セメント組成物の水和熱低減方法
【課題】モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつ水和熱を低減することが可能なセメント組成物の水和熱低減方法を提供する。
【解決手段】石灰石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整してセメントクリンカーを焼成する工程と、前記セメントクリンカーと石膏とを混合し粉砕してセメント組成物を製造する工程とを含むセメント組成物の水和熱低減方法であって、前記原料原単位を、セメント組成物の色調ｂ値に基づいて調整するセメント組成物の水和熱低減方法。本発明によれば、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつセメント組成物の水和熱を低減する方法を提供することができる。
【解決手段】石灰石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整してセメントクリンカーを焼成する工程と、前記セメントクリンカーと石膏とを混合し粉砕してセメント組成物を製造する工程とを含むセメント組成物の水和熱低減方法であって、前記原料原単位を、セメント組成物の色調ｂ値に基づいて調整するセメント組成物の水和熱低減方法。本発明によれば、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつセメント組成物の水和熱を低減する方法を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント組成物の水和熱を低減する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメント組成物の水和熱は、セメント組成物に含まれる成分と水とが反応して水和物を生成する際の発熱をいう。一般的には、水和物の生成量が多くなるにつれて、モルタル又はコンクリートの強度は上昇するが、それと同時にセメント組成物と水との反応に伴う水和熱も増大する。言い換えれば、モルタル及びコンクリートの強度発現性が向上すると、セメント組成物の水和熱も増加するのが一般的な傾向である。
【０００３】
しかし、コンクリートの耐久性の観点からは、セメント組成物の水和熱は小さい方が好ましい。このため、耐久性に優れたコンクリートを志向するセメントユーザーからは、コンクリートの強度発現性を損なわずに、水和熱を低減したセメント組成物が求められている。
【０００４】
セメント組成物の水和熱を低減する方法としては、例えば中庸熱や低熱ポルトランドセメントクリンカーのように、主要鉱物組成を制御する方法（Ｃ３Ｓ量及びＣ３Ａ量等の低減）が知られている（特許文献１）。
【０００５】
一方、コンクリートの強度発現性を向上する手段としては、「粉末度（ブレーン比表面積）を細かくする」、「Ｃ３Ｓ量を増加させる」等の手段が用いられている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−０９７１５４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】（社）セメント協会、４．セメントの種類と用途、セメントの常識、ｐ．１１−１７（２００４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述の特許文献１で提案されているＣ３Ｓ量及びＣ３Ａ量を特定量に制御したセメント組成物は、従来から市販されている低発熱型混合セメント組成物よりも、材齢２８日や９１日における圧縮強度が低くなる。すなわち、特許文献１のように主要鉱物組成を制御する方法では、セメント組成物の水和熱を低減しようとするとコンクリートの強度発現性も低下するのが実情であった。
【０００９】
一方、非特許文献１のように、「Ｃ３Ｓ量を増加させる」手段は、水和熱を低減する方法とは相反する方法であり、明らかに水和熱は増大する。
【００１０】
本発明は、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつセメント組成物の水和熱を低減する方法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】
【００１１】
本発明者らは、前記の目的を達成すべく鋭意検討した結果、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつセメント組成物の水和熱を低減するためには、セメント組成物の色調ｂ値に基づいて、セメントクリンカー原料の原料原単位を調整することが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。ここで、色調ｂ値とは、セメント組成物の黄色と青色の強さを示す指標であり、数値が大きくなるほど黄色が強くなる。
【００１２】
本発明は、石灰石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整してセメントクリンカーを焼成する工程と、前記セメントクリンカーと石膏とを混合し粉砕してセメント組成物を製造する工程とを含むセメント組成物の水和熱低減方法であって、前記原料原単位を、セメント組成物の色調ｂ値に基づいて調整することを特徴とするセメント組成物の水和熱低減方法に関する。
前記セメント組成物の色調ｂ値は、６．０〜８．０に調整することが好ましい。
前記セメント組成物の水和熱低減方法において、セメント組成物中のＡｌ２Ｏ３含有量が５．０〜７．０質量％、ＭｇＯ含有量が０．７〜１．５質量％及びＳＯ３含有量が１．５〜２．４質量％であることが好ましい。
前記セメント組成物の水和熱低減方法において、セメント組成物中の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）が、０．８質量％以下であることが好ましい。
前記セメント組成物の水和熱低減方法において、セメント組成物中のＣ３Ｓ量が５０〜７０質量％、Ｃ２Ｓ量が５〜２５質量％、Ｃ３Ａ量が６〜１５質量％及びＣ４ＡＦ量が７〜１５質量％であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつ、材齢２８日の水和熱を４１０Ｊ／ｇ以下に低減することの可能なセメント組成物の水和熱低減方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】セメント組成物の色調ｂ値とセメント組成物の水和熱の関係を示す図である。
【図２】セメント組成物の色調ｂ値とｆ．ＣａＯの関係を示す図である。
【図３】セメント組成物の色調ｂ値とモルタル圧縮強さの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１６】
本発明は、石灰石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整してセメントクリンカーを焼成する工程と、前記セメントクリンカーと石膏とを混合し粉砕してセメント組成物を製造する工程とを含むセメント組成物の水和熱低減方法であって、前記原料原単位を、セメント組成物の色調ｂ値に基づいて調整することを特徴とする。
【００１７】
本発明者らは、セメント組成物の色調ｂ値と、セメント組成物の水和熱とは良好な相関関係があることを突き止め、色調ｂ値が大きくなるにつれて水和熱の値が大きくなる傾向があることを見出した。そこで、予め測定したセメント組成物の色調ｂ値に基づいて、セメントクリンカー原料の原料原単位を調整することによって、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつ、水和熱を低減する方法を提供することができる。また、セメント組成物の色調ｂ値と、セメント組成物の水和熱は相関関係があるので、セメント組成物の色調ｂ値に基づいて、セメント組成物の水和熱を予測することができる。
