(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボーグ式により求めたＣ３Ｓ量が６０〜７１％かつＣ２Ｓ量が１％以上かつＣ３ＳとＣ２Ｓとの合量が７０〜８０％で、Ｃ３Ｓ／Ｃ２Ｓ量比が少なくとも５以上のクリンカ鉱物組成を有し、遊離石灰量が１．０〜４．０重量％のエーライト高含有クリンカに石膏を添加してなるセメントに、石灰石微粉末を内割で２〜１０重量％添加したことを特徴とするセメント組成物。
【請求項２】
前記エーライト高含有クリンカにおいて、ボーグ式により求めたＣ２Ｓ量が１〜１５％のクリンカ鉱物組成を有することを特徴とする請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項３】
前記エーライト高含有クリンカにおいて、Ｃ３Ｓ／Ｃ２Ｓ量比が５〜５５のクリンカ鉱物組成を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント組成物。
【請求項４】
前記エーライト高含有クリンカにおいて、ボーグ式により求めたＣ３Ａ量が８〜１２％かつＣ４ＡＦ量が７〜１０％かつＣ３ＡとＣ４ＡＦの合量が１８〜１９％で、Ｃ３Ａ／Ｃ４ＡＦ量比が０．９〜１．５のクリンカ鉱物組成を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載するセメント組成物。
【請求項５】
前記請求項１〜４のいずれか一項に記載のセメント組成物であって、該セメント組成物は、前記セメントと前記石灰石微粉末の二つの原材料のみからなることを特徴とするセメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、コンクリートやモルタルのセメント、地盤改良材における固化材などとして好適に使用できる初期強度発現性、強度増進性の良好なセメント組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、目的に応じて高炉セメントやフライアッシュセメントといった各種混合セメントが開発され使用されてきている。また、目的に応じた強度発現性や流動性などを得るべく、普通ポルトランドセメントなどのベースセメントに高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、石灰石微粉末などのセメント混和材を混和した各種セメント組成物が開発され使用されてきている。
【０００３】
特に、近年は、セメントおよびコンクリート分野におけるＣＯ２削減、産業副産物の処理や再利用といった環境負荷低減の観点から、高炉スラグ微粉末やフライアッシュなどの産業副産物の資源としての有効利用を図った混合セメントやセメント組成物の検討が注目されている。
【０００４】
しかし、ベースセメントとして普通ポルトランドセメントあるいはこれと同等の強度発現性を示すセメントを使用した上記混合セメントやセメント組成物では、高炉スラグ微粉末やフライアッシュなど、混和材の種類によっては混和によって十分な初期強度が得られなくなるといった問題が生じた。
【０００５】
そのため、シリカフュームなどの活性シリカ粉、炭酸カリウム等の強度増進剤の併用による解決が図られてきたが、強度発現性は改善されるものの、凝結性、流動性、乾燥収縮などの他の性能、コストなどの面で新たな問題が生ずる場合もあり、必ずしも有効な解決策にはなっていない。
【０００６】
強度発現性の良いセメントとして早強ポルトランドセメントが知られているが、普通ポルトランドセメントに比べ価格、供給等の面で実用性に欠けるため、これをベースセメントとして用いた混合セメントやセメント組成物はあまり用いられていない。
