(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中庸熱ポルトランドセメント６５〜７５質量部と、フライアッシュ２５〜３５質量部からなる中庸熱フライアッシュセメントであって、前記中庸熱ポルトランドセメントが、石こうと、ＳＯ３を０．６０〜１．００質量％、３ＣａＯ・ＳｉＯ２を４２．５〜４９．０質量％、および３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３を１．５〜２．５質量％含む中庸熱ポルトランドセメントクリンカーからなる、中庸熱フライアッシュセメント。
【請求項２】
前記石こうが、二水石こうと半水石こうの混合物であって、中庸熱ポルトランドセメント中に該混合物をＳＯ３換算で１．８〜２．７質量％含む、請求項１に記載の中庸熱フライアッシュセメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強度発現性が向上した中庸熱フライアッシュセメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
ダムなどのマスコンクリートに発生する温度ひび割れは、漏水や鉄筋の腐食などの原因になる。したがって、耐久性や機能性に優れた構造物を建設するためには、温度ひび割れをできる限り減らす必要があり、温度ひび割れの低減対策が重要になる。
マスコンクリートの温度ひび割れの低減対策の一つに、セメントの一部をフライアッシュで置換して、コンクリートの温度上昇の原因であるセメントの水和発熱量を低減する方法がある。そして、近年、中庸熱ポルトランドセメントの３０質量％をフライアッシュで置換した中庸熱フライアッシュセメントが、ダム用コンクリートに用いるセメントの主流になっている。該セメントは、水和発熱量の低減のほかに、コンクリートのワーカビリティの改善や長期強度の増進等の効果を有する
【０００３】
コンクリートの強度はセメントの水和反応の結果として発現するため、コンクリートの強度の大小と、コンクリートに使用されたセメントの水和発熱の大小は、ほぼ一致する。したがって、セメントの水和発熱を抑制しすぎると、コンクリート等のセメント組成物の強度発現性が損なわれるため、マスコンクリートに使用されるセメントには、低い水和発熱量と適当な強度発現性の両立が要求される。
【０００４】
かかる低水和発熱セメント組成物の強度発現性に関する課題に対して、例えば、非特許文献１では、フライアッシュの置換率が５０％まで増加すると、置換率が３０％と比べて、断熱温度上昇が６．８℃小さくなり，材齢９１日で圧縮強度比はセメント量比と同程度になることが報告されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】平間 昭信ほか；フライアッシュ置換率がダムコンクリートの強度・発熱特性に及ぼす影響、土木学会第６４回年次学術講演会予稿集、ｐｐ．４３７−４３８（２００９）
【０００６】
しかしながら、前記先行技術は、セメントのフライアッシュ置換率を基準として、強度発現性が置換率と同程度であれば良いとしている点で、強度発現性の根本的な改善を図るものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明は、水和発熱の増加を伴うことなく、強度発現性が改善した中庸熱フライアッシュセメン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】
【０００８】
そこで、本発明者は中庸熱フライアッシュセメントの強度発現性を改善する方法について鋭意検討した結果、中庸熱フライアッシュセメントに、ＳＯ３の含有量が特定の範囲にある中庸熱ポルトランドセメントクリンカーを用いた中庸熱フライアッシュセメントは、水和発熱量の増加を抑制するとともに、強度発現性が増大することを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は下記の構成を有する、強度発現性が良好な中庸熱フライアッシュセメントである。
【０００９】
［１］中庸熱ポルトランドセメント６５〜７５質量部と、フライアッシュ２５〜３５質量部からなる中庸熱フライアッシュセメントであって、前記中庸熱ポルトランドセメントが、石こうと、ＳＯ３を０．６０〜１．００質量％、３ＣａＯ・ＳｉＯ２を４２．５〜４９．０質量％、および３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３を１．５〜２．５質量％含む中庸熱ポルトランドセメントクリンカーからなる、中庸熱フライアッシュセメント。
