(57)【要約】【課題】製造時の環境負荷を小さくすることができ、かつ、普通ポルトランドセメント等の慣用のセメントと同等の流動特性や硬化特性を有する水硬性組成物を提供する。【解決手段】3CaO・3Al2O3・CaSO4含有量が0.1〜30質量％、4CaO・Al2O3・Fe2O3含有量が5.0〜25質量％、CaSO4含有量が8.8質量％以下、塩素含有量が0.4質量％以下、フリーライム量が1.0質量％以下で、残部が主として2CaO・SiO2である焼成物Ａの粉砕物と、石膏を含む水硬性組成物。  さらに、ポルトランドセメントや、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉末、珪石粉末から選ばれる１種以上の無機粉末等を含むことができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
3CaO・3Al2O3・CaSO4含有量が0.1〜30質量％、4CaO・Al2O3・Fe2O3含有量が5.0〜25質量％、CaSO4含有量が8.8質量％以下、塩素含有量が0.4質量％以下、フリーライム量が1.0質量％以下で、残部が主として2CaO・SiO2である焼成物Ａの粉砕物と、石膏を含むことを特徴とする水硬性組成物。
【請求項２】
ポルトランドセメントを含む請求項１記載の水硬性組成物。
【請求項３】
高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉末、珪石粉末から選ばれる１種以上の無機粉末を含む請求項１又は２記載の水硬性組成物。
【請求項４】
塩素含有物を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の水硬性組成物。
【請求項５】
2CaO・SiO2及び2CaO・Al2O3・SiO2を必須成分とし、2CaO・SiO2100質量部に対して、2CaO・Al2O3・SiO2＋4CaO・Al2O3・Fe2O3を10〜100質量部含有し、かつ、3CaO・Al2O3の含有量が20質量部以下である焼成物Ｂの粉砕物を含む請求項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、製造時の環境負荷を小さくすることができ、かつ、普通ポルトランドセメントや高炉セメント等の慣用のセメントと同等の流動特性や硬化特性を有する水硬性組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
わが国では、経済成長、人口の都市部への集中に伴い、産業廃棄物や一般廃棄物等が急増している。従来から、前記廃棄物の大半は、焼却によって十分の一程度に減容化し埋め立て処分されているが、最近では埋め立て処分場の残余容量が逼迫していることから、新しい廃棄物処理方法の確率が緊急課題になっている。この課題に対処するために、生活・産業廃棄物を主原料とし、これに石灰質原料、珪酸塩質原料、硫酸塩質原料及び鉄原料から選ばれる１種又は２種以上の成分補正用原料を添加し、焼成するアーウイン系セメントの製造方法が提案されている（特許文献１）。
また、近年の地球環境問題の深刻化に伴い、セメントの製造の際の炭酸ガスの抑制も大きな課題となってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３０９７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１には、(a)3CaO・3Al2O3・CaSO4(以降、C4A3SO3と略す)含有量が25質量％、4CaO・Al2O3・Fe2O3(以降、C4AFと略す)含有量が10質量％、CaSO4含有量が15質量％、塩素含有量が0.4質量％、2CaO・SiO2(以降、C2Sと略す)含有量が50質量％であるクリンカーを粉砕してなるセメントや、(b)C4A3SO3含有量が25質量％、C4AF含有量が10質量％、CaSO4含有量が0質量％、塩素含有量が0.5質量％、C2S含有量が50質量％であるクリンカーを粉砕してなるセメント等が開示されている。
上記特許文献１に記載されるアーウイン系セメントは、都市ゴミ焼却灰、アルミ灰や下水汚泥乾粉等の生活・産業廃棄物を原料として使用することが可能である。また、原料としての石灰石の使用量を低減できるので、製造の際の炭酸ガスの発生量を抑制することも可能である。