【００１８】
セメント組成物の色調ｂ値は、好ましく６．０〜８．０、より好ましくは６．５〜７．９、さらに好ましくは７．０〜７．９、特に好ましくは７．２〜７．７となるようにセメントクリンカー原料の原料原単位を調整する。セメント組成物の色調ｂ値が前記範囲内となるように、セメントクリンカー原料の原料原単位を調整することによって、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつ、水和熱を低減することができる。
【００１９】
色調ｂ値は、セメント組成物の黄色と青色の強さを表す指標であり、数値が大きくなるほど黄色が強くなる。セメント組成物中のＡｌ２Ｏ３量が増加すると、色調ｂ値が大きくなる傾向があり、一方、セメント組成物中のＭｇＯ量が増加すると色調ｂ値は小さくなる傾向がある。セメント組成物の色調ｂ値は、例えば側色色差計（日本電色工業社製、Spectro Color Meter Se 2000）を用いて測定することができる。
【００２０】
本発明の水和熱低減方法において、セメント組成物中のＡｌ２Ｏ３含有量は、好ましくは５．０〜７．０質量％、より好ましくは５．２〜６．５質量％、さらに好ましくは５．５〜６．５質量％なるように、セメントクリンカー原料の原料原単位を調整し調合する。セメント組成物のＡｌ２Ｏ３含有量が、前記範囲内であると、セメント組成物の色調ｂ値を特定の範囲内とすることができ、セメント組成物の流動性を適度に維持しつつ、モルタルやコンクリートの強度発現性も維持して、セメント組成物の水和熱を一層低減することができる。セメント組成物のＡｌ２Ｏ３含有量は、全体質量に対する含有割合（質量％）であり、この含有割合は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９８「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定することができる。
【００２１】
本発明の水和熱低減方法において、セメント組成物中のＭｇＯ含有量は、好ましくは０．７〜１．５質量％、より好ましくは０．８〜１．５質量％、さらに好ましくは０．９〜１．３質量％なるように、セメントクリンカー原料の原料原単位を調整し調合する。セメント組成物のＭｇＯ含有量が、前記範囲内であると、セメント組成物の色調ｂ値を特定の範囲内とすることができ、セメント組成物の流動性を適度に維持しつつ、モルタルやコンクリートの強度発現性も維持して、セメント組成物の水和熱を一層低減することができる。セメント組成物のＭｇＯ含有量は、全体質量に対する含有割合（質量％）であり、この含有割合は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９８「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定することができる。
【００２２】
また、本発明の水和熱低減方法において、セメント組成物中のＳＯ３含有量は、好ましくは１．５〜２．４質量、より好ましくは１．７〜２．３質量％、さらに好ましくは１．８〜２．２質量％、特に好ましくは１．８〜２．１質量％になるように、セメントクリンカー原料の原料原単位で調合するか又は前記クリンカー粉砕時に混合粉砕する石膏量を調整する。セメント組成物のＳＯ３含有量が、前記範囲内であると、セメント組成物の流動性を適度に維持しつつ、モルタルやコンクリートの強度発現性も維持できる。セメント組成物のＳＯ３含有量は、全体質量に対する含有割合（質量％）であり、この含有割合は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９８「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定することができる。
【００２３】
さらに本発明者らは、セメント組成物の色調ｂ値と、セメント組成物の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）とは良好な相関関係があることを突き止め、色調ｂ値が大きくなるにつれて遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）の値も大きくなる傾向があることを見出した。そのため、セメント組成物の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）が特定の範囲になるように、セメントクリンカーの原料原単位や焼成条件を調整して得られたセメントクリンカーと石膏とを混合して粉砕することにより、色調ｂ値が特定の範囲となるセメント組成物を得ることができ、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつ、セメント組成物の水和熱を低減することができる。
【００２４】
セメント組成物の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）は、好ましくは０．８質量％以下であり、より好ましく０．２〜０．８質量％であり、さらに好ましくは０．３〜０．８質量％である。セメント組成物の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）が前記範囲内であると、セメント組成物の色調ｂ値を特定の範囲内とすることができ、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつ、セメント組成物の水和熱を低減することができる。セメント組成物の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）は、全体質量に対する含有割合（質量％）であり、この含有割合は、ＪＣＡＳ Ｉ−０１：１９９７「セメント中の遊離酸化カルシウムの定量方法」に準じて測定することができる。
【００２５】
セメント組成物は、好ましくはＣ３Ｓ量が５０〜７０質量％、Ｃ２Ｓ量が５〜２５質量％、Ｃ３Ａ量が６〜１５質量％、Ｃ４ＡＦ量が７〜１５質量％であり、より好ましくはＣ３Ｓ量が５０〜６５質量％、Ｃ２Ｓ量が１０〜２５質量％、Ｃ３Ａ量が８〜１３質量％、Ｃ４ＡＦ量が８〜１２質量％であり、さらに好ましくはＣ３Ｓ量が５３〜６０質量％、Ｃ２Ｓ量が１２〜２０質量％、Ｃ３Ａ量が９〜１２質量％、Ｃ４ＡＦ量が８〜１１質量％である。セメント組成物の鉱物組成が前記範囲内であると、セメント組成物の水和熱を低減しつつ、セメント組成物の硬化時における強度を向上することができ、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持することができる。
【００２６】
ここで、Ｃ３Ｓ量（エーライト相）、Ｃ２Ｓ量（ビーライト相）、Ｃ３Ａ量（アルミネート相）、Ｃ４ＡＦ量（フェライト相）は、下記のボーグ式により算出する。
Ｃ３Ｓ量＝（４．０７×ＣａＯ）−（７．６０×ＳｉＯ２）−（６．７２×Ａｌ２Ｏ３）−（１．４３×Ｆｅ２Ｏ３）
Ｃ２Ｓ量＝（２．８７×ＳｉＯ２）−（０．７５４×Ｃ３Ｓ）
Ｃ３Ａ量＝（２．６５×Ａｌ２Ｏ３）−（１．６９×Ｆｅ２Ｏ３）
Ｃ４ＡＦ量＝３．０４×Ｆｅ２Ｏ３
【００２７】
