CN103391908A - 水泥组合物及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种维持水泥浆、砂浆或混凝土的新鲜性状，并同时提高水泥浆、砂浆或混凝土的固化体的强度表现性的水泥组合物及其制造方法。一种水泥组合物，Sr含量为0.02～0.06质量%，并且Mo含量为0.0002～0.0023质量%。此外，一种水泥组合物的制造方法，其包括如下工序：工序（A），调整选自石灰石、硅石、煤灰、粘土、高炉炉渣、建设产生土、污水污泥、氢氧化物饼和铁源的原料的原料单位消耗量，使水泥组合物的Sr含量为0.02～0.06质量%、且Mo含量为0.0002～0.0023质量%，烧成调整后的原料，制造水泥熟料；和工序（B），将水泥熟料、石膏、及作为掺合料的石灰石和高炉炉渣粉碎。

Description

水泥组合物及其制造方法
技术领域
本发明涉及水泥组合物及其制造方法。
背景技术
水泥组合物是通过其所包含的成分与水反应生成水合物而表现出强度。一般来说，随着水合物的生成量增多，水泥浆、砂浆或混凝土的强度上升。
水泥用户需要一种不会损害混凝土的流动性和凝结时间，并且能够得到强度表现性优良的混凝土等固化体的水泥组合物。
作为提高混凝土的强度表现性的方法，可以采用“使水泥粒子的粉末度（勃氏比表面积）微细化”、“增加水泥熟料的硅酸三钙（C3S）含量”等方法（例如非专利文献1）。
在先技术文献
非专利文献
非专利文献1：社团法人水泥协会，“水泥的常识”“4.水泥的种类和用途”，水泥的常识，p.11－17，2004年发行
发明内容
发明要解决的问题
然而，在如非专利文献1所述，而采用“使水泥粒子的粉末度（勃氏比表面积微细化）”、“增加水泥熟料的C3S含量”等改变水泥组合物的粉末度或矿物组成的方法来提高混凝土等固化体的强度表现性时，存在有流动性下降，以及凝结时间缩短的问题。
本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于，提供一种能够维持水泥浆、砂浆或混凝土的适当的新鲜（fresh）性状（标准稠度水量、凝结时间），并同时提高砂浆或混凝土等固化体的强度表现性的水泥组合物及其制造方法。
解决问题的方法
本发明人们为了实现上述目的而进行了深入研究，结果发现：为了维持水泥浆、砂浆或混凝土的新鲜性状，并同时提高砂浆或混凝土等固化体的强度表现性，水泥组合物中的锶（Sr）含量和钼（Mo）含量对此产生了影响，从而完成本发明。
即，本发明涉及一种水泥组合物，Sr含量为0.02～0.06质量%，并且Mo含量为0.0002～0.0023质量%。本发明涉及上述水泥组合物，其中，R2O含量为0.3～0.6质量%。本发明涉及上述水泥组合物，其中，MgO含量为0.7～1.8质量%，并且SO3含量为1.6～2.5质量%。此外，本发明涉及上述水泥组合物，其中C3S含量为45～70质量%，C2S含量为5～25质量%，C3A含量为6～15质量%，并且C4AF含量为7～15质量%。
此外，本发明涉及一种水泥组合物的制造方法，其特征在于，包括如下工序：工序（A），调整选自石灰石、硅石、煤灰、粘土、高炉炉渣、建设产生土、污水污泥、氢氧化物饼（日文：ハイドロケーキ）和铁源的原料的原料单位消耗量，使水泥组合物的Sr含量为0.02～0.06质量%、且Mo含量为0.0002～0.0023质量%，烧成调整过的原料，制造水泥熟料；和工序（B），将水泥熟料、石膏、及作为掺合料的石灰石和高炉炉渣粉碎。此外，本发明涉及上述水泥组合物的制造方法，其中，作为工序（A）中的水泥熟料原料，每1吨水泥熟料，配合石灰石700～1400kg、硅石20～150kg、煤灰0～300kg、粘土0～100kg、高炉炉渣0～100kg、建设产生土10～150kg、污水污泥0～100kg、氢氧化物饼0～100kg和铁源30～80kg。
发明效果
根据本发明，为了维持水泥浆、砂浆或混凝土的适当的新鲜性状，可以提供一种维持水泥浆的标准稠度水量（为了得到一定的稠度而所需的水量）和凝结时间，并同时提高砂浆或混凝土等固化体的强度表现性（例如，材龄28天的强度表现性）的水泥组合物及其制造方法。
附图说明
图1是表示水泥组合物中的Sr含量与使用了该水泥组合物的材龄28天的砂浆（固化体）的压缩强度之间的关系的图。
具体实施方式
以下，对本发明的优选实施方式进行说明。
本发明的水泥组合物，其特征在于，Sr含量为0.02～0.06质量%，并且Mo含量为0.0002～0.0023质量%。
