(57)【要約】【課題】作製が容易で安価な高強度コンクリートを提供する。高強度コンクリートは、建築物、構造物の耐震性を強化して、安全・安心な社会の防災機能を高めるとともに、省資源、省エネルギー・CO2排出削減に大きく貢献する。【解決手段】コンクリート粗骨材に従来使用されている磁性かんらん岩を磁化すること及び磁化かんらん岩に接触させた水を使用してコンクリートを作製することで得られる。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化石を粗骨材とする高強度コンクリート。
【請求項２】
磁化石と接触または非接触させた水を用いた高強度コンクリート。
【請求項３】
上記磁化石は、三重県菅島で産出する磁性かんらん岩を磁化した石であることを特徴とする、請求項１及び請求項２記載の高強度コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高強度コンクリートの基礎技術および応用技術全般に関する。
【背景技術】
【０００２】
東日本大震災をはじめ大地震が多発し、コンクリートの耐震性、耐久性がさらに要求され、高強度コンクリートの社会的需要が持続的に高まっている。これまでの高強度コンクリート（設計基準は、圧縮強度が日本建築学会で 36 N/mm2 以上（1997年）、土木学会で 60 N/mm2 以上（超高強度コンクリート））は、普通ポルトランドセメント以上のＭ（中庸熱ポルトランドセメント）、Ｌ（低熱ポルトランドセメント）などの高質ポルトランドセメントにＳＦ（シリカヒューム）などの混和剤や、高性能ＡＥ減水材を用いて水セメント比を低減するなどの方法で実現している。これらの手法は必然的に高価格なコンクリートになり、高強度コンクリート普及の障害要因になっている。また、従来の高強度コンクリートは、種々の混和材添加等による微細組織であるため、夏季などで早めの枠撤去後のひび割れ防止に表面層の水分保持の被覆養生などを施す必要があり、取り扱いが面倒などの課題もある。
【０００３】
一方、発明者の一人は、名古屋大学工学部在職時の2001年から、京都大学医学部福島雅典教授との共同研究により、超低周波磁界により水の導電率が増大する「磁気プロトニクス原理」を発見した。（特許文献１、及び特許文献２）同人は、これを基礎に、超低周波磁界を水分に印加することにより、水分中に自由プロトンが増加して加水分解や脱水合成などの化学反応が促進させるという仮説を確立し、コンクリートの結晶化の促進により高強度コンクリートが実現することを予測した。同人は、さらに従来コンクリートの粗骨材に使用されている三重県菅島採掘のかんらん岩の一部が磁性かんらん岩であることを発見し（2009年）、この砕石を磁化して集合させることにより、空間的に周期的パルス分布の静磁界が発生することを見出した。（非特許文献１）そしてこの周期的パルス磁界中を水分子が移動することで、相対的に磁気プロトニクス原理が成り立ち、自由プロトンで結晶化反応が促進されて高強度コンクリートが実現することを予測した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2004-223342
【特許文献２】特許第4230230号
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】K. Mohri, T. Uchiyama, M. Yamada, T. Watanabe, Y. Inden, T. Kato, and S. Iwata, Arousal Effect of Physiological Magnetic Stimulation on Elder Person’s Spine for Prevention of Drowsiness During Car Driving, IEEE Transactions on Magnetics, Vol.47, No.10, pp.3066-3069, 2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コンクリートの固化（水和結晶化）反応は、水分中の自由プロトンのエネルギーを使って行われる、との観点から、本発明は、上記磁気プロトニクス原理に立脚して、普通ポルトランドセメントを用いた以下の方法で、高強度コンクリートを創出することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の高強度コンクリートは、磁化石を粗骨材とすることを特徴とする。好ましい態様において、高強度コンクリートは、磁化石と接触または非接触させた水を用いて製造したものである。特に、上記磁化石は、三重県菅島で産出する磁性かんらん岩を磁化した石であることを特徴とすることが好ましい。
