JP2023026940A - セメント組成物、アルカリシリカ反応抑制剤、およびアルカリシリカ反応抑制方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】アルカリシリカ反応を抑制できるセメント組成物及びアルカリシリカ反応抑制剤を提供すること。【解決手段】セメント組成物は、セメント、骨材及びシリカフュームを含む。前記骨材は、ＪＩＳ Ａ１１４６：２０１７に準拠して測定された材齢２６週における膨張率が０．０５％以上である。前記シリカフュームのＢＥＴ比表面積が、５ｍ２／ｇ以上１５ｍ２／ｇ未満である。前記シリカフュームの含有量が、セメント１００質量部に対して１質量部以上９質量部以下であることが好適である。前記シリカフュームは、電融ジルコニアの製造過程で発生する排気ガスから回収されたものであることも好適である。【選択図】図１
Description
本発明は、セメント組成物、アルカリシリカ反応抑制剤、およびアルカリシリカ反応抑制方法に関する。
アルカリシリカ反応は、セメントから主に供給されるアルカリ金属と、反応性骨材中の非晶質シリカとの化学反応によって生成されるアルカリシリカゲルが吸水膨張して、コンクリートにひび割れを発生させる現象である。このひび割れは、反応の進行に伴って、コンクリート構造物全体に発生することも多く、該構造物の耐久性の低下につながる。したがって、アルカリシリカ反応を抑制できる技術が望まれている。
アルカリシリカ反応の一般的な抑制方法として、例えば、コンクリート中のアルカリ総量をＮａ２Ｏｅｑで３．０ｋｇ／ｍ３以下としたり、高炉セメントやフライアッシュセメントなどを用いたり、ＪＩＳ Ａ１１４５またはＪＩＳ Ａ１１４６の試験に基づいて無害と判定された骨材を使用したりすることが挙げられる。
特許文献１には、流動性が向上し、放射線量が高い箇所に好適に採用されるコンクリートを得ることを目的として、セメントと、膨張材と、酸性シリカフューム等のポゾラン微粉末と、発泡剤と、減水剤と、細骨材とを含む無収縮モルタル組成物が開示されている。
上述した一般的な抑制方法では、高強度コンクリートの利用が増えることに起因してアルカリ総量を所定の範囲以下に制御できなかったり、需要の増加に伴って、高炉スラグやフライアッシュ、あるいは無害と判定された骨材の供給や入手が困難となったりすることがある。
また特許文献１に記載の技術は、アルカリシリカ反応の抑制あるいは制御に関して何ら検討されていない。
したがって、本発明は、アルカリシリカ反応を抑制できるセメント組成物及びアルカリシリカ反応抑制剤を提供することを目的とする。
本発明は、セメント、骨材、及びシリカフュームを含み、
ＪＩＳ Ａ１１４６：２０１７に準拠して測定された前記骨材の材齢２６週における膨張率が０．０５％以上であり、
前記シリカフュームのＢＥＴ比表面積が、５ｍ２／ｇ以上１５ｍ２／ｇ未満である、セメント組成物を提供するものである。
ＪＩＳ Ａ１１４６：２０１７に準拠して測定された前記骨材の材齢２６週における膨張率が０．０５％以上であり、
前記シリカフュームのＢＥＴ比表面積が、５ｍ２／ｇ以上１５ｍ２／ｇ未満である、セメント組成物を提供するものである。
また本発明は、ＢＥＴ比表面積が５ｍ２／ｇ以上１５ｍ２／ｇ未満であるシリカフュームを含み、
ＪＩＳ Ａ１１４６：２０１７に準拠して測定された材齢２６週における膨張率が０．０５％以上である骨材と併用される、セメント組成物用のアルカリシリカ反応抑制剤を提供するものである。
ＪＩＳ Ａ１１４６：２０１７に準拠して測定された材齢２６週における膨張率が０．０５％以上である骨材と併用される、セメント組成物用のアルカリシリカ反応抑制剤を提供するものである。
また本発明は、ＪＩＳ Ａ１１４６：２０１７に準拠して測定された材齢２６週における膨張率が０．０５％以上である骨材を含むセメント組成物を製造する工程のうちのいずれかの工程において、ＢＥＴ比表面積が５ｍ２／ｇ以上１５ｍ２／ｇ未満であるシリカフュームを添加する、セメント組成物のアルカリシリカ反応抑制方法を提供するものである。
本発明によれば、アルカリシリカ反応を抑制できる。
