(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性物質粉体、水からなる水硬性組成物、或いは、水硬性物質粉体、水、細骨材からなる水硬性組成物、或いは、水硬性物質粉体、水、細骨材、粗骨材からなる水硬性組成物において、
無機系物質に属する減水剤を、前記水硬性物質粉体に対して０．５０〜１．００重量％含有し、無機系分離低減剤としてのセピオライトを、前記水硬性物質粉体に対して０．５〜１．０重量％含有するとともに、前記減水剤と前記セピオライトの重量％換算での含有比を１．０とすることを特徴とする水硬性組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建設材料として使用されるコンクリートやモルタル等の水硬性組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリートは、セメント、水、細骨材、粗骨材、各種添加剤などを混合して製造されるが、近年、打設時の締め固めが不要で作業性を向上させることが可能な高流動コンクリート、水中不分離性コンクリートの開発が盛んに進められている。
【０００３】
これら高流動コンクリート、水中不分離性コンクリートには、通常、フレッシュコンクリートの流動性を高め（高流動性）、自己充填性を高めるため（高充填性）、高性能ＡＥ減水剤を添加剤として使用している。
この高性能ＡＥ減水剤は、ナフタレン、メラミン、ポリカルボン酸、フェノール、尿素及びアニリンのいずれかのメチロール化合物及びスルホン化合物の群から選ばれる１種又は２種以上の化合物のホルムアルデヒド縮合物であり、例えば、ナフタレンスルホン酸金属塩ホルムアルデヒド縮合物、メラミンスルホン酸金属塩ホルムアルデヒド縮合物、フェノールスルホン酸金属塩ホルムアルデヒド縮合物、アクリル酸エステル部分架橋ポリマー、フェノール・スルファニル酸ホルムアルデヒド共縮合物など、有機系物質に属する高性能ＡＥ減水剤が知られている。
【０００４】
また、高流動コンクリート、水中不分離性コンクリートは、セメント、水、細骨材、粗骨材などの性質の異なる材料が硬化前及び硬化後に分離を起こさないように、十分な分離抵抗性（以下、高分離抵抗性と称する。）を持つ必要がある。この高分離抵抗性を付与するため、添加剤として分離低減剤も使用されている。
【０００５】
この分離低減剤としては、多糖類ポリマー、セルロース系水溶性高分子、アクリル系水溶性高分子などが知られているが、いずれも有機系物質に属するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した高流動コンクリート、水中不分離性コンクリートは、有機系物質に属した添加剤（高性能ＡＥ減水剤、分離低減剤）を添加しているので、コンクリート成分の長期的な安定性の面で問題がある。
【０００７】
すなわち、例えば、上記した高流動コンクリートを放射性廃棄物処分施設の建設材料として使用すると、放射線の作用を受け、長期間の間に有機系高分子物質（高性能ＡＥ減水剤、分離低減剤）が分解して、構成しているモノマーなどからなるガスが発生する。発生したガスの圧力により、コンクリートに微細なひび割れが発生し、放射性核種の漏出経路を形成し、放射性核種が地下水とともに施設外へ漏出し易くなったり、コンクリートの強度を損なうことがある。また、微細なひび割れの発生は地下水の移動を促し、地下水と埋設した金属製の廃棄物の接触により、還元環境下で金属が腐食し多量の水素ガスが発生し、構造物を破壊することがある。  さらに、放射性核種は有機系物質（高性能ＡＥ減水剤、分離低減剤）とキレート錯体を形成することにより、コンクリート等の施設の構成材料への吸着が生じにくくなり放射性核種の移動速度が増加する。
【０００８】
したがって上述した高流動コンクリートを使用した施設には高度な安全対策が要求される。その結果、放射性廃棄物処分施設には放射性漏れなどに対する対策を施した高度な設計、施工が必要となり、前記施設の建設コストの上昇を招くおそれがある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高流動性、高分離抵抗性、高充填性を有し、打設時の締め固めが不要であるとともに、コンクリート成分の長期的な安定性を図り、材料強度、耐久性を十分に確保することが可能な水硬性組成物を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の水硬性組成物は、水硬性物質粉体、水からなる水硬性組成物、或いは、水硬性物質粉体、水、細骨材からなる水硬性組成物、或いは、水硬性物質粉体、水、細骨材、粗骨材からなる水硬性組成物に、無機系物質に属する減水剤を、前記水硬性物質粉体に対して０．５０〜１．００重量％含有し、無機系分離低減剤としてのセピオライトを、前記水硬性物質粉体に対して０．５〜１．０重量％含有するとともに、前記減水剤と前記セピオライトの重量％換算での含有比を１．０とした。
【００１１】
