(57)【要約】【課題】高い精度でモルタル圧縮強さ推定値を得る方法を提供することにより、セメントの品質異常を未然に防止することができる信頼性の向上した状態での出荷を可能とすること。【解決手段】セメント製造プラントの運転において、品質管理情報として収集した、セメント中のクリンカー構成鉱物及び添加材の量の情報、クリンカー構成鉱物の結晶構造の情報、クリンカーの少量成分の量の情報、およびセメントの粉末度及び４５μｍ残分の情報を、過去に蓄積されているそれら情報及びモルタル圧縮強さ実測データの間の重回帰分析を基に求めたモルタル圧縮強さの推定式に適用することにより、モルタル圧縮強さを推定することを特徴とするセメントの品質推定方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント製造プラントの運転において、品質管理情報として収集した、セメント中のクリンカー構成鉱物及び添加材の量の情報、クリンカー構成鉱物の結晶構造の情報、クリンカーの少量成分の量の情報、およびセメントの粉末度及び４５μｍ残分の情報を、過去に蓄積されているそれら情報及びモルタル圧縮強さ実測データの間の重回帰分析を基に求めたモルタル圧縮強さの推定式に適用することにより、モルタル圧縮強さを推定することを特徴とするセメントの品質推定方法。
【請求項２】
セメント中のクリンカー構成鉱物及び添加材の量の情報、クリンカー構成鉱物の結晶構造の情報がセメントの粉末Ｘ線回折結果をリートベルト法により解析して得たものであり、クリンカーの少量成分の量の情報がクリンカーの蛍光Ｘ線分析により測定して得たものであり、セメントの粉末度及び４５μｍ残分の情報がＪＩＳ  Ｒ−５２０１及びＪＣＡＳ  Ｋ−０２−２００４により測定して得たものである請求項１に記載のセメントの品質推定方法。
【請求項３】
モルタル圧縮強さの推定式が、推定モルタル圧縮強さσ（材齢２８日）＝ｅｘｐ（Ｃ値−Ｋ×Ａ値／Ｂ値）である請求項１に記載のセメントの品質推定方法。
（ここでＫ＝６であり、Ａ値は結合水量と自由水の空隙パラメータ、Ｂ値はセメント鉱物の空隙パラメータ、Ｃ値はｌｎσ0である強度パラメータであって、それぞれセメント中のクリンカー構成鉱物及び添加材の量の情報、クリンカー構成鉱物の結晶構造の情報、クリンカーの少量成分の量の情報、およびセメントの粉末度及び４５μｍ残分の情報を変数とした重回帰式から求められる値である。）
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のセメントの品質推定方法を利用することを特徴とするセメント製造プラントにおける品質管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント製造プラントの運転におけるセメントの品質推定方法、特に品質管理試験値からモルタル圧縮強さを推定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、クリンカーの原燃料として産業廃棄物の使用が増加してきており、クリンカーの少量もしくは微量成分の内容の変動によりセメントの品質が変動する可能性がある。このため、出荷するセメントの品質異常を未然に防止するために、セメントの品質管理試験の重要性が高まっている。
セメント工場において実施されている品質管理試験では、セメント中のクリンカー構成鉱物および添加材の量、クリンカー構成鉱物の結晶構造の情報、クリンカー中の少量・微量成分の量、セメントの粉末度、モルタル圧縮強さ等を測定している。
【０００３】
