KR101404381B1 - 시멘트 조성물 및 시멘트 조성물의 제조 방법 - Google Patents

시멘트 조성물 및 시멘트 조성물의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

석탄회나 건설 발생토 등의 폐기물을 사용하여도 응결수량이나 콘크리트의 단위 수량을 저감시키고, 모르타르나 콘크리트의 유동성을 향상시킬 수 있는 시멘트 조성물 및 시멘트 조성물의 제조 방법을 제공한다. Sr 함유량이 0.065 내지 1.0질량%, 또한 MgO 함유량이 1.0질량% 초과 3.0질량% 이하인 시멘트 조성물이다. 시멘트 조성물의 Sr 함유량이 0.065 내지 1.0질량%, 또한 MgO 함유량이 1.0질량% 초과 3.0질량% 이하가 되도록 석회석, 규석, 석탄회, 점토, 고로 슬래그, 건설 발생토, 하수 오니, 하이드로 케이크 및 철원으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원료의 원료 원단위를 조정하고, 조정한 원료를 배합하고, 소성하여 시멘트 클링커를 제조하는 공정 (A)와, 시멘트 클링커와, 석고와, 혼합재로서 석회석 및 고로 슬래그를 혼합하여 분쇄하는 공정 (B)를 포함하는 시멘트 조성물의 제조 방법이다.

Description

시멘트 조성물 및 시멘트 조성물의 제조 방법{CEMENT COMPOSITION AND PROCESS FOR PRODUCING CEMENT COMPOSITION}
본 발명은 시멘트 조성물 및 시멘트 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 폐기물의 유효 이용의 관점으로부터 알루미늄(이하 「Al」이라고 함)을 많이 포함하는 폐기물인 석탄회, 건설 발생토 등이 클링커 원료로서 다량으로 사용되고 있다. 일반적으로 시멘트 클링커 중의 알루미네이트상(C3A) 양은 원료 중의 Al량과 함께 증가하기 때문에, 석탄회 등의 Al을 많이 포함하는 폐기물의 이용 확대에 수반하여 시멘트 클링커 중의 Al량 및 C3A량이 증가하고, 적정한 프레시 성상(유동성)을 얻기 위해서는 응결수량(시멘트 페이스트의 표준 연도(consistency) 수량: 일정한 연도를 얻기 위해서 필요한 수량)이나 콘크리트의 단위 수량을 증가시킬 필요가 있다. 한편, 응결수량이나 콘크리트의 단위 수량을 증가시키면, 프레시 성상 이외의 강도 발현성 등에 악영향을 미치는 것이 우려된다. 그 때문에, 응결수량이나 콘크리트의 단위 수량을 증가시키지 않기 위해서, 폐기물의 사용량을 일정량에 제한할 수밖에 없다고 하는 문제가 있다.
비특허문헌 1에는 각종 폴트랜드 시멘트(보통 폴트랜드 시멘트(N), 조강 폴트랜드 시멘트(H), 중용열 폴트랜드 시멘트(M), 저열 폴트랜드 시멘트(L))의 화학 분석값이 기재되어 있고, 이 화학 분석값의 각 성분(예를 들면 Al2O3, Fe2O3)으로부터 보그식을 이용하여 C3A량을 산출하고, 이 C3A량에 있어서 필요한 응결수량(시멘트 페이스트의 표준 연도 수량: 일정한 연도를 얻기 위한 필요 수량)을 표 1에 나타냈다.
Figure 112012108416838-pct00001
표 1에 나타내는 바와 같이 C3A량이 많은 보통 폴트랜드 시멘트(N)나 조강 폴트랜드 시멘트(H)는 중용열 폴트랜드 시멘트(M)나 저열 폴트랜드 시멘트(L)에 비하여 응결수량이 많다.
모르타르나 콘크리트의 유동성을 향상시키는 방법으로서는 「석회석 미세 분말과 같은 무기 분말을 사용한다(특허문헌 1)」, 「혼합하는 석고의 형태를 조정한다(특허문헌 2)」, 「입도가 특정의 범위이고, 입형이 양호한 골재를 사용한다(특허문헌 3)」, 그 외 일반적인 방법으로서 「혼화제(유동화제)를 사용한다」 등의 방법이 있다. 그러나, 이들 방법에서는 제조 비용의 상승이나 강도 발현성에 악영향을 미친다고 하는 문제가 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2003-95710호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2004-292307호 공보 특허문헌 3 : 일본 특허 공개 제2005-272223호 공보
비특허문헌 1 : 사단법인 시멘트협회, 시멘트의 상식, p19 내지 20, 2009년 3월 발행
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 석탄회나 건설 발생토 등의 폐기물을 비교적 많이 사용하여 시멘트 클링커 중의 Al, C3A 함유량이 증가한 경우이더라도 시멘트 페이스트나 모르타르, 콘크리트의 유동성을 향상시킬 수 있는 시멘트 조성물 및 시멘트 조성물의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 검토한 결과, 석탄회나 건설 발생토 등의 폐기물을 비교적 다량으로 사용하고, 시멘트 조성물 중의 Al 함유량이나 C3A 함유량이 비교적 많은 시멘트에 있어서, 시멘트 조성물 중의 스트론튬(이하 「Sr」이라고 함) 함유량, 산화마그네슘(이하 「MgO」라고 함) 함유량이 시멘트 페이스트, 모르타르 또는 콘크리트의 유동성의 개선에 영향을 미치는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 Sr 함유량이 0.065 내지 1.0질량%, 또한 MgO 함유량이 1.0질량% 초과 3.0질량% 이하인 시멘트 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 f.CaO 함유량이 1.5질량% 이하인 시멘트 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 SO3 함유량이 1.6 내지 2.6질량%이고, 보그식으로 산정되는 C3S 함유량이 50 내지 70질량%, C2S 함유량이 5 내지 25질량%, C3A 함유량이 6 내지 15질량% 및 C4AF 함유량이 7 내지 15질량%인 시멘트 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 시멘트 조성물의 Sr 함유량이 0.065 내지 1.0질량%, 또한 MgO 함유량이 1.0질량% 초과 3.0질량% 이하가 되도록 석회석, 규석, 석탄회, 점토, 고로 슬래그, 건설 발생토, 하수 오니, 하이드로 케이크 및 철원으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원료의 원료 원단위를 조정하고, 조정한 원료를 배합하고, 소성하여 시멘트 클링커를 제조하는 공정 (A)와, 시멘트 클링커와, 석고와, 혼합재로서 석회석 및 고로 슬래그를 혼합하여 분쇄하는 공정 (B)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 패각을 석회석의 일부 대체로서 사용하는 시멘트 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 공정 (A)에 있어서의 시멘트 클링커 원료로서 시멘트 클링커 1톤당 석회석 700 내지 1400kg, 규석 20 내지 150kg, 석탄회 0 내지 300kg, 점토 0 내지 100kg, 고로 슬래그 0 내지 100kg, 건설 발생토 10 내지 150kg, 하수 오니 0 내지 100kg, 하이드로 케이크 0 내지 100kg 및 철원 30 내지 80kg을 배합하는 시멘트 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 공정 (A)에 있어서 석탄회에 대한 건설 발생토의 질량비가 0.13 내지 1.6이 되도록 건설 발생토와 석탄회를 배합하는 시멘트 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 공정 (A)에 있어서의 건설 발생토 중의 Sr 함유량이 0.01 내지 1.0질량%이고, 또한 석탄회 중의 Sr 함유량이 0.02 내지 0.4질량%인 시멘트 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 시멘트 조성물의 Sr 함유량, MgO 함유량을 적정 범위가 되도록 함으로써, 응결수량이나 콘크리트의 단위 수량이 저감되고, 시멘트 페이스트, 모르타르 및 콘크리트의 유동성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 시멘트 조성물의 Sr 함유량과 MgO 함유량과 응결수량 또는 콘크리트의 단위 수량의 관계를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명한다.
