JP6949524B2 - セメント組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、セメント組成物に関する。
耐摩耗性等の耐久性に優れたコンクリート舗装として、例えば、特許文献１には、セメント１００質量部に対し、ポゾラン質微粉末５〜５０質量部、粒径２ｍｍ以下の細骨材８０〜１８０質量部、減水剤（固形分換算）０．５〜４．０質量部、及び水１５〜２５質量部を含む配合物の硬化体であって、上記ポゾラン質微粉末がシリカフューム又はシリカダストであり、曲げ強度が１０〜５０ＭＰａであることを特徴とするコンクリート舗装が記載されている。
本発明の目的は、打設時の作業性が良好で、かつ、早期に交通開放が可能な舗装等の用途に好適に用いうるセメント組成物を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の細骨材、セメント分散剤、硬化促進剤、および水を含むセメント組成物であって、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５ セメントの物理試験方法」に記載されたモルタルの物性の測定方法による値として、特定の条件を満たし、「ＪＩＳ Ａ １１４７：２００７ コンクリートの凝結時間試験方法」に記載されたモルタルの物性の測定方法による値として、特定の条件を満たし、かつ、「ＪＩＳ Ａ １１０８：２００６ コンクリートの圧縮強度試験方法」に記載されたコンクリートの物性の測定方法による値として、特定の条件を満たすセメント組成物によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［７］を提供するものである。
［１］ セメント、ポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の細骨材、セメント分散剤、硬化促進剤、および水を含むセメント組成物であって、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５ セメントの物理試験方法」に記載されたモルタルの物性の測定方法による値として、以下の（ａ）を満たし、「ＪＩＳ Ａ １１４７：２００７ コンクリートの凝結時間試験方法」に記載されたモルタルの物性の測定方法による値として、以下の（ｂ）を満たし、「ＪＩＳ Ａ １１０８：２００６ コンクリートの圧縮強度試験方法」に記載されたコンクリートの物性の測定方法による値として、以下の（ｃ）を満たすことを特徴とするセメント組成物。
（ａ）落下運動を行わない場合における９０秒フロー値が、２５０〜３５０ｍｍであること
（ｂ）凝結の始発時間が、１〜５時間であること
（ｃ）直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱供試体を２０℃で封かん養生した場合における材齢７日の圧縮強度が、９０Ｎ／ｍｍ２以上であること
［２］ 上記セメント分散剤が、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤であり、かつ、上記硬化促進剤が、非塩素系特殊無機塩である前記［１］に記載のセメント組成物。
［３］ 上記硬化促進剤の量が、上記セメント組成物１ｍ３当たり固形分換算で４〜１８ｋｇである前記［１］又は［２］に記載のセメント組成物。
［４］ 補強用繊維を含む前記［１］〜［３］のいずれかに記載のセメント組成物。
［５］ 前記［１］〜［４］のいずれかに記載のセメント組成物からなる現場打ちセメント含有硬化体。
［６］ 前記［５］の現場打ちセメント含有硬化体を製造するための方法であって、上記セメント組成物を構成する材料を混練して、混練物を得る混練工程と、上記混練物を打設して、現場打ち混練物を得る打設工程と、上記現場打ち混練物を一次養生して、上記現場打ちセメント含有硬化体を得る一次養生工程、を含むことを特徴とする現場打ちセメント含有硬化体の製造方法。
［７］ 二次養生を行わない前記［６］に記載の現場打ちセメント含有硬化体の製造方法。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［７］を提供するものである。
［１］ セメント、ポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の細骨材、セメント分散剤、硬化促進剤、および水を含むセメント組成物であって、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５ セメントの物理試験方法」に記載されたモルタルの物性の測定方法による値として、以下の（ａ）を満たし、「ＪＩＳ Ａ １１４７：２００７ コンクリートの凝結時間試験方法」に記載されたモルタルの物性の測定方法による値として、以下の（ｂ）を満たし、「ＪＩＳ Ａ １１０８：２００６ コンクリートの圧縮強度試験方法」に記載されたコンクリートの物性の測定方法による値として、以下の（ｃ）を満たすことを特徴とするセメント組成物。
（ａ）落下運動を行わない場合における９０秒フロー値が、２５０〜３５０ｍｍであること
（ｂ）凝結の始発時間が、１〜５時間であること
（ｃ）直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱供試体を２０℃で封かん養生した場合における材齢７日の圧縮強度が、９０Ｎ／ｍｍ２以上であること
［２］ 上記セメント分散剤が、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤であり、かつ、上記硬化促進剤が、非塩素系特殊無機塩である前記［１］に記載のセメント組成物。
［３］ 上記硬化促進剤の量が、上記セメント組成物１ｍ３当たり固形分換算で４〜１８ｋｇである前記［１］又は［２］に記載のセメント組成物。
