JP7082038B2 - 無収縮モルタル組成物及び重量コンクリートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、主に、土木・建築分野等で使用される無収縮モルタル組成物及び重量コンクリートの製造方法に関する。

原子力発電所施設等の遮蔽性を必要とする箇所に用いられるモルタルまたはコンクリートは、密度が重要な要求性能の一つであり、通常乾燥単位容積質量で２．１５ｔ／ｍ^３以上のモルタルまたはコンクリートが必要とされている。その要求性能を満足する材料として、密度３ｔ／ｍ^３程度の重量骨材を配合した無収縮重量グラウトモルタルまたはコンクリートが知られている（特許文献１～３参照）。

しかしながら、近年放射線量が高い箇所ではそれ以上の密度４ｔ／ｍ^３以上のモルタルやコンクリートが求められる場合があり、従来の重量モルタルまたはコンクリートでは要求性能が満足できなかった。また、重量モルタルでそれを満足させるため、密度７ｔ／ｍ^３以上の金属粉末を細骨材に用いる方法もあるが、骨材の密度が大きすぎ偏析を生じるため、プレミックスモルタル化が困難であったり、施工現場で細骨材を別添加してモルタルを練り混ぜても、練り上がり後のモルタルが材料分離しやすいという課題があった。

一方で、粘性を付与することにより、密度７ｔ／ｍ^３以上の金属粉末を細骨材として用いても材料分離しない重量モルタルの技術も知られている（特許文献４参照）。

しかしながら、密度４ｔ／ｍ^３以上のモルタルやコンクリートは、施工現場の放射線量が高く人が近づけない場所での施工に用いられることも想定される。そのような場所でモルタルを打設する場合は、放射線量の低い安全な場所でモルタルを練り混ぜ、その後アジテータ車やポンプ等を用いて施工場所まで長距離輸送し、機械のみでモルタルを打設することになる。その場合、モルタルの練り混ぜから施工開始までに１時間以上要することが想定され、モルタルが流動性を失いグラウト施工できないという課題があった。

また、重量コンクリートで密度４ｔ／ｍ^３以上を満足させようとした場合、寸法１０～２５ｍｍで密度６ｔ／ｍ^３の粒銑、密度７．８５ｔ／ｍ^３の鉄球等を粗骨材として用いる方法も考えられる。しかしながら、それを用いて重量コンクリートを製造しようとした場合、練り混ぜ負荷が大きく市販のコンクリートミキサでは練り混ぜできない可能性や、故障をまねく可能性があった。
仮に練り混ぜ可能な能力のあるミキサが存在したとしても、密度５ｔ／ｍ^３以上の粗骨材を一体化させたコンクリートの配合設計は困難であり、粗骨材の沈降が想定され、コンクリートポンプを用いた施工箇所への圧送もほぼ不可能であると推定される。

一方、鉄道軌道のバラスト道床で、バラスト間隙に急硬グラウトモルタルを充填して固化させ、コンクリート道床化するプレパックド工法の技術も知られている（特許文献５、６参照）。この方法を応用して、前記の粒銑、鉄球を施工箇所に敷き詰めてからグラウト材を充填し、密度４ｔ／ｍ^３以上の重量コンクリートを得る方法も考えられる。

しかしながら、プレパックド工法に用いるグラウトモルタルは、主に鉄道軌道の夜間の終電から始発までの供用停止中の緊急施工に用いられるため、打設後２０～５０分程度で硬化し、２時間程度で実用強度を発現するような急硬モルタルしかなく、施工場所まで長距離輸送ができるようなグラウト材はなかった。

以上から、本発明は、流動性が良好で、練り混ぜ後、例えば２時間経過後もグラウト可能な流動性を保持でき、密度４ｔ／ｍ^３以上の重量コンクリートの製造に適用可能な無収縮モルタル組成物を提供することを目的とする。

特公平６－６００４６号公報 特許第３４２６２０１号公報 特許第４７９６２２５号公報 特許第４８６１５６５号公報 特許第５４９６７５５号公報 特許第４３２０７３１号公報

