(57)【要約】【課題】  セメント・コンクリート用混和材及び低収縮高強度コンクリート並びに高強度セメント組成物において、高価なシリカフュームを用いずに、流動性を確保すると共に初期強度の発現性を高めること。【解決手段】  平均粒径が２μｍ以下であると共に、円形度が０．９０以上の球状である石灰石微粉末からなる。これにより、高強度コンクリートに用いることで、粒子形状が球状に近い状態の石灰石微粉末によって従来のシリカフュームを使用した超高強度コンクリートに劣らない流動性を有し、しかも圧縮強度が材齢７日の初期強度において、従来の超高強度コンクリートを超えた高い発現性を得ることも可能である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径が２μｍ以下であると共に、円形度が０．９０以上の球状である石灰石微粉末からなることを特徴とするセメント・コンクリート用混和材。
【請求項２】
請求項１に記載のセメント・コンクリート用混和材において、
前記石灰石微粉末が、０．５μｍ以下の粒径のものが３０％以上で構成されていることを特徴とするセメント・コンクリート用混和材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセメント・コンクリート用混和材において、
水セメント比０．２０未満で高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤の使用下で用いることを特徴とするセメント・コンクリート用混和材。
【請求項４】
ポルトランドセメントに、請求項１から３のいずれか一項に記載のセメント・コンクリート用混和材を混合してなることを特徴とする高強度セメント組成物。
【請求項５】
請求項４に記載の高強度セメント組成物において、
前記ポルトランドセメントが、中庸熱ポルトランドセメント又は低熱ポルトランドセメントであることを特徴とする高強度セメント組成物。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の高強度セメント組成物に膨張材及び収縮低減剤の少なくとも一方を添加して製造されたことを特徴とする低収縮高強度コンクリート。
【請求項７】
請求項１又は２に記載のセメント・コンクリート用混和材をクリンカーおよびせっこうと同時に粉砕するか、又は予めセメントに混合したことを特徴とする高強度セメント組成物。
【請求項８】
請求項７の高強度セメント組成物において、
前記セメント・コンクリート用混和材の添加量が、セメントの５〜３０％であることを特徴とする高強度セメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築・土木分野において用いられる高流動性・超高強度コンクリート等を製造するために用いるセメント・コンクリート用混和材低収縮高強度コンクリート並びに高強度セメント組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高層鉄筋コンクリート構造物の柱や壁、大規模地下構造物、大型橋梁基礎などの構築には、高強度コンクリートが使用されている。この高強度コンクリートは、通常、高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤などを添加し、水セメント比（水とセメントとの重量割合）を小さくするため、単位セメント量の増加に伴いコンクリートの流動性が低下し、施工性が悪いコンクリートとなる。また、セメントの水和熱による発熱量が増加し、構造物の強度の増進が阻害される。コンクリートは、水セメント比が３０％以下になると、流動性及び構造体の強度発現性が劣ってくる。そのため、混和材としてシリカフューム（非晶質のＳｉＯ２）又は石灰石微粉末（ＣａＣＯ３（炭酸カルシウム）の微粉末：重質炭酸カルシウムともいう）を添加し、これに対処している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、Ｃ２Ｓ（２ＣａＯ／ＳｉＯ２）を主成分としたセメントに、石灰石微粉末（粉末度５０００ｃｍ２／ｇ〜４００００ｃｍ２／ｇ）およびまたはシリカフュームをセメント組成物に対して４〜２１質量％混合してなる高強度コンクリート用セメント組成物が提案されている。この高強度コンクリート用セメント組成物では、セメント組成物の流動性が高まり、その結果、温度上昇の低下、強度低下を防ぐことができるとされている。このときの水セメント比は、実施例の記載から２０〜２５％である。
【０００４】
