(57)【要約】【課題】  普通ポルトランドセメントより多くの混合材を含有し、セメントクリンカー量を低減しても、粘土代替廃棄物の使用量が多く、かつ、強度発現性や流動性にも優れたセメント組成物およびその製造方法を提供する。【解決手段】  セメントクリンカー、石膏及び混合材を含み、混合材の含有量が５質量％を超えかつ１５質量％以下であり、混合材は、高炉スラグ、シリカ質混合材、フライアッシュ及び石灰石微粉末からなる群より選ばれる少なくとも１種の無機粉末を含有し、セメントクリンカーは、Ｃ４ＡＦ量が９．０質量％未満、かつ、Ｃ３Ａ量及びＣ４ＡＦ量の合計が２０．０質量％以上２３．０質量％未満であり、Ｃ３Ｓ量が５０．０〜７０．０質量％であるセメント組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントクリンカー、石膏及び混合材を含むセメント組成物であって、
前記混合材の含有量が５質量％を超えかつ１５質量％以下であり、
前記混合材は、高炉スラグ、シリカ質混合材、フライアッシュ及び石灰石微粉末からなる群より選ばれる少なくとも１種の無機粉末を含有し、
前記セメントクリンカーは、ボーグ式により算出したときに、Ｃ４ＡＦ量が９．０質量％未満、かつ、Ｃ３Ａ量及びＣ４ＡＦ量の合計が２０．０質量％以上２３．０質量％未満であり、Ｃ３Ｓ量が５０．０〜７０．０質量％である、セメント組成物。
【請求項２】
前記混合材が、石灰石微粉末及び高炉スラグを含有する、請求項１記載のセメント組成物。
【請求項３】
前記混合材が、前記石灰石微粉末及び前記高炉スラグの合計量を基準として、前記石灰石微粉末を２０〜９０質量％含有する、請求項２記載のセメント組成物。
【請求項４】
前記石灰石微粉末のブレーン比表面積が３１００〜４３００ｃｍ２／ｇである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のセメント組成物。
【請求項５】
前記高炉スラグのブレーン比表面積が３０００〜４０００ｃｍ２／ｇである、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】
前記セメントクリンカー１トン当たりの原料原単位は、石灰石が１０００〜１２００ｋｇ、粘土代替廃棄物が２２０〜４００ｋｇである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のセメント組成物。
【請求項７】
前記セメント組成物１トン当たりのセメントクリンカーの原料原単位は、石灰石が８５０〜１０６０ｋｇ、粘土代替廃棄物が２１０〜３００ｋｇである、請求項１〜６のいずれか一項に記載のセメント組成物。
【請求項８】
ＳＯ３を２．２〜４．０質量％含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のセメント組成物。
【請求項９】
セメントクリンカー、石膏及び混合材を含むセメント組成物の製造方法であって、
前記混合材は、高炉スラグ、シリカ質混合材、フライアッシュ及び石灰石微粉末からなる群より選ばれる少なくとも１種の無機粉末を含有し、
前記セメントクリンカーは、Ｃ４ＡＦ量が９．０質量％未満、かつ、Ｃ３Ａ量及びＣ４ＡＦ量の合計が２０．０質量％以上２３．０質量％未満であり、Ｃ３Ｓ量が５０．０〜７０．０質量％であり、
前記セメントクリンカーに対し、前記混合材を５質量％を超えかつ１５質量％以下添加する工程を有する、セメント組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメント産業はＣＯ２排出量の多い主要業種として位置づけられており、温暖化防止の観点から、ＣＯ２排出量の削減が望まれている。セメントの製造段階で発生するＣＯ２の大部分は、セメントクリンカー原料である石灰石の脱炭酸反応によるものである。したがって、セメント１ｔを製造する際排出されるＣＯ２量は、普通ポルトランドセメントより高炉セメント等の混合セメントの方が少ない。
【０００３】