［４］ 補強用繊維を含む前記［１］〜［３］のいずれかに記載のセメント組成物。
［５］ 前記［１］〜［４］のいずれかに記載のセメント組成物からなる現場打ちセメント含有硬化体。
［６］ 前記［５］の現場打ちセメント含有硬化体を製造するための方法であって、上記セメント組成物を構成する材料を混練して、混練物を得る混練工程と、上記混練物を打設して、現場打ち混練物を得る打設工程と、上記現場打ち混練物を一次養生して、上記現場打ちセメント含有硬化体を得る一次養生工程、を含むことを特徴とする現場打ちセメント含有硬化体の製造方法。
［７］ 二次養生を行わない前記［６］に記載の現場打ちセメント含有硬化体の製造方法。
本発明のセメント組成物は、高い流動性を有するため、打設時の作業性が良好である。
また、凝結の始発時間が早いため、舗装等に用いた場合、早期に交通開放が可能である。
また、凝結の始発時間が早いため、舗装等に用いた場合、早期に交通開放が可能である。
本発明のセメント組成物は、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の細骨材、セメント分散剤、硬化促進剤、および水を含むセメント組成物であって、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５ セメントの物理試験方法」に記載されたモルタルの物性の測定方法による値として、以下の（ａ）を満たし、「ＪＩＳ Ａ １１４７：２００７ コンクリートの凝結時間試験方法」に記載されたモルタルの物性の測定方法による値として、以下の（ｂ）を満たし、「ＪＩＳ Ａ １１０８：２００６ コンクリートの圧縮強度試験方法」に記載されたコンクリートの物性の測定方法による値として、以下の（ｃ）を満たすものである。
（ａ）落下運動を行わない場合における９０秒フロー値が、２５０〜３５０ｍｍであること
（ｂ）凝結の始発時間が、１〜５時間であること
（ｃ）直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱供試体を２０℃で封かん養生した場合における材齢７日の圧縮強度が、９０Ｎ／ｍｍ２以上であること
以下、本発明を詳しく説明する。
（ａ）落下運動を行わない場合における９０秒フロー値が、２５０〜３５０ｍｍであること
（ｂ）凝結の始発時間が、１〜５時間であること
（ｃ）直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱供試体を２０℃で封かん養生した場合における材齢７日の圧縮強度が、９０Ｎ／ｍｍ２以上であること
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明で用いられるセメントの例としては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、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等の各種ポルトランドセメントや、エコセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや、ポルトランドセメントにシリカフュームおよび必要に応じて石灰石微粉末を均一にプレミックスしてなるシリカフュームプレミックスセメント等のプレミックスセメント等が挙げられる。
これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
セメントとして、混合セメントまたはシリカフュームプレミックスセメントを用いる場合、混合セメント等に含まれるポゾラン質微粉末（例えば、フライアッシュセメント中のフライアッシュ、シリカフュームプレミックスセメント中のシリカフューム等）は、本発明で用いる「ポゾラン質微粉末」に該当するものである。つまり、混合セメント等に含まれているセメントのみが、本発明で用いる「セメント」に該当するものとする。また、混合セメント等に含まれているポゾラン質微粉末の量は、本発明で用いる「セメント」の量に含めず、本発明で用いる「ポゾラン質微粉末」の量に含めるものとする。
これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
セメントとして、混合セメントまたはシリカフュームプレミックスセメントを用いる場合、混合セメント等に含まれるポゾラン質微粉末（例えば、フライアッシュセメント中のフライアッシュ、シリカフュームプレミックスセメント中のシリカフューム等）は、本発明で用いる「ポゾラン質微粉末」に該当するものである。つまり、混合セメント等に含まれているセメントのみが、本発明で用いる「セメント」に該当するものとする。また、混合セメント等に含まれているポゾラン質微粉末の量は、本発明で用いる「セメント」の量に含めず、本発明で用いる「ポゾラン質微粉末」の量に含めるものとする。
本発明で用いられるポゾラン質微粉末の例としては、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、及び沈降シリカ等が挙げられる。
これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
中でも、平均粒径が通常１．０μｍ以下であり、粉砕等をする必要がないことから、シリカフューム及びシリカダストが好適である。
ポゾラン質微粉末の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５〜５０質量部、より好ましくは１０〜４０質量部、特に好ましくは２０〜３５質量部である。該配合量が５質量部以上であれば、耐摩耗性がより向上する。該配合量が４０質量部以下であれば、単位水量をより小さくすることができ、セメント組成物の硬化体の強度（例えば、圧縮強度）をより向上させることができる。
これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
中でも、平均粒径が通常１．０μｍ以下であり、粉砕等をする必要がないことから、シリカフューム及びシリカダストが好適である。
ポゾラン質微粉末の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５〜５０質量部、より好ましくは１０〜４０質量部、特に好ましくは２０〜３５質量部である。該配合量が５質量部以上であれば、耐摩耗性がより向上する。該配合量が４０質量部以下であれば、単位水量をより小さくすることができ、セメント組成物の硬化体の強度（例えば、圧縮強度）をより向上させることができる。
本発明において、セメント組成物の硬化体の強度をより向上させる観点から、セメント及びポゾラン質微粉末以外の無機粉末（以下、「他の無機粉末」ともいう。）を用いることができる。
他の無機粉末の例としては、石灰石粉末、長石類、ムライト類、アルミナ粉末、石英粉末、炭化物粉末、窒化物粉末、石灰石微粉末等が挙げられる。中でも、コスト及び硬化後の品質安定性の観点から石灰石粉末、石英粉末が好ましい。
他の無機粉末は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
他の無機粉末としては、例えば、ブレーン比表面積が４，０００〜１０，０００ｃｍ２／ｇ（セメント組成物の硬化体の強度をより向上させる観点から、好ましくは５，０００〜９，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは６，０００〜８，５００ｃｍ２／ｇ）の無機粉末が挙げられる。
他の無機粉末の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５〜５０質量部、より好ましくは１０〜４５質量部、特に好ましくは１５〜４０質量部である。該配合量が上記範囲内であると、セメント組成物の硬化前の流動性、及び、硬化体の強度、緻密性及び耐衝撃性等をより向上させることができる。
他の無機粉末の例としては、石灰石粉末、長石類、ムライト類、アルミナ粉末、石英粉末、炭化物粉末、窒化物粉末、石灰石微粉末等が挙げられる。中でも、コスト及び硬化後の品質安定性の観点から石灰石粉末、石英粉末が好ましい。
他の無機粉末は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
他の無機粉末としては、例えば、ブレーン比表面積が４，０００〜１０，０００ｃｍ２／ｇ（セメント組成物の硬化体の強度をより向上させる観点から、好ましくは５，０００〜９，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは６，０００〜８，５００ｃｍ２／ｇ）の無機粉末が挙げられる。
他の無機粉末の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５〜５０質量部、より好ましくは１０〜４５質量部、特に好ましくは１５〜４０質量部である。該配合量が上記範囲内であると、セメント組成物の硬化前の流動性、及び、硬化体の強度、緻密性及び耐衝撃性等をより向上させることができる。
本発明においては粒径２ｍｍ以下の細骨材が用いられる。ここで、細骨材の粒径とは、８５％質量累積粒径である。細骨材の粒径が２ｍｍを超えると、セメント組成物の硬化体の強度および耐摩耗性が低下する。
また、上記細骨材の最大粒径は、好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１．５ｍｍ以下である。細骨材の最大粒径が２ｍｍ以下であれば、セメント組成物の硬化前の流動性（作業性）、並びに、クラック抵抗性等をより向上させることができる。
細骨材の例としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂及びこれらの混合物等が挙げられる。
細骨材の配合量は、セメント組成物の硬化体の強度および耐摩耗性をより向上させる観点から、セメント１００質量部に対して、好ましくは５０〜２５０質量部、より好ましくは６０〜２００質量部、特に好ましくは７０〜１５０質量部である。
また、上記細骨材の最大粒径は、好ましくは２ｍｍ以下、より好ましくは１．５ｍｍ以下である。細骨材の最大粒径が２ｍｍ以下であれば、セメント組成物の硬化前の流動性（作業性）、並びに、クラック抵抗性等をより向上させることができる。
細骨材の例としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂及びこれらの混合物等が挙げられる。
細骨材の配合量は、セメント組成物の硬化体の強度および耐摩耗性をより向上させる観点から、セメント１００質量部に対して、好ましくは５０〜２５０質量部、より好ましくは６０〜２００質量部、特に好ましくは７０〜１５０質量部である。
本発明で用いられるセメント分散剤の例としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤及び高性能ＡＥ減水剤等が挙げられる。
セメント分散剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
中でも、セメント組成物の硬化体の強度をより向上させる観点から、ポリカルボン酸系高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤が好ましく、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤がより好ましい。
