JP6846825B2

JP6846825B2 - モルタル又はコンクリート組成物の製造方法

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Publication number: JP6846825B2
Application number: JP2019119566A
Authority: JP
Inventors: 大成田中; 咲代加藤; 剛佐野; 亜希菜堀; 荒木　克彦; 克彦荒木
Original assignee: 田中建設株式会社
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2039-06-27
Also published as: JP2021004157A

Description

本発明は、土木、建築分野における構造物に好適のモルタル又はコンクリート組成物を効率よく製造することができる製造方法に関する。

コンクリート組成物は、一般に、セメント、骨材、水及び混和剤を所定の配合比率で混練した後型枠等に投入して打設し、締固め処理や仕上げ処理を行って所定期間養生処理を行うことで製造されている。コンクリート組成物の強度、耐久性及び施工性といった特性は、投入する材料の種類やその配合比率により設定することができ、コンクリート組成物の用途に応じて様々なタイプのものが開発されている。

コンクリートを混練する際に用いる水及び骨材として、従来より海水及び海砂を用いることが行われてきている。例えば、特許文献１では、膨張材によるケミカルストレスと連続繊維補強線材によるメカニカルストレスを併用し、練り混ぜ水に海水を使用して付着力を高め、プレストレスによる強度を高めたプレストレストコンクリートの製造方法が記載されている。また、特許文献２では、高炉系セメントと海砂との混合物を海水で練り混ぜた海水練りコンクリートの製造方法が記載されている。

特許第６０５５９５３号公報特許第６０７５９３３号公報

上述した特許文献１及び２に記載されているように、海水を用いてコンクリートを製造することが行われているが、海水の有効活用といった観点から検討の余地がある。

本発明では、海洋深層水由来の硬度調整水を練水及び養生水として用いることで高強度化を早期に発現させることができるモルタル又はコンクリート組成物の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係るモルタル又はコンクリート組成物の製造方法は、セメント、骨材及び混和剤を少なくとも含む原料に練水を添加して練り混ぜる混合工程と、前記混合工程により生成された混合物を成形する成形工程と、前記成形工程により形成された成形物を養生水を用いて養生する養生工程とを備えているモルタル又はコンクリート組成物の製造方法において、前記練水及び前記養生水の少なくとも１つに海洋深層水由来の硬度調整水を用いている。さらに、前記硬度調整水は、硬度が３００〜９００である。さらに、前記硬度調整水は、一次養生温度が１０℃以下で用いる養生水では硬度が４００〜８００である。

本発明は、海洋深層水由来の硬度調整水を練水及び養生水の少なくとも１つに用いてモルタル又はコンクリート組成物を製造することで高強度化を早期に発現させることができる。

実施例１において、各種練水及び養生水を組み合せて作製した供試体について養生期間１８時間後及び３日後において圧縮強度試験を行った試験結果を示す。実施例１において、養生期間７日後、１４日後及び２８日後において圧縮強度試験を行った試験結果を示す。練水／養生水が上水道水／上水道水の場合及び商品硬度５００／商品硬度５００の場合における圧縮強度の推移を示すグラフである。なお、○及び●で示すグラフは、左側の縦軸のスケールで描かれており、△及び▲で示すグラフは、右側の縦軸のスケールで描かれている。練水／養生水が商品硬度５００／商品硬度５００の場合の切断面を撮影した写真である。練水／養生水が上水道水／上水道水の場合の切断面を撮影した写真である。実施例２において、各種練水及び養生水を組み合せて作製した供試体について養生期間１８時間後、７日後及び１４日後に圧縮強度試験を行った試験結果を示す。商品硬度５００を練水に用いた場合における普通モルタル及びＳＦモルタルの固化反応による温度の推移を示すグラフである。実施例４における実験結果を示す表である。実施例５における実験結果を示す表である。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨が明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

本発明に係るモルタル又はコンクリート組成物の製造方法は、セメント、骨材及び混和剤を少なくとも含む原料に海洋深層水由来の硬度調整水を添加して練り混ぜる混合工程と、前記混合工程により生成された混合物を成形する成形工程と、前記成形工程により形成された成形物を海洋深層水由来の硬度調整水を用いて養生する養生工程とを備えている。以下、使用原料について説明する。

