アルカリ活性結合材、前記結合材を用いたアルカリ活性モルタル、コンクリート、コンクリート製品および黄土湿式舗装材
本発明は、セメントを代替して結合材として使用できるアルカリ活性結合材に係り、より具体的には、ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料を含んでコンクリート内のＮａ２ＯとＫ２Ｏの総量を減少させることにより、作業性と強度の安全性を高め、アルカリ−骨材反応を抑制することが可能な組成のアルカリ活性結合材、前記結合材を含むモルタル、コンクリート、コンクリート製品および黄土湿式舗装材などに関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントを代替して結合材として使用できるアルカリ活性結合材に関し、より具体的には、ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料を含んでコンクリート内のＮａ２ＯとＫ２Ｏの総量を減少させることにより、作業性と強度の安全性を高め、アルカリ−骨材反応を抑制することが可能な組成のアルカリ活性結合材、前記結合材を含むモルタル、コンクリート、コンクリート製品および黄土湿式舗装材などに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建設産業に使われるモルタルおよびコンクリートは、結合材、水および骨材から構成されるが、この際に用いられる代表的な無機結合材としてのセメント（またはセメントクリンカー）は製造工程中に原料の主成分がＣａＣＯ３の石灰石を熱処理する過程で莫大なエネルギーが消費され、セメント製造量の４４重量％以上に相当する多量のＣＯ２ガスが発生する。この際、発生する二酸化炭素が全世界温室ガス放出量の約７％に該当する。
【０００３】
すなわち、セメントは、主成分がシリカ、アルミナおよび石灰を含有する原料を適当な比率で混合し、その一部が溶融して焼結されたクリンカーに適量の石膏を添加し粉砕させて粉末にしたものである。このようなセメントのクリンカー製造のためには約１４５０℃の高温状態で溶融させなければならないため、大量のエネルギー（油約３０〜３５ｌ／トン）を消費してしまう。それだけでなく、セメント１トンを製造するために石灰石とケイ酸との化学反応のみでも約７００〜８７０ｋｇの二酸化炭素を排出するものと知られている。
したがって、温室ガスとしての前記ＣＯ２の排出規制に関連し、セメント製造業の場合にはその対処が特に重要であり、セメント製造業種のＣＯ２減縮目標値がどのように設定されるかによって、これからセメントクリンカーの生産量減縮が不可避であろうと思われる。一方、世界のセメント需要量は２１世紀初めまで毎年２．５〜５．８％程度の増加が予想されているので、京都議定書の遵守とセメント需要の増加を同時に満足するためには、前記ＣＯ２-の排出が減少する或いは全くない新規無機結合材の開発が至急である。
かかる問題点を解決するための一環として、セメントを代替するためのセメント無使用アルカリ活性結合材に関する様々な研究が行われている。特に、韓国特許出願第２００７−６５１８５号は、高炉スラグ、およびナトリウム系を含むアルカリ性無機質材料を含むが、前記アルカリ性無機質材料はケイ酸ナトリウムおよび液状の水ガラスの少なくとも１つであり、前記アルカリ性無機質材料に含まれたナトリウム系に対する高炉スラグの重量比が０．０３８〜０．０８８であって、前記ナトリウム系の重量はＮａ２Ｏで換算された値であることを特徴とする、アルカリ性活性結合材を開示している。
前記特許を含んで現在まで知られている無セメントアルカリ活性結合材は、従来の普通ポルトランドセメントを代替することが可能な結合材であって、産業廃棄物の処理を解決することができて環境負荷を減少させることができるうえ、結合材製造の際に省エネルギーを図り、二酸化炭素を放出しないため環境にやさしいが、前記従来のアルカリ活性結合材に使用されたアルカリ性無機質材料はナトリウムを含む組成であって、このようにナトリウムを含む組成のアルカリ性無機質材料を用いた結合材の場合、コンクリートにおいてアルカリ−骨材反応を抑制するために規制されるべきアルカリ総量を調節するのに難しさがあった。すなわち、アルカリ−骨材反応を抑制するためにはコンクリート１ｍ３当たりＮａ２Ｏ当量は０．３ｋｇ以下にならなければならないので、規制されたアルカリ総量の範囲を外れると、急激なスランプ低下などの問題点が発生してコンクリート品質が低下する。
【０００４】
一方、公知の既存の黄土舗装材も黄土とセメントとを混合して使用する限り、セメントの使用による上述した問題点をそのまま含む。
また、コンクリートの乾燥収縮は、使用水の量、結合材の量、結合材の粉末度および骨材の量などの影響を受け、使用水が多いほど、結合材が多いほど、結合材の粉末度が大きいほど、そして骨材の量が小さいほど大きく現れるが、特に黄土を用いたコンクリート製造の際に黄土の大きい乾燥収縮を制御しなければならないという問題点もある。
すなわち、道路舗装は、その特性上、乾燥収縮亀裂の発生が多く、高い引張強さおよびたわみ強さが要求されるが、特に表面の乾燥収縮亀裂は構造的な問題よりは美観上不安感を与え、施工者に対する不信感と瑕疵補修要求などの原因になるためである。
また、既存の黄土舗装材は、セメントと黄土を用いるため、砂とは異なり微細な微粒子を内包した黄土の特性上、比表面積の増大により所要スランプの確保に難しさがある。特に、単位数量の増加による乾燥収縮亀裂を制御するためには、乾式工法が最善の方法であった。ところが、乾式工法は、材料の含水率管理が難しく、材料が確実に混合されなければ、均一な品質を確保することができない。また、スランプが低いため舗装材の設置が難しく、様々な装備を介して圧力を加えるため工事費が増加するという問題点も発生する。
このため、アルカリ総量の規制において自由且つより安定な作業性と強度の発現が可能であるうえ、価格的に安くて生産コストを節減することが可能な、新しい組成のアルカリ活性結合材および新しい組成を持つ黄土舗装材などに関する技術開発の必要性が台頭してきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、上述した従来の技術の諸般不都合と問題点を解決するために努力した結果、アルカリ総量の規制から自由な新しい組成のアルカリ活性結合材を開発することにより、本発明を完成させるに至った。
したがって、本発明の目的は、アルカリ活性結合材の硬化速度を調節することが可能なアルカリ性無機質材料を、圧縮強度を維持することが可能な含量比で使用することにより、優れた作業性と強度の安全性を同時に持つアルカリ活性結合材、前記結合材を含むアルカリ活性モルタル、コンクリートおよびコンクリート製品を提供することにある。
本発明の他の目的は、コンクリート内のＮａ２ＯとＫ２Ｏの総量を減少させることにより、コンクリート内のアルカリ−骨材反応を抑制することができてアルカリ−骨材反応の制御に効果的なアルカリ活性結合材、前記結合材を含むアルカリ活性モルタル、コンクリートおよびコンクリート製品を提供することにある。
本発明の別の目的は、ナトリウム系に現れる急結現象を制御し、ポゾラン反応を活性化することにより強度と経済性が向上したアルカリ活性結合材、前記結合材を含むアルカリ活性モルタル、コンクリートおよびコンクリート製品を提供することにある。
本発明の別の目的は、比較的価格が低いマグネシウム含有アルカリ性無機質材料を使用することにより生産コストが節減されたアルカリ活性結合材、前記結合材を含むアルカリ活性モルタル、コンクリートおよびコンクリート製品を提供することにある。
本発明の別の目的は、従来のナトリウム含有アルカリ性無機質材料のみを含むアルカリ活性結合材を使用するときより経済性に優れながらも、組積製品の圧縮強度が向上するうえ、安定的な強度発現特性を有し、急結現象の制御によって作業性が改善されて生産性が向上した、アルカリ性活性組積製品および黄土湿式舗装材を提供することにある。
本発明の別の目的は、産業副産物のリサイクルおよびセメント無添加により環境にやさしく、ＯＰＣセメントに比べて初期強度発現および長期強度発現に優れるとともに、ＯＰＣセメントに比べて耐久性および耐薬品性に優れるうえ、水和熱がＯＰＣセメントの約１／２〜１／３水準であり、より骨材の品質に敏感ではなく、骨材の約２０％程度の粘土または異物を含有しても強度が減少しないアルカリ活性黄土湿式舗装材を提供することにある。
本発明の別の目的は、繊維を用いて表面の乾燥収縮亀裂を制御し且つ引張り強さおよびたわみ強さを向上させるために容易に分散するアルカリ活性黄土湿式舗装材を提供することにある。
本発明の別の目的は、全体黄土含有量の一部を黄土に似た粒径の細骨材に置換することにより、黄土固有の色相を維持しながら乾燥収縮を制御し、圧縮強度は増加するアルカリ活性黄土湿式舗装材を提供することにある。
本発明の別の目的は、アスファルトまたはコンクリートの代用として、散策路、歩道、公園道路、自転車道路などの交通荷重を大きく考慮しないところだけでなく、重車両の通行ができるように高い強度を要求するところにも適用可能なアルカリ活性黄土湿式舗装材を提供することにある。
本発明の目的は上述した目的に限定されず、言及されていない別の目的は下記の記載から当業者に明らかに理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、スラグまたはフライアッシュ、およびナトリウム非含有アルカリ性無機質材料を含む、アルカリ活性結合材を提供する。
【０００７】
好適な実施例において、前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり前記ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料は０．５〜３０重量部で含まれる。
好適な実施例において、前記ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料は、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、石膏、マグネシウム塩、および酸化マグネシウムの少なくとも１つであることを特徴とする。
好適な実施例において、前記マグネシウム塩は、硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム、メタリン酸マグネシウムおよび乳酸マグネシウムのいずれか１つである。
【０００８】
好適な実施例において、前記水酸化カルシウムは、前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり０．５〜１５重量部含まれる。
好適な実施例において、前記水酸化バリウムは、前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり０．５〜５重量部含まれる。
好適な実施例において、前記マグネシウム塩または酸化マグネシウム塩は、前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり０．５〜２０重量部含まれる。
また、本発明は、請求項１〜７のいずれか１つのアルカリ活性結合材を含むアルカリ活性モルタルを提供する。
また、本発明は、請求項１〜７のいずれか１つのアルカリ活性結合材を含むアルカリ活性コンクリートを提供する。
また、本発明は、請求項９のコンクリートで製造されたことを特徴とするアルカリ活性コンクリート製品を提供する。
好適な実施例において、前記コンクリート製品は、レンガ、ブロック、タイル、下水管、縁石、コンクリートパイル、プレストレスト・コンクリート（Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）、コンクリートパネル、コンクリート管、マンホール、気泡コンクリート、およびコンクリート構造物を含む。
また、本発明は、請求項１〜７のいずれか１つのアルカリ活性結合材と；砂、廃鋳物砂、石粉および人工軽量骨材の少なくとも１つを含む細骨材と；水と；を含むことを特徴とするアルカリ活性組積製品を提供する。
好適な実施例において、ケイ酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、粉末状の水酸化ナトリウム、液状の水ガラスおよび液状の水酸化ナトリウムの少なくとも１つを含む、ナトリウム含有無機質材料をさらに含む。
また、本発明は、請求項１〜７のいずれか１つのアルカリ活性結合材、黄土、粗い骨材、混和剤、繊維、および配合水を含むが、前記配合水は、配合水（Ｗ）とアルカリ活性結合材（Ｂ）との配合比（Ｗ／Ｂ）が４０〜６５％となるように含まれることを特徴とする、アルカリ活性黄土湿式舗装材を提供する。
好適な実施例において、前記混和剤は、高性能減水剤であり、アルカリ活性結合材１００重量部当たり０．５〜１．５重量部含まれる。
好適な実施例において、前記繊維は、繊維の密度が高く、繊維太さが微細であって単位容積当たり繊維の数が多く、分散性能に優れたものであって、アルカリ活性結合材１００重量部当たり１０〜３５重量部含まれる。
好適な実施例において、細骨材をさらに含むが、前記細骨材は直径が５ｍｍ以下であり、前記黄土重量の２０〜３０重量％を代替して含まれる。
好適な実施例において、ケイ酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、粉末状の水酸化ナトリウム、液状の水ガラスおよび液状の水酸化ナトリウムの少なくとも１つを含む、ナトリウム含有無機質材料をさらに含む。
好適な実施例において、前記アルカリ活性結合材１００重量部当たり、黄土５０〜１６０重量部、粗い骨材８０〜１４０重量部、混和剤０．５〜１．５重量部、繊維１０〜２０重量部、および細骨材１０〜４８重量部が含まれると、２５〜３０ＭＰａの圧縮強度が得られる。
好適な実施例において、前記アルカリ活性結合材１００重量部当たり、黄土１００〜２４０重量部、粗い骨材１７０〜３００重量部、混和剤０．５〜１．５重量部、および繊維１５〜３５重量部が含まれると、１８〜２４ＭＰａの圧縮強度が得られる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、次の優れた効果を持つ。
【００１０】
まず、本発明のアルカリ活性結合材、前記結合材を含むアルカリ活性モルタル、コンクリートおよびコンクリート製品によれば、アルカリ活性結合材の硬化速度を調節することが可能なアルカリ性無機質材料を、圧縮強度を維持する可能な含量比で使用することにより、優れた作業性と強度の安全性を同時に有する。
【００１１】
また、本発明のアルカリ活性結合材、前記結合材を含むアルカリ活性モルタル、コンクリートおよびコンクリート製品によれば、コンクリート内のＮａ２ＯとＫ２Ｏの総量を減少させることにより、コンクリート内のアルカリ−骨材反応を抑制することができるため、アルカリ−骨材反応の制御に効果的である。
【００１２】
また、本発明のアルカリ活性結合材、前記結合材を含むアルカリ活性モルタル、コンクリート、およびコンクリート製品によれば、ナトリウム系に現れる急結現象を制御し、ポゾラン反応を活性化することにより、強度と経済性が向上する。
【００１３】
また、本発明のアルカリ活性結合材、前記結合材を含むアルカリ活性モルタル、コンクリート、およびコンクリート製品によれば、比較的価格の低いマグネシウム含有アルカリ性無機質材料を使用することにより、生産コストが節減される。
また、本発明のアルカリ活性組積製品および黄土湿式舗装材によれば、従来のナトリウム含有アルカリ性無機質材料のみを含むアルカリ活性結合材を使用するときより経済性に優れながらも、組積製品の圧縮強度が向上するうえ、安定的な強度発現特性を有し、急結現象の制御によって作業性が改善されて生産性が向上する。
また、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材によれば、産業副生物のリサイクルおよびセメント無添加により環境にやさしく、ＯＰＣセメントに比べて初期強度発現および長期強度発現に優れるとともに、ＯＰＣセメントに比べて耐久性および耐薬品性に優れるうえ、水和熱がＯＰＣセメントの約１／２〜１／３であり、より骨材の品質に敏感ではなく、骨材の約２０％程度の粘土または異物を含有しても強度が減少しない。
また、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材によれば、繊維を用いて表面の乾燥収縮亀裂を制御し且つ引張り強さとたわみ強さを向上させるために、分散が容易である。
また、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材によれば、全体黄土含有量の一部を黄土に似た粒径の細骨材で置換することにより、黄土固有の色相を維持しながら乾燥収縮を制御し、圧縮強度は増加する。
【００１４】
また、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材によれば、アスファルトまたはコンクリートの代用として、散策路、歩道、公園道路、自転車道路などの交通荷重を大きく考慮しないところだけでなく、重車両の通行ができるように高い強度を要求するところにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量と初期フローの関係およびフローロス勾配（ｋ）の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図２】本発明の一実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量と初期フローの関係およびフローロス勾配（ｋ）の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図３】本発明の他の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化バリウムの含量と初期フローの関係およびフローロス勾配（ｋ）の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化バリウムの含量と初期フローの関係およびフローロス勾配（ｋ）の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図５】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムおよび水酸化バリウムの含量と初期フローの関係およびフローロス勾配（ｋ）の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図６】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムおよび水酸化バリウムの含量と初期フローの関係およびフローロス勾配（ｋ）の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図７】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウム、水酸化バリウムおよび石膏の含量と初期フローの関係およびフローロス勾配（ｋ）の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図８】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウム、水酸化バリウムおよび石膏の含量と初期フローの関係およびフローロス勾配（ｋ）の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図９】本発明の一実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量と材齢２８日圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の他の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化バリウムの含量と材齢２８日圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムおよび水酸化バリウムの含量と材齢２８日圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウム、水酸化バリウムおよび石膏の含量と材齢２８日圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれるマグネシウム含有アルカリ性無機質材料の種類による材齢２８日圧縮強度の関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材が塩化マグネシウムと水酸化カルシウムを含む場合の塩化マグネシウム含量の変化による初期フローおよび材齢２８日圧縮強度の関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材が塩化マグネシウムと水酸化カルシウムを含む場合の塩化マグネシウム含量の変化による初期フローおよび材齢２８日圧縮強度の関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材が硝酸マグネシウムと水酸化カルシウムを含む場合の硝酸マグネシウム含量の変化による初期フローおよび材齢２８日圧縮強度の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図１７】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材が硝酸マグネシウムと水酸化カルシウムを含む場合の硝酸マグネシウム含量の変化による初期フローおよび材齢２８日圧縮強度の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図１８】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材がケイ酸マグネシウムと水酸化カルシウムを含む場合のケイ酸マグネシウム含量の変化による初期フローおよび材齢２８日圧縮強度の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図１９】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材がケイ酸マグネシウムと水酸化カルシウムを含む場合のケイ酸マグネシウム含量の変化による初期フローおよび材齢２８日圧縮強度の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図２０】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材が酸化マグネシウムと水酸化カルシウムを含む場合の酸化マグネシウム含量の変化による初期フローおよび材齢２８日圧縮強度の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図２１】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材が酸化マグネシウムと水酸化カルシウムを含む場合の酸化マグネシウム含量の変化による初期フローおよび材齢２８日圧縮強度の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図２２】本発明の実施例３８〜４２に係るアルカリ活性組積製品１〜５の圧縮強度を示すグラフである。
