JP2645364B2

JP2645364B2 - 球状化セメント

Info

Publication number: JP2645364B2
Application number: JP24307889A
Authority: JP
Inventors: 勲田中; 高男武; 信雄鈴木
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 1988-10-12
Filing date: 1989-09-19
Publication date: 1997-08-25
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JPH02192439A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、セメントの微小粒子の形状構造に関し、特
にその外周面が球状化されてなる球状化セメントに関す
る。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）従来より各種セメントを用いて各種コンクリートが製
造されている。

例えば、下記例のセメントコンクリートがあるが、そ
れらには下記のごとき問題点がある。

超流動化コンクリート：これは、通常のレディーミクスコンクリートの製造時
あるいは現場施工時に流動化剤を添加して製造されるも
ので、コンクリートの施工性の改善と、品質改善の目的
に使用される。

しかし、セメントペーストの粘度が異常に低下するた
め、骨材とセメントペーストとが分離してしまい、均質
な硬化物が得られない。

増粘剤によって粘度を維持する試みがなされている
が、安定性に乏しく、配合、練り混ぜ等の品質管理も難
しい。

高性能減水剤を用いたコンクリート：これは、通常のレディーミクストコンクリートに高性
能減水剤を添加して製造されるもので、水結合剤比を下
げ、高強度コンクリート、高耐久性コンクリートを得る
目的に使用される。

しかし、極端に水量を抑えるため、未水和のセメント
が偏在し、均一な硬化物が得にくい。また、スランプロ
スが大きいことも欠点である。

超遅延コンクリート：これは、通常のレディーミクストコンクリートに超遅
延剤を添加して製造されるもので、凝結の超遅延性を利
用して、コールドジョイントの発生抑制、スランプロス
の低減、水和熱の抑制、連続打設に伴う夜間作業の廃止
などの目的に使用される。しかし、環境条件の変化によ
って強度発現期間が変化し制御が難しい。

超高強度コンクリート：これは、水結合材比を低くおさえ、また流動化剤や高
性能減水剤を添加して製造され、超高層建築物、原子力
設備などに使用される。

シリカヒュームが混和材として検討されているが、強
度、スランプ、スランプフローなどの変動が大きいため
生コンクリートとしての実用化域まで達していない。

マスコンクリート：これは、大型建築士木構造物（超高層建築物、ダム、
原子力設備など）に使用される。

セメントの水和反応に伴い発熱が生じるが、この温度
制御ができず、強度低下、ひび割れなどの問題を生ずる
ことがある。

（課題を解決するための手段）本発明者らは以上に記載のセメントコンクリートの問
題点を解決すべく鋭意研究の結果、流動性に優れ、高強
度で、かつ高耐久性のセメントコンクリートを提供する
のに役立つセメントを開発した。

すなわち本発明は、（１）セメントクリンカー微小粒
子の外周面が研磨及び／又は熔融により球状化されてな
る球状化セメントであり、かつ30〜3.9μｍの直径の球
状化セメントが全体の60〜100重量％を占めてなること
を特徴とする球状化セメント、及び（２）セメントクリ
ンカー微小粒子の外周面が研磨及び／又は熔融により球
状化されてなる球状化セメント粒子の表面に混和材料が
付着形成されてなることを特徴とする球状化セメントで
ある。

本発明の球状化セメントの直径は30〜3.9μｍのもの
が、セメントモルタルあるいは生コンクリートに良好な
流動性を与えるため好ましいものであり、また、該数値
範囲の直径の球状化セメントが全セメントのうち、60〜
100重量％を占めていることが好ましい。

また、球状化セメントの表面が混和材料、例えば微細
セメント、シリカヒューム、流動化剤等で被覆されてな
るカプセル型の球状化セメントは、活発な反応性を備え
たり、異なった表面反応性を備えたりするため、種々の
効果が発揮される。

該カプセル型球状化セメントは、表面に混和剤あるい
は混和材が均質に付着されているので、セメントと混和
剤あるいは混和材との反応（例えばポゾラン反応）を均
一に行うことができ、コンクリートの品質（強度、スラ
ンプ等）の安定化を図ることができる。

本発明の球状化セメントは、公知の高速気流中衝撃法
あるいは機械化学的表面融合法等の各種微小球体製造法
を採用して製造することができる。

母粒子としての球状化セメント粒子の全表面に子粒子
としてのセメント微細粉末、シリカヒューム等を強く付
着形成させるに、例えばセメントクリンカー微小粒子を
公知の高速気流中衝撃法（リング状空間からなる衝撃室
中で微小粒子材料に高速気流による回転衝撃を与えるこ
とにより、微小粒子材料を球状化する方法）で実施する
ことが好ましい。

こうして得られるカプセル型球状化セメントにおいて
も、その直径が30〜3.9μｍである球状化セメントが全
体の60〜100重量％を占めてなるものが、モルタル、生
コンクリート製造用として好ましいものである。

