Method for producing a composite type spherical cement

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、セメントの微小粒子の製造法に関し、特にその外周面が球状化されてなるコンポジット型球状化セメントの製造方法に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 従来より各種セメント及び混和材料を用いて各種コンクリートが製造されている。

例えば、下記例のセメントコンクリートがあるが、それらには下記のごとき問題点がある。

超流動化コンクリート： これは、通常のレディーミクストコンクリートの製造時あるいは現場施工時に流動化剤を添加して製造されるもので、コンクリートの施工性の改善と、品質改善の目的に使用される。

しかし、セメントペーストの粘度が異常に低下するため、骨材とセメントペーストとが分離してしまい、均質な硬化物が得られない。

増粘剤によって粘度を維持する試みがなされているが、安定剤に乏しく、配合、練り混ぜ等の品質管理も難しい。

高性能減水剤を用いたコンクリート： これは、通常のレディーミクストコンクリートに高性能減水剤を添加して製造されるもので、水結合剤比を下げ、高強度コンクリート、高耐久性コンクリートを得る目的に使用される。

しかし、極端に水量を抑えるため、未水和のセメントが偏在し、均一な硬化物が得にくい。 また、スランプロスが大きいことも欠点である。

超遅延コンクリート： これは、通常のレディーミクストコンクリートに超遅延剤を添加して製造されるもので、凝結の超遅延性を利用して、コールドジョイントの発生抑制、スランプロスの低減、水和熱の抑制、連続打設に伴う夜間作業の廃止などの目的に使用される。 しかし、環境条件の変化によって強度発現期間が変化し制御が難しい。

超高強度コンクリート： これは、水結合材比を低くおさえ、また流動化材や高性能減水剤を添加して製造され、超高層建築物、原子力設備などに使用される。

シリカヒュームが混和材として検討されているが、強度、スランプ、スランプフローなどの変動が大きいため生コンクリートとしての実用化域まで達していない。

マスコンクリート： これは、大型建築土木構造物（超高層建築物、ダム、
原子力設備など）に使用される。

セメントの水和反応に伴い発熱が生じるが、この温度制御ができず、強度低下、ひび割れなどの問題を生ずることがある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは以上に記載のセメントコンクリートの問題点を解決すべく鋭意研究の結果、流動性に優れ、高強度で、かつ高耐久性のセメントコンクリートを提供するのに役立つセメントの製造方法を開発した。

すなわち本発明は、（１）セメントクリンカー微小粒子を高速気流中衝撃法によって粉砕球状化する際に、混和材料を添加して行うことにより、母粒子としての球状化セメント粒子の表面に子粒子としての混和材料を付着せしめることを特徴とするコンポジット型球状化セメントの製造方法、及び （２）セメントクリンカー微小粒子を高速気流中衝撃法によって粉砕球状化する際に、シリカヒュームを添加して行うことにより、母粒子としての球状化セメント粒子の表面に子粒子としてのシリカヒュームを付着せしめることを特徴とするコンポジット型球状化セメントの製造方法、 を提供するものである。

常法によるセメントの製造は、原料としての、石灰石、粘土、ケイ石及び酸化鉄を適当割合に配合し、微粉砕し、プレヒータを経てロータリーキルンに送り約1450
℃の高温で焼成して、セメントクリンカーを得た後、クーラーで急冷し、その後これを仕上げミル（チューブミル）で微粉砕して、粒径１〜90μｍのセメント微粒子となす方法によって行われる。

なお、ポルトランドセメントの製造では、前記仕上げミルで微粉砕する段階において、３〜５％の石膏が添加される。

すなわち、微粉砕されたセメントクリンカーは粒径１
〜90μｍのものであるが、その微小粒子の外形は若干角はとれているが角形のものである。

本発明では、まずこのセメントクリンカー粉末（微小粒子）を例えば、市販の高速気流中衝撃装置に数分間通過させることによって、外周面の角が更にとれて球状となった球状化セメント（球状のセメント微小粒子）を取得する。 次いで、該球状化したセメントを母粒子とし、
その表面に混和剤あるいは混和材からなる子粒子（例えばシリカヒューム）を全面に付着せしめて複合化し、カプセル化したコンポジット型球状化セメントを製造する。 得られた該コンポジット型球状化セメントは、表面に混和剤あるい混和材が均質に付着されているので、セメントと混和剤あるいは混和材との反応（例えばポゾラン反応）を均一に行うことができ、コンクリートの品質（強度、スランプ等）の安定化を図ることができる。

（実施例） 次に、本発明の球状化セメントの製造法の具体例について説明する。

常法によるセメントの製造工程の仕上げミル（チューブミル）から導出された粒径１〜90μｍのセメントクリンカー微小粒子を、例えば市販の高速気流中衝撃装置である「ナラ−ハイブリタイザー」（商品名：株式会社
奈良機械製作所製）に供給し、３〜20分間程度運転させる。

該高速気流中衝撃装置は、第１図、第２図にその主要部構造を示すごときもので、リング状空間からなる衝撃室中で微小粒子材料に回転衝撃を与えることにより、微小粒子材料を球状化するものである。

