(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）ブレーン比表面積が１０００〜３０００ｃｍ２／ｇのポルトランドセメントクリンカー粉砕物と、
（Ｂ）ブレーン比表面積が５０００〜７０００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ粉末と、
（Ｃ）石膏を含み、
上記ポルトランドセメントクリンカー粉砕物１００質量部に対する上記高炉スラグ粉末の配合量が３３〜４００質量部であり、シリカフュームを含まないことを特徴とするセメント含有粉体組成物。
【請求項２】
上記ポルトランドセメントクリンカーが、２ＣａＯ・ＳｉＯ２を３０〜７０質量％含有するポルトランドセメントクリンカーである請求項１に記載のセメント含有粉体組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセメント含有粉体組成物、及び水を含む水硬性組成物。
【請求項４】
シリカフュームを含まない請求項３に記載の水硬性組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬化前の流動性、及び硬化後の強度発現性に優れる水硬性組成物、及び該組成物を製造するためのセメント含有粉体組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、硬化前の流動性が優れるとともに、硬化後の強度発現性も優れる水硬性組成物として、シリカフュームを使用した水硬性組成物が知られている。シリカフュームを使用した水硬性組成物では、硬化前に２５０〜２７０ｍｍ程度のモルタルフロー値（「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載される方法において、１５回の落下運動を行なわないで測定した値）と、硬化後に１５０〜１８０Ｎ／ｍｍ２程度の圧縮強度を発現することが可能である。
例えば、特許文献１には、シリカフュームをプレミックスした特殊ポルトランドセメント、粒径５ｍｍ以下の細骨材、短繊維補強材、減水剤および水を含む超高強度モルタルを使用することにより、硬化前にモルタルフロー値が２６０ｍｍ以上の流動性と、硬化後に１２０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度が得られることが記載されている。
また、特許文献２には、クリンカ鉱物組成中のビーライト量が４５〜７５質量％、アルミネート相が４．０質量％以下で、比表面積が３０００〜４５００ｃｍ２／ｇである低熱ポルトランドセメント７０〜８４質量部と、特定のシリカフューム１６〜３０質量部とを混合してなる高強度セメント組成物を使用することにより、６０±５ｃｍのスランプフローと、１５０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度が得られることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６７９４５号公報
【特許文献２】特間２００５−１７０７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、このような高い圧縮強度を有する水硬性組成物（具体的には、コンクリート、モルタル等）は、次のような利点を有する。
（１）現場打ちで建築物等を構築する場合には、コンクリート層の厚さを薄くすることができるので、コンクリートの打設量が少なくなり、労力の軽減、コストの削減、利用空間の増大等を図ることができる。
（２）プレキャスト部材を製造する場合には、該プレキャスト部材の厚さを薄くすることができるので、軽量化を図ることができ、運搬や施工が容易になる。
（３）耐摩耗性や、中性化・クリープ等に対する耐久性が向上する。
【０００５】
また、優れた流動性を有する水硬性組成物は、現場打ちで建築物等を構築する場合や、プレキャスト部材を製造する場合において、水硬性組成物の打設時間の短縮化や、打設後のコンクリート等に加える振動の所要時間の短縮化等の利点を有する。
上記の利点に鑑みて、より流動性と強度発現性に優れる水硬性組成物が望まれている。
また、一般に、シリカフュームは高価な材料であり、シリカフュームを使用した水硬性組成物では、コストが高くなるという問題もある。
