コンクリート組成物及びコンクリート硬化体
【課題】高い圧縮強度を発現し、かつ自己収縮や乾燥収縮等による収縮ひずみを低減することができ、収縮ひずみによるひび割れの発生等を防止することのできるコンクリート組成物及びコンクリート硬化体を提供する。
【解決手段】コンクリート組成物は、セメントと、シリカフュームと、３ＣａＯ・ＳｉＯ２−２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、３ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、及びＣａＯ−間隙物質系組成物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の組成物を含み、かつＣａＯの含有割合が５０〜９２質量％であるクリンカ組成物、及び石膏を含み、ブレーン比表面積が４０００〜７０００ｃｍ２／ｇである膨張性混和材とを含有する。
【解決手段】コンクリート組成物は、セメントと、シリカフュームと、３ＣａＯ・ＳｉＯ２−２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、３ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、及びＣａＯ−間隙物質系組成物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の組成物を含み、かつＣａＯの含有割合が５０〜９２質量％であるクリンカ組成物、及び石膏を含み、ブレーン比表面積が４０００〜７０００ｃｍ２／ｇである膨張性混和材とを含有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート組成物及びコンクリート硬化体に関し、特に、膨張性混和材の添加による異常膨張を抑制し得るコンクリート組成物、及びコンクリート組成物を硬化させてなるコンクリート硬化体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、土地のより一層の有効利用の観点から、建築物の超高層化又は大規模化の傾向が顕著になってきている。このような超高層建築物又は大規模建築物を製造するために、コンクリートの高強度化が求められており、そのために圧縮強度が１５０Ｎ／ｍｍ２程度又はそれ以上である超高強度コンクリートの開発が行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような超高強度コンクリートは、低いＢＥＴ比表面積（例えば、１０ｍ２／ｇ程度）のシリカヒューム等の結合材をセメントに配合してコンクリート硬化体全体における結合材量を増加するとともに、減水剤等を用いて水結合材比を低くすることで（例えば、２５質量％以下）、高い強度（例えば、１００Ｎ／ｍｍ２以上）を発現することが可能となるものであるが、水結合材比を低くすることによって、コンクリート硬化体の自己収縮ひずみが顕著に大きくなってしまうという問題がある。
【０００４】
コンクリート硬化体に自己収縮ひずみが生じると、それによりひび割れが生じることがあり、このようにして発生したひび割れは、コンクリート硬化体の美観を損なうだけではなく、コンクリート硬化体中の鋼材の腐食やコンクリート硬化体の水密性の低下を招いたり、コンクリート硬化体の強度を低下させたりしてしまう。
【０００５】
このような実情に鑑みて、本発明は、高い圧縮強度を発現し、かつ自己収縮や乾燥収縮等による収縮ひずみを低減することができ、収縮ひずみによるひび割れの発生等を防止することのできるコンクリート組成物及びコンクリート硬化体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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、セメントと、シリカフュームと、３ＣａＯ・ＳｉＯ２−２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、３ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、及びＣａＯ−間隙物質系組成物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の組成物を含み、かつＣａＯの含有割合が５０〜９２質量％であるクリンカ組成物、及び石膏を含み、ブレーン比表面積が４０００〜７０００ｃｍ２／ｇである膨張性混和材とを含有することを特徴とするコンクリート組成物を提供する（請求項１）。
【０００７】
上記発明（請求項１）によれば、膨張性混和材中の石膏（ＣａＳＯ４）とカルシウムアルミネート（特に、アルミン酸三カルシウム(Ｃ３Ａ)）との反応により、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ）が生成されるため、かかるコンクリート組成物を硬化させることで、コンクリート硬化体中のエトリンガイトにより、コンクリート硬化体の収縮ひずみを低減することができ、収縮ひずみによるひび割れの発生を防止することができる。
【０００８】
ここで、本発明において「３ＣａＯ・ＳｉＯ２−２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物」とは、０．５質量％以上のエーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ２）と、０．５質量％以上のビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）と、ＣａＯ結晶と、間隙物質とを含有する組成物をいう。
【０００９】
また、本発明において「３ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物」とは、０．５質量％以上のエーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ２）と、ＣａＯ結晶と、間隙物質とを含有し、ビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）の含有率が０．５質量％未満の組成物をいう。
【００１０】
さらに、本発明において「２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物」とは、０．５質量％以上のビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）と、ＣａＯ結晶と、間隙物質とを含有し、エーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ２）の含有率が０．５質量％未満の組成物をいう。
【００１１】
さらにまた、本発明において「ＣａＯ−間隙物質系組成物」とは、ＣａＯ結晶と間隙物質とを含有し、エーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ２）とビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）の含有率がともに０．５質量％未満のものをいう。
【００１２】
上記発明（請求項１）においては、前記膨張性混和材が、前記クリンカ組成物１００質量部に対して前記石膏５〜５０質量部を含むことが好ましい（請求項２）。
【００１３】
上記発明（請求項２）によれば、膨張性混和材における石膏の配合量が上記範囲内であれば、生成されたエトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ）により、コンクリート硬化体の収縮を効果的に抑制することができる。
【００１４】
また、上記発明（請求項１）においては、前記膨張性混和材が、さらに生石灰を含むことが好ましい（請求項３）。かかる発明（請求項３）によれば、膨張性混和材に含まれる生石灰が水和反応に伴って膨張するため、コンクリート硬化体の収縮をさらに抑制することができる。
