(57)【要約】【課題】低環境負荷型で、六価クロムを低減し、スランプロスや水和発熱量が小さく、中性化されにくく、自己収縮を小さく抑えることのできるセメント混和材として好適に使用される高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法を提供する。【解決手段】メリライトを主成分とし、炭酸ガス濃度５％、温度３０℃及び相対湿度６０％の空気中で７日間炭酸化させた際の二酸化炭素吸収量が３％以上であり、１０００℃で３０分間強熱した際の重量減少である強熱減量が３％以下であり、かつメリライトの格子定数ａが７．７５〜７．８２であることを要件としてセメント混和材として使用される高炉徐冷スラグ粉末を選択する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
メリライトを主成分とし、炭酸ガス濃度５％、温度３０℃及び相対湿度６０％の空気中で７日間炭酸化させた際の二酸化炭素吸収量が３％以上であり、１０００℃で３０分間強熱した際の重量減少である強熱減量が３％以下であり、かつメリライトの格子定数ａが７．７５〜７．８２であることを要件としてセメント混和材として好適に使用される高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
【請求項２】
非硫酸態イオウとして存在するイオウを０．５％以上含有することを要件とする請求項１に記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
【請求項３】
高炉徐冷スラグ粉末の溶出する非硫酸態イオウのイオン濃度が１００ｍｇ／リットル以上であることを要件とする請求項１又は２に記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
【請求項４】
高炉徐冷スラグ粉末のガラス化率が１０％以下であることを要件とする請求項１〜３のいずれかに記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
【請求項５】
高炉徐冷スラグ粉末のブレーン比表面積値が４０００ｃｍ２／ｇ以上であることを要件とする請求項１〜４のいずれかに記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
【請求項６】
高炉徐冷スラグ粉末の酸素消費量が２．５×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ以上であることを要件とする請求項１〜５のいずれかに記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
【請求項７】
高炉徐冷スラグ粉末の酸化還元電位が１００ｍＶ以上であることを要件とする請求項１〜６のいずれかに記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の方法で選択された高炉徐冷スラグ粉末を含むセメント混和材。
【請求項９】
請求項８に記載のセメント混和材を含有してなるセメント組成物。
【請求項１０】
セメントが、３ＣａＯ・ＳｉＯ２を６０重量％以上含有するポルトランドセメントである請求項９に記載のセメント組成物。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のセメント組成物を用いてなるセメントコンクリート。
【請求項１２】
スランプフローが６５０±５０ｍｍである請求項１１に記載のセメントコンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、土木・建築業界において使用されるセメント混和材、セメント組成物、及びそれを用いたセメントコンクリートに関する。なお、本発明で使用するセメントコンクリートとは、セメントペースト、モルタル、及びコンクリートを総称するものである。また、本発明における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素排出量に関して、全産業に占める土木建設業の割合は極めて大きく、その環境負荷の低減が切望されている。一方、セメント産業から排出される二酸化炭素は、そのほとんどが原料である石灰石の脱炭酸反応や焼成時の燃料に由来している。したがって、二酸化炭素排出量を低減するためには、セメントクリンカーの焼成量を低減することが最も有効な方法であり、各種混合セメントの利用を推進することは極めて重要である。
【０００３】
また、耐久的なコンクリート構造物を構築する面から、材料分離により生ずるブリーディングを防止すること、水和発熱を抑制することが望まれている。特に、近年では、コンクリートに要求される性能は多様化しており、施工の合理化を目的として、締め固めを必要とせず、自己充填性を有する高流動コンクリートが種々提案されている。日本コンクリート工学協会発行、「ＪＣＩ超流動コンクリート研究委員会報告書Ｉ」（１９９３年５月）及び「同報告書ＩＩ」（１９９４年５月）など）。
【０００４】
これらの高流動コンクリートは、セメントなどの結合材の単位量が５００ｋｇ／ｍ３程度を下回ると、材料分離を生じやすくなるため、通常、５００ｋｇ／ｍ３程度以上の単位結合材量を有している。そして、単位結合材量の多い高流動コンクリートは水和発熱量が大きく、また、環境負荷も大きいという課題を有していた。
【０００５】
このような課題を解決するために、石灰石微粉末を結合材の一部に置き換えて使用した高流動コンクリートが提案された（特開平５−３１９８８９号公報）。石灰石微粉末はほとんど水硬性を示さないため、石灰石微粉末を結合材の一部に置き換えて使用した高流動コンクリートは、材料分離抵抗性のみを付与して余計な水和熱を生じないという利点を有している。しかしながら、資源の少ない我が国にとって石灰石は貴重な天然資源であり、単にコンクリートに混和するだけの利用は資源の枯渇に繋がることから、もっと有効に利用すべきとの声が多いのが現状である。
【０００６】
さらに、石灰石混合セメントは中性化されやすく、また、初期の強度発現性が劣るという課題を有するものであった。中性化は鉄筋コンクリート構造物の耐久性と関連して、また、初期強度は脱型サイクルと深く関連するので工期を短縮するうえでも重要である。また、中性化は鉄筋コンクリートの耐久性を左右する重要な劣化因子であり、中性化を受けたコンクリートは鉄筋が腐食し、コンクリート片の落下等の危険性がある。今日では、耐久性や初期強度発現性が良好で、特に混和材を３０％を超えて併用しても、普通ポルトランドセメントのみを使用したものと同等の強度発現性が得られるセメント組成物の開発が待たれているのが実状である。
【０００７】
一方、製鉄所から産業廃棄物として産出される高炉スラグはセメントコンクリート分野では広範に利用されている。高炉スラグは、急冷されてガラス化した高炉水砕スラグと、徐冷されて結晶化した高炉徐冷スラグに大別される。このうち、高炉水砕スラグはアルカリ潜在水硬性を有しており、セメントと同程度、もしくは、それ以上に細かく粉砕されたものが高炉セメントの原料として利用されている。
【０００８】
ガラス化した高炉水砕スラグはセメントクリンカーに多量に混和しても長期強度は低下しないという優れた潜在水硬性を有していることから、高強度コンクリートや高流動コンクリートなど様々な分野での研究がなされている（安戸賢一他、「高炉スラグ微粉末の高強度コンクリートへの適用性について」、第４５回セメント技術大会講演集、ｐｐ．１８４−１８９、１９９１年など参照）。
【０００９】
ガラス化した高炉水砕スラグは、セメントクリンカーに多量混和しても長期強度が低下しないという優れた潜在水硬性を有している。しかしながら、ガラス化した高炉水砕スラグは強度発現性を示す反面、これに伴う水和発熱と自己収縮が大きくなるという課題を有していた。これらは、ひび割れを誘起する要因であるため、耐久的な鉄筋コンクリート構造物を構築する上で好ましくない現象である。
【００１０】
一方、高炉徐冷スラグは、別名結晶化スラグ又はバラスとも呼ばれ、水硬性を示さないものである。そのため、主に路盤材として利用されてきたが、最近では再生骨材が路盤材へ優先的に利用されるようになり、従来の用途を失いつつあり、その有効利用方法については未だに模索状態にある（依田彰彦、「高炉スラグのセメント・コンクリートへの利用」、無機マテリアル、Ｖｏｌ．６、ｐｐ．６２−６７、１９９９年、「再生資源の利用の促進に関する法律、いわゆるリサイクル法」、平成３年１０月）。
【００１１】
近年、コンクリートの耐久性問題が大きくクローズアップされたことより、耐久的なコンクリートに関する指針や標準示方書等が、各学術団体より発行されている。特に、コンクリートの水／セメント比が耐久性に大きな影響をおよぼすことから、単位水量の低減を目的として、高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤の使用頻度が急激に増し、指針も出されている。
【００１２】
しかしながら、単位水量を低減すればするほど、コンシステンシーの経時変化が大きく、流動性が低下しやすいという課題があり、この課題に関して抜本的な対策はないのが実状である。特に、流動性の低下問題が大きな課題として取り上げられる例は高流動コンクリートである。
【００１３】
高流動コンクリートは、施工の良否の影響を受けないように開発されたコンクリートであり、自己充填性が最大の特徴である。そして、生コンプラントから横持ちして、施工現場まで搬送し、さらに一定時間流動性を維持することが必要となる。ところが、現場で何らかのトラブルや交通渋滞に巻き込まれた場合には、所定の時間を大きく上回ることとなり、コンクリートの流動性が所定の規格外となってしまう場合も多い。
【００１４】
このような場合には、高性能ＡＥ減水剤等を追加添加して再び流動化させる、いわゆる再流動化処理を行う以外に方法がない。しかしながら、この再流動化処理は熟練者しか行えないというのが実状であり、流動性の保持性能に優れるコンクリートの開発が強く求められている。
【００１５】
一方、環境問題の観点から、人体に悪影響をおよぼす六価クロムの低減に関しても大きな期待が寄せられている。六価クロムは還元剤や吸着剤等によってその溶出量を低減する方法が提案されている。しかしながら、これらの素材は、セメントコンクリート分野へ利用するには、あまりにも高価なものであり、ほとんど利用されていないのが実状である。
【００１６】
そこで、本発明者は高炉徐冷スラグの有効利用について、種々検討を重ねた結果、高炉徐冷スラグ粉末が、中性化抑制機能を有すること、材料分離抵抗性や流動性の保持性能に優れること、自己収縮が小さく、かつ、水和発熱の小さい高流動コンクリートとすることができること、所定条件下で六価クロム低減効果を示すこと、また、Ｃ３Ｓ含有量が６０％以上のポルトランドセメントと高炉徐冷スラグ粉末を含有してなるセメント組成物を使用することにより、初期強度発現性が良好で、環境負荷の小さいセメント組成物とすることができることなど、従来の課題を解決できることを知見して、本発明を完成するに至った。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
即ち、本発明は、以下の構成を有するものである。
（１）メリライトを主成分とし、かつ炭酸ガス濃度５％、温度３０℃、及び相対湿度６０％の空気中で７日間炭酸化させた際の二酸化炭素吸収量が２％以上である高炉徐冷スラグ粉末を含有してなることを特徴とするセメント混和材。
（２）メリライトを主成分とし、かつ１０００℃で３０分間強熱した際の重量減少である強熱減量が５％以下である高炉徐冷スラグ粉末を含有してなることを特徴とするセメント混和材。
（３）メリライトを主成分とし、かつ非硫酸態イオウとして存在するイオウを０．５％以上含有する高炉徐冷スラグ粉末を含有してなることを特徴とするセメント混和材。
（４）メリライトを主成分とし、かつ溶出する非硫酸態イオウのイオン濃度が１００ｍｇ／リットル以上である高炉徐冷スラグ粉末を含有してなることを特徴とするセメント混和材。
（５）メリライトを主成分とし、かつ１０００℃で３０分間強熱した際の重量減少である強熱減量が５％以下である高炉徐冷スラグ粉末を含有してなる上記（１）、（３）、及び（４）のいずれか１項に記載のセメント混和材。
（６）メリライトを主成分とし、かつ非硫酸態イオウとして存在するイオウを０．５％以上含有する高炉徐冷スラグ粉末を含有してなる上記（１）、（２）、（４）、及び（５）のいずれか１項に記載のセメント混和材。
（７）メリライトを主成分とし、かつ溶出する非硫酸態イオウ濃度が１００ｍｇ／リットル以上である高炉徐冷スラグ粉末を含有してなる上記（１）〜（３）、（５）、及び（６）のいずれか１項に記載のセメント混和材。
（８）ガラス化率が３０％以下である高炉徐冷スラグ粉末を含有してなる上記（１）〜（７）のいずれか１項に記載のセメント混和材。
（９）メリライトの格子定数ａが７．７３〜７．８２である高炉徐冷スラグ粉末を含有してなる上記（１）〜（８）のいずれか１項に記載のセメント混和材。
（１０）ブレーン比表面積値が４０００ｃｍ２／ｇ以上である高炉徐冷スラグ粉末を含有してなる上記（１）〜（９）のいずれか１項に記載のセメント混和材。
（１１）．酸素諸費量が２．５×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ以上である上記（１）〜（１０）のいずれか１項に記載のセメント混和材。
（１２）酸化還元電位が１００ｍＶ以上である（１）〜（１０）のいずれか１項に記載のセメント混和材。
（１３）上記（１）〜（１２）のいずれか１項に記載のセメント混和材を含有してなるセメント組成物。
（１４）セメントが、３ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量が６０重量％以上のポルトランドセメントである上記（１３）に記載のセメント組成物。
（１５）上記（１３）又は（１４）に記載のセメント組成物を用いてなるセメントコンクリート。
（１６）スランプフローが６５０±５０ｍｍである上記（１５）に記載のセメントコンクリート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で使用する高炉徐冷スラグ粉末（以下、単に徐冷スラグ粉ともいう）は徐冷されて結晶化した高炉スラグの粉末である。徐冷スラグ粉の成分は、高炉水砕スラグと同様の組成を有しており、具体的にはＳｉＯ２、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、及びＭｇＯなどを主要な化学成分とし、その他の成分として、ＴｉＯ２、ＭｎＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｓ、Ｐ２Ｏ５、及びＦｅ２Ｏ３などが挙げられる。