［２］前記石こうが、二水石こうと半水石こうの混合物であって、中庸熱ポルトランドセメント中に該混合物をＳＯ３換算で１．８〜２．７質量％含む、前記［１］に記載の中庸熱フライアッシュセメント。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の中庸熱フライアッシュセメントは、特定量のＳＯ３を含む中庸熱ポルトランドセメントクリンカーを用いるだけで、水和発熱量の増加を伴うことなく、強度発現性を改善することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の中庸熱フライアッシュセメントは、前記のとおり、フライアッシュと中庸熱ポルトランドセメントからなり、該中庸熱ポルトランドセメントは、石こうと、特定量のＳＯ３を含む中庸熱ポルトランドセメントクリンカーとからなる。
以下、本発明について、中庸熱フライアッシュセメント（中庸熱ポルトランドセメントクリンカー、石こう、中庸熱ポルトランドセメント、およびフライアッシュ）と、中庸熱フライアッシュセメントの製造方法に分けて詳細に説明する。
【００１２】
１．中庸熱フライアッシュセメント
（１）中庸熱ポルトランドセメントクリンカー
本発明の中庸熱フライアッシュセメント中の中庸熱ポルトランドセメントクリンカーは、ＳＯ３を０．６０〜１．００質量％含む。ＳＯ３の含有率が前記範囲にあれば、水和発熱量の増加を伴うことなく、強度発現性を改善することができる。なお、前記ＳＯ３の含有率は、好ましくは０．６０〜０．９７質量％、より好ましくは０．６０〜０．９５質量％である。
ここで、前記ＳＯ３の含有率は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２「セメントの化学分析方法」またはＪＩＳ Ｒ ５２０４「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」に準拠して測定する。
また、前記中庸熱ポルトランドセメントクリンカーは、好ましくはＣ３Ｓを４２．５〜４９．０質量％、およびＣ３Ａを１．５〜２．５質量％含む。Ｃ３ＳおよびＣ３Ａの含有率が前記範囲にあれば、前記中庸熱ポルトランドセメントクリンカー中のＳＯ３の効果が、有効に発揮される。なお、前記Ｃ３Ｓの含有率は、より好ましくは４３．０〜４９．０質量％、さらに好ましくは４３．０〜４８．０質量％であり、前記Ｃ３Ａの含有率は、より好ましくは１．６〜２．３質量％、さらに好ましくは１．７〜２．２質量％である。ここで、前記Ｃ３ＳおよびＣ３Ａの含有率は、Ｘ線回折−リートベルト法により求める。
【００１３】
（２）石こう
本発明の中庸熱フライアッシュセメント中の石こうは、セメント用の石こうとして使用される石こうであれば、特に限定されず、例えば、二水石こうおよび/または半水石こうが挙げられる。中庸熱ポルトランドセメント中の石こうの含有率は、ＳＯ３換算で、好ましくは１．８〜２．７質量％である。石こうの含有率が前記範囲にあれば、コンクリート等の適度な可使時間が確保できる。中庸熱ポルトランドセメント中の石こう由来のＳＯ３は、中庸熱ポルトランドセメント中の二水石こうおよび半水石こうの含有率（質量％）から計算で求めることができる。なお、石こうの含有率（質量％）は、Ｘ線回折−リートベルト法等のＸ線回折法を用いた各種定量分析方法、または、特開平６−２４２０３５号公報に開示された特殊な試料容器等を用いる熱重量測定法等の各種熱分析方法を用いて求めることができる。
【００１４】
（３）中庸熱ポルトランドセメント
本発明の中庸熱フライアッシュセメント中の中庸熱ポルトランドセメントは、前記の中庸熱ポルトランドセメントクリンカーおよび石こうからなる。また、該中庸熱フライアッシュセメントのブレーン比表面積は、好ましくは３０００〜３６００ｃｍ２／ｇである。ブレーン比表面積が該範囲にあれば、コンクリートの断熱温度特性と強度発現性が良好である。なお、該ブレーン比表面積は、より好ましくは３１００〜３５００ｃｍ２／ｇ、さらに好ましくは３２００〜３５００ｃｍ２／ｇである。なお、前記ブレーン比表面積は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠して測定する。
本発明の中庸熱フライアッシュセメント中の中庸熱ポルトランドセメントの混合割合は、中庸熱フライアッシュセメントを１００質量部とした場合、好ましくは６５〜７５質量部である。中庸熱ポルトランドセメントの混合割合が該範囲にあれば、マスコンクリートに要求される断熱温度特性と強度発現性が両立する。なお、中庸熱ポルトランドセメントの混合割合は、好ましくは６５〜７３質量部、より好ましくは６６〜７２質量部である。
【００１５】
（４）フライアッシュ
本発明の中庸熱フライアッシュセメント中のフライアッシュは、コンクリート混和材料またはセメント混合材として使用されるフライアッシュであれば特に限定されず、例えばＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」に規定されるI種またはII種に相当するものが挙げられる。
本発明の中庸熱フライアッシュセメント中のフライアッシュの混合割合は、中庸熱フライアッシュセメントを１００質量部とした場合、好ましくは２５〜３５質量部である。なお、フライアッシュの混合割合は、より好ましくは２７〜３５質量部、より好ましくは２８〜３４質量部である。