ＣＯ２排出量の観点からみると、高炉スラグや石灰石微粉末、フライアッシュ等の混合材のセメントへの活用は重要である。また、混合材は各種セメントの物性改善にも利用されており、Ｃ３Ａ量の多いセメントに高炉スラグや石灰石微粉末を添加した場合、流動性が改善されることが報告されている（非特許文献１、２）。さらに、都市ごみ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料とした焼成物に混合材を添加し、流動性や強度を改善することも報告されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１８９５４６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】坂井悦郎，丸屋英二，新大軌，山田貴之：アルミネート相量の異なるセメントの流動性に及ぼす高炉スラグ微粉末の影響，セメント・コンクリート論文集，Ｎｏ．６１，ｐｐ．８−１３，２００７
【非特許文献２】一瀬龍太朗，坂井悦郎，大門正機，丸屋英二：石灰石微粉末を添加したアルミネート高含有セメントの流動性，第６２回セメント技術大会講演要旨，ｐｐ．３２−３３，２００８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、セメントに混合材を添加した場合、セメントクリンカーの配合量が減少することになる。このことは、セメントクリンカーの原料として利用される粘土代替廃棄物の使用量の低減を招き、循環型社会の形成に支障を来たす恐れがある。廃棄物使用量を維持拡大しつつ、混合材を利用してＣＯ２排出量を低減するためには、セメントクリンカーの鉱物組成を変え、混合材量を適正に定める必要がある。また、このようなセメントを汎用的に使用するためには、従来の普通ポルトランドセメントと同等の物性（強度発現性や流動性）を有することが求められる。
【０００７】
このように、従来のセメント組成物では、ＣＯ２排出量の低減と廃棄物使用量の維持拡大、物性の確保という総合的な観点に立脚したセメントの材料構成について、十分に確立されているとは言えなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、従来の普通ポルトランドセメントよりＣＯ２排出量が低減され、粘土代替廃棄物の使用量が多く、かつ、強度発現性及び流動性に十分優れたセメント組成物、及びその製造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】
【０００９】
本発明者等は、上記課題を解決するために、粘土代替廃棄物を原料として使用したセメントクリンカーと、混合材とを含むセメント組成物において、セメントクリンカーの鉱物組成及び混合材の添加条件と、強度発現性及び流動性との関係について詳細に検討した。その結果、粘土代替廃棄物の使用量を低減することなく、混合材を従来の普通ポルトランドセメントよりも多く添加することができ、かつ、強度発現性及び流動性に優れたセメント組成物となることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、セメントクリンカー、石膏及び混合材を含むセメント組成物であって、混合材の含有量が５質量％を超えかつ１５質量％以下であり、混合材は、高炉スラグ、シリカ質混合材、フライアッシュ及び石灰石微粉末からなる群より選ばれる少なくとも１種の無機粉末を含有し、セメントクリンカーは、Ｃ４ＡＦ量が９．０質量％未満、かつ、Ｃ３Ａ量及びＣ４ＡＦ量の合計が２０．０質量％以上２３．０質量％未満であり、Ｃ３Ｓ量が５０．０〜７０．０質量％であるセメント組成物を提供する。
【００１１】
本発明のセメント組成物は、セメント１ｔ当りで比較すると、従来の普通ポルトランドセメントよりセメントクリンカー原料である石灰石の使用量が少なくＣＯ２排出量が低減され、また、粘土代替廃棄物の使用量を増すことができ、さらには、普通ポルトランドセメントと同等以上の強度発現性及び流動性を得ることができる。
【００１２】
上記セメント組成物において、流動性をより一層向上する観点から、混合材は、石灰石微粉末及び高炉スラグを含有することが好ましい。また、混合材は、石灰石微粉末及び高炉スラグの合計量を基準として、石灰石微粉末を２０〜９０質量％含有することがより好ましい。
