(57)【要約】【課題】従来より、モルタルまたはコンクリート用混和材としてシリカヒュームのようなポゾラン質粉末を用いることは広く知られている。ポゾラン質粉末は、セメントの水和反応の際に遊離される水酸化カルシウムと反応して珪酸カルシウム水和物（C-S-H）を生成し、前記水和反応によって形成されるモルタルまたはコンクリートの骨格構造体を補強して、長期的にはモルタルまたはコンクリートの強度を増大させる効果がある。しかし、ポゾラン質粉末を配合したモルタルまたはコンクリートは、早期強度の発現が乏しいという問題点がある。【解決手段】水溶性シリカ粉末を有効成分とするモルタルまたはコンクリート用混和材を使用することにより、前記課題を解決した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶性シリカ粉末を有効成分とすることを特徴とするモルタルまたはコンクリート用混和材。
【請求項２】
前記水溶性シリカ粉末が、植物性材料を由来とすることを特徴とする請求項１に記載のモルタルまたはコンクリート用混和材。
【請求項３】
少なくともセメント、請求項１または２に記載のモルタルまたはコンクリート用混和材、細骨材、および水を含有してなることを特徴とするモルタル組成物。
【請求項４】
少なくともセメント、請求項１または２に記載のモルタルまたはコンクリート用混和材、細骨材、粗骨材および水を含有してなることを特徴とするコンクリート組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モルタルまたはコンクリート用混和材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、モルタルまたはコンクリート用混和材としてシリカヒューム、フライアッシュ、スラグのようなポゾラン質粉末を用いることは広く知られている（例えば特許文献１参照）。ポゾラン質粉末は、セメントの水和反応の際に遊離される水酸化カルシウムと反応して珪酸カルシウム水和物（C-S-H）を生成し（ポゾラン反応）、前記水和反応によって形成されるモルタルまたはコンクリートの骨格構造体を補強して、長期的にはモルタルまたはコンクリートの強度を増大させる効果がある。
しかし、ポゾラン質粉末を配合したモルタルまたはコンクリートは、早期強度の発現が乏しいという問題点がある。その理由としては、ポゾラン反応の進行はセメントの水和反応よりも時間がかかることが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２６１３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、高い早期強度の発現を可能にするモルタルまたはコンクリートが得られる、モルタルまたはコンクリート用混和材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、モルタルまたはコンクリート用混和材として、水溶性シリカ粉末を採用することにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は、以下の通りである。
【０００６】
１．水溶性シリカ粉末を有効成分とすることを特徴とするモルタルまたはコンクリート用混和材。
２．前記水溶性シリカ粉末が、植物性材料を由来とすることを特徴とする前記１に記載のモルタルまたはコンクリート用混和材。
３．少なくともセメント、前記１または２に記載のモルタルまたはコンクリート用混和材、細骨材、および水を含有してなることを特徴とするモルタル組成物。
４．少なくともセメント、前記１または２に記載のモルタルまたはコンクリート用混和材、細骨材、粗骨材および水を含有してなることを特徴とするコンクリート組成物。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のモルタルまたはコンクリート用混和材は、水溶性シリカ粉末を有効成分とすることを特徴としている。上述のように、従来のポゾラン質粉末であるシリカヒュームは、ポゾラン反応によって長期的にはモルタルまたはコンクリートの強度を増大させる効果があるものの、ポゾラン反応の進行が遅いため、早期強度が中々発現しないという問題点があったが、本発明では、水溶性シリカ粉末を使用しているので、アルカリ環境下で刺激を受けた際に容易にその骨格が崩れ、ポゾラン反応が容易に進行する。これにより、モルタルまたはコンクリートの高い早期強度の発現を可能にする。また、長期において高い強度を発現可能とする。さらには、常温硬化型UFCの混和材として利用することも可能である。
【０００８】
一方、上述のように近年の環境意識の高まりを受け、モルタルまたはコンクリートの分野においても環境負荷の低減が求められているところ、本発明の好適な形態において前記水溶性シリカ粉末を植物性材料を由来とすれば、化石燃料の大量消費を必要とせず、ＣＯ２排出量が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の結果を示すグラフである。
【図２】比較例１の結果を示すグラフである。
【図３】実施例２の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態についてさらに詳細に説明する。
本発明のモルタルまたはコンクリート用混和材は、水溶性シリカ粉末を有効成分とすることを特徴とする。
水溶性シリカ粉末は公知であり、その種類はとくに制限されないが、本発明では、上述のような環境負荷の低減の観点から、水溶性シリカ粉末は、植物性材料を由来とすることが好ましい。
【００１１】
好適な植物性材料としては、珪素濃度が高いという観点から、イネ科の植物を採用することが好ましい。とくにイネの籾殻には高濃度のケイ素が蓄積している。
【００１２】
イネの籾殻から水溶性シリカを製造する方法としては、例えば６４０℃〜８００℃の温度で、４〜１０秒間の条件で籾殻を第１次焼成し、続いて７００〜９５０℃、８〜１５分の条件で第２次焼成を行う方法や（特開平７−１９６３１２号公報）、無酸素雰囲気中、５００℃〜７００℃の温度範囲によって籾殻を炭化する方法（特開２０１４−１８１１４４号公報）等が挙げられる。このようにして得られたシリカは非晶質であり、易水溶性であり、またポゾラン活性も高いものである。