セメント分散剤の配合量は、セメント１００質量部に対して、固形分換算で、好ましくは０．２〜１．２質量部、より好ましくは０．３〜０．９質量部、特に好ましくは０．４〜０．７質量部である。該配合量が上記数値範囲内であれば、セメント組成物の硬化前の流動性（作業性）、並びに、硬化体の緻密性及び強度をより向上させることができる。
なお、減水剤は、液状又は粉末状どちらでも使用可能である。
セメント分散剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
中でも、セメント組成物の硬化体の強度をより向上させる観点から、ポリカルボン酸系高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤が好ましく、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤がより好ましい。
セメント分散剤の配合量は、セメント１００質量部に対して、固形分換算で、好ましくは０．２〜１．２質量部、より好ましくは０．３〜０．９質量部、特に好ましくは０．４〜０．７質量部である。該配合量が上記数値範囲内であれば、セメント組成物の硬化前の流動性（作業性）、並びに、硬化体の緻密性及び強度をより向上させることができる。
なお、減水剤は、液状又は粉末状どちらでも使用可能である。
本発明で用いられる硬化促進剤としては、コンクリート用混和剤として一般的に用いられているものであればよく、例えば、亜硝酸塩系、チオシアン酸塩系、硫酸塩系、チオ硫酸塩系、塩化物系、炭酸塩系、及びアルミナ系等の硬化促進剤や、トリエタノールアミン、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、及びカルシウムシリケート水和物等が挙げられる。
硬化促進剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
中でも、流動性を低下させることなく、凝結始発時間をより早くすることができる観点から、亜硝酸塩系の硬化促進剤が好ましい。
本発明のセメント組成物１ｍ３当たりの硬化促進剤の配合量（単位量）は、固形分換算で、好ましくは４〜１８ｋｇ、より好ましくは５〜１６ｋｇ、さらに好ましくは７〜１４ｋｇ、特に好ましくは８〜１２ｋｇである。該配合量が４ｋｇ以上であれば、凝結の始発時間をより早くすることができる。該配合量が１８ｋｇ以下であれば、セメント組成物の硬化前の流動性（作業性）の低下が起こりにくくなる。
また、セメント１００質量部に対する硬化促進剤の配合量は、固形分換算で、好ましくは０．５〜２．５質量部、より好ましくは０．７〜２．０質量部、さらに好ましくは０．９〜１．８質量部、特に好ましくは１．０〜１．５質量部である。該配合量が０．５質量部以上であれば、凝結の始発時間をより早くすることができる。該配合量が２．５質量部以下であれば、セメント組成物の硬化前の流動性（作業性）の低下が起こりにくくなる。
硬化促進剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
中でも、流動性を低下させることなく、凝結始発時間をより早くすることができる観点から、亜硝酸塩系の硬化促進剤が好ましい。
本発明のセメント組成物１ｍ３当たりの硬化促進剤の配合量（単位量）は、固形分換算で、好ましくは４〜１８ｋｇ、より好ましくは５〜１６ｋｇ、さらに好ましくは７〜１４ｋｇ、特に好ましくは８〜１２ｋｇである。該配合量が４ｋｇ以上であれば、凝結の始発時間をより早くすることができる。該配合量が１８ｋｇ以下であれば、セメント組成物の硬化前の流動性（作業性）の低下が起こりにくくなる。
また、セメント１００質量部に対する硬化促進剤の配合量は、固形分換算で、好ましくは０．５〜２．５質量部、より好ましくは０．７〜２．０質量部、さらに好ましくは０．９〜１．８質量部、特に好ましくは１．０〜１．５質量部である。該配合量が０．５質量部以上であれば、凝結の始発時間をより早くすることができる。該配合量が２．５質量部以下であれば、セメント組成物の硬化前の流動性（作業性）の低下が起こりにくくなる。
本発明で用いられる水の例としては、水道水、スラッジ水、下水処理水等が挙げられる。
水の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは１０〜４０質量部、より好ましくは１５〜３０質量部、特に好ましくは２０〜２５質量部である。該配合量が１０質量部以上であれば、セメント組成物の硬化前の流動性をより向上させることができる。該配合量が４０質量部以下であれば、セメント組成物の硬化体の強度および耐摩耗性をより向上させることができる。
また、水と粉体の質量比（水／粉体の質量比）は、好ましくは０．４０以下、より好ましくは０．０５〜０．３５、さらに好ましくは０．０７〜０．３０、特に好ましくは０．１０〜０．２５である。該比が０．４０以下であれば、セメント組成物の硬化体の強度および耐摩耗性をより向上させることができる。該比が０．０５以上であれば、セメント組成物の硬化前の流動性をより向上させることができる。
ここで、粉体とは、セメントと上述のポゾラン質微粉末と上述の他の無機粉末を含むものである。粉体の質量とは、セメントと上述のポゾラン質微粉末と上述の他の無機粉末の合計の質量である。
水の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは１０〜４０質量部、より好ましくは１５〜３０質量部、特に好ましくは２０〜２５質量部である。該配合量が１０質量部以上であれば、セメント組成物の硬化前の流動性をより向上させることができる。該配合量が４０質量部以下であれば、セメント組成物の硬化体の強度および耐摩耗性をより向上させることができる。
また、水と粉体の質量比（水／粉体の質量比）は、好ましくは０．４０以下、より好ましくは０．０５〜０．３５、さらに好ましくは０．０７〜０．３０、特に好ましくは０．１０〜０．２５である。該比が０．４０以下であれば、セメント組成物の硬化体の強度および耐摩耗性をより向上させることができる。該比が０．０５以上であれば、セメント組成物の硬化前の流動性をより向上させることができる。