【図２３】本発明の実施例３８〜４２に係るアルカリ活性組積製品１〜５の吸収率を示すグラフである。
【図２４】本発明の実施例４３〜４５でそれぞれ製造された軽量ブロックおよび軽量レンガに使用されたアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量と材齢２８日圧縮強度の関係を示すグラフである。
【図２５】本発明の実施例４６〜４８でそれぞれ製造された軽量ブロックおよび軽量レンガに使用された無セメントアルカリ活性結合材に含まれる水酸化バリウムの含量と材齢２８日圧縮強度の関係を示すグラフである。
【図２６】本発明の実施例４９〜５６でそれぞれ製造されたブロックに使用された無セメントアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムおよび硫酸ナトリウムの含量と材齢２８日圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図２７】本発明の実施例によって製造されたアルカリ活性黄土湿式舗装材１〜４の材齢と圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図２８】本発明の実施例によって製造されたアルカリ活性黄土湿式舗装材１〜４のスランプを示すグラフである。
【図２９】本発明の実施例によって製造されたアルカリ活性黄土湿式舗装材５〜７の材齢と圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図３０】本発明の実施例によって製造されたアルカリ活性黄土湿式舗装材５〜７のスランプを示すグラフである。
【図３１】本発明の高強度のアルカリ活性黄土湿式舗装材と普通強度のアルカリ活性黄土湿式舗装材の材齢と圧縮強度との関係を示す比較グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明で使用される用語は、できる限り現在広く使用される一般な用語を選択したが、特定の場合には出願人が任意に選定した用語もあるが、この場合、単純な用語の名称ではなく、発明の詳細な説明部分に記載または使用された意味を考慮し、その意味が把握されなければならない。
以下、好適な実施例および添付図面を参照して本発明の技術的構成を詳細に説明する。
ところが、本発明はここで説明される実施例に限定されず、他の形態にも具体化できる。明細書全体にわたって、同一の参照番号は同一の構成要素を示す。
まず、本発明は、セメントを代替することが可能なアルカリ活性結合材に関するもので、特にスラグまたはフライアッシュとナトリウム系非含有アルカリ性無機材料を含むのにその技術的特徴がある。
すなわち、従来のアルカリ活性結合材がケイ酸ナトリウム、粉末状の水酸化ナトリウム、液状の水ガラスおよび液状の水酸化ナトリウムなどのようにナトリウムを含むアルカリ性無機質材料を使用したが、本発明は、ナトリウムの含まれたアルカリ性無機質材料を全く使用しないことにより、作業性と強度の安定性においてさらに優れた機能性を有するアルカリ活性結合材を提供するためである。
また、本発明のアルカリ活性結合材は、ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料とフライアッシュ、メタカオリンまたはスラグを一定の重量比で均一に混合して製造できるが、特に本発明のアルカリ活性結合材で製造されたモルタルに含まれるＮａ２Ｏの含量を最大限減少させるために、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料を全く使用しないうえ、ナトリウムの含量が異なる産業副産物としてのメタカオリンより２倍以上少ないフライアッシュまたはスラグを使用することがより好ましい。
また、本発明のアルカリ活性結合材に含まれるナトリウム非含有アルカリ性無機質材料としては、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、石膏またはマグネシウム塩と酸化マグネシウムを含むマグネシウム含有アルカリ性無機質材料の少なくとも１つを使用することができるが、水酸化カルシウムのみを含む場合には強度発現と作業性がやや減少しうる。よって、作業性を向上させると同時に基準強度以上を提供することができるようにするためには、水酸化カルシウムと水酸化バリウムまたは石膏をそれぞれ一定の重量比で含むか、或いはマグネシウム含有アルカリ性無機質材料を一定の重量比で含むことが好ましい。但し、マグネシウム塩または酸化マグネシウムは、ナトリウムの含有されていないアルカリ性無機質材料の中でも比較的価格が低いので、基準強度以上の優れた強度を提供すると同時に優れた作業性を持つようにし、経済性まで考慮に入れると、水酸化カルシウムとマグネシウム塩または酸化マグネシウムをそれぞれ一定の重量比で含むことが好ましい。
また、本発明のアルカリ活性結合材に含まれるマグネシウム塩は、硫酸マグネシウムや炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム、メタリン酸マグネシウム、乳酸マグネシウムなどを含む。
また、本発明のアルカリ活性結合材を含むモルタルおよびコンクリートは、原材料、すなわちスラグまたはフライアッシュに含まれたナトリウム成分によりＮａ２Ｏを前記アルカリ活性結合材１００重量部当たり０．２１〜０．２２重量部で含むことができる。
次に、本発明は、セメントを使用せずセメントを代替することが可能なアルカリ活性結合材を使用するアルカリ活性組積製品に関するもので、特にスラグ、フライアッシュまたはメタカオリンの少なくとも１つを含む原材料とナトリウム非含有アルカリ性無機質材料を含むことにその技術的特徴がある。すなわち、従来のアルカリ活性結合材がケイ酸ナトリウム、粉末状の水酸化ナトリウム、液状の水ガラスおよび液状の水酸化ナトリウムなどのようにナトリウム系無機質材料のみを使用したが、本発明は、ナトリウム系無機質材料を全く使用せずにナトリウム非含有無機質材料のみを使用し、或いはナトリウム系無機質材料とナトリウム非含有無機質材料を同時に使用することにより、アルカリ−骨材反応の制御に効果的な組成を持つだけでなく、作業性と強度の安定性を含んでより優れた性能特性を有する無セメントアルカリ活性組積製品を提供するためである。ここで、本発明で使用される組積製品はブロック、レンガを含んで建物の組積式構造に使用される全ての製品を通称する。
また、本発明のアルカリ活性組積製品のようにナトリウム含有アルカリ性無機質材料を全く使用せずにナトリウム非含有アルカリ性無機質材料のみを使用し、或いはナトリウム含有アルカリ性無機質材料とナトリウム非含有アルカリ性無機質材料を同時に使用すると、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料は相当価格が高いが、これに対し、ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料はその価格が低いので、生産コストが節減されて経済性が非常に優れる。特に、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料において、硫酸ナトリウムは他のナトリウム系無機質材料に比べて価格が著しく低いので、その経済性に優れる。
したがって、本発明のアルカリ活性組積製品に使用されるアルカリ活性結合材について詳細に説明すると、スラグ、フライアッシュおよびメタカオリンの少なくとも１つである原材料とアルカリ性無機質材料を含むが、アルカリ性無機質材料としては水酸化カルシウム、水酸化バリウム、石膏またはマグネシウム含有アルカリ性無機質材料の少なくとも１つを含むナトリウム非含有アルカリ性無機質材料であり、或いはケイ酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、粉末状の水酸化ナトリウム、液状の水ガラスおよび液状の水酸化ナトリウムの少なくとも１つのナトリウム含有アルカリ性無機質材料とナトリウム非含有アルカリ性無機質材料の組成物であってもよい。
ここで、アルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり０．５〜１５重量比であることが好ましく、前記水酸化バリウムは前記原材料１００重量部当たり０．５〜５重量部であることが好ましく、前記石膏は前記原材料１００重量部当たり０．５〜５重量部であることが好ましい。このような重量比でナトリウム非含有無機質が含まれると、組積製品に要求される適切な強度を確保しながらもアルカリ骨材反応を制御することができるうえ、急結現象の制御により作業性が優秀になる。
また、アルカリ活性結合材がナトリウム含有アルカリ性無機質材料をさらに含む場合、すなわち、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料とナトリウム非含有無機質材料の組成物の場合には、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料に含まれたＮａまたはＮａ２Ｏに対する原材料の重量比が０．００５〜０．１４の範囲内にあるように配合しなければならないが、前記配合比は、組積製品においてＮａまたはＮａ２Ｏの含量が増加すると、強度が優秀になるが、作業性が悪くなるので、この点が考慮された最適比である。また、このようなナトリウム系に対する原材料の重量比は本発明の無セメントアルカリ活性レンガまたはブロックの流動性、強度および乾燥収縮などの力学的性質を決定する。
後述する実施例のナトリウム含有アルカリ性無機質材材料に含まれたＮａまたはＮａ２Ｏに対する原材料の重量比において、前記ナトリウム系の重量はいずれもＮａ２Ｏの重量で換算したものを用いた。
すなわち、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料としてのケイ酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、粉末状の水酸化ナトリウム、液状の水ガラスおよび液状の水酸化ナトリウムには前記ナトリウム系としてのＮａまたはＮａ２Ｏなどが存在しうるが、これはＮａ２Ｏの重量で計算して変換した。
【００１７】
したがって、本発明において、ナトリウム系の重量は、Ｎａ２Ｏとして存在する場合にはその重量をそのまま用い、他の形態で存在するナトリウム系の重量はＮａ２Ｏの重量に変換させた値を用いた。
このように必要な強度、作業性および経済性が改善されたアルカリ活性組積製品を得るためには、ナトリウム含有無機質材料の使用有無および含量とナトリウム非含有無機質材料の種類および含量を決定することが好ましいが、ナトリウム非含有無機質材料を原材料１００重量部当たり０．５重量部〜２０重量部の範囲で含むと同時に、適量のナトリウム含有アルカリ性無機質材料をさらに含むと、強度、作業性および経済性が改善された組積製品を製造することができる。
この場合、原材料とアルカリ性無機質材料（ナトリウム非含有無機質材料およびナトリウム系アルカリ性無機質材料）とを混合するとき、前記ナトリウム系に対する原材料の重量比を適切に調節し得るように、前記ナトリウム系アルカリ性無機質材料の重量を決定して混合するが、原材料が高炉スラグの場合にはナトリウム系に対する原材料の重量比が０．００５〜０．０８８の範囲内に入るようにナトリウム含有アルカリ性無機質材料の量を調節することが好ましい。
また、原材料がフライアッシュまたはメタカオリンの場合には、ナトリウム系に対する原材料の重量比が０．０８８〜０．１４の範囲に入るようにナトリウム含有アルカリ性無機質材料の量を調節することが好ましい。
ここで、アルカリ活性結合材に混合されるナトリウム含有アルカリ性無機質材料に液状の水酸化ナトリウムが含まれた場合には、８〜１６Ｍの水酸化ナトリウム溶液を使用することが好ましい。
本発明に係るアルカリ活性組積製品の製造の際に含まれる細骨材は、人工軽量骨材、砂または石粉の少なくとも１つを含むが、前記人工軽量骨材は比重が１．２以下であることが好ましい。
前記細骨材に含まれた砂または石粉は、最大直径１０ｍｍ以下および比重２．５以上のものを使用することが好ましく、より好ましくは砂は５ｍｍ以下の最大直径、石粉は８ｍｍ以下の最大直径を有する。前記細骨材に含まれた人工軽量骨材は、内部空隙を有し、３００ｋｇ／ｍ３〜８００ｋｇ／ｍ３の単位容積重量および１０ｍｍ以下の最大直径を有するものを使用することが好ましい。
前記人工軽量骨材は、セラミックなどを主材料として人工的に量産された細骨材などを用いることができるが、例えば、人工軽量骨材として粘土、火山灰、クリンカーおよびフライアッシュの少なくとも１つを使用する場合、粘土、火山灰、クリンカーおよびフライアッシュを膨張させて内部空隙を持たせることにより、上述した人工軽量骨材の単位容積重量を持たせることができる。
その結果、細骨材として、人工軽量骨材のみを使用し、或いは人工軽量骨材に砂または石粉を適切な比率で使用すると、軽量または超軽量の無セメントアルカリ活性組積製品を製造することができる。
次に、本発明は、セメントを含まない黄土湿式舗装材に関するもので、黄土にセメントを代替することが可能な結合材であって、特にスラグまたはフライアッシュとアルカリ性無機質材料を含むアルカリ活性結合材を使用したことにその技術的特徴がある。
すなわち、本発明では、既存の黄土舗装材に使用されていたセメントの代わりにアルカリ活性結合材を使用することにより、黄土舗装材がより骨材の品質に敏感ではなく、骨材の約２０％程度の粘土または異物を含有しても強度の減少を示さなくなったためである。
また、本発明の黄土湿式舗装材は、セメントの使用によるセメント毒性およびセメント製造の際に発生する二酸化炭素（ＣＯ２）、セメントの生産による天然資源の枯渇などの問題点を解決し、既存の黄土舗装材の乾式工法による作業の困難さと低い経済性を克服することができる。
さらに具体的には、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材は、無セメントアルカリ活性結合材、黄土、粗い骨材、混和剤、繊維、および配合水を含む。
前記アルカリ活性結合材は、粉末度２９，０００ｃｍ２／ｇ以上の良質の原材料とアルカリ性無機質材料を一定の重量比、好ましくは前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり０．５〜２０重量部で均一に混合して製造されたものを使用することが好ましいが、前記アルカリ性無機質材料としてはナトリウム含有アルカリ性無機質材料およびナトリウム非含有アルカリ性無機質材料の少なくとも１つが使用でき、前記原材料としてはフライアッシュ、メタカオリンまたはスラグが使用できるが、ナトリウム含量の異なる産業副生物としてのメタカオリンより２倍以上少ないフライアッシュまたはスラグを使用することが好ましい。そして、スラグは高炉スラグ、電気炉スラグおよび転炉スラグの少なくとも１つが使用できるが、舗装材の適用対象に応じてアルカリ性無機質材料の種類および混合比は変更することができる。
また、本発明の黄土湿式舗装材は、黄土をアルカリ活性結合材１００重量部当たり５０〜２４０重量部含むことにその技術的特徴があるが、黄土は、最大直径５ｍｍ以下、比重１．９〜２．１、吸収率１０〜１５％範囲の自然状態の赤い黄土を使用することが好ましい。よって、黄土はＫＳ基準の５ｍｍ細骨材の標準粒度分布曲線を満足するものを使用する。
また、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材は、骨材を用いて乾燥収縮を制御するために１３ｍｍ以下の骨材を含むことにもその技術的特徴がある。
すなわち、一般に、コンクリートの乾燥収縮は、使用水の量、結合材の量、結合材の粉末度および骨材の量などの影響を受け、使用水が多いほど、結合材が多いほど、結合材の粉末度が大きいほど、そして骨材の量が少ないほど大きく現れるが、特に黄土を用いたコンクリート製造の際に黄土の大きい乾燥収縮を制御しなければならないためである。このような点を考慮し、本発明の黄土湿式舗装材は、骨材を用いて乾燥収縮を制御しようとしたが、特に１３ｍｍ以下の骨材を前記アルカリ活性結合材１００重量部当たり８０〜３００重量部含まれるように使用することにより、全体コンクリートの粒度が良好であり、強度が増加した。特に、骨材として最大直径１３ｍｍ以下、比重２．５〜２．７、吸収率０．５〜１％範囲の砕石を使用することが好ましい。
また、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材は、表面の乾燥収縮亀裂を制御し且つ引張り強さとたわみ強さを向上させるために、繊維を一定の重量比で含むことにその技術的特徴がある。
すなわち、道路舗装は、その特性上、乾燥収縮亀裂の発生が多く、高い引張り強さおよびたわみ強さが要求され、特に表面の乾燥収縮亀裂は構造的な問題よりは美観上不安感を与え、施工者に対する不信感と瑕疵補修要求などの原因になるため、本発明は繊維、特に密度が高く、太さが微細であって単位容積当たり繊維の数が多く、分散性能に優れたものを前記アルカリ活性結合材１００重量部当たり１０〜３５重量部で使用した。この際、繊維は前記特性を満足する限り素材の制限はないが、ＰＥＴ繊維、セルロース繊維、ＰＶＡ繊維、ナイロン繊維、ポリオレフィン系繊維よりなる群から選択された少なくとも１つが使用されることが好ましい。
また、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材は、圧縮強度と作業性を考慮した目標スランプを確保するために混和剤を含むことにもその技術的特徴がある。
前記混和剤は、スランプの確保に使用される公知の種類の混和剤をいずれも使用することができるが、良質のポリカルボン酸系高性能減水剤を使用することが好ましい。
また、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材は、既存の黄土舗装材の乾式工法が持つ問題点を解決してスランプ１５０〜２００ｍｍ範囲の湿式施工が可能な経済的且つ環境調和的な黄土湿式舗装材および湿式工法を提供するために、配合水を配合水（Ｗ）と前記アルカリ活性結合材（Ｂ）との配合比（Ｗ／Ｂ）が４０〜６５％となるように使用する。
前記配合水は、油、酸、アルカリなどの品質に影響を与える有害物質が含有されてはならないが、一般に、飲用水は、配合水としては優れるが、コンクリート品質に有害な影響のみなければ地下水、工業用水、河川水などを使用しても構わない。
場合に応じて、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材は、黄土固有の色相を維持しながら乾燥収縮を制御し且つ圧縮強度を増加させるために、黄土に似た粒径の細骨材を使用することにもその技術的特徴がある。この際、含まれる細骨材は、直径が５ｍｍ以下であることが好ましく、特にその含量は前記黄土重量の２０〜３０重量％を代替することが好ましい。
