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JP2020001943A - Blast furnace slag powder, cement composition and mortar composition comprising blast furnace slag powder, and method of estimating fluidity of cement composition - Google Patents

Blast furnace slag powder, cement composition and mortar composition comprising blast furnace slag powder, and method of estimating fluidity of cement composition Download PDF

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JP2020001943A
JP2020001943A JP2018120611A JP2018120611A JP2020001943A JP 2020001943 A JP2020001943 A JP 2020001943A JP 2018120611 A JP2018120611 A JP 2018120611A JP 2018120611 A JP2018120611 A JP 2018120611A JP 2020001943 A JP2020001943 A JP 2020001943A
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卓 後藤
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貴康 伊藤
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Abstract

To provide blast furnace slag powder having stable and excellent fluidity and exhibiting excellent workability when flowing at a high speed, even if it is mixed by a large amount, and a cement composition and a mortar composition comprising the powder.SOLUTION: The blast furnace slag powder according to the present invention contains particles having a diameter of not smaller than 5 μm and not larger than 11 μm by a volume ratio of not more than 15 vol%, and is for use in a cement mixture. It is suitable to make a cement admixture comprising the blast furnace slag powder and gypsum dihydrate. It is suitable to make a cement composition comprising cement and the blast furnace slag powder or the cement admixture. It is suitable to make a mortar composition comprising the cement composition, and at least one of fine aggregate, coarse aggregate and a chemical admixture. The present invention provides a method of estimating the fluidity of a cement composition comprising the blast furnace slag powder.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、高炉スラグ粉末並びに高炉スラグ粉末を含むセメント組成物及びモルタル組成物に関する。また、本発明はセメント組成物の流動性予測方法に関する。   The present invention relates to a blast furnace slag powder and a cement composition and a mortar composition containing the blast furnace slag powder. The present invention also relates to a method for predicting the fluidity of a cement composition.

近年、低炭素化や省エネ化を目的として、モルタルやコンクリート等の建設材料に混合材を利用することが検討されている。例えば、スラグを混合材として用いたモルタル及びコンクリートは、二酸化炭素の排出量を低減しつつ、一般的なモルタル及びコンクリートと同等以上の強度や経済性を有することから、実用性が高いものとなっている。これらのモルタル及びコンクリートは、強度を確保する観点から、水セメント比を低くしたセメント組成物を用いて製造されている。このセメント組成物は、水の含有量が少なくなっていることに起因して、セメント組成物の流動性が低くなり、その結果、セメント組成物の施工対象物へのロート流下や、ポンプ圧送等の高速流動時の移送が困難になることがある。   In recent years, the use of mixed materials for construction materials such as mortar and concrete has been studied for the purpose of reducing carbon and saving energy. For example, mortar and concrete using slag as a mixed material have high practicality because they have the same strength or economy as general mortar and concrete while reducing carbon dioxide emissions. ing. These mortars and concretes are manufactured using a cement composition having a low water-cement ratio from the viewpoint of securing strength. This cement composition has a low fluidity of the cement composition due to a low water content, and as a result, the cement composition can be flowed down into a funnel to be applied to the construction object, or pumped. Transfer during high-speed flow may be difficult.

スラグを多量に含むセメント組成物の流動性を改善すべく、種々の提案がなされている。特許文献1には、高炉スラグの置換率が80〜90体積%で、ブレーン値が8000cm/g程度の粒度の細かいスラグとブレーン値が4000cm/g程度の粒度の粗いスラグとを混合したコンクリートが開示されている。 Various proposals have been made to improve the flowability of a cement composition containing a large amount of slag. Patent Document 1, the substitution rate of the blast furnace slag with 80 to 90 vol%, Blaine value fine slag and Blaine granularity of about 8000 cm 2 / g was mixed with coarse slag grain size of about 4000 cm 2 / g Concrete is disclosed.

また特許文献2には、スラグ置換率が10〜70体積%の場合にダイラタンシーを抑制するスラグ粉末として、ブレーン値が4000〜9000cm/g、ロジン・ラムラー式のn値が1〜1.2であり、90μm篩残分が0.5重量%以上、45μm篩残分が5〜15重量%、かつ10μm篩通過分が40〜80重量%であり、粒度が45μm以上の粗粉と粒度が10μm未満の微粉を含む高炉スラグ粉末が開示されている。 Patent Document 2 discloses a slag powder that suppresses dilatancy when the slag replacement ratio is 10 to 70% by volume, and has a Blaine value of 4000 to 9000 cm 2 / g and an rosin-Rammler n value of 1 to 1.2. The 90 μm sieve residue is 0.5% by weight or more, the 45 μm sieve residue is 5 to 15% by weight, and the 10 μm sieve residue is 40 to 80% by weight. Blast furnace slag powder containing fines less than 10 μm is disclosed.

特開平5−97483号公報JP-A-5-97483 特開2014−108910号公報JP 2014-108910 A

特許文献1に記載のコンクリートは、2種の異なる比表面積を有する高炉スラグ粉末を用いているが、高炉スラグ粉末の具体的な粒径及びその分布が何ら開示されておらず、また、高速流動時の流動性についても何ら開示されていない。また特許文献2に記載の高炉スラグ粉末は、セメントに対する高炉スラグ粉末の混合量が少量の場合に使用されるものであり、セメントに対する高炉スラグ粉末の混合量が多量となる場合の使用及び流動性に関して、同文献には何ら開示されていない。   The concrete described in Patent Document 1 uses blast furnace slag powder having two kinds of different specific surface areas, but does not disclose any specific particle size and distribution of blast furnace slag powder, There is no disclosure of liquidity over time. The blast furnace slag powder described in Patent Document 2 is used when the mixing amount of the blast furnace slag powder with respect to the cement is small, and the use and fluidity when the mixing amount of the blast furnace slag powder with the cement is large. Nothing is disclosed in this document.

したがって本発明の課題は、モルタル組成物に高炉スラグ粉末を多量に混合した場合であっても、高速流動時における安定的且つ優れた流動性を有し、高い施工性を発現する高炉スラグ粉末、該粉末を含有するセメント組成物及びモルタル組成物を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a blast furnace slag powder that exhibits stable and excellent fluidity during high-speed flow, even when a large amount of blast furnace slag powder is mixed with the mortar composition, and that expresses high workability. An object of the present invention is to provide a cement composition and a mortar composition containing the powder.

本発明は、セメント混和用の高炉スラグ粉末であって、粒度分布において粒径が5μm以上11μm未満である粒子の体積割合が15体積%以下である、高炉スラグ粉末を提供するものである。   The present invention provides a blast furnace slag powder for cement admixture, wherein the volume ratio of particles having a particle size of 5 μm or more and less than 11 μm in a particle size distribution is 15% by volume or less.

また本発明は、前記高炉スラグ粉末と二水石膏とを含むセメント混和材を提供するものである。   The present invention also provides a cement admixture containing the blast furnace slag powder and gypsum dihydrate.

更に本発明は、前記高炉スラグ粉末又は前記セメント混和材と、セメントとを含むセメント組成物であって、
セメント100質量部に対して、前記高炉スラグ粉末又は前記セメント混和材を高炉スラグ粉末の質量換算で100質量部以上1900質量部以下含む、セメント組成物を提供するものである。
Further, the present invention is a cement composition comprising the blast furnace slag powder or the cement admixture, and cement,
An object of the present invention is to provide a cement composition containing 100 parts by mass or more and 1900 parts by mass or less of the blast furnace slag powder or the cement admixture in terms of the mass of the blast furnace slag powder with respect to 100 parts by mass of cement.

更に本発明は、前記セメント組成物と、混和剤、細骨材及び粗骨材のうち少なくとも1種以上とを含むモルタル組成物を提供するものである。   Further, the present invention provides a mortar composition comprising the cement composition and at least one or more of an admixture, a fine aggregate and a coarse aggregate.

