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特開2024-145508セメント組成物、セメント組成物の製造方法、モルタル組成物、及びコンクリート組成物
(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】P2024145508
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】セメント組成物、セメント組成物の製造方法、モルタル組成物、及びコンクリート組成物
(51)【国際特許分類】
C04B 7/00 20060101AFI20241004BHJP
C04B 14/28 20060101ALI20241004BHJP
C04B 28/02 20060101ALI20241004BHJP
【ＦＩ】
C04B7/00 ZAB
C04B14/28
C04B28/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023057892
(22)【出願日】2023-03-31
(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
(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
(74)【代理人】
【識別番号】100140578
【弁理士】
【氏名又は名称】沖田 英樹
(72)【発明者】
【氏名】後藤 卓
(72)【発明者】
【氏名】山下 牧生
(72)【発明者】
【氏名】大崎 雅史
【テーマコード（参考）】
4G112
【Ｆターム（参考）】
4G112PA10
(57)【要約】
【課題】本開示は、５質量％を超える含有量の石灰石を含みながら、コンクリート組成物だけでなくモルタル組成物の硬化体の圧縮強さを改善でき、しかも十分に低い水和熱を示すセメント組成物に関する。
【解決手段】セメントクリンカ、石膏、及び石灰石を含む、セメント組成物。石灰石の含有量が５質量％を超えて１５質量％以下である。セメント組成物が３５００ｃｍ２以上４０００ｃｍ２／ｇ以下のブレーン比表面積を有する。セメント組成物の粒度分布において、式：Ｒｃ＝Ｒ３５．１／（Ｒ１０．９－Ｒ３５．１）によって算出されるＲｃが０．２７以上０．４０以下である。セメントクリンカにおいてＳＯ３の含有量が０．３質量％以上１．５質量％以下である。石膏の半水化率が２５質量％以上９０質量％以下である。セメント組成物を含むモルタル組成物のせん断速度１ｓ－１における見かけ粘度が１Ｐａ・ｓ以上８Ｐａ・ｓ以下である。
【選択図】なし
【解決手段】セメントクリンカ、石膏、及び石灰石を含む、セメント組成物。石灰石の含有量が５質量％を超えて１５質量％以下である。セメント組成物が３５００ｃｍ２以上４０００ｃｍ２／ｇ以下のブレーン比表面積を有する。セメント組成物の粒度分布において、式：Ｒｃ＝Ｒ３５．１／（Ｒ１０．９－Ｒ３５．１）によって算出されるＲｃが０．２７以上０．４０以下である。セメントクリンカにおいてＳＯ３の含有量が０．３質量％以上１．５質量％以下である。石膏の半水化率が２５質量％以上９０質量％以下である。セメント組成物を含むモルタル組成物のせん断速度１ｓ－１における見かけ粘度が１Ｐａ・ｓ以上８Ｐａ・ｓ以下である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
セメントクリンカ、石膏、及び石灰石を含む、セメント組成物であって、
当該セメント組成物の質量を基準として、前記石灰石の含有量が５質量％を超えて１５質量％以下で、前記セメントクリンカ及び前記石膏の合計の含有量が８５質量％以上９５質量％未満であり、
当該セメント組成物が、３５００ｃｍ２／ｇ以上４０００ｃｍ２／ｇ以下のブレーン比表面積を有する粉体であり、
当該セメント組成物のレーザー回析・散乱法による粒度分布において、粒径１０．９μｍ以上の部分の割合がＲ１０．９［％］で、粒径３５．１μｍ以上の部分の割合がＲ３５．１［％］であるとき、
式：Ｒｃ＝Ｒ３５．１／（Ｒ１０．９－Ｒ３５．１）
によって算出されるＲｃが０．２７以上０．４０以下であり、
前記セメントクリンカにおいて、ＳＯ３の含有量が前記セメントクリンカの質量を基準として０．３質量％以上１．５質量％以下で、Ｃ３Ｓ量が５０質量％以上６４質量％以下で、Ｃ３Ａ量が９．０質量％以上１２質量％以下であり、Ｃ３Ｓ量及びＣ３Ａ量がＢｏｇｕｅ式によって算出される値であり、
式：半水化率＝１００×半水石膏の質量／（半水石膏の質量＋二水石膏の質量）
によって算出され、前記式中の半水石膏の質量及び二水石膏の質量がＳＯ３換算の質量である、前記石膏の半水化率が、２５質量％以上９０質量％以下であり、
当該セメント組成物、水及び珪砂のみを含むモルタル組成物の温度２０℃、せん断速度１ｓ－１における見かけ粘度が１Ｐａ・ｓ以上８Ｐａ・ｓ以下であり、
前記見かけ粘度が、当該セメント組成物１００ｇ、水５０ｇ及び珪砂１００ｇのみを含む混合物を、ケミカルミキサーにより回転数５００ｒｐｍで３分間練り混ぜることによりモルタル組成物を形成し、練り混ぜ開始から５分後のモルタル組成物の見かけ粘度を、二重円筒式レオメータを用いて測定することによって求められる値である、
セメント組成物。
当該セメント組成物の質量を基準として、前記石灰石の含有量が５質量％を超えて１５質量％以下で、前記セメントクリンカ及び前記石膏の合計の含有量が８５質量％以上９５質量％未満であり、
当該セメント組成物が、３５００ｃｍ２／ｇ以上４０００ｃｍ２／ｇ以下のブレーン比表面積を有する粉体であり、
当該セメント組成物のレーザー回析・散乱法による粒度分布において、粒径１０．９μｍ以上の部分の割合がＲ１０．９［％］で、粒径３５．１μｍ以上の部分の割合がＲ３５．１［％］であるとき、
式：Ｒｃ＝Ｒ３５．１／（Ｒ１０．９－Ｒ３５．１）
によって算出されるＲｃが０．２７以上０．４０以下であり、
前記セメントクリンカにおいて、ＳＯ３の含有量が前記セメントクリンカの質量を基準として０．３質量％以上１．５質量％以下で、Ｃ３Ｓ量が５０質量％以上６４質量％以下で、Ｃ３Ａ量が９．０質量％以上１２質量％以下であり、Ｃ３Ｓ量及びＣ３Ａ量がＢｏｇｕｅ式によって算出される値であり、
式：半水化率＝１００×半水石膏の質量／（半水石膏の質量＋二水石膏の質量）
によって算出され、前記式中の半水石膏の質量及び二水石膏の質量がＳＯ３換算の質量である、前記石膏の半水化率が、２５質量％以上９０質量％以下であり、
当該セメント組成物、水及び珪砂のみを含むモルタル組成物の温度２０℃、せん断速度１ｓ－１における見かけ粘度が１Ｐａ・ｓ以上８Ｐａ・ｓ以下であり、
前記見かけ粘度が、当該セメント組成物１００ｇ、水５０ｇ及び珪砂１００ｇのみを含む混合物を、ケミカルミキサーにより回転数５００ｒｐｍで３分間練り混ぜることによりモルタル組成物を形成し、練り混ぜ開始から５分後のモルタル組成物の見かけ粘度を、二重円筒式レオメータを用いて測定することによって求められる値である、
