JP5547173B2

JP5547173B2 - セメント用混和剤

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Publication number: JP5547173B2
Application number: JP2011501320A
Authority: JP
Inventors: ギャルトナーエリ; モランヴァンサン
Original assignee: ラファルジュ
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2014-07-09
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Description

本発明は、セメント、特にビーライト−スルホアルミン酸カルシウム−フェライトセメント用の混和剤に関するものである。

最新のコンクリートは、一般的にポルトランドセメントを用いた水硬性セメントによって生成されている。

ポルトランドセメントは、ポルトランドセメントクリンカに通常、少量の硫酸カルシウムを加えて粉砕することによって生成される水硬性セメントである。上記クリンカは、ＣａＯ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３を含む原料(きめ細かく分割され、緊密に混合され、均質である)と他の原料との特定の混合物を、１４００℃付近またはそれより高い温度で加熱することによって生成される。主なＣａＯの供給源は通常、石灰石の形をしている炭酸カルシウムである。

硬い塊（ｈａｒｄｎｏｄｕｌｅ）の形状で生成される上記クリンカは、ケイ酸カルシウム（エーライトであり、（ＣａＯ）_３・ＳｉＯ_２であるケイ酸三カルシウムと、ビーライトであり、（ＣａＯ）_２・ＳｉＯ_２であるケイ酸二カルシウム。そして、ほとんどのセメント工場で、現在は、６０％を上回るケイ酸三カルシウムからなるクリンカを用いている。）を少なくとも３分の２は含み、アルミン酸三カルシウム、鉄アルミン酸四カルシウムを含んでいる。これらの４つの主要なポルトランドクリンカの構成成分は従来、Ｃ_３Ｓ（ケイ酸三カルシウム）、Ｃ_２Ｓ（ケイ酸二カルシウム）、Ｃ_３Ａ（アルミン酸三カルシウム）、Ｃ_４ＡＦ（鉄アルミン酸四カルシウム）と略する。

付随の請求項を含め本明細書に特記されていない限り、以下の用語はセメントの鉱物成分を表すのに使われる。ＣはＣａＯを表し、ＡはＡｌ_２Ｏ_３を表し、ＦはＦｅ_２Ｏ_３を表し、ＳはＳｉＯ_２を表し、＄はＳＯ_３を表す。

ポルトランドセメントの生成は二酸化炭素の生成をもたらす。焼結するのに必要である高温（約１４００℃）を発生させるのに必要とされる炭素含有燃料は、酸化して二酸化炭素（ＣＯ_２）になる。また、炭酸カルシウムは、酸化カルシウムと二酸化炭素を生成する吸熱反応を通して、か焼される。

最近数十年で、大気中の二酸化炭素のレベルは、著しく増加してきており、また増加し続けている。その増加による気候的な影響が関心事になっており、二酸化炭素の排出を抑えるのが望ましい。産業全体のＣＯ_２排出量の約５％は、セメント産業が原因となっている。

石灰石が豊富に含まれた原料の混合物は、エーライト（Ｃ_３Ｓの不純形である）が豊富に含まれたポルトランドセメントクリンカを得るために必要である。ポルトランドセメントクリンカ生成におけるＣＯ_２排出は、ポルトランドセメントクリンカのＣ_３Ｓ組成物をほぼ完全に削減させた場合、約１０％減少させることができる。このことは、原料の中の石灰石の量を約１０％減少させると達成し得る。すなわち、酸化カルシウムへのか焼において石灰石から放出されるＣＯ_２の量は、吸熱転化のためのエネルギーを供給するのに必要な燃料の量であり、それらが減少する。

しかしながら、Ｃ_３Ｓはポルトランドセメントの最も重要な成分であり、その凝結と硬化をかなり左右する。

エーライト含有量が少ないポルトランドセメントクリンカはビーライト（Ｃ_２Ｓの不純形）が豊富である。しかしながら、ビーライトが豊富に含まれているポルトランドセメントは、標準的な要求事項を満たす十分な短期強度をもたらさず、昨今のコンクリートの用途が必要とする性能に達しない。

