JP2001064047A - セメント - Google Patents

セメント

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JP2001064047A
JP2001064047A JP24290699A JP24290699A JP2001064047A JP 2001064047 A JP2001064047 A JP 2001064047A JP 24290699 A JP24290699 A JP 24290699A JP 24290699 A JP24290699 A JP 24290699A JP 2001064047 A JP2001064047 A JP 2001064047A
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gypsum
cement
hemihydrate
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dihydrate
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Hideyuki Sugaya
秀幸 菅谷
Koji Goto
孝治 後藤
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Taiheiyo Cement Corp
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Taiheiyo Cement Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/02Portland cement
    • C04B7/04Portland cement using raw materials containing gypsum, i.e. processes of the Mueller-Kuehne type
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00198Characterisation or quantities of the compositions or their ingredients expressed as mathematical formulae or equations

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 混練時間を短縮することによって、セメント
製品等の生産性の向上を図ることができ、かつ、分離抵
抗性を維持すると共に、流動性及び粘度を改良し、良好
な作業性を具備するセメントを提供する。 【解決手段】 2水石膏及び半水石膏を主とする石膏を
含むセメントにおいて、2水石膏及び半水石膏の合量に
占める該半水石膏がSO3換算で70重量%以上、かつ、該
半水石膏に占めるα型半水石膏が50重量%以上であるセ
メント。前記石膏に占める2水石膏及び半水石膏の合量
が、SO3換算で60重量%以上であるセメント。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セメントに関し、
特に、セメント混練物の混練時間を短くできるうえ、作
業性も改良することができるセメントに関する。
【0002】
【従来の技術】セメントは、一般的に、セメントクリン
カに数%の石膏を添加し粉砕して製造されている。さら
に、混合セメントと称して、該セメントに高炉スラグ、
フライアッシュ等の混和材を添加し混合したセメントも
製造されている。それらのセメントは、通常、骨材、混
練水のほかに、減水剤、流動化剤等の混和剤を添加・混
合して使用されている。該混和剤は、例えば、施工時の
作業性の確保、施工に伴う材料分離の抑制、硬化体の強
度の改良等を目的として添加されるもので、現在では、
セメント製品を製造する上で不可欠な材料である。
【0003】セメント製造時に添加される上記石膏は、
通常、2水石膏である。その2水石膏は、セメントクリ
ンカに添加され粉砕されたさい、該クリンカの保有熱、
粉砕に伴う摩擦熱等の熱やメカノケミカル作用によっ
て、結晶水の一部又は大部分は脱水し、半水石膏や無水
石膏に変化してセメントに含まれている。