【０００８】
（１）発明者は、従来使用している粗骨材のかんらん岩（三重県菅島採掘）の3割程度が磁性かんらん岩であることを発見したので、この磁性かんらん岩を強力磁石（例えば、NdFeB）で磁化（例えば、強力磁石に吸着させることにより）して粗骨材として用いる。この磁化粗骨材の集団は、周期的パルス分布静磁界を永久的に発生し、コンクリート中の水の中の自由プロトンを増やし続け、コンクリートの結晶化を促進し続ける。
【０００９】
（２）コンクリート練用水は、自由プロトンを多く含むように、内部または外部に接して磁化かんらん岩を敷設した水槽に一定期間滞留させた水を用いる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、普通ポルトランドセメントと磁化かんらん岩粗骨材を混練りして、コンクリート中の水分の中の自由プロトンを増やし、コンクリートの水和結晶化を促進することで、高価な高質ポルトランドセメントや混和剤、種々の添加剤を特に使用することなく、安価な高強度コンクリートを実現するものである。また、コンクリート製造の場合に必要な水は、その中の１，２％と言われるコンクリートの結晶化に必要な自由プロトンを利用するためである。このため、本発明によって自由プロトンを増加させることで、水の使用量も軽減できることになる。
【００１１】
世界的なコンクリートの使用量を考えれば、地球規模の社会基盤技術の普及、省資源、ＣＯ2排出量の削減、さらに節水効果の面等での絶対量において、膨大な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、磁化かんらん岩集団に接触した水道水が磁化を持つことを、振り子振動試料磁気測定で示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施する場合の基本技術は、コンクリート内の磁化した粗骨材の砕石集団が、空間的に周期的なパルス分布静磁界を発生することである。自然に採掘される磁性石は、その磁化の大きさと保磁力の大きさの関係が、集団としてパルス分布静磁界を発生する関係を有している。このため、パルス分布磁界の発生は磁性かんらん岩だけでなく、磁性那智黒グレイ石、磁性蛇紋岩、磁性輝石、磁性虎目石など多くの磁化石で実現される。しかし、コンクリート粗骨材としては、強度および量（低コスト性）が必要であり、この面から、三重県菅島で産出される磁性かんらん岩は、粗骨材としての使用実績および数千万トンの豊富な埋蔵量と産出・搬送体制の完備性などから、最適な磁性骨材と言える。
【００１４】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【実施例】
【００１５】
【実施例１】
【００１６】
従来使用されているかんらん岩と、「磁性かんらん岩」を粗骨材に使用したコンクリート及び磁性かんらん岩を浸した水道水を練り水に使用したコンクリートと、通常の水道水を使用したコンクリートのスランプ試験および長期圧縮強度試験を実施した。
【００１７】
（１）使用材料及び物性：
セメント：普通ポルトランドセメント（表乾密度3.16）、細骨材：5ｍｍ以下の山砂（表乾密度2.55、吸水率1.50、粒度2.90）、粗骨材：菅島産の非磁化かんらん岩（表乾密度2.97、吸水率0.71、粒度6.60）及び磁化かんらん岩（表乾密度2.97、吸水率0.74、粒度6.60）、練り水：水道水及び磁化かんらん岩を30日間浸漬した水道水、混和剤：高性能ＡＥ減水剤（フローリックSP500S）
（２）配合：
水セメント比  30  ％、目標スランプ21 cm、目標空気量2 ％、単位水量175 kg/m3 、セメント583kg/m3、細骨材 765 kg/m3、粗骨材 980 kg/m3、混和剤（セメントの１％）5.83 kg/m3を配合条件として、以下のように4種類の試験片を作製した。
A-1  ：    水道水、 通常粗骨材  （従来コンクリート）
A-2  ：    水道水、 磁化粗骨材
A-3  ：  磁化水道水、通常粗骨材
A-4  ：  磁化水道水、磁化粗骨材
（３）練り混ぜ方法：
１．細骨材＋セメント          空練り    １０秒
２．混和剤を含む水道水注水    モルタル  ２０秒
３．粗骨材注入                本練り    ８０秒