【０００７】
最近では、ベースセメントを構成するセメントクリンカに立ち返って、該セメントクリンカの鉱物組成に着目した検討もなされている。
【０００８】
例えば、特許文献１には、ボーグ式により算出されたＣ３Ｓ量が６０％以上の高Ｃ３Ｓかつ低Ｃ２Ｓのセメントクリンカに石膏と全組成物当たり５質量％の石灰石を含む水硬性組成物が記載されている。そして、石灰石を配合することにより、配合しない場合に比べて良好な強さ発現を示すことが記載されている。
【０００９】
また、特許文献２には、セメントクリンカの鉱物組成がボーグ式による計算値でＣ３Ｓ＞７０％、Ｃ２Ｓ＜５％、該セメントクリンカ中の遊離石灰量が０．５〜７．５重量％の高活性セメントクリンカと、該高活性セメントクリンカに石膏をＳＯ３換算で１．５〜４．０重量％となるように添加してなる高活性セメントが記載されている。
【００１０】
また、特許文献３には、ボーグ式による計算値の鉱物組成がＣ３Ｓ＞７０％かつＣ２Ｓ＜５％で遊離石灰量が０．５〜７．５重量％の高活性セメントクリンカに石膏をＳＯ３換算で１．５〜４．０重量％となるように添加してなる高活性セメント６０〜９７重量％と、高炉スラグ、無水石膏、石灰石微粉末、ポゾラン物質のうちの一種以上からなる無機混和材３〜４０重量％とからなる中性化抑制型早強セメント組成物が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１４−９７９１８号公報
【特許文献２】特許第５７４７４０７号公報
【特許文献３】特許第５８１８５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載される水硬性組成物は、Ｃ３Ｓ量が６０％以上の高Ｃ３Ｓかつ低Ｃ２Ｓのセメントクリンカによるものであり石灰石を配合することによって更に強度は増しある程度の強度は確保されるものの、普通ポルトランドセメントと比べ材齢３日での初期強度は高くなく材齢２８日での強度も十分に確保されているとは言えない。材齢３日または７日強度は、間隙質相が多く間隙質相と石灰石の水和反応により増加したが、材齢２８日での強度は増加するとは言えない。
【００１３】
また、特許文献２や特許文献３に記載される高活性セメントクリンカを用いたセメントは、材齢３日での初期強度は確保できるものの、クリンカ中のＣ２Ｓ量が１％未満と著しく少なかったり遊離石灰量が５重量％以上と多目であるため、材齢７日以降の強度の増加が十分ではなく材齢２８日での強度が十分に高いとは言えない。
【００１４】
また、特許文献３に記載されるセメント組成物は、材齢２８日でのポゾラン反応等が緩慢である混和材によっては材齢２８日の強度が十分に確保できなくなる可能性がある。
【００１５】
更に、特許文献２や特許文献３に記載される高活性セメントクリンカは、遊離石灰量が５重量％以上と多目であることから焼成方法によっては安定した製造が難しくなる恐れがある。
【００１６】
本願発明は、上述のような課題を鑑みてなしたものであり、初期強度発現性および強度増進性が良く材齢２８日での強度も十分に確保できるセメント（セメント組成物）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】
【００１７】
本願発明は特許文献２等に記載される高活性セメントの関連発明であり、本発明者は、前記特許文献２や特許文献３に記載される高活性セメントクリンカにおいて、セメントクリンカ中の鉱物組成（特に、Ｃ３Ｓ量とＣ２Ｓ量とこれらの割合）と遊離石灰量を制御すれば安定した製造が可能で初期強度発現性や強度増進性が良いセメントが得られること、加えて、該セメントに特定量の石灰石微粉末を添加し前記セメントと石灰石微粉末からなるセメント組成物にすれば更なる強度増進が図れ、前記本願発明の目的が達成できることを見出し本願発明を完成させた。
