JP5935916B1

JP5935916B1 - セメント組成物

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Publication number: JP5935916B1
Application number: JP2015035692A
Authority: JP
Inventors: 小澤　聡; 聡小澤; 金井　謙介; 謙介金井
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2035-02-25
Also published as: JP2016155721A

Abstract

【課題】硬化後の強度や乾燥収縮度を維持しつつ、流動性の向上のために、水和初期に発生するこわばり及び粘性の両方を改善したセメント組成物を提供する。【解決手段】クリンカ及び石膏を含むセメント組成物であって、前記クリンカは、前記セメント組成物の質量に対して、３ＣａＯ・ＳｉＯ２を５５〜７０質量％と、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３及び４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３を合計で１４〜１８質量％を含み、前記クリンカのＳＯ３換算量及び前記石膏のＳＯ３換算量の合計が、前記セメント組成物の質量に対して２．５〜３．５質量％であり、前記石膏のＳＯ３換算量が、前記セメント組成物の質量に対して１．０〜１．５質量％であり、前記石膏中の半水石膏のＳＯ３換算量が、前記セメント組成物中の３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３１モルに対して０．１５〜０．４０モルである、セメント組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、流動性が改善されたセメント組成物に関する。

セメント組成物のうち、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３（以下、Ｃ_３Ａとも言う。）は、凝結に最も大きな影響を及ぼすクリンカ鉱物である。このＣ_３Ａの急激な水和反応をコントロールすることを目的として、セメント組成物中には、石膏が添加されている。セメント粉砕時にクリンカに混合される石膏は、主として二水石膏であるが、粉砕温度の上昇により半水化が促進され、半水石膏の割合が増加する。半水石膏は、水和初期に急速に水和し、二水石膏に戻りながら、凝結して硬化する性質を持っていることから、コンクリートの流動性に大きな影響を与えることが知られている。

工期短縮やコンクリート二次製品向けに使用される早強セメントは、普通ポルトランドセメントに比べて、３ＣａＯ・ＳｉＯ_２（以下、Ｃ_３Ｓとも言う。）の含有量が多く、２ＣａＯ・ＳｉＯ_２（以下、Ｃ_２Ｓとも言う。）が少ない。さらに、粉末度が高く、石膏量が多いことから、コンクリートの流動性への影響が顕著に表れると考えられる。
一般的に、流動性改善のためには、石膏量を低減させることが提案されているが、初期強度の発現が要求される早強セメントにおいては、石膏量の低減は、初期強度の低下を招くため好ましくない。

また、流動性の指標としては、こわばり及び粘性があり、水を加えて混練直後に発生するこわばりの抑制には、二水石膏の半水化を抑制し、石膏中の半水石膏の割合を低減することが効果的であると言われている（非特許文献１，２参照）。
例えば、特許文献１には、二水石膏及び半水石膏の合量に占める該半水石膏をＳＯ_３換算で７０重量％以上、かつ、該半水石膏に占めるα型半水石膏を５０重量％以上とすることが記載されている。

また、特許文献２には、Ｃ_３Ａ及び４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３（以下、Ｃ_４ＡＦとも言う。）が合計で１８質量％を超え３０質量％以下である高間隙相型セメント組成物において、石膏中の半水石膏のＳＯ_３量をＣ_３Ａ１モル当り０．２５モル以上０．７モル以下とすることが記載されている。

特開２００１−６４０４７号公報特開２００９−２５６２０５号公報

「第５８回セメント技術大会講演要旨」、社団法人セメント協会、２００４年、ｐ．１６−１７「セメント・コンクリート論文集Ｎｏ．５４」、社団法人セメント協会、２００１年、ｐ．１５−２１

上記特許文献１では、半水石膏中のα型半水石膏の割合を規定しており、確かに、α型半水石膏の割合が多ければ、流動性が向上すると考えられる。しかしながら、一般に、α型半水石膏は、オートクレーブ等の湿式法によって製造されるものであり、実際のセメント製造においては、クリンカに二水石膏を混合して粉砕する工程を経るため、α型半水石膏を定量的に得ることは困難である。

