JP2009051681A - 超高強度高流動性セメント組成物及び超高強度高流動性セメント硬化体 - Google Patents

Abstract

【課題】高い強度発現性及び高い流動性を備え、水結合材比が１８．０％以下の超高強度領域においても２００Ｎ／ｍｍ^２を超える圧縮強度を得ることが可能な超高強度高流動性セメント組成物及び超高強度高流動性セメント硬化体を提供する。
【解決手段】本発明の超高強度高流動性セメント組成物は、セメントの１０重量％以上かつ３０重量％以下をＢＥＴ法による比表面積が１ｍ^２／ｇ以上かつ２０ｍ^２／ｇ以下のシリカ質微粉末にて置換した水硬性結合材と、最大粒径が１．２ｍｍ以下、絶乾密度が２．９０ｇ／ｃｍ^３以上かつ吸水率が０．９０％以下のフェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材の群から選択された１種または２種以上の人造高密度細骨材と、化学混和剤とを含有した。
【選択図】なし

Description

本発明は、超高強度高流動性セメント組成物及び超高強度高流動性セメント硬化体に関し、更に詳しくは、従来のセメント組成物と比べて高い強度発現性及び高い流動性を兼ね備え、特に、水結合材比が１８．０％以下の超高強度領域においては２００Ｎ／ｍｍ^２を超える圧縮強度を得ることが可能な超高強度高流動性セメント組成物、及び、この超高強度高流動性セメント組成物を水と混練し養生した超高強度高流動性セメント硬化体に関するものである。

一般に、モルタル製品やコンクリート構造体等の圧縮強度は、それに含まれる骨材の品質、特に細骨材の品質に大きく左右される。通常、細骨材としては、天然産の川砂、山砂（陸砂）、海砂、砕砂等が使用されているが、産地、母岩種、ロット等により品質が大きくばらつくという問題が避けられない。特に、圧縮強度が２００Ｎ／ｍｍ^２を超えるような極めて強度の高い領域では、供試体や構造物等に品質の悪い細骨材が混入すると、外部から応力が加わった場合に品質の悪い細骨材を含む部分に応力が集中し、本来発揮（期待）されるはずの強度より低い強度で破壊してしまう、つまり、品質の悪い細骨材が構造上の欠陥となってしまうこととなる。

また同様に、細骨材の密度、粒子の形状、最大粒径、粒度分布、吸水率等の物性により、モルタルや生コンクリート等に含まれるセメント組成物の流動性も大きく左右され、特に、天然産の細骨材を使用した場合、セメント組成物の流動性は用いられた細骨材の品質に大きく左右される。
そこで、圧壊強度（硬度）や耐摩耗性が高くかつ品質の安定している細骨材として、高炉スラグ細骨材、フェロクロムスラグ細骨材、フェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ等のスラグ細骨材を用いた様々な技術が提案されている。

例えば、水硬性物質（セメント）、シリカダスト（シリカヒューム）やシリカ質ダスト等の超微粉、高性能減水剤、粒径５ｍｍ程度以下に粉砕したフェロクロムスラグ粉砕品及び水を主成分とした超高強度セメント組成物（特許文献１）、セメント及び水等と混練することによりコンクリートあるいはモルタルの構成材料として用いられる細骨材の一部または全部をスラグ球あるいはスラグ亜球により構成した細骨材（特許文献２）、直径５ｍｍ以下に風砕して球状化したフェロクロムスラグ、フェロニッケルスラグ、シリコンマンガンスラグ、フェロマンガンスラグ等のフェロアロイスラグを、砂と混合してコンクリート用骨材とするフェロアロイスラグの利用方法（特許文献３）、風砕製法によるフェロニッケルスラグを粒径２．５ｍｍ以下、かつ、その細骨材中の混入率を３０％以上に調合した高流動コンクリート用細骨材（特許文献４）、天然鉱物質微粉末または人工鉱物質微粉末からなる鉱物質微粉末、及び、粒径０．３〜５ｍｍのフェロニッケルスラグ細骨材等の微粒分の欠如した細骨材を用いた流動性と強度発現に優れたモルタル及びコンクリート組成物（特許文献５）、セメント、粒状セメントクリンカー、減水剤、比重が２．７以上の骨材、超微粉等から構成される高強度モルタル組成物（特許文献６）等が提案されている。

