(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナセメントと、SiO2とAl2O3を含有する流動接触分解用触媒又は廃活性白土焼却である無機物質からなる結合材、骨材、及び水を混練りしてなり、SiO2とAl2O3を含有する無機物質のSiO2が40〜98部でAl2O3が0.5〜40部であり、水／結合材比が22〜60％であるセメントコンクリートを、練り混ぜてから加温養生するまでの前置時間が８時間以内、昇温速度が5℃/hr〜30℃/hr、養生温度が40〜80℃、養生温度の保持時間が３〜７時間で硬化してなるセメントコンクリート硬化体。
【請求項２】
請求項１に記載のセメントコンクリート硬化体の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載のセメントコンクリート硬化体の製造方法で使用するセメントコンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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コンクリート硬化体、その製造方法、及びそれに使用するセメントコンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
化学薬品を、製造したり取り扱う化学工場や、様々な化学薬品や汚染物質等を取り扱う下水道施設や高度浄水処理場等においては、化学劣化に対する抵抗性の高いコンクリートを用いて、構造物を構築することが求められている。
【０００３】
また、化学的に厳しい環境に置かれるコンクリート構造物の補修や補強については、劣化部位を覆うように保護材を設置したり、さらに修復後に表面に保護材を設置したりしている。
このような補修や補強に用いる保護材として、化学抵抗性の高い塗料やセメントを塗布したりして、表面を保護したり、定期的に補修を施す必要があった。
【０００４】
化学劣化に対する抵抗性が高いセメントとして、アルミナセメントが知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、アルミナセメントやスラグ組成物を含むセメント・モルタル組成物を30℃以上の温度で養生する高強度モルタル硬化体の製造方法等も知られている（特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、アルミナセメントは、ポルトランドセメントに比べて初期の強度発現が速やかであるが、水和物の転化により長期強度が低下するという課題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２６１３７２号公報
【特許文献２】特開２００６−０６２９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
化学劣化抵抗性が高くても、コンクリートにひび割れが生じると塩分や硫酸塩等がコンクリート中に入り込み、鉄筋や躯体を劣化させることがあり、ひび割れ抵抗性の向上が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、アルミナセメントと、SiO2とAl2O3を含有する流動接触分解用触媒又は廃活性白土焼却である無機物質からなる結合材、骨材、及び水を混練りしてなり、SiO2とAl2O3を含有する無機物質のSiO2が40〜98部でAl2O3が0.5〜40部であり、水／結合材比が22〜60％であるセメントコンクリートを、練り混ぜてから加温養生するまでの前置時間が８時間以内、昇温速度が5℃/hr〜30℃/hr、養生温度が40〜80℃、養生温度の保持時間が３〜７時間で硬化してなるセメントコンクリート硬化体であり、該セメントコンクリート硬化体の製造方法であり、該セメントコンクリート硬化体の製造方法で使用するセメントコンクリートである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明方法でセメントコンクリートを養生することによって、膨張性が付与することができ、従来からの化学劣化抵抗性に加え、ひび割れ抵抗性も付与することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明で使用する部や％は、特に規定のない限り質量基準である。
また、本発明で言うセメントコンクリートとは、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。
【００１２】
本発明で使用するアルミナセメントは、モノカルシウムアルミネートを主要鉱物として含有するクリンカー粉砕物から得られるものであり、例えば、市販品では、電気化学工業株式会社製商品名「デンカアルミナセメント１号」、「デンカアルミナセメント２号」、及び「デンカハイアルミナセメント」、ラファージュ社製商品名「セカール71」や「セカール80」などを用いることができる。
【００１３】
アルミナセメントの粉末度は水和活性の面で、ブレーン値で2,000〜8,000cm2/gが好ましい。2,000cm2/g未満ではSiO2とAl2O3を含有する無機物質との反応性が悪くなるおそれがあり、8,000cm2/gを超えると硬化が早くなり、作業性が確保しにくくなるおそれがある。
【００１４】
本発明で使用するSiO2とAl2O3を含有する無機物質（以下、シリカ物質という）は、化学成分としてSiO2とAl2O3を主成分とするものである。
シリカ物質としては、流動接触分解用触媒のＦＣＣ、廃活性白土焼却の「ハイクレー」、及び石炭灰（フライアッシュ）が挙げられる。
【００１５】
シリカ物質中のSiO2とAl2O3成分の配合割合は、SiO2が40〜98部でAl2O3が0.5〜40部が好ましく、SiO2が50〜85部でAl2O3が５〜35部がより好ましい。この範囲外では充分な膨張量と強度が得られなくなるおそれがある。
また、原料中には、MgO、Fe2O3、TiO2、及びZrO2などの不純物が含有されているが、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、含有していても構わない。ただし、K2O、Na2O、及びMgOの含有量は少ない方が好ましい。
【００１６】
本発明で使用するシリカ物質の粉末度は、ブレーン比表面積値（以下、ブレーン値という）で、1,000〜7,000cm2/gが好ましく、2,000〜6,000cm2/gがより好ましい。1,000cm2/g未満では水和活性が不充分で強度や膨張が不足するおそれがあり、7,000cm2/gを超えると粉砕動力がかかりすぎて不経済になるおそれがある。
【００１７】
本発明において、アルミナセメントと、シリカ物質からなる結合材100部中、シリカ物質は５〜50部が好ましく、10〜40部がより好ましい。５部未満では充分な膨張量が得られなくなるおそれがあり、50部を超えると充分な膨張量と圧縮強度が得られなくなるおそれがある。
