JPH10504641A

JPH10504641A - フライアッシュを含むコンクリート及びモルタルの改良された圧縮強度

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Publication number: JPH10504641A
Application number: JP53039395A
Authority: JP
Inventors: アントニーイー（死亡）セルカノヴィックス; ジョンダブリューリスコウィッツ; メティウェチャラタナ; チャイジャテュラピタックル
Original assignee: ニュージャージーインスティテュートオヴテクノロジー
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1998-05-06
Also published as: US5624491A; EP0760949A1; CA2190729A1; MX9605758A; AU2639495A; EP0978723A3; US5853475A; CA2190729C; WO1995032423A2; WO1995032423A3; EP0978723A2

Abstract

(57)【要約】本発明は建築用のセメント及びフライアッシュを含むコンクリート、モルタル及びその他の硬化性混合物に関する。本発明はこのような硬化性混合物の圧縮強度の予測方法を含み、これはプロジェクトを計画するのに非常に重要である。また、本発明は建築に妥当な期間にわたってコンクリートのみを含む硬化性混合物よりも大きい圧縮強度を得ることができるセメント及びフライアッシュを含む硬化性混合物に関する。特別な実施態様において、180 日までフライアッシュを含むコンクリートの圧縮強度を正確に予測する式が提供される。別の特別な例において、ビルディング及びハイウェイ建築に必要とされる設計仕様を満足できる、セメントの代替物として約15％〜25％のフライアッシュを含むコンクリート及びモルタルが提供される。こうして、このような材料は建築費をかなり低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】フライアッシュを含むコンクリート及びモルタルの改良された圧縮強度本発明に至る研究は政府の支持によりエネルギー部門により査定された契約番号DE-FG22-90PC90299 のもとに行われた。政府は本発明に或る権利を有する。発明の分野本発明は建築用のセメント及びフライアッシュを含むコンクリート、モルタル及びその他の硬化性混合物に関する。本発明はこのような硬化性混合物の圧縮強度の予測方法を含み、これはプロジェクトを計画するのに非常に重要である。また、本発明は建築に妥当な期間にわたってコンクリートのみを含む硬化性混合物よりも大きい圧縮強度を得ることができるセメント及びフライアッシュを含む硬化性混合物に関する。発明の背景石炭燃焼発電所の副生物であるフライアッシュは毎年世界中で多量に製造される。1988年には、石炭アッシュの約8400万トンがフライアッシュ(60.7 ％）、ボトムアッシュ(16.7 ％)、ボイラースラグ(5.9％)、及び排煙脱硫(16.7 ％)の形態で米国で製造された(Tyson，1990，石炭燃焼副生物利用セミナー，ピッツバーグ，15頁）。年間に生じたフライアッシュの約5000万トンのうち、わずかに約10 ％がコンクリートに使用されるにすぎず(ACI Committee 226，1987，“コンクリート中のフライアッシュの使用”，ACI 226.3R-87，ACI J.Proceedings 84:381- 409)、一方、残りの部分が主として埋め立て中の廃棄物として廃棄される。そのアッシュを埋め立てに廃棄することよりも低価格または助成価格でもそれを販売することは一般に実用上有益である。何となれば、これは廃棄コストを避けるからであろう。1960年代及び1970年代には、アッシュ廃棄のコストは典型的には１トン当たり1.00ドルより小さかった。しかしながら、1970年代後半に始まった更に厳しい環境規制のために、アッシュ廃棄のコストは１トン当たり2.00ドルから5.00ドルまで迅速に増加し、依然として上昇している(Bahor及びGolden， 1984，Proceedings,アッシュテクノロジー及びマーケティングに関する第二回国際会議，ロンドン，133-136頁)。環境上の関心のための埋め立ての不足は更に廃棄コストを高騰した。環境保護当局(EPA)は1987年に石炭燃焼発電所における廃棄の全コストはフライアッシュ及びボトムアッシュについて１トン当たり11.00 ドルから20.00 ドルの範囲であると推定した(Courst，1991，Proceedings:第９回アッシュ使用国際シンポジウム，1:21-1〜21-10)。