すなわち、黄土の最大粒径は約５ｍｍであって細骨材と類似しているが、黄土の大きい吸収率は乾燥収縮の亀裂、所要スランプの減少、所要圧縮強度の減少などの問題点を持っているため、本発明では、黄土に似た粒径の細骨材で全体黄土含有量の一部を代替して構成することにより、黄土固有の色相を維持しながらも乾燥収縮を制御するうえ、増加した圧縮強度を得ることができた。
以下、本発明で使用される「ＧＧＢＳ」は、高炉スラグを一定サイズの粉末に微粉砕したもので、高炉スラグ微粉末（Ｇｒｏｕｎｄ Ｇｒａｎｕｌａｔｅｄ Ｂｌａｓｔ Ｆｕｒａｎｃｅ Ｓｌａｇ）を意味する。
実施例１
ＧＧＢＳ１００重量部と水酸化カルシウム粉末０．５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１を製造した。
実施例２
ＧＧＢＳ１００重量部と水酸化カルシウム粉末１０重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材２を製造した。
実施例３
ＧＧＢＳ１００重量部と水酸化カルシウム粉末１５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材３を製造した。
実施例４
ＧＧＢＳ１００重量部と水酸化バリウム粉末０．５重量部を均一に混合して無セメントアルカリ活性結合材４を製造した。
実施例５
ＧＧＢＳ１００重量部と水酸化バリウム粉末２．５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材５を製造した。
実施例６
ＧＧＢＳ１００重量部と水酸化バリウム粉末５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材６を製造した。
実施例７
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末０．５重量部および水酸化バリウム粉末１重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材７を製造した。
実施例８
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末０．５重量部および水酸化バリウム粉末５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材８を製造した。
実施例９
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末１５重量部および水酸化バリウム粉末０．５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材９を製造した。
実施例１０
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末１５重量部および水酸化バリウム粉末５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１０を製造した。
実施例１１
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末１０重量部および石膏粉末０．５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１１を製造した。
実施例１２
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化バリウム粉末５重量部および石膏粉末５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１２を製造した。
実施例１３
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末１０重量部、水酸化バリウム粉末５重量部および石膏粉末２．５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１３を製造した。
実施例１４
水−実施例１〜１３で製造されたアルカリ活性結合材１〜１３の比（Ｗ／Ｂ）は５０％であり、砂−原材料の重量比（Ｓ／Ｂ）は３．０であり、骨材の最大直径は５ｍｍ以下の条件で、アルカリ活性モルタル１〜１３を製造した。
実験例１
アルカリ活性モルタル１〜３を対象として、モルタルに含まれた水酸化カルシウムの含量と初期フローおよびフローロス勾配（ｋ）の関係を実験し、図１および図２にグラフで表した。
実験例２
アルカリ活性モルタル４〜６を対象として、モルタルに含まれた水酸化バリウムの含量と初期フローおよびフローロス勾配（ｋ）の関係を実験し、図３および図４にグラフで表した。
実験例３
アルカリ活性モルタル７〜１０を対象として、モルタルに含まれた水酸化カルシウムおよび水酸化バリウムの含量と初期フローおよびフローロス勾配（ｋ）の関係を実験し、図５および図６にグラフで表した。
実験例４
アルカリ活性モルタル１１〜１３を対象として、モルタルに含まれた水酸化カルシウム、水酸化バリウムおよび石膏の含量と初期フローおよびフローロス勾配（ｋ）の関係を実験し、図７および図８にグラフで表した。
【００１８】
実験例１〜実験例４の結果を示す図１〜図８を参照すると、アルカリ活性結合材に含まれた水酸化バリウムは、水酸化カルシウムの含有有無を問わず、含まれる水酸化バリウムの含量が増加するほど初期フローは増加することが分かるが（図３参照）、図４に示すように、フローロスは水酸化バリウムの含量が増加するほど減少する傾向を示した。
【００１９】
このような結果は、アルカリ活性結合材に含まれた水酸化バリウムの含量が増加するほど、アルカリ活性結合材を含むモルタルの硬化速度が効果的に遅延することを示す。その結果、水酸化バリウムの含量を調節することにより、アルカリ活性結合材を含むモルタルの硬化速度を調節することができることが分かる。よって、作業性が改善できる。
また、図１および図２に示すように、アルカリ活性結合材に含まれた水酸化カルシウムの含量は、水酸化バリウムの含有有無を問わず、その含量が増加するほど、初期フローは減少した。これに対し、水酸化カルシウム量の増加はフロー損失の制御に効果的であった。
結果として、アルカリ活性結合材に含まれた水酸化カルシウムは、アルカリ活性結合材の初期硬化を遅延させることができる。
よって、図５および図６に示すように、アルカリ活性結合材に含まれた水酸化カルシウムおよび水酸化バリウムの含量を初期フローとフロー損失を考慮した流動性の観点で考慮して決定することにより、最適の作業性を確保することができる。
一方、図７および図８を参照すると、アルカリ活性結合材に石膏が含まれると、石膏の含量も初期フローとフロー損失に影響を及ぼすことが分かるが、水酸化バリウムが一定の重量以上含まれると、石膏の含量増加が殆ど影響を及ぼさないことが分かる。
実験例５
アルカリ活性モルタル１〜３を対象として、モルタルに含まれた水酸化カルシウムの含量と材齢２８日圧縮強度との関係を実験し、図９にグラフで表した。
実験例６
アルカリ活性モルタル４〜６を対象として、モルタルに含まれた水酸化バリウムの含量と材齢２８日圧縮強度との関係を実験し、図１０にグラフで表した。
実験例７
アルカリ活性モルタル７〜１０を対象として、モルタルに含まれた水酸化カルシウムの含量と材齢２８日圧縮強度との関係を実験し、図１１にグラフで表した。
実験例８
アルカリ活性モルタル１１〜１３を対象として、モルタルに含まれた水酸化カルシウム、水酸化バリウムおよび石膏の含量と材齢２８日圧縮強度との関係を実験し、図１２にグラフで表した。
モルタルに含まれた水酸化バリウム、水酸化カルシウムおよび／または石膏の含量と材齢２８日圧縮強度との関係を示すグラフが表された図９〜図１２を参照すると、アルカリ活性結合材に含まれた水酸化バリウムの含量が２．５重量部以下の範囲では水酸化バリウムの含量が増加するほど材齢２８日圧縮強度が増加するが、含有された水酸化バリウムの含量が２．５重量部よりは大きくなると、水酸化バリウムの含量が増加するほど材齢２８日圧縮強度は減少した。以上の実験結果をまとめると、アルカリ活性結合材に含まれる水酸化バリウムの含量比は０．５重量部〜５重量部であってもよい。
一方、図示の如く、アルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量が一定であるとき、水酸化バリウムの添加有無に応じてその含量が増加するほど、材齢２８日圧縮強度は減少したが、水酸化カルシウムのみ含まれるか或いは水酸化バリウムと共に含まれる水酸化カルシウムは、その含量が１０重量部を超過しても、水酸化カルシウム含量の増加に伴う圧縮強度の有意な増加が観察されていない。その結果、アルカリ活性結合材に水酸化カルシウムを含ませることにより、安定的に強度が発現するようにすることができることが分かる。
実施例として示してはいないが、前述したような実験結果はアルカリ活性結合材１〜１３を含むアルカリ活性コンクリートの場合も類似であった。
よって、前記コンクリートもアルカリ活性結合材を含むモルタルと同様にＮａ２Ｏをアルカリ活性結合材１００重量部当たり０．２１〜０．２２重量部で含む。
実施例１５
ＧＧＢＳ１００重量部と塩化マグネシウム粉末１０重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１４を製造した。
実施例１６
ＧＧＢＳ１００重量部と硝酸マグネシウム粉末１０重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１５を製造した。
実施例１７
ＧＧＢＳ１００重量部とケイ酸マグネシウム粉末１０重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１６を製造した。
実施例１８
ＧＧＢＳ１００重量部と酸化マグネシウム粉末１０重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１７を製造した。
実施例１９
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末１０重量部および塩化マグネシウム粉末０．５５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１８を製造した。
実施例２０〜実施例２２
塩化マグネシウム粉末をそれぞれ５．７重量部、１２重量部および１９重量部で使用した以外は、実施例５と同様にしてアルカリ活性結合材１９〜２１を製造した。
実施例２３
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末１０重量部および硝酸マグネシウム粉末０．５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材２２を製造した。
実施例２４〜実施例２７
硝酸マグネシウム粉末をそれぞれ５重量部、７重量部、１０重量部および１５重量部で使用した以外は、実施例２３と同様にしてアルカリ活性結合材２３〜２６を製造した。
実施例２８
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末１０重量部およびケイ酸マグネシウム粉末０．５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材２７を製造した。
実施例２９〜実施例３１
ケイ酸マグネシウム粉末をそれぞれ５重量部、１０重量部および１５重量部で使用した以外は、実施例２８と同様にしてアルカリ活性結合材２８〜３０を製造した。
実施例３２
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末１０重量部および酸化マグネシウム粉末０．５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材３１を製造した。
実施例３３〜実施例３６
酸化マグネシウム粉末をそれぞれ５重量部、７重量部、１０重量部および１５重量部で使用した以外は、実施例３２と同様にしてアルカリ活性結合材３２〜３５を製造した。
実施例３７
水−実施例１５〜３６で製造されたアルカリ活性結合材１４〜３５の比（Ｗ／Ｂ）は５０％であり、砂−原材料の重量比（Ｓ／Ｂ）は３．０であり、骨材の最大直径は５ｍｍ以下の条件で、アルカリ活性モルタル１４〜３５を製造した。
実験例９
アルカリ活性モルタル１４〜１７を対象として、モルタルに含まれたマグネシウム含有アルカリ性無機質材料の種類による材齢２８日圧縮強度の関係を実験し、図１３にグラフで表した。
実験例９の結果が示された図１３を参照すると、マグネシウム含有アルカリ性無機質材料の種類が変わっても、コンクリート製品に要求される基準強度（すなわち、ＫＳ基準）の一部または全部に適し、或いはそれ以上の強度が確保されることが分かる。すなわち、ＫＳ基準の基準強度を幾つか例示すると、レンガは８ＭＰａであり、ブロックは４ＭＰａであり、護岸ブロックは２１ＭＰａであり、コンクリート構造物はＫＳ基準はないが、構造用として通常２１ＭＰ以上が使用されるためである。
実験例１０
アルカリ活性モルタル１８〜２１を対象として、モルタルに含まれた塩化マグネシウムの含量と初期フローの関係および材齢２８日圧縮強度の関係を実験し、それぞれ図１４および図１５にグラフで示した。
実験例１０の結果が表示された図１４および図１５に示すように、アルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量が一定であるときに添加される塩化マグネシウムの含量に応じて、初期フローは添加される含量が１２重量部までは増加するほど大きくなり、以後には益々減少する傾向を示しているが、圧縮強度は５．７重量部までは増加し、５．７重量部を超過すれば益々減少する傾向性を示していることが分かる。
したがって、アルカリ活性結合材に塩化マグネシウムは０．５重量部〜２０重量部含まれ得るが、作業性、経済性および強度を考慮すると、特に０．５５〜１２重量部で含まれることが好ましいことが分かる。
実験例１１
アルカリ活性モルタル２２〜２６を対象として、モルタルに含まれた硝酸マグネシウムの含量と初期フローの関係および材齢２８日圧縮強度の関係を実験し、それぞれ図１６および図１７にグラフで示した。
実験例１１の結果が表示された図１６および図１７に示すように、アルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量が一定であるときに添加される硝酸マグネシウムの含量に応じて、初期フローは添加される含量が増加するほどほぼ増加する傾向を示しており、圧縮強度は０．５重量部〜１０重量部の範囲でほぼアーク状を描くように変化しており、１０重量部超過であれば、強度が０．５重量部で追加されるときより低くなる傾向性を示すことが分かる。
したがって、アルカリ活性結合材に硝酸マグネシウムは０．５重量部〜２０重量部で含まれ得るが、作業性、経済性および強度を考慮すると、特に１０重量部以下で含まれることが好ましいことが分かる。
実験例１２
アルカリ活性モルタル２７〜３０を対象として、モルタルに含まれたケイ酸マグネシウムの含量と初期フローの関係および材齢２８日圧縮強度の関係を実験し、それぞれ図１８および図１９にグラフで示した。
実験例１２の結果が表示された図１８および図１９に示すように、アルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量が一定であるときに添加されるケイ酸マグネシウムの含量に応じて、初期フローは５重量部までは増加してから減少する傾向を示しており、圧縮強度も５重量部までは増加してから益々減少する傾向を示すことが分かる。
よって、アルカリ活性結合材にケイ酸マグネシウムは０．５重量部〜２０重量部含まれ得るが、作業性、経済性および強度を考慮すると、ケイ酸マグネシウムも１０重量部以下で含まれることが好ましいことが分かる。
実験例１３
アルカリ活性モルタル３１〜３５を対象として、モルタルに含まれた酸化マグネシウムの含量と初期フローの関係および材齢２８日圧縮強度の関係を実験し、それぞれ図２０および図２１にグラフで示した。
実験例１３の結果が表示された図２０および図２１に示すように、アルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量が一定であるときに添加される酸化マグネシウムの含量に応じて、初期フローは２重量部までは増加してから減少する傾向を示しており、圧縮強度も２重量部までは増加してから益々減少する傾向を示すことが分かる。
よって、アルカリ活性結合材に酸化マグネシウムは０．５重量部〜２０重量部含まれ得るが、作業性、経済性および強度を考慮すると、特に１０重量部以下で含まれることが好ましいことが分かる、
また、実施例として示してはいないが、前述したような実験結果はアルカリ活性結合材１４〜３５を含むアルカリ活性コンクリートの場合も類似であった。
一方、本発明は、アルカリ活性結合材を含むコンクリートから、軽量レンガ、レンガ、歩道ブロック、護岸ブロック、魚道ブロック、下水管、縁石、コンクリート管を含むアルカリ活性コンクリート二次製品を製造することができるうえ、アルカリ活性コンクリート構造部材も製造することができる。このようにコンクリート２次製品およびコンクリート構造部材を含むコンクリート製品を本発明のアルカリ活性結合材を含むコンクリートで製造すると、コンクリート内のアルカリ総量の規制において自由なので、生産が非常に容易である。また、アルカリ−骨材反応を防止することができるため、その強度発現が容易であり、発現した強度が維持できる。
実施例３８
組積製品の中でもレンガを製造するために、下記表１に示した構成成分および配合量を準備したが、アルカリ活性結合材はＧＧＢＳと水酸化カルシウムを含むものであって、水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約５重量部が使用された。前記アルカリ活性組積製品１は、表１に開示された含量のアルカリ活性結合材（ＧＧＢＳ、水酸化カルシウム）、細骨材および水を均一に攪拌して公知の方法を用いて振動圧縮などによって緻密に充填させ、所望の形状のレンガを成形した後、６５℃以下の養生室で蒸気養生して製造されたものである。この際、製造されたアルカリ活性組積製品１は、レンガであって、１９０±２ｍｍの長さ、９０±２ｍｍの幅および５７±２ｍｍの高さを有する。
【００２０】
【表１】
【００２１】
実施例３９
下記表２のような配合比を使用した以外は、実施例３８と同一の方法および寸法でアルカリ活性組積製品２を製造したが、アルカリ活性組積製品２に使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳと水酸化カルシウムを含むものであって、水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約１０重量部使用された。
【００２２】
【表２】
【００２３】
実施例４０
下記表３のような配合比を使用した以外は、実施例３８と同一の方法および寸法でアルカリ活性組積製品３を製造したが、組積製品３に使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳ、水酸化カルシウムおよびケイ酸ナトリウムを含むものであって、水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約５重量部で使用され、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料、すなわちケイ酸ナトリウムに含まれたＮａまたはＮａ２Ｏに対する原材料の重量比を換算すると、０．０１５である。
【００２４】
【表３】
【００２５】
実施例４１
下記表４のような配合比を使用した以外は、実施例３８と同一の方法および寸法でアルカリ活性組積製品４を製造したが、組積製品４に使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳ、水酸化カルシウムおよびケイ酸ナトリウムを含むものであって、水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約５重量部使用され、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料、すなわちケイ酸ナトリウムに含まれたＮａまたはＮａ２Ｏに対する原材料の重量比を換算すると、０．０３である。
【００２６】
【表４】
【００２７】
実施例４２
下記表５のような配合比を使用した以外は、実施例３８と同一の方法および寸法でアルカリ活性組積製品５を製造したが、組積製品５に使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳ、水酸化カルシウムおよびケイ酸ナトリウムを含むものであって、水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約５重量部使用され、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料、すなわちケイ酸ナトリウムに含まれたＮａまたはＮａ２Ｏに対する原材料の重量比を換算すると、０．０６である。
