JPH09268037A

JPH09268037A - 急硬性クリンカー組成物

Info

Publication number: JPH09268037A
Application number: JP11291096A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Isohata; 達夫五十畑; Tatsushi Akiyama; 達志秋山; Nobuaki Shiokawa; 信明塩川; Yoshiyuki Kumegawa; 恵幸粂川
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1997-10-14
Anticipated expiration: 2016-03-29
Also published as: JP3179702B2

Abstract

(57)【要約】【課題】急硬性セメント、急結材、速硬性セメント、
地盤改良材、マスキング材等に使用される急硬性クリン
カー組成物に関し、高温融液相と低温融液相の融液生成
温度差を大とし、融液を媒体とし一般的なロータリーキ
ルン等を用いての製造を容易とし、また、より低温でク
リンカーの焼成を可能とすることを課題とする。【解決手段】急硬性セメント、急結材、速硬性セメン
ト、地盤改良材、マスキング材等に使用されるクリンカ
ー組成物であって、鉱物相として、１２ＣａＯ・７Ａｌ
_２Ｏ_３系のカルシウムアルミネートを主成分としたクリ
ンカー原料に、Ｆｅ_２Ｏ_３を全体の０．１〜９重量％、
ＣａＦ_２を全体の０．１〜９重量％含有共存させ、且つ
ＴｉＯ_２を全体の０．５〜９重量％添加してなることを
特徴する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、急硬性セメント、
急結材、速硬性セメント、地盤改良材、マスキング材等
に使用される急硬性クリンカー組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようする課題】従来よ
り、急硬性セメント、急結材、速硬性セメント、地盤改
良材、マスキング材等に使用される急硬性クリンカー組
成物としては、ジェットセメント〔カルシウムシリケー
トを主成分とし、急硬性成分として１２ＣａＯ・７Ａｌ
_２Ｏ_３（以下Ｃ_１２Ａ_７と略記）系カルシウムアルミネ
ート相を２０〜３０重量％含有する〕のクリンカー、ア
ーウィン系クリンカー〔３ＣａＯ・３Ａｌ_２Ｏ_３・Ｃａ
ＳＯ_４（以下Ｃ_４Ａ_３ＳＯ_３と略記）を主成分とす
る〕、アルミナセメントクリンカー〔ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ
_３（以下ＣＡと略記する）を主成分とする〕等がある。

【０００３】しかし、前記従来の急硬性クリンカー組成
物では、急硬性成分量が不足していＥり、急硬性成分の
特性により、常温や低温での急硬性に劣るという問題が
あった。

【０００４】このような問題点を解決するために、急硬
性成分であるＣ_１２Ａ_７系カルシウムアルミネートを主
成分としたクリンカーを溶融し、その後、これを急冷す
ることによって非晶質Ｃ_１２Ａ_７を合成する方法も検討
されている。

【０００５】この、Ｃ_１２Ａ_７を主成分とするクリンカ
ーは、急硬性の面からは優れた特徴を有しているもの
の、その製造に際し以下に述べる不都合がある。

【０００６】すなわち、このようなクリンカーでは、固
相と融液相とが共存する温度範囲が狭く、わずかな温度
変化で固相が簡単に溶融してしまい、ロータリーキルン
による製造等のように融液を媒体として焼結させる方式
での製造が困難であった。

【０００７】また、前記クリンカーの製造において、ク
リンカーの溶融に電融法を用いた場合、高温においてク
リンカーを溶融することから、電力費や設備費が高くな
り、製造コストが高騰するという課題を有している。

【０００８】上記課題を解決するものとして、特開平６
−１１５９８６号には、鉱物相としてＣ_１２Ａ_７系のも
のと、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３（以下、Ｃ_３Ａと略記）又
はＣＡ等のカルシウムアルミネートとを、その合計量で
５０重量％以上含有するＣ_１２Ａ_７を主成分としたクリ
ンカー原料に、Ｆｅ_２Ｏ_３を全体の０．１〜９重量％、
ＣａＦ_２を全体の０．１〜９重量％それぞれ添加してな
ることを特徴とする急硬性クリンカー組成物が開示され
ている。

【０００９】このクリンカー組成物は、Ｆｅ_２Ｏ_３とＣ
ａＦ_２を添加することにより、低温融液相と高温融液相
を生成し、これらの融液生成温度差を拡大し、この融液
生成温度差に相当する温度範囲を焼結温度にすることを
特徴とするものである。

【００１０】しかしながら、ロータリーキルンに代表さ
れる融液を媒体として焼結させる方式で製造する場合、
さらなる安定製造を考えると、上記組成物では焼結温度
範囲が十分ではなく、さらに焼結温度範囲を拡大する必
要があった。

