(57)【要約】【課題】セメントの主原料の配合量やセメント粉末の粉末度を変えることなく、簡易にかつ低コストで、しかも、高い応答性で、セメントの明度を調整することのできる方法、及び、該方法によって明度が調整されたセメントを提供する。【解決手段】セメント中のＭｇＯの含有率の大きさに応じて、セメント中のＲｂの含有率を調整して、セメントの明度を調整する方法。該調整は、セメントクリンカの副原料としてのＲｂ含有物質（例えば、下水汚泥焼却灰）の配合量の調整によって行われる。明度の調整後のセメントは、ＸＲＤ−リートベルト法による鉱物組成として、エーライトの含有率が４８〜７２％、ビーライトの含有率が４〜２８％、アルミネート相の含有率が３〜１２％、フェライト相の含有率が６〜１５％であり、かつ、Ｒｂの含有率が５〜５０ｐｐｍのものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸＲＤ−リートベルト法による鉱物組成として、エーライトの含有率が４８〜７２％、ビーライトの含有率が４〜２８％、アルミネート相の含有率が３〜１２％、フェライト相の含有率が６〜１５％であり、かつ、Ｒｂの含有率が５〜５０ｐｐｍであることを特徴とするセメント。
【請求項２】
ハンターのＬａｂ空間による色の表示におけるＬ値が、４９〜５４である請求項１に記載のセメント。
【請求項３】
ＭｇＯの含有率が、１．５質量％以下または２．１質量％以上であり、かつ、上記Ｌ値が、５０〜５３である請求項２に記載のセメント。
【請求項４】
ＭｇＯの含有率が、１．５質量％を超え、２．１質量％未満であり、かつ、上記Ｌ値が、４９〜５１である請求項２に記載のセメント。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のセメントの明度を調整するための方法であって、セメント中のＲｂの含有率を５〜５０ｐｐｍの範囲内で調整することによって、セメントの明度を調整することを特徴とするセメントの明度の調整方法。
【請求項６】
上記セメント中のＲｂの含有率の調整は、セメントクリンカの各原料の配合量を定めるときに、Ｒｂの含有率が５０ｐｐｍ以上であるＲｂ含有物質の配合量を調整することによって行われる請求項５に記載のセメントの明度の調整方法。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のセメントを製造するための方法であって、
（Ａ）セメントクリンカ中のＭｇＯの含有率を、セメント原料に基づく予測、または実測によって得る工程と、
（Ｂ）工程（Ａ）で得られたＭｇＯの含有率が、１．５質量％以下または２．１質量％以上である場合に、目標とするセメントの明度の大きさに応じて、Ｒｂの含有率が５０ｐｐｍ以上であるＲｂ含有物質の配合量を定める工程と、
（Ｃ）工程（Ａ）で得られたＭｇＯの含有率が、１．５質量％を超え、２．１質量％未満である場合に、Ｒｂの含有率が５０ｐｐｍ以上であるＲｂ含有物質の配合量を任意の量に定める工程と、
（Ｄ）工程（Ｂ）または工程（Ｃ）で定めた配合量のＲｂ含有物質と、他のセメントクリンカ原料を用いて、セメントクリンカを焼成する工程と、
（Ｅ）工程（Ｄ）で得られたセメントクリンカと、石膏と、ＪＩＳ  Ｒ  ５２１０に規定する少量混合成分および粉砕助剤を用いて、目標とする明度を有するセメントを得る工程、
を含むことを特徴とするセメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント及びその明度の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート、モルタル等のセメント組成物の硬化体の色を決定する主な要因の一つとして、セメント粉末の色が挙げられる。
セメント粉末の色（例えば、明度）を調整し管理することは、セメント製造において重要である。例えば、セメント粉末の明度が、製造時期によって異なる場合、コンクリート製品間の明度のばらつきが、購入者に、製品の品質が均一でないとの印象を与え、製造者の品質管理能力への疑念を生じさせるおそれがある。逆に、セメント粉末の明度を常に特定の範囲内に維持するようにすれば、製品の品質に対する購入者の信頼感を強めることができる。
【０００３】
セメント粉末の明度に影響を与える要因として、アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、マグネシウム（ＭｇＯ）等の含有率の大きさや、セメント粉末の粉末度（比表面積）の大きさなどが知られている（非特許文献１）。例えば、アルミニウムの含有率が大きいと、明度が大きくなる（換言すると、黒味が減じる）傾向がある。鉄やマグネシウムの含有率が大きくなると、明度が小さくなる（換言すると、黒味が増す）傾向がある。また、セメント粉末が細かくなる（換言すると、比表面積が大きくなる）と、明度が大きくなる傾向がある。
