JP2016190752A - セメントクリンカ及びセメント組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】色調が所定の範囲内に調整されたセメントクリンカ及びセメント組成物を提供する。【解決手段】5質量%以上15質量%以下のC3A、5質量%以上15質量%以下のC4AF、0.79質量%以上2.30質量%以下のMgO、0.30質量%以上0.94質量%以下のTiO2及び0.80質量%以下のZn成分を含んでいるセメントクリンカ、及び、4.5質量%以上15質量%以下のC3A、4.5質量%以上15質量%以下のC4AF、0.71質量%以上2.30質量%以下のMgO、0.27質量%以上0.94質量%以下のTiO2及び0.80質量%以下のZn成分を含んでいるセメント組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、セメントクリンカ及びセメント組成物に関し、特に、色調が調整されたセメント組成物及びセメントクリンカに関する。
建築物用のコンクリート等に用いられるセメントを製造するに際し、セメントの色調を調整することは重要とされている。例えば、既に構築されたコンクリート建築物の改築時に、新たなコンクリートの打ち継ぎを行う場合において、新たなコンクリートに用いるセメントの色調が過去のものと異なっていると、古いコンクリート部分と新しいコンクリート部分との間に色調の差が生じてしまい、全体としての美観が損なわれてしまうという問題がある。そのため、所望の色調に調整されたセメントが求められている。
従来、色調が調整されたセメントを得る方法としては、セメント中に含まれるアルミニウムや鉄の量を調整する方法が知られている。例えば、下記の特許文献1には、セメントクリンカ中におけるCAFの含有量を調整することによりセメントクリンカの色調を調整する方法について開示されている。
特開2008−239397号公報
しかしながら、セメントクリンカ及びセメント組成物の色調は、CAFの含有量だけでなく、該セメントクリンカやセメント組成物中に含まれる他の様々な成分によっても影響を受ける。そのため、引用文献1に記載のように、該セメントクリンカやセメント組成物中に含まれるCAFの含有量を調整するだけでは、所望の色調を備えたセメントクリンカやセメント組成物を得るには不十分であった。
本発明は、上記問題点に鑑み、色調が所定の範囲内に調整されたセメントクリンカ及びセメント組成物を提供することを目的とする。
本発明のセメントクリンカは、5質量%以上15質量%以下のCA、5質量%以上15質量%以下のCAF、0.79質量%以上2.30質量%以下のMgO、0.30質量%以上0.94質量%以下のTiO及び0.80質量%以下のZn成分を含んでいる。
ここで、該セメントクリンカ中におけるCA、CAFの含有量は、該セメントクリンカ中におけるAl、Feの含有量からボーグ計算式に基づき算出される値を示す。
斯かるセメントクリンカでは、上記各成分を上記所定の範囲で含んでいるため、該セメントクリンカのLab色空間におけるb値が、6以上9以下の範囲内に調整されている。すなわち、本発明によれば、色調が調整されたセメントクリンカを提供することができる。
また、本発明に係るセメントクリンカは、好ましくは、0.20質量%以上1.0質量%以下のSr成分、0.10質量%以上0.50質量%以下のBa成分または0.05質量%以上0.25質量%以下のCu成分のうち1つ以上をさらに含んでいる。
斯かるセメントクリンカでは、上記微量元素を上記所定の範囲でさらに含んでいるため、該セメントクリンカのLab色空間におけるb値がより詳細に調整されたセメント組成物を提供することができる。
本発明のセメント組成物は、4.5質量%以上15質量%以下のCA、4.5質量%以上15質量%以下のCAF、0.71質量%以上2.30質量%以下のMgO、0.27質量%以上0.94質量%以下のTiO及び0.80質量%以下のZn成分を含んでいる。
ここで、該セメント組成物中におけるCA、CAFの含有量は、該セメントクリンカ中におけるAl、Feの含有量からボーグ計算式に基づき算出される値を示す。
