(57)【要約】【課題】Ｃ３Ｓ中のＭ１相の低い特定のセメントクリンカを含むことによって、長期の強度発現性の伸び率の大きい、特定量のスラグ粉を含む水硬性組成物を提供する。【解決手段】ボーグ式で算出されるＣ３Ｓが５０質量％以上であり、Ｃ３Ｓ中にＭ１相を４０質量％以下含み、フリーライムの含有量が１．２質量％以下であるセメントクリンカと、スラグ粉とを含み、前記スラグ粉の含有量が全質量を基準として１質量％以上５０質量％未満である、水硬性組成物である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボーグ式で算出されるＣ３Ｓが５０質量％以上であり、Ｃ３Ｓ中にＭ１相を４０質量％以下含み、フリーライムの含有量が１．２質量％以下であるセメントクリンカと、スラグ粉とを含み、前記スラグ粉の含有量が全質量を基準として１質量％以上５０質量％未満である、水硬性組成物。
【請求項２】
全質量を基準としてＳＯ３量が１．０〜３．０質量％である、請求項１に記載の水硬性組成物。
【請求項３】
ブレーン比表面積が３５００ｃｍ２／ｇ以上である、請求項１又は２に記載の水硬性組成物。
【請求項４】
前記セメントクリンカのボーグ式で算出されるＣ２Ｓが１０〜２５質量％、Ｃ３Ａが８〜１２質量％、及びＣ４ＡＦが８〜１２質量％である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水硬性組成物。
【請求項５】
前記スラグ粉の含有量が全質量を基準として５質量％を超えて４９質量％以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の水硬性組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長期の強度発現性の伸び率の大きい、水硬性組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメントクリンカ及びスラグ粉を含む高炉セメントは、普通ポルトランドセメントに比べて、３日材齢程度の初期の強度発現性は低いが、２８日材齢以上の長期の強度発現性は、普通ポルトランドセメントと同等程度になることが知られている。スラグ粉を含む水硬性組成物を用いた硬化体の２８日材齢以上の長期の強度発現性を改善するために、例えば、水硬性組成物中に含まれるスラグ粉又はセメントのブレーン比表面積を大きくする、スラグ粉の含有量を少なくするなどの物理的な方法が考えられる。
【０００３】
しかしながら、スラグ粉やセメントのブレーン比表面積を大きくする場合は、粉砕にエネルギーを要するため、製造コストが高くなる、水硬性組成物の流動性が低下するなどの問題がある。また、スラグ粉の含有量を少なくすると、鉄鋼製造において副産物として生成されるスラグ粉の使用量が低下し、相対的にセメントの含有量が増加するため、製造コストの増加につながるとともに、ＣＯ２の発生量の低減につなげることができないなどの問題がある。
【０００４】
水硬性組成物に含まれるセメントクリンカには、鉱物組成として、Ｃ３Ｓ（エーライト）、Ｃ２Ｓ（ビーライト）、Ｃ３Ａ（アルミネート）、及びＣ４ＡＦ（フェライト）が含まれる。スラグ粉又はセメントのブレーン比表面積を大きくする、スラグ粉の使用量を少なくするなどの物理的手段の他に、硬化物の長期の強度発現性に影響を与える要因として、水硬性組成物を構成するセメントの鉱物組成に着目することが考えられる。
【０００５】
例えば、特許文献１から４には、セメントクリンカの鉱物組成のうち、Ｃ３Ｓ中のＭ１相の含有量に着目して、Ｃ３Ｓ中のＭ１相の含有相が４０質量％以上であるセメントクリンカを含み、セメント組成物中のＬｉ含有量などの他の成分の含有量とも関連して、収縮低減性能や初期の強度発現性などに影響を及ぼすことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−２３１９５１号公報
