(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２分子の酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3に対して１分子の酸化カルシウムＣａＯを含む二アルミン酸カルシウムＣＡ２の第一の結晶化鉱物学的相と、１分子の酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3および１分子の二酸化ケイ素ＳｉＯ2に対して２分子の酸化カルシウムＣａＯを含むアルミナケイ酸二カルシウムＣ２ＡＳの第二の結晶化鉱物学的相とを有するアルミン酸カルシウムを含み、このアルミン酸カルシウム中の前記第一および第二の鉱物学的相の合計質量分率が８０％以上であることを特徴とするアルミン酸カルシウムセメント。
【請求項２】
前記アルミン酸カルシウムが非晶質の部分をさらに含み、前記アルミン酸カルシウムの中における上記非晶質の部分の質量分率が２０％以下である、請求項１に記載のアルミン酸カルシウムセメント。
【請求項３】
前記アルミン酸カルシウムが１分子の酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3に対して１分子の酸化カルシウムＣａＯを含むアルミン酸モノカルシウムＣＡの第三の結晶化鉱物学的相、および／または、６分子の酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3に対して１分子の酸化カルシウムＣａＯを含むヘキサアルミン酸カルシウムＣＡ６の第四の結晶化鉱物学的相をさらに含み、前記アルミン酸カルシウムの中の第三および第四の鉱物学的相を合計した質量分率が２０％以下である、請求項１または２に記載のアルミン酸カルシウムセメント。
【請求項４】
前記アルミン酸カルシウムが、３分子の酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3および１分子の酸化硫黄ＳＯ3に対して４分子の酸化カルシウムＣａＯを含むアルミン酸スルホカルシウムＣ４Ａ３＄の追加の結晶化鉱物学的相をさらに含み、前記アルミン酸カルシウムの中の上記アルミン酸スルホカルシウムＣ４Ａ３＄の質量分率が０．５％〜１５％である請求項１〜３のいずれか一項に記載のアルミン酸カルシウムセメント。
【請求項５】
前記アルミン酸カルシウムの全重量を規準にして、重量で、
０％〜５％の酸化鉄Ｆｅ2Ｏ3、
０％〜５％の酸化チタンＴｉＯ2、
０％〜５％の酸化硫黄ＳＯ3、
０％〜５％の酸化マグネシウムＭｇＯ、
０％〜２％のアルカリ化合物、
を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアルミン酸カルシウムセメント。
【請求項６】
標準ＮＦ−ＥＮ−１９６−６に従って測定して、２２００平方センチメートル／グラム〜４５００平方センチメートル／グラムの間の範囲のＢｌａｉｎｅ比表面積を有する、粉体の形態を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアルミン酸カルシウムセメント。
【請求項７】
前記アルミン酸カルシウムの全重量を規準にして、重量で、
５０％〜６０％の第一の結晶化鉱物学的相ＣＡ２、
２６％〜３２％の第二の結晶化鉱物学的相Ｃ２ＡＳ、
２．５％〜３．５％の第三の結晶化鉱物学的相ＣＡ、
０．５％〜１．５％の第五の結晶化鉱物学的相のフェロアルミン酸テトラカルシウムＣ４ＡＦ、
１０％〜１５％の追加の結晶化鉱物学的相Ｃ４Ａ３＄、
を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアルミン酸カルシウムセメント。
【請求項８】
少なくとも請求項１〜７のいずれか一項に記載のアルミン酸カルシウムセメントに水と任意成分のセメント質添加剤、粒状物および補助剤とを混合したセメント質組成物。
【請求項９】
上記セメント質添加剤がフライアッシュおよび／または粒状化高炉スラグおよび／またはシリカ粉末および／またはシリカフュームおよび／またはメタカオリンであり、上記粒状物が石英および／または微細石灰石および／または砂である請求項８に記載のセメント質組成物。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のアルミン酸カルシウムセメントの使用であって、
ａ）少なくとも前記アルミン酸カルシウムセメントを水と混合してセメント質組成物を作り、
ｂ）前記セメント質組成物を所定の位置に配し、
ｃ）前記セメント質組成物を、５０℃〜３００℃の間の範囲の温度に加熱して、そのセメント質組成物の凝結を促進させる、
ことを特徴とする使用。
【請求項１１】
工程ａ）で前記セメント質組成物が水性懸濁液の形態にし、工程ｂ）で前記セメント質組成物を油井に配置する請求項１０に記載のアルミン酸カルシウムセメントの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、水の存在下で、温度を上昇させることにより硬化が促進されるセメントの分野に関する。
【０００２】
具体的には、本発明は、２分子の酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3に対して１分子の酸化カルシウムＣａＯを含む二アルミン酸カルシウムＣＡ２の第一の結晶化鉱物学的相（crystallised mineralogical phase）、および／または１分子の酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3および１分子の二酸化ケイ素ＳｉＯ2に対して２分子の酸化カルシウムＣａＯを含むアルミナケイ酸二カルシウムＣ２ＡＳの第二の結晶化鉱物学的相を含む、アルミン酸カルシウムを含むアルミン酸カルシウムセメントに関する。
【０００３】
半発明はさらに、そのようなアルミン酸カルシウムセメントを含み、水ならびに、可能であればたとえばフライアッシュ、粒状化高炉スラグ、シリカ粉末、シリカフューム、メタカオリン、石英、微細石灰石、砂、および補助剤などのようなその他のコンパウンド物と混合した、セメント質組成物にも関する。
【０００４】
本発明は、温度における上昇が、必要とされたり、持続されたりする、たとえば油井の固結化（consolidating of oil wells）のような各種の用途において特に有利な適用性を有している。
【背景技術】
【０００５】
セメントは、硬化させて、硬化された最終物質を形成させることを目的とした、水と混合してペースト状もしくは液状のコンシステンシーを有するセメント質組成物を形成させるように設計された、鉱物質の粉体である。
【０００６】
市場には多数のセメントが存在し、それらは、一方ではそれらと水との反応性によって、他方では、それらから得ることが可能な硬化させた最終物質の機械的および化学的性質によって、区別することができる。
【０００７】
たとえば、アルミン酸カルシウムセメントは、酸の腐食に対する高い抵抗性という特有の化学的性質、ならびに高温および高圧に対する高い抵抗性という物理的性質を有する、硬化させた最終物質を与える。
【０００８】
セメントを水と混合したときの反応性によって、このセメントと水との混合物によって形成されるセメント質組成物のワーカビリティ、すなわち、その間は、このセメント質組成物が、その用途に適した粘度（すなわち、たとえば、亀裂の中にそれらを圧入（injection）することを可能とする低い粘度、あるいは、型枠の中でそれらを付形することを可能とする中程度の粘度）を有しているような時間幅（duration、「オープンタイム」とも呼ばれる）が決定される。
【０００９】
これらの反応性はさらに、後の、セメントと水との反応相の際の、そのセメント質組成物の硬化動力学（hardening kinetics）を決定する。それらは、そのセメント質組成物の水凝結（hydraulic settiｎｇ）（その水凝結は、セメントの水による水和反応の加速された発熱相である）の特性であり、そして、水凝結の後でその物質の最終的な硬化が起きる速度（すなわち、どの程度の時間で、その硬化させた最終物質が所望の機械的抵抗性（mechanical resistance）に達するか）の特性である。
【００１０】
さらに、比較的に高温、すなわち、約５０℃よりも高温、さらには３０℃よりも高温にすると、セメント質組成物の硬化動力学を加速させることが可能であって、特に、セメント質組成物の増粘を進めさせ、水凝結の開始を早めさせることによって、そのワーカビリティを実質的に低下させるということも公知である。
【００１１】
セメント質組成物の反応性に及ぼす温度の影響を低下させる目的で、一般的には、セメント質組成物に対してたとえば凝結遅延剤（setting retarder）のような補助剤（adjuvant）が添加される。
【００１２】
しかしながら、同一のセメント質組成物の中でいくつかの遅延剤を使用することが可能であるので、それらの遅延剤が、相互に、および／またはセメント質組成物のその他の添加物と相互作用を有する可能性があり、そのため、そのセメント質組成物の硬化動力学を予測することが困難となる。
【００１３】
それに加えて、セメント質組成物の中に遅延剤が存在することによって、硬化させた最終物質の機械的抵抗性の低下がもたらされる可能性もある。
【００１４】
さらには、これらのワーカビリティおよび硬化動力学に関する問題点があるために、アルミン酸カルシウムベースのセメント質組成物は、一般的には、オンサイトで製造される、すなわち、そのセメント質組成物を使用する場所で、水をセメントに直接添加するということもまた公知である。
【００１５】
したがって、ポルトランドセメントをベースとするセメント質組成物を製造するために通常使用されている生産ラインで、オンサイトで、アルミン酸カルシウムセメントをベースとするセメント質組成物を調製するということが、日常的に行われる。
【００１６】
生産ラインには、パージしたり、および／または除染（clean）したりすることが困難なデッドゾーンが存在しているので、少量のセメントが、一つの生産系列（production campaign）から他の系列へと残存する可能性がある。したがって、ポルトランドセメントベースのセメント質組成物を製造する際に、そのポルトランドセメントが、残存しているアルミン酸カルシウムセメントによって汚染され、あるいはその逆のことが起こる。
【００１７】
その上、ポルトランドセメントとアルミン酸カルシウムセメントとは、相互作用を有しており、その相互作用が、得られたセメント質組成物の硬化動力学を加速する。したがって、ポルトランドセメントとアルミン酸カルシウムセメントとの混合物をベースとするセメント質組成物の水凝結は、単にポルトランドセメントをベースとするか、あるいはアルミン酸カルシウムセメントをベースとするセメント質組成物で予想されるよりも早く開始される。この混合物が、意図しない汚染の結果であると、凝結における加速によって、設置を阻害する（blocking the installations）可能性があり、このことは極めて大きな問題である。
【００１８】
一般的に、高温が含まれ、それに対して形成されるセメント質組成物のワーカビリティおよび硬化動力学を調節することが必須であるような用途は、削井の固結化である。
【００１９】
削井、特に油井は、複雑なプロセスであって、主として、岩を掘削しながら、その中に筒状の金属体を導入することからなっている。
【００２０】
これら削井の型枠（ｆｏｒｍｗｏｒｋ）を補強し、その中に埋め込まれた筒状体を腐食から保護し、さらにはこの筒状体を近隣の岩に封止させるために、削井の壁面にセメントを塗布することが知られている。
【００２１】
これを実施するために、産業人（ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｓｔ）は、比較的大量の水の中に分散させた、主としてセメント、可能であれば骨材（ａｇｇｒｅｇａｔｅ）または特定のセメント質添加剤を含んだ、水性懸濁液（一般的には、スラリーと呼ばれている）の形態でセメント質組成物を使用し、筒状体の中へ、後者の底部にまでそれらを圧入する。次いでその水性懸濁液が表面に向かって、岩壁とその筒状体との間に存在する空間にまで上昇する。
その水性懸濁液のワーカビリティは、この水性懸濁液を筒状体の底にまで圧入することが可能であることが必要であり、そしてその水性懸濁液の水凝結が、この水性懸濁液が表面にまで上昇した後適切なタイミングで起きなければならず、そしてこれが高温・高圧の地下条件下を考慮に入れなければならない。
【００２２】
米国特許出願公開第２０１３０２９９１７０号明細書の文献から、油井の固結化に適した、アルミン酸カルシウムセメントならびに有機酸およびポリマーの混合物を含む凝結遅延剤を含む水性懸濁液の形態にある複雑なセメント質組成物が公知である。
【００２３】
米国特許第６１４３０６９号明細書および米国特許出願公開第２００４０２５５８２２号明細書の文献からも、市販のブランドのＳＥＣＡＲ−６０（商標）またはＲＥＦＣＯＮ（商標）のアルミン酸カルシウム、フライアッシュ、水、遅延剤たとえばクエン酸、グルコン酸、または酒石酸、およびその他の添加物たとえば起泡剤、および流体のロスを防ぐ薬剤を含む、油井の固結化に適した、低粘度の水性懸濁液の形態にあるセメント質組成物も公知である。
【００２４】
しかしながら、それらのワーカビリティおよびそれらの硬化動力学に及ぼす温度の影響を低減させるために、そのようにして配合したセメント質組成物は、特に複雑である。さらにそれらは、多くの各種の化合物を使用することになり、環境に悪影響を与える可能性もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３０２９９１７０号明細書
【特許文献２】米国特許第６１４３０６９号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００４０２５５８２２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
したがって、アルミン酸カルシウムを水和させることによって得られる性質からのメリットを享受することが可能で、しかも、特に温度が高いときに、ワーカビリティの時間をもっと容易に調節することが可能であり、かつ、ポルトランドセメントによる汚染、またはポルトランドセメントの中でのある程度の汚染が許容できるようにする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上述のような従来技術の欠点を克服するために、本発明は、このタイプのセメントの有利な化学的抵抗性および機械的抵抗性を有し、さらにはポルトランドセメントとの意図しない混合の場合であってさえも、遅延剤を添加しなくても本来的に長い（ｎａｔｕｒａｌｌｙ  ｌｏｎｇ）オープンタイムを有する、新規なアルミン酸カルシウムセメントを提案する。
【００２８】
より詳しくは、本発明においては、序論で述べたように、アルミン酸カルシウムセメントが提案されるが、ここで前記アルミン酸カルシウムにおける前記第一および第二の鉱物学的相全部の質量分率は、８０％以上である。
【００２９】
したがって、これらの結晶化鉱物学的相のおかげで、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントは、調節された硬化動力学を有し、遅延剤を添加する必要もない。
【００３０】
より詳しくは、本願の出願人が観察したところでは、これらの鉱物学的相を含むアルミン酸カルシウムセメントは、周囲温度では、極端に長いワーカビリティを有し、そしてこれらの相の水との反応性は、温度を上昇させることにより向上される。したがって、周囲温度では、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントの水との反応性は低く、水和反応の動力学は極めて遅い。したがって、このセメントをベースとするセメント質組成物のワーカビリティは、凝結遅延剤を、追加の化合物の形態で添加しなくても、調節されている。
【００３１】
さらに、その硬化動力学が調節されていて、温度を上昇させることによって、その水凝結を開始させたり、および／または加速させたりすることができる。
【００３２】
それらに加えて、これらの鉱物学的相によって、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントとポルトランドセメントとの相互作用が低減されることが保証され、それによって、ポルトランドセメントとアルミン酸カルシウムセメントとの間の相互汚染に関わる問題が抑制される。
【００３３】
最後に、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントは、高温および高圧に対する機械的抵抗性、ならびに従来技術において既知のアルミン酸カルシウムセメントの場合と同様の酸腐食に対する化学的抵抗性を有している。
【００３４】
