JP6429125B2

JP6429125B2 - セメントクリンカ及びセメント組成物

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Publication number: JP6429125B2
Application number: JP2015071140A
Authority: JP
Inventors: 英明松田; 和弘狩野; 有紀平野
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: JP2016190751A

Description

本発明は、セメントクリンカ及びセメント組成物に関し、特に、色調が調整されたセメント組成物及びセメントクリンカに関する。

建築物用のコンクリート等に用いられるセメントを製造するに際し、セメントの色調を調整することは重要とされている。例えば、既に構築されたコンクリート建築物の改築時に、新たなコンクリートの打ち継ぎを行う場合において、新たなコンクリートに用いるセメントの色調が過去のものと異なっていると、古いコンクリート部分と新しいコンクリート部分との間に色調の差が生じてしまい、全体としての美観が損なわれてしまうという問題がある。そのため、所望の色調に調整されたセメントが求められている。

従来、色調が調整されたセメントを得る方法としては、セメント中に含まれるアルミニウムや鉄の量を調整する方法が知られている。例えば、下記の特許文献１には、セメントクリンカ中におけるＣ_４ＡＦの含有量を調整することによりセメントクリンカの色調を調整する方法について開示されている。

特開２００８−２３９３９７号公報

しかしながら、セメントクリンカ及びセメント組成物の色調は、Ｃ_４ＡＦの含有量だけでなく、該セメントクリンカやセメント組成物中に含まれる他の様々な成分によっても影響を受ける。そのため、引用文献１に記載のように、該セメントクリンカやセメント組成物中に含まれるＣ_４ＡＦの含有量を調整するだけでは、所望の色調を備えたセメントクリンカやセメント組成物を得るには不十分であった。

本発明は、上記問題点に鑑み、色調が所定の範囲内に調整されたセメントクリンカ及びセメント組成物を提供することを目的とする。

本発明のセメントクリンカは、５質量％以上１５質量％以下のＣ_３Ａ、５質量％以上１５質量％以下のＣ_４ＡＦ、０．７９質量％以上２．３０質量％以下のＭｇＯ、０．３０質量％以上０．９４質量％以下のＴｉＯ_２及び０．１０質量％以上０．３０質量％以下のＭｎＯを含んでいる。
ここで、該セメントクリンカ中におけるＣ_３Ａ、Ｃ_４ＡＦの含有量は、該セメントクリンカ中におけるＡｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量からボーグ計算式に基づき算出される値を示す。

斯かるセメントクリンカでは、上記各成分を上記所定の範囲で含んでいるため、該セメントクリンカのＬａｂ色空間におけるｂ値が、６以上９以下の範囲内に調整されている。すなわち、本発明によれば、色調が調整されたセメントクリンカを提供することができる。

また、本発明に係るセメントクリンカは、好ましくは、０．１０質量％以上０．８０質量％以下のＺｎ成分、０．２０質量％以上１．０質量％以下のＳｒ成分、０．１０質量％以上０．５０質量％以下のＢａ成分または０．０５質量％以上０．２５質量％以下のＣｕ成分のうち１つ以上をさらに含んでいる。

斯かるセメントクリンカでは、上記微量元素を上記所定の範囲でさらに含んでいるため、該セメントクリンカのＬａｂ色空間におけるｂ値がより詳細に調整されたセメント組成物を提供することができる。

本発明のセメント組成物は、４．５質量％以上１５質量％以下のＣ_３Ａ、４．５質量％以上１５質量％以下のＣ_４ＡＦ、０．７１質量％以上２．３０質量％以下のＭｇＯ、０．２７質量％以上０．９４質量％以下のＴｉＯ_２及び０．０９質量％以上０．３０質量％以下のＭｎＯを含んでいる。
ここで、該セメント組成物中におけるＣ_３Ａ、Ｃ_４ＡＦの含有量は、該セメントクリンカ中におけるＡｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３の含有量からボーグ計算式に基づき算出される値を示す。

斯かるセメント組成物では、上記各成分を上記所定の範囲で含んでいるため、該セメント組成物のＬａｂ色空間におけるｂ値が、６以上９以下の範囲内に調整されている。すなわち、本発明によれば、色調が調整されたセメント組成物を提供することができる。

また、本発明に係るセメント組成物は、好ましくは、０．０９質量％以上０．８０質量％以下のＺｎ成分、０．１８質量％以上１．０質量％以下のＳｒ成分、０．０９質量％以上０．５０質量％以下のＢａ成分または０．０４５質量％以上０．２５質量％以下のＣｕ成分のうち１つ以上をさらに含んでいる。

斯かるセメント組成物では、上記微量元素を上記所定の範囲でさらに含んでいるため、該セメント組成物のＬａｂ色空間におけるｂ値がより詳細に調整されたセメント組成物を提供することができる。