【００１５】
上記発明（請求項３）においては、前記膨張性混和材が、前記クリンカ組成物と前記生石灰との合計１００質量部中前記クリンカ組成物を２０質量部以上含むものであり、前記クリンカ組成物と前記生石灰との合計１００質量部に対して、前記石膏５〜５０質量部を含むことが好ましい（請求項４）。
【００１６】
上記発明（請求項４）における配合割合であれば、コンクリート硬化体が膨張しすぎることもなく、コンクリート硬化体の収縮を効果的に抑制することができ、収縮ひずみによるひび割れを防止することができる。
【００１７】
上記発明（請求項１〜４）においては、前記コンクリート組成物を硬化させてなるコンクリート硬化体１ｍ３中に前記膨張性混和材が１０〜６０ｋｇ含まれるように前記膨張性混和材を含有することが好ましい（請求項５）。膨張性混和材の配合量がかかる発明（請求項５）の配合量であれば、コンクリート硬化体の収縮を効果的に抑制することができ、収縮ひずみによるひび割れの発生を防止することができる。
【００１８】
また、本発明は、上記発明（請求項１〜５）に係るコンクリート組成物と水とを混練し、硬化させてなり、前記コンクリート組成物と前記水との配合比が、４〜１０：１であることを特徴とするコンクリート硬化体を提供する（請求項６）。
【００１９】
上記発明（請求項６）によれば、コンクリート組成物と水との配合比が上記範囲内であることで、コンクリート硬化体における結合材の配合比を増加させることができ、高い強度を発現することができるとともに、コンクリート組成物に含まれる膨張性混和材によりコンクリート硬化体の収縮ひずみを低減し、収縮ひずみによるひび割れの発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高い圧縮強度を発現し、かつ自己収縮や乾燥収縮等による収縮ひずみを低減することができ、収縮ひずみによるひび割れの発生等を防止することのできるコンクリート組成物及びコンクリート硬化体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明について説明する。
本発明のコンクリート組成物は、セメントと、シリカフュームと、膨張性混和材とを含むものである。
【００２２】
上記セメントとしては、特に限定されるものではなく、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；高炉セメント、フライアッシュセメント等の各種混合セメント；都市ゴミ焼却灰及び／又は下水汚泥焼却灰を原料として製造した焼成物の粉砕物と石膏とからなるセメント（エコセメント）等を使用することができる。
【００２３】
シリカフュームのＢＥＴ比表面積は、５〜１５ｍ２／ｇであることが好ましく、７〜１３ｍ２／ｇであることがより好ましい。シリカフュームのＢＥＴ比表面積が５ｍ２／ｇ未満であると、コンクリートの粘性が小さくなりすぎて材料分離が生じやすくなるとともに、減水剤や高性能減水剤等の混和剤の使用量が過少となりスランプフローの経時変化ロスが大きくなるおそれがある。また、１５ｍ２／ｇを超えると、粘性が大きくなりすぎてコンクリートの練混ぜが困難になり、施工性が悪くなるとともに、減水剤や高性能減水剤等の混和剤の使用量が過多となり凝結遅延を生じるおそれがあり、膨張性混和材の効果が得られにくくなることがある。
【００２４】
膨張性混和材は、クリンカ組成物と石膏とを含むものであり、好ましくは生石灰をさらに含むものである。上記クリンカ組成物は、３ＣａＯ・ＳｉＯ２−２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、３ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、及びＣａＯ−間隙物質系組成物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の組成物を含み、かつＣａＯの含有割合が５０〜９２質量％のものである。
【００２５】
膨張性混和材中のクリンカ組成物に含まれる間隙物質は、セメントクリンカ鉱物中のエーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ２）やビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）の間を埋める鉱物に類するものである。このような間隙物質としては、例えば、２ＣａＯ・Ｆｅ２Ｏ３等のカルシウムフェライト鉱物；３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３等のカルシウムアルミネート鉱物；６ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３、６ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３等のカルシウムアルミノフェライト鉱物等が挙げられる。
【００２６】
クリンカ組成物中のＣａＯの含有割合は、クリンカ組成物の全質量に対して５０〜９２質量％である。ＣａＯの含有割合が５０質量％未満であると、早期に強度を発現するのが困難となるおそれがあり、９２質量％を超えると、相対的に間隙物質の含有量が減少し、コンクリート硬化体の収縮を抑制するのが困難になるおそれがある。
【００２７】
クリンカ組成物は、エーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ２）やビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）を含むものであってもよいし、これらのエーライトやビーライトを含まないものであってもよいが、これらのエーライトやビーライトを含むクリンカ組成物は、ＣａＯの水和速度を大幅に抑制することができ、これらのエーライトやビーライトの水和物がセメントの強度発現に貢献する。
【００２８】
クリンカ組成物は、石灰質原料、粘土原料、珪石、スラグ類、石膏等の原料を上記組成になるように混合して原料混合物を調製し、目標とするクリンカの鉱物組成が得られるまで、この原料混合物をロータリーキルン等にて１３００〜１６００℃の温度で十分に焼き締めて、焼成することで得られる。
【００２９】
なお、原料混合物を焼成する際に、鉱化剤（フラックス）を原料混合物に添加してもよい。これにより、クリンカ組成物の製造効率を高めることができる。鉱化剤としては、セメント系化合物を焼成する際に一般に使用されるものを用いることができる。具体的には、ＣａＳＯ４、ＣａＦ２、Ｆｅ２Ｏ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３等の化合物を含む石膏、蛍石、蛇紋岩等を鉱化剤として使用することができる。これらの鉱化剤の添加量は、原料混合物の質量に対して約１０質量％以下であればよい。
【００３０】
膨張性混和材には、上記クリンカ組成物とともに石膏が含まれる。膨張性混和材に石膏が含まれることで、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ）が生成されるため、これによりコンクリート硬化体の収縮を抑制することができるとともに、コンクリート硬化体の初期強度（簡易蒸気養生時の脱型強度）を高めることができる。
【００３１】
石膏としては、一般に市販されている石膏を使用することができる。石膏は、その結晶形態により無水石膏、半水石膏、二水石膏に分類されるが、いずれの石膏を使用してもよく、好ましくは無水石膏を使用することができる。
【００３２】
膨張性混和材における石膏の配合量は、クリンカ組成物１００質量部に対し、５〜５０質量部であることが好ましい。膨張性混和材に生石灰が含まれる場合には、石膏の配合量は、クリンカ組成物と生石灰との合計量１００質量部に対し、５〜５０質量部であることが好ましい。石膏の配合量が５質量部未満であると、コンクリート硬化体の収縮を抑制することが困難であり、また早期に強度が発現しないおそれがあり、５０質量部を超えると、コンクリート硬化体に膨張ひび割れが生じるおそれがある。
