KR101829498B1

KR101829498B1 - 시멘트 조성물 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR101829498B1
Application number: KR1020137024464A
Authority: KR
Inventors: 히토시 도노코치; 다카야스 이토; 노리히코 사와베
Original assignee: 우베 고산 가부시키가이샤
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2018-02-14
Also published as: WO2012114622A1; JP2012171857A; JP4968390B1; KR20140007910A; SG192920A1; CN103391908B; CN103391908A

Abstract

시멘트 페이스트, 모르타르 또는 콘크리트의 프레시 성상을 유지하면서, 시멘트 페이스트, 모르타르 또는 콘크리트의 경화체의 강도 발현성을 향상시키는 시멘트 조성물 및 그의 제조 방법을 제공한다. Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％이며, 또한 Mo 함유량이 0.0002 내지 0.0023질량％인 시멘트 조성물이다. 또한, 시멘트 조성물의 Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％이며, 또한 Mo 함유량이 0.0002 내지 0.0023질량％가 되도록, 석회석, 규석, 석탄회, 점토, 고로 슬래그, 건설 발생토, 하수 오니, 히드로 케이크 및 철원으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원료의 원료 원단위를 조정하고, 조정한 원료를 소성하여 시멘트 클링커를 제조하는 공정 (A)와, 시멘트 클링커와, 석고와, 혼합재로서 석회석 및 고로 슬래그를 분쇄하는 공정 (B)를 포함하는 시멘트 조성물의 제조 방법이다.

Description

시멘트 조성물 및 그의 제조 방법{CEMENT COMPOSITION AND PROCESS FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 시멘트 조성물 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

시멘트 조성물은 시멘트 조성물에 포함되는 성분과 물이 반응하여 수화물을 생성하고, 강도를 발현한다. 일반적으로는, 수화물의 생성량이 많아짐에 따라, 시멘트 페이스트, 모르타르 또는 콘크리트의 강도는 상승한다.

시멘트 유저로부터, 콘크리트의 유동성이나 응결 시간을 손상시키지 않고, 강도 발현성이 우수한 콘크리트 등의 경화체를 얻는 것이 가능한 시멘트 조성물이 요구되고 있다.

콘크리트의 강도 발현성을 향상시키는 방법으로는, 「시멘트 입자의 분말도(브레인 비표면적)를 미세하게 한다」, 「시멘트 클링커의 알라이트(C₃S) 함유량을 증가시킨다」 등의 수단이 사용되고 있다(예를 들어 비특허문헌 1).

사단 법인 시멘트 협회, 「시멘트의 상식」「4. 시멘트의 종류와 용도」, 시멘트의 상식, p.11-17, 2004년 발행

그러나, 비특허문헌 1과 같이 「시멘트 입자의 분말도(브레인 비표면적)를 미세하게 한다」, 「시멘트 클링커의 C₃S 함유량을 증가시킨다」 등의 시멘트 조성물의 분말도나 광물 조성을 바꾸는 수단에 의해 콘크리트 등의 경화체의 강도 발현성을 향상시키면, 유동성이 저하되고, 또한 응결 시간이 단축된다는 문제가 있다.

본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 시멘트 페이스트, 모르타르 또는 콘크리트의 적정한 프레시 성상(표준 연도 수량, 응결 시간)을 유지하면서, 모르타르 또는 콘크리트 등의 경화체의 강도 발현성을 향상시키는 것이 가능한 시멘트 조성물 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 시멘트 페이스트, 모르타르 또는 콘크리트의 프레시 성상을 유지하면서, 모르타르 또는 콘크리트 등의 경화체의 강도 발현성을 향상시키기 위해서는, 시멘트 조성물 중의 스트론튬(Sr) 함유량과 몰리브덴(Mo) 함유량이 영향을 미치는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은 Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％이며, 또한 Mo 함유량이 0.0002 내지 0.0023질량％인 시멘트 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 R₂O 함유량이 0.3 내지 0.6질량％인 상기 시멘트 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 MgO 함유량이 0.7 내지 1.8질량％이며, 또한 SO₃ 함유량이 1.6 내지 2.5질량％인 상기 시멘트 조성물에 관한 것이다. 또한 본 발명은 C₃S 함유량이 45 내지 70질량％, C₂S 함유량이 5 내지 25질량％, C₃A 함유량이 6 내지 15질량％ 및 C₄AF 함유량이 7 내지 15질량％인 상기 시멘트 조성물에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 시멘트 조성물의 Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％이며, 또한 Mo 함유량이 0.0002 내지 0.0023질량％가 되도록, 석회석, 규석, 석탄회, 점토, 고로 슬래그, 건설 발생토, 하수 오니, 히드로 케이크 및 철원으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원료의 원료 원단위를 조정하고, 조정한 원료를 소성하여 시멘트 클링커를 제조하는 공정 (A)와, 시멘트 클링커와, 석고와, 혼합재로서 석회석 및 고로 슬래그를 분쇄하는 공정 (B)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 또한 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, 히드로 케이크 0 내지 100kg 및 철원 30 내지 80kg을 배합하는, 상기 시멘트 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 시멘트 페이스트, 모르타르 또는 콘크리트의 적정한 프레시 성상을 유지하기 위해, 시멘트 페이스트의 표준 연도(軟度) 수량(일정한 연도를 얻기 위하여 필요한 수량) 및 응결 시간을 유지하면서, 모르타르 또는 콘크리트 등의 경화체의 강도 발현성(예를 들어 재령 28일의 강도 발현성)을 향상시키는, 시멘트 조성물 및 그의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 시멘트 조성물 중의 Sr 함유량과, 이 시멘트 조성물을 사용한 재령 28일의 모르타르(경화체) 압축 강도의 관계를 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 설명한다.

본 발명의 시멘트 조성물은 Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％이며, 또한 Mo 함유량이 0.0002 내지 0.0023질량％인 것을 특징으로 한다.

시멘트 조성물의 Sr 및 Mo는 미량 성분이다. 본 발명자들은, 시멘트 조성물 중의 Sr 함유량 및 Mo 함유량이, 시멘트 조성물을 사용한 시멘트 페이스트, 모르타르 또는 콘크리트의 경화체의 강도 발현성에 영향을 미치는 것을 밝혀내어, 시멘트 조성물의 Sr 함유량, Mo 함유량이 적정 범위가 되도록 함으로써, 시멘트 페이스트, 모르타르 또는 콘크리트의 적성인 프레시 성상(표준 연도 수량, 응결 시간)을 유지하면서, 그들의 경화체의 강도 발현성을 향상시킬 수 있는 것을 발견했다.