他のタイプのセメントで、ポルトランドセメントよりも少ないＣＯ_２の生成により作られるものが知られている。ＣＳＡと略記される、スルホアルミン酸カルシウムをベースとするセメントは重要である。なぜなら、産業部門のＣＯ_２排出を低減させ、かつ、高価な原料を用いずに、生成することができるからである。スルホアルミネートセメントは、かなりの初期圧縮強度を得ることができる“クライン(Ｋｌｅｉｎ)塩”または“イーリミット(ｙｅ’ｅｌｉｍｉｔｅ)”として知られるスルホアルミン酸カルシウムＣ_４Ａ_３＄相から成る。

硬化時間を短くしたり、ポルトランドセメントを含んだコンクリートの短期材齢（例えば材齢１日）の圧縮強度を増加する促進剤として、例えばジエタノールアミンやトリエタノールアミンのような「アルカノールアミン」を使うことが知られている。ポルトランドセメントクリンカに対して、粉砕を目的として、低量（通常、０．０３％未満）で、トリエタノールアミンが用いられることが報告されている。ポルトランドセメントに、凝結および硬化促進剤として、特定のカルシウム塩を使うことも知られている。塩化カルシウムによる促進が実質的には触媒作用であり、最も影響を受けるのが、Ｃ_３Ｓであると報告された。

アルカノールアミンは、長期材齢、特に３０日を超える材齢でのセメントの強度特性およびセメントを含んだモルタルやコンクリートの強度特性を改良するための、セメントを含んだビーライト−スルホアルミン酸カルシウム−フェライトセメント（以下、ＢＣＳＡＦセメントという）の性質の改良に用いることができることを見いだした。アルカノールアミンと共にカルシウム塩を用いると、とりわけ長期材齢での強度強化を付与することができる。本発明は、水硬性結合材を含むことにより、従来型のポルトランドセメントと同程度の流動学的および機械的強度特性を有することができ、および／または、モルタルやコンクリートに含まれた状態で、材齢２８日および／または材齢９０日の圧縮強度の増加をもたらすＢＣＳＡＦセメント混合物を提供しようとしている。

そこで、本発明は、ＢＣＳＡＦクリンカとアルカノールアミンを含有するＢＣＳＡＦセメント組成物を提供する。ＢＣＳＡＦクリンカは、クリンカの総重量に基づき、
５〜３０％、好ましくは１０〜２０％の一般式Ｃ_２Ａ_ＸＦ_{（１−ｘ）}（ｘは、０．２〜０．８）であるカルシウムアルミノフェライト相と、
１０〜３５％のスルホアルミン酸カルシウム相と、
４０〜７５％、好ましくは４５〜６５％のビーライト(Ｃ_２Ｓ)と、
０．０１〜１０％の、硫酸カルシウム、アルカリ金属硫酸塩、灰チタン石、アルミン酸カルシウム、ゲーレナイト、遊離石灰およびペリクレース、および／または高炉スラグや水硬性ガラスのようなガラス質相から選ばれた１以上の微量相と、を備えてなる鉱物組成を有する。

本発明によれば、ＢＣＳＡＦセメント組成物のアルカノールアミンは、好ましくは以下の一般式を有することができる。

ＮＸ_ｐＲ_{（３−ｐ）} （Ｉ）
ｐは１〜３の整数を表し、Ｒは水素原子または以下の一般式のアルキル基である。

−Ｃ_ｑＨ_２ｑ+１（II）
ｑは１〜５の整数を表す。
Ｘは、次の一般式の基を表す。

−（Ｃ_ｎＨ_２ｎ）−ＯＡ（III）
ｎは２〜５の整数を表し、−（Ｃ_ｎＨ_２ｎ）−は、直鎖、または分岐鎖である。
または、Ｘは、次の一般式の基を表す。

−（Ｃ_ｍＨ_２ｍ）−ＮＹ_ｔＲ_{（２−ｔ）} （IV）
ｍは２〜５の整数を表し、Ｙは上記に定めた一般式(III)の基であり、ｔは１または２であり、そして、−（Ｃ_ｍＨ_２ｍ）−は、直鎖、または分岐鎖である。

さらに好ましくは、ｐは整数２または３を表す。

さらに好ましくは、Ｒは水素原子（−Ｈ）またはメチル基（−ＣＨ_３）である。

さらに好ましくは、上記一般式（III）で−ＯＡで表されている基はヒドロキシル基（−ＯＨ）であり、この場合、Ａは水素原子を表す。しかし、Ａはセメントと相溶性のある保護基をも表し、この場合、−ＯＡは好ましくは、水の付加後、ＢＣＳＡＦセメント混合物がもつアルカリ性条件下で、ヒドロキシル基に加水分解される。

