(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント組成物を熱分析装置内に開放状態で設置し、該熱分析装置内に６０℃で湿度８５〜９５％の空気を導入し、該熱分析装置内を大気圧に保持しながら温度を上昇させて、二水石膏と半水石膏の脱水反応をそれぞれ生じさせ、それぞれの脱水反応による減量を測定して、該セメント組成中に含有される二水石膏と半水石膏とを定量分別することを特徴とする、セメント組成物中の石膏分別定量方法。
【請求項２】
請求項１記載のセメント組成物中の石膏分別定量方法において、該熱分析装置内は、温度上昇中においても６０℃で湿度８５〜９５％の空気が導入されるとともに、該装置から排気されて、該装置内を大気圧に保持することを特徴とする、セメント組成物中の石膏分別定量方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のセメント組成物中の石膏分別定量方法において、セメント組成物は、容器に入れられ、該容器に蓋をしない開放状態で、熱分析装置内に設置されることを特徴とする、セメント組成物中の石膏分別定量測定方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかの項記載のセメント組成物中の石膏分別定量方法において、熱分析装置は、熱重量測定装置（ＴＧ）又は示差走査熱量測定装置（ＤＳＣ）であることを特徴とする、セメント組成物中の石膏分別定量方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント組成物中の石膏分別定量方法に関し、特にセメント組成物粉体中に含まれる二水石膏と半水石膏とを簡便な方法で精度よく定量することができる、セメント組成物中の石膏分別定量方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セメント組成物粉体中には、凝結時間や強度発現性の観点から、石膏が添加されている場合がある。
特に、二水石膏と半水石膏との配合割合を把握することは、セメント組成物の凝結時間や強度発現性の観点より重要である。
【０００３】
従来より、二水石膏、半水石膏の分別定量は熱分析やＸ線回折などを用いて行われている。しかし、Ｘ線回折では数％以下の定量が困難であるため、熱分析を用いた方法が一般的となっている。
熱分析としては、示差熱天秤を用いた熱重量測定（ＴＧ）や、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）等の熱分析装置を用いた分別定量方法がある。
【０００４】
示差熱天秤を用いる方法は、二水石膏から半水石膏への脱水反応、半水石膏から無水石膏への脱水反応の重量変化から石膏量を定量するものである。
しかし、従来の示差熱天秤による方法では、試料を試料容器に入れて蓋をしない開放状態で測定を行うと、それぞれの脱水反応による重量変化が重なり、有効な分別定量が行えなかった。
【０００５】
かかる問題に関し、予め孔を設けた蓋で、試料が入っている該試料容器を擬似密封状態にして、二水石膏と半水石膏との分別定量測定を実施していた。
例えば、特開平６−２４２０３５号公報（特許文献１）には、試料容器に、５〜６０μｍ径の孔を空けた蓋をして、容器内の水蒸気圧を上昇させて２つの脱水反応の重量変化の分離を測定する方法が記載されており、該穴はレーザ法によって蓋に設けられることが記載されている。
【０００６】
しかし、従来の示差熱天秤を用いる方法では、試料容器の蓋にレーザー加工等で５〜６０μｍ径の孔を空ける必要があるため、手間がかかることや加工に特別な機器が必要であることに問題があった。
【０００７】
