(57)【要約】【課題】普通ポルトランドセメントと同等の強度発現性を有し、かつ、セメント組成物を製造する際のＣＯ２発生量、及びセメント組成物を製造するために要するエネルギーを低減することができるセメント組成物を提供する。【解決手段】（Ａ）普通ポルトランドセメントと、（Ｂ）ビーライトの含有量が９０質量％以上であるビーライトクリンカ粉砕物とを含むセメント組成物であって、上記ビーライトクリンカ粉砕物は、ビーライトクリンカ粉砕物中の酸化バリウム（ＢａＯ）の含有量が１０〜３０質量％であり、かつ、ビーライトクリンカ粉砕物のブレーン比表面積が５，０００〜３０，０００ｃｍ２／ｇであるビーライトクリンカ粉砕物であり、上記セメント組成物は、セメント組成物中のビーライトクリンカ粉砕物の割合が４０〜６０質量％であり、かつ、セメント組成物中のＳＯ３の割合が１．５〜２．５質量％であるセメント組成物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】
（Ａ）普通ポルトランドセメントと、（Ｂ）ビーライトの含有量が９０質量％以上であるビーライトクリンカ粉砕物とを含むセメント組成物であって、
上記ビーライトクリンカ粉砕物は、ビーライトクリンカ粉砕物中の酸化バリウム（ＢａＯ）の含有量が１０〜３０質量％であり、かつ、ビーライトクリンカ粉砕物のブレーン比表面積が５，０００〜３０，０００ｃｍ２／ｇであるビーライトクリンカ粉砕物であり、
上記セメント組成物は、セメント組成物中のビーライトクリンカ粉砕物の割合が４０〜６０質量％であり、かつ、セメント組成物中のＳＯ３の割合が１．５〜２．５質量％であるセメント組成物であることを特徴とするセメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセメント組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造時のＣＯ２発生量と製造に要するエネルギーを、普通ポルトランドセメントよりも低減することができるセメント組成物として、高炉スラグ微粉末を用いた高炉セメントが知られている。
しかしながら、現在製造されている高炉セメントＢ種（高炉スラグ微粉末の割合が４０〜５０質量％程度のもの）は、初期の強度発現性が普通ポルトランドセメントよりも小さいという問題があった。
また、特許文献１には、高炉スラグ微粉末を主体とする、製造時のＣＯ２排出量が削減された水硬性セメント組成物として、粉末度が３０００〜１３０００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ微粉末８０〜９５質量％とセッコウ５〜２０質量％とを含有する混合物１００質量部に対して、解体コンクリートから分離した、水酸化カルシウムを３〜１５質量％含む再生コンクリート微粉末３〜１５質量部を含有する水硬性セメント組成物が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８５３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、普通ポルトランドセメントと同等の強度発現性を有し、かつ、セメント組成物を製造する際のＣＯ２発生量、及びセメント組成物を製造するために要するエネルギーを、普通ポルトランドセメントを製造する場合よりも低減することができるセメント組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、普通ポルトランドセメントと、特定のビーライトクリンカ粉砕物とを特定の割合で含むセメント組成物によれば、前記の目的を達成することができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］を提供するものである。
［１］（Ａ）普通ポルトランドセメントと、（Ｂ）ビーライトの含有量が９０質量％以上であるビーライトクリンカ粉砕物とを含むセメント組成物であって、
上記ビーライトクリンカ粉砕物は、ビーライトクリンカ粉砕物中の酸化バリウム（ＢａＯ）の含有量が１０〜３０質量％であり、かつ、ビーライトクリンカ粉砕物のブレーン比表面積が５，０００〜３０，０００ｃｍ２／ｇであるビーライトクリンカ粉砕物であり、