【００１３】
なお、植物性材料（イネ）を由来とする水溶性シリカは市販されているものを利用することもでき、例えばフレスコ株式会社製ＰＡＷ−ＲＢ１シリカ（ＳｉＯ２濃度４０質量％）等が挙げられる。
【００１４】
本発明のモルタル組成物は、少なくともセメント、上記水溶性シリカを含むモルタルまたはコンクリート用混和材、細骨材、および水を含有してなることを特徴とする。
また本発明のコンクリート組成物は、少なくともセメント、上記水溶性シリカを含むモルタルまたはコンクリート用混和材、細骨材、粗骨材および水を含有してなることを特徴とする。
【００１５】
本発明に用いるセメントとしては、とくに制限するものではないが、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強セメント、超速強セメント、混合セメント、高炉セメント等を好適に用いることができる。
【００１６】
本発明のモルタルまたはコンクリート組成物において、単位セメント量は、例えば２５０〜１２００ｋｇ／ｍ３である。
【００１７】
本発明のモルタルまたはコンクリート組成物において、水溶性シリカは、例えば単位量として２４０ｋｇ／ｍ３以下が好ましく、20〜150ｋｇ／ｍ３がさらに好ましい。
【００１８】
本発明のモルタルまたはコンクリート組成物で用いる細骨材としては、従来から使用されているものを利用することができ、例えば川砂、陸砂、海砂、砕砂およびこれらの混合物が挙げられる。
一方、本発明のコンクリート組成物で用いる粗骨材としては川砂利、山砂利、海砂利、砕石およびこれらの混合物が挙げられる。
細骨材量および粗骨材量は、施工対象等により適宜選択すればよい。
例えば単位量として細骨材は１０００〜１５００ｋｇ／ｍ３である。
【００１９】
また本発明において、本発明のモルタルまたはコンクリート組成物において、水セメント比は、例えば１５〜５５％であるのが好ましい。
【００２０】
また本発明のモルタルまたはコンクリート組成物は、上記以外のその他の添加剤、例えばフライアッシュ、スラグのようなその他のポゾラン質粉末、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤、消泡剤等を必要に応じて添加することもできる。また、必要に応じて、繊維補強材料を用いることでモルタルまたはコンクリートに十分な引張強度を付与することが可能となる。
【００２１】
本発明の組成物を用いてモルタルまたはコンクリートを製造するには、公知の方法を適用すればよい。例えば、少なくともセメント、上記本発明のモルタルまたはコンクリート用混和材、細骨材、（必要に応じて粗骨材）および水、さらに必要に応じてその他の添加剤を混合する工程を有することができる。該混合には公知のミキサーが挙げられ、例えばハンドミキサー、傾胴ミキサー、二軸ミキサー、パン型ミキサー、オムニミキサー等が好適である。養生方法には特に制限なく、標準養生、蒸気養生およびオートクレーブ養生などの公知の養生方法を適用すればよい。また、複数の養生を順次行ってもよい。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されない。
【００２３】
実施例１
下記原料をミキサーで混合することにより、モルタル組成物を調製した。
水：水道水
セメント：太平洋セメント株式会社製低熱ポルトランドセメント
細骨材：君津産山砂
水溶性シリカ：フレスコ株式会社製ＰＡＷ−ＲＢ１シリカ（ＳｉＯ２濃度４０質量％、原料としてイネを由来とする）
高性能ＡＥ減水剤：（ＮＭＢ社製ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤）
【００２４】
実施例１の配合処方は以下の通りである。
水：１６０ｋｇ／ｍ３
セメント：８４７ｋｇ／ｍ３
細骨材：５０３ｋｇ／ｍ３
水溶性シリカ：ＳｉＯ２として９４ｋｇ／ｍ３
高性能ＡＥ減水剤：１４ｋｇ／ｍ３
【００２５】
得られたモルタル組成物の１日材齢、４日材齢、２８日材齢の圧縮強度を測定した。その結果を図１に示す。なお図１には、水溶性シリカを配合しないモルタルの圧縮強度の結果も併せて示した。
【００２６】
比較例１
実施例１において、水溶性シリカの代わりに水不溶性のシリカヒュームを使用したこと以外は、実施例１を繰り返し、１４日材齢、２８日材齢の圧縮強度を測定した。その結果を図２に示す。なお図２には、シリカヒュームを配合しないモルタルの圧縮強度の結果も併せて示した。
【００２７】
図２の比較例１の結果を参照すると、１４日材齢の圧縮強度は、シリカヒューム未混入の方が高くなっている。これは、水不溶性のシリカヒュームは、アルカリ環境下で刺激を受けても中々その骨格が崩れず、ポゾラン反応の進行が遅れ、早期強度が発現しないものと考えられる。２８日材齢では、ポゾラン反応が進行し、圧縮強度が増加している。
一方、図１の実施例１の結果では、１日材齢、４日材齢からすでに圧縮強度の増加が確認された。また２８日材齢の圧縮強度は、未混入のものに比べて顕著に増加することが分かった。イネを由来とする水溶性シリカは非晶質であり、易水溶性であることから、高いポゾラン活性を有するものと推測される。
【００２８】
実施例２
水セメント比を１８％に変更したこと以外は、実施例１を繰り返し、１日材齢、４日材齢、２８日材齢の圧縮強度を測定した。その結果を図３に示す。なお図３には、水溶性シリカを配合しないモルタルの圧縮強度の結果も併せて示した。
図３の実施例２の結果では、１日材齢からすでに圧縮強度の顕著な増加が確認された。また４日材齢、２８日材齢の圧縮強度は、未混入のものに比べて増加することが分かった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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