(57)【要約】  【課題】高い流動性とともに優れた材料分離抵抗性を有するコンクリート用材料を提供する。【解決手段】セメント系粉体、ケイ酸カルシウム水和物、骨材及び水を含み、かつ、セメント系粉体１００重量部に対して水が２０〜６０重量部である高流動コンクリート混練物に係る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント系粉体、ケイ酸カルシウム水和物、骨材及び水を含み、かつ、セメント系粉体１００重量部に対して水が２０〜６０重量部である高流動コンクリート混練物。
【請求項２】
ケイ酸カルシウム水和物が、平均粒径１〜１０μｍの微粒子である請求項１記載の高流動コンクリート混練物。
【請求項３】
ケイ酸カルシウム水和物が、セメント系粉体１００重量部に対して０．００１〜３重量部である請求項１又は２に記載の高流動コンクリート混練物。
【請求項４】
土木学会規準ＪＦＣＥ−Ｆ  ５１１−１９９９「高流動コンクリートの充てん装置を用いた間げき通過試験方法（案）」による充てん高さが３００ｍｍ以上である請求項１〜３のいずれかに記載の高流動コンクリート混練物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動性に優れた新規なコンクリート混練物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建設現場における打設作業の簡素化あるいは振動締め固めによる騒音対策のために、流動性と材料分離抵抗性に優れたコンクリート用材料の使用例が増加しつつある。
【０００３】
上記のようなコンクリート用材料としては、例えば１）セメント量が４００〜５００ｋｇ／ｍ3、水／セメント比（重量比）が４０〜５０％であり、増粘作用を示す水溶性高分子が配合された増粘剤系高流動コンクリート用材料、２）材料中の粉体量を多くし（例えば５００ｋｇ／ｍ3以上）、減水剤（例えば高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等）が添加され、水／粉体比（重量比）を３５％以下にした粉体系高流動コンクリート用材料等が知られている。
【０００４】
しかしながら、これらの材料は、次の（１）（２）に示すような問題があり、さらなる改善が必要とされている。
【０００５】
（１）近年のコンクリート構造物は、断面形状がより複雑化している。また、強度を高めるために鉄筋が密に配置される傾向にある。このため、上記のような材料を用いて施工するに際しては、入念な締め固めを行わなければならない。締め固めが不十分な場合には充填不足となるおそれがある。
【０００６】
上記１）の材料を使用する場合、適度な粘性を得るために、一般的なコンクリート用材料に比べて水／セメント比を高くする必要がある。水／セメント比が高くなると単位体積当たりの粉体量が減少し、打設時の自己充填性が損なわれ、硬化後のコンクリートの乾燥収縮が大きくなるという問題が起こる。別の問題として、上記１）の材料では、コンクリート材料の中で突出して高価な増粘剤を必要とすることから、これが低コスト化の妨げになる。
【０００７】
上記２）の材料を用いる場合、粉体としてセメントのみを使用するときは、打設後のセメントの発熱反応により、硬化後のコンクリートに温度応力によってひび割れが発生したり、ペースト中の毛細管中の水分気散に起因する乾燥収縮が多くなるという問題がある。しかも、上記２）の材料では、粉体としてセメント、炭酸カルシウム粉末、高炉水砕スラグ粉末、フライアッシュ、シリカフューム等の無機粉体を添加した場合、反応性の低下に伴って初期強度発現が遅延するという問題も生じる。
【０００８】
（２）生コンプラントにおいて、安定した品質のコンクリートを提供するためには、使用材料の品質管理が重要である。特に、細骨材の表面水は、高流動コンクリートの自己充填性に大きな影響を及ぼすために、高流動コンクリートの製造時において、表面水の管理が必要となる。
【０００９】
上記１）の材料では、増粘剤が、表面水の変動によるコンクリート品質の変動を抑制する役割を果たしているものの、その効果は十分なものとは言えない。
