(57)【要約】【課題】鉄筋に優れた防錆効果を付与し、外部から侵入する塩化物イオン浸透の遮蔽効果、さらに、Ｃａイオンの溶脱も少ないため多孔化も抑制できる、セメント組成物及びセメントコンクリートを提供する。【解決手段】（１）ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．１５〜０．７のブレーン比表面積値で２０００〜７０００ｃｍ２／ｇのカルシウムアルミネート化合物とエコセメントを含有してなり、カルシウムアルミネート化合物とエコセメントの合計１００質量部中、カルシウムアルミネート化合物が１〜３０質量部であるセメント組成物、（２）エコセメントが普通エコセメント又は速硬エコセメントである（１）のセメント組成物、（３）（１）又は（２）のセメント組成物を含有するセメントコンクリート、である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．１５〜０．７のブレーン比表面積値で２０００〜７０００ｃｍ２／ｇのカルシウムアルミネート化合物とエコセメントを含有してなり、カルシウムアルミネート化合物とエコセメントの合計１００質量部中、カルシウムアルミネート化合物が１〜３０質量部であるセメント組成物。
【請求項２】
エコセメントが普通エコセメント又は速硬エコセメントである請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセメント組成物を含有する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組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、土木や建築分野において、コンクリート構造物の耐久性向上に対する要望が高まっている。
【０００３】
コンクリート構造物の劣化要因の１つとして、塩化物イオンの存在によって鉄筋腐食が顕在化する塩害があり、その塩害を抑制するための方法として、コンクリート構造物に塩化物イオン浸透抵抗性を与える手法がある。
【０００４】
コンクリート硬化体の内部への塩化物イオン浸透を抑制し、塩化物イオン浸透抵抗性を与える方法としては、水／セメント比を小さくする方法が知られている（非特許文献１参照）。しかしながら、水／セメント比を小さくする方法では、施工性が損なわれるだけでなく、抜本的な対策とはならないという課題があった。
【０００５】
また、セメントコンクリートに早強性を付与し、かつ、鉄筋の腐食を防止するなどの目的で、ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３とセッコウを主体とし、ブレーン比表面積値が８，０００ｃｍ２／ｇの微粉を含有するセメント混和材を使用する方法（特許文献１参照）やＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．３〜０．７のカルシウムアルミネートを含有するセメント混和材を用いて塩化物イオン浸透抵抗性を向上させる方法（特許文献２参照）が提案されている。
【０００６】
一方、最近では、都市ゴミ焼却灰を原料として製造される廃棄物利用型セメント（以下、エコセメントという）が脚光を浴びており、アルカリ骨材反応を起こしにくい、環境負荷の低減につながる、ゴミ減容システムが確立できるなどの観点からも大きな期待が寄せられている。
このエコセメントは普通ポルトランドセメントと比較して、カルシウムアルミネート系化合物である３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３や、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏを多量に含んでいることから、浸透してくる塩化物イオンをＡｌ成分が化学吸着し、フリーデル氏塩（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＣａＣｌ２・１０Ｈ２Ｏ）の形で固定化することができるため耐塩性に優れる。しかしながら、セメント硬化体中に生成する水酸化カルシウムが海水中に溶脱した場合に生成する数十μｍ〜数百μｍの空隙の生成を抑制することはできず硬化体組織は多孔化してしまい、普通ポルトランドセメントに比べて耐塩性が優れているとは言え、過酷な塩害環境下ではその能力は十分ではないとの課題を有していた。
【０００７】
他方、鉄筋の防錆を目的として、亜硝酸塩や亜硝酸型ハイドロカルマイトを添加する方法も提案されている（特許文献３〜特許文献５参照）。しかしながら、亜硝酸塩は、防錆効果を発揮するものの、外部から侵入する塩化物イオンの遮蔽効果を発揮するものではなく、また、亜硝酸型ハイドロカルマイトは、防錆効果を発揮するものの、これを混和したセメント硬化体が多孔質になりやすく、むしろ、外部からの塩化物イオンの浸透を許容しやすいという課題を有していた。
【０００８】
【非特許文献１】岸谷孝一、西澤紀昭他編、「コンクリートの耐久性シリーズ、塩害（Ｉ）」、技報堂出版、ｐｐ．４９−５４、１９８６年５月
【特許文献１】特開昭４７−０３５０２０号公報
【特許文献２】特開２００５−１０４８２８号公報
【特許文献３】特開昭５３−００３４２３号公報
【特許文献４】特開平０１−１０３９７０号公報
【特許文献５】特開平０４−１５４６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