しかしながら、上記特許文献１に記載されるアーウイン系セメントでは、普通ポルトランドセメントと同等の凝結特性を得るにはクエン酸等の凝結遅延剤を使用する必要があるうえ、材齢７日の強度発現性が普通ポルトランドセメントよりもやや劣るという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明においては、製造時の環境負荷を小さくすることができ、かつ、普通ポルトランドセメントや高炉セメント等の慣用のセメントと同等の流動特性や硬化特性を有する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】
【０００６】
本発明者らは、斯かる実情に鑑み、鋭意検討した結果、特定の鉱物を特定量含む焼成物の粉砕物と、石膏とを組み合わせることにより、製造時の環境負荷を小さくすることができるうえ、普通ポルトランドセメントと同等の流動特性および硬化特性が得られることを見いだし、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、3CaO・3Al2O3・CaSO4含有量が0.1〜30質量％、4CaO・Al2O3・Fe2O3含有量が5.0〜25質量％、CaSO4含有量が8.8質量％以下、塩素含有量が0.4質量％以下、フリーライム量が1.0質量％以下で、残部が主として2CaO・SiO2である焼成物Ａの粉砕物と、石膏を含むことを特徴とする水硬性組成物を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の水硬性組成物は、産業廃棄物、一般廃棄物及び建設発生土から選ばれる一種以上を原料として使用できるので、廃棄物の有効利用の促進にも貢献することができるうえ、原料としての石灰石の使用量を低減できるので、製造の際の炭酸ガスの発生量を抑制することが可能である。また、本発明で使用する焼成物Ａは、ポルトランドセメントクリンカーよりも低温で焼成することができるので、燃料原単位の低減により炭酸ガスの発生量を抑制することも可能である。このように、本発明の水硬性組成物は、製造時の環境負荷を小さくすることができる。
また、本発明の水硬性組成物は、普通ポルトランドセメントや高炉セメント等の慣用のセメントと同等の流動特性や硬化特性を有するものである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明で使用する焼成物Ａは、C4A3SO3含有量が0.1〜30質量％、C4AF含有量が5.0〜25質量％、CaSO4含有量が8.8質量％以下、塩素含有量が0.4質量％以下、フリーライム量が1.0質量％以下で、残部が主としてC2Sからなるものである。
なお、本発明で使用する焼成物Ａにおいては、上記以外の鉱物(例えば、3CaO・Al2O3(C3A)や3CaO・SiO2(C3S)等)を合計で５質量％以下含むことができるが、これらの鉱物量は合計で３質量％以下であることが好ましく、２質量％以下であることがより好ましく、１質量％以下であることが特に好ましい。
【０００９】
焼成物Ａ中のC4A3SO3含有量が少なくなると、該焼成物を製造する際の焼成温度を低減することが困難となる。また、該焼成物の原料として産業廃棄物等を使用することも困難となるので、製造時の環境負荷を小さくすることが困難となる。一方、焼成物Ａ中のC4A3SO3含有量が多くなると、普通ポルトランドセメントと同等の流動特性や硬化特性を得ることが困難となる。
よって、焼成物Ａ中のC4A3SO3含有量は、0.1〜30質量％が好ましく、0.3〜20質量％がより好ましく、0.5質量％以上15質量％未満がさらに好ましく、1〜14質量％が特に好ましい。
【００１０】
焼成物Ａ中のC4AF含有量が少なくなると、本願の水硬性組成物を使用して得たモルタルやコンクリート等が炭酸化した場合に強度低下を引き起こす場合が生じたり、またモルタルやコンクリート等のpHが低くなり鉄筋が腐食し易くなる。一方、焼成物Ａ中のC4AF含有量が多くなると、高温時に原料が溶融し易くなり、溶融した原料がキルンに付着するなどして焼成が困難になる。
よって、焼成物Ａ中のC4AF含有量は、5.0〜25質量％が好ましく、5.5〜20質量％がより好ましく、6〜15質量％が特に好ましい。
【００１１】
焼成物Ａ中のCaSO4(無水石膏)含有量が多くなると、焼成中にSO3が揮発し易くなり、タワー付きキルンでの焼成が困難になったり、排ガス中のSOXが多くなる。また、普通ポルトランドセメントと同等の流動特性を得ることが困難となる。一方、焼成物Ａ中のCaSO4(無水石膏)含有量を0質量％とすることは困難であるので、焼成物Ａ中のCaSO4(無水石膏)含有量は、8.8質量％以下が好ましく、0.1〜7.0質量％がより好ましく、0.2〜5.0質量％がさらに好ましく、0.3〜4.5質量％がさらにより好ましく、0.5〜4.0質量％が特に好ましい。