【００１０】
上記２）の材料では、表面水が変動した場合にもコンクリート品質を安定化させるために予めコンクリートの目標品質を高く設定しなければならなず、コスト高の原因にもつながる。
【特許文献１】特開平１１−２７８９０８号公報
【特許文献２】特開平１１−２７８９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明は、上記従来技術の欠点を解消するためになされたものであり、特に高い流動性とともに優れた材料分離抵抗性を有するコンクリート用材料を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、特定組成からなる材料が上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、下記の高流動コンクリート混練物に係る。
【００１４】
１．  セメント系粉体、ケイ酸カルシウム水和物、骨材及び水を含み、かつ、セメント系粉体１００重量部に対して水が２０〜６０重量部である高流動コンクリート混練物。
【００１５】
２．  ケイ酸カルシウム水和物が、平均粒径１〜１０μｍの微粒子である前記項１記載の高流動コンクリート混練物。
【００１６】
３．  ケイ酸カルシウム水和物が、セメント系粉体１００重量部に対して０．００１〜３重量部である前記項１又は２に記載の高流動コンクリート混練物。
【００１７】
４．  土木学会規準ＪＦＣＥ−Ｆ  ５１１−１９９９「高流動コンクリートの充てん装置を用いた間げき通過試験方法（案）」による充てん高さが３００ｍｍ以上である前記項１〜３のいずれかに記載の高流動コンクリート混練物。
【発明の効果】
【００１８】
本発明混練物によれば、特定の水量をもつ組成物中において、ケイ酸カルシウム水和物を粘性付与剤として使用しているので、高い流動性を確保できる。
【００１９】
しかも、本発明混練物は、優れた材料分離抵抗性を発揮することができる。すなわち、水が存在していても材料分離（固液分離）が起こりにくく、しかも水量の変動による流動性の変動が効果的に抑制される。
【００２０】
このような特徴をもつ本発明混練物をコンクリート用材料として用いることによって、機械的強度に優れた硬化体を効率的かつ確実に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の高流動コンクリート混練物は、セメント、ケイ酸カルシウム水和物、骨材及び水を含み、かつ、セメント系粉体１００重量部に対して水が２０〜６０重量部であることを特徴とする。
【００２２】
セメント系粉体は、必須成分としてセメントを含有し、任意成分として粉末状セメント混和材（ただし、ケイ酸カルシウム水和物及び骨材に相当するものを除く。）を含有するものをいう。
【００２３】
セメントとしては、その種類の制限はなく、例えば各種ポルトランドセメント（普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、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、耐硫酸塩ポルトランドセメント等）、高炉セメント、シリカセメント、アルミナセメント、高炉セメント、膨張セメント、超速硬セメント等が挙げられる。これらは１種又は２種以上で使用することができる。また、これらのセメントは、市販品を使用することもできる。
【００２４】
上記混和材としては、例えば炭酸カルシウム（石灰石）、フライアッシュ、シリカフューム、スラグ粉等の公知の材料が挙げられる。これらは１種又は２種以上で使用することができる。また、これらの混和材は、市販品を使用することもできる。
【００２５】
ケイ酸カルシウム水和物は、公知のもの又は市販品を使用することもできる。例えば、ゾノトライト、トバモライト、フォシャジャイト、ジャイロライト、ヒレブランダイト、ローゼンハナイト、トラスコタイト、リエライト、カルシオコンドロダイト、アフィライト、準結晶質珪酸カルシウム水和物（ＣＳＨｎ）等の各種ケイ酸カルシウム水和物が挙げられる。