【００１９】
また、徐冷スラグ粉は、ゲーレナイト２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２とアケルマナイト２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２の混晶である、いわゆる、メリライトを主成分とするもので、その他、ダイカルシウムシリケート２ＣａＯ・ＳｉＯ２、ランキナイト３ＣａＯ・２ＳｉＯ２、及びワラストナイトＣａＯ・ＳｉＯ２などのカルシウムシリケート、メルビナイト３ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２やモンチセライトＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ２などのカルシウムマグネシウムシリケート、アノーサイトＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、リューサイト（Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ）・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、スピネルＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３、マグネタイトＦｅ３Ｏ４、並びに、硫化カルシウムＣａＳや硫化鉄ＦｅＳなどの硫化物等を含む場合がある。
【００２０】
本発明で使用する徐冷スラグ粉は、メリライトを主成分とするもので、その二酸化炭素吸収量（以下、ＣＯ２吸収量という）は２％以上である。徐冷スラグ粉のＣＯ２吸収量は２％以上であり、３％以上が好ましく、４％以上がより好ましい。ＣＯ２吸収量が２％未満では中性化の抑制効果が充分でなく、本発明の効果が充分に得られない場合がある。
【００２１】
ＣＯ２吸収量は、炭酸ガス濃度５％、温度３０℃、及び相対湿度６０％の空気中で７日間炭酸化させた際の二酸化炭素吸収量を意味するものである。この際、炭酸化処理を行う前の試料が二酸化炭素を含んでいる場合があるので、（二酸化炭素吸収量）＝（炭酸化処理後の試料の二酸化炭素量）−（炭酸化処理前の試料の二酸化炭素量）の式で表すことが可能である。
ＣＯ２吸収量は全炭素分析によって炭素量を定量し、ＣＯ２量に換算することによって求められる。また、熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ、ＤＳＣ）などによっても求めることが可能である。
【００２２】
また、徐冷スラグ粉の強熱減量（以下、結合水量ともいう）が５％以下である。徐冷スラグ粉の結合水量は５％以下であり、４％以下が好ましく、３％以下がより好ましい。結合水量が５％を超えると、過剰強度や、それに伴う水和発熱や自己収縮が大きくなり本発明の効果が充分に得られない場合がある。強熱減量は、一般的に、１，０００℃で３０分間強熱した際の重量減少を意味し、水和させた試料の結合水量として取り扱われる。
【００２３】
試料の前処理は多量のアセトンやアルコールなどによって水和させた試料から余剰水を取り除いた後、乾燥する。乾燥条件は、水和物の結合水の一部が逸脱しないような乾燥条件で行う。例えば、アスピレータなどにより減圧乾燥して恒量となるまで行う。徐冷スラグ粉の非硫酸態イオウとして存在するイオウ（以下、単に非硫酸態イオウという）は０．５％以上である。ここで、非硫酸態イオウとは、例えば、硫化物、多硫化物、イオウ、チオ硫酸、及び亜硫酸等のように硫酸態でないイオウをいう。非硫酸態イオウは、０．５％以上であり、０．７％以上が好ましく、０．９％以上がより好ましい。非硫酸態イオウが０．５％未満では、本発明の効果、即ち、流動性の保持性能や六価クロム還元性能が充分に得られない場合がある。
【００２４】
非硫酸態イオウ量は、全イオウ量から硫酸態イオウ（三酸化イオウ）量を差し引いて求めてもよいし、また、チオ硫酸態イオウや亜硫酸イオウなどの非硫酸態イオウ量の総和として求めてもよい。これらは、山口と小野の方法（「高炉スラグ中硫黄の状態分析」、山口直治、小野昭紘：製鉄研究、第３０１号、ｐｐ．３７−４０、１９８０年参照）で定量するか、又はＪＩＳ Ｒ ５２０２に定められた方法で定量することによって求めることができる。
【００２５】
徐冷スラグ粉は、非硫酸態イオウを含有することにより、流動性の保持性や六価クロムをはじめとする有害重金属を低減する効果を発揮するものであるが、単に、非硫酸態イオウを含まないスラグに、多硫化物、硫化物、チオ硫酸塩、及び亜硫酸塩等を添加したのでは、本発明の持続性に優れた流動性の保持効果や六価クロム等の有害重金属低減効果は得られない。本発明でいう、有害重金属とは、六価クロム、鉛、カドミウム、ニッケル、水銀、砒素、セレン、モリブデン等である。
【００２６】
還元剤の使用量は、本スラグ粉と還元剤との合計１００重量部中、１〜５０重量部が好ましく、特には５〜４０重量部がより好ましい。１重量部未満では併用の効果がなく、逆に５０重量部を超えるとコスト高になり好ましくない。
【００２７】
ただし、本発明の目的を阻害しない範囲で、従来六価クロム低減材として用いられている各種還元剤を併用することは好ましい。具体的には、硫化アンモニウム、硫化カルシウム、硫化銅、硫化ニッケル、硫化亜鉛、硫化アンチモン、硫化ジルコニウム、硫化水素ナトリウム、硫化水素リチウム、及びポリ硫化アンモニウムなどの硫化物、亜硫酸カリウム、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カルシウム、亜硫酸ナトリウム、及び亜硫酸水素カリウムなどの亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムやチオ硫酸カリウムなどのチオ硫酸塩、二酸化硫黄や硫黄等の硫化化合物、並びに、硫酸第一鉄等が挙げられる。このうち、特に硫酸第一鉄塩が有効である。
【００２８】
また、本発明において、徐冷スラグ粉から溶出する非硫酸態イオウのイオン濃度（以下、溶解性イオウ濃度という）は１００ｍｇ／リットル以上である。溶解性イオウ濃度は、特に、１５０ｍｇ／リットル以上が好ましい。溶解性イオウ濃度が１００ｍｇ／リットル未満では、セメントコンクリートの流動性の保持性や六価クロム低減効果が得られない場合がある。
【００２９】
非硫酸態イオウのイオンには、イオウイオン（Ｓ２−）、多硫化物イオン（Ｓｎ２−，ｎ≧２）、チオ硫酸イオン（Ｓ２Ｏ３２−）、亜硫酸イオン（ＳＯ３２−）、及び硫酸イオン（ＳＯ４２−）などが挙げられる。溶解性イオウ濃度は、徐冷スラグ粉２０ｇを２０℃の水１００ｍｌ中に入れ、３０分間攪拌した後、固液分離した液相中に含まれる非硫酸態イオウイオンの濃度をいう。これらイオウ濃度はＩＣＰ発光分析法やイオンクロマトグラフィーによって定量することが可能である。
【００３０】
徐冷スラグ粉のガラス化率は、３０％以下が好ましく、１０％以下がより好ましい。ガラス化率が３０％を超えると水和熱が大きくなる場合があり、所定の流動性保持性能、六価クロム低減効果、中性化抑制効果、及び水和発熱抑制効果が得られない場合がある。ガラス化率が高い場合、ほぼ同量の非硫酸態イオウを含有していても、結晶質である徐冷スラグに比しチオ硫酸硫黄などの溶出が極めて少なく、流動性の保持性能や六価クロムの低減効果は小さい。またガラス化率が高まるにつれてスラグの水和に伴う発熱も生ずる場合がある。
【００３１】
さらに中性化抑制効果も結晶質に特徴的な性能であるため、ガラス化率の増加に伴い効果が見られなくなる場合がある。ガラス化率（Ｘ）とは、Ｘ（％）＝（１−Ｓ／Ｓ０）×１００として求められる。ここで、Ｓは粉末Ｘ線回折法により求められる徐冷スラグ粉中の主要な結晶性化合物であるメリライトのメインピークの面積であり、Ｓ０は徐冷スラグ粉を１，０００℃で３時間加熱し、その後、５℃／分の冷却速度で冷却したもののメリライトのメインピークの面積を表す。
【００３２】
また、徐冷スラグ粉のメリライトの格子定数ａは７．７３〜７．８２であるのが好ましい。徐冷スラグ粉のメリライトの格子定数ａがこの範囲にあるものが特に中性化の抑制効果が顕著であることから好ましい。なかでも、格子定数ａは７．７５〜７．８０であるのが好適である。
【００３３】
徐冷スラグ粉のブレーン比表面積値（以下、単にブレーン値ともいう）は特に限定されるものではないが、４，０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、４，５００ｃｍ２／ｇ〜８，０００ｃｍ２／ｇがより好ましく、５，０００ｃｍ２／ｇ〜８，０００ｃｍ２／ｇが最も好ましい。ブレーン値が４，０００ｃｍ２／ｇ未満では、材料分離抵抗性が得られなかったり、中性化の抑制効果が充分に得られなかったり、流動性の保持性能や六価クロム還元性能が充分に得られない場合があり、８，０００ｃｍ２／ｇを超えるように粉砕するには、粉砕動力が大きくなり不経済であり、また、徐冷スラグ粉が風化しやすくなって、品質の経時的な劣化が大きくなる場合がある。
【００３４】
この粒度によって、チオ硫酸硫黄や亜硫酸硫黄などの溶出量をコントロールすることが可能であり、粉末度を高めることにより初期の流動性や六価クロム低減効果、中性化抑制効果が高まり、逆に粉末度を低くすることで長期に渡る流動性の保持性能、六価クロム低減効果、中性化抑制効果を与えることが可能となる。
【００３５】
徐冷スラグ粉の酸素消費量は、２．５×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ以上好ましく、３．０×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ以上がより好ましい。２．５×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ未満ではセメントコンクリートの充分な流動性や、六価クロムの低減効果が得られない場合がある。
【００３６】
酸素消費量とは、スラグ粉の還元能力を示す指標の一つであり、例えば、各種スラグ粉末２ｇと蒸留水４０ｍｌを混合し、２時間振とうした後ろ過する。ろ液１０ｍｌに０．１ｍｏｌ／ｌ硫酸四価セリウム水溶液を１０ｍｌと、１／４０ｍｏｌ／ｌ酸化還元指示薬フェロインを数滴加え、振とう液中の残存四価セリウムを０．１ｍｏｌ／ｌ硫酸第一鉄で滴定する。この値から、スラグ粉末によって三価に還元された四価セリウム量（単位：ｍｍｏｌ／ｇ）が得られ、この値を４で割ったものを酸素消費量（単位：ｍｍｏｌＯ２／ｇ）とする。
【００３７】
徐冷スラグ粉の酸化還元電位は１００ｍＶ以上が好ましく、１５０ｍＶ以上がより好ましい。１００ｍＶ未満では充分な六価クロム低減効果が得られない場合がある。酸化還元電位とは、スラグ粉の還元能力を表す指標の一つであり、例えば、各種スラグ粉５０ｇと蒸留水１００ｍｌを混合し、２４時間振とう後、ろ過する。ろ液の酸化還元電位を所定のＯＲＰ電極で測定し、ＯＲＰ１とする。その後、このろ液のｐＨを測定し、同じｐＨとなるように調整した蒸留水の酸化還元電位ＯＲＰ２を測定する。このＯＲＰ２とＯＲＰ１の差（ＯＲＰ２−ＯＲＰ１）を酸化還元電位（単位：ｍＶ）とする。
【００３８】
本発明のセメント混和材（以下、単に本混和材ともいう）は、メリライトを主成分とし、二酸化炭素吸収量が２％以上である、強熱減量が５％以下である、非硫酸態イオウとして存在するイオウを０．５％以上含有する、及び／又は溶出する非硫酸態イオウ濃度が１００ｍｇ／ｌ以上である高炉徐冷スラグ粉末、さらに好ましくは、ガラス化率が３０％以下であり、メリライトの格子定数ａが７．７３〜７．８２であり、及び／又はブレーン比表面積が４，０００ｃｍ２／ｇ以上である高炉徐冷スラグ粉末を含有するものである。
【００３９】
本混和材のブレーン値は特に限定されるものではないが、４，０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、４，５００ｃｍ２／ｇ〜８，０００ｃｍ２／ｇがより好ましく、５，０００ｃｍ２／ｇ〜８，０００ｃｍ２／ｇが最も好ましい。ブレーン値が４，０００ｃｍ２／ｇ未満では、本発明の効果が充分に得られない場合があり、８，０００ｃｍ２／ｇを超えるように粉砕するには、粉砕動力が大きくなり不経済であり、また、徐冷スラグ粉が風化しやすくなり、品質の経時的な劣化が大きくなる場合がある。
【００４０】
本混和材の使用量は特に限定されるものではないが、通常、セメントと本混和材からなるセメント組成物１００部中、３〜６０部が好ましく、５〜５０部がより好ましく、１０〜４０部が最も好ましい。３部未満では水和熱を低くする、流動性の保持性をよくするなどの本発明の効果が充分に得られない場合があり、６０部を超えて使用すると強度発現性が悪くなる場合がある。
【００４１】
ここで、セメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに高炉水砕スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、並びに、石灰石微粉末を混合したフィラーセメントなどが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
【００４２】
本発明では、本混和材を３ＣａＯ・ＳｉＯ２（Ｃ３Ｓ）含有量が６０重量％以上のポルトランドセメントと併用することで、初期強度発現性に優れるセメント組成物とすることが可能である。通常、ポルトランドセメントは、２ＣａＯ・ＳｉＯ２（Ｃ２Ｓ）、Ｃ３Ｓ、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３（Ｃ３Ａ）、及び４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３（Ｃ４ＡＦ）を主体とするクリンカとセッコウから構成されている。
【００４３】
本発明のＣ３Ｓ含有量が６０％以上のポルトランドセメントとは特に限定されるものではなく、市販の早強セメントや超早強セメントなどが使用可能である。また、Ｃ３Ｓ含有量が６０％以上のポルトランドセメントの粒度は特に限定されるものではないが、通常、ブレーン値で３，０００〜８，０００ｃｍ２／ｇ程度が好ましい。ブレーン値が３，０００ｃｍ２／ｇ未満では早期強度発現性が充分に得られない場合があり、８，０００ｃｍ２／ｇを超えるように粉砕することは粉砕動力が極端に大きくなり不経済であるばかりか、作業性が悪くなる場合がある。
【００４４】
本発明のセメント組成物は、セメントと本混和材とを含有してなるものである。本発明のセメント組成物は、それぞれの材料を施工時に混合してもよいし、あらかじめ一部を、あるいは、全部を混合しておいても差し支えない。例えば、徐冷スラグ粉、セメントクリンカー、及びセッコウを別々に粉砕して混合しても良いし、これらの一部あるいは全部を混合粉砕することも可能である。
