JP2002128547A - セメントクリンカーの製造方法、セメントクリンカーおよびセメント組成物 - Google Patents
セメントクリンカーの製造方法、セメントクリンカーおよびセメント組成物Info
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Abstract
する場合において、コンクリートの流動性低下を防止す
ることを課題とする。 【解決手段】本発明の手段は、セメントクリンカー中の
Al2O3とFe2O3とがAl2O3/Fe2O3質量比で
0.05〜0.62となるように原料成分を調整して焼
成するセメントクリンカーの製造方法において、主とし
てセメント原料及び焼成燃料より混入されるアルカリ量
と硫黄量とを調整し、クリンカー中の水溶性アルカリ量
がNa2O当量(Na2Oeqともいう)で0.05〜
0.5質量%となるように焼成するセメントクリンカー
の製造方法にある。
Description
ーの製造方法に関し、また、セメントクリンカー及びセ
メント組成物に関する。
て、低熱ポルトランドセメントを用いたものが一般的に
使用されるようになり、水セメント比を25%程度とす
ることにより、高強度と高流動という相反する要請を同
時に満たしたものとして広く使用されている。
のリサイクルが、行政・産業界を問わず重要な課題とな
っている。この様な中、セメント産業は、廃棄物のリサ
イクルを積極的に推進しており、フライアッシュや高炉
スラグの混合セメントとしての利用や各種廃棄物のセメ
ント原料としての利用を通じて、重要な役割を果たして
いる。
て使用した場合や、その他天然原料を使用した場合であ
っても、その原料中には少なからずアルカリ成分が含ま
れており、焼成工程において重油や石炭等の燃焼ガス中
の硫黄酸化物と反応して硫酸アルカリを生成するため、
焼成されたクリンカー鉱物中には該硫酸アルカリが含有
されることとなる。尚、セメント中のアルカリには、ク
リンカー中に固溶したアルカリと、水溶性アルカリとが
存在するが、前記硫酸アルカリ(K2SO4、3K2SO4
・Na2SO4、Na2SO4等)は水溶性であり、一方、
エーライト相(C3S)、ビーライト相(C2S)、カル
シウムアルミネート相(C3A)、やカルシウムフェラ
イト相(C4AF)などに固溶した他のアルカリは、水
溶性でないことから、セメント中の硫酸アルカリ量は、
水溶性アルカリ量を測定することによってそのおおよそ
の量を知ることができる。
セメントや、その他のポルトランドセメント中に、この
ような硫酸アルカリが存在すると、その水和過程におい
て該硫酸アルカリとの水和反応の速いカルシウムアルミ
ネート相(C3A)との反応でエトリンガイトの生成が
促進され、結果としてセメントペーストやモルタル、及
びコンクリートの流動性を低下させるという問題があっ
た。
使用されているポリカルボン酸系の高性能AE減水剤を
コンクリートに添加する場合においては、前記硫酸アル
カリは、該ポリカルボン酸系高性能AE減水剤による立
体障害効果を低下させ、ひいてはコンクリートの流動性
を低下させるという問題が報告されている(加藤らセメ
ントコンクリート論文集、No.52, 144(1998)など)。
トランドセメント中に硫酸アルカリが混入する場合にお
いて、コンクリートの流動性低下を防止することを課題
とする。
上記問題点に鑑みて鋭意研究した結果、クリンカー中の
Al2O3/Fe2O3質量比および水溶性アルカリの含有
量を調節することにより、水和反応の速いC3Aの生成
を抑制しつつ、硫酸アルカリの共存によりコンクリート
等の流動性悪化を低減し得るセメントクリンカーが製造
できることを見出した。
ー中のAl2O3とFe2O3とがAl 2O3/Fe2O3質量
比で0.05〜0.62となるように原料成分を調整し
て焼成するセメントクリンカーの製造方法において、主
としてセメント原料及び焼成燃料より混入されるアルカ
リ量と硫黄量とを調整し、クリンカー中の水溶性アルカ
リ量がNa2O当量(Na2Oeqともいう)で0.05
〜0.5質量%となるように焼成するセメントクリンカ
ーの製造方法にある。
O3とがAl2O3/Fe2O3質量比で0.05〜0.6
2の割合で含有され、且つ水溶性アルカリが、Na2O
当量で0.05〜0.5質量%の割合で含有されたセメ
ントクリンカー、及び該セメントクリンカーを含有する
セメント組成物にある。
トによれば、上述した既報の研究結果(加藤ら セメン
トコンクリート論文集、No.52, 144(1998))とは異な
り、ポリカルボン酸系高性能AE減水剤の存在下で流動
性を向上させることができる。これは、水溶性アルカリ
が存在すると、ポリカルボン酸系高性能AE減水剤によ
る立体障害効果を阻害して流動性が低下するものの、一
方で、本件発明の構成においてはカルシウムアルミネー
ト相が生成され難いために、該水溶性アルカリとの反応
による初期のエトリンガイトが生成されず、逆に流動性
が改善されたものであると考えられる。
にセメントキルンなどで焼成されると、重油や石炭等の
燃焼ガス中に含まれる硫黄酸化物と反応し、Na2SO4
やK 2SO4などの硫酸アルカリが生成され、クリンカー
中に含有されることとなる。
量を調整する方法としては、予めアルカリの含有された
原料に含まれるアルカリ量を測定し、かかる測定結果に
基づいて原料の量を調整しながらセメント原料に対して
添加、焼成する方法などが例示できる。
は、クリンカー焼成時に使用する燃料中の硫黄分やセメ
ント原料中の硫黄分を制御することにより、クリンカー
焼成過程で生成する硫酸アルカリ量としてその生成量を
コントロールすることができる。
成割合を目標に調合し、電気炉にて1450℃で1時間
焼成後、電気炉より取り出して空気中で急冷し、目的の
組成のクリンカーを得た。尚、水溶性アルカリ量は、調
合原料に添加するアルカリ量およびSO3量を変えるこ
とにより変化させた。これら実施例および比較例のクリ
ンカーに、SO3量で2質量%となるように石膏を添加
し、テストミルで混合粉砕することによって実施例およ
び比較例のセメントを調整した。実施例1〜10、比較
例1〜15について、セメントクリンカー中のAl2O3
/Fe2O3質量比(IMともいう)、C2S量、アルカ
リ量(Na2Oeq)および水溶性アルカリ量(Na2O
eq)について表2に示す。
クリンカー中のNa2O及びK2Oの量をJIS R52
02(ポルトランドセメントの化学分析方法)に基づい
て測定した結果をもとに、Na2Oeq=Na2O+0.
