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公開番号2025129416
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-04
出願番号2025115185,2021058309
出願日2025-07-08,2021-03-30
発明の名称混合セメント組成物およびその製造方法
出願人太平洋セメント株式会社
代理人個人,個人
主分類C04B 7/14 20060101AFI20250828BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】セメントクリンカ粉末の使用量を少なくすることができ、強度発現性に優れ、かつ、アルカリ骨材反応が抑制された混合セメント組成物を提供する。
【解決手段】セメントクリンカ粉末、石膏、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末を含む粉状の混合セメント組成物であって、セメントクリンカ粉末、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末の合計量100質量%中、セメントクリンカ粉末の割合が45.0～55.0質量%であり、高炉スラグ微粉末の割合が39.8～44.7質量%であり、石灰石粉末の割合が5.2～10.4質量%であり、高炉スラグ微粉末と石灰石粉末の質量比(高炉スラグ微粉末/石灰石粉末)が4.3～7.7である粉状の混合セメント組成物。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
セメントクリンカ粉末、石膏、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末を含む粉状の混合セメント組成物であって、
上記セメントクリンカ粉末、上記高炉スラグ微粉末、及び上記石灰石粉末の合計量１００質量％中、上記セメントクリンカ粉末の割合が４５．０～５５．０質量％であり、上記高炉スラグ微粉末の割合が３９．８～４４．７質量％であり、上記石灰石粉末の割合が５．２～１０．４質量％であり、
上記高炉スラグ微粉末と上記石灰石粉末の質量比（高炉スラグ微粉末／石灰石粉末）が４．３～７．７であることを特徴とする粉状の混合セメント組成物。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
上記セメントクリンカ粉末中、アルミネート相の割合が７～１７質量％である請求項１に記載の混合セメント組成物。
【請求項３】
上記セメントクリンカ粉末１００質量部に対する上記石膏の量が、ＳＯ
３
換算値で１．５～６．０質量部である請求項１又は２に記載の混合セメント組成物。
【請求項４】
上記混合セメント組成物（ただし、上記高炉スラグ微粉末を除く）中の全アルカリ量（Ｎａ
２
Ｏ＋０．６５８Ｋ
２
Ｏ）の割合が０．５～３．０質量％である請求項１～３のいずれか１項に記載の混合セメント組成物。
【請求項５】
上記セメントクリンカ粉末中の全アルカリ量（Ｎａ
２
Ｏ＋０．６５８Ｋ
２
Ｏ）の割合が０．８～５．０質量％である請求項１～４のいずれか１項に記載の混合セメント組成物。
【請求項６】
請求項１～５のいずれか１項に記載の混合セメント組成物の製造方法であって、
セメントクリンカ粉末と、石膏と、高炉スラグ微粉末と、石灰石粉末とを混合して上記混合セメント組成物を調製する調製工程を含むことを特徴とする混合セメント組成物の製造方法。
【請求項７】
上記調製工程において、アルカリ金属含有物を混合する請求項６に記載の混合セメント組成物の製造方法。
【請求項８】
セメントクリンカ粉末、石膏、及び高炉スラグ微粉末を含む粉状の混合セメントのアルカリ骨材反応抑制方法であって、
上記混合セメントと、石灰石粉末を混合して、上記セメントクリンカ粉末、上記高炉スラグ微粉末、及び上記石灰石粉末の合計量１００質量％中、上記セメントクリンカ粉末の割合が４５．０～５５．０質量％、上記高炉スラグ微粉末の割合が３９．８～４４．７質量％、上記石灰石粉末の割合が５．２～１０．４質量％となり、かつ、上記高炉スラグ微粉末と上記石灰石粉末の質量比（高炉スラグ微粉末／石灰石粉末）が４．３～７．７となるように、石灰石粉末含有混合セメントを調製する石灰石粉末添加工程を含む、
混合セメントのアルカリ骨材反応抑制方法。
【請求項９】
上記混合セメントが、高炉セメントＢ種である請求項８に記載の混合セメントのアルカリ骨材反応抑制方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合セメント組成物およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、温暖化対策によって、セメント製造業界においても、二酸化炭素の排出量の大幅な削減が求められている。セメント製造業界における二酸化炭素の排出量の多くは、セメントクリンカを製造する際に発生するものであり、二酸化炭素の排出量を削減するために、セメントクリンカの生産量を減らすことが求められている。
セメントクリンカの使用量を減らすことができるセメントとして、セメントクリンカ粉末の一部を高炉スラグ微粉末で置換してなる高炉セメントが知られている。
高炉スラグ微粉末を用いたセメント組成物として、特許文献１には、少なくとも下記（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示す成分を、下記の比率で含む、セメント組成物が記載されている。
（ａ）水硬率（Ｈ．Ｍ．）が２．０～２．４、ケイ酸率（Ｓ．Ｍ．）が１．３～３．０、および、鉄率（Ｉ．Ｍ．）が１．５～３．０であるセメントクリンカの粉砕物と、石膏とを含むセメント類：２０～５０質量％
（ｂ）ブレーン比表面積が５，０００ｃｍ
２
／ｇ以上の高炉スラグ粉末：３０～７０質量％
（ｃ）石灰石粉末：０質量％超～４０質量％
【０００３】
一方、近年、石炭火力発電の減少により、セメントクリンカ原料として使用されてきた石炭灰の生産量が低下している。そこで、石炭灰に代わるセメントクリンカ原料として、バイオマス灰が注目されている。また、従来から使用されているセメントクリンカ原料として、建設発生土、都市ゴミ焼却灰、及び下水汚泥等の廃棄物が挙げられる。
