JP2013502365A - ビーライト−スルホアルミン酸カルシウム−フェライトクリンカーに基づく水硬性結合剤に対する添加剤 - Google Patents

Abstract

【課題】石灰石を含む又は含まないＢＣＳＡＦセメントの凝結後における機械的強度獲得を改善する。
【解決手段】本発明は、組成物であって、当該組成物の総質量に対する相対的な質量により表すと０．０１から３％の分子毎に２つから４つのカルボキシル基を有するポリカルボン酸又はその塩と、９７から９９．９９％のビーライト−スルホアルミン酸カルシウム−フェライトクリンカー（ＢＣＳＡＦクリンカー）とを含む組成物に関係する。

Description

本発明は、ビーライト−スルホアルミン酸カルシウム−フェライトクリンカー（Belite-Calcium-Sulphoaluminate-Ferrite Clinker；ＢＣＳＡＦクリンカー）と少なくとも１つのポリカルボン酸又はその塩とを含む組成物、前記組成物の水硬性結合剤調製のための使用、前記クリンカーを含むセメント、及び、ポリカルボン酸又はその塩を水硬性結合剤の機械的強度増強のために使用することに関係する。

ＢＣＳＡＦクリンカーは、小量のエーライト、従来のポルトランド型クリンカーの鉱物学的相の１つ、を含むか、又はエーライトを含まないクリンカーである。エーライトは、ケイ酸三カルシウム（Ｃａ_３ＳｉＯ_５）の不純な形であり、一般にＣ_３Ｓ と表記される。

明細書のこれ以後において、特に別途断らない限り、セメントの鉱物組成を指すために以下の省略表記を用いる。
・ＣはＣａＯ（石灰）を表し、
・ＡはＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）を表し、
・ＦはＦｅ_２Ｏ_３を表し、
・ＳはＳｉＯ_２（シリカ）を表し、
・＄はＳＯ_３を表し、
・ＨはＨ_２Ｏ（水）を表す。

このようなＢＣＳＡＦクリンカーは、ポルトランド型クリンカーの生産に比べると、ＣＯ_２ の発生を大幅に削減できるという更なる利点を有する。ＢＣＳＡＦクリンカーを用いたセメントは事業者により開発されており、それがＢＣＳＡＦセメントである。

しかしながら、ＢＣＳＡＦクリンカーに基づき、同量のクリンカーに対して機械的強度が大きくなったＢＣＳＡＦセメントを生産することが必要となっている。

更に、ＢＣＳＡＦセメントを生産する際に、ＢＣＳＡＦクリンカーに石灰石を加えることが一般に行なわれ、石灰石充填材と呼ばれている（ＣａＣＯ_３ ）。この石灰石は、セメント中のクリンカーの量を減らすことを可能とし、これによりＣＯ_２ の排出量を削減する。

国際公開第２００６／０１８５６９号

しかしながら、石灰石は、水硬性が低く、ＢＣＳＡＦセメントが凝結した後の機械的強度の上昇を遅らせるという欠点を有する。

従って、本発明が解決しようとする課題は、石灰石を含む又は含まないＢＣＳＡＦセメントの凝結後における機械的強度獲得を改善する手段を見出すことである。

予期されないことに、発明者等は、少なくとも１つのポリカルボン酸又はその塩をＢＣＳＡＦクリンカーに混ぜて、機械的強度、特に長期的な（材齢２８日）機械的強度を維持及び／又は増強できることを示した。

前記目的のために、本発明が提供する組成物は、該組成物の総質量に対する質量％により表すと０．００１から３％の分子毎に２つから４つのカルボキシル基を有するポリカルボン酸又はその塩と、９７から９９．９９％のビーライト−スルホアルミン酸カルシウム−フェライトクリンカー（ＢＣＳＡＦクリンカー）とを少なくとも含み、ＢＣＳＡＦクリンカーは、ＢＣＳＡＦクリンカーの総質量に対する質量％により表すと、５から３０％の一般式Ｃ_２Ａ_ＸＦ_{（１−Ｘ）}（Ｘは０．２から０．８）に対応する鉄アルミン酸カルシウム相と、１０から３５％のスルホアルミン酸カルシウム相《ye'elimite；イーリミット》（Ｃ_４Ａ_３＄）と、４０から７５％のビーライト（Ｃ_２ Ｓ）と、０．０１から１０％の硫酸カルシウム、硫酸アルカリ、ペロブスカイト、ゲーレナイト、遊離石灰及びペリクレースから選ばれる１つ又はそれ以上の微量相及び／又はガラス相とを含み、これらの相の分率を合計すると９７％に等しいか又はこれを超える。

また、本発明は、セメントであって、３０から９９．９％の前記組成物と、セメントの総質量に対する質量％において０．１から４０％の硫酸カルシウムと、セメントの総質量に対する質量％において０．１から７０％の鉱物添加物とを少なくとも含むセメントに関係する。

また、本発明は、コンクリート又はモルタルであって、ＢＣＳＡＦセメントと、分子毎に２つから４つのカルボキシル基を有する少なくとも１つのポリカルボン酸又はその塩とを少なくとも含むものに関係する。

また、本発明は、分子毎に２つから４つのカルボキシル基を有する少なくとも１つのポリカルボン酸又はその塩を、ＢＣＳＡＦセメントの凝結後の機械的強度を増加させるために使用することに関係する。

最後に、本発明は、ＢＣＳＡＦセメントを骨材、水、分子毎に２つから４つのカルボキシル基を有する少なくとも１つのポリカルボン酸又はその塩及び任意で（optionally）添加剤と混合する工程を含むコンクリート又はモルタルの調製工程に関係する。

