モルタル又はコンクリート用組成物及びそれを成形してなる成形品並びにモルタル又はコンクリートの補修方法
【課題】下水道施設等の硫酸性雰囲気に晒される環境で使用した場合に、耐硫酸性が非常
に優れたモルタル又はコンクリート用組成物及びそれを成形してなる成形品並びにモルタ
ル又はコンクリートの補修方法を提供する。
【解決手段】高炉スラグ細骨材（Ａ）、並びに高炉スラグ微粉末（Ｂ）及びポルトランド
セメント（Ｃ）を含む結合材（Ｄ）を含有するモルタル又はコンクリート用組成物であっ
て、高炉スラグ細骨材（Ａ）は非晶質であり、高炉スラグ微粉末（Ｂ）の比表面積がブレ
ーン値で２５００〜７０００ｃｍ２／ｇであり、かつ、結合材（Ｄ）に対するポルトラン
ドセメント（Ｃ）の質量比（Ｃ／Ｄ）が０．３〜０．９であることを特徴とするモルタル
又はコンクリート用組成物とする。
に優れたモルタル又はコンクリート用組成物及びそれを成形してなる成形品並びにモルタ
ル又はコンクリートの補修方法を提供する。
【解決手段】高炉スラグ細骨材（Ａ）、並びに高炉スラグ微粉末（Ｂ）及びポルトランド
セメント（Ｃ）を含む結合材（Ｄ）を含有するモルタル又はコンクリート用組成物であっ
て、高炉スラグ細骨材（Ａ）は非晶質であり、高炉スラグ微粉末（Ｂ）の比表面積がブレ
ーン値で２５００〜７０００ｃｍ２／ｇであり、かつ、結合材（Ｄ）に対するポルトラン
ドセメント（Ｃ）の質量比（Ｃ／Ｄ）が０．３〜０．９であることを特徴とするモルタル
又はコンクリート用組成物とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐硫酸性が優れたモルタル又はコンクリート用組成物及びそれを成形してな
る成形品並びにモルタル又はコンクリートの補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水道施設等の硫酸性雰囲気に晒される環境においては、使用されるコンクリー
ト類の耐硫酸性が要求されている。例えば、下水道施設ではイオウ酸化細菌により硫酸が
生成され、この種の施設の汚水導入路などに用いられているコンクリート類が、この硫酸
により化学的な侵食作用を受けて、腐食、劣化することが知られている。したがって、こ
のような環境においても劣化しない耐硫酸性に優れたコンクリート類が求められていた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、粒径１００μｍ以下のセメント１５〜７０重量％、粒径１５
μｍ以下の高炉急冷スラグ微粉末８５〜３０重量％の割合からなるセメント部２０〜７０
重量部、細骨材として粒径７０μｍ〜５．０ｍｍの高炉急冷スラグ８０〜３０重量部、及
びセメント部に対して固形分で４重量％以下の減水剤からなる高強度・高耐久性モルタル
・コンクリート用組成物について記載されている。これによれば、高い圧縮強度を持つモ
ルタルを提供することができ、また、得られたモルタルは、高い耐久性を兼ね備えている
とされている。しかしながら、必ずしも耐硫酸性が優れているわけではなく、改善が望ま
れていた。
【０００４】
また、劣化の原因となるエトリンガイトの生成を少なくする目的で、コンクリート類中
に、シリカフュームやフライアッシュなどのポゾラン物質をセメント量よりも多く添加し
、セメントの水和反応により発生する水酸化カルシウムをＣａＯ−ＳｉＯ２系水和物に変
換することが知られていたが、このような場合には、ポゾラン材料を多量に用いるために
、収縮が大きくひび割れやすいコンクリート類になるという問題があった。また、水酸化
カルシウムの生成量が少なくなるために、硫酸イオンに対する抵抗性は高くなるが、水素
イオンによる侵食を防ぐことはできない問題があり、改善が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２８１０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、下水道施設等の硫酸性雰囲気に晒される
環境で使用した場合に、耐硫酸性が非常に優れたモルタル又はコンクリート用組成物及び
それを成形してなる成形品並びにモルタル又はコンクリートの補修方法を提供することを
目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係るモルタル又は
コンクリート用組成物は、高炉スラグ細骨材（Ａ）、並びに高炉スラグ微粉末（Ｂ）及び
ポルトランドセメント（Ｃ）を含む結合材（Ｄ）を含有するモルタル又はコンクリート用
組成物であって、高炉スラグ細骨材（Ａ）は非晶質であり、高炉スラグ微粉末（Ｂ）の比
表面積がブレーン値で２５００〜７０００ｃｍ２／ｇであり、かつ、結合材（Ｄ）に対す
るポルトランドセメント（Ｃ）の質量比（Ｃ／Ｄ）が０．３〜０．９であることを特徴と
する。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係るモルタル又はコンクリート用組成物は、上述した請求項
１において、結合材（Ｄ）１００質量部に対して、高炉スラグ細骨材（Ａ）を５０〜１０
００質量部を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係るモルタル又はコンクリート用組成物は、上述した請求項
１又は２において、ポルトランドセメント（Ｃ）が普通ポルトランドセメントであること
を特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項４に係る成形品は、上述した請求項１〜３のいずれか一つに記載
のモルタル又はコンクリート用組成物を成形してなる成形品である。
【００１１】
また、本発明の請求項５に係る成形品は、上述した請求項４において、硫酸に接するこ
とで表面に二水石こう層が形成されてなることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項６に係る成形品は、上述した請求項４又は５において、下水道配
管として用いられることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項７に係る成形品は、上述した請求項４又は５において、海洋構造
物として用いられることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項８に係るモルタル又はコンクリートの補修方法は、上述した請求
項１〜３のいずれか一つに記載のモルタル又はコンクリート用組成物を用いてモルタル表
面又はコンクリート表面を補修するモルタル又はコンクリートの補修方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のモルタル又はコンクリート用組成物によれば、下水道施設等の硫酸性雰囲気に
晒される環境で使用した場合に、モルタル表面やコンクリート表面に二水石こう層が形成
され、耐硫酸性が非常に優れている。また、得られるモルタル又はコンクリートの乾燥収
縮が小さい。更に、モルタルやコンクリートにひび割れが生じた場合であっても、表面に
新たに生成される二水石こう層によりひび割れを自己修復することができるという効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、耐硫酸性試験におけるモルタルの質量変化率を示したグラフである。
【図２】図２は、実施例１における耐硫酸性試験後のモルタルの写真である。
【図３】図３は、細骨材の種類を変更して得られた耐硫酸性試験後のモルタルの写真である。
【図４】図４は、自己修復性能試験におけるモルタルの写真であり、（ａ）は実施例１、（ｂ）は比較例６、（ｃ）は比較例７のモルタルの写真である。
【図５】図５は、乾燥収縮ひずみの経時変化を示したグラフであり、（ａ）は標準養生の場合、（ｂ）は蒸気養生の場合のグラフである。
【図６】図６は、質量比（Ｃ／Ｄ）に対する最終乾燥収縮ひずみの変化を示したグラフである。
【図７】図７は、アルカリ骨材反応試験における膨張量の経時変化を示したグラフである。
【図８】図８は、凍結融解抵抗試験における相対動弾性係数の変化を示したグラフである。
【図９】図９は、セメント硬化体の耐硫酸性試験結果を示したグラフである。
【図１０】図１０は、Ｘ線回折分析ラインを示した供試体の部分断面図である。
【図１１】図１１は、Ｘ線回折分析による元素分布を示したグラフであり、（ａ）はＣａ量、（ｂ）はＳ量、（ｃ）はＦｅ量、（ｄ）はＡｌ量のグラフである。
【図１２】図１２は、セメント硬化体の硫酸による劣化のサイクルを示した図である。
【図１３】図１３は、二水石こうによる硫酸からの保護効果を示したモルタルの写真である。
【図１４】図１４は、川砂を用いたモルタルの硫酸浸漬試験結果を示した写真である。
【図１５】図１５は、高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの硫酸浸漬試験結果を示した写真である。
【図１６】図１６は、細骨材の違いが二水石こうの細孔径分布に及ぼす影響を示したグラフである。
【図１７】図１７は、高炉スラグ細骨材のガラス化率がモルタルの耐硫酸性に及ぼす影響を示した写真である。
【図１８】図１８は、高炉スラグ細骨材のＸ線回折分析結果を示したグラフである。
【図１９】図１９は、水酸化カルシウム水溶液に対する浸漬前後の細骨材の表面の写真であり、（ａ）は川砂の表面、（ｂ）は高炉スラグ細骨材の表面の写真である。
【図２０】図２０は、種々の粗骨材を用いたコンクリートの硫酸浸漬後の断面及び表面を示した写真である。
【図２１】図２１は、種々の粗骨材を用いたコンクリートの質量変化率を示したグラフである。
【図２２】図２２は、水結合材比（Ｗ／Ｄ）がコンクリートの表面に及ぼす影響を示した写真である。
【図２３】図２３は、水結合材比（Ｗ／Ｄ）が二水石こうの総細孔容積に及ぼす影響を示したグラフである。
【図２４】図２４は、浸漬期間×硫酸濃度に対するモルタルの侵食深さの変化を示したグラフである。
【図２５】図２５は、浸漬期間×硫酸濃度に対するコンクリートの侵食深さの変化を示したグラフである。
【図２６】図２６は、浸漬期間に対するコンクリートの相対質量の変化を比較したグラフである。
【図２７】図２７は、「二水石こうの膜を形成する骨材の判定試験」による高炉スラグ細骨材のＸ線強度の経時変化を示したグラフである。
【図２８】図２８は、結晶化させた高炉スラグ細骨材の割合を変更して得られたモルタルの相対質量の経時変化を示したグラフである。
【図２９】図２９は、結晶化させた高炉スラグ細骨材の割合を変更して得られたモルタルの硫酸浸漬後の断面を示した写真である。
【図３０】図３０は、「二水石こうの膜を形成する骨材の判定試験」による種々の高炉スラグ細骨材のＸ線強度の経時変化を示したグラフである。
【図３１】図３１は、種々の高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの相対質量の経時変化を示したグラフである。
【図３２】図３２は、種々の高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの硫酸浸漬後の断面を示した写真である。
【図３３】図３３は、下水汚泥溶融スラグ及び銅スラグのＸ線回折分析結果を示したグラフである。
【図３４】図３４は、「二水石こうの膜を形成する骨材の判定試験」による下水汚泥溶融スラグ及び銅スラグのＸ線強度の経時変化を示したグラフである。
【図３５】図３５は、下水汚泥溶融スラグを用いたモルタルの相対質量の経時変化を示したグラフである。
【図３６】図３６は、水結合材比（Ｗ／Ｄ）に対する相対質量の変化を示したグラフであり、（ａ）は普通コンクリート、（ｂ）は本発明のコンクリートのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係るモルタル又はコンクリート用組成物及びそれを成形してなる成形
品並びにモルタル又はコンクリートの補修方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
本発明のモルタル又はコンクリート用組成物は、高炉スラグ細骨材（Ａ）、並びに高炉
スラグ微粉末（Ｂ）及びポルトランドセメント（Ｃ）を含む結合材（Ｄ）を含有するもの
である。
【００１９】
本発明で用いられる高炉スラグ細骨材（Ａ）は、非晶質な高炉スラグ細骨材である。非
晶質な高炉スラグ細骨材（Ａ）としては、例えば、製銑工程において副産する高炉スラグ
に、加圧水を噴射して急冷し、粒状化した高炉水砕スラグを用いることができる。また、
本発明で用いられる高炉スラグ細骨材（Ａ）は、密度が２．５〜３．０ｇ／ｃｍ３のもの
である。このように、密度が２．５〜３．０ｇ／ｃｍ３の範囲にある高炉スラグ細骨材（
Ａ）を用いることにより、得られるモルタル又はコンクリートの耐硫酸性が優れるととも
に、乾燥収縮ひずみが小さいことを本発明者は確認している。この理由については、モル
タル又はコンクリートが硫酸性雰囲気に晒された際にカルシウムイオン（Ｃａ２＋）が適
切な速度で供給されて硫酸イオン（ＳＯ４２−）と反応し、モルタル表面やコンクリート
表面に二水石こう層が形成されるためと考えられる。ここで、本発明において形成される
二水石こう層は、通常０．０１ｍｍ以上の厚さである。二水石こう層の厚さは、０．１ｍ
ｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上であることがより好ましい。
【００２０】
高炉スラグ細骨材（Ａ）の密度が２．５ｇ／ｃｍ３未満の場合、高炉スラグ細骨材が多
孔質であるため、それを用いたモルタル及びコンクリートの強度が低くなるおそれがあり
、２．５５ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。一方、密度が３．００ｇ／ｃｍ３を超
