水泥混合材料、水泥组合物以及由其构成的水泥混凝土制造技术

本发明专利技术提供一种低环境负荷型、六价铬减少、坍落损失和水合发热量少、难以被中性化、可抑制自身收缩到低水平的水泥混合材料、水泥组合物以及由其构成的水泥混凝土。该水泥混合材料由高炉缓冷炉渣粉末构成，其中该炉渣粉末以黄长石为主要成分，ＣＯ↓［２］的吸收量在２％以上，灼烧损失在５％以下，含有０．５％以上的以非硫酸态硫存在的硫，及／或溶出的非硫酸态硫浓度在１００ｍ／ｌ以上，更好的是，玻璃化率在３０％以下，黄长石的晶格常数ａ为７．７３－７．８２，及／或布莱恩比表面积在４，０００ｃｍ↑［２］／ｇ以上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及主要用于土木·建筑业的水泥混合材料、水泥组合物及采用该组合物的水泥混凝土。本专利技术所用的水泥混凝土是指水泥浆、砂浆和混凝土的总称。对于本专利技术中的份或％，只要无特别限制，均以质量表示。
技术介绍
关于二氧化碳的排出量，土木建筑业占整个产业的比重变得极大，人们希望该产业的环境负荷减少。另一方面，水泥产业所排出的二氧化碳几乎来源于原料石灰石的脱二氧化碳反应或煅烧时的燃料。由此，为了减少二氧化碳的排出量，减少水泥熟料的煅烧量是最有效的方法，推进各种混合水泥的利用是极为重要的。从建筑持久的混凝土建筑物的角度看，人们希望能防止材料分离所产生的泌浆和抑制水合发热。特别是近年来，对混凝土要求其性能多样化，以施工的合理化为目的，提出了不必压实、有自身填充性的高流动混凝土的种种方案(日本混凝土工学协会发行的“JCI超流动混凝土研究委员会报告书I”(1993年5月)以及“同报告书II”(1994年5月)等)。该高流动混凝土若水泥等粘合材料的单位含量低于500kg/m3左右时，容易产生材料分离，所以通常具有约500kg/m3以上的单位粘合材料量。单位粘合材料量多的高流动混凝土的水合发热量增大，还存在对环境的负荷增大的问题。为了解决这样的问题，提出了使用石灰石微粉末替换粘合材料的一部分而形成高流动混凝土的方案(日本特许公开公报平5-319889号)。因石灰石微粉末几乎无水硬性，所以使用石灰石微粉末替换粘合材料的一部分而形成的高流动混凝土具有仅赋予抗材料分离性、不产生过多水合热的优点。但是，作为资源少的日本来说，石灰石是重要的天然资源，仅简单混合于混凝土中使用，会使资源枯竭，所以处于人们呼吁应该更有效地进行利用的现状。石灰石混合水泥容易中性化，另外，还具有初始强度差的问题。中性化关系到钢筋混凝土建筑物的耐久性，而初始强度与脱模周期紧密相关，对缩短工期也是重要的。中性化是影响钢筋混凝土耐久性的重要的影响因素，中性化后的混凝土会腐蚀钢筋，存在混凝土片脱落等的危险性。在现今，实际情况为期待着对耐久性和初始强度良好的、即使合用超过30％的混合材料，也能制得和仅使用普通的波特兰水泥的混凝土同样强度的水泥组合物的开发。另一方面，由炼钢厂产出的、作为产业废弃物的高炉炉渣被广泛用于水泥混凝土的领域。高炉炉渣而大致分为猝冷被玻璃化的高炉水碎炉渣和缓冷结晶化的高炉缓冷炉渣。其中，高炉水碎炉渣具有碱性潜在水硬性，被粉碎到和水泥相同程度、或粗于水泥的该炉渣被用作高炉水泥的原料。玻璃化的高炉水碎炉渣因具有即使大量和水泥熟料混合，长期强度也不会降低的优异的潜在水硬性，所以人们对其进行研究，将其应用于高强度的混凝土或高流动混凝土等各种各样的领域(参考安户贤一等的“关于高炉炉渣微粉末的高强度混凝土的适用性”，第45次水泥技术大会演讲集，pp.184-189，1991年等)。玻璃化的高炉水碎炉渣具有即使大量和水泥熟料混合，长期强度也不会降低的优异的潜在水硬性。玻璃化高炉水碎炉渣提供了高强度，另一方面，存在伴随着的水合发热和自身收缩变大的问题。这些是导致裂缝的原因，对建筑耐久的钢筋混凝土的建筑物是不理想的。另一方面，高炉缓冷炉渣也称为结晶化炉渣或石碴，不具有水硬性。由此，主要用于路基材料，但最近，优先利用再生聚集体作为路基材料，因此失去了以往的用途，处于探索其有效利用方法的现状(依田彰彦的“高炉炉渣在水泥·混凝土中的利用”，无机材料，Vol.6、pp.62-67、1999年；“关于促进再生资源的利用的法律，即，再生法”，1991年10月)。