JP2023548213A

JP2023548213A - モルタルおよびコンクリート用の高性能ハイブリッドフライアッシュ／アルミン酸カルシウムセメント質組成物

Info

Publication number: JP2023548213A
Application number: JP2023527216A
Authority: JP
Inventors: エル．ペッグ，イアン; ゴング，ウェイリアン
Original assignee: Catholic University of America
Current assignee: Catholic University of America
Priority date: 2020-11-04
Filing date: 2021-07-15
Publication date: 2023-11-15
Also published as: EP4240705A1; CN116635347A; US20220135482A1; WO2022096961A1

Abstract

（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、（ｉｉ）少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、（ｉｉｉ）少なくとも１つの骨材と、（ｉｖ）水とを含む高性能コンクリート組成物。

Description

本発明は、普通ポルトランドセメント組成物が典型的には使用される建造、建築、および他の用途向けのハイブリッドクラスＣフライアッシュ／アルミン酸カルシウムセメント質組成物に関する。

年におよそ７０億立方ヤードのコンクリートが生産されており、それにより、コンクリートは地球上で２番目に（水に次いで）多く消費される物質となっている。約４２億メートルトンのポルトランドセメントが世界中で製造されており、年に２．５％増加している。ポルトランドセメントの生産は、石灰岩および粘土が、採掘され、粉砕され、１５００℃を超える高温に加熱されるというエネルギー集約的なプロセスである。このプロセスでは、粘土の燃料燃焼および焼成ならびに石灰岩の脱炭酸の両方からＣＯ_２が排出される。１０００ｋｇのオリジナルポルトランドセメント（ＯＰＣ）が生産されるたびに平均９２７ｋｇのＣＯ_２が排出される。世界のＣＯ_２の総排出量の約７パーセントはポルトランドセメントの製造に由来する。コンクリートにおいてポルトランドセメントの代わりに「環境に優しい材料」を使用することは、コンクリートが環境に及ぼす有害な影響を軽減することに役立つ。

フライアッシュは、石炭燃焼室（ボイラー）から「飛散」する、様々な量のカルシウムを含む微細に分割された非晶質アルミノケイ酸塩物質であり、電気集塵機や繊維フィルタの「バグハウス」およびスクラバーなどの排出制御装置によって捕集される。年間１０億トンを超えるフライアッシュが世界中の石炭を燃料とする発電所で生成されている。このフライアッシュのうち、わずか一部がコンクリート製品を製造するためにポルトランドセメントとブレンドされ、生成されたフライアッシュの約６５％は、埋め立て地や灰だめ池に廃棄される。アメリカ材料試験協会（ＡＳＴＭ）のＣ６１８基準は、フライアッシュの２つの主要なクラスであるクラスＣおよびクラスＦを認めている。クラスＦフライアッシュ（ＦＦＡ）の（ＳｉＯ₂＋Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｆｅ_２Ｏ_３）の下限は７０重量％であり、クラスＣフライアッシュ（ＣＦＡ）のそれは５０重量％である。無煙炭と瀝青炭を燃焼させると、典型的には、クラスＦフライアッシュが生成され、１５重量％未満のＣａＯが含まれる。クラスＣフライアッシュは、典型的には、高い酸化カルシウム含有量（例えば、１５～４０重量％）を有する。近年、褐炭および亜瀝青炭の使用が大幅に増加しており、米国の石炭埋蔵量のかなりの割合によって、相当な量のＣａＯを含有するクラスＣフライアッシュが生成されている。

ＰＣ関連のＣＯ_２排出量の増加を低減するため、フライアッシュは、ポルトランドセメントコンクリートの生産において補助セメント質材料（ＳＣＭ）として使用することにより、再生利用され得る。フライアッシュは、セメント質材料成分の１５質量％～２５質量％までの様々なレベルでコンクリートにおいて使用されている。高レベル（３０％～５０％）は、硬化中の温度上昇を制限するために大規模構造物（例えば、基礎やダム）において使用されている。ポルトランドセメントと共に使用される場合、クラスＦフライアッシュは、アルカリシリカ反応による膨張の制限、耐硫酸塩性の増大、および塩化物透過性の低減といった、硬化コンクリートの特定の耐久性を向上させる。しかし、クラスＣフライアッシュ材料におけるマグネシア（ＭｇＯ）または遊離石灰（ＣａＯ）の量が過剰であると、これらの材料がコンクリートにおいて使用されたときに不健全性（望ましくない体積変化）が生じる場合があり、したがって、クラスＣフライアッシュとのブレンドでは、通常、そのような耐久性の面での利点は継承されない。

より環境に配慮したフライアッシュの使用方法は、ポルトランドセメントを完全に無くし、アルカリ活性化によりジオポリマーセメントまたはジオポリマーコンクリートを生成することである。この方法では、二酸化炭素排出量は、ポルトランドセメントを生成する場合の二酸化炭素排出量のほんのわずかである。アルカリ活性化は、フライアッシュなどのアルミノケイ酸塩材料をアルカリケイ酸塩活性化剤と混合して、短時間で凝結および硬化するペーストを得る化学プロセスである。フライアッシュ系ジオポリマーの凝結時間は、ＣａＯ含有量が増加するにつれて指数関数的に減少するが、これに対し、圧縮強度は、ＣａＯの増加に伴い増加する。アルカリケイ酸塩活性化ＣＦＡは、通常、３６分以内に凝結し、例えば数分といった瞬結はごく一般的である。残念ながら、アルカリケイ酸塩活性化ＣＦＡ材料の凝結を適切に制御して有用な建設資材を製造するための有効な遅延剤は現在のところ入手できない。

クラスＣフライアッシュは、水と反応し、水酸化カルシウム源の非存在下で水和物を生成することによって自己セメント化（self-cementing）挙動を示し、それによりケイ酸カルシウム水和物およびアルミン酸カルシウム水和物が生成される。Roskosら（２０１１）は、米国における１６箇所の発電所から得られたクラスＣフライアッシュを含む１００％フライアッシュコンクリートを研究した。強度促進剤を使用しない場合、１００％フライアッシュコンクリートの２８日間の圧縮強度は概して低く、例えば、約７００ｐｓｉ～４０００ｐｓｉ未満（２７．６ＭＰａ）と、フライアッシュごとに異なっていた。１００％クラスＣフライアッシュ混合物の凝結は、通常、非常に高速であり、工業用途向けの適切な作業時間を実現するためには、有効な遅延剤を含めなければならない。

先行技術は、アルカリ水酸化物およびアルカリ炭酸塩であるアルカリ源と、クエン酸促進剤と、遅延剤とのみから実質的になるＣＦＡセメント質組成物を開示している。好ましいアルカリの種類は、リチウムおよびカリウムである。クエン酸促進剤は、クエン酸およびクエン酸カリウムやクエン酸ナトリウムといったアルカリクエン酸塩を含む。アルカリ水酸化物、アルカリ炭酸塩およびアルカリクエン酸塩は、ＣＦＡの水和の誘発および促進に必要な活性化剤である。一般に、先行技術に開示されるホウ素化合物などの遅延剤は、ＣＦＡセメント質混合物における凝結時間または作業可能時間を延長するのに有効ではない。米国特許第４，９９７，４８４号、第５，４３５，８４３号、第５，９９７，６３２号、第６，４８２，２５８号、第７，２８８，１４８号、第８，１８６，１０６号、第８，６１７，３０８号、第９，０２３１号、および欧州特許第０３４６４１６号（Ｂ１）と同様に、先行技術に開示されるＣＦＡセメント質組成物のほとんどは、急速な凝結および迅速な強度の発現を示している。凝結時間が極端に短い、すなわち、作業可能時間が非常に限られているために、先行技術に記載されるＣＦＡセメント質組成物は、レディミクスコンクリートといった、ほとんどの建造用途および建築用途に使用することができない。したがって、凝結時間および作業可能時間が正確に制御されたＣＦＡベースのセメント質組成物を早急に開発する必要がある。加えて、活性化剤、遅延剤および促進剤用の化学物質は、典型的には、意図する特性および性能を実現するために水性形態にある。特に、水性活性化剤は、典型的には環境への負荷が大きい。加えて、先行技術に開示される活性化ＣＦＡセメント質組成物は、クエン酸、クエン酸塩、水酸化カリウム、水酸化リチウムおよび炭酸カリウムなどの高価な化学物質を使用する場合が多く、このことは、セメント質材料の経済的な実施可能性を低いものにしている。

あるいは、有用なモルタル製品およびコンクリート製品を製造するためのフレッシュ特性および硬化特性を変更するために、適切な第２の結合剤をクラスＣフライアッシュにブレンドすることができる。米国特許第７,４４２,２４８号（Ｂ２）は、主としてＣＦＡとＯＰＣとからなるセメント質組成物を開示している。しかし、有用な製品を製造するためには、アルカリ水酸化物を含めなければならない。ＯＰＣを使用することにより、ＣＯ_２フットプリントが著しく増加する。米国特許第５,４３９,５１８号は、ＣＦＡおよび半水石膏のブレンドを含むセメント質組成物を開示している。半水石膏の瞬結により、作業可能時間は極端に短く、１時間圧縮強度は少なくとも１０００ｐｓｉ（７ＭＰａ）である。米国特許第９,６５６,９１６号（Ｂ２）は、半水石膏とスルホアルミン酸カルシウムセメント（ＣＳＡ）とを含むＣＦＡベースのセメント質組成物を開示している。水和プロセス活性化および促進し、硬化製品の適当な特性および性能を実現するためには、クエン酸ナトリウムまたはクエン酸カリウムなどのアルカリクエン酸塩を含めなければならない。

アルミン酸カルシウムセメント（ＣＡＣ）もＣＦＡベースのセメント質組成物に含めることができる。ＣＡＣの水和により、熱力学的に安定したアルミン酸塩水和物である立方晶アルミン酸カルシウム水和物（ＣＡＨ）の結晶質相が最終的に形成されることは周知である。ＣＡＣ製品の高い初期強度、良好な耐薬品性および耐高温性により、特定の建設工学用途においてカルシウムアルミナセメントコンクリートの使用が促進されてきた。

ポルトランドセメントとは異なり、アルミン酸カルシウム水和物の形成は、水分の利用可能度および環境温度に依存する。アルミン酸カルシウム十水和物（ＣＡＨ_１０）は、通常、１５℃未満で形成され、これは、温度の上昇と共に、アルミン酸二カルシウム八水和物（Ｃ_２ＡＨ_８）およびギブサイト（ＡＨ₃）に変換される。しかし、ＣＡＨ_１０およびＣ_２ＡＨ_８は、本質的に準安定であり、２７℃を超える温度で水を遊離させると、安定したアルミン酸三カルシウム六水和物（Ｃ_３ＡＨ_６）およびＡＨ₃に変換される。このプロセスは、変換反応として知られており、不可避であり、その速度は、温度と水分の利用可能度とに依存する。このような変換プロセスにより、著しい体積変化が生じ、空隙率の増加につながる。その結果、上記変換により、コンクリートの有効寿命中に不浸透性および圧縮強度が大きく低下することになる。

アルミン酸カルシウムセメントは、ＣＯ_２フットプリントが低い点で有利であるものの、建設用途における用途が限られている。したがって、アルミン酸カルシウムセメントが使用される前に、望ましくない相変換を防止または回避する必要がある。現在、アルミン酸カルシウムセメントの水和中に相変換を防止するための方法はわずかしか存在しない。これらの準安定性ＣＡＨをアルミノケイ酸カルシウム水和物（ＣＡＳＨ）に変換するために、例えば、シリカフュームが使用される。エトリンガイトの形成を促進することによって望ましくない変換を制御するため、硫酸カルシウムまたは硫酸ナトリウムを添加してもよい。高炉スラグおよびフライアッシュ（クラスＦおよびクラスＣの両方）は、アルミン酸カルシウムセメントの水和中の望ましくない変換を制御するのに有効であることが判明している［米国特許第５，６２４，４８９号］。しかし、これらの添加剤の大部分により、圧縮強度ならびに他の特性および性能に大きな影響が及ぼされ得る。

米国特許出願第２００９／０３０６２５１号（Ａ１）は、アルミン酸カルシウムセメント、ポリマー結合剤および他の成分（例えば、セルロースエーテル、およびメタカオリン粘土）を含むＣＦＡベースのフロアパッチ組成物を開示している。開示される組成は、１５重量％未満のＣＡＣを含有しており、唯一の試料によって、ＣＦＡおよびＣＡＣ混合物中の約９．４重量％のＣＡＣが開示されている。この特許出願は、試験結果を提供していない。本発明者らによる試験結果によれば、ＣＦＡおよびＣＡＣ混合物中のＣＡＣの量が１０重量％未満である場合、硬化製品の特性および性能を１００％ＣＦＡ組成物に対して改善するための明らかな利点はもたらされない

米国特許第９,６７６,６６８号（Ｂ２）は、変換防止添加剤としてＣＦＡを含むＣＡＣベースの乾燥ミックス組成物を開示している。ＣＡＣおよびＣＦＡ混合物の重量に対して、ＣＦＡの量は２５％～４０％であり、ＣＡＣの量は６０％～７５％である。ＣＡＣベースの乾燥ミックスは、遅延剤としてのポリカルボン酸塩と促進剤としての塩化リチウムとをさらに含む。同特許出願に開示される例によれば、製品の２８日圧縮強度は比較的低く、７５００ｐｓｉ（５１．７ＭＰａ）未満である。ＣＡＣの材料費が高価であることを考慮すると、開示される乾燥ミックス組成物は、建造用途および建築用途については経済的に実施可能ではない。