直径が30μｍを越えると、充填性が小さくなり、また
水和反応時において球状化セメント内部に未反応部分が
残存し、強度発現等に有効でない。

また、3.9μｍより小さいと微粉部分が多くなって凝
集性が大きくなり、モルタル、生コンクリートの流動性
の向上があまり期待できない。

前記範囲の球状化セメントは、セメント全体の60重量
％より少ないと、モルタルペースト、生コンクリート等
に対する十分な流動性が付与されない。

流動性が良好であることは、水セメント比が少なく、
即ち水量が少なくても打設がし易く、かつ水量が余分で
ないため、高強度のモルタル、コンクリートが製造でき
ることに帰する。

よって、本発明の球状化セメントを使用すれば、高強
度のセメント製品が生産されることとなる。

常法によるセメントの製造は、原料としての、石灰
石、粘土、ケイ石及び酸化鉄を適当割合に配合し、微粉
砕し、プレヒータを経てロータリーキルンに送り約1450
℃の高温で焼成して、セメントクリンカーを得た後、ク
ーラーで急冷し、その後これを仕上げミル（チューブミ
ル）で微粉砕して、直径１〜90μｍのセメント微粒子と
なす方法によって行われる。

なお、ポルトランドセメントの製造では、前記仕上げ
ミルで微粉砕する段階において、３〜５％の石膏が添加
される。

すなわち、微粉砕されたセメントクリンカーは粒径１
〜90μｍのものであるが、その微小粒子の外形は若干角
はとれているが角形のものである。

本発明では、このセメントクリンカー粉末（微小粒
子）を例えば、市販の高速気流中衝撃装置に数分間透過
させることによって、外周面の角が更にとれて微小球状
体となったセメント（球状のセメント微小粒子）を提供
するものであり、その粒子は30〜１μｍ程度である。こ
の粒度範囲は広く分布することは好ましくない、すなわ
ち粒度分布が広範にわたると、かえってモルタル、生コ
ンクリートの流動性を悪化し、打設が困難になる。

（実施例）次に、本発明の球状化セメントの製造、その性状等に
つき詳細に説明する。

常法によるセメントの製造工程の仕上げミル（チュー
ブミル）から導出された粒径１〜90μｍのセメントクリ
ンカー微小粒子を、市販の高速気流中衝撃装置である
「ナラ−ハイブリタイザー」（商品名：株式会社奈良
機械製作所製）に供給し、３〜20分間運転させる。

該高速気流中衝撃装置は、第１図、第２図にその主要
部構造を示すごときもので、リング状空間からなる衝撃
室中で微小粒子材料に回転衝撃を与えることにより、微
小粒子材料を球状化するものである。

第１図は、その断面図、第２図は側断面図であり、図
中、１はケーシング、２は前部カバー、３は後部カバ
ー、４は回転盤、５はブレード、６は回転軸、７はリン
グ状衝突室、８はリング状ステーター、８はジャケッ
ト、10は球状化セメントと排出弁、11は球状化セメント
排出シュート、12は循環回路管、13は原料微小粒子セメ
ントの供給シュート、14は原料微小粒子セメントのホッ
パーである。

まず、ホッパー14内の原料のセメントが、セメントシ
ュート13から、リング状衝突室７へ供給される。

すると、回転盤４とそれに取着されたブレード５の回
転により、リング状衝突室７内の原料セメント微小粒子
は、高速で該室７内を回転しながら飛散し、その間リン
グ状ステーター８の表面に設けられた多数の三角溝８′
表面とブレード５とに回転しながら衝突する。

衝突したセメント微小粒子は衝突室７に開口している
循環回路管12の一端口からその管内に入り循環した後、
他端口から再び衝突室７内に導入される。

このようにして、回転衝突は回転盤４の回転にしたが
って多数回続けられ、所望球状となるまで続行される。

通常、回転盤４の回転数は4000〜16000rpmで、作動時
間は３〜20分間である。

作動終了後、排出弁10を降下して開くことによって、
球状化されたセメントがシュート11から取り出される。

なお、ジャケット９内には冷却媒体、あるいは加熱媒
体を導入することによって、球状化セメントの表面処
理、例えば混和剤の被覆処理を均質、確実に行うことが
できる。

以上のようにして、外周面の角が更にとれて球状とな
ったセメント微小粒子が得られる。

このような球状化法は、その他公知の各種装置によっ
て行うことができ、例えばオングミル（商品名：ホソカ
ワミクロン株式会社製の機械的乾式粉砕機の改良型）を
使用する機械化学的表面融合法、あるいは「クリプトロ
ンシステム」（商品名：川崎重工（株）製の機械式微粉
砕機の改良型）等によっても行うことができる。

以上の球状化処理によって得られる球状化セメント
は、粒径が１〜30μｍであって、表面が均質化された球
状であるため、ベアリング効果を生じ、著しい流動性を
得ることができ、よってワーカビィリティのよいものと
なる。その結果、該球状化セメントを配合したセメント
ペーストは流動性に富むものとなり、流し込み成形性に
優れる。

