JP6606531B2 - 非焼成セメント組成物、非焼成コンクリート組成物、非焼成コンクリート及びそれらの調製方法 - Google Patents

Description

発明の背景
１．発明の分野
本発明は、バインダ材料として有用であるミクロン無機粒子を含む非焼成セメント組成物、非焼成コンクリート組成物、及び、伝統的なセメントで調製されたものと同様又はそれより良好な物理的及び機械的特性を示す非焼成コンクリートを提供する。本発明はまた、非焼成セメント組成物、非焼成コンクリート組成物及び非焼成コンクリートの調製方法を提供する。

２．関連技術の説明
セメントは建設材料に一般的に使用されるバインダ材料の総称であり、今日最も重要な建設材料の1つである。ポルトランドセメント協会の統計データはセメントの世界消費量が２０１５年に約４１億トンであったことを示し、そのことはセメントの重要性を示す証拠である。最も一般的に使用されるセメントは、ポルトランドセメントであり、その主要成分は石灰石、粘土、シリカ鉱石、鉄スラグ及び他の材料から得られる。しかしながら、これらの材料のほとんどは自然鉱物を採掘することによって得られ、そのことは環境に大きな影響を与える。さらに、石灰石及び他の原料の使用により、高温焼成がセメントの調製に必要であり、これは大量のエネルギーを消費し、かなりの炭素排出を生じる。さらに、中国及び台湾における石灰石鉱物の評価された残りの生産寿命はわずか約５０年以下である。建設材料の不足を含むこれらの問題は、環境保護における潜在的な問題である。

したがって、セメントの製造プロセスの間の天然資源の消費及び炭素排出量を削減することを目的として、産業界において代替原材料を使用する試みがなされている。１つの石灰石を含まないセメント材料は強アルカリの存在下でシリコアルミネート（フライアッシュ）をケイ酸ナトリウム（水ガラス）とともに重合させることによって調製されるアルカリ活性化セメントである。しかしながら、それは過剰収縮、混合プロセスの間の熱放出、最終製品の亀裂、表面上の塩結晶の生成及びその他の潜在的な問題に関連する。また、強アルカリを多量に使用すると、鋼材の腐食及び錆が発生しやすく、構造物の後期の強度に悪影響を及ぼすことがある。大量の強アルカリを使用することは、大規模用途の可能性を制限する。さらに、幾つかのアルカリ活性化セメントは、それが硬化される前に数時間高温で触媒される必要がある。したがって、アルカリ活性化セメントの実用性には依然として多くの制限がある。

TW I491579B（米国特許第8,562,734号（B2）に対応）は、低カルシウムフライアッシュ、アルカリ及び凝結剤が特に使用され、室温で混合され、そして低カルシウムセメント材料を形成するように放置される、低カルシウム-セメント材料組成物を開示している。その発明は、当該技術分野において知られているように低カルシウムフライアッシュが使用されるときに、さらなるカルシウム含有成分が添加される必要があるという問題を解決するための凝結剤の使用を主な特徴とする。

WO 2011/008463 A1は、（１）少なくとも1種の無機充填剤、（２）焼成時に結合相を形成するコロイドシリカ、コロイドアルミナ又はそれらの混合物、及び、（３）キャリア流体を含む、セメント組成物の使用を開示している。しかしながら、セメント組成物は、フッ素源の存在下で高温（少なくとも１０００℃）で焼成して、バインダ相を形成する必要がある。

したがって、製造プロセスの間の環境への影響を最小限に抑え、大規模用途に容易に適用できるセメントバインダ材料が依然として大いに必要とされている。

本発明の要旨
上記の目的を達成するために、本発明は、
（ａ）組成物の総質量を基準として約３１％〜８７％の、１．０〜１００μmの範囲の粒子サイズを有するミクロン無機粒子、
（ｂ）アルミニウム-酸素化合物、
（ｃ）ナノコロイドシリカ、及び、
（ｄ）凝固制御剤、
を含む、非焼成セメント組成物を提供する。

組成物中の成分を混合した後に、焼成することなく、組成物は建設材料中のセメントと同様にバインダ材料としての役割を果たすことができる。

本発明はまた、
（ａ）組成物の総質量を基準として約６６％〜９２％の無機粒子、
（ｂ）アルミニウム-酸素化合物、
（ｃ）ナノコロイドシリカ、及び、
（ｄ）凝固制御剤、
を含み、
前記無機粒子は１．０〜１００μｍの範囲の粒子サイズを有するミクロン無機粒子を含み、前記ミクロン無機粒子は、無機粒子の総質量の２５％〜４５％を占める、非焼成セメント組成物を提供する。組成物中の成分を混合した後に、組成物は、焼成することなく、一般のセメントにより調製されたコンクリートと同様の機械特性及びそれより良好な体積安定性を示す。

本発明はまた、非晶性セメント組成物又は非焼成コンクリート組成物を含む非焼成コンクリートを提供する。

本発明はまた、ミクロン無機粒子、アルミニウム-酸素化合物、ナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を調合する工程を含む、非焼成セメント組成物の調製方法を提供する。

本発明はまた、無機粒子、アルミニウム-酸素化合物、ナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を調合する工程を含む、非焼成コンクリート組成物の調製方法を提供する。

発明の要旨
本明細書及び特許請求の範囲で使用される内容、割合、物理的特性及びその他を表現するすべての数値は、すべての場合において用語「約」によって修飾されているものと解釈されるべきである。したがって、他に示されない限り、以下の説明及び添付の特許請求の範囲に記載される値は、本発明の意図された及び/又は望ましい特性に依存して変化しうる。特許請求の範囲に対する均等論の適用を限定することなく、数値パラメータは、少なくとも、開示された有効数字の数に基づいてそして一般的な端数処理の適用によって解釈されるべきである。

本明細書中に開示されるすべての範囲は、その中に包含される任意の及びすべての下位範囲を包含するものと解釈されるべきである。例えば、１〜１０の範囲は、最小値１と最大値１０（それらの値を含む）の間の任意の及びすべての下位範囲を含むと考えられるべきである。すなわち、すべての下位範囲は１以上の最小値で始まり、１０以下の最大値で終わり、例えば、１〜６．７、３．２〜８．１又は５．５〜１０であり、範囲内の任意及びすべての数値、例えば、１、３．1、５．２又は８を包含する。

本明細書中に開示される用語「約」は、本発明が属する当業者によって理解される近似範囲を指し、そしてその近似範囲は様々な特徴又は物理量と相関する。例えば、用語「約」は、記載された値の±１０％、±５％、±２％又は±１％の範囲を含む。