米国特許出願第２０１３／００８７０７６号（Ａ１）は、無機ポリマー組成物またはジオポリマー組成物を含有するＣＡＣを開示している。開示される組成物は、ＣＦＡ、ＣＡＣおよびＯＰＣという３つの結合剤（三成分混合物において１５重量％未満のＣＡＣおよび８重量％未満のＯＰＣを含む）と、化学活性化剤（例えば、水酸化ナトリウム、クエン酸）と、遅延剤（例えば、石膏）とを含有していなければならない。この先行技術は、いくつかの例しか開示しておらず、あいにく、試験結果は一切伝えられていない。これらの例では、ＣＦＡの重量の７％以下のＣＡＣが開示されている。アルカリ活性化ＣＦＡ材料においては急結が予想されること、また、開示される組成物は１２～１３．５のｐＨを有するため、急結はプロセス上の主要課題であり得ることは周知である。硬化製品の特性および性能は望ましくないものとなることが予想される。

米国特許第９，３２１，６８１号（Ｂ２）、第９，６４３，８８８号（Ｂ２）、および第１０，５９７，３２７号（Ｂ２）は、船橋楼甲板、オーバーレイ、道路補修工事、吹付けコンクリート、道路補修材（road patch）といった様々な用途向けの寸法的に安定したアルミノケイ酸塩ジオポリマーセメント質組成物を開示している。ジオポリマー組成物は、以下の必要な成分を含有する。すなわち、ＣＦＡ、ＣＡＣおよび硫酸カルシウム（ＣＳ）を含有しなければならない三成分結合剤ブレンド、化学活性化剤、ならびに流動化剤、空気混入剤、レオロジー制御剤および膜形成ポリマーのうち少なくとも１つである。上記化学活性化剤は、アルカリ金属クエン酸塩、アルカリ金属水酸化物、およびアルカリ金属ケイ酸塩からなる群から選択される。上記特許の継続出願において、ＣＦＡ、ＣＡＣおよびＣＳに加えて、スルホアルミン酸カルシウムセメント（ＣＳＡ）またはポルトランドセメントが第４の結合剤成分として開示されている（米国特許第１０,２２１,０９６号（Ｂ２）および第１０,５９７,３２７号（Ｂ２））。アルカリ金属クエン酸塩は、米国特許第４，９９７，４８４号、米国特許第７，２８８，１４８号、および米国特許第８，１８６，１０６号などの先行技術において、クラスＣフライアッシュを活性化するものとして開示されている。アルミン酸カルシウムセメント系組成物に硫酸カルシウム（例えば、石膏）を含めることにより、膨張プロセスであるエトリンガイト形成が誘発されることが文献および先行技術から十分に理解される。その効果には、体積安定性を維持するための収縮補償、およびアルミン酸カルシウム水和物の転換防止が含まれる。しかし、石膏を含めることは、不安定な膨張および製品の不良を引き起こし得ることが判明している。

本発明は、化学活性化剤を含まないが、凝結時間が十分に制御され、先行技術に開示される材料、組成物および製品と比較して特性および性能が大幅に改良された高性能ＣＦＡベースのセメント質組成物を提供する。本特許は、第２の結合剤としてＣＡＣをＣＦＡとＣＡＣとの組合せの約１０重量％～約５０重量％含むハイブリッドＣＦＡ組成物を開示する。本発明は、ＣＦＡベースのセメント質材料の凝結時間を効率的かつ正確に調節するために使用される無機化合物を開示する。本発明は、寸法的に安定した製品を製造するための無機膨張剤、ならびにフレッシュモルタルおよびフレッシュコンクリートの作業性（例えば、スランプおよびフロー）を効率的に改善するための有機流動化剤粉末をさらに開示する。本発明は、ＣＡＣを微量結合剤として含む、レディミクス、プレキャスト、補修、セルフレベリングモルタル（ＳＬＭ）および自己充填（self-consolidating）コンクリート（ＳＳＣ）といった、建設産業および建築産業における広範囲の用途向けの経済的に実施可能な高性能ＣＦＡベースのセメント質組成物を提供する。二酸化炭素排出量の削減は、ポルトランドセメント系コンクリート製品よりも９０％も高い。

本明細書に記載される一実施形態は、（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、（ｉｉ）少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、（ｉｉｉ）少なくとも１つの骨材と、（ｉｖ）水とを含む高性能コンクリート組成物を提供する。

記載されるさらに別の実施形態において、高性能自己充填コンクリート組成物は、（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、（ｉｉ）少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、（ｉｉｉ）少なくとも１つの流動化剤と、（ｉｖ）少なくとも１つの骨材と、（ｖ）水とを含む。

記載される別の実施形態において、高性能セルフレベリングモルタル組成物は、（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、（ｉｉ）少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、（ｉｉｉ）少なくとも１つの流動化剤と、（ｉｖ）少なくとも１つの骨材と、（ｖ）水とを含む。

記載されるさらに別の実施形態において、高性能セルフレベリングモルタル用プレパックド乾燥混合組成物は、（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、（ｉｉ）少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、（ｉｉｉ）少なくとも１つの細骨材と、（ｉｖ）少なくとも１つの粉末状流動化剤と、（ｖ）少なくとも１つの促進剤と、（ｖｉ）少なくとも１つの膨張剤と、（ｖｉｉ）少なくとも１つの機能性充填剤と、（ｖｉｉｉ）少なくとも１つの粉末状消泡剤とを含む。

本明細書に記載される一実施形態は、第２の結合剤としてＣＡＣを含む高性能コンクリート組成物を提供する。高性能コンクリート組成物は、（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、（ｉｉ）ＣＡＣをＣＦＡとＣＡＣとの組合せの約１０％重量～約５０重量％（ＢＷＯＢ）含む少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、（ｉｉｉ）少なくとも１つの細骨材および少なくとも１つの粗骨材と、（ｉｖ）水とを含み、ＣＦＡとＣＡＣとの組合せに対する水の質量比（ｗ／ｂ）は、約０．１５～約０．５５、好ましくは、約０．２５～約０．４０の範囲であり、ＣＦＡとＣＡＣとの組合せは、コンクリート混合物の約１０～約５０重量％を構成し、骨材は、コンクリート混合物の約４５～約８５重量％の範囲である。

いくつかの実施形態では、高性能コンクリートミックス組成物は、凝結促進剤、粉末形態または液体形態にある流動化剤、機能性充填剤、収縮補償用膨張剤、消泡剤、収縮低減混和剤（ＳＲＡ）、空気混入混和剤（ＡＥＡ）、レオロジー制御剤、保水混和剤、防水混和剤または撥水混和剤、液状または粉末状の有機ポリマー、強化用またはひび割れ防止用繊維、および有機または無機の着色剤または顔料をさらに含む。

本明細書に記載される一実施形態は、自己充填コンクリート組成物を提供する。ＳＣＣ組成物は、（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、（ｉｉ）ＣＡＣをＣＦＡとＣＡＣとの組合せの約１０重量％～約５０重量％含む少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、（ｉｉｉ）液体形態または粉末形態にある少なくとも１つの流動化剤と、（ｉｖ）少なくとも１つの細骨材および少なくとも１つの粗骨材と、（ｖ）少なくとも１つの機能性充填剤と、（ｖｉ）水とを含み、ｗ／ｂは、約０．１５～約０．５５、好ましくは、約０．２５～約０．４５の範囲であり、全骨材は、コンクリート混合物の約６０重量％～約８５重量％の範囲である。少なくとも１つの流動化剤は、ポリカルボン酸エーテル共重合体（ＰＣＥ）、硫酸メラミンホルムアルデヒド（ＳＭＦ）、リグノスルホン酸塩（ＬＳＳ）、およびナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド（ＳＮＦ）からなる群から選択され、流動化剤は、流動性固形分（superplasticizing solids）を約０．０１～約５％ＢＷＯＢ、好ましくは、約０．２５％～約１．５％ＢＷＯＢ含む液体形態または粉末形態にある。少なくとも２００メッシュを通過する少なくとも１つの機能性充填剤は、石灰岩粉末、炭酸カルシウム粉末、粉砕シリカ、粉砕火山灰、超微細フライアッシュ、超微細高炉スラグ、微粉砕ゼオライト、およびシリカフュームからなる群から選択され、少なくとも１つの機能性充填剤は、自己充填コンクリート混合物の約２％～約１０％を構成し、好ましくは、少なくとも１つの機能性充填剤は、炭酸カルシウムまたは石灰岩粉末である。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるＳＣＣ組成物は、凝結促進剤、膨張剤、粘度調整剤、消泡剤、保水剤、防水混和剤または撥水混和剤、収縮低減混和剤、空気混入混和剤、液体有機ポリマーまたは再分散性ポリマー粉末、凝結遅延剤、着色剤または顔料、およびひび割れ防止用および／または強化用繊維をさらに含む。

本明細書に記載される一実施形態は、床材用途および補修用途向けの高性能セルフレベリングモルタル組成物を提供する。本明細書に記載されるＳＬＭ組成物は、（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、（ｉｉ）ＣＡＣをＣＦＡとＣＡＣとの組合せの約１０重量％～約５０重量％含む少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、（ｉｉｉ）液体形態または粉末形態にある少なくとも１つの流動化剤と、（ｉｖ）少なくとも１つの細骨材と、（ｖｉ）水とを含み、結合剤に対する水の質量比は、約０．１５～約０．５５、好ましくは、約０．２５～約０．４０の範囲であり、細骨材は、ＳＬＭミックスの約３０重量％～約７０重量％、好ましくは、約４０重量％～約６０重量％の範囲であり、少なくとも１つの流動化剤は、ＰＣＥ、ＳＭＦ、ＬＳＳ、およびＳＮＦからなる群から選択され、少なくとも流動化剤は、流動性固形分を約０．０１％～約５％ＢＷＯＢ、好ましくは、約０．２５％～約１．５％ＢＷＯＢ含み、好ましい流動化剤は、粉末形態にあるＰＣＥである。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載される高性能ＳＬＭ組成物は、凝結促進剤、膨張剤、機能性充填剤、消泡剤、粘度調整剤,有機ポリマーラテックスまたは再分散性ポリマー粉末、空気混入混和剤、収縮低減混和剤、防水混和材または撥水混和剤、着色剤または顔料、およびひび割れ防止用または強化用繊維をさらに含む。

本明細書に記載される一実施形態は、床材用途および補修用途向けの高性能セルフレベリングモルタル用プレパックド乾燥ミックス組成物を提供する。本明細書に記載されるＳＬＭ用乾燥混合組成物は、（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、（ｉｉ）ＣＡＣをＣＦＡとＣＡＣとの組合せの約１０重量％～約５０重量％含む少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、（ｉｉｉ）粉末形態にある少なくとも１つの流動化剤と、（ｉｖ）少なくとも１つの細骨材と、（ｖ）少なくとも１つの膨張剤と、（ｖｉ）少なくとも１つの促進剤と、（ｖｉｉ）少なくとも１つの機能性充填剤とを含み、ＣＦＡとＣＡＣとの組合せ結合剤は、乾燥混合物の約１０％～約５５重量％、好ましくは、約１５重量％～約４０重量％を構成し、細骨材は、乾燥混合物の約３０～約７５重量％、好ましくは、約４０％～約６０％を構成し、少なくとも１つの流動化剤は、ＰＣＥ、ＳＭＦ、ＬＳＳ、およびＳＮＦからなる群から選択され、粉末形態にある少なくとも１つの流動化剤は、約０．０１％～約５．０％ＢＷＯＢ、好ましくは、約０．２５％～約１．５％ＢＷＯＢを構成し、少なくとも１つの促進剤は、塩化リチウム、炭酸リチウム、硫酸リチウム、アルカリ炭酸塩、アルカリクエン酸塩、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、無水石膏、半水石膏、スルホアルミン酸カルシウムセメントおよび少なくとも１つの促進剤からなる群から選択され、少なくとも１つの促進剤は、約０．００５～約１０％ＢＷＯＢを構成し、好ましくは、少なくとも１つの促進剤は、リチウム化合物からなる群から選択され、リチウム化合物は、アルミン酸カルシウムセメントの約０．０１～約０．５重量％（ＢＷＯＣ）、より好ましくは、約０．０５％～約０．１５％ＢＷＯＢを構成し、軽焼酸化マグネシウム、酸化カルシウム、無水石膏、石膏、半水石膏、スルホアルミン酸カルシウムセメントまたはそれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１つの膨張剤は、最大約１５％ＢＷＯＢを構成し、より好ましくは、少なくとも膨張剤は、約４％～約１０％ＢＷＯＢを構成する軽焼マグネシアであり、少なくとも２００メッシュを通過する少なくとも１つの機能性充填剤は、石灰岩粉末、炭酸カルシウム粉末、粉砕シリカ、粉砕火山灰、超微細フライアッシュ、超微細高炉スラグ、微粉砕ゼオライト、およびシリカフュームからなる群から選択され、少なくとも１つの機能性充填剤は、ＳＬＭ混合物の約２％～約１０％を構成し、好ましくは、少なくとも１つの機能性充填剤は、炭酸カルシウムまたは石灰岩粉末であり、十分に混合された乾燥混合物が充填され、乾燥混合物は、ｗ／ｂが約０．１５～約０．５５、好ましくは、約０．２５～約０．４０のＳＬＭを製造するために、水と混合される。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載される床材用途および補修用途向けの高性能セルフレベリングモルタル用プレパックド乾燥ミックス組成物は、消泡剤、再分散性ポリマー粉末、粘度調整剤、防水混和材または撥水混和剤、ひび割れ防止用繊維または強化用繊維、および着色剤または顔料をさらに含む。