【００２８】
【表５】
【００２９】
実施例４３
前記表１で細骨材の代わりに人造軽量骨材を使用した以外は、実施例３８と同一の方法で軽量レンガおよび軽量ブロックを製造したが、ここで使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳと水酸化カルシウムを含むものであって、水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約５重量部使用された。
実施例４４
前記表２で細骨材の代わりに人造軽量骨材を使用した以外は、実施例３８と同一の方法で軽量レンガおよび軽量ブロックを製造したが、ここで使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳと水酸化カルシウムを含むものであって、水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約１０重量部使用された。
実施例４５
前記表６のような配合比を使用した以外は、実施例３８と同一の方法で軽量レンガおよび軽量ブロックを製造したが、ここで使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳと水酸化カルシウムを含むものであって、水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約１５重量部使用された。
【００３０】
【表６】
【００３１】
実施例４６
前記表７のような配合比を使用した以外は、実施例３８と同一の方法で軽量レンガおよび軽量ブロックを製造したが、ここで使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳと水酸化バリウムを含むものであって、水酸化バリウムは原材料１００重量部当たり約０．５重量部使用された。
【００３２】
【表７】
【００３３】
実施例４７
水酸化バリウムを５．５ｋｇ使用した以外は、前記表７のような配合比で実施例３８と同一の方法で軽量レンガおよび軽量ブロックを製造したが、ここで使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳと水酸化バリウムを含むものであって、水酸化バリウムは原材料１００重量部当たり約２．５重量部使用された。
実施例４８
水酸化バリウムを１１ｋｇ使用した以外は、前記表７のような配合比で実施例３８と同一の方法で軽量レンガおよび軽量ブロックを製造したが、ここで使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳと水酸化バリウムを含むものであって、水酸化バリウムは原材料１００重量部当たり約５重量部使用された。
実施例４９〜実施例５６
下記表８のような配合条件を満足するように配合した以外は、実施例３８と同一の方法でブロックを製造したが、ここで、実施例４９、５１、５３および５５では水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約２．６重量部使用され、実施例５０、５２、５４および５６では水酸化カルシウムが原材料１００重量当たり約５重量部使用され、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料、すなわち硫酸ナトリウムに含まれたＮａまたはＮａ２Ｏに対する原材料の重量比を換算すると、実施例４９および５０は０．００７であり、実施例５１および５２は０．０１４であり、実施例５３および５４は０．０２１であり、実施例５５および５６は０．０２８である。
【００３４】
【表８】
【００３５】
比較例１〜比較例５
下記表９のような配合条件を満足するように配合した以外は、実施例３８と同一の方法および寸法で比較製品１〜５を製造した。
【００３６】
【表９】
【００３７】
実験例１４
実施例３８〜実施例５で製造された組積製品１〜組積製品５の圧縮強度を試験し、その結果を図２２に示した。
図２２において、ＯＰＣは、一般なポルトランドセメントで製造されたレンガの圧縮強度を意味し、１６．０を示している。ＯＰＣ左側ではポルトランドセメントを代替して原材料（高炉スラグ）とナトリウム系アルカリ性無機質材料のみを含むアルカリ活性無機結合材を使用したレンガ（比較例１〜５の比較製品１〜５）の圧縮強度が示されており、ＯＰＣ右側ではポルトランドセメントを代替して原材料（高炉スラグ）とナトリウム非含有アルカリ性無機質材料（例えば、水酸化カルシウム）、原材料（高炉スラグ）とナトリウム非含有アルカリ性無機質材料（例えば、水酸化カルシウム）およびナトリウム系アルカリ性無機質材料を含むアルカリ活性無機結合材を使用したレンガ（実施例３８〜４２の組積製品１〜５）の圧縮強度が示されている。
図２２を参照すると、アルカリ活性結合材が原材料とナトリウム非含有アルカリ性無機質材料（例えば、水酸化カルシウム）のみを含んでも、一般なポルトランドセメントを使用したレンガよりその圧縮強度が相当優れることが分かる。また、組積製品内のナトリウム系アルカリ性無機質材料に含まれたＮａまたはＮａ２Ｏに対する原材料の重量比が大きくなるほどナトリウム非含有無機質材料（例えば、水酸化カルシウム）が添加されると、圧縮強度が大きくなることが分かる。
実験例１５
実施例３８〜実施例４２で製造された組積製品１〜組積製品５の吸収率を試験し、その結果を図２３に示した。
図２３において、ＯＰＣは一般なポルトランドセメントで製造されたレンガの吸収率を意味し、９．３３を示している。
ＯＰＣ左側にはポルトランドセメントを代替して原材料（高炉スラグ）とナトリウム系アルカリ性無機質材料のみを含むアルカリ活性無機結合材を使用したレンガ（比較例１〜５の比較製品１〜５）の吸収率が示されており、ＯＰＣ右側にはポルトランドセメントを代替して原材料（高炉スラグ）とナトリウム非含有アルカリ性無機質材料（例えば、水酸化ナトリウム）、原材料（高炉スラグ）とナトリウム非含有アルカリ性無機質材料（例えば、水酸化ナトリウム）およびナトリウム含有アルカリ性無機質材料を含むアルカリ活性無機結合材を使用したレンガ（実施例３８〜４２の組積製品１〜５）の吸収率が示されている。
図２３を参照すると、アルカリ活性結合材が原材料とナトリウム系アルカリ性無機質材料のみを含む場合の吸収率より、原材料にナトリウム非含有アルカリ性無機質材料のみを含むか或いは原材料にナトリウム系アルカリ性無機質材料およびナトリウム系非含有無機質材料を共に含む場合、すなわち組積製品１〜５の吸収率が全般的に低いため、その特性が一般ポルトランドセメントで製造されたレンガまたはナトリウム含有アルカリ性無機質材料のみを含むレンガに比べて優れることが分かる。
実験例１６
実施例４３〜実施例４５で製造された軽量レンガおよび軽量ブロックと、実施例４６〜実施例４８で製造された軽量レンガおよび軽量ブロックの圧縮強度をそれぞれ試験し、その結果を図２４および図２５に示した。
図２４および図２５より、実施例４３〜実施例４８で製造された軽量レンガおよび軽量ブロックの圧縮強度がいずれもＫＳ基準を満たしており、軽量レンガおよび軽量ブロックとして使用するのに適することが分かる。
実験例１７
実施例４９〜実施例５６で製造されたブロックの圧縮強度をそれぞれ試験し、その結果を図２６に示した。
図２６より、実施例４９〜実施例５６で製造されたブロックの圧縮強度は、硫酸ナトリウム添加率が少ないときは水酸化カルシウムの含量が増加するほど大きくなることが分かるが、硫酸ナトリウム添加率（Ｎａ２Ｏ／原材料）が０．０１４以上であれば、水酸化カルシウムの含量とほぼ関係がないことが分かるが、硫酸ナトリウム添加率（Ｎａ２Ｏ／原材料）が０．０２１であるとき、水酸化カルシウムの含量と関係なく最も優れた圧縮強度を有することが分かる。
したがって、価格競争力に優れた硫酸ナトリウムと水酸化カルシウムが共に含まれたアルカリ性無機質材料を使用すると、優れた強度特性および改善された作業性を有しながらも価格競争力まで非常に優れた組積製品を得ることができる。
これにより、一般組積製品と軽量組積製品を共に含む本発明のアルカリ活性組積製品は、その特性が非常に優れるうえ、低廉な費用で様々な形態、寸法、重さを持つように製造できるので、建設現場で建設資材として使用することができることが分かるが、特に建設産業技術分野の中でも組積造分野で様々に利用できる。
一方、具体的に記載してはいないが、上述した実施例および実験例に使用されたアルカリ性活性結合材の高炉スラグを代替してフライアッシュを使用しても、上述したところと類似の結果を得ることができる。
実施例５７
アルカリ活性結合材の準備
ＧＧＢＳ１００重量部、塩化マグネシウム粉末５重量部および水位酸化カルシウム１０重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材３６を製造して準備し、上述した実施例１６でと同様に、ＧＧＢＳ１００重量部と硝酸マグネシウム粉末１０重量部を均一に混合して製造されたアルカリ活性結合材１５を準備した。
実施例５８
アルカリ活性黄土湿式舗装材１の製造
１．１００重量部のアルカリ活性結合材３６、粗い骨材１００重量部および細骨材１５重量部を強制式ミキサーで１分以上乾式混練して乾式混練材料を得た。
２．配合水に高性能減水剤０．５重量部とＰＥＴ繊維１０重量部を投入し、よく混合して液状混合物を得た。この際、配合水は配合水（Ｗ）と無セメントアルカリ活性結合材（Ｂ）との配合比（Ｗ／Ｂ）が４０％であり、繊維の凝集現象を防止するために繊維をよく分散させる。
３．前記乾式混練材料と液状混合物を混ぜて３０秒以上混練して湿式混練材料を得た。
４．前記湿式混練材料に黄土６０重量部を投入し、均質に１分３０秒間混練してアルカリ活性黄土湿式舗装剤１を製造した。この際、黄土の含量は目標スランプを考慮して調節される。
【００３８】
実施例５９〜実施例６１
アルカリ活性黄土湿式舗装材２〜４の製造
配合水の含量比、すなわち配合水（Ｗ）と無セメントアルカリ活性結合材（Ｂ）との配合比（Ｗ／Ｂ）をそれぞれ４５％、５０％、６５％にした以外は、実施例５８と同様にしてアルカリ活性黄土湿式舗装材２〜４をそれぞれ得た。
実施例６２〜実施例６４
アルカリ活性黄土湿式舗装材５〜７の製造
アルカリ活性結合材１５を使用し、配合水の含量比、すなわち配合水（Ｗ）とアルカリ活性結合材（Ｂ）との配合比（Ｗ／Ｂ）をそれぞれ４５％、５０％、５２．５％にした以外は、実施例５８と同様にしてアルカリ活性黄土湿式舗装材５〜７をそれぞれ得た。
実験例１８
アルカリ活性黄土湿式舗装材１〜４を対象として、前記黄土湿式舗装材に含まれた配合水の含量比、すなわち配合水（Ｗ）と無セメントアルカリ活性結合材（Ｂ）との配合比（Ｗ／Ｂ）による材齢２８日圧縮強度とスランプを実験し、それぞれ図２７および図２８にグラフで示した。
実験例２の結果が表示された図２７および図２８を参照すると、アルカリ活性黄土湿式舗装材に含まれるアルカリ活性結合材３６の含量が一定であるとき、前記配合比（Ｗ／Ｂ）が大きくなるほど圧縮強度は減少する傾向を示しているが、スランプは配合比（Ｗ／Ｂ）が０．５まではやや減少してから以後増加する傾向性を示していることが分かる。
実験例１９
アルカリ活性黄土湿式舗装材５〜７を対象として、前記黄土湿式舗装材に含まれた配合水の含量比、すなわち配合水（Ｗ）とアルカリ活性結合材（Ｂ）との配合比（Ｗ／Ｂ）による材齢２８日圧縮強度およびスランプを実験し、それぞれ図２９および図３０にグラフで表した。
実験例１９の結果が表示された図２９および図３０を参照すると、アルカリ活性黄土湿式舗装材に含まれるアルカリ活性結合材１５の含量が一定であるとき、前記配合比（Ｗ／Ｂ）が大きくなるほど圧縮強度は減少する傾向を示しているが、スランプは増加する傾向性を示していることが分かる。
実験例２０
アルカリ活性黄土湿式舗装材の標準配合比は、使用目的と経済性を考慮して高強度の配合と普通強度の配合に分けられる。高強度の配合は水−セメント比（以下、「Ｗ／Ｃ」）を低めて圧縮強度を増進した配合であって、低いＷ／Ｃで目標スランプを確保するために細骨材を添加し、普通強度の配合は黄土の混合比が高強度の配合より高いことが特徴である。
したがって、アルカリ活性結合材１００重量部当たり、黄土５０〜１６０重量部、粗い骨材８０〜１４０重量部、混和剤０．５〜１．５重量部、繊維１０〜２０重量部および細骨材１０〜４８重量部が含まれる高強度黄土湿式舗装材と、アルカリ活性結合材１００重量部当たり、黄土１００〜２４０重量部、粗い骨材１７０〜３００重量部、混和剤０．５〜１．５重量部および繊維１５〜３５重量部が含まれる普通強度の黄土湿式舗装材の材齢と圧縮強度の関係を試験し、その結果を図３１に示した。
図３１より、高強度の黄土湿式舗装材は２５〜３０ＭＰａの圧縮強度を得ることができ、普通強度の黄土湿式舗装材も１８〜２４ＭＰａの圧縮強度を得ることができることが分かる。
また、実施例として示してはいないが、前述したような実験結果はアルカリ活性結合材に含まれるアルカリ性無機質材料が異なっても、すなわちナトリウム含有アルカリ性無機質材料、ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料などがそれぞれまたは共に使用された場合も類似であった。また、上述した実施例および実験例に使用されたアルカリ活性結合材の高炉スラグを代替してフライアッシュを使用しても、上述したところと類似の結果を得ることができた。
一方、本発明に係るアルカリ活性黄土湿式舗装材の舗装の際に、各層構成および厚さは、交通荷重の条件、路上の条件、配合材料の条件、環境条件などに応じて設計し、経済性を考慮して決定できるが、アルカリ活性黄土湿式舗装材の表層に発生したたわみ応力度は路上、補助基層、表層の順に構成される。よって、舗装厚さは次のとおり計算されることが好ましい。
【００３９】
ここで、
ｈ１：黄土湿式舗装材の表層厚さ（ｍｍ）、
Ｐ：設計輪荷重、
σ：黄土湿式舗装たわみ強度（ＭＰａ）
Ｃ：路盤支持力係数０．８５を意味する。
本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材の使用目的に応じる舗装厚さは、表１０に示すように、材齢２８日圧縮強度は表１１のとおりである。
【００４０】
【表１０】
【００４１】
【表１１】
【００４２】
したがって、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材は、アスファルトまたはコンクリートの代用として、散策路、歩道、公園道路、自転車道路、運動場、広場、駐車場、観光団地、寺院、文化遺跡地、農路、林道、都心中の住宅街道路、農水路などの交通荷重を大きく考慮しないところと、重車両の通行ができるように高い強度を要求するところに適用できる。
本発明は、上述したように好適な実施例を挙げて図示し説明したが、これらの実施例に限定されるものではなく、本発明の精神から外れない範囲内において、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって多様な変更と修正が可能であろう。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントを代替して結合材として使用できるアルカリ活性結合材に関し、より具体的には、ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料を含んでコンクリート内のＮａ２ＯとＫ２Ｏの総量を減少させることにより、作業性と強度の安全性を高め、アルカリ−骨材反応を抑制することが可能な組成のアルカリ活性結合材、前記結合材を含むモルタル、コンクリート、コンクリート製品および黄土湿式舗装材などに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建設産業に使われるモルタルおよびコンクリートは、結合材、水および骨材から構成されるが、この際に用いられる代表的な無機結合材としてのセメント（またはセメントクリンカー）は製造工程中に原料の主成分がＣａＣＯ３の石灰石を熱処理する過程で莫大なエネルギーが消費され、セメント製造量の４４重量％以上に相当する多量のＣＯ２ガスが発生する。この際、発生する二酸化炭素が全世界温室ガス放出量の約７％に該当する。
【０００３】
すなわち、セメントは、主成分がシリカ、アルミナおよび石灰を含有する原料を適当な比率で混合し、その一部が溶融して焼結されたクリンカーに適量の石膏を添加し粉砕させて粉末にしたものである。このようなセメントのクリンカー製造のためには約１４５０℃の高温状態で溶融させなければならないため、大量のエネルギー（油約３０〜３５ｌ／トン）を消費してしまう。それだけでなく、セメント１トンを製造するために石灰石とケイ酸との化学反応のみでも約７００〜８７０ｋｇの二酸化炭素を排出するものと知られている。
したがって、温室ガスとしての前記ＣＯ２の排出規制に関連し、セメント製造業の場合にはその対処が特に重要であり、セメント製造業種のＣＯ２減縮目標値がどのように設定されるかによって、これからセメントクリンカーの生産量減縮が不可避であろうと思われる。一方、世界のセメント需要量は２１世紀初めまで毎年２．５〜５．８％程度の増加が予想されているので、京都議定書の遵守とセメント需要の増加を同時に満足するためには、前記ＣＯ２-の排出が減少する或いは全くない新規無機結合材の開発が至急である。
かかる問題点を解決するための一環として、セメントを代替するためのセメント無使用アルカリ活性結合材に関する様々な研究が行われている。特に、韓国特許出願第２００７−６５１８５号は、高炉スラグ、およびナトリウム系を含むアルカリ性無機質材料を含むが、前記アルカリ性無機質材料はケイ酸ナトリウムおよび液状の水ガラスの少なくとも１つであり、前記アルカリ性無機質材料に含まれたナトリウム系に対する高炉スラグの重量比が０．０３８〜０．０８８であって、前記ナトリウム系の重量はＮａ２Ｏで換算された値であることを特徴とする、アルカリ性活性結合材を開示している。
前記特許を含んで現在まで知られている無セメントアルカリ活性結合材は、従来の普通ポルトランドセメントを代替することが可能な結合材であって、産業廃棄物の処理を解決することができて環境負荷を減少させることができるうえ、結合材製造の際に省エネルギーを図り、二酸化炭素を放出しないため環境にやさしいが、前記従来のアルカリ活性結合材に使用されたアルカリ性無機質材料はナトリウムを含む組成であって、このようにナトリウムを含む組成のアルカリ性無機質材料を用いた結合材の場合、コンクリートにおいてアルカリ−骨材反応を抑制するために規制されるべきアルカリ総量を調節するのに難しさがあった。すなわち、アルカリ−骨材反応を抑制するためにはコンクリート１ｍ３当たりＮａ２Ｏ当量は０．３ｋｇ以下にならなければならないので、規制されたアルカリ総量の範囲を外れると、急激なスランプ低下などの問題点が発生してコンクリート品質が低下する。
【０００４】
一方、公知の既存の黄土舗装材も黄土とセメントとを混合して使用する限り、セメントの使用による上述した問題点をそのまま含む。
また、コンクリートの乾燥収縮は、使用水の量、結合材の量、結合材の粉末度および骨材の量などの影響を受け、使用水が多いほど、結合材が多いほど、結合材の粉末度が大きいほど、そして骨材の量が小さいほど大きく現れるが、特に黄土を用いたコンクリート製造の際に黄土の大きい乾燥収縮を制御しなければならないという問題点もある。
すなわち、道路舗装は、その特性上、乾燥収縮亀裂の発生が多く、高い引張強さおよびたわみ強さが要求されるが、特に表面の乾燥収縮亀裂は構造的な問題よりは美観上不安感を与え、施工者に対する不信感と瑕疵補修要求などの原因になるためである。
また、既存の黄土舗装材は、セメントと黄土を用いるため、砂とは異なり微細な微粒子を内包した黄土の特性上、比表面積の増大により所要スランプの確保に難しさがある。特に、単位数量の増加による乾燥収縮亀裂を制御するためには、乾式工法が最善の方法であった。ところが、乾式工法は、材料の含水率管理が難しく、材料が確実に混合されなければ、均一な品質を確保することができない。また、スランプが低いため舗装材の設置が難しく、様々な装備を介して圧力を加えるため工事費が増加するという問題点も発生する。
このため、アルカリ総量の規制において自由且つより安定な作業性と強度の発現が可能であるうえ、価格的に安くて生産コストを節減することが可能な、新しい組成のアルカリ活性結合材および新しい組成を持つ黄土舗装材などに関する技術開発の必要性が台頭してきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、上述した従来の技術の諸般不都合と問題点を解決するために努力した結果、アルカリ総量の規制から自由な新しい組成のアルカリ活性結合材を開発することにより、本発明を完成させるに至った。
したがって、本発明の目的は、アルカリ活性結合材の硬化速度を調節することが可能なアルカリ性無機質材料を、圧縮強度を維持することが可能な含量比で使用することにより、優れた作業性と強度の安全性を同時に持つアルカリ活性結合材、前記結合材を含むアルカリ活性モルタル、コンクリートおよびコンクリート製品を提供することにある。
