JP2809031B2 - セメントの改質方法 - Google Patents

セメントの改質方法

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JP2809031B2 JP5036599A JP3659993A JP2809031B2 JP 2809031 B2 JP2809031 B2 JP 2809031B2 JP 5036599 A JP5036599 A JP 5036599A JP 3659993 A JP3659993 A JP 3659993A JP 2809031 B2 JP2809031 B2 JP 2809031B2
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/345Hydraulic cements not provided for in one of the groups C04B7/02 - C04B7/34
    • C04B7/3453Belite cements, e.g. self-disintegrating cements based on dicalciumsilicate
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はセメントの改質方法に係
り、特に、比表面積が高く高活性なβ−C2S(β−C
2 SiO4 )を多く含むセメントを普通ポルトランド
セメント(ノルマルポルトランドセメント)等のCS系
(CaO−SiO2 系)セメントクリンカー鉱物から容
易かつ効率的に製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高温固相反応により製造されたCS系セ
メント、例えば普通ポルトランドセメントは、原料(粘
土及び石灰)をC/S比が約3となるように調合した
後、1400℃以上で焼成し、次いで粉砕することによ
り製造されている。このような方法で得られる普通ポル
トランドセメントは、通常、C3 S(3CaO・SiO
2):52重量%,C2 S:24重量%,その他:24
重量%の組成を有する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】普通ポルトランドセメ
ントをコンクリート又はモルタル配合で調合して打設し
た場合、硬化時の水和熱による膨張により硬化物にひび
割れが発生したりする恐れがあることから、硬化時の水
和発熱量の低減は重要な課題となっている。
【0004】C2 Sは、C3 Sに比べて水和発熱量が少
ないことから、C2 S量の多いセメントが望まれてい
る。
【0005】一方、CS系セメントは、水和により珪酸
カルシウム水和物(C−S−H)を生成するが、従来の
CS系セメントで生成するC−S−HのCa/Siモル
比は高々1.5程度であり、残部のCa成分は副生成物
である水酸化カルシウム(Ca(OH)2 )となる。即
ち、従来法で得られるCS系セメント中のC3 S,C2
Sは各々水和により下記反応式に従ってC−S−HとC
a(OH)2 とを生成する。
【0006】C3 S+nH2 O→C−S−H(C/S=
1.5)+1.5Ca(OH)22 S+nH2 O→C−S−H(C/S=1.5)+
0.5Ca(OH)2 なお、C/SはCaO/SiO2 の比率(モル比)であ
る。
【0007】このように従来のCS系セメントでは、水
和によりC/Sが1.5のC−S−Hを生成し、多量の
Ca(OH)2 を副生させる。この結果、 Ca(OH)2 の炭酸化の影響で強度劣化を引き起
こし、また、炭酸化に伴う体積膨張で膨張破壊を引き起
こす; Ca(OH)2 により白華(エフロレッセンス)が
生じる;といった欠点があった。
【0008】本発明は上記従来の問題点を解決し、水和
により生成するC−S−HのC/S比が約2と高く、副
生するCa(OH)2 の生成量が少ないβ−C2 S系セ
メントを製造する方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のセメントの改質
方法は、CS系セメントクリンカー鉱物を湿式ミル中で
水和させることにより微粒状の珪酸カルシウム水和物を
生成させ、濾別及び乾燥後、600〜1000℃で仮焼
し、C2 Sを生成させるようにしたことを特徴とする。
【0010】以下に本発明を詳細に説明する。
【0011】本発明において、出発原料となるCS系セ
メントクリンカー鉱物としては、一般の高温固相反応で
合成したC3 SとC2 Sとを含むCS系セメント、例え
ば普通ポルトランドセメント等のCS系セメントクリン
カー鉱物を用いることができる。
【0012】本発明においては、CS系セメントクリン
カー鉱物に水を好ましくはCS系セメントクリンカー鉱
物100重量部に対して500重量部以上、より好まし
くは1000〜2000重量部程度添加して、湿式ミル
で水和粉砕する。
【0013】ここで使用される湿式ミルとしては、湿式
ボールミル、湿式ロッドミル等が例示される。この湿式
ミル中での処理時間は、微粒状の珪酸カルシウム水和物
(C−S−H)が十分に生成する程度であれば良い。湿
式ボールミルを用いる場合、この処理時間は24時間以
上、特に48時間以上が好適である。
【0014】このような湿式ミル中で水和反応を行なっ
た後は、反応生成物を濾別して乾燥し、600〜100
0℃とりわけ700〜900℃で0.5〜1時間程度仮
焼する。この仮焼温度が600℃未満では脱水反応が不
十分であり、1000℃を超えると焼結が起き、得られ
る改質セメントの比表面積が小さくなる。
【0015】上記仮焼により得られる改質セメントは、
比表面積が2.5m2 /g以上(ブレーン値13000
cm2 /g以上)の超微粉であり、著しく高活性であ
る。また、水和によるCa(OH)2 生成量の少ないC
2 Sを多量に含有する。
【0016】このような本発明により得られる改質セメ
ントは、通常のセメントと同様の用途に使用することが
でき、水和発熱やCa(OH)2 の炭酸化による体積膨
張やCa(OH)2 の炭酸化による強度劣化、Ca(O
H)2 に起因する白華の問題を解消することができる。
【0017】
【作用】CS系セメントクリンカー鉱物に水を加えて湿
式ミルで粉砕しながら水和させることにより、含有され
るC3 SやC2 SからC/S比が約2のC−S−Hが生
成することが認められた。このC/S比が約2のC−S
−Hを含む水和反応生成物を仮焼して脱水することによ
り、C2 Sが得られる。このC2 Sは、湿式ミル中で生