式中の「ＣａＯ」、「ＳｉＯ２」、「Ａｌ２Ｏ３」及び「Ｆｅ２Ｏ３」は、それぞれ、セメント組成物におけるＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＦｅ２Ｏ３のセメント組成物の全体質量に対する含有割合（質量％）である。これらの含有割合は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２「ポルトランドセメントの化学分析方法」あるいはＪＩＳ Ｒ ５２０４「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」により測定することができる。
【００２８】
セメントクリンカーの製造は、具体的には、サンプリングしたセメント組成物の色調ｂ値に基づいて、石灰石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整して調合し、これらの原料を焼成してセメントクリンカーを製造し、得られたセメントクリンカーと石膏とを粉砕して得ることができる。
【００２９】
前述のとおり、セメント組成物中のＡｌ２Ｏ３量が増加すると色調ｂ値は大きくなる傾向がある。セメント組成物の色調ｂ値を調整する場合には、Ａｌ２Ｏ３を多く含む石炭灰、粘土及び建設発生土からなる群より選択される少なくとも１種の原料の原料原単位を増量又は減量して調整することができる。
【００３０】
また、セメント組成物のＭｇＯ量が増加すると色調ｂ値が小さくなる傾向があるので、色調ｂ値を調整する場合には、ＭｇＯを多く含む高炉スラグや含有量は少量であるが原料原単位の多い石灰石の原料原単位を増量又は減量して調整することができる。
【００３１】
このように、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯを多く含む原料の原料原単位を調整することによって、セメント組成物の色調ｂ値が特定の範囲となるセメントクリンカーを製造することができる。セメントクリンカー原料の「原料原単位」とは、セメントクリンカーを１トン製造するにあたり、使用される核原料の質量（ｋｇ／ｔ−クリンカー）をいう。
【００３２】
セメントクリンカー原料としては、石灰石７００〜１４００ｋｇ／ｔ−クリンカー、珪石４０〜１５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、石炭灰０〜２５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、粘土０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー、高炉スラグ０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー、建設発生土０〜１５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、下水汚泥０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー及び鉄源３０〜８０ｋｇ／ｔ−クリンカーを調合することが好ましい。また、（Ａ）工程におけるセメントクリンカー原料としては、石灰石８００〜１３００ｋｇ／ｔ−クリンカー、珪石５０〜１２０ｋｇ／ｔ−クリンカー、石炭灰５０〜２００ｋｇ／ｔ−クリンカー、粘土１０〜８０ｋｇ／ｔ−クリンカー、高炉スラグ５〜５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、建設発生土２０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー、下水汚泥３０〜７０ｋｇ／ｔ−クリンカー及び鉄源４０〜６０ｋｇ／ｔ−クリンカーを調合することがより好ましい。
【００３３】
セメントクリンカーの製造は、ＳＰ方式（多段サイクロン予熱方式）又はＮＳＰ方式（仮焼炉を併設した多段サイクロン予熱方式）等の既存のセメント製造設備を用いて製造することができる。次に、ＮＳＰ方式の既存のセメント製造設備を用いたセメントクリンカーの製造方法及びセメント組成物の製造方法の一実施態様を説明する。なお、セメントクリンカー及びセメント組成物の製造方法は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３４】
セメントクリンカーの各原料の混合方法は、特に限定されないが、例えば原料粉砕ミル等で粉砕混合することが好ましい。
【００３５】
粉砕混合されたセメントクリンカー原料は、さらに既存の設備であるサスペンションプレヒータ及びロータリーキルンを用いて焼成することができる。セメントクリンカーの焼成温度は、特に限定されないが、ＮＳＰ方式のセメント製造設備を用いた場合には、ロータリーキルンの出口付近におけるセメントクリンカーの温度が、好ましくは８００〜１７００℃、より好ましくは９００〜１６００℃、さらに好ましくは１０００〜１５００℃である。焼成時間は、２０分間〜２時間、より好ましくは３０分間〜２時間、さらに好ましくは４５分〜１．５時間である。
【００３６】
焼成後、得られたセメントクリンカーは、ロータリーキルンの下流側に設けられたクリンカークーラーによって、例えば１００〜２００℃程度まで冷却されることが好ましい。冷却速度は、好ましくは１０〜６０℃／分であり、より好ましくは１５〜４５℃／分であり、さらに好ましくは１５〜３０℃／分である。冷却速度が１０〜６０℃／分の範囲であると、優れた強度発現性を有するモルタルやコンクリートの製造が可能となるセメント組成物を得ることができる。
【００３７】
セメント組成物の色調ｂ値は、セメントクリンカー原料の調合後の焼成雰囲気を酸化性雰囲気又は還元性雰囲気に変えることによって調整することが可能である。焼成雰囲気は、焼成雰囲気に影響を与える廃プラスチック燃料の使用量や、廃プラスチック燃料の投入箇所を変更することによって調整することができる。
【００３８】
水和熱の低減が可能となるセメント組成物は、セメント組成物の色調ｂ値に基づいて、セメントクリンカー原料の原料原単位を調整して得られるセメントクリンカーと石膏とを粉砕することによって製造することができる。石膏は、ＪＩＳ Ｒ ９１５１「セメント用天然せっこう」に規定される品質を満足することが望ましく、具体的には、二水石膏、半水石膏、不溶性無水石膏が好適に用いられる。混合材は、ＪＩＳ Ｒ ５２１１「高炉セメント」で規定される高炉スラグ、ＪＩＳ Ｒ ５２１２「シリカセメント」で規定されるシリカ質混合材、ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」で規定されるフライアッシュ、石灰石を利用することができる。
【００３９】
セメント組成物は、セメントクリンカーに対して、セメント組成物中のＳＯ３含有量が前記範囲となるように石膏を配合して粉砕することが好ましい。粉砕方法としては、特に制限されないが、ボールミル等の粉砕機、セパレータ等の分級機を用いる方法が挙げられる。
【００４０】
セメント組成物は、さらに混合材を添加してもよい。混合材としては、石灰石、高炉スラグ等を使用することができ、混合材は、セメント組成物の全体質量に対する混合材の合計含有割合（質量％）が、５質量％以下であることが好ましい。
【００４１】
セメント組成物のブレーン比表面積は、好ましくは２８００〜４０００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは３０００〜３８００ｃｍ２／ｇであり、さらに好ましくは３０００〜３５００ｃｍ２／ｇである。ブレーン比表面積が前記範囲内であると、水和熱を低減しつつ、優れた強度発現性を有するモルタルやコンクリートの製造が可能となる。
【実施例】
【００４２】