また、セルフレベリングコンクリートに用いることは
優れた流動性が付与されるために、非常に有効なもので
ある。

さらに、球状化セメントの表面には混和材料を均一に
付着させることができる。

その方法としては、高速気流中衝撃法によって球状化
する際に、例えばシリカヒュームを５〜30％添加する。
すると、第３図に断面を示すこどく、球状化セメント20
の全球面上にシリカヒューム超微粒子21層が一面に付着
した状態のカプセル型球状化セメントとなる。

このカプセル型球状化セメントは、シリカヒューム
（SiO₂）とセメントとの反応（ポゾラン反応）を均一に
行うことができ、従来問題となっていた高強度シリカヒ
ューム混入コンクリートの品質（強度、スランプ値等）
の不安定性を大いに改善することができる。

このようなカプセル型球状化セメントを使用すれば、
水和反応の制御等が確実かつ容易に行える。

第４図に示すものは、母粒子がシリカヒューム21で、
子粒子がセメントクリンカー超微粒子22であるセメント
複合体である。

これは、超微粒子のセメント複合体であって、シリカ
ヒュームとセメントとの反応を均一にすることができる
ため、これを使用すれば超高強度コンクリートを製造す
ることができる。なお、ここで使用される超微粒子のセ
メントクリンカーは、前記の高速気流中衝撃装置によっ
て球状化セメントを製造する際に、副産物として得られ
るもので、前記球状化セメントを分別して残った残部超
微細分のセメントクリンカーを更に分級して得ることが
できる。

次に、本球状化セメントを配合したモルタルと、これ
を配合しない従来のポルトランドセメント配合のモルタ
ルの流動性（フロー値）について比較試験した結果を第
５図に示す。

本試験で使用した球状化セメントは高速気流中衝撃法
によって製造されたもので、3.9〜30μｍ直径の球状化
セメント（平均粒径11.34μｍ）が77.1重量％を占める
球状化セメントであり、これをJISR5201に定める試験法
にしたがって供試体調製を行い、かつ水セメント比を変
えて調製して供試体を造り、フロー試験を行ったもので
ある。

第５図に示す結果からみて、本発明の球状化セメント
を用いた場合は、モルタルの流動性はポルトランドセメ
ント使用のものに比べて大いに向上し、すなわち同一水
量で大きなフロー値（流動性）を示し、同じフロー値で
は配合水を10％以上減水させることができることが解
る。

その結果、水量が少なくても流動性に優れるモルタ
ル、生コンクリート等による打設が可能となり、高強度
の硬化製品を提供することができる。

（発明の効果）以上に説明したとおり、本発明の球状化セメントは、
外形が球状の微小粒子であって、表面が均質化された球
状であるため、ベアリング作用を発揮し、該球状化セメ
ント配合物に著しい流動性を付与することができ、よっ
てワーカビィリティのよいものとなる。

したがって、該球状化セメントを配合した配合物は、
流動性に富むため流し込み成形が容易となり、特に、セ
ルフレベリングコンクリートに用いることが非常に有利
である。

また、流し込み充填が密に行われるため、高強度の硬
化物を製造することができる。

さらに、本発明の球状化セメントは表面に混和材料を
均一に付着させたものとすることができ、これは混和剤
との反応を均一かつ完全に進行させることができるの
で、均一組織で優れた特性のコンクリートを製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例で用いられる高速気流中衝撃装置の断
面図、第２図はその側断面図である。第３図は、表面にシリカヒュームが被着された球状化セ
メント微小粒子の断面図、第４図は表面にセメント超微
粒子が被着されたシリカヒュームの断面図、第５図は球
状化セメント使用によるモルタルの流動性、及び普通ポ
ルトランドセメント使用によるモルタルの流動性の比較
グラフを示す。 1:ケーシング、2:前部カバー、 3:後部カバー、4:回転盤、 5:ブレード、6:回転軸、 7:リング状衝突室、8:リング状ステーター、 9:ジャケット、10:球状化セメントと排出弁、 11:球状化セメント排出シュート、 12:循環回路管、 13:原料微小粒子セメントの供給シュート、 14:原料微小粒子セメントのホッパー、 20:球状化セメントの微小粒子、 21:シリカヒューム。 22:超微粒子セメントクリンカー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】セメントクリンカー微小粒子の外周面が研
磨及び／又は熔融により球状化されてなる球状化セメン
トであり、かつ30〜3.9μｍの直径の球状化セメントが
全体の60〜100重量％を占めてなることを特徴とする球
状化セメント。
【請求項２】セメントクリンカー微小粒子の外周面が研
磨及び／又は熔融により球状化されてなる球状化セメン
ト粒子の表面に混和材料が付着形成されてなることを特
徴とする球状化セメント。
【請求項３】母粒子としての球状化セメント粒子の全表
面に子粒子としてのセメント微粉末が強く付着形成され
てなるものであることを特徴とする請求項１又は２記載
の球状化セメント。
【請求項４】母粒子としての球状化セメント粒子の全表
面に子粒子としてのシリカヒュームが付着形成されてな
ることを特徴とする請求項１又は２記載の球状化セメン
ト。
【請求項５】球体粒子の直径が30〜3.9μｍである球状
化セメントが全体の60〜100重量％を占めてなることを
特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の球状化
セメント。