セメントは、普通ポルトランドセメントが好ましく、靱性、圧縮強度、引張強度及び流動性の観点から、鉱物組成がＣ₃Ｓ（エーライト）４５質量％〜５５質量％、Ｃ₂Ｓ（ビーライト）１５質量％〜２５質量％、Ｃ₃Ａ（アルミネート相）５質量％〜１０質量％、Ｃ₄ＡＦ（フェライト相）８質量％〜１０質量％であることが好ましい。メッシュ状の立体構造体といった補強材を内蔵する場合には、補強材の内部に容易に充填するための流動性を確保するためには、凝結を促進するＣ₃Ａの成分量を抑えた組成とすることがさらに好ましい。

骨材は、公知の粗骨材及び細骨材を適宜組み合せて用いることができる。骨材のサイズは、メッシュ状の立体構造体からなる補強材を通過可能なサイズであることが好ましい。骨材が補強材を通過してセメントとともに内部に充填されることで、補強材の内側及び外側を均一な品質とすることができる。骨材は、セメントの流動性の観点から、骨材の粒度及び量が細骨材では粗粒率が２〜３、２５質量％〜３０質量％、粗骨材では粗粒率が６〜８、２５質量％〜３０質量％を添加することが好ましい。

セメントに練り混ぜる水及び／又は養生水としては、海洋深層水由来の硬度調整水を用いることでコンクリートの高強度化を早期に発現することができるようになる。硬度調整水は、５質量％〜１５質量％を添加することが好ましい。

海洋深層水とは、太陽の光の届かない水深２００ｍより深い深海域で取水した海水を処理してミネラル分の濃度を調整した処理水であり、表層水と異なり、無機栄養塩類が豊富で低温安定性を有している。海洋深層水の特性を示す指標として、海洋深層水に含まれるカルシウムイオン及びマグネシウムイオンの質量濃度（ｍｇ／リットル）を示す「硬度」が一般に用いられている。本発明では、こうした海洋深層水に基づいて所望の硬度に調整した硬度調整水を用いる。硬度調整水は、硬度が３００〜９００であることが好ましく、より好ましくは４００〜８００である。特に、一次養生温度が１０℃以下である場合には、硬度４００〜８００の硬度調整水を用いることが好ましい。硬度が３００より小さい場合には、固化反応の速度向上が小さく、硬度が９００より大きい場合には固化反応にムラが生じやすくなる。

コンクリート用の混和剤としては、一般にフライアッシュ、シリカフュームといった材料が主に用いられる。フライアッシュは石炭を燃焼する際に生じる灰の一部で、シリカフュームはアーク式電気炉等において金属シリコンやフェロシリコンを精練する際の排ガスに含まれる副産物で、いずれもシリカ及びアルミナを主成分とするもので、セメントの水和の際に生成される水酸化カルシウムとポゾラン反応して耐久性及び水密性を向上させるように作用する。練水等に海洋深層水由来の硬度調整水を用いる場合には、シリカフュームを用いることが好ましく、具体的にはシリカフュームを１質量％〜５質量％を添加するとよい。

その他の混和剤としては、減水剤及び空気量調整剤が挙げられる。減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、アミノスルホン酸系、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤が挙げられる。高性能減水剤は、使用量を増加することにより減水性が向上するが、使用量を増加しても過剰な空気連行性や異常な凝結の遅延性が少ないため、単位水量を大幅に減少することができ、高強度コンクリートの製造に好ましい。減水剤は、コンクリートの粘性を低減する観点から０．３質量％〜１．０質量％を添加することが好ましい。

空気量調整剤は、コンクリートの空気量が過大に連行される場合使用される消泡剤で、特殊非イオン配合型界面活性剤、ポリアルキレン誘導体、疎水性シリカ、ポリエーテル系等の消泡剤が挙げられる。高性能減水剤を使用した場合、過大な空気量が連行された場合に、空気量調整剤を併用することで、コンクリート内に微細で安定した空気を連行してコンクリートの耐久性を高めることができる。空気量調整剤は、所要の空気量を確保する観点から０．００５質量％〜０．０５質量％を添加することが好ましい。

補強材を用いる場合には、メッシュ状で立体形状の金属製補強体を用いることができる。こうした金属製補強体は、金属製の線材をメッシュ状に製織したシート体を立体形状に形成して、金属製の線材を互いに固定されることなくメッシュ状に交差させて構成された立体構造体とすることができる。金属製補強体は、耐久性の向上を図るためステンレス等の錆びにくい金属材料を用いることが好ましい。

