(57)【要約】  【課題】高炉スラグ微粉末を含むセメントからセメント硬化体を製造するに当たり、所望の強度発現が得られる製造方法を提供する。【解決手段】高炉スラグ微粉末を含むセメント及び水を含有する混練物からセメント硬化体を形成する系において、系内の最高温度が６０℃以上に達する条件下でセメント硬化体を製造する方法であって、前記系に石膏を添加することを特徴とする製造方法に係る。  【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉スラグ微粉末を含むセメント及び水を含有する混練物からセメント硬化体を形成する系において、系内の最高温度が６０℃以上に達する条件下でセメント硬化体を製造する方法であって、前記系に石膏を添加することを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記セメント１００重量部に対し、ＳＯ3換算で次の条件
石膏添加量（重量部）＝α×（前記セメント１００重量部中にスラグの成分として含まれるＡｌ2Ｏ3量）（重量部）（ただし、０．２５≦α≦１．５）
を満たす量の石膏を添加する請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
高炉スラグ微粉末を含むセメントに予め石膏の一部又は全部を添加する請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
セメント硬化体の大きさが、８０ｃｍ以上×８０ｃｍ以上×８０ｃｍ以上である請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
セメント硬化体１ｍ3あたりのセメント量を４００ｋｇ以上とする請求項１に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉スラグ微粉末を含むセメントを用いることによりセメント硬化体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉スラグ微粉末を含むセメント（以下、単に「高炉セメント」ともいう。）は、普通ポルトランドセメントに比べ水和発熱量が小さいことから、例えばダム、橋脚等の大型構造物や断面寸法の大きな構造物用コンクリート（以下、マス・コンクリートという）に広く利用されている。マス・コンクリートではセメントの硬化に伴い発生した水和熱を系外に放出しにくいことから、内部温度の上昇（すなわち断熱温度上昇）が生じ、構造体中心における温度は80℃以上に達することもある。こうした水和熱に起因するひび割れ（温度ひび割れ）を低減するために、マス・コンクリートではもともと水和発熱量の小さい高炉セメントや、低熱ポルトランドセメントが一般的に用いられる。
【０００３】
一方で、こうした内部温度の影響によりマス・コンクリートでは強度が低下する傾向にあることが一般的に知られており、水和熱の小さい高炉セメントや低熱ポルトランドセメントを使用した場合にも強度低下は避けられないものとなっている。こうした温度上昇による強度発現性の低下傾向は、低熱ポルトランドセメントに比べ、高炉セメントの方が一般的に大きい。その為、断熱温度上昇が予想されるような施工においては低熱ポルトランドセメントが使用される場合が増加している。
【０００４】
しかし、昨今環境への配慮の観点から、産業廃棄物である高炉スラグを多量に利用するスラグセメントの利用促進が望まれることが多くなっている。また、高炉スラグを使った硬化体は遮塩性に優れており、例えば防波堤や海浜付近を通る高速道路の橋脚等のように塩分に晒される環境下での構造体の耐久性といった観点からも、マス・コンクリートへのスラグセメントの利用拡大が望まれるものである。
【０００５】
さらには、高強度コンクリートに対する需要が近年益々高くなってきている。高強度コンクリートでは、コンクリートの強度を高めるために、高性能減水剤を使用して水セメント比を小さくしている。その為マス・コンクリート同様、構造体の内部温度上昇は避けられない問題となっており、温度の影響による強度低下を見越した設計が一般的になされているのが現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、大きな体積をもったコンクリートや高強度コンクリートを打設する場合には、その水和熱に伴う断熱温度上昇の影響によりセメント硬化体の強度発現が不十分になることがある。
【０００７】