水泥组合物的Sr和Mo为微量成分。本发明人等查明水泥组合物中的Sr含量和Mo含量对使用了水泥组合物的水泥浆、砂浆或混凝土的固化体的强度表现性产生了影响，并且发现通过使水泥组合物的Sr含量、Mo含量处于适当的范围，可以维持水泥浆、砂浆或混凝土的适当的新鲜性状（标准稠度水量、凝结时间），并同时提高它们的固化体的强度表现性。
水泥组合物的Sr含量和Mo含量是相对于水泥组合物的总质量的含有比例（质量%）。水泥组合物的Sr含量和Mo含量，可以根据水泥协会标准试验方法JCAS I－52 2000“采用ICP发光分光分析和电加热式原子吸光分析方法实施的水泥中的微量成分的定量方法”进行测定。
水泥组合物的Sr含量为0.02～0.06质量%，优选为0.025～0.057质量%，更优选为0.03～0.055质量%以下，进一步优选为0.035～0.05质量%，特别优选为0.038～0.045质量%。
水泥组合物的Mo含量为0.0002～0.0023质量%，优选为0.0003～0.0020质量%以下，更优选为0.0004～0.0015质量%，进一步优选为0.0005～0.0012质量%，特别优选为0.0006～0.0009质量%。
如果水泥组合物的Sr含量小于0.02质量%或超过0.06质量%，或者水泥组合物的Mo含量超过0.0023质量%，则使用了水泥组合物的水泥浆、砂浆或混凝土的凝结时间变慢，有时无法维持使用了水泥组合物的水泥浆、砂浆或混凝土的固化体的适当的强度表现性。
水泥组合物的R2O（碱）含量，是指下述式（1）所表示的量。
水泥组合物的R2O含量＝Na2O含量＋0.658×K2O含量  （1）
水泥组合物的R2O含量，优选为0.3～0.6质量%，更优选为0.35～0.55质量%，进一步优选为0.37～0.54质量%，特别优选为0.38～0.52质量%。如果水泥组合物的R2O含量在上述范围内，则可以维持适当的流动性、凝结时间，并同时可以提高使用了水泥组合物的水泥浆、砂浆或混凝土的强度表现性。水泥组合物的R2O含量是相对于水泥组合物的总质量的含有比例（质量%），该含有比例可以根据JIS R5202：1998“硅酸盐水泥（Portland cement）的化学分析方法”进行测定。
水泥组合物的MgO含量，优选为0.7～1.8质量%，更优选为0.7～1.7质量%，进一步优选为0.8～1.6质量%，特别优选为0.9～1.5质量%，极其优选为0.9～1.4质量%。如果水泥组合物中的MgO含量在上述范围内，则可以维持适当的流动性、凝结时间，并同时可以提高使用了水泥组合物的水泥浆、砂浆或混凝土的强度表现性。水泥组合物的MgO含量是相对于水泥组合物的总质量的含有比例（质量%），该含有比例可以根据JIS R5202：1998“硅酸盐水泥的化学分析方法”进行测定。
水泥组合物的SO3含量，优选为1.6～2.5质量%，更优选为1.6～2.4质量%，进一步优选为1.7～2.35质量%，特别优选为1.8～2.35质量%。如果水泥组合物中的SO3含量在上述范围内，则可以维持适当的流动性、凝结时间，并同时提高使用了水泥组合物的水泥浆、砂浆或混凝土的强度表现性。水泥组合物中的SO3含量是相对于水泥组合物的总质量的含有比例（质量%），该含有比例可以根据JIS R5202：1998“硅酸盐水泥的化学分析方法”进行测定。
水泥组合物的矿物组成，优选C3S含量为45～70质量%、C2S含量为5～25质量%、C3A含量为6～15质量%和C4AF含量为7～15质量%，更优选C3S含量为48～65质量%、C2S含量为7～25质量%、C3A含量为8～13质量%和C4AF含量为8～12质量%，进一步优选C3S含量为53～65质量%、C2S含量为10～23质量%、C3A含量为9～12质量%和C4AF含量为8～11质量%，特别优选C3S含量为55～63质量%、C2S含量为11～20质量%、C3A含量为9～11质量%和C4AF含量为8～10质量%。如果水泥组合物的矿物组成在上述范围内，则可以维持砂浆和混凝土的新鲜性状，并且容易维持强度表现性。
在此，作为水泥组合物的矿物组成的C3S含量（硅酸三钙）、C2S含量（硅酸二钙）、C3A含量（铝酸三钙相）和C4AF含量（铁铝酸四钙相），通过下述鲍格公式[1]～[4]算出。
C3S含量（质量%）＝4.07×CaO含量（质量%）－7.60×SiO2含量（质量%）－6.72×Al2O3含量（质量%）－1.43×Fe2O3含量（质量%）－2.85×SO3含量（质量%）……[1]
C2S含量（质量%）＝2.87×SiO2含量（质量%）－0.754×C3S含量（质量%）……[2]