本発明によれば、色調が所定の範囲内に調整されたセメントクリンカ及びセメント組成物を提供することができる。

以下、本発明の詳細を説明する。なお、本明細書において、Ｃ_３Ａとは、化学式３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３で表される成分を示し、Ｃ_４ＡＦとは、化学式４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３により表される成分を示す。Ｃ_３Ｓとは、化学式３ＣａＯ・ＳｉＯ_２で表される成分を示し、Ｃ_２Ｓとは、化学式２ＣａＯ・ＳｉＯ_２で表される成分を示す。
また、本明細書において、セメントクリンカまたはセメント組成物中におけるＣ_３Ａ、Ｃ_４ＡＦ、Ｃ_３Ｓ、Ｃ_２Ｓの含有量は、別段の記載のない限り、該セメントクリンカまたはセメント組成物中におけるＡｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＳｉＯ_２の含有量からボーグ計算式に基づき算出される値を示す。

（セメントクリンカ）
本発明のセメントクリンカは、５質量％以上１５質量％以下のＣ_３Ａ、５質量％以上１５質量％以下のＣ_４ＡＦ、０．７９質量％以上２．３０質量％以下のＭｇＯ、０．３０質量％以上０．９４質量％以下のＴｉＯ_２及び０．１０質量％以上０．３０質量％以下のＭｎＯを含んでいる。
本発明のセメントクリンカは、上記各成分を上記所定の範囲で含んでいるため、該セメントクリンカのＬａｂ色空間におけるｂ値が、６以上９以下の範囲内に調整されている。すなわち、本発明によれば、色調が調整されたセメントクリンカを提供することができる。

より具体的には、本発明のセメントクリンカに含まれるＣ_３Ａの量は、セメントクリンカ全体の質量に対して５質量％以上１５質量％以下であればよく、好ましくは５．５質量％以上１４質量％以下、さらに好ましくは６．０質量％以上１３．５質量％以下であってもよい。
また、本発明のセメントクリンカに含まれるＣ_４ＡＦの量は、セメントクリンカ全体の質量に対して５質量％以上１５質量％以下であればよく、好ましくは５．０質量％以上１４質量％以下、さらに好ましくは５．５質量％以上１３質量％以下であってもよい。

なお、セメントクリンカには、一般に、Ｃ_３Ａ及びＣ_４ＡＦの他に、Ｃ_３Ｓ及びＣ_２Ｓも含まれているが、本発明のセメントクリンカに含まれるＣ_３Ｓ及びＣ_２Ｓの量は、特に限定されない。
好ましくは、本発明のセメントクリンカに含まれるＣ_３Ｓの量は、セメントクリンカ全体の質量に対して５０質量％以上７０質量％以下であってもよく、より好ましくは、５２質量％以上６８質量％以下であってもよい。
好ましくは、本発明のセメントクリンカに含まれるＣ_２Ｓの量は、セメントクリンカ全体の質量に対して１０質量％以上３０質量％以下であってもよく、より好ましくは、１２質量％以上２８質量％以下であってもよい。

また、本発明のセメントクリンカに含まれるＭｇＯの量は、セメントクリンカ全体の質量に対して、０．７９質量％以上２．３０質量％以下であればよく、好ましくは０．８５質量％以上２．２５質量％以下、さらに好ましくは０．９０質量％以上２．２０質量％以下であってもよい。

本発明のセメントクリンカに含まれるＴｉＯ_２の量は、セメントクリンカ全体の質量に対して、０．３０質量％以上０．９４質量％以下であればよく、好ましくは０．３５質量％以上０．９０質量％以下、さらに好ましくは０．４０質量％以上０．８７質量％以下であってもよい。

本発明のセメントクリンカに含まれるＭｎＯの量は、セメントクリンカ全体の質量に対して、０．１０質量％以上０．３０質量％以下であればよく、好ましくは０．１２質量％以上０．２８質量％以下、さらに好ましくは０．１５質量％以上０．２５質量％以下であってもよい。

本発明のセメントクリンカでは、該セメントクリンカに含まれるＴｉＯ_２の量が多いほど、該セメントクリンカのＬａｂ色空間におけるｂ値が大きくなり、該セメントクリンカに含まれるＭｎＯの量が多いほど、該セメントクリンカのＬａｂ色空間におけるｂ値が小さくなる。そのため、本発明のセメントクリンカでは、該セメントクリンカに含まれるこれらＴｉＯ_２及びＭｎＯの量を上記範囲内において調整することにより、該セメントクリンカのｂ値を６〜９の範囲内においてより詳細に調整することができる。