本発明は、少なくとも１つの以下に説明する決定的な利点を提供する。

有利なことに、本発明のセメントは、長期的な、特に材齢２８日以降における機械的強度が高い。

本発明の提供する利点は、ＢＣＳＡＦクリンカーに石灰石を混合してクリンカーの量を減らしても、機械的強度獲得が遅れることなく、且つ、凝結後のセメントの強度が失われないことである。

本発明の提供する他の利点は、ポリカルボン酸を本発明と共に用いることにより更にＢＣＳＡＦセメントのペーストを流動化できることである。

本発明の提供する他の利点は、本発明の組成物が現状の現代コンクリート利用に必要とされる性能と同等か又はそれを超える性能を有することである。

最後に、本発明は、あらゆる工業、特に、建築業、セメント工業及びあらゆる建築市場（ビル、土木又はプレキャストプラント）において使用可能であるという利点を有する。

本発明の他の利点及び特徴は、以下の説明と、純粋に例示のために示され限定するものではない例を読めば明らかになるであろう。

本発明において《水硬性結合剤（hydraulic binder）》との表現は、水が存在すると水和し、その水和によって機械的性質を有する固体を得ることができる性質を備えるあらゆる化合物として理解されるべきものである。本発明の水硬性結合剤は、特に、セメントであっても良い。

本発明において《コンクリート（concrete）》との語は、水硬性結合剤と、骨材、水、任意で添加剤、及び、任意で鉱物添加物の混合物として理解されるべきものであり、例えば、高性能（high performance）コンクリート、超高性能コンクリート、高流動（self-placing）コンクリート、自己水平性（self-levelling）コンクリート、自己充填（self-compacting）コンクリート、繊維コンクリート、レディミックス（ready-mix）コンクリート、又は、着色（coloured）コンクリートであっても良い。プレストレストコンクリートについても、この定義で理解されるべきである。《コンクリート》の語は、仕上げを終えたコンクリートとしても理解されるべきものであり、例えば、ビシャン仕上げ（bush-hammered）コンクリート、打放し又は洗い出し（exposed or washed concrete）コンクリート、又は、鏡面仕上げ（polished）コンクリートであってもよい。《コンクリート》は、モルタルを含み、この場合、コンクリートは、水硬性結合剤、砂、水、任意で添加剤及び任意で鉱物添加物を含む。本発明の《コンクリート》の語は、生コンクリート、硬化コンクリートを区別せずに示す。

本発明において《骨材（aggregates）》との語は、建築に用いられる粒状材料として理解されるべきものであり、フランスのＸＰ Ｐ１８−５４５規格（French XP P18-545 Standard）に定義される通り、天然、人工又は再利用のいずれであってもよい。骨材の例としては、砂利（gravel）、細砂混じり礫（fine sand gravel）、軽量骨材及び／又は人工骨材を挙げることができる。

本発明において《鉱物添加物（mineral additions）》との表現は、スラグ（《セメント》ＮＦ ＥＮ １９７−１規格、５．２．２章の定めによる）、鉄鋼スラグ、ポゾラン材（《セメント》ＮＦ ＥＮ １９７−１規格、５．２．３章の定めによる）、フライアッシュ（fly ash，《セメント》ＮＦ ＥＮ １９７−１規格、５．２．４章の定めによる）、か焼頁岩（calcined shale、《セメント》ＮＦ ＥＮ １９７−１規格、５．２．５章の定めによる）、石灰石（《セメント》ＮＦ ＥＮ １９７−１規格、５．２．６章の定めによる）、並びにシリカヒューム（silica fume、《セメント》ＮＦ ＥＮ １９７−１規格、５．２．７章の定めによる）、又は、これらの混合物として理解されるべきものである。

本発明において《クリンカー》との語は、例えば石灰石及び粘土等を含む混合物（原料粉末）を焼成（クリンカー化）した後に得られる生成物として理解されるべきものである。

本発明において《ポルトランドセメント》との表現は、ＮＦ ＥＮ １９７−１《セメント》規格による、CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV 又は CEM V 型のセメントとして理解されるべきものである。

本発明において《ポルトランド型クリンカー》との表現は、ＮＦ ＥＮ １９７−１《セメント》規格によるクリンカーとして理解されるべきものである。

本発明の《ＢＣＳＡＦ》との省略形は、ビーライト−スルホアルミン酸カルシウム−フェライト（Belite-Calcium-Sulphoaluminate-Ferrite）として理解されるべきものである。

本発明において《ＢＣＳＡＦセメント》との表現は、少なくとも１つのＢＣＳＡＦクリンカーと、少なくとも１つの硫酸カルシウム源とを含むセメントとして理解されるべきものである。

本発明において《ＢＣＳＡＦクリンカー》との語は、特許出願ＷＯ２００６／０１８５６９に説明された工程によって得られるクリンカー、つまり、ＢＣＳＡＦクリンカーの総質量に対する質量％によって表すと５から３０％の一般式Ｃ_２Ａ_ＸＦ_{（１−Ｘ）}（Ｘは０．２から０．８）により表される鉄アルミン酸カルシウム相と、１０から３５％のスルホアルミン酸カルシウム相《ye'elimite；イーリミット》（Ｃ_４Ａ_３＄）と、４０から７５％のビーライト（Ｃ_２ Ｓ）と、０．０１から１０％の硫酸カルシウム、硫酸アルカリ、ペロブスカイト、ゲーレナイト、遊離石灰及びペリクレースから選ばれる１つ又はそれ以上の微量相及び／又はガラス相とを少なくとも含み、これらの相の分率を合計すると９７％に等しいか又はそれを超えるクリンカーとして理解されるべきものである。