セメント組成物。
【請求項2】
当該セメント組成物が、３８００ｃｍ２／ｇを超えて４０００ｃｍ２／ｇ以下のブレーン比表面積を有する粉体である、請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項3】
前記石膏の半水化率が、４０質量％以上９０質量％以下である、請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項4】
当該セメント組成物の前記粒度分布において、粒径２．０μｍ以上の部分の割合がＲ２．０であるとき、
式：Ｒｆ＝Ｒ２．０－Ｒ１０．９
によって算出されるＲｆが３０．０％以上３５．７％以下である、請求項１に記載のセメント組成物。
式：Ｒｆ＝Ｒ２．０－Ｒ１０．９
によって算出されるＲｆが３０．０％以上３５．７％以下である、請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項5】
請求項１に記載のセメント組成物を製造する方法であって、
当該方法が、セメントクリンカ、石膏、及び石灰石を混合することにより前記セメント組成物を形成することを含む、方法。
当該方法が、セメントクリンカ、石膏、及び石灰石を混合することにより前記セメント組成物を形成することを含む、方法。
【請求項6】
請求項１に記載のセメント組成物、細骨材及び水を含む、モルタル組成物。
【請求項7】
ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に準拠して当該モルタル組成物から形成された、材齢２４時間での混和剤無添加のモルタル硬化体の密度が２．２３０ｇ／ｃｍ３以上２．２８０ｇ／ｃｍ３以下である、請求項６に記載のモルタル組成物。
【請求項8】
請求項１に記載のセメント組成物、細骨材、粗骨材及び水を含む、コンクリート組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、セメント組成物、セメント組成物の製造方法、モルタル組成物、及びコンクリート組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
普通ポルトランドセメントのようなセメント組成物を構成するセメントクリンカの一部が混合材に置換されることがあり、混合材として石灰石が広く利用されている。普通ポルトランドセメントに添加される混合材の含有量は、ＪＩＳ規格によって５質量％以下と定められている。
【0003】
しかし、セメントクリンカの製造に伴うＣＯ２排出量が比較的大きいため、地球温暖化防止及び低炭素化の観点から、セメントクリンカをより大きな割合で混合材に置換することが望まれている。例えば、非特許文献１では、ＪＩＳ規格で規定された５質量％を超える含有量の混合材を含むセメント組成物について検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、混合材としての石灰石の含有量が５質量％を超えると、モルタル組成物又はコンクリート組成物の硬化体の圧縮強さが低下する傾向がある。セメント組成物のブレーン比表面積を増加させたとしても、コンクリート組成物や、特にモルタル組成物の硬化体において、石灰石の含有量が大きいと材齢の長い硬化体の圧縮強さが低下し易いという問題があった。また、セメント組成物と水との混合にともなう水和熱が低いことも望まれる。
【0006】
本開示は、５質量％を超える含有量の石灰石を含みながら、コンクリート組成物だけでなくモルタル組成物の硬化体の圧縮強さを改善でき、しかも十分に低い水和熱を示すセメント組成物に関する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示は以下を含む。
［１］
セメントクリンカ、石膏、及び石灰石を含む、セメント組成物であって、
当該セメント組成物の質量を基準として、前記石灰石の含有量が５質量％を超えて１５質量％以下で、前記セメントクリンカ及び前記石膏の合計の含有量が８５質量％以上９５質量％未満であり、
当該セメント組成物が、３５００ｃｍ２／ｇ以上４０００ｃｍ２／ｇ以下のブレーン比表面積を有する粉体であり、
当該セメント組成物のレーザー回析・散乱法による粒度分布において、粒径１０．９μｍ以上の部分の割合がＲ１０．９［％］で、粒径３５．１μｍ以上の部分の割合がＲ３５．１［％］であるとき、
式：Ｒｃ＝Ｒ３５．１／（Ｒ１０．９－Ｒ３５．１）
によって算出されるＲｃが０．２７以上０．４０以下であり、
前記セメントクリンカにおいて、ＳＯ３の含有量が前記セメントクリンカの質量を基準として０．３質量％以上１．５質量％以下で、Ｃ３Ｓ量が５０質量％以上６４質量％以下で、Ｃ３Ａ量が９．０質量％以上１２質量％以下であり、Ｃ３Ｓ量及びＣ３Ａ量がＢｏｇｕｅ式によって算出される値であり、
式：半水化率＝１００×半水石膏の質量／（半水石膏の質量＋二水石膏の質量）
によって算出され、前記式中の半水石膏の質量及び二水石膏の質量がＳＯ３換算の質量である、前記石膏の半水化率が、２５質量％以上９０質量％以下であり、
当該セメント組成物、水及び珪砂のみを含むモルタル組成物の温度２０℃、せん断速度１ｓ－１における見かけ粘度が１Ｐａ・ｓ以上８Ｐａ・ｓ以下であり、
前記見かけ粘度が、当該セメント組成物１００ｇ、水５０ｇ及び珪砂１００ｇのみを含む混合物を、ケミカルミキサーにより回転数５００ｒｐｍで３分間練り混ぜることによりモルタル組成物を形成し、練り混ぜ開始から５分後のモルタル組成物の見かけ粘度を、二重円筒式レオメータを用いて測定することによって求められる値である、
セメント組成物。
［２］
当該セメント組成物が、３８００ｃｍ２／ｇを超えて４０００ｃｍ２／ｇ以下のブレーン比表面積を有する粉体である、［１］に記載のセメント組成物。
［３］
前記石膏の半水化率が、４０質量％以上９０質量％以下である、［１］又は［２］に記載のセメント組成物。
［４］
当該セメント組成物の前記粒度分布において、粒径２．０μｍ以上の部分の割合がＲ２．０であるとき、
式：Ｒｆ＝Ｒ２．０－Ｒ１０．９
によって算出されるＲｆが３０．０％以上３５．７％以下である、［１］～［３］のいずれかに記載のセメント組成物。
［５］
［１］～［４］のいずれかに記載のセメント組成物を製造する方法であって、
当該方法が、セメントクリンカ、石膏及び石灰石を混合することにより前記セメント組成物を形成することを含む、方法。
［６］
［１］～［４］のいずれかに記載のセメント組成物、細骨材及び水を含む、モルタル組成物。
［７］
ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に準拠して当該モルタル組成物から形成された、材齢２４時間での混和剤無添加のモルタル硬化体の密度が２．２３０ｇ／ｃｍ３以上２．２８０ｇ／ｃｍ３以下である、［６］に記載のモルタル組成物。
［８］
［１］～［４］のいずれかに記載のセメント組成物、細骨材、粗骨材及び水を含む、コンクリート組成物。