斯かるセメント組成物では、上記各成分を上記所定の範囲で含んでいるため、該セメント組成物のLab色空間におけるb値が、6以上9以下の範囲内に調整されている。すなわち、本発明によれば、色調が調整されたセメント組成物を提供することができる。
また、本発明に係るセメント組成物は、好ましくは、0.18質量%以上1.0質量%以下のSr成分、0.09質量%以上0.50質量%以下のBa成分または0.045質量%以上0.25質量%以下のCu成分のうち1つ以上をさらに含んでいる。
斯かるセメント組成物では、上記微量元素を上記所定の範囲でさらに含んでいるため、該セメント組成物のLab色空間におけるb値がより詳細に調整されたセメント組成物を提供することができる。
本発明によれば、色調が所定の範囲内に調整されたセメントクリンカ及びセメント組成物を提供することができる。
以下、本発明の詳細を説明する。なお、本明細書において、CAとは、化学式3CaO・Alで表される成分を示し、CAFとは、化学式4CaO・Al・Feにより表される成分を示す。CSとは、化学式3CaO・SiOで表される成分を示し、CSとは、化学式2CaO・SiOで表される成分を示す。
また、本明細書において、セメントクリンカまたはセメント組成物中におけるCA、CAF、CS、CSの含有量は、別段の記載のない限り、該セメントクリンカまたはセメント組成物中におけるAl、Fe、CaO、SiOの含有量からボーグ計算式に基づき算出される値を示す。
(セメントクリンカ)
本発明のセメントクリンカは、5質量%以上15質量%以下のCA、5質量%以上15質量%以下のCAF、0.79質量%以上2.30質量%以下のMgO、0.30質量%以上0.94質量%以下のTiO及び0.80質量%以下のZn成分を含んでいる。
本発明のセメントクリンカは、上記各成分を上記所定の範囲で含んでいるため、該セメントクリンカのLab色空間におけるb値が、6以上9以下の範囲内に調整されている。すなわち、本発明によれば、色調が調整されたセメントクリンカを提供することができる。
より具体的には、本発明のセメントクリンカに含まれるCAの量は、セメントクリンカ全体の質量に対して5質量%以上15質量%以下であればよく、好ましくは5.5質量%以上14質量%以下、さらに好ましくは6.0質量%以上13.5質量%以下であってもよい。
また、本発明のセメントクリンカに含まれるCAFの量は、セメントクリンカ全体の質量に対して5質量%以上15質量%以下であればよく、好ましくは5.0質量%以上14質量%以下、さらに好ましくは5.5質量%以上13質量%以下であってもよい。
なお、セメントクリンカには、一般に、CA及びCAFの他に、CS及びCSも含まれているが、本発明のセメントクリンカに含まれるCS及びCSの量は、特に限定されない。
好ましくは、本発明のセメントクリンカに含まれるCSの量は、セメントクリンカ全体の質量に対して50質量%以上70質量%以下であってもよく、より好ましくは、52質量%以上68質量%以下であってもよい。
好ましくは、本発明のセメントクリンカに含まれるCSの量は、セメントクリンカ全体の質量に対して10質量%以上30質量%以下であってもよく、より好ましくは、12質量%以上28質量%以下であってもよい。
また、本発明のセメントクリンカに含まれるMgOの量は、セメントクリンカ全体の質量に対して、0.79質量%以上2.30質量%以下であればよく、好ましくは0.85質量%以上2.25質量%以下、さらに好ましくは0.90質量%以上2.20質量%以下であってもよい。
本発明のセメントクリンカに含まれるTiOの量は、セメントクリンカ全体の質量に対して、0.30質量%以上0.94質量%以下であればよく、好ましくは0.35質量%以上0.90質量%以下、さらに好ましくは0.40質量%以上0.87質量%以下であってもよい。
本発明のセメントクリンカに含まれるZn成分の量は、セメントクリンカ全体の質量に対して、0.80質量%以下であればよく、好ましくは0.10質量%以上0.70質量%以下、さらに好ましくは0.10質量%以上0.60質量%以下であってもよい。なお、本発明のセメントクリンカは、必ずしもZn成分を含んでいなくてもよい。
