(57)【要約】  【課題】亜硫酸ガスなどの影響を受けた排水や下水は酸性水となり、セメントの主成分であるカルシウムシリケートに作用し、コンクリートを劣化させるところとなった。  【解決手段】セメントと高炉水砕スラグとからなる結合材にあって、高炉水砕スラグを結合材重量の４０〜７０パーセントに調製し、この結合材と粗骨材及び細骨材からなる混合物を、結合材重量の０．５〜２．５パーセントの減水剤、及び結合材重量の０．７０〜２．０パーセントの重合度が５００００〜１２００００の高重合メラミンホルマリン縮合物塩を添加した水にて練り混ぜてなる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと高炉水砕スラグとからなる結合材にあって、高炉水砕スラグを結合材重量の４０〜７０パーセントに調製し、この結合材と粗骨材及び細骨材からなる混合物を、結合材重量の０．５〜２．５パーセントの減水剤、及び結合材重量の０．７０〜２．０パーセントの重合度が５００００〜１２００００の高重合メラミンホルマリン縮合物塩を添加した水にて練り混ぜてなる耐酸性コンクリート。
【請求項２】
結合材重量の２．５〜５パーセントのシリカフュームをさらに添加してなる請求項１記載の耐酸性コンクリート。
【請求項３】
減水剤が、重合度２０００〜４０００のメラミンホルマリン縮合物塩である請求項１又は２記載の耐酸性コンクリート。
【請求項４】
セメントが、ポルトランドセメントである請求項１、２又は３記載の耐酸性コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境からの影響を受けやすい下水道や排水路などを構築する現場打ちコンクリート構造物、ボックスカルバートやヒューム管などのコンクリート製品、さらには地下部に構築されるコンクリート構造物に用いられる耐酸性コンクリートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、暗渠を構築するために現場にて打設されるコンクリートや、ボックスカルバートやヒューム管などのコンクリート製品に使用されるコンクリートとしては、通常、普通ポルトランドセメントを結合材として、砂岩系、石灰岩系の砕石や砂を骨材とした組成のものが一般的である。このようなコンクリートにおいては、混和剤として、ナフタリンスルホン酸塩系のポリオール系などの減水剤、場合によっては石灰系あるいはエトリンガイト系の膨張剤などを用いている。
【０００３】
このようなコンクリートで製造されたボックスカルバートなどのコンクリート製品を用いて例えば下水道を構築した場合に、内部を流れる下水によっては下水中の有機物と細菌との作用により例えば亜硫酸ガスなどの硫酸分が発生して下水が酸性水となり、ポルトランドセメントの主成分であるカルシウムシリケート（ｍＣａＯ，  ｎＳｉＯ2）と反応することがある。この結果、ポルトランドセメント中のカルシウム分が硫酸イオンと反応して、コンクリート中に石膏（ＣａＳＯ2）が生成されて膨張したりあるいは溶解したりすることでコンクリートが劣化して、コンクリート製品の耐久性に問題を生じさせることになった。
【０００４】
このような不具合に鑑みて、近年では、上述の酸性化した下水がコンクリート製品に染み込まないように、そのような下水に直接接する構造物内面をポリマーシートでラミネートするなどの方法が採られたり、既設の構造物の場合には、ポリマーテープなどにより被覆するなどの対策を施している。
【０００５】
また例えば、特許文献１には、コンクリート自体がこのような酸性を呈する環境に対して耐性を備えるように配合された耐酸性コンクリートが考えられている。
【特許文献１】特開平１０−２１８６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上述のポリマーシートなどを用いるものでは、その施工に要する作業時間が長くなるなどで全体としての製造費用が高くなるとともに、ポリマーシートにピンホールが一つでもあいていると所望の効果が望めないと言った問題があった。つまり、コンクリートを被覆したポリマーシートにピンホールがあいていると、そのピンホールから上述の硫酸分などがコンクリートに侵入する。この結果、ポリマーシートで被覆していない場合と同様に、コンクリートが酸性化した下水に浸食されてしまい、ポリマーシートが機能しないものとなった。
