JPH0532438A

JPH0532438A - 球状化セメントの高効率製造方法

Info

Publication number: JPH0532438A
Application number: JP21318691A
Authority: JP
Inventors: Isao Tanaka; 勲田中; Takao Take; 高男武; Nobuo Suzuki; 信雄鈴木; Masahiko Kitamura; 昌彦北村; Hiroshi Obana; 博尾花; Yoshihiko Miyabe; 良彦宮部
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Onoda Cement Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Taiheiyo Cement Corp; Shimizu Corp
Priority date: 1991-07-31
Filing date: 1991-07-31
Publication date: 1993-02-09

Abstract

(57)【要約】【目的】球状化セメントの製造時間を大幅に短縮
し、製造コストを大いに低減する球状化セメントの高効
率製造方法の提供。【構成】セメントクリンカー粉砕物に分散剤（例えば
トリエタノールアミン）を添加混合して球状化微粉砕処
理するか又はセメントクリンカー粉砕物に分散剤を添加
混合して予備粉砕した後、それを球状化微粉砕処理す
る。

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。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
スが大きい欠点である。

【０００３】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℃以上になるものとさ
れており、この温度制御ができず、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、
本発明者ら発明に係る先願において、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１００
ｍ／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、セメントクリンカー粉砕物に分散剤を添加
混合して球状化微粉砕処理することを特徴とする球状化
セメントの高効率製造方法である。上記本発明方法にお
いては、セメントクリンカー粉砕物に分散剤を添加混合
して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。

【０００７】また、セメントクリンカー粉砕物に分散剤
を添加混合して予備粉砕し、少なくとも最大直径が６０
μｍ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％
以上を直径３．９〜３０μｍの球状化セメントとなすこ
とも好ましい。なお、以上のセメントクリンカー粉砕物
としては、焼成キルンから出た直径１ｃｍ程度のセメン
トクリンカーを粗粉砕したもの又はさらに仕上げミルで
微粉砕したものであってもよい。また、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のごとく、
緩結剤としての石膏粉末を含むものであってもよく、さ
らに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。

【０００８】そして、分散剤としては、原料のセメント
クリンカー粉砕物の各粒子が相互に凝結して塊状体とな
るのを阻止するもので、発塵性を確保又は増大するもの
であれば液状物又は粉状物等のどのような物でもよい
が、一般に界面活性剤が用いられ、固−液界面に界面活
性剤が吸着して界面張力を低下させ、熱力学的不安定度
を減少させたり、静電気斥力を増大させて接着を阻止す
る配向吸着層を形成したり溶媒和層を形成することによ
って、粒子相互間の凝結を阻止して、各セメントクリン
カー粉砕物粒子に適確な球状化微粉砕処理を施すもので
ある。また、一般にエチルアルコール等の極性の高く、
粘度の低い液状物も好適である。分散剤の例を挙げる
と、液状物としては、トリエタノールアミン、ブチルア
ミン、アミンアセテートなどのアミン類、エチレングリ
コール、ジエチレングリコールなどのグリコール類、エ
タノール、メタノールなどのアルコール類及びシクロヘ
キサンなどの液状物質のいずれかの１種又は２種以上が
挙げられ、特にトリエタノールアミン、ジエチレングリ
コールが好ましい。粉状物としては、アエロジル、タル
ク粉末、硼酸粉末、グラファイト粉末等が挙げられる。
それらの添加混合量は、液状物の場合、１重量％以下で
あることが好ましく、粉状物の場合、３重量％以下であ
ることが好ましい。また、それらの超微粉も好適であ
る。それらの添加方法は、セメントクリンカー粉砕物を
球状化微粉砕処理するに先立って、あるいは並行して、
原料のセメントクリンカー粉砕物に添加、混合すること
により行うことができる。

【０００９】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から螺旋状に
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。

【００１０】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。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、撹拌ミル、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。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。

【００１１】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６
０重量％以上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。

【００１２】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。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。

【００１３】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
こどくして付着し、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。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。

【００１４】

【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：常法によるセメントの製造工程の仕上げミル
から導出された主としてセメントクリンカー粉砕物粒子
からなる粉末を、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、同時にトリエタノールアミン０．
０８重量％（対セメント比）を添加して、８０００ｒｐ
ｍ（ロータ周速１００ｍ／ｓ）で２〜２０分間、球状化
微粉砕処理を行った。その結果得られた球状化微粉砕セ
メントは、直径が３．９〜３０．０μｍの球状化セメン
トが６０重量％以上を占め、球状化セメントの粒度範囲
は最大粒子が５０μｍ程度、粒子の平均粒径が１０．７
μｍ程度であり、かさ密度が最密充填で１．９ｇ／ｃｍ
^３、粗充填で１．２ｇ／ｃｍ^３程度であった。

【００１５】該高速気流中衝撃装置は、第３図、第４図
にその主要部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。第３図
は、その断面図、第４図は側断面図であり、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、１２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。

【００１６】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とそれに取着されたブレー
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。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４０００〜１６０００ｒ
ｐｍ（ロータ周速度８０〜１００ｍ／ｓ）で、作動時間
は３〜２０分間である。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。

【００１７】以上のようにして、外周面の角が更にとれ
て球状となったセメント微小粒子が得られたが、その単
位時間当たりの収率は前記分散剤を添加しなかった場合
に比較して、約６倍であり、球状化セメントの生産量が
大幅に増大された。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】次に、本実施例方法による球状化微粉砕処
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）、及び分散剤無添加による球状化微
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）のグラフ図を図１に示す。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ＪＩＳＲ５２
０１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。