C3A含量（质量%）＝2.65×Al2O3含量（质量%）－1.69×Fe2O3含量（质量%）……[3]
C4AF含量（质量%）＝3.04×Fe2O3含量（质量%）……[4]
式中的“CaO含量”、“SiO2含量”、“Al2O3含量”和“Fe2O3含量”分别为水泥组合物中的CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3相对于水泥组合物的总质量的含有比例（质量%）。这些含有比例，可以通过JIS R5202“硅酸盐水泥的化学分析方法”或JIS R5204“水泥的荧光X射线分析方法”进行测定。
本发明的水泥组合物的制造方法，包括：工序（A），调整选自石灰石、硅石、煤灰、粘土、高炉炉渣、建设产生土、污水污泥、氢氧化物饼和铁源的原料的原料单位消耗量，使水泥组合物的Sr含量为0.02～0.06质量%、且Mo含量为0.0002～0.0023质量%，烧成调整过的原料，制造水泥熟料；和工序（B），将水泥熟料、石膏、及作为掺合料的石灰石和高炉炉渣粉碎。
作为（A）工序中水泥熟料的原料，可以列举石灰石、硅石、煤灰、粘土、高炉炉渣、建设产生土、污水污泥、氢氧化物饼和铁源等。
煤灰是由煤炭火力发电厂等产生的，其可以列举煤渣灰、粉煤灰、灰渣（clinker ash）和底灰。作为建设产生土，可以列举随着建设工程的施工而附带产生的残土、泥土、废土等。作为污水污泥，除了单一成分的污泥以外，还可以列举向其中加入石灰石而干粉化的污泥、焚烧残渣等。作为氢氧化物饼，其是在制造海水镁砂时向海水中加入少量的氢氧化钙、并除去海水中的二氧化碳气体的工序中生成的副产物，可以列举以钙和镁各自的氢氧化物和碳酸盐为主成分的材料。作为铁源，可以列举铜炉渣、高炉灰等。需要说明的是，只要是含有一定程度Sr的原料，则也可以是上述石灰石、硅石、煤灰、粘土、高炉炉渣、建设产生土、污水污泥、氢氧化物饼和铁源以外的材料。
作为（A）工序中水泥熟料原料的原料单位消耗量，优选为每1吨（t）水泥熟料，以干燥基准（不含水分的状态）计，配合石灰石700～1400kg、硅石20～150kg、煤灰0～300kg、粘土0～100kg、高炉炉渣0～100kg、建设产生土10～150kg、污水污泥0～100kg、氢氧化物饼0～100kg和铁源30～80kg。此外，在工序（A）中，作为水泥熟料原料，更优选为每1吨（t）水泥熟料，以干燥基准计，配合石灰石800～1300kg、硅石20～100kg、煤灰10～250kg、粘土0～80kg、高炉炉渣5～50kg、建设产生土20～150kg、污水污泥0～70kg、氢氧化物饼20～80kg和铁源30～60kg。煤灰，以干燥基准计，进一步优选为20～250kg。在本说明书中，“原料单位消耗量”是指制造1吨水泥熟料时所使用的各原料的质量（kg/t－熟料）。
作为调整（A）工序中水泥熟料原料的原料单位消耗量方法，以如下方式进行调整：测定各水泥熟料原料中的Sr含量和Mo含量，并主要调整含有较多Sr或Mo的水泥熟料原料的原料单位消耗量，使水泥熟料组合物的Sr含量为0.02～0.06质量%，使Mo含量为0.0002～0.0023质量%。
此外，在水泥熟料原料中，铁源的使用量（原料单位消耗量）给水泥组合物中的Mo含量带来的影响较大。在铁源中，铜炉渣的Mo含量多，并且在使用铜炉渣作为铁源时，在作为铁源的原料单位消耗量而优选范围、即每1吨（t）水泥熟料为30～80kg/t中，铜炉渣的使用量相对于每1吨水泥熟料，优选为5～70kg/t，更优选为5～60kg/t，进一步优选为5～55kg/t，特别优选为5～50kg/t。
为了使水泥组合物的MgO含量达到特定范围，根据石灰石、硅石、高炉炉渣、煤灰、建设产生土、高炉灰、氢氧化物饼以及作为铁源的铜炉渣和高炉灰的MgO含量，调整各原料的原料单位消耗量，以使这些原料的MgO含量的合计量为0.7～1.8质量%。
水泥熟料原料，优选使用各原料中的Sr含量、Mo含量和MgO含量为以下范围的材料。需要说明的是，各原料中的Sr含量、Mo含量和MgO含量是相对于各原料全体（100质量%）的含有比例（质量%）。
作为石灰石，使用Sr含量优选为0.005～0.07质量%，更优选为0.005～0.06质量%，进一步优选为0.01～0.06质量%，特别优选为0.015～0.055质量的材料。作为石灰石，使用Mo含量优选为0.002质量%以下，更优选为0.001质量%以下，进一步优选为0.0005质量%以下，特别优选为0.0003质量%以下的材料。作为石灰石，使用MgO含量优选为0.1～1.5质量%以下，更优选为0.2～1.3质量%以下，进一步优选为0.2～1.1质量%以下，特别优选为0.3～1.0质量%的材料。作为石灰石，使用R2O含量优选为0.05质量%以下，更优选为0.001～0.04质量%，进一步优选为0.005～0.03质量%，特别优选为0.005～0.02质量%的材料。