【0004】上記石膏のうち、半水石膏は、混練水と接
したとき急速に反応し始めるため、その多寡によってセ
メント混練物の性状(凝結、作業性等)に大きく影響す
ることが知られている。
【0005】現在市販されているセメントに含まれてい
る石膏の内訳(比率)は、概ね以下の通りである。 ・(〔2水〕+〔半水〕)/全SO3;65〜90重量% ・〔半水〕/(〔2水〕+〔半水〕);30〜100重量% ・〔α型〕/〔半水〕;0〜45重量% なお、この明細書において、〔2水〕は(2水石膏のSO
3)、〔半水〕は(半水石膏のSO3)、〔α型〕は(α型
半水石膏のSO3)、〔β型〕は(β型半水石膏のSO3)を
示す。
【0006】これらから、市販セメントに含まれている
石膏の形態別の割合(SO3換算)は、 ・2水石膏;0〜65重量% ・半水石膏;20〜90重量% ・その他無水石膏等;10〜35重量% である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】セメント製品等の製造
においては、セメント混練物の混練時間を短縮すること
によって、生産性の向上を図ることができる。その生産
性の向上を図るため(すなわち、混練時間を短縮するた
め)に、石膏の形態やその割合を変更することが研究さ
れたが、セメント混練物の混練時間と石膏の形態等との
関係は、まだ十分に解明されるには至っていない。その
理由は、従来のセメントの分析では、2水石膏及び半水
石膏の定量ができる程度であったため、半水石膏を構成
するα型・β型半水石膏の割合や作用効果が正確に把握
されていなかったことによる。
【0008】また、一般的に、市販セメントを混練水と
混練した場合、品種による差異はあるが、作業性と分離
抵抗性の両者を満足させるには限度があり、分離抵抗性
を比較的良好にしようとすると、流動性が低く、しかも
高い粘度のセメント混練物が製造される。つまり、固液
分離はしないが、作業性をやや犠牲にしてセメント混練
物を製造していた。その作業性を改良するために、石膏
の形態やその割合を変更することも研究されているが、
やはりまだ十分に解明されるには至っていない。その理
由は、前述したように従来のセメントの分析では、2水
石膏及び半水石膏の定量ができる程度であったため、半
水石膏を構成するα型・β型半水石膏の割合や作用効果
が正確に把握されていなかったことによる。
【0009】そのために、従来は、セメント混練物を製
造するにあたって、減水剤、流動化剤等の混和剤を添加
・混練して作業性を改良する方法が取られていた。しか
し、該混和剤は、ナフタレンスルホン酸、ポリカルボン
酸等の有機化合物を主成分としているために、それを用
いたことによってセメント製品の原料費が高価になる、
という問題点を有していた。
【0010】本発明は、上記問題点を考慮してなされた
ものであって、その目的は、混練時間を短縮することに
よって、セメント製品等の生産性の向上を図ることがで
き、かつ、分離抵抗性を維持すると共に、流動性及び粘
度を改良し、良好な作業性を具備するセメント、を提供
することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、セメントに含まれる石膏(2水石膏、α
型・β型半水石膏、無水石膏)のうち、特に、2水石膏
及びα型・β型半水石膏に着目し、それらの量的(比
率)関係を特定することを特徴とするものである。
【0012】即ち、本発明は、2水石膏及び半水石膏を
主体とする石膏を含むセメントにおいて、2水石膏及び
半水石膏の合量に占める該半水石膏がSO3換算で70重量
%以上、かつ、該半水石膏に占めるα型半水石膏が50重
量%以上であることを特徴とするセメント(請求項1)
であり、上記石膏に占める2水石膏及び半水石膏の合量
が、SO3換算で60重量%以上であるセメント(請求項
2)である。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明についてさらに詳し
く説明する。本発明のセメントは、慣用のポルトランド
セメントクリンカ、石膏等より製造される普通・早強・
中庸熱ポルトランドセメント、並びに、それらポルトラ
ンドセメントの1種に高炉スラグ、フライアッシュ、シ
リカヒューム、石灰石粉末等の混和材を1種又は2種以