【００１６】
２．中庸熱フライアッシュセメントの製造方法
本発明の中庸熱フライアッシュセメントは、前記中庸熱ポルトランドセメントおよびフライアッシュを、前記［１］の混合割合で混合して得られる。混合操作に用いる装置は、混合セメントの製造に通常用いる装置、すなわち、連続式またはバッチ式を問わず、容器回転型、容器固定型、粒体運動型等の混合装置を使用することができる。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
１．使用材料
（１）中庸熱ポルトランドセメントクリンカー
表１に示す、中庸熱ポルトランドセメントクリンカーＡ〜Ｅを使用した。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
（２）中庸熱ポルトランドセメントの製造
排脱二水石こう（住友金属社製）と、該排脱二水石こうを１４０℃で加熱して得た半水石こうを、二水石膏：半水石膏＝９：１の質量比で混合して石こう混合物を得た。次に、表１に示す５種類の中庸熱ポルトランドセメントクリンカーのそれぞれに対し、前記石こう混合物を、ＳＯ３換算で２．２質量％添加した後、バッチ式ボールミルを用いて、ブレーン比表面積が３３５０±１００ｃｍ２／ｇとなるように同時粉砕して、中庸熱ポルトランドセメント１〜５を製造した。得られた中庸熱ポルトランドセメントの物性等を表２に示す。
なお、前記石こう混合物（ＳＯ３換算）の添加率（質量％）は、中庸熱ポルトランドセメントを１００質量％とした場合の添加率（含有率）である。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
（３）フライアッシュ
表３に示すフライアッシュ（ＪＩＳ Ａ ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」のII種に相当）を使用した。
【００２２】
【表３】
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【００２３】
（４）中庸熱フライアッシュセメントの製造
表２に記載の中庸熱ポルトランドセメント１〜５のそれぞれに対し、表３に記載のフライアッシュを、フライアッシュの混合割合が３０質量部になるように、バッチ式レーディゲミキサー（型番：ＦＫＭ−５０Ｄ）を用いて混合して、中庸熱フライアッシュセメント１〜５を製造した。なお、前記中庸熱ポルトランドセメントおよびフライアッシュの合計量は１００質量部である。
【００２４】
２．圧縮強さと水和熱の測定
（２）モルタルの圧縮強さ
ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠して、表２の中庸熱ポルトランドセメント１〜５と、かかる中庸熱ポルトランドセメントを基材セメントとしてなる中庸熱フライアッシュセメント１〜５のモルタルの圧縮強さ試験を行った。その結果を表４に示す。
【００２５】
【表４】
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【００２６】
（３）セメントの水和熱
ＪＩＳ Ｒ ５２０３「セメントの水和熱測定方法（溶解熱方法）」に準拠して、表２の中庸熱ポルトランドセメント１〜５、および、該中庸熱ポルトランドセメントを基材セメントに用いて製造した中庸熱フライアッシュセメント１〜５の水和熱を測定した。その結果を表５に示す。
【００２７】
【表５】
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【００２８】
表４に示すように、材齢２８日／材齢７日の圧縮強さの比は、ＳＯ３量の含有率が０．６４質量％および０．９１質量％の中庸熱ポルトランドセメントクリンカーを含む中庸熱フライアッシュセメント（それぞれ実施例１および２）では、それぞれ２．０７と２．０８であり、比較例１および２の１．６８および１．７５と比べ大きい。なお、比較例３の材齢２８日／材齢７日の圧縮強さの比は、２．１９であり、実施例１および２を上回るが、材齢２８日の圧縮強さの絶対値が、３０．５Ｎ／ｍｍ２であり、実施例１および２の、それぞれ３５．２Ｎ／ｍｍ２、３５．０Ｎ／ｍｍ２と比べ非常に低い。したがって、本発明の中庸熱フライアッシュセメントは、高い強度を発現し、且つ、材齢７日から材齢２８日までの強度発現性の改善効果も高いと云える。
また、（中庸熱フライアッシュセメントの材齢２８日／材齢７日の圧縮強さの比）／（中庸熱セメントの材齢２８日／材齢７日の圧縮強さの比）を比べると、実施例１および２では１．１０および１．０６であり、比較例１〜３は０．９５〜１．０２であるから、本発明の中庸熱フライアッシュセメントの強度発現性の向上効果は、基材に用いた中庸熱ポルトランドセメント単味と比べより高いと云える
さらに、表５に示すように、この良好な強度発現性は、水和発熱量の過大な増加を伴わずに得られるため、本発明の中庸熱フライアッシュセメントは、ダム等のマスコンクリート用セメントとして最適である。