(57)【要約】      （修正有）【課題】長期間、高温および／または多湿の条件下で保管した場合でも、モルタル等の混練時間の延長を抑制することができるシリカフューム含有セメント組成物等を提供する。【解決手段】ポルトランドセメント、ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇのシリカフューム、およびブレーン比表面積が１５００〜５０００ｃｍ２／ｇの生石灰粉末を含むシリカフューム含有セメント組成物であって、前記シリカフュームの含有量が、前記ポルトランドセメント１００質量部に対し１０〜５０質量部であり、前記生石灰粉末の含有量が、前記ポルトランドセメントとシリカフュームの合計１００質量部に対し０．３〜１．０質量部であるシリカフューム含有セメント組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポルトランドセメント、ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇのシリカフューム、およびブレーン比表面積が１５００〜５０００ｃｍ２／ｇの生石灰粉末を含むシリカフューム含有セメント組成物であって、
前記シリカフュームの含有量が、前記ポルトランドセメント１００質量部に対し１０〜５０質量部であり、
前記生石灰粉末の含有量が、前記ポルトランドセメントとシリカフュームの合計１００質量部に対し０．３〜１．０質量部である、シリカフューム含有セメント組成物。
【請求項２】
前記ポルトランドセメント１００質量部に対し、さらに、石英粉末、火山灰、フライアッシュ、高炉スラグ粉末、石灰石粉末、砕石粉末、石炭ガス化スラグ粉末、および石膏から選ばれる１種以上の無機粉末を１００質量部以下含む、請求項１に記載のシリカフューム含有セメント組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシリカフューム含有セメント組成物、細骨材、減水剤、および水を含むモルタル。
【請求項４】
請求項１または２に記載のシリカフューム含有セメント組成物、細骨材、粗骨材、減水剤、および水を含むコンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリカフューム含有セメント組成物であって、該組成物を長期間、高温および／または多湿の条件下で保管した場合でも、該組成物を用いたモルタルやコンクリートの混練時間の延長を抑制できるシリカフューム含有セメント組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリカフュームは、高強度モルタルおよび高強度コンクリート用混和材として多用されている。
かつては、ＢＥＴ比表面積が１０ｍ２／ｇ程度の比較的粒径の大きなシリカフュームが入手できたが、最近では、さまざまな要因により該シリカフュームは入手が困難になりつつある。そのため、ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇの微小なシリカフュームを使わざるを得ない状況にある。
【０００３】
しかし、ＢＥＴ比表面積が１５ｍ２／ｇ以上のシリカフュームを含むセメント組成物（以下「シリカフューム含有セメント組成物」という。）は、保管期間が長期化する程、シリカフュームの一部が凝集して不均質な凝集物が生じ易い。そして、該凝集物が生じた組成物を用いたモルタルやコンクリート（以下「モルタル等」という。）は混練時間が延長するため、その分、生コンクリート工場やコンクリート製品工場において製造効率が低下する。特に、シリカフューム含有セメント組成物を高温および／または多湿の条件下で保管すると、前記混練時間は著しく延長する。ちなみに、前記長期化とは概ね１ヶ月以上、前記高温とは概ね３０℃以上、前記多湿とは概ね７０％（相対湿度）以上である。
【０００４】
かかる問題に対し、本願出願人は、既に、凝集したシリカフュームを含むセメント組成物の処理方法を提案している（特許文献１）。該方法は、凝集したシリカフューム等と、ポルトランドセメントとを含むセメント組成物を、ブレード状の撹拌羽根を有する混合機を用いて撹拌処理する方法である。そして、処理後のセメント組成物は、モルタル等の混練時間の延長を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２０１４−１１２６０８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そして、本発明は、これをさらに進めて、前記処理方法を用いるまでもなく、長期間、高温および／または多湿の条件下で保管した場合でも、混練時間の延長を抑制できるシリカフューム含有セメント組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、前記目的を達成するために鋭意検討した結果、特定のブレーン比表面積を有する生石灰粉末を、特定の量を含むシリカフューム含有セメント組成物を用いたモルタル等は、混練時間の延長を抑制できることを見い出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は下記の構成を有するシリカフューム含有セメント組成物である。