これらの技術によれば、強度や流動性に優れたモルタルあるいはコンクリートが得られ、また、これまで用途が限られていたフェロクロムスラグ、フェロニッケルスラグ、シリコンマンガンスラグ、フェロマンガンスラグ等のフェロアロイスラグを細骨材として有効利用することができるという効果がある。
特許第２６５３４０２号公報 特開平５−３２４３９号公報 特開平５−２６２５４２号公報 特開平８−３２５０４７号公報 特開平９−５２７４４号公報 特開２００５−１１９８８５号公報

ところで、従来の公知技術においては、いずれの細骨材も、その最大粒径が２．５〜５ｍｍであったり、あるいは特殊な球状化処理を施しているために、これらの細骨材を用いたセメント組成物を水結合材比１８．０％以下の超高強度領域にて養生・硬化させた硬化体では、圧縮強度が頭打ちとなり、２００Ｎ／ｍｍ^２を超える圧縮強度を得るには不十分であるという問題点があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、従来のセメント組成物と比べて高い強度発現性及び高い流動性を兼ね備え、しかも、水結合材比が１８．０％以下の超高強度領域においても２００Ｎ／ｍｍ^２を超える圧縮強度を得ることが可能な超高強度高流動性セメント組成物及び超高強度高流動性セメント硬化体を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、セメントの１０重量％以上かつ３０重量％以下をＢＥＴ法による比表面積が１ｍ^２／ｇ以上かつ２０ｍ^２／ｇ以下のシリカ質微粉末にて置換した水硬性結合材と、最大粒径が１．２ｍｍ以下、絶乾密度が２．９０ｇ／ｃｍ^３以上かつ吸水率が０．９０％以下の人造高密度細骨材と、化学混和剤とを含有したセメント組成物を、水結合材比１８．０％以下にて水と混練し養生させれば、圧縮強度が２００Ｎ／ｍｍ^２以上の超高強度高流動性セメント硬化体を容易に得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の超高強度高流動性セメント組成物は、セメントの１０重量％以上かつ３０重量％以下をＢＥＴ法による比表面積が１ｍ^２／ｇ以上かつ２０ｍ^２／ｇ以下のシリカ質微粉末にて置換した水硬性結合材と、最大粒径が１．２ｍｍ以下、絶乾密度が２．９０ｇ／ｃｍ^３以上かつ吸水率が０．９０％以下の人造高密度細骨材と、化学混和剤とを含有してなることを特徴とする。

前記人造高密度細骨材は、フェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材の群から選択された１種または２種以上であることが好ましい。
前記人造高密度細骨材の単位容積は１８０Ｌ／ｍ^３以上かつ３５０Ｌ／ｍ^３以下であることが好ましい。
前記水硬性結合材の単位容積は４００Ｌ／ｍ^３以上かつ６００Ｌ／ｍ^３以下であることが好ましい。

本発明の超高強度高流動性セメント硬化体は、本発明の超高強度高流動性セメント組成物を水結合材比１８．０％以下にて水と混練し養生してなる超高強度高流動性セメント硬化体であって、この超高強度高流動性セメント硬化体の圧縮強度は、２０℃にて９１日間、５０℃以上かつ８０℃以下にて７日間、のいずれかの条件にて養生した場合、２００Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする。

本発明の超高強度高流動性セメント組成物によれば、セメントの１０重量％以上かつ３０重量％以下をＢＥＴ法による比表面積が１ｍ^２／ｇ以上かつ２０ｍ^２／ｇ以下のシリカ質微粉末にて置換した水硬性結合材と、最大粒径が１．２ｍｍ以下、絶乾密度が２．９０ｇ／ｃｍ^３以上かつ吸水率が０．９０％以下の人造高密度細骨材と、化学混和剤とを含有したので、従来のセメント組成物と比べて強度発現性及び流動性に優れたものとなっている。
また、水結合材比が１８．０％以下の超高強度領域においては、２００Ｎ／ｍｍ^２を超える圧縮強度を得ることができ、従来のセメント組成物と比べて圧縮強度に優れたものとなっている。

