(57)【要約】    【課題】  比較的材料の確保が容易であり、所要の時期に硬化体が水中において自然崩壊し得る自然崩壊型硬化体用セメント組成物を提供することにある。    【解決手段】  ポルトランドセメント及び／又はエコセメント、石膏、並びに高炉スラグからなる高炉スラグ系セメントと、アルミナセメントとからなる結合材を含有してなり、前記結合材は、アルミナセメントを０．２５〜１．２５質量％含有してなり、前記高炉スラグ系セメントは、ポルトランドセメント及び／又はエコセメントを３０〜７２質量％、石膏を無水換算で２０〜５０質量％、高炉スラグを５〜３５質量％含有してなることを特徴とする自然崩壊型硬化体用セメント組成物を提供する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポルトランドセメント及び／又はエコセメント、石膏、並びに高炉スラグからなる高炉スラグ系セメントと、アルミナセメントとからなる結合材を含有してなり、
前記結合材は、アルミナセメントを０．２５〜１．２５質量％含有してなり、
前記高炉スラグ系セメントは、ポルトランドセメント及び／又はエコセメントを３０〜７２質量％、石膏を無水換算で２０〜５０質量％、高炉スラグを５〜３５質量％含有してなることを特徴とする自然崩壊型硬化体用セメント組成物。
【請求項２】
請求項１記載の自然崩壊型硬化体用セメント組成物が硬化された自然崩壊型硬化体。
【請求項３】
請求項２記載の自然崩壊型硬化体を水環境内に設置する土砂の供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然崩壊型硬化体用セメント組成物、自然崩壊型硬化体、および土砂の供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自然崩壊型硬化体は、植生護岸を形成すべく植物が根付くまでは植物の生育場として用いられている。
斯かる自然崩壊型硬化体は、一定期間経過後は自然崩壊するものであるため、植物が根付いた後に自然崩壊することにより、植物の生育を妨害しないという利点を有する。
【０００３】
ところで、水資源を確保するのにダムは河川の上流域に設けられているが、斯かるダムは水のみならず土砂も堰き止めてしまい、ダムの下流域では、水流により土砂が流出されてしまう一方で土砂が供給されないため土砂が減少してしまう。従って、該下流域では、植物が生育する場がなくなってしまうという問題等がある。
斯かる観点から、ダムの下流域に土砂を供給するのにも、自然崩壊型硬化体が用いられている。
斯かる自然崩壊型硬化体は、ダムの下流に設置されることにより、一定期間経過後に自然崩壊され土砂としてダムの下流域に供給される。
【０００４】
斯かる自然崩壊型硬化体としては、例えば、自然崩壊を誘発するものとして廃ガラス破砕品を含有するもの（例えば、特許文献１）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２９１３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、廃ガラス破砕品は、確保できる量が限られているという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、比較的材料の確保が容易であり、所要の時期に硬化体が水中において自然崩壊し得る自然崩壊型硬化体用セメント組成物、自然崩壊型硬化体、および土砂の供給方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ポルトランドセメント及び／又はエコセメント、石膏、並びに高炉スラグからなる高炉スラグ系セメントと、アルミナセメントとからなる結合材を含有してなり、
前記結合材が、アルミナセメントを０．２５〜１．２５質量％含有してなり、
前記高炉スラグ系セメントが、ポルトランドセメント及び／又はエコセメントを３０〜７２質量％、石膏を無水換算で２０〜５０質量％、高炉スラグを５〜３５質量％含有してなることを特徴とする自然崩壊型硬化体用セメント組成物にある。
【０００９】
また、本発明は、前記自然崩壊型硬化体用セメント組成物が硬化された自然崩壊型硬化体にある。
【００１０】
さらに、本発明は、前記自然崩壊型硬化体を水環境内に設置する土砂の供給方法にある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、比較的材料の確保が容易であり、所要の時期に硬化体が水中において自然崩壊し得る。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００１３】
本発明の自然崩壊型硬化体用セメント組成物は、ポルトランドセメント及び／又はエコセメント、石膏、並びに高炉スラグからなる高炉スラグ系セメントと、アルミナセメントとからなる結合材を含有してなる。
