セメントはどのように作られ、何から作られるか：セメント組成、混合物のマーキングとその適用範囲

丈夫で長持ちする構造物の重要な構成要素であるセメントは、建築に広く使われている材料である。. 控えめな歩道から巨大な超高層ビルまで建設できるコンクリートの結合剤である。. セメントがどのように作られ、どのような組成のものがあるのかを知ることで、セメントの重要性とさまざまな用途を理解することができる。.

セメントはまず、砂、粘土、石灰石などの原料の混合物から作られる。. クリンカは、これらの材料を窯の中で高温に加熱したものである。. セメントとして知られる最終製品は、クリンカーを細かく粉砕し、石膏などの添加物と混合して作られる。. セメントの品質を保証するためには、この複雑な工程を正確に行う必要がある。.

セメントには万能なものはなく、それぞれの用途に適したいくつかの種類と混合物がある。. これらの混合物は、その内容と用途を表す固有のコードや番号で識別されることが多い。. 例えば、ある種のセメントは過酷な環境条件に耐えるように作られ、他のセメントは直前の修理のために素早く固まるように作られる。.

建設業者や住宅所有者は、さまざまな種類のセメントとその使い方を知ることで、プロジェクトに適した材料を選ぶことができる。. 長寿命と性能を確保するためには、新しい家を建てるときでも、道路を補修するときでも、装飾品を作るときでも、適切な種類のセメントを選ばなければならない。.

セメントは何でできているか – 主原料

固形鉱物はセメント製造に使用される原料であり、セメント工場の所在地でもある。.

クリンカーは岩石を一緒に焼いたもので、炭酸塩石と粘土から作られる。.

以下の種類の非晶質または結晶質の石灰石は、より大量に消費される鉱物層の最初のカテゴリーに属する：

• チョーク – 柔らかい白色の岩石で、マグネシウム、金属酸化物、石英粒子が混ざった炭酸カルシウムから成る；
• 泥灰土 – 50～75％の方解石誘導体と25～50％の珪酸塩粘土層の自然混合物で、セメントクリンカーの製造に適している；
• 貝殻岩は、海洋動物の殻から採れる石灰岩で、高温の圧力で変成したものは大理石と呼ばれる；
• ドロマイト – 炭酸カルシウムCaCO3に加え、マグネシウム成分を含む： MgCO3.

クリンカに含まれるケイ酸塩は、黄土、粘土頁岩、ロームなどの粘土岩である。. アルミナ、鉄、ケイ素、冶金工場からの廃棄物は、セメントに独特の性質を与え、製造コストを下げるために、技術的に使用される合金添加物である。.

セメントクリンカーとは

この製品は、粘土25％と石灰石75％の2つの岩石を1450℃の温度で焼成したものである。. クリンカは、キルンから10～60mmの粒として排出される。.

各メーカーの焼成砕石の化学組成は異なるが、パーセ ンテージで表した平均的な内訳は以下の通り：

• CaO – 67；
• SiO2 – 22；
• Al2O3 – 5；
• Fe2O3 – 3.

ポルトランドセメントは、窯業で砕いた石だけでなく、より多くの成分で構成されている。. 石膏や石膏岩に含まれる硫酸カルシウムCaSO3をクリンカーに6%まで添加して微粉末にし、製品の凝固時間を遅くする。.

原料の粉砕にはボールミルが使われ、完成品を数トンのサイロに送り込むには空気輸送が使われる。.

セメントの製造は、一般的な技術条件に関する GOST 30515-2013、建設用ポルトランドセメントに関する GOST 10178-85および31108-2003に準拠する。. 特定のタイプについては、個別の規格が設けられている。.

製品の主な特徴

セメント密度の指標は、コンパクション＝1400～1700、バルク＝900～1100kg/m³である。. 真比重は3 t/m³に近づく。. バインダー粉の品質は、以下のような多くの技術的要素を用いて評価される：

1. 粉砕の細かさ – セメントの活性を決定する：粒子が小さければ小さいほど、1層で覆う表面は大きくなる。. コントロール測定は、セル80μmのふるい上に散布して行う。.
2. 水分要求量 – セメントを水和させ、生地に可塑性を付与するのに必要な水分量. 溶液中の余分な水分は、気孔やひび割れの形成につながり、強度を低下させる。.
3. 耐凍害性とは、セメント粉末をベースとする製品が、破壊することなく凍結と融解を繰り返すことに耐える能力のことである。. 必要な指標は、溶液を混合する際の特別な添加剤によって達成される。.
4. 固化時間 – 混合物の粘度によって異なるが、0時間の範囲である。.7～10時間. 指標は、粉砕時にクリンカに添加される石膏の量にも依存する。.
5. 強度は、放出された溶液の各バッチのセメントから作られたサンプルの破壊によって決定される。. キューブの熟成期間は28日という基準で定められている。.

セメント工場から出荷されるセメント全量につい て、品質証明書に記載された特性が記入される。. 消費者は、供給者の完全性を確認するため、独自に受入検査を実施する。.

セメント等級とは

ポルトランドセメントの等級は、端が10cmの立方体のサンプルを圧縮して試験することで決定され、強度の指標となる。. 型枠の充填液を構成するもの? 粉末バインダー 1部 純石英砂 3部.

固まりを混ぜ合わせ、水を加え、28日間固化させる。. 同時に、6～10個の金属型枠が流し込まれる。.

その中から無作為に6つのサンプルを選び、プレス機で粉砕する。. 最も高い荷重で崩壊した4つの立方体に基づいて、算術平均圧力が決定される。. GOST 10178-85に準拠したセメント等級は、kg/cm²の単位で表示されます。. GOST 31108-2003に従い、応力はメートル法で表示される。. この場合、セメント強度区分は分配を担当する。.