本発明の超高強度高流動性セメント硬化体によれば、２０℃にて９１日間、５０℃以上かつ８０℃以下にて７日間、のいずれかの条件にて養生した場合の超高強度高流動性セメント硬化体の圧縮強度を２００Ｎ／ｍｍ^２以上としたので、水結合材比が１８．０％以下の超高強度領域においても２００Ｎ／ｍｍ^２を超える圧縮強度を容易に得ることができる。しかも、この圧縮強度は、長期に亘って保持することが可能であるから、長期信頼性に優れたものとなる。
したがって、従来のセメント硬化体と比べて圧縮強度に優れ、かつ長期信頼性に優れた超高強度高流動性セメント硬化体を提供することができる。

本発明の超高強度高流動性セメント組成物及び超高強度高流動性セメント硬化体の最良の形態について、図面に基づき説明する。
なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

本実施形態の超高強度高流動性セメント組成物は、セメントの１０重量％以上かつ３０重量％以下をＢＥＴ法による比表面積が１ｍ^２／ｇ以上かつ２０ｍ^２／ｇ以下のシリカ質微粉末にて置換した水硬性結合材と、最大粒径が１．２ｍｍ以下、絶乾密度が２．９０ｇ／ｃｍ^３以上かつ吸水率が０．９０％以下の人造高密度細骨材と、化学混和剤とを含有してなるセメント組成物である。

ここで、本実施形態の超高強度高流動性セメント組成物について、詳細に説明する。
セメントとしては、普通、中庸熱、低熱、早強、超早強、耐硫酸塩等の各種ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント等の混合セメント、アルミナセメント、ジェットセメント等の超速硬セメント、アーウィン系セメント等が挙げられる。
そして、これら種々のセメントから、モルタル、生コンクリート等のセメント組成物に要求される仕様や価格を考慮した上で、１種を選択し、または２種以上を選択・混合して使用することができる。

本実施形態の超高強度高流動性セメント組成物を得るためには、ビーライト（Ｃ_２Ｓ：２ＣａＯ・ＳｉＯ_２／珪酸二カルシウム）を多く含有する低熱ポルトランドセメント（日本工業規格ではビーライトの含有量は４０％以上）や中庸熱ポルトランドセメントが特に好ましい。

シリカ質微粉末は、上記のセメント全体量のうち１０重量％以上かつ３０重量％以下のセメントを置換するためのもので、ＢＥＴ法による比表面積が１ｍ^２／ｇ以上かつ２０ｍ^２／ｇ以下のシリカ質微粉末、例えば、電融ジルコニアを製造する際に副生成物として生成されるジルコニア起源シリカ質微粉末、ケイ素またはフェロシリコンを製造する際に副生成物として生成されるシリカフューム、シリカガラスを製造する際に副生成物として生成されるシリカ質微粉末、ケイ素または二酸化ケイ素から合成される非晶質シリカ質微粉末、粒径１０μｍ以下に分級または微粉砕されポゾラン活性を高めたフライアッシュ等が挙げられる。

これら種々のシリカ質微粉末から、超高強度高流動性セメント組成物に要求される仕様や価格を考慮した上で、１種を選択し、または２種以上を選択・混合して使用することができる。
特に、本実施形態の超高強度高流動性セメント組成物に好適なシリカ質微粉末としては、ＳｉＯ_２含有量が８５％以上かつＢＥＴ法による比表面積が１ｍ^２／ｇ以上かつ２０ｍ^２／ｇ以下のジルコニア起源シリカ質微粉末、シリコン起源シリカフュームが特に挙げられる。

このシリカ質微粉末のセメントに対する置換率は、セメント全体量のうち１０重量％以上かつ３０重量％以下が好ましく、１０重量％以上かつ２０重量％以下がより好ましい。
シリカ質微粉末のセメントに対する置換率が上記の範囲を外れた場合、セメント硬化体とした場合にその圧縮強度が低下して２００Ｎ／ｍｍ^２以上に保持することが困難になるからであり、また、場合によっては練混ぜが困難になり、実用性が大幅に低下してしまうからである。

