JPH05147984A

JPH05147984A - 高強度セメントの製造方法

Info

Publication number: JPH05147984A
Application number: JP3309048A
Authority: JP
Inventors: Etsuro Asakura; 悦郎朝倉; Toyoichi Nishida; 豊一西田; Hisatsugu Yoshida; 久嗣吉田; Toshihiko Nakamura; 俊彦中村
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1991-11-25
Filing date: 1991-11-25
Publication date: 1993-06-15
Anticipated expiration: 2015-12-11
Also published as: JP3116477B2

Abstract

(57)【要約】【目的】超微粒子添加により、十分なセメント物性改
善効果を得る。【構成】クリンカ又は高炉スラグ１００重量部に、粒
径１μｍ以下の超微粒子からなる粒径２ｍｍ未満の顆粒
状物質５０重量部以下と粉砕助剤を添加して粉砕する。【効果】顆粒状物質をクリンカ又は高炉スラグ１と共
に粉砕することにより、顆粒状物質がほぐれ、多くの超
微粒子２が単一粒子となって分散性良く混合される。こ
のため、超微粒子による物性改善効果が十分に発揮さ
れ、流動性、強度発現性に優れたペースト、モルタル、
コンクリートが提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高強度セメントの製造方
法に係り、特に、高炉スラグ含有セメント、ポルトラン
ドセメント等の各種セメントに超微粒子を添加してなる
セメントであって、高流動性及び高強度発現性を示すペ
ースト、モルタル及びコンクリートに適した高強度セメ
ントを製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメントペースト、セメントモルタル及
びコンクリートに、シリカフュームなどの超微粒子から
なる粉体を混入することにより、それらのフレッシュ時
及び硬化時の物理的性状が著しく改善されることは周知
のことである。

【０００３】なお、ここで言う超微粒子とは粒径１μｍ
以下の粒子であって、シリカフュームの他、石炭灰を高
温で蒸発ないし気化させて捕集したもの、即ち、フライ
アッシュ起源超微粒子が好ましいものとして挙げられ、
その他、炭酸カルシウム、高炉水砕スラグ、カオリン等
の粘土鉱物、アルミナ・ムライトなどの酸化物セラミッ
クス等の超微粒子も使用可能である。しかして、従来、
これらの超微粒子からなる粉体をコンクリート材料等と
して利用する場合、多くは、ミキサー中で他の材料と一
緒に混合されている。また、場合によっては、予めセメ
ントと混合される。

【０００４】このような超微粒子としてシリカフューム
を用いた場合、前記物理的性状の改善効果は用いたシリ
カフュームの銘柄により大きく異なる。この原因はシリ
カフュームの化学組成や粉末度によるものと言われてい
る。同様の現象は、他の超微粒子を用いた場合について
も起こり得る。

【０００５】最近になって、シリカフュームの物性がコ
ンクリートに及ぼす影響についての最近の研究により、
コンクリート中で分散性の良いシリカフュームは、コン
クリートの物性改善効果が大きいこと、粒径２ｍｍ未満
の顆粒状シリカフュームは非顆粒状シリカフュームより
分散性に劣ることが判明した（米澤敏男他、コンクリー
ト工学年次論文報告集１３−１、２９１〜２９６（１９
９１））。

【０００６】ところで、シリカフュームに限らず、超微
粒子は凝集し易く、一部は製造過程で融着しているもの
がある。また、超微粒子からなる粉体は、運搬や秤量時
のハンドリング性に難があるため、改善策としてこれを
顆粒化した状態で提供されている。しかしながら、この
ような超微粒子からなる粉体を顆粒化したものや、凝集
傾向の強い超微粒子は、上述の如く、分散性が悪いた
め、セメントペースト、セメントモルタル及びコンクリ
ートの施工性や力学的性質を改善するための機能を十分
に発揮し得ないことになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように超微粒子か
らなる粉体の加工形態と凝集状態が、当該超微粒子のコ
ンクリート等の物性改善効果に及ぼす影響は極めて大き
いにもかかわらず、従来の超微粒子の粉体は、一般に顆
粒状ないし凝集状態で提供される。従って、これを単に
セメントに混合するのみの従来の超微粒子混合技術で
は、十分な分散性が得られず、超微粒子は、超微粒子か
らなる粉体の加工ないし凝集したままの状態でコンクリ
ート等の内部に存在することとなり、この結果、十分な
物性改善効果が得られていないのが現状である。

