セメント組成物及びセメント混練物
【課題】 産業廃棄物あるいは産業副産物を多量に含ませることができ、練混ぜ直後の流動性に優れたセメント組成物を提供する。
【解決手段】 セメント組成物は、セメントクリンカーと石膏とを含有し、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量が０．５８質量％以下、又はアルカリ量がＮａ２Ｏ当量で０．５３質量％以下である。セメントクリンカーに占めるＣ３ＡとＣ４ＡＦの合計は、ボーグ式算定で１８質量％を超え３０質量％以下であり、セメントクリンカーに占めるＣ３Ａ量がボーグ式算定で９質量％〜１５質量％である。また、セメント組成物に、リグニンスルホン酸塩系分散剤又はポリカルボン酸系分散剤を練り混ぜて、コンクリート等を調整することもできる。セメントクリンカーには、産業廃棄物や産業副産物である鉄鋼スラグ、非鉄スラグ、石炭灰、及び下水汚泥等を原料として使用することができる。
【解決手段】 セメント組成物は、セメントクリンカーと石膏とを含有し、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量が０．５８質量％以下、又はアルカリ量がＮａ２Ｏ当量で０．５３質量％以下である。セメントクリンカーに占めるＣ３ＡとＣ４ＡＦの合計は、ボーグ式算定で１８質量％を超え３０質量％以下であり、セメントクリンカーに占めるＣ３Ａ量がボーグ式算定で９質量％〜１５質量％である。また、セメント組成物に、リグニンスルホン酸塩系分散剤又はポリカルボン酸系分散剤を練り混ぜて、コンクリート等を調整することもできる。セメントクリンカーには、産業廃棄物や産業副産物である鉄鋼スラグ、非鉄スラグ、石炭灰、及び下水汚泥等を原料として使用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業廃棄物あるいは産業副産物を含ませることができ、水との練混ぜ直後における流動性に優れたセメント組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメント産業では古くから原料及び燃料に産業廃棄物あるいは産業副産物を用いてきたが、１９９０年代より資源循環型社会の構築の機運が高まり、セメント組成物における産業廃棄物や産業副産物の使用量のさらなる増大が望まれている。一般にセメント組成物の原料として使用できる廃棄物は、Ａｌ２Ｏ３成分に富んだものであり、粘土代替原料として使用されている。したがって、廃棄物原料の使用量を増大させるためには、セメントクリンカーの組成をＡｌ２Ｏ３成分に富む組成にすればよい。しかし、この場合、同時にクリンカー化合物組成も変化し、アルミネート系化合物である３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３（「Ｃ３Ａ」と略される）や４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３（「Ｃ４ＡＦ」と略される）が増大することになる。
【０００３】
廃棄物を多量に使用して製造する技術の代表的なものとして、ＪＩＳ Ｒ ５２１４「エコセメント」で規定されているエコセメントがある。このエコセメントは、従来のポルトランドセメントとは異なり、カルシウムクロロアルミネート化合物を含む、あるいはＣ３Ａを多量に含むことを特徴としている。これらの化合物は水和活性が非常に高いため、所定の流動性を得るには、化学混和剤を多量に使用する必要がある。しかも流動性の経時変化が大きいために、減水能力が大きいポリカルボン酸系高性能減水剤や遅延剤の併用が欠かせず、これを改良する技術として下記特許文献１に示されるように、アルミネート系化合物の量を制限している。
【０００４】
表１に、種々のセメント系材料中のアルミネート系化合物（Ｃ３Ａ、非晶質Ｃ１２Ａ７等）の標準的な含有量を示す。アルミネート系化合物は一般に活性が高く、その性質を利用する早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、速硬セメント、急結材等に多く含まれる。しかし、アルミネート系化合物量が多くなると、一般にセメントペースト、モルタルあるいはコンクリートの流動性は低下し、しかも経時変化が大きくなる。このため、減水剤を多量に添加する、あるいは減水能力の大きい減水剤を使用する、あるいは減水剤と遅延剤を併用するなどの対策が取られている。
【０００５】
【表１】
【０００６】
また、セメントクリンカー中のＳＯ３量及びアルカリ量は、水溶性アルカリ量やＣ３Ａの結晶多形を決定する重要な要因である。ここで、アルカリ量とは、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの合計量をＮａ２Ｏに換算した値である。水溶性アルカリ量は、ＳＯ３／アルカリのモル比が１未満であればＳＯ３量の増加とともに増大し、ＳＯ３／アルカリのモル比が１以上であればアルカリ量の増加とともに増大する。また、ＳＯ３／アルカリのモル比が１未満ではセメントクリンカー中にアルカリが固溶し、その固溶量に応じてＣ３Ａの結晶変態が変化することが知られている。
【０００７】
このようなセメントクリンカー中のＳＯ３量及びアルカリ量に着目した技術として、下記特許文献２に記載の技術がある。特許文献２では、セメントクリンカー中の（ＳＯ３／アルカリ）モル比が０．７以上、（水溶性アルカリ／全アルカリ）モル比が０．７以上であることが規定されている。
【特許文献１】特開平１１−１９９３０１号公報
【特許文献２】特許第３２０２０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、コンクリートは、セメント組成物、水、細骨材等の練混ぜ、運搬、さらに打設の過程を経る。練混ぜ直後の流動性はコンクリート配合あるいは減水剤添加量である程度の調整は可能であるが、単位水量の問題や減水剤添加量の増大によるコストアップを考慮すると、その流動性は高い方が好ましい。従って、使用するセメント組成物は、練混ぜ直後の流動性が高いことが望まれている。この点、上記特許文献２に記載のセメント組成物は、水溶性アルカリ量を増し斜方晶Ｃ３Ａ量を少なくすることで、練混ぜ直後のスランプ発現性を向上させるというものであるが、コンクリートの流動性は、必ずしも斜方晶Ｃ３Ａ量の影響が大きいとは限らない。
【０００９】
そこで、本発明は、産業廃棄物あるいは産業副産物を多量に含ませることができ、練混ぜ直後の流動性に優れたセメント組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、このような目的を達成するために、クリンカー鉱物組成と少量成分が、セメント組成物の練混ぜ直後における流動性に及ぼす影響を鋭意研究した結果、ＳＯ３量あるいはアルカリ量、さらに間隙相量と、Ｃ３Ａ量を適正化することにより、普通ポルトランドセメントよりも、廃棄物の使用量を多くし、間隙相を増量したセメントクリンカーを含有しても、練混ぜ直後の流動性が高いことを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明に係るセメント組成物は、セメントクリンカーと石膏とを含有し、該セメントクリンカーに占めるＳＯ３量が０．５８質量％以下、又は、該セメントクリンカーに占めるアルカリ量がＮａ２Ｏ当量で０．５３質量％以下であることを特徴とする。
