JPH11106244A

JPH11106244A - セメント系組成物

Info

Publication number: JPH11106244A
Application number: JP28433897A
Authority: JP
Inventors: Shoji Hisayoshi; 昭二久芳; 篤 ▲高▼倉; Atsushi Takakura; Tomohiko Sakamoto; 知彦坂本
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1999-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】含水比の高い廃泥に対して早期に強度発現
するセメント系組成物を提供する。【解決手段】ポルトランドセメント２０〜４０重量％
と、石膏１０〜３０重量％と、ポルトランドセメントの
硬化促進剤１〜３０重量％と、高炉スラグ微粉末、フラ
イアッシュ、シリカフュームのうちの少なくとも１つを
１０〜４０重量％とを混合してセメント系組成物を製造
した。このセメント系組成物を混合することにより、含
水比の高い廃泥に対しても早期に強度を発現することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はセメント系組成
物、詳しくは含水比の高い廃泥である建設廃泥、産業廃
棄物、下水汚泥などの中から早期に水分を除去して、比
較的早くハンドリング可能な硬度にまでこれらを固めら
れるセメント系組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば建設廃泥や産業廃棄物などの中に
は、含水比の高いスラリー状のものがある。例えば、場
所打ち杭工法などにより地中構築物を構築する際のベン
トナイト泥水や、パルプ工場から発生するパルプ廃泥が
それである。このような高含水の廃泥を、例えばその構
築現場へ埋め戻したり、トラック輸送して別の盛土工事
や海岸の埋立工事の現場で使用したい場合には、あらか
じめこの廃泥の改良が行われる。

【０００３】このベントナイト泥水などの廃泥を固化し
たい場合、ポルトランドセメントだけの使用では、これ
を大量に用いなければ十分な固化効果は得られない。そ
こで、従来、この点を解決するものとして、セメント系
固化材が開発、使用されている。セメント系固化材と
は、ポルトランドセメントを母材とする、固化を目的と
した材料である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のセメント系固化材では、通常のポルトランド
セメントだけの混合と比較すれば早強性があるものの、
例えば含水比が３００％以上のきわめて高含水のベント
ナイト泥水などに対しては、改良処理土の強度発現が悪
くなるという不具合があった。このため、このような含
水比がきわめて高い産業廃棄物や建設廃泥にも、良好な
早強性が得られるセメント系組成物の開発が望まれてい
たのである。

【０００５】

【発明の目的】この発明は、含水比の高い廃泥に対して
も早期に強度発現が可能なセメント系組成物を提供する
ことを、その目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ポルトランドセメント２０〜４０重量％と、石膏１
０〜３０重量％と、ポルトランドセメントの硬化促進剤
１〜３０重量％と、高炉スラグ微粉末１０〜４０重量％
とからなるセメント系組成物である。

【０００７】ポルトランドセメントが２０重量％未満で
は、初期から長期にかけての強度の発現が低下するとい
う不都合がある。また、ポルトランドセメントが４０重
量％を超えると、硬化促進剤および他の添加材の添加量
が少なくなって初期強度が発現しないという不都合があ
る。

【０００８】ここで使用される石膏は、二水石膏、半水
石膏、無水石膏の何れでもよい。石膏が１０重量％未満
では、セメント中のＣ₃Ａ（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）のす
べてをセメント水和物であるエトリンガイトに生成する
には不十分である。また、石膏が３０重量％を超える
と、セメント中のＣ₃Ａのすべてをエトリンガイトに生
成する際に、未反応石膏が余るという不都合がある。

【０００９】硬化促進剤が１重量％未満では、硬化促進
効果が不十分になるという不都合がある。また、硬化促
進剤が３０重量％を超えると、硬化促進効果の増進が得
られないとともに、コスト高を招くという不都合があ
る。

【００１０】ここで使用される高炉スラグ微粉末として
は、例えば「ＪＩＳＡ６２０６」に規定されたもの
などが採用することができる。高炉スラグ微粉末が２０
重量％未満では、セメント水和物であるエトリンガイト
の生成を十分に促進することができないという不都合が
ある。また、高炉スラグ微粉末が４０重量％を超える
と、初期強度の発現が不十分になるという不都合があ
る。なお、以上のポルトランドセメント、硬化促進剤お
よび石膏についての各事柄は、次に述べる請求項２〜請
求項８においても同様に言及される。

