(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性組成物、水、細骨材及び化学混和剤を含むセメント組成物、及び粗骨材を含むコンクリートであって、
前記水硬性組成物は、シリカフューム、メタカオリン及び膨張材を含むモルタル・コンクリート用混和材、及びセメントを含む結合材を含み、
前記結合材１００質量部に対して、前記シリカフュームを１〜１４質量部含み、前記メタカオリンを１〜１４質量部含み、且つ前記膨張材を０．１〜５質量部含み、
前記モルタル・コンクリート用混和材１００質量部中の前記膨張材の含有量が３〜１５質量部であり、
前記コンクリート１ｍ３中に、
前記結合材を２００〜７００ｋｇ、
前記水を１３０〜２００ｋｇ、
前記シリカフュームを５〜３５ｋｇ、
前記メタカオリンを５〜３５ｋｇ、
前記膨張材を１〜１０ｋｇ、
前記細骨材を５００〜１５００ｋｇ、及び
前記粗骨材を５００〜１５００ｋｇ含む、コンクリート。
【請求項２】
前記メタカオリン１００質量部中の非晶質の含有量が８０質量部以上である、請求項１に記載のコンクリート。
【請求項３】
前記モルタル・コンクリート用混和材の全量を基準とする、膨張材由来のＣａＯ量が１．０〜１０．０質量％である、請求項１又は２に記載のコンクリート。
【請求項４】
前記モルタル・コンクリート用混和材１００質量部中の前記膨張材の含有量が４．５〜１３．５質量部である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のコンクリート。
【請求項５】
前記水硬性組成物は、前記結合材１００質量部に対して、前記膨張材を０．３〜４質量部含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のコンクリート。
【請求項６】
前記メタカオリンは結晶質鉱物を含有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のコンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モルタル・コンクリート用混和材に関する。また本発明は、該混和材を含む水硬性組成物、セメント組成物及びコンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、国や地方自治体の財政逼迫、インフラの安定的な供用などの観点から、鉄筋コンクリート（ＲＣ）構造物の長寿命化の必要性が高まっている。ＲＣ構造物の経年劣化の主たる要因の一つとして、塩害が挙げられる。塩害による劣化は、劣化因子である塩化物イオンがコンクリート中に浸透し、鉄筋腐食を促進させることでＲＣ構造物の性能を低下させるものである。
【０００３】
塩化物イオンの浸透に対する抵抗性の高い、高耐久のコンクリートを製造するためには、混和材を添加する方法がよく知られている。一般的には、ポゾラン反応性を有するもの、潜在水硬性を有するもの等が選択されており、具体的には高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、火山灰、珪酸白土等が挙げられる。上記以外の混和材としては、例えばシリカフュームが挙げられる。シリカフュームはＳｉＯ２を主成分とする微粒子である。
【０００４】
その他の混和材としては、例えばメタカオリンが挙げられる。メタカオリンはＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３を主成分とする微粒子である。非特許文献１では、メタカオリンを含有する人工ポゾランを高炉スラグ微粉末と併用した場合に、高炉セメントと比べ、塩化物浸透抵抗性や圧縮強度の向上がみられることが報告されており、そのメカニズムは、コンクリート組成物が緻密化するためとされている。
【０００５】
また、コンクリートやモルタルの収縮補償や、ひび割れの低減を図ることを目的とした混和材として、膨張材が知られている。非特許文献２では、カルシウムアルミネートの一種であるＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３と膨張材を添加した普通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硬化体を塩水浸漬した場合、硬化体が緻密化して、塩化物イオンの拡散が抑制された結果を報告している。
【０００６】