以下に、実施例を挙げて本発明の内容を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００４３】
[セメントクリンカーの原料]
セメントクリンカーの原料としては、石灰石、珪石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥、鉄源（銅からみ、高炉ダスト）を使用した。使用した原料の原料原単位は、石灰石７００〜１４００ｋｇ／ｔ−クリンカー、珪石４０〜１５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、石炭灰０〜２５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、粘土０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー、高炉スラグ０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー、建設発生土０〜１５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、下水汚泥０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー、鉄源３０〜８０ｋｇ／ｔ−クリンカーで調合した。また、セメント組成物のＳＯ３量を調整するために、二水石膏を使用した。以下に使用した原料のＡｌ２Ｏ３含有量又はＭｇＯ含有量を記す。
・石灰石（ＭｇＯ含有量＝０．３６質量％）
・石炭灰（Ａｌ２Ｏ３含有量＝２０．５８質量％）
・粘土（Ａｌ２Ｏ３含有量＝２０．１３質量％）
・高炉スラグ（ＭｇＯ含有量＝５．１２質量％）
・建設発生土（Ａｌ２Ｏ３含有量＝１４．８６質量％）
【００４４】
[セメントクリンカーの製造]
前記セメントクリンカー原料を調合し、調合した原料をＮＳＰキルンで最高温度１２００〜１５００℃で焼成し、セメントクリンカーを製造した。ＮＳＰキルン出口付近におけるセメントクリンカーの温度は１０００〜１５００℃であった。このセメントクリンカーを、ロータリーキルンの下流側に設けられたクリンカークーラーで、１０００〜１４００℃から１００〜２００℃まで、１０〜６０℃／分の冷却速度で冷却した。
【００４５】
得られたセメントクリンカーに二水石膏をセメント組成物中のＳＯ３含有量が２質量％となるように配合し、さらに混合材（石灰石、高炉スラグ）を石灰石４質量％と高炉スラグ１質量％で添加し、実機ミルでブレーン比表面積が３２００〜３２８０ｃｍ２／ｇになるように粉砕し、セメント組成物を得た。
【００４６】
[セメント組成物の化学成分]
＜化学成分＞
得られたセメント組成物中のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＳＯ３について、全体質量に対する含有割合（質量％）を測定した。これらの含有割合は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９８「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定した。
＜遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）＞
また、セメント組成物中の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）について、全体質量に対する含有割合（質量％）を測定した。この含有割合は、ＪＣＡＳ Ｉ−０１：１９９７「セメント中の遊離酸化カルシウムの定量方法」に準じて測定した。結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
[セメント組成物の鉱物組成]
得られたセメント組成物の鉱物組成（Ｃ３Ｓ量、Ｃ２Ｓ量、Ｃ３Ａ量及びＣ４ＡＦ量）を、ボーグ式に基づいて測定した。結果を表２に示す。
【００４９】
[セメント組成物の物性]
＜セメント組成物の色調ｂ値＞
セメント組成物の色調ｂ値を、側色色差計（日本電色工業社製、Spectro Color Meter Se 2000）を用いて測定した。結果を表２に示す。
＜セメント組成物の粉末度＞
セメントの粉末度（ブレーン比表面積及び４５μｍ残）について、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に準じて測定した。結果を表２に示す。
【００５０】
[セメント組成物の水和熱]
セメント組成物の材齢２８日の水和熱を、ＪＩＳ Ｒ ５２０３：１９９５「セメントの水和熱測定方法（溶解熱方法）」に準じて測定した。結果を表２に示す。
【００５１】
[モルタル圧縮強さ]
モルタル圧縮強さは、得られたセメント組成物を用いてＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に準じて、材齢２８日において測定した。結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
また、セメント組成物の色調ｂ値と水和熱の関係を図１に示し、セメント組成物の色調ｂ値と遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）の関係を図２に示し、色調ｂ値とモルタル圧縮強さの関係を図３に示す。
【００５４】
表２及び図１に示す結果から、セメント組成物の色調ｂ値とセメント組成物の水和熱は相関関係があることが分かった。この結果に基づき、セメント組成物の色調ｂ値が６．０〜８．０の範囲内であると、水和熱が３８０〜４１０（Ｊ／ｇ）の範囲内であり、セメント組成物の水和熱を低減できることが確認できた。また、表２及び図２に示す結果から、セメント組成物の色調ｂ値とセメント組成物の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）も相関関係があり、セメント組成物の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）が０．８質量％以下、好ましくは０．４〜０．８質量％の範囲であると、色調ｂ値が６．０〜８．０の範囲内であり、水和熱を低減できることが確認できた。さらに、表２及び図３に示す結果から、色調ｂ値が６．０〜８．０の範囲内であると、水和熱を低減できるとともに、モルタル圧縮強さ等の強度発現性も維持できることが確認できた。
【００５５】
以上の結果に示すように、色調ｂ値が６．０〜８．０となるように、セメントクリンカーの原料原単位を調整して得られたセメントクリンカーを用いてセメント組成物を製造することによって、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつ、材齢２８日の水和熱を４１０Ｊ／ｇ以下に低減することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント組成物の水和熱を低減する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメント組成物の水和熱は、セメント組成物に含まれる成分と水とが反応して水和物を生成する際の発熱をいう。一般的には、水和物の生成量が多くなるにつれて、モルタル又はコンクリートの強度は上昇するが、それと同時にセメント組成物と水との反応に伴う水和熱も増大する。言い換えれば、モルタル及びコンクリートの強度発現性が向上すると、セメント組成物の水和熱も増加するのが一般的な傾向である。
【０００３】
