(57)【要約】【課題】廃石膏を有効利用できるセメント系組成物の製造方法及び優れた流動性を発現し得るセメント系組成物を提供する。【解決手段】本開示に係るセメント系組成物の製造方法は、加熱装置の燃焼フレームに向けて廃石膏を供給する加熱工程と、加熱工程を経て得られた再生無水石膏とセメントクリンカーと高炉スラグとを含む混合物を得る混合工程とを含む。本開示に係るセメント系組成物は、セメントクリンカーと、高炉スラグと、石膏とを含み、石膏の少なくとも一部が再生無水石膏であり、再生無水石膏は当該再生無水石膏の質量基準で、未燃炭素量が０．２質量％以下であり且つ遊離石灰量が０．２質量％以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱装置の燃焼フレームに向けて廃石膏を供給する加熱工程と、
前記加熱工程を経て得られた再生無水石膏と、セメントクリンカーと、高炉スラグとを含む混合物を得る混合工程と、
を含むセメント系組成物の製造方法。
【請求項２】
前記加熱装置から排出される再生無水石膏の未燃炭素量及び遊離石灰量の少なくとも一方を測定する工程を更に含む、請求項１に記載のセメント系組成物の製造方法。
【請求項３】
前記再生無水石膏の未燃炭素量が当該再生無水石膏の質量基準で０．２質量％を超える場合、前記加熱装置における被加熱物の温度が高くなるように条件を変更する工程を更に含む、請求項２に記載のセメント系組成物の製造方法。
【請求項４】
前記再生無水石膏の遊離石灰量が当該再生無水石膏の質量基準で０．２質量％を超える場合、前記加熱装置における被加熱物の滞留時間が短くなるように条件を変更する工程を更に含む、請求項２又は３に記載のセメント系組成物の製造方法。
【請求項５】
前記再生無水石膏は、当該再生無水石膏の質量基準で、未燃炭素量が０．２質量％以下であり且つ遊離石灰量が０．２質量％以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のセメント系組成物の製造方法。
【請求項６】
前記混合物を粉砕する工程を更に含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のセメント系組成物の製造方法。
【請求項７】
前記加熱装置は、バーナを有するロータリーキルンである、請求項１〜６のいずれか一項に記載のセメント系組成物の製造方法。
【請求項８】
セメントクリンカーと、高炉スラグと、石膏とを含むセメント系組成物であって、
前記石膏の少なくとも一部が再生無水石膏であり、
前記再生無水石膏は、当該再生無水石膏の質量基準で、未燃炭素量が０．２質量％以下であり且つ遊離石灰量が０．２質量％以下であるセメント系組成物。
【請求項９】
前記セメントクリンカーの含有量を１００質量部としたとき、前記高炉スラグの含有量が２０〜１００質量部であり、前記石膏の含有量がＳＯ３換算で５〜２５質量部である、請求項８に記載のセメント系組成物。
【請求項１０】
前記石膏の全質量を基準として、前記再生無水石膏の割合が３０〜１００質量％である、請求項８又は９に記載のセメント系組成物。
【請求項１１】
当該セメント系組成物の質量ｃに対する水の質量ｗの比（ｗ／ｃ）が０．６となるように、当該セメント系組成物と水とを混合して得られるスラリーを測定対象とし、
マーシュファンネル粘度計を使用し且つ前記スラリーの温度が３５℃の条件で測定される流下時間が３５秒以下である、請求項８〜１０のいずれか一項に記載のセメント系組成物。
【請求項１２】
地盤改良固化材である、請求項８〜１１のいずれか一項に記載のセメント系組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、再生無水石膏を含むセメント系組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石膏ボードが使用された家屋等の解体が年々増大するにつれて、廃石膏の発生量が増大している。それに伴い、廃石膏を処理する技術のニーズが高くなりつつある。このため、廃石膏を有効に活用する種々の検討がなされている。