【００１３】
適度な強度発現性と流動性とを確保する観点から、上記石灰石微粉末のブレーン比表面積は３１００〜４３００ｃｍ２／ｇであることが好ましく、上記高炉スラグのブレーン比表面積は３０００〜４０００ｃｍ２／ｇであることが好ましい。
【００１４】
また、本発明のセメント組成物において、セメントクリンカー１トン当たりの原料原単位は、石灰石が１０００〜１２００ｋｇ、粘土代替廃棄物が２２０〜４００ｋｇであることが好ましい。これにより、ＣＯ２排出量の低減及び資源の循環に貢献することができる。
【００１５】
また、本発明のセメント組成物において、セメント組成物１トン当たりのセメントクリンカーの原料原単位は、石灰石が８５０〜１０６０ｋｇ、粘土代替廃棄物が２１０〜３００ｋｇであることが好ましい。これにより、ＣＯ２排出量の低減及び資源の循環に貢献することができる。
【００１６】
上記本発明のセメント組成物は、ＳＯ３を２．２〜４．０質量％含むと、良好な凝結特性及び流動性を示すものとなる。
【００１７】
また、本発明は、セメントクリンカー、石膏及び混合材を含むセメント組成物の製造方法であって、混合材は、高炉スラグ、シリカ質混合材、フライアッシュ及び石灰石微粉末からなる群より選ばれる少なくとも１種の無機粉末を含有し、セメントクリンカーは、Ｃ４ＡＦ量が９．０質量％未満、かつ、Ｃ３Ａ量及びＣ４ＡＦ量の合計が２０．０質量％以上２３．０質量％未満であり、Ｃ３Ｓ量が５０．０〜７０．０質量％であり、セメントクリンカーに対し、混合材を５質量％を超えかつ１５質量％以下添加する工程を有するセメント組成物の製造方法を提供する。
【００１８】
この製造方法によれば、粘土代替廃棄物の使用量を低減することなく、混合材を従来の普通ポルトランドセメントよりも多く添加することができ、かつ、強度発現性及び流動性に優れたセメント組成物を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のセメント組成物によれば、従来の普通ポルトランドセメントよりＣＯ２排出量が少なく、低炭素化社会に貢献することができると共に、廃棄物の使用量が多く、資源循環社会にも貢献することができる。さらに、本発明のセメント組成物は、混合セメントであっても従来の普通ポルトランドセメントと同等以上の強度発現性及び流動性を有し、汎用的に使用することができる。
【００２０】
また、本発明のセメント組成物の製造方法によれば、ＣＯ２排出量が少なく、廃棄物の使用量が多く、物性にも優れた実用性の高いセメント組成物を製造することができる。これにより、環境負荷の小さいコンクリート構造物を実現できることが期待される。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施形態について詳しく説明する。
【００２２】
［セメント組成物］
本発明のセメント組成物は、セメントクリンカー、石膏及び混合材を含み、混合材の含有量が５質量％を超えかつ１５質量％以下であり、混合材は、高炉スラグ、シリカ質混合材、フライアッシュ及び石灰石微粉末からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する無機粉末であり、セメントクリンカーは、Ｃ４ＡＦ量が９．０質量％未満、かつ、Ｃ３Ａ量及びＣ４ＡＦ量の合計が２０．０質量％以上２３．０質量％未満であり、Ｃ３Ｓ量が５０．０〜７０．０質量％である。
【００２３】
（セメントクリンカー）
セメントクリンカーは、Ｃ３Ａ、Ｃ４ＡＦ、Ｃ３Ｓ及びＣ２Ｓを含有するものであり、その組成は、ボーグ式により算出することができる。ボーグ式は、セメントクリンカー中の主要な４鉱物の含有量を求める計算式である。セメントクリンカーの場合のボーグ式は、下記のように表される。
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
【００２４】
式中の「ＣａＯ」、「ＳｉＯ２」、「Ａｌ２Ｏ３」及び「Ｆｅ２Ｏ３」は、それぞれ、セメントクリンカーにおけるＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＦｅ２Ｏ３のセメントクリンカー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。
