JP2012012285A - セメント組成物及びセメント組成物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】石炭灰や建設発生土等の廃棄物を使用しても、凝結水量やコンクリートの単位水量を低減させ、モルタルやコンクリートの流動性を向上することができる、セメント組成物及びセメント組成物の製造方法を提供する。
【解決手段】Ｓｒ含有量が０．０６５〜１．０質量％、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え３．０質量％以下であるセメント組成物である。セメント組成物のＳｒ含有量が０．０６５〜１．０質量％、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え３．０質量％以下となるように、石灰石、硅石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥、ハイドロケーキ及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整し、調整した原料を配合し、焼成してセメントクリンカーを製造する工程（Ａ）と、セメントクリンカーと、石膏と、混合材として石灰石及び高炉スラグを混合して粉砕する工程（Ｂ）を含むセメント組成物の製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、セメント組成物及びセメント組成物の製造方法に関する。

近年、廃棄物の有効利用の観点から、アルミニウム（以下「Ａｌ」とする。）を多く含む廃棄物である石炭灰、建設発生土等がクリンカー原料として多量に使用されている。一般に、セメントクリンカー中のアルミネート相（Ｃ_３Ａ）量は原料中のＡｌ量とともに増加するため、石炭灰等のＡｌを多く含む廃棄物の利用拡大に伴いセメントクリンカー中のＡｌ量及びＣ_３Ａ量が増加し、適正なフレッシュ性状（流動性）を得るためには、凝結水量（セメントペーストの標準軟度水量：一定の軟度を得るために必要な水量）やコンクリートの単位水量を増加させる必要がある。一方、凝結水量やコンクリートの単位水量を増加させると、フレッシュ性状以外の強度発現性等に悪影響を及ぼすことが懸念される。そのため、凝結水量やコンクリートの単位水量を増加させないために、廃棄物の使用量を一定量に制限せざるを得ないという問題がある。

非特許文献１には、各種ポルトランドセメント（普通ポルトランドセメント（Ｎ）、早強ポルトランドセメント（Ｈ）、中庸熱ポルトランドセメント（Ｍ）、低熱ポルトランドセメント（Ｌ））の化学分析値が記載されており、この化学分析値の各成分（例えばＡｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３）からボーグ式を用いてＣ_３Ａ量を算出し、このＣ_３Ａ量において必要な凝結水量（セメントペーストの標準軟度水量：一定の軟度を得るための必要な水量）を表１に示した。

表１に示すように、Ｃ_３Ａ量が多い普通ポルトランドセメント（Ｎ）や早強ポルトランドセメント（Ｈ）は、中庸熱ポルトランドセメント（Ｍ）や低熱ポルトランドセメント（Ｌ）に比べて凝結水量が多い。

モルタルやコンクリートの流動性を向上する方法としては、「石灰石微粉末のような無機粉末を使用する（特許文献１）」、「混合する石膏の形態を調整する（特許文献２）」、「粒度が特定の範囲であり、粒形が良好な骨材を使用する（特許文献３）」、その他一般的な方法として「混和剤(流動化剤)を使用する」等の方法がある。しかし、これらの方法では、製造コストの上昇や強度発現性に悪影響を及ぼすといった問題がある。

特開２００３−９５７１０号公報 特開２００４−２９２３０７号公報 特開２００５−２７２２２３号公報

社団法人セメント協会、セメントの常識、ｐ１９〜２０、２００９年３月発行

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、石炭灰や建設発生土等の廃棄物を比較的多く使用し、セメントクリンカー中のＡｌ、Ｃ_３Ａ含有量が増加した場合であっても、セメントペーストやモルタル、コンクリートの流動性を向上することができるセメント組成物、及びセメント組成物の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討した結果、石炭灰や建設発生土等の廃棄物を比較的多量に使用し、セメント組成物中のＡｌ含有量やＣ_３Ａ含有量が比較的多いセメントにおいて、セメント組成物中のストロンチウム（以下「Ｓｒ」とする）含有量、酸化マグネシウム（以下「ＭｇＯ」とする）含有量が、セメントペースト、モルタル又はコンクリートの流動性の改善に影響を及ぼすことを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、Ｓｒ含有量が０．０６５〜１．０質量％、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え３．０質量％以下であるセメント組成物に関する。また、本発明は、ｆ．ＣａＯ含有量が１．５質量％以下であるセメント組成物に関する。更に、本発明は、ＳＯ_３含有量が１．６〜２．６質量％であり、ボーグ式で算定されるＣ_３Ｓ含有量が５０〜７０質量％、Ｃ_２Ｓ含有量が５〜２５質量％、Ｃ_３Ａ含有量が６〜１５質量％及びＣ_４ＡＦ含有量が７〜１５質量％であるセメント組成物に関する。

また、本発明は、セメント組成物のＳｒ含有量が０．０６５〜１．０質量％、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え３．０質量％以下となるように、石灰石、硅石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥、ハイドロケーキ及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整し、調整した原料を配合し、焼成してセメントクリンカーを製造する工程（Ａ）と、セメントクリンカーと、石膏と、混合材として石灰石及び高炉スラグを混合して粉砕する工程（Ｂ）を含むことを特徴とするセメント組成物の製造方法に関する。また、本発明は、貝殻を石灰石の一部代替として使用する、セメント組成物の製造方法に関する。本発明は、工程（Ａ）におけるセメントクリンカー原料として、セメントクリンカー１トンあたり石灰石７００〜１４００ｋｇ、硅石２０〜１５０ｋｇ、石炭灰０〜３００ｋｇ、粘土０〜１００ｋｇ、高炉スラグ０〜１００ｋｇ、建設発生土１０〜１５０ｋｇ、下水汚泥０〜１００ｋｇ、ハイドロケーキ０〜１００ｋｇ及び鉄源３０〜８０ｋｇを配合する、セメント組成物の製造方法に関する。また、本発明は、工程（Ａ）において、石炭灰に対する建設発生土の質量比が０．１３〜１．６となるように建設発生土と石炭灰とを配合する、セメント組成物の製造方法に関する。更に、本発明は、工程（Ａ）における建設発生土中のＳｒ含有量が０．０１〜１．０質量％であり、且つ石炭灰中のＳｒ含有量が０．０２〜０．４質量％である、セメント組成物の製造方法に関する。

本発明によれば、セメント組成物のＳｒ含有量、ＭｇＯ含有量を適正範囲となるようにすることにより、凝結水量やコンクリートの単位水量が低減され、セメントペースト、モルタル及びコンクリートの流動性を向上することができる。

セメント組成物のＳｒ含有量とＭｇＯ含有量と凝結水量又はコンクリートの単位水量との関係を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。

本発明のセメント組成物は、Ｓｒ含有量が０．０６５〜１．０質量％、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え３．０質量％以下であることを特徴とする。

セメント組成物のＳｒ及びＭｇＯは少量・微量成分である。本発明者らは、セメント組成物のＳｒ含有量、ＭｇＯ含有量がモルタル及びコンクリートの流動性と関係があることを突き止め、Ｓｒ含有量、ＭｇＯ含有量を適正範囲となるようにすることにより、凝結水量やコンクリートの単位水量を低減することができ、セメントペーストし、モルタル及びコンクリートの流動性が向上できることを見出した。その結果、有効利用が望まれている石炭灰、建設発生土等の廃棄物を用いてもセメント組成物を用いたセメントペースト、モルタル及びコンクリートの流動性を維持・向上することができる。

セメント組成物のＳｒ含有量及びＭｇＯ含有量は、セメント組成物の全体質量に対する含有割合（質量％）である。セメント組成物のＳｒ含有量はセメント協会標準試験方法ＪＣＡＳ Ｉ−５２ ２０００「ＩＣＰ発光分光分析及び電気加熱式原子吸光分析方法」に準じて測定することができる。セメント組成物中のＭｇＯ含有量は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９８「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定することができる。また、セメント組成物の鉱物組成（Ｃ_３Ｓ、Ｃ_２Ｓ、Ｃ_３Ａ及びＣ_４ＡＦ）はボーグ式、または粉末Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）のＲｉｅｔｖｅｌｄ解析法に準じて測定することができる。

