JPH03187958A - ポルトランドセメントの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はボルトランドセメントの製造方法に関するもの
である。

〔従来技術とその問題点〕

ボルトランドセメントは、一般にロータリーキルンで焼
成されたタリンカーに適量のせつこうとジエチレングリ
コールあるいはトリエタノールアミン等の粉砕助剤を加
え、仕上げ粉砕機で微粉砕して製造される。

仕上げ粉砕機では、消費されるエネルギーの大半が粉砕
熱に転換され、そのままでは粉砕効率の低下とセメント
品質の劣化につながるため、一般には、多量の空気をセ
パレータ内にとり込むかあるいはセメントの０．７重量
％程度の水をミル内部に噴霧して冷却しており、粉砕機
出口でのセメント温度は、通常１２０〜１４０°Ｃ程度
である。

さらにセメントが１２０〜１４０°Ｃの高温状態のまま
袋詰めされると紙袋の劣化や破裂が生じたり、貯蔵中に
タリンカー鉱物と三水せっこうとの反応により塊が生ず
ることがあるため、セメントの輸送中に冷却効果が得ら
れない場合は、セメントクーラを利用してセメントは冷
却され、出荷されるまでセメントサイロに貯蔵される。

セメントサイロでの一般的なセメント温度は６０〜１０
０°Ｃである。

一方、従来からの経験として、粉砕機出口で採取したセ
メントと出荷時に採取したセメントあるいはユーザーの
使用時に採取したセメントとの間に強度低下による品質
差のあることが多く、材令２８日のモルタル圧縮強さに
て、その強度低下値は、通常は５％以内に留まるが、製
造条件、保存条件によっては１０％以上となる品質劣化
の問題があった。

この強度低下の原因としては、セメントをサイロ等で高
温貯蔵した際の、セメント中に含有される三水せつこう
からの結合水の脱離水分によるセメント鉱物の風化、あ
るいはセメントを空気輸送する際の大気湿分によるセメ
ント鉱物の風化等が挙げられるが、根本的な対策方法が
なかった。

また、ＪＩＳ　Ｒ５２１０に規定されているボルトラン
ドセメントとして、超早強、早強、普通、中庸熱などの
品種があるが、セメント工場では、それぞれの品種によ
って化学成分の異なる原料を調合し、同一のキルンを使
用し異品種のタリン力−をロット焼成することが多い。

キルンでのタリンカー品種の切換え時には、前後の品種
の中間の化学成分をもつタリンカーが焼き出されるため
、それらのタリンカーを選別処理しなければならないと
いう問題がある。

さらに設備上の問題として、１つの工場で新規に他品種
のセメントを製造する際、品種により原料粉末及びタリ
ン力−の化学成分が異なるため、原料粉末のエアーブレ
ンディングサイロ、原料粉末の貯蔵サイロ、タリンカー
の貯蔵サイロ等を多大な投資により新たに設置する必要
がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、ボルトランドセメントの製造において、粉砕に際し新
しい発想に基づき粉砕助剤として今迄考えられなかった
シリコーン油を添加して行うようにしたものである。

本発明で使用するシリコーン油は、メチル基、フェニル
基、メトキシル基、水素などをもつケイ素が酸素と交互
に結合したシロキサン結合（ＳｔＯ−３ｉ）を骨格とし
たものであり、下記の構造式で表される。

（式中、Ｒはメチル基、フェニル基、メトキシル基、水
素などであり、ｎは重合度である）工業的に製造されて
いるシリコーン油には種々の粘性をもつ重合度のものが
あり、セメントの仕上　粉砕工程での添加等作業性の確
保のためには適度なものを選択すればよい。

ボルトランドセメントタリン力−に、シリコーン油を添
加し粉砕すると、セメントが水硬性物質・であるがため
に有する風化性が抑制されることにより、強度低下をは
じめとし、凝結時間の遅延、固結粒状化などの品質低下
を防止することができる。

この理由は、粉砕中にシリコーン油がセメント粒子の表
面に撥水作用を有する油膜を形成することによる。

また、添加するシリコーン油の種類（分子構造式が異な
る）と添加量を選択、調整することにより、セメントの
強度の発現調整を行い、同一品種のボルトランドセメン
トタリンカーから多品種のボルトランドセメントを製造
することが可能になる。

