JP2012246189A

JP2012246189A - セメント組成物の製造方法

Info

Publication number: JP2012246189A
Application number: JP2011119882A
Authority: JP
Inventors: Jin Denkouchi; 仁殿河内; Takayasu Ito; 貴康伊藤; Norihiko Sawabe; 則彦澤邊
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2012-12-13

Abstract

【課題】セメントペースト、モルタル又はコンクリートのフレッシュ性状を維持しつつ、セメントペースト、モルタル又はコンクリートの硬化体の強度発現性を向上させる、セメント組成物の製造方法を提供する。
【解決手段】セメント組成物のＳｒ含有量が０．０２〜０．０６質量％、Ｍｏ含有量が０．０００２〜０．００２３質量％、且つ、Ｒ_２Ｏ含有量が０．３〜０．６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を粉砕する工程（Ｂ）を含むことを特徴とするセメント組成物の製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、セメント組成物の製造方法に関する。

セメント組成物は、セメント組成物に含まれる成分と水とが反応して水和物を生成し、強度を発現する。一般的には、水和物の生成量が多くなるにつれて、セメントペースト、モルタル又はコンクリートの強度は上昇する。

セメントユーザーからは、コンクリートの流動性や凝結時間を損なわずに、強度発現性に優れたコンクリート等の硬化体を得ることが可能なセメント組成物が求められている。

コンクリートの強度発現性を向上させる方法としては、「セメント粒子の粉末度（ブレーン比表面積）を細かくする」、「セメントクリンカーのエーライト（Ｃ_３Ｓ）含有量を増加させる」等の手段が用いられている（例えば非特許文献１）。

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」、セメントの常識、ｐ．１１−１７、２００４年発行

しかしながら、非特許文献１のように「セメント粒子の粉末度（ブレーン比表面積）を細かくする」、「セメントクリンカーのＣ_３Ｓ含有量を増加させる」等のセメント組成物の粉末度や鉱物組成を変える手段によってコンクリート等の硬化体の強度発現性を向上させると、流動性が低下し、更に凝結時間が短縮するという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、セメントペースト、モルタル又はコンクリートの適正なフレッシュ性状（標準軟度水量、凝結時間）を維持しつつ、モルタル又はコンクリート等の硬化体の強度発現性を向上させることが可能な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、セメントペースト、モルタル又はコンクリートのフレッシュ性状を維持しつつ、モルタル又はコンクリート等の硬化体の強度発現性を向上させるためには、セメント組成物中のストロンチウム（Ｓｒ）含有量とモリブデン（Ｍｏ）含有量が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、セメント組成物のＳｒ含有量が０．０２〜０．０６質量％、Ｍｏ含有量が０．０００２〜０．００２３質量％、且つＲ_２Ｏ含有量が０．３〜０．６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を粉砕する工程（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。更に本発明は、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、上記セメント組成物の製造方法に関する。

本発明によれば、セメントペースト、モルタル又はコンクリートの適正なフレッシュ性状を維持するために、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）及び凝結時間を維持しつつ、モルタル又はコンクリート等の硬化体の強度発現性（例えば材齢２８日の強度発現性）を向上させる、セメント組成物の製造方法を提供することができる。

セメント組成物中のＳｒ含有量と、このセメント組成物を用いた材齢２８日のモルタル（硬化体）圧縮強さ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０．０２〜０．０６質量％であり、且つＭｏ含有量が０．０００２〜０．００２３質量％であることを特徴とする。

セメント組成物のＳｒ及びＭｏは微量成分である。本発明者らは、セメント組成物中のＳｒ含有量及びＭｏ含有量が、セメント組成物を用いたセメントペースト、モルタル又はコンクリートの硬化体の強度発現性に影響を及ぼすことを突き止め、セメント組成物のＳｒ含有量、Ｍｏ含有量が適正範囲となるようにすることにより、セメントペースト、モルタル又はコンクリートの適性なフレッシュ性状（標準軟度水量、凝結時間）を維持しつつ、それらの硬化体の強度発現性を向上できることを見出した。

セメント組成物のＳｒ含有量及びＭｏ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含有量及びＭｏ含有量は、セメント協会標準試験方法ＪＣＡＳＩ−５２２０００「ＩＣＰ発光分光分析及び電機加熱式原子吸光分析方法によるセメント中の微量成分の定量方法」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、０．０２〜０．０６質量％であり、好ましくは０．０２５〜０．０５７質量％であり、より好ましくは０．０３０〜０．０５５質量％以下であり、更に好ましくは０．０３５〜０．０５０質量％であり、特に好ましくは０．０３８〜０．０４５質量％である。

