(57)【要約】【課題】  塩化物含有量やアルカリ含有量が少なく、高性能減水剤の使用量を減じることができ、初期強度発現性に優れる高強度コンクリートを作製可能な高強度セメントを提供する。【解決手段】  （１）５μｍ以下の粒子の含有量が５質量％以下であり、メジアン径が１５μｍ以上である高強度セメントであり、（２）５μｍ〜４０μｍの粒子を７５質量％以上含有する高強度セメントであり、（３）さらに、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフュームから選ばれる１種または２種以上を含有する高強度セメント、である。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
５μｍ以下の粒子の含有量が５質量％以下であり、メジアン径が１５μｍ以上であることを特徴とする高強度セメント。
【請求項２】
５μｍ〜４０μｍの粒子を７５質量％以上含有することを特徴とする請求項１に記載の高強度セメント。
【請求項３】
さらに、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフュームから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高強度セメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、土木・建築分野で使用される高強度セメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
セメントコンクリートの高性能化が望まれている。特に、高層建築や、コンクリート構造物の高耐久化・長寿命化と関連して、高強度コンクリートのニーズが増している。高強度コンクリートは、単位セメント量が多く、低い水／セメント比で配合設計されるため、セメント由来の塩化物やアルカリ金属（Ｎａ２ＯやＫ２Ｏ）の単位量（ｋｇ／ｍ３）が多くなる傾向にあり、配合条件によっては規定量を超えてしまう場合があった。具体的には、塩化物は鉄筋腐食の観点から、０．３ｋｇ／ｍ３以下と規定されており、アルカリ金属はＮａ２ＯとＫ２Ｏの総量をＮａ２Ｏ等価量（Ｒ２Ｏ）として定め、３ｋｇ／ｍ３以下と規定されている。
【０００３】
また、高強度コンクリートには、シリカフュームが多用される。しかしながら、シリカフュームにも、塩化物が含まれるものが多く、セメント由来の塩化物に加えて、シリカフューム由来の塩化物が加算され、塩化物総量規制を満足する高強度コンクリートの配合設計が益々難しくなってきている。
【０００４】
さらに、高強度コンクリートは、著しく低い水／セメント比でコンクリートを調製するため、多量の高性能減水剤を使用する。高性能減水剤の多量添加は、経済的負担を大きくするばかりか、コンクリートの凝結硬化を遅延するという課題を引き起こす。また、高性能減水剤を多量に使用するため、初期強度発現性に乏しいという課題もあった。
【０００５】
高強度コンクリートのひび割れを低減する目的で、ブレーン比表面積で１０００〜２４００ｃｍ２／ｇの粗粒セメントを使用する提案がなされている（特許文献１）。しかしながら、単にブレーン比表面積が小さくなるように粉砕処理したセメントは、塩化物含有量やアルカリ含有量が少ないわけではなく、また、微粒子をカットしているわけではないため、高強度コンクリートを調製する際に高性能減水剤の使用量を減じることができず、初期強度発現性に優れるものではなかった。
【０００６】
また、高強度コンクリートの調製を目的として、粗粒セメントを含む結合材、β−１，３グルカン、及び高性能減水剤を含有することを特徴とする水硬性組成物が提案されている（特許文献２）。この技術では、４０μｍ〜１００μｍの範囲の粗粒セメントを適用する。しかしながら、このセメントは粒度構成が歪なため、粒子の最密充填がなされず、１００Ｎ／ｍｍ２を超えるような高強度コンクリートの調製が難しいという課題がった。また、材料分離が生じやすく、耐久性が阻害されるという課題もあった。
【０００７】
従って、塩化物含有量やアルカリ含有量が少なく、高性能減水剤の使用量を減じることができ、初期強度発現性に優れる高強度セメントの開発が待たれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１１７４３９号公報
【特許文献２】特開平０６−２６３５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明者らは、前記課題を解決すべく種々検討を行った結果、セメントを分級して、微粉を取り除いたセメントを使用することにより、塩化物含有量やアルカリ含有量が少なく、高性能減水剤の使用量を減じることができ、練り混ぜ時間も短縮できる高強度コンクリートが得られるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
