JP6663816B2 - 高ビーライト系セメント組成物 - Google Patents

Description

本発明は、凝結が促進された高ビーライト系セメント組成物に関するものである。

低熱ポルトランドセメント等の高ビーライト系セメントは、水和発熱量が極めて小さいという品質上の特徴を活かしたマスコンクリート用途に適していることに加えて、良好な流動性や施工性を有するとともに、長期材齢の強度発現性や耐久性にも優れる。また、セメントクリンカの焼成工程において熱エネルギーを多量に消費するエーライト（Ｃ_３Ｓ）量が少ないため、理論的にはセメント製造におけるエネルギー使用量の少ない、いわゆる低炭素セメントとしての機能を発揮する。そのため、近年では、有用性の高い水硬性材料として、建築分野やコンクリート製品分野での需要が増加する一方、こうしたエーライト量が少ない高ビーライト系セメントは、７日材齢までの短期材齢の強度発現性に劣る上に凝結時間が長いため、所定の硬化強度を得るまでに時間を要するという品質上の課題も有している。

こうしたなか、ポルトランドセメントについては、その凝結を確実に促進させる方法として、セメント中のフリーライム（以下、「ＦＬ」とも称する。）量を増加させる方法がよく知られてはいるものの、通常セメント中のＦＬ量を増加させるためには、焼成温度を下げる等の手段によってセメントクリンカの焼成度を下げたり、或いは粒度の粗いセメントクリンカ原料を使用したりする必要がある。しかも、こうして得られるＦＬ量の多いセメントは、水と接触した際にＦＬから溶出されるＣａ成分により、セメント初期水和反応への刺激が強まってセメントの凝結が促進される反面、ＦＬ量が多い分エーライト量が少なくなるので、短期材齢における強度発現性に劣る結果となる。そのため、そもそも短期材齢の強度発現性が低いという特有の課題を有する高ビーライト系セメントに、こうしたＦＬ量を増加させる方法を採用することは必ずしも適切ではないと考えられており、十分な検討がなされることなく他の手段を採用した種々の技術が開発されている。

例えば、特許文献１には、高ビーライトセメントと、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸カリウムアルミニウム及び硫酸ナトリウムアルミニウムからなる硬化促進剤を０．３〜４．０％含有する低熱セメント組成物が開示されており、これによって短期材齢におけるコンクリートの強度発現を試みている。また、特許文献２には、半水石膏をＳＯ_３換算量で少なくとも０．５質量％含有する低熱ポルトランドセメントに、オキシカルボン酸及びその塩からなる群より選ばれた少なくとも１種を主成分とする低熱ポルトランドセメント用凝結促進剤を０．０１〜０．５質量％添加する技術が開示されており、かかる技術を用いて低熱ポルトランドセメントの凝結の始発時間及び終結時間の短縮化を図っている。

特開平１１−１５７９０６号公報 特開２００１−１５８６５１号公報

しかしながら、上記特許文献に記載のいずれの技術においても、別途所定の凝結促進剤を所定の量で添加する必要があり、その量を誤るとかえって凝結が遅延してしまうおそれもあることも知られているため、実際の使用場面では、凝結促進剤の最適添加量に関する事前確認試験がかかせず、工程の煩雑化を招くこととなる。特に、工期の短縮化や型枠の使用回転数の向上を図りつつ、建築分野やコンクリート製品分野における需要の増加に対応するには、凝結時間を確実に短縮することが望まれてはいるものの、上記いずれの技術を採用しても、短期材齢における強度発現性を良好に保持しながら、有効に凝結時間の短縮化を図るには至らない状況である。

したがって、本発明の課題は、凝結促進剤等の特別な添加剤を用いることなく、短期材齢の強度発現性を良好に保持しながら、凝結時間の短縮化を有効に図ることのできる高ビーライト系セメント組成物を提供することにある。

そこで本発明者らは、種々検討したところ、フリーライム等が特定量であるセメントクリンカと特定量の半水石膏を含む特定量の石膏を含有することにより、良好な短期材齢の強度発現性を有しつつ、凝結時間の短縮化をも図ることのできる高ビーライト系セメント組成物が得られることを見出した。