また、特許文献２には、コンクリートの分離抵抗性の向上及びセメントの自己収縮低減策として、粒径０．０２〜３．０μｍの石灰石（炭酸カルシウム）微粉末を含んだセメント用自己収縮低減剤が提案されている。さらに、特許文献３には、粒度分布に基づく重量平均粒径が２μｍ以下のシリカ質微粉末（シリカフューム等）からなるセメント混和用微粉末が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１９９５４９号公報
【特許文献２】特開平１０−１３９５０８号公報
【特許文献３】特開２００６−２６５０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１に記載の技術では、低水セメント比２０％未満の場合について記載がないと共に、水和が遅い低熱ポルトランドセメントを使用すると、ポゾラン物質であるシリカフューム又は粒子の粗い石灰石微粉末を使用しているので、初期強度の発現性が低い不都合があった。また、上記従来の石灰石微粉末を使用した場合、シリカフュームを使用した場合に比較して流動性が劣る不都合もある。
また、特許文献２に記載の技術では、上記石灰石微粉末を添加したコンクリートの製造について自己収縮に関する記載があるが、流動性や強度発現性に関する記載がなく、この技術から施工性の改善や初期強度の増進等を図ることが困難である。
さらに、特許文献３に記載の技術では、シリカフュームが高価であると共に産業廃棄物であるために品質が安定しない又は良質なものが入手困難であるというデメリットがある。また、上述したように、水和が遅い低熱ポルトランドセメントを使用すると、ポゾラン物質であるシリカフュームを使用しているので、初期強度の発現性が低いという不都合がある。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、高価なシリカフュームを用いずに、流動性を確保すると共に初期強度の発現性が高いセメント・コンクリート用混和材及び低収縮高強度コンクリート並びに高強度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】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明のセメント・コンクリート用混和材は、平均粒径が２μｍ以下であると共に、円形度が０．９０以上の球状である石灰石微粉末からなることを特徴とする。
このセメント・コンクリート用混和材では、平均粒径が２μｍ以下であると共に、円形度が０．９０以上の球状である石灰石微粉末からなるので、高強度コンクリートに用いることで、粒子形状が球状に近い状態の石灰石微粉末によって従来のシリカフュームを使用した超高強度コンクリートに劣らない流動性を有し、しかも圧縮強度が材齢７日の初期強度において、従来の超高強度コンクリートを超えた高い発現性を得ることも可能である。なお、ここで円形度は、（粒子の投影した面積に等しい円の周長）／（粒子の投影の輪郭長）として定義される。
【０００９】
また、第２の発明のセメント・コンクリート用混和材は、前記石灰石微粉末が、０．５μｍ以下の粒径のものが３０％以上で構成されていることが好ましい。すなわち、このセメント・コンクリート用混和材では、石灰石微粉末が０．５μｍ以下の粒径のものが３０％以上で構成されているので、後述する実施例に示すように、シリカフュームを添加した超高強度コンクリート（モルタル）より強度発現性を向上させることができる。特に、水セメント比が０．２０未満においては、良好な流動性を維持しつつ圧縮強度１５０Ｎ／ｍｍ２（材齢９１日）を得ることができる。
【００１０】
また、第３の発明のセメント・コンクリート用混和材は、水セメント比０．２０未満で高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤の使用下で用いることを特徴とする。すなわち、このセメント・コンクリート用混和材では、特に、セメント単味では練り混ぜが困難な水セメント比０．２０未満で高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用するコンクリートへの適用に好適であり、この条件下でも、容易に練り混ぜることを可能にし、シリカフュームを混和材として添加する場合に比べて、流動性及び圧縮強度が向上する。
【００１１】
第４の発明の高強度セメント組成物は、ポルトランドセメントに、第１から第３のいずれか一つのセメント・コンクリート用混和材を混合してなることを特徴とする。
特に第５の発明の高強度セメント組成物は、中庸熱ポルトランドセメント又は低熱ポルトランドセメントに、上記本発明のセメント・コンクリート用混和材を混合してなることを特徴とする。すなわち、この高強度セメント組成物では、上記本発明のセメント・コンクリート用混和材を混合しているので、セメント単味で使用する場合よりも低水セメント比の実現を可能にし、かつ良好な初期強度の発現性を得ることができる。なお、本混和材を他のポルトランドセメントや混合セメントに混合しても、通常の石灰石微粉末に比較して、物性面に悪影響を及ぼすことはない。