しかし、コンクリートの耐久性の観点からは、セメント組成物の水和熱は小さい方が好ましい。このため、耐久性に優れたコンクリートを志向するセメントユーザーからは、コンクリートの強度発現性を損なわずに、水和熱を低減したセメント組成物が求められている。
【０００４】
セメント組成物の水和熱を低減する方法としては、例えば中庸熱や低熱ポルトランドセメントクリンカーのように、主要鉱物組成を制御する方法（Ｃ３Ｓ量及びＣ３Ａ量等の低減）が知られている（特許文献１）。
【０００５】
一方、コンクリートの強度発現性を向上する手段としては、「粉末度（ブレーン比表面積）を細かくする」、「Ｃ３Ｓ量を増加させる」等の手段が用いられている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−０９７１５４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】（社）セメント協会、４．セメントの種類と用途、セメントの常識、ｐ．１１−１７（２００４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述の特許文献１で提案されているＣ３Ｓ量及びＣ３Ａ量を特定量に制御したセメント組成物は、従来から市販されている低発熱型混合セメント組成物よりも、材齢２８日や９１日における圧縮強度が低くなる。すなわち、特許文献１のように主要鉱物組成を制御する方法では、セメント組成物の水和熱を低減しようとするとコンクリートの強度発現性も低下するのが実情であった。
【０００９】
一方、非特許文献１のように、「Ｃ３Ｓ量を増加させる」手段は、水和熱を低減する方法とは相反する方法であり、明らかに水和熱は増大する。
【００１０】
本発明は、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつセメント組成物の水和熱を低減する方法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】
【００１１】
本発明者らは、前記の目的を達成すべく鋭意検討した結果、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつセメント組成物の水和熱を低減するためには、セメント組成物の色調ｂ値に基づいて、セメントクリンカー原料の原料原単位を調整することが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。ここで、色調ｂ値とは、セメント組成物の黄色と青色の強さを示す指標であり、数値が大きくなるほど黄色が強くなる。
【００１２】
本発明は、石灰石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整してセメントクリンカーを焼成する工程と、前記セメントクリンカーと石膏とを混合し粉砕してセメント組成物を製造する工程とを含むセメント組成物の水和熱低減方法であって、前記原料原単位を、セメント組成物の色調ｂ値に基づいて調整することを特徴とするセメント組成物の水和熱低減方法に関する。
前記セメント組成物の色調ｂ値は、６．０〜８．０に調整することが好ましい。
前記セメント組成物の水和熱低減方法において、セメント組成物中のＡｌ２Ｏ３含有量が５．０〜７．０質量％、ＭｇＯ含有量が０．７〜１．５質量％及びＳＯ３含有量が１．５〜２．４質量％であることが好ましい。
前記セメント組成物の水和熱低減方法において、セメント組成物中の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）が、０．８質量％以下であることが好ましい。
前記セメント組成物の水和熱低減方法において、セメント組成物中のＣ３Ｓ量が５０〜７０質量％、Ｃ２Ｓ量が５〜２５質量％、Ｃ３Ａ量が６〜１５質量％及びＣ４ＡＦ量が７〜１５質量％であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつ、材齢２８日の水和熱を４１０Ｊ／ｇ以下に低減することの可能なセメント組成物の水和熱低減方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】セメント組成物の色調ｂ値とセメント組成物の水和熱の関係を示す図である。
【図２】セメント組成物の色調ｂ値とｆ．ＣａＯの関係を示す図である。
【図３】セメント組成物の色調ｂ値とモルタル圧縮強さの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１６】
本発明は、石灰石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整してセメントクリンカーを焼成する工程と、前記セメントクリンカーと石膏とを混合し粉砕してセメント組成物を製造する工程とを含むセメント組成物の水和熱低減方法であって、前記原料原単位を、セメント組成物の色調ｂ値に基づいて調整することを特徴とする。
【００１７】
本発明者らは、セメント組成物の色調ｂ値と、セメント組成物の水和熱とは良好な相関関係があることを突き止め、色調ｂ値が大きくなるにつれて水和熱の値が大きくなる傾向があることを見出した。そこで、予め測定したセメント組成物の色調ｂ値に基づいて、セメントクリンカー原料の原料原単位を調整することによって、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつ、水和熱を低減する方法を提供することができる。また、セメント組成物の色調ｂ値と、セメント組成物の水和熱は相関関係があるので、セメント組成物の色調ｂ値に基づいて、セメント組成物の水和熱を予測することができる。
【００１８】
セメント組成物の色調ｂ値は、好ましく６．０〜８．０、より好ましくは６．５〜７．９、さらに好ましくは７．０〜７．９、特に好ましくは７．２〜７．７となるようにセメントクリンカー原料の原料原単位を調整する。セメント組成物の色調ｂ値が前記範囲内となるように、セメントクリンカー原料の原料原単位を調整することによって、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつ、水和熱を低減することができる。
【００１９】
色調ｂ値は、セメント組成物の黄色と青色の強さを表す指標であり、数値が大きくなるほど黄色が強くなる。セメント組成物中のＡｌ２Ｏ３量が増加すると、色調ｂ値が大きくなる傾向があり、一方、セメント組成物中のＭｇＯ量が増加すると色調ｂ値は小さくなる傾向がある。セメント組成物の色調ｂ値は、例えば側色色差計（日本電色工業社製、Spectro Color Meter Se 2000）を用いて測定することができる。
【００２０】
本発明の水和熱低減方法において、セメント組成物中のＡｌ２Ｏ３含有量は、好ましくは５．０〜７．０質量％、より好ましくは５．２〜６．５質量％、さらに好ましくは５．５〜６．５質量％なるように、セメントクリンカー原料の原料原単位を調整し調合する。セメント組成物のＡｌ２Ｏ３含有量が、前記範囲内であると、セメント組成物の色調ｂ値を特定の範囲内とすることができ、セメント組成物の流動性を適度に維持しつつ、モルタルやコンクリートの強度発現性も維持して、セメント組成物の水和熱を一層低減することができる。セメント組成物のＡｌ２Ｏ３含有量は、全体質量に対する含有割合（質量％）であり、この含有割合は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９８「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定することができる。