作为硅石，使用Sr含量优选为0.001～0.04质量%，更优选为0.001～0.03质量%，进一步优选为0.001～0.025质量%，进一步优选为0.001～0.02质量%的材料。作为硅石，使用Mo含量优选为0.002质量%以下，更优选为0.001质量%以下，进一步优选为0.0005质量%以下，特别优选为0.0004质量%以下的材料。作为硅石，使用MgO含量优选为0.05～1.0质量%，更优选为0.1～0.8质量%，进一步优选为0.1～0.6质量%，特别优选为0.1～0.5质量%的材料。作为硅石，使用R2O含量优选为0.1～4.0质量%，更优选为0.1～3.0质量%，进一步优选为0.3～2.5质量%，特别优选为0.3～2.0质量%的材料。
作为煤灰，使用Sr含量优选为0.02～0.2质量%，更优选为0.02～0.15质量%，进一步优选为0.02～0.13质量%，特别优选为0.02～0.12质量%的材料。作为煤灰，使用Mo含量优选为0.004质量%以下，更优选为0.003质量%以下，进一步优选为0.002质量%以下，特别优选为0.0015质量%以下的材料。作为煤灰，使用MgO含量优选为0.2～3.0质量%，更优选为0.4～3.0质量%，进一步优选为0.4～2.5质量%，特别优选为0.4～2.3质量%的材料。作为煤灰，使用R2O含量优选为0.1～3.5质量%，更优选为0.2～3.0质量%，进一步优选为0.3～2.5质量%，特别优选为0.5～2.0质量%的材料。
作为高炉炉渣，使用Sr含量优选为0.02～0.08质量%，更优选为0.02～0.07质量%，进一步优选为0.02～0.06质量%，特别优选为0.02～0.05质量%以下的材料。作为高炉炉渣，使用Mo含量优选为0.002质量%以下，更优选为0.001质量%以下，进一步优选为0.0005质量%以下，特别优选为0.0003质量%以下的材料。作为高炉炉渣，使用MgO含量优选为3.0～10质量%，更优选为3.0～8.0质量%，进一步优选为3.0～7.0质量%，特别优选为4.0～7.0质量%的材料。作为高炉炉渣，使用R2O含量优选为0.02～1.0质量%，更优选为0.04～0.8质量%，进一步优选为0.06～0.6质量%，并特别优选为0.08～0.5质量%的材料。
作为粘土，使用Sr含量优选为0.001～0.03质量%，更优选为0.003～0.025质量%，进一步优选为0.003～0.02质量%，特别优选为0.004～0.015质量%以下的材料。作为粘土，使用Mo含量优选为0.002质量%以下，更优选为0.001质量%以下，进一步优选为0.0005质量%以下，特别优选为0.0004质量%以下的材料。作为粘土，使用MgO含量优选为0.3～6.0质量%，更优选为0.3～5.0质量%，进一步优选为0.3～4.0质量%以下，特别优选为0.5～3.0质量%的材料。作为粘土，使用R2O含量优选为0.5～4.0质量%，更优选为0.7～3.5质量%，进一步优选为1.0～3.0质量%，特别优选为1.2～2.8质量%的材料。
作为建设产生土，使用Sr含量优选为0.01～0.4质量%，更优选为0.01～0.3质量%，进一步优选为0.01～0.2质量%，特别优选为0.015～0.1质量%的材料。作为建设产生土，使用Mo含量优选为0.002质量%以下，更优选为0.001质量%以下，进一步优选为0.0005质量%以下，特别优选为0.0004质量%以下的材料。作为建设产生土，使用MgO含量优选为0.5～6.0质量%，更优选为0.5～5.0质量%，进一步优选为1.0～4.0质量%，特别优选为1.0～3.0质量%的材料。作为建设产生土，使用R2O含量优选为0.5～4.5质量%，更优选为0.7～4.0质量%，进一步优选为1.0～3.5质量%，并特别优选为1.2～3.0质量%的材料。