本発明者らは、上記課題を解決すべく種々検討を行った結果、特定の材料を組み合わせることにより、流動性が良好で、練り混ぜ後、例えば２時間経過後もグラウト可能な流動性を保持できる無収縮グラウト材が得られ、得られた無収縮グラウト材をあらかじめ施工箇所に敷き詰めておいた鉄球等の間隙に充填することにより密度４ｔ／ｍ^３以上の重量コンクリートが得られることを知見し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は下記のとおりである。

［１］ 密度４ｔ／ｍ^３以上の重量コンクリート製造用の無収縮モルタル組成物であって、セメントと、膨張材と、ポゾラン微粉末と、発泡剤と、減水剤と、細骨材とを含有してなる無収縮モルタル組成物。
［２］ 前記膨張材が、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材と、カルシウムアルミノフェライト系膨張材とを併用してなる［１］に記載の無収縮モルタル組成物。
［３］ 前記ポゾラン微粉末が、酸性シリカフュームである［１］又は［２］に記載の無収縮モルタル組成物。
［４］ 前記減水剤が、メラミンスルホン酸系減水剤と、ポリカルボン酸系減水剤とを併用してなる［１］～［３］のいずれかに記載の無収縮モルタル組成物。
［５］ 前記メラミンスルホン酸系減水剤が、前記セメントと膨張材とポゾラン微粉末との合計１００質量部に対して０．４～１質量部である［４］に記載の無収縮モルタル組成物。
［６］ 前記ポリカルボン酸系減水剤が、前記セメントと膨張材とポゾラン微粉末との合計１００質量部に対して０．１～０．７質量部である［４］又は［５］に記載の無収縮モルタル組成物。
［７］ 前記細骨材の最大粒径が１．２ｍｍである［１］～［６］のいずれかに記載の無収縮モルタル組成物。
［８］ 施工箇所に密度６ｔ／ｍ^３以上の粗骨材を敷き詰める粗骨材敷詰工程と、前記粗骨材を敷き詰めた施工箇所に、請求項１～７のいずれか１項に記載の無収縮モルタル組成物と水とを練り混ぜてなる無収縮グラウト材を充填する無収縮グラウト材充填工程とを含む、密度４ｔ／ｍ^３以上の重量コンクリートの製造方法。
［９］ 前記粗骨材の密度が７ｔ／ｍ^３以上である［８］に記載の重量コンクリートの製造方法。
［１０］ 前記粗骨材が球状粗骨材である［８］又は［９］に記載の重量コンクリートの製造方法。
［１１］ 前記球状粗骨材の直径が、２５～４０ｍｍである［１０］に記載の重量コンクリートの製造方法。
［１２］ 前記球状粗骨材が鉄球である［１０］又は［１１］に記載の重量コンクリートの製造方法。

本発明によれば、流動性が良好で、練り混ぜ後、例えば２時間経過後もグラウト可能な流動性を保持でき、密度４ｔ／ｍ^３以上の重量コンクリートの製造に適用可能な無収縮モルタル組成物を提供することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。なお、本明細書で使用する部や％は特に規定のない限り質量基準である。

［１．無収縮モルタル組成物］
本発明の無収縮モルタル組成物は、密度４ｔ／ｍ^３以上の重量コンクリート製造用の無収縮モルタル組成物であって、セメントと、膨張材と、ポゾラン微粉末と、発泡剤と、減水剤と、細骨材とを含有してなる。

セメントと、膨張材と、ポゾラン微粉末と、発泡剤と、減水剤と、細骨材とを含有することで、密度４ｔ／ｍ^３以上の重量コンクリート製造に適用可能なものとなる。
以下、各材料などについて説明する。なお本明細書において、セメントと膨張材とポゾラン微粉末との混合物を「結合材」ということがある。

（セメント）
本発明に用いるセメントとは、特に限定されるものではないが、ＪＩＳ Ｒ ５２１０に規定されている各種ポルトランドセメント、ＪＩＳ Ｒ ５２１１、ＪＩＳ Ｒ ５２１２、及びＪＩＳ Ｒ ５２１３に規定された各種混合セメント、ＪＩＳに規定された以上の混和材混入率で製造した高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント、及び石灰石粉末等を混合したフィラーセメントから選ばれる一種又は二種以上等が挙げられる。

