JPH06279074A - 超低発熱型セメントクリンカー及びこのクリンカーを用いたセメント - Google Patents
超低発熱型セメントクリンカー及びこのクリンカーを用いたセメントInfo
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- JPH06279074A JPH06279074A JP7202093A JP7202093A JPH06279074A JP H06279074 A JPH06279074 A JP H06279074A JP 7202093 A JP7202093 A JP 7202093A JP 7202093 A JP7202093 A JP 7202093A JP H06279074 A JPH06279074 A JP H06279074A
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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- C04B2111/00439—Physico-chemical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00448—Low heat cements
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- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】水和熱の低い超低発熱型セメントクリンカー及
びこのクリンカーを主原料にしたセメントを提供する。 【構成】SiO2 をS、Al2 O3 をA、Fe2 O3 を
F、CaOをCとし、3A+2.25FをXとしたと
き、主成分がS、A、F、Cからなり、図1に示される
ように、点a、点b、点c、点d、点e、点f、点g、
点hを結んで形成される立体の表面もしくは内部で示さ
れる範囲の組成とした。
びこのクリンカーを主原料にしたセメントを提供する。 【構成】SiO2 をS、Al2 O3 をA、Fe2 O3 を
F、CaOをCとし、3A+2.25FをXとしたと
き、主成分がS、A、F、Cからなり、図1に示される
ように、点a、点b、点c、点d、点e、点f、点g、
点hを結んで形成される立体の表面もしくは内部で示さ
れる範囲の組成とした。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水和熱が低い超低発熱
型セメントクリンカー、及びこの超低発熱型セメントク
リンカーより製造するセメントに関する。
型セメントクリンカー、及びこの超低発熱型セメントク
リンカーより製造するセメントに関する。
【0002】
【従来の技術】以下では、必要に応じて、SiO2 を
S、Al2 O3 をA、Fe2 O3 をF、CaOをCとし
て説明する。ダム、大型橋脚等のマスコンクリート構造
物では、セメントの水和によって生じる熱がコンクリー
ト躯体内部に蓄積されるため、内部温度がかなり上昇す
る。この内部温度の上昇及びその後の冷却によって熱応
力が生じ、マスコンクリート構造物に温度ひびわれが生
じる。このため、従来、マスコンクリート構造物用のセ
メントとしては、水和熱が低い中庸熱セメントや、スラ
グやフライアッシュのような混合材を添加した水和熱が
低い混合セメントが使用されてきた。しかし、土木・建
築技術の飛躍的な進歩により巨大コンクリート構造物の
建設が進められており、このため、これら中庸熱セメン
トや混合セメントよりも更に水和熱が低いセメントが求
められてきている。この要求を満たすために、クリンカ
ーの含有量を30%以下にし、スラグとフライアッシュ
を添加した三成分系低発熱型セメントや、ポルトランド
セメントの構成鉱物のうち、水和熱が低いビーライト
(2CaO・SiO2 )の含有量を50%以上にした高
ビーライトセメント(ASTM Type IV相当
品)の開発が行われている。
S、Al2 O3 をA、Fe2 O3 をF、CaOをCとし
て説明する。ダム、大型橋脚等のマスコンクリート構造
物では、セメントの水和によって生じる熱がコンクリー
ト躯体内部に蓄積されるため、内部温度がかなり上昇す
る。この内部温度の上昇及びその後の冷却によって熱応
力が生じ、マスコンクリート構造物に温度ひびわれが生
じる。このため、従来、マスコンクリート構造物用のセ
メントとしては、水和熱が低い中庸熱セメントや、スラ
グやフライアッシュのような混合材を添加した水和熱が
低い混合セメントが使用されてきた。しかし、土木・建
築技術の飛躍的な進歩により巨大コンクリート構造物の
建設が進められており、このため、これら中庸熱セメン
トや混合セメントよりも更に水和熱が低いセメントが求
められてきている。この要求を満たすために、クリンカ
ーの含有量を30%以下にし、スラグとフライアッシュ
を添加した三成分系低発熱型セメントや、ポルトランド
セメントの構成鉱物のうち、水和熱が低いビーライト
(2CaO・SiO2 )の含有量を50%以上にした高
ビーライトセメント(ASTM Type IV相当
品)の開発が行われている。
【0003】
(1)中庸熱セメントは、前述したように水和熱が更に
低いセメントが求められているとともに、製造上焼成し
難いという問題点がある。 (2)ASTM Type IV型や最近各社で製造さ
れている低発熱型ビーライトセメントは、製造上焼成し
難いという問題の他、ビーライトの水和が非常に遅いた
め、材令28日までの強度発現が極めて悪く、また凝結
時間も長く、脱型までの日数が長くなる等の問題があ
る。
低いセメントが求められているとともに、製造上焼成し
難いという問題点がある。 (2)ASTM Type IV型や最近各社で製造さ
れている低発熱型ビーライトセメントは、製造上焼成し
難いという問題の他、ビーライトの水和が非常に遅いた