【００１４】
前記ポルトランドセメントとしては、ＪＩＳ  Ｒ  ５２１０に規定された普通ポルトランドセメントを好適に使用できるが、本発明の効果を阻害しない範囲内で、他のポルトランドセメントを使用することができる。他のポルトランドセメントとしては、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、白色ポルトランドセメント、耐硫酸塩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などの各種ポルトランドセメント等が挙げられる。
【００１５】
前記エコセメントは、ＪＩＳ  Ｒ  ５２１４に規定されたものを意味する。
【００１６】
前記石膏としては、無水石膏（ＣａＳＯ4 ）、半水石膏（ＣａＳＯ4 ・０．５Ｈ2 Ｏ）、二水石膏（ＣａＳＯ4 ・２Ｈ2 Ｏ）等が挙げられる。
【００１７】
前記高炉スラグとしては、ＪＩＳ  Ｒ  ６２０６に規定された「コンクリート用高炉スラグ微粉末」や、ＪＩＳ  Ａ  ５０１１に規定された「高炉スラグ骨材」を粉砕したもの等が挙げられる。
【００１８】
前記アルミナセメントは、ボーキサイトと石灰石とが混合されて、溶融され或いは焼成されたものを意味する。
【００１９】
前記結合材は、アルミナセメントを０．２５〜１．２５質量％、好ましくは０．５〜１．０質量％、より好ましくは０．７〜０．８質量％含有してなる。
本発明の自然崩壊型硬化体用セメント組成物は、前記結合材がアルミナセメントを０．２５質量％以上含有してなることにより、形成された自然崩壊型硬化体が水中において１年程度内に自然崩壊し得るという利点を有する。また、本発明の自然崩壊型硬化体用セメント組成物は、前記結合材がアルミナセメントを１．２５質量％以下含有してなることにより、形成された自然崩壊型硬化体が水中において自然崩壊する時期が３ヶ月程度以上となり得るという利点を有する。
【００２０】
前記高炉スラグ系セメントは、ポルトランドセメント及び／又はエコセメントを３０〜７２質量％、好ましくは４０〜７０質量％、より好ましくは５０〜６０質量％含有してなる。
本発明の自然崩壊型硬化体用セメント組成物は、前記高炉スラグ系セメントがポルトランドセメント及び／又はエコセメントを３０質量％以上含有してなることにより、運搬・適用箇所へ設置する硬化体の強度が得られるという利点を有する。また、本発明の自然崩壊型硬化体用セメント組成物は、前記高炉スラグ系セメントがポルトランドセメント及び／又はエコセメントを７２質量％以下含有してなることにより、崩壊するために必要な高炉スラグおよび石膏の量を有することができるという利点を有する。
【００２１】
また、前記高炉スラグ系セメントは、石膏を無水換算で２０〜５０質量％、好ましくは２５〜４５質量％、より好ましくは３０〜４０質量％含有してなる。
本発明の自然崩壊型硬化体用セメント組成物は、前記高炉スラグ系セメントが石膏を無水換算で２０質量％以上含有してなることにより、膨張成分の生成に必要な量が得られやすくなるため、形成された自然崩壊型硬化体が水中において自然崩壊しやすくなるという利点を有する。また、本発明の自然崩壊型硬化体用セメント組成物は、前記高炉スラグ系セメントが石膏を無水換算で５０質量％以下含有してなることにより、運搬・設置に必要な強度を得ることができるという利点を有する。
【００２２】
さらに、前記高炉スラグ系セメントは、高炉スラグを５〜３５質量％、好ましくは７〜２５質量％、より好ましくは１０〜２０質量％含有してなる。
本発明の自然崩壊型硬化体用セメント組成物は、前記高炉スラグ系セメントが高炉スラグを５質量％以上含有してなることにより、膨張成分の生成に必要な量が得られやすくなるため、形成された自然崩壊型硬化体が水中において自然崩壊しやすくなるという利点を有する。また、本発明の自然崩壊型硬化体用セメント組成物は、前記高炉スラグ系セメントが高炉スラグを３５質量％以下含有してなることにより、硬化体として必要な強度を保ちつつ、かつ水浸後に崩壊する配合となる。
【００２３】
さらに、本発明の自然崩壊型硬化体用セメント組成物は、必要に応じて、本発明の効果が損なわれない範囲内において、前記高炉スラグ以外の各種の混和材を含有してもよい。
【００２４】
また、本発明の自然崩壊型硬化体用セメント組成物は、必要に応じて、本発明の効果が損なわれない範囲内において、前記結合材以外に、細骨材、粗骨材、混和剤等を含有してもよい。
【００２５】
前記細骨材及び粗骨材は、それぞれＪＩＳ  Ａ  ５３０８の規定に従ったものを意味する。
【００２６】
前記細骨材の材質としては、本発明の効果が損なわれない範囲内であれば、特に限定されるものはないが、例えば、川砂、山砂、陸砂、海砂、珪砂等を１種単独又は２種以上混合したものを採用することができる。
【００２７】
