JP2012201522A - セメント混和材及びセメント組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】CaO/Al2O3モル比が0.15〜0.7でFe2O3の含有量が0.5〜20質量%のカルシウムフェロアルミネート化合物と脱酸素剤を含有するセメント混和材である。また、カルシウムフェロアルミネート化合物の粉末度が、ブレーン比表面積値で2,000〜7,000cm2/gであり、前記脱酸素剤が、鉄鉱石を還元、粉砕して得られる海綿鉄粉、鉄イオン溶液から電気的に鉄を析出させて得られる電解鉄粉、溶鉱を水中または油中に噴霧して得られる噴霧鉄粉、及び鉄塊を破砕または研削して得られる破砕鉄粉からなる群より選ばれた一種又は二種以上の還元鉄粉である前記セメント混和材である。
【選択図】なし
Description
なお、本発明における部や%は、特に規定しない限り質量基準で示す。
また、本発明で云うセメントコンクリートとは、セメントペースト、セメントモルタル、及びコンクリートの総称である。
CFA化合物の組成は、CaO/Al2O3モル比が0.15〜0.7でFe2O3含有量が0.5〜20%である。CaO/Al2O3モル比が0.4〜0.6がより好ましく、0.15未満では、塩化物イオンの遮蔽効果が充分に得られない場合があり、逆に、0.7を超えると急硬性が現れるようになり、可使時間が確保できない場合がある。
CFA化合物にFe2O3の含有量は、0.5〜20%が好ましく、1〜10%がより好ましく、3〜7%が最も好ましい。0.5%未満では、キルンで焼成した場合に未反応の酸化アルミニウムが多く残る可能性があり、20%を越えても効率的に反応を進行させる効果は頭うちとなり、塩化物イオン浸透抵抗性が悪くなる場合がある。
本発明の脱酸素剤とは、特に限定されるものではないが、例えば、鉄鉱石を還元、粉砕して得られる海綿鉄粉、鉄イオン溶液から電気的に鉄を析出させて得られる電解鉄粉、溶鉱を水中または油中に噴霧して得られる噴霧(アトマイズ)鉄粉、及び、鉄塊を破砕または研削して得られる破砕鉄粉などが挙げられ、本発明では、これらを還元鉄粉と云う。
その他、脱酸素剤としては有機物を主剤とした、例えば、L−アスコルビン酸、エルソルビン酸及びそれらの塩、グルコースなどの還元性糖類、カテコール、ピロガロールなどの還元性多価フェノール類、エチレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール類を用いたものなどが挙げられる。
脱酸素剤は、鉄筋の腐食の原因の一つである酸素を吸収し、酸化することで犠牲陽極材として作用し、鉄筋の腐食を防止する。さらに酸化することで体積膨張し、セメント硬化体を緻密化することでその後の塩化物の侵入も防ぐことが出来る。
本発明の脱酸素剤には、電解質を助剤として還元鉄粉に配合するのが好ましい。電解質は特に限定されるものではないが、金属のハロゲン化物、炭酸塩、硫酸塩、水酸化物などが挙げられ、いずれのものも使用可能である。
電解質の配合量は特に限定されるものではないが、還元鉄粉100部に対して0.1〜10部が好ましく、0.2〜4部がより好ましい。電解質量が前記の範囲より少ない場合には酸素吸収速度が遅くなり、一方、前記の範囲より多い場合には吸湿して水分が鉄粉表面を覆ってしまい、酸素との反応を阻害する場合がある。
電解質の配合方法は、還元鉄粉と電解質とを単に機械的に混合しても良いが、還元鉄粉表面に電解質水溶液を散布・乾燥させる方法、あるいは、還元鉄粉と電解質水溶液を混合し、これを乾燥させる方法により鉄粉に付着させることが好ましい。
表1に示すCFA化合物と脱酸素剤アを、質量比2/1で混合してセメント混和材を調製した。調製したセメント混和材を用いて、セメントとセメント混和材からなるセメント組成物100部中、セメント混和材15部を配合してセメント組成物を調製し、水/結合材比0.5のモルタルをJIS R 5201に準じて調製した。このモルタルの硬化体を用いて、防錆効果、圧縮強さ、塩化物浸透深さ、Caイオンの溶脱および自己治癒能力を調べた。結果を表1に併記する。
CFA化合物A:試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の酸化アルミニウムを所定割合で配合し、Fe2O3含有量が3%となるように試薬1級の酸化鉄を配合し、1550℃で電気炉において焼成した後、徐冷して合成。CaO/Al2O3モル比0.1、ブレーン値4,000cm2/g
CFA化合物B:試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の酸化アルミニウムを所定割合で配合し、Fe2O3含有量が3%となるように試薬1級の酸化鉄を配合し、1550℃で電気炉において焼成した後、徐冷して合成。CaO/Al2O3モル比0.15、ブレーン値4,000cm2/g