【００１２】
このセメント組成物によれば、普通ポルトランドセメントよりも、廃棄物の使用量が多く、間隙相を増量したセメントクリンカーを含有しても、水との練混ぜ直後の流動性は十分高い。一方、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量が０．５８質量％を越え、かつ、アルカリ量がＮａ２Ｏ当量で０．５３質量％を越える場合、セメントクリンカーに含まれる水溶性の硫酸アルカリ量が増加し、練混ぜ直後の流動性が顕著に低下するため好ましくない。
【００１３】
また、このようなセメント組成物において、セメントクリンカーに占めるＣ３ＡとＣ４ＡＦの合計がボーグ式算定で１８質量％を超え３０質量％以下であることが好ましい。間隙相量を１８質量％以下とすると、セメント組成物に使用する産業廃棄物や産業副産物の使用量は、従来のセメント組成物における産業廃棄物及び産業副産物の使用量と同程度に少なくする必要があり、循環型環境社会の観点からは、社会全体のさらなるエネルギー損失量低減効果は得られなくなる傾向がある。また、間隙相量が３０質量％を超えると、流動性の低下や耐久性の低下が懸念されるため、好ましくない。
【００１４】
さらに、このセメント組成物において、セメントクリンカーに占めるＣ３Ａ量がボーグ式算定で９質量％〜１５質量％であることが好ましい。Ｃ３Ａ量が９質量％未満の場合、そのようなセメント組成物に水を練り混ぜた直後の初期強度の発現が低下する傾向がある。一方、Ｃ３Ａ量が１５質量％を超えると、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量やアルカリ量を調整しても、練混ぜ直後の流動性が低下する傾向がある。
【００１５】
また、セメントクリンカーは、原料として、鉄鋼スラグ、非鉄スラグ、石炭灰、及び下水汚泥から選ばれる少なくとも一種以上が使用されていると良い。循環型環境社会の観点から、これらの産業廃棄物や産業副産物を活用することにより、資源循環に貢献することができる。ここで、本セメント組成物は、普通ポルトランドセメントよりも廃棄物の使用量を多くすることができ、間隙相を増量したセメントクリンカーを含有しても、流動性に優れる。
【００１６】
さらに、セメント組成物は、高炉スラグ、フライアッシュ、石灰石微粉末から選ばれる少なくとも１種以上の無機粉末を含有することが好ましい。これらの含有量が多いほど、流動性は良好となる。また、高炉スラグやフライアッシュを使用することで産業副産物を活用することになる。したがって、初期強度の発現等が問題とならない範囲で、無機粉末の含有量は多いほど好ましい。
【００１７】
この場合、水及びリグニンスルホン酸塩系分散剤を添加して調整したセメントペーストの注水練混ぜ開始時から５分後における降伏値が９．１Ｐａ以下であることが好ましい。セメントペーストの降伏値がこの条件を満たせば、モルタルやコンクリートでも良好な流動性を発現することができる。
【００１８】
また、本発明に係るセメント混練物は、上記のセメント組成物に、リグニンスルホン酸塩系分散剤が練り混ぜられていることを特徴とする。セメント混練物としては、セメントペースト、モルタル、コンクリート等が例示される。上記のセメント組成物は、リグニンスルホン酸塩系分散剤との相性に優れている。そのため、セメント混練物は、水溶性の硫酸アルカリが少ないことによる流動性の低下は生じず、良好な流動性を発現できる。
【００１９】
あるいは、上記セメント組成物は、水及びポリカルボン酸系分散剤を添加して調整したセメントペーストの注水練混ぜ開始時から１０分後の降伏値が１５Ｐａ以下となることが好ましい。セメントペーストの降伏値がこの条件を満たせば、モルタルやコンクリートでも良好な流動性を発現することができる。
【００２０】
また、本発明に係るセメント混練物は、上記のセメント組成物に、ポリカルボン酸系分散剤が練り混ぜられていることを特徴とする。セメント混練物としては、セメントペースト、モルタル、コンクリート等が例示される。上記のセメント組成物は、ポリカルボン酸系分散剤との相性に優れている。そのため、セメント混練物は、水溶性の硫酸アルカリが少ないことによる流動性の低下は生じず、良好な流動性を発現できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、産業廃棄物あるいは産業副産物を多量に含ませることができ、練混ぜ直後の流動性に優れたセメント組成物を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係るセメント組成物の好適な実施形態について説明する。
【００２３】
本実施形態に係るセメント組成物は、セメントクリンカーと石膏とを含有し、そのセメント組成物に含有されるセメントクリンカーに占めるＳＯ３量が０．５８質量％以下、又は、セメントクリンカーに占めるアルカリ量がＮａ２Ｏ当量で０．５３質量％以下である。より好ましくは、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量は０．４５質量％以下、又は、セメントクリンカーに占めるアルカリ量がＮａ２Ｏ当量で０．４４質量％以下である。ＳＯ３量が０．５８質量％を越え、かつ、アルカリ量がＮａ２Ｏ当量で０．５３質量％を越える場合、セメントクリンカーに含まれる水溶性の硫酸アルカリ量が増加し、練混ぜ直後の流動性が顕著に低下するため好ましくない。なお、セメントクリンカー中のＳＯ３は、クリンカー化合物の結晶内に固溶して存在するものや、硫酸カリウム等の塩として存在する。
【００２４】
また、水溶性の硫酸アルカリ量を抑制する観点では、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量は、少ないほど好ましい。しかし、この場合、アルカリ量が過度に多いと斜方晶Ｃ３Ａが極端に増し、流動性の低下が危惧される。このため、ＳＯ３量が０．５８質量％以下であっても、アルカリ量はＮａ２Ｏ当量で０．６０質量％以下であることが好ましい。
【００２５】
さらに、セメントクリンカーは、上記の条件に加え、Ｃ３ＡとＣ４ＡＦの合計で表される間隙相量がボーグ式算定で１８質量％を超え３０質量％以下、好ましくは１９質量％〜２８質量％、より好ましくは２０質量％〜２６質量％であることが望ましい。間隙相量を１８質量％以下とすると、産業廃棄物や産業副産物の使用量は、従来のセメント組成物における産業廃棄物及び産業副産物の使用量と同程度に少なくする必要があり、循環型環境社会の観点からは、社会全体のさらなるエネルギー損失量低減効果が小さくなる傾向にある。また、間隙相量が３０質量％を超えると、流動性の低下や耐久性の低下が懸念されるため、好ましくない。