め、材令28日までの強度発現が極めて悪く、また凝結
時間も長く、脱型までの日数が長くなる等の問題があ
る。
【0004】(3)また最近低発熱型ビーライトセメン
トで、クリンカー構成鉱物のうちの発熱が大きく強度発
現に余り寄与しない間隙相(C3 A+C4 AF)を極力
減らし、早期強度発現性に大きく寄与するエーライト
(C3 S)量を適正にする技術(比較例1参照)が提案
されている。この方法により水和熱を低減し、かつ、初
期強度もある程度確保するという考え方によるものであ
る。
トで、クリンカー構成鉱物のうちの発熱が大きく強度発
現に余り寄与しない間隙相(C3 A+C4 AF)を極力
減らし、早期強度発現性に大きく寄与するエーライト
(C3 S)量を適正にする技術(比較例1参照)が提案
されている。この方法により水和熱を低減し、かつ、初
期強度もある程度確保するという考え方によるものであ
る。
【0005】(4)以上に述べたポルトランドセメント
に共通することは、水和熱を低減するために、C3 Aと
C3 Sを少なくすることである。C3 Aを少なくする手
段として上記(1)、(2)、(3)とも単純にA/F
を小さくしている。A/Fを小さくすることは、焼成時
の融液量、特に低温(1338℃)の融液量が著しく減
少し、焼成工程で多大な困難を生ずる。即ち、クリンカ
ーの造粒性が悪くなるため、クーラが安定せず、熱回収
の効率が低下し、焼成工程全体の操業が不安定となる。
またロータリーキルン焼成帯へのコーチング付着が悪く
耐火レンガの損傷を早め、シェル温度も上がるため、設
備の長期安定運転の障害となる。それ故、エネルギーコ
スト、設備保全の両面からコストアップの要因となって
いる。
に共通することは、水和熱を低減するために、C3 Aと
C3 Sを少なくすることである。C3 Aを少なくする手
段として上記(1)、(2)、(3)とも単純にA/F
を小さくしている。A/Fを小さくすることは、焼成時
の融液量、特に低温(1338℃)の融液量が著しく減
少し、焼成工程で多大な困難を生ずる。即ち、クリンカ
ーの造粒性が悪くなるため、クーラが安定せず、熱回収
の効率が低下し、焼成工程全体の操業が不安定となる。
またロータリーキルン焼成帯へのコーチング付着が悪く
耐火レンガの損傷を早め、シェル温度も上がるため、設
備の長期安定運転の障害となる。それ故、エネルギーコ
スト、設備保全の両面からコストアップの要因となって
いる。
【0006】上記(3)の場合は、これ等の要因の解決
なしに、さらに間隙相を減らしているために、焼成工程
への無理な負荷がなお一層拡大される。また間隙相のも
う一つの鉱物C4 AFはセメントの品質上必要性が少な
いものであるが、上記(1)、(2)ではC3 Aが減少
した分このC4 AFが増加し、上記(3)でも依然とし
て高い比率で存在する。なお、C4 AFの理論水和熱は
100cal/gでエーライト(C3 S)の120ca
l/gにほぼ等しい。
なしに、さらに間隙相を減らしているために、焼成工程
への無理な負荷がなお一層拡大される。また間隙相のも
う一つの鉱物C4 AFはセメントの品質上必要性が少な
いものであるが、上記(1)、(2)ではC3 Aが減少
した分このC4 AFが増加し、上記(3)でも依然とし
て高い比率で存在する。なお、C4 AFの理論水和熱は
100cal/gでエーライト(C3 S)の120ca
l/gにほぼ等しい。
【0007】なお、エーライト(C3 S)を減らし、ビ
ーライト(C2 S)を増加させることは、CaO原料で
ある石灰石の配合量を減らせばよいので、セメント工場
においては、比較的単純な操作で実施し得る。 (5)長期強度の増進に寄与するビーライトの水和活性
は、上記(1)、(2)、(3)の低発熱型セメントで
は普通ポルトランドセメント等に比較して低いとされて
いる。この課題を解決することで、低発熱型ビーライト
セメントの品質は改善し得る。
ーライト(C2 S)を増加させることは、CaO原料で
ある石灰石の配合量を減らせばよいので、セメント工場
においては、比較的単純な操作で実施し得る。 (5)長期強度の増進に寄与するビーライトの水和活性
は、上記(1)、(2)、(3)の低発熱型セメントで
は普通ポルトランドセメント等に比較して低いとされて
いる。この課題を解決することで、低発熱型ビーライト
セメントの品質は改善し得る。
【0008】(6)上記(1)、(2)のタイプのセメ
ントは水和熱を低下させるためC3A量を減らしている
が、そのため凝結時間が長くなるという問題がある。 (7)上記(4)、(5)、(6)より、従来の延長上
のポルトランドセメントクリンカーの品質の考え方、即
ち単純にA/Fを小さくすることでC3 A量を少なく
し、C3 Sを減らしC2 Sを増加させることでは、水和
熱と強度双方共満足するポルトランドセメントは得難
い。一方、間隙層を減らす上記(3)の方法は、従来品
の中では品質的に優れているが、前述のように製造法、
特にクリンカー焼成設備への熱負荷が高くなることに課
題がある。また、エーライトが比較的多いので、低熱化
もまた不十分である。
ントは水和熱を低下させるためC3A量を減らしている
が、そのため凝結時間が長くなるという問題がある。 (7)上記(4)、(5)、(6)より、従来の延長上
のポルトランドセメントクリンカーの品質の考え方、即
ち単純にA/Fを小さくすることでC3 A量を少なく
し、C3 Sを減らしC2 Sを増加させることでは、水和
熱と強度双方共満足するポルトランドセメントは得難
い。一方、間隙層を減らす上記(3)の方法は、従来品
の中では品質的に優れているが、前述のように製造法、
特にクリンカー焼成設備への熱負荷が高くなることに課
題がある。また、エーライトが比較的多いので、低熱化
もまた不十分である。
【0009】(8)三成分系低熱型セメントは、前述の
ようにクリンカー量が30%以下と少ないため、このセ