【０００８】
［１］ポルトランドセメント、ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ２／ｇのシリカフューム、およびブレーン比表面積が１５００〜５０００ｃｍ２／ｇの生石灰粉末を含むシリカフューム含有セメント組成物であって、
前記シリカフュームの含有量が、前記ポルトランドセメント１００質量部に対し１０〜５０質量部であり、
前記生石灰粉末の含有量が、前記ポルトランドセメントとシリカフュームの合計１００質量部に対し０．３〜１．０質量部である、シリカフューム含有セメント組成物。
［２］前記ポルトランドセメント１００質量部に対し、さらに、石英粉末、火山灰、フライアッシュ、高炉スラグ粉末、石灰石粉末、砕石粉末、石炭ガス化スラグ粉末、および石膏から選ばれる１種以上の無機粉末を１００質量部以下含む、前記［１］に記載のシリカフューム含有セメント組成物。
［３］前記［１］または［２］に記載のシリカフューム含有セメント組成物、細骨材、減水剤、および水を含むモルタル。
［４］前記［１］または［２］に記載のシリカフューム含有セメント組成物、細骨材、粗骨材、減水剤、および水を含むコンクリート。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のシリカフューム含有セメント組成物は、長期間、高温および／または多湿の条件下で保管した場合でも、該組成物を含むモルタル等の混練時間の延長を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ミキサ電流値と練混ぜ時間の関係の一例を示すグラフである。  出典：野村博史ら、“低水結合材比ペーストの練混ぜによる粒子の凝集・分散状態評価に関する一考察”、第６９回セメント技術大会講演要旨、１５６頁、２０１５年
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、前記のとおり、ポルトランドセメント、特定のＢＥＴ比表面積を有するシリカフューム、および特定のブレーン比表面積を有する生石灰粉末を、それぞれ特定量含むシリカフューム含有セメント組成物である。以下、本発明について、該セメント組成物の構成成分等に分けて詳細に説明する。
【００１２】
１．ポルトランドセメント 
本発明で用いるセメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、および低熱ポルトランドセメントから選ばれる１種以上が挙げられる。
これらのセメントの中でも、モルタル等の流動性や作業性等の観点から、好ましくは耐硫酸塩ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、または低熱ポルトランドセメントである。
【００１３】
２．シリカフューム
本発明で用いるシリカフュームのＢＥＴ比表面積は１５〜２５ｍ２／ｇである。ＢＥＴ比表面積が該範囲を外れると、シリカフュームの入手が困難になるほか、モルタル等の流動性や強度発現性が低下する。なお、該ＢＥＴ比表面積は、好ましくは１７〜２２ｍ２／ｇである。
また、本発明のシリカフューム含有セメント組成物中のシリカフュームの含有量は、ポルトランドセメント１００質量部に対し１０〜５０質量部である。シリカフュームの含有量が該範囲を外れると、モルタル等の流動性や強度発現性が低下するほか、モルタル等の混練時間が著しく延長するおそれがある。なお、前記シリカフュームの含有量はポルトランドセメント１００質量部に対し、好ましくは１５〜４５質量部、より好ましくは２０〜４０質量部、さらに好ましくは２５〜３５質量部である。
【００１４】
３．生石灰粉末
本発明で用いる生石灰粉末のブレーン比表面積は１５００〜５０００ｃｍ２／ｇである。ブレーン比表面積が該範囲を外れると、シリカフューム含有セメント組成物の保管期間の長期化により、モルタル等の混練時間が著しく延長するおそれがある。なお、生石灰粉末の前記ブレーン比表面積は、好ましくは２０００〜４５００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２５００〜４５００ｃｍ２／ｇ、さらに好ましくは３０００〜４０００ｃｍ２／ｇである。
また、本発明で用いる生石灰粉末は、好ましくは、純度が９３質量％以上の生石灰（外部から添加する物質）であって、膨張材中やセメントクリンカ中の遊離石灰（内在する物質）とは異なるものである。後述する実施例において示すように、膨張材中やセメントクリンカ中の遊離石灰は、前記生石灰と比べ、シリカフューム含有セメント組成物を長期間、高温および／または多湿の条件下で保管した場合にモルタル等の混練時間がより長くなる。