【００１８】
本願の請求項１に係る発明は、「ボーグ式により求めたＣ３Ｓ量が６０〜７１％かつＣ２Ｓ量が１％以上かつＣ３ＳとＣ２Ｓとの合量が７０〜８０％で、Ｃ３Ｓ／Ｃ２Ｓ量比が少なくとも５以上のクリンカ鉱物組成を有し、遊離石灰量が１．０〜４．０重量％のエーライト高含有クリンカに石膏を添加してなるセメントに、石灰石微粉末を内割で２〜１０重量％添加したことを特徴とするセメント組成物」である。
【００１９】
本願発明のセメント組成物は、セメントと石灰石微粉末とからなる。セメントはエーライト高含有クリンカに石膏を添加してなるものである。石膏は二水石膏や無水石膏など、従来からセメントの製造に用いられているものであれば、特に限定されない。
【００２０】
石膏の添加量は、エーライト高含有クリンカに対しＳＯ３換算で１．５〜４．０重量％が好ましい。１．５重量％未満では水和初期における流動性や凝結性などのフレッシュ性状が悪くなり作業性に支障をきたす虞がある。また、４．０重量％を超えると材齢２８日での強度増進効果が得難くなる場合がある。
【００２１】
セメントの粉末度は特に限定されないが、ブレーン値で３５００〜５５００（ｃｍ２／ｇ）であるのが好ましい。粉末度は高い方が強度発現性が良いのは言うまでもないが、粉末度が高すぎると材齢２８日までの強度増進が小さくなり、粉末度が低すぎると初期の材齢から強度が十分でなくなる。本願発明の目的を経済的に達成するには、前記ブレーン値を３５００〜４５００（ｃｍ２／ｇ）程度にするのが好ましい。
【００２２】
エーライト高含有クリンカは、ボーグ式により求めたＣ３Ｓ量が６０〜７１％かつＣ２Ｓ量が１％以上かつＣ３ＳとＣ２Ｓとの合量が７０〜８０％で、Ｃ３Ｓ／Ｃ２Ｓ量比が少なくとも５以上といった特定のクリンカ鉱物組成を有するものである。このように、クリンカ中のＣ３Ｓ量とＣ２Ｓ量とのバランスを図ることによって、安定したクリンカ製造ができるとともに初期強度発現性や強度増進性の良いセメントが得られる。
【００２３】
クリンカ中のＣ３Ｓ量は６０〜７１％である。Ｃ３Ｓ量が６０％未満では水和初期における良好なフレッシュ性状を有するとともに初期強度発現性や強度増進性が良いセメントが得難くなり、場合によっては材齢２８日での強度も十分に確保し難くなる。
【００２４】
また、７１重量％を超えると相対的にＣ２Ｓ量や間隙質相（アルミネート相）の量が少なくなるため、焼成方法によっては安定したクリンカ製造がし難くなる虞がある。
【００２５】
クリンカ中のＣ２Ｓ量は１％以上である。Ｃ２Ｓ量が１％未満では間隙質相（アルミネート相）の量が過剰となり前記フレッシュ性状や強度増進性が悪くなる場合がある。また、強度増進性が小さくなり材齢２８日での強度が小さくなる場合がある。
【００２６】
クリンカ中の上記Ｃ３Ｓと上記Ｃ２Ｓとの合量は７０〜８０％である。７０％未満だと相対的に間隙質相（アルミネート相）の量が多くなるため、フレッシュ性状が悪くなったり強度増進性が悪く材齢２８日での強度が十分に確保できなる場合がある。
【００２７】
また、８０％を超えると相対的に間隙質相（アルミネート相）の量が少なくなりすぎて、焼成方法によっては安定したクリンカ製造がし難くなったり十分な初期強度が得られなくなったりする。
【００２８】
クリンカ中のＣ３Ｓ／Ｃ２Ｓ量比は強度、強度増進性などの点から重要であり、本願発明ではＣ３Ｓ／Ｃ２Ｓ量比が少なくとも５以上である。５未満だと相対的にＣ２Ｓ量が多くなるため強度発現性が不十分なものになってしまう。
【００２９】
