CN103415483B - 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，同时维持并提高水泥浆、砂浆或混凝土的强度表现性的水泥组合物及其制造方法。所述水泥组合物是V含量为0.0063～0.012质量％的水泥组合物。另外，所述水泥组合物是Sr含量为0.035～0.08质量％的水泥组合物。一种水泥组合物的制造方法，其包括如下的工序：工序(A)，以水泥组合物的V含量为0.0063～0.012质量％的方式调整选自石灰石、硅石、煤灰、粘土、高炉矿渣、建设产生土、下水污泥、氢氧化物饼及铁中的原料单位消耗量，将调整后的原料进行烧成，制造水泥烧结块；和工序(B)，将上述水泥烧结块、石膏和混合材料粉碎。

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
水泥组合物是水泥组合物中所含的成分与水反应生成水合物而表现出强度。通常而言，随着水合物的生成量增多，砂浆或混凝土的强度上升。
水泥用户需要：不损害混凝土的流动性和凝结时间的情况下，能够得到强度表现性优异的混凝土的水泥组合物。
作为提高混凝土的强度表现性的方法，可以采用“使粉末度(布莱克(Blaine)比表面积)微细化”、“使C3S含量增加”等方法(例如非专利文献1)。
现有技术文献
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”，p.11～17、2004年发行(社団法人セメント協会、セメントの常識、「4.セメントの種類と用途」、p.11～17、2004年発行)
发明内容
发明要解决的问题
然而，通过如非专利文献1所述的“使粉末度(布莱恩(Blaine)比表面积)微细化”、“使C3S含量增加”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的硬化体的强度表现性时，会有凝结时间缩短、流动性降低这样的情况。另外，就“使粉末度微细化”成为增加水泥的粉碎能量、“使C3S含量增加”而言，导致作为原料增加石灰石单位消耗量，随着石灰石的由脱炭酸所致的CO2排出和烧结块烧成用的能量增加，在任意情况下均水泥制造时的CO2产生量增加，因此在环境方面并不是优选的。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够维持砂浆和混凝土的适度的新鲜性状(标准软度水量、凝结时间)，同时提高砂浆或混凝土等硬化体的强度表现性的水泥组合物及其制造方法。
用于解决问题的方案
本发明人等为达成上述目的进行了精心研究，结果发现：为了维持砂浆和混凝土的新鲜性状，同时提高砂浆或混凝土等的硬化体的强度表现性，控制水泥组合物中的钒(V)含量是有效的，从而完成本发明。
即，本发明涉及V含量为0.0063～0.012质量％的水泥组合物。本发明涉及Sr含量为0.035～0.08质量％的上述水泥组合物。本发明涉及Mo含量为0.0002～0.007质量％、MgO含量为1～3质量％的上述水泥组合物。本发明涉及使用SO3含量为0.2～1.2质量％的水泥烧结块而成的上述水泥组合物。本发明涉及SO3含量为1.6～2.5质量％的上述水泥组合物。本发明涉及R2O含量为0.3～0.6质量％的上述水泥组合物。本发明涉及C3S含量为45～70质量％、C2S含量为5～25质量％、C3A含量为6～15质量％及C4AF含量为7～15质量％的上述水泥组合物。
本发明涉及一种水泥组合物的制造方法，其包括如下工序：工序(A)，以水泥组合物的V含量为0.0063～0.012质量％的方式调整选自石灰石、硅石、煤灰、粘土、高炉矿渣、建设产生土、下水污泥、氢氧化物饼(日文：ハィドロヶ一キ)及铁源中的原料的原料单位消耗量，烧成调整后的原料而制造水泥烧结块；和工序(B)，将上述水泥烧结块、石膏和混合材料粉碎。
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，可以提供一种能够维持水泥浆的标准软度水量(为了得到一定的软度而需要的水量)及凝结时间，同时提高砂浆或混凝土等的硬化体的强度表现性(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V含量、与使用了该水泥组合物的材龄28日的砂浆(硬化体)的压缩强度的关系的图。
具体实施方式
以下，对本发明的优选的实施方式进行说明。
