(57)【要約】【課題】材料分離が十分に抑制されるとともに、耐硫酸性に十分優れるモルタル及びコンクリートが形成可能な耐硫酸性モルタル組成物及び耐硫酸性コンクリート組成物、並びにそれらを製造することが可能な耐硫酸性付与剤を提供すること。【解決手段】セメントとナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩と水とを含む混合物の硬化体を含有する粉末状の耐硫酸性付与剤、並びに当該耐硫酸性付与剤を含む耐硫酸性モルタル組成物及び耐硫酸性コンクリート組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントとナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩と水とを含む混合物の硬化体を含有する粉末状の耐硫酸性付与剤。
【請求項２】
前記混合物は、前記セメント１００質量部に対し、前記ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩を２０〜２００質量部、及び前記水を１０〜１００質量部含む請求項１記載の耐硫酸性付与剤。
【請求項３】
前記混合物は無機質粉末を含む請求項１又は２記載の耐硫酸性付与剤。
【請求項４】
前記混合物は、前記セメント１００質量部に対し、前記無機質粉末を５０〜４００質量部含む請求項３記載の耐硫酸性付与剤。
【請求項５】
前記無機質粉末は、石灰石微粉末、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末及びシリカフュームからなる群より選ばれる少なくとも１種の粉末を含む請求項４記載の耐硫酸性付与剤。
【請求項６】
平均粒子径が３〜３００μｍである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の耐硫酸性付与剤。
【請求項７】
Ｒｏｓｉｎ−Ｒａｍｍｌｅｒ線図におけるｎ値が０．４〜２．０である請求項１〜６のいずれか１項に記載の耐硫酸性付与剤。
【請求項８】
セメントとナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩と水とを含む混合物を硬化させて硬化体を得る工程と、
前記硬化体を粉砕する工程と、を有する耐硫酸性付与剤の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の耐硫酸性付与剤とセメントと細骨材と水とを含む耐硫酸性モルタル組成物。
【請求項１０】
請求項９記載の耐硫酸性モルタル組成物と粗骨材とを含む耐硫酸性コンクリート組成物。
【請求項１１】
前記セメントに対する前記水の質量比率が３０〜７０質量％である請求項１０記載の耐硫酸性コンクリート組成物。
【請求項１２】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の耐硫酸性付与剤、水、セメント、石灰石微粉末、細骨材、及び粗骨材を含む耐硫酸性コンクリート組成物であって、
前記耐硫酸性付与剤の単位量が３０〜１００ｋｇ／ｍ３、前記水の単位量が１２０〜２００ｋｇ／ｍ３、前記セメントの単位量が２００〜４００ｋｇ／ｍ３、前記石灰石微粉末の単位量が２０〜１００ｋｇ／ｍ３、前記細骨材の単位量が５００〜１０００ｋｇ／ｍ３、及び前記粗骨材の単位量が８００〜１４００ｋｇ／ｍ３である耐硫酸性コンクリート組成物。
【請求項１３】
請求項９記載の耐硫酸性モルタル組成物、又は請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の耐硫酸性コンクリート組成物を硬化させたセメント硬化体。
【請求項１４】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の耐硫酸性付与剤、水、セメント、石灰石微粉末、細骨材、及び粗骨材を混合する混合工程を有しており、
前記混合工程において、前記耐硫酸性付与剤の単位量が３０〜１００ｋｇ／ｍ３、前記水の単位量が１２０〜２００ｋｇ／ｍ３、前記セメントの単位量が２００〜４００ｋｇ／ｍ３、前記石灰石微粉末の単位量が２０〜１００ｋｇ／ｍ３、前記細骨材の単位量が５００〜１０００ｋｇ／ｍ３、及び前記粗骨材の単位量が８００〜１４００ｋｇ／ｍ３である耐硫酸性コンクリート組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐硫酸性付与剤及びその製造方法、耐硫酸性モルタル組成物、並びに耐硫酸性コンクリート組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道や温泉地等、硫酸又は硫酸塩にさらされる箇所においては、従来から、硫酸によるセメント硬化体の腐食が問題となっている。さらに、近年、酸性雨による腐食は、下水道、温泉地等の限定された箇所での問題に留まらず、セメントを使用した構築物全体の問題となっている。