本発明の好適な実施形態を以下に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の説明において、「Ｘ～Ｙ［Ｚ］」（Ｘ及びＹは任意の数値であり、［Ｚ］は必要に応じて付される単位である。）と記載した場合、特に断りのない限り、「Ｘ［Ｚ］以上Ｙ［Ｚ］以下」又は「Ｘ以上Ｙ以下」を意味する。
本発明のセメント組成物は、セメント、骨材、及び所定の物性を有するシリカフュームを含む。
以下の説明において、特に断りのない限り、本明細書のセメント組成物は、水を含まない粉末状の組成物、必要に応じて水を含む硬化前の流動体、あるいは組成物の硬化物を包含し、文脈に応じて以下の説明が適宜適用される。また、水を含む流動体の態様とする場合には、骨材として細骨材のみを含むモルタルと、細骨材及び粗骨材をともに含むコンクリートとの双方が包含される。
以下の説明において、特に断りのない限り、本明細書のセメント組成物は、水を含まない粉末状の組成物、必要に応じて水を含む硬化前の流動体、あるいは組成物の硬化物を包含し、文脈に応じて以下の説明が適宜適用される。また、水を含む流動体の態様とする場合には、骨材として細骨材のみを含むモルタルと、細骨材及び粗骨材をともに含むコンクリートとの双方が包含される。
本発明のセメント組成物は、ＢＥＴ比表面積が比較的低いシリカフュームを含むことを特徴の一つとしている。
シリカフュームは、フェロシリコンや金属シリコン、電融ジルコニア等を電気炉で製造する過程で発生する排気ガスから回収される粉末状の産業廃棄物であり、本技術分野において硬化物の強度を発現させるための混和材料として一般的に用いられている。またコンクリート用途としてシリカフュームを用いる場合、その好ましい品質に関する規格がＪＩＳ Ａ６２０７で定められており、ＪＩＳ Ａ６２０７に準拠したものが一般的に使用される。一方で、産業廃棄物として産生されるシリカフュームは、ＪＩＳ Ａ６２０７に準拠しない品質を満たすものも多く存在するので、これらのシリカフュームの有効利用が望まれる。
シリカフュームは、フェロシリコンや金属シリコン、電融ジルコニア等を電気炉で製造する過程で発生する排気ガスから回収される粉末状の産業廃棄物であり、本技術分野において硬化物の強度を発現させるための混和材料として一般的に用いられている。またコンクリート用途としてシリカフュームを用いる場合、その好ましい品質に関する規格がＪＩＳ Ａ６２０７で定められており、ＪＩＳ Ａ６２０７に準拠したものが一般的に使用される。一方で、産業廃棄物として産生されるシリカフュームは、ＪＩＳ Ａ６２０７に準拠しない品質を満たすものも多く存在するので、これらのシリカフュームの有効利用が望まれる。
この点に関して本発明者が鋭意検討したところ、ＪＩＳ Ａ６２０７で規定されたＢＥＴ比表面積よりも低い比表面積を有するシリカフュームを用いることによって、意外にも、コンクリートの劣化の一因であるアルカリシリカ反応の発生を効果的に抑制でき、また材齢経過に伴うアルカリシリカ反応の進行も抑制できることを見出した。この理由は明らかでないが、ＢＥＴ比表面積の低いシリカフュームを用いることによって、シリカフュームの組成物中の分散性が高まり、組成物の硬化時又は硬化後においてアルカリ分を消費する水和物がより多く生成されるため、組成物全体におけるアルカリシリカ反応の進行が通常のものよりも緩やかになると考えられる。またこのことは、ＪＩＳ Ａ６２０７に準拠しないシリカフュームの有効利用及び環境負荷の低減の点でも有利であり、また作業の利便性の点でも有利である。
シリカフュームのＢＥＴ比表面積は、好ましくは５ｍ２／ｇ以上１５ｍ２／ｇ未満、より好ましくは７～１４ｍ２／ｇ、更に好ましくは９～１２ｍ２／ｇである。これらのＢＥＴ比表面積は、ＪＩＳ Ａ６２０７に規定されるものよりも小さい範囲のものである。このようなＢＥＴ比表面積を有するシリカフュームを採用することによって、硬化物の強度を維持しつつ、アルカリシリカ反応の発生を効果的に抑制でき、環境負荷を低減することができる。シリカフュームのＢＥＴ比表面積は、ＪＩＳ Ａ６２０７に記載の方法に準じて測定することができる。