さらに好ましくは、ｎは整数２を表す。

分子中に存在する一般式IIIの全ての基でｎ＝２であるとき、上記アルカノールアミンを「低級アルカノールアミン」と呼び、分子中に存在する一般式IIIの一部または全部の基でｎが２よりも大きいとき、上記アルカノールアミンを「高級アルカノールアミン」と呼ぶ。

上記アルカノールアミンは、好ましくはトリエタノールアミン（ＴＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）のような低級アルカノールアミンであり、より好ましくはＤＥＡまたはＭＤＥＡである。本発明の一実施形態によると、アルカノールアミンは、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、テトラキスヒドロキシエチルエチレンジアミン（ＴＨＥＥＤ）、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）のいずれか、またはそれらの混合物である。本発明によれば、好ましいアルカノールアミンは、ＤＥＡまたはＭＤＥＡである。

アルカノールアミンが、遊離塩基またはその塩であり、例えば、酢酸塩、グルコン酸塩、硫酸塩、硝酸塩または塩化物塩であることがある。Ａが保護基であるとき、好ましくはアルカノイル基であり、例えば、Ｒ’は炭素原子が１〜４の直鎖、または分岐鎖のアルキル基を表す化学式Ｒ’ＣＯであり、より好ましくはアセチル基（Ｒ’はメチルを表す）である。

具体的な実施態様によれば、アルカノールアミンは、例えば、トリイソプロパノールアミン（ＴＩＰＡ）のような高級アルカノールアミンである。

本発明によれば、ＢＣＳＡＦセメントの組成物は、０．０１〜１重量％、好ましくは０．０３〜０．３重量％、例えば、約０．１重量％のアルカノールアミンを包含する。

本発明によれば、さらに、ＢＣＳＡＦセメントの組成物は、水溶性カルシウム塩を含むことができる。

添付の特許請求の範囲も含めて本明細書にて使われる「水溶性カルシウム塩」という用語は、２５℃の水で１リットルあたり少なくとも１００ｇの溶解性を有するカルシウム塩を指す。

好ましくは、上記カルシウム塩は、１０００未満、より好ましくは４００未満の分子量を有する。上記カルシウム塩は亜硝酸塩、硝酸塩、塩化物、臭化物、チオシアン酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、およびチオ硫酸塩を含む。亜硝酸カルシウムと硝酸カルシウムが好ましい。

本発明によれば、ＢＣＳＡＦセメントの組成物は、０．１〜１０重量％、好ましくは１〜４重量％、例えば約２重量％のカルシウム塩（無水塩として表される）を含むのが好ましい。

本発明によれば、ＢＣＳＡＦセメント組成物内のクリンカは、硫黄、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、ホウ素、リン、亜鉛、マンガン、チタン、フッ素、塩素から選択された１以上の二次的元素（ｓｅｃａｎｄａｒｙｅｌｅｍｅｎｔｓ）を含み、それらは以下の分量で存在していることが好ましい。
無水硫酸に換算して３〜１０％量の硫黄、
酸化マグネシウムに換算して５％までの量のマグネシウム、
酸化ナトリウムに換算して５％までの量のナトリウム、
酸化カリウムに換算して５％までの量のカリウム、
酸化ホウ素に換算して３％までの量のホウ素、
無水リン酸に換算して７％までの量のリン、
亜鉛、マンガン、チタンの各酸化物に換算して５％量までの亜鉛、マンガン、チタンまたはそれらの混合物、
フッ素、塩素の各酸化物に換算して３％量までのフッ化カルシウムまたは塩化カルシウム。
上記で定義された二次的元素の総含有量は１５％以下である。上で与えられる硫黄含有量は、クリンカに含まれる硫黄の総量であることが理解できるであろう。

本発明によれば、好ましくは、ＢＣＳＡＦセメント組成物に含まれるクリンカは、二次的元素として、下記の元素を下記の化学組成において含む。
無水硫酸に換算して４〜８％量の硫黄、
酸化マグネシウムに換算して１〜４％量のマグネシウム、
酸化ナトリウムに換算して０．１〜２％量のナトリウム、
酸化カリウムに換算して０．１〜２％量のカリウム、
酸化ホウ素に換算して２％までの量のホウ素、
無水リン酸に換算して４％までの量のリン、
亜鉛、マンガン、チタンの各酸化物に換算して３％量までの亜鉛、マンガン、チタンまたはそれらの混合物、
フッ素、塩素の各酸化物に換算して１％量までのフッ化カルシウムまたは塩化カルシウム。

