專利名稱：水泥添加劑以及水泥組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于主要以產(chǎn)業(yè)廢棄物作為原料的水泥添加劑，以及包含該水泥添加劑的水泥組合物。

背景技術(shù)：
近年來(lái)，為謀求產(chǎn)業(yè)廢棄物或一般廢棄物的有效利用，開(kāi)發(fā)使用該等廢棄物作為原料的水泥混合材料等。以往，作為如此的水泥混合材料，已知有對(duì)于高爐渣粉末100質(zhì)量份，配合10-100質(zhì)量份的石膏(無(wú)水物換算)及5-50質(zhì)量份的碳酸鈣，具體而言，已知將高爐渣粉末、石膏、及碳酸鈣以20∶7∶3、20∶5∶5、17∶10∶3、15∶10∶5、30∶10∶5配合(質(zhì)量基準(zhǔn))的水泥混合材料(參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)平5-116996號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在水泥的水合反應(yīng)中，首先，石膏中的SO42-與水泥中的未水合C3A(3CaO·Al2O3)反應(yīng)，生成鈣礬石(三硫酸鹽)。藉由該反應(yīng)消費(fèi)液相中的所有SO42-，則由碳酸鈣帶來(lái)的CO2與未水合的C3A反應(yīng)生成單碳酸鹽。然后，藉由CO2與未水合的C3A的反應(yīng)消費(fèi)了所有的CO2時(shí)，有C3A殘存于硬化體中，則該未水合的C3A與鈣礬石反應(yīng)生成單硫酸鹽。
本發(fā)明人，發(fā)現(xiàn)該單硫酸鹽，會(huì)引起水泥質(zhì)硬化體的硫酸鹽膨脹。由于使用上述專利文獻(xiàn)1所記載的水泥混合材料的水泥質(zhì)硬化體，水泥質(zhì)硬化體中的碳酸鈣量不足，故于水泥質(zhì)硬化體中生成單硫酸鹽，因此，使用該水泥混合材料的水泥質(zhì)硬化體，擔(dān)心引起硫酸鹽膨脹。水泥質(zhì)硬化體若引起硫酸鹽膨脹，則水泥質(zhì)硬化體的耐久性將顯著地下降。
本發(fā)明是有鑒于如此的實(shí)際情況而完成的，其目的在于提供可謀求產(chǎn)業(yè)廢棄物的有效利用，并且抑制水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成，可制造耐久性(耐硫酸鹽性)良好的水泥質(zhì)硬化體的水泥添加劑以及包含該水泥添加劑的水泥組合物。
為解決上述課題，本發(fā)明提供一種水泥添加劑，其特征在于含有產(chǎn)業(yè)廢棄物，且具有抑制水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成的作用(發(fā)明1)。
根據(jù)上述發(fā)明(發(fā)明1)，可謀求有效利用產(chǎn)業(yè)廢棄物，并且抑制水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成，可防止所得水泥質(zhì)硬化體的硫酸鹽膨脹而使得耐久性(耐硫酸鹽性)良好。
上述發(fā)明(發(fā)明1)中，水泥添加劑包含碳酸鈣、石膏、以及煤灰及/或高爐渣粉末(發(fā)明2)；或者，包含作為上述產(chǎn)業(yè)廢棄物的煤灰及/或高爐渣粉末；作為上述產(chǎn)業(yè)廢棄物的及/或并非上述產(chǎn)業(yè)廢棄物的碳酸鈣以及作為上述產(chǎn)業(yè)廢棄物的及/或并非上述產(chǎn)業(yè)廢棄物的石膏為佳(發(fā)明3)。
上述發(fā)明(發(fā)明2、3)中，不包含上述煤灰，而包含上述高爐渣粉末，對(duì)于上述高爐渣粉末100質(zhì)量份，優(yōu)選配合上述碳酸鈣6-160質(zhì)量份、上述石膏(無(wú)水物換算)5-150質(zhì)量份，且上述碳酸鈣的配合量較上述石膏的配合量多(發(fā)明4)。
根據(jù)上述發(fā)明(發(fā)明4)，藉由碳酸鈣的配合量較石膏的配合量多，由于在消費(fèi)所有石膏中的SO42-后殘存于水泥質(zhì)硬化體中的未水合的C3A與碳酸鈣所帶來(lái)的CO2反應(yīng)而生成單碳酸鹽，故可抑制水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成。藉此，可使水泥質(zhì)硬化體的耐久性(耐硫酸鹽性)良好，可使水泥質(zhì)硬化體的強(qiáng)度顯現(xiàn)性亦良好。