［１］
セメントクリンカ、石膏、及び石灰石を含む、セメント組成物であって、
当該セメント組成物の質量を基準として、前記石灰石の含有量が５質量％を超えて１５質量％以下で、前記セメントクリンカ及び前記石膏の合計の含有量が８５質量％以上９５質量％未満であり、
当該セメント組成物が、３５００ｃｍ２／ｇ以上４０００ｃｍ２／ｇ以下のブレーン比表面積を有する粉体であり、
当該セメント組成物のレーザー回析・散乱法による粒度分布において、粒径１０．９μｍ以上の部分の割合がＲ１０．９［％］で、粒径３５．１μｍ以上の部分の割合がＲ３５．１［％］であるとき、
式：Ｒｃ＝Ｒ３５．１／（Ｒ１０．９－Ｒ３５．１）
によって算出されるＲｃが０．２７以上０．４０以下であり、
前記セメントクリンカにおいて、ＳＯ３の含有量が前記セメントクリンカの質量を基準として０．３質量％以上１．５質量％以下で、Ｃ３Ｓ量が５０質量％以上６４質量％以下で、Ｃ３Ａ量が９．０質量％以上１２質量％以下であり、Ｃ３Ｓ量及びＣ３Ａ量がＢｏｇｕｅ式によって算出される値であり、
式：半水化率＝１００×半水石膏の質量／（半水石膏の質量＋二水石膏の質量）
によって算出され、前記式中の半水石膏の質量及び二水石膏の質量がＳＯ３換算の質量である、前記石膏の半水化率が、２５質量％以上９０質量％以下であり、
当該セメント組成物、水及び珪砂のみを含むモルタル組成物の温度２０℃、せん断速度１ｓ－１における見かけ粘度が１Ｐａ・ｓ以上８Ｐａ・ｓ以下であり、
前記見かけ粘度が、当該セメント組成物１００ｇ、水５０ｇ及び珪砂１００ｇのみを含む混合物を、ケミカルミキサーにより回転数５００ｒｐｍで３分間練り混ぜることによりモルタル組成物を形成し、練り混ぜ開始から５分後のモルタル組成物の見かけ粘度を、二重円筒式レオメータを用いて測定することによって求められる値である、
セメント組成物。
［２］
当該セメント組成物が、３８００ｃｍ２／ｇを超えて４０００ｃｍ２／ｇ以下のブレーン比表面積を有する粉体である、［１］に記載のセメント組成物。
［３］
前記石膏の半水化率が、４０質量％以上９０質量％以下である、［１］又は［２］に記載のセメント組成物。
［４］
当該セメント組成物の前記粒度分布において、粒径２．０μｍ以上の部分の割合がＲ２．０であるとき、
式：Ｒｆ＝Ｒ２．０－Ｒ１０．９
によって算出されるＲｆが３０．０％以上３５．７％以下である、［１］～［３］のいずれかに記載のセメント組成物。
［５］
［１］～［４］のいずれかに記載のセメント組成物を製造する方法であって、
当該方法が、セメントクリンカ、石膏及び石灰石を混合することにより前記セメント組成物を形成することを含む、方法。
［６］
［１］～［４］のいずれかに記載のセメント組成物、細骨材及び水を含む、モルタル組成物。
［７］
ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に準拠して当該モルタル組成物から形成された、材齢２４時間での混和剤無添加のモルタル硬化体の密度が２．２３０ｇ／ｃｍ３以上２．２８０ｇ／ｃｍ３以下である、［６］に記載のモルタル組成物。
［８］
［１］～［４］のいずれかに記載のセメント組成物、細骨材、粗骨材及び水を含む、コンクリート組成物。
【発明の効果】
【0008】
５質量％を超える含有量の石灰石を含みながら、コンクリート組成物だけでなくモルタル組成物の硬化体の圧縮強さを改善でき、しかも十分に低い水和熱を示すセメント組成物が提供され得る。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の例に限定する趣旨ではない。
【0010】
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。
【0011】
本開示に係るセメント組成物の一例は、セメントクリンカ、石膏、及び石灰石を含む。セメント組成物の質量を基準として、石灰石の含有量が５質量％を超えて１５質量％以下で、セメントクリンカ及び石膏の合計の含有量が８５質量％以上９５質量％未満である。このように５質量％を超える石灰石を含むセメント組成物は、環境負荷低減の観点から有益である。
【0012】
セメント組成物は、３５００ｃｍ２／ｇ以上４０００ｃｍ２／ｇ以下のブレーン比表面積を有する粉体である。セメント組成物のブレーン比表面積が、３５５０ｃｍ２／ｇ以上、３６００ｃｍ２／ｇ以上、３６５０ｃｍ２／ｇ以上、３７００ｃｍ２／ｇ以上、３７５０ｃｍ２／ｇ以上、又は３８００ｃｍ２／ｇ以上であってもよく、３８００ｃｍ２／ｇを超えていてもよい。セメント組成物のブレーン比表面積値はＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に準拠して測定される。ブレーン比表面積が大きいと、モルタル組成物又はコンクリート組成物の硬化体の圧縮強さが向上する傾向がある。セメント組成物のブレーン比表面積が、３９５０ｃｍ２／ｇ以下、又は３９００ｃｍ２／ｇ以下であってもよい。
【0013】
セメント組成物の密度は、３．０４～３．１４が好ましく、より好ましくは３．０６～３．１３であり、さらに好ましくは３．０８～３．１２であり、特に好ましくは３．１０～３．１１である。セメント組成物の密度は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に準拠して測定される。
【0014】
セメント組成物のレーザー回析・散乱法による粒度分布において、粒径１０．９μｍ以上の部分の割合がＲ１０．９［％］で、粒径３５．１μｍ以上の部分の割合がＲ３５．１［％］であるとき、
式：Ｒｃ＝Ｒ３５．１／（Ｒ１０．９－Ｒ３５．１）
によって算出されるＲｃが０．２７以上０．４０以下である。Ｒｃは、粒度分布のうち粒径１０．９μｍ以上の部分において、粒径３５．１μｍ以上の部分の割合に相当する。Ｒｃが０．２７以上０．４０以下であると、セメント組成物が水と混合されたときに発生する水和熱が小さくなりつつ良好な強度が得られる傾向がある。同様の観点から、Ｒｃが０．２８以上、０．２９以上、０．２９以上、０．３０以上、０．３１以上、０．３２以上、０．３３以上、０．３４以上又は０．３５以上であってもよい。Ｒ１０．９は、例えば５４．５以上６０．０以下であってもよい。
式：Ｒｃ＝Ｒ３５．１／（Ｒ１０．９－Ｒ３５．１）
によって算出されるＲｃが０．２７以上０．４０以下である。Ｒｃは、粒度分布のうち粒径１０．９μｍ以上の部分において、粒径３５．１μｍ以上の部分の割合に相当する。Ｒｃが０．２７以上０．４０以下であると、セメント組成物が水と混合されたときに発生する水和熱が小さくなりつつ良好な強度が得られる傾向がある。同様の観点から、Ｒｃが０．２８以上、０．２９以上、０．２９以上、０．３０以上、０．３１以上、０．３２以上、０．３３以上、０．３４以上又は０．３５以上であってもよい。Ｒ１０．９は、例えば５４．５以上６０．０以下であってもよい。
【0015】
