(57)【要約】【課題】シリカフューム等の超微粉を使用しなくても極低水セメント比（水／セメント比が２０質量％以下）においても混練可能であり、かつ、混練時間を短縮することができるうえ、流動性にも優れるペースト・モルタル・コンクリートを製造することができるセメントを提供する。【解決手段】３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３含有量が４質量％以下、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３含有量が１０質量％以下で、全アルカリ量が０．６質量％以下であるポルトランドセメントクリンカーの粉砕物と石膏とを含み、ブレーン比表面積が４０００〜７０００ｃｍ２／ｇであるセメント。前記ポルトランドセメントクリンカーにおいては、極低水セメント比でのペースト・モルタル・コンクリートの混練性や流動性のさらなる向上の観点から、２ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量が４０〜６０質量％であることが好ましい。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３含有量が４質量％以下、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３含有量が１０質量％以下で、全アルカリ量が０．６質量％以下であるポルトランドセメントクリンカーの粉砕物と石膏とを含み、ブレーン比表面積が４０００〜７０００ｃｍ２／ｇであることを特徴とするセメント。
【請求項２】
ポルトランドセメントクリンカー中の２ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量が４０〜６０質量％である請求項１記載のセメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極低水セメント比（水／セメント比が２０質量％以下）でも混練性や流動性に優れるペースト・モルタル・コンクリートを製造することができるセメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
設計規準強度６０Ｎ／ｍｍ２以上の高強度セメント質硬化体（ペースト・モルタル・コンクリート）を得るためには、高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤（以下、この２種を併せて「高性能減水剤」という）を用い、混練物を密実に成形できる範囲において、水セメント比をできるだけ小さくすることが最も効果的な方法である。しかし、水セメント比を小さくすれば、ペースト・モルタル・コンクリートの混練性や流動性が低下し、水セメント比を極端に小さく（水／セメント比が２０質量％以下）すれば、混練性は著しく低下し混練時間が極端に長くなるとともに流動性も著しく低下する。
【０００３】
これを解決する手段として、シリカフューム等の超微粉を混和材として用いる方法がある（例えば、特許文献１）。シリカフュームは、比表面積２０ｍ２／ｇ程度、平均粒径０．１μｍ程度の球状粒子である。このようなシリカフュームを高性能減水剤と併用することにより、ペースト・モルタル・コンクリートの混練性や流動性を向上させることができるため、より低水セメント比でのペースト・モルタル・コンクリートの製造が可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２９３４９号公報（第５頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
シリカフュームには、粉体状、顆粒状のものがある。顆粒状シリカフュームは、セメントなどの粉体材料と同様な輸送、計量および投入装置を使用できるという長所があるが、分散性に劣り、混練性や流動性、強度発現性の向上効果が小さいという欠点がある。一方、粉体状シリカフュームでは、混練性や流動性、強度発現性の向上効果は優れているが、超微粉であるため取り扱いが困難であり、既存の輸送、計量および投入装置をそのまま使用し難いという欠点がある。また、シリカフュームは高価であるため、ペースト・モルタル・コンクリートのコストが高くなるという問題もある。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点、知見に鑑みなされたものであって、その目的は、シリカフューム等の超微粉を使用しなくても極低水セメント比（水／セメント比が２０質量％以下）においても混練可能であり、かつ、混練時間を短縮することができるうえ、流動性にも優れるペースト・モルタル・コンクリートを製造することができるセメントを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、特定の鉱物組成を有するポルトランドセメントクリンカーの粉砕物と石膏とを含む特定のブレーン比表面積のセメントであれば、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