強度特性は、旧分類と新分類を同時に用いて評価されることが判明した。. 等級M200, M300, M400, M500, M600のデジタル表示. 対応する硬度クラスはB15、B22である。.5, B32.5, B42.5, B52.5.

建築に使われるセメントの主成分は、石灰石、粘土、珪砂、貝殻である。. クリンカは、これらの材料を加熱し、細かく粉砕して作られる。. セメント組成は様々であり、様々な混合物、すなわち "マーキング" は、一般建設、高強度プロジェクト、または迅速なセッティングを必要とするニーズなど、特定の用途向けに製造されています。. どのような建築プロジェクトにも適切なセメントを選ぶには、これらの混合物とその用途を理解する必要がある。.

セメントの表示

ポルトランドセメントの強度指標は、製造されたセメントの特性に関する完全なマーキングで示されたデータのごく一部である。.

2003年以降、以前の呼称を持つ規格が同時に使用されている状況下において. 多数のコードが同じデータを含んでいる.

両規格の言葉を使い、セメントメーカーは製品の特徴や品質に関する情報を伝えようとしている。.

添加剤の種類によるセメントの表示は何を意味するか。

特殊用途のコンクリートにセメントを使用できるようにするため、主成分に加え、結合材鉱物質に添加剤が加えられている。. 特別な特性情報は、製品表示に含まれる。. 添加剤とパウダーは文字で暗号化されている：

• PC – ポルトランドセメント、改良添加剤なし；
• SHPC：クリンカ粉砕時にスラグを20％以上添加したもので、スラグポルトランドセメントと呼ばれる；
• PPC-ポゾラン系セメント、浸水条件下でのコンクリートに使用される（ポゾランは火山活動の生成物：火山灰、凝灰岩、軽石）；
• SPTS、SSPTs、SSShPTs – 耐硫酸塩バインダーで、防食性がある；
• B – 速硬性粉末；
• BC – ホワイトシーケンス；製造用クリンカは、カオリンと軽量石灰石から作られる；
• G – 急速に破断する粘土 – 粉末を意味し、焼成のための原料成分は炭酸塩岩石とボーキサイトである；
• GF – 水中コンクリート製品用の疎水性セメント；
• Pl – 可塑化されており、低温でも溶液の敷設が容易である；
• WRC – 防湿膨張セメント、どんな環境でも固まる.

GOST 10178-85では、D0, D5, D20の文字とパーセンテージは 添加物の数を示す。. 製品が製造される基準は、暗号の最後に示されている。. 例として、PC 400-D20-B-T-TP GOST 10178-85 ポルトランドセメントを考えてみよう。.

新基準に基づくセメント表示の解読

GOST 31108-2003によると、製品情報は、セメントの種類を5つのカテゴリーに分類し、それぞれをローマ数字で表すシステムでコード化されている。. 最初の3文字は粉体の名称であるCEMに由来する。.

製造上の特徴は、各組合に存在する：

• I – 無添加のポルトランドセメントで、95～100％のセメントクリンカーからなる；
• II – このグループは、6-20%の添加物を含むサブクラスAと21-35%の添加物を含むサブクラスBに分けられる。. を含むポゾランセメントもある。
• III – スラグ含有率36-65%のスラグポルトランドセメント；
• IV – 添加物21～35％のポゾランセメント；
• V – 11～30%のスラグとポゾランを含む複合粉体。.

添加物の呼称は次の通りである： Iは石灰石、Zはフライアッシュ、MKはマイクロシリカ、Kは複合添加剤、Gはグリアージ、Shはスラグ、Pはポゾランを表す。. 次に、強度クラス番号が表示され、Hは通常の硬化時間、Bは速い硬化を意味する。. スラグポルトランドセメント CEM III/A 32.5N GOST 31108-2003 はその一例である。. これは次のように理解できる： 強度32.5MPa、スラグ含有量36-65%、セメントは通常硬化する。.

石灰石や粘土などの鉱物を原料に、複雑な工程を経て、建築の基本部材であるセメントが作られる。. セメントは、細かく砕いた原料を粉砕し、混ぜ合わせ、窯で加熱してクリンカーを作り、それを細かく粉砕して作られる。. 丈夫で長持ちする構造物を作るには、セメントが必要である。.

セメントの組成の違いによって、さまざまな特性や用途の異なるセメントが生まれる。. 例えば、一般建設に広く使われているポルトランドセメントは、その強度と汎用性でよく知られている。. 耐硫酸塩セメントや速硬セメントのような特殊な混合物は、特定の要件を満たし、特定の条件下で性能を向上させるように設計されている。. これらの違いを理解することで、様々なプロジェクトに適したセメントを選択し、最良の結果を保証することができる。.

セメントマーキングと呼ばれる標準化されたシステムは、混合物の組成と使用目的を教えてくれる。. これらのマーカーは、技術者や建設業者がそれぞれのニーズに合ったセメントを選択する際に役立つ。. 高層ビルの建設、道路の舗装、装飾的な要素の追加などを行う場合、この表示を知っていれば、セメントが必要な機能を果たすことが保証され、構造物の寿命と安全性が向上する。.

セメントには、大規模なインフラ・プロジェクトから住宅まで、幅広い用途がある。. セメントはその汎用性と信頼性から、近代建築には欠かせないものである。. 建設業者は、セメントの組成、製造工程、セメント表示の重要性を理解した上で、十分な情報に基づいた決定を行うことで、より良い建築環境を作ることができる。. このような知識があれば、専門家はセメントを十分に活用することができ、建設部門の効率化と革新が促進される。.

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