本発明において《相（phase）》との語は、鉱物学的相（mineralogical phase）として理解されるべきものである。

本発明において《元素（element）》との語は、元素周期表による化学的な元素として理解されるべきものである。

以下の語は、本発明に基づいて理解されるべきものである。

Ｃ_３Ｓ：不純なケイ酸三カルシウム（Ｃａ_３ＳｉＯ_５）：（エーライト）３（ＣａＯ）・（ＳｉＯ_２）
Ｃ_２Ｓ：不純なケイ酸二カルシウム（Ｃａ_２ＳｉＯ_４）：（ビーライト）２（ＣａＯ）・（ＳｉＯ_２）
Ｃ_３Ａ：アルミン酸三カルシウム（Ｃａ_３Ａｌ_２Ｏ_６）：（アルミネート）３（ＣａＯ）・（Ａｌ_２Ｏ_３）
Ｃ_４ＡＦ：鉄アルミン酸四カルシウム（Ｃａ_４Ａｌ_２Ｆｅ_２Ｏ_１０）：（フェライト、アルミノフェライト又はブラウンミラー石（brownmillerite））４（ＣａＯ）・（Ａｌ_２Ｏ_３）・（Ｆｅ_２Ｏ_３）、又は、より一般的には、ｘを０．２から０．８とするとき一般式 ２（ＣａＯ）・ｘ（Ａｌ_２Ｏ_３）・（１−ｘ）（Ｆｅ_２Ｏ_３）によって表される化合物
Ｃ_４Ａ_３＄：スルホアルミン酸カルシウム《ye'elimite；イーリミット》４（ＣａＯ）・３（Ａｌ_２Ｏ_３）・（ＳＯ_３）
石灰石：ＣａＣＯ_３
石膏：ＣａＳＯ_４・２（Ｈ_２Ｏ）
硫酸カルシウム０．５水和物（プラスター）：ＣａＳＯ_４・０．５Ｈ_２Ｏ
無水硫酸カルシウム（硬石膏）：ＣａＳＯ_４
ペリクレース：ＭｇＯ
シリカ又は石英：ＳｉＯ_２。

本発明において《粘土（clay）》との語は、堆積岩であって、大部分が特定の鉱物、つまり、珪酸塩、一般には幾らか水和したケイ酸アルミニウムからなり、層状の構造（フィロケイ酸塩）又は繊維状の構造（海泡石（Sepiolite；セピオライト）及びパリゴルスキー石（palygorskite；パリゴルスカイト））を有するものとして理解されるべきものである。

本発明において《凝結（setting）》との語は、水硬性結合剤が化学的水和反応によって固体状態となる過程として理解されるべきものである。凝結の次には一般に硬化の過程が続く。

本発明において《硬化（hardning）》との語は、凝結段階が終わった後に水硬性結合剤が機械的性質を得ることとして理解されるべきものである。

本発明において《建築現場における要素（elements for the construction field）》との表現は、建築の一部であるあらゆる要素として理解されるべきものであり、例えば床、スクリード（screed）、基礎、壁、間仕切壁、天井、梁、天板（worktop）、支柱（pllar）、橋脚、コンクリートブロック、管、柱（post）、蛇腹（cornice）、道路工事の要素（例えば舗装の縁）、屋根瓦、下水溝である。

まず第１に、本発明は、組成物であって、該組成物の総質量に対する質量％により表すと、０．００１から３％の分子毎に２つから４つのカルボキシル基を有するポリカルボン酸又はその塩と、９７から９９．９９％のビーライト−スルホアルミン酸カルシウム−フェライトクリンカー（ＢＣＳＡＦクリンカー）とを少なくとも含み、ＢＣＳＡＦクリンカーは、ＢＣＳＡＦクリンカーの総質量に対する質量％により表すと５から３０％の一般式Ｃ_２Ａ_ＸＦ_{（１−Ｘ）}（Ｘは０．２から０．８）により表される鉄アルミン酸カルシウム相と、１０から３５％のスルホアルミン酸カルシウム相《ye'elimite；イーリミット》（Ｃ_４Ａ_３＄）と、４０から７５％のビーライト（Ｃ_２ Ｓ）と、０．０１から１０％の硫酸カルシウム、硫酸アルカリ、ペロブスカイト、ゲーレナイト、遊離石灰及びペリクレースから選ばれる１つ又はそれ以上の微量相及び／又はガラス相とを少なくとも含む。これらの相の分率を合計すると９７％に等しいか又はこれを超える。望ましくは９８％、更には９９％に等しいか又はこれらを超えることがより望ましく、最も望ましいのは１００％に等しいことである。

ビーライトは、当業者には良く知られた鉱物学的相であり、純粋な状態ではＣａ_２ＳｉＯ_４の組成を有するが、不純物を含むこともある。

《イーリミット》相は、鉱物学的相であって、純粋な状態ではＣａ_４ＡＬ_６ＳＯ_１６の組成を有するが、不純物を含むこともある。

鉄アルミン酸相は、鉱物学的相であって、純粋な状態ではｘを０．２から０．８とするときＣ_２Ａ_ｘＦ_{（１−ｘ）}の構成を有しているが、不純物を含むこともある。

不純物は、元素周期表におけるどの元素でもあり得ると理解されるべきものである。

望ましくは、本発明の組成物におけるＢＣＳＡＦクリンカーの鉱物学的相は、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、ホウ素、燐、亜鉛、マンガン、チタニウム、フッ素及び塩素から選ばれた１つ又はそれ以上の二次的元素を含む。