更に本発明は、高炉スラグ粉末、セメント及び水を含むセメント組成物の流動性予測方法であって、
前記セメント組成物中の前記高炉スラグ粉末における粒径が5μm以上11μm未満である粒子の体積割合と、該セメント組成物の1000s−1のせん断速度におけるせん断応力との関係式を予め求めておき、
前記関係式に基づき、高炉スラグ粉末における粒径が5μm以上11μm未満である粒子の体積割合からセメント組成物の1000s−1のせん断速度におけるせん断応力を算出して、せん断応力が小さいほど該セメント組成物の流動性が高いと予測する、セメント組成物の流動性予測方法を提供するものである。
Further, the present invention is a method for predicting the fluidity of a cement composition containing blast furnace slag powder, cement and water,
The particle size of the blast furnace slag powder in the cement composition in the blast furnace slag powder is 5 μm or more and less than 11 μm, and the relational expression between the volume ratio of the particles and the shear stress at a shear rate of 1000 s −1 of the cement composition is obtained in advance.
Based on the above relational expression, the shear stress at a shear rate of 1000 s −1 of the cement composition is calculated from the volume ratio of particles having a particle size of 5 μm or more and less than 11 μm in the blast furnace slag powder. An object of the present invention is to provide a method for predicting the fluidity of a cement composition, which predicts that the fluidity of a material is high.

本発明によれば、モルタル組成物に高炉スラグ粉末を多量に混合した場合であっても、高速流動時における安定的且つ優れた流動性を有し、高い施工性を発現する高炉スラグ粉末、該粉末を含有するセメント混和材及びモルタル組成物が提供される。   According to the present invention, even when a large amount of blast furnace slag powder is mixed with the mortar composition, the blast furnace slag powder has stable and excellent fluidity during high-speed flow, and exhibits high workability. A cement admixture and a mortar composition containing a powder are provided.

また本発明によれば、高炉スラグを含むセメント組成物の流動性を簡便に予測することができる。   Further, according to the present invention, the fluidity of a cement composition containing blast furnace slag can be easily predicted.

図1は、高炉スラグ粉末の粒径が5μm以上11μm未満の粒子の体積割合とセメント組成物の1000s−1のせん断速度におけるせん断応力との関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing a relationship between a volume ratio of particles having a particle size of 5 μm or more and less than 11 μm of a blast furnace slag powder and a shear stress at a shear rate of 1000 s −1 of the cement composition.

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

本発明の高炉スラグ粉末は、セメントと混和して用いるためのものである。高炉スラグ粉末は、該粉末を含むセメント混和材としてもよく、また、該セメント混和材をセメントと混和してセメント組成物又はモルタル組成物としてもよい。なお、本明細書における「モルタル組成物」は、最も広義に解釈すべき用語であり、狭義のモルタルを作製するための組成物と、コンクリートを作製するための組成物との双方を包含する。   The blast furnace slag powder of the present invention is intended to be mixed with cement for use. The blast furnace slag powder may be a cement admixture containing the powder, or the cement admixture may be mixed with cement to form a cement composition or a mortar composition. The term “mortar composition” in the present specification is a term that should be interpreted in the broadest sense, and includes both a composition for producing mortar in a narrow sense and a composition for producing concrete.

本発明の高炉スラグ粉末は、モルタルやコンクリートの製造に一般的に用いられる高炉水砕スラグをブレーン比表面積が3500cm/g以上5500cm/g以下程度になるように粉砕したものを用いることができる。このような高炉スラグ粉末は、例えば、JIS A 6206に規定される高炉スラグ微粉末4000等を使用することができる。 Blast furnace slag powder of the present invention, the use of which was ground to a generally water-granulated blast furnace slag used in the manufacture of mortar or concrete Blaine specific surface area becomes much more 5500cm 2 / g or less 3500 cm 2 / g it can. As such blast furnace slag powder, for example, blast furnace slag fine powder 4000 specified in JIS A 6206 can be used.

本発明の高炉スラグ粉末は、その粒度分布が特徴の一つとなっている。高炉スラグ粉末は、粒度分布において、その粒径が5μm以上11μm未満である粒子の体積割合が15体積%以下であることが好ましく、14体積%以下であることがより好ましく、11体積%以下であることが更に好ましい。また下限としては、高炉スラグ粉末の粒径が5μm以上11μm未満である粒子の体積割合が0.1体積%以上であることが好ましく、3体積%以上であることが好ましく、5体積%以上であることが好ましい。このような体積割合となっていることによって、高炉スラグ粉末を含むセメント混和材及びモルタル組成物に安定的且つ優れた流動性を発現でき、また、硬化後の強度が高いものとなる。高炉スラグ粉末の粒子の体積割合は、例えばレーザー散乱回折式粒度分布測定によって、体積基準の粒度分布として測定することができる。粒子の体積割合の測定方法は、後述する実施例で詳述する。   The blast furnace slag powder of the present invention is one of its features in its particle size distribution. In the blast furnace slag powder, in the particle size distribution, the volume ratio of particles having a particle size of 5 μm or more and less than 11 μm is preferably 15% by volume or less, more preferably 14% by volume or less, and more preferably 11% by volume or less. More preferably, it is. In addition, as a lower limit, the volume ratio of particles having a particle size of the blast furnace slag powder of 5 μm or more and less than 11 μm is preferably 0.1% by volume or more, preferably 3% by volume or more, and more preferably 5% by volume or more. Preferably, there is. With such a volume ratio, the cement admixture and the mortar composition containing the blast furnace slag powder can exhibit stable and excellent fluidity, and have high strength after hardening. The volume ratio of the particles of the blast furnace slag powder can be measured as a volume-based particle size distribution by, for example, laser scattering diffraction type particle size distribution measurement. The method for measuring the volume ratio of particles will be described in detail in Examples described later.

安定的且つ優れた流動性を発現させる観点から、高炉スラグ粉末は、粒度分布において、その粒子が5μm未満である粒子の体積割合が、8体積%以上であることが好ましく、10体積%以上であることがより好ましく、12体積%以上であることが更に好ましく、14体積%以上であることが一層好ましい。また、高炉スラグ粉末の粒径が5μm未満である粒子の体積割合は、30体積%以下であることが好ましく、28体積%以下であることがより好ましく、22体積%以下であることが更に好ましく、20体積%以下であることが一層好ましく、18体積%以下であることがより一層好ましい。   In light of exhibiting stable and excellent fluidity, the blast furnace slag powder has a particle size distribution in which the volume ratio of particles having a particle size of less than 5 μm is preferably 8% by volume or more, and more preferably 10% by volume or more. More preferably, it is more preferably 12% by volume or more, even more preferably 14% by volume or more. Further, the volume ratio of the particles having a particle size of less than 5 μm of the blast furnace slag powder is preferably 30% by volume or less, more preferably 28% by volume or less, further preferably 22% by volume or less. , 20% by volume or less, even more preferably 18% by volume or less.

また同様の観点から、高炉スラグ粉末は、粒度分布において、その粒径が88μm以上である粒子の体積割合が、3体積%以上であることが好ましく、4体積%以上であることがより好ましく、5体積%以上であることが更に好ましく、10体積%以上であることが一層好ましく、12体積%以上であることがより一層好ましく、14体積%以上であることが特に好ましい。また、高炉スラグ粉末の粒径が88μm以上である粒子の体積割合は、22体積%以下であることが好ましく、20体積%以下であることがより好ましく、18体積%以下であることが更に好ましい。   From the same viewpoint, in the blast furnace slag powder, the volume ratio of particles having a particle size of 88 μm or more in the particle size distribution is preferably 3% by volume or more, more preferably 4% by volume or more, The content is more preferably 5% by volume or more, further preferably 10% by volume or more, still more preferably 12% by volume or more, and particularly preferably 14% by volume or more. Further, the volume ratio of particles having a particle size of blast furnace slag powder of 88 μm or more is preferably 22% by volume or less, more preferably 20% by volume or less, and further preferably 18% by volume or less. .

また同様の観点から、高炉スラグ粉末は、粒度分布において、その粒径が11μm以上88μm未満である粒子の体積割合が53体積%以上72体積%以下であることが好ましく、55体積%以上70体積%以下であることがより好ましく、57体積%以上65体積%以下であることが更に好ましい。   In addition, from the same viewpoint, the blast furnace slag powder preferably has a volume ratio of particles having a particle size of 11 μm to less than 88 μm in a particle size distribution of 53% to 72% by volume, and 55% to 70% by volume. %, More preferably 57% by volume or more and 65% by volume or less.