본 발명의 시멘트 조성물은 Sr 함유량이 0.065 내지 1.0질량% 또한 MgO 함유량이 1.0질량% 초과 3.0질량% 이하인 것을 특징으로 한다.
시멘트 조성물의 Sr 및 MgO는 소량·미량 성분이다. 본 발명자들은 시멘트 조성물의 Sr 함유량, MgO 함유량이 모르타르 및 콘크리트의 유동성과 관계가 있는 것을 밝혀내고, Sr 함유량, MgO 함유량을 적정 범위가 되도록 함으로써, 응결수량이나 콘크리트의 단위 수량을 저감할 수 있고, 시멘트 페이스트, 모르타르 및 콘크리트의 유동성을 향상시킬 수 있는 것을 발견하였다. 그 결과, 유효 이용이 기대되고 있는 석탄회, 건설 발생토 등의 폐기물을 이용하여도 시멘트 조성물을 이용한 시멘트 페이스트, 모르타르 및 콘크리트의 유동성을 유지·향상시킬 수 있다.
시멘트 조성물의 Sr 함유량 및 MgO 함유량은 시멘트 조성물의 전체 질량에 대한 함유 비율(질량%)이다. 시멘트 조성물의 Sr 함유량은 시멘트협회 표준 시험 방법 JCAS I-52 2000 「ICP 발광 분광 분석 및 전기 가열식 원자 흡광 분석 방법」에 준하여 측정할 수 있다. 시멘트 조성물 중의 MgO 함유량은 JIS R 5202:1998 「폴트랜드 시멘트의 화학 분석 방법」에 준하여 측정할 수 있다. 또한, 시멘트 조성물의 광물 조성(C3S, C2S, C3A 및 C4AF)은 보그식 또는 분말 X선 회절 측정(XRD)의 리트벨트(Rietveld) 해석법에 준하여 측정할 수 있다.
시멘트 조성물의 Sr 함유량은 0.065 내지 1.0질량%이고, 바람직하게는 0.067 내지 0.5질량%, 보다 바람직하게는 0.068 내지 0.3질량%이고, 더욱 바람직하게는 0.070 내지 0.20질량%이고, 특히 바람직하게는 0.070 내지 0.15질량%이다.
시멘트 조성물의 MgO 함유량은 1.0질량% 초과 3.0질량% 이하이고, 바람직하게는 1.0질량% 초과 2.6질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 1.1 내지 2.6질량%이고, 더욱 바람직하게는 1.1 내지 2.5질량%이고, 특히 바람직하게는 1.2 내지 2.5질량%, 매우 바람직하게는 1.8 내지 2.4질량%이다.
시멘트 조성물의 XRD/리트벨트 해석법에 준하여 측정한 C3A 함유량은 0.1 내지 11.0질량%이고, 바람직하게는 1.0 내지 10.5질량%이고, 보다 바람직하게는 2.0 내지 10.2질량%이고, 더욱 바람직하게는 3.0 내지 10.2질량%이고, 특히 바람직하게는 3.0 내지 9.0질량%, 매우 바람직하게는 3.0 내지 7.0질량%이다.
시멘트 조성물의 Sr 함유량이 0.065질량% 미만 혹은 MgO 함유량이 1.0질량% 이하에서는, 모르타르나 콘크리트의 유동성의 저하를 나타내고, 적정한 유동성을 얻기 위해서 응결수량이나 콘크리트의 단위 수량이 증가하는 경우가 있다.
시멘트 조성물의 f.CaO 함유량은 바람직하게는 1.5질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1.2질량%이고, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 1.0질량%, 특히 바람직하게는 0.3 내지 0.8질량%이다. 시멘트 조성물의 f.CaO 함유량이 1.5질량%를 초과하면, 적정한 강도 발현성을 얻을 수 없다.
또한, 본 발명의 시멘트 조성물은 SO3 함유량이 바람직하게는 1.6 내지 2.6질량%, 보다 바람직하게는 1.7 내지 2.5질량%, 더욱 바람직하게는 1.8 내지 2.4질량%이고, 특히 바람직하게는 1.8 내지 2.3질량%이다. 시멘트 조성물의 SO3 함유량이 상기 범위 내이면, 시멘트 조성물의 유동성을 적절하게 유지하면서 모르타르나 콘크리트의 강도 발현성도 향상될 수 있다. 시멘트 조성물 중의 SO3 함유량은 전체 질량에 대한 함유 비율(질량%)이고, 이 함유 비율은 JIS R 5202:1998 「폴트랜드 시멘트의 화학 분석 방법」에 준하여 측정할 수 있다.
본 발명의 시멘트 조성물 보그식으로 산정되는 광물 조성은 바람직하게는 C3S 함유량이 50 내지 70질량%, C2S 함유량이 3 내지 25질량%, C3A 함유량이 6 내지 15질량% 및 C4AF 함유량이 7 내지 15질량%이고, 보다 바람직하게는 C3S 함유량이 51 내지 67질량%, C2S 함유량이 5 내지 25질량%, C3A 함유량이 8 내지 13질량% 및 C4AF 함유량이 8 내지 12질량%이고, 더욱 바람직하게는 C3S 함유량이 52 내지 65질량%, C2S 함유량이 8 내지 22질량%, C3A 함유량이 8 내지 12질량% 및 C4AF 함유량이 8 내지 11질량%이고, 특히 바람직하게는 C3S 함유량이 53 내지 65질량%, C2S 함유량이 8 내지 21질량%, C3A 함유량이 8 내지 10질량% 및 C4AF 함유량이 8 내지 10질량%이다.