【００４５】
本発明のセメント組成物の粒度は、使用する目的・用途に依存するため特に限定されるものではないが、通常、ブレーン値で３，０００〜８，０００ｃｍ２／ｇが好ましく、４，０００〜６，０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。３，０００ｃｍ２／ｇ未満では強度発現性が充分に得られない場合があり、８，０００ｃｍ２／ｇを超えると作業性が悪くなる場合がある。
【００４６】
本発明でセメント組成物は、従来の振動締め固めを必要としない自己充填性を有し、材料分離を生じない高流動コンクリートとして使用することが可能であり、流動性の指標となるスランプフロー値が６５０±５０ｍｍであることが好ましい。スランプフロー値が６００ｍｍ未満では横持ちや施工に要する時間を考えると、経時変化で自己充填性が不充分となる場合があり、７００ｍｍを超えると材料分離を生じやすくなる場合がある。
【００４７】
高流動コンクリートを調製する際には、通常の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、及び高性能ＡＥ減水剤等の減水剤を用いて高流動化することが好ましい。減水剤は、液状や粉末状のものが市販されており、いずれも使用可能である。減水剤はナフタレン系、メラミン系、アミノスルホン酸系、及びポリカルボン酸系に大別される。
【００４８】
本発明では特に高性能ＡＥ減水剤の使用が好ましく、その具体例としては、例えば、ナフタレン系としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ−９シリーズ」、花王社製商品名「マイティ２０００シリーズ」、及び日本製紙社製商品名「サンフローＨＳ−１００」などが挙げられる。また、メラミン系としては、日本シーカ社製商品名「シーカメント１０００シリーズ」や日本製紙社製商品名「サンフローＨＳ−４０」などが挙げられる。
【００４９】
さらに、アミノスルホン酸系としては、藤沢薬品工業社製商品名「パリックＦＰ−２００シリーズ」などが挙げられる。そして、ポリカルボン酸系としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ−８シリーズ」、グレースケミカルズ社製商品名「ダーレックススーパー１００ＰＨＸ」、及び竹本油脂社製商品名「チューポールＨＰ−８シリーズ」や「チューポールＨＰ−１１シリーズ」などが挙げられる。
【００５０】
本発明ではこれら減水剤のうちの一種又は二種以上が使用可能である。減水剤の使用量は特に限定されるものではないが、通常、各メーカーの指定する範囲内で使用すればよく、具体的には、セメントや本混和材からなるセメント組成物１００部に対して、０．５〜３．０部程度である。
【００５１】
本発明において、水の使用量は特に限定されるものではないが、通常、セメントコンクリート１ｍ３当たり、１２５〜２２５ｋｇが好ましく、１４０〜１８５ｋｇがより好ましい。１２５ｋｇ未満では作業性が悪くなる場合があり、１８５ｋｇを超えると、寸法安定性、強度発現性、及び耐久性が悪くなる場合がある。
【００５２】
本発明では、セメント、本混和材、砂や砂利等の骨材、及び減水剤の他に、従来、高流動コンクリートなどに用いられてきた高炉水砕スラグ粉末、石灰石微粉末、フライアッシュ、及びシリカフュームなどの混和材料、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、高分子エマルジョン、凝結調整剤、ベントナイトなどの粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体等のうちの一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。
【００５３】
本発明において、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及びナウタミキサなどの使用が可能である。
以下、本発明の実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
【実施例】
【００５４】
実験例１
表１に示すコンクリート配合のセメントＡ、水、砂、砂利、及びセメント混和材として各種スラグ粉を使用し、ｓ／ａ＝４６％で空気量４．５±１．５％のコンクリートを調製し、スランプロス、圧縮強度、断熱温度上昇量、及び中性化深さの測定を行った。
なお、スラグ粉の代わりに、石灰石微粉末を混和して、同一配合で同等の圧縮強度が得られる配合で比較を行った。結果を表１に併記する。また、コンクリートのスランプ値が１８±１．５ｃｍとなるように減水剤を使用した。
＜使用材料＞
セメントＡ：電気化学工業社製普通ポルトランドセメント、Ｃ３Ｓ含有量５５％、ブレーン値３，２００ｃｍ２／ｇ、密度３．１５ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量２％、結合水量２％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン値４，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量３％、結合水量２．５％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン値４，５００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量３．５％、結合水量２．７％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン値５，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（４）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４％、結合水量３％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（５）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．５％、結合水量４％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン値８，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（６）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量３．５％、結合水量３％、ガラス化率１０％、メリライトの格子定数ａ７．７６、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９７ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（７）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量３％、結合水量５％、ガラス化率３０％、メリライトの格子定数ａ７．７４、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９４ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（８）：高炉水砕スラグ粉、ＣＯ２吸収量１％、結合水量９．５％、ガラス化率９５％、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９０ｇ／ｃｍ３
水 ：水道水
砂 ：新潟県姫川産、密度２．６２ｇ／ｃｍ３
砂利 ：新潟県姫川産、砕石、密度２．６４ｇ／ｃｍ３
減水剤 ：高性能ＡＥ減水剤、ポリカルボン酸系、市販品
＜測定方法＞
スランプロス：ＪＩＳ Ａ １１０１に準じてスランプ値を測定し、練り上がりのスランプ値から９０分経過後のスランプ値を差し引いて、スランプロス値とした。
圧縮強度 ：１０φ×２０ｃｍの供試体を作製し、ＪＩＡ Ａ １１０８に準じて材齢２８日の圧縮強度を測定
断熱温度上昇量：東京理工社製の断熱温度上昇量測定装置を用いて打設温度２０℃の条件で測定
中性化深さ ：１０φ×２０ｃｍの供試体を作製し、材齢２８日まで２０℃水中養生を施した後、３０℃、相対湿度６０％、及び炭酸ガス濃度５％の環境で促進中性化を行い、６ヶ月後に供試体を輪切りし、断面にフェノールフタレインアルコール溶液を塗布して中性化深さを確認
【００５５】
【表１】
2010163360.tif 000002
【００５６】
実験例２
ブレーン値やガラス化率が同じで、メリライトの格子定数ａだけが異なる表２に示す徐冷スラグ粉を使用し、表２に示すコンクリート配合のコンクリートを調製したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
＜使用材料＞
スラグ粉（９）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４％、結合水量３％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７３、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．０３ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１０）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．５％、結合水量３％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７５、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．０１ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１１）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．５％、結合水量３％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．８０、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９８ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１２）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４％、結合水量３％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．８３、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９６ｇ／ｃｍ３
【００５７】
【表２】
2010163360.tif 000003
【００５８】
実験例３
表３に示すポルトランドセメント６５部とスラグ粉（２）３５部からなるセメント組成物１００部に対して、水５０部と砂３００部とを混合してモルタルを調製して圧縮強度の測定を行った。結果を表３に併記する。
＜使用材料＞
セメントＢ：電気化学工業社製早強ポルトランドセメント、Ｃ３Ｓ含有量６５％、ブレーン値４，４００ｃｍ２／ｇ
セメントＣ：セメントＡ５０部とセメントＢ５０部の混合物、Ｃ３Ｓ含有量６０％、ブレーン値３，８００ｃｍ２／ｇ
砂 ：ＪＩＳ標準砂（ＩＳ０６７９準拠）
＜測定方法＞
圧縮強度：ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて測定。
【００５９】
【表３】
2010163360.tif 000004
【００６０】
実験例４
セメントＢを使用し、セメントＢとスラグ粉からなるセメント組成物１００部中、表４に示す徐冷スラグ粉（２）を使用したこと以外は実験例３と同様に行った。結果を表４に併記する。
【００６１】
【表４】
2010163360.tif 000005
【００６２】
実験例５
セメントＡを使用し、表５に示すコンクリート配合の高流動コンクリートを調製し、材料分離、スランプロス、自己収縮、断熱温度上昇量、圧縮強度、及び中性化深さを測定したこと以外は実験例１と同様に行った。
なお、コンクリートのスランプフロー値は６００±５０ｍｍとなるように減水剤を併用した。結果を表５に併記する。
＜測定方法＞
材料分離 ：目視により観察。材料分離が生じた場合は×、やや分離気味の場合は△、材料分離が全く生じない場合は○で表示。
スランプフロー：財団法人、沿岸開発技術センター及び漁港漁村建設技術研究所発行、水中不分離性コンクリート・マニュアル、付録１「水中不分離性コンクリートの試験、スランプフロー試験」に基づいてコンクリートの広がりを直角方向に２点測定した平均値
自己収縮 ：ＪＣＩ自己収縮研究委員会報告書に準じて測定。材齢５６日における自己収縮ひずみとして表示。
【００６３】
【表５】
2010163360.tif 000006
【００６４】
実験例６
スラグ粉（４）を使用し、表６に示すコンクリート配合を使用したこと以外は実験例５と同様に行った。結果を表６に併記する。
【００６５】
【表６】
2010163360.tif 000007
【００６６】
実験例７
セメントＡを使用し、表５に示すコンクリート配合のコンクリートを調製し、スランプロスの測定を行い、スラグ粉の六価クロム低減能力を六価クロム残存濃度を測定することによって評価した。結果を表７に併記する。
なお、コンクリートのスランプ値が１８±１．５ｃｍとなるように減水剤を使用した。
＜使用材料＞
