(57)【要約】【課題】短時間での高い強度発現と、長期間養生後の膨張の抑制とを同時に達成することができる急硬性セメントを提供する。【解決手段】（Ａ）セメント、（Ｂ）カルシウムアルミネートおよび無水石膏を含有する急硬材、並びに、（Ｃ）凝結調整剤と、を含有する急硬性セメントであって、前記（Ａ）セメント中のＳＯ３／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．６０以上０．８０以下であり、前記（Ａ）セメント中の３ＣａＯ・ＳｉＯ２／２ＣａＯ・ＳｉＯ２モル比が４．０以上である、急硬性セメントが提供される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）セメント、
（Ｂ）カルシウムアルミネートおよび無水石膏を含有する急硬材、並びに、
（Ｃ）凝結調整剤と、を含有する急硬性セメントであって、
前記（Ａ）セメント中のＳＯ３／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．６０以上０．８０以下であり、  前記（Ａ）セメント中の３ＣａＯ・ＳｉＯ２／２ＣａＯ・ＳｉＯ２モル比が４．０以上である、急硬性セメント。
【請求項２】
体積基準粒度分布における粒子径１．０μｍ以上、５．０μｍ以下の粒子の積算値が１６体積％以上である請求項１に記載の急硬性セメント。
【請求項３】
ブレーン比表面積が４０００ｃｍ２／ｇ以上、７０００ｃｍ２／ｇ以下である、請求項１又は２に記載の急硬性セメント。
【請求項４】
前記急硬性セメントに含まれる前記（Ａ）セメントの含有量が、前記急硬性セメント１００質量部に対し、６５質量部以上９５質量部以下である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の急硬性セメント。
【請求項５】
前記急硬性セメントに含まれる前記（Ｂ）カルシウムアルミネートおよび無水石膏を含有する急硬材の含有量が、前記急硬性セメントに含まれる前記（Ａ）セメント１００質量部に対して５質量部以上５０質量以下である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の急硬性セメント。
【請求項６】
前記急硬性セメントに含まれる前記（Ｃ）凝結調整剤の含有量が、前記急硬性セメントに含まれる前記（Ａ）セメント、及び、前記（Ｂ）カルシウムアルミネートおよび無水石膏の合計１００質量部に対して０．０１質量部以上５質量部以下である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の急硬性セメント。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の急硬性セメントを含む、セメントモルタル又はセメントコンクリート。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の急硬性セメントを含む、道路補修材料。
【請求項９】
請求項８に記載の道路補修材料を用いた道路の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、急硬性セメント、セメントモルタル、セメントコンクリート、道路補修材料、及び、道路の補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
急硬性セメントは、カルシウムアルミネート等の急硬材とセメントとを含むものであり、通常のポルトランドセメントに比べて極めて短時間で高い強度を発現できることを特徴としている。このため、急硬性セメントはペースト、モルタル及びコンクリートとして、例えば補修材料、トンネル用吹付材料、コンクリート二次製品の早期脱型材料等として実用に供されてきた。
【０００３】
