(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ２Ｏ３を６．０質量％以上８．０質量％以下、ＳＯ３を０．７質量％以上２．２質量％以下、ＴｉＯ２を０．１質量％以上０．８質量％以下、Ｐ２Ｏ５を０．２質量％以上０．５質量％以下、Ｓｒを０．０１質量％以上０．５質量％以下含み、Ｃ３Ｓを４０質量％以上７０質量％以下、Ｃ２Ｓを５質量％以上３５質量％以下、Ｃ３Ａを１１質量％以上１６質量％以下、Ｃ４ＡＦを７質量％以上１１質量％以下含むセメントクリンカであって、
前記Ａｌ２Ｏ３の含有量（質量％）と、前記ＳＯ３の含有量（質量％）と、前記ＴｉＯ２の含有量（質量％）と、Ｐ２Ｏ５の含有量（質量％）とが下記式１を満たす関係であるセメントクリンカ。
Ａｌ２Ｏ３の含有量≦αＳＯ３の含有量＋γＴｉＯ２の含有量＋εＰ２Ｏ５＋η・・・（１）
（但し、α＝１．４、γ＝−２．８、ε＝３．５、η＝５．３）
【請求項２】
前記ＳＯ３の含有量（質量％）と、前記Ｐ２Ｏ５の含有量（質量％）とが下記式２を満たす関係である請求項１に記載のセメントクリンカ。
ＳＯ３≦βＰ２Ｏ５＋δ・・・（２）
（但し、β＝４．４、δ＝０．３）
【請求項３】
原料原単位は、石灰石が１０００ｋｇ／トン以上１２００ｋｇ／トン以下、廃棄物が２００ｋｇ／トン以上５００ｋｇ／トン以下である請求項１又は２に記載のセメントクリンカ。
【請求項４】
前記廃棄物は、石炭灰、建設発生土、鉱滓、焼却灰及び汚泥からなる群より選ばれる少なくとも１種以上である請求項３に記載のセメントクリンカ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のセメントクリンカと石膏とを含むセメント組成物。
【請求項６】
さらに、混合材を含む請求項５に記載のセメント組成物。
【請求項７】
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種以上である請求項６に記載のセメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントクリンカ、及びそのセメントクリンカを含むセメント組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一般廃棄物、産業廃棄物等の廃棄物をセメントクリンカ原料として用いることが検討されている。例えば、セメントクリンカの原料として用いられる廃棄物としては、石炭灰、建設発生土、鉱滓、焼却灰、汚泥等のアルミニウムを比較的多く含むものが一般的に用いられる。かかる廃棄物は近年増加しており、できるだけ多量の廃棄物をセメントクリンカの原料として再利用することが望まれている。
【０００３】
一方、前述のような廃棄物をセメントクリンカ原料として多く用いた場合には、原料中に廃棄物由来のアルミニウムが多く含まれることになり、セメントクリンカ中のＡｌ２Ｏ３含有量が増加する。セメントクリンカ中にＡｌ２Ｏ３が多く含まれると、クリンカ化合物である３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３（Ｃ３Ａ）が増加することが知られている。セメントクリンカ中のＣ３Ａが増加すると、該セメントクリンカをセメント組成物として用いる場合の流動性が低下するという問題がある。
そこで、廃棄物をセメントクリンカ原料として用いたセメント組成物の流動性の低下を抑制することが種々検討されている。
【０００４】
例えば、特許文献１及び２には、セメントクリンカ中のＣ３Ａと微量成分であるＭｇＯとのモル比を適正化することが記載されている。
特許文献３には、セメントクリンカ原料として酸化リンを用いることが記載されている。