ここで、粉体とは、セメントと上述のポゾラン質微粉末と上述の他の無機粉末を含むものである。粉体の質量とは、セメントと上述のポゾラン質微粉末と上述の他の無機粉末の合計の質量である。
本発明のセメント組成物は、セメント組成物の硬化体の曲げ強度等を向上させる観点から、補強用繊維を含むことができる。
補強用繊維としては、金属繊維および有機質繊維の少なくともいずれか一方を使用することができる。中でも、舗装の用途には、曲げ強度の向上に寄与する金属繊維を使用することが好ましい。
補強用繊維の配合量（金属繊維及び有機質繊維を用いた場合、その合計量）は、セメント組成物中の体積割合で、好ましくは０．１〜１０％、より好ましくは０．５〜７％、特に好ましくは１〜５％である。該配合量が１０％以下であれば、混練時の作業性等を確保しつつ単位水量を少なくできるため、セメント組成物の硬化体の強度をより向上させることができる。該配合量が０．１％以上であれば、セメント組成物の硬化体の曲げ強度や破壊エネルギーをより向上させることができる。
補強用繊維としては、金属繊維および有機質繊維の少なくともいずれか一方を使用することができる。中でも、舗装の用途には、曲げ強度の向上に寄与する金属繊維を使用することが好ましい。
補強用繊維の配合量（金属繊維及び有機質繊維を用いた場合、その合計量）は、セメント組成物中の体積割合で、好ましくは０．１〜１０％、より好ましくは０．５〜７％、特に好ましくは１〜５％である。該配合量が１０％以下であれば、混練時の作業性等を確保しつつ単位水量を少なくできるため、セメント組成物の硬化体の強度をより向上させることができる。該配合量が０．１％以上であれば、セメント組成物の硬化体の曲げ強度や破壊エネルギーをより向上させることができる。
金属繊維の例としては、鋼繊維、及びアモルファス繊維等が挙げられる。中でも、強度発現性に優れ、コストが低く、入手が容易である観点から、鋼繊維が好ましい。
金属繊維は、直径０．０１〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのものが好ましい。直径が０．０１ｍｍ未満では、繊維自体の強度が不足し、張力を受けた際に切れやすくなる。直径が１．０ｍｍを超えると、同一配合量での本数が少なくなり、曲げ強度や破壊エネルギーを向上させる効果が低下する。長さが２ｍｍ未満では、曲げ強度や破壊エネルギーを向上させる効果が低下する。長さが３０ｍｍを超えると、混練の際にファイバーボールが生じやすくなる。
金属繊維のアスペクト比（繊維長／繊維直径）は、好ましくは２０〜２００、より好ましくは４０〜１５０である。
金属繊維を用いる場合、該金属繊維の配合量は、セメント組成物中の体積割合で、好ましくは０．１〜４％、より好ましくは０．２〜３％、特に好ましくは０．５〜３％である。金属繊維の配合量が４％以下であれば、混練時の作業性等を確保しつつ単位水量を少なくできるため、セメント組成物の硬化体の強度をより向上させることができる。該配合量が０．１％以上であれば、セメント組成物の硬化体の曲げ強度や破壊エネルギーをより向上させることができる。
金属繊維は、直径０．０１〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのものが好ましい。直径が０．０１ｍｍ未満では、繊維自体の強度が不足し、張力を受けた際に切れやすくなる。直径が１．０ｍｍを超えると、同一配合量での本数が少なくなり、曲げ強度や破壊エネルギーを向上させる効果が低下する。長さが２ｍｍ未満では、曲げ強度や破壊エネルギーを向上させる効果が低下する。長さが３０ｍｍを超えると、混練の際にファイバーボールが生じやすくなる。
金属繊維のアスペクト比（繊維長／繊維直径）は、好ましくは２０〜２００、より好ましくは４０〜１５０である。
金属繊維を用いる場合、該金属繊維の配合量は、セメント組成物中の体積割合で、好ましくは０．１〜４％、より好ましくは０．２〜３％、特に好ましくは０．５〜３％である。金属繊維の配合量が４％以下であれば、混練時の作業性等を確保しつつ単位水量を少なくできるため、セメント組成物の硬化体の強度をより向上させることができる。該配合量が０．１％以上であれば、セメント組成物の硬化体の曲げ強度や破壊エネルギーをより向上させることができる。
有機質繊維の例としては、ポリビニルアルコール繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維、及び炭素繊維等が挙げられる。
有機質繊維は、直径０．００５〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのものが好ましい。直径が０．００５ｍｍ未満では、繊維自体の強度が不足し、張力を受けた際に切れやすくなる。直径が１．０ｍｍを超えると、同一配合量での本数が少なくなり、破壊エネルギーを向上させる効果が低下する。長さが２ｍｍ未満では、マトリックスに対する付着力が低下し、破壊エネルギーを向上させる効果が低下する。長さが３０ｍｍを超えると、混練の際にファイバーボールが生じやすくなる。
有機質繊維のアスペクト比(繊維長／繊維直径)は、好ましくは２０〜２００、より好ましくは３０〜１５０である。
有機質繊維を用いる場合、該有機質繊維の配合量は、セメント組成物中の体積割合で、好ましくは０．１〜１０％、より好ましくは０．５〜７％、特に好ましくは１〜６％である。有機質繊維の配合量が１０％以下であれば、混練時の作業性等を確保しつつ単位水量を少なくできるため、セメント組成物の硬化体の強度をより向上させることができる。有機質繊維の配合量が０．１％以上であれば、セメント組成物の硬化体の曲げ強度や破壊エネルギーをより向上させることができる。