【００２６】
また、セメントクリンカーは、上記の条件に加え、Ｃ３Ａ量がボーグ式算定で９質量％〜１５質量％、好ましくは９質量％〜１４質量％、より好ましくは９質量％〜１３質量％である。Ｃ３Ａ量が９質量％未満の場合、そのようなセメント組成物に水を練り混ぜた直後の初期強度の発現が低下する傾向がある。一方、Ｃ３Ａ量が１５質量％を超えると、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量やアルカリ量を調整しても、練混ぜ直後の流動性が低下する傾向がある。
【００２７】
ボーグ式算定のＣ３Ａ量が少ないほど、練混ぜ直後の流動性は良好となることから、Ｃ３Ａ量の不足による初期強度の低下やＣ４ＡＦ量の増加による呈色が問題とならない範囲で、ボーグ式算定のＣ３Ａ量は少ない方が好ましい。
【００２８】
なお、セメントクリンカーに関し、その種類および製造方法は制限されない。例えば、単一のセメントクリンカーを焼成製造したものを用いても良いし、二種以上のセメントクリンカーを混合し調製したものを用いても良い。
【００２９】
さらに、セメントクリンカーは、セメントクリンカー原料として、産業廃棄物や産業副産物である鉄鋼スラグ、非鉄スラグ、石炭灰、及び下水汚泥から選ばれる少なくとも一種以上が使用されていることが望ましい。鉄鋼スラグとしては高炉スラグや製鋼スラグが、非鉄スラグとしては銅ガラミや亜鉛滓等が挙げられる。石炭灰は、石炭火力発電所等から発生するものであり、シンダアッシュ、フライアッシュ、クリンカアッシュおよびボトムアッシュが挙げられる。下水汚泥は、汚泥単味のほか、それに生石灰を加えて乾粉化したものや焼却残渣なども使用することができる。ここで、本セメント組成物は、普通ポルトランドセメントよりも廃棄物の使用量を多くすることができ、間隙相を増量したセメントクリンカーを含有しても、流動性に優れる。
【００３０】
さらに、上記のセメント組成物は、高炉スラグ、フライアッシュ、石灰石微粉末から選ばれる少なくとも１種以上の無機粉末を含有することが望ましい。このように、産業副産物である高炉スラグやフライアッシュを使用することにより、資源循環型社会の要請に応えることができる。これらの含有量が多いほど流動性は良好となるため、初期強度の発現等が問題とならない範囲であれば、無機粉末の含有量は多い方が好ましい。
【００３１】
ここで、上記のセメント組成物は、水セメント比５５％でリグニンスルホン酸塩系分散剤を０．２５質量％添加して調製したセメントペーストの注水練混ぜ開始から５分後の降伏値が９．１Ｐａ以下であることが望ましい。このような配合では、セメントペーストは近似的にビンガム流動を示し、降伏値を測定することができる。本発明者らの検討結果では、セメントペーストの降伏値がこの条件を満たせば、コンクリートでも良好な流動性を発現できることが確認された。
【００３２】
さらに、上記のセメント組成物に、リグニンスルホン酸塩系分散剤を練り混ぜて、セメントペースト、モルタル、コンクリート等のセメント混練物を作製すると良い。セメント組成物に分散剤を添加してコンクリートを調整する際、分散剤として一般に用いられるナフタレンスルホン酸系分散剤を用いると、水溶性の硫酸アルカリが少ない場合、間隙相水和物へ分散剤が吸収されやすく、練混ぜ直後の流動性が低下する。それに比べ、リグニンスルホン酸塩系分散剤の場合、セメント組成物は、リグニンスルホン酸塩系分散剤との相性に優れている。そのため、セメント混練物は、水溶性の硫酸アルカリが少ないことによる流動性の低下は生じず、良好な流動性を発現できる。
【００３３】
あるいは、上記のセメント組成物は、水セメント比３５％でポリカルボン酸系分散剤を０．６質量％添加して調製したセメントペーストの注水練混ぜ開始から１０分後の降伏値が、１５Ｐａ以下であることが望ましい。このような配合では、セメントペーストは近似的にビンガム流動を示し、降伏値を測定することができる。本発明者らの検討結果では、セメントペーストの降伏値がこの条件を満たせば、コンクリートでも良好な流動性を発現できることが確認されている。
【００３４】
また、セメント組成物に、ポリカルボン酸系分散剤を練り混ぜて、セメントペースト、モルタル、コンクリート等のセメント混練物を作製すると良い。分散剤としてナフタレンスルホン酸系分散剤を用いるのに比べ、ポリカルボン酸系分散剤を用いれば、セメント組成物は、ポリカルボン酸系分散剤との相性に優れている。そのため、セメント混練物は、水溶性の硫酸アルカリが少ないことによる流動性の低下は生じず、良好な流動性を発現できる。
【００３５】
ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を用いた場合、水溶性アルカリ量が多いと、練混ぜ直後の流動性が低下することは知られている。また、前述のようにＣ３Ａ量が多いと、流動性が低下することも一般にいわれている。しかし、本発明者らの検討によると、流動性に及ぼすＣ３Ａ量および水溶性アルカリ量の影響には相互作用があり、水溶性アルカリ量を抑制すれば、Ｃ３Ａ量による流動性の低下は抑えられることが明らかになった。特に間隙相量が通常の普通ポルトランドセメントよりも多いセメント組成物の場合、斜方晶Ｃ３Ａ量よりも水溶性アルカリ量の調整が重要であり、本発明のようにセメントクリンカーに占めるＳＯ３量またはアルカリ量を規定することによって、Ｃ３Ａ量の増加による流動性の低下を抑え、良好な流動性を得ることができる。
【００３６】
このように、通常のポルトランドセメントのみならず、産業廃棄物や産業副産物を多量に使用し間隙相量を増大させたセメントクリンカーにおいてさえも、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量またはアルカリ量の調整により、流動性に及ぼすＣ３Ａ量の影響を調整できることを見出したことが、極めて重要なポイントであり、それらを最適化することで、本発明の目的を達成できる。
【００３７】
なお、セメント組成物において、用い得る石膏の種類は、二水石膏や半水石膏、不溶性無水石膏が挙げられる。石膏を添加するタイミングは、特に制限されるものではなく、セメントクリンカーの粉砕時に添加しても良く、あるいは粉砕されたセメントクリンカーに添加し混合しても良い。
【００３８】
また、セメント組成物は、水および各種減水剤との混合により、優れた流動性を発現するが、更にはこれをベースとした混合セメント、セメント系固化材、セルフレベリング材等の用途においても、好適に使用することができる。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
【００４０】
