JP4497777B2

JP4497777B2 - Self-filling cement composition and mortar

Info

Publication number: JP4497777B2
Application number: JP2001396502A
Authority: JP
Inventors: 実盛岡; 隆行樋口
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP2003192404A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、土木・建築分野において使用される自己充填用のセメント組成物及びモルタルに関する。
なお、本発明で言うモルタルとはセメントペーストをも含有するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
最近では、自己充填材料に要求される性能は益々高まってきている。
自己充填材料の要求物性としては、▲１▼沈下がないこと、▲２▼流動性が良好でその保持性が優れること、及び▲３▼ブリージングがないことなどが挙げられ、これら全ての要求性能を満足することが求められ、これまでに、自己充填用のモルタルは数多く提案されている(特開平03-199285号公報、特開平07-237950号公報等)。
しかしながら、流動性の保持性能に関しては、未だ充分とは言えず、さらなる改良が望まれている。
【０００３】
一方、自己充填材料は、単位粉体量が多いのが特徴である。
自己充填材料中の粉体は、通常、セメントや潜在水硬性物質等の水硬性物質で構成されている。したがって、強度発現性には優れるが、その反面、過剰強度となる場合が多く、さらに、過剰な水和熱や自己収縮も大きいという課題を有するものであった。
【０００４】
また、六価クロム、カドミウム、及び鉛等の有害重金属の溶出に関しても、材料による抜本的な対策が強く求められている。
硬化したセメント硬化体からは環境基準を上回るような有害重金属の溶出はほとんど認められないが、まだ固まらない状態のセメントペーストやモルタルからは環境基準を上回る有害重金属の溶出が認められる場合もある。
しかしながら、セメント系材料からの有害重金属溶出に対する材料面からの効果的な対策は皆無に等しいのが実状である。
【０００５】
本発明者は、これらの課題を解決すべく種々の検討を重ねた結果、特定の自己充填用のセメント組成物を使用することにより、前記課題が解決できるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、水硬性物質、ブレーン比表面積値が4,000〜8,000cm²/gでガラス化率が30％以下で非硫酸態イオウ量が0.7％以上の高炉徐冷スラグ粉末、遊離石灰含有量が40％を超える遊離石灰−アウイン−C_４AF−無水セッコウ系である膨張物質、流動化剤、及びガス発泡物質を含有してなるセメント組成物において、水硬性物質と高炉徐冷スラグからなる粉体100部中、水硬性物質50〜95部で、高炉徐冷スラグ粉末5〜50部であり、水硬性材料、高炉徐冷スラグ、及び膨張物質からなる粉体100部中、膨張物質１〜10部である自己充填用のセメント組成物であり、さらに、水硬性物質が早強セメントを含有する該セメント組成物であり、骨材と該セメント組成物とを含有してなるモルタルである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
【０００８】
本発明の水硬性物質とは、水と水和反応して硬化する性質を有する物質を総称するものであり、特に限定されるものではなく、ポルトランドセメントや潜在水硬性物質等が挙げられる。
その具体例としては、例えば、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、並びに、石灰石粉末等を混合したフィラーセメントなどが挙げられる。
なお、ここで言うシリカとは、シリカフュームやシリカダストなどが挙げられる。
水硬性物質のブレーン比表面積(以下、ブレーン値という)は特に限定されるものではないが、通常、3,000〜8,000cm²/gが好ましく、3,500〜7,000cm²/gがより好ましい。3,000cm²/g未満では材料分離抵抗性が充分でない場合があり、8,000cm²/gを超えると自己収縮が大きくなる場合がある。
【０００９】
本発明で使用する高炉徐冷スラグ粉末(以下、徐冷スラグ粉という)は徐冷されて結晶化した高炉スラグの粉末である。
徐冷スラグ粉の成分は高炉水砕スラグと同様の組成を有しており、具体的には、SiO₂、CaO、Al₂O₃、及びMgOなどを主要な化学成分とし、その他の成分として、TiO₂、MnO、Na₂O、S、P₂O₅、及びFe₂O₃などの微量成分が挙げられる。