急硬性セメントの例としては、３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２及び無機硫酸塩等を含有する超硬練りコンクリート（特許文献１）、３ＣａＯ・ＳｉＯ２固溶体と１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２を含有するクリンカ、無水石膏、アルミノケイ酸カルシウムガラス等を含有する超速硬セメント組成物（特許文献２）、Ｃ１２Ａ７（１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３）系にＦｅ２Ｏ３、ＣａＦ２を加えた急硬性クリンカ組成物（特許文献３）、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３を主成分としたクリンカ原料に、Ｆｅ２Ｏ３及びＣａＦ２を添加した急硬性クリンカ組成物（特許文献４）等が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１８０７４０号公報
【特許文献２】特開２００７−３２０８３３号公報
【特許文献３】特開平９−２６８０３７号公報
【特許文献４】特開平６−１１５９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の急硬性セメントにおいては、短時間における高い強度発現と、長期間養生後の膨張の抑制とを同時に達成することができない場合があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、短時間での高い強度発現と、長期間養生後の膨張の抑制とを同時に達成することができる急硬性セメント、セメントモルタル、セメントコンクリート、道路補修材料、及び、該道路補修材料を用いた道路補修方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明によれば、
（Ａ）セメント、
（Ｂ）カルシウムアルミネートおよび無水石膏を含有する急硬材、並びに、
（Ｃ）凝結調整剤と、を含有する急硬性セメントであって、
上記（Ａ）セメント中のＳＯ３／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．６０以上０．８０以下であり、
上記（Ａ）セメント中の３ＣａＯ・ＳｉＯ２／２ＣａＯ・ＳｉＯ２モル比が４．０以上である、急硬性セメントが提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、上記の急硬性セメントを含むセメントモルタル又はセメントコンクリートが提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、上記の急硬性セメントを含む道路補修材料が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、上記の道路補修材料を用いた道路の補修方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、短時間での高い強度発現と、長期間養生後の膨張の抑制を同時に達成することができる急硬性セメント、セメントモルタル、セメントコンクリート、道路補修材料、及び、道路の補修方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
【００１３】
本実施形態に係る急硬性セメントは、
（Ａ）セメント、
（Ｂ）カルシウムアルミネートおよび無水石膏を含有する急硬材、並びに、
（Ｃ）凝結調整剤と、を含有する。
以下、本実施形態に係る急硬性セメントが含み得る配合の種類について詳細に説明する。
【００１４】
＜（Ａ）セメント＞
本実施形態に係る急硬性セメントはベース成分として（Ａ）セメントを含有する。セメントの種類には特に制限はないが、普通セメント、早強セメント、超早強セメント、中庸熱セメント、耐硫酸塩セメント、低熱セメント、油井セメント等のポルトランドセメント、及び高炉セメント、フライアッシュセメント、及びシリカセメント等の混合セメント、エコセメント等が挙げられる。また、海外のＥＮ１９７−２０００で定められたセメントや中国ＧＢ規格で定められるあらゆるセメントを挙げることができ、本実施形態に係る急硬性セメントは、上記の１種又は２種以上を含むことができる。
【００１５】
