混和材及びこれを用いたセメント組成物
【課題】若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度を低下させずに、可使時間を６０分程度と長く確保する。
【解決手段】混和材は、カルシウムアルミネートと無機硫酸塩とが所定の質量比で混合された急硬成分に対して所定の割合でアルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類からなる凝結調整剤を含む。カルシウムアルミネートのガラス化率は８０％以上であり、凝結調整剤のいずれか１種を１００質量％とするとき他の２種を２５〜３００質量％含む。凝結調整剤の少なくとも１種が、この選ばれた１種の凝結調整剤の総量を１００質量％とするとき、平均粒径４５〜９０μｍ以下の第１粒子１０〜４５質量％と、平均粒径９０〜１５０μｍ以下の第２粒子３０〜７０質量％と、平均粒径１５０〜５００μｍ以下の第３粒子５〜３０質量％とを含み、かつ第２粒子を上記第１及び第３粒子より多く含む。
【解決手段】混和材は、カルシウムアルミネートと無機硫酸塩とが所定の質量比で混合された急硬成分に対して所定の割合でアルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類からなる凝結調整剤を含む。カルシウムアルミネートのガラス化率は８０％以上であり、凝結調整剤のいずれか１種を１００質量％とするとき他の２種を２５〜３００質量％含む。凝結調整剤の少なくとも１種が、この選ばれた１種の凝結調整剤の総量を１００質量％とするとき、平均粒径４５〜９０μｍ以下の第１粒子１０〜４５質量％と、平均粒径９０〜１５０μｍ以下の第２粒子３０〜７０質量％と、平均粒径１５０〜５００μｍ以下の第３粒子５〜３０質量％とを含み、かつ第２粒子を上記第１及び第３粒子より多く含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルシウムアルミネート及び無機硫酸塩の急硬成分に、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類からなる凝結調整剤を含む混和材と、この混和材を普通ポルトランドセメント等のセメント鉱物に含むセメント組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カルシウムアルミネートと無機硫酸塩とが重量比で１：（０．５〜３）の割合で混合された急硬成分をセメント鉱物に対して内割で１５〜３５％含む急硬セメントを主成分とし、この急硬セメントに対して内割重量でアルミン酸ナトリウム０．２〜５％、無機炭酸塩０．２〜５％及びカルボン酸類０．１〜２％を含む超速硬セメント組成物（例えば、特許文献１参照。）が開示されている。
このように構成された超速硬セメント組成物では、このセメント組成物に注水した後、少なくとも２０分以上の硬化時間（可使時間）を保持できるとともに、１時間後の圧縮強度が１９．６Ｎ／ｍｍ2以上となる。またその後の圧縮強度も順調に延び、長期耐久性に優れ、更に硬化体に斑点化現象を起こさないようになっている。
【０００３】
また、ポルトランドセメント又はポルトランドセメントを含む混合セメントからなるセメント成分と、このセメント成分に対して内割りで２〜５０重量％の速硬成分と、セメント成分及び速硬成分の合計重量に対して０．１〜５重量％の凝結調整剤とを含む温度緩衝型速硬性組成物（例えば、特許文献２参照。）が開示されている。この温度緩衝型速硬性組成物では、速硬成分が、アルミン酸カルシウムを主成分とする微粉冶金滓４０〜９５重量％及びII型無水石膏５〜６０重量％の混合物に、炭酸アルカリが内割で１〜１０重量％添加され、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム及び硫酸アルミニウムからなる群より選ばれた１種又は２種以上が１〜１０重量％添加される。更に凝結調整剤が有機酸系凝結遅延剤と硫酸アルカリからなる。
このように構成された温度緩衝型速硬性組成物は、セメント成分、速硬成分及び凝結調整剤の所定量を添加混合して容易に調製することができ、混練水量３０〜１００重量％にて混練することにより、高強度の硬化体を得ることができる。この結果、温度緩衝型速硬性組成物を用いれば、幅広い施工温度において、安定かつ良好な凝結特性及び作業性を確保できるようになっている。
【０００４】
またカルシウムアルミネート、ポリアクリル酸類、ホウ酸類、炭酸塩及びカルボン酸類を含有するセメント組成物（例えば、特許文献３参照。）が開示されている。
このように構成されたセメント組成物は、流動性と可使時間を長く確保でき、適度な硬度時間を有するとともに、良好な強度を十分に発現でき、更に耐火性や高温強度に優れるとしている。
更に水以外の材料を予め混合しておくプレミックスモルタルであって、Ｊ14漏斗の流下時間が３〜５秒であり、静置フローが１６０ｍｍ以下であり、バラスト道床に注入して得られた注入体の材齢２時間での圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ2以上である軌道用プレミックスモルタル（例えば、特許文献４参照。）が開示されている。
このように構成された軌道用プレミックスモルタルをバラスト道床に注入することで、コンクリート道床化する際、バラスト道床への軌道用プレミックスモルタルの円滑な注入と、バラスト道床の勾配部分でも１種類の軌道用プレミックスモルタル（グラウト）の使用で済み、現場での施工作業を平易化することができる。
【特許文献１】特公平３−４１４２０号公報（請求項１、明細書第２頁右欄第２８行目〜同頁右欄３３行目）
【特許文献２】特許第３１２５３１６号公報（請求項１、段落番号［００２８］、段落番号［００３９］）
【特許文献３】特開平６−３２６４２号公報（請求項１、段落番号［００６６］）
【特許文献４】特開２００６−２２４７３号公報（請求項１、段落番号［０００７］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の特許文献１に示された超速硬セメントでは、若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度を低下させずに、可使時間を６０分程度と長く確保することが難しく、また硬化体に斑点の発生が認められ、この部分が欠陥となって長期的な強度も低下する不具合があった。ここで、材齢とは、セメント組成物に水を加えた混合物の練り上がり直後から測定した時間をいい、若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度とは、セメント組成物に水を加えた混合物の練り上がり直後から３時間経過したときの硬化体の圧縮強度をいう。また、可使時間とは、セメント組成物に水を加えた混合物の練り上がり直後からこの混合物に流動性がなくなるまでの時間をいう。
また、上記従来の特許文献１に示された超速硬セメントでは、注水後の混練温度が異なると凝結時間が変化してしまうという凝結時間の温度依存性が大きく、特に混練装置の違いによる凝結時間の温度依存性が大きい問題点があった。
また、上記従来の特許文献１に示された超速硬セメントでは、可使時間を長くするために、凝結調整剤の添加量を多くすると、若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度が低下する問題点もあった。
また、上記従来の特許文献２に示された温度緩衝型速硬性組成物では、カルシウムアルミネートが粉末冶金滓であるため、硬化体の圧縮強度が低下し、凝結時間の温度依存性が未だ大きい問題点があった。
また、上記従来の特許文献３に示されたセメント組成物では、無水石膏等の無機炭酸塩を使用しないため、若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度が低い問題点があった。
更に、上記従来の特許文献４に示された軌道用プレミックスモルタルでは、施工現場の温度が季節等により異なるため、温度に応じて凝結添加剤の添加量を変化させる等の調整を行わなければならず、また施工後のひび割れを防止すべく、収縮を小さくして寸法安定性を確保するために、膨張材を別途添加しなければならない問題点もあった。
【０００６】
本発明の第１の目的は、若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度を低下させずに、可使時間を６０分程度と長く確保することができ、また硬化体に斑点が発生するのを防止できる、混和材及びこれを用いたセメント組成物を提供することにある。
本発明の第２の目的は、注水後の混練温度が異なっても凝結時間が殆ど変化せず、凝結時間の温度依存性が小さくすることができる、混和材及びこれを用いたセメント組成物を提供することにある。
本発明の第３の目的は、軌道工事用のモルタルや補強用のグラウト材に適用することができるとともに、膨張材を添加しなくても所定の寸法安定性（収縮率）を確保することができる、混和材及びこれを用いたセメント組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、カルシウムアルミネートと無機硫酸塩とが質量比で１：（０．５〜３）の割合で混合された急硬成分に対して内割でアルミン酸ナトリウム０．２〜３５．０質量％、無機炭酸塩０．２〜３５．０質量％及びカルボン酸類０．１〜１５．０質量％からなる凝結調整剤を含む混和材の改良である。
その特徴ある構成は、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類からなる凝結調整剤のうちのいずれか１種を１００質量％とするとき他の２種をそれぞれ２５〜３００質量％含み、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩又はカルボン酸類のうちの少なくとも１種の凝結調整剤が、この選ばれた１種の凝結調整剤の総量を１００質量％とするとき、平均粒径４５μｍを越えかつ９０μｍ以下の第１粒子１０〜４５質量％と、平均粒径９０μｍを越えかつ１５０μｍ以下の第２粒子３０〜７０質量％と、平均粒径１５０μｍを越えかつ５００μｍ以下の第３粒子５〜３０質量％とを含み、かつ第２粒子を第１及び第３粒子より多く含むところにある。
【０００８】
この請求項１に記載された混和材では、カルシウムアルミネートのガラス化率を８０％以上としたので、上記混和材を含むセメント組成物に水を加えて混合した後に硬化させた硬化体の若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度を低下させずに、可使時間を６０分程度と長く確保することができ、また硬化体に斑点が発生するのを防止でき、更に混和材を含むセメント組成物に水を加えた後の混練温度が異なっても凝結時間が殆ど変化せず、凝結時間の温度依存性が小さくすることができる。
またアルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類の混合割合を上記範囲とし、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩又はカルボン酸類のうちの少なくとも１種の凝結調整剤の第１〜第３粒子の混合割合をそれぞれ上記範囲とし、更に第２粒子を第１及び第３粒子より多く含む凝結調整剤と、セメント鉱物と、急硬成分とからなるセメント組成物に、水を加えて混合すると、反応開始が速やかに開始し、水和反応が順調に継続する、即ち急激な反応を抑え、連続的に穏やかな水和反応が起こるようにすることにより、有益なエトリンガイト［３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・３ＣａＳＯ4・３２Ｈ2Ｏ］又はモノサルフェート［３（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣａＳＯ4・１２Ｈ2Ｏ）］のいずれか一方又は双方が速やかに生成される。この結果、上記セメント組成物に注水して硬化させた硬化体の若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度を低下させずに、確実に可使時間を６０分程度と長く確保することができるとともに、凝結時間の温度依存性を更に小さくすることができる。
また混和材１００質量％に対してセメント１００〜１０００質量％及び水５０〜７００質量％を混合してセメントペーストを調製したときに、可使時間が５５〜７５分であることが好ましい。
また混和材及びセメントの合計１００質量％に対して水４５〜５５質量％を混合して調製したセメントペースト、即ち水結合材比率４５〜５５％のセメントペーストの可使時間が５５〜７５分であるときに、材齢３時間の圧縮強度が４．５Ｎ／ｍｍ2以上であることが好ましい。この場合、環境温度が５℃と低くても、即ち周囲の雰囲気温度が５℃であり、セメントや混和材等の材料の温度が５℃であり、水の温度が５℃であっても、４．５Ｎ／ｍｍ2以上の材齢３時間の圧縮強度が得られる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載された混和材をセメント鉱物と混和材の合計量に対して内割で１０〜４０質量％含むセメント組成物である。
請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明であって、更にセメント鉱物と混和材の合計量を１００質量％とするとき、粒径９０〜３０００μｍの砂を１００〜２００質量％含むことを特徴とする。
混和材中の凝結調整剤は、水に溶解することにより反応し、凝結の調整や強度の発現増進の効果が現れる。しかし、セメント鉱物と混和材の混合物（結合材）の合計量に対する水の混合割合（水結合材比率）が小さい場合、溶解速度が変化し、凝結性状が変化する場合がある。このため、請求項３に記載されたセメント組成物では、上記セメント鉱物と混和材と水の混合物中に砂を入れることで混練時に、砂により材料が良く撹拌され、水結合材比率が小さくても、凝結調整剤の溶け方が改善され、凝結性状が安定する。また、材料中に砂が比較的多く混入しているため、水結合材比率が小さい状態で混練しても、凝結調整剤が溶解して反応が促進される。
請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明であって、更にセメント鉱物と混和材の合計量を１００質量％とするとき、ポゾラン物質を０．１〜５０質量％更に含むことを特徴とする。
この請求項６に記載されたセメント組成物では、セメント鉱物と混和材と水の混合物にポゾラン物質を添加することにより、水酸化カルシウムＣａ(ＯＨ)2と二酸化ケイ素ＳｉＯ2が反応してケイ酸カルシウムＣａＳｉＯ2（セメントゲル）になるポゾラン反応が進むので、セメント粒子間の空隙を超微粒子のアモルファスシリカで充填され、セメントマトリックスの組織構造を緻密化することができる。
【００１０】
請求項７に係る発明は、請求項５又は６に係る発明であって、更に水と混練してモルタルを調製したときに、Ｊ14漏斗の流下時間が３〜５秒であり、静置フローが１６０ｍｍ以下であり、バラスト道床に注入して得られた注入体の材齢２時間での圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ2以上であることを特徴とする。
この請求項７に記載されたセメント組成物では、このセメント組成物を含むモルタルをバラスト道床に注入してコンクリート道床化するときに、バラスト道床への上記モルタルの円滑な注入と、バラスト道床の勾配部分に対するコテ仕上げの容易性とを同時に満足させることができる。
またセメント組成物を含むモルタルを補修用又は補強用に用いる場合、水と混練してモルタルを調製したときに、Ｊ14漏斗の流下時間が６〜１０秒であり、材齢３時間の圧縮強度が５Ｎ／ｍｍ2以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、カルシウムアルミネートと無機硫酸塩とが所定の割合で混合された急硬成分に、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類からなる凝結調整剤を含む混和材において、上記カルシウムアルミネートのガラス化率を８０％以上にし、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類の混合割合を所定の範囲に設定し、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩又はカルボン酸類のうちの少なくとも１種の凝結調整剤の第１〜第３粒子の混合割合を所定の範囲に設定し、更に第２粒子を第１及び第３粒子より多く含むように設定したので、この混和材を含むセメント組成物に水を加えて混合した後、硬化させた場合、硬化体の若材齢（材齢３時間程度）で圧縮強度を低下させずに、可使時間を６０分程度と長く確保することができる。また硬化体に斑点が発生しないので、この斑点部分が欠陥となって長期的な硬化体の強度の低下を招くという事態の発生を防止できる。また注水後の混練温度が異なっても凝結時間が殆ど変化せず、凝結時間の温度依存性が小さくすることができる。この結果、どのような作業環境であっても、混和材を含むセメント組成物に注水して得られた混練物の粘性変化が略同一の条件で混練作業、打設作業又は塗布作業等を行うことができる。また混和材を含むセメント組成物に注水すると、エトリンガイト［３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・３ＣａＳＯ4・３２Ｈ2Ｏ］又はモノサルフェート［３（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣａＳＯ4・１２Ｈ2Ｏ）］のいずれか一方又は双方が生成され、上記エトリンガイトやモノサルフェートが六価クロムを吸収できる。この結果、環境を汚染する有害物質として挙げられている六価クロムが地中に拡散されるのを防止できる。
【００１２】
またセメント鉱物と混和材の合計量を１００質量％とするとき、粒径９０〜３０００μｍの砂を１００〜２００質量％含めば、混練時に砂により材料が良く撹拌され、水結合材比率が小さくても、凝結調整剤の溶け方が改善され、凝結性状が安定する。また材料中に砂が比較的多く混入しているため、水結合材比率が小さい状態で混練しても、凝結調整剤が溶解して反応が促進される。この結果、凝結の状態や強度発現性が良好になる。
またセメント鉱物と混和材の合計量を１００質量％とするとき、ポゾラン物質を０．１〜５０質量％更に含めば、ポゾラン反応が進むので、セメント粒子間の空隙を超微粒子のアモルファスシリカで充填される。この結果、セメントマトリックスの組織構造を緻密化することができる。
更に水と混練してモルタルを調製したときに、Ｊ14漏斗の流下時間が３〜５秒であり、静置フローが１６０ｍｍ以下であり、バラスト道床に注入して得られた注入体の材齢２時間での圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ2以上であれば、このモルタルをバラスト道床に注入してコンクリート道床化するときに、バラスト道床への上記モルタルの円滑な注入と、バラスト道床の勾配部分に対するコテ仕上げの容易性とを同時に満足させることができる。この結果、道床の勾配部分でも１種類のモルタルを使用するだけで済み、現場での施工作業を平易化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に本発明を実施するための最良の形態を説明する。
混和材は、カルシウムアルミネートと無機硫酸塩とが質量比で１：（０．５〜３）の割合で混合された急硬成分に対して、内割でアルミン酸ナトリウム０．２〜３５．０質量％、好ましくは０．４〜５．０質量％と、無機炭酸塩０．２〜３５．０質量％、好ましくは０．４〜５．０質量％と、カルボン酸類０．１〜１５．０質量％、好ましくは０．２〜２．０質量％とからなる凝結調整剤を含む。カルシウムアルミネートの組成としては、１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＸ2（Ｘはハロゲン元素である。）、３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3などが挙げられる。また無機硫酸塩としては、無水石膏（組成：ＣａＳＯ4）、硫酸ナトリウム等が挙げられる。更に無機炭酸塩としては、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等が挙げられ、カルボン酸類としては、クエン酸、酒石酸、グルコン酸又はリンゴ酸、或いはこれらの酸のナトリウム、カリウム、カルシウム等の水溶性塩が挙げられる。
【００１４】
ここで、カルシウムアルミネートと無機硫酸塩との混合割合を１：（０．５〜３）の範囲に限定したのは、この範囲外ではセメントペーストの可使時間（作業時間）が短くなるか、或いは硬化体の若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度が低下してしまうからである。アルミン酸ナトリウムの急硬成分に対する混合割合を内割で０．２〜３５．０質量％の範囲に限定したのは、０．２質量％未満では硬化体が所定の圧縮強度に達せず、３５．０質量％を越えると凝結調整剤を用いてもセメントペーストの可使時間が６０分程度、具体的には５５〜７５分という比較的長い時間を確保できないからである。また無機炭酸塩の急硬成分に対する混合割合を内割で０．２〜３５．０質量％の範囲に限定し、カルボン酸類の急硬成分に対する混合割合を内割で０．１〜１５．０質量％の範囲に限定したのは、これらの範囲外では施工に必要な作業時間（セメントペーストの可使時間）を確保できないか、或いは硬化体の圧縮強度が低下するからである。
【００１５】
なお、セメントペーストとは、混和材１００質量％に対して、セメント１００〜１０００質量％、好ましくは２００〜５００質量％と、水５０〜７００質量％、好ましくは１００〜４００質量％とを混合して調製したものであり、硬化体とは、上記セメントペーストを硬化させたものである。また混和材及びセメントの合計１００質量％に対して水４５〜５５質量％、好ましくは４８〜５２質量％を混合して調製したセメントペースト、即ち水結合材比率４５〜５５％、好ましくは４８〜５２％のセメントペーストを硬化させた硬化体の材齢３時間の圧縮強度は４．５Ｎ／ｍｍ2以上であることが好ましい。ここで、混和材１００質量％に対するセメントの混合割合を１００〜１０００質量％の範囲に限定したのは、１００質量％未満ではコスト的に不経済でありまた凝結時間の調整が難しくなって可使時間が短くなるという不具合があり、１０００質量％を越えると若齢材の圧縮強度が低下するという不具合があるからである。また混和材１００質量％に対する水の混合割合を５０〜７００質量％の範囲に限定したのは、５０質量％未満では流動性が悪くなり、７００質量％を越えると材料分離を生じるとともに圧縮強度が低くなってしまうからである。また混和材及びセメントの合計１００質量％に対する水の混合割合を４５〜５５質量％の範囲に限定したのは、４５質量％未満では流動性が悪くなって硬化体の強度にばらつきが多くなるという不具合があり、５５質量％を越えると材料分離を生じて硬化体の強度にばらつきが多くなるという不具合があるからである。更に硬化体の材齢３時間の圧縮強度を４．５Ｎ／ｍｍ2以上に限定したのは、４．５Ｎ／ｍｍ2未満では道路舗装等に使用したときに強度が低く開放（道路閉鎖の解除）ができないからである。
【００１６】