【００１２】
焼成物Ａ中の塩素含有量が多くなると、該焼成物中にC4A3SO3、C4AF、CaSO4(無水石膏)、C2S、フリーライム以外の鉱物の生成量が多くなる虞があり、普通ポルトランドセメントと同等の流動特性や硬化特性を得ることが困難となる。また、鉄筋コンクリートの製造に使用することも困難となるので好ましくない。一方、焼成物Ａ中の塩素含有量を少なくしようとすると、該焼成物の原料として産業廃棄物等を使用することも困難となるので、焼成物Ａ中の塩素含有量は、0.4質量％以下が好ましく、0.003〜0.3質量％がより好ましく、0.004〜0.2質量％が特に好ましい。
【００１３】
焼成物Ａ中のフリーライム量が多くなると、強度発現性が低下する虞があり、普通ポルトランドセメントと同等の硬化特性を得ることが困難となる。一方、焼成物Ａ中のフリーライム量を0質量％とすることは困難であるので、焼成物Ａ中のフリーライム量は、1.0質量％以下が好ましく、0.1〜0.9質量％がより好ましく、0.2〜0.8質量％が特に好ましい。
【００１４】
本発明で使用する焼成物Ａは、上記C4A3SO3、C4AF、CaSO4(無水石膏)、フリーライム以外に、C2Sを含むものである。
焼成物Ａ中のC2S含有量が少なくなると、普通ポルトランドセメントと同等の流動特性や硬化特性を得ることが困難となる。一方、焼成物Ａ中のC2S含有量が多くなると、相対的にC4A3SO3含有量等が少なくなるので、該焼成物を製造する際の焼成温度を低減することが困難となる。また、該焼成物の原料として産業廃棄物等を使用することも困難となるので、製造時の環境負荷を小さくすることが困難となる。
よって、焼成物Ａ中のC2S含有量は、40〜94質量％が好ましく、50〜92質量％がより好ましく、60〜90質量％がさらに好ましく、65〜85質量％が特に好ましい。
なお、焼成物Ａの鉱物組成は、例えば、粉末Ｘ線回折に基づく検量線法や粉末Ｘ線回折に基づくプロファイルフィッティング法(リートベルト解析法等)により測定することができる。
【００１５】
本発明で使用する焼成物Ａは、産業廃棄物、一般廃棄物及び建設発生土から選ばれる１種以上を原料として使用することができる。産業廃棄物としては、例えば、高炉スラグ；石炭灰；生コンスラッジ、下水汚泥、浄水汚泥、建設汚泥、製鉄汚泥等の各種汚泥；廃石膏ボート等の石膏廃材；ボーリング廃土、各種焼却灰、鋳物砂、ロックウール、廃ガラス、高炉２次灰、建設廃材、コンクリート廃材などが挙げられ；一般廃棄物としては、例えば下水汚泥乾粉、都市ごみ焼却灰、貝殻等が挙げられる。建設発生土としては、建設現場や工事現場等から発生する土壌や残土、さらには廃土壌等が挙げられる。
また、一般のポルトランドセメントクリンカー原料、例えば、石灰石、生石灰、消石灰等のCaO原料、珪石、粘土等のSiO2原料、粘土等のAl2O3原料、鉄滓、鉄ケーキ等のFe2O3原料も使用することができる。
【００１６】
上記各原料を、CaO:50〜60質量％、SiO2:23〜29質量％、Al2O3:5〜12質量％、Fe2O3:1.5〜3質量％、SO3:1〜2.5質量％となるように混合し、好ましくは1200〜1400℃で焼成することにより、焼成物Ａが製造される。より好ましい焼成温度は1250〜1350℃である。
各原料を混合する方法は、特に限定するものではなく、慣用の装置等で行えばよい。
また、焼成に使用する装置も特に限定するものではなく、例えば、ロータリーキルン、電気炉等を使用することができる。ロータリーキルンで焼成する際には、燃料代替廃棄物、例えば、廃油、廃タイヤ、廃プラスチック等を使用することができる。
【００１７】
本発明の水硬性組成物は上記焼成物Ａの粉砕物と、石膏を含むものである。石膏としては、２水石膏、α型又はβ型半水石膏、無水石膏等を単独又は２種以上組み合わせてを使用することができる。
本発明においては、水硬性組成物中の２水石膏及び半水石膏の合量に対する半水石膏の割合はSO3換算で30質量％以上であることが好ましい。２水石膏及び半水石膏の合量に対する半水石膏の割合がSO3換算で30質量％未満では、水硬性組成物の水和熱が大きくなり、また凝結時間が極端に短くなる、流動性が低下する、硬化体の寸法安定性が低下する等の理由から好ましくない。２水石膏及び半水石膏の合量に対する半水石膏の割合は、水和熱低減や流動性向上の観点から、40〜90質量％が好ましい。
なお、２水石膏・半水石膏の定量は、特開平6-242035号公報に記載される試料容器を使用した熱分析（熱重量測定等）により行うことができる。
【００１８】