さらに好ましくは、本発明によるＢＣＳＡＦセメント組成物に含まれるクリンカは、二次的元素として、下記の元素を下記の化学組成において含む。
酸化ナトリウムに換算して０．２〜１％量までのナトリウム、
酸化カリウムに換算して０．２〜１％量までのカリウム、
酸化ホウ素に換算して０．２〜２％量までのホウ素、
フッ化カルシウムおよび塩化カルシウムに換算して合計で１％量以下のフッ素と塩素。

本発明によれば、ＢＣＳＡＦセメント組成物に含まれるクリンカ内の好ましい二元元素はホウ素であり、ホウ素は、生混合物中に例えばホウ砂の形で導入されて、クリンカリング中のビーライトα’相の形成を促進させる。クリンカのビーライト相は、部分的にまたは完全にα’型に結晶化させるのが好ましい。上記クリンカのビーライト相の少なくとも５０重量％は、α’型であるのが好ましい。

上記クリンカは、少なくとも下記の主要酸化物を含み、主要酸化物はクリンカの総重量に対する％で表す下記の相対比率で存在することが好ましい。
ＣａＯ：５０〜６１％、
Ａｌ_２Ｏ_３：９〜２２％、
ＳｉＯ_２：１５〜２５％、
Ｆｅ_２Ｏ_３：３〜１１％。

ポルトランドセメントの主成分であり、エーライト相（Ｃ_３Ｓ）と比較すると、クリンカ内に大量にあるビーライト相（Ｃ_２Ｓ）は有用である。ビーライト相はエネルギー消費とＣＯ_２排出の減少につながる。さらに、ビーライトはＢＣＳＡＦセメントの長期強度の発現に寄与する。

ＢＣＳＡＦクリンカは、相当な量の硫酸カルシウムから二酸化硫黄への還元を避けるために、十分に酸化性の雰囲気中で少なくとも１５分間、１１５０℃〜１３５０℃、好ましくは１２２０℃〜１３２０℃で、か焼することを含む工程により、準備されうる。生混合物は、クリンカリングによってＣ_２Ａ_ＸＦ_{（１−Ｘ）}（ｘは０．２〜０．８）、Ｃ_４Ａ_３＄、およびＣ_２Ｓの各相を必要な比率で生成する原料または原料混合物と、好ましくは１以上の二次的元素供給用添加物とを含有する。その二次的元素供給用添加物は、硫黄、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、ホウ素、リン、亜鉛、マンガン、チタン、フッ素、塩素またはそれらの混合物から選択され、その添加量は、クリンカリング後において、先に定義したように表されるクリンカ総重量の１５％以下の二次的元素に対応する量となるように計量される。

一般的なポルトランドセメントのクリンカリングにより生じる結果と比較すると、ＣＯ_２の排出は通常２０％を上回って減少する。

本発明で用いられるクリンカの生成に使用される原料は、リン酸石灰石、マグネシウム石灰石、粘土、フライアッシュ、暖炉アッシュ（ｈｅａｒｔｈａｓｈ）、流動床灰、ラテライト、ボーキサイト、赤泥、スラグ、クリンカ、石膏、脱硫石膏、リン酸石膏、脱硫石膏、工業スラグ、およびそれらの混合物を含む。原料が適切な割合で所定の二次的元素または二次的元素の特定の化合物、例えば、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、ホウ素(特にホウ砂）、亜鉛、マグネシウム、チタンの各酸化物のような酸化物、フッ化カルシウム、塩化カルシウムといったハロゲン化物、硫酸塩（特に硫酸カルシウム）を含有する限りにおいて、二次的元素を供給する混和剤は、原料それ自体であり得る。

本発明における用語「二次的元素を供給する混和剤」とは、原料の混合物のクリンカリング能力を改善し、かつ、例えばその反応性を改善するために、１以上の相の所定の結晶形を安定化させる化合物を意味するものと理解されたい。

本発明の特徴によれば、本発明によるセメント組成物はＢＣＳＡＦクリンカを粉砕して用意され、必要に応じて、水溶性カルシウム塩および／またはアルカノールアミンと一緒に粉砕する。そして、必要ならば、本発明によるセメント組成物を生成するために、水溶性カルシウム塩および／またはアルカノールアミンを、粉砕されたクリンカに加えてもよい。