658K2Oにより算出した。一方、水溶性アルカリ量
は、ASTM C114−88(Standerd Test Method
for Chemical Analysis of Hydroulic Cement 17.2 Wa
ter-Soluble Alkali)に従って、Na2Oeqで算出し
た また、セメントの粉末度は、ブレーン比表面積で320
0〜3400cm2/gとした。
々に対し、セメントの流動性の指標として「パットエリ
ア」を測定し、また、ビーライトの水和反応性の指標と
して「強度増進係数」を求めることにより評価した。
入れた200mlビーカーに、約10秒間でセメント2
00gを投入し、ハンドミキサーで1分50秒間激しく
攪拌してペーストを調製する。このペーストをプラスチ
ック板上においたミニスランプコーンにスプーンで流し
込み、マイクロスパッチュラでミニスランプコーン内の
ペーストをよくかき混ぜた後、上面をならしてセメント
投入開始から3分後にミニスランプコーンを引き上げ
る。この際のプラスチック板上に広がったペーストの短
径および長径を測定し、パットエリア(cm2)を算出
した。
定した。評価基準として、パットエリアが60cm2以
上であれば「○」、60cm2以下であれば「△」とし
た。試験結果についても合わせて表2に示す。
については、以下に示す式によって計算した。IM≧
0.64のとき、 C3S=4.071×CaO(%)−7.6×SiO2(%)−6.718×Al2O3(%)
−1.43×Fe2O3(%) C2S=2.867×SiO2(%)−0.7544×C3S (%) C3A=2.65×Al2O3(%)−1.692×Fe2O3(%) C4AF=3.043×Fe2O3(%) IM<0.64のとき、 C3S=4.071×CaO(%)−7.6×SiO2(%)−4.479×Al2O3(%)
−2.86×Fe2O3(%) C2S=2.867×SiO2(%)−0.7544×C3S (%) C4AF=4.766× Al2O3(%) C2F=1.702×Fe2O3(%)−2.666×Al2O3(%)
ては、Al2O3/Fe2O3質量比(IM)が0.05〜
0.62を満たす場合(0.58)であっても、水溶性
アルカリ量が多いかあるいは少ないために、パットエリ
アはいずれも60cm2以下である。また、比較例7〜
15においては、水溶性アルカリが0.05〜0.5質
量%の範囲内であっても、Al2O3/Fe2O3質量比
(IM)が0.05〜0.62を満たさない(0.9
0)ために、パットエリアはいずれも50cm2以下で
ある。これに対して、本発明に係る実施例1〜10にお
いては、いずれもパットエリアが60cm2以上となっ
ており、他の比較例に比べて流動性に優れていることが
わかる。
によれば、水溶性アルカリを所定の量とすることによ
り、セメントの流動性を改善することができる。従っ
て、高強度・高流動コンクリートに使用する低熱ポルト
ランドセメント等に代わって本発明の範囲を満たすビー
ライト系セメントを用いる場合には、該セメントの製造
において、このようなアルカリ成分を含有する廃棄物、
更には硫黄含有廃棄物をセメント原料として有効に利用
することも可能となる。
Claims (3)
- 【請求項1】 セメントクリンカー中のAl2O3とFe
2O3とがAl2O3/Fe2O3質量比で0.05〜0.6
2となるように焼成するセメントクリンカーの製造方法
において、クリンカー中の水溶性アルカリ量がNa2O
当量で0.05〜0.5質量%となるように焼成するこ
とを特徴とするセメントクリンカーの製造方法。 - 【請求項2】 Al2O3とFe2O3とがAl2O3/Fe
2O3質量比で0.05〜0.62の割合で含有され、且
つ水溶性アルカリが、Na2O当量で0.05〜0.5
質量%の割合で含有されたことを特徴とするセメントク
リンカー。 - 【請求項3】 請求項2記載のセメントクリンカーが含
有されたことを特徴とするセメント組成物。
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2000
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