【０００３】
廃石膏中には、通常、二水石膏とともに、紙及び有機混和剤が含有されている。このため、そのままセメント系材料に添加すると、強度発現性が低下したり、凝結性状が変動したりすることが懸念される。そこで、廃石膏を加熱することで紙及び有機混和剤を炭化及び分解し、石膏分を無水石膏として回収する方法が提案されている（特許文献１〜６参照）。また、回収した再生無水石膏をセメント系材料と混合し、土壌の固化処理や、高強度セメント組成物用混和材として利用する方法も提案されている（特許文献７，８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−０３６１４９号公報
【特許文献２】特許第３１０８９２２号公報
【特許文献３】特許第４５６７１６４号公報
【特許文献４】特許第４７３５４３８号公報
【特許文献５】特許第４７７７０５８号公報
【特許文献６】特許第４８３８４１３号公報
【特許文献７】特許第５７３７８１２号公報
【特許文献８】特開２００９−１６１３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、廃石膏を加熱して得られた無水石膏は、天然石膏や化学石膏とは異なる成分を含有する。具体的には、紙や有機混和剤の炭化に起因する未燃炭素や、石膏成分の部分的な分解に起因する遊離石灰（「ｆ．ＣａＯ」又は「フリーライム」とも称される。）が挙げられる。また、廃石膏を収集する過程で混入するモルタルや土砂などの不純物成分も微量ながら含有しているケースが多い。このような再生無水石膏をセメント系材料に混合した場合は、得られた組成物の品質変動が大きくなるという懸念があった。
【０００６】
本開示は、廃石膏を有効利用できるセメント系組成物の製造方法及び優れた流動性を発現し得るセメント系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】
【０００７】
本発明者らは、過去に自らが発明した製造方法（特開２０１７−１４９６１９号公報）によって得られた再生無水石膏であって特定の条件を満たすものを石膏の少なくとも一部として使用することで、高炉スラグと併用した場合でも、流動性に優れるセメント系組成物が安定的に得られることを見出し、以下の発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち、本開示に係るセメント系組成物の製造方法は、加熱装置の燃焼フレームに向けて廃石膏を供給する加熱工程と、加熱工程を経て得られた再生無水石膏とセメントクリンカーと高炉スラグとを含む混合物を得る混合工程とを含む。この製造方法によれば、廃石膏を有効利用できるとともに、十分に優れた品質のセメント系組成物を安定的に製造することができる。加熱装置の具体例としては、バーナを有するロータリーキルンが挙げられる。この製造方法は上記混合物を粉砕する工程を更に含むものであってもよい。
【０００９】
本開示に係る製造方法は、加熱装置から排出される再生無水石膏の未燃炭素量及び遊離石灰量の少なくとも一方を測定する工程を更に含んでもよい。加熱装置から排出される再生無水石膏の未燃炭素量及び／又は遊離石灰量を測定し、これらの量の変動を把握することで、例えば、原料である廃石膏に含まれる有機成分が変動しても、加熱装置への廃石膏の供給量を調整したり、加熱の条件を変更したりすることによって優れた品質のセメント系組成物を安定的且つ連続的に製造することができる。なお、再生無水石膏に含まれる未燃炭素量（全炭素量）はＪＩＳ  Ｒ１６０３「ファインセラミックス用窒化けい素微粉末の化学分析方法」の赤外吸収法によって測定される。遊離石灰量（ｆ.ＣａＯ量）は、セメント協会標準試験方法ＪＣＡＳ  Ｉ−０１「遊離酸化カルシウムの定量方法」によって測定される。
【００１０】