スラグ粉（１３）：徐冷スラグ粉、非硫酸態イオウ０．９％、ガラス化率５％、ブレーン値４，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１４）：徐冷スラグ粉、非硫酸態イオウ０．９％、ガラス化率５％、ブレーン値４，５００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１５）：徐冷スラグ粉、非硫酸態イオウ０．９％、ガラス化率５％、ブレーン値５，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１６）：徐冷スラグ粉、非硫酸態イオウ０．９％、ガラス化率５％、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１７）：徐冷スラグ粉、非硫酸態イオウ０．９％、ガラス化率５％、ブレーン値８，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１８）：スラグ粉（１６）を水に浸漬してエイジングし、非硫酸態イオウを０．７％にしたもの、ガラス化率５％、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１９）：スラグ粉（１６）を水に浸漬してエイジングし、非硫酸態イオウを０．５％にしたもの、ガラス化率５％、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２０）：スラグ粉（１６）を水に浸漬してエイジングし、非硫酸態イオウを０．３％にしたもの、ガラス化率５％、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２１）：徐冷スラグ粉、非硫酸態イオウ０．７％、ガラス化率１０％、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９７ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２２）：徐冷スラグ粉、非硫酸態イオウ０．５％、ガラス化率３０％、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９４ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２３）：高炉水砕スラグ粉、非硫酸態イオウ０．１％、ガラス化率９５％、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９０ｇ／ｃｍ３
＜測定方法＞
六価クロム残存濃度：
セメント混和材の六価クロム低減能力を確認するために、六価クロム標準溶液を希釈して、六価クロム濃度が１００ｍｇ／ｌの溶液を調製し、この六価クロム溶液５０ｃｃに各セメント混和材１０ｇを入れて攪拌し、７日後に固液分離して液相中の残存六価クロム濃度を測定することによって評価した。ただし、六価クロムの残存濃度は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２に準じ、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した。
【００６７】
【表７】
2010163360.tif 000008
【００６８】
実験例８
表８に示すスラグ粉（１６）を使用し、表８に示すコンクリート配合のコンクリートを調製し、スランプロスを測定したこと以外は実験例７と同様に行った。結果を表８に併記する。
【００６９】
【表８】
2010163360.tif 000009
【００７０】
実験例９
表９に示すセメントＡを使用し、表９に示すコンクリート配合の高流動コンクリートを調製し、材料分離とスランプフローの経時変化を測定したこと以外は実験例７と同様に行った。結果を表９に併記する。
なお、コンクリートのスランプフロー値は６００±５０ｍｍとなるように減水剤を併用した。
＜測定方法＞
材料分離：目視により観察。材料分離が生じた場合は×、やや分離気味の場合は△、材料分離が全く生じない場合は○で表示。
スランプフロー：財団法人、沿岸開発技術センター及び漁港漁村建設技術研究所発行、水中不分離性コンクリート・マニュアル、付録１「水中不分離性コンクリートの試験、スランプフロー試験」に基づいてコンクリートの広がりを直角方向に２点測定した平均値。
【００７１】
【表９】
2010163360.tif 000010
【００７２】
実験例１０
表１０に示すコンクリート配合のコンクリートを調製し、スランプロス、圧縮強度、断熱温度上昇量、中性化深さ、さらに、本セメント混和材の六価クロム低減効果を所定の方法により測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表１０に併記する。
＜使用材料＞
スラグ粉（２４）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量２．０％、結合水量２．０％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度３００ｍｇ／ｌ、酸素消費量７．５×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位２２５ｍＶ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン比表面積４，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２５）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量３．０％、結合水量２．５％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度３４０ｍｇ／ｌ、酸素消費量９．２×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位２４６ｍＶ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン比表面積４，５００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２６）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量３．５％、結合水量２．７％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度３８０ｍｇ／ｌ、酸素消費量９．６×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位２７０ｍＶ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン比表面積５，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２７）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．０％、結合水量３．０％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度４１８ｍｇ／ｌ、酸素消費量１０．３×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位２９０ｍＶ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２８）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．５％、結合水量４．０％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度５０８ｍｇ／ｌ、酸素消費量１２．２×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位３５０ｍＶ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン比表面積８，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２９）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．０％、結合水量３．０％、非硫酸態イオウ０．７％、溶解性イオウ濃度３２５ｍｇ／ｌ、酸素消費量７．７×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位２３０ｍＶ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３０）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．０％、結合水量３．０％、非硫酸態イオウ０．５％、溶解性イオウ濃度２２９ｍｇ／ｌ、酸素消費量６．３×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位２１８ｍＶ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３１）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．０％、結合水量３．０％、非硫酸態イオウ０．３％、溶解性イオウ濃度１３８ｍｇ／ｌ、酸素消費量４．２×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位１７８ｍＶ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３２）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．０％、結合水量３．５％、非硫酸態イオウ０．７％、溶解性イオウ濃度３７５ｍｇ／ｌ、酸素消費量６．３×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位２２３ｍＶ、ガラス化率１０％、メリライトの格子定数ａ７．７６、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９７ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３３）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量３．０％、結合水量５．０％、非硫酸態イオウ０．５％、溶解性イオウ濃度２９１ｍｇ／ｌ、酸素消費量３．０×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位１４３ｍＶ、ガラス化率３０％、メリライトの格子定数ａ７．７４、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９４ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３４）：高炉水砕スラグ、ＣＯ２吸収量１．０％、結合水量９．５％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度１０ｍｇ／ｌ、酸素消費量２．０×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位９９ｍＶ、ガラス化率９５％、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９０ｇ／ｃｍ３
【００７３】
【表１０】
2010163360.tif 000011
【００７４】
実験例１１
非硫酸態イオウ量、溶解性イオウ濃度、ガラス化率、及びブレーン値が同じでメリライトの格子定数ａだけが異なる各種の徐冷スラグ粉を使用し、表１１に示す配合のコンクリートを調製したこと以外は実験例１０と同様に行った。結果を表１１に併記する。
＜使用材料＞
スラグ粉（３５）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．０％、結合水量３％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度５０８ｍｇ／ｌ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７３、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．０３ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３６）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．５％、結合水量３％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度５０８ｍｇ／ｌ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７５、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．０１ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３７）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．５％、結合水量３％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度５０８ｍｇ／ｌ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．８０、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９８ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３８）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．０％、結合水量３％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度５０８ｍｇ／ｌ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．８３、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９６ｇ／ｃｍ３
【００７５】
【表１１】
2010163360.tif 000012
【００７６】
実験例１２
表１２に示すポルトランドセメント６５部とスラグ粉（２５）３５部を使用したこと以外は実験例３と同様に行った。結果を表１２に併記する。
【００７７】
【表１２】
2010163360.tif 000013
【００７８】
実験例１３
セメントＢを使用し、セメントとスラグ粉からなるセメント組成物１００部中、表１３に示す徐冷スラグ粉（２５）を使用したこと以外は実験例４と同様に行った。結果を表１３に併記する。
【００７９】
【表１３】
2010163360.tif 000014
【００８０】
実験例１４
表１４に示す徐冷スラグ粉を使用したこと以外は実験例５と同様に行った。結果を表１４に併記する。
【００８１】
【表１４】
2010163360.tif 000015
【００８２】
実験例１５
徐冷スラグ粉（３６）を使用したこと以外は実験例６と同様に行った。結果を表１５に併記する。
【００８３】
【表１５】
2010163360.tif 000016
【００８４】
実験例１６
上記スラグ粉（１４）に表８に示す還元剤（硫酸第一鉄、関東化学社製、試薬特級）を混合し、スラグの六価クロム低減効果を評価したこと以外は実験例７と同様に行った、結果を表１６に示す。