시멘트 조성물의 Sr 함유량 및 Mo 함유량은 시멘트 조성물의 전체 질량에 대한 함유 비율(질량％)이다. 시멘트 조성물의 Sr 함유량 및 Mo 함유량은 시멘트 협회 표준 시험 방법 JCAS I-52 2000 「ICP 발광 분광 분석 및 전기 가열식 원자 흡광 분석 방법에 의한 시멘트 중의 미량 성분의 정량 방법」에 준하여 측정될 수 있다.

시멘트 조성물의 Sr 함유량은 0.02 내지 0.06질량％이며, 바람직하게는 0.025 내지 0.057질량％이며, 보다 바람직하게는 0.03 내지 0.055질량％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.035 내지 0.05질량％이며, 특히 바람직하게는 0.038 내지 0.045질량％이다.

시멘트 조성물의 Mo 함유량은 0.0002 내지 0.0023질량％이며, 바람직하게는 0.0003 내지 0.0020질량％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0004 내지 0.0015질량％이며, 더욱 바람직하게는 0.0005 내지 0.0012질량％, 특히 바람직하게는 0.0006 내지 0.0009질량％이다.

시멘트 조성물의 Sr 함유량이 0.02질량％ 미만 혹은 0.06질량％를 초과하거나 시멘트 조성물의 Mo 함유량이 0.0023질량％를 초과하면, 시멘트 조성물을 사용한 시멘트 페이스트, 모르타르 또는 콘크리트의 응결 시간이 느려져, 시멘트 조성물을 사용한 시멘트 페이스트, 모르타르 또는 콘크리트의 경화체의 적성인 강도 발현성을 유지할 수 없는 경우가 있다.

시멘트 조성물의 R₂O(알칼리) 함유량은 하기 식 (1)로 나타나는 양을 의미한다.

시멘트 조성물의 R₂O 함유량=Na₂O 함유량+0.658×K₂O 함유량 (1)

시멘트 조성물의 R₂O 함유량은 바람직하게는 0.3 내지 0.6질량％, 보다 바람직하게는 0.35 내지 0.55질량％, 더욱 바람직하게는 0.37 내지 0.54질량％이며, 특히 바람직하게는 0.38 내지 0.52질량％이다. 시멘트 조성물의 R₂O 함유량이 상기 범위 내이면, 적당한 유동성, 응결 시간을 유지하면서, 시멘트 조성물을 사용한 시멘트 페이스트, 모르타르 또는 콘크리트의 강도 발현성을 향상시킬 수 있다. 시멘트 조성물의 R₂O 함유량은 시멘트 조성물의 전체 질량에 대한 함유 비율(질량％)이며, 이 함유 비율은 JIS R 5202:1998 「포틀랜드 시멘트의 화학 분석 방법」에 준하여 측정될 수 있다.

시멘트 조성물의 MgO 함유량은 바람직하게는 0.7 내지 1.8질량％, 보다 바람직하게는 0.7 내지 1.7질량％, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 1.6질량％, 특히 바람직하게는 0.9 내지 1.5질량％, 극히 바람직하게는 0.9 내지 1.4질량％이다. 시멘트 조성물 중의 MgO 함유량이 상기 범위 내이면, 적당한 유동성, 응결 시간을 유지하면서, 시멘트 조성물을 사용한 시멘트 페이스트, 모르타르 또는 콘크리트의 강도 발현성을 향상시킬 수 있다. 시멘트 조성물의 MgO 함유량은 시멘트 조성물의 전체 질량에 대한 함유 비율(질량％)이며, 이 함유 비율은 JIS R 5202:1998 「포틀랜드 시멘트의 화학 분석 방법」에 준하여 측정될 수 있다.

시멘트 조성물의 SO₃ 함유량은 바람직하게는 1.6 내지 2.5질량％, 보다 바람직하게는 1.6 내지 2.4질량％, 더욱 바람직하게는 1.7 내지 2.35질량％이며, 특히 바람직하게는 1.8 내지 2.35질량％이다. 시멘트 조성물 중의 SO₃ 함유량이 상기 범위 내이면, 적당한 유동성, 응결 시간을 유지하면서, 시멘트 조성물을 사용한 시멘트 페이스트, 모르타르 또는 콘크리트의 강도 발현성을 향상시킬 수 있다. 시멘트 조성물 중의 SO₃ 함유량은 시멘트 조성물의 전체 질량에 대한 함유 비율(질량％)이며, 이 함유 비율은 JIS R 5202:1998 「포틀랜드 시멘트의 화학 분석 방법」에 준하여 측정될 수 있다.

시멘트 조성물의 광물 조성은, 바람직하게는 C₃S 함유량이 45 내지 70질량％, C₂S 함유량이 5 내지 25질량％, C₃A 함유량이 6 내지 15질량％ 및 C₄AF 함유량이 7 내지 15질량％이며, 보다 바람직하게는 C₃S 함유량이 48 내지 65질량％, C₂S 함유량이 7 내지 25질량％, C₃A 함유량이 8 내지 13질량％ 및 C₄AF 함유량이 8 내지 12질량％이며, 더욱 바람직하게는 C₃S 함유량이 53 내지 65질량％, C₂S 함유량이 10 내지 23질량％, C₃A 함유량이 9 내지 12질량％ 및 C₄AF 함유량이 8 내지 11질량％, 특히 바람직하게는 C₃S 함유량이 55 내지 63질량％, C₂S 함유량이 11 내지 20질량％, C₃A 함유량이 9 내지 11질량％ 및 C₄AF 함유량이 8 내지 10질량％이다. 시멘트 조성물의 광물 조성이 상기 범위 내이면, 모르타르 및 콘크리트의 프레시 성상을 유지하면서, 강도 발현성을 용이하게 유지할 수 있다.

여기서, 시멘트 조성물의 광물 조성인 C₃S 함유량(알라이트), C₂S 함유량(벨라이트), C₃A 함유량(알루미네이트상) 및 C₄AF 함유량(페라이트상)은 하기의 보그(Bogue)식 [1] 내지 [4]에 의해 산출된다.