即ち、本発明は、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３含有量が４質量％以下、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３含有量が１０質量％以下で、全アルカリ量が０．６質量％以下であるポルトランドセメントクリンカーの粉砕物と石膏とを含み、ブレーン比表面積が４０００〜７０００ｃｍ２／ｇであることを特徴とするセメントである（請求項１）。
また、本発明においては、前記ポルトランドセメントクリンカー中の２ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量が４０〜６０質量％であることが好ましい（請求項２）。ポルトランドセメントクリンカー中の２ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量が前記範囲である場合、極低水セメント比でのペースト・モルタル・コンクリートの混練性や流動性等をさらに向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のセメントは、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３（以降、Ｃ３Ａと略す）含有量が４質量％以下、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３（以降、Ｃ４ＡＦと略す）含有量が１０質量％以下で、全アルカリ量（以降、Ｒ２Ｏと称す）が０．６質量％以下であるポルトランドセメントクリンカーの粉砕物を含むものである。Ｃ３Ａ、Ｃ４ＡＦ、Ｒ２Ｏがこの範囲内のポルトランドセメントクリンカーを使用することにより、極低水セメント比においても混練可能であり、かつ、混練時間を短縮することができるうえ、流動性にも優れるペースト・モルタル・コンクリートを製造することができるセメントが得られる。Ｃ３Ａ、Ｃ４ＡＦ、Ｒ２Ｏのいずれかが前記範囲外では、極低水セメント比でのペースト・モルタル・コンクリートの混練性や流動性が低下するので好ましくない。なお、クリンカー中のＣ３Ａ、Ｃ４ＡＦ含有量は、化学成分Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３（質量％）から、Ｂｏｇｕｅの計算式を用いて算出される値である。また、クリンカー中のＲ２Ｏは、化学成分Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ（質量％）から、Ｎａ２Ｏ＋０．６５８Ｋ２Ｏにより算出される値である。
【００１０】
前記ポルトランドセメントクリンカーにおいては、極低水セメント比でのペースト・モルタル・コンクリートの混練性や流動性のさらなる向上の観点から、２ＣａＯ・ＳｉＯ２（以降、Ｃ２Ｓと略す）含有量が４０〜６０質量％であることが好ましい。このようなポルトランドセメントクリンカーとしては、低熱ポルトランドセメントクリンカーが挙げられる。
【００１１】
本発明のセメントは、石膏を含むものである。石膏としては、ニ水石膏、半水石膏、無水石膏又はこれらの混合物を使用することができる。石膏の添加量は、極低水セメント比でのペースト・モルタル・コンクリートの混練性や流動性の向上の観点、さらには凝結時間や強度発現性等の観点から、セメント中のＳＯ３含有量が２．０〜４．０質量％となる量が好ましい。
【００１２】
本発明のセメントのブレーン比表面積は４０００〜７０００ｃｍ２／ｇである。ブレーン比表面積をこの範囲とすることにより、極低水セメント比においても混練可能であり、かつ、混練時間を短縮することができるうえ、流動性にも優れるペースト・モルタル・コンクリートを製造することができる。ブレーン比表面積が４０００ｃｍ２／ｇ未満では、極低水セメント比でのペースト・モルタル・コンクリートの混練性や流動性が低下するので好ましくない。ブレーン比表面積が７０００ｃｍ２／ｇを越えると、粉砕に時間がかかりセメントの生産性が低下するうえ、極低水セメント比でのペースト・モルタル・コンクリートの混練性や流動性が低下するので好ましくない。
本発明においては、極低水セメント比でのペースト・モルタル・コンクリートの混練性や流動性のさらなる向上、さらには凝結時間や強度発現性等の観点から、セメントのブレーン比表面積は４３００〜６７００ｃｍ２／ｇが好ましく、４５００〜６５００ｃｍ２／ｇがより好ましい。
【００１３】
本発明のセメントの製造方法は、特に限定するものではなく、例えば、▲１▼ポルトランドセメントクリンカーと石膏を混合粉砕してもよいし、▲２▼ポルトランドセメントクリンカー粉砕物と石膏を混合してもよい。セメントの生産性等の観点から、本発明においては、前記▲１▼のポルトランドセメントクリンカーと石膏を混合粉砕することが好ましい。混合粉砕に使用する装置は特に限定するものではなく、ボールミル等で行えばよい。
【００１４】
本発明のセメントを使用して、ペースト・モルタル・コンクリートを製造する場合、その配合割合、混練方法、施工方法、養生方法は特に限定するものではない。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
１．使用材料
以下に示す材料を使用した。