【００８５】
【表１６】
2010163360.tif 000017
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明のセメント混和材を使用することにより、クリンカ配合量を低減できるので、低環境負荷型のセメント組成物とすることができ、このセメント組成物を使用することにより、スランプロスが小さく、水和発熱量が小さく、中性化されにくいコンクリートとすることができる。
また、高流動コンクリートのような低水粉体比のコンクリートに適用しても、自己収縮を小さく抑えることが可能である。さらに、六価クロムの低減にも効果を発揮する。
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月10日(2010.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、土木・建築業界において使用されるセメント混和材として好適に使用される高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法に関する。なお、本発明で使用するセメントコンクリートとは、セメントペースト、モルタル、及びコンクリートを総称するものである。また、本発明における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素排出量に関して、全産業に占める土木建設業の割合は極めて大きく、その環境負荷の低減が切望されている。一方、セメント産業から排出される二酸化炭素は、そのほとんどが原料である石灰石の脱炭酸反応や焼成時の燃料に由来している。したがって、二酸化炭素排出量を低減するためには、セメントクリンカーの焼成量を低減することが最も有効な方法であり、各種混合セメントの利用を推進することは極めて重要である。
【０００３】
また、耐久的なコンクリート構造物を構築する面から、材料分離により生ずるブリーディングを防止すること、水和発熱を抑制することが望まれている。特に、近年では、コンクリートに要求される性能は多様化しており、施工の合理化を目的として、締め固めを必要とせず、自己充填性を有する高流動コンクリートが種々提案されている。日本コンクリート工学協会発行、「ＪＣＩ超流動コンクリート研究委員会報告書Ｉ」（１９９３年５月）及び「同報告書ＩＩ」（１９９４年５月）など）。
【０００４】
これらの高流動コンクリートは、セメントなどの結合材の単位量が５００ｋｇ／ｍ３程度を下回ると、材料分離を生じやすくなるため、通常、５００ｋｇ／ｍ３程度以上の単位結合材量を有している。そして、単位結合材量の多い高流動コンクリートは水和発熱量が大きく、また、環境負荷も大きいという課題を有していた。
【０００５】
このような課題を解決するために、石灰石微粉末を結合材の一部に置き換えて使用した高流動コンクリートが提案された（特開平５−３１９８８９号公報）。石灰石微粉末はほとんど水硬性を示さないため、石灰石微粉末を結合材の一部に置き換えて使用した高流動コンクリートは、材料分離抵抗性のみを付与して余計な水和熱を生じないという利点を有している。しかしながら、資源の少ない我が国にとって石灰石は貴重な天然資源であり、単にコンクリートに混和するだけの利用は資源の枯渇に繋がることから、もっと有効に利用すべきとの声が多いのが現状である。
【０００６】
さらに、石灰石混合セメントは中性化されやすく、また、初期の強度発現性が劣るという課題を有するものであった。中性化は鉄筋コンクリート構造物の耐久性と関連して、また、初期強度は脱型サイクルと深く関連するので工期を短縮するうえでも重要である。また、中性化は鉄筋コンクリートの耐久性を左右する重要な劣化因子であり、中性化を受けたコンクリートは鉄筋が腐食し、コンクリート片の落下等の危険性がある。今日では、耐久性や初期強度発現性が良好で、特に混和材を３０％を超えて併用しても、普通ポルトランドセメントのみを使用したものと同等の強度発現性が得られるセメント組成物の開発が待たれているのが実状である。
【０００７】
一方、製鉄所から産業廃棄物として産出される高炉スラグはセメントコンクリート分野では広範に利用されている。高炉スラグは、急冷されてガラス化した高炉水砕スラグと、徐冷されて結晶化した高炉徐冷スラグに大別される。このうち、高炉水砕スラグはアルカリ潜在水硬性を有しており、セメントと同程度、もしくは、それ以上に細かく粉砕されたものが高炉セメントの原料として利用されている。
【０００８】
ガラス化した高炉水砕スラグはセメントクリンカーに多量に混和しても長期強度は低下しないという優れた潜在水硬性を有していることから、高強度コンクリートや高流動コンクリートなど様々な分野での研究がなされている（安戸賢一他、「高炉スラグ微粉末の高強度コンクリートへの適用性について」、第４５回セメント技術大会講演集、ｐｐ．１８４−１８９、１９９１年など参照）。
【０００９】
ガラス化した高炉水砕スラグは、セメントクリンカーに多量混和しても長期強度が低下しないという優れた潜在水硬性を有している。しかしながら、ガラス化した高炉水砕スラグは強度発現性を示す反面、これに伴う水和発熱と自己収縮が大きくなるという課題を有していた。これらは、ひび割れを誘起する要因であるため、耐久的な鉄筋コンクリート構造物を構築する上で好ましくない現象である。
【００１０】
一方、高炉徐冷スラグは、別名結晶化スラグ又はバラスとも呼ばれ、水硬性を示さないものである。そのため、主に路盤材として利用されてきたが、最近では再生骨材が路盤材へ優先的に利用されるようになり、従来の用途を失いつつあり、その有効利用方法については未だに模索状態にある（依田彰彦、「高炉スラグのセメント・コンクリートへの利用」、無機マテリアル、Ｖｏｌ．６、ｐｐ．６２−６７、１９９９年、「再生資源の利用の促進に関する法律、いわゆるリサイクル法」、平成３年１０月）。
【００１１】
近年、コンクリートの耐久性問題が大きくクローズアップされたことより、耐久的なコンクリートに関する指針や標準示方書等が、各学術団体より発行されている。特に、コンクリートの水／セメント比が耐久性に大きな影響をおよぼすことから、単位水量の低減を目的として、高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤の使用頻度が急激に増し、指針も出されている。
【００１２】
しかしながら、単位水量を低減すればするほど、コンシステンシーの経時変化が大きく、流動性が低下しやすいという課題があり、この課題に関して抜本的な対策はないのが実状である。特に、流動性の低下問題が大きな課題として取り上げられる例は高流動コンクリートである。
【００１３】
高流動コンクリートは、施工の良否の影響を受けないように開発されたコンクリートであり、自己充填性が最大の特徴である。そして、生コンプラントから横持ちして、施工現場まで搬送し、さらに一定時間流動性を維持することが必要となる。ところが、現場で何らかのトラブルや交通渋滞に巻き込まれた場合には、所定の時間を大きく上回ることとなり、コンクリートの流動性が所定の規格外となってしまう場合も多い。
【００１４】
このような場合には、高性能ＡＥ減水剤等を追加添加して再び流動化させる、いわゆる再流動化処理を行う以外に方法がない。しかしながら、この再流動化処理は熟練者しか行えないというのが実状であり、流動性の保持性能に優れるコンクリートの開発が強く求められている。
【００１５】
一方、環境問題の観点から、人体に悪影響をおよぼす六価クロムの低減に関しても大きな期待が寄せられている。六価クロムは還元剤や吸着剤等によってその溶出量を低減する方法が提案されている。しかしながら、これらの素材は、セメントコンクリート分野へ利用するには、あまりにも高価なものであり、ほとんど利用されていないのが実状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
そこで、本発明者は、高炉徐冷スラグの有効利用について種々検討を重ねた結果、高炉徐冷スラグ粉末が、中性化抑制機能を有すること、材料分離抵抗性や流動性の保持性能に優れること、自己収縮が小さく、かつ、水和発熱の小さい高流動コンクリートとすることができること、所定条件下で六価クロム低減効果を示すことに着目し、かかる高炉徐冷スラグ粉末をセメント混和材として使用する場合に好適に使用しうる高炉徐冷スラグ粉末を選択する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】
【００１７】
本発明は、以下を要旨として有するものである。
（１）メリライトを主成分とし、炭酸ガス濃度５％、温度３０℃及び相対湿度６０％の空気中で７日間炭酸化させた際の二酸化炭素吸収量が３％以上であり、１０００℃で３０分間強熱した際の重量減少である強熱減量が３％以下であり、かつメリライトの格子定数ａが７．７５〜７．８２であることを要件としてセメント混和材として好適に使用される高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
（２）非硫酸態イオウとして存在するイオウを０．５％以上含有することを要件とする上記（１）に記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
（３）高炉徐冷スラグ粉末の溶出する非硫酸態イオウのイオン濃度が１００ｍｇ／リットル以上であることを要件とする上記（１）又は（２）に記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
（４）高炉徐冷スラグ粉末のガラス化率が１０％以下であることを要件とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
（５）高炉徐冷スラグ粉末のブレーン比表面積値が４０００ｃｍ２／ｇ以上であることを要件とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
（６）高炉徐冷スラグ粉末の酸素消費量が２．５×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ以上であることを要件とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
（７）高炉徐冷スラグ粉末の酸化還元電位が１００ｍＶ以上であることを要件とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
（８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の方法で選択された高炉徐冷スラグ粉末を含むセメント混和材。
（９）上記（８）に記載のセメント混和材を含有してなるセメント組成物。
（１０）セメントが、３ＣａＯ・ＳｉＯ２を６０重量％以上含有するポルトランドセメントである上記（９）に記載のセメント組成物。
（１１）上記（９）又は（１０）に記載のセメント組成物を用いてなるセメントコンクリート。
（１２）スランプフローが６５０±５０ｍｍである上記（１１）に記載のセメントコンクリート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明でセメント混和材として好適に使用される高炉徐冷スラグ粉末（以下、単に徐冷スラグ粉ともいう）は徐冷されて結晶化した高炉スラグの粉末である。徐冷スラグ粉の成分は、高炉水砕スラグと同様の組成を有しており、具体的にはＳｉＯ２、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、及びＭｇＯなどを主要な化学成分とし、その他の成分として、ＴｉＯ２、ＭｎＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｓ、Ｐ２Ｏ５、及びＦｅ２Ｏ３などが挙げられる。
【００１９】
また、徐冷スラグ粉は、ゲーレナイト２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２とアケルマナイト２ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２の混晶である、いわゆる、メリライトを主成分とするもので、その他、ダイカルシウムシリケート２ＣａＯ・ＳｉＯ２、ランキナイト３ＣａＯ・２ＳｉＯ２、及びワラストナイトＣａＯ・ＳｉＯ２などのカルシウムシリケート、メルビナイト３ＣａＯ・ＭｇＯ・２ＳｉＯ２やモンチセライトＣａＯ・ＭｇＯ・ＳｉＯ２などのカルシウムマグネシウムシリケート、アノーサイトＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、リューサイト（Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ）・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、スピネルＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３、マグネタイトＦｅ３Ｏ４、並びに、硫化カルシウムＣａＳや硫化鉄ＦｅＳなどの硫化物等を含む場合がある。
【００２０】
本発明でセメント混和材として好適に使用される徐冷スラグ粉は、その二酸化炭素吸収量（以下、ＣＯ２吸収量という）は３％以上である。徐冷スラグ粉のＣＯ２吸収量は４％以上がより好ましい。ＣＯ２吸収量が３％未満では中性化の抑制効果が充分でなく、本発明の効果が充分に得られない場合がある。
【００２１】
ＣＯ２吸収量は、炭酸ガス濃度５％、温度３０℃、及び相対湿度６０％の空気中で７日間炭酸化させた際の二酸化炭素吸収量を意味するものである。この際、炭酸化処理を行う前の試料が二酸化炭素を含んでいる場合があるので、（二酸化炭素吸収量）＝（炭酸化処理後の試料の二酸化炭素量）−（炭酸化処理前の試料の二酸化炭素量）の式で表すことが可能である。
ＣＯ２吸収量は全炭素分析によって炭素量を定量し、ＣＯ２量に換算することによって求められる。また、熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ、ＤＳＣ）などによっても求めることが可能である。
【００２２】
また、セメント混和材として好適に使用される徐冷スラグ粉は、強熱減量（以下、結合水量ともいう）が３％以下である。結合水量が３％を超えると、過剰強度や、それに伴う水和発熱や自己収縮が大きくなり本発明の効果が充分に得られない場合がある。強熱減量は、一般的に、１，０００℃で３０分間強熱した際の重量減少を意味し、水和させた試料の結合水量として取り扱われる。
【００２３】
試料の前処理は多量のアセトンやアルコールなどによって水和させた試料から余剰水を取り除いた後、乾燥する。乾燥条件は、水和物の結合水の一部が逸脱しないような乾燥条件で行う。例えば、アスピレータなどにより減圧乾燥して恒量となるまで行う。