即ち、本発明は、（１）５μｍ以下の粒子の含有量が５質量％以下であり、メジアン径が１５μｍ以上である高強度セメントであり、（２）５μｍ〜４０μｍの粒子を７５質量％以上含有する高強度セメントであり、（３）さらに、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフュームから選ばれる１種または２種以上を含有する高強度セメント、である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の高強度セメントを使用することにより、塩化物含有量やアルカリ含有量が少なく、高性能減水剤の使用量を減じることができ、初期強度発現性に優れる高強度コンクリートが得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で使用する部や％は特に規定のない限り質量基準である。
【００１３】
本発明のセメントとして、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱などの各種ポルトランドセメントや、これらセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ又はシリカを混合した各種混合セメント、石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末などを混合したフィラーセメント、並びに、都市ゴミ焼却灰や下水汚泥焼却灰を原料として製造された環境調和型セメント（エコセメント）を挙げることができる。
【００１４】
本発明の高強度セメントは、５μｍ以下の粒子の含有量が５質量％以下であり、メジアン径が１５μｍ以上である。さらに、５μｍ〜４０μｍの粒子の含有量が、７５質量％以上であることが好ましい。５μｍ以下の粒子の含有量が５質量％を超えると、塩化物含有量やアルカリ含有量が低下せず、又、高性能減水剤の使用量も少なくならないほか、所定のコンシステンシーが発現するまでの練り混ぜ時間も短くならない。５μｍ〜４０μｍの粒子の含有量が７５質量％未満では、初期の強度発現性が悪くなり、ブリーディングも発生しやすくなる。
【００１５】
５μｍの粒子の含有量が５質量％以下であり、メジアン径が１５μｍ以上である高強度セメントは、通常、Ｃ３Ｓ固溶体が５０〜７０質量部、Ｃ２Ｓ固溶体が１０〜３０質量部、Ｃ３Ａが５〜２０質量部、Ｃ４ＡＦが２〜２０質量部、セッコウが０．１〜５質量部の範囲にある。
【００１６】
５μｍの粒子の含有量が５質量％以下であり、メジアン径が１５μｍ以上である高強度セメントのブレーン比表面積は、１,５００ｃｍ２／ｇ〜３,５００ｃｍ２／ｇの範囲にあることが好ましい。
【００１７】
本発明の高強度混合セメントは、さらに、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフュームから選ばれる１種または２種以上を混合することも可能である。なお、高炉スラグについては、セメントクリンカやセッコウと同時粉砕処理しても良いし、別々に粉砕した後混合しても差し支えないが、後者が好ましい。セメントクリンカやセッコウと同時に粉砕処理した場合には、分級により微粉を取り除くため、高炉スラグの微粉も取り除かれる。このため、強度発現性を向上させる効果が損なわれる場合がある。
【００１８】
本発明で言う高炉スラグ微粉末は、ＪＩＳＡ６２０６「コンクリート用高炉スラグ微粉末」に規定される品質を満足することが好ましく、密度２．９１ｇ／ｃｍ３以上，比表面積１００００ｃｍ２／ｇ以上がより好ましい。
【００１９】
本発明で言うフライアッシュは、ＪＩＳＡ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」に規定された品質が好ましく、I種がより好ましい。
【００２０】
本発明で言うシリカフュームは、ＪＩＳＡ６２０７「コンクリート用シリカフューム」に規定された品質を満足するものが好ましい。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２２】
（実験例１）
ポルトランドセメントを分級し、セメントＡ〜Ｈを調製した。このセメントを用いて、単位セメント量５５０ｋｇ／ｍ３、単位水量１２５ｋｇ／ｍ３、ｓ／ａ＝４８％、空気量２％、スランプフロー６５０±５０ｃｍの高強度コンクリートを調製した。高性能減水剤の使用量、凝結時間、圧縮強度、塩化物総量及びアルカリ総量（Ｒ２Ｏ）を、表１−１〜表１−３に示す。
【００２３】
（使用材料）