本発明の他の目的は、コンクリート内のＮａ２ＯとＫ２Ｏの総量を減少させることにより、コンクリート内のアルカリ−骨材反応を抑制することができてアルカリ−骨材反応の制御に効果的なアルカリ活性結合材、前記結合材を含むアルカリ活性モルタル、コンクリートおよびコンクリート製品を提供することにある。
本発明の別の目的は、ナトリウム系に現れる急結現象を制御し、ポゾラン反応を活性化することにより強度と経済性が向上したアルカリ活性結合材、前記結合材を含むアルカリ活性モルタル、コンクリートおよびコンクリート製品を提供することにある。
本発明の別の目的は、比較的価格が低いマグネシウム含有アルカリ性無機質材料を使用することにより生産コストが節減されたアルカリ活性結合材、前記結合材を含むアルカリ活性モルタル、コンクリートおよびコンクリート製品を提供することにある。
本発明の別の目的は、従来のナトリウム含有アルカリ性無機質材料のみを含むアルカリ活性結合材を使用するときより経済性に優れながらも、組積製品の圧縮強度が向上するうえ、安定的な強度発現特性を有し、急結現象の制御によって作業性が改善されて生産性が向上した、アルカリ性活性組積製品および黄土湿式舗装材を提供することにある。
本発明の別の目的は、産業副産物のリサイクルおよびセメント無添加により環境にやさしく、ＯＰＣセメントに比べて初期強度発現および長期強度発現に優れるとともに、ＯＰＣセメントに比べて耐久性および耐薬品性に優れるうえ、水和熱がＯＰＣセメントの約１／２〜１／３水準であり、より骨材の品質に敏感ではなく、骨材の約２０％程度の粘土または異物を含有しても強度が減少しないアルカリ活性黄土湿式舗装材を提供することにある。
本発明の別の目的は、繊維を用いて表面の乾燥収縮亀裂を制御し且つ引張り強さおよびたわみ強さを向上させるために容易に分散するアルカリ活性黄土湿式舗装材を提供することにある。
本発明の別の目的は、全体黄土含有量の一部を黄土に似た粒径の細骨材に置換することにより、黄土固有の色相を維持しながら乾燥収縮を制御し、圧縮強度は増加するアルカリ活性黄土湿式舗装材を提供することにある。
本発明の別の目的は、アスファルトまたはコンクリートの代用として、散策路、歩道、公園道路、自転車道路などの交通荷重を大きく考慮しないところだけでなく、重車両の通行ができるように高い強度を要求するところにも適用可能なアルカリ活性黄土湿式舗装材を提供することにある。
本発明の目的は上述した目的に限定されず、言及されていない別の目的は下記の記載から当業者に明らかに理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、スラグまたはフライアッシュ、およびナトリウム非含有アルカリ性無機質材料を含む、アルカリ活性結合材を提供する。
【０００７】
好適な実施例において、前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり前記ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料は０．５〜３０重量部で含まれる。
好適な実施例において、前記ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料は、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、石膏、マグネシウム塩、および酸化マグネシウムの少なくとも１つであることを特徴とする。
好適な実施例において、前記マグネシウム塩は、硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム、メタリン酸マグネシウムおよび乳酸マグネシウムのいずれか１つである。
【０００８】
好適な実施例において、前記水酸化カルシウムは、前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり０．５〜１５重量部含まれる。
好適な実施例において、前記水酸化バリウムは、前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり０．５〜５重量部含まれる。
好適な実施例において、前記マグネシウム塩または酸化マグネシウム塩は、前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり０．５〜２０重量部含まれる。
また、本発明は、請求項１〜７のいずれか１つのアルカリ活性結合材を含むアルカリ活性モルタルを提供する。
また、本発明は、請求項１〜７のいずれか１つのアルカリ活性結合材を含むアルカリ活性コンクリートを提供する。
また、本発明は、請求項９のコンクリートで製造されたことを特徴とするアルカリ活性コンクリート製品を提供する。
好適な実施例において、前記コンクリート製品は、レンガ、ブロック、タイル、下水管、縁石、コンクリートパイル、プレストレスト・コンクリート（Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）、コンクリートパネル、コンクリート管、マンホール、気泡コンクリート、およびコンクリート構造物を含む。
また、本発明は、請求項１〜７のいずれか１つのアルカリ活性結合材と；砂、廃鋳物砂、石粉および人工軽量骨材の少なくとも１つを含む細骨材と；水と；を含むことを特徴とするアルカリ活性組積製品を提供する。
好適な実施例において、ケイ酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、粉末状の水酸化ナトリウム、液状の水ガラスおよび液状の水酸化ナトリウムの少なくとも１つを含む、ナトリウム含有無機質材料をさらに含む。
また、本発明は、請求項１〜７のいずれか１つのアルカリ活性結合材、黄土、粗い骨材、混和剤、繊維、および配合水を含むが、前記配合水は、配合水（Ｗ）とアルカリ活性結合材（Ｂ）との配合比（Ｗ／Ｂ）が４０〜６５％となるように含まれることを特徴とする、アルカリ活性黄土湿式舗装材を提供する。
好適な実施例において、前記混和剤は、高性能減水剤であり、アルカリ活性結合材１００重量部当たり０．５〜１．５重量部含まれる。
好適な実施例において、前記繊維は、繊維の密度が高く、繊維太さが微細であって単位容積当たり繊維の数が多く、分散性能に優れたものであって、アルカリ活性結合材１００重量部当たり１０〜３５重量部含まれる。
好適な実施例において、細骨材をさらに含むが、前記細骨材は直径が５ｍｍ以下であり、前記黄土重量の２０〜３０重量％を代替して含まれる。
好適な実施例において、ケイ酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、粉末状の水酸化ナトリウム、液状の水ガラスおよび液状の水酸化ナトリウムの少なくとも１つを含む、ナトリウム含有無機質材料をさらに含む。
好適な実施例において、前記アルカリ活性結合材１００重量部当たり、黄土５０〜１６０重量部、粗い骨材８０〜１４０重量部、混和剤０．５〜１．５重量部、繊維１０〜２０重量部、および細骨材１０〜４８重量部が含まれると、２５〜３０ＭＰａの圧縮強度が得られる。
好適な実施例において、前記アルカリ活性結合材１００重量部当たり、黄土１００〜２４０重量部、粗い骨材１７０〜３００重量部、混和剤０．５〜１．５重量部、および繊維１５〜３５重量部が含まれると、１８〜２４ＭＰａの圧縮強度が得られる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、次の優れた効果を持つ。
【００１０】
まず、本発明のアルカリ活性結合材、前記結合材を含むアルカリ活性モルタル、コンクリートおよびコンクリート製品によれば、アルカリ活性結合材の硬化速度を調節することが可能なアルカリ性無機質材料を、圧縮強度を維持する可能な含量比で使用することにより、優れた作業性と強度の安全性を同時に有する。
【００１１】
また、本発明のアルカリ活性結合材、前記結合材を含むアルカリ活性モルタル、コンクリートおよびコンクリート製品によれば、コンクリート内のＮａ２ＯとＫ２Ｏの総量を減少させることにより、コンクリート内のアルカリ−骨材反応を抑制することができるため、アルカリ−骨材反応の制御に効果的である。
【００１２】
また、本発明のアルカリ活性結合材、前記結合材を含むアルカリ活性モルタル、コンクリート、およびコンクリート製品によれば、ナトリウム系に現れる急結現象を制御し、ポゾラン反応を活性化することにより、強度と経済性が向上する。
【００１３】
また、本発明のアルカリ活性結合材、前記結合材を含むアルカリ活性モルタル、コンクリート、およびコンクリート製品によれば、比較的価格の低いマグネシウム含有アルカリ性無機質材料を使用することにより、生産コストが節減される。
また、本発明のアルカリ活性組積製品および黄土湿式舗装材によれば、従来のナトリウム含有アルカリ性無機質材料のみを含むアルカリ活性結合材を使用するときより経済性に優れながらも、組積製品の圧縮強度が向上するうえ、安定的な強度発現特性を有し、急結現象の制御によって作業性が改善されて生産性が向上する。
また、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材によれば、産業副生物のリサイクルおよびセメント無添加により環境にやさしく、ＯＰＣセメントに比べて初期強度発現および長期強度発現に優れるとともに、ＯＰＣセメントに比べて耐久性および耐薬品性に優れるうえ、水和熱がＯＰＣセメントの約１／２〜１／３であり、より骨材の品質に敏感ではなく、骨材の約２０％程度の粘土または異物を含有しても強度が減少しない。
また、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材によれば、繊維を用いて表面の乾燥収縮亀裂を制御し且つ引張り強さとたわみ強さを向上させるために、分散が容易である。
また、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材によれば、全体黄土含有量の一部を黄土に似た粒径の細骨材で置換することにより、黄土固有の色相を維持しながら乾燥収縮を制御し、圧縮強度は増加する。
【００１４】
また、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材によれば、アスファルトまたはコンクリートの代用として、散策路、歩道、公園道路、自転車道路などの交通荷重を大きく考慮しないところだけでなく、重車両の通行ができるように高い強度を要求するところにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量と初期フローの関係およびフローロス勾配（ｋ）の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図２】本発明の一実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量と初期フローの関係およびフローロス勾配（ｋ）の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図３】本発明の他の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化バリウムの含量と初期フローの関係およびフローロス勾配（ｋ）の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化バリウムの含量と初期フローの関係およびフローロス勾配（ｋ）の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図５】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムおよび水酸化バリウムの含量と初期フローの関係およびフローロス勾配（ｋ）の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図６】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムおよび水酸化バリウムの含量と初期フローの関係およびフローロス勾配（ｋ）の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図７】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウム、水酸化バリウムおよび石膏の含量と初期フローの関係およびフローロス勾配（ｋ）の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図８】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウム、水酸化バリウムおよび石膏の含量と初期フローの関係およびフローロス勾配（ｋ）の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図９】本発明の一実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量と材齢２８日圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の他の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化バリウムの含量と材齢２８日圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムおよび水酸化バリウムの含量と材齢２８日圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウム、水酸化バリウムおよび石膏の含量と材齢２８日圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材に含まれるマグネシウム含有アルカリ性無機質材料の種類による材齢２８日圧縮強度の関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材が塩化マグネシウムと水酸化カルシウムを含む場合の塩化マグネシウム含量の変化による初期フローおよび材齢２８日圧縮強度の関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材が塩化マグネシウムと水酸化カルシウムを含む場合の塩化マグネシウム含量の変化による初期フローおよび材齢２８日圧縮強度の関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材が硝酸マグネシウムと水酸化カルシウムを含む場合の硝酸マグネシウム含量の変化による初期フローおよび材齢２８日圧縮強度の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図１７】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材が硝酸マグネシウムと水酸化カルシウムを含む場合の硝酸マグネシウム含量の変化による初期フローおよび材齢２８日圧縮強度の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図１８】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材がケイ酸マグネシウムと水酸化カルシウムを含む場合のケイ酸マグネシウム含量の変化による初期フローおよび材齢２８日圧縮強度の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図１９】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材がケイ酸マグネシウムと水酸化カルシウムを含む場合のケイ酸マグネシウム含量の変化による初期フローおよび材齢２８日圧縮強度の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図２０】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材が酸化マグネシウムと水酸化カルシウムを含む場合の酸化マグネシウム含量の変化による初期フローおよび材齢２８日圧縮強度の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図２１】本発明の別の実施例に係るアルカリ活性結合材が酸化マグネシウムと水酸化カルシウムを含む場合の酸化マグネシウム含量の変化による初期フローおよび材齢２８日圧縮強度の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図２２】本発明の実施例３８〜４２に係るアルカリ活性組積製品１〜５の圧縮強度を示すグラフである。
【図２３】本発明の実施例３８〜４２に係るアルカリ活性組積製品１〜５の吸収率を示すグラフである。
【図２４】本発明の実施例４３〜４５でそれぞれ製造された軽量ブロックおよび軽量レンガに使用されたアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量と材齢２８日圧縮強度の関係を示すグラフである。
【図２５】本発明の実施例４６〜４８でそれぞれ製造された軽量ブロックおよび軽量レンガに使用された無セメントアルカリ活性結合材に含まれる水酸化バリウムの含量と材齢２８日圧縮強度の関係を示すグラフである。
【図２６】本発明の実施例４９〜５６でそれぞれ製造されたブロックに使用された無セメントアルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムおよび硫酸ナトリウムの含量と材齢２８日圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図２７】本発明の実施例によって製造されたアルカリ活性黄土湿式舗装材１〜４の材齢と圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図２８】本発明の実施例によって製造されたアルカリ活性黄土湿式舗装材１〜４のスランプを示すグラフである。
【図２９】本発明の実施例によって製造されたアルカリ活性黄土湿式舗装材５〜７の材齢と圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図３０】本発明の実施例によって製造されたアルカリ活性黄土湿式舗装材５〜７のスランプを示すグラフである。
【図３１】本発明の高強度のアルカリ活性黄土湿式舗装材と普通強度のアルカリ活性黄土湿式舗装材の材齢と圧縮強度との関係を示す比較グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明で使用される用語は、できる限り現在広く使用される一般な用語を選択したが、特定の場合には出願人が任意に選定した用語もあるが、この場合、単純な用語の名称ではなく、発明の詳細な説明部分に記載または使用された意味を考慮し、その意味が把握されなければならない。
以下、好適な実施例および添付図面を参照して本発明の技術的構成を詳細に説明する。
ところが、本発明はここで説明される実施例に限定されず、他の形態にも具体化できる。明細書全体にわたって、同一の参照番号は同一の構成要素を示す。
まず、本発明は、セメントを代替することが可能なアルカリ活性結合材に関するもので、特にスラグまたはフライアッシュとナトリウム系非含有アルカリ性無機材料を含むのにその技術的特徴がある。
すなわち、従来のアルカリ活性結合材がケイ酸ナトリウム、粉末状の水酸化ナトリウム、液状の水ガラスおよび液状の水酸化ナトリウムなどのようにナトリウムを含むアルカリ性無機質材料を使用したが、本発明は、ナトリウムの含まれたアルカリ性無機質材料を全く使用しないことにより、作業性と強度の安定性においてさらに優れた機能性を有するアルカリ活性結合材を提供するためである。
また、本発明のアルカリ活性結合材は、ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料とフライアッシュ、メタカオリンまたはスラグを一定の重量比で均一に混合して製造できるが、特に本発明のアルカリ活性結合材で製造されたモルタルに含まれるＮａ２Ｏの含量を最大限減少させるために、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料を全く使用しないうえ、ナトリウムの含量が異なる産業副産物としてのメタカオリンより２倍以上少ないフライアッシュまたはスラグを使用することがより好ましい。