【００１１】また、製造コストをより低減するという観
点から、焼結開始温度を下げる必要があった。

【００１２】さらに、５℃以下の低温での使用を考えた
場合、より優れた急硬性が望まれていた。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決せんとするもので、その課題を解決するための
手段は、鉱物相としてＣ_１２Ａ_７系のカルシウムアルミ
ネートを主成分としたクリンカー原料に、Ｆｅ_２Ｏ_３を
全体の０．１〜９重量％、ＣａＦ_２を全体の０．１〜９
重量％含有共存させ、且つＴｉＯ_２を全体の０．５〜９
重量％添加してなることにある。

【００１４】以下、本発明の急硬性クリンカー組成物を
詳しく説明する。Ｃ_１２Ａ_７系のカルシウムアルミネー
ト相を主成分としたクリンカー原料とは、鉱物相として
Ｃ_１２Ａ_７系〔１１ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＦ_２（以
下Ｃ_１１Ａ_７・ＣａＦ_２と略記）単独、あるいはＣ_１１
Ａ_７・ＣａＦ_２とＣ_１２Ａ_７の混合物）カルシウムアル
ミネートを５０重量％以上、好ましくは６５重量％以上
含有し、且つ全カルシウムアルミネート中に占めるＣ
_１２Ａ_７系カルシウムアルミネートの割合が、５０重量
％以上のものである。

【００１５】ここで、カルシウムアルミネート量が５０
重量％未満の場合には、急硬性成分であるＣ_１２Ａ_７系
カルシウムアルミネートの含有量が少なくなり、急硬性
が劣るので好ましくない。

【００１６】従って、本発明の急硬性クリンカー組成物
におけるＣ_１２Ａ_７系のカルシウムアルミネートを主成
分としたクリンカー原料では、カルシウムアルミネート
量を５０重量％以上とするのはもちろんのこと、急硬性
の確保という観点からＣ_１２Ａ_７系のカルシウムアルミ
ネート量を可能な限り高めるため、カルシウムアルミネ
ート量を６５重量％以上確保することが好ましい。

【００１７】また、カルシウムアルミネート中には、ク
リンカーの製造工程において、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、
ＣＡ、ＣａＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ・６Ａｌ_２Ｏ_３等
の各種カルシウムアルミネートが共存してもよいが、急
硬性の確保という観点からは、Ｃ_１２Ａ_７系のカルシウ
ムアルミネートが、全カルシウムアルミネート量に対し
て５０重量％以上確保することが好ましい。

【００１８】また、本発明の急硬性クリンカー組成物で
は、このようなＣ_１２Ａ_７系のカルシウムアルミネート
を主成分としたクリンカー原料に、Ｆｅ_２Ｏ_３を全体の
０．１〜９重量％、ＣａＦ_２を全体の０．１〜９重量％
含有共存させ、且つＴｉＯ_２を全体の０．５〜９重量％
添加したものである。

【００１９】ここで、Ｆｅ_２Ｏ_３の添加量を前記範囲と
したのは以下の理由による。

【００２０】０．１重量％未満では、低温融液相の生成
量が不足し、ロータリーキルンのような融液を媒体とす
る焼結法での製造が困難となる。

【００２１】一方、９重量％を越えると、低温融液相が
増加しすぎてしまい、融液を媒体とする焼結法での製造
が困難となり、しかも急硬性成分量も減少し、急硬性が
低下する。

【００２２】また、ＣａＦ_２の添加量を前記範囲とした
のは以下の理由による。

【００２２】０．１重量％未満では、高温融液相の融液
生成温度が高すぎ、焼成が十分に進まず、好ましくな
い。

【００２３】一方、９重量％を越えると、低温融液相と
高温融液相の間の融液生成温度差が小さくなり、生成融
液相量が制御できなくなる。また、高温融液相が増加し
すぎることとなり、融液を媒体とする焼結法での製造が
困難となる。

【００２４】また、ＴｉＯ_２の添加量を前記範囲とした
のは以下の理由による。

【００２５】０．５重量％未満では、ＴｉＯ_２の添加効
果が得られない。

【００２６】一方、９重量％を超えると、急硬性成分の
生成量が減少し、急硬性が低下する。

【００２７】

【作用】本発明のクリンカー組成物によれば、これを焼
成すると、ＣａＦ_２がＣａＯ及びＡｌ_２Ｏ_３と反応して
高温融液相であるＣ_１２Ａ_７系のカルシウムアルミネー
トを生成し、Ｆｅ_２Ｏ_３が同様にＣａＯ及びＡｌ_２Ｏ_３
と反応して低温融液相となるＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｆｅ
_２Ｏ_３系物質を生成する。さらに、原料中にＦｅ_２Ｏ_３
とＣａＦ_２を共存させることにより、該高温融液相と低
温融液相の融液生成温度差が大となる。