여기서, 보그식에 의해 산출되는 시멘트 조성물 중의 C3S 함유량, C2S 함유량, C3A 함유량, C4AF 함유량은 하기의 식 [1] 내지 [4]에 의해 산출한다.
C3S 함유량(질량%)=4.07×CaO량(질량%)-7.60×SiO2량(질량%)-6.72×Al2O3량(질량%)-1.43×Fe2O3량(질량%)-2.85×SO3량(질량%) …[1]
C2S 함유량(질량%)=2.87×SiO2량(질량%)-0.754×C3S량(질량%) …[2]
C3A 함유량(질량%)=2.65×Al2O3(질량%)-1.69×Fe2O3(질량%) …[3]
C4AF 함유량(질량%)=3.04×Fe2O3(질량%) …[4]
식 중의 「CaO」, 「SiO2」, 「Al2O3」 및 「Fe2O3」은 각각 시멘트 조성물에 있어서의 CaO, SiO2, Al2O3 및 Fe2O3의 시멘트 조성물의 전체 질량에 대한 함유 비율(질량%)이다. 이들 함유 비율은 JIS R 5202 「폴트랜드 시멘트의 화학 분석 방법」 혹은 JIS R 5204 「시멘트의 형광 X선 분석 방법」에 의해 측정할 수 있다.
본 발명의 시멘트 조성물의 제조 방법은 시멘트 조성물 중의 Sr 함유량이 0.065 내지 1.0질량%, 또한 MgO 함유량이 1.0질량% 초과 3.0질량% 이하가 되도록 석회석, 규석, 석탄회, 점토, 고로 슬래그, 건설 발생토, 하수 오니, 하이드로 케이크 및 철원으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원료의 원료 원단위를 조정하고, 조정한 이들 원료를 배합·소성하여 시멘트 클링커를 제조하는 공정 (A)와, 얻어진 시멘트 클링커와 석고를 혼합하여 분쇄하는 공정 (B)를 포함한다.
(A) 공정에 있어서의 시멘트 클링커의 원료로서는 석회석, 규석, 석탄회, 점토, 고로 슬래그, 건설 발생토, 하수 오니, 하이드로 케이크 및 철원 등을 들 수 있다. 석탄회는 석탄 화력 발전소 등으로부터 발생하는 것으로, 신더 애시, 플라이 애시, 클링커 애시 및 보텀 애시를 들 수 있다. 건설 발생토는 건설 공사의 시공에 수반하여 부차적으로 발생하는 잔토나 이토, 폐토 등을 들 수 있다. 하수 오니로서는 오니 단미 외에 이것에 석회석을 첨가하여 건분화한 것이나 소각 잔사 등을 들 수 있다. 철원으로서는 구리 슬래그, 고로 더스트 등을 들 수 있다.
(A) 공정에 있어서의 시멘트 클링커 원료로서는 시멘트 클링커 1톤(t)당 석회석 700 내지 1400kg, 규석 20 내지 150kg, 석탄회 0 내지 300kg, 점토 0 내지 100kg, 고로 슬래그 0 내지 100kg, 건설 발생토 10 내지 150kg, 하수 오니 0 내지 100kg, 하이드로 케이크 0 내지 100kg 및 철원 30 내지 80kg을 배합하는 것이 바람직하다. 또한, (A) 공정에 있어서의 시멘트 클링커 원료로서는 시멘트 클링커 1톤당 석회석 800 내지 1300kg, 규석 20 내지 100kg, 석탄회 50 내지 250kg, 점토 0 내지 80kg, 고로 슬래그 5 내지 50kg, 건설 발생토 20 내지 150kg, 하수 오니 0 내지 70kg, 하이드로 케이크를 20 내지 80kg 및 철원 30 내지 60kg을 배합하는 것이 보다 바람직하다. 그 중에서도 시멘트 클링커 원료로서 석회석, 석탄회, 건설 발생토에 있어서는 시멘트 클링커 1톤당 석회석 900 내지 1200kg, 석탄회 80 내지 270kg, 건설 발생토 20 내지 150kg을 배합하는 것이 특히 바람직하고, 시멘트 클링커 1톤당 석회 1000 내지 1100kg, 석탄회 100 내지 250kg, 건설 발생토 30 내지 100kg을 배합하는 것이 더욱 바람직하다. 본 명세서에 있어서 「원료 원단위」란 시멘트 클링커를 1톤 제조할 때에 사용되는 각 원료의 질량(kg/t-클링커)을 말한다.
(A) 공정에 있어서의 시멘트 클링커 원료의 원료 원단위를 특정 범위에 조정하는 방법으로서, 구체적으로는 샘플링한 시멘트 조성물의 Sr 함유량, MgO 함유량을 측정하고, Sr 함유량, MgO 함유량이 특정 범위가 되도록 시멘트 클링커 원료의 원료 원단위를 조정한다.
시멘트 클링커 원료 중에서도 칼슘원 원료가 되는 석회석의 Sr 함유량이나 석탄회 및 건설 발생토의 사용량(원료 원단위)이 시멘트 조성물 중의 Sr 함유량에 영향을 미친다. 시멘트 조성물 중의 Sr 함유량을 특정 범위로 하기 위해서는 석회석의 Sr 함유량에 따라 석탄회에 대한 건설 발생토의 질량비로 조정하는 것이 바람직하다. 예를 들면 석회석의 Sr 함유량이 낮은 경우에는 석탄회에 대한 건설 발생토의 질량비가 많아지도록 석탄회 및 건설 발생토의 사용량(원료 원단위)을 조정할 수 있다. 석탄회에 대한 건설 발생토의 질량비(건설 발생토(kg/t-클링커)/석탄회(kg/t-클링커))는, 바람직하게는 0.13 내지 1.6이고, 보다 바람직하게는 0.15 내지 1.5이고, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 1.5이고, 특히 바람직하게는 0.2 내지 1.4이다.
시멘트 조성물 중의 MgO 함유량을 특정 범위로 하기 위해서는 석회석, 규석, 석탄회, 점토, 고로 슬래그, 건설 발생토, 하이드로 케이크, 및 철원으로서의 구리 슬래그 및 고로 더스트의 MgO 함유량에 기초하여 이들 원료로부터 시멘트 조성물 중에 포함되는 MgO 함유량이 1.0질량% 초과 3.0질량% 이하가 되도록 각 시멘트 클링커 원료를 원료 원단위로 조정하고, 이들 원료를 배합하는 것이 바람직하다.
시멘트 클링커 원료로서 각 원료 중의 Sr 함유량 및 MgO 함유량은 이하의 범위의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 각 원료 중의 Sr 함유량 및 MgO 함유량은 각 원료(100질량%)에 대한 함유 비율(질량%)이다.