本实施方式所述的水泥组合物的特征在于：V含量为0.0063～0.012质量％。
钒(V)是水泥组合物中含有的微量成分。本发明人等研究表明水泥组合物中的V含量对使用了水泥组合物的水泥浆、砂浆或混凝土的硬化体的强度表现性有影响，并发现通过使水泥组合物的V含量设为适当范围，来维持水泥浆、砂浆或混凝土的适当的新鲜性状(标准软度水量、凝结时间)，同时提高它们的硬化体的强度表现性。水泥组合物的V含量为相对于水泥组合物的全部质量的含有比例(质量％)，可以基于水泥协会标准试验方法JCAS I-522000“利用ICP发光分光分析及电机加热式原子吸光分析方法进行的水泥中的微量成分的定量方法”进行测定。
水泥组合物中的V含量为0.0063～0.012质量％，优选为0.0070～0.012质量％，更优选为0.0080～0.0115质量％，进一步优选为0.0090～0.0105质量％。如果水泥组合物中的V含量低于0.063质量％或者超过0.012质量％，则有时无法适当维持使用本实施方式所述的水泥组合物的砂浆或混凝土等的硬化体的强度表现性。
本实施方式所述的水泥组合物的锶(Sr)含量优选为0.035～0.08质量％、更优选Sr含量为0.04～0.075质量％、进一步优选为0.041～0.07质量％、特别优选为0.042～0.06质量％。如果水泥组合物中的Sr含量为上述范围内，则可以适度维持水泥组合物的新鲜性状(标准软度水量、凝结时间)，同时维持并提高砂浆或混凝土等硬化体的强度表现性。水泥组合物中的Sr含量为相对于水泥组合物的全部质量的含有比例(质量％)，该含有比例可以基于水泥协会标准试验方法JCAS I-52 2000“利用ICP发光分光分析及电机加热式原子吸光分析方法进行的水泥中的微量成分的定量方法”进行测定。
本实施方式所述的水泥组合物的钼(Mo)含量优选为0.0002～0.007质量％、更优选为0.0002～0.0065质量％，进一步优选为0.0002～0.0064质量％，特别优选为0.0002～0.0063质量％。如果水泥组合物中的Mo含量为上述范围内，则可以适度维持水泥组合物的新鲜性状(标准软度水量、凝结时间)，同时维持并提高砂浆和混凝土等硬化体的强度表现性。水泥组合物中的Mo含量为相对于水泥组合物的全部质量的含有比例(质量％)，该含有比例可以基于水泥协会标准试验方法JCAS I-52 2000“利用ICP发光分光分析及电机加热式原子吸光分析方法进行的水泥中的微量成分的定量方法”进行测定。
本实施方式所述的水泥组合物中，MgO含量优选为1～3质量％、更优选为1～2.5质量％、进一步优选为1～2质量％、特别优选为1～1.5质量％。如果水泥组合物中的MgO含量为上述范围内，则可以适度维持水泥组合物的新鲜性状(标准软度水量、凝结时间)，同时进一步提高砂浆和混凝土等的硬化体的强度表现性。水泥组合物中的MgO含量为相对于水泥组合物的全部质量的含有比例(质量％)，其含有比例可以基于JIS R5202：1998“波特兰水泥的化学分析方法”进行测定。
本实施方式所述的水泥组合物优选使用SO3含量为0.2～1.2质量％的水泥烧结块而得到的组合物。水泥烧结块的SO3含量更优选为0.25～0.90质量％、进一步优选为0.3～0.70质量％。如果水泥烧结块的SO3含量为上述范围内，则由于容易将粉碎该水泥烧结块、石膏和混合材料而得到的水泥组合物的SO3含量调整为规定的范围，故优选。
另外，本实施方式所述的水泥组合物的R2O含量优选为0.3～0.6质量％、更优选为0.35～0.6质量％、进一步优选为0.35～0.55质量％、特别优选为0.4～0.5质量％。如果水泥组合物中的R2O含量为上述范围内，则可以适度维持水泥组合物的新鲜性状(标准软度水量、凝结时间)，同时可以维持并提高砂浆和混凝土等硬化体的强度表现性。水泥组合物中的R2O含量为相对于水泥组合物的全部质的含有比例(质量％)，该含有比例可以基于JIS R5202：1998“波特兰水泥的化学分析方法”进行测定。水泥组合物的R2O(碱)含量是指下述式(I)所示的量。
水泥组合物的R2O含量＝Na2O含量+0.658×K2O含量(I)
另外，本实施方式所述的水泥组合物的SO3含量优选为1.6～2.5质量％、更优选为1.7～2.5质量％、进一步优选为1.8～2.48质量％。如果水泥组合物中的SO3含量为上述范围内，则可以适度维持水泥组合物的新鲜性状(标准软度水量、凝结时间)，同时可以维持并提高砂浆和混凝土等硬化体的强度表现性。水泥组合物中的SO3含量为相对于水泥组合物的全部质量的含有比例(质量％)，该含有比例可以基于JIS R5202：1998“波特兰水泥的化学分析方法”进行测定。