製造コストや強度発現性の観点から、セメントのブレーン比表面積は、２，５００～７，０００ｃｍ^２／ｇであることが好ましく、３，０００～４，５００であることがより好ましい。
ブレーン比表面積は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）に準拠して求められる。

（膨張材）
本発明に用いる膨張材は、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材、カルシウムアルミノフェライト系膨張材等が挙げられ、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材と、カルシウムアルミノフェライト系膨張材とを併用することが好ましい。

・カルシウムサルフォアルミネート系膨張材
上記カルシウムサルフォアルミネート系膨張材は、モルタルの乾燥収縮収縮量の低減や、ブリーディング水の発生を抑止する役割を担う。当該膨張材の製造方法は、ＣａＯ原料、Ａｌ_２Ｏ_３原料、Ｆｅ_２Ｏ_３原料、およびＣａＳＯ_４原料を所定の割合になるように配合し、電気炉やロータリーキルンなどを用いて、一般的には、１，１００～１，６００℃で熱処理をして製造される。熱処理温度が１，１００℃以上であることで、得られた膨張材の膨張性能が充分なものにしやすくなり、１，６００℃以下であることで無水石膏の分解を抑制することができる。

ＣａＯ原料としては、石灰石や消石灰等が、Ａｌ_２Ｏ_３原料としてはボーキサイトやアルミ残灰等が、Ｆｅ_２Ｏ_３原料としては銅カラミや市販の酸化鉄等が、そしてＣａＳＯ_４原料としては二水石膏、半水石膏、および無水石膏等が挙げられる。

膨張材の粉末度は、ブリーディング水抑制の観点から、ブレーン比表面積で７，５００ｃｍ^２／ｇ以上であることが好ましい。７，５００ｃｍ^２／ｇ以上であることでブリーディング水の発生を抑止できる。

カルシウムサルフォアルミネート系膨張材の使用量は、通常、セメントと膨張材とポゾラン微粉末からなる結合材１００部中、０．３～９部が好ましく、１～６部がより好ましく、２～５部がさらに好ましい。０．３部以上であることでブリーディング水の発生を抑止でき、９部以下であることで過膨張による強度発現性の低下を防いだり、フローダウンを小さくすることができる。

・カルシウムアルミノフェライト系膨張材
本発明に用いるカルシウムアルミノフェライト系膨張材はそれ単独でも効果を発揮するが、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材と併用することにより、フロー保持性を低下させずにモルタルの乾燥収縮収縮量を低減でき、ひび割れの発生を抑制する効果がある。

カルシウムアルミノフェライト系膨張材とは、ＣａＯ原料、Ａｌ_２Ｏ_３原料、Ｆｅ_２Ｏ_３原料、及びＣａＳＯ_４原料を熱処理して得られる物質であって、遊離石灰、カルシウムアルミノフェライト及び無水石膏を含有する膨張物質であり、その割合については特に限定されるものではないが、膨張物質１００部中、遊離石灰は３０～６０部が好ましく、４０～５０部がより好ましい。また、Ｃ_４ＡＦは１０～４０部が好ましく、１５～３５部がより好ましい。さらに、無水石膏は１０～４０部が好ましく、２０～３５部がより好ましい。

本発明のＣ_４ＡＦとは、ＣａＯ－Ａｌ_２Ｏ_３－Ｆｅ_２Ｏ_３系化合物を総称するものであり特に限定されるものではないが、一般的にＣａＯをＣ、Ａｌ_２Ｏ_３をＡ、Ｆｅ_２Ｏ_３をＦとすると、Ｃ_４ＡＦやＣ_６ＡＦ_２などと示される化合物がよく知られている。通常はＣ_４ＡＦとして存在していると考えてよい。

カルシウムアルミノフェライト系膨張材の粉末度は、ブレーン比表面積で２，０００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、２，０００～６，０００ｃｍ^２／ｇがより好ましい。２，０００ｃｍ^２／ｇ以上であることで、ブリーディングが発生するのを防ぎ、６，０００ｃｍ^２／ｇ以下であることで良好な流動性が得られやすくなる。

