水泥组合物及采用该物质的中性化抑制方法技术

本发明专利技术提供一种具有中性化抑制效果和水合热抑制效果的水泥混合材料及水泥组合物。本发明专利技术提供含有选自γ－２ＣａＯ.ＳｉＯ↓［２］、α－ＣａＯ.ＳｉＯ↓［２］及钙镁硅酸盐中的１种或２种以上的非水硬性化合物的水泥混合材料、含该混合材料的水泥组合物以及采用该水泥混合材料或水泥组合物的中性化抑制方法。利用本发明专利技术，特别在用作高炉水泥时，可得到显著的中性化抑制效果，并可有效利用炼钢炉渣等以减少熟料的掺入量。另外，可形成低环境负荷型的水泥组合物，并适用于土木.建筑行业所用的符合ＥＮ标准的水泥。（*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。对于本专利技术中的份或％，只要无特别限制，表示质量标准。而本专利技术中所说的混凝土是水泥浆、砂浆和混凝土的总称。
技术介绍
人们极大关注有效利用钢铁产业副产物的各种炉渣。在钢铁产业中，因各种工序和设备的不同，或熔炼钢种的不同，会副产生具有各种组成和性质形状的炉渣。例如，来自用在调制生铁工序中的高炉所副产生的高炉炉渣、来自用在由生铁制成钢的工序中的铁水预处理设备、转炉及电炉中所副产生的各种铁水预处理炉渣、转炉炉渣及电炉炉渣。在高炉炉渣中还存在水碎炉渣和缓冷炉渣；铁水预处理炉渣中还存在脱硅炉渣、脱磷炉渣、脱硫炉渣及脱碳炉渣；电炉炉渣中也存在氧化期的炉渣和还原期的炉渣。钢种的不同在于它有普通碳钢、超低碳钢、特殊合金钢及不锈钢等。还有如下的报道在上述炉渣中，高炉所副产生的高炉水碎炉渣被用作混凝土混合材料及路基材料等，转炉炉渣被进行了脱铁等程度的处理的话，可被用作路基材料。但是，除高炉水碎炉渣以外，没有发现有效利用方法的炉渣还很多。但即使对于发现了用途的炉渣，也因为厂家和批号的不同，其组成、物理性质都有很大的差异，所以再利用用途的扩大很难，仅用于路基材料、需求少，因此现状处于没有充分进行再利用的状况。而对于制钢工序中所产生的炼钢炉渣还无有效利用法，处于基本被作为产业废物加以处理掉的现状。本专利技术中的炼钢炉渣具体指的是电炉还原期炉渣、铁水预处理炉渣、不锈钢炉渣及转炉炉渣，不包括高炉水碎炉渣和高炉缓冷炉渣。在这些炉渣中，有含β-2CaO·SiO2相的炉渣和含γ-2CaO·SiO2相的炉渣。含β-2CaO·SiO2相的炉渣显示出了水硬性因此对将其应用在水泥混合材料用途上等方面进行了探讨，但对含γ-2CaO·SiO2相的炉渣来说，还没有有效的用途。作为其原因，存在有粉化(dusting)现象，炼钢炉渣的主要化合物是二钙硅酸盐(2CaO·SiO2)，在炉渣冷却过程中，2CaO·SiO2由高温相的α相向β相转变，再向低温相的γ相转变。2CaO·SiO2由β相向低温相的γ相转变时，密度变大，膨胀，粉化这一现象称为粉化。因为上述的粉化现象，炼钢炉渣和其他的炉渣不同，不能得到块状或粒状，所以不能用作路基材料或骨材。一直以来，作为防止2CaO·SiO2所引起的粉化的方法，人们提出了添加硼化合物等晶体稳定剂，使β相稳定的方法等(日本特许公开公报昭62-162657号)。但是，硼化合物本身价高，而且设备改造和工序改进所需的成本高。另一方面，人们公知有不添加晶体稳定剂而使电炉还原期炉渣粉末化，并在其中掺入铝酸钙12CaO·7Al2O3及掺入了石膏的特殊的水泥(日本特许公表公报昭62-47827号)；在铝酸钙12CaO·7Al2O3及CaF2的固溶体中掺入石膏的特殊的水泥(日本特许公表公报昭62-50428号等)。这是着眼于电炉还原期炉渣以不带水硬性的γ-2CaO·SiO2为主成分，同时还多含有水合活性高的12CaO·7Al2O3上的专利技术，是通过添加石膏而生成钙矾石，得到具有所需强度的硬化体的专利技术。但是，由上述特殊水泥所得的硬化体因对空气中的二氧化碳引起的中性化缺乏抵抗性，不能得到如波特兰水泥硬化体一样的耐久性，所以若不合用缓凝剂的话，很难确保流动性及使用时间。但在上述专利技术中，没有提及将电炉还原期炉渣混合在波特兰水泥及主要成分为三钙硅酸盐3CaO·SiO2中，并由此赋予中性化抑制效果等功能性。本专利技术者着眼于以上述γ-2CaO·SiO2为主成分的炉渣并对使其用作水泥混合材料的用途作了探讨。