本発明の高炉スラグ粉末は、粒度分布において、その粒径が5μm未満である粒子の体積割合と、粒径が88μm以上である粒子の体積割合とが、それぞれ所定の範囲となっていることも好ましい。詳細には、高炉スラグ粉末は、粒径が5μm未満である粒子の体積割合が10体積%以上22体積%であり、粒径が88μm以上である粒子の体積割合が10体積%以上22体積%であることが好ましく、粒径が5μm未満である粒子の体積割合が12体積%以上20体積%であり、粒径が88μm以上である粒子の体積割合が12体積%以上20体積%であることがより好ましく、粒径が5μm未満である粒子の体積割合が14体積%以上18体積%であり、粒径が88μm以上である粒子の体積割合が14体積%以上18体積%であることが更に好ましい。高炉スラグ粉末の粒子がこれらの体積割合となっていることによって、該粉末を含有したセメント組成物の高速流動時及び施工時の流動性を両立して優れたものとし、施工性を一層高めることができる。   In the blast furnace slag powder of the present invention, in the particle size distribution, the volume ratio of particles having a particle size of less than 5 μm and the volume ratio of particles having a particle size of 88 μm or more may each be in a predetermined range. preferable. Specifically, in the blast furnace slag powder, the volume ratio of particles having a particle size of less than 5 μm is 10% to 22% by volume, and the volume ratio of particles having a particle size of 88 μm or more is 10% to 22% by volume. Preferably, the volume ratio of particles having a particle size of less than 5 μm is 12% by volume or more and 20% by volume, and the volume ratio of particles having a particle size of 88 μm or more is 12% by volume or more and 20% by volume. More preferably, the volume ratio of the particles having a particle size of less than 5 μm is 14% to 18% by volume, and the volume ratio of the particles having a particle size of 88 μm or more is 14% to 18% by volume. preferable. Since the particles of the blast furnace slag powder have these volume ratios, the cement composition containing the powder has excellent fluidity at the time of high-speed flow and at the time of construction, and further enhances the workability. Can be.

高炉スラグ粉末の粒度分布として、その粒径が「5μm未満」、「5μm以上11μm未満」、「11μm以上88μm未満」及び「88μm以上」となるように区切った理由としては以下のとおりである。一般的には、高炉スラグ粉末における微粒分が多い場合、該粉末を含むペーストは、その粘性、降伏値等の増加や、混和剤使用量の増加が懸念され、その結果、施工性の観点で問題となることがある。一方、高炉スラグ粉末における粗粒分が多い場合、該粉末を含むペーストはその粘性や降伏値は低減するが、ペースト中の材料分離等の問題を生じ得る。このような知見から、高炉スラグ粉末における粒径とその比率が粘性(流動性)に与える影響とを発明者が検討した結果、上述した粒度範囲で区切ることで、高炉スラグ粉末における微粒分及び粗粒分の割合と高速流動時の流動性に与える影響とをより特徴的に評価できることを見出した。   The reason why the particle size distribution of the blast furnace slag powder is divided so as to be “less than 5 μm”, “5 μm or more and less than 11 μm”, “11 μm or more and less than 88 μm”, and “88 μm or more” is as follows. In general, when the blast furnace slag powder has a large amount of fine particles, the paste containing the powder is likely to increase in viscosity, yield value, etc., and increase in the amount of admixture used. As a result, from the viewpoint of workability, It can be a problem. On the other hand, when the blast furnace slag powder has a large amount of coarse particles, the paste containing the powder has reduced viscosity and yield value, but may cause problems such as material separation in the paste. Based on these findings, the inventors examined the effect of the particle size and the ratio of the blast furnace slag powder on the viscosity (fluidity) of the blast furnace slag powder. It was found that the ratio of the particles and the effect on the fluidity during high-speed fluidization could be more characteristically evaluated.

高炉スラグ粉末は、このような粒度分布を有する高炉スラグ粉末を単独で用いてもよく、異なる粒度分布を有する高炉スラグ粉末を複数種類混合して、所望の範囲の粒度分布となるよう調整して用いてもよい。また、高炉スラグ粉末は、更に粉砕や分級を行って、所望の範囲の粒度分布となるように調整して用いてもよい。上述した粒子の体積割合を満たす限り、粒度分布は、ひと山のみのピークを有していてもよく、2以上のピークを有していてもよい。   Blast furnace slag powder, blast furnace slag powder having such a particle size distribution may be used alone, a plurality of types of blast furnace slag powder having different particle size distributions are mixed, and adjusted to have a particle size distribution in a desired range. May be used. Further, the blast furnace slag powder may be further pulverized or classified to be adjusted so as to have a particle size distribution in a desired range. As long as the volume ratio of the particles described above is satisfied, the particle size distribution may have only one peak, or may have two or more peaks.

本発明の高炉スラグ粉末は、これを単独でセメント混和材として用いてもよく、更に他の混和材料と混合した混合物をセメント混和材として用いてもよい。つまり、本発明のセメント混和材は、高炉スラグ粉末を少なくとも含むものである。セメント混和材は、セメント量の一部を該混和材に置き換えた場合であっても、所望の施工性や強度を発現させることができる材料である。特に、本発明の高炉スラグ粉末を含むセメント混和材をモルタル組成物として用いることによって、流動性及び施工性が高いものとなり、また、二酸化炭素排出の低減などの低炭素化や、廃棄物の再利用による省エネ化が実現できる。   The blast furnace slag powder of the present invention may be used alone as a cement admixture, or a mixture mixed with another admixture may be used as a cement admixture. That is, the cement admixture of the present invention contains at least blast furnace slag powder. The cement admixture is a material that can exhibit desired workability and strength even when a part of the cement amount is replaced with the admixture. In particular, by using the cement admixture containing the blast furnace slag powder of the present invention as a mortar composition, fluidity and workability are improved, and low carbonization such as reduction of carbon dioxide emission and recycle of waste are achieved. Energy saving can be realized by use.

他の混和材料としては、例えば、JIS R 5212に規定されるシリカ質混合材、カオリン鉱物をか焼することによって得られるメタカオリン、JIS A 6201に規定されるフライアッシュ、石炭灰、石膏、炭酸カルシウム、石灰石、クリンカーダスト等が挙げられる。   Other admixtures include, for example, siliceous admixtures specified in JIS R 5212, metakaolin obtained by calcining kaolin minerals, fly ash specified in JIS A 6201, coal ash, gypsum, calcium carbonate Limestone, clinker dust and the like.

これらの他の混合材料のうち、施工時の流動性を安定的なものとしつつ、施工後の硬化物であるモルタルやコンクリートの強度の向上と過度の発熱抑制とを両立する観点から、セメント混和材として、高炉スラグ粉末に加えて、石膏を含むことが好ましく、二水石膏を更に含むことが好ましい。石膏としては、無水石膏や半水石膏、二水石膏等を用いることができ、二水石膏としては、例えば排脱二水石膏、リン酸二水石膏、フッ酸二水石膏、天然二水石膏等を用いることができる。また、JIS R 9151に規定する石膏を用いることもできる。セメント混和材における石膏の含有量及びその有無は、例えばX線回折測定や、JIS R 5202に準じて測定したSO量によって判断することができる。 Among these other mixed materials, cement admixture is used from the viewpoint of improving the strength of mortar and concrete, which are hardened products after construction, and suppressing excessive heat generation while stabilizing fluidity during construction. The material preferably contains gypsum in addition to the blast furnace slag powder, and preferably further contains gypsum. As gypsum, anhydrous gypsum, hemihydrate gypsum, gypsum dihydrate and the like can be used.Examples of dihydrate gypsum include drainage gypsum, gypsum dihydrate gypsum, gypsum hydrofluoride, gypsum natural gypsum Etc. can be used. Further, gypsum specified in JIS R 9151 can also be used. The content of gypsum in the cement admixture and the presence or absence thereof can be determined by, for example, X-ray diffraction measurement or the amount of SO 3 measured according to JIS R5202.

高炉スラグ粉末と石膏とを混合してセメント混和材を調製する場合、石膏の混合量は、高炉スラグ粉末100質量部に対して二水石膏換算で、0.05質量部以上10質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以上8質量部以下であることがより好ましく、0.5質量部以上6質量部以下であることが更に好ましい。このように調製されたセメント混和材は、粉粒体の混合物である。   When preparing a cement admixture by mixing blast furnace slag powder and gypsum, the mixing amount of gypsum is 0.05 parts by mass or more and 10 parts by mass or less in terms of dihydrate gypsum with respect to 100 parts by mass of blast furnace slag powder. Preferably, it is 0.1 part by mass or more and 8 parts by mass or less, more preferably 0.5 part by mass or more and 6 parts by mass or less. The cement admixture thus prepared is a mixture of powder and granules.