【００３３】
膨張性混和材は、さらに生石灰を含むことが好ましい。生石灰は、水和反応に伴い膨張及び発熱するため、コンクリート硬化体の収縮をさらに抑制することができるとともに、膨張性混和材全体の発熱量が高まり、コンクリート硬化体の早期強度発現性をさらに向上させることができる。
【００３４】
生石灰は、その焼成度によって極軟焼生石灰、軟焼生石灰、中焼生石灰、硬焼生石灰、極硬焼生石灰に分類され、その評価方法としては一般に日本石灰協会の４Ｎ塩酸による粗粒滴定試験法が使用されている。この粗粒滴定試験法によれば、生石灰は、滴定に使用した４Ｎ塩酸の総量をもって分類され、極軟焼生石灰は４Ｎ塩酸の使用量が８００ｍＬ以上のものであり、軟焼生石灰は４Ｎ塩酸の使用量が６５０ｍＬ以上８００ｍＬ未満のものであり、中焼生石灰は４Ｎ塩酸の使用量が３００ｍＬ以上６５０ｍＬ未満のものであり、硬焼生石灰は４Ｎ塩酸の使用量が１３０ｍＬ以上３００ｍＬ未満のものであり、極硬焼生石灰は４Ｎ塩酸の使用量が１３０ｍＬ未満のものである。
【００３５】
膨張性混和材に含まれ得る生石灰としては、一般に市販されている生石灰であればよいが、このようにして分類される生石灰のうち、４Ｎ塩酸の使用量が６５０ｍＬ以下の生石灰を使用することが好ましく、特に４Ｎ塩酸の使用量が４００ｍＬ以下の生石灰を使用することが好ましい。このような生石灰を含むことで、フレッシュコンクリートのワーカビリティーを良好にすることができる。
【００３６】
膨張性混和材に生石灰を含む場合、生石灰の含有量は、上記クリンカ組成物と生石灰との合計質量の８０質量％以下であることが好ましい。生石灰の含有量が、クリンカ組成物と生石灰との合計質量の８０質量％を超えると、水和反応によるコンクリート硬化体の膨張量が増大しすぎてしまうおそれがある。
【００３７】
膨張性混和材は、上記クリンカ組成物及び石膏を含み、好ましくは生石灰をさらに含むものであって、これらの混合物を粉砕した混合粉砕物であることが好ましい。この混合粉砕物は、上記クリンカ組成物、石膏、生石灰のそれぞれを粉砕してから混合したものでもよいし、上記クリンカ組成物、石膏及び生石灰のそれぞれを混合してから粉砕したものでもよい。粉砕は、ボールミル、ロールミル等の通常のセメントの粉砕に使用する粉砕機を使用して行うことができる。
【００３８】
このようにして得られた混合粉砕物（膨張性混和材）のブレーン比表面積は、４０００〜７０００ｃｍ２／ｇであり、４２００〜６０００ｃｍ２／ｇであることが好ましい。混合粉砕物（膨張性混和材）のブレーン比表面積が４０００ｃｍ２／ｇ未満であると、コンクリート硬化体の異常膨張が生じてしまうおそれがあり、７０００ｃｍ２／ｇを超えるものを製造するのはコストがかかってしまう。
【００３９】
コンクリート組成物において、膨張性混和材は、コンクリート組成物を硬化させてなるコンクリート硬化体１ｍ３中に１０〜６０ｋｇを占める量を配合することが好ましく、コンクリート硬化体１ｍ３中に１５〜５０ｋｇを占める量を配合することがより好ましい。コンクリート硬化体１ｍ３中に占める膨張性混和材の量が上記範囲内であれば、高強度を維持しつつ、自己収縮ひずみを低減することができる。特に、本発明のコンクリート組成物において膨張性混和材の配合量を増加させても、凝結後に異常膨張を起こすおそれがなく、高強度を維持しつつ、自己収縮ひずみを効果的に低減することができる。
【００４０】
コンクリート組成物には、さらに粗骨材が含まれていてもよいし、細骨材が含まれていてもよい。粗骨材としては、例えば、砂利、砕石、各種軽量粗骨材、各種スラグ骨材、再生粗骨材又はこれらの混合物等を使用することができ、細骨材としては、例えば、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、各種軽量細骨材、各種スラグ骨材、再生細骨材又はこれらの混合物等を使用することができる。
【００４１】
コンクリート組成物は、コンクリート硬化体の収縮ひずみの低減効果を妨げない限り、上記セメント、上記シリカフューム、及び上記膨張性混和材以外の他の成分を含んでいてもよい。コンクリート組成物に含まれ得る成分としては、例えば、エーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ２）、ビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）等を含むポルトランドセメントクリンカ；リグニン系、ナフタリンスルホン酸系、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減水剤等；その他の添加剤等が挙げられる。水硬性組成物におけるポルトランドセメントクリンカ、各種減水剤等の配合量は、コンクリート硬化体の収縮ひずみの低減効果を妨げることのない量であればよい。
【００４２】
本発明のコンクリート組成物に所定量の水を添加して混練し、その混練物を型枠等に流し込み、加温養生、水中養生、蒸気養生、オートクレーブ養生等により養生して硬化させることにより、コンクリート硬化体を製造することができる。コンクリート硬化体を製造する場合、セメントとシリカフュームと上記膨張性混和材とをあらかじめ混合し、その後所定量の水を添加して混練してもよいし、セメントとシリカフュームとに所定量の水を添加して混練し、その後上記膨張性混和材を添加してさらに混練してもよいが、前者の方が、コンクリート硬化体に膨張性混和材がより均一に混ざるため好ましい。
【００４３】
このようにして得られるコンクリート硬化体は、高い圧縮強度（例えば、１００Ｎ／ｍｍ２以上）を発現し得るように、水結合材比は２５質量％以下であり、好ましくは２０質量％以下であり、特に好ましくは１７質量％以下である。水結合材比を小さくすることによって、一般にコンクリート硬化体の圧縮強度は向上するが、異常膨張が起こりやすくなってしまう。しかしながら、本発明のコンクリート組成物によれば、得られるコンクリート硬化体において異常膨張を起こさせることなく、当該コンクリート硬化体の圧縮強度を向上させることができる。
【００４４】
このようにして得られたコンクリート硬化体は、コンクリート組成物に上述した膨張性混和材が含まれることにより、コンクリート硬化体の収縮ひずみが低減され、収縮ひずみ等によるひび割れ等を防止することができるとともに、高い圧縮強度を発現することができる。したがって、本発明のコンクリート硬化体は、超高層建築物等の高強度及び耐久性が要求されるコンクリート製品として好適に使用することができる。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例及び試験例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、下記の実施例及び試験例に何ら制限されるものではない。
【００４６】
〔実施例１〜５，比較例１〜３〕
細骨材Ｓ（静岡県菊川市河東産山砂，表乾密度：２．６１ｇ／ｃｍ３，吸水率：１．６６％，単位容積質量：１．７０ｋｇ／Ｌ，実積率：６６．２％，粗粒率：２．８８，微粉分量：１．４％）と、シリカフューム混合セメントＣ（商品名：シリカフュームプレミックスセメント（ＳＦＰＣ），密度：３．０７ｇ／ｃｍ３，比表面積：６１６０ｃｍ２／ｇ，太平洋セメント社製）と、膨張性混和材ＥＸ（商品名：太平洋Ｎ−ＥＸ，密度：３．１９ｇ／ｃｍ３，ブレーン比表面積：４９２０ｃｍ２／ｇ，太平洋マテリアル社製）とを投入して３０秒間空練りした後、水Ｗと、高性能減水剤ＳＰ（ポリカルボン酸系高性能減水剤，商品名：レオビルドＳＰ８ＨＵ，エヌエムビー社製）と、空気量調整剤（商品名：マイクロエア４０４，エヌエムビー社製）とを投入して１２０秒間混練した後、粗骨材Ｇ（茨城県西茨城郡岩瀬産砕石，粗骨材最大寸法：２０ｍｍ，表乾密度：２．６４ｇ／ｃｍ３，吸水率：０．６７％，単位容積質量：１．５９ｋｇ／Ｌ，実積率：６０．１％，粗粒率：６．７４，微粉分量：０．２％）を投入して９０秒間混練し、コンクリート組成物を得た（実施例１〜３）。
