(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、凝結時間を短縮できて、かつ強度発現性・収縮低減効果に優れた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】５μｍ以下の粒子の含有量が２質量％以下で、メジアン径が１５μｍ以上である高強度セメントと、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種又は２種以上と、高性能減水剤とを含有する高強度コンクリートであって、高強度セメント１００質量部に対して、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種又は２種以上が５〜２０質量部、高性能減水剤が０．５〜５．０質量部であることを特徴とする前記高強度セメントであり、高性能減水剤をプレ吸着させることを特徴とする前記高強度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】
５μｍ以下の粒子の含有量が２質量％以下で、メジアン径が１５μｍ以上である高強度セメントと、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種又は２種以上と、高性能減水剤とを含有する高強度コンクリート。
【請求項２】
高強度セメントが、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に記載の高強度コンクリート。
【請求項３】
高強度セメント１００質量部に対して、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種又は２種以上を５〜２０質量部、高性能減水剤を０．５〜５．０質量部含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の高強度コンクリート。
【請求項４】
高性能減水剤を高強度セメントにプレ吸着させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の高強度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、主に、土木・建築分野で使用される高強コンクリートに関する。
【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】
高強度コンクリートには、シリカフュームやフライアッシュなどのポゾラン物質の超微粒子が多用される（特許文献１〜４）。しかしながら、ポゾラン物質の超微粒子はセメントの水和に影響するため、水和反応を促進する目的で蒸気養生等の二次養生を行うが、強度を安定的に発現させることは容易ではなかった。
【０００４】
さらに、高強度コンクリートの課題として、単位セメント量が多いため、硬化に伴う硬化収縮が大きく、特に凝結開始から材齢２４時間までの若材齢に著しく収縮する。そのため蒸気養生等の二次養生を施した場合においても、高強度コンクリートを用いて薄部材を作製することが難しい。又、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が生じる。又、蒸気養生後の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５）。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、又、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、蒸気養生後の強度発現性に優れるものではなかった。
【０００６】
又、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６）。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課題がった。又、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、高性能減水剤の使用量を減じることができ、凝結時間が短縮し、蒸気養生後の強度発現性に優れ、収縮低減効果を有する高強度コンクリー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２００５−０６７９４５号公報
【特許文献２】特許０４６２０５５４号公報
【特許文献３】特開平０５−３３０８６６号公報
【特許文献４】特許０４５５８５６９号公報
【特許文献５】特開２００６−１１７４３９号公報
【特許文献６】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き、５μｍ以下の粒子の含有量を２質量％以下にしたセメントと、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種又は２種以上と、高性能減水剤とを用いることにより、塩化物含有量とアルカリ含有量が少なく、高性能減水剤の使用量を低減でき、凝結時間が短縮され、蒸気養生後の強度発現性と収縮低減効果に優れ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２質量％以下で、メジアン径が１５μｍ以上である高強度セメントと、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種又は２種以上と、高性能減水剤とを含有する高強度コンクリートであり、
（２）高強度セメントが、５μｍ〜４０μｍの粒子を７５質量％以上含有することを特徴とする高強度コンクリートであり、
（３）高強度セメント１００質量部に対して、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種又は２種以上を５〜２０質量部、高性能減水剤を０．５〜５．０質量部含有することを特徴とする高強度コンクリートであり、
（４）高性能減水剤を高強度セメントにプレ吸着させることを特徴とする高強度コンクリートの製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の高強度コンクリートは、塩化物含有量とアルカリ含有量が少なく、高性能減水剤の使用量を低減でき、凝結時間が短縮され、蒸気養生後の強度発現性と収縮低減効果に優れる。又、高性能減水剤を高強度セメントにプレ吸着させることにより、練り混ぜ時間を短縮できるという効果を奏する。
【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）を使用できる。
【００１４】
本発明の高強度セメントは、５μｍの粒子の含有量が２質量％以下であり、メジアン径が１５μｍ以上である。５μｍ以下の粒子の含有量が２質量％を超えると、塩化物含有量やアルカリ含有量が少なくならず、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。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〜４０μｍの粒子の含有量が７５質量％未満では、強度発現性が悪くなり、ブリーディングが発生しやすくなる。
【００１５】
５μｍの粒子の含有量が２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２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。
【００１７】
本発明の高強度セメントは、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種又は２種以上を含有するが、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に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】
本発明の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」に規定された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以上であることがより好ましい。