セメント組成物のレーザー回析・散乱法による粒度分布において、粒径２．０μｍ以上の部分の割合がＲ２．０であるとき、
式：Ｒｆ＝Ｒ２．０－Ｒ１０．９
によって算出されるＲｆが３０．０％以上３５．７％以下であってもよい。Ｒｆは３１．０％以上であってもよく、３５．０％以下、３４．５％以下、又は３４．０％以下であってもよい。Ｒｆがこれらの範囲内にあることも、水和熱低減の点で有利である。
式：Ｒｆ＝Ｒ２．０－Ｒ１０．９
によって算出されるＲｆが３０．０％以上３５．７％以下であってもよい。Ｒｆは３１．０％以上であってもよく、３５．０％以下、３４．５％以下、又は３４．０％以下であってもよい。Ｒｆがこれらの範囲内にあることも、水和熱低減の点で有利である。
【0016】
セメント組成物の粒度分布は、例えばロジンラムラー式に基づき算出される値であり、粒度の均一性を表すｎ値によっても決定することができる。ロジンラムラー式は、セメント組成物のふるい上の積算分布を表す式であり、以下の式で示される。
式：Ｒ（ｘ）＝ｅｘｐ（-ｂｘ）ｎ
上記式中のｂ及びｎは定数である。ｘは軽質炭酸カルシウムの代表粒子径Ｄ５０である。式に基づき算出されるｎ値が大きいほど、粒度分布が狭く、且つ粒度が揃っていることを意味する。なお、通常は、ロジンラムラー式は質量基準の式であるとされているが、本明細書では、同質の粒子どうしを比較する目的で、体積基準においてもロジンラムラー式が成立するとみなして、それぞれの粒子径Ｄ５０に対する体積基準の積算値を使用してｎ値を算出する。
式：Ｒ（ｘ）＝ｅｘｐ（-ｂｘ）ｎ
上記式中のｂ及びｎは定数である。ｘは軽質炭酸カルシウムの代表粒子径Ｄ５０である。式に基づき算出されるｎ値が大きいほど、粒度分布が狭く、且つ粒度が揃っていることを意味する。なお、通常は、ロジンラムラー式は質量基準の式であるとされているが、本明細書では、同質の粒子どうしを比較する目的で、体積基準においてもロジンラムラー式が成立するとみなして、それぞれの粒子径Ｄ５０に対する体積基準の積算値を使用してｎ値を算出する。
【0017】
セメント組成物の粒度分布におけるロジンラムラー式のｎ値は、好ましくは０．９０以上であり、より好ましくは０．９５以上であり、更に好ましくは１．００以上である。ｎ値が２．２以上であることは、セメント組成物中の微粒子が少なく、それによってセメント組成物の流動性を向上することができるので好ましい。
【0018】
軽質炭酸カルシウムの粒度分布におけるロジンラムラー式のｎ値は、好ましくは１．１２以下であり、より好ましくは１．０６以下であり、更に好ましくは１．０６以下であり、特に好ましくは１．０４以下であり、最も好ましくは１．０２以下である。ｎ値が１．１２以下であることは、セメント組成物の水和熱の観点から好ましい。
【0019】
セメント組成物の粒度分布は、本開示の趣旨を損なわない範囲で、セメント組成物に対して粉砕、分級、ふるい分け等をすることによって上述の範囲内に調整できる。あるいは、粒度分布が異なる複数種類のセメント組成物を混合等することによってセメント組成物の粒度分布を調整してもよい。あるいは、後述する製造方法によってセメント組成物を得てもよい。
【0020】
セメントクリンカは、例えば、普通ポルトランドセメントクリンカ、早強ポルトランドセメントクリンカ、中庸熱ポルトランドセメントクリンカ、低熱ポルトランドセメントクリンカ、油井セメントクリンカ又はこれらの組合せであることができる。入手のしやすさ及び初期材齢の強度向上の観点から、セメントクリンカが、普通ポルトランドセメントクリンカ又は早強ポルトランドセメントクリンカのうち少なくとも一方を含んでもよく、普通ポルトランドセメントを含んでもよい。
【0021】
セメントクリンカは、通常、Ｃ３Ｓ（ケイ酸三カルシウム、３ＣａＯ・ＳｉＯ２）、Ｃ２Ｓ（ケイ酸二カルシウム（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）、Ｃ３Ａ（アルミン酸三カルシウム、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３）、及びＣ４ＡＦ（鉄アルミン酸四カルシウム、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３）を含む。Ｃ３Ｓ量、Ｃ２Ｓ量、Ｃ３Ａ量、及びＣ４ＡＦ量は、それぞれ以下のＢｏｇｕｅ式によって算出することができる。
Ｂｏｇｕｅ式：
Ｃ３Ｓ量［質量％］＝（４.０７×ＣａＯ含有量［質量％］）－（７．６０×ＳｉＯ２含有量［質量％］）－（６．７２×Ａｌ２Ｏ３含有量［質量％］）－（１．４３×Ｆｅ２Ｏ３含有量［質量％］）－（２．８５×ＳＯ３含有量［質量％］）
Ｃ２Ｓ量［質量％］＝（２．８７×ＳｉＯ２含有量［質量％］）－（０．７５４×Ｃ３Ｓ量［質量％］）
Ｃ３Ａ量［質量％］＝（２．６５×Ａｌ２Ｏ３含有量［質量％］）－（１．６９×Ｆｅ２Ｏ３含有量［質量％］）
Ｃ４ＡＦ量［質量％］＝３．０４×Ｆｅ２Ｏ３含有量［質量％］
Ｂｏｇｕｅ式：
Ｃ３Ｓ量［質量％］＝（４.０７×ＣａＯ含有量［質量％］）－（７．６０×ＳｉＯ２含有量［質量％］）－（６．７２×Ａｌ２Ｏ３含有量［質量％］）－（１．４３×Ｆｅ２Ｏ３含有量［質量％］）－（２．８５×ＳＯ３含有量［質量％］）
Ｃ２Ｓ量［質量％］＝（２．８７×ＳｉＯ２含有量［質量％］）－（０．７５４×Ｃ３Ｓ量［質量％］）
Ｃ３Ａ量［質量％］＝（２．６５×Ａｌ２Ｏ３含有量［質量％］）－（１．６９×Ｆｅ２Ｏ３含有量［質量％］）
Ｃ４ＡＦ量［質量％］＝３．０４×Ｆｅ２Ｏ３含有量［質量％］
【0022】
Ｂｏｇｕｅ式は、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、及びＳＯ３の各化合物の含有量からセメントクリンカ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式の計算に用いられる各化合物の含有量は、ＪＩＳ Ｒ ５２０４：２０１９「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」による化学分析値から求められる。
【0023】
セメントクリンカの一例において、Ｃ３Ｓ量は５０質量％以上６４質量％以下である。Ｃ３Ｓ量は、５１．０質量％以上、５２．０質量％以上、５３．０質量％以上又は５４．０質量％以上であってもよく、６３．０質量％以下、６２．０質量％以下、６１．０質量％以下、６０．０質量％以下、又は５９．０質量％以下であってもよい。Ｃ３Ｓ量が大きいと、コンクリート組成物又はモルタル組成物の硬化体の初期強度がより向上する傾向がある。Ｃ３Ｓ量が小さいと、コンクリート組成物又はモルタル組成物の硬化に伴う発熱が抑制される傾向がある。
【0024】
セメントクリンカの一例において、Ｃ３Ａ量は９．０質量％以上１２質量％以下である。Ｃ３Ａ量が１０．４質量％以下、又は９．６質量％以下、であってもよい。Ｃ３Ａ量が大きいと、セメントクリンカの原料としての石炭灰等の廃棄物及び副産物利用量を増加させることができる。Ｃ３Ａ量が小さいと、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏで表される化合物）の再生成が抑制される傾向がある。また、Ｃ３Ａ量が小さいと、コンクリート組成物又はモルタル組成物の硬化体の断熱温度が上昇し難い傾向がある。