上述した金属製補強体は、コンクリート内に埋設された状態では、コンクリートの引張強度を向上させるように作用する。また、補強体を構成する線材は互いに固定されていないため、線材の線長方向及び線幅方向にずれるように動くことが可能となっている。そのため、コンクリートの脆性破壊の際に、局部破壊に対応して補強材が線材自体の変形とともに線材をずらせながら変形し破壊の拡大を抑止するように作用するようになり、コンクリートの脆性破壊に対する粘り強さを高めて高靱性を実現することができる。

コンクリート組成物を成形する場合には、セメント、海洋深層水由来の硬度調整水、必要に応じて添加するシリカフューム、減水剤及び空気量調整剤等の混和剤、並びに、細骨材及び粗骨材等の骨材を所定の配合割合でミキサーに投入して撹拌し、練り混ぜ合せる。撹拌時間は、１０分〜１５分、シリカフュームを添加する場合には７分〜１０分に設定するとよい。金属製補強体を用いる場合には、メッシュ状の補強体の内部にスムーズに充填可能な流動性を確保することが好ましい。

そして、練り混ぜ合せたコンクリートを型枠内に打ち込む。打ち込み後１８時間放置し、その後脱型して７日〜２８日の間海洋深層水由来の硬度調整水の中で水中養生を行ってコンクリートの成形物を得ることができる。練り混ぜる水及び／又は養生水として硬度調整水を用いた場合、後述するように打ち込み開始から１８時間後には圧縮強度が大きくなり、固化反応の速度を大きくすることが可能となる。また、７日後の圧縮強度及び曲げ強度が向上して高強度及び高靱性のコンクリート組成物を得ることができる。

＜特性試験について＞
特性試験として、以下の試験を行った。
○圧縮強度試験（ＪＩＳＡ１１０８）
養生直後の供試体に対して、アムスラー式圧縮試験機（株式会社テクノエナミ製；型式圧縮試験機アムスラー式１０００ｋＮ）を用いて圧縮強度試験を行った。
○曲げ強度試験（ＪＩＳＡ１１０６）
養生直後の供試体に対して、上記の圧縮試験で用いたアムスラー式圧縮試験機を用いて曲げ強度試験を行った。そして、曲げ強度試験により得られた曲げたわみ曲線の面積で定義される破壊エネルギー（ｋＮｍ／ｍ²）を算出した。

＜使用原料について＞
コンクリート組成物の原料として以下のものを準備した。
○普通ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）
（密度３．１６ｇ／ｃｍ³、比表面積３３３０ｃｍ²／ｇ）
（鉱物組成；Ｃ₃Ｓ５６％、Ｃ₂Ｓ１８％、Ｃ₃Ａ９％、Ｃ₄ＡＦ９％）
○シリカフューム（ＢＡＳＦジャパン株式会社製；マスターロックＭＳ６１０）
（密度２．２５ｇ／ｃｍ³、比表面積１６．６ｍ²／ｇ）
○細骨材（中日本砂利株式会社製）
（最大骨材寸法２ｍｍ、表乾密度２．６３ｇ／ｃｍ³）
○粗骨材（三谷セキサン株式会社製）
（最大骨材寸法１０ｍｍ、表乾密度２．７ｇ／ｃｍ³）

＜混和剤について＞
混和剤として以下のものを混合して使用した。
○高性能減水剤（ＢＡＳＦジャパン株式会社製；マスターグレニウムＳＰ８ＨＵ）
○空気量調整剤（ＢＡＳＦジャパン株式会社製；マスターエア４０４）

＜補強体について＞
平織のステンレスメッシュ（日本精線株式会社製；ステンレス線の引張強度７００Ｎ／ｍｍ²、密度７．９３ｇ／ｃｍ³）を用い、線径２ｍｍで網目の目開き１０．７ｍｍのものを使用した。補強体は、一対の平織のメッシュシート（横８０ｍｍ×縦３６０ｍｍ）の間に一対の円筒体（直径３０ｍｍで長さ３６０ｍｍ）を並列配置したものを用いた。