セメントＡ：普通ポルトランドセメント、市販品、ブレーン比表面積３，２００ｃｍ／ｇ。５μｍ以下の粒子含有率２８％、メジアン径１２μｍ、５〜４０μｍの粒子含有率６１％。塩化物含有量０．０３％（５５０ｋｇのセメントからは０．１６５ｋｇが混入）、Ｒ２Ｏ含有量０．６％
セメントＢ：セメントＡを分級処理したもの。ブレーン比表面積２，４００ｃｍ／ｇ。５μｍ以下の粒子含有率５％、メジアン径１５μｍ、５〜４０μｍの粒子含有率７５％。
セメントＣ：セメントＡを分級処理したもの。ブレーン比表面積１，７００ｃｍ／ｇ。５μｍ以下の粒子含有率３％、メジアン径１９μｍ、５〜４０μｍの粒子含有率８２％。
セメントＤ：セメントＡと同じセメントクリンカーを用い、同じセッコウ添加量で調製した普通ポルトランドセメント。ブレーン比表面積１，７００。５μｍ以下の粒子含有率６％、メジアン径１４μｍ、５〜４０μｍの粒子含有率７０％。塩化物含有量０．０３％、Ｒ２Ｏ含有量０．６％。
セメントＥ：早強ポルトランドセメント、市販品、ブレーン比表面積４，５００ｃｍ／ｇ。５μｍ以下の粒子含有率３７％、メジアン径７μｍ、５〜４０μｍの粒子含有率６１％
セメントＦ：セメントＥを分級処理したもの。ブレーン比表面積２，３００ｃｍ／ｇ。５μｍ以下の粒子含有率４％、メジアン径１５μｍ、５〜４０μｍの粒子含有率８５％
セメントＧ：高炉セメントＢ種、市販品、ブレーン比表面積３，８００ｃｍ／ｇ。５μｍ以下の粒子含有率３０％、メジアン径８μｍ、５〜４０μｍの粒子含有率７８％
セメントＨ：セメントＧを分級処理したもの。ブレーン比表面積２，３００ｃｍ／ｇ。５μｍ以下の粒子含有率４％、メジアン径１７μｍ、５〜４０μｍの粒子含有率８４％
高性能減水剤：市販のポリカルボン酸塩系高性能減水剤。ＧＣＰケミカルズ社製、商品名「スーパー１００ｐＨＸ」。
粗骨材：砕石、密度２．６４。
細骨材：海砂を洗浄したもの。塩化物含有量０．０２％。密度２．６２。
水：水道水
【００２４】
（試験方法）
粒度分布測定：レーザー回折装置（Sympatec社製HELOS＆RODOS）を用い、試料を乾式分散して粒度分布を測定した。メジアン径は、頻度の累積が５０％になる粒子径である。
凝結時間：ＪＩＳＡ１１４７「コンクリートの凝結時間試験方法」に準拠した。
圧縮強度：ＪＩＳＡ１１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠した。
塩化物総量、Ｒ2Ｏ総量：ＪＩＳＡ５３０８「レディーミクストコンクリート」に準拠した。
【００２５】
【表１−１】
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【００２６】
【表１−２】
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【００２７】
【表１−３】
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【００２８】
表１より、５μｍ以下の粒子の含有量が５質量％以下であり、メジアン径が１５μｍ以上である高強度セメントは、高性能減水剤の使用量を低減でき、凝結時間も短く、初期強度発現性に優れることがわかる。さらに、塩化物総量やアルカリ総量を規定値以内に制御することができることがわかる。微粉をカットせずに、単にブレーン比表面積値を小さくした場合には、高性能減水剤の使用量の低減が十分できず、凝結時間が長く、初期強度発現性が低いほか、塩化物総量やアルカリ総量を規制値以内に制御できない。
【００２９】
（実験例２）
単位セメント量275kg/m3、単位水量165kg/m3、ｓ／ａ46．2％、空気量4.5±1.5％、スランプ8±2.5cmのコンクリートを調製し、模擬壁を作製して、ひび割れの発生状況を確認した。模擬壁は、高さ2ｍ×長さ10ｍ×厚さ80cmで、２０℃、６０％ＲＨの実験室にて養生を行い、打設から２週間後にひび割れの発生状況を観察した。ひび割れ幅0.2mm以上のひび割れが４本以上発生した場合は×、ひび割れ幅0.2mm未満のひび割れが４本未満２本以上発生した場合は△、ひび割れが認められない場合は○とした。結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
表２より、５μｍ以下の粒子の含有量が５質量％以下であり、メジアン径が１５μｍ以上である高強度セメントを用いたコンクリートは、ひび割れ抑制効果のあることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の高強度セメントを使用することにより、塩化物含有量やアルカリ含有量が少なく、高性能減水剤の使用量を減じることができ、初期強度発現性に優れる高強度コンクリートが得られるという効果を奏する。