[ セメント組成物の調製 ]
石灰石、珪石の天然原料と、高炉スラグ、石炭灰および鉄精鉱から選ばれる廃棄物類の所要量を使用し、（株）モトヤマ製超高速昇温電気炉にて、セメントクリンカーを試製した。表２に、各セメントクリンカーの鉱物組成およびＳＯ３、アルカリ含有量を示す。ここで、ＳＯ３量及びアルカリ量は、ＪＩＳ Ｒ ５２０４「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」により測定した。アルカリ量は、Ｎａ２Ｏ量とＫ２Ｏ量の合計をＮａ２Ｏ当量で表したものであり、次式により算出した。
Ｎａ２Ｏ当量（質量％） ＝ Ｎａ２Ｏ（質量％）＋０．６５８Ｋ２Ｏ（質量％）
【００４１】
表２中のＮｏ．１〜３は間隙相量が１８質量％である普通ポルトランドセメントクリンカーに相当する。これらのセメントクリンカーに、セメント組成物のＳＯ３量が２．０質量％となるよう二水石膏および半水石膏を添加し、ブレーン比表面積で３２０±１０ｍ２／ｋｇに粉砕した。ここで、セメント中の半水石膏と（二水石膏＋半水石膏）との比（＝半水石膏／（二水石膏＋半水石膏））は、いずれも０．８とした。また、減水剤としては、リグニンスルホン酸塩系ＡＥ減水剤（以下ＬＳと略記する）およびポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤（以下ＰＣと略記する）を使用した。以下に使用した材料を記す。
【００４２】
（１）セメント組成物の原料：
（i）セメントクリンカー原料
石灰石（ CaO含有量＝55.2質量％）
珪石（ SiO2含有量＝96.1質量％）
高炉スラグ（ Al2O3含有量＝14.6質量％）
石炭灰（ Al2O3含有量＝32.0質量％）
鉄精鉱（ Fe2O3含有量＝70.1質量％）
酸化アルミニウム（試薬特級、和光純薬鉱業株式会社製）
硫酸カルシウム二水和物（試薬特級、関東化学株式会社製）
炭酸ナトリウム（試薬特級、和光純薬鉱業株式会社製）
炭酸カリウム（試薬特級、和光純薬鉱業株式会社製）
（ii）石膏
二水石膏：硫酸カルシウム二水和物（試薬特級、関東化学株式会社製）
半水石膏：硫酸カルシウム二水和物（試薬特級、関東化学株式会社製）を大気中で加熱調製（加熱温度１２０℃）
（２）減水剤
ＬＳ：ポゾリスNo.70（株式会社エヌエムビー製）
ＰＣ：レオビルドSP8Sx4（株式会社エヌエムビー製）
【００４３】
【表２】
【００４４】
[セメント組成物の流動性評価]
（ｉ）セメントペーストの調製
調製した各セメント組成物１００質量％に対し、下記の配合でイオン交換水および減水剤を加え、ハイシアーミキサー（SILVERSON社製）にて２分間攪拌することでセメントペーストを調製した。
ＬＳを添加するセメント組成物：水セメント比５５％、減水剤添加量０．２５質量％
ＰＣを添加するセメント組成物：水セメント比３５％、減水剤添加量０．６０質量％
【００４５】
これをＲ．Ｈ．（相対湿度）９０％以上の湿空環境で静置した。さらに、ＬＳが添加されたセメントペーストは、注水撹拌開始時から５分後に、次項に示す流動性の評価試験を実施した。また、ＰＣが添加されたセメントペーストは、注水撹拌開始時から１０分で流動性の評価試験を実施した。
【００４６】
（ｉｉ）評価試験
流動性の評価は、プレート間のギャップを０．５ｍｍとしたパラレルプレート型回転粘度計（Ｈａａｋｅ社製Ｒｏｔｏｖｉｓｃｏ ＲＶ１）を用い、せん断速度を０ ｓ-1 → ５００ ｓ-1 → ０ ｓ-1 （加速・減速ともに２分間）と変化させた周期的せん断試験により、せん断応力を測定した。このうち、加速時の１００〜４００ ｓ-1 におけるせん断応力を直線近似し、ビンガム降伏値を流動性の指標とした。
【００４７】
調整したセメント組成物の流動性評価試験結果を表２の「流動性試験結果」の欄に示す。セメントクリンカーに占めるＳＯ３量およびアルカリ量が高い比較例１〜３のセメント組成物と比べて、実施例１〜５のセメント組成物より調整したセメントペーストの注水練混ぜ直後（５分又は１０分）の流動性は、ＬＳを添加した場合であっても、降伏値は９．１Ｐａ以下となり、また、ＰＣを添加した場合であっても、降伏値は１５Ｐａ以下となり、いずれの減水剤を添加した場合でも、良好であった。特に、ＰＣを添加した場合において、ＳＯ３量およびアルカリ量が高い場合には、Ｃ３Ａ量の増加に伴い流動性は顕著に悪化するが、ＳＯ３量あるいはアルカリ量が低い場合には、Ｃ３Ａ量の増加に伴う流動性の変化は僅かであることがわかった。
【００４８】
以上の結果より、同じＣ３Ａ量や間隙相量であっても、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量やアルカリ量によって流動性は明らかに異なり、Ｃ３Ａの増量に伴う流動性の変化が、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量やアルカリ量によって影響を受けることが示された。セメントクリンカーに占めるＳＯ３量を０．５８質量％以下、または、アルカリ量をＮａ２Ｏ当量で０．５３質量％以下とすることで、Ｃ３Ａあるいは間隙相の増量に伴う流動性の低下を抑え、好適に使用することができることが分かった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業廃棄物あるいは産業副産物を含ませることができ、水との練混ぜ直後における流動性に優れたセメント組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメント産業では古くから原料及び燃料に産業廃棄物あるいは産業副産物を用いてきたが、１９９０年代より資源循環型社会の構築の機運が高まり、セメント組成物における産業廃棄物や産業副産物の使用量のさらなる増大が望まれている。一般にセメント組成物の原料として使用できる廃棄物は、Ａｌ２Ｏ３成分に富んだものであり、粘土代替原料として使用されている。したがって、廃棄物原料の使用量を増大させるためには、セメントクリンカーの組成をＡｌ２Ｏ３成分に富む組成にすればよい。しかし、この場合、同時にクリンカー化合物組成も変化し、アルミネート系化合物である３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３（「Ｃ３Ａ」と略される）や４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３（「Ｃ４ＡＦ」と略される）が増大することになる。
【０００３】
廃棄物を多量に使用して製造する技術の代表的なものとして、ＪＩＳ Ｒ ５２１４「エコセメント」で規定されているエコセメントがある。このエコセメントは、従来のポルトランドセメントとは異なり、カルシウムクロロアルミネート化合物を含む、あるいはＣ３Ａを多量に含むことを特徴としている。これらの化合物は水和活性が非常に高いため、所定の流動性を得るには、化学混和剤を多量に使用する必要がある。しかも流動性の経時変化が大きいために、減水能力が大きいポリカルボン酸系高性能減水剤や遅延剤の併用が欠かせず、これを改良する技術として下記特許文献１に示されるように、アルミネート系化合物の量を制限している。