そこで、本発明は、シリカフュームを使用しなくても、流動性と強度発現性に優れるモルタルやコンクリート等の水硬性組成物を製造できるセメント含有粉体組成物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】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の比表面積を有するポルトランドセメントクリンカー粉砕物と、特定の比表面積を有する高炉スラグ粉末と、石膏を含み、上記ポルトランドセメントクリンカー粉砕物１００質量部に対する上記高炉スラグ粉末の配合量が３３〜４００質量部であり、シリカフュームを含まないセメント含有粉体組成物によって、本発明の上記目的を達成することができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［４］を提供するものである。
［１］  （Ａ）ブレーン比表面積が１０００〜３０００ｃｍ２／ｇのポルトランドセメントクリンカー粉砕物と、（Ｂ）ブレーン比表面積が５０００〜７０００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ粉末と、（Ｃ）石膏を含み、上記ポルトランドセメントクリンカー粉砕物１００質量部に対する上記高炉スラグ粉末の配合量であり、シリカフュームを含まないことを特徴とするセメント含有粉体組成物。
［２］  上記ポルトランドセメントクリンカーが、２ＣａＯ・ＳｉＯ２を３０〜７０質量％含有するポルトランドセメントクリンカーである前記［１］に記載のセメント含有粉体組成物。
［３］  前記［１］又は［２］に記載のセメント含有粉体組成物、及び水を含む水硬性組成物。
［４］  シリカフュームを含まない前記［３］に記載の水硬性組成物。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のセメント含有粉体組成物は、高価な材料であるシリカフュームを使用しなくても、硬化前には、優れた流動性を有し、硬化後には、１８０Ｎ／ｍｍ２を超える圧縮強度を発現する水硬性組成物（具体的には、ペースト、モルタルまたはコンクリート）を製造できる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のセメント含有粉体組成物は、（Ａ）ブレーン比表面積が１０００〜３０００ｃｍ２／ｇのポルトランドセメントクリンカー粉砕物と、（Ｂ）ブレーン比表面積が５０００〜７０００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ粉末と、（Ｃ）石膏を含み、上記ポルトランドセメントクリンカー粉砕物１００質量部に対する上記高炉スラグ粉末の配合量が３３〜４００質量部であり、シリカフュームを含まないものである。
【０００９】
ポルトランドセメントクリンカーは、「ＪＩＳ  Ｒ  ５２１０  （ポルトランドセメント）」に規定されるポルトランドセメントを製造できるクリンカーであり、普通、中庸熱、低熱等の各種ポルトランドセメントを製造できるクリンカーを使用することができる。
本発明のポルトランドセメントクリンカー中の２ＣａＯ・ＳｉＯ２（以降、Ｃ２Ｓと略す）の含有率は、水硬性組成物の流動性や強度発現性等の観点から、３０〜７０質量％が好ましく、３５〜６５質量％がより好ましく、４０〜６５質量％が特に好ましい。
このようなクリンカーとしては、中庸熱ポルトランドセメントクリンカーや低熱ポルトランドセメントクリンカーが挙げられ、特に低熱ポルトランドセメントクリンカーが好ましい。
【００１０】
ポルトランドセメントクリンカー粉砕物のブレーン比表面積は、１０００〜３０００ｃｍ２／ｇが好ましく、１２００ｃｍ２／ｇ以上２５００ｃｍ２／ｇ未満がより好ましく、１５００〜２４００ｃｍ２／ｇが特に好ましい。
該クリンカー粉砕物のブレーン比表面積が１０００ｃｍ２／ｇ未満では、水硬性組成物の強度発現性が極端に低下する。該クリンカー粉砕物のブレーン比表面積が３０００ｃｍ２／ｇを超えると、水硬性組成物の流動性が低下する。
【００１１】
本発明においては、水硬性組成物の流動性や強度発現性等の観点から、高炉スラグ粉末を使用する。
【００１２】
高炉スラグ粉末のブレーン比表面積は、５０００〜７０００ｃｍ２／ｇ、好ましくは５３００〜７０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは５５００〜６５００ｃｍ２／ｇである。
該ブレーン比表面積が５０００ｃｍ２／ｇ未満では、水硬性組成物の強度発現性が低下する。該ブレーン比表面積が１００００ｃｍ２／ｇを超えると、水硬性組成物の流動性が低下する傾向にある。また、ブレーン比表面積が１００００ｃｍ２／ｇを超える高炉スラグ粉末は、入手が困難であり、コストが高くなる虞もある。
【００１３】
石膏としては、２水石膏、α型又はβ型半水石膏、無水石膏等を単独又は２種以上組み合わせて使用することができる。
石膏のブレーン比表面積は、水硬性組成物の流動性や強度発現性等の観点から、好ましくは２５００〜５０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３０００〜４５００ｃｍ２／ｇである。