＜混練水及び養生水について＞
海洋深層水由来の硬度調整水としては、赤穂化成株式会社製天海の水（商品硬度１０、２５０、５００、１０００、１５００、２５００）を用いた。なお、各商品について硬度を株式会社福井環境分析センター（計量証明事業所）で所定のＪＩＳ規格（ＪＩＳＫ０１０１）に準拠して測定したところ、以下の通りであった。
商品硬度測定硬度
１０１１ｍｇ／リットル
２５０２８０ｍｇ／リットル
５００５７０ｍｇ／リットル
１０００１０１０ｍｇ／リットル
１５００１６００ｍｇ／リットル
２５００３０００ｍｇ／リットル
また、比較のため、上水道水（越前市水道局；測定硬度２３ｍｇ／リットル）、低分子水（株式会社ジャパン京洋製；測定硬度３４ｍｇ／リットル）を用いた。

［実施例１］
＜使用原料の配合について＞
普通モルタルの使用原料として、以下の単位量で準備した。
セメント；１１６０ｋｇ／ｍ³
各種練水；２３２ｋｇ／ｍ³
細骨材；１０５４ｋｇ／ｍ³
混和剤；１９．７２ｋｇ／ｍ³

＜供試体の作製について＞
原料の練り混ぜ作業には、強制撹拌式ミキサー（株式会社関西機器製作所；容量５０リットル）を使用した。普通モルタルの場合には、ミキサーを駆動させて、セメント、水、混和剤、細骨材を投入したのち約１５分撹拌して練り混ぜた。ミキサーの壁面及び底面に付着している材料を掻き落とし、さらに６０秒間ミキサーを回転させた後ミキサーから排出した。

排出された混練物は、コンクリート供試体型枠（株式会社マルイ製ソノモールド）に空気が混入しないように脱泡して打ち込み、ＪＩＳＡ１１３２に準じて、圧縮試験用円柱供試体（直径５０ｍｍ、長さ１００ｍｍ）を作製した。脱型後、二次養生（水中養生）までの間、乾燥防止のため市販のポリシートで供試体全体を密封するように被覆した。

＜供試体の養生について＞
モルタルを型枠に打ち込んだ後、型枠から取り外すまでの１８時間の間一次養生を行い、一次養生後、ＪＩＳＡ１１３２に準じて水中養生（二次養生）を行う。一次養生では、モルタルが固化する温度条件を変化させて高強度モルタルを生成する温度条件を検討した。

具体的には、大気条件（８℃±２℃）及び低温条件（−２０℃±２℃）を組み合せて以下の通り４つの条件設定を行った。
１８時間大気条件
前半９時間大気条件／後半９時間低温条件
前半９時間低温条件／後半９時間大気条件
１８時間低温条件
そして、一次養生後圧縮強度試験を行った。

二次養生では、各種養生水を用いて水中養生を行い、養生期間３日後、７日後、１４日後及び２８日後にそれぞれ圧縮強度試験を行った。

＜試験結果について＞
図１は、各種練水及び養生水を組み合せて作製した供試体について養生期間１８時間後及び３日後において圧縮強度試験を行った試験結果を示す。図２は、養生期間７日後、１４日後及び２８日後において圧縮強度試験を行った試験結果を示す。

１８時間後の強度としては、海洋深層水由来の硬度調整水を練水として用いた場合には強度が向上しており、早期の高強度化が確認できた。特に商品硬度５００を用いた場合には、１８時間の大気条件で高強度化が発現しており、きわめて早期の高強度化が発現していることがわかる。次いで前半９時間大気条件／後半９時間低温条件でも他の供試体よりも高強度化の発現がみられる。前半９時間を低温条件とした場合には固化反応の反応速度が遅くなっており、早期の高強度化はみられなかった。

３日後の強度では、いずれの場合でも高強度化が進んでおり、養生水として海洋深層水由来の硬度調整水を用いることで高強度化が図られていることがわかる。また、養生期間１８時間で低温条件が設定された場合でも養生水として硬度調整水を用いることで固化反応の反応速度が大きくなって高強度化が向上している。

７日後から２８日後においても練り混ぜる水及び／又は養生水として硬度調整水を用いることで早期の高強度化が発現している傾向がみられた。

図３は、練水／養生水が商品硬度５００／商品硬度５００及び上水道水／上水道水の場合における圧縮強度の推移を示すグラフである。グラフでは、縦軸に強度をとり横軸に養生期間をとっており、商品硬度５００／商品硬度５００の場合では左側の縦軸で強度を示しており、上水道水／上水道水の場合では右側の縦軸で強度を示している。

