JP7120866B2 - セメント組成物 - Google Patents

Description

本発明は、セメント組成物に関する。

ダムなどのマスコンクリートに発生する温度ひび割れは、漏水や鉄筋の腐食などの原因になる。したがって、耐久性や機能性に優れた構造物を建設するためには、温度ひび割れをできる限り減らす必要があり、温度ひび割れの低減対策が重要となる。
マスコンクリートの温度ひび割れの低減対策の一つに、セメントの一部をフライアッシュで置換して、コンクリートの温度上昇の原因であるセメントの水和発熱量を低減する方法がある。そして、近年、中庸熱ポルトランドセメントの３０質量％をフライアッシュで置換してなる中庸熱フライアッシュセメントが、ダム用コンクリートに用いられるセメントの主流になっている。また、上記セメントは、水和発熱量の低減のほかに、コンクリートのワーカビリティの改善や長期強度の増進等の効果を有している。
一方、近年、ポルトランドセメントクリンカの原料として、廃棄物の使用量を増やすことへの要請から、中庸熱ポルトランドセメントクリンカの製造においても、原料として廃棄物の使用量を増やすことが求められている。そして、原料中の、廃棄物の使用量を増やした場合、中庸熱ポルトランドセメント中の３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３（アルミネート相；以下、「Ｃ_３Ａ」ともいう。）の割合が大きくなることで、中庸熱ポルトランドセメントの水和熱が大きくなることが懸念されている。

セメント組成物の水和熱を低減することができる技術として、特許文献１には、Ｃ_２Ｓ（ビーライト；２ＣａＯ・ＳｉＯ_２）１００重量部に対して、Ｃ_２ＡＳ（２ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２）を１０～１００重量部含有し、かつ、Ｃ_３Ａ（アルミネート相）の含有量が２０重量部以下であることを特徴とする焼成物が記載されている。また、特許文献１には、該焼成物を粉砕してなるセメント混和材が記載されている。

特開２００４－２１５５号公報

本発明の目的は、容易に製造することができ、強度発現性に優れ、かつ、水和熱の小さい、フライアッシュを含むセメント組成物（中庸熱フライアッシュセメントに相当するもの）、特に、Ｃ_３Ａの割合が大きくても水和熱の小さいセメント組成物を提供することである。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の鉱物組成を有するポルトランドセメントクリンカ粉末と、二水石膏及び半水石膏の少なくともいずれか一方と、フライアッシュと、ＩＩ型無水石膏粉末を特定の割合で含むセメント組成物によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］～［３］を提供するものである。
［１］ ３ＣａＯ・ＳｉＯ_２の割合が３５．０～５０．０質量％であり、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３の割合が２．０～８．０質量％であるポルトランドセメントクリンカ粉末と、二水石膏及び半水石膏の少なくともいずれか一方と、フライアッシュと、ＩＩ型無水石膏粉末、を含むセメント組成物であって、上記ポルトランドセメントクリンカ粉末と、上記二水石膏及び半水石膏の少なくともいずれか一方の合計量１００質量％中のＳＯ_３の割合が１．５～２．７質量％であり、上記セメント組成物中の上記フライアッシュの割合が２５．０～３５．０質量％であり、上記セメント組成物中の上記ＩＩ型無水石膏粉末の割合（ＳＯ_３換算）が、下限値が０．１質量％であり、かつ、上限値が下記式（１）から算出される数値である数値範囲内であることを特徴とするセメント組成物。
０．２３×Ｃ_３Ａ＋３．４１ ・・・（１）
（上記式（１）中、Ｃ_３Ａは、上記ポルトランドセメントクリンカ粉末中の３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３の割合（質量％）である。）
［２］ 上記ポルトランドセメントクリンカ粉末中の３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３の割合が３．０～７．５質量である前記［１］に記載のセメント組成物。