석회석으로서는 Sr 함유량이 바람직하게는 0.01 내지 0.10질량%, 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.09질량%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.08질량%, 특히 바람직하게는 0.015 내지 0.08질량%인 것을 사용한다. MgO 함유량이 바람직하게는 0.1 내지 2.0질량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1.5질량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1.3질량%, 특히 바람직하게는 0.2 내지 1.3질량%인 것을 사용한다.
또한, Sr량을 특정 범위로 하기 위해서 폐패각을 원료로서 이용하는 것이 바람직하다. 패각은 수산 폐기물인데, CaO 함유량이나 MgO 함유량을 석회석과 동일 정도 함유하고 있고, Sr 함유량은 석회석보다 높기 때문에, 천연 자원인 석회석의 일부 대체로서 사용 가능하여 자원의 온존을 할 수 있어 유용하다. 패각의 대표적인 것에는 가리비, 진주조개, 굴 껍데기 등을 들 수 있다. 석회석의 일부를 패각으로 치환하는 경우에는 칼슘원 원료(석회석+패각)는 Sr 함유량이 바람직하게는 0.02 내지 0.3질량%, 보다 바람직하게는 0.02 내지 0.26질량%, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 0.2질량%, 특히 바람직하게는 0.025 내지 0.2질량%가 되도록 하여 사용한다. 또한, 패각으로서 Sr 함유량이 바람직하게는 0.02 내지 1.0질량%, 바람직하게는 0.02 내지 0.5질량%, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.3질량%, 특히 바람직하게는 0.03 내지 0.3질량%의 것을 사용할 수 있다. 패각은 CaO 함유량이 바람직하게는 35 내지 55질량%, 보다 바람직하게는 40 내지 55질량%, 더욱 바람직하게는 40 내지 50질량%, 특히 바람직하게는 45 내지 50질량%인 것을 사용할 수 있다. 패각은 MgO 함유량이 바람직하게는 0.1 내지 5.0질량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 3.0질량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2.0질량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 1.0질량%인 것을 사용할 수 있다. Sr 함유량이 0.02질량% 미만인 Sr 함유량이 적은 석회석을 이용하는 경우에는 석회석의 일부 대체로서 패각을 사용하는 것이 바람직하다. 패각 이외에도 CaO, Sr 및 MgO를 비교적 많이 포함하는 것을 사용할 수도 있다.
규석으로서는 Sr 함유량이 바람직하게는 0.001 내지 0.04질량%, 보다 바람직하게는 0.001 내지 0.03질량%, 더욱 바람직하게는 0.001 내지 0.025질량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 0.02질량%인 것을 사용한다. MgO 함유량이 바람직하게는 0.01 내지 1.0질량%, 보다 바람직하게는 0.03 내지 0.8질량%, 더욱 바람직하게는 0.03 내지 0.6질량%인 것을 사용한다.
석탄회로서는 Sr 함유량이 바람직하게는 0.02 내지 0.4질량%, 보다 바람직하게는 0.02 내지 0.3질량%, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 0.25질량%, 특히 바람직하게는 0.02 내지 0.2질량%인 것을 사용한다. MgO 함유량이 바람직하게는 0.1 내지 3.0질량%, 보다 바람직하게는 0.2 내지 2.5질량%, 더욱 바람직하게는 0.4 내지 2.5질량%, 특히 바람직하게는 0.5 내지 2.0질량%인 것을 사용한다.
고로 슬래그로서는 Sr 함유량이 바람직하게는 0.02 내지 0.2질량%, 보다 바람직하게는 0.02 내지 0.15질량%, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 0.10질량%, 특히 바람직하게는 0.03 내지 0.1질량%인 것을 사용한다. MgO 함유량이 바람직하게는 3.0 내지 9.0질량%, 보다 바람직하게는 4.0 내지 8.0질량%, 더욱 바람직하게는 5.0 내지 7.0질량%, 특히 바람직하게는 5.0 내지 6.0질량%인 것을 사용한다.
점토로서는 Sr 함유량이 바람직하게는 0.001 내지 0.03질량%, 보다 바람직하게는 0.003 내지 0.025질량%, 더욱 바람직하게는 0.003 내지 0.02질량%, 0.004 내지 0.02질량%인 것을 사용한다. MgO 함유량이 바람직하게는 0.3 내지 6.0질량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5.0질량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 4.0질량%, 특히 바람직하게는 0.4 내지 3.0질량%인 것을 사용한다.
건설 발생토로서는 Sr 함유량이 바람직하게는 0.01 내지 1.0질량%, 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.7질량%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.5질량%, 특히 바람직하게는 0.02 내지 0.4질량%인 것을 사용한다. MgO 함유량이 바람직하게는 0.5 내지 5.0질량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 4.0질량%, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 3.0질량%, 특히 바람직하게는 1.5 내지 3.0질량%인 것을 사용한다.
하수 오니로서는 Sr 함유량이 바람직하게는 0.001 내지 0.1질량%, 보다 바람직하게는 0.001 내지 0.07질량%, 더욱 바람직하게는 0.001 내지 0.05질량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 0.03질량%인 것을 사용한다. MgO 함유량이 바람직하게는 0.5 내지 4.0질량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3.0질량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 2.0질량%, 특히 바람직하게는 0.6 내지 2.0질량%인 것을 사용한다.
하이드로 케이크로서는 Sr 함유량이 바람직하게는 0.1 내지 1.5질량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1.0질량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.8질량%, 특히 바람직하게는 0.2 내지 0.6질량%인 것을 사용한다. MgO 함유량이 바람직하게는 5 내지 30질량%, 보다 바람직하게는 5 내지 25질량%, 더욱 바람직하게는 10 내지 20질량%, 특히 바람직하게는 10 내지 15질량%인 것을 사용한다.
구리 슬래그로서는 Sr 함유량이 바람직하게는 0.005 내지 0.05질량%, 보다 바람직하게는 0.005 내지 0.04질량%, 더욱 바람직하게는 0.005 내지 0.03질량%, 특히 바람직하게는 0.01 내지 0.03질량%인 것을 사용한다. MgO 함유량이 바람직하게는 0.3 내지 2.5질량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 2.0질량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1.5질량%, 특히 바람직하게는 0.5 내지 1.0질량%인 것을 사용한다.
고로 더스트로서는 Sr 함유량이 바람직하게는 0.001 내지 0.03질량%, 보다 바람직하게는 0.001 내지 0.02질량%, 더욱 바람직하게는 0.002 내지 0.015질량%, 특히 바람직하게는 0.002 내지 0.01질량%인 것을 사용한다. MgO 함유량이 바람직하게는 0.2 내지 3.5질량%, 보다 바람직하게는 0.2 내지 2.5질량%, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 2.0질량%, 특히 바람직하게는 0.2 내지 1.5질량%인 것을 사용한다.