クリンカはまた、例えば硫酸カルシウム(例えば石膏など）と共に粉砕され得る。クリンカ内に無水石膏を得るために過剰量の硫酸カルシウムを生混合物に投入した場合、セメントは石膏を追加することなく、クリンカを粉砕して調製される。

好ましくは、クリンカは、ブレーン比表面積が３０００ｃｍ^２／ｇより大きく、好ましくは３５００ｃｍ^２／ｇより大きくなるよう粉砕する。

セメントは、硫酸カルシウムおよび／または酸化カルシウムの原料物質を含むことができる。

本発明によれば、好ましくは、セメント組成物は、セメントの総重量に対して、最大１５重量％の石膏、無水石膏、半水石膏から選択された物質を含んでいる。

本発明によれば、好ましくは、セメント組成物は、セメントの総重量に対して、最大３０重量％の充填剤（例えば、不活性であったり、セメント補助材料である）を含んでいる。充填材は、例えば、石灰石、ポゾラン、フライアッシュ、高炉スラグから選択した少なくとも一の物質である。充填材が存在する場合は、カルシウム塩とアルカノールアミンの量は、セメントと充填材の合計量に基づく。

本発明によれば、ＢＣＳＡＦセメント組成物は凝結および／または硬化のために促進剤または遅延剤をも含んでいる。凝結遅延剤は、グルコン酸塩、糖類、リン酸、またはカルボン酸の遅延剤、またはそれらの混合物を含んでいる。

本発明によれば、ＢＣＳＡＦセメント組成物を用いる場合に、水とセメントの割合は、例えば、減水剤および／または流動化剤を使って調整されることもある。

ＣｏｎｃｒｅｔｅＡｄｍｉｘｔｕｒｅｓＨａｎｄｂｏｏｋ，ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖ．Ｓ．Ｒａｍａｃｈａｎｄｒａｎ，ＮｏｙｅｓＰｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ，１９８４には以下のように書かれている。

減水剤は、所定のワーカビリティー（ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ）で、コンクリートに混ぜる水の量を通常１０〜１５％減らす混和剤として定義されている。減水剤は、例えば、リグニンスルホン酸塩、ヒドロキシカルボン酸、炭水化物、および、他の特殊な有機化合物、例えば、グリセロール、ポリビニルアルコール、アルミノ−メチル−シリコネートナトリウム、スルファニル酸、カゼインを含む。

流動化剤は、化学的に、通常の減水剤とは異なり、新しい部類の減水剤であり、水分の含有量を約３０％減らすことができる。流動化剤は、大きくは以下の４つのグループに分類することができる。スルホン化ナフタレンホルムアルデヒド縮合物（ＳＮＦ）（通常はナトリウム塩）、スルホン化メラミンホルムアルデヒド縮合物（ＳＭＦ）、改良リグノスルホン酸塩（ＭＬＳ）、そしてその他のものである。比較的最近の流動化剤は、例えばポリアクリル酸塩のようなポリカルボン酸の化合物を含む。流動化剤は、例えばグラフト鎖としてポリエチレングリコールを含んだ共重合体や、ポリカルボン酸エーテルのような主鎖にカルボン酸機能を含んだ共重合体のような新型の流動化剤が好ましい。ポリスルホンポリカルボン酸ナトリウムとポリアクリル酸ナトリウムも使われることがある。ホスホン酸誘導体の流動化剤も使われることがある。一般に必要とされる流動化剤の量は、セメントの反応性次第である。反応性が低ければ、必要とされる流動化剤の量も減少する。アルカリ含有量の総量を減少するために、流動化剤は、ナトリウム塩よりはむしろカルシウム塩を使うことができる。これらの混合物は市販の製品である。例えば、ＣＨＲＹＳＯ（登録商標）社によって販売されている製品、ＯＰＴＩＭＡ１００（登録商標）、ＯＰＴＩＭＡ１７５（登録商標）が含まれる。

本発明によれば、上記セメント組成は、プレハブユニットの建築や生産に使用されることもある。

本発明は、本発明によるビーライト−ＢＣＳＡＦセメント組成物を含有するスラリー、コンクリートまたはモルタルとその生成方法についても提供する。セメントに対する水（Ｗ／Ｃ）の割合は、通常１以下、例えば０．１〜１、好ましくは０．３〜０．８で、例えば約０．５である。