高速流動時の流動性の向上を図る観点から、セメント混和材における粒度分布は、「5μm未満」、「5μm以上11μm未満」、「11μm以上88μm未満」及び「88μm以上」の各粒径範囲における体積割合が、上述した高炉スラグ粉末の好適な体積割合となっていることが好ましい。つまり、石膏の有無によらず、各粒径の体積割合は、上述した高炉スラグ粉末の好適な体積割合となっていることが好ましい。   From the viewpoint of improving the fluidity during high-speed flow, the particle size distribution in the cement admixture is “less than 5 μm”, “5 μm or more and less than 11 μm”, “11 μm or more and less than 88 μm” and “88 μm or more” in each particle size range. It is preferable that the volume ratio is a suitable volume ratio of the blast furnace slag powder described above. That is, regardless of the presence or absence of gypsum, it is preferable that the volume ratio of each particle size is a suitable volume ratio of the blast furnace slag powder described above.

上述した高炉スラグ粉末又は高炉スラグ粉末を含むセメント混和材は、これをセメントと混合して、セメント組成物とすることができる。セメント組成物に含まれるセメントとしては、例えば普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等、JIS R 5210に規定されるポルトランドセメントを用いることができる。   The blast furnace slag powder or the cement admixture containing the blast furnace slag powder described above can be mixed with cement to form a cement composition. As the cement contained in the cement composition, for example, Portland cement specified in JIS R 5210 such as ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, moderate heat Portland cement, low heat Portland cement and the like can be used.

セメント組成物における、セメントと高炉スラグ粉末又はセメント混和材との混合割合は、セメント100質量部に対して、高炉スラグ粉末又はセメント混和材を、高炉スラグ粉末の質量換算として、100質量部以上1900質量部以下含むことが好ましく、150質量部以上1000質量部以下含むことがより好ましく、200質量部以上400質量部以下含むことが更に好ましい。このような混合割合とすることによって、高い流動性を安定的に発現できるとともに、硬化後のクラックの低減が可能なセメント組成物とすることができる。   In the cement composition, the mixing ratio of the cement and the blast furnace slag powder or the cement admixture is 100 parts by mass or more, and the blast furnace slag powder or the cement admixture is 100 parts by mass or more and 1900 parts by mass in terms of the mass of the blast furnace slag powder. It is preferably contained by not more than 150 parts by mass, more preferably not less than 150 parts by mass and not more than 1000 parts by mass, and still more preferably not less than 200 parts by mass and not more than 400 parts by mass. By setting such a mixing ratio, a cement composition capable of stably exhibiting high fluidity and capable of reducing cracks after curing can be obtained.

上述したセメント組成物は、更に水と混合して、ペースト状のセメント組成物としてもよい。用いられる水としては、例えば水道水(上水)、工業用水、蒸留水、雨水及び脱イオン水等を用いることができる。セメント組成物の水の混合量は、セメントに対する水の質量比(水セメント比)として、1.20以上1.60以下であることが好ましく、1.3以上1.55以下であることがより好ましく、1.40以上1.50以下であることが更に好ましい。このような水セメント比となっていることによって、高い流動性を発現でき、且つ混合した材料の分離が起こりにくいものとなる。   The above-mentioned cement composition may be further mixed with water to form a paste-like cement composition. As the water to be used, for example, tap water (tap water), industrial water, distilled water, rainwater, deionized water and the like can be used. The mixing amount of water in the cement composition is preferably from 1.20 to 1.60, and more preferably from 1.3 to 1.55, as a mass ratio of water to cement (water-cement ratio). It is more preferably 1.40 or more and 1.50 or less. With such a water-cement ratio, high fluidity can be exhibited, and separation of the mixed materials is less likely to occur.

上述の材料を混合したセメント組成物は、更に構成材料を混合して、モルタル組成物とすることができる。構成材料としては、例えば、細骨材、粗骨材及び化学混和剤のうちの少なくとも一種以上とすることができる。このモルタル組成物は、高炉スラグ粉末を多量に混合することが可能であるので、低炭素化及び省エネ化を実現できるとともに、高速流動時及び施工時の流動性に優れたものである。   The cement composition in which the above-mentioned materials are mixed can be further mixed with constituent materials to form a mortar composition. The constituent material can be, for example, at least one of fine aggregate, coarse aggregate, and a chemical admixture. Since this mortar composition can mix a large amount of blast furnace slag powder, it can realize low carbonization and energy saving, and has excellent fluidity during high-speed flow and during construction.

モルタル組成物に含まれる細骨材としては、例えば川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂及び石灰石細骨材等のJIS A 1102に規定される細骨材を用いることができる。これらの細骨材は単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   As fine aggregate contained in the mortar composition, for example, fine aggregate specified in JIS A 1102 such as river sand, land sand, sea sand, crushed sand, silica sand, and limestone fine aggregate can be used. These fine aggregates may be used alone or in combination of two or more.

モルタル組成物における細骨材の含有量は、セメント100質量部に対して、100質量部以上2000質量部以下であることが好ましく、200質量部以上1000質量部以下であることが更に好ましい。このような範囲であれば、モルタル組成物の優れた流動性と、硬化後の強度とを両立することができる。   The content of the fine aggregate in the mortar composition is preferably from 100 parts by mass to 2,000 parts by mass, more preferably from 200 parts by mass to 1,000 parts by mass, based on 100 parts by mass of the cement. Within such a range, both excellent fluidity of the mortar composition and strength after curing can be achieved.

モルタル組成物に含まれる粗骨材としては、例えば砂利、砕石、石灰石粗骨材等のJIS A 5005に規定される粗骨材を用いることができる。これらの粗骨材は、単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   As the coarse aggregate contained in the mortar composition, for example, coarse aggregate specified in JIS A 5005 such as gravel, crushed stone, and limestone coarse aggregate can be used. These coarse aggregates may be used alone or in combination of two or more.

モルタル組成物における粗骨材の含有量は、セメント100質量部に対して、100質量部以上3000質量部以下であることが好ましく、200質量部以上1500質量部以下であることが更に好ましい。このような範囲であれば、モルタル組成物の優れた流動性と、硬化後の強度とを両立することができる。   The content of coarse aggregate in the mortar composition is preferably 100 parts by mass or more and 3000 parts by mass or less, more preferably 200 parts by mass or more and 1500 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of cement. Within such a range, both excellent fluidity of the mortar composition and strength after curing can be achieved.

モルタル組成物に含まれる化学混和剤としては、例えば減水剤、AE剤、AE減水剤、消泡剤、収縮低減剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、流動化剤、増粘剤、硬化促進剤等が挙げられる。減水剤としては、例えばポリカルボン酸系、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、アミノスルホン酸系等の減水剤が挙げられる。これらの化学混和剤は、求められる性能に応じて、一種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。モルタル組成物における化学混和剤の含有量は、セメント100質量部に対して、0.01質量部以上10質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以上5.0質量部以下であることが更に好ましい。   Examples of the chemical admixture contained in the mortar composition include a water reducing agent, an AE agent, an AE water reducing agent, an antifoaming agent, a shrinkage reducing agent, a setting accelerator, a setting retarder, a fluidizing agent, a thickener, and a curing accelerator. And the like. Examples of the water reducing agent include polycarboxylic acid-based, lignin-based, naphthalenesulfonic acid-based, aminosulfonic acid-based water reducing agents, and the like. These chemical admixtures may be used alone or in combination of two or more, depending on the required performance. The content of the chemical admixture in the mortar composition is preferably 0.01 to 10 parts by mass, and more preferably 0.1 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement. Is more preferable.

セメント組成物及びモルタル組成物は、上述した材料をミキサに入れて混合し、次いで、必要に応じて水を添加して練り混ぜることによって調製することができる。上述のセメント組成物及びモルタル組成物は、水を添加しない場合には、粉粒体の混合物からなる組成物であり、水を添加した場合には、流動性のあるペースト状混合物からなる組成物となる。混合に使用するミキサは特に限定されず、ケミカルミキサ、モルタル用ミキサ、二軸強制練りミキサ、パン型ミキサ、グラウトミキサ等を使用することができる。   The cement composition and the mortar composition can be prepared by mixing the above-mentioned materials in a mixer, and then adding water and kneading as necessary. When the above-mentioned cement composition and mortar composition are not added with water, they are compositions composed of a mixture of granules, and when water is added, compositions composed of a fluid paste-like mixture. It becomes. The mixer used for mixing is not particularly limited, and a chemical mixer, a mortar mixer, a twin-screw kneading mixer, a pan-type mixer, a grout mixer, and the like can be used.

