JP2024041818A - セメント化学 - Google Patents

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Abstract

【課題】低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物を硬化させる方法を提供する。【解決手段】方法は、所定量の低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物を未硬化の形態で提供するステップと、未硬化の低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物を、試薬と、当該セメント質材料を硬化させるのに十分な時間反応させるステップと、を含む。試薬は、ＣＯ２から合成された化合物であり、ジカルボン酸、トリカルボン酸、またはα－ヒドロキシカルボン酸を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、概して、複合材料からなる物品を製造するためのシステムおよびプロセスに
関し、第１の成分がＣＯ２に由来し得る液体または固体の化学物質を利用し、第２の成分
が低Ｃａ／Ｍｇセメントで構成される、２成分バインダーシステムを含み得る。
本明細書において、文献、法令、知識の項目が参照または議論される場合、この参照ま
たは議論は、当該文献、法令、知識の項目またはそれらの任意の組み合わせが優先日に公
開され、公に利用可能であり、一般に知られており、一般的な知識の一部であったこと、
あるいは適用される法規定の下で先行技術を構成することを認めるものではなく、本明細
書が関係する問題を解決する試みに関連していることが知られている。
コンクリートは、どこにでもあるものである。私たちの家はおそらくコンクリートの上
にあり、私たちのインフラストラクチャは、私たちのほとんどの職場と同様にコンクリー
トから構築されている。従来のコンクリートは、水および砂や砕石などの骨材を、通常の
ポルトランドセメント（「ＯＰＣ」）、粉砕した石灰岩と粘土との混合物を燃やして作ら
れた合成材料、または同様の組成の材料と、ロータリーキルンで約１４５０℃の焼成温度
で混合することによって作られる。ＯＰＣの製造は、エネルギー集約型のプロセスである
だけでなく、大量の温室効果ガス（ＣＯ２）を放出するプロセスでもある。セメント産業
は、世界の人為的ＣＯ２排出量の約５％を占めている。このようなＣＯ２の６０％以上が
、石灰岩の化学分解または焼成から生じる。従来のコンクリートの製造および使用は、経
済性と環境への影響との両面で最適ではない。このような従来のコンクリート製造技術は
、大量のエネルギーを消費し、かつ大量の二酸化炭素を排出しており、好ましくない二酸
化炭素排出量につながっている。さらに、石灰岩の供給が不足していることも、ＯＰＣな
どの通常の水硬セメント配合物を継続的に使用することの持続可能性に悪影響を及ぼして
いる。
セメントは、典型的には石灰岩および頁岩でできており、エーライト（セメント化学表
記におけるＣ３Ｓ，Ｃａ３ＳｉＯ５，式３ＣａＯ・ＳｉＯ２で表されることもある）およ
びビーライト（セメント化学表記におけるＣ２Ｓ，Ｃａ２ＳｉＯ４，式２ＣａＯ・ＳｉＯ
２で表されることもある）の主要な相を形成する。エーライトおよびビーライトはどちら
もカルシウムが豊富で、水の存在下で水和する。ＯＰＣは水と反応して、ケイ酸カルシウ
ム水和物相と水酸化カルシウムを形成する。ケイ酸カルシウム相のカルシウム含有量が高
いほど、反応性が高くなる。例えば、鉱物名がウォラストナイトである、ＣａＳｉＯ３の
形をとることができるＣａＯ・ＳｉＯ２は水と反応しない。鉱物名がランキナイトである
、３ＣａＯ・２ＳｉＯ２も水と反応しない。ただし、Ｃａ／Ｓｉ比が２まで増加し、２Ｃ
ａＯ・ＳｉＯ２になると、このケイ酸カルシウム相は水と反応する。この比が３まで増加
し、３ＣａＯ・ＳｉＯ２になると、結果として生じる相は水とさらに速く反応する。しか
しながら、この反応性の増加には犠牲を伴う。カルシウムの供給源は炭酸カルシウムであ
るため、カルシウムの使用量が多いほどより多くのＣＯ２が排出される。
ＯＰＣの製造および硬化におけるＣＯ２排出量を削減するためのいくつかの試みがなさ
れてきた。最初のアプローチは、セメントキルンの効率を上げることである。今日、最も
効率的なセメントキルンは、ＯＰＣ１トンあたりのＣＯ２排出量を１トンから８１６ｋｇ
に削減することができる。２つ目のアプローチは、セメントクリンカを、主にフライアッ
シュやスラグである補足的なセメント質材料（「ＳＣＭ」）と一緒に、場合によっては焼