また、本発明はＢＣＳＡＦセメントをアルカノールアミンと混合したものを含有するスラリー、コンクリート、またはモルタルの生成方法を提供する。

本発明の方法は、さらに水溶性カルシウム塩を添加するステップを含むことができる。

本発明は、本発明によるセメント組成物、スラリー、モルタルまたはコンクリートの生成において、同時に、別々に、または、逐次使用するアルカノールアミンを含む製品をも提供する。

また、本発明は、長期材齢での、好ましいのは３０日より長い材齢での、さらに好ましいのは６０日より長い材齢での、よりさらに好ましいのは９０日より長い材齢での、ＢＣＳＡＦセメントを含むモルタルやコンクリートの圧縮強度を増加させるためにアルカノールアミンを使うことに関する。

また、本発明は、長期材齢での、好ましいのは３０日より長い材齢での、さらに好ましいのは６０日より長い材齢での、よりさらに好ましいのは９０日より長い材齢での、ＢＣＳＡＦセメントを含むモルタルやコンクリートの圧縮強度を増加させるために、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、テトラキスヒドロキシエチルエチレンジアミン（ＴＨＥＥＤ）、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）、またはそれらの混合物を使うことにも関する。ジエタノールアミン（ＤＥＡ）またはメチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）を使用するのが好ましい。

また、本発明は、材齢９０日でのＢＣＳＡＦセメントを含むモルタルやコンクリートの圧縮強度を増加させるためにジエタノールアミン（ＤＥＡ）やメチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）を使うことにも関する。また、本発明は、長期材齢での、好ましいのは３０日より長い材齢での、さらに好ましいのは６０日より長い材齢での、よりさらに好ましいのは９０日より長い材齢での、ＢＣＳＡＦセメントを含むモルタルやコンクリートの圧縮強度を増加させるために水溶性カルシウム塩と共にアルカノールアミンを使用することに関する。

また、本発明は、長期材齢での、好ましいのは３０日より長い材齢での、さらに好ましいのは６０日より長い材齢での、よりさらに好ましいのは９０日より長い材齢での、ＢＣＳＡＦセメントを含むモルタルやコンクリートの圧縮強度を増加させるためにトリエタノールアミン（ＴＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、テトラキスヒドロキシエチルエチレンジアミン（ＴＨＥＥＤ）、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）、トリイソプロパノールアミン（ＴＩＰＡ）、またはそれの混合物を水溶性カルシウム塩と共に使用することにも関する。

付随の請求項を含め本明細書に特記されていない限り、パーセンテージは質量である。

本発明を、以下の実施例により具体的に説明する。

〈実施例１〉
ＥＮ１９６に従い、以下の成分を用いて標準モルタルを用意した。
ＢＣＳＡＦセメント（ｂａｔｃｈｎ°１）：４５０ｇ
水：２２５ｇ
標準砂：１３５０ｇ

ＢＣＳＡＦセメントは、米国特許公開第２００７０２６６９０３Ａ１号に記載の実施例６の表７にあるクリンカ２のように準備をした。

モルタル１〜１２は、アルカノールアミン（トリエタノールアミン（ＴＥＡ）またはトリイソプロパノールアミン（ＴＩＰＡ））、および／または亜硝酸カルシウムが、以下の表１で示される量で、モルタル試料に含まれている。カルシウム塩の量は、セメントに対する乾燥質量の％として表される。アルカノールアミンの量はセメントの質量についての％として表される。

このようにして得られたモルタルの圧縮強度は、金型を使って２０℃で準備された４×４×１６ｃｍ^３の角柱の供試体で測定された。供試体は、圧縮強度の測定までの間、２０℃の水中に７日間または２８日間保存した。

得られた結果は、表１に示されている。

ＴＥＡまたはＴＩＰＡ単体のものは、材齢７日の圧縮強度においては、ほとんどまたは全く効果がない。しかし、材齢２８日の数値は２つの比較ではＴＥＡの方が優れた値である。

亜硝酸カルシウム単体では、濃度が増加するにつれて、材齢７日および材齢２８日の圧縮強度が増加する。

アルカノールアミンと亜硝酸カルシウムの両方が存在するとき、亜硝酸カルシウムの濃度の増加につれて、材齢７日の強度は増加する。材齢２８日の圧縮強度も、かなり増加している。しかも、ポルトランドセメントではＴＩＰＡはＴＥＡよりはるかに効果的であるのに反して、ＢＣＳＡＦセメントでは強度向上剤としてＴＥＡはＴＩＰＡよりとりわけ効果的である。