【0025】
セメントクリンカの一例において、Ｃ２Ｓ量は、５．０質量％以上６５．０質量％以下であってもよい。Ｃ２Ｓ量は、１０．０質量％以上又は１５．０質量％以上であってもよく、５０．０質量％以下、４０．０質量％以下、３０．０質量％以下、又は２５．０質量％以下であってもよい。Ｃ２Ｓ量が大きいと、コンクリート組成物又はモルタル組成物の硬化体の長期経過後の強度がより向上する傾向がある。Ｃ２Ｓ量が小さいと、コンクリート組成物又はモルタル組成物の硬化体の初期強度がより向上する傾向がある。
【0026】
セメントクリンカの一例において、Ｃ４ＡＦ量は、７．０質量％以上、８．０質量％以上、９．０質量％以上、９．５質量％以上、又は９．８質量％以上であってもよい。Ｃ４ＡＦ量が大きいと、セメントクリンカの原料としての石炭灰等の廃棄物及び副産物利用量を増加させることができる。Ｃ４ＡＦ量は、１４．０質量％以下、１２．０質量％以下、１１．０質量％以下、１０．５質量％、又は１０．０質量％以下であってもよい。Ｃ４ＡＦ量が小さいと、コンクリート組成物又はモルタル組成物の硬化に伴う発熱が抑制される傾向がある。
【0027】
セメントクリンカの一例におけるＳＯ３の含有量は、セメントクリンカの質量を基準として０．３質量％以上１．５質量％以下である。ＳＯ３の含有量がこの範囲内にあると、セメント組成物が水と混合されたときに発生する水和熱が小さくなる傾向がある。同様の観点から、ＳＯ３の含有量は、０．４質量％以上、又は０．５質量％以上であってもよく、１．４質量％以下、１．３質量％以下、１．２質量％以下、１．１質量％以下、１．０質量％以下、０．９質量％以下、０．８質量％以下、０．７質量％以下、又は０．６質量％以下であってもよい。
【0028】
セメント組成物の一例における石膏の半水化率は、２５質量％以上９０質量％以下である。石膏の半水化率は、
式：半水化率＝１００×半水石膏の質量／（半水石膏の質量＋二水石膏の質量）
によって算出される値である。式中の半水石膏の質量及び二水石膏の質量は、それぞれＳＯ３換算の質量である。半水化率が上記範囲内にあると、モルタル組成物の粘度が低下し、それがモルタル組成物の硬化体の圧縮強さ向上に寄与し得る。同様の観点から、石膏の半水化率が、３０質量％以上、３２質量％以上、３４質量％以上、３６質量％以上、３８質量％以上、４０質量％以上、４２質量％以上、４４質量％以上、４６質量％以上、４８質量％以上、５０質量％以上、５２質量％以上、５４質量％以上、５６質量％以上、５８質量％以上、６０質量％以上、６２質量％以上、６４質量％以上、６６質量％以上、６８質量％以上、又は７０質量％以上であってもよく、８８質量％以下、８６質量％以下、８４質量％以下、８２質量％以下、８０質量％以下、又は７８質量％以下であってもよい。
式：半水化率＝１００×半水石膏の質量／（半水石膏の質量＋二水石膏の質量）
によって算出される値である。式中の半水石膏の質量及び二水石膏の質量は、それぞれＳＯ３換算の質量である。半水化率が上記範囲内にあると、モルタル組成物の粘度が低下し、それがモルタル組成物の硬化体の圧縮強さ向上に寄与し得る。同様の観点から、石膏の半水化率が、３０質量％以上、３２質量％以上、３４質量％以上、３６質量％以上、３８質量％以上、４０質量％以上、４２質量％以上、４４質量％以上、４６質量％以上、４８質量％以上、５０質量％以上、５２質量％以上、５４質量％以上、５６質量％以上、５８質量％以上、６０質量％以上、６２質量％以上、６４質量％以上、６６質量％以上、６８質量％以上、又は７０質量％以上であってもよく、８８質量％以下、８６質量％以下、８４質量％以下、８２質量％以下、８０質量％以下、又は７８質量％以下であってもよい。
【0029】
石膏の半水化率は、穴の開いた測定パンに入れられたセメント組成物が５℃／分の昇温速度で加熱されたときの重量変化を、窒素ガスフロー環境下で、約１２０℃から約２２０℃の範囲の示差熱・熱重量同時測定（ＴＧ－ＤＴＡ）によって測定することによって求められる。この測定により得られる熱重量微分（ＤＴＧ）曲線において、第一ピーク及び第二ピークの２つのピークが観測され、以下の式によって半水化率を求めることができる。第一ピークはＤＴＧ曲線における低温側のピークであり、第二ピークはＤＴＧ曲線における高温側のピークである。
半水化率（％）＝（第二ピークでの重量減少）×１７２．２／９．０－（第一ピークでの重量減少）×１７２．２／（１．５×１８．０）×１４５．１／１７２．２
半水化率（％）＝（第二ピークでの重量減少）×１７２．２／９．０－（第一ピークでの重量減少）×１７２．２／（１．５×１８．０）×１４５．１／１７２．２
【0030】
石膏の半水化率は、原料として用いられる石膏における半水化率の他、セメント組成物の製造工程におけるミル内温度の調整や、半水化率の異なるセメントの混合等に基づいて、２５質量％以上９０質量％以下の範囲内に調整することができる。
【0031】
石灰石は、炭酸カルシウムを主成分とする粉体であり、例えば、石灰石粉又は寒水石粉であることができる。石灰石は、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２０１９「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であってもよい。粒度分布の異なる石灰石を組み合わせることにより、セメント組成物のブレーン比表面積を調整することもできる。
【0032】
セメント組成物の一例における石灰石の含有量は、セメント組成物の質量を基準として、５質量％を超えて１５質量％以下である。石灰石の含有量は、６質量％以上、７質量％以上、８質量％以上又は９質量％以上であってもよく、１４質量％以下、１３質量％以下、１２質量％以下、１１質量％以下、又は１０質量％以下であってもよい。
【0033】
セメント組成物の一例におけるセメントクリンカ及び石膏の合計の含有量は、セメント組成物の質量を基準として、８５質量％以上９５質量％未満である。セメントクリンカ及び石膏の合計の含有量が、８６質量％以上、８７質量％以上、８８質量％以上、８９質量％以上、又は９０質量％以上であってもよく、９４質量％以下、９３質量％以下、９２質量％以下、又は９１質量％以下であってもよい。ここで、石膏の含有量は、ＳＯ３換算の量である。
【0034】
セメント組成物の一例における石膏のＳＯ３換算の含有量は、セメント組成物の質量を基準として、例えば０．５質量％以上３．５質量％以下であってもよい。石膏のＳＯ３換算の含有量が、セメント組成物の質量を基準として、０．７質量％以上又は１．０質量％以上であってもよく、３．０質量％以下、２．０質量％以下又は１．５質量％以下であってもよい。
【0035】