【０００８】本発明は上記従来の問題点を解決し、ハン
ドリング性のよい顆粒化した超微粒子を用いて物性改善
効果を十分に確保することができる高強度セメントの製
造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】請求項１の高強度セメン
トの製造方法は、クリンカを粉砕する工程を有するセメ
ントの製造方法において、クリンカを粉砕するに際し、
クリンカ１００重量部に、粒径１μｍ以下の超微粒子か
らなる粒径２ｍｍ未満の顆粒状物質５０重量部以下と、
粉砕助剤とを添加して粉砕することを特徴とする。

【００１０】請求項２の高強度セメントの製造方法は、
高炉スラグを粉砕する工程を有する高炉スラグ含有セメ
ントの製造方法において、高炉スラグを粉砕するに際
し、高炉スラグ１００重量部に、粒径１μｍ以下の超微
粒子からなる粒径２ｍｍ未満の顆粒状物質５０重量部以
下と、粉砕助剤とを添加して粉砕することを特徴とす
る。

【００１１】請求項３の高強度セメントの製造方法は、
請求項１又は２の方法において、超微粒子がシリカフュ
ーム、フライアッシュ起源超微粉末、高炉水砕スラグ超
微粉末、カオリン等の粘土鉱物、超微粉末金属、石英超
微粉末及び炭酸カルシウム超微粉末よりなる群から選ば
れる１種又は２種以上であることを特徴とする。

【００１２】以下に本発明につき詳細に説明する。

【００１３】本発明においては、セメントの製造工程の
うち、クリンカ又は高炉スラグの粉砕工程において、ク
リンカ又は高炉スラグ１００重量部に対して、粒径１μ
ｍ以下の超微粒子からなる粒径２ｍｍ未満の顆粒状物質
５０重量部以下と、粉砕助剤とを添加して混合粉砕す
る。

【００１４】ここで、クリンカ又は高炉スラグ１００重
量部に対する、粒径１μｍ以下の超微粒子からなる粒径
２ｍｍ未満の顆粒状物質（以下、単に「顆粒状物質」と
いう。）の添加量が５０重量部を超えると超微粒子の分
散性が不十分である。この顆粒状物質の添加量が少な過
ぎると超微粒子添加による十分な改善効果が得られな
い。従って、顆粒状物質の添加量は、クリンカ又は高炉
スラグ１００重量部に対して５〜５０重量部とするのが
好ましい。

【００１５】なお、超微粒子としてはシリカフューム、
フライアッシュ起源超微粉末、高炉水砕スラグ超微粉
末、カオリン等の粘土鉱物、超微粉末金属、石英超微粉
末、炭酸カルシウム超微粉末等が挙げられ、これらのう
ち１種を単独で、或いは２種以上を併用して用いること
ができる。

【００１６】また、粉砕助剤の添加量は多過ぎると発塵
しやすくなったり、輸送効率が低下し、少な過ぎると十
分な添加効果が得られないことから、クリンカ又は高炉
スラグ１００重量部に対して液体の粉砕助剤の場合０．
０１〜０．１重量部、固体の粉砕助剤の場合０．１〜
２．０重量部とするのが好ましい。使用する粉砕助剤と
しては、例えば次のようなものが挙げられる。

【００１７】カーボン類（半成コークス、コロイド
状カーボン、かっ炭等）樹脂類（ヴィンソルレジン、ビニール樹脂等）脂肪酸（魚油ステアリン等）脂肪酸及びその金属塩（オレイン酸、せっけん類、
合成脂肪酸、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸
等）芳香族化合物（フェノール、クレゾール、ナフテン
酸、安息香酸等）脂肪族アルコール類（アルコール類、グリコール
類、グリセリン等）アミン類（トリエタノールアミン、ジエタノールア
ミン等）無機物（石膏、滑石、緑泥石等）これらのうち、特にトリエタノールアミン、ジエタノー
ルアミン等のアミン類及びジエチレングリコール等のグ
リコール類が好ましい。

【００１８】クリンカ又は高炉スラグと、顆粒状物質と
粉砕助剤との混合粉砕は、閉回路式チューブミル、開回
路式チューブミル、竪型ローラミル等の各種粉砕機で行
なうことができる。

【００１９】本発明のセメントの製造方法により、クリ
ンカを粉砕してセメントを製造する場合、例えば、クリ
ンカに、石膏、顆粒状物質及び粉砕助剤を添加して混合
粉砕するが、予めクリンカに顆粒状物質及び粉砕助剤を
添加して混合粉砕したものに更に石膏を添加して混合粉
砕しても良い。