【０００４】
また、セメント粉末の明度を人為的に調整する方法として、焼成炉において還元雰囲気（原燃料として産業廃棄物や生ゴミを用いることによって形成される雰囲気）に曝されたセメントクリンカを、酸化雰囲気に保持された補助焼成炉中に投入するか、又は再び焼成炉中に投入して酸化雰囲気下で焼成することを特徴とするセメントクリンカの製造方法が知られている（特許文献１）。この文献中の実施例及び比較例には、焼成炉において還元雰囲気に曝されて明度（色調：Ｌ）が大きくなったセメントクリンカを、酸度濃度２１％で再焼成することによって、このセメントクリンカの明度が、還元雰囲気に曝されなかったセメントクリンカと同程度になることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１２３８８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】荒野憲之、セメントの色、Ｃ３クリップボード［セメント化学編］、社団法人セメント協会編、２００８年１月、ｐｐ．３３−３４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
セメント粉末の明度を調整するための方法として、例えば、セメント原料中のアルミニウム、鉄、またはマグネシウムの含有率を調整する方法が考えられる。しかし、これらの元素はセメントの主原料に含まれているものであるため、これらの元素の含有率を調整することは、セメントの主原料の配合量の変更などを必要とし、その結果、明度以外のセメントの物性を変えてしまう可能性がある。なお、上述の元素のうち、アルミニウムは、セメントの鉱物組成中のアルミネート相及びフェライト相を構成する元素の一つであり、鉄は、セメントの鉱物組成中のフェライト相を構成する元素の一つであり、マグネシウムは、セメントの主原料の一つである石灰石に含まれることの多い成分の一つである。
【０００８】
セメント粉末の明度を調整するための他の方法として、セメント粉末の粉末度（比表面積）を調整する方法も考えられる。しかし、粉末度はコンクリート等の流動性や強度発現性等に影響を与える要因の一つであるため、粉末度を調整することは、セメントの主要な品質を変動させることになる。
なお、セメント粉末の明度の調整方法は、セメントの製造上の応答性（明度の調整のための方策を講じたときに、明度を迅速に調整しうること）が高いことが望ましい。
本発明の目的は、セメントの主原料の配合量やセメント粉末の粉末度を変えることなく、簡易にかつ低コストで、しかも、高い応答性で、セメント粉末の明度を調整することのできる方法、及び、該方法によって明度が調整されたセメントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、セメント中のＲｂ（ルビジウム）の含有率を調整することによって、セメントの明度を調整することができることを見出し、本発明を完成した。なお、本明細書において、セメントの明度とは、セメント粉末の明度を意味する。
【００１０】
本発明は、以下の［１］〜［７］を提供するものである。
［１］  ＸＲＤ−リートベルト法による鉱物組成として、エーライトの含有率が４８〜７２％、ビーライトの含有率が４〜２８％、アルミネート相の含有率が３〜１２％、フェライト相の含有率が６〜１５％であり、かつ、Ｒｂの含有率が５〜５０ｐｐｍであることを特徴とするセメント。
［２］  ハンターのＬａｂ空間による色の表示におけるＬ値が、４９〜５４である上記［１］に記載のセメント。
［３］  ＭｇＯの含有率が、１．５質量％以下または２．１質量％以上であり、かつ、上記Ｌ値が、５０〜５３である上記［２］に記載のセメント。
［４］  ＭｇＯの含有率が、１．５質量％を超え、２．１質量％未満であり、かつ、上記Ｌ値が、４９〜５１である上記［２］に記載のセメント。
［５］  上記［１］〜［４］のいずれかに記載のセメントの明度を調整するための方法であって、セメント中のＲｂの含有率を５〜５０ｐｐｍの範囲内で調整することによって、セメントの明度を調整することを特徴とするセメントの明度の調整方法。
［６］  上記セメント中のＲｂの含有率の調整は、セメントクリンカの各原料の配合量を定めるときに、Ｒｂの含有率が５０ｐｐｍ以上であるＲｂ含有物質の配合量を調整することによって行われる上記［５］に記載のセメントの明度の調整方法。