セメント組成物のＳｒ含有量は、０．０６５〜１．０質量％であり、好ましくは０．０６７〜０．５質量％、より好ましくは０．０６８〜０．３質量％であり、更に好ましくは０．０７０〜０．２０質量％であり、特に好ましくは０．０７０〜０．１５質量％である。

セメント組成物のＭｇＯ含有量は、１．０質量％を超え３．０質量％以下であり、好ましくは１．０質量％を超え２．６質量％以下であり、より好ましくは１．１〜２．６質量％であり、更に好ましくは１．１〜２．５質量％であり、特に好ましくは１．２〜２．５質量％、極めて好ましくは１．８〜２．４質量％である。

セメント組成物のＸＲＤ／Ｒｉｅｔｖｅｌｄ解析法に準じて測定したＣ_３Ａ含有量は、０．１〜１１．０質量％であり、好ましくは１．０〜１０．５質量％であり、より好ましくは２．０〜１０．２質量％であり、更に好ましくは３．０〜１０．２質量％であり、特に好ましくは３．０〜９．０質量％、極めて好ましくは３．０〜７．０質量％である。

セメント組成物のＳｒ含有量が０．０６５質量％未満、あるいはＭｇＯ含有量が１．０質量％以下では、モルタルやコンクリートの流動性の低下を示し、適正な流動性を得るために凝結水量やコンクリートの単位水量が増加する場合がある。

セメント組成物のｆ．ＣａＯ含有量は、好ましくは1．５質量％以下であり、より好ましくは０．１〜１．２質量％であり、更に好ましくは０．２〜１．０質量％、特に好ましくは０．３〜０．８質量％である。セメント組成物のｆ．ＣａＯ含有量が１．５質量％を超過すると、適正な強度発現性を得ることができない。

また、本発明のセメント組成物は、ＳＯ_３含有量が、好ましくは１．６〜２．６質量、より好ましくは１．７〜２．５質量％、更に好ましくは１．８〜２．４質量％であり、特に好ましくは１．８〜２．３質量％である。セメント組成物のＳＯ_３含有量が、上記範囲内であると、セメント組成物の流動性を適度に維持しつつ、モルタルやコンクリートの強度発現性も向上することができる。セメント組成物中のＳＯ_３含有量は、全体質量に対する含有割合（質量％）であり、この含有割合は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９８「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定することができる。

本発明のセメント組成物ボーグ式で算定される鉱物組成は、好ましくはＣ_３Ｓ含有量が５０〜７０質量％、Ｃ_２Ｓ含有量が３〜２５質量％、Ｃ_３Ａ含有量が６〜１５質量％及びＣ_４ＡＦ含有量が７〜１５質量％であり、より好ましくはＣ_３Ｓ含有量が５１〜６７質量％、Ｃ_２Ｓ含有量が５〜２５質量％、Ｃ_３Ａ含有量が８〜１３質量％及びＣ_４ＡＦ含有量が８〜１２質量％であり、更に好ましくはＣ_３Ｓ含有量が５２〜６５質量％、Ｃ_２Ｓ含有量が８〜２２質量％、Ｃ_３Ａ含有量が８〜１２質量％及びＣ_４ＡＦ含有量が８〜１１質量％であり、特に好ましくはＣ_３Ｓ含有量が５３〜６５質量％、Ｃ_２Ｓ含有量が８〜２１質量％、Ｃ_３Ａ含有量が８〜１０質量％及びＣ_４ＡＦ含有量が８〜１０質量％である。

ここで、ボーグ式により算出されるセメント組成物中のＣ_３Ｓ含有量、Ｃ_２Ｓ含有量、Ｃ_３Ａ含有量、Ｃ_４ＡＦ含有量は、下記の式［１］〜［４］により算出する。

Ｃ_３Ｓ含有量（質量％）＝４．０７×ＣａＯ量（質量％）−７．６０×ＳｉＯ_２量（質量％）−６．７２×Ａｌ_２Ｏ_３量（質量％）−１．４３×Ｆｅ_２Ｏ_３量（質量％）−２．８５×ＳＯ_３量（質量％） ・・・［１］
Ｃ_２Ｓ含有量（質量％）＝２．８７×ＳｉＯ_２量（質量％）−０．７５４×Ｃ_３Ｓ量（質量％） ・・・［２］
Ｃ_３Ａ含有量（質量％）＝２．６５×Ａｌ_２Ｏ_３（質量％）−１．６９×Ｆｅ_２Ｏ_３（質量％） ・・・［３］
Ｃ_４ＡＦ含有量（質量％）＝３．０４×Ｆｅ_２Ｏ_３（質量％） ・・・［４］

式中の「ＣａＯ」、「ＳｉＯ_２」、「Ａｌ_２Ｏ_３」及び「Ｆｅ_２Ｏ_３」は、それぞれ、セメント組成物におけるＣａＯ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３及びＦｅ_２Ｏ_３のセメント組成物の全体質量に対する含有割合（質量％）である。これらの含有割合は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２「ポルトランドセメントの化学分析方法」あるいはＪＩＳ Ｒ ５２０４「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」により測定することができる。

本発明のセメント組成物の製造方法は、セメント組成物中のＳｒ含有量が０．０６５〜１．０質量％、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え３．０質量％以下となるように、石灰石、硅石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥、ハイドロケーキ及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整し、調整したこれらの原料を配合・焼成してセメントクリンカーを製造する工程（Ａ）と、得られたセメントクリンカーと石膏とを混合して粉砕する工程（Ｂ）を含む。

（Ａ）工程におけるセメントクリンカーの原料としては、石灰石、硅石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥、ハイドロケーキ及び鉄源等が挙げられる。石炭灰は、石炭火力発電所等から発生するものであり、シンダアッシュ、フライアッシュ、クリンカアッシュ及びボトムアッシュが挙げられる。建設発生土は、建設工事の施工に伴い副次的に発生する残土や泥土、廃土等が挙げられる。下水汚泥としては、汚泥単味のほか、これに石灰石を加えて乾粉化したものや、焼却残渣等が挙げられる。鉄源としては、銅からみ、高炉ダスト等が挙げられる。

（Ａ）工程におけるセメントクリンカー原料としては、セメントクリンカー１トン（ｔ）あたり、石灰石７００〜１４００ｋｇ、硅石２０〜１５０ｋｇ、石炭灰０〜３００ｋｇ、粘土０〜１００ｋｇ、高炉スラグ０〜１００ｋｇ、建設発生土１０〜１５０ｋｇ、下水汚泥０〜１００ｋｇ、ハイドロケーキ０〜１００ｋｇ及び鉄源３０〜８０ｋｇを配合することが好ましい。また、（Ａ）工程におけるセメントクリンカー原料としては、セメントクリンカー１トンあたり、石灰石８００〜１３００ｋｇ、硅石２０〜１００ｋｇ、石炭灰５０〜２５０ｋｇ、粘土０〜８０ｋｇ、高炉スラグ５〜５０ｋｇ、建設発生土２０〜１５０ｋｇ、下水汚泥０〜７０ｋｇ、ハイドロケーキを２０〜８０ｋｇ及び鉄源３０〜６０ｋｇを配合することがより好ましい。中でも、セメントクリンカー原料として、石灰石、石炭灰、建設発生土にあっては、セメントクリンカー１トンあたり、石灰石９００〜１２００ｋｇ、石炭灰８０〜２７０ｋｇ、建設発生土２０〜１５０ｋｇを配合することが特に好ましく、セメントクリンカー１トンあたり、石灰１０００〜１１００ｋｇ、石炭灰１００〜２５０ｋｇ、建設発生土３０〜１００ｋｇを配合することが更に好ましい。本明細書において、「原料原単位」とは、セメントクリンカーを１トン製造するにあたり、使用される各原料の質量（ｋｇ／ｔ−クリンカー）をいう。