また、化合物としては、ゲーレナイト2CaO・Al₂O₃・SiO₂とアケルマナイト2CaO・MgO・2SiO₂の混晶である、いわゆるメリライトを主成分とし、その他、ダイカルシウムシリケート2CaO・SiO₂、ランキナイト3CaO・2SiO₂、及びワラストナイトCaO・SiO₂などのカルシウムシリケート、メルビナイト3CaO・MgO・2SiO₂やモンチセライトCaO・MgO・SiO₂などのカルシウムマグネシウムシリケート、アノーサイトCaO・Al₂O₃・2SiO₂、リューサイト(K₂O、Na₂O)・Al₂O₃・SiO₂、スピネルMgO・Al₂O₃、マグネタイトFe₃O₄、並びに、硫化カルシウムCaSや硫化鉄FeSなどの硫化物等を含む場合がある。
【００１０】
徐冷スラグ粉の粉末度は特に規定されるものではないが、ブレーン比表面積(以下、ブレーン値という)で、4,000cm²/g以上が好ましく、5,000cm²/g以上がより好ましく、6,000cm²/g以上が最も好ましい。4,000cm²/g未満では、本発明の効果、即ち、材料分離抵抗性が充分でなく、ブリーディングが発生する場合がある。
【００１１】
徐冷スラグ粉のガラス化率は、30％以下が好ましく、10％以下がより好ましい。ガラス化率が30％を超えると、本発明の効果、即ち、流動性の保持性能や六価クロム還元性能が充分に得られない場合がある。
本発明でいうガラス化率(Ｘ)は、Ｘ(％)＝(１−Ｓ／Ｓ₀)×100として求められる。ここで、Ｓは粉末Ｘ線回折法により求められる徐冷スラグ粉中の主要な結晶性化合物であるメリライト(ゲーレナイト2CaO・Al₂O₃・SiO₂とアケルマナイト2CaO・MgO・2SiO₂の混晶)のメインピークの面積であり、Ｓ₀は徐冷スラグ粉を1,000℃で３時間加熱し、その後、５℃／分の冷却速度で冷却したもののメリライトのメインピークの面積を表す。
【００１２】
本発明では、徐冷スラグ粉のうち、例えば、硫化物、多硫化物、イオウ、チオ硫酸、及び亜硫酸等のように非硫酸態イオウとして存在するイオウ(以下、単に非硫酸態イオウという)を0.5％以上含むものを用いることが、本発明の効果が顕著であることから好ましい。非硫酸態イオウが0.5％未満では、本発明の効果、即ち、流動性の保持性能や六価クロム還元性能が充分に得られない場合がある。非硫酸態イオウは0.5％以上が好ましく、0.7％以上がより好ましく、0.9％以上が最も好ましい。
非硫酸態イオウ量は、全イオウ量、単体イオウ量、硫化物態イオウ量、チオ硫酸態イオウ量、及び硫酸態イオウ量(三酸化イオウ)を、山口と小野の方法により定量することによって、また、硫酸態イオウ量(三酸化イオウ)と硫化物態イオウ量については、JIS R 5202に定められた方法により定量することによっても求められる(「高炉スラグ中硫黄の状態分析」、山口直治、小野昭紘、製鉄研究、第301号、pp.37-40、1980参照)。
【００１３】
本発明では、水硬性物質と徐冷スラグ粉の配合割合は特に限定されるものではないが、水硬性物質と徐冷スラグ粉からなる粉体100部中、水硬性物質50〜95部で、徐冷スラグ粉５〜50部が好ましく、水硬性物質60〜80部で、徐冷スラグ粉20〜40部がより好ましい。水硬性物質が50部未満で、徐冷スラグ粉が50部を超えると、強度発現性が極度に悪くなる場合があり、水硬性物質が95部を超えたり、徐冷スラグ粉が５部未満では、流動性の保持性能や有害重金属の低減効果が不充分であったり、水和発熱量や自己収縮が大きくなる場合がある。
【００１４】
本発明で使用する流動化剤とは、例えば、ポリアルキルアリルスルホン酸塩の縮合物、ナフタレンスルホン酸塩の縮合物、ポリカルボン酸塩等が挙げられる。
具体的には、ポリアルキルアリルスルホン酸塩の縮合物としては、第一工業製薬社製商品名「セルフロー110P」や出光石油化学社製商品名「IPC」などが、また、ナフタレンスルホン酸塩の縮合物としては、花王社製商品名「マイティ100」や三洋化成工業社製商品名「三洋レベロンP」などが、そして、ポリカルボン酸塩としては、三菱化成社製商品名「クインフロー750」や花王社製商品名「CAD9000P」などが挙げられる。
これらの流動化剤は全て粉末状で使用することができ、本発明ではこれらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
流動化剤の使用量は、水硬性材料と徐冷スラグ粉からなる粉体100部に対して、0.5〜３部が好ましく、１〜２部がより好ましい。0.5部未満では流動化が充分でなく、自己充填性が不充分となる場合があり、３部を超えて使用すると、材料分離を生じる場合がある。
【００１５】
本発明では、水硬性物質、徐冷スラグ粉、及び流動化剤のほかに、ガス発泡物質を併用する。
ガス発泡物質とは特に限定されるものではないが、水と混練した際に気体を発生する物質を総称するものであり、この作用により自己充填材の沈下現象を防止し、構造物との一体化を図る目的で使用される。
その具体例としては、例えば、アルミ粉や鉄粉、過酸化物質、炭素物質等が挙げられ、これらのうちで、アルミ粉を使用することが経済性の面から好ましい。
