(57)【要約】【課題】凝結前から凝結後まで無収縮性に優れ、低コストかつ環境に配慮した無収縮セメント、及びそれを用いて作製されたセメント硬化体を提供する。【解決手段】本発明に係る無収縮セメントは、セメント（Ｃ）と、ＰＦＢＣ灰（Ｐ）と、アルミニウム粉末（Ａｌ）とを含む。当該無収縮セメントは、具体的に、結合材（Ｂ）であるセメント（Ｃ）とＰＦＢＣ灰（Ｐ）との総重量１００重量％対するＰＦＢＣ灰（Ｐ）の占める割合を、４０重量％以下に調整するとともに、前記結合材（Ｂ）に対するアルミニウム粉末（Ａｌ）の混合比率を１０ｐｐｍ以上に調整したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと、ＰＦＢＣ灰と、アルミニウム粉末とを含むことを特徴とする無収縮セメント。
【請求項２】
前記セメントと前記ＰＦＢＣ灰との総重量１００重量部に対する前記ＰＦＢＣ灰の占める割合を、４０重量部以下に調整するとともに、前記セメントと前記ＰＦＢＣ灰との総重量対する前記アルミニウム粉末の混合比率を１０ｐｐｍ以上に調整したことを特徴とする請求項１に記載の無収縮セメント。
【請求項３】
セメントと、ＰＦＢＣ灰と、アルミニウム粉末とを含む無収縮セメントに、水を混合してなることを特徴とするセメント硬化体。
【請求項４】
前記セメントと前記ＰＦＢＣ灰との総重量１００重量部に対する前記ＰＦＢＣ灰の占める割合を、４０重量部以下に調整するとともに、前記セメントと前記ＰＦＢＣ灰との総重量に対する前記アルミニウム粉末の混合比率を１０ｐｐｍ以上に調整したことを特徴とする請求項３に記載のセメント硬化体。
【請求項５】
前記セメントと前記ＰＦＢＣ灰との総重量１００重量部に対して、４０重量部以下の水を混合してなることを特徴とする請求項３又は４に記載のセメント硬化体。
【請求項６】
前記セメントと前記ＰＦＢＣ灰との総重量１００重量部に対して、４０重量部の水と、１乃至２重量部の、ポリカルボン酸系化合物を含むグラウト用混和剤とを混合してなること特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載のセメント硬化体。
【請求項７】
前記セメントと前記ＰＦＢＣ灰との総重量１００重量部に対して、４０重量部の水と、１乃至１．５重量部の前記グラウト用混和剤とを混合してなることを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載のセメント硬化体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無収縮性を向上させたとともに、低コストかつ環境に配慮した無収縮セメント、及びそれを用いて作製されたセメント硬化体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、コンクリート構造物に生じるひび割れを抑制するために配合される材料、又は構造物間の隙間をなくして一体化させるための充填材として、無収縮セメントが用いられており、かかる無収縮セメントとしては、一般に、セメントにエトリンガイト系や石灰系の膨張剤が配合されたものが使用されている。この無収縮セメントによれば、膨張剤と水とが混合して、エトリンガイトや水酸化カルシウム等の膨張性水和物が生成され、かかる膨張性水和物がコンクリートの収縮を抑制する。
【０００３】
無収縮セメントに関する技術は、従来より研究がなされており、例えば、特許文献１には、普通ポルトランドセメントと、高炉水砕スラグ粗粉と、ＣａＳＯ４、アウイン、ＣａＯのうちの少なくとも２種以上の成分を含む膨張剤とからなる無収縮セメントが開示されている。これは、アウインやＣａＳＯ４はセメント成分と反応してエトリンガイトを形成し、ＣａＯは水和反応により水酸化カルシウムになることを利用して膨張性水和物を生成させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１７１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、本出願人は、加圧流動床式複合発電（Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ  Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ  Ｂｅｄ  Ｃｏｍｂｕｓｉｏｎ；ＰＦＢＣ）方式の石炭火力発電所から廃棄物として排出されるＰＦＢＣ灰を用いた無収縮セメントを提案している（特願２００８−５２３３３号）。