（Ａ）工程におけるセメントクリンカー原料の原料原単位を特定範囲に調整する方法として、具体的には、サンプリングしたセメント組成物のＳｒ含有量、ＭｇＯ含有量を測定し、Ｓｒ含有量、ＭｇＯ含有量が特定範囲となるようにセメントクリンカー原料の原料原単位を調整する。

セメントクリンカー原料の中でも、カルシウム源原料となる石灰石のＳｒ含有量や、石炭灰及び建設発生土の使用量（原料原単位）が、セメント組成物中のＳｒ含有量に影響を与える。セメント組成物中のＳｒ含有量を特定範囲にするためには、石灰石のＳｒ含有量に応じて、石炭灰に対する建設発生土の質量比で調整することが好ましい。例えば石灰石のＳｒ含有量が低い場合は、石炭灰に対する建設発生土の質量比が多くなるように石炭灰及び建設発生土の使用量（原料原単位）を調整することができる。石炭灰に対する建設発生土の質量比（建設発生土（ｋｇ／ｔ−クリンカー）／石炭灰（ｋｇ／ｔ−クリンカー））は、好ましくは０．１３〜１．６であり、より好ましくは０．１５〜１．５であり、更に好ましくは０．２〜１．５であり、特に好ましくは０．２〜１．４である。

セメント組成物中のＭｇＯ含有量を特定範囲にするには、石灰石、硅石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、ハイドロケーキ、並びに鉄源としての銅からみ及び高炉ダストのＭｇＯ含有量に基づき、これらの原料からセメント組成物中に含まれるＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え３．０質量％以下となるように各セメントクリンカー原料を原料原単位で調整し、これらの原料を配合することが好ましい。

セメントクリンカー原料として、各原料中のＳｒ含有量、及びＭｇＯ含有量は、以下の範囲のものを使用することが好ましい。なお、各原料中のＳｒ含有量、及びＭｇＯ含有量は、各原料（１００質量％）に対する含有割合（質量％）である。

石灰石としては、Ｓｒ含有量が、好ましくは０．０１〜０．１０質量％、より好ましくは０．０１〜０．０９質量％、更に好ましくは０．０１〜０．０８質量％、特に好ましくは０．０１５〜０．０８質量％のものを使用する。ＭｇＯ含有量が、好ましくは０．１〜２．０質量％、より好ましくは０．１〜１．５質量％、更に好ましくは０．１〜１．３質量％、特に好ましくは０．２〜１．３質量％のものを使用する。

また、Ｓｒ量を特定範囲にするために廃貝殻を原料として利用することが好ましい。貝殻は水産廃棄物であるが、ＣａＯ含有量やＭｇＯ含有量を石灰石と同程度含有しており、Ｓｒ含有量は石灰石より高いため、天然資源である石灰石の一部代替として使用可能であり、資源の温存ができ有用である。貝殻の代表的なものにはホタテ、アコヤ、カキ殻等が挙げられる。石灰石の一部を貝殻で置き換える場合は、カルシウム源原料（石灰石＋貝殻）は、Ｓｒ含有量が好ましくは０．０２〜０．３質量％、より好ましくは０．０２〜０．２６質量％、更に好ましくは０．０２〜０．２質量％、特に好ましくは０．０２５〜０．２質量％となるようにして使用する。なお、貝殻として、Ｓｒ含有量が、好ましくは０．０２〜１．０質量％、好ましくは０．０２〜０．５質量％、より好ましくは０．０５〜０．３質量％、特に好ましくは０．０３〜０．３質量％のものを使用することができる。貝殻は、ＣａＯ含有量が好ましくは３５〜５５質量％、より好ましくは４０〜５５質量％、更に好ましくは４０〜５０質量％、特に好ましくは４５〜５０質量％のものを使用することができる。貝殻は、ＭｇＯ含有量が、好ましくは０．１〜５．０質量％、より好ましくは０．１〜３．０質量％、更に好ましくは０．１〜２．０質量％、特に好ましくは０．１〜１．０質量％のものを使用することができる。Ｓｒ含有量が０．０２質量％未満であるＳｒ含有量が少ない石灰石を用いる場合は、石灰石の一部代替として貝殻を使用することが好ましい。貝殻以外にも、ＣａＯ、Ｓｒ及びＭｇＯを比較的多く含む物を使用してもよい。

硅石としては、Ｓｒ含有量が、好ましくは０．００１〜０．０４質量％、より好ましくは０．００１〜０．０３質量％、更に好ましくは０．００１〜０．０２５質量％、特に好ましくは０．００１〜０．０２質量％のものを使用する。ＭｇＯ含有量が、好ましくは０．０１〜１．０質量％、より好ましくは０．０３〜０．８質量％、更に好ましくは０．０３〜０．６質量％のものを使用する。

石炭灰としては、Ｓｒ含有量が、好ましくは０．０２〜０．４質量％、より好ましくは０．０２〜０．３質量％、更に好ましくは０．０２〜０．２５質量％、特に好ましくは０．０２〜０．２質量％のものを使用する。ＭｇＯ含有量が、好ましくは０．１〜３．０質量％、より好ましくは０．２〜２．５質量％、更に好ましくは０．４〜２．５質量％、特に好ましくは０．５〜２．０質量％のものを使用する。

高炉スラグとしては、Ｓｒ含有量が、好ましくは０．０２〜０．２質量％、より好ましくは０．０２〜０．１５質量％、更に好ましくは０．０２〜０．１０質量％、特に好ましくは０．０３〜０．１質量％のものを使用する。ＭｇＯ含有量が、好ましくは３．０〜９．０質量％、より好ましくは４．０〜８．０質量％、更に好ましくは５．０〜７．０質量％、特に好ましくは５．０〜６．０質量％のものを使用する。

粘土としては、Ｓｒ含有量が、好ましくは０．００１〜０．０３質量％、より好ましくは０．００３〜０．０２５質量％、更に好ましくは０．００３〜０．０２質量％、０．００４〜０．０２質量％のものを使用する。ＭｇＯ含有量が、好ましくは０．３〜６．０質量％、より好ましくは０．５〜５．０質量％、更に好ましくは０．５〜４．０質量％、特に好ましくは０．４〜３．０質量％のものを使用する。

建設発生土としては、Ｓｒ含有量が、好ましくは０．０１〜１．０質量％、より好ましくは０．０１〜０．７質量％、更に好ましくは０．０１〜０．５質量％、特に好ましくは０．０２〜０．４質量％のものを使用する。ＭｇＯ含有量が、好ましくは０．５〜５．０質量％、より好ましくは０．５〜４．０質量％、更に好ましくは１．０〜３．０質量％、特に好ましくは１．５〜３．０質量％のものを使用する。

下水汚泥としては、Ｓｒ含有量が、好ましくは０．００１〜０．１質量％、より好ましくは０．００１〜０．０７質量％、更に好ましくは０．００１〜０．０５質量％、特に好ましくは０．００１〜０．０３質量％のものを使用する。ＭｇＯ含有量が、好ましくは０．５〜４．０質量％、より好ましくは０．５〜３．０質量％、更に好ましくは０．５〜２．０質量％、特に好ましくは０．６〜２．０質量％のものを使用する。

ハイドロケーキとしては、Ｓｒ含有量が、好ましくは０．１〜１．５質量％、より好ましくは０．１〜１．０質量％、更に好ましくは０．１〜０．８質量％、特に好ましくは０．２〜０．６質量％のものを使用する。ＭｇＯ含有量が、好ましくは５〜３０質量％、より好ましくは５〜２５質量％、更に好ましくは１０〜２０質量％、特に好ましくは１０〜１５質量％のものを使用する。

銅からみとしては、Ｓｒ含有量が、好ましくは０．００５〜０．０５質量％、より好ましくは０．００５〜０．０４質量％、更に好ましくは０．００５〜０．０３質量％、特に好ましくは０．０１〜０．０３質量％のものを使用する。ＭｇＯ含有量が、好ましくは０．３〜２．５質量％、より好ましくは０．５〜２．０質量％、更に好ましくは０．５〜１．５質量％、特に好ましくは０．５〜１．０質量％のものを使用する。

