(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半水せっこう量が特定の範囲内にあるセメント組成物から初期水和発熱量の小さいセメント組成物を選択する方法であって、
粉末Ｘ線回折を利用したリートベルト解析方法によって定量したアルミネート相量が８質量％以下であり、且つ半水せっこう量が１.５〜４質量％であることを特徴とする初期水和発熱量の小さいセメント組成物を選択する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、初期水和発熱を抑制したセメント組成物を選択する方法に関する。このようなセメントは、接水１時間以内の初期の水和物の生成が少ないため、良好な流動性を示すとともに、耐久性に悪影響を及ぼす収縮や膨張が小さい等、好ましい特性を示す。従って、建設関連分野で広く利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
初期水和熱量の小さいセメントは、エトリンガイト等の初期水和物が少ない。接水後の初期に生成するこのような水和物は、セメントの凝結を左右する重要な化合物であるが、条件によっては、自由水の固定、流動抵抗の増大等によりセメントの流動性を低下させることが知られている。また、エトリンガイトは、膨張や自己収縮の原因になることが知られており、硬化後の耐久性に悪影響を及ぼすことが危惧されている。このため、流動性が良好で、耐久性に優れたセメント硬化体を得るためには、エトリンガイト等の生成が適正に制御された、初期水和熱の小さいセメントとする必要がある。さらに、初期水和熱量はセメント中のアルミネート相量やせっこうの種別・含有量により変化することから、流動性や耐久性に優れたセメント硬化体を得るためにはアルミネート相量やせっこうの種別・含有量を適正化する必要がある。
【０００３】
従来、セメント中のアルミネート相量の制御は、その主成分である３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3（以下Ｃ3Ａと記す）の量をＪＩＳ Ｒ ５２０１ 「ポルトランドセメント」記載の式（１）によって化学成分から計算によって求め、この値を指標にして行われていた。式中、Ａｌ2Ｏ3は、ポルトランドセメント中の酸化アルミニウムの質量％であり、Ｆｅ2Ｏ3は、ポルトランドセメント中の酸化第二鉄の質量％である。
【０００４】
【数１】
0004128021.tif 000002
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際のアルミネート量は、セメント中に含まれる少量成分や焼成条件の影響を大きく受ける事から、（１）式で求められるＣ3Ａ量を調整することで初期水和発熱を抑制することは困難であった。例えば、（１）式によって求めたＣ3Ａ量が互いに等しい組成物でも、実際のアルミネート量は互いに大きく異なる場合があるのである。本発明は、初期水和発熱量の小さいセメント組成物を選択する方法の提供を目的とするものである。具体的には、コンダクションカロリーメータで測定した接水後０〜１時間におけるセメントの水和発熱量が１０Ｊ／ｇ以下であるセメント組成物を選択する方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、半水せっこう量が特定の範囲内にある組成物においては、粉末Ｘ線回折を利用したリートベルト解析法で定量したアルミネート相量と水和発熱量との間に非常に良好な相関関係があることを知見し、アルミネート相量及び半水せっこう量が或る範囲内にコントロールされた組成物が、目的とするセメント組成物となることを見出し、本発明を完成した。すなわち本発明は、粉末Ｘ線回折を利用したリートベルト解析法によって定量したアルミネート相量が８質量％以下であり、且つ半水せっこう量が１．５〜４質量％である、初期水和発熱量の小さいセメント組成物を選択する方法に関する。なお、リートベルト解析法は、結晶性化合物の粉末Ｘ線回折を解析する方法であり、この方法によってセメントにおけるアルミネート相量のような結晶性化合物を精度良く定量することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明では、リートベルト解析法により定量した測定値を指標として、セメント組成物中のアルミネート量を規定すると共に半水せっこう量を規定したことを特徴とする。現在のセメント製造方法では、原料からのアルミネート取込みは不可避であるが、本発明では、リートベルト解析法により定量したアルミネート量を８質量％以下とする。アルミネート相量が多すぎると、セメントの初期水和発熱量が大きくなり、流動性や耐久性の低下を招く。一方、半水せっこう量は、１．５〜４質量％の範囲とする。半水せっこう量が少なすぎると、アルミネート相量の水和が活発になり水和発熱量が大きくなり、また、多すぎると、半水せっこうの水和による発熱量が大きくなり、何れにおいても好ましくない結果に繋がる。
【０００８】
本発明で選択され得るセメント組成物は、所定量のアルミネート相を含むクリンカーにせっこうを添加して粉砕することによって製造することができる。クリンカー中のアルミネート相が所定量から外れている場合には、クリンカー原料中に本来含まれるＡｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＭｇＯ、アルカリ、フッ素等の含有量を変えて、所定量へ調整することが可能である。例えば、Ａｌ2Ｏ3／Ｆｅ2Ｏ3比率（ＩＭと呼ぶ）を減少させることにより、アルミネート相量を減少させることが可能である。また、ＩＭが一定の場合でも、ＭｇＯ量やフッ素量を増加させることによってアルミネート相量を減少させることが可能である。なお、原料中のＭｇＯやフッ素の量は、スラグやふっ酸製造時に発生する廃棄物をクリンカー原料に少量添加することにより、調整することができる。以下では、具体例を挙げて、本発明を更に詳しく説明する。
【０００９】
【実施例】
実施例１、２および比較例１〜３
クリンカー原料種および粉砕条件を変えて、ブレーン比表面積が約３３００ｃｍ2／ｇ、ＳＯ3量が約２．１質量％、半水せっこう量が約３．０質量％であり、アルミネート相量のみが本質的に互いに異なる５種類のセメントを得た。ＳＯ3量および半水せっこう量は、夫々試薬のせっこうと半水せっこうを添加して調整した。得られたセメントの化学組成を表１に示す。このセメントのアルミネート相量をリートベルト解析法によって求めた。また、コンダクションカロリメータで、水／セメント比０．５の条件で、接水後１時間までの初期水和発熱量を測定した。結果を表２に示す。
【００１０】
【表１】
0004128021.tif 000003
【００１１】
【表２】
0004128021.tif 000004
【００１２】
アルミネート相量が８質量％以下である実施例１、２では、初期水和発熱量が１０Ｊ／ｇ以下と小さいが、アルミネート相量が８質量％を超える比較例１〜３では、水和熱は何れも大きな値を示している。また、表２には、比較参照のため、（１）式で求めたＣ3Ａ量も示した。比較例３から、Ｃ3Ａ量が８質量％以下でも初期水和発熱量が大きいものが在ることが分る。
【００１３】
実施例３、４および比較例４、５
実施例２のセメント調製に使用したものと同じクリンカーを用いて、試薬のせっこうと半水せっこうの添加量を調整してアルミネート相量が互いに同じで半水せっこう量が異なる４種類のセメントを得た。このセメントのアルミネート相量と接水後１時間までの初期水和発熱量を、前記と同様の方法で測定した。また、半水せっこう量は熱重量分析により求めた。結果を表３に示す。
【００１４】
【表３】
0004128021.tif 000005
【００１５】
半水せっこう量が本発明の範囲である１．５〜４質量％にある場合には、初期水和発熱量は１０Ｊ／ｇ以下と小さいが、この範囲を外れると初期水和発熱量が大きくなることが分る。
【００１６】
【発明の効果】
本発明では、リートベルト解析法により定量したアルミネート相量を８質量％以下、且つ半水せっこう量を１．５〜４質量％に制御されたセメント組成物を選択することで、初期（０〜１時間）における水和発熱量が１０Ｊ／ｇに抑えられたセメント組成物を選択することができる。これにより、初期流動性及び耐久性の向上が可能となった。