セメント組成物のＭｏ含有量は、０．０００２〜０．００２３質量％であり、好ましくは０．０００３〜０．００２０質量％以下であり、より好ましくは０．０００４〜０．００１５質量％であり、更に好ましくは０．０００５〜０．００１２質量％、特に好ましくは０．０００６〜０．０００９質量％である。

セメント組成物のＳｒ含有量が０．０２質量％未満若しくは０．０６質量％を超えると、又はセメント組成物のＭｏ含有量が０．００２３質量％を超えると、セメント組成物を用いた、セメントペースト、モルタル又はコンクリートの凝結時間が遅くなり、セメント組成物を用いたセメントペースト、モルタル又はコンクリートの硬化体の適性な強度発現性が維持できない場合がある。

セメント組成物のＲ_２Ｏ（アルカリ）含有量は、下記式（１）で示される量をいう。
セメント組成物のＲ_２Ｏ含有量＝Ｎａ_２Ｏ含有量＋０．６５８×Ｋ_２Ｏ含有量（１）
セメント組成物のＲ_２Ｏ含有量は、好ましくは０．３〜０．６質量％、より好ましくは０．３５〜０．５５質量％、更に好ましくは０．３７〜０．５４質量％であり、特に好ましくは０．３８〜０．５２質量％である。セメント組成物のＲ_２Ｏ含有量が、上記範囲内であると、適度な流動性、凝結時間を維持しつつ、セメント組成物を用いたセメントペースト、モルタル又はコンクリートの強度発現性を向上させることができる。セメント組成物のＲ_２Ｏ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％）であり、この含有割合は、ＪＩＳＲ５２０２：１９９８「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。

セメント組成物のＭｇＯ含有量は、好ましくは０．７〜１．８質量％、より好ましくは０．７〜１．７質量％、更に好ましくは０．８〜１．６質量％、特に好ましくは０．９〜１．５質量％、極めて好ましくは０．９〜１．４質量％である。セメント組成物中のＭｇＯ含有量が、上記範囲内であると、適度な流動性、凝結時間を維持しつつ、セメント組成物を用いたセメントペースト、モルタル又はコンクリートの強度発現性を向上させることができる。セメント組成物の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％）であり、この含有割合は、ＪＩＳＲ５２０２：１９９８「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。

セメント組成物のＳＯ_３含有量は、好ましくは１．６〜２．５質量％、より好ましくは１．６〜２．４質量％、更に好ましくは１．７〜２．３５質量％であり、特に好ましくは１．８〜２．３５質量％である。セメント組成物中のＳＯ_３含有量が、上記範囲内であると、適度な流動性、凝結時間を維持しつつ、セメント組成物を用いたセメントペースト、モルタル又はコンクリートの強度発現性を向上させることができる。セメント組成物中のＳＯ_３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％）であり、この含有割合は、ＪＩＳＲ５２０２：１９９８「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。

セメント組成物の鉱物組成は、好ましくはＣ_３Ｓ含有量が４５〜７０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％であり、より好ましくはＣ_３Ｓ含有量が４８〜６５質量％、Ｃ_２Ｓ含有量が７〜２５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５３〜６５質量％、Ｃ_２Ｓ含有量が１０〜２３質量％、Ｃ_３Ａ含有量が９〜１２質量％及びＣ_４ＡＦ含有量が８〜１１質量％、特に好ましくはＣ_３Ｓ含有量が５５〜６３質量％、Ｃ_２Ｓ含有量が１１〜２０質量％、Ｃ_３Ａ含有量が９〜１１質量％及びＣ_４ＡＦ含有量が８〜１０質量％である。セメント組成物の鉱物組成が上記範囲内であると、モルタル及びコンクリートのフレッシュ性状を維持しつつ、強度発現性を容易に維持することができる。

ここで、セメント組成物の鉱物組成であるＣ_３Ｓ含有量（エーライト）、Ｃ_２Ｓ含有量（ビーライト）、Ｃ_３Ａ含有量（アルミネート相）及びＣ_４ＡＦ含有量（フェライト相）は、下記のボーグ式［１］〜［４］により算出する。