高炉ダストとしては、Ｓｒ含有量が、好ましくは０．００１〜０．０３質量％、より好ましくは０．００１〜０．０２質量％、更に好ましくは０．００２〜０．０１５質量％、特に好ましくは０．００２〜０．０１質量％のものを使用する。ＭｇＯ含有量が、好ましくは０．２〜３．５質量％、より好ましくは０．２〜２．５質量％、更に好ましくは０．２〜２．０質量％、特に好ましくは０．２〜１．５質量％のものを使用する。

セメントクリンカーの製造は、ＳＰ方式（多段サイクロン予熱方式）又はＮＳＰ方式（仮焼炉を併設した多段サイクロン予熱方式）等の既存のセメント製造設備を用いて製造することができる。

なお、工業スケールの製造においては、例えば、まず初めにＳｒ、ＭｇＯ含有量測定用のセメント組成物を採取し、そのセメント組成物のＳｒ含有量、ＭｇＯ含有量を測定し、Ｓｒ含有量が０．０６５〜１．０質量％、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え３．０質量％以下となるように、セメントクリンカーの原料原単位を調整して、これらの原料を配合し、焼成したセメントクリンカーを用いることによって、流動性を向上したセメント組成物を製造することができる。

本発明のセメント組成物の製造方法において、得られるセメント組成物のｆ．ＣａＯ含有量は１．５質量％以下であることが好ましい。

次に、ＮＳＰ方式の既存のセメント製造設備を用いて、本発明のセメント組成物に用いるセメントクリンカーの製造方法の一実施態様を説明する。なお、本発明のセメント組成物の製造方法は、以下の実施形態に限定されるものではない。

セメントクリンカーの各原料の混合方法は、特に限定されないが、例えば原料粉砕ミル等で粉砕混合し、ブレンディングサイロで混合することが好ましい。

粉砕混合されたセメントクリンカー原料は、更に既存の設備であるサスペンションプレヒータ及びロータリーキルンを用いて焼成することができる。セメントクリンカーの焼成温度、焼成時間等の焼成条件を変えることによって、ｆ．ＣａＯ含有量が１．５質量％以下となるようにしたセメント組成物を製造するためのセメントクリンカーを得ることができる。

セメントクリンカーの焼成温度は、特に限定されないが、ＮＳＰ方式のセメント製造設備を用いた場合には、ロータリーキルンの出口付近におけるセメントクリンカーの温度が、好ましくは８００〜１７００℃、より好ましくは９００〜１６００℃、更に好ましくは１０００〜１５００℃である。焼成時間は、２０分間〜２時間、より好ましくは２０分間〜１．５時間、更に好ましくは２０分〜１．０時間である。

焼成後、得られたセメントクリンカーは、ロータリーキルンの下流側に設けられたクリンカークーラーによって、例えば１００〜２００℃程度まで冷却されることが好ましい。冷却速度は、好ましくは１０〜６０℃／分であり、より好ましくは１５〜４５℃／分であり、更に好ましくは１５〜３０℃／分である。

本発明の（Ｂ）工程において、セメント組成物は、工程（Ａ）で得られたセメントクリンカーと、石膏と、混合材として石灰石及び高炉スラグとを混合して粉砕することによって製造することができる。

石膏としては、ＪＩＳ Ｒ ９１５１「セメント用天然せっこう」に規定される品質を満足することが望ましく、具体的には、二水石膏、半水石膏、不溶性無水石膏が好適に用いられる。

本発明の（Ｂ）工程において、セメント組成物中のＳＯ_３量が、好ましくは１．６〜２．６質量％、より好ましくは１．７〜２．４質量％となるように石膏を混合して粉砕する。粉砕方法としては、特に制限されないが、ボールミル等の粉砕機、セパレータ等の分級機を用いる方法が挙げられる。

本発明の（Ｂ）工程において、セメント組成物は、更に混合材として石灰石及び高炉スラグを含有する。混合材としての石灰石としては、ＪＩＳ Ｒ ５２１０「ポルトランドセメント」に記載される石灰石等が挙げられる。混合材としての高炉スラグとしては、ＪＩＳ Ｒ ５２１１「高炉セメント」で規定される高炉スラグ等が挙げられる。セメント組成物は、石灰石及び高炉スラグ以外の混合材を含んでいてもよい。石灰石及び高炉スラグ以外の混合材としては、ＪＩＳ Ｒ ５２１２「シリカセメント」で規定されるシリカ質混合材、ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」で規定されるフライアッシュ等を利用することができる。混合材は、セメント組成物の全体質量に対する混合材の合計含有割合（質量％）が、５質量％以下であることが好ましい。なお、混合材として石灰石、高炉スラグを使用する場合には、混合材中のＳｒ含有量、ＭｇＯ含有量を考慮し、セメントクリンカー原料の原料原単位を調整することが好ましい。

本発明のセメント組成物のブレーン比表面積は、好ましくは２８００〜４０００ｃｍ^２／ｇである。ブレーン比表面積が上記範囲内であると、優れた強度発現性を有するモルタルやコンクリートの製造が可能となる。セメント組成物のブレーン比表面積は、より好ましくは３２００〜３８００ｃｍ^２／ｇであり、更に好ましくは３２００〜３５００ｃｍ^２／ｇである。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜７、比較例１〜６）
[セメントクリンカーの原料]
Ｓｒ及びＭｇＯ含有セメントクリンカー原料としては、石灰石Ａ、石灰石Ｂ、硅石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥、ハイドロケーキ及び鉄源（銅からみ、高炉ダスト）のセメントクリンカー原料のＳｒ含有量、及びＭｇＯ含有量を予め測定すると共に、予めサンプリングしておいたセメント組成物のＳｒ含有量、ＭｇＯ含有量を測定し、セメント組成物のＳｒ含有量が０．０７〜１．０質量％、且つＭｇＯ含有量が０．８〜２．６質量％となるようにクリンカー原料の原料原単位を調整し、これらの原料を配合した。また、セメント組成物のＳＯ_３含有量が所定範囲となるようにするために、二水石膏を使用した。表１に、実施例及び比較例で使用した石灰石、硅石、石炭灰、高炉スラグの化学成分の数値を示す。また、表２に示した原料以外の原料中のＳｒ含有量、及びＭｇＯ含有量を以下に記載する。なお、以下に示す化学成分及び原料原単位は、ドライベース(水分を含まない状態)の原料原単位である。
・ 粘土（Ｓｒ含有量＝０．０１３８質量％、ＭｇＯ含有量＝１．４３質量％）
・ 建設発生土（Ｓｒ含有量＝０．０２７２質量％、ＭｇＯ含有量＝１．７８質量％）
・ 下水汚泥（Ｓｒ含有量＝０．００２質量％、ＭｇＯ含有量＝０．６２質量％）
・ ハイドロケーキ(Ｓｒ含有量＝０．４７４質量％、ＭｇＯ含有量＝１４．１９質量％)
・ 銅からみ（Ｓｒ含有量＝０．０１６５質量％、ＭｇＯ含有量＝０．８３質量％）
・ 高炉ダスト（Ｓｒ含有量＝０．００６４質量％、ＭｇＯ含有量＝０．２２質量％）

表２に記載の化学成分（ｉｇ．ｌｏｓｓ〜ＭｇＯ）は、ＪＩＳ Ｍ ８８５３：１９９８「セラミックス用アルミノけい酸塩質原料の化学分析方法」、ＳＯ_３含有量は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９８「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて行った。また、原料中のＳｒ含有量は、セメント協会標準試験方法ＪＣＡＳ Ｉ−５２ ２０００「ＩＣＰ発光分光分析及び電気加熱式原子吸光分析によるセメント中の微量成分の定量方法」に準じて測定した。