【０００７】
又、特許文献１のものでは、非常に粘性のあるコンクリートであるため、必要なワーカビリティを確保するために添加水を過剰気味に加える必要があるが、この過剰な添加水が、養生後の硬化体内部に残存し、強度低下の原因になるという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、このような不具合を解消して、過剰な添加水を必要とせず、酸性の環境においても劣化を防止することができる耐酸性コンクリートを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明の耐酸性コンクリートは、セメントと高炉水砕スラグとからなる結合材にあって、高炉水砕スラグを結合材重量の４０〜７０パーセントに調製し、この結合材と粗骨材及び細骨材からなる混合物を、結合材重量の０．５〜２．５パーセントの減水剤、及び結合材重量の０．７０〜２．０パーセントの重合度が５００００〜１２００００の高重合メラミンホルマリン縮合物塩を添加した水にて練り混ぜてなることを特徴とする。
【００１０】
本発明において、結合材はセメントと高炉水砕スラグとで構成される。この場合、高炉水砕スラグの量は、通常コンクリートに用いるセメントの重量を１００とした場合に、その重量の０．４０〜０．７０重量パーセントを置換する量に設定するものである。セメントとしては、ポルトランドセメント及び混合セメントなどが挙げられる。ポルトランドセメントは各種のものが存在するが、特殊なものである必要ななく、普通ポルトランドセメントを使用するものである。なお、他のポルトランドセメント、例えば早強ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセメントなどであってもよい。混合セメントとしては、高炉セメントやシリカセメント等が挙げられる。
【００１１】
高炉水砕スラグは、粉末度がブレーン値で６０００〜８０００ｃｍ2／ｇのものが好ましい。
【００１２】
減水剤としては、ナフタリンスルホン酸塩、ポリカルボン酸塩、低重合のメラミンホルマリン縮合物塩などが挙げられる。硬化したコンクリートに対して樹脂特性を付与するには、重合度が２０００〜４０００のメラミンホルマリン縮合物塩つまりメラミンのホルマリン縮合物が好ましい。
【００１３】
粗骨材及び細骨材は、特に限定されるものではなく、当該分野で広く用いられているものを用いるものであってよい。なお、粗骨材としては、カルシウムの含有量が他と比較して少ない岩石が好ましく、具体的には例えば花崗岩系の岩石が好ましい。
【００１４】
このような構成において、カルシウム分をほとんど含んでいない高炉水砕スラグでセメントの所定量を置換することにより、同量（同重量）のセメントだけの結合材よりも結合材中の全体のカルシウム分を減少させるものである。このため、酸性の強い環境において使用される場合に、上述のような硫酸分と反応するカルシウム分が少ないことから、石膏が生成されることを低減させることが可能になる。又、高炉水砕スラグを用いることは、高炉水砕スラグの水和反応がセメントより遅く、その結果として製造上は非効率となるが、上述したような微粉の高炉水砕スラグを用いることにより、その比表面積を増やし水和反応速度をセメントに近づけることで、製造効率の低下を防止することが可能になる。また、このような高炉水砕スラグは、硬化後のコンクリート表面を緻密にするように作用し、吸水率を低減させることで耐酸性が向上するように機能するものである。
【００１５】
また、高重合、具体的には重合度が５００００〜１２００００のメラミンのホルマリン縮合物すなわち混和剤としての高重合メラミンホルマリン縮合物塩は、少量添加でメラミン樹脂の特性をコンクリートに付与し、好ましく耐酸性の向上に寄与するものである。又、このような高重合メラミンホルマリン縮合物塩は増粘作用を生じるため、例えばボックスカルバートなどのコンクリート製品の型枠への打ち込みが容易になるとともに、型枠面側にメラミン樹脂が滲み出てきて、硬化後のコンクリートの耐酸性、耐薬品性、耐吸水性などを高めるように作用する。
【００１６】