アルミ粉の使用量は特に限定されるものではないが、通常、自己充填用のセメント組成物100部に対して、0.00001〜0.1部が好ましい。また、鉄粉の使用量は、0.1〜5部程度が好ましく、過酸化物質の使用量は、0.0001〜1部程度が好ましく、炭素物質の使用量は、１〜20部程度が好ましい。
【００１６】
本発明では、水硬性物質、徐冷スラグ粉、流動化剤、及びガス発泡物質のほかに、自己収縮や乾燥収縮の補償に有効である膨張物質を併用することが好ましい。
膨張物質は特に限定されるものではなく、いかなるものでも使用可能であり、その具体例としては、遊離石灰や遊離マグネシアを含むものが挙げられるが、長期安定性の面から、遊離石灰を含むものが好ましい。
遊離石灰を含むものとしては、例えば、遊離石灰−無水セッコウ系、遊離石灰−水硬性化合物系、及び遊離石灰−水硬性化合物−無水セッコウ系等が挙げられ、本発明では、膨張性能が良好なことから、遊離石灰−水硬性化合物−無水セッコウ系を用いることが好ましく、特に遊離石灰含有量が40％を超えるものが好ましい。
ここで、水硬性化合物としては、例えば、アウイン、カルシウムフェライト、カルシウムアルミノフェライト、カルシウムシリケート、及びカルシウムアルミネートなどの一種又は二種以上が挙げられる。このような膨張物質としては、市販の膨張材や静的破砕材が利用できる。
膨張材や静的破砕材は各社より市販されており、その代表例としては、例えば、電気化学工業社製商品名「デンカＣＳＡ」や同商品名「デンカパワーＣＳＡ」、アサノ社製商品名「アサノジプカル」、住友大阪セメント社製商品名「サクス」、並びに、太平洋マテリアル社製商品名「エクスパン」、同商品名「Ｎ-ＥＸ」、及び同商品名「ブライスター」などが挙げられる。
本発明の膨張物質の粒度は特に限定されるものではないが、通常、ブレーン値で2,500〜6,000cm²/gが好ましく、3,000〜5,000cm²/gがより好ましい。膨張物質の粒度が2,500cm²/g未満では長期耐久性が悪くなる場合があり、6,000cm²/gを超えると充分な収縮補償効果が得られない場合がある。
膨張物質の使用量は特に限定されるものではないが、水硬性材料、徐冷スラグ粉、及び膨張物質からなる粉体100部中、１〜10部程度の範囲で使用でき、３〜７部がより好ましい。１部未満では寸法安定性の付与効果が充分でなく、10部を超えて使用すると過膨張となる場合がある。
【００１７】
本発明では、材料分離を抑止する面から増粘剤を併用することが好ましい。
【００１８】
本発明では、水硬性物質、徐冷スラグ粉、流動化剤、ガス発泡物質、膨張物質、及び増粘剤のほかに、デキストリンなどの水和熱抑制剤、消泡剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、ポリマー、凝結調整剤、セメント急硬材、ベントナイトなどの粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体等のうちの一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。
【００１９】
本発明では、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめその一部、あるいはは全部を混合しておいても差し支えない。
混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及びナウタミキサなどが挙げられる。
【００２０】
一般的には、上述の自己充填用のセメント組成物と細骨材からなるモルタルとして使用することが多い。
【００２１】
本発明では、細骨材の種類は特に限定されるものではないが、通常、ケイ石系、石灰石系、及びJIS A 5011に規定される高炉スラグ細骨材が使用可能である。
本発明の自己充填用のセメント組成物と細骨材の割合は特に限定されるものではないが、通常、自己充填用のセメント組成物100部に対して、細骨材50〜300部が好ましく、100〜200部がより好ましい。細骨材が50部未満では寸法変化が大きくなる場合があり、300部を超えると流動性が悪くなる場合がある。
【００２２】
【実施例】
以下、実験例により本発明を詳細に説明する。
【００２３】
実験例１
水硬性物質と徐冷スラグ粉からなる粉体100部中、表１に示す水硬性物質と徐冷スラグ粉(スラグ)とを使用し、粉体100部に対して、流動化剤1.2部とガス発泡物質0.0015部を配合してセメント組成物とし、水／セメント組成物比＝32％、セメント組成物／細骨材比＝１／１のモルタルを調製し、初期膨張、Ｊロート流下値、寸法変化率、断熱温度上昇量、及び六価クロム溶出量を測定した。結果を表１に併記する。
なお、比較のために、徐冷スラグ粉の代わりに高炉水砕スラグ粉末や石灰石粉末を用いた場合の結果も併記した。
【００２４】
＜使用材料＞
水硬性物質：電気化学工業社製早強ポルトランドセメント、比重3.14、ブレーン値4,500cm²/g
スラグＡ：徐冷スラグ粉の粉砕品、比重3.00、ブレーン値6,000cm²/g、ガラス化率５％、非硫酸態イオウ量0.9％