すなわち、本発明は、次の成分（Ｘ）、並びに（Ｙ）：
（Ｘ）フリーライムを１．５〜２．５質量％、Ｃ_３Ｓを２３〜３１質量％、Ｃ_２Ｓを５４〜６２質量％、Ｃ_３Ａを１〜３質量％、Ｃ_４ＡＦを８〜１３質量％、ＭｇＯを０．５〜１．０質量％、及びＳＯ_３を０．１０〜０．３１質量％含み、かつＣ_３ＡとＣ_４ＡＦの合計量が１１〜１５質量％であるセメントクリンカ、並びに
（Ｙ）ＳＯ_３換算量で１．２〜４．０質量％の石膏
を含有し、かつ
成分（Ｙ）中における半水石膏のＳＯ_３換算量が、２０〜８０質量％である高ビーライト系セメント組成物を提供するものである。

本発明の高ビーライト系セメント組成物によれば、フリーライム量が多いながらも短期材齢において高い強度発現性を保持し、かつ凝結時間を効果的に短縮することができる。また、実際の使用場面においても、凝結促進剤を用いることなく、工程の簡略化を図ることもできる。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の高ビーライト系セメント組成物は、次の成分（Ｘ）のセメントクリンカ、並びに成分（Ｙ）の石膏：
（Ｘ）フリーライムを１．５〜２．５質量％、Ｃ_３Ｓ（エーライト：３ＣａＯ・ＳｉＯ_２）を２３〜３１質量％、Ｃ_２Ｓ（ビーライト：２ＣａＯ・ＳｉＯ_２）を５４〜６２質量％、Ｃ_３Ａ（３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３）を１〜３質量％、Ｃ_４ＡＦ（４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３）を８〜１３質量％、ＭｇＯを０．５〜１．０質量％、及びＳＯ_３を０．１０〜０．２５質量％含み、かつＣ_３ＡとＣ_４ＡＦの合計量が１１〜１５質量％であるセメントクリンカ、並びに
（Ｙ）ＳＯ_３換算量で１．２〜４．０質量％の石膏
を含有し、かつ
成分（Ｙ）中における半水石膏のＳＯ_３換算量が、２０〜８０質量％である。

本発明の高ビーライト系セメント組成物は、成分（Ａ）として、フリーライム（ＦＬ）を１．５〜２．５質量％、Ｃ_３Ｓ（エーライト：３ＣａＯ・ＳｉＯ_２）を２３〜３１質量％、Ｃ_２Ｓ（ビーライト：２ＣａＯ・ＳｉＯ_２）を５４〜６２質量％、Ｃ_３Ａ（３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３）を１〜３質量％、Ｃ_４ＡＦ（４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３）を８〜１３質量％、ＭｇＯを０．５〜１．０質量％、及びＳＯ_３を０．１０〜０．３１質量％含み、かつＣ_３ＡとＣ_４ＡＦの合計量が１１〜１５質量％であるセメントクリンカを含有する。

Ｃ_３Ｓ量は、成分（Ａ）中に２３〜３１質量％であり、凝結時間、短期材齢の強度発現性及び水和発熱特性に影響を与える極めて重要な値である。かかるＣ_３Ｓ量が２３質量％に満たないと、後述するＣ_３Ａ量や石膏量を調整しても、凝結時間の短縮効果が充分に得られず、さらに短期材齢における良好な強度発現性も保持できないおそれがある。一方、Ｃ_３Ｓ量が３１質量％を超えると、高ビーライト系セメント組成物として水和発熱量が増大しすぎるおそれがある。

Ｃ_２Ｓ量は、成分（Ａ）中に５４〜６２質量％である。Ｃ_２Ｓは下記式（ｘ）で表される、セメントクリンカの焼成工程中におけるＣ_３Ｓ生成反応の中間相として位置付けられるため、基本的にＣ_２Ｓ量とＣ_３Ｓ量は、一方の増大に連動して逆に減少するという関係にあるが、成分（Ａ）のセメントクリンカ中におけるＣ_２Ｓ量は、特に長期材齢の強度発現性及び水和発熱特性に影響を与える極めて重要な値である。かかるＣ_２Ｓ量が５４質量％に満たないと、長期材齢における良好な強度発現性と水和発熱特性を確保することができないおそれがある。
Ｃ_２Ｓ＋ＦＬ → Ｃ_３Ｓ ・・・（ｘ）