【０００３】
通常のセメント硬化体（モルタルやコンクリート）は、硫酸に長期間接触し続けると、難溶性の石膏を形成すると共に、シリカゲルやアルミナゲルを生成する。硫酸によるこのような作用は、酸の濃度に依存する。そこで、以下のような対策が挙げられる。
【０００４】
例えば、ｐＨが２以上（硫酸濃度０．１％以下）の環境における硫酸による腐食に対する対策としては、炭酸ガスや低濃度の酸による腐食、及び硫酸塩等の腐食性を示す塩類等による腐食の対策と同様に、コンクリートを緻密化させることによって腐食物質が内部に浸透するのを抑制する対策が挙げられる。このような対策の具体例としては、高性能ＡＥ減水剤等を使用することが挙げられる。高性能ＡＥ減水剤を使用すると、作業性を確保しながらセメントに対する水の質量比率を低下させることが可能となり、その結果、コンクリートが緻密化されてコンクリートの耐腐食性を向上させることができる。
【０００５】
ところが、硫酸濃度が高い環境下においては、上述のようにコンクリートを緻密化することのみによって、十分な耐腐食性を維持することは困難であった。例えばｐＨが２より低い環境では、通常のセメント素材のみによって硫酸に対する腐食を十分に低減することが困難であった。
【０００６】
このような状況の下、ｐＨが２より低い環境で、硫酸によるセメント硬化体の劣化を防止する方法として、セメント組成物にナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩を多量に添加する方法が提案されている（特許文献１、２及び３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３３１４５８号公報
【特許文献２】特開２００４−３３１４５９号公報
【特許文献３】特開２００５−３３６０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩を多量に添加したコンクリート組成物は、コンクリート組成物を構成する材料の分布が不均一になり、材料分離が生じてしまう。このため、ｐＨが低い環境においても耐硫酸性に十分優れるとともに、材料分離が容易に発生しないモルタル組成物及びコンクリート組成物が求められている。
【０００９】
そこで、本発明は、材料分離が十分に抑制されるとともに、耐硫酸性に十分優れるモルタル及びコンクリートが形成可能な耐硫酸性モルタル組成物及び耐硫酸性コンクリート組成物を提供すること、並びに当該耐硫酸性コンクリート組成物の製造方法を提供することを目的とする。また、そのような耐硫酸性モルタル組成物及び耐硫酸性コンクリート組成物を製造することが可能な耐硫酸性付与剤及びその製造方法を提供することを目的とする。また、耐硫酸性に十分優れるモルタル及びコンクリート等の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】
【００１０】
本発明は、セメントとナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩と水とを含む混合物の硬化体を含有する粉末状の耐硫酸性付与剤を提供する。この耐硫酸性付与剤は、モルタル組成物及びコンクリート組成物に含ませることによって、材料分離が十分に抑制されるとともに耐硫酸性に十分優れるモルタル及びコンクリートを形成することができる。すなわち、本発明の耐硫酸性付与剤を用いれば、セメントにナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩を直接配合してモルタル組成物やコンクリート組成物を製造する従来の手法よりも、材料分離が十分に抑制されるとともに、十分に優れた耐硫酸性を有するモルタル及びコンクリートを形成可能なモルタル組成物やコンクリート組成物を得ることができる。
【００１１】
本発明の耐硫酸性付与剤における混合物は、セメント１００質量部に対し、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩を２０〜２００質量部、及び水を１０〜１００質量部含むことが好ましい。
【００１２】
セメントに対するナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩及び水の混合割合を上記範囲にすると、本発明の耐硫酸性付与剤をモルタル組成物やコンクリート組成物の製造に使用した際に、材料分離の発生が一層抑制され、かつ耐硫酸性もさらに向上させることができる。
【００１３】
本発明の耐硫酸性付与剤は、無機質粉末を含むことが好ましい。この無機質粉末は、石灰石微粉末、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末及びシリカフュームからなる群より選ばれる少なくとも１種の粉末を含むことがより好ましい。本発明の耐硫酸性付与剤がこのような無機質粉末を含んでいると、モルタルやコンクリート等のセメント硬化体の耐硫酸性をより一層優れたものとすることができる。