【０００４】
表１に、種々のセメント系材料中のアルミネート系化合物（Ｃ３Ａ、非晶質Ｃ１２Ａ７等）の標準的な含有量を示す。アルミネート系化合物は一般に活性が高く、その性質を利用する早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、速硬セメント、急結材等に多く含まれる。しかし、アルミネート系化合物量が多くなると、一般にセメントペースト、モルタルあるいはコンクリートの流動性は低下し、しかも経時変化が大きくなる。このため、減水剤を多量に添加する、あるいは減水能力の大きい減水剤を使用する、あるいは減水剤と遅延剤を併用するなどの対策が取られている。
【０００５】
【表１】
【０００６】
また、セメントクリンカー中のＳＯ３量及びアルカリ量は、水溶性アルカリ量やＣ３Ａの結晶多形を決定する重要な要因である。ここで、アルカリ量とは、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの合計量をＮａ２Ｏに換算した値である。水溶性アルカリ量は、ＳＯ３／アルカリのモル比が１未満であればＳＯ３量の増加とともに増大し、ＳＯ３／アルカリのモル比が１以上であればアルカリ量の増加とともに増大する。また、ＳＯ３／アルカリのモル比が１未満ではセメントクリンカー中にアルカリが固溶し、その固溶量に応じてＣ３Ａの結晶変態が変化することが知られている。
【０００７】
このようなセメントクリンカー中のＳＯ３量及びアルカリ量に着目した技術として、下記特許文献２に記載の技術がある。特許文献２では、セメントクリンカー中の（ＳＯ３／アルカリ）モル比が０．７以上、（水溶性アルカリ／全アルカリ）モル比が０．７以上であることが規定されている。
【特許文献１】特開平１１−１９９３０１号公報
【特許文献２】特許第３２０２０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、コンクリートは、セメント組成物、水、細骨材等の練混ぜ、運搬、さらに打設の過程を経る。練混ぜ直後の流動性はコンクリート配合あるいは減水剤添加量である程度の調整は可能であるが、単位水量の問題や減水剤添加量の増大によるコストアップを考慮すると、その流動性は高い方が好ましい。従って、使用するセメント組成物は、練混ぜ直後の流動性が高いことが望まれている。この点、上記特許文献２に記載のセメント組成物は、水溶性アルカリ量を増し斜方晶Ｃ３Ａ量を少なくすることで、練混ぜ直後のスランプ発現性を向上させるというものであるが、コンクリートの流動性は、必ずしも斜方晶Ｃ３Ａ量の影響が大きいとは限らない。
【０００９】
そこで、本発明は、産業廃棄物あるいは産業副産物を多量に含ませることができ、練混ぜ直後の流動性に優れたセメント組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、このような目的を達成するために、クリンカー鉱物組成と少量成分が、セメント組成物の練混ぜ直後における流動性に及ぼす影響を鋭意研究した結果、ＳＯ３量あるいはアルカリ量、さらに間隙相量と、Ｃ３Ａ量を適正化することにより、普通ポルトランドセメントよりも、廃棄物の使用量を多くし、間隙相を増量したセメントクリンカーを含有しても、練混ぜ直後の流動性が高いことを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明に係るセメント組成物は、セメントクリンカーと石膏とを含有し、該セメントクリンカーに占めるＳＯ３量が０．５８質量％以下、又は、該セメントクリンカーに占めるアルカリ量がＮａ２Ｏ当量で０．５３質量％以下であることを特徴とする。
【００１２】
このセメント組成物によれば、普通ポルトランドセメントよりも、廃棄物の使用量が多く、間隙相を増量したセメントクリンカーを含有しても、水との練混ぜ直後の流動性は十分高い。一方、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量が０．５８質量％を越え、かつ、アルカリ量がＮａ２Ｏ当量で０．５３質量％を越える場合、セメントクリンカーに含まれる水溶性の硫酸アルカリ量が増加し、練混ぜ直後の流動性が顕著に低下するため好ましくない。
【００１３】
また、このようなセメント組成物において、セメントクリンカーに占めるＣ３ＡとＣ４ＡＦの合計がボーグ式算定で１８質量％を超え３０質量％以下であることが好ましい。間隙相量を１８質量％以下とすると、セメント組成物に使用する産業廃棄物や産業副産物の使用量は、従来のセメント組成物における産業廃棄物及び産業副産物の使用量と同程度に少なくする必要があり、循環型環境社会の観点からは、社会全体のさらなるエネルギー損失量低減効果は得られなくなる傾向がある。また、間隙相量が３０質量％を超えると、流動性の低下や耐久性の低下が懸念されるため、好ましくない。
【００１４】
さらに、このセメント組成物において、セメントクリンカーに占めるＣ３Ａ量がボーグ式算定で９質量％〜１５質量％であることが好ましい。Ｃ３Ａ量が９質量％未満の場合、そのようなセメント組成物に水を練り混ぜた直後の初期強度の発現が低下する傾向がある。一方、Ｃ３Ａ量が１５質量％を超えると、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量やアルカリ量を調整しても、練混ぜ直後の流動性が低下する傾向がある。
【００１５】
また、セメントクリンカーは、原料として、鉄鋼スラグ、非鉄スラグ、石炭灰、及び下水汚泥から選ばれる少なくとも一種以上が使用されていると良い。循環型環境社会の観点から、これらの産業廃棄物や産業副産物を活用することにより、資源循環に貢献することができる。ここで、本セメント組成物は、普通ポルトランドセメントよりも廃棄物の使用量を多くすることができ、間隙相を増量したセメントクリンカーを含有しても、流動性に優れる。
【００１６】
さらに、セメント組成物は、高炉スラグ、フライアッシュ、石灰石微粉末から選ばれる少なくとも１種以上の無機粉末を含有することが好ましい。これらの含有量が多いほど、流動性は良好となる。また、高炉スラグやフライアッシュを使用することで産業副産物を活用することになる。したがって、初期強度の発現等が問題とならない範囲で、無機粉末の含有量は多いほど好ましい。
【００１７】
この場合、水及びリグニンスルホン酸塩系分散剤を添加して調整したセメントペーストの注水練混ぜ開始時から５分後における降伏値が９．１Ｐａ以下であることが好ましい。セメントペーストの降伏値がこの条件を満たせば、モルタルやコンクリートでも良好な流動性を発現することができる。
【００１８】