本発明によるアルミン酸カルシウムセメントの、その他の非限定的であるが有利な特性を、個別あるいは技術的に許容される各種の組合せを考慮に入れて挙げれば、以下のようになる：
−  前記アルミン酸カルシウムがさらに、非晶質の部分を含んでいて、前記アルミン酸カルシウムの中におけるその質量分率が２０％以下である；
−  前記アルミン酸カルシウムがさらに、１分子の酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3（セメントメーカーの表記法に従ってＡと表記される）に対して１分子の酸化カルシウムＣａＯ（セメントメーカーの表記法に従ってＣと表記される）を含むアルミン酸モノカルシウムＣＡの第三の結晶化鉱物学的相、および／または、６分子の酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3に対して１分子の酸化カルシウムＣａＯを含むアルミン酸ヘキサカルシウムＣＡ６の第四の結晶化鉱物学的相を含み、前記アルミン酸カルシウムの中の第三および第四の鉱物学的相を合計した質量分率が２０％以下である；
−  前記アルミン酸カルシウムがさらに、３分子の酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3および１分子の酸化硫黄ＳＯ3（セメントメーカーの表記法に従って＄と表記される）に対して４分子の酸化カルシウムＣａＯを含むアルミン酸スルホカルシウムＣ４Ａ３＄を含む、さらなる鉱物学的相を含む；
−  それが、前記アルミン酸カルシウムの全重量を規準にして重量で：０％〜５％の酸化鉄Ｆｅ2Ｏ3、０％〜５％の酸化チタンＴｉＯ2、０％〜５％の酸化硫黄ＳＯ3、０％〜５％の酸化マグネシウムＭｇＯ、０％〜２％のアルカリ化合物を含む；
−  それが、標準ＮＦ−ＥＮ−１９６−６に従って測定して、２２００平方センチメートル／グラム〜４５００平方センチメートル／グラムの間、好ましくは２９００〜３９００平方センチメートル／グラムの間の範囲のＢｌａｉｎｅ比表面積を有する、粉体の形態を有する；
−  それが、前記アルミン酸カルシウムの全重量を規準にして重量で：５０％〜６０％の第一の結晶化鉱物学的相ＣＡ２、２６％〜３２％の第二の結晶化鉱物学的相Ｃ２ＡＳ（セメントメーカーの表記法に従ってシリカＳｉＯ2はＳと表記される）、２．５％〜３．５％の第三の結晶化鉱物学的相ＣＡ、０．５％〜１．５％の、フェロアルミン酸テトラカルシウムＣ４ＡＦ（セメントメーカーの表記法に従って酸化鉄Ｆｅ2Ｏ3はＦと表記される）の第五の結晶化鉱物学的相、１０％〜１５％のさらなる結晶化鉱物学的相、を含む；
−  本発明によるアルミン酸カルシウムセメントが、前記アルミン酸カルシウムの全重量を規準にして重量で、０．５％〜１５％の、アルミン酸スルホカルシウムＣ４Ａ３＄のさらなる鉱物学的相を含む。
【００３５】
本発明はさらに、水ならびに、可能であれば、セメント質添加剤たとえば、フライアッシュおよび／または粒状化高炉スラグおよび／またはシリカ粉末および／またはシリカフュームおよび／またはメタカオリン、粒状物たとえば、石英および／または微細石灰石および／または砂、および補助剤と混合した、少なくとも、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントを含むセメント質組成物も提案する。
【００３６】
本発明はさらに、本明細書で先に述べたようなアルミン酸カルシウムセメントの使用も提案するが、そこにおいては；
ａ）少なくとも前記アルミン酸カルシウムセメントを水と混合することによって、セメント質組成物を実現させ、
ｂ）前記セメント質組成物を、所定の位置に配し（ｓｅｔ  ｉｎ  ｐｌａｃｅ）、
ｃ）前記セメント質組成物を、５０℃〜３００℃の間、好ましくは８０℃〜２８０℃の間の範囲の温度に加熱して、そのセメント質組成物の凝結を促進させるようにする。
【００３７】
そのセメント質組成物には、当業者には公知の骨材（たとえば砂）および／または補助剤（たとえば遅延剤、加速剤、その他）をさらに含んでいてもよい。
【００３８】
工程ｃ）の温度条件においては、その圧力を高く、すなわち、飽和蒸気圧以上になるように選択して、水が液状の形態または少なくとも飽和蒸気の形態で存在するようにするのが好ましい。
【００３９】
具体的には、アルミン酸カルシウムセメントのこの使用は、削井、特に油井の固結化において有利な用途を有している。
【００４０】
このためには、本発明における使用の工程ａ）において、そのセメント質組成物が水性懸濁液の形態にあり、そして工程ｂ）において、そのセメント質組成物が油井に流し込まれる。
【００４１】
非限定的な例として提供された、添付の図面に関する以下の説明によって、本発明が何からなり、どのように実現されるかが説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】石灰、アルミナおよびシリカの質量分率を表す石灰−アルミナ−シリカの三元系状態図である。
【図２】本発明におけるアルミン酸カルシウムの組成範囲を示すための、図１の［ＩＩ−ＩＩ］の関連領域を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明においては、特に断らない限り、数値の間隔の「Ｘ〜Ｙ」または「Ｘ〜Ｙの間」の表記には、本発明においては、数値ＸおよびＹが含まれると理解されたい。
【００４４】
本発明は、セメント質組成物を形成させるために水と混合するのに適応させたアルミン酸カルシウムセメントに関するが、そのワーカビリティは本来的に長く、またその反応性は、温度を上昇させることにより促進される。
【００４５】
以下の記述においては、「セメント（ｃｅｍｅｎｔ）」という用語は、固い最終物質を形成させることを目的として硬化させることが可能なセメント質組成物を形成させるために、水と混合させることを意図した粉体を表しているものとする。
【００４６】
「セメント質組成物（ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）」という用語は、セメントと水と、可能であれば他の追加の化合物との混合物を表しているものとする。
【００４７】
最後に、以下において詳しく説明するが、セメントの反応性（「ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ」または「ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ」）は、そのセメントが水と反応する性能を特徴付けている。
【００４８】
化学的な観点からは、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントは、少なくとも１分子のアルミン酸カルシウムを含んでいる、すなわち、酸化カルシウムと酸化アルミニウムとの両方を含む化合物である。
【００４９】
より詳しくは、本明細書においては、本発明によるセメントのアルミン酸カルシウムには、酸化カルシウム（一般的には石灰ＣａＯと呼ばれる）、酸化アルミニウム（一般的にはアルミナＡｌ2Ｏ3と呼ばれる）、および二酸化ケイ素（一般的にはシリカＳｉＯ2と呼ばれる）が含まれる。
【００５０】
表記を単純化する（ｌｉｇｈｔｅｎ）方法として、セメントメーカーが彼らの表記で慣用しているようにして、以下においては、石灰ＣａＯを「Ｃ」の文字で、アルミナＡｌ2Ｏ3を「Ａ」の文字で、そしてシリカＳｉＯ2を「Ｓ」の文字で表して簡略化することとする。
【００５１】
これら３種の化合物、すなわち石灰Ｃ、アルミナＡ、およびシリカＳは、本発明によるアルミン酸カルシウムの中に存在するメジャー化合物を構成している。
【００５２】
本発明によるアルミン酸カルシウムにはさらに、前記アルミン酸カルシウムの全重量を規準にして重量で、以下のものを含んでいてもよい：
−  ０％〜５％の酸化鉄Ｆｅ2Ｏ3（セメントメーカーの表記法に従ってＦと略記する）、
−  ０％〜５％の酸化チタンＴｉＯ2（セメントメーカーの表記法に従ってＴと略記する）、
−  ０％〜５％の酸化硫黄ＳＯ3（セメントメーカーの表記法に従って＄と略記する）、
−  ０％〜５％の酸化マグネシウムＭｇＯ（セメントメーカーの表記法に従ってＭと略記する）、
−  ０％〜２％のアルカリ化合物。
【００５３】
これらのその他の化合物は、本発明によるセメントのアルミン酸カルシウムのマイナー化合物である。それらは、一般的には、アルミン酸カルシウムを製造するために使用した原料から来る不純物を構成している。
【００５４】
鉱物学的観点からは、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントには、結晶質部分および非晶質部分が含まれる。
【００５５】
これらの結晶質部分および非晶質部分が、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントの顕微鏡的状態を特徴付けており、このアルミン酸カルシウムセメントの結晶質部分には、結晶化鉱物学的相における特定の配列に従って、原子および／または分子が規則的に配列されて含まれているが、それに対してこのアルミン酸カルシウムセメントの非晶質部分には、相互に無秩序な、すなわちいかなる特定の配列にも従わずに配列された、原子および／または分子が含まれている。
【００５６】
ここで、本発明によるセメントのアルミン酸カルシウムは、主として結晶質である。
【００５７】
より詳しくは、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントにおいて、前記アルミン酸カルシウムの中における前記結晶質部分の質量分率が８０％以上であるのが有利である。
【００５８】
別の言い方をすれば、本発明によるセメントのアルミン酸カルシウムの全量に対して結晶質部分が８０％以上である。
【００５９】
したがって、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントにおいては、非晶質部分の質量分率が２０％以下である。
【００６０】
その結晶質部分は、本発明によるセメントのアルミン酸カルシウムをより特異的に記述することを可能とする結晶化鉱物学的相を有している。
【００６１】
実際のところ、本発明によるセメントの中に存在している結晶化鉱物学的相の量および特質は、前記アルミン酸カルシウムの化学的組成に依存している。
【００６２】
以下の説明において、これら「結晶化鉱物学的相（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｓｅｄ  ｍｉｎｅｒａｌｏｇｉｃａｌ  ｐｈａｓｅｓ）」という用語は、場合によっては「鉱物学的相（ｍｉｎｅｒａｌｏｇｉｃａｌ  ｐｈａｓｅｓ）」とも呼ばれる。
【００６３】
ここにおいて特に、「結晶化鉱物学的相」は、原子スケールでの構造と、それらが数種の異なった化合物を含んでいるのなら、そのアルミン酸カルシウムの組成の両方を表す。
【００６４】
具体的には、この場合、本発明によるセメントのアルミン酸カルシウムの鉱物学的相には、石灰Ｃ、アルミナＡ、およびシリカＳが含まれる。
【００６５】
一般的には、アルミン酸カルシウムの結晶化鉱物学的相は多様である。それらの中でも、以下のものを挙げることができる：
・石灰ＣおよびアルミナＡのみを含む相、たとえば：
−  アルミン酸モノカルシウムＣａＡｌ2Ｏ4（ＣＡと表記）の相、その結晶格子には、１分子のアルミナＡに対して１分子の石灰Ｃが含まれる。
−  二アルミン酸モノカルシウムＣａＡｌ4Ｏ7（ＣＡ２と表記）の相、その結晶格子には、２分子のアルミナＡに対して１分子の石灰Ｃが含まれる。
−  六アルミン酸モノカルシウム（ＣＡ６と表記）の相、その結晶格子には、６分子のアルミナＡに対して１分子の石灰Ｃが含まれる。
−  アルミン酸三カルシウム（Ｃ３Ａと表記）の相、その結晶格子には、１分子のアルミナＡに対して３分子の石灰Ｃが含まれる。
−  七アルミン酸十二カルシウム（Ｃ１２Ａ７と表記）の相、その結晶格子には、７分子のアルミナＡに対して２分子の石灰Ｃが含まれる。
・石灰ＣおよびシリカＳのみを含む相、たとえば：
−  ケイ酸モノカルシウム（ＣＳと表記）の相、その結晶格子には、１分子のシリカＳに対して１分子の石灰Ｃが含まれる。
−  ケイ酸二カルシウム（Ｃ２Ｓと表記）の相、その結晶格子には、１分子のシリカＳに対して２分子の石灰Ｃが含まれる。
−  ケイ酸三カルシウム（Ｃ３Ｓと表記）の相、その結晶格子には、１分子のシリカＳに対して３分子の石灰Ｃが含まれる。
−  二ケイ酸三カルシウム（Ｃ３Ｓ２と表記）の相、その結晶格子には、２分子のシリカＳに対して３分子の石灰Ｃが含まれる。
・アルミナＡおよびシリカＳのみを含む相、たとえば：
−  二ケイ酸三アルミニウム（Ａ３Ｓ２と表記）の相、その結晶格子には、２分子のシリカＳに対して３分子のアルミナＡが含まれる。
・石灰Ｃ、アルミナＡ、およびシリカＳを含む相、たとえば：
−  アルミナケイ酸二カルシウム（Ｃ２ＡＳと表記）の相、その結晶格子には、１分子のアルミナＡおよび１分子のシリカＳに対して２分子の石灰Ｃが含まれる。
−  アルミナ二ケイ酸モノカルシウム（ＣＡＳ２と表記）の相、その結晶格子には、１分子のアルミナＡおよび２分子のシリカＳに対して１分子の石灰Ｃが含まれる。
以上のリストで完全に述べ尽くされている訳ではない。
【００６６】
これらの鉱物学的相は、一般的には、それらがアルミン酸カルシウムセメントに付与する性質、特に、反応性および硬化させた最終物質の機械的性質に応じて選択される。
【００６７】
通常、アルミン酸カルシウムが採用することが可能な各種の鉱物学的相を、前記アルミン酸カルシウムにおける３種の化合物石灰Ｃ、アルミナＡ、およびシリカＳのそれぞれ一つの相対的な比率に従った、三元系状態図の形でグラフ的に表す。
【００６８】
そのような三元系状態図を図１に示すが、それは、アルミン酸カルシウムの中で共存することが可能な各種の鉱物学的相のいくつかを、前記アルミン酸カルシウムの中に含まれる石灰Ｃ、アルミナＡ、およびシリカＳの質量比に従って示している。
【００６９】
この状態図において、三角形の頂点ＡおよびＣの間の辺の上でアルミン酸カルシウムの中に含まれる石灰Ｃの質量分率を読み取ることができ、その質量分率は、アルミン酸カルシウムの中に含まれる石灰Ｃ、アルミナＡ、およびシリカＳの合計重量に対する、前記アルミン酸カルシウムの中に含まれる石灰Ｃの重量を示している。
【００７０】
この石灰Ｃの質量分率はすべて、三元系状態図の内側で、三角形の頂点Ｃの対辺に平行な線の上に位置している。
【００７１】
同様にして、三角形の頂点ＳおよびＡの間の辺の上でそのアルミン酸カルシウムの中に含まれるアルミナＡの質量分率を読み取ることができ、そして、このアルミナＡの質量分率はすべて、三元系状態図の内側で、三角形の頂点Ａの対辺に平行な線の上に位置している。
【００７２】
同様にして、アルミン酸カルシウムの中に含まれるシリカＳの質量分率は、三角形の頂点ＣおよびＳの間に位置する辺の上にあり、そしてこのシリカＳの質量分率はすべて、三元系状態図の内側で、三角形の頂点Ｓの対辺に平行な線の上に位置している。
【００７３】
さらに、この三元系状態図の中では、特定のポイントが、純粋な鉱物学的相を表している。別の言い方をすれば、そのアルミン酸カルシウムの結晶質部分の組成が、この特定のポイントの石灰Ｃ、アルミナＡ、およびシリカＳのモル分率に正確に相当しているのなら、前記アルミン酸カルシウムの結晶質部分には、この特定の結晶化鉱物学的相が１００％含まれている。これは、たとえばポイントＣ２ＡＳ、またはポイントＣＡ、またはポイントＣＡ２もしくはＣＡ６の場合である。
【００７４】
実際には、アルミン酸カルシウムが単一の純相を含むことは稀で、より一般的には、それには共存するいくつかの相が含まれる。
【００７５】
この場合、本発明によるアルミン酸カルシウムにおいては、そのメジャーな結晶化鉱物学的相は以下のものである：
−  相ＣＡ２、第一の結晶化鉱物学的相と呼ばれているもの、
−  相Ｃ２ＡＳ、第二の結晶化鉱物学的相と呼ばれているもの。
【００７６】
より詳しくは、明らかに、前記アルミン酸カルシウムの中の前記第一および第二の鉱物学的相ＣＡ２、Ｃ２ＡＳを合計した質量分率が８０％以上である。
【００７７】
別の言い方をすれば、第一および第二の鉱物学的相ＣＡ２、Ｃ２ＡＳを合わせた重量が、本発明によるアルミン酸カルシウムのセメントのアルミン酸カルシウムを合計した重量の少なくとも８０％を示す。
【００７８】
したがって、そのメジャーの鉱物学的相が相ＣＡである従来技術に記載されているアルミン酸カルシウムとは対照的に、この場合、メジャーな鉱物学的相（１相または複数相）が、第一および第二の鉱物学的相のＣＡ２、Ｃ２ＡＳである。
【００７９】
本発明によるセメントのアルミン酸カルシウムの残りの、前記アルミン酸カルシウムの全重量を規準にして重量で２０％には、たとえば以下のようなマイナーな鉱物学的相が含まれていてよい：
−  相ＣＡ、第三の結晶化鉱物学的相と呼ばれているもの、および
−  相ＣＡ６、第四の結晶化鉱物学的相と呼ばれているもの。
【００８０】
