ホーム > 特許ランキング > ＵＢＥ三菱セメント株式会社
▶ ＵＢＥ三菱セメント株式会社の特許一覧 ▶ 国立大学法人 新潟大学の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024143494
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】セメント組成物及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
C04B 28/02 20060101AFI20241003BHJP
C04B 14/10 20060101ALI20241003BHJP
C04B 22/10 20060101ALI20241003BHJP
C04B 22/14 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
C04B28/02
C04B14/10 B
C04B22/10
C04B22/14 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023056210
(22)【出願日】2023-03-30
(71)【出願人】
【識別番号】521297587
【氏名又は名称】ＵＢＥ三菱セメント株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】304027279
【氏名又は名称】国立大学法人 新潟大学
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100145012
【弁理士】
【氏名又は名称】石坂 泰紀
(72)【発明者】
【氏名】後藤 卓
(72)【発明者】
【氏名】福島 悠太
(72)【発明者】
【氏名】大崎 雅史
(72)【発明者】
【氏名】斎藤 豪
【テーマコード（参考）】
4G112
【Ｆターム（参考）】
4G112MB06
4G112MB24
4G112PA06
4G112PB08
4G112PB11
(57)【要約】
【課題】混練性が良好であり、かつ硬化初期および長期に渡って優れた圧縮強度発現性を有する低炭素型のセメント組成物を提供すること。
【解決手段】Ａｌ２Ｏ３の質量に対するＳｉＯ２の質量の比が０．５以上３．０以下であり且つＢＥＴ比表面積が３０ｍ２／ｇ以上１８０ｍ２／ｇ以下であるか焼された無機鉱物と、炭酸塩と、ポルトランドセメントクリンカーと、せっこうとを含み、上記か焼された無機鉱物の含有量が０．５質量％以上１０．０質量％未満であり、上記炭酸塩及び上記か焼された無機鉱物の合計含有量が５質量％超１５質量％以下であり、上記ポルトランドセメントクリンカー及び上記せっこうの合計含有量が８５質量％以上９５質量％未満である、セメント組成物。
【選択図】なし
【解決手段】Ａｌ２Ｏ３の質量に対するＳｉＯ２の質量の比が０．５以上３．０以下であり且つＢＥＴ比表面積が３０ｍ２／ｇ以上１８０ｍ２／ｇ以下であるか焼された無機鉱物と、炭酸塩と、ポルトランドセメントクリンカーと、せっこうとを含み、上記か焼された無機鉱物の含有量が０．５質量％以上１０．０質量％未満であり、上記炭酸塩及び上記か焼された無機鉱物の合計含有量が５質量％超１５質量％以下であり、上記ポルトランドセメントクリンカー及び上記せっこうの合計含有量が８５質量％以上９５質量％未満である、セメント組成物。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ａｌ２Ｏ３の質量に対するＳｉＯ２の質量の比が０．５以上３．０以下であり且つＢＥＴ比表面積が３０ｍ２／ｇ以上１８０ｍ２／ｇ以下であるか焼された無機鉱物と、炭酸塩と、ポルトランドセメントクリンカーと、せっこうとを含み、
前記か焼された無機鉱物の含有量が０．５質量％以上１０．０質量％未満であり、
前記炭酸塩及び前記か焼された無機鉱物の合計含有量が５質量％超１５質量％以下であり、
前記ポルトランドセメントクリンカー及び前記せっこうの合計含有量が８５質量％以上９５質量％未満である、セメント組成物。
前記か焼された無機鉱物の含有量が０．５質量％以上１０．０質量％未満であり、
前記炭酸塩及び前記か焼された無機鉱物の合計含有量が５質量％超１５質量％以下であり、
前記ポルトランドセメントクリンカー及び前記せっこうの合計含有量が８５質量％以上９５質量％未満である、セメント組成物。
【請求項2】
前記か焼された無機鉱物がか焼アロフェンを含有する、請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項3】
か焼前の前記無機鉱物のＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０の塩酸－炭酸ナトリウム方法に基づいて測定される不溶残分が５０質量％以下である、請求項１又は２に記載のセメント組成物。
【請求項4】
前記炭酸塩の含有量が、前記セメント組成物の全質量を基準として２．０質量％以上９．５質量％以下である、請求項１又は２に記載のセメント組成物。
【請求項5】
ブレーン比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ以上６０００ｃｍ２／ｇ以下である、請求項１又は２に記載のセメント組成物。
【請求項6】
請求項１又は２に記載のセメント組成物及び水を含むペーストの硬化体。
【請求項7】
Ａｌ２Ｏ３の質量に対するＳｉＯ２の質量の比が０．５以上３．０以下であり且つＢＥＴ比表面積が３０ｍ２／ｇ以上１８０ｍ２／ｇ以下であるか焼された無機鉱物と、炭酸塩と、ポルトランドセメントクリンカーと、せっこうとを混合して、前記か焼された無機鉱物の含有量が０．５質量％以上１０．０質量％未満であり、前記炭酸塩及び前記か焼された無機鉱物の合計含有量が５質量％超１５質量％以下であり、前記ポルトランドセメントクリンカー及び前記せっこうの合計含有量が８５質量％以上９５質量％未満であるセメント組成物を調製する調製工程を備える、セメント組成物の製造方法。
【請求項8】
Ａｌ２Ｏ３の質量に対するＳｉＯ２の質量の比が０．５以上３．０以下であり且つＢＥＴ比表面積が３０ｍ２／ｇ以上１８０ｍ２／ｇ以下であるか焼された無機鉱物と、炭酸塩と、ポルトランドセメントクリンカーと、せっこうとを同時に混合粉砕して、ブレーン比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ以上６０００ｃｍ２／ｇ以下であり、前記か焼された無機鉱物の含有量が０．５質量％以上１０．０質量％未満であり、前記炭酸塩及び前記か焼された無機鉱物の合計含有量が５質量％超１５質量％以下であり、前記ポルトランドセメントクリンカー及び前記せっこうの合計含有量が８５質量％以上９５質量％未満であるセメント組成物を調製する調製工程を備える、セメント組成物の製造方法。
【請求項9】
か焼前の前記無機鉱物を５００～９５０℃でか焼して前記か焼された無機鉱物を得るか焼工程を更に備える、請求項７又は８に記載の製造方法。
【請求項10】
前記無機鉱物がアロフェンを含有する、請求項９に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、セメント組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