商品硬度５００／商品硬度５００の場合については、１８時間大気条件（●）及び前半９時間大気条件／後半９時間低温条件（○）における推移を示しており、上水道水／上水道水の場合については、１８時間大気条件（▲）及び前半９時間大気条件／後半９時間低温条件（△）における推移を示している。

前半９時間大気条件／後半９時間低温条件での反応速度は、低温条件が設定されることで１８時間大気条件よりも遅くなるといった影響を受けることになるが、反応速度が速い場合には養生期間において両条件の強度が同程度となった時点が短縮されると考えられる。したがって、図３に示す両条件のグラフの推移をみることで反応速度の向上の程度がわかる。

図３に示す例では、上水道水／上水道水の場合には２つのグラフの交差時点が１８日程度となっており、商品硬度５００／商品硬度５００の場合には交差時点が８日程度となっていることから、海洋深層水由来の硬度調整水を用いることで反応速度の向上が明確に示されており、早期の高強度化が発現している。

他の供試体についても分析したところ、交差時点が１０日以下となっている場合は、商品硬度１０及び５００を用いた場合で、１１日〜１５日となっている場合は、商品硬度が２５０、１０００及び１５００を用いた場合であり、いずれも上水道水を用いた場合よりも短縮化されていた。

圧縮強度については、養生期間１４日でみた場合、１８時間大気条件（８℃±２℃）にて商品硬度５００及び１０００を用いた場合及び上水道水を用いた場合に９０Ｎ／ｍｍ²以上となっており、それ以外の場合には９０Ｎ／ｍｍ²未満であった。

したがって、反応速度の向上及び高強度化の両方の評価からみると、商品硬度５００を用いた場合が最も高い評価を得ていることになる。

図４は、練水／養生水が商品硬度５００／商品硬度５００の場合の切断面を撮影した写真であり、図５は、練水／養生水が上水道水／上水道水の場合の切断面を撮影した写真である。海洋深層水由来の硬度調整水を用いた場合には、養生期間が１８時間後及び７日後では、多数の小孔が散在しているのが目視で確認できるが、２８日後には小孔が消失して緻密化しており、強度が向上していることがわかる。一方、上水道水の場合には、１８時間後では水和反応が不十分で粒子が小さく黒灰色であるが、７日後には緻密化が進み黒色化している。２８日後には緻密化が劣化して小孔が出現しており、強度の低下がみられる。

したがって、海洋深層水由来の硬度調整水を用いた場合には早期の高強度化とともに高強度状態を安定して保持することが可能となっている。

［実施例２］
シリカフューム添加モルタル（以下「ＳＦモルタル」と略称する）の使用原料として、以下の単位量で準備した。
セメント；９７６ｋｇ／ｍ³
各種練水；２１０ｋｇ／ｍ³
シリカフューム；７４ｋｇ／ｍ³
細骨材；１１６３ｋｇ／ｍ³
混和剤；１５．７５ｋｇ／ｍ³

＜供試体の作製について＞
原料の練り混ぜ作業には、強制撹拌式ミキサー（株式会社関西機器製作所；容量５０リットル）を使用した。ＳＦモルタルの場合には、ミキサーを駆動させて、セメント、シリカフューム、水、混和剤、細骨材を投入したのち７分〜１０分撹拌して練り混ぜた。ミキサーの壁面及び底面に付着している材料を掻き落とし、さらに６０秒間ミキサーを回転させた後ミキサーから排出した。

＜供試体の養生について＞
実施例１と同様に、練水及び養生水の組合せ並びに温度条件の設定で養生した供試体を作製し、同様の養生期間毎に圧縮強度試験を行った。

＜試験結果について＞
図６に各種練水及び養生水を組み合せて作製した供試体について養生期間１８時間後、７日後及び１４日後において圧縮強度試験を行った試験結果を示す。シリカフュームを添加することで、反応速度を高めて早期の高強度化の効果が得られているが、図２に示すシリカフューム無添加の場合に比べると、全般的に高強度化の発現が遅くなっている。