１）セメントＡ；試製ポルトランドセメントクリンカー（Ｃ２Ｓ量５４質量％、Ｃ３Ａ量２．５質量％、Ｃ４ＡＦ量８．０質量％、Ｒ２Ｏ量０．５質量％）とニ水石膏との混合粉砕品（ブレーン比表面積４５５０ｃｍ２／ｇ）
セメントＢ；試製ポルトランドセメントクリンカー（Ｃ２Ｓ量５４質量％、Ｃ３Ａ量２．５質量％、Ｃ４ＡＦ量８．０質量％、Ｒ２Ｏ量０．５質量％）とニ水石膏との混合粉砕品（ブレーン比表面積５２００ｃｍ２／ｇ）
セメントＣ；低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製、ブレーン比表面積３３００ｃｍ２／ｇ）
セメントＤ；試製ポルトランドセメントクリンカー（Ｃ２Ｓ量２６質量％、Ｃ３Ａ量１０質量％、Ｃ４ＡＦ量１０質量％、Ｒ２Ｏ量０．６質量％）とニ水石膏との混合粉砕品（ブレーン比表面積５０００ｃｍ２／ｇ）
２）細骨材；小笠産陸砂
３）粗骨材；岩瀬産砕石
４）高性能減水剤；「レオビルドＳＰ−８ＨＵ  Ｘ２」（ポゾリス物産製）
５）水；水道水
【００１６】
２．ペーストの調製および評価
前記各セメント、高性能減水剤および水を使用して表１に示す配合のペーストを調製した。ペーストの調製は、各材料をホバートミキサに投入して混練することにより行った。
【００１７】
得られたペーストについて、下記の特性を測定した。
（１）混練時間
各材料が均一に混合され、かつ施工に適する流動性に達するまでに要する混練時間を測定した。
（２）フロー値
「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載される方法において、１５回の落下運動を行わないで測定した。
（３）Ｊｐロート流下時間
土木学会規準ＪＳＣＥ−Ｆ  ５３１−１９９９（ＰＣグラウトの流動性試験方法）に記載される方法において、Ｊｐロートから４００ｃｍ３が流下する時間を測定した。
（４）圧縮強度
ペーストをφ５０×１００ｍｍの型枠に流し込み、２０℃で３日間水中養生後、８５℃で４８時間蒸気養生し、得た硬化体の圧縮強度（３本の平均値）を測定した。
結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
2004168604.tif 000002
【００１９】
表１より、
１）実施例１〜４から、本発明のセメントを使用したペーストでは、極低水セメント比（水／セメント比が２０質量％以下）においても混練可能であり、かつ、混練時間を短縮することができるうえ、流動性にも優れることが判明した。また、本発明のセメントを使用したペーストでは、強度発現性にも優れることが判明した。
一方、
２）比較例１〜２から、ブレーン比表面積が小さいセメントを使用したペーストでは、極低水セメント比（水／セメント比が２０質量％以下）においては、混練性が著しく低下し混練時間が極端に長くなるとともに流動性も著しく低下することが確認された。また、比較例３から、Ｃ３Ａ含有量が多いセメントを使用したペーストでは、極低水セメント比（水／セメント比が２０質量％以下）においては、混練性が著しく低下することが確認された。
【００２０】
３．コンクリートの調製および評価
前記セメント、高性能減水剤、細骨材、粗骨材および水を使用して表２に示す配合のコンクリートを調製した。コンクリートの調製は、各材料をニ軸ミキサに投入して混練することにより行った。
【００２１】
【表２】
2004168604.tif 000003
【００２２】
得られたコンクリートについて、下記の特性を測定した。
（１）混練時間
各材料が均一に混合され、かつ施工に適する流動性に達するまでに要する混練時間を測定した。
（２）スランプフロー
「ＪＩＳ  Ａ  １１５０（コンクリートのスランプフロー試験方法）」に準じて測定した。
（３）Ｖロート流下時間
土木学会規準ＪＳＣＥ−Ｆ  ５１２−１９９９（高流動コンクリートの漏斗を用いた流下試験方法（案））に記載される方法に準じてＶロートの流下時間を測定した。
（４）圧縮強度
コンクリートをφ１０×２０ｃｍの型枠に流し込み、２８日間水中養生し、得た硬化体の圧縮強度（３本の平均値）を測定した。
結果を表３に示す。
【００２３】
【表３】
2004168604.tif 000004
【００２４】
表３より、
１）実施例５〜６から、本発明のセメントを使用したコンクリートでは、極低水セメント比（水／セメント比が２０質量％以下）においても混練可能であり、かつ、混練時間を短縮することができるうえ、流動性にも優れることが判明した。また、本発明のセメントを使用したコンクリートでは、強度発現性にも優れることが判明した。
一方、
２）比較例４〜５から、ブレーン比表面積が小さいセメント（比較例４）、Ｃ３Ａ含有量が多いセメント（比較例５）を使用したコンクリートでは、極低水セメント比（水／セメント比が２０質量％以下）においては、混練性が著しく低下することが確認された。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のセメントでは、シリカフューム等の超微粉を使用しなくても極低水セメント比（水／セメント比が２０質量％以下）においても混練可能であり、かつ、混練時間を短縮することができるうえ、流動性にも優れるペースト・モルタル・コンクリートを製造することができる。