시멘트 클링커의 제조는 SP 방식(다단 사이클론 예열 방식) 또는 NSP 방식(가소로를 병설한 다단 사이클론 예열 방식) 등의 기존의 시멘트 제조 설비를 이용하여 제조할 수 있다.
또한, 공업 스케일의 제조에 있어서는 예를 들면 우선 처음에 Sr, MgO 함유량 측정용 시멘트 조성물을 채취하고, 그 시멘트 조성물의 Sr 함유량, MgO 함유량을 측정하고, Sr 함유량이 0.065 내지 1.0질량%, 또한 MgO 함유량이 1.0질량% 초과 3.0질량% 이하가 되도록 시멘트 클링커의 원료 원단위를 조정하여 이들 원료를 배합하고, 소성한 시멘트 클링커를 이용함으로써 유동성을 향상시킨 시멘트 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명의 시멘트 조성물의 제조 방법에 있어서 얻어지는 시멘트 조성물의 f.CaO 함유량은 1.5질량% 이하인 것이 바람직하다.
다음에, NSP 방식의 기존의 시멘트 제조 설비를 이용하여 본 발명의 시멘트 조성물에 이용하는 시멘트 클링커의 제조 방법의 일 실시형태를 설명한다. 또한, 본 발명의 시멘트 조성물의 제조 방법은 이하의 실시 형태에 한정되는 것이 아니다.
시멘트 클링커의 각 원료의 혼합 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 원료 분쇄 밀 등으로 분쇄 혼합하고, 블렌딩 사일로로 혼합하는 것이 바람직하다.
분쇄 혼합된 시멘트 클링커 원료는 또한 기존의 설비인 서스펜션 프리히터 및 로터리 킬른을 이용하여 소성할 수 있다. 시멘트 클링커의 소성 온도, 소성 시간 등의 소성 조건을 변경함으로서, f.CaO 함유량이 1.5질량% 이하가 되도록 한 시멘트 조성물을 제조하기 위한 시멘트 클링커를 얻을 수 있다.
시멘트 클링커의 소성 온도는 특별히 한정되지 않지만, NSP 방식의 시멘트 제조 설비를 이용한 경우에는 로터리 킬른의 출구 부근에 있어서의 시멘트 클링커의 온도가 바람직하게는 800 내지 1700℃, 보다 바람직하게는 900 내지 1600℃, 더욱 바람직하게는 1000 내지 1500℃이다. 소성 시간은 20분간 내지 2시간, 보다 바람직하게는 20분간 내지 1.5시간, 더욱 바람직하게는 20분 내지 1.0시간이다.
소성 후, 얻어진 시멘트 클링커는 로터리 킬른의 하류측에 설치된 클링커 쿨러에 의해, 예를 들면 100 내지 200℃ 정도까지 냉각되는 것이 바람직하다. 냉각 속도는 바람직하게는 10 내지 60℃/분이고, 보다 바람직하게는 15 내지 45℃/분이고, 더욱 바람직하게는 15 내지 30℃/분이다.
본 발명의 (B) 공정에 있어서 시멘트 조성물은 공정 (A)에서 얻어진 시멘트 클링커와, 석고와, 혼합재로서 석회석 및 고로 슬래그를 혼합하여 분쇄함으로써 제조할 수 있다.
석고로서는 JIS R 9151 「시멘트용 천연 석고」에 규정되는 품질을 만족하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 이수 석고, 반수 석고, 불용성 무수 석고가 바람직하게 이용된다.
본 발명의 (B) 공정에 있어서 시멘트 조성물 중의 SO3량이 바람직하게는 1.6 내지 2.6질량%, 보다 바람직하게는 1.7 내지 2.4질량%가 되도록 석고를 혼합하여 분쇄한다. 분쇄 방법으로서는 특별히 제한되지 않지만, 볼 밀 등의 분쇄기, 세퍼레이터 등의 분급기를 이용하는 방법을 들 수 있다.
본 발명의 (B) 공정에 있어서 시멘트 조성물은 혼합재로서 석회석 및 고로 슬래그를 더 함유한다. 혼합재로서의 석회석으로서는 JIS R 5210 「폴트랜드 시멘트」에 기재되는 석회석 등을 들 수 있다. 혼합재로서의 고로 슬래그로서는 JIS R 5211 「고로 시멘트」에서 규정되는 고로 슬래그 등을 들 수 있다. 시멘트 조성물은 석회석 및 고로 슬래그 이외의 혼합재를 포함하고 있을 수도 있다. 석회석 및 고로 슬래그 이외의 혼합재로서는 JIS R 5212 「실리카 시멘트」에서 규정되는 실리카질 혼합재, JIS A 6201 「콘크리트용 플라이 애시」에서 규정되는 플라이 애시 등을 이용할 수 있다. 혼합재는 시멘트 조성물의 전체 질량에 대한 혼합재의 합계 함유 비율(질량%)이 5질량% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 혼합재로서 석회석, 고로 슬래그를 사용하는 경우에는, 혼합재 중의 Sr 함유량, MgO 함유량을 고려하여 시멘트 클링커 원료의 원료 원단위를 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 시멘트 조성물의 브레인 비표면적은 바람직하게는 2800 내지 4000cm2/g이다. 브레인 비표면적이 상기 범위 내이면, 우수한 강도 발현성을 갖는 모르타르나 콘크리트의 제조가 가능해진다. 시멘트 조성물의 브레인 비표면적은 보다 바람직하게는 3200 내지 3800cm2/g이고, 더욱 바람직하게는 3200 내지 3500cm2/g이다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 형태에 전혀 한정되는 것이 아니다.
<실시예>
이하, 실시예 및 비교예를 들면서 본 발명을 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것이 아니다.
(실시예 1 내지 7, 비교예 1 내지 6)
[시멘트 클링커의 원료]
Sr 및 MgO 함유 시멘트 클링커 원료로서는 석회석 A, 석회석 B, 규석, 석탄회, 점토, 고로 슬래그, 건설 발생토, 하수 오니, 하이드로 케이크 및 철원(구리 슬래그, 고로 더스트)의 시멘트 클링커 원료의 Sr 함유량 및 MgO 함유량을 미리 측정함과 함께 미리 샘플링해 둔 시멘트 조성물의 Sr 함유량, MgO 함유량을 측정하고, 시멘트 조성물의 Sr 함유량이 0.07 내지 1.0질량%, 또한 MgO 함유량이 0.8 내지 2.6질량%가 되도록 클링커 원료의 원료 원단위를 조정하고, 이들 원료를 배합하였다. 또한, 시멘트 조성물의 SO3 함유량이 소정 범위가 되도록 하기 위해서 이수 석고를 사용하였다. 표 2에 실시예 및 비교예에서 사용한 석회석, 규석, 석탄회, 고로 슬래그의 화학 성분의 수치를 나타낸다. 또한, 표 2에 나타낸 원료 이외의 원료 중의 Sr 함유량 및 MgO 함유량을 이하에 기재한다. 또한, 이하에 나타내는 화학 성분 및 원료 원단위는 드라이 베이스(수분을 포함하지 않은 상태)의 원료 원단위이다.