低炭素化を推進する取り組みとして、製造に係るＣＯ２排出量の大きな普通ポルトランドセメントの一部を混合材によって置換したセメント組成物が使用されている。石灰石は、セメントに添加される混合材として、入手しやすく、安価でもあるため、広く使用されている。
【0003】
現状、普通ポルトランドセメントに添加される混合材の配合量は、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２００９によって５質量％以下と定められているが、地球温暖化防止及び低炭素化の観点から、セメントクリンカーの使用量を減じるため、セメントクリンカーの混合材による置換割合を更に増加させ、より低炭素型のセメントとすることが望まれている。一方で、単に石灰石を現状の５％を超えて添加すると、現状の普通ポルトランドセメントと比較して強度低下を生じることが知られている（例えば、非特許文献１）。
【0004】
また、混合材の種類について、JIS規格では、少量混合成分として、石灰石に加えてフライアッシュ、高炉スラグ、シリカフュームを使用することができるが、それ以外の有望な混合材を探索することも重要である。例えば、天然の材料であるカオリンをか焼したメタカオリンは、セメントに添加した際に良好な強度発現性が得られることがわかっている（非特許文献２）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】中口歩香他、“少量混合成分を増量したセメントの品質評価”、セメント技術大会講演要旨、２０１８、ｐ．２７０－２７１
【非特許文献2】Ｋａｒｅｎ Ｓｃｒｉｖｅｎｅｒ ｅｔ ａｌ．： Ｃａｌｃｉｎｅｄ ｃｌａｙ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ｃｅｍｅｎｔｓ （ＬＣ３）， Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｖｏｌ．１１４，ｐｐ．４９－５６ （２０１８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、非特許文献２で良好な強度発現性を示すメタカオリンの原料となるカオリンについては産出される地域及び国が限定されるため、カオリン以外にも混合材として有効な材料を探索することが求められている。
【0007】
また、非特許文献２では、ＢＥＴ比表面積の大きいメタカオリンを含むか焼粘土を３０％程度添加しており、そのような比表面積の大きい無機鉱物を多量に含む場合、流動性および混練性が悪化することが予想される。一方で、混練性を改善するために強度発現に寄与する無機鉱物の量を減らそうとした場合、セメント組成物としての強度発現性がどのようになるのかは明らかではない。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、混練性が良好であり、かつ硬化初期および長期に渡って優れた圧縮強度発現性を有する低炭素型のセメント組成物およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示の一態様は、以下の［１］～［１０］のとおりである。
［１］Ａｌ２Ｏ３の質量に対するＳｉＯ２の質量の比が０．５以上３．０以下であり且つＢＥＴ比表面積が３０ｍ２／ｇ以上１８０ｍ２／ｇ以下であるか焼された無機鉱物と、炭酸塩と、ポルトランドセメントクリンカーと、せっこうとを含み、上記か焼された無機鉱物の含有量が０．５質量％以上１０．０質量％未満であり、上記炭酸塩及び上記か焼された無機鉱物の合計含有量が５質量％超１５質量％以下であり、上記ポルトランドセメントクリンカー及び上記せっこうの合計含有量が８５質量％以上９５質量％未満である、セメント組成物。
［２］上記か焼された無機鉱物がか焼アロフェンを含有する、［１］に記載のセメント組成物。
［３］か焼前の上記無機鉱物のＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０の塩酸－炭酸ナトリウム方法に基づいて測定される不溶残分が５０質量％以下である、［１］又は［２］に記載のセメント組成物。
［４］上記炭酸塩の含有量が、上記セメント組成物の全質量を基準として２．０質量％以上９．５質量％以下である、［１］～［３］のいずれかに記載のセメント組成物。
［５］ブレーン比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ以上６０００ｃｍ２／ｇ以下である、［１］～［４］のいずれかに記載のセメント組成物。
［６］［１］～［５］のいずれかに記載のセメント組成物及び水を含むペーストの硬化体。
［７］Ａｌ２Ｏ３の質量に対するＳｉＯ２の質量の比が０．５以上３．０以下であり且つＢＥＴ比表面積が３０ｍ２／ｇ以上１８０ｍ２／ｇ以下であるか焼された無機鉱物と、炭酸塩と、ポルトランドセメントクリンカーと、せっこうとを混合して、上記か焼された無機鉱物の含有量が０．５質量％以上１０．０質量％未満であり、上記炭酸塩及び上記か焼された無機鉱物の合計含有量が５質量％超１５質量％以下であり、上記ポルトランドセメントクリンカー及び上記せっこうの合計含有量が８５質量％以上９５質量％未満であるセメント組成物を調製する調製工程を備える、セメント組成物の製造方法。
［８］Ａｌ２Ｏ３の質量に対するＳｉＯ２の質量の比が０．５以上３．０以下であり且つＢＥＴ比表面積が３０ｍ２／ｇ以上１８０ｍ２／ｇ以下であるか焼された無機鉱物と、炭酸塩と、ポルトランドセメントクリンカーと、せっこうとを同時に粉砕して、ブレーン比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ以上６０００ｃｍ２／ｇ以下であり、上記か焼された無機鉱物の含有量が０．５質量％以上１０．０質量％未満であり、上記炭酸塩及び上記か焼された無機鉱物の合計含有量が５質量％超１５質量％以下であり、上記ポルトランドセメントクリンカー及び上記せっこうの合計含有量が８５質量％以上９５質量％未満であるセメント組成物を調製する調製工程を備える、セメント組成物の製造方法。
［９］か焼前の上記無機鉱物を５００～９５０℃でか焼して上記か焼された無機鉱物を得るか焼工程を更に備える、［７］又は［８］に記載の製造方法。
［１０］上記無機鉱物がアロフェンを含有する、［９］に記載の製造方法。
［１］Ａｌ２Ｏ３の質量に対するＳｉＯ２の質量の比が０．５以上３．０以下であり且つＢＥＴ比表面積が３０ｍ２／ｇ以上１８０ｍ２／ｇ以下であるか焼された無機鉱物と、炭酸塩と、ポルトランドセメントクリンカーと、せっこうとを含み、上記か焼された無機鉱物の含有量が０．５質量％以上１０．０質量％未満であり、上記炭酸塩及び上記か焼された無機鉱物の合計含有量が５質量％超１５質量％以下であり、上記ポルトランドセメントクリンカー及び上記せっこうの合計含有量が８５質量％以上９５質量％未満である、セメント組成物。
［２］上記か焼された無機鉱物がか焼アロフェンを含有する、［１］に記載のセメント組成物。
［３］か焼前の上記無機鉱物のＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０の塩酸－炭酸ナトリウム方法に基づいて測定される不溶残分が５０質量％以下である、［１］又は［２］に記載のセメント組成物。
［４］上記炭酸塩の含有量が、上記セメント組成物の全質量を基準として２．０質量％以上９．５質量％以下である、［１］～［３］のいずれかに記載のセメント組成物。
