(57)【要約】【課題】アルミナセメントの持つ特徴を損なうことなく、中性化抵抗性に優れるセメント組成物が得られる、主に土木・建築分野において使用されるセメント組成物およびそれを使用してなるセメントコンクリートを提供すること。【解決手段】アルミナセメントと高炉徐冷スラグ粉末を含有してなり、高炉徐冷スラグ粉末が、アルミナセメント１００部に対して、５〜３００部であるセメント組成物、該セメント組成物を用いてなるセメントコンクリート、及び該セメントコンクリートからなる表面層を有するセメントコンクリート硬化体を構成とする。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナセメントと高炉徐冷スラグ粉末を含有してなり、高炉徐冷スラグ粉末が、アルミナセメント１００部に対して、５〜３００部であることを特徴とする水硬性セメント組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の水硬性セメント組成物を用いてなるセメントコンクリート。
【請求項３】
請求項２に記載のセメントコンクリートからなる表面層を有することを特徴とするセメントコンクリート硬化体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に土木・建築分野において使用されるセメント組成物およびそれを使用してなるセメントコンクリートに関する。
なお、本発明で用いる部や％は特に限定しない限り質量基準である。
また、本発明のセメントコンクリートは、セメントペースト、モルタル、及びコンクリートを総称するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
アルミナセメントは、ポルトランドセメントに比べ、初期強度が高く、低温条件で硬化し、硫酸塩による侵食等に優れた耐久性を有するなど、独特の性質を多く有している（Ｗ．チェルニン、セメント・コンクリート化学、ｐｐ１８１〜１９３、技報堂出版、１９６９）。
しかしながら、アルミナセメントを用いたセメントコンクリートは、同じ強度のポルトランドセメントを用いたセメントコンクリートと比較すると中性化に対する抵抗性が小さいという課題があった。
これは、常温では、アルミナセメントの主要水和物であるＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・１０Ｈ２Ｏ（ＣＡＨ１０）が３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・６Ｈ２Ｏ（Ｃ３ＡＨ６）へ転移することが避けられず、この転移に伴って空隙率が増加するため、中性化抵抗性に劣る結果となるのである。
このため、土木・建築分野では、優れた初期強度や高い耐久性を有するにも関わらず、アルミナセメントを構造部材に用いることは敬遠され、もっぱら高温炉用のキャスタブル耐火ライニング材等として用いられてきた。
【０００３】
本発明者は、鋭意検討の結果、特定の材料を使用することによって前記従来技術の持つ課題を解消し、アルミナセメントの持つ特徴を損なうことなく、中性化抵抗性に優れるアルミナセメントを用いたセメント組成物が得られるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００４】
【問題を解決するための手段】
即ち、本発明は、アルミナセメントと高炉徐冷スラグ粉末を含有してなり、高炉徐冷スラグ粉末が、アルミナセメント１００部に対して、５〜３００部であるセメント組成物であり、該セメント組成物を用いてなるセメントコンクリートであり、該セメントコンクリートからなる表面層を有するセメントコンクリート硬化体である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
【０００６】
本発明で使用するアルミナセメントは市販のいかなる種類のアルミナセメントでも使用することが可能であるが、ＪＩＳ　Ｒ　２５１１「アルミナセメント」に規定されるものが好ましい。
【０００７】
本発明で使用する高炉徐冷スラグ粉末（以下、本スラグ粉という）は、徐冷されて結晶化した高炉スラグである。
高炉徐冷スラグの成分は高炉水砕スラグと同様の組成を有しており、具体的には、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、及びＭｇＯなどを主な化学成分とし、その他にＴｉＯ２、ＭｎＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｓ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、及びＦｅ２Ｏ３などが含有されている。
本スラグ粉のブレーン比表面積（以下、ブレーン値という）は、３，０００〜８，０００ｃｍ２／ｇが好ましく、４，０００〜６，０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。ブレーン値が３，０００ｃｍ２／ｇ未満では優れた中性化抑制効果を得られない場合があり、８，０００ｃｍ２／ｇを超えると作業性が悪くなる場合がある。
また、本スラグ粉のガラス化率は３０％以下が好ましく、１０％以下がより好ましい。ガラス化率が３０％を超えると中性化抑制効果がなくなるばかりか、水和熱が大きくなる場合がある。
【０００８】
本発明でいうガラス化率（Ｘ）はＸ（％）＝（１−Ｓ／Ｓｏ）×１００として求められる。
ここで、Ｓは粉末Ｘ線回折法により求められる高炉徐冷スラグ中の主要な結晶化合物であるメリライト（ゲーレナイト２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２とアケルマナイト２ＣａＯ・ＭｇＯ２・ＳｉＯ２の固溶体）のメインピークの面積であり、Ｓｏは高炉徐冷スラグを１，０００℃で３時間加熱し、その後５℃／分の冷却速度で冷却したもののメリライトのメインピークの面積を表す。
【０００９】
本発明において、アルミナセメントと高炉徐冷スラグの配合割合は、アルミナセメント１００部に対して、５〜３００部であり、１０〜１００部が好ましい。５部未満では中性化抑制効果が得られない場合があり、３００部を超えてもさらなる効果の増進が期待できないばかりか、作業性が悪くなる場合がある。
【００１０】
本発明のセメント組成物はそれぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部をあるいは全部を混合しておいても差し支えない。