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

式中の「ＣａＯ含有量」、「ＳｉＯ_２含有量」、「Ａｌ_２Ｏ_３含有量」及び「Ｆｅ_２Ｏ_３含有量」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、ＪＩＳＲ５２０２「ポルトランドセメントの化学分析方法」あるいはＪＩＳＲ５２０４「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、セメント組成物のＳｒ含有量が０．０２〜０．０６質量％であり、且つＭｏ含有量が０．０００２〜０．００２３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を配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。建設発生土としては、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。ハイドロケーキとしては、海水マグネシアクリンカーを製造する際の、海水に少量の水酸化カルシウムを加え、海水中の炭酸ガスを除去する工程で発生する副産物であり、カルシウム及びマグネシウムそれぞれの水酸化物及び炭酸塩を主成分とするものが挙げられる。鉄源としては、銅からみ、高炉ダスト等が挙げられる。なお、Ｓｒをある程度含有する原料であれば、上記の石灰石、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以外であっても良い。

（Ａ）工程におけるセメントクリンカー原料の原料原単位としては、セメントクリンカー１トン（ｔ）あたり、ドライベース（水分を含まない状態）で、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、工程（Ａ）では、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（ｔ）あたり、ドライベースで、石灰石８００〜１３００ｋｇ、硅石２０〜１００ｋｇ、石炭灰１０〜２５０ｋｇ、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２０〜８０ｋｇ及び鉄源３０〜６０ｋｇを配合することがより好ましい。石炭灰は、ドライベースで２０〜２５０ｋｇであ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調整する方法としては、各セメントクリンカー原料中のＳｒ含有量及びＭｏ含有量を測定し、Ｓｒ又はＭｏを多く含むセメントクリンカー原料の原料原単位を主に調整して、セメントクリンカー組成物のＳｒ含有量が０．０２〜０．０６質量％及びＭｏ含有量が０．０００２〜０．００２３質量％になるように原料原単位を調整する。

また、セメントクリンカー原料の中でも、鉄源の使用量（原料原単位）が、セメント組成物中のＭｏ含有量に与える影響が大きい。鉄源の中でも、銅からみはＭｏ含有量が多く、鉄源として銅からみを使用する場合には、鉄源の原料原単位として好ましい範囲である、セメントクリンカー１トン（ｔ）あたり、３０〜８０ｋｇ／ｔのうち、銅からみの使用量は、セメントクリンカー１トンあたり、好ましくは５〜７０ｋｇ／ｔ、より好ましくは５〜６０ｋｇ／ｔで、更に好ましくは５〜５５ｋｇ／ｔ、特に好ましくは５〜５０ｋｇ／ｔである。

セメント組成物のＭｇＯ含有量を特定範囲にするには、石灰石、硅石、高炉スラグ、石炭灰、建設発生土、高炉ダスト、ハイドロケーキ並びに鉄源として銅からみ及び高炉ダストのＭｇＯ含有量に基づき、これらの原料のＭｇＯ含有量の合計量が０．７〜１．８質量％になるように各原料の原料原単位を調整する。

セメントクリンカー原料は、各原料中のＳｒ含有量、Ｍｏ含有量及びＭｇＯ含有量が、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、Ｍｏ含有量及びＭｇＯ含有量は、各原料全体（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０．００５〜０．０７質量％、より好ましくは０．００５〜０．０６質量％、更に好ましくは０．０１〜０．０６質量％、特に好ましくは０．０１５〜０．０５５質量のものを使用する。石灰石としては、Ｍｏ含有量が、好ましくは０．００２質量％以下、より好ましくは０．００１質量％以下、更に好ましくは０．０００５質量％以下、特に好ましくは０．０００３質量％以下のものを使用する。石灰石としては、ＭｇＯ有量が、好ましくは０．１〜１．５質量％以下、より好ましくは０．２〜１．３質量％以下、更に好ましくは０．２〜１．１質量％以下、特に好ましくは０．３〜１．０質量％のものを使用する。石灰石としては、Ｒ_２Ｏ含有量が、好ましくは０．０５質量％以下、より好ましくは０．００１〜０．０４質量％、更に好ましくは０．００５〜０．０３質量％、特に好ましくは０．００５〜０．０２質量％のものを使用する。