【００１２】
第６の発明の低収縮高強度コンクリートは、第４又は第５の発明の高強度セメント組成物に膨張材及び収縮低減剤の少なくとも一方を添加して製造されたことを特徴とする。すなわち、この低収縮高強度コンクリートでは、膨張材及び収縮低減剤の少なくとも一方が添加されているので、収縮ひび割れを抑制することができる。
【００１３】
第７の発明の高強度セメント組成物は、第１及び第２の発明のセメント・コンクリート用混和材をクリンカーおよびせっこうと同時に粉砕するか、又は予めセメントに混合したことを特徴とする。すなわち、この高強度セメント組成物では、第１及び第２の発明のセメント・コンクリート用混和材をクリンカーおよびせっこうと同時に粉砕するか、又は予めセメントに混合しているので、石灰石微粉末の分散性が向上する。したがって、粉砕が進むために、乾燥物を混合したものやスラリーを混練したものより、流動性や強度発現性に優れている。
【００１４】
第８の発明の高強度セメント組成物は、第７の発明の高強度セメント組成物において、前記セメント・コンクリート用混和材の添加量が、セメントの５〜３０％であることを特徴とする。すなわち、この高強度セメント組成物では、セメント・コンクリート用混和材の添加量が、ポルトランドセメントの５％〜３０％であるので、流動性を確保するとともに、長期強度性状を改善し、シリカフュームを混和材として添加する場合に比べて、流動性及び圧縮強度が向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るセメント・コンクリート用混和材によれば、平均粒径が２μｍ以下であると共に、円形度が０．９０以上の球状である石灰石微粉末からなるので、高強度コンクリートに用いることで、球状に近い石灰石微粉末によって従来のシリカフュームを使用した超高強度コンクリートに劣らない流動性を有し、しかも高い初期強度発現性を得ることができる。特に、水セメント比０．２０未満でも、優れた流動性及び初期強度発現性を有し、本発明の混和材を添加した高強度コンクリート及び超高強度コンクリートの施工において、高いワーカビリティー及びコンクリート強度の向上を図ることができる。また、この混和材を低熱系ポルトランドセメントに混合した高強度セメント組成物でも、良好な初期強度の発現性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係るセメント・コンクリート用混和材及び低収縮高強度コンクリート並びに高強度セメント組成物の一実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１７】
本実施形態のセメント・コンクリート用混和材は、高強度コンクリート又は超高強度コンクリートに用いられ、Ｃ２Ｓ（２ＣａＯ／ＳｉＯ２）を主成分としたセメントに添加される混和材であって、図１に示すように、平均粒径が２μｍ以下であると共に、円形度が０．９０以上の球状である石灰石微粉末からなり、特に、０．５μｍ以下の粒径のものが３０％以上で構成されている。
また、このセメント・コンクリート用混和材は、水セメント比０．２０未満で高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤の使用下で用いることに適している。なお、このセメント・コンクリート用混和材の添加率は、低熱ポルトランドセメント等のセメントに対して５〜３０％に設定される。
【００１８】
このセメント・コンクリート用混和材は、対向衝突湿式粉砕法、すなわちスラリー状の石灰石粉砕原料を高圧で対向衝突させて得たものである。より詳述すれば、まず石灰石をローラーミルで乾式粉砕した後、分級して例えば平均粒径１８．６μｍの石灰石粉砕原料とする。この石灰石粉砕原料を水性スラリー（溶媒：水道水）とし、対向衝突湿式粉砕法で上記平均粒径及び円形度となるように超微粉末化した後、必要に応じて気流乾燥機によって乾燥させて本実施形態のセメント・コンクリート用混和材が作製される。また、石灰岩を砕いてコンクリート用粗骨材や生石灰製造用の石灰石を採取する際に発生する微粒分の多い廃スラリーも使用できる。なお、上記対向衝突湿式粉砕法による粉砕条件は、例えば吐出圧力２００ＭＰａ、固形分濃度２０％、分散剤添加率１％による３０分間の湿式粉砕とされる。また、乾式粉砕でも粉砕原理が対向衝突方式であれば、使用が可能である。
【００１９】