カルシウムアルミノフェライト系膨張材の使用量は、通常、結合材１００部中、０．１～８部が好ましく、０．５～５部がより好ましく、１～４部がさらに好ましい。０．１部以上であることで充分な乾燥収縮量低減効果が得られやすくなり、８部以下であることで過膨張になり強度発現性が低下するのを防ぐことができる。

カルシウムサルフォアルミネート系膨張材とカルシウムアルミノフェライト系膨張材とを併用する場合のこれらの質量比（カルシウムサルフォアルミネート系膨張材／カルシウムアルミノフェライト系膨張材）は、これらの複合効果を発揮させる観点から、０．１５～１８であることが好ましく、０．２～１６であることがより好ましい。

（ポゾラン微粉末）
本発明に用いるポゾラン微粉末とは、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフュームなどの潜在水硬性物質の１種または２種以上を挙げることができる。

本発明では、良好な流動性を確保する目的で、ポゾラン微粉末の一種にＳｉＯ_２含有率が９０質量％以上で、酸化ジルコニウムを含有し、水素イオン濃度が酸性領域（例えば、ｐＨ５以下）の酸性シリカフュームである、いわゆるジルコニア起源シリカフュームを用いることが好ましい。
ここで、上記水素イオン濃度とは、シリカフューム２０ｇを、２０℃の純水１００ｇに入れ、マグネティックスタラーにて５分間攪拌した後、懸濁液中の水素イオン濃度をｐＨメータにより計測した値である。

一般に、シリカフュームとは、ＪＩＳ Ａ ６２０７で規定されているように、金属シリコンやフェロシリコンをアーク炉で製造する際に発生ずる排ガスから捕集される非晶質の二酸化けい素を主成分とする球状の超微粒子である。その製造方法は、前記の他、例えば、金属シリコン微粉末を火炎中で酸化させる方法や高温火炎中でシリカ質原料微粉末を溶融する方法において、原料の熱処理条件を調整し、捕集温度を５５０℃以上にすることによって製造することができる。また、電気炉においてジルコンサンドを電融した際に、サイクロンなどで捕集した後、分級して製造されるものもある。その平均粒子径は、１μｍ以下の超微粒子である。

本発明では、電気炉においてジルコンサンドを電融した際に、サイクロンなどで捕集した後、分級して製造される、いわゆる、ジルコニア起源シリカフュームを使用すること好ましい。

ジルコニア起源シリカフュームは、耐火物、研磨・研削材、電子材料、及び窯業顔料等に使用される電融ジルコニア（酸化ジルコニウムＺｒＯ_２）を製造する際に副生されるもので、ジルコンサンド（ＺｒＳｉＯ_４）を、例えば、２，２００℃で電融した際に生じる排ガスを集塵したものである。ジルコニア起源シリカフュームの好ましい比表面積は、流動性や強度発現性の観点から、ＢＥＴ比表面積で５～１３ｍ^２／ｇであることが好ましく、８～１２ｍ^２／ｇであることがより好ましい。

ジルコニア起源シリカフュームの平均粒子径は、０．１～０．３μｍの従来の金属シリコンやフェロシリコンをアーク炉で製造する際に発生ずる排ガスから捕集されるシリカフュームより粒が大きく、１μｍ程度以下が好ましい。

ポゾラン微粉末の使用量は、結合材１００部中、０．５～１０部が好ましく、２～７部がより好ましく、３～６部がさらに好ましい。０．５部以上であることで良好な流動性が得られやすくなり、１０部以下であることで、粘性が増して流動性が悪くなるのを防ぐことができる。

（発泡剤）
本発明に用いる発泡剤は、無収縮モルタル組成物を水と練り混ぜた際にガスを発生して初期膨張させ、モルタル面の沈下を防ぐために用いるものである。

発泡剤としては特に限定されるものではなく、例えば、金属粉末や過酸化物等が挙げられる。なかでも添加量と効果の面からアルミニウム粉末が好ましいが、アルミニウム粉末の表面は酸化されやすく、酸化皮膜で覆われると反応性が低下するため、植物油、鉱物油、又はステアリン酸等で表面処理したアルミニウム粉末が好ましい。