特許文献４には、クリンカ化合物の組成を特定の範囲に調整することが記載されている。
特許文献１乃至４には、これらのセメントクリンカをセメント組成物として用いた場合に流動性の低下が抑制できることが記載されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１乃至４に記載のセメントクリンカでは、廃棄物をより多量に原料として用いる等してセメントクリンカ中のＡｌ２Ｏ３がさらに多くなった場合には流動性の低下を十分に抑制できず、また、同時に硬化後の強度を維持することが難しいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１４９５１５号公報
【特許文献２】特開２００９−２５６２０５号公報
【特許文献３】特開２００７−９１５０６号公報
【特許文献４】特開２００６−３４７８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、セメントクリンカ中のＡｌ２Ｏ３が比較的多い場合にも、該セメントクリンカを含むセメント組成物の流動性及び強度の低下を十分に抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のセメントクリンカは、Ａｌ２Ｏ３を６．０質量％以上８．０質量％以下、ＳＯ３を０．７質量％以上２．２質量％以下、ＴｉＯ２を０．１質量％以上０．８質量％以下、Ｐ２Ｏ５を０．２質量％以上０．５質量％以下、Ｓｒを０．０１質量％以上０．５質量％以下含み、Ｃ３Ｓを４０質量％以上７０質量％以下、Ｃ２Ｓを５質量％以上３５質量％以下、Ｃ３Ａを１１質量％以上１６質量％以下、Ｃ４ＡＦを７質量％以上１１質量％以下含むセメントクリンカであって、
前記Ａｌ２Ｏ３の含有量（質量％）と、前記ＳＯ３の含有量（質量％）と、前記ＴｉＯ２の含有量（質量％）と、Ｐ２Ｏ５の含有量（質量％）とが下記式１を満たす関係である。
Ａｌ２Ｏ３の含有量≦αＳＯ３の含有量＋γＴｉＯ２の含有量＋εＰ２Ｏ５＋η・・・（１）
（但し、α＝１．４、γ＝−２．８、ε＝３．５、η＝５．３）
【０００９】
Ａｌ２Ｏ３を６．０質量％以上８．０質量％以下、ＳＯ３を０．７質量％以上２．２質量％以下、ＴｉＯ２を０．１質量％以上０．８質量％以下、Ｐ２Ｏ５を０．２質量％以上０．５質量％以下、Ｓｒを０．０１質量％以上０．５質量％以下含み、Ｃ３Ｓを４０質量％以上７０質量％以下、Ｃ２Ｓを５質量％以上３５質量％以下、Ｃ３Ａを１１質量％以上１６質量％以下、Ｃ４ＡＦを７質量％以上１１質量％以下含むセメントクリンカであって、前記Ａｌ２Ｏ３の含有量（質量％）と、前記ＳＯ３の含有量（質量％）と、前記ＴｉＯ２の含有量（質量％）と、Ｐ２Ｏ５の含有量（質量％）とが前記式１を満たす関係であることで、該セメントクリンカをセメント組成物とした場合の流動性の低下及び強度の低下を十分に抑制することができる。従って、廃棄物を比較的多く原料として用いる等してセメントクリンカがＡｌ２Ｏ３を比較的多く含む場合にも、該セメントクリンカを含むセメント組成物の流動性及び強度の低下を十分に抑制することができる。
【００１０】
本発明において、前記ＳＯ３の含有量（質量％）と、前記Ｐ２Ｏ５含有量（質量％）とが下記式２を満たす関係であることが望ましい。
ＳＯ３≦βＰ２Ｏ５＋δ・・・（２）
（但し、β＝４．４、δ＝０．３）
【００１１】
前記各成分の含有量が前記範囲であり及び前記式１を満し、且つ、前記ＳＯ３の含有量（質量％）と、前記Ｐ２Ｏ５含有量（質量％）とが前記式２を満たす関係である場合には、セメントクリンカをセメント組成物とした場合の流動性低下を十分に抑制することができると同時に、強度低下をより十分に抑制することができる。