作为污水污泥，使用Sr含量优选为0.001～0.1质量%，更优选为0.001～0.07质量%，进一步优选为0.001～0.05质量%，特别优选为0.001～0.04质量%的材料。作为污水污泥，使用Mo含量优选为0.002质量%以下，更优选为0.0015质量%以下，进一步优选为0.0012质量%以下，特别优选为0.0011质量%以下的材料。作为污水污泥，使用MgO含量优选为0.05～4.0质量%，更优选为0.1～3.0质量%，进一步优选为0.1～2.5质量%，特别优选为0.1～2.0质量%的材料。作为污水污泥，使用R2O含量优选为0.4～3.5质量%，更优选为0.6～3.0质量%，进一步优选为0.8～2.5质量%，特别优选为1.0～2.0质量%的材料。
作为氢氧化物饼，使用Sr含量优选为0.1～0.8质量%，更优选为0.1～0.7质量%，进一步优选为0.1～0.6质量%，特别优选为0.1～0.5质量%的材料。作为氢氧化物饼，使用Mo含量优选为0.002质量%以下，更优选为0.001质量%以下，进一步优选为0.0005质量%以下，特别优选为0.0003质量%以下的材料。作为氢氧化物饼，使用MgO含量优选为5.0～30质量%，更优选为5.0～25质量%，进一步优选为10～25质量%，并特别优选为10～20质量%的材料。作为氢氧化物饼，使用R2O含量优选为0.02～1.5质量%，更优选为0.04～1.2质量%，进一步优选为0.06～1.0质量%，特别优选为0.08～0.8质量%的材料。
在使用铜炉渣和高炉灰作为铁源时，优选使用这些原料的Sr含量、Mo含量和MgO含量为以下范围的材料。
作为铜炉渣，使用Sr含量优选为0.005～0.05质量%，更优选为0.005～0.04质量%，进一步优选为0.005～0.03质量%，特别优选为0.005～0.02质量%的材料。作为铜炉渣，使用Mo含量优选为0.0002～0.8质量%，更优选为0.0002～0.6质量%，进一步优选为0.0002～0.4质量%，特别优选为0.0002～0.3质量%的材料。作为铜炉渣，使用MgO含量优选为0.5～3.0质量%，更优选为0.5～2.5质量%，进一步优选为0.6～2.0质量%，特别优选为0.7～1.5质量%的材料。作为铜炉渣，使用R2O含量优选为0.04～2.0质量%，更优选为0.06～1.8质量%，进一步优选为0.08～1.6质量%，特别优选为1.0～1.4质量%的材料。
作为高炉灰，使用Sr含量优选为0.001～0.03质量%，更优选为0.001～0.02质量%，进一步优选为0.001～0.015质量%，特别优选为0.001～0.01质量%的材料。作为高炉灰，使用Mo含量优选为0.004质量%以下，更优选为0.003质量%以下，进一步优选为0.002质量%以下，特别优选为0.001质量%以下的材料。作为高炉灰，使用MgO含量优选为0.1～3.0质量%，更优选为0.15～2.0质量%，进一步优选为0.15～1.5质量%以下，特别优选为0.2～1.5质量%的材料。作为高炉灰，使用R2O含量优选为0.002～1.0质量%，更优选为0.004～0.8质量%，进一步优选为0.006～0.6质量%，并特别优选为0.008～0.4质量%的材料。
水泥熟料的制造，可以使用SP方式（多级旋风预热方式）或NSP方式（同时设置了预烧炉的多级旋风预热方式）等现有的水泥制造设备进行制造。
需要说明的是，在工业规模的制造中，例如，采集水泥熟料烧成时用于品质管理的样品，测定该样品的水泥熟料的Sr和Mo含量，并基于各原料中的Sr和Mo含量，调整各原料的使用比率（原料单位消耗量），以使水泥熟料中的Sr含量为0.02～0.06质量%、且使Mo含量为0.0002～0.0023质量%。由于水泥熟料原料中，煤灰中Sr含量比较多，建设产生土中Sr含量比较少，因此，例如当作为样品而采集的水泥熟料中的Sr含量小于0.02质量%时，增加煤灰的原料单位消耗量，减少建设产生土的原料单位消耗量。反之，当作为样品而采集的水泥熟料中的Sr含量超过0.06质量%时，减少煤灰的原料单位消耗量，增加建设产生土的原料单位消耗量。通过这样调整水泥熟料原料的原料单位消耗量，可以不改变水泥熟料的矿物组成，而调整Sr含量。需要说明的是，在不使用煤灰作为水泥熟料原料的情况下，当作为样品而采集的水泥熟料中的Sr含量超过0.06质量%时，优选选择性地使用Sr含量少的石灰石，从而减少水泥熟料中的Sr含量。此外，例如当作为样品而采集的水泥熟料中的Mo含量超过0.0023质量%时，减少水泥熟料原料的铁源中Mo含量比较多的铜炉渣的原料单位消耗量，反之则增加高炉灰的原料单位消耗量。通过这样调整水泥熟料原料中作为铁源的各原料的原料单位消耗量，可以不改变水泥熟料的矿物组成，而调整Mo含量。