［７］  上記［１］〜［４］のいずれかに記載のセメントを製造するための方法であって、（Ａ）セメントクリンカ中のＭｇＯの含有率を、セメント原料に基づく予測、または実測によって得る工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られたＭｇＯの含有率が、１．５質量％以下または２．１質量％以上である場合に、目標とするセメントの明度の大きさに応じて、Ｒｂの含有率が５０ｐｐｍ以上であるＲｂ含有物質の配合量を定める工程と、（Ｃ）工程（Ａ）で得られたＭｇＯの含有率が、１．５質量％を超え、２．１質量％未満である場合に、Ｒｂの含有率が５０ｐｐｍ以上であるＲｂ含有物質の配合量を任意の量に定める工程と、（Ｄ）工程（Ｂ）または工程（Ｃ）で定めた配合量のＲｂ含有物質と、他のセメントクリンカ原料を用いて、セメントクリンカを焼成する工程と、（Ｅ）工程（Ｄ）で得られたセメントクリンカと、石膏と、ＪＩＳ  Ｒ  ５２１０に規定する少量混合成分および粉砕助剤を用いて、目標とする明度を有するセメントを得る工程、を含むことを特徴とするセメントの製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、例えば、下水汚泥焼却灰等のＲｂ含有物質をセメントの副原料として用い、かつ、該Ｒｂ含有物質の配合量を調整することによって、セメント中のＲｂの含有率を調整することができ、その結果、セメントの明度を調整することができる。
したがって、本発明によれば、セメントの主原料の配合量やセメント粉末の粉末度を変えることなく、簡易にかつ低コストで、しかも、高い応答性で、セメントの明度を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】セメント中のＭｇＯの含有率の目標を３つ（０．７％、１．７％、２．７％）に定めて製造した試製セメントについて、ＭｇＯの含有率とＬ値の関係を示すグラフである。
【図２】図１に示す試製セメントについて、Ｒｂの含有率とＬ値の関係を示すグラフである。
【図３】図１に示す試製セメントについて、ブレーン比表面積とＬ値の関係を示すグラフである。
【図４】図１に示す試製セメントについて、フェライト相の含有率とＬ値の関係を示すグラフである。
【図５】市販セメントの製造に用いられている原料を用いて製造した試製セメントについて、ＭｇＯの含有率とＬ値の関係を示すグラフである。
【図６】図５に示す試製セメントについて、Ｒｂの含有率とＬ値の関係を示すグラフである。
【図７】図５に示す試製セメントについて、ブレーン比表面積とＬ値の関係を示すグラフである。
【図８】図５に示す試製セメントについて、フェライト相の含有率とＬ値の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のセメントは、ＸＲＤ−リートベルト法による鉱物組成として、エーライトの含有率が４８〜７２％、ビーライトの含有率が４〜２８％、アルミネート相の含有率が３〜１２％、フェライト相の含有率が６〜１５％であり、かつ、Ｒｂの含有率が５〜５０ｐｐｍのものである。
エーライト、ビーライト、アルミネート相及びフェライト相は、いずれも、セメントクリンカを構成する鉱物である。
【００１４】
エーライトは、ケイ酸三カルシウムである。エーラートの化学式は、３ＣａＯ・ＳｉＯ２（通常、Ｃ３Ｓと称される。）である。
本発明のセメント中のエーライトの含有率（質量基準）は、４８〜７２％、好ましくは５０〜６９％、より好ましくは５３〜６６％である。
ビーライトは、ケイ酸二カルシウムである。ビーラートの化学式は、２ＣａＯ・ＳｉＯ２（通常、Ｃ２Ｓと称される。）である。
本発明のセメント中のビーライトの含有率（質量基準）は、４〜２８％、好ましくは７〜２４％、より好ましくは１０〜２１％である。
【００１５】
アルミネート相は、カルシウムアルミネートである。アルミネート相の化学式は、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３（通常、Ｃ３Ａと称される。）である。
本発明のセメント中のアルミネート相の含有率（質量基準）は、３〜１２％、好ましくは３．５〜１１．５％である。
フェライト相は、カルシウムアルミノフェライトである。フェライト相の化学式は、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３（通常、Ｃ４ＡＦと称される。）である。