例えば、ｂ値が６以上７未満である本発明のセメントクリンカを得たい場合には、該セメントクリンカのＴｉＯ_２の含有量を０．３４質量％以上０．６９質量％以下で調整すると共に、ＭｎＯの含有量を０．１１質量％以上０．３０質量％以下で調整すればよく、好ましくは、ＴｉＯ_２の含有量を０．３４質量％以上０．５４質量％以下にすると共に、ＭｎＯの含有量を０．２５質量％以上０．３０質量％以下にすればよい。
また、ｂ値が７以上８未満である本発明のセメントクリンカを得たい場合には、該セメントクリンカのＴｉＯ_２の含有量を０．３４量％以上０．９４質量％以下で調整すると共に、ＭｎＯの含有量を０．１１質量％以上０．３０質量％以下で調整すればよく、好ましくは、ＴｉＯ_２の含有量を０．５４質量％以上０．７３質量％以下にすると共に、ＭｎＯの含有量を０．１７質量％以上０．２５質量％以下にすればよい。
また、ｂ値が８以上９以下である本発明のセメントクリンカを得たい場合には、該セメントクリンカのＴｉＯ_２の含有量を０．３４質量％以上０．９４質量％以下で調整すると共に、ＭｎＯの含有量を０．１１質量％以上０．２５質量％以下で調整すればよく、好ましくは、ＴｉＯ_２の含有量を０．７３質量％以上０．９４質量％以下にすると共に、ＭｎＯの含有量を０．１１質量％以上０．１７質量％以下にすればよい。

また、本発明のセメントクリンカは、ＳＯ_３を含んでいてもよい。好ましくは、本発明のセメントクリンカに含まれるＳＯ_３の量は、セメントクリンカ全体の質量に対して０．５質量％以上３．０質量％以下であってもよく、より好ましくは、０．６９質量％以上２．７７質量％以下であってもよい。

さらに、本発明のセメントクリンカは、金属元素などの微量元素を含んでいてもよい。このような微量元素としては、例えば、Ｚｎ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｃｕ，Ｌｉ，Ｐｂ，Ｍｏ，Ｃｄ，Ｎｉなどが挙げられる。
例えば、本発明のセメントクリンカは、０．１０質量％以上０．８０質量％以下のＺｎ成分を含んでいてもよい。本発明のセメントクリンカでは、該セメントクリンカに含まれるＺｎの量が多いほど、該セメントクリンカのＬａｂ色空間におけるｂ値が小さくなる。
また、本発明のセメントクリンカは、０．２０質量％以上１．０質量％以下のＳｒ成分を含んでいてもよい。本発明のセメントクリンカは、０．１０質量％以上０．５０質量％以下のＢａ成分を含んでいてもよい。本発明のセメントクリンカは、０．０５質量％以上０．２５質量％以下のＣｕ成分を含んでいてもよい。本発明のセメントクリンカは、０．１０質量％以上０．３０質量％以下のＬｉ成分を含んでいてもよい。

なお、本発明のセメントクリンカ中に含まれるＣ_３Ａ、Ｃ_４ＡＦ、Ｃ_３Ｓ、Ｃ_２Ｓの量を算出するためのＡｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＳｉＯ_２の含有量、及び、本発明のセメントクリンカ中におけるＭｇＯ、ＴｉＯ_２、ＭｎＯ、ＳＯ_３の含有量は、ＪＩＳＲ５２０４「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」により測定された値をいう。
また、本発明のセメントクリンカ中における上記微量元素の含有量は、ＪＩＳＲ５２０２附属書の６．「セメント試料の調製」記載の方法に従って調製した本発明のセメントクリンカを、硝酸、フッ化水素酸及び過塩素酸の混酸を用いた混酸分解−ＩＣＰ発光分光分析法により測定して得られた値をいう。より詳細には、後述する実施例に記載された方法により測定して得られた値をいう。

（セメント組成物）
本発明のセメント組成物は、４．５質量％以上１５質量％以下のＣ_３Ａ、４．５質量％以上１５質量％以下のＣ_４ＡＦ、０．７１質量％以上２．３０質量％以下のＭｇＯ、０．２７質量％以上０．９４質量％以下のＴｉＯ_２及び０．０９質量％以上０．３０質量％以下のＭｎＯを含んでいる。
本発明のセメント組成物についても、上記各成分を上記所定の範囲で含んでいるため、該セメント組成物のＬａｂ色空間におけるｂ値が、６以上９以下の範囲内に調整されている。すなわち、本発明によれば、色調が調整されたセメント組成物を提供することもできる。