【００１１】請求項２に記載の発明は、ポルトランドセ
メント２０〜４０重量％と、石膏１０〜３０重量％と、
ポルトランドセメントの硬化促進剤１〜３０重量％と、
シリカフューム１０〜４０重量％とからなるセメント系
組成物である。シリカフュームは、フェロシリコンや金
属シリコンなどの製造時に副生されるものであり、ベー
スセメント中に均一に混合して製造される。シリカフュ
ームの主成分は非晶質の二酸化珪素（通常９０％以上）
であり、一般的には平均粒径０．１〜０．２μｍ程度の
完全球形に近い超微粒子である。シリカフュームが５重
量％未満では、初期から長期にかけての強度の増進が得
られない。また、シリカフュームが２０重量％を超える
と、初期から長期にかけて、より以上の強度増進効果が
得られないとともに、コスト高になる。

【００１２】請求項３に記載の発明は、ポルトランドセ
メント２０〜４０重量％と、石膏１０〜３０重量％と、
ポルトランドセメントの硬化促進剤１〜３０重量％と、
フライアッシュ１０〜４０重量％とからなるセメント系
組成物である。フライアッシュは、ポゾランの一種で、
微粉炭燃焼ボイラの煙道ガスから集塵機により採取され
る球状の微粉末材料である。これをベースセメントに添
加することで、流動性が良く、高含水の廃泥との混合度
を高め、初期強度の発現が良くなるとともに、ポゾラン
反応によって、長期強度の発現も良くなるという特性を
有するセメント系組成物となる。フライアッシュが１０
重量％未満では、初期から長期にかけての強度の増進が
得られない。また、フライアッシュが３０重量％を超え
ると、初期から長期にかけて、より以上の強度増進効果
が得られない。

【００１３】請求項４に記載の発明は、ポルトランドセ
メント２０〜４０重量％と、石膏１０〜３０重量％と、
ポルトランドセメントの硬化促進剤１〜３０重量％と、
高炉スラグ微粉末１０〜４０重量％と、シリカフューム
１０〜４０重量％とからなるセメント系組成物である。

【００１４】請求項５に記載の発明は、ポルトランドセ
メント２０〜４０重量％と、石膏１０〜３０重量％と、
ポルトランドセメントの硬化促進剤１〜３０重量％と、
シリカフューム１０〜４０重量％と、フライアッシュ１
０〜４０重量％とからなるセメント系組成物である。

【００１５】請求項６に記載の発明は、ポルトランドセ
メント２０〜４０重量％と、石膏１０〜３０重量％と、
ポルトランドセメントの硬化促進剤１〜３０重量％と、
高炉スラグ微粉末１０〜４０重量％と、フライアッシュ
１０〜４０重量％とからなるセメント系組成物である。

【００１６】請求項７に記載の発明は、ポルトランドセ
メント２０〜４０重量％と、石膏１０〜３０重量％と、
ポルトランドセメントの硬化促進剤１〜３０重量％と、
高炉スラグ微粉末１０〜４０重量％と、シリカフューム
１０〜４０重量％と、フライアッシュ１０〜４０重量％
とからなるセメント系組成物である。

【００１７】請求項８に記載の発明は、上記硬化促進剤
が、硫酸塩および／または塩化物である請求項１〜請求
項７のうちのいずれか１項に記載のセメント系組成物で
ある。すなわち、セメント系組成物に対して硫酸塩や塩
化物は、それぞれ単独で混合してもよく、またはこれら
を複数組み合わせて混合してもよい。硫酸塩としては、
硫酸アルミニウム（Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃）、みょうばん、
硫酸鉄（Ｆｅ₂（ＳＯ₄）₃）、硫酸リチウム（Ｌｉ₂ＳＯ
₄）、硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₄）、硫酸カリウ
ム（Ｋ₂ＳＯ₄）、硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ₄）など
がある。塩化物としては、例えば塩化カルシウム（Ｃａ
Ｃｌ₂）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ₂）、塩化鉄（Ｆ
ｅＣｌ₃）、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）、塩化カリ
ウム（ＫＣｌ）などがある。

【００１８】

【作用】この発明では、ポルトランドセメントおよび石
膏の外に、高炉スラグ微粉末、シリカフュームまたはフ
ライアッシュ中に硬化促進剤を１〜３０重量％添加す
る。これにより、例えば含水比が３００％以上のベント
ナイト廃泥に対しても良好な早強性が得られるセメント
系組成物となる。