アルカノールアミンと亜硝酸カルシウムが使われている材齢９０日の圧縮強度は、亜硝酸カルシウム単体のものと比較して、大幅に増加している。

〈実施例２〉
ＥＮ１９６に従い、以下の成分を用いて標準モルタルを用意した。
ＢＣＳＡＦセメント（ｂａｔｃｈｎ°１）：３１５ｇ
石灰石充填材：１３５ｇ
水：２２５ｇ
標準砂：１３５０ｇ
（注記：ＥＮ１９６のモルタルの配合のため、合計のセメント含有量は引き続き４５０ｇとなるように、石灰石充填材はセメントの一部とみなしている。）

モルタル１３〜２１は、アルカノールアミン、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）またはトリイソプロパノールアミン（ＴＩＰＡ）、および／または亜硝酸カルシウム若しくは硝酸カルシウムが、以下の表２で示される量で、モルタル試料に含まれている。含まれている。カルシウム塩の量は、セメントと充填材の合計量に対する乾燥質量の％として表される。アルカノールアミンの量はセメントと充填材の合計の質量についての％として表される。

このようにして生成されたモルタルの圧縮強度は、実施例１で記載された手順を用いることにより検査される。

得られた結果は、表２に示されている。

セメントと充填材の合計量に対して、モル基準において、モルタル番号２０、２１のモルタルに含まれた硝酸カルシウムの量は、モルタル番号１８、１９で用いられる４％の亜硝酸カルシウムの量と等しい。亜硝酸カルシウムは濃縮液として加えられる。亜硝酸カルシウム（無水物）は分子量が１３２ｇである。硝酸カルシウムは粉末の四水和物（分子量２３６ｇ）として加えられる。セメントと充填材の合計量の１００ｇあたりで加えられた各々の塩の量は以下のとおりである。
亜硝酸カルシウム：４／１３２＝３０ｍｍｏｌ
硝酸カルシウム：７．１／２３６＝３０ｍｍｏｌ

亜硝酸カルシウムまたは硝酸カルシウム単体では、濃度が増加するにつれて、材齢７日および材齢２８日の圧縮強度が増加する。

アルカノールアミンと亜硝酸カルシウムまたは硝酸カルシウムの両方ともが存在するとき、材齢７日の強度は影響を受けないか、わずかに増加している。材齢２８日の圧縮強度は、かなり増加している。しかしながら、ポルトランドセメントのモルタルの圧縮強度が増加する相対的な活性（ＴＩＰＡはＴＥＡより効果的）とは対照的に、ＴＥＡはＴＩＰＡより効果的である。

〈実施例３〉
ＥＮ１９６に従い、以下の成分を用いて標準モルタルを用意した。
ＢＣＳＡＦセメント（ｂａｔｃｈｎ°１）：３３７．５ｇ
石灰石充填材：１１２．５ｇ
水：２２５ｇ
標準砂：１３５０ｇ
（注記：ＥＮ１９６のモルタルの配合のため、合計のセメント含有量は引き続き４５０ｇとなるように、石灰石充填材はセメントの一部とみなしている。）

モルタル２２〜３０を生成するのに、亜硝酸カルシウムまたは硝酸カルシウムの有無にかかわらず、アルカノールアミンは、下記の表３に示される量で、モルタル試料に含まれている。カルシウム塩の量は、セメントと充填材の合計量に対する乾燥質量の％として表される。アルカノールアミンの量はセメントと充填材の合計の質量についての％として表される。

