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公開番号2025175509
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-03
出願番号2024081672
出願日2024-05-20
発明の名称セメント混和材、セメント組成物、セメント硬化体およびセメント混和材の製造方法
出願人株式会社神戸製鋼所
代理人弁理士法人三協国際特許事務所
主分類C04B 18/14 20060101AFI20251126BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】本発明は、f-CaOに起因するポップアウトを抑制でき、かつ十分な強度を有するセメント硬化体が得られる製鋼スラグ由来のセメント混和材を提供する。
【解決手段】セメント混和材は、製鋼スラグ由来のセメント混和材であって、前記セメント混和材は、前記セメント混和材の総量に対して1.50質量%以下のf-CaOを含み、かつ、カルシウムシリケートおよびカルシウムアルミネートを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
製鋼スラグ由来のセメント混和材であって、
前記セメント混和材は、前記セメント混和材の総量に対して１．５０質量％以下のｆ－ＣａＯを含み、かつ、カルシウムシリケートおよびカルシウムアルミネートを含む、セメント混和材。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記カルシウムシリケートの含有量が、前記セメント混和材の総量に対して４０．０質量％以上であり、かつ、前記カルシウムアルミネートの含有量が、前記セメント混和材の総量に対して１０．０質量％以上である、請求項１に記載のセメント混和材。
【請求項３】
比表面積が２７５０ｃｍ
２
／ｇ以上１００００ｃｍ
２
／ｇ未満である、請求項１に記載のセメント混和材。
【請求項４】
請求項１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。
【請求項５】
前記セメント混和材の含有量が、前記セメント混和材と前記セメントの合計量に対して５質量％以上５０質量％以下であり、かつ、前記セメントの含有量が、前記セメント混和材と前記セメントの合計量に対して５０質量％以上９５質量％以下である、請求項４に記載のセメント組成物。
【請求項６】
高炉スラグ微粉末およびフライアッシュのうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項４に記載のセメント組成物。
【請求項７】
前記高炉スラグ微粉末およびフライアッシュのうちの少なくとも１つの含有量が、前記高炉スラグ微粉末およびフライアッシュのうちの少なくとも１つと前記セメントの合計量に対して３０質量％以上７０質量％以下であり、
前記セメントの含有量が、前記高炉スラグ微粉末およびフライアッシュのうちの少なくとも１つと前記セメントの合計量に対して３０質量％以上７０質量％以下であり、かつ、
前記セメント混和材の含有量が、前記高炉スラグ微粉末およびフライアッシュのうちの少なくとも１つの含有量に対して５０質量％以下である、請求項６に記載のセメント組成物。
【請求項８】
前記セメント混和材と前記セメントの合計量に対して２５質量％以上６５質量％以下の水をさらに含む、請求項４に記載のセメント組成物。
【請求項９】
前記セメント混和材と前記高炉スラグ微粉末およびフライアッシュのうちの少なくとも１つと前記セメントの合計量に対して２５質量％以上６５質量％以下の水をさらに含む、請求項６に記載のセメント組成物。
【請求項１０】
細骨材および粗骨材のうちの少なくとも１種をさらに含む、請求項４に記載のセメント組成物。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント混和材、セメント組成物、セメント硬化体およびセメント混和材の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素は温室効果ガスの一つであり、地球温暖化の要因とされている。近年、地球温暖化による気候変動が問題となっており、二酸化炭素の排出削減、大気中の二酸化炭素濃度の低減等が必要とされている。このような二酸化炭素による地球温暖化問題に対する有効な対策の１つとして、二酸化炭素を固定化する方法が知られている。例えば、カルシウム含有物質である製鋼スラグからグリセリン等のグリコール溶媒を用いてカルシウム成分を抽出し、炭酸カルシウムを生成させ、同時に二酸化炭素を固定化する方法が知られている。さらに、このような方法によると、製鋼スラグから、未反応石灰（以下、単に「ｆ‐ＣａＯ」とも称する）を溶出できるため、製鋼スラグの膨張抑制処理としても適用できることが知られている。
【０００３】
一方、製鋼スラグは、鉄鋼スラグの一種であり、製鋼工程で副生される転炉系スラグ、電気炉系スラグ等が含まれる。副産物の有効利用や天然資源の保存および維持の観点から、このような副産物としての製鋼スラグを、セメント原料、コンクリート用細骨材、路盤材、土工資材等へ利用することが注目されている。
【０００４】
また、通常、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、石灰石微粉末等が用いられるセメント混和材に、製鋼スラグを利用する例も報告されている。一例として、特許文献１には、製鋼スラグ由来のスラグ微粉末からなるセメント混和材であって、２．０質量％未満のＦ、３３～５３質量％のＣａＯ、２０～３５質量％のＳｉＯ
２
、３～１６質量％のＡｌ
２
Ｏ
３
および５～１０質量％のＭｇＯを含み、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ
２
）が１．０～２．１であり、比表面積が４８００～８０００ｃｍ
２
／ｇであることを特徴とするセメント混和材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－２２２５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、副産物としての製鋼スラグを粉末化してそのままセメント混和材として利用すると、製鋼スラグに含まれるｆ－ＣａＯの水和反応時に生じる体積膨張に伴うポップアウトが発生し、硬化体にひび、割れ、剥離等が生じてしまうことが知られている。従って、製鋼スラグをセメント混和材として使用する場合、ポップアウトを抑制するため、製鋼スラグ中のｆ－ＣａＯをできる限り除去する（無害化する）ことが必要である。
【０００７】
ｆ－ＣａＯの除去に関して、特許文献１には、セメント混和材の製造過程において、空冷、散水等を組み合わせ、所定の冷却条件において溶融状態の製鋼スラグを冷却固化することによって、ｆ－ＣａＯ、γ－２ＣａＯ・ＳｉＯ等を含む軟質な部分を鉱物相と分離する手法が記載されている。しかしながら、このような製鋼スラグの冷却固化には大規模な設備が必要であり、コスト面の負担も大きく、冷却条件の設定も複雑である。さらに、溶融状態の製鋼スラグに散水した場合、水蒸気爆発を起こしてしまう懸念もある。
【０００８】
また、製鋼スラグ中のｆ－ＣａＯを除去する代表的な方法として、製鋼スラグのｆ－ＣａＯの水和反応を予め促進させる各種エージング処理方法が知られている。しかし、このようなエージング処理方法によると、ｆ－ＣａＯ以外の鉱物成分も水和反応が進行してしまう。その結果、製鋼スラグをセメント混和材として用いるために必要な潜在水硬性を有する鉱物成分についても水和反応が進行してしまう。
【０００９】
潜在水硬性を有する鉱物成分（例えば、２ＣａＯ・ＳｉＯ
２
等のカルシウムシリケート）は、セメント混和材をセメントおよび水と混合した際に、セメント硬化体に十分な強度を付与するために必要な成分である。このように、セメント硬化体の強度とポップアウトの抑制とを両立できるセメント混和材が得ることができれば好ましい。
【００１０】
そこで、本発明は、ｆ－ＣａＯに起因するポップアウトを抑制でき、かつ十分な強度を有するセメント硬化体が得られる製鋼スラグ由来のセメント混和材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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