メントを用いたコンクリートは中性化し易く、コンクリ
ート内部の鉄筋がさび易くなり、コンクリート構造物の
耐久性が低下するという問題がある。また、スラグ、フ
ライアッシュ等の混合材の品質変動が大きく、セメント
の品質が安定しないという問題がある。さらに凝結時間
が著しく長いという欠点を有する。
ようにクリンカー量が30%以下と少ないため、このセ
メントを用いたコンクリートは中性化し易く、コンクリ
ート内部の鉄筋がさび易くなり、コンクリート構造物の
耐久性が低下するという問題がある。また、スラグ、フ
ライアッシュ等の混合材の品質変動が大きく、セメント
の品質が安定しないという問題がある。さらに凝結時間
が著しく長いという欠点を有する。
【0010】本発明は上記事情により、従来より水和熱
が低く、強度発現性に優れた低発熱型セメントクリンカ
ーを既存のセメント工場で容易に製造し、そのクリンカ
ーを用いて超低発熱型セメント等のセメントを提供する
ことを目的とする。
が低く、強度発現性に優れた低発熱型セメントクリンカ
ーを既存のセメント工場で容易に製造し、そのクリンカ
ーを用いて超低発熱型セメント等のセメントを提供する
ことを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するために、構成鉱物の比率を変化させたセメン
トクリンカーを試作し、このセメントクリンカーを製造
する際の焼成条件と物性を調査した結果、構成鉱物の比
率により、焼成し易さ、及びビーライトに固溶する微量
成分(Al2 O3 、Fe2 O3 等)が異なり、また水和
反応性にも違いがあることを見出した。
を達成するために、構成鉱物の比率を変化させたセメン
トクリンカーを試作し、このセメントクリンカーを製造
する際の焼成条件と物性を調査した結果、構成鉱物の比
率により、焼成し易さ、及びビーライトに固溶する微量
成分(Al2 O3 、Fe2 O3 等)が異なり、また水和
反応性にも違いがあることを見出した。
【0012】本発明者が見出した知見について説明す
る。 (1)従来の中庸熱、ASTM Type IV及び低
発熱型セメントクリンカーでは、C3 A/C4 AF≦
0.5即ちA/F=0.6〜1.2である。本発明では
ポルトランドセメントクリンカー中のC3 A/C4 AF
を0.576〜0.925、好ましくは0.65、即ち
A/Fを1.3〜1.7好ましくは1.4の組成比にす
ることを特徴とする。
る。 (1)従来の中庸熱、ASTM Type IV及び低
発熱型セメントクリンカーでは、C3 A/C4 AF≦
0.5即ちA/F=0.6〜1.2である。本発明では
ポルトランドセメントクリンカー中のC3 A/C4 AF
を0.576〜0.925、好ましくは0.65、即ち
A/Fを1.3〜1.7好ましくは1.4の組成比にす
ることを特徴とする。
【0013】(2)C3 Aは、C3 A/C4 AFを従来
より大きくすることにより増加する。このパラメータの
範囲だけを考えるとC3 Aが増加するが、後述する種々
のセメント特性改善とともに、間隙相の量を容易に減少
させ得るメリットがある。 (3)本請求範囲のC3 A/C4 AFでは、クリンカー
焼成時の高温融液量も増加するが、低温における融液量
が著しく増加する。それ故、ロータリーキルン内でクリ
ンカーが造粒され易く、コーチングの付着も良い。した
がって、クーラーが安定し、熱回収効率が良く、焼成熱
量を少なくでき、焼成設備に無理な熱負荷をかけること
なく、特に焼成帯耐火レンガの寿命を延ばせるなど設備
の長期連続運転が可能となり、製造コストを低減でき
る。
より大きくすることにより増加する。このパラメータの
範囲だけを考えるとC3 Aが増加するが、後述する種々
のセメント特性改善とともに、間隙相の量を容易に減少
させ得るメリットがある。 (3)本請求範囲のC3 A/C4 AFでは、クリンカー
焼成時の高温融液量も増加するが、低温における融液量
が著しく増加する。それ故、ロータリーキルン内でクリ
ンカーが造粒され易く、コーチングの付着も良い。した
がって、クーラーが安定し、熱回収効率が良く、焼成熱
量を少なくでき、焼成設備に無理な熱負荷をかけること
なく、特に焼成帯耐火レンガの寿命を延ばせるなど設備
の長期連続運転が可能となり、製造コストを低減でき
る。
【0014】(4)焼成時の融液量が高温、低温共に多
いので、間隙相の合計量を易焼成性を保持しながら容易
に減らすことができる。これはC3 A量を減少させる要
因として作用し、従って、水和熱を減少させ得る。 (5)C3 Aに対するC4 AFの比率は従来より少ない
が、間隙相を減らすことでさらにC4 AFが減少し、従
来品に比較しC4 AFを著しく減少させ得る。
いので、間隙相の合計量を易焼成性を保持しながら容易
に減らすことができる。これはC3 A量を減少させる要
因として作用し、従って、水和熱を減少させ得る。 (5)C3 Aに対するC4 AFの比率は従来より少ない
が、間隙相を減らすことでさらにC4 AFが減少し、従
来品に比較しC4 AFを著しく減少させ得る。
【0015】(6)C3 Aは初期強度、凝結等に有利に
作用し、ポルトランドセメントの構成鉱物として適量存
在することは有用である。C4 AFは焼成時の融液相と
して製造上必要であるが、製品の品質面からは必要性が
少ない。C4 AFを極限まで減らし、その分エーライ
ト、ビーライトを増加させ得ることをは製品の低熱化、
高強度化に非常に有利である。
作用し、ポルトランドセメントの構成鉱物として適量存
在することは有用である。C4 AFは焼成時の融液相と
して製造上必要であるが、製品の品質面からは必要性が
少ない。C4 AFを極限まで減らし、その分エーライ
ト、ビーライトを増加させ得ることをは製品の低熱化、
高強度化に非常に有利である。
【0016】(7)高温焼成時(1450℃)の融液量
の指標として、X=3Al2 O3 +2.25Fe2 O3