对于水泥组合物的MgO含量，也同样地采集水泥熟料烧成时用于品质管理的样品，测定该样品的水泥熟料中的MgO含量，并基于各原料中的MgO含量，调整各原料的使用比率（原料单位消耗量），使水泥组合物的MgO含量为0.7～1.8质量%。由于水泥熟料原料中，高炉炉渣和/或氢氧化物饼中MgO含量比较多，煤灰和/或建设产生土中MgO含量比较少，因此例如当作为样品而采集的水泥熟料中的Sr含量小于0.7质量%时，增加高炉炉渣和/或氢氧化物饼的原料单位消耗量，减少煤灰和/或建设产生土的原料单位消耗量。反之，当作为样品而采集的水泥熟料中的MgO含量超过1.8质量%时，减少高炉炉渣和/或氢氧化物饼的原料单位消耗量，增加煤灰和/或建设产生土的原料单位消耗量。通过这样调整水泥熟料原料的原料单位消耗量，可以不改变水泥熟料的矿物组成，而调整MgO含量。
接下来，对使用NSP方式的现有的水泥制造设备，来制造本实施方式的水泥组合物所使用的水泥熟料的制造方法的一种实施方式进行说明。需要说明的是，本实施方式的水泥组合物的制造方法并不限定于以下的实施方式。
水泥熟料的各原料的混合方法没有特别限定，但是，例如优选使用原料粉碎磨等进行粉碎混合，再使用掺混料仓进行混合。
粉碎混合后的水泥熟料原料，可以进一步使用作为现有设备的悬浮预热器和回转窑进行烧成。通过改变水泥熟料的烧成温度、烧成时间等烧成条件，可以得到用于制造使Sr含量为0.02～0.06质量%、且使Mo含量为0.0002～0.0023质量%的水泥组合物的水泥熟料。
水泥熟料的烧成温度没有特别限定，在使用NSP方式的水泥制造设备时，回转窑出口附近的水泥熟料的温度，优选为800～1700℃，更优选为900～1600℃，进一步优选为1000～1500℃。烧成时间为20分钟～2小时，更优选为30分钟～2小时，进一步优选为45分钟～1.5小时。
烧成后，所得的水泥熟料优选通过设置于回转窑下游侧的熟料冷却器，冷却至例如100～200℃左右。冷却速度，优选为10～60℃/分钟，更优选为15～45℃/分钟，进一步优选为15～30℃/分钟。如果冷却速度为10～60℃/分钟的范围，则可以得到能够制造具有优良的强度表现性的砂浆或混凝土的水泥组合物。
在粉碎工序中，水泥组合物可以通过将Sr含量为0.02～0.06质量%、且Mo含量为0.0002～0.0023质量%的水泥熟料与石膏混合并粉碎来制造。石膏优选满足JIS R9151“水泥用天然石膏”中规定的品质，具体而言，优选使用二水石膏、半水石膏、不溶性无水石膏。
在粉碎工序中，优选配合石膏并进行粉碎，从而相对于Sr含量为0.02～0.06质量%、且Mo含量为0.0002～0.0023质量%的水泥熟料，使水泥组合物中的SO3含量为1.6～2.5质量%，优选为1.7～2.4质量%，进一步优选为1.8～2.4质量%，特别优选为1.85～2.35质量%。作为粉碎方法，没有特别限制，可以列举使用球磨机等粉碎机、分离器等分级机的方法。需要说明的是，在含有水泥熟料和石膏的水泥组合物中，优选水泥熟料的含量相对于水泥组合物的总质量为95～97质量%，并且石膏的含量为3～5质量%。
在粉碎工序中，水泥组合物还可以含有掺合料。作为掺合料，可以利用JIS R5211“高炉水泥”中规定的高炉炉渣、JIS R5212“二氧化硅水泥”中规定的二氧化硅质掺合料、JIS A6201“混凝土用粉煤灰”中规定的粉煤灰、石灰石微粉。掺合料的合计含有比例（质量%）相对于水泥组合物的总质量优选为5质量%以下。由于掺合料的含有比例低至5质量%以下，因此，即使在添加了掺合料的情况下，也几乎不会对水泥组合物的Sr含量、Mo含量和MgO含量、R2O含量产生影响。
粉碎工序后的水泥组合物的R2O含量，优选为0.3～0.6质量%，优选为0.3～0.6质量%，更优选为0.35～0.55质量%，进一步优选为0.37～0.54质量%，特别优选为0.35～0.52质量%。就水泥组合物的R2O含量而言，采集水泥熟料烧成时用于品质管理的样品，测定该样品的水泥熟料中的R2O含量，并调整水泥熟料原料中硅石、煤灰、粘土、建设产生土和污水污泥等的原料单位消耗量，由此可以使水泥组合物的R2O含量达到上述范围。
本实施方式的水泥组合物的勃氏比表面积，优选为2800～4000cm2/g。如果勃氏比表面积在上述范围内，则能够制造具有更优良的强度表现性的砂浆或混凝土。水泥组合物的勃氏比表面积，更优选为3000～3800cm2/g，进一步优选为3000～3500cm2/g。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不受上述实施方式的任何限定。
实施例
以下，列举实施例和比较例对本发明进行详细说明，但本发明并不限定于以下实施例。
（实施例1～4、比较例1～7）