【００１８】
本発明で使用する骨材は特に限定されるものではなく、砕砂、川砂、海砂、珪砂、石灰砂、砕石、川砂利、及び石灰石等、通常セメントコンクリート製造に用いられる材料を使用することが可能である。
骨材の使用量は特に限定されるものではないが、結合材100部に対して、50〜500部が好ましい。50部未満では結合材量が多くなり不経済になるおそれがあり、500部を超えると流動性や膨張性が得られなくなるおそれがある。
【００１９】
本発明で使用する水の量は特に限定されるものではないが、水／結合材比で22〜60％が好ましく、30〜50％がより好ましい。22％未満では所定の流動性を確保することが難しくなるおそれがあり、60％を超えると充分な膨張量や強度が得られなくなるおそれがある。
【００２０】
本発明では、セメント組成物の他に、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、流動化剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、ポリマ−、収縮低減剤、凝結調整剤、ベントナイトなどの粘土鉱物、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体、並びに、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のうちの一種又は二種以上を本発明の目的を阻害しない範囲で使用することが可能である。
【００２１】
本発明における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。
【００２２】
混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば傾胴ミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及びナウターミキサなどが挙げられる。
【００２３】
本発明における混練方法は特に限定されるものではなく、例えば、10〜20分で混合した材料を、傾胴ミキサ、二軸強制ミキサ、及びオムニミキサなどを使用し、水投入から、60〜180秒程度で混練することが通常である。
【００２４】
本発明では、例えば、練混ぜから８時間以内に、40〜80℃で加温養生することによって、膨張性を付与することが可能である。
加温養生の方法は特に限定されるものではなく、蒸気養生、オートクレーブ養生、いずれも可能である。
養生温度は、40〜80℃が好ましく、50〜65℃がより好ましい。養生温度が前記範囲外では膨張量が小さくなるおそれがある。
【００２５】
本発明で、コンクリートを練り混ぜてから加温養生するまでの前置時間は特に重要であり、８時間以内が好ましく、４時間以内がより好ましい。前置時間がこの範囲外では膨張量が小さくなるおそれがある。ただし、凝結調整剤等を用いて硬化を遅らせた場合にはこの限りではない。
【００２６】
昇温速度も特に重要であり、10℃/hr以上が好ましく、20℃/hrがより好ましい。昇温速度が遅いと膨張量が小さくなるおそれがあり、昇温速度が早すぎるとひび割れが発生するおそれがある。
【００２７】
養生温度の保持時間は特に限定されるものではないが、通常３〜６時間程度が好ましい。３時間未満では膨張量が小さくなるおそれがあり、６時間を超えて養生してもさらなる膨張量の増加は見込めない。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明の実験例に基づいて、本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２９】
実験例１
結合材として、アルミナセメント80部とシリカ物質（ＦＣＣ）20部を用いた。
表１に示す水／結合材比と結合材／砂比の配合でモルタルを調製し、20℃環境下で型枠に充填し、前置時間４時間で、昇温速度15℃／hrの速度で昇温し、表１に示す温度で保持時間５時間の蒸気養生を行い、供試体を成形した。
材齢１日で脱型後、圧縮強度と膨張量の測定を行い、その後水中養生を行い材齢７日で膨張量の測定を行った。結果を表１に併記する。
なお、水／結合材比が小さく、練り混ぜが困難な場合には、型詰できる程度に減水剤を添加した。
【００３０】
＜使用材料＞
アルミナセメント：電気化学工業株式会社製商品名「デンカアルミナセメント１号」、密度3.00g/cm3、ブレーン値5,000cm2/g
シリカ物質：流動接触分解用触媒のＦＣＣ、市販品、Al2O3 27.5％、SiO2 65.7％、密度2.70g/cm3
砂        ：JIS標準砂
水        ：水道水
減水剤    ：ポリカルボン酸系高性能減水剤、市販品
【００３１】
＜測定方法＞
圧縮強度  ：JIS R 5201に準拠
膨張量    ：JIS A 6202に準拠
【００３２】
【表１】
0005255240.tif 000002
【００３３】
実験例２
表２に示す結合材を用い、水／結合材比50％、結合材／砂比１／２としたモルタルを調製し、前置時間４時間、昇温速度15℃／hr、養生温度65℃、及び保持時間５時間とした蒸気養生を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。
【００３４】
＜使用材料＞
ハイクレー：ＨＫ、市販品、Al2O3 9.25％、SiO2 79.8％、密度1.97g/cm3
フライアッシュ：ＦＡ、セメント混和用、市販品、Al2O3 27.0％、SiO2 60.0％、密度2.05g/cm3
【００３５】
【表２】
0005255240.tif 000003
【００３６】
実験例３
アルミナセメント80部、ＦＣＣ20部からなる結合材を用い、水／結合材比50％、結合材／砂比１／２としたモルタルを調製し、表３に示す前置き時間、昇温速度15℃／hr、養生温度65℃、及び保持時間５時間とした蒸気養生をし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。
【００３７】
【表３】
0005255240.tif 000004
【００３８】
実験例４
アルミナセメント80部、ＦＣＣ20部からなる結合材を用い、水／結合材比50％、結合材／砂比１／２としたモルタルを調製し、前置時間４時間、表４に示す昇温速度、養生温度65℃、及び保持時間５時間とした蒸気養生以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に併記する。
【００３９】
【表４】
0005255240.tif 000005
【００４０】
実験例５
アルミナセメント80部、ＦＣＣ20部からなる結合材を用い、水／結合材比50％、結合材／砂比１／２としたモルタルを調製し、前置時間４時間、昇温速度15℃／hr、養生温度65℃、及び保持時間を表５に示す蒸気養生以外は実験例１と同様に行った。結果を表５に併記する。
【００４１】
【表５】
0005255240.tif 000006