(57)【要約】【課題】硬化前に良好な流動性を有し、施工性に優れるとともに、硬化後には、２５０Ｎ／ｍｍ２を超えるような非常に高い圧縮強度を発現するか、もしくは、２００Ｎ／ｍｍ２以上の高い圧縮強度を発現しかつ自己収縮率が小さいセメント組成物を提供する。【解決手段】（Ａ）セメント、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粉末、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末、（Ｄ）細骨材、（Ｅ）減水剤、及び、（Ｆ）水、を含むセメント組成物であって、（Ｄ）細骨材が、２ＣａＯ・ＳｉＯ２及び２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２を含有し、２ＣａＯ・ＳｉＯ２１００質量部に対して、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２と４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３との合計量が１０〜１００質量部である焼成物を含むセメント組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）セメント、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粉末、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末、（Ｄ）細骨材、（Ｅ）減水剤、及び、（Ｆ）水、を含むセメント組成物であって、前記（Ｄ）細骨材が、２ＣａＯ・ＳｉＯ２及び２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２を含有し、２ＣａＯ・ＳｉＯ２１００質量部に対して、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２と４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３との合計量が１０〜１００質量部である焼成物を含むことを特徴とするセメント組成物。
【請求項２】
（Ｇ）金属繊維を含む請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項３】
（Ｈ）アルカリ土類金属塩を含む請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項４】
（Ｈ）アルカリ土類金属塩を含む請求項２に記載のセメント組成物。
【請求項５】
（Ａ）セメント１００質量部に対して、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粉末を５〜５０質量部、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末を５〜５５質量部、（Ｄ）細骨材を５０〜２５０質量部、（Ｅ）減水剤を０．１〜４質量部（固形分換算）の配合量で含み、（Ｇ）金属繊維を、セメント組成物の０．５体積％以上、４体積％未満の配合量で含み、（Ｄ）細骨材１００質量％中の前記焼成物の割合が５０〜１００質量％であり、かつ、水／セメント比が１０〜３０質量％である請求項２に記載のセメント組成物。
【請求項６】
（Ａ）セメント１００質量部に対して、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粉末を５〜５０質量部、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末を５〜５５質量部、（Ｄ）細骨材を５０〜２５０質量部、（Ｅ）減水剤を０．１〜４質量部（固形分換算）、（Ｈ）アルカリ土類金属塩を０．０５〜１．０質量部の配合量で含み、（Ｇ）金属繊維を、セメント組成物の０．５体積％以上、４体積％未満の配合量で含み、（Ｄ）細骨材１００質量％中の前記焼成物の割合が５０〜１００質量％であり、かつ、水／セメント比が１０〜３０質量％である請求項４に記載のセメント組成物。
【請求項７】
圧縮強度が２５０Ｎ／ｍｍ２を超える請求項２、４〜６のいずれか１項に記載のセメント組成物。
【請求項８】
圧縮強度が２００Ｎ／ｍｍ２以上、かつ、自己収縮率が５００×１０−６以下である請求項２、４〜６のいずれか１項に記載のセメント組成物。
【請求項９】
請求項７に記載のセメント組成物の製造方法であって、前記セメント組成物を構成する各材料を混練するときに、前記（Ｄ）細骨材を構成する焼成物として、絶乾状態のものを用いることを特徴とするセメント組成物の製造方法。
【請求項１０】
請求項８に記載のセメント組成物の製造方法であって、前記セメント組成物を構成する各材料を混練するときに、前記（Ｄ）細骨材を構成する焼成物として、表乾状態のものを用いることを特徴とするセメント組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、２００〜２５０Ｎ／ｍｍ２程度の高い圧縮強度を発現することのできるセメント組成物が種々提案されている。
例えば、ポルトランドセメント、粒状部材、ポゾラン反応型の微細部材、金属ファイバー、分散材、任意の混合剤および水から本質的になり、
優勢量の粒状部材が、せいぜい８００μｍの最大粒子径Ｄを備え、優勢量の金属ファイバーが、４ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の個別の長さｌを備え、
粒状部材の最大粒子径Ｄに対するファイバーの平均の長さＬの割合Ｒが、少なくとも１０に等しく、かつ、
