Toshiyoshi Yamauchi

Studies on the Surface Hardening of Sulfated Slag Cement through the Orthogonal Array Experiment

高硫酸塩スラグセメントの表面硬化特性を明らかにし, さらにその改善を目的としてこれに影響すると思われる16の因子と交互作用15を考慮し, 大きさ32の直交配列法によって効率を高め実験を行った.セメントに関してはスラグの塩基度は材令初期には特に高いのが好ましく, スラグ粉末度は全材令を通じ特に高いことが望ましい. アルカリ刺戟剤は多い方がやや良く, 石膏類の形態と添加量の影響はあまり大きくない. 添加物としてC6A2FとC2Sはやや効果あるようであるがC3Aは効果を認め難く, 軽焼MgOは逆効果を与えた. モルタルに関しては砂が粗いことと富配合による効果が大で, 水セメント比は低い方がやや良いようである. 養生に関しては養生水のpH, 浸漬日数, 湿度の影響はいずれも小さいが, CO2の有無は材令が進むと支配的影響を与え, CO2の存在で硬度の増進は小さくなる. しかし苛酷な条件下でも炭酸化の進行速度は特に著しいとは認められなかった.交互作用もCO2の関係するものの影響が大であると考えられ, CO2の存在においてはアルカリ刺戟剤は多い方が良く, 砂の細かさは粗が良いがその影響が小さくなり, 養生水は石灰水が純水よりやや良く, 湿度は初期には高い方が良いが長期には影響が小さくなる傾向にあり, スラグの塩基度の効果は小となり, 砂比は特に富配合が望ましく, 水セメント比は特に低い方が好ましいという結果を認めた.

Effects of Fineness of Raw Materials on the Qualities of Sulfated Slag Cement

高硫酸塩スラグセメントの性能, 特に強度に及ぼす粉末度に関する各種要因について研究を行った. スラグと石膏の粉末度の影響は大きく, いずれも細かいほど望ましい. 標準的な組成の (CaO+MgO+Al2O3)/SiO2=2.04程度のスラグではBlaine比表面積はスラグ5000cm2g以上, 石膏も同程度以上とするのが適当と思われる. スラグの粒度分布巾はスラグあるいは石膏の細かいときは狭い方がよかった. ポルトランドセメントクリンカーの添加量は著しく性能に影響するが, 粉末度の影響は無視出来る. 同時粉砕と分離粉砕で作られ比表面積を合わせたセメントは後者がいく分勝っていたが, これは前者によると石膏部分が特に細かくなり, スラグ部分がやや粗くなったのによるだろう. 被粉砕度はスラグに対し無水石膏は約5倍に達するので, 動力量を一定とするならスラグより石膏をいく分細かく粉砕するのが適当であろう. 凝結はスラグおよびある程度石膏も細かい方が早くなる. フローに対する影響は著しくなかった.

Measurement of the Thermal Conductivity of Ceramic Materials

小型試験体を用い, 窯業製品の熱伝導率を迅速かつ正確に測定するために前報の装置を一部改良し, 各種の試験を行って信頼性を確かめ, かつ測定に要する時間, 測定方法に関する裏付となるデーターを得た. すなわち(1) サーモペイントを含む微粉アルミナから作った試料を用い, 測定時試験体中の温度分布を調べ, 本装置による測定では試験体中を熱が上面から下面に向って充分一様に, 垂直に流れることを確認し得た. これから熱伝導率の小さい試料でも, 水熱量計を用いる絶対法で, 正確な測定が可能であることを示した. そして温度測定位置の問題についても明確な解答が与えられた.(2) 本装置は熱流が定常状態に達してから測定を行わねばならないが, 例としてカーボランダム煉瓦のように高い熱伝導率のものでは3時間, 耐火断熱煉瓦 (HW-28級) でも6時間以内で1回の測定が出来ることを示した. そして測定時間が早すぎると熱伝導率およびその温度係数が小さくなることを実際に示した.(3) 断熱煉瓦の測定でも, 装置と試験体面との接触抵抗は無視出来ないことを示した.次に本装置, 試験法によってシャモット煉瓦, シャモット質耐火断熱煉瓦, 珪石煉瓦, 安定化ジルコニア煉瓦, 安定化ジルコニア耐火断熱煉瓦, マグネシア煉瓦およびカーボランダム煉瓦に対する測定を行った結果を報告し(4) 安定化ジルコニア質耐火物について信頼性のある先行研究者の測定結果をも引用して, その熱伝導率と気孔率との関係を示した.(5) カーボランダム煉瓦については製造方法の差によって極めて大きな熱伝導率の差が現われることを例示した.