【００１２】
本発明において、原料原単位は、石灰石が１０００ｋｇ／トン以上１２００ｋｇ／トン以下、廃棄物が２００ｋｇ／トン以上５００ｋｇ／トン以下であってもよい。
【００１３】
原料原単位が、石灰石が１０００ｋｇ／トン以上１２００ｋｇ／トン以下、廃棄物が２００ｋｇ／トン以上５００ｋｇ／トン以下である場合には、該セメントクリンカを含むセメント組成物の流動性の低下をより十分に抑制することができる。
【００１４】
尚、本発明における原料原単位とは、当該セメントクリンカ１トンを製造する全原料における各原料の量（ｋｇ）をいい、単位をｋｇ／トンで示す。
【００１５】
本発明において、前記廃棄物は、石炭灰、建設発生土、鉱滓、焼却灰及び汚泥からなる群より選ばれる少なくとも１種以上であってもよい。
【００１６】
石炭灰、建設発生土、鉱滓、焼却灰、汚泥はアルミニウム含有量が比較的多い廃棄物である。そのため、これらの廃棄物をセメントクリンカ原料として用いた場合にセメントクリンカ中のＡｌ２Ｏ３は増加するが、これらの廃棄物を本発明のセメントクリンカの原料として用いても、該セメントクリンカを含むセメント組成物の流動性の低下を十分に抑制することができる。よって、セメント組成物の流動性の低下を抑制しつつ、これらの廃棄物をより多くセメントクリンカの原料として使用することができる。
【００１７】
本発明のセメント組成物は、前記各セメントクリンカと石膏とを含む。
【００１８】
本発明のセメント組成物は、さらに、混合材を含んでいてもよい。
【００１９】
本発明のセメント組成物は、前記混合材が、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種以上であってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、セメントクリンカ中のＡｌ２Ｏ３が比較的多い場合にも、該セメントクリンカを含むセメント組成物の流動性及び強度の低下を十分に抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明にかかるセメントクリンカ及びセメント組成物の一実施形態について説明する。
【００２２】
まず、本実施形態のセメントクリンカについて説明する。
本実施形態のセメントクリンカは、Ａｌ２Ｏ３を６．０質量％以上８．０質量％以下、ＳＯ３を０．７質量％以上２．２質量％以下、ＴｉＯ２を０．１質量％以上０．８質量％以下、Ｐ２Ｏ５を０．２質量％以上０．５質量％以下、Ｓｒを０．０１質量％以上０．５質量％以下含むセメントクリンカであって、前記Ａｌ２Ｏ３の含有量（質量％）と、前記ＳＯ３の含有量（質量％）と、前記ＴｉＯ２の含有量（質量％）と、Ｐ２Ｏ５の含有量（質量％）とが下記式１を満たす関係であるセメントクリンカである。
Ａｌ２Ｏ３の含有量≦αＳＯ３の含有量＋γＴｉＯ２の含有量＋εＰ２Ｏ５＋η・・・（１）
（但し、α＝１．４、γ＝−２．８、ε＝３．５、η＝５．３）
【００２３】
セメントクリンカ中のＡｌ２Ｏ３は含有量が多くなりすぎると、該セメントクリンカを用いたセメント組成物を混練する場合の流動性が低下する。これは、セメントクリンカ中に含まれるクリンカ化合物であるＣ３Ａが増加するためである。
セメントクリンカ中のＡｌ２Ｏ３はクリンカの原料に由来するものである。
【００２４】
尚、本実施形態において、クリンカ化合物とは、Ｃ３Ｓ、Ｃ２Ｓ、Ｃ３Ａ、Ｃ４ＡＦを指す。ここで、Ｃ３Ｓは３ＣａＯ・ＳｉＯ2、Ｃ２Ｓは２ＣａＯ・ＳｉＯ2、Ｃ３Ａは３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3、Ｃ４ＡＦは４ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｆｅ2Ｏ3を意味し、Ｃ＝ＣａＯ、Ｓ＝ＳｉＯ2で、Ａ＝Ａｌ2Ｏ3、Ｆ＝Ｆｅ2Ｏ3である。