優勢量の金属ファイバーの量が、該ファイバーの体積が硬化後のコンクリートの体積の１．０％〜４．０％となるような量であることを特徴とする、
コンクリート部材をモールディングするための金属ファイバーコンクリート組成物が提案されている（特許文献１）。
また、(A)ブレーン比表面積2,500〜5,000cm2/gのセメント100重量部と、(B)ＢＥＴ比表面積5〜25m2/gの微粒子10〜40重量部と、(C)ブレーン比表面積5,000〜30,000cm2/gの無機粒子Ａ10〜50重量部と、(D)
ブレーン比表面積2,500〜5,000cm2/gの無機粒子Ｂ5〜35重量部とを含有する水硬性組成物であって、上記無機粒子Ａが、上記セメント及び上記無機粒子Ｂよりも大きなブレーン比表面積を有しており、上記セメントと上記無機粒子Ｂのブレーン比表面積の差が、100cm2/g以上であり、上記無機粒子Ａと上記無機粒子Ｂの合計量が、上記セメント100重量部に対して15〜55重量部であることを特徴とする水硬性組成物が提案されている（特許文献２）。
特許文献１、２に記載のセメント組成物によると、２００〜２５０Ｎ／ｍｍ２程度の高い圧縮強度を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平９−５００３５２号公報
【特許文献２】特開２００２−３３８３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、このような高い圧縮強度を有するセメント組成物（具体的には、コンクリート、モルタル等）は、次のような利点を有する。
（１）現場打ちで建築物等を構築する場合には、コンクリート層の厚さを薄くすることができるので、コンクリートの打設量が少なくなり、労力の軽減、コストの削減、利用空間の増大等を図ることができる。
（２）プレキャスト部材を製造する場合には、該プレキャスト部材の厚さを薄くすることができるので、軽量化を図ることができ、運搬や施工が容易になる。
（３）耐摩耗性や、中性化・クリープ等に対する耐久性が向上する。
しかしながら、特許文献１、２に記載された技術では、硬化前に、施工可能な程度の流動性を有し、かつ、２５０Ｎ／ｍｍ２を超えるような非常に高い圧縮強度を発現するセメント組成物を製造することは困難である。
一方、２００〜２５０Ｎ／ｍｍ２程度の圧縮強度を発現しうるセメント組成物では、一般に、結合材の量が多いこと、及び、水セメント比が小さいことなどに起因して、硬化後の自己収縮が大きくなるという問題がある。
ここで、セメント組成物の自己収縮の低減を目的として、収縮低減剤を使用することが考えられる。しかし、この場合、セメント組成物の強度発現性が低下し、２００Ｎ／ｍｍ２以上の高い圧縮強度が得られ難いという問題がある。そのため、２００Ｎ／ｍｍ２以上の高い圧縮強度を維持したまま、自己収縮率を低減することのできるセメント組成物が望まれている。
本発明は、上述の背景に鑑みてなされたものであって、硬化前には施工可能な流動性を有し、硬化後には、２５０Ｎ／ｍｍ２を超えるような非常に高い圧縮強度を発現するセメント組成物、または、硬化前には良好な流動性を有し、硬化後には、２００Ｎ／ｍｍ２以上の高い圧縮強度を発現しかつ自己収縮率が小さい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】
【０００５】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、細骨材として、特定の組成を有する焼成物を用いることによって、本発明の上記目的が達成することができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［１０］を提供するものである。
［１］  （Ａ）セメント、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粉末、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末、（Ｄ）細骨材、（Ｅ）減水剤、及び、（Ｆ）水、を含むセメント組成物であって、前記（Ｄ）細骨材が、２ＣａＯ・ＳｉＯ２及び２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２を含有し、２ＣａＯ・ＳｉＯ２１００質量部に対して、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２と４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３との合計量が１０〜１００質量部である焼成物を含むことを特徴とするセメント組成物。
［２］  （Ｇ）金属繊維を含む前記［１］に記載のセメント組成物。
［３］  （Ｈ）アルカリ土類金属塩を含む前記［１］に記載のセメント組成物。
［４］  （Ｈ）アルカリ土類金属塩を含む前記［２］に記載のセメント組成物。
［５］  （Ａ）セメント１００質量部に対して、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粉末を５〜５０質量部、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末を５〜５５質量部、（Ｄ）細骨材を５０〜２５０質量部、（Ｅ）減水剤を０．１〜４質量部（固形分換算）の配合量で含み、（Ｇ）金属繊維を、セメント組成物の０．５体積％以上、４体積％未満の配合量で含み、（Ｄ）細骨材１００質量％中の前記焼成物の割合が５０〜１００質量％であり、かつ、水／セメント比が１０〜３０質量％である前記［２］に記載のセメント組成物。
