JP2020164411A - セメント組成物及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】セメントクリンカ、石膏及び混合材を含む混合物からなり、この混合物における混合材の含有率が５％を超えているセメント組成物であって、二酸化炭素の発生量を増加させることなく強度発現性を高めることが可能なものを提供することを目的とする。【解決手段】セメントクリンカＣ、石膏Ｇ及び混合材Ａの混合物Ｍからなるセメント組成物であって、混合材Ａは、混合物Ｍに対して5.0質量％以上12.0質量％以下の割合で含まれており、かつ、石灰石及びフライアッシュを含むセメント組成物。セメントクリンカＣの鉱物組成は、C3Sが48.0質量％以上70.0質量％以下、C2Sが9.0質量％以上22.0質量％以下、C3Aが8.0質量％以上14.0質量％以下、C4AFが7.0質量％以上12.0質量％以下であることが好ましい。【選択図】図１
Description
本発明は、セメントクリンカ、石膏及び混合材の混合物からなるセメント組成物、及び、その製造方法に関する。
セメント組成物は、セメントクリンカ、石膏及び混合材により構成されている。そして、この混合材には、主に石灰石が使用されている。例えば、下記特許文献１には、セメントクリンカ、無水石膏及び炭酸カルシウム（石灰石）からなる混合物であって、この混合物に対して炭酸カルシウムが５質量％の割合で含まれているセメント組成物が記載されている。
ところで、近年では、セメント焼成装置からの二酸化炭素排出量を低く抑えるため、普通ポルトランドセメントの製造において、セメントクリンカの使用量を低減し、さらに多くの混合材を使用することが検討されている。しかし、このように混合材の使用量が増加すると、生成されるセメント組成物の強度発現性を充分に高くすることができないおそれがある。
そこで、セメント組成物の強度発現性を充分に高くするために、セメントクリンカの品質（粉末度、鉱物組成など）を調整することが考えられる。しかし、このような調整を行う場合には、セメントクリンカを破砕するミルの稼働時間を増大させたり、セメントキルンにさらに多くの燃料を投入したりする必要が生じるおそれがある。よって、セメント組成物を製造するにあたり、二酸化炭素の発生量が増加するおそれがある。
そこで、本発明は、セメントクリンカ、石膏及び混合材を含む混合物からなり、この混合物における混合材の含有率が５％を超えているセメント組成物であって、二酸化炭素の発生量を増加させることなく強度発現性を高めることが可能なものを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、セメントクリンカ、石膏及び混合材の混合物からなるセメント組成物であって、前記混合材は、前記混合物に対して5.0質量％以上12.0質量％以下の割合で含まれており、かつ、石灰石及びフライアッシュを含むことを特徴とする。
本発明によれば、石灰石に加えてフライアッシュが混合材としてセメント組成物に含まれるため、異なる粒径を有する２種類の物質（石灰石、フライアッシュ）が混合材としてセメント組成物に含まれる。そして、セメントクリンカ及び石膏の混合物における空隙が混合材により効率よく充填されるため、混合材として石灰石のみを使用する場合に比較して、長期強度発現性を高めることができる。
上記セメント組成物において、前記セメントクリンカのSO3含有率が0.70質量％以上であり、前記セメントクリンカのTiO2含有率、MnO含有率、P2O5含有率、Na2O含有率及びK2O含有率をそれぞれＴ質量％、Ｍ質量％、Ｐ質量％、Ｎ質量％及びＫ質量％と定義した場合における前記セメントクリンカの物性値「（Ｔ＋Ｍ＋Ｐ）／（Ｎ＋0.658×Ｋ）」が1.400以下であることが好ましい。
これによれば、セメントクリンカに多くのSO3が含まれることになる。また、セメントクリンカにおいて、セメントクリンカの水和時にセメントクリンカに含まれるSO3をセメントクリンカの外部に溶出することを促進する促進要素（Na2O及びK2O）と阻害する阻害要素（TiO2、MnO及びP2O5）とが略々均等に含まれるか、あるいは、上記阻害要素に対して上記促進要素が多く含まれることになる。このため、上記セメント組成物を水と混練すると（上記セメントクリンカが水和すると）、セメントクリンカに含まれる多くのSO3がセメントクリンカから溶出するため、これら多くのSO3と石灰石及びフライアッシュとが長時間にわたって反応し、高い強度及び長時間にわたる高い流動性を有するセメント混練物を製造することができる。