【００１９】
本発明のフライアッシュは、ＪＩＳＡ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」に規定された品質を満足することが好ましく、Ｉ種がより好ましい。
【００２０】
本発明のシリカフュームは、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。
【００２１】
本発明で用いる高性能減水剤は、界面活性効果を有し、静電気力や分子鎖の立体障害効果などによってセメント粒子を分散させる効果を有するものである。ＪＩＳＡ６２０４「コンクリート用化学混和剤」の高性能減水剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤に規定されるものが使用可能であり、なかでも高性能減水剤及び高性能ＡＥ減水剤の使用がより好ましい。
【００２２】
本発明では、高性能減水剤を高強度セメントにプレ吸着させることが好ましい。プレ吸着とは、コンクリートを混和する前に、あらかじめ高強度セメントに対して高性能減水剤水溶液を添加して混合し、セメント表面に均一に吸着させることである。高性能減水剤水溶液の濃度は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されないが、通常、１０％以上６０％以下とすることが好ましい。
【実施例】
【００２３】
以下、実施例により本発明を詳細に内容を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２４】
（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。
プレ吸着の有無、高性能減水剤の使用量、練り混ぜ時間、凝結時間、塩化物総量及びアルカリ総量（Ｒ２Ｏ）、蒸気養生後の圧縮強度を、表１−１〜表１−３に示す。  
高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフュームなどの混合材は、セメント１００部に対して１０部添加した。高性能減水剤は、セメント１００部に対する添加量（部）である。
蒸気養生条件は、前置き４時間、昇温１５℃／ｈｒ、最高温度７５℃、最高温度保持時間５時間、降温は自然冷却とした。
プレ吸着は、セメントに対して高性能減水剤を所定量添加し、スパイラルピンミキサ（太平洋機工株式会社製）を用いて混練した。
【００２５】
（使用材料）
セメントＡ：普通ポルトランドセメント（デンカ株式会社製）、ブレーン比表面積３，２００ｃｍ2／ｇ。５μｍ以下の粒子含有量６％、メジアン径１１μｍ、５〜４０μｍの粒子含有量７２％。
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２，４００ｃｍ2／ｇ。５μｍ以下の粒子含有量２％、メジアン径１５μｍ、５〜４０μｍの粒子含有量７５％。混合材として高炉スラグ微粉末を使用。
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１，７００ｃｍ2／ｇ。５μｍ以下の粒子含有量０．３％、メジアン径１９μｍ、５〜４０μｍの粒子含有量８２％。混合材としてシリカフュームを使用。
セメントＤ：セメントＡと同じセメントクリンカを用い、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。分級処理なし。ブレーン比表面積１，７００ｃｍ2／ｇ。５μｍ以下の粒子含有量３％、メジアン径１４μｍ、５〜４０μｍの粒子含有量７０％。
セメントＥ：早強ポルトランドセメント（デンカ株式会社製）、ブレーン比表面積４，５００ｃｍ2／ｇ。５μｍ以下の粒子含有量８％、メジアン径１２μｍ、５〜４０μｍの粒子含有量７６％
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２，３００ｃｍ2／ｇ。５μｍ以下の粒子含有量０．５％、メジアン径２０μｍ、５〜４０μｍの粒子含有量８５％。混合材として高炉スラグ微粉末を使用。
セメントＧ：高炉セメントＢ種（デンカ株式会社製）、ブレーン比表面積３，８００ｃｍ2／ｇ。５μｍ以下の粒子含有量７％、メジアン径１３μｍ、５〜４０μｍの粒子含有量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２，３００ｃｍ2／ｇ。５μｍ以下の粒子含有量０．５％、メジアン径２２μｍ、５〜４０μｍの粒子含有量８４％。混合材として高炉スラグ微粉末を使用。
【００２６】
高炉スラグ微粉末：市販品、ブレーン比表面積１０，６００ｃｍ2／ｇ
シリカフューム：市販品、ブレーン比表面積１５，５００ｃｍ2／ｇ
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
【００２７】
（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。
練り混ぜ時間：練り混ぜを１分ごとに停止し，フロー値が一定になった最短時間を計測した。
凝結時間：ＪＩＳＡ１１４７「コンクリートの凝結時間試験方法」に準拠。
圧縮強度：ＪＩＳＡ１１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠。
塩化物、アルカリ含有量：ＪＩＳＡ５３０８「レディーミクストコンクリート」に準拠。
【００２８】
【表１−１】
2019123650.tif 000002
【００２９】
【表１−２】
2019123650.tif 000003
【００３０】
【表１−３】
2019123650.tif 000004
【００３１】
表１−１〜表１−３より、微粉の少ない高強度セメント（５μｍ以下の粒子の含有量が２質量％以下、メジアン径が１５μｍ以上）と、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフュームなどの混合材、及び高性能減水剤を用いた高強度コンクリートは、高性能減水剤の使用量を低減でき、凝結時間も短く、蒸気養生後の強度発現性にも優れることがわかる。加えて、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。
【００３２】
（実験例２）
実施例１に記載のコンクリートを、１０×１０×４０ｃｍの型枠に充填した。型枠内部にはテフロン（登録商標）製のシートを敷き、凝結始発の段階で型枠の拘束具を緩め、型枠からの拘束を受けないようにした。結果を表２に示す。
【００３３】
（試験方法）
収縮ひずみ：コンクリート用埋め込み型ひずみ計を型枠中央に設置し、コンクリートの収縮ひずみを測定した。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
表２より、微粉の少ない高強度セメントと、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフュームなどの混合材、及び高性能減水剤を用いた高強度コンクリートは、材齢７日及び材齢２８日において収縮ひずみが低減しており、収縮低減効果を有することがわかる。
【００３６】
（実験例３）
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た。調製したコンクリートを用いて、高さ２ｍ×長さ１０ｍ×厚さ８０ｃｍの模擬壁を造成し、ひび割れの発生状況を観察した。結果を表３に示す。
【００３７】
（試験方法）
温度ひび割れ抵抗性：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。
【００３８】
【表３】
2019123650.tif 000006
【００３９】
表３より、微粉の少ない高強度セメントと、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフュームなどの混合材、及び高性能減水剤を用いた高強度コンクリートは、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】
【００４０】
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、強度発現性、収縮低減効果に優れた高強度コンクリートが得られる。