［６］  （Ａ）セメント１００質量部に対して、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粉末を５〜５０質量部、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末を５〜５５質量部、（Ｄ）細骨材を５０〜２５０質量部、（Ｅ）減水剤を０．１〜４質量部（固形分換算）、（Ｈ）アルカリ土類金属塩を０．０５〜１．０質量部の配合量で含み、（Ｇ）金属繊維を、セメント組成物の０．５体積％以上、４体積％未満の配合量で含み、（Ｄ）細骨材１００質量％中の前記焼成物の割合が５０〜１００質量％であり、かつ、水／セメント比が１０〜３０質量％である前記［４］に記載のセメント組成物。
［７］  圧縮強度が２５０Ｎ／ｍｍ２を超える前記［２］、［４］〜［６］のいずれかに記載のセメント組成物。
［８］  圧縮強度が２００Ｎ／ｍｍ２以上、かつ、自己収縮率が５００×１０−６以下である前記［２］、［４］〜［６］のいずれかに記載のセメント組成物。
［９］  前記［７］に記載のセメント組成物の製造方法であって、前記セメント組成物を構成する各材料を混練するときに、前記（Ｄ）細骨材を構成する焼成物として、絶乾状態のものを用いることを特徴とするセメント組成物の製造方法。
［１０］  前記［８］に記載のセメント組成物の製造方法であって、前記セメント組成物を構成する各材料を混練するときに、前記（Ｄ）細骨材を構成する焼成物として、表乾状態のものを用いることを特徴とするセメント組成物の製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のセメント組成物は、特定の組成を有する焼成物を細骨材として含むため、当該焼成物を絶乾状態で用いた場合、硬化前には、施工可能な流動性を有し、硬化後には、２５０Ｎ／ｍｍ２を超えるような非常に高い圧縮強度を発現することができる。
また、本発明のセメント組成物は、特定の組成を有する焼成物を細骨材として含むため、当該焼成物を表乾状態で用いた場合、硬化前に、良好な流動性を有し、施工性に優れるとともに、硬化後には、２００Ｎ／ｍｍ２以上の高い圧縮強度と、収縮低減剤を用いた場合と同等もしくはより小さな自己収縮率を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のセメント組成物は、（Ａ）セメント、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粉末、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末、（Ｄ）２ＣａＯ・ＳｉＯ２及び２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２を含有し、２ＣａＯ・ＳｉＯ２１００質量部に対して、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２と４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３との合計量が１０〜１００質量部である焼成物を含む細骨材、（Ｅ）減水剤、及び、（Ｆ）水、を必須成分として含む。
本発明のセメント組成物は、（Ｇ）金属繊維、（Ｈ）アルカリ土類金属塩、等を任意に含むことができる。
（Ａ）セメントの種類としては、特に限定されないが、例えば、普通ポルトランドセメント、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等の各種ポルトランドセメントが挙げられる。
本発明において、セメント組成物からなる硬化体の早期強度を向上させようとする場合には、早強ポルトランドセメントを使用することが好ましく、セメント組成物の流動性を向上させようとする場合には、中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
【０００８】
（Ｂ）微粉末は、ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇであることが必要であり、７〜１５ｍ２／ｇであることが好ましい。ＢＥＴ比表面積が５ｍ２／ｇ未満であると、硬化後に高い強度が得られず、緻密性や耐衝撃性等が劣る。一方、ＢＥＴ比表面積が２５ｍ２／ｇを超えると、所定の流動性を得るための水量が多くなり、硬化後の強度、緻密性、耐衝撃性等が低下する。
本発明で用いられる（Ｂ）微粉末としては、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ、石灰石粉末等が挙げられる。一般に、シリカフュームやシリカダストは、そのＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇであり、粉砕等をする必要がないので、本発明で用いる微粉末として好適である。また、被粉砕性や流動性等の観点から、石灰石粉末も本発明で用いる微粉末として好適である。
（Ｂ）微粉末の配合量は、（Ａ）セメント１００質量部に対して、好ましくは５〜５０質量部、より好ましくは１０〜４０質量部である。上記配合量が５質量部未満であると、硬化後の強度、緻密性、耐衝撃性等が低下することがある。一方、上記配合量が５０質量部を超えると、所定の流動性を得るための水量が多くなり、硬化後の強度、緻密性、耐衝撃性等が低下することがある。
【０００９】