本実施形態に係る急硬性セメントは、急硬性セメントに含まれる（Ａ）セメント中のＳＯ３／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．６０以上０．８０以下であり、０．６５以上０．８０以下であることが好ましく、０．７０以上０．７９以下であることがより好ましい。
また、本実施形態に係る急硬性セメントは、（Ａ）セメント中に少なくとも、３ＣａＯ・ＳｉＯ２（エーライト、以降Ｃ３Ｓともいう）と２ＣａＯ・ＳｉＯ２（ビーライト、以降Ｃ２Ｓともいう）を含み、（Ａ）セメント中の３ＣａＯ・ＳｉＯ２／２ＣａＯ・ＳｉＯ２モル比が４．０以上であり、５．０以上であることが好ましく、６．０以上であることがより好ましく、７．０以上であることが特に好ましい。
３ＣａＯ・ＳｉＯ２／２ＣａＯ・ＳｉＯ２モル比の上限は特に制限されないが、例えば、３０以下とすることができ、２０以下であることがより好ましい。
本実施形態に係る急硬性セメントによれば、セメント中の化学組成の比、かつ、鉱物組成の比を同時に制御することで、短時間における高い強度発現と、長期間養生後の膨張量の抑制とを、安定的に同時に得ることができる。
【００１６】
すなわち、従来の急硬性セメントにおいては、例えば、セメントと、急硬材と、凝結調整剤を組み合わせることによって、水和反応の促進又は遅延の程度を調整しようとする技術があった。しかしながら、従来の技術によっては、短時間における高い強度発現と、長期間養生後の膨張の抑制とを達成できない場合があった。本発明者らは鋭意検討の結果、急硬性セメントにおける、セメント中の化学組成の比、及び、鉱物組成の比を制御することで、短時間における高い強度発現と、長期間養生後の膨張の抑制とを、安定的に同時達成することができることを見出し、本発明を成し得たものである。
本実施形態に係る急硬性セメントが、３ＣａＯ・ＳｉＯ２／２ＣａＯ・ＳｉＯ２モル比、及び、ＳＯ３／Ａｌ２Ｏ３モル比を上記範囲内とすることで、安定的に短時間における高い強度発現と、長期間養生後の膨張の抑制とを同時に達成することができる理由は必ずしも明らかではないが、セメント中の化学組成の比、かつ、鉱物組成の比を同時に制御することで、初期の水和反応の速度、及び、エトリンガイド等の水和反応物の生成量、並びに、より長い期間における水和反応の速度、及び、水和反応物の生成量をバランスよく保つことができるため、例えば３時間という短時間において高い強度を発現することと、長期間養生後の膨張量の抑制とを、安定的に同時に得ることができるものと推測される。
また、本実施形態によれば、短時間における高い強度発現と、長期間養生後の膨張の抑制とともに、十分な可使時間の確保も可能である。
【００１７】
本実施形態に係るセメントの化学組成は、セメント中のＳＯ３／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．６０以上０．８０以下であれば特に制限されないが、セメントを１００質量部としたとき、例えば、セメントに含まれるＡｌ２Ｏ３の含有量を３．０質量部以上、７．０質量部以下とすることができ、より好ましくは、４．５質量部以上、５．５質量部以下とすることができる。また、本実施形態に係るセメントの化学組成は、セメントを１００質量部としたとき、例えば、セメントに含まれるＳＯ３の含有量を２．０質量部以上、４．０質量部以下とすることができ、より好ましくは、２．５質量部以上、３．４質量部以下とすることができる。
また、その他の成分の含有量についても特に制限されないが、セメントを１００質量部としたとき、例えば、セメントに含まれるＣａＯの含有量を６０質量部以上、７０質量部以下、ＳｉＯ２の含有量を１５質量部以上、２５質量部以下、Ｆｅ２Ｏ３の含有量を１質量部以上、５質量部以下、ＭｇＯの含有量を０．１質量部以上、５質量部以下、ＮａＯの含有量を０．０５質量部以上、０．５質量部以下、Ｋ２Ｏの含有量を０．０５質量部以上、０．８質量部以下とすることができる。
セメントの化学組成を上記数値範囲内とすることによって、より特性バランスに優れた急硬性セメントとすることができる。
【００１８】