廃棄コストのこの増加傾向が多くの関心を引起し、研究者らはフライアッシュの更に良い利用についての手段を緊急に探索している。フライアッシュに関する一つの可能な販路はコンクリートまたはモルタル混合物中の混入である。フライアッシュは二つの異なる方法でコンクリート中に使用され、一つはセメントの代替としてであり、他は充填剤としてである。最初の使用はフライアッシュのポゾラン特性を利用し、それは石灰または水酸化カルシウムと反応する時にセメント複合材料の強度を増強することができる。しかしながら、フライアッシュは比較的不活性であり、圧縮強度の増加は物性を与えるのに90日までを要し得る。また、フライアッシュは電力工業からの副生物であるので、フライアッシュの品質は常にコンクリート工業の最終ユーザーにとって重大な関心であった。コンクリート中のフライアッシュの混入は作業性を改良し、それにより通常のコンクリートに関する水要求量を低減する。これは、コンクリートが適所にポンプ輸送される場合に最も有益である。多数のその他の有益な効果の中に、低下されたブリーディング、低下された凝離、低下された透過性、増大された可塑性、低下された水和の熱、及び増大された固化時間がある(上記のACI Committee 226 ，1987)。そのスランプは、フライアッシュが使用される時に更に高い(Ukitaら，1989，SP-114，American Concrete Institute,デトロイト，219-240 頁)。しかしながら、コンクリート中のフライアッシュの使用は多くの欠点を有する。例えば、コンクリートへのフライアッシュの添加は低い空気連行及び低い初期強度発生を有する製品をもたらす。上記のように、コンクリート中のフライアッシュの使用の重大な欠点は、初期にフライアッシュがコンクリートの圧縮強度をかなり低下することである。Rav- indrarajah及びTam（1989,コンクリート中のフライアッシュ、シリカヒューム、スラグ、及び天然ポゾラン，SP-114，American Concrete Institute,デトロイト，139-155頁）により行われた試験は、初期のフライアッシュコンクリートの圧縮強度が対照コンクリートに関する圧縮強度よりも低く、これはフライアッシュが添加される時にコンクリートまたはモルタルの一般的な性質であることを示した。報告された研究の殆どがフライアッシュの存在のために低いコンクリート強度を示す傾向がある。いずれの研究もコンクリートの性質を経済的に実際に増強するための解決法を示唆していなかった。しかも、セメントの代替として使用されるフライアッシュについて、それは建築に有益な点で強度貢献に関してセメントに匹敵する必要がある。実際問題として、これは、フライアッシュコンクリートが約２週間以内に許容圧縮強度に達する必要があることを意味する。 Swamy（1984，Proceedings，アッシュテクノロジー及びマーケティングに関する第二回国際会議，ロンドン，359-367 頁）は、超可塑剤の高用量の30重量％の置換、及び混入がフライアッシュを含まない同様の強度のコンクリートの材料特性及び構造挙動と殆ど同一の材料特性及び構造挙動を有するコンクリートを生じることを示した。しかしながら、超可塑剤の高コストのために、混合比は経済的ではなかった。異なる源からのフライアッシュはコンクリートに対し異なる効果を有するかもしれない。同じフライアッシュは異なる型のポルトランドセメントで異なって挙動するかもしれない(Popovics，1982，ACI J.Proceedings 79:43-49)。何となれば、異なる型のポルトランドセメント（型Ｉ〜Ｖ）は異なる化学組成を有するからである。現在理解されていないコンクリートに関するフライアッシュの効果に関するその他の因子は、石灰利用性、異なるフライアッシュ中のガラス相の溶解性及び反応性の速度、及びフライアッシュコンクリートの初期強度発生を確実にするための適切な混合比である。フライアッシュ粒子は典型的には球形であり、直径が１〜150 ミクロンの範囲である(Berry及びMalhotra，1980，ACI J.Proceedings 77:59-73)。Aitcinら(19 86，コンクリート中のフライアッシュ、シリカヒューム、スラグ、及び天然ポゾラン，SP-114，American Concrete Institute,デトロイト，91-113頁)は、フライアッシュの平均直径、Ｄ₅₀が小さい場合、フライアッシュの表面積は大きい平均直径を有するものよりも大きいことを示した。