本発明において提供される組成物は、（ミクロン）無機粒子、アルミニウム-酸素化合物、ナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を含む。成分については、以下で詳しく説明する。

Ａ．無機粒子
本発明の組成物中に含まれる無機粒子は、ケイ素及びアルミニウムの少なくとも1つを含む無機粒子、例えば、種々の金属又は非金属元素とともにケイ素及びアルミニウムの少なくとも1つにより形成された物質を含む。金属元素としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、メタロイド及び遷移金属元素を挙げることができ、非金属元素としては、例えば、炭素、水素、酸素、窒素、ホウ素、リン、硫黄、ハロゲン等を挙げることができる。例としては、限定するわけではないが、ケイ素の酸化物（例えば、ケイ酸塩及びシリカ）及び炭化物（例えば、炭化ケイ素）、ケイ素、アルミニウム及び酸素によって形成される種々の化合物又はこれらの化合物の組み合わせが挙げられる。他の無機成分は場合により存在してよく、例えば、上記の金属及び/又は非金属元素によって形成される様々な物質、例えば、カルシウム、マグネシウム、ホウ素、炭素、窒素及び酸素を含有する種々の化合物、又はこれらの化合物の任意の組み合わせである。例えば、無機粒子は、様々な天然鉱石又は岩石、石英砂、陸砂砂岩、珪砂、河川砂、海砂、貯留砂又はそれらの任意の組み合わせ、及び、それらに含まれる不可避不純物から得ることができる。特定の実施形態において、無機粒子は石英砂、砂利又はその両方を含み、石英砂及び砂利は、それらの両方が存在するときに任意の比率で混合されうる。

本発明において提供される非焼成セメント組成物は、１．０〜１００μｍの範囲の粒子サイズを有する無機粒子を含み、これは本明細書中でミクロン無機粒子と呼ばれる。ミクロン無機粒子は、非焼成セメント組成物中の主成分であり、非焼成セメント組成物の総質量の約３１％〜８７％、好ましくは４２％〜８１％、より好ましくは５２％〜７６％を占める。

本発明において提供される非焼成コンクリート組成物では、無機粒子は最大含有量で存在し、その量は非焼成セメント組成物の総質量の約６６％〜９２％、好ましくは７２％〜９０％、より好ましくは７４％〜８６％である。

本発明において提供される非焼成コンクリート組成物では、無機粒子の粒子サイズは特に限定されず、無機粒子の少なくとも一部がミクロン無機粒子であるかぎり、ナノメートル〜ミリメートルスケールであることができ、ミクロン無機粒子は無機粒子の総質量の２５％〜４５％、好ましくは２７％〜４３％、より好ましくは３０％〜４０％を占める。

本発明の１つの実施形態において、ミクロン無機粒子は、１．０〜１．３μｍ、１．３〜１．６μｍ、１．６〜２．６μｍ、２．６〜６．５μｍ、６．５〜８．０μｍ、８．０μｍ〜１０．０μｍ、１０．０〜１３．０μｍ、１３．０〜２８．０μｍ、２８．０〜３８．０μｍ、３８．０〜４５．０μｍ、４５．０〜５０．０μｍ、５０．０〜５３．０μｍ、５３．０〜５８．０μｍ、５８．０〜７５．０μｍ、７５.０〜８６．０μｍ及び８６．０〜１００．０μｍの範囲、又は、上限及び下限として上記の終点のいずれかによって構成される任意の範囲の粒子サイズを有する。あるいは、ミクロン無機粒子は上記の上端のいずれか、例えば、約１μｍ、約１．３μｍ、約１．６μｍ…約８．０μｍ、約１０．０μｍ、約１３．０μｍ…約５０．０μｍ、約 ５８．０μｍ、約７５．０μｍ、約８６．０μｍ及び約１００μｍの粒子サイズを有することができる。

本発明の１つの実施形態において、ミクロン無機粒子は単峰性粒子サイズ分布を有する。別の実施形態において、粒子サイズ分布は二峰性又は多峰性であり、分布パターンは、単一粒子サイズの1つ又は複数のセット、又は、粒子サイズ範囲の1つ又は複数のセットの任意の組み合わせであることができる。例えば、１つの実施形態において、ミクロン無機粒子は、例えば、１μｍ〜２．６μｍに単峰性粒子サイズ分布、約１．３μｍに単峰性粒子サイズ分布、約１．６μｍに単峰性粒子サイズ分布、８．０〜１３．０μｍに単峰性粒子サイズ分布、約８．０μｍに単峰性粒子サイズ分布、約１０．０μｍに単峰性粒子サイズ分布、１〜２．６μｍ及び６．５〜１３．０μｍに二峰性粒子サイズ分布、約１．０μｍ及び約８．０μｍに二峰性粒子サイズ分布、約１．６μｍ及び約１３．０μｍに二峰性粒子サイズ分布、６．５〜１３．０μｍ及び４５．０〜５８．０μｍに二峰性粒子サイズ分布、６．５〜１０．０μｍ及び５０．０〜５８．０μｍに二峰性粒子サイズ分布、 ８．０〜１０．０μｍ及び５０．０〜５３．０μｍに二峰性粒子サイズ分布、約１０．０μｍ及び約４５．０μｍに二峰性粒子サイズ分布、約６．５μｍ及び約５０．０μｍに二峰性粒子サイズ分布、約１０．０μｍ及び約５０．０μｍに二峰性粒子サイズ分布、約１０．０μｍ及び４５．０〜５０．０μｍに二峰性粒子サイズ分布、約８．０μｍ〜１０．０μｍ及び５０．０μｍに二峰性粒子サイズ分布、１．０〜２．６μｍ、６．５〜１３．０μｍ及び４５．０〜５８．０μｍに三峰性粒子サイズ分布、１．６〜２．６μｍ、６．５〜１０．０μｍ及び４５．０〜５０．０μｍに三峰性粒子サイズ分布、１．６〜２．６μｍ、６．５〜１０．０μｍ及び４５．０〜７５．０μｍに三峰性粒子サイズ分布、約１．６μｍ、約８．０μｍ及び約５０．０μｍに三峰性粒子サイズ分布、約１．０μｍ、約１０．０μｍ及び約５０．０μｍに三峰性粒子サイズ分布、約１．６μｍ、約１０．０μｍ及び約４５．０μｍに三峰性粒子サイズ分布、約１．６μｍ、約１０．０μｍ及び約５０．０μｍに三峰粒子サイズ分布、約１．３μｍ、約８．０μｍ及び約５８．０μｍに三峰性粒子サイズ分布、約１．６μｍ、約１３．０μｍ及び約７５．０μｍに三峰性粒子サイズ分布、及び、任意の組み合わせの四峰性、五峰性及び六峰性粒子サイズ分布などを有することができる。二峰性又は多峰性粒子サイズ分布を有するミクロン無機粒子は段階的粒子と呼ぶこともできる。特定の分布パターンを有する粒子サイズ分布は、粒子サイズに基づいて粒子を篩い分けし、次いで、対応するサイズを有する粒子を混合することによって得ることができる。例えば、大型の無機粒子を乾式又は湿式粉砕して小型の無機粒子とし、その後、空気分級して粒子サイズ分布が狭いミクロン無機粒子を得て、次いで、これをさらに混合して目的の粒子サイズ分布パターンを達成する。粒子サイズ分布が二峰性であるときには、峰の粒子サイズ又はサイズ範囲を有する粒子は、互いに独立して、ミクロン無機粒子の総質量の少なくとも約３０％〜約７０％、例えば、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％などを占めることができる。粒子サイズ分布が三峰性であるときには、峰の粒子サイズ又はサイズ範囲を有する粒子は、互いに独立して、ミクロン無機粒子の総質量の少なくとも約２０％〜約５０％、例えば、約２０％、約２５％、約２７％、約２９％、約３０％、約３１％、約３３％、約３５％、約３７％、約４０％、約４５％、約５０％などを占めることができる。理論に束縛されることなく、非焼成セメント組成物又は非焼成コンクリート組成物中の段階的粒子の使用は、調製されるコンクリートの物理的及び機械的性能（例えば、圧縮強度など）を高めることができる。