Ｃ_３Ａ量は、成分（Ａ）中に１〜３質量％であり、Ｃ_４ＡＦ量は、成分（Ａ）中に８〜１３質量％であり、かつこれらＣ_３ＡとＣ_４ＡＦの合計量は１１〜１５質量％である。かかるＣ_３Ａ量が３質量％を超えると、流動性や施工性のみならず、水和発熱特性も悪化してしまうおそれがあり、またＣ_４ＡＦ量が１３質量％を超えると、流動性や施工性が悪化するおそれがある。そして、これらＣ_３ＡとＣ_４ＡＦの合計量が１１質量％に満たないと、セメントクリンカの焼成工程における液相量が少なすぎるために、セメントクリンカの焼成が困難となるおそれがあり、本来ビーライト系セメント組成物が有する低炭素セメントとしての効果が低減してしまうこととなる。

フリーライム量は、成分（Ａ）中に１．５〜２．５質量％である。かかるフリーライム量が１．５質量％に満たないと、凝結の促進効果が低減するとともに、短期材齢における良好な強度発現性を保持することができなくなるおそれがある。一方、フリーライム量が２．５質量％を超えると、水和発熱量が増大しすぎるおそれがある。したがって、フリーライム量が上記所定の量となるよう、焼成温度を調整する等の手段を用い、上記式（ｘ）に表されるセメントクリンカの焼成工程でのＣ_３Ｓ生成反応を抑制するのが好ましい。

上記Ｃ_３ＳやＣ_２Ｓ等の、いわゆるセメントクリンカの鉱物組成は、Ｘ線回折−リートベルト法により得られる値であり、例えば特開２００７−７６９３１号公報に記載の方法等を用いることができる。なお、かかるセメントクリンカの鉱物組成の算出方法として、化学分析値から見積るボーグ式がよく用いられるが、ボーグ式による見積値は、理想的な化学平衡を前提として得られる値であるため、実際のセメントクリンカの鉱物組成から乖離しており、本発明に用いることは好ましくない。

ＭｇＯ量は、成分（Ａ）中に０．５〜１．０質量％である。かかるＭｇＯ含有量が、０．５質量％に満たないと、凝結の促進効果が低下するおそれがあり、１．０質量％を超えると、短期材齢の強度発現性に劣るＭIII型のＣ_３Ｓ量が増加してしまうため、短期材齢における良好な強度発現性が得られなくなるおそれがある。かかるＭｇＯ量は、成分（Ａ）中に、好ましくは０．６〜０．９質量％である。
なお、成分（Ａ）中におけるＭIII型のＣ_３Ｓ量は、Ｘ線回折−リートベルト法を用いることにより、簡便に求めることができる。また、成分（Ａ）中におけるＭｇＯ量の調整は、ドロマイト系石灰石、徐冷スラグ及び苦鉄質〜超苦鉄質系の岩石類等の高ＭｇＯ原料等の原単位調整により行うのが好ましい。

ＳＯ_３量は、成分（Ａ）中にＳＯ_３を０．１０〜０．３１質量％である。かかるＳＯ_３含有量が０．１０質量％に満たないと、短期材齢における良好な強度発現性を保持することができなくなるおそれがあり、０．３１質量％を超えると、凝結の促進効果が低減するおそれがある。成分（Ａ）中のＳＯ_３は、優先的に、全量の半分以上のＳＯ_３がアルカリ硫酸塩を形成した後、II型無水石膏の形成とクリンカシリケート相（Ｃ_３Ｓ及びＣ_２Ｓ）への固溶が生じる。本発明において、成分（Ａ）中のＳＯ_３量が一般的なポルトランドセメントよりも少量であるのは、Ｃ_３Ｓ及びＣ_２ＳへのＳＯ_３固溶量を有効に抑制するためである。
なお、成分（Ａ）中におけるＳＯ_３量の調整は、セメントクリンカ原料に硫黄含有量の少ない原料を使用するとともに、硫黄分の少ない石炭や石油コークスなどをセメントクリンカの焼成に使用することにより行うのが好ましい。かかるＳＯ_３量は、成分（Ａ）中に、好ましくは０．１５〜０．３１質量％である。