望ましくは、本発明の組成物は、該組成物の総質量に対する質量％により表すと０．０１から３％、より望ましくは０．０３から１％、最も望ましくは０．１から０．５％のポリカルボン酸を含む。

本発明の組成物は、クエン酸、マロン酸、リンゴ酸、グルタル酸、アジピン酸、シュウ酸、マレイン酸、酒石酸、コハク酸、アスコルビン酸、グルタミン酸から選ばれた少なくとも１つのポリカルボン酸又はその塩か、これらの混合物を含むことが有利である。

望ましくは、本発明の組成物は、クエン酸、リンゴ酸、アスコルビン酸、シュウ酸、コハク酸から選ばれた少なくとも１つのポリカルボン酸又はその塩か、それらの混合物を含む。

最も望ましくは、本発明の組成物は、少なくとも１つのクエン酸又はその塩を含む。

好ましくは、本発明の組成物は、アルカノールアミンを更に含む。

望ましくは、本発明の組成物は、更に、トリエタノールアミン（triethanolamine；ＴＥＡ）、ジエタノールアミン（diethanolamine；ＤＥＡ）、テトラキスヒドロキシエチルエチレンジアミン（tetrakis-hydroxy-ethyl-ethylene-diamine；ＴＨＥＥＤ）、又は、メチルジエタノールアミン（methyl-diethanolamine；ＭＤＥＡ）から選ばれるアルカノールアミンを含む。

最も望ましくは、本発明の組成物は、更に、ジエタノールアミン又はメチルジエタノールアミンを含む。

望ましくは、本発明の組成物は、組成物の総質量に対する質量％において９７から９９．９％、より望ましくは９９から９９．９７％、最も望ましくは９９．５から９９．９％のＢＣＳＡＦクリンカーを含む。

望ましくは、本発明の組成物は、ビーライト−スルホアルミン酸カルシウム−フェライトクリンカー（ＢＣＳＡＦクリンカー）を含み、ＢＣＳＡＦクリンカーは、その総質量に対する質量％により表すと１０から２５％の一般式Ｃ_２Ａ_ＸＦ_{（１−Ｘ）}（Ｘは０．２から０．８）により表される鉄アルミン酸カルシウム相と、１５から３０％のスルホアルミン酸カルシウム（イーリミット）相（Ｃ_４Ａ_３＄）と、４５から７０％のビーライト（Ｃ_２ Ｓ）と、０．０１から１０％の硫酸カルシウム、硫酸アルカリ、ペロブスカイト、ゲーレナイト、遊離石灰及びペリクレースから選ばれる１つ又はそれ以上の微量相及び／又はガラス相とを含み、これらの相の分率を合計すると９７％に等しいか又はこれを超えており、より望ましくは９８％に等しいか又はこれを超えており、最も望ましくは１００％である。

更に望ましくは、本発明の組成物は、ビーライト−スルホアルミン酸カルシウム−フェライトクリンカー（ＢＣＳＡＦクリンカー）を含み、ＢＣＳＡＦクリンカーは、その総質量に対する質量％により表すと１０から２５％の一般式Ｃ_２Ａ_ＸＦ_{（１−Ｘ）}（Ｘは０．２から０．８）により表される鉄アルミン酸カルシウム相と、２０から３０％のスルホアルミン酸カルシウム（イーリミット）相（Ｃ_４Ａ_３＄）と、４５から６０％のビーライト（Ｃ_２ Ｓ）と、０．０１から１０％の硫酸カルシウム、硫酸アルカリ、ペロブスカイト、ゲーレナイト、遊離石灰及びペリクレースから選ばれる１つ又はそれ以上の微量相及び／又はガラス相とを含み、これらの相の分率を合計すると９７％に等しいか又はこれを超えており、より望ましくは９８％に等しいか又はこれを超えており、最も望ましくは１００％であり、組成物は、硫黄、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、ホウ素、燐、亜鉛、マンガン、チタニウム、フッ素、塩素及びアルミニウムから選ばれた１つ又はそれ以上の二次的元素を含む。

本発明の組成物におけるＢＣＳＡＦクリンカーの鉱物学的相は、主要な元素として、カルシウム、アルミニウム、シリカ、鉄、酸素及び硫黄を含んでいても良い。

本発明の組成物におけるＢＣＳＡＦクリンカーは、ＢＣＳＡＦクリンカーの総質量に対する質量％により表される以下の主要な酸化物を含んでいても良い。

ＣａＯ ：４５から６１％
ＡＩ_２Ｏ_３：８から２２％
ＳｉＯ_２ ：１５から２５％
Ｆｅ_２Ｏ_３：３から１５％
ＳＯ_３ ：２から１０％。

本発明の組成物におけるＢＣＳＡＦクリンカーの鉱物学的相は、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、ホウ素、燐、亜鉛、マンガン、チタニウム、フッ素、塩素から選ばれる１つ又はそれ以上の二次的元素を含んでいても良く、望ましくは、ＢＣＳＡＦクリンカーの総質量に対する質量％により表すと、それぞれの量として
酸化マグネシウムとして示される０から５％のマグネシウム、
酸化ナトリウムとして示される０から５％のナトリウム、
酸化カリウムとして示される０から５％のカリウム、
酸化ホウ素として示される０から３％のホウ素、
無水燐酸として示される０から７％の燐、
各元素の酸化物として示される０から５％の亜鉛、マンガン、チタニウム、又はこれらの混合物、
フッ化カルシウム及び塩化カルシウムとして示される０から３％のフッ素、塩素又はこれらの混合物、
を含み、前記の二次的元素の合計は１５％と等しいかこれよりも小さい。