【００１４】
無機質粉末の量は、セメント１００質量部に対して、無機質粉末５０〜４００質量部とすることが好ましい。
【００１５】
本発明における耐硫酸性付与剤は、平均粒子径が３〜３００μｍであることが好ましい。また、上記耐硫酸性付与剤は、Ｒｏｓｉｎ−Ｒａｍｍｌｅｒ線図におけるｎ値が０．４〜２．０であることが好ましい。平均粒子径及びｎ値がこれらの範囲にあることで、耐硫酸性付与剤をモルタル組成物やコンクリート組成物に含有させた場合に、モルタル組成物やコンクリート組成物の材料分離を一層抑制し、セメント硬化体の耐硫酸性を一層向上させることができる。
【００１６】
また、本発明は、セメントとナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩と水とを含む混合物を、硬化させ、粉砕して耐硫酸性付与剤を製造する方法を提供する。この製造方法によって得られる耐硫酸性付与剤を用いることによって、材料分離が十分に抑制されるとともに、十分に優れた耐硫酸性を有するモルタル及びコンクリートを形成可能なモルタル組成物やコンクリート組成物を得ることができる。
【００１７】
また、本発明は、上記耐硫酸性付与剤とセメントと細骨材とを含む耐硫酸性モルタル組成物を提供する。
【００１８】
また、本発明は、上記耐硫酸性付与剤とセメントと細骨材と粗骨材とを含む耐硫酸性コンクリート組成物を提供する。耐硫酸性コンクリート組成物は、セメントに対する水の質量比率（以下、「水／セメント比」という。）が３０〜７０質量％であることが好ましい。
【００１９】
本発明ではまた、上述の耐硫酸性付与剤、水、セメント、石灰石微粉末、細骨材、及び粗骨材を含む耐硫酸性コンクリート組成物であって、耐硫酸性付与剤の単位量が３０〜１００ｋｇ／ｍ３、水の単位量が１２０〜２００ｋｇ／ｍ３、セメントの単位量が２００〜４００ｋｇ／ｍ３、石灰石微粉末の単位量が２０〜１００ｋｇ／ｍ３、細骨材の単位量が５００〜１０００ｋｇ／ｍ３、及び粗骨材の単位量が８００〜１４００ｋｇ／ｍ３である耐硫酸性コンクリート組成物を提供する。原材料の単位量を上述の範囲にした耐硫酸性コンクリート組成物によって形成されるコンクリートは、適度な強度及び流動性を有し、材料分離が十分に抑制されるとともに、耐硫酸性に十分優れる。
【００２０】
本発明ではまた、上述の耐硫酸性モルタル組成物、又は上述のコンクリート組成物を硬化させたセメント硬化体を提供する。この耐硫酸性モルタル組成物及びコンクリート組成物は、上記特徴を有する耐硫酸性付与剤を含有する耐硫酸性モルタル組成物及びコンクリート組成物の硬化体であることから、耐硫酸性に十分優れる。
【００２１】
本発明ではまた、上述の耐硫酸性付与剤、水、セメント、石灰石微粉末、細骨材、及び粗骨材を混合する混合工程を有しており、混合工程において、耐硫酸性付与剤の単位量が３０〜１００ｋｇ／ｍ３、水の単位量が１２０〜２００ｋｇ／ｍ３、セメントの単位量が２００〜４００ｋｇ／ｍ３、石灰石微粉末の単位量が２０〜１００ｋｇ／ｍ３、細骨材の単位量が５００〜１０００ｋｇ／ｍ３、及び粗骨材の単位量が８００〜１４００ｋｇ／ｍ３である耐硫酸性コンクリート組成物の製造方法を提供する。原材料の単位量を上述の範囲にすることによって、適度な強度及び流動性を有し、材料分離が十分に抑制されるとともに、耐硫酸性に十分優れるコンクリートを形成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、材料分離が十分に抑制されるとともに、耐硫酸性に十分優れるモルタル及びコンクリートが形成可能な耐硫酸性モルタル組成物及び耐硫酸性コンクリート組成物を提供すること、並びに当該耐硫酸性コンクリート組成物の製造方法を提供することができる。また、そのような耐硫酸性モルタル組成物及び耐硫酸性コンクリート組成物を製造することが可能な耐硫酸性付与剤及びその製造方法を提供することができる。また、耐硫酸性に十分優れるモルタル及びコンクリート等のセメント硬化体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】耐硫酸性付与剤１（ＳＡＤ１）の粒度分布を示す図である。
【図２】耐硫酸性付与剤２（ＳＡＤ２）の粒度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の好適な実施形態について以下に説明する。
＜耐硫酸性付与剤＞
本実施形態の耐硫酸性付与剤は、粉末状であり、セメントとナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩と水とを含む混合物の硬化体を含有する。この耐硫酸性付与剤は、セメントとナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩と水とを混合して得られる混合物を、硬化させた後、粉砕することにより製造することができる。製造方法の詳細について、以下に説明する。