一方、上記特許文献２では、原料として産業廃棄物を多く使用した高間隙相型セメント組成物において、半水石膏のＳＯ_３量とＣ_３Ａのモル比を規定することにより、流動性の経時変化を小さくするとしている。これにより、高間隙相型セメント組成物について、水和初期のこわばりを抑制する効果が得られると考えられるが、流動性のもう一つの指標である、Ｐロート試験によって評価される粘性を低下させることは困難である。
しかも、実際のコンクリート製造現場では、混練機の能力は一定ではなく、混練能力が比較的低い状況では、半水石膏のＳＯ_３量とＣ_３Ａのモル比が上記範囲を満たす場合であっても、こわばりが発生することがあった。また、十分な混練を行った場合であっても、Ｐロート試験において閉塞の発生が見られた。また、石膏量の低減による、強度や乾燥収縮等への影響については、十分に検討されていない。

このような状況の下、グラウトやプレパックドコンクリートで必要とされるような充填性を満足させるためにも、水和初期のこわばり及び粘性の両方が低減され、かつ、硬化後の強度や乾燥収縮が維持されたセメント組成物が求められている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、硬化後の強度や乾燥収縮度を維持しつつ、流動性の向上のために、水和初期に発生するこわばり及び粘性の両方を改善したセメント組成物を提供することを目的とする。

本発明は、半水石膏のＳＯ_３換算量のＣ_３Ａに対するモル比を低減して所定の範囲内とし、こわばり試験によるこわばり、及びＰロート試験による粘性のいずれをも満足する流動性を付与しつつ、クリンカのＳＯ_３換算量及び石膏のＳＯ_３換算量を所定の範囲内とすることにより、セメント組成物のＳＯ_３換算量を増加させて、強度発現や乾燥収縮等への影響を抑制することで、流動性向上と他の物理性状確保とを可能としたものである。

すなわち、本発明は、次の［１］，［２］を提供する。
［１］クリンカ及び石膏を含むセメント組成物であって、前記クリンカは、前記セメント組成物の質量に対して、３ＣａＯ・ＳｉＯ_２を５５〜７０質量％と、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３及び４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３を合計で１４〜１８質量％を含み、前記クリンカのＳＯ_３換算量及び前記石膏のＳＯ_３換算量の合計が、前記セメント組成物の質量に対して２．５〜３．５質量％であり、前記石膏のＳＯ_３換算量が、前記セメント組成物の質量に対して１．０〜１．５質量％であり、前記石膏中の半水石膏のＳＯ_３換算量が、前記セメント組成物中の３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３１モルに対して０．１５〜０．４０モルである、セメント組成物。
［２］前記クリンカのＳＯ_３換算量が、前記セメント組成物の質量に対して０．５〜２．０質量％である、上記［１］に記載のセメント組成物。

本発明によれば、硬化後の強度や乾燥収縮度を維持しつつ、流動性の向上のために、水和初期に発生するこわばり及び粘性の低減の両方を改善したセメント組成物を提供することができる。
本発明は、特に、早強セメントに好適であり、優れた充填性が得られることから、グラウトやプレパックドコンクリートに好適に利用することができる。

本発明のセメント組成物は、クリンカ及び石膏を含み、前記クリンカは、前記セメント組成物の質量に対して、Ｃ_３Ｓを５５〜７０質量％と、Ｃ_３Ａ及びＣ_４ＡＦを合計で１４〜１８質量％を含み、前記クリンカのＳＯ_３換算量及び前記石膏のＳＯ_３換算量の合計が、前記セメント組成物の質量に対して２．５〜３．５質量％であり、前記石膏のＳＯ_３換算量が、前記セメント組成物の質量に対して１．０〜１．５質量％であり、前記クリンカのＳＯ３換算量及び前記石膏のＳＯ_３換算量との合計が２．５〜３．５質量％であり、前記石膏中の半水石膏のＳＯ_３換算量が、前記セメント組成物中のＣ_３Ａ１モルに対して０．１５〜０．４０モルであることを特徴とする。
前記セメント組成物は、Ｃ_３Ａに対する半水石膏のＳＯ_３換算量のモル比を低減させ、これに伴う石膏のＳＯ_３換算量の減少相当分を、クリンカのＳＯ_３換算量を増加させて補うことにより、流動性の向上と、強度及び乾燥収縮物性とを満足させたものである。