(Al2 O3 、Fe2 O3 はそれぞれの組成の重量%を
示す)を導入した。水和熱を低くするためにはXの範囲
は、5〜20重量%、好ましくは12〜18重量%であ
る。またこの指標Xは、間隙相の量の指標にもなる。間
隙相の量は4〜16重量%、好ましくは9〜14.5重
量%である。
の指標として、X=3Al2 O3 +2.25Fe2 O3
(Al2 O3 、Fe2 O3 はそれぞれの組成の重量%を
示す)を導入した。水和熱を低くするためにはXの範囲
は、5〜20重量%、好ましくは12〜18重量%であ
る。またこの指標Xは、間隙相の量の指標にもなる。間
隙相の量は4〜16重量%、好ましくは9〜14.5重
量%である。
【0017】(8)C3 Sの量は、Xが5重量%のとき
10〜60重量%、Xが20重量%のとき15〜30重
量%、好ましくはXが12重量%のとき15〜42重量
%、Xが18重量%のとき15〜30重量%である。 (9)以上述べた考え方のポルトランドセメントの前例
はなかった。従って特許請求範囲の組成は、従来の普
通、早強、中庸熱、低熱のいずれのポルトランドセメン
トクリンカーの組成範囲とも異なり、これまで空白域で
あった。
10〜60重量%、Xが20重量%のとき15〜30重
量%、好ましくはXが12重量%のとき15〜42重量
%、Xが18重量%のとき15〜30重量%である。 (9)以上述べた考え方のポルトランドセメントの前例
はなかった。従って特許請求範囲の組成は、従来の普
通、早強、中庸熱、低熱のいずれのポルトランドセメン
トクリンカーの組成範囲とも異なり、これまで空白域で
あった。
【0018】(10)ポルトランドセメントの原料には
天然原料である石灰石、粘土類、頁岩類、珪石等及び工
鉱業副産物である銅からみ、各種スラグ、石炭灰、廃触
媒ゼオライト、鋳物砂などがある。それ等の中には前記
4成分SiO2 、Al2 O3、Fe2 O3 、CaOの
他、MgO、Na2 O、K2 O、S、SO3 、B2
O3、TiO2 など多くの微量成分が存在する。これ等
の中には焼成工程において融液生成に寄与する成分や、
エーライト、ビーライトの水和活性に寄与する成分が知
られている。これ等の成分量を積極的にコントロール
し、易焼成性とすること、及びクリンカー鉱物の水和活
性に寄与させることも本発明の範畴に入る。また、焼成
用フラックスとしてCaF2 などのF含有物や、Li含
有物などを添加することが知られているが、これ等の技
術を応用して更に易焼成性とすることも本発明の範畴に
入るものである。
天然原料である石灰石、粘土類、頁岩類、珪石等及び工
鉱業副産物である銅からみ、各種スラグ、石炭灰、廃触
媒ゼオライト、鋳物砂などがある。それ等の中には前記
4成分SiO2 、Al2 O3、Fe2 O3 、CaOの
他、MgO、Na2 O、K2 O、S、SO3 、B2
O3、TiO2 など多くの微量成分が存在する。これ等
の中には焼成工程において融液生成に寄与する成分や、
エーライト、ビーライトの水和活性に寄与する成分が知
られている。これ等の成分量を積極的にコントロール
し、易焼成性とすること、及びクリンカー鉱物の水和活
性に寄与させることも本発明の範畴に入る。また、焼成
用フラックスとしてCaF2 などのF含有物や、Li含
有物などを添加することが知られているが、これ等の技
術を応用して更に易焼成性とすることも本発明の範畴に
入るものである。
【0019】(11)上記の組成の範囲のポルトランド
セメントクリンカーと、従来の普通、早強ポルトランド
セメントクリンカーと、硫酸カルシウムを適宜混合して
作るセメントは、中庸熱セメント等に相当する物性を持
たせることができる。また、上記組成範囲のクリンカー
は、従来の混合セメント用のクリンカーとしても優れた
特性を発揮し、従来用いられていた添加物、即ち、フラ
イアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカヒューム、消石
灰、生石灰、石灰石微粉末等も有効に作用する。
セメントクリンカーと、従来の普通、早強ポルトランド
セメントクリンカーと、硫酸カルシウムを適宜混合して
作るセメントは、中庸熱セメント等に相当する物性を持
たせることができる。また、上記組成範囲のクリンカー
は、従来の混合セメント用のクリンカーとしても優れた
特性を発揮し、従来用いられていた添加物、即ち、フラ
イアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカヒューム、消石
灰、生石灰、石灰石微粉末等も有効に作用する。
【0020】具体的には、第1の発明の超低発熱型セメ
ントクリンカーは、SiO2 をS、Al2 O3 をA、F
e2 O3 をF、CaOをCとし、3A+2.25FをX
としたとき、主成分がS、A、F、Cからなり、図1に
示されるように 点a(C3 S10重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.576) 点b(C3 S10重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.925) 点c(C3 S30重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.576) 点d(C3 S30重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.925) 点e(C3 S10重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.576) 点f(C3 S10重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.925) 点g(C3 S60重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.576) 点h(C3 S60重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.925) を結んで形成される立体の表面もしくは内部で示される