【００２５】
まず、原料として、セメントとナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩と水とセメントとを準備する。セメントは、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、耐硫酸塩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、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカフュームセメント、アルミナセメント等を使用することができる。
【００２６】
ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩は、コンクリート用減水剤、顔料、染料又は農薬水和剤等の分散剤として一般的に使用されている市販のものを使用することができる。
【００２７】
混合物におけるナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは２０〜２００質量部、より好ましくは３０〜１００質量部、さらに好ましくは４０〜８０質量部である。混合物における水の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは１０〜１００質量部、より好ましくは２０〜８０質量部、さらに好ましくは３０〜７０質量部である。
【００２８】
セメントに対するナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩及び水の配合量を上記範囲にすることで、本実施形態の耐硫酸性付与剤をモルタル組成物やコンクリート組成物の製造に使用した際に、材料分離が十分に抑制され、耐硫酸性に十分優れるモルタル組成物やコンクリート組成物を得ることができる。
【００２９】
上述の通りに製造された、セメント、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩、及び水を含む混合物は、常温（例えば２０℃）で放置すると水がセメントに水和する。これによって、セメント水和物が形成され、このセメント水和物がナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩を取り込みながら徐々に硬化して硬化体を形成する。混合物を硬化させて、硬化体を形成するまでに必要な温度及び時間は、セメント水和物にナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩が取り込まれる時間を確保できるように設定すればよい。具体的には、積算温度で、好ましくは５０〜３５０゜Ｄ・Ｄ、より好ましくは１００〜３００゜Ｄ・Ｄ、さらに好ましくは１５０〜２５０゜Ｄ・Ｄである。
【００３０】
次に、上述の通り形成された硬化体を粉砕して、粉末状の耐硫酸性付与剤を製造する。粉砕は、例えば、振動ミル又はボールミル等の通常の手法によって行うことができる。
【００３１】
耐硫酸性付与剤の平均粒子径は、好ましくは３〜３００μｍ、より好ましくは５〜１００μｍ、さらに好ましくは７〜５０μｍ、特に好ましくは１０〜２５μｍである。また、粒度分布の指標であるｎ値は、好ましくは０．４〜２．０、より好ましくは０．６〜１．８、さらに好ましくは０．８〜１．５、特に好ましくは１．０〜１．３、最も好ましくは１．１〜１．２である。平均粒子径及び／又は粒度分布の指標であるｎ値が上記範囲にあると、耐硫酸性付与剤を含むモルタル組成物やコンクリート組成物の材料分離が一層発生し難くなり、硬化後の耐硫酸性もさらに向上させることができる。
【００３２】
本明細書におけるｎ値は、粉末状である耐硫酸性付与剤の粒度分布を示す指標であり、「粉体工学会編、粉体工学便覧、初版、日刊工業新聞社、昭和６１年２月２８日、ｐ７〜１１」に記載のＲｏｓｉｎ−Ｒａｍｍｌｅｒ線図におけるｎ値である。
【００３３】
ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩をモルタル組成物やコンクリート組成物を構成する材料に直接添加するのではなく、一旦、セメントで硬化させた本実施形態の耐硫酸性付与剤を使用することにより、材料分離の発生が十分に抑制されるとともに、十分に優れた耐硫酸性を有するセメント硬化体を得ることができる。
【００３４】