本発明でセメント混和材として好適に使用される徐冷スラグ粉は、非硫酸態イオウとして存在するイオウ（以下、単に非硫酸態イオウとう）は好ましくは、０．５％以上である。ここで、非硫酸態イオウとは、例えば、硫化物、多硫化物、イオウ、チオ硫酸、及び亜硫酸等のように硫酸態でないイオウをいう。非硫酸態イオウは、０．７％以上がより好ましく、０．９％以上が特に好ましい。非硫酸態イオウが０．５％未満では、本発明の効果、即ち、流動性の保持性能や六価クロム還元性能が充分に得られない場合がある。
【００２４】
非硫酸態イオウ量は、全イオウ量から硫酸態イオウ（三酸化イオウ）量を差し引いて求めてもよいし、また、チオ硫酸態イオウや亜硫酸イオウなどの非硫酸態イオウ量の総和として求めてもよい。これらは、山口と小野の方法（「高炉スラグ中硫黄の状態分析」、山口直治、小野昭紘：製鉄研究、第３０１号、ｐｐ．３７−４０、１９８０年参照）で定量するか、又はＪＩＳ Ｒ ５２０２に定められた方法で定量することによって求めることができる。
【００２５】
徐冷スラグ粉は、非硫酸態イオウを含有することにより、流動性の保持性や六価クロムをはじめとする有害重金属を低減する効果を発揮するものであるが、単に、非硫酸態イオウを含まないスラグに、多硫化物、硫化物、チオ硫酸塩、及び亜硫酸塩等を添加したのでは、本発明の持続性に優れた流動性の保持効果や六価クロム等の有害重金属低減効果は得られない。本発明でいう、有害重金属とは、六価クロム、鉛、カドミウム、ニッケル、水銀、砒素、セレン、モリブデン等である。
【００２６】
還元剤の使用量は、本スラグ粉と還元剤との合計１００重量部中、１〜５０重量部が好ましく、特には５〜４０重量部がより好ましい。１重量部未満では併用の効果がなく、逆に５０重量部を超えるとコスト高になり好ましくない。
【００２７】
ただし、本発明の目的を阻害しない範囲で、従来六価クロム低減材として用いられている各種還元剤を併用することは好ましい。具体的には、硫化アンモニウム、硫化カルシウム、硫化銅、硫化ニッケル、硫化亜鉛、硫化アンチモン、硫化ジルコニウム、硫化水素ナトリウム、硫化水素リチウム、及びポリ硫化アンモニウムなどの硫化物、亜硫酸カリウム、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カルシウム、亜硫酸ナトリウム、及び亜硫酸水素カリウムなどの亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムやチオ硫酸カリウムなどのチオ硫酸塩、二酸化硫黄や硫黄等の硫化化合物、並びに、硫酸第一鉄等が挙げられる。このうち、特に硫酸第一鉄塩が有効である。
【００２８】
また、本発明において、徐冷スラグ粉から溶出する非硫酸態イオウのイオン濃度（以下、溶解性イオウ濃度という）は、好ましくは１００ｍｇ／リットル以上である。溶解性イオウ濃度は、特に、１５０ｍｇ／リットル以上が好ましい。溶解性イオウ濃度が１００ｍｇ／リットル未満では、セメントコンクリートの流動性の保持性や六価クロム低減効果が得られない場合がある。
【００２９】
非硫酸態イオウのイオンには、イオウイオン（Ｓ２−）、多硫化物イオン（Ｓｎ２−，ｎ≧２）、チオ硫酸イオン（Ｓ２Ｏ３２−）、亜硫酸イオン（ＳＯ３２−）、及び硫酸イオン（ＳＯ４２−）などが挙げられる。溶解性イオウ濃度は、徐冷スラグ粉２０ｇを２０℃の水１００ｍｌ中に入れ、３０分間攪拌した後、固液分離した液相中に含まれる非硫酸態イオウイオンの濃度をいう。これらイオウ濃度はＩＣＰ発光分析法やイオンクロマトグラフィーによって定量することが可能である。
【００３０】
徐冷スラグ粉のガラス化率は、３０％以下が好ましく、１０％以下がより好ましい。ガラス化率が３０％を超えると水和熱が大きくなる場合があり、所定の流動性保持性能、六価クロム低減効果、中性化抑制効果、及び水和発熱抑制効果が得られない場合がある。ガラス化率が高い場合、ほぼ同量の非硫酸態イオウを含有していても、結晶質である徐冷スラグに比しチオ硫酸硫黄などの溶出が極めて少なく、流動性の保持性能や六価クロムの低減効果は小さい。またガラス化率が高まるにつれてスラグの水和に伴う発熱も生ずる場合がある。
【００３１】
さらに中性化抑制効果も結晶質に特徴的な性能であるため、ガラス化率の増加に伴い効果が見られなくなる場合がある。ガラス化率（Ｘ）とは、Ｘ（％）＝（１−Ｓ／Ｓ０）×１００として求められる。ここで、Ｓは粉末Ｘ線回折法により求められる徐冷スラグ粉中の主要な結晶性化合物であるメリライトのメインピークの面積であり、Ｓ０は徐冷スラグ粉を１，０００℃で３時間加熱し、その後、５℃／分の冷却速度で冷却したもののメリライトのメインピークの面積を表す。
【００３２】
また、本発明においてセメント混和材として好適に使用される徐冷スラグ粉は、メリライトの格子定数ａは７．７５〜７．８２から選択される。徐冷スラグ粉のメリライトの格子定数ａがこの範囲にあるものが特に中性化の抑制効果が顕著である。なかでも、格子定数ａは７．７５〜７．８０であるのが好適である。
【００３３】
徐冷スラグ粉のブレーン比表面積値（以下、単にブレーン値ともいう）は特に限定されるものではないが、４，０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、４，５００ｃｍ２／ｇ〜８，０００ｃｍ２／ｇがより好ましく、５，０００ｃｍ２／ｇ〜８，０００ｃｍ２／ｇが最も好ましい。ブレーン値が４，０００ｃｍ２／ｇ未満では、材料分離抵抗性が得られなかったり、中性化の抑制効果が充分に得られなかったり、流動性の保持性能や六価クロム還元性能が充分に得られない場合があり、８，０００ｃｍ２／ｇを超えるように粉砕するには、粉砕動力が大きくなり不経済であり、また、徐冷スラグ粉が風化しやすくなって、品質の経時的な劣化が大きくなる場合がある。
【００３４】
この粒度によって、チオ硫酸硫黄や亜硫酸硫黄などの溶出量をコントロールすることが可能であり、粉末度を高めることにより初期の流動性や六価クロム低減効果、中性化抑制効果が高まり、逆に粉末度を低くすることで長期に渡る流動性の保持性能、六価クロム低減効果、中性化抑制効果を与えることが可能となる。
【００３５】
徐冷スラグ粉の酸素消費量は、２．５×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ以上好ましく、３．０×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ以上がより好ましい。２．５×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ未満ではセメントコンクリートの充分な流動性や、六価クロムの低減効果が得られない場合がある。
【００３６】
酸素消費量とは、スラグ粉の還元能力を示す指標の一つであり、例えば、各種スラグ粉末２ｇと蒸留水４０ｍｌを混合し、２時間振とうした後ろ過する。ろ液１０ｍｌに０．１ｍｏｌ／ｌ硫酸四価セリウム水溶液を１０ｍｌと、１／４０ｍｏｌ／ｌ酸化還元指示薬フェロインを数滴加え、振とう液中の残存四価セリウムを０．１ｍｏｌ／ｌ硫酸第一鉄で滴定する。この値から、スラグ粉末によって三価に還元された四価セリウム量（単位：ｍｍｏｌ／ｇ）が得られ、この値を４で割ったものを酸素消費量（単位：ｍｍｏｌＯ２／ｇ）とする。
【００３７】
徐冷スラグ粉の酸化還元電位は１００ｍＶ以上が好ましく、１５０ｍＶ以上がより好ましい。１００ｍＶ未満では充分な六価クロム低減効果が得られない場合がある。酸化還元電位とは、スラグ粉の還元能力を表す指標の一つであり、例えば、各種スラグ粉５０ｇと蒸留水１００ｍｌを混合し、２４時間振とう後、ろ過する。ろ液の酸化還元電位を所定のＯＲＰ電極で測定し、ＯＲＰ１とする。その後、このろ液のｐＨを測定し、同じｐＨとなるように調整した蒸留水の酸化還元電位ＯＲＰ２を測定する。このＯＲＰ２とＯＲＰ１の差（ＯＲＰ２−ＯＲＰ１）を酸化還元電位（単位：ｍＶ）とする。
【００３８】
本発明のセメント混和材（以下、単に本混和材ともいう）は、メリライトを主成分とし、二酸化炭素吸収量が２％以上である、強熱減量が５％以下である、非硫酸態イオウとして存在するイオウを０．５％以上含有する、及び／又は溶出する非硫酸態イオウ濃度が１００ｍｇ／ｌ以上である高炉徐冷スラグ粉末、さらに好ましくは、ガラス化率が３０％以下であり、メリライトの格子定数ａが７．７３〜７．８２であり、及び／又はブレーン比表面積が４，０００ｃｍ２／ｇ以上である高炉徐冷スラグ粉末を含有するものである。
【００３９】
本混和材のブレーン値は特に限定されるものではないが、４，０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、４，５００ｃｍ２／ｇ〜８，０００ｃｍ２／ｇがより好ましく、５，０００ｃｍ２／ｇ〜８，０００ｃｍ２／ｇが最も好ましい。ブレーン値が４，０００ｃｍ２／ｇ未満では、本発明の効果が充分に得られない場合があり、８，０００ｃｍ２／ｇを超えるように粉砕するには、粉砕動力が大きくなり不経済であり、また、徐冷スラグ粉が風化しやすくなり、品質の経時的な劣化が大きくなる場合がある。
【００４０】
本混和材の使用量は特に限定されるものではないが、通常、セメントと本混和材からなるセメント組成物１００部中、３〜６０部が好ましく、５〜５０部がより好ましく、１０〜４０部が最も好ましい。３部未満では水和熱を低くする、流動性の保持性をよくするなどの本発明の効果が充分に得られない場合があり、６０部を超えて使用すると強度発現性が悪くなる場合がある。
【００４１】
ここで、セメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに高炉水砕スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、並びに、石灰石微粉末を混合したフィラーセメントなどが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
【００４２】
本発明では、本混和材を３ＣａＯ・ＳｉＯ２（Ｃ３Ｓ）含有量が６０重量％以上のポルトランドセメントと併用することで、初期強度発現性に優れるセメント組成物とすることが可能である。通常、ポルトランドセメントは、２ＣａＯ・ＳｉＯ２（Ｃ２Ｓ）、Ｃ３Ｓ、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３（Ｃ３Ａ）、及び４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３（Ｃ４ＡＦ）を主体とするクリンカとセッコウから構成されている。
【００４３】
本発明のＣ３Ｓ含有量が６０％以上のポルトランドセメントとは特に限定されるものではなく、市販の早強セメントや超早強セメントなどが使用可能である。また、Ｃ３Ｓ含有量が６０％以上のポルトランドセメントの粒度は特に限定されるものではないが、通常、ブレーン値で３，０００〜８，０００ｃｍ２／ｇ程度が好ましい。ブレーン値が３，０００ｃｍ２／ｇ未満では早期強度発現性が充分に得られない場合があり、８，０００ｃｍ２／ｇを超えるように粉砕することは粉砕動力が極端に大きくなり不経済であるばかりか、作業性が悪くなる場合がある。
【００４４】
本発明のセメント組成物は、セメントと本混和材とを含有してなるものである。本発明のセメント組成物は、それぞれの材料を施工時に混合してもよいし、あらかじめ一部を、あるいは、全部を混合しておいても差し支えない。例えば、徐冷スラグ粉、セメントクリンカー、及びセッコウを別々に粉砕して混合しても良いし、これらの一部あるいは全部を混合粉砕することも可能である。
【００４５】
本発明のセメント組成物の粒度は、使用する目的・用途に依存するため特に限定されるものではないが、通常、ブレーン値で３，０００〜８，０００ｃｍ２／ｇが好ましく、４，０００〜６，０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。３，０００ｃｍ２／ｇ未満では強度発現性が充分に得られない場合があり、８，０００ｃｍ２／ｇを超えると作業性が悪くなる場合がある。
【００４６】
本発明でセメント組成物は、従来の振動締め固めを必要としない自己充填性を有し、材料分離を生じない高流動コンクリートとして使用することが可能であり、流動性の指標となるスランプフロー値が６５０±５０ｍｍであることが好ましい。スランプフロー値が６００ｍｍ未満では横持ちや施工に要する時間を考えると、経時変化で自己充填性が不充分となる場合があり、７００ｍｍを超えると材料分離を生じやすくなる場合がある。
【００４７】
高流動コンクリートを調製する際には、通常の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、及び高性能ＡＥ減水剤等の減水剤を用いて高流動化することが好ましい。減水剤は、液状や粉末状のものが市販されており、いずれも使用可能である。減水剤はナフタレン系、メラミン系、アミノスルホン酸系、及びポリカルボン酸系に大別される。
【００４８】
本発明では特に高性能ＡＥ減水剤の使用が好ましく、その具体例としては、例えば、ナフタレン系としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ−９シリーズ」、花王社製商品名「マイティ２０００シリーズ」、及び日本製紙社製商品名「サンフローＨＳ−１００」などが挙げられる。また、メラミン系としては、日本シーカ社製商品名「シーカメント１０００シリーズ」や日本製紙社製商品名「サンフローＨＳ−４０」などが挙げられる。
【００４９】
さらに、アミノスルホン酸系としては、藤沢薬品工業社製商品名「パリックＦＰ−２００シリーズ」などが挙げられる。そして、ポリカルボン酸系としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ−８シリーズ」、グレースケミカルズ社製商品名「ダーレックススーパー１００ＰＨＸ」、及び竹本油脂社製商品名「チューポールＨＰ−８シリーズ」や「チューポールＨＰ−１１シリーズ」などが挙げられる。
【００５０】
本発明ではこれら減水剤のうちの一種又は二種以上が使用可能である。減水剤の使用量は特に限定されるものではないが、通常、各メーカーの指定する範囲内で使用すればよく、具体的には、セメントや本混和材からなるセメント組成物１００部に対して、０．５〜３．０部程度である。
【００５１】
本発明において、水の使用量は特に限定されるものではないが、通常、セメントコンクリート１ｍ３当たり、１２５〜２２５ｋｇが好ましく、１４０〜１８５ｋｇがより好ましい。１２５ｋｇ未満では作業性が悪くなる場合があり、１８５ｋｇを超えると、寸法安定性、強度発現性、及び耐久性が悪くなる場合がある。
【００５２】