しかしながら、セメントの鉱物組成および微量成分量等の測定は、短日数で可能であるが、モルタル圧縮強さ測定は、セメント、標準砂および水をＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準じて混練し、供試体を成型し、１日間養生後、３日間養生後、７日間養生後および２８日間養生後の各時点において、供試体を圧縮試験機にかけて強さを測定する。すなわち、モルタル圧縮強さの測定結果が判明するまで２８日間かかる。
【０００４】
このように、モルタル圧縮強さなどのセメントの品質を測定する従来の方法では、圧縮強さの測定結果が判明するまで２８日間必要であり、コストや時間がかかるばかりか、セメント出荷時にモルタル圧縮強さ測定結果が出ていない状態であり、精度の高い強度推定値を得ることができれば、品質管理度が向上した状態での出荷が可能となる。
【０００５】
かかるセメントの品質管理技術として、特許文献１にはセメントまたはクリンカーの粉末Ｘ線回折結果を、プロファイルフィッティング法により解析し、これから得られるクリンカー鉱物の結晶情報を基に、セメントの品質の変化を予測することを特徴とするセメントの品質予測方法および該方法を利用したセメントの製造管理システムが開示されている。
この方法は、クリンカーの情報（エーライト、ビーライト、アルミネート相、フェライト相および硫酸アルカリの各相の量および格子体積）からモルタル圧縮強さを予測し、原料調合、焼成、粉砕などの工程管理にフィードバックして、セメントの品質を適正に保持しようとするものである。
しかしながら、この方法では、モルタル圧縮強さに影響を及ぼすと考えられるセメントの粉末度や石膏、石灰石の添加量等の情報が含まれていないため、モルタル圧縮強さを精度よく推定できない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２１４８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、高い精度でモルタル圧縮強さ推定値を得る方法を提供することにより、セメントの品質異常を未然に防止する信頼性の向上した状態での出荷を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、セメントの材齢２８日におけるモルタル圧縮強さに影響を及ぼすセメント製造プラントの各種品質管理情報につき検討を行った結果、モルタル圧縮強さに関連する品質管理情報を選択して、これら品質管理情報を変数とするモルタル圧縮強さの推定式を求め、これを用いてセメントの材齢２８日におけるモルタル圧縮強さを推定する方法を見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
（１）セメント製造プラントの運転において、品質管理情報として収集した、セメント中のクリンカー構成鉱物及び添加材の量の情報、クリンカー構成鉱物の結晶構造の情報、クリンカーの少量成分の量の情報、およびセメントの粉末度及び４５μｍ残分の情報を、過去に蓄積されているそれら情報及びモルタル圧縮強さ実測データの間の重回帰分析を基に求めたモルタル圧縮強さの推定式に適用することにより、モルタル圧縮強さを推定することを特徴とするセメントの品質推定方法；
（２）セメント中のクリンカー構成鉱物及び添加材の量の情報、クリンカー構成鉱物の結晶構造の情報がセメントの粉末Ｘ線回折結果をリートベルト法により解析して得たものであり、クリンカーの少量成分の量の情報がクリンカーの蛍光Ｘ線分析により測定して得たものであり、セメントの粉末度及び４５μｍ残分の情報がＪＩＳ  Ｒ−５２０１及びＪＣＡＳ  Ｋ−０２−２００４により測定して得たものである上記（１）のセメントの品質推定方法；
（３）モルタル圧縮強さの推定式が、推定モルタル圧縮強さσ（材齢２８日）＝ｅｘｐ（Ｃ値−Ｋ×Ａ値／Ｂ値）である上記（１）のセメントの品質推定方法。