前記粗骨材の材質としては、本発明の効果が損なわれない範囲内であれば、特に限定されるものはないが、例えば、川砂利、山砂利、陸砂利を１種単独又は２種以上混合したものを採用することができる。
【００２８】
本発明の自然崩壊型硬化体は、本発明の自然崩壊型硬化体用セメント組成物と水とが混練され硬化したものである。
【００２９】
また、本発明の自然崩壊型硬化体は、内部に土砂を含んでもよい。
【００３０】
また、本発明の土砂の供給方法は、本発明の自然崩壊型硬化体を水環境（河川や海等）内に設置する方法である。
【００３１】
尚、本発明の自然崩壊型硬化体用セメント組成物、自然崩壊型硬化体、および土砂の供給方法は、上記構成を有するものであったが、本発明の自然崩壊型硬化体用セメント組成物、自然崩壊型硬化体、および土砂の供給方法は、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。
【実施例】
【００３２】
次に、試験例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
【００３３】
試験１
＜使用材料＞
ポルトランドセメント（住友大阪セメント社製、普通ポルトランドセメント）、高炉スラグ（住金鉱化社製、高炉水砕スラグ）、石膏（試薬ＣａＳＯ4 （無水和物））、細骨材（三久海運社製、４号珪砂）を用いた。
【００３４】
＜硬化体の作製＞
上記材料及び水を、表１の配合割合、且つ結合材（ポルトランドセメント、高炉スラグ、及び石膏）１００質量部に対して水が３０質量部となるように混合してモルタルを作製し、４×４×１６ｃｍの型に該モルタルを流し込み、流し込んでから２４時間経過後に脱型して、試験例１〜１２の硬化体を作製した。
【００３５】
【表１】
2011073940.tif 000002
【００３６】
＜崩壊試験＞
試験例１〜１２の硬化体を水中に浸し、水中に浸されてから１００日、２６０日、４３０日経過後における硬化体の崩壊状況を観察した。表２に結果を示す。尚、○印は、崩壊していない状態、×印は、崩壊している状態を意味する。
【００３７】
【表２】
2011073940.tif 000003
【００３８】
試験２
＜使用材料＞
ポルトランドセメント（住友大阪セメント社製、普通ポルトランドセメント）、アルミナセメント（ケルネオス社製）、石膏（試薬ＣａＳＯ4 （無水和物））、細骨材（ＪＩＳ  Ｒ  ５２１０に適合する標準砂）を用いた。
【００３９】
＜硬化体の作製＞
上記材料及び水を、表３の配合割合、且つ結合材（ポルトランドセメント、アルミナセメント、及び石膏）と細骨材との混合質量比が１：３となるように、且つ結合材１００質量部に対して水が３０質量部となるように混合してモルタルを作製し、４×４×１６ｃｍの型に該モルタルを流し込み、流し込んでから２４時間経過後に脱型して、試験例１３〜３４の硬化体を作製した。
【００４０】
【表３】
2011073940.tif 000004
【００４１】
＜崩壊試験＞
試験例１３〜３４の硬化体を水中に浸し、水中に浸されてから３日、７日、１４日経過後における硬化体の崩壊状況を観察した。また、試験例１３〜３４の硬化体を水中に浸し、水中に浸されてから３日、７日、１４日、２８日、４０日経過後における硬化体の崩壊状況を観察した。表４，５に結果を示す。
【００４２】
【表４】
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【００４３】
【表５】
2011073940.tif 000006
【００４４】
モデル計算
上記試験１及び試験２の結果をもとに、ポルトランドセメント及び／又はエコセメント、石膏、並びに高炉スラグからなる高炉スラグ系セメントと、アルミナセメントとからなる結合材を含有する組成物を用いて形成される硬化体の水中における自然崩壊時期を配合割合毎にモデル計算した。
尚、モデル計算に当たり、まず、崩壊直前における膨張量を調べる実験を行った。対象となる試料は、以下の材料を用いて、ポルトランドセメント、高炉スラグ、及び石膏からなる高炉スラグ系セメントと砂とを用いて形成される高炉スラグ系モルタルと、ポルトランドセメント、アルミナセメント、及び石膏からなるアルミナセメント系セメントと砂とを用いて形成されるアルミナセメント系モルタルとを、それぞれ上記試験１、上記試験２に記載の硬化体（試供体）の作製方法で作製し崩壊試験を実施した。また、該崩壊試験を実施の際に、該試供体の長さを長手方向に２箇所で測定し、該試供体の崩壊直前の膨張量（％）を算出した。
尚、砂の量に関しては、高炉スラグ系セメント：砂＝１：１、及び１：３で作製したもの、アルミナセメント系セメント：砂＝１：１、及び１：３で作製したもので上記試験を行った。
【００４５】
＜使用材料＞
・高炉スラグ系モルタルの材料
セメント（普通ポルトランドセメント、密度3.15g/cm3、住友大阪セメント社製）