このように得られたセメント・コンクリート用混和材の円形度は、走査型電子顕微鏡で粒子形状を観察し、これを画像処理することにより、以下の円形度の式（１）に基づいて求める。なお、真円の円形度は、１．００である。また、このセメント・コンクリート用混和材の走査型電子顕微鏡写真の一例を図１に示す。
円形度＝（粒子の投影した面積に等しい円の周長）／（粒子の投影の輪郭長）  …（１）
【００２０】
このようにして得た円形度を、以下の表１に示す。また、平均粒径は、レーザー回折散乱式粒度分析計（島津製作所製 SALD-2100型）を使用してＤ５０値を測定した。
なお、比較例として、石灰石を乾式粉砕したままの石灰石微粉砕物（比較例１）と、さらに分級を進めて本実施形態のコンクリート用混和材と同等の平均粒径とした石灰石微粉砕物（比較例２）を、走査型電子顕微鏡で粒子形状を観察し、同様に求めた円形度を併せて表１に示す。また、図２に、比較例１における走査型電子顕微鏡写真の一例を示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１にからわかるように、比較例１，２は、円形度が低く粒子形状がいびつで球状になっていないのに対し、本実施形態のセメント・コンクリート用混和材では、比較例に比べて０．９０以上の高い円形度を有し、真円の円形度１．００に近い球状になっていることがわかる。
【００２３】
本実施形態のセメント・コンクリート用混和材では、平均粒径が２μｍ以下であると共に、円形度が０．９０以上の球状である石灰石微粉末からなるので、超高強度コンクリートに用いることで、粒子形状が球状に近い状態の石灰石微粉末によって従来のシリカフュームを使用した超高強度コンクリートに劣らない流動性を有し、しかも後述するように圧縮強度が材齢７日の初期強度において、従来の超高強度コンクリートを超えた高い強度発現性を得ることができる。
【００２４】
また、石灰石微粉末が０．５μｍ以下の粒径のものが３０％以上で構成されているので、後述するように、シリカフュームを添加した超高強度コンクリート（モルタル）より強度発現性を向上させることができる。特に、水セメント比が０．２０未満においても、良好な流動性を維持しつつ圧縮強度１５０Ｎ／ｍｍ２（材齢９１日）を得ることができる。
【００２５】
さらに、水セメント比０．２０未満で高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤の使用下での使用に好適であり、この条件下でも、シリカフュームを混和材として添加する場合に比べて、流動性及び圧縮強度が向上する。
また、いわゆる対向衝突湿式粉砕法によって石灰石粉砕原料を超微粉末化するので、均一でシャープな粒度分布かつ高い円形度を有した石灰石微粉末が得られ、優れた流動性及び初期強度の発現性を得ることができる。
そして、低熱ポルトランドセメントにこのセメント・コンクリート用混和材を混合した高強度セメント組成物でも、良好な初期強度の発現性を得ることができる。
【実施例】
【００２６】
次に、本発明に係るセメント・コンクリート用混和材を実際に用いて、高強度モルタルを作製して評価した実施例について具体的に説明する。
＜実施例１＞
上述した対向衝突湿式粉砕法で、粉砕時間を変化させて平均粒径及び円形度の異なる石灰石微粉末を作製し、本実施例（試験例２〜４）の混和材とした。これらの混和材を添加して混合セメント（高強度セメント組成物）を作製し、日本建築学会JASS 5T 701-2005「高強度コンクリート用セメントの品質基準（案）」（以下、ＮｅｗＲＣ試験方法と称す）に準じた試験方法に従って、高強度モルタルの０打フロー（流動性評価）及び圧縮強度について性能を評価した。
【００２７】
この評価において、混和材以外の使用材料は、以下のものを用いた。
（１）−１セメント：低熱ポルトランドセメント（三菱マテリアル社製）
（１）−２セメント：中庸熱ポルトランドセメント（三菱マテリアル社製）
（２）砂：セメント試験用標準砂（社団法人セメント協会製）
（３）減水剤：ポリカルボン酸系高性能ＡＥ(air entraining)減水剤（レオビルド（登録商標）ＳＰ８ＨＵ・エヌエムビー社製）
（４）水：水道水（水温２０℃）
【００２８】
また、混合セメント（高強度セメント組成物）の作製は、混和材とセメントとを混和材１０重量部、セメント９０重量部になるように、５０ｋｇ計量し、プロシェアー型ミキサーで１５分間混合して作製した。
さらに、水セメント比は０．１８とし、添加する水量は水と減水剤との合量とした。
混合モルタルの調合割合は、以下の表２に示すとおりであり、混合・混練方法は、ＮｅｗＲＣ試験方法に準じた。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