本实施方式所述的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％及C4AF含量为7～15质量％，更优选C3S含量为48～65质量％、C2S含量为10～25质量％、C3A含量为8～13质量％及C4AF含量为8～12质量％，进一步优选C3S含量为50～64质量％、C2S含量为11～20质量％、C3A含量为9～12质量％及C4AF含量为8～11质量％，特别优选C3S含量为53～60质量％、C2S含量为11～18质量％、C3A含量为9～11质量％、C4AF含量为8～10质量％。如果水泥组合物的矿物组成为上述范围内，则可以维持砂浆及混凝土的新鲜性状(标准软度水量、凝结时间)，同时可以容易地维持并提高砂浆或混凝土等硬化体的强度表现性。
在此，水泥组合物中的C3S含量(阿利特(alite)相)、C2S含量(贝利特(belite)相)、C3A含量(铝酸盐相)、C4AF含量(铁素体相)通过下述的Bogue(ボ一グ)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”及“Fe2O3含量”分别是相对于水泥组合物中的CaO、SiO2、Al2O3及Fe2O3的水泥组合物的全部质量的含有比例(质量％)。这些的含有比例可以利用JIS R5202“波特兰水泥的化学分析方法”或者JIS R5204“水泥的荧光X射线分析方法”进行测定。
接下来对本发明的水泥组合物的制造方法的实施方式进行说明。
本实施方式所述的水泥组合物的制造方法包括如下工序：工序(A)，以水泥组合物的V含量为0.0063～0.012质量％的方式调整选自石灰石、硅石、煤灰、粘土、高炉矿渣、建设产生土、下水污泥、氢氧化物饼及铁源(铜矿渣、高炉灰等)中的原料的原料单位消耗量，烧成调整后的原料而制造水泥烧结块；和工序(B)，粉碎上述水泥烧结块、石膏和混合材料。
作为(A)工序中的水泥烧结块的原料，可列举出石灰石、硅石、煤灰、粘土、高炉矿渣、建设产生土、下水污泥、氢氧化物饼及铁源等。煤灰是由煤炭火力发电厂等产生的物质，可列举出煤渣、粉煤灰、灰渣及底灰。建设产生土可列举出随着建设工程施工而附带产生的残土、泥土、废土等。下作为水污泥，除了单一成分的污泥外，还可列举出间其中加入石灰石而进行干粉化而得到的物质、焚烧残渣等。作为氢氧化物饼，可列举出在制造海水氧化镁烧结块时间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产生的副产物，钙及镁的各自的氢氧化物及碳酸盐为主要成分的物质。作为铁源，可列举出铜矿渣、高炉灰等。需要说明的是，只要是某种程度地含有V的原料，则还可以是上述的石灰石、硅石、煤灰、粘土、高炉矿渣、建设产生土、下水污泥、氢氧化物饼及铁源以外的物质。
作为(A)工序中的水泥烧结块原料的原料单位消耗量，每1吨(t)水泥烧结块，以干燥基准(不含有水分的状态)计，优选使用石灰石700～1400kg/t-烧结块、硅石20～150kg/t-烧结块、煤灰0～300kg/t-烧结块、粘土0～100kg/t-烧结块、高炉矿渣0～100kg/t-烧结块、建设产生土10～150kg/t-烧结块、下水污泥0～100kg/t-烧结块、氧氧化物饼0～100kg/t-烧结块及铁源30～80kg/t-烧结块。另外，工序(A)中，作为水泥烧结块原料，以干燥基准计，更优选使用石灰石800～1300kg/t-烧结块、硅石20～100kg/t-烧结块、煤灰10～250kg/t-烧结块、粘土0～80kg/t-烧结块、高炉矿渣5～50kg/t-烧结块、建设产生土20～150kg/t-烧结块、下水污泥0～70kg/t-烧结块、氢氧化物饼20～80kg/t-烧结块及铁源30～60kg/t-烧结块。煤灰以干燥基准计进一步优选为20～250kg/t-烧结块。