スラグＢ：スラグＡをエイジングさせ非硫酸態イオウ量を0.7％にしたもの、比重3.00、ブレーン値6,000cm²/g、ガラス化率５％
スラグＣ：スラグＡをエイジングさせ非硫酸態イオウ量を0.5％にしたもの、比重3.00、ブレーン値6,000cm²/g、ガラス化率５％
スラグＤ：高炉水砕スラグの粉砕品、比重2.90、ブレーン値6,000cm²/g、ガラス化率97％、非硫酸態イオウ量0.6％
石灰石粉末：青海鉱山産石灰石の粉砕品、比重2.71、ブレーン値6,000cm²/g
流動化剤：主成分ポリアルキルアリルスルホン酸塩の縮合物
ガス発泡物質：アルミ粉、市販品
細骨材：新潟県青海鉱山産石灰石を粉砕した石灰砂、比重2.71
【００２５】
＜測定方法＞
初期膨張：土木学会「膨張コンクリートの設計施工指針（案）」、付録２．「膨張材を用いた充填モルタルの施工要領（案）」を示す付属書「膨張材を用いた充填モルタルの膨張率測定方法」に従い測定した初期膨張率、＋は膨張側、−は収縮側
Ｊロート流下値：コンシステンシーの経時変化測定、土木学会標準示方書(JSCE-F541)のＪロート(Ｊ₁₄ロート)によるコンシステンシーの測定に準じて測定寸法変化率：JCI自己収縮研究委員会報告書に準じて測定、材齢56日におけるひずみとして表示
断熱温度上昇量：東京理工社製の空気循環式の断熱温度上昇測定装置を用いて測定。ただし、モルタルの練り上がり温度は20±2℃
六価クロム溶出量：環境庁告示第４６号法に従って、硬化後の供試体からの溶出量とともに、まだ固まらないモルタルからの溶出量も測定。ただし、まだ固まらないモルタルからの溶出量は、モルタル50ｇを純水500ccに入れて攪拌し、固液分離後に液相中の六価クロム濃度を測定
【００２６】
【表１】

【００２７】
実験例２
水硬性物質と徐冷スラグ粉からなる粉体100部中、水硬性物質70部、表２に示すブレーン値のスラグＡ30部を配合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。
【００２８】
【表２】

【００２９】
実験例３
水硬性物質70部と徐冷スラグ粉30部からなる粉体100部に対して、表３に示す膨張物質を配合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。ただし、膨張物質は水硬性物質に置換して配合した。
【００３０】
＜使用材料＞
膨張物質イ：遊離石灰−水硬性化合物−無水セッコウ系、遊離石灰49％、アウイン含有量10％、C₄AF含有量10％、無水セッコウ含有量30％、比重3.20、ブレーン値2,900cm²/g
膨張物質ロ：遊離石灰−水硬性化合物−無水セッコウ系、遊離石灰19％、アウイン含有量30％、無水セッコウ含有量40％、比重2.90、ブレーン値2,800cm²/g
膨張物質ハ：遊離石灰−水硬性化合物−無水セッコウ系、遊離石灰33％、エーライト含有量25％、無水セッコウ含有量27％、比重3.00、ブレーン値3,800cm²/g
【００３１】
【表３】

【００３２】
【発明の効果】
本発明の自己充填用のセメント組成物を使用することにより、優れた寸法安定性、流動性の保持性能を有し、水和発熱量や自己収縮も小さく、さらに有害重金属の溶出量も著しく低減されたセメント組成物が得られるなどの効果を奏する。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to a cement composition and mortar for self-filling used in the field of civil engineering and construction.
In addition, the mortar said by this invention contains a cement paste.
[0002]
[Prior art and its problems]
Recently, the performance required for self-filling materials has been increasing.
The required physical properties of the self-filling material include (1) no sinking, (2) good fluidity and excellent retention, and (3) no breathing. Thus far, many mortars for self-filling have been proposed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 03-199285, 07-237950, etc.).
However, the fluidity retention performance is still not sufficient, and further improvements are desired.