４．排出後                    静置        ５分
５．試験スケジュール実施
（４）試験項目及び試験方法：
１．スランプ        ：  JIS A 1101    目標値  21±2 cm
２．空気量          ：  JIS A 1128    目標値  2.0±1.0 %
３．コンクリート温度：  JIS A 1156    目標値  25±5 ℃
４．圧縮強度        ：  JIS A 1132（コンクリート圧縮強度試験用供試体作成方法）
JIS A 1108（コンクリート圧縮強度試験方法；試験機関）
（５）試験結果
結果を表１に示す。表１は、実施例１のコンクリート圧縮強度試験の結果を示し、高強度コンクリートが実現できることを示す。尚、表中、Wは週を示す。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
以上の実施例より、表1のデータから分かるように、本発明による磁化かんらん岩粗骨材の効果および磁化かんらん岩で磁化した水道水（磁化水）の効果は、高強度コンクリートの実現において顕著に現れた。具体的には、４W（４週）の早い時点では磁化水の効果が顕著に現れ、従来のコンクリートに対して１６％の強度の増加が得られた。これは、磁化水によって早強コンクリートが実現されると言えよう。また、磁性かんらん岩粗骨材の効果は１３W（１３週）の遅い時点で顕著に現れ、磁化水も用いた場合に従来のコンクリートに対して14.4％の強度の増加となった。圧縮強度測定は、一般の４Wまでの測定に対して、１３Wまで長期間行った。磁化かんらん岩の効果は、１３Wになっても引き続き進行しており、83.5 N/mm2を超えてさらに圧縮強度の増加が期待される。これは、磁化かんらん岩粗骨材によって、長期高強度コンクリートが実現されると言えよう。
【００２０】
圧縮強度の増加に関する磁気効果の出方が異なっており、磁化水の効果が早い時期に現れ、飽和を示している。これは、磁性かんらん岩設置水槽で30日間水道水が磁化されて、自由プロトンが増加した状態でコンクリート練りに注水され、コンクリートの水和結晶化にプロトンエネルギーが使用されたためと考えられる。一方、磁化かんらん岩が粗骨材に使用されると、集団としてパルス分布静磁界を永久的に発生し続けるため、コンクリート内部に水分が存在する限り、自由プロトンが発生し続け、さらにコンクリートの水和結晶化が進行し圧縮強度が増加し続けるためと考えられる。
【００２１】
なお、本実施例は、1月〜4月の冬〜春期に実施したものであり、コンクリートの結晶化が遅い時期の試験である。本発明の特徴は、このようなコンクリート作成の条件の不良な時期でも顕著な効果を発揮できることである。
【実施例２】
【００２２】
実施例１のコンクリート試し練り試験の結果、磁化かんらん岩を入れた水槽に３０日間静置させた水道水が、試験片の圧縮強度を４Wで１６％増加させたことが分かった。そこで、20ｍｍ長の磁化かんらん岩を約５０個入れたビン（１リットル）に水道水を入れて静置した水の磁化状態を、超高感度磁気センサで測定した。結果を図１に示す。尚、図中、グラフの縦軸は、１ｎT（ナノテスラ）、横軸は０．２５秒を示す。
【００２３】
水道水試料は１０ミリリットル容量のプラスチック円筒容器に入れ、ピコテスラ磁界分解能を超高感度磁界センサ（MIセンサ）の磁気ヘッドから２５ｍｍ離して振り子振動させ、その磁化を検出した。振動面は、磁気ヘッドから垂直面である。振り子振動は約２Hzであるため、水道水が測定可能な磁化を持てば、磁気センサの出力波形は約４Hzの交流波形になる。測定した結果、4日静置した水道水ですでにかすかな磁化が検出され、３０日静置の水道水では、明確な磁化（約２０ｐT）が検出された。磁化水になっている。
【００２４】
一方、磁化かんらん岩は、表面磁気を磁気センサで測定したところ、磁化する前は、表面磁気が１ｍＧ以下であったが、ＮｄＦｅＢに吸着させて磁化させた後は、表面磁気が１００ｍＧ以上であり、特に好ましい態様においては約２００ｍＧであった。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明により、作製が容易で安価な高強度コンクリートが提供される。高強度コンクリートは、建築物、構造物の耐震性を強化して、安全・安心な社会の防災機能を高めるとともに、省資源、省エネルギー・CO2排出削減に大きく貢献する。
【図１】
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