このような効果が得られる理由は明らかではないが、以下のような機構が推察される。本実施形態の耐硫酸性付与剤を用いると、モルタル組成物やコンクリート組成物を構成する他の材料とともにナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩を直接添加する場合に比べて、過剰なナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩がコンクリートの液相に存在することを抑制することが可能となる。これによって、モルタル組成物やコンクリート組成物の材料分離の発生を抑制することができると推察される。また、本実施形態の耐硫酸性付与剤を使用して形成したセメント硬化体は、硫酸と接するとセメント硬化体中の耐硫酸性付与剤が硫酸により溶解し、耐硫酸性付与剤に含まれるナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩の存在下でセメント硬化体中のセメント水和物が硫酸と反応し、硫酸に対して難溶性である石膏が形成される。この石膏がセメント硬化体の表面を覆うことにより硫酸の浸透を抑制し、優れた耐硫酸性を示すものと推察される。
【００３５】
本実施形態の耐硫酸性付与剤は、セメントとナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩と水と無機質粉末とを混合して得られる混合物を用いて製造することが好ましい。無機質粉末としては、石灰石微粉末、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末及びシリカフューム等から選ばれる少なくとも１種の粉末を使用することが好ましい。これらの粉末の中でも、石灰石微粉末を使用することがより好ましい。石灰石微粉末は、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩を一旦吸着させる機能を有するとともに、それ自体が硫酸に対して高い抵抗性を有する。
【００３６】
石灰石微粉末の使用による耐硫酸性の発現機序は明らかではないが、コンクリート表面のバリアとなる石膏が生成しやすいこと、及び石膏生成時の膨張が少ないこと等が関係していると考えられる。
【００３７】
石灰石微粉末は、ブレーン比表面積（ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠して測定）が、好ましくは２０００〜１００００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３０００〜８００００ｃｍ２／ｇ、さらに好ましくは４０００〜６０００ｃｍ２／ｇである。ブレーン比表面積がこれらの範囲であれば、本実施形態の耐硫酸性付与剤を使用して形成されるモルタルやコンクリートの耐硫酸性をさらに向上させることができる。
【００３８】
混合物における無機質粉末の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５０〜４００質量部、より好ましくは１００〜３００質量部、さらに好ましくは１５０〜２５０質量部である。無機質粉末の配合量がこれらの範囲であれば、適度に、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩を一旦吸着させることが可能となり、また、硫酸に対する耐食性により優れた耐硫酸性付与剤とすることができる。
【００３９】
上述の製造方法によって得られる耐硫酸性付与剤は、セメント、水、セメント水和物、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩と、場合により無機質粉末を含有する粉末状の硬化体である。
【００４０】
＜耐硫酸性モルタル組成物及び耐硫酸性コンクリート組成物＞
耐硫酸性モルタル組成物は上記耐硫酸性付与剤にセメント、細骨材、及び水を配合して製造することができる。これらの材料の配合割合は特に制限されず、モルタルの使用用途に応じて配合割合を調整すればよい。例えば、水／セメント比を、好ましくは３０〜７０質量％、より好ましくは４０〜６０質量％、さらに好ましくは４５〜５８質量％とする。水／セメント比を上述の範囲とすることによって、十分な強度と流動性とを兼ね備えた耐硫酸性モルタル組成物とすることができる。
【００４１】
耐硫酸性コンクリート組成物は、耐硫酸性付与剤にセメント、細骨材、粗骨材及び水を配合して製造することができる。これらの材料の配合割合は特に制限されず、コンクリートの使用用途に応じて配合割合を調整すればよい。例えば、水／セメント比を好ましくは３０〜７０質量％、より好ましくは４０〜６０質量％、さらに好ましくは４５〜５８質量％とする。耐硫酸性コンクリート組成物１ｍ３を製造する際の水の単位量は、好ましくは１２０〜２００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは１４０〜１８０ｋｇ／ｍ３、さらに好ましくは１５０〜１７０ｋｇ／ｍ３である。
【００４２】
耐硫酸性コンクリート組成物１ｍ３を製造する際のセメントの単位量は、好ましくは２００〜４００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは２２０〜３８０ｋｇ／ｍ３、さらに好ましくは２５０〜３５０ｋｇ／ｍ３である。石灰石微粉末の単位量は、好ましくは２０〜４００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは５０〜３５０ｋｇ／ｍ３、さらに好ましくは７０〜３００ｋｇ／ｍ３である。