本発明の組成物におけるＢＣＳＡＦクリンカーの鉱物学的相は、ＢＣＳＡＦクリンカーの総質量に対する質量％により表される以下の二次的元素、つまり、
酸化マグネシウムとして示される１から４％のマグネシウム、
酸化ナトリウムとして示される０．１から２％のナトリウム、
酸化カリウムとして示される０．１から２％のカリウム、
酸化ホウ素として示される０から２％のホウ素、
無水燐酸として示される０から４％の燐、
各元素の酸化物として示される０から３％の亜鉛、マンガン、チタニウム、又はこれらの混合物、
フッ化カルシウム及び塩化カルシウムとして示される０から３％のフッ素、塩素又はこれらの混合物、
を含むことが望ましい。

本発明の組成物におけるＢＣＳＡＦクリンカーの鉱物学的相は、ＢＣＳＡＦクリンカーの総質量に対する質量％により表される以下の二次的元素、つまり、
酸化ナトリウムとして示される０．２から１．５％のナトリウム、
酸化カリウムとして示される０．２から１．５％のカリウム、
酸化ホウ素として示される０．２から２％のホウ素、
フッ化カルシウム及び塩化カルシウムとして示される０から１％のフッ素、塩素又はこれらの混合物、
を含むことが望ましい。

望ましくは、本発明の組成物におけるＢＣＳＡＦクリンカーの鉱物学的相は、ＢＣＳＡＦクリンカーの総質量に対する質量％により表される以下の二次的元素、つまり、
酸化ホウ素として示される０．２から２％のホウ素、
酸化カリウムとして表される０．１から２％のカリウム、
を含む。

他の望ましい実施形態によると、本発明の組成物におけるＢＣＳＡＦクリンカーの鉱物学的相は、ＢＣＳＡＦクリンカーの総質量に対する質量％により表される以下の二次的元素、つまり、
酸化ホウ素として表される０．２から２％のホウ素、
酸化ナトリウムとして示される０．１から２％のナトリウム、
を含む。

他の望ましい実施形態によると、本発明の組成物におけるＢＣＳＡＦクリンカーの鉱物学的相は、ＢＣＳＡＦクリンカーの総質量に対する質量％により表される以下の二次的元素、つまり、
酸化ホウ素として示される０．２から２％のホウ素、
を含むことが望ましい。

他の望ましい実施形態によると、本発明の組成物におけるＢＣＳＡＦクリンカーの鉱物学的相は、ＢＣＳＡＦクリンカーの総質量に対する質量％により表される以下の二次的元素、つまり、
酸化カリウムとして表される０．２から２％のカリウム、
酸化燐（Ｐ_２Ｏ_５）として表される０．５から４％の燐、
を含む。

他の望ましい実施形態によると、本発明の組成物におけるＢＣＳＡＦクリンカーの鉱物学的相は、ＢＣＳＡＦクリンカーの総質量に対する質量％により表される以下の二次的元素、つまり、
酸化カリウムとして表される０．２から２％のカリウム、
酸化燐（Ｐ_２Ｏ_５）として表される０．５から４％の燐、
酸化ホウ素として示される０．１％未満のホウ素、
を含む。

本発明における相応しいホウ素源は、例えば、ホウ砂、ホウ酸、又は他のあらゆるホウ素を含む化合物であり、ホウ素源は、採石場に由来しても良いし、種々の工業工程の結果に由来しても良い。

本発明の変形例では、ＢＣＳＡＦクリンカーは、ホウ砂も、ホウ素又はホウ素を含む化合物も含んでいない。

望ましくは、本発明の組成物は、ナトリウム及びカリウムを二次的元素として含む。

望ましくは、本発明の組成物のＢＣＳＡＦクリンカーは、鉱物学的相Ｃ_３Ｓを含まない。

本発明の他の側面は、本発明の組成物を生産する過程を提供することであり、少なくとも１つのポリカルボン酸又はその塩とＢＣＳＡＦクリンカーとを接触させるステップを含む。本発明の組成物を生産する前記過程は、粉砕及び／又は均一化（homogenisation）のステップを任意で含んでいても良い。

本発明の組成物におけるビーライト−スルホアルミン酸カルシウム−フェライトクリンカー（ＢＣＳＡＦクリンカー）は、特許出願ＷＯ２００６／０１８５６９に説明されている過程によって得ても良いし、ＢＣＳＡＦクリンカーは、特許出願ＷＯ２００６／０１８５６９に説明されているものと同じであっても良い。

本発明の組成物におけるＢＣＳＡＦクリンカーは、他の過程によって作成しても良く、特に、以下のようにしても良い。

（ａ）原材料又は原材料の混合物を含む原料粉末を、クリンカー化によって、必要な比率のＣ_２Ａ_ｘＦ_{（１−ｘ）}（ｘは０．２から０．８）、Ｃ_４Ａ_３＄及びＣ_２Ｓの相を得ることを可能とするように調製する
（ｂ）工程（ａ）にて得た原料混合物に、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、ホウ素、燐、亜鉛、マンガン、チタニウム、フッ素、塩素のいずれか又はこれらの混合物から選ばれた二次的元素を供給する少なくとも１つの添加剤を加え且つ混合する。添加量は、クリンカー化の後に、前記に示した通り、二次的元素の対応する量がクリンカーの総質量に対して２０％に等しいか又はそれより小さいようにする
（ｃ）工程（ｂ）にて得た混合物を、１１５０℃から１４００℃、望ましくは１２００℃から１３２５℃の温度において、硫酸カルシウムが二酸化硫黄に還元されるのを避けるために十分に酸化性の雰囲気中、少なくとも１５分間、か焼する。