本発明の混和材の特徴ある構成は、カルシウムアルミネートのガラス化率（非結晶化率）を８０％以上、好ましくは８０〜９８％、更に好ましくは９０〜９５％としたところにある。ここで、カルシウムアルミネートのガラス化率を８０％以上に限定したのは、８０％未満では、可使時間を長くしたときの強度発現性が低下するからである。また、カルシウムアルミネートのガラス化率が９８％を越えると、歩留まりが低下して製造コストを押上げるため好ましくない。なお、上記カルシウムアルミネートのガラス化率（％）は、試料を粉末Ｘ線回折法により分析し、メインピークの高さの比により算出した。
【００１７】
一方、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類からなる凝結調整剤のうちのいずれか１種を１００質量％とするとき他の２種をそれぞれ２５〜３００質量、好ましくは５０〜２００質量％、更に好ましくは６０〜１６０質量％含む。例えば、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩又はカルボン酸類のうちの任意の１種としてアルミン酸ナトリウムを選び、アルミン酸ナトリウムを混和材の総量に対して０．４質量％含み、無機炭酸塩を混和材の総量に対してそれぞれ０．６質量％％含み、カルボン酸類を混和材の総量に対して０．４質量％含む場合、アルミン酸ナトリウムを基準（１００質量％）として、無機炭酸塩及びカルボン酸類がそれぞれ１５０質量％及び１００質量％含むことになり、上記設定範囲内となる。またアルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩又はカルボン酸類のうちの少なくとも１種の凝結調整剤が、この選ばれた１種の凝結調整剤の総量を１００質量％とするとき、平均粒径４５μｍを越えかつ９０μｍ以下の第１粒子１０〜４５質量％、好ましくは１５〜４０質量％と、平均粒径９０μｍを越えかつ１５０μｍ以下の第２粒子３０〜７０質量％、好ましくは３５〜６５質量％と、平均粒径１５０μｍを越えかつ５００μｍ以下の第３粒子５〜３０質量％、好ましくは１０〜２５質量％とを含む。第１〜第３粒子の平均粒径が上記範囲に限定されるのは、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩又はカルボン酸類のうちのいずれか１種でもよく、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類からなる群より選ばれた２種でもよく、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類の全てでもよい。また上記選ばれた１種の凝結調整剤が第１〜第３粒子のみからなる場合には、第１〜第３粒子の合計が１００質量％となり、上記選ばれた１種の凝結調整剤が第１〜第３粒子の他に平均粒径４５μｍ未満の微粒子などを含む場合には、第１〜第３粒子の合計は１００質量％未満となる。更に第２粒子を第１及び第３粒子より多く含む。なお、第３粒子は第１粒子と同量か或いは第１粒子より多く含むことが好ましい。
【００１８】
ここで、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類からなる凝結調整剤のうちのいずれか１種を１００質量％とするとき他の２種をそれぞれ２５〜３００質量の範囲に限定したのは、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類の混和材の総量に対する混合割合が比較的広いため、上記選ばれた１種の凝結調整剤の総量より他の種類の凝結調整剤の総量が遙かに多く、かつ他の種類の凝結調整剤の第３粒子の混合割合が上記設定範囲より大幅に多い場合、他の種類の凝結調整剤の影響が大きくなってしまい、硬化体の若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度を低下させずにセメントペーストの可使時間を６０分程度、具体的には５５〜７５分と長く確保することができないからである。また、第１粒子の混合割合を１０〜４５質量％の範囲に限定したのは次の理由に基づく。第１粒子の混合割合が１０質量％未満であると、混和材を含むセメント組成物に注水した場合、反応初期に溶解する薬剤（選ばれた凝結調整剤）が少なくなり、反応開始が遅れるか、或いは凝結の遅延作用が小さくなって凝結が速く進行してしまうため、エトリンガイト［３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・３ＣａＳＯ4・３２Ｈ2Ｏ］やモノサルフェート［３（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣａＳＯ4・１２Ｈ2Ｏ）］等の水和物の生成等に悪影響を与え、若材齢強度（材齢３時間程度）の発現性が悪くなると考えられるからである。第１粒子の混合割合が４５質量％を越えると、混和材を含むセメント組成物に注水した場合、反応初期に薬剤（選ばれた凝結調整剤）が多く溶解し、初期の反応が急激に進むか、或いは凝結の遅延作用が大きくなって凝結が遅く進行してしまうため、エトリンガイト等の水和物の生成等に悪影響を与え、若材齢強度（材齢３時間程度）の発現性が悪くなると考えられるからである。
【００１９】
第２粒子の混合割合を３０〜７０質量％の範囲に限定したのは次の理由に基づく。第２粒子の混合割合が３０質量％未満であると、混和材を含むセメント組成物に注水した場合、反応中期に溶解する薬剤（選ばれた凝結調整剤）が少なくなり、水和反応が順調に継続しなくなってしまうため、エトリンガイト等の水和物の生成等に悪影響を与え、若材齢強度（材齢３時間程度）の発現性が悪くなると考えられるからである。第２粒子の混合割合が７０質量％を越えると、混和材を含むセメント組成物に注水した場合、反応中期に溶解する薬剤（選ばれた凝結調整剤）が多くなり、初期から中期にかけての反応が急激に進んでしまうため、エトリンガイト等の水和物の生成等に悪影響を与え、若材齢強度（材齢３時間程度）の発現性が悪くなると考えられるからである。第３粒子の混合割合を５〜３０質量％の範囲に限定したのは次の理由に基づく。第３粒子の混合割合が５質量％未満であると、混和材を含むセメント組成物に注水した場合、反応後期に溶解する薬剤（選ばれた凝結調整剤）が少なくなり、水和反応が順調に継続しなくなってしまうため、エトリンガイト等の水和物の生成等に悪影響を与え、若材齢強度（材齢３時間程度）の発現性が悪くなると考えられるからである。第３粒子の混合割合が３０質量％を越えると、混和材を含むセメント組成物に注水した場合、反応後期に溶解する薬剤（選ばれた凝結調整剤）が多くなり、中期から後期にかけての反応が急激に進んでしまうため、エトリンガイト等の水和物の生成等に悪影響を与え、若材齢強度（材齢３時間程度）の発現性が悪くなると考えられるからである。更に第２粒子を第１及び第３粒子より多く含むとしたのは、混和材を含むセメント組成物に注水した場合、反応中期に寄与する第２粒子を比較的多めにすることにより、急激な反応を抑え、連続的に穏やかな水和反応が起こるようにし、若材齢強度（材齢３時間程度）の発現性の良い水和物を生成するためである。
【００２０】
一方、上記混和材をセメント鉱物と混和材の合計量に対して内割で１０〜４０質量％、好ましくは１５〜３０質量％含むことによりセメント組成物が調製される。セメント鉱物としては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低発熱セメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、シリカフュームセメント等が挙げられる。ここで、混和材のセメント鉱物と混和材の合計量に対する混合割合を１０〜４０質量％の範囲に限定したのは、１０質量％未満では早期材齢（若材齢）の強度発現性が低下し、４０質量％を越えると製造コストが増大するとともにセメント鉱物が少なくなって長期強度の発現性が低下するからである。なお、本発明におけるセメント組成物は、上記以外に細骨材を含むモルタルや、細骨材及び粗骨材を含むコンクリートを包含する。モルタル及びコンクリートには、必要に応じて混和材が混合される。
【００２１】
このように構成されたセメント組成物では、カルシウムアルミネートのガラス化率を８０％以上とし、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類の混合割合を所定の範囲に設定し、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩又はカルボン酸類のうちの少なくとも１種の凝結調整剤の第１〜第３粒子の混合割合を所定の範囲に設定し、更に第２粒子を第１及び第３粒子より多く含むように設定したので、このセメント組成物に、水を加えて混合すると、反応開始が速やかに開始し、水和反応が順調に継続する、即ち急激な反応を抑え、連続的に穏やかな水和反応が起こるようにすることにより、有益なエトリンガイト又はモノサルフェートのいずれか一方又は双方が速やかに生成される。この結果、上記セメント組成物に注水して硬化させた硬化体の若材齢（材齢３時間程度）で圧縮強度を低下させずに、可使時間を６０分程度と長く確保することができる。また硬化体に斑点が発生しないので、この斑点部分が欠陥となって長期的な硬化体の強度の低下を招くという事態の発生を防止できる。更に注水後の混練温度が異なっても凝結時間が殆ど変化せず、凝結時間の温度依存性が小さくすることができる。従って、どのような作業環境であっても、上記混和材を含むセメント組成物に水を加えた混練物の粘性変化が略同一の条件で混練作業、打設作業又は塗布作業等を行うことができる。
なお、上記混和材を含むセメント組成物に注水して生成されたエトリンガイト又はモノサルフェートのいずれか一方又は双方は六価クロムを吸収することができる。この結果、環境を汚染する有害物質として挙げられている六価クロムが地中に拡散されるのを防止できる。
【００２２】
一方、セメント鉱物と混和材の合計量を１００質量％とするとき、粒径９０〜３０００μｍ、好ましくは１５０〜３０００μｍの砂を１００〜２００質量％、好ましくは１００〜１５０質量％含むことができる。またセメント鉱物と混和材の合計量を１００質量％とするとき、ポゾラン物質を０．１〜５０質量％、好ましくは１〜２０質量％更に含むことができる。ポゾラン物質としては、シリカフューム、フライアッシュ、高炉スラグ、けいそう土、ゼオライトなどが挙げられる。この中でシリカフュームは、本来のポゾラン物質としての作用に加えて、高性能減水剤と組み合わせて使用することにより、モルタルの適度な注入性と勾配（カント）の仕上げ性を改善することができる。更に材料分離を防止できるという効果もある。ここで、砂の粒径を９０〜３０００μｍの範囲に限定したのは、９０μｍ未満では細かすぎて練り混ぜたときに水量が増加する上に、練り混ぜ性向上の効果が認められず、３０００μｍを越えるとモルタルの材料分離が起こり易いからである。また砂の含有割合を１００〜２００質量％の範囲に限定したのは、１００質量％未満では砂の量が少ないために練り混ぜ性向上の効果が認められない上に、モルタルの収縮率が大きくなってしまい、２００質量％を越えると強度発現性が悪くなり、材料分離が起こり易くなるからである。更にポゾラン物質の含有割合を０．１〜５０質量％の範囲に限定したのは、０．１質量％未満ではポゾラン物質含有の効果が認められず、５０質量％を越えると初期強度の発現性が悪いからである。なお、ポゾラン物質とは、それ自体は水硬性を殆どもたないけれども、水の存在のもとで水酸化カルシウムと常温で徐々に反応して不溶性の化合物を作って硬化するような微粉末状のシリカ質の物質である。
【００２３】
混和材中の凝結調整剤は、水に溶解することにより反応し、凝結の調整や強度の発現増進の効果が現れる。しかし、セメント鉱物と混和材の混合物（結合材）の合計量に対する水の混合割合（水結合材比率）が小さい場合、溶解速度が変化し、凝結性状が変化する場合がある。このため、本発明のセメント組成物では、上記セメント鉱物と混和材と水の混合物中に砂を入れることで混練時に、砂により材料が良く撹拌され、水結合材比率が小さくても、凝結調整剤の溶け方が改善され、凝結性状が安定する。また、材料中に砂が比較的多く混入しているため、水結合材比率が小さい状態で混練しても、凝結調整剤が溶解して反応が促進される。この結果、凝結の状態や強度発現性が良好になる。更にセメント鉱物と混和材と水の混合物にポゾラン物質を添加することにより、水酸化カルシウムＣａ(ＯＨ)2と二酸化ケイ素ＳｉＯ2が反応してケイ酸カルシウムＣａＳｉＯ2（セメントゲル）になるポゾラン反応が進むので、セメント粒子間の空隙を超微粒子のアモルファスシリカで充填され、セメントマトリックスの組織構造を緻密化することができる。またシリカフュームの場合、この他に、前述したように、本来のポゾラン物質としての作用に加えて、高性能減水剤と組み合わせて使用することにより、モルタルの適度な注入性と勾配（カント）の仕上げ性を改善することができる。更に材料分離を防止できるという効果もある。
【００２４】
一方、本発明のセメント組成物を水と混練して、バラスト道床用のモルタルを調製する場合、Ｊ14漏斗の流下時間が３〜５秒、好ましくは３．５〜４．５秒であり、静置フローが１６０ｍｍ以下、好ましくは１３０〜１５０ｍｍであり、バラスト道床に注入して得られた注入体の材齢２時間での圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ2以上、好ましくは１２〜１６Ｎ／ｍｍ2である。ここで、Ｊ14漏斗の流下時間を３〜５秒の範囲に限定したのは、３秒未満ではモルタルの材料分離が発生してしまい、５秒を越えるとモルタルの注入性が悪くなるからである。また静置フローを１６０ｍｍ以下に限定したのは、１６０ｍｍを越えると傾斜部分（カント）における仕上げ性が悪くなるからである。更にバラスト道床に注入して得られた注入体の材齢２時間での圧縮強度を１０Ｎ／ｍｍ2以上に限定したのは、１０Ｎ／ｍｍ2未満では実軌道に施工した場合、強度が不足するため施工後２時間で列車を走行させることができないからである。
このセメント組成物を含むモルタルをバラスト道床に注入してコンクリート道床化すると、バラスト道床への上記モルタルの円滑な注入と、バラスト道床の勾配部分に対するコテ仕上げの容易性とを同時に満足させることができる。この結果、道床の勾配部分でも１種類のモルタルを使用するだけで済み、現場での施工作業を平易化することができる。
【００２５】
また本発明のセメント組成物を水と混練して、補修用又は補強用のモルタルを調製する場合、Ｊ14漏斗の流下時間が６〜１０秒、好ましくは７〜９秒であり、材齢３時間の圧縮強度が５Ｎ／ｍｍ2以上、好ましくは７〜１５Ｎ／ｍｍ2である。ここで、Ｊ14漏斗の流下時間を６〜１０秒の範囲に限定したのは、６秒未満ではモルタルの材料分離が発生してしまい、１０秒を越えると狭い部分に注入し難いからである。また材齢３時間の圧縮強度を５Ｎ／ｍｍ2以上に限定したのは、５Ｎ／ｍｍ2未満では寒い時期の施工において、初期凍害を受けるおそれがあるからである。
【実施例】
【００２６】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
先ず使用材料の種類及び略号、即ちカルシウムアルミネート、無機硫酸塩、セメント鉱物、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類の種類及び略号を次の表１に示す。なお、表１において、『C12A7』は『１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3』であり、『C11A7F』は『１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2』である。またブレーン値は、１ｇのカルシウムアルミネート粒子の総表面積であり、ブレーン空気透過式比表面積測定法で測定される。
【００２７】
【表１】
【００２８】
上記表１中のアルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類をそれぞれ所定の平均粒径の範囲毎に混合割合を変えた。その混合割合を表２に示す。なお、表１中の『0-45』は『０μｍを越えかつ４５μｍ以下』であり、『45-90』は『４５μｍを越えかつ９０μｍ以下』であり、『90-150』は『９０μｍを越えかつ１５０μｍ以下』であり、『150-500』は『１５０μｍを越えかつ５００μｍ以下』であることを意味する。
【００２９】
【表２】
【００３０】
表２において、使用材料の略号『Al-2』、『K-2』、『Na-2』、『Ci-2』、『Ta-2』及び『CiNa-2』で示す第１〜第３粒子の混合割合は全て本発明の範囲内、即ち請求項１で設定した範囲内にあり、上記以外の使用材料の第１〜第３粒子のうちの少なくとも１種の混合割合が本発明の範囲外、即ち請求項１で設定した範囲外にある。
更に表１のカルシウムアルミネートのうち略号CA70、CA80及びCA90の化学組成毎の含有割合をガラス化率及びブレーン値とともに表３に示す。
【００３１】
【表３】
【００３２】
＜実施例１＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．６質量％と、炭酸カリウムＫ−１を０．６質量％と、クエン酸Ｃｉ−１を０．６質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を実施例１とした。
＜実施例２＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、炭酸カリウムＫ−１に替えて炭酸カリウムＫ−２を用いたこと以外は実施例１と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例２とした。
＜実施例３＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、クエン酸Ｃｉ−１に替えてクエン酸Ｃｉ−２を用いたこと以外は実施例１と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例３とした。
＜実施例４＞
炭酸カリウムＫ−１に替えて炭酸カリウムＫ−２を用いたこと以外は実施例１と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例４とした。
＜実施例５＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、炭酸カリウムＫ−１に替えて炭酸カリウムＫ−２を用い、クエン酸Ｃｉ−１に替えてクエン酸Ｃｉ−２を用いたこと以外は実施例１と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例５とした。
＜実施例６＞
炭酸カリウムＫ−１に替えて炭酸カリウムＫ−２を用い、クエン酸Ｃｉ−１に替えてクエン酸Ｃｉ−２を用いたこと以外は実施例１と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例６とした。
【００３３】
＜実施例７＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−１を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を実施例７とした。
＜実施例８＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、ソーダ灰Ｎａ−１に替えてソーダ灰Ｎａ−２を用いたこと以外は実施例７と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例８とした。
＜実施例９＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、酒石酸Ｔａ−１に替えて酒石酸Ｔａ−２を用いたこと以外は実施例７と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例９とした。
＜実施例１０＞
ソーダ灰Ｎａ−１に替えてソーダ灰Ｎａ−２を用いたこと以外は実施例７と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例１０とした。
＜実施例１１＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、ソーダ灰Ｎａ−１に替えてソーダ灰Ｎａ−２を用い、酒石酸Ｔａ−１に替えて酒石酸Ｔａ−２を用いたこと以外は実施例７と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例１１とした。
＜実施例１２＞
ソーダ灰Ｎａ−１に替えてソーダ灰Ｎａ−２を用い、酒石酸Ｔａ−１に替えて酒石酸Ｔａ−２を用いたこと以外は実施例７と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例１２とした。
【００３４】
＜実施例１３＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−１を０．６質量％と、炭酸カリウムＫ−１を０．６質量％と、クエン酸Ｃｉ−２を０．６質量％と、クエン酸ナトリウムＣｉＮａ−２を０．３質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を実施例１３とした。
＜実施例１４＞
炭酸カリウムＫ−１に替えて炭酸カリウムＫ−２を用いたこと以外は実施例１３と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例１４とした。
＜実施例１５＞
炭酸カリウムＫ−１に替えて炭酸カリウムＫ−２を用い、クエン酸Ｃｉ−１に替えてクエン酸Ｃｉ−２を用いたこと以外は実施例１３と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例１５とした。
＜実施例１６＞
アルミン酸ソーダＡｌ−１に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−２を用い、炭酸カリウムＫ−１に替えて炭酸カリウムＫ−２を用い、クエン酸Ｃｉ−１に替えてクエン酸Ｃｉ−２を用いたこと以外は実施例１３と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例１６とした。
＜実施例１７＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０に替えてカルシウムアルミネートＣＡ８０を用いたこと以外は実施例６と同様にして混合物を作成した。この混合物を実施例１７とした。
【００３５】
＜比較例１＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用いたこと以外は実施例１と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例１とした。
＜比較例２＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、炭酸カリウムＫ−１に替えて炭酸カリウムＫ−３を用いたこと以外は実施例１と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例２とした。
＜比較例３＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、クエン酸Ｃｉ−１に替えてクエン酸Ｃａ−３を用いたこと以外は実施例１と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例３とした。