さらに、特許文献１には、混和材としてシリカフュームとメタカオリンとを組み合わせて使用した場合、それぞれを単独で等量使用する場合よりも塩化物浸透抵抗性が高くなることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−８８７７７号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】江口康平、武若耕司、山口明伸、久徳貢大、「高炉セメントコンクリートの高耐久化を目指した人工ポゾランの品質改善効果」、コンクリート工学年次論文集、Ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．１、ｐｐ．７６１−７６６、２０１１
【非特許文献２】伊藤慎也、盛岡実、伊藤孝文、伊代田岳史「塩素固定化材と膨張材を併用した低熱ポルトランドセメントの耐塩性評価」、セメント・コンクリート論文集、Ｖｏｌ．６９、ｐｐ．２２１−２２７、２０１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ＲＣ構造物の長寿命化によるライフサイクルコストの更なる低減を目指すためには、圧縮強度等の基礎的な性能を損なわずに、塩化物浸透抵抗性を更に向上させる最適な組み合わせで混和材を用いることが必要とされる。
【００１０】
本発明は、圧縮強度やフレッシュ性状などの基礎的な性能を損なうことなく、塩化物浸透抵抗性に優れるモルタル・コンクリートを得ることが可能な、モルタル・コンクリート用混和材を提供することを目的とする。本発明はまた、該混和材を含む水硬性組成物、セメント組成物及びコンクリート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】
【００１１】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、セメントの一部を置換する混和材として、少なくともシリカフュームとメタカオリンとを併用することが上記目的の達成に有用であることを見出した。その上で、シリカフューム及びメタカオリンに、汎用的な膨張材を組み合わせたコンクリートの塩化物浸透抵抗性を調査したところ、特定の混合比率で両者を組み合わせることで、従来技術よりも優れた性能を発現することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、シリカフューム、メタカオリン及び膨張材を含むモルタル・コンクリート用混和材であって、モルタル・コンクリート用混和材１００質量部中の膨張材の含有量が３〜１５質量部である、モルタル・コンクリート用混和材を提供する。このような混和材をセメントの一部に置換して使用することで、圧縮強度やフレッシュ性状などの基礎的な性能を損なうことなく、塩化物浸透抵抗性に非常に優れたセメント組成物及びコンクリートを得ることができる。
【００１３】
本発明の効果をより安定的且つより高水準に達成する観点から、メタカオリン１００質量部中の非晶質の含有量が８０質量部以上であることが好ましい。
【００１４】
本発明の効果をより安定的且つより高水準に達成する観点から、モルタル・コンクリート用混和材の全量を基準とする、膨張材由来のＣａＯ量が１．０〜１０．０質量％であることが好ましい。
【００１５】
本発明は、また、上記のモルタル・コンクリート用混和材及び結合材を含む水硬性組成物であって、結合材がセメントを含み、結合材１００質量部に対して、シリカフュームを１〜１４質量部含み、メタカオリンを１〜１４質量部含み、且つ膨張材を０．１〜５質量部含む、水硬性組成物を提供する。
【００１６】
本発明は、また、塩化物浸透抵抗性に優れるセメント組成物を提供する。すなわち、本発明は、上記の水硬性組成物、水、細骨材及び化学混和剤を含む、セメント組成物を提供する。
【００１７】
本発明は、また、塩化物浸透抵抗性に優れるコンクリートを提供する。すなわち、本発明は、上記のセメント組成物及び粗骨材を含むコンクリートであって、コンクリート１ｍ３中に、結合材を２００〜７００ｋｇ、水を１３０〜２００ｋｇ、シリカフュームを５〜３５ｋｇ、メタカオリンを５〜３５ｋｇ、膨張材を１〜１０ｋｇ、細骨材を５００〜１５００ｋｇ、及び粗骨材を５００〜１５００ｋｇ含む、コンクリートを提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、圧縮強度やフレッシュ性状などの基礎的な性能を損なうことなく、塩化物浸透抵抗性に優れるモルタル・コンクリートを得ることが可能な、モルタル・コンクリート用混和材を提供することができる。また、本発明によれば、該混和材を含む水硬性組成物、セメント組成物及びコンクリートを提供することができる。本発明のモルタル・コンクリート用混和材を用いることで、圧縮強度発現性及び塩化物浸透抵抗性を高水準に達成できるセメント組成物及びコンクリートが提供される。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
＜モルタル・コンクリート用混和材＞