無機粒子の粒子サイズはまた、ミリメートルスケールであってよく、≧０．１ｍｍ〜５０．０ｍｍの範囲であってよい。

あるいは、理論に束縛されることなく、無機粒子の粒子サイズはまた、ナノメートルスケールであってもよい。

本発明の組成物中に含まれる無機粒子は焼成する必要がなく、組成物中の他の成分と混合した後にバインダ材料の特性を組成物に発現させることができる。それらの成分を混合した後に、従来のセメントと同様の特性を有するバインダ材料を調製し、それにより、炭素排出量が大幅に低減され、エネルギーが節約される。

Ｂ．アルミニウム-酸素化合物
本発明の組成物中に含まれるアルミニウム-酸素化合物は、アルミニウムと酸素を主成分とする材料であり、化合物の形態であるときに、アルミニウムのオキシ酸及びその誘導体（例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属塩などの塩）、アルミニウムの酸化物及びアルミニウムの水酸化物であることができ、これらの化合物を主成分とする混合物を含んでいてもよい。例としては、限定するわけではないが、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カルシウム、アルミナ、水酸化アルミニウム及び高アルミナセメント又はそれらの任意の組合せが挙げられる。理論に束縛されることなく、アルミニウム-酸素化合物は、セメントと同様の安定した物理的性質を提供するように、成分間の凝固を安定化するように機能する。

本発明の非焼成セメント組成物において、アルミニウム-酸素化合物の含有量は、限定するわけではないが、組成物の総質量の少なくとも１．９％、少なくとも４．２％、少なくとも５．０％、少なくとも８．０％及び少なくとも９．５％であってよく、そしてまた、限定するわけではないが、組成物の総質量の２１．０％以下、１８．０％以下、１４．５％以下、８．５％以下、７．５％以下、６．０％以下及び５．０％以下であってよく、又は、その上限値及び下限値として上記値によって構成される任意の範囲であってよい。

本発明の非焼成コンクリート組成物において、アルミニウム-酸素化合物の含有量は、限定するわけではないが、組成物の総質量の少なくとも１．１％、少なくとも２．２％、少なくとも２．８％、少なくとも４．８％及び少なくとも５．５％であってよく、そしてまた、限定するわけではないが、組成物の総質量の１２．０％以下、１０．０％以下、８．０％以下、５．５％以下、５．０％以下、３．０％以下及び２．０％以下であってよく、又は、その上限値及び下限値として上記値によって構成される任意の範囲であってよい。

好ましい態様において、アルミニウム-酸素化合物は水酸化アルミニウム又は水酸化アルミニウムを含有する混合物を含み、それは高温硬化後のコンクリートの強度を高めることができる。

C.ナノコロイドシリカ
本発明の組成物中に含まれるナノコロイドシリカは、液相中に懸濁し、ナノグレードの粒子サイズを有する従来から公知の粒状シリカである。また、ナノコロイドシリカは、凝集して、大きな粒子を形成し又はネットワーク構造を形成することもできる。ナノコロイドシリカは市販され、又は、ケイ素含有材料を用いて調製されうる。

ナノコロイドシリカの固形分は２０〜５０ｗｔ％であってよく、好ましくは３０〜４８ｗｔ％、より好ましくは３５〜４５ｗｔ％、例えば、約２０、約２５、約３０、約３５、約３６、約３７、約３８、約３９、約４０、約４２、約４４、約４５、約４６、約４８、及び約５０ｗｔ％であってよく、又は、その上限値及び下限値として上記の端点値によって構成される任意の範囲であってよい。ナノコロイドシリカに含まれる粒状シリカの粒子サイズは、８〜９０nm、好ましくは１０〜８５nm、より好ましくは１５〜８０ｎｍであってよく、又は、約８、約１０、約１５、約１８、約３０、約５０、約６０、約８０及び約９０ｎｍであってよく、又は、その上限値及び下限値として上記の端点値によって構成される任意の範囲であってよい。

ナノコロイドシリカはまた、例えば、約１０ｎｍ及び約９０ｎｍ、約１８ｎｍ及び約９０ｎｍ、約１８ｎｍ及び約８０ｎｍ、約１０ｎｍ及び約８０ｎｍ、約１０ｎｍ及び約３０ｎｍ、約３０ｎｍ及び約８０ｎｍ、約１０ｎｍ及び約５０ｎｍ及び様々な組み合わせの二峰性粒子サイズ分布を有することができる。粒子サイズ分布が二峰性であるときに、峰の粒子サイズ又はサイズ範囲を有する粒子は、互いに独立して、ナノコロイドシリカの総質量の少なくとも３０％〜７０％、例えば、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％及び約７０％を占めることができる。粒子サイズの異なるナノコロイドシリカを混合することにより、特定の分布パターンを有する粒子サイズ分布を得ることができる。

本発明の非焼成セメント組成物において、ナノコロイドシリカの含有量は、限定するわけではないが、組成物の総質量の１７．０％〜３６．０％、好ましくは１９．０％〜３３．０％、より好ましくは２１．０％〜３２．０％であってよい。