本発明のセメントクリンカでは、該セメントクリンカに含まれるTiOの量が多いほど、該セメントクリンカのLab色空間におけるb値が大きくなり、該セメントクリンカに含まれるZn成分の量が多いほど、該セメントクリンカのLab色空間におけるb値が小さくなる。そのため、本発明のセメントクリンカでは、該セメントクリンカに含まれるこれらTiO及びZn成分の量を上記範囲内において調整することにより、該セメントクリンカのb値を6〜9の範囲内においてより詳細に調整することができる。
例えば、b値が6以上7未満である本発明のセメントクリンカを得たい場合には、該セメントクリンカのTiOの含有量を0.34質量%以上0.69質量%以下で調整すると共に、Zn成分の含有量を0.01質量%以上0.79質量%以下で調整すればよく、好ましくは、TiOの含有量を0.34質量%以上0.54質量%以下にすると共に、Zn成分の含有量を0.60質量%以上0.79質量%以下にすればよい。
また、b値が7以上8未満である本発明のセメントクリンカを得たい場合には、該セメントクリンカのTiOの含有量を0.34質量%以上0.94質量%以下で調整すると共に、Zn成分の含有量を0.01質量%以上0.79質量%以下で調整すればよく、好ましくは、TiOの含有量を0.54質量%以上0.73質量%以下にすると共に、Zn成分の含有量を0.36質量%以上0.60質量%以下にすればよい。
また、b値が8以上9以下である本発明のセメントクリンカを得たい場合には、該セメントクリンカのTiOの含有量を0.34質量%以上0.94質量%以下で調整すると共に、Zn成分の含有量を0.01質量%以上0.79質量%以下で調整すればよく、好ましくは、TiOの含有量を0.73質量%以上0.94質量%以下にすると共に、Zn成分の含有量を0.01質量%以上0.36質量%以下にすればよい。
また、本発明のセメントクリンカは、SOを含んでいてもよい。好ましくは、本発明のセメントクリンカに含まれるSOの量は、セメントクリンカ全体の質量に対して0.5質量%以上3.0質量%以下であってもよく、より好ましくは0.69質量%以上2.77質量%以下であってもよい。
さらに、本発明のセメントクリンカは、上述のZn成分の他にも、金属元素などの微量元素を含んでいてもよい。このような微量元素としては、例えば、Sr,Ba,Cu,Li,Pb,Mo,Cd,Niなどが挙げられる。
例えば、本発明のセメントクリンカは、0.20質量%以上1.0質量%以下のSr成分を含んでいてもよい。本発明のセメントクリンカは、0.10質量%以上0.50質量%以下のBa成分を含んでいてもよい。本発明のセメントクリンカは、0.05質量%以上0.25質量%以下のCu成分を含んでいてもよい。本発明のセメントクリンカは、0.10質量%以上0.30質量%以下のLi成分を含んでいてもよい。
なお、本発明のセメントクリンカ中に含まれるCA、CAF、CS、CSの量を算出するためのAl、Fe、CaO、SiOの含有量、及び、本発明のセメントクリンカ中におけるMgO、TiO、SOの含有量は、JIS R 5204「セメントの蛍光X線分析方法」により測定された値をいう。
また、本発明のセメントクリンカ中におけるZn成分及び他の上記微量元素の含有量は、JIS R 5202附属書の6.「セメント試料の調製」記載の方法に従って調製した本発明のセメントクリンカを、硝酸、フッ化水素酸及び過塩素酸の混酸を用いた混酸分解−ICP発光分光分析法により測定して得られた値をいう。より詳細には、後述する実施例に記載された方法により測定して得られた値をいう。
(セメント組成物)
本発明のセメント組成物は、4.5質量%以上15質量%以下のCA、4.5質量%以上15質量%以下のCAF、0.71質量%以上2.30質量%以下のMgO、0.27質量%以上0.94質量%以下のTiO及び0.80質量%以下のZn成分を含んでいる。
本発明のセメント組成物についても、上記各成分を上記所定の範囲で含んでいるため、該セメント組成物のLab色空間におけるb値が、6以上9以下の範囲内に調整されている。すなわち、本発明によれば、色調が調整されたセメント組成物を提供することもできる。