【特許文献２】特開２０１４−１８９４５６号公報
【特許文献３】特開２０１３−１４７３９２号公報
【特許文献４】特開２０１２−０２５６３５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、スラグ粉やセメントのブレーン比表面積を大きくする、スラグ粉の使用量を少なくするなどの物理的手段の他に、セメントクリンカの鉱物組成に着目した。本発明は、長期の強度発現性に影響を与える要因として、鉱物組成のうち、Ｃ３Ｓ中のＭ１相の含有量に着目し、Ｃ３Ｓ中のＭ１相の含有量が４０質量％以下の特定のセメントクリンカを含むことによって、所望の短期の強度発現性を有するとともに、長期の圧縮強さが大きく、かつ、長期の強度発現性の伸び率の大きい水硬性組成物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】
【０００８】
本発明者等は、前記目的を達成するべく鋭意検討を行った結果、セメントクリンカの鉱物組成の１つであるＣ３Ｓの含有量と、Ｃ３Ｓに含まれる結晶多形のうちＭ１相の含有量と、フリーライム（ｆ−ＣａＯ）量が特定の量のセメントクリンカと、スラグ粉を５０質量％未満とを含む水硬性組成物は、所望の短期の圧縮強さを有するとともに、長期の圧縮強さが大きく、かつ、長期の強度発現性の伸び率を大きくすることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下のとおりである。
【０００９】
〔１〕ボーグ式で算出されるＣ３Ｓが５０質量％以上であり、Ｃ３Ｓ中にＭ１相を４０質量％以下含み、フリーライムの含有量が１．２質量％以下であるセメントクリンカと、スラグ粉とを含み、前記スラグ粉の含有量が全質量を基準として１質量％以上５０質量％未満である、水硬性組成物。
〔２〕全質量を基準としてＳＯ３量が１．０〜３．０質量％である、前記〔１〕に記載の水硬性組成物。
〔３〕ブレーン比表面積が３５００ｃｍ２／ｇ以上である、前記〔１〕又は〔２〕に記載の水硬性組成物。
〔４〕前記セメントクリンカのボーグ式で算出されるＣ２Ｓが１０〜２５質量％、Ｃ３Ａが８〜１２質量％、及びＣ４ＡＦが８〜１２質量％である、前記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の水硬性組成物。
〔５〕前記スラグ粉の含有量が全質量を基準として５質量％を超えて４９質量％以下である、前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の水硬性組成物。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、所望の短期の圧縮強さを有するとともに、長期の圧縮強さが大きく、かつ、長期の強度発現性の伸び率の大きい水硬性組成物を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適例により説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明の実施形態に係る水硬性組成物は、ボーグ式で算出されるＣ３Ｓが５０質量％以上であり、Ｃ３Ｓ中にＭ１相を４０質量％以下含み、フリーライムの含有量が１．２質量％以下であるセメントクリンカと、スラグ粉とを含み、前記スラグ粉の含有量が全質量を基準として１質量％以上５０質量％未満である。
【００１２】
〔セメントクリンカ〕
セメントクリンカは、ボーグ式で算出されるＣ３Ｓが５０質量％以上であり、Ｃ３Ｓ中にＭ１相を４０質量％以下含み、フリーライム（ｆ−ＣａＯ）の含有量が１．２質量％以下である。
セメントクリンカは、鉱物組成として、３ＣａＯ・ＳｉＯ２からなるＣ３Ｓ（エーライト相）、２ＣａＯ・ＳｉＯ２からなるＣ２Ｓ（ビーライト相）、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３からなるＣ３Ａ（アルミネート相）、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３からなるＣ４ＡＦ（フェライト相）が含まれる。