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％、更に好ましくは０．００１〜０．０２質量％のものを使用する。硅石としては、Ｍｏ含有量が、好ましくは０．００２質量％以下、より好ましくは０．００１質量％以下、更に好ましくは０．０００５質量％以下、特に好ましくは０．０００４質量％以下のものを使用する。硅石としては、ＭｇＯ有量が、好ましくは０．０５〜１．０質量％、より好ましくは０．１〜０．８質量％、更に好ましくは０．１〜０．６質量％、特に好ましく０．１〜０．５質量％のものを使用する。珪石としては、Ｒ_２Ｏ含有量が、好ましくは０．１〜４．０質量％、より好ましくは０．１〜３．０質量％、更に好ましくは０．３〜２．５質量％、特に好ましくは０．３〜２．０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０．０２〜０．２質量％、より好ましくは０．０２〜０．１５質量％、更に好ましくは０．０２〜０．１３質量％、特に好ましくは０．０２〜０．１２質量％のものを使用する。石炭灰としては、Ｍｏ含有量が、好ましくは０．００４質量％以下、より好ましくは０．００３質量％以下、更に好ましくは０．００２質量％以下、特に好ましくは０．００１５質量％以下のものを使用する。石炭灰としては、ＭｇＯ有量が、好ましくは０．２〜３．０質量％、より好ましくは０．４〜３．０質量％、更に好ましくは０．４〜２．５質量％、特に好ましくは０．４〜２．３質量％のものを使用する。石炭灰としては、Ｒ_２Ｏ含有量が、好ましくは０．１〜３．５質量％、より好ましくは０．２〜３．０質量％、更に好ましくは０．３〜２．５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０．０２〜０．０８質量％、より好ましくは０．０２〜０．０７質量％、更に好ましくは０．０２〜０．０６質量％、特に好ましくは０．０２〜０．０５質量％以下のものを使用する。高炉スラグとしては、Ｍｏ含有量が、好ましくは０．００２質量％以下、より好ましくは０．００１質量％以下、更に好ましくは０．０００５質量％以下、特に好ましくは０．０００３質量％以下のものを使用する。高炉スラグとしては、ＭｇＯ有量が、好ましくは３．０〜１０質量％、より好ましくは３．０〜８．０質量％、更に好ましくは３．０〜７．０質量％、特に好ましくは４．０〜７．０質量％のものを使用する。高炉スラグとしては、Ｒ_２Ｏ含有量が、好ましくは０．０２〜１．０質量％、より好ましくは０．０４〜０．８質量％、更に好ましくは０．０６〜０．６質量％、特に好ましくは０．０８〜０．５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％、特に好ましくは０．００４〜０．０１５質量％以下のものを使用する。粘土としては、Ｍｏ含有量が、好ましくは０．００２質量％以下、より好ましくは０．００１質量％以下、更に好ましくは０．０００５質量％以下、特に好ましくは０．０００４質量％以下のものを使用する。粘土としては、ＭｇＯ有量が、好ましくは０．３〜６．０質量％、より好ましくは０．３〜５．０質量％、更に好ましくは０．３〜４．０質量％以下、特に好ましくは０．５〜３．０質量％のものを使用する。粘土としては、Ｒ_２Ｏ含有量が、好ましくは０．５〜４．０質量％、より好ましくは０．７〜３．５質量％、更に好ましくは１．０〜３．０質量％、特に好ましくは１．２〜２．８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０．０１〜０．４質量％、より好ましくは０．０１〜０．３質量％、更に好ましくは０．０１〜０．２質量％、特に好ましくは０．０１５〜０．１質量％のものを使用する。建設発生土としては、Ｍｏ含有量が、好ましくは０．００２質量％以下、より好ましくは０．００１質量％以下、更に好ましくは０．０００５質量％以下、特に好ましくは０．０００４質量％以下のものを使用する。建設発生土としては、ＭｇＯ有量が、好ましくは０．５〜６．０質量％、より好ましくは０．５〜５．０質量％、更に好ましくは１．０〜４．０質量％、特に好ましくは１．０〜３．０質量％のものを使用する。建設発生土としては、Ｒ_２Ｏ含有量が、好ましくは０．５〜４．５質量％、より好ましくは０．７〜４．０質量％、更に好ましくは１．０〜３．５質量％、特に好ましくは１．２〜３．０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０．００１〜０．０４質量％のものを使用する。下水汚泥としては、Ｍｏ含有量が、好ましくは０．００２質量％以下、より好ましくは０．００１５質量％以下、更に好ましくは０．００１２質量％以下、特に好ましくは０．００１１質量％以下のものを使用する。下水汚泥としては、ＭｇＯ有量が、好ましくは０．０５〜４．０質量％、より好ましくは０．１〜３．０質量％、更に好ましくは０．１〜２．５質量％、特に好ましくは０．１〜２．０質量％のものを使用する。下水汚泥としては、Ｒ_２Ｏ含有量が、好ましくは０．４〜３．５質量％、より好ましくは０．６〜３．０質量％、更に好ましくは０．８〜２．５質量％、特に好ましくは１．０〜２．０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０．１〜０．８質量％、より好ましくは０．１〜０．７質量％、更に好ましくは０．１〜０．６質量％、特に好ましくは０．１〜０．５質量％のものを使用する。Ｍｏ含有量が、好ましくは０．００２質量％以下、より好ましくは０．００１質量％以下、更に好ましくは０．０００５質量％以下、特に好ましくは０．０００３質量％以下のものを使用する。ハイドロケーキとしては、ＭｇＯ有量が、好ましくは５．０〜３０質量％、より好ましくは５．０〜２５質量％、更に好ましくは１０〜２５質量％、特に好ましくは１０〜２０質量％のものを使用する。ハイドロケーキとしては、Ｒ_２Ｏ含有量が、好ましくは０．０２〜１．５質量％、より好ましくは０．０４〜１．２質量％、更に好ましくは０．０６〜１．０質量％、特に好ましくは０．０８〜０．８質量％のものを使用する。