（Ｃ）無機粉末は、ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇであることが必要であり、好ましくは４，０００〜９，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは５，０００〜９，０００ｃｍ２／ｇである。無機粉末のブレーン比表面積が３，５００ｃｍ２／ｇ未満であると、硬化後の強度、緻密性、耐衝撃性等が低下するため好ましくない。一方、無機粉末のブレーン比表面積が１０，０００ｃｍ２／ｇを超えると、流動性が低下したり、あるいは、硬化後の強度、緻密性、耐衝撃性等が低下することがある。さらに、この場合、コストも増大する。
本発明で用いられる（Ｃ）無機粉末としては、セメント以外の無機粒子、例えば、スラグ、石灰石粉末、長石類、ムライト類、アルミナ粉末、石英粉末、フライアッシュ、火山灰、シリカゾル、炭化物粉末、窒化物粉末等が挙げられる。中でも、スラグ、フライアッシュ、石灰石粉末、石英粉末は、コストの点や硬化後の品質安定性の点で好ましく用いられる。
（Ｃ）無機粉末の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５〜５５質量部、より好ましくは１０〜５０質量部である。上記配合量が上記範囲外であると、流動性が低下し、施工が困難となったり、あるいは、硬化後の強度、緻密性、耐衝撃性等が低下することがある。
【００１０】
（Ｄ）細骨材は、その少なくとも一部として、特定の鉱物組成を有する焼成物を含む。
該焼成物は、２ＣａＯ・ＳｉＯ２（以下、Ｃ２Ｓともいう。）及び２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２（以下、Ｃ２ＡＳともいう。）を含むものであり、かつ、２ＣａＯ・ＳｉＯ２１００質量部に対して、２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２と４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３（以下、Ｃ４ＡＦともいう。）とを合計で、１０〜１００質量部、好ましくは１５〜９０質量部含むものである。
このような組成を有する焼成物を細骨材の全部または一部として用いることにより、次のような優れた効果が得られる。すなわち、当該焼成物を絶乾状態で用いた場合、硬化前には、施工可能な流動性を有し、硬化後には、２５０Ｎ／ｍｍ２を超えるような非常に高い圧縮強度を発現することができる。また、当該焼成物を表乾状態で用いた場合、例えば、収縮低減剤を用いなくても、硬化前に、良好な流動性を有し、施工性に優れるとともに、硬化後には、２００Ｎ／ｍｍ２以上の高い圧縮強度と、収縮低減剤を用いた場合と同等以上の小さな自己収縮率を得ることができる。
焼成物がＣ２Ｓを含まない場合には、セメント組成物の強度発現性が低下することがある。また、焼成物がＣ２ＡＳを含まない場合には、生成するＣ２Ｓが水和活性のないγ型Ｃ２Ｓである可能性が高くなり、セメント組成物の強度発現性が低下することがある。
焼成物において、Ｃ２Ｓ１００質量部に対し、Ｃ２ＡＳとＣ４ＡＦとの合計の含有量が１０質量部未満であると、セメント組成物の強度発現性が大きく低下したり、あるいは、当該焼成物の焼成が困難となることがある。一方、焼成物において、Ｃ２Ｓ１００質量部に対し、Ｃ２ＡＳとＣ４ＡＦとの合計の含有量が１００質量部を超えると、Ｃ２Ｓの割合が小さくなるため、セメント組成物の強度発現性が低下したり、あるいは、当該焼成物の焼成時に、焼成可能な温度領域が狭くなり、焼成が困難となることがある。
また、焼成物は、Ｃ２ＡＳとＣ４ＡＦとの合計１００質量％中、Ｃ４ＡＦが７０質量％以下であることが好ましく、Ｃ４ＡＦが６０質量％以下であることがより好ましい。Ｃ４ＡＦの割合を７０質量％以下とすることにより、原料を焼成して当該焼成物を得る際の焼成可能な温度領域が広くなり、焼成物の製造管理が容易になる。
なお、Ｃ４ＡＦ量は０質量％でも構わないが、焼成物の焼成のし易さや廃棄物等の有効利用等の観点から、Ｃ４ＡＦ量は１質量％以上が好ましく、２質量％以上がより好ましい。
【００１１】
このような焼成物の原料としては、一般のポルトランドセメントクリンカーの原料、例えば、石灰石、生石灰、消石灰等のＣａＯ原料と、珪石、粘土等のＳｉＯ２原料と、粘土等のＡｌ２Ｏ３原料と、鉄滓、鉄ケーキ等のＦｅ２Ｏ３原料とを組み合わせたものを使用することができる。
また、焼成物の原料として、産業廃棄物、一般廃棄物、及び建設発生土から選ばれる１種以上を用いることもでき、この場合、廃棄物の有効利用等も達成することができる。
産業廃棄物としては、例えば、生コンスラッジ、各種汚泥（例えば、下水汚泥、浄水汚泥、建設汚泥、製鉄汚泥等）、建設廃材、コンクリート廃材、ボーリング廃土、各種焼却灰（例えば、石炭灰、焼却飛灰、溶融飛灰等）、鋳物砂、ロックウール、廃ガラス、高炉２次灰等が挙げられる。
一般廃棄物としては、例えば、下水汚泥乾粉、都市ゴミ焼却灰、貝殻等が挙げられる。
建設発生土としては、例えば、建設現場や工事現場等から発生する土壌や残土、さらに廃土壌等が挙げられる。
上記産業廃棄物、一般廃棄物、建設発生土（以下、これらを廃棄物と総称することがある。）は、上記ポルトランドセメントクリンカーの原料と同様に、焼成されて本発明で用いる焼成物となる。
【００１２】
ここで、焼成物の組成（具体的には、Ｃ２Ｓ、Ｃ２ＡＳ、Ｃ４ＡＦ、及び、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３（以下、Ｃ３Ａともいう。）の含有量）は、使用する原料や焼成物中のＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３のそれぞれの含有量から、次式により求めることができる。