ＰＦＢＣ灰は、生成過程で石炭と石灰石微粉末の混合燃焼、炉内脱硫、及び低い燃焼温度等の理由によりＣａＯやＳＯ３を多く含み、水和反応によりエトリンガイトや水酸化カルシウム等の膨張性水和物が生成されることから、ＰＦＢＣ灰が配合されたセメントを使用したモルタル又はコンクリートは、同様に無収縮性を有する。
すなわち、本来であれば廃棄されるＰＦＢＣ灰を、無収縮セメントの材料としてリサイクルして利用し、低コストに無収縮セメントを製造するというものである。なお、ＰＦＢＣ灰が配合された無収縮セメントは、市販の無収縮セメントよりも凝結後の無収縮性に優れる特性も有している。
【０００６】
しかしながら、上記ＰＦＢＣ灰を用いた無収縮セメントは、凝結後の期間については良好な無収縮性を有するが、フレッシュ状態（凝結前）から凝結するまでの期間については収縮することがあった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、凝結前から凝結後まで無収縮性に優れ、低コストかつ環境に配慮した無収縮セメント、及びそれを用いて作製されたセメント硬化体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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明は、無収縮セメントであって、セメントと、ＰＦＢＣ灰と、アルミニウム粉末とを含むことを特徴とする。
本発明の無収縮セメントによれば、水と練り混ぜた際に、セメントおよびＰＦＢＣ灰が生成するアルカリ性物質とアルミニウム粉末が反応して水素ガスが発生することにより、この無収縮セメントを用いて作製されたセメント硬化体（セメントペースト、モルタル又はコンクリート）は、その内部に気泡が生じて体積が増加するので、フレッシュ状態（凝結前）から凝結するまでの期間においての収縮が抑制される。また、セメント硬化体が凝結した後においても、ＰＦＢＣ灰内に多く含まれるＣａＯやＳＯ３が水和反応によりエトリンガイトや水酸化カルシウム等の膨張性水和物を生成し、無収縮性能が維持される。
また、本発明の無収縮セメントは、本来であれば廃棄されるＰＦＢＣ灰をリサイクルして利用するので、低コストに製造することができるとともに、環境循環型社会の形成に寄与することができる。
【０００９】
また、本発明の無収縮セメントにおいて、前記セメントと前記ＰＦＢＣ灰との総重量１００重量部に対する前記ＰＦＢＣ灰の占める割合を、４０重量部以下に調整するとともに、前記セメントと前記ＰＦＢＣ灰との総重量対する前記アルミニウム粉末の混合比率を１０ｐｐｍ以上に調整してもよい。
この構成のように、ＰＦＢＣ灰及びアルミニウム粉末の混合比率を調整することにより、この無収縮セメントを用いて作製されたセメント硬化体は、凝結前から凝結後まで無収縮状態を維持することができる。
【００１０】
また、本発明は、セメント硬化体であって、セメントと、ＰＦＢＣ灰と、アルミニウム粉末とを含む無収縮セメントに、水を混合してなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のセメント硬化体において、前記セメントと前記ＰＦＢＣ灰との総重量１００重量部に対する前記ＰＦＢＣ灰の占める割合を、４０重量部以下に調整するとともに、前記セメントと前記ＰＦＢＣ灰との総重量に対する前記アルミニウム粉末の混合比率を１０ｐｐｍ以上に調整してもよい。
【００１２】