例えば、加熱装置から排出される再生無水石膏の未燃炭素量が当該再生無水石膏の質量基準で０．２質量％を超える場合、加熱装置における被加熱物の温度が高くなるように条件を変更すればよい。加熱装置から排出される再生無水石膏の遊離石灰量が当該再生無水石膏の質量基準で０．２質量％を超える場合、加熱装置における被加熱物の滞留時間が短くなるように条件を変更すればよい。
【００１１】
加熱装置から排出される再生無水石膏は、当該再生無水石膏の質量基準で、未燃炭素量が０．２質量％以下であり且つ遊離石灰量が０．２質量％以下であることが好ましい。これらの条件を満たす再生無水石膏を含むセメント系組成物と水とを混合することで、優れた流動性を有するスラリーを得ることができる。
【００１２】
本開示に係るセメント系組成物は、セメントクリンカーと、高炉スラグと、石膏とを含み、石膏の少なくとも一部が再生無水石膏であり、再生無水石膏は当該再生無水石膏の質量基準で、未燃炭素量が０．２質量％以下であり且つ遊離石灰量が０．２質量％以下である。このセメント組成物と水とを混合することで、優れた流動性を有するスラリーを得ることができる。上記再生無水石膏は、例えば、廃石膏の加熱物である。
【００１３】
上記セメント系組成物は、セメントクリンカーの含有量を１００質量部としたとき、例えば、高炉スラグの含有量が２０〜１００質量部であり、石膏の含有量がＳＯ３換算で５〜２５質量部である。セメント系組成物を含むスラリーの流動性及び廃石膏の有効利用の観点から、石膏の全質量を基準とする再生無水石膏の割合は、例えば、３０〜１００質量％である。
【００１４】
本開示に係るセメント系組成物の質量ｃに対する水の質量ｗの比（ｗ／ｃ）が０．６となるように、当該セメント系組成物と水とを混合して得られるスラリーを測定対象とし、マーシュファンネル粘度計を使用し且つ上記スラリーの温度が３５℃の条件で測定される流下時間が３５秒以下であることが好ましい。本開示に係るセメント系組成物の用途の一つは、地盤改良固化材である。
【発明の効果】
【００１５】
本開示によれば、廃石膏を有効利用できるセメント系組成物の製造方法及び優れた流動性を発現し得るセメント系組成物が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は廃石膏から再生無水石膏を得るための加熱装置の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す加熱装置のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図３（ａ）は廃石膏の加熱に伴う未燃炭素量（Ｃ量）の変化を示すグラフであり、図３（ｂ）は廃石膏の加熱に伴う遊離石灰量（ｆ．ＣａＯ量）の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本開示の実施形態について詳細に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１８】
＜セメント系組成物の製造方法＞
本実施形態に係るセメント系組成物の製造方法は、加熱装置の燃焼フレームに向けて廃石膏を供給する加熱工程と、加熱工程を経て得られた再生無水石膏とセメントクリンカーと高炉スラグとを含む混合物を得る混合工程とを含む。この製造方法によれば、廃石膏を有効利用できるとともに、十分に優れた品質のセメント系組成物を安定的に製造することができる。
【００１９】
（加熱工程）
加熱工程は、加熱装置の燃焼フレームに向けて廃石膏を供給する工程である。廃石膏としては、その発生場所を選ばず、種々のものを使用でき、例えば、石膏ボード製造工場で発生する廃材、新築工事現場で発生する石膏ボードの端材、解体工事現場で発生する廃材等を使用することができる。ただし、解体工事現場で発生する廃材は、石膏以外の無機系の建築廃材が混入するため、それらを極力取り除くことが好ましい。加熱処理後に得られる再生無水石膏の品質の観点から、廃石膏における石膏以外の無機系の建築廃材の含有量は１０質量％未満であることが好ましい。