また、上記セメント組成物において、前記セメントクリンカの鉱物組成は、C3Sが48.0質量％以上70.0質量％以下、C2Sが9.0質量％以上22.0質量％以下、C3Aが8.0質量％以上14.0質量％以下、C4AFが7.0質量％以上12.0質量％以下であることが好ましい。これにより、上述した充填がさらに効率よくなされるため、長期強度発現性をさらに高めることができる。
さらに、上記セメント組成物において、前記石膏は、前記混合物に対してSO3換算で1.0質量％以上2.4質量％以下の割合で含まれていることが好ましい。これにより、セメントクリンカに含まれるC3Aの急激な水和反応を石膏により効果的に抑制することができ、セメントクリンカに含まれるC3Aと石灰石との反応をより確実に生じさせることができる。このため、石灰石の一部に代えてフライアッシュを使用する場合のみならず、石灰石の使用量を変えずにフライアッシュの使用量を増加させる場合であっても、セメント組成物の長期強度発現性をさらに高めることができる。
また、上記セメント組成物において、前記混合材は、前記混合物に対して5.0質量％以上12.0質量％以下の割合で含まれており、かつ、石灰石、高炉スラグ及びフライアッシュを含むことが好ましい。これにより、高炉スラグを含む混合材において、石灰石の使用量を変えずにフライアッシュの使用量を増加させる場合であっても、セメント組成物の長期強度発現性をさらに高めることができる。
さらに、本発明は、セメント組成物の製造方法であって、セメントクリンカ及び石膏を仕上ミルにおいて破砕し、当該仕上ミルから排出された破砕物を混合材と共に混合装置において混合し、当該混合装置から排出された混合物をセメント組成物とするにあたり、前記混合において、前記混合物における前記混合材の含有率を5.0質量％以上12.0質量％以下に調整し、かつ、前記混合材として石灰石及びフライアッシュを使用することを特徴とする。
本発明によれば、石灰石に加えてフライアッシュが混合材としてセメント組成物に含まれるため、異なる粒径を有する２種類の物質（石灰石、フライアッシュ）が混合材としてセメント組成物に含まれる。そして、セメントクリンカ及び石膏の混合物における空隙が混合材により効率よく充填されるため、混合材として石灰石のみを使用する場合に比較して、長期強度発現性が高いセメント組成物を製造することができる。
さらに、本発明によれば、灰分であるがゆえに破砕しなくても粒径が小さいフライアッシュを混合材として利用するため、仕上ミルで破砕する材料の量を低減することができる。これにより、混合材の破砕に伴う二酸化炭素の発生量を低減することができる。
以上のように、本発明によれば、セメントクリンカ、石膏及び混合材を含む混合物からなり、この混合物における混合材の含有率が５％を超えているセメント組成物において、二酸化炭素の発生量を増加させることなく強度発現性を高めることができる。
図１は、本発明の一実施形態に係るセメント組成物を製造するセメント仕上装置を示す全体構成図である。図１に示すように、セメント仕上装置１は、セメント焼成装置（不図示）から排出されたクリンカＣを貯蔵するクリンカサイロ２と、クリンカサイロ２から排出されたクリンカＣを石膏Ｇと共に破砕する仕上ミル３と、仕上ミル３から排出された破砕物Ｄを分級する分級装置４と、分級装置４から排出された微粒側混合物Ｆを混合材Ａと共に混合する混合装置５と、混合装置５から排出される混合物Ｍ（セメント組成物）を貯蔵するセメントサイロ６とを備える。ここで、分級装置４は、粗粒側混合物Ｒを仕上ミル３に戻す。
また、クリンカＣの鉱物組成は、C3Sが55.2質量％以上62.0質量％以下、C2Sが12.7質量％以上18.6質量％以下、C3Aが10.1質量％以上12.2質量％以下、C4AFが9.1質量％以上9.6質量％以下であることが好ましい。さらに、クリンカＣのTiO2含有率、MnO含有率、P2O5含有率、Na2O含有率及びK2O含有率をそれぞれＴ質量％、Ｍ質量％、Ｐ質量％、Ｎ質量％及びＫ質量％と定義した場合におけるクリンカＣの物性値「（Ｔ＋Ｍ＋Ｐ）／（Ｎ＋0.658×Ｋ）」が1.141以下であることが好ましい。クリンカＣのSO3含有率は0.70質量％以上であることが好ましい。
さらに、混合物Ｍにおいて、石膏ＧはSO3換算で1.12質量％以上2.4質量％以下の割合で含まれていることが好ましい。