いた油頁岩と一緒にブレンドすることである。これらのＳＣＭは他のプロセスの副産物で
ある。しかしながら、ＳＣＭの主な問題には、供給源ごとの変動、存在量、および供給源
の地理的依存性がある。ＣＯ２を削減したいという願望もまた、Ｃａ含有量が比較的少な
い炭酸塩化可能なセメント配合物の開発につながる要因であった。炭酸塩化可能なセメン
トとは、水の存在下で気体のＣＯ２、炭酸形態のＣＯ２（Ｈ２ＣＯ３）などのいずれかの
形態、またはＣＯ２と気硬性セメント材料との反応を可能にする他の形態で、二酸化炭素
（ＣＯ２）との反応によって主に硬化するセメントをいう。この硬化プロセスは、硬化し
た材料内に二酸化炭素ガスを封じ込めるので、環境に明らかなメリットがある。例として
、Ｓｏｌｉｄｉａ Ｃｅｍｅｎｔ（商標）は、画期的なテクノロジーとして高く評価され
ており、例えば、Ｒ＆Ｄ １００アワードによって上位１００の新しいテクノロジーの１
つとして認められている。Ｓｏｌｉｄｉａ Ｃｅｍｅｎｔ（商標）の製品は、ポルトラン
ドセメントおよび従来の水硬性コンクリートでのその使用と比較して、ＣＯ２排出量を最
大７０％削減する。さらに、Ｓｏｌｉｄｉａ Ｃｅｍｅｎｔ（商標）ベースのコンクリー
トで使用された水の８０％は、簡単に回収して再利用することができる。
二酸化炭素への暴露を介した炭酸化による低Ｃａセメントの硬化メカニズムは、多くの
点で有利かつ有益であるが、特定の環境または用途では、二酸化炭素に富んだ雰囲気を作
り出して未硬化のセメントまたはコンクリートを二酸化炭素に暴露することは、非実用的
であるか、または望ましくない場合がある。したがって、通常の状況では水との反応性が
なく、水に曝されたときに硬化する能力を有し、また、水中で硬化する従来のＯＰＣ化学
よりも環境プロファイルが良好であり得る、セメント配合物および組成物を提供する必要
がある。
本発明の開示を容易にするために従来技術の特定の側面について説明したが、出願人は
、これらの技術的側面を放棄することなく、特許請求される発明が本明細書で説明する従
来の技術的態様の１つ以上を包含し、または含むことができると考えられる。
本開示では、通常は水と反応しない低Ｃａ／Ｍｇセメントを試薬（例えば、ＣＯ２から
合成することができる）と反応させて硬化材料を作れることが期待される。このアプロー
チの利点は、低Ｃａ／Ｍｇセメントの合成により、セメント生産におけるＣＯ２排出量が
約３０％減少すること、また、試薬と低Ｃａ／Ｍｇセメントとの反応中に追加のＣＯ２が
消費されることである。
一般的な反応は、次のように表すことができる：低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物＋試薬→
不溶性カルシウム化合物＋ＳｉＯ２合成物
次に、本発明のいくつかの態様について説明する。発明者らは、以下に列挙され、また
は本明細書に記載された、本発明の特徴または態様のいずれもが、本発明の他の特徴また
は態様と任意の順序および任意の数で組み合わせられると考えていることを理解されたい
。
特定の態様によれば、本発明は、低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物を硬化させる方法を提供
する。当該方法は：所定量の低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物を未硬化の形態で提供するステ
ップと；未硬化の低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物を、試薬と、当該セメント質材料を硬化さ
せるのに十分な時間反応させるステップと、を含み、試薬が：ジカルボン酸、トリカルボ
ン酸、α－ヒドロキシカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸の塩、またはα－
ヒドロキシカルボン酸の塩のうちの１つ以上を含む化合物である。
試薬は、クエン酸またはクエン酸の塩とすることができる。
試薬は、水溶性とすることができる。
試薬の水への溶解度は、２０ｇ／Ｌ以上とすることができる。
この方法は、セメント質材料と試薬との反応を：添加剤を使用すること、その結晶性を
制御することによりセメント質材料の反応性を制御すること、セメント質材料中の粒子の
粒子サイズを制御すること、セメント質材料中の粒子の表面積を制御すること、またはセ
メント質材料の組成を制御すること、のうちの１つ以上によって制御するステップをさら
に含むことができる。