【００２５】
Ｃ３Ａ量及びＣ４ＡＦ量の合計が２０．０質量％未満であると、セメントクリンカー原料として使用する粘土代替廃棄物の量が少なくなり、資源循環型社会への貢献が小さくなる。Ｃ３Ａ及びＣ４ＡＦの合計量が２３．０質量％以上になると、セメント組成物の強度発現性が低下するほか、セメントクリンカーの融液量が多くなり、通常のロータリーキルンで安定的に製造することが難しくなる。より好ましいＣ３Ａ量及びＣ４ＡＦ量の合計は、２０．０質量％以上２２．０質量％未満であり、さらに好ましくは２０．０質量％以上２１．０質量％未満である。
【００２６】
Ｃ４ＡＦ量が９．０質量％以上であると、セメント組成物の強度発現性が低下するほか、環境基準に定められる六価クロム等の重金属含有量が増加する。なお、Ｃ４ＡＦ量が過剰に少ないと、セメントクリンカー原料の融点が上がり焼成が難しくなるため、Ｃ４ＡＦ量は５．０質量％以上とすることが好ましい。より好ましいＣ４ＡＦ量の範囲は、６．０〜８．５質量％であり、さらに好ましくは７．５〜８．５質量％である。
【００２７】
なお、Ｃ３Ａ量が１１．０質量％以下であると、粘土代替廃棄物の量が少なくなるほかセメント組成物の強度発現性が低下する。一方、Ｃ３Ａ量が少ないほど流動性が良好となるため、Ｃ３Ａ量は１５．０質量％以下とすることが好ましい。より好ましいＣ３Ａ量の範囲は、１２．０〜１４．０質量％であり、さらに好ましくは１２．０〜１３．０質量％である。
【００２８】
Ｃ３Ｓ量が５０．０質量％未満であると、中長期的な強度発現性が低下する。なお、同様にＣ２Ｓ量が１５．０質量％未満であると、長期の強度発現性が低下してしまう。ＣＯ２排出量が少なく、粘土代替廃棄物の使用量を多くしながら、中長期の強度発現の点で更に優れるものとするため、セメントセメントクリンカーは、Ｃ３Ｓ量が５０．０〜６５．０質量％、Ｃ２Ｓ量が１５．０〜３０．０質量％であることが好ましく、Ｃ３Ｓ量が５０．０〜６０．０質量％、Ｃ２Ｓ量が１６．０〜２３．０質量％であることがより好ましい。
【００２９】
セメントクリンカー１トン当たりの原料原単位は、石灰石が１０００〜１２００ｋｇ、粘土代替廃棄物が２２０〜４００ｋｇであることが好ましい。ここで、セメントクリンカー１トン当たりの原料原単位とは、セメントクリンカーを１トン製造するための原材料の調合量を意味する。セメントクリンカー１トン当たりの原料原単位は、石灰石が１０５０〜１２００ｋｇであり、粘土代替廃棄物が２３０〜３８０ｋｇであることがより好ましく、石灰石が１１００〜１２００ｋｇであり、粘土代替廃棄物が２４０〜３５０ｋｇであることが更に好ましい。これにより、ＣＯ２排出量の低減と資源循環に一層貢献することができる。
【００３０】
また、本発明のセメント組成物において、セメント組成物１トン当たりのセメントクリンカーの原料原単位は、石灰石が８５０〜１０６０ｋｇ、粘土代替廃棄物が２１０〜３００ｋｇであることが好ましく、石灰石が９００〜１０００ｋｇであり、粘土代替廃棄物が２１０〜２５０ｋｇであることが更に好ましく、石灰石が９２０〜９９０ｋｇであり、粘土代替廃棄物が２１５〜２４０ｋｇであることが最も好ましい。これにより、ＣＯ２排出量の低減及び資源の循環に貢献することができる。
【００３１】
なお、粘土代替廃棄物としては、鉄鋼スラグ、石炭灰及び建設発生土から選ばれる少なくとも１種を使用することが望ましい。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、クリンカアッシュ及びボトムアッシュが挙げられる。建設発生土は、建設工事の施工に伴い副次的に発生する残土、泥土及び廃土が挙げられる。混合材として使用される高炉スラグや石灰石微粉末は、この原単位には含まれない。
【００３２】
（石膏）
セメント組成物中の石膏は、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い。石膏としては、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。
【００３３】
（混合材）