【００１３】
セメントクリンカに含まれる鉱物組成は、以下の式（１）から（４）に示されるボーグ式から算出することができる。
Ｃ３Ｓ＝（４．０７×ＣａＯ）−（７．６０×ＳｉＯ２）−（６．７２×Ａｌ２Ｏ３）−（１．４３×Ｆｅ２Ｏ３＋２．８５×ＳＯ３）      （１）
Ｃ２Ｓ＝（２．８７×ＳｉＯ２）−（０．７５４×Ｃ３Ｓ）      （２）
Ｃ３Ａ＝（２．６５×Ａｌ２Ｏ３）−（１．６９×Ｆｅ２Ｏ３）      （３）
Ｃ４ＡＦ＝３．０４×Ｆ２Ｏ３      （４）
【００１４】
セメントクリンカに含まれる鉱物組成のうち、Ｃ３Ｓは、短期強度発現性に影響を与えることが知られており、セメントクリンカに含まれるＣ３Ｓが５０質量％以上であると、所望の短期の圧縮強さを維持しつつ、長期の圧縮強さが大きく、長期の強度発現性の伸び率の高い水硬性組成物を得ることができる。セメントクリンカに含まれるＣ３Ｓが５０質量％未満であると、所望の短期強度発現性を得ることができない。
本明細書において、長期の強度発現性の伸び率とは、長期の材齢の硬化物の圧縮強さを、短期の材齢の硬化物の圧縮強さで除した値をいう。例えば、２８日材齢の硬化物の圧縮強さを３日材齢の硬化物の圧縮強さで除した値を３日から２８日材齢の強度発現性の伸び率（「２８ｄＳ／３ｄＳ」と表す。）という。また、７日材齢の硬化物の圧縮強さを３日材齢の硬化物の圧縮強さで除した値を３日から７日材齢の強度発現性の伸び率（「７ｄＳ／３ｄＳ」と表す。）という。
【００１５】
前記セメントクリンカは、ボーグ式で算出される、Ｃ２Ｓが１０〜２５質量％、Ｃ３Ａが８〜１２質量％、及びＣ４ＡＦが８〜１２質量％であることが好ましい。
前記セメントクリンカのＣ３Ｓ、Ｃ２Ｓ、Ｃ３Ａ、Ｃ４ＡＦの各鉱物組成が前記範囲であると、所望の短期の強度発現性を有するとともに、長期の圧縮強さが大きく、かつ、長期の強度発現性の伸び率の大きい水硬性組成物を提供することができる。
セメントクリンカは、ボーグ式で算出されるＣ３Ｓが５０〜６５質量％、Ｃ２Ｓが１５〜２５質量％、Ｃ３Ａが９〜１２質量％、Ｃ４ＡＦが８〜１１質量％であることがより好ましく、ボーグ式で算出されるＣ３Ｓが５２〜６５質量％、Ｃ２Ｓが１５〜２０質量％、Ｃ３Ａが９〜１１質量％、Ｃ４ＡＦが８〜１０質量％であることがさらに好ましい。
【００１６】
セメントクリンカのＣ３Ｓは、７種の結晶多形を含み、７種の結晶多形としては、三斜晶であるＴ１相、Ｔ２相、Ｔ３相、単斜晶であるＭ１相、Ｍ２相、Ｍ３相、菱面体晶であるＲ相が存在する。セメントクリンカ中のＣ３Ｓ中のＭ１相（Ｍ１／Ｃ３Ｓ）の含有量が４０質量％を超えると（Ｍ１／Ｃ３Ｓ＞０．４）、スラグ粉を含む水硬性組成物の長期の圧縮強さが小さくなる傾向がある。長期の圧縮強さが大きい硬化物を得る観点から、スラグ粉を含む水硬性組成物に用いるセメントクリンカのＣ３Ｓ中のＭ１相（Ｍ１／Ｃ３Ｓ）の含有量は、４０質量％以下（Ｍ１／Ｃ３Ｓ≦０．４）好ましくは３８質量％以下（Ｍ１／Ｃ３Ｓ≦０．３８）、より好ましくは３６質量％以下（Ｍ１／Ｃ３Ｓ≦０．３６）である。所望の短期の強度発現性とともに、長期の強度発現性の伸び率を得るために、スラグ粉を含む水硬性組成物に用いるセメントクリンカのＣ３Ｓ中のＭ１相（Ｍ１／Ｃ３Ｓ）の含有量は、通常５質量％以上、好ましくは１０質量％以上である。
【００１７】
セメントクリンカのＣ３Ｓ中のＭ１相（Ｍ１／Ｃ３Ｓ）の含有量は、セメントクリンカについてＸ線回折法によって測定を行い、得られたＸ線回折プロファイルをリートベルト法により解析することによって測定することができる。リートベルト法とは、粉末Ｘ線回折パターン全体を対象として結晶構造パラメータと格子定数を直接精密化する方法をいう。
【００１８】