なお、成分（Ａ）中のＭｇＯ量及びＳＯ_３量は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２「ポルトランドセメントの化学分析方法」、又はＪＩＳ Ｒ ５２０４「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」等の公定方法を用いてえられる分析値を意味する。

本発明において、Ｃ_３Ｓ中におけるＭｇＯ固溶量（ａＭ）は、０．６〜０．８質量％であるのが好ましく、０．７〜０．８質量％であるのがより好ましく、かつＳＯ_３固溶量（ａＳ）は０．０５質量％以下であるのが好ましく、０．０１〜０．０４質量％であるのがより好ましい。また、Ｃ_２Ｓ中におけるＭｇＯ固溶量（ｂＭ）は、０．２〜０．４質量％であるのが好ましく、０．２〜０．３質量％であるのがより好ましく、かつＳＯ_３固溶量（ｂＳ）は０．１〜０．３質量％であるのが好ましく、０．１〜０．２５質量％であるのがより好ましい。これら２つのクリンカ鉱物相であるＣ_３Ｓ及びＣ_２ＳへのＭｇＯ及びＳＯ_３の固溶量は、上記鉱物組成、及びＭｇＯ量とＳＯ_３量が成分（Ａ）に含まれるよう、調合又は設計されたセメントクリンカ原料や燃料を使用して、後述する製造方法等を用いることにより、成分（Ａ）中のフリーライム量が上記所定の量となるよう、セメントクリンカを焼成することによって得るのが好ましい。

上記Ｃ_３Ｓ及びＣ_２Ｓ中のＭｇＯ固溶量及びＳＯ_３固溶量（ａＭ、ａＳ、ｂＭ、ｂＳ）は、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）や、元素分析用の検出器や分光器を有する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を用いることにより測定できる。なお、これら固溶量の値としては、鉱物相毎に１０個以上の粒子を測定した平均値を用いる。

さらに、成分（Ｘ）中におけるＭｇＯ量（ｘＭ）及びＳＯ_３量（ｘＳ）は、Ｃ_３Ｓ中におけるＭｇＯ固溶量（ａＭ）及びＳＯ_３固溶量（ａＳ）、並びにＣ_２Ｓ中におけるＭｇＯ固溶量（ｂＭ）及びＳＯ_３固溶量（ｂＳ）とともに、下記式（１）及び式（２）を満たすのが好ましい。
ｘＭ×０．５＜Ａ×ａＭ＋Ｂ×ｂＭ・・・（１）
ｘＳ×０．５＞Ａ×ａＳ＋Ｂ×ｂＳ・・・（２）
上記式（１）及び式（２）中、Ａは成分（Ｘ）中におけるＣ_３Ｓの含有量（質量％）を示し、Ｂは成分（Ｘ）中におけるＣ_２Ｓの含有量（質量％）を示し、ｘＭ及びｘＳの単位はいずれも質量％である。

これら成分（Ａ）の鉱物組成中におけるＭｇＯ量及びＳＯ_３量とＣ_３Ｓ又はＣ_２Ｓ中のＭｇＯ固溶量又はＳＯ_３固溶量とが上記式（１）及び式（２）を満たすことにより、より容易かつ効果的に、強度発現性を悪化させることなく、凝結が速い高ビーライト系セメント組成物を得ることができる。

本発明の高ビーライト系セメント組成物は、成分（Ｙ）の石膏を、ＳＯ_３換算量で１．２〜４．０質量％含有し、好ましくは１．５〜２．５質量％含有する。かかる成分（Ｙ）としては、二水石膏、半水石膏及び無水石膏が挙げられ、成分（Ｙ）の石膏全量中（ＳＯ_３換算量）に含まれる半水石膏量（ＳＯ_３換算量）が、２０〜８０質量％であるのが好ましい。成分（Ｙ）の石膏全量中に含まれる半水石膏量が８０質量％を超えると、モルタルやコンクリートの初期流動性が低下するおそれがあり、半水石膏量が２０質量％に満たないと、モルタルやコンクリートの流動性の経時変化が大きくなるおそれがある。