本発明では、セメント、本混和材、砂や砂利等の骨材、及び減水剤の他に、従来、高流動コンクリートなどに用いられてきた高炉水砕スラグ粉末、石灰石微粉末、フライアッシュ、及びシリカフュームなどの混和材料、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、高分子エマルジョン、凝結調整剤、ベントナイトなどの粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体等のうちの一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。
【００５３】
本発明において、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及びナウタミキサなどの使用が可能である。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明の実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
実験例１
表１に示すコンクリート配合のセメントＡ、水、砂、砂利、及びセメント混和材として各種スラグ粉を使用し、ｓ／ａ＝４６％で空気量４．５±１．５％のコンクリートを調製し、スランプロス、圧縮強度、断熱温度上昇量、及び中性化深さの測定を行った。
なお、スラグ粉の代わりに、石灰石微粉末を混和して、同一配合で同等の圧縮強度が得られる配合で比較を行った。結果を表１に併記する。また、コンクリートのスランプ値が１８±１．５ｃｍとなるように減水剤を使用した。
＜使用材料＞
セメントＡ：電気化学工業社製普通ポルトランドセメント、Ｃ３Ｓ含有量５５％、ブレーン値３，２００ｃｍ２／ｇ、密度３．１５ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量２％、結合水量２％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン値４，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量３％、結合水量２．５％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン値４，５００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量３．５％、結合水量２．７％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン値５，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（４）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４％、結合水量３％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（５）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．５％、結合水量４％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン値８，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（６）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量３．５％、結合水量３％、ガラス化率１０％、メリライトの格子定数ａ７．７６、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９７ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（７）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量３％、結合水量５％、ガラス化率３０％、メリライトの格子定数ａ７．７４、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９４ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（８）：高炉水砕スラグ粉、ＣＯ２吸収量１％、結合水量９．５％、ガラス化率９５％、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９０ｇ／ｃｍ３
水 ：水道水
砂 ：新潟県姫川産、密度２．６２ｇ／ｃｍ３
砂利 ：新潟県姫川産、砕石、密度２．６４ｇ／ｃｍ３
減水剤 ：高性能ＡＥ減水剤、ポリカルボン酸系、市販品
＜測定方法＞
スランプロス：ＪＩＳ Ａ １１０１に準じてスランプ値を測定し、練り上がりのスランプ値から９０分経過後のスランプ値を差し引いて、スランプロス値とした。
圧縮強度 ：１０φ×２０ｃｍの供試体を作製し、ＪＩＡ Ａ １１０８に準じて材齢２８日の圧縮強度を測定
断熱温度上昇量：東京理工社製の断熱温度上昇量測定装置を用いて打設温度２０℃の条件で測定
中性化深さ ：１０φ×２０ｃｍの供試体を作製し、材齢２８日まで２０℃水中養生を施した後、３０℃、相対湿度６０％、及び炭酸ガス濃度５％の環境で促進中性化を行い、６ヶ月後に供試体を輪切りし、断面にフェノールフタレインアルコール溶液を塗布して中性化深さを確認
【００５５】
【表１】
2010163360.tif 000018
【００５６】
実験例２
ブレーン値やガラス化率が同じで、メリライトの格子定数ａだけが異なる表２に示す徐冷スラグ粉を使用し、表２に示すコンクリート配合のコンクリートを調製したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
＜使用材料＞
スラグ粉（９）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４％、結合水量３％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７３、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．０３ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１０）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．５％、結合水量３％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７５、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．０１ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１１）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．５％、結合水量３％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．８０、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９８ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１２）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４％、結合水量３％、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．８３、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９６ｇ／ｃｍ３
【００５７】
【表２】
2010163360.tif 000019
【００５８】
実験例３
表３に示すポルトランドセメント６５部とスラグ粉（２）３５部からなるセメント組成物１００部に対して、水５０部と砂３００部とを混合してモルタルを調製して圧縮強度の測定を行った。結果を表３に併記する。
＜使用材料＞
セメントＢ：電気化学工業社製早強ポルトランドセメント、Ｃ３Ｓ含有量６５％、ブレーン値４，４００ｃｍ２／ｇ
セメントＣ：セメントＡ５０部とセメントＢ５０部の混合物、Ｃ３Ｓ含有量６０％、ブレーン値３，８００ｃｍ２／ｇ
砂 ：ＪＩＳ標準砂（ＩＳ０６７９準拠）
＜測定方法＞
圧縮強度：ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて測定。
【００５９】
【表３】
2010163360.tif 000020
【００６０】
実験例４
セメントＢを使用し、セメントＢとスラグ粉からなるセメント組成物１００部中、表４に示す徐冷スラグ粉（２）を使用したこと以外は実験例３と同様に行った。結果を表４に併記する。
【００６１】
【表４】
2010163360.tif 000021
【００６２】
実験例５
セメントＡを使用し、表５に示すコンクリート配合の高流動コンクリートを調製し、材料分離、スランプロス、自己収縮、断熱温度上昇量、圧縮強度、及び中性化深さを測定したこと以外は実験例１と同様に行った。
なお、コンクリートのスランプフロー値は６００±５０ｍｍとなるように減水剤を併用した。結果を表５に併記する。
＜測定方法＞
材料分離 ：目視により観察。材料分離が生じた場合は×、やや分離気味の場合はΔ、材料分離が全く生じない場合は○で表示。
スランプフロー：財団法人、沿岸開発技術センター及び漁港漁村建設技術研究所発行、水中不分離性コンクリート・マニュアル、付録１「水中不分離性コンクリートの試験、スランプフロー試験」に基づいてコンクリートの広がりを直角方向に２点測定した平均値
自己収縮 ：ＪＣＩ自己収縮研究委員会報告書に準じて測定。材齢５６日における自己収縮ひずみとして表示。
【００６３】
【表５】
2010163360.tif 000022
【００６４】
実験例６
スラグ粉（４）を使用し、表６に示すコンクリート配合を使用したこと以外は実験例５と同様に行った。結果を表６に併記する。
【００６５】
【表６】
2010163360.tif 000023
【００６６】
実験例７(参考例)
セメントＡを使用し、表５に示すコンクリート配合のコンクリートを調製し、スランプロスの測定を行い、スラグ粉の六価クロム低減能力を六価クロム残存濃度を測定することによって評価した。結果を表７に併記する。
なお、コンクリートのスランプ値が１８±１．５ｃｍとなるように減水剤を使用した。
＜使用材料＞
スラグ粉（１３）：徐冷スラグ粉、非硫酸態イオウ０．９％、ガラス化率５％、ブレーン値４，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１４）：徐冷スラグ粉、非硫酸態イオウ０．９％、ガラス化率５％、ブレーン値４，５００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１５）：徐冷スラグ粉、非硫酸態イオウ０．９％、ガラス化率５％、ブレーン値５，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１６）：徐冷スラグ粉、非硫酸態イオウ０．９％、ガラス化率５％、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１７）：徐冷スラグ粉、非硫酸態イオウ０．９％、ガラス化率５％、ブレーン値８，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１８）：スラグ粉（１６）を水に浸漬してエイジングし、非硫酸態イオウを０．７％にしたもの、ガラス化率５％、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（１９）：スラグ粉（１６）を水に浸漬してエイジングし、非硫酸態イオウを０．５％にしたもの、ガラス化率５％、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２０）：スラグ粉（１６）を水に浸漬してエイジングし、非硫酸態イオウを０．３％にしたもの、ガラス化率５％、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２１）：徐冷スラグ粉、非硫酸態イオウ０．７％、ガラス化率１０％、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９７ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２２）：徐冷スラグ粉、非硫酸態イオウ０．５％、ガラス化率３０％、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９４ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２３）：高炉水砕スラグ粉、非硫酸態イオウ０．１％、ガラス化率９５％、ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９０ｇ／ｃｍ３
＜測定方法＞
六価クロム残存濃度：
セメント混和材の六価クロム低減能力を確認するために、六価クロム標準溶液を希釈して、六価クロム濃度が１００ｍｇ／ｌの溶液を調製し、この六価クロム溶液５０ｃｃに各セメント混和材１０ｇを入れて攪拌し、７日後に固液分離して液相中の残存六価クロム濃度を測定することによって評価した。ただし、六価クロムの残存濃度は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２に準じ、ＩＣＰ発光分光分析法により測定した。
【００６７】
【表７】
2010163360.tif 000024
【００６８】
実験例８(参考例)
表８に示すスラグ粉（１６）を使用し、表８に示すコンクリート配合のコンクリートを調製し、スランプロスを測定したこと以外は実験例７と同様に行った。結果を表８に併記する。
【００６９】
【表８】
2010163360.tif 000025
【００７０】
実験例９(参考例)
表９に示すセメントＡを使用し、表９に示すコンクリート配合の高流動コンクリートを調製し、材料分離とスランプフローの経時変化を測定したこと以外は実験例７と同様に行った。結果を表９に併記する。
なお、コンクリートのスランプフロー値は６００±５０ｍｍとなるように減水剤を併用した。
＜測定方法＞
材料分離：目視により観察。材料分離が生じた場合は×、やや分離気味の場合はΔ、材料分離が全く生じない場合は○で表示。