本発明のセメント中のフェライト相の含有率（質量基準）は、６〜１５％、好ましくは７〜１４％である。
上述のエーライト、ビーライト、アルミネート相及びフェライト相の各含有率は、Ｒｂの含有率の調整後のセメントについて、ＸＲＤ−リートベルト法によって得られるものである。
【００１６】
本発明のセメント中のＲｂの含有率（質量基準）は、好ましくは５〜５０ｐｐｍ、より好ましくは５〜４０ｐｐｍ、さらに好ましくは５〜３０ｐｐｍ、特に好ましくは７〜２８ｐｐｍである。
本発明のセメントの明度は、ハンターのＬａｂ空間による色の表示におけるＬ値（本明細書中、Ｌ値と略すことがある。）として、好ましくは５０〜５４、より好ましくは５０〜５３、特に好ましくは５０．５〜５３．０である。
本発明のセメントのブレーン比表面積（本明細書中、ブレーンと略すことがある。）は、好ましくは３０００〜３８００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３１００〜３７００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは３１００〜３６００ｃｍ２／ｇである。
【００１７】
本発明のセメントのＬ値は、ＭｇＯの含有率の大きさに応じて、特定の範囲内に収まる傾向がある。
この観点から、本発明のセメントの一例として、Ｒｂの含有率が５〜５０ｐｐｍであり、ＭｇＯの含有率が１．５質量％以下または２．１質量％以上であり、Ｌ値が５０〜５３のものが挙げられる。
本発明のセメントの他の例として、Ｒｂの含有率が５〜５０ｐｐｍであり、ＭｇＯの含有率が１．５質量％を超え、２．１質量％未満であり、Ｌ値が４９〜５１のものが挙げられる
【００１８】
次に、本発明のセメントの明度の調整方法について説明する。
本発明のセメントの明度の調整方法は、セメント中のＲｂの含有率を５〜５０ｐｐｍの範囲内で調整することによって、セメントの明度を調整するものである。
本発明において、Ｒｂ含有物質以外の副原料を用いない場合や、Ｒｂ含有物質以外の副原料を用い、かつ、その副原料中のＭｇＯの含有率が小さい場合（例えば、１質量％以下の場合）には、セメント中のＭｇＯの含有率は、通常、１質量％以下である。この場合、ＭｇＯの含有率を考慮せずに、セメント中のＲｂの含有率を調整して、セメントの明度を調整すればよい。
【００１９】
本発明において、Ｒｂ含有物質以外の副原料であって、ＭｇＯの含有率が大きい副原料を用いる場合（例えば、ＭｇＯの含有率が３質量％を超える副原料）や、ＭｇＯの含有率が通常よりも大きい石灰石（例えば、ＭｇＯの含有率が１質量％を超える石灰石）を主原料として用いる場合、ＭｇＯの含有率は、１質量％を超える可能性がある。
この場合、セメントクリンカ中のＭｇＯの含有率が、セメント原料に基づく予測値、または、セメントクリンカの成分の実測値として、１．５質量％以下または２．１質量％以上であれば、セメント中のＲｂの含有率を調整することによって、セメントの明度を調整することができる。
【００２０】
一方、セメントクリンカ中のＭｇＯの含有率が１．５質量％を超え、２．１質量％未満である場合、セメント中のＲｂの含有率が５〜５０ｐｐｍの範囲内である限り、Ｒｂの含有率の大小にかかわらず、セメントの明度は、一定の範囲内（４９〜５１）に収まる傾向がある。したがって、セメント中のＲｂの含有率が上記範囲の上限値である５０ｐｐｍを超えない限りにおいて、Ｒｂ含有物質（例えば、下水汚泥焼却灰）を最大限の量で配合することができる。この場合、廃棄物の処理量の増大という利点がある。
【００２１】
一般に、セメント中のＭｇＯには、セメントクリンカに由来するものと、石膏に由来するものとがある。このうち、石膏に由来するＭｇＯは、無視することができるほど少量であるため、セメント中のＭｇＯの含有率の管理は、セメントクリンカで行うことができる。
したがって、本発明において、セメント中のＭｇＯの含有率の目標値を定めた場合、この目標値を有するセメントクリンカを得ることができるように、セメントクリンカの原料の配合を定めればよい。
【００２２】
本発明において、セメント中のＲｂの含有率の調整方法の一例として、セメントクリンカの各原料の配合量を定めるときに、Ｒｂの含有率（質量基準）が５０ｐｐｍ以上であるＲｂ含有物質の配合量を調整することが挙げられる。
Ｒｂ含有物質中のＲｂの含有率（質量基準）は、好ましくは５０ｐｐｍ以上、より好ましくは１００ｐｐｍ以上、さらに好ましくは１５０ｐｐｍ以上、特に好ましくは２００ｐｐｍ以上である。
Ｒｂの含有率が５０ｐｐｍ以上であるＲｂ含有物質の例としては、下水汚泥焼却灰、燃え殻、建設発生土等が挙げられる。