低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物は、ウォラストナイト、メリライト、アノーサイト、オリ
ビン、またはそれらの組合せをベースとすることができる。
低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物と試薬との反応は、反応生成物として、不溶性カルシウム
またはマグネシウム化合物およびＳｉＯ２および／またはＡｌ２Ｏ３合成物を形成するこ
とができる。
反応生成物の水への溶解度は、約４ｇ／Ｌ以下とすることができる。
不溶性カルシウムまたはマグネシウム化合物は：無水カルボン酸カルシウム、含水カル
ボン酸カルシウム、無水カルボン酸マグネシウム、含水カルボン酸マグネシウム、無水カ
ルボン酸アルミニウム、もしくは含水カルボン酸アルミニウム、またはそれらの組合せの
１つ以上を含むことができる。
ＳｉＯ２および／またはＡｌ２Ｏ３合成物は：アモルファスシリカ、アモルファスアル
ミナ、アモルファスアルミナケイ酸塩、もしくはアルミナケイ酸塩、またはそれらの組合
せの１つ以上を含むことができる。
不溶性カルシウムまたはマグネシウム化合物およびＳｉＯ２および／またはＡｌ２Ｏ３
合成物の水への溶解度は、約４ｇ／Ｌ以下とすることができる。
低Ｃａ／Ｍｇセメントはウォラストナイトをベースとすることができ、試薬はクエン酸
またはクエン酸の塩を含むものとすることができ、当該低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物と当
該試薬との反応は、反応生成物として、クエン酸カルシウム、ＳｉＯ２およびＨ２Ｏを形
成することができる。
クエン酸カルシウムおよびＳｉＯ２の水への溶解度は、約４ｇ／Ｌ以下とすることがで
きる。
セメント質材料を硬化させるこの方法は、試薬をＣＯ２から合成するステップをさらに
含むことができる。
セメント質材料を硬化させるこの方法は、未硬化の低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物を、試
薬と、水の存在下で反応させるステップをさらに含むことができる。
本発明の目的および特徴は、以下に記載される図面および特許請求の範囲を参照するこ
とによって、より良く理解することができる。図面は、必ずしも縮尺通りではなく、本発
明の原理を説明することに重点を置いている。
本発明の基礎となる特定の原理を示すセメントの相図である。
本明細書で使用される場合、「a」、「an」および「the」などの単数形は、文脈がそう
でないことを明確に示していない限り、複数形も含むことが意図されている。「または」
の使用は、文脈がそうでないことを明確に示していない限り、「および／または」を含む
ことが意図されている。さらに、「および」の使用は、文脈がそうでないことを明確に示
していない限り、「および／または」を含むことが意図されている。
本明細書で使用される場合、「約」は、近似の用語であり、当業者に理解されるように
、文字通りに記載された量の小さな変動を含むことが意図されている。そのような変動に
は、例えば、列挙された量を測定するために一般的に使用される技術に関連する標準偏差
が含まれる。
この開示に含まれるすべての数値は、上記の修飾語「約」によって特徴付けられると解
釈されるべきであり、本明細書に開示される正確な数値を含むことも意図される。本明細
書に開示される範囲は、他に示されない限り、範囲の上限および下限内のすべての値を包
含すると解釈されるべきである。さらに、すべての範囲には上限と下限が含まれる。
本明細書で使用される「セメント質」とは、ガラス質アルミノケイ酸カルシウム、フラ
イアッシュ、スラグ、通常のポルトランドセメント（ＯＰＣ）などの反応性フィラー材料
、微細な石灰石粉末、シリカヒューム、ガラス粉末などの非反応性フィラーを含む材料を
意味する。
本明細書で使用される場合、「低Ｃａ／Ｍｇセメント」は、Ｃａ／ＳｉまたはＭｇ／Ｓ
ｉ原子比が２未満であるセメントを意味する。
本明細書で使用される場合、「ベースとする」とは、全組成物の５０重量％を超えるか
、または全組成物の別個の構成要素の５０重量％を超える成分を意味する。
本明細書には、試薬による活性化の下で硬化する異なるタイプの低Ｃａ／Ｍｇセメント
が記載されている。１つの化学物質はウォラストナイトをベースとし、別の化学物質はメ
リライト（例えば、ゲーレナイト）をベースとし、別の化学的性質はアノーサイトをベー
スとし、別の化学的性質はオリビンをベースとしている。
いくつかの実施形態では、これらの新しい化学物質を合成するための出発物質は、石灰
岩および頁岩、粘土砂などのようなセメント製造で使用される原材料であることが期待さ