なお、セメントの化学組成はＪＩＳ  Ｒ  ５２０２「ポルトランドセメントの化学分析方法」に基づき求めることができる。
【００１９】
続いて、本実施形態に係るセメントの鉱物組成について説明する。本実施形態に係るセメントは、３ＣａＯ・ＳｉＯ２（エーライト、Ｃ３Ｓ）と２ＣａＯ・ＳｉＯ２（ビーライト、Ｃ２Ｓ）以外の鉱物組成を含むことでき、その例としては、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３（Ｃ３Ａ）、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３（Ｃ４ＡＦ）、ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏを挙げることができる。
【００２０】
本実施形態に係るセメント中の鉱物の含有量は、特に制限はないが、セメント中に含まれる各鉱物の合計を１００質量部としたとき、セメントに含まれる３ＣａＯ・ＳｉＯ２の含有量を６０質量部以上、７０質量部以下とすることができ、６２質量部以上、７０質量部以下とすることがより好ましい。
また、セメント中に含まれる各鉱物の合計を１００質量部としたとき、セメントに含まれる２ＣａＯ・ＳｉＯ２を１質量部以上、１５質量部以下とすることができ、２質量部以上、１０質量部以下とすることがより好ましい。
また、セメント中に含まれる各鉱物の合計を１００質量部としたとき、セメントに含まれる３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３の含有量を５質量部以上、１５質量部以下とすることができ、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３の含有量を５質量部以上、１５質量部以下とすることができる。
セメントの鉱物組成を上記数値範囲内とすることによって、より特性バランスに優れた急硬性セメントとすることができるものと考えられる。
なお、本実施形態に係るセメント中の鉱物の含有量は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０２「ポルトランドセメントの化学分析方法」に基づき求めたセメントの化学組成分析結果を用い、ボーグ式で算出する。
セメントの化学組成、及び、鉱物組成は、セメント製造の際に用いるクリンカ、石膏の種類及び配合を適切に調整することによって制御することが可能である。
【００２１】
本実施形態に係る急硬性セメントは、急硬性セメントに含まれる（Ａ）セメントの含有量が、急硬性セメント１００質量部に対し、６５質量部以上９５質量部以下であることが好ましく、より好ましくは、６８質量部以上９０質量部以下とすることができる。
急硬性セメントにおけるセメントの配合量を上記数値範囲内とすることによって、より特性バランスに優れた急硬性セメントとすることができる。
【００２２】
＜（Ｂ）カルシウムアルミネートおよび無水石膏を含有する急硬材＞
本実施形態に係る急硬性セメントは（Ｂ）カルシウムアルミネートおよび無水石膏を含有する急硬材を含有する。
本実施形態において、急硬材は早期にエトリンガイト等の急硬性水和物を生成して、セメントコンクリートに急硬性を付与する成分を示す。本実施形態に係る急硬材は、少なくともカルシウムアルミネートおよび無水石膏を含む。本実施形態に係る急硬材は、本実施形態に係る急硬性セメントに含まれる急硬材を１００質量部としたとき、急硬性セメントに含まれるカルシウムアルミネートおよび無水石膏の合計量が、８０質量部以上であることが好ましく、９０質量部以上であることがより好ましく、１００質量部とすることもできる。すなわち、本実施形態に係る急硬材は、カルシウムアルミネートおよび無水石膏のみから成ることとすることもできる。
【００２３】
（カルシウムアルミネート）
本実施形態に係る急硬性セメントは（Ｂ）急硬材として、カルシウムアルミネートを含む。カルシウムアルミネートは、例えば、ＣａＯ原料、Ａｌ２Ｏ３原料、並びに随意的に加えられるＳｉＯ２原料等を電気炉又はキルンで１，２００〜１，９００℃で合成し、急冷することにより得ることができる鉱物である。