【００２３】
次に、本発明のセメントの製造方法について説明する。
本発明のセメントの製造方法は、上述の特定の成分組成を有するセメントを製造するための方法であって、（Ａ）セメントクリンカ中のＭｇＯの含有率を、セメント原料に基づく予測、または実測によって得る工程と、（Ｂ）工程（Ａ）で得られたＭｇＯの含有率が、１．５質量％以下または２．１質量％以上である場合に、目標とするセメントの明度の大きさに応じて、Ｒｂの含有率が５０ｐｐｍ以上であるＲｂ含有物質（例えば、下水汚泥焼却灰）の配合量を定める工程と、（Ｃ）工程（Ａ）で得られたＭｇＯの含有率が、１．５質量％を超え、２．１質量％未満である場合に、Ｒｂの含有率が５０ｐｐｍ以上であるＲｂ含有物質の配合量を任意の量に定める工程と、（Ｄ）工程（Ｂ）または工程（Ｃ）で定めた配合量のＲｂ含有物質と、他のセメントクリンカ原料を用いて、セメントクリンカを焼成する工程と、（Ｅ）工程（Ｄ）で得られたセメントクリンカと、石膏と、ＪＩＳ  Ｒ  ５２１０に規定する少量混合成分および粉砕助剤を用いて、目標とする明度を有するセメントを得る工程、を含む。
【００２４】
［工程（Ａ）］
工程（Ａ）は、セメントクリンカ中のＭｇＯの含有率を、セメント原料に基づく予測、または実測によって得る工程である。
工程（Ａ）において、セメント原料に基づくセメントクリンカ中のＭｇＯの含有率の予測は、セメントクリンカの各原料（石灰石等）に含まれているＭｇＯの含有率に基づいて、行うことができる。
ＭｇＯの含有率の実測は、製造されたセメントクリンカまたはセメント中のＭｇＯの含有率を測定するものである。この測定は、セメント原料としてＲｂ含有物質を用いる前に行ってもよいし、セメント原料としてＲｂ含有物質を用いた後に、セメントの明度のさらなる調整（例えば、微調整）のために行ってもよい。
セメントクリンカの各原料（石灰石等）中のＭｇＯの含有率が小さくて、セメント中のＭｇＯの含有率が１．５質量％以下であることが明らかな場合には、ＭｇＯの含有率の予測値の算出や実測値の測定を行わなくても、セメント原料に基づく予測を行ったものとして、工程（Ａ）を終え、工程（Ｂ）または工程（Ｃ）に進むことができる。
【００２５】
［工程（Ｂ）］
工程（Ｂ）は、工程（Ａ）で得られたＭｇＯの含有率が、１．５質量％以下または２．１質量以上である場合に、目標とするセメントの明度の大きさに応じて、Ｒｂの含有率が５０ｐｐｍ以上であるＲｂ含有物質の配合量を定める工程である。
Ｒｂ含有物質の配合量は、予め、セメント中のＲｂの含有率と、セメントの明度の関係を求めておき、この関係に基づいて、目標とするセメントの明度の大きさに応じて、定めればよい。この場合、セメントのブレーン比表面積は、Ｒｂの含有率と明度の関係を求める際に用いたセメントと、明度を調整する対象となるセメントとで、ほぼ同じ（例えば、ブレーン比表面積の差で、好ましくは３００ｃｍ２／ｇ以内、より好ましくは２００ｃｍ２／ｇ以内）に調整することが望ましい。
なお、セメントのブレーン比表面積が、Ｒｂの含有率と明度の関係を求める際に用いたセメントと、明度を調整する対象となるセメントとで、大きく異なる場合には、ブレーン比表面積の差に基づいて、Ｒｂ含有物質の配合量を加減すればよい。この加減は、例えば、後述する図３及び図７に示されているような、ブレーン比表面積と明度（Ｌ値）の関係に基づいて、行うことができる。
【００２６】
［工程（Ｃ）］
工程（Ｃ）は、工程（Ａ）で得られたＭｇＯの含有率が、１．５質量％を超え、２．１質量％未満である場合に、Ｒｂの含有率が５０ｐｐｍ以上であるＲｂ含有物質の配合量を任意の量に定める工程である。
工程（Ａ）で得られたＭｇＯの含有率が、１．５質量％を超え、２．１質量％未満である場合、セメント中のＲｂの含有率が５〜５０ｐｐｍの範囲内である限り、Ｒｂの含有率の大小にかかわらず、セメントの明度は、一定の範囲内（４９〜５１）に収まる傾向がある。このため、Ｒｂ含有物質の配合量を任意の量に定めることができる。
【００２７】
［工程（Ｄ）］
工程（Ｄ）は、工程（Ｂ）または工程（Ｃ）で定めた配合量のＲｂ含有物質と、他のセメントクリンカ原料を用いて、セメントクリンカを焼成する工程である。
Ｒｂ含有物質は、通常、他のセメントクリンカ原料と共にプレヒータに供給し、ロータリーキルン内で加熱（焼成）することによって、セメントクリンカの構成成分の一部となる。
Ｒｂ含有物質は、ロータリーキルンの燃料として供給することもできる。ただし、この場合であっても、Ｒｂ含有物質の燃焼残渣は、ロータリーキルン内でセメントクリンカ原料と混合され、セメントクリンカの構成成分の一部となるので、本明細書において、セメントクリンカ原料と称することにする。