（定義）
本発明は、十分に制御された凝結時間、高い寸法安定性、ならびに先行技術に開示される組成物、材料および製品と比較して大幅に改良された特性および性能をもたらすための、化学活性化剤を含まない高性能クラスＣフライアッシュベースのセメント質組成物を提供する。本発明は、ＣＦＡ材料の水和プロセスを促進するための第２の結合剤としてのアルミン酸カルシウムセメントと、凝結時間を調節するための無機混和剤と、ｗ／ｂを効率的に低下させ、スランプ、フローおよび作業性を改善するための流動化剤と、製品の高い寸法安定性を実現するための収縮補償剤とを提供する。本発明は、建設産業および建築産業におけるレディミクス、プレキャスト、補修、自己充填コンクリートおよびセルフレベリングモルタルの用途向けの経済的に実施可能な高性能ハイブリッド・フライアッシュ・セメント質組成物を提供する。

本明細書に記載される一つの局面は、ＣＦＡベースのセメント質組成物を提供する。最低限、ＣＦＡベースのモルタル混合物またはコンクリート混合物は、ｉ）ＣＦＡおよびＣＡＣを含む複合結合剤と、ｉｉ）少なくとも１つの骨材と、ｉｉｉ）水とを含む。

（クラスＣフライアッシュ（ＣＦＡ））
クラスＣフライアッシュは、典型的には、褐炭または亜瀝青炭を燃焼させることで生成される。また、ポゾラン特性を有することに加え、その高いＣａＯ含有量によって若干の自己接合性を有する。クラスＣフライアッシュの水和生成物は、主として、ＣＳＨと、ＣＡＳＨと、ストラトリンガイト、エトリンガイト、およびモノスルホアルミン酸などの特定の鉱物とからなる。ＡＳＴＭＣ６１８によれば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、およびＦｅ_２Ｏ_３の合計は少なくとも５０重量％であり、ＳＯ_３の最大含有量は５重量％である。典型的なＣＦＡは、Ｃ_２Ｓ、Ｃ_４ＡＦ、Ｃ_３Ａ、Ｃ_２ＡＳ、ペリクレース、無水物や遊離石灰といった自己充填特性を有するアルミノケイ酸カルシウムのガラス相および結晶質相を含有する。２２重量％を超えるＣａＯを含むＣＦＡが好ましい。なぜなら、ＣＦＡの反応性は、そのＣａＯ含有量の増加に伴って増加するからである。欧州では、石灰質アッシュ（calcareous ash）と呼ばれる高カルシウムフライアッシュは、ＡＳＴＭＣ６１８によって規定される最大許容含有量である５．０％よりも高いＳＯ_３を含む場合がある。本発明において開示される組成物により、ＡＳＴＭＣ６１８によって規定されるクラスＣフライアッシュに限定されない石灰質アッシュを利用することが可能となる。ＡＳＴＭＣ６１８に準拠したクラスＣフライアッシュとしては不合格とされる、ＳＯ_３＞５重量％である特定の石灰質アッシュは、本発明のいくつかの実施形態において使用することができる。ＳＯ_３＞５重量％である不合格のクラスＣフライアッシュまたは石灰質アッシュにおいて硬石膏が豊富に存在することは、開示される組成物のフレッシュ特性および硬化特性にとって有益となり得る。例えば、硬石膏の存在により、開示される組成物の特定の実施形態によって製造されるフレッシュモルタルおよびフレッシュコンクリートの凝結が促進され得る。高カルシウムフライアッシュ中の硬石膏は、収縮を補償して、製品の寸法安定性を改善するための膨張剤のような挙動を示す。したがって、本特許では、ＣＦＡは、ＳＯ_３＜５重量％であるクラスＣフライアッシュ、またはＳＯ_３＞５重量％である不合格クラスＣアッシュもしくは石灰質アッシュのいずれかであると定義する。

（アルミン酸カルシウムセメント（ＣＡＣ））
アルミン酸カルシウムセメントは、水硬性セメントの一種である。アルミン酸カルシウムセメントの主要活性成分は、アルミン酸モノカルシウム（ＣＡ）およびジアルミン酸カルシウム（ＣＡ_２）である。他の微量な相としては、カルシウムアルミノフェライト、ビーライト（Ｃ_２Ｓ）、ヘプタアルミン酸ドデカカルシウム（Ｃ_１２Ａ_７）、およびゲーレナイト（Ｃ_２ＡＳ）が含まれる。高アルミン酸塩セメントを含む、市場で入手可能なすべてのアルミン酸カルシウムセメント製品は、建設産業および建築産業向けの本発明の開示組成物において使用することができる。典型的には、アルミン酸カルシウムセメントは、約３０～約８０重量％のＡｌ_２Ｏ_３と、約１５～約４５重量％のＣａＯと、最大約２０重量％のＦｅ_２Ｏ_３とを含む。アルミン酸カルシウム相は、結晶質形態および／または非晶質形態で入手可能である。ＣｉｍｅｎｔＦｏｎｄｕ，ＳＥＣＡＲ（登録商標）７１、およびＬｕｍｉｎｉｔｅＳＧ４は、アルミン酸モノカルシウムを主要セメント相として有する市販のアルミン酸カルシウムセメントのいくつかの例である。本発明の組成物のいくつかの実施形態において、ブレーン表面積法（ＡＳＴＭＣ２０４）で測定されたアルミン酸カルシウムセメントの表面積は、約３,０００～６,０００ｃｍ^２／ｇである。非晶質アルミン酸カルシウムセメントまたは主要セメント相としてＣ_１２Ａ_７を含むアルミン酸カルシウムセメントは、典型的には、より反応性が高く、それにより、急結および高い初期強度を示すフレッシュモルタルまたはフレッシュコンクリートが得られる。典型的にはポルトランドセメントコンクリートにおいて促進剤として使用される非晶質アルミン酸カルシウムセメントも本発明の特定の実施形態に含められ得る。本発明は、ＣＦＡとＣＡＣとの組合せの約１０重量％～５０重量％のＣＡＣを含む複合結合剤組成物を開示する。

（骨材）
骨材は、ＣＦＡベースのミックス組成物の種類に応じて、細骨材または粗骨材あるいはその両方であり得る。細骨材（ＦＡ）、例えば、石英砂は、約０．０７５ｍｍ～約４．７５ｍｍ、好ましくは、約０．１ｍｍ～約２ｍｍ、より好ましくは、約０．１５ｍｍ～約０．７５ｍｍの範囲の粒子サイズを有すると理解されている。ＣＦＡベースの混合物において細骨材が使用される場合、当該技術分野で公知である任意の細骨材が使用されてもよい。細骨材は、最大約７５重量％、例えば、約３０～約６０重量％、ＣＦＡベースの混合物に添加されてもよい。配合物における砂の粒子サイズ分布および量は、例えばセルフレベリングモルタル組成物において、本発明のいくつかの実施形態のセメント質組成物のレオロジー挙動を制御するのに役立つ。細骨材は、通常重量であっても、軽量であってもよい。モルタル製品およびコンクリート製品の低密度を実現し、断熱性および耐火性を改善するために、膨張パーライトまたは施釉（glazed）パーライト、セラミックスおよびガラスバブルを特定の配合物に含めてもよい

粗骨材（ＣＡ）は、典型的にはコンクリートミックス配合物に含まれる、少なくとも４．７５ｍｍの平均粒子サイズを有する岩材であると定義される。コンクリートの密度を低減するか、あるいは断熱性を高めるために、それぞれの配合物に軽量骨材（ＬＷＡ）も含めてもよい。例えばレディミクス、プレキャストや舗装などの一部の用途においては、１／２”よりも大きいサイズの骨材も使用され得る。好ましくは、粗骨材は、石英、花崗岩、玄武岩、砂岩、安山岩、凝灰岩、変成岩、石灰岩、ドロマイト、破砕高炉スラグ、大理石、スレート、および片麻岩を含む。本発明のいくつかの実施形態において有用である粗骨材は、ＡＳＴＭＣ３３（２０１１）に記載される仕様およびＡＡＳＨＴＯＭ６／Ｍ８０基準を満たしている。粗骨材は、全骨材に対する細骨材の容積比が０．３～０．７であるコンクリート混合物の約２０～約６０重量％の割合で、コンクリートミックス組成物のための特定の実施形態において細骨材に加えて含めなければならない。

（流動化剤）
市場において入手可能な流動化剤および減水剤は、本発明において開示されるモルタル組成物およびコンクリート組成物と良好に作用する。流動化剤の例としては、ポリカルボン酸エーテル共重合体、硫酸メラミンホルムアルデヒド、リグノスルホン酸塩、およびナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒドが挙げられる。流動化剤は、液体形態または粉末形態で適用されてもよい。具体的には、本発明者らは、ＰＣＥは、特に、粉末形態において、ｗ／ｂを低下させ、スランプ、フローおよび作業性を改善するのに最も有効であることを見出している。開示される組成物は、流動性固形分を約０．０１～約５％ＢＷＯＢ、好ましくは、約０．２５％～約１．５％ＢＷＯＢ含む。

（促進剤（ＡＣＣ））
１００％ＣＦＡミックス組成物にＣＡＣを添加することにより、典型的には、凝結時間が大幅に、例えば、３０分間～約３００分延長されるため、凝結促進剤は、開示されるＣＦＡベースの組成物の特定の実施形態において必要とされ得ることを本発明者らは見出している。流動化剤または他の有機混和剤がミックス組成物に含まれる場合、凝結時間はさらに増加し得る。有効な促進剤の例としては、塩化リチウム、炭酸リチウム、硫酸リチウム、アルカリ炭酸塩、アルカリクエン酸塩、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、無水石膏、半水石膏、およびスルホアルミン酸カルシウムセメントが含まれる。典型的には、促進剤は、約０．００５～約１０％ＢＷＯＢを構成する。より好ましくは、促進剤は、アルミン酸カルシウムセメントの約０．０１～約０．５重量％（ＢＷＯＣ）、好ましくは、約０．０５％～約０．１５％ＢＷＯＣを構成するリチウム化合物からなる群から選択される。

（膨張剤）
蒸発による水分の損失に起因するコンクリート構造物の体積変化は、コンクリートの収縮として知られている。これは、コンクリートの体積を外力の影響なしで減少させる時間依存変形である。コンクリートにおける収縮の種類には、塑性収縮、乾燥収縮、自己収縮および炭酸化収縮が含まれる。過剰な収縮は、コンクリートにおける最も好ましくない欠陥の１つであるひび割れを発生させる。したがって、本特許は、特に、本発明のＳＬＭおよびＳＣＣの特定の実施形態において、低収縮で、寸法的に安定したＣＦＡベースの製品を製造するための収縮補償機構を提供する。膨張剤の例としては、軽焼酸化マグネシウム、酸化カルシウム、無水石膏、石膏、半水石膏、およびスルホアルミン酸カルシウムセメントが挙げられる。膨張剤の水和は体積増加を伴い、これにより、初期硬化時間中のほとんどの種類の収縮（例えば、塑性収縮または乾燥収縮）が補償される。軽焼酸化マグネシウムは、好ましい膨張剤である。ＳＯ_３含有量＞５重量％であるＣＦＡを用いた組成物ミックスの場合、当該材料中に含有される硬石膏によって内部膨張剤が提供され、したがって、この場合、外部の収縮補償機構は不要である。典型的には、少なくとも１つの膨張剤は、ミックス組成物において、最大約１５％ＢＷＯＢ、好ましくは約４％～約１０％ＢＷＯＢを構成する。有機分子からなる収縮低減混和剤もまた、モルタルおよびコンクリートの早期収縮を低減させるのに有効である。

（機能性充填剤）
機能性充填剤は、典型的には、１００μｍ未満、好ましくは、５０μｍ未満の粒子サイズ（例えば、２００メッシュを通過する）を有するポゾラン特性の低い無機材料である。機能性充填剤は、特に、適切なレオロジー制御および低い塑性収縮を実現するために最適な粒度が重要であるＳＬＭまたはＳＣＣを配合するために含められる。機能性充填剤の例としては、ドロマイト、石灰岩、炭酸カルシウム、雲母、タルク、珪灰石、粉砕シリカ、火山灰、超微細フライアッシュ、超微細高炉スラグ、微粉砕ゼオライト、およびシリカフュームが挙げられる。特定の用途においては、製品密度の低減および断熱性の向上を実現するために、ガラスバブルまたはセラミックバブルおよび施釉パーライトといった軽量充填剤が含められてもよい。少なくとも１つの機能性充填剤は、ハイブリッドＣＦＡ／ＣＡＣミックス組成物またはプレパックド乾燥混合組成物の最大１５重量％、好ましくは、約２重量％～約１０重量％を構成する。好ましくは、少なくとも１つの機能性充填剤は、炭酸カルシウムまたは石灰岩粉末である。また、炭酸カルシウムは、アルミン酸カルシウムセメントと反応して、その変換が起こるのを防ぐことができる。