セメント組成物の一例におけるセメントクリンカの含有量は、セメント組成物の質量を基準として、例えば７０質量％以上９５質量％以下であってもよい。セメントクリンカの含有量は、セメント組成物の質量を基準として、７５質量％以上又は８５質量％以上であってもよく、９３質量％以下又は９０質量％以下であってもよい。
【0036】
セメント組成物から形成されるモルタル組成物は、適度に低い粘度を有することができる。具体的には、セメント組成物、水及び珪砂のみを含むモルタル組成物の温度２０℃、せん断速度１ｓ－１における見かけ粘度が１Ｐａ・ｓ以上８Ｐａ・ｓ以下であってもよい。モルタル組成物の粘度が低いことは、モルタル組成物の硬化体の圧縮強さ向上に寄与し得る。モルタル組成物の温度２０℃、せん断速度１ｓ－１における見かけ粘度は、２Ｐａ・ｓ以上、３Ｐａ・ｓ以上、４Ｐａ・ｓ以上、又は５Ｐａ・ｓ以上であってもよい。
【0037】
モルタル組成物の見かけ粘度は、セメント組成物１００ｇ、水５０ｇ及び珪砂１００ｇのみを含む混合物を、ケミカルミキサーにより回転数５００ｒｐｍで３分間練り混ぜることによりモルタル組成物を形成し、練り混ぜ開始から５分後のモルタル組成物の見かけ粘度を、二重円筒式レオメータを用いて測定することによって求められる値である。見かけ粘度を測定するためのモルタル組成物において、水セメント比（Ｗ／Ｃ）は０．５０で、砂セメント比は１．０である。水セメント比は、モルタル組成物におけるセメントクリンカの含有量に対する水の含有量の質量比である。砂セメント比は、モルタル組成物におけるセメントクリンカの含有量に対する珪砂の含有量の質量比である。見かけ粘度の測定のためのモルタル組成物に含まれる珪砂は、目開き０．３ｍｍの篩を通過し、目開き０．１５ｍｍの篩を通過しない粒度を有する部分の割合が９５質量％以上で、且つ、目開き０．０６３ｍｍの篩を通過する粒度を有する部分の割合が１質量％以下である粒度分布を有する珪砂（例えば豊浦珪砂）であることができる。
【0038】
セメント組成物は、セメントクリンカ、石膏、及び石灰石に加えて、本開示の趣旨を損なわない範囲でその他の成分を更に含んでもよい。その他の成分の例としては、アロフェン、水酸化カルシウム、硅石粉、カルシウムを含む粉体（石膏、石灰石を除く）、コンクリート用減水剤、促進剤、及び遅延剤が挙げられる。
【0039】
以上例示されたセメント組成物は、セメントクリンカ、石膏、及び石灰石を混合することによりセメント組成物を形成することを含む方法によって製造することができる。セメント組成物を製造する方法は、セメントクリンカ、石膏、及び石灰石を含む混合物を、石膏の半水化率が２５質量％以上９０質量％以下となるように粉砕や混合の際の温度を調整することを含んでもよい。
【0040】
セメント組成物を用いて、モルタル組成物又はコンクリート組成物を調製することができる。モルタル組成物は、セメント組成物、細骨材及び水を含む。コンクリート組成物は、セメント組成物、細骨材、粗骨材及び水を含む。
【0041】
細骨材は、ＪＩＳ Ａ ５００５：２０２０「コンクリート用砕石及び砕砂」に規定される細骨材であってもよい。細骨材は、例えば、川砂、陸砂、山砂、海砂、砕砂、珪砂、石灰石骨材、高炉スラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材又はこれらの組合せを含んでもよい。モルタル組成物におけるセメント組成物の含有量に対する細骨材の含有量の質量比（砂セメント比）は、例えば０．５以上１０．０以下であってもよく、好ましくは０．８以上５．０以下であり、より好ましくは１．０以上３．０以下である。コンクリート組成物におけるセメント組成物の含有量に対する細骨材の含有量は、コンクリート組成物の体積を基準として、例えば２００ｋｇ／ｍ３以上１５００ｋｇ／ｍ３以下であってもよい。
【0042】
粗骨材は、ＪＩＳ Ａ ５００５：２０２０「コンクリート用砕石及び砕砂」に規定の
粗骨材であってもよい。粗骨材は、例えば、砂利、砕石、石灰石骨材、高炉スラグ粗骨材、電気炉酸化スラグ粗骨材又はこれらの組合せを含んでもよい。コンクリート組成物における粗骨材の含有量は、コンクリート組成物の体積を基準として、例えば２００ｋｇ／ｍ３以上１５００ｋｇ／ｍ３以下であってもよい。
粗骨材であってもよい。粗骨材は、例えば、砂利、砕石、石灰石骨材、高炉スラグ粗骨材、電気炉酸化スラグ粗骨材又はこれらの組合せを含んでもよい。コンクリート組成物における粗骨材の含有量は、コンクリート組成物の体積を基準として、例えば２００ｋｇ／ｍ３以上１５００ｋｇ／ｍ３以下であってもよい。
【0043】
モルタル組成物又はコンクリート組成物を構成する水は、例えば、水道水、蒸留水、又は脱イオン水であってもよい。セメント組成物の含有量に対する水の含有量の質量比（水セメント比）が、０．１０以上５．００以下が好ましく、より好ましくは０．２０以上３．００以下であり、さらに好ましくは０．３０以上１．００以下であり、特に好ましくは０．４０以上～０．６０以下である。
【0044】
本開示に係るセメント組成物を含むモルタル組成物は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に準拠して形成された、材齢２４時間での混和剤無添加のモルタル硬化体の密度が２．２３０ｇ／ｃｍ３以上２．２８０ｇ／ｃｍ３以下である硬化体を形成し得る。高い密度を有するモルタル組成物は、高い圧縮強さを示す傾向がある。
【実施例0045】
本発明は以下の実施例に限定されない。
【0046】
１．セメント組成物の原料
セメントクリンカ
表１に示される、Ｂｏｇｕｅ式による鉱物組成及びＳＯ３含有量を有するセメントクリンカＡ～Ｆを準備した。Ｂｏｇｕｅ式の計算に用いた、ＳＯ３含有量を含むセメントクリンカの化学組成は、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。
セメントクリンカ
表１に示される、Ｂｏｇｕｅ式による鉱物組成及びＳＯ３含有量を有するセメントクリンカＡ～Ｆを準備した。Ｂｏｇｕｅ式の計算に用いた、ＳＯ３含有量を含むセメントクリンカの化学組成は、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。
【0047】
【表1】
【0048】
石膏
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石膏を準備した。
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石膏を準備した。
【0049】
石灰石
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、及びその粉砕物（宇部マテリアルズ社：石灰石微粉末 ３２５メッシュ品、ブレーン比表面積値：７４７０ｃｍ２／ｇ）を準備した。