[0003]
On the other hand, the self-filling material is characterized by a large amount of unit powder.
The powder in the self-filling material is usually composed of a hydraulic substance such as cement or a latent hydraulic substance. Therefore, although it is excellent in strength development property, on the other hand, it often has excessive strength, and further has a problem of excessive heat of hydration and self-shrinkage.
[0004]
In addition, drastic measures based on materials are strongly required for the elution of harmful heavy metals such as hexavalent chromium, cadmium and lead.
The hardened cement hardened body shows almost no elution of harmful heavy metals exceeding the environmental standard, but the cement paste or mortar that has not yet solidified may show elution of harmful heavy metals exceeding the environmental standard.
However, the actual situation is that there is no effective countermeasure from the material side against the elution of harmful heavy metals from cementitious materials.
[0005]
As a result of various studies to solve these problems, the present inventor completed the present invention by obtaining knowledge that the above problems can be solved by using a specific self-filling cement composition. It came to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention is a hydraulic material, a blast furnace slow-cooled slag powder having a brane specific surface area value of 4,000 to 8,000 cm ² / g, a vitrification rate of 30% or less, and a non-sulfate sulfur content of 0.7 % or more, containing free lime In a cement composition comprising an expansion material, a fluidizing agent, and a gas foaming material which is a free lime-auin-C ₄ AF-anhydrous gypsum system in an amount exceeding 40%, from a hydraulic material and a blast furnace slow cooling slag powder in 100 parts consisting, in hydraulic substance 50-95 parts, Ri slowly cooled blast furnace slag powder 5-50 parts der, hydraulic material, blast furnace slowly cooled slag, and powder in 100 parts consisting of expanded material, expanded 1 to 10 parts of a self-filling cement composition, and further, the hydraulic material is a cement composition containing an early strong cement, and a mortar comprising an aggregate and the cement composition It is.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
[0008]
The hydraulic substance of the present invention is a generic term for substances having the property of curing by hydration reaction with water, and is not particularly limited, and examples thereof include Portland cement and a latent hydraulic substance.
Specific examples thereof include, for example, various portland cements such as normal, early strength, very early strength, low heat, and moderate heat, various mixed cements obtained by mixing these portland cements with blast furnace slag, fly ash, or silica, and limestone. Examples thereof include filler cement mixed with powder and the like.
In addition, silica fume, silica dust, etc. are mentioned here.
Blaine specific surface area of the hydraulic substance (hereinafter, referred to as Blaine value) it is not particularly limited, preferably ^{^{3,000~8,000cm 2 / g, 3,500~7,000cm 2 /}} g is more preferable. If it is less than 3,000 cm ² / g, the material separation resistance may not be sufficient, and if it exceeds 8,000 cm ² / g, self-shrinkage may increase.
[0009]
The blast furnace slow-cooled slag powder (hereinafter referred to as slow-cooled slag powder) used in the present invention is a powder of blast furnace slag that has been cooled and crystallized.
The components of slow-cooled slag powder have the same composition as granulated blast furnace slag. Specifically, SiO ₂ , CaO, Al ₂ O ₃ , MgO, etc. are the main chemical components, and other components _{_{, TiO 2, MnO, Na 2}} O, S, include minor components, such as P ₂ O _5, and Fe ₂ O _3.
In addition, as a compound, the main component is so-called melilite, which is a mixed crystal of gelenite 2CaO · Al ₂ O ₃ · SiO ₂ and akermanite 2CaO · MgO · 2SiO ₂ , other than that, dicalcium silicate 2CaO · SiO ₂ , and lanknite 3CaO · 2SiO _2, and wollastonite calcium silicates, such as CaO · SiO _2, calcium magnesium silicate, such as Merubinaito 3CaO · MgO · 2SiO ₂ and Monte celite CaO · MgO · SiO _2, anorthite _{_{CaO · Al 2 O 3 · 2SiO}} 2 , Leucite (K ₂ O, Na ₂ O) · Al ₂ O ₃ · SiO ₂ , spinel MgO · Al ₂ O ₃ , magnetite Fe ₃ O ₄ , sulfides such as calcium sulfide CaS and iron sulfide FeS, etc. May include.
[0010]
While fineness of the slowly cooled slag powder not particularly defined, Blaine specific surface area (hereinafter, referred to as Blaine value) is preferably at least 4,000 cm ² / g, more preferably at least 5,000 cm ² / g, 6,000 ² / g or more is most preferable. If it is less than 4,000 cm ² / g, the effect of the present invention, that is, the material separation resistance is not sufficient, and bleeding may occur.