水硬性結合材は、上記のセメント及びシリカ質微粉末を合わせたものであり、本実施形態のセメント組成物に占める水硬性結合材の単位容積は、４００Ｌ／ｍ^３以上かつ６００Ｌ／ｍ^３以下が好ましく、より好ましくは５００Ｌ／ｍ^３以上かつ５５０Ｌ／ｍ^３以下である。
水硬性結合材の単位容積が上記の範囲を外れた場合、セメント硬化体とした場合にその圧縮強度が低下して２００Ｎ／ｍｍ^２以上に保持することが困難になるからであり、また、場合によっては練混ぜが困難になり、実用性が大幅に低下してしまうからである。

人造高密度細骨材は、超高強度発現性及び高流動性を付与するための細骨材であり、硬度が高く耐摩耗性に優れ、最大粒径が１．２ｍｍ以下、絶乾密度が２．９０ｇ／ｃｍ^３以上、かつ吸水率が０．９０％以下、好ましくは０．７０％以下の人造高密度細骨材が好適に用いられる。
ここで、この人造高密度細骨材の最大粒径、絶乾密度及び吸水率のうちいずれか１つが上記の範囲を外れると、この人造高密度細骨材を含むセメント組成物をセメント硬化体とした場合に圧縮強度または流動性が大きく低下してしまうので好ましくない。

この人造高密度細骨材のセメント組成物における単位容積は１８０Ｌ／ｍ^３以上かつ３５０Ｌ／ｍ^３以下が好ましく、より好ましくは２００Ｌ／ｍ^３以上かつ２５０Ｌ／ｍ^３以下である。
この人造高密度細骨材の単位容積が上記の範囲を外れると、セメント硬化体とした場合にその圧縮強度が低下して２００Ｎ／ｍｍ^２以上に保持することが困難になるからであり、また、場合によっては練混ぜが困難になり、実用性が大幅に低下してしまうからである。

この人造高密度細骨材としては、例えば、フェロニッケルスラグ細骨材（日本工業規格ＪＩＳ Ａ ５０１１−２のＦＮＳ１．２適合品）、銅スラグ細骨材（日本工業規格ＪＩＳ Ａ ５０１１−３のＣＵＳ１．２適合品）、電気炉酸化スラグ細骨材（日本工業規格ＪＩＳ Ａ ５０１１−４のＥＦＳ１．２のＮまたはＨ適合品）の群から選択される１種または２種以上を混合して使用することができる。

化学混和剤としては、減水率の高い一般的なポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤等が好適に用いられ、必要に応じてポリオキシアルキレンアルキルエーテル系等の消泡剤を併用することが好ましい。
このポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の添加量は、セメント組成物の目標とする流動性に合わせて適宜調整するが、一般的な添加量としては、セメント及びシリカ質微粉末からなる水硬性結合材の全体量に対して０．５重量％以上かつ４．０重量％以下の範囲で添加することが好ましい。

また、消泡剤の添加量は、セメント組成物の目標とする空気量に合わせて適宜調整するが、一般的な添加量としては、セメント及びシリカ質微粉末からなる水硬性結合材の全体量に対して０．０１重量％以上かつ０．１重量％以下の範囲で添加することが好ましい。
また、この化学混和剤としては、粉体状、液体状のいずれをも使用することができる。特に、粉体状のものは、予めセメント等とプレミックスして使用することができるので好ましい。

なお、本実施形態のセメント組成物に種々の性能を付加するために、膨張材、収縮低減剤、合成樹脂粉末、合成樹脂繊維、金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ポリマー、モノマー、オリゴマー、石灰石微粉末、流動化剤、凝結促進剤、凝結遅延剤の群から選択される１種または２種以上を添加しても良い。