える場合、モルタル及びコンクリートのフレッシュ時における材料分離が生じやすくなり
、部分的に不均質な二水石こうを形成するおそれがあり、密度は２．９０ｇ／ｃｍ３以下
であることが好ましく、２．８０ｇ／ｃｍ３以下であることがより好ましい。なお、後述
の実施例からも分かるように、細骨材として川砂、石灰岩砕砂又は電気炉酸化スラグを用
いた場合には二水石こう層が形成されず、高炉スラグ細骨材（Ａ）を用いた場合と比べて
耐硫酸性が劣ることを本発明者は確認している。したがって、硫酸雰囲気に晒された際に
モルタル又はコンクリートの劣化を抑制することができる二水石こう層を形成させるため
には、本発明のように非晶質な高炉スラグ細骨材（Ａ）を用いることが重要である。
【００２１】
本発明で用いられる高炉スラグ微粉末（Ｂ）は、比表面積がブレーン値で２５００〜７
０００ｃｍ２／ｇのものである。このように、比表面積がブレーン値で２５００〜７００
０ｃｍ２／ｇの高炉スラグ微粉末（Ｂ）を用いることにより、耐硫酸性の優れたモルタル
又はコンクリート用組成物が得られる。用いられる高炉スラグ微粉末（Ｂ）の比表面積が
ブレーン値で２５００ｃｍ２／ｇ未満の場合、初期強度の発現性が悪くなるおそれがあり
、比表面積はブレーン値で３０００ｃｍ２／ｇ以上であることが好ましく、３５００ｃｍ
２／ｇ以上であることがより好ましい。一方、比表面積がブレーン値で７０００ｃｍ２／
ｇを超える場合、コストが高くなるとともに、水和熱が高くなり、乾燥収縮ひずみが大き
くなる等、コンクリートに初期欠陥を生じさせるおそれがあり、比表面積がブレーン値で
６５００ｃｍ２／ｇ以下であることが好ましく、５０００ｃｍ２／ｇ以下であることがよ
り好ましい。
【００２２】
また、本発明で用いられるポルトランドセメント（Ｃ）としては、普通ポルトランドセ
メント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、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が挙げられる。中でも、硫酸雰囲気に晒された際
にモルタル又はコンクリートの劣化をより効果的に抑制することができる二水石こう層を
形成させる観点からは、普通ポルトランドセメントがより好適に用いられる。
【００２３】
本発明のモルタル又はコンクリート用組成物は、非晶質な高炉スラグ細骨材（Ａ）、並
びに高炉スラグ微粉末（Ｂ）及びポルトランドセメント（Ｃ）を含む結合材（Ｄ）を含有
するものであるが、本発明は、ポルトランドセメント（Ｃ）と結合材（Ｄ）との質量比（
Ｃ／Ｄ）が０．３〜０．９であることを特徴とする。このとき、高炉スラグ微粉末（Ｂ）
と結合材（Ｄ）との質量比（Ｂ／Ｄ）が０．１〜０．７であることが好ましい。質量比（
Ｃ／Ｄ）がこのような範囲にあることにより、得られるモルタル又はコンクリートの耐硫
酸性が良好となる。質量比（Ｃ／Ｄ）が０．３未満の場合、表面に形成される二水石こう
の皮膜強度が弱くなり、硫酸雰囲気に晒された際にモルタル又はコンクリートの劣化を抑
制することが困難となるおそれがあり、質量比（Ｃ／Ｄ）は０．３５以上であることが好
ましく、質量比（Ｂ／Ｄ）は０．６５以下であることがより好ましい。一方、質量比（Ｃ
／Ｄ）が０．９を超える場合、二水石こうに加え、膨張性の有害なエトリンガイトが生成
され、硫酸雰囲気に晒された際にモルタル又はコンクリートの劣化を抑制することが困難
となるおそれがあり、質量比（Ｃ／Ｄ）は０．８５以下であることが好ましく、質量比（
Ｂ／Ｄ）は０．１５以上であることがより好ましい。
【００２４】
また、本発明では、高炉スラグ微粉末（Ｂ）及びポルトランドセメント（Ｃ）の合計１
００質量部に対して、高炉スラグ細骨材（Ａ）を５０〜１０００質量部を含むことが好ま
しい。高炉スラグ細骨材（Ａ）の含有量が５０質量部未満の場合、硫酸雰囲気に晒された
際にモルタル又はコンクリートの劣化を抑制することが困難となるおそれがあり、１００
質量部以上であることがより好ましい。一方、高炉スラグ細骨材（Ａ）の含有量が１００
０質量部を超える場合、硫酸雰囲気に晒された際にモルタル又はコンクリートの劣化を抑
制することが困難となるおそれがあり、８００質量部以下であることがより好ましく、６
００質量部以下であることが更に好ましい。
【００２５】
本発明のモルタル又はコンクリート用組成物において、非晶質な高炉スラグ細骨材（Ａ
）、並びに高炉スラグ微粉末（Ｂ）及びポルトランドセメント（Ｃ）を含む結合材（Ｄ）
以外に、モルタル用組成物は通常更に水を含むものであり、コンクリート用組成物は通常
更に水及び粗骨材を含むものであり、モルタル又はコンクリート用組成物が硬化されてモ
ルタル又はコンクリートが得られることとなる。ここで、モルタル用組成物における水の
使用量（Ｗ）としては、結合材（Ｄ）１００質量部に対して、水（Ｗ）が２５〜７０質量
部であることが好ましい。また、コンクリート用組成物における水の使用量（Ｗ）として
は、結合材（Ｄ）１００質量部に対して、水（Ｗ）が２５〜６０質量部であることが好ま
しく、粗骨材の使用量としては、結合材（Ｄ）１００質量部に対して、粗骨材が１００〜
５００質量部であることが好ましい。また、本発明のモルタル又はコンクリート用組成物
は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、更にその他の成分を含有しても構わない。
【００２６】
本発明のモルタル又はコンクリート用組成物は、耐硫酸性が要求される建造物等の施工
に非常に有用であり、例えば、下水道配管、海洋構造物、化成品工場における廃水ピッチ
、火山帯、温泉地等の耐硫酸性が要求される現場で好適に用いられる。このとき、予め本
発明のモルタル又はコンクリート用組成物を成形し、成形品として施工してもよいし、本
発明のモルタル又はコンクリート用組成物を用いてモルタル表面又はコンクリート表面を
補修する使用態様であっても構わない。特に、モルタルやコンクリートにひび割れが生じ
た場合であっても、表面に新たに生成される二水石こう層によりひび割れを自己修復する
ことができ、メンテナンスが不要となる利点を有する。このようにして施工されることに
より、モルタル又はコンクリートが硫酸性雰囲気に晒された際にモルタル表面やコンクリ
ート表面に二水石こう層が形成されて耐硫酸性が優れたモルタルやコンクリートが提供さ
れる。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。
【００２８】
［実施例１〜６、比較例１〜９］
（モルタルの配合）
本実施例及び比較例で用いられる各材料を表１にまとめて示すとともに、実施例１〜６
及び比較例１〜９におけるモルタルの配合を表２にまとめて示す。本実施例及び比較例に
おいて、高炉スラグ微粉末（Ｂ）（ＧＧＢＳ）としては、ブレーン値が４２５０ｃｍ２／
ｇで密度が２．８９ｇ／ｃｍ３のＪＦＥミネラル社製高炉スラグ微粉末４０００を用いた
。また、シリカフューム（ＳＦ）としては、密度が２．０５ｇ／ｃｍ３のＳＩＬＩＣＯＭ
ＢＥＣＡＮＣＯＵＲ Ｉｎｃ．社（以下、「ＳＢＩ社」と略）製シリカフュームを用い
た。また、フライアッシュ（ＦＡ）としては、密度が２．２ｇ／ｃｍ３の中電環境テクノ
ス社製ＪＩＳのフライアッシュII種を用いた。また、川砂（ＲＳ）としては、密度が２．
６１ｇ／ｃｍ３の旭川産川砂を用いた。また、高炉スラグ細骨材（Ａ）（ＢＦＳ）として
は、密度が２．７２ｇ／ｃｍ３のＪＦＥミネラル社製高炉スラグ細骨材を用いた。また、
流動性を改善するためのモルタルに添加する高性能減水剤（ＳＰ）としては、マイティ２
１ＶＳ（花王社製、商品名）を用いた。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
（試験方法）
本実施例及び比較例により得られたモルタルについての耐硫酸性試験、圧縮強度試験及
び長さ変化試験は、下記表３で示される方法に準拠して行った。
【００３２】
【表３】
【００３３】
ここで、耐硫酸性試験は、硫酸浸漬試験（中性化深さ）と硫酸浸漬試験における質量変
化率を測定することにより行った。硫酸浸漬試験は、直径が５０ｍｍで高さが１００ｍｍ
の円柱供試体をそれぞれ１個ずつ作成し、５％濃度の硫酸溶液に５６日間浸漬した後に変
色部分の長さと浸透深さとを測定することにより行った。浸透深さは、中性化した深さを
フェノールフタレイン法により測定することにより求めた。また、質量変化率は、上記硫
酸浸漬試験と同じ寸法形状の供試体を用い、７日間水中養生した後の質量を基準として、
５％濃度の硫酸溶液２８日間および５６日間浸漬した後の質量を測定して、その変化率を
求めたものである。得られた結果を表４にまとめて示す。
【００３４】
【表４】
【００３５】
上記表４の結果から明らかなように、材齢２８日の圧縮強度が、比較例１〜４よりも実
施例１〜４の方で低くなる場合もあるが、例えば、下水施設の汚水導入路などのように、
比較的強度を要請されない場合や、また、強度を負担する躯体の表面に本実施例のモルタ
ル層を形成する場合には、実用上問題がない程度の圧縮強度が得られている。一方、硫酸
浸漬試験結果から明らかなように、比較例１〜４では、水結合材比が小さいものほど、す
なわち、強度が高いものほど硫酸の浸透が多いのに対し、実施例１〜４では、水結合材比
、すなわち強度に関係なく、硫酸の浸透が少ないことが分かる。また、質量変化率の測定
結果から明らかなように、実施例１〜４では、質量の変化率が非常に小さく、比較例１〜
４に比べて、硫酸に対する侵食劣化が非常に少なくなることが分かる。
【００３６】
また、ポルトランドセメント（Ｃ）と結合材（Ｄ）との質量比（Ｃ／Ｄ）がそれぞれ異
なる実施例１、実施例５、実施例６、比較例８及び比較例９の耐硫酸性試験における質量
変化率の測定結果について下記表５にまとめて示すとともに、図１にグラフを示す。
【００３７】
【表５】
【００３８】
表５及び図１から分かるように、高炉スラグ微粉末（Ｂ）を用いずポルトランドセメン
ト（Ｃ）と結合材（Ｄ）との質量比（Ｃ／Ｄ）が０．３〜０．９の範囲内にない比較例８
、及び質量比（Ｃ／Ｄ）が０．３〜０．９の範囲内にない比較例９では、５％濃度の硫酸
溶液に５６日間浸漬した後の質量変化率がそれぞれ８９．１％と８８．３％であり、硫酸
に対する侵食劣化が見られることが分かる。これに対し、ポルトランドセメント（Ｃ）と
結合材（Ｄ）との質量比（Ｃ／Ｄ）が０．３〜０．９の範囲内にある実施例１、５及び６
では、いずれも質量変化率が１００％を超えており、耐硫酸性が優れていることが分かる
。このことは、図２に示されるように、モルタル表面に、結合材（Ｄ）と高炉スラグ細骨
材（Ａ）の両方が硫酸と反応することにより、二水石こうの膜が形成され、モルタルの耐
硫酸性が大幅に向上したためと考えられる。
【００３９】
［比較例１０及び１１］
（モルタルの配合及び耐硫酸性試験）
高炉スラグ微粉末（Ｂ）を用いずに細骨材の種類を変更した以外は比較例１と同様にし
てモルタルを作製した。比較例１、８、１０及び１１のモルタルの配合について表６にま
とめて示し、５％濃度の硫酸溶液に５６日間浸漬した後の硫酸浸漬試験（中性化深さ）と
硫酸浸漬試験における質量変化率を表７にまとめて示す。
【００４０】
【表６】
【００４１】
【表７】
【００４２】
上記表７の結果から分かるように、細骨材に川砂を用いた比較例１、石灰岩砕砂を用い
た比較例１０、及び電気炉酸化スラグを用いた比較例１１と比べて、細骨材に高炉スラグ
細骨材（Ａ）を用いた比較例８では、質量変化率が大きくなく、また、図３の写真からも
分かるように侵食深さも小さかった。
【００４３】
以下に示す表８は、実施例１及び比較例５について、それぞれ行った硫酸浸漬試験のフ
ェノールフタレイン法による測定結果および質量変化を示している。
【００４４】
【表８】
【００４５】
上記表８から分かるように、用いられる結合材（Ｄ）の構成部材が同じであっても、細
骨材に川砂を用いた比較例５に比べて、細骨材に高炉スラグ細骨材（Ａ）を用いた実施例
１では、侵食深さが小さく、質量変化率も小さかったことから耐硫酸性が優れていること
が分かる。このことは、図２のモルタルの写真からも分かるように、モルタル表面におい
て、高炉スラグ細骨材（Ａ）と結合材（Ｄ）の両方が硫酸と反応することにより、二水石
こうの膜が形成され、このことによりモルタルの耐硫酸性が大幅に向上していると考えら
れる。
【００４６】
以下に示す表９は、実施例１、比較例６及び比較例７について、それぞれ行った硫酸浸
漬試験のフェノールフタレイン法による測定結果および質量変化を示している。
【００４７】
【表９】
【００４８】
上記表９から分かるように、結合材として高炉スラグ微粉末（Ｂ）に加えて更にフライ
アッシュ及びシリカフュームを用い、細骨材として川砂を用い、かつ質量比（Ｃ／Ｄ）が
０．３〜０．９の範囲内になかった比較例６、及び結合材（Ｄ）として高炉スラグ微粉末
（Ｂ）に加えて更にフライアッシュ及びシリカフュームを用い、かつ質量比（Ｃ／Ｄ）が
０．３〜０．９の範囲内になかった比較例７と比べて、本発明の実施例１により得られた
モルタルは、侵食深さが小さく、質量変化率も小さかったことから耐硫酸性に優れている
ことが分かる。
【００４９】
以下に示す表１０は、実施例１、比較例１及び比較例６について、材齢７日を基長とし
て、乾燥期間１０日目と９１日目に、同じ部分の長さを測定し求めた長さの変化率の測定
結果を示している。この長さ変化の試験は、ＪＩＳ Ａ １１２９−３（モルタルおよび
コンクリートの長さ変化試験方法−第３部：ダイヤルゲージ法）に準拠した。
【００５０】
【表１０】
【００５１】
表１０から分かるように、結合材にポゾラン材料を多量に用いた比較例６が最も収縮が
大きく、本発明の実施例１では、比較例１及び比較例６よりも長さ変化率が小さいことが
分かった。