本実施形態のセメント組成物において、混合材は、高炉スラグ、シリカ質混合材、フライアッシュ及び石灰石微粉末からなる群より選ばれる少なくとも１種の無機粉末を含有するものである。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、石灰石微粉末を利用することができる。ここで、石灰石微粉末は、セメント製造用の石灰石を粉砕したものが好適に使用できるが、炭酸カルシウムを主成分とする無機質の粉末状物質であれば、廃コンクリート等を粉砕したものや、化学的に精製した炭酸カルシウム等も代用することができる。
【００３４】
セメント組成物中に含まれる混合材は、５質量％を超えかつ１５質量％以下である。混合材量が５質量％以下であると、セメント１ｔを製造する際のＣＯ２排出量を低減し難くなる。また、混合材量が１５質量％を超えると、セメントクリンカー量が過剰に少なくなり、鉱物組成を調節しても粘土代替廃棄物の使用量が普通ポルトランドセメントよりも減少してしまう。ＣＯ２排出量の低減と廃棄物使用量の増加を満足するため、セメント組成物中の混合材の含有量は、６〜１５質量％であることが好ましく、７〜１２質量％以下であることがより好ましく、８〜１２質量％であることが更に好ましい。
【００３５】
混合材は、石灰石微粉末及び高炉スラグのうち少なくともいずれか一方を含有することが好ましく、石灰石微粉末及び高炉スラグの混合物であることがより好ましい。この場合、石灰石微粉末及び高炉スラグの合計量を基準として、石灰石微粉末の割合は２０〜９０質量％であることが好ましく、３０〜９０質量％であることがより好ましく、６０〜９０質量％であることが更に好ましい。これにより、セメント組成物の強度発現性をより一層向上でき、さらに流動性も優れたものとすることができる。ポルトランドセメントの鉱物組成を変え、混合材を添加した場合について、このような混合効果や適正割合に関する知見は従来知られていない。
【００３６】
上記石灰石微粉末のブレーン比表面積は、３１００〜４３００ｃｍ２／ｇであることが好ましく、３５００〜４０００ｃｍ２／ｇであることがより好ましい。上記高炉スラグのブレーン比表面積は３０００〜４０００ｃｍ２／ｇであることが好ましく、３２００〜３８００ｃｍ２／ｇであることがより好ましい。
【００３７】
また、本発明のセメント組成物は、さらにセメント組成物中のＳＯ３量が２．２〜４．０質量であることが好ましく、２．２〜３．５質量％であることがより好ましく、２．５〜３．５質量％であることが更に好ましい。これにより、セメント組成物は良好な凝結特性が得られ、流動性もより優れたものを得ることができる。なお、ＳＯ３量は、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。
【００３８】
（セメント組成物の製造方法）
本発明のセメント組成物の製造方法は、セメントクリンカー、石膏及び混合材を含むセメント組成物の製造方法であって、混合材は、高炉スラグ、シリカ質混合材、フライアッシュ及び石灰石微粉末からなる群より選ばれる少なくとも１種の無機粉末を含有し、セメントクリンカーは、ボーグ式により算出したときに、Ｃ４ＡＦが９．０質量％未満、かつ、Ｃ３Ａ量及びＣ４ＡＦ量の合計が２０．０質量％以上２３．０質量％未満であり、Ｃ３Ｓ量が５０．０〜７０．０質量％であり、セメントクリンカーに対し、混合材を５質量％を超えかつ１５質量％以下添加する工程を有することを特徴とする。
【００３９】
本発明におけるセメント組成物の製造方法は、製造設備に制限はなく、既存のセメント製造設備で製造することが可能である。また、セメントクリンカーは、その鉱物組成が上述した範囲を満足するものであれば、その作製条件によらず本実施形態において使用することができる。セメント組成物は、例えば、上記組成を満足するセメントクリンカーを１種単独で使用して調製してもよいし、２種以上のセメントクリンカーを混合して調製することも可能である。石膏や混合材の添加方法も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する方法、又はセメントクリンカーの粉砕物に後添加して混合する方法を用いることができる。