なお、かかる石膏量の測定方法としては、熱分析（熱重量分析（ＴＧ）、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）等）、Ｘ線回折−リートベルト法等が挙げられるが、無水石膏を含めた、より正確な分析をする観点から、熱重量分析による二水石膏及び半水石膏の測定結果をＸ線回折−リートベルト法に反映する、熱分析とＸ線回折−リートベルト法の併用法を用いるのが好ましい。また、熱分析に使用される熱分析用試料容器としては、特開平６−２４２０３５号公報に記載されている容器（容器の蓋体に径が５〜６０μｍである穴のみを有し、かかる穴以外は密封した状態となる金属質容器）を用いることが好ましい。

本発明の高ビーライト系セメント組成物のブレーン比表面積は、好ましくは３，１００〜３，８００ｃｍ^２／ｇであり、より好ましくは３，２００〜３，６００ｃｍ^２／ｇである。かかるブレーン比表面積の値が３，８００ｃｍ^２／ｇを超えると、流動性や施工性が低下するおそれがあり、さらに水和発熱量が大きくなり過ぎる傾向にある。一方、かかるブレーン比表面積の値が３，１００ｃｍ^２／ｇに満たないと、凝結時間の短縮効果が低下するおそれがある。
なお、ブレーン比表面積の測定は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」記載の方法に準じて行えばよい。

本発明で用いる成分（Ａ）のセメントクリンカの原料として、ポルトランドセメントクリンカの製造に用いられる一般的な原料を用いることができる。かかるセメントクリンカの原料としては、具体的には、石灰石、生石灰、消石灰等のＣａＯ原料、珪石、粘土等のＳｉＯ_２原料、粘土等のＡｌ_２Ｏ_３原料、鉄滓、製鉄スラッジ等のＦｅ_２Ｏ_３原料が挙げられる。
さらに、本発明では、これらの原料に加え、ＭｇＯ原料を使用するのが好ましい。かかるＭｇＯ原料としては、具体的には、ドロマイト系石灰石、徐冷スラグ等の高炉スラグ類、製鋼スラグ、焼却灰類、及び蛇紋岩等の岩石類を使用することができる。

さらに、上記原料のほか、さらに産業廃棄物、一般廃棄物、及び建設発生土から選ばれる一種以上を原料の一部として使用することができる。かかる原料としては、具体的には、石炭灰、生コンスラッジ、各種汚泥（例えば、下水汚泥、浄水汚泥、建設汚泥、製鉄汚泥等）、ボーリング廃土、各種焼却灰、鋳物砂、ロックウール、廃ガラス、高炉二次灰、建築廃材、コンクリート廃材等の産業廃棄物；下水汚泥乾粉、都市ごみ焼却灰、貝殻等の一般廃棄物；建設現場または工事現場等から発生する土壌、残土、及び廃土壌等の建設発生土が挙げられる。なかでも、使用の容易性等の観点から、石炭灰を用いるのが好ましい。
上記廃棄物（産業廃棄物、一般廃棄物、及び建設発生土から選ばれる一種以上）の使用量は、廃棄物の有効利用を図り、かつセメントにおける所望の品質を確保するという観点から、上記焼成物１ｔｏｎ当たり、好ましくは２００ｋｇ以下である。

本発明で用いる成分（Ａ）のセメントクリンカの焼成工程に使用する石炭や石油コークス等の燃料は、硫黄分の少ないもの程好ましく、燃料の硫黄含有量（ドライベース）は、好ましくは０．５質量％以下であり、より好ましくは０．３質量％以下である。
なお、燃料中の硫黄含有量の測定は、ＪＩＳ Ｍ ８８１３「石炭類及びコークス類−元素分析方法」記載の方法に準じて行えばよい。

本発明で用いる成分（Ａ）のセメントクリンカを製造する方法としては、上述した各原料を所望のクリンカ鉱物組成となるように調合及び混合し、得られた混合物を、好ましくは１，２００〜１，５００℃、より好ましくは１，２５０〜１，４５０℃の温度で焼成する方法が挙げられる。この際、セメントクリンカのフリーライム量が所定の値となるように、石炭等燃料の焚量調整等の操作によって、焼成温度を適宜制御すればよい。焼成温度の制御の目安として、焼成温度（例えば、キルン落口温度）が５０℃上昇した場合、セメントクリンカ中のフリーライム量は１質量％減少する。