本発明の水硬性組成物は、上記焼成物Ａの粉砕物と石膏に加えて、ポルトランドセメントを含むことができる。ポルトランドセメントを含むことにより、材齢７〜28日の強度発現性が向上する。また、石灰石粉末等の混和材を添加した場合の強度発現性も向上する。  ポルトランドセメントとしては、普通、中庸熱、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントを使用することができるが、普通ポルトランドセメントと同等の流動特性や硬化特性を得るためには、普通ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
焼成物Ａの粉砕物と石膏とポルトランドセメントからなる水硬性組成物中のポルトランドセメントの量は、流動性や強度発現性等から、焼成物Ａの粉砕物100質量部に対して、1〜100質量部であることが好ましく、5〜90質量部であることがより好ましい。
【００１９】
本発明の水硬性組成物は、さらに高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉末、珪石粉末から選ばれる１種以上の無機粉末を含むことができる。これらの無機粉末を含むことにより、水和熱の低減や流動性の向上を図ることができる。
水硬性組成物中の無機粉末量は、
１．焼成物Ａの粉砕物と石膏と無機粉末からなる水硬性組成物では、
(1)高炉スラグ粉末であれば、流動性や強度発現性、さらにはアルカリ骨材反応の抑制効果、耐硫酸塩性等から、焼成物Ａの粉砕物100質量部に対して、70〜400質量部であることが好ましく、100〜350質量部であることがより好ましい。
(2)フライアッシュ、石灰石粉末や珪石粉末であれば、焼成物Ａの粉砕物100質量部に対して、50〜300質量部であることが好ましく、60〜250質量部であることがより好ましい。
【００２０】
２．焼成物Ａの粉砕物と石膏とポルトランドセメントと無機粉末からなる水硬性組成物では、
(1)高炉スラグ粉末であれば、流動性や強度発現性、さらにはアルカリ骨材反応の抑制効果、耐硫酸塩性等から、焼成物Ａの粉砕物とポルトランドセメントの合計量100質量部に対して、70〜400質量部であることが好ましく、100〜350質量部であることがより好ましい。
(2)フライアッシュ、石灰石粉末や珪石粉末であれば、焼成物Ａの粉砕物とポルトランドセメントの合計量100質量部に対して、50〜300質量部であることが好ましく、60〜250質量部であることがより好ましい。
(3)なお、該水硬性組成物においては、ポルトランドセメントの量は、特に強度発現性等から、焼成物Ａの粉砕物100質量部に対して、100〜400質量部であることが好ましく、110〜300質量部であることがより好ましい。
【００２１】
本発明の水硬性組成物は、塩素含有物を含むことができる。塩素含有物を含むことにより、初期強度発現性の向上等を図ることができる。
塩素含有物としては、塩素を0.5質量％以上含有するものが好ましい。具体的な塩素含有物としては、塩化カルシウムや塩化カリウム等の塩化物、JIS R 5214に規定される速硬エコセメントや速硬エコセメントクリンカーの粉砕物、塩素バイパスダストや塩素バイパスダストの水洗物等が挙げられる。本発明においては、廃棄物の有効利用の促進や初期強度発現性等の観点から、塩素含有物として、速硬エコセメントや速硬エコセメントクリンカーの粉砕物、塩素バイパスダストや塩素バイパスダストの水洗物を使用することが好ましく、特に塩素バイパスダストや塩素バイパスダストの水洗物を使用することが好ましい。
これらの塩素含有物のブレーン比表面積は、流動性や強度発現性等から、2000〜10000cm2/gであることが好ましく、2500〜7000cm2/gであることがより好ましい。
塩素含有物の添加量は、水硬性組成物中の塩素量が350mg/kg以下、好ましくは50〜330mg/kg、より好ましくは100〜300mg/kgとなる量とすることが好ましい。水硬性組成物中の塩素量が350mg/kgを越えると、流動性が低下する。また、鉄筋コンクリートに使用した場合、鉄筋が発錆する可能性が高くなるので好ましくない。なお、水硬性組成物中の塩素量が少なくなると、初期強度発現性が低下することがあるので、水硬性組成物中の塩素量が50mg/kg以上であることが好ましい。
【００２２】
本発明の水硬性組成物は、C2S及び2CaO・Al2O3・SiO2(以降、C2ASと称す)を必須成分とし、C2S100質量部に対して、C2AS＋C4AFを10〜100質量部含有し、かつ、C3Aの含有量が20質量部以下である焼成物Ｂの粉砕物を含有することができる。このような焼成物Ｂの粉砕物を含有することにより、水和熱の低減や流動性の向上等を図ることができる。また、このような焼成物Ｂは、産業廃棄物等を原料とするものであるので、廃棄物の有効利用を促進することができる。