スランプフロー：財団法人、沿岸開発技術センター及び漁港漁村建設技術研究所発行、水中不分離性コンクリート・マニュアル、付録１「水中不分離性コンクリートの試験、スランプフロー試験」に基づいてコンクリートの広がりを直角方向に２点測定した平均値。
【００７１】
【表９】
2010163360.tif 000026
【００７２】
実験例１０
表１０に示すコンクリート配合のコンクリートを調製し、スランプロス、圧縮強度、断熱温度上昇量、中性化深さ、さらに、本セメント混和材の六価クロム低減効果を所定の方法により測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表１０に併記する。
＜使用材料＞
スラグ粉（２４）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量２．０％、結合水量２．０％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度３００ｍｇ／ｌ、酸素消費量７．５×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位２２５ｍＶ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン比表面積４，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２５）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量３．０％、結合水量２．５％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度３４０ｍｇ／ｌ、酸素消費量９．２×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位２４６ｍＶ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン比表面積４，５００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２６）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量３．５％、結合水量２．７％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度３８０ｍｇ／ｌ、酸素消費量９．６×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位２７０ｍＶ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン比表面積５，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２７）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．０％、結合水量３．０％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度４１８ｍｇ／ｌ、酸素消費量１０．３×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位２９０ｍＶ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２８）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．５％、結合水量４．０％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度５０８ｍｇ／ｌ、酸素消費量１２．２×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位３５０ｍＶ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン比表面積８，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（２９）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．０％、結合水量３．０％、非硫酸態イオウ０．７％、溶解性イオウ濃度３２５ｍｇ／ｌ、酸素消費量７．７×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位２３０ｍＶ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３０）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．０％、結合水量３．０％、非硫酸態イオウ０．５％、溶解性イオウ濃度２２９ｍｇ／ｌ、酸素消費量６．３×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位２１８ｍＶ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３１）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．０％、結合水量３．０％、非硫酸態イオウ０．３％、溶解性イオウ濃度１３８ｍｇ／ｌ、酸素消費量４．２×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位１７８ｍＶ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７８、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３２）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．０％、結合水量３．５％、非硫酸態イオウ０．７％、溶解性イオウ濃度３７５ｍｇ／ｌ、酸素消費量６．３×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位２２３ｍＶ、ガラス化率１０％、メリライトの格子定数ａ７．７６、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９７ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３３）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量３．０％、結合水量５．０％、非硫酸態イオウ０．５％、溶解性イオウ濃度２９１ｍｇ／ｌ、酸素消費量３．０×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位１４３ｍＶ、ガラス化率３０％、メリライトの格子定数ａ７．７４、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９４ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３４）：高炉水砕スラグ、ＣＯ２吸収量１．０％、結合水量９．５％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度１０ｍｇ／ｌ、酸素消費量２．０×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ、酸化還元電位９９ｍＶ、ガラス化率９５％、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９０ｇ／ｃｍ３
【００７３】
【表１０】
2010163360.tif 000027
【００７４】
実験例１１
非硫酸態イオウ量、溶解性イオウ濃度、ガラス化率、及びブレーン値が同じでメリライトの格子定数ａだけが異なる各種の徐冷スラグ粉を使用し、表１１に示す配合のコンクリートを調製したこと以外は実験例１０と同様に行った。結果を表１１に併記する。
＜使用材料＞
スラグ粉（３５）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．０％、結合水量３％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度５０８ｍｇ／ｌ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７３、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．０３ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３６）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．５％、結合水量３％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度５０８ｍｇ／ｌ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．７５、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．０１ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３７）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．５％、結合水量３％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度５０８ｍｇ／ｌ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．８０、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９８ｇ／ｃｍ３
スラグ粉（３８）：徐冷スラグ粉、ＣＯ２吸収量４．０％、結合水量３％、非硫酸態イオウ０．９％、溶解性イオウ濃度５０８ｍｇ／ｌ、ガラス化率５％、メリライトの格子定数ａ７．８３、ブレーン比表面積６，０００ｃｍ２／ｇ、密度２．９６ｇ／ｃｍ３
【００７５】
【表１１】
2010163360.tif 000028
【００７６】
実験例１２
表１２に示すポルトランドセメント６５部とスラグ粉（２５）３５部を使用したこと以外は実験例３と同様に行った。結果を表１２に併記する。
【００７７】
【表１２】
2010163360.tif 000029
【００７８】
実験例１３
セメントＢを使用し、セメントとスラグ粉からなるセメント組成物１００部中、表１３に示す徐冷スラグ粉（２５）を使用したこと以外は実験例４と同様に行った。結果を表１３に併記する。
【００７９】
【表１３】
2010163360.tif 000030
【００８０】
実験例１４
表１４に示す徐冷スラグ粉を使用したこと以外は実験例５と同様に行った。結果を表１４に併記する。
【００８１】
【表１４】
2010163360.tif 000031
【００８２】
実験例１５
徐冷スラグ粉（３６）を使用したこと以外は実験例６と同様に行った。結果を表１５に併記する。
【００８３】
【表１５】
2010163360.tif 000032
【００８４】
実験例１６(参考例)
上記スラグ粉（１４）に表８に示す還元剤（硫酸第一鉄、関東化学社製、試薬特級）を混合し、スラグの六価クロム低減効果を評価したこと以外は実験例７と同様に行った、結果を表１６に示す。
【００８５】
【表１６】
2010163360.tif 000033
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明のセメント混和材を使用することにより、クリンカ配合量を低減できるので、低環境負荷型のセメント組成物とすることができ、このセメント組成物を使用することにより、スランプロスが小さく、水和発熱量が小さく、中性化されにくいコンクリートとすることができる。
また、高流動コンクリートのような低水粉体比のコンクリートに適用しても、自己収縮を小さく抑えることが可能である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メリライトを主成分とし、炭酸ガス濃度５％、温度３０℃及び相対湿度６０％の空気中で７日間炭酸化させた際の二酸化炭素吸収量が３％以上であり、１０００℃で３０分間強熱した際の重量減少である強熱減量が３％以下であり、かつメリライトの格子定数ａが７．７５〜７．８２であることを要件としてセメント混和材として好適に使用される高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
【請求項２】
非硫酸態イオウとして存在するイオウを０．５％以上含有することを要件とする請求項１に記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
【請求項３】
高炉徐冷スラグ粉末の溶出する非硫酸態イオウのイオン濃度が１００ｍｇ／リットル以上であることを要件とする請求項１又は２に記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
【請求項４】
高炉徐冷スラグ粉末のガラス化率が１０％以下であることを要件とする請求項１〜３のいずれかに記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
【請求項５】
高炉徐冷スラグ粉末のブレーン比表面積値が４０００ｃｍ２／ｇ以上であることを要件とする請求項１〜４のいずれかに記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
【請求項６】
高炉徐冷スラグ粉末の酸素消費量が２．５×１０−３ｍｍｏｌＯ２／ｇ以上であることを要件とする請求項１〜５のいずれかに記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
【請求項７】
高炉徐冷スラグ粉末の酸化還元電位が１００ｍＶ以上であることを要件とする請求項１〜６のいずれかに記載の高炉徐冷スラグ粉末を選択する方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の方法で選択された高炉徐冷スラグ粉末を含むセメント混和材。
【請求項９】
請求項８に記載のセメント混和材を含有してなるセメント組成物。
【請求項１０】
セメントが、３ＣａＯ・ＳｉＯ２を６０重量％以上含有するポルトランドセメントである請求項９に記載のセメント組成物。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のセメント組成物を用いてなるセメントコンクリート。
【請求項１２】
スランプフローが６５０±５０ｍｍである請求項１１に記載のセメントコンクリート。