作为(调整A)工序中的水泥烧结块原料的原料单位消耗量的方法，以如下方式进行调整原料单位消耗量：测定各水泥烧结块原料的V含量，并主要调整大量含有V的水泥烧结块原料的原料单位消耗量，以使水泥组合物的V含量为0.0063～0.012质量％。作为调整水泥烧结块原料的原料单位消耗量的方法，具体而言，可列举出使用如下的水泥烧结块的方法：将预先制造的水泥组合物样品化，测定水泥组合物中的V含量，并以水泥组合物中的V含量为0.0063～0.012质量％的方式调整水泥烧结块原料的原料单位消耗量，烧成该原料而得到的水泥烧结块。通过这样的方法，V含量为特定的范围，并可以制造维持并提高了强度表现性(例如材龄28日的强度表现性)而成的水泥组合物。这里“原料单位消耗量”是指每制造1吨水泥烧结块时使用的各原料的质量(kg/t-烧结块)。需要说明的是，只要是某种程度含有V的原料，则还可以是上述的石灰石、硅石、煤灰、粘土、高炉矿渣、建设产生土、下水污泥、氢氧化物饼及铁源以外的物质。
水泥烧结块原料中，煤灰、建设产生土、粘土、铁源(铜矿渣、高炉灰)等的使用量(原料单位消耗量)对水泥组合物的V含量影响大。要想调整水泥组合物的V含量，优选使用调整对V含量影响大的上述原料的原料单位消耗量而成的水泥烧结块来制造水泥组合物。
在本实施方式所述的水泥组合物的制造方法中，优选以水泥组合物的Sr含量为0.035～0.08质量％的方式调整水泥烧结块原料的原料单位消耗量。另外，在水泥组合物的制造方法中，优选以水泥组合物的Mo含量为0.0002～0.007质量％的方式调整水泥烧结块原料的原料单位消耗量。另外，在水泥组合物的制造方法中，优选以水泥组合物的MgO含量为1～3质量％的方式调整水泥烧结块原料的原料单位消耗量。进而，在水泥组合物的制造方法中，优选以水泥组合物的R2O含量为0.3～0.6质量％的方式调整水泥烧结块原料的原料单位消耗量。要想调整水泥组合物的Sr含量、Mo含量、MgO含量及R2O含量，可列举出使用如下水泥烧结块的方法：所述水泥烧结块如下获得，将预先制造的水泥组合物样品化，测定水泥组合物中的Sr含量、Mo含量、MgO含量及R2O含量，并以水泥组合物中的Sr含量、Mo含量、MgO含量及R2O含量为特定量的方式调整水泥烧结块原料的原料单位消耗量，并且对该原料进行烧成而得到。
在本实施方式所述的水泥组合物的制造方法中，优选以水泥烧结块的SO3含量为0.2～1.2质量％的方式调整水泥烧结块原料的原料单位消耗量。
作为水泥烧结块原料，各原料中的V含量、Sr含量、Mo含量、MgO含量及R2O含量优选使用以下的范围量。需要说明的是，各原料中的V含量、Sr含量、Mo含量、MgO含量及R2O含量为相对于各原料全部(100质量％的含有比例(质量％)。
作为石灰石，使用V含量优选为0.0001～0.002质量％、更优选为0.0001～0.0015质量％、进一步优选为0.0002～0.0012质量％、特别优选为0.0002～0.001质量％的材料。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。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。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0.25～1.1质量％以下、特别优选为0.3～1.0质量％的材料。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V含量优选为0.001～0.01质量％、更优选为0.001～0.008质量％、进一步优选为0.002～0.007质量％、特别优选为0.003～0.006质量％的材料。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％、特别优选为0.001～0.02质量％的材料。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。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。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V含量优选为0.01～0.1质量％、更优选为0.01～0.08质量％、进一步优选为0.015～0.07质量％、特别优选为0.035～0.06质量％的材料。需要说明的是，为了控制水泥组合物中的V含量，优选选择使用V含量尽量多的煤灰。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。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。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。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。