混合材Ａには、石灰石及びフライアッシュを使用する。また、混合材Ａとして、さらに高炉スラグを使用することもできる。そして、混合材Ａとして石灰石及びフライアッシュを使用する場合、混合物Ｍにおいて混合材Ａが6.5質量％以上10.0質量％以下の割合で含まれるように混合物Ｍを製造する。さらに、混合材Ａとして石灰石、高炉スラグ及びフライアッシュを使用する場合には、混合物Ｍにおいて混合材Ａが6.5質量％以上9.5質量％以下の割合で含まれるように混合物Ｍを製造する。
また、混合材Ａとして使用するフライアッシュの粉末度（ブレーン比表面積）は、3500(cm2/g)以上6700(cm2/g)以下であることが好ましい。
なお、混合物Ｍ（セメント組成物）におけるクリンカＣ、石膏Ｇ及び混合材Ａの割合の調整は、混合装置５に供給するクリンカＣ、石膏Ｇ及び混合材Ａの量を調整することで行う。また、混合物Ｍにおける石灰石、高炉スラグ及びフライアッシュの割合の調整は、混合装置５に供給する石灰石、高炉スラグ及びフライアッシュの量を調整することで行う。
次に、本発明の一実施形態に係るセメント組成物及びその製造方法の試験例について説明する。
表１は、この試験例において使用したセメントクリンカ（図１に示す「クリンカＣ」に相当）の鉱物組成を示している。表１に示す鉱物組成は、ボーグ式(Bogue式)により算出したものである。表１において、C3Sはケイ酸三カルシウム(3CaO・SiO2)であり、C2Sはケイ酸二カルシウム(2CaO・SiO2)であり、C3Aはアルミン酸三カルシウム（3CaO・Al2O3）であり、C4AFは鉄アルミン酸四カルシウム(4CaO・Al2O3・Fe2O3)である。表１に示すように、この試験例において使用したセメントクリンカの鉱物組成は、C3Sが55.2質量％以上62.0質量％以下、C2Sが12.7質量％以上18.6質量％以下、C3Aが10.1質量％以上12.2質量％以下、C4AFが9.1質量％以上9.6質量％以下である。
表２は、この試験例において使用したセメントクリンカ（図１に示す「クリンカＣ」に相当）の化学組成を示している。表２において、ig.loss(Ignition Loss)は、強熱原料（揮発性物質）を意味している。また、Na2Oeqは、全アルカリを意味している。ここで、全アルカリは、Na2O＋0.658×K2Oにより算出した。また、f.CaOは、遊離酸化カルシウムを意味している。遊離酸化カルシウムとは、セメント原料を焼成した時に二酸化ケイ素や酸化アルミニウムと反応せずに残った酸化カルシウムをいう。
表３は、この試験例において使用したセメントクリンカ（図１に示す「クリンカＣ」に相当）のモジュラスを示している。ここで、表３において、HM(Hydraulic Modulus)は水硬率を示しており、SM(Silica Modulus)はケイ酸率を示しており、IM(Iron Modulus)は鉄率を示しており、AI(Activity Index)は活動係数を示している。そして、HMは、(SiO2+Al2O3+Fe2O3)に対するCaOの割合である。また、SMは、(Al2O3+Fe2O3)に対するSiO2の割合である。さらに、IMは、Fe2O3に対するAl2O3の割合である。AIは、Al2O3に対するSiO2の割合である。そして、表３に示すように、この試験例において使用したクリンカにおいては、HMが2.15以上2.21以下であり、SMが2.18以上2.42以下であり、IMが1.86以上2.18以下であり、AIが3.19以上3.70以下である。
表４は、この試験例において使用したセメントクリンカ（図１に示す「クリンカＣ」に相当）における、全アルカリに占める所定成分(TiO2、MnO、P2O5)の含有率（セメントクリンカの物性値）を示している。表４に示すように、この試験例において使用したセメントクリンカの上記含有率は、0.780以上1.326以下である。
表５は、この試験例において使用した各混合材（図１に示す「混合材Ａ」に相当）の化学組成を示している。
表６は、この試験例において使用した各混合材（図１に示す「混合材Ａ」に相当）の粉末度（ブレーン比表面積）及び活性度指数を示している。ここで、活性度指数は、材齢28日のものを測定した。この試験例においては、粉末度が4100(cm2/g)以上6520(cm2/g)以下のフライアッシュを使用した。