【００２１】
本発明の水和熱低減方法において、セメント組成物中のＭｇＯ含有量は、好ましくは０．７〜１．５質量％、より好ましくは０．８〜１．５質量％、さらに好ましくは０．９〜１．３質量％なるように、セメントクリンカー原料の原料原単位を調整し調合する。セメント組成物のＭｇＯ含有量が、前記範囲内であると、セメント組成物の色調ｂ値を特定の範囲内とすることができ、セメント組成物の流動性を適度に維持しつつ、モルタルやコンクリートの強度発現性も維持して、セメント組成物の水和熱を一層低減することができる。セメント組成物のＭｇＯ含有量は、全体質量に対する含有割合（質量％）であり、この含有割合は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９８「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定することができる。
【００２２】
また、本発明の水和熱低減方法において、セメント組成物中のＳＯ３含有量は、好ましくは１．５〜２．４質量、より好ましくは１．７〜２．３質量％、さらに好ましくは１．８〜２．２質量％、特に好ましくは１．８〜２．１質量％になるように、セメントクリンカー原料の原料原単位で調合するか又は前記クリンカー粉砕時に混合粉砕する石膏量を調整する。セメント組成物のＳＯ３含有量が、前記範囲内であると、セメント組成物の流動性を適度に維持しつつ、モルタルやコンクリートの強度発現性も維持できる。セメント組成物のＳＯ３含有量は、全体質量に対する含有割合（質量％）であり、この含有割合は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９８「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定することができる。
【００２３】
さらに本発明者らは、セメント組成物の色調ｂ値と、セメント組成物の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）とは良好な相関関係があることを突き止め、色調ｂ値が大きくなるにつれて遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）の値も大きくなる傾向があることを見出した。そのため、セメント組成物の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）が特定の範囲になるように、セメントクリンカーの原料原単位や焼成条件を調整して得られたセメントクリンカーと石膏とを混合して粉砕することにより、色調ｂ値が特定の範囲となるセメント組成物を得ることができ、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつ、セメント組成物の水和熱を低減することができる。
【００２４】
セメント組成物の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）は、好ましくは０．８質量％以下であり、より好ましく０．２〜０．８質量％であり、さらに好ましくは０．３〜０．８質量％である。セメント組成物の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）が前記範囲内であると、セメント組成物の色調ｂ値を特定の範囲内とすることができ、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつ、セメント組成物の水和熱を低減することができる。セメント組成物の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）は、全体質量に対する含有割合（質量％）であり、この含有割合は、ＪＣＡＳ Ｉ−０１：１９９７「セメント中の遊離酸化カルシウムの定量方法」に準じて測定することができる。
【００２５】
セメント組成物は、好ましくはＣ３Ｓ量が５０〜７０質量％、Ｃ２Ｓ量が５〜２５質量％、Ｃ３Ａ量が６〜１５質量％、Ｃ４ＡＦ量が７〜１５質量％であり、より好ましくはＣ３Ｓ量が５０〜６５質量％、Ｃ２Ｓ量が１０〜２５質量％、Ｃ３Ａ量が８〜１３質量％、Ｃ４ＡＦ量が８〜１２質量％であり、さらに好ましくはＣ３Ｓ量が５３〜６０質量％、Ｃ２Ｓ量が１２〜２０質量％、Ｃ３Ａ量が９〜１２質量％、Ｃ４ＡＦ量が８〜１１質量％である。セメント組成物の鉱物組成が前記範囲内であると、セメント組成物の水和熱を低減しつつ、セメント組成物の硬化時における強度を向上することができ、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持することができる。
【００２６】
ここで、Ｃ３Ｓ量（エーライト相）、Ｃ２Ｓ量（ビーライト相）、Ｃ３Ａ量（アルミネート相）、Ｃ４ＡＦ量（フェライト相）は、下記のボーグ式により算出する。
Ｃ３Ｓ量＝（４．０７×ＣａＯ）−（７．６０×ＳｉＯ２）−（６．７２×Ａｌ２Ｏ３）−（１．４３×Ｆｅ２Ｏ３）
Ｃ２Ｓ量＝（２．８７×ＳｉＯ２）−（０．７５４×Ｃ３Ｓ）
Ｃ３Ａ量＝（２．６５×Ａｌ２Ｏ３）−（１．６９×Ｆｅ２Ｏ３）
Ｃ４ＡＦ量＝３．０４×Ｆｅ２Ｏ３
【００２７】
式中の「ＣａＯ」、「ＳｉＯ２」、「Ａｌ２Ｏ３」及び「Ｆｅ２Ｏ３」は、それぞれ、セメント組成物におけるＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＦｅ２Ｏ３のセメント組成物の全体質量に対する含有割合（質量％）である。これらの含有割合は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２「ポルトランドセメントの化学分析方法」あるいはＪＩＳ Ｒ ５２０４「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」により測定することができる。
【００２８】
セメントクリンカーの製造は、具体的には、サンプリングしたセメント組成物の色調ｂ値に基づいて、石灰石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整して調合し、これらの原料を焼成してセメントクリンカーを製造し、得られたセメントクリンカーと石膏とを粉砕して得ることができる。
【００２９】
前述のとおり、セメント組成物中のＡｌ２Ｏ３量が増加すると色調ｂ値は大きくなる傾向がある。セメント組成物の色調ｂ値を調整する場合には、Ａｌ２Ｏ３を多く含む石炭灰、粘土及び建設発生土からなる群より選択される少なくとも１種の原料の原料原単位を増量又は減量して調整することができる。
【００３０】
また、セメント組成物のＭｇＯ量が増加すると色調ｂ値が小さくなる傾向があるので、色調ｂ値を調整する場合には、ＭｇＯを多く含む高炉スラグや含有量は少量であるが原料原単位の多い石灰石の原料原単位を増量又は減量して調整することができる。
【００３１】
このように、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯを多く含む原料の原料原単位を調整することによって、セメント組成物の色調ｂ値が特定の範囲となるセメントクリンカーを製造することができる。セメントクリンカー原料の「原料原単位」とは、セメントクリンカーを１トン製造するにあたり、使用される核原料の質量（ｋｇ／ｔ−クリンカー）をいう。
【００３２】