［５］ブレーン比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ以上６０００ｃｍ２／ｇ以下である、［１］～［４］のいずれかに記載のセメント組成物。
［６］［１］～［５］のいずれかに記載のセメント組成物及び水を含むペーストの硬化体。
［７］Ａｌ２Ｏ３の質量に対するＳｉＯ２の質量の比が０．５以上３．０以下であり且つＢＥＴ比表面積が３０ｍ２／ｇ以上１８０ｍ２／ｇ以下であるか焼された無機鉱物と、炭酸塩と、ポルトランドセメントクリンカーと、せっこうとを混合して、上記か焼された無機鉱物の含有量が０．５質量％以上１０．０質量％未満であり、上記炭酸塩及び上記か焼された無機鉱物の合計含有量が５質量％超１５質量％以下であり、上記ポルトランドセメントクリンカー及び上記せっこうの合計含有量が８５質量％以上９５質量％未満であるセメント組成物を調製する調製工程を備える、セメント組成物の製造方法。
［８］Ａｌ２Ｏ３の質量に対するＳｉＯ２の質量の比が０．５以上３．０以下であり且つＢＥＴ比表面積が３０ｍ２／ｇ以上１８０ｍ２／ｇ以下であるか焼された無機鉱物と、炭酸塩と、ポルトランドセメントクリンカーと、せっこうとを同時に粉砕して、ブレーン比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ以上６０００ｃｍ２／ｇ以下であり、上記か焼された無機鉱物の含有量が０．５質量％以上１０．０質量％未満であり、上記炭酸塩及び上記か焼された無機鉱物の合計含有量が５質量％超１５質量％以下であり、上記ポルトランドセメントクリンカー及び上記せっこうの合計含有量が８５質量％以上９５質量％未満であるセメント組成物を調製する調製工程を備える、セメント組成物の製造方法。
［９］か焼前の上記無機鉱物を５００～９５０℃でか焼して上記か焼された無機鉱物を得るか焼工程を更に備える、［７］又は［８］に記載の製造方法。
［１０］上記無機鉱物がアロフェンを含有する、［９］に記載の製造方法。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、混練性が良好であり、かつ硬化初期および長期に渡って優れた圧縮強度発現性を有する低炭素型のセメント組成物およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本開示の実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。なお、以下の説明では、「Ｘ～Ｙ」（Ｘ、Ｙは任意の数字）と記載した場合、特に断らない限り「Ｘ以上Ｙ以下」を意味する。
【0012】
本明細書において例示する材料は特に断らない限り、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。組成物中の各成分の含有量は、組成物中の各成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
【0013】
＜セメント組成物＞
本開示の一実施形態に係るセメント組成物は、Ａｌ２Ｏ３の質量に対するＳｉＯ２の質量の比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３）が０．５以上３．０以下であり且つＢＥＴ比表面積が３０ｍ２／ｇ以上１８０ｍ２／ｇ以下であるか焼された無機鉱物（か焼無機鉱物）と、炭酸塩と、ポルトランドセメントクリンカーと、せっこうとを含み、か焼無機鉱物の含有量が０．５質量％以上１０．０質量％未満であり、炭酸塩及びか焼無機鉱物の合計含有量が５質量％超１５質量％以下であり、ポルトランドセメントクリンカー及びせっこうの合計含有量が８５質量％以上９５質量％未満である。一実施形態に係るセメント組成物は、ポルトランドセメントクリンカーの一部をか焼無機鉱物で置換した組成物ということができ、環境負荷を低減するセメント組成物として有益である。
本開示の一実施形態に係るセメント組成物は、Ａｌ２Ｏ３の質量に対するＳｉＯ２の質量の比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３）が０．５以上３．０以下であり且つＢＥＴ比表面積が３０ｍ２／ｇ以上１８０ｍ２／ｇ以下であるか焼された無機鉱物（か焼無機鉱物）と、炭酸塩と、ポルトランドセメントクリンカーと、せっこうとを含み、か焼無機鉱物の含有量が０．５質量％以上１０．０質量％未満であり、炭酸塩及びか焼無機鉱物の合計含有量が５質量％超１５質量％以下であり、ポルトランドセメントクリンカー及びせっこうの合計含有量が８５質量％以上９５質量％未満である。一実施形態に係るセメント組成物は、ポルトランドセメントクリンカーの一部をか焼無機鉱物で置換した組成物ということができ、環境負荷を低減するセメント組成物として有益である。
【0014】
（か焼無機鉱物）
か焼無機鉱物とは、無機鉱物をか焼して得られるものである。か焼することで無機鉱物の圧縮強さが増加するが、か焼は無機鉱物のＳｉＯ２の含有量、Ａｌ２Ｏ３の含有量及び質量比ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３に実質的な変化を生じさせるものではない。
か焼無機鉱物とは、無機鉱物をか焼して得られるものである。か焼することで無機鉱物の圧縮強さが増加するが、か焼は無機鉱物のＳｉＯ２の含有量、Ａｌ２Ｏ３の含有量及び質量比ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３に実質的な変化を生じさせるものではない。
【0015】
無機鉱物がか焼されたものであることは、２７Ａｌ－ＮＭＲで分析することにより確認することができる。具体的には、か焼処理が施された無機鉱物において、２７Ａｌ－ＮＭＲで分析した４配位Ａｌ、５配位Ａｌ及び６配位Ａｌのピーク面積の和を１００％とした時の、４配位Ａｌ及び５配位Ａｌの少なくとも一方のピーク面積の割合が３０％以上５０％以下であれば、無機鉱物がか焼されたと判断することができる。
【0016】
か焼無機鉱物中において、４配位Ａｌ及び５配位Ａｌは骨格が不安定であり、４配位Ａｌ及び５配位Ａｌはポルトランドセメントクリンカーとの反応性の増加に寄与すると考えられる。４配位Ａｌ及び５配位Ａｌの少なくとも一方のピーク面積の割合が３０％以上であることで、この作用による効果を享受しやすくなる。４配位Ａｌ及び５配位Ａｌの割合が５０％以下であることで、ポルトランドセメントクリンカーとの反応が急速に進行することを抑制し易い。これらの観点から、４配位Ａｌ及び５配位Ａｌの少なくとも一方のピーク面積の割合は３０％以上４５％以下であってよく、３５％以上４５％以下であってもよく、４配位Ａｌ及び５配位Ａｌのピーク面積の割合がともに３０％以上５０％以下であることが好ましく、ともに３０％以上４５％以下であることがより好ましく、３５％以上４５％以下であることがさらに好ましい。
【0017】
４配位Ａｌ及び５配位Ａｌのピーク面積の和は、ポルトランドセメントクリンカーとの反応性の観点から５０％以上であることが好ましく、また、ポルトランドセメントクリンカーとの反応速度の観点から９０％以下であることが好ましい。これらの観点から、４配位Ａｌ及び５配位Ａｌのピーク面積の和は６０％以上９０％以下であることがより好ましく、７０％以上８０％以下であることがさらに好ましい。６配位Ａｌのピーク面積は、１０％以上５０％以下であることが好ましく、１０％以上４０％以下であることがより好ましく、２０％以上３０％以下であることがさらに好ましい。
【0018】
