JP4917935B2 - セメントクリンカの色調調整方法 - Google Patents
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Description
セメントクリンカに含有されるFe2O3の量は、セメントクリンカを製造する際のFe量を調整することで対応することはできるが、実際には含有されるFe2O3の量の調整だけでは、セメントクリンカの色調を調整することは困難である。
なお、ボーグ式は、セメントクリンカ中の主要な4鉱物の含有量を求める計算式であり、セメントクリンカの場合のボーグ式は、下記のように表される。
C3S量=(4.07×CaO)−(7.60×SiO2)−(6.72×Al2O3)−(1.43×Fe2O3)
C2S量=(2.87×SiO2)−(0.754×C3S)
C3A量=(2.65×Al2O3)−(1.69×Fe2O3)
C4AF量=3.04×Fe2O3
上記式中の「CaO」、「SiO2」、「Al2O3」及び「Fe2O3」は、それぞれ、セメントクリンカにおけるCaO、SiO2、Al2O3及びFe2O3のセメントクリンカ全体質量に対する含有割合(質量%)である。
これらの含有割合は、JIS R 5202「ポルトランドセメントの化学分析方法」により測定することができる。
例えば、セメントクリンカが還元雰囲気で焼成された場合、セメント原料中のFe、Mnなどが高温焼成雰囲気の酸素濃度が変わることにより容易にイオンの価数が変わり、必要な鉱物の生成を妨げ、クリンカの色調も異なるものとなる。
これにより、酸化雰囲気下で焼成されたセメントクリンカ中に生成する4CaO・Al2O3・Fe2O3が4CaO・Al2O3・Fe2O3→3CaO・Al2O3+CaO+FeO、Feのごとく反応し、生成したFeOの一部は2CaO・SiO2に固溶し、一部は間隙層にとどまる。
このように、クリンカ中の暗褐色を呈するC4AFの量が種々異なることとなり、クリンカの色調に影響を与えている。
しかし、これらの従来の方法ではX線装置や光学顕微鏡等の高価で精密な機器を用いる方法であるため、熟練を要する上に個人差が大きく、また装置や時間的制約が大きくなる等の問題があった。
また、特開平7−330395号公報には、セメントクリンカの色を調整する方法として、ロータリーキルンからクーラへ落下するセメントクリンカの温度を計測し、この温度が一定となるように該ロータリーキルンのバーナーの近傍に設けた補助バーナーの出力を制御し、これによってセメントクリンカの色を一定にする、セメントクリンカの色の調整方法が開示されている。
したがって、簡易な方法でセメントクリンカの色を調整することができる方法が望まれていた。
また、高価で精密な大掛かりな装置を用いることなく、また熟練を必要とせず、誰でも極めて簡便にかつ迅速に、セメントクリンカの色調を簡便に調整することができる方法を提供することである。
該相関関係(C 4 AF量−色度b)と該関係(Fe 2 O 3 量−焼成雰囲気−C 4 AF量)とに基づき、セメントクリンカ中のC4AF量を調整してセメントクリンカの色調を調整することを特徴とする、セメントクリンカの色調調整方法である。
本発明の請求項2記載のセメントクリンカの色調調整方法は、請求項1記載のセメントクリンカの色調調整方法において、該b値はハンター色度のb値であって、
C4AF量とは、下記式(1)
C4AF(%)=−1.87×b値+27.89・・・(2)
の関係を有することを特徴とする、セメントクリンカの色調調整方法である。
更に、請求項4記載のセメントクリンカの色調調整方法は、請求項1〜3いずれかの項記載のセメントクリンカの色調調整方法において、セメントクリンカは普通ポルトランドセメントであることを特徴とする、セメントクリンカの色調調整方法である。
従って、セメントの品質管理を容易な方法で管理することや、色調等の調整が容易にできることで、どこの工場でも色調を含めて同じ品質のセメントを製造することが可能となる。
本発明のセメントクリンカの色調調整方法は、セメントクリンカ中のC4AF量を調整することでセメントクリンカの色調を調整する方法である。
そして、セメントクリンカの色調は、色度b値で特定されるものである。
なおここで、例えば、X線回析装置(スペクトリス株式会社 X‘PertMRD/PW3050)を用いて回折測定を実施し、リートベルト解析ソフト(スペクトリス株式会社;HighScorePlus)を用いてセメントクリンカ中のC4AF含量を測定する方法を、「X線回析リートベルト法」により測定したC4AF含量という。
例えば、色彩色度計を用いてハンターLab表色の色度b値を測定する場合には、下記するように予めハンターLab表色の色度であるb値とX線回析リートベルト法により測定したC4AF含量より導かれる式(1)を用いる。
まず、セメントクリンカ中のC4AF含量により色調を調整するにあたり、C4AF含量と色度b値との関係を決定する。