本当のところ、図１および２の三元系状態図に示したように、これら第三および第四の鉱物学的相ＣＡ、ＣＡ６は、第一および第二の鉱物学的相ＣＡ２、Ｃ２ＡＳのすぐ近傍に位置しており、そのため、本発明によるセメントのアルミン酸カルシウムを製造する際に、これら第三および第四の鉱物学的相のＣＡ、ＣＡ６が、極めて生成しやすい。
【００８１】
本発明によるアルミン酸カルシウムセメントの前記アルミン酸カルシウムの中の第三および第四の結晶化鉱物学的相ＣＡ、ＣＡ６を合計した質量分率が、２０％以下であるのが好ましい。
【００８２】
本発明によるセメントのアルミン酸カルシウムの残りの２０％には、本明細書で先に挙げた、酸化鉄Ｆｅ2Ｏ3（Ｆ）、酸化チタンＴｉＯ2（Ｔ）、酸化硫黄ＳＯ3（＄）、酸化マグネシウムＭｇＯ、またはアルカリ化合物のような、本発明によるアルミン酸カルシウムの不純物で構成される、マイナー化合物が含まれていてもよい。
【００８３】
具体的には、そのマイナー化合物は、アルミナＡ、石灰Ｃ、およびシリカＳであるアルミン酸カルシウムのメジャー化合物の少なくとも一つと共に鉱物学的相を形成することができる。
【００８４】
具体的には、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントのアルミン酸カルシウムの残りの２０％には、３分子の酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3および１分子の酸化硫黄ＳＯ3に対して４分子の酸化カルシウムＣａＯを含む、アルミン酸スルホカルシウムＣ４Ａ３＄のさらなる鉱物学的相を含んでいてもよい。
【００８５】
３分子のアルミナＡおよび１分子の酸化硫黄に対して４分子の石灰Ｃを含む結晶格子を有するこのさらなる鉱物学的相Ｃ４Ａ３＄は、イーリマイト（Ｙｅ’ｅｌｉｍｉｔｅ）とも呼ばれる。
【００８６】
したがって、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントには、前記アルミン酸カルシウムの全重量を規準にして重量で０．５％〜１５％、好ましくは０．５％〜１２％の、このアルミン酸スルホカルシウムＣ４Ａ３＄のさらなる鉱物学的相を含むことができる。
【００８７】
有利なことには、このマイナー相のイーリマイトが、セメント質組成物の反応性に有効である。具体的には、セメント質組成物の中でマイナー相のイーリマイトＣ４Ａ３＄の比率が高くなるほど、このセメント質組成物の周囲温度での粘度が、高くなる。そのセメント質組成物の周囲の温度が高くなると、この効果がさらに著しくなる。
【００８８】
マイナー相のイーリマイトもまた、高温でのセメント質組成物の反応性に効果を有している。具体的には、セメント質組成物の中でマイナー相のイーリマイトＣ４Ａ３＄の比率が高くなるほど、高温での凝結時間が長くなる。
【００８９】
油井掘削用途に適したセメントを製造するフレームワークにおいては、マイナー相のイーリマイトをゼロでは無い比率で含むアルミン酸カルシウムの組成を選択することが、特に有利となるようである。具体的には、３〜５％の間、たとえば３％、４％または５％に等しい比率の相イーリマイトＣ４Ａ３＄が好適である。
【００９０】
この残りの２０％にはさらに、存在するならば、本発明によるセメントのアルミン酸カルシウムの非晶質部分も含まれる。
【００９１】
図１および２の三元系状態図においては、第一および第二の鉱物学的相ＣＡ２、Ｃ２ＡＳを示す特定のポイントを結ぶ、特定の直線Ｄが存在している。
【００９２】
本発明によるセメントのアルミン酸カルシウムが、この特定の直線Ｄ上にあるとすると、それには、１００％の第一の鉱物学的相ＣＡ２と１００％の第二の鉱物学的相Ｃ２ＡＳとの間の組成が含まれる。
【００９３】
別の言い方をすれば、本発明によるセメントのアルミン酸カルシウムがこの特定の直線Ｄの上にあれば、このアルミン酸カルシウムは結晶性であり、そして本発明によるセメントのアルミン酸カルシウムの中の前記第一および第二の鉱物学的相ＣＡ２、Ｃ２ＡＳを合計した質量分率は、１００％に等しい。
【００９４】
したがって、前記アルミン酸カルシウムの中の前記第一および第二の鉱物学的相ＣＡ２、Ｃ２ＡＳの合計した質量分率を８０％以上とするためには、このアルミン酸カルシウムは、この特定の直線Ｄに近いゾーンＺの中に位置していなければならない。
【００９５】
このゾーンＺは、図１および２のグラフに示されている。図の中のポイントのｖ、ｗ、ｘ、およびｙは、以下のような鉱物学的組成に相当する：
−  ポイントｖには、８０％の第一の鉱物学的相ＣＡ２および２０％の第四の鉱物学的相ＣＡ６が含まれ、
−  ポイントｗには、８０％の第一の鉱物学的相ＣＡ２および２０％の第三の鉱物学的相ＣＡが含まれ、
−  ポイントｘには、８０％の第二の鉱物学的相Ｃ２ＡＳおよび２０％の第三の鉱物学的相ＣＡが含まれ、そして
−  ポイントｙには、８０％の第一の鉱物学的相Ｃ２ＡＳおよび２０％の第四の鉱物学的相ＣＡ６が含まれる。
【００９６】
したがって、ポイント［ｖ−ＣＡ２−ｗ−ｘ−Ｃ２ＡＳ−ｙ−ｖ］をつないだ輪郭で区切られた三元系状態図の面が、ゾーンＺに相当し、その中では、第一および第二の相のＣＡ２、Ｃ２ＡＳを合計したものが８０％以上である。
【００９７】
さらに、三元系状態図の中でのアルミン酸カルシウムの位置を知ることによって、その化学組成を想定することも可能である。
【００９８】
たとえば、図１および２の三元系状態図のポイントＹの組成は、石灰Ｃが３４．４％、アルミナＡが４８．１％、そしてシリカＳが１７．５％である。
【００９９】
したがって、同じ原理によって、ゾーンＺに入っている各種のアルミン酸カルシウムの石灰Ｃ、アルミナＡ、およびシリカＳの化学組成範囲もまた、図２を使用して三元系状態図の上でグラフ的に求めることができる。
【０１００】
言うまでもないことであるが、アルミン酸カルシウムの中にマイナー化合物が存在している場合には、このアルミン酸カルシウムの中に含まれる石灰Ｃ、アルミナＡ、およびシリカＳを合計した量に対する、石灰Ｃ、アルミナＡ、およびシリカＳの相対的な比率を求めることによって、三元系状態図中にこのアルミン酸カルシウムの位置を決めることもまた可能である。
【０１０１】
さらに、驚くべきことには、それらの第一および第二の鉱物学的相ＣＡ２、Ｃ２ＡＳは、それらが水の存在下にある場合には、特殊な反応性を有している。
【０１０２】
本当のところ、それら第一および第二の鉱物学的相ＣＡ２、Ｃ２ＡＳは、周囲温度では、水とはほとんど反応しない。言い換えれば、それらは、周囲温度では、水とは極めてゆっくりとしか反応しないように適合されている。
【０１０３】
ここで、鉱物学的相が水と反応するのは、それが水によって水和されたときであることを理解すれば、この反応性を、鉱物学的相の「水和度」（ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  ｈｙｄｒａｔｉｏｎ）と呼ばれている数値で特徴付けることが可能である。
【０１０４】
水和度を言い換えれば、水によって水和される鉱物学的相の能力、すなわち、前記鉱物学的相の結晶格子を形成している分子がイオンの形態で、水の中に入っていって溶液となる能力であり、別の言い方をすれば、水和度によって、鉱物学的相を構成し、水との相互作用によって破壊される分子の間に存在している結合の能力が評価される。
【０１０５】
それにも関わらず、実施例のところで示されるが、第一および第二の鉱物学的相ＣＡ２、Ｃ２ＡＳは、温度を上げるという影響下では、水と効率的に反応するように適合させられている。
【０１０６】
別の言い方をすれば、これら第一および第二の鉱物学的相の水和度が、温度と共に上昇する。
【０１０７】
具体的には、これら第一および第二の鉱物学的相ＣＡ２、Ｃ２ＡＳは、硬化温度が摂氏５０度（℃）〜３００℃の間、好ましくは８０℃〜２８０℃の間である場合には、周囲温度の場合よりは、はるかに早く水と反応することができる。
【０１０８】
有利なことには、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントの中に含まれる第一および第二の鉱物学的相ＣＡ２、Ｃ２ＡＳのそれぞれ一つの相対的な量を調節して、所定の温度での第一および第二の結晶化鉱物学的相ＣＡ２、Ｃ２ＡＳの水和度から出発して、この温度での本発明によるアルミン酸カルシウムセメントの反応性を調節することもさらに可能である。
【０１０９】
第一および第二の鉱物学的相ＣＡ２、Ｃ２ＡＳとは対照的に、第三の鉱物学的相ＣＡは、それが水の存在下にあると、周囲温度では極めて反応性が高いことが知られており、そのことが、本発明によるセメントの長いワーカビリティの特性を保持するために、本発明によるセメントのアルミン酸カルシウムの中におけるその質量分率を２０％以下に維持しなければならない理由である。
【０１１０】
第四の鉱物学的相ＣＡ６は、周囲温度であるか高温であるかを問わず、それがさらされている温度とは無関係に、まったく不活性である。したがって、それは、たとえ温度が高くなっても、水和されることはない。
【０１１１】
その一方で、それがアルミン酸カルシウムの中に存在していると、前記アルミン酸カルシウムの製造コストを実質的に上昇させることとなるが、その理由は、それが、前記アルミン酸カルシウムの中では最も高価であるアルミナを大量に含んでいるからである。そのことが、本発明によるセメントのアルミン酸カルシウムの中でのその質量分率を２０％以下に維持する理由である。
【０１１２】
したがって、極めて有利には、本発明によるセメントがこれら第三および第四の相ＣＡ、ＣＡ６を少量しか含んでいないために、周囲温度で水と混合したときに、それがゆっくりと反応して遅延剤を添加する必要もなく、そのことが、コスト的な観点からも有利である。
【０１１３】
たとえば、特に興味深い本発明によるアルミン酸カルシウムセメントには、前記アルミン酸カルシウムの全重量を規準にして、重量で以下のものを含んでいる：
−  ５０％〜６０％の第一の結晶化鉱物学的相ＣＡ２；
−  ２６％〜３２％の第二の結晶化鉱物学的相Ｃ２ＡＳ；
−  ２．５％〜３．５％の第三の結晶化鉱物学的相ＣＡ；
−  ０．５％〜１．５％の第五の結晶化鉱物学的相のフェロアルミン酸テトラカルシウムＣ４ＡＦ；
−  １０％〜１５％のさらなる結晶化鉱物学的相。
【０１１４】
したがって、本発明によるこの組成物は、メジャーな第一および第二の結晶化鉱物学的相のＣＡ２、Ｃ２ＡＳと、マイナーな結晶化鉱物学的相ＣＡ、ＣＡ６の両方を含んでいる。
【０１１５】
より詳しくは、考えることが可能な本発明によるアルミン酸カルシウムセメントには、前記アルミン酸カルシウムの全重量を規準にして重量で、厳密には以下のものが含まれる：
−  ５５％の第一の結晶化鉱物学的相ＣＡ２；
−  ２９％の第二の結晶化鉱物学的相Ｃ２ＡＳ；
−  ３％の第三の結晶化鉱物学的相ＣＡ；
−  １％の第五の結晶化鉱物学的相のフェロアルミン酸テトラカルシウムＣ４ＡＦ；
−  １２％のさらなる結晶化鉱物学的相。
【０１１６】
さらなる結晶化鉱物学的相、具体的には、たとえば相イーリマイトＣ４Ａ３＄が含まれる。本発明によるアルミン酸カルシウムセメントのこの例には、たとえば、前記アルミン酸カルシウムの全重量を規準にして重量で、０．５％〜１２％の間のこの相イーリマイトＣ４Ａ３＄が含まれる。
【０１１７】
より詳しくは、本明細書で先に挙げた例において、そのアルミン酸カルシウムセメントには、たとえば、１２％のさらなる結晶化鉱物学的相の中に含まれて、４％のこの相イーリマイトが含まれる。
【０１１８】
図２の状態図において、この特定の組成は、ポイントＩに見出される。それは特定の直線Ｄに極めて近く、図２においてはこの特定の直線Ｄの上にあるようにさえ見える。
【０１１９】
さらに、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントを製造する目的で、作業者が共摩砕（ｃｏ−ｇｒｉｎｄ）する、すなわちボーキサイトおよび石灰石を単一の操作で混合および摩砕して、その最大直径が１００マイクロメートル（μｍ）以下である粒子が含まれる粉体が得られるようにする。
【０１２０】
その共摩砕操作は、ボールミルまたは当業者には公知のその他各種のミルを使用して実施することができる。
【０１２１】
共摩砕操作の最後に得られた粉体を、次いで、水を用いて粒状化する、すなわち、粉体の微細な粒子を、水の助けを借りて凝集させて、その粉体の直径を超える直径の粒状物を形成させる。
【０１２２】
次いで、それらの粒状物をアルミナ製のるつぼの中に導入し、そのもの自体を、電気オーブンの中に導入する。そのるつぼを入れた電気オーブンを、６００℃／時間の温度勾配に従って１４００℃の温度とする。オーブンが１４００℃に達したら、６時間のクッキングステージ（ｃｏｏｋｉｎｇ  ｓｔａｇｅ）を設ける。
【０１２３】
電気オーブンから取り出し、アルミン酸カルシウムの粒状物を微細に摩砕して粉体を形成させると、それが本発明によるアルミン酸カルシウムセメントとなる。
【０１２４】
本発明によるアルミン酸カルシウムセメント粉体が、標準ＮＦ−ＥＮ−１９６−６に従って測定して、２２００平方センチメートル／グラム〜４５００平方センチメートル／グラムの間のＢｌａｉｎｅ比表面積を有していると好都合である。
【０１２５】
本発明によるアルミン酸カルシウムセメントのＢｌａｉｎｅ比表面積が、２９００〜３９００平方センチメートル／グラムにあれば好ましい。
【０１２６】
Ｂｌａｉｎｅ比表面積が大きいほど、その粉体を構成するグレン（ｇｒａｉｎ）が微細である。
【０１２７】
さらに、そのようなＢｌａｉｎｅ比表面積を有する本発明によるセメントを、水と混合させた際に、この水と最適な接触面積を有するように適合させれば、有利である。
【０１２８】
さらに、このＢｌａｉｎｅ比表面積を有する本発明によるセメントは、大量の水と均質に混合できるように適合されている、すなわち、このセメントは、すべての混合比で均等に、大量の水の中に分散できるように適合されている。
【０１２９】
別の言い方をすれば、かなり大量の水の存在下であっても、本発明によるセメントはブリードすることはない。
【０１３０】
本発明によるアルミン酸カルシウムセメントは、水と混合してセメント質組成物を形成させることができる。
【０１３１】
より詳しくは、本発明によるセメント質組成物には、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントとは異なる、たとえば以下のような他の化合物を含むことができる：
−  以下のものから選択されるセメント質添加剤：フライアッシュおよび／または粒状化高炉スラグおよび／またはシリカ粉末および／またはシリカフュームおよび／またはメタカオリン、
−  以下のものから選択される、大小の直径を有する粒状物：石英および／または微細石灰石および／または砂、ならびに
−  当業者には公知の各種の補助剤、たとえば低粘稠化剤（ｔｈｉｎｎｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）または凝結遅延剤。
【０１３２】
セメント質組成物の中に含むことが可能なこれら他の化合物のリストは限定的なものではない。
【０１３３】
フライアッシュは、粉末化石炭を高温高圧で燃焼させたときに得られるアッシュに相当する。
【０１３４】
粉末化フライアッシュとも呼ばれる極めて微細なフライアッシュまたはファーネスボトムアッシュとも呼ばれるより大きな寸法のフライアッシュを、特に添加することが可能である。市販製品であるＳｃｏｔａｓｈ社製のＥＮ４７５０”Ｎ”ｆｌｙ  ａｓｈ（登録商標）またはＦｌｙＡｓｈＤｉｒｅｃｔ社製のｃｌａｓｓ  Ｆ  ｂｏｔｔｏｍ  ａｓｈ（登録商標）がそれらの例である。
【０１３５】
次の表１に、それらのフライアッシュの主な物理化学的特性を示す。
【０１３６】
【表１】
0006803370.tif 000002
【０１３７】
ここで、ＬＯＩ（灼熱減量）は、揮発性の要素をまとめたものである。
【０１３８】
粒状化高炉スラグは、高炉において鉄を溶融させた際に形成される表面層から得られ、前記表面層が溶融状態の鉄から分離され、次いで粒状物の形態で冷却されて、前記スラグが形成される。
【０１３９】
市販製品であるＥｃｏｃｅｍ社製のＳｌａｇ（登録商標）がこの一例である。
【０１４０】
次の表２に、このスラグの主な物理化学的特性を示す。
【０１４１】
【表２】
0006803370.tif 000003
【０１４２】
シリカフュームは、非晶質シリカを含むポゾラン物質である。それは、一般的には、電気アーク炉においてシリコンおよび／またはフェロシリコンの合金を製造する際の二次製品である。それは各種の態様をとることが可能であり、具体的にはそれは、極めて微細な粉末または直径数ミリメートの硬い粒状物として見出すことができる。
【０１４３】
市販製品の、Ｅｌｋｅｍ社製の９７１Ｕ（登録商標）およびＮｏｒｃｈｅｍ社製のＤｒａｙ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｓ（登録商標）がその例である。
【０１４４】
次の表３に、それらのシリカフュームの主な物理化学的特性を示す。
【０１４５】
【表３】