本発明の非焼成コンクリート組成物において、ナノコロイドシリカの含有量は、限定するわけではないが、組成物の総質量の８．５％〜１７．０％、好ましくは９．５％〜１５．０％、より好ましくは１０．５％〜１３．０％であってよい。

Ｄ.凝固制御剤
本発明の組成物中に含まれる凝固制御剤は、所望の施工時間を提供することができるように混和剤中の成分の凝固時間を制御するように機能する。例としては、ヒドロキシカルボン酸又はその塩、デンプンエーテル又は官能化デンプンエーテルなど、例えば、クエン酸、酒石酸、グルコン酸、サリチル酸及びこれらの酸のアルカリ金属塩、ヒドロキシメチルデンプンエーテル、ヒドロキシエチルデンプンエーテル、ヒドロキシプロピルデンプンエーテル又はそれらの任意の組み合わせが挙げられる。

本発明の非焼成セメント組成物において、凝固制御剤の含有量は、限定するわけではないが、組成物の総質量の０．２％〜６．５％、好ましくは１．０％〜５．５％、より好ましくは２．２％〜５．０％であってよい。

本発明の非焼成コンクリート組成物において、凝固制御剤の含有量は、限定するわけではないが、組成物の総質量の０．１５％〜３．５％、好ましくは０．６％〜３．０％、より好ましくは１．１％〜２．５％であってよい。

Ｅ.任意の添加剤
本発明の組成物はまた、様々な要件を満たすように組成物を制御する目的で、１種以上の任意の添加剤、例えば、限定するわけではないが、凝固助剤、活性シリカ、減水剤などを含む。詳細は後述する。

（i）凝固助剤
本発明の組成物は、本発明の成分間の凝固反応をさらに促進するために、凝固助剤をさらに含むことができる。凝固助剤としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、硫酸塩又は炭酸塩が挙げられる。例としては、限定するわけではないが、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、炭酸リチウムなどが挙げられる。

したがって、本発明の好ましい態様において、凝固助剤を含有する非焼成セメント組成物が提供され、該組成物は、
（ａ）組成物の総質量に基づいて、約３０％〜８６％、好ましくは４０％〜８０％、より好ましくは５０％〜７４％の、１．０μｍ〜１００μｍの範囲の粒子サイズを有するミクロン無機粒子、
（ｂ）限定するわけではないが、組成物の総質量の少なくとも１．８％、少なくとも４．０％、少なくとも４．８％、少なくとも８．０％又は少なくとも９．２％であってよく、又は、限定するわけではないが、組成物の総質量の２０．０％以下、１７．５％以下又は１２．５％以下、又は、その上限値及び下限値として上記値によって構成される任意の範囲であってよい含有量のアルミニウム-酸素化合物、
（ｃ）限定するわけではないが、組成物の総質量の１５．０％〜３５．０％、好ましくは１８．０％〜３２．０％、より好ましくは２０．０％〜３０．０％であってよい含有量のナノコロイドシリカ、
（ｄ）限定するわけではないが、組成物の総質量の０．１８％〜６．０％、好ましくは０．９％〜５．０％、より好ましくは２．０％〜４．５％であってよい含有量の凝固制御剤、及び、
（ｉ）限定するわけではないが、組成物の総質量の少なくとも２．２％、少なくとも２．６％又は少なくとも３．０％、又は、６．５％以下、５．８％以下、５．０％以下又は３．０％以下、又は、その上限値及び下限値として上記値によって構成される任意の範囲であってよい含有量の凝固助剤、
を含む。

焼成なしで、組成物中の成分が混合された後に、組成物は、建設材料中のセメントと同様にバインダ材料として役立つことができる。

さらに、本発明の好ましい態様においては、凝固助剤を含有する非焼成コンクリート組成物は提供され、該組成物は、
（ａ）組成物の総質量に対して約６５％〜９０％、好ましくは６８％〜８８％、より好ましくは７０％〜８５％の無機粒子、
（ｂ）限定するわけではないが、組成物の総質量の少なくとも１．０％、少なくとも２．０％、少なくとも２．５％、少なくとも４．６％又は少なくとも５．２％であってよい、又は、限定するわけではないが、組成物の総質量の１０．０％以下、８．５％以下、６．０％以下、５．２％以下、４．６％以下、２．５％以下又は２．０％以下、又は、その上限値及び下限値として上記値によって構成される任意の範囲であってよい含有量のアルミニウム-酸素化合物の組成物、
（ｃ）限定するわけではないが、組成物の総質量の７．５％〜１５．０％、好ましくは９．０％〜１３．０％、より好ましくは1０．０％〜１２．５％であってよい含有量のナノコロイドシリカ、
（ｄ）限定するわけではないが、組成物の総質量の０．１％〜３．０％、好ましくは０．５％〜２．５％、より好ましくは１．０％〜２．２％であってよい凝固制御剤、及び、
（ｉ）限定するわけではないが、組成物の総質量の少なくとも１．０％、少なくとも１．５％又は少なくとも２．０％、又は、３．０％以下、２．８％以下、２．４％以下又は２．０％以下、又は、その上限値及び下限値として上記値によって構成される任意の範囲であってよい含有量の、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、硫酸塩又は炭酸塩を含む凝固助剤、
を含み、
前記無機粒子は１．０〜１００μｍの範囲の粒子サイズを有するミクロン無機粒子を含み、前記ミクロン無機粒子は前記無機粒子の総質量の２５％〜４５％を占める。

（II）活性シリカ
本発明の組成物に有用な活性シリカは、低い全体密度及び高い比表面積を有する従来から公知のシリカである。理論に束縛されることなく、組成物に活性シリカを添加することにより、本発明の組成物で形成されたセメント質材料は、本発明の組成物がより広範囲の用途を有するように、より防水性になる。一般的な活性シリカは、ヒュームドシリカ及び沈降シリカなどの非晶質シリカであってもよく、その一次粒子はナノメートルスケールであり、凝集してミクロンレベルのミクロ凝集体を形成してもよい。ヒュームドシリカの一次粒子の粒子サイズは、例えば、限定するわけではないが、５〜５０ｎｍであってよい。形成されるミクロ凝集体の粒子サイズは、限定するわけではないが、１〜２０μｍであってよい。比表面積は、限定するわけではないが、５０〜６００ｍ^２/ｇ、例えば、１４０〜２２０ｍ^２/ｇであってよい。沈降シリカの一次粒子の粒子サイズは、例えば、限定するわけではないが、５〜１００ｎｍであってよい。形成されるミクロ凝集体の粒子サイズは、限定するわけではないが、１〜４０μｍであってよい。比表面積は、限定するわけではないが、５〜１００ｍ^２/ｇであってよい。

