專利名稱：水泥組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及主要用于土木·建筑業界的水泥組合物。
另外，本發明使用的份及％，沒有特別規定則均按質量計。
背景技術：
最近，環境問題成為一個現實問題，要求在各行業減少環境負荷。
在從所有產業放出的二氧化碳中，土木·建筑業界所占的比例極大，因此，特別渴望在土木·建筑業界減少環境負荷。
從水泥產業放出的二氧化碳幾乎都來自原料石灰石的焙燒及石灰石焙燒時所使用的燃料的燃燒。
因此，要減少二氧化碳的放出量，減少水泥熟料的焙燒量是最有效的方法，減少水泥的使用量，極為重要的一點是增加混合有各種混合材料的各種混合水泥的利用。
但是，混合水泥存在著初期強度表現性差的問題。
初期強度與脫模周期關系很大，因此對于縮短工期也很重要。現在處于等待開發一種具有下述特征的水泥組合物的狀態，該水泥組合物初期強度表現性良好，特別是即使使用的混合材料超過30％，也可得到與普通波特蘭水泥同樣的強度表現性。
制鐵廠的副產物高爐緩慢冷卻爐渣雖然在道路底基層及水泥原料上有所利用，但，與產生的量相比，得到利用的僅僅是極少量，其有效的利用方法還處在探索狀態。
為了解決上述課題，本發明者經過了深入的研究，結果發現，通過使用一種含有3CaO·SiO2的含量在60％以上的波特蘭水泥及高爐緩慢冷卻爐渣粉末的水泥組合物，可使初期強度表現性良好，特別是使用高爐緩慢冷卻爐渣粉末的量在10～50％的水泥組合物，可得到與普通波特蘭水泥同樣的強度表現性，從而完成了本發明。
發明的公開本發明為具有下述特征的水泥組合物它含有3CaO·SiO2的含量在60％以上的波特蘭水泥和高爐緩慢冷卻爐渣粉末，本發明還為具有下述特征的水泥組合物以所述水泥組合物為100份計，高爐緩慢冷卻爐渣粉末的含量占10～50份。
實施發明的最佳方式以下，對本發明進行更詳細的說明。
本發明使用的3CaO·SiO2(以下稱C3S)的含量在60％以上的波特蘭水泥(以下也稱水泥物質)是指C3S的含量在60％以上即可，對3CaO·Al2O3、4CaO·Al2O3·Fe2O3、2CaO·SiO2及石膏等含量沒有特別限定。另外，作為波特蘭水泥來說，可使用組成不同的2種以上的波特蘭水泥的混合物，這種情況下，C3S的含量是指混合物中所含的各波特蘭水泥中C3S含量的加權平均值。
一般情況下，如果用C表示CaO、S表示SiO2、A表示Al2O3及用F表示Fe2O3，則波特蘭水泥是由以C2S、C3S、C3A及C4AF為主要成份的熟料和石膏組成，水泥物質以使用快硬水泥、超快硬水泥等為好，這些可從市場上購買到。
對水泥物質的粒度沒有特別限定，但一般較好的是布萊恩粉體比表面積值(以下稱布萊恩值)為3,000～8,000cm2/g左右。不滿3,000cm2/g時，則有可能達不到本發明的效果，即，得不到與普通波特蘭水泥相同的初期強度表現性，而即使是再粉碎到8,000cm2/g，也不會有好的效果。其中，較好的是上述布萊恩值為3,500～6,000cm2/g。
本發明使用的高爐緩慢冷卻爐渣粉末(以下稱緩慢冷卻爐渣)是經緩慢冷卻后結晶化的高爐爐渣。緩慢冷卻爐渣一般是通過下述方式得到的將熔融狀態的爐渣灌入干坑或稱為田的圍場，經自然冷卻和適度澆水使之冷卻，形成結晶性質的塊狀爐渣。
對于緩慢冷卻爐渣化學成份的比例沒有特別限定，但一般作為主要成份的SiO2在25～45％、CaO在30～50％、Al2O3在10～20％、MgO在3～10％左右的范圍、其它微量成份Na2O、K2O、Fe2O3、MnO、TiO2、S等的含量各在2％以下的范圍。
緩慢冷卻爐渣的布萊恩值較好的是超過4,000cm2/g。更好的是超過4,500cm2/g，最好的是超過5,000cm2/g。布萊恩值在4,000cm2/g以下時，會出現達不到抑制滲出(bleeding)的效果這樣的情況。另一方面該布萊恩值過大，則混煉水量增多，會出現強度表現性及耐久性變差的情況，因此以8,000cm2/g以下的范圍為好。
另外，對緩慢冷卻爐渣的玻璃化率沒有特別限定，一般為30％以下，以10％以下為好。玻璃化率超過30％，則會出現發熱量變大的情況。
本發明所述的玻璃化率(X)是通過X(％)＝(1-S/S0)×100求得的。這里，S為通過粉末X射線衍射法求得的緩慢冷卻爐渣中的主要結晶化合物黃長石(鈣鋁黃長石2CaO·Al2O3·SiO2和鎂黃長石(akermanite)2CaO·MgO·2SiO2的固溶體)的主峰面積，S0為為將緩慢冷卻爐渣在1000℃經3小時加熱后，以5℃/分的冷卻速度冷卻的黃長石主峰的面積。