C₃S 함유량(질량％)=4.07×CaO 함유량(질량％)-7.60×SiO₂ 함유량(질량％)-6.72×Al₂O₃ 함유량(질량％)-1.43×Fe₂O₃ 함유량(질량％)-2.85×SO₃ 함유량(질량％)... [1]

C₂S 함유량(질량％)=2.87×SiO₂ 함유량(질량％)-0.754×C₃S 함유량(질량％)... [2]

C₃A 함유량(질량％)=2.65×Al₂O₃ 함유량(질량％)-1.69×Fe₂O₃ 함유량(질량％)... [3]

C₄AF 함유량(질량％)=3.04×Fe₂O₃ 함유량(질량％)... [4]

식 중의 「CaO 함유량」, 「SiO₂ 함유량」, 「Al₂O₃ 함유량」 및 「Fe₂O₃ 함유량」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 「포틀랜드 시멘트의 화학 분석 방법」 혹은 JIS R 5204 「시멘트의 형광 X선 분석 방법」에 의해 측정될 수 있다.

본 발명의 시멘트 조성물의 제조 방법은, 시멘트 조성물의 Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％이며, 또한 Mo 함유량이 0.0002 내지 0.0023질량％가 되도록, 석회석, 규석, 석탄회, 점토, 고로 슬래그, 건설 발생토, 하수 오니, 히드로 케이크 및 철원으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원료의 원료 원단위를 조정하고, 조정한 원료를 소성하여 시멘트 클링커를 제조하는 공정 (A)와, 시멘트 클링커와, 석고와, 혼합재로서 석회석 및 고로 슬래그를 배합하여 분쇄하는 공정 (B)를 포함한다.

(A) 공정에서 시멘트 클링커의 원료로는, 석회석, 규석, 석탄회, 점토, 고로 슬래그, 건설 발생토, 하수 오니, 히드로 케이크 및 철원 등을 들 수 있다.

석탄회는 석탄 화력 발전소 등으로부터 발생하는 것이며, 신더 애시, 플라이 애시, 클링커 애시 및 보텀 애시를 들 수 있다. 건설 발생토로는, 건설 공사의 시공에 수반하여 부차적으로 발생하는 잔토나 이토, 폐토 등을 들 수 있다. 하수 오니로는, 오니 단미 이외에, 이것에 석회석을 첨가하여 건분화한 것이나, 소각 잔사 등을 들 수 있다. 히드로 케이크로는, 해수 마그네시아 클링커를 제조할 때의 해수에 소량의 수산화칼슘을 첨가하여, 해수 중의 탄산 가스를 제거하는 공정에서 발생하는 부산물이며, 칼슘 및 마그네슘 각각의 수산화물 및 탄산염을 주성분으로 하는 것을 들 수 있다. 철원으로는, 구리 슬래그, 고로 더스트 등을 들 수 있다. 또한, Sr을 어느 정도 함유하는 원료이면, 상기 석회석, 규석, 석탄회, 점토, 고로 슬래그, 건설 발생토, 하수 오니, 히드로 케이크 및 철원 이외이어도 좋다.

(A) 공정에서의 시멘트 클링커 원료의 원료 원단위로는 시멘트 클링커 1톤(t)당, 드라이 베이스(수분을 포함하지 않는 상태)로, 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, 히드로 케이크 0 내지 100kg 및 철원 30 내지 80kg을 배합하는 것이 바람직하다. 또한, 공정 (A)에서는, 시멘트 클링커 원료로서 시멘트 클링커 1톤(t)당 드라이 베이스로, 석회석 800 내지 1300kg, 규석 20 내지 100kg, 석탄회 10 내지 250kg, 점토 0 내지 80kg, 고로 슬래그 5 내지 50kg, 건설 발생토 20 내지 150kg, 하수 오니 0 내지 70kg, 히드로 케이크 20 내지 80kg 및 철원 30 내지 60kg을 배합하는 것이 보다 바람직하다. 석탄회는 드라이 베이스로 20 내지 250kg인 것이 더욱 바람직하다. 본 명세서에 있어서, 「원료 원단위」란, 시멘트 클링커를 1톤 제조하는 데 있어서 사용되는 각 원료의 질량(kg/t-클링커)을 의미한다.

(A) 공정에서 시멘트 클링커 원료의 원료 원단위를 조정하는 방법으로는, 각 시멘트 클링커 원료 중의 Sr 함유량 및 Mo 함유량을 측정하여, Sr 또는 Mo를 많이 포함하는 시멘트 클링커 원료의 원료 원단위를 주로 조정하고, 시멘트 클링커 조성물의 Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％ 및 Mo 함유량이 0.0002 내지 0.0023질량％가 되도록 원료 원단위를 조정한다.

또한, 시멘트 클링커 원료 중에서도, 철원의 사용량(원료 원단위)이 시멘트 조성물 중의 Mo 함유량에 미치는 영향이 크다. 철원 중에서도, 구리 슬래그는 Mo 함유량이 많고, 철원으로서 구리 슬래그를 사용하는 경우에는 철원의 원료 원단위로서 바람직한 범위인 시멘트 클링커 1톤(t)당, 30 내지 80kg/t 중 구리 슬래그의 사용량은 시멘트 클링커 1톤당 바람직하게는 5 내지 70kg/t, 보다 바람직하게는 5 내지 60kg/t이고, 더욱 바람직하게는 5 내지 55kg/t, 특히 바람직하게는 5 내지 50kg/t이다.

시멘트 조성물의 MgO 함유량을 특정 범위로 하기 위해서는, 석회석, 규석, 고로 슬래그, 석탄회, 건설 발생토, 고로 더스트, 히드로 케이크 및 철원으로서 구리 슬래그 및 고로 더스트의 MgO 함유량에 기초하여, 이들 원료의 MgO 함유량의 합계량이 0.7 내지 1.8질량％가 되도록 각 원료의 원료 원단위를 조정한다.

시멘트 클링커 원료는, 각 원료 중의 Sr 함유량, Mo 함유량 및 MgO 함유량이 이하의 범위의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 각 원료 중의 Sr 함유량, Mo 함유량 및 MgO 함유량은 각 원료 전체(100질량％)에 대한 함유 비율(질량％)이다.