町 例えば、実施令で示すようにシリコーン油として上記構
造式中のＲがすべてメチル基のジメチルシリコーン油を
使用すれば、それぞれのセメントについて一般的な所定
の粉末度まで粉砕することにより、普通ボルトランドセ
メントタリン力−から早強あるいは超早強ボルトランド
セメントが製造できる。また、Ｒに水素基をもつメチル
水素シリコーン油を使用すれば、普通ボルトランドセメ
ントタリン力−から中庸熱ボルトランドセメントが製造
できる。

普通セメントクリンカ−からの早強、超早強セメントの
製造を可能ならしめる、ジメチルシリコーン油による初
期材令強度の増加理由としては、粒度分布の改善等によ
る。ジメチルシリコーン油は粉体表面との結合力が弱い
ため、セメント粒子表面の油膜は水中で簡単に離脱し、
水和反応を阻害しない。

一方、普通セメントタリンカーからの中庸熱セメントの
製造を可能ならしめる、メチル水素シリコーン油による
初期材令強度の抑制理由は、Ｓｉに結合している水素は
不安定で、粉砕混合される過程で脱水素化し、セメント
粒子表面に存在するシラノール基などと化学的に結合し
、強固な撥水油膜が形成され、水和が遅延するためであ
る。

また、ボルトランドセメントタリンカーにシリコーン油
を添加し粉砕することにより、従来から用いられている
ジエチレングリコールに代表される粉砕助剤と同等以上
の粉砕効率の向上効果を得ることができる。

この理由は、粉砕中にシリコーン油がセメント粒子の表
面に潤滑性のある油膜を形成することにより、微粉領域
で生じる粒子相互の凝集や粒子のミル内壁およびボール
へのコーティング形成を防止するためである。

なお、従来からセメントの粉砕助剤としては、ＯＨ，−
ＣＯＯＨ，−ＣＯＯＮａ、＞Ｃ＝０などの親水基をもつ
ものが有用とされており、その点からも、それらの基を
もたないシリコーン油の利用は新規なものといえる。

シリコーン油の添加量は、セメントタリン力−に対し０
．００１〜０．２重量％であり、好ましくは０．００３
〜０．１重量％である。０．００１重量％未満では十分
な風化抑制効果、強度調整効果および粉砕助剤効果を得
ることが難しく、０．２重量％を越えるとセメントの発
塵性と流動性が過度に大きくなり、セメントの輸送面お
よび使用面で問題がある。

また、セメントの粉末度の増加に比例して最適添加量は
増加する傾向にある。

なお、上記の添加量範囲は、純度の高いシリコーン油を
使用する場合であり、不純物を含むものや溶剤で希釈さ
れたものを使用する場合には、純度に応じて添加量を増
加させる必要がある。

また、スラグやフライアッシュを配合した混合セメント
の製造にも同様の効果が期待できる。

〔実施例１〕 内径４００　ｍｍ、長さ４５０　ｍｍの鋼製円筒状ボー
ルミルに予め１．２ｍｍ全通に粗粉した普通ボルトラン
ドセメントタリン力−３８７４ｇと三水せっこう粉末４
４ｇ、半水せっこう粉末８２ｇ及び直径２０ｍｍの鋼球
４４Ｋｇを入れ、これに第１表に示す所定量のジメチル
シリコーン油（前記構造式中のＲがすべてメチル基のも
の）を加えて、ブレーン値で３２００±５０ｃｍ”７ｇ
の目標粉末度になるまで粉砕した。この時の粉砕所要時
間をシリコーン油無添加の場合と比較した。なお、セメ
ントの８０３量は２．０％である。

また、シリコーン油による風化抑制効果を評価する目的
で、得られたセメントをガラス容器中に密封し、９５°
Ｃに保った恒温器中に６日間保存し、高温保存前後の各
セメントについて、ＪＩＳ　Ｒ５２０１の方法によりモ
ルタル圧縮強さを測定し、比較した。なお、上記密封保
存は、貯蔵サイロの条件を考慮し、セメント中に含有さ
れる三水せっこうからの結合水の脱離水分によりセメン
トが風化を受けやすい条件となっている。結果を第１表
に示す。

