(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣａＯ源、ＳｉＯ2 源、Ａｌ2 Ｏ3 源の一部として、高炉スラグ、石炭灰及び鉄精鉱を使用する高アルミネート系セメント組成物であって、
前記高アルミネート系セメント組成物のクリンカー中の３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 量が１０〜２０重量％、２ＣａＯ・ＳｉＯ2 量が３５〜４５重量％であるポルトランドセメントに、
石灰石微粉末をポルトランドセメントに対して２〜１０重量％添加して成る高アルミネート系セメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートの製造に使用される、強度発現性の改善された高アルミネート系セメント組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地球環境問題の深刻化に伴い、地球温暖化物質の一つとされる炭酸ガスの抑制と共に、廃棄物、副産物の有効利用が大きな課題となってきている。セメントクリンカー製造に廃棄物、副産物を利用することは、これらの問題解決に効果的な方法であるが、無機廃棄物、副産物は、一般的に、ポルトランドセメントクリンカーに比してＡｌとＳｉを多く含むため、無機廃棄物、副産物の使用量が増すと、クリンカー鉱物中で、これ等の含有量が多いアルミネート相（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3）とビーライト相（２ＣａＯ・ＳｉＯ2）が増し、Ｓｉが少ないエーライト相（３ＣａＯ・ＳｉＯ2）が減少する。
エーライト相（３ＣａＯ・ＳｉＯ2）は、ポルトランドセメントの初期から中期の強度発現の主たる源であることから、無機廃棄物、副産物の使用量増加に伴うエーライト相の減少は、７日から２８日での強度の伸びの低減に繋がり、この面から無機廃棄物、副産物の使用量が制限されることになり、無機廃棄物、副産物のセメント原料としての利用における大きな障害となっていた。
この事から、無機廃棄物、副産物を原料の一部と使用しても強度低減が抑制されたセメント組成物の開発が要望されていたのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、強度発現性の改善された、無機廃棄物、副産物を原料の一部に使用して製造された高アルミネート系セメント組成物の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、石灰石微粉末を添加することによって、アルミナ含量が多い系でも強度発現性が向上することを見出し、目的とする高アルミネート系セメント組成物を得ることが出来た。すなわち、本発明は、ＣａＯ源、ＳｉＯ2 源、Ａｌ2 Ｏ3 源の一部として、高炉スラグ、石炭灰及び鉄精鉱を使用する高アルミネート系セメント組成物であって、高アルミネート系セメント組成物のクリンカー中の３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 量が１０〜２０重量％、２ＣａＯ・ＳｉＯ2 量が３５〜４５重量％であるポルトランドセメントに、石灰石微粉末をポルトランドセメントに対して２〜１０重量％添加して成る高アルミネート系セメント組成物に関する。以下に、本発明を詳細に説明する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
廃棄物、副産物は一般に、後記、表１および表３に示す様、ポルトランドセメントクリンカーに比してＡｌとＳｉを多く含むことから、セメントクリンカー製造に際して廃棄物、副産物の使用量を増すと、クリンカー中のアルミネート相（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3）及びビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ2）量が、当然、増加することになる。本発明では、セメント中の３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3量を１０〜２０重量％とする。１０重量％未満では、廃棄物、副産物の使用量を低減せざるを得ず、廃棄物、副産物有効利用の目的が十分に達せられない。一方、２０重量％より大であると、凝結速度または硬化体の耐久性の低下を招き、好ましくない結果に至る。