本実施形態に係るモルタル・コンクリート用混和材は、シリカフュームと、メタカオリンと、膨張材とを含む。
【００２１】
（シリカフューム）
シリカフュームは、金属シリコン、フェロシリコン、電融ジルコニア等を製造する際に発生する、排ガス中のダストを集塵して得られる副産物である。シリカフュームの主成分は、アルカリ溶液中で溶解する非晶質のＳｉＯ２であり、その含有率は９０〜９８質量％程度である。このようなシリカフュームを用いることで、モルタル及びコンクリートにおける高い圧縮強度、高い引張強度及び高い流動性を確保できる。
【００２２】
シリカフュームのブレーン比表面積を特に限定するものではないが、マイクロフィラー効果及び反応性向上と、流動性確保の観点から、好ましくは１００００〜３００００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは１１０００〜２８０００ｃｍ２／ｇであり、更に好ましくは１２０００〜２６０００ｃｍ２／ｇであり、特に好ましくは１３０００〜２４０００ｃｍ２／ｇである。同様の観点から、シリカフュームのＢＥＴ比表面積は、好ましくは５００００〜２５００００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは１０００００〜２４００００ｃｍ２／ｇであり、更に好ましくは１２００００〜２３００００ｃｍ２／ｇであり、特に好ましくは１４００００〜２２００００ｃｍ２／ｇである。
【００２３】
（メタカオリン）
メタカオリンは、カオリン鉱物をか焼することによって得られる非晶質性の粉末である。メタカオリンの主成分は、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３である。メタカオリンにおけるＳｉＯ２の含有率を特に限定するものではないが、好ましくは４０〜６０質量％であり、より好ましくは４９〜５４質量％である。メタカオリンにおけるＡｌ２Ｏ３の含有率は好ましくは４０〜５０質量％であり、より好ましくは４２〜４７質量％である。メタカオリンはＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３以外の成分として、微量のＦｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２などの微量成分を含有する。このようなメタカオリンを用いることで、モルタル及びコンクリートにおける高い圧縮強度、高い引張強度及び高い流動性を確保できる。
【００２４】
メタカオリンのブレーン比表面積を特に限定するものではないが、マイクロフィラー効果及び反応性向上と、流動性確保の観点から、好ましくは１５０００〜４００００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは１９０００〜３８０００ｃｍ２／ｇであり、更に好ましくは２３０００〜３５０００ｃｍ２／ｇであり、特に好ましくは２５０００〜３３０００ｃｍ２／ｇである。同様の観点から、メタカオリンのＢＥＴ比表面積は、好ましくは５００００〜２５００００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは８００００〜２０００００ｃｍ２／ｇであり、更に好ましくは１０００００〜１８００００ｃｍ２／ｇであり、特に好ましくは１２００００〜１７００００ｃｍ２／ｇである。
【００２５】
（メタカオリン中の鉱物）
メタカオリン中に含まれる結晶質鉱物としては、ムライト（Ｍｕｌｌｉｔｅ）、カオリナイト（Ｋａｏｌｉｎｉｔｅ）、ルチル（Ｒｕｔｉｌｅ）、クオーツ（Ｑｕａｒｔｚ）、γ−アルミナ（Ａｌｕｍｉｎａ  ｇａｍｍａ）、マスコバイト（Ｍｕｓｃｏｖｉｔｅ）、アナターゼ（Ａｎａｔａｓｅ）等が挙げられる。塩化物浸透抵抗性の観点から、メタカオリン１００質量部中のそれぞれの鉱物の量は、特に限定するものではないが以下のとおりとすることができる。
ムライト：好ましくは５質量部以下であり、より好ましくは０〜４．０質量部であり、更に好ましくは０．１〜３．０質量部であり、特に好ましくは０．２〜２．０質量部である。
カオリナイト：好ましくは０．０１質量部以上であり、より好ましくは０．０２〜０．５質量部であり、更に好ましくは０．０３〜０．３質量部であり、特に好ましくは０．０４〜０．１質量部である。
ルチル：好ましくは０．０５〜０．５質量部であり、より好ましくは０．１〜０．４質量部であり、更に好ましくは０．１５〜０．３質量部である。
クオーツ：好ましくは０．３〜２．０質量部であり、より好ましくは０．４５〜１．５質量部であり、更に好ましくは０．５〜１．３質量部である。
γ−アルミナ：好ましくは０〜５．０質量部であり、より好ましくは０〜３．０質量部であり、更に好ましくは０〜２．０質量部である。