【００４３】
細骨材の単位量は、好ましくは５００〜１０００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは６００〜９００ｋｇ／ｍ３、さらに好ましくは６５０〜８００ｋｇ／ｍ３である。粗骨材の単位量は、好ましくは８００〜１４００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは９００〜１２００ｋｇ／ｍ３、さらに好ましくは１０００〜１１００ｋｇ／ｍ３である。耐硫酸性付与剤の単位量は、好ましくは３０〜１００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは４０〜９０ｋｇ／ｍ３、さらに好ましくは５０〜８０ｋｇ／ｍ３である。
【００４４】
各原材料の単位量を上述の範囲とすることによって、十分な強度と流動性とを兼ね備えたコンクリート組成物及び耐硫酸性に優れるセメント硬化体が得られる。
【００４５】
本実施形態に係る耐硫酸性モルタル組成物及び耐硫酸性コンクリート組成物の製造に使用される骨材は、モルタルやコンクリート等の骨材として通常用いられるものであれば特に制限されない。細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、高炉スラグ細骨材等を、粗骨材としては、砂利、砕石、高炉スラグ粗骨材等を使用することができる。
【００４６】
セメント硬化体の耐硫酸性をさらに向上させる観点から、細骨材、粗骨材として、石灰石骨材を用いることが好ましい。これは、石灰石微粉末の添加による効果と同じ要因と推察される。なお、骨材として石灰石を用いると、石灰石、すなわち骨材の単位量を増やすことができるので好ましい。
【００４７】
また、通常のモルタル組成物及びコンクリート組成物と同様に、本実施形態の耐硫酸性モルタル組成物及び耐硫酸性コンクリート組成物には、必要に応じて減水剤、石灰石微粉末、さらには骨材分離を低減するための水溶性増粘剤及び／又は無機増粘剤を別途添加してもよい。
【００４８】
減水剤としては、リグニンスルフォン酸系、ナフタレンスルホン酸系、及びポリカルボン酸系等を使用することができる。その中でも耐硫酸性を示すナフタレンスルホン酸系のホルマリン縮合物塩を使用することが好ましい。
【００４９】
水溶性増粘剤としては、アクリル系水溶性高分子、バイオポリマー、グリコール系水溶性高分子、セルロース系水溶性高分子等が挙げられる。これらのうちの１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００５０】
アクリル系水溶性高分子としては、アクリルアミドとアクリル酸の共重合体、ポリアクリル酸等を使用することができる。バイオポリマーとしては、β−１，３グルカン、水溶性ポリサッカライド等を使用することができる。グリコール系水溶性高分子としては、ポリアルキレングリコール、ジステアリン酸グリコール、繊維素グリコール酸等を使用することができる。セルロース系水溶性高分子としては、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のアルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシアルキルアルキルセルロース等を使用することができる。
【００５１】
無機増粘剤としては、アタパルジャイト、セピオライト、ベントナイト、タルク、及びシリカフューム等が挙げられる。これらのうちの１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００５２】
本実施形態の耐硫酸性モルタル組成物及び耐硫酸性コンクリート組成物は、施工性及び自己充てん性に優れるとともに、高い耐硫酸性が求められる下水道管、下水道処理場や管渠等の下水道関連施設、又は温泉施設の給排水設備や温泉地域における農業用及び排水用の水路構造物等温泉地関連施設、化学工場等で使用される構造物や二次製品、補修材用としての使用に特に有効である。
【００５３】
下水道処理関連のコンクリート施設においては、例えば、ポンプ場、沈殿池、分配槽、反応タンク、汚泥貯留槽、連絡水路、汚泥消化槽等に、本実施形態の耐硫酸性モルタル組成物や耐硫酸性コンクリート組成物を使用することができる。また、温泉地のコンクリート施設において、温泉施設の浴槽、浴室内装材、内部設備類の他、温泉水や温泉蒸気の影響を受ける温泉地の建築物の基礎や壁、地中ばり、コンクリートを利用したトンネル、電柱、舗装コンクリート等に、本実施形態の耐硫酸性モルタル組成物や耐硫酸性コンクリート組成物を使用することができる。
【００５４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００５６】
［使用材料］