セメントクリンカー原料としては、石灰石７００〜１４００ｋｇ／ｔ−クリンカー、珪石４０〜１５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、石炭灰０〜２５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、粘土０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー、高炉スラグ０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー、建設発生土０〜１５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、下水汚泥０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー及び鉄源３０〜８０ｋｇ／ｔ−クリンカーを調合することが好ましい。また、（Ａ）工程におけるセメントクリンカー原料としては、石灰石８００〜１３００ｋｇ／ｔ−クリンカー、珪石５０〜１２０ｋｇ／ｔ−クリンカー、石炭灰５０〜２００ｋｇ／ｔ−クリンカー、粘土１０〜８０ｋｇ／ｔ−クリンカー、高炉スラグ５〜５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、建設発生土２０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー、下水汚泥３０〜７０ｋｇ／ｔ−クリンカー及び鉄源４０〜６０ｋｇ／ｔ−クリンカーを調合することがより好ましい。
【００３３】
セメントクリンカーの製造は、ＳＰ方式（多段サイクロン予熱方式）又はＮＳＰ方式（仮焼炉を併設した多段サイクロン予熱方式）等の既存のセメント製造設備を用いて製造することができる。次に、ＮＳＰ方式の既存のセメント製造設備を用いたセメントクリンカーの製造方法及びセメント組成物の製造方法の一実施態様を説明する。なお、セメントクリンカー及びセメント組成物の製造方法は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３４】
セメントクリンカーの各原料の混合方法は、特に限定されないが、例えば原料粉砕ミル等で粉砕混合することが好ましい。
【００３５】
粉砕混合されたセメントクリンカー原料は、さらに既存の設備であるサスペンションプレヒータ及びロータリーキルンを用いて焼成することができる。セメントクリンカーの焼成温度は、特に限定されないが、ＮＳＰ方式のセメント製造設備を用いた場合には、ロータリーキルンの出口付近におけるセメントクリンカーの温度が、好ましくは８００〜１７００℃、より好ましくは９００〜１６００℃、さらに好ましくは１０００〜１５００℃である。焼成時間は、２０分間〜２時間、より好ましくは３０分間〜２時間、さらに好ましくは４５分〜１．５時間である。
【００３６】
焼成後、得られたセメントクリンカーは、ロータリーキルンの下流側に設けられたクリンカークーラーによって、例えば１００〜２００℃程度まで冷却されることが好ましい。冷却速度は、好ましくは１０〜６０℃／分であり、より好ましくは１５〜４５℃／分であり、さらに好ましくは１５〜３０℃／分である。冷却速度が１０〜６０℃／分の範囲であると、優れた強度発現性を有するモルタルやコンクリートの製造が可能となるセメント組成物を得ることができる。
【００３７】
セメント組成物の色調ｂ値は、セメントクリンカー原料の調合後の焼成雰囲気を酸化性雰囲気又は還元性雰囲気に変えることによって調整することが可能である。焼成雰囲気は、焼成雰囲気に影響を与える廃プラスチック燃料の使用量や、廃プラスチック燃料の投入箇所を変更することによって調整することができる。
【００３８】
水和熱の低減が可能となるセメント組成物は、セメント組成物の色調ｂ値に基づいて、セメントクリンカー原料の原料原単位を調整して得られるセメントクリンカーと石膏とを粉砕することによって製造することができる。石膏は、ＪＩＳ Ｒ ９１５１「セメント用天然せっこう」に規定される品質を満足することが望ましく、具体的には、二水石膏、半水石膏、不溶性無水石膏が好適に用いられる。混合材は、ＪＩＳ Ｒ ５２１１「高炉セメント」で規定される高炉スラグ、ＪＩＳ Ｒ ５２１２「シリカセメント」で規定されるシリカ質混合材、ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」で規定されるフライアッシュ、石灰石を利用することができる。
【００３９】
セメント組成物は、セメントクリンカーに対して、セメント組成物中のＳＯ３含有量が前記範囲となるように石膏を配合して粉砕することが好ましい。粉砕方法としては、特に制限されないが、ボールミル等の粉砕機、セパレータ等の分級機を用いる方法が挙げられる。
【００４０】
セメント組成物は、さらに混合材を添加してもよい。混合材としては、石灰石、高炉スラグ等を使用することができ、混合材は、セメント組成物の全体質量に対する混合材の合計含有割合（質量％）が、５質量％以下であることが好ましい。
【００４１】
セメント組成物のブレーン比表面積は、好ましくは２８００〜４０００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは３０００〜３８００ｃｍ２／ｇであり、さらに好ましくは３０００〜３５００ｃｍ２／ｇである。ブレーン比表面積が前記範囲内であると、水和熱を低減しつつ、優れた強度発現性を有するモルタルやコンクリートの製造が可能となる。
【実施例】
【００４２】
以下に、実施例を挙げて本発明の内容を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００４３】
[セメントクリンカーの原料]
セメントクリンカーの原料としては、石灰石、珪石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥、鉄源（銅からみ、高炉ダスト）を使用した。使用した原料の原料原単位は、石灰石７００〜１４００ｋｇ／ｔ−クリンカー、珪石４０〜１５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、石炭灰０〜２５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、粘土０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー、高炉スラグ０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー、建設発生土０〜１５０ｋｇ／ｔ−クリンカー、下水汚泥０〜１００ｋｇ／ｔ−クリンカー、鉄源３０〜８０ｋｇ／ｔ−クリンカーで調合した。また、セメント組成物のＳＯ３量を調整するために、二水石膏を使用した。以下に使用した原料のＡｌ２Ｏ３含有量又はＭｇＯ含有量を記す。
・石灰石（ＭｇＯ含有量＝０．３６質量％）
・石炭灰（Ａｌ２Ｏ３含有量＝２０．５８質量％）
・粘土（Ａｌ２Ｏ３含有量＝２０．１３質量％）
・高炉スラグ（ＭｇＯ含有量＝５．１２質量％）
・建設発生土（Ａｌ２Ｏ３含有量＝１４．８６質量％）
【００４４】
[セメントクリンカーの製造]
前記セメントクリンカー原料を調合し、調合した原料をＮＳＰキルンで最高温度１２００〜１５００℃で焼成し、セメントクリンカーを製造した。ＮＳＰキルン出口付近におけるセメントクリンカーの温度は１０００〜１５００℃であった。このセメントクリンカーを、ロータリーキルンの下流側に設けられたクリンカークーラーで、１０００〜１４００℃から１００〜２００℃まで、１０〜６０℃／分の冷却速度で冷却した。
【００４５】