上述發(fā)明(發(fā)明4)中，上述石膏與上述碳酸鈣的配合比(質(zhì)量基準(zhǔn))，優(yōu)選1∶1.1-15(發(fā)明5)。如該發(fā)明(發(fā)明5)，使上述石膏與上述碳酸鈣的配合比在于上述范圍內(nèi)，可更加有效地抑制水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成。
另外，上述發(fā)明(發(fā)明2、3)中，至少包含上述煤灰，對(duì)于上述煤灰及上述高爐渣粉末的合計(jì)量100質(zhì)量份，優(yōu)選配合上述碳酸鈣0.5-160質(zhì)量份、上述石膏(無(wú)水物換算)5-150質(zhì)量份(發(fā)明6)。
含于煤灰中的Al2O3，比含于高爐渣粉末等中的Al2O3與CaO的反應(yīng)率低。因此，根據(jù)上述發(fā)明(發(fā)明6)，即使水泥添加劑中的碳酸鈣的配合量與石膏的配合量為同量或較其少的情形，仍可有效地抑制水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成，并且可使水泥質(zhì)硬化體的耐久性(耐硫酸鹽性)良好，可使水泥質(zhì)硬化體中的強(qiáng)度顯現(xiàn)性亦良好。再者，于上述發(fā)明(發(fā)明6)的水泥添加劑，只要至少含有煤灰即可，可含有高爐渣粉末，亦可不含高爐渣粉末。
上述發(fā)明(發(fā)明6)中，上述石膏與上述碳酸鈣的配合比(質(zhì)量基準(zhǔn))，優(yōu)選1∶0.1-15(發(fā)明7)。如該發(fā)明(發(fā)明7)，水泥添加劑中至少包含煤灰時(shí)，藉由使石膏與碳酸鈣的配合比在上述范圍內(nèi)，可更加有效地抑制水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成。
上述發(fā)明(發(fā)明2-7)中，作為上述碳酸鈣優(yōu)選含有石灰石粉末(發(fā)明8)。
本發(fā)明提供一種水泥組合物，其特征在于包含上述發(fā)明(發(fā)明1-8)的水泥添加劑(發(fā)明9)。藉由硬化該發(fā)明(發(fā)明9)的水泥組合物，可有效地抑制所得水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成，可使水泥質(zhì)硬化體的耐硫酸鹽性或強(qiáng)度顯現(xiàn)性良好。另外，如此的水泥組合物，可抑制所得水泥質(zhì)硬化體的堿-集料反應(yīng)，并且可使水泥質(zhì)硬化體的耐酸性及耐海水性良好。再者，至少含有煤灰的水泥添加劑的水泥組合物，可減低該水泥組合物硬化時(shí)的水合熱。
根據(jù)本發(fā)明的水泥添加劑，可謀求產(chǎn)業(yè)廢棄物的有效利用，并且可制造耐久性(耐硫酸鹽性)良好的水泥質(zhì)硬化體。另外，根據(jù)本發(fā)明的水泥組合物，可有效地抑制硬化該水泥組合物而得到的水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成，可制造耐久性(耐硫酸性)良好的水泥質(zhì)硬化體。



[圖1]圖1是顯示絕熱溫度試驗(yàn)結(jié)果的圖。
[圖2]圖2是顯示堿性集料反應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果的圖。
[圖3]圖3是顯示耐酸性試驗(yàn)結(jié)果的圖。

具體實(shí)施例方式 以下，說(shuō)明本發(fā)明的水泥添加劑及水泥組合物。
本發(fā)明的水泥添加劑，含有產(chǎn)業(yè)廢棄物，具有抑制水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成的作用。該水泥添加劑，優(yōu)選含有碳酸鈣、石膏、以及煤灰及/或高爐渣粉末。煤灰及高爐渣粉末，其本身是產(chǎn)業(yè)廢棄物，而碳酸鈣及石膏，分別可作為產(chǎn)業(yè)廢棄物含有，亦可作為并非產(chǎn)業(yè)廢棄物而含有。
作為碳酸鈣，可使用例如，工業(yè)用碳酸鈣粉末、石灰石粉末等，使用石灰石粉末因廉價(jià)而優(yōu)選。石灰石粉末是將天然原料的石灰石粉碎(按照需要，進(jìn)行干燥和分級(jí))而制造的。另外，作為其它的碳酸鈣，亦可使用以碳酸鈣作為主成分的貝殼、珊瑚等的粉碎物或其加工物。