この原因を突き止めるため、本発明者が研究を重ねたところ、このような高温に達する系では、最終的に得られるセメント硬化体中に特徴的な空隙が多数生じ、これにより硬化体の強度が上がらないことが判明した。このため、かかる空隙の形成を抑制ないしは防止することができれば、所定の強度発現を得ることが可能になる。
【０００８】
従って、本発明の主な目的は、高炉スラグ微粉末を含むセメントからセメント硬化体を製造するに当たり、所望の強度発現が得られる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の成分を採用することによって上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、下記のセメント硬化体の製造方法に係る。
【００１１】
１．  高炉スラグ微粉末を含むセメント及び水を含有する混練物からセメント硬化体を形成する系において、系内の最高温度が６０℃以上に達する条件下でセメント硬化体を製造する方法であって、前記系に石膏を添加することを特徴とする製造方法。
【００１２】
２．  前記セメント１００重量部に対し、ＳＯ3換算で次の条件
石膏添加量（重量部）＝α×（前記セメント１００重量部中にスラグの成分として含まれるＡｌ2Ｏ3量）（重量部）（ただし、０．２５≦α≦１．５）
を満たす量の石膏を添加する前記項１に記載の製造方法。
【００１３】
３．  高炉スラグ微粉末を含むセメントに予め石膏の一部又は全部を添加する前記項１に記載の製造方法。
【００１４】
４．  セメント硬化体の大きさが、８０ｃｍ以上×８０ｃｍ以上×８０ｃｍ以上である前記項１に記載の製造方法。
【００１５】
５．  セメント硬化体１ｍ3あたりのセメント量を４００ｋｇ以上とする前記項１に記載の製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の製造方法によれば、高炉スラグ微粉末を含むセメントの硬化体の製造において、硬化体温度が高温に達するような状況においても強度発現の低下が抑制ないしは防止できるので、結果として従来品よりも高い強度を有するセメント硬化体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の製造方法は、高炉スラグ微粉末を含むセメント及び水を含有する混練物からセメント硬化体を形成する系において、系内の最高温度が６０℃以上に達する条件下でセメント硬化体を製造する方法であって、前記系に石膏を添加することを特徴とする。
【００１８】
高炉スラグ微粉末は限定されず、例えば水砕高炉スラグ微粉末等を用いることができる。この微粉末のブレーン比表面積は３０００〜１００００ｃｍ2／ｇ程度である。
【００１９】
高炉スラグ微粉末の含有量は、適宜設定することができるが、一般的には、後記に示す高炉スラグセメントＡ種〜Ｃ種で用いられる高炉スラグ微粉末量の範囲内、即ちセメント中の含有割合を５〜７０重量％とすることが望ましい。
【００２０】
特に、本発明では、予め高炉スラグ微粉末を含むセメントを好適に用いることができる。このようなセメントは、公知又は市販のものを使用することができる。例えば、JIS R5211で規定されている高炉セメントＡ種、高炉セメントＢ種、高炉セメントＣ種等の各種高炉セメントを用いることができる。
【００２１】
本発明で用いる石膏は、例えば二水石膏、無水石膏、半水石膏等のいずれでも良く、これらを１種又は２種以上で用いることができる。
【００２２】
石膏の添加量は限定的ではない。特に、本発明では、前記セメント１００重量部に対し、ＳＯ3換算で次の条件を満たす量であることが望ましい。
【００２３】
石膏添加量（重量部）＝α×（前記セメント１００重量部中にスラグの成分として含まれるＡｌ2Ｏ3量）（重量部）（ただし、０．２５≦α≦１．５、好ましくは０．３≦α≦１．４、より好ましくは０．６≦α≦１．２）
さらに上記条件に加え、次の条件ａ）〜ｃ）を満たすことがより望ましい。
【００２４】
ａ）高炉セメント中のスラグ含有量が５〜３０重量％（Ａ種相当）の場合、石膏添加量を３．５重量部以上とする。
【００２５】
ｂ）高炉セメント中のスラグ含有量が３０〜６０（Ｂ種相当）の場合、石膏添加量を４重量部以上とする。
【００２６】
ｃ）高炉セメント中のスラグ含有量が６０〜７０（Ｃ種相当）の場合、石膏添加量を４．５重量部以上とする。
【００２７】
なお、セメントは、原始的にクリンカー成分の凝結調整のために石膏を含むものであるが、本発明では、原始的に含まれる石膏とは別に前記添加量の石膏を添加する。
【００２８】