석회석으로는, Sr 함유량이 바람직하게는 0.005 내지 0.07질량％, 보다 바람직하게는 0.005 내지 0.06질량％, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.06질량％, 특히 바람직하게는 0.015 내지 0.055질량％인 것을 사용한다. 석회석으로는, Mo 함유량이 바람직하게는 0.002질량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.001질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.0005질량％ 이하, 특히 바람직하게는 0.0003질량％ 이하인 것을 사용한다. 석회석으로는, MgO 함유량이 바람직하게는 0.1 내지 1.5질량％, 보다 바람직하게는 0.2 내지 1.3질량％, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 1.1질량％, 특히 바람직하게는 0.3 내지 1.0질량％인 것을 사용한다. 석회석으로는, R₂O 함유량이 바람직하게는 0.05질량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.001 내지 0.04질량％, 더욱 바람직하게는 0.005 내지 0.03질량％, 특히 바람직하게는 0.005 내지 0.02질량％인 것을 사용한다.

규석으로는, Sr 함유량이 바람직하게는 0.001 내지 0.04질량％, 보다 바람직하게는 0.001 내지 0.03질량％, 더욱 바람직하게는 0.001 내지 0.025질량％, 더욱 바람직하게는 0.001 내지 0.02질량％인 것을 사용한다. 규석으로는, Mo 함유량이 바람직하게는 0.002질량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.001질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.0005질량％ 이하, 특히 바람직하게는 0.0004질량％ 이하인 것을 사용한다. 규석으로는, MgO 함유량이 바람직하게는 0.05 내지 1.0질량％, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.8질량％, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.6질량％, 특히 바람직하게 0.1 내지 0.5질량％인 것을 사용한다. 규석으로는, R₂O 함유량이 바람직하게는 0.1 내지 4.0질량％, 보다 바람직하게는 0.1 내지 3.0질량％, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 2.5질량％, 특히 바람직하게는 0.3 내지 2.0질량％인 것을 사용한다.

석탄회로는, Sr 함유량이 바람직하게는 0.02 내지 0.2질량％, 보다 바람직하게는 0.02 내지 0.15질량％, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 0.13질량％, 특히 바람직하게는 0.02 내지 0.12질량％인 것을 사용한다. 석탄회로는, Mo 함유량이 바람직하게는 0.004질량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.003질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.002질량％ 이하, 특히 바람직하게는 0.0015질량％ 이하인 것을 사용한다. 석탄회로는, MgO 함유량이 바람직하게는 0.2 내지 3.0질량％, 보다 바람직하게는 0.4 내지 3.0질량％, 더욱 바람직하게는 0.4 내지 2.5질량％, 특히 바람직하게는 0.4 내지 2.3질량％인 것을 사용한다. 석탄회로는, R₂O 함유량이 바람직하게는 0.1 내지 3.5질량％, 보다 바람직하게는 0.2 내지 3.0질량％, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 2.5질량％, 특히 바람직하게는 0.5 내지 2.0질량％인 것을 사용한다.

고로 슬래그로는, Sr 함유량이 바람직하게는 0.02 내지 0.08질량％, 보다 바람직하게는 0.02 내지 0.07질량％, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 0.06질량％, 특히 바람직하게는 0.02 내지 0.05질량％ 이하인 것을 사용한다. 고로 슬래그로는, Mo 함유량이 바람직하게는 0.002질량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.001질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.0005질량％ 이하, 특히 바람직하게는 0.0003질량％ 이하인 것을 사용한다. 고로 슬래그로는, MgO 함유량이 바람직하게는 3.0 내지 10질량％, 보다 바람직하게는 3.0 내지 8.0질량％, 더욱 바람직하게는 3.0 내지 7.0질량％, 특히 바람직하게는 4.0 내지 7.0질량％인 것을 사용한다. 고로 슬래그로는, R₂O 함유량이 바람직하게는 0.02 내지 1.0질량％, 보다 바람직하게는 0.04 내지 0.8질량％, 더욱 바람직하게는 0.06 내지 0.6질량％, 특히 바람직하게는 0.08 내지 0.5질량％인 것을 사용한다.

점토로는, Sr 함유량이 바람직하게는 0.001 내지 0.03질량％, 보다 바람직하게는 0.003 내지 0.025질량％, 더욱 바람직하게는 0.003 내지 0.02질량％, 특히 바람직하게는 0.004 내지 0.015질량％ 이하인 것을 사용한다. 점토로는, Mo 함유량이 바람직하게는 0.002질량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.001질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.0005질량％ 이하, 특히 바람직하게는 0.0004질량％ 이하인 것을 사용한다. 점토로는, MgO 함유량이 바람직하게는 0.3 내지 6.0질량％, 보다 바람직하게는 0.3 내지 5.0질량％, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 4.0질량％ 이하, 특히 바람직하게는 0.5 내지 3.0질량％인 것을 사용한다. 점토로는, R₂O 함유량이 바람직하게는 0.5 내지 4.0질량％, 보다 바람직하게는 0.7 내지 3.5질량％, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 3.0질량％, 특히 바람직하게는 1.2 내지 2.8질량％인 것을 사용한다.

건설 발생토로는, Sr 함유량이 바람직하게는 0.01 내지 0.4질량％, 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.3질량％, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.2질량％, 특히 바람직하게는 0.015 내지 0.1질량％인 것을 사용한다. 건설 발생토로는, Mo 함유량이 바람직하게는 0.002질량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.001질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.0005질량％ 이하, 특히 바람직하게는 0.0004질량％ 이하인 것을 사용한다. 건설 발생토로는, MgO 함유량이 바람직하게는 0.5 내지 6.0질량％, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5.0질량％, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 4.0질량％, 특히 바람직하게는 1.0 내지 3.0질량％인 것을 사용한다. 건설 발생토로는, R₂O 함유량이 바람직하게는 0.5 내지 4.5질량％, 보다 바람직하게는 0.7 내지 4.0질량％, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 3.5질량％, 특히 바람직하게는 1.2 내지 3.0질량％인 것을 사용한다.

하수 오니로는, 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 0.04질량％인 것을 사용한다. 하수 오니로는, Mo 함유량이 바람직하게는 0.002질량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0015질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.0012질량％ 이하, 특히 바람직하게는 0.0011질량％ 이하인 것을 사용한다. 하수 오니로는, MgO 함유량이 바람직하게는 0.05 내지 4.0질량％, 보다 바람직하게는 0.1 내지 3.0질량％, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2.5질량％, 특히 바람직하게는 0.1 내지 2.0질량％인 것을 사용한다. 하수 오니로는, R₂O 함유량이 바람직하게는 0.4 내지 3.5질량％, 보다 바람직하게는 0.6 내지 3.0질량％, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 2.5질량％, 특히 바람직하게는 1.0 내지 2.0질량％인 것을 사용한다.