本願発明では、初期強度発現性および強度増進性が良く材齢２８日での強度も十分に確保できることを目的とする。具体的には、JIS R 5201に準拠した圧縮強度試験におけるモルタルの材齢３日強度が３５〜４０Ｎ／ｍｍ２の場合は材齢３日強度に対して材齢２８日強度比が１．５０以上、材齢３日強度が４０Ｎ／ｍｍ２を超える場合は材齢３日強度に対して材齢２８日強度比が１．３５以上となることを目標とし良否判断の基準としている。
【００３０】
したがって、本願明細書で言う「十分な初期強度」とは材齢３日での上記数値を満たすものであり、「材齢２８日での強度も十分な確保」とは材齢３日に対する材齢２８日の強度比での上記数値を満たすものである。
【００３１】
クリンカ中の遊離石灰量はクリンカの安定した製造、初期強度の確保、Ｃ３Ｓの水和活性を高めるための刺激剤などの観点から重要であり、しっかりと制御する必要がある。１．０〜４．０重量％にすれば前記観点における各性能が得られ、前記本願発明の目的の達成が容易となる。
【００３２】
本願発明のセメント組成物は、前述の通り、上記セメントに石灰石微粉末を内割で２〜１０重量％添加し混合してなるものである。この範囲で石灰石微粉末を添加することによって強度増進、安定した初期水和性状が図れる。２重量％未満では十分な添加効果が得られない。また、１０重量％を超えると添加量が増えるとともに強度増進性は悪くなる。石灰石の積極的な利用、石灰石微粉末の効果的添加量などの観点からは、２．５〜７．５重量％とするのが好ましい。
【００３３】
一般に、石灰石微粉末の強度に対する効果は、材齢３日または材齢７日において強度が上昇して材齢２８日においては石灰石微粉末の強度増加の効果が小さい。本願発明では、前述のような特定のクリンカを用いたセメントでも石灰石微粉末を特定量添加することにより材齢２８日での強度増進が図れることを見出した。
【００３４】
石灰石微粉末は、従来からセメント組成物やセメント混和材やコンクリートの構成材料として用いられているものであれば特に限定されない。石灰石微粉末の粉末度は、ブレーン値で２０００〜１００００（ｃｍ２／ｇ）であるのが好ましい。この範囲にすることによって本願発明の効果がより発揮される。
【００３５】
本願発明のセメント組成物は、上記セメントと上記石灰石微粉末の二つの原材料のみからなるものでも十分に前記本願発明の目的を達成できるが、強度に著しい悪影響を与えなければ、必要に応じて、高炉スラグやフライアッシュなどの第三成分を含ませることができる。
【００３６】
本願の請求項２に係る発明は、「前記エーライト高含有クリンカにおいて、ボーグ式により求めたＣ２Ｓ量が１〜１５％のクリンカ鉱物組成を有することを特徴とする請求項１に記載のセメント組成物」である。
【００３７】
前述の通り、Ｃ２Ｓはフレッシュ性状、強度増進性、安定したクリンカ製造などの観点からクリンカ中にある程度の量が必要であるが、１５％を超えるのは好ましくない。１５％を超えると、相対的にＣ３Ｓ量及び／又は間隙質相（アルミネート相）の量が減るため、初期〜中期の強度発現性が悪くなり、前記本願発明の目的が達成できなくなる場合がある。
【００３８】
より好ましい量は４〜１０％である。この範囲にすれば経済的かつ安定したクリンカ製造ができ強度発現性も前記本願発明の目的を達したものとなる。
【００３９】
本願の請求項３に係る発明は、「前記エーライト高含有クリンカにおいて、Ｃ３Ｓ／Ｃ２Ｓ量比が５〜５５のクリンカ鉱物組成を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント組成物」である。
【００４０】