［３］ 前記［１］又は［２］に記載のセメント組成物を製造するための方法であって、上記ポルトランドセメントクリンカ粉末と、上記二水石膏及び半水石膏の少なくともいずれか一方の合計量１００質量％中のＳＯ_３の割合が１．５～２．７質量％となるように、上記ポルトランドセメントクリンカ粉末に対する上記二水石膏及び半水石膏の少なくともいずれか一方の配合量を定める工程と、上記セメント組成物中の上記フライアッシュの割合に基いて、上記ポルトランドセメントクリンカ粉末に対する上記フライアッシュの配合量を定める工程と、ボーグの計算式を用いて、上記ポルトランドセメントクリンカ粉末中の３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３の割合の数値を算出し、得られた数値を上記式（１）に代入して、上記式（１）から算出される数値を得て、次いで、上記セメント組成物中の上記ＩＩ型無水石膏粉末の割合（ＳＯ_３換算）について、下限値が０．１質量％であり、かつ、上限値が上記式（１）から算出される数値である数値範囲内であるという条件を満足するように、上記ポルトランドセメントクリンカ粉末に対する上記ＩＩ型無水石膏粉末の配合量を定める工程と、上記二水石膏及び半水石膏の少なくともいずれか一方の上記定めた配合量、上記フライアッシュの上記定めた配合量、及び、上記ＩＩ型無水石膏粉末の上記定めた配合量を用いて、上記ポルトランドセメントクリンカ粉末と、上記二水石膏及び半水石膏の少なくともいずれか一方と、上記フライアッシュと、上記ＩＩ型無水石膏粉末を混合して、上記セメント組成物を得る工程、を含むセメント組成物の製造方法。

本発明のセメント組成物は、強度発現性に優れ、かつ、水和熱の小さいものであり、また、特定の材料を混合するという容易な方法で製造することができる。
また、本発明のセメント組成物は、Ｃ_３Ａの割合が大きくても、水和熱の小さいものであり、ポルトランドセメントクリンカの原料として廃棄物の使用量を増やすことができる。

本発明のセメント組成物は、３ＣａＯ・ＳｉＯ_２（エーライト；以下、「Ｃ_３Ｓ」ともいう。）の割合が３５．０～５０．０質量％であり、Ｃ_３Ａ（３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３）の割合が２．０～８．０質量％であるポルトランドセメントクリンカ粉末と、二水石膏及び半水石膏の少なくともいずれか一方と、フライアッシュと、ＩＩ型無水石膏粉末、を含むセメント組成物であって、ポルトランドセメントクリンカ粉末と、二水石膏及び半水石膏の少なくともいずれか一方の合計量１００質量％中のＳＯ_３の割合が１．５～２．７質量％であり、セメント組成物中のフライアッシュの割合が２５．０～３５．０質量％であり、セメント組成物中のＩＩ型無水石膏粉末の割合（ＳＯ_３換算）は、下限値が０．１質量％であり、かつ、上限値が下記式（１）から算出される数値である数値範囲内であることを特徴とするセメント組成物。
０．２３×Ｃ_３Ａ＋３．４１ ・・・（１）
（上記式（１）中、Ｃ_３Ａは、上記ポルトランドセメントクリンカ粉末中の３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３の割合（質量％）である。）
本発明において、セメント組成物とは、ペースト、モルタルまたはコンクリートを調製するための他の材料（減水剤、消泡剤、収縮低減剤等の各種セメント混和剤や、細骨材、粗骨材、及び、水等）は含まれないものとする。

ポルトランドセメントクリンカ粉末中のＣ_３Ｓ（エーライト）の割合は、３５．０～５０．０質量％、好ましくは３７．０～４７．０質量％、特に好ましくは３９．０～４５．０質量％である。該割合が３５．０質量％未満であると、セメント組成物の強度発現性（特に、初期強度発現性）が低下する。該割合が５０．０質量％を超えると、水和熱を小さくする効果が低下する。
ポルトランドセメントクリンカ粉末中のＣ_３Ａ（アルミネート相）の割合は、ポルトランドセメントクリンカの製造の容易性の観点からは、２．０質量％以上であり、ポルトランドセメントクリンカの原料として廃棄物の使用量を増やすことができる観点からは、好ましくは３．０質量％以上、より好ましくは４．０質量％以上、特に好ましくは５．５質量％以上である。また、上記割合は、水和熱を小さくする観点からは、８．０質量％以下、好ましくは７．５質量％以下、より好ましくは７．０質量％以下、特に好ましくは６．５質量％以下である。

ポルトランドセメントクリンカ粉末中の２ＣａＯ・ＳｉＯ₂（ビーライト；以下、「Ｃ₂Ｓ」ともいう。）の割合は、セメント組成物の強度発現性や水和熱等の観点から、好ましくは３０．０～４０．０質量％、より好ましくは３２．０～３８．０質量％である。
また、ポルトランドセメントクリンカ粉末中の４ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｆｅ₂Ｏ₃（フェライト相；以下、「Ｃ₄ＡＦ」ともいう。）の割合は、ポルトランドセメントクリンカの製造の容易性等の観点から、好ましくは８．５～１４．０質量％、より好ましくは９．０～１３．５質量％である。