れる。図１は、ケイ酸カルシウム系セメントの相図である。本明細書に記載するように、
セメント相の水との反応性は、図示された進行に沿って、ビーライトからＳＣ（ＳｉＯ２
・ＣａＯ）へ、そして改質ＳＣへ減少している。ただし、この反応性の低下とともに、Ｃ
Ｏ２排出量の望ましい削減も可能となる。同様の挙動は、ケイ酸マグネシウム系セメント
に起因する可能性がある。
［ウォラストナイト］
ウォラストナイトの分子式はＣａＳｉＯ３であり、その理論的組成は、４８．２８％の
ＣａＯおよび５１．７２％のＳｉＯ２で構成されている。
［メリライト］
メリライトは、メリライトグループの鉱物をいう。このグループの鉱物は、いくつかの
端成分の固溶体であり、最も重要なものは、ゲーレナイトおよびオケルマナイトである。
通常のメリライトの一般式は、（Ｃａ，Ｎａ）２（Ａｌ，Ｍｇ，Ｆｅ２＋）［（Ａｌ，Ｓ
ｉ）ＳｉＯ７］である。メリライトとも呼ばれるゲーレナイト（Ｃａ２Ａｌ２ＳｉＯ７）
を合成するには、原料のカルシウム、シリコン、アルミニウム含有量を有利な組成に調整
して焼成できることが期待される。通常は廃棄物と見なされる副産物である、と予想され
る出発物質の化学分析を行うことができる。出発組成物は、化学分析の結果を考慮して調
製することができる。化学分析は、湿式化学、Ｘ線回折分析、およびＥＤＡＸなどの便利
な方法で実行することができる。いくつかの実施形態では、鉄、ナトリウム、カリウム、
および他の材料などのいくつかの不純物が存在することが期待される。この目標化学によ
り、今日、最も効率的なキルンで生産されるポルトランドセメントと比較して、ＣＯ２排
出量が～４０％削減される。
いくつかの実施形態では、生成される主要な相は、結晶性ゲーレナイトおよびアモルフ
ァスケイ酸カルシウムアルミニウムであることが期待される。いくつかの実施形態では、
残留シリカ、遊離石灰、Ｃ２Ｓ（ビーライト Ｃａ２ＳｉＯ４）、ＣＳ（ウォラストナイ
ト ＣａＳｉＯ３）、およびＣ３Ｓ２（ランキナイト Ｃａ３Ｓｉ２Ｏ７）のうちの１つ
以上を含む少量の相（すなわち、２０重量％未満、１５重量％未満、１２重量％未満、７
重量％未満、５重量％未満、または３重量％未満）があることが期待される。
［アノーサイト］
アノーサイト（ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）を合成するには、原料のカルシウム、シリコン
およびアルミニウム含有量を有利な組成に調製して焼成できることが期待される。通常は
廃棄物と見なされる副産物であると予想される出発物質の化学分析を行うことができる。
出発組成物は、化学分析の結果を考慮して調製することができる。化学分析は、湿式化学
、Ｘ線回折分析、およびＥＤＡＸなどの便利な方法で実行することができる。いくつかの
実施形態では、鉄、ナトリウム、カリウム、および他の材料などのいくつかの不純物が存
在することが期待される。この目標化学により、今日、最も効率的なキルンで生産される
ポルトランドセメントと比較して、ＣＯ２排出量が～６０％削減される。
いくつかの実施形態では、生成される主要な相は、結晶性アノーサイトおよびアモルフ
ァスケイ酸カルシウムアルミニウムであることが期待される。いくつかの実施形態では、
残留シリカ、遊離石灰、Ｃ２Ｓ（ビーライト Ｃａ２ＳｉＯ４）、ＣＳ（ウォラストナイ
ト ＣａＳｉＯ３）、およびＣ３Ｓ２（ランキナイト Ｃａ３Ｓｉ２Ｏ７）のうちの１つ
以上を含む少量の相（おそらく７重量％未満）があることが期待される。
［オリビン］
オリビンとは、同じ結晶構造でＦｅとＭｇとが相互に置換する化合物のグループをいい
、一般的な化学式（Ｍｇ，Ｆｅ）２ＳｉＯ４を有する。カルシウム（Ｃａ）、マンガン（
Ｍｎ）またはニッケル（Ｎｉ）も、Ｆｅおよび／またはＭｇの代わりに使用できるため、
オリビングループには、ファイアライトおよびフォルステライトが最も一般的なメンバー
であるシリーズがいくつかある。
［低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物］
セメントを製造するプロセスには、ウォラストナイト、メリライト（例えば、ゲーレナ
イト）、アノーサイト、またはオリビンを生成するための反応（例えば、焼成による）が
含まれる。
焼成した低Ｃａ／Ｍｇセメント材料（すなわち、クリンカ）を粉砕して、ポルトランド
セメントと同様であるか、またはそれ以下の、新しいセメント混合物の粒子サイズを提供
することができる。
代替的な実施形態では、ウォラストナイト、メリライト（例えば、ゲーレナイト）、ア