鉄源として、銅からみ及び高炉ダストを使用する場合には、これらの原料のＳｒ含有量、Ｍｏ含有量及びＭｇＯ含有量が、以下の範囲のものを使用することが好ましい。
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０．００５〜０．０２質量％のものを使用する。銅からみとしては、Ｍｏ含有量が、好ましくは０．０００２〜０．８質量％、より好ましくは０．０００２〜０．６質量％、更に好ましくは０．０００２〜０．４質量％、特に好ましくは０．０００２〜０．３質量％のものを使用する。銅からみとしては、ＭｇＯ有量が、好ましくは０．５〜３．０質量％、より好ましくは０．５〜２．５質量％、更に好ましくは０．６〜２．０質量％、特に好ましくは０．７〜１．５質量％のものを使用する。銅からみとしては、Ｒ_２Ｏ含有量が、好ましくは０．０４〜２．０質量％、より好ましくは０．０６〜１．８質量％、更に好ましくは０．０８〜１．６質量％、特に好ましくは１．０〜１．４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０．００１〜０．０１５質量％、特に好ましくは０．００１〜０．０１質量％のものを使用する。高炉ダストとしては、Ｍｏ含有量が、好ましくは０．００４質量％以下、より好ましくは０．００３質量％以下、更に好ましくは０．００２質量％以下、特に好ましくは０．００１質量％以下のものを使用する。高炉ダストとしては、ＭｇＯ有量が、好ましくは０．１〜３．０質量％、より好ましくは０．１５〜２．０質量％、更に好ましくは０．１５〜１．５質量％以下、特に好ましくは０．２〜１．５質量％のものを使用する。高炉ダストとしては、Ｒ_２Ｏ含有量が、好ましくは０．００２〜１．０質量％、より好ましくは０．００４〜０．８質量％、更に好ましくは０．００６〜０．６質量％、特に好ましくは０．００８〜０．４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、セメントクリンカー焼成時に品質管理用のサンプルを採取し、このサンプルのセメントクリンカーのＳｒ及びＭｏ含有量を測定し、各原料中のＳｒ及びＭｏ含有量に基づいて、各原料の使用比率（原料原単位）を調整し、セメントクリンカー中のＳｒ含有量が０．０２〜０．０６質量％、且つＭｏ含有量が０．０００２〜０．００２３質量％となるようにする。セメントクリンカー原料のうち、石炭灰はＳｒ含有量が比較的多く、建設発生土はＳｒ含有量が比較的少ないので、例えばサンプル用に採取したセメントクリンカー中のＳｒ含有量が０．０２質量％未満である場合には、石炭灰の原料原単位を増加し、建設発生土の原料原単位を低減する。逆に、サンプル用に採取したセメントクリンカー中のＳｒ含有量が０．０６質量％を超える場合は、石炭灰の原料原単位を低減し、建設発生土の原料原単位を増加する。この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、セメントクリンカーの鉱物組成を変更せずに、Ｓｒ含有量を調整することができる。なお、セメントクリンカー原料として石炭灰を使用しない場合であっても、サンプル用に採取したセメントクリンカー中のＳｒ含有量が０．０６質量％を超える場合には、Ｓｒ含有量の少ない石灰石を選択的に用いて、セメントクリンカー中のＳｒ含有量を低減することが好ましい。また、例えばサンプル用に採取したセメントクリンカー中のＭｏ含有量が０．００２３質量％を超える場合には、セメントクリンカー原料の鉄源のうち、Ｍｏ含有量が比較的多い銅からみの原料原単位を低減し、逆に高炉ダストの原料原単位を増加する。このようにセメントクリンカー原料のうち、鉄源となる各原料の原料原単位を調整することによって、セメントクリンカーの鉱物組成を変更せずに、Ｍｏ含有量を調整することができる。