工程（Ｄ）におけるセメントクリンカの製造設備としては、（ａ）Ｒｂ含有物質をセメントクリンカ原料として独立制御して添加可能な原料調合系統を有する製造設備や、（ｂ）複数のクリンカ焼成用原料サイロに、Ｒｂの含有率の異なる複数の調合原料（セメントクリンカ原料の混合物）を貯留し、これら複数のクリンカ焼成用原料サイロから、並列的にかつ各サイロからの送出量を制御して、複数の調合原料を送出させることによって、Ｒｂの所定の含有率を有するクリンカ焼成用原料を得て、このクリンカ焼成用原料をキルンに送入することができるように構成した原料系統を有する製造設備や、（ｃ）Ｒｂ含有物質を、クリンカ焼成用原料とは別の系統によって、送入量を制御してキルンに送入することのできる設備（例えば、キルン窯尻への原料の直接投入設備）を有する製造設備、等が挙げられる。
【００２８】
［工程（Ｅ）］
工程（Ｅ）は、工程（Ｄ）で得られたセメントクリンカと、石膏と、ＪＩＳ  Ｒ  ５２１０に規定する少量混合成分および粉砕助剤を用いて、目標とする明度を有するセメントを得る工程である。
工程（Ｅ）においては、上述のとおり、工程（Ｅ）で得られるセメントのブレーン比表面積が、Ｒｂの含有率と明度の関係を求める際に用いたセメントのブレーン比表面積とほぼ同じになるように、セメントクリンカ、石膏及び少量混合成分の粉砕を行うことが望ましい。ただし、上述のとおり、これら２つのセメントのブレーン比表面積が大きく異なる場合であっても、本発明のセメントの明度の調整は可能である。
目標とする明度は、明度の絶対値（例えば、Ｌ値として、５１〜５３）でもよいし、調整前の明度を基準とした相対値（例えば、Ｌ値の０．５〜１．５の増大または減少）でもよい。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例に基づいて、本発明を説明する。なお、以下の文中、特に断らない限り、「％」、「ｐｐｍ」は質量基準である。
［Ａ．セメント中のＭｇＯの含有率の目標を３つに定めて製造した試製セメント］
（１）試製セメントの原料
石灰石Ａ：太平洋セメント社製のコンクリート混和材である石灰石
石灰石Ｂ：奥多摩工業社製の「タマパールＴＰ−１２１」（製品名）
珪石：秩父工業社製の「マイクロシリカ」（製品名）
鉄原料：ランクセス社製の「バイフェロックス１８０Ｍ」（製品名）
粘土：日本軽金属社製の「Ａ３４」（製品名）
ＭｇＯ源：トクヤマ社製の「麻炭ＴＴ」（製品名）
Ｒｂ源：下水汚泥焼却灰
石こう：新日鐵住金社の鹿島製鉄所で得られた排脱二水石こう
【００３０】
試製セメントの原料の化学組成を表１に示す。
【表１】
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【００３１】
（２）試製セメントの水準目標の設定
セメントクリンカの鉱物組成（ボーグ）及びセメントのＳＯ３の含有率については、全水準で以下のように目標を統一し、また、セメントに関し、ＭｇＯの含有率、Ｒｂの含有率、及び、ブレーン比表面積（表２中、「ブレーン」と略す。）の各値について、表２に示すように水準目標を設定した。
［セメントクリンカの鉱物組成の目標］
エーライト（Ｃ３Ｓ）：６０％
ビーライト（Ｃ２Ｓ）：２０％
アルミネート相（Ｃ３Ａ）：８％
フェライト相（Ｃ４ＡＦ）：１２％
［セメントのＳＯ３の含有率の目標］
セメントのＳＯ３の含有率：２．１％
【００３２】
【表２】
2014162702.tif 000004
【００３３】
（３）試製セメントの製造
小型ロータリーキルン及び小型ボールミルを用い、かつ、上述の水準目標になるように原料の配合量を定めて、試製セメント（水準Ｎｏ．１−１−１〜水準Ｎｏ．３−３−２の計１８種）を製造した。
セメントクリンカの製造の際、調合原料は、パンペレタイザーでφ５〜１０ｍｍ程度に加水造粒した。また、セメントクリンカの焼成度は、フリーライム量が０．４±０．２％となるように、燃料（Ａ重油）の焚量を調整した。セメントクリンカの色に影響する、フェライト相（Ｃ４ＡＦ）の結晶化温度での酸素雰囲気については、空気量やキルン落口温度を変動させないように調整した。
【００３４】
（４）試製セメントの化学組成及び粒度の測定
試製セメントの鉱物組成（％）、Ｒｂの含有率（ｐｐｍ）、ＭｇＯの含有率（％）、ＳＯ３の含有率（％）、及び、ブレーン比表面積（ｃｍ２／ｇ）を測定した。測定方法は、以下のとおりである。
（ａ）鉱物組成
鉱物組成として、エーライト（Ｃ３Ｓ）、ビーライト（Ｃ２Ｓ）、アルミネート相（Ｃ３Ａ）、及びフェライト相（Ｃ４ＡＦ）の各含有率（％）を、ＸＲＤ−リートベルト法によって求めた。