シリカフュームは、上述のとおり、金属シリコンや電融ジルコニア等の製造過程で発生する排気ガスから回収されるものであるところ、電融ジルコニアの製造過程で発生する排気ガスから回収されたものを用いることが好ましい。このような由来を有するシリカフュームを用いることによって、アルカリシリカ反応の発生をより効果的に抑制できる。これに加えて、特段の工程を経ることなく、上述したＢＥＴ比表面積を満たすシリカフュームを容易に得ることができ、利便性が高い点でも有利である。
シリカフュームの由来は、例えばシリカフュームの構成粒子中のジルコニウム元素の有無によって判断することができる。ジルコニウム元素がシリカフュームの粒子中に含まれていれば、そのシリカフュームは電融ジルコニアの製造過程由来のものであると判断する。ジルコニウム元素がシリカフュームの粒子中に含まれていなければ、そのシリカフュームは電融ジルコニアの製造過程由来のものでないと判断する。ジルコニウム元素の有無及びその含有量は、例えばＩＣＰ発光分析によって測定することができる。
シリカフュームは、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を含むことが好ましい。シリカフュームが酸化ジルコニウムを含む場合、その含有量は、好ましくは１～８質量％、より好ましくは２～７質量％、更に好ましくは３～６質量％である。このような範囲であることによって、アルカリシリカ反応の発生を効果的に抑制できる。これに加えて、酸化ジルコニウムは高靭性であり且つ熱伝導率が小さいため、セメント硬化体の靭性を向上させ、耐火性や断熱性を向上させることができる。酸化ジルコニウムの有無及びその含有量は、例えばＩＣＰ発光分析によって分析することができる。
シリカフュームは、そのＡｌ２Ｏ３含有量が、好ましくは０．４～３質量％、より好ましくは０．６～２質量％、更に好ましくは０．８～１．２質量％、一層好ましくは０．８～１質量％である。このような範囲であることによって、アルカリシリカ反応の発生をより効果的に抑制できる。Ａｌ２Ｏ３含有量は、例えばＪＩＳ Ｒ５２０２に記載の方法に準じて測定することができる。
上述したＡｌ２Ｏ３含有量を満たすシリカフュームを用いることによって、アルカリシリカ反応を抑制できる理由は明らかではないが、シリカフュームに含まれるアルミニウムが、硬化物中に存在するケイ酸カルシウム水和物中のケイ素と置換することでケイ酸カルシウム水和物とアルミニウムとの複合体が形成され、複合体中で負に帯電したアルミニウムイオンが硬化物中のアルカリ分をイオン吸着することで、アルカリシリカ反応の発生を低減すると推測される。
シリカフュームは、その２５℃におけるｐＨが好ましくは１．０～５．０、より好ましくは１．５～４．５、更に好ましくは２．０～４．０である。このようなｐＨを有するシリカフュームを用いることによって、アルカリシリカ反応の発生をより効果的に抑制できる。
シリカフュームのｐＨは、２５℃の水道水１００ｍＬに測定対象のシリカフューム１０ｇを添加し、スターラーで１０分間攪拌した攪拌液に対して、ｐＨメータを使用して測定されたものである。
シリカフュームのｐＨは、２５℃の水道水１００ｍＬに測定対象のシリカフューム１０ｇを添加し、スターラーで１０分間攪拌した攪拌液に対して、ｐＨメータを使用して測定されたものである。
比較的低いｐＨを有するシリカフュームを用いることによって、アルカリシリカ反応を抑制できる理由は明らかではないが、硬化前の組成物中あるいは硬化物中において、シリカフューム粒子が存在する微視的領域にてアルカリ分との中和反応が起こり、ｐＨが中性または酸性側に調整される。そして、ｐＨが低下したミクロな領域では、アルカリ分が少なくなり、アルカリシリカ反応が発生しにくくなるので、その結果、組成物全体としてもアルカリシリカ反応が発生しづらくなったと考えられる。
シリカフュームは、そのＲ２Ｏ含有量が、好ましくは０．０１～０．４質量％、より好ましくは０．０２～０．３質量％、更に好ましくは０．０３～０．１質量％である。このような範囲であることによって、アルカリシリカ反応発生の要因となり得るアルカリ分を十分に低減して、シリカとの反応発生を低減できるので、アルカリシリカ反応の発生をより効果的に抑制できる。これに加えて、セメントの凝結に与える悪影響を低減できる。Ｒ２Ｏ含有量は、例えばＪＩＳ Ｒ５２０２に記載の方法に準じて測定することができる。