ノーサイト、またはオリビンをベースとする低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物は、Ａｌ（アル
ミニウム）、Ｓｉ（シリコン）、および／またはＭｇ（マグネシウム）、Ｓｒ（ストロン
チウム）またはＢａ（バリウム）などの不純物、ならびにその他の金属イオンをさらに含
み得る。
［硬化プロセス］
上記の１つ以上のセメント組成物などの低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物を試薬（例えば、
ＣＯ２から合成され得る）と反応させて、硬化物を作ることができることが想定される。
このアプローチの利点は、低Ｃａ／Ｍｇセメントの合成によってセメント製造におけるＣ
Ｏ２排出量が約３０％削減されること、および試薬と低Ｃａ／Ｍｇセメントとの反応中に
追加のＣＯ２が消費されることである。
一般的な反応は、次のように表すことができる：
低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物＋試薬→
不溶性カルシウム化合物＋ＳｉＯ２および／またはＡｌ２Ｏ３合成物
さらなる態様によれば、一般的な反応は、次のように特定することができる：
低Ｃａ／Ｍｇセメント＋カルボン酸またはその塩→無水カルボン酸カルシウムおよび
／または含水カルボン酸カルシウムおよび／または無水カルボン酸マグネシウムおよび/
または含水カルボン酸マグネシウムおよび／または無水カルボン酸アルミニウムおよび/
または含水カルボン酸アルミニウムおよび/またはアモルファスシリカおよび／またはア
モルファスアルミナおよび／またはアモルファスアルミナケイ酸塩および／またはアルミ
ナケイ酸塩
いくつかの実施形態では、反応は水の存在下で行われる。
様々な実施形態では、形成される生成物に応じて、反応中に水が消費されてもされなくて
もよい。
試薬は、水に対する特定の最小溶解度を有し得る。例えば、試薬の溶解度は、水１リッ
トルあたり試薬２０ｇ（２０ｇ／Ｌ）以上である。さらに、試薬は、低Ｃａ／Ｍｇセメン
ト組成物との反応生成物が水１リットルあたり反応生成物４ｇ（４ｇ／Ｌ）以下となるよ
うに選択することができる。
試薬の例には、ジカルボン酸、トリカルボン酸、およびα－ヒドロキシカルボン酸、な
らびにそれらの塩も含まれる。
ジカルボン酸の例には、以下のものが含まれる：
トリカルボン酸の例には、以下のものが含まれる：
試薬化学反応の具体的な例は次の通りである：
ＣａＳｉＯ３＋クエン酸→クエン酸カルシウム＋ＳｉＯ２＋Ｈ２Ｏ
この反応は、水の存在下で生じる。
クエン酸は、式Ｃ６Ｈ８Ｏ７および以下の構造式を有する有機化合物である：
一般に、本明細書の原理に従って作業するために、試薬は、好ましくは低Ｃａ／Ｍｇセ
メントと反応するのに十分に水溶性であり、１つの反応生成物は、好ましくは不溶性カル
シウム化合物であるべきである。
特定の実施形態では、試薬は、低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物の総重量に対して、約１重
量％以上の量でセメント組成物中に存在する。
特定の実施形態では、試薬は、低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物の総重量に対して、約１重
量％～約５重量％の量でセメント組成物中に存在する。
特定の実施形態では、試薬は、低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物の総重量に対して、約５重
量％～約１０重量％の量でセメント組成物中に存在する。
特定の実施形態では、試薬は、低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物の総重量に対して、約１０
重量％～約２５重量％を占める量でセメント組成物中に存在する。
代替的な実施形態では、低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物は、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｉ
（シリコン）、および／またはＭｇ（マグネシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）またはＢ
ａ（バリウム）などの不純物、ならびにその他の金属イオンを含むことができ、反応生成
物は、Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｇ，ＳｒおよびＢａのうちの１つ以上を含む不溶性化合物である。