マスコバイト：好ましくは０．３〜５．０質量部であり、より好ましくは０．５〜３．５質量部であり、更に好ましくは０．５〜２．３質量部である。
アナターゼ：好ましくは０．３〜２．０質量部であり、より好ましくは０．５〜１．５質量部であり、更に好ましくは０．６〜１．０質量部である。
【００２６】
（非晶質）
非晶質とは、結晶のように原子や分子が規則正しい構造をもたず、不規則な配列をしている固体であり、アモルファスとも呼ばれる。一般に結晶性の高い物質は安定しており、化学反応性が低い。非晶質量が多ければ反応性が高く、硬化物の緻密化に貢献するため、優れた塩化物浸透抵抗性を得るためにはメタカオリン中の非晶質量が多いことが効果的である。メタカオリン１００質量部中の非晶質の量は、８０質量部以上であり、好ましくは８５〜９９質量部であり、より好ましくは９０〜９８質量部であり、更に好ましくは９４〜９７質量部である。
【００２７】
（膨張材）
膨張材は、セメント及び水とともに練り混ぜた場合、水和反応によってエトリンガイト、水酸化カルシウムなどを生成し、コンクリート又はモルタルを膨張させる作用のある混和材料であり、ＪＩＳ  Ａ  ６２０２に規定されている。膨張材の主成分は、ＣａＯである。膨張材を適切量使用することで、コンクリート又はモルタルの収縮補償、ひび割れの低減を図ることができる。
【００２８】
本実施形態に係るモルタル・コンクリート用混和材において、混和材中に含まれる反応性の高いＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３とＣａＯの量的なバランスをとる観点から、モルタル・コンクリート用混和材１００質量部中の膨張材の量は３〜１５質量部であるが、好ましくは３．５〜１４．５質量部であり、より好ましくは４〜１４質量部であり、更に好ましくは４．５〜１３．５質量部であり、特に好ましくは６〜１３質量部である。
【００２９】
また、上記観点から、モルタル・コンクリート用混和材の全量を基準とする（混和材中に占める）、膨張材由来のＣａＯ量が１．０〜１０．０質量％であることが好ましく、より好ましくは２．０〜９．８質量％であり、更に好ましくは３．０〜７．０質量％であり、特に好ましくは４．０〜７．０質量％である。
【００３０】
＜水硬性組成物＞
本実施形態に係る水硬性組成物は、上記のモルタル・コンクリート用混和材と、結合材とを含む。
【００３１】
（結合材）
結合材はセメントを含む。セメントとして、ポルトランドセメント、高炉セメントが挙げられる。ポルトランドセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント及び耐硫酸塩ポルトランドセメントが挙げられる。これらのうち一種を単独で使用してもよく二種以上を組み合わせて使用してもよい。また、高炉スラグ微粉末、石灰石微粉末等を適時セメントに加えて使用しても良い。
【００３２】
ポルトランドセメントのブレーン比表面積は、好ましくは２５００〜４８００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２８００〜４０００ｃｍ２／ｇ、更に好ましくは３０００〜３６００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは３２００〜３５００ｃｍ２／ｇである。ポルトランドセメントのブレーン比表面積が２５００ｃｍ２／ｇ未満では、モルタル硬化物及びコンクリート硬化物の強度が低くなる傾向にあり、４８００ｃｍ２／ｇを超えると低水セメント比での流動性が低下する傾向にある。
【００３３】
本実施形態に係る水硬性組成物において、上記結合材１００質量部に対するシリカフュームの量及びメタカオリンの量は、それぞれ１〜１４質量部であり、好ましくは２〜１２質量部であり、より好ましくは３〜１０質量部であり、更に好ましくは３〜７質量部である。シリカフュームの含有量及びメタカオリオンの含有量がそれぞれ１質量部未満であると、塩化物浸透抵抗性及び圧縮強度の向上効果が弱まる傾向にあり、含有量がそれぞれ１４質量部を超えると、所定のフレッシュ性状の確保（流動性、空気量等）が難しくなる傾向にある。
【００３４】
本実施形態に係る水硬性組成物において、上記結合材１００質量部に対する膨張材の量は、それぞれ０．１〜５質量部であり、好ましくは０．２〜４．５質量部であり、より好ましくは０．３〜４質量部であり、更に好ましくは０．４〜３．５質量部である。膨張材の含有量が０．１質量部未満の場合又は５質量部を超える場合、塩化物浸透抵抗性の向上効果が弱まる傾向にある。
【００３５】
＜セメント組成物＞
本実施形態に係るセメント組成物は、上記の水硬性組成物と、水と、細骨材と、化学混和剤とを含む。
【００３６】
（水）