【００２８】従って、高温融液相を固相とし、共存する
低温融液相を融液相とする温度範囲、すなわちＣ_１２Ａ
_７系のカルシウムアルミネートが溶解せず、しかもＣａ
Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｆｅ_２Ｏ_３系物質が溶融する上記融液
生成温度差に相当する温度範囲を焼結温度とすることが
できる。

【００２９】さらに、ＴｉＯ_２が、高温融液相と低温融
液相の両方に作用して各々の融液生成開始温度を低下さ
せ、同時に融液生成温度範囲を拡大する。

【００３０】よって、一般的なロータリーキルン等によ
る焼結方法によってクリンカーを焼成することが可能と
なる。

【００３１】また、ＴｉＯ_２の添加により融解生成開始
温度が低下することから、より低温でクリンカーを焼成
できる。

【００３２】さらに、結晶へのＴｉＯ_２固溶量が増加
し、クリンカーの急硬性が良好になり、強度も増進す
る。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００３４】表１、表２、表３、表４に示す組成のクリ
ンカー組成物について、焼成実験を行った。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】

【表４】

【００３９】目標の組成に調整したクリンカー組成物を
圧縮成形して、電気炉で各温度まで昇温し、１時間保持
後急冷した。

【００４０】得られたクリンカーの外観を観察し、これ
によってクリンカーの融液生成温度を評価した。各焼成
温度ごとに、焼結（※：液相が観察されない状態）、融
液微量（〇：液相が散在して生成している状態）、融液
生成（◎：全体的に液相が生成し、クリンカーが緻密化
している状態）、融液多量（●：液相が多量に生成して
いる状態）、一部溶融（◇：クリンカーの一部が溶融し
ている状態）、完全溶融（☆：クリンカー成形物が完全
に溶融し、原形をとどめていない状態）の６段階に分類
した。

【００４１】図１は、Ｃ_１２Ａ_７を主成分とするクリン
カー組成物の融液生成温度に対するＴｉＯ_２の添加効果
を示すグラフである。

【００４２】図１からも明らかなように、ＴｉＯ_２の添
加量が０．５重量％以下の比較例２乃至４では、１２０
０℃以下の低温の融液相が存在しない。一方、本実施例
１乃至９では、１２００℃以下の融液相が存在する。ま
た、溶融温度も低下し、高温融液相が低温から生成しや
すくなることが判明した。

【００４３】さらに、実施例１乃至９では比較例２乃至
４に比べて融液生成範囲が拡大したことにより、クリン
カー融液の生成から溶融までの温度差を１００〜１５０
℃程度まで拡大することができた。

【００４４】従って、本実施例のクリンカー組成物か
ら、Ｃ_１２Ａ_７を主成分とするクリンカー組成物をロー
タリーキルン等によって焼成できることが判明した。

【００４５】図２は、表１に示した実施例７のクリンカ
ー組成物に対し、Ｆｅ_２Ｏ_３を過剰に添加または低減し
た場合の影響を示したグラフである。

【００４６】図２から、ＴｉＯ_２の添加量が０．５重量
％以下の比較例５乃至７では、低温融液相の生成量が不
足するが、実施例１０乃至１２では、低温の融液相が存
在し、また溶融温度も低下した。

【００４７】また、実施例１０乃至１２では比較例５乃
至７に比べて融液生成範囲が拡大した。

【００４８】図３は、表２に示した実施例１２のクリン
カー組成物に対し、ＣａＦ_２を過剰添加または低減した
場合の影響を示したグラフである。

【００４９】図３からは、ＴｉＯ_２の添加量が０．５重
量％以下の比較例８乃至１０に比べ、実施例１３乃至１
４では溶融温度が低下し、高温融液相が低温から生成す
ることが判明した。

【００５０】表１，表２，表３，表４に示す組成のクリ
ンカー組成物について、急硬性の比較試験を実施した。
急硬性の比較試験は、以下の手順によるプロクター貫入
抵抗試験により行った。焼成法により合成した試製クリ
ンカーを粉砕し、これを急硬性クリンカー粉末とした。
セメントは住友大阪セメント社製普通ポルトランドセメ
ントを使用し、砂には愛媛県瀬戸市産珪砂を使用した。
試験温度は５℃とした。

【００５１】これらの材料を用いて、モルタルの強度試
験方法（ＪＩＳＲ５２０１）に従ってモルタルを混
練し、３０分間静置した後、急硬性クリンカー粉末を添
加して３０秒間混練した。このモルタルをプロクター貫
入抵抗試験に供した。プロクター貫入抵抗試験は、コン
クリートの凝結試験方法（ＪＩＳＡ６２０４）に準
じて行った。この結果を表５，表６，表７，表８に示
す。

