(57)【要約】【課題】  セメントに混合して用いたときに、シリカフュームに類似して、セメントペースト、モルタル、コンクリートの流動性を向上させ、かつその硬化体に高い強度を発現させる。【解決手段】 本発明の鉱物の微粒子は、モース硬度が１〜５の鉱物又はこの鉱物を５０重量％以上含む岩石を微粉砕し分級することにより得られ、０．０５〜０．５μｍの平均粒径を有する。この平均粒径は重量累積粒度分布の５０％径である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
モース硬度が１〜５の鉱物又は前記鉱物を５０重量％以上含む岩石を微粉砕し分級することにより得られた、平均粒径が０．０５〜０．５μｍであって、前記平均粒径が重量累積粒度分布の５０％径であることを特徴とする鉱物の微粒子。
【請求項２】
鉱物が炭酸塩鉱物である請求項１記載の微粒子。
【請求項３】
請求項１又は２記載の微粒子をセメント粒子１００重量％に対して１〜１００重量％混合してなる混合セメント。
【請求項４】
微粒子とセメント粒子との混合が衝撃粉砕機でなされた請求項3記載の混合セメント。
【請求項５】
請求項３又は４記載の混合セメントを用いて作られた硬化体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉱物を微粉砕・分級して得られた微粒子、該微粒子を用いた混合セメント及び該混合セメントを用いた硬化体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、セメント粒子とシリカフューム粒子とを著しく均一に分散混合することにより、シリカフューム配合による強度改善効果を十分に発揮させて、３０〜３５Ｎ／ｍｍ２の曲げ強度を有する押出成形建材を製造する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、セメント、シリカフューム、骨材、補強繊維、添加剤及び水を混合して得られる原料素地を調製するに当り、まず、セメントとシリカフュームとを混合して均一混合物とし、この混合物に骨材、補強繊維及び添加剤を混合し、その後、水を加えて混練している。この方法ではシリカフュームとして、平均粒径０．２０μｍ以下、比表面積１５ｍ２／ｇ以上の微粒子を用いている。
【特許文献１】特開平９−１１０５０４（請求項１，[0005], [0013]）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、セメントと混合するシリカフュームは大半が海外からの輸入品であり、高価であるとともに、化学組成や分散性の点で、安定した品質のものを確保しにくい問題点があった。
本発明の第１の目的は、上記問題点がなく、セメントに混合して用いたときに、シリカフュームに類似して、セメントペースト、モルタル、コンクリートに流動性を与え、かつその硬化体に高い強度を発現させる、鉱物の微粒子を提供することにある。
本発明の第２の目的は、この鉱物の微粒子と混合して用いたときに、流動性に優れ、かつ高強度硬化体が得られる混合セメントを提供することにある。
本発明の第３の目的は、この混合セメントを用いて得られる強度の高い硬化体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願請求項１に係る発明は、モース硬度が１〜５の鉱物又は前記鉱物を５０重量％以上含む岩石を微粉砕し分級することにより得られた、平均粒径が０．０５〜０．５μｍであって、前記平均粒径が重量累積粒度分布の５０％径であることを特徴とする鉱物の微粒子である。
【０００５】
本願請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、鉱物が炭酸塩鉱物である微粒子である。
本願請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の微粒子をセメント粒子１００重量％に対して１〜１００重量％混合してなる混合セメントである。
本願請求項４に係る発明は、請求項３記載の発明であって、微粒子とセメント粒子との混合が衝撃粉砕機でなされた混合セメントである。