なお、本明細書において、ポルトランドセメントクリンカ粉末中、Ｃ₃Ｓ、Ｃ₂Ｓ、Ｃ₃Ａ、及びＣ₄ＡＦの各割合は、ポルトランドセメントクリンカ粉末全量（１００質量％）中の割合として、セメントクリンカ原料やセメントクリンカ（焼成物）の化学成分に基づき、下記のボーグの計算式を用いて算出することができる。
Ｃ₃Ｓ（質量％）＝（４．０７×ＣａＯ（質量％））－（７．６０×ＳｉＯ₂（質量％））－（６．７２×Ａｌ₂Ｏ₃（質量％））－（１．４３×Ｆｅ₂Ｏ₃（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％）

セメント組成物に含まれる、上述したポルトランドセメントクリンカ粉末、二水石膏及び半水石膏の少なくともいずれか一方の合計１００質量％中のＳＯ_３の割合は、１．５～２．７質量％、好ましくは１．７～２．６質量％、より好ましくは１．８～２．５質量％である。該割合が１．５質量％未満であると、セメント組成物の流動性及び強度発現性が低下する。該割合が２．７質量％を超えると、水和熱を小さくする効果が低下する。
セメント組成物中の、半水石膏の量と、二水石膏及び半水石膏の合計量とのＳＯ_３換算の質量比（半水石膏のＳＯ_３換算の量／（二水石膏及び半水石膏の合計のＳＯ_３換算の量））は、セメント組成物の流動性及び強度発現性の観点から、好ましくは０．３～０．９５、より好ましくは０．４～０．９、特に好ましくは０．５～０．８５である。

なお、本発明において、ポルトランドセメントクリンカ粉末と、二水石膏及び半水石膏の少なくともいずれか一方を含む材料の例としては、以下の（１）～（３）等が挙げられる。
（１） 上述した鉱物組成を有するポルトランドセメント（中庸熱ポルトランドセメント）
（２） ２種以上のポルトランドセメント（例えば、普通ポルトランドセメントと低熱ポルトランドセメント）を上述した鉱物組成となるように混合してなるもの
（３） ２種以上のポルトランドセメントクリンカ（例えば、普通ポルトランドセメントクリンカと低熱ポルトランドセメントクリンカ）を上述した鉱物組成となるように混合したものと、二水石膏を同時に粉砕してなるもの

フライアッシュは、コンクリート混和材料またはセメント混合材として使用されるフライアッシュであれば特に限定されず、例えば、「ＪＩＳ Ａ ６２０１：２０１５（コンクリート用フライアッシュ）」に規定されるＩ種またはＩＩ種に相当するものが挙げられる。
セメント組成物中、フライアッシュの割合は、２５．０～３５．０質量％、好ましくは２７．０～３４．０質量％、より好ましくは２８．０～３３．０質量％である。上記割合が２５．０質量％未満であると、水和熱が大きくなる。上記割合が３５．０質量％を超えると、強度発現性が低下する。フライアッシュの割合が上記数値範囲内であれば、強度発現性に優れかつ水和熱の小さいセメント組成物となるため、マスコンクリートの製造に好適に用いることができる。

セメント組成物中のＩＩ型無水石膏粉末の割合（ＳＯ_３換算）は、下限値が０．１質量％であり、かつ、上限値が下記式（１）から算出される数値である数値範囲内である。
０．２３×Ｃ_３Ａ＋３．４１ ・・・（１）
（上記式（１）中、Ｃ_３Ａは、上記ポルトランドセメントクリンカ粉末中の３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３の割合（質量％）である。なお、上記ポルトランドセメントクリンカ粉末が、２種以上のポルトランドセメントクリンカからなる場合は、その合計量中の３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３の割合（質量％）である。）
上記下限値は、水和熱をより小さくする観点からは、０．１質量％、好ましくは０．３質量％、より好ましくは０．５質量％、さらに好ましくは１．５質量％、特に好ましくは２．０質量％である。
上記上限値は、セメント組成物の強度発現性（特に初期強度発現性）を向上させ、初期材齢における膨張を小さくする（ひび割れが発生しにくくする）観点から、好ましくは０．２３×Ｃ_３Ａ＋２．９１、より好ましくは０．２３×Ｃ_３Ａ＋２．４１である。
なお、上記式（１）から算出される数値は、上述する下限値（例えば、０．１質量％）を超える数値であるものとする。