次に、本実施形態の超高強度高流動性セメント硬化体について説明する。
本実施形態の超高強度高流動性セメント硬化体は、本実施形態の超高強度高流動性セメント組成物を水結合材比１８．０％以下にて水と混練し養生してなる超高強度高流動性セメント硬化体であり、この超高強度高流動性セメント硬化体の圧縮強度が、２０℃±１℃にて９１日間、５０℃以上かつ８０℃以下にて７日間、のいずれかの条件にて養生した場合に２００Ｎ／ｍｍ^２以上となる硬化体である。

上記の水結合材比、すなわち、セメント及びシリカ質微粉末からなる水硬性結合材と練混ぜ水（化学混和剤は水とみなす）の重量比は、１８．０以下が好ましい。
ここで、この超高強度高流動性セメント組成物の水結合材比を１８．０％以下とした理由は、水結合材比が１８．０％を超えると、この超高強度高流動性セメント組成物を水と混練し養生することにより得られた超高強度高流動性セメント硬化体の圧縮強度が２００Ｎ／ｍｍ^２を下回ってしまうからである。

この超高強度高流動性セメント組成物を水結合材比１８．０％以下にて水と混練し、得られたモルタルまたは生コンクリートを、２０℃にて９１日間、５０℃以上かつ８０℃以下にて７日間、のいずれかの条件にて養生し、超高強度高流動性セメント硬化体とする。
このようにして得られた超高強度高流動性セメント硬化体の圧縮強度は、常に２００Ｎ／ｍｍ^２以上を保持している。

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

実施例及び比較例に用いるセメント、シリカ質微粉末、人造高密度細骨材、化学混和剤、消泡剤及び水として、下記のものを用いた。
「セメント」
低熱ポルトランドセメント（Ｃ_２Ｓ含有量５６％、絶乾密度３．２４ｇ／ｃｍ^３、ブレーン比表面積３３００ｃｍ^２／ｇ、住友大阪セメント（株）製）（以下ＬＣと略記）

「シリカ質微粉末Ａ」
ジルコニア起源シリカ質微粉末：ＳＦ−ＳＩＬＩＣＡＦＵＭＥ（ＳｉＯ_２含有量９４．７％、絶乾密度２．２６ｇ／ｃｍ^３、ＢＥＴ比表面積９．１ｍ^２／ｇ、巴工業（株）社製）（以下、ＺＳＦと略記）
「シリカ質微粉末Ｂ」
シリコン起源シリカフューム：マイクロシリカ９４０−Ｕ（ＳｉＯ_２含有量９４．４％、絶乾密度２．２０ｇ／ｃｍ^３、ＢＥＴ比表面積１７．６ｍ^２／ｇ、エルケムジャパン（株）社製）（以下、ＳＦと略記）

「人造高密度細骨材Ａ」
１．２ｍｍフェロニッケルスラグ細骨材（ＪＩＳ Ａ ５０１１−２のＦＮＳ１．２適合品、最大粒径１．２ｍｍ以下、絶乾密度３．０１ｇ／ｃｍ^３、吸水率０．７％、ＦＭ：２．２１）（以下、ＦＮＳ１．２と略記）
「人造高密度細骨材Ｂ」
５ｍｍフェロニッケルスラグ細骨材（ＪＩＳ Ａ ５０１１−２のＦＮＳ５適合品、最大粒径５ｍｍ以下、絶乾密度２．９７ｇ／ｃｍ^３、吸水率０．９％、ＦＭ：２．４７）（以下、ＦＮＳ５と略記）
「人造高密度細骨材Ｃ」
１．２ｍｍ銅スラグ細骨材（ＪＩＳ Ａ ５０１１−３のＣＵＳ１．２適合品、最大粒径１．２ｍｍ以下、絶乾密度３．３５ｇ／ｃｍ^３、吸水率０．９％、ＦＭ：２．２４）（以下、ＣＵＳ１．２と略記）