なお、式中、例えば［ＣａＯ］は、ＣａＯの含有量（質量％）を表すものである。
［Ｃ２Ｓ］＝１．０２×［ＣａＯ］＋０．９５×［ＳｉＯ２］−１．６９×［Ａｌ２Ｏ３］−０．３６×［Ｆｅ２Ｏ３］
［Ｃ２ＡＳ］＝−１．６３×［ＣａＯ］＋３．０４×［ＳｉＯ２］＋２．６９×［Ａｌ２Ｏ３］＋０．５７×［Ｆｅ２Ｏ３］
［Ｃ４ＡＦ］＝３．０４×［Ｆｅ２Ｏ３］
［Ｃ３Ａ］＝１．６１×［ＣａＯ］−３．００×［ＳｉＯ２］−２．２６×［Ｆｅ２Ｏ３］
従って、例えば、原料である廃棄物中にカルシウムが不足する場合には、その不足分を補うために、石灰石等のカルシウム含有原料を混合して用いることができる。カルシウム含有原料の使用量は、廃棄物の組成に応じて、得られる焼成物の組成が上記範囲内となるように、適宜決定すれば良い。
なお、上記焼成物は、Ｃ２Ｓ１００質量部に対して、Ｃ３Ａを２０質量部以下、好ましくは１０質量部以下含有することができる。そのため、焼成物の原料として、Ａｌ２Ｏ３含有量の大きい廃棄物であっても、多量に用いることができる。
【００１３】
原料を焼成して上記焼成物を得る際の焼成温度は、好ましくは１，０００〜１，３５０℃、より好ましくは１，１５０〜１，３５０℃である。
焼成に用いる装置としては、特に限定されないが、例えばロータリーキルン等を用いることができる。なお、ロータリーキルンを用いて焼成する場合には、廃油、廃タイヤ、廃プラスチック等の燃料代替廃棄物を使用することができる。
このように焼成することによって、上述の組成を有する焼成物を得ることができる。
なお、本発明においては、焼成物中のフリーライムの含有量は、セメント組成物の強度発現性や流動性等の観点から、１．５質量％以下であることが好ましく、１．０質量％以下であることがより好ましい。
【００１４】
（Ｄ）細骨材は、上記焼成物を５０質量％以上含むことが好ましく、７０質量％以上含むことがより好ましく、９０質量％以上含むことが特に好ましい。細骨材中の上記焼成物の含有割合が５０質量％未満であると、セメント組成物の強度発現性が低下したり、あるいは、自己収縮を低減する効果が低下することがある。
なお、（Ｄ）細骨材として用いられる、上記焼成物以外の細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、又はこれらの混合物が挙げられる。
なお、上記焼成物以外の細骨材において、セメント組成物の流動性や施工性、硬化後のクラック抵抗性等の観点から、８５％質量累積粒径が２ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、セメント組成物の分離抵抗性や、硬化後の強度発現性等の観点から、最大粒径が２ｍｍ以下であることがより好ましく、１．５ｍｍ以下であることが特に好ましい。
また、上記焼成物以外の細骨材は、セメント組成物の流動性や施工性等の観点から、０．１５ｍｍ未満の粒径を有する粒子の割合が、５質量％以下であることが好ましい。
【００１５】
（Ｄ）細骨材の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５０〜２５０質量部、より好ましくは８０〜１８０質量部である。（Ｄ）細骨材の配合量を上記範囲内とすることにより、硬化後に強度、緻密性、耐衝撃性等に優れるセメント組成物を得ることができる。
なお、本発明においては、上記焼成物を絶乾状態で用いることにより、金属繊維を含む場合、施工可能な流動性を確保しながら、硬化後には２５０Ｎ／ｍｍ２を超える非常に高い圧縮強度を発現することのできるセメント組成物を得ることができる。該セメント組成物は、４５Ｎ／ｍｍ２を超える曲げ強度を発現することができる。
ここで、圧縮強度は、「ＪＩＳ  Ａ  １１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）」に準じて測定した値である。曲げ強度は、「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）」に準じて測定した値である。
上記焼成物を絶乾状態で用いる場合、焼成物の最大粒径は、高い圧縮強度を得る観点から、好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下である。該最大粒径の下限値は、流動性や強度発現性等の観点から、好ましくは０．２ｍｍ、より好ましくは０．３ｍｍである。
また、上記焼成物を絶乾状態で用いる場合、焼成物の全量中、粒径０．１５ｍｍ未満の焼成物の割合は、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは５質量％以下である。
【００１６】
一方、上記焼成物を表乾状態で用いることにより、金属繊維を含む場合、硬化前には、優れた流動性を有し、施工性に優れるとともに、硬化後には、２００Ｎ／ｍｍ２以上（通常、２００〜２５０Ｎ／ｍｍ２）の高い圧縮強度を発現することができ、かつ、自己収縮率が５００×１０−６以下、好ましくは４６０×１０−６以下であるセメント組成物を得ることができる。該セメント組成物は、４５Ｎ／ｍｍ２を超える曲げ強度を発現することができる。
ここで、圧縮強度は、「ＪＩＳ  Ａ  １１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）」に準じて測定した値である。曲げ強度は、「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）」に準じて測定した値である。自己収縮率は、ＪＣＩ−ＳＡＳ２「セメントペースト、モルタルおよびコンクリートの自己収縮および自己膨張試験方法（案）」に準じて測定した値である。