[0011]
The vitrification rate of the slowly cooled slag powder is preferably 30% or less, and more preferably 10% or less. If the vitrification rate exceeds 30%, the effects of the present invention, that is, the fluidity retention performance and the hexavalent chromium reduction performance may not be sufficiently obtained.
The vitrification rate (X) referred to in the present invention is determined as X (%) = (1−S / S ₀ ) × 100. Here, S is the main crystalline compound in slow-cooled slag powder obtained by powder X-ray diffraction method (Gerlenite 2CaO · Al ₂ O ₃ · SiO ₂ and akermanite 2CaO · MgO · 2SiO ₂ mixed crystal) S ₀ represents the area of the main peak of melilite after the slowly cooled slag powder was heated at 1,000 ° C. for 3 hours and then cooled at a cooling rate of 5 ° C./min.
[0012]
In the present invention, among the slow-cooled slag powder, for example, sulfur existing as non-sulfuric sulfur such as sulfide, polysulfide, sulfur, thiosulfuric acid, and sulfurous acid (hereinafter simply referred to as non-sulfuric sulfur). It is preferable to use one containing 0.5% or more because the effect of the present invention is remarkable. If the non-sulfuric sulfur is less than 0.5%, the effects of the present invention, that is, the fluidity retention performance and the hexavalent chromium reduction performance may not be sufficiently obtained. Non-sulfuric sulfur is preferably 0.5% or more, more preferably 0.7% or more, and most preferably 0.9% or more.
The amount of non-sulfuric sulfur is determined by quantifying the total sulfur amount, single-body sulfur amount, sulfide sulfur amount, thiosulfate sulfur amount, and sulfate sulfur amount (sulfur trioxide) by the method of Yamaguchi and Ono. In addition, the amount of sulfate sulfur (sulfur trioxide) and the amount of sulfide sulfur can also be determined by quantifying by the method defined in JIS R 5202 ("Situation analysis of sulfur in blast furnace slag", Naoji Yamaguchi, (See Ono, Akira, Steel Research, No. 301, pp. 37-40, 1980).
[0013]
In the present invention, the mixing ratio of the hydraulic substance and the slowly cooled slag powder is not particularly limited, but in 100 parts of the powder composed of the hydraulic substance and the slowly cooled slag powder, 50 to 95 parts of the hydraulic substance, Slowly cooled slag powder is preferably 5 to 50 parts, more preferably 60 to 80 parts of a hydraulic substance, and more preferably 20 to 40 parts of slowly cooled slag powder. If the hydraulic substance is less than 50 parts and the slowly cooled slag powder exceeds 50 parts, the strength development may be extremely deteriorated, the hydraulic substance exceeds 95 parts, or the slowly cooled slag powder is less than 5 parts. In such a case, the fluidity retention performance and the effect of reducing harmful heavy metals may be insufficient, or the hydration heat value and self-shrinkage may increase.
[0014]
Examples of the fluidizing agent used in the present invention include polyalkylallyl sulfonate condensates, naphthalene sulfonate condensates, and polycarboxylates.
Specifically, as the polyalkylallyl sulfonate condensate, the product name “Cellflow 110P” manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. and the product name “IPC” manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. Condensates include Kao's trade name “Mighty 100” and Sanyo Kasei Kogyo's trade name “Sanyo Reberon P”, and polycarboxylates include Mitsubishi Kasei's trade name “Quinflow 750”. And the product name “CAD9000P” manufactured by Kao Corporation.
All of these fluidizing agents can be used in powder form, and one or more of these can be used in the present invention.
The amount of the fluidizing agent used is preferably 0.5 to 3 parts and more preferably 1 to 2 parts with respect to 100 parts of the powder composed of the hydraulic material and the slowly cooled slag powder. If it is less than 0.5 part, fluidization is not sufficient, and the self-filling property may be insufficient, and if it exceeds 3 parts, material separation may occur.
[0015]
In the present invention, in addition to the hydraulic substance, the slowly cooled slag powder, and the fluidizing agent, a gas foaming substance is used in combination.
The gas foaming substance is not particularly limited, but is a general term for substances that generate gas when kneaded with water. This action prevents the self-filling material from sinking and is integrated with the structure. It is used for the purpose of making it easier.
Specific examples thereof include aluminum powder, iron powder, peroxide material, carbon material and the like. Among these, it is preferable to use aluminum powder from the viewpoint of economy.
Although the amount of aluminum powder used is not particularly limited, it is usually preferably 0.00001 to 0.1 part with respect to 100 parts of self-filling cement composition. The amount of iron powder used is preferably about 0.1 to 5 parts, the amount of peroxide used is preferably about 0.0001 to 1 part, and the amount of carbon substance used is preferably about 1 to 20 parts.