シリカフュームの平均粒子径は、好ましくは０．３～４μｍ、より好ましくは０．６～３μｍ、更に好ましくは０．９～２μｍ、一層好ましくは１．２～１．６μｍである。このような粒子径を有するシリカフュームを採用することによって、組成物中の均一分散性を高めて、アルカリシリカ反応の発生を効果的に抑制でき、環境負荷を低減することができる。シリカフュームの平均粒子径は、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置によって測定および算出された、重み付き体積基準平均径（ＭＶ）である。
セメント組成物におけるシリカフュームの含有量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは１～９質量部、より好ましくは２～７質量部、更に好ましくは３～５質量部である。
硬化物の強度発現を主な目的としてシリカフュームを用いる場合には、セメント１００質量部に対するシリカフュームの質量割合として１０～２０質量部程度の範囲で使用されることが一般的であるところ、上述のとおり、本発明におけるシリカフュームの含有量は通常使用される使用量よりも少ないものである。このような質量範囲でシリカフュームを添加することによって、アルカリシリカ反応の発生をより効果的に抑制できる。
硬化物の強度発現を主な目的としてシリカフュームを用いる場合には、セメント１００質量部に対するシリカフュームの質量割合として１０～２０質量部程度の範囲で使用されることが一般的であるところ、上述のとおり、本発明におけるシリカフュームの含有量は通常使用される使用量よりも少ないものである。このような質量範囲でシリカフュームを添加することによって、アルカリシリカ反応の発生をより効果的に抑制できる。
セメントは、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、耐硫酸塩ポルトランドセメント、等の各種のポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等の混合セメント、エコセメント、アルミナセメント等の特殊セメント等を用いることができる。これらは単独で使用してもよく、複数組み合わせて用いることができる。これらのセメントとして、例えばＪＩＳ Ｒ５２１０、ＪＩＳ Ｒ５２１１、ＪＩＳ Ｒ５２１２、ＪＩＳ Ｒ５２１３及びＪＩＳ Ｒ５２１４にそれぞれ規定されるセメントを用いることもできる。
骨材としては、細骨材及び粗骨材が挙げられる。これらの骨材は、目的とする組成物の性状に応じて、細骨材のみを使用したモルタルの態様とするか、あるいは、細骨材及び粗骨材をともに使用したコンクリートの態様とすることができる。
細骨材としては、例えば、川砂、山砂、陸砂及び海砂等の天然骨材、砕砂、珪砂、高炉スラグ細骨材、フェロニッケルスラグ細骨材及び電気炉酸化スラグ細骨材等の人工細骨材や、再生細骨材等が挙げられる。細骨材として、ＪＩＳ Ａ１１０２に規定される細骨材を用いることもできる。これらは単独で又は複数組み合わせて用いることができる。
粗骨材としては、例えば、川砂利、海砂利、山砂利、砕石、スラグ砕石等が挙げられる。粗骨材として、ＪＩＳ Ａ５００５に規定される粗骨材を用いることもできる。これらは単独で又は複数組み合わせて用いることができる。
粗骨材としては、例えば、川砂利、海砂利、山砂利、砕石、スラグ砕石等が挙げられる。粗骨材として、ＪＩＳ Ａ５００５に規定される粗骨材を用いることもできる。これらは単独で又は複数組み合わせて用いることができる。
密度を高めて強度が十分に発現した硬化物を得る観点から、細骨材の含有量は、結合材１００質量部に対して、好ましくは５０～４００質量部、より好ましくは１００～３００質量部、更に好ましくは１５０～２５０質量部である。
また同様の観点から、粗骨材を含む場合、該粗骨材の含有量は、結合材１００質量部に対して、好ましくは１００～４００質量部、より好ましくは１５０～３５０質量部、更に好ましくは２００～３００質量部である。