バイオマス灰や上記廃棄物には、石炭灰と比較して、アルカリを多く含むため、セメントクリンカ原料である石炭灰の代替物として、上記バイオマス灰等を使用した場合、製造されたセメントクリンカ中のアルカリ量が多くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１２－２５４９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高炉スラグ微粉末は、セメントに混合される材料として優れた品質を有するが、その生産量がそれほど多くないため、将来的には不足することが予想される。そのため、セメントクリンカ粉末の一部を、高炉スラグ微粉末以外の材料で置換することで、セメントクリンカ粉末の使用量を減らすことができるセメントが求められている。
一方、混合セメント中の高炉スラグ微粉末の割合が小さくなる（例えば、４０質量％以下）と、アルカリ骨材反応が進行しやすくなり、混合セメントの硬化体の耐久性が低下するという問題がある。
本発明の目的は、セメントクリンカ粉末の使用量を少なくすることができ、強度発現性に優れ、かつ、アルカリ骨材反応が抑制された混合セメント組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、セメントクリンカ粉末、石膏、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末を含み、セメントクリンカ粉末、高炉スラグ微粉末及び石灰石粉末の合計量１００質量％中、セメントクリンカ粉末の割合が４２～５９質量％であり、高炉スラグ微粉末の割合が２７～５５質量％であり、石灰石粉末の割合が２～２６質量％であり、高炉スラグ微粉末と石灰石粉末の質量比が１．４～２５．０である粉状の混合セメント組成物によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］～［９］を提供するものである。
［１］セメントクリンカ粉末、石膏、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末を含む粉状の混合セメント組成物であって、上記セメントクリンカ粉末、上記高炉スラグ微粉末、及び上記石灰石粉末の合計量１００質量％中、上記セメントクリンカ粉末の割合が４２～５９質量％であり、上記高炉スラグ微粉末の割合が２７～５５質量％であり、上記石灰石粉末の割合が２～２６質量％であり、上記高炉スラグ微粉末と上記石灰石粉末の質量比（高炉スラグ微粉末／石灰石粉末）が１．４～２５．０であることを特徴とする粉状の混合セメント組成物。
［２］上記セメントクリンカ粉末中、アルミネート相の割合が７～１７質量％である前記［１］に記載の混合セメント組成物。
［３］上記セメントクリンカ粉末１００質量部に対する上記石膏の量が、ＳＯ
３
換算値で１．５～６．０質量部である前記［１］又は［２］に記載の混合セメント組成物。
［４］上記混合セメント組成物（ただし、上記高炉スラグ微粉末を除く）中の全アルカリ量（Ｎａ
２
Ｏ＋０．６５８Ｋ
２
Ｏ）の割合が０．５～３．０質量％である前記［１］～［３］のいずれかに記載の混合セメント組成物。
［５］上記セメントクリンカ粉末中の全アルカリ量（Ｎａ
２
Ｏ＋０．６５８Ｋ
２
Ｏ）の割合が０．８～５．０質量％である前記［１］～［４］のいずれかに記載の混合セメント組成物。
【０００７】
［６］前記［１］～［５］のいずれかに記載の混合セメント組成物の製造方法であって、セメントクリンカ粉末と、石膏と、高炉スラグ微粉末と、石灰石粉末とを混合して上記混合セメント組成物を調製する調製工程を含むことを特徴とする混合セメント組成物の製造方法。
［７］上記調製工程において、アルカリ金属含有物を混合する前記［６］に記載の混合セメント組成物の製造方法。
［８］セメントクリンカ粉末、石膏、及び高炉スラグ微粉末を含む粉状の混合セメントのアルカリ骨材反応抑制方法であって、上記混合セメントと、石灰石粉末を混合して、上記セメントクリンカ粉末、上記高炉スラグ微粉末、及び上記石灰石粉末の合計量１００質量％中、上記セメントクリンカ粉末の割合が４２～５９質量％、上記高炉スラグ微粉末の割合が２７～５５質量％、上記石灰石粉末の割合が２～２６質量％となり、かつ、上記高炉スラグ微粉末と上記石灰石粉末の質量比（高炉スラグ微粉末／石灰石粉末）が１．４～２５．０となるように、石灰石粉末含有混合セメントを調製する石灰石粉末添加工程を含む、混合セメントのアルカリ骨材反応抑制方法。
［９］上記混合セメントが、高炉セメントＢ種である前記［８］に記載の混合セメントのアルカリ骨材反応抑制方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の混合セメント組成物によれば、高炉スラグ微粉末及び石灰石粉末を使用することで、セメントクリンカ粉末の使用量を相対的に少なくすることができ、強度発現性に優れ、かつ、アルカリ骨材反応が抑制された混合セメント組成物を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の混合セメント組成物は、セメントクリンカ粉末、石膏、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末を含む粉状の混合セメント組成物であって、セメントクリンカ粉末、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末の合計量１００質量％中、セメントクリンカ粉末の割合が４２～５９質量％であり、高炉スラグ微粉末の割合が２７～５５質量％であり、石灰石粉末の割合が２～２６質量％であり、高炉スラグ微粉末と石灰石粉末の質量比（高炉スラグ微粉末／石灰石粉末）が１．４～２５．０であるものである。
なお、本明細書中、「混合セメント組成物」とは、複数の種類の粉状の材料を混合してなる、セメントクリンカ粉末を含む組成物を意味する。
【００１０】
セメントクリンカ粉末、高炉スラグ微粉末、及び石灰石粉末の合計量１００質量％中、セメントクリンカ粉末の割合は、４２～５９質量％、好ましくは４３～５８質量％、より好ましくは４４～５７質量％、特に好ましくは４４．５～５６質量％である。上記割合が４２質量％未満であると、強度発現性が低下する。上記割合が５９質量％を超えると、アルカリ骨材反応の抑制効果が小さくなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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