また、本発明のセメント硬化体において、前記セメントと前記ＰＦＢＣ灰との総重量１００重量部に対して、４０重量部以下の水を混合してもよい。このように水が混合されて養生されたセメント硬化体は、材齢２８日において３０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度を発現することができる。
【００１３】
また、本発明のセメント硬化体において、前記セメントと前記ＰＦＢＣ灰との総重量１００重量部に対して、４０重量部の水と、１乃至２重量部の、ポリカルボン酸系化合物を含むグラウト用混和剤とを混合してもよい。このような配合に調整されたセメント硬化体を用いてグラウト材を作製すれば、そのフレッシュ状態における流動性が、無収縮グラウト材としての品質規格に適合する。
【００１４】
また、本発明のセメント硬化体において前記セメントと前記ＰＦＢＣ灰との総重量１００重量部に対して、４０重量部の水と、１乃至１．５重量部の前記グラウト用混和剤とを混合してもよい。このような配合に調整されたセメント硬化体を用いてグラウト材を作製すれば、ブリーディング特性が無収縮グラウト材としての品質規格に適合する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、凝結前から凝結後まで無収縮性に優れ、低コストかつ環境に配慮した無収縮セメント、及びそれを用いて作製されたセメント硬化体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る無収縮セメントの構成材料の配合比率、及び無収縮セメントに混ぜる水の混合比率を示す表である。
【図２】各種試験に用いた供試体の組成材料の詳細性状を示す表である。
【図３】各種試験に用いた普通ポルトランドセメントとＰＦＢＣ灰の主な物理性状及び化学成分を示す表である。
【図４】膨張特性試験を実施した各試料の配合を表にまとめたものである。
【図５】膨張特性試験の結果であり、同図（ａ）は測定データ、同図（ｂ）は測定データをプロットしたグラフである。
【図６】圧縮強度試験を実施した各試料の配合を表にまとめたものである。
【図７】圧縮強度試験の結果を表にまとめたものである。
【図８】圧縮強度試験の結果を棒グラフにまとめたものである。
【図９】材齢２８日における、結合材（B）の総重量１００重量％に対する水の重量（Ｗ／Ｂ）と圧縮強度との関係を示す折れ線グラフである。
【図１０】アルミニウム粉末の配合量と圧縮強度の関係を示す折れ線グラフである。
【図１１】流動性試験を実施した試料の配合、及びその流動性試験の結果を表にまとめたものである。
【図１２】グラウト用混和剤の添加量と漏斗流下時間との関係を示す折れ線グラフである。
【図１３】ブリーディング試験を実施した試料の配合、及びその試料のブリーディング率の試験結果を表にまとめたものである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図１は本実施形態に係る無収縮セメントの構成材料の配合比率、及び無収縮セメントに混ぜる水の混合比率を示す表である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態に係る無収縮セメントは、セメント（Ｃ）と、ＰＦＢＣ灰（Ｐ）と、アルミニウム粉末（Ａｌ）とを含む。
【００２０】
セメント（Ｃ）としては、例えば、ポルトランドセメント（ＪＩＳ  Ｒ  ５２１０）を用いることができる。具体的には、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、又は低アルカリ形ポルトランドセメントの何れを用いてもよい。
また、これに限らず、高炉セメント（ＪＩＳ  Ｒ  ５２１１）、フライアッシュセメント（ＪＩＳ  Ｒ５２１３）、又はシリカセメント（ＪＩＳ  Ｒ  ５２１２）等の混合セメントを用いてもよい。
すなわち、日本工業規格（ＪＩＳ，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）で規定されるセメントを用いることができる。
【００２１】
