JPH0547492B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は水硬性セメント及びその製造方法に関
するものである。 （従来の技術） 明細書の記述の理解を助けるために、まず、こ
こで用いる用語の定義を以下において記載する。 粗原料：石灰（炭酸カルシウム）と粘土（珪石、
アルミニウム及び鉄の酸化物）を一定の割合で
混ぜ、人造ポートランドセメントのクリンカー
を製造する目的で粉砕し、乾燥ならびに均質化
した混合物をさす。 クリンカー：セメント製造炉内にて1450℃の温度
の下に熱処理を受けた粗原料をさし、主として
石灰のアルミン酸塩、アルミノフエライト及び
石灰の珪酸塩を含むもの。このクリンカーは、
何％かの石膏と混合されて細かく粉砕される
と、規格品の人造ポートランドセメントを与え
る。 石膏付加：セメントの凝結を整える目的で、クリ
ンカーを粉砕する際に何％かの石膏
（SO₄CA・2H₂O）を付加することによりなる
工程をさす。 火山灰：熱処理によつて脱水酸化された粘土質の
生成物をさし、この脱水酸化によつて、人造ポ
ートランドセメントを凝結させる為の、石灰へ
の結合特性が与えられる。 周知の通り、1960年代以前には、粗原料の成分
を混合する場合、水性の泥膏（30ないし35％の水
分を含む）で行なわれていた。この泥膏は、粗原
料を焼成する前に水分を蒸発させる必要があつ
た。その結果、クリンカーを得るための必要エネ
ルギー消費量は、クリンカー１トンあたり約150
テルミーに上つていた。 その後、製造方法が改良され、その結果、1960
年代以降は乾燥粉末の良質な混合物を得ることが
可能になつたので、乾式法によるクリンカー化を
助長することによつて熱収支が格段に改善される
に至つた。それに次いで、セメント製造炉内にお
ける熱交換の状態が改善されたため、エネルギー
消費量を更に少なくして、クリンカー１トンあた
り約800テルミーまで下げることが可能となつた。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、実質的には上記の熱消費量が従
来式のクリンカー製造法におけるエネルギー節約
の限界であつた。すなわち、熱消費量をそれ以下
に減少させることは、これまでは不可能であつ
た。 従つて、セメントの製造は多大のエネルギー消
費を意味するものであると言える。例えばフラン
スにおいては、セメント製造業のエネルギー消費
量は第２位を占めている。 それゆえ、セメントの原価を下げるために、エ
ネルギーの節約を試みることがセメント製造業者
の絶えざる関心時であることは容易に理解される
のである。 また、ここで付言する必要があるのは、乾式法
による技術を用いているにもかかわらず、セメン
トの製造は、炉を高温で機能させるため、環境汚
染の因をなしているということである。こういう
事情の下では、環境保護の目的で特別な設備を設
ける必要があるが、これはまた、実際に製造され
る水硬性セメントの原価を上昇させる付加要因と
なるのである。 （発明の目的） 本発明の目的は、上述の欠点を解消し、より低
い温度の下で作業を行なうことによつて製造でき
る水硬性セメント及びその製造方法を提供するこ
とである。 （発明の構成） 以上の目的を達成するため、本発明では、潜在
的に水硬性を有する活性生成物と、この活性生成
物に水硬性を与えるための活性化材料とを含み、
前記活性生成物は、硅石、アルミニウム及び鉄の
酸化物を含む粘土相と炭酸カルシウムを密に混ざ
り合つた状態で含む原料を700〜900℃で熱処理を
施し、前記熱処理の行なわれる間、炭酸カルシウ
ムが前記粘土相と反応する以上に熱分解すること
を防止する炭酸ガスの分圧を維持し、脱水酸化に
よる粘土相の活性化と潜在的に水硬性を有するカ
ルシウム化合物の活性化を遊離石灰を形成するこ
となく同時に行なうことにより得られたものであ
り、95％までの前記活性生成物を前記活性化材料
と100％まで混合して形成される水硬性セメント
を開発した。 また本発明の水硬性セメントの製造方法は、硅
石、アルミニウム及び鉄の酸化物を含む粘土相と
炭酸カルシウム密に混ざり合つた状態で含む原料
を選定する工程と、前記原料に700〜900℃で熱処
理を施し、前記熱処理の行なわれる間、炭酸カル
シウムが前記粘土相と反応する以上に熱分解する
ことを防止する炭酸ガスの分圧を維持し、これに
より脱水酸化による粘土相の活性化と潜在的に水
硬性を有するカルシウム化合物の活性化を遊離石
灰の形成を伴うことなく同時に行なう工程と、得
られた活性生成物の95％までを水硬性を与えるた
めの対応する活性化材料と100％まで混ぜ合わせ
る工程とから構成される。 （実施例） 本発明による水硬性セメントの製造方法の実施
例は次の通りである。 以下の各工程を含んだ方法により、まず活性
の生成物を用意する。 粘土と炭酸カルシウムを密に混ざりあつた状
態で含む原材料を選定する。 上記原材料に、700〜900℃の温度で熱処理を
加える。 上記処理を行なう間、炭酸ガスの分圧を維持
して、炭酸カルシウムの熱分解を防止する。 脱水酸化により粘土の火山灰活性化（ポゾラ
ン活性化）及び潜在的な水硬性を有するカルシ
ウム化合物の活性化を、遊離石灰の形成をとも
なわず同時に行なう。 次いで、得られた活性生成物の95％までを、
対応する活性化材料と100％まで混ぜ合わせる。 従来のセメント等の水硬性結合材の化学的製造
工程においては、自由なカルシウム酸化物が高温
（1200〜1450℃）のもとで鉄、アルミニウム及び
