(57)【要約】【課題】高温加熱を受けた後の圧縮強度の低下が十分に抑制されたセメント組成物を提供すること。【解決手段】化学成分としてＡｌ２Ｏ３及びＳＯ３を有し、［ＳＯ３］／［Ａｌ２Ｏ３］のモル比が０．４〜１．０５である、セメント組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学成分としてＡｌ２Ｏ３及びＳＯ３を有し、
［ＳＯ３］／［Ａｌ２Ｏ３］のモル比が０．４〜１．０５である、セメント組成物。
【請求項２】
前記Ａｌ２Ｏ３の量と前記ＳＯ３の量との合計が、前記セメント組成物の総質量を基準として６．０〜２０質量％である、請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項３】
前記Ａｌ２Ｏ３の量が、前記セメント組成物の総質量を基準として３〜１４質量％である、請求項１又は２に記載のセメント組成物。
【請求項４】
前記ＳＯ３の量が、前記セメント組成物の総質量を基準として２．８〜６．８質量％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のセメント組成物。
【請求項５】
前記セメント組成物の硬化体を２００℃で６時間加熱した際、加熱前後の強度変化率（加熱後の圧縮強度／加熱前の圧縮強度）が０．６以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のセメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメント、モルタル、コンクリート等の建材材料は、木材等と比較すると構成する材料に起因して耐熱性及び耐火性に優れている。そのため、コンクリート構造物（例えば、鉄筋コンクリート（ＲＣ）床版又はボックスカルバートの中床版等の床版、壁、天井部）は、木材等の構造物に比べて火災による被害が少ない傾向にある。
【０００３】
一方、コンクリート構造物が火災に強い傾向にあることは確かだが、火災のような急激な高温加熱を受けると熱膨張等によるひび割れや強度低下等が生じる恐れが知られている。このような問題を解決するため、例えば特許文献１には、有機繊維及び鋼繊維を含む耐火性コンクリートが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２０８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の耐火性コンクリートは２種類の繊維により、コンクリートの爆裂現象を抑制しているものであり、コンクリート自体の強度低下を阻止できるかどうかについては不明であった。したがって、加熱によってコンクリート自体の強度低下を起こしにくく、また繊維の有無によらない材料選択の自由度の高い建材材料が望まれている。
【０００６】
本発明は、高温加熱を受けた後の圧縮強度の低下が十分に抑制されたセメント組成物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】
【０００７】
本発明者は、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、セメント組成物におけるＡｌ２Ｏ３とＳＯ３の含有量の比率を調整することで、高温加熱を受けた後でも圧縮強度が低下しにくいセメント組成物が得られることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明は、例えば以下の［１］〜［５］に関する。
［１］化学成分としてＡｌ２Ｏ３及びＳＯ３を有し、［ＳＯ３］／［Ａｌ２Ｏ３］のモル比が０．４〜１．０５である、セメント組成物。
［２］Ａｌ２Ｏ３の量とＳＯ３の量との合計が、セメント組成物の総質量を基準として６．０〜２０質量％である、［１］のセメント組成物。
［３］Ａｌ２Ｏ３の量が、セメント組成物の総質量を基準として３〜１４質量％である、［１］又は［２］のセメント組成物。
［４］ＳＯ３の量が、セメント組成物の総質量を基準として２．８〜６．８質量％である、［１］〜［３］のいずれかのセメント組成物。
［５］セメント組成物の硬化体を２００℃で６時間加熱した際、加熱前後の強度変化率（加熱後の圧縮強度／加熱前の圧縮強度）が０．６以上である、［１］〜［４］のいずれかのセメント組成物。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高温加熱を受けた後の圧縮強度の低下が十分に抑制されたセメント組成物を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１１】
本実施形態のセメント組成物は、化学成分としてＡｌ２Ｏ３及びＳＯ３を有する。
【００１２】