貯蔵条件、アッシュ回収方法、及び燃焼条件を含む多くの因子がフライアッシュのサイズまたは平均直径に影響する。燃焼条件がおそらく最も重要である。何となれば、これらは炭素がアッシュ中に残るか否か、または燃焼が完全であるかどうかを決めるからである。燃焼には二つの主な形態：乾式ボトムボイラー燃焼及び湿式ボトムボイラー燃焼がある。二つの型のボイラーの間の主な相違は、湿式ボトムボイラーがアッシュの融合温度に達し、こうして大きなガラス特性を有するフライアッシュをもたらすことである。フライアッシュの粉末度を測定するのには一般に二つの方法がある。第一の方法は残渣を45ミクロン（No.325篩）で測定することによるものであり、これは米国で使用される方法である。第二の方法は空気透過性試験による表面積方法である。Lane及びBest(1982，Concrete Int'l: Design＆Constructin 4:81-92)は、4 5ミクロン篩残渣がポゾラン活性の一貫した指標であることを示唆した。コンクリートまたはモルタル中の使用について、ASTM C618（1990，ASTM C618-89a，An nual Book of ASTM Standards，04.02巻）は、所定のフライアッシュの34重量％以下が45ミクロン篩に保持されることを明記する。しかしながら、Ravina(1980 ，cement and Concrete Research 10:573-580)は、比表面積がポゾラン活性の更に正確な指標を与えることを報告した。 Ukita ら(1989,上記文献)により行われた研究は、コンクリート中の微粒子、即ち、１〜20ミクロンの直径範囲の粒子の％が増加するにつれて、相当する強度獲得が認められることを主張した。同様の観察がGiergiczny及びWerynskaにより報告されていた(1989,コンクリート中のフライアッシュ、シリカヒューム、スラグ、及び天然ポゾラン，SSP-114，American Concrete Institute，デトロイト， 97-115頁)。上記のグループの両方が異なる特性及び源のフライアッシュによる結果を記載しているが、これらの変数に関する対照を含んでいなかった。こうして、これらの論文の強調は微粒子フライアッシュの性能に関するものであるが、研究に導入された変数は導かれ得る結論に関して例外をもたらす。特に、Ukita ら(1989,上記文献)は異なる位置からフライアッシュを回収した。しかしながら、それより先の論文は、異なる位置から回収されたフライアッシュが異なる化学的性質を有することを実証した(Liskowitzら，1983，“フライアッシュのソルベート特性” ，Final Report，U.S.Dept．of Energy，Morgantown Energy Technology Center ，211 頁)。Giergiczny及びWerynska(1989,上記文献)は初期のフライアッシュを異なるサイズに粉砕した。粉砕は金属粒子をフライアッシュに添加することができ、またフライアッシュの不自然な形状の粒子を生じる傾向がある。こうして、これらの論文はフライアッシュにより付与された性質に関する微粒子サイズの効果に関する確実な情報を与えることができなかった。 Berryら(1989,コンクリート中のフライアッシュ、シリカヒューム、スラグ、及び天然ポゾラン，SP-114，American Concrete Institute,デトロイト，241-27 3頁)はモルタル中の45ミクロンより小さい粒径を有するフライアッシュ、所謂“ 処理された(beneficiated)”フライアッシュの性質を研究した。この粒径のフライアッシュは改良されたポゾラン活性、低下された水要求及びアルカリー骨材反応性を低下する増強された能力を示した。処理されたフライアッシュはモルタルの改良された性能に関して有望な結果を示すものと考えられるが、その他の研究者らはコンクリート中に使用された時にそうではないと結論した。また、Giaccio 及びMalhotra（1988，Cement，Concr- ete，and Aggregates 10:88-95）は処理されたフライアッシュを使用して試験を行った。彼らは、ASTM型Ｉのセメント、処理されたフライアッシュ及び凝縮シリカヒュームの使用でつくられたコンクリートが生フライアッシュと較べてコンクリートの性質を殆ど増強しないことを示した。 14日以内に必要とされる性能特性、例えば、最小圧縮強度を予測できるように得るコンクリートまたはモルタルを有することは建築において重要である。容易に引き出せる結論は、建築技術者または民間技術者が所定の期間後のコンクリートまたはモルタル混合物の圧縮強度を予測できなければならないことである。