JP3193172B2

JP3193172B2 - 球状化セメントの製造方法

Info

Publication number: JP3193172B2
Application number: JP35736892A
Authority: JP
Inventors: 良彦宮部; 健一長野; 光弘伊藤; 紳也佐竹; 勲田中; 信雄鈴木
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp; Shimizu Corp
Current assignee: Chichibu Onoda Cement Corp; Shimizu Corp
Priority date: 1992-12-24
Filing date: 1992-12-24
Publication date: 2001-07-30
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: JPH06191915A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、改良された球状化セメ
ントの製造方法に関し、特に高効率で球状化セメントを
製造する方法に関する。

【０００２】

【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種々のコンクリートが製造され
ているが、それらには下記のごとき種々の問題点があっ
た。すなわち、超流動化コンクリートにおいては、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
れなく、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。

【０００３】また、高性能減水剤を用いたコンクリート
においては、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ことと、スランプ
ロスが大きいことが欠点である。超遅延コンクリートに
おいては、環境条件の変化によって強度発現期間が変化
し制御が難しく、また超高強度コンクリートにおいて
は、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。

【０００４】さらに、マスコンクリートにおいては、セ
メントの水和反応に伴い発熱が生じるが、特に大型建築
土木構造物、例えば超高層建築物、ダム、原子力設備な
どのごとき大塊状に施工されるものとしての「マスコン
クリート」においては、水和熱によるコンクリートの内
部最高温度と外気温との差が２５℃以上になる場合があ
り、この温度制御ができないと、強度低下、ひび割れな
どの問題を生ずることがある。

【０００５】そこで、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、
本発明者らによる先願において、流動性に優れ、高強度
でかつ高耐久性のセメント硬化物の製造を可能とする球
状化セメントの提供を提案した。しかしながら、その製
造においては製造時間の短縮等未だ解決すべき諸点が残
存していた。例えば、所要特性の球状化セメントを高速
気流中衝撃法により製造する場合、気流速度１００ｍ／
ｓで、２０分間の球状化微粉砕処理時間を要し、単位時
間当たりの生産量が少なく、生産コストが高いものとな
っていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは上
記球状化セメントの製造課題を解決すべく鋭意研究の結
果、高効率の球状化セメント製造法を開発した。すなわ
ち本発明は、ＳＯ₃（３酸化イオウ）として０．８〜
１．７重量％含むように石膏粉末を添加したセメントク
リンカー粉砕物を球状化微粉砕処理することを特徴とす
る球状化セメントの製造方法である。

【０００７】上記本発明方法においては、ＳＯ₃として
０．８〜１．７重量％含むように石膏粉末を添加したセ
メントクリンカー粉砕物を球状化微粉砕処理する場合、
得られる球状化セメントの全体の少なくともその６０重
量％以上を直径３．９〜３０μｍのものとなるように実
施することが好ましい。また、ＳＯ₃として０．８〜
１．７重量％含むように石膏粉末を添加したセメントク
リンカー粉砕物を予備粉砕し、少なくとも最大直径が６
０μｍ以下であり、かつ直径６０〜３．９μｍのものが
全体の６０重量％以上を占めるようになした後、それを
球状化微粉砕処理して、全体の少なくともその６０重量
％以上を３．９〜３０μｍの球状化セメントとなすこと
も好ましい。

【０００８】また、ＳＯ₃として０．８〜１．７重量％
含むように石膏粉末を添加したセメントクリンカー粉砕
物としては、ポルトランドセメントや各種混合セメント
のごとく、高炉スラグ粉末、シリカ質混合材、フライア
ッシュ粉末等を含むものであってもよく、あるいはアル
ミナセメント、リン酸セメントのごとき特殊セメントで
あってもよい。

【０００９】センメトクリンカー粉砕物に添加される石
膏としては、天然石膏、化学石膏のいずれか又は両者混
合物を選択でき、更に、それらの２水塩、半水塩、無水
塩のいすれか又は２種以上の混合物を使用できる。そし
て、石膏の添加量は、ＳＯ₃として０．８〜１．７重量
％になるように添加されるのが好ましく、これにより球
状化微粉砕処理時間を短縮することができる。球状化処
理時間に関して、モルタルにセメントを配合してその流
動性（フロー値）を調べたところ、例えばＳＯ₃として
２．０重量％になるように石膏を添加したセメントを配
合した場合では、フロー値２３０ｍｍを得るのに１０分
以上要するのに対し、本発明に係るＳＯ₃として０．８
〜１．７重量％になるように石膏を添加したセメントを
配合した場合では、３分以内であり、球状化処理時間を
大幅に短縮できる。