[セメントクリンカーの原料]
セメントクリンカー原料として使用した各原料の原単位は、石灰石、石炭灰及び建設発生土を除き、硅石２０〜１５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、粘土０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー、高炉スラグ０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー、下水汚泥０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー、ハイドロケーキ０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー及び鉄源３０〜８０ｋｇ／ｔ−クリンカーであった。

セメント組成物中のＳｒ含有量に与える影響の大きいセメントクリンカー原料である、石灰石、石炭灰及び建設発生土の原料原単位（原単位）と、上記各原料からセメントクリンカー１ｔ当たりに持ち込まれるＳｒ含有量及びＭｇＯ含有量（セメントクリンカー１ｔを形成するための原料の全体質量に対する含有割合（質量％））と、石灰石と石炭灰と建設発生土の混合原料からセメントクリンカー１ｔ当たりに持ち込まれるＳｒ含有量及びＭｇＯ含有量（セメントクリンカー１ｔを形成するための原料の全体質量に対する含有割合（質量％））とを表２に示した。また、表２には、石炭灰に対する建設発生土の質量比（建設発生土（ｋｇ／ｔ−クリンカー）／石炭灰（ｋｇ／ｔ−クリンカー））と、石炭灰と建設発生土の混合物中のＳｒ含有量及びＭｇＯ含有量（石炭灰と建設発生土の混合物の全体質量に対する含有割合（質量％））を記載した。Ｓｒ含有量は、セメント協会標準試験方法ＪＣＡＳ Ｉ−５２ ２０００「ＩＣＰ発光分光分析及び電気加熱式原子吸光分析によるセメント中の微量成分の定量方法」に準じて測定した。ＭｇＯ含有量は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９８「ポルトランドセメントの化学分析方法に準じて測定した。

[セメントクリンカーの製造]
上記セメントクリンカー原料を配合し、配合した原料をＮＳＰキルンで最高温度１２００〜１５００℃で焼成し、セメントクリンカーを製造した。ＮＳＰキルン出口付近におけるセメントクリンカーの温度は１０００〜１５００℃であった。このセメントクリンカーを、ロータリーキルンの下流側に設けられたクリンカークーラーで、１０００〜１４００℃から１００〜２００℃まで、１０〜６０℃／分の冷却速度で冷却した。

得られたセメントクリンカーに二水石膏をセメント組成物中のＳＯ_３含有量が２質量％となるように混合し、更に混合材として石灰石４質量％と高炉スラグ１質量％を添加し、実機ミルでブレーン比表面積が３２００〜３５００ｃｍ^２／ｇになるように粉砕し、セメント組成物を得た。

[セメント組成物の化学成分]
得られたセメント組成物中のＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＳＯ_３について、全体質量に対する含有割合（質量％）を測定した。これらの含有割合は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９８「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定した。セメント組成物のｆ．ＣａＯ含有量は、ＪＣＡＳ Ｉ−０１：１９９７「遊離酸化カルシウムの定量方法」によって測定した。また、セメント組成物中のＳｒ含有量を、セメント協会標準試験方法ＪＣＡＳ Ｉ−５２ ２０００「ＩＣＰ発光分光分析及び電気加熱式原子吸光分析によるセメント中の微量成分の定量方法」に準じて測定した結果を表４に示す。

表３に示すように、実施例１〜７は、クリンカーへのＳｒ持込量が０．０４９５質量％の石灰石に応じて、石炭灰に対する建設発生土の質量比（建設発生土／石炭灰）が０．１５〜１．５となるように調整して製造したセメントクリンカーを用いることによって、表３に示すようにセメント組成物中のＳｒ含有量を０．０７〜０．１０６２質量％、且つＭｇＯ含有量を１．０４〜２．５５質量％に調整することができた。一方、比較例１〜６は、セメント組成物のＳｒ含有量及びＭｇＯ含有量が特定の範囲内となるようにセメントクリンカー原料の原料原単位を調整することなく、セメントクリンカー原料を配合して製造したセメントクリンカーを用いたため、セメント組成物中のＳｒ含有量は０．０３４〜０．０６質量％と、本発明のセメント組成物のＳｒ含有量の範囲外であるか（比較例１〜５）、セメント組成物中のＭｇＯ含有量が１．０質量％以下（比較例２、６）と、本発明のセメント組成物のＭｇＯ含有量の範囲外であった。

[セメント組成物の鉱物組成]
＜セメント組成物の鉱物組成＞
得られたセメント組成物の鉱物組成（Ｃ_３Ｓ量、Ｃ_２Ｓ量、Ｃ_３Ａ量及びＣ_４ＡＦ量）を、ボーグ式［１］〜［４］及びＸＲＤ／Ｒｉｅｔｖｅｌｄ解析法に基づいて測定した。結果を表５に示す。

＜ＸＲＤ／Ｒｉｅｔｖｅｌｄ解析法＞
粉末Ｘ線回折測定は、粉末Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ−２５００（リガク社製）を用い、Ｘ線源をＣｕＫαとして，管電圧：３５ｋＶ、管電流：１１０ｍＡ、測定範囲：２θ＝１０〜６０°、ステップ幅：０．０２°、計数時間：２秒間、発散スリット：１°、及び受光スリット：０．１５ｍｍの条件で行った。得られたＸ線回折プロファイルを、リートベルト解析ソフト（ＪＡＤＥ ６）にて解析し、各クリンカー鉱物の結晶情報のパラメータを得た。なお、リートベルト解析で使用した各種クリンカー鉱物の結晶構造データ及び参考文献を表５に示す。

参考文献１：Ｆ． Ｎｉｓｈｉ ａｎｄ Ｙ． Ｔａｋｅｕｃｈｉ： Ｔｒｉｃａｌｃｉｕｍ ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｃａ_３Ｏ［ＳｉＯ_４］： Ｔｈｅ ｍｏｎｏｃｌｉｎｉｃ Ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ ｆｕｒ Ｋｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｅ， Ｖｏｌ．１７２， ｐｐ．２９７ − ３１４ （１９８５）
参考文献２：Ｋ．Ｈ． Ｊｏｓｔ， Ｂ． Ｘｉｅｍｅｒ ａｎｄ Ｒ． Ｓｅｙｄｅｌ： Ｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ β−Ｄｉｃａｌｃｉｕｍ Ｓｉｌｉｃａｔｅ， Ａｃｔａ Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃａ， Ｖｏｌ．Ｂ３３， ｐｐ．１６９６ − １７００ （１９７７）
参考文献３：Ｐ． Ｍｏｎｄａｌ ａｎｄ Ｗ．Ｊ． Ｊｅｆｆｒｅｙ： Ｔｈｅ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｔｒｉｃａｌｃｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎａｔｅ， Ａｃｔａ Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃａ， Ｖｏｌ．３６， ｐｐ．６８９ − ６９７ （１９７５）
参考文献４：Ｙ． Ｔａｋｅｕｃｈｉ ａｎｄ Ｆ． Ｎｉｓｈｉ： Ｃｒｙｓｔａｌ−ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ３ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｎａ_２Ｏ Ｓｏｌｉｄ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｓｅｒｉｅｓ， Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ ｆｕｒ Ｋｒｉｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｅ， Ｖｏｌ．１５２， ｐｐ．２５９ − ３０７ （１９８０）
参考文献５：Ａ．Ａ． Ｃｏｌｖｉｌｌｅ ａｎｄ Ｓ． Ｇｅｌｌｅｒ： Ｔｈｅ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｂｒｏｗｎｍｉｌｌｅｒｉｔｅ， Ｃａ_２ＦｅＡｌＯ_５， Ａｃｔａ Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃａ， Ｖｏｌ．Ｂ２７， ｐ．２３１１ （１９７１）