有機質繊維は、直径０．００５〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのものが好ましい。直径が０．００５ｍｍ未満では、繊維自体の強度が不足し、張力を受けた際に切れやすくなる。直径が１．０ｍｍを超えると、同一配合量での本数が少なくなり、破壊エネルギーを向上させる効果が低下する。長さが２ｍｍ未満では、マトリックスに対する付着力が低下し、破壊エネルギーを向上させる効果が低下する。長さが３０ｍｍを超えると、混練の際にファイバーボールが生じやすくなる。
有機質繊維のアスペクト比(繊維長／繊維直径)は、好ましくは２０〜２００、より好ましくは３０〜１５０である。
有機質繊維を用いる場合、該有機質繊維の配合量は、セメント組成物中の体積割合で、好ましくは０．１〜１０％、より好ましくは０．５〜７％、特に好ましくは１〜６％である。有機質繊維の配合量が１０％以下であれば、混練時の作業性等を確保しつつ単位水量を少なくできるため、セメント組成物の硬化体の強度をより向上させることができる。有機質繊維の配合量が０．１％以上であれば、セメント組成物の硬化体の曲げ強度や破壊エネルギーをより向上させることができる。
本発明のセメント組成物は、上記材料以外に、必要に応じて他の材料を配合してもよい。必要に応じて配合される他の材料としては、消泡剤等が挙げられる。
消泡剤としては、エステル系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、鉱物油系消泡剤、シリコーン系消泡剤、粉末消泡剤等が挙げられる。
消泡剤としては、エステル系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、鉱物油系消泡剤、シリコーン系消泡剤、粉末消泡剤等が挙げられる。
本発明のセメント組成物の、落下運動を行わない場合における９０秒フロー値は、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５ セメントの物理試験方法」に記載されたモルタルの物性の測定方法による値（１５回の落下運動を行わない場合における値）として、２５０ｍｍ以上、好ましくは２６０ｍｍ以上、より好ましくは２７０ｍｍ以上である。該フロー値が２５０ｍｍ未満であると、打設時の作業性が低下する。該フロー値の上限値は、排水勾配のように傾斜面を有する成形体の用途に用いる場合に、打設時にモルタルの形を維持する観点から、３５０ｍｍ以下、好ましくは３２０ｍｍ以下、より好ましくは３００ｍｍ以下である。
本発明のセメント組成物の材齢７日の圧縮強度は、「ＪＩＳ Ａ １１０８：２００６ コンクリートの圧縮強度試験方法」に記載されたコンクリートの物性の測定方法による、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱供試体を２０℃で封かん養生した場合における、材齢７日の圧縮強度の値として、９０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは９５Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは１００Ｎ／ｍｍ２以上である。該圧縮強度が９０Ｎ／ｍｍ２未満であると、セメント組成物の硬化体の強度が低いため、耐久性が低下する。該圧縮強度の上限値は特に限定されないが、好ましくは２００Ｎ／ｍｍ２、より好ましくは１８０Ｎ／ｍｍ２である。
本発明のセメント組成物の材齢７日の圧縮強度は、「ＪＩＳ Ａ １１０８：２００６ コンクリートの圧縮強度試験方法」に記載されたコンクリートの物性の測定方法による、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱供試体を２０℃で封かん養生した場合における、材齢７日の圧縮強度の値として、９０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは９５Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは１００Ｎ／ｍｍ２以上である。該圧縮強度が９０Ｎ／ｍｍ２未満であると、セメント組成物の硬化体の強度が低いため、耐久性が低下する。該圧縮強度の上限値は特に限定されないが、好ましくは２００Ｎ／ｍｍ２、より好ましくは１８０Ｎ／ｍｍ２である。
本発明のセメント組成物の凝結の始発時間は、「ＪＩＳ Ａ １１４７：２００７ コンクリートの凝結時間試験方法」に記載されたモルタルの物性の測定方法による値として、１〜５時間、好ましくは１．５〜４．５時間、より好ましくは２〜４時間である。該時間が５時間を超えると、排水勾配のように傾斜面を有する成形体の用途に用いる場合に、打設時にモルタルの形が崩れ易くなる。該時間が１時間未満であると、十分な可使時間を確保することが困難になる。
また、本発明のセメント組成物の凝結の終結時間は、「ＪＩＳ Ａ １１４７：２００７ コンクリートの凝結時間試験方法」に記載されたモルタルの物性の測定方法による値として、好ましくは２〜８時間以内、より好ましくは３〜７時間、さらに好ましくは４〜６時間である。該時間が８時間を超えると、早期の交通開放が困難になる。
また、本発明のセメント組成物の凝結の終結時間は、「ＪＩＳ Ａ １１４７：２００７ コンクリートの凝結時間試験方法」に記載されたモルタルの物性の測定方法による値として、好ましくは２〜８時間以内、より好ましくは３〜７時間、さらに好ましくは４〜６時間である。該時間が８時間を超えると、早期の交通開放が困難になる。
本発明のセメント組成物は、高い流動性を有し、かつ、凝結の始発時間が早いため、現場打ち施工に好適に用いることができる。
また、凝結の始発時間及び終結時間が早いため、舗装として用いた場合において、早期に交通開放が可能である。
