セメントについて
コンクリート工学研究室
岩城 一郎
ポルトランドセメントとは?


ポルトランドセメント:石灰石,粘土,その他を焼
成し,粉砕したもの.
石灰石(主成分:CaCO3)と粘土(主としてSi:シ
リカ,Al,H2O),若干の酸化鉄(セメントの鉄分
Feの補給,溶融点を下げる)を混合:1450℃前
後に焼成(半溶融状態)→クリンカー(石ころ状)
を粉砕→粒度を調整→(このままでは急結性を
示すため,)緩結材として3-4%の石こう(CaSO4)
添加
セメント工場
実線:原料の流れ
点線:気体の流れ
冷却機
予
熱
装
置
1450℃
三浦尚著:土木材料学(改訂版),コロナ社
セメントの製造工程
(社)セメント協会HPより
生成化合物の種類
4種類

C3S(3CaO・SiO2:エーライトまたはアリット)

C2S(2CaO・SiO2:ビーライトまたはベリット)

C3A(3CaO・Al2O3:アルミネート相)

C4AF(4CaO・Al2O3・Fe2O3:フェライト相)
表2.1参照

強度発現

水和熱,化学抵抗性,乾燥収縮→耐久性
ポルトランドセメントの種類

普通ポルトランドセメント

早強ポルトランドセメント

超早強ポルトランドセメント

中庸熱ポルトランドセメント

低熱ポルトランドセメント

耐硫酸塩ポルトランドセメント

(白色ポルトランドセメント)
表2.2,表2.3参照
ポルトランドセメントの種類
早強性←
→低水和熱
超早強←早強←普通→中庸熱→低熱
↓耐硫酸塩性
耐硫酸塩







普通ポルトランドセメント:最も汎用性の高いセメント
(一般的な構造物,全体の約7割)
早強ポルトランドセメント:普通よりも早く強度が出るセメント
(工場製品,寒冷地)
超早強ポルトランドセメント:早強よりもさらに早く強度が出るセメント
(緊急工事用)
中庸熱ポルトランドセメント:普通に比べ,水和熱の発生を小さくしたセメント
(ダム等マスコン)
低熱ポルトランドセメント:中庸熱よりもさらに発熱を抑制したセメント(マスコン)
耐硫酸塩ポルトランドセメント:硫酸塩に対する抵抗性を高めたセメント
(硫酸塩を多く含む環境:海水,温泉,下水,工場廃水,化学工場等)
(白色ポルトランドセメント:色が白いため,これに顔料を加えることにより種々の色
のコンクリートを作ることができる.)
混合セメント(1)
混合セメント
 ポルトランドセメントに他の材料を混合したセメント
高炉セメント
 鉄鉱石から鉄を採取する際に発生する廃棄物(高炉スラグ)を急
冷し,微粉砕したもの(高炉スラグ微粉末)を混合.置換率によっ
てA種からC種まで.主としてB種を使用(表2.4参照)
 潜在水硬性:それ自身では水硬性をもたないが,セメントと水との
反応によって生じたCa(OH)2による刺激によって水和反応を起こし,
硬化する性質.
 高炉セメントコンクリートの性質:初期強度は小さい(特に低温下
で顕著),長期強度は大きい(ただし,十分に水分を供給した場
合).海水(塩化物,硫酸塩)に対する抵抗性が大きい.水密性が
高い.緻密な細孔組織.
シリカセメント
 反応しやすいシリカ(SiO2)を含むポゾランをポルトランドセメントに
混合したセメント
混合セメント(2)
フライアッシュセメント
 石炭火力発電所から発生する灰のうち,微細な粒子を集塵機で
集めたもの(フライアッシュ:ポゾランの一種)を混合.
 ポゾラン反応:それ自身では水硬性を持たないが,セメントの水和
反応で生じたCa(OH)2と水があるとこれらと反応し,硬化する.(一
般に,潜在水硬性とは区別される)
 フライアッシュセメントの性質:初期強度は小さい,長期強度は大
きい.水密性,化学抵抗性が高い.フライアッシュの粒形は球状な
ため,一般にコンクリートの流動性がよくなる.(→悪い場合もある.
未燃炭素の影響)
セメントに関する最近のトピックス



セメント製造に伴う環境負荷:天然資源の消費,焼成に伴う
燃料の消費・CO2の排出
グリーン購入法の施行に伴う,混合セメント(高炉セメント,フ
ライアッシュセメント)の需要拡大
エコセメント:都市ゴミ焼却灰,下水汚泥を主原料にしたセメ
ント.廃棄物問題を解決する一手段として,最近注目.原料
となる廃棄物の影響でセメントには約1%の塩素が含まれる
ので,用途は鉄筋を使わないコンクリート分野が主流→速硬
エコセメント.最近では脱塩素技術が進歩し、より通常のセメ
ントに近いものも開発→普通エコセメント
http://www.taiheiyo-cement.co.jp/zero-hai/ecoc/index.html

その他特殊セメント:超速硬セメント等
セメントの水和反応
三浦尚著:土木材料学
(改訂版),コロナ社


水和反応:セメント化合物(C3S,C2S,C3A,C4AF)が水(H2O)と反
応し,水和物(C-S-H,Ca(OH)2,エトリンガイト等)を生成
C-S-H:結晶質の低い水和物(ゲル), Ca(OH)2:結晶質
セメントの水和反応(概念図)
セメント
水
水和直後
数時間後
数日後~数年後
残った
セメント
セメントが
固まったもの
コンクリート橋
砂利
気泡
砂
コンクリート
空隙
セメントペースト
C&Cエンサイクロペディア
(セメント協会)より引用
セメントの物理的性質




密度:普通ポルトランドセメント(OPC)で約3.15g/cm3
比表面積(粉末度):OPCで約3000cm2/g
凝結:セメントペーストのこわばりの状態(流動性が
失われていく状態),始発と終結,始発前:まだ固ま
らない状態,終結後:硬化
強さ:決められた砂(標準砂),配合(W/C=0.5),
方法により得られたモルタルの圧縮強度で評価
ダウンロード

セメントの製造方法