碳酸鈣的布萊恩(Blaine)比表面積優(yōu)選2000-10000cm2/g。布萊恩比表面積不足2000cm2/g，則碳酸鈣的反應(yīng)性小，擔(dān)心降低水泥質(zhì)硬化體的強(qiáng)度顯現(xiàn)性及耐久性。另外，布萊恩比表面積超過(guò)10000cm2/g的碳酸鈣難以入手，且擔(dān)心降低水泥質(zhì)硬化體的流動(dòng)性或作業(yè)性。
作為石膏，可舉例如二水石膏、半水石膏、無(wú)水石膏等，可將該等單獨(dú)使用，亦可適宜混合2種以上使用。作為該石膏，可使用作為產(chǎn)業(yè)廢棄物的排煙脫硫石膏、廢石膏板、磷酸石膏等，亦可使用天然產(chǎn)出的石膏。
石膏的布萊恩比表面積優(yōu)選2000-8000cm2/g。布萊恩比表面積不足2000cm2/g，則石膏的反應(yīng)性小，擔(dān)心降低水泥質(zhì)硬化體的強(qiáng)度顯現(xiàn)性及耐久性。另外，布萊恩比表面積超過(guò)8000cm2/g的石膏，難以入手，且擔(dān)心降低水泥質(zhì)硬化體的流動(dòng)性或作業(yè)性。
作為煤灰，可使用例如，飛灰、爐渣灰等產(chǎn)業(yè)廢棄物。該等可單獨(dú)使用，亦可適宜混合2種以上使用。
煤灰的布萊恩比表面積優(yōu)選2000-7000cm2/g。布萊恩比表面積不足2000cm2/g，則煤灰的反應(yīng)性小，擔(dān)心降低水泥質(zhì)硬化體的強(qiáng)度顯現(xiàn)性及耐久性。另外，布萊恩比表面積超過(guò)7000cm2/g的煤灰難以入手，且擔(dān)心降低水泥質(zhì)硬化體的流動(dòng)性或作業(yè)性的處。
作為高爐渣粉末，可使用例如，將以高爐制造生鐵時(shí)所副產(chǎn)的高爐渣以熔融狀態(tài)水冷·破碎而得的水碎渣粉末化的高爐渣粉末，或?qū)⑿炖洹て扑槎玫男炖湓勰┗母郀t渣粉末等的產(chǎn)業(yè)廢棄物。
高爐渣粉末酌布萊恩比表面積優(yōu)選3000-10000cm2/g。布萊恩比表面積不足3000cm2/g，則高爐渣粉末的反應(yīng)性小，擔(dān)心降低水泥質(zhì)硬化體的強(qiáng)度顯現(xiàn)性及耐久性。另外，布萊恩比表面積超過(guò)10000cm2/g的高爐渣粉末難以入手，且擔(dān)心降低水泥質(zhì)硬化體的流動(dòng)性或作業(yè)性。
本發(fā)明的水泥添加劑，可含有煤灰及高爐渣粉末的任何一方，也可含有雙方。含有石灰石與高爐渣粉末時(shí)，其配合比(質(zhì)量基準(zhǔn))，優(yōu)選為1∶0.1-10，特別優(yōu)選1∶0.5-4。
本發(fā)明的水泥添加劑，不合煤灰而含高爐渣粉末時(shí)，作為該水泥添加劑的各原料的優(yōu)選的配合比，可舉出對(duì)高爐渣粉末100質(zhì)量份，碳酸鈣6-160質(zhì)量份，石膏(無(wú)水物換算)5-150質(zhì)量份，且碳酸鈣的配合量較石膏的配合量多的配方。具有該組成的水泥添加劑，可抑制水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成，以防止水泥質(zhì)硬化體的硫酸鹽膨脹，并且可使水泥質(zhì)硬化體的強(qiáng)度顯現(xiàn)性良好。
再者，產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)物(產(chǎn)業(yè)廢棄物)的高爐渣粉末中的Al2O3的含量是多樣的。因此，將Al2O3的含量多的高爐渣粉末作為水泥添加劑的原料使用時(shí)，優(yōu)選提高碳酸鈣及石膏對(duì)高爐渣粉末的配合比等，調(diào)整適宜的配合量。
碳酸鈣的上述配合量不足6質(zhì)量份，則擔(dān)心降低水泥質(zhì)硬化體的耐久性，超過(guò)160質(zhì)量份則擔(dān)心降低水泥質(zhì)硬化體的強(qiáng)度顯現(xiàn)性，另外，擔(dān)心因高爐渣粉末的含量過(guò)少而無(wú)法達(dá)成本發(fā)明的目的。碳酸鈣的配合量，對(duì)高爐渣粉末100質(zhì)量份，更優(yōu)選10-160質(zhì)量份，進(jìn)一步優(yōu)選15-160質(zhì)量份，特別優(yōu)選15-60質(zhì)量份。