カルシウムアルミネートの組成としては、例えば、ＣａＯが３５質量％以上、６０質量％以下、Ａｌ２Ｏ３が４０質量％以上、５５質量％以下、ＳｉＯ２が１質量％以上、１５質量％以下とすることができる。
例示的な化学物質としては、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３、１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２、３ＣａＯ・２Ｎａ２Ｏ・５Ａｌ２Ｏ３等を挙げることができ、上記の１種又は２種以上を含むことができる。この中でも、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３を含むことが好ましい。
本実施形態に係る急硬性セメントにおいて、急硬性セメントに含まれるカルシウムアルミネートの配合量は、急硬性セメントを１００質量部としたとき、２質量部以上、３０質量部以下とすることが好ましく、５質量部以上、２０質量部以下とすることがより好ましい。
カルシウムアルミネートの配合量を上記数値範囲内とすることによって、より短時間強度と養生後膨張率のバランスに優れた急硬性セメントとすることができる。
【００２４】
カルシウムアルミネートは結晶質及びガラス質の何れの形態のものを用いることも可能であるが、電気炉等で溶融物を急冷したガラス質ものが好ましく、ガラス質が６０質量％以上であると短時間強度発現に優れる。
【００２５】
カルシウムアルミネートの粉末度はブレーン値で３，０００ｃｍ２／ｇ以上、９，０００ｃｍ２／ｇ以下であることが好ましく、４，０００ｃｍ２／ｇ以上、７，０００ｃｍ２／ｇ以下であることがより好ましい。
【００２６】
（無水石膏）
本実施形態に係る急硬性セメントは（Ｂ）急硬材として、無水石膏を含む。無水石膏は、急硬材として重要な成分の１つであり、カルシウムアルミネートの水和と共に、急硬性水和物であるエトリンガイド等を形成する作用を有するものと考えられる。
本実施形態に係る急硬性セメントにおいて、急硬性セメントに含まれる無水石膏の配合量は、急硬性セメントを１００質量部としたとき、２質量部以上、３０質量部以下とすることが好ましく、５質量部以上、２０質量部以下とすることがより好ましい。
無水石膏の配合量を上記数値範囲内とすることによって、より短時間強度と養生後膨張率のバランスに優れた急硬性セメントとすることができる。
【００２７】
無水石膏の粉末度はブレーン値で３，０００ｃｍ２／ｇ以上、９，０００ｃｍ２／ｇ以下であることが好ましく、４０００ｃｍ２／ｇ以上、７０００ｃｍ２／ｇ以下であることがより好ましい。
【００２８】
本実施形態に係る急硬材は、急硬材に含まれるカルシウムアルミネートおよび無水石膏の合計量を１００質量部としたとき、急硬材に含まれるカルシウムアルミネートが、３３質量部以上、９１質量部以下であることが好ましく、４３質量部以上、８３質量部以下であることがより好ましい。
急硬材の組成を上記数値範囲内とすることよって、より短時間強度と養生後膨張率のバランスに優れた急硬性セメントとすることができる。
【００２９】
本実施形態に係る急硬性セメントは、急硬性セメントに含まれる（Ｂ）カルシウムアルミネートおよび無水石膏を含有する急硬材の含有量が、急硬性セメントに含まれる（Ａ）セメント１００質量部に対して５質量部以上、５０質量以下であることが好ましく、１０質量部以上、４５質量以下であることがより好ましい。
（Ｂ）カルシウムアルミネートおよび無水石膏を含有する急硬材の含有量を上記数値範囲内にすることによって、より短時間強度と養生後膨張率のバランスに優れた急硬性セメントとすることができる。
【００３０】
＜（Ｃ）凝結調整剤＞
本実施形態に係る急硬性セメントは（Ｃ）凝結調整剤を含む。（Ｃ）凝結調整剤は水硬性セメントの凝結に遅延作用を及ぼすものであれば良い。凝結調整剤としては、例えば、クエン酸、グルコン酸、酒石酸、リンゴ酸等の有機酸、又はそれらの塩類、ホウ酸、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、リン酸塩、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩等の無機塩、糖類などの群の中から選ばれる一種又は二種以上が使用可能である。硬化時間の調整と初期強度発現性の観点から、凝結調整剤は、クエン酸、クエン酸塩、酒石酸、酒石酸塩、アルカリ金属炭酸塩の群の中から選ばれる一種又は二種以上を含むことがより好ましく、有機酸とアルカリ金属炭酸塩を併用することが特に好ましい。