（ここでＫ＝６であり、Ａ値は結合水量と自由水の空隙パラメータ、Ｂ値はセメント鉱物の空隙パラメータ、Ｃ値はｌｎσ0である強度パラメータであって、それぞれセメント中のクリンカー構成鉱物及び添加材の量の情報、クリンカー構成鉱物の結晶構造の情報、クリンカーの少量成分の量の情報、およびセメントの粉末度及び４５μｍ残分の情報を変数とした重回帰式から求められる値である。）；
（４）上記（１）〜（３）のいずれかのセメントの品質推定方法を利用することを特徴とするセメント製造プラントにおける品質管理方法；
を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、セメント製造プラントの運転時に、高い精度でモルタル圧縮強さ推定値を得ることができるので、信頼性の向上した状態でセメントを出荷することができ、セメントの品質異常を未然に防止できる可能性が高くなる。
また、セメントの品質異常が見出されたときは、速やかに工程管理にフィードバックして、セメントの品質を適正に保持する。
さらには、施工現場で強度不足等のクレームが発生した場合に、セメント中のクリンカー構成鉱物および添加材の量、クリンカー構成鉱物の結晶情報、クリンカー中の少量成分量およびセメントの粉末度及び４５μｍ残分を測定し、製造した工場の強度予測式から強度を推定して、セメントそのものに原因があったかどうかの判断指標とすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のセメントの品質推定方法は、セメント製造プラントの運転において、特定の品質管理情報を、過去に蓄積されているそれら情報及びモルタル圧縮強さ実測データの間の重回帰分析を基に求めたモルタル圧縮強さの推定式に適用することにより、モルタル圧縮強さを推定することを特徴とする。
【００１１】
本発明のセメントの品質推定方法において用いる品質管理情報は、セメント中のクリンカー構成鉱物及び添加材の量の情報、クリンカー構成鉱物の結晶構造の情報、クリンカーの少量成分の量の情報、およびセメントの粉末度及び４５μｍ残分の情報である。
【００１２】
セメント中のクリンカー構成鉱物及び添加材の量の情報とは、エーライト（Ｃ3Ｓ）量、ビーライト（Ｃ2Ｓ）量、アルミネート相（Ｃ3Ａ）量、フェライト相（Ｃ4ＡＦ）量、二水石膏量、半水石膏量、ＣａＣＯ3量、ｆ−ＣａＯ量、ペリクレース量、硫酸アルカリ量であり、クリンカー構成鉱物の結晶構造の情報とは、Ｃ3Ｓ−Ｍ１相量、Ｃ3Ｓ−格子体積、Ｃ2Ｓ−格子体積、Ｃ3Ａ−格子体積、Ｃ4ＡＦ−格子体積である。
これら情報は、セメントの粉末Ｘ線回折結果をリートベルト法により解析して得ることができる。
【００１３】
クリンカーの少量成分の量の情報とは、ＭｇＯ量、ＳＯ3量、Ｎａ2Ｏ量、Ｋ2Ｏ量、Ｐ2Ｏ5量であり、クリンカーの蛍光Ｘ線分析により測定して得ることができる。
【００１４】
また、セメントの粉末度（ブレーン値）及び４５μｍ残分の情報は、それぞれＪＩＳ  Ｒ−５２０１、ＪＣＡＳ  Ｋ−０２−２００４により測定して得るものである。
【００１５】
上記ＳＯ3量、Ｎａ2Ｏ量、Ｋ2Ｏ量より下式で示すＲ値を算出する。
Ｘ＝ＳＯ3量／（Ｎａ2Ｏ量＋０．６６×Ｋ2Ｏ量）
Ｒ値＝Ｎａ2Ｏ量＋０．７×Ｋ2Ｏ量−０．８×ＳＯ3量（Ｘ≦０．７のとき）
＝０．８×Ｎａ2Ｏ量＋０．５×Ｋ2Ｏ量−０．５×ＳＯ3量（０．７＜Ｘ＜１のとき）
＝０．２×Ｎａ2Ｏ量＋０．１×Ｋ2Ｏ量（Ｘ≧１のとき）
【００１６】
さらに、Ｃ3Ｓ量、Ｃ3Ｓ−Ｍ１相量より下式で示すＭ値を算出する。
Ｍ値＝（Ｃ3Ｓ−Ｍ１相量）／Ｃ3Ｓ量
【００１７】
結合水量と自由水の空隙パラメータであるＡ値、セメント鉱物の空隙パラメータであるＢ値、および強度パラメータであるＣ値について、各工場で過去に蓄積されているデータを用いて、上記したセメント中のクリンカー構成鉱物及び添加材の量の各情報、クリンカー構成鉱物の結晶構造の各情報、クリンカーの少量成分の量の各情報、セメントの粉末度及び４５μｍ残分の各情報、およびＲ値、Ｍ値を変数とした重回帰式を求めておく。