「人造高密度細骨材Ｄ」
５ｍｍ銅スラグ細骨材（ＪＩＳ Ａ ５０１１−３のＣＵＳ５適合品、最大粒径５ｍｍ以下、絶乾密度３．３０ｇ／ｃｍ^３、吸水率１．２％、ＦＭ：２．６４）（以下、ＣＵＳ５と略記）
「人造高密度細骨材Ｅ」
１．２ｍｍ電気炉酸化スラグ細骨材（ＪＩＳ Ａ ５０１１−４のＥＦＳ１．２Ｎ適合品、最大粒径１．２ｍｍ以下、絶乾密度３．５２ｇ／ｃｍ^３、吸水率１．０％、ＦＭ：２．８９）（以下、ＥＦＳ１．２と略記）
「人造高密度細骨材Ｆ」
５ｍｍ電気炉酸化スラグ細骨材（ＪＩＳ Ａ ５０１１−４のＥＦＳ５Ｎ適合品、最大粒径５ｍｍ以下、絶乾密度３．４９ｇ／ｃｍ^３、吸水率１．７％、ＦＭ：３．１０）（以下、ＥＦＳ５と略記）

「天然細骨材Ｇ」
愛知県産乾燥珪砂４号及び７号の混合砂（最大粒径１．２ｍｍ以下、絶乾密度２．６６ｇ／ｃｍ^３、吸水率０．７％、ＦＭ：２．４６）（以下、ＳＳ１．２と略記）
「天然細骨材Ｈ」
千葉県産山砂（最大粒径１．２ｍｍ以下、絶乾密度２．５６ｇ／ｃｍ^３、吸水率２．２８％、ＦＭ：２．１８）（以下、ＨＳ１．２と略記）

「化学混和剤」
ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤：シーカメント１２００Ｎ（日本シーカ（株）社製）（以下、ＳＰと略記）
「消泡剤」
シーカアンチフォームＷ（日本シーカ（株）社製）
「水」
上水道水

上記のセメント、シリカ質微粉末、人造高密度細骨材、化学混和剤、消泡剤及び水を用いて、実施例及び比較例の超高強度高流動性モルタルを作製した。
表１及び表２に、実施例及び比較例各々の超高強度高流動性モルタルの組成を示す。
これらの超高強度高流動性モルタルにおいては、全ての組成において単位水量を２２０ｋｇ／ｍ^３の一定値とし、目標空気量を２％の一定値とし、細骨材の単位容積を下記のとおりとした。

実施例１〜３及び比較例１〜５では、シリカ質微粉末（ＺＳＦ）の置換率を２０％、細骨材の単位容積を２２１Ｌ／ｍ^３とした。
比較例６では、シリカ質微粉末（ＺＳＦ）の置換率を５％、細骨材の単位容積を２５４Ｌ／ｍ^３とした。
比較例７では、シリカ質微粉末（ＺＳＦ）の置換率を３５％、細骨材の単位容積を２０１Ｌ／ｍ^３とした。
実施例４では、シリカ質微粉末（ＺＳＦ）の置換率を２０％、細骨材の単位容積を３４０Ｌ／ｍ^３とした。
比較例８では、シリカ質微粉末（ＺＳＦ）の置換率を２０％、細骨材の単位容積を３９２Ｌ／ｍ^３とした。

実施例５〜７及び比較例９〜１３では、シリカ質微粉末（ＳＦ）の置換率を１０％、細骨材の単位容積を２４１Ｌ／ｍ^３とした。
比較例１４では、シリカ質微粉末（ＳＦ）の置換率を５％、細骨材の単位容積を２５３Ｌ／ｍ^３とした。
比較例１５では、シリカ質微粉末（ＳＦ）の置換率を３５％、細骨材の単位容積を１９４Ｌ／ｍ^３とした。
比較例１６では、シリカ質微粉末（ＳＦ）の置換率を１０％、細骨材の単位容積を４０４Ｌ／ｍ^３とした。
なお、高性能ＡＥ減水剤及び消泡剤については、練混ぜ水とみなして水量を補正した。