セメントクリンカは、フリーライム（ｆ−ＣａＯ）の含有量が１．２質量％以下である。フリーライム（ｆ−ＣａＯ）は、セメント原料を焼成した際に、二酸化ケイ素や酸化アルミニウムと反応せずにセメントクリンカ中に残った遊離酸化カルシウム（ＣａＯ）である。セメントクリンカに含まれるフリーライムが１．２質量％を超えると、長期の強度発現性の伸び率が低下する。セメントクリンカのフリーライム（ｆ−ＣａＯ）の含有量は、好ましくは１．０質量％以下、より好ましくは０．９質量％以下、さらに好ましくは０．８質量％以下であり、通常は、０．１質量％以上である。セメントクリンカ中のフリーライムの含有量は、ＪＣＡＳ  Ｉ−０１  遊離酸化カルシウムの定量方法により測定することができる。
【００１９】
セメントクリンカ中のＭｇＯ含有量は０．５〜２．５質量％であることが好ましい。セメントクリンカ中に含まれるＭｇＯ含有量は、Ｃ３Ｓ中のＭ３相の生成に寄与し、ＭｇＯ含有量が高いとＣ３Ｓ中のＭ１相の含有量が低くなる傾向がある。セメントクリンカ中のＭｇＯ含有量は、セメントクリンカの全体量（１００質量％）に対して、より好ましくは１．０〜２．５質量％である。セメントクリンカ中のＭｇＯ含有量は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０２  セメントの化学分析方法又はＪＩＳ  Ｒ  ５２０４  セメントの蛍光Ｘ線分析方法に準拠して測定することができる。
【００２０】
セメントクリンカは、ボーグ式で算出されるＣ３Ｓの含有量５０質量％以上であり、Ｃ３Ｓ中のＭ１相の含有量が４０質量％以下であり、フリーライムの含有量が１．２質量％以下のものであれば、ＪＩＳ  Ｒ５２１０「ポルトランドセメント」に規定された普通ポルトランドセメント又は早強ポルトランドセメントの規格を満たすセメントに用いるセメントクリンカを用いることができる。
【００２１】
〔スラグ粉〕
本開示の水硬性組成物は、スラグ粉を含み、スラグ粉の含有量が全質量を基準として１質量％以上５０質量％未満である。水硬性組成物中のスラグ粉の含有量が５０質量％以上であると、長期の強度発現性の伸び率は大きいものの、短期及び長期の硬化物の圧縮強さが小さくなる。水硬性組成物中のスラグ粉の含有量は、好ましくは５質量％を超えて４９質量％以下であり、より好ましくは１０質量％以上４９質量％以下であり、さらに好ましくは２０質量％以上４９質量％以下であり、より更に好ましくは３０質量％を超えて４９質量％以下である。
スラグ粉はＪＩＳ  Ｒ５２１１「高炉セメント」に規定される塩基度が１．６以上であることが好ましい。
【００２２】
スラグ粉は、そのブレーン比表面積が、好ましくは３５００〜５０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３６００〜４９００ｃｍ２／ｇ、さらに好ましくは３６５０〜４８５０ｃｍ２／ｇである。スラグ粉のブレーン比表面積が３５００〜５０００ｃｍ２／ｇであれば、スラグ粉を含む水硬性組成物のブレーン比表面積を３５００ｃｍ２／ｇ以上にすることができ、長期の強度発現性の伸び率のよい水硬性組成物を得ることができる。スラグ粉のブレーン比表面積は、ＪＩＳ  Ｒ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠して測定することができる。
【００２３】
〔ＳＯ３量〕
水硬性組成物は、全質量を基準としてＳＯ３量が１．０〜３．０質量％であることが好ましい。水硬性組成物のＳＯ３量は、全質量を基準として、より好ましくは１．０〜２．５質量％であり、さらに好ましくは１．５〜２．５質量％であり、よりさらに好ましくは１．７〜２．２質量％である。水硬性組成物に適量のＳＯ３量が含有されると、水と混合する際にエトリンガイトの生成量を適切に制御することができ、強度発現性の低下を抑制することができる。水硬性組成物中のＳＯ３量が１．０〜３．０質量％であると、強度発現性の低下を抑制しつつ、流動性も確保することができる。水硬性組成物中のＳＯ３量は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０２「セメントの化学分析方法」又はＪＩＳ  Ｒ  ５２０４  「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」に準拠して測定することができる。