【００５２】
また、実施例１、比較例６及び比較例７について、材齢７日より５％濃度の硫酸溶液に
２８日間浸漬させた後、厚さ３ｍｍ、深さ３０ｍｍの切り目を入れ、さらに１４日間浸漬
した後のモルタル表面を観察した。得られた結果を図４に示す。実施例１のモルタル表面
の変化の前後を観察した図４（ａ）の写真から分かるように、比較例６の図４（ｂ）及び
比較例７の図４（ｃ）と比べて、実施例１では、モルタル表面だけではなく切り目にも二
水石こうの膜が形成されており、ひび割れが生じても、硫酸と接する面では新たな二水石
こうによって自己修復がなされ、硫酸の浸透を防ぐことが可能であることが推察される。
【００５３】
［実施例７〜９、比較例１２〜１４］
（コンクリートの配合）
実施例７〜９及び比較例１２〜１４におけるコンクリートの配合について表１１にまと
めて示すとともに、得られたコンクリートの圧縮強度及び耐硫酸性試験における質量変化
率の測定結果について表１２にまとめて示す。
【００５４】
【表１１】
【００５５】
【表１２】
【００５６】
［本発明のモルタル又はコンクリート用組成物の諸特性について］
（乾燥収縮ひずみ）
次に、本発明のモルタルの乾燥収縮ひずみについて、図５及び図６を用いて説明する。
図５は、乾燥収縮ひずみの経時変化を示したグラフであり、（ａ）は標準養生の場合、（
ｂ）は蒸気養生の場合のグラフである。
【００５７】
図中のＢＢ４０（高炉スラグ）は、結合材に普通ポルトランドセメントと高炉スラグ微
粉末を質量比で４：６の割合で混合したものを用いた水結合材比４０％のセメントペース
トに高炉スラグ細骨材を混合したモルタルの結果を示している。また、図中のＢＢ４０（
川砂）は、結合材に普通ポルトランドセメントと高炉スラグ微粉末を質量比で４：６の割
合で混合したものを用いた水結合材比４０％のセメントペーストに川砂を混合したモルタ
ルの結果を示している。また、図中のＯＰＣ（川砂）は、普通ポルトランドセメントのみ
を結合材に用いた水セメント比が４０％のセメントペーストに川砂を混合したモルタルの
結果を示している。
【００５８】
図５に示すように、ＯＰＣ（川砂）は、標準養生でも蒸気養生でも乾燥収縮ひずみはあ
まり変わらない。一方、本発明の構成に相当するＢＢ４０（高炉スラグ）は、蒸気養生の
場合の乾燥期間１００日の乾燥収縮ひずみは２００μ以下であり、ＯＰＣ（川砂）の乾燥
収縮ひずみよりも小さくなることが分かる。
【００５９】
図６は、本発明のモルタルの質量比（Ｃ／Ｄ）に対する最終乾燥収縮ひずみの変化の一
例を示したグラフである。図６に示すように、本発明のモルタルの最終乾燥収縮ひずみは
、蒸気養生の方が標準養生よりも小さくなることが分かる。本発明によれば、こうした乾
燥収縮ひずみにより仮にひび割れが発生したとしても、表面に形成される二水石こうの膜
によって、硫酸による侵食から母材は保護される。このため、本発明のモルタル又はコン
クリート用組成物は、硫酸性環境下に晒されるモルタル又はコンクリートの補修材として
も有用である。
【００６０】
（アルカリ骨材反応）
次に、本発明のコンクリート用組成物のアルカリ骨材反応について、図７を用いて説明
する。図７は、アルカリ骨材反応試験における膨張量の経時変化を示したグラフである。
図７に示すように、普通コンクリートの場合には３ヶ月で膨張量が０．１％を超えている
。一方、これと同じ骨材を使用した本発明の構成に相当する耐硫酸性コンクリートの場合
には、３ヶ月経っても膨張量は殆ど生じておらず、アルカリ骨材反応が殆ど起こらないこ
とが分かる。
【００６１】
（凍結融解抵抗性能）
次に、本発明のコンクリート用組成物の凍結融解抵抗性能について、図８を用いて説明
する。図８は、凍結融解抵抗試験における相対動弾性係数の変化を示したグラフである。
図８に示すように、本発明のコンクリートは、ＡＥコンクリートのように空気量を多く混
入しなくとも、凍結融解作用を担保できることが分かる。
【００６２】
［本発明の作用及び効果に関する詳細な実験について］
次に、本発明のモルタル又はコンクリート用組成物の作用及び効果について、図９〜図
２３を用いて更に詳細に説明する。
【００６３】
まず始めに、コンクリートと硫酸との反応によって、硫酸カルシウム（石こう）が生成
される。この反応が、６６℃以上で生じれば無水石こうが生成され、６６℃以下であれば
二水石こうが生成される。従って、下水道等の環境下では、硫酸によって生じるコンクリ
ートの劣化は、二水石こうを伴うものである。二水石こうは、セメント中のアルミン酸三
カルシウムと反応し、エトリンガイトを生成し、コンクリートを劣化させる原因となる（
例えば、参考文献１「日本下水道事業団編著：下水道コンクリート構造物の腐食抑制技術
および防食技術マニュアル、（財）下水道業務管理センター、ｐｐ．１２−１７、２００
７．７」参照）。
【００６４】
しかし、その一方で、二水石こうは、硫酸濃度が薄い場合には、コンクリートの空孔を
塞ぐ作用があり、硫酸による分解生成物の溶出を抑えたり、硫酸がコンクリート中に浸透
するのを抑える作用があり、侵食を防ぐ効果があるとも言われている（例えば、参考文献
２「水上国男：コンクリート構造物の耐久性シリーズ化学的腐食、技報堂出版、ｐ．２２
、１９８６．１２」参照）。
【００６５】
この実験は、高炉スラグ微粉末及び高炉スラグ細骨材を用いれば、モルタル及びコンク
リートの硫酸に対する抵抗性を高めることが可能であることを示したものである。硫酸と
セメント硬化体との反応で生じる二水石こうが、セメント硬化体の硫酸による侵食を抑制
する働きがあること、高炉スラグ細骨材を用いれば、モルタル及びコンクリートの健全部
の周りに剥がれ落ちにくい二水石こうの膜が形成され、耐硫酸性が向上することを以下に
示す。
【００６６】
［実験概要］
（使用材料）
結合材には、普通ポルトランドセメント（密度：３．１５ｇ／ｃｍ３、ブレーン値：３
３００ｃｍ２／ｇ）及び高炉スラグ微粉末（密度：２．８９ｇ／ｃｍ３、ブレーン値：４
１５０ｃｍ２／ｇ）を用いた。細骨材には、川砂（密度：２．６１ｇ／ｃｍ３、吸水率：
１．９６％、粗粒率：２．９６）及び高炉スラグ細骨材（密度：２．７７ｇ／ｃｍ３、吸
水率：０．７２％、粗粒率：２．１５）を用いた。粗骨材には、砂岩砕石（密度：２．７
５ｇ／ｃｍ３、吸水率：０．５４％、単位容積質量：１６４０ｋｇ／ｍ３）、石灰岩砕石
（密度：２．７１ｇ／ｃｍ３、吸水率：０．３５％、単位容積質量：１５９０ｋｇ／ｍ３
）及び高炉徐冷スラグ粗骨材（密度：２．６３ｇ／ｃｍ３、吸水率：４．７１％）を用い
た。
【００６７】
（硫酸浸漬試験）
硫酸浸漬試験には、φ５０×１００ｍｍ、φ７５×１５０ｍｍ及びφ１００×２００ｍ
ｍの円柱供試体を使用した。供試体は、脱型後、材齢７日まで水中養生を行い、質量パー
セント濃度で５％の硫酸に浸漬させた。７日毎に水で洗浄し、劣化した箇所を除去して質
量を測定した。また、硫酸に５６日間浸漬させた供試体は、乾式カッターで切断し、フェ
ノールフタレイン溶液を噴霧し、切断面の呈色域の直径を測定した。
【００６８】
［実験結果及び考察］
（セメントペーストの硫酸による劣化）
図９は、普通ポルトランドセメント及び高炉スラグ微粉末を結合材に用いたセメントペ
ーストの硫酸による質量変化を示したものである。図中の○及び●は、それぞれ、普通ポ
ルトランドセメントのみを結合材に用いた水セメント比が３０％及び６０％のセメントペ
ースト（以下、ＯＰＣ３０及びＯＰＣ６０とよぶ）の結果を示している。また、図中の□
及び黒□は、それぞれ、結合材に普通ポルトランドセメントと高炉スラグ微粉末を質量比
で４：６の割合で混合したものを用いた水結合材比が３０％及び６０％のセメントペース
ト（以下、ＢＢ３０及びＢＢ６０とよぶ）の結果を示している。
【００６９】
図９に示すように、ＯＰＣ３０は、直線的に質量が減少しており、浸漬開始後５６日に
は、浸漬前の質量の２８．０％まで減少した。ＯＰＣ６０は、質量の増加と減少を繰り返
しながら、徐々に質量が減少していっている。一方、ＢＢ３０では、質量が一度増加し、
その後減少している。また、ＢＢ６０は、浸漬期間５６日まで質量が増加し続けている。
【００７０】
硫酸に５６日間浸漬されたセメントペーストの断面にフェノールフタレイン溶液を噴霧
したところ、普通ポルトランドセメントのみを結合材に用いた場合、水セメント比の大き
いＯＰＣ６０には、供試体の表面にフェノールフタレイン溶液によって変色しない白色の
層が確認された。一方、結合材の一部に高炉スラグ微粉末を用いたＢＢ３０及びＢＢ６０
は、いずれの水結合材比のものも、供試体の表面にフェノールフタレイン溶液によって変
色しない白色の層が形成された。白色の層が見られないＯＰＣ３０に比べて、白色の層が
確認されるＢＢ３０、ＢＢ６０及びＯＰＣ６０の方が、硫酸による侵食深さが小さいこと
が確認された。なお、この白色の層は、二水石こうを主成分としていることがＸ線回折分
析により確認された。なお、図１０は、白色の層を含む供試体の表面部分を拡大した断面
図である。図１１は、図１０の分析ライン上の元素分布をＸ線回折分析で調べた結果であ
る。
【００７１】
次に、硫酸中でのセメントペーストの劣化を観察した結果に基づく硫酸劣化のサイクル
を図１２に示す。セメントペーストを硫酸中に浸漬させると、硫酸と接する面に、二水石
こうの膜が形成される（図１２（ｂ））。やがて、二水石こうは、セメント中のアルミン
酸三カルシウムと反応しエトリンガイトを生成する（図１２（ｃ））。エトリンガイトは
、セメントペーストの健全部に近いｐＨの高い側では安定しているものの、供試体表面に
近いｐＨの低い側では、パテ状の二水石こうに変化する（図１２（ｄ））（例えば、上記
の参考文献１参照）。
【００７２】
エトリンガイトと硫酸との反応で生じたパテ状の二水石こうが多くなると、供試体表面
の硬い二水石こうが健全部から剥がれ落ちる（図１２（ｅ））。ペーストの健全部の近く
に残ったエトリンガイトも、ｐＨの低い環境にさらされることになり、パテ状の二水石こ
うに変化する（図１２（ｆ））。パテ状の二水石こうは、容易に健全部から剥がれ落ち、
健全部が硫酸に接し、新たな劣化のサイクルが始まる（図１２（ａ））。図９中で示した
ＯＰＣ６０は、図１２に示されるサイクルを２回繰り返したものと思われる。ＯＰＣ３０
は、非常に短い間隔で図１２に示す劣化のサイクルを繰り返したため、質量が直線的に減
少したものと思われる。
【００７３】
硫酸中に置かれた円柱供試体に対して、硫酸との劣化によって生じた二水石こうを取り
除かずに、硫酸浸漬試験を継続すると、図１３の写真に示すように、二水石こうによって
覆われている部分と覆われていない部分での侵食の程度が異なる。供試体上部の直径が６
５．０ｍｍであるのに対し、二水石こうに覆われていた供試体下部の直径は８１．４ｍｍ
である。供試体を浸漬させた硫酸中のカルシウムイオン濃度を原子吸光光度計によって測
定した結果、溶液中のカルシウムイオン濃度は１７９ｍｇ／Ｌであったのに対し、二水石
こうが堆積した内部では、２００ｍｇ／Ｌであった。二水石こうが堆積した内部では、カ
ルシウムイオン濃度が高くなっており、二水石こうが堆積していないところに比べて、コ
ンクリートからのカルシウムイオンの溶出が少なく、硫酸による侵食が抑制されたものと
考えられる。
【００７４】
（モルタルの耐硫酸性）
図１４の写真は、川砂を用いたモルタルを硫酸に５６日間浸漬させた後、断面にフェノ
ールフタレインを噴霧した結果である。川砂を用いたモルタルでは、結合材に高炉スラグ
微粉末と普通ポルトランドセメントを用いた。水結合材比が６０％のもののみ、供試体周
りに二水石こうの膜が確認できる。一方、高炉スラグ細骨材を用いたモルタルを、硫酸に
５６日間浸漬させた図１５の写真からは、いずれの結合材を用いた場合にも、供試体表面
に二水石こうの膜が残っていることが分かる。これらの写真に示されるように、供試体の
表面に二水石こうの膜が確認されるモルタルは、二水石こうの膜が確認できないものに比
べて、硫酸による侵食深さが小さい。
【００７５】
また、ＢＢ６０に川砂及び高炉スラグ細骨材を加えたモルタルの二水石こうの膜の部分
を観察したところ、高炉スラグ細骨材を用いたモルタル表面の二水石こうの膜は、川砂を
用いたモルタル表面の二水石こうの膜に比べて、緻密であることが確認された。
【００７６】
図１６は、これらのモルタル表面に生成された二水石こうの細孔径分布比較したもので
あるが、この図からも、高炉スラグ細骨材を用いたモルタル表面の二水石こうの膜は、川
砂を用いたモルタル表面の二水石こうの膜に比べて緻密であることが分かる。なお、細孔
径分布は、水銀圧入法により、３ｎｍから１２０，０００ｎｍの範囲の細孔を測定した。
【００７７】
図１４及び図１５の写真に示したように、硫酸浸漬期間５６日後にフェノールフタレイ
ン溶液によって変色する健全部分の大きさは、川砂を用いたモルタルでは３７．３ｍｍで
あったのに対し、高炉スラグ細骨材を用いたモルタルでは４４．７ｍｍである。緻密な二
水石こうが作られる高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの方が、川砂を用いたモルタルよ
りも、硫酸による侵食深さが小さくなるといえる。
【００７８】
図１７の写真は、１０００℃まで加熱し結晶化させた高炉スラグ細骨材と、非晶質な一
般の高炉スラグ細骨材を、質量比で１００：０（図中０％と表記）、５０：５０（図中５
０％と表記）及び０：１００（図中１００％と表記）の割合で混合した細骨材を用いたモ
ルタルを、１４日間硫酸に浸漬させた後の劣化の様子を撮影したものである。この写真か
ら明らかなように、成分が同じ高炉スラグ細骨材であっても、結晶化した高炉スラグ細骨
材を用いたモルタルの表面に形成される二水石こうの膜は、剥がれやすいものであること
が分かる。なお、本実験に用いた１０００℃に加熱した高炉スラグ細骨材と一般の高炉ス