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、及びその粉砕物（宇部マテリアルズ社：石灰石微粉末 ３２５メッシュ品、ブレーン比表面積値：７４７０ｃｍ２／ｇ）を準備した。
【0050】
２．セメント組成物
セメント組成物の製造
セメントクリンカ、石膏及び石灰石を表２に示される配合比で含むセメント組成物を調製した。表中に示されるＳＯ３含有量は、セメントクリンカのＳＯ３含有量と石膏のＳＯ３含有量の合計の割合に相当する。未粉砕の石灰石及びその粉砕物を含むセメント組成物は、セメントクリンカと未粉砕の石灰石を、ボールミルによって粉砕しながら混合し、その後、粉砕後の混合物をミキサにより石灰石の粉砕物と混合することにより製造した。石灰石の粉砕物を含まないセメント組成物は、セメントクリンカと未粉砕の石灰石を、ボールミルによって粉砕しながら混合することにより製造した。実施例１のセメント組成物は、比較例１のセメント組成物を１１０℃で加熱したセメント組成物と比較例１のセメント組成物を混合ことにより製造した。
セメント組成物の製造
セメントクリンカ、石膏及び石灰石を表２に示される配合比で含むセメント組成物を調製した。表中に示されるＳＯ３含有量は、セメントクリンカのＳＯ３含有量と石膏のＳＯ３含有量の合計の割合に相当する。未粉砕の石灰石及びその粉砕物を含むセメント組成物は、セメントクリンカと未粉砕の石灰石を、ボールミルによって粉砕しながら混合し、その後、粉砕後の混合物をミキサにより石灰石の粉砕物と混合することにより製造した。石灰石の粉砕物を含まないセメント組成物は、セメントクリンカと未粉砕の石灰石を、ボールミルによって粉砕しながら混合することにより製造した。実施例１のセメント組成物は、比較例１のセメント組成物を１１０℃で加熱したセメント組成物と比較例１のセメント組成物を混合ことにより製造した。
【0051】
実施例１～３及び比較例１、２のセメント組成物のブレーン比表面積値は、主として、未粉砕の石灰石と石灰石の粉砕物との比率に基づいて、３８００±５０ｃｍ２／ｇの範囲内に調整した。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された。参考例１のセメント組成物は、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２０１９の普通ポルトランドセメントに適合するセメントである。
【0052】
石灰石の含有量
セメント組成物における石灰石の含有量を、炭素・硫黄分析装置（メーカー：ＬＥＣＯジャパン合同会社、装置名：炭素硫黄分析装置ＣＳ７４４）により測定された炭素量を、全て石灰石（ＣａＣＯ３）に由来するとみなし、以下の式によって算出した。
石灰石の含有量（質量％）＝炭素量×１００．１／１２．０
セメント組成物における石灰石の含有量を、炭素・硫黄分析装置（メーカー：ＬＥＣＯジャパン合同会社、装置名：炭素硫黄分析装置ＣＳ７４４）により測定された炭素量を、全て石灰石（ＣａＣＯ３）に由来するとみなし、以下の式によって算出した。
石灰石の含有量（質量％）＝炭素量×１００．１／１２．０
【0053】
半水化率
セメント組成物の試料を穴の開いた測定パンに入れ、窒素ガスフロー環境下で、示差熱・熱重量同時測定（ＴＧ－ＤＴＡ）により、５℃／分の昇温速度での加熱による重量変化を測定した。１２０℃前後～２２０℃前後の範囲のＤＴＧ曲線で確認された第一ピーク及び第二ピークにおける重量減少に基づいて、以下の式により石膏の半水化率を算出した。
半水化率（％）＝（第二ピークでの重量減少）×１７２．２／９．０－（第一ピークでの重量減少）×１７２．２／（１．５×１８．０）×１４５．１／１７２．２
セメント組成物の試料を穴の開いた測定パンに入れ、窒素ガスフロー環境下で、示差熱・熱重量同時測定（ＴＧ－ＤＴＡ）により、５℃／分の昇温速度での加熱による重量変化を測定した。１２０℃前後～２２０℃前後の範囲のＤＴＧ曲線で確認された第一ピーク及び第二ピークにおける重量減少に基づいて、以下の式により石膏の半水化率を算出した。
半水化率（％）＝（第二ピークでの重量減少）×１７２．２／９．０－（第一ピークでの重量減少）×１７２．２／（１．５×１８．０）×１４５．１／１７２．２
【0054】
粒度分布
セメント組成物の粒度分布を、レーザー回析・散乱法によって測定した。得られた粒度分布において、粒径３５．１μｍ以上の部分の割合（％、Ｒ３５．１）、粒径１０．０μｍ以上の部分の割合（％、Ｒ１０．９）、及び粒径２．０μ以上の部分の割合（％、Ｒ２．０）を求めた。下記式によりＲｃ及びＲｆを算出した。粒度分布の１．０～４９．１μｍの範囲でロジンラムラー式（Ｒ－Ｒ）のｎ値を算出した。
Ｒｃ＝Ｒ３５．１／（Ｒ１０．９－Ｒ３５．１）
Ｒｆ＝Ｒ２．０－Ｒ１０．９
セメント組成物の粒度分布を、レーザー回析・散乱法によって測定した。得られた粒度分布において、粒径３５．１μｍ以上の部分の割合（％、Ｒ３５．１）、粒径１０．０μｍ以上の部分の割合（％、Ｒ１０．９）、及び粒径２．０μ以上の部分の割合（％、Ｒ２．０）を求めた。下記式によりＲｃ及びＲｆを算出した。粒度分布の１．０～４９．１μｍの範囲でロジンラムラー式（Ｒ－Ｒ）のｎ値を算出した。
Ｒｃ＝Ｒ３５．１／（Ｒ１０．９－Ｒ３５．１）
Ｒｆ＝Ｒ２．０－Ｒ１０．９
【0055】
【表2】
【0056】
３．モルタル組成物
モルタル組成物の見かけ粘度
表３に示される粒度分布を有する珪砂（豊浦珪砂（商品名）、豊浦珪石工業株式会社）を準備した。水５０ｇに対して、製造された各セメント組成物１００ｇ、珪砂１００ｇの順に投入し、小型の撹拌機（メーカー：新藤科学株式会社、型番：ＨＥＩＤＯＮ スリーワンモーターＢＬ６００）により回転数５００ｒｐｍで３分間練り混ぜることによりモルタル組成物を形成した。モルタル組成物において、セメント組成物に対する水の質量比（Ｗ／Ｃ）は０．５０で、セメント組成物に対する珪砂の質量比は１．００であった。形成されたモルタル組成物を、練り混ぜ始めてから５分後まで静置した。その時点のモルタル組成物から採取した試料を用いて、見かけ粘度を測定した。見かけ粘度は、共軸二重円筒型レオメータ（Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ社製、製品名：ＭＣＲ１０１、治具：ＣＣ２７／Ｔ２００／ＳＳ及びＣＣ２７／Ｐ６）を用い、２０℃の恒温室内で、せん断速度を１０－５から１０３ｓ－１まで段階的に変更する条件で測定した。１０－５から１０３ｓ－１までのせん断速度の変化幅を対数軸上で等分する３６点のせん断速度において、５秒間ずつ試料に対してせん断を加えて見かけ粘度を測定した。せん断速度の上昇と粘度測定を繰り返し、合計１８０秒間かけて、せん断速度を１０－５から１０３ｓ－１まで上昇させた。その後、せん断速度を同様に段階的に下降させながら、３６点のせん断速度において見かけ粘度を測定して、見かけ粘度とせん断速度との関係を示す粘度曲線を得た。得られた粘度曲線から、せん断速度１ｓ－１で５秒間のせん断が加えられたときの見かけ粘度を求めた。
モルタル組成物の見かけ粘度
