(57)【要約】【課題】コンクリートの収縮低減剤の使用量を低減し、自己収縮を低減させる高強度セメント混和材およびそれを用いたセメント組成物を提供する。【解決手段】（１）シリカフュームと収縮低減剤を混合粉砕してなる高強度セメント混和材、（２）さらに、フライアッシュを配合し混合粉砕してなる（１）の高強度セメント混和材、（３）さらに、高炉スラグを配合し混合粉砕してなる（１）または（２）の高強度セメント混和材、（４）混合粉砕後の最大粒径が０．０８μｍ以下である（１）の収縮低減型高強度セメント混和材、（５）混合粉砕後の最大粒径が５μｍ以下である（２）または（３）の収縮低減型高強度セメント混和材、（６）セメントと、（１）〜（５）のいずれかの高強度セメント混和材を含有してなるセメント組成物、である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカフュームと収縮低減剤を混合粉砕してなる高強度セメント混和材。
【請求項２】
さらに、フライアッシュを配合し混合粉砕してなる請求項１に記載の収縮低減型高強度セメント混和材。
【請求項３】
さらに、高炉スラグを配合し混合粉砕してなる請求項１または２に記載の収縮低減型高強度セメント混和材。
【請求項４】
混合粉砕後の最大粒径が０．０８μｍ以下である請求項１に記載の収縮低減型高強度セメント混和材。
【請求項５】
混合粉砕後の最大粒径が５μｍ以下である請求項２または３に記載の収縮低減型高強度セメント混和材。
【請求項６】
セメントと、請求項１〜５のいずれか一項に記載の収縮低減型高強度セメント混和材を含有してなるセメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、土木分野、建築分野に使用するセメントコンクリートの収縮低減型で高強度を促進するセメント混和材およびセメント組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セメントコンクリートの収縮低減型で高強度を促進させる方法としては、収縮低減剤をコンクリートに添加し、水／セメント比をできる限り小さくする必要があるため、ＪＩＳ  Ａ  ６２０４「コンクリート用化学混和剤」で規定されている、減水剤や高性能減水剤を使用することが一般的に行われている。
【０００３】
一方、水／セメント比の低減によらず、例えば、活性シリカ質物質を含有してなる混和材、と潜在水硬性物質とを有効成分とする混和材を使用してセメントコンクリートの圧縮強度を高める方法が提案されている（特許文献１、２参照）。
しかしながら、水／セメント比（以下Ｗ／Ｃという）が２５（％）以下のコンクリート配合や微粉末の高強度混和材を添加するコンクリート配合においては自己収縮が課題となっていた。
そのため、改善策として収縮低減剤をセメントに対して１〜４（％）添加していたが、収縮低減剤を多く入れることによりコストが上がり、若材齢（１〜７日）では強度低下が見られ、型枠の脱型時期が遅くなる課題があった（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９５６２１号公報
【特許文献２】特開２００３−３２１２６２号公報
【特許文献３】特開２０１２−１１６７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、コンクリートの収縮低減剤の使用量を低減し、自己収縮を低減させる高強度セメント混和材およびそれを用いたセメント組成物を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明は、（１）シリカフュームと収縮低減剤を混合粉砕してなる高強度セメント混和材、（２）さらに、フライアッシュを配合し混合粉砕してなる（１）の高強度セメント混和材、（３）さらに、高炉スラグを配合し混合粉砕してなる（１）または（２）の高強度セメント混和材、（４）混合粉砕後の最大粒径が０．０８μｍ以下である（１）の収縮低減型高強度セメント混和材、（５）混合粉砕後の最大粒径が５μｍ以下である（２）または（３）の収縮低減型高強度セメント混和材、（６）セメントと、（１）〜（５）のいずれかの収縮低減型高強度セメント混和材を含有してなるセメント組成物、である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、従来と比べ、コンクリートの若材齢の強度の発現性および高強度化が図れると共に、収縮低減剤の使用量を少なくすることが可能となり、コンクリートの自己収縮を低減することができる。
ここで、本発明で云う自己収縮とは、セメントの水和により凝結始発以後に巨視的に生じる体積減少を自己収縮という。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明で使用する部、％は、特に規定しない限り質量基準である。
また、本発明で云うコンクリートとは、セメントペースト、セメントモルタル、セメントコンクリートを総称するものである。
【０００９】