セメント組成物及びモルタル組成物は、その用途に応じて、構成材料の混合の有無を選択することができる。例えば、セメント組成物をセメントペースト製造用として用いる場合には、セメント組成物に構成材料を混合せず、水のみを混合するか、又はセメント組成物に水及び化学混和材を混合することで、セメントペーストとすることができる。このセメントペーストは、高速流動時及び施工時の流動性及び施工性に優れたものとなり、また、硬化後の強度も優れたものとなる。   For the cement composition and the mortar composition, the presence or absence of the mixing of the constituent materials can be selected depending on the use. For example, when using the cement composition for the production of cement paste, do not mix the constituent materials in the cement composition, or mix only water, or by mixing water and a chemical admixture in the cement composition, It can be a cement paste. This cement paste has excellent fluidity and workability during high-speed flow and during construction, and also has excellent strength after curing.

また、モルタル組成物をモルタル製造用として用いる場合には、構成材料として粗骨材を混合せずに、セメント組成物、細骨材、水及び必要に応じて化学混和剤を混練してペーストとしたあと、これを施工対象物に施工して硬化させることによって、モルタルとすることができる。また、モルタル組成物をコンクリート製造用として用いる場合には、セメント組成物、細骨材、水及び必要に応じて化学混和剤と、更に粗骨材とを混合してペーストとしたあと、これを施工対象物に施工して硬化させることによって、コンクリートとすることができる。いずれの場合であっても、モルタル組成物は、高速流動時及び施工時の流動性及び施工性に優れたものとなり、また、硬化後の強度も優れたものとなる。   When the mortar composition is used for mortar production, the cement composition, fine aggregate, water and, if necessary, a chemical admixture are kneaded with the paste without mixing coarse aggregate as a constituent material. After that, the mortar can be formed by applying it to an object to be applied and curing it. When the mortar composition is used for concrete production, the cement composition, fine aggregate, water and, if necessary, a chemical admixture, and further, a coarse aggregate are mixed to form a paste, and then the paste is mixed. Concrete can be obtained by applying and hardening the object to be applied. In any case, the mortar composition has excellent fluidity and workability during high-speed flow and during construction, and also has excellent strength after curing.

以上は、本発明の高炉スラグ粉末、セメント組成物及びモルタル組成物に関する説明であったところ、以下にセメント組成物の流動性予測方法を説明する。   The above is the description regarding the blast furnace slag powder, the cement composition and the mortar composition of the present invention. Hereinafter, the method for predicting the fluidity of the cement composition will be described.

本発明のセメント組成物の流動性予測方法は、高炉スラグ粉末、セメント及び水を含むペースト状のセメント組成物について、高炉スラグ粉末の特定の粒径の粒度分布に着目することによって、高速流動時の流動性及び施工性が高いセメント組成物を予測する方法である。   The method for predicting the fluidity of a cement composition of the present invention is based on a blast furnace slag powder, a paste-like cement composition containing cement and water, by paying attention to a particle size distribution of a specific particle size of the blast furnace slag powder. This is a method for predicting a cement composition having a high fluidity and workability.

本発明者は、高炉スラグ粉末を含むセメント組成物の流動性向上について鋭意検討したところ、セメント組成物の高速流動時の流動性は、該組成物について、1000s−1のせん断速度におけるせん断応力を尺度として評価することができ、また、このせん断応力は、高炉スラグ粉末の粒径が5μm以上11μm未満である粒子の体積割合と相関関係があることを見出した。 The inventor of the present invention has intensively studied the improvement of the fluidity of a cement composition containing blast furnace slag powder, and found that the fluidity of the cement composition at the time of high-speed fluidization has a shear stress at a shear rate of 1000 s -1 for the composition. It can be evaluated as a scale, and it has been found that this shear stress has a correlation with the volume ratio of particles having a particle size of blast furnace slag powder of 5 μm or more and less than 11 μm.

本発明のセメント組成物の流動性予測方法は、高炉スラグ粉末、セメント及び水を含むセメント組成物について、該組成物の1000s−1のせん断速度におけるせん断応力を測定して、該組成物中の高炉スラグ粉末の粒径が5μm以上11μm未満である粒子の体積割合と該組成物の1000s−1のせん断速度におけるせん断応力との関係式を求めておき、この関係式に基づいて、高炉スラグ粉末の粒径が5μm以上11μm未満である粒子の体積割合からセメント組成物の流動性を予測するものである。 The fluidity prediction method of the cement composition of the present invention measures a shear stress at a shear rate of 1000 s −1 of the blast furnace slag powder, a cement composition containing cement and water, and measures the shear stress in the composition. A relational expression between the volume ratio of the particles having a particle size of the blast furnace slag powder of 5 μm or more and less than 11 μm and the shear stress at a shear rate of 1000 s −1 of the composition is determined, and based on the relational expression, the blast furnace slag powder is obtained. Is to predict the fluidity of the cement composition from the volume ratio of particles having a particle size of 5 μm or more and less than 11 μm.

セメント組成物の1000s−1のせん断速度におけるせん断応力は、セメント組成物を対象として測定するものであり、高炉スラグ粉末の粒径が5μm以上11μm未満である粒子の体積割合は、該セメント組成物に含まれる高炉スラグ粉末を対象として測定したものである。以下の説明では、説明の便宜上、「セメント組成物の1000s−1のせん断速度におけるせん断応力」を「1000s−1せん断応力」ともいい、「セメント組成物中の高炉スラグ粉末の粒径が5μm以上11μm未満である粒子の体積割合」を「5〜11μm体積割合」ともいう。 The shear stress at a shear rate of 1000 s −1 of the cement composition is measured with respect to the cement composition, and the volume ratio of particles having a particle size of blast furnace slag powder of 5 μm or more and less than 11 μm is determined by the cement composition. Was measured for the blast furnace slag powder contained in. In the following description, for convenience of explanation, the “shear stress at a shear rate of 1000 s −1 of the cement composition” is also referred to as “1000 s −1 shear stress”, and the particle size of the blast furnace slag powder in the cement composition is 5 μm or more. The “volume ratio of particles smaller than 11 μm” is also referred to as “5 to 11 μm volume ratio”.

まず、高炉スラグ粉末、セメント及び水を含むペースト状のセメント組成物について、1000s−1せん断応力を測定して、該セメント組成物中の高炉スラグ粉末の粒径が5μm以上11μm未満である粒子の体積割合と1000s−1せん断応力との関係式を求める。 First, a blast furnace slag powder, a paste-like cement composition containing cement and water, 1000s -1 shear stress is measured, the particle size of the blast furnace slag powder in the cement composition is 5μm or more and less than 11μm. A relational expression between the volume ratio and 1000 s -1 shear stress is determined.

上述の関係式は、5〜11μm体積割合が異なる高炉スラグ粉末を複数用いて、1000s−1せん断応力をそれぞれ測定し、その結果から線形近似又は非線形近似を行うことによって求めることができる。例えば図1に示すように、5〜11μm体積割合と1000s−1せん断応力との関係は、線形近似によって、傾きが正の一次式で表すことができる。この関係式から回帰直線の傾き及び切片を求めるためには、5〜11μm体積割合が異なる高炉スラグ粉末を複数用いて、1000s−1せん断応力をそれぞれ測定し、その結果から線形近似を行うことによって求めることができる。このとき、セメント組成物における高炉スラグ粉末、セメント及び水の各混合量は、実施例に示すような条件としておくことが、高炉スラグ粉末や低水粉体比の影響を考慮した関係式を算出する精度の観点から好ましい。 The above relational expression can be obtained by measuring 1000 s −1 shear stress using a plurality of blast furnace slag powders having different volume ratios of 5 to 11 μm, and performing linear approximation or non-linear approximation from the results. For example, as shown in FIG. 1, the relationship between the volume ratio of 5 to 11 μm and the shear stress of 1000 s −1 can be expressed by a linear expression having a positive slope by linear approximation. In order to determine the slope and intercept of the regression line from this relational expression, by using a plurality of blast furnace slag powders having different volume ratios of 5 to 11 μm, each was measured at 1000 s −1 shear stress, and a linear approximation was performed from the results. You can ask. At this time, each mixing amount of the blast furnace slag powder, cement and water in the cement composition is set to the condition as shown in the example, and a relational expression considering the effect of the blast furnace slag powder and the low water powder ratio is calculated. It is preferable from the viewpoint of accuracy.