無機鉱物が、所望の４配位Ａｌ、５配位Ａｌ及び６配位Ａｌのピーク面積を有するためには、無機鉱物を所定温度でか焼すればよく、より具体的には後述のか焼工程に記載の内容でか焼すればよい。
【0019】
ピーク面積の割合は、次のようにして測定される。か焼無機鉱物の核種２７Ａｌ－ＮＭＲの化学シフト及び配位状態を、ＮＭＲ装置ＪＮＭ－ＥＣＺ８００Ｒ（日本電子株式会社製）を用いて分析する。 分析手法はＭＡＳ（Ｍａｇｉｃ Ａｎｇｌｅ Ｓｐｉｎｎｉｎｇ）法とし、３．２ｍｍの試料管を使用する。分析条件は、磁場強度：１８．７９Ｔ、周波数：２０ｋＨｚ、積算回数：２５６回、パルス幅：９０°（０．６μｓ）とする。得られた２７Ａｌ－ＮＭＲスペクトルに対し、ガウス関数及びローレンツ関数の畳み込み関数であるフォークト関数を用いて、各々のピークの波形分離を行う。そして分離した各ピークの積分値を用いて各ピーク面積を算出する。
【0020】
なお、か焼無機鉱物の２７Ａｌ－ＮＭＲスペクトルでは、化学シフト－１０ｐｐｍ～１５ｐｐｍの範囲にピークＰ１が、５０ｐｐｍ～８０ｐｐｍの範囲にピークＰ２が、３０ｐｐｍ～４０ｐｐｍの範囲にピークＰ３が観察される。ピークＰ１は６配位のＡｌに対応し、これは無機鉱物の骨格に由来する。ピークＰ２及びＰ３は、無機鉱物の骨格の部分的な崩壊（例えば高温での熱処理による６配位Ａｌ構造の分解と脱ヒドロキシル化）等によって生成すると考えられる、それぞれ４配位のＡｌ及び５配位のＡｌに由来する。得られたＰ１～Ｐ３の各ピーク面積から、Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３の面積の和、及び当該和を基準とするＰ２及びＰ３の面積の割合をそれぞれ算出する。
【0021】
か焼前の無機鉱物のＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０の塩酸－炭酸ナトリウム方法に基づいて測定される不溶残分は５０質量％以下、４０質量％以下又は３０質量％以下であってよい。か焼前の無機鉱物の上記不溶残分は２０質量％以上、２５質量％以上又は３５質量％以上であってよい。上記不溶残分が多いほど、無機鉱物中に反応性の低い鉱物量が多いことを意味する。無機鉱物のふるい分け、分級等の選別により不溶残分の量を調整できる。か焼前の無機鉱物の上記不溶残分が低いと、無機鉱物の反応性および強度発現性がより良好となり、不溶残分を適度に含むことで、無機鉱物の選別のための労力およびコストを低減できる。
【0022】
無機鉱物は、火山噴出物の風化により生成された鉱物、すなわち火山噴出物に由来する鉱物であってよい。火山噴出物としては火山灰、火山礫、軽石、火砕流堆積物等を挙げることができる。無機鉱物は火成岩の風化により生成された鉱物であってよい。火成岩としては、花崗岩等を挙げることができる。一般に、火山噴出物又は火成岩が風化することによりアロフェンが生成し、アロフェンがさらに風化することによりハロイサイトが生成し、ハロイサイトがさらに風化することによりカオリンが生成する。これらカオリン、アロフェン及びハロイサイトは粘土鉱物である。
【0023】
十分な圧縮強さを発現し易い観点から、か焼無機鉱物中のか焼された粘土鉱物の含有量は６０質量％以上であることが好ましく、８０質量％以上であることがより好ましく、１００質量％（実質的にか焼された粘土鉱物からなるか焼無機鉱物）であってもよい。
【0024】
無機鉱物（か焼前）としては、カオリン、アロフェン、ハロイサイト、イモゴライト、イライト、モンモリロナイト、パイロフィライト等が挙げられる。これらの無機鉱物の質量比ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３は０．５以上３．０以下である。これらの無機鉱物のうち、ポルトランドセメントクリンカーとの反応性の観点から、無機鉱物はアロフェン又はハロイサイトを含むことが好ましく、アロフェンを含むことがより好ましい。
【0025】
アロフェンは非晶質の無機鉱物である。アロフェンは一般に０．０５μｍ以上０．２μｍ以下の粒子径を有し、２５０ｍ２／ｇ以上６００ｍ２／ｇ以下のＢＥＴ比表面積を有する。ハロイサイトは結晶質の無機鉱物である。ハロイサイトは一般に、０．１μｍ以上０．３μｍ以下の粒子径を有し、４０ｍ２／ｇ以上１００ｍ２／ｇ以下のＢＥＴ比表面積を有する。
【0026】
か焼無機鉱物はか焼アロフェン又はか焼ハロイサイトを含むことが好ましく、か焼アロフェンを含むことがより好ましい。か焼無機鉱物はメタカオリンを含まないことができる。
【0027】
十分な圧縮強さを発現し易い観点から、か焼無機鉱物中の、か焼アロフェン又はか焼ハロイサイトの含有量は６０質量％以上であることが好ましく、８０質量％以上であることがより好ましく、１００質量％（実質的にか焼アロフェン又はか焼ハロイサイトからなるか焼無機鉱物）であってもよい。か焼無機鉱物中のか焼アロフェンは、酸－アルカリ交互溶解法により測定することができ、か焼ハロイサイトの含有量は、ＸＲＤリートベルト解析により測定することができる。
【0028】
か焼無機鉱物の質量比ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３は０．５以上であり、０．７以上又は０．９以上であってよい。か焼無機鉱物の質量比ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３は３．０以下であり、２．０以下、１．７以下、又は１．２以下であってよい。質量比ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３がこれらの範囲であることで、か焼無機鉱物とポルトランドセメントクリンカーとの反応性が向上し易くなる。
【0029】
か焼無機鉱物中のＳｉＯ２含有量は、ポルトランドセメントクリンカーとの反応性の観点から、３０質量％以上であることが好ましく、５５質量％以下であることが好ましい。か焼無機鉱物中のＡｌ２Ｏ３含有量は、ポルトランドセメントクリンカーとの反応性の観点から、２０質量％以上であることが好ましく、６０質量％以下であることが好ましい。
【0030】
か焼無機鉱物のＢＥＴ比表面積は３０ｍ２／ｇ以上であり、４０ｍ２／ｇ以上、４５ｍ２／ｇ以上、７０ｍ２／ｇ以上又は１００ｍ２／ｇ以上であってよい。ＢＥＴ比表面積は１８０ｍ２／ｇ以下であり、１５０ｍ２／ｇ以下、１２０ｍ２／ｇ以下、９０ｍ２／ｇ以下、６０ｍ２／ｇ以下又は５０ｍ２／ｇ以下であってよい。ＢＥＴ比表面積がこれらの範囲であることで、か焼無機鉱物とポルトランドセメントクリンカーとの反応性が向上し易くなる。ＢＥＴ比表面積は、窒素ガス吸着法にて測定される比表面積である。
【0031】
セメント組成物の全量を基準としたか焼無機鉱物の含有量は、０．５質量％以上であり、１．０質量％以上又は２．０質量％以上であってよい。か焼無機鉱物の含有量がこれらの範囲にあることで、より良好な圧縮強さを得ることができる。セメント組成物の全量を基準としたか焼無機鉱物の含有量は、１０．０質量％未満であり、９．０質量％以下、７．０質量％以下又は４．０質量％以下であってよい。か焼無機鉱物の含有量がこれらの範囲にあることで、より良好な流動性を維持することができる。
【0032】
（炭酸塩）