0006803370.tif 000004
【０１４６】
メタカオリンは、高温でカオリンを脱ヒドロキシル化させることにより製造される、無水でわずかに結晶性のケイ酸アルミニウムである。
【０１４７】
市販製品である、Ｓｏｋａ社（Ｋａｏｌｉｎｉｅｒｅ  Ａｒｍｏｒｉｃａｉｎｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ）製のＭｅｔａｓｉａｌ  Ｖ８００（登録商標）が、その一例である。
【０１４８】
次の表４に、このメタカオリンの主な物理化学的特性を示す。
【０１４９】
【表４】
0006803370.tif 000005
【０１５０】
実際には、セメント質組成物には、たとえば以下のものを含むことができる：
−  セメント質組成物の乾燥重量に対して重量で０％〜５０％のセメント質添加剤、および／または
−  セメント質組成物の乾燥重量に対して重量で５０％〜１００％の本発明によるアルミン酸カルシウムセメント；
セメント質組成物の乾燥重量は、前記セメント質組成物の中に含まれる水以外のものをすべて合計した重量に相当する。
【０１５１】
したがって、セメント質組成物には、たとえば、セメント質組成物の乾燥重量に対して重量で０％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％もしくは５０％のセメント質添加剤、および／またはセメント質組成物の乾燥重量に対して重量で５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％もしくは１００％の本発明によるアルミン酸カルシウムセメントを含むことができる。
【０１５２】
セメント質組成物の中に含まれる化合物とは無関係に、存在しているアルミン酸カルシウムセメントが水と反応する、すなわち、アルミン酸カルシウムセメントと水との間で化学反応（一般的に「水和」と呼ばれる）が生じるが、その際に、本発明によるセメントの結晶質および／または非晶質の部分を構成している分子が、水によって水和される、すなわち、それらがイオンの形態で、水の中に入っていって溶液となる。
【０１５３】
慣例的には、この化学反応によって、水と本発明によるセメントとの間の混合によって形成されるセメント質組成物のコンシステンシーが、時間を追って変化することができる。
【０１５４】
より詳しくは、前記セメント質組成物の中の三つの相の変化を検出することができるが、これら三つの相が、セメント質組成物の「包括的な硬化（ｇｌｏｂａｌ  ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）」を構成する：
−  第一の相、増粘相（ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ  ｐｈａｓｅ）と呼ばれ、この間にセメント質組成物の粘度が徐々に上昇するが、その実施（ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）は妨害されない；
−  第二の相、凝結相（ｓｅｔｔｉｎｇ  ｐｈａｓｅ）または水凝結相と呼ばれ、この間にセメント質組成物が急速に硬化する；および、
−  第三の相、最終硬化相（ｆｉｎａｌ  ｈａｒｄｅｎｉｎｇ  ｐｈａｓｅ）と呼ばれ、この間には、セメント質組成物がよりゆっくりと硬化し続ける。
【０１５５】
増粘相の時間幅は、セメントによって変化する可能性があるが、使用したセメントの反応性に大きく依存する。
【０１５６】
オープンタイムは総体的に、この増粘相の時間幅に依存する。それは一般的には数時間である。
【０１５７】
実際には、増粘相の時間幅は、想定している用途、セメント、および添加することが可能な補助剤によって数分から数時間までと変化させることができる。
【０１５８】
油井へ適用する場合では、その増粘相を、一般的には、数時間続けさせる。
【０１５９】
増粘相の時間幅はさらに、たとえば、圧力、温度のような外部パラメーター、ならびに水とセメントとの相対比にも依存する。
【０１６０】
水凝結相の間に、セメント質組成物は液体状態から固体状態へと急速に変化するが、これらの状態は、用語の物理的な（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）センスで定義される、すなわち、液体状態とは、そのセメント質組成物に変形を加えたときに、それが不可逆的に変形するような状態であり、それに対して固体状態とは、そのセメント質組成物に変形を加えたときに、それが弾性的に変形することが可能な状態である。
【０１６１】
実際には、ＡＳＴＭ  Ｃ９１標準に従ったＶｉｃａｔ試験（後ほど、実施例の項で説明する）にかけたときに、Ｖｉｃａｔ針がそのセメント質組成物に十分に貫入できなくなったら、そのセメント質組成物がその固体状態に達したとみなされる。それとは対照的に、これと同じＶｉｃａｔ試験にかけたときに、Ｖｉｃａｔ針がそのセメント質組成物に完全に貫入するような場合は、そのセメント質組成物がその液体状態にあるとみなされる。
【０１６２】
したがって、水凝結相が終わるところでは、そのセメント質組成物は、硬化された最終物質と考えることも可能であるような、既に硬化された態様を有している。しかしながら、それは、最終硬化相まで、硬化が続いている。
【０１６３】
実際には、この場合、本発明は、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントの使用を提供し、それには、以下のようにする；
ａ）前記アルミン酸カルシウムセメントを水と混合することによって、セメント質組成物を実現させ、
ｂ）前記セメント質組成物を、所定の位置に配し、
ｃ）前記セメント質組成物を、５０℃〜３００℃の間、好ましくは８０℃〜２８０℃の間の温度に加熱して、そのセメント質組成物の凝結を促進させるようにする。
【０１６４】
工程ａ）においては、作業者（ｕｓｅｒ）は、アルミン酸カルシウムセメントを、セメント質組成物の中に含ませることが可能な前記のその他の化合物のすべて、ならびに水と混合することによって、セメント質組成物を生成させる。
【０１６５】
最初、すなわち、水とセメントと可能な前記その他の化合物とを混合するときには、形成されるセメント質組成物のコンシステンシーは、前記セメント質組成物の全重量に対して含まれる水の重量に依存して、多かれ少なかれ流動性がある。
【０１６６】
本発明によるセメントおよび前記可能なその他の化合物に加える水の量は、主として、そのセメント質組成物で意図されている用途に依存する。
【０１６７】
たとえば、作業者は、セメント質組成物を、むしろ流動性のないペーストの形態で形成させることを選択することもできる。
【０１６８】
本発明によるアルミン酸カルシウムセメントの特定の使用では、工程ａ）において、作業者はセメントの水性懸濁液を形成させることもできる。
【０１６９】
より詳しくは、そのセメント質組成物が、水と本発明によるセメントだけからの水性懸濁液であるような場合においては、前記水性懸濁液の中における水の質量分率は、１５％〜４５％の間である。
【０１７０】
１５％〜４５％の間で構成される、この水性懸濁液中の水の質量分率は、２０％〜７０％の間で構成される水／セメント比に相当するが、前記の比率は、その水性懸濁液を形成する水の重量と乾燥セメントの重量との間の比率である。
【０１７１】
そのセメント質組成物が水性懸濁液であり、水および本発明によるアルミン酸カルシウムセメントおよびセメント質添加剤を含んでいるような場合においては、前記水性懸濁液の中の水の質量分率は、２０％〜６０％の間、たとえば２９％、３１％、３３％、３７％、５２％、または５５％に等しい。
【０１７２】
２０％〜６０％の間で構成されている、この水性懸濁液中の水の質量分率は、２５％〜１５０％の間で構成される水／乾燥化合物の比に相当するが、前記の比率は、水の重量とセメントおよびセメント質添加剤を含むセメント質組成物の乾燥重量との間の比率である。たとえば、その水性懸濁液の水／乾燥混合物の比率は、４１％、４８％、６０％、８０％、１１０％、または１２０％に等しい。
【０１７３】
これらの一般的な考察は当業者には公知であって、それぞれのタイプの用途にコンシステンシーを合わせたセメント質組成物を得るために、セメントおよび可能なその他の化合物に添加する水の比率については、この後でさらに詳しく説明することはないであろう。
【０１７４】
工程ｂ）においては、そのセメント質組成物が増粘相にある限りにおいては、作業者はセメント質組成物を所定の位置に配することができる。
【０１７５】
たとえば、そのセメント質組成物が水性懸濁液の形態を有しているのなら、作業者は、セメント質組成物をスロットの中に注ぐことができる。
【０１７６】
具体的には、水性懸濁液の形態にある本発明によるアルミン酸カルシウムセメントの特定な用途においては、工程ｂ）において、前記水性懸濁液を油井の中に圧入する。
【０１７７】
この圧入は、その水性懸濁液を筒状体の中へその削井の底へ押し込む１台または複数のポンプの手段によって実施される。それが削井の底にまで到達すると、この懸濁液は、当然のことながら、岩壁と筒状体の間を通って地表に向けて戻ってくることができる。
【０１７８】
そのセメント質組成物がペーストの形態にあるときには、作業者はそれに形を与えて、ビームまたはスラブのタイプの予備的に成形した対象物（ｐｒｅ−ｆａｂｒｉｃａｔｅ  ｏｂｊｅｃｔ）とすることができる。
【０１７９】
工程ｃ）においては、そのセメント質組成物を５０℃〜３００℃の間、好ましくは８０℃〜２８０℃の間の温度に加熱することによって、セメント質組成物の水凝結を誘発させるのに有利とする。
【０１８０】
より詳しくは、セメント質組成物の加熱は、自発的（ｖｏｌｕｎｔａｒｙ）であっても、あるいは強制（ｅｎｄｕｒｅｄ）的であってもよい。
【０１８１】
したがって、実際には、水性懸濁液の形態にあるセメント質組成物の油井のための特殊な使用においては、このセメントの水性懸濁液は、地表に向けて戻る方向に移動した後で、周辺の岩によって、自然に５０℃〜３００℃の間に加熱される。
【０１８２】
たとえば、地表から３０００ｍ〜５０００ｍの間に位置する深さでは、その温度が、一般的には１２０℃〜１８０℃の間であり、そのためセメント質組成物が強制的に加熱される。
【０１８３】
したがって、有利なことには、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントの特定の用途においては、その水性懸濁液が、周囲温度では、満足のいくワーカビリティを有している、すなわち、その粘度が周囲温度では、十分に低いためにポンプの手段によってそれを圧入することが可能となり、そしてそれが井の中に圧入された後で、周辺の温度が高くなると、前記水性懸濁液の硬化が起きるようになる。
【０１８４】
有利なことには、そのようにして形成された水性懸濁液では、遅延剤を添加する必要がない。
【０１８５】
この場合もまた、作業者は、前記セメント質組成物を、５０℃〜３００℃の間で選択される温度にまで加熱することによって、本発明によるセメント質組成物の水凝結現象を活性化させることを選択することもまた可能である。したがって、これは、自発的な加熱である。
【０１８６】
有利な事には、このようにして、作業者がセメント質組成物を加熱するタイミングを選択することによって、水凝結相の硬化を始めさせるタイミングを選択することができる。
【０１８７】
その加熱が自発的であるか強制的であるかを問わず、増粘相が総体的にはオープンタイムに相当し、この加熱の時で完了する。
【実施例】
【０１８８】
以下においては、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントの性質を評価し、それらをその他既存のセメントのそれと比較する目的で、実施例を実施した。
【０１８９】
そうするためには、本発明によるセメントの、各種のアルミン酸カルシウムセメントから各種のセメント質組成物を形成させ、いくつかの試験を使用して、それらのセメント質組成物の特性測定をした。
【０１９０】
二つの主な態様によって、セメント質組成物の特性測定をすることが可能となる：その一つは、そのワーカビリティであって、そのセメント質組成物がその用途に適した粘度を有しているオープンタイムで言い換えられ、そしてもう一つがその硬化動力学である。
【０１９１】
硬化動力学は、セメント質組成物の増粘と、それから水凝結が開始される瞬間との間の速度を反映し、さらにはセメント質組成物を、用途に応じて望まれる時間に、利用可能な添加水と反応させた後でそのセメント質組成物から得られる硬化させた最終物質によって達成される機械的抵抗性を反映する。
【０１９２】
ワーカビリティおよび硬化動力学の特性は、各種の方法において、各種の試験方法により、そして各種の標準に従って、定量化することができる。したがって、ワーカビリティおよび硬化動力学のそれらの特性は、測定した各種の特性時間、たとえばゲル化時間、初期凝結までの時間、または増粘時間によって定量化することができるが、それらについては、後ほど定義する。
【０１９３】
言うまでもないことであるが、そのセメント質組成物が想定している用途に応じて、必要とされるワーカビリティおよび硬化動力学を変化させることができる。
【０１９４】
Ｉ．予備的試験
１／比較するセメント
実際には、ここでは、第一、第二、および第三のアルミン酸カルシウムセメント（Ｃｅｍｅｎｔ１、Ｃｅｍｅｎｔ２、Ｃｅｍｅｎｔ３）を使用して、各種のセメント質組成物を形成させ、それらの性質を比較した。
【０１９５】
より詳しくは、第一および第二のセメント（Ｃｅｍｅｎｔ１、Ｃｅｍｅｎｔ２）は、Ｃｉｍｅｎｔ  ｆｏｎｄｕ（登録商標）およびＳＥＣＡＲ（登録商標）７１の商品呼称で知られている、従来技術のアルミン酸カルシウムセメントである。
【０１９６】
第三のセメント（Ｃｅｍｅｎｔ３）は、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントである。
【０１９７】
それは、本明細書で先に述べた工業的方法により、（その共摩砕物質の全重量に対する重量で）６３．５％のボーキサイトと３６．５％の石灰石とを共摩砕することにより得たものである。
【０１９８】
次の表の「組成」は、この本発明による第三のセメントのＣｅｍｅｎｔ３について測定した化学的組成、さらにはそれを得るために使用した原料（ボーキサイトおよび石灰石）の化学的組成を示している。これらの組成は、重量パーセント（％）で表されている、すなわち、それらは、セメントまたは使用された原料の全乾燥重量に対する化合物の重量を示している。
【０１９９】
【表５】
0006803370.tif 000006
【０２００】
ここでのＬＯＩ（灼熱減量）の行は、たとえばボーキサイトの場合では残存水分、または石灰石の場合では二酸化炭素ＣＯ２のような、揮発性の要素を合わせたものである。
【０２０１】
次の表５は、これら第一、第二、および第三のセメント（Ｃｅｍｅｎｔ１、Ｃｅｍｅｎｔ２、Ｃｅｍｅｎｔ３）に含まれる鉱物学的相を示している。その鉱物学的相は、公知のＸ線回折技術（多くの場合、ＤＲＸと略される）によって測定したものである。
【０２０２】
【表６】
0006803370.tif 000007
【０２０３】
「ｎａ］の表記は、そのセメントが相当する鉱物学的相を含まないか、または、これらの相が、極めて低く測定不能な量でしか存在していないことを意味している。
【０２０４】
鉱物学的相のフェライトは、フェロアルミン酸四カルシウムＣ４ＡＦの鉱物学的相から実質的になっており、以下においては第六の結晶化鉱物学的相と呼ぶ。この第六の結晶化鉱物学的相の結晶格子には、１分子のアルミナＡと１分子の酸化鉄Ｆｅ2Ｏ3（文字Ｆと略す）に対して、４分子の石灰Ｃが含まれている。
【０２０５】
「その他」の列には、これらのセメントの中に含まれている不純物が合計されているが、すなわちそれらは以下の化合物の少なくとも１種である：酸化鉄Ｆｅ2Ｏ3、酸化チタンＴｉＯ2、酸化硫黄ＳＯ3、酸化マグネシウムＭｇＯ、およびアルカリ化合物。
【０２０６】
具体的には、従来技術のセメントのＣｅｍｅｎｔ１の「その他の」の列には、鉱物学的相ＣＡ６およびＣ４Ａ３＄が含まれる。より詳しくは、セメントのＣｅｍｅｎｔ１には、前記Ｃｅｍｅｎｔ１の中に含まれる全部の相を合計した重量を規準にして重量で、０％の相ＣＡ６および約０．７％のＣ４Ａ３＄が含まれている。
【０２０７】
セメントのＣｅｍｅｎｔ３には、前記Ｃｅｍｅｎｔ３の中に含まれる全部の鉱物学的相を合計した重量を規準にして重量で、３％の相ＣＡ６および４％のＣ４Ａ３＄が含まれている。
【０２０８】
この第三の本発明によるアルミン酸カルシウムセメントを工業的に製造することを考慮すれば、それに含まれる鉱物学的相の比率は、一つの製造系列（ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｃａｍｐａｉｇｎ）と他の製造系列でわずかしか変化しない可能性がある。
【０２０９】