より具体的には、本発明のセメント組成物に含まれるＣ_３Ａの量は、セメント組成物全体の質量に対して４．５質量％以上１５質量％以下であればよく、好ましくは４．９質量％以上１４質量％以下、さらに好ましくは５．４質量％以上１３．５質量％以下であってもよい。
また、本発明のセメント組成物に含まれるＣ_４ＡＦの量は、セメント組成物全体の質量に対して４．５質量％以上１５質量％以下であればよく、好ましくは４．５質量％以上１４質量％以下、さらに好ましくは４．９質量％以上１３質量％以下であってもよい。

なお、本発明のセメント組成物に含まれるＣ_３Ｓ及びＣ_２Ｓの量は、特に限定されない。
好ましくは、本発明のセメント組成物に含まれるＣ_３Ｓの量は、セメントクリンカ全体の質量に対して４５質量％以上７０質量％以下であってもよく、より好ましくは、４６質量％以上６８質量％以下であってもよい。
好ましくは、本発明のセメントクリンカに含まれるＣ_２Ｓの量は、セメントクリンカ全体の質量に対して９質量％以上３０質量％以下であってもよく、より好ましくは、１０質量％以上２８質量％以下であってもよい。

また、本発明のセメント組成物に含まれるＭｇＯの量は、セメント組成物全体の質量に対して、０．７１質量％以上２．３０質量％以下であればよく、好ましくは０．７６質量％以上２．２５質量％以下、さらに好ましくは０．８１質量％以上２．２０質量％以下であってもよい。

本発明のセメント組成物に含まれるＴｉＯ_２の量は、セメント組成物全体の質量に対して、０．２７質量％以上０．９４質量％以下であればよく、好ましくは０．３１質量％以上０．９０質量％以下、さらに好ましくは０．３６質量％以上０．８７質量％以下であってもよい。

本発明のセメント組成物に含まれるＭｎＯの量は、セメント組成物全体の質量に対して、０．０９質量％以上０．３０質量％以下であればよく、好ましくは０．１０質量％以上０．２８質量％以下、さらに好ましくは０．１３質量％以上０．２５質量％以下であってもよい。

本発明のセメント組成物では、該セメント組成物に含まれるＴｉＯ_２の量が多いほど、該セメント組成物のＬａｂ色空間におけるｂ値が大きくなり、該セメント組成物に含まれるＭｎＯの量が多いほど、該セメント組成物のＬａｂ色空間におけるｂ値が小さくなる。そのため、本発明のセメント組成物では、該セメント組成物に含まれるこれらＴｉＯ_２及びＭｎＯの量を上記範囲内において調整することにより、該セメント組成物のｂ値を６〜９の範囲内においてより詳細に調整することができる。

また、本発明のセメント組成物は、ＳＯ_３を含んでいてもよい。好ましくは、本発明のセメント組成物に含まれるＳＯ_３の量は、セメント組成物全体の質量に対して０．５質量％以上３．０質量％以下であってもよく、より好ましくは、０．６２質量％以上２．７７質量％以下であってもよい。

さらに、本発明のセメント組成物は、金属元素などの微量元素を含んでいてもよい。このような微量元素としては、例えば、Ｚｎ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｃｕ，Ｌｉ，Ｐｂ，Ｍｏ，Ｃｄ，Ｎｉなどが挙げられる。
例えば、本発明のセメント組成物は、０．０９質量％以上０．８０質量％以下のＺｎ成分を含んでいてもよい。本発明のセメント組成物では、該セメント組成物に含まれるＺｎの量が多いほど、該セメント組成物のＬａｂ色空間におけるｂ値が小さくなる。
また、本発明のセメント組成物は、０．１８質量％以上１．０質量％以下のＳｒ成分を含んでいてもよい。本発明のセメント組成物は、０．０９質量％以上０．５０質量％以下のＢａ成分を含んでいてもよい。本発明のセメント組成物は、０．０４５質量％以上０．２５質量％以下のＣｕ成分を含んでいてもよい。本発明のセメント組成物は、０．０９質量％以上０．３０質量％以下のＬｉ成分を含んでいてもよい。

なお、本発明のセメント組成物中に含まれるＣ_３Ａ、Ｃ_４ＡＦ、Ｃ_３Ｓ、Ｃ_２Ｓの量を算出するためのＡｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＳｉＯ_２の含有量、及び、本発明のセメント組成物中におけるＭｇＯ、ＴｉＯ_２、ＭｎＯ、ＳＯ_３の含有量は、ＪＩＳＲ５２０４「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」により測定された値をいう。
また、本発明のセメント組成物中における上記微量元素の含有量は、ＪＩＳＲ５２０２附属書の６．「セメント試料の調製」記載の方法に従って調製した本発明のセメント組成物を、硝酸、フッ化水素酸及び過塩素酸の混酸を用いた混酸分解−ＩＣＰ発光分光分析法により測定して得られた値をいう。より詳細には、後述する実施例に記載された方法により測定して得られた値をいう。