流動性予測のコストを低減する観点から、上述の関係式における回帰直線の傾き及び切片の算出は、5〜11μm体積割合が異なる高炉スラグ粉末を少なくとも2種用いて行うことが好ましく、流動性の予測精度を高める観点から、5〜11μm体積割合が異なる高炉スラグ粉末を5種以上用いて行うことがより好ましく、5〜11μm体積割合が異なる高炉スラグ粉末を8種以上用いて行うことが更に好ましく、5〜11μm体積割合が異なる高炉スラグ粉末を10種以上用いて行うことが特に好ましい。つまり、上述の関係式を求めるにあたって、5〜11μm体積割合が異なる高炉スラグ粉末を、好ましくは2点以上、より好ましくは5点以上、更に好ましくは8点以上、特に好ましくは10点以上用いて、1000s−1せん断応力を測定する。 From the viewpoint of reducing the cost of fluidity prediction, the calculation of the slope and intercept of the regression line in the above relational expression is preferably performed using at least two types of blast furnace slag powder having different volume ratios of 5 to 11 μm. From the viewpoint of increasing the prediction accuracy, it is more preferable to perform the blast furnace slag powder having a volume ratio of 5 to 11 μm different from each other by using 5 or more types, and it is further preferable to perform the blast furnace slag powder having a volume ratio of 5 to 11 μm different from each other by 8 or more types. It is particularly preferable to use 10 or more types of blast furnace slag powder having different volume ratios of 5 to 11 μm. That is, in obtaining the above relational expression, blast furnace slag powders having different volume ratios of 5 to 11 μm are preferably used at 2 points or more, more preferably 5 points or more, still more preferably 8 points or more, and particularly preferably 10 points or more. , 1000 s -1 shear stress.

5〜11μm体積割合と1000s−1せん断応力との相関性の強弱を示す相関係数は、0.75以上であることが好ましく、0.80以上であることが更に好ましい。このような相関係数になっていることによって、流動性予測の精度を高めることができ、その結果、最適な施工方法を選択できる。相関係数は、上述の関係式における線形近似によって回帰直線とともに求めることができる。 The correlation coefficient indicating the strength of the correlation between the 5-11 μm volume ratio and 1000 s −1 shear stress is preferably 0.75 or more, and more preferably 0.80 or more. With such a correlation coefficient, the accuracy of fluidity prediction can be improved, and as a result, an optimal construction method can be selected. The correlation coefficient can be obtained together with the regression line by the linear approximation in the above relational expression.

図1に示すように、5〜11μm体積割合と1000s−1せん断応力との関係は、傾きが正の一次式で表されるところ、1000s−1せん断応力が低いほどセメント組成物の流動性が高いと予測できる。つまり、同図に示すように、5〜11μm体積割合が低いほどセメント組成物の流動性が高いと予測することができ、一方、セメント組成物における5〜11μm体積割合が高いほどセメント組成物の流動性が低いと予測することができる。特に、他の粒径の体積割合を指標とする場合と比較して、5〜11μm体積割合を指標とすることによって、1000s−1せん断応力との相関がより高いものとなる。このように、セメント組成物の流動性の良否の予測に関して、5〜11μm体積割合との相関が高い理由としては、単に微粒分が少ないほど粘性が低下する訳ではないため、5μm未満の微粒分による充てん効果や、粒度ごとの粉砕による粒形の変化などが影響している可能性が推測される。 As shown in FIG. 1, the relationship between the volume ratio of 5 to 11 μm and the 1000 s −1 shear stress is such that the slope is represented by a linear equation having a positive slope, and the lower the 1000 s −1 shear stress, the lower the fluidity of the cement composition. Can be expected to be high. In other words, as shown in the figure, it can be predicted that the lower the volume ratio of 5 to 11 μm, the higher the fluidity of the cement composition, while the higher the volume ratio of 5 to 11 μm in the cement composition, the higher the cement composition. It can be expected that the liquidity is low. In particular, by using the volume ratio of 5 to 11 μm as an index, the correlation with 1000 s −1 shear stress becomes higher as compared with the case where the volume ratio of other particle sizes is used as an index. As described above, regarding the prediction of the quality of the fluidity of the cement composition, the reason why the correlation with the volume ratio of 5 to 11 μm is high is that the viscosity does not always decrease as the amount of fine particles decreases, because the viscosity of fine particles of less than 5 μm It is presumed that the filling effect due to the influence of the particle size and the change in the particle shape due to the pulverization for each particle size are affecting.

セメント組成物の高速流動時の流動性を高める観点から、5〜11μm体積割合は15体積%以下であることが好ましく、できるだけ低いことが更に好ましいが、粉砕や分級等の製造効率の観点から、その下限は0.1体積%以上となっていることが好ましい。   From the viewpoint of enhancing the flowability of the cement composition during high-speed flow, the volume ratio of 5 to 11 μm is preferably 15% by volume or less, and more preferably as low as possible, but from the viewpoint of production efficiency such as pulverization and classification, The lower limit is preferably 0.1% by volume or more.

また、1000s−1せん断応力は、測定対象の温度が20℃のときに、好ましくは400Pa以下、より好ましくは350Pa以下、更に好ましくは300Pa以下であれば、セメント組成物の高速流動時の流動性が高いものであると評価することができる。せん断応力は、例えばレオメーターによって測定することができる。せん断応力の測定方法は、後述する実施例にて詳述する。 Further, 1000 s -1 shear stress, when the temperature of the measurement target is 20 ° C., preferably 400Pa or less, more preferably 350Pa or less, if more preferably less 300 Pa, fluidity during high-speed flow of the cement composition Can be evaluated as high. The shear stress can be measured by, for example, a rheometer. The method for measuring the shear stress will be described in detail in Examples described later.

次いで、上述の関係式に基づいて、セメント組成物中の高炉スラグ粉末の粒径が5μm以上11μm未満である粒子の体積割合からセメント組成物の流動性を予測する。詳細には、セメント組成物への使用を予定する高炉スラグ粉末について、5〜11μm体積割合を予め測定しておき、この測定値から上述の関係式に基づいて、該セメント組成物の1000s−1のせん断速度におけるせん断応力を算出して、該セメント組成物の流動性の良否を予測する。例えば、1000s−1せん断応力が小さいほど該セメント組成物の流動性が高いと予測する。 Next, based on the above relational expression, the fluidity of the cement composition is predicted from the volume ratio of the particles having a particle size of 5 μm or more and less than 11 μm in the blast furnace slag powder in the cement composition. In detail, the blast furnace slag powder to be used in the cement composition is measured in advance in a volume ratio of 5 to 11 μm, and the measured value is used to calculate the 1000 s −1 of the cement composition based on the above relational expression. The shear stress at the shear rate of is calculated to predict the fluidity of the cement composition. For example, it is predicted that the smaller the 1000 s -1 shear stress, the higher the fluidity of the cement composition.

例えば、図1に示す関係式では、セメント組成物への使用を予定する高炉スラグ粉末について、その5〜11μm体積割合が15体積%以下であれば、1000s−1せん断応力が上述の好適な範囲内として算出されるので、このような高炉スラグ粉末を用いる場合、該粉末を含むセメント組成物は、その高速流動時の流動性が高いものであると予測することができる。 For example, in the relational expression shown in FIG. 1, if the 5 to 11 μm volume ratio of the blast furnace slag powder to be used for the cement composition is 15% by volume or less, the 1000 s −1 shear stress is in the above-described preferred range. When such a blast furnace slag powder is used, it can be predicted that the cement composition containing the powder has high fluidity during high-speed flow.

セメント組成物の流動性の予測は、5〜11μm体積割合に加えて、高炉スラグ粉末の粒径が5μm未満、11μm以上88μm未満及び88μm以上である粒子の体積割合とを組み合わせることによって、更にその精度を向上させることができる。例えば、高炉スラグ粉末の粒径が5μm未満、11μm以上88μm未満及び88μm以上である粒子の各体積割合が上述した範囲となっていれば、セメント組成物の流動性がより高いものであると予測することができる。   Prediction of the fluidity of the cement composition, in addition to the volume fraction of 5 to 11 μm, by further combining the volume fraction of particles having a particle size of the blast furnace slag powder of less than 5 μm, 11 μm or more and less than 88 μm and 88 μm or more, Accuracy can be improved. For example, if the particle size of the blast furnace slag powder is less than 5 μm, 11 μm or more and less than 88 μm, and the volume ratio of the particles of 88 μm or more is within the above range, it is predicted that the fluidity of the cement composition is higher. can do.