히드로 케이크로는, Sr 함유량이 바람직하게는 0.1 내지 0.8질량％, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.7질량％, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.6질량％, 특히 바람직하게는 0.1 내지 0.5질량％인 것을 사용한다. Mo 함유량이 바람직하게는 0.002질량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.001질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.0005질량％ 이하, 특히 바람직하게는 0.0003질량％ 이하인 것을 사용한다. 히드로 케이크로는, MgO 함유량이 바람직하게는 5.0 내지 30질량％, 보다 바람직하게는 5.0 내지 25질량％, 더욱 바람직하게는 10 내지 25질량％, 특히 바람직하게는 10 내지 20질량％인 것을 사용한다. 히드로 케이크로는, R₂O 함유량이 바람직하게는 0.02 내지 1.5질량％, 보다 바람직하게는 0.04 내지 1.2질량％, 더욱 바람직하게는 0.06 내지 1.0질량％, 특히 바람직하게는 0.08 내지 0.8질량％인 것을 사용한다.

철원으로서, 구리 슬래그 및 고로 더스트를 사용하는 경우에는, 이들 원료의 Sr 함유량, Mo 함유량 및 MgO 함유량이 이하의 범위의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

구리 슬래그로는, Sr 함유량이 바람직하게는 0.005 내지 0.05질량％, 보다 바람직하게는 0.005 내지 0.04질량％, 더욱 바람직하게는 0.005 내지 0.03질량％, 특히 바람직하게는 0.005 내지 0.02질량％인 것을 사용한다. 구리 슬래그로는, Mo 함유량이 바람직하게는 0.0002 내지 0.8질량％, 보다 바람직하게는 0.0002 내지 0.6질량％, 더욱 바람직하게는 0.0002 내지 0.4질량％, 특히 바람직하게는 0.0002 내지 0.3질량％인 것을 사용한다. 구리 슬래그로는, MgO 함유량이 바람직하게는 0.5 내지 3.0질량％, 보다 바람직하게는 0.5 내지 2.5질량％, 더욱 바람직하게는 0.6 내지 2.0질량％, 특히 바람직하게는 0.7 내지 1.5질량％인 것을 사용한다. 구리 슬래그로는, R₂O 함유량이 바람직하게는 0.04 내지 2.0질량％, 보다 바람직하게는 0.06 내지 1.8질량％, 더욱 바람직하게는 0.08 내지 1.6질량％, 특히 바람직하게는 1.0 내지 1.4질량％인 것을 사용한다.

고로 더스트로는, Sr 함유량이 바람직하게는 0.001 내지 0.03질량％, 보다 바람직하게는 0.001 내지 0.02질량％, 더욱 바람직하게는 0.001 내지 0.015질량％, 특히 바람직하게는 0.001 내지 0.01질량％인 것을 사용한다. 고로 더스트로는, Mo 함유량이 바람직하게는 0.004질량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.003질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.002질량％ 이하, 특히 바람직하게는 0.001질량％ 이하인 것을 사용한다. 고로 더스트로는, MgO 함유량이 바람직하게는 0.1 내지 3.0질량％, 보다 바람직하게는 0.15 내지 2.0질량％, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 1.5질량％ 이하, 특히 바람직하게는 0.2 내지 1.5질량％인 것을 사용한다. 고로 더스트로는, R₂O 함유량이 바람직하게는 0.002 내지 1.0질량％, 보다 바람직하게는 0.004 내지 0.8질량％, 더욱 바람직하게는 0.006 내지 0.6질량％, 특히 바람직하게는 0.008 내지 0.4질량％인 것을 사용한다.

시멘트 클링커의 제조는 SP 방식(다단 사이클론 예열 방식) 또는 NSP 방식(하소로를 병설한 다단 사이클론 예열 방식) 등의 기존의 시멘트 제조 설비를 사용하여 제조할 수 있다.

또한, 공업 스케일의 제조에 있어서는, 예를 들어 시멘트 클링커 소성 시에 품질 관리용의 샘플을 채취하고, 이 샘플의 시멘트 클링커의 Sr 및 Mo 함유량을 측정하고, 각 원료 중의 Sr 및 Mo 함유량에 기초하여, 각 원료의 사용 비율(원료 원단위)을 조정하여, 시멘트 클링커 중의 Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％, 또한 Mo 함유량이 0.0002 내지 0.0023질량％가 되도록 한다. 시멘트 클링커 원료 중, 석탄회는 Sr 함유량이 비교적 많고, 건설 발생토는 Sr 함유량이 비교적 적으므로, 예를 들어 샘플용으로 채취한 시멘트 클링커 중의 Sr 함유량이 0.02질량％ 미만인 경우에는, 석탄회의 원료 원단위를 증가시키고, 건설 발생토의 원료 원단위를 저감시킨다. 반대로, 샘플용으로 채취한 시멘트 클링커 중의 Sr 함유량이 0.06질량％를 초과하는 경우는, 석탄회의 원료 원단위를 저감시키고, 건설 발생토의 원료 원단위를 증가시킨다. 이렇게 시멘트 클링커 원료의 원료 원단위를 조정함으로써, 시멘트 클링커의 광물 조성을 변경하지 않고, Sr 함유량을 조정할 수 있다. 또한, 시멘트 클링커 원료로서 석탄회를 사용하지 않는 경우에도, 샘플용으로 채취한 시멘트 클링커 중의 Sr 함유량이 0.06질량％를 초과하는 경우에는, Sr 함유량이 적은 석회석을 선택적으로 사용하여, 시멘트 클링커 중의 Sr 함유량을 저감시키는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들어 샘플용으로 채취한 시멘트 클링커 중의 Mo 함유량이 0.0023질량％를 초과하는 경우에는, 시멘트 클링커 원료의 철원 중 Mo 함유량이 비교적 많은 구리 슬래그의 원료 원단위를 저감시키고, 반대로 고로 더스트의 원료 원단위를 증가시킨다. 이렇게 시멘트 클링커 원료 중, 철원이 되는 각 원료의 원료 원단위를 조정함으로써, 시멘트 클링커의 광물 조성을 변경하지 않고, Mo 함유량을 조정할 수 있다.