次に、実施例１〜７及び比較例１〜１６各々の超高強度高流動性モルタルの練混ぜ試験を行った。
実施例１〜４及び比較例１〜８については、２０℃の恒温室内にて、表１に示す組成となるようにセメント、シリカ質微粉末（ＺＳＦ）及び細骨材を容量１０Ｌのモルタルミキサに投入して空練りを１５秒間行い、次いで、表１に示す組成となるように練混ぜ水、高性能ＡＥ減水剤及び消泡剤を投入して１２０秒間練混ぜ後、かき落としを行い、さらに１２０秒間本練りを行った。
また、実施例５〜７及び比較例９〜１６については、組成を表２に示すものとし、本練りを３００秒とした他は、実施例１〜４及び比較例１〜８と同様とした。
なお、実施例１〜７及び比較例１〜１６においては、１バッチの練混ぜ量を５．５Ｌ（一定）とした。

練上がり後、直ちにモルタルフローとして、日本工業規格ＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠し、フローコーン引き上げ後に１５回の落下運動を与えない０打フローを測定し、モルタルの流動性を評価した。

また、実施例１〜７及び比較例１〜１６各々の超高強度高流動性モルタルを一定条件下で養生硬化させ、各々の圧縮強度を測定した。
測定用の供試体として、直径５０ｍｍ×高さ１００ｍｍの円柱供試体を２４本ずつ作製した。作製した供試体は水の蒸発を防ぐため、脱型する直前まで供試体頭部をビニールフィルム及び輪ゴムで密封し、２０℃の恒温室内にて材齢２日まで封緘養生した。
作製した供試体のうち１８本は材齢２日で脱型し、所定の材齢まで２０℃水中で標準養生した。残り６本は材齢２日目から供試体頭部を密封したまま型枠ごと７０℃温水中に浸漬して加熱養生し、材齢７日で温水から取り出し、空気中で室温になるまで放冷した後、脱型した。

モルタルの圧縮強度は、日本工業規格ＪＩＳ Ａ １１０８「コンクリートの圧縮試験方法」に準じて測定した。ここでは、１材齢の供試体数を６本とし、測定した供試体数６本の圧縮強度データから変動係数を算出した。また、圧縮強度の測定材齢は、標準養生の場合は７、２８、９１日の３種類とし、７０℃にて加熱養生した場合は材齢７日とした。なお、全ての供試体について、圧縮試験を行う直前に両端面の研磨を行った。

実施例１〜４及び比較例１〜８各々の０打フロー及び圧縮強度の測定結果を表３に、実施例５〜７及び比較例９〜１６各々の０打フロー及び圧縮強度の測定結果を表４に、それぞれ示す。

これらの測定結果によれば、実施例１〜３では、得られたモルタルの流動性は極めて良好であり、圧縮強度も２０℃標準養生の材齢９１日では２２３〜２３２Ｎ／ｍｍ^２、７０℃加熱養生の材齢７日では２２９〜２４７Ｎ／ｍｍ^２と非常に良好であった。特にＦＮＳ１．２を使用した実施例１の圧縮強度が最も高かった。
一方、比較例１〜３では、モルタルの流動性は実施例１〜３と同等あるいはやや劣る程度であったが、圧縮強度は実施例１〜３より低かった。また、比較例４は珪砂を、比較例５は山砂をそれぞれ使用したために、モルタルの流動性及び圧縮強度のいずれもが実施例１〜３より著しく低かった。
比較例６では、シリカ質微粉末（ＺＳＦ）の置換率を５重量％としたために、今回の試験条件ではモルタルを練り上げることができなかった。
比較例７では、シリカ質微粉末（ＺＳＦ）の置換率を３５重量％としたために、モルタルの流動性は実施例１と同等であったが、圧縮強度は実施例１より低かった。

実施例４は、水結合材比１８．０％、シリカ質微粉末（ＺＳＦ）の置換率を２０重量％としたものであるが、モルタルの流動性は実施例１〜３と同等、圧縮強度は実施例１〜３より低かったが、２０℃における標準養生の材齢９１日及び７０℃における加熱養生の材齢７日では、２００Ｎ／ｍｍ^２を超えており、養生後の圧縮強度に優れていた。
一方、比較例８は、水結合材比２０．０％、シリカ質微粉末（ＺＳＦ）の置換率を２０重量％としたもので、モルタルの流動性は実施例１と同等であったものの、圧縮強度は実施例１より著しく低く、２０℃における標準養生の材齢９１日及び７０℃における加熱養生の材齢７日のいずれにおいても、２００Ｎ／ｍｍ^２を下回っていた。