本発明の非焼成セメント組成物において、活性シリカの含有量は、限定するわけではないが、組成物の総質量の少なくとも０．３％、少なくとも０．５％、少なくとも０．８％、５．０％以下、４．５％以下又は４．２％以下、又は、その上限値及び下限値としてその任意の組み合わせによって構成される任意の範囲であってよい。

本発明の非焼成コンクリート組成物において、活性シリカの含有量は、限定するわけではないが、組成物の総質量の少なくとも０．２％、少なくとも０．３％、少なくとも０．５％、２．５％以下、２％以下又は１．８％以下、又は、その上限値及び下限値としてその任意の組み合わせによって構成される任意の範囲であってよい。

（iii）減水剤
本発明において有用な減水剤は、組成物中の成分が混合された後に水の吸収を促進するものである。例としては、リグニン系減水剤、ナフタレンスルホン酸系減水剤、水溶性樹脂系減水剤、及び、ポリカルボン酸、例えば、リグノスルホン酸カルシウム、リグノスルホン酸ナトリウム、リグノスルホン酸マグネシウム、スルホン化リグニン、ナフタレンスルホン酸塩、クマロン樹脂などが挙げられる。

本発明の非焼成セメント組成物は、成分が周囲温度で混合された後に、セメントと同様の挙動を示すことができ、そして、建設仕様に適合する特性要求を満たすことができる。使用する原材料は、従来のセメントの主成分である石灰石を必須成分としして含まないため、既存のコンクリートと同等以上の特性を示す非焼成コンクリート（石灰石を含んでいてもよい）を、焼成することなく本発明の非焼成コンクリート組成物を用いて調製することができる。したがって、高温焼成に要求されるエネルギーが大幅に低減され、高温焼成により生じる汚染の問題が回避される。理論に束縛されることなく、炭素排出量は、従来のポルトランドセメントと比較して、本発明の非焼成セメント組成物を使用することにより、少なくとも約４０％〜約７０％低減することができる。さらに、使用される原材料はより環境に優しく、容易に入手可能であり、環境への影響がより少なく、したがって環境及び経済的コストを低減する。

未焼成セメント組成物の調製方法
本発明の非焼成セメント組成物は選択された成分を組み合わせることによって形成される。本発明の好ましい態様において、非焼成セメント組成物は一つの部分がミクロン無機粒子及びアルミニウム-酸素化合物を含み、もう一つの部分がナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を含む、二つの部分にパッケージされる。好ましくは、二つの部分は、組成物の輸送中又は使用前に互いに接触していない。本発明の別の好ましい態様において、本発明の非焼成セメント組成物は、一つの部分がミクロン無機粒子、アルミニウム-酸素化合物及び凝固助剤を含み、もう一つの部分がナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を含む、二つの部分にパッケージされている。好ましくは、凝固助剤は、組成物の輸送中又は使用前にナノコロイドシリカと接触していない。１つの態様において、非焼成セメント組成物は、一つの部分が固体の形態の全ての成分を含み、もう一つの部分が液体の形態（例えば、溶液、懸濁液又はゾル）の成分を含む、二つの部分にパッケージされる。好ましくは、二つの部分は組成物の輸送中又は使用前に互いに接触していない。

非焼成コンクリート組成物の調製方法
本発明の非焼成コンクリート組成物は、選択された成分を組み合わせることによって形成される。本発明の好ましい態様において、非焼成コンクリート組成物は、一つの部分が無機粒子（ミクロン無機粒子を含む）及びアルミニウム-酸素化合物を含み、もう一つの部分がナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を含む、二つの部分にパッケージされる。好ましくは、二つの部分は、組成物の輸送中又は使用前に互いに接触していない。本発明の別の好ましい態様において、本発明の非焼成コンクリート組成物は、一つの部分が無機粒子（ミクロン無機粒子を含む）、アルミニウム-酸素化合物及び凝固助剤を含み、もう一つの部分がナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を含む、二つの部分にパッケージされる。好ましくは、凝固助剤は、組成物の輸送中又は使用前にナノコロイドシリカと接触していない。１つの態様において、非焼成コンクリート組成物は、一つの部分が固体の形態の全ての成分を含み、もう一つの部分が液体の形態（例えば、溶液、懸濁液又はゾル）の成分を含む、二つの部分にパッケージされる。好ましくは、二つの部分は、組成物の輸送中又は使用前に互いに接触していない。

非焼成コンクリートの調製方法
本発明の非焼成セメント組成物及び非焼成コンクリート組成物に含まれる成分の大部分は焼成を必要とせず、ほんの僅かの成分のみが低温焼成によって前処理する必要がある（例えば、任意成分の凝固助剤、例えば、酸化マグネシウム）。

コンクリートは、一般に、バインダ材料（セメント）、水、骨材及び他の成分を含む。骨材は、様々な天然鉱石又は岩石、石英砂、陸砂砂岩、珪砂、河川砂、海砂、貯水砂又はそれらの任意の組み合わせ及びその中に含まれる不可避不純物から得られる材料などのエンジニアリングに応用される任意の材料であることができる。１つの実施形態において、無機粒子は石英砂、砂利又はその両方を含み、石英砂及び砂利はそれらの両方が存在するときに任意の比率で混合することができる。

したがって、本発明の非焼成セメント組成物は非焼成コンクリートを調製するためのバインダ材料として使用することができる。例えば、本発明の非焼成セメント組成物を骨材及びその他の成分と混合してコンクリートを調製することができる。例えば、骨材を最初にミクロン無機粒子と混合し、次にアルミニウム-酸素化合物と均一に混合し、続いて、ナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を添加することができ、これらの成分をブレンドして非焼成コンクリートを得る。あるいは、ナノコロイドシリカ及び凝固制御剤以外の成分を均一になるまで混合し、次いで、ナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を順次又は同時に添加することができ、これらの成分をブレンドして非焼成コンクリートを調製する。