시멘트 조성물의 MgO 함유량에 대해서도 마찬가지로, 시멘트 클링커 소성 시에 품질 관리용의 샘플을 채취하고, 이 샘플의 시멘트 클링커 중의 MgO 함유량을 측정하고, 각 원료 중의 MgO 함유량에 기초하여, 각 원료의 사용 비율(원료 원단위)을 조정하여, 시멘트 조성물의 MgO 함유량이 0.7 내지 1.8질량％가 되도록 한다. 시멘트 클링커 원료 중, 고로 슬래그 및／또는 히드로 케이크는 MgO 함유량이 비교적 많고, 석탄회 및／또는 건설 발생토는 MgO 함유량이 비교적 적으므로, 예를 들어 샘플용으로 채취한 시멘트 클링커 중의 MgO 함유량이 0.7질량％ 미만인 경우에는, 고로 슬래그 및／또는 히드로 케이크의 원료 원단위를 증가시키고, 석탄회 및／또는 건설 발생토의 원료 원단위를 저감시킨다. 반대로, 샘플용으로 채취한 시멘트 클링커 중의 MgO 함유량이 1.8질량％를 초과하는 경우는, 고로 슬래그 및／또는 히드로 케이크의 원료 원단위를 저감시키고, 석탄회 및／또는 건설 발생토의 원료 원단위를 증가시킨다. 이렇게 시멘트 클링커 원료의 원료 원단위를 조정함으로써, 시멘트 클링커의 광물 조성을 변경하지 않고, MgO 함유량을 조정할 수 있다.

이어서, NSP 방식의 기존의 시멘트 제조 설비를 사용하여, 본 실시 형태에 관한 시멘트 조성물에 사용하는 시멘트 클링커의 제조 방법의 일 실시 형태를 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 관한 시멘트 조성물의 제조 방법은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

시멘트 클링커의 각 원료의 혼합 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 원료 분쇄 밀 등에 의해 분쇄 혼합하고, 또 블렌딩 사일로에 의해 혼합하는 것이 바람직하다.

분쇄 혼합된 시멘트 클링커 원료는, 또한 기존의 설비인 서스펜션 프리히터 및 회전 가마를 사용하여 소성할 수 있다. 시멘트 클링커의 소성 온도, 소성 시간 등의 소성 조건을 바꿈으로써도, Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％, 또한 Mo 함유량이 0.0002 내지 0.0023질량％가 되도록 하는 시멘트 조성물을 제조하기 위한 시멘트 클링커를 얻을 수 있다.

시멘트 클링커의 소성 온도는, 특별히 한정되지 않지만, NSP 방식의 시멘트 제조 설비를 사용한 경우에는, 회전 가마의 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 30분간 내지 2시간, 더욱 바람직하게는 45분 내지 1.5시간이다.

소성 후, 얻어진 시멘트 클링커는, 회전 가마의 하류측에 설치된 클링커 쿨러에 의해, 예를 들어 100 내지 200℃ 정도까지 냉각되는 것이 바람직하다. 냉각 속도는 바람직하게는 10 내지 60℃/분이며, 보다 바람직하게는 15 내지 45℃/분이며, 더욱 바람직하게는 15 내지 30℃/분이다. 냉각 속도가 10 내지 60℃/분의 범위이면, 우수한 강도 발현성을 갖는 모르타르나 콘크리트의 제조가 가능하게 되는 시멘트 조성물을 얻을 수 있다.

분쇄 공정에 있어서, 시멘트 조성물은, Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％, 또한 Mo 함유량이 0.0002 내지 0.0023질량％인 시멘트 클링커와 석고를 혼합하여 분쇄함으로써 제조할 수 있다. 석고는, JIS R 9151 「시멘트용 천연 석고」에 규정되는 품질을 만족하는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 이수 석고, 반수 석고, 불용성 무수 석고가 적절하게 사용된다.

분쇄 공정에 있어서, Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％, 또한 Mo 함유량이 0.0002 내지 0.0023질량％인 시멘트 클링커에 대하여, 시멘트 조성물 중의 SO₃ 함유량이 1.6 내지 2.5질량％, 바람직하게는 1.7 내지 2.4질량％, 더욱 바람직하게는 1.8 내지 2.4질량％, 특히 바람직하게는 1.85 내지 2.35질량％ 되도록 석고를 배합하여 분쇄하는 것이 바람직하다. 분쇄 방법으로는, 특별히 제한되지 않지만, 볼 밀 등의 분쇄기, 세퍼레이터 등의 분급기를 사용하는 방법을 들 수 있다. 또한, 시멘트 클링커와 석고를 함유하는 시멘트 조성물에서는, 시멘트 클링커의 함유량이 시멘트 조성물의 전체 질량에 대하여 95 내지 97질량％이며, 또한 석고의 함유량이 3 내지 5질량％인 것이 바람직하다.

분쇄 공정에 있어서, 시멘트 조성물은 혼합재를 더 함유할 수도 있다. 혼합재로는, JIS R 5211 「고로 시멘트」에 규정되는 고로 슬래그, JIS R 5212 「실리카 시멘트」에 규정되는 실리카질 혼합재, JIS A 6201 「콘크리트용 플라이 애시」에 규정되는 플라이 애시, 석회석 미분말을 이용할 수 있다. 혼합재의 합계 함유 비율(질량％)은 시멘트 조성물의 전체 질량에 대하여 5질량％ 이하인 것이 바람직하다. 혼합재의 함유 비율이 5질량％ 이하로 적기 때문에, 혼합재를 첨가한 경우에도 시멘트 조성물의 Sr 함유량, Mo 함유량 및 MgO 함유량, R₂O 함유량에 거의 영향을 미치지 않는다.

분쇄 공정 후의 시멘트 조성물의 R₂O 함유량은 바람직하게는 0.3 내지 0.6질량％, 바람직하게는 0.3 내지 0.6질량％, 보다 바람직하게는 0.35 내지 0.55질량％, 더욱 바람직하게는 0.37 내지 0.54질량％이며, 특히 바람직하게는 0.35 내지 0.52질량％이다. 시멘트 조성물의 R₂O 함유량은, 시멘트 클링커 소성 시에 품질 관리용의 샘플을 채취하고, 이 샘플의 시멘트 클링커 중의 R₂O 함유량을 측정하여, 시멘트 클링커 원료 중 규석, 석탄회, 점토, 건설 발생토나 하수 오니 등의 원료 원단위를 조정함으로써, 시멘트 조성물의 R₂O 함유량을 상기 범위로 할 수 있다.