【０００６】
また、２ＣａＯ・ＳｉＯ2についても、廃棄物、副産物有効利用の目的を達成するためと焼成温度の低下を図るために３５重量％以上とするが、量が多くなると強度発現性が遅延する好ましくない結果を招くことから、上限値は４５重量％とする。
【０００７】
配合原料は、一般のクリンカー同様、公知の各種焼成装置で焼成し、クリンカー組成物を得ることが出来る。焼成温度は、組成すなわち、廃棄物、副産物使用量にも依存するが、１４００〜１５００℃の範囲である。
【０００８】
上記で製造したクリンカーには、一般のポルトランドセメントにおけるのと同様、石こうを加えてセメントを得ることが出来るが、本発明においては、更に石灰石微粉末を添加して、廃棄物、副産物使用に伴う３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3または２ＣａＯ・ＳｉＯ2量増加による中期強度発現の低下を抑制している。石灰石微粉末の添加量は、外割で、セメント組成物全体の２〜１０重量％とする。２重量％より少ないと、十分な添加効果が発現せず、また、１０重量％より大であると強度低下に繋がり好ましくない結果を招く。
尚、石灰石は、２００メッシュ以下の微粉を用いるのが、効果の点で好ましい。
【０００９】
石灰石微粉末は、予め他のセメント成分に添加・混合して、必要成分を全て含んだセメント組成物として置くことも出来るが、使用に当たって、石灰石微粉末以外の成分より成るセメント組成物に、骨材、混練水等の他の添加材と一緒に、添加する事も出来る。
【００１０】
【実施例】
以下に、実施例を示し、本発明を更に詳しく説明する。
表１にクリンカー製造の使用原料の化学組成を示すが、ここに示されたものの中、鉄精鉱、高炉スラグ及び石炭灰は廃棄物、副産物である。
【００１１】
【表１】
0003760708.tif 000002
【００１２】
表２には、参考例として示した一般的なポルトランドセメント用のクリンカー（ＮＫ）組成と対比させた原料配合比を示すが、一般的なクリンカ製造における珪石および粘土の使用を、廃棄物、副産物である高炉スラグ、石炭灰の使用量を増やして代替している。また、高炉スラグ、石炭灰の使用量も一般的なポルトランドセメントにおける使用量より大である。
【００１３】
【表２】
0003760708.tif 000003
【００１４】
原料は、試験用ボールミルで９５μｍ残分５％以下になるように粉砕後、表２に示す配合比で仕込み、エボナイトボールを入れたまま揺動型ミキサーで３０分混合した後、電気炉中で焼成した。焼成は、１０００℃までは毎分１０℃、１４００℃までは毎分５０℃で昇温し、１４００℃で３０分間保持後１３５０℃まで毎分５０℃で降温した後、炉外に取り出し急冷して行った。
調製したクリンカーの化学組成と鉱物組成を表３に示す。本発明のクリンカー組成物と一般的なポルトランドセメント用クリンカーでは、化学組成には大差ないが、鉱物組成では大きな差が在ることが分かる。
また、本発明のクリンカーは、参考例で示したＮＫより低温の焼成で遊離石灰量が減少し、低温焼成が可能であることを示している
【００１５】
【表３】
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【００１６】
クリンカーには石こうをＳＯ3換算で３重量％添加した後粉砕して、５０００ｃｍ2／ｇのブレーン比表面積を有するように調製したものに、石灰石微粉末（３２５メッシュ）を５重量％添加・混合して、本発明のセメント組成物を得た。
【００１７】
得られたセメント組成物１００重量部当たり４０部の水を加えて混練してペーストを得、該ペーストを１０×１０×６０ｍｍの型枠に入れ成形体を作製した。成形体は所定時間靜置し、各材齢におけるペースト強度（圧縮強度）を、万能試験機を用いて測定した。結果を表４に示す。尚、表４では、石灰石微粉末を添加しなかったものを比較例として示した。
本発明のセメント組成物では、石灰石微粉末を含まない組成物に比して、強度面での大幅な向上が確認される。
【００１８】
【表４】
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【００１９】
【発明の効果】
無機廃棄物を原料の一部として使用した本発明のセメント組成物は、同じく無機廃棄物を原料の一部として使用して製造された従来のものに比して、初期から中期に掛けての強度発現性に優れており、セメント原料としての無機廃棄物利用の実用性が更に高まった。