上混合してなる混合セメントに適用する。
【0014】通常、ポルトランドセメントには、製造過
程で添加された2水石膏が被熱するため、その一部又は
大部分が脱水して2水石膏、半水石膏、無水石膏が共存
している。該ポルトランドセメントに混和材を混合した
混合セメントも同様である。
【0015】本発明に係るセメントは、上記のような各
種形態の石膏を含み、2水石膏及び半水石膏を主とする
ものであって、 1)〔半水〕/(〔2水〕+〔半水〕)が70重量%以上、
かつ、 2)〔α型〕/〔半水〕が50重量%以上の構成を有するも
のである。
【0016】そして、本発明に係るセメントは、製造後
のセメント中に含まれる石膏の構成が主に2水石膏及び
半水石膏からなるものに適用する。それらのSO3の合計
量がセメント中の全SO3量の60重量%以上であるのが好
ましい。2水石膏及び半水石膏の合量の割合が少なすぎ
る場合、上記1)の〔半水〕/(〔2水〕+〔半水〕)、
及び、2)の〔α型〕/〔半水〕が規定内にあっても、絶
対量が不足して好ましくない現象が生じる。例えば、分
離抵抗性の低下だけでなく、凝結時間など他の特性にも
影響するので好ましくない。
【0017】本発明は、前記〔半水〕/(〔2水〕+
〔半水〕)、及び、〔α型〕/〔半水〕の両方の比率を
同時に満足していることが、特に重要である。比率の一
方が規定する範囲内、他方が範囲外のときは、混練時間
を長くする必要があったり、作業性が低下したり、又
は、分離抵抗性が低下したりする、という好ましくない
現象が生じる。以下、各比率について説明する。
【0018】本発明のセメントは、(〔2水〕+〔半
水〕)に占める〔半水〕の割合が70重量%以上でなけれ
ばならない。70重量%未満の場合、2水石膏の割合が多
くなり、セメント混練物の流動性が向上し粘度が低下し
て好ましい反面、分離抵抗性が低下し固液分離しやすく
なるために、施工に支障をきたすうえ(例えば、ポンプ
圧送)、セメント製品の品質低下を招くので好ましくな
い。また、混練時間を長くする必要もあるので好ましく
ない。好ましい〔半水〕/(〔2水〕+〔半水〕)は、
80重量%以上であり、該比率が100重量%の場合におい
ても(2水石膏を含まない場合でも)、本発明のセメン
トは、所期の目的を達成することができる。
【0019】次に、α型・β型半水石膏について説明す
る。本発明においては、〔半水〕に占める〔α型〕の割
合は50重量%以上でなければならない。50重量%未満の
場合、相対的にβ型半水石膏が過多になり、セメント混
練物の分離抵抗性が良好な反面、流動性が低下し粘度が
上昇し作業性が低下する傾向にあるので好ましくない。
好ましい〔α型〕/〔半水〕は、70重量%以上であり、
該比率が100重量%の場合においても(β型半水石膏を
含まない場合でも)、本発明のセメントは、所期の目的
を達成することができる。
【0020】セメントに含まれる2水・半水石膏の分別
定量は、特開平6-242035号公報に開示される方法により
行うことができる。また、セメントに含まれるα型・β
型半水石膏の分別定量は、特開平11-183466号公報に開
示される方法により行うことができる。
【0021】
【試験例】以下、試験例により本発明を説明する。ポル
トランドセメントクリンカ粉砕物及び石膏粉末を混合し
て試製ポルトランドセメントを製造し、セメントペース
トの混練時間・作業性に関する試験を行った。
【0022】1. 使用材料 以下の材料を使用した。 (1)セメントクリンカ粉砕物; ・普通ポルトランドセメントクリンカ粉砕物;太平洋セ
メント(株)製、ブレーン比表面積3300cm2/g (2)石膏; ・2水石膏(株)ノリタケカンパニー製、ブレーン比表
面積7500cm2/g ・α型半水石膏(株)ノリタケカンパニー製、ブレーン
比表面積8000cm2/g ・β型半水石膏(株)ノリタケカンパニー製、ブレーン
比表面積7800cm2/g ・無水石膏関東化学(株)製、ブレーン比表面積8000cm
2/g (3)混和材; ・高炉スラグ粉末;第一セメント(株)製、ブレーン比
表面積8000cm2/g (4)混和剤; ・高性能減水剤;花王(株)製、商品名「マイティ15
0」
【0023】試験例1〜9 表1に示すように、前記普通ポルトランドセメントクリ
ンカ粉砕物と石膏を配合し、慣用の方法で混合して「試