另外，石膏的上述配合量不足5質(zhì)量份，則會(huì)降低水泥質(zhì)硬化體的初期強(qiáng)度，且擔(dān)心降低水泥質(zhì)硬化體的耐久性，超過(guò)150質(zhì)量份，則擔(dān)心伴隨著水泥質(zhì)硬化體的膨脹降低強(qiáng)度顯現(xiàn)性，另外，擔(dān)心因高爐渣粉末的含量過(guò)少而無(wú)法達(dá)成本發(fā)明的目的。石膏的配合量，對(duì)高爐渣粉末100質(zhì)量份，更優(yōu)選10-50質(zhì)量份。
另外，碳酸鈣的配合量，與石膏的配合量為同量，或較其為少，則難以抑制水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成，擔(dān)心降低水泥質(zhì)硬化體的耐久性(耐硫酸鹽性)。石膏與碳酸鈣的配合比(質(zhì)量基準(zhǔn))優(yōu)選1∶1.1-15，特別優(yōu)選1∶1.3-10。藉由石膏與碳酸鈣的配合比在上述范圍，可更加有效地抑制水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成。
本發(fā)明的水泥添加劑至少含有煤灰時(shí)，該水泥添加劑的各原料的優(yōu)選的配合比，對(duì)于煤灰及高爐渣粉末的合計(jì)量100質(zhì)量份，碳酸鈣為0.5-160質(zhì)量份，石膏為(無(wú)水物換算)5-150質(zhì)量份。由于含于煤灰中的Al2O3，較含于高爐渣等的Al2O3與CaO的反應(yīng)率低，即使碳酸鈣的配合量與石膏的配合量為同量或較其少，仍可有效地抑制水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成，并且可使水泥質(zhì)硬化體的耐久性(耐硫酸鹽性)良好。藉此，可使水泥質(zhì)硬化體的強(qiáng)度顯現(xiàn)性為良好。
再者，作為產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)物(產(chǎn)業(yè)廢棄物)的煤灰和高爐渣粉末中的Al2O3的含量是多樣的，特別是煤灰，根據(jù)煤碳種類或燃燒方式等組成會(huì)有很大的變化。因此，將Al2O3的含量多的煤灰和高爐渣粉末作為水泥添加劑的原料使用時(shí)，優(yōu)選提高碳酸鈣及石膏對(duì)煤灰和高爐渣粉末的配合比等，調(diào)整適宜的配合量。
碳酸鈣的配合量不足0.5質(zhì)量份，則擔(dān)心降低水泥質(zhì)硬化體的耐久性，超過(guò)160質(zhì)量份則擔(dān)心降低水泥質(zhì)硬化體的強(qiáng)度顯現(xiàn)性，另外，擔(dān)心因煤灰和/或高爐渣粉末的含量過(guò)少而無(wú)法達(dá)成本發(fā)明的目的。碳酸鈣的配合量，對(duì)煤灰及高爐渣粉末的合計(jì)量100質(zhì)量份，更優(yōu)選2.5-160質(zhì)量份，進(jìn)一步優(yōu)選5-70質(zhì)量份，特別優(yōu)選10-60質(zhì)量份。
另外，石膏的配合量不足5質(zhì)量份，則會(huì)降低水泥質(zhì)硬化體的初期強(qiáng)度，且擔(dān)心降低水泥質(zhì)硬化體的耐久性，超過(guò)150質(zhì)量份，則擔(dān)心伴隨著水泥質(zhì)硬化體的膨脹降低強(qiáng)度顯現(xiàn)性，另外，擔(dān)心因煤灰和/或高爐渣粉末的含量過(guò)少而無(wú)法達(dá)成本發(fā)明的目的。石膏的配合量，對(duì)煤灰及高爐渣粉末的合計(jì)量100質(zhì)量份，更優(yōu)選5-70質(zhì)量份，特別優(yōu)選10-50質(zhì)量份。
本發(fā)明的水泥添加劑至少含有煤灰時(shí)，該水泥添加劑的碳酸鈣與石膏的配合比(質(zhì)量基準(zhǔn))，并無(wú)特別限定，優(yōu)選碳酸鈣的配合量與石膏的配合量大致同量。石膏與碳酸鈣的配合比(質(zhì)量基準(zhǔn))，優(yōu)選1∶0.1-15為佳，更優(yōu)選1∶0.3-10，進(jìn)一步優(yōu)選1∶0.5-5。藉由使石膏與碳酸鈣的配合比在上述范圍內(nèi)，可更加有效地抑制水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成。