しかしながら、フライアッシュを含む従来技術のコンクリートまたはモルタル混合物は圧縮強度に関する予測可能性を欠いており、一般にフライアッシュを欠いているコンクリートまたはモルタル混合物よりも低い圧縮強度を有する。それ故、このような硬化性混合物中でフライアッシュを使用するのに動機はなかった。こうして、フライアッシュを含むコンクリートまたはモルタルの強度獲得の速度を定量的に測定する方法に対して当業界で要望がある。フライアッシュを含む高強度のコンクリート及びモルタルに対して当業界で更なる要望がある。更に、石炭燃焼中に生じたフライアッシュの利用に対して当業界で更なる要望がある。この明細書中の文献の引用または同定は、このような文献が本発明の従来技術として利用できるという許可と見なされるべきではない。発明の要約第一の局面において、本発明は１．所定の期間にわたってセメントにより寄与される圧縮強度（これはセメントの濃度の関数である）、及び２．所定の期間にわたって特定の粉末度のフライアッシュにより寄与される圧縮強度（粉末度はフライアッシュ粒径の分布またはフライアッシュ粒子体積の分布である）の圧縮強度への寄与を測定することを特徴とするセメント及び特定の粉末度のフライアッシュを含む硬化性混合物の圧縮強度の予想方法を提供する。本発明によれば、特定の粉末度のフライアッシュにより寄与される圧縮強度はフライアッシュの粉末度、混合物中のフライアッシュの濃度、及び硬化性混合物中の経過日数の関数である。フライアッシュの粉末度の一つの目安は本明細書中で粉末度モジュラスと称され、これは粒径（例えば、直径）の分布または粒子体積の分布である。特別な実施態様において、粉末度モジュラスは約１μ〜約300 μの範囲の異なるサイズの一つより多い篩に保持するフライアッシュの％の合計である。本発明の特別な利点は、好ましい局面において、それがフライアッシュの粉末度の高度に定量的な目安を与えることであり、その目安は所定の時間における硬化性混合物の圧縮強度を正確に予想するのに使用し得る。特別な実施態様において、硬化性混合物の圧縮強度はフライアッシュを含まない対照硬化性混合物と比較したその硬化性混合物の圧縮強度の％として測定される。更に特別な局面において、圧縮強度の％、σ（％）は次式に従って計算される。 σ（％）＝0.010C² + A + (B/FM)ln(T) （式中、Ｃは硬化性混合物中に存在するセメント材料中のセメントの％であり、そのセメント材料はセメント及びフライアッシュを含み、Ａは硬化性混合物の強度へのフライアッシュの粉末度の寄与に関する定数であり、Ｂはフライアッシュとセメントの間のポゾラン活性比に関する定数であり、これは混合物中のフライアッシュの含量に比例し、FMはフライアッシュの粉末度モジュラスであり、これは約１μ〜約300 μの範囲の異なるサイズの一つより多い篩に保持するフライアッシュの％の合計であり、かつＴは硬化性混合物の経過日数であり、Ｔは１日〜約180 日の範囲である）下記の特別な実施態様において、その式が180 日までの種々の時点で圧縮強度を正確に予想するのに使用された。特別な実施態様において、フライアッシュは湿式ボトムボイラーフライアッシュまたは乾式ボトムボイラーフライアッシュであり、かつＡ＝6.74 - 0.00528FM その他の実施態様において、硬化性混合物のフライアッシュ含量は混合物中のセメント材料の約10重量％〜約50重量％であり、かつＢ＝(1685 + 126C - 1.324C²) 本発明の好ましい局面において、フライアッシュは湿式ボトムボイラーフライアッシュまたは乾式ボトムボイラーフライアッシュであり、硬化性混合物のフライアッシュ含量は約10％〜約50％であり、かつ σ（％）＝0.010C²+(6.74+0.00528FM)+{(1685+126C-1.324C²)/FM} ln(T) 更なる局面において、本発明はセメントと特定の粉末度に分別されたフライアッシュとを含む硬化性混合物を提供する。本発明の硬化性混合物は有利なことに予想できる圧縮強度を有する。本発明の硬化性混合物は、フライアッシュを含まない匹敵する硬化性混合物と同じか、または大きい性能特性、例えば、硬化の７〜14日後の圧縮強度を有することが好ましい。増強された性能特性を有する本発明の硬化性混合物は分別されていないフライアッシュのメジアンまたは平均より小さい粒径または粒子体積の分布を特徴とするフライアッシュを含む。本発明の硬化性混合物はコンクリート及びモルタルを含むが、これらに限定されない。