より具体的には、本発明のセメント組成物に含まれるCAの量は、セメント組成物全体の質量に対して4.5質量%以上15質量%以下であればよく、好ましくは4.9質量%以上14質量%以下、さらに好ましくは5.4質量%以上13.5質量%以下であってもよい。
また、本発明のセメント組成物に含まれるCAFの量は、セメント組成物全体の質量に対して4.5質量%以上15質量%以下であればよく、好ましくは4.5質量%以上14質量%以下、さらに好ましくは4.9質量%以上13質量%以下であってもよい。
なお、本発明のセメント組成物に含まれるCS及びCSの量は、特に限定されない。
好ましくは、本発明のセメント組成物に含まれるCSの量は、セメントクリンカ全体の質量に対して45質量%以上70質量%以下であってもよく、より好ましくは、46質量%以上68質量%以下であってもよい。
好ましくは、本発明のセメントクリンカに含まれるCSの量は、セメントクリンカ全体の質量に対して9質量%以上30質量%以下であってもよく、より好ましくは、10質量%以上28質量%以下であってもよい。
また、本発明のセメント組成物に含まれるMgOの量は、セメント組成物全体の質量に対して、0.71質量%以上2.30質量%以下であればよく、好ましくは0.76質量%以上2.25質量%以下、さらに好ましくは0.81質量%以上2.20質量%以下であってもよい。
本発明のセメント組成物に含まれるTiOの量は、セメント組成物全体の質量に対して、0.27質量%以上0.94質量%以下であればよく、好ましくは0.31質量%以上0.90質量%以下、さらに好ましくは0.36質量%以上0.87質量%以下であってもよい。
本発明のセメント組成物に含まれるZn成分の量は、セメント組成物全体の質量に対して、0.80質量%以下であればよく、好ましくは0.09質量%以上0.70質量%以下、さらに好ましくは0.09質量%以上0.60質量%以下であってもよい。なお、本発明のセメント組成物は、必ずしもZn成分を含んでいなくてもよい。
本発明のセメント組成物では、該セメント組成物に含まれるTiOの量が多いほど、該セメント組成物のLab色空間におけるb値が大きくなり、該セメント組成物に含まれるZn成分の量が多いほど、該セメント組成物のLab色空間におけるb値が小さくなる。そのため、本発明のセメント組成物では、該セメント組成物に含まれるこれらTiO及びZn成分の量を上記範囲内において調整することにより、該セメント組成物のb値を6〜9の範囲内においてより詳細に調整することができる。
また、本発明のセメント組成物は、SOを含んでいてもよい。好ましくは、本発明のセメント組成物に含まれるSOの量は、セメント組成物全体の質量に対して0.5質量%以上3.0質量%以下であってもよく、より好ましくは、0.62質量%以上2.77質量%以下であってもよい。
さらに、本発明のセメント組成物は、上述のZn成分の他にも、金属元素などの微量元素を含んでいてもよい。このような微量元素としては、例えば、Sr,Ba,Cu,Li,Pb,Mo,Cd,Niなどが挙げられる。
例えば、本発明のセメント組成物は、0.18質量%以上1.0質量%以下のSr成分を含んでいてもよい。本発明のセメント組成物は、0.09質量%以上0.50質量%以下のBa成分を含んでいてもよい。本発明のセメント組成物は、0.045質量%以上0.25質量%以下のCu成分を含んでいてもよい。本発明のセメント組成物は、0.09質量%以上0.30質量%以下のLi成分を含んでいてもよい。
なお、本発明のセメント組成物中に含まれるCA、CAF、CS、CSの量を算出するためのAl、Fe、CaO、SiOの含有量、及び、本発明のセメント組成物中におけるMgO、TiO、SOの含有量は、JIS R 5204「セメントの蛍光X線分析方法」により測定された値をいう。
また、本発明のセメント組成物中におけるZn成分及び他の上記微量元素の含有量は、JIS R 5202附属書の6.「セメント試料の調製」記載の方法に従って調製した本発明のセメント組成物を、硝酸、フッ化水素酸及び過塩素酸の混酸を用いた混酸分解−ICP発光分光分析法により測定して得られた値をいう。より詳細には、後述する実施例に記載された方法により測定して得られた値をいう。