発泡剤の使用量は、結合材１００部に対して、０．０００１～０．００３部が好ましく、０．０００２～０．００３部が好ましく、０．００１～０．００２部がより好ましい。０．０００１部以上であることで、モルタル面の沈下を有効に防ぐことでき、０．００３部以下であることで発泡が過剰とならず、強度が低下を防ぐことができる。

（減水剤）
本発明に用いる減水剤は、各材料の分散を助けるとともに、練り上がったモルタルの流動性を付与する役割を担う。

減水剤とは、セメントに対する分散作用や空気連行作用を有し、流動性の改善や強度を増進するものの総称であり、一般的には、ナフタレンスルホン酸系減水剤、メラミンスルホン酸系減水剤、リグニンスルホン酸系減水剤、及びポリカルボン酸系減水剤等が挙げられる。

本発明では、モルタルを練り混ぜてから２時間経過後もグラウト可能な流動性を保持させるために、メラミンスルホン酸系減水剤とポリカルボン酸系減水剤とを併用すること好ましい。

減水剤の使用形態は粉体、液体のいずれでも使用できるが、プレミックス製品として使用する際には粉体が好ましい。メラミンスルホン酸系減水剤の使用量は、結合材１００部に対して、０．４～１部が好ましく、０．５～０．８部がより好ましい。０．４部以上であることで２時間フローの保持ができやすくなり、１部以下であると泡が発生して強度発現が不十分になることなく、また、著しい凝結遅延を起こすこともない。

ポリカルボン酸系減水剤の使用量は、結合材１００部に対して、０．１～１．２部であることが好ましく、０．１～０．７部がより好ましく、０．２～０．５部がさらに好ましい。０．１部以上であることで練り上がり後の流動性が十分となり、２時間フローの保持ができやすくなる。１．２部以下であると、練り上がり後に材料分離して細骨材が沈降するのを防いだり、著しい凝結遅延を防いだりすることができる。

メラミンスルホン酸系減水剤とポリカルボン酸系減水剤とを併用する場合のこれらの質量比（メラミンスルホン酸系減水剤／ポリカルボン酸系減水剤）は、これらの複合効果を発揮させる観点から、０．４～１５であることが好ましく、０．５～１３であることがより好ましい。

（細骨材）
本発明に用いる細骨材とは、乾燥収縮の低減や耐久性の確保の観点から重要な役割を果たす。細骨材の具体例としては、例えば、ケイ砂系、石灰石系、高炉水砕スラグ系、再生骨材系等に分類される。プレミックス製品として使用する際にはそれらの乾燥砂が好ましい。なかでも、石灰石系が好ましい。

細骨材の最大粒径は、後述する粗骨材（例えば、鉄球のような球状粗骨材）の間隙への充填性の観点から１．２ｍｍ以下であることが好ましい。

細骨材の使用量は、結合材１００部に対して、２０～２７０部が好ましく、５０～２００部が好ましく、８０～１５０部がより好ましい。２０部以上であることで乾燥収縮を抑え、充分なひび割れ低減効果を得ることができる。また、２７０部以下であることで良好な流動性が得られ、強度発現性が低下するのを防ぐことができる。

［２．重量コンクリートの製造方法］
本発明の重量コンクリートの製造方法は、施工箇所に密度６ｔ／ｍ^３以上（好ましくは密度７ｔ／ｍ^３以上）の粗骨材を敷き詰める粗骨材敷詰工程と、粗骨材を敷き詰めた施工箇所に、本発明の無収縮モルタル組成物と水とを練り混ぜてなる無収縮グラウト材を充填する無収縮グラウト材充填工程とを含む、密度４ｔ／ｍ^３以上の重量コンクリートの製造方法である。

（粗骨材敷詰工程）
当該工程では、施工箇所に粗骨材を敷き詰める。敷き詰め方としては粗骨材が互いに接触するように詰めることが好ましい。施工箇所によっては、２段重ね以上の構成となってもよい。ここで、粗骨材としては、粒銑、鉄球等が挙げられるが、球状粗骨材であることが好ましい。