【００４７】
実施例１〜３における膨張性混和材ＥＸに代えて、ブレーン比表面積の異なる膨張性混和材ＥＸ（密度：３．１６ｇ／ｃｍ３，ブレーン比表面積：４２８０ｃｍ２／ｇ）を投入した以外は実施例１〜３と同様にしてコンクリート組成物を得た（実施例４）。また、実施例１〜３における膨張性混和材ＥＸに代えて、ブレーン比表面積の異なる膨張性混和材ＥＸ（密度：３．１６ｇ／ｃｍ３，ブレーン比表面積：４５８０ｃｍ２／ｇ）を投入した以外は実施例１〜３と同様にしてコンクリート組成物を得た（実施例５）。
【００４８】
各原料の配合割合を表１に示す。なお、比較例１は膨張性混和材を添加せず、比較例２は、実施例１〜３のコンクリート硬化体に配合されている膨張性混和材とブレーン比表面積が異なる膨張性混和材ＥＸ（商品名：太平洋ハイパーエクスパン，密度：３．１６ｇ／ｃｍ３，ブレーン比表面積：３２８０ｃｍ２／ｇ）を使用し、比較例３は、膨張性混和材ＥＸとして電気化学工業社製の「デンカパワーＣＳＡ」（密度：３．１０ｇ／ｃｍ３，ブレーン比表面積：３９０４ｃｍ２／ｇ）を使用した。
【００４９】
【表１】
【００５０】
このようにして得られたコンクリート組成物を鋼製の型枠に流し込み、水中養生又は封緘養生をし、コンクリート硬化体（実施例１〜５，比較例１〜３）を得た。
【００５１】
〔試験例１〕スランプフロー試験
実施例１〜５及び比較例１〜３の配合割合にて得られたフレッシュコンクリートについて、ＪＩＳ−Ａ１１５０に基づいてスランプフロー試験を行った。また、空気量の測定はＪＩＳ−Ａ１１２８に準じて行い、凝結試験はＪＩＳ−Ａ１１４７に準じて行った。
結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
表２に示すように、実施例１〜５のコンクリート硬化体は、比較例１〜３のコンクリート硬化体と同等のスランプフローを有することが確認された。このことから、実施例１〜５のコンクリート硬化体は、十分なワーカビリティーを確保し得ることが確認された。また、実施例１〜５のコンクリート硬化体及び比較例２，３のコンクリート硬化体は、ともに比較例１のコンクリート硬化体に比して凝結時間が２時間程度短縮されることが確認された。このことから、膨張性混和材の種類によらずして膨張性混和材をコンクリート組成物に添加することで、凝結時間が２時間程度短縮されることが確認された。
【００５４】
〔試験例２〕圧縮強度試験
実施例１〜５及び比較例１〜３により得られたコンクリート硬化体について、ＪＩＳ−Ａ１１０８に基づいて圧縮強度試験を行った。この強度試験は、水中養生により製造した材齢２８日及び９１日のコンクリート硬化体、並びに封緘養生により製造した材齢７日（実施例３〜５，比較例１〜３のみ）、２８日及び９１日のコンクリート硬化体について行った。
結果を表３に示す。
【００５５】
【表３】
【００５６】
表３に示すように、比較例２，３のコンクリート硬化体は、水中養生、封緘養生ともに材齢９１日の圧縮強度が低下していた。これは、後述する自己収縮試験の結果からして、膨張性混和材の添加量を増量することによって異常膨張が起きることで圧縮強度が低下しているものと考えられる。一方、実施例１〜５のコンクリート硬化体は、材齢９１日にて１５０Ｎ／ｍｍ２程度の圧縮強度を有しており、圧縮強度が低下することなく、高強度を維持していることが確認された。このことから、本発明のコンクリート組成物及びコンクリート硬化体は、高層建築物用のコンクリート製品として十分な圧縮強度を発現し得ることが確認された。
【００５７】
〔試験例３〕自己収縮試験及び凝結試験
実施例１〜５，比較例１〜３により得られたコンクリート硬化体について、ＪＣＩ委員会報告書「（仮）高流動コンクリートの自己収縮試験方法」に準じて自己収縮試験を行った。自己収縮試験の結果を図１及び図２に示す。
【００５８】
図１は、実施例１〜３及び比較例１のコンクリート硬化体についての自己収縮ひずみを示すグラフであり、図２は、実施例３及び比較例１〜３のコンクリート硬化体についての自己収縮ひずみを示すグラフであり、図３は、実施例３〜５及び比較例１〜３のコンクリート硬化体についての自己収縮ひずみを示すグラフである。
【００５９】
図１に示すように、膨張性混和材を添加することにより、自己収縮ひずみを低減可能であることが確認された。また、膨張性混和材の添加量により自己収縮ひずみの低減効果を制御することができることが確認された。
【００６０】
図２に示すように、比較例２，３のコンクリート硬化体は、凝結始発から３５〜４０日経過後に異常膨張が認められたのに対し、実施例３のコンクリート硬化体は、異常膨張が認められなかった。このことから、比較例２，３のコンクリート硬化体は、異常膨張による強度低下を引き起こしていると考えられるが（試験例２の表３参照）、実施例３のコンクリート硬化体は、異常膨張による強度低下を起こすことなく、高い強度（１５０Ｎ／ｍｍ２程度）を維持することができることが確認された。
【００６１】
図３に示すように、実施例４及び５のコンクリート硬化体もまた、異常膨張が認められなかった。このことから、コンクリート組成物に含まれる膨張性混和材のブレーン比表面積が４０００ｃｍ２／ｇ以上、特に４２００ｃｍ２／ｇ以上であれば、異常膨張による強度低下を起こすことなく、高い強度（１５０Ｎ／ｍｍ２程度）を維持可能であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のコンクリート硬化体は、高い強度を必要とする高層建築物用のコンクリート製品として、また本発明のコンクリート組成物は、このようなコンクリート硬化体を製造するためのコンクリート用原料として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】試験例３における実施例１〜３及び比較例１のコンクリート硬化体についての自己収縮試験の結果を示すグラフである。
【図２】試験例３における実施例３及び比較例１〜３のコンクリート硬化体についての自己収縮試験の結果を示すグラフである。
【図３】試験例３における実施例３〜５及び比較例１〜３のコンクリート硬化体についての自己収縮試験の結果を示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート組成物及びコンクリート硬化体に関し、特に、膨張性混和材の添加による異常膨張を抑制し得るコンクリート組成物、及びコンクリート組成物を硬化させてなるコンクリート硬化体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、土地のより一層の有効利用の観点から、建築物の超高層化又は大規模化の傾向が顕著になってきている。このような超高層建築物又は大規模建築物を製造するために、コンクリートの高強度化が求められており、そのために圧縮強度が１５０Ｎ／ｍｍ２程度又はそれ以上である超高強度コンクリートの開発が行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような超高強度コンクリートは、低いＢＥＴ比表面積（例えば、１０ｍ２／ｇ程度）のシリカヒューム等の結合材をセメントに配合してコンクリート硬化体全体における結合材量を増加するとともに、減水剤等を用いて水結合材比を低くすることで（例えば、２５質量％以下）、高い強度（例えば、１００Ｎ／ｍｍ２以上）を発現することが可能となるものであるが、水結合材比を低くすることによって、コンクリート硬化体の自己収縮ひずみが顕著に大きくなってしまうという問題がある。
【０００４】
コンクリート硬化体に自己収縮ひずみが生じると、それによりひび割れが生じることがあり、このようにして発生したひび割れは、コンクリート硬化体の美観を損なうだけではなく、コンクリート硬化体中の鋼材の腐食やコンクリート硬化体の水密性の低下を招いたり、コンクリート硬化体の強度を低下させたりしてしまう。
【０００５】