次に、セメントクリンカ(Cli1〜Cli8)、石膏及び石灰石（混合材）を様々な割合で混合し、これにより得られたセメント組成物の性質（圧縮強さ、フロー値、粉末度であるブレーン比表面積）を、JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に準拠して測定した。さらに、これらの試験結果を比較例Ａ〜Ｈとした。表７は、これら比較例Ａ〜Ｈを示している。なお、「圧縮強さ」は、材齢28日の時点におけるものである。また、「フロー値」は、練り混ぜ直後におけるものである。
さらに、セメントクリンカ(Cli1〜Cli4及びCli7)、石膏（図１に示す「石膏Ｇ」に相当）、石灰石（図１に示す「混合材Ａ」の一部に相当）及びフライアッシュ（図１に示す「混合材Ａ」の一部に相当）を様々な割合で混合し、これにより得られた混合物（図１に示す「混合物Ｍ」に相当）の性質（圧縮強さ、フロー値維持率）を測定した。なお、表８及び表９における添加石膏量はSO3換算で1.2質量％とした。さらに、これらの試験結果を比較例１〜１０及び実施例１ａ〜１ｃ、２ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｃ、４ａ〜４ｃ、５ａ〜５ｃ、６ａ〜６ｃ、７ａ〜７ｂ、８ａ〜８ｂ、９ａ〜９ｃ、１０ａ〜１０ｃとした。表８及び表９は、これら比較例及び実施例を示している。ここで、混合材は、この混合物に対して7.5質量％又は10.0質量％のいずれかの割合とした。また、「圧縮強さ」は、材齢28日の時点におけるものである。さらに、「フロー値維持率」とは、練り混ぜ直後のフロー値に対する練り混ぜ３０分後のフロー値の割合である。セメント混練物におけるフロー値維持率が高いほど、このセメント混練物が長期的に高い流動性を有することになる。
表８及び表９において、実施例１ａ〜１ｃは、比較例１における石灰石の一部にフライアッシュを使用したものに相当し、かつ、比較例１に比較してフロー値維持率がほぼ変化せずに圧縮強さが高くなっている。また、実施例２ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｃ、４ａ〜４ｃ、５ａ〜５ｃ、６ａ〜６ｃ、７ａ〜７ｂ、８ａ〜８ｂ、９ａ〜９ｃ及び１０ａ〜１０ｃも、それぞれ比較例２〜１０における石灰石の一部にフライアッシュを使用したものに相当し、かつ、それぞれ比較例２〜１０に比較して、フロー値維持率がほぼ変化せずに圧縮強さが高くなっている。
つまり、表８及び表９は、セメントクリンカ、石膏及び混合材を混合して得られる混合物からなるセメント組成物において、混合材が混合物に対して7.5質量％以上10.0質量％以下の割合で含まれており、かつ、混合材として石灰石及びフライアッシュを含む場合においては、石灰石の一部に代えてフライアッシュを使用することで、フロー値維持率をほぼ変化させずに長期強度発現性（表８及び表９に示す「圧縮強さ」に相当）を高めることができることを示している。
さらに、表８及び表９に示す実施例を比較すると、表８に示す各実施例におけるフロー値維持率（８０％〜８４％）は、表９に示す各実施例におけるフロー値維持率（７４％〜７７％）に比較して高くなっている。ここで、本発明者は、セメント組成物の組成とセメント混練物のフロー値維持率との関係について研究を進めた結果、次のような知見を得ることができた。
多くのSO3を含むセメントクリンカにおいて、セメントクリンカの水和時にセメントクリンカに含まれるSO3をセメントクリンカの外部に溶出することを促進する促進要素（Na2O及びK2O）と阻害する阻害要素（TiO2、MnO及びP2O5）とが略々均等に含まれているか、あるいは、上記阻害要素に対して上記促進要素が多く含まれていれば、このようなセメントクリンカ、石灰石及びフライアッシュを含むセメント組成物を水と混練すると、セメントクリンカに含まれる多くのSO3がセメントクリンカの水和によりセメントクリンカから溶出するため、これら多くのSO3と石灰石及びフライアッシュとが長時間にわたって反応し、高い強度及び長時間にわたる高い流動性を有するセメント混練物が製造される。
つまり、表８及び表９に示す実施例から次のことを導出することができる。セメントクリンカ、石膏及び混合材の混合物からなるセメント組成物において、混合材が混合物に対して7.5質量％以上10.0質量％以下の割合で含まれており、さらに石灰石及びフライアッシュが含まれており、セメントクリンカのSO3含有率が0.70質量％以上であり、セメントクリンカのTiO2含有率、MnO含有率、P2O5含有率、Na2O含有率及びK2O含有率をそれぞれＴ質量％、Ｍ質量％、Ｐ質量％、Ｎ質量％及びＫ質量％と定義した場合におけるセメントクリンカの物性値「（Ｔ＋Ｍ＋Ｐ）／（Ｎ＋0.658×Ｋ）」が1.141以下であれば、このセメント組成物から、高い強度及び長時間にわたる高い流動性を有するセメント混練物を製造することができる。