望ましくは、工程（ａ）を行なうために適切な原材料は、以下のものである。つまり、
・シリカの供給源、例えば、砂、粘土、泥炭土、フライアッシュ、石炭燃焼灰、ポゾラン、シリカヒューム（該シリカの供給源は採石場又は工業工程の結果に由来しても良い）
・カルシウムの供給源、例えば、石灰石、泥炭土、フライアッシュ、石炭燃焼灰、スラグ、ポゾラン、都市ゴミ焼却灰（該カルシウムの供給源は採石場又は工業工程の結果に由来しても良い）
・アルミナの供給源、例えば、粘土、泥炭土、フライアッシュ、石炭燃焼灰、ポゾラン、ボーキサイト、アルミナ赤泥（alumina red mud）特にアルミナ採取時の工業廃棄物から得られるアルミナ泥、紅土（laterites）、斜長岩（anorthosite）、曹長石（albite）、長石（feldspar）（該アルミニウムの供給源は採石場又は工業工程の結果に由来しても良い）
・鉄の供給源、例えば、酸化鉄、紅土、鉄鋼スラグ、鉄鉱石（該鉄の供給源は採石場又は工業工程の結果に由来しても良い）
・硫酸カルシウムの供給源、例えば、石膏、硫酸カルシウム０．５水和物（α又はβ）又は無水硫酸カルシウム（本発明における該硫酸カルシウムの相応しい供給源は採石場又は工業工程の結果に由来しても良い）
を含む。

工程（ａ）における原料粉末の調製は、原材料を混合することによって実施されても良い。原材料は工程（ａ）において接触させて混合しても良いし、任意で粉砕及び／又は均一化の工程を備えていても良い。望ましくは、工程（ａ）の原材料は、任意で工程（ａ）の前に乾燥されているか、又は、任意で工程（ａ）の前に、か焼されている。

原材料は、窯の主な材料及び／又は窯の他の各材料を順次加えても良い。

更に、焼却残渣（combustion residue）も窯に加えられて良い。

工程（ｂ）を実施するために適切な原材料は、
・ホウ素の供給源、例えば、ホウ砂、ホウ酸、コールマン石（colemanite）又は他のあらゆるホウ素を含む化合物（該ホウ素の供給源は採石場又は工業工程の結果に由来しても良い）
・マグネシウムの供給源、例えばマグネシウム塩
・ナトリウムの供給源、例えばナトリウム塩
・カリウムの供給源、例えばカリウム塩
・燐の供給源、例えば燐塩
・亜鉛の供給源、例えば酸化亜鉛
・マグネシウムの供給源、例えば酸化マグネシウム
・チタニウムの供給源、例えば酸化チタニウム
・フッ素の供給源、例えばフッ素塩
・塩素の供給源、例えば塩素塩
又は、これらの混合物
である。

工程（ｂ）を実施するために適切な原材料は、粉末状、半液体、液体又は固体である。

工程（ｃ）は、か焼工程であって、本発明によると燃焼工程である。本発明において《か焼（calcination ）》との語は、工程（ｂ）の化学的元素同士の反応であり、ＢＣＳＡＦクリンカーの鉱物学的相を形成する反応と理解されるべきものである。該過程は、従来のセメント工場の窯（例えばロータリーキルン）又は他の種類の窯（例えば連続窯）において実施できる。

か焼は、望ましくは最低２０分、より望ましくは最低３０分、最も望ましくは最低４５分行なわれるのが良い。

《十分に酸化性の雰囲気（sufficiently oxidising atmosphere）》との語は、例えば、大気であるが、他の十分に酸化性の雰囲気を用いることもできると理解されるべきものである。

本発明は、更に、少なくとも以下のもの、つまり、
・３０から９９．９％の本発明の組成物
・０．１から４０％の硫酸カルシウム（セメントの総質量に対する質量％）
・０．１から７０％の鉱物添加物（セメントの総質量に対する質量％）
を含むセメントに関係する。

本発明のセメントは、望ましくは０．１から４０％、より望ましくは０．１から２０％、最も望ましくは０．１から１０％の硫酸カルシウムを含む（セメントの総質量に対する質量％）。

本発明に適した硫酸カルシウムは、望ましくは、天然又は合成の石膏、硫酸カルシウム０．５水和物（α又はβ）又は無水硫酸カルシウムである。本発明に適した硫酸カルシウムは、採石場又は工業工程の結果に由来しても良い
本発明のセメントは、望ましくは０．１から７０％の鉱物性添加物、より望ましくは０．１から５０％の鉱物添加物、最も望ましくは０．１から３０％の鉱物添加物（セメントの総質量に対する質量％）を含む。

好ましい実施形態によると、本発明のセメントは、以下から選ばれた鉱物添加物、つまり、スラグ（《セメント》ＮＦ ＥＮ １９７−１規格、５．２．２章の定めによる）、鉄鋼スラグ、ポゾラン材（《セメント》ＮＦ ＥＮ １９７−１規格、５．２．３章の定めによる）、フライアッシュ（fly ash,《セメント》ＮＦ ＥＮ １９７−１規格、５．２．４章の定めによる）、又は石灰石（《セメント》ＮＦ ＥＮ １９７−１規格、５．２．６章の定めによる）、又はこれらの混合物の少なくとも１つを含む。