以上說(shuō)明的本發(fā)明的水泥添加劑，與碳酸鈣、石膏、以及煤灰及/或高爐渣粉末一起，亦可進(jìn)一步含有城市垃圾熔融渣、制鋼渣、下水污泥熔融渣等各種渣，域市垃圾焚化灰等的各種焚化灰等。
藉由將本發(fā)明的水泥添加劑，以常法與水泥、集料、減水劑及水一起投入攪拌機(jī)混練，將該混練物水中養(yǎng)護(hù)或蒸氣養(yǎng)護(hù)等，可得水泥質(zhì)硬化體。如此所得水泥質(zhì)硬化體，基于本發(fā)明的水泥添加劑的抑制單硫酸鹽的生成的作用，抑制該硬化體中的單硫酸鹽的生成，藉此防止硫酸鹽膨脹使耐久性(耐硫酸鹽性)良好。
本發(fā)明的水泥添加劑，可添加于水泥作為水泥組合物。作為可添加本發(fā)明的水泥添加劑的水泥，并無(wú)特別限定，對(duì)任何水泥均可添加。具體而言，可舉出普通硅酸鹽水泥，早強(qiáng)硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥等各種硅酸鹽水泥；高爐水泥、硅酸鹽煙灰水泥等各種混合水泥由城市垃圾焚化灰及/或下水污泥焚化灰作為原料制造的煅燒物的粉碎物及含石膏的水泥(環(huán)保水泥(eco-cements))等。作為水泥使用環(huán)保水泥，由于可提高廢棄物的使用比例而優(yōu)選。
水泥組合物申的水泥添加劑的配合量(水泥內(nèi)比例)，優(yōu)選90質(zhì)量％以下為佳，特別優(yōu)選5-70質(zhì)量％。水泥添加劑在水泥組合物中的配合量超過(guò)90質(zhì)量％，則擔(dān)心降低所得水泥質(zhì)硬化體的強(qiáng)度顯現(xiàn)性和耐久性。如此，根據(jù)本發(fā)明的水泥添加劑及含有該水泥添加劑的水泥組合物，可大量使用產(chǎn)業(yè)廢棄物。
本發(fā)明的水泥添加劑及含有該水泥添加劑的水泥組合物，如上所述，可使所得水泥質(zhì)硬化體的耐硫酸鹽性為良好，并且抑制該水泥質(zhì)硬化體的堿-集料反應(yīng)，亦可抑制氯化物離子的滲透。另外，本發(fā)明的水泥添加劑及包含該水泥添加劑的水泥組合物，可使硬化該水泥組合物而得的水泥質(zhì)硬化體的耐酸性為良好。再者，包含至少含有煤灰的水泥添加劑的水泥組合物，亦可減低水合熱。再者，堿-集料反應(yīng)的抑制，可認(rèn)為是因?yàn)楹谒嗵砑觿┲械拿夯壹案郀t渣引起的堿離子的固定、組織的致密化等導(dǎo)致的，氯化物離子的滲透抑制，可認(rèn)為是因?yàn)楹谒嗵砑觿┲械拿夯壹案郀t渣中的Al2O3引起的氯化物離子固定、組織致密化等導(dǎo)致的. [實(shí)施例] 以下，根據(jù)實(shí)施例具體地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不受限于下述實(shí)施例。
[實(shí)施例1-4，比較例1] [1]水泥添加劑的制備 以表1所示配合比例，配合石灰石粉末(布萊恩比表面積5300cm2/g，碳酸鈣含量97質(zhì)量％)，無(wú)水石膏(布萊恩比表面積6000cm2/g)、煤灰(布萊恩比表面積4500cm2/g，Al2O3含量20質(zhì)量％)、及高爐渣粉末(布萊恩比表面積4800cm2/g，Al2O3含量15質(zhì)量％)，制備水泥添加劑(實(shí)施例1-4，比較例1)。
表1
[2]灰漿試驗(yàn) 將實(shí)施例1-4，比較例1的各水泥添加劑，與普通硅酸鹽水泥(太平洋水泥公司制，布萊恩比表面積3300cm2/g)投入攪拌機(jī)，進(jìn)行空練(干式混合)。水泥添加劑對(duì)普通硅酸鹽水泥的添加量(水泥內(nèi)比例)，如表1所示。
使用上述水泥與水泥添加劑的混合物，按照J(rèn)IS-R5201制作壓縮強(qiáng)度測(cè)定用的供試體。
(1)將所得供試體做3個(gè)月標(biāo)準(zhǔn)水中養(yǎng)護(hù)(20℃)后，測(cè)定壓縮強(qiáng)度。另外，以X射線衍射調(diào)查養(yǎng)護(hù)3個(gè)月后的供試體中有無(wú)單硫酸鹽。
(2)將所得供試體做7天標(biāo)準(zhǔn)水中養(yǎng)護(hù)(20℃)，接著，于10％硫酸鎂水溶液中養(yǎng)護(hù)到材齡3個(gè)月后，測(cè)定壓縮強(qiáng)度。進(jìn)一步，目視觀察養(yǎng)護(hù)后的供試體。