【００２０】
廃石膏の粒度は、加熱プロセス中で閉塞が起こらず、サイロやタンク等からの排出が容易な大きさが望ましい。廃石膏の粒径は好ましくは５０ｍｍ以下であり、より好ましくは１０ｍｍ以下であり、更に好ましくは５ｍｍ以下である。廃石膏の粒度がこの程度であれば、加熱装置への送入が容易であり、ハンドリング性も確保できる。
【００２１】
加熱装置は、バーナを有し、そのフレーム内に廃石膏を直接投入できるものであれば、形状や種類を限定されないが、並流式のロータリーキルンであれば送入・排出が容易で均質な加熱ができるため好ましい。なお、バーナの燃料は、気体（都市ガス等）・液体（重油等）・固体（微粉炭等）のいずれも使用することができる。
【００２２】
本実施形態においては、廃石膏を燃焼フレームに向けて廃石膏を供給することにより、廃石膏が燃焼フレームに接することが肝要である。これにより、紙や有機混和剤が極めて短時間のうちに燃焼し、未燃炭素量が０．２質量％以下であり且つ遊離石灰量が０．２質量％以下の再生無水石膏を効率よく製造できる。
【００２３】
図１は廃石膏から再生無水石膏を得るための加熱装置の一例を示す模式図である。加熱装置１００は、バーナ１２を有し、廃石膏３０を加熱して無水石膏３２に改質する並流式ロータリーキルン１０と、廃石膏３０を並流式ロータリーキルン１０に供給する供給部２０とを備える。
【００２４】
並流式ロータリーキルン１０には、上流側から下流側に向かって、キルンフッド１１、ドラム本体１７及び沈降室１４が連通して設けられている。並流式ロータリーキルン１０のキルンフッド１１には、バーナ１２が取り付けられている。バーナ１２には、燃料を供給する燃料供給部が接続されている（不図示）。燃料は、気体燃料（都市ガス等）、液体燃料（重油等）、及び固体燃料（微粉炭等）のいずれを使用してもよい。取扱いの容易性の観点からダストの発生が少ない液体燃料が好ましい。
【００２５】
並流式ロータリーキルン１０の形状及び大きさは特に限定されない。加熱装置の小型化と十分な生産能力とを両立させる観点から、回転軸方向に沿うドラム本体１７の長さＬは、好ましくは１〜１０ｍであり、より好ましくは２〜６ｍである。並流式ロータリーキルン１０のドラム本体１７の内径φは、例えば１〜３ｍである。短時間で無水石膏を排出できるようにする観点から、ドラム本体１７の水平面に対する傾斜角度は０．５〜８°、及び回転数は１〜１０ｒｐｍであることが好ましい。同様の観点から、傾斜角度は１〜５°及び回転数は２〜７ｒｐｍであることがより好ましい。
【００２６】
供給部２０は、例えば、配管で構成される。配管は、キルンフッド１１の上壁面から並流式ロータリーキルン１０内に挿入され、その先端がドラム本体１７の内部に配置されている。廃石膏３０は、供給部２０をなす配管を流通して、配管の先端の開口部から並流式ロータリーキルン１０内に供給される。供給部２０は、廃石膏を、ドラム本体１７内における燃焼フレーム１６に向かって供給する。供給部２０は、廃石膏を重力で落下させることによって燃焼フレーム１６に向かって供給するように構成されていてもよいし、廃石膏を流動させるガスとともに吐出することによって燃焼フレーム１６に向かって供給するように構成されていてもよい。
【００２７】
バーナ１２は、燃焼フレーム１６の向きを任意に調節可能な可変バーナであってもよい。廃石膏３０の粒度に応じてフレームの向きを最適な位置に調節することによって、最適加熱条件を見出すことが容易となる。これによって、一層効率的に無水石膏に改質することができる。可変バーナの例としては、バーナ管本体の軸線に対してバーナの先端部が曲がっており、バーナ管本体を軸線まわりに回転することによって、燃焼フレームの向きを変更できるものが挙げられる。可変バーナはこのような形態に限定されず、燃焼フレーム１６の向きが変えられるものであれば特に限定されない。