本発明のセメント組成物は、好ましくは、上述した本発明のセメントクリンカと、石膏とを含むものである。
上記石膏は、例えば、二水石膏、半水石膏、無水石膏などであってもよいが、特に、クリンカ中に含まれる化合物（鉱物）との反応性の観点から、無水石膏が好ましい。また、上記石膏は、二水石膏の一種である排煙脱硫酸石膏やチタン石膏、無水石膏の一種であるフッ酸無水石膏のような産業廃棄物から得られる石膏であってもよい。これらの石膏は、一種または複数種を用いてもよい。

本発明のセメント組成物は、混和材または混和剤をさらに含んでいてもよい。
上記混和材としては、例えば、フライアッシュ、シリカフューム、高炉フューム、高炉水砕スラグ微粉末、膨張材、石灰石微粉末、生石灰微粉末、ドロマイト微粉末、ナトリウム型ベントナイト、カルシウム型ベントナイト、アタパルジャイト、セピオライト、活性白土、酸性白土、アロフェン、イモゴライト、シラス（火山灰）、シラスバルーン、カオリナイト、メタカオリン（焼成粘土）、合成ゼオライト、人造ゼオライト、人工ゼオライト、モルデナイト、クリノプチロライトなどが挙げられる。
上記混和剤としては、例えば、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、流動化剤、分離低減剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、急結剤、収縮低減剤、起泡剤、発泡剤、防水剤などが挙げられる。
これらの混和材及び混和剤は、一種または複数種を用いてもよい。

また、本発明のセメント組成物は、骨材をさらに含んでいてもよい。
上記骨材は、公知の細骨材もしくは粗骨材の一方または両方であってもよい。上記粗骨材としては、例えば、砕石、川砂利、天然軽量粗骨材（パーライト、ヒル石等）、副産軽量粗骨材、人工軽量粗骨材、再生骨材などが挙げられる。上記細骨材としては、例えば、川砂、山砂、海砂、天然軽量細骨材（パーライト、ヒル石等）等の天然細骨材や砕砂、人工軽量細骨材、高炉スラグ細骨材等の人工細骨材、副産軽量細骨材などが挙げられる。これらの細骨材及び粗骨材は、一種または複数種を用いてもよい。

（セメントの製造方法）
次に、本発明のセメントクリンカ及びセメント組成物の製造方法について説明する。

本発明のセメントクリンカは、例えば、各種材料の配合割合を調整して該材料を配合することによりクリンカ原料を得る原料工程と、該クリンカ原料を焼成することによりセメントクリンカを製造する焼成工程とにより製造することができる。

まず、各種材料の配合割合を調整して該材料を配合することによりクリンカ原料を得る（原料工程）。このとき、製造されるセメントクリンカに含まれるＣ_３Ａ、Ｃ_４ＡＦ、ＭｇＯ、ＴｉＯ_２、ＭｎＯの割合が、上述の本発明のセメントクリンカに含まれる範囲となるように、各種材料の配合割合を適宜調整する。

上記クリンカ原料の各種材料は、特に限定されるものではなく、元素単体物、酸化物、炭酸化物などの形態を問わず用いることができる。該各種材料として、例えば、石灰石、生石灰、消石灰等のＣａＯ源、珪石、粘土等のＡｌ_２Ｏ_３源、鉄滓、鉄ケーキ等のＦｅ_２Ｏ_３源、石灰石、粘土等のＭｇＯ源等を用いることができる。
なかでも、上記クリンカ原料の各種材料に含まれるＴｉＯ_２源としては、好ましくは、石膏等を用いることができる。上記各種原料に含まれるＭｎＯ源としては、好ましくは、徐冷スラグ、鋳物砂等を用いることができる。
また、上記クリンカ原料の各種材料には、Ｚｎ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｃｕ，Ｌｉ等の上述の微量元素の源として、焼却灰等が含まれていてもよい。

また、上記クリンカ材料の各種材料としては、産業廃棄物、一般廃棄物、建設発生土等を用いてもよい。
産業廃棄物としては、例えば、高炉スラグ；石炭灰；生コンスラッジ、下水汚泥、浄水汚泥、建設汚泥、製鉄汚泥等の各種汚泥；廃石膏ボート等の石膏廃材；ボーリング廃土、各種焼却灰、鋳物砂、ロックウール、廃ガラス、高炉２次灰、建設廃材、コンクリート廃材などが挙げられる。
一般廃棄物としては、例えば、下水汚泥乾粉、都市ごみ焼却灰、貝殻等が挙げられる。
建設発生土としては、例えば、建設現場や工事現場等から発生する土壌や残土、さらには廃土壌等が挙げられる。