上記焼成物Ｂは、C2S及びC2ASを必須成分とするもので、C2S100質量部に対して、C2ASを10〜100質量部、好ましくは20〜90質量部含有するものである。C2AS含有量が10質量部未満では、流動性が低下する。また、焼成時に焼成温度を上げてもフリーライム量が低下しにくく、焼成が困難になり、また、生成するC2Sも水和活性のないγ型C2Sである可能性が高くなり、強度発現性を大きく低下させることがある。一方、C2AS含有量が100質量部を超えると、強度発現性が低下することがある。
【００２３】
また、焼成物Ｂは、C2S100質量部に対するC3Aの含有量が20質量部以下、好ましくは10質量部以下のものである。C3Aの含有量が20質量部を超えると、水和熱が大きくなり、流動性も悪くなる。
【００２４】
さらに、焼成物Ｂは、P2O5を0.2〜8.0質量％（より好ましくは0.5〜6.0質量％）、アルカリ（Na2O+K2O）を0.4〜4.0質量％（より好ましくは0.5〜3.5質量％）含有することが好ましい。P2O5やアルカリをこの範囲で含有する場合、C2Sを活性化させるため、C3Aなどのカルシウムアルミネートがない場合でも、強度発現性が良好になる。そして、カルシウムアルミネートが少なくなるほど、流動性も良好でかつ水和熱も低くなる。
なお、焼成物Ｂ中のフリーライム量は、水和熱や流動性、強度発現性等から、1.5質量％以下、特に1.0質量％以下であるのが好ましい。
【００２５】
このような焼成物Ｂは、産業廃棄物、一般廃棄物及び建設発生土から選ばれる１種以上を原料とし、これを焼成することにより製造することができる。
また、一般のポルトランドセメントクリンカー原料、例えば、石灰石、生石灰、消石灰等のCaO原料、珪石、粘土等のSiO2原料、粘土等のAl2O3原料、鉄滓、鉄ケーキ等のFe2O3原料も使用することができる。
【００２６】
なお、焼成物Ｂの原料組成によっては、特に、前記産業廃棄物、一般廃棄物及び建設発生土から選ばれる１種以上（以下、廃棄物原料と称する）を原料として用いた場合、C4AFが生成することがあるが、本発明においては、焼成物ＢのC2ASの一部、好ましくはC2AS質量の70質量％以下がC4AFで置換されても良い。C4AFがこの範囲を超えて置換されると、焼成の温度範囲が狭くなり、製造の管理が難しくなる。
【００２７】
焼成物Ｂの鉱物組成は、使用原料中のCaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3の各含有量（質量％）から、次式により求めることができる。
C4AF＝3.04×Fe2O3
C3A ＝1.61×CaO−3.00×SiO2−2.26×Fe2O3
C2AS＝−1.63×CaO＋3.04×SiO2＋2.69×Al2O3＋0.57×Fe2O3
C2S ＝1.02×CaO＋0.95×SiO2−1.69×Al2O3−0.36×Fe2O3
【００２８】
焼成物Ｂの焼成温度は、1000〜1350℃、特に1200〜1330℃であるのが、焼成工程の熔融相の状態が良好であるので好ましい。
用いる装置は特に限定されず、例えばロータリーキルン等を用いることができる。また、ロータリーキルンで焼成する際には、燃料代替廃棄物、例えば廃油、廃タイヤ、廃プラスチック等を使用することができる。
このような焼成により、C2ASが生成し、上記組成の焼成物Ｂを得ることができる。
【００２９】
焼成物Ｂの粉砕物の配合量は、水和熱や、流動性、耐久性や強度発現性等の観点から、水硬性組成物中の20質量％以下、特に1〜15質量％であることが好ましい。
焼成物Ｂの粉砕物は、ブレーン比表面積が2500〜5000cm2/gであるのが、水和熱や、流動性、強度発現性等の観点から好ましい。なお、粉砕方法は特に制限されず、例えばボールミル等を用い、通常の方法で粉砕することができる。
【００３０】
なお、本発明において、水硬性組成物中の石膏量は、流動性や強度発現性等から、SO3換算で1〜5質量％であることが好ましく、1.5〜3.5質量％であることがより好ましい。
【００３１】
本発明の水硬性組成物の製造方法について説明する。
焼成物Ａの粉砕物と石膏からなる水硬性組成物の製造方法としては、例えば、
(1)焼成物Ａと石膏を同時に粉砕する方法、
(2)焼成物Ａを粉砕し、該粉砕物に、石膏を混合する方法、
等が挙げられる。
上記(1)の場合は、焼成物Ａと石膏はブレーン比表面積2500〜4800cm2/gに粉砕することが好ましく、3000〜4600cm2/gに粉砕することがより好ましい。