耐酸性をさらに向上させるためには、シリカフュームを細骨材の一部として、結合材重量の２．５〜５．０重量パーセントに相当する量を細骨材に対して置換して用いるものである。シリカフュームは、シリカそのものの超微粉末であり、耐酸性セメントとして知られているシリカセメントに配合されているものと同種のものであってよい。シリカセメントは特殊なセメントであることから入手が困難で、コスト的にも難点があるために汎用性に欠けるが、セメントにシリカフュームを加えることで、シリカセメントの耐酸性に近い効果を付与させることができる。又シリカフュームは、セメントの結晶空隙を少なくするので、強度を高くする効果もあり、上述した効果に合わせた複合効果により耐酸性を向上させるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、以上説明したような構成であり、製造時にあっては特別な作業なく通常のコンクリートと同様に製造することができるとともに、経済的にも安価に製造することができ、かつ硬化後における撥水性能を有して耐酸性を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００１９】
コンクリート配合表−１に具体的な配合を示す第一〜第六実施例は、設計強度が４０Ｎ／ｍｍ2に設定したコンクリート配合で、セメントとして普通ポルトランドセメントを使用し、粉末度がブレーン値で６０００ｃｍ2／ｇの高炉水砕スラグを使用するものである。そして、普通ポルトランドセメントと高炉水砕スラグとにより結合材が構成されるものである。
【００２０】
同表において、配合番号Ａ−１のものは、本発明の耐酸性コンクリートに対する比較例のための配合である。
【００２１】
第一実施例（配合番号Ａ−２）は、高炉水砕スラグを結合材の重量の５０重量パーセントに調製とした結合材を使用する配合であり、以下同様に、第二実施例（配合番号Ａ−３）〜第五実施例（配合番号Ａ−６）は高炉水砕スラグを６０重量パーセント、第六実施例（配合番号Ａ−７）は高炉水砕スラグを７０重量パーセントにそれぞれ調製した結合材のものである。
【００２２】
配合番号Ａ−３の第二実施例については、高重合メラミンホルマリン縮合物塩を配合していない。配合番号Ａ−４の第三実施例、配合番号Ａ−５の第四実施例、配合番号Ａ−６の第五実施例にあってはこの順に、高重合メラミンホルマリン縮合物塩の量を多くした。すなわち、第三実施例においては、高重合メラミンホルマリン縮合物塩を結合材重量の１．０パーセント配合し、同様に、第四実施例では１．５パーセント、第五実施例では２．５パーセント、それぞれ配合した。
【００２３】
第一実施例〜第六実施例において、細骨材と骨材全量との絶対容積比である細骨材率（Ｓ／ａ）は、同一とした。骨材は、例えば花崗岩系の粗骨材を使用するものであり、細骨材は標準砂などの砂であってよい。
【００２４】
なお、コンクリート配合表−１においては、高重合メラミンホルマリン縮合物塩について、高重合メラミンと略記している。また減水剤として、メラミン系減水剤である重合度２０００〜４０００のメラミンホルマリン縮合物塩を使用した。
【００２５】
【表１】
2007091510.tif 000002
【００２６】
以上の配合により、コンクリートを混練し、各実施例において以下に列記する項目について測定を行った。測定結果を、表「測定値−１」に示す。
【００２７】
（１）その練り上がり性状、スランプ値、練り上がり単位容積質量、空気量
（２）強度特性：圧縮強度［蒸気による加熱養生による］（材令：２週、４週）
（３）耐酸性試験：材令４週の試験体を５％硫酸液に浸漬し、浸漬後１週、２週及び４週後における試験体の重量変化を測定して求める（浸漬材令：１週、２週、４週）
【００２８】
【表２】
2007091510.tif 000003
【００２９】
配合番号Ａ−１の比較例では、５％硫酸液と過酷な条件であったこともあり、浸漬材令１週で試験体表面のペースト部分が溶解する状況となり、浸漬材令２週では表層部分の細骨材が剥落し始め、測定結果でも全重量のおよそ１％剥落した。
【００３０】
ポルトランドセメントの一部を高炉水砕スラグに置換したもの、つまり配合番号Ａ−２〜配合番号Ａ−７の第一実施例〜第六実施例は、浸漬１週でわずかに表層のペースト部分が溶解する状況となったが、重量は多少増える結果であった。この結果は、高炉水砕スラグの硬化結晶がゲル的な要素を呈するため、そのゲル部分に水分が吸着していると推測される。このことは、コンクリートの劣化に対する影響は少なく、第一実施例〜第六実施例の試験体の状態もひび割れや骨材の剥落はほとんど認められず、耐酸性は通常のコンクリートとの比較では有効性が認められた。