このような実情に鑑みて、本発明は、高い圧縮強度を発現し、かつ自己収縮や乾燥収縮等による収縮ひずみを低減することができ、収縮ひずみによるひび割れの発生等を防止することのできるコンクリート組成物及びコンクリート硬化体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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、セメントと、シリカフュームと、３ＣａＯ・ＳｉＯ２−２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、３ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、及びＣａＯ−間隙物質系組成物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の組成物を含み、かつＣａＯの含有割合が５０〜９２質量％であるクリンカ組成物、及び石膏を含み、ブレーン比表面積が４０００〜７０００ｃｍ２／ｇである膨張性混和材とを含有することを特徴とするコンクリート組成物を提供する（請求項１）。
【０００７】
上記発明（請求項１）によれば、膨張性混和材中の石膏（ＣａＳＯ４）とカルシウムアルミネート（特に、アルミン酸三カルシウム(Ｃ３Ａ)）との反応により、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ）が生成されるため、かかるコンクリート組成物を硬化させることで、コンクリート硬化体中のエトリンガイトにより、コンクリート硬化体の収縮ひずみを低減することができ、収縮ひずみによるひび割れの発生を防止することができる。
【０００８】
ここで、本発明において「３ＣａＯ・ＳｉＯ２−２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物」とは、０．５質量％以上のエーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ２）と、０．５質量％以上のビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）と、ＣａＯ結晶と、間隙物質とを含有する組成物をいう。
【０００９】
また、本発明において「３ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物」とは、０．５質量％以上のエーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ２）と、ＣａＯ結晶と、間隙物質とを含有し、ビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）の含有率が０．５質量％未満の組成物をいう。
【００１０】
さらに、本発明において「２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物」とは、０．５質量％以上のビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）と、ＣａＯ結晶と、間隙物質とを含有し、エーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ２）の含有率が０．５質量％未満の組成物をいう。
【００１１】
さらにまた、本発明において「ＣａＯ−間隙物質系組成物」とは、ＣａＯ結晶と間隙物質とを含有し、エーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ２）とビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）の含有率がともに０．５質量％未満のものをいう。
【００１２】
上記発明（請求項１）においては、前記膨張性混和材が、前記クリンカ組成物１００質量部に対して前記石膏５〜５０質量部を含むことが好ましい（請求項２）。
【００１３】
上記発明（請求項２）によれば、膨張性混和材における石膏の配合量が上記範囲内であれば、生成されたエトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ）により、コンクリート硬化体の収縮を効果的に抑制することができる。
【００１４】
また、上記発明（請求項１）においては、前記膨張性混和材が、さらに生石灰を含むことが好ましい（請求項３）。かかる発明（請求項３）によれば、膨張性混和材に含まれる生石灰が水和反応に伴って膨張するため、コンクリート硬化体の収縮をさらに抑制することができる。
【００１５】
上記発明（請求項３）においては、前記膨張性混和材が、前記クリンカ組成物と前記生石灰との合計１００質量部中前記クリンカ組成物を２０質量部以上含むものであり、前記クリンカ組成物と前記生石灰との合計１００質量部に対して、前記石膏５〜５０質量部を含むことが好ましい（請求項４）。
【００１６】
上記発明（請求項４）における配合割合であれば、コンクリート硬化体が膨張しすぎることもなく、コンクリート硬化体の収縮を効果的に抑制することができ、収縮ひずみによるひび割れを防止することができる。
【００１７】
上記発明（請求項１〜４）においては、前記コンクリート組成物を硬化させてなるコンクリート硬化体１ｍ３中に前記膨張性混和材が１０〜６０ｋｇ含まれるように前記膨張性混和材を含有することが好ましい（請求項５）。膨張性混和材の配合量がかかる発明（請求項５）の配合量であれば、コンクリート硬化体の収縮を効果的に抑制することができ、収縮ひずみによるひび割れの発生を防止することができる。
【００１８】
また、本発明は、上記発明（請求項１〜５）に係るコンクリート組成物と水とを混練し、硬化させてなり、前記コンクリート組成物と前記水との配合比が、４〜１０：１であることを特徴とするコンクリート硬化体を提供する（請求項６）。
【００１９】
上記発明（請求項６）によれば、コンクリート組成物と水との配合比が上記範囲内であることで、コンクリート硬化体における結合材の配合比を増加させることができ、高い強度を発現することができるとともに、コンクリート組成物に含まれる膨張性混和材によりコンクリート硬化体の収縮ひずみを低減し、収縮ひずみによるひび割れの発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高い圧縮強度を発現し、かつ自己収縮や乾燥収縮等による収縮ひずみを低減することができ、収縮ひずみによるひび割れの発生等を防止することのできるコンクリート組成物及びコンクリート硬化体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明について説明する。
本発明のコンクリート組成物は、セメントと、シリカフュームと、膨張性混和材とを含むものである。
【００２２】
上記セメントとしては、特に限定されるものではなく、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；高炉セメント、フライアッシュセメント等の各種混合セメント；都市ゴミ焼却灰及び／又は下水汚泥焼却灰を原料として製造した焼成物の粉砕物と石膏とからなるセメント（エコセメント）等を使用することができる。
【００２３】
シリカフュームのＢＥＴ比表面積は、５〜１５ｍ２／ｇであることが好ましく、７〜１３ｍ２／ｇであることがより好ましい。シリカフュームのＢＥＴ比表面積が５ｍ２／ｇ未満であると、コンクリートの粘性が小さくなりすぎて材料分離が生じやすくなるとともに、減水剤や高性能減水剤等の混和剤の使用量が過少となりスランプフローの経時変化ロスが大きくなるおそれがある。また、１５ｍ２／ｇを超えると、粘性が大きくなりすぎてコンクリートの練混ぜが困難になり、施工性が悪くなるとともに、減水剤や高性能減水剤等の混和剤の使用量が過多となり凝結遅延を生じるおそれがあり、膨張性混和材の効果が得られにくくなることがある。
【００２４】
