JP2003306358A - 初期水和発熱量の小さいセメント組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、初期水和発熱量の小さい
セメント組成物の提供を目的とするものである。具体的
には、コンダクションカロリーメータで測定した接水後
０〜１時間におけるセメントの水和発熱量が１０Ｊ／ｇ
以下であるセメント組成物の提供を目的とする。 【解決手段】 半水せっこう量が特定の範囲内に
ある組成物においては、粉末Ｘ線回折を利用したリート
ベルト解析法で定量したアルミネート相量と水和発熱量
との間に非常に良好な相関関係があることを知見し、ア
ルミネート相量及び半水せっこう量が或る範囲内にコン
トロールされた組成物が、目的とするセメント組成物と
なることを見出し、上記課題を解決した。すなわち本発
明は、粉末Ｘ線回折を利用したリートベルト解析法によ
って定量したアルミネート相量が８質量％以下であり、
且つ半水せっこう量が１．５〜４質量％である、初期水
和発熱量の小さいセメント組成物に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、初期水和発熱を抑
制したセメント組成物に関する。このようなセメント
は、接水１時間以内の初期の水和物の生成が少ないた
め、良好な流動性を示すとともに、耐久性に悪影響を及
ぼす収縮や膨張が小さい等、好ましい特性を示す。従っ
て、建設関連分野で広く利用できる。 【０００２】 【従来の技術】初期水和熱量の小さいセメントは、エト
リンガイト等の初期水和物が少ない。接水後の初期に生
成するこのような水和物は、セメントの凝結を左右する
重要な化合物であるが、条件によっては、自由水の固
定、流動抵抗の増大等によりセメントの流動性を低下さ
せることが知られている。また、エトリンガイトは、膨
張や自己収縮の原因になることが知られており、硬化後
の耐久性に悪影響を及ぼすことが危惧されている。この
ため、流動性が良好で、耐久性に優れたセメント硬化体
を得るためには、エトリンガイト等の生成が適正に制御
された、初期水和熱の小さいセメントとする必要があ
る。さらに、初期水和熱量はセメント中のアルミネート
相量やせっこうの種別・含有量により変化することか
ら、流動性や耐久性に優れたセメント硬化体を得るため
にはアルミネート相量やせっこうの種別・含有量を適正
化する必要がある。 【０００３】従来、セメント中のアルミネート相量の制
御は、その主成分である３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３（以下Ｃ
_３Ａと記す）の量をＪＩＳ Ｒ ５２０１ 「ポルトラン
ドセメント」記載の式（１）によって化学成分から計算
によって求め、この値を指標にして行われていた。式
中、Ａｌ_２Ｏ_３は、ポルトランドセメント中の酸化アル
ミニウムの質量％であり、Ｆｅ_２Ｏ_３は、ポルトランド
セメント中の酸化第二鉄の質量％である。 【０００４】 【数１】 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
アルミネート量は、セメント中に含まれる少量成分や焼
成条件の影響を大きく受ける事から、（１）式で求めら
れるＣ_３Ａ量を調整することで初期水和発熱を抑制する
ことは困難であった。例えば、（１）式によって求めた
Ｃ_３Ａ量が互いに等しい組成物でも、実際のアルミネー
ト量は互いに大きく異なる場合があるのである。本発明
は、初期水和発熱量の小さいセメント組成物の提供を目
的とするものである。具体的には、コンダクションカロ
リーメータで測定した接水後０〜１時間におけるセメン
トの水和発熱量が１０Ｊ／ｇ以下であるセメント組成物
の提供を目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明者は、半水せっこ
う量が特定の範囲内にある組成物においては、粉末Ｘ線
回折を利用したリートベルト解析法で定量したアルミネ
ート相量と水和発熱量との間に非常に良好な相関関係が
あることを知見し、アルミネート相量及び半水せっこう
量が或る範囲内にコントロールされた組成物が、目的と
するセメント組成物となることを見出し、本発明を完成
した。すなわち本発明は、粉末Ｘ線回折を利用したリー
トベルト解析法によって定量したアルミネート相量が８
質量％以下であり、且つ半水せっこう量が１．５〜４質
量％である、初期水和発熱量の小さいセメント組成物に
関する。なお、リートベルト解析法は、結晶性化合物の
粉末Ｘ線回折を解析する方法であり、この方法によって
セメントにおけるアルミネート相量のような結晶性化合