上記(2)の場合は、焼成物Ａはブレーン比表面積2500〜4800cm2/gに粉砕することが好ましく、3000〜4600cm2/gに粉砕することがより好ましい。また、石膏としてはブレーン比表面積2500〜5000cm2/gのものを使用するのが好ましく、3000〜4500cm2/gのものを使用するのがより好ましい。
【００３２】
焼成物Ａの粉砕物と石膏とポルトランドセメントからなる水硬性組成物の製造方法としては、例えば、
(1)焼成物Ａと石膏を同時に粉砕し、該粉砕物に、ポルトランドセメントを混合する方法、
(2)焼成物Ａを粉砕し、該粉砕物に、石膏と、ポルトランドセメントを混合する方法、
(3)焼成物Ａと、石膏と、ポルトランドセメントクリンカーを同時に粉砕する方法、
等が挙げられる。
上記(1)の場合は、焼成物Ａと石膏はブレーン比表面積2500〜4800cm2/gに粉砕することが好ましく、3000〜4600cm2/gに粉砕することがより好ましい。
上記(2)の場合は、焼成物Ａはブレーン比表面積2500〜4800cm2/gに粉砕することが好ましく、3000〜4600cm2/gに粉砕することがより好ましい。また、石膏としてはブレーン比表面積2500〜5000cm2/gのものを使用するのが好ましく、3000〜4500cm2/gのものを使用するのがより好ましい。
【００３３】
焼成物Ａの粉砕物と石膏と無機粉末からなる水硬性組成物の製造方法としては、例えば、
(1)焼成物Ａと石膏を同時に粉砕し、該粉砕物に、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉末、珪石粉末から選ばれる１種以上の無機粉末を混合する方法、
(2)焼成物Ａを粉砕し、該粉砕物に、石膏と、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉末、珪石粉末から選ばれる１種以上の無機粉末を混合する方法、
(3)焼成物Ａと、石膏と、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉末、珪石粉末から選ばれる１種以上の無機粉末を同時に粉砕する方法、
等が挙げられる。
上記(1)の場合は、焼成物Ａと石膏はブレーン比表面積2500〜4800cm2/gに粉砕することが好ましく、3000〜4600cm2/gに粉砕することがより好ましい。また、無機粉末としてはブレーン比表面積2500〜5000cm2/gのものを使用するのが好ましく、3000〜4500cm2/gのものを使用するのがより好ましい。
上記(2)の場合は、焼成物Ａはブレーン比表面積2500〜4800cm2/gに粉砕することが好ましく、3000〜4600cm2/gに粉砕することがより好ましい。また、石膏と無機粉末としてはブレーン比表面積2500〜5000cm2/gのものを使用するのが好ましく、3000〜4500cm2/gのものを使用するのがより好ましい。
【００３４】
焼成物Ａの粉砕物と石膏とポルトランドセメントと無機粉末とからなる水硬性組成物の製造方法としては、例えば、
(1)焼成物Ａと石膏を同時に粉砕し、該粉砕物に、ポルトランドセメントと、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉末、珪石粉末から選ばれる１種以上の無機粉末を混合する方法、
(2)焼成物Ａを粉砕し、該粉砕物に、石膏と、ポルトランドセメントと、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉末、珪石粉末から選ばれる１種以上の無機粉末を混合する方法、
(3)焼成物Ａと、石膏と、ポルトランドセメントクリンカーと、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石灰石粉末、珪石粉末から選ばれる１種以上の無機粉末を同時に粉砕する方法、
等が挙げられる。
上記(1)の場合は、焼成物Ａと石膏はブレーン比表面積2500〜4800cm2/gに粉砕することが好ましく、3000〜4600cm2/gに粉砕することがより好ましい。また、無機粉末としてはブレーン比表面積2500〜5000cm2/gのものを使用するのが好ましく、3000〜4500cm2/gのものを使用するのがより好ましい。
上記(2)の場合は、焼成物Ａはブレーン比表面積2500〜4800cm2/gに粉砕することが好ましく、3000〜4600cm2/gに粉砕することがより好ましい。また、石膏と無機粉末としてはブレーン比表面積2500〜5000cm2/gのものを使用するのが好ましく、3000〜4500cm2/gのものを使用するのがより好ましい。