また、シリカ質微粉末（ＳＦ）を用いて置換した場合、実施例５〜７では、得られたモルタルの流動性は良好であり、圧縮強度も２０℃における標準養生の材齢９１日では２０１〜２０８Ｎ／ｍｍ^２、７０℃における加熱養生の材齢７日では２０６〜２１８Ｎ／ｍｍ^２と良好であった。特にＦＮＳ１．２を使用した実施例５の圧縮強度が最も高かった。
一方、比較例９〜１１では、得られたモルタルの流動性は実施例５〜７と同等またはやや劣る程度であったが、圧縮強度は実施例５〜７より低かった。
また、比較例１２は珪砂を、比較例１３は山砂をそれぞれ使用したために、モルタルの流動性及び圧縮強度のいずれもが実施例５〜７より低かった。

比較例１４では、シリカ質微粉末（ＳＦ）の置換率を５重量％とし、比較例１５では、シリカ質微粉末（ＳＦ）の置換率を３５重量％としたために、今回の試験条件ではモルタルを練り上げることができなかった。
比較例１６は、水結合材比２０．０％、シリカ質微粉末（ＳＦ）の置換率を１０重量％としたもので、モルタルの流動性は実施例５と同等であったものの、圧縮強度は実施例５より著しく低く、特に、２０℃における標準養生の材齢９１日及び７０℃における加熱養生の材齢７日のいずれにおいても２００Ｎ／ｍｍ^２を下回っていた。

以上説明したように、最大粒径１．２ｍｍの人造高密度細骨材（フェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材）を使用したモルタルは、最大粒径５ｍｍの人造高密度細骨材または最大粒径１．２ｍｍの天然細骨材（珪砂、山砂）を使用したモルタルより優れた流動性と圧縮強度が得られ、さらに圧縮強度の変動係数が大幅に小さいことが分かった。
また、シリカ質微粉末（ＺＳＦ、ＳＦ）のセメントに対する置換率が１０重量％未満あるいは３０重量％を超える場合は、セメント組成物の圧縮強度の低下が大きいか、あるいは練混ぜが困難になって実用性が大幅に低下することが分かった。
さらに、２０℃における標準養生の材齢９１日及び７０℃における加熱養生の材齢７日のいずれにおいても圧縮強度が２００Ｎ／ｍｍ^２を上回るためには、水結合材比は１８．０％以下が必須要件であることが分かった。

Claims (5)

1. セメントの１０重量％以上かつ３０重量％以下をＢＥＴ法による比表面積が１ｍ^２／ｇ以上かつ２０ｍ^２／ｇ以下のシリカ質微粉末にて置換した水硬性結合材と、最大粒径が１．２ｍｍ以下、絶乾密度が２．９０ｇ／ｃｍ^３以上かつ吸水率が０．９０％以下の人造高密度細骨材と、化学混和剤とを含有してなることを特徴とする超高強度高流動性セメント組成物。
2. 前記人造高密度細骨材は、フェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材の群から選択された１種または２種以上であることを特徴とする請求項１記載の超高強度高流動性セメント組成物。
3. 前記人造高密度細骨材の単位容積は１８０Ｌ／ｍ^３以上かつ３５０Ｌ／ｍ^３以下であることを特徴とする請求項１または２記載の超高強度高流動性セメント組成物。
4. 前記水硬性結合材の単位容積は４００Ｌ／ｍ^３以上かつ６００Ｌ／ｍ^３以下であることを特徴とする請求項１、２または３記載の超高強度高流動性セメント組成物。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項記載の超高強度高流動性セメント組成物を水結合材比１８．０％以下にて水と混練し養生してなる超高強度高流動性セメント硬化体であって、
   この超高強度高流動性セメント硬化体の圧縮強度は、２０℃にて９１日間、５０℃以上かつ８０℃以下にて７日間、のいずれかの条件にて養生した場合、２００Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする超高強度高流動性セメント硬化体。