セメント組成物のＭｇＯ含有量についても同様に、セメントクリンカー焼成時に品質管理用のサンプルを採取し、このサンプルのセメントクリンカー中のＭｇＯ含有量を測定して、各原料中のＭｇＯ含有量に基づいて、各原料の使用比率（原料原単位）を調整し、セメント組成物のＭｇＯ含有量が０．７〜１．８質量％になるようにする。セメントクリンカー原料のうち、高炉スラグ及び／又はハイドロケーキはＭｇＯ含有量が比較的多く、石炭灰及び／又は建設発生土はＭｇＯ含有量が比較的少ないので、例えばサンプル用に採取したセメントクリンカー中のＳｒ含有量が０．７質量％未満である場合には、高炉スラグ及び／又はハイドロケーキの原料原単位を増加し、石炭灰及び／又は建設発生土の原料原単位を低減する。逆に、サンプル用に採取したセメントクリンカー中のＭｇＯ含有量が１．８質量％を超える場合は、高炉スラグ及び／又はハイドロケーキの原料原単位を低減し、石炭灰及び／又は建設発生土の原料原単位を増加する。この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、セメントクリンカーの鉱物組成を変更せずに、ＭｇＯ含有量を調整することができる。

次に、ＮＳＰ方式の既存のセメント製造設備を用いて、本実施形態に係る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、本実施形態に係る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、更には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も、Ｓｒ含有量が０．０２〜０．０６質量％、且つＭｏ含有量が０．０００２〜０．００２３質量％に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３０分間〜２時間、更に好ましくは４５分〜１．５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。冷却速度が１０〜６０℃／分の範囲であると、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を得ることができる。

粉砕工程において、セメント組成物は、Ｓｒ含有量が０．０２〜０．０６質量％、且つＭｏ含有量が０．０００２〜０．００２３質量％であるセメントクリンカーと石膏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。石膏は、ＪＩＳＲ９１５１「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。

粉砕工程において、Ｓｒ含有量が０．０２〜０．０６質量％、且つＭｏ含有量が０．０００２〜０．００２３質量％であるセメントクリンカーに対して、セメント組成物中のＳＯ_３含有量が１．６〜２．５質量％、好ましくは１．７〜２．４質量％、更に好ましくは１．８〜２．４質量％、特に好ましくは１．８５〜２．３５質量％となるように石膏を配合して粉砕することが好ましい。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。なお、セメントクリンカーと石膏とを含有するセメント組成物では、セメントクリンカーの含有量がセメント組成物の全体質量に対して９５〜９７質量％であり、且つ石膏の含有量が３〜５質量％であることが好ましい。

粉砕工程において、セメント組成物は、更に混合材を含有してもよい。混合材としては、ＪＩＳＲ５２１１「高炉セメント」で規定される高炉スラグ、ＪＩＳＲ５２１２「シリカセメント」で規定されるシリカ質混合材、ＪＩＳＡ６２０１「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、石灰石微粉末を利用することができる。混合材の合計含有割合（質量％）は、セメント組成物の全体質量に対して５質量％以下であることが好ましい。混合材の含有割合は、５質量％以下と少ないため、混合材を添加した場合であってもセメント組成物のＳｒ含有量、Ｍｏ含有量及びＭｇＯ含有量、Ｒ_２Ｏ含有量に殆ど影響を及ぼさない。

粉砕工程後のセメント組成物のＲ_２Ｏ含有量は、好ましくは０．３〜０．６質量％、好ましくは０．３〜０．６質量％、より好ましくは０．３５〜０．５５質量％、更に好ましくは０．３７〜０．５４質量％であり、特に好ましくは０．３５〜０．５２質量％である
。セメント組成物のＲ_２Ｏ含有量は、セメントクリンカー焼成時に品質管理用のサンプルを採取し、このサンプルのセメントクリンカー中のＲ_２Ｏ含有量を測定して、セメントクリンカー原料のうち、硅石、石炭灰、粘土、建設発生土や下水汚泥等の原料原単位を調整することによって、セメント組成物のＲ_２Ｏ含有量を上記範囲にすることができる。