（他の成分）
本発明のＣＦＡ／ＣＡＣミックス組成物のいくつかの実施形態では、任意成分および任意添加剤が含められてもよい。これらには、再分散性ポリマー粉末、ポリマーラテックス分散液、消泡剤、空気混入混和剤、保水混和剤、収縮低減混和剤、レオロジー制御剤、粘度調整剤（増粘剤）、防水混和剤または撥水混和剤、防食混和剤、着色剤および／または顔料、ならびにひび割れ防止または強化用の各種繊維からなる群から選択される少なくとも１種が含まれる。

レオロジー制御剤は、本発明のＣＦＡ／ＣＡＣミックス組成物、特に、フレッシュモルタルまたはフレッシュコンクリートの分離が起こり得るＳＬＭおよびＳＣＣの特定の実施形態に含められてもよい。レオロジー制御剤の例としては、スクシノグリカン、ダイユータンガム、キサンタンガム、セルロースエーテル系有機化合物、ポリアクリルアミド、アルカリ膨潤性ポリマー、およびアクリル／アクリルアミド共重合体が挙げられる。セルロースエーテル系有機化合物の例としては、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、およびメチルエチルセルロース（ＭＥＣ）が挙げられる。これらの有機レオロジー制御剤および有機増粘剤は、冷水および温水のいずれにも可溶であり、保水剤として機能し、それにより、フレッシュモルタルおよびフレッシュコンクリートのレオロジー特性を制御することに加えて、粒子分離およびブリージングを最小限にとどめる。

ポリマーは、工業床材用途向けＳＬＭなどの本発明の特定の実施形態において含められる。ポリマーは、水性エマルジョン形態または分散形態でモルタル混合物またはコンクリート混合物に添加される。これは、コンクリートの以下の特性を向上させるためである。すなわち、フレッシュモルタルおよびフレッシュコンクリートの作業性、曲げ強度および引張強度、耐衝撃・摩耗性、耐久性、ならびに硬化製品の腐食性流体および付着強度に対する耐性である。コンクリート産業向けに現在入手可能なあらゆる種類のポリマーを本発明の開示されるミックス組成物において使用することができ、これらには、ポリマーラテックス（分散液）、再分散性ポリマー粉末、水溶性ポリマー、および液体ポリマー（液体ポリマーは好ましさに劣る）が含まれる。ポリマーベースの混和剤としての水溶性ポリマーは、セルロース誘導体、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド等といった水溶性粉末状ポリマーである。ポリマーラテックスは、水性媒体中のポリマー微粒子の安定な分散液（コロイドエマルジョン）である。ラテックスの例には、純粋アクリル酸、スチレンゴム、スチレンブタジエンゴム、スチレンアクリル共重合体、ビニルアクリル共重合体またはアクリレート化エチレン酢酸ビニル共重合体が含まれる。再分散性ポリマー粉末は、二段階プロセスにより製造される。原料としてのポリマーラテックスは、乳化重合によって生成され、噴霧乾燥されて、ポリマー粉末が得られる。好ましい再分散性ポリマーとしては、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、エチレン酢酸ビニル（ＶＡＥ）、およびポリ酢酸ビニル／バーサティック酸ビニル（ＶＡ／ＶｅｏＶＡ）が含まれる。典型的には、ポリマー固形分（エマルジョン形態または粉末形態）は、本発明の特定の実施形態において開示されるミックス組成物の最大２０％ＢＷＯＢ、好ましくは、約４％～約１２％ＢＷＯＢを構成する。

繊維は、ひび割れ防止または強化のために本発明の特定の実施形態に含められる。植物由来のセルロース繊維や、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、ナイロン繊維およびポリプロピレン（ＰＰ）繊維といった合成有機繊維、ならびに耐アルカリ性ガラス繊維は、特に、ＳＬＭおよびＳＣＣならびに耐火材料のための特定の実施形態におけるひび割れ防止用途向けの例である。これらのひび割れ防止用繊維は、モルタルミックス組成物またはコンクリートミックス組成物の０．０１～０．５体積％の範囲で本発明の特定の実施形態において含められてもよい。耐アルカリ性ガラス繊維、玄武岩繊維、鉱物繊維、合成有機繊維、および鋼繊維は、フレッシュモルタルミックス組成物またはフレッシュコンクリートミックス組成物の０．１～１０体積％、より好ましくは、０．５～５．０体積％の範囲で本発明の特定の実施形態において含められてもよい。

消泡剤（ＤＦＡ）は、本発明のいくつかの実施形態におけるミックス組成物に添加されてもよい。消泡剤は、混入空気の量を減少させ、それによって初期硬化時間中の塑性収縮を低減して、表面の美観が重要となる無欠陥表面を形成し、硬化製品の性能を高めるためのものである。好ましくは、消泡剤は、工業床材用途向けＳＬＭおよびフレッシュモルタルおよびフレッシュコンクリートが非常に流動的であるＳＣＣのための本発明の特定の実施形態において含められる。消泡剤の例としては、ポリエチレンオキシド、ポリエーテルアミン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、アルコキシレート、リン酸トリブチル、ポリアクリル酸アルキル、シラン、シリコーン、ポリシロキサン、ポリエーテルシロキサン、鉱油、および疎水性シリカが挙げられる。ＥＵＣＯＮＡＩＲ－ＤＯＷＮおよびＡＩＲ－ＭＩＮＵＳは、粉末状消泡剤の２つの例である。消泡剤固形分は、０．０５％～１．５％ＢＷＯＢの範囲で本発明の特定の実施形態において含められる。

（コンクリートミックス組成物）
本明細書に記載される一実施形態は、ＣＡＣを第２の結合剤として含む高性能コンクリート組成物を提供する。コンクリート組成物は、（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、（ｉｉ）ＣＡＣをＣＦＡとＣＡＣとの組合せの約１０重量％～約５０重量％含む少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、（ｉｉｉ）少なくとも１つの細骨材および／または少なくとも１つの粗骨材と、（ｉｖ）水とを含み、ＣＦＡとＣＡＣとの組合せに対する水の質量比は、約０．１５～約０．５５、好ましくは、約０．２５～約０．４０の範囲であり、ＣＦＡとＣＡＣとの組合せは、コンクリートミックスの約１０～約５０重量％を構成し、全骨材は、コンクリートミックスの約４５～約８５重量％の範囲である。

いくつかの実施形態では、高性能コンクリートミックス組成物は、凝結促進剤、粉末形態または液体形態にある流動化剤、機能性充填剤、収縮補償用膨張剤、消泡剤、収縮低減混和剤、空気混入混和剤、レオロジー制御剤、防水混和剤または撥水混和剤、有機または無機の着色剤または顔料、液体形態または粉末形態にある有機ポリマー、および強化用またはひび割れ防止用繊維をさらに含む。

（自己充填コンクリート）
本明細書に記載される一実施形態は、高性能自己充填コンクリート組成物を提供する。ＳＣＣ組成物は、（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、（ｉｉ）ＣＡＣをＣＦＡとＣＡＣとの組合せの約１０重量％～約５０重量％含む少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、（ｉｉｉ）液体形態または粉末形態にある少なくとも１つの流動化剤と、（ｉｖ）少なくとも１つの細骨材および少なくとも１つの粗骨材と、（ｖ）少なくとも１つの機能性充填剤と、（ｖｉ）水とを含み、ｗ／ｂは、約０．１５～約０．５５、好ましくは、約０．２０～約０．４０の範囲であり、全骨材は、コンクリート混合物の約６０重量％～約８５重量％の範囲である。少なくとも１つの流動化剤は、ポリカルボン酸エーテル共重合体、硫酸メラミンホルムアルデヒド、リグノスルホン酸塩、およびナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒドからなる群から選択され、流動化剤は、流動性固形分を約０．０１～約５％ＢＷＯＢ、好ましくは、約０．２５％～約１．０％ＢＷＯＢ含む液体形態または粉末形態にある。少なくとも２００メッシュを通過する少なくとも１つの機能性充填剤は、石灰岩粉末、炭酸カルシウム粉末、粉砕シリカ、粉砕火山灰、超微細フライアッシュ、超微細高炉スラグ、微粉砕ゼオライト、およびシリカフュームからなる群から選択され、少なくとも１つの機能性充填剤は、自己充填コンクリートミックスの約２％～約１０％を構成し、好ましくは、少なくとも１つの機能性充填剤は、炭酸カルシウムまたは石灰岩粉末である。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載される自己充填コンクリート組成物は、少なくとも１つの膨張剤をさらに含み、膨張剤は、軽焼酸化マグネシウム、酸化カルシウム、無水石膏、半水石膏、スルホアルミン酸カルシウムセメント、またはそれらの組合せからなる群から選択され、膨張剤は、最大約１５％ＢＷＯＢ、好ましくは、約４％～約１０％ＢＷＯＢを構成する。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載される自己充填コンクリート組成物は、凝結促進剤、機能性充填剤、消泡剤、粘度調整剤、保水剤、防水混和剤または撥水混和剤、収縮低減混和剤、液体有機ポリマーまたは再分散性ポリマー粉末、空気混入混和剤、着色剤または顔料、およびひび割れ防止用および／または強化用繊維をさらに含む。

（セルフレベリングモルタル（ＳＬＭ））
本明細書に記載される一実施形態は、床材用途および補修用途向けの高性能セルフレベリングモルタル組成物を提供する。本明細書に記載されるＳＬＭミックス組成物は、（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、（ｉｉ）ＣＡＣをＣＦＡとＣＡＣとの組合せの約１０重量％～約５０重量％含む少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、（ｉｉｉ）液体形態または粉末形態にある少なくとも１つの流動化剤と、（ｉｖ）少なくとも１つの細骨材と、（ｖｉ）水とを含み、結合剤に対する水の質量比は、約０．１５～約０．５５、好ましくは、約０．２５～約０．４０の範囲であり、細骨材は、ＳＬＭミックスの約３０～約７０重量％、好ましくは、約４０重量％～約６０重量％の範囲であり、少なくとも１つの流動化剤は、ＰＣＥ、ＳＭＦ、ＬＳＳ、およびＳＮＦからなる群から選択され、少なくとも流動化剤は、流動性固形分を約０．０１％～約５％ＢＷＯＢ、より好ましくは、約０．２５％～約１．５％ＢＷＯＢ含み、好ましい流動化剤は、粉末形態にあるＰＣＥである。

いくつかの実施形態では、高性能ＳＬＭ組成物は、軽焼酸化マグネシウム、酸化カルシウム、無水石膏、半水石膏、スルホアルミン酸カルシウムセメントまたはそれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１つの膨張剤をさらに含み、少なくとも１つの膨張剤は、最大約１５％ＢＷＯＢを構成し、好ましくは、少なくとも膨張剤は、約４％～約１０％ＢＷＯＢを構成する軽焼マグネシアである。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載される高性能ＳＬＭ組成物は、塩化リチウム、炭酸リチウム、硫酸リチウム、アルカリ炭酸塩、アルカリクエン酸塩、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウム、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、ステアリン酸カルシウム、無水石膏、半水石膏、およびスルホアルミン酸カルシウムセメントからなる群から選択される少なくとも１つの促進剤をさらに含み、少なくとも１つの促進剤は、約０．０１～約１０％ＢＷＯＢを構成する。好ましくは、少なくとも１つの促進剤は、リチウム化合物からなる群から選択され、リチウム化合物は、約０．０１～約０．５％ＢＷＯＣ、好ましくは、約０．０５％～約０．１５％ＢＷＯＣを構成する。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載される高性能ＳＬＭ組成物は、石灰岩粉末、炭酸カルシウム粉末、粉砕シリカ、火山灰、超微細フライアッシュ、超微細高炉スラグ、微粉砕ゼオライト、およびシリカフュームからなる群から選択される、少なくとも２００メッシュを通過する少なくとも１つの機能性充填剤さらに含み、少なくとも１つの機能性充填剤は、ＳＬＭミックスの最大約１５％、好ましくは、ＳＬＭミックスの約４重量％～約１０重量％を構成する。好ましくは、少なくとも１つの機能性充填剤は、炭酸カルシウムまたは石灰岩粉末である。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載される高性能ＳＬＭ組成物は、粘度調整剤、消泡剤、防水混和剤または撥水混和剤、収縮低減混和剤、空気混入混和剤、着色剤または顔料、有機ポリマーラテックスまたは再分散性ポリマー粉末、およびひび割れ防止用または強化用繊維をさらに含む。いくつかの実施形態では、粘度調整剤は、ＳＬＭ配合物中に最大約２％含まれており、スクシノグリカン、ダイユータンガム、キサンタンガム、セルロースエーテル系有機化合物、ポリアクリルアミド、アルカリ膨潤性ポリマー、およびアクリル／アクリルアミド共重合体からなる群から選択される。セルロースエーテル系有機化合物の例としては、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、およびメチルエチルセルロース（ＭＥＣ）が挙げられる。