＜比較例４＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用いたこと以外は実施例７と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例４とした。
＜比較例５＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、ソーダ灰Ｎａ−１に替えてソーダ灰Ｎａ−３を用いたこと以外は実施例７と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例５とした。
【００３６】
＜比較例６＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、酒石酸Ｔａ−１に替えて酒石酸Ｔａ−３を用いたこと以外は実施例７と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例６とした。
＜比較例７＞
クエン酸ナトリウムＣｉＮａ−１を用いなかったこと以外は実施例１３と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例７とした。
＜比較例８＞
クエン酸ナトリウムＣｉＮａ−２に替えてクエン酸ナトリウムＣｉＮａ−１を用いたこと以外は実施例１３と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例８とした。
＜比較例９＞
クエン酸ナトリウムＣｉＮａ−２に替えてクエン酸ナトリウムＣｉＮａ−３を用いたこと以外は実施例１３と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例９とした。
＜比較例１０＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０に替えてカルシウムアルミネートＣＡ７０を用いたこと以外は実施例６と同様にして混合物を作成した。この混合物を比較例１０とした。
【００３７】
＜比較試験１及び評価＞
実施例１〜１７及び比較例１〜１０の混合物について、混練時の雰囲気温度をそれぞれ５℃、２０℃及び３５℃として、練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度をそれぞれ測定した。ここで、練り上がり温度は、練り上がり直後の混合物の温度計により測定した温度である。Ｐ漏斗流下時間は、プレパックドコンクリートの注入モルタルの流動性試験方法（ＪＳＣＥ−Ｆ５２１）に準じた方法、即ちＰ漏斗試験装置の漏斗に混合物を充填して、この漏斗の下端の孔から混合物を流出させたときの流下時間である。可使時間は、練り上がり直後から測定した時間であって、Ｐ漏斗流下時間が１１秒を越えるまでの時間である。また、凝結の始発時間及び凝結の終結時間は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて自動凝結試験機を用いて測定した。具体的には、凝結の始発時間は、練り上がり直後から測定した時間であって、混合物に対して直径１ｍｍの針が底面から１ｍｍ上がった位置で止まるまでの時間であり、凝結の終結時間は、練り上がり直後から測定した時間であって、直径１ｍｍの針が混合物に突き刺さらなくなるまでの時間である。更に圧縮強度は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて測定した強度であり、材齢３時間、材齢３日、材齢７日及び材齢２８日での圧縮強度をそれぞれ測定した。なお、上記凝結の始発時間及び凝結の終結時間の両者を合せて凝結時間と呼ぶ。これらの結果を表４〜表７に示す。但し、圧縮強度は、材齢３時間及び２８日でそれぞれ測定した。なお、上記実施例１〜１７の混合物は、カルシウムアルミネートと無水石膏とセメントと凝結調整剤の合計１００質量％に対して水を約５０質量％混合して調製されたセメントペースト、即ち水結合材比率：約５０％のセメントペーストである。
【００３８】
【表４】
【００３９】
【表５】
【００４０】
【表６】
【００４１】
【表７】
【００４２】
表４から明らかなように、Ａｌ（アルミン酸ソーダ）、Ｋ（炭酸カリウム）及びＣｉ（クエン酸）の平均粒径が９０μｍを越えかつ１５０μｍ以下と比較的大きいものと平均粒径が１５０μｍを越えかつ５００μｍ以下と極めて大きいものだけを含む比較例１や、Ｋ（炭酸カリウム）の平均粒径が０μｍを越えかつ４５μｍ以下と極めて小さいものと平均粒径が４５μｍを越えかつ９０μｍ以下の比較的小さいものとの合計が７２．２％と多く含む比較例２や、Ｃｉ（クエン酸）の平均粒径が０μｍを越えかつ４５μｍ以下と極めて小さいものと平均粒径が４５μｍを越えかつ９０μｍ以下の比較的小さいものとの合計が７６．１％と多く含む比較例３では、作業雰囲気温度５℃及び３５℃での可使時間が４５分以下であり、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が４．２Ｎ／ｍｍ2以下であった。また凝結時間、即ち凝結の始発時間及び終結時間が作業雰囲気温度によって大きく変化した。これらに対し、Ａｌ（アルミン酸ソーダ）、Ｋ（炭酸カリウム）又はＣｉ（クエン酸）のうちの少なくとも１種の第１〜第３粒子の混合割合が本発明の範囲内にあり、かつ第３粒子が第１及び第２粒子より多く含む実施例１〜６では、作業雰囲気温度５℃、２０℃及び３５℃での可使時間が５５〜７０分の範囲にあり、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が４．５〜５．９Ｎ／ｍｍ2の範囲にあった。また凝結時間、即ち凝結の始発時間及び終結時間が作業雰囲気温度によってあまり大きく変化しなかった。
【００４３】
表５から明らかなように、Ａｌ（アルミン酸ソーダ）、Ｎａ（ソーダ灰）及びＴａ（酒石酸）の平均粒径が９０μｍを越えかつ１５０μｍ以下と比較的大きいものと平均粒径が１５０μｍを越えかつ５００μｍ以下と極めて大きいものだけを含む比較例４や、Ｔａ（ソーダ灰）の平均粒径が０μｍを越えかつ４５μｍ以下と極めて小さいものと平均粒径が４５μｍを越えかつ９０μｍ以下の比較的小さいものとの合計が７４．５％及び７２．７％と多く含む比較例５及び６では、作業雰囲気温度５℃及び３５℃での可使時間が５０分以下であり、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が４．０Ｎ／ｍｍ2以下であった。また凝結時間、即ち凝結の始発時間及び終結時間が作業雰囲気温度によって大きく変化した。これらに対し、Ａｌ（アルミン酸ソーダ）、Ｎａ（ソーダ灰）又はＴａ（酒石酸）のうちの少なくとも１種の第１〜第３粒子の混合割合が本発明の範囲内にあり、かつ第３粒子が第１及び第２粒子より多く含む実施例７〜１２では、作業雰囲気温度５℃、２０℃及び３５℃での可使時間が５５〜７５分の範囲にあり、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が４．５〜５．８Ｎ／ｍｍ2の範囲にあった。また凝結時間、即ち凝結の始発時間及び終結時間が作業雰囲気温度によってあまり大きく変化しなかった。
【００４４】
表６から明らかなように、Ａｌ（アルミン酸ソーダ）、Ｋ（炭酸カリウム）及びＣｉ（クエン酸）の平均粒径が９０μｍを越えかつ１５０μｍ以下と比較的大きいものと平均粒径が１５０μｍを越えかつ５００μｍ以下と極めて大きいものだけを含む比較例７や、Ａｌ（アルミン酸ソーダ）、Ｋ（炭酸カリウム）、Ｃｉ（クエン酸）及びＣｉＮａ（クエン酸ナトリウム）の平均粒径が９０μｍを越えかつ１５０μｍ以下と比較的大きいものと平均粒径が１５０μｍを越えかつ５００μｍ以下と極めて大きいものだけを含む比較例８や、ＣｉＮａ（クエン酸ナトリウム）の平均粒径が０μｍを越えかつ４５μｍ以下と極めて小さいものと平均粒径が４５μｍを越えかつ９０μｍ以下の比較的小さいものとの合計が７５．５２％と多く含む比較例９では、作業雰囲気温度５℃及び３５℃での可使時間が５０分以下であり、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が４．０Ｎ／ｍｍ2以下であった。また凝結時間、即ち凝結の始発時間及び終結時間が作業雰囲気温度によって大きく変化した。これらに対し、Ａｌ（アルミン酸ソーダ）、Ｋ（炭酸カリウム）、Ｃｉ（クエン酸）又はＣｉＮａ（クエン酸ナトリウム）のうちの少なくとも１種の第１〜第３粒子の混合割合が本発明の範囲内にあり、かつ第３粒子が第１及び第２粒子より多く含む実施例１３〜１６では、作業雰囲気温度５℃、２０℃及び３５℃での可使時間が５５〜７０分の範囲にあり、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が４．５〜４．８Ｎ／ｍｍ2の範囲にあった。また凝結時間、即ち凝結の始発時間及び終結時間が作業雰囲気温度によってあまり大きく変化しなかった。
従って、上記表４〜表６から、アルミン酸ナトリウム（アルミン酸ソーダ）と、無機炭酸塩（炭酸カリウム、ソーダ灰）と、カルボン酸類（クエン酸、酒石酸、クエン酸ナトリウム）のうちの少なくとも１種の第１〜第３粒子の混合割合が本発明の範囲内にあり、かつ第３粒子が第１及び第２粒子より多く含むとき、作業雰囲気温度５〜３５℃での可使時間が５５〜７５分の範囲にあり、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が４．５〜５．９Ｎ／ｍｍ2の範囲にあることが判った。
【００４５】
表７から明らかなように、ガラス化率７０％のカルシウムアルミネートを含む比較例１０では、作業雰囲気温度５℃、２０℃及び３５℃での可使時間が５５〜６５分であったものの、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が３．９Ｎ／ｍｍ2、作業雰囲気温度２０℃、材齢３時間での圧縮強度が４．３Ｎ／ｍｍ2であった。また凝結時間、即ち凝結の始発時間及び終結時間が作業雰囲気温度によって大きく変化した。これに対し、ガラス化率９０％のカルシウムアルミネートを含む実施例６、及びガラス化率８０％のカルシウムアルミネートを含む実施例１７では、作業雰囲気温度５℃、２０℃及び３５℃で可使時間が６０〜７０分の範囲にあり、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が５．０〜５．９Ｎ／ｍｍ2の範囲にあった。また凝結時間、即ち凝結の始発時間及び終結時間が作業雰囲気温度によってあまり大きく変化しなかった。
なお、特許文献１には１時間後の圧縮強度が１９．６Ｎ／ｍｍ2以上であると記載されているのに対し、上記実施例１〜１７では材齢３時間での圧縮強度が４．５〜８．２Ｎ／ｍｍ2と低いのは、特許文献１では水材料比の少ない材料を用いているのに対し、実施例１〜１７では水材料比の大きな材料を用いているためである。
【００４６】
＜実施例１８＞
１０質量％のカルシウムアルミネートＣＡ９０と１０質量％のフッ酸二型無水石膏Ｓ８と８０質量％の普通ポルトランドセメントＮとからなる結合材Ｂと、０．４質量％のアルミン酸ソーダＡｌ−２と０．６質量％のソーダ灰Ｎａ−２と０．４質量％の酒石酸Ｔａ−２とからなる凝結調整剤と、１００質量％の砂Ｓと、５０質量％の水とを混合した。この混合物を実施例１８とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは１．０であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．５であった。
＜実施例１９＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、１００質量％の砂Ｓと、４０質量％の水とを混合した。この混合物を実施例１９とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは１．０であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．４であった。
＜実施例２０＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、１００質量％の砂Ｓと、３０質量％の水とを混合した。この混合物を実施例２０とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは１．０であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．３であった。
【００４７】
＜実施例２１＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、１５０質量％の砂Ｓと、５０質量％の水とを混合した。この混合物を実施例２１とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは１．５であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．５であった。
＜実施例２２＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、１５０質量％の砂Ｓと、４０質量％の水とを混合した。この混合物を実施例２２とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは１．５であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．４であった。
＜実施例２３＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、１５０質量％の砂Ｓと、３０質量％の水とを混合した。この混合物を実施例２３とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは１．５であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．３であった。
【００４８】
＜比較例１１＞
砂Ｓを混合せずに、実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、５０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１１とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．５であった。
＜比較例１２＞
砂Ｓを混合せずに、実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、４０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１２とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．４であった。
＜比較例１３＞
砂Ｓを混合せずに、実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、３０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１３とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．３であった。
【００４９】
＜比較例１４＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、６０質量％の砂Ｓと、５０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１４とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０．６であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．５であった。
＜比較例１５＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、６０質量％の砂Ｓと、４０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１５とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０．６であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．４であった。
＜比較例１６＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、６０質量％の砂Ｓと、３０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１６とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０．６であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．３であった。
【００５０】
＜比較例１７＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、８０質量％の砂Ｓと、５０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１７とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０．８であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．５であった。
＜比較例１８＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、８０質量％の砂Ｓと、４０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１８とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０．８であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．４であった。
＜比較例１９＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、８０質量％の砂Ｓと、３０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１９とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０．８であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．３であった。
【００５１】
＜比較試験２及び評価＞
実施例１８〜２３及び比較例１１〜１９の混合物について、混練時の雰囲気温度をそれぞれ５℃、２０℃及び３５℃として、練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、Ｊ14漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度をそれぞれ測定した。ここで、練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度練り上がり温度は、上記比較試験１と同様にして行った。またＪ14漏斗流下時間は、土木学会標準ＪＳＣＥ−Ｆ５４１に準拠して行う試験であり、上記混合物の流動性を確認する試験である。具体的には、漏斗として、上端内径（注入口内径）７０ｍｍ、下端内径（流出口内径）１４ｍｍ、高さ３９２ｍｍ、厚さ約３ｍｍ、内容積６３０ｍｌの黄銅製のＪ14漏斗を用いる。先ずこの漏斗の注入口が上側に位置し流出口が下側に位置するように鉛直方向に延びた状態で漏斗を台により支持し、この漏斗内に水を通して濡らした後に、上記混合物を漏斗内に注ぐ。次いで漏斗の流出口から少量の混合物を流出させた後、指にて流出口を押さえた状態で混合物が漏斗上面に達するまで混合物を漏斗内に注入する。次に漏斗内の混合物の上面をならした後に、指を流出口から離して混合物を流出口から流出させ、流出口から連続的に流出する混合物の流れが初めて途切れるまでの流出時間（秒）を測定する。この流出時間（秒）をＪ14漏斗流下時間とする。なお、Ｊ14漏斗流下時間を測定した後も、混合物を流出口から流出させ続け、漏斗内における混合物の残留状態を観察し、混合物のほぼ全量が流出したことを確認する。上記練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、Ｊ14漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度の測定結果を表９、表１０及び図１〜図５に示す。但し、圧縮強度は、材齢３時間及び２８日でそれぞれ測定した。また、実施例１８〜２３及び比較例１１〜１９の混合物の結合材Ｂと凝結調整剤と砂Ｓと水Ｗとの混合割合を、砂結合材比率Ｓ／Ｂ及び水結合材比率Ｗ／Ｂとともに、表８に示す。
【００５２】
【表８】
【００５３】
【表９】
【００５４】
【表１０】
【００５５】
表９、表１０及び図１〜図５から明らかなように、砂結合材比率Ｓ／Ｂが０である比較例１１〜１３、砂結合材比率Ｓ／Ｂが０．６である比較例１４〜１６、及び砂結合材比率Ｓ／Ｂが０．８である比較例１７〜１９では、水結合材比率Ｗ／Ｓを低下させると、雰囲気温度５℃、２０℃及び３５℃における始発時間の差が大きくなったのに対し、砂結合材比率Ｓ／Ｂが１．０である実施例１８〜２０や、砂結合材比率Ｓ／Ｂが１．５である実施例２１〜２３では、水結合材比率Ｗ／Ｓを低下させても、雰囲気温度５℃、２０℃及び３５℃における始発時間の差が殆ど無かった。この結果、砂結合材比率が１．０以上であって少なくとも１．５以下であれば、雰囲気温度の変化に拘らず始発時間を略一定にすることができることが判った。
【００５６】
＜実施例２４＞
１００質量％の普通ポルトランドセメントＮと２５質量％のカルシウムアルミネートＣＡ９０と２５質量％のフッ酸二型無水石膏Ｓ８と１０質量％のシリカフュームＳＦとからなる結合材Ｂと、１６０質量％の砂Ｓと、２質量％のポリマーＰと１質量％の減水剤ＭＸと０．６質量％の消泡剤Ｄｅｆとからなる混和材と、０．６質量％のＡｌ−２と０．９質量％のソーダ灰Ｎａ−２と０．６質量％の酒石酸Ｔａ−２とからなる凝結調整剤と、６４．０質量％の水とを混合した。この混合物を実施例２４とした。
＜実施例２５＞
１２０質量％の普通ポルトランドセメントＮと１５質量％のカルシウムアルミネートＣＡ９０と１５質量％のフッ酸二型無水石膏Ｓ８と１０質量％のシリカフュームＳＦとからなる結合材Ｂと、１６０質量％の砂Ｓと、２質量％のポリマーＰと１質量％の減水剤ＭＸと０．６質量％の消泡剤Ｄｅｆとからなる混和材と、０．６質量％のＡｌ−２と０．９質量％のソーダ灰Ｎａ−２と０．６質量％の酒石酸Ｔａ−２とからなる凝結調整剤と、６４．０質量％の水とを混合した。この混合物を実施例２５とした。
＜比較例２０＞
１００質量％の普通ポルトランドセメントＮと５０質量％の速硬材ＫＡと３質量％の膨張材ＣＳＡと１０質量％のシリカフュームＳＦとからなる結合材Ｂと、１６３質量％の砂Ｓと、２質量％のポリマーＰと１質量％の減水剤ＭＸと０．６質量％の消泡剤Ｄｅｆとからなる混和材と、１．１質量％の凝結調整剤ＫＳｅｔと、６５．２質量％の水とを混合した。この混合物を比較例２０とした。
＜比較例２１＞