【００３１】
凝結調整剤の使用量は、作業（可使）時間により幅があり、一義的には決定することは難しい。本実施形態においては、例えば、１５〜４０分の作業（可使）時間にあわせてセメントコンクリートが硬化するように添加量を調整することができ、通常、急硬性セメントに含まれる（Ｃ）凝結調整剤の含有量は、急硬性セメントに含まれる（Ａ）セメント、及び、（Ｂ）カルシウムアルミネートおよび無水石膏の合計１００質量部に対して、０．０１質量部以上５質量部以下とすることが好ましく、０．２質量部以上、３質量部以下がより好ましく、０．３質量部以上、２質量部以下が最も好ましい。（Ｃ）凝結調整剤の含有量を上記数値範囲内にすることによって、適度な可使時間と、短時間強度を確保可能な急硬性セメントとすることができる。
【００３２】
＜その他のセメント混和剤＞
本実施形態に係る急硬性セメントにおいては、慣用されている各種のセメント混和剤を適宜添加することができる。本実施形態に係る急硬性セメントにおいては、膨張材、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、ベントナイトなどの粘土鉱物、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体、高炉水砕スラグ微粉末や高炉徐冷スラグ微粉末などのスラグ、石灰石微粉末などの混和材料からなる群のうちの一種又は二種以上を併用することが可能である。
本実施形態に係る急硬性セメントは、上述した（Ａ）セメント、（Ｂ）急硬材、（Ｃ）凝結調整剤以外の成分を含有する場合、急硬性セメント全体を１００質量部としたとき、急硬性セメントに含まれる（Ａ）セメント、（Ｂ）急硬材、（Ｃ）凝結調整剤の合計を、９０質量部以上１００質量部以下とすることができ、９５質量部以上１００質量部以下とすることがより好ましい。本実施形態に係る急硬性セメントは、急硬性セメント全体を１００質量部としたとき、急硬性セメントに含まれる（Ａ）セメント、（Ｂ）急硬材、（Ｃ）凝結調整剤の合計を１００質量部とし、（Ａ）セメント、（Ｂ）急硬材、（Ｃ）凝結調整剤以外の成分を含まない態様とすることもできる。
【００３３】
＜急硬性セメント＞
本発明に係る急硬性セメントは、上述した（Ａ）セメント、（Ｂ）急硬材、（Ｃ）凝結調整剤等を混合することにより製造可能である。
【００３４】
本実施形態に係る急硬性セメントは、体積基準粒度分布における粒子径１．０μｍ以上、５．０μｍ以下の粒子の積算値が１６体積％以上であることが好ましく、１７体積％以上であることがより好ましい。体積基準粒度分布における粒子径１．０μｍ以上、５．０μｍ以下の粒子の積算値の上限は特に制限されないが、例えば、３０体積％以下とすることができる。
なお、体積基準粒度分布は、市販の粒度分布測定装置を用いることができる。例として、ＨＯＲＩＢＡ製、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置ＬＡ−９２０などが挙げられる。
本実施形態に係る急硬性セメントは、粒子径を上記数値範囲内に調整することによって、水和反応をより適切に制御することができるため、より短時間強度と養生後膨張率のバランスに優れた急硬性セメントとすることができる。
急硬性セメントの粒子径は、必要に応じて粉砕、及び、分級工程を行うことによって調整することが可能である。粉砕、及び、分級の方法は特に制限されず、公知の粉砕、及び、分級方法を用いることが可能であるが、例えば、粉砕方法としては、ボールミルやローラーミル、分級方法としては、気流分級機等が挙げられる。
【００３５】