上記０打フローは、JIS R 5201「セメントの物理試験方法」のフロー試験に従ってフローコーンを上方に取り去ったとき、広がった後のモルタルの直径である。減水剤の添加率は、このモルタルの直径が２５０〜２７０ｍｍの範囲となるように調整した。但し、０打フローが２７０ｍｍを超える場合でも流動性の評価材料として、実施例には実測値をそのまま記載した。
上記圧縮強度は、JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に従って試験した。円柱状の供試体の寸法は、５０ｍｍφ×１００ｍｍＨとし、材齢は、７日、２８日、９１日とした。
【００３１】
これらの評価結果を、以下の表３に示す。また、比較例としてシリカフューム（市販品）を混和材として添加したモルタル（比較例３）、平均粒径９．７μｍ〜２．０μｍ及び円形度０．９８〜０．８５の範囲内で石灰石微粉末を混和材として添加したモルタル（比較例４〜８）及び石灰石を乾式粉砕して平均粒径０．５８μｍに分級したものを混和材として添加したモルタル（比較例９）についても、同様に評価した結果も表２に併せて示す。
【００３２】
【表３】
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【００３３】
この結果から、本実施例（試験例２〜４）の混和材を用いた高強度モルタルは、シリカフュームを用いたモルタル（比較例３）以上の流動性及び強度発現性を有していることがわかる。また、石灰石を乾式粉砕したものを用いたモルタル（比較例９）は、本実施例（試験例２〜４）に比べて流動性が悪く、強度発現性も低いことがわかる。なお、平均粒径９．７μｍ及び円形度０．９８の石灰石微粉末、平均粒径４．８μｍ及び円形度０．８０の石灰石微粉末、平均粒径４．６μｍ及び円形度０．９３の石灰石微粉末をそれぞれ混和材に用いたモルタル（比較例４〜６）では、０打フローが測定不能であり、測定に足りる流動性を有していなかった。また、平均粒径２．４μｍ及び円形度０．９３の石灰石微粉末、平均粒径２．０μｍ及び円形度０．８５の石灰石微粉末をそれぞれ混和材に用いたモルタル（比較例７、８）では、強度発現性も低いことがわかる。
【００３４】
＜実施例２＞
０．５μｍ以下の粒径割合の評価として、上記試験例１〜３の実施例における石灰石微粉末を水篩して、０．５μｍ以下の粒径割合の異なる混和材を作製し、これら水性スラリーの混和材を乾燥させ、混和材１０重量部、セメント９０重量部になるように計量して混合セメント（高強度セメント組成物）を作製した。この混合セメントについて、ＮｅｗＲＣ試験方法に従って、上記と同様に評価した。この評価結果を、以下の表４に示す。
【００３５】
【表４】
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【００３６】
この表からわかるように、０．５μｍ以下の粒径割合が３０％以下（比較例１０）では、シリカフュームを混和材として添加した高強度モルタルよりも強度発現性が低い結果となった。
【００３７】
＜実施例３＞
試験例４の実施例及び比較例３の混合セメント、細骨材（山砂）、粗骨材（硬質砂岩砕石）、高性能ＡＥ減水剤、消泡剤を用いて、水セメント比０．１４でコンクリート（試験例４を用いた試験例７及び比較例３を用いた比較例１１）を製造し、その性能を評価した。この性能評価方法としては、スランプフロー、空気量及び圧縮強度について行った。これらの評価結果を、以下の表５に示す。
【００３８】
なお、スランプフローは、JIS A 1150「コンクリートフロー試験方法」に従い、空気量は、JIS A 1128「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法」に従い、圧縮強度は、JIS A 1108「コンクリートの圧縮強度試験方法」に従って行った。なお、減水剤添加率は、スランプフローが目標値６５±５ｃｍとなるように調整した。
【００３９】
【表５】
2008254963.tif 000007
【００４０】
この結果からわかるように、シリカフュームを用いた比較例１１に比べて本実施例である試験例７は、材齢７日、２８日、９１日のいずれも圧縮強度が高い。
【００４１】
＜実施例４＞
上記本発明のセメント・コンクリート用混和材である石灰石微粉末（気流乾燥機で乾燥したもの）１０重量部、中庸熱ポルトランドセメント（三菱マテリアル製）９０重量部を５０ｋｇになるように計量して、プロシェアー型ミキサーで１５分間混合して、混合セメント（高強度セメント組成物）を作製した。これらの混合セメントを用いて、ＮｅｗＲＣ試験で高強度モルタルを作製し、性能を評価した。この混合セメントの種類及び試験結果を以下の表６に示す。
【００４２】
【表６】
2008254963.tif 000008