したがって、第三の本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ３を得るための条件に類似した条件下で、表６に記載された鉱物学的相の比率を有する他の本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ３ｂｉｓもまた得ることができた。
【０２１０】
【表７】
0006803370.tif 000008
【０２１１】
したがって、このその他の本発明によるアルミン酸カルシウムセメントは、二つの鉱物学的相ＣＡ２、Ｃ２ＡＳだけに関する重量では、７２．５％の鉱物学的相ＣＡ２と２７．５％の鉱物学的相Ｃ２ＡＳとを含んでいる。
【０２１２】
第一、第二、および第三のアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ１、Ｃｅｍｅｎｔ２、Ｃｅｍｅｎｔ３との比較に、参照セメント（ＣｅｍｅｎｔＲｅｆ）も使用した。
【０２１３】
この参照セメントのＣｅｍｅｎｔＲｅｆは、クラスＧのポルトランドセメントであり、当業者には従来から公知で、油井掘削の用途で頻用されるものである。
【０２１４】
参照セメントのＣｅｍｅｎｔＲｅｆは、約３０１０ｃｍ2／ｇのＢｌａｉｎｅ比表面積を有している。
【０２１５】
２／増粘時間
検討したセメントの特性測定することが可能となる第一の試験は、これらのセメントを水と混合することにより得られた各種のセメント質組成物の増粘時間を測定することからなる。
【０２１６】
増粘時間は、セメント質組成物（特に水性懸濁液の形態にある場合）のワーカビリティを評価することを可能とする、一つの情報である。
【０２１７】
ここで目的としている意味合いにおいては、増粘時間は、そのセメント質組成物がもはやポンプ輸送できなくなる最後までの時間幅の予測である。別の言い方をすれば、これは、水性懸濁液の粘度が高すぎて、ポンプの手段では移動させることが不可能となる最後までの時間幅である。
【０２１８】
より詳しくは、増粘時間は、水性懸濁液の形態でセメント質組成物を形成させる目的で、水とセメントとを混合した瞬間から、そのセメント質組成物のコンシステンシー（Ｂｅａｒｄｅｎコンシステンシー（Ｂｃ）と呼ばれる）が、このセメント質組成物がもはやポンプ輸送できなくなるような値に達する瞬間までに経過した時間幅に相当し、ここでそのＢｅａｒｄｅｎコンシステンシーは、単位なしの数値を使用して表される。
【０２１９】
この場合、増粘時間の測定は、”Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  ａｎｄ  ｎａｔｕｒａｌ  ｇａｓ  ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  −  Ｃｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｆｏｒ  ｗｅｌｌ  ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ”の文献からの、標準「ＩＳＯ  １０４２６−１、１０．３項」に従って実施することができるが、その第一部のＮＦ−ＥＮ−ＩＳＯ−１０４２６−１は、表題が「Ｐａｒｔ  １  −  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ」であって、標準ＩＳＯ  １０４２６−１：２００５に基づいており、そして増粘時間は、そのセメント質組成物が、１気圧（ａｔｍ）の大気圧、２３℃で１００ＢｃのＢｅａｒｄｅｎコンシステンシーに達するまでの時間である。
【０２２０】
実際には、増粘時間の測定は、たとえばセメント質組成物の中で回転するようにした醸造ブレード（ｂｒｅｗｉｎｇ  ｂｌａｄｅ）の手段により、トルクを測定しながら実施する。これで測定したトルクから、そのブレードを回転可能とするためにそのセメント質組成物にかけなければならない力を評価することが可能となる。したがって、このトルクを、セメント質組成物のＢｅａｒｄｅｎコンシステンシーに関連づける。
【０２２１】
次の表７に、３種のアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ１、Ｃｅｍｅｎｔ２、Ｃｅｍｅｎｔ３、およびポルトランドセメントのＣｉｍｅｎｔＲｅｆを使用して形成された各種のセメント質組成物、さらには周囲温度（２３℃）でのそれらに関連する増粘時間を示している。
【０２２２】
実際には、これらのセメント質組成物は、２３℃で、セメントを適切な量の水（表７に示した）と４０００回転／分（ｒｐｍ）で撹拌しながら１５秒間混合することによって、形成させた。次いで、１２，０００回転／分で３５秒間、追加の撹拌を実施した。
【０２２３】
この表７では、その水／セメント比は、乾燥セメントの重量に対する、セメント質組成物を形成させるために導入した水の重量を表している。
【０２２４】
【表８】
0006803370.tif 000009
【０２２５】
表７中では、従来技術のアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ１およびＣｅｍｅｎｔ２を使用して形成されたセメント質組成物のＣｏｍｐｏ１およびＣｏｍｐｏ２が、周囲温度（２３℃）では、比較的短い増粘時間（２時間未満）を有していることが認められる。作業者が、これら２種のセメントのＣｅｍｅｎｔ１およびＣｅｍｅｎｔ２を含むセメント質組成物が使用できるようにするために、これらの増粘時間よりも長い時間を必要とするのなら、彼はそれらに凝結遅延剤を添加しなければならないであろう。
【０２２６】
ＣｉｍｅｎｔＲｅｆを含むセメント質組成物のＣｏｍｐｏＲｅｆから、ポルトランドセメントは、周囲温度（２３℃）では、平均的な増粘時間（約５時間）を有することが確認される。このことが、長めの施工時間を必要とする用途ではこれらのセメントが頻用される理由である。
【０２２７】
本発明によるアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ３を含むセメント質組成物のＣｏｍｐｏ３は、１０時間よりも長い増粘時間を有しており、それによって、作業者が、このセメント質組成物のＣｏｍｐｏ３を長時間にわたって使用する（たとえば輸送、注入、圧入、ポンプ輸送する）ことが可能となり、しかもその中に遅延剤を加える必要もない。
【０２２８】
さらにそれは、セメント質組成物のＣｏｍｐｏＲｅｆよりも水の含量がより少なく、そのために、反応性がより高いはずであるにも関わらず、それは周囲温度（２３℃）では、セメント質組成物のＣｏｍｐｏＲｅｆの増粘時間の２倍の長い増粘時間を有している。
【０２２９】
したがって、本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ３は、凝結遅延剤を添加しなくても、極めて高いワーカビリティを有している。したがって、それは、極めて長いオープンタイムが必要とされる用途には特に適しており、そして凝結遅延剤を使用することによりもたらされる化学的な汚染もない。
【０２３０】
３／粘度
検討しているセメントを特徴付けることを可能とする第二の試験は、ある種のセメント質組成物の粘度を測定することからなっている。
【０２３１】
３ａ．Ｆａｎｎ（登録商標）３５粘度計
粘度によって、これらセメント質組成物の硬化動力学およびワーカビリティを評価することが可能になる。
【０２３２】
この場合それは、セメント質組成物のレオロジー、すなわちそれらの流動および／または変形の性能を測定することである。
【０２３３】
ここで目的としている意味合いにおいては、粘度の測定は、標準ＩＳＯ  １０４２６−２、第１２項に従って実施される。この標準は、”Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  ａｎｄ  ｎａｔｕｒａｌ  ｇａｓ  ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  −  Ｃｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｆｏｒ  ｗｅｌｌ  ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ”の第二部からきたものであって、前記第二部のタイトルは、”Ｐａｒｔ  ２  −  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ｏｆ  ｗｅｌｌ  ｃｅｍｅｎｔｓ”であり、ＡＰＩ  ＲＰ  １０Ｂ（第２２版、１９９７年１２月、補遺１、１９９９年１０月）に基づいている。
【０２３４】
より詳しくは、その粘度試験の実施は以下のようにして実施される：選択した量の水とセメントを混合して、セメント質組成物を形成させ（操作方法の詳細は本明細書で先に説明した）、次いで、そのセメント質組成物を、商標ＦＡＮＮ（登録商標）、モデル３５の回転粘度計の中にセットする。
【０２３５】
回転粘度計のＦＡＮＮ（登録商標）３５は、「直接指示型（ｗｉｔｈ  ｄｉｒｅｃｔ  ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）」と言われている。実施では、セメント質組成物の中に、２本の同軸円筒を垂直に押し込む。外側の円筒（スリーブとも呼ばれる）を、モーターを使用して、測定者によって選択された速度で回転させる。内側のスリーブは、ねじれバネ（ｔｏｒｓｉｏｎ  ｓｐｒｉｎｇ）によりフレームに結合されている。セメント質組成物が、外側の円筒によって動かされて、内側のスリーブにトルクを与えるが、そのトルクが前記バネのねじれ角に比例する。
【０２３６】
バネのねじれ角（単位：度）の直接の読みが、そのセメント質組成物の剪断応力（単位：パスカル）に関連づけられるので、それを前記セメント質組成物の粘度に換算する。この測定法は、一般的に「ＦＡＮＮ（登録商標）３５読み取り法（ｒｅａｄｉｎｇ）」と呼ばれている。
【０２３７】
実際には、電位差計を用いて測定者により選択された３〜３００回転／分の範囲内の回転速度で外側の円筒を回転させると、十字線（ｃｒｏｓｓｈａｉｒ）から、目盛円板の上で、内側のスリーブに結合されたバネの回転角度を視覚的に測定することが可能となるが、ここでそのねじれ角が、内側のスリーブの上で動いているセメント質組成物によって発生したトルクに比例している。
【０２３８】
次いで、外側の円筒の回転速度に応じて、内側のスリーブに結合されたバネのねじれ角が変化することを追跡することができる。
【０２３９】
さらには、２３℃、５０℃、または８０℃の温度および約１気圧（ａｔｍ）の大気圧下、３回転／分（ｒｐｍ）の粘度計回転速度で、セメントと水とを混合した直後の粘度（初期粘度Ｖ１）、または１０分間の休止時間（ｒｅｓｔ  ｐｅｒｉｏｄ）の後の粘度（粘度Ｖ２）を評価する目的で、オン−オフベースでセメント質組成物の試験をすることも可能である。
【０２４０】
本明細書で先に指摘したように、実際に読み取る数値は、粘度計のＦａｎｎ（登録商標）３５の内側のスリーブに結合されたバネのねじれ角の数値である。
【０２４１】
次の表８は、試験した各種のセメント質組成物を示し、２３℃におけるそれらそれぞれの粘度Ｖ１およびＶ２を代表させた内側のスリーブのねじれ角の値を与えており、表９は、同様のセメント質組成物ならびに５０℃でのそれらの粘度を代表する内側のスリーブのねじれ角の数値を示しており、そして表１０は、表９のものと同じセメント質組成物ならびに８０℃でのそれらの粘度を代表する内側のスリーブのねじれ角の数値を示している。
【０２４２】
これら三つの表８、９および１０において、試験したセメント質組成物は、使用したセメント、およびセメントのために選択されたＢｌａｉｎｅ比表面積、さらには選択された水／セメント比に依存する。
【０２４３】
ここで、粘度Ｖ１およびＶ２で示した数値は、測定されたねじれ角の数値である。
【０２４４】
【表９】
0006803370.tif 000010
【０２４５】
したがって、従来技術のＣｅｍｅｎｔ２のアルミン酸カルシウムセメントを含むセメント質組成物のＣｏｍｐｏ５は、取り扱いが可能である、すなわちたとえばポンプ輸送で扱える受容可能な初期粘度Ｖ１を有しているが、１０分後のその粘度は、ゲル化したセメント質組成物の粘度である。したがって、セメント質組成物のＣｏｍｐｏ５を、ある時間を超えて動かさずにおいておくと直ちに、もはや操作することが不可能となる。このことは、そのようなセメント質組成物を、ポンプを使用して移し替えようとする場合、特に危険であり、一時的に停止させた後で始動させるときに破損を招く恐れがあるであろう。
【０２４６】
それとは対照的に、本発明によるセメント質組成物のＣｏｍｐｏ６〜Ｃｏｍｐｏ１０は、それらの初期粘度Ｖ１が低い（２０未満）ために、ポンプの手段による輸送が容易であるという点で特に有利である。休止時間の後のそれらの粘度Ｖ２もまた、十分に低いままなので、それらをポンプ輸送することが可能である。
【０２４７】
したがって、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ３を含むセメント質組成物の硬化動力学は、周囲温度では、従来技術のセメント質組成物のそれよりもはるかに遅く、このことは、長時間の取り扱いが必要とする用途での利点である。
【０２４８】
さらに、表８は、Ｂｌａｉｎｅ比表面積に関係した、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ３の反応性についての示唆も与えている。実際のところ、Ｂｌａｉｎｅ比表面積が高くなるほど、初期粘度および休止後の粘度が高くなることがわかる。したがって、Ｂｌａｉｎｅ比表面積が高くなると硬化動力学が加速される、言い換えれば、最も細かい粉体のグレンは、より大きな反応性表面を有しているために、より容易に水で水和されるという事実である。
【０２４９】
【表１０】
0006803370.tif 000011
【０２５０】
表８と表９を比較すると、従来技術のアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ２を含む表９のセメント質組成物のＣｏｍｐｏ１１の初期粘度は、同様の表８のセメント質組成物のＣｏｍｐｏ５よりも多くの水を含んでいるにも関わらず、温度が上がると増大するということが観察される。
【０２５１】
さらに、セメント質組成物のＣｏｍｐｏ５の場合と同様に、セメント質組成物のＣｏｍｐｏ１１の休止後の粘度Ｖ２もまた、このセメント質組成物のＣｏｍｐｏ１１では、それに凝結遅延剤を添加することなくポンプで使用できるようにするには、過度に高い（ｅｘｃｅｓｓｉｖｅｌｙ  ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ）。
【０２５２】
さらに、本発明によるセメント質組成物のＣｏｍｐｏ１２〜Ｃｏｍｐｏ１４は、低い初期粘度Ｖ１と、それらの使用、さらにはポンプの手段によるそれらの輸送をまだ可能とするような休止後の粘度Ｖ２とを有している。
【０２５３】
さらに、この温度（５０℃）では、粘度に対してはＢｌａｉｎｅ比表面積が大きな役割を果たしていて、Ｂｌａｉｎｅ比表面積が高いほど、粘度が高くなる。
【０２５４】
【表１１】
0006803370.tif 000012
【０２５５】
表１０は、８０℃では、従来技術のアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ２を含むセメント質組成物のＣｏｍｐｏ１１が、水と混合したとたんにその粘度が高くなりすぎるために、使用不能であることを示している。
【０２５６】
本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ３を含むセメント質組成物の初期粘度Ｖ１は、８０℃では５０℃の場合と同じオーダーの大きさである。
【０２５７】
しかしながら、温度が高くなると、セメント質組成物のＣｏｍｐｏ１２〜Ｃｏｍｐｏ１４の、休止時間の後の粘度Ｖ２に影響が出る。事実、休止後の粘度は、５０℃と８０℃との間では明らかに増加があり、すべての場合において、Ｂｌａｉｎｅ比表面積が高いとその傾向がさらに強い。このことは、水と本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ３との間の反応が温度により促進されるという事実を裏付けている。
【０２５８】
３ｂ．Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ粘度計
さらに、Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ粘度計（すなわちレオメーター）を用いて、別な粘度測定を実施することができる。
【０２５９】
実施においては、Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒレオメーターは、ＭＣＲ＿３０２（登録商標）を使用する。それは、カップＣＣ２７、混合バッフル、直径４ｍｍのシャフトの周囲に高さ１６ミリメートル（ｍｍ）長さ９ｍｍのまっすぐな長方形のブレード６枚を備えている。
【０２６０】
Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ粘度計を使用すれば、所定の温度で、選択した速度でブレードを回転させて、時間の関数として粘度の変化を追跡することが可能である。
【０２６１】
これを実施するためには、そのレオメーターが、前記セメント質組成物の中で回転しているブレードに対してセメント質組成物によって加わるトルクを、リアルに測定する。
【０２６２】
測定したトルクは、そのセメント質組成物の粘度を代表している。
【０２６３】
この場合、８０℃でブレードにて５００ｓ-1の剪断速度を加えながら、時間の関数としてトルクの変化を追跡した。
【０２６４】
得られた曲線を利用すると、凝結の開始点、すなわちいわゆる「ゲル（ｇｅｌ）」（または「ゲル化」（ｇｅｌｌｉｎｇ））時間にさかのぼることが可能であり、これは、時間の関数としてトルクを表している曲線の勾配における変化の位置に相当する。
【０２６５】
次の表１１には、セメントのＣｅｍｅｎｔ３ｂｉｓを含む本発明による２種のセメント質組成物およびポルトランドセメントのＣｅｍｅｎｔＲｅｆを含む従来技術のセメント質組成物の、１０分間の休止の後にＦａｎｎ（登録商標）３５粘度計によって測定された粘度（Ｖ２）およびゲル化時間を平行して示している。
【０２６６】
【表１２】
0006803370.tif 000013
【０２６７】
その実験の結果はさらに、本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ３ｂｉｓを含むセメント質組成物が、短い時間では、ポルトランド参照セメントを含むものよりは、粘度がより低いことを示している。
【０２６８】
さらに、本発明によるセメント質組成物のｃｏｍｐｏ１５およびｃｏｍｐｏ１６は、ＣｏｍｐｏＲｅｆ組成物に比較してクリーンで早い凝結を示す。次いで、増粘相と凝結相との間での実験曲線の勾配の破綻が極めて目立つ。
【０２６９】
最後に、ゲル化時間は、本発明によるセメントに適用された水／セメント比に依存することが注目される。
【０２７０】
４／ブリーディングの測定
ブリーディングの測定は、所定の量の水性懸濁液の表面上に、その水性懸濁液を固化させてから２時間後に現れる水の質量を測定することからなっている。
【０２７１】
表面上に現れた水は、その水性懸濁液に添加された水の全重量に対する重量パーセント（％）で表される。
【０２７２】
「Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＡＰＩ）」の標準の観点から、その水性懸濁液が受容されるためには、認可される水ブリードの最大パーセントが５．９％である。
【０２７３】
実際には、この場合のブリーディングの測定は、２３℃で、容量２５０ミリリットル（ｍＬ）の円筒容器の中で実施される。
【０２７４】
次の表１２に、本明細書で先に検討した３種の組成物Ｃｏｍｐｏ１５、Ｃｏｍｐｏ１６、およびＣｏｍｐｏＲｅｆの水ブリードパーセントを示す。
【０２７５】
【表１３】
0006803370.tif 000014
【０２７６】
ここでは、高い水／セメント比の場合であっても、本発明によるセメントのブリードが参照セメントよりも低いことに注目されたい。このことは、ＡＰＩ標準への適合を確保するのに好都合である。
【０２７７】
５／機械的抵抗性
その一方で、水とセメントとの間の反応の後に得られる硬化させた最終物質によって達成された機械的抵抗性を測定することによって、そのセメント質組成物の硬化動力学を評価することもまた可能である。
【０２７８】
実際には、水とセメントと混合してセメント質組成物を形成させ、次いでそのセメント質組成物を、選択した温度および選択した圧力で２４時間放置（ａｌｌｏｗ  ｔｏ  ｒｅｓｔ）し、その後で、標準ＩＳＯ  １０４２６−１、第９．２項に従って、機械的抵抗性を測定する。
【０２７９】
表１３に、３種のセメント質組成物のＣｏｍｐｏ１、Ｃｏｍｐｏ２、およびＣｏｍｐｏ３の機械的抵抗性について、３７℃および大気圧下で２４時間後（Ｒ１）、６０℃および大気圧下で２４時間後（Ｒ２）、ならびに１１０℃および２０．７メガパスカルの加圧下で２４時間後（Ｒ３）の値を示す。
【０２８０】
機械的抵抗性Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、メガパスカル（ＭＰａ）の単位で示されている。
【０２８１】
【表１４】
0006803370.tif 000015
【０２８２】
３７℃のデータから、従来技術によるアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ１およびＣｅｍｅｎｔ２を含むセメント質組成物のＣｏｍｐｏ１およびＣｏｍｐｏ２によって発揮される機械的抵抗性はかなりのものであって（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ）、このことは、これらのセメント質組成物のＣｏｍｐｏ１およびＣｏｍｐｏ２が低温で反応するという事実を裏付けている。
【０２８３】
それとは対照的に、本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ３を含むセメント質組成物のＣｏｍｐｏ３は、３７℃では機械的抵抗性がゼロであり、６０℃でも実質的にゼロであるが、このことは、このセメントが６０℃以下では極めてわずかしか反応しないことを示唆している。したがって、このことは、本発明によるセメントと水との反応が、６０℃未満の温度では本来的に抑制されていて、遅延剤を添加する必要もないという事実を裏付けている。
【０２８４】
１１０℃で２４時間後になると、セメント質組成物のＣｏｍｐｏ１およびＣｏｍｐｏ２の機械的抵抗性がより高くなるが、このことは、これらのセメント質組成物が、この温度では、３７℃の温度の場合よりもより早く反応しているということを証明している。
【０２８５】
１１０℃では、セメント質組成物のＣｏｍｐｏ３もまた、約２０メガパスカルの機械的抵抗性を有している。したがって、本発明によるセメントと水との反応は、高温で促進される。
【０２８６】
その結果として、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントは、温度によって自然に調節される硬化動力学を有しており、遅延剤を添加する必要はない。
【０２８７】
さらには、１１０℃では、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ３を含むセメント質組成物のＣｏｍｐｏ３によって発揮される機械的抵抗性Ｒ３は、通常的に使用され、今日までに公知のアルミン酸カルシウムセメントのそれ（約２０ＭＰａ）と同等である。
【０２８８】
したがってそれは、同様の用途に適応する。
【０２８９】
６／凝結時間および汚染
６ａ．Ｖｉｃａｔ針を用いた試験
また別な試験では、本発明によるセメントによるポルトランドセメントの汚染の影響を扱う。
【０２９０】
この影響に対しては、ポルトランドセメントおよびアルミン酸カルシウムセメントの両方を含む各種のセメント質組成物の凝結時間についての測定を行った。
【０２９１】
ここで目的としている意味合いにおいては、その凝結時間を、標準ＡＳＴＭ  Ｃ９１に従い、Ｖｉｃａｔ針を用いて測定する。
【０２９２】
Ｖｉｃａｔ試験は、水とセメントとを混合してセメント質組成物を形成させ、次いでそのセメント質組成物の中にＶｉｃａｔ針を針入させる、一定の時間間隔での静的な試験である。針がそのセメント質組成物の底にまで沈む限りは、凝結時間に到達していないが、沈みかけてもそのセメント質組成物の底にまで達することができなければ、凝結時間に達したと考えられる。
【０２９３】
実際には、凝結時間は、したがって、セメント質組成物を液体状態で形成させるためにセメントと水とを混合した瞬間から、２３℃の温度で、大気圧（１ａｔｍ）下でそのセメント質組成物が、十分に硬くなって、Ｖｉｃａｔ針がほんの部分的に入るだけで、完全には入れない状態になった瞬間までに経過した時間幅に相当する。
【０２９４】
次の表１４は、アルミン酸カルシウムセメントをポルトランドセメントとある種の比率で含む各種のセメント質組成物の凝結時間（単位：分）を示している。使用したポルトランドセメントは、クラスＨのポルトランドセメントである。
【０２９５】
この表１４においては、そのパーセントの数値は、使用したセメント全部の乾燥重量に対する、添加したアルミン酸カルシウムセメントの重量を与えている。したがって、１００％に達するまでに必要とされる量が、セメントの全乾燥重量の中に含まれるポルトランドセメントの重量に相当する。
【０２９６】
水／セメント比は０．３８である、すなわち使用した水の重量が、使用したセメントの全乾燥重量の３８％であることを表している。
【０２９７】
【表１５】
0006803370.tif 000016
【０２９８】
表１４は、凝結時間に及ぼす、アルミン酸カルシウムセメントによるポルトランドセメントの汚染の影響を示している。
【０２９９】
表１４によれば、従来技術のアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ１およびＣｅｍｅｎｔ２は、使用したポルトランドセメントの凝結時間への実質的な影響を有している。実際のところ、ポルトランドセメント単独（第一列に相当）では、４００分という比較的に長い凝結時間を有しているのに対して、１５％のアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ１およびＣｅｍｅｎｔ２との混合物で観察された凝結時間は、極めて短い（それぞれ、２０分および１０分）。このことが意味しているのは、ポルトランドセメントと従来技術のアルミン酸カルシウムセメントとを含むセメント質組成物は、超高速で反応し、そのため、長い施工時間を必要とする用途ではそのようなセメント質組成物の使用が妨げられるということである。そのようなセメント質組成物は、したがって、たとえば削井のようなタイプの用途には使用することができない。
【０３００】
それとは対照的に、本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ３によるポルトランドセメントの汚染は、周囲温度では、そのセメント質組成物の凝結時間には、ほんのわずかしか影響しない。実際のところ、１５％のＣｅｍｅｎｔ３と８５％のポルトランドセメントとを含むセメント質組成物の凝結時間は、１００％のポルトランドセメントを含むセメント質組成物の凝結時間の７５％に相当する。
【０３０１】
その結果、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ３を使用すると、他のアルミン酸カルシウムセメントを使用した場合に比較して、設備をポルトランドセメントのために使用できるようにする前に、その設備を完全に除染する必要もないという点で、楽になる。
【０３０２】
６ｂ．Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒレオメーターを用いた試験
さらに、他の試験によって、本発明によるセメントによるポルトランドセメントの汚染、またはポルトランドセメントによる本発明によるセメントの汚染の影響を測定することが可能となった。
【０３０３】
それらの試験は、２０℃または８０℃で、Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒレオメーターの５００ｓ-1一定の剪断速度で回転しているブレードの上に、セメント質組成物によって発生するトルクを時間の関数として追跡することからなっていた。
【０３０４】
そのようにして得られた曲線から、（本明細書で先に３ｂ．Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ粘度計の項で説明したような）ゲル化時間を推論することが可能である。
【０３０５】
得られた曲線からはさらに、セメント質組成物の生成から、トルクが４ｍＮ・ｍに達する瞬間までの間に経過した時間幅も求めることができる。
【０３０６】
この時間幅によって、そのセメント質組成物の「凝結時間（ｓｅｔｔｉｎｇ  ｔｉｍｅ）」を定量化することが可能である。これは、凝結時間の一つの値であるが、これが、Ｖｉｃａｔ試験によって測定された凝結時間と等しくなる必要は無い。
【０３０７】
この測定のためには、以下のようにしてセメント質組成物を調製する：１００ｇのセメントを４４ｇの水と（すなわち、水／セメント比＝０．４４）、Ｒａｙｎｅｒｉ  Ｔｕｒｂｏｔｅｓｔミキサーを使用し、１０００回転／分で１５秒、次いで３３００回転／分で１２０秒かけて混合する。
【０３０８】
次の表１５に得られた結果を示す。
【０３０９】
【表１６】
0006803370.tif 000017
【０３１０】
この表１５において、パーセントは、セメントの全重量に対する重量による。
【０３１１】
ゲル化時間および／または凝結時間の値が４２０分である場合、このことは、その物質がゲル化または凝結を起こす前に実験を停止したということを意味している。これらの場合においては、そのゲル化および凝結時間が、本当は、４２０分よりもかなり長い。
【０３１２】
ポルトランドセメントのＣｉｍｅｎｔＲｅｆを最大１０％までの本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ３ｂｉｓで汚染させたときには、２０℃では、そのゲル化時間および凝結時間は影響を受けない、すなわち、ポルトランドセメントのＣｉｍｅｎｔＲｅｆ単独で得られたそれらと同程度であるということに注目されたい。
【０３１３】
それとは対照的に、ポルトランドセメントを１０％の従来技術のセメントのＣｅｍｅｎｔ２で汚染させたときには、２０℃では、その凝結時間およびゲル化時間が劇的に短くなり、いずれの場合も１０分である。
【０３１４】
さらに、本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ３ｂｉｓを最大１０％までのポルトランドセメントのＣｅｍｅｎｔＲｅｆで汚染させたときには、２０℃では、そのゲル化時間および凝結時間は影響を受けない、すなわち、セメントのＣｅｍｅｎｔ３ｂｉｓ単独で得られたそれらと同程度である。
【０３１５】
本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ３ｂｉｓを２５％のポルトランドセメントのＣｅｍｅｎｔＲｅｆで汚染させたときにでも、そのゲル化時間および凝結時間は、満足できる範囲に留まっており、それぞれ約１９０分および２６０分である。
【０３１６】
したがって、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントを使用すると、周囲温度では、従来技術のセメントに比較して、ポルトランドセメントを用いて設備を使用する前や後に、その設備を除染する必要がなく、楽になる。
【０３１７】
７／水和度
最後の試験は、本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ３の水和度に及ぼす温度の影響を評価することからなる。
【０３１８】
この試験は、化学的元素分析（ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎａｌｙｓｉｓ）を可能とする走査型電子顕微鏡による観察、さらには鉱物学的相のＲｉｅｔｖｅｌｄ法による定量を可能とするＸ線回折の測定に基づいている。
【０３１９】
実際には、セメント質組成物のＣｏｍｐｏ１５を、水と本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ３とを水／セメント比０．４４で、すなわちセメントの全乾燥重量に対して水が４４重量％になるようにして、混合することにより形成させた。
【０３２０】
セメント質組成物のＣｏｍｐｏ１６も同様に、水と従来技術のセメントのＣｅｍｅｎｔ２とを水／セメント比０．４４で混合することにより形成させた。
【０３２１】
次いでこれらのセメント質組成物のＣｏｍｐｏ１５およびＣｏｍｐｏ１６を、形成直後（Ｄ１）、硬化後すなわち、２３℃で２４時間放置後（Ｄ２）、オートクレーブ中１２０℃で２４時間処理（ｐａｓｓａｇｅ）した後（Ｄ３）、およびオートクレーブ中１８０℃で２４時間処理した後（Ｄ４）に、Ｘ線回折試験にかけた。
【０３２２】
このＸ線回折試験の結果から、セメント質組成物のＣｏｍｐｏ１５およびＣｏｍｐｏ１６の中に存在しているそれぞれの鉱物学的相、さらには残存している遊離水の、セメント質組成物のＣｏｍｐｏ１５の全重量に対する重量でのパーセントを、それらが受けた処理に応じて推定することが可能となる。
【０３２３】
それらの結果からはさらに、水とセメントのＣｅｍｅｎｔ３およびＣｅｍｅｎｔ２との水和反応の間に形成された水和物のパーセントを、それらが受けた各種の処理に応じて推定することもできる。水和物（ｈｙｄｒａｔｅ）とは、水（Ｈで表す）と検討しているセメントの中に最初から含まれていた鉱物学的相から来た水和された化合物との間に形成された化合物のことである。