【００１４】
上記材料の配合量は、ポルトランドセメントクリンカー粉砕物１００質量部に対して、高炉スラグ粉末については、３３〜４００質量部、好ましくは３３〜３００質量部であり、石膏については、ＳＯ３換算で好ましくは１．０〜６．０質量部、より好ましくは１．５〜３．５質量部である。
高炉スラグ粉末の配合量が２５質量部未満では、水硬性組成物の流動性が低下する傾向にある。高炉スラグ粉末の配合量が４００質量部を超えると、水硬性組成物の強度発現性が低下する。石膏の配合量がＳＯ３換算で１．０質量部未満では、水硬性組成物の混練後、こわばりが発生する虞がある。石膏の配合量がＳＯ３換算で６．０質量部を超えると、水硬性組成物の強度発現性が低下する。
【００１５】
本発明のセメント含有粉体組成物の製造方法について説明する。
ポルトランドセメントクリンカー粉砕物と、高炉スラグ粉末と、石膏とからなるセメント含有粉体組成物の製造方法としては、例えば、
（１）ポルトランドセメントクリンカーと石膏を同時にブレーン比表面積１０００〜３０００ｃｍ２／ｇに粉砕した後、該粉砕物とブレーン比表面積５０００〜７０００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ粉末を混合する方法、
（２）ポルトランドセメントクリンカーをブレーン比表面積１０００〜３０００ｃｍ２／ｇに粉砕した後、該粉砕物と、所定の粒度（例えば、ブレーン比表面積２５００〜５０００ｃｍ２／ｇ）に粉砕済みの石膏と、ブレーン比表面積５０００〜７０００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ粉末を混合する方法、
等が挙げられる。
なお、本発明のセメント含有粉体組成物は、水硬性組成物の流動性や強度発現性等の観点から、ブレーン比表面積が、好ましくは２０００〜５０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２５００〜４５００ｃｍ２／ｇ（ただし、高炉スラグ粉末については、５０００ｃｍ２／ｇ未満のものに限る。）の、高炉スラグ粉末、石灰石粉末、フライアッシュ、珪石粉末から選ばれた１種以上の粉末を、ポルトランドセメントクリンカー粉砕物１００質量部に対して、１０質量部以下含むことができる。
【００１６】
本発明の水硬性組成物は、上記セメント含有粉体組成物、水、及び、必要に応じて配合される他の材料（例えば、減水剤、細骨材・粗骨材等）を含むものであり、ペースト、モルタル又はコンクリートである。
水の含有量は、セメント含有粉体組成物１００質量部に対して、好ましくは１０〜２０質量部である。１０質量部未満では水硬性組成物の流動性が低下する。２０質量部を超えると水硬性組成物の強度発現性が低下する。
減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤（ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤も含む）が使用できる。この中でも、ポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましい。減水剤の含有量は、セメント含有粉体組成物１００質量部に対して、好ましくは０．１〜５質量部である。０．１質量部未満では水硬性組成物の流動性が低下する。５質量部を超えると減水剤を配合することによる効果が飽和するとともにコストの点から好ましくない。
細骨材・粗骨材としては、川砂、陸砂、砕砂等や、川砂利、山砂利、砕石等を使用することができる。また、都市ゴミ、都市ゴミ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を溶融して製造した溶融スラグ、あるいは高炉スラグ、製鋼スラグ、銅スラグ、碍子屑、ガラスカレット、陶磁器廃材、クリンカーアッシュ、廃レンガ、コンクリート廃材等の廃棄物を細骨材・粗骨材の一部または全部に使用することができる。細骨材・粗骨材の含有量は、セメント含有粉体組成物１００質量部に対して、好ましくは３０〜２５０質量部である。前記範囲外では水硬性組成物の強度発現性が低下する。
さらに、必要に応じて、支障のない範囲内で、空気連行剤、消泡剤等の混和剤を使用することができる。
【００１７】
水硬性組成物（ペースト、モルタル又はコンクリート）の混練方法は、特に限定するものではなく、例えば、（１）各材料を一括してミキサに投入して１分以上混練する方法、（２）水以外の材料をミキサに投入して空練りした後に、水を投入して１分以上混練する方法、等で行うことができる。
混練に用いるミキサは、特に限定するものではなく、ホバートミキサ、パンタイプミキサ、二軸ミキサ等の慣用のミキサで混練すれば良い。