【００１９】特に、請求項１、請求項４、請求項７の発
明のように、組成中に高炉スラグ微粉末を１０〜４０重
量％加えた場合には、高炉スラグ微粉末中のＡｌ₂Ｏ
₃が、セメントの初期水和物であるエトリンガイトの生
成を促進させる。これにより、ポルトランドセメントの
早強性が向上する。

【００２０】また、請求項２、請求項５、請求項７の発
明のように、組成中にシリカフュームを加えた場合に
は、シリカフュームはセメント粒子間に充填された状態
となる。その結果、セメント水和物の間に入り込んで、
マイクロフィラー効果により組織を緻密化したり、ポゾ
ラン効果によりセメントの水和物とシリカフュームが反
応し、不溶性の安定した化合物を生成したりする。これ
により、ポルトランドセメントの早強性が向上する。

【００２１】さらに、請求項３、請求項６、請求項７の
発明のように、組成中にフライアッシュを１０〜４０重
量％加えた場合には、高炉スラグ微粉末の場合と同様
に、フライアッシュ中のＡｌ₂Ｏ₃が、セメントの初期水
和物であるエトリンガイトの生成を促進させる。これに
より、ポルトランドセメントの早強性が向上する。

【００２２】そして、請求項４〜請求項７の発明にあっ
ては、組成中に高炉スラグ微粉末、シリカフューム、フ
ライアッシュのうちの２種類または３種類全部を混合す
るようにしたので、その混合数、混合品種、混合量に応
じてポルトランドセメントの早強性を向上させることが
できる。

【００２３】そして、請求項８の発明によれば、硬化促
進剤として硫酸塩を採用した場合において、硫酸アルミ
ニウム、みょうばん、硫酸鉄、硫酸リチウム、硫酸ナト
リウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウムなどは、ポル
トランドセメントと反応し、エトリンガイトを生成す
る。特に、硫酸アルミニウム、みょうばんなどの硫酸塩
は、そのｐＨ値が低く、ポルトランドセメントにプレミ
ックスすることで、セメントからの水酸化カルシウムの
溶出を抑えるとともに、エトリンガイト系の初期水和物
の生成を促進させる。また、硬化促進剤として塩化物を
採用した場合には、塩化カルシウム、塩化マグネシウ
ム、塩化鉄、塩化アルミニウム、塩化カリウムなどの塩
化物は、ポルトランドセメントと反応し、エトリンガイ
トに似た針状結晶であるオキシクロライド系水和物（ｍ
ＭＯ・ＭＣｌ₂・ｎＨ₂Ｏ、（Ｍ＝Ｍｇ，Ｃａ））を生成
する。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を説明す
る。〈実施例１〜３，比較例１〜４〉ここでは、セメント系
組成物として、ポルトランドセメントと、石膏（二水石
膏）と、硬化促進剤（塩化アルミニウムまたは硫酸アル
ミニウム）と、特殊混合材（高炉スラグ微粉末、シリカ
フューム、フライアッシュのうちの少なくとも１つ）と
を所定の割合で混合したものについて、その３日材齢強
度による評価を行った。評価方法は公知の一軸圧縮試験
法で行った。混合するベントナイト廃泥の含水比は３０
０％、セメント系組成物の添加量は１００ｋｇ／ｍ³で
ある。材齢３日強度が０．５ｋｇｆ／ｃｍ² 以上を適
（○）とした。なお、使用したポルトランドセメントの
平均比表面積は３５００ｃｍ²／ｇ、石膏の場合は５０
００ｃｍ²／ｇ、塩化アルミニウムおよび硫化アルミニ
ウムのそれは３０００ｃｍ²／ｇ、高炉スラグ微粉末の
それは６０００ｃｍ²／ｇ、シリカフュームのそれは２
０００００ｃｍ²／ｇ、フライアッシュのそれは４００
０ｃｍ²／ｇである。

【００２５】これらの結果を比較例とともに表１に示
す。表１に示すように、ポルトランドセメントが２０〜
４０重量％、石膏１０〜３０重量％、硬化促進剤が１〜
３０重量％、特殊混合材が１０〜４０重量％のときに、
好適な初期強度の発現があった。すなわち、セメント系
組成物全体に対して塩化物や硫化物の１重量％以上の添
加で好適な強度の発現があった。なお、硬化促進剤に
は、塩化アルミニウムまたは硫酸アルミニウムのいずれ
を使用しても、ほぼ同等の強度発現が得られた。また、
特殊混合材として、高炉スラグ微粉末、シリカフュー
ム、フライアッシュの単独または任意の２種類もしくは
３種類全部を使用して、所定混合量を混合しても、ほぼ
同等の強度発現が得られた。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】この発明に係るセメント系組成物を、含
水比の大きな例えば建設廃泥、産業廃棄物、下水汚泥な
どに加えて混和すると、このようにポルトランドセメン
トおよび石膏に、所定量の硬化促進剤が混合されている
ので、良好な早強性が得られ、廃泥に対して早期に強度
を発現することができる。