炭酸塩は、ポルトランドセメントクリンカーと、か焼無機鉱物との水和反応を促進することができる。炭酸塩としては、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩、それらの水和物等が挙げられ、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム１０水和物（Ｎａ２ＣＯ３・１０Ｈ２Ｏ）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸カルシウム（石灰石）、炭酸マグネシウム等が挙げられる。炭酸塩として、セスキ炭酸ナトリウム２水和物（Ｎａ３Ｈ（ＣＯ３）２・ＮａＨＣＯ３・２Ｈ２Ｏ）を用いることもできる。
炭酸塩は、ポルトランドセメントクリンカーと、か焼無機鉱物との水和反応を促進することができる。炭酸塩としては、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩、それらの水和物等が挙げられ、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム１０水和物（Ｎａ２ＣＯ３・１０Ｈ２Ｏ）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）、炭酸カルシウム（石灰石）、炭酸マグネシウム等が挙げられる。炭酸塩として、セスキ炭酸ナトリウム２水和物（Ｎａ３Ｈ（ＣＯ３）２・ＮａＨＣＯ３・２Ｈ２Ｏ）を用いることもできる。
【0033】
石灰石としては、例えば、一般に販売されている石灰石粉、寒水石粉等の炭酸カルシウムを主成分とする粉末を使用することができる。石灰石は、好ましくは、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２００９「ポルトランドセメント」に記載の少量混合成分に適合するものを含む。
【0034】
セメント組成物における炭酸塩の含有量は、流動性の観点から、セメント組成物の全量を基準として、２．０質量％以上、３．５質量％以上又は５．０質量％以上であってよく、一方圧縮強さの観点から１５質量％以下、１２質量％以下又は９．５質量％以下であってもよい。
【0035】
セメント組成物の全量を基準として、炭酸塩とか焼無機鉱物との合計含有量は、５質量％超であり、７質量％以上又は９質量％以上であってよい。セメント組成物の全量を基準として、炭酸塩とか焼無機鉱物との合計含有量は、１５質量％以下であり、１３質量％以下又は１１質量％以下であってよい。
【0036】
（ポルトランドセメントクリンカー）
ポルトランドセメントクリンカーは、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２００９「ポルトランドセメント」に規定の各種ポルトランドセメントを調製するため使用されるポルトランドセメントクリンカーを使用することができる。ポルトランドセメントクリンカーとしては、例えば、普通ポルトランドセメントクリンカー、早強ポルトランドセメントクリンカー、中庸熱ポルトランドセメントクリンカー、低熱ポルトランドセメントクリンカー、油井ポルトランドセメントクリンカー等が挙げられる。ポルトランドセメントクリンカーは、普通ポルトランドセメントクリンカー及び早強ポルトランドセメントクリンカーからなる群より選択される少なくとも一種を含んでよく、普通ポルトランドセメントクリンカーを含むのが好ましい。
ポルトランドセメントクリンカーは、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２００９「ポルトランドセメント」に規定の各種ポルトランドセメントを調製するため使用されるポルトランドセメントクリンカーを使用することができる。ポルトランドセメントクリンカーとしては、例えば、普通ポルトランドセメントクリンカー、早強ポルトランドセメントクリンカー、中庸熱ポルトランドセメントクリンカー、低熱ポルトランドセメントクリンカー、油井ポルトランドセメントクリンカー等が挙げられる。ポルトランドセメントクリンカーは、普通ポルトランドセメントクリンカー及び早強ポルトランドセメントクリンカーからなる群より選択される少なくとも一種を含んでよく、普通ポルトランドセメントクリンカーを含むのが好ましい。
【0037】
ポルトランドセメントクリンカーは、ケイ酸三カルシウム（３ＣａＯ・ＳｉＯ２、Ｃ３Ｓで示す。）、ケイ酸二カルシウム（２ＣａＯ・ＳｉＯ２、Ｃ２Ｓで示す。）、アルミン酸三カルシウム（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、Ｃ３Ａで示す。）、アルミン酸三カルシウム（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３，Ｃ３Ａで示す。）及び鉄アルミン酸四カルシウム（４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３、Ｃ４ＡＦで示す。）を含んでよい。ポルトランドセメントクリンカー中のＣ３Ｓ、Ｃ２Ｓ、Ｃ３Ａ及びＣ４ＡＦのそれぞれの含有量はＢｏｇｕｅ式によって算出することができる。Ｂｏｇｕｅ式とは、化学組成の含有比率からセメントクリンカー中の主要鉱物の含有率を算定する式として広く用いられる式である。Ｂｏｇｕｅ式中の化学式部分には、ＪＩＳ Ｒ ５２０４：２０１９「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」による化学分析値（各化合物の含有比率（質量％））を代入する。
【0038】
＜Ｂｏｇｕｅ式＞
Ｃ３Ｓ［質量％］＝（４.０７×ＣａＯ［質量％］）－（７．６０×ＳｉＯ２［質量％］）－（６．７２×Ａｌ２Ｏ３［質量％］）－（１．４３×Ｆｅ２Ｏ３［質量％］）－（２．８５×ＳＯ３［質量％］）
Ｃ２Ｓ［質量％］＝（２．８７×ＳｉＯ２［質量％］）－（０．７５４×Ｃ３Ｓ［質量％］）
Ｃ３Ａ［質量％］＝（２．６５×Ａｌ２Ｏ３［質量％］）－（１．６９×Ｆｅ２Ｏ３［質量％］）
Ｃ４ＡＦ［質量％］＝３．０４×Ｆｅ２Ｏ３［質量％］
Ｃ３Ｓ［質量％］＝（４.０７×ＣａＯ［質量％］）－（７．６０×ＳｉＯ２［質量％］）－（６．７２×Ａｌ２Ｏ３［質量％］）－（１．４３×Ｆｅ２Ｏ３［質量％］）－（２．８５×ＳＯ３［質量％］）
Ｃ２Ｓ［質量％］＝（２．８７×ＳｉＯ２［質量％］）－（０．７５４×Ｃ３Ｓ［質量％］）
Ｃ３Ａ［質量％］＝（２．６５×Ａｌ２Ｏ３［質量％］）－（１．６９×Ｆｅ２Ｏ３［質量％］）
Ｃ４ＡＦ［質量％］＝３．０４×Ｆｅ２Ｏ３［質量％］
【0039】
ポルトランドセメントクリンカー中のＣ３Ｓ量は、３０．０質量％以上７０．０質量％以下であってよく、好ましくは４０．０質量％以上６６．０質量％以下であり、より好ましくは５０．０質量％以上６３．０質量％以下であり、更に好ましくは５４．０質量％以上５９．０質量％以下であり、特に好ましくは５６．０質量％以上５７．０質量％以下である。Ｃ３Ｓ量の下限値を上記範囲内とすることによって、セメント組成物の硬化における初期の圧縮強さをより向上させることができる。Ｃ３Ｓ量の上限値を上記範囲内とすることによって、セメント組成物の硬化時における発熱を抑制することができる。
【0040】
ポルトランドセメントクリンカー中のＣ２Ｓ量は、５．０質量％以上６５．０質量％以下であってよく、好ましくは１０．０質量％以上５０．０質量％以下であり、より好ましくは１２．０質量％以上４０．０質量％以下であり、更に好ましくは１５．０質量％以上３０．０質量％以下であり、特に好ましくは１８．０質量％以上２２．０質量％以下である。Ｃ２Ｓ量の下限値を上記範囲内とすることによって、セメント組成物の硬化における長期的な圧縮強さをより向上させることができる。またＣ２Ｓ量の上限値を上記範囲内とすることによって、セメント組成物の硬化における初期の圧縮強さをより向上させることができる。