본 실시 형태에 관한 시멘트 조성물의 브레인 비표면적은, 바람직하게는 2800 내지 4000㎠/g이다. 브레인 비표면적이 상기 범위 내이면, 더욱 우수한 강도 발현성을 갖는 모르타르나 콘크리트의 제조가 가능하게 된다. 시멘트 조성물의 브레인 비표면적은 보다 바람직하게는 3000 내지 3800㎠/g이며, 더욱 바람직하게는 3000 내지 3500㎠/g이다.

이상, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 전혀 아니다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1 내지 4, 비교예 1 내지 7)

[시멘트 클링커의 원료]

시멘트 클링커 원료로는, 석회석, 규석, 석탄회, 점토, 고로 슬래그, 건설 발생토, 하수 오니, 히드로 케이크 및 철원(구리 슬래그, 고로 더스트)의 Sr 함유량, Mo 함유량 및 MgO 함유량을 미리 측정하고, 또한 미리 시멘트 클링커 소성 시에 품질 관리용의 샘플을 채취하고, 이 샘플의 시멘트 클링커 중의 Sr 함유량, Mo 함유량, MgO 함유량 및 R₂O 함유량을 측정하여, 각 원료 중의 Sr 함유량, Mo 함유량, MgO 함유량 및 R₂O 함유량에 기초하여, Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％이며, 또한 Mo 함유량이 0.0002 내지 0.0023질량％인 시멘트 클링커가 얻어지도록 각 원료의 사용 비율(원료 원단위)을 조정했다. 또한, MgO 함유량이 0.7 내지 1.8질량％인 시멘트 클링커가 얻어지도록 각 원료의 사용 비율(원료 원단위)을 조정했다. 또한, R₂O 함유량이 0.3 내지 0.6질량％인 시멘트 클링커가 얻어지도록 각 원료의 사용 비율(원료 원단위)을 조정했다. 실시예 및 비교예에서 사용한 각 원료의 Sr 함유량, Mo 함유량 및 MgO 함유량을 표 1에 기재한다. 또한, 이하에 나타내는 화학 성분 및 원료 원단위는, 드라이 베이스(수분을 포함하지 않는 상태)의 원료 원단위이다. 또한, 표 1 중 「<0.00025」는 Mo 함유량이 0.00025질량％ 미만인 것을 나타낸다.

시멘트 조성물 중의 Sr 함유량, Mo 함유량, MgO 함유량 및 R₂O 함유량을 특정한 범위로 하기 위해, 다음과 같이 하여, 시멘트 클링커 원료의 사용 비율(원료 원단위)을 조정했다. 시멘트 클링커의 Sr 함유량은, Sr 함유량이 0.106질량％로 많은 석탄회와, Sr 함유량이 0.0272질량％로 적은 건설 발생토의 사용 비율을 증감시킴으로써 조정했다. 예를 들어, Sr 함유량을 저감시키기 위해서는, 석탄회를 저감시키고 건설 발생토를 증가시켜, 시멘트 클링커의 Sr 함유량을 확인하면서 조정했다. 또한, 시멘트 클링커의 Mo 함유량은, Mo 함유량이 0.266질량％로 많은 구리 슬래그와, Mo 함유량이 0.001질량％로 적은 고로 더스트의 사용 비율을 증감시킴으로써 조정했다. 예를 들어, Mo 함유량을 저감시키기 위해서는, 구리 슬래그를 저감시키고 고로 더스트를 증가시켜, 시멘트 클링커의 Mo 함유량을 확인하면서 조정했다. 또한, 시멘트 클링커의 MgO 함유량은, MgO 함유량이 5.12질량％로 많은 고로 슬래그 및 MgO 함유량이 14.19질량％로 많은 히드로 케이크의 사용 비율을 증감시킴으로써 조정했다. 또한, 시멘트 조성물의 R₂O 함유량을 조정하기 위해, 시멘트 클링커 원료 중 R₂O 함유량이 비교적 많은 규석, 석탄회, 점토, 건설 발생토나 하수 오니 등의 사용 비율을 증감시킴으로써 조정했다.

원료 중의 Sr 함유량, Mo 함유량 및 MgO 함유량은 시멘트 협회 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 측정했다.

[시멘트 클링커의 원료]

시멘트 클링커 원료로서 사용한 각 원료의 원단위는 석회석 800 내지 1300kg/t-클링커, 규석 20 내지 100kg/t-클링커, 석탄회 10 내지 250kg/t-클링커, 점토 0 내지 80kg/t-클링커, 고로 슬래그 5 내지 50kg/t-클링커, 건설 발생토 20 내지 150kg/t-클링커, 하수 오니 0 내지 70kg/t-클링커, 히드로 케이크 20 내지 80kg/t-클링커 및 철원 30 내지 60kg/t-클링커(구리 슬래그 5 내지 50kg/t-클링커, 고로 더스트 25 내지 55kg/t-클링커)이었다.

[시멘트 클링커의 제조]

상기 시멘트 클링커 원료를 조합하고, 조합한 원료를 NSP 킬른에 의해 최고 온도 1200 내지 1500℃에서 소성하여, 시멘트 클링커를 제조했다. NSP 킬른 출구 부근에 있어서의 시멘트 클링커의 온도는 1000 내지 1500℃이었다. 이 시멘트 클링커를, 회전 가마의 하류측에 설치된 클링커 쿨러에 의해, 1000 내지 1400℃부터 100 내지 200℃까지, 10 내지 60℃/분의 냉각 속도로 냉각했다.

얻어진 시멘트 클링커에 이수 석고를 시멘트 조성물 중의 SO₃ 함유량이 2질량％가 되도록 배합하고, 또한 혼합재(석회석, 고로 슬래그)를 석회석 4질량％와 고로 슬래그 1질량％로 첨가하고, 실기 밀로 브레인 비표면적이 3100 내지 3400㎠/g이 되도록 분쇄하여, 시멘트 조성물을 얻었다.