さらなる添加任意成分（例えば、凝固助剤、活性シリカ及び減水剤のうちの１種又は複数種）を含む非焼成セメント組成物を用いて非焼成コンクリートを調製する1つの態様において、骨材を最初にミクロン無機粒子と混合し、次いで、凝固助剤及びアルミニウム-酸素化合物と均一に混合し、続いて、ナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を添加し、これらの成分をブレンドし、非焼成コンクリートを得る。別の態様において、骨材及びミクロン無機粒子を最初に混合し、次いでアルミニウム-酸素化合物と均一に混合し、続いて、ナノコロイドシリカ、凝固制御剤及び活性シリカを添加し、これらの成分をブレンドして非焼成コンクリートを得る。別の態様において、骨材をミクロン無機粒子と混合し、次いで、アルミニウム-酸素化合物及び凝固助剤と均一に混合し、続いて、ナノコロイドシリカ、凝固制御剤及び活性シリカを添加し、これらの成分をブレンドして非焼成コンクリートを得る。別の態様において、骨材をミクロン無機粒子と混合し、次に減水剤及びアルミニウム-酸素化合物と均一に混合し、続いて、ナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を添加し、これらの成分をブレンドして未焼成コンクリートを得る。あるいは、上記の態様において、ナノコロイドシリカ、凝固制御剤及び活性シリカ（存在するならば）以外の成分を最初に均一に混合し、次いで、ナノコロイドシリカ、凝固制御剤及び活性シリカ（存在するならば）を添加し、これらの成分をブレンドして非焼成コンクリートを調製する。あるいは、上記の態様において、固体の形態の成分を最初に混合し、次いで、液体の形態（例えば、溶液、懸濁液及びゾル）の成分を添加し、これらの成分をブレンドして非焼成コンクリートを調製する。

さらに、本発明において提供される非焼成コンクリート組成物を用いてコンクリートを製造することもできる。無機粒子を最初に均一に混合し、次いで、他の成分を添加して非焼成コンクリートを調製する。例えば、無機粒子を上記のとおりの割合でミクロン無機粒子と混合し、次いでアルミニウム-酸素化合物と均一に混合し、続いて、ナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を添加し、これらの成分をブレンドして未焼成コンクリートを得る。コンクリートがさらなる添加任意成分（例えば、凝固助剤、活性シリカ及び減水剤のうちの１種又は複数種）を含む非焼成コンクリート組成物を用いて調製される１つの実施形態において、無機粒子を上記のとおりの割合でミクロン無機粒子と混合し、次いで、アルミニウム-酸素化合物及び凝固助剤と均一に混合し、続いてナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を添加し、これらの成分をブレンドして非焼成コンクリートを得る。別の実施形態において、無機粒子及びミクロン無機粒子を上記のとおりの割合で混合し、次いで、アルミニウム-酸素化合物と均一に混合し、続いて、ナノコロイドシリカ、凝固制御剤及び活性シリカを添加し、これらの成分をブレンドして非焼成コンクリートを得る。別の実施形態において、無機粒子を、上記のとおりの割合でミクロン無機粒子と混合し、次いで、アルミニウム-酸素化合物及び凝固助剤と均一に混合し、続いて、ナノコロイドシリカ、凝固制御剤及び活性シリカを添加し、これらの成分をブレンドして非焼成コンクリートを得る。別の特定の実施形態において、無機粒子を、上記のとおりの割合でミクロン無機粒子と混合し、次いで、減水剤及びアルミニウム-酸素化合物と均一に混合し、続いて、ナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を添加し、これらの成分をブレンドして未焼成コンクリートを得る。あるいは、上記実施形態において、ナノコロイドシリカ、凝固制御剤及び活性シリカ（存在するならば）以外の成分を最初に均一に混合し、次いで、ナノコロイドシリカ、凝固制御剤及び活性シリカ（存在するならば）を添加し、これらの成分をブレンドして非焼成コンクリートを調製する。あるいは、上記の態様において、固体の形態の成分を最初に混合し、次いで、液体の形態（例えば、溶液、懸濁液及びゾル）の成分を添加し、これらの成分をブレンドして非焼成コンクリートを調製する。

コンクリートを調製するための骨材としては、陸砂砂岩、珪砂、河川砂、海砂、貯留砂などが挙げられる。１つの実施形態において、本発明の無機粒子も骨材とみなされる。好ましい実施形態において、骨材は、使用前の塩除去（陽イオン及び/又は陰イオンの除去を含む）によって処理される。

本発明の非焼成セメント組成物又は非焼成コンクリート組成物を用いて調製される非焼成コンクリートは、従来のポルトランドセメントを用いて調製される従来のコンクリートと同等又はそれ以上の物理的及び機械的特性を有する。例えば、１つの実施形態において、本発明の非焼成セメント組成物又は非焼成コンクリート組成物を用いて調製される非焼成コンクリートは、CNS 1010（ASTM C109）標準又はCNS1232（ASTM C39）標準による応力及び歪み試験において、機械的に許容可能な圧縮強度を示し、例えば、少なくとも１，８００ｐｓｉ、少なくとも２，０００ｐｓｉ、好ましくは少なくとも３，０００ｐｓｉ、好ましくは少なくとも４，５００ｐｓｉ、より好ましくは少なくとも６，０００ ｐｓｉの２８日圧縮強度を示す。より好ましい実施形態において、本発明の非焼成セメント組成物又は非焼成コンクリート組成物を用いて調製される非焼成コンクリートは、少なくとも８，０００ｐｓｉ、少なくとも１０，０００ｐｓｉ、少なくとも１２，０００ｐｓｉ又は少なくとも１４，０００ ｐｓｉの２８日圧縮強度を示す。１つの実施形態において、本発明の非焼成セメント組成物又は非焼成コンクリート組成物を用いて調製される非焼成コンクリートは、CNS1238（ASTM C348）標準による曲げ強度試験において機械的に許容可能な曲げ強度を示し、例えば、少なくとも２００ｐｓｉ、好ましくは少なくとも３００ｐｓｉ、好ましくは少なくとも４５０ｐｓｉ、より好ましくは少なくとも６００ｐｓｉの２８日曲げ強度を示す。１つの実施形態において、本発明の非焼成セメント組成物又は非焼成コンクリート組成物を用いて調製される非焼成コンクリートは、CNS3801（ASTM C496）標準による割裂引張強度試験において、機械的に許容可能な割裂引張強度を示し、例えば、少なくとも２００ｐｓｉ、好ましくは少なくとも３００ｐｓｉ、好ましくは少なくとも４５０ｐｓｉ、より好ましくは少なくとも６００ｐｓｉの２８日割裂引張強度を示す。１つの特定の実施形態において、本発明の非焼成セメント組成物又は非焼成コンクリート組成物を用いて調製される非焼成コンクリートは、CNS 14603（ASTM C157）標準による線収縮試験において機械的に許容可能な線収縮性を示し、例えば、１，５００μ以下、好ましくは１，２００μ以下、より好ましくは６００μ以下、より好ましくは４００μ以下、さらに好ましくは２００μ以下の２８日線収縮を示す。