【００２６】
ケイ酸カルシウム水和物は、天然又は合成であっても良い。合成ケイ酸カルシウム水和物としては、例えば、石灰原料と珪酸原料とから水熱反応によって得られるものを好適に使用することができる。好ましくは、セメントを湿式粉砕することによって水和反応させて得られる生成物をケイ酸カルシウム水和物として使用することができる。セメントとしては、前記で掲げた各種セメントを使用することができる。
【００２７】
ケイ酸カルシウム水和物の形態は限定的でなく、粉末状、スラリー状等のいずれの形態であってもよい。ケイ酸カルシウム水和物の粉末は、ケイ酸カルシウム水和物の一次粒子であっても良いし、一次粒子が凝集して二次粒子を形成しているものであってもよい。本発明では、ケイ酸カルシウム水和物粉末は、特に平均粒径１〜１０μｍ、特に２〜８μｍの微粒子であることが望ましい。この場合のＢＥＴ比表面積は、３０ｍ2／ｇ以上、特に８０ｍ2／ｇ以上、さらには１００ｍ2／ｇ以上であることが望ましい。なお、本明細書におけるＢＥＴ比表面積は、窒素ガスの吸着量に基づいて求めたＢＥＴ法による比表面積である。
【００２８】
ケイ酸カルシウム水和物をスラリー状（特に水性スラリー）として使用する場合は、一般的には固形分濃度７０〜９５％で使用すれば良い。このときスラリー中に含まれる水分は、本発明混練物に含まれる水含有量として算入する。
【００２９】
ケイ酸カルシウム水和物の使用量は、用いる成分の性状等に応じて適宜設定することができるが、一般的にはセメント系粉体１００重量部に対して０．００１〜３重量部とすることが望ましい。
【００３０】
骨材は、本発明混練物の用途、使用目的等に応じた大きさ、比重（密度）等の骨材を適宜選択することができる。従って、大きさについては、粗骨材及び細骨材（ＪＩＳ  Ａ  ０２０３）のいずれも使用することができる。また、比重について、普通骨材、軽量骨材、超軽量骨材等を適宜選択して使用できる。これらの骨材の供給源も限定されず、例えば川砂、川砂利、山砂利、火山磔、砕石等のいずれも用いることができる。これらは、使用に際して、必要に応じて分級することもできる。
【００３１】
好ましくは、本発明では、粗骨材及び細骨材を組み合せて用いることができる。例えば、密度１．５〜３．０ｇ／ｃｍ3の粗骨材と密度１．５〜３．０ｇ／ｃｍ3の細骨材とを組み合わせることができる。
【００３２】
本発明における骨材の使用量は、本発明混練物の目的とする性状、特性等により異なるが、通常はセメント系粉体１００重量部に対して２８０〜３２０重量部、特に２９０〜３１０重量部とすることが好ましい。特に、前記のように粗骨材と細骨材とを組み合わせて使用する場合には、両者の割合は、重量比で粗骨材：細骨材＝１：０．９〜１．３（特に１：１〜１．２）とすることが望ましい。
【００３３】
水は、水道水、工業用水等を適宜使用すれば良い。水の使用量は、本発明混練物の所望の性状等によって適宜変更できるが、一般的にはセメント系粉体１００重量部に対して２０〜６０重量部、特に２０〜５０重量部、さらには２８〜４８重量部とすることが好ましい。
【００３４】
本発明混練物では、これらの成分のほか、必要に応じて各種セメント又はコンクリート中に配合して用いられる公知の混和剤が使用できる。例えば、ＡＥ剤、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤、増粘剤、硬化促進剤、凝結遅延剤、収縮低減剤、超遅延剤、気泡剤、発泡剤、消泡剤、防水剤等が挙げられる。その他にも、無機繊維・有機繊維、ポリマー等を配合することもできる。
【００３５】
本発明混練物は、これらの各成分を均一に混合できる限り特に限定されない。例えば、ミキサ、ニーダー等の公知の装置を使用して混合すれば良い。また、プレミックスでも良いし、現場で混練物を調製することもできる。
【００３６】