１００質量％の普通ポルトランドセメントＮと５０質量％の速硬材ＫＡと１０質量％のシリカフュームＳＦとからなる結合材Ｂと、１６０質量％の砂Ｓと、２質量％のポリマーＰと１質量％の減水剤ＭＸと０．６質量％の消泡剤Ｄｅｆとからなる混和材と、１．１質量％の凝結調整剤ＫＳｅｔと、６４．０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例２１とした。
【００５７】
＜比較試験３及び評価＞
実施例２４、実施例２５、比較例２０及び比較例２１の混合物について、混練時の雰囲気温度をそれぞれ５℃、２０℃及び３５℃として、練り上がり温度、可使時間、始発時間、終結時間、Ｊ14漏斗流下時間、フロー値及びモルタルの２時間圧縮強度をそれぞれ測定した。ここで、練り上がり温度、可使時間、始発時間、終結時間、及びモルタルの２時間圧縮強度は、上記比較試験１と同様にして行い、Ｊ14漏斗流下時間は、上記比較試験２と同様にして行った。フロー値は、ＪＡＳＳ１５Ｍ−１０３「セルフレベリング材の品質基準」３．５に準拠する静置フロー試験により測定した。この静置フロー試験は、混合物の流れ易さを判断できるため、勾配部分で混合物が流れるか否かを判断する参考になる試験である。具体的には、先ず厚さ５ｍｍのみがき板ガラスの上に内径５０ｍｍ、高さ５１ｍｍの塩化ビニル製パイプ（内容積１００ｍｌ）を立てた状態で置く。次にこのパイプ内に予め練り混ぜた混合物を充填する。更にこのパイプを引き上げて、混合物の広がりが静止した後に、直角２方向の直径を測定し、その平均値をフロー値とする。上記練り上がり温度、可使時間、始発時間、終結時間、Ｊ14漏斗流下時間、フロー値及びモルタルの２時間圧縮強度の測定結果を表１２に示す。なお、実施例２４、実施例２５、比較例２０及び比較例２１の混合物の結合材と砂と混和材と凝結調整剤と水との混合割合を表１１に示す。
【００５８】
【表１１】
【００５９】
【表１２】
【００６０】
表１２から明らかなように、従来品のコーカセッター（三菱マテリアル社製）からなる速硬材ＫＡを用いた比較例２０及び２１では、雰囲気温度の変化に伴って、凝結時間（凝結の始発時間及び凝結の終結時間）が変化したため、雰囲気温度が５℃及び３５℃であるときに、所定の可使時間が得られなかったのに対し、本発明の凝結調整剤を用いた実施例２４及び２５では、雰囲気温度が変化しても、凝結時間が殆ど変化しなかったため、雰囲気温度が５℃及び３５℃であっても、所定の可使時間が得られた。また比較例２０及び２１では、雰囲気温度５℃におけるモルタルの２時間圧縮強度が８．７Ｎ／ｍｍ2及び６．８Ｎ／ｍｍ2と低かったのに対し、実施例２４及び２５では、雰囲気温度５℃におけるモルタルの２時間圧縮強度が２１．７Ｎ／ｍｍ2及び１６．４Ｎ／ｍｍ2と高くなった。
【００６１】
＜比較試験４及び評価＞
実施例２４、実施例２５、比較例２０及び比較例２１の混合物について、混練時の雰囲気温度を２０℃として、傾斜部分の仕上げ性、注入性、注入体の２時間圧縮強度及びモルタルの長さ変化率をそれぞれ測定した。傾斜部分の仕上げ性は、ｓｉｎθ＝１２０／１０６７＝０．１１となる傾斜を有する容器内（縦５０ｃｍ×横３０ｃｍ×深さ８ｃｍ）に砕石を置いた後、混合物を注入したときに、混合物が流れるか否かを観察することにより評価した。注入性は、直径１５ｃｍの透明円筒容器内にバラストを詰めて混合物を注入した後、混合物が容器内を流下しこの混合物が達した容器の深さを測定することにより評価した。またモルタルの２時間圧縮強度は、ＪＩＳ Ａ １１０８に準拠し、直径５ｃｍ×高さ１０ｃｍの鋼製型枠内に混合物を流し込んで作製した供試体を用いて、材齢２時間での圧縮強度を測定した。注入体の２時間圧縮強度は、直径１５ｃｍ×高さ３０ｃｍの鋼製型枠に、空隙率が４５％になるようにバラストを詰め、ここに混合物（モルタル）を注入して作製した注入試験体について、材齢２時間でＪＩＳ Ａ １１０８に準拠して強度試験を行い圧縮強度を測定した。更にモルタルの長さ変化率は、ＪＩＳ Ａ １１７１に従って測定した。但し、試験値の単位はμ（１μは１０-6）で示した。上記傾斜部分の仕上げ性、注入性、注入体の２時間圧縮強度及びモルタルの長さ変化率の測定結果を表１３に示す。
【００６２】
【表１３】
【００６３】
表１３から明らかなように、従来品のコーカセッター（三菱マテリアル社製）からなる速硬材ＫＡを用いたけれども、膨張材ＣＳＡを添加しなかった比較例２１では、モルタルの長さ変化率が７９０μと大きかったのに対し、実施例２４及び２５では、膨張材ＣＳＡを添加しなかったにも拘らず、モルタルの長さ変化率がそれぞれ３８０μ及び３６０μと小さかった。この結果、比較例２１では、収縮によるひび割れが発生し易いのに対し、実施例２４及び２５では、収縮によるひび割れが発生し難いことが判った。また実施例２５では、カルシウムアルミネートＣＡ９０及び無機硫酸塩Ｓ８をそれぞれ１５質量％まで減少させたにも拘らず、従来品のコーカセッター（三菱マテリアル社製）からなる速硬材ＫＡを用いた比較例２０と同程度の強度発現性（モルタルの２時間圧縮強度及び注入体の２時間圧縮強度）を示した。
【００６４】
＜実施例２６＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を２４．７質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を２４．７質量％と、普通ポルトランドセメントＮを５０．８質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を実施例２６とした。この実施例２６では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対してセメントは１００質量％であった。
＜実施例２７＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１５．９質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１５．９質量％と、普通ポルトランドセメントＮを６６．４質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を実施例２７とした。この実施例２７では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対してセメントは２００質量％であった。
＜実施例２８＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を７．７質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を７．７質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８４．０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を実施例２８とした。ここで、この実施例２８では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対してセメントは５００質量％であった。
＜実施例２９＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を４．５質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を４．５質量％と、普通ポルトランドセメントＮを１０４．０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を実施例２９とした。ここで、この実施例２９では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対してセメントは１０００質量％であった。
【００６５】
＜比較例２２＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を２６．０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を２６．０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを４７．９質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を比較例２２とした。ここで、この比較例２２では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対してセメントは９０質量％であった。
＜比較例２３＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を４．１質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を４．１質量％と、普通ポルトランドセメントＮを１０５．６質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を比較例２３とした。ここで、この比較例２３では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対してセメントは１１００質量％であった。
【００６６】
＜比較試験５及び評価＞
実施例２６〜２９と比較例２２及び２３の混合物について、混練時の雰囲気温度を２０℃として、練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度をそれぞれ測定した。ここで、練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度の測定は上記比較試験１と同様にして行った。上記練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度の測定結果を表１４に示す。但し、圧縮強度は、材齢３時間で測定した。また表１４には、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対するセメントの含有量（質量％）を、［セメント／混和材］（質量％）として示した。
【００６７】
【表１４】
【００６８】
表１４から明らかなように、セメント／混和材が９０質量％である比較例２２では、可使時間が３５分と短くなって圧縮強度が４．０Ｎ／ｍｍ2と低くなり、またセメント／混和材が１１００質量％である比較例２３では、可使時間が１００分と長くなったけれども圧縮強度が３．５Ｎ／ｍｍ2と低くなったのに対し、セメント／混和材が１００〜１０００質量％である実施例２６〜２９では、可使時間が５５〜７５分と最適な範囲となって圧縮強度が５．０〜９．０Ｎ／ｍｍ2と高くなった。この結果、セメント／混和材を所定の範囲に設定することにより、可使時間を最適な範囲とすることができるとともに、圧縮強度が高くなることが判った。
【００６９】
＜実施例３０＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を９．３質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を９．３質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０．０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を１０質量％とを混合した。この混合物を実施例３０とした。この実施例３０では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は５０質量％であった。、
＜実施例３１＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を９．３質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を９．３質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０．０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を２０質量％とを混合した。この混合物を実施例３１とした。ここで、この実施例３１では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は１００質量％であった。
＜実施例３２＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を９．３質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を９．３質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０．０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を８０質量％とを混合した。この混合物を実施例３２とした。ここで、この実施例３２では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は４００質量％であった。
＜実施例３３＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を９．３質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を９．３質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を１４０質量％とを混合した。この混合物を実施例３３とした。ここで、この実施例３３では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は７００質量％であった。
【００７０】
＜比較例２４＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を９．３質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を９．３質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を９質量％とを混合した。この混合物を比較例２４とした。ここで、この比較例２４では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は４５質量％であった。
＜比較例２５＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を９．３質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を９．３質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を１５０質量％とを混合した。この混合物を比較例２５とした。ここで、この比較例２５では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は７５０質量％であった。
【００７１】
＜比較試験６及び評価＞
実施例３０〜３３と比較例２４及び２５の混合物について、混練時の雰囲気温度を２０℃として、練り上がり温度、可使時間、始発時間及び終結時間をそれぞれ測定した。ここで、練り上がり温度、可使時間、始発時間及び終結時間の測定は、上記比較試験１と同様にして行った。上記練り上がり温度、可使時間、始発時間及び終結時間の測定結果を表１５に示す。但し、表１５には、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対する水の含有量（質量％）を、［水／混和材］（質量％）として示した。
【００７２】
【表１５】
【００７３】
表１５から明らかなように、水／混和材が４５質量％及び７５０質量％である比較例２４では、可使時間が４５分と短くなり、また水／混和材が７５０質量％である比較例２５では、可使時間が９５分と長くなったのに対し、水／混和材が１００〜７００質量％である実施例３０〜３３では、可使時間が５５〜７５分と最適な範囲となった。この結果、水／混和材を所定の範囲に設定することにより、可使時間を最適な範囲とすることができることが判った。
【００７４】
＜実施例３４＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を４５．６質量％とを混合した。この混合物を実施例３４とした。この実施例３４では、結合材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ｎ、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は４５質量％であった。
＜実施例３５＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を４８．７質量％とを混合した。この混合物を実施例３５とした。ここで、この実施例３５では、結合材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ｎ、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は４８質量％であった。
＜実施例３６＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５２．７質量％とを混合した。この混合物を実施例３６とした。ここで、この実施例３６では、結合材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ｎ、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は５２質量％であった。
＜実施例３７＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５５．８質量％とを混合した。この混合物を実施例３７とした。ここで、この実施例３７では、結合材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ｎ、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は５５質量％であった。
【００７５】
＜比較例２６＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を４０．６質量％とを混合した。この混合物を比較例２６とした。ここで、この比較例２６では、結合材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ｎ、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は４０質量％であった。
＜比較例２７＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を６０．８質量％とを混合した。この混合物を比較例２７とした。ここで、この比較例２７では、結合材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ｎ、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は６０質量％であった。
【００７６】
＜比較試験７及び評価＞
実施例３４〜３７と比較例２６及び２７の混合物について、混練時の雰囲気温度をそれぞれ５、２０及び３５℃として、練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度をそれぞれ測定した。ここで、練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度の測定は上記比較試験１と同様にして行った。上記練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度の測定結果を表１６に示す。但し、圧縮強度は、材齢３時間で測定した。また表１６には、結合材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ｎ、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対する水の含有量（質量％）を、［水／結合材］（質量％）として示した。
【００７７】
【表１６】
【００７８】
表１６から明らかなように、水／結合材が４０質量％である比較例２６では、圧縮強度が７．９〜８．４Ｎ／ｍｍ2と高くなったけれども可使時間が３５〜４０分と比較的短くなり、また水／結合材が６０質量％である比較例２７では、可使時間が８５〜９０分と長くなったけれども圧縮強度が３．９〜４．１Ｎ／ｍｍ2と比較的低くなったのに対し、水／結合材が４５〜５５質量％である実施例３４〜３７では、雰囲気温度が５、２０及び３５℃と変化しても、可使時間が６０〜７５分と最適な範囲となって圧縮強度が５．２〜７．９Ｎ／ｍｍ2と高くなった。この結果、水／結合材を所定の範囲に設定することにより、雰囲気温度が５〜３５℃と変化しても、可使時間を最適な範囲とすることができるとともに、圧縮強度が高くなることが判った。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施例１８〜２０の混合物の水結合材比率Ｗ／Ｓの変化に対する始発時間の変化を示す図である。
【図２】実施例２１〜２３の混合物の水結合材比率Ｗ／Ｓの変化に対する始発時間の変化を示す図である。
【図３】比較例１１〜１３の混合物の水結合材比率Ｗ／Ｓの変化に対する始発時間の変化を示す図である。
【図４】比較例１４〜１６の混合物の水結合材比率Ｗ／Ｓの変化に対する始発時間の変化を示す図である。
【図５】比較例１７〜１９の混合物の水結合材比率Ｗ／Ｓの変化に対する始発時間の変化を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルシウムアルミネート及び無機硫酸塩の急硬成分に、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類からなる凝結調整剤を含む混和材と、この混和材を普通ポルトランドセメント等のセメント鉱物に含むセメント組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カルシウムアルミネートと無機硫酸塩とが重量比で１：（０．５〜３）の割合で混合された急硬成分をセメント鉱物に対して内割で１５〜３５％含む急硬セメントを主成分とし、この急硬セメントに対して内割重量でアルミン酸ナトリウム０．２〜５％、無機炭酸塩０．２〜５％及びカルボン酸類０．１〜２％を含む超速硬セメント組成物（例えば、特許文献１参照。）が開示されている。
このように構成された超速硬セメント組成物では、このセメント組成物に注水した後、少なくとも２０分以上の硬化時間（可使時間）を保持できるとともに、１時間後の圧縮強度が１９．６Ｎ／ｍｍ2以上となる。またその後の圧縮強度も順調に延び、長期耐久性に優れ、更に硬化体に斑点化現象を起こさないようになっている。
【０００３】
また、ポルトランドセメント又はポルトランドセメントを含む混合セメントからなるセメント成分と、このセメント成分に対して内割りで２〜５０重量％の速硬成分と、セメント成分及び速硬成分の合計重量に対して０．１〜５重量％の凝結調整剤とを含む温度緩衝型速硬性組成物（例えば、特許文献２参照。）が開示されている。この温度緩衝型速硬性組成物では、速硬成分が、アルミン酸カルシウムを主成分とする微粉冶金滓４０〜９５重量％及びII型無水石膏５〜６０重量％の混合物に、炭酸アルカリが内割で１〜１０重量％添加され、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム及び硫酸アルミニウムからなる群より選ばれた１種又は２種以上が１〜１０重量％添加される。更に凝結調整剤が有機酸系凝結遅延剤と硫酸アルカリからなる。