【０３２４】
別の言い方をすれば、Ｘ線回折試験の結果から、本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ３または従来技術のセメントのＣｅｍｅｎｔ２の、鉱物学的相の温度に従った水和度を推定することができる。
【０３２５】
「遊離の水（ｆｒｅｅ  ｗａｔｅｒ）」という用語は、各種の水和された鉱物学的相から発生するイオンとは結合されていない、すなわち、既に形成された水和物には属さない水を意味している。別の言い方をすれば、それは、まだ残存している無水の鉱物学的相とまだ反応（または水和）することができる水である。
【０３２６】
表１６および１７において、「その他」の相のグループは、可能な不純物（酸化鉄Ｆｅ2Ｏ3、酸化チタンＴｉＯ2、酸化硫黄ＳＯ3、酸化マグネシウムＭｇＯ、およびアルカリ化合物）を合わせたものである。
【０３２７】
次の表１６には、Ｘ線回折試験の結果、すなわち、セメント質組成物のＣｏｍｐｏ１５が受けたそれぞれの処理の後に存在しているそれぞれの鉱物学的相およびそれぞれの水和物のパーセントを示している。
【０３２８】
表１７は、セメント質組成物のＣｏｍｐｏ１６が受けたそれぞれの処理の後の、Ｘ線回折試験の結果を示している。
【０３２９】
【表１７】
0006803370.tif 000018
【０３３０】
表１６の中では、「その他」の相には相ＣＡも含まれる。この相ＣＡは、最初にＣｅｍｅｎｔ３と水とを混合したとき（列Ｄ１）には存在しているものの、２４時間反応させた後（列Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）では混合物から消失しているが、その理由は、温度とは関係なく、水と完全に反応してしまったからである。
【０３３１】
「その他」の列には、相ＣＡ６も含まれている。ここで相ＣＡ６は、重量で、回折Ｄ１の時点では組成物のＣｏｍｐｏ１５に含まれる全部の相の２．３％、回折Ｄ２の時点ではこの組成物に含まれる全部の相の２．６重量％、回折Ｄ３の時点ではこの組成物に含まれる全部の相の２．２重量％、そして回折Ｄ４の時点ではこの組成物に含まれる全部の相の２重量％を占めている。
【０３３２】
表１６に見られるように、１２０℃では、第一および第二の鉱物学的相ＣＡ２、Ｃ２ＡＳは、ほとんど、というより全く反応していない。
【０３３３】
しかしながら、第一の鉱物学的相ＣＡ２は、１２０℃で完全に反応している。別の言い方をすると、１２０℃から始めれば、第一の鉱物学的相ＣＡ２は水で完全に水和されている。
【０３３４】
第二の鉱物学的相Ｃ２ＡＳは１２０℃から反応し始めるが、第一の鉱物学的相ＣＡ２よりは反応性が低い。
【０３３５】
したがって、第一の鉱物学的相ＣＡ２の反応性は、第二の鉱物学的相Ｃ２ＡＳの反応よりは、温度による影響が少ない。
【０３３６】
ＣＡ６は、温度に関係なく非反応性であり、組成物の中で変動しているのは、その測定方法に固有の不正確さに起因している。
【０３３７】
【表１８】
0006803370.tif 000019
【０３３８】
表１６と表１７とを比較して、従来技術のアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ２と水との水和反応によって形成された水和物のＣ３ＡＨ６、ＡＨ３、およびＡＨは、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ３と水との水和反応でもやはり形成されるということに注目されたい。
【０３３９】
さらに、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ３と水との水和反応の際に、さらなる水和物であるＣ３ＡＳ(3-x)Ｈ4xもまた生成する。
【０３４０】
したがって、従来技術のアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ２から得られる硬化させた最終物質の中と、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ３から得られる硬化させた最終物質の中とに同じ水和物が存在しているということは、それら硬化させた最終物質の化学的抵抗性が似ているということを示している。
【０３４１】
その結果、本発明によるセメントは、既知のアルミン酸カルシウムセメントの化学的抵抗性と類似の化学的抵抗性を有している。
【０３４２】
したがって、実施したすべての実験で、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントが周囲温度では、低い硬化動力学を有していて、それにより、凝結遅延剤なしでそれを使用することが可能となったことを示している。
【０３４３】
この硬化動力学は、温度に応じて、第一および第二の鉱物学的相ＣＡ２、Ｃ２ＡＳの相対比を選択することにより調整することが可能である。
【０３４４】
さらには、周囲温度では、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントは、ポルトランドセメントに対する汚染力が弱い。
【０３４５】
最後に、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントから得られる硬化させた最終物質の機械的性質は、公知のアルミン酸カルシウムセメントを使用して得られる硬化させた最終物質のそれと同等である。
【０３４６】
８／セメント質組成物の密度
油井掘削用途の場合においては、密度が、油井で使用されるセメント質組成物が、前記油井の中に含まれるガスおよびオイルを保持する性能を決定する。
【０３４７】
密度は、水性懸濁液の重量をその容積に関連づけることによって計算される。
【０３４８】
実際には、ここでは、２５０ｍＬの水性懸濁液の重量を測定する。
【０３４９】
密度は、「１ガロンあたりのポンド（ｐｐｇ）」の単位で表されるが、１ｐｐｇは０．１２キログラム／立方デシメートル（ｋｇ／ｄｍ3）、あるいは０．１２グラム／立方センチメートル（ｇ／ｃｍ3）であると理解されたい。
【０３５０】
次の表１８に、本発明によるＣｅｍｅｎｔ３ｂｉｓおよびポルトランドセメントのＣｅｍｅｎｔＲｅｆを含むセメント質組成物の比重（ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｄｅｎｓｉｔｙ）を示す。
【０３５１】
【表１９】
0006803370.tif 000020
【０３５２】
したがって、本発明によるセメント質組成物のＣｏｍｐｏ１５およびＣｏｍｐｏ１６の密度は、ポルトランド参照セメントと同等であり、したがって油井掘削のための用途に適合していると理解できる。
【０３５３】
ＩＩ．さらなる試験
１／比較するセメント
第四、第五、および第六の本発明によるアルミン酸カルシウムセメントの（Ｃｅｍｅｎｔ４、Ｃｅｍｅｎｔ５、Ｃｅｍｅｎｔ６）を使用して各種のセメント質組成物を形成し、それらの性質を比較した。
【０３５４】
第四、第五、および第六のセメントであるＣｅｍｅｎｔ４、Ｃｅｍｅｎｔ５、Ｃｅｍｅｎｔ６は、以下の実質的に純品の原料を使用して、実験室で作製した：シリカ源がＭｉｌｌｉｓｉｌ  Ｅ４００（登録商標）、アルミナ源がＡＬ１７０（登録商標）、石灰石源が方解石のＮｏｒｍａｐｕ（登録商標）。これらの原料の正確な組成は、後の表１９に示す。
【０３５５】
実際には、セメントのＣｅｍｅｎｔ４、Ｃｅｍｅｎｔ５、およびＣｅｍｅｎｔ６は、以下の操作モードで得る：
−  原料の秤量；
−  Ｌｉｎａｔｅｘブランドのジャーロテーター（ｊａｒ−ｒｏｔａｔｏｒ）中、６リットルのタンクの中で、約１６時間かけてそれらの原料を、その最大直径が１００マイクロメートル（μｍ）以下の粒子を含む粉体が得られるまで共摩砕；
−  直径約１ｃｍ〜３ｃｍの粒状物を得るために、当業者には公知の方法（ディスク粒状化（ｄｉｓｃ  ｇｒａｎｕｌａｔｉｎｇ）と呼ばれる）により、水を用いて粒状化；
−  それらの粒状物を１１０℃で、少なくとも１５時間スチーム処理；
−  アルミナ製のるつぼの中に入れ、電気オーブンの中に入れてクッキング；
−  摩砕；
−  ３０００ｃｍ2／ｇに近いＢｌａｉｎｅ比表面積を得るために、鋼鉄製ボールミルのＢＢ１０（登録商標）モデルの中で、微摩砕（ｆｉｎ  ｇｒｉｎｄｉｎｇ）。
【０３５６】
所望のクッキング温度に達しさせるまでの温度勾配は、６００℃／時間である。
【０３５７】
次の表１９に、セメントのＣｅｍｅｎｔ４、Ｃｅｍｅｎｔ５、およびＣｅｍｅｎｔ６を形成させるための、操作条件および混合原料の重量をまとめた。
【０３５８】
【表２０】
0006803370.tif 000021
【０３５９】
次の表２０に、実験室作製セメントのＣｅｍｅｎｔ４、Ｃｅｍｅｎｔ５、およびＣｅｍｅｎｔ６を得るために使用した原料の化学的組成、さらには効果的に得られたセメントのＣｅｍｅｎｔ４、Ｃｅｍｅｎｔ５、およびＣｅｍｅｎｔ６の組成を示す。
【０３６０】
【表２１】
0006803370.tif 000022
【０３６１】
次の表２１に、第四、第五、および第六のセメント（Ｃｅｍｅｎｔ４、Ｃｅｍｅｎｔ５、Ｃｅｍｅｎｔ６）に含まれている鉱物学的相を示す。
【０３６２】
【表２２】
0006803370.tif 000023
【０３６３】
「アルミナ」および「石灰」の列は、鉱物学的相を形成しない残りの原料を表している。
【０３６４】
セメントのＣｅｍｅｎｔ４、Ｃｅｍｅｎｔ６およびＣｅｍｅｎｔ５はそれぞれ、図２の状態図において、直線Ｄの上のポイントＪ、ＫおよびＬである。
【０３６５】
以下の表２２に、得られたセメントのＣｅｍｅｎｔ４、Ｃｅｍｅｎｔ５、およびＣｅｍｅｎｔ６のＢｌａｉｎｅ比表面積、密度、および直径ｄ５０（μｍ）を示す。
【０３６６】
実際には、ここでの密度は、純水の密度に対して比較したセメントの密度に相当する。密度は、ピクノメーターを用いて測定する。
【０３６７】
直径ｄ５０は、各種粒子のセットの中央粒径ｄ５０に相当する。これは、これらの粒子のサイズの統計的分布、別の言い方をすれば、この粒子のセットの粒度測定を代表する大きさである。
【０３６８】
中央粒径ｄ５０は、それ以下に、検討している前記粒子全部を合わせた容積に対して、検討している粒子の５０容積％が存在している直径として定義される参照直径である。
【０３６９】
別の言い方をすれば、所定の中央粒径ｄ５０を有する粒子のセットでは、それらの粒子の５０容積％が、この与えられた中央粒径ｄ５０よりも小さい直径を有し、そしてそれらの粒子の５０容積％がこの与えられた中央粒径ｄ５０よりも大きい直径を有している。
【０３７０】
この場合の「直径」は、その形状とは関係なく、その粒子の最大直径を意味している。
【０３７１】
【表２３】
0006803370.tif 000024
【０３７２】
本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ４、Ｃｅｍｅｎｔ５、およびＣｅｍｅｎｔ６を使用して、セメント質組成物を形成させた。
【０３７３】
それらのセメント質組成物は、２３℃で、３４６グラムのセメントを１４２グラムの水と（すなわち、水／セメント比：０．４１で）、４０００回転／分の撹拌を１５秒間、次いで１２，０００回転／分の撹拌を３５秒かけて混合することにより形成させた。
【０３７４】
２／レオロジー的試験
Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ粘度計を使用してレオロジー的試験を実施した。
【０３７５】
本明細書で先にも述べたが、使用したＡｎｔｏｎ  Ｐａａｒレオメーターは、ＭＣＲ＿３０２（登録商標）と呼ばれているものである。それは、カップＣＣ２７、および直径４ｍｍのシャフトの周囲に高さ１６ミリメートル（ｍｍ）長さ９ｍｍのまっすぐな長方形のブレード６枚を含む混合バッフルを備えている。
【０３７６】
８０℃で、５００ｓ-1の剪断速度を与えられている粘度計のブレードの上に、各種のセメント質組成物によって発生したトルクの変化を、時間の関数としてプロットした。
【０３７７】
セメントのＣｅｍｅｎｔ４、Ｃｅｍｅｎｔ５、およびＣｅｍｅｎｔ６をそれぞれ１種含む３種のセメント質組成物は、セメントのＣｅｍｅｎｔ４およびＣｅｍｅｎｔ６を含む組成物では７分、そしてセメントのＣｅｍｅｎｔ５を含む組成物では９分の、比較的に短いゲル化時間を有している。８０℃および２３℃で、５００ｓ-1の剪断速度を与えられている粘度計のブレードの上に、本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ４を含むセメント質組成物によって発生したトルクの変化を、時間の関数としてプロットした。
【０３７８】
２３℃では、この組成物では、水とセメントのＣｅｍｅｎｔ４との混合後、約３０分でゲル化する。しかしながら、この温度では、その組成物は、８時間の実験で、いかなる凝結相にもならない。
【０３７９】
それとは対照的に、８０℃では、その凝結は比較的早く、観察されたゲル化時間が約７分であり、次いで凝結相となる。
【０３８０】
したがって、本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ４を含む組成物の反応性は、温度によって高くなるが、その理由は、ゲル化時間が短くなり、凝結が早くなるからである。
【０３８１】
３／ブリーディング
本明細書で先に説明したブリーディングの実験を、本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ４、Ｃｅｍｅｎｔ５、およびＣｅｍｅｎｔ６を含むセメント質組成物について再度実施した。
【０３８２】
次の表２３に、この実験の結果を示す。
【０３８３】
【表２４】
0006803370.tif 000025
【０３８４】
ブリードした水のパーセントが極めて低く、ＡＰＩ標準に適合させるのには十分に満足いくことが理解できる。
【０３８５】
４／セメント質組成物の密度
Ｉ．８項で説明したようにして、セメント質組成物のＣｏｍｐｏ１７〜Ｃｏｍｐｏ１９の密度を測定した。それによって得られた結果を次の表２４に示す。
【０３８６】
【表２５】
0006803370.tif 000026
【０３８７】
したがって、本発明によるセメント質組成物のＣｏｍｐｏ１７〜Ｃｏｍｐｏ１９の密度は、ポルトランド参照セメントのそれと同等であり、そのため油井掘削用途に適していると理解できる。
【０３８８】
５／水和および機械的抵抗性
５ａ．標準ＡＰＩ  ＲＰ  １０Ｂ−２に従う超音波試験
これは、凝結および硬化の過程において、公知の寸法の（この場合、初期スラリーを通して）セメント質物質のサンプルの中を超音波が伝搬する時間を測定することからなる非破壊試験である。
【０３８９】
一般的には、物質の硬化が進むほど、超音波がその物質を通過するのに必要な時間が短くなる。
【０３９０】
したがって、各種の選択された温度および圧力条件に置かれた物質の構造化の工程を追跡することができる。
【０３９１】
次いでこの伝搬時間を、慣用される破断試験でその機械的抵抗性が評価されている標準試験片で得られた伝搬時間と比較する。
【０３９２】
そうすると、標準試験片で得られた測定値とそれを比較することによって、その物質の機械的抵抗性の値（「超音波による機械的抵抗性（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｂｙ  ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）」と呼ばれる）を推測することが可能となる。
【０３９３】
この試験を実施するためには、セメント質組成物製造の第一の工程が適している。
【０３９４】
実際には、そのセメント質組成物の作製は、本実施例の第Ｉ．２項で示したものと同様であり、それは標準ＡＰＩ  ＲＰ  １０Ｂ−２第５項による作製に相当している。
【０３９５】
そのようにして得られた組成物が、上の表２３および２４に記載したものである。
【０３９６】
サンプルを通過する超音波の伝搬時間の測定は、標準ＡＰＩ  ＲＰ  １０Ｂ−２第８項の記載に従って実施する、すなわち、水とセメントとを混合し、そのセメント質組成物を測定セルの中に導入し、そこで、温度勾配をつけて４時間で２６．６℃から１２１℃まで、次いで一定温度１２１℃で２０時間の状態におくが、測定セルに導入したら直ちに３０００ｐｓｉの圧力をかける。超音波による機械的抵抗性は、温度および圧力を高くしたための物質における変化の際に評価する。
【０３９７】
この場合、各種のセメント質組成物、Ｃｏｍｐｏ１５およびＣｏｍｐｏ１７〜Ｃｏｍｐｏ１９の機械的抵抗性を、熱処理の開始から１２時間目、すなわち温度勾配をかけてから４時間および恒温段階の最初の８時間の後、ならびに熱処理開始後２４時間目、すなわち４時間の温度勾配および２０時間の恒温段階を含めた熱処理の最後に測定する。
【０３９８】
セメント質組成物の機械的抵抗性は、以下のとおりである：
−  熱処理１２時間後：Ｃｏｍｐｏ１７では３４メガパスカル（ＭＰａ）、Ｃｏｍｐｏ１８では１．５ＭＰａ、Ｃｏｍｐｏ１９では１７ＭＰａ、そしてＣｏｍｐｏ１５では１６ＭＰａ；
