(57)【要約】【課題】放射線遮蔽機能をもつ高比重骨材を用いた重量コンクリートであり流動性と強度に優れた高比重・放射線遮蔽コンクリートを提供すること。【解決手段】高比重・放射線遮蔽コンクリートは、密度が４．０〜４．５ｇ／ｃｍ３の範囲で、粒径０．５〜５．０μｍであり、水に対する溶解度が０．３５ｍｇ／１００ｍＬのアルカリ土類金属の硫酸塩化合物骨材を用い、不飽和カルボン酸でありマレイン酸、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸からなる塩を添加したことにより流動性に優れ、高強度および低乾燥収縮であり、５０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮破砕強度を示す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１００質量部のセメントに対して、密度が４．０〜４．５ｇ／ｃｍ３の範囲で、粒径０．５〜５．０μｍであり、水に対する溶解度が０．３５ｍｇ／１００ｍＬのアルカリ土類金属の硫酸塩化合物骨材を３５０〜１１００質量部、水を３０〜６０質量部、減水剤を固形分換算で０．１〜１０質量部配合することにより、乾燥単位容積質量が３ｋｇ／Ｌ以上であることを特徴とする高比重・放射線遮蔽コンクリート。
【請求項２】
セメント、骨材を含む混練物を硬化させることにより得る高比重・高遮蔽コンクリートであり、混練中に高性能ＡＥ減水剤を混入することによりレディーミクストコンクリートにも対応可能なことを特徴とする請求項１に記載する高比重・放射線遮蔽コンクリート。
【請求項３】
圧縮強度が４０Ｎ／ｍｍ２以上の高強度を有するコンクリートであることを特徴とする請求項１に記載する高比重・放射線遮蔽コンクリート。
【請求項４】
乾燥収縮１％以下である高強度コンクリートであることを特徴とする請求項１に記載する高比重・放射線遮蔽コンクリート。
【請求項５】
高性能ＡＥ減水剤として不飽和カルボン酸でありマレイン酸、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸からなる塩を１種又は混合品を時差で数種添加することを特徴とする請求項１に記載する高比重・放射線遮蔽コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を遮蔽するコンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
γ線やエックス線を放射する様々な物質から人間等への影響を遮断し、安全を確保するためには、放射線類を遮蔽する機能をもつ物質が求められる。例えば、コンクリートのような建築素材に放射線遮蔽機能を付与することができれば、環境に放出された放射性物質からの影響や、放射線を活用する様々な技術などにおいて有効に活用できるであろう。放射線を遮蔽するコンクリートとして褐鉄鉱、磁鉄鉱、リン鉄、鉄などを含有した比重の大きな骨材などを使用することが一般的である。しかし、近年金属価格の高騰もあり、安定した入手が困難な状態にある。また骨材に高比重のバライトやセレスタインを使用した場合コンクリート圧縮強度が弱く使用できる用途が限られる現状がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
よく知られているように、重量コンクリートは鉄鋼スラグのような大きな密度を有する金属系資材を混合して、放射線遮蔽機能を実現している。このような重量コンクリートでは、骨材の沈降分離が発生しやすくまた施工特性に制限がある。
【０００４】
また、褐鉄鉱、磁鉄鉱、リン鉄、鉄などを含有した比重の大きな骨材を使用するならば、資材の価格等において活用困難が想定される。例えば鉛などの金属を活用するならば、その毒性等の影響も想定され、コンクリート等に用いた場合の経年的な影響もまた大きく懸念される。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、容易に入手可能であり、人に対して安全であり、沈降等の施工に適した特性を実現し、同時に放射線に対する遮蔽機能を有する高比重・放射線遮蔽コンクリートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る高比重・放射線遮蔽コンクリートは、１００質量部のセメントに対して、密度が４．０〜４．５ｇ／ｃｍ３の範囲で、粒径０．５〜５．０μｍであり、水に対する溶解度が０．３５ｍｇ／１００ｍＬのアルカリ土類金属の硫酸塩化合物骨材を３５０〜１１００質量部、水を３０〜６０質量部、減水剤を固形分換算で０．１〜１０質量部配合することのより、乾燥単位容積質量が３ｋｇ／Ｌ以上である。
【０００７】
上記構成によれば、アルカリ土類金属の硫酸塩化合物骨材による遮蔽機能を実現し、かつ沈降・分離することなく大きな圧縮強度を有する遮蔽コンクリートとすることができる。
【０００８】