上記焼成物を表乾状態で用いる場合、焼成物の最大粒径は、圧縮強度と自己収縮率の物性バランスの観点から、好ましくは７ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以下である。該最大粒径の下限値は、流動性、圧縮強度と自己収縮率の物性バランスの観点から、好ましくは０．２ｍｍ、より好ましくは０．３ｍｍである。
また、上記焼成物を表乾状態で用いる場合、焼成物の全量中、粒径０．１５ｍｍ以下の焼成物の割合は、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは５質量％以下である。
なお、表乾状態の焼成物とは、例えば、焼成により得られた水分を含まない焼成物（絶乾状態）を、浸水して水を含ませた後、表面を布等により拭くことにより得られるものである。上記焼成物は、表乾状態であると、通常、３〜７質量％の吸水率（２４時間吸水率；「ＪＩＳ  Ａ  １１３４（構造用軽量粗骨材の比重及び吸水率試験方法」に準じて測定）を有する。
【００１７】
（Ｅ）減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系等の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。中でも、ポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤が好ましく用いられる。減水剤を配合することにより、セメント組成物の流動性や施工性、硬化後の強度、緻密性等を向上させることができる。
減水剤の配合量は、セメント１００質量部に対して、固形分換算で０．１〜４質量部が好ましく、０．１〜２質量部がより好ましく、０．１〜１質量部が特に好ましい。減水剤の配合量を上記範囲内とすることにより、低コストで、硬化前の流動性、分離抵抗性、及び硬化後の強度、緻密性等に優れたセメント組成物を得ることができる。
【００１８】
（Ｆ）水としては、水道水等を用いることができる。
本発明のセメント組成物において、水／セメント比は、硬化前の流動性や施工性、硬化後の強度、耐久性、緻密性、耐衝撃性等の観点から、１０〜３０質量％であることが好ましく、１５〜２５質量％であることがより好ましい。
【００１９】
本発明のセメント組成物は、硬化後の曲げ強度や破壊エネルギーを高める観点から、（Ｇ）金属繊維を含むことができる。
（Ｇ）金属繊維としては、鋼繊維、アモルファス繊維等が挙げられるが、中でも鋼繊維は強度に優れており、また、コストや入手のし易さの点からも好ましく用いられる。
金属繊維は、直径が０．０１〜１．０ｍｍ、長さが２〜３０ｍｍであることが好ましい。
金属繊維の直径が０．０１ｍｍ未満であると、繊維自体の強度が不足し、張力をうけた際に破断しやすくなる。一方、直径が１．０ｍｍを越えると、同一配合量での本数が少なくなり、曲げ強度や破壊エネルギーを向上させる効果が低下する。
また、金属繊維の長さが２ｍｍ未満では、曲げ強度や破壊エネルギーを向上させる効果が低下する。一方、長さが３０ｍｍを超えると、混練の際にファイバーボールを生じやすくなる。
（Ｇ）金属繊維の配合量は、セメント組成物の全体積中、４％未満であることが好ましく、３％未満であることがより好ましい。上記配合量がセメント組成物の全体積の４％を超えると、混練時の作業性等を確保するために多量の水が必要となり、硬化後の強度、緻密性、耐衝撃性等が低下する。
（Ｇ）金属繊維の配合量は、セメント組成物の全体積中、０．５％以上であることが好ましく、１％以上であることがより好ましい。該配合量を０．５％以上とすれば、金属繊維を配合することによる曲げ強度及び破壊エネルギーの向上の効果を高めることができる。
【００２０】
本発明のセメント組成物は、硬化前の流動性を高める観点から、（Ｈ）アルカリ土類金属塩を含むことができる。
（Ｈ）アルカリ土類金属塩の例としては、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム等のカルシウム塩や、塩化マグネシウム等のマグネシウム塩等が挙げられる。中でも、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウムは、流動性の向上効果に優れており、またコストや入手のし易さの点からも好ましいものである。
（Ｈ）アルカリ土類金属塩としては、硬化前の流動性を高める観点から、水溶性のものが好ましい。なお、前記の例示した化合物は、いずれも、水溶性の化合物である。
アルカリ土類金属塩の配合量は、セメント１００質量部に対して、１．５質量部以下が好ましく、１．２質量部以下がより好ましい。該量が１．５質量部を超えると、硬化後の強度や耐久性等が低下することがある。
アルカリ土類金属塩の配合量は、セメント１００質量部に対して、０．１質量部以上が好ましく、０．２質量部以上がより好ましく、０．３質量部以上が特に好ましい。該量が０．１質量部未満では、流動性の向上効果が不十分となることがある。
【００２１】
また、本発明のセメント組成物は、平均粒度が１ｍｍ以下の繊維状粒子又は薄片状粒子を含むことができる。繊維状粒子又は薄片状粒子を用いることにより、硬化後の靭性を高めることができ、さらに（Ｇ）金属繊維と共に用いる場合には、金属繊維の分離防止を図ることができる。なお、粒子の粒度とは、その最大寸法の大きさ（特に、繊維状粒子ではその長さ）である。
繊維状粒子としては、ウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト等が挙げられる。薄片状粒子としては、マイカフレーク、タルクフレーク、バーミキュライトフレーク、アルミナフレーク等が挙げられる。