セメントコンクリート硬化体内部の鉄筋に優れた防錆効果を付与し、外部から侵入するセメントコンクリート硬化体への塩化物イオン浸透の遮蔽効果、さらに、セメントコンクリート硬化体からのＣａイオンの溶脱も少ないため多孔化も抑制できる、セメント組成物及びセメントコンクリートを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、（１）ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．１５〜０．７のブレーン比表面積値で２０００〜７０００ｃｍ２／ｇのカルシウムアルミネート化合物とエコセメントを含有してなり、カルシウムアルミネート化合物とエコセメントの合計１００質量部中、カルシウムアルミネート化合物が１〜３０質量部であるセメント組成物、（２）エコセメントが普通エコセメント又は速硬エコセメントである（１）のセメント組成物、（３）（１）又は（２）のセメント組成物を含有するセメントコンクリート、である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のセメント組成物及びセメントコンクリートを使用することにより、セメントコンクリート硬化体内部の鉄筋に優れた防錆効果を付与し、外部から侵入するセメントコンクリート硬化体への塩化物イオン浸透の遮蔽効果、さらに、セメントコンクリート硬化体からのＣａイオンの溶脱も少ないため多孔化も抑制できるなどの効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下，本発明を詳細に説明する。
なお、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。
また、本発明で云うセメントコンクリートとは、セメントペースト、セメントモルタル、及びコンクリートの総称である。
【００１３】
土木用途や建築用途では、生コン工場から工事現場に輸送し、大量に打設する使用形態がある。このような使用形態では、可使時間はセメントと同等以上とすることが必要であり、可使時間が少なくとも１時間以上確保される必要があり、３時間以上確保されることが好ましいとされている。
【００１４】
本発明でいう都市ゴミ焼却灰を原料として製造される廃棄物利用型セメント（エコセメント）は特に限定されるものではない。エコセメントは、日本工業規格（ＪＩＳＲ５２１４）で定められており、大別して、普通エコセメントと速硬エコセメントがある。
【００１５】
普通エコセメントは塩素含有量が極めて少なく、アルミネート相の主体は３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３であり、速硬エコセメントは塩素含有量が高く、アルミネート相の主体は１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＣｌ２である点で相違している。普通エコセメントおよび速硬エコセメントに共通しているのは、アルミネート相やフェライト相の含有量が通常のポルトランドセメントと比べて非常に多い点である。具体的には、アルミネート相とフェライト相の合計量が２０％以上である。
【００１６】
本発明でいうアルミネート相とはＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３  、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３  、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３の総称であり、フェライト相とはカルシウムアルミノフェライト４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３を指すものである。
本発明におけるエコセメントのブレーン比表面積は、３５００〜５５００ｃｍ２／ｇであることが好ましい。エコセメントのブレーン比表面積が上記範囲内にあることで、強度発現性が良好であり、耐久性のよいセメント硬化体を得ることができる。
【００１７】
本発明のセメント組成物は、エコセメントと共にＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比が０．１５〜０．７のカルシウムアルミネート化合物（以下、ＣＡ化合物という）を用いることを特徴とする。
【００１８】
本発明で使用するＣＡ化合物とは、カルシアを含む原料と、アルミナを含む原料等を混合して、キルンでの焼成や電気炉での溶融等の熱処理をして得られる、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３を主成分とする化合物を総称するものであり、本発明は、その組成が、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比で、０．１５〜０．７の範囲にあるものである。ＣＡ化合物に、例えば、ＳｉＯ２やＲ２Ｏ（Ｒはアルカリ金属）が含有していても、本発明の目的を損なわない限り使用可能である。ＣＡ化合物のＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比は０．１５〜０．７であり、０．４〜０．６が好ましい。０．１５未満では、塩化物イオンの遮蔽効果が充分に得られない場合があり、逆に、０．７を超えると急硬性が現れるようになり、可使時間が確保できない場合がある。ＣＡ化合物の粉末度は、ブレーン比表面積値（以下、ブレーン値という）で２０００〜７０００ｃｍ２／ｇが好ましく、３０００〜６０００ｃｍ２／ｇがより好ましく、４０００〜５０００ｃｍ２／ｇが最も好ましい。ＣＡ化合物が粗粒では充分な塩化物イオンの遮蔽効果が得られない場合があり、７０００ｃｍ２／ｇを超える微粉では急硬性が現れるようになり、可使時間が確保できない場合がある。
【００１９】
ＣＡ化合物の使用量は特に限定されるものではないが、通常、エコセメントとＣＡ化合物からなるセメント組成物１００部中、１〜３０部が好ましく、５〜１５部がより好ましい。ＣＡ化合物の使用量が少ないと充分な防錆効果、塩化物イオンの遮蔽効果、Ｃａイオンの溶脱抑制効果が得られない場合があり、過剰に使用すると急硬性が現れるようになり、充分な可使時間が確保できない場合がある。
【００２０】
本発明のセメント組成物の水／結合材比は、２５〜７０％が好ましく、３０〜６５％がより好ましい。水の配合量が少ないと、ポンプ圧送性や施工性が低下したり、収縮等の原因となる場合があり、水の配合量が過剰では強度発現性が低下する場合がある。
ここで結合材とは、エコセメントとＣＡ化合物の合計をいう。
【００２１】
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良いし、あらかじめ一部あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
【００２２】