·점토(Sr 함유량=0.0138질량%, MgO 함유량=1.43질량%)
·건설 발생토(Sr 함유량=0.0272질량%, MgO 함유량=1.78질량%)
·하수 오니(Sr 함유량=0.002질량%, MgO 함유량=0.62질량%)
·하이드로 케이크(Sr 함유량=0.474질량%, MgO 함유량=14.19질량%)
·구리 슬래그(Sr 함유량=0.0165질량%, MgO 함유량=0.83질량%)
·고로 더스트(Sr 함유량=0.0064질량%, MgO 함유량=0.22질량%)
Figure 112012108416838-pct00002
표 2에 기재한 화학 성분(ig.loss 내지 MgO)은 JIS M 8853:1998 「세라믹스용 알루미노규산염질 원료의 화학 분석 방법」, SO3 함유량은 JIS R 5202:1998 「폴트랜드 시멘트의 화학 분석 방법」에 준하여 행하였다. 또한, 원료 중의 Sr 함유량은 시멘트협회 표준 시험 방법 JCAS I-52 2000 「ICP 발광 분광 분석 및 전기 가열식 원자 흡광 분석에 의한 시멘트 중의 미량 성분의 정량 방법」에 준하여 측정하였다.
[시멘트 클링커의 원료]
시멘트 클링커 원료로서 사용한 각 원료의 원단위는 석회석, 석탄회 및 건설 발생토를 제외하고, 규석 20 내지 150kg/t-클링커, 점토 0 내지 100kg/t-클링커, 고로 슬래그 0 내지 100kg/t-클링커, 하수 오니 0 내지 100kg/t-클링커, 하이드로 케이크 0 내지 100kg/t-클링커 및 철원 30 내지 80kg/t-클링커였다.
시멘트 조성물 중의 Sr 함유량에 미치는 영향이 큰 시멘트 클링커 원료인 석회석, 석탄회 및 건설 발생토의 원료 원단위(원단위)와, 상기 각 원료로부터 시멘트 클링커 1t당 반입되는 Sr 함유량 및 MgO 함유량(시멘트 클링커 1t을 형성하기 위한 원료의 전체 질량에 대한 함유 비율(질량%))과, 석회석과 석탄회와 건설 발생토의 혼합 원료로부터 시멘트 클링커 1t당 반입되는 Sr 함유량 및 MgO 함유량(시멘트 클링커 1t을 형성하기 위한 원료의 전체 질량에 대한 함유 비율(질량%))을 표 3에 나타냈다. 또한, 표 3에는 석탄회에 대한 건설 발생토의 질량비(건설 발생토(kg/t-클링커)/석탄회(kg/t-클링커))와, 석탄회와 건설 발생토의 혼합물 중의 Sr 함유량 및 MgO 함유량(석탄회와 건설 발생토의 혼합물의 전체 질량에 대한 함유 비율(질량%))을 기재하였다. Sr 함유량은 시멘트협회 표준 시험 방법 JCAS I-52 2000 「ICP 발광 분광 분석 및 전기 가열식 원자 흡광 분석에 의한 시멘트 중의 미량 성분의 정량 방법」에 준하여 측정하였다. MgO 함유량은 JIS R 5202:1998 「폴트랜드 시멘트의 화학 분석 방법에 준하여 측정하였다.
Figure 112012108416838-pct00003
[시멘트 클링커의 제조]
상기 시멘트 클링커 원료를 배합하고, 배합한 원료를 NSP 킬른에서 최고 온도 1200 내지 1500℃에서 소성하여 시멘트 클링커를 제조하였다. NSP 킬른 출구 부근에 있어서의 시멘트 클링커의 온도는 1000 내지 1500℃였다. 이 시멘트 클링커를 로터리 킬른의 하류측에 설치된 클링커 쿨러로 1000 내지 1400℃부터 100 내지 200℃까지 10 내지 60℃/분의 냉각 속도로 냉각하였다.
얻어진 시멘트 클링커에 이수 석고를 시멘트 조성물 중의 SO3 함유량이 2질량%가 되도록 혼합하고, 또한 혼합재로서 석회석 4질량%와 고로 슬래그 1질량%를 첨가하고, 실기 밀로 브레인 비표면적이 3200 내지 3500cm2/g이 되도록 분쇄하여 시멘트 조성물을 얻었다.
[시멘트 조성물의 화학 성분]
얻어진 시멘트 조성물 중의 SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO 및 SO3에 대하여 전체 질량에 대한 함유 비율(질량%)을 측정하였다. 이들 함유 비율은 JIS R 5202:1998 「폴트랜드 시멘트의 화학 분석 방법」에 준하여 측정하였다. 시멘트 조성물의 f.CaO 함유량은 JCAS I-01:1997 「유리 산화칼슘의 정량 방법」에 의해 측정하였다. 또한, 시멘트 조성물 중의 Sr 함유량을 시멘트협회 표준 시험 방법 JCAS I-52 2000 「ICP 발광 분광 분석 및 전기 가열식 원자 흡광 분석에 의한 시멘트 중의 미량 성분의 정량 방법」에 준하여 측정한 결과를 표 4에 나타낸다.
Figure 112012108416838-pct00004
표 4에 나타내는 바와 같이 실시예 1 내지 7은 클링커에의 Sr 반입량이 0.0495질량%인 석회석에 따라 석탄회에 대한 건설 발생토의 질량비(건설 발생토/석탄회)가 0.15 내지 1.5이 되도록 조정하여 제조한 시멘트 클링커를 이용함으로써, 표 4에 나타내는 바와 같이 시멘트 조성물 중의 Sr 함유량을 0.07 내지 0.1062질량%, 또한 MgO 함유량을 1.04 내지 2.55질량%로 조정할 수 있었다. 한편, 비교예 1 내지 6은 시멘트 조성물의 Sr 함유량 및 MgO 함유량이 특정한 범위 내가 되도록 시멘트 클링커 원료의 원료 원단위를 조정하지 않고, 시멘트 클링커 원료를 배합하여 제조한 시멘트 클링커를 이용하였기 때문에, 시멘트 조성물 중의 Sr 함유량은 0.034 내지 0.06질량%로 본 발명의 시멘트 조성물의 Sr 함유량의 범위 외이거나(비교예 1 내지 5), 시멘트 조성물 중의 MgO 함유량이 1.0질량% 이하(비교예 2, 6)로 본 발명의 시멘트 조성물의 MgO 함유량의 범위 외였다.