【００２８】
供給部２０は、バーナ１２の燃焼フレーム１６に向かって廃石膏３０を供給する。並流式ロータリーキルン１０内に供給された廃石膏３０の大部分は、並流式ロータリーキルン１０の内壁面に接触する前に、燃焼フレーム１６に接触する。廃石膏３０は、燃焼フレーム１６内を通過するように供給されてもよい。ただし、供給される廃石膏３０の全てが燃焼フレーム１６に接触すること、又は、燃焼フレーム１６内を通過することは必須ではない。
【００２９】
バーナ１２の燃焼フレーム１６に向かって供給された廃石膏３０は、十分に大きい昇温速度で昇温される。これにより、バーナ１２の燃焼フレーム１６に接触した廃石膏３０に含まれる紙及び有機混和剤は、速やかに炭化及び分解される。そして、廃石膏３０に含まれる二水石膏の大部分は、速やかに無水石膏に改質される。これらの反応は石膏が分解する前に完了させることができる。したがって、石膏の分解に伴って生じるＳＯｘの発生を抑制しつつ、二水石膏を効率的に無水石膏に改質することができると考えられる。
【００３０】
図２は、図１に示す加熱装置１００のＩＩ−ＩＩ線断面図である。並流式ロータリーキルン１０のドラム本体１７の上流側の径方向における中心付近には、燃焼フレーム１６が形成されている。供給部２０から燃焼フレーム１６に向かって供給された廃石膏３０は、燃焼フレーム１６内を通過し、ドラム本体１７の上流側の底部付近に堆積する。
【００３１】
燃焼フレーム１６内を通過した廃石膏３０は、ドラム本体１７の底部付近に堆積した後も、燃焼フレーム１６の周囲を離れるまでの間、燃焼フレーム１６の高温下に晒される。燃焼フレーム１６に接しない廃石膏３０も、ドラム本体１７の底部付近に堆積した後、燃焼フレーム１６の周囲で燃焼フレーム１６の高温下に晒される。このように高温下に晒されることによって、紙及び有機混和剤の炭化及び分解と、無水石膏への改質が速やかに進行する。
【００３２】
ドラム本体１７は方向Ｐの向きに連続的に回転している。ドラム本体１７の回転軸は、水平面に対して０．５〜８°傾斜しているため、上流側の方が下流側の方よりも高くなっている。このため、廃石膏３０は、並流式ロータリーキルン１０のドラム本体１７の回転によって掻き混ぜながら、ドラム本体１７の下流側に徐々に移動する。
【００３３】
燃焼フレーム１６の外炎は、例えば、石膏分解温度である１２００℃以上の温度を有する。石膏の分解反応は瞬時には生じないため、外炎に接触した廃石膏３０及び外炎近辺を通過した廃石膏３０に含まれる紙及び有機混和剤の炭化及び分解を速やかに進行させることができる。廃石膏３０は、供給部２０によって燃焼フレーム１６に向かって供給される。このため、廃石膏３０が微粒分を含んでいても、ドラム本体１７内の気流によって微粒分が浮遊して燃焼フレーム１６と接触することなく排ガス中のダストとして排出されることを十分に抑制することができる。微粒分は、燃焼フレーム１６と接触するか、燃焼フレーム１６の近傍を通過することによって、瞬時に改質される。
【００３４】
燃焼フレーム１６に接触しない場合、紙及び有機混和剤の炭化及び分解に要する時間は長くなる傾向にある。加熱する時間が長くなると、石膏の分解反応が進行する傾向にある。このため、廃石膏３０は、燃焼フレーム１６に接触することが好ましい。
【００３５】
加熱工程における加熱時間は、短いほど石膏の分解を抑制しつつ生産性を向上することができる。このような観点から、加熱時間は２０分間以下であることが好ましく、１０分間未満であることがより好ましく、７分間未満であることがさらに好ましく、５分間未満であることが特に好ましい。加熱時間の下限に特に制限はないが、無水石膏への改質を十分に進行させる観点から、１分間以上であることが好ましく、２分間以上であることがより好ましい。
【００３６】
廃石膏３０が燃焼フレーム１６と接触した後、並流式ロータリーキルン１０内において石膏を十分に脱水させるため、並流式ロータリーキルン１０における窯尻温度は５００〜１０００℃であることが好ましい。並流式ロータリーキルン１０は、上述の加熱時間及び窯尻温度を維持できる構造を有していることが好ましい。