ラグ細骨材のＸ線回折分析結果を図１８に示す。１０００℃に加熱することで、非晶質な
高炉スラグ細骨材が、結晶化していることが分かる。
【００７９】
図１９（ａ）及び（ｂ）の写真は、それぞれ、川砂及び高炉スラグ細骨材を飽和水酸化
カルシウム水溶液に浸漬させる前と浸漬させた後の骨材表面を、走査型電子顕微鏡により
撮影したものである。飽和水酸化カルシウム水溶液に浸漬させた後の川砂の表面には、水
酸化カルシウムの六方晶系の板状の結晶が確認される。一方、飽和水酸化カルシウム水溶
液に浸漬させた後の高炉スラグ細骨材の表面には、Ｃ−Ｓ−Ｈ硬化体の結晶が確認されて
いる。川砂のように結晶質で反応性の低い骨材の場合には、骨材の周辺に集積する水酸化
カルシウムが硫酸との反応で生成する二水石こうは、強度的に弱いものと考えられる。
【００８０】
一方、非晶質な高炉スラグ細骨材を用いれば、セメントの水和反応によって生成された
水酸化カルシウムとの反応で、高炉スラグ細骨材の表面には、Ｃ−Ｓ−Ｈ硬化体の結晶が
生成され、強度的に弱い二水石こうを形成する水酸化カルシウムが骨材周りに集積されに
くく、剥がれにくい二水石こうの膜が、モルタルと硫酸の接する面に形成されることが考
えられる。
【００８１】
（コンクリートの耐硫酸性）
細骨材の全てに高炉スラグ細骨材を用いたコンクリートを、５６日間硫酸に浸漬させた
後の様子を観察したところ、コンクリート表面には、エトリンガイトの膨張によると思わ
れるポップアウトや粗骨材周辺でのモルタルの剥離が確認された。川砂を細骨材に用いた
モルタルの場合と同様に、粗骨材周辺へ水酸化カルシウムが集積することによって、二水
石こうの膜の一部が破損していることが推察される。
【００８２】
図２０の写真は、粗骨材に砂岩砕石、石灰岩砕石及び高炉徐冷スラグ粗骨材を用いたコ
ンクリートを、硫酸に５６日間浸漬させた結果を示したものである。いずれのコンクリー
トも、結合材には、高炉スラグ微粉末及び普通ポルトランドセメントを用い、細骨材には
、高炉スラグ細骨材のみを用いている。また、単位水量は１７５ｋｇ／ｍ３、水結合材比
は２５％、セメント結合材比は４０％、細骨材率は４５．０％である。いずれの粗骨材を
用いたコンクリートも表面にポップアウト等の劣化が確認される。しかし、コンクリート
への硫酸の侵食深さは、浸漬期間５６日で１．７ｍｍから２．３ｍｍと小さいものである
。
【００８３】
また、これらのコンクリートの質量変化と、結合材に普通ポルトランドセメントを用い
、細骨材には川砂、粗骨材には砂岩砕石を用いた水セメント比が２５％のコンクリートの
質量変化とを比較した結果を図２１に示す。図中の○、□及び△は、それぞれ、粗骨材に
砂岩砕石、石灰岩砕石及び高炉徐冷スラグ粗骨材を用いたものの結果である。また、図中
の●は、普通ポルトランドセメントと、川砂及び砂岩砕石を用いたコンクリートの結果で
ある。細骨材の全てに高炉スラグ細骨材を用いても、結晶性の高い粗骨材を用いたコンク
リートの表面に形成される二水石こうの膜には、破損箇所が発生する。しかし、質量変化
によって判断される硫酸に対する抵抗性は、細骨材に川砂を用いたものよりも、はるかに
高いものになっている。
【００８４】
図２２の写真は、細骨材の全てに高炉スラグ細骨材を用いたコンクリートの硫酸劣化に
及ぼす水結合材比の影響を調べた結果である。水結合材比の小さいものほど、表面の劣化
が少ないことが分かる。また、図２３は、高炉スラグ細骨材を用いたコンクリートの表面
に硫酸との反応によって生じた、二水石こうの膜の総細孔容積と水結合材比の関係を示し
たものである。なお、細孔径分布は、水銀圧入法により、３ｎｍから１２０，０００ｎｍ
の範囲の細孔を測定している。この図より、水結合材比が小さいものほど、総細孔容積が
小さくなっていることが分かる。すなわち、水結合材比を小さくすれば、密実な二水石こ
うが生成され、二水石こうの膜に発生する破損箇所が少なくなると考えられる。
【００８５】
（実験のまとめ）
硫酸と接するモルタル及びコンクリートの表面に形成される二水石こうの膜は、硫酸に
よる侵食を抑制する効果がある。しかし、結晶性の高い骨材を用いた場合には、セメント
の水和によって生成された水酸化カルシウムが骨材周辺に集積し、強度的に弱い二水石こ
うが生成され、二水石こうの膜自身が剥がれやすくなる。これに対して、非晶質な高炉ス
ラグ細骨材を細骨材の全てに用いた場合は、緻密な二水石こうの膜を形成でき、硫酸に対
する侵食を大幅に抑制することが可能となる。細骨材の全てに高炉スラグ細骨材を用いて
も、結晶性の高い粗骨材を用いた場合には、二水石こうの膜に欠損箇所が生じる。しかし
、５％の濃度の硫酸に５６日間浸漬させた結果からは、細骨材の全てに高炉スラグ細骨材
を用いれば、川砂を用いたコンクリートに比べて、著しく硫酸に対して高い抵抗性を持っ
たコンクリートを製造することが可能である。
【００８６】
［浸漬期間×硫酸濃度に対する侵食深さ等の特性について］
次に、浸漬期間×硫酸濃度に対する侵食深さ等の特性について、図２４〜図２６を用い
て説明する。
【００８７】
（侵食深さ）
図２４は、浸漬期間×硫酸濃度に対するモルタルの侵食深さの変化を示したグラフであ
る。図２５は、浸漬期間×硫酸濃度に対するコンクリートの侵食深さの変化を示したグラ
フである。普通モルタル、本発明の構成に相当する耐硫酸性水和固化体モルタル、普通コ
ンクリート及び本発明の構成に相当する耐硫酸性水和固化体の侵食深さの測定結果につい
て表１３にまとめて示す。
【００８８】
【表１３】
【００８９】
図２４に示すように、硫酸による侵食深さは、耐硫酸性水和固化体モルタルの場合、普
通モルタルに比べて小さく、７倍ほどの耐硫酸性があることが分かる。また、図２５に示
すように、耐硫酸性水和固化体の場合、普通コンクリートに比べて６倍ほどの耐硫酸性が
あることが分かる。
【００９０】
（従来技術との比較）
図２６は、浸漬期間に対するコンクリートの相対質量の変化を比較したグラフである。
この図には、本発明の構成に相当する耐硫酸性水和固化体と、比較対象としての普通コン
クリートと、従来技術（上記の特許文献１に示された試験番号９）の結果が示してある。
表１４に相対質量（％）を、表１５に配合を示す。図２６に示すように、本発明の耐硫酸
性水和固化体の相対質量は、普通コンクリートや従来技術のように硫酸浸漬期間の経過に
従って低下することがなく、普通コンクリートや従来技術に比べて耐硫酸性に優れている
ことが分かる。
【００９１】
【表１４】
【００９２】
【表１５】
【００９３】
［二水石こうの膜を形成する骨材の判定試験］
次に、高炉スラグ細骨材が、硫酸浸漬時に二水石こうの膜を形成する作用を十分に発揮
し得る高炉スラグ細骨材（Ａ）であるか否かを判定するための試験（二水石こうの膜を形
成する骨材の判定試験）について説明する。
【００９４】
この試験の手順としては、まず、試料（細骨材）を０．３〜０．６ｍｍ粒子にふるい分
け、０．２０ｇずつ４つ量り、各試料を試験管（φ１２×１２０ｍｍ）に入れる。そして
、試料を入れた試験管に質量パーセント濃度５％の硫酸溶液４ｍｌをそれぞれ加える。続
いて、１５分、３０分、４５分、６０分間それぞれ浸漬し、各浸漬時間経過後、漏斗にセ
ットしたろ紙（５Ｂ）上に試料を取り出し、蒸留水で８回洗浄する。洗浄終了後、アルミ
製容器にろ紙ごと試料を移し、５０℃の真空乾燥機で１２時間乾燥させる。乾燥後、試料
の形を崩さずに、蛍光Ｘ線分析により硫黄の含有量を測定する。
【００９５】
この測定の結果、十分な硫黄の含有量が認められれば、その試料は、硫酸浸漬時に二水
石こうの膜を形成する作用を十分に発揮し得る高炉スラグ細骨材（Ａ）であると判定する
ことができ、本発明のモルタル又はコンクリート用組成物用の高炉スラグ細骨材（Ａ）と
して用いることが可能である。
【００９６】
次に、この「二水石こうの膜を形成する骨材の判定試験」による高炉スラグ細骨材、下
水汚泥溶融スラグ及び銅スラグの試験結果の一例について説明する。
【００９７】
（高炉スラグ細骨材）
図１８に示すようなＸ線強度分布を有する非晶質な高炉スラグ細骨材と、結晶化した高
炉スラグ細骨材とを用いて、「二水石こうの膜を形成する骨材の判定試験」を行った結果
を示したものが図２７及び表１６である。測定された硫黄の吸着量をＸ線強度で示してい
る。図２７及び表１６に示すように、非晶質な高炉スラグ細骨材は硫黄の吸着量が多い。
一方、結晶化した高炉スラグ細骨材は、硫酸浸漬時間の経過とともに硫黄の吸着量が多く
なっていくことが分かる。
【００９８】
【表１６】
【００９９】
図２８は、結晶化させた高炉スラグ細骨材の割合を変更して得られたモルタルの相対質
量の経時変化を示したグラフである。濃度５％の硫酸に浸漬させたものである。相対質量
の測定結果（結晶化させた高炉スラグ細骨材の割合が０％と１００％の場合）を表１７に
示す。図２９は、結晶化させた高炉スラグ細骨材の割合（α）を変更して得られたモルタ
ルの硫酸浸漬後（浸漬期間２８日）の断面を示した写真である。図２８及び図２９に示す
ように、結晶化させた高炉スラグ細骨材の割合（α）が高いモルタルほど相対質量の減少
率は大きく、割合（α）が低いモルタルほど相対質量の減少率は小さく、耐硫酸性に優れ
ていることが分かる。
【０１００】
【表１７】
【０１０１】
（種々の高炉スラグ細骨材）
一般に入手可能な製品、摩砕処理前の原料、土工用の３つの高炉スラグ細骨材について
、「二水石こうの膜を形成する骨材の判定試験」を行った結果が図３０及び表１８である
。測定された硫黄の吸着量をＸ線強度で示している。なお、上記において、「原料」と「
製品」の違いは、摩砕処理（ガラスのとげを取り除く処理）が行われているか否かであり
、反応性の活性化などは行われていない。また、「土工用」は、「製品」や「原料」に比
べて塩基度の著しく低いものである。
【０１０２】
【表１８】
【０１０３】
図３１は、種々の高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの相対質量の経時変化を示したグ
ラフである。濃度５％の硫酸に浸漬させたものである。相対質量の測定結果を表１９に示
す。また、図３２は、種々の高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの硫酸浸漬後（浸漬期間
５６日）の断面を示した写真である。図３０〜図３２に示すように、「二水石こうの膜を
形成する骨材の判定試験」で硫黄の吸着が確認されている骨材は、塩基度および摩砕処理
の有無に関係なく、二水石こうを形成し、耐硫酸性を向上させることが分かる。
【０１０４】
【表１９】
【０１０５】
（下水汚泥溶融スラグ及び銅スラグ）
図３３は、下水汚泥溶融スラグ及び銅スラグのＸ線回折分析結果を示したグラフである
。図３３に示すように、下水汚泥溶融スラグ、銅スラグいずれも非晶質な骨材ということ
ができる。これらの骨材について、「二水石こうの膜を形成する骨材の判定試験」を行っ
た結果が図３４及び表２０である。測定された硫黄の吸着量をＸ線強度で示している。図
３４及び表２０に示すように、下水汚泥溶融スラグ、銅スラグいずれも硫黄の吸着は見ら
れない。
【０１０６】
【表２０】
【０１０７】
図３５は、この下水汚泥溶融スラグを用いたモルタルの相対質量の経時変化を示したグ
ラフである。図３５に示すように、濃度５％の硫酸浸漬によって相対質量は経時的に減少
することが分かる。これらの結果から、非晶質な骨材であっても「二水石こうの膜を形成
する骨材の判定試験」において硫黄の吸着が確認されない骨材には、二水石こうの膜は形
成されない、ということができる。
【０１０８】
［水結合材比（Ｗ／Ｄ）に対する相対質量の変化特性について］
図３６は、水結合材比（Ｗ／Ｄ）に対する相対質量の変化の一例を示したグラフであり
、（ａ）は普通コンクリート、（ｂ）は本発明のコンクリートのグラフである。図３６に
示すように、普通コンクリートではＷ／Ｄが変わると相対質量は大きく変化する。一方、
本発明のコンクリートではＷ／Ｄが変わっても相対質量はあまり変化しないことが分かる
。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐硫酸性が優れたモルタル又はコンクリート用組成物及びそれを成形してな
る成形品並びにモルタル又はコンクリートの補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水道施設等の硫酸性雰囲気に晒される環境においては、使用されるコンクリー
ト類の耐硫酸性が要求されている。例えば、下水道施設ではイオウ酸化細菌により硫酸が
生成され、この種の施設の汚水導入路などに用いられているコンクリート類が、この硫酸
により化学的な侵食作用を受けて、腐食、劣化することが知られている。したがって、こ
のような環境においても劣化しない耐硫酸性に優れたコンクリート類が求められていた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、粒径１００μｍ以下のセメント１５〜７０重量％、粒径１５
μｍ以下の高炉急冷スラグ微粉末８５〜３０重量％の割合からなるセメント部２０〜７０
重量部、細骨材として粒径７０μｍ〜５．０ｍｍの高炉急冷スラグ８０〜３０重量部、及
びセメント部に対して固形分で４重量％以下の減水剤からなる高強度・高耐久性モルタル
・コンクリート用組成物について記載されている。これによれば、高い圧縮強度を持つモ
ルタルを提供することができ、また、得られたモルタルは、高い耐久性を兼ね備えている
とされている。しかしながら、必ずしも耐硫酸性が優れているわけではなく、改善が望ま
れていた。
【０００４】
また、劣化の原因となるエトリンガイトの生成を少なくする目的で、コンクリート類中
に、シリカフュームやフライアッシュなどのポゾラン物質をセメント量よりも多く添加し