また、本発明に係るセメント混練物は、上記のセメント組成物に、リグニンスルホン酸塩系分散剤が練り混ぜられていることを特徴とする。セメント混練物としては、セメントペースト、モルタル、コンクリート等が例示される。上記のセメント組成物は、リグニンスルホン酸塩系分散剤との相性に優れている。そのため、セメント混練物は、水溶性の硫酸アルカリが少ないことによる流動性の低下は生じず、良好な流動性を発現できる。
【００１９】
あるいは、上記セメント組成物は、水及びポリカルボン酸系分散剤を添加して調整したセメントペーストの注水練混ぜ開始時から１０分後の降伏値が１５Ｐａ以下となることが好ましい。セメントペーストの降伏値がこの条件を満たせば、モルタルやコンクリートでも良好な流動性を発現することができる。
【００２０】
また、本発明に係るセメント混練物は、上記のセメント組成物に、ポリカルボン酸系分散剤が練り混ぜられていることを特徴とする。セメント混練物としては、セメントペースト、モルタル、コンクリート等が例示される。上記のセメント組成物は、ポリカルボン酸系分散剤との相性に優れている。そのため、セメント混練物は、水溶性の硫酸アルカリが少ないことによる流動性の低下は生じず、良好な流動性を発現できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、産業廃棄物あるいは産業副産物を多量に含ませることができ、練混ぜ直後の流動性に優れたセメント組成物を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係るセメント組成物の好適な実施形態について説明する。
【００２３】
本実施形態に係るセメント組成物は、セメントクリンカーと石膏とを含有し、そのセメント組成物に含有されるセメントクリンカーに占めるＳＯ３量が０．５８質量％以下、又は、セメントクリンカーに占めるアルカリ量がＮａ２Ｏ当量で０．５３質量％以下である。より好ましくは、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量は０．４５質量％以下、又は、セメントクリンカーに占めるアルカリ量がＮａ２Ｏ当量で０．４４質量％以下である。ＳＯ３量が０．５８質量％を越え、かつ、アルカリ量がＮａ２Ｏ当量で０．５３質量％を越える場合、セメントクリンカーに含まれる水溶性の硫酸アルカリ量が増加し、練混ぜ直後の流動性が顕著に低下するため好ましくない。なお、セメントクリンカー中のＳＯ３は、クリンカー化合物の結晶内に固溶して存在するものや、硫酸カリウム等の塩として存在する。
【００２４】
また、水溶性の硫酸アルカリ量を抑制する観点では、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量は、少ないほど好ましい。しかし、この場合、アルカリ量が過度に多いと斜方晶Ｃ３Ａが極端に増し、流動性の低下が危惧される。このため、ＳＯ３量が０．５８質量％以下であっても、アルカリ量はＮａ２Ｏ当量で０．６０質量％以下であることが好ましい。
【００２５】
さらに、セメントクリンカーは、上記の条件に加え、Ｃ３ＡとＣ４ＡＦの合計で表される間隙相量がボーグ式算定で１８質量％を超え３０質量％以下、好ましくは１９質量％〜２８質量％、より好ましくは２０質量％〜２６質量％であることが望ましい。間隙相量を１８質量％以下とすると、産業廃棄物や産業副産物の使用量は、従来のセメント組成物における産業廃棄物及び産業副産物の使用量と同程度に少なくする必要があり、循環型環境社会の観点からは、社会全体のさらなるエネルギー損失量低減効果が小さくなる傾向にある。また、間隙相量が３０質量％を超えると、流動性の低下や耐久性の低下が懸念されるため、好ましくない。
【００２６】
また、セメントクリンカーは、上記の条件に加え、Ｃ３Ａ量がボーグ式算定で９質量％〜１５質量％、好ましくは９質量％〜１４質量％、より好ましくは９質量％〜１３質量％である。Ｃ３Ａ量が９質量％未満の場合、そのようなセメント組成物に水を練り混ぜた直後の初期強度の発現が低下する傾向がある。一方、Ｃ３Ａ量が１５質量％を超えると、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量やアルカリ量を調整しても、練混ぜ直後の流動性が低下する傾向がある。
【００２７】
ボーグ式算定のＣ３Ａ量が少ないほど、練混ぜ直後の流動性は良好となることから、Ｃ３Ａ量の不足による初期強度の低下やＣ４ＡＦ量の増加による呈色が問題とならない範囲で、ボーグ式算定のＣ３Ａ量は少ない方が好ましい。
【００２８】
なお、セメントクリンカーに関し、その種類および製造方法は制限されない。例えば、単一のセメントクリンカーを焼成製造したものを用いても良いし、二種以上のセメントクリンカーを混合し調製したものを用いても良い。
【００２９】
さらに、セメントクリンカーは、セメントクリンカー原料として、産業廃棄物や産業副産物である鉄鋼スラグ、非鉄スラグ、石炭灰、及び下水汚泥から選ばれる少なくとも一種以上が使用されていることが望ましい。鉄鋼スラグとしては高炉スラグや製鋼スラグが、非鉄スラグとしては銅ガラミや亜鉛滓等が挙げられる。石炭灰は、石炭火力発電所等から発生するものであり、シンダアッシュ、フライアッシュ、クリンカアッシュおよびボトムアッシュが挙げられる。下水汚泥は、汚泥単味のほか、それに生石灰を加えて乾粉化したものや焼却残渣なども使用することができる。ここで、本セメント組成物は、普通ポルトランドセメントよりも廃棄物の使用量を多くすることができ、間隙相を増量したセメントクリンカーを含有しても、流動性に優れる。
【００３０】
さらに、上記のセメント組成物は、高炉スラグ、フライアッシュ、石灰石微粉末から選ばれる少なくとも１種以上の無機粉末を含有することが望ましい。このように、産業副産物である高炉スラグやフライアッシュを使用することにより、資源循環型社会の要請に応えることができる。これらの含有量が多いほど流動性は良好となるため、初期強度の発現等が問題とならない範囲であれば、無機粉末の含有量は多い方が好ましい。
【００３１】
ここで、上記のセメント組成物は、水セメント比５５％でリグニンスルホン酸塩系分散剤を０．２５質量％添加して調製したセメントペーストの注水練混ぜ開始から５分後の降伏値が９．１Ｐａ以下であることが望ましい。このような配合では、セメントペーストは近似的にビンガム流動を示し、降伏値を測定することができる。本発明者らの検討結果では、セメントペーストの降伏値がこの条件を満たせば、コンクリートでも良好な流動性を発現できることが確認された。
【００３２】