また、従来の示差走査熱量計を用いる方法は、二水石膏から半水石膏への脱水反応、半水石膏から無水石膏への脱水反応のピークの重なりが問題となるとともに、前記示差熱天秤と異なり、脱水反応の吸熱ピーク面積から検量法により定量を行うため、標準試料の調整、検量線の作成に手間がかかるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２４２０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上述した問題点を解決し、特別な装置や検量線等の作成等を必要とすることなく、極めて簡便な方法でセメント組成物中に含まれる石膏、即ち二水石膏と半水石膏とを、従来の熱分析、例えば示差熱天秤による方法や示差走査熱量計による方法と同精度で分別定量できる、セメント組成物中の石膏分別定量方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、被試験試料であるセメント組成物を密封容器に入れることなく熱分析装置内に設置し、該熱分析装置内に所定の水蒸気を流入させて、装置内部の大気中の水蒸気圧を上昇させることで、精度が従来方法と同等で且つ簡便な方法で、二水石膏と半水石膏とを分別定量できることを見出し、本発明に到達したものである。
【００１１】
本発明のセメント組成物中の石膏分別定量方法は、セメント組成物を熱分析装置内に開放状態で設置し、該熱分析装置内に６０℃で湿度８５〜９５％の空気を導入し、該熱分析装置内を大気圧に保持しながら温度を上昇させて、二水石膏と半水石膏の脱水反応をそれぞれ生じさせ、それぞれの脱水反応による減量を測定して、該セメント組成中に含有される二水石膏と半水石膏とを定量分別することを特徴とする、セメント組成物中の石膏分別定量方法である。
【００１２】
好適には、上記本発明のセメント組成物中の石膏分別定量方法において、該熱分析装置内は、温度上昇中においても６０℃で湿度８５〜９５％の空気が導入されるとともに、該装置から排気されて、該装置内を大気圧に保持することを特徴とする、セメント組成物中の石膏分別定量方法である。
【００１３】
さらに好適には、上記本発明のセメント組成物中の石膏分別定量方法において、セメント組成物は、容器に入れられ、該容器に蓋をしない開放状態で、熱分析装置内に設置されることを特徴とする、セメント組成物中の石膏分別定量測定方法である。
【００１４】
さらに好適には、上記本発明のセメント組成物中の石膏分別定量方法において、熱分析装置は、熱重量測定装置（ＴＧ）又は示差走査熱量測定装置（ＤＳＣ）である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のセメント組成物中の石膏分別定量方法は、セメント組成物中に含まれる二水石膏及び半水石膏の脱水反応によりＤＴＧ曲線、ＤＳＣ発熱曲線のピークを明瞭に分析でき、二水石膏と半水石膏を、極めて簡便な方法で、従来の方法と同等の精度で定量することが可能となる。
具体的には、従来、示差熱天秤による方法で必要とされた試料容器にかぶせる蓋が必要でないため、蓋に孔を設ける手間が省け、孔を設ける特別な機器も不要となり、また示差走査熱量計による方法で必要とされた、標準試料の調製、検量線の作成が不要となり、極めて簡便な方法で、従来の方法と同等の精度で、セメント組成物中に含まれる二水石膏と半水石膏の分別定量が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のセメント組成物中の石膏分別定量方法を用いて、実施例１のセメント組成物に含まれる石膏を分別定量した示差熱天秤によるＴＧ曲線と該ＴＧ曲線の微分曲線（ＤＴＧ曲線）を示す図である。
【図２】従来のセメント組成物中の石膏分別定量方法（特開平６−２４２０３５号公報に記載の方法）を用いて、比較例１のセメント組成物に含まれる石膏を分別定量した示差熱天秤によるＴＧ曲線と該ＴＧ曲線の微分曲線（ＤＴＧ曲線）を示す図である。
【図３】本発明のセメント組成物中の石膏分別定量方法を用いて、実施例２のセメント組成物に含まれる石膏を分別定量した示差熱天秤によるＴＧ曲線と該ＴＧ曲線の微分曲線（ＤＴＧ曲線）を示す図である。
【図４】従来のセメント組成物中の石膏分別定量方法（特開平６−２４２０３５号公報に記載の方法）を用いて、比較例２のセメント組成物に含まれる石膏を分別定量した示差熱天秤によるＴＧ曲線と該ＴＧ曲線の微分曲線（ＤＴＧ曲線）を示す図である。
【図５】本発明のセメント組成物中の石膏分別定量方法を用いて、実施例３のセメント組成物に含まれる石膏を分別定量した示差熱天秤によるＴＧ曲線と該ＴＧ曲線の微分曲線（ＤＴＧ曲線）を示す図である。