本発明のセメント組成物は、好ましくは、上述した本発明のセメントクリンカと、石膏とを含むものである。
上記石膏は、例えば、二水石膏、半水石膏、無水石膏などであってもよいが、特に、クリンカ中に含まれる化合物(鉱物)との反応性の観点から、無水石膏が好ましい。また、上記石膏は、二水石膏の一種である排煙脱硫酸石膏やチタン石膏、無水石膏の一種であるフッ酸無水石膏のような産業廃棄物から得られる石膏であってもよい。これらの石膏は、一種または複数種を用いてもよい。
本発明のセメント組成物は、混和材または混和剤をさらに含んでいてもよい。
上記混和材としては、例えば、フライアッシュ、シリカフューム、高炉フューム、高炉水砕スラグ微粉末、膨張材、石灰石微粉末、生石灰微粉末、ドロマイト微粉末、ナトリウム型ベントナイト、カルシウム型ベントナイト、アタパルジャイト、セピオライト、活性白土、酸性白土、アロフェン、イモゴライト、シラス(火山灰)、シラスバルーン、カオリナイト、メタカオリン(焼成粘土)、合成ゼオライト、人造ゼオライト、人工ゼオライト、モルデナイト、クリノプチロライトなどが挙げられる。
上記混和剤としては、例えば、AE剤、減水剤、AE減水剤、流動化剤、分離低減剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、急結剤、収縮低減剤、起泡剤、発泡剤、防水剤などが挙げられる。
これらの混和材及び混和剤は、一種または複数種を用いてもよい。
また、本発明のセメント組成物は、骨材をさらに含んでいてもよい。
上記骨材は、公知の細骨材もしくは粗骨材の一方または両方であってもよい。上記粗骨材としては、例えば、砕石、川砂利、天然軽量粗骨材(パーライト、ヒル石等)、副産軽量粗骨材、人工軽量粗骨材、再生骨材などが挙げられる。上記細骨材としては、例えば、川砂、山砂、海砂、天然軽量細骨材(パーライト、ヒル石等)等の天然細骨材や砕砂、人工軽量細骨材、高炉スラグ細骨材等の人工細骨材、副産軽量細骨材などが挙げられる。これらの細骨材及び粗骨材は、一種または複数種を用いてもよい。
(セメント製造方法)
次に、本発明のセメントクリンカ及びセメント組成物の製造方法について説明する。
本発明のセメントクリンカは、例えば、各種材料の配合割合を調整して該材料を配合することによりクリンカ原料を得る原料工程と、該クリンカ原料を焼成することによりセメントクリンカを製造する焼成工程とにより製造することができる。
まず、各種材料の配合割合を調整して該材料を配合することによりクリンカ原料を得る(原料工程)。このとき、製造されるセメントクリンカに含まれるCA、CAF、MgO、TiO、Zn成分の割合が、上述の本発明のセメントクリンカに含まれる範囲となるように、各種材料の配合割合を適宜調整する。
上記クリンカ原料の各種材料は、特に限定されるものではなく、元素単体物、酸化物、炭酸化物などの形態を問わず用いることができる。該各種材料として、例えば、石灰石、生石灰、消石灰等のCaO源、珪石、粘土等のAl源、鉄滓、鉄ケーキ等のFe源、石灰石、粘土等のMgO源等を用いることができる。
なかでも、上記クリンカ原料の各種材料に含まれるTiO源としては、好ましくは石膏等を用いることができる。上記各種原料に含まれるZn成分源としては、好ましくは、亜鉛スラッジ等を用いることができる。
また、上記クリンカ原料の各種材料には、Sr,Ba,Cu,Li等の上述の微量元素の源として、焼却灰、銅カラミ、廃電池等が含まれていてもよい。
また、上記クリンカ材料の各種材料としては、産業廃棄物、一般廃棄物、建設発生土等を用いてもよい。
産業廃棄物としては、例えば、高炉スラグ;石炭灰;生コンスラッジ、下水汚泥、浄水汚泥、建設汚泥、製鉄汚泥等の各種汚泥;廃石膏ボート等の石膏廃材;ボーリング廃土、各種焼却灰、鋳物砂、ロックウール、廃ガラス、高炉2次灰、建設廃材、コンクリート廃材などが挙げられる。
一般廃棄物としては、例えば、下水汚泥乾粉、都市ごみ焼却灰、貝殻等が挙げられる。