CFA化合物C:試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の酸化アルミニウムを所定割合で配合し、Fe2O3含有量が3%となるように試薬1級の酸化鉄を配合し、1500℃で電気炉において焼成した後、徐冷して合成。CaO/Al2O3モル比0.15、ブレーン値4,000cm2/g
CFA化合物D:試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の酸化アルミニウムを所定割合で配合し、Fe2O3含有量が3%となるように試薬1級の酸化鉄を配合し、1450℃で電気炉において焼成した後、徐冷して合成。CaO/Al2O3モル比0.6、ブレーン値4,000cm2/g
CFA化合物E:試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の酸化アルミニウムを所定割合で配合し、Fe2O3含有量が3%となるように試薬1級の酸化鉄を配合し、1400℃で電気炉において焼成した後、徐冷して合成。CaO/Al2O3モル比0.7、ブレーン値4,000cm2/g
CFA化合物F:試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の酸化アルミニウムを所定割合で配合し、Fe2O3含有量が3%となるように試薬1級の酸化鉄を配合し、1400℃で電気炉において焼成した後、徐冷して合成。CaO/Al2O3モル比0.9、ブレーン値4,000cm2/g
CFA化合物G:試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の酸化アルミニウムを所定割合で配合し、Fe2O3成分は配合せずに、1550℃で電気炉において焼成した後、徐冷して合成。CaO/Al2O3モル比0.6、ブレーン値4,000cm2/g
脱酸素剤ア:海綿鉄粉100部と臭化ナトリウム1.0部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
セメント:普通ポルトランドセメント、市販品
細骨材:JIS R 5201で使用する標準砂
水:水道水
防錆効果:内在塩化物イオンとして、10kg/m3となるように塩化物イオンを加えた、丸鋼の鉄筋を入れたモルタル供試体を作製し、一日後に脱型し、材齢7日まで20℃封緘養生を行った後、50℃に加温養生することによる促進試験で防錆効果を確認した。鉄筋に錆が発生しなかった場合は良、1/10の面積以内で錆が発生した場合は可、1/10の面積を超えて錆が発生した場合は不可とした。
圧縮強さ:JIS R 5201に準じて材齢1日と28日圧縮強さを測定。
塩化物浸透深さ:塩化物イオン浸透抵抗性を評価。塩化物イオンの遮蔽効果を示す10cmφ×20cmの円柱状のモルタル供試体を作製し、一日後に脱型し、速やかに30℃の塩分濃度3.5%の食塩水である擬似海水に12週間浸漬した後、塩化物浸透深さを測定。塩化物浸透深さはフルオロセイン−硝酸銀法により、モルタル供試体断面の茶変しなかった部分を塩化物浸透深さと見なし、ノギスで8点測定して平均値を求めた。
Caイオンの溶脱:4×4×16cmのモルタル供試体を作製し、一日後に脱型し、速やかに10リットルの純水に28日間浸漬し、液相中に溶解したCaイオン濃度を測定することにより判定した。
自己治癒能力:6mmのナイロン繊維を0.15質量%混合した10×10×40cmのモルタル供試体を作製し、一日後に脱型し、材齢7日まで20℃封緘養生を行った後、曲げ応力によって幅0.3mmのひび割れを導入した。擬似海水に180日間浸漬した後、ひび割れ幅を測定した。◎は完全にひび割れが塞がった、○は0.1mm以下にひび割れ幅が縮小化した、△は0.2mm程度までひび割れ幅が縮小。×はひび割れ幅が縮小化されないか、あるいは逆に広がったことを示す。
表2に示す粉末度のCFA化合物Dと脱酸素剤アを併用したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表2に併記する。
CFA化合物Dを使用し、表3に示す脱酸素剤を併用したこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表3に併記する。