また、凝結の始発時間及び終結時間が早いため、舗装として用いた場合において、早期に交通開放が可能である。
本発明のセメント組成物からなる現場打ちセメント含有硬化体を製造するための方法の例としては、上述したセメント組成物を構成する材料を混練して、混練物を得る混練工程と、得られた混練物を打設して、現場打ち混練物を得る打設工程と、得られた現場打ち混練物を一次養生して、現場打ちセメント含有硬化体を得る一次養生工程、を含む方法が挙げられる。
混練工程における、セメント組成物の混練方法としては、特に限定されるものでない。
また、混練に用いる装置も特に限定されるものではなく、オムニミキサ、パン型ミキサ、二軸練りミキサ、傾動ミキサ等の慣用のミキサを使用することができる。
一次養生工程における、一次養生の方法の例としては、打設工程で打設された混練物を、所定の温度（例えば、５〜４０℃）で所定時間（例えば、１〜２４時間）静置する方法等が挙げられる。
本発明のセメント組成物によれば、製造工程において二次養生を行わなくても、優れた強度を有する硬化体を得ることができる。
混練工程における、セメント組成物の混練方法としては、特に限定されるものでない。
また、混練に用いる装置も特に限定されるものではなく、オムニミキサ、パン型ミキサ、二軸練りミキサ、傾動ミキサ等の慣用のミキサを使用することができる。
一次養生工程における、一次養生の方法の例としては、打設工程で打設された混練物を、所定の温度（例えば、５〜４０℃）で所定時間（例えば、１〜２４時間）静置する方法等が挙げられる。
本発明のセメント組成物によれば、製造工程において二次養生を行わなくても、優れた強度を有する硬化体を得ることができる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［使用材料］
以下に示す材料を使用した。
（１）セメント：中庸熱ポルトランドセメント、太平洋セメント社製
（２）ポゾラン質微粉末：シリカフューム（ＢＥＴ比表面積：１１ｍ２／ｇ）
（３）粒径２ｍｍ以下の細骨材：山砂（表乾密度：２．６２ｇ／ｃｍ３、最大粒径：１ｍｍ以下）
（４）無機粉末：石英粉末（ブレーン比表面積：７，５００ｃｍ２／ｇ）
（５）水：水道水
（６）金属繊維：鋼繊維（直径：０．２ｍｍ、長さ：１５ｍｍ）
（７）セメント分散剤：ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
（８）硬化促進剤Ａ：亜硝酸塩系
（９）硬化促進剤Ｂ：カルシウムシリケート水和物
［使用材料］
以下に示す材料を使用した。
（１）セメント：中庸熱ポルトランドセメント、太平洋セメント社製
（２）ポゾラン質微粉末：シリカフューム（ＢＥＴ比表面積：１１ｍ２／ｇ）
（３）粒径２ｍｍ以下の細骨材：山砂（表乾密度：２．６２ｇ／ｃｍ３、最大粒径：１ｍｍ以下）
（４）無機粉末：石英粉末（ブレーン比表面積：７，５００ｃｍ２／ｇ）
（５）水：水道水
（６）金属繊維：鋼繊維（直径：０．２ｍｍ、長さ：１５ｍｍ）
（７）セメント分散剤：ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
（８）硬化促進剤Ａ：亜硝酸塩系
（９）硬化促進剤Ｂ：カルシウムシリケート水和物
［実施例１〜４、比較例１〜６］
上記材料を使用して、９０秒フロー試験、凝結試験、圧縮強度試験を以下に示す方法で行った。なお、各材料の種類および配合は、表１に示すとおりである。
（１）９０秒フロー試験
細骨材以外の各材料を一括で、２リットルホバートミキサに投入した後、流動化状態となるまで行い、次いで、金属繊維を投入して２分間混練し、混練物を得た。ここで、「流動化状態」とは、混練によって、混練物（投入されたすべての原料からなる混合物）が、粉が混ざった状態から、粉が混ざらない状態に変化して、全体が一体化して動きうるようになった状態をいう。また、流動化状態となるまでに要した時間（表１中、「混練時間」とも示す。）を測定した。
得られた混練物（モルタル）について、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５ セメントの物理試験方法」に記載される方法に準拠して、１５回の落下運動を行わないでフロー値を測定した。
なお、１バッチにつき得られる混練物は１．５リットルであった。
（２）凝結試験
金属繊維を使用せず、流動化状態となるまで混練を行って混練物を得る以外は、上述の９０秒フロー試験における混練方法と同様の方法によって混練物を得た。
得られた混練物について、「ＪＩＳ Ａ １１４７：２００７ コンクリートの凝結時間試験方法」に記載される方法に準拠して、凝結始発時間及び凝結終結時間を測定した。
なお、上記凝結試験における凝結始発時間及び凝結終結時間は、セメント組成物に繊維が含まれている場合であっても、セメント組成物に繊維が含まれていない場合であっても同様の結果となる。
（３）圧縮強度試験
上述の９０秒フロー試験における混練方法と同様の方法によって混練物を得た。
得られた混練物について、「ＪＩＳ Ａ １１０８：２００６ コンクリートの圧縮強度試験方法」に記載される方法に準拠して、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱供試体を作製し、２０℃の恒温室内で封かん養生した場合の、材齢７日及び２８日における圧縮強度を測定した。
それぞれの結果を表２に示す。
上記材料を使用して、９０秒フロー試験、凝結試験、圧縮強度試験を以下に示す方法で行った。なお、各材料の種類および配合は、表１に示すとおりである。
（１）９０秒フロー試験