[시멘트 조성물의 화학 성분 (1)]

얻어진 시멘트 조성물 중의 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO 및 SO₃에 대하여, 전체 질량에 대한 함유 비율(질량％)을 측정했다. 이들 함유 비율은 JIS R 5202:1998 「포틀랜드 시멘트의 화학 분석 방법」에 준하여 측정했다. 또한, 시멘트 조성물 중의 Sr 및 Mo 함유량을 시멘트 협회 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 2에 나타낸다.

[시멘트 조성물의 화학 성분 (2)]

얻어진 시멘트 조성물 중의 Na₂O, K₂O 및 R₂O에 대하여, 전체 질량에 대한 함유 비율(질량％)을 측정했다. 이들 함유 비율은 JIS R 5202:1998 「포틀랜드 시멘트의 화학 분석 방법」에 준하여 측정했다. 결과를 표 3에 나타낸다.

[시멘트 조성물의 광물 조성]

<시멘트 조성물의 광물 조성>

얻어진 시멘트 조성물의 광물 조성(C₃S 함유량, C₂S 함유량, C₃A 함유량 및C₄AF 함유량)을 보그식 [1] 내지 [4]에 기초하여 측정했다. 결과를 표 4에 나타낸다.

[시멘트 조성물의 물성]

<시멘트 조성물의 분말 특성>

시멘트의 분말 특성(브레인 비표면적 및 45㎛잔분)에 대해서, JIS R 5201:1997 「시멘트의 물리 시험 방법」에 준하여 측정했다. 결과를 표 5에 나타낸다.

<색조 b값>

시멘트 조성물의 색조 b값은, 색 측정 색차계(닛본 덴쇼꾸제 스펙트로 칼라 미터(Spectro Color Meter) Se2000)를 사용하여 측정한 결과를 표 5에 나타낸다.

<응결 시간, 모르타르 압축 강도>

응결 시간, 모르타르 압축 강도는 얻어진 시멘트 조성물을 사용하여, JIS R 5201:1997 「시멘트의 물리 시험 방법」에 준하여 측정했다. 결과를 표 5에 나타낸다.

<표준 연도 수량>

표준 연도 수량은 시멘트 페이스트의 부드러움(연도)을 일정하게 하기 위하여 필요한 수량이며, 이것이 많을수록 시멘트의 유동성이 저하된다. 측정 방법은, 시멘트 조성물 500g을 반죽 그릇에 넣고, 물을 첨가하여 반죽 혼합한 후, 시멘트 페이스트를 용기에 투입하고, 표면을 평활하게 한 후, 표준 막대를 강하시켜, 30초 후에 표준 막대의 선단과 저판의 간격을 측정하고, 이 간격이 6±1mm(표준 연도)로 되는 수량을 측정하여 표준 연도 수량으로 했다.

도 1에 Mo 함유량이 0.0023질량％ 미만(구체적으로는, Mo 함유량이 0.0007 내지 0.0022질량％)이며, Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％(구체적으로는, Sr 함유량이 0.0262 내지 0.058질량％)인 실시예 1 내지 4의 시멘트 조성물의 Sr 함유량과, 이 시멘트 조성물을 사용한 모르타르의 압축 강도와의 관계를 나타낸다. 또한, 도 1에, Mo 함유량이 0.0023질량％를 초과하고, Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％인 비교예 1 내지 7의 시멘트 조성물의 Sr 함유량과, 이 시멘트 조성물을 사용한 모르타르의 압축 강도와의 관계를 나타낸다.

표 5 및 도 1에 도시한 바와 같이, 시멘트 조성물의 Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％의 범위에서는, Sr 함유량이 0.045 내지 0.05질량％ 정도를 피크로 모르타르 압축 강도는 상승한다. 또한 표 5 및 도 1에 도시한 실시예 1 내지 4(도 1 중의 기호 「○」)와 같이 시멘트 조성물의 Mo 함유량이 0.0002 내지 0.0023질량％이면, Mo 함유량이 0.0023질량％를 초과하는 비교예 1 내지 7(도 1 중의 기호 「●」)의 시멘트 조성물보다도 모르타르 압축 강도는 상승하고, 강도 발현성은 향상하여, 충분한 모르타르 압축 강도를 확보할 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 4의 시멘트 조성물은, 모르타르 압축 강도가 상승하고 있음에도 불구하고, 비교예 1 내지 7의 시멘트 조성물과 비교하여, 표준 연도 수량(시멘트 페이스트의 일정한 연도를 얻기 위하여 필요한 수량)은 유지되고 있어 유동성에는 큰 차이가 없고, 응결 시간도 크게 변화하지 않는다.

이상에 나타내는 결과로부터, 시멘트 조성물의 Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％이며, 또한 Mo 함유량이 0.0002 내지 0.0023질량％이면, 시멘트 페이스트, 모르타르 또는 콘크리트의 프레시 성상(표준 연도 수량, 응결 시간)은 유지하면서, 모르타르 또는 콘크리트 등의 경화체의 강도 발현성을 향상시킬 수 있는 시멘트 조성물 및 그의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims

시멘트 조성물의 화학 성분 중 Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％이며, 또한 Mo 함유량이 0.0002 내지 0.0023질량％이고, 시멘트 조성물의 광물 조성 중 C₃S 함유량이 45 내지 70질량％, C₂S 함유량이 5 내지 25질량％, C₃A 함유량이 6 내지 15질량％ 및 C₄AF 함유량이 7 내지 15질량％인 시멘트 조성물.
제1항에 있어서, 시멘트 조성물의 화학 성분 중 R₂O 함유량이 0.3 내지 0.6질량％인 시멘트 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 시멘트 조성물의 화학 성분 중 MgO 함유량이 0.7 내지 1.8질량％이며, 또한 SO₃ 함유량이 1.6 내지 2.5질량％인 시멘트 조성물.
시멘트 조성물의 화학 성분 중 Sr 함유량이 0.02 내지 0.06질량％이며, 또한 Mo 함유량이 0.0002 내지 0.0023질량％이고, 시멘트 조성물의 광물 조성 중 C₃S 함유량이 45 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, 히드로 케이크 및 철원으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원료의 원료 원단위를 조정하고, 조정한 원료를 소성하여 시멘트 클링커를 제조하는 공정 (A)와, 시멘트 클링커와, 석고와, 혼합재로서 석회석 및 고로 슬래그를 분쇄하는 공정 (B)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 시멘트 조성물의 제조 방법.
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, 히드로 케이크 0 내지 100kg 및 철원 30 내지 80kg을 배합하는, 시멘트 조성물의 제조 방법.
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