また、本発明に係る高比重・放射線遮蔽コンクリートは、さらに、セメント、骨材を含む混練物を硬化させることにより得る高比重・放射線遮蔽コンクリートであり、混練中に高性能ＡＥ減水剤を混入することによりレディーミクストコンクリートにも対応可能なことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る高比重・放射線遮蔽コンクリートは、さらに、圧縮強度が４０Ｎ／ｍｍ２以上の高強度を有するコンクリートであることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る高比重・放射線遮蔽コンクリートは、さらに、乾燥収縮１％以下であるコンクリートであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る高比重・放射線遮蔽コンクリートは、さらに、高性能ＡＥ減水剤として不飽和カルボン酸でありマレイン酸、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸からなる塩を１種又は混合品を時差で数種添加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、１００質量部のセメントに対して、密度が４．０〜４．５ｇ／ｃｍ３以上で、粒径０．５〜５．０μｍであり、水に対する溶解度が０．３５ｍｇ／１００ｍＬのアルカリ土類金属の硫酸塩化合物骨材を３５０〜１１００質量部、水を３０〜６０質量部、減水剤を固形分換算で０．１〜１０質量部配合することのより、乾燥単位容積質量が３ｋｇ／Ｌ以上である高比重・高強度である放射線遮蔽コンクリートを得ることができる。
【００１３】
また、本発明による高比重・放射線遮蔽コンクリートは、通常のコンクリートに比べて２〜３倍の放射線遮蔽効果を示し、かつ４０Ｎ／ｍｍ２以上の高強度を示し、かつ１％以下の収縮特性を示し、かつ３０ｃｍのスランプフロー値を示す放射線遮蔽コンクリートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１に係る高比重・放射線遮蔽コンクリートの流動性と減水剤の濃度との関連を示すグラフである。
【図２】本発明の実施形態１および実施形態２に係る高比重・放射線遮蔽コンクリートの圧縮破砕強度と減水剤の濃度との関連を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態１に係る高比重・放射線遮蔽コンクリートの均一性を示す断面写真写真である。
【図４】本発明の実施形態１に係る高比重・放射線遮蔽コンクリートの遮蔽効果を示す高比重・放射線遮蔽コンクリートのエックス線透過度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態１に係る高比重・放射線遮蔽コンクリートは、セメント：３５０重量部、砂：５５０重量部、砕石：１４０重量部、骨材（２ｃｍ以下）：９００重量部、水：１６５重量部、アルカリ土類金属の硫酸塩化合物（アンチシーベルト＃２１０）：３５０重量部、ポリカルボン酸：７重量部を混合し、ミキサーで２分間混錬して作製した。
【００１６】
図１は実施形態１におけるポリカルボン酸（アンチシーベルト＃２１６）セメントに対する含有量とスランプフローの関係を示すグラフである。図１に示すようにポリカルボン酸（アンチシーベルト＃２１６）の含有量が１．２ｗｔ％以上でスランプフロー３５ｃｍ以上を示す。
【００１７】
コンクリートのスランプフローは、コンクリートの流動性を示す指標値であり、３４ｃｍ以上であるならば一般的なコンクリートポンプによる施工を可能とする流動性をもつことを示している。
【００１８】
本発明の第２実施形態に係る高比重・放射線遮蔽コンクリートは、セメント：３５０重量部、砂：５５０重量部、砕石：１４０重量部、骨材（２ｃｍ以下）：９００重量部、水：１８０重量部、アルカリ土類金属の硫酸塩化合物（アンチシーベルト＃２１０）：３５０重量部、ポリカルボン酸：７重量部を混合し、ミキサーで２分間混錬して作製した。
【００１９】
ここで、実施形態１および実施形態２でのポリカルボン酸（アンチシーベルト＃２１６）含有量と圧縮破砕強度との関連を図２に示す。図２に示すように、実施形態１でポリカルボン酸（アンチシーベルト＃２１６）のセメントに対する濃度が概ね２ｗｔ％程度において、圧縮破砕強度が５０Ｎ／ｍｍ２以上の極めて大きな圧縮破砕強度を示した。
【００２０】
実施形態２でのポリカルボン酸（アンチシーベルト＃２１６）のセメントに対する濃度が概ね２ｗｔ％程度において、圧縮破砕強度が４０Ｎ／ｍｍ２以上の極めて大きな圧縮破砕強度を示した。
【００２１】
実施形態１の高比重・放射線遮蔽コンクリートについて完全に固化した後に切断したときの断面の写真を図３に示す。図３に示すように、実施形態１の遮蔽コンクリートについて、骨材等の沈降・分離などは観察されなかった。
【００２２】
実施形態１の高比重・放射線遮蔽コンクリートについて、エックス線（１００ｋＶ）に対する遮蔽機能を測定した結果を図４に示す。図４において横軸は高比重・放射線遮蔽コンクリートおよび通常のコンクリートの厚さ（ｍｍ）である。図４において縦軸は以下の式で示されるエックス線遮蔽度Ｄである。
【００２３】
（数１）
Ｄ＝ｌｏｇ１０（Ｉ０／Ｉｔ）
【００２４】
ここで、Ｉ０：入射Ｘ線強度、Ｉｔ：透過Ｘ線強度である。また、Ｄｏは一般的なコンクリートについての遮蔽度であり、Ｄａは実施形態１の遮蔽コンクリートの遮蔽度である。
【００２５】
図４に示すように、実施形態１の高比重・放射線遮蔽コンクリートは一般的なコンクリートの約３倍の遮蔽度を示すことがわかる。
【００２６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、実施形態１および２に示した配合について、様々な骨材や砂や砕石などを配合添加もしくは置き換えなどが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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