膨張性混和材は、クリンカ組成物と石膏とを含むものであり、好ましくは生石灰をさらに含むものである。上記クリンカ組成物は、３ＣａＯ・ＳｉＯ２−２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、３ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、及びＣａＯ−間隙物質系組成物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の組成物を含み、かつＣａＯの含有割合が５０〜９２質量％のものである。
【００２５】
膨張性混和材中のクリンカ組成物に含まれる間隙物質は、セメントクリンカ鉱物中のエーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ２）やビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）の間を埋める鉱物に類するものである。このような間隙物質としては、例えば、２ＣａＯ・Ｆｅ２Ｏ３等のカルシウムフェライト鉱物；３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３等のカルシウムアルミネート鉱物；６ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３、４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３、６ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３等のカルシウムアルミノフェライト鉱物等が挙げられる。
【００２６】
クリンカ組成物中のＣａＯの含有割合は、クリンカ組成物の全質量に対して５０〜９２質量％である。ＣａＯの含有割合が５０質量％未満であると、早期に強度を発現するのが困難となるおそれがあり、９２質量％を超えると、相対的に間隙物質の含有量が減少し、コンクリート硬化体の収縮を抑制するのが困難になるおそれがある。
【００２７】
クリンカ組成物は、エーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ２）やビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）を含むものであってもよいし、これらのエーライトやビーライトを含まないものであってもよいが、これらのエーライトやビーライトを含むクリンカ組成物は、ＣａＯの水和速度を大幅に抑制することができ、これらのエーライトやビーライトの水和物がセメントの強度発現に貢献する。
【００２８】
クリンカ組成物は、石灰質原料、粘土原料、珪石、スラグ類、石膏等の原料を上記組成になるように混合して原料混合物を調製し、目標とするクリンカの鉱物組成が得られるまで、この原料混合物をロータリーキルン等にて１３００〜１６００℃の温度で十分に焼き締めて、焼成することで得られる。
【００２９】
なお、原料混合物を焼成する際に、鉱化剤（フラックス）を原料混合物に添加してもよい。これにより、クリンカ組成物の製造効率を高めることができる。鉱化剤としては、セメント系化合物を焼成する際に一般に使用されるものを用いることができる。具体的には、ＣａＳＯ４、ＣａＦ２、Ｆｅ２Ｏ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３等の化合物を含む石膏、蛍石、蛇紋岩等を鉱化剤として使用することができる。これらの鉱化剤の添加量は、原料混合物の質量に対して約１０質量％以下であればよい。
【００３０】
膨張性混和材には、上記クリンカ組成物とともに石膏が含まれる。膨張性混和材に石膏が含まれることで、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ）が生成されるため、これによりコンクリート硬化体の収縮を抑制することができるとともに、コンクリート硬化体の初期強度（簡易蒸気養生時の脱型強度）を高めることができる。
【００３１】
石膏としては、一般に市販されている石膏を使用することができる。石膏は、その結晶形態により無水石膏、半水石膏、二水石膏に分類されるが、いずれの石膏を使用してもよく、好ましくは無水石膏を使用することができる。
【００３２】
膨張性混和材における石膏の配合量は、クリンカ組成物１００質量部に対し、５〜５０質量部であることが好ましい。膨張性混和材に生石灰が含まれる場合には、石膏の配合量は、クリンカ組成物と生石灰との合計量１００質量部に対し、５〜５０質量部であることが好ましい。石膏の配合量が５質量部未満であると、コンクリート硬化体の収縮を抑制することが困難であり、また早期に強度が発現しないおそれがあり、５０質量部を超えると、コンクリート硬化体に膨張ひび割れが生じるおそれがある。
【００３３】
膨張性混和材は、さらに生石灰を含むことが好ましい。生石灰は、水和反応に伴い膨張及び発熱するため、コンクリート硬化体の収縮をさらに抑制することができるとともに、膨張性混和材全体の発熱量が高まり、コンクリート硬化体の早期強度発現性をさらに向上させることができる。
【００３４】
生石灰は、その焼成度によって極軟焼生石灰、軟焼生石灰、中焼生石灰、硬焼生石灰、極硬焼生石灰に分類され、その評価方法としては一般に日本石灰協会の４Ｎ塩酸による粗粒滴定試験法が使用されている。この粗粒滴定試験法によれば、生石灰は、滴定に使用した４Ｎ塩酸の総量をもって分類され、極軟焼生石灰は４Ｎ塩酸の使用量が８００ｍＬ以上のものであり、軟焼生石灰は４Ｎ塩酸の使用量が６５０ｍＬ以上８００ｍＬ未満のものであり、中焼生石灰は４Ｎ塩酸の使用量が３００ｍＬ以上６５０ｍＬ未満のものであり、硬焼生石灰は４Ｎ塩酸の使用量が１３０ｍＬ以上３００ｍＬ未満のものであり、極硬焼生石灰は４Ｎ塩酸の使用量が１３０ｍＬ未満のものである。
【００３５】
膨張性混和材に含まれ得る生石灰としては、一般に市販されている生石灰であればよいが、このようにして分類される生石灰のうち、４Ｎ塩酸の使用量が６５０ｍＬ以下の生石灰を使用することが好ましく、特に４Ｎ塩酸の使用量が４００ｍＬ以下の生石灰を使用することが好ましい。このような生石灰を含むことで、フレッシュコンクリートのワーカビリティーを良好にすることができる。
【００３６】
膨張性混和材に生石灰を含む場合、生石灰の含有量は、上記クリンカ組成物と生石灰との合計質量の８０質量％以下であることが好ましい。生石灰の含有量が、クリンカ組成物と生石灰との合計質量の８０質量％を超えると、水和反応によるコンクリート硬化体の膨張量が増大しすぎてしまうおそれがある。
【００３７】
膨張性混和材は、上記クリンカ組成物及び石膏を含み、好ましくは生石灰をさらに含むものであって、これらの混合物を粉砕した混合粉砕物であることが好ましい。この混合粉砕物は、上記クリンカ組成物、石膏、生石灰のそれぞれを粉砕してから混合したものでもよいし、上記クリンカ組成物、石膏及び生石灰のそれぞれを混合してから粉砕したものでもよい。粉砕は、ボールミル、ロールミル等の通常のセメントの粉砕に使用する粉砕機を使用して行うことができる。
【００３８】
このようにして得られた混合粉砕物（膨張性混和材）のブレーン比表面積は、４０００〜７０００ｃｍ２／ｇであり、４２００〜６０００ｃｍ２／ｇであることが好ましい。混合粉砕物（膨張性混和材）のブレーン比表面積が４０００ｃｍ２／ｇ未満であると、コンクリート硬化体の異常膨張が生じてしまうおそれがあり、７０００ｃｍ２／ｇを超えるものを製造するのはコストがかかってしまう。
【００３９】
コンクリート組成物において、膨張性混和材は、コンクリート組成物を硬化させてなるコンクリート硬化体１ｍ３中に１０〜６０ｋｇを占める量を配合することが好ましく、コンクリート硬化体１ｍ３中に１５〜５０ｋｇを占める量を配合することがより好ましい。コンクリート硬化体１ｍ３中に占める膨張性混和材の量が上記範囲内であれば、高強度を維持しつつ、自己収縮ひずみを低減することができる。特に、本発明のコンクリート組成物において膨張性混和材の配合量を増加させても、凝結後に異常膨張を起こすおそれがなく、高強度を維持しつつ、自己収縮ひずみを効果的に低減することができる。