【００３７】
ドラム本体１７の上流側の底部に堆積した無水石膏３２（廃石膏３０）は、掻き混ぜられながら、ドラム本体１７の下流側に移動する。図１に示すように、ドラム本体１７内で加熱されて生成した無水石膏３２は、ドラム本体１７の下流側に接続された沈降室１４を経由して並流式ロータリーキルン１０の外部に排出される。このようにして、無水石膏を製造することができる。この無水石膏はＩＩ型無水石膏に分類される。
【００３８】
本実施形態に係る製造方法は、加熱装置から排出される再生無水石膏の未燃炭素量及び遊離石灰量の少なくとも一方を測定する工程を更に含んでもよい。加熱装置から排出される再生無水石膏の未燃炭素量及び／又は遊離石灰量を測定し、これらの量の変動を把握することで、例えば、原料である廃石膏に含まれる有機成分が変動しても、加熱装置への廃石膏の供給量を調整したり、加熱の条件（例えば、加熱温度及び滞留時間）を変更したりすることによって優れた品質のセメント系組成物を安定的且つ連続的に製造することができる。
【００３９】
本実施形態においては、再生無水石膏の未燃炭素量が０．２質量％以下であり且つ遊離石灰量が０．２質量％以下であることが肝要である。本発明者らの検討によると、これらの条件を満たす再生無水石膏を石膏の少なくとも一部として使用してセメント系組成物を製造することで、セメント系組成物が安定して優れた流動性を示す。このメカニズムは、再生無水石膏の有機不純物量と石膏自身の反応性に起因すると考えられる。すなわち、廃石膏を加熱した際、未燃炭素量は有機物の分解度の指標となり、遊離石灰量は石膏の分解度の指標となることから、上記条件は、再生無水石膏の不純物を抑えつつ良好な反応性を確保する最適加熱条件の指標になっているものと考えられる。かかる指標は発明者らの独自の知見に基づくものであり、廃石膏を加熱することによって、セメント系材料用の再生無水石膏を得る場合に有用である。
【００４０】
図３（ａ）は廃石膏の加熱に伴う未燃炭素量（Ｃ量）の変化を示すグラフであり、図３（ｂ）は廃石膏の加熱に伴う遊離石灰量（ｆ．ＣａＯ量）の変化を示すグラフである。これらのグラフに示されたとおり、加熱温度が高いほど、未燃炭素は短時間で減少するのに対し、遊離石灰は急増する傾向にある。加熱温度と加熱時間（加熱装置における被加熱物の滞留時間）を最適にすることで、未燃炭素量が０．２質量％以下であり且つ遊離石灰量が０．２質量％以下の再生無水石膏を得ることができる。なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）における温度６００℃、７００℃及び８００℃は並流式ロータリーキルンにおける窯尻温度である。
【００４１】
加熱装置から排出される再生無水石膏の未燃炭素量が当該再生無水石膏の質量基準で０．２質量％を超える場合、加熱装置における被加熱物の温度が高くなるように条件を変更すればよい。加熱装置から排出される再生無水石膏の遊離石灰量が当該再生無水石膏の質量基準で０．２質量％を超える場合、加熱装置における被加熱物の滞留時間が短くなるように条件を変更すればよい。
【００４２】
なお、加熱装置における被加熱物の加熱温度及び／又は滞留時間を調節しても、未燃炭素量が０．２質量％以下であり且つ遊離石灰量が０．２質量％以下の再生無水石膏を得ることができないときは、例えば、廃石膏と燃焼フレームの接触時間を調節したり、加熱処理を実施している廃石膏にこれもよりも有機混和剤等の有機成分が少ない廃石膏を配合して有機成分を希釈したりすることによって、上記条件を満たす再生無水石膏を製造し得る。
【００４３】
加熱装置から排出される再生無水石膏は、当該再生無水石膏の質量基準で、未燃炭素量が０．２質量％以下であり且つ遊離石灰量が０．２質量％以下であることが好ましい。これらの条件を満たす再生無水石膏を含むセメント系組成物と水とを混合することで、優れた流動性を有するスラリーを得ることができる。