【００４０】
本実施形態の製造方法によれば、従来の普通ポルトランドセメントより多くの混合材を含有し、セメントクリンカーの含有量を低減したセメント組成物でも、粘土代替廃棄物の使用量が多く、かつ、強度発現性及び流動性にも優れたセメント組成物を得ることができる。
【００４１】
本発明のセメント組成物は、強度発現性に優れ、流動性も良好であることから、一般の普通コンクリートや高強度コンクリートのほか、普通ポルトランドセメントと同等の用途に使用できる。また、本発明のセメント組成物は、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。さらに、本発明のセメント組成物は、ＣＯ２排出量が少なく、粘土代替廃棄物の使用量も多いことから、これを用いたコンクリートや製品は、環境負荷を小さくすることができる。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容を具体的に説明する。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。
【００４４】
［使用材料］
セメントクリンカーの原料として、石灰石、珪石及び鉄精鉱と、粘土代替廃棄物である石炭灰及び高炉スラグとを使用した。また、セメントクリンカー中のＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ及びＳＯ３量を調整するため、各種試薬を併用した。混合材として、高炉スラグ及び石灰石微粉末を使用した。以下に使用したセメント組成物原料をまとめて記す。
【００４５】
（１）セメント組成物原料
（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＝９８．８質量％）
高炉スラグ（Ａｌ２Ｏ３含有量＝１４．６質量％）
石炭灰（Ａｌ２Ｏ３含有量＝２５．７質量％）
鉄精鉱（Ｆｅ２Ｏ３含有量＝６４．３質量％）
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、和光純薬工業株式会社製）
炭酸カリウム（試薬特級、和光純薬工業株式会社製）
（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、ig.loss＝２０．５１質量％、ＣａＯ含有量＝３１．９２質量％、ＳＯ３含有量＝４５．５７質量％）
半水石膏：上記二水石膏を大気中で加熱調製した。
【００４６】
（ｉｉｉ）混合材
高炉スラグ及び石灰石微粉末の品質を下記表１に示す。なお、高炉スラグの化学組成はＪＩＳ  Ｒ  ５２０２「ポルトランドセメントの化学分析方法」により、石灰石微粉末の化学組成はＪＩＳ  Ｍ  ８８５０「石灰石分析方法」により測定した。ブレーン比表面積はＪＩＳ  Ｒ  ５２０１「セメントの物理試験方法」に従い、試料ベッドのポロシティーは、高炉スラグで０．５３０、石灰石微粉末では０．４７０とした。
【表１】
2010235381.tif 000002
【００４７】
（２）減水剤
高性能ＡＥ減水剤：レオビルドＳＰ８ＳＢｓＸ４（ＢＡＳＦポゾリス株式会社製、商品名）
（３）練混ぜ水
イオン交換水
【００４８】
［セメントクリンカーの製造］
上記セメントクリンカー原料を表２に示す配合量で混合し、電気炉（株式会社モトヤマ製）にて１５００℃で３０分間焼成し、表３に示すセメントクリンカーを試製した。得られたセメントクリンカーについて、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０２「ポルトランドセメントの化学分析方法」による化学分析及びボーグ式に基づいて、鉱物組成（Ｃ３Ｓ量、Ｃ２Ｓ量、Ｃ３Ａ量及びＣ４ＡＦ量）とＳＯ３量を求めた。ここで、表２及び３中、Ｎｏ．２のセメントクリンカーは本発明の実施形態に係るものであり、Ｎｏ．１のセメントクリンカーは比較のための普通ポルトランドセメントクリンカーに相当するものである。
【表２】
2010235381.tif 000003
【表３】
2010235381.tif 000004
【００４９】
［セメント組成物の調製］