（石膏）
本発明のセメント組成物は、クリンカに石膏を添加混合することにより製造される。クリンカに添加される石膏は、一般のセメント用のものを用いることができ、主として二水石膏であるが、得られたセメント組成物中において、後述するような所定量の半水石膏が含まれるように配合される。

セメント組成物に含まれる石膏中の半水石膏のＳＯ_３換算量は、セメント組成物中のＣ_３Ａ１モルに対して０．１５〜０．４０モルとする。すなわち、石膏中の（半水石膏のＳＯ_３換算量）／（Ｃ_３Ａ量）のモル比を０．１５〜０．４０とする。セメント組成物の流動性においては、半水石膏のＳＯ_３換算量とＣ_３Ａとの割合が重要であり、前記モル比が０．１５未満であると、Ｃ_３Ａの水和が十分に抑制されず、流動性が低下する。また、前記モル比が０．４０を超える場合は、粘性が不十分となり、さらに、こわばり特性も不十分となる場合もあり、流動性の確保が困難となる。
（半水石膏のＳＯ_３換算量）／（Ｃ_３Ａ量）のモル比は、混練時間が短い等、混練条件が厳しい状況でも十分な流動性を確保する観点から、好ましくは０．１８〜０．３５、より好ましくは０．２０〜０．３０である。

石膏のＳＯ_３換算量は、セメント組成物の質量に対して１．０〜１．５質量％とする。石膏のＳＯ_３換算量が１．０質量％未満では、Ｃ_３Ａと反応する石膏量が不足し、Ｃ_３Ａの水和が抑制されず、カルシウムアルミネート系水和物が生成し、十分な強度が得られない。また、石膏のＳＯ_３換算量が１．５質量％を超える場合は、Ｃ_３Ａと反応する石膏量が過多であり、エトリンガイトの生成が促進され、流動性を向上させることができない。
石膏のＳＯ_３換算量は、好ましくは１．１〜１．４質量％、より好ましくは１．２〜１．３質量％である。

石膏のＳＯ_３換算量のうち、半水石膏のＳＯ_３換算量は、０．１〜１．２質量％であることが好ましい。１．２質量％以下であれば、こわばり特性も十分であり、かつ、Ｐロート試験により評価される粘性も十分なものとなる。
半水石膏のＳＯ_３換算量は、より好ましくは０．３〜１．１質量％、さらに好ましくは０．５〜１．０質量％である。

（クリンカ組成）
本発明は、早強セメントに好適に適用されるものであり、クリンカは、セメント組成物の質量に対して、Ｃ_３Ｓを５５〜７０質量％と、Ｃ_３Ａ及びＣ_４ＡＦを合計で１４〜１８質量％とを含む。これらの各含有量は、ＪＩＳＲ５２０２：１９９９「ポルトランドセメントの化学分析方法」により測定した分析値より、ボーグ（Ｂｏｇｕｅ）式により算出した値である。

Ｃ_３Ｓの含有量は、５５〜７０質量％である。Ｃ_３Ｓの含有量が５５質量％未満のものは、普通ポルトランドセメントのクリンカ組成であり、十分な初期強度発現性が得られない。また、Ｃ_３Ｓの含有量が７０質量％を超える場合も、強度低下を招く。本発明は、特に、Ｃ_３Ｓが６０質量％以上であり、石膏がＳＯ_３換算量で１．０質量％以上と比較的多く配合される、早強セメント等に対して好適に適用される。
Ｃ_３Ｓの含有量は、５６〜６７質量％であることが好ましく、より好ましくは５８〜６５質量％である。