【0041】
ポルトランドセメントクリンカー中のＣ３Ａ量は、７．０質量％以上であってよく、好ましくは８．０質量％以上であり、より好ましくは８．５質量％以上であり、更に好ましくは９．０質量％以上であり、特に好ましくは９．５質量％以上である。Ｃ３Ａ量の下限値を上記範囲内とすることによって、ポルトランドセメントクリンカーの原料となる石炭灰等の廃棄物及び／又は副産物の利用量をより増加させたセメント組成物を製造することができる。ポルトランドセメントクリンカー中のＣ３Ａ量は、１３．０質量％以下であってよく、好ましくは１２．０質量％以下であり、より好ましくは１１．０質量％以下であり、更に好ましくは１０．４質量％であり、特に好ましくは９．８質量％以下である。Ｃ３Ａ量の上限値を上記範囲内とすることによって、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏで表される化合物）の再生成を抑制しやすくなり、セメント組成物の硬化時における断熱温度上昇の増加をより低減することもできる。
【0042】
ポルトランドセメントクリンカー中のＣ４ＡＦ量は、７．０質量％以上であってよく、好ましくは８．０質量％以上であり、より好ましくは９．０質量％以上であり、更に好ましくは９．５質量％以上であり、特に好ましくは９．８質量％以上である。Ｃ４ＡＦ量の下限値を上記範囲内とすることによって、ポルトランドセメントクリンカーの原料となる石炭灰等の廃棄物及び／又は副産物の利用量をより増加させたセメント組成物を製造することができる。ポルトランドセメントクリンカー中のＣ４ＡＦ量は、１４．０質量％以下であってよく、好ましくは１３．０質量％以下であり、より好ましくは１２．０質量％以下であり、更に好ましくは１１．０質量％以下であり、特に好ましくは１０．４質量％以下である。Ｃ４ＡＦ量の上限値を上記範囲内とすることによって、セメント組成物の硬化時における断熱温度上昇の増加をより低減することができる。
【0043】
ポルトランドセメントクリンカーの含有量は、セメント組成物全量を１００質量％として、例えば、８０質量％以上９３質量％以下、８３質量％以上９１質量％以下又は８５質量％以上８９質量％以下であってよい。セメント組成物におけるポルトランドセメントクリンカーの含有量が８０質量％以上、８３質量％以上又は８５質量％以上であることで、より良好な圧縮強さを得ることができ、９３質量％以下、９１質量％以下又は８９質量％以下であることで、ＣＯ２排出量をより削減することができる。
【0044】
（せっこう）
せっこうとしては、例えば、二水せっこう、半水せっこう、無水せっこう等を使用することができる。せっこうとしては、二水せっこう、半水せっこう及び無水せっこうのうちの１種を単独で使用してもよく、複数を組み合わせて使用してもよい。セメント組成物がせっこうを含むと、水和反応速度を調整することができる。
せっこうとしては、例えば、二水せっこう、半水せっこう、無水せっこう等を使用することができる。せっこうとしては、二水せっこう、半水せっこう及び無水せっこうのうちの１種を単独で使用してもよく、複数を組み合わせて使用してもよい。セメント組成物がせっこうを含むと、水和反応速度を調整することができる。
【0045】
セメント組成物におけるせっこうの含有量は、一般的なポルトランドセメントにおけるせっこうの含有量と同等であってよい。セメント組成物におけるせっこうの含有量は、ＳＯ３換算で、セメント組成物の全量を１００質量％として、例えば、０．５～３．５質量％、０．７～３．０質量％又は１．０～２．５質量％であってよい。
【0046】
セメント組成物中のせっこう及びポルトランドセメントクリンカーの合計含有量は、セメント組成物の全量を基準として、８５質量％以上であり、８７質量％以上又は８９質量％以上であってよい。セメント組成物中のせっこう及びポルトランドセメントクリンカーの合計含有量は、セメント組成物の全量を基準として、９５質量％未満であり、９３質量％以下又は９１質量％以下であってよい。セメント組成物中のせっこう及びポルトランドセメントクリンカーの合計含有量がこれらの範囲にあると、強度発現と低炭素化の両立が可能である。
【0047】
（他の成分）
セメント組成物は、無機質微粉末、水酸化カルシウム、水酸化カルシウム以外のカルシウムを含む粉末、コンクリート用減水剤、促進剤、遅延剤等の他の成分（但し、せっこう、石灰石及びか焼無機鉱物を除く）を含んでいてもよい。他の成分の含有量は、セメント組成物の全量を基準として２０質量％以下とすることができ、１５質量％以下であってもよく、１０質量％以下であってもよい。
セメント組成物は、無機質微粉末、水酸化カルシウム、水酸化カルシウム以外のカルシウムを含む粉末、コンクリート用減水剤、促進剤、遅延剤等の他の成分（但し、せっこう、石灰石及びか焼無機鉱物を除く）を含んでいてもよい。他の成分の含有量は、セメント組成物の全量を基準として２０質量％以下とすることができ、１５質量％以下であってもよく、１０質量％以下であってもよい。
【0048】
セメント組成物が無機質微粉末を含むと、圧縮強さがより向上する。無機質微粉末としては、例えば、珪石、砕石等の粉末状の材料が挙げられる。セメント組成物における無機質微粉末の含有量は、セメント組成物の全量を基準として、流動性の観点から０質量％超又は５質量％以上であってよく、圧縮強さの観点から２０質量％以下、１５質量％以下又は１０質量％以下であってよい。
【0049】
＜ブレーン比表面積＞
セメント組成物及びその各種成分のブレーン比表面積は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理測定方法」の記載に準拠して測定することができる。セメント組成物のブレーン比表面積は、３０００ｃｍ２／ｇ以上、３２５０ｃｍ２／ｇ以上又は３３００ｃｍ２／ｇ以上であってよい。セメント組成物のブレーン比表面積は、６０００ｃｍ２／ｇ以下、４０００ｃｍ２／ｇ以下又は３４００ｃｍ２／ｇ以下であってよい。セメント組成物の比表面積がこれらの範囲にあると、強度発現と発熱抑制の両立が可能であり、粉砕によるコストおよびＣＯ２排出量の削減が可能である。
セメント組成物及びその各種成分のブレーン比表面積は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理測定方法」の記載に準拠して測定することができる。セメント組成物のブレーン比表面積は、３０００ｃｍ２／ｇ以上、３２５０ｃｍ２／ｇ以上又は３３００ｃｍ２／ｇ以上であってよい。セメント組成物のブレーン比表面積は、６０００ｃｍ２／ｇ以下、４０００ｃｍ２／ｇ以下又は３４００ｃｍ２／ｇ以下であってよい。セメント組成物の比表面積がこれらの範囲にあると、強度発現と発熱抑制の両立が可能であり、粉砕によるコストおよびＣＯ２排出量の削減が可能である。
【0050】
＜硬化体＞
硬化体は、上記のセメント組成物及び水を含むペーストを硬化させたものである。硬化条件は特に制限されない。硬化体は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に記載の方法に準拠して調製することができる。