繊維状粒子又は薄片状粒子の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは３５質量部以下、より好ましくは０．１〜５質量部である。繊維状粒子又は薄片状粒子の配合量を上記範囲内とすることにより、硬化前の流動性、施工性や、硬化後の靭性等を高めることができる。
なお、繊維状粒子としては、硬化後の靭性を高める観点から、長さ／直径の比で表される針状度が３以上のものを用いることが好ましい。
【００２２】
本発明においては、セメント組成物の混練方法は、特に限定されるものではなく、通常の方法を用いることができる。また、混練に用いる装置も、特に限定されず、通常のコンクリートの混練に用いられるどのタイプのものでもよいが、例えば、オムニミキサ、パン型ミキサ、二軸練りミキサ、傾動ミキサ等が用いられる。
セメント組成物の成形・養生方法も、特に限定されるものではないが、本発明のセメント組成物を硬化してなるセメント質硬化体の生産性、強度発現性等を考慮すると、一次養生・二次養生を行う方法が好ましい。このような方法としては、例えば、以下のような方法が挙げられる。
まず、混練したセメント組成物を所定の型枠を用いて成形し、一次養生を行う。ここで、成形方法としては、特に限定されるものではなく、流し込み成形等の慣用の成形方法を採用することができる。一次養生の方法としては、型枠に混練したセメント組成物を収容した状態で、５〜４０℃で所定時間、例えば３〜４８時間静置する方法が挙げられる。一次養生終了後、脱型し、その後、二次養生を行い、セメント質硬化体を製造する。一次養生後の脱型時におけるセメント質硬化体の圧縮強度は、１０Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましい。圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ２未満であると、脱型が困難となる。二次養生の方法としては、７５〜９５℃で、１０〜４８時間蒸気養生する方法が挙げられる。
本発明のセメント組成物は、モルタルとコンクリートのいずれであってもよいが、通常、モルタルとして製造される。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［１．焼成物（細骨材）の製造］
表１に示す組成を有する石灰石、下水汚泥、石炭灰を原料として用い、ロータリーキルンにて１，３５０℃で焼成することにより焼成物を得た。得られた焼成物は、Ｃ２Ｓ１００質量部に対し、Ｃ２ＡＳを３２質量部、Ｃ４ＡＦを１５質量部含み、Ｃ３Ａを含まないものであった。また、焼成物中のフリーライム量は０．１質量％であった。なお、焼成物を１トン製造する際に使用した下水汚泥及び石炭灰の総量は、５２８ｋｇ／トンであった。
得られた焼成物を破砕及び分級して、最大粒径が０．６ｍｍ以下であり、粒径０．１５ｍｍ未満の粒子の含有率が３質量％である焼成物Ａと、最大粒径が５．０ｍｍ以下であり、粒径０．１５ｍｍ未満の粒子の含有率が４質量％である焼成物Ｂとを得た。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
［２．材料の準備］
セメント組成物の材料として、以下に示すものを使用した。
（Ａ）セメント：低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
（Ｂ）微粉末：シリカフューム（ＢＥＴ比表面積１１ｍ２／ｇ）
（Ｃ）無機粉末：石英粉末（ブレーン比表面積７，０００ｃｍ２／ｇ）
（Ｄ）細骨材：焼成物Ａ（前記の「１．焼成物（細骨材）の製造」で得たもの）
焼成物Ｂ（前記の「１．焼成物（細骨材）の製造」で得たもの）
珪砂（粒径０．１５〜０．６ｍｍ）
（Ｅ）減水剤：ポリカルボン酸系高性能減水剤
（Ｆ）水：水道水
（Ｇ）金属繊維：鋼繊維（直径：０．１５ｍｍ、長さ：１５ｍｍ）
（Ｈ）アルカリ土類金属塩：亜硝酸カルシウム（試薬特級）、塩化カルシウム（試薬特級）
（Ｉ）収縮低減剤：ｎ−ブチルアルコールのプロピレンオキサイド（平均付加モル数２）／エチレンオキサイド（平均付加モル数２）ブロック付加物１００質量部と、ｉｓｏ−ブチルアルコールプロピレンオキサイド付加物（平均付加モル数５０）０．５質量部との混合物
【００２６】
［実施例１］
低熱ポルトランドセメント１００質量部、シリカフューム３２質量部、石英粉末３０質量部、焼成物Ａ（絶乾状態のもの）１０５質量部、減水剤１．０質量部（固形分換算）、水２２質量部、及び鋼繊維（鋼繊維は、セメント組成物の全体積の２％となる量を配合）を、二軸練りミキサに投入し、混練して配合物を得た。
次いで、該配合物を、所定の型枠を用いて成形し、２０℃で２４時間静置（一次養生）した後脱型し、さらに９０℃で４８時間蒸気養生（二次養生）して、硬化体を得た。
得られた配合物のフロー値（１５打ち）、硬化体の圧縮強度、曲げ強度を後述の方法により評価した。
その結果、フロー値（１５打ち）は２００ｍｍ、圧縮強度は２８０Ｎ／ｍｍ２、曲げ強度は４８Ｎ／ｍｍ２であった。
［比較例１］
低熱ポルトランドセメント１００質量部、シリカフューム３２質量部、石英粉末３０質量部、珪砂（絶乾状態のもの）１０５質量部、減水剤０．４質量部（固形分換算）、水２２質量部、及び鋼繊維をセメント組成物の全体積の２％となる量を用い、実施例１と同様にして、配合物及び硬化体を得た。
得られた配合物のフロー値（０打ち）、硬化体の圧縮強度、曲げ強度、及び自己収縮率を後述の方法により評価した。
その結果、フロー値（０打ち）は２７０ｍｍ、圧縮強度は２０５Ｎ／ｍｍ２、曲げ強度は４４Ｎ／ｍｍ２、自己収縮率は８５０×１０−６であった。
【００２７】