１つの実施形態において、本発明の非焼成セメント組成物又は非焼成コンクリート組成物を用いて調製される非焼成コンクリートは、CNS 1232（ASTM C39）標準による円筒状コンクリート試験片の圧縮強度試験において、機械的に許容可能な圧縮強度を示し、例えば、少なくとも４，５００ｐｓｉ、好ましくは少なくとも５，０００ｐｓｉ、より好ましくは少なくとも６０００ｐｓｉの圧縮強度を示す。

以下の実施例は、本発明が属する分野の当業者に本発明をよりよく理解させるために提供されるが、本発明の範囲を限定することは意図されない。

例
例１
下記の表1に記載のとおりの成分を有する非焼成セメント組成物を調製した。

特に別段の指示がない限り、ナノコロイドシリカを１８ｎｍのナノコロイドシリカと８０ｎｍのナノコロイドシリカを約８：２の割合で混合することにより調製した(固形分: 40 wt.%)。

下記の表１Ａに記載のとおりの成分を有する非焼成セメント組成物を調製した。

以下の例２〜９において、強度試験の期間を除いてCNS1010（ASTM C109）標準に従って圧縮強度を試験したが、期間については本明細書に列挙されているものによる。

例２
下記の表に記載の成分を有する非焼成コンクリート組成物を調製した。無機粒子（骨材）及びミクロン無機粒子（ＳｉＯ_２）を表２に示す質量比により混合し、次いで、アルミニウム-酸素化合物と均一に混合した。続いて、ナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を添加し、これらの成分をブレンドして、２８日間の硬化後に圧縮強度を測定した。

ナノコロイドシリカを、１８ｎｍのナノコロイドシリカ及び８０ｎｍのナノコロイドシリカを約８：２の割合で混合して調製した（固形分：４０質量％）。

例３
下記の表に記載のとおりの成分を有する非焼成コンクリート組成物を調製した。無機粒子（骨材）及びミクロン無機粒子（ＳｉＯ_２）を表３に示す質量比で混合し、次いで、凝固助剤及びアルミニウム-酸素化合物と均一に混合した。続いて、ナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を添加し、これらの成分をブレンドして、１４日又は２８日の硬化後に圧縮強度を測定した。

ナノコロイドシリカを、１８ｎｍのナノコロイドシリカ及び８０ｎｍのナノコロイドシリカを約８：２の割合で混合して調製した（固形分：４０質量％）。
* 番号9の強度は１４日の強度である。

例４
下記の表に記載のとおりの成分を有する非焼成コンクリート組成物を調製した。段階的粉末としてのミクロン無機粒子（ＳｉＯ_２）は、表４に示す粒子サイズ及び質量％により混合して形成した。無機粒子（骨材）を段階的粉末と混合し、次いで、凝固助剤及びアルミニウム-酸素化合物と均一に混合した。続いて、ナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を添加し、これらの成分をブレンドして、２８日の硬化後に圧縮強度を測定した。

番号２８〜３０以外は、ナノコロイドシリカを、１８ｎｍのナノコロイドシリカを及び８０ｎｍのナノコロイドシリカを約８：２の割合で混合して調製した（固形分40wt％）。

例５
下記の表に記載のとおりの成分を有する非焼成コンクリート組成物を調製した。段階的粉末としてミクロン無機粒子（ＳｉＯ_２）を表５に示す粒子サイズ及び質量％により混合して形成した。無機粒子（骨材）を段階的粉末と混合し、次いで、凝固助剤及びアルミニウム-酸素化合物と均一に混合した。続いて、ナノコロイドシリカ及び凝固制御剤を添加し、これらの成分をブレンドして、７日又は２８日の硬化後に圧縮強度を測定した。

ナノコロイドシリカを、１８ｎｍのナノコロイドシリカを及び８０ｎｍのナノコロイドシリカを約８：２の割合で混合して調製した（固形分40wt％）。
*番号２０及び２３〜２５の強度は１８０℃での２日強度である。
**番号２６の強度は７日強度である。

例６
下記の表に記載のとおりの成分を有する非焼成コンクリート組成物を調製した。段階的粉末としてミクロン無機粒子（ＳｉＯ_２）を、表６に示す粒子サイズ及び質量％により混合して形成した。無機粒子（骨材）を段階的粉末と混合し、次いで凝固助剤及びアルミニウム-酸素化合物を均一に混合する。続いて、ナノコロイドシリカ及び凝固制御剤（クエン酸）を加えて配合し、１０日又は２８日後に圧縮強度を測定した。

ナノコロイドシリカを、１８ｎｍのナノコロイドシリカ及び８０ｎｍのナノコロイドシリカを約８：２の割合で混合して調製した(固形分: 40 wt.%)。
*番号４１４及び４１５の強度は１０日強度である。

例７
下記の表に記載のとおりの成分を有する非焼成コンクリート組成物を調製した。河川砂をまず粉砕し、等級分け（段階付け）し、ミクロン無機粒子として使用し、該段階的粉末を表７に示す粒子サイズ及び質量％により混合して形成した。無機粒子（骨材）を段階的粉末と混合し、次いで、凝固助剤及びアルミニウム-酸素化合物（高アルミナセメント）と均一に混合した。続いて、ナノコロイドシリカ及び凝固制御剤（クエン酸）を添加し、これらの成分をブレンドして、２８日の硬化後に圧縮強度を測定した。

ナノコロイドシリカを、１８ｎｍのナノコロイドシリカ及び８０ｎｍのナノコロイドシリカを約８：２の割合で混合して調製した(固形分: 40 wt.%)。
容易に入手可能な砂も本発明で有用であることが試験結果から知ることができる。

例８
非焼成コンクリート組成物を、52.8 wt.%の石英砂、8.0 wt.%の1.6 μm SiO₂、11.8 wt.%の10 μm SiO₂、6.2 wt.%の45 μm SiO₂、5.9 wt.%の高アルミナセメント、1.8 wt.%の酸化マグネシウム、1.3 wt.%のクエン酸、及び、表８に示す組み合わせの異なる粒子サイズを有するナノコロイドシリカを用いて調製した。段階的粉末としてミクロン無機粒子(SiO₂)を混合により形成した。次いで、無機粒子（骨材）を段階的粉末と混合し、次いで、凝固助剤（酸化マグネシウム）及びアルミニウム-酸素化合物（高アルミナセメント）と均一に混合した。続いて、ナノコロイドシリカ（単一成分又は１つより多くの成分の組み合わせ）及び凝固制御剤（クエン酸）を添加して、これらの成分をブレンドして、２８日の硬化後に圧縮強度を測定した。