得られたセメントクリンカーに二水石膏をセメント組成物中のＳＯ３含有量が２質量％となるように配合し、さらに混合材（石灰石、高炉スラグ）を石灰石４質量％と高炉スラグ１質量％で添加し、実機ミルでブレーン比表面積が３２００〜３２８０ｃｍ２／ｇになるように粉砕し、セメント組成物を得た。
【００４６】
[セメント組成物の化学成分]
＜化学成分＞
得られたセメント組成物中のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＳＯ３について、全体質量に対する含有割合（質量％）を測定した。これらの含有割合は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：１９９８「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定した。
＜遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）＞
また、セメント組成物中の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）について、全体質量に対する含有割合（質量％）を測定した。この含有割合は、ＪＣＡＳ Ｉ−０１：１９９７「セメント中の遊離酸化カルシウムの定量方法」に準じて測定した。結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
[セメント組成物の鉱物組成]
得られたセメント組成物の鉱物組成（Ｃ３Ｓ量、Ｃ２Ｓ量、Ｃ３Ａ量及びＣ４ＡＦ量）を、ボーグ式に基づいて測定した。結果を表２に示す。
【００４９】
[セメント組成物の物性]
＜セメント組成物の色調ｂ値＞
セメント組成物の色調ｂ値を、側色色差計（日本電色工業社製、Spectro Color Meter Se 2000）を用いて測定した。結果を表２に示す。
＜セメント組成物の粉末度＞
セメントの粉末度（ブレーン比表面積及び４５μｍ残）について、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に準じて測定した。結果を表２に示す。
【００５０】
[セメント組成物の水和熱]
セメント組成物の材齢２８日の水和熱を、ＪＩＳ Ｒ ５２０３：１９９５「セメントの水和熱測定方法（溶解熱方法）」に準じて測定した。結果を表２に示す。
【００５１】
[モルタル圧縮強さ]
モルタル圧縮強さは、得られたセメント組成物を用いてＪＩＳ Ｒ ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に準じて、材齢２８日において測定した。結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
また、セメント組成物の色調ｂ値と水和熱の関係を図１に示し、セメント組成物の色調ｂ値と遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）の関係を図２に示し、色調ｂ値とモルタル圧縮強さの関係を図３に示す。
【００５４】
表２及び図１に示す結果から、セメント組成物の色調ｂ値とセメント組成物の水和熱は相関関係があることが分かった。この結果に基づき、セメント組成物の色調ｂ値が６．０〜８．０の範囲内であると、水和熱が３８０〜４１０（Ｊ／ｇ）の範囲内であり、セメント組成物の水和熱を低減できることが確認できた。また、表２及び図２に示す結果から、セメント組成物の色調ｂ値とセメント組成物の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）も相関関係があり、セメント組成物の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）が０．８質量％以下、好ましくは０．４〜０．８質量％の範囲であると、色調ｂ値が６．０〜８．０の範囲内であり、水和熱を低減できることが確認できた。さらに、表２及び図３に示す結果から、色調ｂ値が６．０〜８．０の範囲内であると、水和熱を低減できるとともに、モルタル圧縮強さ等の強度発現性も維持できることが確認できた。
【００５５】
以上の結果に示すように、色調ｂ値が６．０〜８．０となるように、セメントクリンカーの原料原単位を調整して得られたセメントクリンカーを用いてセメント組成物を製造することによって、モルタルやコンクリートの強度発現性を維持しつつ、材齢２８日の水和熱を４１０Ｊ／ｇ以下に低減することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石灰石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整してセメントクリンカーを焼成する工程と、
前記セメントクリンカーと石膏とを混合し粉砕してセメント組成物を製造する工程とを含むセメント組成物の水和熱低減方法であって、
前記原料原単位を、セメント組成物の色調ｂ値に基づいて調整することを特徴とするセメント組成物の水和熱低減方法。
【請求項２】
前記セメント組成物の色調ｂ値を６．０〜８．０に調整する、請求項１記載のセメント組成物の水和熱低減方法。
【請求項３】
セメント組成物中のＡｌ２Ｏ３含有量が５．０〜７．０質量％、ＭｇＯ含有量が０．７〜１．５質量％及びＳＯ３含有量が１．５〜２．４質量％である、請求項１又は２記載のセメント組成物の水和熱低減方法。
【請求項４】
セメント組成物中の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）が、０．８質量％以下である、請求項１〜３のいずれか１項記載のセメント組成物の水和熱低減方法。
【請求項５】
セメント組成物中のＣ３Ｓ量が５０〜７０質量％、Ｃ２Ｓ量が５〜２５質量％、Ｃ３Ａ量が６〜１５質量％及びＣ４ＡＦ量が７〜１５質量％である、請求項１〜４のいずれか１項記載のセメント組成物の水和熱低減方法。
【請求項１】
石灰石、石炭灰、粘土、高炉スラグ、建設発生土、下水汚泥及び鉄源からなる群より選ばれる原料の原料原単位を調整してセメントクリンカーを焼成する工程と、
前記セメントクリンカーと石膏とを混合し粉砕してセメント組成物を製造する工程とを含むセメント組成物の水和熱低減方法であって、
前記原料原単位を、セメント組成物の色調ｂ値に基づいて調整することを特徴とするセメント組成物の水和熱低減方法。
【請求項２】
前記セメント組成物の色調ｂ値を６．０〜８．０に調整する、請求項１記載のセメント組成物の水和熱低減方法。
【請求項３】
セメント組成物中のＡｌ２Ｏ３含有量が５．０〜７．０質量％、ＭｇＯ含有量が０．７〜１．５質量％及びＳＯ３含有量が１．５〜２．４質量％である、請求項１又は２記載のセメント組成物の水和熱低減方法。
【請求項４】
セメント組成物中の遊離酸化カルシウム量（ｆ．ＣａＯ量）が、０．８質量％以下である、請求項１〜３のいずれか１項記載のセメント組成物の水和熱低減方法。
【請求項５】
セメント組成物中のＣ３Ｓ量が５０〜７０質量％、Ｃ２Ｓ量が５〜２５質量％、Ｃ３Ａ量が６〜１５質量％及びＣ４ＡＦ量が７〜１５質量％である、請求項１〜４のいずれか１項記載のセメント組成物の水和熱低減方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１３２０４５（Ｐ２０１１−１３２０４５Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９０７４５（Ｐ２００９−２９０７４５）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
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