範囲の組成であることを特徴とするものである。
ントクリンカーは、SiO2 をS、Al2 O3 をA、F
e2 O3 をF、CaOをCとし、3A+2.25FをX
としたとき、主成分がS、A、F、Cからなり、図1に
示されるように 点a(C3 S10重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.576) 点b(C3 S10重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.925) 点c(C3 S30重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.576) 点d(C3 S30重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.925) 点e(C3 S10重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.576) 点f(C3 S10重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.925) 点g(C3 S60重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.576) 点h(C3 S60重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.925) を結んで形成される立体の表面もしくは内部で示される
範囲の組成であることを特徴とするものである。
【0021】第2の発明の超低発熱型セメントは、上記
第1の発明の超低発熱型セメントクリンカーと硫酸カル
シウム2〜10重量%を含み、ブレーン比表面積200
0cm2 /g以上の粉末度を有することを特徴とするも
のである。第3の発明のセメントは、上記第1の発明の
超低発熱型セメントクリンカー、普通ポルトランドセメ
ントクリンカー等従来のクリンカー及び硫酸カルシウム
を含むことを特徴とするものである。本セメントの製造
に当っては、両クリンカーと硫酸カルシウムを混合粉砕
しても、また各々のクリンカーからなるセメントを混合
しても良い。必要に応じて、本セメントに高炉スラグ微
粉末、フライアッシュ、シリカヒューム、石灰石微粉末
などの混合材を添加してもよい。
第1の発明の超低発熱型セメントクリンカーと硫酸カル
シウム2〜10重量%を含み、ブレーン比表面積200
0cm2 /g以上の粉末度を有することを特徴とするも
のである。第3の発明のセメントは、上記第1の発明の
超低発熱型セメントクリンカー、普通ポルトランドセメ
ントクリンカー等従来のクリンカー及び硫酸カルシウム
を含むことを特徴とするものである。本セメントの製造
に当っては、両クリンカーと硫酸カルシウムを混合粉砕
しても、また各々のクリンカーからなるセメントを混合
しても良い。必要に応じて、本セメントに高炉スラグ微
粉末、フライアッシュ、シリカヒューム、石灰石微粉末
などの混合材を添加してもよい。
【0022】第4の発明の低発熱型セメントは、上記第
1の発明の超低発熱型セメントクリンカーと、硫酸カル
シウム0〜10重量%と、高炉スラグ微粉末、フライア
ッシュ、消石灰、生石灰、石灰石の微粉末、及びシリカ
ヒュームの群から選ばれた1種類以上の混和材を含むこ
とを特徴とするものである。
1の発明の超低発熱型セメントクリンカーと、硫酸カル
シウム0〜10重量%と、高炉スラグ微粉末、フライア
ッシュ、消石灰、生石灰、石灰石の微粉末、及びシリカ
ヒュームの群から選ばれた1種類以上の混和材を含むこ
とを特徴とするものである。
【0023】
【作用】ポルトランドセメントの構成鉱物は、エーライ
ト(C3 S)、ビーライト(C 2 S)、間隙相(アルミ
ネート(C3 A)+フェライト(C4 AF))である。
鉱物組成比(%)は、一般に用いられる次に示すボーグ
式を用いて計算した。 ボーグ式 C4 AF=3.0432Fe2 O3 C3 A=2.6504Al2 O3 −1.6920Fe2 O3 C2 S=2.8675SiO2 −0.7544C3 S C3 S=4.0710CaO−7.6024SiO2 −6.7187Al2 O3 −1.4297Fe2 O3 (但し、各化学式は各重量%を示す。) 各鉱物が完全に水和した場合の理論水和熱を比較する
と、アルミネートが最も大きく207cal/g、次い
でエーライト120cal/g、フェライト相100c
al/gであり、ビーライトが62cal/gとなり最
も低い。従来の低発熱セメントクリンカーや中庸熱セメ
ントクリンカーはAl2 O3 /Fe2 O3を1.2以
下、即ちC3 A/C4 AFを約0.5以下にすることに
よりアルミネートを減らし、さらにエーライトを減ら
し、ビーライトを増やすことにより水和熱の低減化を図
っていた。間隙相の量は、焼成し易くするために16〜
20重量%である。
ト(C3 S)、ビーライト(C 2 S)、間隙相(アルミ
ネート(C3 A)+フェライト(C4 AF))である。
鉱物組成比(%)は、一般に用いられる次に示すボーグ
式を用いて計算した。 ボーグ式 C4 AF=3.0432Fe2 O3 C3 A=2.6504Al2 O3 −1.6920Fe2 O3 C2 S=2.8675SiO2 −0.7544C3 S C3 S=4.0710CaO−7.6024SiO2 −6.7187Al2 O3 −1.4297Fe2 O3 (但し、各化学式は各重量%を示す。) 各鉱物が完全に水和した場合の理論水和熱を比較する
と、アルミネートが最も大きく207cal/g、次い
でエーライト120cal/g、フェライト相100c