ＰＦＢＣ灰（Ｐ）とは、加圧流動床式複合発電（Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ  Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ  Ｂｅｄ  Ｃｏｍｂｕｓｉｏｎ，ＰＦＢＣ）方式の石炭火力発電所から排出される灰をいう。ＰＦＢＣ方式の発電所では、石炭と石灰石を混合燃焼するため、主成分のＣａＯ量が一般の石炭灰に比べて多く、自硬性を有するという特徴を持つ。
ＰＦＢＣ灰は、発電プラントの数箇所から発生し、その発生場所によりＢＭ灰とＦＡ灰に分類される。
ＢＭ灰(＝Ｂｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ａｓｈ)は、ボイラ周辺から取り出されるため、ボイラ内部の流動媒体(＝ＢＭ)として使用される石灰石の成分であるＣａＯの含有率が多く、また、不規則な形状の粒子から構成され、砂と同様の粒度分布をしている。ＦＡ灰は集じん装置により集められ、主成分のＣａＯ，ＳＯ３量が従来のフライアッシュに比べて多い特徴を有する。
本実施形態に係るＰＦＢＣ灰（Ｐ）としては、ＦＡ灰を用いる。
【００２２】
アルミニウム粉末（Ａｌ）としては、例えば、コンクリートの発泡剤として市販される、アルミニウム含有量９９％以上のものを用いることができる。
【００２３】
また同図に示すように、無収縮セメントは、結合材（Ｂ）であるセメント（Ｃ）とＰＦＢＣ灰（Ｐ）との総重量１００重量％対するＰＦＢＣ灰（Ｐ）の占める割合を、４０重量％以下に調整するとともに、前記結合材（Ｂ）に対するアルミニウム粉末（Ａｌ）の混合比率を１０ｐｐｍ以上に調整したものである。
【００２４】
この無収縮セメントを用いて作製されたセメント硬化体（セメントペースト、モルタル又はコンクリート）は、水と練り混ぜた際に、セメントおよびＰＦＢＣ灰が生成するアルカリ性物質とアルミニウム粉末（Ａｌ）が反応して水素ガスを発生することにより、その内部に気泡が生じ体積が増加する。したがって、フレッシュ状態（凝結前）から凝結するまでの期間においての収縮が抑制される。また、セメント硬化体が凝結した後においても、ＰＦＢＣ灰内に多く含まれるＣａＯやＳＯ３が水和反応によりエトリンガイトや水酸化カルシウム等の膨張性水和物を生成し、無収縮性能が維持される。
そして、この無収縮セメントを使用する際には、無収縮セメントの前記結合材（Ｂ）の総重量１００重量％に対して、４０重量％以下の水を混合し、セメント硬化体を作製する。このように水が混合されて養生されたセメント硬化体は、材齢２８日において３０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度を発現する。
【００２５】
なお、無収縮セメントの結合材（Ｂ）の総重量１００重量％に対して、４０重量％の水（Ｗ）と、１．０〜２．０重量％の、ポリカルボン酸系化合物を含むグラウト用混和剤とを混合してもよい。
グラウト用混和剤としては、例えば、太平洋マテリアル社製の太平洋ハイジェクター（ＡＤ−１）を用いることができる。
これにより、セメント硬化体のフレッシュ状態における流動性が、無収縮グラウト材としての品質規格に適合するようになる。
【００２６】
また、無収縮セメントの結合材（Ｂ）との総重量１００重量％に対して、４０重量％の水と、１〜１．５重量％のグラウト用混和剤とを混合してもよい。
これにより、作製されるセメント硬化体のブリーディング特性が無収縮グラウト材としての品質規格に適合するようになる。
【００２７】
このように作製されるセメントペーストは、構造物間の隙間をなくして一体化させるための充填材として利用することができ、又は、これに細骨材や粗骨材を混合してモルタル又はコンクリートとして利用してもよい。
【００２８】
次に、このような性状を有するようにセメントペーストの配合を設定するにあたり、各種試験を行ったのでその詳細について以下に説明する。
【００２９】
図２は、各種試験に用いた供試体の組成材料の詳細性状を示す表である。