上記の球状粗骨材における「球状」とは、真球に限定されず、短径と長径との比（短径／長径）が０．９～１．０である形状のものも含むが、真球であることが好ましい。短径／長径が０．９未満の楕円状だと施工箇所に均一に敷き詰められず、密度４ｔ／ｍ^３以上にならない部分が発生する可能性がある。
また、密度４ｔ／ｍ^３以上の重量コンクリートを容易に作製する観点から、球状粗骨材の密度は、７ｔ／ｍ^３以上であることが好ましく、７．５ｔ／ｍ^３以上であることがより好ましい。

球状粗骨材の直径は、２５～４０ｍｍであることが好ましく、２７～３５ｍｍであることがより好ましい。直径が２５ｍｍ以上であると間隙が小さすぎず、無収縮グラウト材が良好に充填できる。また直径が４０ｍｍ以下であるとモルタルの占有体積が大きくなりすぎず、密度４ｔ／ｍ^３以上の重量コンクリートを調製しやすくなる。
なお、直径２５～４０ｍｍである球状粗骨材は、全体の球状粗骨材のうち、主構成成分となっていることが好ましく、全体の球状粗骨材となっていることがより好ましい。

粗骨材、好ましくは球状粗骨材としては、鉄、ステンレス鋼、Ｃｕ－Ｎｉ合金、Ｃｕ－Ａｌ合金等の少なくと１種が挙げられる。なかでも、質量やコストの観点から鉄球を含むことが好ましく、鉄球だけであることがより好ましい。

（無収縮グラウト材充填工程）
本発明の無収縮モルタル組成物は、水と練り混ぜることで無収縮グラウト材とすることができる。このときの練り混ぜ水量は、結合材１００質量部に対して３５～４５質量部が好ましい。この範囲であることで、流動性が大きく低下したり、強度が低下するのを防ぐことできる。

本発明において、無収縮モルタル組成物と水との練り混ぜは、電動ミキサであれば特に限定されるものではないが、回転数が９００ｒｐｍ以上のハンドミキサ、通常の高速グラウトミキサ、又は二軸型の強制ミキサを使用することが好ましい。

ハンドミキサや高速グラウトミキサでの練り混ぜは、例えば、ペール缶等の練り容器やミキサにあらかじめ所定の水を入れ、その後ミキサを回転させながら無収縮モルタル組成物を投入し、９０秒以上練り混ぜることが好ましい。また、強制ミキサでの練り混ぜは、例えば、あらかじめ無収縮モルタル組成物をミキサに投入し、ミキサを回転させながら所定の水を投入し、少なくとも２分以上練り混ぜることが好ましい。練り混ぜ時間が所定時間未満では、練り不足のため適切なセメントモルタルの流動性が得られない場合がある。

練り混ぜられて得られる無収縮グラウト材は、練り混ぜ後３時間以内であればアジテータ車で施工箇所付近まで運搬することも可能であるし、圧送可能な距離であればスクイズ式等のモルタルポンプを用いて施工箇所まで長距離圧送することも可能である。

施工箇所に粗骨材（好ましくは球状粗骨材）を好ましくは均一に敷き詰めた後、上記無収縮グラウト材をモルタルポンプ等を用いて粗骨材上から打設する。これにより粗骨材間隙に無収縮グラウト材が充填され、どの部分を取っても密度４ｔ／ｍ^３以上の重量コンクリートを得ることができる。

本発明の製造方法で得られる重量コンクリートは、放射線遮蔽用部材として好適である。放射線遮蔽用部材としては、原子炉格納建屋の原子炉遮蔽壁（ＲＳＷ）、放射線遮蔽用壁の逆打ち施工部材、重量ブロック積み工法に使用される仮開口部遮蔽部材、遮蔽規制がある配管貫通孔に充填される部材、レントゲン室等放射線遮蔽が必要とされる箇所に充填される部材等が挙げられる。

以下、実施例、比較例を挙げてさらに詳細に内容を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

以下、各実験例にて本発明を具体的に説明する。
「実験例１」
セメントと膨張材とポゾラン微粉末からなる結合材１００部に対して、ポゾラン微粉末（α）４部、発泡剤０．００１５部、減水剤（イ）０．６部、減水剤（ロ）０．３部、細骨材１００部、および表１に示す膨張材を加えて無収縮モルタル組成物を調製した。この無収縮モルタル組成物の結合材１００部に対して、水を４０部加えて練り混ぜ、その後、流動性、ブリーディング率、乾燥収縮性、および圧縮強度を測定した。結果を表１に併記する。

