(57)【要約】【課題】火災などにより高温に晒されても有毒ガスが発生しない耐火性に優れたコンクリートを提供する。【解決手段】（１）非水硬性物質を含有する結合材を用いたコンクリートを炭酸化してなる耐火コンクリートの製造方法、（２）非水硬性物質が、γ−２ＣａＯ・ＳｉＯ2、α−ＣａＯ・ＳｉＯ2 およびカルシウムマグネシウムシリケートから選ばれる１種または２種以上である、（１）の耐火コンクリートの製造方法、（３）５００℃で加熱した際の質量変化率が２％以下である、（１）または（２）の耐火コンクリートの製造方法、である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水硬性物質とポルトランドセメントを含有する結合材を用いたコンクリートを炭酸化してなる耐火コンクリートの製造方法。
【請求項２】
非水硬性物質が、γ−２ＣａＯ・ＳｉＯ2、α−ＣａＯ・ＳｉＯ2 およびカルシウムマグネシウムシリケートから選ばれる１種または２種以上である、請求項１記載の耐火コンクリートの製造方法。
【請求項３】
ポルトランドセメントが、普通ポルトランドセメントである請求項１または２に記載の耐火コンクリートの製造方法。
【請求項４】
５００℃で加熱した際の質量変化率が２％以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐火コンクリートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築および土木構造物で使用される耐火コンクリートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高層ビルなどの建築構造物やトンネルなどの土木構造物に用いられるコンクリートは、耐火性能が求められる。コンクリートの耐火性能を向上させる方法としては、有機繊維を配合することが効果的とされている。これは有機繊維が燃焼によって気化して多数の空洞をつくるとともに、空洞間にひびが入りコンクリート構造体から発生する水蒸気が外部へ抜けるパスを形成し、コンクリートの爆裂を防止する技術である（特許文献１、２）。
また、コンクリートの環境負荷低減や耐久性向上を目的に炭酸ガス吸収コンクリートが開発されている（特許文献３、４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２２０８８１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２０８３９号公報
【特許文献３】特開平１０−１９４７９８号公報
【特許文献４】特開２００７−２２８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
温度上昇が急速に進行する場合、繊維の燃焼によるパス形成が間に合わず、爆裂が生じる場合がある。また、従来の耐火コンクリートは有機繊維を配合するため、燃焼条件によっては一酸化炭素などの有毒ガスが生じる可能性も考えられ、閉塞空間で火災が生じた場合には、被害が拡大する可能性も考えられる。
本発明は、火災などにより高温に晒されても有毒ガスが発生しない耐火性に優れたコンクリートを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明は、（１）非水硬性物質とポルトランドセメントを含有する結合材を用いたコンクリートを炭酸化してなる耐火コンクリートの製造方法、（２）非水硬性物質が、γ−２ＣａＯ・ＳｉＯ2、α−ＣａＯ・ＳｉＯ2 およびカルシウムマグネシウムシリケートから選ばれる１種または２種以上である、（１）の耐火コンクリートの製造方法、（３）ポルトランドセメントが、普通ポルトランドセメントである（１）または（２）の耐火コンクリートの製造方法、（４）５００℃で加熱した際の質量変化率が２％以下である、（１）〜（３）のいずれかの耐火コンクリートの製造方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、火災などにより高温に晒されても有毒ガスが発生しない耐火性に優れたコンクリートを提供することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明のコンクートに使用される結合材は、非水硬性物質とポルトランドセメントを含有するものであり、炭酸化反応が進行しやすいことが特徴である。
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含むものである。
【０００８】
本発明の非水硬性物質とは、具体的には、γ−２ＣａＯ・ＳｉＯ2、α−ＣａＯ・ＳｉＯ2およびカルシウムマグネシウムシリケートであり、これらの中から選ばれる１種または２種以上である。非水硬性物質は、２種類以上用いることが特に好ましい。
本発明で用いるγ−２ＣａＯ・ＳｉＯ2 は、ＣａＯとＳｉＯ2 を主成分とするダイカルシウムシリケートの１種である。ダイカルシウムシリケートには、α型、α'型、β型およびγ型が存在する。α型、α'型、β型は水硬性を持つが、γ型は水硬性を持たない。