ＩＩ型無水石膏粉末のブレーン比表面積は、好ましくは３，０００～６，０００ｃｍ^２／ｇ、より好ましくは３，３００～５，０００ｃｍ^２／ｇ、特に好ましくは３，５００～４，５００ｃｍ^２／ｇである。該ブレーン比表面積が３，０００ｃｍ^２／ｇ以上であれば、セメント組成物の強度発現性がより向上する。該ブレーン比表面積が６，０００ｃｍ^２／ｇ以下であれば、セメント組成物の流動性がより向上する。
なお、本発明では、無水石膏としてＩＩ型無水石膏を用いている。ＩＩ型無水石膏以外の無水石膏として、可溶性無水石膏（ＩＩＩ型無水石膏）があるが、可溶性無水石膏を用いた場合、水和熱を小さくする効果は見られない。

セメント組成物中の全ＳＯ_３の割合は、水和熱を小さくする観点からは、好ましくは２．２質量％以上、より好ましくは２．３質量％以上、さらに好ましくは２．５質量％以上、特に好ましくは３．５質量％以上である。また、上記割合は、強度発現性（特に材齢７日以降における強度発現性）の向上の観点からは、好ましくは７．０質量％以下、より好ましくは６．０質量％以下、さらに好ましくは５．５質量％以下、特に好ましくは４．５質量％以下である。

本発明のセメント組成物のブレーン比表面積は、好ましくは３，０００～４，０００ｃｍ^２／ｇ、より好ましくは３，１００～３，９００ｃｍ^２／ｇ、さらに好ましくは３，１５０～３，８５０ｃｍ^２／ｇ、特に好ましくは３，２００～３，８００ｃｍ^２／ｇである。該ブレーン比表面積が３，０００ｃｍ^２／ｇ以上であれば、セメント組成物の強度発現性がより向上する。該ブレーン比表面積が４，０００ｃｍ^２／ｇ以下であれば、セメント組成物の流動性がより向上する。

本発明のセメント組成物の「ＪＩＳ Ｒ ５２０３：２０１５（セメントの水和熱測定方法）」に準拠して測定した、材齢７日における水和熱は、好ましくは２４０Ｊ／ｇ以下、より好ましくは２３５Ｊ/ｇ以下、特に好ましくは２３０Ｊ／ｇ以下である。
また、本発明のセメント組成物の「ＪＩＳ Ｒ ５２０３：２０１５（セメントの水和熱測定方法）」に準拠して測定した、材齢２８日における水和熱は、好ましくは２９０Ｊ／ｇ以下、より好ましくは２８５Ｊ/ｇ以下、特に好ましくは２８０Ｊ／ｇ以下である。

上述した原料を適宜混合することによって、本発明のセメント組成物を製造することができる。このようなセメント組成物の製造方法の例としては、以下の（ｉ）～（ｖｉ）の方法等が挙げられる。
（ｉ） 中庸熱ポルトランドセメントクリンカ粉砕物と、二水石膏及び半水石膏の少なくともいずれか一方を含む中庸熱ポルトランドセメントであって、該中庸熱ポルトランドセメント中のＳＯ_３の割合が１．５～２．７質量％である中庸熱ポルトランドセメントと、フライアッシュと、ＩＩ型無水石膏粉末を混合してセメント組成物を得る、セメント組成物の製造方法

（ｉｉ） 普通ポルトランドセメント（普通ポルトランドセメントクリンカ粉砕物と、二水石膏及び半水石膏の少なくともいずれか一方を含むもの）と、低熱ポルトランドセメント（低熱ポルトランドセメントクリンカ粉砕物と、二水石膏及び半水石膏の少なくともいずれか一方を含むもの）と、フライアッシュと、Ｉ型無水石膏粉末を混合してセメント組成物を得る、セメント組成物の製造方法
（ｉｉｉ） 中庸熱ポルトランドセメントクリンカとフライアッシュと二水石膏を同時に粉砕して粉砕物を得た後、該粉砕物とＩＩ型無水石膏粉末を混合してセメント組成物を得る、セメント組成物の製造方法