al/gであり、ビーライトが62cal/gとなり最
も低い。従来の低発熱セメントクリンカーや中庸熱セメ
ントクリンカーはAl2 O3 /Fe2 O3を1.2以
下、即ちC3 A/C4 AFを約0.5以下にすることに
よりアルミネートを減らし、さらにエーライトを減ら
し、ビーライトを増やすことにより水和熱の低減化を図
っていた。間隙相の量は、焼成し易くするために16〜
20重量%である。
【0024】これに対し、本発明では、C3 A/C4 A
Fを0.576〜0.925即ち、Al2 O3 /Fe2
O3 を1.3〜1.7にすることにより、焼成時に低温
から高温までの間で融液が多く生成されロータリーキル
ン焼成時においてクリンカーが造粒され易く、かつクリ
ンカー鉱物生成反応を進み易くした。これにより間隙相
の量を減少させても、クリンカーが焼成帯で造粒されや
すく、したがって、クーラーの冷却効率、熱回収効率が
良く、かつ、キルン焼成帯へのコーチングの付着が良い
ので、キルンへ与えるダメージが極めて小さくなり合理
的に効率よくクリンカーを生産できる。
Fを0.576〜0.925即ち、Al2 O3 /Fe2
O3 を1.3〜1.7にすることにより、焼成時に低温
から高温までの間で融液が多く生成されロータリーキル
ン焼成時においてクリンカーが造粒され易く、かつクリ
ンカー鉱物生成反応を進み易くした。これにより間隙相
の量を減少させても、クリンカーが焼成帯で造粒されや
すく、したがって、クーラーの冷却効率、熱回収効率が
良く、かつ、キルン焼成帯へのコーチングの付着が良い
ので、キルンへ与えるダメージが極めて小さくなり合理
的に効率よくクリンカーを生産できる。
【0025】前述のようにX=3Al2 O3 +2.25
Fe2 O3 (化学組成は重量%を示す)を高温(145
0℃)の融液量の指標としたが、これはさらに間隙相の
量の指標ともなる。即ち、図1において、Xが小さい
程、高温の融液量が少なくなるが、本発明の組成範囲で
は低温の融液の比率が大きいため焼成しやすく、クリン
カーが造粒されやすい。
Fe2 O3 (化学組成は重量%を示す)を高温(145
0℃)の融液量の指標としたが、これはさらに間隙相の
量の指標ともなる。即ち、図1において、Xが小さい
程、高温の融液量が少なくなるが、本発明の組成範囲で
は低温の融液の比率が大きいため焼成しやすく、クリン
カーが造粒されやすい。
【0026】Xが小さくなると、さらに水和熱を一定に
保持したまま、C3 Sを増やすことができる。91日材
令水和熱を80〜90cal/g以内にするために、X
が20重量%のときC3 Sを30重量%以下としたが、
Xが5重量%では、C3 Sを60重量%まで増やせ、水
和熱を抑制したたまま、初期強さを増すことができる。
保持したまま、C3 Sを増やすことができる。91日材
令水和熱を80〜90cal/g以内にするために、X
が20重量%のときC3 Sを30重量%以下としたが、
Xが5重量%では、C3 Sを60重量%まで増やせ、水
和熱を抑制したたまま、初期強さを増すことができる。
【0027】さらに重要なことは、焼成時に低温度(1
338℃)から融液の生成量が多いため、従来の低発熱
型(中庸熱、低熱等)クリンカー焼成に比べ、焼成帯が
キルンの奥の方から形成され、融液に浸る時間が長く、
ビーライトへのAl2 O3 、Fe4 O3 等の固溶量が増
加し、ビーライトの水和活性が増大し、長期強度が著し
く大きくなることである。この事実は従来、普通ポルト
ランドセメントクリンカーのビーライトの水和活性が、
低発熱型セメントクリンカーのビーライトに比べて高い
と学会の一部で認識されていたことであるが、低熱型の
クリンカーの焼成では初めて判明し、実機によってもそ
れが確認されたものである。
338℃)から融液の生成量が多いため、従来の低発熱
型(中庸熱、低熱等)クリンカー焼成に比べ、焼成帯が
キルンの奥の方から形成され、融液に浸る時間が長く、
ビーライトへのAl2 O3 、Fe4 O3 等の固溶量が増
加し、ビーライトの水和活性が増大し、長期強度が著し
く大きくなることである。この事実は従来、普通ポルト
ランドセメントクリンカーのビーライトの水和活性が、
低発熱型セメントクリンカーのビーライトに比べて高い
と学会の一部で認識されていたことであるが、低熱型の
クリンカーの焼成では初めて判明し、実機によってもそ
れが確認されたものである。
【0028】C3 A/C4 AFは従来0.5以下のた
め、凝結が遅過ぎる傾向があった。本発明では、この量
を0.576〜0.925と大きくすることによりC3
Aを増し、硫酸カルシウムの添加量や、その無水塩、半
水塩、二水塩の比率の調整、さらに消石灰、石灰石粉末
等の添加により水和初期に生成するエトリンガイト(3
CaO・Al2 O3 ・3CaSO4 ・32H2 O)量を
コントロールできるようになった。そのため、セメント
の凝結時間を従来より調節し易くなり、短時間とするこ
とが可能となった。
め、凝結が遅過ぎる傾向があった。本発明では、この量
を0.576〜0.925と大きくすることによりC3
Aを増し、硫酸カルシウムの添加量や、その無水塩、半
水塩、二水塩の比率の調整、さらに消石灰、石灰石粉末
等の添加により水和初期に生成するエトリンガイト(3
CaO・Al2 O3 ・3CaSO4 ・32H2 O)量を
コントロールできるようになった。そのため、セメント
の凝結時間を従来より調節し易くなり、短時間とするこ
とが可能となった。
【0029】以上の作用から、以下に示す2つの概念の
ポルトランドセメントの品質設計ができる。一つは、水
和熱及び初期強度を抑制し、長期材令強度が大きい、マ
スコンクリートに適したセメントである。もう一つは初
期強度を必要なレベルまで上げ、水和熱/初期強度が従
来よりは小さいが、水和熱が前者よりは高い高強度用セ
メントである。
ポルトランドセメントの品質設計ができる。一つは、水