【００１０】球状化微粉砕処理方法としては、公知の高
速気流中衝撃装置（奈良ハイブリダイゼーションシステ
ム）に数分間通過させることによって行うことが好まし
い。また、機械化学的表面融合法（オングミル：ホソカ
ワミクロン（株）製の機械的乾式粉砕機の改良型）ある
いは「クリプトロンシステム」（商品名：（川崎重工
（株）製の球形化機能を有する機械式微粉砕機の改良
型）等も採用される。なお、「クリプトロンシステム」
は、高速回転式粉砕機の一種で、吸気口から空気と共に
吸引された被粉砕物原料が、高速回転しているロータに
よってその円周に均等に分散され、排気口から外へ排出
されて球形のものとなる。すなわち、被粉砕物が、ロー
タとステータの間の狭間隙を自転しながら螺旋状に移動
することにより、球形の微粒となる方式のものである。

【００１１】前述のごとく上記本発明においては、予め
セメントクリンカー粉砕物を機械式微粉砕処理法によっ
て少なくとも最大直径が６０μｍ以下であり、かつ直径
６０〜３．９μｍのものが全体の６０重量％以上を占め
るようになした後、球状化微粉砕処理を施すことが特に
好ましいが、該予備粉砕工程の採用により、球状化セメ
ントの製造効率が飛躍的に向上するものである。

【００１２】この予備粉砕工程は、どのような手段を採
用して行ってもよいが、簡単な機械的微粉砕機、例え
ば、高速回転ミル（衝撃粉砕機）、ボールミル、振動ボ
ールミル、ジェットミル、攪拌ミル、遊星粉砕機等を用
いて行うことができる。なお、この際予備粉砕されたセ
メントクリンカー粉砕物に、直径の過大なものが残存す
る場合は、それらを分級により除去することが好まし
い。

【００１３】上記において原料となる、セメント製造プ
ラントにより製造されたセメントクリンカー粉砕物粒子
は、通常粒径９０μｍ以下のものであるが、その微小粒
子の外形は若干角はとれているけれども略角形である。
前述のとおり、球状化微粉砕処理を施して、直径が３．
９〜３０．０μｍの球状化セメントが６０重量％を占め
るようになすことが好ましく、こうした球状化セメント
を用いるとモルタル、生コンクリートの流動性が非常に
向上する。

【００１４】なお、直径が３０．０μｍ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。前記粒径範囲の球
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。

【００１５】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。なお、前述の高速気流中衝
撃装置によりセメントクリンカー粉砕物を球状化微粉砕
処理すると、当初セメントクリンカー粉砕物の角部が削
られて生じる微小な粉体は、未だ完全に球状化されてい
ないが角部がとれて略球形のセメントクリンカーの凹部
に主に充填するごとくして付着し、球状化セメントとな
る。その結果、該処理により得られるセメントは微小な
セメント粉が存在しない（微小セメント粉は球状化セメ
ントの主に凹部に付着充填されているため）、一定粒径
範囲の球状化セメントとなる。

【００１６】一般に微小セメントは、比表面積が大きい
ため水との接触反応が急激なものとなり、凝結が早い
が、流動性の低下を招くので好ましくない。

【００１７】

【実施例】次に、本発明方法による球状化セメントの具
体的製造例等について説明する。実施例１：ＳＯ₃として０．５、０．８、１．０、１．
７、２．０、４．０重量％含むように２水石膏粉末を添
加したセメントクリンカー粉砕物を、市販の高速気流中
衝撃装置である「ナラ−ハイブリダイザー」（商品名：
株式会社奈良機械製作所製）に供給し、８０００ｒｐ
ｍ（ロータ周速１００ｍ／ｓ）で３〜１０分間、球状化
微粉砕処理を行った。その結果をセメントクリンカー粉
砕物中のＳＯ₃量と得られた球状化セメントを配合した
モルタルの流動性（フロー値）として図１に示す。ま
た、球状化微粉砕処理時間と得られた球状化セメントを
配合したモルタルの流動性（フロー値）として図２に示
す。

【００１８】なお、本試験で使用した球状化セメントは
上記高速気流中衝撃法によって製造されたもので、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、フロー値試験を行ったものである。また、
該試験に用いたモルタルは、球状化セメント：砂（豊浦
産標準砂）＝１：２、水／球状化セメント＝５５％であ
った。

【００１９】通常セメントには、ＳＯ₃として２〜３重
量％になるよう石膏粉末が添加されているが、図１から
わかる通り、同一球状化処理時間（この図では５分の場
合）で比較すると、ＳＯ₃として０．８〜１．７重量％
になるように石膏粉末を添加したセメントクリンカー粉
砕物を球状化微粉砕処理した場合のフロー値が最も大き
く、球状化処理速度が最も速いことが理解できる。

【００２０】また、図２から、他の球状化処理時間の場
合でも、ＳＯ₃として０．８〜１．７重量％になるよう
石膏粉末を添加したセメントクリンカー粉砕物を球状化
処理した場合が最も球状化処理速度が速く、例えばフロ
ー値２３０ｍｍを得るのに、ＳＯ₃０．８〜１．７重量
％では球状化処理時間は３分以内で足りるが、ＳＯ
₃２．０重量％では１０分以上を要することが理解でき
る。