前述の通り、前記本願発明の目的を達成する上でＣ３Ｓ／Ｃ２Ｓ量比（Ｃ３Ｓ量とＣ２Ｓ量のバランス）は重要であり、少なくとも５以上にする必要があるが、５〜５５が好ましく、より好ましくは７〜２０である。Ｃ３Ｓ量とＣ２Ｓ量とのバランスが良ければ、クリンカ製造がし易くなるとともに、材齢３日と２８日での前記目標強度の確保ができ、更に長期強度の伸びも期待できる。
【００４１】
本願の請求項４に係る発明は、「前記エーライト高含有クリンカにおいて、ボーグ式により求めたＣ３Ａ量が８〜１２％かつＣ４ＡＦ量が７〜１０％かつＣ３ＡとＣ４ＡＦの合量が１８〜１９％で、Ｃ３Ａ／Ｃ４ＡＦ量比が０．９〜１．５のクリンカ鉱物組成を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載するセメント組成物」である。
【００４２】
上述の通り、本願発明ではＣ３Ｓ量やＣ２Ｓ量は重要であるが、初期強度を確保するとともに前記石灰石微粉末の添加効果を効果的に引き出す上で、クリンカ中のＣ３Ａ量やＣ４ＡＦ量を制御しておくことは好ましい。
【００４３】
前記エーライト高含有クリンカにおいて、Ｃ３Ａ量は８〜１２％が好ましい。Ｃ３Ａ量が８％未満では、気温や混練水の水温が低いなど、本願発明のセメント組成物の使用環境によっては、初期強度が容易に確保し難くなる場合がある。また、１２％を超えると、気温や混練水の水温が高いなど、本願発明のセメント組成物の使用環境によっては、前記フレッシュ性状が悪くなり作業性に支障をきたす虞が生じる。
【００４４】
前記エーライト高含有クリンカにおいて、Ｃ４ＡＦ量は７〜１０％が好ましい。Ｃ４ＡＦ量が７％未満だと間隙質相が少なくなってクリンカ製造がし難くなる場合がある。また、１０％を超えると相対的にＣ３Ａ量が減って、気温や混練水の水温が低いなど、本願発明のセメント組成物の使用環境によっては、初期強度が容易に確保し難くなる場合がある。
【００４５】
また、上記Ｃ３Ａと上記Ｃ４ＡＦの合量は１８〜１９％であるのが好ましい。この範囲にすれば、エーライト（Ｃ３Ｓ）が高含有であってもクリンカ製造が容易になるとともに、前記セメントに対する前記石灰石微粉末の添加効果が効果的となる。
【００４６】
更に、前記エーライト高含有クリンカにおいて、Ｃ３Ａ／Ｃ４ＡＦ量比は０．９〜１．５であるのが好ましい。Ｃ３Ａ量とＣ４ＡＦ量とのバランスをこの範囲にすることによって、所定のＣ３Ａ量を確保しつつ安定したクリンカ製造ができる。
【００４７】
本願の請求項５に係る発明は、「前記請求項１〜４のいずれか一項に記載のセメント組成物であって、該セメント組成物は、前記セメントと前記石灰石微粉末の二つの原材料のみからなることを特徴とするセメント組成物」である。
【００４８】
前述の通り、本願発明のセメント組成物は、強度発現性を阻害するものでなければ、必要に応じて第三成分を含むことができるが、本願発明は、前記セメントと前記石灰石微粉末の二つの原材料（構成材料）だけで前記本願発明の目的を達成することができる点に特徴を有する。
【００４９】
したがって、特許文献３のセメント組成物のように複数の無機混和材を用いないで済む分、製造が簡便になるとともにコスト面でも優位なものになる。また、この本願発明では、セメント組成物の原材料（構成材料）が少ないので、複数の無機混和材を用いたセメント組成物に比べ、均一な性能を有するものが得られ易い。
【００５０】
また、一般的に使用されている普通セメントなどのセメントの代替として用いるのであれば、前記セメント組成物に敢えて第三成分を添加する必要はなく、従来の普通セメントと同様の感覚で使用できる。したがって、本願発明のこのセメント組成物は、土木、建築、地盤改良等の各分野で使用されている普通セメントの代替として汎用性の高いものである。
【発明の効果】
【００５１】