【００４３】
この結果からわかるように、本発明の混和材を中庸熱ポルトランドセメントに混合（試験例８〜１０）しても低熱ポルトランドセメント（試験例２〜４）と同様の性能が得られる。
【００４４】
＜実施例５＞
平均粒径１．１μｍおよび０．７６μｍの本発明に係る石灰石微粉末（固形分濃度２０％）を、遠心脱水機で脱水して固形分濃度９８％の脱水ケーキを作製した。この脱水ケーキを、低熱ポルトランド用クリンカー（粒度３．４ｍｍになるようにジョークラッシャーで粗粉砕）と二水せっこうとの混合物９０重量部に、乾燥物換算で１０重量部を３ｋｇになるように計量して、ボールミルでＪＩＳ  Ｒ  ５２０１「セメントの物理試験方法」に記載のブレーン空気透過による比表面積が６０００ｃｍ２／ｍｇ（シリカフュームを混合したセメントの比表面積：６５００ｃｍ２／ｍｇ）になるまで粉砕・混合して混合セメント（高強度セメント組成物）を作製した。これらの混合セメントを用いて、ＮｅｗＲＣ試験で高強度モルタルを作製し、性能を評価した。また、上記石灰石微粉スラリーを固形分濃度５０％に調整して、高強度モルタルの作製時に水、減水剤とともに添加（表中ではスラリー添加と記載）して得たモルタルも性能を比較した。この結果を以下の表７に示す。
【００４５】
【表７】
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【００４６】
この結果からわかるように、同時粉砕することによって（試験例１３、１４）、石灰石微粉末の分散性が向上し、また、粉砕が進むために、乾燥物を混合したもの（試験例３、４）、スラリー状態で混練したもの（試験例１１、１２）より、流動性、強度発現性とも優れる。なお、本発明の混和材（石灰石微粉末）を、予めセメントに混合しておいても同様の効果を得ることができる。
【００４７】
本発明に係る石灰石微粉末（平均粒径０．７６μｍ、円形度０．９６、気流乾燥機で乾燥したもの）０重量部、２．５重量部、４．５重量部、５重量部、１０重量部、２０重量部、３０重量部、３２重量部、４０重量部を、低熱ポルトランドセメント（三菱マテリアル製）とそれぞれが１００重量部になるように５０ｋｇ計量して、プロシェアー型ミキサーで１５分間混合して、混合セメント（高強度セメント組成物）を作製した。これらの混合セメントを用いて、ＮｅｗＲＣ試験で高強度モルタルを作製し、性能を評価した。この結果を以下の表８に示す。
【００４８】
【表８】
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【００４９】
この結果からわかるように、石灰石微粉末添加率４．５％（比較例１４）では、流動性を得るために高性能ＡＥ減水剤の添加率が３％を超え、実用上好ましくないばかりか、圧縮強度も市販のシリカフュームを添加したセメントより低い。また、添加率３２％（比較例１６）では、流動性は良好であるが、目標とする圧縮強度（材齢９１日、１５０Ｎ／ｍｍ２）にならず、長期強度性状が劣る。したがって、石灰石微粉末の添加率は５％（試験例１５）から３０％（試験例１７）が好ましい。
【００５０】
＜実施例６＞
コンクリートのひび割れには、乾燥収縮ひび割れ、水和熱に伴う温度ひび割れ、自己収縮ひび割れ等がある。低水比の高強度コンクリートでは、特に、水和熱に伴う温度ひび割れ、自己収縮ひび割れが重要視される。水和熱に伴う温度ひび割れは、セメントの種類で改善でき、発熱量の少ない低熱ポルトランドセメントを使用する。自己収縮ひび割れ、乾燥収縮ひび割れの防止には、混和材を添加することで対応できる。この混和材には、収縮低減剤と膨張材とがある。これらは、それぞれ単独でも、ひび割れ防止効果が得られるが、収縮低減剤と膨張材とを併用しても効果を減じることはない。そして、本発明に係る混和材では、前述したように、中庸熱ポルトランドセメントも使用できる点が特徴である。
【００５１】
上記収縮低減剤は、セメント硬化体における空隙水の表面張力を持続的に低く抑える機能によって、乾燥収縮、自己収縮を抑制してひび割れを防止する効果を有するものである。一般的には、アルキレンオキシド付加物を用いる。また、本発明に係る混和材の使用量は、セメントに対して２％から１０％の範囲である。
【００５２】
上記膨張材は、水和反応によりエトリンガイトまたは水酸化カルシウムなどを生成し、コンクリートを膨張させる作用がある混和材で、乾燥収縮および自己収縮するコンクリートを予め膨張させることで、乾燥収縮、自己収縮を抑制してひび割れを防止する効果を有するものである。膨張材としては、水和反応によりエトリンガイトを生成するカルシウムサルファアルミネート（ＣＳＡ）系の膨張材又は生石灰（ＣａＯ）系の膨張材が使用できる。また、本発明に係る混和材の使用量は、セメントに対して２％から２０％の範囲である。