[セメント組成物の物性]
得られたセメント組成物の物性を以下のようにして測定した。測定結果を表６に示す。
＜セメント組成物の粉末特性＞
セメントの粉末特性（ブレーン比表面積及び４５μｍ残分）について、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に準じて測定した。
＜色調ｂ値＞
セメント組成物の色調ｂ値は、測色色差計(日本電色社製Spectro Color Meter Se2000)用いて測定した。
＜モルタル圧縮強さ＞
凝結、モルタル圧縮強さは、得られたセメント組成物を用いて、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に準じて測定した。
＜コンクリート試験＞
コンクリート試験は、目標スランプ１８ｃｍ、Ｗ／Ｃが５５％、ｓ／ａが４７％、混和剤量が０．２５％とし、目標スランプとなるように単位水量を調整した。結果を表７に示す。なお、Ｗ／Ｃ、ｓ／ａの意味と、使用した細骨材、粗骨材、混和剤を下記に示す。
Ｗ／Ｃ：水セメント比（質量比）
ｓ／ａ：細骨材率（＝細骨材÷全骨材（細骨材＋粗骨材））（体積比）
細骨材：混合砂（海砂/博多産５０％＋砕砂/住友石炭鉱業５０％）
粗骨材：山口県宮野産２０１５/５０%＋１５０５/５０%。
混和剤：ＡＥ減水剤 ポゾリスＮｏ．７０（ポゾリス社製）
水 ：上水道水
コンクリートの練り混ぜに用いたミキサ、練混ぜ量及び手順は以下のとおりである。
ミキサ：強制二軸型ミキサ(公称容積５５Ｌ)
練混ぜ量：３０Ｌ/バッチ
練混ぜ時間及び手順
１）細骨材及びセメントをミキサに投入後、１０秒間空練り。
２）水(混和剤含)を加えて６０秒間練混ぜ。
３）粗骨材を加え６０秒間練混ぜ後、５分静置後１５秒間練混ぜ排出。
４）供試体は、ＪＩＳ Ａ １１３２に準拠して作製した。
コンクリート性能の評価項目及び試験方法は、次のとおりである。スランプは、ＪＩＳ Ａ １１０１、圧縮強度は材齢２８日でＪＩＳ Ａ １１０８に準じて測定した。

表７に示すように、実施例１、５〜７の凝結水量は比較例１、５〜６に比べ少なく、またコンクリートも同様に実施例１、２、５の単位水量は比較例１、３、４に比べ減少していることから、セメント組成物中のＳｒ含有量を０．０６５〜１．０質量％、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え３．０質量％以下となるようにすることにより、モルタル及びコンクリートの流動性は向上する。

表７に示すように、実施例１〜６のセメント組成物を用いたモルタルは、材齢２８日の圧縮強さが６０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、強度発現性が維持されていることが確認できた。なお、比較例３のように、セメント組成物のｆ．ＣａＯ含有量が１．５質量％を超えると、材齢２８日の圧縮強さが６０Ｎ／ｍｍ^２未満となり、強度発現性が低下した。

表３〜７に示すように、有効利用が望まれている廃棄物である石炭灰や建設発生土を使用することによって、これらの原料よりセメントクリンカーに持ち込まれるＡｌ量が増加した場合であっても、セメント組成物のＳｒ含有量、ＭｇＯ含有量が一定の範囲となるように、セメントクリンカー原料の原料原単位を調整することによって、得られるセメント組成物を使用したモルタル及びコンクリートの流動性を向上させることができる。更に、ｆ．ＣａＯ含有量を１．５質量％以下とすることによって、強度発現性を維持することができる。

実施例１〜７のセメント組成物（Ｓｒ含有量が０．０７〜０．１０６２質量％、且つＭｇＯ含有量が１．０４〜２．５５質量％）及び比較例１〜６のセメント組成物（Ｓｒ含有量が０．０３４〜０．０６質量％であるか、ＭｇＯ含有量が１．０質量％以下）のＳｒ含有量とＭｇＯ含有量と、凝結水量又は単位水量の関係を図１に示す。

図１（及び表４、６、７参照）に示すように、実施例１、２、５〜７のようにＳｒ含有量が０．０７〜０．１０６２質量％、且つＭｇＯ含有量が１．０４〜２．５５質量％であると、凝結水量（セメントペーストの標準軟度水量）は２８．０％未満（図１中、○凝結水量＜２８．０％）であり、コンクリートの単位水量が１８０ｋｇ／ｍ^３未満（図１中、△単位水量＜１８０ｋｇ／ｍ^３）と、凝結水量及び／又はコンクリートの単位水量を低減することができた。実施例１のセメント組成物のように、Ｒ−Ｃ_３Ａ量が１０．１と、比較的多い場合であっても、Ｓｒ含有量０．０６５〜１．０質量％、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え３．０質量％以下であると、凝結水量が２８．０％未満、コンクリートの単位水量が１８０ｋｇ／ｍ^３未満に低減することができた。

一方、図１（及び表４、６、７参照）に示す比較例１、３〜６のセメント組成物のように、セメント組成物中のＳｒ含有量が０．０６５〜１．０質量％、あるいはＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え３．０質量％以下のどちらか一方の数値を満たしていないと、凝結水量が２８．０％以上（図１中、●凝結水量≧２８．０％）、コンクリートの単位水量が１８０ｋｇ／ｍ^３以上（図１中、▲単位水量≧１８０ｋｇ／ｍ^３）と増加した。例えば比較例１、３〜５のセメント組成物のように、ＭｇＯの含有量が１．０質量％を超え３．０質量％以下の数値を満たしていても、Ｓｒ含有量が０．０６５〜１．０質量％の数値を満たしていないと、凝結水量は２８．０％以上又は単位水量が１８０ｋｇ／ｍ^３以上と増加し、比較例６のセメント組成物のように、Ｓｒ含有量が０．０６５〜１．０質量％の数値を満たしていても、ＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え３．０質量％の数値を満たしていないと、凝結水量は２８．０％以上と増加した。

（実施例８、比較例７）
また、廃貝殻を使用してＳｒ含有量を特定範囲にした実施例を以下に記す。
実施例８として、貝殻としてカキ殻を、表２に示す石灰石Ｂの一部代替として使用した。貝殻はＣａＯ含有量が４８質量％、Ｓｒ含有量が０．１３質量％、ＭｇＯ含有量が０．５３質量％であった。石灰石Ｂのうち１０質量％を貝殻で置き換えた。その他の原料は、比較例１〜５と同様のものを使用した。表８に、カルシウム源原料（石灰石、貝殻）、石炭灰及び建設発生土の原単位と、上記各原料からセメントクリンカー１ｔ当たりに持ち込まれるＳｒ含有量（質量％）と、石灰石と石炭灰と建設発生土の混合原料からセメントクリンカー１ｔ当たりに持ち込まれるＳｒ含有量（質量％）と、石炭灰に対する建設発生土の質量比と、石炭灰と建設発生土の混合物中のＳｒ含有量（質量％）を記載した。更に、実施例及び比較例１〜５と同様の方法で、セメント組成物を得てセメント組成物のＳｒ含有量を測定した。結果を表８に示す。Ｓｒ含有量は、セメント協会標準試験方法ＪＣＡＳ Ｉ−５２ ２０００「ＩＣＰ発光分光分析及び電気加熱式原子吸光分析によるセメント中の微量成分の定量方法」に準じて測定した。

表８に示すように、クリンカーへのＳｒ持込量が０．０２０１質量％と少ない石灰石を用いる場合であっても、石灰石の一部代替として貝殻を使用することによって、セメントクリンカーへのＳｒ持込量を０．０３質量％以上とすることができ、セメント組成物中のＳｒ含有量が０．０７質量％以上とすることができた。表８に示すように、石灰石に応じて、石炭灰に対する建設発生土の質量比が０．１３〜１．６となるように、セメントクリンカー原料の原料原単位を調整してセメントクリンカーを製造することによって、得られるセメント組成物のＳｒ含有量を０．０７２質量％にすることができた。