結(jié)果示于表2。
表2
如表2所示，確認(rèn)使用實(shí)施例1-4的水泥添加劑的水泥質(zhì)硬化體，強(qiáng)度顯現(xiàn)性良好。另外，由于即使在硫酸鎂水溶液中養(yǎng)護(hù)亦顯現(xiàn)與水中養(yǎng)護(hù)同等的強(qiáng)度，確認(rèn)耐硫酸鹽性亦良好。再者，X射線衍射結(jié)果，由于水泥質(zhì)硬化體中并未生成單硫酸鹽，確認(rèn)實(shí)施例1-4的水泥添加劑具有抑制硬化體中的單硫酸鹽的生成的作用。
另一方面，使用比較例1的水泥添加劑的水泥質(zhì)硬化體，由于以硫酸鎂水溶液養(yǎng)護(hù)時(shí)強(qiáng)度降低，因此可以說(shuō)耐硫酸鹽性低。另外，目視觀察結(jié)果確認(rèn)水泥質(zhì)硬化體有膨脹(硫酸鹽膨脹)，X射線衍射結(jié)果，確認(rèn)有單硫酸鹽生成。
[實(shí)施例5-15，比較例2-5] [1]水泥添加劑的制備 以表3所示配合比例，配合石灰石粉末(布萊恩比表面積5300cm2/g，碳酸鈣含量97質(zhì)量％)，無(wú)水石膏(布萊恩比表面積6000cm2/g)、煤灰(布萊恩比表面積4500cm2/g，Al2O3含量20質(zhì)量％)、及高爐渣粉末(布萊恩比表面積4800cm2/g，Al2O3含量15質(zhì)量％)，制備水泥添加劑(實(shí)施例5-15，比較例2-4)。
[2]水泥組合物的制備 將實(shí)施例5-15及比較例2-4的水泥添加劑與普通硅酸鹽水泥(太平洋水泥公司制，布萊恩比表面積3300cm2/g)投入攪拌機(jī)，進(jìn)行空練(干式混合)。各水泥添加劑對(duì)普通硅酸鹽水泥的添加量(水泥內(nèi)比例)，如表3所示。再者，比較例5是未添加水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥。
[3]耐硫酸鹽試驗(yàn) 對(duì)分別添加實(shí)施例5-15及比較例2-4的混凝添加劑的普通硅酸鹽水泥，以及比較例5的普通硅酸鹽水泥，按照ASTM-C1012，測(cè)定6個(gè)月膨脹量。
結(jié)果示于表3。
表3
如表3所示，確認(rèn)添加實(shí)施例5-15的水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥的6個(gè)月膨脹量，較添加比較例2-4的水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥及比較例5的普通硅酸鹽水泥的6個(gè)月膨脹量少，顯示比較例2-5的普通硅酸鹽水泥的6個(gè)月膨脹量的1/2以下的膨脹量。由此，確認(rèn)實(shí)施例5-15的水泥添加劑，藉由添加于水泥中可使水泥質(zhì)硬化體的耐久性(耐硫酸鹽性)成為良好。
[4]壓縮強(qiáng)度試驗(yàn) 對(duì)分別使添加實(shí)施例6及實(shí)施例9的水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥，以及比較例5的普通硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥(太平洋水泥公司制，布萊恩比表面積3200cm2/g，比較例6)硬化而得的水泥質(zhì)硬化體，按照J(rèn)IS-A1108進(jìn)行壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)。再者，供試體的尺寸為φ10×20cm。
結(jié)果示于表4。
表4
如表4所示，確認(rèn)使添加實(shí)施例6及實(shí)施例9的水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥硬化而成的水泥質(zhì)硬化體，顯示與未添加水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥(比較例5)或中熱硅酸鹽水泥(比較例6)同等的壓縮強(qiáng)度。由此，確認(rèn)使添加實(shí)施例6及實(shí)施例9的水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥硬化而成的水泥質(zhì)硬化體，具有優(yōu)良的強(qiáng)度顯現(xiàn)性。