【図６】従来のセメント組成物中の石膏分別定量方法（特開平６−２４２０３５号公報に記載の方法）を用いて、比較例３のセメント組成物に含まれる石膏を分別定量した示差熱天秤によるＴＧ曲線と該ＴＧ曲線の微分曲線（ＤＴＧ曲線）を示す図である。
【図７】本発明のセメント組成物中の石膏分別定量方法を用いて、実施例４のセメント組成物に含まれる石膏を分別定量した示差熱天秤によるＴＧ曲線と該ＴＧ曲線の微分曲線（ＤＴＧ曲線）を示す図である。
【図８】従来のセメント組成物中の石膏分別定量方法（特開平６−２４２０３５号公報に記載の方法）を用いて、比較例４のセメント組成物に含まれる石膏を分別定量した示差熱天秤によるＴＧ曲線と該ＴＧ曲線の微分曲線（ＤＴＧ曲線）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を以下の好適例を挙げて説明する。
本発明のセメント組成物中の石膏分別定量方法は、セメント組成物を熱分析装置内に開放状態で設置し、該熱分析装置内に６０℃で湿度８５〜９５％の空気を導入し、該熱分析装置内を大気圧に保持しながら温度を上昇させて、分別定量する方法である。
【００１８】
ここで、本発明のセメント組成物中の石膏分別定量方法においては、熱分析装置は、熱重量測定装置（ＴＧ）又は示差走査熱量測定装置（ＤＳＣ）であるが、以下、熱重量測定装置である示差熱天秤を用いた例をあげて、セメント組成物中の石膏分別定量方法を説明する。
【００１９】
本発明の石膏分別定量方法を適用することができるセメント組成物は、二水石膏、半水石膏、無水石膏である石膏成分が含まれているセメント組成物粉体であれば、任意のセメント組成物に適用することが可能である。
【００２０】
まず、示差熱天秤に、被試験体であるセメント組成物を設置する。
その際に、セメント組成物は、示差熱天秤装置に通常用いられる任意の試料容器に入れられることができる。
セメント組成物が入った任意の試料容器を、示差熱天秤に設置するが、この時の設置は、該試料容器を開放状態で該示差熱天秤内に設置するもので、蓋等によって密封状態若しくは擬似密封状態とはしない。
【００２１】
次いで、該示差熱天秤装置内に、６０℃で湿度８５〜９５％の空気を導入して、該高湿度空気で該示差熱天秤装置内を充填して、大気圧に保持する。かかる高湿度な空気は、別途水蒸気発生装置により発生させた水蒸気を空気と混合させて別途調製する。
【００２２】
次いで、該高湿度空気で充填された示差熱天秤装置内の温度を上昇させて、二水石膏、半水石膏の脱水が起こるまで温度を上昇させる。
この際に、該示差熱天秤装置内には、常に前記高湿度空気を流入させるとともに、該示差熱天秤装置内が大気圧を保持するように、排気を行なう。
なお、二水石膏及び半水石膏の脱水反応は、以下の通りであり、二水石膏、半水石膏の原料は２段階の減量として現れる。
【００２３】
【化１】
0005573289.tif 000002
【００２４】
【化２】
0005573289.tif 000003
【００２５】
上記式１及び式２に示すこれらの反応の脱水による減量から、次の式３及び式４により二水石膏量及び半水石膏量を求める。
式３：二水石膏量（ＳＯ３％）＝上記第１段階減量（％）×２．９６
式４：半水石膏量（（ＳＯ３％）＝上記第２段階減量（％）×８．８９−上記二水石膏量（ＳＯ３％）
ここで、上記式中、ＳＯ３％とは、セメント組成物中に含まれるセメントクリンカー成分に対して、ＳＯ３換算した質量％である。  
【００２６】
以下、本発明の方法を、従来の方法と比較しつつ、具体例を挙げて説明するが、これらに限定されるものではない。
（試料セメント）
・クリンカー：普通ポルトランドセメントクリンカー（住友大阪セメント株式会社製）粉末（ブレーン比表面積３０００ｃｍ２／ｇ）
・二水石膏として二水硫酸カルシウム特級試薬（関東科学株式会社製）、ブレーン比表面積５５００ｃｍ２／ｇ
・半水石膏として二水硫酸カルシウム特級試薬（関東科学株式会社製）を１２０℃で２４時間加熱して無水化した後、２４時間室温で大気放置したもの、ブレーン比表面積５５００ｃｍ２／ｇ
【００２７】