建設発生土としては、例えば、建設現場や工事現場等から発生する土壌や残土、さらには廃土壌等が挙げられる。
上記のようにして配合されたクリンカ原料は、例えば、ミル等を用いて粉砕しつつ混合して、後の焼成工程に用いることができる。
次に、該クリンカ原料を焼成することにより、本発明のセメントクリンカを製造する(焼成工程)。該クリンカ原料の焼成は、特に限定されないが、該クリンカ原料を予備加熱した後に焼成炉で焼成し、その後冷却することにより行うことができる。
該焼成は、例えば、電気炉やロータリーキルン等を用いて行うことができる。ロータリーキルンを用いて焼成する場合には、該焼成の際の焼成温度は、例えば、1200℃以上1400℃以下であってもよく、1300℃以上1350℃以下であることが好ましい。
このようにして得られた本発明のセメントクリンカを、さらに石膏と混合して混合材とし、該混合材を粉砕する仕上工程により、本発明のセメント組成物を製造することができる。該混合材の粉砕は、例えば、ボールミル等の粉砕機を用いて行うことができる。
なお、上記セメントクリンカと石膏とを混合する際には、上述の混和材、混和剤、骨材を一種または複数種さらに混合してもよい。
(セメントの色調調整方法)
本発明のセメントクリンカ及びセメント組成物は、例えば、既存のコンクリート建築物の打ち継ぎを行う際の新たなコンクリートに好適に用いることができるが、その場合、該セメントクリンカ及びセメント組成物の色調が、既存のコンクリートの色調にできる限り近いことが好ましい。
このとき、本発明のセメントクリンカまたはセメント組成物を製造するに際して、上述のクリンカ原料のTiO及びZn成分の含有量を調整すれば、得られるセメントクリンカまたはセメント組成物のLab色空間におけるb値を、上記既存のコンクリートのb値に近づけるよう調整することができる。
具体的には、Lab空間におけるb値が調整されたセメントクリンカを製造する方法は、上述のセメントクリンカの製造方法において、上記原料工程の前に、既存のコンクリートのLab色空間におけるb値を測定する色調測定工程を備えており、上記原料工程が、測定された該b値に基づいて、クリンカ原料のTiO含有量及びZn成分含有量を調整する原料調整工程を含む。
まず、Lab空間におけるb値が調整されたセメントクリンカを製造するために、打ち継ぎ対象となる既存のコンクリートのLab色空間におけるb値を測定する(色調測定工程)。該コンクリートのb値は、色彩色度計を用いて測定することができる。
次に、各種材料の配合割合を調整して該材料を配合する原料工程において、測定された該b値に基づいて、クリンカ原料のTiO含有量及びZn成分含有量を調整する(原料調整工程)。概して、クリンカ原料におけるTiOの含有量を少なく、Zn成分の含有量を多くすると、製造されるセメントクリンカのb値が小さくなる。同様に、クリンカ原料におけるTiOの含有量を多く、Zn成分の含有量を少なくすると、製造されるセメントクリンカのb値が大きくなる。このことに基づいて、製造されるセメントクリンカのb値が、打ち継ぎ対象となる既存のコンクリートの測定された該b値に近づくように、クリンカ原料のTiO含有量及びZn成分含有量を調整する。
このとき、該クリンカ材料のTiO含有量を0.30質量%以上0.94質量%以下に調整すると共に、Zn成分含有量を0.80質量%以下に調整することにより、得られるセメントクリンカのb値を6〜9の範囲に調整することができる。
より具体的には、打ち継ぎ対象のコンクリートの測定された該b値が6以上7未満である場合には、好ましくは、該クリンカ原料のTiOの含有量を0.34質量%以上0.69質量%以下に調整すると共に、Zn成分の含有量を0.01質量%以上0.79質量%以下に調整すればよく、より好ましくは、TiOの含有量を0.34質量%以上0.54質量%以下にすると共に、Zn成分の含有量を0.60質量%以上0.79質量%以下にすればよい。