また、商品硬度１５００を用いた場合では上水道水を用いた場合に比べて早期の高強度化がみられ海洋深層水由来の硬度調整水を用いた場合の早期の高強度化が確認できた。

練水に海洋深層水由来の硬度調整水を用いて養生水に上水道水を用いた組合せについてみると、練水に商品硬度２５０を用い（Ｎｏ．２９）養生期間に低温条件が含まれている場合に、他の硬度調整水を用いた場合に比べて高強度を発現していることがわかる。また、練水に商品硬度１０を用い（Ｎｏ．２６）養生期間に低温条件が含まれている場合では、養生期間が２８日後（図６では示さず）に１２４Ｎ／ｍｍ²（大気／低温）及び１２０Ｎ／ｍｍ²（低温／大気）の高強度化が発現した（練水が上水道水の場合（Ｎｏ．４１）では同条件で９５Ｎ／ｍｍ²及び９３Ｎ／ｍｍ²）。したがって、練水として硬度調整水を用いた場合には養生期間に低温条件を設定することで高強度化の効果が大きいことが確認できた。

図７は、商品硬度５００を練水に用いた場合における普通モルタル及びＳＦモルタルの大気中での固化反応による温度の推移を示すグラフである。グラフでは、普通モルタルの場合を実線で示し、ＳＦモルタルの場合を点線で示している。両者とも１４時間経過後に最高温度に到達しているが、シリカフュームの添加されていない普通モルタルの方が高い温度に上昇している。したがって、海洋深層水由来の硬度調整水のみを用いた場合の水和反応が大きく進行しており、早期の高強度化が図られていることがわかる。

図３に示す手法で反応速度について分析したところ、交差時点が１０日以下となっている場合は、商品硬度１０、５００、１０００及び１５００を用いた場合で、シリカフュームによる高反応速度化（早期化）が示されている。１１日〜１５日となっている場合は、商品硬度が２５０を用いた場合であり、いずれも上水道水を用いた場合よりも固化反応時間が短縮された。

圧縮強度については、養生期間１４日でみた場合、１８時間大気条件にて商品硬度２５０及び５００を用いた場合及び上水道水を用いた場合に９０Ｎ／ｍｍ²以上となっており、それ以外の場合には９０Ｎ／ｍｍ²未満であった。

［実施例３］
普通コンクリートの使用原料として、以下の単位量で準備した。
セメント；９７５ｋｇ／ｍ³
各種練水；１９５ｋｇ／ｍ³
細骨材；６４４ｋｇ／ｍ³
粗骨材；６６３ｋｇ／ｍ³
混和剤；１４．３ｋｇ／ｍ³

＜供試体の作製について＞
実施例１と同様に、ミキサーを駆動させて、セメント、水、混和剤、細骨材を投入したのち約１５分撹拌してモルタルを練り混ぜ、その後粗骨材を添加してさらに練り混ぜた。排出された混練物は、ＪＩＳＡ１１３２に準じて、幅１０ｃｍ高さ１０ｃｍ長さ４０ｃｍの型枠に打ち込んだ。その際に、補強体を型枠に配置して補強体内に混練物を充填した。脱型後、幅１０ｃｍ高さ１０ｃｍ長さ４０ｃｍの角柱供試体を作製し、二次養生（水中養生）までの間、乾燥防止のため市販のポリシートで供試体全体を密封するように被覆した。

＜供試体の養生について＞
脱型した供試体は、大気条件（８℃±２℃）で１８時間一次養生した後７日間ＪＩＳＡ１１３２に準じて水中養生（２０℃±２℃）を行った。養生後の供試体に対して曲げ強度試験を行った。

＜試験結果について＞
練水及び養生水として商品硬度５００を用いた場合、曲げ強度は１１．６Ｎ／ｍｍ²（破壊強度２１．５Ｎ／ｍｍ²）で、破壊エネルギー（靭性）は、中央部たわみ１５ｍｍで８９ｋＮｍ／ｍ²及び中央部たわみ２５ｍｍで１５７ｋＮｍ／ｍ²であった。

比較のため練水及び養生水として上水道水を用いて供試体を作製し、同様に養生処理を行った後曲げ強度試験を行った。曲げ強度は１０．８Ｎ／ｍｍ²（破壊強度２０．９Ｎ／ｍｍ²）で、破壊エネルギー（靭性）は、中央部たわみ１５ｍｍで８５ｋＮｍ／ｍ²及び中央部たわみ２５ｍｍで１５０ｋＮｍ／ｍ²であった。