（ｉｖ） 普通ポルトランドセメントクリンカと低熱ポルトランドセメントクリンカとフライアッシュと二水石膏を同時に粉砕して粉砕物を得た後、該粉砕物とＩＩ型無水石膏粉末を混合してセメント組成物を得る、セメント組成物の製造方法
（ｖ） 中庸熱ポルトランドセメントクリンカと二水石膏とフライアッシュとＩＩ型無水石膏を同時に混合しながら粉砕してセメント組成物を得る、セメント組成物の製造方法
（ｖｉ） 普通ポルトランドセメントクリンカと低熱ポルトランドセメントクリンカと二水石膏とフライアッシュとＩＩ型無水石膏を同時に混合しながら粉砕してセメント組成物を得る、セメント組成物の製造方法

本発明のセメント組成物の製造方法において、セメント組成物中のＩＩ型無水石膏粉末の割合（ＳＯ_３換算）は、原料であるポルトランドセメントクリンカ粉末中のＣ_３Ａの量に応じて、特定の範囲内に定める必要がある。
すなわち、予め、ボーグの計算式を用いて、ポルトランドセメントクリンカ粉末中の３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３の割合を算出した後、得られた数値を上述の式（１）に代入して、式（１）から算出される数値を得て、セメント組成物中のＩＩ型無水石膏粉末の割合（ＳＯ_３換算）について、その下限値が０．１質量％であり、かつ、その上限値が上記式（１）から算出される数値である数値範囲内であるという条件を満足するように、原料であるＩＩ型無水石膏の量を定める。
なお、セメント組成物中のＩＩ型無水石膏粉末の割合（ＳＯ_３換算）を大きくするほど、セメント組成物の水和熱が小さくなる傾向がある。また、セメント組成物中のＩＩ型無水石膏粉末の割合（ＳＯ_３換算）が２．０質量％以上の場合、該割合を大きくするほど、セメント組成物の強度発現性が低下する傾向がある。これらのことを考慮して、セメント組成物の配合設計において、セメント組成物中のＩＩ型無水石膏粉末の割合（ＳＯ_３換算）は、目的とするセメント組成物の強度発現性や水和熱に応じて、上記数値範囲内で、適宜、定めればよい。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［使用材料］
（１）中庸熱ポルトランドセメントＭ１～Ｍ３；中庸熱ポルトランドセメントクリンカ粉末と半水石膏と二水石膏の混合物、半水石膏と二水石膏の質量比（半水石膏（ＳＯ_３換算）：二水石膏（ＳＯ_３換算））＝１：１、太平洋セメント社製、鉱物組成等の詳細は表１に示す。表１中、「鉱物組成（質量％）」は、中庸熱ポルトランドセメントクリンカ粉末の鉱物組成を意味し、「ＳＯ_３（質量％）」は、中庸熱ポルトランドセメント中のＳＯ_３の割合を意味する。
（２）ＩＩ型無水石膏粉末（表２～４中、「無水石膏」と示す。）；ブレーン比表面積：４，２２０ｃｍ^２／ｇ
（３）フライアッシュ；「ＪＩＳ Ｒ ６２０１：２０１５（コンクリート用フライアッシュ）」に規定されるＩＩ種に相当するもの、ブレーン比表面積：３，９００ｃｍ^２／ｇ
（４）細骨材；「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５（セメントの物理試験方法）」に規定される標準砂
（５）水；水道水

実施例及び比較例における水和熱及びモルタル圧縮強さの測定方法を以下に示す。
［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日、及び、材齢２８日における水和熱を測定した。
［モルタル圧縮強さ］
「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５（セメントの物理試験方法）」に準拠して、材齢３日、材齢７日、及び、材齢２８日におけるモルタル圧縮強さを測定した。

［実施例１～３、比較例１～２］
中庸熱ポルトランドセメントＭ１と、フライアッシュと、ＩＩ型無水石膏粉末を、セメント組成物中のＩＩ型無水石膏粉末の割合（ＳＯ_３換算）が表２に示す値（表２中の「無水石膏（質量％）」）となるように、ミキサーを用いて混合して、セメント組成物を得た。得られたセメント組成物のブレーン比表面積は３，２００～３，３２０ｃｍ^２／ｇであった。
なお、中庸熱ポルトランドセメントＭ１とフライアッシュの合計量（１００質量％）中のフライアッシュの割合は３０．０質量％とした。また、セメント組成物（中庸熱ポルトランドセメントＭ１とフライアッシュとＩＩ型無水石膏の混合物）中のフライアッシュの割合を、表２中の「ＦＡ（質量％）」の欄に示す。
得られたセメント組成物の水和熱、及び、モルタル圧縮強さを測定した。結果を表２に示す。