本実施形態に係る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、更に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３０００〜３８００ｃｍ^２／ｇであり、更に好ましくは３０００〜３５００ｃｍ^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１〜４、比較例１〜７）
[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（銅からみ、高炉ダスト）のＳｒ含有量、Ｍｏ含有量及びＭｇＯ含有量を予め測定し、更に予めセメントクリンカー焼成時に品質管理用のサンプルを採取し、このサンプルのセメントクリンカー中のＳｒ含有量、Ｍｏ含有量、ＭｇＯ含有量及びＲ_２Ｏ含有量を測定し、各原料中のＳｒ含有量、Ｍｏ含有量、ＭｇＯ含有量及びＲ_２Ｏ含有量に基づいて、Ｓｒ含有量が０．０２〜０．０６質量％であり、且つＭｏ含有量が０．０００２〜０．００２３質量％であるセメントクリンカーが得られるように各原料の使用比率（原料原単位）を調整した。また、ＭｇＯ含有量が０．７〜１．８質量％であるセメントクリンカーが得られるように各原料の使用比率（原料原単位）を調整した。更に、Ｒ_２Ｏ含有量が０．３〜０．６質量％であるセメントクリンカーが得られるように各原料の使用比率（原料原単位）を調整した。実施例及び比較例で使用した各原料のＳｒ含有量、Ｍｏ含有量及びＭｇＯ含有量を表１に記載する。なお、以下に示す化学成分および原料原単位は、ドライベース(水分を含まない状態)の原料原単位である。また、表１中、「＜０．０００２５」は、Ｍｏ含有量が０．０００２５質量％以下であることを示す。

セメント組成物中のＳｒ含有量、Ｍｏ含有量、ＭｇＯ含有量及びＲ_２Ｏ含有量を特定の範囲にするために、次のようにして、セメントクリンカー原料の使用比率（原料原単位）を調整した。セメントクリンカーのＳｒ含有量は、Ｓｒ含有量が０．１０６質量％と多い石炭灰と、Ｓｒ含有量が０．０２７２質量％と少ない建設発生土の使用比率を増減することで調整した。例えば、Ｓｒ含有量を低減するには、石炭灰を低減して建設発生土を増加し、セメントクリンカーのＳｒ含有量を確認しながら調整した。また、セメントクリンカーのＭｏ含有量は、Ｍｏ含有量が０．２６６質量％と多い銅からみと、Ｍｏ含有量が０．００１質量％と少ない高炉ダストの使用比率を増減することで調整した。例えば、Ｍｏ含有量を低減するには、銅からみを低減して高炉ダストを増加し、セメントクリンカーのＭｏ含有量を確認しながら調整した。更に、セメントクリンカーのＭｇＯ含有量は、ＭｇＯ含有量が５．１２質量％と多い高炉スラグ及びＭｇＯ含有量が１４．１９質量％と多いハイドロケーキの使用比率を増減することで調整した。また、セメント組成物のＲ_２Ｏ含有量を調整するために、セメントクリンカー原料のうち、Ｒ_２Ｏ含有量が比較的多い、硅石、石炭灰、粘土、建設発生土や下水汚泥等の使用比率を増減することで調整した。

原料中のＳｒ含有量、Ｍｏ含有量及びＭｇＯ含有量は、セメント協会標準試験方法ＪＣＡＳＩ−５２２０００「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８００〜１３００ｋｇ／ｔ−クリンカー、硅石２０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー、石炭灰１０〜２５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、粘土０〜８０ｋｇ／ｔ−クリンカー、高炉スラグ５〜５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、建設発生土２０〜１５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、下水汚泥０〜７０ｋｇ／ｔ−クリンカー、ハイドロケーキ２０〜８０ｋｇ／ｔ−クリンカー及び鉄源３０〜６０ｋｇ／ｔ−クリンカー（銅からみ５〜５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、高炉ダスト２５〜５５ｋｇ／ｔ−クリンカー）であった。