＜使用材料＞
・セメント：普通ポルトランドセメント、市販品
・膨張材（Ａ）：カルシウムサルフォアルミネート系膨張材、ブレーン比表面積９０００ｃｍ^２／ｇ、市販品
・膨張材（Ｂ）：カルシウムアルミノフェライト系膨張材、ＣａＯ原料、Ａｌ_２Ｏ_３原料、Ｆｅ_２Ｏ_３原料、及びＣａＳＯ_４原料を熱処理して得られた、遊離石灰、カルシウムアルミノフェライト及び無水石膏を含有する膨張物質。ブレーン値３６００ｃｍ^２／ｇ、市販品
・ポゾラン微粉末（α）：酸化ジルコニウムを含有するシリカフューム（酸性シリカフューム）、酸化ジルコニウムの含有率５％、ＢＥＴ比表面積１０ｍ^２／ｇ、ｐＨ３．０、平均粒子径：１μｍ以下、市販品
・発泡剤：アルミニウム粉末（表面処理品）、市販品
・減水剤（イ）：メラミンスルホン酸系減水剤、粉末、市販品
・減水剤（ロ）：ポリカルボン酸系減水剤、粉末、市販品
・細骨材：石灰石系、最大粒径１．２ｍｍ、市販品

＜試験方法＞
・流動性：ＪＳＣＥ－Ｆ ５４１に準拠した。J_１４漏斗流下値、練り上がり直後、２時間経過後に測定。
・ブリーディング率：ＪＳＣＥ－Ｆ ５４２に準拠した。
・乾燥収縮性：ＪＩＳ Ａ １１２９－３に準拠した。無拘束法、温度２０℃－湿度６０％気乾養生、材齢２８日。
・圧縮強度：ＪＳＣＥ－Ｇ ５０５に準拠した。供試体サイズφ５０×１００ｍｍ、水中養生、材齢２８日。

表１から、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材とカルシウムアルミノフェライト系膨張材を併用することにより、流動性を低下させず、ブリーディングの抑制、および乾燥収縮量を低減できることが分かる。

「実験例２」
セメントと膨張材とポゾラン微粉末からなる結合材１００部に対して、膨張材（Ａ）３部、膨張材（Ｂ）２部、発泡剤０．００１５部、減水剤（イ）０．６部、減水剤（ロ）０．３部、細骨材１００部、および表２に示すポゾラン微粉末を加えて無収縮モルタル組成物を調製したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。

＜使用材料＞
・ポゾラン微粉末（β）：高炉スラグ、密度２．９２ｇ／ｃｍ^３、比表面積１１０９０ｃｍ^２／ｇ、市販品
・ポゾラン微粉末（γ）：フライアッシュ、密度２．２７ｇ／ｃｍ^３、比表面積３５２６ｃｍ^２／ｇ、市販品

表２から、ポゾラン微粉末の中でも酸性シリカフュームを用いることにより、流動性を良好にできることが分かる。

「実験例３」
セメントと膨張材とポゾラン微粉末からなる結合材１００部に対して、膨張材（Ａ）３部、膨張材（Ｂ）２部、ポゾラン微粉末（α）４部、減水剤（イ）０．６部、減水剤（ロ）０．３部、細骨材１００部、および表３に示す発泡剤を加えて無収縮モルタル組成物を調製し、膨張収縮率を測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に併記する。

＜試験方法＞
・膨張収縮率：土木学会ＪＳＣＥ－Ｆ ５３３に準拠した。材齢７日とした。

表３から、発泡剤を適量用いることにより、モルタル面の沈降を防ぎ、無収縮性を付与できることが分かる。

「実験例４」
セメントと膨張材とポゾラン微粉末からなる結合材１００部に対して、膨張材（Ａ）３部、膨張材（Ｂ）２部、ポゾラン微粉末（α）４部、発泡剤０．００１５部、細骨材１００部、および表４に示す減水剤を加えて無収縮モルタル組成物を調整し、凝結時間を測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に併記する。