作为高炉矿渣，使用V含量优选为0.001～0.02质量％、更优选为0.001～0.015质量％、进一步优选为0.003～0.012质量％、特别优选为0.004～0.01质量％的材料。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。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。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。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％、特别优选为0.08～0.5质量％的材料。
作为粘土，使用V含量优选为0.005～0.05质量％、更优选为0.005～0.03质量％、进一步优选为0.01～0.025质量％、特别优选为0.015～0.02质量％的材料。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。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。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0.5～4.0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V含量优选为0.0001～0.03质量％、更优选为0.0001～0.025质量％、进一步优选为0.005～0.02质量％、特别优选为0.007～0.02质量％的材料。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。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。使用MgO含量优选为0.5～6.0质量％、更优选为0.5～5.5质量％、进一步优选为1.0～5.0质量％、特别优选为1.0～4.0质量％的材料。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％、特别优选为1.2～3.0质量％的材料。
作为下水污泥，使用V含量优选为0.0001～0.01质量％、更优选为0.0001～0.007质量％、进一步优选为0.0005～0.005质量％、特别优选为0.0007～0.004质量％的材料。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。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、0.0011质量％以下的材料。使用MgO含量优选为0.05～4.0质量％、更优选为0.1～4.0质量％、进一步优选为0.1～3.0质量％、特别优选为0.1～2.5质量％的材料。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V含量优选为0.001～0.1质量％、更优选为0.01～0.08质量％、进一步优选为0.01～0.06质量％、特别优选为0.01～0.05质量％的材料。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。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。使用MgO含量优选为5～30质量％、更优选为5～25质量％、进一步优选为10～25质量％、特别优选为10～20质量％的材料。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。
作为铁源的铜矿渣，使用V含量优选为0.001～0.05质量％、更优选为0.003～0.03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。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。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。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。使用R2O含量优选为0.04～2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1～1.4质量％的材料。