本願発明のセメント組成物は、初期強度発現性および強度増進性が良く材齢２８日での強度も十分に確保できるものである。また、用いるエーライト高含有クリンカは安定して製造できるので、水和性能も均一かつ安定したものとなる。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下、本願発明のセメント組成物について、より詳しく説明する。
【００５３】
［セメント組成物］
本願発明のセメント組成物は、基本的には、エーライト高含有クリンカを用いたセメントと石灰石微粉末との二つの構成材料のみからなる。このセメント組成物は、従来の普通セメントに比べ、初期強度発現性が良く材齢２８日での強度も高いので、普通セメントの代替セメントとして、土木・建築、地盤改良などの分野で広く使用できる汎用性の高いものである。このセメント組成物の製造は、従来の方法で下記のセメントと下記の石灰石微粉末とを混合もしくは混合粉砕して行えばよい。
【００５４】
必要に応じて、強度発現性を大きく損なわない範囲で、高炉スラグ粉末やフライアッシュなどの第三成分を加えてもよい。また、普通セメントに比べ強度発現性が良いので、高炉セメントやフライアッシュセメントなどの従来の混合セメントのベースセメントである普通セメントの代替セメントとして本願発明のセメント組成物を使うこともできる。以下に、本願発明のセメント組成物の各構成材料について説明する。
【００５５】
［セメント組成物の構成材料］
Ａ．セメント
本願発明で用いるセメントは、下記のエーライト高含有クリンカに下記の石膏を所定量添加し混合粉砕してなるものである。セメントの製造装置や製造方法は従来に準じたものでよい。
【００５６】
また、例えば、Ｃ２Ｓ量が１％未満、かつ遊離石灰量が４重量％を超えるエーライト高含有クリンカと他のクリンカを混合及び／又は分離粉砕して本願発明のセメントを製造することもできる。
【００５７】
セメントの粉末度は特に限定されないが、ブレーン値で３５００〜５５００（ｃｍ２／ｇ）であるのが好ましい。より好ましくは、３７００〜４５００（ｃｍ２／ｇ）である。
【００５８】
［エーライト高含有クリンカ］
（１）クリンカ鉱物組成
本願発明で用いるエーライト高含有クリンカは、ボーグ式により求めたＣ３Ｓ量が６０〜７１％かつＣ２Ｓ量が１％以上（好ましくは１〜１５％、より好ましくは４〜１０％）かつＣ３ＳとＣ２Ｓとの合量が７０〜８０％で、Ｃ３Ｓ／Ｃ２Ｓ量比が少なくとも５以上（好ましくは５〜５５、より好ましくは７〜２０）のクリンカ鉱物組成を有するものである。
【００５９】
このような鉱物組成にするのは前述の通りである。Ｃ３ＳとＣ２Ｓ以外はカルシウムアルミネート系を主体とした間隙質相からなり、該間隙質相にはＣ３Ａ、Ｃ４ＡＦ等の鉱物が含まれる。
【００６０】
上記間隙質相におけるＣ３ＡとＣ４ＡＦは、ボーグ式により求めたＣ３Ａ量が８〜１２％かつＣ４ＡＦ量が７〜１０％かつＣ３ＡとＣ４ＡＦの合量が１８〜１９％で、Ｃ３Ａ／Ｃ４ＡＦ量比が０．９〜１．５のクリンカ鉱物組成を有するのが好ましい。このような鉱物組成が好ましいのは前述の通りである。
【００６１】
本願発明で用いるボーグ式は、従来からセメントクリンカ中の主鉱物組成を算定するのに用いられている式であり、各鉱物の割合はセメントクリンカの化学組成の分析結果から算定される。得られた割合は、あくまで前記化学組成の分析結果に基づく算定値であるからして、セメントクリンカ中の実際の割合と合致するものではない。なお、％は質量％である。
【００６２】
＜ボーグ式＞
Ｃ３Ｓ（％）＝（４．０７×ＣａＯ％）−（７．６０×ＳｉＯ２％）−（６．７×Ａｌ２Ｏ３％）−（１．４３×Ｆｅ２Ｏ３％）−（２．８５×ＳＯ３％）