ここで、無機系物質に属する減水剤としては、カリウム、ナトリウム、カルシウムのうちのいずれか一種をＸとすると、Ｘのけい酸溶液、Ｘのピロリン酸塩、Ｘのメタりん酸塩、Ｘのヘキサメタりん酸塩、Ｘのメタけい酸塩、Ｘの塩化物、Ｘの水酸化物、Ｘの炭酸塩、Ｘの硫酸塩、Ｘのセスキ炭酸塩及びこれらの水和物、或いは、炭酸カルシウムナトリウムなどが挙げられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の１実施形態について説明する。
本実施形態の水硬性組成物は、通常の水硬性組成物の製造に用いられるセメント、水硬性物質粉体、水、減水剤、分離低減剤を含有するものである。また、細骨材を配合することによってモルタルとし、細骨材及び粗骨材を配合することによってコンクリートとして調整する場合がある。
【００１４】
前記セメントとしては、例えば、ポルトランドセメントに代表される種々のセメントが挙げられる。そのポルトランドセメントとしては、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、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、耐硫酸塩ポルトランドセメントなどが挙げられる。
【００１５】
また、前記水硬性物質粉体としては、例えば、セメント、石灰、石こう、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウムなどが挙げられるが、これに高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフュームなどの改質材料を含むものも利用できる。また、前記水は、一般の水である。
【００１６】
一方、前記減水剤としては、無機系物質に属する減水剤が使用されている（以下、本実施形態で使用する減水剤を、無機系減水剤と称する）。この無機系減水剤の具体的な材料としては、表１に示すように、カリウム、ナトリウム、カルシウムのうちのいずれか一つをＸとすると、Ｘのけい酸溶液、Ｘのピロリン酸塩、Ｘのメタりん酸塩、Ｘのヘキサメタりん酸塩、Ｘのメタけい酸塩、Ｘの塩化物、Ｘの水酸化物、Ｘの炭酸塩、Ｘの硫酸塩、Ｘのセスキ炭酸塩及びこれらの水和物、或いは、炭酸カルシウムナトリウムなどが挙げられ、これらのうち一種類以上を使用する。
【００１７】
また、前記分離低減剤としては、無機系物質に属する分離低減剤が使用されている（以下、本実施形態で使用する分離低減剤を、無機系分離低減剤と称する）。この無機系分離低減剤の具体的な材料としては、表１に示すように、セピオライトを使用している。このセピオライトは、マグネシウムの含水イノケイ酸塩鉱物である。
【００１８】
【表１】
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そして、本実施形態の水硬性組成物では、例えば、セメント、フライアッシュ及び高炉スラグを含む水硬性物質粉体を、コンクリートの単位体積当り２５０〜８００kg/m3使用する場合、無機系減水剤を前記水硬性物質粉体に対して０．１〜１０．０重量％使用する。また、無機系分離低減剤は、前記水硬性物質粉体に対して０．１０〜１０．０重量％使用する。また、細骨材や粗骨材を所定量使用する。さらに、水の使用量は、通常使用される量、例えば１４０〜２００kg/m3使用する。
【００１９】
ここで、これら材料の練り混ぜ方法として、従来から公知である水硬性組成物の混合方法と同一の方法で良い。
次に、表２に示すように、無機系減水剤、無機系分離低減剤の配合量を変更してＮｏ．  １〜１２の水硬性組成物試料を生成した。そして、これら水硬性組成物試料に対してスランプフロー値及び５００ｍｍフロー時間の測定、Ｕ形充填装置による充填高さの測定、目視（肉眼）による評価、熱分析試験により行い、表３に示す試験結果及び性能評価を得た。
【００２０】
ここで、スランプフロー値の測定では、図１（Ａ）（側面図）と図１（Ｂ）（上面図）で示すスランプコーン１（上面直径：１０ｃｍ、高さ：３０ｃｍ）を用いて行われる。スランプコーン１は側面に取手２と底部に脚部３を有している。スランプコーン１にコンクリート試料を１層で突き固めを行わずに詰める。スランプコーン１の上面をならした後、スランプコーン１を静かに鉛直に引き上げる。このときの引き上げる速度は、２〜３秒毎に３０ｃｍとする。コンクリートが停止した後に、コンクリートの直径を直交方向に２箇所測定し、この２つを平均し、スランプフロー値とする。
【００２１】
また、５００ｍｍフロー時間の測定は、上述したスランプフロー値の測定においてスランプコーン１の引き上げからコンクリート試料のスランプフロー値が５００ｍｍに達する時間を測定するものである。
また、充填高さの測定では、図２に示すように、充填室４、測定室５及びこれら２室の境界部に純間隔３５ｍｍで鉄筋（１３ｍｍ、異形棒鋼）を配置した障害部６を設けたＵ型充填装置７により行われる。障害部６にあるゲートを閉めた状態で片側にコンクリート試料を詰め、一気にゲートを開け、障害物６を通過したあとのコンクリートについて充填高さＨを測定する。
【００２２】
なお、表３の性能評価では、土木学会の高流動コンクリートの設計・施工指針に準じて、スランプフロー値が６５±５ｃｍ、５００ｍｍフロー時間が３〜１０秒、Ｕ形充填試験における充填高さが３０ｃｍ以上を基準値としている。