物を精度良く定量することができる。 【０００７】 【発明の実施の形態】本発明では、リートベルト解析法
により定量した測定値を指標として、セメント組成物中
のアルミネート量を規定すると共に半水せっこう量を規
定したことを特徴とする。現在のセメント製造方法で
は、原料からのアルミネート取込みは不可避であるが、
本発明では、リートベルト解析法により定量したアルミ
ネート量を８質量％以下とする。アルミネート相量が多
すぎると、セメントの初期水和発熱量が大きくなり、流
動性や耐久性の低下を招く。一方、半水せっこう量は、
１．５〜４質量％の範囲とする。半水せっこう量が少な
すぎると、アルミネート相量の水和が活発になり水和発
熱量が大きくなり、また、多すぎると、半水せっこうの
水和による発熱量が大きくなり、何れにおいても好まし
くない結果に繋がる。 【０００８】本発明のセメント組成物は、所定量のアル
ミネート相を含むクリンカーにせっこうを添加して粉砕
することによって製造することができる。クリンカー中
のアルミネート相が所定量から外れている場合には、ク
リンカー原料中に本来含まれるＡｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ
_２Ｏ_３、ＭｇＯ、アルカリ、フッ素等の含有量を変え
て、所定量へ調整することが可能である。例えば、Ａｌ
_２Ｏ_３／Ｆｅ _２Ｏ_３比率（ＩＭと呼ぶ）を減少させるこ
とにより、アルミネート相量を減少させることが可能で
ある。また、ＩＭが一定の場合でも、ＭｇＯ量やフッ素
量を増加させることによってアルミネート相量を減少さ
せることが可能である。なお、原料中のＭｇＯやフッ素
の量は、スラグやふっ酸製造時に発生する廃棄物をクリ
ンカー原料に少量添加することにより、調整することが
できる。以下では、具体例を挙げて、本発明を更に詳し
く説明する。 【０００９】 【実施例】実施例１、２および比較例１〜３ クリンカー原料種および粉砕条件を変えて、ブレーン比
表面積が約３３００ｃｍ ^２／ｇ、ＳＯ_３量が約２．１質
量％、半水せっこう量が約３．０質量％であり、アルミ
ネート相量のみが本質的に互いに異なる５種類のセメン
トを得た。ＳＯ_３量および半水せっこう量は、夫々試薬
のせっこうと半水せっこうを添加して調整した。得られ
たセメントの化学組成を表１に示す。このセメントのア
ルミネート相量をリートベルト解析法によって求めた。
また、コンダクションカロリメータで、水／セメント比
０．５の条件で、接水後１時間までの初期水和発熱量を
測定した。結果を表２に示す。 【００１０】 【表１】 【００１１】 【表２】 【００１２】アルミネート相量が８質量％以下である実
施例１、２では、初期水和発熱量が１０Ｊ／ｇ以下と小
さいが、アルミネート相量が８質量％を超える比較例１
〜３では、水和熱は何れも大きな値を示している。ま
た、表２には、比較参照のため、（１）式で求めたＣ_３
Ａ量も示した。比較例３から、Ｃ_３Ａ量が８質量％以下
でも初期水和発熱量が大きいものが在ることが分る。 【００１３】実施例３、４および比較例４、５ 実施例２のセメント調製に使用したものと同じクリンカ
ーを用いて、試薬のせっこうと半水せっこうの添加量を
調整してアルミネート相量が互いに同じで半水せっこう
量が異なる４種類のセメントを得た。このセメントのア
ルミネート相量と接水後１時間までの初期水和発熱量
を、前記と同様の方法で測定した。また、半水せっこう
量は熱重量分析により求めた。結果を表３に示す。 【００１４】 【表３】 【００１５】半水せっこう量が本発明の範囲である１．
５〜４質量％にある場合には、初期水和発熱量は１０Ｊ
／ｇ以下と小さいが、この範囲を外れると初期水和発熱
量が大きくなることが分る。 【００１６】 【発明の効果】本発明のセメント組成物では、リートベ
ルト解析法により定量したアルミネート相量を８質量％
以下、且つ半水せっこう量を１．５〜４質量％に制御す
ることで、初期（０〜１時間)における水和発熱量が１
０Ｊ／ｇに抑えられている。これにより、初期流動性及
び耐久性の向上が可能となった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 秀明 山口県宇部市大字小串字沖の山１−６ 株 式会社宇部三菱セメント研究所宇部センタ ー内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】粉末Ｘ線回折を利用したリートベルト解析
   方法によって定量したアルミネート相量が８質量％以下
   であり、且つ半水せっこう量が１.５〜４質量％であ
   る、初期水和発熱量の小さいセメント組成物。