【００５２】

【表５】

【００５３】

【表６】

【００５４】

【表７】

【００５５】

【表８】

【００５６】表５，表６，表７，表８から明らかなよう
に、本発明における急硬性クリンカー組成物は、始発ま
でに要する時間及び終結までに要する時間が短く、低温
において優れた急硬特性を示した。

【００５７】表１，表２，表３，表４に示す組成のクリ
ンカー組成物を、電気炉にて１２００℃で１時間焼成し
た後、急冷して粉砕した。ＪＩＳＲ５２０１に従っ
てモルタルを混練し、３０分間静置した後、急硬性クリ
ンカー粉末を添加して３０秒間混練した。このモルタル
をモルタル強さ試験に供した。セメントは住友大阪セメ
ント社製普通ポルトランドセメントを使用し、砂は愛媛
県瀬戸市産珪砂を使用した。試験は５℃で行った。材齢
２８日の圧縮強度試験結果を表５，表６，表７，表８に
併せて示す。

【００５８】表５，表６，表７，表８から明らかなよう
に、本実施例１乃至１４のクリンカーは、比較例１乃至
１２のものと比べ、良好な強度発現性を示した。

【００５９】

【発明の効果】叙上のように、本発明の急硬性クリンカ
ー組成物は、これを焼成すると、ＣａＦ_２がＣａＯ及び
Ａｌ_２Ｏ_３と反応して高温融液相であるＣ_１２Ａ_７系の
カルシウムアルミネートを生成し、Ｆｅ_２Ｏ_３が同様に
ＣａＯ及びＡｌ_２Ｏ_３と反応して低温融液相となるＣａ
Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｆｅ_２Ｏ_３系物質を生成する。さら
に、原料中にＦｅ_２Ｏ_３とＣａＦ_２を共存させることに
より、該高温融液相と低温融液相の融液生成温度差が大
になるという効果がある。

【００６０】従って、高温融液相を固相とし、共存する
低温融液相を融液相とする温度範囲、すなわちＣ_１２Ａ
_７系のカルシウムアルミネートが溶解せず、しかもＣａ
Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｆｅ_２Ｏ_３系物質が溶融する上記融液
生成温度差に相当する温度範囲を焼結温度とすることが
できるという利点がある。

【００６１】さらに、ＴｉＯ_２が、高温融液相と低温融
液相の両方に作用して各々の融液生成開始温度を低下さ
せ、同時に融液生成温度範囲を拡大するという効果があ
る。

【００６２】よって、融液を媒体とし一般的なロータリ
ーキルン等を用いての製造が容易となる利点がある。

【００６３】また、ＴｉＯ_２の添加により融液生成開始
温度が低下することから、より低温でクリンカーを焼成
できるという利点がある。

【００６４】さらに、結晶へのＴｉＯ_２固溶量が増加
し、クリンカーの急硬性が良好になり、強度も増進する
という効果がある。

【００６５】また、本発明の急硬性クリンカー組成物
は、常温のみならず低温においても優れた急硬性を示
し、従来の急硬性クリンカーの問題点を解決するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例のクリンカーの融液生成温度に対する
ＴｉＯ_２の添加効果を示すグラフ。

【図２】他の実施例のクリンカーの融液生成温度に対す
るＴｉＯ_２の添加効果を示すグラフ。

【図３】他の実施例のクリンカーの融液生成温度に対す
るＴｉＯ_２の添加効果を示すグラフ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者塩川信明大阪市大正区南恩加島７丁目１番55号住友大阪セメント株式会社中央研究所セメント・コンクリート研究所内 (72)発明者粂川恵幸大阪市大正区南恩加島７丁目１番55号住友大阪セメント株式会社中央研究所セメント・コンクリート研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】急硬性セメント、急結材、速硬性セメン
ト、地盤改良材、マスキング材等に使用されるクリンカ
ー組成物であって、鉱物相として、１２ＣａＯ・７Ａｌ
_２Ｏ_３系のカルシウムアルミネートを主成分としたクリ
ンカー原料に、Ｆｅ_２Ｏ_３を全体の０．１〜９重量％、
ＣａＦ_２を全体の０．１〜９重量％含有共存させ、且つ
ＴｉＯ_２を全体の０．５〜９重量％添加してなることを
特徴する急硬性クリンカー組成物。
【請求項２】前記ＴｉＯ_２が、クリンカー原料全体の
１．０〜７．０重量％添加されてなる請求項１記載の急
硬性クリンカー組成物。
【請求項３】前記ＴｉＯ_２が、クリンカー原料全体の
１．２〜５．０重量％添加されてなる請求項１記載の急
硬性クリンカー組成物。