本発明のシリカフューム（以下、ＳＦという）とは、特に限定されるものではないが、例えば、金属シリコンやフェロシリコンなどのシリコンアロイを電気炉で製造する際に、アーク熱で一度気化したＳｉＯ２が煙道で冷却される過程で固化し副生する球形の、直径が１μｍ以下の微粒子で、主成分は非晶質の反応性の高いＳｉＯ２である。
【００１０】
本発明の収縮低減剤とは、（ポリ）エチレングリコールモノアルキルエーテルを０．３〜４５％、（ポリ）エチレン（ポリ）プロピレングリコールモノアルキルエーテルを５５〜９９．７％（合計１００％）の割合で含有するもの、または（ポリ）エチレングリコールモノアルキルエーテルを０．３〜４５％、ポリプロピレングリコールを５５〜９９．７％（合計１００％）の割合で有するもの、低分子量エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合体で、有効成分１００％に近いものなどが挙げられる。
なかでも、低分子量エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合体で、有効成分１００％に近いものが特に好ましい。
収縮低減剤の含有量は、本発明の収縮低減型高強度セメント混和材（以下、混和材という）１００部中、０．３〜３．０部が好ましく、０．５〜２．０部がより好ましい。０．３部未満では収縮低減効果が得られない場合があり、３部を超えると若材齢（材齢１日）の強度が低くなる場合がある。
【００１１】
本発明のフライアッシュとは、例えば、火力発電所のボイラから排出される石炭燃焼灰など、手段を問わず、石炭を燃焼させて得られた燃焼灰の総称をいう。
石炭灰とは、例えば、石炭火力発電所から発生する灰であり、微粉炭燃焼によって生成する。石炭灰としては、燃焼ボイラの燃焼ガスから空気余熱器または節炭器などを通過する際に落下採取された石炭灰、電気集塵機で採取された石炭灰、燃焼ボイラの炉底に落下した石炭灰などが挙げられる。これらの中では、ＪＩＳ規格のフライアッシュが好ましい。
フライアッシュのブレーン比表面積は、２５００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、３０００〜４５００ｃｍ２／ｇがより好ましい。
石炭灰の密度は、１．９５ｇ／ｃｍ３以上が好ましく、２．２〜２．４ｇ／ｃｍ３がより好ましい。
フライアッシュの含有量は、ＳＦとフライアッシュの合計１００部中、５〜３０部が好ましく、１０〜２０部がより好ましい。５部未満ではコンクリートの収縮低減の改善が見られない場合があり、３０部を超えると長期材齢（材齢２８日）強度が低減する場合がある。
【００１２】
本発明の高炉スラグとは、鉄鋼製造の過程で高炉から排出される溶融状態のスラグを水などで急冷してガラス質にした高炉水砕スラグなどであり、粉砕して粉末化したものである。
高炉水砕スラグは、潜在水硬性を有しており、アルカリの刺激作用により硬化する性質を持つものである。これ以外の、例えば、都市ゴミや下水汚泥等を溶融したスラグ、脱燐スラグ、徐冷スラグなども使用することができる。
高炉スラグのブレーン比表面積は、２５００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、３０００〜４５００ｃｍ２／ｇがより好ましい。
ＳＦ、高炉スラグ混合の場合の高炉スラグの含有量は、ＳＦ、および高炉スラグの合計１００部中、５〜３０部が好ましく、１０〜２０部がより好ましい。５部未満ではコンクリートの収縮低減効果の改善が見られない場合があり、３０部を超えると長期材齢（材齢２８日）強度が低減する場合がある。
例えば、混和材をベルトコンベアーで定量フィードしながら薬注ポンプなどで収縮低減剤を混和材の上に定量的に滴下し、そのままミルにフィードする方法が煩雑でなく最も好ましい。粉砕条件は５μｍ以下に粉砕する。
ＳＦ、フライアッシュ、高炉スラグ混合の場合の高炉スラグの含有量は、ＳＦ、フライアッシュおよび高炉スラグの合計１００部中、５〜３０部が好ましく、１０〜２０部がより好ましい。５部未満ではコンクリートの収縮低減効果の改善が見られない場合があり、３０部を超えると長期材齢（材齢２８日）強度が低減する場合がある。
例えば、混和材をベルトコンベアーで定量フィードしながら薬注ポンプなどで収縮低減剤を混和材の上に定量的に滴下し、そのままミルにフィードする方法が煩雑でなく最も好ましい。粉砕条件は５μｍ以下に粉砕する。
【００１３】
本発明の混合粉砕とは、特に限定されるものではないが、振動ミルやボールミルなどの磨砕形式の粉砕機や剪断破壊粉砕形式の粉砕機などを使用することによって、微粒子の表面を収縮低減剤で包み込むように粉砕することが重要である。したがって、
例えば、ＳＦをベルトコンベアーで定量フィードしながら薬注ポンプなどで収縮低減剤をＳＦの上に定量的に滴下し、そのままミルにフィードする方法が煩雑でなく好ましい。
ＳＦと収縮低減剤を混合粉砕する場合は、最大粒径０．０８μｍ以下に粉砕することが好ましい。
ＳＦと収縮低減剤に、さらに、フライアッシュや高炉スラグを配合して混合粉砕する場合は、最大粒径５μｍ以下に粉砕することが好ましい。
【００１４】
