JP2872867B2 - 急硬性クリンカー組成物 - Google Patents
急硬性クリンカー組成物Info
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- 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
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
- C04B7/38—Preparing or treating the raw materials individually or as batches, e.g. mixing with fuel
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Description
されるクリンカーに関する。
ンカーとしては、ジェットセメントのクリンカー、アー
ウィン系クリンカー(C 4 A 3 SO 4 を主成分とする)、
アルミナセメントクリンカー(CAを主成分とする)等
がある。また、急硬性成分であるC12A7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C12A7を合成する方法も検討されている。
ェットセメントクリンカーはカルシウムシリケート相を
主成分とし、速硬性成分としてC11A7・CaF2 を2
0から30重量%含有するクリンカーであり、焼成時に
C11A7・CaF2 が融液相として存在するものであ
る。したがって、急硬性成分の含有量が少なく、十分な
急硬性を有したものとはならないことから、急硬性セメ
ント用のクリンカーとしては満足すべきものではなかっ
た。
するアーウィン(C 4 A 3 SO 4 )を70%以上含有する
ことから、急硬性セメント用クリンカーとして利用され
ているものの、低温時(例えば5℃)における硬化が遅
いという欠点を有している。CAを主成分とするアルミ
ナセメントクリンカーは、C12A7を主成分としたクリ
ンカーに比べ急硬性が劣るという欠点がある。また、C
12A7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。
り、ロータリーキルンによる製造などのように融液を媒
体として焼結させる方式を採用した場合には、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う。また、前述した、急硬性
成分であるC12A7を主成分としたクリンカーを一旦溶
融し、その後これを急冷することによって非晶質C12A
7を合成する方法によって得られたクリンカーを用い、
製造したセメントでは、低温においても急硬性を有して
おり、上記アーウィン系クリンカーを使用した急硬性セ
メントの問題点を解決するものとなっている。しかし、
この製造方法では、クリンカーの溶融に電融法を用いて
いることから多量の電力を消費し、電力費が高くなり製
造コストが高騰するといった課題を有している。
記載の急硬性クリンカー組成物では、鉱物相としてC12
A7系のものとC3A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C12A7
を主成分としたクリンカー原料に、Fe2O3を全体の
0.1〜9重量%、CaF2を全体の0.1〜9重量%そ
れぞれ添加してなることを前記課題の解決手段とした。
詳しく説明する。なお、本明細書において、C 12 A 7 は
12CaO・7Al 2 O 3 、C 11 A 7 ・CaF 2 は11Ca
O・7Al 2 O 3 ・CaF 2 、C 3 Aは3CaO・Al
2 O 3 、CAはCaO・Al 2 O 3 、C 4 A 3 SO 4 は3Ca
O・3Al 2 O 3 ・CaSO 4 をそれぞれ示す。C12A7を
主成分としたクリンカー原料とは、鉱物相としてC12A
7系(C11A7・CaF2単独、あるいはC11A7・CaF
2とC12A7の混合物)及び、C3A又はCA等のカルシ
ウムアルミネート(以下、C12A7系、C3A及びCA等
のカルシウムアルミネートを総称してC−Aと略称す
る。)を全鉱物相に対して50重量%以上、好ましくは
65重量%以上含有するものである。ここで、C−A量
が50重量%未満の場合には、急硬性成分であるC12A
7系鉱物の含有量が少なく、ジェットセメントクリンカ
ーの場合のように急硬性セメント用のクリンカーとして
は不十分なものになってしまうので好ましくない。
成物におけるC12A7を主成分としたクリンカー原料で
は、C−A量を50重量%以上とすることはもちろんの
こと、急硬性の確保という観点からC12A7系鉱物量を
可能な限り高めるため、C−A量を65重量%以上確保
することが好ましい。また、C−A中のC3Aの含有量
は、25重量%以下、またCAの含有量は50重量%以
下であることが好ましい。 また、本発明の急硬性クリ
ンカー組成物では、このようなC12A7を主成分とする
クリンカー原料に、融液形成成分としてFe2O3を全体
の0.1重量%以上9重量%以下の範囲内で添加し共存
させ、かつCaF2を全体の0.1重量%以上9重量%以
下の範囲内で添加し共存させている。すなわち、Fe2