【００２８】特に、請求項１、請求項４、請求項７の発
明にあっては、その組成中に高炉スラグ微粉末を１０〜
４０重量％加えるようにしたので、高炉スラグ微粉末中
のＡｌ ₂Ｏ₃ が、エトリンガイトの生成を促進させ、ポ
ルトランドセメントの早強性を向上させることができ
る。

【００２９】また、請求項２、請求項５、請求項７の発
明にあっては、組成中にシリカフュームを１０〜４０重
量％加えるようにしたので、シリカフュームがセメント
水和物の間に入り込んで、マイクロフィラー効果やポゾ
ラン効果が起き、ポルトランドセメントの早強性を向上
させることができる。

【００３０】さらに、請求項３、請求項６、請求項７の
発明にあっては、組成中にフライアッシュを１０〜４０
重量％加えるようにしたので、高炉スラグ微粉末の場合
と同様に、フライアッシュ中のＡｌ₂Ｏ₃がエトリンガイ
トの生成の促進させ、ポルトランドセメントの早強性を
向上させることができる。

【００３１】そして、請求項４〜請求項７の発明にあっ
ては、組成中に高炉スラグ微粉末、シリカフューム、フ
ライアッシュのうちの２種類または３種類全部を混合す
るようにしたので、その混合数、混合品種、混合量に応
じてポルトランドセメントの早強性を向上させることが
できる。

【００３２】特に、請求項８の発明によれば、セメント
系組成物に対して、若干量の硫酸塩および塩化物のうち
の少なくとも一方を混合したので、含水比の高い廃泥に
対してもより早期に強度を発現することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂本知彦福岡県北九州市八幡西区洞南町１番１号三菱マテリアル株式会社セメント開発センタ−内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポルトランドセメント２０〜４０重量％
と、石膏１０〜３０重量％と、ポルトランドセメントの硬化促進剤１〜３０重量％と、高炉スラグ微粉末１０〜４０重量％とからなるセメント
系組成物。
【請求項２】ポルトランドセメント２０〜４０重量％
と、石膏１０〜３０重量％と、ポルトランドセメントの硬化促進剤１〜３０重量％と、シリカフューム１０〜４０重量％とからなるセメント系
組成物。
【請求項３】ポルトランドセメント２０〜４０重量％
と、石膏１０〜３０重量％と、ポルトランドセメントの硬化促進剤１〜３０重量％と、フライアッシュ１０〜４０重量％とからなるセメント系
組成物。
【請求項４】ポルトランドセメント２０〜４０重量％
と、石膏１０〜３０重量％と、ポルトランドセメントの硬化促進剤１〜３０重量％と、高炉スラグ微粉末１０〜４０重量％と、シリカフューム１０〜４０重量％とからなるセメント系
組成物。
【請求項５】ポルトランドセメント２０〜４０重量％
と、石膏１０〜３０重量％と、ポルトランドセメントの硬化促進剤１〜３０重量％と、シリカフューム１０〜４０重量％と、フライアッシュ１０〜４０重量％とからなるセメント系
組成物。
【請求項６】ポルトランドセメント１０〜４０重量％
と、石膏１０〜３０重量％と、ポルトランドセメントの硬化促進剤１〜３０重量％と、高炉スラグ微粉末１０〜４０重量％と、フライアッシュ１０〜４０重量％とからなるセメント系
組成物。
【請求項７】ポルトランドセメント２０〜４０重量％
と、石膏１０〜３０重量％と、ポルトランドセメントの硬化促進剤１〜３０重量％と、高炉スラグ微粉末１０〜４０重量％と、シリカフューム１０〜４０重量％と、フライアッシュ１０〜４０重量％とからなるセメント系
組成物。
【請求項８】上記硬化促進剤が、硫酸塩および／また
は塩化物である請求項１〜請求項７のうちのいずれか１
項に記載のセメント系組成物。