したがって、海洋深層水由来の硬度調整水を練水及び養生水として用いることで、従来よりも高強度で高靱性を示し耐久性及び急激な全壊のない安全性の高いコンクリートを作製することが可能となる。

[実施例４]
上述した実施例では、商品硬度に基づいて実験を行ったが、実施例４では、所定の商品硬度の海洋深層水由来の硬度調整水を希釈して硬度を調製した硬度調整水を用いて実験を行った。

使用材料は実施例１と同様のものを同じ単位量で準備した。所定の材料を混錬後、図１に示した温度条件である一次養生での温度８℃±２℃（大気）で１８時間（Ｈ）保持の条件を、二次養生でのＪＩＳ規格における２０℃±２℃（水中）に近い温度条件である１８℃±２℃（大気）で１８Ｈ保持の条件に変更した場合、一次養生における大気温度の変化が材齢強度（圧縮強度σ；Ｎ／ｍｍ²）に及ぼす影響を、練水及び養生水の各硬度について調べた。図８に実験結果を示す。

練水及び養生水の硬度は、硬度２００、３００及び４００については「商品硬度５００」をそれぞれの硬度となるように「純水」（赤穂化成株式会社製；室戸海洋深層水から塩分やミネラル成分（Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ）を除去した水）で希釈して硬度調整水を調製した。また、硬度６００、７００、８００及び９００については「商品硬度１０００」を「純水」で希釈してそれぞれの硬度となるように硬度調整水を調製した。調製された練水及び養生水の測定硬度値（ｍｇ／リットル）を右欄に示す。

図８に示す実験結果を実施例１における図１及び図２に示す実験結果と比較検討する。図１では商品硬度２５０（Ｎｏ．６）、商品硬度５００（Ｎｏ．９）及び商品硬度１０００（Ｎｏ．１２）をそれぞれ練水に用いた一次養生の８℃±２℃（大気）における材齢１８時間（Ｈ）強度（σ_18H）は、それぞれ４０Ｎ／ｍｍ²、７４Ｎ／ｍｍ²及び４７Ｎ／ｍｍ²であり、高強度が早期に発現していた。これに対して、図８では、一次養生１８℃±２℃（大気）における９種類の練水を用いた強度σ_18Hは、商品強度５００場合に６４Ｎ／ｍｍ²と高強度が早期に発現しているもののそれ以外ではいずれも３８Ｎ／ｍｍ²以下の低い値であった。

一方、図８に示すように、二次養生（水中）の養生水に硬度３００〜９００の硬度調製水を用いた場合、材齢３日強度（σ_3D）は１００Ｎ／ｍｍ²以上を発現しており、材齢７日強度（σ_7D）は１２０Ｎ／ｍｍ²以上を発現している。なお、図８では示されていないが、商品硬度５００での材齢２８日強度（σ_28D)は１２６Ｎ／ｍｍ²であった。

以上の実験結果から、これらの水は実用的で非常に大きな強度の値を示している。しかし、図１及び図２に示すように、Ｎｏ．６、Ｎｏ．９及びＮｏ．１２でのσ_3D及びσ_7Dはいずれも１００Ｎ／ｍｍ²以下であることから、上述した実験結果では、一次養生での温度条件１８℃±２℃（大気）及び各養生水の「硬度」が大きく影響していると考えられる。また、図８では、商品硬度５００の硬度値(測定値５７０ｍｇ／リットル）がσ_3D及びσ_7Dについて最大材齢強度を示す最適硬度であることがわかる。

なお、一次養生での温度条件２８℃±２℃（大気）で商品硬度５００を練水及び養生水に用いて製造した供試体について圧縮強度を測定したところ、σ_3Dは１０１Ｎ／ｍｍ²で、σ_7Dは１１２Ｎ／ｍｍ²であった。この実験結果によれば、温度条件１８℃±２℃（大気）の場合よりも圧縮強度の低下がみられることから、温度条件１８℃±２℃（大気）が最適な温度条件であることが確認された。