また同様の観点から、粗骨材を含む場合、該粗骨材の含有量は、結合材１００質量部に対して、好ましくは１００～４００質量部、より好ましくは１５０～３５０質量部、更に好ましくは２００～３００質量部である。
本明細書における「結合材」とは、粉体のうち、水と反応し、硬化物の強度発現に寄与する物質の総称である。結合材の具体例としては、本発明のセメント組成物を構成するセメント及びシリカフュームや、必要に応じて含まれ得る高炉スラグ微粉末、フライアッシュ等の水反応性の混和材が包含される。また、結合材からは、骨材などの水と反応しない材料は除外される。
セメント組成物に含まれる骨材は、その膨張率が所定の範囲であることが好ましい。詳細には、ＪＩＳ Ａ１１４６:２０１７に準拠して測定された材齢２６週における骨材の膨張率は、好ましくは０．０５％以上、より好ましくは０．０５～５％、更に好ましくは０．１０～３％，一層好ましくは０．２０～２％、より一層好ましくは０．４０～１％である。
また、ＪＩＳ Ａ１１４６:２０１７に準拠して測定された材齢１３週における骨材の膨張率は、好ましくは０．０５～５％、より好ましくは０．１０～３％，更に好ましくは０．２０～２％、一層好ましくは０．２０～１％である。
また、ＪＩＳ Ａ１１４６:２０１７に準拠して測定された材齢１３週における骨材の膨張率は、好ましくは０．０５～５％、より好ましくは０．１０～３％，更に好ましくは０．２０～２％、一層好ましくは０．２０～１％である。
骨材の膨張率が大きいこととアルカリシリカ反応の発生頻度とは相関関係があるところ、このような膨張率であることによって、上述のＪＩＳ規格にて判定されたアルカリシリカ反応性が「無害でない」とされた膨張率（材齢２６週で０．１％以上）を有する骨材を使用した場合でも、アルカリシリカ反応を十分に抑制することができる。また骨材は、その産地や採取時期、あるいは用いる原材料によって膨張率の変動が生じ得るところ、使用する骨材の選別に時間やコストを過度に要する必要がなくなるとともに、資源を有効に利用することができる。
上述した骨材の膨張率は、アルカリシリカ反応抑制の観点から、少なくとも細骨材において満たすことが好ましく、粗骨材を用いる場合には、細骨材及び粗骨材の双方において満たすことがより好ましい。
上述した骨材の膨張率は、アルカリシリカ反応抑制の観点から、少なくとも細骨材において満たすことが好ましく、粗骨材を用いる場合には、細骨材及び粗骨材の双方において満たすことがより好ましい。
細骨材の絶乾密度は、好ましくは２．４～５ｇ／ｃｍ３、より好ましくは２．５～４ｇ／ｃｍ３、更に好ましくは２．５～３ｇ／ｃｍ３である。細骨材がこのような密度であることによって、アルカリシリカ反応を効果的に抑制することができるとともに、得られるセメント組成物及びその硬化物の品質が向上する。絶乾密度は、例えばＪＩＳ Ａ１１０９に準じて測定することができる。
細骨材の表乾密度は、好ましくは２．４～５ｇ／ｃｍ３、より好ましくは２．５～４ｇ／ｃｍ３、更に好ましくは２．６～３ｇ／ｃｍ３である。細骨材がこのような密度であることによって、アルカリシリカ反応を効果的に抑制することができるとともに、得られるセメント組成物及びその硬化物の品質が向上する。表乾密度は、例えばＪＩＳ Ａ１１０９に準じて測定することができる。
細骨材の吸水率は、少なければ少ないほど好ましいが、好ましくは０％超４．０％以下、より好ましくは０．５～３．０％、更に好ましくは１．０％～２．０％である。細骨材がこのような吸水率であることによって、アルカリシリカ反応の媒体である水分を低減することができるので、アルカリシリカ反応の発生を更に効果的に抑制することができる。また、打設時や圧送時におけるセメント組成物の取り扱い性が向上するとともに、得られるセメント組成物及びその硬化物の品質が向上する。吸水率は、例えばＪＩＳ Ａ１１０９に準じて測定することができる。
細骨材の粗粒率は、好ましくは１．０～４．５、より好ましくは１．５～４．０、更に好ましくは２．０～３．５、一層好ましくは２．５～３．０である。細骨材がこのような粗粒率であることによって、アルカリシリカ反応の発生を効果的に抑制することができるとともに、水を含有させたときのセメント組成物のワーカビリティを向上させるといった効果が奏される。粗粒率は、例えばＪＩＳ Ａ１１０２に準じて測定することができる。