以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［製造例１：セメントクリンカの製造］
特級試薬の炭酸カルシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化鉄（III）、酸化マグネシウムおよび三酸化硫黄を、表１の化学組成になるように調合後、振動型ディスクミルを使用して１８０μｍ篩残分量が１．２質量％まで粉砕した調合原料を、一旦、電気炉を使用して１０００℃で６０分間仮焼して脱炭酸を行った後、ペレット状（φ２５×ｈ１０ｍｍ）に加圧成形して焼成用原料（表１に示す「原料」）を作成した。
なお、ふるい分け試験は、ＪＩＳ Ｚ ８８１５「ふるい分け試験方法通則」に準じて行った。

次いで、得られた焼成用原料を用い、表１に示す各焼成温度に保持された電気炉に３０分間静置した後、炉外気中放冷による冷却を行って、各セメントクリンカ（ＣＬ−１〜ＣＬ−５）を得た。得られたセメントクリンカの化学組成及び鉱物組成を下記方法にしたがって求めた。結果を表１に示す。
なお、各セメントクリンカは、焼成後に１ｋｇ以上得られるよう調整した。

《セメントクリンカの化学組成》
ＪＩＳ Ｒ ５２０４「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」に準拠して、蛍光Ｘ線分析装置ＺＳＸ１００ｅ（リガク社製）による測定値とした。

《セメントクリンカの鉱物組成》
Ｘ線回折−リートベルト法により、具体的には以下の刊行物の方法に準拠した測定値とした。なお、Ｘ線回折装置として、Ｄ８ ＡＤＶＡＮＣＥ（ブルカー・エイエックスエス社製）を用い、解析ソフトウェアとして、ＤＩＦＦＲＡＣ^ｐｌｕｓ ＴＯＰＡＳ(Ver.3) （ブルカー・エイエックスエス社製）を用いた。
星野清一他；非晶質混和材を含むセメントの鉱物の定量におけるＸ線回折／リートベルト法の適用，セメント・コンクリート論文集，No.59，pp.14-21（2005）

次に、製造例１で得られた各セメントクリンカ（ＣＬ−１〜ＣＬ−５）中におけるＣ_３Ｓ及びＣ_２Ｓの結晶粒子の化学組成について、以下の手順にしたがってＥＰＭＡを用いて測定を行った。
結果を表２に示す。

《Ｃ_３Ｓ及びＣ_２Ｓの結晶粒子の化学組成（ＭｇＯ固溶量及びＳＯ_３固溶量）》
ＥＰＭＡ測定試料は、５ｍｍ以下に粗砕した高ビーライト系セメントクリンカをエポキシ樹脂中に埋め、樹脂硬化後に表面研磨を施した。ＥＰＭＡの測定にはＪＸＡ−８１００（日本電子社製）を使用した。加速電圧１５ｋＶ、試料電流５×１０^−８Ａでの点分析を、各試料で１５点測定後に平均値を算出した。

［製造例２：高ビーライト系セメント組成物の製造］
製造例１で得られた各セメントクリンカ（ＣＬ−１〜ＣＬ−５）と、以下に示す石膏を用いて、高ビーライト系セメント組成物（ＨＢＣ−１〜ＨＢＣ−５）を製造した。
次いで、石膏として、排脱二水石膏（住友金属社製）と、該排脱二水石膏を１４０℃で加熱して得られた半水石膏とを用い、高ビーライト系セメント組成物１００質量％中におけるこれら石膏（二水石膏＋半水石膏）の合計がＳＯ_３換算で２．０質量％の量となるよう添加した後、バッチ式ボールミルを用いてブレーン比表面積が３４００±１００ｃｍ^２／ｇとなるよう同時粉砕した。
なお、二水石膏及び半水石膏の合計量（ＳＯ_３換算）に対する半水石膏の割合（ＳＯ_３換算）は、全て高ビーライト系セメント組成物中に６０質量％となるよう調製した。

得られた高ビーライト系セメント組成物を用いて、以下の方法にしたがって各特性を評価した。なお、比較例３として、市販の低熱セメント（太平洋セメント製）を用いた。

《凝結性状》
各高ビーライト系セメント組成物の凝結時間について、ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠して測定を行った。結果を表３に示す。