また、本発明のアルカリ活性結合材に含まれるナトリウム非含有アルカリ性無機質材料としては、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、石膏またはマグネシウム塩と酸化マグネシウムを含むマグネシウム含有アルカリ性無機質材料の少なくとも１つを使用することができるが、水酸化カルシウムのみを含む場合には強度発現と作業性がやや減少しうる。よって、作業性を向上させると同時に基準強度以上を提供することができるようにするためには、水酸化カルシウムと水酸化バリウムまたは石膏をそれぞれ一定の重量比で含むか、或いはマグネシウム含有アルカリ性無機質材料を一定の重量比で含むことが好ましい。但し、マグネシウム塩または酸化マグネシウムは、ナトリウムの含有されていないアルカリ性無機質材料の中でも比較的価格が低いので、基準強度以上の優れた強度を提供すると同時に優れた作業性を持つようにし、経済性まで考慮に入れると、水酸化カルシウムとマグネシウム塩または酸化マグネシウムをそれぞれ一定の重量比で含むことが好ましい。
また、本発明のアルカリ活性結合材に含まれるマグネシウム塩は、硫酸マグネシウムや炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム、メタリン酸マグネシウム、乳酸マグネシウムなどを含む。
また、本発明のアルカリ活性結合材を含むモルタルおよびコンクリートは、原材料、すなわちスラグまたはフライアッシュに含まれたナトリウム成分によりＮａ２Ｏを前記アルカリ活性結合材１００重量部当たり０．２１〜０．２２重量部で含むことができる。
次に、本発明は、セメントを使用せずセメントを代替することが可能なアルカリ活性結合材を使用するアルカリ活性組積製品に関するもので、特にスラグ、フライアッシュまたはメタカオリンの少なくとも１つを含む原材料とナトリウム非含有アルカリ性無機質材料を含むことにその技術的特徴がある。すなわち、従来のアルカリ活性結合材がケイ酸ナトリウム、粉末状の水酸化ナトリウム、液状の水ガラスおよび液状の水酸化ナトリウムなどのようにナトリウム系無機質材料のみを使用したが、本発明は、ナトリウム系無機質材料を全く使用せずにナトリウム非含有無機質材料のみを使用し、或いはナトリウム系無機質材料とナトリウム非含有無機質材料を同時に使用することにより、アルカリ−骨材反応の制御に効果的な組成を持つだけでなく、作業性と強度の安定性を含んでより優れた性能特性を有する無セメントアルカリ活性組積製品を提供するためである。ここで、本発明で使用される組積製品はブロック、レンガを含んで建物の組積式構造に使用される全ての製品を通称する。
また、本発明のアルカリ活性組積製品のようにナトリウム含有アルカリ性無機質材料を全く使用せずにナトリウム非含有アルカリ性無機質材料のみを使用し、或いはナトリウム含有アルカリ性無機質材料とナトリウム非含有アルカリ性無機質材料を同時に使用すると、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料は相当価格が高いが、これに対し、ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料はその価格が低いので、生産コストが節減されて経済性が非常に優れる。特に、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料において、硫酸ナトリウムは他のナトリウム系無機質材料に比べて価格が著しく低いので、その経済性に優れる。
したがって、本発明のアルカリ活性組積製品に使用されるアルカリ活性結合材について詳細に説明すると、スラグ、フライアッシュおよびメタカオリンの少なくとも１つである原材料とアルカリ性無機質材料を含むが、アルカリ性無機質材料としては水酸化カルシウム、水酸化バリウム、石膏またはマグネシウム含有アルカリ性無機質材料の少なくとも１つを含むナトリウム非含有アルカリ性無機質材料であり、或いはケイ酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、粉末状の水酸化ナトリウム、液状の水ガラスおよび液状の水酸化ナトリウムの少なくとも１つのナトリウム含有アルカリ性無機質材料とナトリウム非含有アルカリ性無機質材料の組成物であってもよい。
ここで、アルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり０．５〜１５重量比であることが好ましく、前記水酸化バリウムは前記原材料１００重量部当たり０．５〜５重量部であることが好ましく、前記石膏は前記原材料１００重量部当たり０．５〜５重量部であることが好ましい。このような重量比でナトリウム非含有無機質が含まれると、組積製品に要求される適切な強度を確保しながらもアルカリ骨材反応を制御することができるうえ、急結現象の制御により作業性が優秀になる。
また、アルカリ活性結合材がナトリウム含有アルカリ性無機質材料をさらに含む場合、すなわち、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料とナトリウム非含有無機質材料の組成物の場合には、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料に含まれたＮａまたはＮａ２Ｏに対する原材料の重量比が０．００５〜０．１４の範囲内にあるように配合しなければならないが、前記配合比は、組積製品においてＮａまたはＮａ２Ｏの含量が増加すると、強度が優秀になるが、作業性が悪くなるので、この点が考慮された最適比である。また、このようなナトリウム系に対する原材料の重量比は本発明の無セメントアルカリ活性レンガまたはブロックの流動性、強度および乾燥収縮などの力学的性質を決定する。
後述する実施例のナトリウム含有アルカリ性無機質材材料に含まれたＮａまたはＮａ２Ｏに対する原材料の重量比において、前記ナトリウム系の重量はいずれもＮａ２Ｏの重量で換算したものを用いた。
すなわち、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料としてのケイ酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、粉末状の水酸化ナトリウム、液状の水ガラスおよび液状の水酸化ナトリウムには前記ナトリウム系としてのＮａまたはＮａ２Ｏなどが存在しうるが、これはＮａ２Ｏの重量で計算して変換した。
【００１７】
したがって、本発明において、ナトリウム系の重量は、Ｎａ２Ｏとして存在する場合にはその重量をそのまま用い、他の形態で存在するナトリウム系の重量はＮａ２Ｏの重量に変換させた値を用いた。
このように必要な強度、作業性および経済性が改善されたアルカリ活性組積製品を得るためには、ナトリウム含有無機質材料の使用有無および含量とナトリウム非含有無機質材料の種類および含量を決定することが好ましいが、ナトリウム非含有無機質材料を原材料１００重量部当たり０．５重量部〜２０重量部の範囲で含むと同時に、適量のナトリウム含有アルカリ性無機質材料をさらに含むと、強度、作業性および経済性が改善された組積製品を製造することができる。
この場合、原材料とアルカリ性無機質材料（ナトリウム非含有無機質材料およびナトリウム系アルカリ性無機質材料）とを混合するとき、前記ナトリウム系に対する原材料の重量比を適切に調節し得るように、前記ナトリウム系アルカリ性無機質材料の重量を決定して混合するが、原材料が高炉スラグの場合にはナトリウム系に対する原材料の重量比が０．００５〜０．０８８の範囲内に入るようにナトリウム含有アルカリ性無機質材料の量を調節することが好ましい。
また、原材料がフライアッシュまたはメタカオリンの場合には、ナトリウム系に対する原材料の重量比が０．０８８〜０．１４の範囲に入るようにナトリウム含有アルカリ性無機質材料の量を調節することが好ましい。
ここで、アルカリ活性結合材に混合されるナトリウム含有アルカリ性無機質材料に液状の水酸化ナトリウムが含まれた場合には、８〜１６Ｍの水酸化ナトリウム溶液を使用することが好ましい。
本発明に係るアルカリ活性組積製品の製造の際に含まれる細骨材は、人工軽量骨材、砂または石粉の少なくとも１つを含むが、前記人工軽量骨材は比重が１．２以下であることが好ましい。
前記細骨材に含まれた砂または石粉は、最大直径１０ｍｍ以下および比重２．５以上のものを使用することが好ましく、より好ましくは砂は５ｍｍ以下の最大直径、石粉は８ｍｍ以下の最大直径を有する。前記細骨材に含まれた人工軽量骨材は、内部空隙を有し、３００ｋｇ／ｍ３〜８００ｋｇ／ｍ３の単位容積重量および１０ｍｍ以下の最大直径を有するものを使用することが好ましい。
前記人工軽量骨材は、セラミックなどを主材料として人工的に量産された細骨材などを用いることができるが、例えば、人工軽量骨材として粘土、火山灰、クリンカーおよびフライアッシュの少なくとも１つを使用する場合、粘土、火山灰、クリンカーおよびフライアッシュを膨張させて内部空隙を持たせることにより、上述した人工軽量骨材の単位容積重量を持たせることができる。
その結果、細骨材として、人工軽量骨材のみを使用し、或いは人工軽量骨材に砂または石粉を適切な比率で使用すると、軽量または超軽量の無セメントアルカリ活性組積製品を製造することができる。
次に、本発明は、セメントを含まない黄土湿式舗装材に関するもので、黄土にセメントを代替することが可能な結合材であって、特にスラグまたはフライアッシュとアルカリ性無機質材料を含むアルカリ活性結合材を使用したことにその技術的特徴がある。
すなわち、本発明では、既存の黄土舗装材に使用されていたセメントの代わりにアルカリ活性結合材を使用することにより、黄土舗装材がより骨材の品質に敏感ではなく、骨材の約２０％程度の粘土または異物を含有しても強度の減少を示さなくなったためである。
また、本発明の黄土湿式舗装材は、セメントの使用によるセメント毒性およびセメント製造の際に発生する二酸化炭素（ＣＯ２）、セメントの生産による天然資源の枯渇などの問題点を解決し、既存の黄土舗装材の乾式工法による作業の困難さと低い経済性を克服することができる。
さらに具体的には、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材は、無セメントアルカリ活性結合材、黄土、粗い骨材、混和剤、繊維、および配合水を含む。
前記アルカリ活性結合材は、粉末度２９，０００ｃｍ２／ｇ以上の良質の原材料とアルカリ性無機質材料を一定の重量比、好ましくは前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり０．５〜２０重量部で均一に混合して製造されたものを使用することが好ましいが、前記アルカリ性無機質材料としてはナトリウム含有アルカリ性無機質材料およびナトリウム非含有アルカリ性無機質材料の少なくとも１つが使用でき、前記原材料としてはフライアッシュ、メタカオリンまたはスラグが使用できるが、ナトリウム含量の異なる産業副生物としてのメタカオリンより２倍以上少ないフライアッシュまたはスラグを使用することが好ましい。そして、スラグは高炉スラグ、電気炉スラグおよび転炉スラグの少なくとも１つが使用できるが、舗装材の適用対象に応じてアルカリ性無機質材料の種類および混合比は変更することができる。
また、本発明の黄土湿式舗装材は、黄土をアルカリ活性結合材１００重量部当たり５０〜２４０重量部含むことにその技術的特徴があるが、黄土は、最大直径５ｍｍ以下、比重１．９〜２．１、吸収率１０〜１５％範囲の自然状態の赤い黄土を使用することが好ましい。よって、黄土はＫＳ基準の５ｍｍ細骨材の標準粒度分布曲線を満足するものを使用する。
また、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材は、骨材を用いて乾燥収縮を制御するために１３ｍｍ以下の骨材を含むことにもその技術的特徴がある。
すなわち、一般に、コンクリートの乾燥収縮は、使用水の量、結合材の量、結合材の粉末度および骨材の量などの影響を受け、使用水が多いほど、結合材が多いほど、結合材の粉末度が大きいほど、そして骨材の量が少ないほど大きく現れるが、特に黄土を用いたコンクリート製造の際に黄土の大きい乾燥収縮を制御しなければならないためである。このような点を考慮し、本発明の黄土湿式舗装材は、骨材を用いて乾燥収縮を制御しようとしたが、特に１３ｍｍ以下の骨材を前記アルカリ活性結合材１００重量部当たり８０〜３００重量部含まれるように使用することにより、全体コンクリートの粒度が良好であり、強度が増加した。特に、骨材として最大直径１３ｍｍ以下、比重２．５〜２．７、吸収率０．５〜１％範囲の砕石を使用することが好ましい。
また、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材は、表面の乾燥収縮亀裂を制御し且つ引張り強さとたわみ強さを向上させるために、繊維を一定の重量比で含むことにその技術的特徴がある。
すなわち、道路舗装は、その特性上、乾燥収縮亀裂の発生が多く、高い引張り強さおよびたわみ強さが要求され、特に表面の乾燥収縮亀裂は構造的な問題よりは美観上不安感を与え、施工者に対する不信感と瑕疵補修要求などの原因になるため、本発明は繊維、特に密度が高く、太さが微細であって単位容積当たり繊維の数が多く、分散性能に優れたものを前記アルカリ活性結合材１００重量部当たり１０〜３５重量部で使用した。この際、繊維は前記特性を満足する限り素材の制限はないが、ＰＥＴ繊維、セルロース繊維、ＰＶＡ繊維、ナイロン繊維、ポリオレフィン系繊維よりなる群から選択された少なくとも１つが使用されることが好ましい。
また、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材は、圧縮強度と作業性を考慮した目標スランプを確保するために混和剤を含むことにもその技術的特徴がある。
前記混和剤は、スランプの確保に使用される公知の種類の混和剤をいずれも使用することができるが、良質のポリカルボン酸系高性能減水剤を使用することが好ましい。
また、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材は、既存の黄土舗装材の乾式工法が持つ問題点を解決してスランプ１５０〜２００ｍｍ範囲の湿式施工が可能な経済的且つ環境調和的な黄土湿式舗装材および湿式工法を提供するために、配合水を配合水（Ｗ）と前記アルカリ活性結合材（Ｂ）との配合比（Ｗ／Ｂ）が４０〜６５％となるように使用する。
前記配合水は、油、酸、アルカリなどの品質に影響を与える有害物質が含有されてはならないが、一般に、飲用水は、配合水としては優れるが、コンクリート品質に有害な影響のみなければ地下水、工業用水、河川水などを使用しても構わない。
場合に応じて、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材は、黄土固有の色相を維持しながら乾燥収縮を制御し且つ圧縮強度を増加させるために、黄土に似た粒径の細骨材を使用することにもその技術的特徴がある。この際、含まれる細骨材は、直径が５ｍｍ以下であることが好ましく、特にその含量は前記黄土重量の２０〜３０重量％を代替することが好ましい。
すなわち、黄土の最大粒径は約５ｍｍであって細骨材と類似しているが、黄土の大きい吸収率は乾燥収縮の亀裂、所要スランプの減少、所要圧縮強度の減少などの問題点を持っているため、本発明では、黄土に似た粒径の細骨材で全体黄土含有量の一部を代替して構成することにより、黄土固有の色相を維持しながらも乾燥収縮を制御するうえ、増加した圧縮強度を得ることができた。
以下、本発明で使用される「ＧＧＢＳ」は、高炉スラグを一定サイズの粉末に微粉砕したもので、高炉スラグ微粉末（Ｇｒｏｕｎｄ Ｇｒａｎｕｌａｔｅｄ Ｂｌａｓｔ Ｆｕｒａｎｃｅ Ｓｌａｇ）を意味する。
実施例１
ＧＧＢＳ１００重量部と水酸化カルシウム粉末０．５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１を製造した。
実施例２
ＧＧＢＳ１００重量部と水酸化カルシウム粉末１０重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材２を製造した。
実施例３
ＧＧＢＳ１００重量部と水酸化カルシウム粉末１５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材３を製造した。
実施例４
ＧＧＢＳ１００重量部と水酸化バリウム粉末０．５重量部を均一に混合して無セメントアルカリ活性結合材４を製造した。
実施例５
ＧＧＢＳ１００重量部と水酸化バリウム粉末２．５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材５を製造した。
実施例６
ＧＧＢＳ１００重量部と水酸化バリウム粉末５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材６を製造した。
実施例７
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末０．５重量部および水酸化バリウム粉末１重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材７を製造した。
実施例８
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末０．５重量部および水酸化バリウム粉末５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材８を製造した。
実施例９
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末１５重量部および水酸化バリウム粉末０．５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材９を製造した。
実施例１０
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末１５重量部および水酸化バリウム粉末５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１０を製造した。
実施例１１
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末１０重量部および石膏粉末０．５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１１を製造した。
実施例１２
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化バリウム粉末５重量部および石膏粉末５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１２を製造した。
実施例１３
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末１０重量部、水酸化バリウム粉末５重量部および石膏粉末２．５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１３を製造した。
実施例１４
水−実施例１〜１３で製造されたアルカリ活性結合材１〜１３の比（Ｗ／Ｂ）は５０％であり、砂−原材料の重量比（Ｓ／Ｂ）は３．０であり、骨材の最大直径は５ｍｍ以下の条件で、アルカリ活性モルタル１〜１３を製造した。
実験例１
アルカリ活性モルタル１〜３を対象として、モルタルに含まれた水酸化カルシウムの含量と初期フローおよびフローロス勾配（ｋ）の関係を実験し、図１および図２にグラフで表した。
実験例２
アルカリ活性モルタル４〜６を対象として、モルタルに含まれた水酸化バリウムの含量と初期フローおよびフローロス勾配（ｋ）の関係を実験し、図３および図４にグラフで表した。
実験例３
アルカリ活性モルタル７〜１０を対象として、モルタルに含まれた水酸化カルシウムおよび水酸化バリウムの含量と初期フローおよびフローロス勾配（ｋ）の関係を実験し、図５および図６にグラフで表した。
実験例４
アルカリ活性モルタル１１〜１３を対象として、モルタルに含まれた水酸化カルシウム、水酸化バリウムおよび石膏の含量と初期フローおよびフローロス勾配（ｋ）の関係を実験し、図７および図８にグラフで表した。
【００１８】
実験例１〜実験例４の結果を示す図１〜図８を参照すると、アルカリ活性結合材に含まれた水酸化バリウムは、水酸化カルシウムの含有有無を問わず、含まれる水酸化バリウムの含量が増加するほど初期フローは増加することが分かるが（図３参照）、図４に示すように、フローロスは水酸化バリウムの含量が増加するほど減少する傾向を示した。
【００１９】
このような結果は、アルカリ活性結合材に含まれた水酸化バリウムの含量が増加するほど、アルカリ活性結合材を含むモルタルの硬化速度が効果的に遅延することを示す。その結果、水酸化バリウムの含量を調節することにより、アルカリ活性結合材を含むモルタルの硬化速度を調節することができることが分かる。よって、作業性が改善できる。
また、図１および図２に示すように、アルカリ活性結合材に含まれた水酸化カルシウムの含量は、水酸化バリウムの含有有無を問わず、その含量が増加するほど、初期フローは減少した。これに対し、水酸化カルシウム量の増加はフロー損失の制御に効果的であった。
結果として、アルカリ活性結合材に含まれた水酸化カルシウムは、アルカリ活性結合材の初期硬化を遅延させることができる。
よって、図５および図６に示すように、アルカリ活性結合材に含まれた水酸化カルシウムおよび水酸化バリウムの含量を初期フローとフロー損失を考慮した流動性の観点で考慮して決定することにより、最適の作業性を確保することができる。