脱酸素剤イ:海綿鉄粉100部と炭酸ナトリウム1.0部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤ウ:海綿鉄粉100部と硫酸ナトリウム1.0部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤エ:海綿鉄粉100部と水酸化カルシウム1.0部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤オ:電解鉄粉100部と臭化ナトリウム1.0部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤カ:電解鉄粉100部と炭酸ナトリウム1.0部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤キ:電解鉄粉100部と硫酸ナトリウム1.0部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤ク:電解鉄粉100部と水酸化カルシウム1.0部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤ケ:アトマイズ鉄粉100部と臭化ナトリウム1.0部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤コ:アトマイズ鉄粉100部と炭酸ナトリウム1.0部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤サ:アトマイズ鉄粉100部と硫酸ナトリウム1.0部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤シ:アトマイズ鉄粉100部と水酸化カルシウム1.0部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤ス:破砕鉄粉100部と臭化ナトリウム1.0部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤セ:破砕鉄粉100部と炭酸ナトリウム1.0部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤ソ:破砕鉄粉100部と硫酸ナトリウム1.0部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤タ:破砕鉄粉100部と水酸化カルシウム1.0部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤チ:海綿鉄粉100部
脱酸素剤ツ:電解鉄粉100部
脱酸素剤テ:アトマイズ鉄粉100部
脱酸素剤ト:破砕鉄粉100部
脱酸素剤ナ:海綿鉄粉100部と臭化ナトリウム0.1部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤ニ:海綿鉄粉100部と臭化ナトリウム0.2部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤ヌ:海綿鉄粉100部と臭化ナトリウム4部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
脱酸素剤ネ:海綿鉄粉100部と臭化ナトリウム10部を含む水溶液を工業用ミキサーを用いて混合し、混合物の自己発熱により乾燥させ、冷却して得た被覆還元鉄粉
CFA化合物Dと脱酸素剤アを用いて、表4に示す配合で混和材としたこと以外は実験例1と同様に行った。
CFA化合物Aと脱酸素剤アを、質量比2/1で混合して調製した混和材を使用して表5に示す使用量としたこと以外は実験例1と同様に行った。比較のために、従来の防錆材を用いて同様に行った。結果を表5に併記する。
従来の防錆材イ:亜硝酸リチウム、市販品
従来の防錆材ロ:亜硝酸型ハイドロカルマイト、市販品
Claims (7)
- CaO/Al2O3モル比が0.15〜0.7でFe2O3の含有量が0.5〜20質量%のカルシウムフェロアルミネート化合物と脱酸素剤を含有するセメント混和材。
- カルシウムフェロアルミネート化合物の粉末度が、ブレーン比表面積値で2,000〜7,000cm2/gである請求項1に記載のセメント混和材。
- 脱酸素剤が、還元鉄粉を含有してなる請求項1または請求項2に記載のセメント混和材。
- 脱酸素剤が、さらに電解質を含有することを特徴とする請求項3に記載のセメント混和材。
- カルシウムフェロアルミネート化合物と脱酸素剤との配合割合が、質量比で10/1〜1/10である請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載のセメント混和材。
- セメントと、請求項1〜5のうちのいずれか1項に記載のセメント混和材を含有するセメント組成物。
- セメントとCaO/Al2O3モル比が0.15〜0.7でFe2O3の含有量が0.5〜20質量%のブレーン比表面積値で2,000〜7,000cm2/gであるカルシウムフェロアルミネート化合物と脱酸素剤を含有してなるセメント組成物。
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| CN114230215A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-25 | 南京广兰建材科技有限公司 | 一种利用生产废水生产混凝土的制备方法 |
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