Wettability of Graphite-glass and Platinum-glass Systems

1) 9種のガラス試料を使って高温静滴法 (セシルドロップ法) でそれらの表面張力を, 又真空, 窒素および空気中における黒鉛及び白金面上へのそれらの接触角をそれぞれ測定し, 付着仕事を計算した.2) その結果, 液の表面張力と濡れ度とは必ずしも常に比例的関係にないことを示し, 黒鉛に対するPbOやFe2O3を含むガラスのように, 濡れの源動力はむしろ固・液界面張力の減少にあるということを例証した.3) ガラスの成分と付着仕事について考察し, 黒鉛に対するガラスの濡れは, ある組成のガラスについては著しく大きいことを見出し, これはそのガラス中の成分が試験温度で還元されることによるのであろうと推察した.4) 雰囲気による濡れの変化の速度については液滴の粘性のみならず, γlおよびAの変化についても総合的に考うべきであることを示した. そしてまた, ある条件では液の粘性がこの速度から比較し得ることを述べた.この研究を実施するに際して, 人造黒鉛板は日本電興株式会社の川畑健雄氏が提供され, 実験装置およびその組立については, 三井金属鉱業株式会社および当研究室の田村四郎氏らが協力された. これらの諸氏に対して深く謝意を表する.なお, 界面化学的見地から, 都立大学教授理学博士佐々木恒孝氏および東京工業大学小島研究室理学博士稲葉安養子氏の有益なる助言を賜ったのでここに厚くお礼申上げる次第である.

Effect of Calcining-Temperature of Additional Gypsum on Properties of Supersulfated Metallurgical Cements

著者らが従来から研究を行っていた特殊スラグセメント (不焼セメント) について, スラグの粉末度をいちぢるしく微粉にして〓焼した硬石膏を添加することによって, 非常に高強度のセメントができることを指摘し, 天然石膏と副産石膏の1種ずつを選び, これらの〓焼温度と試製セメントの物理的性質との関係や石膏の溶解度の変化, 石膏のX線解析等を行い, 加熱による石膏の形態について考察した.その結果, 粉末度が0.6% (4900目篩残分) のスラグに500-900℃に〓焼した石膏を10% (SO3として5-6%) と, 刺戟剤として軽焼ドロマイトあるいはポルトランドセメントクリンカーを少量配合して試製したセメントは早強ポルトランドセメントに劣らない高強度のものが得られた. これに使用する原料としてのスラグは, 熔滓の温度が高温でよく水砕されたものであれば, 石灰量は必ずしも45%以上の高塩基性スラグであることを必要としない. また, これに使用する石膏は天然, 副産を問わず600-900℃で完全に〓焼されたβ-CaSO4であることを要する. 石膏の溶解度は注水瞬間の溶解度が小さく, 徐々に正常の溶解度に近づくものがよく, また, 副産石膏は不純物 (この場合は僅少の螢石等) の影響によって〓焼による硬石膏化が速いので好ましい結果を与えた. 石膏は1100℃以上の高温に〓焼すると分解するが, これをセメントに配合した場合は興味ある結果を得たが, なお研究を要する.本研究は文部省試験研究費の援助を受けた. ここに感謝の意を表する.

Effects of the Modification of Gypsum on Setting and Hardening of Portland Cement

各種形態の石膏類の添加量がある標準的なポルトランドセメントの凝結硬化におよぼす影響について調べ次のような結果を得た。1) 二水塩は凝結遅延作用が緩慢で, 添加量がSO31%より多いと規格限度内まで遅らし得るが, 3%を越す方が好ましかった。β半水塩とβ可溶性無水塩はSO30.8-1.5%の添加が適当で, SO33%では急結となった。不溶性無水塩はSO31%以上で終結時間は正常化し得るが, 始発時間は添加量を増しても十分に遅延し得なかった。2) モルタルの強さにおよぼす添加石膏類の効果については, その形態よりSO3量が一層深く関係し, 一般にSO33%附近に最大値が認められた。ただし, 不溶性無水塩添加の場合に1日強さが他よりやや低かった。3) 市販セメントでも, 強さその他の面から石膏の添加を増すと良い場合が多いことが知られているにもかかわらず, SO3量は1.1-1.5%が標準となっているのは, 一般に粉砕温度が高いために石膏が脱水し, 添加量が多いと偽凝結による急結を来すによるものと思われる。4) さらに, 副産石膏の不純物として燐酸, 硫酸, 不溶性無水塩の影響についても検討を行った。研究に当り御援助を頂いた秩父セメント株式会社諸井社長, 大友常務, 並びに吉井研究部長, 村上義一, 森仁明の両氏等研究室の方々に厚く感謝の意を表する。