[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調合し、調合した原料を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％となるように配合し、更に混合材（石灰石、高炉スラグ）を石灰石４質量％と高炉スラグ１質量％で添加し、実機ミルでブレーン比表面積が３１００〜３４００ｃｍ^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（１）]
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、ＪＩＳＲ５２０２：１９９８「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。また、セメント組成物中のＳｒ及びＭｏ含有量を、セメント協会標準試験方法ＪＣＡＳＩ−５２２０００「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２に示す。

[セメント組成物の化学成分（２）]
得られたセメント組成物中のＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ及びＲ_２Ｏ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、ＪＩＳＲ５２０２：１９９８「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。結果を表３に示す。

[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含有量、Ｃ_２Ｓ含有量、Ｃ_３Ａ含有量及びＣ_４ＡＦ含有量）を、ボーグ式［１］〜［４］に基づいて測定した。結果を表４に示す。

[セメント組成物の物性]
＜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、ＪＩＳＲ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に準じて測定した。結果を表５に示す。
＜色調ｂ値＞
セメント組成物の色調ｂ値は、測色色差計(日本電色製Spectro Color Meter Se2000)を用いて測定した結果を表５に示す。
＜凝結時間、モルタル圧縮強さ＞
凝結時間、モルタル圧縮強さは、得られたセメント組成物を用いて、ＪＩＳＲ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に準じて測定した。結果を表５に示す。
＜標準軟度水量＞
標準軟度水量は、セメントペーストの軟らかさ（軟度）を一定にするために必要な水量のことであり、これが多いほどセメントの流動性が低下する。測定方法は、セメント組成物５００ｇを練り鉢に入れ、水を加えて練り混ぜた後、セメントペーストを容器に投入し、表面を平滑にした後、標準棒を降下させて、３０秒後に標準棒の先端と底板との間隔を測定し、この間隔が６±１ｍｍ（標準軟度）となる水量を測定し、標準軟度水量とした。

図１に、Ｍｏ含有量が０．００２３質量％未満（具体的には、Ｍｏ有量が０．０００７〜０．００２２質量％）であり、Ｓｒ含有量が０．０２〜０．０６質量％（具体的には、Ｓｒ含有量が０．０２６２〜０．０５８質量％）の実施例１〜４のセメント組成物のＳｒ含有量と、このセメント組成物を用いたモルタルの圧縮強度との関係を示す。また、図１に、Ｍｏ含有量が０．００２３質量％を超えて、Ｓｒ含有量が０．０２〜０．０６質量％の比較例１〜７のセメント組成物のＳｒ含有量と、このセメント組成物を用いたモルタルの圧縮強度との関係を示す。

表５及び図１に示すように、セメント組成物のＳｒ含有量が０．０２〜０．０６質量％の範囲では、Ｓｒ含有量が０．０４５〜０．０５質量％程度をピークにモルタル圧縮強さは上昇する。更に表５及び図１に示す実施例１〜４（図１中の「○」）のようにセメント組成物のＭｏ含有量が０．０００２〜０．００２３質量％であると、Ｍｏ含有量が０．００２３質量％を超える比較例１〜７（図１中の「●」）のセメント組成物よりもモルタル圧縮強さは上昇し、強度発現性は向上し、十分なモルタル圧縮強さが確保できる。また、実施例１〜４のセメント組成物は、モルタル圧縮強さが上昇しているにもかかわらず、比較例１〜７のセメント組成物と比較して、標準軟度水量（セメントペーストの一定の軟度を得るために必要な水量）は維持されており流動性には大差なく、凝結時間も大きく変化していない。

以上に示す結果から、セメント組成物のＳｒ含有量が０．０２〜０．０６質量％であり、且つＭｏ含有量が０．０００２〜０．００２３質量％であると、セメントペースト、モルタル又はコンクリートのフレッシュ性状（標準軟度水量、凝結時間）は維持しつつ、モルタル又はコンクリート等の硬化体の強度発現性を向上することができる。

Claims

セメント組成物のＳｒ含有量が０．０２〜０．０６質量％、Ｍｏ含有量が０．０００２〜０．００２３質量％、且つＲ_２Ｏ含有量が０．３〜０．６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を粉砕する工程（Ｂ）を含むことを特徴とするセメント組成物の製造方法。
前記セメント組成物のＭｇＯ含有量が０．７〜１．８質量％であり、且つＳＯ_３含有量が１．６〜２．５質量％である、請求項１記載のセメント組成物の製造方法。
前記セメント組成物のＣ_３Ｓ含有量が４５〜７０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又は２記載のセメント組成物の製造方法。
前記工程（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１〜３のいずれか１項記載セメント組成物の製造方法。