JP6285135B2 - セメントクリンカ及びセメント - Google Patents
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Description
一方、セメント中のMgOの含有率と長期強度発現性との関係について、従来、様々な報告がなされている。例えば、特許文献1には、少なくともリン含有廃棄物をその原料の一部として用いる、水硬率が1.80〜2.15、ケイ酸率が2.8〜4.5、P2O5含有量が0.05〜2.0質量%の範囲にあるポルトランドセメントクリンカの製造方法であって、焼成後のポルトランドセメントクリンカ中のMgO含有量が1.0質量%以下となるように調整して原料を調合し、これを焼成することを特徴とする前記ポルトランドセメントクリンカの製造方法が記載されている。該方法によって得られたポルトランドセメントクリンカを用いれば、セメントの長期強度発現性の低下を改善することができる。
本発明の目的は、高ビーライト系でかつMgOの含有率が大きいセメントの材料として用いる場合であっても、セメントの長期強度発現性の低下を抑制できるセメントクリンカを提供することにある。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[5]を提供するものである。
[1] ボーグ式で算出される2CaO・SiO2の含有率が30〜60質量%のセメントクリンカであって、該セメントクリンカ中、MgOの含有率が1.2〜3.5質量%であり、SO3の含有率が0.4〜1.2質量%であることを特徴とするセメントクリンカ。
[2] 上記セメントクリンカ中のP2O5の含有率が0.05〜0.5質量%である、前記[1]に記載のセメントクリンカ。
[3] 上記セメントクリンカに含まれる2CaO・SiO2中の、MgOの含有率が1.0質量%以下である、前記[1]または[2]に記載のセメントクリンカ。
[4] 上記セメントクリンカに含まれる2CaO・SiO2中の、SO3の含有率が0.3質量%以上である、前記[1]〜[3]のいずれかに記載のセメントクリンカ。
[5] 前記[1]〜[4]のいずれかに記載のセメントクリンカの粉砕物と石膏を含むセメント。
なお、上記高ビーライト系セメントとしては、中庸熱ポルトランドセメント及び低熱ポルトランドセメント等が挙げられる。
ここで、MgOの含有率とは、Mg(マグネシウム)の酸化物換算の含有率をいう。
本発明のセメントクリンカ中の、ボーグ式で算出されるC2Sの含有率は、30〜60質量%であり、好ましくは40〜60質量%である。該含有率が30質量%未満では、MgOの含有率が大きくなっても、セメントの長期強度発現性の低下の程度がそれほど大きくないので、SO3の含有率を調整する必要性が乏しくなる。該含有率が60質量%を超えると、セメントの初期強度発現性が低下する。
C3S(質量%)=(4.07×CaO(質量%))−(7.60×SiO2(質量%))−(6.72×Al2O3(質量%))−(1.43×Fe2O3(質量%))
C2S(質量%)=(2.87×SiO2(質量%))−(0.754×C3S(質量%))
C3A(質量%)=(2.65×Al2O3(質量%))−(1.69×Fe2O3(質量%))
C4AF(質量%)=3.04×Fe2O3(質量%)
なお、市販品の中庸熱ポルトランドセメントクリンカまたは低熱ポルトランドセメントクリンカ中の、MgOの含有率は、通常、1.1質量%以下である。
上記SO3の含有率が上記数値範囲内となるように原料を調整することで、セメント中のMgOの含有率が大きくても、セメントの長期強度発現性の低下を防ぐことができる。
セメントクリンカ中のP2O5の含有率が上記数値範囲内であれば、セメントの強度発現性が向上する。
P2O5は下水汚泥等の廃棄物に多く含まれるものであり、セメントクリンカの原料としての廃棄物の有効利用の観点から、上記含有率は、好ましくは0.05質量%以上である。
上記含有率が0.5質量%以下であると、セメントの凝結時間が好適となる。
該含有率が1.0質量%以下であると、C2Sの長期強度発現性が好適となり、その結果、セメントの長期強度発現性も好適となる。
本発明のセメントクリンカと石膏は個別に粉砕した後に混合してもよく、混合した後に同時に粉砕してもよい。
石膏としては、無水石膏、二水石膏、半水石膏等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
石膏の含有率は、本発明のセメントクリンカ及び石膏の合計量に対して、SO3換算で、好ましくは1.5〜4.0質量%、より好ましくは1.8〜3.0質量%である。
該含有率が、SO3換算で1.5質量%以上であると、モルタル等の流動性が好適となる。該含有率が、SO3換算で4.0質量%以下であると、セメントの強度発現性が好適となる。
上記セメントと、水、骨材(粗骨材、細骨材)、及び必要に応じて配合される他の材料を混合することによって、セメント組成物(モルタル、コンクリート等)を調製することができる。該セメント組成物は、長期材齢における圧縮強度に優れている。
使用材料は、以下に示すとおりである。
(1)セメントクリンカ用原料:石灰石等のセメント工場において使用されている原料
(2)MgO源:酸化マグネシウム(試薬)
(3)SO3源:廃石膏ボード
(4)石膏:二水石膏
MgOとSO3の各含有率を調整したセメントクリンカ用原料を、電気炉を用いて1450〜1550℃で焼成して、セメントクリンカ1〜12を製造した。MgO及びSO3の含有率の調整は、上記MgO源及びSO3源をセメントクリンカ用原料に混合することで行った。
得られたセメントクリンカ中の化学成分を、蛍光X線分析法(XRF)を用いて測定した。各セメントクリンカ中、MgO及びSO3の含有率、及び、ボーグ式で算出されたセメントクリンカの鉱物組成を表1に示す。
なお、セメントクリンカ1〜12の化学組成は、CaOが62.6〜65.2質量%、SiO2が26.0〜26.8質量%、Al2O3が3.5〜3.7質量%、Fe2O3が2.8〜3.8質量%、Na2Oが0.15〜0.17質量%、K2Oが0.20〜0.52質量%、P2O5が0.08〜0.09質量%、フリーライム量が0.1〜0.5質量%であった。
結果を表3に示す。
また、比較例1〜4から、セメントクリンカ中のMgOの含有率が、本発明で規定するMgOの含有率の下限値(1.2質量%)を下回ると、SO3の含有率を増加させても、SO3の添加による材齢28日における圧縮強度の低下の抑制効果が見られないことがわかる。
なお、比較例1、5、7より、セメントクリンカ中のMgOの含有率が増加すると、材齢28日における圧縮強度が低下することがわかる。
Claims (5)
- ボーグ式で算出される2CaO・SiO2の含有率が40〜60質量%のセメントクリンカであって、
該セメントクリンカ中、MgOの含有率が1.9〜3.0質量%であり、SO3の含有率が0.4〜1.2質量%であり、P 2 O 5 の含有率が0.05〜0.3質量%であることを特徴とするセメントクリンカ。 - 上記セメントクリンカに含まれる2CaO・SiO2中の、MgOの含有率が1.0質量%以下である、請求項1に記載のセメントクリンカ。
- 上記セメントクリンカに含まれる2CaO・SiO2中の、SO3の含有率が0.3質量%以上である、請求項1または2に記載のセメントクリンカ。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のセメントクリンカの粉砕物と石膏を含むセメント。
- 上記セメントが中庸熱ポルトランドセメントまたは低熱ポルトランドセメントである請求項4に記載のセメント。
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