［実施例２］
低熱ポルトランドセメント１００質量部、シリカフューム３２質量部、石英粉末３０質量部、焼成物Ｂ（表乾状態のもの；吸水率５％）１０５質量部、減水剤０．６５質量部（固形分換算）、水２２質量部、及び鋼繊維をセメント組成物の全体積の２％となる量を用い、実施例１と同様にして、配合物及び硬化体を得た。なお、焼成物Ｂは、絶乾状態の焼成物Ｂを常圧下で水中に２４時間浸漬して、水中から取り出し、焼成物の表面の水膜を湿布で除去することにより、表乾状態とした。吸水率（２４時間吸水率）は、「ＪＩＳ  Ａ  １１３４（構造用軽量粗骨材の比重及び吸水率試験方法」に準じて測定した値である。
得られた配合物のフロー値（０打ち）、硬化体の圧縮強度、曲げ強度、及び自己収縮率を後述の方法により評価した。
その結果、フロー値（０打ち）は２７０ｍｍ、圧縮強度は２１５Ｎ／ｍｍ２、曲げ強度は４８Ｎ／ｍｍ２、自己収縮率は４４３×１０−６であった。
［比較例２］
低熱ポルトランドセメント１００質量部、シリカフューム３２質量部、石英粉末３０質量部、珪砂（絶乾状態のもの）１０５質量部、減水剤０．４質量部（固形分換算）、水２０質量部、収縮低減剤２質量部、及び鋼繊維をセメント組成物の全体積の２％となる量を用い、実施例１と同様にして、配合物及び硬化体を得た。
得られた配合物のフロー値（０打ち）、硬化体の圧縮強度、曲げ強度、及び自己収縮率を後述の方法により評価した。
その結果、フロー値（０打ち）は２７０ｍｍ、圧縮強度は１９０Ｎ／ｍｍ２、曲げ強度は４２Ｎ／ｍｍ２、自己収縮率は５１０×１０−６であった。
【００２８】
［実施例３］
低熱ポルトランドセメント１００質量部に対して０．６８質量部の配合量の亜硝酸カルシウムを材料として追加したこと以外は実施例１と同様にして実験した。得られた配合物のフロー値（０打ち）、圧縮強度および曲げ強度を測定した。
その結果、フロー値（０打ち）は２４０ｍｍ、圧縮強度は２８０Ｎ／ｍｍ２、曲げ強度は４８Ｎ／ｍｍ２であった。
［実施例４］
低熱ポルトランドセメント１００質量部に対して０．５７質量部の配合量の塩化カルシウムを材料として追加したこと以外は実施例１と同様にして実験した。得られた配合物のフロー値（０打ち）、圧縮強度および曲げ強度を測定した。
その結果、フロー値（０打ち）は２４２ｍｍ、圧縮強度は２８０Ｎ／ｍｍ２、曲げ強度は４８Ｎ／ｍｍ２であった。
［実施例５］
低熱ポルトランドセメント１００質量部に対して０．６８質量部の配合量の亜硝酸カルシウムを材料として追加し、かつ、減水剤の量を０．４５質量部（固形分換算）としたこと以外は実施例２と同様にして実験した。得られた配合物のフロー値（０打ち）、圧縮強度、曲げ強度及び自己収縮率を測定した。
その結果、フロー値（０打ち）は２７０ｍｍ、圧縮強度は２１５Ｎ／ｍｍ２、曲げ強度は４８Ｎ／ｍｍ２、自己収縮率は４４０×１０−６であった。
［実施例６］
低熱ポルトランドセメント１００質量部に対して０．５７質量部の配合量の塩化カルシウムを材料として追加し、かつ、減水剤の量を０．４５質量部（固形分換算）としたこと以外は実施例２と同様にして実験した。得られた配合物のフロー値（０打ち）、圧縮強度、曲げ強度及び自己収縮率を測定した。
その結果、フロー値（０打ち）は２７５ｍｍ、圧縮強度は２１５Ｎ／ｍｍ２、曲げ強度は４８Ｎ／ｍｍ２、自己収縮率は４４３×１０−６であった。
【００２９】
［評価方法］
（フロー値（１５打ち））
「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に準じて測定した。
（フロー値（０打ち））
「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載の方法において、１５回の落下運動を行わずに測定した。
（圧縮強度）
「ＪＩＳ  Ａ  １１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）」に準じて測定した。なお、圧縮強度の測定は、φ５０×１００ｍｍの型枠を用いて作製した硬化体に対して行った。
（曲げ強度）
「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）」に準じて測定した。なお、曲げ強度の測定は、４×４×１６ｃｍの型枠を用いて作製した硬化体に対して行った。
（自己収縮率）
ＪＣＩ−ＳＡＳ２「セメントペースト、モルタル、およびコンクリートの自己収縮および自己膨張試験方法（案）」に準じて測定した。なお、自己収縮率の測定は、１０×１０×４０ｃｍの型枠を用いて作製した硬化体に対して行った。
【００３０】
実施例１と比較例１から、細骨材として特定の焼成物（絶乾状態のもの）を用いた実施例１では、２５０N／ｍｍ２を超える圧縮強度を得ており、細骨材として珪砂を用いた比較例１（圧縮強度：２０５N／ｍｍ２）に比して、圧縮強度が大幅に向上していることがわかる。なお、実施例１では、施工可能な程度の流動性も得ていることがわかる。
また、実施例２と比較例１〜２から、細骨材として特定の焼成物（表乾状態のもの）を用いた実施例２では、優れた流動性、及び、２００N／ｍｍ２以上の高い圧縮強度を得ており、また、細骨材として珪砂を用いた比較例１に比して、自己収縮率が大幅に低減していることがわかる。また、実施例２では、収縮低減剤を用いた比較例２よりも自己収縮率が小さいこと、及び、収縮低減剤を用いた場合には達成が困難と考えられていた２００N／ｍｍ２以上という高い圧縮強度を得ていることがわかる。
さらに、実施例１と実施例３、４、及び、実施例２と実施例５、６から、アルカリ土類金属塩を配合すると、強度（圧縮強度、曲げ強度）及び自己収縮率の値を保ちつつ、流動性を向上させうることがわかる。