発熱性であり得る反応の場合、そのような反応の制御は以下の１つ以上によって達成で
きると考えられている：添加剤を使用すること、結晶性を制御することによりセメント質
材料の反応性を制御すること、セメント質材料中の粒子の粒子サイズを制御すること、お
よび／またはセメント質材料中の粒子の表面積を制御すること。
反応速度を制御するための１つのアプローチは、セメントのＡｌおよび／またはＭｇお
よび／またはＦｅ含有量を増加させることによりメリライト（すなわち、ゲーレナイト）
含有量を増加させて、セメントの反応性を低下させることであった。
「４×８」シリンダは、主にメリライト（すなわち、ゲーレナイト）結晶相８０％、ラ
ルナイト５％、およびアモルファス相１２％で構成されるセメントで作られている。セメ
ントの粒度分布は、ｄ１０ ３ミクロン、ｄ５０ １１ミクロン、およびｄ９０ ７５ミ
クロンである。セメント、砂および砂利の混合物を飽和クエン酸溶液と混合し、型に流し
込む。サンプルを２日間硬化させ、ＡＳＴＭ Ｃ３９に従い圧縮強度を試験する。
セメント質材料にこのような調整を加えることにより、場合によっては、改質されたセ
メント質材料（たとえば、Ａｌ、Ｍｇ、および／またはＦｅが追加されたもの）は、二酸
化炭素源としてのＣＯ２のみとの反応では硬化しないが、一方で、硬化剤がクエン酸であ
るか、またはジカルボン酸、トリカルボン酸、およびα－ヒドロキシカルボン酸などのい
くつかの試薬である場合は反応することが分かっている。
他の実施形態では、試薬は、有機酸、またはＣＯ２のみから、もしくは他の前駆体物質
を用いて合成することができる化合物とすることができる。
出願人の開示は、図を参照して好ましい実施形態で本明細書に記載されており、図中、
同様の符号は、同一または同様の要素を表している。本明細書全体を通して「一実施形態
」、「実施形態」、または類似の用語への言及は、実施形態に関連して説明される特定の
特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味す
る。したがって、「一実施形態では」、「実施形態では」というフレーズ、および本明細
書全体にわたる同様の用語の出現は、必ずしもそうである必要はないが、すべて同じ実施
形態をいう場合がある。
出願人による本開示で説明された特徴、構造、または特性は、１つ以上の実施形態にお
いて任意の適切な方法で組み合わせることができる。本明細書の説明では、本発明の実施
形態の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細が列挙されている。しかしながら
、当業者は、出願人の組成物および／または方法が、１つ以上の特定の詳細なしで、また
は他の方法、構成要素、材料などを用いて実施され得ることを認識するであろう。他の例
では、本開示の態様を不明瞭にすることを避けるために、周知の構造、材料、または操作
については示していないか、または詳細には説明していない。
本明細書の特許請求の範囲に含まれる他の実施形態は、本明細書を検討すること、また
は本明細書の開示を実施することから当業者には明らかであろう。本明細書は例示的なも
のにすぎないと見なされ、本発明の範囲および精神は特許請求の範囲によって示されるこ
とが意図されている。
以上を考慮すると、いくつかの利点が達成され、他の利点が得られることが分かるであ
ろう。
本開示の範囲から逸脱することなく、上記の方法および組成物に様々な変更を加えるこ
とができるので、上記の説明に含まれるすべての事項は、限定的な意味ではなく、例示と
して解釈されるものとする。
本明細書で引用されたすべての参考文献は、参照により本明細書に組み込まれる。本明
細書における参考文献の議論は、単に著者による主張を要約することを意図しており、い
かなる参考文献も先行技術を構成することを認めるものではない。出願人は、引用された
参考文献の正確性および妥当性に異議を申し立てる権利を留保する。
本出願で使用される成分、構成要素、反応条件などの量を表す数字は、すべての場合に
おいて「約」という用語によって変更されるものとして理解されるべきである。記載され
ている数値範囲およびパラメータにもかかわらず、本明細書に提示された主題の広い範囲
は概算であり、記載された数値は可能な限り正確に示されている。ただし、任意の数値に
は、例えば、それぞれの測定手法で見られる標準偏差から明らかなように、本質的に特定
のエラーまたは不正確さが含まれる場合がある。本明細書に記載された特徴はいずれも、
「手段」という用語が明示的に使用されていない限り、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ §１１２，６に