（ＳＬＭ用プレパックド乾燥混合組成物）
本明細書に記載される一実施形態は、床材用途および補修用途向けの高性能セルフレベリングモルタル用プレパックド乾燥混合組成物を提供する。本明細書に記載されるＳＬＭ用乾燥混合組成物は、（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、（ｉｉ）ＣＡＣを約１０％～約５０％ＢＷＯＢを含む少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、（ｉｉｉ）少なくとも１つの粉末状流動化剤と、（ｉｖ）少なくとも１つの細骨材と、（ｖ）少なくとも１つの膨張剤と、（ｖｉ）少なくとも１つの促進剤と、（ｖｉｉ）少なくとも１つの機能性充填剤とを含み、ＣＦＡとＣＡＣとの組合せ結合剤は、乾燥混合物の約１０重量％～約５５重量％、好ましくは約１５重量％～約３５重量％を構成し、細骨材は、乾燥混合物の約３０重量％～約７５重量％、好ましくは、約４０重量％～約６０重量％を構成し、少なくとも１つの流動化剤は、ＰＣＥ、ＳＭＦ、ＬＳＳ、およびＳＮＦからなる群から選択され、少なくとも１つの粉末状流動化剤は、約０．０１％～約５％ＢＷＯＢ、好ましくは、約０．２５％～約１．０％ＢＷＯＢを構成し、少なくとも１つの促進剤は、塩化リチウム、炭酸リチウム、硫酸リチウム、アルカリ炭酸塩、アルカリクエン酸塩、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、無水石膏、半水石膏、およびスルホアルミン酸カルシウムセメントからなる群から選択され、少なくとも１つの促進剤は、約０．００５～約１０％ＢＷＯＢを構成する。好ましくは、少なくとも１つの促進剤は、リチウム化合物からなる群から選択され、リチウム化合物は、約０．０１～約０．５％ＢＷＯＣ、好ましくは、約０．０５％～約０．１５％ＢＷＯＣを構成し、軽焼酸化マグネシウム、酸化カルシウム、無水石膏、石膏、半水石膏、スルホアルミン酸カルシウムセメントまたはそれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１つの膨張剤は、最大約１５％ＢＷＯＢを構成し、好ましくは、少なくとも膨張剤は、約４％～約１０％ＢＷＯＢを構成する軽焼酸化マグネシウムであり、少なくとも２００メッシュを通過する少なくとも１つの機能性充填剤は、石灰岩粉末、炭酸カルシウム粉末、粉砕シリカ、火山灰、超微細フライアッシュ、超微細高炉スラグ、微粉砕ゼオライト、およびシリカフュームからなる群から選択され、少なくとも１つの機能性充填剤は、ＳＬＭミックスの約２重量％～約１５重量％を構成し、より好ましくは、少なくとも１つの機能性充填剤は、炭酸カルシウムまたは石灰岩粉末であり、十分に混合された乾燥混合物が充填され、乾燥混合物は、ｗ／ｂが約０．１５～約０．５５、好ましくは、約０．２５～約０．４０のＳＬＭを製造するために、水と混合される。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載される床材用途および補修用途向けの高性能セルフレベリングモルタル用プレパックド乾燥混合組成物は、少なくとも１つの消泡剤、少なくとも１つの再分散性ポリマー粉末、少なくとも１つの粉末形態の粘度調整剤、少なくとも１つの防水混和材または撥水混和剤、少なくとも１つの着色剤または顔料、および少なくとも１つのひび割れ防止用繊維または強化用繊維をさらに含む。

本発明のコンクリートミックス組成物のいくつかの実施形態では、ＡＳＴＭＣ１４３に準拠したスランプは、約０”～約１２”の範囲であり、初期凝結時間は、約３０分間～約１２時間の範囲であり、２８日圧縮強度は、約０℃～約９０℃の凝結温度で、約６０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）～約１４,０００ｐｓｉ（９６．６ＭＰａ）の範囲である。

本発明の自己充填コンクリートミックス組成物のいくつかの実施形態では、スランプ試験（ＡＳＴＭＣ１４３）の改訂版を用いたスランプフローは、少なくとも４５５ｍｍであり、初期凝結時間は、約３０分間～約１２時間の範囲であり、２８日圧縮強度は、約０℃～約９０℃の凝結温度で、約６０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）～約１４，０００ｐｓｉ（９６．６ＭＰａ）の範囲である。

本発明のセルフレベリングモルタル組成物のいくつかの実施形態では、６８ｍｍｘ３０ｍｍのリングを用いて測定されたフローは、少なくとも２００ｍｍであり、初期凝結時間は、約３０分間～約１２時間の範囲であり、１日圧縮強度は、１０００ｐｓｉ（６．９ＭＰａ）～４０００ｐｓｉ（２７．６ＭＰａ）の範囲であり、７日圧縮強度は、６０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）～１０,０００ｐｓｉ（６９．０ＭＰａ）の範囲であり、２８日圧縮強度は、約８０００ｐｓｉ（５５．２ＭＰａ）～約１６,０００ｐｓｉ（１１０．４ＭＰａ）の範囲である。

（サンプル調製のための原料）
実施例において試料を調製するために、以下の原料を使用した。クラスＣフライアッシュは、米国ジョージア州ジュリエットのＰｌａｎｔＳｃｈｅｒｅｒからのものであった。このフライアッシュ（ＳＣＨ）は、２６．５％重量％のＣａＯを含み、強熱減量（ＬＯＩ）は０．２５％であった。Ｓｉ＋Ａｌ＋Ｆｅ酸化物の合計は、約５９．０８重量％であった。１０．９２重量％のフライアッシュ粒子が３２５番篩に保持されていた。クラスＣフライアッシュのさらなるソースについても、高性能コンクリート製品用のハイブリッドＣＦＡ／ＣＡＣセメントの製造に適しているかどうか試験を行った。米国カンザス州セント・メアリーズにあるＪｅｆｆｒｅｙＥｎｅｒｇｙＣｅｎｔｅｒ発電所（ＪＥＦＦ）からのＣＦＡは、２８．２２％重量％のＣａＯを含み、強熱減量（ＬＯＩ）は０．６６％であった。Ｓｉ＋Ａｌ＋Ｆｅ酸化物の合計は、５２．０９重量％であった。米国テキサス州ラグランジにあるＦａｙｅｔｔｅＰｏｗｅｒＰｒｏｊｅｃｔ（ＦＡＹ）からのＣＦＡは、２６．４４％重量％のＣａＯを含んでいた。Ｓｉ＋Ａｌ＋Ｆｅ酸化物の合計は、５７．３３重量％であった。米国イリノイ州ジョッパにあるジョッパ発電所（ＪＯＰＰ）からのＣＦＡは、２６．８１％重量％のＣａＯを含んでいた。Ｓｉ＋Ａｌ＋Ｆｅ酸化物の合計は、約５６．２９重量％であった。本発明において提供される実施例で使用したすべてのフライアッシュは、クラスＣフライアッシュのＡＳＴＭＣ６１８を満たしていた。すべてのフライアッシュ材料は、ＨｅａｄｗａｔｅｒＢｏｒａｌＭａｔｅｒｉａｌｓによって販売されたものであった。Ｘ線回折分析は、すべてのフライアッシュ試料が、石英、アルミン酸三カルシウム（Ｃ_３Ａ）、硬石膏、遊離石灰、およびペリクレースを主に含む結晶質相を有する高Ｃａアルミノケイ酸塩ガラス粒子を大多数として含んでいることを示していた。

アルミン酸カルシウムセメントの３つのソースを用いて、以下の試料を調製した。すなわち、いずれもＩｍｅｒｙｓ／Ｋｅｒｎｅｏｓ製のＳＥＣＡＲ（登録商標）７１およびＣｉｍｅｎｔＦｏｎｄｕ、ならびにＣａｌｕｃｅｍ製のＬｕｍｉｎｉｔｅＳＧ４であった。３つのアルミン酸カルシウムセメントの化学組成およびブレーン粉末度を表１にまとめる。ＣｉｍｅｎｔＦｏｎｄｕおよびＬｕｍｉｎｉｔｅＳＧ４は、化学組成において類似していた。

３／８”および４．７５ｍｍの石英砂利を粗骨材（ＣＡ）として用いた。表面乾燥飽水（ＳＳＤ）状態とするため、乾燥砂利を水に２４時間浸漬した。乾いた布を用いて、残りの遊離水を砂利表面から手で除去した。ＳＳＤ状態のメーソンリー砂を細骨材（ＦＡ）として使用した。Ｔｒｉｄｅｎｔ固体用湿度計（モデルＴ９０）を使用して、メーソンリー砂試料の水分量を測定した。しかし、典型的には、空気乾燥砂また空気乾燥砂利を混合物に添加し、試料を調製する際にＳＳＤ水分の約９０％を水と組み合わせた。

実施例において使用した膨張剤は、ＰｒｅｍｉｅｒＭａｇｎｅｓｉａ製のＰｒｅＶｅｎｔＧであった。ＰｒｅＶｅｎｔＧは軽焼マグネシア（ＭｇＯ）である。

３２５メッシュを通過する粒子を含む機能性充填剤として、ＤｕｄａＤｉｅｓｅｌ製の炭酸カルシウム（ＣＣ）を用いた。

塩化リチウムは、ＡＦＧＢｉｏｓｃｉｅｎｃｅによって製造され、炭酸リチウムは、ＩｎｏｘｉａＬＴＤ製であった。両方のリチウム化合物を凝結促進剤として用いた。

ＢＡＳＦによって製造されるＭｅｌｆｌｕｘ２６５１Ｆを粉末状流動化剤として用いた。これは、ポリカルボン酸エーテル共重合体系である。

Ｆｒｉｔｚ－ＰａｋＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＡｉｒＭｉｎｕｓ（粉末形態）を消泡剤として用いた。

試料調製用の合成繊維は、ＳｉｋａＳｖｅｒｉｇｅＡＢ製のＣｒａｃｋｓｔｏｐポリプロピレン繊維６ｍｍを含む。

（試料調製および測定についての概説）
コンクリート試料について、粗骨材を除くすべての乾燥成分を２０ＬＫ－Ｌａｂ強力ミキサー（ＫｅｒｃｈｅｒＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、ペンシルベニア州）で２５０ｒｐｍにて３分間混合した。次いで、水を加え、引き続き３分間混合した。最後に、粗骨材を添加し、１００ｒｐｍなどの低速で３分間混合した。フレッシュコンクリートのスランプまたはスランプフローをＡＳＴＭＣ１４３に従って判定した。フレッシュコンクリートを３”ｘ６”の円筒状型に注入し、振動台上で３分間振動させて、混入気泡を除去した。フレッシュコンクリートが充填された型を蓋で覆い、室温（ＲＴ）である約２０～２５℃にて硬化させた。しっかりと蓋をした、水で満たした容器にいくつかの円筒状試料を入れ、次いで、全体をオーブンに移動して、特定の高温（例えば、３５℃、６０℃および７５℃）にて１６～２４時間硬化させた。典型的なバッチサイズは、１６ｋｇであった。

モルタル試料の調製については（例えば、ＳＬＭ）、ＣＦＡ、空気乾燥またはＳＳＤ砂、機能性充填剤、流動化剤粉末、膨張剤、促進剤、繊維、および消泡剤（もしあれば）を含むすべての乾燥成分を７クォートプラネタリーミキサーで中速にて３分間混合した。次いで、水を加え、さらに３分間引き続き混合した。バッチサイズは、約３０００～５０００グラムであった。フレッシュペーストを直ちに容器（直径７．６ｃｍ、高さ４０ｍｍ）に移し、その後、振動台上で約１分間処理して、混入気泡を除去した。初期凝結時間および最終凝結時間を、ＶｉｃａｔｒｏｎｉｃＡｕｔｏｍａｔｉｃＶｉｃａｔ測定器、モデルＥ００４Ｎ（Ｍａｔｅｓｔ、イタリア）（以降、ＡｕｔｏＶｉｃａｔと称する）を用いてＡＳＴＭＣ１９１に従って測定するために、上記容器内のフレッシュモルタルを使用した。フレッシュモルタルの一部をフロー・リング（６８ｍｍｘ３０ｍｍ）に注入し、フロー測定を行った。残りのペーストを２”ｘ４”円筒状プラスチック型に注入した。フレッシュモルタル試料入りの型をキャッピングし、それぞれの試験が実施されるまでＲＴにて硬化させた。

ＣＭ－４０００－ＳＤ圧縮機（ＴｅｓｔＭａｒｋＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、米国）を用い、ＡＳＴＭＣ３９に従って圧縮強度試験を行った。

以下の実施例は、好ましい実施形態において、本発明の実施を説明するものである。

（実施例１～１２）
実施例１～１１のモルタル試料を、含有量の異なるアルミン酸カルシウムセメントとブレンドしたクラスＣフライアッシュを用いて調製した。実施例１～８のクラスＣフライアッシュは、ジョージア州ジュリエットのＳｃｈｅｒｅｒ発電所からのものであった。実施例９～１１においては、クラスＣフライアッシュの他のソースを使用した。モルタルミックス組成物および試験結果を表２に示す。すべての試料を、ｗ／ｂ＝０．３２とし、５０％ＳＳＤ砂およびＩｍｅｒｙｓ／Ｋｅｒｎｅｏｓ製のアルミン酸カルシウムセメントＳＥＣＡＲ（登録商標）７１を用いて調製した。

実施例１～４は不適合例であり、比較のみを目的としている。ＣＡＣを含まない１００％ＣＦＡモルタルは、２５分間で凝結し、２８日圧縮強度は、６０００ｐｓｉ（４１．３ＭＰａ）未満であった（実施例１）。ＣＦＡおよびＣＡＣ混合物中のＣＡＣを最大７．５％に増加させることで（実施例２および３）、凝結時間は増加したが、圧縮強度は、ＣＡＣを含まないモルタル混合物の圧縮強度よりも低かった。実施例４は、急結（５１分間）を示し、圧縮強度がすべての硬化日数で高かった（表２）１００％ＣＡＣモルタル組成物である。