具体的には、セメント・コンクリート論文集、Ｎｏ．５９、ｐｐ．１４−２１（２００５）に記載されている星野等による方法に準拠した。また、実際の計算には、ブルカー・エイエックスエス社製のＸ線回折装置「Ｄ８  ＡＤＶＡＮＣＥ」及び解析ソフトウェア「ＤＩＦＦＲＡＣｐｌｕｓＴＯＰＡＳ（Ｖｅｒ．３）」を用いた。
【００３５】
（ｂ）Ｒｂの含有率
酸溶解−ＩＣＰ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）によって、Ｒｂの含有率（ｐｐｍ）を測定した。
（ｃ）ＭｇＯの含有率
ＪＩＳ  Ｒ  ５２０２：２０１０「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準拠して、ＭｇＯの含有率（％）を測定した。
（ｄ）ＳＯ３の含有率
ＪＩＳ  ５２０２：２０１０「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準拠して、ＳＯ３の含有率（％）を測定した。
（ｅ）ブレーン比表面積
ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に準拠して、ブレーン比表面積（ｃｍ２／ｇ）を測定した。
結果を表３に示す。表３中、ブレーン比表面積は「ブレーン」と略記している。
【００３６】
【表３】
2014162702.tif 000005
【００３７】
（５）試製セメントのＬ値、モルタル強さ、及び、モルタル流動性の測定
試製セメントのＬ値、モルタル強さ、及び、モルタル流動性を測定した。測定方法は、以下のとおりである。
（ａ）Ｌ値
日本電色工業社製の色差計「ＳＥ６０００」を用い、反射法によるハンターＬａｂ測色モードでＬ値（ハンターのＬａｂ空間による色の表示におけるＬ値）を測定した。
（ｂ）モルタル強さ
ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に準拠して、モルタル強さを測定した。
【００３８】
（ｃ）モルタル流動性
以下の配合のモルタルについて、以下のフローコーンを用いて、混練直後及び混練３０分後の各々の時点におけるモルタルフローを測定した。また、これら２つの時点の間の経時変化量を、以下の評価式を用いて算出した。
（ｉ）配合
水／セメントの質量比：０．３５
細骨材／セメントの質量比：２．０
減水剤／セメントの質量比：０．００６５
なお、減水剤としては、エヌエムビー社製の「レオビルドＳＰ８Ｎ」（製品名）を用いた。
（ｉｉ）フローコーン
上面がφ５ｃｍ、下面がφ１０ｃｍ、高さが１５ｃｍのフローコーンを用いた。
（ｉｉｉ）評価式
経時変化量（％）＝｛（ｆ１−ｆ２）／（ｆ１−１００）}×１００
ここで、ｆ１は、混練直後の値（ｍｍ）であり、ｆ２は、混練３０分後の値（ｍｍ）である。
【００３９】
以上の結果を表４に示す。
【表４】
2014162702.tif 000006
【００４０】
（６）考察
表３中のＲｂの含有率等と表４中のＬ値の関係を、図１〜図４に示す。
図１は、ＭｇＯの含有率（％）を横軸に、Ｌ値を縦軸に示したグラフである。
図２は、Ｒｂの含有率（ｐｐｍ）を横軸に、Ｌ値を縦軸に示したグラフである。
図３は、ブレーン比表面積（ｃｍ２／ｇ）を横軸に、Ｌ値を縦軸に示したグラフである。なお、図３中、ブレーン比表面積を「ブレーン」と記載してある。
図４は、フェライト相（Ｃ４ＡＦ）の含有率（％）を横軸に、Ｌ値を縦軸に示したグラフである。
【００４１】
図１中に点線で示すとおり、ＭｇＯの含有率とＬ値の関係は、ＭｇＯの含有率で約１．７％の辺りに極小点を有する略Ｖ字状の曲線で近似されることがわかる。
また、図２中に２つの直線で示すとおり、Ｌ値が５０．４以上である群については、Ｒｂの含有率と、Ｌ値の間に、正の相関関係が認められること、及び、Ｌ値が５０．１以下である群については、Ｒｂの含有率とＬ値の間の相関関係が低いことがわかる。なお、Ｌ値が５０．４以上である群は、図２に示すとおり、ＭｇＯの含有率が０．６〜０．７質量％または２．５〜２．８質量％の領域に属する。Ｌ値が５０．１以下である群は、図２に示すとおり、ＭｇＯの含有率が１．６〜１．８の領域に属する。
以上に示すとおり、セメント中のＭｇＯの含有率の目標を３つに定めて製造した試製セメントを用いた実験の結果から、概ね、ＭｇＯの含有率が１．５質量％以下または２．１質量％以上である場合には、セメント中のＲｂの含有率が大きいほど、セメントのＬ値（明度）が大きくなる傾向があることがわかる。この傾向を利用すれば、セメント中のＲｂの含有率の調整によるセメントの明度の調整が可能である。