本発明のセメント組成物は、その目的に応じて、更に水を含んでいてもよい。この場合、水は、例えば上水道水、井戸水、雨水、蒸留水、精製水、イオン交換水等の本技術分野において通常用いられる水を特に制限なく用いることができる。
セメント組成物に水を更に含む場合、得られる硬化物の強度を更に高める観点から、水結合材比（結合材質量に対する水質量の比）は、好ましくは０．３～０．６、より好ましくは０．３５～０．５５、更に好ましくは０．４～０．５５である。
上述した実施形態のセメント組成物は、セメント、骨材及びシリカフューム、並びに必要に応じて水を、任意の順序であるいはこれらを同時に投入して混合する工程を経て製造することができる。水を含有しない場合、本工程を経て得られるセメント組成物は、粉末状の混合物である。一方、水を含有する場合、本工程を経て得られるセメント組成物は、流動性のあるペースト状混合物からなる組成物となる。
いずれの場合であっても、原料の混合に使用するミキサは特に限定されず、ケミカルミキサ、モルタル用ミキサ、二軸強制練りミキサ、パン型ミキサ、グラウトミキサ等を使用することができる。
いずれの場合であっても、原料の混合に使用するミキサは特に限定されず、ケミカルミキサ、モルタル用ミキサ、二軸強制練りミキサ、パン型ミキサ、グラウトミキサ等を使用することができる。
本発明の効果が奏される限りにおいて、必要に応じて、上述したセメント、骨材及びシリカフューム以外の他の混和材料を、任意の順序で又は同時に更に添加してもよい。
他の混和材料としては、例えば、石膏、高炉スラグ微粉末等の水の存在下で硬化物の強度発現に寄与する水反応性の混和材や、炭酸カルシウム、石灰石又はその粉末等の水非反応性の混和材、あるいは化学混和剤等が挙げられる。化学混和剤としては、例えばＪＩＳ Ａ６２０４に規定される混和剤が挙げられ、具体的には、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、消泡剤、収縮低減剤、流動化剤、増粘剤、硬化促進剤等が挙げられる。
他の混和材料としては、例えば、石膏、高炉スラグ微粉末等の水の存在下で硬化物の強度発現に寄与する水反応性の混和材や、炭酸カルシウム、石灰石又はその粉末等の水非反応性の混和材、あるいは化学混和剤等が挙げられる。化学混和剤としては、例えばＪＩＳ Ａ６２０４に規定される混和剤が挙げられ、具体的には、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、消泡剤、収縮低減剤、流動化剤、増粘剤、硬化促進剤等が挙げられる。
以上の実施形態のセメント組成物は、アルカリシリカ反応を抑制することができるとともに、得られる硬化物の強度を発現することができる。また、この組成物はアルカリシリカ反応を抑制するための所定の物性を有するシリカフュームを含むので、アルカリシリカ反応を予防保全的に抑制できる点でも有利である。またシリカフュームを用いるので、環境負荷及び製造コストが両立して低減され、また簡便にアルカリシリカ反応を抑制できる点でも有利である。
また本発明によれば、上述の説明から明らかなように、セメント組成物用のアルカリシリカ反応抑制剤及びセメント組成物のアルカリシリカ反応抑制方法も提供される。
アルカリシリカ反応抑制剤は、上述した所定のＢＥＴ比表面積を有するシリカフュームを含み、ＪＩＳ Ａ１１４６：２０１７に準拠して測定された材齢２６週における膨張率が０．０５％以上である骨材と併用されるものである。
アルカリシリカ反応抑制方法は、ＪＩＳ Ａ１１４６：２０１７に準拠して測定された材齢２６週における膨張率が０．０５％以上である骨材を含むセメント組成物を製造する工程のうちのいずれかの工程において、上述した所定のＢＥＴ比表面積を有するシリカフュームを添加するものである。
これらの方法に関する説明はそれぞれ、上述の実施形態に関する説明が適宜適用され、また各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