、セメントの水和反応により発生する水酸化カルシウムをＣａＯ−ＳｉＯ２系水和物に変
換することが知られていたが、このような場合には、ポゾラン材料を多量に用いるために
、収縮が大きくひび割れやすいコンクリート類になるという問題があった。また、水酸化
カルシウムの生成量が少なくなるために、硫酸イオンに対する抵抗性は高くなるが、水素
イオンによる侵食を防ぐことはできない問題があり、改善が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２８１０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、下水道施設等の硫酸性雰囲気に晒される
環境で使用した場合に、耐硫酸性が非常に優れたモルタル又はコンクリート用組成物及び
それを成形してなる成形品並びにモルタル又はコンクリートの補修方法を提供することを
目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係るモルタル又は
コンクリート用組成物は、高炉スラグ細骨材（Ａ）、並びに高炉スラグ微粉末（Ｂ）及び
ポルトランドセメント（Ｃ）を含む結合材（Ｄ）を含有するモルタル又はコンクリート用
組成物であって、高炉スラグ細骨材（Ａ）は非晶質であり、高炉スラグ微粉末（Ｂ）の比
表面積がブレーン値で２５００〜７０００ｃｍ２／ｇであり、かつ、結合材（Ｄ）に対す
るポルトランドセメント（Ｃ）の質量比（Ｃ／Ｄ）が０．３〜０．９であることを特徴と
する。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係るモルタル又はコンクリート用組成物は、上述した請求項
１において、結合材（Ｄ）１００質量部に対して、高炉スラグ細骨材（Ａ）を５０〜１０
００質量部を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係るモルタル又はコンクリート用組成物は、上述した請求項
１又は２において、ポルトランドセメント（Ｃ）が普通ポルトランドセメントであること
を特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項４に係る成形品は、上述した請求項１〜３のいずれか一つに記載
のモルタル又はコンクリート用組成物を成形してなる成形品である。
【００１１】
また、本発明の請求項５に係る成形品は、上述した請求項４において、硫酸に接するこ
とで表面に二水石こう層が形成されてなることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項６に係る成形品は、上述した請求項４又は５において、下水道配
管として用いられることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項７に係る成形品は、上述した請求項４又は５において、海洋構造
物として用いられることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項８に係るモルタル又はコンクリートの補修方法は、上述した請求
項１〜３のいずれか一つに記載のモルタル又はコンクリート用組成物を用いてモルタル表
面又はコンクリート表面を補修するモルタル又はコンクリートの補修方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のモルタル又はコンクリート用組成物によれば、下水道施設等の硫酸性雰囲気に
晒される環境で使用した場合に、モルタル表面やコンクリート表面に二水石こう層が形成
され、耐硫酸性が非常に優れている。また、得られるモルタル又はコンクリートの乾燥収
縮が小さい。更に、モルタルやコンクリートにひび割れが生じた場合であっても、表面に
新たに生成される二水石こう層によりひび割れを自己修復することができるという効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、耐硫酸性試験におけるモルタルの質量変化率を示したグラフである。
【図２】図２は、実施例１における耐硫酸性試験後のモルタルの写真である。
【図３】図３は、細骨材の種類を変更して得られた耐硫酸性試験後のモルタルの写真である。
【図４】図４は、自己修復性能試験におけるモルタルの写真であり、（ａ）は実施例１、（ｂ）は比較例６、（ｃ）は比較例７のモルタルの写真である。
【図５】図５は、乾燥収縮ひずみの経時変化を示したグラフであり、（ａ）は標準養生の場合、（ｂ）は蒸気養生の場合のグラフである。
【図６】図６は、質量比（Ｃ／Ｄ）に対する最終乾燥収縮ひずみの変化を示したグラフである。
【図７】図７は、アルカリ骨材反応試験における膨張量の経時変化を示したグラフである。
【図８】図８は、凍結融解抵抗試験における相対動弾性係数の変化を示したグラフである。
【図９】図９は、セメント硬化体の耐硫酸性試験結果を示したグラフである。
【図１０】図１０は、Ｘ線回折分析ラインを示した供試体の部分断面図である。
【図１１】図１１は、Ｘ線回折分析による元素分布を示したグラフであり、（ａ）はＣａ量、（ｂ）はＳ量、（ｃ）はＦｅ量、（ｄ）はＡｌ量のグラフである。
【図１２】図１２は、セメント硬化体の硫酸による劣化のサイクルを示した図である。
【図１３】図１３は、二水石こうによる硫酸からの保護効果を示したモルタルの写真である。
【図１４】図１４は、川砂を用いたモルタルの硫酸浸漬試験結果を示した写真である。
【図１５】図１５は、高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの硫酸浸漬試験結果を示した写真である。
【図１６】図１６は、細骨材の違いが二水石こうの細孔径分布に及ぼす影響を示したグラフである。
【図１７】図１７は、高炉スラグ細骨材のガラス化率がモルタルの耐硫酸性に及ぼす影響を示した写真である。
【図１８】図１８は、高炉スラグ細骨材のＸ線回折分析結果を示したグラフである。
【図１９】図１９は、水酸化カルシウム水溶液に対する浸漬前後の細骨材の表面の写真であり、（ａ）は川砂の表面、（ｂ）は高炉スラグ細骨材の表面の写真である。
【図２０】図２０は、種々の粗骨材を用いたコンクリートの硫酸浸漬後の断面及び表面を示した写真である。
【図２１】図２１は、種々の粗骨材を用いたコンクリートの質量変化率を示したグラフである。
【図２２】図２２は、水結合材比（Ｗ／Ｄ）がコンクリートの表面に及ぼす影響を示した写真である。
【図２３】図２３は、水結合材比（Ｗ／Ｄ）が二水石こうの総細孔容積に及ぼす影響を示したグラフである。
【図２４】図２４は、浸漬期間×硫酸濃度に対するモルタルの侵食深さの変化を示したグラフである。
【図２５】図２５は、浸漬期間×硫酸濃度に対するコンクリートの侵食深さの変化を示したグラフである。
【図２６】図２６は、浸漬期間に対するコンクリートの相対質量の変化を比較したグラフである。
【図２７】図２７は、「二水石こうの膜を形成する骨材の判定試験」による高炉スラグ細骨材のＸ線強度の経時変化を示したグラフである。
【図２８】図２８は、結晶化させた高炉スラグ細骨材の割合を変更して得られたモルタルの相対質量の経時変化を示したグラフである。
【図２９】図２９は、結晶化させた高炉スラグ細骨材の割合を変更して得られたモルタルの硫酸浸漬後の断面を示した写真である。
【図３０】図３０は、「二水石こうの膜を形成する骨材の判定試験」による種々の高炉スラグ細骨材のＸ線強度の経時変化を示したグラフである。
【図３１】図３１は、種々の高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの相対質量の経時変化を示したグラフである。
【図３２】図３２は、種々の高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの硫酸浸漬後の断面を示した写真である。
【図３３】図３３は、下水汚泥溶融スラグ及び銅スラグのＸ線回折分析結果を示したグラフである。
【図３４】図３４は、「二水石こうの膜を形成する骨材の判定試験」による下水汚泥溶融スラグ及び銅スラグのＸ線強度の経時変化を示したグラフである。
【図３５】図３５は、下水汚泥溶融スラグを用いたモルタルの相対質量の経時変化を示したグラフである。
【図３６】図３６は、水結合材比（Ｗ／Ｄ）に対する相対質量の変化を示したグラフであり、（ａ）は普通コンクリート、（ｂ）は本発明のコンクリートのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係るモルタル又はコンクリート用組成物及びそれを成形してなる成形
品並びにモルタル又はコンクリートの補修方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
本発明のモルタル又はコンクリート用組成物は、高炉スラグ細骨材（Ａ）、並びに高炉
スラグ微粉末（Ｂ）及びポルトランドセメント（Ｃ）を含む結合材（Ｄ）を含有するもの
である。
【００１９】
本発明で用いられる高炉スラグ細骨材（Ａ）は、非晶質な高炉スラグ細骨材である。非
晶質な高炉スラグ細骨材（Ａ）としては、例えば、製銑工程において副産する高炉スラグ
に、加圧水を噴射して急冷し、粒状化した高炉水砕スラグを用いることができる。また、
本発明で用いられる高炉スラグ細骨材（Ａ）は、密度が２．５〜３．０ｇ／ｃｍ３のもの
である。このように、密度が２．５〜３．０ｇ／ｃｍ３の範囲にある高炉スラグ細骨材（
Ａ）を用いることにより、得られるモルタル又はコンクリートの耐硫酸性が優れるととも
に、乾燥収縮ひずみが小さいことを本発明者は確認している。この理由については、モル
タル又はコンクリートが硫酸性雰囲気に晒された際にカルシウムイオン（Ｃａ２＋）が適
切な速度で供給されて硫酸イオン（ＳＯ４２−）と反応し、モルタル表面やコンクリート
表面に二水石こう層が形成されるためと考えられる。ここで、本発明において形成される
二水石こう層は、通常０．０１ｍｍ以上の厚さである。二水石こう層の厚さは、０．１ｍ
ｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上であることがより好ましい。
【００２０】
高炉スラグ細骨材（Ａ）の密度が２．５ｇ／ｃｍ３未満の場合、高炉スラグ細骨材が多
孔質であるため、それを用いたモルタル及びコンクリートの強度が低くなるおそれがあり
、２．５５ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。一方、密度が３．００ｇ／ｃｍ３を超
える場合、モルタル及びコンクリートのフレッシュ時における材料分離が生じやすくなり
、部分的に不均質な二水石こうを形成するおそれがあり、密度は２．９０ｇ／ｃｍ３以下
であることが好ましく、２．８０ｇ／ｃｍ３以下であることがより好ましい。なお、後述
の実施例からも分かるように、細骨材として川砂、石灰岩砕砂又は電気炉酸化スラグを用
いた場合には二水石こう層が形成されず、高炉スラグ細骨材（Ａ）を用いた場合と比べて
耐硫酸性が劣ることを本発明者は確認している。したがって、硫酸雰囲気に晒された際に
モルタル又はコンクリートの劣化を抑制することができる二水石こう層を形成させるため
には、本発明のように非晶質な高炉スラグ細骨材（Ａ）を用いることが重要である。
【００２１】
本発明で用いられる高炉スラグ微粉末（Ｂ）は、比表面積がブレーン値で２５００〜７
０００ｃｍ２／ｇのものである。このように、比表面積がブレーン値で２５００〜７００
０ｃｍ２／ｇの高炉スラグ微粉末（Ｂ）を用いることにより、耐硫酸性の優れたモルタル
又はコンクリート用組成物が得られる。用いられる高炉スラグ微粉末（Ｂ）の比表面積が
ブレーン値で２５００ｃｍ２／ｇ未満の場合、初期強度の発現性が悪くなるおそれがあり
、比表面積はブレーン値で３０００ｃｍ２／ｇ以上であることが好ましく、３５００ｃｍ
２／ｇ以上であることがより好ましい。一方、比表面積がブレーン値で７０００ｃｍ２／
ｇを超える場合、コストが高くなるとともに、水和熱が高くなり、乾燥収縮ひずみが大き
くなる等、コンクリートに初期欠陥を生じさせるおそれがあり、比表面積がブレーン値で
６５００ｃｍ２／ｇ以下であることが好ましく、５０００ｃｍ２／ｇ以下であることがよ
り好ましい。
【００２２】
また、本発明で用いられるポルトランドセメント（Ｃ）としては、普通ポルトランドセ
メント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、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が挙げられる。中でも、硫酸雰囲気に晒された際
にモルタル又はコンクリートの劣化をより効果的に抑制することができる二水石こう層を
形成させる観点からは、普通ポルトランドセメントがより好適に用いられる。
【００２３】
本発明のモルタル又はコンクリート用組成物は、非晶質な高炉スラグ細骨材（Ａ）、並
びに高炉スラグ微粉末（Ｂ）及びポルトランドセメント（Ｃ）を含む結合材（Ｄ）を含有
するものであるが、本発明は、ポルトランドセメント（Ｃ）と結合材（Ｄ）との質量比（
Ｃ／Ｄ）が０．３〜０．９であることを特徴とする。このとき、高炉スラグ微粉末（Ｂ）
と結合材（Ｄ）との質量比（Ｂ／Ｄ）が０．１〜０．７であることが好ましい。質量比（
Ｃ／Ｄ）がこのような範囲にあることにより、得られるモルタル又はコンクリートの耐硫
酸性が良好となる。質量比（Ｃ／Ｄ）が０．３未満の場合、表面に形成される二水石こう
の皮膜強度が弱くなり、硫酸雰囲気に晒された際にモルタル又はコンクリートの劣化を抑
制することが困難となるおそれがあり、質量比（Ｃ／Ｄ）は０．３５以上であることが好
ましく、質量比（Ｂ／Ｄ）は０．６５以下であることがより好ましい。一方、質量比（Ｃ
／Ｄ）が０．９を超える場合、二水石こうに加え、膨張性の有害なエトリンガイトが生成