本実施形態に係る急硬性セメントは、ブレーン比表面積が４０００ｃｍ２／ｇ以上、７０００ｃｍ２／ｇ以下であることが好ましく、４０００ｃｍ２／ｇ以上、６０００ｃｍ２／ｇ以下であることがより好ましい。
ブレーン比表面積を上記数値範囲内に調整することによって、より短時間強度と養生後膨張率のバランスに優れた急硬性セメントとすることができる。
【００３６】
＜セメントモルタル、セメントコンクリート＞
本実施形態に係るセメントモルタル、又は、セメントコンクリートは上記の本実施形態に係る急硬性セメントを含む。
本実施形態に係るセメントモルタルは、本実施形態に係る急硬性セメント、細骨材、及び水を含むことができ、本実施形態に係るセメントコンクリートは、本実施形態に係る急硬性セメント、細骨材、粗骨材、及び水を含むことができる。
骨材としては、適度な施工性及び強度発現性が得られれば、特に限定されるものではないが、例えば、川砂、海砂、山砂、砕砂、人工細骨材、スラグ細骨材、再生細骨材、珪砂、川砂利、陸砂利、砕石、人工粗骨材、スラグ粗骨材、再生粗骨材等が挙げられ、この中でも珪砂を含むことが好ましい。
骨材の使用量は、急硬性セメントに含まれる（Ａ）セメント、（Ｂ）カルシウムアルミネートおよび無水石膏、（Ｃ）凝結調整剤の合計１００質量部に対して、５０質量部以上、９００質量部以下が好ましく、１００質量部以上、７００質量部以下がより好ましい。
【００３７】
本実施形態に係るセメントモルタル、又は、セメントコンクリートは、上記の急硬性セメントに骨材及び水を加え、一般のミキサー、好ましくは強制練りミキサーにより原材料を混練りすることによって得ることができる。
水の添加量は、急硬性セメント１００質量部に対して、１０質量部以上、５０質量部以下とすることが好ましく、１５質量部以上、４５質量部以下とすることがより好ましく、２０質量部以上、４０質量部以下とすることが特に好ましい。上記数値範囲内とすることによって、材料分離がなく、かつ、適度な流動性を有するセメントモルタル、セメントコンクリートとすることができる。
【００３８】
混練する方法は特に限定されず、混練に用いる器具や混練装置も特に限定されず、手練とすることもできるし、ミキサーを用いることもできる。用いることのできるミキサーとしては連続式ミキサーでもバッチ式ミキサーでも良く、例えばパン型コンクリートミキサー、パグミル型コンクリートミキサー、重力式コンクリートミキサー、グラウトミキサー、ハンドミキサー、左官ミキサー等が挙げられる。
【００３９】
＜道路補修材料＞
本実施形態に係る道路補修材料は、本実施形態に係る急硬性セメントを含む。本実施形態に係る道路補修材料は、少なくとも本実施形態に係る急硬性セメントと、水とを含むことができ、セメントペースト、セメントモルタル、又は、セメントコンクリートとして、例えば、道路、鉄道、及び導水路等のトンネルにおいて、露出した地山面への覆工時やトンネルの補修等といった覆工時に使用することが可能である。
【００４０】
＜道路補修方法＞
本実施形態に係る道路補修材料は、例えば、車道やバスレーン、空港等の道路の補修に用いることができる。補修方法は特に制限されないが、本実施形態の急硬性セメントを含む、セメントペースト、セメントモルタル、又は、セメントコンクリートである道路補修材料を、例えば道路のポットホールや舗装材のひび割れ等に流し込み、硬化前にコテ等で表面を均して施工することができる。本実施形態に係る道路補修材料を用いた道路補修方法によれば、短時間での補修が可能であり、膨張率が低く、十分な耐久性を有するため、道路の通行止めの時間を最小限にでき、かつ、クラック等の不具合の発生頻度が低い補修が可能である。
【００４１】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。
【００４３】
＜使用原料＞
（Ａ）セメント
以下のセメント１〜４を準備した。
セメント１：市販の早強ポルトランドセメント（ブレーン比表面積４５００ｃｍ２／ｇ、密度３．１２ｇ／ｃｍ３）
セメント２：市販のＥＮ１９７−２０００で定めるＣＥＭ  Ｉ  ５２．５（ブレーン比表面積３９００ｃｍ２／ｇ、密度３．１５ｇ／ｃｍ３）
セメント３：市販の普通ポルトランドセメント（ブレーン比表面積３３００ｃｍ２／ｇ、密度３．１５ｇ／ｃｍ３）