ただし、例えば、上述したSO3含有率が0.56質量％以上1.58質量％以下である場合、上述した物性値が0.780以上1.326以下である場合であっても、ある程度高い流動性を有するセメント混練物を製造することができる。
また、セメントクリンカ(Cli2、Cli3、Cli8)、石膏（図１に示す「石膏Ｇ」に相当）、石灰石（図１に示す「混合材Ａ」の一部に相当）及びフライアッシュ（図１に示す「混合材Ａ」の一部に相当）を様々な割合で混合し、これにより得られた混合物（図１に示す「混合物Ｍ」に相当）の性質（圧縮強さ）を測定した。ここで、混合材は、この混合物に対して7.5質量％又は10.0質量％のいずれかの割合とした。また、石膏は、実施例Ａ１〜Ａ４においてはSO3換算で0.6質量％とし、実施例Ｂ１〜Ｂ１２においてはSO3換算で1.2質量％、1.8質量％及び2.4質量％のいずれかとし、実施例Ｃ１〜Ｃ４においてはSO3換算で0.60質量％とし、実施例Ｄ１〜Ｄ８においてはSO3換算で1.12質量％、1.20質量％のいずれかとした。表１０及び表１１は、これらの実施例を示している。なお、圧縮強さは、材齢28日の時点におけるものである。
表１０及び表１１において、実施例Ａ１〜Ａ４及びＣ１〜Ｃ４は、すべて石膏含有率が0.6質量％（あるいは0.60質量％）である。そして、実施例Ａ２、Ａ４、Ｃ２及びＣ４は、それぞれ実施例Ａ１、Ａ３、Ｃ１及びＣ３においてフライアッシュの使用量を増加させたものに相当し、それぞれ実施例Ａ１、Ａ３、Ｃ１及びＣ３に比較して圧縮強さが低くなっている。
一方、表１０及び表１１において、実施例Ｂ１〜Ｂ１２、Ｄ１〜Ｄ８は、石膏含有率が1.12質量％、1.2質量％（あるいは1.20質量％）、1.8質量％及び2.4質量％のいずれかである。そして、実施例Ｂ２、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ８、Ｂ１０、Ｂ１２、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６及びＤ８は、それぞれ実施例Ｂ１、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ７、Ｂ９、Ｂ１１、Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５及びＤ７においてフライアッシュの使用量を増加させたものに相当し、かつ、それぞれ実施例Ｂ１、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ７、Ｂ９、Ｂ１１、Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５及びＤ７に比較して圧縮強さが高くなっている。
つまり、表１０及び表１１は、セメントクリンカ、石膏及び混合材の混合物からなるセメント組成物において、混合材が混合物に対して7.5質量％以上10.0質量％以下の割合で含まれており、かつ、混合材が石灰石及びフライアッシュを含んでおり、さらに、石膏が混合物に対してSO3換算で1.12質量％以上2.4質量％以下の割合で含まれていれば、石灰石の一部に代えてフライアッシュを使用する場合のみならず、石灰石の使用量を変えずにフライアッシュの使用量を増加させる場合であっても、セメント組成物の長期強度発現性をさらに高めることができることを示している。
さらに、セメントクリンカ(Cli5、Cli6)、石膏（図１に示す「石膏Ｇ」に相当）、石灰石（図１に示す「混合材Ａ」の一部に相当）、高炉スラグ（図１に示す「混合材Ａ」の一部に相当）及びフライアッシュ（図１に示す「混合材Ａ」の一部に相当）を様々な割合で混合し、これにより得られた混合物（図１に示す「混合物Ｍ」に相当）の性質（圧縮強さ、フロー値維持率）を測定した。さらに、これらの試験結果を実施例１１〜２２とした。表１２は、これら実施例１１〜２２を示している。ここで、混合材は、この混合物に対して6.5質量％以上9.5質量％以下の割合とした。また、「圧縮強さ」は、材齢28日の時点におけるものである。さらに、「フロー値維持率」とは、練り混ぜ直後のフロー値に対する練り混ぜ３０分後のフロー値の割合である。なお、表１２において、石膏含有率の表示は省略した。