され、硫酸雰囲気に晒された際にモルタル又はコンクリートの劣化を抑制することが困難
となるおそれがあり、質量比（Ｃ／Ｄ）は０．８５以下であることが好ましく、質量比（
Ｂ／Ｄ）は０．１５以上であることがより好ましい。
【００２４】
また、本発明では、高炉スラグ微粉末（Ｂ）及びポルトランドセメント（Ｃ）の合計１
００質量部に対して、高炉スラグ細骨材（Ａ）を５０〜１０００質量部を含むことが好ま
しい。高炉スラグ細骨材（Ａ）の含有量が５０質量部未満の場合、硫酸雰囲気に晒された
際にモルタル又はコンクリートの劣化を抑制することが困難となるおそれがあり、１００
質量部以上であることがより好ましい。一方、高炉スラグ細骨材（Ａ）の含有量が１００
０質量部を超える場合、硫酸雰囲気に晒された際にモルタル又はコンクリートの劣化を抑
制することが困難となるおそれがあり、８００質量部以下であることがより好ましく、６
００質量部以下であることが更に好ましい。
【００２５】
本発明のモルタル又はコンクリート用組成物において、非晶質な高炉スラグ細骨材（Ａ
）、並びに高炉スラグ微粉末（Ｂ）及びポルトランドセメント（Ｃ）を含む結合材（Ｄ）
以外に、モルタル用組成物は通常更に水を含むものであり、コンクリート用組成物は通常
更に水及び粗骨材を含むものであり、モルタル又はコンクリート用組成物が硬化されてモ
ルタル又はコンクリートが得られることとなる。ここで、モルタル用組成物における水の
使用量（Ｗ）としては、結合材（Ｄ）１００質量部に対して、水（Ｗ）が２５〜７０質量
部であることが好ましい。また、コンクリート用組成物における水の使用量（Ｗ）として
は、結合材（Ｄ）１００質量部に対して、水（Ｗ）が２５〜６０質量部であることが好ま
しく、粗骨材の使用量としては、結合材（Ｄ）１００質量部に対して、粗骨材が１００〜
５００質量部であることが好ましい。また、本発明のモルタル又はコンクリート用組成物
は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、更にその他の成分を含有しても構わない。
【００２６】
本発明のモルタル又はコンクリート用組成物は、耐硫酸性が要求される建造物等の施工
に非常に有用であり、例えば、下水道配管、海洋構造物、化成品工場における廃水ピッチ
、火山帯、温泉地等の耐硫酸性が要求される現場で好適に用いられる。このとき、予め本
発明のモルタル又はコンクリート用組成物を成形し、成形品として施工してもよいし、本
発明のモルタル又はコンクリート用組成物を用いてモルタル表面又はコンクリート表面を
補修する使用態様であっても構わない。特に、モルタルやコンクリートにひび割れが生じ
た場合であっても、表面に新たに生成される二水石こう層によりひび割れを自己修復する
ことができ、メンテナンスが不要となる利点を有する。このようにして施工されることに
より、モルタル又はコンクリートが硫酸性雰囲気に晒された際にモルタル表面やコンクリ
ート表面に二水石こう層が形成されて耐硫酸性が優れたモルタルやコンクリートが提供さ
れる。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。
【００２８】
［実施例１〜６、比較例１〜９］
（モルタルの配合）
本実施例及び比較例で用いられる各材料を表１にまとめて示すとともに、実施例１〜６
及び比較例１〜９におけるモルタルの配合を表２にまとめて示す。本実施例及び比較例に
おいて、高炉スラグ微粉末（Ｂ）（ＧＧＢＳ）としては、ブレーン値が４２５０ｃｍ２／
ｇで密度が２．８９ｇ／ｃｍ３のＪＦＥミネラル社製高炉スラグ微粉末４０００を用いた
。また、シリカフューム（ＳＦ）としては、密度が２．０５ｇ／ｃｍ３のＳＩＬＩＣＯＭ
ＢＥＣＡＮＣＯＵＲ Ｉｎｃ．社（以下、「ＳＢＩ社」と略）製シリカフュームを用い
た。また、フライアッシュ（ＦＡ）としては、密度が２．２ｇ／ｃｍ３の中電環境テクノ
ス社製ＪＩＳのフライアッシュII種を用いた。また、川砂（ＲＳ）としては、密度が２．
６１ｇ／ｃｍ３の旭川産川砂を用いた。また、高炉スラグ細骨材（Ａ）（ＢＦＳ）として
は、密度が２．７２ｇ／ｃｍ３のＪＦＥミネラル社製高炉スラグ細骨材を用いた。また、
流動性を改善するためのモルタルに添加する高性能減水剤（ＳＰ）としては、マイティ２
１ＶＳ（花王社製、商品名）を用いた。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
（試験方法）
本実施例及び比較例により得られたモルタルについての耐硫酸性試験、圧縮強度試験及
び長さ変化試験は、下記表３で示される方法に準拠して行った。
【００３２】
【表３】
【００３３】
ここで、耐硫酸性試験は、硫酸浸漬試験（中性化深さ）と硫酸浸漬試験における質量変
化率を測定することにより行った。硫酸浸漬試験は、直径が５０ｍｍで高さが１００ｍｍ
の円柱供試体をそれぞれ１個ずつ作成し、５％濃度の硫酸溶液に５６日間浸漬した後に変
色部分の長さと浸透深さとを測定することにより行った。浸透深さは、中性化した深さを
フェノールフタレイン法により測定することにより求めた。また、質量変化率は、上記硫
酸浸漬試験と同じ寸法形状の供試体を用い、７日間水中養生した後の質量を基準として、
５％濃度の硫酸溶液２８日間および５６日間浸漬した後の質量を測定して、その変化率を
求めたものである。得られた結果を表４にまとめて示す。
【００３４】
【表４】
【００３５】
上記表４の結果から明らかなように、材齢２８日の圧縮強度が、比較例１〜４よりも実
施例１〜４の方で低くなる場合もあるが、例えば、下水施設の汚水導入路などのように、
比較的強度を要請されない場合や、また、強度を負担する躯体の表面に本実施例のモルタ
ル層を形成する場合には、実用上問題がない程度の圧縮強度が得られている。一方、硫酸
浸漬試験結果から明らかなように、比較例１〜４では、水結合材比が小さいものほど、す
なわち、強度が高いものほど硫酸の浸透が多いのに対し、実施例１〜４では、水結合材比
、すなわち強度に関係なく、硫酸の浸透が少ないことが分かる。また、質量変化率の測定
結果から明らかなように、実施例１〜４では、質量の変化率が非常に小さく、比較例１〜
４に比べて、硫酸に対する侵食劣化が非常に少なくなることが分かる。
【００３６】
また、ポルトランドセメント（Ｃ）と結合材（Ｄ）との質量比（Ｃ／Ｄ）がそれぞれ異
なる実施例１、実施例５、実施例６、比較例８及び比較例９の耐硫酸性試験における質量
変化率の測定結果について下記表５にまとめて示すとともに、図１にグラフを示す。
【００３７】
【表５】
【００３８】
表５及び図１から分かるように、高炉スラグ微粉末（Ｂ）を用いずポルトランドセメン
ト（Ｃ）と結合材（Ｄ）との質量比（Ｃ／Ｄ）が０．３〜０．９の範囲内にない比較例８
、及び質量比（Ｃ／Ｄ）が０．３〜０．９の範囲内にない比較例９では、５％濃度の硫酸
溶液に５６日間浸漬した後の質量変化率がそれぞれ８９．１％と８８．３％であり、硫酸
に対する侵食劣化が見られることが分かる。これに対し、ポルトランドセメント（Ｃ）と
結合材（Ｄ）との質量比（Ｃ／Ｄ）が０．３〜０．９の範囲内にある実施例１、５及び６
では、いずれも質量変化率が１００％を超えており、耐硫酸性が優れていることが分かる
。このことは、図２に示されるように、モルタル表面に、結合材（Ｄ）と高炉スラグ細骨
材（Ａ）の両方が硫酸と反応することにより、二水石こうの膜が形成され、モルタルの耐
硫酸性が大幅に向上したためと考えられる。
【００３９】
［比較例１０及び１１］
（モルタルの配合及び耐硫酸性試験）
高炉スラグ微粉末（Ｂ）を用いずに細骨材の種類を変更した以外は比較例１と同様にし
てモルタルを作製した。比較例１、８、１０及び１１のモルタルの配合について表６にま
とめて示し、５％濃度の硫酸溶液に５６日間浸漬した後の硫酸浸漬試験（中性化深さ）と
硫酸浸漬試験における質量変化率を表７にまとめて示す。
【００４０】
【表６】
【００４１】
【表７】
【００４２】
上記表７の結果から分かるように、細骨材に川砂を用いた比較例１、石灰岩砕砂を用い
た比較例１０、及び電気炉酸化スラグを用いた比較例１１と比べて、細骨材に高炉スラグ
細骨材（Ａ）を用いた比較例８では、質量変化率が大きくなく、また、図３の写真からも
分かるように侵食深さも小さかった。
【００４３】
以下に示す表８は、実施例１及び比較例５について、それぞれ行った硫酸浸漬試験のフ
ェノールフタレイン法による測定結果および質量変化を示している。
【００４４】
【表８】
【００４５】
上記表８から分かるように、用いられる結合材（Ｄ）の構成部材が同じであっても、細
骨材に川砂を用いた比較例５に比べて、細骨材に高炉スラグ細骨材（Ａ）を用いた実施例
１では、侵食深さが小さく、質量変化率も小さかったことから耐硫酸性が優れていること
が分かる。このことは、図２のモルタルの写真からも分かるように、モルタル表面におい
て、高炉スラグ細骨材（Ａ）と結合材（Ｄ）の両方が硫酸と反応することにより、二水石
こうの膜が形成され、このことによりモルタルの耐硫酸性が大幅に向上していると考えら
れる。
【００４６】
以下に示す表９は、実施例１、比較例６及び比較例７について、それぞれ行った硫酸浸
漬試験のフェノールフタレイン法による測定結果および質量変化を示している。
【００４７】
【表９】
【００４８】
上記表９から分かるように、結合材として高炉スラグ微粉末（Ｂ）に加えて更にフライ
アッシュ及びシリカフュームを用い、細骨材として川砂を用い、かつ質量比（Ｃ／Ｄ）が
０．３〜０．９の範囲内になかった比較例６、及び結合材（Ｄ）として高炉スラグ微粉末
（Ｂ）に加えて更にフライアッシュ及びシリカフュームを用い、かつ質量比（Ｃ／Ｄ）が
０．３〜０．９の範囲内になかった比較例７と比べて、本発明の実施例１により得られた
モルタルは、侵食深さが小さく、質量変化率も小さかったことから耐硫酸性に優れている
ことが分かる。
【００４９】
以下に示す表１０は、実施例１、比較例１及び比較例６について、材齢７日を基長とし
て、乾燥期間１０日目と９１日目に、同じ部分の長さを測定し求めた長さの変化率の測定
結果を示している。この長さ変化の試験は、ＪＩＳ Ａ １１２９−３（モルタルおよび
コンクリートの長さ変化試験方法−第３部：ダイヤルゲージ法）に準拠した。
【００５０】
【表１０】
【００５１】
表１０から分かるように、結合材にポゾラン材料を多量に用いた比較例６が最も収縮が
大きく、本発明の実施例１では、比較例１及び比較例６よりも長さ変化率が小さいことが
分かった。
【００５２】
また、実施例１、比較例６及び比較例７について、材齢７日より５％濃度の硫酸溶液に
２８日間浸漬させた後、厚さ３ｍｍ、深さ３０ｍｍの切り目を入れ、さらに１４日間浸漬
した後のモルタル表面を観察した。得られた結果を図４に示す。実施例１のモルタル表面
の変化の前後を観察した図４（ａ）の写真から分かるように、比較例６の図４（ｂ）及び
比較例７の図４（ｃ）と比べて、実施例１では、モルタル表面だけではなく切り目にも二
水石こうの膜が形成されており、ひび割れが生じても、硫酸と接する面では新たな二水石
こうによって自己修復がなされ、硫酸の浸透を防ぐことが可能であることが推察される。
【００５３】
［実施例７〜９、比較例１２〜１４］
（コンクリートの配合）
実施例７〜９及び比較例１２〜１４におけるコンクリートの配合について表１１にまと
めて示すとともに、得られたコンクリートの圧縮強度及び耐硫酸性試験における質量変化
率の測定結果について表１２にまとめて示す。
【００５４】
【表１１】
【００５５】
【表１２】
【００５６】
［本発明のモルタル又はコンクリート用組成物の諸特性について］
（乾燥収縮ひずみ）
次に、本発明のモルタルの乾燥収縮ひずみについて、図５及び図６を用いて説明する。
図５は、乾燥収縮ひずみの経時変化を示したグラフであり、（ａ）は標準養生の場合、（
ｂ）は蒸気養生の場合のグラフである。
【００５７】
図中のＢＢ４０（高炉スラグ）は、結合材に普通ポルトランドセメントと高炉スラグ微
粉末を質量比で４：６の割合で混合したものを用いた水結合材比４０％のセメントペース
トに高炉スラグ細骨材を混合したモルタルの結果を示している。また、図中のＢＢ４０（
川砂）は、結合材に普通ポルトランドセメントと高炉スラグ微粉末を質量比で４：６の割
合で混合したものを用いた水結合材比４０％のセメントペーストに川砂を混合したモルタ
ルの結果を示している。また、図中のＯＰＣ（川砂）は、普通ポルトランドセメントのみ
を結合材に用いた水セメント比が４０％のセメントペーストに川砂を混合したモルタルの
結果を示している。
【００５８】
図５に示すように、ＯＰＣ（川砂）は、標準養生でも蒸気養生でも乾燥収縮ひずみはあ
まり変わらない。一方、本発明の構成に相当するＢＢ４０（高炉スラグ）は、蒸気養生の
場合の乾燥期間１００日の乾燥収縮ひずみは２００μ以下であり、ＯＰＣ（川砂）の乾燥
収縮ひずみよりも小さくなることが分かる。
【００５９】
図６は、本発明のモルタルの質量比（Ｃ／Ｄ）に対する最終乾燥収縮ひずみの変化の一
例を示したグラフである。図６に示すように、本発明のモルタルの最終乾燥収縮ひずみは
、蒸気養生の方が標準養生よりも小さくなることが分かる。本発明によれば、こうした乾
燥収縮ひずみにより仮にひび割れが発生したとしても、表面に形成される二水石こうの膜
によって、硫酸による侵食から母材は保護される。このため、本発明のモルタル又はコン
クリート用組成物は、硫酸性環境下に晒されるモルタル又はコンクリートの補修材として
も有用である。
【００６０】
（アルカリ骨材反応）
次に、本発明のコンクリート用組成物のアルカリ骨材反応について、図７を用いて説明
する。図７は、アルカリ骨材反応試験における膨張量の経時変化を示したグラフである。
図７に示すように、普通コンクリートの場合には３ヶ月で膨張量が０．１％を超えている