【００２５】
本実施形態のセメントクリンカはＡｌ２Ｏ３を６．０質量％以上８．０質量％以下含むがセメントクリンカ中のＡｌ２Ｏ３の好ましい含有量としては、前記流動性の低下抑制の観点からは、６．０質量％以上７．５質量％以下、より好ましくは６．０質量％以上７．０質量％以下、さらにより好ましくは６．０質量％以上６．５質量％以下が挙げられる。
また、本実施形態のセメントクリンカ中のＡｌ２Ｏ３の好ましい含有量としては、経済性の観点からは、６．５質量％以上８．０質量％以下、より好ましくは７．０質量％以上８．０質量％以下、さらにより好ましくは７．５質量％以上８．０質量％以下が挙げられる。
【００２６】
本実施形態のセメントクリンカはＳＯ３を０．７質量％以上２．２質量％以下含むが、セメントクリンカ中のＳＯ３の好ましい含有量としては、セメントクリンカの製造時にサイクロン等の製造装置へ付着して目詰まりを生じないという製造のしやすさの観点から、０．７質量％以上１．５質量％以下、より好ましくは０．７質量％以上１．０質量％以下が挙げられる。
【００２７】
本実施形態のセメントクリンカはＴｉＯ２を０．１質量％以上０．８質量％以下含むが、セメントクリンカ中のＴｉＯ２の好ましい含有量としては、Ｃ３Ａ増加抑制効果の観点から、０．１質量％以上０．７質量％以下、より好ましくは０．１質量％以上０．５質量％以下、さらにより好ましくは０．１質量％以上０．４質量％以下が挙げられる。
【００２８】
本実施形態のセメントクリンカは、Ｓｒを０．０１質量％以上０．５質量％以下含むが、セメントクリンカ中のＳｒの好ましい含有量としては、０．０１質量％以上０．２質量％以下が挙げられる。
Ｓｒは、微量金属として、各種原料に含まれている場合があり、セメントクリンカ中における含有量が多すぎると、セメント組成物の流動性に影響を及ぼす。Ｓｒが、セメント組成物の流動性に影響を与える具体的な理由は定かではないが、前述のように、Ａｌ２Ｏ３の含有量に対するＳＯ３の含有量を特定の範囲に調整することで、Ｃ３Ａの増加を抑制する場合に、Ｓｒが特定の量を超えて含まれていると、Ｃ３Ａの増加抑制を抑制する虞があると考えられる。従って、Ｓｒの含有量を前記範囲に調整することで、セメント組成物の流動性の低下を抑制することができる。
【００２９】
本実施形態のセメントクリンカはＰ２Ｏ５を０．２質量％以上０．５質量％以下含むが、セメントクリンカ中のＰ２Ｏ５の好ましい含有量としては、強度発現性の観点から、０．３質量％以上０．５質量％以下が挙げられる。
【００３０】
セメントクリンカ中のＡｌ２Ｏ３、ＳＯ３、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、Ｓｒ含有量は、前記範囲であって、且つ前記式１を満たす関係であることが必要である。
セメントクリンカ中のＡｌ２Ｏ３、ＳＯ３、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、Ｓｒの含有量が前記範囲であって且つかかる式を満たす関係であることで、Ａｌ２Ｏ３が比較的多い状態でも十分にセメント組成物とした場合の流動性及び強度の低下を抑制できる。
【００３１】
セメントクリンカ中のＡｌ２Ｏ３の含有量が増加すると、クリンカ化合物のＣ３Ａを増加させることは知られている。しかし、セメントクリンカ中のＡｌ２Ｏ３の含有量に対するＳＯ３の含有量の含有量を、前記式１を満たす関係になるようにすることで、Ｃ３Ａの含有量の増加を抑制できる。これは、Ａｌ２Ｏ３の含有量に対するＳＯ３の含有量を特定の範囲に調整することで、Ａｌ２Ｏ３がＣ２Ｓを増加させるために消費され、Ｃ３Ａの増加を抑制するものと考えられる。