すなわち、本発明は、Ｓｒ含有量が０．０７７３〜１．０質量％（但し、０．０８質量％、０．２１質量％、０．５１質量％及び０．８質量％を除く）、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え２．６質量％以下であるセメント組成物に関する。また、本発明は、ｆ．ＣａＯ含有量が１．５質量％以下であるセメント組成物に関する。更に、本発明は、ＳＯ_３含有量が１．６〜２．４質量％であり、ボーグ式で算定されるＣ_３Ｓ含有量が５０〜７０質量％、Ｃ_２Ｓ含有量が５〜２５質量％、Ｃ_３Ａ含有量が６〜１５質量％及びＣ_４ＡＦ含有量が７〜１５質量％であるセメント組成物に関する。

また、本発明は、セメント組成物のＳｒ含有量が０．０７７３〜１．０質量％（但し、０．０８質量％、０．２１質量％、０．５１質量％及び０．８質量％を除く）、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え２．６質量％以下、ボーグ式で算定されるＣ _３ Ｓが５０〜７０質量％、Ｃ _２ Ｓが５〜２５質量％、Ｃ _３ Ａが６〜１５質量％及びＣ _４ ＡＦが７〜１５質量％となるように、石灰石、硅石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥、ハイドロケーキ及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整し、調整した原料を配合し、焼成してセメントクリンカーを製造する工程（Ａ）と、セメントクリンカーと、石膏と、混合材として石灰石及び高炉スラグを混合して粉砕する工程（Ｂ）を含むことを特徴とするセメント組成物の製造方法に関する。また、本発明は、貝殻を石灰石の一部代替として使用する、セメント組成物の製造方法に関する。本発明は、工程（Ａ）におけるセメントクリンカー原料として、セメントクリンカー１トンあたり石灰石７００〜１４００ｋｇ、硅石２０〜１５０ｋｇ、石炭灰０〜３００ｋｇ、粘土０〜１００ｋｇ、高炉スラグ０〜１００ｋｇ、建設発生土１０〜１５０ｋｇ、下水汚泥０〜１００ｋｇ、ハイドロケーキ０〜１００ｋｇ及び鉄源３０〜８０ｋｇを配合する、セメント組成物の製造方法に関する。また、本発明は、工程（Ａ）において、石炭灰に対する建設発生土の質量比が０．１３〜１．６となるように建設発生土と石炭灰とを配合する、セメント組成物の製造方法に関する。更に、本発明は、工程（Ａ）における建設発生土中のＳｒ含有量が０．０１〜１．０質量％であり、且つ石炭灰中のＳｒ含有量が０．０２〜０．４質量％である、セメント組成物の製造方法に関する。

本発明のセメント組成物は、Ｓｒ含有量が０．０７７３〜１．０質量％（但し、０．０８質量％、０．２１質量％、０．５１質量％及び０．８質量％を除く）、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え２．６質量％以下であることを特徴とする。

セメント組成物のＳｒ及びＭｇＯは少量・微量成分である。本発明者らは、セメント組成物のＳｒ含有量、ＭｇＯ含有量がモルタル及びコンクリートの流動性と関係があることを突き止め、Ｓｒ含有量、ＭｇＯ含有量を適正範囲となるようにすることにより、凝結水量やコンクリートの単位水量を低減することができ、セメントペースト、モルタル及びコンクリートの流動性が向上できることを見出した。その結果、有効利用が望まれている石炭灰、建設発生土等の廃棄物を用いてもセメント組成物を用いたセメントペースト、モルタル及びコンクリートの流動性を維持・向上することができる。

セメント組成物のＳｒ含有量は、０．０７７３〜１．０質量％であり、好ましくは０．０７７３〜０．５質量％、より好ましくは０．０７７３〜０．３質量％であり、更に好ましくは０．０７７３〜０．２０質量％であり、特に好ましくは０．０７７３〜０．１５質量％である。

セメント組成物のＭｇＯ含有量は、１．０質量％を超え２．６質量％以下であり、より好ましくは１．１〜２．６質量％であり、更に好ましくは１．１〜２．５質量％であり、特に好ましくは１．２〜２．５質量％、極めて好ましくは１．８〜２．４質量％である。

また、本発明のセメント組成物は、ＳＯ_３含有量が、好ましくは１．６〜２．４質量、より好ましくは１．７〜２．４質量％、更に好ましくは１．８〜２．４質量％であり、特に好ましくは１．８〜２．３質量％である。セメント組成物のＳＯ_３含有量が、上記範囲内であると、セメント組成物の流動性を適度に維持しつつ、モルタルやコンクリートの強度発現性も向上することができる。セメント組成物中のＳＯ_３含有量は、全体質量に対する含有割合（質量％）であり、この含有割合は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９８「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定することができる。

本発明のセメント組成物の製造方法は、セメント組成物中のＳｒ含有量が０．０７７３〜１．０質量％（但し、０．０８質量％、０．２１質量％、０．５１質量％及び０．８質量％を除く）、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え２．６質量％以下、ボーグ式で算定されるＣ _３ Ｓが５０〜７０質量％、Ｃ _２ Ｓが５〜２５質量％、Ｃ _３ Ａが６〜１５質量％及びＣ _４ ＡＦが７〜１５質量％となるように、石灰石、硅石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥、ハイドロケーキ及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整し、調整したこれらの原料を配合・焼成してセメントクリンカーを製造する工程（Ａ）と、得られたセメントクリンカーと石膏とを混合して粉砕する工程（Ｂ）を含む。

セメント組成物中のＭｇＯ含有量を特定範囲にするには、石灰石、硅石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、ハイドロケーキ、並びに鉄源としての銅からみ及び高炉ダストのＭｇＯ含有量に基づき、これらの原料からセメント組成物中に含まれるＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え２．６質量％以下となるように各セメントクリンカー原料を原料原単位で調整し、これらの原料を配合することが好ましい。

なお、工業スケールの製造においては、例えば、まず初めにＳｒ、ＭｇＯ含有量測定用のセメント組成物を採取し、そのセメント組成物のＳｒ含有量、ＭｇＯ含有量を測定し、Ｓｒ含有量が０．０７７３〜１．０質量％（但し、０．０８質量％、０．２１質量％、０．５１質量％及び０．８質量％を除く）、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え２．６質量％以下となるように、セメントクリンカーの原料原単位を調整して、これらの原料を配合し、焼成したセメントクリンカーを用いることによって、流動性を向上したセメント組成物を製造することができる。

本発明の（Ｂ）工程において、セメント組成物中のＳＯ_３量が、好ましくは１．６〜２．４質量％、より好ましくは１．７〜２．４質量％となるように石膏を混合して粉砕する。粉砕方法としては、特に制限されないが、ボールミル等の粉砕機、セパレータ等の分級機を用いる方法が挙げられる。

（実施例１〜７、比較例１〜６）
[セメントクリンカーの原料]
Ｓｒ及びＭｇＯ含有セメントクリンカー原料としては、石灰石Ａ、石灰石Ｂ、硅石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥、ハイドロケーキ及び鉄源（銅からみ、高炉ダスト）のセメントクリンカー原料のＳｒ含有量、及びＭｇＯ含有量を予め測定すると共に、予めサンプリングしておいたセメント組成物のＳｒ含有量、ＭｇＯ含有量を測定し、セメント組成物のＳｒ含有量が０．０７〜１．０質量％、且つＭｇＯ含有量が０．８〜２．６質量％となるようにクリンカー原料の原料原単位を調整し、これらの原料を配合した。また、セメント組成物のＳＯ_３含有量が所定範囲となるようにするために、二水石膏を使用した。表２に、実施例及び比較例で使用した石灰石、硅石、石炭灰、高炉スラグの化学成分の数値を示す。また、表２に示した原料以外の原料中のＳｒ含有量、及びＭｇＯ含有量を以下に記載する。なお、以下に示す化学成分及び原料原単位は、ドライベース(水分を含まない状態)の原料原単位である。
・ 粘土（Ｓｒ含有量＝０．０１３８質量％、ＭｇＯ含有量＝１．４３質量％）
・ 建設発生土（Ｓｒ含有量＝０．０２７２質量％、ＭｇＯ含有量＝１．７８質量％）
・ 下水汚泥（Ｓｒ含有量＝０．００２質量％、ＭｇＯ含有量＝０．６２質量％）
・ ハイドロケーキ(Ｓｒ含有量＝０．４７４質量％、ＭｇＯ含有量＝１４．１９質量％)
・ 銅からみ（Ｓｒ含有量＝０．０１６５質量％、ＭｇＯ含有量＝０．８３質量％）
・ 高炉ダスト（Ｓｒ含有量＝０．００６４質量％、ＭｇＯ含有量＝０．２２質量％）