中庸熱ポルトランドセメントＭ１において、上記式（１）：０．２３×Ｃ_３Ａ＋３．４１を用いて算出される数値は４．０１質量％であった。
このことから、本発明のセメント組成物中のＩＩ型無水石膏粉末の割合（ＳＯ_３換算）の上限値は４．０１質量％であることがわかる。すなわち、中庸熱ポルトランドセメントＭ１を用いたセメント組成物において、ＩＩ型無水石膏粉末の割合を０．１～４．０１質量％の範囲内の数値にすることで、強度発現性に優れ、かつ、水和熱の小さいセメント組成物を得ることができる。
具体的には、表２より、実施例１～３のセメント組成物（ＩＩ型無水石膏粉末の割合が１．０～４．０質量％であるもの）のモルタル圧縮強さ（材齢３日：１１．７～１４．１Ｎ／ｍｍ^２、材齢７日：１７．０～１９．６Ｎ／ｍｍ^２、材齢２８日：３６．４～３８．０Ｎ／ｍｍ^２）は大きく、水和熱（材齢７日：１８３～２０３Ｊ／ｇ、材齢２８日：２３９～２５４Ｊ／ｇ）は小さいことがわかる。
一方、比較例１のセメント組成物（ＩＩ型無水石膏粉末の割合が０質量％であるもの）の、材齢７日のモルタル圧縮強さ（１８．０Ｎ／ｍｍ^２）は、実施例１～３の材齢７日のモルタル圧縮強さと同程度であり、材齢２８日のモルタル圧縮強さ（３８．６Ｎ／ｍｍ^２）は、実施例１～３の材齢２８日におけるモルタル圧縮強さよりも大きいものの、水和熱（材齢７日：２１０Ｊ／ｇ、材齢２８日：２５８Ｊ／ｇ）は、実施例１～３の各材齢における水和熱よりも大きいことがわかる。また、比較例２のセメント組成物（ＩＩ型無水石膏粉末の割合が５．０質量％であるもの）の、水和熱（材齢７日：１７５Ｊ／ｇ、材齢２８日：２３２Ｊ／ｇ）は、実施例１～３の各材齢における水和熱よりも小さいものの、モルタル圧縮強さ（材齢３日：９．８Ｎ／ｍｍ^２、材齢７日：１４．５Ｎ／ｍｍ^２、材齢２８日：３５．２Ｎ／ｍｍ^２）は、実施例１～３の各材齢におけるモルタル圧縮強さよりも小さいことがわかる。

［実施例４～６、比較例３～４］
中庸熱ポルトランドセメントＭ２と、フライアッシュと、ＩＩ型無水石膏粉末を、セメント組成物中のＩＩ型無水石膏粉末の割合（ＳＯ_３換算）が表３に示す値（表３中の「無水石膏（質量％）」）となるように、ミキサーを用いて混合して、セメント組成物を得た。得られたセメント組成物のブレーン比表面積は３，２２０～３，３００ｃｍ^２／ｇであった。
なお、中庸熱ポルトランドセメントＭ２とフライアッシュの合計量（１００質量％）中のフライアッシュの割合は３０．０質量％とした。また、セメント組成物（中庸熱ポルトランドセメントＭ２とフライアッシュとＩＩ型無水石膏の混合物）中のフライアッシュの割合を、表３中の「ＦＡ（質量％）」の欄に示す。
得られたセメント組成物の水和熱、及び、モルタル圧縮強さを測定した。結果を表３に示す。