実施例５～８は、モルタルミックス組成物において１０％～４０％のＣＡＣをＣＦＡとブレンドした場合、先行技術に開示されるミックス組成物と比較して特性および性能の大幅な改善が実現されることを示している。例えば、１０％ＣＡＣ（実施例５）は、凝結時間が２７０分間に延長し、圧縮強度は、ＣＡＣを含まないか、あるいはＣＡＣを最大７．５％有するモルタル試料の圧縮強度よりもすべての硬化時間において高かった（実施例１～３、表１）。ＣＦＡとＣＡＣとのブレンド中のＣＡＣが３０％（実施例７）に増加すると、１５８２５ｐｓｉ（１０９．１ＭＰａ）もの高い２８日圧縮強度が記録され、これは、１００％ＣＡＣモルタル試料（実施例４）の２８日強度よりもさらに高い。１００％ＣＡＣモルタル試料は、約２７℃を超える周囲温度に晒されると、変換プロセスを受け、それにより圧縮強度および耐久性が大幅に低下する。しかし、このような変換プロセスは、ＣＡＣが５０％未満である場合、ＣＦＡおよびＣＡＣ系においては起こらない。実施例５～８は、ＣＦＡおよびＣＡＣ混合物におけるＣＡＣが１０％を超える場合、実用的な用途向けの凝結時間が適度に長いフレッシュモルタルまたはフレッシュコンクリートが得られるとともに、大幅に圧縮強度が改善された硬化製品を製造することが可能となることを示している。

実施例９～１１は、化学組成および物性が多様なクラスＣフライアッシュが高性能セメント質製品の製造に適していることを示している。

（実施例１２～１７）
実施例１２～１７は、ハイブリッド結合剤混合物中に２０％のＣＡＣを含むモルタルミックス組成物の特性に対する、機能性充填剤としての炭酸カルシウム（ＣＣ）、流動化剤としてのＰＣＥ、促進剤としての炭酸リチウムまたは塩化リチウム、収縮補償剤としての軽焼マグネシア、およびひび割れ防止用の繊維といった多数の成分の影響を示している。同実施例は、これらの添加物および混和剤を適切な割合で導入することにより、所望のセルフレベリング性を有するモルタル混合物を配合することが可能であることを示している。ミックス組成物および試験結果を表３に示す。炭酸リチウムが修正された実施例１２を除くすべての実施例において、塩化リチウムを促進剤として使用した。

実施例１２は、ＣＦＡおよびＣＡＣ混合物中に２０％のＣＡＣを含む基準組成物である実施例６と実質的に同じ組成を有していたが、ＣＡＣの０．０１５重量％（ＢＷＯＣ）の炭酸リチウムを促進剤にさらに含んでいた。ｗ／ｂ＝０．３２において、フレッシュモルタルは、流動せず、泥のような挙動を示した。流動性を発生させるのに振動充填が有効であった。初期凝結時間は、実施例６の約５時間から実施例１２の約１２６分間に大きく減少した。圧縮強度は、２８日間の硬化後は１０３１２ｐｓｉ（７１．１ＭＰａ）に減少した。本実施例は、ミックス組成物の凝結を促進するのに炭酸リチウムが有効であることを示している。

実施例１３および１４は、フレッシュモルタル試料の作業性の改善に対するＰＣＥベースの流動化剤粉末の有効性を示すために使用した（表３）。ｗ／ｂ＝０．３０、ＡＣＣ＝０．０２６％ＢＷＯＣ（塩化リチウム）およびＰＣＥ＝０．１２５％ＢＷＯＢでは、フレッシュモルタルは、セルフレベリング挙動を示したが、混合の完了から１０分間経過後に流動性を失い（実施例１３）、このことは、ＰＣＥの用量が流動性を維持するのに十分ではなかったことを示唆している。初期凝結時間は１２０分間であった。０．２５％ＢＷＯＢのＰＣＥを含めることより、ｗ／ｂを０．３０に維持し、ＡＣＣを０．０２６％に維持した場合にセルフレベリングモルタルが得られた（実施例１４）。初期凝結時間は、約１５８分間であると判定された。これらの実施例は、ＰＣＥは、フローおよび作業性の改善に非常に有効であるが、フレッシュモルタルの凝結時間を延長させることを示している。本発明において開示されるリチウム化合物は、モルタル混合物中にＰＣＥ混和剤が存在する場合であっても、凝結を促進するのに非常に有効である。ＰＣＥの使用は硬化プロセス中の強度向上率に大きく影響しないことに注目することが重要である。実際、実施例１４および１５からのモルタル試料は、３０００ｐｓｉ（２１ＭＰａ）を超える１日圧縮強度という高い初期強度、および１２０００ｐｓｉ（８２．７ＭＰａ）を超える２８日圧縮強度を示した。

実施例１５～１７は、それぞれ、４％ＢＷＯＢの収縮補償用膨張剤および０．７５％ＢＷＯＢのひび割れ防止用ＰＰ繊維（６ｍｍ）をさらに導入したセルフレベリングモルタルミックス組成物を示す。すべてのＳＬＭミックスは、４５．１６重量％のＳＳＤ砂および９．０３重量％の炭酸カルシウム（いずれもｗ／ｂは０．３０に固定）を含んでいた。軽焼マグネシア（ＰｒｅＶｅｎｔＧ）を膨張剤として使用した。２つの変数は、促進剤としての塩化リチウムおよび流動化剤としてのＰＣＥであった。

ＰＣＥが０．３５％ＢＷＯＢ（実施例１５）である場合、フローは２１６ｍｍであり、凝結時間は依然として３００分間近かった。実施例１５の塩化リチウムを０．０３％ＢＷＯＣから０．０４％ＢＷＯＣ（実施例１６）に増加させると、初期凝結時間は、わずかに減少して２６５分間となり、フローは、わずかに増加して２２９ｍｍとなった。塩化リチウムが０．０８％ＢＷＯＣに増加し、ＰＣＥが０．６５％ＢＷＯＢ（実施例１７）に増加する一方、フローは約２００ｍｍに減少し、初期凝結時間は、実施例１６の約２６５分間から約９２分間（実施例１７）へと大幅に減少した。表３のこれらすべてのＳＬＭミックス組成物により、１日圧縮強度が約３０００ｐｓｉ（２０．７ＭＰａ）であり、７日圧縮強度が約９０００ｐｓｉ（６２ＭＰａ）であり、かつ２８日圧縮強度が１２０００ｐｓｉ（７５．８ＭＰａ）を超える硬化製品が得られた。これらの実施例は、本発明において開示されるミックス組成物により、工業床材などの様々な工業用途に適した高初期強度・高性能セルフレベリングモルタルが得られることを示している。

（実施例１８～１９）
実施例２～１９では、約７０％のＡｌ_２Ｏ_３を含むＳＥＣＡＲ（登録商標）７１アルミン酸カルシウムセメントを使用した。セルフレベリングモルタルを調製するために、実施例１８ではＣａｌｕｃｅｍ製のＬｕｍｉｎｉｔｅＳＧ４を使用し、実施例１９ではＩｍｅｒｙｓ／Ｋｅｒｎｅｏｓ製のＣｉｍｅｎｔＦｏｎｄｕを使用した。アルミン酸カルシウムセメントＬｕｍｉｎｉｔｅＳＧ４およびアルミン酸カルシウムセメントＣｉｍｅｎｔＦｏｎｄｕは、約４０重量％のＡｌ_２Ｏ_３を含み、ＳＥＣＡＲ（登録商標）７１は、約７１重量％のＡｌ_２Ｏ_３を含んでいた。いずれの実施例も、細骨材（ＦＡ）として４５．１６重量％のＳＳＤ砂、および機能性充填剤として９．０３重量％の炭酸カルシウムを含む同一のミックス組成物を有していた。ｗ／ｂ比を０．３０、ＰＣＥを０．７５％ＢＷＯＢ、塩化リチウムを０．０８％ＢＷＯＣ、消泡剤（Ｆｒｉｔｚ－ＰａｋＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＡｉｒＭｉｎｕｓ（粉末形態））を０．１２５％ＢＷＯＢ、軽焼マグネシアを４％ＢＷＯＢにそれぞれ固定した。モルタルミックス組成物および試験結果を、表４にまとめる。これらの実施例は、低Ａｌ_２Ｏ_３アルミン酸カルシウムセメントを含むミックス組成物により、ＳＥＣＡＲ（登録商標）７１などの高Ａｌ_２Ｏ_３アルミン酸カルシウムセメントの性能と同等の性能を有する硬化ＳＬＭを得ることが可能であることを示している。

（実施例２０～２６）
実施例２０～２６は、炭酸カルシウム粉末を機能性充填剤として含み、軽焼マグネシアを膨張剤として含み、ＰＣＥ粉末を流動化剤として含み、塩化リチウムを凝結促進剤として含むセルフレベリングモルタルミックス組成物を示す。加えて、ミックス組成物には、消泡剤をさらに導入した。すべてのＳＬＭミックスは、４５．１６重量％のＳＳＤ砂および９．０３重量％の炭酸カルシウムを含み、ｗ／ｂを０．３２に固定した。これらの実施例は、複数の添加剤を用いた適切な調合により、初期凝結時間が３０分および１８０分であり、フローが２２０ｍｍを超える工業床材用途向けの高性能セルフレベリングモルタルが得られることを示している。実施例１９～２６のミックス組成物および試験結果を表５に示す。表中のすべての実施例にＳＥＣＡＲ（登録商標）７１アルミン酸カルシウムセメントを用いた。

実施例２０では、４％ＢＷＯＢの軽焼マグネシアを膨張剤として用いた。塩化リチウムは０．１５％ＢＷＯＣであり、その結果、初期凝結時間は約８０分、フローは２２５ｍｍとなった。塩化リチウムを０．１２５％ＢＷＯＣに減少させ、ＰＣＥが０．８０％ＢＷＯＢに増加し、マグネシアが６％ＢＷＯＢに増加した場合（実施例２１）、凝結時間は１５９分に延長され、フローは２５０ｍｍに増加した。明らかに、凝結時間およびフローはいずれも、促進剤である塩化リチウムの用量にかなり影響されやすい。実施例２２および２３は、約３５分間という短い初期凝結時間でフレッシュＳＬＭを作製することができ、初期強度および最終強度は影響されないことを示している（例えば、１日圧縮強度は、依然として３０００ｐｓｉ（２０．７ＭＰａ）を超え、２８日圧縮強度は１１５００ｐｓｉ（７９．３ＭＰａ）を超えていた）。マグネシアが４％ＢＯＷＢであり、塩化リチウムが０．１３５％ＢＷＯＣであり、ＰＣＥが１．１５％ＢＷＯＢである場合（実施例２４）、９３分間の凝結時間、２４１ｍｍのフローおよび高い初期強度および最終強度といった、工業床材用途のための望ましい特性を有するセルフレベリングモルタルが得られた。１日後の圧縮強度は３６２０ｐｓｉ（２５．０ＭＰａ）と高く、硬化から２８日間経過後の圧縮強度は、１２８３８ｐｓｉ（８８．５ＭＰａ）であった。実施例２５では、塩化リチウム含有量を０．１２５％ＢＷＯＣに低減させたことを除き、実施例２４とほぼ同一の配合を用いた。初期凝結時間は、１１４分間に延長された。注入直後のフローは２４８ｍであり、乾燥混合物に水を加えてから３０分後に１９１ｍｍに減少した。これは、フレッシュ・セルフレベリング・モルタルが、３０分間を超える期間その流動性を維持することができることを示している。

上述の実施例では、フレッシュモルタル試料にしばしば気泡が存在し、これらの気泡は流動中にゆっくりと消散した。気泡をより効率的に除去するため、表５のすべての実施例について、０．２５％ＢＷＯＢの粉末状消泡剤（Ｆｒｉｔｚ－ＰａｋＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＡｉｒＭｉｎｕｓ）をＳＬＭミックスに含めた。フレッシュモルタルに混入した気泡は、より少量であり、表５の実施例のほとんどにおいて流動中により容易に消散しており、混入気泡を除去するのに粉末状消泡剤が非常に有効であることを示唆している。

（実施例２６および３２）
実施例２６～３２は、ハイブリッドＣＦＡおよびＣＡＣ結合剤混合物中に２０～３０％の範囲のＣＡＣを含む高性能コンクリート混合物を示す。実施例２６～２８では、米国ジョージア州のＳｃｈｅｒｅｒ発電所からのクラスＣフライアッシュを使用し、実施例２９～３１では、米国イリノイ州のジョッパ発電所からのクラスＣフライアッシュを使用した。コンクリートミックス組成物および試験結果を表６に示す。表６のすべてのコンクリートミックスでは、粗骨材と細骨材との質量比（ＣＡ：ＦＡ）を１．１５とした。表中のすべての実施例について、ＳＥＣＡＲ（登録商標）７１アルミン酸カルシウムセメントを用いた。