図２に示すように、各種試験には、セメント（Ｃ）として、３．１６ｇ／ｃｍ３の密度を有する市販の普通ポルトランドセメントを、ＰＦＢＣ灰（Ｐ）として、２．６３ｇ／ｃｍ３の密度を有するもの（中国電力株式会社  大崎発電所産）を、グラウト用混和剤として、太平洋マテリアル社製の太平洋ハイジェクター（ＡＤ−１）を、アルミニウム粉末としてアルミニウム含有量９９％以上の市販のコンクリート発泡剤を、水（Ｗ）として、水道水を用いた。
また、比較用の試料の材料として、市販の無収縮セメントのデンカタスコンセメント（電気化学工業社製）を用いた。
なお、図３は、各種試験に用いた普通ポルトランドセメントとＰＦＢＣ灰の主な物理性状及び化学成分を示す表である。
【００３０】
そして、このような組成材料からなるセメントペーストを異なる配合で複数作製し、膨張特性試験、圧縮強度試験、流動性試験、及びブリーディング試験を行い、本実施形態の無収縮セメント及びそれを用いて作製するセメントペーストの配合を設定した。
以下、試験毎にその詳細について説明する。
【００３１】
膨張特性試験は、ＪＨＳ３１２−１９９９に規定される「無収縮モルタル品質管理試験方法」の膨張収縮試験方法に準拠して実施した。
【００３２】
図４は、膨張特性試験を実施した各試料の配合を表にまとめたものである。
図４に示すように、膨張特性試験では、６種類の試料を作製して試験に使用した。
試料Ｖ−１〜４については、無収縮セメントの結合材（Ｂ）であるセメント（Ｃ）とＰＦＢＣ灰（Ｐ）との重量比を６：４に調整するとともに、グラウト用混和剤を結合材（Ｂ）の総重量に対して１．０％混合している。一方、アルミニウム粉末については、結合材（Ｂ）の総重量に対して、試料Ｖ−１では５ｐｐｍ、試料Ｖ−２では１０ｐｐｍ、試料Ｖ−３では１５ｐｐｍ、試料Ｖ−４では２０ｐｐｍとなるように配合している。
試料Ｖ−５については、セメント（Ｃ）とＰＦＢＣ灰（Ｐ）との重量比を７：３に調整するとともに、結合材（Ｂ）の総重量に対して混和剤を１．０％とアルミニウム粉末を１０ｐｐｍ混合している。
試料Ｖ−６は、市販の無収縮セメントであるデンカタスコンセメントのみを使用した。
【００３３】
このような配合からなる各無収縮セメントに対し、水を、結合材（Ｂ）の総重量１００重量％に対して、試料Ｖ−１〜５については４０重量％、試料Ｖ−６については３０重量％混合してセメントペーストの試料を作製した。
【００３４】
そして、各試料について上記膨張特性試験を実施し、材齢１日から７日まで１日ごとに膨張率を測定した。
【００３５】
図５は、膨張特性試験の結果であり、同図（ａ）は測定データ、同図（ｂ）は測定データをプロットしたグラフである。
【００３６】
図５の膨張特性試験の結果によれば、膨張率の変化は、全試料とも材齢１日までは急激に変化するが、その後は材齢の進行にかかわらず変化が緩やかになる。
そして、試料Ｖ−１〜４（Ｃ：Ｐ＝６：４，Ｗ／Ｂ＝４０％）の膨張特性試験の結果についてみると、アルミニウム粉末の配合量が５ｐｐｍの試料Ｖ−１では収縮率がマイナスとなり収縮しているが、アルミニウム粉末の配合量が１０〜２０ｐｐｍの試料Ｖ−２〜４では、収縮率がプラスとなって膨張しており、その配合量が増加するにつれて、膨張率も増加する傾向を示している。
これは、アルミニウム粉末が水と練り混ぜた際にセメントおよびＰＦＢＣ灰の生成するアルカリ性物質と反応して水素ガスを発生し、試料のセメントペーストの内部に気泡が生じて体積が増加する効果が顕著に現れたことによるものといえる。
【００３７】
すなわち、試料Ｖ−１〜４の膨張特性試験の結果によれば、結合材（Ｂ）であるセメント（Ｃ）とＰＦＢＣ灰（Ｐ）との重量比を６：４に調整した無収縮セメントに、結合材（Ｂ）の総重量１００重量％に対して水４０重量％を混合する場合、無収縮セメントにアルミニウム粉末を結合材（Ｂ）の総重量に対して１０ｐｐｍ以上配合することにより、材齢７日まで無収縮状態を維持できることがわかる。
【００３８】
また、試料Ｖ−５（Ｃ：Ｐ＝７：３、Ｗ／Ｂ＝４０％）の膨張特性試験の結果をみても、アルミニウム粉末を結合材（Ｂ）の総重量に対して１０ｐｐｍ配合することにより、材齢７日まで無収縮状態を維持できることが分かる。
【００３９】