ここで、前記膨張材中の遊離石灰は、例えば、特開２００４−３１５２４０号公報に記載のＣａＯを主要化学成分とする水和膨張性クリンカ粉砕物中の遊離生石灰や、特開２００８−２６６１３２号公報に記載の膨張性混和材の構成成分の１つであるクリンカ組成物中のＣａＯが挙げられる。また、前記セメントクリンカ中の遊離石灰は、例えば、特開２０１３−４７１５４号公報に記載の高活性セメントクリンカ中の遊離石灰が挙げられる。
【００１５】
また、本発明のシリカフューム含有セメント組成物中の生石灰粉末の含有量は、ポルトランドセメントとシリカフュームの合計１００質量部に対し、０．３〜１．０質量部である。生石灰粉末の含有量が０．３質量部未満では、シリカフューム含有セメント組成物を長期間、高温および／または多湿の条件下で保管した場合に、モルタル等の混練時間が著しく延長する。また、生石灰粉末の含有量が１．０質量部を超えると、モルタル等の流動性は低下する傾向にあるほか、モルタル等を蒸気養生や温水養生等の加熱養生をすると、強度発現性が低下する。なお、前記生石灰粉末の含有量は、ポルトランドセメントとシリカフュームの合計１００質量部に対し、好ましくは０．４〜０．９５質量部、より好ましくは０．５〜０．９質量部、さらに好ましくは０．６〜０．８質量部である。
【００１６】
４．任意の構成成分
本発明のシリカフューム含有セメント組成物は、前記構成成分に加え、任意の構成成分として、石英粉末、火山灰、フライアッシュ、高炉スラグ粉末、石灰石粉末、砕石粉末、石炭ガス化スラグ粉末、および石膏から選ばれる無機粉末の１種以上を含むことができる。これらの無機粉末は、モルタル等の長期の強度発現性、流動性、および作業性等の物性の改善に寄与する。また、ブレーン比表面積が異なる同種の前記無機粉体（例えば、ブレーン比表面積が４０００ｃｍ２／ｇと８０００ｃｍ２／ｇの石英粉末）を組み合わせて用いれば、モルタル等の流動性と作業性が向上する。これらの無機粉末のうち、モルタル等の流動性と作業性の向上には、石英粉末、フライアッシュ、石灰石粉末、および高炉スラグ粉末が有効である。
また、本発明のシリカフューム含有セメント組成物中の前記無機粉末の含有量は、モルタル等の前記物性の向上の観点から、ポルトランドセメント１００質量部に対し、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは２０〜６０質量部、さらに好ましくは３０〜５０質量部である。また、前記無機粉末のブレーン比表面積は、モルタル等の前記物性の向上の観点から、好ましくは３０００〜１００００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３５００〜９０００ｃｍ２／ｇ、さらに好ましくは３５００〜８０００ｃｍ２／ｇである。
【００１７】
本発明のシリカフューム含有セメント組成物は前記構成成分を混合して製造する。そして、該混合装置は、容器回転型、容器固定型に特に限定されず、前者では水平円筒型、Ｖ型、ダブルコーン型など、後者では混合羽根が、リボン型、スクリュー型、パドル型、気流で攪拌するエアブレンディング型などの公知の装置が使用できる。
【００１８】
５．モルタル等
本発明のモルタルは、本発明のシリカフューム含有セメント組成物、細骨材、減水剤、および水を含むものであり、また、本発明のコンクリートは、さらに粗骨材を含むものである。
前記細骨材は、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、硅砂、人工細骨材（例えば、スラグ細骨材、およびフライアッシュ等を焼成してなる焼成細骨材等）、および再生細骨材から選ばれる１種以上が挙げられる。
また、前記減水剤は、ＪＩＳ  Ａ  ６２０４「コンクリート用化学混和剤」に規定する標準形減水剤、標準形ＡＥ減水剤、高性能減水剤、標準形高性能ＡＥ減水剤から選ばれる１種以上が挙げられる。また、これらの減水剤を減水成分で表わせば、ポリカルボン酸、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、リグニンスルホン酸、およびこれらの塩から選ばれる１種以上が挙げられる。
前記水は、ＪＩＳ  Ａ  ５３０８「レディーミクストコンクリート」附属書Ｃに適合するものを用いる。ただしスラッジ水は除く。
また、前記粗骨材は、川砂利、山砂利、陸砂利、砕石、人工粗骨材（例えば、スラグ粗骨材、およびフライアッシュ等を焼成してなる焼成粗骨材等）、および再生粗骨材から選ばれる１種以上が挙げられる。
さらに、本発明のモルタル等は、曲げ強度や破壊エネルギーの向上のために、金属繊維、有機繊維、および炭素繊維から選ばれる１種以上を含んでもよく、強度発現性の向上のために、消泡剤を含んでもよい。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は該実施例に限定されない。
１．使用材料
以下に、使用した材料を示す。
（１）中庸熱ポルトランドセメント
