒子として存在し、見かけの平均粒径が７．５μｍ程度のものを用いた。上記のセッコウを含むポルトランドセメントクリンカーと高炉スラグおよび水酸化カルシウムを用いて各水硬性組成物を製造した。得られた水硬性組成物の凝結時間、モルタル圧縮強さを測定した。
【００２９】
なお、各種測定方法は以下の方法による。
（１）中性化深さの測定：ＪＩＳ  Ａ  １１５３に準拠する方法により測定した。
（２）乾燥収縮の測定：ＪＩＳ  Ａ  １１２９に準拠する方法により測定した。
【００３０】
各実施例の混合材添加量、モルタル圧縮強さ、凝結時間の結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
2017077975.tif 000002
【００３２】
比較例１、実施例１、２、３は、全組成物あたりＳＯ３換算で１．６質量部のセッコウを含む高炉スラグ含有量２０質量部のものに対して、比較例２、実施例４、５、６は、全組成物あたりＳＯ３換算で２．０質量部のセッコウを含む高炉スラグ含有量２０質量部のものに対して、水酸化カルシウムの添加量を変化させた実験結果である。水酸化カルシウムの添加量が１〜８質量部の範囲では、中性化深さおよび乾燥収縮は、水酸化カルシウムを添加しない例（比較例１、比較例２）より小さい値を示すことがわかる。
【００３３】
比較例４、５は、全組成物あたりＳＯ３換算で１．１質量部のセッコウを含む高炉スラグ含有量４５質量部のものに対して、比較例６は、全組成物あたりＳＯ３換算で０．７質量部のセッコウを含む高炉スラグ含有量６５質量部のものに対して、実施例と同等量の水酸化カルシウムを添加した実験結果であるが、高炉スラグ含有量３０質量部未満である実施例１、２、３、４、５、６より中性化深さおよび乾燥収縮は大きい値を示していることがわかる。