作为铁源的高炉灰，使用V含量优选为0.001～0.03质量％、更优选为0.003～0.02质量％、进一步优选为0.005～0.02质量％、特别优选为0.008～0.015质量％的材料。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0.002～0.015质量％、特别优选为0.002～0.01质量％的材料。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。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％、特别优选为0.2～1.5质量％的材料。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％、特别优选为0.008～0.4质量％的材料。
作为铁源，还可以选择使用V含量优选为0.05～0.5质量％、更优选为0.08～0.5质量％、进一步优选为0.1～0.4质量％的转炉滓、脱铁矿渣等作为水泥组合物中的V含量的控制原料。
水泥烧结块的制造可以使用SP方式(多级旋流预热方式)或NSP方式(同时设置了预烧炉的多级旋流预热方式)等现有的水泥制造设备来制造。
需要说明的是，在工业规模的制造中，例如，水泥烧结块烧成时采集品质管理用的样品，测定该样品的V含量，基于各原料中的V含量调整各原料的使用比率(原料单位消耗量)，以使水泥烧结块中的V含量为0.0063～0.012质量％。
接着，对作为本发明的工序(A)(烧成工序)的一实施方式，使用NSP方式的现有的水泥制造设备来制造水泥烧结块的例子进行说明。
水泥烧结块的各原料的混合方法没有特别限定，例如优选用原料粉碎磨等进行粉碎混合，进一步用掺混料仓进行混合。
已粉碎混合的水泥烧结块原料可以进一步使用作为现有的设各的悬浮预热器及旋转炉进行烧成。通过调整水泥烧结块的烧成温度、烧成时间等烧成条件，也可以制造V含量为0.0063～0.012质量％的水泥烧结块。
水泥烧结块的烧成温度没有特别限定，在使用NSP方式的水泥制造设备的情况下，旋转炉的出口附近的水泥烧结块的温度优选为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，所得到的水泥烧结块优选通过设在旋转炉的下游侧的烧结块冷却器冷却至例如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，则可以制造得到能制造具有优异的强度表现性的砂浆和混凝土的水泥组合物的水泥烧结块。
接着，对作为本发明的工序(B)(粉碎工序)的一实施方式，将水泥烧结块、石膏和混合材料粉碎的工序进行说明。
水泥组合物可以通过混合V含量为0.0063～0.012质量％的水泥烧结块和石膏并进行粉碎来制造。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。
在工序(B)(粉碎工序)中，相对于V含量为0.0063～0.012质量％的水泥烧结块，优选：以水泥组合物中的SO3含量为1.6～2.5质量％、更优选为1.7～2.5质量％、进一步优选为1.8～2.48质量％的方式配合石膏并进行粉碎。作为粉碎方法，没有特别限制，可列举出使用球磨机等的粉碎机、分离机等分级机的方法。需要说明的是，含有水泥烧结块和石膏的水泥组合物中，优选水泥烧结块的含量相对于水泥组合物的全部质量，为95～97质量％且石膏的含量为3～5质量％。
在粉碎工序(B)中，水泥组合物还可以含有混合材料。作为混合材料，可以利用JIS R5211“高炉水泥”中规定的高炉矿渣、JIS R5212“硅石水泥”中规定的硅石质混合材料、JIS A6201“混凝土用粉煤灰”中规定的粉煤灰、石灰石微粉末。混合材料的总计含有比例(质量％)优选相对于水泥组合物的全部质量为5质量％以下。
本实施方式所述的水泥组合物的布莱恩比表面积优选为2800～4000cm2/g。如果布莱恩比表面积为上述范围内，则可以制造具有更优异的强度表现性的砂浆和混凝土。水泥组合物的布莱恩比表面积更优选为3000～3800cm2/g，进一步优选为3000～3500cm2/g。