硬化体は、上記のセメント組成物及び水を含むペーストを硬化させたものである。硬化条件は特に制限されない。硬化体は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に記載の方法に準拠して調製することができる。
【0051】
ペースト中の水の量は、流動性の観点から、セメント組成物の全量１００質量部に対し、３５質量部以上であることが好ましく、硬化体の空隙構造を密にし易くする観点から８０質量部以下であることが好ましい。これらの観点から、当該水の量は、３５質量部以上８０質量部以下であることが好ましく、５０質量部以上７０質量部以下であることがより好ましい。
【0052】
＜セメント組成物の製造方法＞
本開示の一実施形態に係るセメント組成物の製造方法は、Ａｌ２Ｏ３の質量に対するＳｉＯ２の質量の比が０．５以上３．０以下であり且つＢＥＴ比表面積が３０ｍ２／ｇ以上１８０ｍ２／ｇ以下であるか焼された無機鉱物と、炭酸塩と、ポルトランドセメントクリンカーと、せっこうとを混合して、か焼された無機鉱物の含有量が０．５質量％以上１０．０質量％未満であり、炭酸塩及びか焼された無機鉱物の合計含有量が５質量％超１５質量％以下であり、ポルトランドセメントクリンカー及びせっこうの合計含有量が８５質量％以上９５質量％未満であるセメント組成物を調製する調製工程を備える。
本開示の一実施形態に係るセメント組成物の製造方法は、Ａｌ２Ｏ３の質量に対するＳｉＯ２の質量の比が０．５以上３．０以下であり且つＢＥＴ比表面積が３０ｍ２／ｇ以上１８０ｍ２／ｇ以下であるか焼された無機鉱物と、炭酸塩と、ポルトランドセメントクリンカーと、せっこうとを混合して、か焼された無機鉱物の含有量が０．５質量％以上１０．０質量％未満であり、炭酸塩及びか焼された無機鉱物の合計含有量が５質量％超１５質量％以下であり、ポルトランドセメントクリンカー及びせっこうの合計含有量が８５質量％以上９５質量％未満であるセメント組成物を調製する調製工程を備える。
【0053】
本開示の別の一実施形態に係るセメント組成物の製造方法は、Ａｌ２Ｏ３の質量に対するＳｉＯ２の質量の比が０．５以上３．０以下であり且つＢＥＴ比表面積が３０ｍ２／ｇ以上１８０ｍ２／ｇ以下であるか焼された無機鉱物と、炭酸塩と、ポルトランドセメントクリンカーと、せっこうとを混合又は同時に混合粉砕して、ブレーン比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ以上６０００ｃｍ２／ｇ以下であり、か焼された無機鉱物の含有量が０．５質量％以上１０．０質量％未満であり、炭酸塩及び前記か焼された無機鉱物の合計含有量が５質量％超１５質量％以下であり、ポルトランドセメントクリンカー及びせっこうの合計含有量が８５質量％以上９５質量％未満であるセメント組成物を調製する調製工程を備える。
【0054】
セメント組成物の製造方法は、調製工程に先立ち、無機鉱物を５００～９５０℃でか焼してか焼無機鉱物を得るか焼工程を更に備えていてもよい。その際、無機鉱物は粘土鉱物であってよい。
【0055】
（調製工程）
調製工程では、か焼無機鉱物、炭酸塩、ポルトランドセメントクリンカー及びせっこうを混合及び／又は粉砕する。その際、上記他の成分をともに混合及び／又は粉砕してもよい。
調製工程では、か焼無機鉱物、炭酸塩、ポルトランドセメントクリンカー及びせっこうを混合及び／又は粉砕する。その際、上記他の成分をともに混合及び／又は粉砕してもよい。
【0056】
調製工程において粉砕を行う場合、混合及び粉砕の順序は特に限定されるものではない。すなわち、各原料を混合した後に粉砕を行ってもよく、各原料を個別に粉砕した後に混合してもよく、また各原料の混合及び粉砕を同時に行ってもよい。上記材料のうち一部を混合粉砕し、その後その他の材料を別途粉砕及び／又は混合してもよい。混合は、例えば、パン型ミキサー、傾胴式ミキサー、リボンミキサー等の混合機を用いて行ってよく、ボールミル、竪型ローラーミル、ローラープレス等の粉砕機を用いて混合粉砕してもよく、各原料のそれぞれを粉砕した後に機械混合機等の混合機で混合してもよい。
【0057】
（か焼工程）
か焼工程におけるか焼温度は、無機鉱物の圧縮強さをより増加させる観点から、５００℃以上であることが好ましく、一方、他の鉱物の生成（例えばアロフェンであればムライトの生成）を抑制する観点から、９５０℃以下であることが好ましい。これらの観点から、か焼温度は５００℃以上９５０℃以下、６００℃以上９００℃以下又は８００℃以上９００℃以下であってよい。か焼時間は特に制限されないが、結晶構造への影響の観点から０．５時間以上５時間以内とすることができ、１時間以上４時間以下であってもよい。
か焼工程におけるか焼温度は、無機鉱物の圧縮強さをより増加させる観点から、５００℃以上であることが好ましく、一方、他の鉱物の生成（例えばアロフェンであればムライトの生成）を抑制する観点から、９５０℃以下であることが好ましい。これらの観点から、か焼温度は５００℃以上９５０℃以下、６００℃以上９００℃以下又は８００℃以上９００℃以下であってよい。か焼時間は特に制限されないが、結晶構造への影響の観点から０．５時間以上５時間以内とすることができ、１時間以上４時間以下であってもよい。
【0058】
か焼工程は、２７Ａｌ－ＮＭＲで分析した４配位Ａｌ、５配位Ａｌ及び６配位Ａｌのピーク面積の和を１００％とした時の、４配位Ａｌ及び５配位Ａｌの少なくとも一方のピーク面積の割合が３０％以上５０％以下となるように、無機鉱物をか焼する工程であるということができる。か焼工程は、無機鉱物の骨格の部分的な崩壊を生じさせ、圧縮強さの向上に寄与することができる４配位Ａｌ及び５配位Ａｌに由来するピークＰ２及びＰ３を生じさせる工程であるということができる。
【0059】
以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示は上記実施形態に限定されない。
【実施例0060】
以下、実施例、比較例及び参考例を参照して本開示の内容をより詳細に説明する。ただし、本開示は、下記の実施例に限定されるものではない。
【0061】
［セメント組成物の原料］
（ポルトランドセメントクリンカー）
ポルトランドセメントクリンカーとしては、Ｂｏｇｕｅ式の計算による鉱物組成が下記表１に記載された数値となる普通ポルトランドセメントクリンカーを用いた。Ｂｏｇｕｅ式の計算に用いたセメントの化学組成は、ＪＩＳ Ｒ ５２０４「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」に記載の方法に準拠して測定した。
（ポルトランドセメントクリンカー）
ポルトランドセメントクリンカーとしては、Ｂｏｇｕｅ式の計算による鉱物組成が下記表１に記載された数値となる普通ポルトランドセメントクリンカーを用いた。Ｂｏｇｕｅ式の計算に用いたセメントの化学組成は、ＪＩＳ Ｒ ５２０４「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」に記載の方法に準拠して測定した。
【0062】
【表1】
【0063】
（せっこう）
せっこうとしては、ＪＩＳ Ｒ ９１５１：２００９「セメント用天然せっこう」に記載の要件を満たすせっこうを用いた。
せっこうとしては、ＪＩＳ Ｒ ９１５１：２００９「セメント用天然せっこう」に記載の要件を満たすせっこうを用いた。
【0064】
（石灰石）