太平洋セメント社製
（２）シリカフューム
ＢＥＴ比表面積：２０ｍ２／ｇ
（３）生石灰
ブレーン比表面積：２８００ｃｍ２／ｇ、試薬１級（純度  ９７質量％以上）
（４）細骨材
静岡県掛川市産の山砂
（５）ポリカルボン酸系高性能減水剤
マスターグレニウムＳＰ８ＨＵ[登録商標]、ＢＡＳＦジャパン社製
（６）消泡剤
マスターエア４０４[登録商標]、ＢＡＳＦジャパン社製
（７）水
水道水
（８）石灰石粉末
ブレーン比表面積：３５００ｃｍ２／ｇ、クロンカル  ＭＣ−３５[商品名]、旭鉱末社製
（９）生石灰系膨張材
ブレーン比表面積：３５００ｃｍ２／ｇ、遊離石灰の含有率：５０質量％、ハイパーエクスパン［登録商標］、太平洋マテリアル社製
【００２０】
２．シリカフューム含有セメント組成物の製造
表１に示す配合に従い各構成成分を計量した後、パドル型粉体ミキサを用いて混合し、シリカフューム含有セメント組成物（実施例１、２、および比較例１〜５）を製造した。
【００２１】
【表１】
2017081763.tif 000002
【００２２】
３．シリカフューム含有セメント組成物の保管  前記シリカフューム含有セメント組成物をビニール袋に封入した後、表２に示す保管条件（温度、相対湿度、および保管期間）Ａ〜Ｆで保管した。なお、保管条件Ａ、Ｂは多湿環境下での長期保管を想定し、保管条件Ｃ、Ｄは夏季の保管を想定し、保管条件Ｅ、Ｆはサイロ内での保管を想定して、保管条件を設定した。
【００２３】
【表２】
2017081763.tif 000003
【００２４】
４．保管後のシリカフューム含有セメント組成物を用いたモルタルの諸物性の測定  （１）モルタルの作製  下記（i）〜（iv）に示す配合のモルタルの全材料を、ホバートミキサーに一括して投入した後、低速で混練してモルタルを作製した。なお、モルタルの混練時間は、表３に示す流動化時間＋１８０秒とした。  （i）水／シリカフューム含有セメント組成物の質量比：０．１４  （ii）細骨材／シリカフューム含有セメント組成物の質量比：０．３３  （iii）高性能減水剤の添加量：シリカフューム含有セメント組成物×１．６％、  （iv）消泡剤の添加量：シリカフューム含有セメント組成物×０．１％  
【００２５】
（２）モルタルの流動化時間とフローの測定  シリカフューム含有セメント組成物を用いたモルタルの混練時の性状は、初めは粉状から徐々に大きな塊状に変化し、さらに混練すると、流動化した状態に変化する。この変化をミキサ電流値で示したのが図１であり、ミキサ電流値が急激に上昇する時点はモルタルの流動化の開始時点を示す。そして、流動化時間は、混練開始時から前記流動化が開始した状態（０打フローで１３０±１０ｍｍ）に至るまでの混練時間（練混ぜ時間）で表わす。このようにして測定したモルタルの流動化時間を表３に示し、混練後のモルタルの０打フローを表４に示す。なお、「０打フロー」とは、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１「セメントの物理試験方法  １１.フロー試験」において、１５回の落下運動を省いた試験方法を用いて測定したモルタルのフローである。
【００２６】
【表３】
2017081763.tif 000004
【００２７】
【表４】
2017081763.tif 000005
【００２８】
（３）モルタルの圧縮強度の測定
前記シリカフューム含有セメント組成物を用いたモルタルを、内径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円筒形の内部空間を有する型枠に打設して、２０℃で２４時間静置した後に脱型して供試体を得た。次に、この供試体を、（ａ）２０℃で材齢７日まで水中養生するか、または（ｂ）８５℃で材齢３日まで温水養生した後、ＪＩＳ  Ａ  １１０８「コンクリートの圧縮強度試験」に準拠して、前記供試体の圧縮強度を測定した。前記水中養生した供試体の圧縮強度を表５に、前記温水養生した供試体の圧縮強度を表６に示す。
【００２９】
【表５】
2017081763.tif 000006
【００３０】
【表６】
2017081763.tif 000007
【００３１】
（４）試験の結果
表３に示すように、保管条件Ａ〜Ｆにおいて、比較例１、２、４、５の流動化時間は２８０〜８００秒と大きく変動するが、これに対し、実施例１、２の流動化時間の変動幅は１０５〜２７０秒と、比較例の変動幅の１／３程度と小さく、また、実施例１、２の流動化時間は２７０秒以下と短かい。
また、表４〜表６に示すように、長期間保管した場合や高温・多湿の環境で保管した場合であっても、実施例１、２のフローおよび圧縮強度は良好である。
したがって、本発明のシリカフューム含有セメント組成物は、保管期間が長い場合や、高温および／または多湿の条件下で保管されても、モルタル等の混練時間の延長は短く、モルタル等の流動性や強度発現性の低下は小さいことが分かる。
【図１】
2017081763.tif 000008