探讨了与以欧洲标准(EN标准)为基础的新国际标准的对应性和对水泥的水合发热抑制及中性化防止这些问题的适用性。现在，在国外，以欧洲标准(EN标准)作为基本思想，可按使用目的选择被大致划分为各种强度等级的水泥材料类别的新的国际标准的探讨正在进行。欧洲标准(EN标准)将压缩强度大致分为32.5N/mm2类、42.5N/mm2类及52.5N/mm2类(后藤孝治、羽原俊祐的水泥标准的国际化-欧洲标准的概要和方向性-水泥·混凝土，No.631、pp1-8，1999)。另一方面，在日本根据JIS标准来设计水泥的品质。其结果是在统一的规格下，强度发现性好的水泥被评价为好水泥。其结果是按EN标准分类的话，日本的水泥处在仅存在有相当于压缩强度为42.5N/mm2类或52.5N/mm2类的水泥的状态。为此，处于的现状为即使要配方设计设计强度不太高的混凝土，多数情况下还是形成过剩强度。过剩强度的防止无论从防止伴随其的过剩水合发热的角度出发，还是从尽量减少固化前后的收缩率，防止固化后的裂缝的角度出发都是重要的。另一方面，还考虑通过用强度发现性优异的水泥，减少单位水泥量来配方设计设计强度不太高的混凝土。但此时存在有如下问题极度减少了单位水泥量，材料分离容易，变成了泌水率高的混凝土，即变为材料分离了的混凝土。而采用这样的混凝土构筑混凝土构造物的话，存在易发生宏观上的缺陷，很难构筑耐久性的混凝土构造物的问题。这样，EN标准具有可制备易配方设计设计强度不太高的混凝土的、压缩强度为32.5N/mm2类的水泥的特征。现在，根据该EN标准的水泥的主流为石灰石混合水泥。石灰石混合水泥因是在波特兰水泥中混合有大量石灰石微粉末的水泥，所以是可实现防止过剩强度和提高材料分离抵抗性的水泥。石灰石微粉末从强度发现性上出发，可看作非活性粉末，具有仅赋予材料分离抵抗性而不产生多余的强度和水合热的优点。在这样的背景下，即使在日本，也盛行石灰石混合水泥的研究。但是，石灰石在众多的产业中都是重要的原料，所以，对于资源少的我国来说，石灰石为珍贵的天然资源，仅将其混合在混凝土中加以利用会枯竭资源，所以期望其作为工业原料能被更好地有效利用。另外，石灰石混合水泥还具有易被中性化的弱点。
技术实现思路
为了解决石灰石混合水泥所存在的上述问题，本专利技术者进行了深入的研究，其结果发现一直以来没被发现具有用作水泥混合材料的利用价值的γ-2CaO·SiO2、α-CaO·SiO2及钙镁硅酸盐等特定的非水硬性化合物、及含这些特定的非水硬性化合物的物质显示了和石灰石微粉末同等的强度发现性和材料分离的抵抗性，并且具有石灰石微粉末没有的中性化抑制效果。还发现含这些特定非水硬性化合物的水泥混合材料不仅能抑制波特兰水泥的中性化，还可得到减低水合发热的效果。即，通过抑制波特兰水泥水合时的发热就可抑制固化后的热收缩和抑制硬化体裂缝的发生。在构成混凝土的材料，即水泥、细骨材、粗骨材、水中，造成环境负荷最大的材料为水泥。影响大的有水泥制造时，主原料的石灰石的脱羧所产生的二氧化碳的排出，以及伴随着燃料的燃烧所产生的二氧化碳的排出。由此，可以说水泥溶渣的掺入量少、混合有混合材料的高炉水泥和石灰石混合水泥为环境负荷小的水泥。本专利技术者着眼于作为产业副产物的含有γ-2CaO·SiO2、α-CaO·SiO2及钙镁硅酸盐等特定非水硬性化合物的炼钢炉渣，对用作水泥混合材料的用途进行了探讨。将分别使用本专利技术的水泥混合材料和石灰石微粉末混合材料的硬化体进行比较后发现若混合材料量相同的话，压缩强度几乎和石灰石微粉末混合物相同，并且水合时的发热量少，具有比采用石灰石微粉末混合材料的硬化体良好的中性化抑制效果。本专利技术还涉及一直以来没发现有效的活用本文档来自技高网...

【技术保护点】
水泥混合材料，其特征在于，含有选自γ－２ＣａＯ.ＳｉＯ↓［２］、α－ＣａＯ.ＳｉＯ↓［２］及钙镁硅酸盐中的至少１种或２种以上的非水硬性化合物。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛冈实，樋口隆行，大桥宽之，中岛康宏，
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]