【００２１】図１からみて、球状化微粉砕処理時間３〜
２０分間において、特に３〜１０分間においてはモルタ
ルのフロー値が極端に向上していることが理解できる。
本方法によれば、分散剤（トリエタノールアミン）を添
加処理をしない場合に比較して、球状化微粉砕処理時間
は最高で約１／６以下に短縮できた。また、この図１か
ら、例えばフロー値２７０ｍｍのモルタルを得る場合、
球状化微粉砕処理時間は３分間で足りるが、分散剤無添
加の場合では２０分間を要することが理解できる。

【００２２】実施例２：常法によるセメントの製造工程
の仕上げミルから導出された主としてセメントクリンカ
ー粉砕物粒子からなる粉末を、実施例１で用いたと同一
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、同時にアエロジル（日本アエロジル（株）製、ＡＥ
ＲＯＳＩＬ−２００）１．０重量％（対セメント比）添
加して、８０００ｒｐｍで２〜２０分間、球状化微粉砕
処理を行った。その結果得られた球状化微粉砕セメント
は、直径が３．９〜３０．０μｍの球状化セメントが６
０重量％以上を占め、球状化セメントの粒度範囲は最大
粒子が４５μｍ程度、粒子の平均粒径が１１．４μｍ程
度であり、かさ密度が最密充填で１．９ｇ／ｃｍ^３、粗
充填で１．２ｇ／ｃｍ^３程度であった。

【００２３】以上のようにして、外周面の角が更にとれ
て球状となったセメント微小粒子が得られたが、その収
率は分散剤を添加しなかった場合に比較して、単位時間
当たりの収率が約４倍であり、球状化セメントの生産量
が大幅に増大された。

【００２４】次に、本実施例方法による球状化微粉砕処
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）、及び分散剤無添加の場合の球状化
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）のグラフ図を図２に示す。
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ＪＩＳＲ５
２０１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。

【００２５】図２からみて、球状化微粉砕処理時間３〜
２０分間において、特に５〜１０分間においてはモルタ
ルのフロー値が極端に向上していることが理解できる。
本方法によれば、分散剤（アエロジル）を添加処理をし
ない場合に比較して、球状化微粉砕処理時間は最高で約
１／４以下に短縮できた。また、この図２から、例えば
フロー値２７０ｍｍのモルタルを得る場合、球状化微粉
砕処理時間は５分間で足りるが、分散剤無添加の場合で
は２０分間を要することが理解できる。

【００２６】

【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大幅に短縮でき、製造コストを大幅
に低減できた。また、原料セメントクリンカー粉砕物へ
の分散剤添加と予備粉砕した後に球状化微粉砕処理を行
う場合は、更に全体としての球状化セメント製造時間が
大幅に短縮される。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。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】分散剤（トリエタノールアミン）添加を行った
セメントクリンカー粉砕物の球状化微粉砕処理時間とモ
ルタルのフロー値、及び分散剤無添加のセメントクリン
カー粉砕物の球状化微粉砕処理時間とモルタルのフロー
値のグラフ図。

【図２】分散剤（アエロジル）添加を行ったセメントク
リンカー粉砕物の球状化微粉砕処理時間とモルタルのフ
ロー値、及び分散剤無添加のセメントクリンカー粉砕物
の球状化微粉砕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、１
０：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 (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０４Ｂ 24/02 2102−4Ｇ 24/12 Ｚ 2102−4Ｇ (72)発明者鈴木信雄東京都港区芝浦一丁目２番３号清水建設株式会社内 (72)発明者北村昌彦大分県津久見市セメント町13ー１小野田セメント株式会社津久見工場内 (72)発明者尾花博東京都江東区豊洲１ー１ー７小野田セメント株式会社中央研究所内 (72)発明者宮部良彦東京都江東区豊洲１ー１ー７小野田セメント株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメントクリンカー粉砕物に分散剤を添
加混合して球状化微粉砕処理することを特徴とする球状
化セメントの高効率製造方法。
【請求項２】セメントクリンカー粉砕物に分散剤を添
加混合して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高効率製造
方法。
【請求項３】セメントクリンカー粉砕物に分散剤を添
加混合して予備粉砕し、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高効率製造方法。
【請求項４】セメントクリンカー粉砕物が、石膏粉末
を５重量％以下含むもの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高効率
製造方法。
【請求項５】分散剤の添加混合量が、３重量％以下で
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高効率製造方法。
【請求項６】分散剤が、トリエタノールアミン、ブチ
ルアミン、アミンアセテートなどのアミン類、エチレン
グリコール、ジエチレングリコールなどのグリコール
類、エタノール、メタノールなどのアルコール類及びシ
クロヘキサンなどの液状物質のいずれかの１種又は２種
以上であることを特徴とする請求項５記載の高効率球状
化セメントの製造方法。
【請求項７】分散剤が、アエロジル、タルク粉末、硼
酸粉末、グラファイト粉末等などの微粉末物質のいずれ
かの１種又は２種以上であることを特徴とする請求項５
記載の高効率球状化セメントの製造方法。
【請求項８】分散財が、請求項６記載の液状物質及び
請求項７記載の微粉末物質の混合物であることを特徴と
する請求項５記載の球状化セメントの高効率製造方法。
【請求項９】セメントクリンカーの予備粉砕が、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８のいずれかに記載の球状化セメントの高効率製造
方法。
【請求項１０】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８のいずれ
かに記載の球状化セメントの高効率製造方法。
【請求項１１】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８のい
ずれかに記載の球状化セメントの高効率製造方法。
【請求項１２】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８のいずれ
かに記載の球状化セメントの高効率製造方法。