セメント４：市販のＥＮ１９７−２０００で定めるＣＥＭ  Ｉ  ５２．５（ブレーン比表面積３９００ｃｍ２／ｇ、密度３．１０ｇ／ｃｍ３）
【００４４】
（Ｂ）カルシウムアルミネートおよび無水石膏を含有する急硬材
急硬材１：非晶質カルシウムアルミネート無水石膏系急硬材（ＤＩＴ社製ＳＣ−ＯＮＥ）
【００４５】
（Ｃ）凝結調整剤
凝結調整剤１：炭酸カリウムと有機酸併用系凝結調整剤（ＤＩＴ社製Ｄ２００）
【００４６】
＜セメントの密度及びブレーン比表面積＞
上記各セメントの密度及びブレーン比表面積は、ＪＩＳ  Ｒ５２０１（セメントの物理試験方法）に基づき測定した。
【００４７】
＜セメントの化学組成＞
ＪＩＳ  Ｒ  ５２０２「ポルトランドセメントの化学分析方法」に基づく、セメント１〜４の化学分析結果を表１に示す。また、得られた化学組成分析結果（質量部）から、ＳＯ３／Ａｌ２Ｏ３比（モル比）を算出した。結果を表１に示す。
【００４８】
＜セメントの鉱物組成＞
得られた化学組成分析結果から、上記セメント１〜４の鉱物組成（質量部）をボーグ式によって算出した。また、エーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ２）／ビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）比（モル比）を算出した。結果を表１に示す。
【００４９】
＜実施例１＞
（Ａ）セメントとしてセメント１を７０質量部、（Ｂ）カルシウムアルミネートおよび無水石膏を含有する急硬材として、急硬材１を３０質量部、（Ｃ）凝結調整剤として、凝結調整剤１を１．５質量部分取し、混合して、急硬性セメント１を得た。
【００５０】
＜実施例２・３、比較例１＞
セメントとして、それぞれ表１に記載のセメントを用いた以外は実施例１と同様に急硬性セメント２〜４を得た。
得られた各実施例・比較例の急硬性セメントについて、以下の評価を行った。
【００５１】
＜ブレーン比表面積＞
ＪＩＳ  Ｒ５２０１（セメントの物理試験方法）に基づき測定した。
【００５２】
＜粒度分布＞
得られた各実施例・比較例の急硬性セメントをエタノールに超音波分散させ、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置（ＨＯＲＩＢＡ社製、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置ＬＡ−９２０）で体積基準粒度分布を測定した。かかる体積基準粒度分布における粒子径１．０μｍ以上、５．０μｍ以下の粒子の積算値を求めた。
【００５３】
＜モルタルの調製＞
各実施例・比較例の急硬性セメント９００ｇと、細骨材１３５０ｇ、水３０６ｇを、室温２０℃において混合してモルタルを調製し、圧縮強度と長さ変化率を測定した。
【００５４】
＜使用材料＞
細骨材：新潟県糸魚川市姫川産川砂、表乾状態、密度２．６２ｇ／ｃｍ３、最大骨材寸法５ｍｍ
水：水道水
【００５５】
＜圧縮強度＞
ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に基づき、４×４×１６ｃｍの試験体を作製し、３時間後の圧縮強度を測定した。
【００５６】
＜長さ変化率＞
自由収縮ひずみを「ＪＩＳ  Ａ  １１２９−３  モルタル及びコンクリートの長さ変化測定方法−第３部：ダイヤルゲージ方法  附属書Ａ（参考）モルタル及びコンクリートの乾燥による自由収縮ひずみ試験方法」に基づき測定した。まず、４×４×１６ｃｍの試験体を成形し、成形３時間後に脱型、基長を測定した。次に、２０℃、６０ＲＨ％にて材齢２８日まで養生後、再度長さを測定し、長さ変化率を算出した。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
表１より、急硬性セメントに含まれるセメント中の、３ＣａＯ・ＳｉＯ２／２ＣａＯ・ＳｉＯ２モル比、及び、ＳＯ３／Ａｌ２Ｏ３モル比を本願発明で特定する範囲内とすることよって、短時間における高い強度発現と、長期間養生後の膨張の抑制を両立することができることが分かる。