【００４０】
コンクリート組成物には、さらに粗骨材が含まれていてもよいし、細骨材が含まれていてもよい。粗骨材としては、例えば、砂利、砕石、各種軽量粗骨材、各種スラグ骨材、再生粗骨材又はこれらの混合物等を使用することができ、細骨材としては、例えば、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、各種軽量細骨材、各種スラグ骨材、再生細骨材又はこれらの混合物等を使用することができる。
【００４１】
コンクリート組成物は、コンクリート硬化体の収縮ひずみの低減効果を妨げない限り、上記セメント、上記シリカフューム、及び上記膨張性混和材以外の他の成分を含んでいてもよい。コンクリート組成物に含まれ得る成分としては、例えば、エーライト（３ＣａＯ・ＳｉＯ２）、ビーライト（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）等を含むポルトランドセメントクリンカ；リグニン系、ナフタリンスルホン酸系、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減水剤等；その他の添加剤等が挙げられる。水硬性組成物におけるポルトランドセメントクリンカ、各種減水剤等の配合量は、コンクリート硬化体の収縮ひずみの低減効果を妨げることのない量であればよい。
【００４２】
本発明のコンクリート組成物に所定量の水を添加して混練し、その混練物を型枠等に流し込み、加温養生、水中養生、蒸気養生、オートクレーブ養生等により養生して硬化させることにより、コンクリート硬化体を製造することができる。コンクリート硬化体を製造する場合、セメントとシリカフュームと上記膨張性混和材とをあらかじめ混合し、その後所定量の水を添加して混練してもよいし、セメントとシリカフュームとに所定量の水を添加して混練し、その後上記膨張性混和材を添加してさらに混練してもよいが、前者の方が、コンクリート硬化体に膨張性混和材がより均一に混ざるため好ましい。
【００４３】
このようにして得られるコンクリート硬化体は、高い圧縮強度（例えば、１００Ｎ／ｍｍ２以上）を発現し得るように、水結合材比は２５質量％以下であり、好ましくは２０質量％以下であり、特に好ましくは１７質量％以下である。水結合材比を小さくすることによって、一般にコンクリート硬化体の圧縮強度は向上するが、異常膨張が起こりやすくなってしまう。しかしながら、本発明のコンクリート組成物によれば、得られるコンクリート硬化体において異常膨張を起こさせることなく、当該コンクリート硬化体の圧縮強度を向上させることができる。
【００４４】
このようにして得られたコンクリート硬化体は、コンクリート組成物に上述した膨張性混和材が含まれることにより、コンクリート硬化体の収縮ひずみが低減され、収縮ひずみ等によるひび割れ等を防止することができるとともに、高い圧縮強度を発現することができる。したがって、本発明のコンクリート硬化体は、超高層建築物等の高強度及び耐久性が要求されるコンクリート製品として好適に使用することができる。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例及び試験例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、下記の実施例及び試験例に何ら制限されるものではない。
【００４６】
〔実施例１〜５，比較例１〜３〕
細骨材Ｓ（静岡県菊川市河東産山砂，表乾密度：２．６１ｇ／ｃｍ３，吸水率：１．６６％，単位容積質量：１．７０ｋｇ／Ｌ，実積率：６６．２％，粗粒率：２．８８，微粉分量：１．４％）と、シリカフューム混合セメントＣ（商品名：シリカフュームプレミックスセメント（ＳＦＰＣ），密度：３．０７ｇ／ｃｍ３，比表面積：６１６０ｃｍ２／ｇ，太平洋セメント社製）と、膨張性混和材ＥＸ（商品名：太平洋Ｎ−ＥＸ，密度：３．１９ｇ／ｃｍ３，ブレーン比表面積：４９２０ｃｍ２／ｇ，太平洋マテリアル社製）とを投入して３０秒間空練りした後、水Ｗと、高性能減水剤ＳＰ（ポリカルボン酸系高性能減水剤，商品名：レオビルドＳＰ８ＨＵ，エヌエムビー社製）と、空気量調整剤（商品名：マイクロエア４０４，エヌエムビー社製）とを投入して１２０秒間混練した後、粗骨材Ｇ（茨城県西茨城郡岩瀬産砕石，粗骨材最大寸法：２０ｍｍ，表乾密度：２．６４ｇ／ｃｍ３，吸水率：０．６７％，単位容積質量：１．５９ｋｇ／Ｌ，実積率：６０．１％，粗粒率：６．７４，微粉分量：０．２％）を投入して９０秒間混練し、コンクリート組成物を得た（実施例１〜３）。
【００４７】
実施例１〜３における膨張性混和材ＥＸに代えて、ブレーン比表面積の異なる膨張性混和材ＥＸ（密度：３．１６ｇ／ｃｍ３，ブレーン比表面積：４２８０ｃｍ２／ｇ）を投入した以外は実施例１〜３と同様にしてコンクリート組成物を得た（実施例４）。また、実施例１〜３における膨張性混和材ＥＸに代えて、ブレーン比表面積の異なる膨張性混和材ＥＸ（密度：３．１６ｇ／ｃｍ３，ブレーン比表面積：４５８０ｃｍ２／ｇ）を投入した以外は実施例１〜３と同様にしてコンクリート組成物を得た（実施例５）。
【００４８】
各原料の配合割合を表１に示す。なお、比較例１は膨張性混和材を添加せず、比較例２は、実施例１〜３のコンクリート硬化体に配合されている膨張性混和材とブレーン比表面積が異なる膨張性混和材ＥＸ（商品名：太平洋ハイパーエクスパン，密度：３．１６ｇ／ｃｍ３，ブレーン比表面積：３２８０ｃｍ２／ｇ）を使用し、比較例３は、膨張性混和材ＥＸとして電気化学工業社製の「デンカパワーＣＳＡ」（密度：３．１０ｇ／ｃｍ３，ブレーン比表面積：３９０４ｃｍ２／ｇ）を使用した。
【００４９】
【表１】
【００５０】
このようにして得られたコンクリート組成物を鋼製の型枠に流し込み、水中養生又は封緘養生をし、コンクリート硬化体（実施例１〜５，比較例１〜３）を得た。
【００５１】
〔試験例１〕スランプフロー試験
実施例１〜５及び比較例１〜３の配合割合にて得られたフレッシュコンクリートについて、ＪＩＳ−Ａ１１５０に基づいてスランプフロー試験を行った。また、空気量の測定はＪＩＳ−Ａ１１２８に準じて行い、凝結試験はＪＩＳ−Ａ１１４７に準じて行った。
結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
表２に示すように、実施例１〜５のコンクリート硬化体は、比較例１〜３のコンクリート硬化体と同等のスランプフローを有することが確認された。このことから、実施例１〜５のコンクリート硬化体は、十分なワーカビリティーを確保し得ることが確認された。また、実施例１〜５のコンクリート硬化体及び比較例２，３のコンクリート硬化体は、ともに比較例１のコンクリート硬化体に比して凝結時間が２時間程度短縮されることが確認された。このことから、膨張性混和材の種類によらずして膨張性混和材をコンクリート組成物に添加することで、凝結時間が２時間程度短縮されることが確認された。
【００５４】
〔試験例２〕圧縮強度試験
実施例１〜５及び比較例１〜３により得られたコンクリート硬化体について、ＪＩＳ−Ａ１１０８に基づいて圧縮強度試験を行った。この強度試験は、水中養生により製造した材齢２８日及び９１日のコンクリート硬化体、並びに封緘養生により製造した材齢７日（実施例３〜５，比較例１〜３のみ）、２８日及び９１日のコンクリート硬化体について行った。
結果を表３に示す。
【００５５】
【表３】
【００５６】
表３に示すように、比較例２，３のコンクリート硬化体は、水中養生、封緘養生ともに材齢９１日の圧縮強度が低下していた。これは、後述する自己収縮試験の結果からして、膨張性混和材の添加量を増量することによって異常膨張が起きることで圧縮強度が低下しているものと考えられる。一方、実施例１〜５のコンクリート硬化体は、材齢９１日にて１５０Ｎ／ｍｍ２程度の圧縮強度を有しており、圧縮強度が低下することなく、高強度を維持していることが確認された。このことから、本発明のコンクリート組成物及びコンクリート硬化体は、高層建築物用のコンクリート製品として十分な圧縮強度を発現し得ることが確認された。