和熱及び初期強度を抑制し、長期材令強度が大きい、マ
スコンクリートに適したセメントである。もう一つは初
期強度を必要なレベルまで上げ、水和熱/初期強度が従
来よりは小さいが、水和熱が前者よりは高い高強度用セ
メントである。
【0030】
【実施例】本発明の第1の実施例を、表1に示す。
【0031】
【表1】
【0032】表1の試料5〜16には、セメント工場で
用いられている石灰石、粘土、珪石、銅からみ、スラ
グ、石炭粉末を配合して、原料にし、この原料を試験室
で電気炉により焼成してクリンカーを造り、このクリン
カーに硫酸カルシウム二水塩を添加し粉砕して得たセメ
ントの成分及び諸特性が示されている。試料1、2、
3、4は実機による比較例のデータである。
用いられている石灰石、粘土、珪石、銅からみ、スラ
グ、石炭粉末を配合して、原料にし、この原料を試験室
で電気炉により焼成してクリンカーを造り、このクリン
カーに硫酸カルシウム二水塩を添加し粉砕して得たセメ
ントの成分及び諸特性が示されている。試料1、2、
3、4は実機による比較例のデータである。
【0033】次に、本発明の第2実施例を表2に示す。
【0034】
【表2】
【0035】表2には、セメント工場の実機を用いて、
焼成粉砕したクリンカー及びセメントの成分及び諸特性
が示されている。表1、2に示す実施例のクリンカーを
製造する際のロータリーキルンにおける焼成状況は、従
来の低発熱型及び中庸熱クリンカーに比較し、クリンカ
ーの造粒性が良く、かつ普通ポルトランドセメントクリ
ンカーに比べると大径のクリンカーができにくい。した
がってクーラの運転状況が安定し冷却効率がよく、熱回
収効率も良く、キルンの操業が安定する。また、キルン
の耐火煉瓦へのコーチングの付着が安定し焼成帯キルン
シェル温度が低下し、キルンへ与えるダメージが少なく
なるため、長期間の連続運転を可能にする。
焼成粉砕したクリンカー及びセメントの成分及び諸特性
が示されている。表1、2に示す実施例のクリンカーを
製造する際のロータリーキルンにおける焼成状況は、従
来の低発熱型及び中庸熱クリンカーに比較し、クリンカ
ーの造粒性が良く、かつ普通ポルトランドセメントクリ
ンカーに比べると大径のクリンカーができにくい。した
がってクーラの運転状況が安定し冷却効率がよく、熱回
収効率も良く、キルンの操業が安定する。また、キルン
の耐火煉瓦へのコーチングの付着が安定し焼成帯キルン
シェル温度が低下し、キルンへ与えるダメージが少なく
なるため、長期間の連続運転を可能にする。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超低発熱
型セメントクリンカーは、従来の低発熱型(中庸熱、低
発熱、ASTM Type IV等)クリンカーに比
べ、焼成工程において、造粒され易く、キルン焼成帯が
長くなり、キルン焼成帯へのコーチング付着がよく、従
って、クーラの冷却効率、熱回収が良くなり、焼成設備
へ与えるダメージは小さくなる。
型セメントクリンカーは、従来の低発熱型(中庸熱、低
発熱、ASTM Type IV等)クリンカーに比
べ、焼成工程において、造粒され易く、キルン焼成帯が
長くなり、キルン焼成帯へのコーチング付着がよく、従
って、クーラの冷却効率、熱回収が良くなり、焼成設備
へ与えるダメージは小さくなる。
【0037】また、本発明の超低発熱型セメントでは、
ビーライトの水和活性が大きく、水和熱が抑制され、長
期強度を増大させることができる。したがって、従来に
比べ水和熱を抑制した低熱・高強度の高品質なセメント
を安定して供給することが可能である。
ビーライトの水和活性が大きく、水和熱が抑制され、長
期強度を増大させることができる。したがって、従来に
比べ水和熱を抑制した低熱・高強度の高品質なセメント
を安定して供給することが可能である。
【図1】本発明の低熱型セメントクリンカーの組成を表
わす図である。
わす図である。
a (C3 S10重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.576)を示す点 b (C3 S10重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.925)を示す点 c (C3 S30重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.576)を示す点 d (C3 S30重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.925)を示す点 e (C3 S10重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.576)を示す点 f (C3 S10重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.925)を示す点 g (C3 S60重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.576)を示す点 h (C3 S60重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.925)を示す点
AF0.576)を示す点 b (C3 S10重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.925)を示す点 c (C3 S30重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.576)を示す点 d (C3 S30重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.925)を示す点 e (C3 S10重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.576)を示す点 f (C3 S10重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.925)を示す点 g (C3 S60重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.576)を示す点 h (C3 S60重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.925)を示す点