打ち継ぎ対象のコンクリートの測定された該b値が7以上8未満である場合には、好ましくは、該クリンカ原料のTiOの含有量を0.34質量%以上0.94質量%以下に調整すると共に、Zn成分の含有量を0.01質量%以上0.79質量%以下に調整すればよく、より好ましくは、TiOの含有量を0.54質量%以上0.73質量%以下にすると共に、Zn成分の含有量を0.36質量%以上0.60質量%以下にすればよい。
打ち継ぎ対象のコンクリートの測定された該b値が8以上9以下である場合には、好ましくは、該クリンカ原料のTiOの含有量を0.34質量%以上0.94質量%以下に調整すると共に、Zn成分の含有量を0.01質量%以上0.79質量%以下に調整すればよく、より好ましくは、TiOの含有量を0.73質量%以上0.94質量%以下に調整すると共に、Zn成分の含有量を0.01質量%以上0.36質量%以下に調整すればよい。
上記TiO含有量及びZn成分含有量を調整する方法は、例えば、クリンカ材料に含まれるTiO及びZn成分の量が上記範囲となるように、上述のTiO源及びZn成分源となる材料を、他の各種材料と共に配合する方法などが挙げられる。
なお、TiO及びZn成分の他にクリンカ原料に含まれる各成分については、製造されるセメントクリンカ及びセメント組成物において、上述の本発明のセメントクリンカ及びセメント組成物における範囲内となるように、各種材料を適宜調整すればよい。
このようにして調整されたクリンカ材料を、上述の焼成工程により焼成して、Lab色空間のb値が打ち継ぎ対象となる既存のコンクリートのb値に基づいて調整された本発明のセメントクリンカを製造することができる。
さらに、このようにして得られたセメントクリンカは、上述の仕上工程によりセメント組成物とすることにより、Lab空間におけるb値が打ち継ぎ対象となる既存のコンクリートのb値に基づいて調整されたセメント組成物を製造することができる。
以上のように、本発明のセメントクリンカは、5質量%以上15質量%以下のCA、5質量%以上15質量%以下のCAF、0.79質量%以上2.30質量%以下のMgO、0.30質量%以上0.94質量%以下のTiO及び0.80質量%以下のZn成分を含んでいるため、該セメントクリンカのLab色空間におけるb値を、6以上9以下の範囲内に調整することができる。
同様に、本発明のセメント組成物は、4.5質量%以上15質量%以下のCA、4.5質量%以上15質量%以下のCAF、0.71質量%以上2.30質量%以下のMgO、0.27質量%以上0.94質量%以下のTiO及び0.80質量%以下のZn成分を含んでいるため、該セメント組成物のLab色空間におけるb値を、6以上9以下の範囲内に調整することもできる。
このとき、本発明のセメントクリンカ及びセメント組成物に含まれる、これらTiO及びZn成分の量を上記範囲内において調整することにより、該セメントクリンカ及びセメント組成物のb値を6〜9の範囲内においてより詳細に調整することができる。
以下、本発明の具体的な実施例及び比較例を挙げることにより、本発明を明らかにする。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(セメントクリンカの製造)
下記の材料を用いて、実施例1〜22及び比較例1〜6の各セメントクリンカを以下のようにして製造した。
二酸化ケイ素(SiO):キシダ化学社製
酸化鉄(III)(Fe)和光純薬社製
炭酸カルシウム(CaCO):関東化学社製
酸化アルミニウム(Al):関東化学社製
炭酸マグネシウム(MgCO):和光純薬社製
硫酸カルシウム(CaSO):キシダ化学社製
酸化亜鉛(ZnO):関東化学社製
炭酸ストロンチウム(SrCO):関東化学社製
酸化バリウム(BaO):関東化学社製
酸化銅(I)(CuO):関東化学社製
具体的には、作製されるセメントクリンカ中のボーグ式により算出されるCS、CS、CA、CAFの組成が下記の表1に概ね示す値となるように、かつ、作製されるセメントクリンカ中に含まれるMgO、TiO、Zn成分、Sr成分、Ba成分、Cu成分の割合が下記の表1に概ね示す値となるように、配合量を調整して上記材料をそれぞれ配合することにより、実施例1〜22及び比較例1〜6に係る各クリンカ原料を得た。