【００３５】
塩素含有物や焼成物Ｂの粉砕物を含む水硬性組成物では、塩素含有物粉末や焼成物Ｂの粉砕物を上記水硬性組成物に混合しても良いし、焼成物Ａと石膏と高炉スラグ粉末等の無機粉末や焼成物Ｂ（や塩素含有物粉末）を同時粉砕しても良い。
なお、本発明において、水硬性組成物のブレーン比表面積は、流動性や強度発現性等から、2500〜4800cm2/gであることが好ましく、3000〜4600cm2/gであることがより好ましい。
【００３６】
本発明の水硬性組成物は、ペースト、モルタル又はコンクリートの状態で使用される。  減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤（ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤も含む）が使用できる。
モルタル又はコンクリートの状態で使用する場合は、通常モルタル、コンクリートの製造に使用されている細骨材・粗骨材、すなわち、川砂、陸砂、砕砂等や、川砂利、山砂利、砕石等を使用することができる。また、都市ゴミ、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を溶融して製造した溶融スラグ、あるいは高炉スラグ、製鋼スラグ、銅スラグ、碍子屑、ガラスカレット、陶磁器廃材、クリンカーアッシュ、廃レンガ、コンクリート廃材等の廃棄物を細骨材・粗骨材の一部または全部に使用することができる。
なお、必要に応じて、支障のない範囲内で、空気連行剤、消泡剤等の混和剤を使用することは差し支えない。
【００３７】
ペースト、モルタル又はコンクリートの混練方法は、特に限定するものではなく、例えば、(1)各材料を一括してミキサに投入して１分以上混練する方法、(2)水以外の材料をミキサに投入して空練りした後に、水を投入して１分以上混練する方法等で行うことができる。混練に用いるミキサは、特に限定するものではなく、ホバートミキサ、パンタイプミキサ、二軸ミキサ等の慣用のミキサで混練すれば良い。
ペースト、モルタル又はコンクリートの成形方法は、特に限定するものではなく、例えば、振動成形等を行えば良い。
また、養生条件も、特に限定するものではなく、例えば、気中養生、水中養生、蒸気養生等を行えば良い。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例により本発明を説明する。
１．実施例１
（１）焼成物Ａの製造：
原料として、石炭灰、建設発生土、廃石膏ボード、ボーキサイトと、一般のポルトランドセメントクリンカー原料である石灰石、珪石、鉄原料を表１に示す割合で混合し、電気炉を用いて焼成物Ａを焼成した。表２に、各焼成物Ａの焼成温度、フリーライム(f-CaO)量とSO3量、炭酸ガスの発生量、脱炭酸に要するエネルギー量を示す。また、表３に、各焼成物Ａの鉱物組成を示す。なお、表１〜３において、焼成物７が普通ポルトランドセメントクリンカーに該当する。
【００３９】
【表１】
2011219341.tif 000002
【００４０】
【表２】
2011219341.tif 000003
【００４１】
【表３】
2011219341.tif 000004
【００４２】
表２から、本発明で使用する焼成物Ａでは、製造の際の炭酸ガスの発生量を少なくできることが分かる。また、普通ポルトランドセメントクリンカーよりも低温で製造でき、かつ脱炭酸に要するエネルギーも低減できることも分かる。このように、本発明で使用する焼成物Ａでは、製造時の環境負荷を小さくすることができる。
なお、焼成物１〜４は、通常のポルトランドセメントクリンカー原料を用いて製造することが可能である。一方、焼成物５では、ボーキサイト等の高アルミニウム含有原料を使用する必要がある。
【００４３】
（２）水硬性組成物の製造
上記各焼成物Ａに、排脱ニ水石膏（住友金属社製）及び前記排脱ニ水石膏を140℃で加熱して得た半水石膏を添加し、バッチ式ボールミルでブレーン比表面積が3250±50cm2/gとなるように同時粉砕して、水硬性組成物を製造した。
なお、該水硬性組成物中のニ水石膏量(SO3換算)は焼成物Ａの粉砕物100質量部に対して0.8質量部であり、半水石膏量(SO3換算)は焼成物の粉砕物100質量部に対して0.8質量部である。
【００４４】
（３）評価
上記水硬性組成物について、以下の方法でフロー値と圧縮強度を測定した。
(A)フロー値