一方、前述の高流動コンクリートに使用される有機系物質（高性能ＡＥ減水剤、分離低減剤）が放射線の影響を受けた時の分解の挙動は、電気炉内で加熱したときの４００℃付近の分解の挙動と一致し、４００℃付近で有機系物質を構成する成分のモノマー（単量体）やその酸化物がガスとして発生することが知られている。そこで、前記熱分析試験では、水硬性組成物を加熱し、４００℃付近での挙動を熱重量測定装置に発生気体の分析装置を連結して観察した。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
【表３】
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上述した表３のＮｏ．  １、２、３の試験結果より、無機系減水剤の配合量を増大することによってスランプフロー値が大きくなり、流動性の向上効果が確認された。これにより、本実施形態の水硬性組成物は、無機系減水剤を配合することにより高流動性を有することが判明した。
【００２５】
また、表３のNo.３、７、１１の試験結果より、無機系減水剤の配合量を一定にし、無機系分離低減剤としてのセピオライトの配合量を増大することによって５００mmフロー時間が長くなっており、本実施形態の水硬性組成物における分離抵抗性が高くなっていることが判明した。
【００２６】
また、表２のＮｏ．  ３、７、１２においては、充填高さが高い値を示しており、流動性及び分離抵抗性が共に良好となって十分な自己充填性が得られることが分かった。これにより、本実施形態の水硬性組成物は、無機系減水剤及び無機系分離低減剤を配合することにより、高充填性を有することも判明した。
【００２７】
また、熱分析試験の結果、本実施形態の水硬性組成物は、４００℃付近では有機系物質の分解によるガスの発生や重量変化は観察されず、放射線の影響を受ける環境においても安定であることが確認された。
これは、本実施形態の水硬性組成物には、時間の経過とともに分解しやすい有機系物質が含有されておらず、添加剤として無機系減水剤、無機系分離低減剤を使用しているので、コンクリート成分が長期に渡って安定することを示しているのである。これにより、本実施形態の水硬性組成物からなる生成物及び本実施形態の水硬性組成物を用いた構造物は、耐久性が大幅に向上する。
【００２８】
また、本実施形態の水硬性組成物を、例えば放射性廃棄物処分施設の建設材料として利用すると、有機系物質が含有されていないのでキレート錯体の形成による放射性核種の移動速度の増加を抑制することができ、通常の施工技術で、建設コストを抑えながら上記施設を構築することが可能となる。
【００２９】
したがって、本実施形態の水硬性組成物は、無機系減水剤を水硬性物質粉体に対して０．５０〜１．００重量％含有し、無機系分離低減剤としてのセピオライトを水硬性物質粉体に対して０．５〜１．０重量％含有するとともに、無機系減水剤とセピオライトの重量％換算での含有比を１．０とすることによって高流動性、高分離抵抗性、高充填性を示し、打設時の締め固めが不要となるので、コンクリートやモルタルの施工技術を飛躍的に改善することができる。特に、放射性廃棄物の近くなど、人の接近が難しい施工箇所でもコンクリートの締め固めのための要員を配置する必要がないため、より安全に施工することが可能となる。
【００３０】
また、本実施形態の水硬性組成物は、有機系物質が含有されていないのでコンクリート成分の長期的な安定性を図ることができ、放射能施設などの建設材料に使用しても、材料強度、遮水性、核種の保持性能、耐久性を長期に渡って十分に確保することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１記載の水硬性組成物によると、無機系物質に属する減水剤を、前記水硬性物質粉体に対して０．５０〜１．００重量％含有し、無機系分離低減剤としてのセピオライトを、前記水硬性物質粉体に対して０．５〜１．０重量％含有するとともに、前記減水剤と前記セピオライトの重量％換算での含有比を１．０とすることによって、高流動性、高分離抵抗性及び高充填性を示し、打設時の締め固めが不要となるので、コンクリートやモルタルの施工技術を飛躍的に改善することができる。また、本発明の水硬性組成物は、有機系物質が含有されていないのでコンクリート成分の長期的な安定性を図ることができ、放射能施設などの建設材料に使用しても、材料強度、遮水性、核種の保持性能、耐久性を長期に渡って十分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンクリート試料のスランプコーン値を測定する使用するスランプコーンの形状を示す図である。
【図２】本発明に係るコンクリート試料の充填高さを測定するＵ形充填装置を示した図である。
【図１】
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【図２】
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