。一方、これと同じ骨材を使用した本発明の構成に相当する耐硫酸性コンクリートの場合
には、３ヶ月経っても膨張量は殆ど生じておらず、アルカリ骨材反応が殆ど起こらないこ
とが分かる。
【００６１】
（凍結融解抵抗性能）
次に、本発明のコンクリート用組成物の凍結融解抵抗性能について、図８を用いて説明
する。図８は、凍結融解抵抗試験における相対動弾性係数の変化を示したグラフである。
図８に示すように、本発明のコンクリートは、ＡＥコンクリートのように空気量を多く混
入しなくとも、凍結融解作用を担保できることが分かる。
【００６２】
［本発明の作用及び効果に関する詳細な実験について］
次に、本発明のモルタル又はコンクリート用組成物の作用及び効果について、図９〜図
２３を用いて更に詳細に説明する。
【００６３】
まず始めに、コンクリートと硫酸との反応によって、硫酸カルシウム（石こう）が生成
される。この反応が、６６℃以上で生じれば無水石こうが生成され、６６℃以下であれば
二水石こうが生成される。従って、下水道等の環境下では、硫酸によって生じるコンクリ
ートの劣化は、二水石こうを伴うものである。二水石こうは、セメント中のアルミン酸三
カルシウムと反応し、エトリンガイトを生成し、コンクリートを劣化させる原因となる（
例えば、参考文献１「日本下水道事業団編著：下水道コンクリート構造物の腐食抑制技術
および防食技術マニュアル、（財）下水道業務管理センター、ｐｐ．１２−１７、２００
７．７」参照）。
【００６４】
しかし、その一方で、二水石こうは、硫酸濃度が薄い場合には、コンクリートの空孔を
塞ぐ作用があり、硫酸による分解生成物の溶出を抑えたり、硫酸がコンクリート中に浸透
するのを抑える作用があり、侵食を防ぐ効果があるとも言われている（例えば、参考文献
２「水上国男：コンクリート構造物の耐久性シリーズ化学的腐食、技報堂出版、ｐ．２２
、１９８６．１２」参照）。
【００６５】
この実験は、高炉スラグ微粉末及び高炉スラグ細骨材を用いれば、モルタル及びコンク
リートの硫酸に対する抵抗性を高めることが可能であることを示したものである。硫酸と
セメント硬化体との反応で生じる二水石こうが、セメント硬化体の硫酸による侵食を抑制
する働きがあること、高炉スラグ細骨材を用いれば、モルタル及びコンクリートの健全部
の周りに剥がれ落ちにくい二水石こうの膜が形成され、耐硫酸性が向上することを以下に
示す。
【００６６】
［実験概要］
（使用材料）
結合材には、普通ポルトランドセメント（密度：３．１５ｇ／ｃｍ３、ブレーン値：３
３００ｃｍ２／ｇ）及び高炉スラグ微粉末（密度：２．８９ｇ／ｃｍ３、ブレーン値：４
１５０ｃｍ２／ｇ）を用いた。細骨材には、川砂（密度：２．６１ｇ／ｃｍ３、吸水率：
１．９６％、粗粒率：２．９６）及び高炉スラグ細骨材（密度：２．７７ｇ／ｃｍ３、吸
水率：０．７２％、粗粒率：２．１５）を用いた。粗骨材には、砂岩砕石（密度：２．７
５ｇ／ｃｍ３、吸水率：０．５４％、単位容積質量：１６４０ｋｇ／ｍ３）、石灰岩砕石
（密度：２．７１ｇ／ｃｍ３、吸水率：０．３５％、単位容積質量：１５９０ｋｇ／ｍ３
）及び高炉徐冷スラグ粗骨材（密度：２．６３ｇ／ｃｍ３、吸水率：４．７１％）を用い
た。
【００６７】
（硫酸浸漬試験）
硫酸浸漬試験には、φ５０×１００ｍｍ、φ７５×１５０ｍｍ及びφ１００×２００ｍ
ｍの円柱供試体を使用した。供試体は、脱型後、材齢７日まで水中養生を行い、質量パー
セント濃度で５％の硫酸に浸漬させた。７日毎に水で洗浄し、劣化した箇所を除去して質
量を測定した。また、硫酸に５６日間浸漬させた供試体は、乾式カッターで切断し、フェ
ノールフタレイン溶液を噴霧し、切断面の呈色域の直径を測定した。
【００６８】
［実験結果及び考察］
（セメントペーストの硫酸による劣化）
図９は、普通ポルトランドセメント及び高炉スラグ微粉末を結合材に用いたセメントペ
ーストの硫酸による質量変化を示したものである。図中の○及び●は、それぞれ、普通ポ
ルトランドセメントのみを結合材に用いた水セメント比が３０％及び６０％のセメントペ
ースト（以下、ＯＰＣ３０及びＯＰＣ６０とよぶ）の結果を示している。また、図中の□
及び黒□は、それぞれ、結合材に普通ポルトランドセメントと高炉スラグ微粉末を質量比
で４：６の割合で混合したものを用いた水結合材比が３０％及び６０％のセメントペース
ト（以下、ＢＢ３０及びＢＢ６０とよぶ）の結果を示している。
【００６９】
図９に示すように、ＯＰＣ３０は、直線的に質量が減少しており、浸漬開始後５６日に
は、浸漬前の質量の２８．０％まで減少した。ＯＰＣ６０は、質量の増加と減少を繰り返
しながら、徐々に質量が減少していっている。一方、ＢＢ３０では、質量が一度増加し、
その後減少している。また、ＢＢ６０は、浸漬期間５６日まで質量が増加し続けている。
【００７０】
硫酸に５６日間浸漬されたセメントペーストの断面にフェノールフタレイン溶液を噴霧
したところ、普通ポルトランドセメントのみを結合材に用いた場合、水セメント比の大き
いＯＰＣ６０には、供試体の表面にフェノールフタレイン溶液によって変色しない白色の
層が確認された。一方、結合材の一部に高炉スラグ微粉末を用いたＢＢ３０及びＢＢ６０
は、いずれの水結合材比のものも、供試体の表面にフェノールフタレイン溶液によって変
色しない白色の層が形成された。白色の層が見られないＯＰＣ３０に比べて、白色の層が
確認されるＢＢ３０、ＢＢ６０及びＯＰＣ６０の方が、硫酸による侵食深さが小さいこと
が確認された。なお、この白色の層は、二水石こうを主成分としていることがＸ線回折分
析により確認された。なお、図１０は、白色の層を含む供試体の表面部分を拡大した断面
図である。図１１は、図１０の分析ライン上の元素分布をＸ線回折分析で調べた結果であ
る。
【００７１】
次に、硫酸中でのセメントペーストの劣化を観察した結果に基づく硫酸劣化のサイクル
を図１２に示す。セメントペーストを硫酸中に浸漬させると、硫酸と接する面に、二水石
こうの膜が形成される（図１２（ｂ））。やがて、二水石こうは、セメント中のアルミン
酸三カルシウムと反応しエトリンガイトを生成する（図１２（ｃ））。エトリンガイトは
、セメントペーストの健全部に近いｐＨの高い側では安定しているものの、供試体表面に
近いｐＨの低い側では、パテ状の二水石こうに変化する（図１２（ｄ））（例えば、上記
の参考文献１参照）。
【００７２】
エトリンガイトと硫酸との反応で生じたパテ状の二水石こうが多くなると、供試体表面
の硬い二水石こうが健全部から剥がれ落ちる（図１２（ｅ））。ペーストの健全部の近く
に残ったエトリンガイトも、ｐＨの低い環境にさらされることになり、パテ状の二水石こ
うに変化する（図１２（ｆ））。パテ状の二水石こうは、容易に健全部から剥がれ落ち、
健全部が硫酸に接し、新たな劣化のサイクルが始まる（図１２（ａ））。図９中で示した
ＯＰＣ６０は、図１２に示されるサイクルを２回繰り返したものと思われる。ＯＰＣ３０
は、非常に短い間隔で図１２に示す劣化のサイクルを繰り返したため、質量が直線的に減
少したものと思われる。
【００７３】
硫酸中に置かれた円柱供試体に対して、硫酸との劣化によって生じた二水石こうを取り
除かずに、硫酸浸漬試験を継続すると、図１３の写真に示すように、二水石こうによって
覆われている部分と覆われていない部分での侵食の程度が異なる。供試体上部の直径が６
５．０ｍｍであるのに対し、二水石こうに覆われていた供試体下部の直径は８１．４ｍｍ
である。供試体を浸漬させた硫酸中のカルシウムイオン濃度を原子吸光光度計によって測
定した結果、溶液中のカルシウムイオン濃度は１７９ｍｇ／Ｌであったのに対し、二水石
こうが堆積した内部では、２００ｍｇ／Ｌであった。二水石こうが堆積した内部では、カ
ルシウムイオン濃度が高くなっており、二水石こうが堆積していないところに比べて、コ
ンクリートからのカルシウムイオンの溶出が少なく、硫酸による侵食が抑制されたものと
考えられる。
【００７４】
（モルタルの耐硫酸性）
図１４の写真は、川砂を用いたモルタルを硫酸に５６日間浸漬させた後、断面にフェノ
ールフタレインを噴霧した結果である。川砂を用いたモルタルでは、結合材に高炉スラグ
微粉末と普通ポルトランドセメントを用いた。水結合材比が６０％のもののみ、供試体周
りに二水石こうの膜が確認できる。一方、高炉スラグ細骨材を用いたモルタルを、硫酸に
５６日間浸漬させた図１５の写真からは、いずれの結合材を用いた場合にも、供試体表面
に二水石こうの膜が残っていることが分かる。これらの写真に示されるように、供試体の
表面に二水石こうの膜が確認されるモルタルは、二水石こうの膜が確認できないものに比
べて、硫酸による侵食深さが小さい。
【００７５】
また、ＢＢ６０に川砂及び高炉スラグ細骨材を加えたモルタルの二水石こうの膜の部分
を観察したところ、高炉スラグ細骨材を用いたモルタル表面の二水石こうの膜は、川砂を
用いたモルタル表面の二水石こうの膜に比べて、緻密であることが確認された。
【００７６】
図１６は、これらのモルタル表面に生成された二水石こうの細孔径分布比較したもので
あるが、この図からも、高炉スラグ細骨材を用いたモルタル表面の二水石こうの膜は、川
砂を用いたモルタル表面の二水石こうの膜に比べて緻密であることが分かる。なお、細孔
径分布は、水銀圧入法により、３ｎｍから１２０，０００ｎｍの範囲の細孔を測定した。
【００７７】
図１４及び図１５の写真に示したように、硫酸浸漬期間５６日後にフェノールフタレイ
ン溶液によって変色する健全部分の大きさは、川砂を用いたモルタルでは３７．３ｍｍで
あったのに対し、高炉スラグ細骨材を用いたモルタルでは４４．７ｍｍである。緻密な二
水石こうが作られる高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの方が、川砂を用いたモルタルよ
りも、硫酸による侵食深さが小さくなるといえる。
【００７８】
図１７の写真は、１０００℃まで加熱し結晶化させた高炉スラグ細骨材と、非晶質な一
般の高炉スラグ細骨材を、質量比で１００：０（図中０％と表記）、５０：５０（図中５
０％と表記）及び０：１００（図中１００％と表記）の割合で混合した細骨材を用いたモ
ルタルを、１４日間硫酸に浸漬させた後の劣化の様子を撮影したものである。この写真か
ら明らかなように、成分が同じ高炉スラグ細骨材であっても、結晶化した高炉スラグ細骨
材を用いたモルタルの表面に形成される二水石こうの膜は、剥がれやすいものであること
が分かる。なお、本実験に用いた１０００℃に加熱した高炉スラグ細骨材と一般の高炉ス
ラグ細骨材のＸ線回折分析結果を図１８に示す。１０００℃に加熱することで、非晶質な
高炉スラグ細骨材が、結晶化していることが分かる。
【００７９】
図１９（ａ）及び（ｂ）の写真は、それぞれ、川砂及び高炉スラグ細骨材を飽和水酸化
カルシウム水溶液に浸漬させる前と浸漬させた後の骨材表面を、走査型電子顕微鏡により
撮影したものである。飽和水酸化カルシウム水溶液に浸漬させた後の川砂の表面には、水
酸化カルシウムの六方晶系の板状の結晶が確認される。一方、飽和水酸化カルシウム水溶
液に浸漬させた後の高炉スラグ細骨材の表面には、Ｃ−Ｓ−Ｈ硬化体の結晶が確認されて
いる。川砂のように結晶質で反応性の低い骨材の場合には、骨材の周辺に集積する水酸化
カルシウムが硫酸との反応で生成する二水石こうは、強度的に弱いものと考えられる。
【００８０】
一方、非晶質な高炉スラグ細骨材を用いれば、セメントの水和反応によって生成された
水酸化カルシウムとの反応で、高炉スラグ細骨材の表面には、Ｃ−Ｓ−Ｈ硬化体の結晶が
生成され、強度的に弱い二水石こうを形成する水酸化カルシウムが骨材周りに集積されに
くく、剥がれにくい二水石こうの膜が、モルタルと硫酸の接する面に形成されることが考
えられる。
【００８１】
（コンクリートの耐硫酸性）
細骨材の全てに高炉スラグ細骨材を用いたコンクリートを、５６日間硫酸に浸漬させた
後の様子を観察したところ、コンクリート表面には、エトリンガイトの膨張によると思わ
れるポップアウトや粗骨材周辺でのモルタルの剥離が確認された。川砂を細骨材に用いた
モルタルの場合と同様に、粗骨材周辺へ水酸化カルシウムが集積することによって、二水
石こうの膜の一部が破損していることが推察される。
【００８２】
図２０の写真は、粗骨材に砂岩砕石、石灰岩砕石及び高炉徐冷スラグ粗骨材を用いたコ
ンクリートを、硫酸に５６日間浸漬させた結果を示したものである。いずれのコンクリー
トも、結合材には、高炉スラグ微粉末及び普通ポルトランドセメントを用い、細骨材には
、高炉スラグ細骨材のみを用いている。また、単位水量は１７５ｋｇ／ｍ３、水結合材比
は２５％、セメント結合材比は４０％、細骨材率は４５．０％である。いずれの粗骨材を
用いたコンクリートも表面にポップアウト等の劣化が確認される。しかし、コンクリート
への硫酸の侵食深さは、浸漬期間５６日で１．７ｍｍから２．３ｍｍと小さいものである
。
【００８３】
また、これらのコンクリートの質量変化と、結合材に普通ポルトランドセメントを用い
、細骨材には川砂、粗骨材には砂岩砕石を用いた水セメント比が２５％のコンクリートの
質量変化とを比較した結果を図２１に示す。図中の○、□及び△は、それぞれ、粗骨材に
砂岩砕石、石灰岩砕石及び高炉徐冷スラグ粗骨材を用いたものの結果である。また、図中
の●は、普通ポルトランドセメントと、川砂及び砂岩砕石を用いたコンクリートの結果で
ある。細骨材の全てに高炉スラグ細骨材を用いても、結晶性の高い粗骨材を用いたコンク
リートの表面に形成される二水石こうの膜には、破損箇所が発生する。しかし、質量変化
によって判断される硫酸に対する抵抗性は、細骨材に川砂を用いたものよりも、はるかに
高いものになっている。
【００８４】
図２２の写真は、細骨材の全てに高炉スラグ細骨材を用いたコンクリートの硫酸劣化に
及ぼす水結合材比の影響を調べた結果である。水結合材比の小さいものほど、表面の劣化