上記のようにして配合されたクリンカ原料は、例えば、ミル等を用いて粉砕しつつ混合して、後の焼成工程に用いることができる。

次に、該クリンカ原料を焼成することにより、本発明のセメントクリンカを製造する（焼成工程）。該クリンカ原料の焼成は、特に限定されないが、該クリンカ原料を予備加熱した後に焼成炉で焼成し、その後冷却することにより行うことができる。
該焼成は、例えば、電気炉やロータリーキルン等を用いて行うことができる。ロータリーキルンを用いて焼成する場合には、該焼成の際の焼成温度は、例えば、１２００℃以上１４００℃以下であってもよく、１３００℃以上１３５０℃以下であることが好ましい。

このようにして得られた本発明のセメントクリンカを、さらに石膏と混合して混合材とし、該混合材を粉砕する仕上工程により、本発明のセメント組成物を製造することができる。該混合材の粉砕は、例えば、ボールミル等の粉砕機を用いて行うことができる。
なお、上記セメントクリンカと石膏とを混合する際には、上述の混和材、混和剤、骨材を一種または複数種さらに混合してもよい。

（セメントの色調調整方法）
本発明のセメントクリンカ及びセメント組成物は、例えば、既存のコンクリート建築物の打ち継ぎを行う際の新たなコンクリートに好適に用いることができるが、その場合、該セメントクリンカ及びセメント組成物の色調が、既存のコンクリートの色調にできる限り近いことが好ましい。
このとき、本発明のセメントクリンカまたはセメント組成物を製造するに際して、上述のクリンカ原料のＴｉＯ_２及びＭｎＯの含有量を調整すれば、得られるセメントクリンカまたはセメント組成物のＬａｂ色空間におけるｂ値を、上記既存のコンクリートのｂ値に近づけるよう調整することができる。

具体的には、Ｌａｂ空間におけるｂ値が調整されたセメントクリンカを製造する方法は、上述のセメントクリンカの製造方法において、上記原料工程の前に、既存のコンクリートのＬａｂ色空間におけるｂ値を測定する色調測定工程を備えており、上記原料工程が、測定された該ｂ値に基づいて、クリンカ原料のＴｉＯ_２含有量及びＭｎＯ含有量を調整する原料調整工程を含む。

まず、Ｌａｂ空間におけるｂ値が調整されたセメントクリンカを製造するために、打ち継ぎ対象となる既存のコンクリートのＬａｂ色空間におけるｂ値を測定する（色調測定工程）。該コンクリートのｂ値は、色彩色度計を用いて測定することができる。

次に、各種材料の配合割合を調整して該材料を配合する原料工程において、測定された該ｂ値に基づいて、クリンカ原料のＴｉＯ_２含有量及びＭｎＯ含有量を調整する（原料調整工程）。概して、クリンカ原料におけるＴｉＯ_２の含有量を少なく、ＭｎＯの含有量を多くすると、製造されるセメントクリンカのｂ値が小さくなる。同様に、クリンカ原料におけるＴｉＯ_２の含有量を多く、ＭｎＯの含有量を少なくすると、製造されるセメントクリンカのｂ値が大きくなる。このことに基づいて、製造されるセメントクリンカのｂ値が、打ち継ぎ対象となる既存のコンクリートの測定された該ｂ値に近づくように、クリンカ原料のＴｉＯ_２含有量及びＭｎＯ含有量を調整する。
このとき、該クリンカ材料のＴｉＯ_２含有量を０．３０質量％以上０．９４質量％以下に調整すると共に、ＭｎＯ含有量を０．１０質量％以上０．３０質量％以下に調整することにより、得られるセメントクリンカのｂ値を６〜９の範囲に調整することができる。

より具体的には、打ち継ぎ対象のコンクリートの測定された該ｂ値が６以上７未満である場合には、好ましくは、該クリンカ原料のＴｉＯ_２の含有量を０．３４質量％以上０．６９質量％以下に調整すると共に、ＭｎＯの含有量を０．１１質量％以上０．３０質量％以下に調整すればよく、より好ましくは、ＴｉＯ_２の含有量を０．３４質量％以上０．５４質量％以下にすると共に、ＭｎＯの含有量を０．２５質量％以上０．３０質量％以下にすればよい。
打ち継ぎ対象のコンクリートの測定された該ｂ値が７以上８未満である場合には、好ましくは、該クリンカ原料のＴｉＯ_２の含有量を０．３４質量％以上０．９４質量％以下に調整すると共に、ＭｎＯの含有量を０．１１質量％以上０．３０質量％以下に調整すればよく、より好ましくは、ＴｉＯ_２の含有量を０．５４質量％以上０．７３質量％以下にすると共に、ＭｎＯの含有量を０．１７質量％以上０．２５質量％以下にすればよい。
打ち継ぎ対象のコンクリートの測定された該ｂ値が８以上９以下である場合には、好ましくは、該クリンカ原料のＴｉＯ_２の含有量を０．３４質量％以上０．９４質量％以下に調整すると共に、ＭｎＯの含有量を０．１１質量％以上０．２５質量％以下に調整すればよく、より好ましくは、ＴｉＯ_２の含有量を０．７３質量％以上０．９４質量％以下にすると共に、ＭｎＯの含有量を０．１１質量％以上０．１７質量％以下にすればよい。