[시멘트 조성물의 광물 조성]
<시멘트 조성물의 광물 조성>
얻어진 시멘트 조성물의 광물 조성(C3S량, C2S량, C3A량 및 C4AF량)을 보그식 [1] 내지 [4] 및 XRD/리트벨트 해석법에 기초하여 측정하였다. 결과를 표 6에 나타낸다.
<XRD/리트벨트 해석법>
분말 X선 회절 측정은 분말 X선 회절 장치 RINT-2500(리가쿠사 제조)을 이용하고, X선원을 CuKα로 하여 관 전압:35kV, 관 전류:110mA, 측정 범위:2θ=10 내지 60°, 스텝 폭:0.02°, 계수 시간:2초간, 발산 슬릿:1°, 및 수광 슬릿:0.15mm의 조건으로 행하였다. 얻어진 X선 회절 프로파일을 리트벨트 해석 소프트(JADE 6)로 해석하여 각 클링커 광물의 결정 정보의 파라미터를 얻었다. 또한, 리트벨트 해석에서 사용한 각종 클링커 광물의 결정 구조 데이터 및 참고문헌을 표 5에 나타낸다.
Figure 112012108416838-pct00005
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[시멘트 조성물의 물성]
얻어진 시멘트 조성물의 물성을 이하와 같이 하여 측정하였다. 측정 결과를 표 6에 나타낸다.
<시멘트 조성물의 분말 특성>
시멘트의 분말 특성(브레인 비표면적 및 45μm 잔분)에 대하여 JIS R 5201:1997 「시멘트의 물리 시험 방법」에 준하여 측정하였다.
<색조 b값>
시멘트 조성물의 색조 b값은 측색 색차계(닛폰덴쇼쿠사 제조 Spectro Color Meter Se2000)를 이용하여 측정하였다.
<응결, 모르타르 압축 경도>
응결, 모르타르 압축 경도는 얻어진 시멘트 조성물을 이용하여 JIS R 5201:1997 「시멘트의 물리 시험 방법」에 준하여 측정하였다.
<콘크리트 시험>
콘크리트 시험은 목표 슬럼프 18cm, W/C가 55%, s/a가 47%, 혼화제량이 0.25%로 하여 목표 슬럼프가 되도록 단위 수량을 조정하였다. 결과를 표 7에 나타낸다. 또한, W/C, s/a의 의미와, 사용한 세골재, 조골재, 혼화제를 하기에 나타낸다.
W/C: 물시멘트비(질량비)
s/a: 세골재율(=세골재÷전체 골재(세골재+조골재))(체적비)
세골재: 혼합사(해사/하카다산 50%+쇄사/스미토모석탄광업 50%)
조골재: 야마구치켄 미야노산 2015/50%+1505/50%.
혼화제: AE 감수제 포조리스 No.70(포조리스사 제조)
물: 상수도물
콘크리트의 반죽에 이용한 믹서, 반죽량 및 수순은 이하와 같다.
믹서: 강제 이축형 믹서(공칭 용적 55L)
반죽량: 30L/배치
반죽 시간 및 수순
1) 세골재 및 시멘트를 믹서에 투입 후, 10초간 공반죽.
2) 물(혼화제 함유)을 첨가하여 60초간 반죽.
3) 조골재를 첨가하여 60초간 반죽 후, 5분 정치 후 15초간 반죽하여 배출.
4) 공시체는 JIS A 1132에 준거하여 제작하였다.
콘크리트 성능의 평가 항목 및 시험 방법은 다음과 같다. 슬럼프는 JIS A 1101, 압축 강도는 재령 28일로 JIS A 1108에 준하여 측정하였다.
Figure 112012108416838-pct00006
Figure 112012108416838-pct00007
표 7에 나타내는 바와 같이 실시예 1, 5 내지 7의 응결수량은 비교예 1, 5 내지 6에 비하여 적고, 또한 콘크리트도 마찬가지로 실시예 1, 2, 5의 단위 수량은 비교예 1, 3, 4에 비하여 감소하고 있는 점으로부터, 시멘트 조성물 중의 Sr 함유량을 0.065 내지 1.0질량%, 또한 MgO 함유량이 1.0질량% 초과 3.0질량% 이하가 되도록 함으로써 모르타르 및 콘크리트의 유동성은 향상된다.
표 7에 나타내는 바와 같이 실시예 1 내지 6의 시멘트 조성물을 이용한 모르타르는 재령 28일의 압축 경도가 60N/mm2 이상으로 강도 발현성이 유지되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 비교예 3과 같이 시멘트 조성물의 f.CaO 함유량이 1.5질량%를 초과하면, 재령 28일의 압축 경도가 60N/mm2 미만이 되어 강도 발현성이 저하되었다.
표 3 내지 표 7에 나타내는 바와 같이, 유효 이용이 기대되고 있는 폐기물인 석탄회나 건설 발생토를 사용함으로써 이들 원료로부터 시멘트 클링커에 반입되는 Al량이 증가한 경우이어도, 시멘트 조성물의 Sr 함유량, MgO 함유량이 일정한 범위가 되도록 시멘트 클링커 원료의 원료 원단위를 조정함으로써, 얻어지는 시멘트 조성물을 사용한 모르타르 및 콘크리트의 유동성을 향상시킬 수 있다. 또한, f.CaO 함유량을 1.5질량% 이하로 함으로써 강도 발현성을 유지할 수 있다.
실시예 1 내지 7의 시멘트 조성물(Sr 함유량이 0.07 내지 0.1062질량%, 또한 MgO 함유량이 1.04 내지 2.55질량%) 및 비교예 1 내지 6의 시멘트 조성물(Sr 함유량이 0.034 내지 0.06질량%이거나 MgO 함유량이 1.0질량% 이하)의 Sr 함유량과 MgO 함유량과, 응결수량 또는 단위 수량의 관계를 도 1에 나타낸다.
도 1(및 표 4, 6, 7 참조)에 나타내는 바와 같이, 실시예 1, 2, 5 내지 7과 같이 Sr 함유량이 0.07 내지 0.1062질량%, 또한 MgO 함유량이 1.04 내지 2.55질량%이면, 응결수량(시멘트 페이스트의 표준 연도 수량)은 28.0% 미만(도 1 중 ○ 응결수량＜28.0%)이고, 콘크리트의 단위 수량이 180kg/m3 미만(도 1 중 △ 단위 수량＜180kg/m3)으로 응결수량 및/또는 콘크리트의 단위 수량을 저감할 수 있었다. 실시예 1의 시멘트 조성물과 같이 R-C3A량이 10.1로 비교적 많은 경우이어도 Sr 함유량 0.065 내지 1.0질량% 또한 MgO 함유량이 1.0질량% 초과 3.0질량% 이하이면, 응결수량이 28.0% 미만, 콘크리트의 단위 수량이 180kg/m3 미만으로 저감할 수 있었다.