表１２において、実施例１２、１４、１６、１８、２０、２２は、それぞれ実施例１１、１３、１５、１７、１９、２１においてフライアッシュの使用量を増加させたものに相当し、それぞれ実施例１１、１３、１５、１７、１９、２１に比較してフロー値維持率がほぼ変化せずに圧縮強さが高くなっている。
つまり、表１２は、セメントクリンカ、石膏及び混合材を混合して得られる混合物からなるセメント組成物において、混合材に高炉スラグが含まれていても、混合材が混合物に対して6.5質量％以上9.5質量％以下の割合で含まれていれば、石灰石の一部に代えてフライアッシュを使用する場合はもちろんのこと、石灰石の使用量を変えずにフライアッシュの使用量を増加させる場合であっても、フロー値維持率をほぼ変化させずに長期強度発現性（表１２に示す「圧縮強さ」に相当）を高めることができることを示している。
そして、表８、表９及び表１２に示されるように、セメントクリンカ、石膏及び混合材を混合して得られる混合物からなるセメント組成物において、混合材が混合物に対して6.5質量％以上10.0質量％以下の割合で含まれており、かつ、混合材として石灰石及びフライアッシュを含む場合においては、石灰石の一部に代えてフライアッシュを使用することで、フロー値維持率をほぼ変化させずに長期強度発現性（表８、表９及び表１２に示す「圧縮強さ」に相当）を高めることができる。
以上のように、上記実施の形態によれば、石灰石に加えてフライアッシュが混合材Ａとして混合物Ｍ（セメント組成物）に含まれるため、異なる粒径を有する２種類の物質（石灰石、フライアッシュ）が混合材Ａとして混合物Ｍ（セメント組成物）に含まれる。そして、クリンカＣ及び石膏Ｇの混合物における空隙が混合材Ａにより効率よく充填されるため、混合材Ａとして石灰石のみを使用する場合に比較して、長期強度発現性を高めることができる。
上記実施の形態において、クリンカＣのSO3含有率が0.70質量％以上であり、クリンカＣのTiO2含有率、MnO含有率、P2O5含有率、Na2O含有率及びK2O含有率をそれぞれＴ質量％、Ｍ質量％、Ｐ質量％、Ｎ質量％及びＫ質量％と定義した場合におけるクリンカＣの物性値「（Ｔ＋Ｍ＋Ｐ）／（Ｎ＋0.658×Ｋ）」が1.141以下であることにより、高い強度及び長時間にわたる高い流動性を有するセメント混練物を混合物Ｍから製造することができる。
また、上記実施の形態において、クリンカＣの鉱物組成は、C3Sが55.2質量％以上62.0質量％以下、C2Sが12.7質量％以上18.6質量％以下、C3Aが10.1質量％以上12.2質量％以下、C4AFが9.1質量％以上9.6質量％以下であることが好ましい。これにより、上述した充填がさらに効率よくなされるため、長期強度発現性をさらに高めることができる。
さらに、上記実施の形態において、石膏Ｇは、混合物Ｍに対してSO3換算で1.12質量％以上2.4質量％以下の割合で含まれていることが好ましい。これにより、クリンカＣに含まれるC3Aの急激な水和反応を石膏Ｇにより効果的に抑制することができ、クリンカＣに含まれるC3Aと石灰石との反応をより確実に生じさせることができる。このため、石灰石の一部に代えてフライアッシュを使用する場合のみならず、石灰石の使用量を変えずにフライアッシュの使用量を増加させる場合であっても、混合物Ｍ（セメント組成物）の長期強度発現性をさらに高めることができる。
また、上記実施の形態において、混合材Ａは、混合物Ｍに対して6.5質量％以上9.5質量％以下の割合で含まれており、かつ、石灰石、高炉スラグ及びフライアッシュを含むことが好ましい。これにより、高炉スラグを含む混合材Ａにおいて、石灰石の使用量を変えずにフライアッシュの使用量を増加させる場合であっても、セメント組成物の長期強度発現性をさらに高めることができる。
さらに、上記実施の形態においては、灰分であるがゆえに破砕しなくても粒径が小さいフライアッシュを混合材Ａとして利用するため、仕上ミル３で破砕する材料の量を低減することができる。これにより、混合材Ａの破砕に伴う二酸化炭素の発生量を低減することができる。
なお、上記実施の形態において、混合材Ａが混合物Ｍに対して5.0質量％以上12.0質量％以下の割合で含まれており、クリンカＣのTiO2含有率、MnO含有率、P2O5含有率、Na2O含有率及びK2O含有率をそれぞれＴ質量％、Ｍ質量％、Ｐ質量％、Ｎ質量％及びＫ質量％と定義した場合におけるクリンカＣの物性値「（Ｔ＋Ｍ＋Ｐ）／（Ｎ＋0.658×Ｋ）」が1.400以下であり、クリンカＣにおいてC3Sが48.0質量％以上70.0質量％以下、C2Sが9.0質量％以上22.0質量％以下、C3Aが8.0質量％以上14.0質量％以下、C4AFが7.0質量％以上12.0質量％以下であり、石膏Ｇが混合物Ｍに対してSO3換算で1.0質量％以上2.4質量％以下の割合で含まれていてもよい。この場合においても、上記実施の形態ほどではないが、高い強度及び長時間にわたる高い流動性を有するセメント混練物を製造できると考えられる。