【００２０】また、高炉スラグ含有セメントを製造する
場合には、例えば、クリンカ、高炉スラグ、石膏、顆粒
状物質及び粉砕助剤を添加して混合粉砕するが、予めク
リンカ及び／又は高炉スラグに顆粒状物質を添加混合し
たものを石膏及び粉砕助剤と共に更に混合粉砕しても良
い。

【００２１】また、いずれの場合においても、クリンカ
又は高炉スラグの一部に顆粒状物質及び粉砕助剤を添加
して混合粉砕したものに、残部のクリンカ又は高炉スラ
グを別途粉砕して得られた微粉末を添加しても良い。

【００２２】なお、本発明の方法は、クリンカ又は高炉
スラグの粉砕工程において、顆粒状物質を添加して粉砕
すること以外は、常法に従って行なうことができ、石膏
及び粉砕助剤の添加量、クリンカ及び高炉スラグの添加
割合等には特に制限はない。

【００２３】

【作用】本発明者らは超微粒子からなる粉体の凝集性、
分散性等について検討した結果、超微粒子からなる粉体
の凝集状態は、コンクリート用練り混ぜミキサー、Ｖ型
混合機、回転揺動方式混合機などの混合機でセメント等
と混合しても、この混合時において大きく変わらないこ
と、このため、十分な分散性が得られないことを発見し
た。しかして、更に検討を重ねた結果、超微粒子からな
る粉体の凝集状態をほぐし、個々の粒子の分散性を向上
させるには、クリンカ等と共に粉砕することが必要であ
ることを見出した。特に、分散性を顕著に改善するに
は、鋼鉄製ボール、ローラーなどで強い衝撃力、荷重或
いは摩擦力を与える必要があることを見出した。

【００２４】即ち、本発明においては、超微粒子が強く
凝集した粉体で主に構成される顆粒状物質を粉砕助剤の
存在下、クリンカ又は高炉スラグと共に粉砕することに
より、顆粒状物質に強い衝撃力を加えて、顆粒状物質の
凝集状態をほぐし、超微粒子の分散を促進し、図１に示
す如く、クリンカ又は高炉スラグ１の比較的大きな粒子
の表面にほぼ単一粒子となった超微粒子２を付着させ
る。これにより、クリンカ又は高炉スラグ１の大きな粒
子の剪断変形抵抗を減少させて流動性を向上させるとと
もに、有効表面積の増加及び大粒子同志の接触面積の減
少により、大粒子及び超微粒子の水和反応が促進される
ことになる。また、全粉体の充填性が向上するため、流
動性及び強度発現性が改善される。

【００２５】このようにして、分散性が向上した超微粒
子を含む上記粉体はセメントや高炉スラグ微粉末と任意
の割合で混合することができ、単に混合したのみでも、
超微粒子の分散効果が十分に発揮され、優れた物性が得
られる。

【００２６】因みに、顆粒状物質をセメント又は高炉ス
ラグ微粉末に単に混合した粉体は、図２に示す如く、超
微粒子が凝集状態のまま存在することとなり、セメント
又は高炉スラグ１の粒子に対して超微粒子２’が十分に
分散して付着しないため、良好な物性改善効果が得られ
ない。

【００２７】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。

【００２８】比較例１顆粒状シリカフューム０．５ｋｇと試製普通ポルトラン
ドセメント４．５ｋｇを、回転揺動方式乾式粉体混合機
（愛知電機製ロッキングミクサーＲＭＤ−１０）で２０
分間混合して得た混合セメントＡを用いて、表１に示す
配合でモルタルを調製し、物性試験を行なった。結果を
表２に示す。

【００２９】実施例１閉回路式試験ミルで、比較例１で用いた普通ポルトラン
ドセメントと同一構成材料及び同一配合となるように、
微粉砕する段階においてクリンカ４．５ｋｇに対して顆
粒状シリカフューム０．５ｋｇ及び粉砕助剤（ジエチレ
ングリコール）１．５ｇを添加して、比較例１の混合セ
メントＡと同一粒径、即ち、４８μｍ以上の粒子重量を
１２．５％とし、ほぼ同一メディアン径（１６．５μ
ｍ）になるまで粉砕した。なお、粒度測定はレーザー回
折式粒度分析計で行なった。得られた混合セメントＢを
用いて、表１に示す配合でモルタルを調製し、物性試験
を行なった。結果を表２に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】表２より、本発明による混合粉砕物は流動
性及び強度発現性に優れており、同一フロー値になる水
結合材比で試験を行なえば、強度の優位性が一層明瞭に
なることが明らかである。