한편, 도 1(및 표 4, 6, 7 참조)에 나타내는 비교예 1, 3 내지 6의 시멘트 조성물과 같이, 시멘트 조성물 중의 Sr 함유량이 0.065 내지 1.0질량% 혹은 MgO 함유량이 1.0질량% 초과 3.0질량% 이하의 어느 한쪽의 수치를 만족하고 있지 않으면, 응결수량이 28.0% 이상(도 1 중 ● 응결수량≥28.0%), 콘크리트의 단위 수량이 180kg/m3 이상(도 1 중 ▲ 단위 수량≥180kg/m3)로 증가하였다. 예를 들면, 비교예 1, 3 내지 5의 시멘트 조성물과 같이 MgO의 함유량이 1.0질량% 초과 3.0질량% 이하의 수치를 만족하고 있어도, Sr 함유량이 0.065 내지 1.0질량%의 수치를 만족하고 있지 않으면, 응결수량은 28.0% 이상 또는 단위 수량이 180kg/m3 이상으로 증가하고, 비교예 6의 시멘트 조성물과 같이 Sr 함유량이 0.065 내지 1.0질량%의 수치를 만족하고 있어도, MgO 함유량이 1.0질량% 초과 3.0질량%의 수치를 만족하고 있지 않으면, 응결수량은 28.0% 이상으로 증가하였다.
(실시예 8, 비교예 7)
또한, 폐패각을 사용하여 Sr 함유량을 특정 범위로 한 실시예를 이하에 기술한다.
실시예 8로서 패각으로서 굴 껍데기를 표 2에 나타내는 석회석 B의 일부 대체로서 사용하였다. 패각은 CaO 함유량이 48질량%, Sr 함유량이 0.13질량%, MgO 함유량이 0.53질량%였다. 석회석 B 중 10질량%를 패각으로 치환하였다. 그 밖의 원료는 비교예 1 내지 5와 마찬가지의 것을 사용하였다. 표 8에 칼슘원 원료(석회석, 패각), 석탄회 및 건설 발생토의 원단위와, 상기 각 원료로부터 시멘트 클링커 1t당 반입되는 Sr 함유량(질량%)과, 석회석과 석탄회와 건설 발생토의 혼합 원료로부터 시멘트 클링커 1t당 반입되는 Sr 함유량(질량%)과, 석탄회에 대한 건설 발생토의 질량비와, 석탄회와 건설 발생토의 혼합물 중의 Sr 함유량(질량%)을 기재하였다. 또한, 실시예 및 비교예 1 내지 5와 마찬가지의 방법으로 시멘트 조성물을 얻어 시멘트 조성물의 Sr 함유량을 측정하였다. 결과를 표 8에 나타낸다. Sr 함유량은 시멘트협회 표준 시험 방법 JCAS I-52 2000 「ICP 발광 분광 분석 및 전기 가열식 원자 흡광 분석에 의한 시멘트 중의 미량 성분의 정량 방법」에 준하여 측정하였다.
Figure 112012108416838-pct00008
표 8에 나타내는 바와 같이, 클링커에의 Sr 반입량이 0.0201질량%로 적은 석회석을 이용하는 경우이어도, 석회석의 일부 대체로서 패각을 사용함으로써, 시멘트 클링커에의 Sr 반입량을 0.03질량% 이상으로 할 수 있고, 시멘트 조성물 중의 Sr 함유량을 0.07질량% 이상으로 할 수 있었다. 표 8에 나타내는 바와 같이, 석회석에 따라 석탄회에 대한 건설 발생토의 질량비가 0.13 내지 1.6이 되도록 시멘트 클링커 원료의 원료 원단위를 조정하여 시멘트 클링커를 제조함으로써, 얻어지는 시멘트 조성물의 Sr 함유량을 0.072질량%로 할 수 있었다.

Claims (9)

  1. Sr 함유량이 0.07 내지 1.0질량%, 또한 MgO 함유량이 1.0질량% 초과 2.6질량% 이하, f.CaO 함유량이 0질량% 초과 1.5질량% 이하, SO3 함유량이 1.6 내지 2.4질량%이고, 보그식으로 산정되는 C3S 함유량이 50 내지 70질량%, C2S 함유량이 5 내지 25질량%, C3A 함유량이 6 내지 15질량% 및 C4AF 함유량이 7 내지 15질량%인 시멘트 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 분말 X선 회절 측정(XRD)의 리트벨트(Rietveld) 해석법에 준하여 측정한 C3A 함유량이 0.1 내지 11.0질량%인 시멘트 조성물.
  3. 시멘트 조성물의 Sr 함유량이 0.07 내지 1.0질량%, 또한 MgO 함유량이 1.0질량% 초과 2.6질량% 이하, f.CaO 함유량이 0질량% 초과 1.5질량% 이하이고, 보그식으로 산정되는 C3S 함유량이 50 내지 70질량%, C2S 함유량이 5 내지 25질량%, C3A 함유량이 6 내지 15질량% 및 C4AF 함유량이 7 내지 15질량%가 되도록 석회석, 규석, 석탄회, 점토, 고로 슬래그, 건설 발생토, 하수 오니, 하이드로 케이크 및 철원으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원료의 원료 원단위를 조정하고, 조정한 원료를 배합하고, 소성하여 시멘트 클링커를 제조하는 공정 (A)와, 시멘트 클링커와, 석고와, 혼합재로서 석회석 및/또는 고로 슬래그를 시멘트 조성물의 SO3 함유량이 1.6 내지 2.4질량%가 되도록 혼합하여 분쇄하는 공정 (B)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 패각을 석회석의 일부 대체로서 사용하는 시멘트 조성물의 제조 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 공정 (A)에 있어서의 시멘트 클링커 원료로서 시멘트 클링커 1톤당 석회석 700 내지 1400kg, 규석 20 내지 150kg, 석탄회 0 내지 300kg, 점토 0 내지 100kg, 고로 슬래그 0 내지 100kg, 건설 발생토 10 내지 150kg, 하수 오니 0 내지 100kg, 하이드로 케이크 0 내지 100kg 및 철원 30 내지 80kg을 배합하는 시멘트 조성물의 제조 방법.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 공정 (A)에 있어서 석탄회에 대한 건설 발생토의 질량비가 0.13 내지 1.6이 되도록 건설 발생토와 석탄회를 배합하는 시멘트 조성물의 제조 방법.
  7. 제3항 또는 제4항에 있어서, 공정 (A)에 있어서의 건설 발생토 중의 Sr 함유량이 0.01 내지 1.0질량%이고, 또한 석탄회 중의 Sr 함유량이 0.02 내지 0.4질량%인 시멘트 조성물의 제조 방법.
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