[水泥熟料的原料]
作为水泥熟料原料，预先测定石灰石、硅石、煤灰、粘土、高炉炉渣、建设产生土、污水污泥、氢氧化物饼和铁源（铜炉渣、高炉灰）的Sr含量、Mo含量和MgO含量，再预先采集在水泥熟料烧成时用于品质管理的样品，测定该样品的水泥熟料中的Sr含量、Mo含量、MgO含量和R2O含量，并基于各原料中的Sr含量、Mo含量、MgO含量和R2O含量，调整各原料的使用比率（原料单位消耗量），以得到Sr含量为0.02～0.06质量%、且Mo含量为0.0002～0.0023质量%的水泥熟料。此外，调整各原料的使用比率（原料单位消耗量），以得到MgO含量为0.7～1.8质量%的水泥熟料。进一步，调整各原料的使用比率（原料单位消耗量），以得到R2O含量为0.3～0.6质量%的水泥熟料。将实施例和比较例所使用的各原料的Sr含量、Mo含量和MgO含量记载于表1。需要说明的是，以下所示的化学成分和原料单位消耗量，是干燥基准（不含水分的状态）的原料单位消耗量。此外，表1中，“＜0.00025”表示Mo含量为0.00025质量%以下。
为了使水泥组合物中的Sr含量、Mo含量、MgO含量和R2O含量达到特定的范围，如下所述，调整水泥熟料原料的使用比率（原料单位消耗量）。水泥熟料的Sr含量，是通过增减Sr含量多至0.106质量%的煤灰和Sr含量少至0.0272质量%的建设产生土的使用比率而进行调整的。例如，为了减少Sr含量，而减少煤灰并增加建设产生土，在确认水泥熟料的Sr含量的同时进行调整。此外，水泥熟料的Mo含量，是通过增减Mo含量多至0.266质量%的铜炉渣和Mo含量少至0.001质量%的高炉灰的使用比率而进行调整的。例如，为了减少Mo含量，而减少铜炉渣并增加高炉灰，在确认水泥熟料的Mo含量的同时进行调整。此外，水泥熟料的MgO含量，是通过增减MgO含量多至5.12质量%的高炉炉渣和MgO含量多至14.19质量%的氢氧化物饼的使用比率而进行调整的。此外，为了调整水泥组合物的R2O含量，通过增减水泥熟料原料中R2O含量比较多的硅石、煤灰、粘土、建设产生土、污水污泥等的使用比率而进行调整。
[表1]
Figure BDA0000371099220000141
原料中的Sr含量、Mo含量和MgO含量，根据水泥协会标准试验方法JCAS I－52 2000“采用ICP发光分光分析和电加热式原子吸光分析方法实施的水泥中的微量成分的定量方法”进行测定。
[水泥熟料的原料]
用作水泥熟料原料而使用的各原料的单位消耗量是，石灰石800～1300kg/t－熟料、硅石20～100kg/t－熟料、煤灰10～250kg/t－熟料、粘土0～80kg/t－熟料、高炉炉渣5～50kg/t－熟料、建设产生土20～150kg/t－熟料、污水污泥0～70kg/t－熟料、氢氧化物饼20～80kg/t－熟料，铁源30～60kg/t－熟料（铜炉渣为5～50kg/t－熟料、高炉灰为25～55kg/t－熟料）。
[水泥熟料的制造]
调和上述水泥熟料原料，使用NSP窑在最高温度1200～1500℃对调合的原料进行烧成，制造水泥熟料。NSP窑出口附近的水泥熟料的温度为1000～1500℃。使用设置于回转窑下游侧的熟料冷却器，以10～60℃/分钟的冷却速度，将该水泥熟料从1000～1400℃冷却至100～200℃。
在所得的水泥熟料中配合二水石膏，以使水泥组合物中的SO3含量为2质量%，再以石灰石为4质量%和高炉炉渣为1质量%的比例添加掺合料（石灰石、高炉炉渣），并使用实机磨（日文：実機ミル）进行粉碎，以使勃氏比表面积为3100～3400cm2/g，得到水泥组合物。
[水泥组合物的化学成分（1）]
测定所得的水泥组合物中的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO和SO3相对于总质量的含有比例（质量%）。这些含有比例，根据JIS R5202：1998“硅酸盐水泥的化学分析方法”进行测定。此外，根据水泥协会标准试验方法JCAS I－52 2000“采用ICP发光分光分析和电加热式原子吸光分析方法实施的水泥中的微量成分的定量方法”测定水泥组合物中的Sr和Mo含量，将测定结果示于表2。
[表2]
Figure BDA0000371099220000151
[水泥组合物的化学成分（2）]
测定所得的水泥组合物中的Na2O、K2O和R2O相对于总质量的含有比例（质量%）。这些含有比例，根据JIS R5202：1998“硅酸盐水泥的化学分析方法”进行测定。结果示于表3。
[表3]
Figure BDA0000371099220000152