このように構成された温度緩衝型速硬性組成物は、セメント成分、速硬成分及び凝結調整剤の所定量を添加混合して容易に調製することができ、混練水量３０〜１００重量％にて混練することにより、高強度の硬化体を得ることができる。この結果、温度緩衝型速硬性組成物を用いれば、幅広い施工温度において、安定かつ良好な凝結特性及び作業性を確保できるようになっている。
【０００４】
またカルシウムアルミネート、ポリアクリル酸類、ホウ酸類、炭酸塩及びカルボン酸類を含有するセメント組成物（例えば、特許文献３参照。）が開示されている。
このように構成されたセメント組成物は、流動性と可使時間を長く確保でき、適度な硬度時間を有するとともに、良好な強度を十分に発現でき、更に耐火性や高温強度に優れるとしている。
更に水以外の材料を予め混合しておくプレミックスモルタルであって、Ｊ14漏斗の流下時間が３〜５秒であり、静置フローが１６０ｍｍ以下であり、バラスト道床に注入して得られた注入体の材齢２時間での圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ2以上である軌道用プレミックスモルタル（例えば、特許文献４参照。）が開示されている。
このように構成された軌道用プレミックスモルタルをバラスト道床に注入することで、コンクリート道床化する際、バラスト道床への軌道用プレミックスモルタルの円滑な注入と、バラスト道床の勾配部分でも１種類の軌道用プレミックスモルタル（グラウト）の使用で済み、現場での施工作業を平易化することができる。
【特許文献１】特公平３−４１４２０号公報（請求項１、明細書第２頁右欄第２８行目〜同頁右欄３３行目）
【特許文献２】特許第３１２５３１６号公報（請求項１、段落番号［００２８］、段落番号［００３９］）
【特許文献３】特開平６−３２６４２号公報（請求項１、段落番号［００６６］）
【特許文献４】特開２００６−２２４７３号公報（請求項１、段落番号［０００７］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の特許文献１に示された超速硬セメントでは、若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度を低下させずに、可使時間を６０分程度と長く確保することが難しく、また硬化体に斑点の発生が認められ、この部分が欠陥となって長期的な強度も低下する不具合があった。ここで、材齢とは、セメント組成物に水を加えた混合物の練り上がり直後から測定した時間をいい、若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度とは、セメント組成物に水を加えた混合物の練り上がり直後から３時間経過したときの硬化体の圧縮強度をいう。また、可使時間とは、セメント組成物に水を加えた混合物の練り上がり直後からこの混合物に流動性がなくなるまでの時間をいう。
また、上記従来の特許文献１に示された超速硬セメントでは、注水後の混練温度が異なると凝結時間が変化してしまうという凝結時間の温度依存性が大きく、特に混練装置の違いによる凝結時間の温度依存性が大きい問題点があった。
また、上記従来の特許文献１に示された超速硬セメントでは、可使時間を長くするために、凝結調整剤の添加量を多くすると、若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度が低下する問題点もあった。
また、上記従来の特許文献２に示された温度緩衝型速硬性組成物では、カルシウムアルミネートが粉末冶金滓であるため、硬化体の圧縮強度が低下し、凝結時間の温度依存性が未だ大きい問題点があった。
また、上記従来の特許文献３に示されたセメント組成物では、無水石膏等の無機炭酸塩を使用しないため、若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度が低い問題点があった。
更に、上記従来の特許文献４に示された軌道用プレミックスモルタルでは、施工現場の温度が季節等により異なるため、温度に応じて凝結添加剤の添加量を変化させる等の調整を行わなければならず、また施工後のひび割れを防止すべく、収縮を小さくして寸法安定性を確保するために、膨張材を別途添加しなければならない問題点もあった。
【０００６】
本発明の第１の目的は、若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度を低下させずに、可使時間を６０分程度と長く確保することができ、また硬化体に斑点が発生するのを防止できる、混和材及びこれを用いたセメント組成物を提供することにある。
本発明の第２の目的は、注水後の混練温度が異なっても凝結時間が殆ど変化せず、凝結時間の温度依存性が小さくすることができる、混和材及びこれを用いたセメント組成物を提供することにある。
本発明の第３の目的は、軌道工事用のモルタルや補強用のグラウト材に適用することができるとともに、膨張材を添加しなくても所定の寸法安定性（収縮率）を確保することができる、混和材及びこれを用いたセメント組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、カルシウムアルミネートと無機硫酸塩とが質量比で１：（０．５〜３）の割合で混合された急硬成分に対して内割でアルミン酸ナトリウム０．２〜３５．０質量％、無機炭酸塩０．２〜３５．０質量％及びカルボン酸類０．１〜１５．０質量％からなる凝結調整剤を含む混和材の改良である。
その特徴ある構成は、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類からなる凝結調整剤のうちのいずれか１種を１００質量％とするとき他の２種をそれぞれ２５〜３００質量％含み、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩又はカルボン酸類のうちの少なくとも１種の凝結調整剤が、この選ばれた１種の凝結調整剤の総量を１００質量％とするとき、平均粒径４５μｍを越えかつ９０μｍ以下の第１粒子１０〜４５質量％と、平均粒径９０μｍを越えかつ１５０μｍ以下の第２粒子３０〜７０質量％と、平均粒径１５０μｍを越えかつ５００μｍ以下の第３粒子５〜３０質量％とを含み、かつ第２粒子を第１及び第３粒子より多く含むところにある。
【０００８】
この請求項１に記載された混和材では、カルシウムアルミネートのガラス化率を８０％以上としたので、上記混和材を含むセメント組成物に水を加えて混合した後に硬化させた硬化体の若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度を低下させずに、可使時間を６０分程度と長く確保することができ、また硬化体に斑点が発生するのを防止でき、更に混和材を含むセメント組成物に水を加えた後の混練温度が異なっても凝結時間が殆ど変化せず、凝結時間の温度依存性が小さくすることができる。
またアルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類の混合割合を上記範囲とし、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩又はカルボン酸類のうちの少なくとも１種の凝結調整剤の第１〜第３粒子の混合割合をそれぞれ上記範囲とし、更に第２粒子を第１及び第３粒子より多く含む凝結調整剤と、セメント鉱物と、急硬成分とからなるセメント組成物に、水を加えて混合すると、反応開始が速やかに開始し、水和反応が順調に継続する、即ち急激な反応を抑え、連続的に穏やかな水和反応が起こるようにすることにより、有益なエトリンガイト［３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・３ＣａＳＯ4・３２Ｈ2Ｏ］又はモノサルフェート［３（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣａＳＯ4・１２Ｈ2Ｏ）］のいずれか一方又は双方が速やかに生成される。この結果、上記セメント組成物に注水して硬化させた硬化体の若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度を低下させずに、確実に可使時間を６０分程度と長く確保することができるとともに、凝結時間の温度依存性を更に小さくすることができる。
また混和材１００質量％に対してセメント１００〜１０００質量％及び水５０〜７００質量％を混合してセメントペーストを調製したときに、可使時間が５５〜７５分であることが好ましい。
また混和材及びセメントの合計１００質量％に対して水４５〜５５質量％を混合して調製したセメントペースト、即ち水結合材比率４５〜５５％のセメントペーストの可使時間が５５〜７５分であるときに、材齢３時間の圧縮強度が４．５Ｎ／ｍｍ2以上であることが好ましい。この場合、環境温度が５℃と低くても、即ち周囲の雰囲気温度が５℃であり、セメントや混和材等の材料の温度が５℃であり、水の温度が５℃であっても、４．５Ｎ／ｍｍ2以上の材齢３時間の圧縮強度が得られる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載された混和材をセメント鉱物と混和材の合計量に対して内割で１０〜４０質量％含むセメント組成物である。
請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明であって、更にセメント鉱物と混和材の合計量を１００質量％とするとき、粒径９０〜３０００μｍの砂を１００〜２００質量％含むことを特徴とする。
混和材中の凝結調整剤は、水に溶解することにより反応し、凝結の調整や強度の発現増進の効果が現れる。しかし、セメント鉱物と混和材の混合物（結合材）の合計量に対する水の混合割合（水結合材比率）が小さい場合、溶解速度が変化し、凝結性状が変化する場合がある。このため、請求項３に記載されたセメント組成物では、上記セメント鉱物と混和材と水の混合物中に砂を入れることで混練時に、砂により材料が良く撹拌され、水結合材比率が小さくても、凝結調整剤の溶け方が改善され、凝結性状が安定する。また、材料中に砂が比較的多く混入しているため、水結合材比率が小さい状態で混練しても、凝結調整剤が溶解して反応が促進される。
請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明であって、更にセメント鉱物と混和材の合計量を１００質量％とするとき、ポゾラン物質を０．１〜５０質量％更に含むことを特徴とする。
この請求項６に記載されたセメント組成物では、セメント鉱物と混和材と水の混合物にポゾラン物質を添加することにより、水酸化カルシウムＣａ(ＯＨ)2と二酸化ケイ素ＳｉＯ2が反応してケイ酸カルシウムＣａＳｉＯ2（セメントゲル）になるポゾラン反応が進むので、セメント粒子間の空隙を超微粒子のアモルファスシリカで充填され、セメントマトリックスの組織構造を緻密化することができる。
【００１０】
請求項７に係る発明は、請求項５又は６に係る発明であって、更に水と混練してモルタルを調製したときに、Ｊ14漏斗の流下時間が３〜５秒であり、静置フローが１６０ｍｍ以下であり、バラスト道床に注入して得られた注入体の材齢２時間での圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ2以上であることを特徴とする。
この請求項７に記載されたセメント組成物では、このセメント組成物を含むモルタルをバラスト道床に注入してコンクリート道床化するときに、バラスト道床への上記モルタルの円滑な注入と、バラスト道床の勾配部分に対するコテ仕上げの容易性とを同時に満足させることができる。
またセメント組成物を含むモルタルを補修用又は補強用に用いる場合、水と混練してモルタルを調製したときに、Ｊ14漏斗の流下時間が６〜１０秒であり、材齢３時間の圧縮強度が５Ｎ／ｍｍ2以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、カルシウムアルミネートと無機硫酸塩とが所定の割合で混合された急硬成分に、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類からなる凝結調整剤を含む混和材において、上記カルシウムアルミネートのガラス化率を８０％以上にし、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類の混合割合を所定の範囲に設定し、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩又はカルボン酸類のうちの少なくとも１種の凝結調整剤の第１〜第３粒子の混合割合を所定の範囲に設定し、更に第２粒子を第１及び第３粒子より多く含むように設定したので、この混和材を含むセメント組成物に水を加えて混合した後、硬化させた場合、硬化体の若材齢（材齢３時間程度）で圧縮強度を低下させずに、可使時間を６０分程度と長く確保することができる。また硬化体に斑点が発生しないので、この斑点部分が欠陥となって長期的な硬化体の強度の低下を招くという事態の発生を防止できる。また注水後の混練温度が異なっても凝結時間が殆ど変化せず、凝結時間の温度依存性が小さくすることができる。この結果、どのような作業環境であっても、混和材を含むセメント組成物に注水して得られた混練物の粘性変化が略同一の条件で混練作業、打設作業又は塗布作業等を行うことができる。また混和材を含むセメント組成物に注水すると、エトリンガイト［３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・３ＣａＳＯ4・３２Ｈ2Ｏ］又はモノサルフェート［３（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣａＳＯ4・１２Ｈ2Ｏ）］のいずれか一方又は双方が生成され、上記エトリンガイトやモノサルフェートが六価クロムを吸収できる。この結果、環境を汚染する有害物質として挙げられている六価クロムが地中に拡散されるのを防止できる。
【００１２】
またセメント鉱物と混和材の合計量を１００質量％とするとき、粒径９０〜３０００μｍの砂を１００〜２００質量％含めば、混練時に砂により材料が良く撹拌され、水結合材比率が小さくても、凝結調整剤の溶け方が改善され、凝結性状が安定する。また材料中に砂が比較的多く混入しているため、水結合材比率が小さい状態で混練しても、凝結調整剤が溶解して反応が促進される。この結果、凝結の状態や強度発現性が良好になる。
またセメント鉱物と混和材の合計量を１００質量％とするとき、ポゾラン物質を０．１〜５０質量％更に含めば、ポゾラン反応が進むので、セメント粒子間の空隙を超微粒子のアモルファスシリカで充填される。この結果、セメントマトリックスの組織構造を緻密化することができる。
更に水と混練してモルタルを調製したときに、Ｊ14漏斗の流下時間が３〜５秒であり、静置フローが１６０ｍｍ以下であり、バラスト道床に注入して得られた注入体の材齢２時間での圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ2以上であれば、このモルタルをバラスト道床に注入してコンクリート道床化するときに、バラスト道床への上記モルタルの円滑な注入と、バラスト道床の勾配部分に対するコテ仕上げの容易性とを同時に満足させることができる。この結果、道床の勾配部分でも１種類のモルタルを使用するだけで済み、現場での施工作業を平易化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に本発明を実施するための最良の形態を説明する。
混和材は、カルシウムアルミネートと無機硫酸塩とが質量比で１：（０．５〜３）の割合で混合された急硬成分に対して、内割でアルミン酸ナトリウム０．２〜３５．０質量％、好ましくは０．４〜５．０質量％と、無機炭酸塩０．２〜３５．０質量％、好ましくは０．４〜５．０質量％と、カルボン酸類０．１〜１５．０質量％、好ましくは０．２〜２．０質量％とからなる凝結調整剤を含む。カルシウムアルミネートの組成としては、１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＸ2（Ｘはハロゲン元素である。）、３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3などが挙げられる。また無機硫酸塩としては、無水石膏（組成：ＣａＳＯ4）、硫酸ナトリウム等が挙げられる。更に無機炭酸塩としては、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等が挙げられ、カルボン酸類としては、クエン酸、酒石酸、グルコン酸又はリンゴ酸、或いはこれらの酸のナトリウム、カリウム、カルシウム等の水溶性塩が挙げられる。
【００１４】
ここで、カルシウムアルミネートと無機硫酸塩との混合割合を１：（０．５〜３）の範囲に限定したのは、この範囲外ではセメントペーストの可使時間（作業時間）が短くなるか、或いは硬化体の若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度が低下してしまうからである。アルミン酸ナトリウムの急硬成分に対する混合割合を内割で０．２〜３５．０質量％の範囲に限定したのは、０．２質量％未満では硬化体が所定の圧縮強度に達せず、３５．０質量％を越えると凝結調整剤を用いてもセメントペーストの可使時間が６０分程度、具体的には５５〜７５分という比較的長い時間を確保できないからである。また無機炭酸塩の急硬成分に対する混合割合を内割で０．２〜３５．０質量％の範囲に限定し、カルボン酸類の急硬成分に対する混合割合を内割で０．１〜１５．０質量％の範囲に限定したのは、これらの範囲外では施工に必要な作業時間（セメントペーストの可使時間）を確保できないか、或いは硬化体の圧縮強度が低下するからである。
【００１５】
なお、セメントペーストとは、混和材１００質量％に対して、セメント１００〜１０００質量％、好ましくは２００〜５００質量％と、水５０〜７００質量％、好ましくは１００〜４００質量％とを混合して調製したものであり、硬化体とは、上記セメントペーストを硬化させたものである。また混和材及びセメントの合計１００質量％に対して水４５〜５５質量％、好ましくは４８〜５２質量％を混合して調製したセメントペースト、即ち水結合材比率４５〜５５％、好ましくは４８〜５２％のセメントペーストを硬化させた硬化体の材齢３時間の圧縮強度は４．５Ｎ／ｍｍ2以上であることが好ましい。ここで、混和材１００質量％に対するセメントの混合割合を１００〜１０００質量％の範囲に限定したのは、１００質量％未満ではコスト的に不経済でありまた凝結時間の調整が難しくなって可使時間が短くなるという不具合があり、１０００質量％を越えると若齢材の圧縮強度が低下するという不具合があるからである。また混和材１００質量％に対する水の混合割合を５０〜７００質量％の範囲に限定したのは、５０質量％未満では流動性が悪くなり、７００質量％を越えると材料分離を生じるとともに圧縮強度が低くなってしまうからである。また混和材及びセメントの合計１００質量％に対する水の混合割合を４５〜５５質量％の範囲に限定したのは、４５質量％未満では流動性が悪くなって硬化体の強度にばらつきが多くなるという不具合があり、５５質量％を越えると材料分離を生じて硬化体の強度にばらつきが多くなるという不具合があるからである。更に硬化体の材齢３時間の圧縮強度を４．５Ｎ／ｍｍ2以上に限定したのは、４．５Ｎ／ｍｍ2未満では道路舗装等に使用したときに強度が低く開放（道路閉鎖の解除）ができないからである。
【００１６】
本発明の混和材の特徴ある構成は、カルシウムアルミネートのガラス化率（非結晶化率）を８０％以上、好ましくは８０〜９８％、更に好ましくは９０〜９５％としたところにある。ここで、カルシウムアルミネートのガラス化率を８０％以上に限定したのは、８０％未満では、可使時間を長くしたときの強度発現性が低下するからである。また、カルシウムアルミネートのガラス化率が９８％を越えると、歩留まりが低下して製造コストを押上げるため好ましくない。なお、上記カルシウムアルミネートのガラス化率（％）は、試料を粉末Ｘ線回折法により分析し、メインピークの高さの比により算出した。
【００１７】
一方、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類からなる凝結調整剤のうちのいずれか１種を１００質量％とするとき他の２種をそれぞれ２５〜３００質量、好ましくは５０〜２００質量％、更に好ましくは６０〜１６０質量％含む。例えば、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩又はカルボン酸類のうちの任意の１種としてアルミン酸ナトリウムを選び、アルミン酸ナトリウムを混和材の総量に対して０．４質量％含み、無機炭酸塩を混和材の総量に対してそれぞれ０．６質量％％含み、カルボン酸類を混和材の総量に対して０．４質量％含む場合、アルミン酸ナトリウムを基準（１００質量％）として、無機炭酸塩及びカルボン酸類がそれぞれ１５０質量％及び１００質量％含むことになり、上記設定範囲内となる。またアルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩又はカルボン酸類のうちの少なくとも１種の凝結調整剤が、この選ばれた１種の凝結調整剤の総量を１００質量％とするとき、平均粒径４５μｍを越えかつ９０μｍ以下の第１粒子１０〜４５質量％、好ましくは１５〜４０質量％と、平均粒径９０μｍを越えかつ１５０μｍ以下の第２粒子３０〜７０質量％、好ましくは３５〜６５質量％と、平均粒径１５０μｍを越えかつ５００μｍ以下の第３粒子５〜３０質量％、好ましくは１０〜２５質量％とを含む。第１〜第３粒子の平均粒径が上記範囲に限定されるのは、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩又はカルボン酸類のうちのいずれか１種でもよく、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類からなる群より選ばれた２種でもよく、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類の全てでもよい。また上記選ばれた１種の凝結調整剤が第１〜第３粒子のみからなる場合には、第１〜第３粒子の合計が１００質量％となり、上記選ばれた１種の凝結調整剤が第１〜第３粒子の他に平均粒径４５μｍ未満の微粒子などを含む場合には、第１〜第３粒子の合計は１００質量％未満となる。更に第２粒子を第１及び第３粒子より多く含む。なお、第３粒子は第１粒子と同量か或いは第１粒子より多く含むことが好ましい。
【００１８】