【００３２】
また、セメントクリンカ中のＡｌ２Ｏ３の含有量に対するＰ２Ｏ５の含有量を前記式１を満たすような関係にすることで、Ｃ３Ａの含有量の増加を抑制する効果も得られる。Ｐ２Ｏ５もＳＯ３と同様に、Ａｌ２Ｏ３がＣ２Ｓを増加させるために消費されることを促進してＣ３Ａの増加を抑制するものと考えられる。
【００３３】
さらに、セメントクリンカ中に含まれるＴｉＯ２も、セメント組成物の流動性に影響を与える。具体的な理由は定かではないが、ＴｉＯ２を適正な量以上含む場合には、セメントクリンカ中のＣ３Ａが増加するためと考えられる。
【００３４】
式１を満たすためにＡｌ２Ｏ３、ＳＯ３、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５の含有量を調整する方法としては、例えば、後述するセメントクリンカの原燃料中のＡｌ２Ｏ３、ＳＯ３、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５の供給源となりうるものの量を調整すること等が挙げられる。
【００３５】
本実施形態のセメントクリンカは、各クリンカ化合物を、以下のような含有量で含む。
Ｃ３Ｓ＝４０質量％以上７０質量％以下、Ｃ２Ｓ＝５質量％以上３５質量％以下、Ｃ３Ａ＝１１質量％以上１６質量％以下、Ｃ４ＡＦ＝７質量％以上１１質量％以下。
尚、本実施形態でクリンカ化合物の含有量は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０２「ポルトランドセメントの化学分析方法」にて分析し、ボーグ式を用いてＣ３Ｓ、Ｃ２Ｓ、Ｃ３Ａ、Ｃ４ＡＦを算出することで得られる値をいう。
【００３６】
本実施形態のセメントクリンカは、他の金属あるいは金属酸化物等を含んでいてもよい。
【００３７】
本実施形態のセメントクリンカは、セメントクリンカ中のＳＯ３の含有量（質量％）とＰ２Ｏ５含有量（質量％）とが下記式２を満たす関係であることが好ましい。
ＳＯ３≦βＰ２Ｏ５＋δ・・・（２）
（但し、β＝４．４、δ＝０．３）
【００３８】
ＳＯ３の含有量（質量％）と、Ｐ２Ｏ５の含有量（質量％）とが上記式２を満たすような関係である場合には、硬化後の強度をより好ましい強度に維持することができる。
【００３９】
本実施形態のセメントクリンカを用いたセメント組成物は、例えば、ＪＩＳ  ５２０１に記載された方法で測定される２８日後の圧縮強さが５８Ｎ／ｍｍ２以上のような強度が得られる。
特に、ＳＯ３の含有量（質量％）とＰ２Ｏ５の含有量（質量％）とが上記式２を満たすような関係であるセメントクリンカを用いたセメント組成物は、例えば、ＪＩＳ  ５２０１に記載された方法で測定される２８日後の圧縮強さが６０Ｎ／ｍｍ２以上のようなより高い強度が得られる。
【００４０】
尚、本実施形態において、セメントクリンカ中のＡｌ２Ｏ３、ＳＯ３、ＴｉＯ２、Ｓｒ、Ｐ２Ｏ５の含有量は、後述する実施例において説明する方法で測定される。
【００４１】
本実施形態のセメントクリンカは、通常のセメント用のセメントクリンカとして使用できる。例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント等のポルトランドセメント；白色ポルトランド等のポルトランドセメントの成分等を調整したセメント；高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント等の混合セメント；超速硬セメント等のセメント用のセメントクリンカとして用いることが挙げられる。