耐硫酸性付与剤及び耐硫酸性コンクリート組成物を製造するために、以下に示す材料を準備した。
（１）セメント（Ｃ）
普通ポルトランドセメント（宇部興産株式会社製、ブレーン比表面積  ３２７０ｃｍ２／ｇ）
（２）無機質粉末
石灰石微粉末（ＬＳＰ）（ブレーン比表面積  ４５００ｃｍ２／ｇ）
（３）骨材
（ｉ）細骨材（Ｓ）
海砂（Ｓ１）（表乾密度２．５９ｇ／ｃｍ３、粗粒率２．６６）
砕砂（Ｓ２）（表乾密度２．６８ｇ／ｃｍ３、粗粒率２．７９）
（ｉｉ）粗骨材（Ｇ）
硬質砂岩砕石（表乾密度２．７０ｇ／ｃｍ３、粗粒率６．６１）
（４）混和剤
（ｉ）ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物塩（ＮＳ）（固形分濃度４０質量％）
（ｉｉ）ＡＥ減水剤（ＡＤ）（ＢＡＳＦポゾリス株式会社製、商品名：ポゾリスＮｏ．７０）
（５）練混ぜ水（Ｗ）
上水道水
（６）耐硫酸性付与剤（ＳＡＤ）
（ｉ）耐硫酸性付与剤１（ＳＡＤ１）
（ｉｉ）耐硫酸性付与剤２（ＳＡＤ２）
【００５７】
耐硫酸性付与剤１（ＳＡＤ１）は、以下の通りにして製造した。まず、上述のセメント（Ｃ）１００質量部に対し、石灰石微粉末（ＬＳＰ）を２００質量部、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物（ＮＳ）を６４質量部、及び水（Ｗ）を５５質量部混合して混合物を製造した。この混合物を、６０℃で３日間、すなわち積算温度で２１０゜Ｄ・Ｄ封かん養生して硬化させて硬化体を得た。この硬化体を最大粒径が２０ｍｍ程度になるまで破砕して、１０５℃に温度調整された恒温槽中に１日間保管し、破砕した硬化体を乾燥させた。乾燥後、更に粉砕することによって、粉末状の耐硫酸性付与剤１（ＳＡＤ１）を得た。
【００５８】
レーザー回折式粒度分布測定装置［株式会社セイシン企業製、商品名：ＬＭＳ−３０（レーザー・マイクロ・サイザー）］を用いて、耐硫酸性付与剤１（ＳＡＤ１）の粒度分布を測定し、後述する方法によって平均粒子径とｎ値を求めた。なお、粒度分布測定用の試料の分散溶媒にはエタノールを用いた。測定前の超音波による試料分散時間は６０秒間、測定時間は３０秒間とし、測定繰り返し回数は２回とした。レーザー回折方式はＦｒａｕｎｈｏｆｅｒ回析とＭｉｅ散乱を併用した。光源としては半導体レーザー（波長６７０ｎｍ、出力２ｍＷ）を用いた。相対屈折率（粒子屈折率／溶媒屈折率）は１．３３０とした。
【００５９】
平均粒子径は、上述の通り測定した粒度分布から粒子径−積算篩上質量％曲線を作成し、粒子径―積算篩上質量％曲線より積算質量％が５０質量％となる粒子径とした。
【００６０】
ｎ値は、「粉体工学会編、粉体工学便覧、初版、日刊工業新聞社、昭和６１年２月２８日、ｐ７〜１１」に記載のＲｏｓｉｎ−Ｒａｍｍｌｅｒ線図におけるｎ値であり、粉末の粒度分布を示す指標である。上述の通りにして測定した粒度分布よりＲｏｓｉｎ−Ｒａｍｍｌｅｒ線図を作成し、その傾きからｎ値を求めた。なお、Ｒｏｓｉｎ−Ｒａｍｍｌｅｒ線図は、全粒子径の各測定値を用いて、最小二乗法により求めた。平均粒子経及びｎ値の結果は表１に、粒度分布の測定結果は、表２、表３及び図１に示すとおりであった。
【００６１】
一方、耐硫酸性付与剤２（ＳＡＤ２）は、混合物の封かん養生の時間を２日間、すなわち積算温度で１４０゜Ｄ・Ｄに変更したこと以外は、耐硫酸性付与剤１と同様にして製造した。その後、耐硫酸性付与剤１と同様にして、耐硫酸性付与剤２の平均粒子径、ｎ値、及び粒度分布を求めた。平均粒子経及びｎ値の結果は表１に、粒度分布の結果は表２、表３及び図２に示すとおりであった。
【００６２】
【表１】
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【００６３】
【表２】
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【００６４】
【表３】
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【００６５】
［コンクリート組成物の製造］
コンクリート組成物の製造は、以下の通りに行った。
（比較例１）
セメント（Ｃ）、石灰石微粉末（ＬＳＰ）、海砂（Ｓ１）、砕砂（Ｓ２）、及び粗骨材（Ｇ）を、表４に示す単位量で配合し、二軸強制練りミキサを用いて３０秒間撹拌した。次に、表４に示す単位量の、ＡＥ減水剤（ＡＤ）を含む練混ぜ水（Ｗ）をミキサ内に投入して９０秒間撹拌し、コンクリート組成物を製造した。これを比較例１のコンクリート組成物とした。
【００６６】
（比較例２）
セメント（Ｃ）、石灰石微粉末（ＬＳＰ）、海砂（Ｓ１）、砕砂（Ｓ２）、粗骨材（Ｇ）、及びナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物（ＮＳ）を、表４に示す単位量で配合したこと、及び練混ぜ水投入後の撹拌時間を１５０秒間に変更したこと以外は、比較例１と同様にしてコンクリート組成物を製造した。これを比較例２のコンクリート組成物とした。