セメント組成物中のＳｒ含有量に与える影響の大きいセメントクリンカー原料である、石灰石、石炭灰及び建設発生土の原料原単位（原単位）と、上記各原料からセメントクリンカー１ｔ当たりに持ち込まれるＳｒ含有量及びＭｇＯ含有量（セメントクリンカー１ｔを形成するための原料の全体質量に対する含有割合（質量％））と、石灰石と石炭灰と建設発生土の混合原料からセメントクリンカー１ｔ当たりに持ち込まれるＳｒ含有量及びＭｇＯ含有量（セメントクリンカー１ｔを形成するための原料の全体質量に対する含有割合（質量％））とを表３に示した。また、表３には、石炭灰に対する建設発生土の質量比（建設発生土（ｋｇ／ｔ−クリンカー）／石炭灰（ｋｇ／ｔ−クリンカー））と、石炭灰と建設発生土の混合物中のＳｒ含有量及びＭｇＯ含有量（石炭灰と建設発生土の混合物の全体質量に対する含有割合（質量％））を記載した。Ｓｒ含有量は、セメント協会標準試験方法ＪＣＡＳ Ｉ−５２ ２０００「ＩＣＰ発光分光分析及び電気加熱式原子吸光分析によるセメント中の微量成分の定量方法」に準じて測定した。ＭｇＯ含有量は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９８「ポルトランドセメントの化学分析方法に準じて測定した。

表４に示すように、参考例１、５、実施例２〜４、６〜７は、クリンカーへのＳｒ持込量が０．０４９５質量％の石灰石に応じて、石炭灰に対する建設発生土の質量比（建設発生土／石炭灰）が０．１５〜１．５となるように調整して製造したセメントクリンカーを用いることによって、表４に示すようにセメント組成物中のＳｒ含有量を０．０７〜０．１０６２質量％、且つＭｇＯ含有量を１．０４〜２．５５質量％に調整することができた。一方、比較例１〜６は、セメント組成物のＳｒ含有量及びＭｇＯ含有量が特定の範囲内となるようにセメントクリンカー原料の原料原単位を調整することなく、セメントクリンカー原料を配合して製造したセメントクリンカーを用いたため、セメント組成物中のＳｒ含有量は０．０３４〜０．０６質量％と、本発明のセメント組成物のＳｒ含有量の範囲外であるか（比較例１〜５）、セメント組成物中のＭｇＯ含有量が１．０質量％以下（比較例２、６）と、本発明のセメント組成物のＭｇＯ含有量の範囲外であった。

[セメント組成物の鉱物組成]
＜セメント組成物の鉱物組成＞
得られたセメント組成物の鉱物組成（Ｃ_３Ｓ量、Ｃ_２Ｓ量、Ｃ_３Ａ量及びＣ_４ＡＦ量）を、ボーグ式［１］〜［４］及びＸＲＤ／Ｒｉｅｔｖｅｌｄ解析法に基づいて測定した。結果を表６に示す。

表７に示すように、参考例１、５、実施例６〜７の凝結水量は比較例１、５〜６に比べ少なく、またコンクリートも同様に参考例１、５、実施例２の単位水量は比較例１、３、４に比べ減少していることから、セメント組成物中のＳｒ含有量を０．０７７３〜１．０質量％、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え２．６質量％以下となるようにすることにより、モルタル及びコンクリートの流動性は向上する。

表７に示すように、参考例１、５及び実施例２〜４、６のセメント組成物を用いたモルタルは、材齢２８日の圧縮強さが６０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、強度発現性が維持されていることが確認できた。なお、比較例３のように、セメント組成物のｆ．ＣａＯ含有量が１．５質量％を超えると、材齢２８日の圧縮強さが６０Ｎ／ｍｍ^２未満となり、強度発現性が低下した。

参考例１、５及び実施例２〜４、６〜７のセメント組成物（Ｓｒ含有量が０．０７〜０．１０６２質量％、且つＭｇＯ含有量が１．０４〜２．５５質量％）及び比較例１〜６のセメント組成物（Ｓｒ含有量が０．０３４〜０．０６質量％であるか、ＭｇＯ含有量が１．０質量％以下）のＳｒ含有量とＭｇＯ含有量と、凝結水量又は単位水量の関係を図１に示す。

図１（及び表４、６、７参照）に示すように、参考例１、５及び実施例２、６〜７のようにＳｒ含有量が０．０７〜０．１０６２質量％、且つＭｇＯ含有量が１．０４〜２．５５質量％であると、凝結水量（セメントペーストの標準軟度水量）は２８．０％未満（図１中、○凝結水量＜２８．０％）であり、コンクリートの単位水量が１８０ｋｇ／ｍ^３未満（図１中、△単位水量＜１８０ｋｇ／ｍ^３）と、凝結水量及び／又はコンクリートの単位水量を低減することができた。実施例１のセメント組成物のように、Ｒ−Ｃ_３Ａ量が１０．１と、比較的多い場合であっても、Ｓｒ含有量０．０７７３〜１．０質量％、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え２．６質量％以下であると、凝結水量が２８．０％未満、コンクリートの単位水量が１８０ｋｇ／ｍ^３未満に低減することができた。

Claims (9)

1. Ｓｒ含有量が０．０６５〜１．０質量％、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え３．０質量％以下であることを特徴とするセメント組成物。
2. ｆ.ＣａＯ含有量が１．５質量％以下である、請求項１記載のセメント組成物。
3. ＳＯ_３含有量が１．６〜２．６質量％である、請求項１又は２記載のセメント組成物。
4. Ｃ_３Ｓ含有量が５０〜７０質量％、Ｃ_２Ｓ含有量が５〜２５質量％、Ｃ_３Ａ含有量が６〜１５質量％及びＣ_４ＡＦ含有量が７〜１５質量％である、請求項１〜３のいずれか１項記載のセメント組成物。
5. セメント組成物のＳｒ含有量が０．０６５〜１．０質量％、且つＭｇＯ含有量が１．０質量％を超え３．０質量％以下となるように、石灰石、硅石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥、ハイドロケーキ及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整し、調整した原料を配合し、焼成してセメントクリンカーを製造する工程（Ａ）と、セメントクリンカーと、石膏と、混合材として石灰石及び高炉スラグを混合して粉砕する工程（Ｂ）を含むことを特徴とするセメント組成物の製造方法。
6. 貝殻を石灰石の一部代替として使用する、請求項５記載のセメント組成物の製造方法。
7. 工程（Ａ）におけるセメントクリンカー原料として、セメントクリンカー１トンあたり石灰石７００〜１４００ｋｇ、硅石２０〜１５０ｋｇ、石炭灰０〜３００ｋｇ、粘土０〜１００ｋｇ、高炉スラグ０〜１００ｋｇ、建設発生土１０〜１５０ｋｇ、下水汚泥０〜１００ｋｇ、ハイドロケーキ０〜１００ｋｇ及び鉄源３０〜８０ｋｇを配合する、請求項５又は６記載のセメント組成物の製造方法。
8. 工程（Ａ）において、石炭灰に対する建設発生土の質量比が０．１３〜１．６となるように建設発生土と石炭灰とを配合する、請求項５〜７のいずれか１項記載のセメント組成物の製造方法。
9. 工程（Ａ）における建設発生土中のＳｒ含有量が０．０１〜１．０質量％であり、且つ石炭灰中のＳｒ含有量が０．０２〜０．４質量％である、請求項５〜８のいずれか１項記載のセメント組成物の製造方法。

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