添加剤を含まない場合、コンクリート混合物は、ＲＴにて２８日間硬化後に９３０９ｐｓｉ（６４．２ＭＰａ）の圧縮強度（実施例２６）を得た。１１”のスランプを実現するため、より高いｗ／ｂ比（０．３０）を用いた。流動化剤（ＰＣＥ）、機能性充填剤（炭酸カルシウム）および膨張剤（軽焼マグネシア）などの添加剤を含む場合、フレッシュコンクリートは、スランプが１１”とほぼ自己充填性（self-compacting property）を示したが、ｗ／ｂ比は０．２７５（実施例２７）に低下した。ＲＴにて２８日間硬化後の圧縮強度は８５１８ｐｓｉ（５８．７ＭＰａ）であった。試料を５０℃で１６時間硬化させた場合、圧縮強度は５９２５ｐｓｉ（４０．９ＭＰａ）であった。試料をＲＴにて引き続き硬化させ、２８日後の圧縮強度は１０１４３ｐｓｉ（６９．９ＭＰａ）（実施例２７）であった。ｗ／ｂを実施例２７の０．２７５から実施例２８の０．２６に低下させた場合、７日間の硬化後の圧縮強度は８２８０ｐｓｉ（５７．１ＭＰａ）であり、ＲＴにて２８日間硬化後の圧縮強度は１２４８９ｐｓｉ（８６．１ＭＰａ）であった。試料を６０℃で１６時間硬化させた場合、圧縮強度は７７３７ｐｓｉ（５３．３ＭＰａ）（実施例２８）と高かった。試料をＲＴにて引き続き硬化させた。２８日後の圧縮強度は９２０８ｐｓｉ（６３．５ＭＰａ）であった。試料を７０℃にて１６時間硬化させた場合、圧縮強度は、８１７８ｐｓｉ（５３．５ＭＰａ）（実施例２８）と高かった。２８日後の圧縮強度は１０３０４ｐｓｉ（７１．０ＭＰａ）であった。これらの実施例は、自己充填性は、流動化剤と機能性充填剤とを併用することによって実現することが可能であることを示している。高温硬化により、例えば、７０℃で１６時間硬化後の強度が８０００ｐｓｉ（５５．２ＭＰａ）を超える高初期強度製品が得られる。

実施例２９～３２では、米国イリノイ州のジョッパ発電所からのクラスＣフライアッシュを使用した。これらの実施例の目的は、硬化コンクリート製品の初期強度および最終強度に対するハイブリッド結合剤混合物中のアルミン酸カルシウムセメントの影響を示すことである。コンクリートミックスは、５重量％の炭酸カルシウムを充填剤として含み、４％ＢＷＯＢの軽焼マグネシアを膨張剤として含んでいた。ｗ／ｂ比が０．２６であり、ＰＣＥが０．５０％であり、ＣＡＣが２０％である場合（実施例２９）、スランプは約７”であった。ＲＴにて１日硬化後の圧縮強度は２８７９ｐｓｉ（１９．９ＭＰａ）であり、２８日間硬化後、１２１３２ｐｓｉ（８３．６ＭＰａ）に増加した。６０℃にて２４時間硬化後の圧縮強度は９１２６ｐｓｉ（６２．９ＭＰａ）と高かった。ＲＴにてさらに２７日間硬化後の温圧縮強度は１０７６９ｐｓｉ（７４．２ＭＰａ）であった。
ハイブリッド結合剤混合物においてｗ／ｂをわずかに低下させて０．２５とし、ＰＣＥを０．８５％ＢＷＯＢに増加させ、ＣＡＣを２５％に増加させた場合（実施例３０）、スランプは９と１／２”に増加した。ＲＴにて１日硬化後の圧縮強度は３２７３ｐｓｉ（２２．６ＭＰａ）に増加し、２８日間硬化後の圧縮強度は１３２１３ｐｓｉ（９１．１ＭＰａ）に増加した。６０℃にて２４時間硬化後の圧縮強度は１０１２３ｐｓｉ（６２．９ＭＰａ）と高かった。ＰＣＥおよびｗ／ｂを一定に保ちながらＣＦＡおよびＣＡＣ混合物中のＣＡＣをさらに３０％に増加させた場合（実施例３１）、スランプは約１１”であり、ほぼ自己充填性を有していた。ＲＴにて１日硬化後の圧縮強度は４３０７ｐｓｉ（２９．７ＭＰａ）と高く、７日後に１０２２８ｐｓｉ（７０．５ＭＰａ）に増加した。２８日間硬化後、圧縮強度は１２７５９ｐｓｉ（８８．０ＭＰａ）となった。コンクリート試料を６０℃にて２４時間硬化させた場合、圧縮強度は９９７１ｐｓｉ（６８．７ＭＰａ）であり、ＲＴにてさらに２７日間硬化後に１１７０４ｐｓｉ（８０．７ＭＰａ）となった。これらの実施例は、自己充填性は、流動化剤と機能性充填剤とを併用することにより実現することが可能であることを示している。ハイブリッド結合剤混和剤中のＣＡＣを増加させることで、コンクリート製品の初期強度および最終強度が増加する。高温硬化により、圧縮強度を急速に増加させることができる。コンクリート試料を６０℃にて２４時間硬化させた場合、例えば、１００００ｐｓｉ（６８．９ＭＰａ）もの高い強度を実現することができる。ｗ／ｂを実施例３１における０．２５から実施例３２における０．２０にさらに低下させた場合、スランプは依然として９”を超えていた。ＲＴにて２４時間硬化後の圧縮強度は７７７７ｐｓｉ（５３．６ＭＰａ）であった。７日間硬化後の圧縮強度は、ほぼ２倍の１４０２２ｐｓｉ（９６．７ＭＰａ）となった。実施例３２は、流動化剤と機能性充填剤としての炭酸カルシウムとを導入することにより、ｗ／ｂを大きく低下させることができることを示した。ｗ／ｂの低下は、硬化コンクリート製品の圧縮強度を改善する上で大きな役割を果たす。

本開示の多くの実施形態を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲から逸脱することなく、変形及び改変が可能であることは明らかであろう。さらに、本開示のすべての例は、本発明の多くの実施形態を例示する一方で、非限定的な例として提供され、したがって、そのように示される様々な実施態様を限定するものとして解釈されるべきではないことが理解される。

（参考文献）
以下の参考文献は上記で言及されており、参照により本明細書に援用される。
１．Ｃ．Ｒｏｓｋｏｓ、Ｄ．Ｃｒｏｓｓ、Ｍ．Ｂｅｒｒｙ、Ｊ．Ｓｔｅｐｈｅｎｓ、Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｅｌｆ－ｃｅｍｅｎｔｉｎｇｆｌｙａｓｈｂｉｎｄｅｒｓｆｏｒ ’Ｇｒｅｅｎ’ ｃｏｎｃｒｅｔｅ（２０１１年、ＷｏｒｌｄｏｆＣｏａｌＡｓｈ（ＷＯＣＡ）Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、２０１１年５月９日～１２日、米国コロラド州デンバー）

本願において引用したすべての文書、特許、学術論文、および他の資料は、参照によって本明細書に援用される。

本開示について、ある特定の実施形態を参照して開示したが、添付の特許請求の範囲で定義されるように、本開示の領域および範囲から逸脱することなく、記載した実施形態に対する多くの変形、改変、および変更が可能である。したがって、本開示は、記載した実施形態に限定されず、以下の特許請求の範囲の文言およびその均等物によって定義される範囲全体を有することが意図される。