上記ＴｉＯ_２含有量及びＭｎＯ含有量を調整する方法は、例えば、クリンカ材料に含まれるＴｉＯ_２及びＭｎＯの量が上記範囲となるように、上述のＴｉＯ_２源及びＭｎＯ源となる材料を、他の各種材料と共に配合する方法などが挙げられる。

なお、ＴｉＯ_２及びＭｎＯの他にクリンカ原料に含まれる各成分については、製造されるセメントクリンカ及びセメント組成物において、上述の本発明のセメントクリンカ及びセメント組成物における範囲内となるように、各種材料を適宜調整すればよい。

このようにして調整されたクリンカ材料を、上述の焼成工程により焼成して、Ｌａｂ色空間のｂ値が打ち継ぎ対象となる既存のコンクリートのｂ値に基づいて調整された本発明のセメントクリンカを製造することができる。

さらに、このようにして得られたセメントクリンカは、上述の仕上工程によりセメント組成物とすることにより、Ｌａｂ空間におけるｂ値が打ち継ぎ対象となる既存のコンクリートのｂ値に基づいて調整されたセメント組成物を製造することができる。

以上のように、本発明のセメントクリンカは、５質量％以上１５質量％以下のＣ_３Ａ、５質量％以上１５質量％以下のＣ_４ＡＦ、０．７９質量％以上２．３０質量％以下のＭｇＯ、０．３０質量％以上０．９４質量％以下のＴｉＯ_２及び０．１０質量％以上０．３０質量％以下のＭｎＯを含んでいるため、該セメントクリンカのＬａｂ色空間におけるｂ値を、６以上９以下の範囲内に調整することができる。

同様に、本発明のセメント組成物は、４．５質量％以上１５質量％以下のＣ_３Ａ、４．５質量％以上１５質量％以下のＣ_４ＡＦ、０．７１質量％以上２．３０質量％以下のＭｇＯ、０．２７質量％以上０．９４質量％以下のＴｉＯ_２及び０．０９質量％以上０．３０質量％以下のＭｎＯを含んでいるため、該セメント組成物のＬａｂ色空間におけるｂ値を、６以上９以下の範囲内に調整することもできる。

このとき、本発明のセメントクリンカ及びセメント組成物に含まれる、これらＴｉＯ_２及びＭｎＯの量を上記範囲内において調整することにより、該セメントクリンカ及びセメント組成物のｂ値を６〜９の範囲内においてより詳細に調整することができる。

以下、本発明の具体的な実施例及び比較例を挙げることにより、本発明を明らかにする。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（セメントクリンカの製造）
下記の材料を用いて、実施例１〜２１及び比較例１〜６の各セメントクリンカを以下のようにして製造した。
二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）：キシダ化学社製
酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ_２Ｏ_３）和光純薬社製
炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）：関東化学社製
酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）：関東化学社製
炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）：和光純薬社製
硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）：キシダ化学社製
酸化マンガン（ＭｎＯ）：キシダ化学社製
炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ_３）：関東化学社製
酸化バリウム（ＢａＯ）：関東化学社製
酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ_２Ｏ）：関東化学社製

具体的には、作製されるセメントクリンカ中のボーグ式により算出されるＣ_３Ｓ、Ｃ_２Ｓ、Ｃ_３Ａ、Ｃ_４ＡＦの組成が下記の表１に概ね示す値となるように、かつ、作製されるセメントクリンカ中に含まれるＭｇＯ、ＴｉＯ_２、ＭｎＯ、Ｓｒ成分、Ｂａ成分、Ｃｕ成分の割合が下記の表１に概ね示す値となるように、配合量を調整して上記材料をそれぞれ配合することにより、実施例１〜２１及び比較例１〜６に係る各クリンカ原料を得た。

得られた各クリンカ原料を電気炉に投入して、１４５０〜１４７５℃で６０〜１２０分間の焼成を行った。次に、焼成物を急冷して、実施例１〜２１及び比較例１〜６のセメントクリンカをそれぞれ作製した。

（測定方法）
このようにして作製された実施例１〜２１及び比較例１〜６の各セメントクリンカについて、該セメントクリンカに含まれる各成分を、以下のようにして測定した。