中庸熱ポルトランドセメントＭ２において、上記式（１）：０．２３×Ｃ_３Ａ＋３．４１を用いて算出される数値は５．０２質量％であった。
このことから、本発明のセメント組成物中、ＩＩ型無水石膏粉末の割合（ＳＯ_３換算）の上限値は５．０２質量％であることがわかる。すなわち、中庸熱ポルトランドセメントＭ２を用いたセメント組成物において、ＩＩ型無水石膏粉末の割合を０．１～５．０２質量％の範囲内の数値にすることで、強度発現性に優れ、かつ、水和熱の小さいセメント組成物を得ることができる。
具体的には、表３より、実施例４～６のセメント組成物（ＩＩ型無水石膏粉末の割合が１．０～５．０質量％であるもの）のモルタル圧縮強さ（材齢３日：１３．２～１６．８Ｎ／ｍｍ^２、材齢７日：２１．２～２３．８Ｎ／ｍｍ^２、材齢２８日：３８．３～４１．２Ｎ／ｍｍ^２）は大きく、水和熱（材齢７日：２０７～２２９Ｊ／ｇ、材齢２８日：２６３～２８４Ｊ／ｇ）は小さいことがわかる。
一方、比較例３のセメント組成物（ＩＩ型無水石膏粉末の割合が０質量％であるもの）の、材齢７日のモルタル圧縮強さ（２２．２Ｎ／ｍｍ^２）は、実施例４～６の材齢７日のモルタル圧縮強さと同程度であり、材齢２８日のモルタル圧縮強さ（４１．５Ｎ／ｍｍ^２）は、実施例４～６の材齢２８日におけるモルタル圧縮強さよりも大きいものの、水和熱（材齢７日：２３４Ｊ／ｇ、材齢２８日：２９１Ｊ／ｇ）は、実施例４～６の各材齢における水和熱よりも大きいことがわかる。また、比較例４のセメント組成物（ＩＩ型無水石膏粉末の割合が６．０質量％であるもの）の、水和熱（材齢７日：１９８Ｊ／ｇ、材齢２８日：２５０Ｊ／ｇ）は、実施例４～６の各材齢における水和熱よりも小さいものの、モルタル圧縮強さ（材齢３日：１２．１Ｎ／ｍｍ^２、材齢７日：１７．９Ｎ／ｍｍ^２、材齢２８日：３６．７Ｎ／ｍｍ^２）は、実施例４～６の各材齢におけるモルタル圧縮強さよりも小さいことがわかる。

［実施例７～９、比較例５～６］
中庸熱ポルトランドセメントＭ３と、フライアッシュと、ＩＩ型無水石膏粉末を、セメント組成物中のＩＩ型無水石膏粉末の割合（ＳＯ_３換算）が表４に示す値（表４中の「無水石膏（質量％）」）となるように、ミキサーを用いて混合して、セメント組成物を得た。得られたセメント組成物のブレーン比表面積は３，１４０～３，２２０ｃｍ^２／ｇであった。
なお、中庸熱ポルトランドセメントＭ３とフライアッシュの合計量（１００質量％）中のフライアッシュの割合は３０．０質量％とした。また、セメント組成物（中庸熱ポルトランドセメントＭ３とフライアッシュとＩＩ型無水石膏の混合物）中のフライアッシュの割合を、表４中の「ＦＡ（質量％）」の欄に示す。
得られたセメント組成物の水和熱、及び、モルタル圧縮強さを測定した。結果を表４に示す。

中庸熱ポルトランドセメントＭ３において、上記式（１）：０．２３×Ｃ_３Ａ＋３．４１を用いて算出される数値は４．６３質量％であった。
このことから、本発明のセメント組成物中のＩＩ型無水石膏粉末の割合（ＳＯ_３換算）の上限値は４．６３質量％であることがわかる。すなわち、中庸熱ポルトランドセメントＭ３を用いたセメント組成物において、ＩＩ型無水石膏粉末の割合を０．１～４．６３質量％の範囲内の数値にすることで、強度発現性に優れ、かつ、水和熱の小さいセメント組成物を得ることができる。
具体的には、表４より、実施例７～９のセメント組成物（ＩＩ型無水石膏粉末の割合が１．０～４．０質量％であるもの）のモルタル圧縮強さ（材齢３日：１２．５～１５．６Ｎ／ｍｍ^２、材齢７日：１９．４～２２．１Ｎ／ｍｍ^２、材齢２８日：３７．５～３９．５Ｎ／ｍｍ^２）は大きく、水和熱（材齢７日：１９８～２１８Ｊ／ｇ、材齢２８日：２４７～２６９Ｊ／ｇ）は小さいことがわかる。
一方、比較例５のセメント組成物（ＩＩ型無水石膏粉末の割合が０質量％であるもの）の、材齢７日のモルタル圧縮強さ（２０．２Ｎ／ｍｍ^２）は、実施例７～８の材齢７日のモルタル圧縮強さと同程度であり、材齢２８日のモルタル圧縮強さ（４０．１Ｎ／ｍｍ^２）は、実施例７～９の材齢２８日におけるモルタル圧縮強さよりも大きいものの、水和熱（材齢７日：２２２Ｊ／ｇ、材齢２８日：２７５Ｊ／ｇ）は、実施例７～９の各材齢における水和熱よりも大きいことがわかる。また、比較例６のセメント組成物（ＩＩ型無水石膏粉末の割合が４．０質量％であるもの）の、水和熱（材齢７日：１９０Ｊ／ｇ、材齢２８日：２４２Ｊ／ｇ）は、実施例７～９の各材齢における水和熱よりも小さいものの、モルタル圧縮強さ（材齢３日：１１．７Ｎ／ｍｍ^２、材齢７日：１６．２Ｎ／ｍｍ^２、材齢２８日：３６．２Ｎ／ｍｍ^２）は、実施例７～９の各材齢におけるモルタル圧縮強さよりも小さいことがわかる。