【００４４】
（混合工程）
混合工程は、加熱工程を経て得られた再生無水石膏と、必要に応じてその他の石膏と、セメントクリンカーと、高炉スラグとを含む混合物を得る工程である。本実施形態に係る製造方法は上記混合物を粉砕する工程を更に含むことが、粉末度を管理するうえで好ましい。得られた再生無水石膏とセメントクリンカー、高炉スラグを混合する工程や、これらの混合物を粉砕する工程では、使用する装置の種類は特に限定されない。また、混合後に粉砕することや、粉砕後に混合することが可能であり、例えばボールミル等を用いて粉砕と混合を同時に行うことも可能である。
【００４５】
セメントクリンカーは、普通セメントクリンカー、早強セメントクリンカー、中庸熱セメントクリンカー、低熱セメントクリンカー、油井セメントクリンカー等のセメントクリンカーが使用できる。この中でも、強度特性や入手のしやすさを考慮すると、普通セメントクリンカー、早強セメントクリンカーが好適に使用できる。
【００４６】
高炉スラグは、通常市販されているものであれば特に制限はなく、ＪＩＳ  Ａ  ６２０６「コンクリート用高炉スラグ微粉末」で規定される高炉スラグ微粉末を利用することができる。セメント系組成物におけるセメントクリンカーの含有量を１００質量部としたとき、高炉スラグの含有量は、２０〜１００質量部であることが好ましく、２５〜８０質量部であることがより好ましく、３０〜７０質量部であることが更に好ましい。高炉スラグの含有量が上記範囲であると、セメント系組成物を含むスラリーが優れた流動性を有するとともに、セメント系組成物を地盤改良固化材として使用したときに優れた強度特性を達成し得る。
【００４７】
セメント系組成物における石膏の含有量（再生無水石膏及びその他の石膏の合計）は、セメントクリンカーの含有量を１００質量部とすると、ＳＯ３換算で、５〜２５質量部であることが好ましく、７〜２３質量部であることがより好ましく、１０〜２０質量部であることが更に好ましい。石膏の含有量が上記範囲であると、セメント系組成物を含むスラリーが優れた流動性を有するとともに、セメント系組成物を地盤改良固化材として使用したときに優れた強度特性を達成し得る。
【００４８】
セメント系組成物における石膏の全質量（再生無水石膏及びその他の石膏の合計）を基準として、再生無水石膏の割合は３０〜１００質量％であることが好ましく、４０〜１００質量％であることがより好ましく、５０〜１００質量％であることが更に好ましく、６０〜１００質量％であることが特に好ましい。再生無水石膏の使用量が多いほど、セメント系組成物を含むスラリーが優れた流動性を有するとともに、セメント系組成物を地盤改良固化材として使用したときに優れた強度特性を達成し得る。
【００４９】
再生無水石膏以外の石膏としては、通常入手可能な二水石膏（排脱二水石膏、リン酸二水石膏等）や半水石膏（二水石膏を熱処理したもの等）、通常入手可能な二水石膏を焼成して得られる無水石膏、天然無水石膏、フッ酸無水石膏等を任意に使用することができる。
【００５０】
上記実施形態に係るセメント組成物の製造方法によれば、原料である廃石膏の種類や物性の変動に伴って品質が変動しやすい再生無水石膏を使用しても、特定成分（未燃炭素量及び遊離石灰量）を制御するという簡便な操作で、優れた流動性を安定して発揮し得るセメント組成物を効率的且つ安定して得ることができる。セメント系組成物の質量ｃに対する水の質量ｗの比（ｗ／ｃ）が０．６となるように、当該セメント系組成物と水とを混合して得られるスラリーを測定対象とし、マーシュファンネル粘度計を使用し且つ上記スラリーの温度が３５℃の条件で測定される流下時間は３５秒以下であることが好ましく、１０〜３４秒又は１５〜３３秒であってもよい。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例及び比較例を挙げて本開示についてより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５２】