まず、ＪＩＳＲ５２０２附属書の６．「セメント試料の調製」記載の方法に従い、上記セメントクリンカから成分測定用のセメントクリンカ試料を調製した。

次に、得られたセメントクリンカ試料中に実際に含まれるＣａＯ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３の量を、ＪＩＳＲ５２０４「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」に従って測定し、該セメントクリンカ中のＣ_３Ｓ、Ｃ_２Ｓ、Ｃ_３Ａ、Ｃ_４ＡＦの組成を、ボーグ式に基づき算出した。結果を表１に示す。

同様に、上記のようにして調製したセメントクリンカ試料中に実際に含まれるＭｇＯ、ＴｉＯ_２、ＭｎＯ、ＳＯ_３の含有量を、ＪＩＳＲ５２０４「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」に従って測定した。結果を表１に示す。

さらに、硝酸（６０質量％水溶液、関東化学社製）５ｍｌ、フッ化水素酸（４９．５質量％水溶液、関東化学社製）３ｍｌ及び過塩素酸（６０〜６２質量％水溶液、関東化学社製）５ｍｌを混合して得られた混酸に、上記のようにして調製したセメントクリンカ試料を０．５〜１ｇ加えた後、該セメントクリンカ試料が完全に分解するまで該混酸をサンドバス上において２６０℃で加熱した。このようにして得られたセメントクリンカ分解液に、内部標準としてのイットリウム濃度が１０ｐｐｍとなるようにイットリウムを添加した後、ＶＡＲＩＡＮ社製「Ｖａｒｉａｎ７３０−ＥＳ」を用いて、該セメントクリンカ試料中に実際に含まれるＳｒ成分、Ｂａ成分、Ｃｕ成分の割合を混酸分解−ＩＣＰ発光分光分析法により測定した。結果を表１に示す。

また、このようにして作製されたセメントクリンカのＬａｂ色空間におけるｂ値を、コニカミノルタ社製「ＣＲ−４００」を用いて測定した。各セメントクリンカについてのｂ値の測定値を、下記の表１に示す。

表１より明らかなように、各成分含有量が本発明の範囲内である実施例１〜２１のセメントクリンカは、Ｌａｂ色空間におけるｂ値が６以上９以下の範囲であった。これに対し、ＭｎＯ含有量が０．３０質量％を超える比較例１，３，５のセメントクリンカは、ｂ値が６を下回っていた。また、ＭｇＯ含有量が２．３０質量％を超える比較例２，４，６のセメントクリンカは、ｂ値が９を超えていた。

また、実施例１〜６、実施例７〜１２、実施例１３〜１８のセメントクリンカをそれぞれ比較すると、本発明の範囲に含まれるセメントクリンカでは、ＴｉＯ_２含有量が比較的多い場合には、セメントクリンカのｂ値が大きくなることがわかる。
加えて、実施例１〜３等のセメントクリンカを比較すると、本発明の範囲に含まれるセメントクリンカでは、ＭｎＯ含有量が比較的多い場合には、セメントクリンカのｂ値が小さくなることがわかる。

Claims

５質量％以上１５質量％以下のＣ₃Ａ、５質量％以上１５質量％以下のＣ₄ＡＦ、０．７９質量％以上２．００質量％以下のＭｇＯ、０．３４質量％以上０．９４質量％以下のＴｉＯ₂、０．１１質量％以上０．３０質量％以下のＭｎＯ及び０．０５質量％以上０．２５質量％以下のＣｕ成分を含んでいるセメントクリンカであって、Ｌａｂ色空間におけるｂ値が６以上９以下である、セメントクリンカ。
０．１０質量％以上０．８０質量％以下のＺｎ成分、０．２０質量％以上１．０質量％以下のＳｒ成分または０．１０質量％以上０．５０質量％以下のＢａ成分のうち１つ以上をさらに含んでいる、請求項１に記載のセメントクリンカ。
４．５質量％以上１５質量％以下のＣ₃Ａ、４．５質量％以上１５質量％以下のＣ₄ＡＦ、０．７１質量％以上２．００質量％以下のＭｇＯ、０．３４質量％以上０．９４質量％以下のＴｉＯ₂、０．１１質量％以上０．３０質量％以下のＭｎＯ及び０．０４５質量％以上０．２５質量％以下のＣｕ成分を含んでいるセメント組成物であって、Ｌａｂ色空間におけるｂ値が６以上９以下である、セメント組成物。
０．０９質量％以上０．８０質量％以下のＺｎ成分、０．１８質量％以上１．０質量％以下のＳｒ成分または０．０９質量％以上０．５０質量％以下のＢａ成分のうち１つ以上をさらに含んでいる、請求項３に記載のセメント組成物。