【００１１】
本発明のセメント組成物の粒度は使用する目的・用途に依存するため特に限定されるものではないが、通常、ブレーン値で３，０００〜８，０００ｃｍ２／ｇが好ましく、４，０００〜６，０００ｃｍ２／ｇがより好ましい。３，０００ｃｍ２／ｇ未満では本発明の効果が充分に得られない場合があり、８，０００ｃｍ２／ｇを超えると作業性が悪くなる場合がある。
【００１２】
本発明で使用する水量は、使用する材料の種類や配合により変わるため一義的に決定されるものではないが、通常、水／セメント比で２５〜６０％が好ましく、３０〜５０％がより好ましい。２５％未満では充分な作業性を得られない場合があり、６０％を超えると充分な強度発現性が得られない場合がある。
【００１３】
本発明では、本発明のセメント組成物や骨材の他に、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤、ビニロン繊維、アクリル繊維、及び炭素繊維等の繊維状物質、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、セメント混和用ポリマーディスパージョン、収縮低減剤、凝結調整剤、ベントナイトなどの粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体等のうちの一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。
【００１４】
本発明では，各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめその一部、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
混合装置としては、既存の如何なる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサー、オムニミキサー、ヘンシェルミキサー、Ｖ型ミキサー、及びナウターミキサーなどが挙げられる。
【００１５】
【実施例】
以下、実験例により本発明をさらに詳しく説明する。
【００１６】
実験例１
水／セメント比＝４０％、セメント／砂比＝１／３．５の配合を用い、アルミナセメント１００部に対して、表１に示す高炉徐冷スラグを２０部配合してモルタルを調製した。
なお、高炉徐冷スラグは不活性の無機粉末とみなし、その量を砂から差し引いた。
また、モルタルのフロー値が１７５±５ｃｍとなるように、減水剤を併用した。
調製したモルタルを用いて硬化体を作製し、材齢１日で脱型後、２０℃、Ｒ．Ｈ．６０％で乾燥養生を行った。モルタルの材齢１、７、及び２８日における圧縮強度を測定した。
また、材齢２８日養生後、中性化促進試験を行った。結果を表１に併記する。
なお、すべての試験は２０℃の恒温室内で行った。
【００１７】
＜使用材料＞
アルミナセメント：市販のアルミナセメント、ブレーン値４，７５０ｃｍ２／ｇ、密度３．０１ｇ／ｃｍ３
本スラグ粉Ａ：ブレーン値２，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３、ガラス化率５％
本スラグ粉Ｂ：ブレーン値３，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３、ガラス化率５％
本スラグ粉Ｃ：ブレーン値４，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３、ガラス化率５％
本スラグ粉Ｄ：ブレーン値５，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３、ガラス化率５％
本スラグ粉Ｅ：ブレーン値６，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３、ガラス化率５％
本スラグ粉Ｆ：ブレーン値８，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３、ガラス化率５％
本スラグ粉Ｇ：ブレーン値１０，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３、ガラス化率５％
水　　　　：水道水
減水剤　　：ナフタレンスルホン酸系高性能減水剤、市販品
砂　　　　：ＪＩＳ標準砂
【００１８】
＜測定方法＞
圧縮強度　：４×４×１６ｃｍの供試体を作製し、ＪＩＳ　Ｒ　５２０１に準じて材齢２８日強度を測定
中性化深さ：４×４×１６ｃｍの供試体を作製し、材齢２８日まで２０℃水中養生を施した後、大気圧下３０℃、相対湿度６０％、炭酸ガス濃度５％の環境で中性化促進を行い、８週間後に供試体を輪切りし、断面にフェノールフタレインアルコール溶液を塗布して中性化深さを確認
【００１９】
【表１】
2004123452.tif 000002
【００２０】
実験例２
表２に示す本スラグ粉を使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００２１】
＜使用材料＞
本スラグ粉Ｈ：ブレーン値５，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３、ガラス化率１０％
本スラグ粉Ｉ：ブレーン値５，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３、ガラス化率２０％
本スラグ粉Ｊ：ブレーン値５，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３、ガラス化率３０％
本スラグ粉Ｋ：ブレーン値５，０００ｃｍ２／ｇ、密度３．００ｇ／ｃｍ３、ガラス化率４０％
【００２２】
【表２】
2004123452.tif 000003
【００２３】
実験例３
表３に示す本スラグ粉Ｄを用いたこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に併記する。
【００２４】
【表３】
2004123452.tif 000004
【００２５】
実施例４
本スラグ粉Ｄを用い、表４に示す水／セメント比を用いたこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に併記する。
【００２６】
【表４】
2004123452.tif 000005
【００２７】
【発明の効果】
本発明により、アルミナセメントの持つ特徴を損なうことなく、中性化抵抗性に優れるセメント組成物が得られる。