[5]自身收縮試驗(yàn) 對(duì)分別使添加實(shí)施例6及實(shí)施例9的水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥，以及比較例5的普通硅酸鹽水泥、比較例6的中熱硅酸鹽水泥硬化而得的水泥質(zhì)硬化體，按照日本混凝土工學(xué)學(xué)會(huì)“水泥糊料、灰漿及混凝土的自身收縮及自身膨脹試驗(yàn)方法(案)”進(jìn)行自身收縮試驗(yàn)。再者，供試體的尺寸為100×100×400mm。
結(jié)果示于表5。
表5
如表5所示，確認(rèn)使添加實(shí)施例6及實(shí)施例9的水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥硬化而成的水泥質(zhì)硬化體，可較比較例5的普通硅酸鹽水泥或比較例6的中熱硅酸鹽水泥，抑制自身收縮應(yīng)變。
[6]絕熱溫度試驗(yàn) 對(duì)分別使用添加實(shí)施例6的水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥，比較例5的普通硅酸鹽水泥，及比較例6的中熱硅酸鹽水泥制作的混凝土(單位水泥量300kg/m3)，按照日本混凝土工學(xué)學(xué)會(huì)“混凝土的絕熱溫度上升試驗(yàn)方法(案)”進(jìn)行絕熱溫度試驗(yàn)。再者，供試體的尺寸為φ40×40cm，測(cè)定開(kāi)始溫度為20℃。另外，試驗(yàn)機(jī)，使用空氣循環(huán)式試驗(yàn)機(jī)。
結(jié)果示于圖1。
如圖1所示，確認(rèn)添加實(shí)施例6的水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥顯示優(yōu)良的絕熱溫度特性，特別是確認(rèn)顯示較比較例6的中熱硅酸鹽水泥為優(yōu)良的絕熱溫度特性。由此，確認(rèn)實(shí)施例6的水泥添加劑，可減低水泥組合物硬化時(shí)所產(chǎn)生的水合熱。
[7]堿-集料反應(yīng)試驗(yàn) 對(duì)分別使添加實(shí)施例6及實(shí)施例9的水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥，比較例5的普通硅酸鹽水泥，及比較例6的中熱硅酸鹽水泥硬化而得的水泥質(zhì)硬化體，按照J(rèn)IS-A1146-2001(集料的堿一二氧化硅反應(yīng)性試驗(yàn)法(灰漿棒法))進(jìn)行堿-集料反應(yīng)試驗(yàn)。再者，于該堿-集料反應(yīng)試驗(yàn)，測(cè)定的供試體的材齡為1個(gè)月、2個(gè)月、3個(gè)月、4個(gè)月、5個(gè)月、及6個(gè)月。
結(jié)果示于表6及圖2。
表6
如表6及圖2所示，使比較例5的普通硅酸鹽水泥，及比較例6的中熱硅酸鹽水泥硬化而得的水泥質(zhì)硬化體，材齡3個(gè)月膨脹率超過(guò)0.1％，判定為有害，相對(duì)地使添加實(shí)施例6及實(shí)施例9的水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥硬化而得的水泥質(zhì)硬化體，材齡6個(gè)月膨脹率不足0.1％，判定為無(wú)害。由此結(jié)果，確認(rèn)實(shí)施例6及實(shí)施例9的水泥添加劑，可抑制使添加該水泥添加劑的水泥硬化而得的水泥質(zhì)硬化體的堿-集料反應(yīng)。
[8]凝結(jié)試驗(yàn) 對(duì)使添加實(shí)施例6及實(shí)施例9的水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥，比較例5的普通硅酸鹽水泥，及比較例6的中熱硅酸鹽水泥的各水泥組合物硬化而得的水泥質(zhì)硬化體，按照J(rèn)IS-A1147進(jìn)行凝結(jié)試驗(yàn)。
結(jié)果示于表7。