O3とCaF2 とを添加共存させたことにより、低温融
液相(CaO-Al2O3-Fe2O3系)と高温融液相(C
11A7・CaF2系)とをそれぞれ生成させ、これによっ
て融液生成温度差を拡大し、この温度範囲内でのクリン
カーの焼成を可能にしたのである。
たのは、添加量が0.1重量%未満では、低温融液相の
生成量が不足し、ロータリーキルンによるような融液を
媒体とする焼結法での製造が困難となるからであり、一
方、添加量が9重量%を超えると、低温融液相が増加し
過ぎてしまい、ロータリーキルンによるような融液を媒
体とする焼結法での製造が困難となり、しかも急硬性成
分であるC 12 A 7 系鉱物の含有量が少なくなってしま
い、急硬性が低下するからである。また、CaF 2 の添
加量を前記範囲としたのは、添加量が0.1重量%未満
では、低温融液相と高温融液相との融液生成温度の拡大
が不十分となり、やはりロータリーキルンによるような
融液を媒体とする焼結法での製造が困難となるからであ
り、一方、添加量が9重量%を超えると、高温融液相と
低温融液相の融液生成温度差が小さくなり、ロータリー
キルンによるような融液を媒体とする焼結法での製造が
困難となり、しかも急硬性成分であるC 12 A 7 系鉱物の
含有量が少なくなってしまい、急硬性が低下するからで
ある。
ては、これを焼結すると、CaF2が速硬性成分である
C 12 A 7 と反応して高温融液相となるC11A7・CaF2
を生成し、Fe2O3が同様にC12A7 と反応して低温融
液相となるCaO-Al2O3-Fe2O3系物質を生成す
る。したがって、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C11A7・C
aF2が溶融せず、しかもCaO-Al2O3-Fe2O3系
物質が溶融する温度範囲を焼結温度とすることにより、
ロータリーキルン等による焼結法によってクリンカーを
焼成することが可能となるのである。
カー組成物は、ロータリーキルンを始めとする融液を媒
体として焼結させる方式で製造が可能となり、溶融法に
よるC12A7製造上の諸問題、例えば製造コストの高騰
を解決するものとなる。また、急硬性セメント用のクリ
ンカーとして、速硬性成分の含有量が多く、しかも後述
する実施例によって明らかとなるように常温ばかりでな
く低温においても硬化が早いものとなり、従来の急硬性
クリンカーの問題点を解決する優れたクリンカー組成物
となる。
れを焼結すると、CaF2が速硬性成分であるC12A7
と反応して高温融液相となるC11A7・CaF2を生成
し、Fe2O3が同様にC12A7 と反応して低温融液相と
なるCaO-Al2O3-Fe2O3系物質を生成する。した
がって、これら高温融液相と低温融液相とが生成される
ことによりこれらの融液生成温度差が大となり、よって
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C11A7・CaF2が溶融せず、
しかもCaO-Al2O3-Fe2O3系物質が溶融する、前
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
ことにより、ロータリーキルン等による焼結法によって
クリンカーを焼成することが可能となる。
説明する。表1、表2、表3に示すクリンカー組成とな
るようクリンカー原料を調合し、焼成温度を25℃刻み
で変化させ、クリンカー融液の生成温度を以下のように
して調べた。
カー焼成は電気炉により所定温度で1時間行い、その後
これを炉外に取り出して急冷し、クリンカーを得た。得
られたクリンカーの外観を調べ、これによってクリンカ
ーの融液生成温度を評価し、各焼成温度ごとに焼結(融
液が生成していない状態)、融液生成(融液が生成し、
クリンカーが緻密化している状態)、溶融(クリンカー
が溶融し、成形原料の原形を留めていない状態)の3段
階に大別した。
ーの融液生成温度に対するFe2O3及びCaF2の添加
効果を示すグラフである。図1より、Fe2O3あるいは
CaF2の単独添加では、融液生成温度に違いはあるも
のの、融液生成から溶融までの温度範囲が狭いものとな
り、したがってこれらのクリンカー組成物では、ロータ
リーキルンのように融液を媒体とする固相反応によっ
て、クリンカーの造粒、焼成を行う製造方式には、適用
が困難であることが確認された。一方本実施例のクリン
カー組成物では、Fe2O3とCaF2とを共存させたこ
とにより、クリンカー融液の生成から溶融までの温度差
を約100℃まで拡大することができた。したがって、
このクリンカー組成物からは、C12A7を主成分とする
クリンカー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。
カー原料100重量%に対し、Fe2O3を過剰添加又は
削減した場合の添加量の影響を示したグラフである。F
e2O3添加量の増加に伴い、比較例3(Fe2O3無添
加)に比べ、融液生成温度が低下し、溶融までの温度範
囲が拡大することが確認された。図3は、実施例−1の
クリンカー原料100重量%に対してCaF2を過剰添
加又は削減した場合の添加量の影響を示したグラフであ
る。