【００１８】
セメント製造プラントの運転において収集した品質管理情報を、上記で得られたＡ値、Ｂ値、Ｃ値に関する重回帰式に適用してＡ値、Ｂ値、Ｃ値を求める。
このＡ値、Ｂ値、Ｃ値を用いて、次式からモルタル圧縮強さ（材齢２８日）σの推定値を算出する。
σ＝ｅｘｐ（Ｃ値−Ｋ×Ａ値／Ｂ値）
（ここでＫ＝６。）
【００１９】
本発明のセメントの品質推定方法の所要時間は、実質的に、セメントの粉末Ｘ線回折結果のリートベルト法による解析、クリンカーの蛍光Ｘ線分析による測定、セメントの粉末度及び４５μｍ残分の測定等に要する時間であり、サンプリングから１時間程度でセメントの品質の推定結果を得ることができ、セメント製造の工程管理に十分に利用できる。
【実施例】
【００２０】
あるセメント製造工場における蓄積品質管理情報から下記のＡ値、Ｂ値、Ｃ値に関する重回帰式を得た。
Ａ値＝０．８×二水石膏量＋２×半水石膏量−１×（Ｃ2Ｓ−格子体積）＋４×ＳＯ3量＋１０×Ｋ2Ｏ量−４×Ｐ2Ｏ5量＋０．３×４５μｍ残分＋４００
Ｂ値＝０．２×Ｃ3Ｓ量＋０．０３×Ｃ2Ｓ量＋０．０６×Ｃ3Ａ量＋０．１×Ｃ4ＡＦ量＋０．４×二水石膏量＋０．７×半水石膏量＋０．０４×ＣａＣＯ3量−０．６×（Ｃ2Ｓ−格子体積）−０．０６×ＭｇＯ量＋２×ＳＯ3量−２×Ｋ2Ｏ量−２×Ｐ2Ｏ5量＋０．１×４５μｍ残分−１０×Ｒ値−０．０８×Ｍ値＋３００
Ｃ値＝−０．０１×Ｃ3Ｓ量−０．００４×Ｃ2Ｓ量−０．００５×Ｃ3Ａ量−０．００９×Ｃ4ＡＦ量＋０．０２×二水石膏量＋０．０８×半水石膏量−０．０２×ＣａＣＯ3量−０．０５×（Ｃ2Ｓ−格子体積）＋０．０３×ＭｇＯ量＋０．１×ＳＯ3量＋１×Ｋ2Ｏ量−０．２×Ｐ2Ｏ5量＋０．０１×４５μｍ残分＋０．８×Ｒ値＋０．０４×Ｍ値＋２０
【００２１】
その工場のセメント製造プラントの運転において、仕上げミルの後からセメントをサンプリングし、粉末Ｘ線回折／リートベルト法による解析ならびに粉末度及び４５μｍ残分の測定を行い、また、キルン、クーラーを経た後のクリンカーをサンプリングし、蛍光Ｘ線分析による測定を行った。得られた品質管理情報を、上記重回帰式に適用してＡ値、Ｂ値、Ｃ値を得、前記推定式からモルタル圧縮強さ（材齢２８日）σの推定値を算出した。
一方、上記でサンプリングしたセメントと、標準砂および水とをＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準じて混練し、供試体を成型し、２８日間養生後、供試体を圧縮試験機にかけて強さを測定した。
これらサンプリング／分析／推定値算出、およびそのサンプルについてのモルタル圧縮強さ（材齢２８日）の実測のセットを約９０回行い、推定値と実測値の関係を図１にプロットした。そのプロットのうちの１０点について具体的な数値を表１に示した。
【００２２】
【表１】
2007271448.tif 000002
【００２３】
セメント協会が実施しているセメント共通試験（ＯＣセメント共同試験）で、材齢２８日のモルタル圧縮強さが測定されており、その標準偏差は約１．３Ｎ／ｍｍ2である。図１で明らかなように、上記の推定値と実測値の差はほとんどすべて標準偏差の３倍（３．９Ｎ／ｍｍ2）以内に入っており、この推定式を用いることにより信頼率９９％でモルタル圧縮強さの推定ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】モルタル圧縮強さ（材齢２８日）の推定値と実測値の関係を示すグラフである。
【図１】
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