水泥原料用高炉水淬炉渣及其筛选方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及面向年平均气温为22°c以上的高温地域的水泥原料用高炉水淬炉渣 (granulatedblastfurnaceslagforcementrawmaterial)及其筛选方法。
【背景技术】
[0002] 高炉水淬炉渣是钢铁制造过程中产生的副产物（by-product)，以Ca0、Al203、Mg0、 Si02S主成分，作为水泥原料而广泛使用。将高炉水淬炉渣粉碎而得的高炉水淬炉渣微 粉末（groundgranulatedblastfurnaceslag)也可作为普通波特兰水泥（ordinary Portlandcement)的混和材料（mixturematerial)使用，尤其是作为高炉水泥（Portland blastfurnacecement)的原料的需求度高。这里，高炉水泥是混合了普通波特兰水泥和 高炉水淬炉渣微粉末而成的混合水泥（blendedcement)的一种，在日本国内，高炉水淬炉 渣微粉末的含量一般为40质量％左右。本说明书中，也包括高炉水淬炉渣微粉末的含量为 20质量％的情况等混合比率的范围广泛的情况，将它们全部称为高炉水泥、普通波特兰水 泥与高炉水淬炉渣微粉末的混合水泥、或简称为高炉水淬炉渣微粉末的混合水泥。
[0003] 水泥利用水合反应（hydrationreaction)生成水合生成物（hydrationproduct) 而强度提高，但若水合反应过快，则存在混凝土等水泥固化体（cementhardenedbody) 发生裂纹的问题。这是因为，若水合反应过快，则由水合反应引起的单位时间的发热量 (exothermamount)变大而混凝土内部的温度上升。尤其是体积大的混凝土中，由于每单位 体积的放热面积（heatdissipationarea)小，因此混凝土内部的温度上升变得过大，混凝 土的裂纹变得显著。
[0004] 因此，大型混凝土结构物中广泛使用高炉水泥而不是普通波特兰水泥。高炉水泥 是将微粉碎的高炉水淬炉渣与波特兰水泥混合而制造的水泥。高炉水泥大量含有具有由 于碱刺激（alkalinestimulation)而显现水硬性（hydraulicity)的潜在水硬性（latent hydraulicity)的高炉水淬炉渣微粉末，因此与普通波特兰水泥相比，水合反应慢，发热量 少。即，高炉水泥与普通波特兰水泥相比，强度的显现缓慢，在材龄（materialage)为3 天~7天的初期，与普通波特兰水泥相比强度低。此外，材龄为7天的活性度为60~80% 左右，每单位时间的发热量小。进而，也有材龄为28天的强度与普通波特兰水泥几乎同等、 高炉水泥的长期强度超过普通波特兰水泥的情况。因此，通过利用高炉水泥，可以有效地抑 制大型混凝土结构物的裂纹。这里，高炉水泥的活性度是指将使用了与高炉水泥的情况相 同的质量比率的普通波特兰水泥的砂浆试样的压缩强度作为基准，将使用了高炉水泥的砂 浆试样的压缩强度进行指标化而得的活性度。
[0005] 高炉水淬炉渣的水合特性、强度显现特性大多受到其化学组成的影响。因此，以 往在日本国内，供给至水泥原料的高炉水淬炉渣在水泥的品质管理方面，其碱度必须为某 恒定值以上，适于水泥的高炉水淬炉渣的筛选以日本工业规格（JIS)中定义的炉渣的碱度 [(Ca0+Al203+Mg0)/Si02](以下简称为"碱度"或"JIS碱度"）为指标而进行。这里，CaO、 Al203、Mg0、5102是高炉水淬炉渣中的各氧化物的含量（质量％ )。
[0006] 例如，专利文献1中提出了将以水淬炉渣制造设备（watergranulation equipment)制造中的高炉水淬炉渣取样，对CaO、A1203、MgO、Si02进行定量分析，基于碱度 等决定高炉水淬炉渣的品质等级的技术。此外，专利文献2中提出了将作为低发热炉渣水 泥的原料使用的高炉炉渣粉末（高炉水淬炉渣与以高炉炉渣为起始原料的岩棉或岩棉废 弃渣滓的混合体）的碱度调整为1. 4~1. 8的技术。