試料１
二水石膏を、上記普通ポルトランドクリンカー粉末に対してＳＯ３換算で２．０質量％配合し、ロッキングミキサーを用いて１時間均一に混合して、試料１とした。
【００２８】
試料２
二水石膏および半水石膏を、それぞれ、上記普通ポルトランドクリンカー粉末に対してＳＯ３換算で２．０質量％、０．３質量％で配合し、ロッキングミキサーを用いて１時間均一に混合して、試料２とした。
【００２９】
試料３．試料４
試料３：普通ポルトランドセメントＡ（市販品）、ブレーン比表面積３３６０ｃｍ２／ｇ）
試料４：普通ポルトランドセメントＢ（市販品）、ブレーン比表面積３５００ｃｍ２／ｇ）
【００３０】
測定装置
示差熱天秤（ＴＧ）：差動型示差熱天秤（ＴＧ−ＤＴＡ：Ｔｈｅｒｍｏ  ｐｌｕｓ  ＥＶＯII  ＴＧ８１２０（株式会社リガク製）
試料容器
アルミニウム製の有底円筒液状の試料容器（内寸法：直径５ｍｍ、高さ２．５ｍｍ）
【００３１】
実施例１〜４（水蒸気雰囲気）
上記試料１〜４を、上記試料容器にそれぞれ３０ｍｇずつ詰めて、該容器に蓋をかぶせることなく上記示差熱天秤装置内に設置した。
水蒸気発生装置にて発生させた湿分を空気に導入して湿度６０℃、９０％ＲＨの空気を調製し、該空気で該装置内を満たした
次いで、該装置内の温度を、昇温速度２０．０℃／分で上昇させて、室温から３００℃まで上昇させた。
なお、重量減少測定雰囲気は大気圧中とし、該温度上昇の際にも、湿度６０℃、９０％ＲＨの空気を該測定装置内に導入しており、常に該測定装置内が、大気圧を保持するように該空気で満たされることとしている。
実施例１〜４（試料１〜４）に関する重量減少測定結果を表１に、また実施例１〜４に関する重量減少測定曲線を、それぞれ図１、図３、図５、図７に示す。
【００３２】
比較例１〜４（乾燥雰囲気）
上記試料１〜４を用いて、上記試料容器にそれぞれ３０ｍｍずつ詰めて、該試料容器に、穴を設けたアルミニウム製の蓋（直径５ｍｍ、厚さ２．５ｍｍ）を圧着して（ピンホール容器）擬似密封状態として、上記示差熱天秤装置内に設置した。
蓋に設けた穴は、ＹＡＧレーザー発生装置を用い、穴の直径を、３０μｍとして、上記アルミニウム製蓋に１個も設けた。
次いで、空気（２５℃、湿度６０％、大気圧）を該装置内に導入して、該装置内の温度を、昇温速度２０．０℃／分で上昇させて、室温から３００℃まで上昇させた。
なお、該装置内は、密封状態として、重量減少測定中には、外部より空気を導入することもなく、また排気することもない。
比較例１〜４（試料１〜４）に関する重量減少測定結果を表１に、また比較例１〜４に関する重量減少測定曲線を、それぞれ図２、図４、図６、図８に示す。
【００３３】
上記実施例１〜４及び比較例１〜４の、上記式１及び式２に示すこれらの反応の脱水による減量値から、次の式３及び式４により二水石膏量及び半水石膏量を求め、その結果も表１に示す。
式３：二水石膏量（ＳＯ３％）＝上記第１段階減量（％）×２．９６
式４：半水石膏量（（ＳＯ３％）＝上記第２段階減量（％）×８．８９−上記二水石膏量（ＳＯ３％）
【００３４】
【表１】
0005573289.tif 000004
【００３５】
上記表１、図１〜図８より、本発明の石膏分別定量方法は、従来の穴が設けられた蓋付容器を用いた示差熱分析による石膏分別定量方法と、ほぼ同等の精度で、二水石膏と半水石膏とを分別定量することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、セメント中に含まれる二水石膏と半水石膏との割合を精度良好に分別定量測定することに有効に適用することができる。
【図１】
0005573289.tif 000005
【図２】
0005573289.tif 000006
【図３】
0005573289.tif 000007
【図４】
0005573289.tif 000008
【図５】
0005573289.tif 000009
【図６】
0005573289.tif 000010
【図７】
0005573289.tif 000011
【図８】
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