さらに、上記のセメント組成物に、リグニンスルホン酸塩系分散剤を練り混ぜて、セメントペースト、モルタル、コンクリート等のセメント混練物を作製すると良い。セメント組成物に分散剤を添加してコンクリートを調整する際、分散剤として一般に用いられるナフタレンスルホン酸系分散剤を用いると、水溶性の硫酸アルカリが少ない場合、間隙相水和物へ分散剤が吸収されやすく、練混ぜ直後の流動性が低下する。それに比べ、リグニンスルホン酸塩系分散剤の場合、セメント組成物は、リグニンスルホン酸塩系分散剤との相性に優れている。そのため、セメント混練物は、水溶性の硫酸アルカリが少ないことによる流動性の低下は生じず、良好な流動性を発現できる。
【００３３】
あるいは、上記のセメント組成物は、水セメント比３５％でポリカルボン酸系分散剤を０．６質量％添加して調製したセメントペーストの注水練混ぜ開始から１０分後の降伏値が、１５Ｐａ以下であることが望ましい。このような配合では、セメントペーストは近似的にビンガム流動を示し、降伏値を測定することができる。本発明者らの検討結果では、セメントペーストの降伏値がこの条件を満たせば、コンクリートでも良好な流動性を発現できることが確認されている。
【００３４】
また、セメント組成物に、ポリカルボン酸系分散剤を練り混ぜて、セメントペースト、モルタル、コンクリート等のセメント混練物を作製すると良い。分散剤としてナフタレンスルホン酸系分散剤を用いるのに比べ、ポリカルボン酸系分散剤を用いれば、セメント組成物は、ポリカルボン酸系分散剤との相性に優れている。そのため、セメント混練物は、水溶性の硫酸アルカリが少ないことによる流動性の低下は生じず、良好な流動性を発現できる。
【００３５】
ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を用いた場合、水溶性アルカリ量が多いと、練混ぜ直後の流動性が低下することは知られている。また、前述のようにＣ３Ａ量が多いと、流動性が低下することも一般にいわれている。しかし、本発明者らの検討によると、流動性に及ぼすＣ３Ａ量および水溶性アルカリ量の影響には相互作用があり、水溶性アルカリ量を抑制すれば、Ｃ３Ａ量による流動性の低下は抑えられることが明らかになった。特に間隙相量が通常の普通ポルトランドセメントよりも多いセメント組成物の場合、斜方晶Ｃ３Ａ量よりも水溶性アルカリ量の調整が重要であり、本発明のようにセメントクリンカーに占めるＳＯ３量またはアルカリ量を規定することによって、Ｃ３Ａ量の増加による流動性の低下を抑え、良好な流動性を得ることができる。
【００３６】
このように、通常のポルトランドセメントのみならず、産業廃棄物や産業副産物を多量に使用し間隙相量を増大させたセメントクリンカーにおいてさえも、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量またはアルカリ量の調整により、流動性に及ぼすＣ３Ａ量の影響を調整できることを見出したことが、極めて重要なポイントであり、それらを最適化することで、本発明の目的を達成できる。
【００３７】
なお、セメント組成物において、用い得る石膏の種類は、二水石膏や半水石膏、不溶性無水石膏が挙げられる。石膏を添加するタイミングは、特に制限されるものではなく、セメントクリンカーの粉砕時に添加しても良く、あるいは粉砕されたセメントクリンカーに添加し混合しても良い。
【００３８】
また、セメント組成物は、水および各種減水剤との混合により、優れた流動性を発現するが、更にはこれをベースとした混合セメント、セメント系固化材、セルフレベリング材等の用途においても、好適に使用することができる。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
【００４０】
[ セメント組成物の調製 ]
石灰石、珪石の天然原料と、高炉スラグ、石炭灰および鉄精鉱から選ばれる廃棄物類の所要量を使用し、（株）モトヤマ製超高速昇温電気炉にて、セメントクリンカーを試製した。表２に、各セメントクリンカーの鉱物組成およびＳＯ３、アルカリ含有量を示す。ここで、ＳＯ３量及びアルカリ量は、ＪＩＳ Ｒ ５２０４「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」により測定した。アルカリ量は、Ｎａ２Ｏ量とＫ２Ｏ量の合計をＮａ２Ｏ当量で表したものであり、次式により算出した。
Ｎａ２Ｏ当量（質量％） ＝ Ｎａ２Ｏ（質量％）＋０．６５８Ｋ２Ｏ（質量％）
【００４１】
表２中のＮｏ．１〜３は間隙相量が１８質量％である普通ポルトランドセメントクリンカーに相当する。これらのセメントクリンカーに、セメント組成物のＳＯ３量が２．０質量％となるよう二水石膏および半水石膏を添加し、ブレーン比表面積で３２０±１０ｍ２／ｋｇに粉砕した。ここで、セメント中の半水石膏と（二水石膏＋半水石膏）との比（＝半水石膏／（二水石膏＋半水石膏））は、いずれも０．８とした。また、減水剤としては、リグニンスルホン酸塩系ＡＥ減水剤（以下ＬＳと略記する）およびポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤（以下ＰＣと略記する）を使用した。以下に使用した材料を記す。
【００４２】
（１）セメント組成物の原料：
（i）セメントクリンカー原料
石灰石（ CaO含有量＝55.2質量％）
珪石（ SiO2含有量＝96.1質量％）
高炉スラグ（ Al2O3含有量＝14.6質量％）
石炭灰（ Al2O3含有量＝32.0質量％）
鉄精鉱（ Fe2O3含有量＝70.1質量％）
酸化アルミニウム（試薬特級、和光純薬鉱業株式会社製）
硫酸カルシウム二水和物（試薬特級、関東化学株式会社製）
炭酸ナトリウム（試薬特級、和光純薬鉱業株式会社製）
炭酸カリウム（試薬特級、和光純薬鉱業株式会社製）
（ii）石膏
二水石膏：硫酸カルシウム二水和物（試薬特級、関東化学株式会社製）
半水石膏：硫酸カルシウム二水和物（試薬特級、関東化学株式会社製）を大気中で加熱調製（加熱温度１２０℃）
（２）減水剤
ＬＳ：ポゾリスNo.70（株式会社エヌエムビー製）
ＰＣ：レオビルドSP8Sx4（株式会社エヌエムビー製）
【００４３】
【表２】
【００４４】
[セメント組成物の流動性評価]
（ｉ）セメントペーストの調製
調製した各セメント組成物１００質量％に対し、下記の配合でイオン交換水および減水剤を加え、ハイシアーミキサー（SILVERSON社製）にて２分間攪拌することでセメントペーストを調製した。
ＬＳを添加するセメント組成物：水セメント比５５％、減水剤添加量０．２５質量％
ＰＣを添加するセメント組成物：水セメント比３５％、減水剤添加量０．６０質量％
【００４５】
これをＲ．Ｈ．（相対湿度）９０％以上の湿空環境で静置した。さらに、ＬＳが添加されたセメントペーストは、注水撹拌開始時から５分後に、次項に示す流動性の評価試験を実施した。また、ＰＣが添加されたセメントペーストは、注水撹拌開始時から１０分で流動性の評価試験を実施した。
【００４６】
（ｉｉ）評価試験