上記セメント組成物は、セメント組成物中のビーライトクリンカ粉砕物の割合が４０〜６０質量％であり、かつ、セメント組成物中のＳＯ３の割合が１．５〜２．５質量％であるセメント組成物であることを特徴とするセメント組成物。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のセメント組成物は、普通ポルトランドセメントと同等の強度発現性を有し、かつ、セメント組成物を製造する際のＣＯ２発生量、及びセメント組成物を製造するために要するエネルギーを、普通ポルトランドセメントを製造する場合よりも低減することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明のセメント組成物は（Ａ）普通ポルトランドセメントと、（Ｂ）ビーライトクリンカ粉砕物とを含む。
本発明で用いるビーライトクリンカ粉砕物中のビーライトの含有量は、９０質量％以上、好ましくは９２質量％以上、より好ましくは９４質量％以上、特に好ましくは９６質量％以上である。ビーライトの含有量が９０質量％未満の場合、セメント組成物を製造する際のＣＯ２発生量と製造に要するエネルギーを低減する効果が小さくなる。また、セメント組成物の初期から長期に亘る強度発現性が、普通ポルトランドセメントの初期から長期に亘る強度発現性よりも劣る場合がある。
なお、ビーライトとは、２ＣａＯ・ＳｉＯ２（「Ｃ２Ｓ」とも称される。）を基本組成とし、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、アルミニウム、鉄、バリウム等の成分が固溶した固溶体である。
上記ビーライトクリンカ粉砕物中の、酸化バリウム（ＢａＯ）の含有量は、１０〜３０質量％、好ましくは１０〜２０質量％、より好ましくは１３〜１７質量％である。酸化バリウムの含有量が１０質量％未満の場合、セメント組成物の初期の強度発現性が低下する。酸化バリウムの含有量が３０質量％を超えると、ビーライトクリンカ粉砕物中のビーライトの含有量を９０質量％以上にすることが困難となり、セメント組成物を製造する際のＣＯ２発生量と製造に要するエネルギーを低減する効果が小さくなる。また、セメント組成物の初期から長期に亘る強度発現性が、普通ポルトランドセメントの初期から長期に亘る強度発現性よりも劣る場合がある。
なお、上記「酸化バリウムの含有量」は、ビーライトクリンカ粉砕物中のビーライト以外の成分に含まれている酸化バリウムと、ビーライトクリンカ粉砕物中のビーライトに含まれている酸化バリウムの合計量である。ただし、酸化バリウムはビーライト中に固溶化されやすいので、酸化バリウムの大部分はビーライトに含まれている。
【０００８】
上記ビーライトクリンカ粉砕物に用いるビーライトクリンカの原料としては、石灰石、生石灰、消石灰等のＣａＯ原料、珪石、粘土等のＳｉＯ２原料の他に、高炉スラグ、石炭灰、下水汚泥、建設汚泥、各種焼却灰、廃ガラス、貝殻等の廃棄物や建設発生土を使用することができる。
また、ビーライトクリンカ粉砕物に含まれる酸化バリウムの原料としては、重晶石、毒重石等の天然原料や、廃油、コンデンサ、自動車部品、ブラウン管、熱処理剤、顔料、塗料等の廃棄物を使用することができる。
本発明に用いるビーライトクリンカ粉砕物は、上記原料を所望の化学組成となるように適宜配合して混合した後、焼成、粉砕することで得ることができる。
ビーライトクリンカの焼成の手段としては、ロータリーキルン、電気炉等を使用することができる。焼成温度は、好ましくは１４００〜１５００℃である。焼成時間は好ましくは０．５〜２．０時間である。
ビーライトクリンカ中のフリーライム量は、セメント組成物の強度発現性の観点から、好ましくは１．０質量％以下、より好ましくは０．５質量％以下である。
ビーライトクリンカの粉砕方法は、特に限定されるものではなく、例えば、ボールミル、ジェットミル、ディスクミル、遊星ボールミル等を用いて、乾式粉砕、湿式粉砕等によって粉砕する方法が挙げられる。
本発明で用いるビーライトクリンカ粉砕物のブレーン比表面積は、５，０００〜３０，０００ｃｍ２／ｇ、好ましくは６，０００〜２５，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは７，０００〜２０，０００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは８，０００〜１５，０００ｃｍ２／ｇである。該ブレーン比表面積が５，０００ｃｍ２／ｇ未満の場合、セメント組成物の初期の強度発現性が低下する。該ブレーン比表面積が３０，０００ｃｍ２／ｇを超える粉砕物は製造することが困難である。
【０００９】