高炉水砕スラグ（スミットメント、密度2.80g/cm3、住金鉱化社製）
無水石膏（ノンクレーブ、密度2.95g/cm3、住友大阪セメント社製）
砂（セメント強さ試験用標準砂、密度2.64g/cm3、セメント協会製）
・アルミナセメント系モルタルの材料
セメント（普通ポルトランドセメント、密度3.15g/cm3、住友大阪セメント社製）
アルミナセメント（ターナルHR、密度3.00g/cm3、ケルネオス社製）
無水石膏（ノンクレーブ、密度2.95g/cm3、住友大阪セメント社製）
砂（セメント強さ試験用標準砂、密度2.64g/cm3、セメント協会製）
【００４６】
＜崩壊直前の膨張量試験＞
崩壊直前の硬化体は、高炉スラグ系セメント：砂＝１：３のときは膨張量が１０％を、高炉スラグ系セメント：砂＝１：１のときは膨張量が２０％を超えていた。ただし、砂の量の違う硬化体間では、崩壊する日数については相違なかった。高炉スラグ系セメント（試験例１〜７）は、１年半程度で崩壊していた。
アルミナセメント系モルタル（試験例３１〜３３）に関しては、２ヶ月程度で崩壊していた。また、アルミナセメント系モルタルにおいても、アルミナセメント系セメント：砂＝１：３のときは膨張量が１０％を、アルミナセメント系セメント：砂＝１：１のときは膨張量が２０％を超えていた。
以上より、アルミナセメント系は膨張性成分の生成が速く、スラグ系セメントは遅いことがわかる。
【００４７】
＜モデル計算式＞
高炉スラグ系セメントとアルミナセメント系セメントを体積比で混合し、そのときの膨張量を推定する方法をとった。
アルミナセメント系セメントの膨張量の式は、材齢x（日）および膨張量y（%）で以下のように表せる。
y = αx2 + βx + γ
尚、ここで、α、β、γは、アルミナ系セメントの配合条件から求められる定数である。
また、高炉スラグ系セメントの膨張量の式は、下記式で表せる。
y = α'x2 + β'x + γ'
尚、ここで、α'、β'、γ'は、高炉スラグ系セメントの配合条件から求められる定数である。
上記式より、高炉スラグ系セメントとアルミナセメント系セメントとを含有するセメントを用いて作製する硬化体の膨張量の予測式は、下記式で表せる。
0 ≦ x ≦48のとき、y = α'x2 + β'x + γ'+ C(αx2 + βx + γ)
x ＞ 48のとき、y = α'x2 + β'x + γ' + C
尚、Cは、アルミナセメント系セメントの配合率から求められる膨張量（％）であり、ここで、C = 10×アルミナセメント混合率（％）である。また、アルミナセメント系セメントを用いた場合は、４８日程度で自然崩壊しており、このときの膨張量を元にした。また、４８日でアルミナセメント系の膨張成分が全て反応しており、これ以上エトリンガイトを生成しないと仮定した。また、α、β、γは、材齢４３０日（高炉スラグ系セメントを用いて作製した硬化体が水中で膨張崩壊するまで期間）までの材齢（水中に浸されてる期間）と膨張率との関係のデータを用いて、２次の多項式近似を行い算出した。また、α’、β’、γ’は、材齢４８日（アルミナセメント系セメントを用いて作製した硬化体が水中で膨張崩壊するまでの期間）までの材齢（水中に浸されてる期間）と膨張率との関係のデータを用いて、２次の多項式近似を行い算出した。
例えば、アルミナセメント系セメント３０％＋高炉スラグ系セメント７０％の場合、アルミナセメント系が全体に及ぼす２ヶ月後の膨張量は（元の膨張量１０％）×３０％=３％となる。ここに高炉スラグ系の膨張量（元の膨張量×体積比）を足し合わせることでその供試体の膨張量となる。
もしセメント：砂が変わった場合でも、崩壊時期は変わらないことから、アルミナセメント系セメントの元の膨張量を２０％とすればよいとできる。
ただし、それぞれ高炉スラグ系セメントとアルミナセメント系セメントとを足し合わせる方法は、製造過程に手間と誤差を生じる。異なるのは、高炉スラグおよびアルミナセメントであるから、それぞれのセメントの体積比から逆算し、アルミナセメントの添加量で崩壊時期が調整できるスラグ系セメントの配合を算出した。モデル計算により求めた、配合割合と硬化体の自然崩壊時期の関係を表６に示す。
【００４８】
【表６】
2011073940.tif 000007
【００４９】
表６より、ポルトランドセメント及び／又はエコセメント、石膏、並びに高炉スラグからなる高炉スラグ系セメントと、アルミナセメントとからなる結合材を含有してなり、前記結合材が、アルミナセメントを０．２５〜１．２５質量％含有してなり、前記高炉スラグ系セメントが、ポルトランドセメント及び／又はエコセメントを３０〜７２質量％、石膏を無水換算で２０〜５０質量％、高炉スラグを５〜３５質量％含有してなるセメント組成物から形成される硬化体は、水中において３ヶ月〜１年程度で自然崩壊し得ることがわかる。