本発明のある変形例によると、望ましい鉱物性添加物は石灰石である。

鉱物性添加物の追加は、均質化又は共粉砕（co-grinding）により実施できる。

ある変形例によると、本発明のセメントは、少なくともポルトランド型クリンカー、又は、タイプCEM I、CEM II、CEM III、CEM IV又はCEM V 型のポルトランドセメントを含む。

ある変形例によると、本発明のセメントは、凝結遅延剤又は凝結促進剤を含む。

本発明のある変形例によると、本発明のセメントは、適切な量（実験又は珪酸により決定される）の石膏又は他の形の硫酸カルシウム、及び、任意で適切な量の鉱物添加物、特に石灰石を、本発明の組成物と共粉砕することによって得られる。

また、本発明は、少なくともＢＣＳＡＦセメント、及び、分子毎に２つから４つのカルボキシル基を有する少なくとも１つのポリカルボン酸又はその塩とを含むコンクリート又はモルタル製の物体に関係する。本発明のある変形例のコンクリートは、ＢＣＳＡＦセメントを骨材、水及び通常の添加剤及び／又は鉱物添加物、と接触させることで得ても良い。水は、カルボン酸又はその塩を含んでいても良い。該コンクリートによると、カルボン酸は混合水に含まれていても良いし、骨材と一緒に存在しても良いし、鉱物性添加物、特に石灰石と共に存在しても良い。

本発明はまた、少なくとも本発明のセメントを含むコンクリート又はモルタルに関係する。該コンクリートによると、ポリカルボン酸は、本発明のセメント共に存在する。

本発明はまた、少なくとも１つのポリカルボン酸又はその塩を、凝結後のＢＣＳＡＦセメントの機械的強度を増加させるための使用に関係し、前記ポリカルボン酸は、分子毎に２つから４つのカルボキシル基を有する。

本発明に用いられるポリカルボン酸又はその塩は、混合水に、骨材に、又は、鉱物添加物に直接接触させられても良い。

本発明の変形例の使用法によると、前記酸は、ＢＣＳＡＦセメントの混合水と共に存在する。

本発明の変形例の使用法によると、前記酸は、骨材又は砂と共に存在する。

本発明はまた、本発明のセメントを骨材、水及び任意で添加剤と混合する工程を含む、本発明のコンクリート又はモルタルの調整過程に関係する。

本発明はまた、ＢＣＳＡＦセメントを骨材、水、少なくとも１つのポリカルボン酸又はその塩及び任意で添加剤及び／又は鉱物添加物と混合する工程を含むコンクリート又はモルタルの調整過程に関係し、前記ポリカルボン酸は、分子毎に２つから４つのカルボキシル基を有する。

本発明はまた、本発明のコンクリート又はモルタル、又は、本発明のセメントを用いた建築現場における構成要素に関係する。

以下の例は、その範囲を限定することなく発明を説明するものである。

（実施例）
原料：
ＢＣＳＡＦクリンカーは、石灰石、カオリナイト（kaolinite ）粘土、硫酸カルシウム、酸化鉄から得たものであり、その化学組成は、以下の表１に、総質量に対する質量％により示されている。

ＢＣＳＡＦクリンカーの製造：
原材料の調製：原材料は、前もって個々に粉砕し、以下の特性を満たすようにする。
・２００μｍにおける残分０％
・１００μｍにおける最大残分１０％。

原材料の計量、混合及び均一化：本発明の方法における工程（ａ）による原材料の調製。計量は、下の表２に定められ、原料粉末の総質量に対する質量％によって表された比率に従って行なわれた。

これらの構成要素の混合は、それぞれの生成物の計量の後、以下の順序に従って行なわれた：
・全ての構成要素が入ったビニール袋を振ることによる簡単な手作業の混合
・２ｋｇの原料と２ｋｇの脱塩水との混合物をジャーミルに４時間通させる
・乾燥炉内において１１０℃にて一晩乾燥する
・工程（ａ）にて得た１０００ｇの原材料に２６．５９ｇのホウ砂を加え、アイリッヒ型のミキサーに３分間通すことにより均一化する
粒状化：本発明の方法における工程（ａ）に即して原料粉末を得た後、該原料粉末は直径約１ｃｍの粒とするために造粒工程に供される。

焼成：ＢＣＳＡＦクリンカーの焼成について、詳しい手順は以下の通りである。
・本発明の方法における工程（ａ）に即して得た原料粉末１ｋｇによって満たされた４つの坩堝を用意する
・満たされた４つの坩堝（言い換えると、およそ４×２５０ｇの原料粉末）を覆い無しで炉に入れる
・温度勾配ｎ°１：１０００℃／時にて９７５℃まで昇温する
・９７５℃にて１時間維持する
・坩堝に覆いを付ける
・温度勾配ｎ°２：３００℃／時にて１３５０℃まで昇温する
・１３５０℃にて３０分間維持した後、坩堝を空にして鋼製曹にて急冷する
ＢＣＳＡＦクリンカーは、ブレーン比表面積４０００ｃｍ^２／ｇで得られる。

本発明のセメントの生産：
以下の表３及び４に定められた比率は、本発明に即して作られたセメントの構成要素の比率を示す。

硫酸カルシウムは、ル・パン工場（Le Pin plant、フランス）製の粉砕した無水硫酸カルシウム（ＡＨ）であって、１００μｍに等しいかそれ未満の粒度分布を有する。硫酸カルシウムの百分率は、ＢＣＳＡＦクリンカーの総質量に対する質量により与えられている。