セメントクリンカ中の色調である、ハンターLab表色のb値を色彩色度計を用いて測定し、該セメントクリンカ中のC4AF量と該b値との関係が、下記式(1)
C4AF(%)=−1.87×b値+27.89・・・(1)
であることを決定した。
セメントクリンカとして、多様な組成を有する普通ポルトランドセメントクリンカを用い、電気炉の雰囲気を酸化雰囲気または還元雰囲気に調整してクリンカを焼成する。
好適な実施の形態としては、酸化雰囲気での焼成は、白金皿にセメントクリンカ原料ペレットを投入して1450℃で1時間焼成後急冷する。
また、還元雰囲気での焼成は、カーボン皿にセメントクリンカ原料ペレットを投入してカーボン板で蓋をして密封し1450℃で1時間焼成後急冷する方法で行った。
ここで、ブレーン比表面積はJIS R 5201「セメントの物理試験方法」に従って測定した。
次いで、粉砕した該セメントクリンカの色調を色彩色差計(コニカミノルタホールディングズ株式会社製:CR−400)を用いてハンター色度(b値)を測定し、その結果を表1に示す。
C4AF量=3.04×Fe2O3
上記式中の「CaO」、「SiO2」、「Al2O3」及び「Fe2O3」は、それぞれ、セメントクリンカにおけるCaO、SiO2、Al2O3及びFe2O3のセメントクリンカ全体質量に対する含有割合(質量%)である。
これらの含有割合は、JIS R 5202「ポルトランドセメントの化学分析方法」により測定することができる。
上記各セメントクリンカのハンター色度のb値と、X線回析リートベルト法により求めたセメントクリンカ中のC4AF含量との関係を最小二乗法により求めた式で表すと、焼成雰囲気にかかわらず、以下の関係式が導かれ、図1より、色度b値とX線回析リードベルト法により求められたセメントクリンカ中のC4AF含量とは良好な相関関係があることがわかる。
C4AF(質量%)=−1.87×b値+27.89・・・(1)
の関係が導かれた。
C4AF(%)=−0.30×b値+10.96
であるが、図2より該色度b値とボーグ式により求められたセメントクリンカ中のC4AF含量とは良好な相関関係がないことがわかる。
以下の表2より、Fe2O3含量(質量%)が同じでも、焼成雰囲気が異なることにより、セメントクリンカの色調が異なり、セメントクリンカの色調はFe2O3含量(質量%)では細かい調整ができないことがわかる。
まず、セメントクリンカ原料中のFe2O3含量(質量%)をJIS R 5202「ポルトランドセメントの化学分析方法」により測定して数値化する。
上記表1より、セメントクリンカに含有されるFe2O3含量(質量%)がほぼ同等であっても、焼成雰囲気が還元雰囲気であるか酸化雰囲気であるかによって、得られるセメントクリンカ中のC4AF量がかなり異なり、その色調も異なることがわかる。
また、原料中のFe2O3含有量はセメント協会法JCAS−I−11により測定して数値化される。
次いで、所望するセメントクリンカの色度b値を設定し、上記関係式(1)より、含有されるC4AF量を決定する。
そこで、所望するセメントクリンカのハンター色度の色度b値を決定し、原料中に含有されるFe2O3含量(質量%)を測定することで、所望する該色度b値を得るために酸化雰囲気で焼成するか還元雰囲気で焼成するかを表3を参考にして決定することで、C4AF含量(質量%)を調整して、セメントクリンカの色調を調整することが可能となる。
Claims (4)
- X線回析で測定したセメントクリンカ中のC 4 AF量と色度bとの相関関係(C 4 AF量−色度b)と、セメント原料中のFe 2 O 3 の含有量とセメントクリンカの焼成雰囲気とセメントクリンカ中のC 4 AF量との関係(Fe 2 O 3 量−焼成雰囲気−C 4 AF量)とを、予め測定して特定し、
該相関関係(C 4 AF量−色度b)と該関係(Fe 2 O 3 量−焼成雰囲気−C 4 AF量)とに基づき、セメントクリンカ中のC4AF量を調整してセメントクリンカの色調を調整することを特徴とする、セメントクリンカの色調調整方法。 - 請求項1記載のセメントクリンカの色調調整方法において、該b値はハンター色度のb値であって、
C4AF量とは、下記式(1)
C4AF(%)=−1.87×b値+27.89・・・(1)
の相関関係を有することを特徴とする、セメントクリンカの色調調整方法。 - 請求項1または2記載のセメントクリンカの色調調整方法において、該焼成雰囲気は、セメント原料中のFe2O3の含有量に基づき酸化雰囲気または還元雰囲気とすることを特徴とする、セメントクリンカの色調調整方法。
- 請求項1〜3いずれかの項記載のセメントクリンカの色調調整方法において、セメントクリンカは普通ポルトランドセメントであることを特徴とする、セメントクリンカの色調調整方法。
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