本発明では、石灰石微粉末の円形度を高め、すなわち形状を球状にすることで、コンクリート流動性を改善したために、収縮量を低下させ、ひび割れを防止する効果が向上する。以下に、自己収縮ひび割れに関して実際に評価した実施例について、説明する。
【００５３】
本発明に係る石灰石微粉末（平均粒径０．７６μｍ、円形度０．９６、気流乾燥機で乾燥したもの）１０重量部に低熱ポルトランドセメント（三菱マテリアル製）９０重量部を５０ｋｇになるように計量して、プロシェアー型ミキサーで１５分間混合して、混合セメント（高強度セメント組成物）を作製した。この混合セメントに収縮低減剤（テトラガード（登録商標）ＡＳ２０・太平洋マテリアル社製）を３％、膨張材（カルシウムサルフォアルミネート系膨張材デンカ（登録商標）ＣＳＡ＃２０・電気化学工業社製）を１０％添加して、水セメント比０．１８でＮｅｗＲＣ試験方法に従って、モルタルを作製した。これを、ＪＩＳ  Ａ  １１２９−３（２００１）「モルタル及びコンクリートの長さ変化試験方法―第３部：ダイヤルゲージ法に準じて、脱型時を基長として各材齢における膨張および収縮量を測定した。
【００５４】
供試体寸法は、４０×４０×１６０ｍｍとした。材齢は、１、３、５、７、１４、２１、２８、５６、７０、９１日とした。また、シリカフュームを混合したセメント、上記石灰石微粉末に収縮低減剤、膨張材を無添加のもの、および平均粒径０．５８μｍ、円形度０．７８の乾式粉砕・分級して得た石灰石微粉末を用いた混合セメントに収縮低減剤、膨張材を３％、１０％それぞれ添加したモルタルについても収縮量を測定し、本発明品と性能を比較した。この結果を表９に示す。また、この高強度モルタルの長さ変化率を図３に示す。
【００５５】
なお、この高強度モルタルによる性能評価は以下の条件に従った。
「使用材料」
（１）セメント：低熱ポルトランドセメント（三菱マテリアル社製）
（２）砂：セメント試験用標準砂（社団法人セメント協会製）
（３）混和材：シリカフューム（市販品）
（４）収縮低減剤：低級アルコール系アルキレンオキシド付加物（テトラガード（登録商標）ＡＳ２０・太平洋マテリアル社製）
（５）膨張材：カルシウムサルフォアルミネート系膨張材（デンカ（登録商標）ＣＳＡ＃２０・電気化学工業社製）
（６）減水剤：ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤（レオビルド（登録商標）ＳＰ８ＨＵ・エヌエムビー社製）
（７）水：水道水（水温２０℃）
【００５６】
【表９】
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【００５７】
この結果からわかるように、本発明に係る石灰石微粉末を混合した混合セメント（高強度セメント組成物）に、収縮低減剤または、膨張材を添加することで（試験例１８、１９）無添加品（比較例１８）および円形度の小さい石灰石微粉末を混合したセメント（比較例１９、２０）に比較して、長さ変化率が低下し、明らかに収縮率が低減され、低収縮高強度コンクリートが得られる。このように石灰石微粉末を球状に近い状態にすることで、収縮低減剤、膨張材の添加効果を助長する。
【００５８】
なお、本発明の技術範囲は上記実施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、ベースセメントとしては、上述した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以外にも、普通、早強、耐硫酸塩等のポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、その他の混合セメントを採用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係るセメント・コンクリート用混和材の一実施形態を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図２】本発明に係るセメント・コンクリート用混和材の従来例を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】本発明に係る実施例６において、高強度モルタルの長さ変化率を示すグラフである。
【図３】
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【図１】
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【図２】
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