Ｃ２Ｓ（％）＝（２．８×ＳｉＯ２％）−（０．７５４×Ｃ３Ｓ％）
Ｃ３Ａ（％）＝（２．６５×Ａｌ２Ｏ３％）−（１．６９×Ｆｅ２Ｏ３％）
Ｃ４ＡＦ（％）＝３．０４×Ｆｅ２Ｏ３％
Ｃ３Ｓは初期材齢から長期材齢に亘ってセメント強度発現の主となる鉱物であって、これが多いほど高強度かつ早強となる。生成量が多いほど高温焼成や十分な焼成時間が必要になるなど、焼成し難くなる。
【００６３】
Ｃ２Ｓは初期材齢での強度発現にはあまり寄与しないが、長期に亘り水和を継続するため中〜長期材齢での強度発現には寄与する。したがって、強度増進性を図る場合はある程度必要である。また、安定したクリンカ焼成を図る場合にも欠かせない。更に、これがあるほど化学抵抗性や乾燥収縮に優れたものとなる。
【００６４】
Ｃ３Ａは水和活性が高く初期材齢での強度発現に大きく寄与する。しかし、これが多いと急硬性になるなどフレッシュ性状が悪くなり強度増進性も悪くなる。
Ｃ４ＡＦは水和性能としては目立った特徴はないが、クリンカ焼成では間隙質相として易焼成、安定した焼成などに寄与する。
【００６５】
なお、クリンカ中には上記Ｃ３Ｓ、Ｃ２Ｓ、Ｃ３Ａ、Ｃ４ＡＦ以外に、製造条件によってそれぞれ他のアルミネート系鉱物、アルミノシリケート系鉱物、非晶質間隙質相などが存在する。
【００６６】
（２）遊離石灰
遊離石灰はクリンカの安定した製造、Ｃ３Ｓの水和活性を高めるための刺激剤などの観点からその量を制御することは重要である。また、遊離石灰があると水和初期の発熱量が多くなり練りあがり温度高くなるので初期強度が高くなる。但し、多すぎると膨張、流動性の低下、ポッピングアウト、クリンカの風化等を招く虞があるので、多すぎるのは好ましくない。
【００６７】
本願発明では、クリンカ中の遊離石灰量は１．０〜４．０重量％である。この範囲にすれば遊離石灰をクリンカ中に含ませたことによる上記のプラスの効果だけを得易くなる。
【００６８】
（３）クリンカ製造
本願発明に用いるエーライト高含有クリンカの製造は、例えば、特許文献２や特許文献３に記載される高活性セメントクリンカの製造方法に準じて行えばよい。
【００６９】
すなわち、従来からクリンカ主原料として使用されている石灰石、粘土、珪石、鉄原料等の各原料を、所定の鉱物組成と遊離石灰量になるようにＨＭ（水硬率）、ＡＩ（活動係数）、ＳＭ（ケイ酸率）、ＩＭ（鉄率）、ＬＳＤ（石灰飽和度）などのモジュラスを用いて得た調合設計に基づき原料ミルやブレンディングサイロを用いて調合し、得られた調合原料をセメント焼成キルンで焼成してクリンカを得る。焼成温度は１２５０〜１６００℃が好ましい。焼成後のクリンカ冷却、粗砕等は従来と同様である。
【００７０】
［石膏］
石膏は無水石膏や二水石膏など、従来からセメント製造に使われているものであれば特に限定されない。
【００７１】
石膏の添加量は、上記エーライト高含有クリンカに対しＳＯ３換算で１．５〜４．０重量％が好ましい。１．５重量％未満では水和初期における流動性や凝結性などのフレッシュ性状が悪くなり作業性に支障をきたす虞がある。また、４．０重量％を超えると材齢２８日からの強度が増進しない場合がある。
【００７２】
Ｂ．石灰石微粉末
石灰石微粉末は、流動性の確保、材齢３日〜２８日における強度増進、収縮抑制などを図るために上記セメントに所定量添加する。上記セメントに添加する石灰石微粉末の量は内割で２〜１０重量％、好ましくは２．５〜７．５重量％である。このような量にするのは前述の通りである。
【００７３】
石灰石微粉末は、従来からセメント組成物やセメント混和材やコンクリートの構成材料として用いられているものであれば特に限定されない。石灰石微粉末の粉末度は、ブレーン値で２０００〜１００００（ｃｍ２／ｇ）であるのが好ましい。