ここで、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類からなる凝結調整剤のうちのいずれか１種を１００質量％とするとき他の２種をそれぞれ２５〜３００質量の範囲に限定したのは、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類の混和材の総量に対する混合割合が比較的広いため、上記選ばれた１種の凝結調整剤の総量より他の種類の凝結調整剤の総量が遙かに多く、かつ他の種類の凝結調整剤の第３粒子の混合割合が上記設定範囲より大幅に多い場合、他の種類の凝結調整剤の影響が大きくなってしまい、硬化体の若材齢（材齢３時間程度）での圧縮強度を低下させずにセメントペーストの可使時間を６０分程度、具体的には５５〜７５分と長く確保することができないからである。また、第１粒子の混合割合を１０〜４５質量％の範囲に限定したのは次の理由に基づく。第１粒子の混合割合が１０質量％未満であると、混和材を含むセメント組成物に注水した場合、反応初期に溶解する薬剤（選ばれた凝結調整剤）が少なくなり、反応開始が遅れるか、或いは凝結の遅延作用が小さくなって凝結が速く進行してしまうため、エトリンガイト［３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・３ＣａＳＯ4・３２Ｈ2Ｏ］やモノサルフェート［３（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・ＣａＳＯ4・１２Ｈ2Ｏ）］等の水和物の生成等に悪影響を与え、若材齢強度（材齢３時間程度）の発現性が悪くなると考えられるからである。第１粒子の混合割合が４５質量％を越えると、混和材を含むセメント組成物に注水した場合、反応初期に薬剤（選ばれた凝結調整剤）が多く溶解し、初期の反応が急激に進むか、或いは凝結の遅延作用が大きくなって凝結が遅く進行してしまうため、エトリンガイト等の水和物の生成等に悪影響を与え、若材齢強度（材齢３時間程度）の発現性が悪くなると考えられるからである。
【００１９】
第２粒子の混合割合を３０〜７０質量％の範囲に限定したのは次の理由に基づく。第２粒子の混合割合が３０質量％未満であると、混和材を含むセメント組成物に注水した場合、反応中期に溶解する薬剤（選ばれた凝結調整剤）が少なくなり、水和反応が順調に継続しなくなってしまうため、エトリンガイト等の水和物の生成等に悪影響を与え、若材齢強度（材齢３時間程度）の発現性が悪くなると考えられるからである。第２粒子の混合割合が７０質量％を越えると、混和材を含むセメント組成物に注水した場合、反応中期に溶解する薬剤（選ばれた凝結調整剤）が多くなり、初期から中期にかけての反応が急激に進んでしまうため、エトリンガイト等の水和物の生成等に悪影響を与え、若材齢強度（材齢３時間程度）の発現性が悪くなると考えられるからである。第３粒子の混合割合を５〜３０質量％の範囲に限定したのは次の理由に基づく。第３粒子の混合割合が５質量％未満であると、混和材を含むセメント組成物に注水した場合、反応後期に溶解する薬剤（選ばれた凝結調整剤）が少なくなり、水和反応が順調に継続しなくなってしまうため、エトリンガイト等の水和物の生成等に悪影響を与え、若材齢強度（材齢３時間程度）の発現性が悪くなると考えられるからである。第３粒子の混合割合が３０質量％を越えると、混和材を含むセメント組成物に注水した場合、反応後期に溶解する薬剤（選ばれた凝結調整剤）が多くなり、中期から後期にかけての反応が急激に進んでしまうため、エトリンガイト等の水和物の生成等に悪影響を与え、若材齢強度（材齢３時間程度）の発現性が悪くなると考えられるからである。更に第２粒子を第１及び第３粒子より多く含むとしたのは、混和材を含むセメント組成物に注水した場合、反応中期に寄与する第２粒子を比較的多めにすることにより、急激な反応を抑え、連続的に穏やかな水和反応が起こるようにし、若材齢強度（材齢３時間程度）の発現性の良い水和物を生成するためである。
【００２０】
一方、上記混和材をセメント鉱物と混和材の合計量に対して内割で１０〜４０質量％、好ましくは１５〜３０質量％含むことによりセメント組成物が調製される。セメント鉱物としては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低発熱セメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、シリカフュームセメント等が挙げられる。ここで、混和材のセメント鉱物と混和材の合計量に対する混合割合を１０〜４０質量％の範囲に限定したのは、１０質量％未満では早期材齢（若材齢）の強度発現性が低下し、４０質量％を越えると製造コストが増大するとともにセメント鉱物が少なくなって長期強度の発現性が低下するからである。なお、本発明におけるセメント組成物は、上記以外に細骨材を含むモルタルや、細骨材及び粗骨材を含むコンクリートを包含する。モルタル及びコンクリートには、必要に応じて混和材が混合される。
【００２１】
このように構成されたセメント組成物では、カルシウムアルミネートのガラス化率を８０％以上とし、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類の混合割合を所定の範囲に設定し、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩又はカルボン酸類のうちの少なくとも１種の凝結調整剤の第１〜第３粒子の混合割合を所定の範囲に設定し、更に第２粒子を第１及び第３粒子より多く含むように設定したので、このセメント組成物に、水を加えて混合すると、反応開始が速やかに開始し、水和反応が順調に継続する、即ち急激な反応を抑え、連続的に穏やかな水和反応が起こるようにすることにより、有益なエトリンガイト又はモノサルフェートのいずれか一方又は双方が速やかに生成される。この結果、上記セメント組成物に注水して硬化させた硬化体の若材齢（材齢３時間程度）で圧縮強度を低下させずに、可使時間を６０分程度と長く確保することができる。また硬化体に斑点が発生しないので、この斑点部分が欠陥となって長期的な硬化体の強度の低下を招くという事態の発生を防止できる。更に注水後の混練温度が異なっても凝結時間が殆ど変化せず、凝結時間の温度依存性が小さくすることができる。従って、どのような作業環境であっても、上記混和材を含むセメント組成物に水を加えた混練物の粘性変化が略同一の条件で混練作業、打設作業又は塗布作業等を行うことができる。
なお、上記混和材を含むセメント組成物に注水して生成されたエトリンガイト又はモノサルフェートのいずれか一方又は双方は六価クロムを吸収することができる。この結果、環境を汚染する有害物質として挙げられている六価クロムが地中に拡散されるのを防止できる。
【００２２】
一方、セメント鉱物と混和材の合計量を１００質量％とするとき、粒径９０〜３０００μｍ、好ましくは１５０〜３０００μｍの砂を１００〜２００質量％、好ましくは１００〜１５０質量％含むことができる。またセメント鉱物と混和材の合計量を１００質量％とするとき、ポゾラン物質を０．１〜５０質量％、好ましくは１〜２０質量％更に含むことができる。ポゾラン物質としては、シリカフューム、フライアッシュ、高炉スラグ、けいそう土、ゼオライトなどが挙げられる。この中でシリカフュームは、本来のポゾラン物質としての作用に加えて、高性能減水剤と組み合わせて使用することにより、モルタルの適度な注入性と勾配（カント）の仕上げ性を改善することができる。更に材料分離を防止できるという効果もある。ここで、砂の粒径を９０〜３０００μｍの範囲に限定したのは、９０μｍ未満では細かすぎて練り混ぜたときに水量が増加する上に、練り混ぜ性向上の効果が認められず、３０００μｍを越えるとモルタルの材料分離が起こり易いからである。また砂の含有割合を１００〜２００質量％の範囲に限定したのは、１００質量％未満では砂の量が少ないために練り混ぜ性向上の効果が認められない上に、モルタルの収縮率が大きくなってしまい、２００質量％を越えると強度発現性が悪くなり、材料分離が起こり易くなるからである。更にポゾラン物質の含有割合を０．１〜５０質量％の範囲に限定したのは、０．１質量％未満ではポゾラン物質含有の効果が認められず、５０質量％を越えると初期強度の発現性が悪いからである。なお、ポゾラン物質とは、それ自体は水硬性を殆どもたないけれども、水の存在のもとで水酸化カルシウムと常温で徐々に反応して不溶性の化合物を作って硬化するような微粉末状のシリカ質の物質である。
【００２３】
混和材中の凝結調整剤は、水に溶解することにより反応し、凝結の調整や強度の発現増進の効果が現れる。しかし、セメント鉱物と混和材の混合物（結合材）の合計量に対する水の混合割合（水結合材比率）が小さい場合、溶解速度が変化し、凝結性状が変化する場合がある。このため、本発明のセメント組成物では、上記セメント鉱物と混和材と水の混合物中に砂を入れることで混練時に、砂により材料が良く撹拌され、水結合材比率が小さくても、凝結調整剤の溶け方が改善され、凝結性状が安定する。また、材料中に砂が比較的多く混入しているため、水結合材比率が小さい状態で混練しても、凝結調整剤が溶解して反応が促進される。この結果、凝結の状態や強度発現性が良好になる。更にセメント鉱物と混和材と水の混合物にポゾラン物質を添加することにより、水酸化カルシウムＣａ(ＯＨ)2と二酸化ケイ素ＳｉＯ2が反応してケイ酸カルシウムＣａＳｉＯ2（セメントゲル）になるポゾラン反応が進むので、セメント粒子間の空隙を超微粒子のアモルファスシリカで充填され、セメントマトリックスの組織構造を緻密化することができる。またシリカフュームの場合、この他に、前述したように、本来のポゾラン物質としての作用に加えて、高性能減水剤と組み合わせて使用することにより、モルタルの適度な注入性と勾配（カント）の仕上げ性を改善することができる。更に材料分離を防止できるという効果もある。
【００２４】
一方、本発明のセメント組成物を水と混練して、バラスト道床用のモルタルを調製する場合、Ｊ14漏斗の流下時間が３〜５秒、好ましくは３．５〜４．５秒であり、静置フローが１６０ｍｍ以下、好ましくは１３０〜１５０ｍｍであり、バラスト道床に注入して得られた注入体の材齢２時間での圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ2以上、好ましくは１２〜１６Ｎ／ｍｍ2である。ここで、Ｊ14漏斗の流下時間を３〜５秒の範囲に限定したのは、３秒未満ではモルタルの材料分離が発生してしまい、５秒を越えるとモルタルの注入性が悪くなるからである。また静置フローを１６０ｍｍ以下に限定したのは、１６０ｍｍを越えると傾斜部分（カント）における仕上げ性が悪くなるからである。更にバラスト道床に注入して得られた注入体の材齢２時間での圧縮強度を１０Ｎ／ｍｍ2以上に限定したのは、１０Ｎ／ｍｍ2未満では実軌道に施工した場合、強度が不足するため施工後２時間で列車を走行させることができないからである。
このセメント組成物を含むモルタルをバラスト道床に注入してコンクリート道床化すると、バラスト道床への上記モルタルの円滑な注入と、バラスト道床の勾配部分に対するコテ仕上げの容易性とを同時に満足させることができる。この結果、道床の勾配部分でも１種類のモルタルを使用するだけで済み、現場での施工作業を平易化することができる。
【００２５】
また本発明のセメント組成物を水と混練して、補修用又は補強用のモルタルを調製する場合、Ｊ14漏斗の流下時間が６〜１０秒、好ましくは７〜９秒であり、材齢３時間の圧縮強度が５Ｎ／ｍｍ2以上、好ましくは７〜１５Ｎ／ｍｍ2である。ここで、Ｊ14漏斗の流下時間を６〜１０秒の範囲に限定したのは、６秒未満ではモルタルの材料分離が発生してしまい、１０秒を越えると狭い部分に注入し難いからである。また材齢３時間の圧縮強度を５Ｎ／ｍｍ2以上に限定したのは、５Ｎ／ｍｍ2未満では寒い時期の施工において、初期凍害を受けるおそれがあるからである。
【実施例】
【００２６】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
先ず使用材料の種類及び略号、即ちカルシウムアルミネート、無機硫酸塩、セメント鉱物、アルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類の種類及び略号を次の表１に示す。なお、表１において、『C12A7』は『１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3』であり、『C11A7F』は『１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2』である。またブレーン値は、１ｇのカルシウムアルミネート粒子の総表面積であり、ブレーン空気透過式比表面積測定法で測定される。
【００２７】
【表１】
【００２８】
上記表１中のアルミン酸ナトリウム、無機炭酸塩及びカルボン酸類をそれぞれ所定の平均粒径の範囲毎に混合割合を変えた。その混合割合を表２に示す。なお、表１中の『0-45』は『０μｍを越えかつ４５μｍ以下』であり、『45-90』は『４５μｍを越えかつ９０μｍ以下』であり、『90-150』は『９０μｍを越えかつ１５０μｍ以下』であり、『150-500』は『１５０μｍを越えかつ５００μｍ以下』であることを意味する。
【００２９】
【表２】
【００３０】
表２において、使用材料の略号『Al-2』、『K-2』、『Na-2』、『Ci-2』、『Ta-2』及び『CiNa-2』で示す第１〜第３粒子の混合割合は全て本発明の範囲内、即ち請求項１で設定した範囲内にあり、上記以外の使用材料の第１〜第３粒子のうちの少なくとも１種の混合割合が本発明の範囲外、即ち請求項１で設定した範囲外にある。
更に表１のカルシウムアルミネートのうち略号CA70、CA80及びCA90の化学組成毎の含有割合をガラス化率及びブレーン値とともに表３に示す。
【００３１】
【表３】
【００３２】
＜実施例１＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．６質量％と、炭酸カリウムＫ−１を０．６質量％と、クエン酸Ｃｉ−１を０．６質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を実施例１とした。
＜実施例２＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、炭酸カリウムＫ−１に替えて炭酸カリウムＫ−２を用いたこと以外は実施例１と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例２とした。
＜実施例３＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、クエン酸Ｃｉ−１に替えてクエン酸Ｃｉ−２を用いたこと以外は実施例１と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例３とした。
＜実施例４＞
炭酸カリウムＫ−１に替えて炭酸カリウムＫ−２を用いたこと以外は実施例１と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例４とした。
＜実施例５＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、炭酸カリウムＫ−１に替えて炭酸カリウムＫ−２を用い、クエン酸Ｃｉ−１に替えてクエン酸Ｃｉ−２を用いたこと以外は実施例１と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例５とした。
＜実施例６＞
炭酸カリウムＫ−１に替えて炭酸カリウムＫ−２を用い、クエン酸Ｃｉ−１に替えてクエン酸Ｃｉ−２を用いたこと以外は実施例１と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例６とした。
【００３３】
＜実施例７＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−１を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を実施例７とした。
＜実施例８＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、ソーダ灰Ｎａ−１に替えてソーダ灰Ｎａ−２を用いたこと以外は実施例７と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例８とした。
＜実施例９＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、酒石酸Ｔａ−１に替えて酒石酸Ｔａ−２を用いたこと以外は実施例７と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例９とした。
＜実施例１０＞
ソーダ灰Ｎａ−１に替えてソーダ灰Ｎａ−２を用いたこと以外は実施例７と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例１０とした。
＜実施例１１＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、ソーダ灰Ｎａ−１に替えてソーダ灰Ｎａ−２を用い、酒石酸Ｔａ−１に替えて酒石酸Ｔａ−２を用いたこと以外は実施例７と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例１１とした。
＜実施例１２＞
ソーダ灰Ｎａ−１に替えてソーダ灰Ｎａ−２を用い、酒石酸Ｔａ−１に替えて酒石酸Ｔａ−２を用いたこと以外は実施例７と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例１２とした。
【００３４】
＜実施例１３＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−１を０．６質量％と、炭酸カリウムＫ−１を０．６質量％と、クエン酸Ｃｉ−２を０．６質量％と、クエン酸ナトリウムＣｉＮａ−２を０．３質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を実施例１３とした。
＜実施例１４＞
炭酸カリウムＫ−１に替えて炭酸カリウムＫ−２を用いたこと以外は実施例１３と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例１４とした。
＜実施例１５＞
炭酸カリウムＫ−１に替えて炭酸カリウムＫ−２を用い、クエン酸Ｃｉ−１に替えてクエン酸Ｃｉ−２を用いたこと以外は実施例１３と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例１５とした。
＜実施例１６＞
アルミン酸ソーダＡｌ−１に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−２を用い、炭酸カリウムＫ−１に替えて炭酸カリウムＫ−２を用い、クエン酸Ｃｉ−１に替えてクエン酸Ｃｉ−２を用いたこと以外は実施例１３と同様にして混合物を作製した。この混合物を実施例１６とした。
＜実施例１７＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０に替えてカルシウムアルミネートＣＡ８０を用いたこと以外は実施例６と同様にして混合物を作成した。この混合物を実施例１７とした。
【００３５】
＜比較例１＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用いたこと以外は実施例１と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例１とした。
＜比較例２＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、炭酸カリウムＫ−１に替えて炭酸カリウムＫ−３を用いたこと以外は実施例１と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例２とした。
＜比較例３＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、クエン酸Ｃｉ−１に替えてクエン酸Ｃａ−３を用いたこと以外は実施例１と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例３とした。
＜比較例４＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用いたこと以外は実施例７と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例４とした。
＜比較例５＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、ソーダ灰Ｎａ−１に替えてソーダ灰Ｎａ−３を用いたこと以外は実施例７と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例５とした。
【００３６】
＜比較例６＞
アルミン酸ソーダＡｌ−２に替えてアルミン酸ソーダＡｌ−１を用い、酒石酸Ｔａ−１に替えて酒石酸Ｔａ−３を用いたこと以外は実施例７と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例６とした。
＜比較例７＞
クエン酸ナトリウムＣｉＮａ−１を用いなかったこと以外は実施例１３と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例７とした。
＜比較例８＞
クエン酸ナトリウムＣｉＮａ−２に替えてクエン酸ナトリウムＣｉＮａ−１を用いたこと以外は実施例１３と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例８とした。
＜比較例９＞
クエン酸ナトリウムＣｉＮａ−２に替えてクエン酸ナトリウムＣｉＮａ−３を用いたこと以外は実施例１３と同様にして混合物を作製した。この混合物を比較例９とした。
＜比較例１０＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０に替えてカルシウムアルミネートＣＡ７０を用いたこと以外は実施例６と同様にして混合物を作成した。この混合物を比較例１０とした。
【００３７】
＜比較試験１及び評価＞
実施例１〜１７及び比較例１〜１０の混合物について、混練時の雰囲気温度をそれぞれ５℃、２０℃及び３５℃として、練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度をそれぞれ測定した。ここで、練り上がり温度は、練り上がり直後の混合物の温度計により測定した温度である。Ｐ漏斗流下時間は、プレパックドコンクリートの注入モルタルの流動性試験方法（ＪＳＣＥ−Ｆ５２１）に準じた方法、即ちＰ漏斗試験装置の漏斗に混合物を充填して、この漏斗の下端の孔から混合物を流出させたときの流下時間である。可使時間は、練り上がり直後から測定した時間であって、Ｐ漏斗流下時間が１１秒を越えるまでの時間である。また、凝結の始発時間及び凝結の終結時間は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて自動凝結試験機を用いて測定した。具体的には、凝結の始発時間は、練り上がり直後から測定した時間であって、混合物に対して直径１ｍｍの針が底面から１ｍｍ上がった位置で止まるまでの時間であり、凝結の終結時間は、練り上がり直後から測定した時間であって、直径１ｍｍの針が混合物に突き刺さらなくなるまでの時間である。更に圧縮強度は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じて測定した強度であり、材齢３時間、材齢３日、材齢７日及び材齢２８日での圧縮強度をそれぞれ測定した。なお、上記凝結の始発時間及び凝結の終結時間の両者を合せて凝結時間と呼ぶ。これらの結果を表４〜表７に示す。但し、圧縮強度は、材齢３時間及び２８日でそれぞれ測定した。なお、上記実施例１〜１７の混合物は、カルシウムアルミネートと無水石膏とセメントと凝結調整剤の合計１００質量％に対して水を約５０質量％混合して調製されたセメントペースト、即ち水結合材比率：約５０％のセメントペーストである。
【００３８】