[0016]
In the present invention, in addition to the hydraulic substance, the slowly-cooled slag powder, the fluidizing agent, and the gas foaming substance, it is preferable to use an expanding substance that is effective in compensating for self-shrinkage and drying shrinkage.
The swelling material is not particularly limited, and any material can be used. Specific examples thereof include those containing free lime and free magnesia, but those containing free lime from the viewpoint of long-term stability. Is preferred.
Examples of those containing free lime include free lime-anhydrous gypsum system, free lime-hydraulic compound system, and free lime-hydraulic compound-anhydrogypsum system. In the present invention, the expansion performance is good. Therefore, it is preferable to use a free lime-hydraulic compound-anhydrous gypsum system, and a free lime content exceeding 40% is particularly preferable.
Here, examples of the hydraulic compound include one or more of Auin, calcium ferrite, calcium aluminoferrite, calcium silicate, and calcium aluminate. As such an expanding material, a commercially available expanding material or a static crushing material can be used.
Expandable materials and static crushed materials are commercially available from various companies, and representative examples thereof include, for example, trade name “DENKA CSA” manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., trade name “DENKA POWER CSA”, trade name “ASANO” Asano Gypcal, Sumitomo Osaka Cement's trade name “Sachs”, Taiheiyo Material's trade name “Expan”, the trade name “N-EX”, and the trade name “Breister”.
The particle size of the expandable material of the present invention is not particularly limited, but usually it is preferably 2,500 to 6,000 cm ² / g, more preferably 3,000 to 5,000 cm ² / g in terms of brain value. When the particle size of the expanding material is less than 2,500 cm ² / g, long-term durability may be deteriorated, and when it exceeds 6,000 cm ² / g, a sufficient shrinkage compensation effect may not be obtained.
The amount of the expansion material used is not particularly limited, but can be used in the range of about 1 to 10 parts in 100 parts of the powder composed of hydraulic material, slowly cooled slag powder, and expansion material, and 3 to 7 parts. Is more preferable. If it is less than 1 part, the effect of imparting dimensional stability is not sufficient, and if it exceeds 10 parts, it may overexpand.
[0017]
In this invention, it is preferable to use a thickener together from the surface which suppresses material separation.
[0018]
In the present invention, in addition to hydraulic substances, slow-cooled slag powder, fluidizers, gas foaming substances, expanding substances, and thickeners, hydration heat inhibitors such as dextrin, antifoaming agents, rust preventives, antifreezes 1 type or 2 types or more of agents, shrinkage reducing agents, polymers, setting modifiers, cement hardeners, clay minerals such as bentonite, anion exchangers such as hydrotalcite, etc. It is possible to use in the range which does not inhibit.
[0019]
In the present invention, the mixing method of each material is not particularly limited, and the respective materials may be mixed at the time of construction, or a part or all of them may be mixed in advance.
Any existing apparatus can be used as the mixing apparatus, and examples thereof include a tilting cylinder mixer, an omni mixer, a Henschel mixer, a V-type mixer, and a Nauta mixer.
[0020]
In general, it is often used as a mortar comprising the above-mentioned self-filling cement composition and fine aggregate.
[0021]
In the present invention, the type of fine aggregate is not particularly limited, but usually, silica-based, limestone-based, and blast furnace slag fine aggregates defined in JIS A 5011 can be used.
The ratio of the self-filling cement composition and the fine aggregate of the present invention is not particularly limited, but usually 50 to 300 parts of fine aggregate is preferable with respect to 100 parts of the self-filling cement composition. 100 to 200 parts is more preferable. If the fine aggregate is less than 50 parts, the dimensional change may be large, and if it exceeds 300 parts, the fluidity may be deteriorated.
[0022]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail by experimental examples.
[0023]
Experimental example 1
Among 100 parts of powder consisting of hydraulic substance and slow-cooled slag powder, the hydraulic substance and slow-cooled slag powder (slag) shown in Table 1 are used. A mortar having a water / cement composition ratio = 32% and a cement composition / fine aggregate ratio = 1/1 is prepared by blending 0.0015 part of a gas foaming substance, and initial expansion, J-roof flow value, The dimensional change rate, the adiabatic temperature rise, and the hexavalent chromium elution amount were measured. The results are also shown in Table 1.
For comparison, the results when blast furnace granulated slag powder or limestone powder was used instead of slowly cooled slag powder are also shown.