【００２１】該高速気流中衝撃装置は、図３、図４にそ
の主要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。図３は、そ
の断面図、図４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、９はジャケット、１０は球状化セメ
ントの排出弁、１１は球状化セメント排出シュート、１
２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。

【００２２】このような高速気流中衝撃装置を用いて、
セメントクリンカーを球状化微粉砕処理する方法を以下
に説明する。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とそれに取付けられたブレー
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の表面とブレード５とに回転
しながら衝突する。

【００２３】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
（ロータ周速度８０〜１００ｍ／ｓ）で、作動時間は３
〜２０分間である。

【００２４】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。

【００２５】なお、上記のような球状化微粉砕処理法
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
面融合法や「クリプトロンシステム」（商品名：川崎重
工（株）製の球形化機能を有する機械式微粉砕機の改良
型）によっても行うことができる。

【００２６】以上の球状化微粉砕処理によって得られる
球状化セメントは、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。

【００２７】

【発明の効果】以上に説明したとおり、分散剤を添加し
て球状化微粉砕処理する本発明方法によれば、球状化セ
メントの製造時間が短縮でき、製造コストを低減でき
た。以上により、単位時間当たりの生産性が大幅に増大
し、工業規模で球状化セメント使用コンクリートの提供
を可能となし得る。

【００２８】さらに、従来の球状化セメント製造の球状
化微粉砕処理時間に比較して大幅に低減された短時間の
球状化微粉砕処理により、フロー値の高いモルタルが得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＳＯ₃として、０．５〜４．０重量％となるよ
うに石膏粉末を添加したセメントクリンカー粉砕物の同
一球状化処理時間でのＳＯ₃量とモルタルのフロー値の
グラフ図。

【図２】ＳＯ₃として、０．５〜４．０重量％となるよ
うに石膏粉末を添加したセメントクリンカー粉砕物の球
状化処理時間とモルタルのフロー値のグラフ図。

【図３】実施例で用いられる高速気流中衝撃装置の断面
図。

【図４】図３の側断面図である。

【符号の説明】

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球状化セメントの排出弁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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤光弘千葉県佐倉市大作２−４−２小野田セメント株式会社中央研究所内 (72)発明者佐竹紳也千葉県佐倉市大作２−４−２小野田セメント株式会社中央研究所内 (72)発明者田中勲東京都港区芝浦１丁目２番３号清水建設株式会社内 (72)発明者鈴木信雄東京都港区芝浦１丁目２番３号清水建設株式会社内 (56)参考文献特開平５−32437（ＪＰ，Ａ) 特開平５−32438（ＪＰ，Ａ) 特開平２−192439（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 7/48 - 7/52

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】セメントクリンカー粉砕物に、該セメン
トクリンカー粉砕物がＳＯ₃（３酸化イオウ）として
０．８〜１．７重量％含むように石膏粉末を添加し、球
状化微粉砕処理することを特徴とする球状化セメントの
製造方法。
【請求項２】ＳＯ₃として０．８〜１．７重量％含む
ように石膏粉末を添加したセメントクリンカー粉砕物
を、球状化微粉砕処理し、全体の少なくともその６０重
量％以上を直径３．９〜３０μｍの球状化セメントとな
すことを特徴とする球状化セメントの製造方法。
【請求項３】ＳＯ₃として０．８〜１．７重量％含む
ように石膏粉末を添加したセメントクリンカー粉砕物
を、予備粉砕し、少なくとも最大直径が６０μｍ以下で
あり、かつ直径６０〜３．９μｍのものが全体の６０重
量％以上を占めるようになした後、それを球状化微粉砕
処理して、全体の少なくともその６０重量％以上を３．
９〜３０μｍの球状化セメントとなすことを特徴とする
球状化セメントの製造方法。
【請求項４】前記石膏が、天然石膏、化学石膏のいず
れか又は両者混合物であり、且つそれらの２水塩、半水
塩、無水塩のいずれか又は２種以上の混合物であること
を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の球状
化セメントの製造方法。
【請求項５】セメントクリンカー粉砕物の予備粉砕
が、機械式微粉砕法により行われることを特徴とする請
求項３ないし４のいずれかに記載の球状化セメントの製
造方法。
【請求項６】球状化微粉砕処理法が、高速気流中衝撃
法であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
に記載の球状化セメントの製造方法。
【請求項７】球状化微粉砕処理法が、機械化学的表面
融合法であることを特徴とする請求項１ないし４のいず
れかに記載の球状化セメントの製造方法。
【請求項８】球状化微粉砕処理法が、クリプトロンシ
ステム（球形化機能を有する機械式微粉砕方式）により
行われることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
に記載の球状化セメントの製造方法。