また、Ｃ_３Ａ及びＣ_４ＡＦの合計含有量は、１４〜１８質量％である。Ｃ_３Ａ及びＣ_４ＡＦの合計含有量が１４質量％未満であると、間隙相の占める割合が少なく、強度低下を招く。また、Ｃ_３Ａ及びＣ_４ＡＦの合計含有量が１８質量％を超えると、カルシウムシリケートの生成が少なくなり、この場合も強度が低下することとなる。
Ｃ_３Ａ及びＣ_４ＡＦの合計含有量は、１５〜１８質量％であることが好ましく、より好ましくは１７〜１８質量％である。

なお、Ｃ_３Ａは、十分な初期強度発現性を得る観点から、Ｃ_４ＡＦよりも多いことが好ましい。同様の観点から、Ｃ_３Ａの含有量は、セメント組成物の質量に対して７．５〜１１．５質量％であることが好ましい。
Ｃ_３Ａの含有量は、より好ましくは８．０〜１１．０質量％であり、さらに好ましくは、９．０〜１０．５質量％である。

クリンカのＳＯ_３換算量及び石膏のＳＯ_３換算量の合計量は、前記セメント組成物の質量に対して２．５〜３．５質量％とする。クリンカのＳＯ_３換算量及び石膏のＳＯ_３換算量の合計量が２．５質量％未満では、強度低下及び乾燥収縮の増大を招く。また、クリンカのＳＯ_３換算量及び石膏のＳＯ_３換算量の合計量は、流動性向上及び初期強度発現性の観点からは３．５質量％で十分であり、３．５質量％を超える場合は、硬化後に残存する石膏とＣ３Ａによって生成するエトリンガイトによる異常膨張や、クリンカ中の他の成分の相対的な減少により、強度低下を招くおそれがある。
クリンカのＳＯ_３換算量及び石膏のＳＯ_３換算量の合計量は、好ましくは２．６〜３．４質量％、より好ましくは２．７〜３．３質量％である。

セメント粉砕時の半水化率の制御には限界があり、（半水石膏のＳＯ_３換算量）／（Ｃ_３Ａ）モル比を低減するには、石膏自体の添加量を減らさなければならず、石膏量の減少は、初期強度発現性や乾燥収縮等に影響を及ぼす。
一方、近年、セメント製造において、燃料代替としてオイルコークスの使用量が増加しており、それに伴って、クリンカのＳＯ_３換算量が増加する傾向にある。このクリンカ中のＳＯ_３は、シリケート相へ固溶したり、硫酸塩等として存在し、石膏と同様の働きをし、石膏の減少分を補うことができると考えられる。
このため、Ｃ_３Ａに対する石膏量を低減しつつ、クリンカのＳＯ_３換算量及び石膏のＳＯ_３換算量の合計量を上記範囲内とすることにより、強度及び乾燥収縮度を維持することができる。

前記クリンカのＳＯ_３換算量及び石膏のＳＯ_３換算量の合計量のうち、クリンカのＳＯ_３換算量は、前記セメント組成物の質量に対して０．５〜２．０質量％であることが好ましい。クリンカのＳＯ_３換算量が上記範囲内であれば、クリンカ原料由来、特に、燃料代替としてのオイルコークスの使用等により供給され得る量であり、また、過多の石膏量を必要としないため、流動性を向上させやすい。
クリンカのＳＯ_３換算量は、より好ましくは１．０〜２．０質量％、さらに好ましくは１．２〜１．９質量％である。