水として、水道水、蒸留水又は脱イオン水などを使用すればよい。水と結合材の質量比（水／結合材）は好ましくは０．２１〜０．７０であり、より好ましくは０．２３〜０．６８であり、更に好ましくは０．２５〜０．６６であり、特に好ましくは０．２７〜０．６３である。この質量比が０．２１未満であると、所定のフレッシュ性状（流動性、空気量等）や成形性の確保が難しくなる傾向にあり、０．７０を超えると、圧縮強度や耐久性が低下する傾向にある。
【００３７】
本実施形態に係るセメント組成物において、水と水硬性組成物の質量比（水／水硬性組成物）は好ましくは０．３０〜０．６５であり、より好ましくは０．３０〜０．６３であり、更に好ましくは０．３０〜０．６０であり、特に好ましくは０．３０〜０．５５である。この比が０．６５を超えると、圧縮強度や耐久性が低下する傾向にある。
【００３８】
（細骨材）
細骨材として、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、石灰石骨材、高炉スラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材等を併用することができる。細骨材は、モルタルスラリーの流動性の観点から、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群を、好ましくは７０〜９８質量％、より好ましくは７２〜９７質量％、更に好ましくは７５〜９６質量％含む。細骨材は、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群を上記範囲で含むとともに、粒径０．０７５ｍｍ以下の粒群を、好ましくは１６〜８０質量％、より好ましくは２０〜７５質量％、更に好ましくは２５〜７０質量％含む。なお、微粒分の調製方法は、特に限定されないが、例えば、２種類以上の粒度の異なる細骨材を混ぜ合わせることによって調製可能である。
【００３９】
（化学混和剤）
化学混和剤としては、減水剤、ＡＥ剤、消泡剤、収縮低減剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、増粘剤などが挙げられる。求められる性能に応じてこれらのうち、一種を単独で使用してもよいし、複数を組み合わせて使用してもよい。
【００４０】
上記減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、アミノスルホン酸系、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等を使用することができる。低水セメント比での流動性確保の観点から、減水剤として、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を用いることが好ましく、ポリカルボン酸系の高性能減水剤を用いることがより好ましい。本実施形態に係るセメント組成物における減水剤の配合量は、水硬性組成物の合計量１００質量部に対して好ましくは０．５〜２．０質量部、より好ましくは０．５〜１．５質量部、更に好ましくは０．５〜１．０質量部である。
【００４１】
上記消泡剤としては、特殊非イオン配合型界面活性剤、ポリアルキレン誘導体、疎水性シリカ、ポリエーテル系等が挙げられる。本実施形態に係るセメント組成物における消泡剤の配合量は、水硬性組成物の合計量１００質量部に対して好ましくは０．００２〜０．１質量部、より好ましくは０．００３〜０．０８質量部、更に好ましくは０．００４〜０．０７質量部、特に好ましくは０．００５〜０．０６質量部である。
【００４２】
上記の組成からなるセメント組成物は、建築材料としてそのまま好適に使用でき、またセメント組成物と粗骨材とを混合してなるコンクリートとしても好適に使用できる。以下、かかるコンクリートについて説明する。
【００４３】
＜コンクリート＞
本実施形態に係るコンクリートは、上記のセメント組成物と、粗骨材を含む。上記本実施形態に係るセメント組成物に、粗骨材を適量組み合わせることにより、コンクリートを調製することできる。組み合わせる粗骨材の量及び水の量は、目標圧縮強度、じん性、及び目標スランプに応じて適宜変えればよい。
【００４４】
（粗骨材）
粗骨材としては、例えば、砂利、砕石、石灰石骨材、高炉スラグ粗骨材、電気炉酸化スラグ粗骨材等を使用することができる。また、上記粗骨材は、５ｍｍの篩いに８５質量％以上残留する粒径を有することがより好ましい。
【００４５】
所望の効果を得る観点から、コンクリートを構成する各成分の単位量（コンクリート１ｍ３中に含まれる成分量）は以下の範囲とすることが好ましい。
・結合材（好適にはポルトランドセメント）：２００〜７００ｋｇ／ｍ３
・水：１３０〜２００ｋｇ／ｍ３
・シリカフューム：５〜３５ｋｇ／ｍ３
・メタカオリン：５〜３５ｋｇ／ｍ３
・膨張材：１〜１０ｋｇ／ｍ３