表３に示される粒度分布を有する珪砂（豊浦珪砂（商品名）、豊浦珪石工業株式会社）を準備した。水５０ｇに対して、製造された各セメント組成物１００ｇ、珪砂１００ｇの順に投入し、小型の撹拌機（メーカー：新藤科学株式会社、型番：ＨＥＩＤＯＮ スリーワンモーターＢＬ６００）により回転数５００ｒｐｍで３分間練り混ぜることによりモルタル組成物を形成した。モルタル組成物において、セメント組成物に対する水の質量比（Ｗ／Ｃ）は０．５０で、セメント組成物に対する珪砂の質量比は１．００であった。形成されたモルタル組成物を、練り混ぜ始めてから５分後まで静置した。その時点のモルタル組成物から採取した試料を用いて、見かけ粘度を測定した。見かけ粘度は、共軸二重円筒型レオメータ（Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ社製、製品名：ＭＣＲ１０１、治具：ＣＣ２７／Ｔ２００／ＳＳ及びＣＣ２７／Ｐ６）を用い、２０℃の恒温室内で、せん断速度を１０－５から１０３ｓ－１まで段階的に変更する条件で測定した。１０－５から１０３ｓ－１までのせん断速度の変化幅を対数軸上で等分する３６点のせん断速度において、５秒間ずつ試料に対してせん断を加えて見かけ粘度を測定した。せん断速度の上昇と粘度測定を繰り返し、合計１８０秒間かけて、せん断速度を１０－５から１０３ｓ－１まで上昇させた。その後、せん断速度を同様に段階的に下降させながら、３６点のせん断速度において見かけ粘度を測定して、見かけ粘度とせん断速度との関係を示す粘度曲線を得た。得られた粘度曲線から、せん断速度１ｓ－１で５秒間のせん断が加えられたときの見かけ粘度を求めた。
【0057】
【表3】
【0058】
密度
モルタル組成物をＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」の記載に準拠して、４０×４０×１６０ｍｍの型枠内に導入し、２４時間経過後、型枠を取り外し、モルタル組成物の硬化体を得た。得られた硬化体の重量と硬化体の体積から、材齢２４時間の硬化体の密度を算出した。
モルタル組成物をＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」の記載に準拠して、４０×４０×１６０ｍｍの型枠内に導入し、２４時間経過後、型枠を取り外し、モルタル組成物の硬化体を得た。得られた硬化体の重量と硬化体の体積から、材齢２４時間の硬化体の密度を算出した。
【0059】
圧縮強さ
材齢７日又は２８日の硬化体の圧縮強さを、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」の記載に準拠した方法で、４０×４０×１６０ｍｍのモルタル試験体にて測定した。具体的にはセメント組成物に対する水の質量比（Ｗ／Ｃ）は０．５０、セメント組成物に対する標準砂（ＪＩＳ Ｒ５２０１強さ試験用標準砂）の質量を３．００として、混和剤は添加せずにこれらを練り混ぜることにより、モルタル試験体を形成するためのモルタル組成物を調製した。
材齢７日又は２８日の硬化体の圧縮強さを、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」の記載に準拠した方法で、４０×４０×１６０ｍｍのモルタル試験体にて測定した。具体的にはセメント組成物に対する水の質量比（Ｗ／Ｃ）は０．５０、セメント組成物に対する標準砂（ＪＩＳ Ｒ５２０１強さ試験用標準砂）の質量を３．００として、混和剤は添加せずにこれらを練り混ぜることにより、モルタル試験体を形成するためのモルタル組成物を調製した。
【0060】
４．コンクリート組成物
表４に示される細骨材、粗骨材及び混和剤を準備した。水（上水道水）、細骨材及び粗骨材、混和剤を表５に示す配合で混合して、参考例１～２のコンクリート組成物を調製した。コンクリート組成物において、セメント組成物に対する水の質量比（Ｗ／Ｃ）は０．５５、空気量は４．５±０．５％であり、スランプ値が１８ｃｍ±１ｃｍとなるようにＡＥ減水剤およびＡＥ剤の量を調整した。実施例および比較例のセメント組成物においては、表５の配合において、単位水量およびＷ／Ｃを一定として、セメントの密度の変化に応じてセメント組成物量を決定し、その変動分を細骨材量で調整した。
表４に示される細骨材、粗骨材及び混和剤を準備した。水（上水道水）、細骨材及び粗骨材、混和剤を表５に示す配合で混合して、参考例１～２のコンクリート組成物を調製した。コンクリート組成物において、セメント組成物に対する水の質量比（Ｗ／Ｃ）は０．５５、空気量は４．５±０．５％であり、スランプ値が１８ｃｍ±１ｃｍとなるようにＡＥ減水剤およびＡＥ剤の量を調整した。実施例および比較例のセメント組成物においては、表５の配合において、単位水量およびＷ／Ｃを一定として、セメントの密度の変化に応じてセメント組成物量を決定し、その変動分を細骨材量で調整した。
【0061】
２０℃の恒温室内で強制練り水平二軸ミキサ（容量５５Ｌ）に、粗骨材、細骨材、セメントの順にミキサへ投入し、それらを３０秒間空練りした後、混和剤を含む水を加えて、混合物を９０秒間練り混ぜ、形成されたコンクリート組成物をミキサから排出した。ＪＩＳ Ａ １１０８：２０１８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準じて、材齢７日又は２８日のコンクリート供試体の圧縮強度を測定した。
【0062】
【表4】
【0063】
【表5】
【0064】
５．水和熱
ＪＩＳ Ｒ ５２０３：２０１５「セメントの水和熱測定方法」に準拠して材齢７，２８日の水和熱を測定した。
ＪＩＳ Ｒ ５２０３：２０１５「セメントの水和熱測定方法」に準拠して材齢７，２８日の水和熱を測定した。
【0065】
【表6】
【0066】
評価結果が表６に示される。実施例１～４及び比較例１のセメント組成物においては石灰石の含有量が９質量％であり、これらのセメント組成物のブレーン比表面積も同程度である。それにもかわらず、各実施例のセメント組成物を含むモルタル組成物の材齢２８日の圧縮強さは、比較例１のセメント組成物を含むモルタル組成物のそれと比較して最大で４Ｎ／ｍｍ２以上大きかった。実施例１～３は、現行の普通ポルトランドセメントに相当する参考例１と比較しても、材齢２８日において同等以上の圧縮強さを示した。
【0067】
一方、コンクリート組成物の場合、実施例及び比較例のセメント組成物から得られた硬化体（コンクリート供試体）は、いずれも参考例とほぼ同等の圧縮強さを示した。
【0068】
実施例１～４のセメント組成物を含むモルタル組成物は、比較例１のセメント組成物を含むモルタル組成物と比較して、より低い見かけ粘度を示した。低い見かけ粘度がモルタル組成物の型への充てん性を高め、その結果、高い圧縮強さを示す密実な硬化体が形成されたと推察される。
【0069】
比較例２のセメント組成物と比較して、実施例１～４のセメント組成物は、材齢７，２８日の水和熱が低く、良好な発熱特性と強度発現性を両立できた。