珪素の酸化物とともに反応してクリンカーの水硬
性の相を形成できるように、粗原料の中に存在す
る炭酸カルシウムの完全な熱分解を行なつてい
る。 本発明の方法による場合、炭酸カルシウムの完
全な脱炭酸塩化は回避されて、活性カルシウム化
合物の形成のみにとどめられる。 既知のように、炭酸カルシウムの熱分解は、平
衡反応であつて、その温度は反応の行なわれる範
囲内に支配している炭酸ガスの分圧に依存してい
る。この温度は、１気圧に対して約920℃である。
従つて、本発明によれば、炭酸カルシウムを分解
することなく700〜900℃の温度で加熱を行なうこ
とが可能となるが、これは炭酸ガスの圧力を適度
なものに維持することによるのである。 もしもこの状態において、炭酸カルシウムが、
単純なもしくは複雑なカルシウム化合物の形成反
応が熱力学的に可能となるような温度のもとで、
鉄、アルミニウムおよび珪素の反応性の十分に高
い酸化物（例えば、粘土の熱活性化を引起すも
の）と共存するならば、化合する炭酸カルシウム
のみが分解される。 また、上記の温度範囲（700〜900℃）は、反応
性の極めて高い酸化物の形成を伴う多数の水和物
並びに粘土のある程度完全な脱水酸化における温
度範囲に対応する。この制御された脱水酸化は、
既知のように、人工ポゾランを得ることの基礎に
なつている。約言すれば、本発明によると、炭酸
カルシウムの分解を防止する炭酸ガスの分圧に関
連した温度で処理された最初の材料から、水化相
の活性化反応とカルシウム化合物の形成反応が同
時に行なわれる。 上記の条件のもとに形成された化合物（活性酸
化物及びカルシウム化合物）は、組織下の極めて
不完全な構造をもつことをその特徴とする。一
方、カルシウム化合物は極めてしばしば最低の石
灰飽和率を呈する。その結果として、この活性生
成物は、クリンカー等のカルシウムの水酸化物を
生じさせる活性化材料が存在する時にしか、その
水硬性特性を十分に発展させ得ない。 比較的低い温度のもとで作業を行なうというこ
と、並びに粘土相と反応しない炭酸カルシウムの
分解を回避することにより、有利な熱収支を得る
ことが可能となる。なぜなら、炭酸カルシウムの
熱分解は、エネルギー消費の大部分を意味するか
らである。同様に、大気の汚染は大幅に減少させ
られる。実際、活性生成物１トンの製造は約400
テルミーを必要とするのみである。 上述の熱処理は、炭酸ガスの濃度が可能な限り
高くなることを保証するように調整して、燃料燃
焼式の火炎炉内において有利に行なわれる。 また、適当な雰囲気のもとで流動床炉を利用す
ることも可能である。 生成物の熱処理の化学的制御は、溶解損失、炭
酸ガス濃度、遊離石灰濃度及び不溶残留物濃度の
決定を通常の方法で行なうことによつて具現され
る。 本発明によつて得られた生成物を80％、従来の
クリンカーすなわち活性化材料を20％含んだ水硬
性セメントに最良の石膏添加を行なつた場合に与
えられたIsoモルタルの抵抗力を、以下に例示す
る。

【表】 このようにして、極めて良質の水硬性セメント
が得られ、これを使用することにより、エネルギ
ーの実質的節約ならびに汚染の著しい減少が可能
となる。 （発明の効果） 本発明の水硬化セメント及びその製造方法で
は、上限約900℃の温度で製造を行なうことから、
汚染要因を排除でき、またエネルギーを大幅に節
約することが可能となる。 また、本発明によれば、普通の方法によるもの
より上質の水硬性セメントを得ることが可能とな
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 潜在的に水硬性を有する活性生成物と、この
   活性生成物に水硬性を与えるための活性化材料と
   を含み、 前記活性生成物は、硅石、アルミニウム及び鉄
   の酸化物を含む粘土相と炭酸カルシウムを密に混
   ざり合つた状態で含む原料を700〜900℃で熱処理
   を施し、前記熱処理の行なわれる間、炭酸カルシ
   ウムが前記粘土相と反応する以上に熱分解するこ
   とを防止する炭酸ガスの分圧を維持し、脱水酸化
   による粘土相の活性化と潜在的に水硬性を有する
   カルシウム化合物の活性化を遊離石灰を形成する
   ことなく同時に行なうことにより得られたもので
   あり、 95％までの前記活性生成物を前記活性化材料と
   100％まで混合してなる水硬性セメント。 ２ 前記活性化材料はクリンカーであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の水硬性セ
   メント。 ３ 硅石、アルミニウム及び鉄の酸化物を含む粘
   土相と炭酸カルシウムを密に混ざり合つた状態で
   含む原料を選定する工程と、 前記原料に700〜900℃で熱処理を施し、前記熱
   処理の行なわれる間、炭酸カルシウムが前記粘土
   相と反応する以上に熱分解することを防止する炭
   酸ガスの分圧を維持し、これにより脱水酸化によ
   る粘土相の活性化と潜在的に水硬性を有するカル
   シウム化合物の活性化を遊離石灰の形成を伴うこ
   となく同時に行なう工程と、 得られた活性生成物の95％までを水硬性を与え
   るための対応する活性化材料と100％まで混ぜ合
   わせる工程、 とからなることを特徴とする水硬性セメントの製
   造方法。 ４ 前記活性化材料はクリンカーであることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項に記載の水硬性セ
   メントの製造方法。