・細骨材：５００〜１５００ｋｇ／ｍ３
・粗骨材：５００〜１５００ｋｇ／ｍ３
【００４６】
結合材の単位量は上記のとおり好ましくは２００〜７００ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは２００〜６５０ｋｇ／ｍ３であり、更に好ましくは２５０〜６２５ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは３００〜６００ｋｇ／ｍ３である。
【００４７】
水の単位量は上記のとおり好ましくは１３０〜２００ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは１４０〜１９０ｋｇ／ｍ３であり、更に好ましくは１４５〜１８５ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは１５０〜１８０ｋｇ／ｍ３である。
【００４８】
シリカフュームの単位量は上記のとおり好ましくは５〜３５ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは８〜３２ｋｇ／ｍ３であり、更に好ましくは１０〜３０ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは１５〜２５ｋｇ／ｍ３である。シリカフュームの単位量が５ｋｇ／ｍ３未満であると、塩化物浸透抵抗性及び圧縮強度の向上効果が得難くなる傾向にあり、３５ｋｇ／ｍ３を超えると、所定のフレッシュ性状の確保（流動性、空気量等）が難しくなる傾向にある。
【００４９】
メタカオリンの単位量は、上記のとおり好ましくは５〜３５ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは８〜３２ｋｇ／ｍ３であり、更に好ましくは１０〜３０ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは１５〜２５ｋｇ／ｍ３である。メタカオリンの単位量が５ｋｇ／ｍ３未満であると、塩化物浸透抵抗性及び圧縮強度の向上効果が得難くなる傾向にあり、３５ｋｇ／ｍ３を超えると、所定のフレッシュ性状の確保（流動性、空気量等）が難しくなる傾向にある。
【００５０】
膨張材の単位量は、上記のとおり好ましくは１〜１０ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは１．２〜９ｋｇ／ｍ３であり、更に好ましくは１．４〜８ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは１．６〜７ｋｇ／ｍ３である。膨張材の単位量が１ｋｇ／ｍ３未満の場合又は１０ｋｇ／ｍ３を超える場合、塩化物浸透抵抗性の向上効果が小さくなる傾向にある。
【００５１】
細骨材の単位量は、上記のとおり好ましくは５００〜１５００ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは５３０〜１３００ｋｇ／ｍ３であり、更に好ましくは５６０〜１１００ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは６００〜１０００ｋｇ／ｍ３である。
【００５２】
粗骨材の単位量は上記のとおり好ましくは５００〜１５００ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは６００〜１４００ｋｇ／ｍ３であり、更に好ましくは７００〜１３００ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは８００〜１２００ｋｇ／ｍ３である。
【００５３】
本実施形態に係るモルタル・コンクリート用混和材を、例えば結合材、水、細骨材及び化学混和剤と混合することで、塩化物浸透抵抗性及び圧縮強度発現性に優れるセメント組成物を容易に得ることができる。また、この混和材を、例えば結合材、水、細骨材、粗骨材及び化学混和剤と混合することで、塩化物浸透抵抗性及び圧縮強度発現性に優れるコンクリートを容易に得ることができる。
【実施例】
【００５４】
実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
［１．使用材料］
以下の表１及び表２に示す材料を使用した。
【表１】
0006819740.tif 000002
【表２】
0006819740.tif 000003
【００５５】
［２．使用材料の分析試験］
（１）粉末Ｘ線回折分析
表２に示したメタカオリンについて、粉末Ｘ線回折分析により鉱物組成を測定した。Ｘ線回折装置は、ブルカージャパン社製Ｄ２  ＰＨＡＳＥＲ  ２ｎｄ  Ｇｅｎを使用した。Ｘ線の測定条件は管電圧３０ｋＶ、管電流１０ｍＡ、ステップ間隔０．０２°、計測時間０．５ｓとした。測定材料に対して内部標準物質（Ａｌ２Ｏ３）を９：１の割合で混合して、振動ミルにかけた試料について、リートベルト解析ソフトＭＤＩ  ＪＡＤＥ  ６を用いて、検出物の定量を行った。結果を表３に示す。