０ 第１表かられかるように、シリコーン油添加品と無添加
品を比較すると、無添加品は９５℃の保存によりモルタ
ル圧縮強さが大幅に低下するのに対し、シリコーン油添
加品は強度低下値が小さく、シリコーン油の添加により
セメントの風化性が抑制されている。

また、シリコーン油添加品の粉砕所要時間は無添加品の
場合よりも短く、シリコーン油の添加により粉砕効率の
向上効果が得られることがわかる。

〔実施例２〕 閉回路型チューブミルを用い、セメントプラントでの連
続粉砕試験を実施した。ジメチルシリコーン油添加量は
タリンカーに対し０．０１重量％とし、比較として、−
船釣な粉砕助剤であるジエチレングリコール０．０３重
量％添加の試験を行った０両者の添加剤は、セメントの
ＳＯ２量が２．０％となるようにミルへ連続計量供給さ
れるせつこう上に小型ポンプにて滴下した。なお、再試
験の間に、添加無添加の粉砕を十分な時間実施し、コン
タミネーションなく両添加剤の効果が評価できるように
うに配慮した。

粉砕実績値を第２表に示す。

１ 第２表から、シリコーン油はジエチレングリコールより
も少ない添加量であるにもかかわらず、同等のセメント
粉砕量と電力原単位を確保することができ、優れた粉砕
助剤であることがわかる。

また、得られたセメントをガラス容器中に密封し、７０
℃および９５℃に保った恒温器中に６日間保存すること
により、実施例１と同様の方法でシリコーン油による風
化抑制効果の評価を行った。結果を第３表に示す。

３ よび市販品の平均的な値を併記した。

ングリコール添加品が１６〜１８ｋｇｆ　／ｃ＋ｆｌの
強度低下を示すのに対し、シリコーン油添加品の強度低
下値は３〜４ｋｇｆ　／ｃｒＡにとどまっており、シリ
コーン油の添加によりセメントの風化性が抑制されてい
ることがわかる。

〔実施例３〕 実施例１と同一のボールミルおよび鋼球を使用し、１．
２　ｍｅ全全通粗粉した普通ボルトランドセメントタリ
ンカーに対し、所定量のせつこう粉末ならびにメチル水
素シリコーン油（前記構造式中のＲの一部が水素のもの
）またはジメチルシリコーン油を加え、中庸熱、早強、
超早強の各セメントに相当する粉末度まで粉砕して三種
のセメントを得た。それぞれのセメントについてＪＩＳ
　Ｒ５２０１の方法によりモルタル圧縮強さを測定した
。結果を第４表に示す。

なお、第４表には比較として粉砕助剤無添加あるいはジ
エチレングリコール添加の場合の結果お５ ６ 第４表から、普通ボルトランドセメントクリンカ−のみ
を基材として、メチル水素シリコーン油を用いれば中庸
熱ボルトランドセメントが製造でき、ジメチルシリコー
ン油を用いれば早強あるいは超早強ボルトランドセメン
トが製造できることがわかる。

〔発明の効果〕

シリコーン油を粉砕助剤として使用すると、セメントの
風化性を効果的に抑制することができ、強度低下をはじ
めとした品質低下を防止することができる。

また、シリコーン油の構造あるいは添加量を適切に選択
することにより、例えば普通ボルトランドセメントクリ
ンカ−とせっこうを所定の粉末度まで粉砕することによ
り、従来の製造法のようにボルトランドセメントタリン
力−の化学成分を変えないでも中庸熱、早強、超早強の
各ボルトランドセメントが製造でき、従って一品種のタ
リンカーから多品種のセメントが製造可能である。

また、シリコーン油は優れた粉砕助剤効果を示８ ７ し、従来の粉砕助剤よりも少ない添加量にもかかわらず
、同等の粉砕効率を得ることができる。

以上のように、本発明はセメント製造における品質の改
善、粉砕効率の向上、経済的に有利な製造方法を提供す
るものであり、工業的有用性大である。

９

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ボルトランドセメントの製造において、仕上粉砕
   に際し、シリコーン油を添加して粉砕することを特徴と
   するボルトランドセメントの製造方法。
2. （２）シリコーン油の添加量をボルトランドセメントク
   リンカーに対し、０．００１〜０．２重量％としたこと
   を特徴とする請求項１記載のボルトランドセメントの製
   造方法。