中でも、Ａｌ２Ｏ３の含有量が前記範囲であることから、ポルトランドセメント用のセメントクリンカとして本実施形態のセメントクリンカは好適である。
【００４２】
本実施形態のセメントクリンカは、Ａｌ２Ｏ３を比較的多く含むセメントクリンカにおいて、ＳＯ３、ＴｉＯ２、Ｓｒ及びＰ２Ｏ５の関係に着目することで、流動性及び強度の低下をより抑制しうる各成分の前記含有量の範囲が見いだされたものである。
【００４３】
セメントクリンカは、例えば、以下のような方法で製造する。
【００４４】
本実施形態のセメントクリンカは、セメントクリンカの原料を混合粉砕して調整した調合原料を、予備加熱し、さらに焼成炉で原燃料を投入して焼成し、冷却することで得られる。
尚、本実施形態では、セメントクリンカの原料には、前記調合原料に加えて、原燃料も含む。
【００４５】
原料としては、石灰石、粘土、ケイ石等のケイ素源、酸化鉄等の鉄源、廃棄物等が挙げられる。
原燃料としては、オイルコークス、石炭、再生油等が挙げられる。
中でも、オイルコークスは、ＳＯ３の供給源となるため、セメントクリンカ中のＳＯ３の含有量を調整しやすくなり好ましい。
【００４６】
廃棄物としては、産業廃棄物、産業副産物、一般廃棄物等が挙げられ、中でも、セメントクリンカの粘土代替原料として使用されうる廃棄物が好ましい。
粘土代替原料として使用されうる廃棄物としては、石炭灰、建設発生土、鉱滓、下水汚泥焼却灰等の焼却灰、下水汚泥等の汚泥等が挙げられる。
これらの、廃棄物、特に粘土代替原料として使用されうる廃棄物には、通常、Ａｌ２Ｏ３を比較的多く含む。従って、廃棄物をセメントクリンカの原料として用いた場合には、クリンカ中のＡｌ２Ｏ３が多くなり、セメントクリンカをセメント組成物とした場合に流動性の低下の一因となる。
また、下水汚泥や下水汚泥焼却灰等は、Ｐ２Ｏ５の供給源となるため、セメントクリンカ中のＰ２Ｏ５の含有量を調整しやすくなり好ましい。
【００４７】
一方、廃棄物の処理の観点から、できるだけ多くの廃棄物をセメントクリンカの原料として使用することが要望されている。このためには、Ａｌ２Ｏ３を比較的多く含むセメントクリンカにおいて流動性の低下を抑制することが必要である。
本実施形態のセメントクリンカは、前記のような範囲の量のＡｌ２Ｏ3と、前記のような範囲の量のＳＯ３、ＴｉＯ２及びＰ２Ｏ５とを含み、且つ、Ａｌ２Ｏ3の含有量とＳＯ３の含有量とＴｉＯ２の含有量とＰ２Ｏ５の含有量とが、前記式の関係を満たすことにより、流動性及び強度の低下を抑制することができる。
従って、アルミニウムを多く含む廃棄物をセメントクリンカの原料として比較的多量用いることができる。
【００４８】
本実施形態のセメントクリンカは、例えば、セメントクリンカ１トンを製造する原料全体における各原料の量（原料原単位）は、石灰石が１０００ｋｇ／トン以上１２００ｋｇ／トン以下、好ましくは１０５０ｋｇ／トン以上１１５０ｋｇ／トン以下、廃棄物が２００ｋｇ／トン以上５００ｋｇ／トン以下、好ましくは２００ｋｇ／トン以上４００ｋｇ／トン以下であることが挙げられる。
原料原単位における石灰石及び廃棄物の量が前記範囲である場合には、廃棄物を比較的多く使用しつつ、流動性の低下を十分に抑制できる。
【００４９】
廃棄物は、粘土の代替原料として、粘土の一部を廃棄物に置換して配合されてもよい。
あるいは、廃棄物は原燃料の一部として焼成炉に投入されてもよい。
【００５０】
次に、前記のようなセメントクリンカを用いたセメント組成物について説明する。
本実施形態のセメント組成物は、前述のような本実施形態のセメントクリンカと、石膏とを含む。
石膏としては、特に限定されるものではないが、無水石膏（ＣａＳＯ4）、半水石膏（ＣａＳＯ4・０．５Ｈ2Ｏ）、二水石膏（ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）等が挙げられる。