【表４】
【００３９】
【表５】
【００４０】
【表６】
【００４１】
【表７】
【００４２】
表４から明らかなように、Ａｌ（アルミン酸ソーダ）、Ｋ（炭酸カリウム）及びＣｉ（クエン酸）の平均粒径が９０μｍを越えかつ１５０μｍ以下と比較的大きいものと平均粒径が１５０μｍを越えかつ５００μｍ以下と極めて大きいものだけを含む比較例１や、Ｋ（炭酸カリウム）の平均粒径が０μｍを越えかつ４５μｍ以下と極めて小さいものと平均粒径が４５μｍを越えかつ９０μｍ以下の比較的小さいものとの合計が７２．２％と多く含む比較例２や、Ｃｉ（クエン酸）の平均粒径が０μｍを越えかつ４５μｍ以下と極めて小さいものと平均粒径が４５μｍを越えかつ９０μｍ以下の比較的小さいものとの合計が７６．１％と多く含む比較例３では、作業雰囲気温度５℃及び３５℃での可使時間が４５分以下であり、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が４．２Ｎ／ｍｍ2以下であった。また凝結時間、即ち凝結の始発時間及び終結時間が作業雰囲気温度によって大きく変化した。これらに対し、Ａｌ（アルミン酸ソーダ）、Ｋ（炭酸カリウム）又はＣｉ（クエン酸）のうちの少なくとも１種の第１〜第３粒子の混合割合が本発明の範囲内にあり、かつ第３粒子が第１及び第２粒子より多く含む実施例１〜６では、作業雰囲気温度５℃、２０℃及び３５℃での可使時間が５５〜７０分の範囲にあり、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が４．５〜５．９Ｎ／ｍｍ2の範囲にあった。また凝結時間、即ち凝結の始発時間及び終結時間が作業雰囲気温度によってあまり大きく変化しなかった。
【００４３】
表５から明らかなように、Ａｌ（アルミン酸ソーダ）、Ｎａ（ソーダ灰）及びＴａ（酒石酸）の平均粒径が９０μｍを越えかつ１５０μｍ以下と比較的大きいものと平均粒径が１５０μｍを越えかつ５００μｍ以下と極めて大きいものだけを含む比較例４や、Ｔａ（ソーダ灰）の平均粒径が０μｍを越えかつ４５μｍ以下と極めて小さいものと平均粒径が４５μｍを越えかつ９０μｍ以下の比較的小さいものとの合計が７４．５％及び７２．７％と多く含む比較例５及び６では、作業雰囲気温度５℃及び３５℃での可使時間が５０分以下であり、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が４．０Ｎ／ｍｍ2以下であった。また凝結時間、即ち凝結の始発時間及び終結時間が作業雰囲気温度によって大きく変化した。これらに対し、Ａｌ（アルミン酸ソーダ）、Ｎａ（ソーダ灰）又はＴａ（酒石酸）のうちの少なくとも１種の第１〜第３粒子の混合割合が本発明の範囲内にあり、かつ第３粒子が第１及び第２粒子より多く含む実施例７〜１２では、作業雰囲気温度５℃、２０℃及び３５℃での可使時間が５５〜７５分の範囲にあり、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が４．５〜５．８Ｎ／ｍｍ2の範囲にあった。また凝結時間、即ち凝結の始発時間及び終結時間が作業雰囲気温度によってあまり大きく変化しなかった。
【００４４】
表６から明らかなように、Ａｌ（アルミン酸ソーダ）、Ｋ（炭酸カリウム）及びＣｉ（クエン酸）の平均粒径が９０μｍを越えかつ１５０μｍ以下と比較的大きいものと平均粒径が１５０μｍを越えかつ５００μｍ以下と極めて大きいものだけを含む比較例７や、Ａｌ（アルミン酸ソーダ）、Ｋ（炭酸カリウム）、Ｃｉ（クエン酸）及びＣｉＮａ（クエン酸ナトリウム）の平均粒径が９０μｍを越えかつ１５０μｍ以下と比較的大きいものと平均粒径が１５０μｍを越えかつ５００μｍ以下と極めて大きいものだけを含む比較例８や、ＣｉＮａ（クエン酸ナトリウム）の平均粒径が０μｍを越えかつ４５μｍ以下と極めて小さいものと平均粒径が４５μｍを越えかつ９０μｍ以下の比較的小さいものとの合計が７５．５２％と多く含む比較例９では、作業雰囲気温度５℃及び３５℃での可使時間が５０分以下であり、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が４．０Ｎ／ｍｍ2以下であった。また凝結時間、即ち凝結の始発時間及び終結時間が作業雰囲気温度によって大きく変化した。これらに対し、Ａｌ（アルミン酸ソーダ）、Ｋ（炭酸カリウム）、Ｃｉ（クエン酸）又はＣｉＮａ（クエン酸ナトリウム）のうちの少なくとも１種の第１〜第３粒子の混合割合が本発明の範囲内にあり、かつ第３粒子が第１及び第２粒子より多く含む実施例１３〜１６では、作業雰囲気温度５℃、２０℃及び３５℃での可使時間が５５〜７０分の範囲にあり、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が４．５〜４．８Ｎ／ｍｍ2の範囲にあった。また凝結時間、即ち凝結の始発時間及び終結時間が作業雰囲気温度によってあまり大きく変化しなかった。
従って、上記表４〜表６から、アルミン酸ナトリウム（アルミン酸ソーダ）と、無機炭酸塩（炭酸カリウム、ソーダ灰）と、カルボン酸類（クエン酸、酒石酸、クエン酸ナトリウム）のうちの少なくとも１種の第１〜第３粒子の混合割合が本発明の範囲内にあり、かつ第３粒子が第１及び第２粒子より多く含むとき、作業雰囲気温度５〜３５℃での可使時間が５５〜７５分の範囲にあり、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が４．５〜５．９Ｎ／ｍｍ2の範囲にあることが判った。
【００４５】
表７から明らかなように、ガラス化率７０％のカルシウムアルミネートを含む比較例１０では、作業雰囲気温度５℃、２０℃及び３５℃での可使時間が５５〜６５分であったものの、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が３．９Ｎ／ｍｍ2、作業雰囲気温度２０℃、材齢３時間での圧縮強度が４．３Ｎ／ｍｍ2であった。また凝結時間、即ち凝結の始発時間及び終結時間が作業雰囲気温度によって大きく変化した。これに対し、ガラス化率９０％のカルシウムアルミネートを含む実施例６、及びガラス化率８０％のカルシウムアルミネートを含む実施例１７では、作業雰囲気温度５℃、２０℃及び３５℃で可使時間が６０〜７０分の範囲にあり、作業雰囲気温度５℃、材齢３時間での圧縮強度が５．０〜５．９Ｎ／ｍｍ2の範囲にあった。また凝結時間、即ち凝結の始発時間及び終結時間が作業雰囲気温度によってあまり大きく変化しなかった。
なお、特許文献１には１時間後の圧縮強度が１９．６Ｎ／ｍｍ2以上であると記載されているのに対し、上記実施例１〜１７では材齢３時間での圧縮強度が４．５〜８．２Ｎ／ｍｍ2と低いのは、特許文献１では水材料比の少ない材料を用いているのに対し、実施例１〜１７では水材料比の大きな材料を用いているためである。
【００４６】
＜実施例１８＞
１０質量％のカルシウムアルミネートＣＡ９０と１０質量％のフッ酸二型無水石膏Ｓ８と８０質量％の普通ポルトランドセメントＮとからなる結合材Ｂと、０．４質量％のアルミン酸ソーダＡｌ−２と０．６質量％のソーダ灰Ｎａ−２と０．４質量％の酒石酸Ｔａ−２とからなる凝結調整剤と、１００質量％の砂Ｓと、５０質量％の水とを混合した。この混合物を実施例１８とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは１．０であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．５であった。
＜実施例１９＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、１００質量％の砂Ｓと、４０質量％の水とを混合した。この混合物を実施例１９とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは１．０であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．４であった。
＜実施例２０＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、１００質量％の砂Ｓと、３０質量％の水とを混合した。この混合物を実施例２０とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは１．０であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．３であった。
【００４７】
＜実施例２１＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、１５０質量％の砂Ｓと、５０質量％の水とを混合した。この混合物を実施例２１とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは１．５であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．５であった。
＜実施例２２＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、１５０質量％の砂Ｓと、４０質量％の水とを混合した。この混合物を実施例２２とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは１．５であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．４であった。
＜実施例２３＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、１５０質量％の砂Ｓと、３０質量％の水とを混合した。この混合物を実施例２３とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは１．５であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．３であった。
【００４８】
＜比較例１１＞
砂Ｓを混合せずに、実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、５０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１１とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．５であった。
＜比較例１２＞
砂Ｓを混合せずに、実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、４０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１２とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．４であった。
＜比較例１３＞
砂Ｓを混合せずに、実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、３０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１３とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．３であった。
【００４９】
＜比較例１４＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、６０質量％の砂Ｓと、５０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１４とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０．６であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．５であった。
＜比較例１５＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、６０質量％の砂Ｓと、４０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１５とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０．６であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．４であった。
＜比較例１６＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、６０質量％の砂Ｓと、３０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１６とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０．６であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．３であった。
【００５０】
＜比較例１７＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、８０質量％の砂Ｓと、５０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１７とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０．８であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．５であった。
＜比較例１８＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、８０質量％の砂Ｓと、４０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１８とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０．８であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．４であった。
＜比較例１９＞
実施例１８の結合材Ｂと、実施例１８の結合凝結剤と、８０質量％の砂Ｓと、３０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例１９とした。この混合物の砂結合材比率Ｓ／Ｂは０．８であり、水結合材比率Ｗ／Ｂは０．３であった。
【００５１】
＜比較試験２及び評価＞
実施例１８〜２３及び比較例１１〜１９の混合物について、混練時の雰囲気温度をそれぞれ５℃、２０℃及び３５℃として、練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、Ｊ14漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度をそれぞれ測定した。ここで、練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度練り上がり温度は、上記比較試験１と同様にして行った。またＪ14漏斗流下時間は、土木学会標準ＪＳＣＥ−Ｆ５４１に準拠して行う試験であり、上記混合物の流動性を確認する試験である。具体的には、漏斗として、上端内径（注入口内径）７０ｍｍ、下端内径（流出口内径）１４ｍｍ、高さ３９２ｍｍ、厚さ約３ｍｍ、内容積６３０ｍｌの黄銅製のＪ14漏斗を用いる。先ずこの漏斗の注入口が上側に位置し流出口が下側に位置するように鉛直方向に延びた状態で漏斗を台により支持し、この漏斗内に水を通して濡らした後に、上記混合物を漏斗内に注ぐ。次いで漏斗の流出口から少量の混合物を流出させた後、指にて流出口を押さえた状態で混合物が漏斗上面に達するまで混合物を漏斗内に注入する。次に漏斗内の混合物の上面をならした後に、指を流出口から離して混合物を流出口から流出させ、流出口から連続的に流出する混合物の流れが初めて途切れるまでの流出時間（秒）を測定する。この流出時間（秒）をＪ14漏斗流下時間とする。なお、Ｊ14漏斗流下時間を測定した後も、混合物を流出口から流出させ続け、漏斗内における混合物の残留状態を観察し、混合物のほぼ全量が流出したことを確認する。上記練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、Ｊ14漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度の測定結果を表９、表１０及び図１〜図５に示す。但し、圧縮強度は、材齢３時間及び２８日でそれぞれ測定した。また、実施例１８〜２３及び比較例１１〜１９の混合物の結合材Ｂと凝結調整剤と砂Ｓと水Ｗとの混合割合を、砂結合材比率Ｓ／Ｂ及び水結合材比率Ｗ／Ｂとともに、表８に示す。
【００５２】
【表８】
【００５３】
【表９】
【００５４】
【表１０】
【００５５】
表９、表１０及び図１〜図５から明らかなように、砂結合材比率Ｓ／Ｂが０である比較例１１〜１３、砂結合材比率Ｓ／Ｂが０．６である比較例１４〜１６、及び砂結合材比率Ｓ／Ｂが０．８である比較例１７〜１９では、水結合材比率Ｗ／Ｓを低下させると、雰囲気温度５℃、２０℃及び３５℃における始発時間の差が大きくなったのに対し、砂結合材比率Ｓ／Ｂが１．０である実施例１８〜２０や、砂結合材比率Ｓ／Ｂが１．５である実施例２１〜２３では、水結合材比率Ｗ／Ｓを低下させても、雰囲気温度５℃、２０℃及び３５℃における始発時間の差が殆ど無かった。この結果、砂結合材比率が１．０以上であって少なくとも１．５以下であれば、雰囲気温度の変化に拘らず始発時間を略一定にすることができることが判った。
【００５６】
＜実施例２４＞
１００質量％の普通ポルトランドセメントＮと２５質量％のカルシウムアルミネートＣＡ９０と２５質量％のフッ酸二型無水石膏Ｓ８と１０質量％のシリカフュームＳＦとからなる結合材Ｂと、１６０質量％の砂Ｓと、２質量％のポリマーＰと１質量％の減水剤ＭＸと０．６質量％の消泡剤Ｄｅｆとからなる混和材と、０．６質量％のＡｌ−２と０．９質量％のソーダ灰Ｎａ−２と０．６質量％の酒石酸Ｔａ−２とからなる凝結調整剤と、６４．０質量％の水とを混合した。この混合物を実施例２４とした。
＜実施例２５＞
１２０質量％の普通ポルトランドセメントＮと１５質量％のカルシウムアルミネートＣＡ９０と１５質量％のフッ酸二型無水石膏Ｓ８と１０質量％のシリカフュームＳＦとからなる結合材Ｂと、１６０質量％の砂Ｓと、２質量％のポリマーＰと１質量％の減水剤ＭＸと０．６質量％の消泡剤Ｄｅｆとからなる混和材と、０．６質量％のＡｌ−２と０．９質量％のソーダ灰Ｎａ−２と０．６質量％の酒石酸Ｔａ−２とからなる凝結調整剤と、６４．０質量％の水とを混合した。この混合物を実施例２５とした。
＜比較例２０＞
１００質量％の普通ポルトランドセメントＮと５０質量％の速硬材ＫＡと３質量％の膨張材ＣＳＡと１０質量％のシリカフュームＳＦとからなる結合材Ｂと、１６３質量％の砂Ｓと、２質量％のポリマーＰと１質量％の減水剤ＭＸと０．６質量％の消泡剤Ｄｅｆとからなる混和材と、１．１質量％の凝結調整剤ＫＳｅｔと、６５．２質量％の水とを混合した。この混合物を比較例２０とした。
＜比較例２１＞
１００質量％の普通ポルトランドセメントＮと５０質量％の速硬材ＫＡと１０質量％のシリカフュームＳＦとからなる結合材Ｂと、１６０質量％の砂Ｓと、２質量％のポリマーＰと１質量％の減水剤ＭＸと０．６質量％の消泡剤Ｄｅｆとからなる混和材と、１．１質量％の凝結調整剤ＫＳｅｔと、６４．０質量％の水とを混合した。この混合物を比較例２１とした。
【００５７】
＜比較試験３及び評価＞
実施例２４、実施例２５、比較例２０及び比較例２１の混合物について、混練時の雰囲気温度をそれぞれ５℃、２０℃及び３５℃として、練り上がり温度、可使時間、始発時間、終結時間、Ｊ14漏斗流下時間、フロー値及びモルタルの２時間圧縮強度をそれぞれ測定した。ここで、練り上がり温度、可使時間、始発時間、終結時間、及びモルタルの２時間圧縮強度は、上記比較試験１と同様にして行い、Ｊ14漏斗流下時間は、上記比較試験２と同様にして行った。フロー値は、ＪＡＳＳ１５Ｍ−１０３「セルフレベリング材の品質基準」３．５に準拠する静置フロー試験により測定した。この静置フロー試験は、混合物の流れ易さを判断できるため、勾配部分で混合物が流れるか否かを判断する参考になる試験である。具体的には、先ず厚さ５ｍｍのみがき板ガラスの上に内径５０ｍｍ、高さ５１ｍｍの塩化ビニル製パイプ（内容積１００ｍｌ）を立てた状態で置く。次にこのパイプ内に予め練り混ぜた混合物を充填する。更にこのパイプを引き上げて、混合物の広がりが静止した後に、直角２方向の直径を測定し、その平均値をフロー値とする。上記練り上がり温度、可使時間、始発時間、終結時間、Ｊ14漏斗流下時間、フロー値及びモルタルの２時間圧縮強度の測定結果を表１２に示す。なお、実施例２４、実施例２５、比較例２０及び比較例２１の混合物の結合材と砂と混和材と凝結調整剤と水との混合割合を表１１に示す。
【００５８】
【表１１】
【００５９】
【表１２】
【００６０】
表１２から明らかなように、従来品のコーカセッター（三菱マテリアル社製）からなる速硬材ＫＡを用いた比較例２０及び２１では、雰囲気温度の変化に伴って、凝結時間（凝結の始発時間及び凝結の終結時間）が変化したため、雰囲気温度が５℃及び３５℃であるときに、所定の可使時間が得られなかったのに対し、本発明の凝結調整剤を用いた実施例２４及び２５では、雰囲気温度が変化しても、凝結時間が殆ど変化しなかったため、雰囲気温度が５℃及び３５℃であっても、所定の可使時間が得られた。また比較例２０及び２１では、雰囲気温度５℃におけるモルタルの２時間圧縮強度が８．７Ｎ／ｍｍ2及び６．８Ｎ／ｍｍ2と低かったのに対し、実施例２４及び２５では、雰囲気温度５℃におけるモルタルの２時間圧縮強度が２１．７Ｎ／ｍｍ2及び１６．４Ｎ／ｍｍ2と高くなった。
【００６１】
＜比較試験４及び評価＞
実施例２４、実施例２５、比較例２０及び比較例２１の混合物について、混練時の雰囲気温度を２０℃として、傾斜部分の仕上げ性、注入性、注入体の２時間圧縮強度及びモルタルの長さ変化率をそれぞれ測定した。傾斜部分の仕上げ性は、ｓｉｎθ＝１２０／１０６７＝０．１１となる傾斜を有する容器内（縦５０ｃｍ×横３０ｃｍ×深さ８ｃｍ）に砕石を置いた後、混合物を注入したときに、混合物が流れるか否かを観察することにより評価した。注入性は、直径１５ｃｍの透明円筒容器内にバラストを詰めて混合物を注入した後、混合物が容器内を流下しこの混合物が達した容器の深さを測定することにより評価した。またモルタルの２時間圧縮強度は、ＪＩＳ Ａ １１０８に準拠し、直径５ｃｍ×高さ１０ｃｍの鋼製型枠内に混合物を流し込んで作製した供試体を用いて、材齢２時間での圧縮強度を測定した。注入体の２時間圧縮強度は、直径１５ｃｍ×高さ３０ｃｍの鋼製型枠に、空隙率が４５％になるようにバラストを詰め、ここに混合物（モルタル）を注入して作製した注入試験体について、材齢２時間でＪＩＳ Ａ １１０８に準拠して強度試験を行い圧縮強度を測定した。更にモルタルの長さ変化率は、ＪＩＳ Ａ １１７１に従って測定した。但し、試験値の単位はμ（１μは１０-6）で示した。上記傾斜部分の仕上げ性、注入性、注入体の２時間圧縮強度及びモルタルの長さ変化率の測定結果を表１３に示す。
【００６２】
【表１３】
【００６３】