以下、実施例により本発明を詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to such embodiments.

<高炉スラグ粉末(セメント混和材)>
高炉スラグ粉末として、異なる5つの製造元から7種の高炉スラグを入手し、これらを以下の表1に示す比表面積となるようにローラーミル又はチューブミルで粉砕したものを使用した(以下、これらの粉末を[BS1]〜[BS7]とする。[BS6]及び[BS7]は、[BS5]と同一の製造元から入手したロットの異なる高炉スラグ粉末である。)。ブレーン比表面積は、JIS R 5201に準じて、ブレーン空気透過装置を用いて測定した。
<Blast furnace slag powder (cement admixture)>
As blast furnace slag powder, seven types of blast furnace slag were obtained from five different manufacturers, and crushed by a roller mill or a tube mill so as to have a specific surface area shown in Table 1 below (hereinafter, these were used). The powders are [BS1] to [BS7] [BS6] and [BS7] are different lots of blast furnace slag powder obtained from the same manufacturer as [BS5].) The Blaine specific surface area was measured using a Blaine air permeation apparatus according to JIS R5201.

また、高炉スラグ粉末として、4種類の異なる粉末を更に調製した(以下、これを[BS8]〜[BS11]とする。)。これらの高炉スラグ粉末は、[BS7]を旋回気流式分離機(日清エンジニアリング社製、ターボクラシファイア)にて分級し、以下の表1に示す粒度分布となるように調製したものである。これらの高炉スラグ粉末(セメント混和材)は、[BS2]を除いて、いずれも高炉スラグ粉末に二水石膏を添加して粉砕されたものである。また、BS2について、JIS R 5202に準じて測定したSO量は0.1%未満となり、SO成分を含有する二水石膏は添加されていないことが判る。BS1及びBS3〜BS7について、JIS R 5202に準じて測定したSO量は1.7〜2%の範囲であった。 In addition, four different powders were further prepared as blast furnace slag powder (hereinafter referred to as [BS8] to [BS11]). These blast furnace slag powders were prepared by classifying [BS7] with a swirling airflow type separator (Turbo Classifier, manufactured by Nisshin Engineering Co., Ltd.) to have a particle size distribution shown in Table 1 below. Except for [BS2], these blast furnace slag powders (cement admixtures) are all crushed by adding gypsum to blast furnace slag powder. Further, for BS2, the SO 3 amount measured according to JIS R 5202 was less than 0.1%, and it can be seen that dihydrate gypsum containing the SO 3 component was not added. For BS1 and BS3~BS7, the SO 3 content measured according to JIS R 5202 were in the range of 1.7 to 2%.

<粒度分布測定>
高炉スラグ粉末の粒度分布は、以下のとおり測定した。すなわち、前処理として、測定対象の高炉スラグ粉末を99.5質量%エタノール中に混合して混合液とし、該混合液に3分間超音波振とうを加え、その後、1分間静置した。前処理後の混合液を測定サンプルとして、レーザー散乱・回折式の粒度分布測定装置SALD−2200(島津製作所社製)を用いて、体積基準の粒度分布を求めた。測定は三回行い、これらの測定によって得られた体積割合の算術平均値から、目的の体積割合(体積%)を算出した。各高炉スラグ粉末の粒子の体積割合を以下の表1に示す。なお、表1では、5μm以上11μm未満の粒子を「5〜11μm」と、11μm以上88μm未満の粒子を「11〜88μm」とそれぞれ表記する。
<Particle size distribution measurement>
The particle size distribution of the blast furnace slag powder was measured as follows. That is, as a pretreatment, a blast furnace slag powder to be measured was mixed in 99.5% by mass of ethanol to form a mixture, and the mixture was subjected to ultrasonic shaking for 3 minutes, and then allowed to stand for 1 minute. Using the mixed solution after the pretreatment as a measurement sample, a volume-based particle size distribution was determined using a laser scattering / diffraction type particle size distribution analyzer SALD-2200 (manufactured by Shimadzu Corporation). The measurement was performed three times, and the target volume ratio (% by volume) was calculated from the arithmetic average of the volume ratios obtained by these measurements. Table 1 below shows the volume ratio of the particles of each blast furnace slag powder. In Table 1, particles having a size of 5 μm or more and less than 11 μm are described as “5 to 11 μm”, and particles having a size of 11 μm or more and less than 88 μm are described as “11 to 88 μm”.

Figure 2020001943
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<セメント組成物>
セメント組成物は、セメント(以下、[PC]ともいう。)と、上述の各高炉スラグ粉末([BS1]〜[BS11])とを混合して調製した。これらの混合割合は、セメント100質量部に対して、高炉スラグ粉末の質量基準で400質量部とした。セメントは、普通ポルトランドセメント(宇部三菱セメント社製)を使用した。用いたセメントの鉱物組成、強熱減量、ブレーン比表面積値、SO量及びRO量を以下の表2に示す。
<Cement composition>
The cement composition was prepared by mixing cement (hereinafter, also referred to as [PC]) and the above-mentioned blast furnace slag powders ([BS1] to [BS11]). The mixing ratio was 400 parts by mass based on the mass of the blast furnace slag powder with respect to 100 parts by mass of the cement. As the cement, ordinary Portland cement (Ube-Mitsubishi Cement Co., Ltd.) was used. Table 2 below shows the mineral composition, loss on ignition, Blaine specific surface area, SO 3 amount and R 2 O amount of the cement used.

Figure 2020001943
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次いで、このセメント組成物に水及び化学混和剤を加えて練り混ぜることによって、流動性を有するセメントペーストを調製した。練混ぜは,攪拌容器に水(化学混和剤を内割りとする。)を量り取った後,セメント組成物を投入し,ケミカルミキサ(新東科学株式会社製、型番:BL1200)で650rpm、3分間練り混ぜた。   Next, water and a chemical admixture were added to the cement composition and kneaded to prepare a cement paste having fluidity. For kneading, after weighing water (the chemical admixture is internally divided) into a stirring vessel, the cement composition is charged, and the mixture is mixed at 650 rpm with a chemical mixer (manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd., model number: BL1200). Kneaded for a minute.

化学混和剤(以下、[SP]ともいう。)は、ポリカルボン酸系高性能減水剤(日本シーカ社製、シーカメント1100NT)を使用した。化学混和剤の使用量は、各ペーストの1s−1せん断応力が5Pa以上20Pa以下の範囲となるように調整した。 As the chemical admixture (hereinafter, also referred to as [SP]), a polycarboxylic acid-based high-performance water reducing agent (Seacarment 1100NT, manufactured by Sika Japan Co., Ltd.) was used. The amount of the chemical admixture used was adjusted so that the 1 s -1 shear stress of each paste was in the range of 5 Pa to 20 Pa.

Figure 2020001943
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<セメント組成物の流動性評価>
セメント組成物(セメントペースト)の流動性の評価は、レオロジー測定によって行った。詳細には、二重円筒型レオメーター(Anton Paar社製MCR101)を用いて、各実施例又は比較例のセメントペーストを測定容器に投入し,投入5分後より測定を開始した。測定温度を20℃とし、せん断速度を10−4〜1000s−1の範囲で増加させ、その後、同範囲で減少させる昇降試験を行った。1s−1及び1000s−1の各せん断速度で5秒間保持し,これらの速度におけるせん断応力(Pa)をそれぞれ測定した。1s−1でのせん断応力は施工時の流動性を示すスランプ値と相関するものであり、1000s−1でのせん断応力は高速流動時の流動性(粘性)と相関するものである。測定開始前の凝集の影響を排除するため、せん断速度減少時のせん断応力の値を評価した。各せん断速度におけるせん断応力の結果を表4に示す。
<Fluidity evaluation of cement composition>
The fluidity of the cement composition (cement paste) was evaluated by rheological measurement. Specifically, using a double cylindrical rheometer (MCR101 manufactured by Anton Paar), the cement paste of each Example or Comparative Example was charged into a measuring container, and measurement was started 5 minutes after the charging. A measurement temperature was set to 20 ° C., and a shear rate was increased in a range of 10 −4 to 1000 s −1 , and thereafter, an elevation test was performed in which the shear rate was decreased in the same range. The sample was held at each shear rate of 1 s -1 and 1000 s -1 for 5 seconds, and the shear stress (Pa) at these rates was measured. The shear stress at 1 s -1 correlates with the slump value indicating the fluidity during construction, and the shear stress at 1000 s -1 correlates with the fluidity (viscosity) during high-speed flow. In order to eliminate the influence of aggregation before the start of the measurement, the value of the shear stress when the shear rate was reduced was evaluated. Table 4 shows the results of the shear stress at each shear rate.