添加剤（酸）の百分率は、セメントの総質量に対する質量により表されている。

石灰石充填剤の百分率は、ＢＣＳＡＦクリンカー及び石灰石充填剤の合計質量に対する質量にて示されている。添加剤（酸及びアルカノールアミン）の百分率は、セメントの総質量に対する質量にて表されている。

本発明のモルタルの生産：
モルタルは、ＥＮ１９６−１規格に沿って作られる。

モルタルを作るための材料の量は、
・４５０ｇの前記のようにして得られたセメント
・１３５０ｇの標準化砂
・２２５ｇの水
である。

結合剤を調製するには、ターブラ（Turbula）混合機を用いて全ての原材料を３０分間混合する。混合手順は、ＥＮ１９６−１規格に従う。

モルタルは鋼製の型に注がれ、当該型は、湿度調整（＞９７％）された保管庫に置かれる。モルタルを１日水和させた後、型からモルタルの角柱を取り外し、壊す日まで２０℃の水中に浸漬される。

ＥＮ１９６−１規格に即して材齢２８日目に測定された圧縮機械強度が、下の表５及び６に与えられている。各モルタルについて、ポリカルボン酸を含まない対照用モルタルが製造されている。

Claims (13)

1. 組成物であって、前記組成物の総質量に対する質量％により表すと
   ０．０１から３％の分子毎に２つから４つのカルボキシル基を有するポリカルボン酸又はその塩と、
   ９７から９９．９９％のビーライト−スルホアルミン酸カルシウム−フェライトクリンカー（ＢＣＳＡＦクリンカー）と、
   を少なくとも含み、ＢＣＳＡＦクリンカーは、ＢＣＳＡＦクリンカーの総質量に対する質量％により表すと
   ５から３０％の一般式Ｃ_２Ａ_ＸＦ_{（１−Ｘ）}（Ｘは０．２から０．８）により表される鉄アルミン酸カルシウム相と、
   １０から３５％のスルホアルミン酸カルシウム相《イーリミット》（Ｃ_４Ａ_３＄）と、
   ４０から７５％のビーライト（Ｃ_２ Ｓ）と、
   ０．０１から１０％の硫酸カルシウム、硫酸アルカリ、ペロブスカイト、ゲーレナイト、遊離石灰及びペリクレースから選ばれる１つ又はそれ以上の微量相及び／又はガラス相とを含み、
   これらの相の百分率を合計すると９７％に等しいか又はこれを超える組成物。
2. 請求項１の組成物において、
   前記組成物の総質量に対する質量％により表すと０．０１から３％、より好ましくは０．０３から１％、最も好ましくは０．１から０．５％のポリカルボン酸を含むことを特徴とする組成物。
3. 請求項１又は２において、
   クエン酸、マロン酸、リンゴ酸、グルタル酸、アジピン酸、シュウ酸、マレイン酸、酒石酸、コハク酸、アスコルビン酸、グルタミン酸から選ばれた少なくとも１つのポリカルボン酸又はその塩か、それらの混合物を含むことを特徴とする組成物。
4. 請求項３において、
   少なくとも１つのクエン酸又はその塩を含むことを特徴とする組成物。
5. 請求項１〜４のいずれか１つにおいて、
   アルカノールアミンを更に含むことを特徴とする組成物。
6. 請求項１〜５のいずれか１つにおいて、
   ビーライト−スルホアルミン酸カルシウム−フェライトクリンカー（ＢＣＳＡＦクリンカー）は、鉱物学的相Ｃ_３Ｓを含まないことを特徴とする組成物。
7. セメントであって、少なくとも、
   ３０から９９．９％の請求項１〜６のいずれか１つの組成物と、
   前記セメントの総質量に対する質量％により表すと０．１から４０％の硫酸カルシウムと、
   前記セメントの総質量に対する質量％により表すと０．１から７０％の鉱物添加物とを含むことを特徴とするセメント。
8. 請求項７のセメントにおいて、
   鉱物添加物は、スラグ（《セメント》ＮＦ ＥＮ １９７−１規格、５．２．２章の定めによる）、鉄鋼スラグ、ポゾラン材（《セメント》ＮＦ ＥＮ １９７−１規格、５．２．３章の定めによる）、フライアッシュ（《セメント》ＮＦ ＥＮ １９７−１規格、５．２．４章の定めによる）並びに石灰石（《セメント》ＮＦ ＥＮ １９７−１規格、５．２．６章の定めによる）又はこれらの混合物であることを特徴とするセメント。
9. 請求項７又は８のセメント及び少なくとも１つのポリカルボン酸又はその塩を少なくとも含み、前記ポリカルボン酸は分子毎に２つから４つのカルボキシル基を有するコンクリート又はモルタル。
10. 請求項７又は８のセメントにおける凝結後の機械的強度増強のために、分子毎に２つから４つのカルボキシル基を有する少なくとも１つのポリカルボン酸又はその塩を少なくとも１つ使用する方法。
11. 請求項１０において、
    前記酸は、ＢＣＳＡＦセメントの混合水中に存在することを特徴とする方法。
12. 請求項９のコンクリート又はモルタルを調製する方法において、
    請求項７又は８のセメントと、骨材、水、少なくとも１つのポリカルボン酸又はその塩及び任意で添加剤とを混合する工程を備え、
    前記ポリカルボン酸は、分子毎に２つから４つのカルボキシル基を有するコンクリート又はセメントの調製方法。
13. 請求項９のコンクリート若しくはモルタル、又は、請求項７若しくは８のセメントを用いた建築部材。