すなわち、膨張特性試験の結果によれば、無収縮セメントを、結合材（Ｂ）であるセメント（Ｃ）とＰＦＢＣ灰（Ｐ）との総重量１００重量％対するＰＦＢＣ灰（Ｐ）の占める割合を、４０重量％以下に調整するとともに、前記結合材（Ｂ）に対するアルミニウム粉末（Ａｌ）の混合比率を１０ｐｐｍ以上に調整すれば、この無収縮セメント用いて作製されたセメントペーストは、材齢７日までの無収縮性能が維持される。
【００４０】
なお、試料Ｖ−６の市販の無収縮セメントでは、アルミニウム粉末の配合量が１５〜２０ｐｐｍの試料Ｖ−３及びＶ−４と同程度の膨張率を示している。すなわち、当該配合量のアルミニウム粉末を添加することによりＰＦＢＣ灰（Ｐ）を用いた無収縮セメントでも、市販品と同等の膨張性能を発揮する。
【００４１】
圧縮強度試験は、上記土木学会規準ＪＳＣＥ−Ｇ５０５−１９９９に規定される「圧縮強度試験」に準拠して実施した。
なお、圧縮強度試験を実施する供試体の成型は、ＪＳＣＥ−Ｇ５０６−１９９９に規定される「モルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験用円柱供試体の作り方」に準拠した。
また、供試体は、ＪＳＣＥ−Ｇ５３１−２００７に規定される「ＰＣグラウトの圧縮強度試験方法（案）」に準拠し、型枠に打設後１日後に型枠から取り出し、２４時間水中養生した後水中から取り出し、ポリエチレン袋で覆い、２０℃の恒温実験室内で所定の材齢まで養生保管した。
【００４２】
図６は、圧縮強度試験を実施した各試料の配合を表にまとめたものである。
図６に示すように、圧縮強度試験では、１５種類の供試体を作製して試験に使用した。
供試体Ａ−１〜９については、グラウト用混和剤を結合材（Ｂ）の総重量に対して１．０％混合するとともに、アルミニウム粉末を結合材（Ｂ）の総重量に対して１０ｐｐｍとなるように配合している。
【００４３】
一方、セメント（Ｃ）とＰＦＢＣ灰（Ｐ）との重量比については、これら供試体Ａ−１〜９のうちＡ−１〜３の供試体では７：３に、Ａ−４〜６の供試体では６：４に、Ａ−７〜９の供試体では５：５に調整している。
また、このような配合からなる各無収縮セメントに対し、供試体Ａ−１〜３、供試体Ａ−４〜６及び供試体Ａ−７〜９の供試体番号が増加するにつれて、水を、結合材（Ｂ）の総重量１００重量％に対して５０重量％、４０重量％、３５重量％と減少させて混合している。
【００４４】
また、供試体Ａ−４〜６のアルミニウム粉末の量を、５ｐｐｍに変更した供試体をＡ−１１〜１２とし、２０ｐｐｍに変更した供試体をＡ−１３〜１５としている。
【００４５】
そして、このような配合で作製された各供試体について、材齢１日、７日、２８日の圧縮強度を測定した。
【００４６】
図７は、圧縮強度試験の結果を表にまとめたものであり、図８は、圧縮強度試験の結果のうち供試体Ａ−１〜９の結果について、棒グラフにまとめたものである。
【００４７】
図８のグラフに示すように、ＰＦＢＣ灰（Ｐ）の配合量が多くなるほど圧縮強度が低下し、また水の混合量が多くなるほど同様に圧縮強度が低下する傾向を示す。
【００４８】
また、図９は、圧縮強度試験の結果のうち供試体Ａ−１〜９の結果について、材齢２８日における、結合材（Ｂ）の総重量１００重量％に対する水の重量（Ｗ／Ｂ）と圧縮強度との関係を折れ線グラフにまとめたものである。
【００４９】
図９のグラフ示すように、圧縮強度試験の結果のうち、材齢２８日において３０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度を発現したのは、結合材（Ｂ）の総重量１００重量％に対する水の重量（Ｗ／Ｂ）が５０％のときは、セメント（Ｃ）とＰＦＢＣ灰（Ｐ）との重量比（Ｃ：Ｐ）が７：３の供試体のみである。一方、Ｗ／Ｂが４０重量％以下の供試体については、Ｃ：Ｐに関わらずすべて３０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度が発現している。
【００５０】
また、図７の圧縮強度試験の結果のうち、Ｃ：Ｐが６：４で同一の供試体Ａ−４〜６及び供試体Ａ−１０〜１５の結果から、アルミニウム粉末の配合量と圧縮強度の関係について検討した。