【００４２】
一方、図３中に２つの直線で示すとおり、Ｌ値が５０．４以上である群については、ブレーン比表面積とＬ値の間に、正の相関関係が認められること、及び、Ｌ値が５０．１以下である群についても、ブレーン比表面積とＬ値の間に、正の相関関係が認められることがわかる。
また、図４中に２つの直線で示すとおり、Ｌ値が５０．４以上である群については、フェライト相の含有率とＬ値の間に、負の相関関係が認められること、及び、Ｌ値が５０．１以下である群についても、フェライト相の含有率とＬ値の間に、負の相関関係が認められることがわかる。
【００４３】
［Ｂ．市販セメントの製造に用いられている原料を用いて製造した試製セメントを用いた実験］
市販セメントの製造に用いられている原料を用いて製造したセメント４７種（Ｎｏ．１〜４７）について、鉱物組成（％）、Ｒｂの含有率（ｐｐｍ）、ＭｇＯの含有率（％）、ブレーン比表面積（ｃｍ２／ｇ）、及び、Ｌ値を測定した。測定方法は、Ｌ値の測定に日本電色工業社製の色差計「ＳＥ２０００」を用いた以外は、上述の「セメント中のＭｇＯの含有率の目標を３つに定めて製造した試製セメント」を用いた実験における方法と同様である。
なお、この実験で用いたＭｇＯ源は、徐冷滓である。この実験で用いたＲｂ源は、主に、都市ごみ焼却灰である。
結果を表５に示す。
【００４４】
【表５】
2014162702.tif 000007
【００４５】
表５中の各値の相互の関係を、以下のように図５〜図８に示す。
図５は、ＭｇＯの含有率（％）を横軸に、Ｌ値を縦軸に示したグラフである。
図６は、Ｒｂの含有率（ｐｐｍ）を横軸に、Ｌ値を縦軸に示したグラフである。
図７は、ブレーン比表面積（ｃｍ２／ｇ）を横軸に、Ｌ値を縦軸に示したグラフである。なお、図７中、ブレーン比表面積を「ブレーン」と記載してある。
図８は、フェライト相の含有率（％）を横軸に、Ｌ値を縦軸に示したグラフである。
【００４６】
図５中に点線で示すとおり、ＭｇＯの含有率とＬ値の関係は、ＭｇＯの含有率で約１．６％の辺りに極小点を有する略Ｖ字状の曲線で近似されることがわかる。
また、図６中に２つの直線で示すとおり、Ｌ値が５０．６以上である群（Ｎｏ．８〜４７）については、Ｒｂの含有率と、Ｌ値の間に、正の相関関係が認められること、及び、Ｌ値が５０．３以下である群（Ｎｏ．１〜７）については、Ｒｂの含有率とＬ値の間の相関関係が低いことがわかる。なお、Ｌ値が５０．６以上である群（Ｎｏ．８〜４７）は、図５に示すとおり、ＭｇＯの含有率が１．５質量％以下または２．１質量％以上の領域に属する。Ｌ値が５０．３以下である群（Ｎｏ．１〜７）は、図５に示すとおり、ＭｇＯの含有率が１．５質量％を超え、２．１質量％未満の領域に属する。
以上から、ＭｇＯの含有率が１．５質量％以下または２．１質量％以上である場合には、セメント中のＲｂの含有率が大きいほど、セメントのＬ値（明度）が大きくなる傾向があることがわかる。なお、図４及び図５に示す結果は、図１及び図２に示す結果と整合している。
【００４７】
一方、図７中に２つの直線で示すとおり、Ｌ値が５０．６以上である群（Ｎｏ．８〜４７）については、ブレーン比表面積とＬ値の間に、正の相関関係が認められること、及び、Ｌ値が５０．３以下である群（Ｎｏ．１〜７）についても、ブレーン比表面積とＬ値の間に、正の相関関係が認められることがわかる。
また、図８中に２つの直線で示すとおり、Ｌ値が５０．６以上である群（Ｎｏ．８〜４７）については、フェライト相（Ｃ４ＡＦ）とＬ値の間に、負の相関関係が認められること、及び、Ｌ値が５０．３以下である群（Ｎｏ．１〜７）についても、フェライト相（Ｃ４ＡＦ）とＬ値の間に、負の相関関係が認められることがわかる。
なお、図７及び図８に示す結果は、図３及び図４に示す結果と整合している。
図７及び図８に認められる相関関係は、図５においてＬ値が５０．６以上である群（Ｎｏ．８〜４７）に認められる相関関係に比べて弱いことがわかる。このことは、ブレーン比表面積が大きくなると、セメントの明度が大きくなるという従来の知見を利用するよりも、図５に認められる正の相関関係を利用するほうが、セメントの明度（Ｌ値）の調整には、より有効であることを示すものである。
【図１】
2014162702.tif 000008
【図２】
2014162702.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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