（クリンカの製造）
クリンカ原料としては、Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｓｎ及びＳを含むものであれば、元素単体や酸化物、炭酸化物等の形態を問わず、また、それらの混合物も用いることができる。天然原料としては、例えば、石灰石、粘土、珪石及び酸化鉄原料等が挙げられ、工業的な原料としては、例えば、上記元素を含む廃棄物原料、高炉スラグ及びフライアッシュ等が挙げられる。これらのクリンカ原料の混合割合は、特に限定されるものではなく、目的とするクリンカ組成に対応して原料配合を定めることができる。
クリンカのＳＯ_３換算量は、硫黄含有化合物に起因するものであり、硫黄含有化合物としては、硫黄を含むものであれば、単体硫黄、硫黄のオキソ酸等の形態を問わず、また、それらの混合物も用いることができる。例えば、硫酸、石油精製過程や非鉄精錬過程、火力発電等において回収された単体硫黄等が挙げられる。また、クリンカの焼成燃料を、石炭から、より硫黄の含有量が高いオイルコークス等に代えることにより、クリンカのＳＯ_３換算量をさらに増加させることができる。

そして、所望のクリンカ組成に対応する配合量で混合されたクリンカ原料を、焼成し、冷却する。焼成は、通常、電気炉やロータリーキルン等を用いて行われる。
焼成方法としては、例えば、クリンカ原料を、所定の第１焼成温度及び第１焼成時間で加熱して焼成を行う第１焼成工程と、該第１焼成工程後、第１焼成温度から所定の第２焼成温度まで所定の昇温時間をかけて昇温する昇温工程と、該昇温工程後、第２焼成温度及び所定の第２焼成時間で加熱して焼成を行う第２焼成工程と、を含む方法が挙げられる。例えば、電気炉を用いる場合、クリンカ原料を、１０００℃の焼成温度（第１焼成温度）で３０分間（第１焼成時間）加熱して焼成した後（第１焼成工程）、１４５０℃（第２焼成温度）まで３０分間（昇温時間）かけて昇温し（昇温工程）、さらに１４５０℃で１５分間（第２焼成時間）加熱して焼成した後（第２焼成工程）、焼成物を急冷することにより、クリンカを製造することができる。

（セメント組成物）
本発明のセメント組成物は、上記のようにして製造されたクリンカ及び石膏を混合したものであり、ボールミル等で粉砕し、モルタルやコンクリート等への使用に供される。

前記セメント組成物中には、耐久性や耐薬品性等の向上、水和熱の抑制等を目的として、混合材として、高炉水砕スラグ、シリカフューム、フライアッシュ及び石灰石を該セメント組成物に対して５質量％以下添加してもよい。
高炉水砕スラグとしては、塩基度（（ＣａＯ質量％＋ＭｇＯ質量％＋Ａｌ_２Ｏ_３質量％）／ＳｉＯ_２質量％）が１．７０以上、好ましくは１．８０以上のものが使用される。また、フライアッシュは、ＪＩＳＡ６２０１：１９９９「コンクリート用フライアッシュ」に規定のI種〜IV種、好ましくはI種又はII種のものが、セメントの水和促進に有効に作用する。
石灰石としては、ＣａＣＯ_３量をＣａＯ換算で５３質量％以上含有しているものが好ましく、初期強度の向上及び流動性改善に有効である。なお、ＣａＯ換算量は、ＪＩＳＭ８８５０：１９９４「石灰石分析方法」に準じて測定した値である。

前記セメント組成物は、水と混合することにより、セメントペーストを製造することができる。また、水及び砂と混合することにより、モルタルが製造され、また、水と、砂及び砂利等の骨材と混合することにより、コンクリートが製造される。
前記セメント組成物を用いてモルタルやコンクリートを製造する際に、混和材として、高炉スラグやフライアッシュ等を添加することもできる。
また、コンクリート等の流動性や強度をより顕著に向上させるために、混和剤として、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を添加することができる。これらの中でも、ポリカルボン酸系、ナフタレンスルホン酸系、アミノスルホン酸系、メラミン系、あるいはこれらのうちの２種以上の複合系のいずれかの高性能ＡＥ減水剤を用いることが好ましく、特に、ポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤が好ましい。

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
実施例及び比較例のセメント組成物を、以下のようにして製造した。