本発明混練物は、優れた流動性を有する。特に、土木学会規準ＪＦＣＥ−Ｆ  ５１１−１９９９「高流動コンクリートの充てん装置を用いた間げき通過試験方法（案）」による充てん高さが３００ｍｍ以上、好ましくは３２０ｍｍ以上という数値を示す。しかも、この流動性は、本発明混練物に含まれる水量が変動しても、あまり影響されない。例えば、水量が１０ｋｇ／ｍ3の増減が生じても、充てん高さの変動は３０ｍｍ以内に抑えられる。特に、好ましくは、充てん高さ３００ｍｍ以上を維持しながら変動が３０ｍｍ以内に抑制される。
【００３７】
本発明混練物は、公知のコンクリート用材料（混練物）と同様の使用方法・用途に適用することができる。例えば、本発明混練物を用いて流し込み、圧入、吹き付け等の方法により打設した後、養生を行うことによって各種の建築構造物・土木構造物、コンクリート製品等をつくることができる。
【実施例】
【００３８】
以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより明確にする。ただし、本発明の範囲は、これら実施例の範囲に限定されない。
【００３９】
実施例１及び比較例１〜３
表１に示す配合で２軸強制練りミキサ（容量０．０６ｍ3）を用いて９０秒間混合することによりコンクリート用混練物を製造した。
【００４０】
【表１】
2005263518.tif 000002
なお、表１中の各原料としては、以下のものをそれぞれ使用した。
【００４１】
水：工業用水
セメント系粉体：普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント製）
石灰石微粉末：ブレーン比表面積５０００ｍ2／ｇの石灰石微粉末（近江鉱業製）
細骨材：野洲川産川砂と揖斐川産川砂との混合砂（重量比で野洲川産川砂：揖斐川産川砂＝７：３）、密度２．６０ｇ／ｃｍ3、粗粒率*２．７７
粗骨材：高槻産砕石、密度２．６９ｇ／ｃｍ3、粗粒率*２．７７
＊粗粒率：０．１５ｍｍから８０ｍｍまでの１０種類の標準フルイ（８０ｍｍ、４０ｍｍ、２０ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍ、２．５ｍｍ、１．２ｍｍ、０．６ｍｍ、０．３ｍｍ及び０．１５ｍｍ）で、骨材をふるいにかけて各フルイにとどまる骨材の割合（％）を合計した値を１００で割った数値（％）である。
【００４２】
高性能ＡＥ減水剤：ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
増粘剤：メチルセルロース系増粘剤
粘性付与剤：ケイ酸カルシウム水和物（比表面積１５２ｍ2／ｇ、平均粒径２．５μｍ）、高炉セメントＢ種（住友大阪セメント製）と温水（９０℃）とを固形分濃度２０重量％となるように配合してスラリーを調製し、そのスラリーをタワーミル（製品名「ＫＷ−５」クボタ製）で３時間湿式粉砕して得られた微粉スラリーを粘性付与剤として用いた。
【００４３】
試験例１
実施例及び比較例で得られた混練物について、１）充てん高さ、２）材齢３日の圧縮強度、３）乾燥収縮ひずみ（乾燥期間１３週）を調べた。その結果を表２に示す。
【００４４】
なお、各試験は、以下の方法でそれぞれ実施した。
【００４５】
充てん高さ：土木学会規準ＪＦＣＥ−Ｆ  ５１１−１９９９「高流動コンクリートの充てん装置を用いた間げき通過試験方法（案）」
圧縮強度：
乾燥収縮びすみ：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」
【００４６】
【表２】
2005263518.tif 000003
表２に示すように、本発明の混練物の充てん高さ３００ｍｍ以上であり、圧縮強度も所定の値を満たしていることがわかる。
【００４７】
試験例２
実施例及び比較例の混練物について、水量を１０ｋｇ／ｍ3増加させた場合及び減少させた場合の充てん高さの変動を調べた。その結果を表３に示す。
【００４８】
【表３】
2005263518.tif 000004
表３の結果からも明らかなように、比較例の混練物は、水量の変動によって充てん高さが１５〜７５ｍｍと大きく変動している。これに対し、実施例１の混練物は、その変動値が１５〜２５ｍｍと小さく、水量の変動による影響を受けにくいものであることがわかる。