【００３１】
第六実施例では、多少早期強度の低下が見とれる測定結果で、この第六実施例における高炉水砕スラグの配合量（置換率）より以上に配合量を高くした場合には、耐酸性を向上させることには有効となるが、強度の発現が遅れることを考慮すればコンクリート製品の製造上には非効率となることが予想される。
【００３２】
以上のように、高重合メラミンホルマリン縮合物塩を結合材重量の１．５パーセント添加した第一、第四及び第六実施例では、浸漬材令が１週から４週における重量差が減量ではなく増量していることから耐酸性が向上していることが認められた。
【００３３】
なお、第五実施例にあっては、コンクリートの粘性が高く、スランプロス（練り終わり終了後のスランプ値が小さく、早期に流動性が失われる性状）を呈することが明らかとなる結果であり、高重合メラミンホルマリン縮合物塩の添加は２．５パーセント以上がコンクリートの生産上好ましくないことを確認した。
【００３４】
次にメラミン系減水剤である低重合メラミンホルマリン縮合物塩に代えてナフタリン系減水剤（ナフタリンスルホン酸塩系の減水剤）を添加した第七実施例（配合番号Ｂ−１）、メラミン系減水剤を使用するとともにシリカフュームを添加した第八実施例（配合番号Ｃ−２）〜第十実施例（配合番号Ｃ−４）について説明する。これらの第七実施例〜第十実施例においても、設計強度は上述の各実施例と同じである。また、試験における測定項目についても、上述の各実施例と同じである。第七実施例〜第十実施例の配合をコンクリート配合表−２に示すとともに、その試験結果の測定値を表「測定値−２」に示す。
【００３５】
配合番号Ｂ−１の第七実施例は、減水剤以外の配合については上記第四実施例と同じである。ただし、ナフタリン系減水剤の量は、メラミン系減水剤の場合に比べて少なく、ほぼ１／２程度にした。
【００３６】
シリカフュームについては、配合番号Ｃ−２の第八実施例、配合番号Ｃ−３の第九実施例、配合番号Ｃ−４の第十実施例の順に、その配合量を多くした。すなわち、第八実施例では、シリカフュームを結合材重量の２．０パーセント、第九実施例では２．５パーセント、第十実施例では５．０パーセントをそれぞれ配合した。
【００３７】
【表３】
2007091510.tif 000004
【００３８】
【表４】
2007091510.tif 000005
【００３９】
第七実施例にあっては、減水剤としてナフタリンスルホン酸塩系の減水剤を使用したが、このように減水剤をメラミン系減水剤とは異なるものを使用してもコンクリートの各種の性能に与える影響は少なく、高重合メラミンホルマリン縮合物塩と併用してもコンクリートの性能を低下させるものではないことを確認した。
【００４０】
シリカフュームの添加が、耐酸性に好影響を与えることが確認できた。すなわち、結合材に対する配合率（添加率）は、第八実施例において浸漬材令の２週と４週との重量差が０．６５パーセントと小さく、同様に第九実施例においては重量差が０．５２パーセントとなり、シリカフュームの配合量を多くすることにより、高重合メラミンホルマリン縮合物塩の発揮する効果と相乗して、耐酸性を向上させるものとなった。
【００４１】
これに対して、第十実施例ではシリカフュームを添加したことによる効果は認められたが、浸漬材令の２週と４週との重量差が０．４３パーセントとなり、第九実施例の二倍の配合率であるにもかかわらず、その効果は第九実施例とあまり変わらないものであった。この第十実施例にあってはむしろ、粘性が高くなる傾向にあり、コンクリート製品などを製造するに際しては、型枠などへのコンクリートの打ち込みにやや難のある練り上がり状態となった。
【００４２】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の活用例として、現場にて打設されて構築される下水道や排水路等や、ボックスカルバート、ヒューム管、マンホール、Ｕ字側溝など、排水路や下水路を構成するコンクリート製品が挙げられる。また、温泉がある地域や温泉の近傍において、硫黄分を含むガスや冷水、温水などに接する可能性が高い地域の地下部に構築されるコンクリート構築物に使用することができる。