以上，虽然对本发明的优选的实施方式进行说明，但本发明不受上述实施方式任何限定。
实施例
以下，列举实施例及比较例对本发明详细说明，但本发明不受以下实施例的限定。
(实施例1～4、比较例1)
[水泥烧结块的原料]
作为水泥烧结块原料，预先测定石灰石、硅石、煤灰、粘土、高炉矿渣、建设产生土、下水污泥、氢氧化物饼及铁源(铜矿渣、高炉灰)的V含量，调整上述原料的原料单位消耗量，并按照水泥烧结块的V含量为0.0063～0.012质量％的方式进行调整。进而，以得到Sr含量为0.035～0.08质量％、Mo含量为0.0002～0.007质量％、MgO含量为1～3质量％、R2O含量为0.3～0.6质量％的水泥烧结块的方式调整各原料的使用比率(原料单位消耗量)。另外，为了调整水泥组合物的SO3量，使用了二水石膏。实施例及比较例中使用的石灰石、硅石、煤灰、粘土、高炉矿渣、建设产生土、下水污泥、氢氧化物饼及铁源(铜矿渣、高炉灰)的V含量、Sr含量、Mo含量、MgO含量及R2O含量记载于表1中。需要说明的是，以下所示的化学成分及原料单位消耗量为干燥基准(不含水分的状态)的原料单位消耗量。另外，表1中，“＜0.00025”表示Mo含量低于0.00025质量％的情况。
【表1】
原料中的V、Sr、Mo、MgO及R2O含量基于水泥协会标准试验方法JCASI-522000“利用ICP发光分光分析及电加热式原子吸光分析进行的水泥中的微量成分的定量方法”进行测定。
[水泥烧结块的原料]
作为水泥烧结块原料使用的各原料的单位消耗量为：石灰石800～1300kg/t-烧结块、硅石20～150kg/t-烧结块、煤灰10～250kg/t-烧结块、粘土0～100kg/t-烧结块、高炉矿渣0～100kg/t-烧结块、建设产生土20～150kg/t-烧结块、下水污泥0～100kg/t-烧结块、氢氧化物饼0～100kg/t-烧结块及铁源30～80kg/t-烧结块(铜矿渣5～50kg/t-烧结块、高炉灰25～55kg/t-烧结块)。
[水泥烧结块的制造]
调合上述水泥烧结块原料，将调合后的原料用NSP窑在最高温度1200～1500℃下进行烧成，制造水泥烧结块。NSP窑出口附近的水泥烧结块的温度为1000～1500℃。用设置在旋转炉的下游侧的烧结块冷却器将该水泥烧结块以10～60℃/分钟的冷却速度从1000～1400℃冷却至100～200℃。
向得到的水泥烧结块中以水泥组合物中的SO3含量为2质量％的方式配合二水石膏，进一步以石灰石4质量％和高炉矿渣1质量％添加混合材料(石灰石、高炉矿渣)，用实机磨(日文：実機ミル)进行粉碎以使布莱恩比表面积为3100～3400cm2/g，得到水泥组合物。
[水泥组合物的化学成分]
对于所得到的水泥组合物中的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、R2O及SO3与烧结块中的SO3，测定了相对于全部质量的含有比例(质量％)。它们的含有比例基于JIS R5202：1998“波特兰水泥的化学分析方法”进行测定。另外，将基于水泥协会标准试验方法JCASI-522000“利用ICP发光分光分析及电加热式原子吸光分析进行的水泥中的微量成分的定量方法”测定水泥组合物中的Sr含量的结果示于表2。
【表2】
[水泥组合物的矿物组成及物性]
<水泥组合物的矿物组成>
基于Bogue式[1]～[4]对所得到的水泥组合物的矿物组成(C3S量、C2S量、C3A量及C4AF量)进行测定。结果示于表3。
<水泥组合物的粉末特性>
对于水泥的粉末特性(布莱恩比表面积及45μm剩余成分)，基于JIS R5201：1997“水泥的物理试验方法”进行测定。结果示于表4。
<色调b值>
水泥组合物的色调b值使用测色色差计(日本电色工业社制Spectro Color Meter Se2000)进行测定，所得的结果示于表4。
<标准软度水量>
标准软度水量是为了将水泥浆的柔软度(软度)设为一定而需要的水量，该量越多则水泥的流动性越差。测定方法如下：将水泥组合物500g放入搅拌钵中，加水搅拌混合后，将水泥浆投入到容器中，使表面变平滑后，使标准棒降下，在30秒后，测定标准棒的前端与底板的间隔，并测定该间隔达到6±1mm(标准软度)的水量，作为标准软度水量。
<凝结(起点、结束)、砂浆压缩强度>