【００５７】
〔試験例３〕自己収縮試験及び凝結試験
実施例１〜５，比較例１〜３により得られたコンクリート硬化体について、ＪＣＩ委員会報告書「（仮）高流動コンクリートの自己収縮試験方法」に準じて自己収縮試験を行った。自己収縮試験の結果を図１及び図２に示す。
【００５８】
図１は、実施例１〜３及び比較例１のコンクリート硬化体についての自己収縮ひずみを示すグラフであり、図２は、実施例３及び比較例１〜３のコンクリート硬化体についての自己収縮ひずみを示すグラフであり、図３は、実施例３〜５及び比較例１〜３のコンクリート硬化体についての自己収縮ひずみを示すグラフである。
【００５９】
図１に示すように、膨張性混和材を添加することにより、自己収縮ひずみを低減可能であることが確認された。また、膨張性混和材の添加量により自己収縮ひずみの低減効果を制御することができることが確認された。
【００６０】
図２に示すように、比較例２，３のコンクリート硬化体は、凝結始発から３５〜４０日経過後に異常膨張が認められたのに対し、実施例３のコンクリート硬化体は、異常膨張が認められなかった。このことから、比較例２，３のコンクリート硬化体は、異常膨張による強度低下を引き起こしていると考えられるが（試験例２の表３参照）、実施例３のコンクリート硬化体は、異常膨張による強度低下を起こすことなく、高い強度（１５０Ｎ／ｍｍ２程度）を維持することができることが確認された。
【００６１】
図３に示すように、実施例４及び５のコンクリート硬化体もまた、異常膨張が認められなかった。このことから、コンクリート組成物に含まれる膨張性混和材のブレーン比表面積が４０００ｃｍ２／ｇ以上、特に４２００ｃｍ２／ｇ以上であれば、異常膨張による強度低下を起こすことなく、高い強度（１５０Ｎ／ｍｍ２程度）を維持可能であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のコンクリート硬化体は、高い強度を必要とする高層建築物用のコンクリート製品として、また本発明のコンクリート組成物は、このようなコンクリート硬化体を製造するためのコンクリート用原料として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】試験例３における実施例１〜３及び比較例１のコンクリート硬化体についての自己収縮試験の結果を示すグラフである。
【図２】試験例３における実施例３及び比較例１〜３のコンクリート硬化体についての自己収縮試験の結果を示すグラフである。
【図３】試験例３における実施例３〜５及び比較例１〜３のコンクリート硬化体についての自己収縮試験の結果を示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと、
シリカフュームと、
３ＣａＯ・ＳｉＯ２−２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、３ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、及びＣａＯ−間隙物質系組成物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の組成物を含み、かつＣａＯの含有割合が５０〜９２質量％であるクリンカ組成物、及び石膏を含み、ブレーン比表面積が４０００〜７０００ｃｍ２／ｇである膨張性混和材と
を含有することを特徴とするコンクリート組成物。
【請求項２】
前記膨張性混和材が、前記クリンカ組成物１００質量部に対して前記石膏５〜５０質量部を含むことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート組成物。
【請求項３】
前記膨張性混和材が、さらに生石灰を含むことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート組成物。
【請求項４】
前記膨張性混和材が、前記クリンカ組成物と前記生石灰との合計１００質量部中前記クリンカ組成物を２０質量部以上含むものであり、
前記クリンカ組成物と前記生石灰との合計１００質量部に対して、前記石膏５〜５０質量部を含むことを特徴とする請求項３に記載のコンクリート組成物。
【請求項５】
前記コンクリート組成物を硬化させてなるコンクリート硬化体１ｍ３中に前記膨張性混和材が１０〜６０ｋｇ含まれるように前記膨張性混和材を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコンクリート組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のコンクリート組成物と水とを混練し、硬化させてなるものであり、
前記コンクリート組成物と前記水との配合比が、４〜１０：１であることを特徴とするコンクリート硬化体。
【請求項１】
セメントと、
シリカフュームと、
３ＣａＯ・ＳｉＯ２−２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、３ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、２ＣａＯ・ＳｉＯ２−ＣａＯ−間隙物質系組成物、及びＣａＯ−間隙物質系組成物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の組成物を含み、かつＣａＯの含有割合が５０〜９２質量％であるクリンカ組成物、及び石膏を含み、ブレーン比表面積が４０００〜７０００ｃｍ２／ｇである膨張性混和材と
を含有することを特徴とするコンクリート組成物。
【請求項２】
前記膨張性混和材が、前記クリンカ組成物１００質量部に対して前記石膏５〜５０質量部を含むことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート組成物。
【請求項３】
前記膨張性混和材が、さらに生石灰を含むことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート組成物。
【請求項４】
前記膨張性混和材が、前記クリンカ組成物と前記生石灰との合計１００質量部中前記クリンカ組成物を２０質量部以上含むものであり、
前記クリンカ組成物と前記生石灰との合計１００質量部に対して、前記石膏５〜５０質量部を含むことを特徴とする請求項３に記載のコンクリート組成物。
【請求項５】
前記コンクリート組成物を硬化させてなるコンクリート硬化体１ｍ３中に前記膨張性混和材が１０〜６０ｋｇ含まれるように前記膨張性混和材を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコンクリート組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のコンクリート組成物と水とを混練し、硬化させてなるものであり、
前記コンクリート組成物と前記水との配合比が、４〜１０：１であることを特徴とするコンクリート硬化体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２６６１３２（Ｐ２００８−２６６１３２Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８２５０１（Ｐ２００８−８２５０１）
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【出願人】（５０１１７３４６１）太平洋マテリアル株式会社 (307)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【出願人】（５０１１７３４６１）太平洋マテリアル株式会社 (307)
【Ｆターム（参考）】
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