本発明のセメント組成物中の普通ポルトランドセメントの割合は、好ましくは４０〜６０質量％、より好ましくは４５〜５５質量％である。普通ポルトランドセメントの割合が４０質量％未満の場合、セメント組成物の長期の強度発現性が低下する場合がある。普通ポルトランドセメントの割合が６０質量％を超えるとセメント組成物を製造する際のＣＯ２発生量と製造に要するエネルギーを低減する効果が小さくなる場合がある。
また、本発明のセメント組成物中のビーライトクリンカ粉砕物の割合は、４０〜６０質量％、好ましくは４５〜５５質量％である。ビーライトクリンカ粉砕物の割合が４０質量％未満の場合、セメント組成物の普通ポルトランドセメントの配合割合が多くなり、セメント組成物を製造する際のＣＯ２発生量と製造に要するエネルギーを低減する効果が小さくなる。ビーライトクリンカ粉砕物の割合が６０質量％を超えると、セメント組成物の長期の強度発現性が低下する。
本発明のセメント組成物中のＳＯ３の割合は、１．５〜２．５質量％、好ましくは１．８〜２．２質量％である。ＳＯ３の割合が１．５質量％未満の場合、セメント組成物の凝結が早いため作業性が低下する。なお、上記ＳＯ３の割合が、１．５質量％未満の場合、ＳＯ３の割合を１．５〜２．５質量％の範囲内とするために、必要に応じて石膏を配合してもよい。ＳＯ３の割合が２．５質量％を超えると、セメント組成物の初期から長期に亘る強度発現性が、普通ポルトランドセメントの初期から長期に亘る強度発現性よりも劣る場合がある。    
【００１０】
本発明のセメント組成物中のＳＯ３の割合を上記範囲内とするために、任意で用いられる石膏としては、二水石膏、半水石膏、無水石膏、又はこれらの混合物等が挙げられる。石膏のブレーン比表面積は、好ましくは３，０００〜１０，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは４，０００〜９，０００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは５，０００〜８，０００ｃｍ２／ｇである。石膏のブレーン比表面積が３，０００ｃｍ２／ｇ未満の場合、セメント組成物の凝結が早いため作業性が低下する場合がある。石膏のブレーン比表面積が１０，０００ｃｍ２／ｇを超えると、セメント組成物の初期から長期に亘る強度発現性が、普通ポルトランドセメントの初期から長期に亘る強度発現性よりも劣る場合がある。
【００１１】
また、本発明のセメント組成物は、必要に応じて他の材料を配合してもよい。必要に応じて配合される他の材料としては、粗骨材、細骨材、減水剤（特に高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤）、セメント混和材（例えば、高炉スラグ、シリカフューム、フライアッシュ等）等が挙げられる。
本発明において、粗骨材の配合量は、セメント組成物の強度発現性等の観点から、本発明のセメント組成物（１００質量％）に対する割合（外割）で、好ましくは０〜１５０質量％、より好ましくは０〜１００質量％、特に好ましくは０〜８０質量％である。
細骨材の配合量は、セメント組成物の強度発現性等の観点から、本発明のセメント組成物（１００質量％）に対する割合（外割）で、好ましくは５〜２００質量％、より好ましくは１０〜１５０質量％、特に好ましくは２０〜１００質量％である。
減水剤の配合量は、セメント組成物の流動性及び凝結時間の観点から、本発明のセメント組成物（１００質量％）に対する割合（外割）で、固形分換算で、好ましくは０．１〜３質量％、より好ましくは０．２〜２質量％、特に好ましくは０．３〜１質量％である。
セメント混和材の配合量は、セメント組成物の強度発現性等の観点から、本発明のセメント添加材とセメントの合計量（１００質量％）に対する割合（外割）で、好ましくは０〜５０質量％、より好ましくは０〜４０質量％、特に好ましくは０〜３０質量％である。
【００１２】
本発明のセメント組成物は、例えば、（ａ）普通ポルトランドセメントとビーライトクリンカ粉砕物と、必要に応じて配合される石膏等を混合する方法、（ｂ）普通ポルトランドセメントクリンカ粉砕物（ブレーン比表面積３，０００〜３，５００ｃｍ２／ｇ）とビーライトクリンカ粉砕物と、必要に応じて配合される石膏等とを混合する方法等によって製造することができる。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
使用材料としては、以下に示す材料を使用した。
（１）普通ポルトランドセメント：太平洋セメント社製、ブレーン比表面積３４２０ｃｍ２／ｇ
（２）二水石膏：ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ
（３）細骨材：標準砂
（４）水：水道水
［ビーライトクリンカＡの粉砕物の製造］
ＣａＣＯ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＢａＯの試薬を使用し、これらを混合して、酸化バリウム（ＢａＯ）の含有量が０質量％、Ａｌ２Ｏ３の含有量が２質量％、Ｆｅ２Ｏ３の含有量が１質量％のビーライト組成の混合物を製造した。
得られた混合物を、電気炉を用いて、１４５０℃の条件で１時間焼成を行った。焼成後、ディスクミルによって乾式粉砕し、ブレーン比表面積が３，３２０ｃｍ２／ｇのビーライトクリンカＡの粉砕物を製造した。
［ビーライトクリンカＢの粉砕物の製造］
ＣａＣＯ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＢａＯの試薬を使用して、これらを混合して、酸化バリウム（ＢａＯ）の含有量が１６質量％、Ａｌ２Ｏ３の含有量が２質量％、Ｆｅ２Ｏ３の含有量が１質量％のビーライト組成の混合物を製造した。
得られた混合物を上記ビーライトクリンカＡの粉砕物と同様にして、ブレーン比表面積が３，３５０ｃｍ２／ｇのビーライトクリンカＢの粉砕物、及び、ブレーン比表面積が１０，３２０ｃｍ２／ｇのビーライトクリンカＢの粉砕物をそれぞれ製造した。
なお、ビーライトクリンカＡ及びＢ中のビーライトの含有量をＸ線回析により測定したところ、ビーライトの含有量は９９質量％以上であった。また、ビーライトクリンカＡ及びＢ中のフリーライム量をＸ線回析により測定したところ、フリーライムは認められなかった。
【００１４】
［実施例１］
普通ポルトランドセメントと、ビーライトクリンカＢの粉砕物（ブレーン比表面積１０，３２０ｃｍ２／ｇ）と、二水石膏とを、普通ポルトランドセメントとビーライトクリンカＢの粉砕物の質量比が１：１であり、かつ、セメント組成物中のＳＯ３の割合が２．０質量％となるように混合して、セメント組成物を得た。
「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）」に準じて、得られたセメント組成物２２質量％と、細骨材６７質量％と、水１１質量％を混練してモルタルを調整した後、このモルタルを用いて４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの角柱の供試体を成形し、得られた供試体について、材齢３日、７日、２８日における各圧縮強度を測定した。
［比較例１］
「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）」に準じて、普通ポルトランドセメント２２質量％と、細骨材６７質量％と、水１１質量％を混練してモルタルを調整した後、このモルタルを用いて４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの角柱の供試体を成形し、得られた供試体について、材齢３日、７日、２８日における各圧縮強度を測定した。
［比較例２］
普通ポルトランドセメントと、ビーライトクリンカＡの粉砕物（ブレーン比表面積３，３２０ｃｍ２／ｇ）と、二水石膏とを、普通ポルトランドセメントとビーライトクリンカＡの粉砕物の質量比が１：１であり、かつ、セメント組成物中のＳＯ３の割合が２．０質量％となるように混合して、セメント組成物を得た。
実施例１と同様にして、得られたセメント組成物の供試体について、材齢３日、７日、２８日における各圧縮強度を測定した。
［比較例３］
普通ポルトランドセメントと、ビーライトクリンカＢの粉砕物（ブレーン比表面積３，３５０ｃｍ２／ｇ）と、二水石膏とを、普通ポルトランドセメントとビーライトクリンカＢの粉砕物の質量比が１：１であり、かつ、セメント組成物中のＳＯ３の割合が２．０質量％となるように混合して、セメント組成物を得た。
実施例１と同様にして、得られたセメント組成物の供試体について、材齢３日、７日、２８日における各圧縮強度を測定した。
それぞれの結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
2014185042.tif 000002
【００１６】
表１より、実施例１のセメント組成物は、比較例１の普通ポルトランドセメントとほぼ同等の強度発現性を有している。
なお、実施例１のセメント組成物においては、比較例１の普通ポルトランドセメントと比べてＣＯ２発生量を５％、製造に要するエネルギーを６％低減することができる。