１ セメント仕上装置
２ クリンカサイロ
３ 仕上ミル
４ 分級装置
５ 混合装置
６ セメントサイロ
Ａ 混合材
Ｃ クリンカ
Ｄ 破砕物
Ｆ 微粒側混合物
Ｇ 石膏
Ｍ 混合物
Ｒ 粗粒側混合物
２ クリンカサイロ
３ 仕上ミル
４ 分級装置
５ 混合装置
６ セメントサイロ
Ａ 混合材
Ｃ クリンカ
Ｄ 破砕物
Ｆ 微粒側混合物
Ｇ 石膏
Ｍ 混合物
Ｒ 粗粒側混合物
Claims (6)
- セメントクリンカ、石膏及び混合材の混合物からなるセメント組成物であって、
前記混合材は、前記混合物に対して5.0質量％以上12.0質量％以下の割合で含まれており、かつ、石灰石及びフライアッシュを含むことを特徴とするセメント組成物。 - 前記セメントクリンカのSO3含有率が0.70質量％以上であり、
前記セメントクリンカのTiO2含有率、MnO含有率、P2O5含有率、Na2O含有率及びK2O含有率をそれぞれＴ質量％、Ｍ質量％、Ｐ質量％、Ｎ質量％及びＫ質量％と定義した場合における前記セメントクリンカの物性値「（Ｔ＋Ｍ＋Ｐ）／（Ｎ＋0.658×Ｋ）」が1.400以下であることを特徴とする請求項１に記載のセメント組成物。 - 前記セメントクリンカの鉱物組成は、C3Sが48.0質量％以上70.0質量％以下、C2Sが9.0質量％以上22.0質量％以下、C3Aが8.0質量％以上14.0質量％以下、C4AFが7.0質量％以上12.0質量％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント組成物。
- 前記石膏は、前記混合物に対してSO3換算で1.0質量％以上2.4質量％以下の割合で含まれていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセメント組成物。
- 前記混合材は、前記混合物に対して5.0質量％以上12.0質量％以下の割合で含まれており、かつ、石灰石、高炉スラグ及びフライアッシュを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセメント組成物。
- セメントクリンカ及び石膏を仕上ミルにおいて破砕し、
当該仕上ミルから排出された破砕物を混合材と共に混合装置において混合し、
当該混合装置から排出された混合物をセメント組成物とするにあたり、
前記混合において、
前記混合物における前記混合材の含有率を5.0質量％以上12.0質量％以下に調整し、かつ、前記混合材として石灰石及びフライアッシュを使用することを特徴とするセメント組成物の製造方法。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020180027A (ja) * | 2019-04-26 | 2020-11-05 | 太平洋セメント株式会社 | セメント組成物 |
| CN112456945A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-09 | 肖水 | 一种速干水泥用制备工艺 |
| JP2021151939A (ja) * | 2020-03-24 | 2021-09-30 | 住友大阪セメント株式会社 | セメント組成物及びセメント組成物の製造方法 |
| JP2021151940A (ja) * | 2020-03-24 | 2021-09-30 | 住友大阪セメント株式会社 | セメント組成物及びセメント組成物の製造方法 |
| CN113845319A (zh) * | 2021-10-20 | 2021-12-28 | 喀喇沁草原水泥有限责任公司 | 一种硅酸盐水泥及其制作方法 |
| WO2022070658A1 (ja) | 2020-09-30 | 2022-04-07 | 日立Astemo株式会社 | 車両制御装置、車両制御方法および車両制御システム |