［使用材料］
廃石膏ボードを４ｍｍ以下に破砕し、紙の一部を除去することにより、表１に示す品質の廃石膏試料（粒状）を得た。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
［廃石膏の加熱］
上記廃石膏試料を、小型の並流式ロータリーキルン（φ１．４ｍ×Ｌ４．０ｍ、傾斜５％）に投入し、加熱処理を行った。燃料には再生重油を用い、窯尻温度は６８０℃と設定した。ここで、試料の送入量は１．１ｔ／ｈとし、燃焼フレーム内へ直接投入した（図２参照）。
【００５５】
表２に加熱処理によって得られた再生無水石膏の品質及び物性を示す。なお、遊離石灰量（ｆ．ＣａＯ量）は、セメント協会標準試験方法ＪＣＡＳ  Ｉ−０１「遊離酸化カルシウムの定量方法」によって定量した。表２に示されたとおり、再生無水石膏の炭素量（未燃炭素量）及び遊離石灰量はいずれも０．２質量％以下であった。
【００５６】
【表２】
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【００５７】
＜実施例１〜４及び比較例１＞
［セメント系組成物の調製］
表３に示す質量割合で、セメントクリンカーと、高炉スラグ微粉末（千葉リバーメント製）と、石膏（ＳＯ３換算量）とを混合することによって実施例及び比較例に係るセメント系組成物を調製した。すなわち、試験用ボールミル（伊藤製作所製ＬＡ−ＰＯ１、ポット内径１０ｃｍ）に各材料を投入し、粉砕と混合を同時に行った。セメント系組成物のブレーン比表面積は、４４１０〜４５１０ｃｍ２／ｇの範囲で概ね一定とした。なお、実施例１〜４においては、石膏として、上記再生無水石膏と、排脱二水石膏（中国電力電新小野田発電所産）とを併用し、比較例１においては、石膏として、排脱二水石膏（中国電力電新小野田発電所産）を単独で使用した。
【００５８】
［セメント系組成物の流動性の評価］
マーシュファンネル粘度計（（株）丸東製、型番：ＳＦ−１０１３）を使用し、実施例及び比較例に係るセメント系組成物を含むスラリーの流下時間を測定することによって流動性を評価した。本測定では、流下時間が短いほど粘度が低く、流動性が良好と判断される。測定用スラリーは、セメント系組成物の質量ｃに対する水の質量ｗの比（ｗ／ｃ）が０．６となるように、セメント系組成物に水を加えて、ミキサーで３分間混合することによって得た。流下時間の測定はスラリー温度３５℃の条件で行い、調製から１５分後のスラリーを測定対象とした。表３に結果を示す。
【００５９】
【表３】
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【００６０】
表３に示したとおり、石膏として再生無水石膏を含まない比較例１では流下時間が３６秒であったのに対し、石膏の少なくとも一部として再生無水石膏を含む実施例１〜４では比較例１よりも流下時間が短縮され、良好な流動性が得られた。更に石膏中の再生無水石膏の割合が大きくなるにつれて、流下時間が短くなっており、より流動性が良くなることがわかった。
【００６１】
以上のことから、本開示によれば、廃石膏から製造された再生無水石膏をセメント系組成物に使用しても、安定して優れた流動性を確保することができる。これにより、社会的に問題となっている廃石膏のリサイクル体制の構築へ貢献することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０…並流式ロータリーキルン、１２…バーナ、１６…燃焼フレーム、３０…廃石膏、３２…無水石膏、１００…加熱装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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