−  熱処理２４時間後：Ｃｏｍｐｏ１７では３４ＭＰａ、Ｃｏｍｐｏ１８では３ＭＰａ、Ｃｏｍｐｏ１９では１９ＭＰａ、そしてＣｏｍｐｏ１５では２１ＭＰａ。
【０３９９】
これらの結果が示しているように、実験室で製作したＣｅｍｅｎｔ６を含む組成物のＣｏｍｐｏ１９は、工業的に製造したＣｅｍｅｎｔ３ｂｉｓを含む組成物のＣｏｍｐｏ１５に比肩できるような超音波による機械的抵抗性を有しているが、その理由は、これらのセメントが、同程度の相ＣＡ２およびＣ２ＡＳの含量を有しているからである。
【０４００】
さらには、Ｃｅｍｅｎｔ４を含む組成物のＣｏｍｐｏ１４の超音波による機械的抵抗性が、Ｃｅｍｅｎｔ６を含む組成物のＣｏｍｐｏ１９の機械的抵抗性よりも明らかに高く、それ自体もまた、Ｃｅｍｅｎｔ５を組成物のＣｏｍｐｏ１８の機械的抵抗性よりも明らかに高いことが明らかである。
【０４０１】
その結果、超音波による機械的抵抗性は、使用したセメントのＣＡ２／Ｃ２ＡＳの質量比と共に高くなると推測することができる。
【０４０２】
しかしながら、Ｃｅｍｅｎｔ５を含む組成物のＣｏｍｐｏ１８の機械的抵抗性がまた極めて低く、おそらくは、測定した時点（２４時間）では、相当する組成物の水和がおそらくは十分に進んでいないのであろう。
【０４０３】
５ｂ．オートクレーブ試験
セメント質組成物を、Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ粘度計における試験と同じプロトコールに従って製造した。
【０４０４】
セメント質組成物を、三つの円筒状セル（直径４０ｍｍ、高さ５０ｍｍ）を含む型の中に導入し、次いで、１８０℃、蒸気圧によって発生させた圧力１０ｂａｒ（１４５ＰＳＩ）に設定したオートクレーブに入れた。
【０４０５】
オートクレーブ中で２４時間の滞留時間の後、それらのセメント質組成物の圧縮に対する抵抗性を、プレス機の手段により測定する。圧縮速度は、２．４キロニュートン／秒である。
【０４０６】
セメントのＣｅｍｅｎｔ４を含む組成物のＣｏｍｐｏ１７は２１１３ＰＳＩ（１４．６ＭＰａ）、セメントのＣｅｍｅｎｔ５を含むもの（Ｃｏｍｐｏ１８）は５６１ＰＳＩ（３．９ＭＰａ）、そしてセメントのＣｅｍｅｎｔ６を含むもの（Ｃｏｍｐｏ１９）は２３３０ＰＳＩ（１６．０ＭＰａ）の圧縮に対する機械的抵抗性を有している。
【０４０７】
次いで、本明細書で先に述べた超音波を使用することにより実施した試験の際に受けるような１２０℃の温度下で硬化させた後では、本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ５を含む組成物のＣｏｍｐｏ１８は、セメントのＣｅｍｅｎｔ４を含む組成物のＣｏｍｐｏ１７の１０％に等しい超音波による機械的抵抗性を発揮し、この同一のＣｅｍｅｎｔ５を含む組成物のＣｏｍｐｏ１８の機械的抵抗性は、オートクレーブ中にて１８０℃で処理した後では、Ｃｅｍｅｎｔ４（Ｃｏｍｐｏ１７）を含むものの２５％に等しい。
【０４０８】
したがって、温度が高くなるほど、Ｃ２ＡＳに富んだ本発明によるセメントを含むセメント質組成物と、ＣＡ２に富んだ本発明によるセメントを含むセメント質組成物との間の機械的抵抗性における差が、より小さくなる傾向がある。
【０４０９】
本発明によるセメントは、所定の時間で、多少なりとも大きな抵抗性が求められるような、各種の用途を意図されている。
【０４１０】
ＩＩＩ．マイナー相のイーリマイトＣ４Ａ３＄の影響
１／比較するセメント
さらに３種のその他のセメントのＣｅｍｅｎｔ７、Ｃｅｍｅｎｔ８、Ｃｅｍｅｎｔ９をさらに作製した。
【０４１１】
これらは、実験室で作製したセメントであって、本発明による方法によって、使用する原料に酸化硫黄ＳＯ3が含まれているか、または工業的方法によって酸化硫黄を導入したときに、工業的に得られるセメントを再生することを目的としている。
【０４１２】
実際には、セメントのＣｅｍｅｎｔ７、Ｃｅｍｅｎｔ８、Ｃｅｍｅｎｔ９は、以下の原料から得られる：石灰石、ボーキサイトＡ、ボーキサイトＢ、および無水硫酸カルシウム（略してＣ＄）、それらの代表的化学組成は、後の表２６に示す。
【０４１３】
実際には、５ｋｇの、セメントのＣｅｍｅｎｔ７、Ｃｅｍｅｎｔ８、およびＣｅｍｅｎｔ９のそれぞれ一つが、以下の操作手順に従って得られる：
−  原料を乾燥させるための、１１０℃で２４時間の原料のスチーム処理；
−  「ブルー・サークル（Ｂｌｕｅ  Ｃｉｒｃｌｅ）」タイプの実験室用ボールミルの中で、１５００回転で原料を共摩砕し、それに続けてトラップの除染をする（ｃｌｅａｎ  ｔｈｅ  ｔｒａｐ）ためにミルの蓋を開け、そして追加の４００回転でさらなる摩砕：
−  当業者には公知の方法（「ディスク・グラニュレーション（ｄｉｓｃ  ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ）」と呼ばれている）に従って、それらの原料を水とともに粒状化して、直径約５ｍｍ〜２０ｍｍの粒状物を作製；
−  その粒状物を乾燥させるための、１１０℃で２４時間の原料のスチーム処理；
−  アルミナ製の３個のるつぼの中に入れ、Ｎａｂｅｒｔｈｅｒｍ（登録商標）ブランドのオーブン中、１０℃／分の温度勾配で昇温させ、１３７５℃で（１３７５℃の温度に達してから）１２時間のそれらの粒状物のクッキング；
−  オーブン中に放置して（ｖｉａ  ｉｎｅｒｔｉａ）冷却；
−  得られた物質を摩砕して、直径が３．１５ｍｍよりも小さいグレンを形成；
−  得られたグレンを、「ブルー・サークル」タイプのボールミルの中で、約３０００ｃｍ2／ｇのＢｌａｉｎｅ比表面積を有する粉体が得られるまで微摩砕。
【０４１４】
次の表２５に、セメントのＣｅｍｅｎｔ７、Ｃｅｍｅｎｔ８、およびＣｅｍｅｎｔ９を形成させるための、操作条件および混合原料の重量をまとめた。
【０４１５】
【表２６】
0006803370.tif 000027
【０４１６】
次の表２６に、セメントのＣｅｍｅｎｔ７、Ｃｅｍｅｎｔ８、Ｃｅｍｅｎｔ９を得るための原料の化学的組成、さらには得られたセメントのＣｅｍｅｎｔ７、Ｃｅｍｅｎｔ８、Ｃｅｍｅｎｔ９のそれらを示す。
【０４１７】
【表２７】
0006803370.tif 000028
【０４１８】
次の表２７に、セメントのＣｅｍｅｎｔ７、Ｃｅｍｅｎｔ８、Ｃｅｍｅｎｔ９の中に含まれる鉱物学的相を示す。その鉱物学的相は、公知のＸ線回折技術（多くの場合、ＤＲＸと略される）を使用して測定したものである。
【０４１９】
【表２８】
0006803370.tif 000029
【０４２０】
相ＭＡは、１分子のアルミナＡに対して１分子の酸化マグネシウムＭｇＯ（セメントメーカーの表記法に従ってＭと表記される）を含む相に相当する。
【０４２１】
セメントのＣｅｍｅｎｔ７、Ｃｅｍｅｎｔ８、Ｃｅｍｅｎｔ９のそれぞれ一つには、これら二つの鉱物学的相の全重量に対して、約７０％の第一の鉱物学的相ＣＡ２および３０％の第二の鉱物学的相Ｃ２ＡＳが含まれる。
【０４２２】
したがって、それらは、これら二つの相において、組成の点では、本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ３、Ｃｅｍｅｎｔ３ｂｉｓ、およびＣｅｍｅｎｔ６と等価である。
【０４２３】
表２７に見られるように、セメントのＣｅｍｅｎｔ７、Ｃｅｍｅｎｔ８、およびＣｅｍｅｎｔ９には、アルミン酸カルシウムセメントであるそれぞれＣｅｍｅｎｔ７、Ｃｅｍｅｎｔ８、およびＣｅｍｅｎｔ９の全重量に対して、重量で、各種の比率（すなわち、１％、４％）のマイナー相のイーリマイト、Ｃ４Ａ３＄、および８％の鉱物学的相Ｃ４Ａ３＄が含まれる。
【０４２４】
したがって、Ｃｅｍｅｎｔ８の鉱物学的相の比率が、本発明によるアルミン酸カルシウムセメントのＣｅｍｅｎｔ３およびＣｅｍｅｎｔ３ｂｉｓと同様になる。
【０４２５】
表２８に、得られたセメントのＣｅｍｅｎｔ７、Ｃｅｍｅｎｔ８、およびＣｅｍｅｎｔ９のＢｌａｉｎｅ比表面積および直径ｄ５０（μｍ）を示す。
【０４２６】
【表２９】
0006803370.tif 000030
【０４２７】
本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ７、Ｃｅｍｅｎｔ８、およびＣｅｍｅｎｔ９を使用して、セメント質組成物を形成させた。
【０４２８】
それらのセメント質組成物は、２３℃で、３４６グラムのセメントを１５２グラムの水と（すなわち、水／セメント比：０．４４で）、４０００回転／分の撹拌を１５秒間、次いで１２，０００回転／分の撹拌を３５秒かけて混合することにより形成させた。
【０４２９】
２／レオロジー的試験
２ａ．Ｆａｎｎ（登録商標）３５粘度計
本明細書で先にＩ．予備的試験で説明したようにして、ＦＡＮＮ（登録商標）３５粘度計を使用することにより、外側の円筒の回転速度に応じて、セメント質組成物によって内側のスリーブの上に発生するトルクの変化を追跡すること、およびオン−オフベースでセメント質組成物を試験して、セメントと水の混合開始直後の粘度（初期粘度Ｖ１）、または２３℃の温度で１０分間の休止時間の後の粘度（粘度Ｖ２）を評価することが可能となる。
【０４３０】
表２９に、セメントのＣｅｍｅｎｔ７、Ｃｅｍｅｎｔ８、Ｃｅｍｅｎｔ９を含むセメント質組成物の粘度Ｖ１およびＶ２，さらにはセメントのＣｅｍｅｎｔ３ｂｉｓ含むセメント質組成物のそれらで代表される、内側のスリーブに結合された保持バネ（ｒｅｔａｉｎｉｎｇ  ｓｐｒｉｎｇ）のねじれ角の値を示す。
【０４３１】
【表３０】
0006803370.tif 000031
【０４３２】
したがって、表２９に見られるように、セメントのＣｅｍｅｎｔ７、Ｃｅｍｅｎｔ８、Ｃｅｍｅｎｔ９を含むセメント質組成物２０〜２２の粘度であるＶ１およびＶ２は、満足のいくものであって、その粘度であれば、周囲温度では、これらのセメント質組成物をポンプ輸送することが可能となる。
【０４３３】
２３℃では、粘度のＶ１およびＶ２は、マイナー相であるイーリマイトＣ４Ａ３＄のパーセントによって少し影響を受け、相イーリマイトが増えると、粘度のＶ１およびＶ２が高くなる。
【０４３４】
次の表３０に、２３℃における、各種のセメント質組成物、Ｃｏｍｐｏ１６およびＣｏｍｐｏ２０〜Ｃｏｍｐｏ２２の粘度を示すが、この場合、レオメーターの外側の円筒は、（上昇している過程では）３００回転／分、次いで６００回転／分で回転している。
【０４３５】
【表３１】
0006803370.tif 000032
【０４３６】
この場合もまた、２３℃では、高応力下での粘度が、マイナー相のイーリマイトＣ４Ａ３＄のパーセントによって少し影響を受け、相イーリマイトが増えると、粘度が高くなることが、認められる。
【０４３７】
２ｂ．Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ粘度計
本明細書で先に説明したように、Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ粘度計を使用すれば、所定の温度で、選択した速度でブレードを回転させて、時間の関数として粘度の変化を追跡することが可能である。
【０４３８】
この場合、プロペラの回転速度は５００ｓ-1であり、温度は約８０℃である。
【０４３９】
得られた曲線を用いると、凝結の開始点、すなわち、いわゆる「ゲル化」時間に、立ち戻ることが可能であるが、この点は、曲線の勾配が変化するところに相当する。
【０４４０】
８０℃で、セメント質組成物のＣｏｍｐｏ２０〜Ｃｏｍｐｏ２２によってＡｎｔｏｎ  Ｐａｒレオメーターのブレードの上で発生するトルクの時間の関数としての変化を測定した。
【０４４１】
８０℃では、マイナー相のイーリマイトＣ４Ａ３＄が、ゲル化時間（凝結相の開始を示す）さらには組成物の総体粘度（ｏｖｅｒａｌｌ  ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）におよぼす影響はかなり大きい。
【０４４２】
実際のところ、ゲル化時間はそれぞれ、１％の相Ｃ４Ａ３＄を含む組成物のＣｏｍｐｏ２０では約３０分、４％の相Ｃ４Ａ３＄を含む組成物のＣｏｍｐｏ２１では５時間２０分、そして８％の相Ｃ４Ａ３＄を含む組成物のＣｏｍｐｏ２２では６時間３０分である。
【０４４３】
したがって、驚くべきことには、セメント質組成物の中でマイナー相のイーリマイトの量が多くなると、ワーカビリティが向上する、すなわちオープンタイムが長くなるか、または増粘相が長くなる。
【０４４４】
したがって、高温では、マイナー相Ｃ４Ａ３＄が、本発明によるセメント質組成物の凝結に対して抑制効果を有していると考えられる。
【０４４５】
さらに、セメント質組成物が多くのマイナー相Ｃ４Ａ３＄を含むほど、増粘相の際のセメント質組成物の５００ｓ-1での剪断応力（動粘度に関連）がいずれの場合でも高くなる：Ｃｏｍｐｏ２０では１５０Ｐａ、Ｃｏｍｐｏ２１では約２５０Ｐａ、そしてＣｏｍｐｏ２２では約５００Ｐａ。
【０４４６】
したがって、８０℃では、増粘相でのセメント質組成物の動粘度は、マイナー相のイーリマイトの増大の影響を大きく受けると考えられる。
【０４４７】
３／ブリーディング
本明細書で先に説明したブリーディングの実験を、本発明のＣｅｍｅｎｔ７、Ｃｅｍｅｎｔ８、およびＣｅｍｅｎｔ９を含むセメント質組成物について再度実施した。
【０４４８】
表３１に、この実験の結果を示す。
【０４４９】
【表３２】
0006803370.tif 000033
【０４５０】
ブリードした水のパーセントが極めて低く、ＡＰＩ標準に適合させるのには十分に満足いくことが理解できる。
【０４５１】
４／密度
Ｉ．８項で説明したようにして、セメント質組成物のＣｏｍｐｏ２０〜Ｃｏｍｐｏ２２の密度を測定した。それらの結果を次の表３２に示す。
【０４５２】
【表３３】
0006803370.tif 000034
【０４５３】
したがって、本発明によるセメント質組成物のＣｏｍｐｏ２０〜Ｃｏｍｐｏ２２の密度は、油井掘削用途には適していることに注目されたい。
【０４５４】
したがって、マイナー相Ｃ４Ａ３＄の存在は、本発明によるセメント質組成物の密度には何の影響も有していない。
【０４５５】
５／交互汚染（ｃｒｏｓｓ−ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ）
本明細書で先に第Ｉ．６ｂ項で説明したようにして、本発明によるセメントによるポルトランドセメントの汚染、またはポルトランドセメントによる本発明によるセメントの汚染の影響を、Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ粘度計を使用して評価した。
【０４５６】
相当するゲル化時間は、曲線の勾配における変化（増粘相から凝結相への移行を表す）の瞬間として測定され、その凝結時間は、セメント質組成物が形成されたときから、トルクが４ｍＮ・ｍに達する瞬間までに経過した時間幅に相当するということを思い出してほしい。
【０４５７】
この測定のためには、以下のようにしてセメント質組成物を調製する：１００ｇのセメントを４４ｇの水と（すなわち、水／セメント比＝０．４４）、Ｒａｙｎｅｒｉ  Ｔｕｒｂｏｔｅｓｔミキサーを使用し、１０００回転／分で１５秒、次いで３３００回転／分で１２０秒かけて混合する。
【０４５８】
次の表３３に得られた結果を示す。
【０４５９】
【表３４】
0006803370.tif 000035
【０４６０】
セメントのＣＳＡは、慣用されているアルミン酸スルホカルシウムセメントに相当し、在庫があってすぐに入手可能である。
【０４６１】
これは、たとえば、Ｐｏｌａｒ  Ｂｅａｒ社から市販されている、４９００ｃｍ2／ｇのＢｌａｉｎｅ比表面積を有するセメントＫＴＳ  １００であってよい。この市販のセメントには、セメントの全重量に対して、重量で約５５％の相Ｃ４Ａ３＄が含まれている。
【０４６２】
アルミン酸スルホカルシウムセメントを添加することによって、セメント質組成物の中に所定の量の相Ｃ４Ａ３＄を導入し、本発明によるセメントによるポルトランドセメントの汚染、およびその逆にこの相が及ぼす影響を評価することが可能となる。
【０４６３】
この場合、本発明によるセメントのＣｅｍｅｎｔ３ｂｉｓとセメントＣＳＡとの混合物には、前記セメント混合物の全重量に対して、重量で約８％の相Ｃ４Ａ３＄が含まれている。このセメントの混合物は、約２５％のポルトランドセメントによる汚染に耐えられる、すなわち約２５％までのポルトランドセメントで汚染できる。
【０４６４】
そのセメントの混合物がポルトランドセメントによって汚染された場合、ゲル化時間および凝結時間が、明らかに長くなり、１９０分および２６０分から２４０分および２８０分へと移る。
【０４６５】
したがって、マイナー相Ｃ４Ａ３＄を増やすことによって、ポルトランドセメントによる本発明によるセメントの汚染の影響をさらに低くすることが可能となる。
【０４６６】
その結果、本発明によるセメントを使用する時と、ポルトランドセメントを使用する時との間で、設備を除染する必要はない。
【図１】
0006803370.tif 000036
【図２】
0006803370.tif 000037