＜試験方法＞
・凝結時間：土木学会ＪＳＣＥ－Ｄ １０２に準拠した。終結時間のみ測定。

表４から、メラミンスルホン酸系減水剤とポルカルボン酸系減水剤を併用することにより、練り上がり直後から良好な流動性が得られ、２時間経過後までその流動性を保持できることが分かる。

「実験例５」
セメントと膨張材とポゾラン微粉末からなる結合材１００部に対して、膨張材（Ａ）３部、膨張材（Ｂ）２部、ポゾラン微粉末（α）４部、発泡剤０．００１５部、減水剤（イ）０．６部、減水剤（ロ）０．３部、および表５に示す細骨材を加えて無収縮モルタル組成物を調製したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表５に併記する。

表５から、細骨材を適量配合することにより、流動性を低下させず、乾燥収縮量が低減できることが分かる。

「実験例６」
φ１５０×３００ｍｍの型枠内に、表６に示す重量粗骨材を型枠上部まで投入した。その後、実験Ｎｏ．１－５の無収縮グラウト材を型枠内に充填し、作製した供試体の乾燥単位容積質量を測定した。結果を表６に併記する。

＜使用材料＞
・重量粗骨材（Ｉ）：鉄球、密度７．８５ｔ／ｍ^３、直径約３０ｍｍ、真円形状、市販品
・重量粗骨材（II）：粒銑、密度６ｔ／ｍ^３、直径１０～２５ｍｍ、不均一形状、市販品
＜試験方法＞
・乾燥単位容積質量：ＪＡＳＳ ５Ｎ Ｔ－６０１に準拠した。

表６から、鉄球を粗骨材として用い、本発明の無収縮モルタル組成物を用いて得られる無収縮グラウト材を充填することにより、密度４ｔ／ｍ^３以上の重量プレパックドコンクリートが得られることが分かる。

本発明の重量コンクリートの製造方法を行うことにより、密度４ｔ／ｍ^３以上の重量コンクリートが得られ、放射線量が高い箇所での遮蔽コンクリートとして用いることができる。特に、施工現場の放射線量が高く人が近づけない場所でも打設できる。

Claims (9)

1. 密度４ｔ／ｍ^３以上の重量コンクリート製造用の無収縮モルタル組成物であって、
   セメントと、膨張材と、ポゾラン微粉末と、発泡剤と、減水剤と、細骨材とを含有し、
   前記減水剤が、メラミンスルホン酸系減水剤と、ポリカルボン酸系減水剤とを併用してなり、
   前記メラミンスルホン酸系減水剤が、前記セメントと膨張材とポゾラン微粉末との合計１００質量部に対して０．５～０．８質量部であり、
   前記ポリカルボン酸系減水剤が、前記セメントと膨張材とポゾラン微粉末との合計１００質量部に対して０．１～０．７質量部である無収縮モルタル組成物。
2. 前記膨張材が、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材と、カルシウムアルミノフェライト系膨張材とを併用してなる請求項１に記載の無収縮モルタル組成物。
3. 前記ポゾラン微粉末が、酸性シリカフュームである請求項１又は２に記載の無収縮モルタル組成物。
4. 前記細骨材の最大粒径が１．２ｍｍである請求項１～３のいずれか１項に記載の無収縮モルタル組成物。
5. 施工箇所に密度６ｔ／ｍ^３以上の粗骨材を敷き詰める粗骨材敷詰工程と、
   前記粗骨材を敷き詰めた施工箇所に、請求項１～４のいずれか１項に記載の無収縮モルタル組成物と水とを練り混ぜてなる無収縮グラウト材を充填する無収縮グラウト材充填工程とを含む、密度４ｔ／ｍ^３以上の重量コンクリートの製造方法。
6. 前記粗骨材の密度が７ｔ／ｍ^３以上である請求項５に記載の重量コンクリートの製造方法。
7. 前記粗骨材が球状粗骨材である請求項５又は６に記載の重量コンクリートの製造方法。
8. 前記球状粗骨材の直径が、２５～４０ｍｍである請求項７に記載の重量コンクリートの製造方法。
9. 前記球状粗骨材が鉄球である請求項７又は８に記載の重量コンクリートの製造方法。