本発明で用いるα−ＣａＯ・ＳｉＯ2は、ＣａＯとＳｉＯ2を主成分とするモノカルシウムシリケートの１種である。モノカルシウムシリケートにはα型とβ型が存在する。天然に産出するモノカルシウムシリケートはβ型である。モノカルシウムシリケートは、一般的にワラストナイトと呼ばれる。本発明では、α型のワラストナイトを用いる。
本発明で用いる、カルシウムマグネシウムシリケートは、特に限定されるものではなく、その具体例としては、例えば、メルヴィナイト、アケルマナイト、モンチセライトが挙げられる。
【０００９】
本発明のポルトランドセメントとは、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、低熱ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントが挙げられる。これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカを配合した各種混合セメントや、エコセメント等が挙げられる。
前記以外では、脱型可能な強度への到達や、耐火性能の付与に時間を要したり、圧縮強度が低くなる可能性がある。
【００１０】
本発明において、非水硬性物質とポルトランドセメントの配合割合は、特に限定されるものではないが、非水硬性物質とポルトランドセメントの合計１００質量部中、非水硬性物質は、２０〜９０質量部が好ましく、３０〜８０質量部がより好ましい。前記範囲外では、脱型可能な強度への到達やコンクリートの炭酸化に時間を要する。
本発明では、これらセメントを配合したコンクリートを調製し、成形後、少なくとも脱型可能な硬さに達した後、炭酸ガス濃度１体積％以上の雰囲気下で炭酸化させて、耐火コンクリートを製造する。
【００１１】
本発明では、所定の耐火性能を確保するために、加熱に伴うコンクリートの質量減少量（水分含有量）を管理することが非常に重要である。これらの好ましい範囲はコンクリートの配合によって異なるため、特に限定されるものではないが、加熱に伴う質量減少率は、骨材を除くペーストを基準とした場合、５００℃加熱時で２％以下が好ましく、１％以下がより好ましい。前記範囲外では、加熱によって水蒸気が発生し、コンクリートが爆裂する可能性がある。
【実施例】
【００１２】
「実験例１」
水２２５ｇ、普通ポルトランドセメントと非水硬性物質を含有する結合材４５０ｇ、標準砂１３５０ｇを基準とし、表１に示すように結合材の配合割合を変化させてモルタル試験体（４×４×１６ｃｍ）を２０℃環境下で調製した。型枠に充填したのち、材齢１日で脱型し、炭酸ガス濃度２０体積％、温度２０℃、湿度６０％ＲＨ室内で炭酸化養生を行った。
炭酸化養生７日後にモルタル試験体を取出し、圧縮強さを測定するとともに、炭酸化深さを測定して炭酸化率を求めた。
また、１０００℃まで熱重量分析を行い、５００℃加熱時点の質量減少率を算出した。また、大型電気炉に試験体を配置して、１０００℃まで３０分で急速昇温し、耐火性能を評価した。
【００１３】
＜使用材料＞
普通ポルトランドセメント（ＯＰＣ）：市販品、ブレーン比表面積３３００ｃｍ２／ｇ
γ−２ＣａＯ・ＳｉＯ２（γ-Ｃ２Ｓ）：合成品、ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇ
ＣａＯ・ＳｉＯ２（ＣＳ）：合成品、ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇ
カルシウムマグネシウムシリケート（ＣＭＳ）：合成品、ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇ
【００１４】
＜測定方法、評価方法＞
炭酸化率：モルタル試験体の破断面にフェノールフタレイン水溶液を塗布し、赤変しない部分を炭酸化領域とし、モルタル試験体の表面からの深さを測定した。炭酸化領域の面積をモルタル供試体の断面積(４×４ｃｍ)で除した値を炭酸化率とした。
圧縮強さ：ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準拠してモルタル試験体の圧縮強さを測定した。
質量減少率：モルタル試験体を０．１ｍｍ以下に粉砕し、熱重量分析法にて５００℃昇温時点の質量減少率を求めた。昇温速度は２０℃／分とした。
耐火性能：モルタル試験体を大型大気炉にて１０００℃まで３０分で急速昇温した。試験体の形状に変化が見られないものを◎、爆裂によって質量減少が試験体質量の１０％以下のものを〇、１０〜３０％のものを△、３０％を超えるものを×とした。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
表１から、本発明のセメント硬化体は、耐火性能に優れていることが分かる。非水硬性物質を２種類以上用いる場合が特に良好である。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明によれば、火災などにより高温に晒されても有毒ガスが発生しない耐火性に優れたコンクリートを提供することが可能となるので、土木、建築分野のコンクリート構造物に好適である。