アルカリシリカ反応抑制剤は、上述した所定のＢＥＴ比表面積を有するシリカフュームを含み、ＪＩＳ Ａ１１４６：２０１７に準拠して測定された材齢２６週における膨張率が０．０５％以上である骨材と併用されるものである。
アルカリシリカ反応抑制方法は、ＪＩＳ Ａ１１４６：２０１７に準拠して測定された材齢２６週における膨張率が０．０５％以上である骨材を含むセメント組成物を製造する工程のうちのいずれかの工程において、上述した所定のＢＥＴ比表面積を有するシリカフュームを添加するものである。
これらの方法に関する説明はそれぞれ、上述の実施形態に関する説明が適宜適用され、また各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
以下に、実施例を挙げて本発明の内容を詳細に説明する。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。
［１．使用材料］
使用した材料を以下の表１及び表２に示す。なお以下の説明では、評価の便宜上、骨材として細骨材のみを含むモルタルを用いて評価しているが、コンクリートについても同様の結果が得られるものである。
表１に記載の骨材の絶乾密度、表乾密度及び吸水率はいずれもＪＩＳ Ａ１１０９によって測定された値であり、粗粒率はＪＩＳ Ａ１１０２によって測定された値である。
また表２におけるシリカフュームの物性ならびに成分の各含有量は、ＪＩＳ Ｒ５２０２といった方法で測定されたものである。表２中、「％」は「質量％」を意味し、「－」で示す欄は未測定を意味する。
使用した材料を以下の表１及び表２に示す。なお以下の説明では、評価の便宜上、骨材として細骨材のみを含むモルタルを用いて評価しているが、コンクリートについても同様の結果が得られるものである。
表１に記載の骨材の絶乾密度、表乾密度及び吸水率はいずれもＪＩＳ Ａ１１０９によって測定された値であり、粗粒率はＪＩＳ Ａ１１０２によって測定された値である。
また表２におけるシリカフュームの物性ならびに成分の各含有量は、ＪＩＳ Ｒ５２０２といった方法で測定されたものである。表２中、「％」は「質量％」を意味し、「－」で示す欄は未測定を意味する。
［２．モルタルの配合］
本試験に用いたセメント組成物（モルタル）の配合を以下の表３に示す。配合は、ＪＩＳ Ａ１１４６：２０１７に準拠した。またこれとは別に、シリカフューム非含有のものも併せて作製した。本配合における結合材はセメント及びシリカフュームが該当するので、水結合材比は０．５、結合材１００質量部に対する骨材の割合は２２５質量部であった（表３参照）。
本試験に用いたセメント組成物（モルタル）の配合を以下の表３に示す。配合は、ＪＩＳ Ａ１１４６：２０１７に準拠した。またこれとは別に、シリカフューム非含有のものも併せて作製した。本配合における結合材はセメント及びシリカフュームが該当するので、水結合材比は０．５、結合材１００質量部に対する骨材の割合は２２５質量部であった（表３参照）。
［３．アルカリシリカ反応性の評価（実施例１～３ならびに比較例１～８）］
上述した材料を以下の表３に示す割合で配合したセメント組成物（実施例１～３ならびに比較例１～８）をそれぞれ用いて、ＪＩＳ Ａ１１４６：２０１７に記載の方法に準じて供試体を作成し、材齢２～２６週における供試体（硬化物）の膨張率を測定した。なお、細骨材の粒度調整は行わずに使用した。
養生は、組成物が外部に流出しないように水分が常に保たれている吸取紙で供試体を覆い、これをビニール袋に入れ密閉した状態で、温度４０±２℃、相対湿度９５％以上の環境下で、目的とする材齢となるまで行った。
膨張率の値が小さいほど、アルカリシリカ反応が抑制されていることを意味する。結果を以下の表３、並びに図１～図３に示す。
上述した材料を以下の表３に示す割合で配合したセメント組成物（実施例１～３ならびに比較例１～８）をそれぞれ用いて、ＪＩＳ Ａ１１４６：２０１７に記載の方法に準じて供試体を作成し、材齢２～２６週における供試体（硬化物）の膨張率を測定した。なお、細骨材の粒度調整は行わずに使用した。