緩慢冷卻爐渣的成份與高爐水碎爐渣的組成相同，具體來說，主要的化學成份為SiO2、CaO、Al2O3及MgO等，其它還有TiO2、MnO、Na2O、S、Cr2O3、P2O5及Fe2O3等。
另外，在調制緩慢冷卻爐渣時，可在粉碎水泥物質的熟料時同時粉碎，也可分別進行粉碎。
對緩慢冷卻爐渣的使用量沒有特別限定，但一般較好的是以3CaO·SiO2的含量在60％以上的波特蘭水泥與高爐緩慢冷卻爐渣組成的水泥組合物為100份計，緩慢冷卻爐渣為10～50份，更好的為30～40份。如果不滿10份，則從減少環境負荷的觀點來看不夠理想，超過50份，則會出現強度表現性變差的情況。
本發明水泥組合物的粒度可根據使用目的和用途，并無特別限定，但通常布萊恩值為3,000～8,000cm2/g，更好為4,000～6,000cm2/g。在3,000cm2/g以下時強度表現有時不夠充分，而超過8,000cm2/g時有時操作性能變差。
本發明的水泥組合物，可在施工時將各材料混合，也可事先混合好備用。
本發明除水泥組合物之外，可與砂及砂石等聚集體、加強纖維材料、脫水劑、高性能脫水劑、高性能AE脫水劑、增粘劑、水泥膨脹材料、防銹劑、防凍劑、膨潤土及蒙脫石等粘土礦物、沸石、水滑石、水鋁鈣石等離子交換體、細粉灰、石灰石粉末、高爐水碎爐渣微粉末以及熱解法二氧化硅等在實際上不妨礙本發明目的的范圍內同時使用。
以下通過實驗例對本發明進行詳細說明。
實例1對由表1所示的水泥物質和緩慢冷卻爐渣組成的水泥組合物為100份，混合水5份、砂300份，調制成砂漿，測定砂漿的壓縮強度。結果一并記入表1。
實驗例1<使用的材料>
水泥物質A普通波特蘭水泥(CaO65.29％、SiO222.14％、Al2O34.91、Fe2O32.96％、SO31.86％)、C3S的含量為55％、水泥物質B快硬波特蘭水泥(CaO66.87％、SiO222.34％、Al2O34.11％、Fe2O32.30％、SO32.33％)、C3S的含量為65％、水泥物質C水泥物質A50份與水泥物質B50份混合物、C3S的含量為60％、緩慢冷卻爐渣高爐緩慢冷卻爐渣的粉碎物(CaO39.50％、SiO231.70％、Al2O314.80％、MgO7.20％)、布萊恩值為4,500cm2/g、比重為3.00、玻璃化率為2％、砂使用日本工業標準R 5201的標準砂水水管水<測定方法>
壓縮強度按照日本工業標準R5210進行測定。
表1
實驗例2除使用表2所示水泥物質B和緩慢冷卻爐渣之外，其它以與實驗例1相同的方法進行，結果一并記入表2。
表2
產業上利用的可能性通過使用本發明的組合物，可取得下述效果與普通波特蘭水泥有相同的初期強度表現性，由于可減少焙燒波特蘭水泥的熟料的焙燒量，因此可作為減少環境負荷型水泥組合物使用等。
權利要求
1.一種水泥組合物，其特征在于，它含有3CaO·SiO2的含量在60％以上的波特蘭水泥及高爐緩慢冷卻爐渣粉末。
2.一種水泥組合物，其特征在于，以上述高爐緩慢冷卻爐渣粉末與所述波特蘭水泥之和為100份計，該高爐緩慢冷卻爐渣占10～50份。
3.根據權利要求1或2所述的水泥組合物，其特征在于，所述波特蘭水泥的粒度以布萊恩粉體比表面積值表示，為3,000～8,000cm2/g。
4.根據權利要求1、2或3所述的水泥組合物，其特征在于，所述高爐緩慢冷卻爐渣以占25～45％的SiO2、占30～50％的CaO、占10～20％的Al2O3及占3～10％的MgO作為主要成分。
5.根據權利要求1～4中任一項所述的水泥組合物，其特征在于，所述高爐緩慢冷卻爐渣的粒度以布萊恩粉體比表面積值表示，為4,000cm2/g以上。
6.根據權利要求1～5中任一項所述的水泥組合物，其特征在于，所述高爐緩慢冷卻爐渣的粒度具有30％以上的玻璃化率。
全文摘要
本發明提供一種用于土木·建筑業界的水泥組合物，它與普通波特蘭水泥有相同的初期強度表現性，由于可減少熟料的焙燒量，因此可作為減少環境負荷型水泥組合物使用。該水泥組合物含有3CaO·SiO
文檔編號C04B18/14GK1454190SQ01815412
公開日2003年11月5日 申請日期2001年9月13日 優先權日2000年9月13日
發明者盛岡實, 中島康宏, 樋口隆行, 高橋光男 申請人:電氣化學工業株式會社