【００５１】
図１０は、アルミニウム粉末の配合量と圧縮強度の関係を示す折れ線グラフである。
図１０のグラフに示すように、Ｗ／Ｂが３５％のときはアルミニウム粉末の配合量の増加にともなって圧縮強度は低下する傾向が認められた。
しかし、Ｗ／Ｂが４５％及び５０％のときはアルミニウム粉末の配合量の増減にともなう圧縮強度の影響は小さかった。
一方、圧縮強度への影響は、Ｗ／Ｂの増減に左右されるところが大きく、Ｗ／Ｂが５０％のときは３０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度は発現しなかった。
【００５２】
すなわち、圧縮強度試験の結果によれば、無収縮セメントの前記結合材（Ｂ）の総重量１００重量％に対して、水を４０重量％以下に混合してセメントペーストを作製すると、作製されたセメントペーストは、材齢２８日において３０N／ｍｍ２以上の圧縮強度を発現する。
【００５３】
流動性試験は、上記土木学会規準ＪＳＣＥ−Ｆ５３１−１９９９に規定される「ＰＣグラウトの流動性試験方法」に準拠して実施した。
かかる流動性試験は、逆円錐形の漏斗の下部を閉塞しておき、上部より材料を漏斗上部端まで入れ、下部開放により材料が落ち切るフロータイム（漏斗流下時間）を測定するものである。
なお、流動性試験は温度２０℃、相対湿度８０％の恒温恒湿実験室にて行った。
【００５４】
図１１は、流動性試験を実施した試料の配合、及びその流動性試験の結果を表にまとめたものである。
【００５５】
図１１に示すように、流動性試験では、６種類の供試体を作製した。
具体的には、上記膨張特性試験において材齢７日までの無収縮性能が維持され、また上記圧縮強度試験において材齢２８日におけて３０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度が発現した配合を採用し、セメント（Ｃ）とＰＦＢＣ灰（Ｐ）との重量比（Ｃ：Ｐ）が７：３及び６：４からなる結合材（Ｂ）に夫々水を、結合材（Ｂ）の総重量１００重量％に対して４０重量％混合してセメントペーストを作製した。
また、Ｃ：Ｐが７：３又は６：４からなる結合材に夫々グラウト用混和剤の添加量を、結合材（Ｂ）の総重量に対して１．０重量％から３．０重量％まで変化させて試料を作製した。
アルミニウム粉末については、その添加量が０〜１５ｐｐｍの範囲である場合、アルミニウム粉末添加量の増減によって、作製されるセメントの流動性に影響しないことが別途行った別の試験で判明している。したがって、本流動性試験では、アルミニウム粉末の配合量は変化させず、全ての試料にアルミニウム粉末を結合材（Ｂ）の総重量に対し５ｐｐｍ添加した。
【００５６】
図１２は、グラウト用混和剤の添加量と漏斗流下時間との関係を示す折れ線グラフである。
【００５７】
図１２に示すように、流動性の評価は、建築改修工事監理指針の「無収縮グラウト材の品質」及び旧日本道路公団試験方法第３編コンクリート関係試験方法の「無収縮モルタル品質管理試験方法」に倣い、８±２秒を適正な範囲とした。
流動性試験の結果によれば、Ｃ：Ｐが７：３及び６：４の両者とも、グラウト用混和剤の量が増加すると、漏斗流下時間が長くなる傾向を示している。
【００５８】
また、Ｃ：Ｐが７：３の場合には、結合材（Ｂ）の総重量に対するグラウト用混和剤の添加量が１．０〜３．０重量％であれば流動性は適正な範囲に収まったが、Ｃ：Ｐが６：４の場合には、結合材（Ｂ）の総重量に対するグラウト用混和剤の添加量が３．０重量％のときは流動性が適正な範囲に収まらなかった。
すなわち、流動性試験の結果によれば、セメント（Ｃ）とＰＦＢＣ灰（Ｐ）との重量比（Ｃ：Ｐ）が７：３及び６：４からなる結合材（Ｂ）に、結合材（Ｂ）の総重量１００重量部に対して水（Ｗ）を４０重量％と、ポリカルボン酸系化合物を含むグラウト用混和剤を１〜２重量％とを混合することにより、それを用いて作製されたセメントペーストが、無収縮グラウト材としての品質規格に適合する。
【００５９】