石膏は、高炉スラグ微粉末を含むセメント及び水を含有する混練物からセメント硬化体を形成する系に添加すれば良い。すなわち、混練物に石膏を添加する方法のほか、予めセメントに石膏を添加しておく方法、高炉スラグ微粉末に予め添加しておく方法等のいずれの方法で添加しても良い。また、添加すべき石膏を分けて添加することもできる。本発明では、高炉スラグ微粉末を含むセメントに予め石膏の一部又は全部を添加することが好ましい。
【００２９】
本発明では、上記以外の成分として、骨材、混和剤等を適宜配合することができる。骨材としては、公知又は市販の骨材の中から、細骨材、粗骨材等を適宜組み合わせて用いることができる。混和剤は、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤等の中から目的とする構造物の種類等に応じて適宜使用すれば良い。
【００３０】
本発明の混練物は、これらの成分と水とをミキサー等の公知の混合装置を用いて均一に混合すれば良い。この場合、水／セメント比は限定的ではないが、一般的には３０〜６５％程度の範囲内で適宜決定することができる。また、高炉スラグ微粉末を含むセメントは、混練物（固形分）中１０〜２０重量％程度となるように調整すれば良い。
【００３１】
本発明では、このようにして得られる混練物は、公知の方法に従って養生することにより、セメント硬化体を作製することができる。
本発明で得られるセメント硬化体は、特に断熱条件がつくりだされるような規模のものである。特に、セメント硬化体の大きさが８０ｃｍ以上×８０ｃｍ以上×８０ｃｍ以上である場合には、断熱状態になり易いため、本発明の製造方法がより効果的となる。従って、本発明で得られるセメント硬化体は、例えばダム、橋梁、防波堤、トンネル等の比較的大規模な構造物に好適に用いることができる。
【実施例】
【００３２】
以下に、実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより詳細に説明する。ただし、本発明は、これら実施例に限定されない。
【００３３】
実施例１〜２及び比較例１
住友大阪セメント（株）製普通ポルトランドセメントと高炉スラグ微粉末とをそれぞれ５０重量％の配合量として試製した高炉セメントＢ種に、タイ産天然二水石膏を添加し、石膏添加後のＳＯ3の含有割合が４．０１及び６．１５重量％となるように作製した試料（実施例１及び実施例２）について、断熱温度上昇条件にて養生を行ったコンクリート試験体の圧縮強度を測定した。
【００３４】
なお、比較のため、高炉セメントＢ種に石膏を添加していない試料についての強度も調べた（比較例１）。ただし、比較例１では、石膏は添加されていないものの、当初からＳＯ3として２．０５％が含まれている。
【００３５】
なお、使用した高炉スラグ微粉末中に含まれるＡｌ2Ｏ3量をＪＩＳ  Ｒ５２０２  に従って測定したところ１３．６５重量％であった。
【００３６】
それぞれの試料について、材齢１４日までは断熱温度上昇条件とし、その後は２０℃恒温にて封かん養生を行い、所定の材齢にて圧縮強度試験を実施した。断熱温度上昇量はあらかじめ予備試験にて求めておき、その温度履歴を再現するように養生槽の温度パターンを設定した。試料温度は材齢１日で約４３℃、３日で約６７℃、１４日で約７３℃であった。圧縮強度の測定方法は、JIS A 1108に従って実施した。その結果を表１及び図１に示す。
【００３７】
【表１】
2006131481.tif 000002
表１及び図１に示すように、材齢９１日において、石膏が添加されていない比較例１では、断熱条件下において圧縮強度の発現が３４Ｎ／ｍｍ2程度にとどまっていた。これに対し、実施例１では約４２Ｎ／ｍｍ2、実施例２では約４６Ｎ／ｍｍ2となっていた。このように、断熱条件にさらされる環境下では、石膏を添加することによってより効果的な強度発現が得られることがわかる。
【００３８】
また、実施例２と比較例１の試料（材齢９１日）の断面をそれぞれ走査型電子顕微鏡で観察した。その結果を図２に示す。図２中、上図が比較例１、下図が実施例２である。図２からも明らかなように、比較例１では、表面に凹凸が激しく、空隙の形成が確認できる。これに対し、実施例２では、表面が比較的緻密であり、空隙があまり存在しないことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１〜２及び比較例１の各試料の材齢と圧縮強度の関係を示すグラフである。
【図２】実施例２及び比較例１の材齢９１日の断面を観察した結果を示す図（イメージ図）である。
【図１】
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【図２】
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