表7 如表7所示，確認(rèn)添加實(shí)施例6及實(shí)施例9的水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥的凝結(jié)時(shí)間與未添加水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥(比較例5)及中熱硅酸鹽水泥(比較例6)的凝結(jié)時(shí)間同等。
[9]耐酸性試驗(yàn) 使用添加實(shí)施例6及實(shí)施例9的水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥，以及比較例5的普通硅酸鹽水泥，制備水水泥比為40質(zhì)量％的水泥糊料。將所得水泥糊料使用φ5×10cm的?？虺尚危?0℃濕空養(yǎng)護(hù)1天后，脫模，以20℃水中養(yǎng)護(hù)到材齡28天制作圓柱狀的供試體。于該圓柱狀的供試體的上面與下面涂布環(huán)氧樹(shù)脂后，浸漬于5％硫酸水溶液中，經(jīng)過(guò)既定材齡后測(cè)定供試體的半徑，求侵蝕深度。
結(jié)果示于圖3。
如圖3所示，確認(rèn)添加實(shí)施例6及實(shí)施例9的水泥添加劑的普通硅酸鹽水泥，具有較比較例5的普通硅酸鹽水泥優(yōu)良的耐酸性。
產(chǎn)業(yè)上的可利性 本發(fā)明的水泥添加劑及水泥組合物，在產(chǎn)業(yè)廢棄物的有效利用方面是有用的，且在制造耐久性(耐硫酸鹽性)良好的水泥硬化體方面是有用的。
權(quán)利要求
1.一種水泥添加劑，其特征在于，含有產(chǎn)業(yè)廢棄物，且具有抑制水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成的作用。
2.權(quán)利要求1所述的水泥添加劑，其中包含碳酸鈣、石膏、以及煤灰及/或高爐渣粉末。
3.權(quán)利要求1所述的水泥添加劑，其中包含
作為上述產(chǎn)業(yè)廢棄物的煤灰及/或高爐渣粉末；
作為上述產(chǎn)業(yè)廢棄物的及/或并非上述產(chǎn)業(yè)廢棄物的碳酸鈣；以及
作為上述產(chǎn)業(yè)廢棄物的及/或并非上述產(chǎn)業(yè)廢棄物的石膏。
4.權(quán)利要求2或3所述的水泥添加劑，其中不包含上述煤灰，而包含上述高爐渣粉末；
對(duì)于上述高爐渣粉末100質(zhì)量份，配合上述碳酸鈣6-160質(zhì)量份、上述石膏(無(wú)水物換算)5-150質(zhì)量份，且上述碳酸鈣的配合量較上述石膏的配合量多。
5.權(quán)利要求4所述的水泥添加劑，其中上述石膏與上述碳酸鈣的配合比(質(zhì)量基準(zhǔn))為1∶1.1-15。
6.權(quán)利要求2或3所述的水泥添加劑，其中
至少包含上述煤灰，
對(duì)于上述煤灰及上述高爐渣粉末的合計(jì)量100質(zhì)量份，配合上述碳酸鈣0.5-160質(zhì)量份、上述石膏(無(wú)水物換算)5-150質(zhì)量份。
7.權(quán)利要求6所述的水泥添加劑，其中上述石膏與上述碳酸鈣的配合比(質(zhì)量基準(zhǔn))為1∶0.1-15。
8.權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的水泥添加劑，其中作為上述碳酸鈣含有石灰石粉末。
9.一種水泥組合物，其特征在于包含如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的水泥添加劑。
全文摘要
本發(fā)明的水泥添加劑，具有抑制產(chǎn)業(yè)廢棄物與水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成的作用，具體而言，包含碳酸鈣、石膏以及煤灰及/或高爐渣粉末。因此，可謀求產(chǎn)業(yè)廢棄物的有效利用，并且可抑制水泥質(zhì)硬化體中的單硫酸鹽的生成，可制造耐久性(耐硫酸鹽性)良好的水泥質(zhì)硬化體。
文檔編號(hào)C04B22/06GK101291888SQ20068003872
公開(kāi)日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2006年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月17日
發(fā)明者平尾宙, 山田一夫, 鯉渕清, 二戶信和 申請(qǐng)人:太平洋水泥株式會(huì)社, Dc股份有限公司