養生は、組成物が外部に流出しないように水分が常に保たれている吸取紙で供試体を覆い、これをビニール袋に入れ密閉した状態で、温度４０±２℃、相対湿度９５％以上の環境下で、目的とする材齢となるまで行った。
膨張率の値が小さいほど、アルカリシリカ反応が抑制されていることを意味する。結果を以下の表３、並びに図１～図３に示す。
表３並びに図１～図３に示すように、各実施例の膨張率は、いずれの材齢でもシリカフューム非含有の比較例１よりも小さく、アルカリシリカ反応を抑制できることが判る。
また、シリカフュームの含有量を同じとした実施例及び比較例の各結果を比較すると、実施例１及び比較例２～４、実施例２及び比較例５～６、並びに実施例３及び比較例７～８のいずれの組み合わせであっても、各実施例は膨張率の増加度合いが各比較例のものよりも小さくなっており、材齢が増加した場合でもアルカリシリカ反応及びその進行を抑制できることが判る。このことは、材齢１７、２１及び２６週における実施例２と比較例５～６の膨張率の差や、材齢２６週における実施例３と比較例７～８の膨張率の差が顕著であることからも判る。
更に、各実施例は、アルカリシリカ反応性判定において「無害でない」と判定された細骨材（表１参照）を用いた場合でも、膨張率が更に低減されているので、アルカリシリカ反応の抑制効果に優れることが判る。
また、シリカフュームの含有量を同じとした実施例及び比較例の各結果を比較すると、実施例１及び比較例２～４、実施例２及び比較例５～６、並びに実施例３及び比較例７～８のいずれの組み合わせであっても、各実施例は膨張率の増加度合いが各比較例のものよりも小さくなっており、材齢が増加した場合でもアルカリシリカ反応及びその進行を抑制できることが判る。このことは、材齢１７、２１及び２６週における実施例２と比較例５～６の膨張率の差や、材齢２６週における実施例３と比較例７～８の膨張率の差が顕著であることからも判る。
更に、各実施例は、アルカリシリカ反応性判定において「無害でない」と判定された細骨材（表１参照）を用いた場合でも、膨張率が更に低減されているので、アルカリシリカ反応の抑制効果に優れることが判る。
Claims (10)
- セメント、骨材及びシリカフュームを含み、
ＪＩＳ Ａ１１４６：２０１７に準拠して測定された前記骨材の材齢２６週における膨張率が０．０５％以上であり、
前記シリカフュームのＢＥＴ比表面積が、５ｍ２／ｇ以上１５ｍ２／ｇ未満である、セメント組成物。 - 前記シリカフュームの含有量が、セメント１００質量部に対して１質量部以上９質量部以下である、請求項１に記載のセメント組成物。
- 前記シリカフュームは、電融ジルコニアの製造過程で発生する排気ガスから回収されたものである、請求項１又は２に記載のセメント組成物。
- 前記シリカフュームのＡｌ２Ｏ３含有量が、０．４質量％以上３質量％以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載のセメント組成物。
- 前記シリカフュームのＲ２Ｏ含有量が、０．０１質量％以上０．４質量％以下である、請求項１～４のいずれか一項に記載のセメント組成物。
- 前記シリカフュームが酸化ジルコニウムを含む、請求項１～５のいずれか一項に記載のセメント組成物。
- 前記シリカフュームの酸化ジルコニウム含有量が、１質量％以上８質量％以下である、請求項６に記載のセメント組成物。
- 前記シリカフュームの２５℃におけるｐＨが１．０以上５．０以下である、請求項１～７のいずれか一項に記載のセメント組成物。
- ＢＥＴ比表面積が５ｍ２／ｇ以上１５ｍ２／ｇ未満であるシリカフュームを含み、
ＪＩＳ Ａ１１４６：２０１７に準拠して測定された材齢２６週における膨張率が０．０５％以上である骨材と併用される、セメント組成物用のアルカリシリカ反応抑制剤。 - ＪＩＳ Ａ１１４６：２０１７に準拠して測定された材齢２６週における膨張率が０．０５％以上である骨材を含むセメント組成物を製造する工程のうちのいずれかの工程において、ＢＥＴ比表面積が５ｍ２／ｇ以上１５ｍ２／ｇ未満であるシリカフュームを添加する、セメント組成物のアルカリシリカ反応抑制方法。
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