細骨材以外の各材料を一括で、２リットルホバートミキサに投入した後、流動化状態となるまで行い、次いで、金属繊維を投入して２分間混練し、混練物を得た。ここで、「流動化状態」とは、混練によって、混練物（投入されたすべての原料からなる混合物）が、粉が混ざった状態から、粉が混ざらない状態に変化して、全体が一体化して動きうるようになった状態をいう。また、流動化状態となるまでに要した時間（表１中、「混練時間」とも示す。）を測定した。
得られた混練物（モルタル）について、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５ セメントの物理試験方法」に記載される方法に準拠して、１５回の落下運動を行わないでフロー値を測定した。
なお、１バッチにつき得られる混練物は１．５リットルであった。
（２）凝結試験
金属繊維を使用せず、流動化状態となるまで混練を行って混練物を得る以外は、上述の９０秒フロー試験における混練方法と同様の方法によって混練物を得た。
得られた混練物について、「ＪＩＳ Ａ １１４７：２００７ コンクリートの凝結時間試験方法」に記載される方法に準拠して、凝結始発時間及び凝結終結時間を測定した。
なお、上記凝結試験における凝結始発時間及び凝結終結時間は、セメント組成物に繊維が含まれている場合であっても、セメント組成物に繊維が含まれていない場合であっても同様の結果となる。
（３）圧縮強度試験
上述の９０秒フロー試験における混練方法と同様の方法によって混練物を得た。
得られた混練物について、「ＪＩＳ Ａ １１０８：２００６ コンクリートの圧縮強度試験方法」に記載される方法に準拠して、直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱供試体を作製し、２０℃の恒温室内で封かん養生した場合の、材齢７日及び２８日における圧縮強度を測定した。
それぞれの結果を表２に示す。
表２から、本発明のセメント組成物（実施例１〜４）の９０秒フロー値（２７９〜２９５ｍｍ）は、硬化促進剤を使用していない比較例１の９０秒フロー値（２８１ｍｍ）と同程度であり、比較例２〜４、６の９０秒フロー値（１２０〜２３１ｍｍ）よりも大きいことがわかる。
また、本発明のセメント組成物（実施例１〜４）の始発時間（１時間１１分〜４時間５０分）は、硬化促進剤を使用していない比較例１〜２の始発時間（５時間３５分以上）よりも早いことがわかる。
また、比較例３〜５は、混練しても流動化状態にすることができないことがわかる。
さらに、比較例６は、９０秒フロー値を比較例３よりも大きくする目的で、硬化促進剤の添加量を、比較例３よりも低減したものである。比較例６の９０秒フロー値（２３１ｍｍ）は、比較例３（１６６ｍｍ）よりも大きいものの、２５０ｍｍを満たさないものである。また、比較例６の始発時間は５時間を越えていることがわかる。
このことから、本発明のセメント組成物（実施例１〜４）は、９０秒フロー値が大きく、かつ、始発時間が早いことがわかる。また、一定の作業時間も確保されることがわかる。
また、本発明のセメント組成物（実施例１〜４）の始発時間（１時間１１分〜４時間５０分）は、硬化促進剤を使用していない比較例１〜２の始発時間（５時間３５分以上）よりも早いことがわかる。
また、比較例３〜５は、混練しても流動化状態にすることができないことがわかる。
さらに、比較例６は、９０秒フロー値を比較例３よりも大きくする目的で、硬化促進剤の添加量を、比較例３よりも低減したものである。比較例６の９０秒フロー値（２３１ｍｍ）は、比較例３（１６６ｍｍ）よりも大きいものの、２５０ｍｍを満たさないものである。また、比較例６の始発時間は５時間を越えていることがわかる。
このことから、本発明のセメント組成物（実施例１〜４）は、９０秒フロー値が大きく、かつ、始発時間が早いことがわかる。また、一定の作業時間も確保されることがわかる。
Claims (5)
- セメント、シリカフューム、粒径２ｍｍ以下の細骨材、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤、亜硝酸塩系硬化促進剤、および水を含むセメント組成物であって、
上記亜硝酸塩系硬化促進剤の量が、上記セメント組成物１ｍ ３ 当たり固形分換算で７〜１４ｋｇであり、
「ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５ セメントの物理試験方法」に記載されたモルタルの物性の測定方法による値として、以下の（ａ）を満たし、
「ＪＩＳ Ａ １１４７：２００７ コンクリートの凝結時間試験方法」に記載されたモルタルの物性の測定方法による値として、以下の（ｂ）を満たし、
「ＪＩＳ Ａ １１０８：２００６ コンクリートの圧縮強度試験方法」に記載されたコンクリートの物性の測定方法による値として、以下の（ｃ）を満たすことを特徴とするセメント組成物。
（ａ）落下運動を行わない場合における９０秒フロー値が、２５０〜３５０ｍｍであること
（ｂ）凝結の始発時間が、１〜５時間であること
（ｃ）直径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円柱供試体を２０℃で封かん養生した場合における材齢７日の圧縮強度が、９０Ｎ／ｍｍ２以上であること - 補強用繊維を含む請求項１に記載のセメント組成物。
- 請求項１又は２に記載のセメント組成物からなる現場打ちセメント含有硬化体。
- 請求項３に記載の現場打ちセメント含有硬化体を製造するための方法であって、
上記セメント組成物を構成する材料を混練して、混練物を得る混練工程と、
上記混練物を打設して、現場打ち混練物を得る打設工程と、
上記現場打ち混練物を一次養生して、上記現場打ちセメント含有硬化体を得る一次養生工程、
を含むことを特徴とする現場打ちセメント含有硬化体の製造方法。 - 二次養生を行わない請求項４に記載の現場打ちセメント含有硬化体の製造方法。
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