第１図は、その断面図、第２図は側断面図であり、図中、１はケーシング、２は前部カバー、３は後部カバー、４は回転盤、５はブレード、６は回転軸、７はリング状衝突室、８はリング状ステーター、９はジャケット、10は球状化セメントと排出弁、11は球状化セメント排出シュート、12は循環回路管、13は原料微小粒子セメントの供給シュート、14は原料微小粒子セメントのホッパーである。

まず、ホッパー14内の原料のセメントが、セメントシュート13から、リング状衝突室７へ供給される。

すると、回転盤４とそれに取着されたブレード５の回転により、リング状衝突室７内の原料セメント微小粒子は、高速で該室７内を回転しながら飛散し、その間リング状ステーター８の表面に設けられた多数の三角溝８′
表面とブレード５とに回転しながら衝突する。

衝突したセメント微小粒子は衝突室７に開口している循環回路管12の一端口からその管内に入り循環した後、
他端口から再び衝突室７内に導入される。

このようにして、回転衝突は回転盤４の回転にしたがって多数回続けられ、所望球状となるまで続行される。

通常、回転盤４の回転数は4000〜16000rpmで、作動時間は３〜20分間である。

作動終了後、排出弁10を降下して開くことによって、
球状化されたセメントがシュート11から取り出される。

なお、ジャケット９内には冷却媒体、あるいは加熱媒体を導入することによって、球状化セメントの表面処理、例えば混和剤の被覆処理を均質、確実に行うことができる。

以上のようにして、外周面の角が更にとれて球状となったセメント微小粒子が得られる。

以上の球状化処理によって得られる球状化セメントは、粒径が１〜30μｍであって、表面が均質化された球状であるため、ベアリング効果を生じ、著しい流動性を得ることができ、よってワーカビィリティのよいものとなる。 その結果、該球状化セメントを配合したメントペーストは流動性に富むものとなり、流し込み成形性に優れる。

また、セルフレベリングコンクリートに用いることは優れた流動性が付与されるために、非常に有効なものである。

さらに、球状化セメントの表面には混和剤（材）を均一に付着させることができる。

その方法としては、高速気流中衝撃法によって球状化する際に、例えばシリカヒュームを５〜30％添加する。
すると、第３図に断面を示すごとく、球状化セメント20
の全球面上にシリカヒューム超微粒子21層が一面に付着した状態のコンポジット型セメントとなる。

このコンポジット型セメントは、シリカヒューム（Si
O ₂ ）とセメントとの反応（ポゾラン反応）を均一に行うことができ、従来問題となっていた高強度シリカヒューム混入コンクリートの品質（強度、スランプ値等）の安定化を図ることができる。

このようなコンポジット型セメントを使用すれば、水和反応の制御等が確実かつ容易に行える。

第４図に示すものは、母粒子がシリカヒューム21で、
子粒子がセメントクリンカー超微粒子22であるセメント複合体である。

これは、超微粒子のセメント複合体であって、シリカヒュームとセメントとの反応を均一にすることができるため、これを使用すれば超高強度コンクリートを製造することができる。 なお、ここでは使用される超微粒子のセメントクリンカーは、前記の高速気流中衝撃装置によって得られる球状化小粒子セメントクリンカーの副産物として、残部微細分を更に分級して得ることができる。

（発明の効果） 以上に説明したとおり、本発明方法によればセメントクリンカーを容易に粉砕球状化し、かつその表面に混和材料を付着せしめてコンポジット型球状化セメントを製造することができる。

得られるコンポジット型球状化セメントは、その表面に混和材料が付着されているため、混和材料との反応を均一かつ完全に進行させることができるので、均一組織で優れた特性のコンクリートを製造することができる。

そして、得られた該球状化セメントは外形が球状の粒径１〜30μｍの微小粒子であって、表面が均質化された球状であるため、ベアリング作用を発揮し、該球状化セメント配合物に著しい流動性を付与することができ、よってワーカビィリティのよいものとなる。

したがって、得られた該コンポジット型球状化セメントを配合した配合物は、流動性に富むため流し込み成形が容易となり、特にセルフレベリングコンクリートに用いることが非常に有利である。

また、流し込み充填が密に行われるため、高強度及び高耐久性の硬化物を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例で用いられる高速気流中衝撃装置の断面図、第２図はその側断面図である。 第３図は、実施例方法により得られた表面にシリカヒュームが被着された球状化セメント微小粒子の断面図、第４図は他の実施例方法により得られた表面にセメント超微粒子が被着されたシリカヒュームの断面図を示す。 1:ケーシング、2:前部カバー、 3:後部カバー、4:回転盤、5:ブレード、 6:回転軸、7:リング状衝突室、 8:リング状ステーター、9:ジャケット、 10:球状化セメントと排出弁、11:球状化セメント排出シュート、12:循環回路管、 13:原料微小粒子セメントの供給シュート、 14:原料微小粒子セメントのホッパー、 20:球状化セメントの微小粒子、 21:シリカヒューム。 22:超微粒子セメントクリンカー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. ⁶識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 22:06） (72)発明者 小石 真純 神奈川県相模原市鵜野森30番地 鵜野森 団地Ｅ403 (72)発明者 本田 宏隆 北海道山越郡長万部町富野107番地６ 東京理科大学教員住宅Ｂ―201 (56)参考文献 特開 昭64−72945（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl. ⁶ ，ＤＢ名) C04B 7/36 C04B 7/52 C04B 28/02 C04B 22/06 B28C 5/06