石灰石（ＬＳ）としては、炭酸カルシウム含有量が９０質量％以上、酸化アルミニウム含有量が１．０質量％以下であり、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２０１９「ポルトランドセメント」に記載の少量混合成分の要件を満たす石灰石を粉砕した石灰石微粉末（ブレーン比表面積値：７４７０ｃｍ２／ｇ）を用いた。
石灰石（ＬＳ）としては、炭酸カルシウム含有量が９０質量％以上、酸化アルミニウム含有量が１．０質量％以下であり、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２０１９「ポルトランドセメント」に記載の少量混合成分の要件を満たす石灰石を粉砕した石灰石微粉末（ブレーン比表面積値：７４７０ｃｍ２／ｇ）を用いた。
【0065】
（無機鉱物）
無機鉱物としてはアロフェンを用いた。アロフェンとしては商品名：セカードＰ１（品川ゼネラル社製）又は鹿沼土（あかぎ園芸社製）を用いた。用いた無機鉱物の不溶残分を表２に示す。無機鉱物の不溶残分は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０「セメントの化学分析方法」に準拠して測定した。か焼無機鉱物は、か焼前のセカードＰ１及び鹿沼土のそれぞれを電気炉にて９００℃で６０分加熱することにより得た。か焼無機鉱物の化学組成を表３に示す。か焼無機鉱物の化学成分は、蛍光Ｘ線のファンダメンタルパラメーター法による化学分析より求めた（使用機器：リガク社製 ＺＳＸ－１００ｅ）。か焼前後の無機鉱物の密度、ブレーン比表面積及びＢＥＴ比表面積を表４に示す。
無機鉱物としてはアロフェンを用いた。アロフェンとしては商品名：セカードＰ１（品川ゼネラル社製）又は鹿沼土（あかぎ園芸社製）を用いた。用いた無機鉱物の不溶残分を表２に示す。無機鉱物の不溶残分は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０「セメントの化学分析方法」に準拠して測定した。か焼無機鉱物は、か焼前のセカードＰ１及び鹿沼土のそれぞれを電気炉にて９００℃で６０分加熱することにより得た。か焼無機鉱物の化学組成を表３に示す。か焼無機鉱物の化学成分は、蛍光Ｘ線のファンダメンタルパラメーター法による化学分析より求めた（使用機器：リガク社製 ＺＳＸ－１００ｅ）。か焼前後の無機鉱物の密度、ブレーン比表面積及びＢＥＴ比表面積を表４に示す。
【0066】
［ＢＥＴ比表面積の測定方法］
アロフェン（か焼前）、及び、窒素ガス雰囲気下にて１０５℃で１時間の前処理を実施したか焼アロフェンのそれぞれについて、マイクロトラック・ベル社製ＢＥＬＳＯＲＰＭＩＮＩを用いて窒素ガスの吸着量を測定した。その結果をもとにＢＥＴ比表面積を算出した。
アロフェン（か焼前）、及び、窒素ガス雰囲気下にて１０５℃で１時間の前処理を実施したか焼アロフェンのそれぞれについて、マイクロトラック・ベル社製ＢＥＬＳＯＲＰＭＩＮＩを用いて窒素ガスの吸着量を測定した。その結果をもとにＢＥＴ比表面積を算出した。
【0067】
［ブレーン比表面積］
セメント組成物の各種成分のブレーン比表面積は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理測定方法」の記載に準拠して測定した。
セメント組成物の各種成分のブレーン比表面積は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理測定方法」の記載に準拠して測定した。
【0068】
【表2】
【0069】
【表3】
【0070】
【表4】
【0071】
［セメント組成物の調製］
表１に示す化学組成のポルトランドセメントクリンカーに対しせっこうをＳＯ３量換算で１．０質量％添加して混合粉砕し、ベースセメントを得た。その後、表５に示す配合に従って、石灰石粉末、及び、アロフェン（か焼前）又はか焼アロフェンを混合し、セメント組成物を調製した。参考例１は、石灰石粉末を４質量％含有し、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２００９「ポルトランドセメント」の普通ポルトランドセメントに相当するセメント組成物である。
表１に示す化学組成のポルトランドセメントクリンカーに対しせっこうをＳＯ３量換算で１．０質量％添加して混合粉砕し、ベースセメントを得た。その後、表５に示す配合に従って、石灰石粉末、及び、アロフェン（か焼前）又はか焼アロフェンを混合し、セメント組成物を調製した。参考例１は、石灰石粉末を４質量％含有し、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２００９「ポルトランドセメント」の普通ポルトランドセメントに相当するセメント組成物である。
【0072】
［硬化体の調製］
調製したセメント組成物に、細骨材として一般社団法人セメント協会のセメント強さ試験用標準砂及び水を配合し、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に記載の方法に準拠して硬化体を調製した。調製した硬化体は材齢７日又は２８日まで２０℃の恒温室で水中養生を行った。
調製したセメント組成物に、細骨材として一般社団法人セメント協会のセメント強さ試験用標準砂及び水を配合し、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に記載の方法に準拠して硬化体を調製した。調製した硬化体は材齢７日又は２８日まで２０℃の恒温室で水中養生を行った。
【0073】
［圧縮強さ比の測定］
ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」の記載に準拠して、上述の硬化体の材齢７日及び２８日のそれぞれの圧縮強さを測定した。結果を表５に示す。なお、圧縮強さ比とは、基準硬化体の圧縮強さに対する測定対象の硬化体の圧縮強さの比（百分率）である。基準の硬化体は、普通ポルトランドセメントに相当する参考例１のセメント組成物に、細骨材として一般社団法人セメント協会のセメント強さ試験用標準砂及び水を配合し、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に記載の方法に準拠して調製した。
ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」の記載に準拠して、上述の硬化体の材齢７日及び２８日のそれぞれの圧縮強さを測定した。結果を表５に示す。なお、圧縮強さ比とは、基準硬化体の圧縮強さに対する測定対象の硬化体の圧縮強さの比（百分率）である。基準の硬化体は、普通ポルトランドセメントに相当する参考例１のセメント組成物に、細骨材として一般社団法人セメント協会のセメント強さ試験用標準砂及び水を配合し、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に記載の方法に準拠して調製した。
【0074】
【表5】
【0075】
表５より、実施例１，２では、比較例１～３と異なり、材齢７日の圧縮強さが特に優れていただけでなく材齢２８日でも圧縮強さに優れることがわかった。現状の普通ポルトランドセメントに相当する参考例１と比較して、実施例１，２は、クリンカー量を減少して低炭素化を達成しつつ、材齢７，２８日ともに概ね同等以上の圧縮強さを示した。また、いずれの実施例のセメント組成物においても、比表面積の大きいか焼無機鉱物が０．５質量％以上１０．０質量％未満の範囲では、混練性が良好であり、モルタル型枠への充填性は良好であった。