【００２４】
水硬性組成物は、そのブレーン比表面積が、好ましくは３５００ｃｍ２／ｇ以上であることが好ましい。水硬性組成物のブレーン比表面積は、より好ましくは３５００〜４５００ｃｍ２／ｇ、さらに好ましくは３５００〜４０００ｃｍ２／ｇである。水硬性組成物のブレーン比表面積が３５００ｃｍ２／ｇであれば、長期の圧縮強さが大きく、長期の強度発現性の伸び率の大きい水硬性組成物を得ることができる。水硬性組成物のブレーン比表面積は、ＪＩＳ  Ｒ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠して測定することができる。
【００２５】
〔水硬性組成物の製造〕
水硬性組成物の製造方法としては、例えば、目的とするセメントクリンカが得られる組成となるように、各原料を混合したセメント原料を焼成してセメントクリンカを製造する工程と、得られたセメントクリンカを目的とするＳＯ３量となるように石膏を加えて、セメントクリンカとスラグと石膏を粉砕する工程又は得られたセメントクリンカを目的とするＳＯ３量となるように石膏を加えて、セメントクリンカと石膏を粉砕してセメント組成物を製造し、スラグと目的とするＳＯ３量となるように石膏を加えたもの若しくはスラグのみを粉砕して所望のブレーン比表面積を有するスラグ粉を製造し、セメント組成物とスラグ粉を混合する工程により製造する方法等が挙げられる。水硬性組成物の製造方法において、セメントと混合する前に予め粒状のスラグを粉砕する工程を備えていてもよい。
【００２６】
（セメントクリンカ原料）
セメントクリンカの原料としては、Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅなどのセメントクリンカを構成する元素を含む酸化物、炭酸化物などの化合物を用いることができる。天然原料としては、石灰石、粘土、珪石、酸化鉄等が挙げられる。その他に、原料としては例えば、建設発生土等の廃棄物原料、高炉スラグ、フライアッシュ等が挙げられる。セメント原料の配合割合は、特に限定されることなく、目的とする鉱物組成が得られる組成となるように原料の配合を定めることができる。
【００２７】
（焼成）
焼成は、通常、電気炉やロータリーキルン等を用いて行なうことができる。セメントクリンカを得るための焼成は、段階的な焼成を用いてよい。段階的な焼成としては、例えば、所定時間、特定の第１の温度で第１の焼成を行った後、所定の時間をかけて目的とする温度まで昇温（又は降温）し、所定時間、昇温（又は降温）した特定の第２の温度で第２の焼成を行ってもよい。例えば、セメント原料を３０分間、１０００℃で第１の焼成を行い、１４５０℃まで３０分かけて昇温し、１５分間、１４５０℃で第２の焼成を行ってセメントクリンカを得る方法が挙げられる。
【００２８】
（石膏と混合）
得られたセメントクリンカは、目的とするＳＯ３量となる量の石膏を加え、目的とするブレーン比表面積を有するように、混合及び／又は粉砕し、セメント組成物を得ることができる。混合及び／又は粉砕は、ボールミル等の粉砕機を用いることができる。
【００２９】
（スラグ粉と混合）
得られたセメント組成物は、スラグ粉と混合及び／又は粉砕し、目的とするブレーン比表面積を有する水硬性組成物を得ることができる。スラグ粉は、粒状のスラグを予め粉砕し、スラグ粉として、セメントと混合してもよい。混合及び／又は粉砕は、ボールミル等の粉砕機を用いることができる。
【実施例】
【００３０】
次に、本発明を実施例により、詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１〜５）