上記水硬性組成物および細骨材（JIS R 5201に定める標準砂）、水およびポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤(ＢＡＳＦポゾリス社製「レオビルドSP8N」)を使用して、モルタルを調製し、混練直後のモルタルフロー値を測定した。モルタルの配合は、水／水硬性組成物(質量)比＝0.35、細骨材／水硬性組成物(質量)比＝2.0、減水剤／水硬性組成物(質量)比＝0.0065とした。混練は7分間行い、混練直後のモルタルをフローコーン（上面直径5cm、下面直径10cm、高さ15cm）に投入し、フローコーンを上方へ取り去った際のモルタルの広がりを測定し、フロー値とした。
(B)圧縮強度
モルタルの圧縮強度（３日、７日及び28日）を「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)」に準じて測定した。なお、モルタルの配合は、水／水硬性組成物(質量)比＝0.5、細骨材／水硬性組成物(質量)比＝3.0とした。
その結果を表４に示す。
【００４５】
【表４】
2011219341.tif 000005
【００４６】
表４から、焼成物１〜４を使用した水硬性組成物では、普通ポルトランドセメントと同等程度の流動特性および硬化特性を有することが分かる。焼成物５〜６を使用した水硬性組成物では、流動性は低いものの、硬化特性は普通ポルトランドセメントと同等程度であることが分かる。
【００４７】
２．実施例２
実施例１で製造した水硬性組成物(焼成物３を使用したもの)に、普通ポルトランドセメント(太平洋セメント社製)を混合して、水硬性組成物を製造した。
なお、該水硬性組成物中の普通ポルトランドセメント量は焼成物Ａの粉砕物100質量部に対して50質量部である。
該水硬性組成物について、フロー値と圧縮強度を実施例１と同様にして測定した。
その結果、フロー値は２５０(mm)で、３日の圧縮強度は３５．０(N/mm2)、７日の圧縮強度は４９．０(N/mm2)、28日の圧縮強度は６３．５(N/mm2)であった。
【００４８】
３．実施例３
実施例１で製造した水硬性組成物(焼成物３を使用したもの)に、石灰石粉末(ブレーン比表面積4000cm2/g)を混合して、水硬性組成物を製造した。
なお、該水硬性組成物中の石灰石粉末量は焼成物Ａの粉砕物100質量部に対して25質量部である。
該水硬性組成物について、フロー値と圧縮強度を実施例１と同様にして測定した。
その結果、フロー値は２４０(mm)で、３日の圧縮強度は３１．３(N/mm2)、７日の圧縮強度は４５．８(N/mm2)、28日の圧縮強度は５６．０(N/mm2)であった。
【００４９】
４．実施例４
実施例１で製造した水硬性組成物(焼成物３を使用したもの)に、普通ポルトランドセメント(太平洋セメント社製)と石灰石粉末(ブレーン比表面積4000cm2/g)を混合して、水硬性組成物を製造した。
なお、該水硬性組成物中の普通ポルトランドセメント量は焼成物Ａの粉砕物100質量部に対して300質量部であり、石灰石粉末量は焼成物Ａの粉砕物と普通ポルトランドセメントの合計量100質量部に対して20質量部である。
該水硬性組成物について、フロー値と圧縮強度を実施例１と同様にして測定した。
その結果、フロー値は２６５(mm)で、３日の圧縮強度は３０．０(N/mm2)、７日の圧縮強度は４６．５(N/mm2)、28日の圧縮強度は６０．５(N/mm2)であった。
【００５０】
実施例２〜４から、本発明の水硬性組成物では、普通ポルトランドセメントと同等の流動特性および硬化特性を有することが分かる。
【００５１】
５．実施例５
実施例１で製造した水硬性組成物(焼成物３を使用したもの)に、高炉スラグ粉末(ブレーン比表面積4000cm2/g)と、二水石膏及び半水石膏を混合して、水硬性組成物を製造した。
なお、該水硬性組成物中の高炉スラグ粉末量は40質量％、ニ水石膏量(SO3換算)は1.0質量％で、半水石膏量(SO3換算)は1.0質量％である。
該水硬性組成物について、フロー値と圧縮強度を実施例１と同様にして測定した。
その結果、フロー値は３１３(mm)で、３日の圧縮強度は２１．６(N/mm2)、７日の圧縮強度は３４．３(N/mm2)、28日の圧縮強度は５８．１(N/mm2)であった。
【００５２】
６．比較例２
市販高炉セメントＢ種(高炉スラグ粉末含有量は40質量％)について、フロー値と圧縮強度を実施例１と同様にして測定した。
その結果、フロー値は３１０(mm)で、３日の圧縮強度は２０．５(N/mm2)、７日の圧縮強度は３４．０(N/mm2)、28日の圧縮強度は５８．０(N/mm2)であった。
【００５３】
実施例５と比較例２から、本発明の水硬性組成物は、高炉セメントと同等の流動特性および硬化特性を有することが分かる。