Ｎｏ．１及び２の各セメントクリンカーを、ブレーン比表面積で３２００±５０ｃｍ２／ｇとなるまで鉄製ボールミルを用いて粉砕した後、二水石膏及び半水石膏を添加し、更に高炉スラグ及び／又は石灰石微粉末を添加して、セメント組成物をそれぞれ調製した。セメント組成物中の全石膏量に対する半水石膏の割合（半水化率）は、いずれも５０質量％とした。また、実施例１〜５では、高炉スラグ及び／又は石灰石微粉末を１０質量％添加・混合し、本発明の実施形態に係るセメント組成物を調製した。さらに、比較例１及び２では、高炉スラグ又は石灰石微粉末を５質量％添加・混合し、普通ポルトランドセメントに相当するセメント組成物を調製した。調製したセメント組成物の組成を表４に示す。
【００５０】
［セメントペーストの強度発現性評価］
実施例及び比較例で調製したセメント組成物１００質量％に対し、それぞれ水４０質量％を加え、ハンドミキサーで９０秒間攪拌することで、セメントペーストを調製した。セメントペーストの調製は、２０℃に設定した恒温室内で実施した。得られたペーストを１ｃｍ×１ｃｍ×６ｃｍの型枠に流し入れ、相対湿度９０％以上の環境で１日間静置した後、脱型して水中養生を行い、材齢２８日における圧縮強さを測定した。圧縮強さ測定結果を表４に示す。
【表４】
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【００５１】
本発明の実施形態に係るセメント組成物である実施例１〜５は、その硬化体が、普通ポルトランドセメントに相当する比較例１及び２のセメント組成物の硬化体に比べ、十分に高い圧縮強さを示した。また、実施例１〜５は、セメント組成物１ｔ当りの石灰石原単位は普通ポルトランドセメントより小さく、一方で粘土代替廃棄物原単位は大きい。このように、鉱物組成と混合材添加条件を適正に制御することで、普通ポルトランドセメントよりもＣＯ２排出量が少なく、粘土代替廃棄物使用量が多く、かつ、強度発現性に優れたセメント組成物が得られることが確認された。また、混合材として高炉スラグ及び石灰石微粉末を併用した実施例２〜４は、強度発現性が非常に良好である。これは、カルシウムアルミネートモノカーボネート水和物（Ｃ３Ａ・ＣａＣＯ３・１１Ｈ２Ｏ）の生成やＣ３Ｓの水和促進によると本発明者らは推測している。
【００５２】
［セメントペーストの流動性評価］
実施例１〜５のセメント組成物１００質量％に対し、それぞれ水３５質量％及び高性能ＡＥ減水剤０．４０質量％を加え、ハンドミキサーにて２分間攪拌することでセメントペーストを調製した。セメントペーストの調製は、２０℃に設定した恒温室内で行った。調製したセメントペーストを相対湿度９０％以上の湿空環境で５分間静置した後、流動性の評価を実施した。流動性の評価は、二重円筒型回転粘度計（Ｈａａｋｅ社製Ｒｏｔｏｖｉｓｃｏ  ＲＶ１）を用い、せん断速度を０ｓ−１〜２００ｓ−１まで２分間で変化させ、１００ｓ−１における見かけ粘度を測定した。セメントペーストの流動性の評価結果を表５に示す。表中の見かけ粘度は、値が小さいほど流動性が良いことを示している。
【表５】
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【００５３】
本発明の実施形態に係るセメント組成物の中でも、高炉スラグと石灰石微粉末を併用した実施例２〜４は、見かけ粘度が小さく流動性が良好である。特に、混合材中の石灰石微粉末の割合が７０％である実施例３は、最も流動性が優れている。このように、高炉スラグと石灰石微粉末の割合を適正に制御することで、セメント組成物の流動性を十分に向上することができる。
【００５４】
以上の結果より、従来の普通ポルトランドセメントより多くの混合材を含有し、セメントクリンカーの含有量を低減したセメント組成物でも、粘土代替廃棄物の使用量を多くすることができ、かつ、強度発現性及び流動性に優れたセメント組成物を得ることができることが確認された。本発明のセメント組成物は、普通ポルトランドセメントの代替として、幅広い用途に使用することができる。また、本発明のセメント組成物は、ＣＯ２排出量が少なく、粘土代替廃棄物の使用量も多いことから、低炭素化社会と資源循環社会に貢献することができる。