【００３３】実施例２普通ポルトランドセメントを製造している仕上ミル（閉
回路式チューブミル）のミル前から、顆粒状シリカフュ
ーム及び粉砕助剤ジエチレングリコールを得られるセメ
ントの内割でそれぞれ１０重量％及び０．０５重量％と
なるように供給して、混合粉砕することにより、シリカ
フューム混入普通ポルトランドセメント（ブレーン値５
６００ｃｍ² ／ｇ，４８μｍ以上の粒子重量６．３％）
を製造した。

【００３４】このセメントを用いて表３の配合（ただ
し、混和剤（高性能ＡＥ減水剤）使用量は表４に示
す。）で、コンクリートを調製し、物性試験を実施し
た。結果を表４に示す。なお、スランプは混和剤（高性
能ＡＥ減水剤）の使用量で調節した。

【００３５】比較例２普通ポルトランドセメントを用い、表３の配合（ただ
し、混和剤（高性能ＡＥ減水剤）使用量は表４に示
す。）でコンクリートを混練する際、パン型強制練りミ
キサー中で顆粒状シリカフュームを実施例１と同割合と
なるように混合してコンクリートを調製し、物性試験を
実施した。結果を表４に示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】

【表４】

【００３８】表４より、本発明の方法に従って、仕上ミ
ル中で普通ポルトランドセメントにシリカフュームを混
合粉砕すると、同一スランプにするための高性能ＡＥ減
水剤の使用量が減少し、強度発現性が著しく改善される
ことが明らかである。

【００３９】実施例３粉砕助剤としてトリエタノールアミンを被粉砕物重量に
対して０．０３重量％添加しながら、高炉水砕スラグを
製造している仕上ミルのミル前から、スラグの内割重量
で２５重量％となるように顆粒状シリカフュームを供給
して、混合粉砕したもの２重量部に、高炉セメント用普
通セメント５重量部を混合して供試セメントを得た。こ
のセメントを用いて表５に示す配合でコンクリートを調
製し、物性試験を行なった。結果を表６に示す。

【００４０】比較例３顆粒状シリカフュームをパン型強制練りミキサー中で混
合して、実施例３で得た供試セメントと同一構成材料及
び同一配合のセメントを得、このセメントを用いて同様
にコンクリートを調製して物性試験を行なった。結果を
表６に示す。

【００４１】

【表５】

【００４２】

【表６】

【００４３】表６により、顆粒状シリカフュームを高炉
スラグに混合粉砕することにより、単に混合したものよ
りも、コンクリートのスランプ及び強度発現性は著しく
改善されることが明らかである。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の高強度セメ
ントの製造方法によれば、セメント中に単一粒子となっ
て分散した超微粒子の割合が著しく多いことから、超微
粒子添加によるセメント物性改善効果が十分に発揮され
る。従って、本発明により得られたポルトランド系セメ
ントを用いることにより、流動性、強度発現性等の各種
特性に優れたセメントペースト、モルタル又はコンクリ
ートが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超微粒子の分散状態を示す模式図
である。

【図２】従来法による超微粒子の分散状態を示す模式図
である。

【符号の説明】

１クリンカ又は高炉スラグ２単一粒子に分散した超微粒子２’ 凝集した超微粒子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村俊彦埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社セメント研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クリンカを粉砕する工程を有するセメン
トの製造方法において、クリンカを粉砕するに際し、クリンカ１００重量部に、
粒径１μｍ以下の超微粒子からなる粒径２ｍｍ未満の顆
粒状物質５０重量部以下と、粉砕助剤とを添加して粉砕
することを特徴とする高強度セメントの製造方法。
【請求項２】高炉スラグを粉砕する工程を有する高炉
スラグ含有セメントの製造方法において、高炉スラグを粉砕するに際し、高炉スラグ１００重量部
に、粒径１μｍ以下の超微粒子からなる粒径２ｍｍ未満
の顆粒状物質５０重量部以下と、粉砕助剤とを添加して
粉砕することを特徴とする高強度セメントの製造方法。
【請求項３】超微粒子がシリカフューム、フライアッ
シュ起源超微粉末、高炉水砕スラグ超微粉末、カオリン
等の粘土鉱物、超微粉末金属、石英超微粉末及び炭酸カ
ルシウム超微粉末よりなる群から選ばれる１種又は２種
以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の高
強度セメントの製造方法。