石灰石、珪石、石炭灰、粘土、建設発生土、汚泥、鉄源、高炉スラグ等の各原料を、ＪＩＳ  Ｒ５２１０の普通ポルトランドセメントの規格を満たし、かつ、Ｃ３Ｓ中のＭ１相が表１に示す組成を有するように配合した。Ｃ３Ｓ中のＭ１相の含有量（Ｍ１／Ｃ３Ｓ）の調整は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の添加量によって行なった。配合した原料を電気炉に入れて、３０分間、１０００℃で第１の焼成を行った後、１０００℃から１４５０℃まで３０分かけて昇温させ、更に１５分間、１４５０℃で焼成し、焼成後、急冷して、表１に示す鉱物組成を有する普通ポルトランドセメントクリンカを得た。
得られた普通ポルトランドセメントクリンカに、石膏をＳＯ３量が表１に示す値となるように加えて、ボールミルでブレーン比表面積が３３５０±５０ｃｍ２／ｇとなるように混合し、セメント組成物を得た。石膏は、得られるセメント組成物中のＳＯ３量が２．０±０．１質量％となる量を添加した。
粒状のスラグを、ボールミルを用いてブレーン比表面積が４５００±５０ｃｍ２／ｇとなるように予め粉砕し、スラグ粉を得た。
セメント組成物を６０質量％と、スラグ粉を４０質量％とを、混合して、ブレーン比表面積が表１に示す値である、水硬性組成物を得た。
【００３２】
（比較例１〜３）
Ｃ３Ｓ中のＭ１相が表１に示す組成を有するセメントクリンカを製造し、実施例１と同様にセメント組成物を製造した。得られたセメント組成物にスラグ粉を混合せず、比較例１〜３の水硬性組成物とした。
【００３３】
（比較例４〜５）
Ｃ３Ｓ中のＭ１相が４０質量％を超える組成（具体的には、表１に示す組成）を有するセメントクリンカを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例４〜５の水硬性組成物を得た。
【００３４】
セメントクリンカの化学分析
ＪＩＳ  Ｒ５２０４の「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」に準拠して、セメントクリンカ中のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯの含有量（質量％）を測定した。
【００３５】
セメントクリンカ中のフリーライム（ｆ−ＣａＯ）の含有量
セメントクリンカ中のフリーライム（ｆ−ＣａＯ）の含有量は、ＪＣＡＳ  Ｉ−０１  遊離酸化カルシウムの定量方法により測定した。
【００３６】
セメントクリンカの鉱物組成
ＪＩＳ  Ｒ５２０４の「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」に準拠して測定したセメントクリンカ中のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯの含有量（質量％）の測定結果から、ボーグ式（１）〜（４）に基づき、Ｃ３Ｓ、Ｃ２Ｓ、Ｃ３Ａ、Ｃ４ＡＦの鉱物組成を算出した。
【００３７】
セメントクリンカのＣ３Ｓ中のＭ１相の含有量
・Ｘ線回折プロファイルの取得及びセメントクリンカの同定
粉末Ｘ線回析装置（パナリティカル社製、Ｘ’Ｐａｒｔ  Ｐｏｗｄｅｒ）を用い、測定条件を、ステップサイズ：０．１７°、スキャンスピード：０．１０１２°／ｓ、電圧：４５ｋＶ、電流：４０ｍＡとして、各実施例及び比較例のセメントクリンカのＸ線回折測定を行い、Ｘ線回折プロファイルを得た。
【００３８】
得られたＸ線回析プロファイルについて、前記粉末Ｘ線回析装置に備えられた結晶構造解析用ソフトウエア（パナリティカル社製、Ｘ’Ｐａｒｔ  Ｈｉｇｈ  Ｓｃｏｒｅ  Ｐｌｕｓ  ｖｅｒｓｉｏｎ  ２．１ｂ）を用い、セメントクリンカの同定を行った。同定されたセメントクリンカに含まれる各鉱物は、Ｃ３Ｓ−Ｍ１（Ｍ１相）、Ｃ３Ｓ−Ｍ３（Ｍ３相）、Ｃ２Ｓ−α’（α’相）、Ｃ２Ｓ−β（β相）、Ｃ３Ａ−ｃｕｂｉｃ（立方晶）、Ｃ３Ａ−ｏｒｔｈｏ（斜方晶）、Ｃ４ＡＦ、ｇｙｐｓｕｍ（石膏）、ｂａｓｓａｎｉｔｅ（半水石膏）、Ｋ３Ｎａ（ＳＯ４）２、Ｐｏｔｔａｓｉｕｍｓｕｌｆａｔｅ（Ｋ２ＳＯ４）及びｂｅｔａ−Ａｒｃａｎｉｔｅ（アルカナイト）であった。