本発明では、エコセメント、ＣＡ化合物、及び砂等の細骨材や砂利等の粗骨材の他に、膨張材、急硬材、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、従来の防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、高分子エマルジョン、凝結調整剤、ベントナイト等の粘土鉱物、ハイドロタルサイト等のアニオン交換体、高炉水砕スラグ微粉末や高炉徐冷スラグ微粉末等のスラグ、石灰石微粉末等の混和材料からなる群のうちの１種又は２種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で併用することが可能である。
【００２３】
混合装置としては、既存の如何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、及びナウタミキサ等の使用が可能である。
【００２４】
以下、さらに詳細に内容を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００２５】
「実験例１」
セメントと表１に示すＣＡ化合物から成るセメント組成物１００部中、ＣＡ化合物を１０部配合してセメント組成物を調製し、水／結合材比５０％のモルタルをＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準じて調製した。このモルタルを用いて、防錆効果、圧縮強さ、塩化物浸透深さ、及びＣａイオンの溶脱を調べた。結果を表１に併記する。
【００２６】
＜使用材料＞
ＣＡ化合物Ａ：試薬１級の炭酸カルシウムと試薬１級の酸化アルミニウムを所定の割合で配合し、電気炉で１６５０℃で焼成した後、徐冷して合成。ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比０．１、ブレーン値４０００ｃｍ２／ｇ
ＣＡ化合物Ｂ：ＣＡ化合物Ａと同様に合成、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比０．１５、ブレーン値４０００ｃｍ２／ｇ
ＣＡ化合物Ｃ：試薬１級の炭酸カルシウムと試薬１級の酸化アルミニウムを所定の割合で配合し、電気炉で１５５０℃で焼成した後、徐冷して合成。ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比０．４、ブレーン値４０００ｃｍ２／ｇ
ＣＡ化合物Ｄ：ＣＡ化合物Ｃと同様に合成、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比０．５、ブレーン値４０００ｃｍ２／ｇ
ＣＡ化合物Ｅ：ＣＡ化合物Ｃと同様に合成、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比０．６、ブレーン値４０００ｃｍ２／ｇ
ＣＡ化合物Ｆ：試薬１級の炭酸カルシウムと試薬１級の酸化アルミニウムを所定の割合で配合し、電気炉で１４５０℃で焼成した後、徐冷して合成。ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比０．７、ブレーン値４０００ｃｍ２／ｇ
ＣＡ化合物Ｇ：ＣＡ化合物Ｆと同様に合成、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比０．９、ブレーン値４０００ｃｍ２／ｇ
セメント（１）：普通エコセメント、市販品、ブレーン値４４００ｃｍ２／ｇ
セメント（２）：速硬エコセメント、市販品、ブレーン値５２００ｃｍ２／ｇ
セメント（３）：普通ポルトランドセメント、市販品
細骨材：ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１で使用する標準砂
水：水道水
【００２７】
防錆効果：モルタルに内在塩化物イオンとして、１０ｋｇ／ｍ３となるように塩化物イオンを加え、丸鋼の鉄筋を入れて５０℃に加温養生することによる促進試験で防錆効果を確認した。鉄筋に錆が発生しなかった場合は良、１／１０の面積以内で錆が発生した場合は可、１／１０の面積を超えて錆が発生した場合は不可とした。
圧縮強さ：ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準じて材齢２８日圧縮強さを測定。
塩化物浸透深さ：塩化物イオン浸透抵抗性を評価。塩化物イオンの遮蔽効果を示す１０ｃｍφ×２０ｃｍの円柱状のモルタル供試体を作製し、作製したモルタル供試体を、材齢２８日まで２０℃の水中養生を施し、３０℃の塩分濃度３．５％の食塩水である擬似海水に１２週間浸漬した後、塩化物浸透深さを測定。塩化物浸透深さはフルオロセイン−硝酸銀法により、モルタル供試体断面の茶変しなかった部分を塩化物浸透深さと見なし、ノギスで８点測定して平均値を求めた。
Ｃａイオンの溶脱：４×４×１６ｃｍのモルタル供試体を１０リットルの純水に２８日間浸漬し、液相中に溶解したＣａイオン濃度を測定することにより判定した。
【００２８】
【表１】
2010100470.tif 000002
【００２９】
「実験例２」
表２に示す粉末度のＣＡ化合物Ｄを併用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。
【００３０】
【表２】
2010100470.tif 000003
【００３１】
「実験例３」
表３に示すＣＡ化合物Ｄを使用したこと以外は実験例１と同様に行った。比較のために、従来の防錆材を用いて同様に行った。結果を表３に併記する。
【００３２】
＜使用材料＞
従来の防錆材イ：亜硝酸リチウム、市販品
従来の防錆材ロ：亜硝酸型ハイドロカルマイト、市販品
【００３３】
【表３】
2010100470.tif 000004
【００３４】
本発明のセメント組成物及びセメントコンクリートを使用することにより、セメントコンクリート硬化体内部の鉄筋に優れた防錆効果を付与し、外部から侵入するセメントコンクリート硬化体への塩化物イオン浸透の遮蔽効果、さらに、セメントコンクリート硬化体からのＣａイオンの溶脱も少ないため多孔化も抑制できるなどの効果を奏するため、主に、土木・建築業界等において海洋構造物や護岸構造物、床版コンクリートなどの用途に適する。