【００７４】
次に、本願発明のセメント組成物の強度性能確認試験について説明する。
【００７５】
≪強度性能確認試験；実施例≫
＜使用材料＞
(1)セメント
・表１に示す各試製セメント（石膏は昭和電工社製の排脱した二水石膏を用い、クリンカに対しＳＯ３換算で一律２．５％添加）
(2)石灰石微粉末
・石灰石微粉末（秩父太平洋社製；ブレーン値４７７０ｃｍ２／ｇ）
(3)高炉スラグ微粉末
・高炉スラグ微粉末（デイ・シイ社製；ブレーン値４３５０ｃｍ２／ｇ）
【００７６】
＜ベースセメント及びセメント組成物＞
表１にベースセメントのクリンカ構成と粉末度、表２に前記ベースセメントを用いたセメント組成物の配合をそれぞれ示す。ベースセメントとセメント組成物の製造は、前述の通り、従来の方法に準じて行った。なお、クリンカ中には、記載の鉱物の他、遊離石灰、硫酸アルカリなどが少量含まれる。また、表１のベースセメントＥが普通ポルトランドセメントに相当する。
【００７７】
【表１】
0006579977.tif 000002
【００７８】
【表２】
0006579977.tif 000003
【００７９】
＜強度性能確認試験＞
JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に準拠してモルタル試験体を作製し、各試験材齢で前記ＪＩＳ規格に記載の圧縮強度試験方法に準じて圧縮強度試験を行った。試験材齢は３日、７日、２８日とした。圧縮強度試験結果を表３に示す。
【００８０】
【表３】
0006579977.tif 000004
【００８１】
ここでは、材齢３日強度が３５〜４０（Ｎ／ｍｍ２）の場合は材齢３日強度に対して材齢２８日強度比が１．５０以上、材齢３日強度が４０（Ｎ／ｍｍ２）を超える場合は材齢３日強度に対して材齢２８日強度比が１．３５以上、かつ材齢２８日強度がベースセメントより同一のベースセメントを用いたセメント組成物の方が高い場合に良好と判断した。
【００８２】
ベースセメントＡを用いた配合Ｎｏ．１〜７において、高炉スラグ微粉末を用いた配合Ｎｏ．２ではベースセメントＡのみ（配合Ｎｏ．１）と比較して強度が小さかった。また、高炉スラグ微粉末の添加はある程度あっても、石灰石微粉末の添加量が１重量％と量の少ない配合Ｎｏ．３では強度増進の効果が小さかった。また、石灰石微粉末の添加量が１５重量％と量の多い配合Ｎｏ．７では、ベースセメントＡのみ（配合Ｎｏ．１）より強度が小さくなった。
【００８３】
上記に対し、石灰石微粉末の添加量が本願発明の範囲の２〜１０重量％にある配合Ｎｏ．４〜６では、材齢３日での初期強度が３５（Ｎ／ｍｍ２）を超えるとともに材齢２８日での強度もベースセメントＡのみ（配合Ｎｏ．１）より高くなり、材齢２８日強度比を満足しつつ強度確保が十分できた。
【００８４】
ベースセメントＢを用いた配合Ｎｏ．９〜１０においても、石灰石微粉末を本願発明の範囲で添加することにより、初期強度発現性と強度増進性がよく、材齢２８日強度比を満足しつつ材齢２８日での強度も確保できるものが得られた。
【００８５】
また、ベースセメントＣ、Ｄを用いた配合Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１４の本願発明のものは、ベースセメントＣのみ（配合Ｎｏ．１１）、ベースセメントＤのみ（配合Ｎｏ．１３）のものと比べ前記判断基準を満足する良好な結果となった。
【００８６】
ベースセメントの構成が本願発明の範囲から外れるベースセメントＥを用いた配合Ｎｏ．１５〜１７のものは、本願発明の添加量範囲で石灰石微粉末を添加したにもかかわらず添加効果は得られず、材齢３日での初期強度発現は十分でなかった。