ブリーディング試験は、上記土木学会規準ＪＳＣＥ−Ｆ５３２−１９９９に規定される「ＰＣグラウトのブリーディング率及び膨張率試験方法（ポリエチレン袋法）」に準拠して実施した。
ブリーディングとは、まだ固まらないコンクリートまたはモルタルにおいて、固体材料の沈降または分離によって混練水の一部が遊離して上昇する現象であり、この発生した水をブリーディング水という。また、ブリーディング率とは、全充填量に対するブリーディング水の割合である。構造物間の隙間をなくして一体化させるための充填材として使用する場合に、ブリーディングは充填材と構造物間に隙間を生じる原因となるため、できる限り少ない方が望ましい。
【００６０】
図１３は、ブリーディング試験を実施した試料の配合、及びその試料のブリーディング率の試験結果を表にまとめたものである。
【００６１】
図１３に示すように、試料Ｂ−１〜４は、上記膨張特性試験、圧縮強度試験、及び流動性試験において、無収縮セメントの品質に適合した配合に調整している。
具体的には、セメント（Ｃ）とＰＦＢＣ灰（Ｐ）との重量比（Ｃ：Ｐ）については、試料Ｂ−１，Ｂ−３，Ｂ−４を６：４に、試料Ｂ−２を７：３に調整し、結合材（Ｂ）の総重量１００重量％に対する水の重量（Ｗ／Ｂ）についてはすべての試料を４０重量％に調整し、グラウト用混和剤については、試料Ｂ−１及びＢ−２を１．０％に、試料Ｂ−３及びＢ−４を１．５％に調整し、アルミニウム粉末については、試料Ｂ−１，Ｂ−２及びＢ−３を１０ｐｐｍに、試料Ｂ−４を１５ｐｐｍに調整した。
【００６２】
そして、このような試料に対し、測定開始から３時間後と２０時間後とにおけるブリーディング率を測定した。
ブリーディング試験の結果によれば、３時間後では、グラウト用混和剤が１．０％である試料Ｂ−１及びＢ−２では、わずかにブリーディングを生じていたが、グラウト用混和剤を１．５％にするとブリーディングを生じなかった。
また、２０時間後では、いずれの試料もブリーディングが生じなかった。
【００６３】
ここで、日本高速道路株式会社のＪＨＳ３１２−１９９９には、無収縮モルタルの品質規格として、セメントペーストの練り混ぜ２時間後のブリーディング率を３．０％以下と規定している。この基準には、いずれの試料も満足した。
一方、土木学会コンクリート標準示方書（２００７年制定）には、プレストレストコンクリートに使用するＰＣグラウトの性能基準として、セメントペーストの練り混ぜ開始から２４時間まではブリーディング率を０．３％以下とし、２４時間後には０．０％と規定している。この基準については、試料Ｂ−２以外は適合した。
【００６４】
すなわち、ブリーディング試験の結果によれば、セメント（Ｃ）とＰＦＢＣ灰（Ｐ）との総重量１００重量％に対して、４０重量％の水と、１．０〜１．５重量％のグラウト用混和剤とを混合することにより、それを用いて作製されたセメント硬化体が、無収縮グラウト材としての品質規格に適合する。
【００６５】
以上説明したように、実施形態に係る無収縮セメントは、セメント（Ｃ）と、ＰＦＢＣ灰（Ｐ）と、アルミニウム粉末（Ａｌ）とを含む。
これにより、水と練り混ぜた際に、セメントおよびＰＦＢＣ灰が生成するアルカリ性物質とアルミニウム粉末が反応して水素ガスを発生することにより、この無収縮セメントを用いて作製されたセメント硬化体（セメントペースト、モルタル又はコンクリート）は、その内部に気泡が生じて体積が増加するので、フレッシュ状態（凝結前）から凝結するまでの期間においての収縮が抑制される。また、セメント硬化体が凝結した後においても、ＰＦＢＣ灰内に多く含まれるＣａＯやＳＯ３が水和反応によりエトリンガイトや水酸化カルシウム等の膨張性水和物を生成し、無収縮性能が維持される。
また、本発明の無収縮セメントは、本来であれば廃棄されるＰＦＢＣ灰をリサイクルして利用するので、低コストに製造することができるとともに、環境循環型社会の形成に寄与することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図８】
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