例９
下記の表に示すとおりの成分を有するコンクリート組成物を調製した。骨材及びミクロン無機粒子(SiO₂)を表９に示す質量％により混合し、次いで凝固助剤を混合した。続いて、ナノコロイドシリカ及び凝固制御剤（クエン酸）を添加して、これらの成分をブレンドして、２８日の硬化後に圧縮強度を測定した。

例１０
以下の表１０に示すとおりの成分を有するコンクリート組成物を調製した。

該組成物は非常に短い時間でブロック状に硬化し、これは施用に悪影響を及ぼす。

例１１
下記の表１１に示すとおりの非焼成セメント組成物及び粗骨材を用いてコンクリートを調製した。

これらの成分を混合し、モールドに注ぎ、複数のコンクリート試験片を調製し、２８日間放置し、次いで、CNS1232 (ASTM C39)による円筒コンクリート試験片の圧縮強度を試験した。圧縮強度を下記の表１２に示す。

例１２
例１１で調製したコンクリート試験片の曲げ強度を、CNS1238 (ASTM C348)により円筒コンクリート試験片の曲げ強度試験で測定した。曲げ強度を下記の表１３に示す。

例１３
例１１で調製したコンクリート試験片の割裂引張強度を、CNS3801 (ASTM C496)による円筒コンクリート試験片の割裂引張強度試験で測定した。割裂引張強度を下記の表１４に示す。

本発明の非焼成セメント組成物又は非焼成コンクリート組成物を用いて調製されたコンクリートは良好な物理的及び機械的性質を示すことが例１１〜１３から知ることができる。

例１４
例１１で調製したコンクリート試験片（Ｓ０１）と、市販のポルトランドセメントと骨材を用いて調製したコンクリート試験片（Ｒ０１）の線収縮性をCNS 14603 (ASTM C157)標準により測定した。線収縮度(μ)を下記の表１５に示す。

本発明の非焼成セメント組成物又は非焼成コンクリート組成物を用いて調製されたコンクリートは、従来のポルトランドセメントを用いて調製されたコンクリートの線収縮度よりもはるかに優れていることをこの試験結果から知ることができる。

本発明の上述の実施形態は例示のみを目的としている。多くの代替実施形態は、以下の特許請求の範囲から逸脱することなく、当業者によって考案されうる。

Claims (14)

1. （ａ）組成物の総質量を基準として約３１％〜８７％の、１．０〜１００μmの範囲の粒子サイズを有するミクロン無機粒子、ここで前記ミクロン無機粒子は、少なくともケイ素元素を含み、焼成されていないものであり、
   （ｂ）アルミニウム-酸素化合物、
   （ｃ）ナノコロイドシリカ、及び、
   （ｄ）凝固制御剤、
   を含む、組成物。
2. 前記ミクロン無機粒子の粒子サイズ分布は少なくとも二峰性である、請求項１記載の組成物。
3. 前記ミクロン無機粒子は三峰性粒子サイズ分布を有し、峰の粒子サイズ又はサイズ範囲を有する粒子は、互いに独立して、ミクロン無機粒子の総質量の少なくとも２０％〜５０％を占める、請求項１記載の組成物。
4. 前記ナノコロイドシリカは二峰性粒子サイズ分布を有し、峰の粒子サイズ又はサイズ範囲を有する粒子は、互いに独立して、ナノコロイドシリカの総質量の少なくとも３０％〜７０％を占める、請求項１記載の組成物。
5. 凝固助剤、活性シリカ及び減水剤のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１記載の組成物。
6. （ａ）組成物の総質量を基準として約６６％〜９２％の無機粒子、
   （ｂ）アルミニウム-酸素化合物、
   （ｃ）ナノコロイドシリカ、及び、
   （ｄ）凝固制御剤、
   を含み、
   前記無機粒子は１．０〜１００μｍの範囲の粒子サイズを有するミクロン無機粒子を含み、前記ミクロン無機粒子は、少なくともケイ素元素を含み、焼成されていないものであり、かつ無機粒子の総質量の２５％〜４５％を占める、組成物。
7. 前記ミクロン無機粒子の粒子サイズ分布は少なくとも二峰性である、請求項６記載の組成物。
8. 前記ミクロン無機粒子は三峰性粒子サイズ分布を有し、峰の粒子サイズ又はサイズ範囲を有する粒子は、互いに独立して、ミクロン無機粒子の総質量の少なくとも２０％〜５０％を占める、請求項６記載の組成物。
9. 前記ナノコロイドシリカは二峰性粒子サイズ分布を有し、峰の粒子サイズ又はサイズ範囲を有する粒子は、互いに独立して、ナノコロイドシリカの総質量の少なくとも３０％〜７０％を占める、請求項６記載の組成物。
10. 凝固助剤、活性シリカ及び減水剤のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項６記載の組成物。
11. （ａ）組成物の総質量を基準として約３０％〜８６％の、１．０〜１００μmの範囲の粒子サイズを有するミクロン無機粒子、ここで前記ミクロン無機粒子は、少なくともケイ素元素を含み、焼成されていないものであり、
    （ｂ）アルミニウム-酸素化合物、
    （ｃ）ナノコロイドシリカ、
    （ｄ）凝固制御剤、及び、
    （ｉ）アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、硫酸塩又は炭酸塩を含む、凝固助剤、
    を含む、組成物。
12. （ａ）組成物の総質量を基準として約６５％〜９０％の無機粒子、
    （ｂ）アルミニウム-酸素化合物、
    （ｃ）ナノコロイドシリカ、
    （ｄ）凝固制御剤、及び、
    （ｉ）アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、硫酸塩又は炭酸塩を含む、凝固助剤、
    を含み、
    前記無機粒子は１．０〜１００μｍの範囲の粒子サイズを有するミクロン無機粒子を含み、前記ミクロン無機粒子は、少なくともケイ素元素を含み、焼成されていないものであり、かつ無機粒子の総質量の２５％〜４５％を占める、組成物。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項記載の組成物を含む、コンクリート。
14. 下記の特徴：２８日圧縮強度がCNS 1010 (ASTM C109)標準又はCNS 1232 (ASTM C39)標準により測定して少なくとも１，８００ｐｓｉであること、２８日曲げ強度がCNS 1238 (ASTM C348) 標準により測定して少なくとも２００ｐｓｉであること、２８日割裂引張強度がCNS 3801 (ASTM C496)標準により測定して少なくとも２００ｐｓｉであること、及び、２８日線収縮がCNS 14603 (ASTM C157)標準により測定して最大で１５００μであること、のうちの少なくとも１つを有する、請求項１３記載のコンクリート。