本願請求項５に係る発明は、請求項３又は４記載の混合セメントを用いて作られた硬化体である。
【発明の効果】
【０００６】
本願請求項１に係る微粒子では、比較的軟質であるモース硬度が１〜５の鉱物を微粉砕して分級しているため、微粒子の形状が角の取れて丸みを帯びる。これにより、コンクリート材料工学分野で言うところの微粉末効果（マイクロフィラー効果）の他に、ボールベアリング効果を発揮するため、この微粒子はシリカフュームに類似した特性を示す。即ち、セメントに混合して用いたときに、セメントペースト、モルタル、コンクリートに流動性を与え、かつその硬化体に高い強度を発現させる。
【０００７】
本願請求項２に係る微粒子は、鉱物として炭酸塩鉱物を用いることにより、超微粒子としての性能に極めて優れ、シリカフュームにより近似した特性を示す。
本願請求項３に係る混合セメントは、セメントとシリカフュームとを混合したものに近似した特性を示す。即ち、セメントペースト、モルタル、コンクリートの流動性を向上させ、かつその硬化体に高い強度を発現させる。
本願請求項４に係る混合セメントは、衝撃粉砕機で混合されるため、微粒子とセメント粒子が均一に混合され、しかも微粒子の分散が促進される。
本願請求項５に係る硬化体は、セメントとシリカフュームとを混合した混合セメントから作られたものと同等の高い強度を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の最良の実施の形態について説明する。
(1) 鉱物の微粒子の製造
本発明の微粒子を得るための鉱物は、モース硬度が１〜５の鉱物である。好ましくはモース硬度が１〜４の鉱物である。本発明の微粒子はこの鉱物のみを微粉砕し分級して得られる他、この鉱物を５０重量％以上含む岩石を微粉砕し分級して得られる。モース硬度が１〜５の鉱物としては、方解石、ドロマイト、蛍石、燐灰石、石灰石等が例示される。また岩石中の鉱物の含有量は、好ましくは８０重量％以上、より好ましくは９０重量％である。これらの鉱物及び岩石は、それぞれ天然産物でも人工物でも構わない。また炭酸塩鉱物としては、方解石、菱苦土鉱、菱鉄鉱、菱亜鉛鉱、菱マンガン鉱、ドロマイト、ファーテライト、アラレ石、毒重石、ストロンチウム鉱、白鉛鉱、孔雀石、藍銅鉱等が例示される。
【０００９】
鉱物の微粉砕の方法としては、例えば、先ずジョークラッシャー等により鉱物を粗粉砕し、続いてボールミル等によりの粗粉砕物を約１００μｍ以下の粒径まで粉砕した後、湿式の超高圧水衝突式粉砕方式又は乾式のジェット粉砕方式により微粉砕する。また微粉砕物から平均粒径が０．０５〜０．５μｍ、好ましくは０．０５〜０．２μｍに分級し、かつ平均粒径が重量累積粒度分布の５０％径となるようにするためには、微粉砕物を溶液中で、或いは乾燥状態で、良く分散させた上で分級することにより行う。平均粒径が上記範囲の下限値未満の微粒子は製造効率が低い不具合があり、上限値を超えると流動性向上作用が低下する不具合がある。
【００１０】
(2) 混合セメントの製造
本発明の混合セメントは、上記微粒子をセメント粒子１００重量％に対して１〜１００重量％、好ましくは５〜２０重量％混合して調製される。微粒子の配合割合が下限値未満では、本発明の目的・効果を達成できず、また上限値を超えても流動性の向上がそれ程みられない上、混合セメントを用いて硬化体にしたときにその強度が低下しやすい。微粒子とセメント粒子との混合は微粒子の分散を良好にするために、衝撃粉砕機で行うことが好ましい。
【００１１】
セメント粒子としては、ポルトランドセメントが代表的である。このポルトランドセメントは、セメントクリンカーと石膏が一緒に仕上げミルで微粉砕されて製造される。石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）の添加量は、普通ポルトランドセメントの場合、クリンカー１ｔに対して約３５ｋｇである。仕上げミルは、ボールミルと竪型ミルに大別される。
【００１２】