Claims

削除
（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、
（ｉｉ）少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、
（ｉｉｉ）少なくとも１つの骨材と、
（ｉｖ）水と
を含む、高性能コンクリート組成物であって、
該少なくとも１つのクラスＣフライアッシュが、少なくとも２０重量％のＣａＯと、最大１０重量％、好ましくは５重量％以下のＳＯ_３とを含有する、コンクリート組成物。
（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、
（ｉｉ）少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、
（ｉｉｉ）少なくとも１つの骨材と、
（ｉｖ）水と
を含む、高性能コンクリート組成物であって、
該少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントが、約３０重量％～約８０重量％のＡｌ_２Ｏ_３と、約１５重量％～約４５重量％のＣａＯとを含み、該少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントが結晶質もしくは非晶質またはそれらの組合せであり、該少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントが、該フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの約１０重量％～約５０重量％を含む、コンクリート組成物。
前記フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せに対する水の質量比が、約０．１５～約０．５５、好ましくは約０．２５～約０．４０の範囲である、請求項２、３、９、１０、１９または２０に記載のコンクリート組成物。
前記少なくとも１つの骨材が細骨材および粗骨材を含み、該細骨材と粗骨材との組合せが、前記コンクリート混合物の約４０重量％～約８５重量％、好ましくは約６０重量％～約８０重量％を含み、少なくとも１つの骨材が通常重量もしくは軽量または両方である、請求項２または３に記載のコンクリート組成物。
前記高性能コンクリートミックス組成物が、液体形態または粉末形態にある流動化剤、凝結促進剤、機能性充填剤、膨張剤、粘度調整剤、消泡剤、収縮低減混和剤、防水混和材または撥水混和剤、液体有機ポリマーまたは再分散性ポリマー粉末、空気混入混和剤、着色剤、ならびにひび割れ防止用および／または強化用繊維をさらに含む、請求項２または３に記載のコンクリート組成物。
前記フレッシュコンクリートが約３０分間～約１２時間の室温凝結時間を有し、その硬化製品が約６０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）～約１４０００ｐｓｉ（９６．５ＭＰａ）の２８日圧縮強度を有し、凝結温度が約０℃～約９０℃である、請求項２または３に記載のコンクリート組成物。
削除
（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、
（ｉｉ）少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、
（ｉｉｉ）少なくとも１つの流動化剤と、
（ｉｖ）少なくとも１つの骨材と、
（ｖ）水と
を含む、高性能自己充填コンクリート組成物であって、
該少なくとも１つのクラスＣフライアッシュが、少なくとも２０重量％のＣａＯと、最大１０重量％、好ましくは５重量％以下のＳＯ_３とを含有する、コンクリート組成物。
（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、
（ｉｉ）少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、
（ｉｉｉ）少なくとも１つの流動化剤と、
（ｉｖ）少なくとも１つの骨材と、
（ｖ）水と
を含む、高性能自己充填コンクリート組成物であって、
該少なくともアルミン酸カルシウムセメントが、約３０重量％～約８０重量％のＡｌ_２Ｏ_３と、約１５重量％～約４５重量％のＣａＯとを含み、該少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントが結晶質もしくは非晶質またはそれらの組合せであり、アルミン酸カルシウムセメントが、該フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの約１０重量％～約５０重量％を含む、コンクリート組成物。
削除
前記少なくとも１つの骨材が細骨材および粗骨材を含み、該細骨材と粗骨材との組合せが、前記コンクリートミックスの約４０重量％～約８５重量％を含み、少なくとも１つの骨材が通常重量もしくは軽量または両方である、請求項９または１０に記載のコンクリート組成物。
前記少なくとも１つの流動化剤が、ポリカルボン酸エーテル共重合体、硫酸メラミンホルムアルデヒド、リグノスルホン酸塩、およびナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒドからなる群から選択され、該流動化剤が液体形態または粉末形態にあり、該少なくとも１つの流動化剤が、流動性固形分を前記フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの約０．０１重量％～約５重量％、好ましくは約０．２５重量％～約１．５重量％含む、請求項９または１０に記載のコンクリート組成物。
前記自己充填コンクリートミックス組成物が少なくとも１つの膨張剤をさらに含み、該膨張剤が、軽焼酸化マグネシウム、酸化カルシウム、無水石膏、半水石膏、スルホアルミン酸カルシウムセメントまたはそれらの組合せからなる群から選択され、該膨張剤が、前記フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの最大約１５重量％、好ましくは約４重量％～約８重量％を含む、請求項９または１０記載のコンクリート組成物。
前記自己充填コンクリートミックス組成物が少なくとも１つの機能性充填剤をさらに含み、該機能性充填材が、石灰岩粉末、炭酸カルシウム粉末、粉砕シリカ、火山灰、超微細フライアッシュ、超微細高炉スラグ、微粉砕ゼオライト、およびシリカフュームからなる群から選択され、該少なくとも１つの機能性充填剤が、前記コンクリートミックスの最大２０重量％、好ましくは約２重量％～約１０重量％を含む、請求項９または１０に記載のコンクリート組成物。
前記自己充填コンクリート組成物が、凝結促進剤、粘度調整剤、消泡剤、収縮低減混和剤、防水混和材または撥水混和剤、液体有機ポリマーまたは再分散性ポリマー粉末、空気混入混和剤、着色剤、ならびにひび割れ防止用および／または強化用繊維をさらに含む、請求項９または１０に記載のコンクリート組成物。
自己充填コンクリートが、少なくとも４５５ｍｍのスランプフロー、約３０分間～約１２時間の初期凝結時間、および約６０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）～約１４０００ｐｓｉ（９６．５ＭＰａ）の２８日圧縮強度を有し、凝結温度が約０℃～約９０℃である、請求項９または１０に記載のコンクリート組成物。
削除
（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、
（ｉｉ）少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、
（ｉｉｉ）少なくとも１つの流動化剤と、
（ｉｖ）少なくとも１つの細骨材と、
（ｖｉ）水と
を含む、高性能セルフレベリングモルタル組成物であって、
該少なくとも１つのクラスＣフライアッシュが、少なくとも２０重量％のＣａＯと、最大１０重量％、好ましくは５重量％以下のＳＯ_３とを含有する、モルタル組成物。
（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、
（ｉｉ）少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、
（ｉｉｉ）少なくとも１つの流動化剤と、
（ｉｖ）少なくとも１つの細骨材と、
（ｖｉ）水と
を含む、高性能セルフレベリングモルタル組成物であって、
該少なくともアルミン酸カルシウムセメントが、約３０質量％～約８０重量％のＡｌ_２Ｏ_３と、約１５質量％～約４５重量％のＣａＯとを含み、該少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントが結晶質もしくは非晶質またはそれらの組合せであり、該少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントが、該フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの約１０重量％～約５０重量％を含む、モルタル組成物。
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前記細骨材が、４．７５ｍｍ以下の最大粒子サイズを有し、該細骨材が、前記セルフレベリングモルタルミックスの約３０重量％～約７０重量％、好ましくは約３５重量％～約５０重量％を含み、少なくとも１つの骨材が通常重量もしくは軽量または両方である、請求項１９または２０に記載のモルタル組成物。
前記少なくとも１つの流動化剤が、ポリカルボン酸エーテル共重合体、硫酸メラミンホルムアルデヒド、リグノスルホン酸塩、およびナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒドからなる群から選択され、該流動化剤が、流動性固形分を前記フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの約０．０１重量％～約５重量％、好ましくは約０．２５重量％～約１．５重量％含む液体形態または粉末形態にあり、好ましい流動化剤が、粉末形態または水性形態にあるＰＣＥベースの流動化剤である、請求項１９または２０に記載のモルタル組成物。
前記高性能セルフレベリングモルタルミックス組成物が少なくとも１つの膨張剤をさらに含み、該膨張剤が、軽焼酸化マグネシウム、酸化カルシウム、無水石膏、半水石膏、スルホアルミン酸カルシウムセメント、またはそれらの組合せからなる群から選択され、該膨張剤が、前記フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの最大約１５重量％、好ましくは、約４重量％～約８重量％を含む、請求項１９または２０に記載のモルタル組成物。
前記少なくとも１つの膨張剤が軽焼マグネシアを含む、請求項２４に記載のモルタル組成物。
前記セルフレベリングモルタルミックス組成物が、塩化リチウム、炭酸リチウム、硫酸リチウム、クエン酸リチウム、アルカリ炭酸塩、アルカリクエン酸塩、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、無水石膏、半水石膏、およびスルホアルミン酸カルシウムセメントからなる群から選択される少なくとも１つの促進剤をさらに含み、該少なくとも１つの促進剤が、前記フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの約０．０１重量％～約１０重量％を含む、請求項１９または２０に記載のモルタル組成物。
少なくとも１つの促進剤がリチウム化合物からなる群から選択され、該リチウム化合物が、アルミン酸カルシウムセメントの約０．０１重量％～約０．５重量％、好ましくは約０．０５重量％～約０．１５重量％を含み、該リチウム化合物が、硫酸リチウム、塩化リチウム、炭酸リチウムおよびクエン酸リチウムから選択される、請求項２６に記載のモルタル組成物。
前記セルフレベリングモルタルミックス組成物が、石灰岩粉末、炭酸カルシウム粉末、粉砕シリカ、火山灰、超微細フライアッシュ、超微細高炉スラグ、微粉砕ゼオライト、およびシリカフュームからなる群から選択される、少なくとも２００メッシュを通過する少なくとも１つの機能性充填剤をさらに含み、該少なくとも１つの機能性充填剤が、該セルフレベリングモルタルミックスの最大２０重量％、好ましくは約５重量％～約１５重量％を含む、請求項１９または２０に記載のモルタル組成物。
前記少なくとも１つの機能性充填剤が炭酸カルシウムまたは石灰岩粉末である、請求項２８に記載のモルタル組成物。
前記セルフレベリングモルタルミックス組成物が、少なくとも１つのポリマーラテックス、水溶性ポリマー、または再分散性ポリマー、あるいはそれらの組合せをさらに含み、少なくともポリマーラテックスが、純粋アクリル酸、スチレンゴム、スチレンブタジエンゴム、スチレンアクリル酸、ビニルアクリル酸またはアクリレート化エチレン酢酸ビニル共重合体からなる群から選択され、少なくとも１つの水溶性ポリマーが、セルロース誘導体、ポリビニルアルコール、およびポリアクリルアミドからなる群から選択され、少なくとも１つの再分散性ポリマーが、ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル、酢酸ビニルエチレン、およびポリ酢酸ビニル／バーサティック酸ビニルからなる群から選択され、ポリマー固形分が、前記フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの最大２０重量％、好ましくは約４重量％～約１２重量％を含む、請求項１９または２０に記載のモルタル組成物。
前記セルフレベリングモルタルミックス組成物が少なくとも１つの消泡剤をさらに含み、少なくとも消泡剤が、ポリエチレンオキシド、ポリエーテルアミン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、アルコキシレート、リン酸トリブチル、ポリアクリル酸アルキル、シラン、シリコーン、ポリシロキサン、ポリエーテルシロキサン、鉱油、および疎水性シリカからなる群から選択され、少なくとも１つの消泡剤が、固形分として、前記フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの最大２．５重量％、好ましくは約０．０５重量％～約１．０重量％を含む、請求項１９または２０に記載のモルタル組成物。
前記セルフレベリングモルタルミックス組成物が、粘度調整剤、収縮低減混和剤、防水混和材または撥水混和剤、空気混入混和剤、着色剤または顔料、およびひび割れ防止用または強化用繊維をさらに含む、請求項１９または２０に記載のモルタル組成物。
高性能セルフレベリングモルタルが、少なくとも２００ｍｍのフロー、約３０分間～約１２時間の初期凝結時間、１０００ｐｓｉ（６．９ＭＰａ）～４０００ｐｓｉ（２７．６ＭＰａ）の１日圧縮強度、６０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）～１００００ｐｓｉ（６９．０ＭＰａ）の７日圧縮強度を有し、２８日圧縮強度が約８０００ｐｓｉ（５５．２ＭＰａ）～約１６０００ｐｓｉ（１１０．２ＭＰａ）の範囲であり、凝結温度が約０℃～約９０℃の範囲である、請求項１９または２０に記載のモルタル組成物。
削除
（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、
（ｉｉ）少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、
（ｉｉｉ）少なくとも１つの細骨材と、
（ｉｖ）少なくとも１つの粉末状流動化剤と、
（ｖ）少なくとも１つの促進剤と、
（ｖｉ）少なくとも１つの膨張剤と、
（ｖｉｉ）少なくとも１つの機能性充填剤と、
（ｖｉｉｉ）少なくとも１つの粉末状消泡剤と
を含む、高性能セルフレベリングモルタル用プレパックド乾燥混合組成物であって、
該少なくとも１つのクラスＣフライアッシュが、少なくとも２０重量％のＣａＯと、最大１０重量％、より好ましくは５重量％以下のＳＯ_３とを含有する、混合組成物。
（ｉ）少なくとも１つのクラスＣフライアッシュと、
（ｉｉ）少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントと、
（ｉｉｉ）少なくとも１つの細骨材と、
（ｉｖ）少なくとも１つの粉末状流動化剤と、
（ｖ）少なくとも１つの促進剤と、
（ｖｉ）少なくとも１つの膨張剤と、
（ｖｉｉ）少なくとも１つの機能性充填剤と、
（ｖｉｉｉ）少なくとも１つの粉末状消泡剤と
を含む、高性能セルフレベリングモルタル用プレパックド乾燥混合組成物であって、
該少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントが、約３０重量％～約８０重量％のＡｌ_２Ｏ_３と、約１５重量％～約４５重量％のＣａＯとを含み、該少なくとも１つのアルミン酸カルシウムセメントが結晶質もしくは非晶質またはそれらの組合せであり、アルミン酸カルシウムセメントが、該フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの約１０重量％～約５０重量％を含む、混合組成物。
前記少なくとも１つの細骨材が４．７５ｍｍ以下の最大粒子サイズを有し、該少なくとも１つの細骨材がオーブン乾燥されており、該少なくとも１つの細骨材が、該乾燥混合物の約３５重量％～約６０重量％を含み、少なくとも１つの骨材が通常重量もしくは軽量または両方である、請求項３５または３６に記載の混合組成物。
前記少なくとも１つの粉末状流動化剤が、ポリカルボン酸エーテル共重合体、硫酸メラミンホルムアルデヒド、リグノスルホン酸塩、およびナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒドからなる群から選択され、該流動化剤が、前記フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの約０．０１重量％～約５重量％、好ましくは約０．２５重量％～約１．５重量％を含む、請求項３５または３６に記載の混合組成物。
前記少なくとも１つの粉末状流動化剤がポリカルボン酸エーテル共重合体である、請求項３５または３６に記載の混合組成物。
前記少なくとも１つの促進剤が、塩化リチウム、炭酸リチウム、硫酸リチウム、クエン酸リチウム、アルカリ炭酸塩、アルカリクエン酸塩、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、無水石膏、半水石膏、およびスルホアルミン酸カルシウムセメントからなる群から選択され、該少なくとも１つの促進剤が、前記フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの約０．０１重量％～約１０重量％を含む、請求項３５または３６に記載の混合組成物。
少なくとも１つの促進剤がリチウム化合物からなる群から選択され、該リチウム化合物が、アルミン酸カルシウムセメントの約０．０１重量％～約０．５重量％、好ましくは約０．０５重量％～約０．１５重量％を含む、請求項４０に記載の混合組成物。
少なくとも１つの膨張剤は、軽焼酸化マグネシウム、酸化カルシウム、無水石膏、半水石膏、スルホアルミン酸カルシウムセメントまたはそれらの組合せを含み、該膨張剤が、前記フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの１重量％～約１５重量％、好ましくは約４重量％～約８重量％を含む、請求項３５または３６に記載の混合組成物。
前記少なくとも１つの膨張剤が軽焼マグネシアを含む、請求項４２に記載の混合組成物。
少なくとも１つの機能性充填剤が、石灰岩粉末、炭酸カルシウム、粉砕シリカ、火山灰、超微細フライアッシュ、超微細高炉スラグ、微粉砕ゼオライト、およびシリカフュームを含み、該少なくとも１つの機能性充填剤が、２００メッシュ（５０μｍ）を通過し、該少なくとも１つの機能性充填剤が、セルフレベリングモルタル用途向け前記乾燥混合物の約２重量％～約２０重量％を含む、請求項３５または３６に記載の混合組成物。
少なくとも１つの機能性充填剤が炭酸カルシウムまたは石灰岩粉末である、請求項４４に記載の混合組成物。
少なくとも１つの粉末状消泡剤が、ポリエチレンオキシド、ポリエーテルアミン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、アルコキシレート、リン酸トリブチル、ポリアクリル酸アルキル、シラン、シリコーン、ポリシロキサン、ポリエーテルシロキサン、鉱油、および疎水性シリカを含み、少なくとも１つの消泡剤が、前記フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの最大１．５重量％、好ましくは約０．０５重量％～約１．０重量％を含む、請求項３５または３６に記載の混合組成物。
高性能セルフレベリングモルタル用プレパックド乾燥混合組成物が、少なくとも１つの水溶性ポリマーもしくは少なくとも再分散性ポリマーまたはそれらの組合せをさらに含み、少なくとも１つの水溶性ポリマーが、セルロース誘導体、ポリビニルアルコール、およびポリアクリルアミドを含み、少なくとも１つの再分散性ポリマーが、ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル、酢酸ビニルエチレン、およびポリ酢酸ビニル／バーサティック酸ビニルを含み、ポリマー固形分が、前記フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの最大２０重量％、好ましくは約４重量％～約１２重量％を含む、請求項３５または３６に記載の混合組成物。
前記高性能セルフレベリングモルタル用途向けプレパックド乾燥混合組成物が、スクシノグリカン、ダイユータンガム、キサンタンガム、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリアクリルアミド、アルカリ膨潤性ポリマー、およびアクリル／アクリルアミド共重合体からなる群から選択される少なくとも１つの粉末状レオロジー制御剤をさらに含み、該少なくとも１つの粉末状レオロジー制御剤が、前記フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの最大１０重量％、好ましくは約０．５重量％～約５重量％を含む、請求項３５または３６に記載の混合組成物。
高性能セルフレベリングモルタル用途向けプレパックド乾燥混合組成物が、セルロース繊維、ポリビニルアルコール繊維、ナイロン繊維、ならびにポリプロピレン繊維および耐アルカリ性ガラス繊維から選択される、少なくとも１つのひび割れ防止用繊維をさらに含み、該少なくとも１つの繊維が、前記フライアッシュとアルミン酸カルシウムセメントとの組合せの最大５重量％を含む、請求項３５または３６に記載の混合組成物。
前記プレパックド乾燥混合物が、高性能セルフレベリングモルタルを現場で製造するために水と混合され、該プレパックド乾燥混合物が、前記フライアッシュとアルミン酸カルシウムとの組合せに対する水の質量比を約０．１５～約０．５５、好ましくは約０．２５～約０．４０として水と混合される、請求項３５または３６に記載の混合組成物。
前記乾燥混合組成物からなる高性能セルフレベリングモルタルが、少なくとも２００ｍｍのフロー、約３０分間～約１２時間の初期凝結時間、１０００ｐｓｉ（６．９ＭＰａ）～４０００ｐｓｉ（２７．６ＭＰａ）の１日圧縮強度、６０００ｐｓｉ（４１．４ＭＰａ）～１００００ｐｓｉ（６９．０ＭＰａ）の７日圧縮強度を有し、２８日圧縮強度が約８０００ｐｓｉ（５５．２ＭＰａ）～約１６０００ｐｓｉ（１１０．２ＭＰａ）の範囲であり、凝結温度が約０℃～約９０℃の範囲である、請求項３５または３６に記載の混合組成物。