关于凝结时间(起点、结束)，使用所得的水泥组合物基于JIS R5201：1997“水泥的物理试验方法”进行测定。结果示于表4。
【表3】
【表4】
图1示出水泥组合物的V含量与材龄28日压缩强度的关系。如图1所示，水泥组合物的V含量只要是0.0063～0.012质量％(实施例1～4、图1中的符号“●”)，就可以维持并提高一定的强度表现性(材龄28日的砂浆压缩强度为60N/mm2以上)。另一方面，如果水泥组合物的V含量低于0.0063质量％(比较例1，图1中的符号“□”)，则强度表现性降低。另外，如表4所示，V含量为0.0063～0.012质量％、优选Sr含量为0.035～0.08质量％的水泥组合物(实施例1～4)维持并提高一定的强度表现性，同时与水泥组合物的V含量低于0.0063质量％的水泥组合物(比较例1)相比，可确认标准软度水量没有大的差别，凝结时间反而变长，因此可维持新鲜性(标准软度水量、凝结时间)。
由以上所示的结果可知，水泥组合物的V含量为0.0063～0.012质量％、优选Sr含量为0.035～0.08质量％的水泥组合物可维持砂浆和混凝土的新鲜性状(标准软度水量、凝结时间)，同时可以维持并提高强度表现性。

Claims (15)

1.一种水泥组合物，其特征在于，
V含量为0.0063～0.012质量％。
2.根据权利要求1所述的水泥组合物，其中，
Sr含量为0.035～0.08质量％。
3.根据权利要求1或2所述的水泥组合物，其中，
Mo含量为0.0002～0.007质量％、且MgO含量为1～3质量％。
4.根据权利要求1或2所述的水泥组合物，其使用SO3含量为0.2～1.2质量％的水泥烧结块而成。
5.根据权利要求1或2所述的水泥组合物，其中，
SO3含量为1.6～2.5质量％。
6.根据权利要求1或2所述的水泥组合物，其中，
R2O含量为0.3～0.6质量％。
7.根据权利要求1或2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％及C4AF含量为7～15质量％。
8.一种水泥组合物的制造方法，其特征在于，其包括如下工序：
工序(A)，以水泥组合物的V含量为0.0063～0.012质量％的方式调整选自石灰石、硅石、煤灰、粘土、高炉矿渣、建设产生土、下水污泥、氢氧化物饼及铁源中的原料的原料单位消耗量，并对调整后的原料进行烧成来制造水泥烧结块；以及
工序(B)，将所述水泥烧结块、石膏和混合材料粉碎。
9.根据权利要求8所述的水泥组合物的制造方法，其包括：
工序(A)，以Sr含量为0.035～0.08质量％的方式，调整所述原料的原料单位消耗量，并对调整后的原料进行烧成来制造水泥烧结块。
10.根据权利要求8或9所述的水泥组合物的制造方法，其包括：
工序(A)，以Mo含量为0.0002～0.007质量％、MgO含量为1～3质量％的方式，调整所述原料的原料单位消耗量，并对调整后的原料进行烧成来制造水泥烧结块。
11.根据权利要求8或9所述的水泥组合物的制造方法，其包括：
工序(A)，以SO3含量为0.2～1.2质量％的方式，调整所述原料的原料单位消耗量，并对调整后的原料进行烧成来制造水泥烧结块。
12.根据权利要求8或9所述的水泥组合物的制造方法，其包括：
工序(A)，以R2O含量为0.3～0.6质量％的方式，调整所述原料的原料单位消耗量，并对调整后的原料进行烧成来制造水泥烧结块。
13.根据权利要求8或9所述的水泥组合物的制造方法，其中，
所述水泥组合物的矿物组成是C3S含量为45～70质量％、C2S含量为5～25质量％、C3A含量为6～15质量％及C4AF含量为7～15质量％。
14.根据权利要求8所述的水泥组合物的制造方法，其包括；
工序(B)，以SO3含量为1.6～2.5质量％的方式，将所述水泥烧结块、石膏和混合材料粉碎。
15.根据权利要求8或9所述的水泥组合物的制造方法，其中，
作为工序(A)中的水泥烧结块的原料，以干燥基准计，配合石灰石800～1300kg/t-烧结块、硅石20～150kg/t-烧结块、煤灰10～250kg/t-烧结块、粘土0～100kg/t-烧结块、高炉矿渣0～100kg/t-烧结块、建设产生土20～150kg/t-烧结块、下水污泥0～100kg/t-烧结块、氢氧化物饼0～100kg/t-烧结块及铁源30～80kg/t-烧结块的单位消耗量。
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