セメント組成物の化学成分は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０２：２０１５「セメントの化学分析方法」、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０４：２００２「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」等に準拠した方法、粉末プレス法により調製したブリケット試料を用いた蛍光Ｘ線分析方法等により測定できる。
【００１３】
セメント組成物に含まれる［ＳＯ３］／［Ａｌ２Ｏ３］のモル比は、０．４〜１．０５であり、０．５〜０．９であることが好ましく、０．５〜０．８５であることがより好ましい。［ＳＯ３］／［Ａｌ２Ｏ３］のモル比が上記範囲内であれば、セメント組成物の硬化体は、高温加熱を受けても圧縮強度が低下しにくい。
【００１４】
セメント組成物に含まれるＡｌ２Ｏ３の量は、セメント組成物の総質量を基準として３〜１４質量％であることが好ましく、４〜１１質量％であることがより好ましく、４〜１０質量％であることが更に好ましい。Ａｌ２Ｏ３の量が上記範囲内であれば、セメント組成物の硬化体は、高温加熱を受けても圧縮強度が低下しにくい。
【００１５】
セメント組成物に含まれるＳＯ３の量は、セメント組成物の総質量を基準として２．８〜６．８質量％であることが好ましく、３〜６．５質量％であることがより好ましく、３〜４．５質量％であることが更に好ましい。ＳＯ３の量が上記範囲内であれば、セメント組成物の硬化体は、高温加熱を受けても圧縮強度が低下しにくい。
【００１６】
セメント組成物に含まれるＡｌ２Ｏ３の量とＳＯ３の量との合計は、セメント組成物の総質量を基準として６〜２０質量％であることが好ましく、６〜１６質量％であることがより好ましく、７〜１４．５質量％であることが更に好ましい。Ａｌ２Ｏ３の量とＳＯ３の量との合計が上記範囲内であれば、セメント組成物の硬化体は、高温加熱を受けても圧縮強度が低下しにくい。
【００１７】
セメント組成物の化学成分は、使用する構成材料の種類とその含有量によって調整することができる。Ａｌ２Ｏ３を多く含む構成材料としては、例えば、カルシウムアルミネート、カルシウムアルミノフェライト、カルシウムサルホアルミネート、アルミノシリケート、アルミナセメント、フライアッシュ等が挙げられる。ＳＯ３を多く含む構成材料としては、例えば、石膏（無水石膏、二水石膏、半水石膏等）、芒硝（硫酸ナトリウム）、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ土類金属硫酸塩等が挙げられる。
【００１８】
セメント組成物に用いることができる水硬性セメントは、種々のものを使用することができ、例えば、普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、エコセメント、速硬性セメント等が挙げられる。水硬性セメントは、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。
速硬性セメントは、カルシウムアルミネート類を有効成分として含有するものがあり、１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＸ２（Ｘはハロゲン原子を示す）又は３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＳＯ４（アウイン）を有効成分として含有するものも含まれる。
また、カルシウムアルミネート類と石膏等の無機塩類とを配合して調製された速硬性混和材を、ポルトランドセメントに添加したものも速硬性セメントとして用いることができる。カルシウムアルミネート類は結晶質又は非晶質のいずれであってもよいし、結晶質と非晶質の混合体であってもよい。
【００１９】
セメント組成物に用いることができる減水剤は、例えば、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ減水剤及び流動化剤が挙げられる。このような減水剤としては、ＪＩＳ  Ａ  ６２０４：２０１１「コンクリート用化学混和剤」に規定される減水剤が挙げられる。減水剤としては、例えば、ポリカルボン酸系減水剤、ナフタレンスルホン酸系減水剤、リグニンスルホン酸系減水剤、メラミン系減水剤、アクリル系減水剤が挙げられる。減水剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。
【００２０】
セメント組成物に用いることができる凝結遅延剤は、例えば、クエン酸、グルコン酸、リンゴ酸、酒石酸等の有機酸又はその塩；ホウ酸、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、リン酸塩、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩等の無機塩；糖類が挙げられる。凝結遅延剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併せて用いてもよい。