【００６７】
（実施例１）
セメント（Ｃ）、石灰石微粉末（ＬＳＰ）、海砂（Ｓ１）、砕砂（Ｓ２）、粗骨材（Ｇ）、及び耐硫酸性付与剤１（ＳＡＤ１）を、表４に示す単位量で配合したこと、及び練混ぜ水投入後の撹拌時間を１５０秒間に変更したこと以外は、比較例１と同様にしてコンクリート組成物を製造した。これを実施例１のコンクリート組成物とした。
【００６８】
（実施例２）
セメント（Ｃ）、石灰石微粉末（ＬＳＰ）、海砂（Ｓ１）、砕砂（Ｓ２）、粗骨材（Ｇ）、及び耐硫酸性付与剤２（ＳＡＤ２）を、表４に示す単位量で配合したこと、及び練混ぜ水投入後の撹拌時間を１５０秒間に変更したこと以外は、比較例１と同様にしてコンクリート組成物を製造した。これを実施例２のコンクリート組成物とした。
【００６９】
なお、実施例１及び実施例２では、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物（ＮＳ）のコンクリート組成物への配合量が比較例２と等しくなるように、耐硫酸性付与剤１（ＳＡＤ１）及び耐硫酸性付与剤２（ＳＡＤ２）をそれぞれ配合した。
【００７０】
また、実施例１及び実施例２では、比較例１及び比較例２で配合した石灰石微粉末（ＬＳＰ）の量から、耐硫酸性付与剤１（ＳＡＤ１）及び耐硫酸性付与剤２（ＳＡＤ２）に含まれる石灰石微粉末（ＬＳＰ）の量をそれぞれ差し引いた量の石灰石微粉末（ＬＳＰ）を配合した。
【００７１】
【表４】
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注１  セメント（Ｃ）に対する練混ぜ水（Ｗ）の質量比率を示す。
注２  １ｍ３のコンクリート組成物に外割り添加した値である。
注３  固形分としての添加量を示す。
注４  Ｗの単位量に内割り添加した値である。
【００７２】
［コンクリートの試験方法及び評価結果］
（１）フレッシュ性状
（試験方法）
実施例１及び２、並びに比較例１及び２で得られたコンクリート組成物を用いて、スランプ及びスランプフローを測定した。スランプは、ＪＩＳ  Ａ  １１０１：２００５「コンクリートのスランプ試験方法」、スランプフローは、ＪＩＳ  Ａ  １１５０：２００７「コンクリートのスランプフロー試験方法」に準じて測定した。
【００７３】
（評価結果）
表５に、スランプ試験及びスランプフロー試験の結果を示す。ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物をコンクリート組成物に直接添加した比較例２は、スランプが大きく材料分離が生じた。これに対し、実施例１は、スランプが一般的なコンクリート組成物である比較例１とほぼ同等であり、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物（ＮＳ）添加による材料分離が殆ど生じなかった。また、実施例２ではスランプが実施例１よりも大きくなったが、実施例１と同様にナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物（ＮＳ）添加による材料分離が生じなかった。
【００７４】
【表５】
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【００７５】
（２）耐硫酸性
（試験方法）
フレッシュ性状が良好だった実施例１、実施例２及び比較例１のコンクリート組成物を、直径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの寸法を有する円柱型枠に、それぞれ打設した。材齢１日経過後に、各型枠からコンクリートを脱型し、２０℃の水中で材齢２８日まで養生して供試体を得た。これらの供試体を、それぞれ５質量％の硫酸水溶液に浸せきした。浸せきして４週間経過後、８週間経過後、１３週間経過後及び２６週間経過後に、供試体を水中から取り出し、供試体の表面を水洗いした後、表面の水分を拭き取って供試体の質量を測定した。予め測定しておいた養生後（浸せき前）の供試体の質量（Ｉ）と、各浸せき期間後における供試体の質量（ＩＩ）とから質量変化率［質量（ＩＩ）／質量（Ｉ）］を算出した。
【００７６】
（評価結果）
表６に、上述のとおりにして算出した質量変化率を示す。実施例１及び実施例２は、比較例１よりも質量変化率が小さかった。これにより耐硫酸性付与剤１（ＳＡＤ１）又は耐硫酸性付与剤２（ＳＡＤ２）を用いたコンクリートは、優れた耐硫酸性を有することが確認された。
【００７７】
【表６】
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【図１】
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【図２】
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