| CN115180844A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-10-14 | 盐城市鼎力新材料有限公司 | 一种活化超细粉煤灰掺杂的水泥及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014077251A1 (ja) * | 2012-11-14 | 2014-05-22 | 太平洋セメント株式会社 | セメント組成物及びその製造方法 |
| JP2017149638A (ja) * | 2016-02-19 | 2017-08-31 | 太平洋セメント株式会社 | フライアッシュ混合セメント組成物、およびその製造方法 |
| WO2018047230A1 (ja) * | 2016-09-06 | 2018-03-15 | 太平洋セメント株式会社 | 高温環境用セメント組成物、および高温環境用コンクリート |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014077251A1 (ja) * | 2012-11-14 | 2014-05-22 | 太平洋セメント株式会社 | セメント組成物及びその製造方法 |
| JP2017149638A (ja) * | 2016-02-19 | 2017-08-31 | 太平洋セメント株式会社 | フライアッシュ混合セメント組成物、およびその製造方法 |
| WO2018047230A1 (ja) * | 2016-09-06 | 2018-03-15 | 太平洋セメント株式会社 | 高温環境用セメント組成物、および高温環境用コンクリート |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 中西陽一郎: "高ＳＯ３高Ｃ３Ａクリンカーから作製したセメントの基礎的物性", セメント・コンクリート論文集, JPN7016004029, 20 February 2008 (2008-02-20), JP, pages 79 - 85, ISSN: 0004327244 * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020180027A (ja) * | 2019-04-26 | 2020-11-05 | 太平洋セメント株式会社 | セメント組成物 |
| JP7187380B2 (ja) | 2019-04-26 | 2022-12-12 | 太平洋セメント株式会社 | セメント組成物 |
| JP7369849B2 (ja) | 2019-04-26 | 2023-10-26 | 太平洋セメント株式会社 | セメント組成物 |
| JP2021151939A (ja) * | 2020-03-24 | 2021-09-30 | 住友大阪セメント株式会社 | セメント組成物及びセメント組成物の製造方法 |
| JP2021151940A (ja) * | 2020-03-24 | 2021-09-30 | 住友大阪セメント株式会社 | セメント組成物及びセメント組成物の製造方法 |
| JP7294204B2 (ja) | 2020-03-24 | 2023-06-20 | 住友大阪セメント株式会社 | セメント組成物及びセメント組成物の製造方法 |
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| WO2022070658A1 (ja) | 2020-09-30 | 2022-04-07 | 日立Astemo株式会社 | 車両制御装置、車両制御方法および車両制御システム |
| CN112456945A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-09 | 肖水 | 一种速干水泥用制备工艺 |
| CN113845319A (zh) * | 2021-10-20 | 2021-12-28 | 喀喇沁草原水泥有限责任公司 | 一种硅酸盐水泥及其制作方法 |
| CN115180844A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-10-14 | 盐城市鼎力新材料有限公司 | 一种活化超细粉煤灰掺杂的水泥及其制备方法 |
| CN115180844B (zh) * | 2022-06-15 | 2023-03-07 | 盐城市鼎力新材料有限公司 | 一种活化超细粉煤灰掺杂的水泥及其制备方法 |
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