【００２１】
セメント組成物に用いることができる膨張材は、コンクリート用膨張材として一般に使用されているＪＩＳ適合の膨張材（ＪＩＳ  Ａ  ６２０２：２００８）であれば、何れの膨張材でもかまわない。膨張材としては、例えば、遊離生石灰を主成分とする膨張材（生石灰系膨張材）、アウインを主成分とする膨張材（エトリンガイト系膨張材）等が挙げられる。
【００２２】
本実施形態のセメント組成物は、本発明の効果を喪失させない範囲で各種混和材（剤）を含んでもよい。混和材（剤）としては、例えば、消泡剤、防水剤、防錆剤、収縮低減剤、増粘剤、保水剤、顔料、撥水剤、白華防止剤、繊維、各種ポリマー等が挙げられる。
【００２３】
本実施形態のセメント組成物は、骨材を添加してモルタルやコンクリートとして調製することもできる。骨材は、特に限定されるものではなく、通常のモルタル、コンクリート等の製造に使用される細骨材及び粗骨材をいずれも使用することができる。細骨材及び粗骨材としては、例えば川砂、海砂、山砂、砕砂、人工細骨材、スラグ細骨材、再生細骨材、珪砂、川砂利、陸砂利、砕石、人工粗骨材、スラグ粗骨材、再生粗骨材等が挙げられる。
【００２４】
本実施形態のセメント組成物は、上記の各成分を混合して製造される。混合方法は特に制限されるものではなく、例えば、傾動ミキサ、パン型ミキサ、２軸ミキサ、グラウトミキサ、ホバートミキサ、オムニミキサなど汎用的なミキサを用いることができる。モルタルやコンクリートを調製する際にも、これらの混合方法を用いることができる。
【００２５】
本実施形態のセメント組成物は、硬化体を２００℃で６時間加熱した際、加熱前後の強度変化率（加熱後の圧縮強度／加熱前の圧縮強度）が０．６以上であることが好ましく、０．８以上であることがより好ましく、０．９以上であることが更に好ましい。強度変化率の上限は特になく、例えば、２．０以下であってもよい。強度変化率が上記範囲内であれば、セメント組成物の硬化体は高温加熱を受けても劣化しにくく、耐熱性に優れる傾向にある。圧縮強度は、土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｇ  ５０５−２０１０「円柱供試体を用いたモルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験方法（案）」に準じて測定することができる。圧縮強度の測定に用いる供試体の材齢は特に限定されるものではない。
【００２６】
本実施形態のセメント組成物は、高温加熱を受ける前と比較して高温加熱を受けた後においても圧縮強度が低下しにくく、耐熱性を有するものとなる。また、セメント組成物中のＳＯ３とＡｌ２Ｏ３のモル比を調整すればよく、特定の材料を必要とすることもないため、目的・用途に応じて比較的自由に材料を選択することができる。このようなセメント組成物は、通常のコンクリートの用途に加え、熱変化が起こりやすい箇所の補修・補強等にも用いることができる。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２８】
［セメント組成物の調製］
水硬性セメント、速硬性混和材、減水剤、膨張剤、凝結遅延剤及び骨材をそれぞれ異なる割合で混合し、サンプル１〜６を調製した。
【００２９】
［化学成分の分析］
各サンプルは、８８μｍ篩による篩分けした粉末を用いて、粉末プレス法によりブリケット試料を調製した。各ブリケット試料を用いて蛍光Ｘ線測定を行い、ファンダメンタル・パラメーター法による半定量（オーダー）分析を行った。
【００３０】
［評価方法］
強度変化率については、以下の方法で評価した。評価結果を表２に示す。
材齢７日におけるセメント硬化体の供試体を作製した。供試体は作製翌日に脱型した後、材齢日まで気中で養生した。養生は常に２０℃の恒温槽内で行った。加熱処理する供試体は、２００℃の乾燥機にいれて６時間加熱した後、取り出して室温まで冷却させた。
加熱処理前と後の供試体をそれぞれ、土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｇ  ５０５−２０１０「円柱供試体を用いたモルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験方法（案）」に準じて、圧縮強度を測定した。加熱処理前後の圧縮強度を比較することで強度変化率を算出した。なお、加熱処理前の各供試体の圧縮強度は、全て２５Ｎ／ｍｍ２を満足するものであった。
【００３１】
【表１】
2019099439.tif 000002
【００３２】
【表２】
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