このようにして生成されたモルタルの圧縮強度は、実施例１で記載された手順を用いることにより検査される。得られた結果は、表３に示されている。

硝酸カルシウムがない場合、材齢２８日ではＭＤＥＡが最大の強度強化を生み出し、材齢９０日ではＤＥＡが最大の強度強化を生み出す。

硝酸カルシウムが存在する場合、材齢２８日、材齢９０日の両方において、全てのアルカノールアミンは優れた強度強化を生み出す。

Claims

ビーライト−スルホアルミン酸カルシウム−フェライト（ＢＣＳＡＦ）クリンカとアルカノールアミンを含有するＢＣＳＡＦセメント組成物であり、
上記ＢＣＳＡＦクリンカは、クリンカの総重量に基づき、
５〜３０％の一般式Ｃ_２Ａ_ＸＦ_{（１−ｘ）}（ｘは、０．２〜０．８）であるカルシウムアルミノフェライト相と、
１０〜３５％のスルホアルミン酸カルシウム相と、
４０〜７５％のビーライト(Ｃ_２Ｓ)と、
０．０１〜１０％の、硫酸カルシウム、アルカリ金属硫酸塩、灰チタン石、アルミン酸カルシウム、ゲーレナイト、遊離石灰およびペリクレース、および／またはガラス質相から選ばれた１以上の微量相と、
を備えてなる鉱物組成を有する
ことを特徴とするＢＣＳＡＦセメント組成物。
請求項１に記載の上記ＢＣＳＡＦセメント組成物において、
さらに水溶性カルシウム塩を含む
ことを特徴とするＢＣＳＡＦセメント組成物。
請求項２に記載の上記ＢＣＳＡＦセメント組成物において、
上記カルシウム塩は、２５℃で水１リットルあたり少なくとも１００ｇの溶解性を有する
ことを特徴とするＢＣＳＡＦセメント組成物。
請求項２または３に記載の上記ＢＣＳＡＦセメント組成物において、
上記カルシウム塩は亜硝酸カルシウムである
ことを特徴とするＢＣＳＡＦセメント組成物。
請求項２または３に記載の上記ＢＣＳＡＦセメント組成物において、
上記カルシウム塩は硝酸カルシウムである
ことを特徴とするＢＣＳＡＦセメント組成物。
請求項１〜５のいずれかに記載の上記ＢＣＳＡＦセメント組成物において、
アルカノールアミンが一般式（Ｉ）で表される
ことを特徴とするＢＣＳＡＦセメント組成物。
ＮＸ_ｐＲ_{（３−ｐ）} （Ｉ）
式（Ｉ）において、ｐは１〜３の整数を表し、Ｒは水素原子または一般式（II）のアルキル基である。
−Ｃ_ｑＨ_２ｑ+１（II）
式（II）において、ｑは１〜５の整数を表す。
式（Ｉ）において、Ｘは、一般式（III）の基を表す。
−（Ｃ_ｎＨ_２ｎ）−ＯＡ（III）
式（III）において、ｎは２〜５の整数を表し、−（Ｃ_ｎＨ_２ｎ）−は、直鎖、または分岐鎖であり、Ａは水素原子、又はセメントと相溶性のある保護基である。
または、式（Ｉ）において、Ｘは、一般式（IV）の基を表す。
−（Ｃ_ｍＨ_２ｍ）−ＮＹ_ｔＲ_{（２−ｔ）} （IV）
式（IV）において、ｍは２〜５の整数を表し、Ｙは上記に定めた一般式(III)であり、ｔは１または２であり、そして、−（Ｃ_ｍＨ_２ｍ）−は、直鎖、または分岐鎖である。
請求項６に記載の上記ＢＣＳＡＦセメント組成物において、
上記アルカノールアミンは、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、テトラキスヒドロキシエチルエチレンジアミン（ＴＨＥＥＤ）、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）、またはそれらの混合物のいずれかである
ことを特徴とするＢＣＳＡＦセメント組成物。
請求項１〜７のいずれかに記載の上記ＢＣＳＡＦセメント組成物において、
上記アルカノールアミンの量は０．０１〜１重量％、好ましくは０．０３〜０．３重量％である
ことを特徴とするＢＣＳＡＦセメント組成物。
請求項１〜８のいずれかに記載の上記ＢＣＳＡＦセメント組成物を含有するスラリー、モルタル、またはコンクリート。
請求項１に定義されたＢＣＳＡＦセメント組成物の調製方法であって、ＢＣＳＡＦクリンカをアルカノールアミンと一緒に粉砕する、又は粉砕されたＢＣＳＡＦクリンカにアルカノールアミンを加えることを特徴とする方法。
長期材齢で、ＢＣＳＡＦセメントを含むモルタルおよびコンクリートの圧縮強度を増加するためのアルカノールアミンの使用。
長期材齢で、ＢＣＳＡＦセメントを含むモルタルおよびコンクリートの圧縮強度を増加するためのジエタノールアミン（ＤＥＡ）またはメチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）の使用。
請求項１１または１２に記載の使用であって、
材齢９０日で圧縮強度を増加するための使用。