混合セメントは、ポルトランドセメントに上述した鉱物の微粒子を混合したものである。本発明の微粒子とともに従来より用いられている高炉スラグ微粉末やフライアッシュ等を混合してもよい、この混合方法として、混合粉砕方式と分離粉砕方式がある。即ち、混合粉砕方式では、混合材をクリンカー及び石膏と一緒に仕上げミル内で粉砕する。一方、分離粉砕方式では、単独で微粉砕した混合材をポルトランドセメントと混合する。混合粉砕方式では、微粉砕されにくい高炉スラグが粗大粒子となりやすく、長期材令における強度の発現性が阻害されることがある。それを防止するために粉末度を細かくしたり、分級方法に工夫を施す必要がある。現在、分離粉砕方式を採用している工場が多い。なお、ＪＩＳに規定された混合セメントには、高炉セメント（高炉スラグ量は内割で５％を越え７０％以下)、シリカセメント（シリカ質混合材料は内割で５％を超え３０％以下）及びフライアッシュセメント（フライアッシュ量は内割で５％を超え３０％以下）がある。
【００１３】
(3) 硬化体の製造
本発明の硬化体は、上記混合セメントを水と混練して固まったものを意味する。セメント硬化体又はペースト硬化体と同義である。上記混合セメントと水に細骨材を添加したものはモルタル硬化体、更に粗骨材を加えたものはコンクリート硬化体という。材料（混合セメント、水、骨材など）の配合によらず、これらを総称して硬化体という。セメントを実用に供するときには硬化体にする。一般に、土木構造物（ダム、橋など）や建築構造物（ビル、マンションなど）にはコンクリート硬化体が使用される。
【実施例】
【００１４】
次に本発明の実施例を比較例とともに説明する。
＜実施例１＞
モース硬度３の方解石をジョークラッシャーで粗粉砕した後に、ボールミルでこの粗粉砕物を約１００μｍ以下の粒径まで粉砕した。超高圧水衝突式粉砕装置により、この粉砕物に超高圧の水流を対向衝突させることにより、水流中の物質を微粒化し、水篩により、分級し平均粒径が約０．０５μｍの方解石の超微粒子を製造した。
【００１５】
＜実施例２＞
実施例１と同じ方解石を実施例１と同様の方法で微粒化した後、水篩を通して、分級し平均粒径が約０．１μｍの方解石の超微粒子を製造した。
【００１６】
＜実施例３＞
実施例１と同じ方解石を実施例１と同様の方法で微粒化した後、高性能分級機により分級し平均粒径が約０．５μｍの方解石の超微粒子を製造した。
【００１７】
＜比較例１＞
実施例１と同じ方解石を実施例１と同様の方法で微粒化した後、高性能分級機により分級し平均粒径が約０．６μｍの方解石の超微粒子を製造した。
【００１８】
＜実施例４＞
モース硬度４の蛍石をジョークラッシャーで粗粉砕した後に、ボールミルでこの粗粉砕物を約１００μｍ以下の粒径まで粉砕した。超高圧水衝突式粉砕装置により、この粉砕物に超高圧の水流を対向衝突させることにより、水流中の物質を微粒化し、水篩により、分級し平均粒径が約０．０５μｍの蛍石の超微粒子を製造した。
【００１９】
＜実施例５＞
実施例４と同じ蛍石を実施例４と同様の方法で微粒化した後、水篩を通して、分級し平均粒径が約０．２μｍの蛍石の超微粒子を製造した。
【００２０】
＜実施例６＞
実施例４と同じ蛍石を実施例４と同様の方法で微粒化した後、高性能分級機により分級し平均粒径が約０．５μｍの蛍石の超微粒子を製造した。
【００２１】
＜比較例２＞
実施例４と同じ蛍石を実施例４と同様の方法で微粒化した後、高性能分級機により分級し平均粒径が約０．６μｍの蛍石の超微粒子を製造した。
【００２２】
＜実施例７＞
モース硬度３の石灰石をジョークラッシャーで粗粉砕した後に、ボールミルでこの粗粉砕物を約１００μｍ以下の粒径まで粉砕した。超高圧水衝突式粉砕装置により、この粉砕物に超高圧の水流を対向衝突させることにより、水流中の物質を微粒化し、水篩により、分級し平均粒径が約０．０５μｍの石灰石の超微粒子を製造した。
【００２３】
＜実施例８＞
実施例７と同じ石灰石を実施例７と同様の方法で微粒化した後、水篩により、分級し平均粒径が約０．１μｍの石灰石の超微粒子を製造した。
【００２４】
＜実施例９＞
実施例７と同じ石灰石を実施例７と同様の方法で微粒化した後、高性能分級機によりにより分級し平均粒径が約０．５μｍの石灰石の超微粒子を製造した。
【００２５】
＜比較例３＞
実施例７と同じ石灰石を実施例７と同様の方法で微粒化した後、高性能分級機により分級し平均粒径が約０．６μｍの石灰石の超微粒子を製造した。