一方、図７および図８を参照すると、アルカリ活性結合材に石膏が含まれると、石膏の含量も初期フローとフロー損失に影響を及ぼすことが分かるが、水酸化バリウムが一定の重量以上含まれると、石膏の含量増加が殆ど影響を及ぼさないことが分かる。
実験例５
アルカリ活性モルタル１〜３を対象として、モルタルに含まれた水酸化カルシウムの含量と材齢２８日圧縮強度との関係を実験し、図９にグラフで表した。
実験例６
アルカリ活性モルタル４〜６を対象として、モルタルに含まれた水酸化バリウムの含量と材齢２８日圧縮強度との関係を実験し、図１０にグラフで表した。
実験例７
アルカリ活性モルタル７〜１０を対象として、モルタルに含まれた水酸化カルシウムの含量と材齢２８日圧縮強度との関係を実験し、図１１にグラフで表した。
実験例８
アルカリ活性モルタル１１〜１３を対象として、モルタルに含まれた水酸化カルシウム、水酸化バリウムおよび石膏の含量と材齢２８日圧縮強度との関係を実験し、図１２にグラフで表した。
モルタルに含まれた水酸化バリウム、水酸化カルシウムおよび／または石膏の含量と材齢２８日圧縮強度との関係を示すグラフが表された図９〜図１２を参照すると、アルカリ活性結合材に含まれた水酸化バリウムの含量が２．５重量部以下の範囲では水酸化バリウムの含量が増加するほど材齢２８日圧縮強度が増加するが、含有された水酸化バリウムの含量が２．５重量部よりは大きくなると、水酸化バリウムの含量が増加するほど材齢２８日圧縮強度は減少した。以上の実験結果をまとめると、アルカリ活性結合材に含まれる水酸化バリウムの含量比は０．５重量部〜５重量部であってもよい。
一方、図示の如く、アルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量が一定であるとき、水酸化バリウムの添加有無に応じてその含量が増加するほど、材齢２８日圧縮強度は減少したが、水酸化カルシウムのみ含まれるか或いは水酸化バリウムと共に含まれる水酸化カルシウムは、その含量が１０重量部を超過しても、水酸化カルシウム含量の増加に伴う圧縮強度の有意な増加が観察されていない。その結果、アルカリ活性結合材に水酸化カルシウムを含ませることにより、安定的に強度が発現するようにすることができることが分かる。
実施例として示してはいないが、前述したような実験結果はアルカリ活性結合材１〜１３を含むアルカリ活性コンクリートの場合も類似であった。
よって、前記コンクリートもアルカリ活性結合材を含むモルタルと同様にＮａ２Ｏをアルカリ活性結合材１００重量部当たり０．２１〜０．２２重量部で含む。
実施例１５
ＧＧＢＳ１００重量部と塩化マグネシウム粉末１０重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１４を製造した。
実施例１６
ＧＧＢＳ１００重量部と硝酸マグネシウム粉末１０重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１５を製造した。
実施例１７
ＧＧＢＳ１００重量部とケイ酸マグネシウム粉末１０重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１６を製造した。
実施例１８
ＧＧＢＳ１００重量部と酸化マグネシウム粉末１０重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１７を製造した。
実施例１９
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末１０重量部および塩化マグネシウム粉末０．５５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材１８を製造した。
実施例２０〜実施例２２
塩化マグネシウム粉末をそれぞれ５．７重量部、１２重量部および１９重量部で使用した以外は、実施例５と同様にしてアルカリ活性結合材１９〜２１を製造した。
実施例２３
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末１０重量部および硝酸マグネシウム粉末０．５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材２２を製造した。
実施例２４〜実施例２７
硝酸マグネシウム粉末をそれぞれ５重量部、７重量部、１０重量部および１５重量部で使用した以外は、実施例２３と同様にしてアルカリ活性結合材２３〜２６を製造した。
実施例２８
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末１０重量部およびケイ酸マグネシウム粉末０．５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材２７を製造した。
実施例２９〜実施例３１
ケイ酸マグネシウム粉末をそれぞれ５重量部、１０重量部および１５重量部で使用した以外は、実施例２８と同様にしてアルカリ活性結合材２８〜３０を製造した。
実施例３２
ＧＧＢＳ１００重量部、水酸化カルシウム粉末１０重量部および酸化マグネシウム粉末０．５重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材３１を製造した。
実施例３３〜実施例３６
酸化マグネシウム粉末をそれぞれ５重量部、７重量部、１０重量部および１５重量部で使用した以外は、実施例３２と同様にしてアルカリ活性結合材３２〜３５を製造した。
実施例３７
水−実施例１５〜３６で製造されたアルカリ活性結合材１４〜３５の比（Ｗ／Ｂ）は５０％であり、砂−原材料の重量比（Ｓ／Ｂ）は３．０であり、骨材の最大直径は５ｍｍ以下の条件で、アルカリ活性モルタル１４〜３５を製造した。
実験例９
アルカリ活性モルタル１４〜１７を対象として、モルタルに含まれたマグネシウム含有アルカリ性無機質材料の種類による材齢２８日圧縮強度の関係を実験し、図１３にグラフで表した。
実験例９の結果が示された図１３を参照すると、マグネシウム含有アルカリ性無機質材料の種類が変わっても、コンクリート製品に要求される基準強度（すなわち、ＫＳ基準）の一部または全部に適し、或いはそれ以上の強度が確保されることが分かる。すなわち、ＫＳ基準の基準強度を幾つか例示すると、レンガは８ＭＰａであり、ブロックは４ＭＰａであり、護岸ブロックは２１ＭＰａであり、コンクリート構造物はＫＳ基準はないが、構造用として通常２１ＭＰ以上が使用されるためである。
実験例１０
アルカリ活性モルタル１８〜２１を対象として、モルタルに含まれた塩化マグネシウムの含量と初期フローの関係および材齢２８日圧縮強度の関係を実験し、それぞれ図１４および図１５にグラフで示した。
実験例１０の結果が表示された図１４および図１５に示すように、アルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量が一定であるときに添加される塩化マグネシウムの含量に応じて、初期フローは添加される含量が１２重量部までは増加するほど大きくなり、以後には益々減少する傾向を示しているが、圧縮強度は５．７重量部までは増加し、５．７重量部を超過すれば益々減少する傾向性を示していることが分かる。
したがって、アルカリ活性結合材に塩化マグネシウムは０．５重量部〜２０重量部含まれ得るが、作業性、経済性および強度を考慮すると、特に０．５５〜１２重量部で含まれることが好ましいことが分かる。
実験例１１
アルカリ活性モルタル２２〜２６を対象として、モルタルに含まれた硝酸マグネシウムの含量と初期フローの関係および材齢２８日圧縮強度の関係を実験し、それぞれ図１６および図１７にグラフで示した。
実験例１１の結果が表示された図１６および図１７に示すように、アルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量が一定であるときに添加される硝酸マグネシウムの含量に応じて、初期フローは添加される含量が増加するほどほぼ増加する傾向を示しており、圧縮強度は０．５重量部〜１０重量部の範囲でほぼアーク状を描くように変化しており、１０重量部超過であれば、強度が０．５重量部で追加されるときより低くなる傾向性を示すことが分かる。
したがって、アルカリ活性結合材に硝酸マグネシウムは０．５重量部〜２０重量部で含まれ得るが、作業性、経済性および強度を考慮すると、特に１０重量部以下で含まれることが好ましいことが分かる。
実験例１２
アルカリ活性モルタル２７〜３０を対象として、モルタルに含まれたケイ酸マグネシウムの含量と初期フローの関係および材齢２８日圧縮強度の関係を実験し、それぞれ図１８および図１９にグラフで示した。
実験例１２の結果が表示された図１８および図１９に示すように、アルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量が一定であるときに添加されるケイ酸マグネシウムの含量に応じて、初期フローは５重量部までは増加してから減少する傾向を示しており、圧縮強度も５重量部までは増加してから益々減少する傾向を示すことが分かる。
よって、アルカリ活性結合材にケイ酸マグネシウムは０．５重量部〜２０重量部含まれ得るが、作業性、経済性および強度を考慮すると、ケイ酸マグネシウムも１０重量部以下で含まれることが好ましいことが分かる。
実験例１３
アルカリ活性モルタル３１〜３５を対象として、モルタルに含まれた酸化マグネシウムの含量と初期フローの関係および材齢２８日圧縮強度の関係を実験し、それぞれ図２０および図２１にグラフで示した。
実験例１３の結果が表示された図２０および図２１に示すように、アルカリ活性結合材に含まれる水酸化カルシウムの含量が一定であるときに添加される酸化マグネシウムの含量に応じて、初期フローは２重量部までは増加してから減少する傾向を示しており、圧縮強度も２重量部までは増加してから益々減少する傾向を示すことが分かる。
よって、アルカリ活性結合材に酸化マグネシウムは０．５重量部〜２０重量部含まれ得るが、作業性、経済性および強度を考慮すると、特に１０重量部以下で含まれることが好ましいことが分かる、
また、実施例として示してはいないが、前述したような実験結果はアルカリ活性結合材１４〜３５を含むアルカリ活性コンクリートの場合も類似であった。
一方、本発明は、アルカリ活性結合材を含むコンクリートから、軽量レンガ、レンガ、歩道ブロック、護岸ブロック、魚道ブロック、下水管、縁石、コンクリート管を含むアルカリ活性コンクリート二次製品を製造することができるうえ、アルカリ活性コンクリート構造部材も製造することができる。このようにコンクリート２次製品およびコンクリート構造部材を含むコンクリート製品を本発明のアルカリ活性結合材を含むコンクリートで製造すると、コンクリート内のアルカリ総量の規制において自由なので、生産が非常に容易である。また、アルカリ−骨材反応を防止することができるため、その強度発現が容易であり、発現した強度が維持できる。
実施例３８
組積製品の中でもレンガを製造するために、下記表１に示した構成成分および配合量を準備したが、アルカリ活性結合材はＧＧＢＳと水酸化カルシウムを含むものであって、水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約５重量部が使用された。前記アルカリ活性組積製品１は、表１に開示された含量のアルカリ活性結合材（ＧＧＢＳ、水酸化カルシウム）、細骨材および水を均一に攪拌して公知の方法を用いて振動圧縮などによって緻密に充填させ、所望の形状のレンガを成形した後、６５℃以下の養生室で蒸気養生して製造されたものである。この際、製造されたアルカリ活性組積製品１は、レンガであって、１９０±２ｍｍの長さ、９０±２ｍｍの幅および５７±２ｍｍの高さを有する。
【００２０】
【表１】
【００２１】
実施例３９
下記表２のような配合比を使用した以外は、実施例３８と同一の方法および寸法でアルカリ活性組積製品２を製造したが、アルカリ活性組積製品２に使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳと水酸化カルシウムを含むものであって、水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約１０重量部使用された。
【００２２】
【表２】
【００２３】
実施例４０
下記表３のような配合比を使用した以外は、実施例３８と同一の方法および寸法でアルカリ活性組積製品３を製造したが、組積製品３に使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳ、水酸化カルシウムおよびケイ酸ナトリウムを含むものであって、水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約５重量部で使用され、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料、すなわちケイ酸ナトリウムに含まれたＮａまたはＮａ２Ｏに対する原材料の重量比を換算すると、０．０１５である。
【００２４】
【表３】
【００２５】
実施例４１
下記表４のような配合比を使用した以外は、実施例３８と同一の方法および寸法でアルカリ活性組積製品４を製造したが、組積製品４に使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳ、水酸化カルシウムおよびケイ酸ナトリウムを含むものであって、水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約５重量部使用され、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料、すなわちケイ酸ナトリウムに含まれたＮａまたはＮａ２Ｏに対する原材料の重量比を換算すると、０．０３である。
【００２６】
【表４】
【００２７】
実施例４２
下記表５のような配合比を使用した以外は、実施例３８と同一の方法および寸法でアルカリ活性組積製品５を製造したが、組積製品５に使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳ、水酸化カルシウムおよびケイ酸ナトリウムを含むものであって、水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約５重量部使用され、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料、すなわちケイ酸ナトリウムに含まれたＮａまたはＮａ２Ｏに対する原材料の重量比を換算すると、０．０６である。
【００２８】
【表５】
【００２９】
実施例４３
前記表１で細骨材の代わりに人造軽量骨材を使用した以外は、実施例３８と同一の方法で軽量レンガおよび軽量ブロックを製造したが、ここで使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳと水酸化カルシウムを含むものであって、水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約５重量部使用された。
実施例４４
前記表２で細骨材の代わりに人造軽量骨材を使用した以外は、実施例３８と同一の方法で軽量レンガおよび軽量ブロックを製造したが、ここで使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳと水酸化カルシウムを含むものであって、水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約１０重量部使用された。
実施例４５
前記表６のような配合比を使用した以外は、実施例３８と同一の方法で軽量レンガおよび軽量ブロックを製造したが、ここで使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳと水酸化カルシウムを含むものであって、水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約１５重量部使用された。
【００３０】
【表６】
【００３１】
実施例４６
前記表７のような配合比を使用した以外は、実施例３８と同一の方法で軽量レンガおよび軽量ブロックを製造したが、ここで使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳと水酸化バリウムを含むものであって、水酸化バリウムは原材料１００重量部当たり約０．５重量部使用された。
【００３２】
【表７】
【００３３】
実施例４７
水酸化バリウムを５．５ｋｇ使用した以外は、前記表７のような配合比で実施例３８と同一の方法で軽量レンガおよび軽量ブロックを製造したが、ここで使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳと水酸化バリウムを含むものであって、水酸化バリウムは原材料１００重量部当たり約２．５重量部使用された。
実施例４８
水酸化バリウムを１１ｋｇ使用した以外は、前記表７のような配合比で実施例３８と同一の方法で軽量レンガおよび軽量ブロックを製造したが、ここで使用されたアルカリ活性結合材はＧＧＢＳと水酸化バリウムを含むものであって、水酸化バリウムは原材料１００重量部当たり約５重量部使用された。
実施例４９〜実施例５６
下記表８のような配合条件を満足するように配合した以外は、実施例３８と同一の方法でブロックを製造したが、ここで、実施例４９、５１、５３および５５では水酸化カルシウムは原材料１００重量部当たり約２．６重量部使用され、実施例５０、５２、５４および５６では水酸化カルシウムが原材料１００重量当たり約５重量部使用され、ナトリウム含有アルカリ性無機質材料、すなわち硫酸ナトリウムに含まれたＮａまたはＮａ２Ｏに対する原材料の重量比を換算すると、実施例４９および５０は０．００７であり、実施例５１および５２は０．０１４であり、実施例５３および５４は０．０２１であり、実施例５５および５６は０．０２８である。
【００３４】
【表８】
【００３５】
比較例１〜比較例５
下記表９のような配合条件を満足するように配合した以外は、実施例３８と同一の方法および寸法で比較製品１〜５を製造した。
【００３６】
【表９】
【００３７】
実験例１４
実施例３８〜実施例５で製造された組積製品１〜組積製品５の圧縮強度を試験し、その結果を図２２に示した。
図２２において、ＯＰＣは、一般なポルトランドセメントで製造されたレンガの圧縮強度を意味し、１６．０を示している。ＯＰＣ左側ではポルトランドセメントを代替して原材料（高炉スラグ）とナトリウム系アルカリ性無機質材料のみを含むアルカリ活性無機結合材を使用したレンガ（比較例１〜５の比較製品１〜５）の圧縮強度が示されており、ＯＰＣ右側ではポルトランドセメントを代替して原材料（高炉スラグ）とナトリウム非含有アルカリ性無機質材料（例えば、水酸化カルシウム）、原材料（高炉スラグ）とナトリウム非含有アルカリ性無機質材料（例えば、水酸化カルシウム）およびナトリウム系アルカリ性無機質材料を含むアルカリ活性無機結合材を使用したレンガ（実施例３８〜４２の組積製品１〜５）の圧縮強度が示されている。
図２２を参照すると、アルカリ活性結合材が原材料とナトリウム非含有アルカリ性無機質材料（例えば、水酸化カルシウム）のみを含んでも、一般なポルトランドセメントを使用したレンガよりその圧縮強度が相当優れることが分かる。また、組積製品内のナトリウム系アルカリ性無機質材料に含まれたＮａまたはＮａ２Ｏに対する原材料の重量比が大きくなるほどナトリウム非含有無機質材料（例えば、水酸化カルシウム）が添加されると、圧縮強度が大きくなることが分かる。
実験例１５
実施例３８〜実施例４２で製造された組積製品１〜組積製品５の吸収率を試験し、その結果を図２３に示した。
図２３において、ＯＰＣは一般なポルトランドセメントで製造されたレンガの吸収率を意味し、９．３３を示している。
ＯＰＣ左側にはポルトランドセメントを代替して原材料（高炉スラグ）とナトリウム系アルカリ性無機質材料のみを含むアルカリ活性無機結合材を使用したレンガ（比較例１〜５の比較製品１〜５）の吸収率が示されており、ＯＰＣ右側にはポルトランドセメントを代替して原材料（高炉スラグ）とナトリウム非含有アルカリ性無機質材料（例えば、水酸化ナトリウム）、原材料（高炉スラグ）とナトリウム非含有アルカリ性無機質材料（例えば、水酸化ナトリウム）およびナトリウム含有アルカリ性無機質材料を含むアルカリ活性無機結合材を使用したレンガ（実施例３８〜４２の組積製品１〜５）の吸収率が示されている。
図２３を参照すると、アルカリ活性結合材が原材料とナトリウム系アルカリ性無機質材料のみを含む場合の吸収率より、原材料にナトリウム非含有アルカリ性無機質材料のみを含むか或いは原材料にナトリウム系アルカリ性無機質材料およびナトリウム系非含有無機質材料を共に含む場合、すなわち組積製品１〜５の吸収率が全般的に低いため、その特性が一般ポルトランドセメントで製造されたレンガまたはナトリウム含有アルカリ性無機質材料のみを含むレンガに比べて優れることが分かる。
実験例１６
実施例４３〜実施例４５で製造された軽量レンガおよび軽量ブロックと、実施例４６〜実施例４８で製造された軽量レンガおよび軽量ブロックの圧縮強度をそれぞれ試験し、その結果を図２４および図２５に示した。