[0007] 另一方面，作为评价作为高炉水泥原料的高炉水淬炉渣的品质的指标，可使用活 性度指数，高炉水淬炉渣的水合特性、强度显现特性可以通过活性度指数进行评价。活 性度指数是指通过砂浆试验分别测定高炉水泥的强度A(N/mm2)和普通波特兰水泥的强 度B(N/mm2)，且基于该测定值通过下式算出的指数，上述高炉水泥是将以规定的比表面积 (specificsurfacearea)将高炉水淬炉渣粉碎而得的高炉水淬炉渣微粉末与普通波特兰 水泥以1 :1(50% :50% (质量％比））配合（混合）而得的。
[0008]活性度指数（％ ) =(A/B)X100
[0009] 这里，高炉水泥的强度和普通波特兰水泥的强度是指如JISA6206所规定的那 样，将以规定的比率（水泥：细粒料：水=450g:1350g:225g)混炼（mix)各水泥、细粒料 (fineaggregate)与水而成的砂楽;成型为规定的形状后，进行规定的熟化（cure)而得的 试样中的压缩强度（compressivestrength)。以下，提及"水泥的强度"时为同样的含义， 对于未记载的试验条件，按照JISA6206所规定的高炉炉渣微粉末的砂浆的活性度指数的 试验方法。
[0010] 用于测定活性度指数的日本的试验是如JISA6206所规定的那样，水泥的混炼和 熟化这两者均在20°C的温度条件下实施。此外，高炉水泥、普通波特兰水泥的强度试验也同 样在20°C下进行混炼和熟化后，测定弯曲强度、压缩强度。另外，从抑制大型混凝土结构物 的裂纹的观点出发，通常优选将高炉水泥的材龄3~7天的活性度设为60~80%左右，将 材龄28天的活性度设为90~110 %左右。
[0011] 这里，活性度指数与高炉水淬炉渣的碱度关系密切，高炉水淬炉渣的碱度越高，活 性度指数也越高。因此，以往以碱度为指标筛选高炉水泥原料用高炉水淬炉渣时，在事前求 出碱度与活性度指数的相关关系，设定成为指标的碱度的数值范围。
[0012] 具体而言，首先，对具有各种化学组成的高炉水淬炉渣测定粉碎成规定的比表面 积的高炉水淬炉渣微粉末的活性度指数，求出高炉水淬炉渣的碱度与活性度指数的相关关 系。接着，基于上述相关关系决定成为用于得到所需的活性度指数的高炉水淬炉渣，即适于 高炉水泥的原料的高炉水淬炉渣的碱度的规格的数值范围。然后，筛选出满足如此决定的 碱度的规格的高炉水淬炉渣作为适于高炉水泥的高炉水淬炉渣。
[0013] 另一方面，专利文献3中提出了使用与上述碱度不同的指标来评价高炉炉渣 的品质的技术。该技术是基于高炉炉渣中的MnO和Ti02对活性度指数影响显著这样 的发现，使用在以往的碱度的基础上考虑MnO、Ti02的含量的指标（(Ca0+Al203+Mg0)/ Si02-0. 13XTi02-1.0XMn0)来评价高炉炉渣的品质。
[0014] 现有技术文献
[0015] 专利文献
[0016] 专利文献1 :日本特开平8-81243号公报
[0017] 专利文献2 :日本特开平10-87352号公报
[0018] 专利文献3 :日本特开2008-291301号公报
【发明内容】
[0019] 这里，也如专利文献2中记载的那样，在活用作为高炉水泥的优点的低发热性的 方面，优选使用水合反应速度和水合发热速度（hydrationexothermicrate)低的高炉水 淬炉渣作为原料。
[0020] 然而，上述现有技术中，无法筛选面向气温比日本高的高温地域的水泥原料的高 炉水淬炉渣。因此，根据现有技术，虽然可得到在日本国内示出所需的特性（强度特性、低 发热性）的高炉水泥，但在属于比日本气温高的高温地域的国家，未必能得到示出所需的 特性的尚炉水泥。
[0021] 本发明有利地解决上述现有技术所具有的问题，其目的是提供一种面向比日本高 温的地域的水泥原料用高炉水淬炉渣及其筛选方法。具体而言，其目的是提供一种水合反 应速度和水合发热速度低的高炉水淬炉渣及其筛选方法，上述高炉水淬炉渣是适于在年平 均气温为22°C以上的高温地域使用的水泥原料用高炉水淬炉渣，可得到初期强度的增加速 度不快于普通波特兰水泥的高炉水泥，即普通波特兰水泥与高炉水淬炉渣微粉末的混合水 泥。
[0022] 本发明的发明人等首先对现有技术中无法筛选适于面向年平均气温为22°C以上 的高温地域的水泥原料的高炉水淬炉