【００５１】
本実施形態のセメント組成物は、さらに、混合材を含んでいてもよい。
混合材は、通常用いられるセメントクリンカ、石膏以外のセメント組成物の混合成分であれば特に限定されるものではない。
例えば、混合材は、高炉スラグ、シリカ質混合材、フライアッシュ、石灰石微粉末などが挙げられる。
【００５２】
本実施形態のセメント組成物には、さらに他の成分として、必要に応じて、混和材、添加剤、増量材等を適宜配合してもよい。
【００５３】
セメントクリンカ、石膏、混合材は、混合し、ミルなどで粉砕してセメント組成物として製造される。
【００５４】
本実施形態のセメント組成物は、さらに水を加えて混練して、コンクリート用のセメント組成物あるいはモルタル用セメント組成物として使用することができる。
コンクリート用のセメント組成物として用いる場合には、さらに細骨材及び粗骨材を配合することができる。
モルタル用のセメント組成物として用いる場合には、さらに細骨材を配合することができる。
【００５５】
本実施形態のセメント組成物は、前述のような本実施形態のセメントクリンカを含むため混練された場合に流動性の低下を抑制できると同時に強度の低下を抑制できる。
前述のように本実施形態のセメントクリンカは、Ａｌ２Ｏ３を比較的多く含んでいても、流動性及び強度の低下を抑制できるため、アルミニウムを多く含む廃棄物をセメントクリンカの原料として比較的多く用いても、流動性及び強度が低下しにくいセメントクリンカとなる。
よって、廃棄物を多く原料として再利用することが可能となる。
【００５６】
尚、本実施形態にかかるセメントクリンカ及びセメント組成物は以上のとおりであるが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【実施例】
【００５７】
以下に実施例を示して、本発明にかかるセメント組成物についてさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５８】
以下のような方法で、表１に記載の配合Ａ０〜Ａ７でセメントクリンカを作製した。
まず、原料として石灰石、珪石、粘土代替原料、高炉粉を用いて表１に示す配合で混合粉砕し、レンガ状に成型したものを電気炉にて１４２５〜１４７５℃で１〜２時間焼成し、セメントクリンカを得た。焼成条件はｆ−ＣａＯが０．４〜０．９％になるよう調整した。得られたセメントクリンカに半水石膏および石灰石を添加し、ブレーン比表面積３３００±５０ｃｍ２／ｇになるようボールミルにて粉砕した。
さらに、ＳＯ３、Ｓｒ、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、の含有量の調整には試薬特級のＨ２ＳＯ４、ＳｒＣＯ３、ＴｉＯ２、ＣａＦ２、Ｐ２Ｏ５を用いて、表２に記載の含有量になるように原料に添加した。
【００５９】
【表１】
0005907439.tif 000002
【００６０】
【表２】
0005907439.tif 000003
【００６１】
各セメントクリンカ中に含まれるＡｌ２Ｏ３、ＳＯ３、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５はＪＩＳ  Ｒ  ５２０４（セメントの蛍光Ｘ線分析方法）、ＳｒはＩＣＰ発光分光分析法（測定装置名７３０−ＥＳ、Ｖａｒｉａｎ社製）に従って測定した。
【００６２】
尚、各セメントクリンカ中のＳＯ３の含有量（質量％）を下記式３、式４に当てはめ計算した結果を表２に示す。
（１．４×ＳＯ３の含有量）＋（−２．８×ＴｉＯ２の含有量）＋（３．５×Ｐ２Ｏ５の含有量）＋５．３・・・（３）