本発明の混和材の使用量は、コンクリートの配合によって変化するため特に限定されるものではないが、通常、セメントと混和材からなるセメント組成物１００部中、５〜２０部が好ましく、１０〜２０部がより好ましい。５部未満ではコンクリートの収縮低減効果の改善が見られない場合があり、３０部を超えると長期材齢（材齢２８日）強度が低減する場合がある。
【００１５】
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、および中庸熱などの各種ポルトランドセメント、これらセメントに高炉スラグ、フライアッシュ、シリカを混合した各種混合セメント、ならびに石灰石粉末を混合したフィラーセメントなどが挙げられる。
【００１６】
本発明では、砂、砂利の他、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、鋼繊維、有機系材料などを併用することが可能である。有機系材料としては、ビニロン繊維、アクリル繊維、炭素繊維などの繊維状物質などが挙げられる。
【実施例】
【００１７】
「実験例１」
表１に示すように、ＳＦと収縮低減剤を配合した原料を振動ミルで最大粒径０．０８μｍ以下（実験No.1-1〜No.1-10）と０．１０μｍ以下（実験Ｎo.1-12）に粉砕し、ボールミルで最大粒径０．０８μｍ以下（実験No.1-11）に粉砕し混和材とした。
最大粒径の測定は、レーザー回折式粒度分布測定装置（堀場製作所製ＬＡ-９２０）を使用した。
コンクリート配合は、単位水量１４８ｋｇ／ｍ３、単位セメント量７００ｋｇ／ｍ３、単位混和材量７０ｋｇ／ｍ３、減水剤９．２４ｋｇ／ｍ３、ｓ／ａ４５．０％、空気量２%をコンクリートの基本配合とし、２０℃環境下で表１に示すように収縮量を測定した。
【００１８】
（使用材料）
ＳＦ：非晶質シリカ、ＳｉＯ２含有率９８％、直径が１μｍ以下、市販品
収縮低減剤：低分子量エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合体、電気化学工業社製、商品名  エスケーガード
減水剤：ポリカルボン酸系「スーパー３００ＣＦ」、グレースケミカルズ社製
細骨材：新潟県糸魚川市姫川水系産、最大寸法５ｍｍ
粗骨材：新潟県糸魚川市姫川水系産、最大寸法２５ｍｍ
【００１９】
（試験方法）
圧縮強度：ＪＩＳ  Ａ  １１０８に準拠
自己収縮量：埋込型ひずみ計（ＫＭ−１００ＢＴ、東京測器研究所社製）を設置した１０×１０×４０ｃｍの鋼製型枠内にコンクリートを打設し、フッ素樹脂シートで包み込み乾燥しないように養生したコンクリートをデータロガーによりひずみを計測する。なお、凝結終結後、型枠の拘束（ネジ）を緩めた後に測定された実ひずみを自己収縮量とした。
【００２０】
【表１】
2014189424.tif 000002
【００２１】
「実験例２」
表２に示すように、ＳＦと収縮低減剤に、さらに、フライアッシュを配合した原料を振動ミルで最大粒径５μｍ以下（実験No.2-1〜No.2-7）と最大粒径６μｍ以下（実験No.2-8）に粉砕し、ボールミルで５μｍ以下（実験No.2-9）に粉砕した混和材とした以外は実験例１の実験No.1-5と同様に行った。
【００２２】
（使用材料）
フライアッシュ：ＪＩＳ Ａ ６２０１−２００８ ＩＩ種、ブレーン比表面積４１３０ｃｍ２／ｇ、市販品
【００２３】
【表２】
2014189424.tif 000003
【００２４】
「実験例３」
表３に示すように、ＳＦ、収縮低減剤と高炉スラグを配合した原料を振動ミルで最大粒径５μｍ以下（実験No.3-1〜No.3-7）と最大粒径６μｍ以下（実験No.3-8）に粉砕し、ボールミルで５μｍ以下（実験No.3-9）に粉砕し混和材とした以外は実験例２の実験No.2-4と同様に行った。
混和材とした。
【００２５】
（使用材料）
高炉スラグ：高炉水砕スラグ、ブレーン比表面積４０５０ｃｍ２／ｇ、市販品
【００２６】
【表３】
2014189424.tif 000004
【００２７】
「実験例４」
表４に示すように、ＳＦ、収縮低減剤、フライアッシュと高炉スラグを配合した原料を振動ミルで最大粒径５μｍ以下（実験No.4-1〜No.4-7）と最大粒径６μｍ以下（実験No.4-8）に粉砕し、ボールミルで５μｍ以下（実験No.4-9）に粉砕し混和材とした以外は実験例３の実験No.3-4と同様に行った。
混和材とした。
【００２８】
（使用材料）
高炉スラグ：高炉水砕スラグ、ブレーン比表面積４０５０ｃｍ２／ｇ、市販品
【００２９】
【表４】
2014189424.tif 000005
【００３０】
「実験例５」
表５に示すように、混和材の実験No.1-5、2-4、3-4、4-4を使用して使用量別の実験を実施した。試験方法は表に示す条件以外は実験例１と同様に実施した。
【００３１】
【表５】
2014189424.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、従来と比べ、コンクリートの若材齢の強度の発現性および高強度化が図れると共に、収縮低減剤の使用量を少なくすることが可能となるため、コンクリートの収縮を低減することができるなどの効果を奏するので、土木、建築分野で広範に使用できる。