図２４および図２５より、実施例４３〜実施例４８で製造された軽量レンガおよび軽量ブロックの圧縮強度がいずれもＫＳ基準を満たしており、軽量レンガおよび軽量ブロックとして使用するのに適することが分かる。
実験例１７
実施例４９〜実施例５６で製造されたブロックの圧縮強度をそれぞれ試験し、その結果を図２６に示した。
図２６より、実施例４９〜実施例５６で製造されたブロックの圧縮強度は、硫酸ナトリウム添加率が少ないときは水酸化カルシウムの含量が増加するほど大きくなることが分かるが、硫酸ナトリウム添加率（Ｎａ２Ｏ／原材料）が０．０１４以上であれば、水酸化カルシウムの含量とほぼ関係がないことが分かるが、硫酸ナトリウム添加率（Ｎａ２Ｏ／原材料）が０．０２１であるとき、水酸化カルシウムの含量と関係なく最も優れた圧縮強度を有することが分かる。
したがって、価格競争力に優れた硫酸ナトリウムと水酸化カルシウムが共に含まれたアルカリ性無機質材料を使用すると、優れた強度特性および改善された作業性を有しながらも価格競争力まで非常に優れた組積製品を得ることができる。
これにより、一般組積製品と軽量組積製品を共に含む本発明のアルカリ活性組積製品は、その特性が非常に優れるうえ、低廉な費用で様々な形態、寸法、重さを持つように製造できるので、建設現場で建設資材として使用することができることが分かるが、特に建設産業技術分野の中でも組積造分野で様々に利用できる。
一方、具体的に記載してはいないが、上述した実施例および実験例に使用されたアルカリ性活性結合材の高炉スラグを代替してフライアッシュを使用しても、上述したところと類似の結果を得ることができる。
実施例５７
アルカリ活性結合材の準備
ＧＧＢＳ１００重量部、塩化マグネシウム粉末５重量部および水位酸化カルシウム１０重量部を均一に混合してアルカリ活性結合材３６を製造して準備し、上述した実施例１６でと同様に、ＧＧＢＳ１００重量部と硝酸マグネシウム粉末１０重量部を均一に混合して製造されたアルカリ活性結合材１５を準備した。
実施例５８
アルカリ活性黄土湿式舗装材１の製造
１．１００重量部のアルカリ活性結合材３６、粗い骨材１００重量部および細骨材１５重量部を強制式ミキサーで１分以上乾式混練して乾式混練材料を得た。
２．配合水に高性能減水剤０．５重量部とＰＥＴ繊維１０重量部を投入し、よく混合して液状混合物を得た。この際、配合水は配合水（Ｗ）と無セメントアルカリ活性結合材（Ｂ）との配合比（Ｗ／Ｂ）が４０％であり、繊維の凝集現象を防止するために繊維をよく分散させる。
３．前記乾式混練材料と液状混合物を混ぜて３０秒以上混練して湿式混練材料を得た。
４．前記湿式混練材料に黄土６０重量部を投入し、均質に１分３０秒間混練してアルカリ活性黄土湿式舗装剤１を製造した。この際、黄土の含量は目標スランプを考慮して調節される。
【００３８】
実施例５９〜実施例６１
アルカリ活性黄土湿式舗装材２〜４の製造
配合水の含量比、すなわち配合水（Ｗ）と無セメントアルカリ活性結合材（Ｂ）との配合比（Ｗ／Ｂ）をそれぞれ４５％、５０％、６５％にした以外は、実施例５８と同様にしてアルカリ活性黄土湿式舗装材２〜４をそれぞれ得た。
実施例６２〜実施例６４
アルカリ活性黄土湿式舗装材５〜７の製造
アルカリ活性結合材１５を使用し、配合水の含量比、すなわち配合水（Ｗ）とアルカリ活性結合材（Ｂ）との配合比（Ｗ／Ｂ）をそれぞれ４５％、５０％、５２．５％にした以外は、実施例５８と同様にしてアルカリ活性黄土湿式舗装材５〜７をそれぞれ得た。
実験例１８
アルカリ活性黄土湿式舗装材１〜４を対象として、前記黄土湿式舗装材に含まれた配合水の含量比、すなわち配合水（Ｗ）と無セメントアルカリ活性結合材（Ｂ）との配合比（Ｗ／Ｂ）による材齢２８日圧縮強度とスランプを実験し、それぞれ図２７および図２８にグラフで示した。
実験例２の結果が表示された図２７および図２８を参照すると、アルカリ活性黄土湿式舗装材に含まれるアルカリ活性結合材３６の含量が一定であるとき、前記配合比（Ｗ／Ｂ）が大きくなるほど圧縮強度は減少する傾向を示しているが、スランプは配合比（Ｗ／Ｂ）が０．５まではやや減少してから以後増加する傾向性を示していることが分かる。
実験例１９
アルカリ活性黄土湿式舗装材５〜７を対象として、前記黄土湿式舗装材に含まれた配合水の含量比、すなわち配合水（Ｗ）とアルカリ活性結合材（Ｂ）との配合比（Ｗ／Ｂ）による材齢２８日圧縮強度およびスランプを実験し、それぞれ図２９および図３０にグラフで表した。
実験例１９の結果が表示された図２９および図３０を参照すると、アルカリ活性黄土湿式舗装材に含まれるアルカリ活性結合材１５の含量が一定であるとき、前記配合比（Ｗ／Ｂ）が大きくなるほど圧縮強度は減少する傾向を示しているが、スランプは増加する傾向性を示していることが分かる。
実験例２０
アルカリ活性黄土湿式舗装材の標準配合比は、使用目的と経済性を考慮して高強度の配合と普通強度の配合に分けられる。高強度の配合は水−セメント比（以下、「Ｗ／Ｃ」）を低めて圧縮強度を増進した配合であって、低いＷ／Ｃで目標スランプを確保するために細骨材を添加し、普通強度の配合は黄土の混合比が高強度の配合より高いことが特徴である。
したがって、アルカリ活性結合材１００重量部当たり、黄土５０〜１６０重量部、粗い骨材８０〜１４０重量部、混和剤０．５〜１．５重量部、繊維１０〜２０重量部および細骨材１０〜４８重量部が含まれる高強度黄土湿式舗装材と、アルカリ活性結合材１００重量部当たり、黄土１００〜２４０重量部、粗い骨材１７０〜３００重量部、混和剤０．５〜１．５重量部および繊維１５〜３５重量部が含まれる普通強度の黄土湿式舗装材の材齢と圧縮強度の関係を試験し、その結果を図３１に示した。
図３１より、高強度の黄土湿式舗装材は２５〜３０ＭＰａの圧縮強度を得ることができ、普通強度の黄土湿式舗装材も１８〜２４ＭＰａの圧縮強度を得ることができることが分かる。
また、実施例として示してはいないが、前述したような実験結果はアルカリ活性結合材に含まれるアルカリ性無機質材料が異なっても、すなわちナトリウム含有アルカリ性無機質材料、ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料などがそれぞれまたは共に使用された場合も類似であった。また、上述した実施例および実験例に使用されたアルカリ活性結合材の高炉スラグを代替してフライアッシュを使用しても、上述したところと類似の結果を得ることができた。
一方、本発明に係るアルカリ活性黄土湿式舗装材の舗装の際に、各層構成および厚さは、交通荷重の条件、路上の条件、配合材料の条件、環境条件などに応じて設計し、経済性を考慮して決定できるが、アルカリ活性黄土湿式舗装材の表層に発生したたわみ応力度は路上、補助基層、表層の順に構成される。よって、舗装厚さは次のとおり計算されることが好ましい。
【００３９】
ここで、
ｈ１：黄土湿式舗装材の表層厚さ（ｍｍ）、
Ｐ：設計輪荷重、
σ：黄土湿式舗装たわみ強度（ＭＰａ）
Ｃ：路盤支持力係数０．８５を意味する。
本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材の使用目的に応じる舗装厚さは、表１０に示すように、材齢２８日圧縮強度は表１１のとおりである。
【００４０】
【表１０】
【００４１】
【表１１】
【００４２】
したがって、本発明のアルカリ活性黄土湿式舗装材は、アスファルトまたはコンクリートの代用として、散策路、歩道、公園道路、自転車道路、運動場、広場、駐車場、観光団地、寺院、文化遺跡地、農路、林道、都心中の住宅街道路、農水路などの交通荷重を大きく考慮しないところと、重車両の通行ができるように高い強度を要求するところに適用できる。
本発明は、上述したように好適な実施例を挙げて図示し説明したが、これらの実施例に限定されるものではなく、本発明の精神から外れない範囲内において、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって多様な変更と修正が可能であろう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラグまたはフライアッシュ、および
ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料を含む、アルカリ活性結合材。
【請求項２】
前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり前記ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料は０．５〜３０重量部で含まれることを特徴とする、請求項１に記載のアルカリ活性結合材。
【請求項３】
前記ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料は水酸化カルシウム、水酸化バリウム、石膏、マグネシウム塩、および酸化マグネシウムの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１に記載のアルカリ活性結合材。
【請求項４】
前記マグネシウム塩は硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム、メタリン酸マグネシウムおよび乳酸マグネシウムのいずれか１つであることを特徴とする、請求項３に記載のアルカリ活性結合材。
【請求項５】
前記水酸化カルシウムは前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり０．５〜１５重量部で含まれることを特徴とする、請求項３に記載のアルカリ活性結合材。
【請求項６】
前記水酸化バリウムは前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり０．５〜５重量部で含まれることを特徴とする、請求項３に記載のアルカリ活性結合材。
【請求項７】
前記マグネシウム塩または酸化マグネシウム塩は前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり０．５〜２０重量部含まれることを特徴とする、請求項３に記載のアルカリ活性結合材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のアルカリ活性結合材を含むアルカリ活性モルタル。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のアルカリ活性結合材を含むアルカリ活性コンクリート。
【請求項１０】
請求項９に記載のコンクリートで製造されたことを特徴とするアルカリ活性コンクリート製品。
【請求項１１】
前記コンクリート製品はレンガ、ブロック、タイル、下水管、縁石、コンクリートパイル、プレストレスト・コンクリート、コンクリートパネル、コンクリート管、マンホール、気泡コンクリートおよびコンクリート構造物を含むことを特徴とする、請求項１０に記載のアルカリ活性コンクリート製品。
【請求項１２】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のアルカリ活性結合材と、砂、廃鋳物砂、石粉および人工軽量骨材の少なくとも１つを含む細骨材と、水とを含むことを特徴とするアルカリ活性組積製品。
【請求項１３】
ケイ酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、粉末状の水酸化ナトリウム、液状の水ガラスおよび液状の水酸化ナトリウムの少なくとも１つを含むナトリウム含有無機質材料をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載のアルカリ活性組積製品。
【請求項１４】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のアルカリ活性結合材、黄土、粗い骨材、混和剤、繊維および配合水を含むが、前記配合水は、配合水（Ｗ）とアルカリ活性結合材（Ｂ）との配合比（Ｗ／Ｂ）が４０〜６５％となるように含まれることを特徴とする、アルカリ活性黄土湿式舗装材。
【請求項１５】
前記混和剤は、高性能減水剤であり、アルカリ活性結合材１００重量部当たり０．５〜１．５重量部で含まれることを特徴とする、請求項１４に記載のアルカリ活性黄土湿式舗装材。
【請求項１６】
前記繊維は繊維の密度が高く、繊維太さが微細であって単位容積当たりの繊維数が多く、分散性能に優れるものであって、アルカリ活性結合材１００重量部当たり１０〜３５重量部含まれることを特徴とする、請求項１４に記載のアルカリ活性黄土湿式舗装材。
【請求項１７】
細骨材をさらに含むが、前記細骨材は、５ｍｍ以下の直径を有し、前記黄土重量の２０〜３０重量％を代替して含まれることを特徴とする、請求項１４に記載のアルカリ活性黄土湿式舗装材。
【請求項１８】
ケイ酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、粉末状の水酸化ナトリウム、液状の水ガラスおよび液状の水酸化ナトリウムの少なくとも１つを含むナトリウム含有無機質材料をさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載のアルカリ活性黄土湿式舗装材。
【請求項１９】
前記アルカリ活性結合材１００重量部当たり、黄土５０〜１６０重量部、粗い骨材８０〜１４０重量部、混和剤０．５〜１．５重量部、繊維１０〜２０重量部および細骨材１０〜４８重量部が含まれると、２５〜３０ＭＰａの圧縮強度が得られることを特徴とする、請求項１４に記載のアルカリ活性黄土湿式舗装材。
【請求項２０】
前記アルカリ活性結合材１００重量部当たり、黄土１００〜２４０重量部、粗い骨材１７０〜３００重量部、混和剤０．５〜１．５重量部および繊維１５〜３５重量部が含まれると、１８〜２４ＭＰａの圧縮強度が得られることを特徴とする、請求項１４に記載のアルカリ活性黄土湿式舗装材。
【請求項１】
スラグまたはフライアッシュ、および
ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料を含む、アルカリ活性結合材。
【請求項２】
前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり前記ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料は０．５〜３０重量部で含まれることを特徴とする、請求項１に記載のアルカリ活性結合材。
【請求項３】
前記ナトリウム非含有アルカリ性無機質材料は水酸化カルシウム、水酸化バリウム、石膏、マグネシウム塩、および酸化マグネシウムの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１に記載のアルカリ活性結合材。
【請求項４】
前記マグネシウム塩は硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム、メタリン酸マグネシウムおよび乳酸マグネシウムのいずれか１つであることを特徴とする、請求項３に記載のアルカリ活性結合材。
【請求項５】
前記水酸化カルシウムは前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり０．５〜１５重量部で含まれることを特徴とする、請求項３に記載のアルカリ活性結合材。
【請求項６】
前記水酸化バリウムは前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり０．５〜５重量部で含まれることを特徴とする、請求項３に記載のアルカリ活性結合材。
【請求項７】
前記マグネシウム塩または酸化マグネシウム塩は前記スラグまたはフライアッシュ１００重量部当たり０．５〜２０重量部含まれることを特徴とする、請求項３に記載のアルカリ活性結合材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のアルカリ活性結合材を含むアルカリ活性モルタル。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のアルカリ活性結合材を含むアルカリ活性コンクリート。
【請求項１０】
請求項９に記載のコンクリートで製造されたことを特徴とするアルカリ活性コンクリート製品。
【請求項１１】
前記コンクリート製品はレンガ、ブロック、タイル、下水管、縁石、コンクリートパイル、プレストレスト・コンクリート、コンクリートパネル、コンクリート管、マンホール、気泡コンクリートおよびコンクリート構造物を含むことを特徴とする、請求項１０に記載のアルカリ活性コンクリート製品。
【請求項１２】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のアルカリ活性結合材と、砂、廃鋳物砂、石粉および人工軽量骨材の少なくとも１つを含む細骨材と、水とを含むことを特徴とするアルカリ活性組積製品。
【請求項１３】
ケイ酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、粉末状の水酸化ナトリウム、液状の水ガラスおよび液状の水酸化ナトリウムの少なくとも１つを含むナトリウム含有無機質材料をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載のアルカリ活性組積製品。
【請求項１４】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のアルカリ活性結合材、黄土、粗い骨材、混和剤、繊維および配合水を含むが、前記配合水は、配合水（Ｗ）とアルカリ活性結合材（Ｂ）との配合比（Ｗ／Ｂ）が４０〜６５％となるように含まれることを特徴とする、アルカリ活性黄土湿式舗装材。
【請求項１５】
前記混和剤は、高性能減水剤であり、アルカリ活性結合材１００重量部当たり０．５〜１．５重量部で含まれることを特徴とする、請求項１４に記載のアルカリ活性黄土湿式舗装材。
【請求項１６】
前記繊維は繊維の密度が高く、繊維太さが微細であって単位容積当たりの繊維数が多く、分散性能に優れるものであって、アルカリ活性結合材１００重量部当たり１０〜３５重量部含まれることを特徴とする、請求項１４に記載のアルカリ活性黄土湿式舗装材。
【請求項１７】
細骨材をさらに含むが、前記細骨材は、５ｍｍ以下の直径を有し、前記黄土重量の２０〜３０重量％を代替して含まれることを特徴とする、請求項１４に記載のアルカリ活性黄土湿式舗装材。
【請求項１８】
ケイ酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、粉末状の水酸化ナトリウム、液状の水ガラスおよび液状の水酸化ナトリウムの少なくとも１つを含むナトリウム含有無機質材料をさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載のアルカリ活性黄土湿式舗装材。
【請求項１９】
前記アルカリ活性結合材１００重量部当たり、黄土５０〜１６０重量部、粗い骨材８０〜１４０重量部、混和剤０．５〜１．５重量部、繊維１０〜２０重量部および細骨材１０〜４８重量部が含まれると、２５〜３０ＭＰａの圧縮強度が得られることを特徴とする、請求項１４に記載のアルカリ活性黄土湿式舗装材。
【請求項２０】
前記アルカリ活性結合材１００重量部当たり、黄土１００〜２４０重量部、粗い骨材１７０〜３００重量部、混和剤０．５〜１．５重量部および繊維１５〜３５重量部が含まれると、１８〜２４ＭＰａの圧縮強度が得られることを特徴とする、請求項１４に記載のアルカリ活性黄土湿式舗装材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公表番号】特表２０１２−５１６２８０（Ｐ２０１２−５１６２８０Ａ）
【公表日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４７７９６（Ｐ２０１１−５４７７９６）
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／０００５３６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０８７６３６
【国際公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【出願人】（５０９１３８３８３）インダストリー ファウンデーション オブ チョンナム ナショナル ユニバーシティ (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／０００５３６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０８７６３６
【国際公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【出願人】（５０９１３８３８３）インダストリー ファウンデーション オブ チョンナム ナショナル ユニバーシティ (4)
【Ｆターム（参考）】
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