流動性の評価は、プレート間のギャップを０．５ｍｍとしたパラレルプレート型回転粘度計（Ｈａａｋｅ社製Ｒｏｔｏｖｉｓｃｏ ＲＶ１）を用い、せん断速度を０ ｓ-1 → ５００ ｓ-1 → ０ ｓ-1 （加速・減速ともに２分間）と変化させた周期的せん断試験により、せん断応力を測定した。このうち、加速時の１００〜４００ ｓ-1 におけるせん断応力を直線近似し、ビンガム降伏値を流動性の指標とした。
【００４７】
調整したセメント組成物の流動性評価試験結果を表２の「流動性試験結果」の欄に示す。セメントクリンカーに占めるＳＯ３量およびアルカリ量が高い比較例１〜３のセメント組成物と比べて、実施例１〜５のセメント組成物より調整したセメントペーストの注水練混ぜ直後（５分又は１０分）の流動性は、ＬＳを添加した場合であっても、降伏値は９．１Ｐａ以下となり、また、ＰＣを添加した場合であっても、降伏値は１５Ｐａ以下となり、いずれの減水剤を添加した場合でも、良好であった。特に、ＰＣを添加した場合において、ＳＯ３量およびアルカリ量が高い場合には、Ｃ３Ａ量の増加に伴い流動性は顕著に悪化するが、ＳＯ３量あるいはアルカリ量が低い場合には、Ｃ３Ａ量の増加に伴う流動性の変化は僅かであることがわかった。
【００４８】
以上の結果より、同じＣ３Ａ量や間隙相量であっても、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量やアルカリ量によって流動性は明らかに異なり、Ｃ３Ａの増量に伴う流動性の変化が、セメントクリンカーに占めるＳＯ３量やアルカリ量によって影響を受けることが示された。セメントクリンカーに占めるＳＯ３量を０．５８質量％以下、または、アルカリ量をＮａ２Ｏ当量で０．５３質量％以下とすることで、Ｃ３Ａあるいは間隙相の増量に伴う流動性の低下を抑え、好適に使用することができることが分かった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントクリンカーと石膏とを含有し、該セメントクリンカーに占めるＳＯ３量が０．５８質量％以下、又は、該セメントクリンカーに占めるアルカリ量がＮａ２Ｏ当量で０．５３質量％以下であることを特徴とするセメント組成物。
【請求項２】
前記セメントクリンカーに占めるＣ３ＡとＣ４ＡＦの合計がボーグ式算定で１８質量％を超え３０質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項３】
前記セメントクリンカーに占めるＣ３Ａ量がボーグ式算定で９質量％〜１５質量％であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント組成物。
【請求項４】
前記セメントクリンカーは、原料として、鉄鋼スラグ、非鉄スラグ、石炭灰、及び下水汚泥から選ばれる少なくとも一種以上が使用されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のセメント組成物。
【請求項５】
さらに、高炉スラグ、フライアッシュ、石灰石微粉末から選ばれる少なくとも１種以上の無機粉末を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のセメント組成物。
【請求項６】
水及びリグニンスルホン酸塩系分散剤を添加して調整したセメントペーストの注水練混ぜ開始時から５分後における降伏値が９．１Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１〜５に記載のセメント組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のセメント組成物に、リグニンスルホン酸塩系分散剤が練り混ぜられていることを特徴とするセメント混練物。
【請求項８】
水及びポリカルボン酸系分散剤を添加して調整したセメントペーストの注水練混ぜ開始時から１０分後の降伏値が１５Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１〜５に記載のセメント組成物。
【請求項９】
請求項１〜５，８のいずれか一項に記載のセメント組成物に、ポリカルボン酸系分散剤が練り混ぜられていることを特徴とするセメント混練物。
【請求項１】
セメントクリンカーと石膏とを含有し、該セメントクリンカーに占めるＳＯ３量が０．５８質量％以下、又は、該セメントクリンカーに占めるアルカリ量がＮａ２Ｏ当量で０．５３質量％以下であることを特徴とするセメント組成物。
【請求項２】
前記セメントクリンカーに占めるＣ３ＡとＣ４ＡＦの合計がボーグ式算定で１８質量％を超え３０質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項３】
前記セメントクリンカーに占めるＣ３Ａ量がボーグ式算定で９質量％〜１５質量％であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント組成物。
【請求項４】
前記セメントクリンカーは、原料として、鉄鋼スラグ、非鉄スラグ、石炭灰、及び下水汚泥から選ばれる少なくとも一種以上が使用されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のセメント組成物。
【請求項５】
さらに、高炉スラグ、フライアッシュ、石灰石微粉末から選ばれる少なくとも１種以上の無機粉末を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のセメント組成物。
【請求項６】
水及びリグニンスルホン酸塩系分散剤を添加して調整したセメントペーストの注水練混ぜ開始時から５分後における降伏値が９．１Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１〜５に記載のセメント組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のセメント組成物に、リグニンスルホン酸塩系分散剤が練り混ぜられていることを特徴とするセメント混練物。
【請求項８】
水及びポリカルボン酸系分散剤を添加して調整したセメントペーストの注水練混ぜ開始時から１０分後の降伏値が１５Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１〜５に記載のセメント組成物。
【請求項９】
請求項１〜５，８のいずれか一項に記載のセメント組成物に、ポリカルボン酸系分散剤が練り混ぜられていることを特徴とするセメント混練物。
【公開番号】特開２００６−１７９６（Ｐ２００６−１７９６Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８０１５７（Ｐ２００４−１８０１５７）
【出願日】平成１６年６月１７日（２００４．６．１７）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１７日（２００４．６．１７）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]