製の普通ポルトランドセメント」を製造した。次いで、 ・試製の普通ポルトランドセメント;800g ・高性能減水剤;9.6g、及び、 ・水;256gを「JIS R 5201 8.1(2)」に規定されている
練混ぜ機に一括投入し、表1に示す時間低速にて混練し
た。混練終了直後の各混練物のフロー値を以下の手順で
測定した。ペーストをフローテーブル(ASTM C-124に規
定されたもの)の中央に載置したフローコーン(JIS R
5201に規定されたもの)に流し込み表面を均した。その
後、フローコーンを持ち上げ、ペーストを自由流動(フ
ロー)させた。ペーストの静止を確認後、該テーブルを
1回/秒の速度で15回落下させ、さらに自由流動(フロ
ー)させた。ペーストの静止を確認した後、広がったペ
ーストの最大寸法と、それと直角方向に測定した寸法の
平均値をフロー値とした。その結果を表1に示した。
【0024】
【表1】
【0025】表1より、本発明で規定する〔半水〕/
(〔2水〕+〔半水〕)が70重量%以上で、かつ、〔α
型〕/〔半水〕が50重量%以上である「試製の普通ポル
トランドセメント」では、混練2分以内で最大のフロー
値に達し、混練時間を短くできることがわかる。
【0026】試験例10〜15まず、前記普通ポルトランド
セメントクリンカ粉砕物60重量部、及び、前記高炉スラ
グ40重量部の混合物を調整した。次いで、表2に示すよ
うに、該混合物及び石膏を配合し、慣用の方法で混合し
て「試製の高炉セメントB種」を製造した。該「試製の
高炉セメントB種」を前記試験例と同様の手順に従っ
て、ペーストを製造し、フロー値を測定した。その結果
を表2に示した。
【0027】
【表2】
【0028】表2より、本発明で規定する〔半水〕/
(〔2水〕+〔半水〕)が70重量%以上で、かつ、〔α
型〕/〔半水〕が50重量%以上である「試製の高炉セメ
ントB種」では、混練2分以内で最大のフロー値に達
し、混練時間を短くできることがわかる。
【0029】試験例16〜23 表3に示すように、前記普通ポルトランドセメントクリ
ンカ粉砕物と石膏を配合し、慣用の方法で混合して「試
製の普通ポルトランドセメント」を製造した。次いで、 ・試製の普通ポルトランドセメント;800g ・高性能減水剤;9.6g、及び、 ・水;256gを「JIS R 5201 8.1(2)」に規定されている
練混ぜ機に一括投入し、2分間低速にて混練した。混練
終了直後の各混練物のフロー値を上記の方法で測定する
とともに、固液分離しているか否かを目視観察して、固
液分離していない場合を「○」、固液分離している場合
を「×」と評価した。また、混練終了直後の各混練物の
粘度を回転式粘度計(協和科学(株)製)を用いて測定
した。その結果を表3に示した。
【0030】
【表3】
【0031】表3より、本発明で規定する〔半水〕/
(〔2水〕+〔半水〕)が70重量%以上で、かつ、〔α
型〕/〔半水〕が50重量%以上である「試製の普通ポル
トランドセメント」では、分離抵抗性を維持しつつ、作
業性も良好(フロー値が大きく、かつ、粘度は低い)で
あることがわかる。
【0032】
【発明の効果】以上詳記したように、本発明は、セメン
トに含まれる石膏(2水石膏、α型・β型半水石膏、無
水石膏)のうち、特に、2水石膏及びα型・β型半水石
膏に着目し、それらの量的(比率)関係を特定すること
を特徴とし、これによって、混練時間を短縮することに
よって、セメント製品等の生産性の向上を図ることがで
き、かつ、分離抵抗性を維持すると共に、流動性及び粘
度が改良され、良好な作業性を発揮する、という優れた
効果を奏する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2水石膏及び半水石膏を主体とする石膏
    を含むセメントにおいて、2水石膏及び半水石膏の合量
    に占める該半水石膏がSO3換算で70重量%以上、かつ、
    該半水石膏に占めるα型半水石膏が50重量%以上である
    ことを特徴とするセメント。
  2. 【請求項2】 上記石膏に占める2水石膏及び半水石膏
    の合量が、SO3換算で60重量%以上である請求項1記載
    のセメント。
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