《モルタル圧縮強さ》
強度発現性はモルタル圧縮強さで評価した。ただし、試料量が少なかったため、以下の手順で行った。

i）モルタル混練
高ビーライト系セメント組成物４５ｇ、標準砂（ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」付属書２の５．１．３節）１３５ｇ、及び水（上水道水）２２．５ｇを、練り匙で６０秒間混練した後、注水から９５秒後にソルダーペーストミキサー（回転数：３００ｒｐｍ、シンキー社製）で３０秒間混練し、その後再び練り匙で１５秒間混練した。

ii）モルタル成形
２×２×３ｃｍの型枠に、上記モルタルを１層で詰め、テーブルバイブレーターで３０秒間加振した後、金属製ストレートエッジを用いて供試体上面を平滑にした。その後、ガラス板で供試体表面を覆った後、湿気箱（２０±１℃、相対湿度９０％以上）に静置して所定期間養生した。

iii）モルタル圧縮強さの測定
荷重用加圧板を用いて、供試体中央部に６００±５０Ｎ／ｓの載荷速度で、圧壊までの最大荷重（Ｎ）を測定した。

iv）モルタル圧縮強さの算出
モルタル圧縮強さは、下式より得られる。結果を表３に示す。
モルタル圧縮強さ（Ｎ／ｍｍ^２）＝ 最大荷重（Ｎ）／４００

表３より、本発明の高ビーライト系セメント組成物である実施例１〜３は、比較例１〜２に比して、比較例３の市販セメントと同等の強度発現性を保持しながら、凝結の始発時間及び終結時間ともに有効に短縮できることが分かる。

Claims (5)

1. 次の成分（Ｘ）及び（Ｙ）：
   （Ｘ）フリーライムを１．５〜２．５質量％、Ｃ₃Ｓを２３〜３１質量％、Ｃ₂Ｓを５４〜６２質量％、Ｃ₃Ａを１〜３質量％、Ｃ₄ＡＦを８〜１３質量％、ＭｇＯを０．５〜１．０質量％、及びＳＯ₃を０．１０〜０．３１質量％含み、かつＣ₃ＡとＣ₄ＡＦの合計量が１１〜１５質量％であるセメントクリンカ、並びに
   （Ｙ）ＳＯ₃換算量が１．２〜４．０質量％である石膏
   を含有し、かつ
   成分（Ｙ）中における半水石膏のＳＯ₃換算量が、２０〜８０質量％である高ビーライト系セメント組成物。
2. Ｃ₃Ｓ中におけるＭｇＯ固溶量（ａＭ）が、０．６〜０．８質量％であり、かつＳＯ₃固溶量（ａＳ）が、０．０５質量％以下である請求項１に記載の高ビーライト系セメント組成物。
3. Ｃ₂Ｓ中におけるＭｇＯ固溶量（ｂＭ）が、０．２〜０．４質量％であり、かつＳＯ₃固溶量（ｂＳ）が、０．１〜０．３質量％である請求項１又は２に記載の高ビーライト系セメント組成物。
4. 成分（Ｘ）中におけるＭｇＯ量（ｘＭ）及びＳＯ₃量（ｘＳ）が、Ｃ₃Ｓ中におけるＭｇＯ固溶量（ａＭ）及びＳＯ₃固溶量（ａＳ）、並びにＣ₂Ｓ中におけるＭｇＯ固溶量（ｂＭ）及びＳＯ₃固溶量（ｂＳ）とともに、下記式（１）及び式（２）を満たす請求項１〜３のいずれか１項に記載の高ビーライト系セメント組成物。
   ｘＭ×０．５＜Ａ×ａＭ＋Ｂ×ｂＭ・・・（１）
   ｘＳ×０．５＞Ａ×ａＳ＋Ｂ×ｂＳ・・・（２）
   （式中、Ａは成分（Ｘ）中におけるＣ₃Ｓの含有量（質量％）を示し、Ｂは成分（Ｘ）中におけるＣ₂Ｓの含有量（質量％）を示し、ｘＭ及びｘＳの単位はいずれも質量％である。）
5. ブレーン比表面積が、３，１００〜３，８００ｃｍ²／ｇである請求項１〜４のいずれか１項に記載の高ビーライト系セメント組成物。