表１３から明らかなように、従来品のコーカセッター（三菱マテリアル社製）からなる速硬材ＫＡを用いたけれども、膨張材ＣＳＡを添加しなかった比較例２１では、モルタルの長さ変化率が７９０μと大きかったのに対し、実施例２４及び２５では、膨張材ＣＳＡを添加しなかったにも拘らず、モルタルの長さ変化率がそれぞれ３８０μ及び３６０μと小さかった。この結果、比較例２１では、収縮によるひび割れが発生し易いのに対し、実施例２４及び２５では、収縮によるひび割れが発生し難いことが判った。また実施例２５では、カルシウムアルミネートＣＡ９０及び無機硫酸塩Ｓ８をそれぞれ１５質量％まで減少させたにも拘らず、従来品のコーカセッター（三菱マテリアル社製）からなる速硬材ＫＡを用いた比較例２０と同程度の強度発現性（モルタルの２時間圧縮強度及び注入体の２時間圧縮強度）を示した。
【００６４】
＜実施例２６＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を２４．７質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を２４．７質量％と、普通ポルトランドセメントＮを５０．８質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を実施例２６とした。この実施例２６では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対してセメントは１００質量％であった。
＜実施例２７＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１５．９質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１５．９質量％と、普通ポルトランドセメントＮを６６．４質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を実施例２７とした。この実施例２７では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対してセメントは２００質量％であった。
＜実施例２８＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を７．７質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を７．７質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８４．０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を実施例２８とした。ここで、この実施例２８では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対してセメントは５００質量％であった。
＜実施例２９＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を４．５質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を４．５質量％と、普通ポルトランドセメントＮを１０４．０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を実施例２９とした。ここで、この実施例２９では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対してセメントは１０００質量％であった。
【００６５】
＜比較例２２＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を２６．０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を２６．０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを４７．９質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を比較例２２とした。ここで、この比較例２２では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対してセメントは９０質量％であった。
＜比較例２３＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を４．１質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を４．１質量％と、普通ポルトランドセメントＮを１０５．６質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５０質量％とを混合した。この混合物を比較例２３とした。ここで、この比較例２３では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対してセメントは１１００質量％であった。
【００６６】
＜比較試験５及び評価＞
実施例２６〜２９と比較例２２及び２３の混合物について、混練時の雰囲気温度を２０℃として、練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度をそれぞれ測定した。ここで、練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度の測定は上記比較試験１と同様にして行った。上記練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度の測定結果を表１４に示す。但し、圧縮強度は、材齢３時間で測定した。また表１４には、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対するセメントの含有量（質量％）を、［セメント／混和材］（質量％）として示した。
【００６７】
【表１４】
【００６８】
表１４から明らかなように、セメント／混和材が９０質量％である比較例２２では、可使時間が３５分と短くなって圧縮強度が４．０Ｎ／ｍｍ2と低くなり、またセメント／混和材が１１００質量％である比較例２３では、可使時間が１００分と長くなったけれども圧縮強度が３．５Ｎ／ｍｍ2と低くなったのに対し、セメント／混和材が１００〜１０００質量％である実施例２６〜２９では、可使時間が５５〜７５分と最適な範囲となって圧縮強度が５．０〜９．０Ｎ／ｍｍ2と高くなった。この結果、セメント／混和材を所定の範囲に設定することにより、可使時間を最適な範囲とすることができるとともに、圧縮強度が高くなることが判った。
【００６９】
＜実施例３０＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を９．３質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を９．３質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０．０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を１０質量％とを混合した。この混合物を実施例３０とした。この実施例３０では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は５０質量％であった。、
＜実施例３１＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を９．３質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を９．３質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０．０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を２０質量％とを混合した。この混合物を実施例３１とした。ここで、この実施例３１では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は１００質量％であった。
＜実施例３２＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を９．３質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を９．３質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０．０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を８０質量％とを混合した。この混合物を実施例３２とした。ここで、この実施例３２では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は４００質量％であった。
＜実施例３３＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を９．３質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を９．３質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を１４０質量％とを混合した。この混合物を実施例３３とした。ここで、この実施例３３では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は７００質量％であった。
【００７０】
＜比較例２４＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を９．３質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を９．３質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を９質量％とを混合した。この混合物を比較例２４とした。ここで、この比較例２４では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は４５質量％であった。
＜比較例２５＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を９．３質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を９．３質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を１５０質量％とを混合した。この混合物を比較例２５とした。ここで、この比較例２５では、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は７５０質量％であった。
【００７１】
＜比較試験６及び評価＞
実施例３０〜３３と比較例２４及び２５の混合物について、混練時の雰囲気温度を２０℃として、練り上がり温度、可使時間、始発時間及び終結時間をそれぞれ測定した。ここで、練り上がり温度、可使時間、始発時間及び終結時間の測定は、上記比較試験１と同様にして行った。上記練り上がり温度、可使時間、始発時間及び終結時間の測定結果を表１５に示す。但し、表１５には、混和材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対する水の含有量（質量％）を、［水／混和材］（質量％）として示した。
【００７２】
【表１５】
【００７３】
表１５から明らかなように、水／混和材が４５質量％及び７５０質量％である比較例２４では、可使時間が４５分と短くなり、また水／混和材が７５０質量％である比較例２５では、可使時間が９５分と長くなったのに対し、水／混和材が１００〜７００質量％である実施例３０〜３３では、可使時間が５５〜７５分と最適な範囲となった。この結果、水／混和材を所定の範囲に設定することにより、可使時間を最適な範囲とすることができることが判った。
【００７４】
＜実施例３４＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を４５．６質量％とを混合した。この混合物を実施例３４とした。この実施例３４では、結合材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ｎ、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は４５質量％であった。
＜実施例３５＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を４８．７質量％とを混合した。この混合物を実施例３５とした。ここで、この実施例３５では、結合材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ｎ、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は４８質量％であった。
＜実施例３６＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５２．７質量％とを混合した。この混合物を実施例３６とした。ここで、この実施例３６では、結合材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ｎ、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は５２質量％であった。
＜実施例３７＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を５５．８質量％とを混合した。この混合物を実施例３７とした。ここで、この実施例３７では、結合材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ｎ、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は５５質量％であった。
【００７５】
＜比較例２６＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を４０．６質量％とを混合した。この混合物を比較例２６とした。ここで、この比較例２６では、結合材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ｎ、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は４０質量％であった。
＜比較例２７＞
カルシウムアルミネートＣＡ９０を１０質量％と、フッ酸二型無水石膏Ｓ８を１０質量％と、普通ポルトランドセメントＮを８０質量％と、アルミン酸ソーダＡｌ−２を０．４質量％と、ソーダ灰Ｎａ−２を０．６質量％と、酒石酸Ｔａ−１を０．４質量％と、水を６０．８質量％とを混合した。この混合物を比較例２７とした。ここで、この比較例２７では、結合材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ｎ、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対して水は６０質量％であった。
【００７６】
＜比較試験７及び評価＞
実施例３４〜３７と比較例２６及び２７の混合物について、混練時の雰囲気温度をそれぞれ５、２０及び３５℃として、練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度をそれぞれ測定した。ここで、練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度の測定は上記比較試験１と同様にして行った。上記練り上がり温度、Ｐ漏斗流下時間、可使時間、始発時間、終結時間及び圧縮強度の測定結果を表１６に示す。但し、圧縮強度は、材齢３時間で測定した。また表１６には、結合材（ＣＡ９０、Ｓ８、Ｎ、Ａｌ−２、Ｎａ−２及びＴａ−１の合計）１００質量％に対する水の含有量（質量％）を、［水／結合材］（質量％）として示した。
【００７７】
【表１６】
【００７８】
表１６から明らかなように、水／結合材が４０質量％である比較例２６では、圧縮強度が７．９〜８．４Ｎ／ｍｍ2と高くなったけれども可使時間が３５〜４０分と比較的短くなり、また水／結合材が６０質量％である比較例２７では、可使時間が８５〜９０分と長くなったけれども圧縮強度が３．９〜４．１Ｎ／ｍｍ2と比較的低くなったのに対し、水／結合材が４５〜５５質量％である実施例３４〜３７では、雰囲気温度が５、２０及び３５℃と変化しても、可使時間が６０〜７５分と最適な範囲となって圧縮強度が５．２〜７．９Ｎ／ｍｍ2と高くなった。この結果、水／結合材を所定の範囲に設定することにより、雰囲気温度が５〜３５℃と変化しても、可使時間を最適な範囲とすることができるとともに、圧縮強度が高くなることが判った。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施例１８〜２０の混合物の水結合材比率Ｗ／Ｓの変化に対する始発時間の変化を示す図である。
【図２】実施例２１〜２３の混合物の水結合材比率Ｗ／Ｓの変化に対する始発時間の変化を示す図である。
【図３】比較例１１〜１３の混合物の水結合材比率Ｗ／Ｓの変化に対する始発時間の変化を示す図である。
【図４】比較例１４〜１６の混合物の水結合材比率Ｗ／Ｓの変化に対する始発時間の変化を示す図である。
【図５】比較例１７〜１９の混合物の水結合材比率Ｗ／Ｓの変化に対する始発時間の変化を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウムアルミネートと無機硫酸塩とが質量比で１：（０．５〜３）の割合で混合された急硬成分に対して内割でアルミン酸ナトリウム０．２〜３５．０質量％、無機炭酸塩０．２〜３５．０質量％及びカルボン酸類０．１〜１５．０質量％からなる凝結調整剤を含む混和材において、
前記カルシウムアルミネートのガラス化率が８０％以上であって、
前記アルミン酸ナトリウム、前記無機炭酸塩及び前記カルボン酸類からなる凝結調整剤のうちのいずれか１種を１００質量％とするとき他の２種をそれぞれ２５〜３００質量％含み、
前記アルミン酸ナトリウム、前記無機炭酸塩又は前記カルボン酸類のうちの少なくとも１種の凝結調整剤が、この選ばれた１種の凝結調整剤の総量を１００質量％とするとき、平均粒径４５μｍを越えかつ９０μｍ以下の第１粒子１０〜４５質量％と、平均粒径９０μｍを越えかつ１５０μｍ以下の第２粒子３０〜７０質量％と、平均粒径１５０μｍを越えかつ５００μｍ以下の第３粒子５〜３０質量％とを含み、かつ前記第２粒子を前記第１及び第３粒子より多く含むことを特徴とする混和材。
【請求項２】
混和材１００質量％に対してセメント１００〜１０００質量％及び水５０〜７００質量％を混合してセメントペーストを調製したときに、可使時間が５５〜７５分である請求項１記載の混和材。
【請求項３】
混和材及びセメントの合計１００質量％に対して水４５〜５５質量％を混合して調製したセメントペーストの可使時間が５５〜７５分であるときに、材齢３時間の圧縮強度が４．５Ｎ／ｍｍ2以上である請求項２記載の混和材。
【請求項４】
請求項１記載の混和材をセメント鉱物と混和材の合計量に対して内割で１０〜４０質量％を含むセメント組成物。
【請求項５】
セメント鉱物と混和材の合計量を１００質量％とするとき、粒径９０〜３０００μｍの砂を１００〜２００質量％含む請求項４記載のセメント組成物。
【請求項６】
セメント鉱物と混和材の合計量を１００質量％とするとき、ポゾラン物質を０．１〜５０質量％更に含む請求項５記載のセメント組成物。
【請求項７】
水と混練してモルタルを調製したときに、Ｊ14漏斗の流下時間が３〜５秒であり、静置フローが１６０ｍｍ以下であり、バラスト道床に注入して得られた注入体の材齢２時間での圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ2以上である請求項５又は６記載のセメント組成物。
【請求項８】
水と混練してモルタルを調製したときに、Ｊ14漏斗の流下時間が６〜１０秒であり、材齢３時間での圧縮強度が５Ｎ／ｍｍ2以上である請求項５又は６記載のセメント組成物。
【請求項１】
カルシウムアルミネートと無機硫酸塩とが質量比で１：（０．５〜３）の割合で混合された急硬成分に対して内割でアルミン酸ナトリウム０．２〜３５．０質量％、無機炭酸塩０．２〜３５．０質量％及びカルボン酸類０．１〜１５．０質量％からなる凝結調整剤を含む混和材において、
前記カルシウムアルミネートのガラス化率が８０％以上であって、
前記アルミン酸ナトリウム、前記無機炭酸塩及び前記カルボン酸類からなる凝結調整剤のうちのいずれか１種を１００質量％とするとき他の２種をそれぞれ２５〜３００質量％含み、
前記アルミン酸ナトリウム、前記無機炭酸塩又は前記カルボン酸類のうちの少なくとも１種の凝結調整剤が、この選ばれた１種の凝結調整剤の総量を１００質量％とするとき、平均粒径４５μｍを越えかつ９０μｍ以下の第１粒子１０〜４５質量％と、平均粒径９０μｍを越えかつ１５０μｍ以下の第２粒子３０〜７０質量％と、平均粒径１５０μｍを越えかつ５００μｍ以下の第３粒子５〜３０質量％とを含み、かつ前記第２粒子を前記第１及び第３粒子より多く含むことを特徴とする混和材。
【請求項２】
混和材１００質量％に対してセメント１００〜１０００質量％及び水５０〜７００質量％を混合してセメントペーストを調製したときに、可使時間が５５〜７５分である請求項１記載の混和材。
【請求項３】
混和材及びセメントの合計１００質量％に対して水４５〜５５質量％を混合して調製したセメントペーストの可使時間が５５〜７５分であるときに、材齢３時間の圧縮強度が４．５Ｎ／ｍｍ2以上である請求項２記載の混和材。
【請求項４】
請求項１記載の混和材をセメント鉱物と混和材の合計量に対して内割で１０〜４０質量％を含むセメント組成物。
【請求項５】
セメント鉱物と混和材の合計量を１００質量％とするとき、粒径９０〜３０００μｍの砂を１００〜２００質量％含む請求項４記載のセメント組成物。
【請求項６】
セメント鉱物と混和材の合計量を１００質量％とするとき、ポゾラン物質を０．１〜５０質量％更に含む請求項５記載のセメント組成物。
【請求項７】
水と混練してモルタルを調製したときに、Ｊ14漏斗の流下時間が３〜５秒であり、静置フローが１６０ｍｍ以下であり、バラスト道床に注入して得られた注入体の材齢２時間での圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ2以上である請求項５又は６記載のセメント組成物。
【請求項８】
水と混練してモルタルを調製したときに、Ｊ14漏斗の流下時間が６〜１０秒であり、材齢３時間での圧縮強度が５Ｎ／ｍｍ2以上である請求項５又は６記載のセメント組成物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−３３２０１５（Ｐ２００７−３３２０１５Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１５７６９（Ｐ２００６−２１５７６９）
【出願日】平成１８年８月８日（２００６．８．８）
【特許番号】特許第３９１２４２５号（Ｐ３９１２４２５）
【特許公報発行日】平成１９年５月９日（２００７．５．９）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月８日（２００６．８．８）
【特許番号】特許第３９１２４２５号（Ｐ３９１２４２５）
【特許公報発行日】平成１９年５月９日（２００７．５．９）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
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