得られた各クリンカ原料を電気炉に投入して1450〜1475℃で60〜120分間の焼成を行った。次に、焼成物を急冷して、実施例1〜22及び比較例1〜6のセメントクリンカをそれぞれ作製した。
(測定方法)
このようにして作製された実施例1〜22及び比較例1〜6の各セメントクリンカについて、該セメントクリンカに含まれる各成分を、以下のようにして測定した。
まず、JIS R 5202附属書の6.「セメント試料の調製」記載の方法に従い、上記セメントクリンカから成分測定用のセメントクリンカ試料を調製した。
次に、得られたセメントクリンカ試料中に実際に含まれるCaO、SiO、Al、Feの量を、JIS R 5204「セメントの蛍光X線分析方法」に従って測定し、該セメントクリンカ中のCS、CS、CA、CAFの組成を、ボーグ式に基づき算出した。結果を表1に示す。
同様に、上記のようにして調製したセメントクリンカ中に実際に含まれるMgO、TiO、SOの含有量を、JIS R 5204「セメントの蛍光X線分析方法」に従って測定した。結果を表1に示す。
さらに、硝酸(60質量%水溶液、関東化学社製)5ml、フッ化水素酸(49.5質量%水溶液、関東化学社製)3ml及び過塩素酸(60〜62質量%水溶液、関東化学社製)5mlを混合して得られた混酸に、上記のようにして調製したセメントクリンカ試料を0.5〜1g加えた後、該セメントクリンカ試料が完全に分解するまで該混酸をサンドバス上において260℃で加熱した。このようにして得られたセメントクリンカ分解液に、内部標準としてのイットリウム濃度が10ppmとなるようにイットリウムを添加した後、VARIAN社製「Varian 730−ES」を用いて、該セメントクリンカ試料中に実際に含まれるZn成分、Sr成分、Ba成分、Cu成分の割合を混酸分解−ICP発光分光分析法により測定した。結果を表1に示す。
また、このようにして作製されたセメントクリンカのLab色空間におけるb値を、コニカミノルタ社製「CR−400」を用いて測定した。各セメントクリンカについてのb値の測定値を、下記の表1に示す。
Figure 2016190752
表1より明らかなように、各成分含有量が本発明の範囲内である実施例1〜22のセメントクリンカは、Lab色空間におけるb値が6以上9以下の範囲であった。これに対し、Zn成分含有量が0.80質量%を超える比較例1,3,5のセメントクリンカは、b値が6を下回っていた。また、MgO成分含有量が2.30質量%を超える比較例2,4,6のセメントクリンカは、b値が9を超えていた。
また、実施例1〜6、実施例7〜12、実施例13〜18のセメントクリンカをそれぞれ比較すると、本発明の範囲に含まれるセメントクリンカでは、TiO含有量が比較的多い場合には、セメントクリンカのb値が大きくなることがわかる。
加えて、実施例1〜3等のセメントクリンカを比較すると、本発明の範囲に含まれるセメントクリンカでは、Zn成分含有量が比較的多い場合には、セメントクリンカのb値が小さくなることがわかる。

Claims (4)

  1. 5質量%以上15質量%以下のCA、5質量%以上15質量%以下のCAF、0.79質量%以上2.30質量%以下のMgO、0.30質量%以上0.94質量%以下のTiO及び0.80質量%以下のZn成分を含んでいる、セメントクリンカ。
  2. 0.20質量%以上1.0質量%以下のSr成分、0.10質量%以上0.50質量%以下のBa成分または0.05質量%以上0.25質量%以下のCu成分のうち1つ以上をさらに含んでいる、請求項1に記載のセメントクリンカ。
  3. 4.5質量%以上15質量%以下のCA、4.5質量%以上15質量%以下のCAF、0.71質量%以上2.30質量%以下のMgO、0.27質量%以上0.94質量%以下のTiO及び0.80質量%以下のZn成分を含んでいる、セメント組成物。
  4. 0.18質量%以上1.0質量%以下のSr成分、0.09質量%以上0.50質量%以下のBa成分または0.045質量%以上0.25質量%以下のCu成分のうち1つ以上をさらに含んでいる、請求項3に記載のセメント組成物。
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