[水泥组合物的矿物组成]
＜水泥组合物的矿物组成＞
基于鲍格公式[1]～[4]，测定所得的水泥组合物的矿物组成（C3S含量、C2S含量、C3A含量和C4AF含量）。将结果示于表4。
[表4]
Figure BDA0000371099220000161
[水泥组合物的物性]
＜水泥组合物的粉末特性＞
关于水泥的粉末特性（勃氏比表面积和45μm残留物），根据JIS R5201：1997“水泥的物理试验方法”进行测定。将结果示于表5。
＜色调b值＞
水泥组合物的色调b值，使用测色色差计（日本电色制Spectro ColorMeter Se2000）进行测定，将测定结果示于表5。
＜凝结时间、砂浆压缩强度＞
凝结时间、砂浆压缩强度，使用所得的水泥组合物，根据JIS R5201：1997“水泥的物理试验方法”进行测定。将结果示于表5。
＜标准稠度水量＞
标准稠度水量，是使水泥浆的柔软度（稠度）达到一定程度所需的水量，且水量越多则水泥流动性越低。测定方法是将500g水泥组合物加入到搅拌钵中，加入水搅拌混合后，将水泥浆投入到容器中，使表面平滑后，使标准棒下降，测定30秒后标准棒的前端与底板的间隔，并测定该间隔达到6±1mm（标准稠度）时的水量，将其作为标准稠度水量。
[表5]
Figure BDA0000371099220000171
图1中示出了，Mo含量小于0.0023质量%（具体而言，Mo含量为0.0007～0.0022质量%）、且Sr含量为0.02～0.06质量%（具体而言，Sr含量为0.0262～0.058质量%）的实施例1～4的水泥组合物的Sr含量，与使用了该水泥组合物的砂浆的压缩强度间的关系。此外，图1中示出了Mo含量超过0.0023质量%、且Sr含量为0.02～0.06质量%的比较例1～7的水泥组合物的Sr含量，与使用了该水泥组合物的砂浆的压缩强度间的关系。
如表5和图1所示，在水泥组合物的Sr含量为0.02～0.06质量%的范围内，在Sr含量为0.045～0.05质量%左右，砂浆压缩强度上升并达到峰值。此外，如表5和图1中示出的实施例1～4（图1中的符号“○”）所示，如果水泥组合物的Mo含量为0.0002～0.0023质量%，则与Mo含量超过0.0023质量%的比较例1～7（图1中的符号“●”）的水泥组合物相比，砂浆压缩强度上升，强度表现性提高，并且可以确保充分的砂浆压缩强度。此外，尽管实施例1～4的水泥组合物的砂浆压缩强度上升，但是与比较例1～7的水泥组合物相比，可以维持标准稠度水量（水泥浆的为了得到一定的稠度所需的水量），并且流动性没有显著区别，凝结时间也未产生很大变化。
由上述结果可知，如果水泥组合物的Sr含量为0.02～0.06质量%、且Mo含量为0.0002～0.0023质量%，可以提供一种能够维持水泥浆、砂浆或混凝土的新鲜性状（标准稠度水量、凝结时间），并同时提高砂浆或混凝土等固化体的强度表现性的水泥组合物及其制造方法。

Claims (6)

1.一种水泥组合物，Sr含量为0.02～0.06质量%，并且Mo含量为0.0002～0.0023质量%。
2.根据权利要求1所述的水泥组合物，其中，R2O含量为0.3～0.6质量%。
3.根据权利要求1或2所述的水泥组合物，其中，MgO含量为0.7～1.8质量%，并且SO3含量为1.6～2.5质量%。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的水泥组合物，其中，C3S含量为45～70质量%，C2S含量为5～25质量%，C3A含量为6～15质量%，C4AF含量为7～15质量%。
5.一种水泥组合物的制造方法，其特征在于，包括如下工序：工序（A），调整选自石灰石、硅石、煤灰、粘土、高炉炉渣、建设产生土、污水污泥、氢氧化物饼和铁源的原料的原料单位消耗量，使水泥组合物的Sr含量为0.02～0.06质量%、且Mo含量为0.0002～0.0023质量%，烧成调整后的原料，制造水泥熟料；和工序（B），将水泥熟料、石膏、及作为掺合料的石灰石和高炉炉渣粉碎。
6.根据权利要求5所述的水泥组合物的制造方法，其中，作为工序（A）中的水泥熟料原料，每1吨水泥熟料，配合石灰石700～1400kg、硅石20～150kg、煤灰0～300kg、粘土0～100kg、高炉炉渣0～100kg、建设产生土10～150kg、污水污泥0～100kg、氢氧化物饼0～100kg和铁源30～80kg。
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