[実施例５]
実施例５では、所定の商品硬度の海洋深層水由来の硬度調整水を濃縮して硬度を調製した硬度調整水を用いて実験を行った。

使用原料は実施例１と同様のものを同じ単位量で準備した。実施例４では、商品硬度５００は、実施例１の場合に比べてσ_18Hが低く、σ_3D及びσ_7Dが高強度を示した。そのため、実施例５では一次養生反応の温度条件を実施例４と同じ１８℃±２℃（大気）に設定し、練水として実施例４と同様の「商品硬度５００」を用いてモルタル材料を混練後、強度試験型に注入して１８時間（Ｈ）保持し強度（σ_18H）を測定した。比較のため、硬度調整水の代わりに上水道水を用いてモルタル材料を作製した後、強度試験型に注入してσ_18Hを測定した。

また、養生水については、商品硬度２５０、５００及び１０００をそれぞれ３０分間煮沸して濃縮する高硬度化処理を行って調製した硬度調整水を用いた。上水道水についても同様の高硬度化処理を行って養生水として使用した。高硬度化処理後の測定硬度（ｍｇ／リットル）は、括弧内に示している。二次養生ではＪＩＳ規格（２０℃±２℃（水中））に準拠して固化し、σ_3D、σ_7D及びσ_28Dをそれぞれ測定した。実験結果を図９に示す。

図９のＮｏ．Ａ〜Ｃに示すように、市販の３種類の海洋深層水由来の硬度調整水を煮沸濃縮による高硬度化処理を行った硬度調整水を養生水に用いた結果、材齢３日、材齢７日及び材齢２８日の圧縮強度について、同様の高硬度化処理を行った上水道水を養生水に用いた場合よりも、いずれも著しく大きな値を示しており、十分な実用性を備えていることがわかる。

また、実施例４において示された実験結果と比較した場合、図９に示すＮｏ．Ａ〜Ｃの３種類の養生水、特にＮｏ．Ｂでは超早期高強度化の傾向が上水道水の場合（Ｎｏ．Ｄ）よりも著しく大きく発現している。さらに、Ｎｏ．Ｂでは、材齢２８日強度（σ_28Dは１３６Ｎ／ｍｍ²）まで早期高強度化が継続しており、実用性が極めて高いことがわかる。ちなみに、図２に示すＮｏ．９の場合には、σ_28Dは１０１Ｎ／ｍｍ²であった。

実施例５において、３種類の硬度調整水を養生水として用いた場合の各材齢強度の値が、σ_3Dでは１１５Ｎ／ｍｍ²〜１２４Ｎ／ｍｍ²、σ_7Dでは１２０Ｎ／ｍｍ²〜１４１Ｎ／ｍｍ²及びσ_28Dでは１１７Ｎ／ｍｍ²〜１３６Ｎ／ｍｍ²であり、練水と養生水に同様の硬度調整水を用いた実施例４における硬度３００〜９００での各材齢強度のいずれの値よりも早期高強度化が発現しており、高い実用性を備えている。特に、養生水として硬度９３０ｍｇ／リットルの硬度調整水を用いたＮｏ．Ｂの場合はＮｏ．Ａ及びＣの場合よりも超早期高強度化を発現しており、材齢２８日強度についても大きな値を示していることから、実用価値は非常に高いことがわかる。

こうした実験結果は、主として、一次養生の温度条件を１８℃±２℃(大気)で練水と硬度が異なる養生水を使用したこと、さらに養生水として海洋深層水由来の硬度調整水を濃縮して高硬度化処理を行った硬度調整水を使用したことによるものと考えられる。

本発明によりモルタル又はコンクリート組成物を早期に高強度化することができ、工期の短縮が可能になるとともに、高強度で高靱性といった特性を生かして、モルタル又はコンクリート製建材パネル、橋梁用構造部材、モニュメント、地下構造部材、建築構造部材、土木建築資材などに活用することが期待される。

Claims

セメント、骨材及び混和剤を少なくとも含む原料に練水を添加して練り混ぜる混合工程と、前記混合工程により生成された混合物を成形する成形工程と、前記成形工程により形成された成形物を養生水を用いて養生する養生工程とを備えているモルタル又はコンクリート組成物の製造方法において、前記練水及び前記養生水の少なくとも１つに海洋深層水由来の硬度調整水を用いているモルタル又はコンクリート組成物の製造方法。
前記硬度調整水は、硬度が３００〜９００である請求項１に記載のモルタル又はコンクリート組成物の製造方法。
前記硬度調整水は、一次養生温度が１０℃以下で用いる養生水では硬度が４００〜８００である請求項１に記載のモルタル又はコンクリート組成物の製造方法。