が少ないことが分かる。また、図２３は、高炉スラグ細骨材を用いたコンクリートの表面
に硫酸との反応によって生じた、二水石こうの膜の総細孔容積と水結合材比の関係を示し
たものである。なお、細孔径分布は、水銀圧入法により、３ｎｍから１２０，０００ｎｍ
の範囲の細孔を測定している。この図より、水結合材比が小さいものほど、総細孔容積が
小さくなっていることが分かる。すなわち、水結合材比を小さくすれば、密実な二水石こ
うが生成され、二水石こうの膜に発生する破損箇所が少なくなると考えられる。
【００８５】
（実験のまとめ）
硫酸と接するモルタル及びコンクリートの表面に形成される二水石こうの膜は、硫酸に
よる侵食を抑制する効果がある。しかし、結晶性の高い骨材を用いた場合には、セメント
の水和によって生成された水酸化カルシウムが骨材周辺に集積し、強度的に弱い二水石こ
うが生成され、二水石こうの膜自身が剥がれやすくなる。これに対して、非晶質な高炉ス
ラグ細骨材を細骨材の全てに用いた場合は、緻密な二水石こうの膜を形成でき、硫酸に対
する侵食を大幅に抑制することが可能となる。細骨材の全てに高炉スラグ細骨材を用いて
も、結晶性の高い粗骨材を用いた場合には、二水石こうの膜に欠損箇所が生じる。しかし
、５％の濃度の硫酸に５６日間浸漬させた結果からは、細骨材の全てに高炉スラグ細骨材
を用いれば、川砂を用いたコンクリートに比べて、著しく硫酸に対して高い抵抗性を持っ
たコンクリートを製造することが可能である。
【００８６】
［浸漬期間×硫酸濃度に対する侵食深さ等の特性について］
次に、浸漬期間×硫酸濃度に対する侵食深さ等の特性について、図２４〜図２６を用い
て説明する。
【００８７】
（侵食深さ）
図２４は、浸漬期間×硫酸濃度に対するモルタルの侵食深さの変化を示したグラフであ
る。図２５は、浸漬期間×硫酸濃度に対するコンクリートの侵食深さの変化を示したグラ
フである。普通モルタル、本発明の構成に相当する耐硫酸性水和固化体モルタル、普通コ
ンクリート及び本発明の構成に相当する耐硫酸性水和固化体の侵食深さの測定結果につい
て表１３にまとめて示す。
【００８８】
【表１３】
【００８９】
図２４に示すように、硫酸による侵食深さは、耐硫酸性水和固化体モルタルの場合、普
通モルタルに比べて小さく、７倍ほどの耐硫酸性があることが分かる。また、図２５に示
すように、耐硫酸性水和固化体の場合、普通コンクリートに比べて６倍ほどの耐硫酸性が
あることが分かる。
【００９０】
（従来技術との比較）
図２６は、浸漬期間に対するコンクリートの相対質量の変化を比較したグラフである。
この図には、本発明の構成に相当する耐硫酸性水和固化体と、比較対象としての普通コン
クリートと、従来技術（上記の特許文献１に示された試験番号９）の結果が示してある。
表１４に相対質量（％）を、表１５に配合を示す。図２６に示すように、本発明の耐硫酸
性水和固化体の相対質量は、普通コンクリートや従来技術のように硫酸浸漬期間の経過に
従って低下することがなく、普通コンクリートや従来技術に比べて耐硫酸性に優れている
ことが分かる。
【００９１】
【表１４】
【００９２】
【表１５】
【００９３】
［二水石こうの膜を形成する骨材の判定試験］
次に、高炉スラグ細骨材が、硫酸浸漬時に二水石こうの膜を形成する作用を十分に発揮
し得る高炉スラグ細骨材（Ａ）であるか否かを判定するための試験（二水石こうの膜を形
成する骨材の判定試験）について説明する。
【００９４】
この試験の手順としては、まず、試料（細骨材）を０．３〜０．６ｍｍ粒子にふるい分
け、０．２０ｇずつ４つ量り、各試料を試験管（φ１２×１２０ｍｍ）に入れる。そして
、試料を入れた試験管に質量パーセント濃度５％の硫酸溶液４ｍｌをそれぞれ加える。続
いて、１５分、３０分、４５分、６０分間それぞれ浸漬し、各浸漬時間経過後、漏斗にセ
ットしたろ紙（５Ｂ）上に試料を取り出し、蒸留水で８回洗浄する。洗浄終了後、アルミ
製容器にろ紙ごと試料を移し、５０℃の真空乾燥機で１２時間乾燥させる。乾燥後、試料
の形を崩さずに、蛍光Ｘ線分析により硫黄の含有量を測定する。
【００９５】
この測定の結果、十分な硫黄の含有量が認められれば、その試料は、硫酸浸漬時に二水
石こうの膜を形成する作用を十分に発揮し得る高炉スラグ細骨材（Ａ）であると判定する
ことができ、本発明のモルタル又はコンクリート用組成物用の高炉スラグ細骨材（Ａ）と
して用いることが可能である。
【００９６】
次に、この「二水石こうの膜を形成する骨材の判定試験」による高炉スラグ細骨材、下
水汚泥溶融スラグ及び銅スラグの試験結果の一例について説明する。
【００９７】
（高炉スラグ細骨材）
図１８に示すようなＸ線強度分布を有する非晶質な高炉スラグ細骨材と、結晶化した高
炉スラグ細骨材とを用いて、「二水石こうの膜を形成する骨材の判定試験」を行った結果
を示したものが図２７及び表１６である。測定された硫黄の吸着量をＸ線強度で示してい
る。図２７及び表１６に示すように、非晶質な高炉スラグ細骨材は硫黄の吸着量が多い。
一方、結晶化した高炉スラグ細骨材は、硫酸浸漬時間の経過とともに硫黄の吸着量が多く
なっていくことが分かる。
【００９８】
【表１６】
【００９９】
図２８は、結晶化させた高炉スラグ細骨材の割合を変更して得られたモルタルの相対質
量の経時変化を示したグラフである。濃度５％の硫酸に浸漬させたものである。相対質量
の測定結果（結晶化させた高炉スラグ細骨材の割合が０％と１００％の場合）を表１７に
示す。図２９は、結晶化させた高炉スラグ細骨材の割合（α）を変更して得られたモルタ
ルの硫酸浸漬後（浸漬期間２８日）の断面を示した写真である。図２８及び図２９に示す
ように、結晶化させた高炉スラグ細骨材の割合（α）が高いモルタルほど相対質量の減少
率は大きく、割合（α）が低いモルタルほど相対質量の減少率は小さく、耐硫酸性に優れ
ていることが分かる。
【０１００】
【表１７】
【０１０１】
（種々の高炉スラグ細骨材）
一般に入手可能な製品、摩砕処理前の原料、土工用の３つの高炉スラグ細骨材について
、「二水石こうの膜を形成する骨材の判定試験」を行った結果が図３０及び表１８である
。測定された硫黄の吸着量をＸ線強度で示している。なお、上記において、「原料」と「
製品」の違いは、摩砕処理（ガラスのとげを取り除く処理）が行われているか否かであり
、反応性の活性化などは行われていない。また、「土工用」は、「製品」や「原料」に比
べて塩基度の著しく低いものである。
【０１０２】
【表１８】
【０１０３】
図３１は、種々の高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの相対質量の経時変化を示したグ
ラフである。濃度５％の硫酸に浸漬させたものである。相対質量の測定結果を表１９に示
す。また、図３２は、種々の高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの硫酸浸漬後（浸漬期間
５６日）の断面を示した写真である。図３０〜図３２に示すように、「二水石こうの膜を
形成する骨材の判定試験」で硫黄の吸着が確認されている骨材は、塩基度および摩砕処理
の有無に関係なく、二水石こうを形成し、耐硫酸性を向上させることが分かる。
【０１０４】
【表１９】
【０１０５】
（下水汚泥溶融スラグ及び銅スラグ）
図３３は、下水汚泥溶融スラグ及び銅スラグのＸ線回折分析結果を示したグラフである
。図３３に示すように、下水汚泥溶融スラグ、銅スラグいずれも非晶質な骨材ということ
ができる。これらの骨材について、「二水石こうの膜を形成する骨材の判定試験」を行っ
た結果が図３４及び表２０である。測定された硫黄の吸着量をＸ線強度で示している。図
３４及び表２０に示すように、下水汚泥溶融スラグ、銅スラグいずれも硫黄の吸着は見ら
れない。
【０１０６】
【表２０】
【０１０７】
図３５は、この下水汚泥溶融スラグを用いたモルタルの相対質量の経時変化を示したグ
ラフである。図３５に示すように、濃度５％の硫酸浸漬によって相対質量は経時的に減少
することが分かる。これらの結果から、非晶質な骨材であっても「二水石こうの膜を形成
する骨材の判定試験」において硫黄の吸着が確認されない骨材には、二水石こうの膜は形
成されない、ということができる。
【０１０８】
［水結合材比（Ｗ／Ｄ）に対する相対質量の変化特性について］
図３６は、水結合材比（Ｗ／Ｄ）に対する相対質量の変化の一例を示したグラフであり
、（ａ）は普通コンクリート、（ｂ）は本発明のコンクリートのグラフである。図３６に
示すように、普通コンクリートではＷ／Ｄが変わると相対質量は大きく変化する。一方、
本発明のコンクリートではＷ／Ｄが変わっても相対質量はあまり変化しないことが分かる
。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉スラグ細骨材（Ａ）、並びに高炉スラグ微粉末（Ｂ）及びポルトランドセメント（
Ｃ）を含む結合材（Ｄ）を含有するモルタル又はコンクリート用組成物であって、高炉ス
ラグ細骨材（Ａ）は非晶質であり、高炉スラグ微粉末（Ｂ）の比表面積がブレーン値で２
５００〜７０００ｃｍ２／ｇであり、かつ、結合材（Ｄ）に対するポルトランドセメント
（Ｃ）の質量比（Ｃ／Ｄ）が０．３〜０．９であることを特徴とするモルタル又はコンク
リート用組成物。
【請求項２】
結合材（Ｄ）１００質量部に対して、高炉スラグ細骨材（Ａ）を５０〜１０００質量部
を含むことを特徴とする請求項１に記載のモルタル又はコンクリート用組成物。
【請求項３】
ポルトランドセメント（Ｃ）が普通ポルトランドセメントであることを特徴とする請求
項１又は２に記載のモルタル又はコンクリート用組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のモルタル又はコンクリート用組成物を成形してな
る成形品。
【請求項５】
硫酸に接することで表面に二水石こう層が形成されてなることを特徴とする請求項４に
記載の成形品。
【請求項６】
下水道配管として用いられることを特徴とする請求項４又は５に記載の成形品。
【請求項７】
海洋構造物として用いられることを特徴とする請求項４又は５に記載の成形品。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のモルタル又はコンクリート用組成物を用いてモル
タル表面又はコンクリート表面を補修するモルタル又はコンクリートの補修方法。
【請求項１】
高炉スラグ細骨材（Ａ）、並びに高炉スラグ微粉末（Ｂ）及びポルトランドセメント（
Ｃ）を含む結合材（Ｄ）を含有するモルタル又はコンクリート用組成物であって、高炉ス
ラグ細骨材（Ａ）は非晶質であり、高炉スラグ微粉末（Ｂ）の比表面積がブレーン値で２
５００〜７０００ｃｍ２／ｇであり、かつ、結合材（Ｄ）に対するポルトランドセメント
（Ｃ）の質量比（Ｃ／Ｄ）が０．３〜０．９であることを特徴とするモルタル又はコンク
リート用組成物。
【請求項２】
結合材（Ｄ）１００質量部に対して、高炉スラグ細骨材（Ａ）を５０〜１０００質量部
を含むことを特徴とする請求項１に記載のモルタル又はコンクリート用組成物。
【請求項３】
ポルトランドセメント（Ｃ）が普通ポルトランドセメントであることを特徴とする請求
項１又は２に記載のモルタル又はコンクリート用組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のモルタル又はコンクリート用組成物を成形してな
る成形品。
【請求項５】
硫酸に接することで表面に二水石こう層が形成されてなることを特徴とする請求項４に
記載の成形品。
【請求項６】
下水道配管として用いられることを特徴とする請求項４又は５に記載の成形品。
【請求項７】
海洋構造物として用いられることを特徴とする請求項４又は５に記載の成形品。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のモルタル又はコンクリート用組成物を用いてモル
タル表面又はコンクリート表面を補修するモルタル又はコンクリートの補修方法。
【図１】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１６】
【図１８】
【図２１】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図３０】
【図３１】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【図１９】
【図２０】
【図２２】
【図２９】
【図３２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１６】
【図１８】
【図２１】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図３０】
【図３１】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【図１９】
【図２０】
【図２２】
【図２９】
【図３２】
【公開番号】特開２０１０−１２０８（Ｐ２０１０−１２０８Ａ）
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２０４０７（Ｐ２００９−１２０４０７）
【出願日】平成２１年５月１８日（２００９．５．１８）
【出願人】（５０８１４９０２１）
【出願人】（０００２１１２３７）ランデス株式会社 (35)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１８日（２００９．５．１８）
【出願人】（５０８１４９０２１）
【出願人】（０００２１１２３７）ランデス株式会社 (35)
【Ｆターム（参考）】
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