（４．４×Ｐ２Ｏ５の含有量）＋０．３・・・（４）
【００６３】
さらに各セメントクリンカと石膏とを、ボールミルにて粉砕して粉体セメント組成物を得た。
【００６４】
各粉体セメント組成物を用いて粘度を測定した。
粉体セメント組成物に水を水／セメント比０．５になるように添加してペースト状のセメント組成物を得た。
このペースト状のセメント組成物の２分間２０℃の条件で混練した際の粘度を、粘度計（ＨＡＡＫＥ社製）で測定した。尚、せん断速度５００ｓ−１時のせん断応力を測定し、このときの見かけ粘度を粘度として結果を表２に示す。
【００６５】
各セメント組成物を用いて強度を測定した。強度はＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）に従い２８日圧縮強さを測定した。
強度の評価としては、強度が５８Ｎ／ｍｍ２以上を○、６０Ｎ／ｍｍ２以上を◎、５８Ｎ／ｍｍ２未満を×として評価した。結果を表２に示す。
【００６６】
表２に示すとおり、全ての実施例は、粘度が１３０ｍＰａ・ｓ未満と、Ａｌ２Ｏ３が少ない対照例１のセメントクリンカを用いたセメント組成物と同等レベルであった。
尚、粘度の評価としては、粘度が１３０ｍＰａ・ｓ超を×、１３０ｍＰａ・ｓ以下を○として評価した。
すなわち、すべての実施例のセメント組成物の流動性は良好（○）であった。
【００６７】
さらに、式３の値と、Ａｌ２Ｏ３の含有量の値とを比較したところ、各実施例ではいずれも、式３の値の方がＡｌ２Ｏ３の含有量よりも多かった。
すなわち、実施例のセメントクリンカのＡｌ２Ｏ３の含有量（質量％）と、前記ＳＯ３およびＰ２Ｏ５の含有量（質量％）とは下記式１を満たす関係であることが判明した。
Ａｌ２Ｏ３の含有量≦αＳＯ３の含有量＋γＴｉＯ２の含有量＋εＰ２Ｏ５＋η・・・（１）
（但し、α＝１．４、γ−２．８、ε＝３．５、η＝５．３）
【００６８】
特に、式４の値がＳＯ３の含有量よりも大きかった各実施例のセメントクリンカのＳＯ３の含有量（質量％）と前記Ｐ２Ｏ５の含有量（質量％）とは、下記式２を満たす関係であり、これらの実施例はいずれも２８日圧縮強さが６０Ｎ/ｍｍ２以上（評価◎）と高強度であった。
ＳＯ３≦βＰ２Ｏ５＋δ・・・（２）
（但し、β＝４．４、δ＝０．３）
【００６９】
一方、対照例１よりもＡｌ２Ｏ３の含有量が多く、且つ、式３の値がＡｌ２Ｏ３の含有量よりも小さい、すなわち、式１を満たす関係ではなかった比較例１、２，５及び６では、粘度が１３０ｍＰａ・ｓを超えており、流動性の低下が十分に抑制できていなかった。また、Ｓｒの含有量が多い比較例３及び４でも粘度が１３０ｍＰａ・ｓを超えており、流動性の低下が十分に抑制できていなかった。
また、Ｐ２Ｏ５の含有量が多い比較例７及び８では、強度が５８Ｎ/ｍｍ２未満であり、強度の維持が十分ではなかった。
【要約】
【課題】セメントクリンカ中のＡｌ２Ｏ３が比較的多い場合にも、該セメントクリンカを含むセメント組成物の流動性及び強度の低下を十分に抑制することを課題とする。
【解決手段】本発明のセメントクリンカは、Ａｌ２Ｏ３を６．０質量％以上８．０質量％以下、ＳＯ３を０．７質量％以上２．２質量％以下、ＴｉＯ２を０．１質量％以上０．８質量％以下、Ｐ２Ｏ５を０．２質量％以上０．５質量％以下、Ｓｒを０．０１質量％以上０．５質量％以下含むセメントクリンカであって、前記Ａｌ２Ｏ３の含有量（質量％）と、前記ＳＯ３の含有量（質量％）と、前記ＴｉＯ２の含有量（質量％）と、Ｐ２Ｏ５の含有量（質量％）とが下記式１を満たす関係である。
Ａｌ２Ｏ３の含有量≦αＳＯ３の含有量＋γＴｉＯ２の含有量＋εＰ２Ｏ５＋η・・・（１）
（但し、α＝１．４、γ＝−２．８、ε＝３．５、η＝５．３）
【選択図】なし