【００３９】
・リートベルト法による解析
次に、前記ソフトウエアに搭載されたリートベルト法による解析機能を用い、上記の通り同定されたセメントクリンカの質量％を定量した。ここでは、ＩＣＤＳ（社団法人化学情報協会の無機結晶構造データベース）から、セメントクリンカについての基本結晶構造データ（格子定数、スケールファクター等）は、上記ソフトウエアに初期値として入力されている。次に、セメントクリンカ全体の結晶構造パラメータの精密化に必要なパラメータとして格子定数、スケールファクター等を選択し、精密化操作を実行した。これにより、理論プロファイルが実測したＸ線回折プロファイルとフィッティングするように上記精密化に必要なパラメータが可変されることによって精密化操作が繰り返された後、最終的に精密化されたスケールファクターから、同定されたセメントクリンカに含まれる各鉱物の含有量（質量％）が得られた。リートベルト解析により得られたＣ３Ｓ−Ｍ１相量及びＣ３Ｓ−Ｍ３相量の和により、Ｃ３Ｓ量（リートベルト定量値）を算出し、Ｃ３Ｓ−Ｍ１相量より、Ｃ３Ｓ中のＭ１相（Ｍ１／Ｃ３Ｓ）を算出した。結果を表１に示す。
【００４０】
ブレーン比表面積
ＪＩＳ  Ｒ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠して、セメント組成物、スラグ粉、水硬性組成物のブレーン比表面積を測定した。結果を表１に示す。
【００４１】
ＳＯ３量
ＪＩＳ  Ｒ５２０２「セメントの化学分析方法」に準拠して、セメント組成物中のＳＯ３量を測定した。水硬性組成物中のセメント組成物の含有量とセメント組成物中のＳＯ３量の積から水硬性組成物中のＳＯ３量を算出した。結果を表１に示す。
【００４２】
モルタルの圧縮強さ
各実施例及び比較例の水硬性組成物は、ＪＩＳ  Ｒ５２０１「セメントの物理試験方法」の「１１  強さ試験」に準拠して、水／セメント比が５０質量％となるように水を加えて各水硬性組成物を含むモルタルを調製し、４０×４０×１６０ｍｍの金属型枠３個に打設し、湿気箱で２０〜２４時間経過後に脱型してモルタル供試体を作製した。各材齢について３個ずつ作製したモルタル供試体を２０℃で水中養生し、ＪＩＳ  Ｒ５２０１「セメントの物理試験方法」の「１１  強さ試験」に準拠して各材齢における圧縮強さを測定した。また、7日材齢の圧縮強度を３日材齢の圧縮強さで除した値を７日材齢の圧縮強さの伸び率（７ｄＳ／３ｄＳ）とし、２８日材齢の圧縮強さを３日材齢の圧縮強さで除した値を２８日材齢の圧縮強さの伸び率（２８ｄＳ／３ｄＳ）として算出した。結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
表１に示すように、実施例１から５の水硬性組成物を用いたモルタル圧縮強さは、３日材齢の圧縮強さが１８．０Ｎ／ｍｍ２を超えて大きくなり、２８日材齢で圧縮強さが６０Ｎ／ｍｍ２を超えて大きくなり、3日材齢からの２８日材齢の伸び率が２．７を超えて大きくなった。この結果から、実施例１から５の水硬性組成物は、所望の初期の圧縮強さが得られ、長期の圧縮強さが大きく、長期の強度発現性の伸び率の大きい硬化物が得られることが確認できた。
一方、スラグ粉を含んでいない比較例１から３の水硬性組成物を用いたモルタル圧縮強さは、３日材齢から２８日材齢の伸び率が２．０以下と小さくなった。
また、Ｃ３Ｓ中のＭ１相の含有量が４０質量％を超える（Ｍ１／Ｃ３Ｓ＞０．４）普通ポルトランドセメントクリンカを用いた比較例４及び５の水硬性組成物は、２８日材齢のモルタル圧縮強さが６０Ｎ／ｍｍ２未満と小さくなった。
【００４５】
（実施例６〜９、及び比較例６）