訴えるものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

  1. 低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物を硬化させる方法であって：
    所定量の低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物を未硬化の形態で提供するステップと；
    未硬化の低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物を、試薬と、当該セメント質材料を硬化させるの
    に十分な時間反応させるステップと、を含み、前記試薬が：ジカルボン酸、トリカルボン
    酸、α－ヒドロキシカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸の塩、またはα－ヒ
    ドロキシカルボン酸の塩のうちの１つ以上を含む化合物である、方法。
  2. 前記試薬がクエン酸またはクエン酸の塩である、請求項１に記載のセメント質材料を硬
    化させる方法。
  3. 前記試薬が水溶性である、請求項１に記載のセメント質材料を硬化させる方法。
  4. 前記試薬の水への溶解度が２０ｇ／Ｌ以上である、請求項１に記載のセメント質材料を
    硬化させる方法。
  5. 前記セメント質材料と前記試薬との反応を：
    添加剤を使用すること、
    その結晶性を制御することにより前記セメント質材料の反応性を制御すること、
    前記セメント質材料中の粒子の粒子サイズを制御すること、
    前記セメント質材料中の粒子の表面積を制御すること、または
    前記セメント質材料の組成を制御すること、のうちの１つ以上によって制御するステッ
    プをさらに含む、請求項１に記載のセメント質材料を硬化させる方法。
  6. 前記低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物が、ウォラストナイト、メリライト、アノーサイト、
    オリビン、またはそれらの組合せをベースとする、請求項１に記載の方法。
  7. 前記低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物と前記試薬との反応が、反応生成物として、不溶性カ
    ルシウムまたはマグネシウム化合物およびＳｉＯ２および／またはＡｌ２Ｏ３合成物を形
    成する、請求項１に記載の方法。
  8. 前記反応生成物の水への溶解度が約４ｇ／Ｌ以下である、請求項７に記載の方法。
  9. 前記不溶性カルシウムまたはマグネシウム化合物が：無水カルボン酸カルシウム、含水
    カルボン酸カルシウム、無水カルボン酸マグネシウム、含水カルボン酸マグネシウム、無
    水カルボン酸アルミニウム、もしくは含水カルボン酸アルミニウム、またはそれらの組合
    せの１つ以上を含む、請求項７に記載の方法。
  10. 前記ＳｉＯ２および／またはＡｌ２Ｏ３合成物が：アモルファスシリカ、アモルファス
    アルミナ、アモルファスアルミナケイ酸塩、もしくはアルミナケイ酸塩、またはそれらの
    組合せの１つ以上を含む、請求項９に記載の方法。
  11. 前記不溶性カルシウムまたはマグネシウム化合物およびＳｉＯ２および／またはＡｌ２
    Ｏ３合成物の水への溶解度が約４ｇ／Ｌ以下である、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記低Ｃａ／Ｍｇセメントがウォラスナイトをベースとし、前記試薬がクエン酸または
    クエン酸の塩を含み、当該低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物と当該試薬との反応が、反応生成
    物として、クエン酸カルシウム、ＳｉＯ２およびＨ２Ｏを形成する、請求項１に記載の方
    法。
  13. 前記クエン酸カルシウムおよびＳｉＯ２の水への溶解度が約４ｇ／Ｌ以下である、請求
    項１５に記載の方法。
  14. 前記試薬をＣＯ２から合成するステップをさらに含む、請求項１に記載のセメント質材
    料を硬化させる方法。
  15. 前記未硬化の低Ｃａ／Ｍｇセメント組成物を前記試薬と反応させるステップが水の存在
    下で行われる、請求項１に記載のセメント質材料を硬化させる方法。
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