成した微粒状物を仮焼して得られる超微粉であることか
ら、反応活性が高く、水和反応速度が速い。しかも、水
和により生成するC−S−HのC/S比が約2と高いた
め、Ca(OH)2 生成量が少ない。
【0018】なお、本発明方法によって製造されたC2
Sが、C/S比が約2のC−S−Hを生成させる理由は
明らかではないが、著しく微細で水和速度が大きく、C
aOとSiO2 との反応が比較的早期に進行するためで
あると推察される。
【0019】以下に従来のCS系セメントクリンカー鉱
物である普通ポルトランドセメントと、本発明で得られ
るC2 S富化改質セメントとの水和によるCa(OH)
2 生成量を比較する。
【0020】通常の普通ポルトランドセメント(組成:
3 S=52重量%,C2 S=24重量%,その他=2
4重量%)の水和により生成する水酸化カルシウム量
は、下記反応式 0.52C3S +nH2O→0.52C-S-H(C/S =1.5)+0.52×1.5Ca
(OH)2 0.24C2S +nH2O→0.24C-S-H(C/S =1.5)+0.24×0.5Ca
(OH)2 より、0.52×1.5Ca(OH)2+0.24×0.5Ca(OH)2=(0.78+0.
12)Ca(OH)2=0.90Ca(OH)2 である。
【0021】一方、本発明方法により、同組成の普通ポ
ルトランドセメントを改質するに当り、まず、湿式ミル
での水和により生成するCa(OH)2 量は、下記反応
式 0.52C3S +nH2O→0.52C-S-H(C/S =2.0)+0.52×1.0Ca
(OH)2 0.24C2S +nH2O→0.24C-S-H(C/S =2.0) より、0.52Ca(OH)2 である。そして、この水
和生成物を仮焼すると、下記反応式より、 0.52C-S-H(C/S=2.0)+0.52×1.0Ca(OH)2→0.52C2S+0.52
CaO+mH2O 0.24C-S-H(C/S=2.0)→0.24C2S+mH2O 即ち、(0.52+0.24)C2 S+0.52CaO
を含む改質セメントが得られる。
【0022】この改質セメントは、水和に当り、下記反
応式より (0.52+0.24)C2S+0.52CaO+nH2O →(0.52+0.24)C-S-H(C/S
=2.0)+0.52Ca(OH)2 より、0.52Ca(OH)2 を生成するものである。
【0023】即ち、出発原料である普通ポルトランドセ
メントの水和により生成するCa(OH)2 量は0.9
0Ca(OH)2 であるのに対し、本発明により同量の
普通ポルトランドセメントから得られる改質セメントの
水和により生成するCa(OH)2 量は0.52Ca
(OH)2 である。
【0024】従って、単位量の普通ポルトランドセメン
トをそのまま水和させる場合に比べ、本発明方法によっ
て改質してから水和させると、 {(0.9-0.52)/0.90}×100 =約42% なる計算式から明らかな通り、約42%だけCa(O
H)2 の生成量を低減させることができる。
【0025】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。
【0026】実施例1 市販の普通ポルトランドセメント(組成:C3 S=52
重量%,C2 S=24重量%、その他=24重量%)1
00重量部及び水1000重量部を湿式ボールミルに投
入し、48時間水和及び粉砕処理した後濾過した。そし
て、得られた生成物を80℃で1時間乾燥し、次いで大
気雰囲気下で800℃で1時間仮焼した。
【0027】これにより凝集物と粉末との混合物よりな
る改質セメントが得られた。この改質セメントについ
て、そのまま比表面積(BET及びブレーン値)の測定
を行なったところ、BET比表面積は10m2 /gでブ
レーン値は50000cm2 /gの超微粒状物であるこ
とが確認された。また、X線回折で調べたところ、鉱物
組成はβ−C2 SとFree−CaOであり、C3 Sは
全く含まないことが確認された。
【0028】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のセメントの
改質方法によれば、通常の各種CS系セメントクリンカ
ー鉱物から容易かつ効率的に、著しく高活性で水和反応
速度が速く、水和によるCa(OH)2 生成量が少ない
2 S富化改質セメントを得ることができる。
【0029】本発明の方法で得られる改質セメントは、 C3 Sを殆ど含まないことから、水和熱発生量が少
ない。 水和によるCa(OH)2 生成量が少ないことか
ら、炭酸化による強度劣化が少ない。 炭酸化に伴う体積膨張も少ない。 Ca(OH)2 による白華も殆ど生じない。 β−C2 Sを主成分とするにもかかわらず、反応速
度が極めて速い。 といった優れた効果を有し、高強度かつ高品質の硬化物
を得ることが可能とされる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−321591(JP,A) 特開 昭56−88854(JP,A) 特開 昭47−13626(JP,A) 特開 平4−238847(JP,A) 特開 昭62−235276(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 7/02 C04B 7/345 C04B 7/36

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CS系セメントクリンカー鉱物を湿式ミ
    ル中で水和させることにより微粒状の珪酸カルシウム水
    和物を生成させ、濾別及び乾燥後、600〜1000℃
    で仮焼し、C2 Sを生成させるようにしたことを特徴と
    するセメントの改質方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110330257A (zh) * 2019-04-11 2019-10-15 武汉理工大学 一种c-s-h凝胶纳米晶核早强剂及其制备方法和应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110330257A (zh) * 2019-04-11 2019-10-15 武汉理工大学 一种c-s-h凝胶纳米晶核早强剂及其制备方法和应用
CN110330257B (zh) * 2019-04-11 2021-09-14 武汉理工大学 一种c-s-h凝胶纳米晶核早强剂及其制备方法和应用

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