フリーライム（ｆ−ＣａＯ）が表２に示す含有量となるように調整した。フリーライム（ｆ−ＣａＯ）の含有量は、焼成時間の調整によって行なった。フリーライムの含有量を変更したこと以外は、実施例１と同様にして、表２に示す鉱物組成を有する普通ポルトランドセメントクリンカを得て、この普通ポルトランドセメントクリンカを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、水硬性組成物を得た。実施例１と同様にして、普通ポルトランドセメントクリンカ、セメント組成物、スラグ粉、水硬性組成物の鉱物組成、化学成分、物性値を測定し、水硬性組成物を用いたモルタルの圧縮強さを測定した。結果を表２に示す。
【００４６】
【表２】
2018150203.tif 000003
【００４７】
表２に示すように、実施例６から９の水硬性組成物を用いたモルタル圧縮強さは、所望の初期の圧縮強さが得られ、２８日材齢で圧縮強さが６０Ｎ／ｍｍ２を超えて大きくなり、3日材齢からの２８日材齢の伸び率が２．８を超えて大きくなった。この結果から、実施例６から９の水硬性組成物は、長期の強度発現性の伸び率の大きいことが確認できた。
一方、フリーライム（ｆ−ＣａＯ）の含有量が１．２質量％を超えて大きい普通ポルトランドセメントクリンカを含む比較例６の水硬性組成物は、２８日材齢のモルタル圧縮強さが６０Ｎ／ｍｍ２未満と小さくなった。
【００４８】
（実施例１０〜１４）
ブレーン比表面積が表３に示す値となるように、表３に示す普通ポルトランドセメントクリンカを用いたセメント組成物と、表３に示すブレーン比表面積を有するスラグ粉とを、混合したこと以外は、実施例１と同様にして、水硬性組成物を得た。実施例１と同様にして、普通ポルトランドセメントクリンカ、セメント組成物、スラグ粉、水硬性組成物の鉱物組成、化学成分、物性値を測定し、水硬性組成物を用いたモルタルの圧縮強さを測定した。結果を表３に示す。
【００４９】
【表３】
2018150203.tif 000004
【００５０】
表３に示すように、実施例１０から１４の水硬性組成物を用いたモルタル圧縮強さは、所望の初期の圧縮強さが得られ、3日材齢からの２８日材齢の伸び率が２．８を超えて大きくなった。実施例１０に示すように、水硬性組成物のブレーン比表面積が３５００ｃｍ２／ｇ未満であると、３日材齢から２８日材齢の伸び率は２．８を超えて大きいものの、２８日材齢が６０Ｎ／ｍｍ２未満と小さくなった。
【００５１】
（実施例１５〜１７、及び比較例７）
表４に示す普通ポルトランドセメントクリンカを用いたセメント組成物と、表４に示すスラグ粉とを、セメント組成物とスラグ粉の配合比率が表４に示す値となるように、混合したこと以外は、実施例１と同様にして、水硬性組成物を得た。実施例１と同様にして、普通ポルトランドセメントクリンカ、セメント組成物、スラグ粉、水硬性組成物の鉱物組成、化学成分、物性値を測定し、水硬性組成物を用いたモルタルの圧縮強さを測定した。結果を表４に示す。
【００５２】
【表４】
2018150203.tif 000005
【００５３】
表４に示すように、実施例１５から１７の水硬性組成物を用いたモルタル圧縮強さは、所望の初期の圧縮強さが得られ、3日材齢からの２８日材齢の伸び率が２．８を超えて大きくなった。比較例７に示すように、水硬性組成物中のスラグ粉の含有量が５０質量％を超えて大きくなると、３日材齢から２８日材齢の伸び率は２．８を超えて大きいものの、２８日材齢の圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２未満と小さくなった。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明によれば、スラグ粉やセメントのブレーン比表面積を大きくする、スラグ粉の使用量を少なくするなどの物理的手段を用いることなく、物理的手段を用いることによる製造コスト増加やＣＯ２発生量の増加を抑制し、Ｃ３Ｓ中のＭ１相の低い特定のセメントクリンカを含むことによって、長期の強度発現性の伸び率の大きい、特定量のスラグ粉を含む水硬性組成物を提供することができる。