ペースト、モルタル又はコンクリートの成形方法は、特に限定するものではなく、例えば、振動成形等を行えば良い。
また、養生条件も、特に限定するものではなく、例えば、気中養生、水中養生、蒸気養生等を行えば良い。
水硬性組成物の硬化前のフロー値は、例えばモルタルでは２８０〜３６０ｍｍが好ましく、３００〜３５０ｍｍがより好ましい。硬化後の圧縮強度は、例えばモルタルでは１８０〜２５０Ｎ／ｍｍ２が好ましく、２００〜２４０Ｎ／ｍｍ２がより好ましい。
なお、前記フロー値は、「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載される方法において、１５回の落下運動を行わないで測定した値である。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［実施例１〜１０、比較例１〜３］
１．使用材料
セメント含有粉体組成物の材料として、以下に示す材料を使用した。
（１）ポルトランドセメントクリンカー粉砕物Ａ：低熱ポルトランドセメントクリンカー（太平洋セメント（株）製）の粉砕物（ブレーン比表面積２０００ｃｍ２／ｇ、Ｃ２Ｓ含有率５５質量％）
（２）ポルトランドセメントクリンカー粉砕物Ｂ：中庸熱ポルトランドセメントクリンカー（太平洋セメント（株）製）の粉砕物（ブレーン比表面積２０００ｃｍ２／ｇ、Ｃ２Ｓ含有率３５質量％）
（３）ポルトランドセメントクリンカー粉砕物Ｃ：普通ポルトランドセメントクリンカー（太平洋セメント（株）製）の粉砕物（ブレーン比表面積２０００ｃｍ２／ｇ、Ｃ２Ｓ含有率１７質量％）
（４）市販低熱ポルトランドセメント：太平洋セメント（株）製（ブレーン比表面積３３００ｃｍ２／ｇ）
（５）高炉スラグ粉末Ａ：ブレーン比表面積６０００ｃｍ２／ｇ
（６）高炉スラグ粉末Ｂ：ブレーン比表面積７０００ｃｍ２／ｇ
（７）高炉スラグ粉末Ｃ：ブレーン比表面積１１０００ｃｍ２／ｇ
（８）石灰石粉末：ブレーン比表面積３０００ｃｍ２／ｇ
（９）シリカフューム：ＢＥＴ比表面積２１ｍ２／ｇ
（１０）二水石膏：ブレーン比表面積３０００ｃｍ２／ｇ
（１１）細骨材：「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１」の標準砂
（１２）ポリカルボン酸系高性能減水剤：ＢＡＳＦポゾリス製「ＳＰ−８ＨＵ」
（１３）水：水道水
【００１９】
２．セメント含有粉体組成物の配合
セメント含有粉体組成物の配合を表１に示す。
【００２０】
【表１】
0005574758.tif 000002
【００２１】
３ ．評価
上記セメント含有粉体組成物を使用して、表２に示す配合に従ってモルタルを調製した。混練後、各モルタルのフロー値と圧縮強度を以下のように測定した。
（１）フロー値
「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載される方法において、１５回の落下運動を行なわないで測定した。
（２）圧縮強度
混練後のモルタルをφ５０×１００ｍｍの型枠内に流し込み、２０℃で４８時間前置き後、９０℃で４８時間蒸気養生して、硬化体（３本）を作製した後、「ＪＩＳ  Ａ  １１０８（コンクリートの圧縮試験方法）」に準じて、該硬化体の圧縮強度を測定した。硬化体（３本）の測定値の平均値を圧縮強度とした。
結果を表２に併記する。
【００２２】
【表２】
0005574758.tif 000003
【００２３】
［実施例１１］
表２の実施例３のモルタルをφ５０×１００ｍｍの型枠内に流し込み、２０℃で４８時間前置き後、脱型し、２０℃で２８日間及び９１日間水中養生して、硬化体（３本）を作製した後、「ＪＩＳ  Ａ  １１０８（コンクリートの圧縮試験方法）」に準じて、該硬化体の圧縮強度を測定した。硬化体（３本）の測定値の平均値を圧縮強度とした。
その結果、材齢２８日の圧縮強度は１６９Ｎ／ｍｍ２、材齢９１日の圧縮強度は１８２Ｎ／ｍｍ２であった。
［実施例１２］
表２の実施例１０のモルタルをφ５０×１００ｍｍの型枠内に流し込み、実施例１１と同様に養生後（９１日間）、該硬化体の圧縮強度を測定した。
その結果、材齢９１日の圧縮強度は１９５Ｎ／ｍｍ２であった。
【００２４】
［比較例４］
表２の比較例１のモルタルをφ５０×１００ｍｍの型枠内に流し込み、２０℃で４８時間前置き後、脱型し、２０℃で９１日間水中養生して、硬化体（３本）を作製した後、「ＪＩＳ  Ａ  １１０８（コンクリートの圧縮試験方法）」に準じて、該硬化体の圧縮強度を測定した。硬化体（３本）の測定値の平均値を圧縮強度とした。
その結果、材齢９１日の圧縮強度は１７６Ｎ／ｍｍ２であった。
【００２５】
上記のように、本発明のセメント含有粉体組成物を使用したモルタルでは、シリカフュームを使用しなくても、硬化前には、優れた流動性を有し、硬化後には、１８０Ｎ／ｍｍ２を超える圧縮強度を発現した。