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年3月1日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0031
【補正方法】変更
【補正内容】
【0031】
【表1】
Claims (4)
- 【請求項1】 SiO2 をS、Al2 O3 をA、Fe2
O3 をF、CaOをCとし、3A+2.25FをXとし
たとき、 主成分がS、A、F、Cからなり、図1に示されるよう
に 点a(C3 S10重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.576) 点b(C3 S10重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.925) 点c(C3 S30重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.576) 点d(C3 S30重量%,X20重量%,C3 A/C4
AF0.925) 点e(C3 S10重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.576) 点f(C3 S10重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.925) 点g(C3 S60重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.576) 点h(C3 S60重量%,X5重量%,C3 A/C4 A
F0.925) を結んで形成される立体の表面もしくは内部で示される
範囲の組成であることを特徴とする超低発熱型セメント
クリンカー。 - 【請求項2】 請求項1記載の超低発熱型セメントクリ
ンカーと硫酸カルシウム2〜10重量%を含み、ブレー
ン比表面積2000cm2 /g以上の粉末度を有するこ
とを特徴とする超低発熱型セメント。 - 【請求項3】 請求項1記載の超低発熱型セメントクリ
ンカー、普通ポルトランドセメントクリンカー等従来の
クリンカー、及び硫酸カルシウムを含むことを特徴とす
るセメント。 - 【請求項4】 請求項2記載の超低発熱型セメントと、
硫酸カルシウム0〜10重量%と、高炉スラグ微粉末、
フライアッシュ、消石灰、生石灰、石灰石の微粉末、及
びシリカヒュームの群から選ばれた1種類以上の混和材
を含むことを特徴とする超低発熱型セメント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7202093A JPH06279074A (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 超低発熱型セメントクリンカー及びこのクリンカーを用いたセメント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7202093A JPH06279074A (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 超低発熱型セメントクリンカー及びこのクリンカーを用いたセメント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06279074A true JPH06279074A (ja) | 1994-10-04 |
Family
ID=13477316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7202093A Withdrawn JPH06279074A (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 超低発熱型セメントクリンカー及びこのクリンカーを用いたセメント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06279074A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011132094A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Mitsubishi Materials Corp | 低発熱セメント |
| KR101136868B1 (ko) * | 2010-03-11 | 2012-04-20 | 한국건설생활환경시험연구원 | 초저발열 시멘트 조성물 |
-
1993
- 1993-03-30 JP JP7202093A patent/JPH06279074A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011132094A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Mitsubishi Materials Corp | 低発熱セメント |
| KR101136868B1 (ko) * | 2010-03-11 | 2012-04-20 | 한국건설생활환경시험연구원 | 초저발열 시멘트 조성물 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000530 |