Figure 2020001943
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表4に示すように、粒度分布が広い高炉スラグ粉末を用いた実施例1、11μm以上88μm未満の粒子を多く含む高炉スラグ粉末を用いた実施例2及び3は、各比較例と比較して、高せん断速度下でもせん断応力が低く、流動性が高いことが判る。   As shown in Table 4, Examples 1 and 2 using blast furnace slag powder having a wide particle size distribution and Examples 2 and 3 using blast furnace slag powder containing a large amount of particles of 11 μm or more and less than 88 μm were compared with Comparative Examples. It can be seen that the shear stress is low and the fluidity is high even at a high shear rate.

特に、実施例1で示すように、高炉スラグ粉末の粒径が5μm以上11μm未満である粒子の体積割合が15体積%以下であることに加えて、5μm未満の粒子の体積割合が10体積%以上22体積%以下であり且つ粒径が88μm以上の粒子の体積割合が10体積%以上22体積%以下の範囲にある場合には、1000s−1でのせん断応力が低く、且つ化学混和剤の添加量が少ない場合でも1s−1でのせん断応力が低いものとなっている。つまり、セメント組成物をペースト状のものとしたときに、高速流動時の流動性及び施工時の流動性が両立して高いものとなることが判る。 In particular, as shown in Example 1, the volume ratio of particles having a particle size of 5 μm or more and less than 11 μm is 15% by volume or less, and the volume ratio of particles having a particle size of less than 5 μm is 10% by volume. When the volume ratio of the particles having a particle size of not less than 22% by volume and not less than 22% by volume is in the range of not less than 10% by volume and not more than 22% by volume, the shear stress at 1000 s −1 is low, and Even when the addition amount is small, the shear stress at 1 s -1 is low. In other words, it can be seen that when the cement composition is made into a paste, the fluidity during high-speed fluidization and the fluidity during construction are both high.

また、図1に示すように、各実施例及び比較例における、高炉スラグ粉末の粒径が5μm以上11μm未満である粒子の体積割合と、1000s−1せん断応力とをプロットすると、5μm以上11μm未満である粒子の体積割合が低いほど、1000s−1せん断応力が低くなることも判る。 In addition, as shown in FIG. 1, in each of Examples and Comparative Examples, when the volume ratio of particles having a particle size of blast furnace slag powder of 5 μm or more and less than 11 μm and 1000 s −1 shear stress are plotted, 5 μm or more and less than 11 μm It can also be seen that the lower the volume fraction of the particles, the lower the 1000 s -1 shear stress.

以上のとおり、本発明の高炉スラグ粉末を用いることによって、該粉末を多量に混合した場合であっても、高速流動時における安定的且つ優れた流動性を有し、高い施工性を発現することができるセメント組成物及びモルタル組成物を提供することができる。これらの組成物は、二酸化炭素の排出減少などの低炭素化及び省エネ化を実現し、環境負荷の低減に貢献することができる。   As described above, by using the blast furnace slag powder of the present invention, even when a large amount of the powder is mixed, the blast furnace slag has stable and excellent fluidity during high-speed flow, and exhibits high workability. It is possible to provide a cement composition and a mortar composition that can be used. These compositions realize low carbon and energy savings such as reduction of carbon dioxide emission, and can contribute to reduction of environmental load.

Claims (10)

セメント混和用の高炉スラグ粉末であって、
粒度分布において粒径が5μm以上11μm未満である粒子の体積割合が15体積%以下である、高炉スラグ粉末。
Blast furnace slag powder for cement mixing,
A blast furnace slag powder, wherein a volume ratio of particles having a particle size of 5 μm or more and less than 11 μm in a particle size distribution is 15% by volume or less.
粒度分布において粒径が5μm未満である粒子の体積割合が8体積%以上である、請求項1に記載の高炉スラグ粉末。   The blast furnace slag powder according to claim 1, wherein a volume ratio of particles having a particle size of less than 5 µm in the particle size distribution is 8% by volume or more. 粒度分布において粒径が88μm以上である粒子の体積割合が3体積%以上22体積%以下である、請求項1又は2に記載の高炉スラグ粉末。   The blast furnace slag powder according to claim 1 or 2, wherein a volume ratio of particles having a particle size of 88 µm or more in the particle size distribution is 3% by volume or more and 22% by volume or less. 粒度分布において粒径が5μm未満の粒子である体積割合が10体積%以上22体積%以下であり、
粒度分布において粒径が88μm以上の粒子である体積割合が10体積%以上22体積%以下である、請求項1に記載の高炉スラグ粉末。
A volume ratio of particles having a particle size of less than 5 μm in the particle size distribution is 10% by volume or more and 22% by volume or less,
The blast furnace slag powder according to claim 1, wherein a volume ratio of particles having a particle size of 88 µm or more in a particle size distribution is 10% by volume or more and 22% by volume or less.
粒度分布において粒径が11μm以上88μm未満である粒子の体積割合が53体積%以上72体積%以下である、請求項1ないし4のいずれか一項に記載の高炉スラグ粉末。   The blast furnace slag powder according to any one of claims 1 to 4, wherein a volume ratio of particles having a particle size of 11 µm or more and less than 88 µm in a particle size distribution is 53% by volume or more and 72% by volume or less. 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の高炉スラグ粉末と、二水石膏とを含む、セメント混和材。   A cement admixture comprising the blast furnace slag powder according to any one of claims 1 to 5 and gypsum. 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の高炉スラグ粉末又は請求項6に記載のセメント混和材と、セメントとを含むセメント組成物であって、
セメント100質量部に対して、前記高炉スラグ粉末又は前記セメント混和材を高炉スラグ粉末の質量換算で100質量部以上1900質量部以下含む、セメント組成物。
A blast furnace slag powder according to any one of claims 1 to 5, or a cement admixture according to claim 6, and a cement composition comprising cement,
A cement composition comprising 100 parts by mass of cement and 100 parts by mass or more and 1900 parts by mass or less of the blast furnace slag powder or the cement admixture in terms of the mass of the blast furnace slag powder.
更に水を含み、
セメントに対する水の質量比が1.2以上1.6以下である、請求項7に記載のセメント組成物。
Further containing water,
The cement composition according to claim 7, wherein a mass ratio of water to cement is 1.2 or more and 1.6 or less.
請求項7又は8に記載のセメント組成物と、細骨材、粗骨材及び化学混和剤のうちの少なくとも1種以上とを含むモルタル組成物。   A mortar composition comprising the cement composition according to claim 7 and at least one of fine aggregate, coarse aggregate and a chemical admixture. 高炉スラグ粉末、セメント及び水を含むセメント組成物の流動性予測方法であって、
前記セメント組成物中の前記高炉スラグ粉末における粒径が5μm以上11μm未満である粒子の体積割合と、該セメント組成物の1000s−1のせん断速度におけるせん断応力との関係式を予め求めておき、
前記関係式に基づき、高炉スラグ粉末における粒径が5μm以上11μm未満である粒子の体積割合からセメント組成物の1000s−1のせん断速度におけるせん断応力を算出して、せん断応力が小さいほど該セメント組成物の流動性が高いと予測する、セメント組成物の流動性予測方法。
Blast furnace slag powder, a fluidity prediction method of a cement composition containing cement and water,
The particle size of the blast furnace slag powder in the cement composition in the blast furnace slag powder is 5 μm or more and less than 11 μm, and the relational expression between the volume ratio of the particles and the shear stress at a shear rate of 1000 s −1 of the cement composition is obtained in advance.
Based on the above relational expression, the shear stress at a shear rate of 1000 s −1 of the cement composition is calculated from the volume ratio of particles having a particle size of 5 μm or more and less than 11 μm in the blast furnace slag powder, and the smaller the shear stress, the higher the cement composition A fluidity prediction method for a cement composition, which predicts that a material has high fluidity.
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