【００２６】
＜実施例１０＞
モース硬度４の菱鉄鉱をジョークラッシャーで粗粉砕した後に、ボールミルでこの粗粉砕物を約１００μｍ以下の粒径まで粉砕した。超高圧水衝突式粉砕装置により、この粉砕物に超高圧の水流を対向衝突させることにより、水流中の物質を微粒化し、水篩により、分級し平均粒径が約０．１μｍの菱鉄鉱の超微粒子を製造した。
【００２７】
＜実施例１１＞
実施例１０と同じ菱鉄鉱を実施例１と同様の方法で微粒化した後、水篩をにより、分級し平均粒径が約０．３μｍの菱鉄鉱の超微粒子を製造した。
【００２８】
＜比較例４＞
実施例１０と同じ菱鉄鉱を実施例１０と同様の方法で微粒化した後、高性能分級機により分級し平均粒径が約０．６μｍの菱鉄鉱の超微粒子を製造した。
【００２９】
＜実施例１２＞
モース硬度４のドロマイトをジョークラッシャーで粗粉砕した後に、ボールミルでこの粗粉砕物を約１００μｍ以下の粒径まで粉砕した。超高圧水衝突式粉砕装置により、この粉砕物に超高圧の水流を対向衝突させることにより、水流中の物質を微粒化し、水篩により、分級し平均粒径が約０．１μｍのドロマイトの超微粒子を製造した。
【００３０】
＜実施例１３＞
実施例１２と同じドロマイトを実施例１２と同様の方法で微粒化した後、水篩により、分級し平均粒径が約０．３μｍのドロマイトの超微粒子を製造した。
【００３１】
＜比較例５＞
実施例１２と同じドロマイトを実施例１２と同様の方法で微粒化した後、高性能分級機により分級し平均粒径が約０．６μｍのドロマイトの超微粒子を製造した。
【００３２】
＜実施例１４＞
モース硬度４の孔雀石をジョークラッシャーで粗粉砕した後に、ボールミルでこの粗粉砕物を約１００μｍ以下の粒径まで粉砕した。超高圧水衝突式粉砕装置により、この粉砕物に超高圧の水流を対向衝突させることにより、水流中の物質を微粒化し、水篩により、分級し平均粒径が約０．１μｍの孔雀石の超微粒子を製造した。
【００３３】
＜実施例１５＞
実施例１４と同じ孔雀石を実施例１４と同様の方法で微粒化した後、水篩により、分級し平均粒径が約０．３μｍの孔雀石の超微粒子を製造した。
【００３４】
＜比較例６＞
実施例１４と同じ孔雀石を実施例１４と同様の方法で微粒化した後、高性能分級機により分級し平均粒径が約０．６μｍの孔雀石の超微粒子を製造した。
【００３５】
＜比較例７＞
エルケム社製の平均粒径が約０．１μｍのシリカフュームの超微粒子を比較例７とした。
【００３６】
＜比較試験と評価＞
実施例１〜１５及び比較例１〜７で得られた超微粒子を用いて物性を試験するための混合セメントを製造した。即ち、低熱ポルトランドセメント（宇部三菱セメント(株)製）９重量部に対して、上記超微粒子１重量部を加えて、プロシェアミキサーで３０分間混合して、混合セメントを製造した。
得られた混合セメントに対して、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤（(株)エヌエムビー製、商品名SP-8SB）を２．０重量％添加して、水結合材比が３０％
のＮｅｗ−ＲＣモルタルの材料配合にし、モルタル中の空気量が５±１％になるように消泡剤を添加して、モルタルを調製した。得られたモルタルの流動性を示すフロー試験を行った。また材齢２８日のモルタル硬化体の強度試験を行った。その結果を表１に示す。
表１から明らかなように、実施例１〜１５で得られた平均粒径が０．０５〜０．５μｍの超微粒子をセメント用混和材として使用すると、Ｎｅｗ−ＲＣモルタルのフローが大きくなり易く、しかも硬化体の材齢２８日強度が高くなる。これらの超微粒子を高強度用混和材として広く使用されている比較例７のシリカフュームと比較すると、これらの超微粒子はシリカフュームに類似して流動性が向上し、強度が増大する作用を示す。これに対して、比較例１〜７で得られた平均粒径が０．６μｍの超微粒子をセメント用混合材として使用すると、比較例７のシリカフュームを用いたもののフロー及び硬化体の材齢２８日強度と比べて、フローが減少して硬化体の材齢２８日強度が小さくなる。
【００３７】
【表１】
2007126304.tif 000002