近年来，因混凝土的耐久性问题变得较为严重，所以各学术团体发行了有关耐久混凝土的指南和标准。特别是混凝土的水/水泥的比对耐久性影响较大，以减少单位含水量为目的，高性能的减水剂或高性能的AE减水剂的使用频率急剧增加，还出版了指南。但是，存在越将单位含水量减少，稠度的经时变化越大，流动性越容易降低的问题，处于针对该问题无有效对策的现状。特别是流动性低下的问题作为大课题被提出的例子有高流动混凝土。高流动混凝土是为了不受施工的好坏的影响而被开发出来的混凝土，它的最大特征为具有自身填充性。在从混凝土搅拌厂搬运到施工现场，还需要其具有一定时间的流动性。但在现场突发事件发生或被卷入交通堵塞的情况下，大大超过规定时间，混凝土的流动性偏离规定规格是常有的事。在这样的情况下，除了追加添加高性能AE减水剂等，再次使其流动，即，进行再流动化处理以外，无其他方法。但是，该再流动化处理仅能由熟练工来进行的现状就强烈要求开发出流动性的保持性能优异的混凝土。另一方面，从环境问题的角度看，人们还期望降低严重影响人体的六价铬。提出通过还原剂或吸附剂等来降低六价铬的溶出量的方法。但这些材料用于水泥混凝土领域时，价格昂贵，处于几乎不被利用的现状。由此，本专利技术者就高炉缓冷炉渣的有效利用进行了深入研究，结果发现高炉缓冷炉渣粉末可制得有着抑制中性化的机能、优异的抗材料分离性和流动性的保持性能、自身收缩且水合发热小的高流动混凝土，在规定条件下显示降低六价铬的效果；另外，通过使用含有C3S含量在60％以上的波特兰水泥和高炉缓冷炉渣粉末所形成的水泥组合物，可制得初始强度良好的、环境负荷小的水泥组合物等，能够解决以往的问题，完成了本专利技术。
技术实现思路
即，本专利技术具有以下的构成。1.水泥混合材料，其特征在于，含有以黄长石为主要成分，且在二氧化碳浓度为5％、温度为30℃以及相对湿度为60％的空气中，使其碳酸化7天时，二氧化碳吸收量在2％以上的高炉缓冷炉渣粉末。2.水泥混合材料，其特征在于，含有以黄长石为主要成分，且于1000℃灼烧30分钟时的重量损失，即灼烧损失在5％以下的高炉缓冷炉渣粉末。3.水泥混合材料，其特征在于，含有以黄长石为主要成分，并且含有0.5％以上的以非硫酸态硫存在的硫的高炉缓冷炉渣粉末。4.水泥混合材料，其特征在于，含有以黄长石为主要成分，并且溶出的非硫酸态硫的离子浓度为100mg/l以上的高炉缓冷炉渣粉末。5.根据1、3及4中任一项所述的水泥混合材料，其特征在于，含有以黄长石为主要成分，且于1000℃下灼烧30分钟时的重量损失，即灼烧损失在5％以下的高炉缓冷炉渣粉末。6.根据1、2、4及5中任一项所述的水泥混合材料，其特征在于，含有以黄长石为主要成分，且含有0.5％以上的以非硫酸态硫存在的硫的高炉缓冷炉渣粉末。7.根据1-3、5及6中任一项所述的水泥混合材料，其特征在于，含有以黄长石为主要成分，且溶出的非硫酸态硫浓度在100mg/l以上的高炉缓冷炉渣粉末。8.根据1-7中任一项所述的水泥混合材料，其特征在于，含有玻璃化率在30％以下的高炉缓冷炉渣粉末。9.根据1-8中任一项所述的水泥混合材料，其特征在于，含有黄长石的晶格常数a为7.73-7.82的高炉缓冷炉渣粉末。10.根据1-9中任一项所述的水泥混合材料，其特征在于，含有布莱恩比表面积值在4000cm2/g以上的高炉缓冷炉渣粉末。11.根据1-10中任一项所述的水泥混合材料，其特征在于，耗氧量在2.5×10-3mmolO2/g以上。12.根据1-10中任一项所述的水泥混合材料，其特征在于，氧化还原电位在100mV以上。13.一种水泥组合物，其特征在于，含有1-12中任一项所述的水泥混合材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
水泥混合材料，其特征在于，含有以黄长石为主要成分，且在二氧化碳浓度为５％、温度为３０℃以及相对湿度为６０％的空气中碳酸化７天时，二氧化碳吸收量在２％以上的高炉缓冷炉渣粉末。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：盛冈实，中岛康宏，樋口隆行，高桥光男，山本贤司，坂井悦郎，大门正机，
申请(专利权)人：电气化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]