たクリンカーの、カルシウムアルミネートの鉱物組成が
変化した場合の融液生成温度の変化を図4に示す。ま
た、図5には、CaF2 及びFe2O3を添加し焼成した
クリンカーの、カルシウムアルミネートの鉱物組成が変
化した場合の融液生成温度の変化を示し、図6には比較
例−4、5、6、7のクリンカー原料100重量%にC
aF2を一定量(4.23重量%)添加した場合の融液生
成温度の変化を示す。これらの図から分かるように、C
aF2とFe2O3を共存させた本実施例のクリンカーで
は、カルシウムアルミネートの鉱物組成がC12A710
0重量%を中心に、C12A775重量%でC3A25重量
%及びC12A750重量%でCAを50重量%の領域ま
で、融液生成温度と溶融温度との差が拡大した。
ンカーを焼結法により合成し、急硬性の比較試験を実施
した。
00cm2/gに粉砕してこれを急硬性クリンカー粉末
とし、これらクリンカー粉末を用いて以下の手順による
プロクター貫入抵抗試験を実施した。普通セメントを使
用したモルタルの混練をJIS R 5201 にしたがって
行った後30分間静置し、その後急硬性クリンカー粉末
を添加して30秒間混練して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(JIS A 6204 )に準じて行った。
ける貫入抵抗値の経時変化を示したグラフであり、これ
らのグラフより、本実施例によるクリンカー(C11A7
・CaF2)が20℃のみならず5℃においても、優れ
た急硬性を示すことが確認された。
ンカー組成物は、これを焼結すると、CaF2が速硬性
成分であるC12A7 と反応して高温融液相となるC11A
7・CaF2を生成し、Fe2O3が同様にC12A7と反応
して低温融液相となるCaO-Al2O3-Fe2O3系物質
を生成するものであるから、これら高温融液相と低温融
液相とが生成されることによりこれらの融液生成温度差
が大となり、よ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C11A7・
CaF2が溶融せず、しかもCaO-Al2O3-Fe2O3
系物質が溶融する、前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により、ロータリーキルン等
による焼結法によってクリンカーを焼成することができ
る。
カー組成物は、ロータリーキルンを始めとする融液を媒
体として焼結させる方式で製造が可能となり、溶融法に
よるC12A7製造上の諸問題、例えば製造コストの高騰
を解決するものとなる。また、急硬性セメント用のクリ
ンカーとして、速硬性成分の含有量が多く、しかも常温
ばかりでなく低温においても硬化が早いものとなり、従
来の急硬性クリンカーの問題点を解決する優れたクリン
カー組成物となる。
成温度に対するFe2O3 及びCaF2の添加効果を示す
グラフ。
O3添加量の影響を示したグラフ。
F2 添加量の影響を示したグラフ。
リンカーの、カルシウムアルミネートの鉱物組成が変化
した場合の融液生成温度の変化を示すグラフ。
カーの、カルシウムアルミネートの鉱物組成が変化した
場合の融液生成温度の変化を示すグラフ。
カーの、カルシウムアルミネートの鉱物組成が変化した
場合の融液生成温度の変化を示すグラフ。
グラフ。
ラフ。
Claims (1)
- 【請求項1】 急硬性セメントに使用されるクリンカー
組成物であって、 鉱物相としてC12A7系のものとC3A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C12A7を主成分としたクリンカー原料に、F
e2O3を全体の0.1〜9重量%、CaF2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。
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JPH06115986A JPH06115986A (ja) | 1994-04-26 |
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Country | Link |
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EP2066597A4 (en) | 2006-09-21 | 2011-07-27 | Mcgowan Kenneth A | METHODS OF USING REFRACTORY LININGS AND / OR CHEMICAL BARRIERS OF CALCIUM HEXA ALUMINATE IN ALKALI OR HIGHLY ALKALI ENVIRONMENTS |
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-
1992
- 1992-10-01 JP JP4263862A patent/JP2872867B2/ja not_active Expired - Fee Related
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