[0024]
<Materials used>
Hydraulic material: Electrochemical Industry's early strength Portland cement, specific gravity 3.14, brain value 4,500cm ² / g
Slag A: Slowly cooled slag powder pulverized product, specific gravity 3.00, brain value 6,000cm ² / g, vitrification rate 5%, non-sulfate sulfur content 0.9%
Slag B: Aged slag A with 0.7% non-sulfate sulfur, specific gravity 3.00, brain value 6,000cm ² / g, vitrification rate 5%
Slag C: Aged slag A with 0.5% non-sulfate sulfur content, specific gravity 3.00, brain value 6,000cm ² / g, vitrification rate 5%
Slag D: Ground granulated blast furnace slag, specific gravity 2.90, brain value 6,000cm ² / g, vitrification rate 97%, non-sulfate sulfur content 0.6%
Limestone powder: crushed limestone from Aomi mine, specific gravity 2.71, brain value 6,000cm ² / g
Superplasticizer: Condensate of main component polyalkylallylsulfonate Gas foaming material: Aluminum powder, commercial fine aggregate: Lime sand crushed from limestone from Aomi mine, Niigata Prefecture, specific gravity 2.71
[0025]
<Measurement method>
Initial Expansion: Japan Society of Civil Engineers "Design Guidelines for Expanded Concrete (Draft)", Appendix 2. Initial expansion coefficient measured according to the appendix “Method of measuring expansion coefficient of filled mortar using expansion material” indicating “Guidelines for filling mortar using expansion material” (draft), + is expansion side, − is expansion side funnel flow value: changes over time measurement of consistency, the Japan Society of civil Engineers standard How to Display the document (JSCE-F541) J funnel (J ₁₄ funnel) measured dimensional change rate in accordance with the measurement of consistency by the: JCI self-contraction research Committee report Measured according to the above, displayed as adiabatic temperature rise amount as strain at 56 days of age: measured using an air circulation type adiabatic temperature rise measuring device manufactured by Tokyo Riko Co., Ltd. However, mortar kneading temperature is 20 ± 2 ℃
Hexavalent chromium elution amount: In accordance with the Environmental Agency Notification No. 46, measure the elution amount from the mortar that has not yet hardened as well as the elution amount from the specimen after curing. However, the amount of elution from the mortar that has not yet solidified is obtained by adding 50 g of mortar to 500 cc of pure water and stirring, and measuring the hexavalent chromium concentration in the liquid phase after solid-liquid separation.
[Table 1]

[0027]
Experimental example 2
It was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that 70 parts of a hydraulic substance and 30 parts of slag A having a brain value shown in Table 2 were blended in 100 parts of a powder composed of a hydraulic substance and slowly cooled slag powder. The results are also shown in Table 2.
[0028]
[Table 2]

[0029]
Experimental example 3
The experiment was conducted in the same manner as in Experimental Example 1 except that 100 parts of powder composed of 70 parts of hydraulic substance and 30 parts of slowly cooled slag powder were blended with the expanding substance shown in Table 3. The results are also shown in Table 3. However, the expansion material was mixed with a hydraulic material.
[0030]
<Materials used>
Expansion material A: Free lime-hydraulic compound-anhydrous gypsum system, free lime 49%, Auin content 10%, C ₄ AF content 10%, anhydrous gypsum content 30%, specific gravity 3.20, brain value 2,900cm ² / g
Expansion material b: Free lime-hydraulic compound-anhydrous gypsum system, free lime 19%, Auin content 30%, anhydrous gypsum content 40%, specific gravity 2.90, brain value 2,800cm ² / g
Expansion material C: free lime-hydraulic compound-anhydrous gypsum system, free lime 33%, alite content 25%, anhydrous gypsum content 27%, specific gravity 3.00, brain value 3,800cm ² / g
[0031]
[Table 3]

[0032]
【The invention's effect】
By using the cement composition for self-filling of the present invention, it has excellent dimensional stability and fluidity retention performance, low hydration heat generation and self-shrinkage, and remarkably reduce the leaching amount of harmful heavy metals The obtained cement composition can be obtained.

Claims

Blast furnace slow-cooled slag powder with hydraulic material, Blaine specific surface area value of 4,000 to 8,000 cm ² / g, vitrification rate of 30% or less and non-sulfate sulfur content of 0.7 % or more, free lime content exceeding 40% In a cement composition containing free lime-auin-C ₄ AF-anhydrous gypsum-based expansion material, fluidizing agent, and gas foaming material, in 100 parts of a powder consisting of a hydraulic material and blast furnace chilled slag in hydraulic substance 50-95 parts, Ri slowly cooled blast furnace slag powder 5-50 parts der, hydraulic material, blast furnace slowly cooled slag, and powder in 100 parts consisting of expanded material, with inflation material 1-10 parts A self-filling cement composition.

2. The cement composition for self-filling according to claim 1, wherein the hydraulic substance contains early strong cement.

A mortar comprising an aggregate and the self-filling cement composition according to claim 1.