（２）比表面積測定試験
表２に示したメタカオリンについて、ＢＥＴ法に準じた比表面積の測定を行った。比表面積測定装置は、日本ベル社製ＢＥＬＳＯＲＰを使用した。結果を表３に示す。
【表３】
0006819740.tif 000004
【００５６】
［３．コンクリートの配合］
上記材料を用いた、コンクリートの配合を以下の表４に示す。シリカフューム、メタカオリン及び膨張材の合計量に対する膨張材の含有量は０〜２５質量％とし、シリカフュームとメタカオリンの比は１：１とした。目標空気量は、２．０％以下とした。目標空気量が得られるよう、空気量調整剤の量を調整した。
【表４】
0006819740.tif 000005
【００５７】
［４．コンクリートの調製及び試験方法］
（１）コンクリートの練り混ぜ
表４に示した配合のコンクリートの練り混ぜは次の手順で行った。すなわち、水平二軸強制練りミキサ内に、細骨材、粗骨材、セメント及び混和材を投入して３０秒間空練りした後、水（混和剤を含む）を加えて１２０秒間練り混ぜた。
（２）コンクリートのフレッシュ性状
フレッシュコンクリートの性状試験として、スランプ及び空気量を測定した。スランプ試験はＪＩＳ  Ａ  １１０１「コンクリートのスランプ試験方法」、空気量の測定はＪＩＳ  Ａ  １１２８「コンクリートの空気量の圧力による試験方法―空気室圧力方法」に準じて実施した。
（３）コンクリート供試体の養生
コンクリート供試体の養生は、材齢初期に蒸気養生にて実施した。２０℃で４時間の前置きの後、昇温速度１０℃／ｈｒにて昇温、６０℃で３時間保持し、降温速度１０℃／ｈｒにて降温させた。材齢１日以降は２０℃の恒温室で気中養生した。
（４）拡散係数測定試験
塩化物イオンの実効拡散係数の測定は、土木学会規準ＪＳＣＥ−Ｇ５７１−２０１０「電気泳動によるコンクリート中の塩化物イオンの実効拡散係数試験方法（案）」に準拠して行った。直径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの円柱供試体の中央部から５．０ｃｍの円盤型供試体を切り出し、円周面をエポキシ樹脂でシーリングした後、真空飽和処理を行い、供試体を水で飽和させた。電気泳動セルに供試体を設置して直流定電圧１５Ｖを電極間に印加し、陽極側（０．５ｍｏｌ／Ｌ・ＮａＣｌ水溶液）および陰極側（０．３ｍｏｌ／Ｌ・ＮａＯＨ水溶液）の塩化物イオン濃度等を経時的に測定して、実効拡散係数を算出した。
（５）圧縮強度試験
ＪＩＳ  Ａ  １１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準じて行い、材齢２８日での圧縮強度を測定した。
【００５８】
［５．試験結果］
コンクリートのフレッシュ性状、材齢２８日での圧縮強度及び塩化物イオン実効拡散係数を以下の表５に示す。塩化物イオン実効拡散係数の評価の基準は以下のとおりとした。
○：塩化物イオン実効拡散係数が０．１０（ｃｍ２／年）を下回る
×：塩化物イオン実効拡散係数が０．１０（ｃｍ２／年）を上回る
【表５】
0006819740.tif 000006
【００５９】
［６．評価］
拡散係数測定試験の結果、Ｎｏ．２、３、５、７、８についてフレッシュ性状、圧縮強度を大きく損なうことなく、塩化物イオン実効拡散係数が膨張材を使用しないＮｏ．１の０．１０（ｃｍ２／年）を下回ることが分かった。特に、膨張材由来のＣａＯ量が４．０〜７．０質量％であるＮｏ．３、５、７に関しては、塩化物イオン実効拡散係数が０．０５〜０．０６（ｃｍ２／年）であり、極めて優れた効果が得られた。
一方で、Ｎｏ．４、６、９については実効拡散係数がＮｏ．１の０．１０（ｃｍ２／年）を上回っており、膨張材を多量に添加した場合、塩化物浸透抵抗性が低下する懸念がある。すなわち、シリカフュームとメタカオリンを使用し、且つ膨張材を一定量使用すると、優れた塩化物浸透抵抗性を付与したコンクリートを得ることが可能である。
【００６０】
以上より、本実施例の混和材を使用したコンクリートは、塩化物浸透抵抗性に優れるコンクリートであることが確認された。
【要約】
【課題】圧縮強度やフレッシュ性状などの基礎的な性能を損なうことなく、塩化物浸透抵抗性に優れるモルタル・コンクリートを得ることが可能な、モルタル・コンクリート用混和材を提供すること。
【解決手段】シリカフューム、メタカオリン及び膨張材を含むモルタル・コンクリート用混和材であって、モルタル・コンクリート用混和材１００質量部中の膨張材の含有量が３〜１５質量部である、モルタル・コンクリート用混和材。
【選択図】なし