（セメント組成物の製造）
セメント組成物（試料）製造のためのクリンカ原料として、二酸化珪素（キシダ化学株式会社製、試薬１級、ＳｉＯ_２）、酸化鉄（III）（関東化学株式会社製、試薬特級、Ｆｅ_２Ｏ_３）、炭酸カルシウム（キシダ化学株式会社製、試薬１級、ＣａＣＯ_３）、酸化アルミニウム（関東化学株式会社製、試薬１級、Ａｌ_２Ｏ_３）、塩基性炭酸マグネシウム（キシダ化学株式会社製、試薬特級、約４ＭｇＣＯ_３・Ｍｇ（ＯＨ）_２・５Ｈ_２Ｏ）、炭酸ナトリウム（キシダ化学株式会社製、無水・特級、Ｎａ_２ＣＯ_３）、リン酸三カルシウム（キシダ化学株式会社製、試薬１級、Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２））及び硫酸カルシウム２水和物（キシダ化学株式会社製、試薬１級、ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）を用いた。

これらの配合量は、作製するクリンカ中のＣ_３Ｓ、Ｃ_２Ｓ、Ｃ_３Ａ及びＣ_４ＡＦの組成が、下記表１に示すクリンカ組成となるように、ボーグ式を用いて、各原料の配合量を決定した。なお、表１に示す各クリンカ組成は、セメント組成物全量に対する質量割合である。
配合したクリンカ原料を、電気炉に投入して１０００℃で３０分間焼成した後、１０００℃から１４５０℃まで３０分間かけて昇温し、さらに１４５０℃で１５分間焼成した後、焼成物を急冷して、各クリンカを作製した。

上記で作製したクリンカと石膏とを混合し、ボールミルで粉砕して、それぞれ、下記表１に示すＳＯ_３換算量となるように、各セメント組成物を製造した。
なお、表１中、クリンカのＳＯ_３換算量は、ＪＩＳＲ５２０２：２０１０「セメントの化学分析方法」の「１２．三酸化硫黄の定量方法」に準じて測定された値である。また、石膏中の二水石膏のＳＯ_３換算量又は半水石膏のＳＯ_３換算量は、それぞれ、セメント組成物全量に対する二水石膏又は半水石膏のＳＯ_３換算での質量割合であり、示差走査熱量計を用いて、１００℃から２００℃までの脱水吸熱ピーク面積から求めた。
粉末度は、ＪＩＳＲ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に準じて測定したブレーン比表面積で示す。
表１に、各実施例及び比較例のセメント組成物の組成の詳細及び粉末度を示す。

（セメント組成物の評価及び測定）
表１の各実施例及び比較例に示したセメント組成物について、以下に示すような方法により、各種評価及び測定を行った。表２に、これらの評価及び測定結果を示す。

（１）こわばり試験
ＪＩＳＲ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」の「８．凝結試験」に準じて、標準軟度水量を求め、その水量に混和剤として高機能ＡＥ減水剤（商品名：１５Ｓ；ＭＡＳＴＥＲＢＵＩＬＤＥＲＳポゾリス製）を、セメント組成物に対して１質量％加え、セメントペーストを１分間又は３分間混練した。セメントペーストを練り終わってから５分後及び１５分後に、標準棒をセメントペースト中に徐々に落下させ、セメントペーストの表面に標準棒の先端が接した時から３０秒後の降下距離（ペースト貫入量）を測定した。
評価は、標準棒の降下距離が１５ｍｍ以上の場合をこわばり発生なしと判断した。一方、５分後の標準棒の降下距離が１５ｍｍ未満の場合、初期流動性低下の懸念が高く、異常凝結性が認められ、また、１５分後の標準棒の降下距離が１５ｍｍ未満の場合は、流動性の経時変化が大きく、いずれも、こわばり発生ありと判断した。