Claims (3)

1. ３ＣａＯ・ＳｉＯ_２の割合が３５．０～５０．０質量％であり、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３の割合が２．０～８．０質量％であるポルトランドセメントクリンカ粉末と、
   二水石膏と、半水石膏と、
   フライアッシュと、
   ＩＩ型無水石膏粉末、を含むセメント組成物であって、
   上記ポルトランドセメントクリンカ粉末と上記二水石膏と上記半水石膏の合計量１００質量％中のＳＯ_３の割合が１．８～２．７質量％であり、
   上記セメント組成物中の上記フライアッシュの割合が２５．０～３５．０質量％であり、
   上記セメント組成物中の上記ＩＩ型無水石膏粉末の割合（ＳＯ_３換算）は、下限値が０．５質量％であり、かつ、上限値が下記式（１）から算出される数値である数値範囲内であり、
   上記ＩＩ型無水石膏粉末のブレーン比表面積が３，０００～６，０００ｃｍ ^２ ／ｇであり、
   上記セメント組成物のブレーン比表面積が３，０００～３，８００ｃｍ ^２ ／ｇであり、
   上記半水石膏の量と、上記二水石膏及び上記半水石膏の合計量とのＳＯ _３ 換算の質量比（上記半水石膏のＳＯ _３ 換算の量／（上記二水石膏及び上記半水石膏の合計のＳＯ _３ 換算の量））が０．３～０．９５であることを特徴とするセメント組成物。
   ０．２３×Ｃ_３Ａ＋２．４１ ・・・（１）
   （上記式（１）中、Ｃ_３Ａは、上記ポルトランドセメントクリンカ粉末中の３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３の割合（質量％）である。）
2. 上記ポルトランドセメントクリンカ粉末中の３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３の割合が３．０～７．５質量％である請求項１に記載のセメント組成物。
3. 請求項１又は２に記載のセメント組成物を製造するための方法であって、
   上記ポルトランドセメントクリンカ粉末と、上記二水石膏と、上記半水石膏の合計量１００質量％中のＳＯ_３の割合が１．８～２．７質量％となるように、上記ポルトランドセメントクリンカ粉末に対する上記二水石膏及び上記半水石膏の配合量を定める工程と、
   上記セメント組成物中の上記フライアッシュの割合に基いて、上記ポルトランドセメントクリンカ粉末に対する上記フライアッシュの配合量を定める工程と、
   ボーグの計算式を用いて、上記ポルトランドセメントクリンカ粉末中の３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３の割合の数値を算出し、得られた数値を上記式（１）に代入して、上記式（１）から算出される数値を得て、次いで、上記セメント組成物中の上記ＩＩ型無水石膏粉末の割合（ＳＯ_３換算）について、下限値が０．５質量％であり、かつ、上限値が上記式（１）から算出される数値である数値範囲内であるという条件を満足するように、上記ポルトランドセメントクリンカ粉末に対する上記ＩＩ型無水石膏粉末の配合量を定める工程と、
   上記二水石膏及び上記半水石膏の上記定めた配合量、上記フライアッシュの上記定めた配合量、及び、上記ＩＩ型無水石膏粉末の上記定めた配合量を用いて、上記ポルトランドセメントクリンカ粉末と、上記二水石膏と、上記半水石膏と、上記フライアッシュと、上記ＩＩ型無水石膏粉末を混合して、上記セメント組成物を得る工程、
   を含むセメント組成物の製造方法。