（２）Ｐロート試験
コンクリート標準示方書ＪＳＣＥ−Ｆ５２１−１９９９「プレパックドコンクリートの注入モルタルの流動性試験方法」（Ｐ漏斗による方法）に準拠して行った。すなわち、内径１３ｍｍ、長さ３８ｍｍの流出管を先端に有し、上端内径１７８ｍｍ、高さ１９２ｍｍの円錐状の漏斗（容積１７２５ｍｌ）に、セメント組成物を水セメント比（Ｗ／Ｃ）５０％で練り混ぜて調製したセメントペーストを充填し、直後、３分後及び５分後に、流出管を開いてからセメントペーストの流下が初めて途切れるまでの時間を計測した。
なお、表２において、Ｐロートの閉塞により、セメントペーストが流下しない場合は、「−」と記した。

（３）圧縮強さ測定
ＪＩＳＲ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」の「１０．強さ試験」に準じて行った。セメント組成物を、４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの金属型枠３個に打設し、２４時間後に脱型してモルタル供試体を３個作製した。作製したモルタル供試体を、２０℃水中で材齢７日まで養生した後、圧縮強さを測定した。

（４）長さ変化率測定
ＪＩＳＡ１１２９−３：２０１０「モルタル及びコンクリートの長さ変化測定方法−第３部：ダイヤルゲージ方法」に準じて行った。セメント組成物を、４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの金属型枠３個に打設し、２４時間後に脱型してモルタル供試体を３個作製した。作製したモルタル供試体を２０℃で７日間水中養生した後、２０℃、相対湿度６５％で２８日間保存し、２８日後（材齢２８日）のモルタル供試体について測長し、測定値３点の平均値から長さ変化率を算出した。

実施例１〜５は、こわばり試験及びＰロート試験ともに、良好な流動性を示すことが認められた。また、石膏のＳＯ_３換算量（Ｂ）が１．５質量％以下であっても、クリンカのＳＯ_３換算量（Ａ）及び石膏のＳＯ_３換算量（Ｂ）の合計が２．５質量％以上であることにより、強度（圧縮強さ）及び乾燥収縮（長さ変化率）等の物性への影響はなかった。

一方、（半水石膏のＳＯ_３換算量）／（Ｃ_３Ａ）モル比が０．４０を超える場合（比較例１〜３）、モル比が大きくなるほど、混練条件が悪い場合（混練１分）でも、こわばりの発生が見られ、また、Ｐロート試験においては、セメントペーストが充填後３分以内に早く閉塞し、流下しなくなる傾向が認められた。
また、クリンカのＳＯ_３換算量（Ａ）及び石膏のＳＯ_３換算量（Ｂ）の合計量が２．５０質量％未満である場合（比較例２，４及び５）、圧縮強さが低下し、乾燥収縮率（長さ変化率の絶対値）が増加する傾向が認められた。
Ｃ_３Ｓがセメント組成物中５５質量％未満である場合（比較例６）は、普通ポルトランドセメント組成であり、クリンカのＳＯ_３換算量（Ａ）、クリンカのＳＯ_３換算量（Ａ）及び石膏のＳＯ_３換算量（Ｂ）の合計量、及び（半水石膏のＳＯ_３換算量）／（Ｃ_３Ａ）モル比が、本発明で規定する範囲内であっても、材齢７日の強度に劣るものとなった。

Claims

クリンカ及び石膏を含むセメント組成物であって、
前記クリンカは、前記セメント組成物の質量に対して、３ＣａＯ・ＳｉＯ_２を５５〜７０質量％と、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３及び４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３を合計で１４〜１８質量％を含み、
前記クリンカのＳＯ_３換算量及び前記石膏のＳＯ_３換算量の合計が、前記セメント組成物の質量に対して２．５〜３．５質量％であり、
前記石膏のＳＯ_３換算量が、前記セメント組成物の質量に対して１．０〜１．５質量％であり、
前記石膏中の半水石膏のＳＯ_３換算量が、前記セメント組成物中の３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３１モルに対して０．１５〜０．４０モルである、セメント組成物。
前記クリンカのＳＯ_３換算量が、前記セメント組成物の質量に対して０．５〜２．０質量％である、請求項１に記載のセメント組成物。