それ故、本発明は特に約１重量部のセメント材料、約１〜約３重量部の微細骨材、約１〜約５重量部の粗大骨材、及び約0.35〜約0.6 重量部の水を含むコンクリートに関するものであり、そのセメント材料は約10重量％〜約50重量％のフライアッシュと約50重量％〜約90重量％のセメントとを含み、フライアッシュは約 600 未満の粉末度モジュラスを有し、その粉末度モジュラスは０、１、1.5 、２、３、５、10、20、45、75、150 、及び300 ミクロンの篩に保持されたフライアッシュの％の合計として計算される。フライアッシュは上記のように計算して約 350 未満の粉末度モジュラスを有する湿式ボトムボイラーフライアッシュであることが好ましい。更なる実施態様において、本発明は約１重量部のセメント材料、約１〜約３重量部の微細骨材、及び約0.35〜約0.6 重量部の水を含むモルタルに関するものであり、そのセメント材料は約10重量％〜約50重量％のフライアッシュと約50重量％〜約90重量％のセメントとを含み、フライアッシュは約600 未満の粉末度モジュラスを有し、その粉末度モジュラスは０、１、1.5 、２、３、５、10、20、45 、75、150 、及び300 ミクロンの篩に保持されたフライアッシュの％の合計として計算される。フライアッシュは上記のように計算して約350 未満の粉末度モジュラスを有する湿式ボトムボイラーフライアッシュであることが好ましい。以上から認められるように、本発明は非常に安価な材料であるフライアッシュがセメント材料中のセメントを置換して、性能特性を犠牲にしないで硬化性混合物のコストを実質的に低減する硬化性混合物を有利に提供する。更なる局面において、本発明は低価格で増強された性能特性を有する硬化性混合物を提供する。更に、本発明は高価な超可塑剤を必要としないフライアッシュを含むコンクリート及びモルタル混合物を有利に提供する。従来技術の混合物は混合物中の水の量の低減を許すのに超可塑剤を必要とし、こうしてフライアッシュの添加による混合物の圧縮強度の低下を相殺する。こうして、本発明は可塑剤を実質的に欠いているコンクリートまたはモルタルを提供する。本発明によれば、セメントまたはモルタル中に使用される微細骨材は砂及びフライアッシュを含むことができ、砂対フライアッシュの重量比は約4:1 〜約1:1 であり、かつフライアッシュは約600 未満の粉末度モジュラスを有し、その粉末度モジュラスは０、１、1.5 、２、３、５、10、20、45、75、150 、及び300 ミクロンの篩に保持されたフライアッシュの％の合計として計算される。更なる局面において、フライアッシュは硬化性混合物中の添加剤として使用でき、添加剤フライアッシュ対セメントの比は約1:10〜約1:1 の範囲であり、フライアッシュ（セメント材料、微細骨材代替物、または添加剤として含まれる）の合計量の比は約1:5 〜約2:1 の範囲である。フライアッシュは約600 未満の粉末度モジュラスを有することが好ましく、その粉末度モジュラスは０、１、1.5 、２、３、５、10、20、45、75、150 、及び300 ミクロンの篩に保持されたフライアッシュの％の合計として計算される。こうして、本発明は硬化性混合物のセメント材料中のセメントを置換し、硬化性混合物の砂またはその他の微細骨材を置換するために、または添加剤として特定の粉末度の分別されたフライアッシュの使用を提供するものであり、その混合物は予想できる性能特性を有し、建築に必要とされる規格を満たし、またはそれを越える性能特性を示し、しかもフライアッシュを欠く均等組成物よりもコストがかなり低い。更に、本発明はこのような硬化性混合物の圧縮強度の予測方法を提供する。図面の簡単な説明図１は分別されたフライアッシュ粒子及びセメント粒子（▼、その98％が75μ 以下の直径を有する）のサイズ分布を示すグラフを示す。(A)乾式ボトムボイラーフライアッシュ（■、粒子の92％が75μ以下の直径を有する）及び分級物IC（ ▲、95％が150 μ未満である）、11F（◆、96％が30μ未満である）、10F （□、94％が20μ未満である）、6F（◇、99％が15μ未満である）、5F（Ｘ、98 ％が10μ未満である）、及び3F（△、90％が５μ未満である）。(B)湿式ボトムボイラーフライアッシュ（□、95％が75μ未満である）及び分級物18C（△、90. 2％が75μ未満である）、18F（Ｘ、100 ％が30μ未満である）、16F（◇、99％が20μ未満である）、15F（99％が15μ未満である）、14F（◆、100 ％が10μ未満である）及び13F（■、93％が５μ未満である）。乾式ボトムボイラーまたは湿式ボトムボイラーからのフライアッシュを下記の実施例に記載されたようにして回収し、６種の異なるサイズ分布分級物に分別した。図２は経時のコンクリートの圧縮強度を示すグラフである。コンクリート試料はセメントを含むがコンクリートを含まない基準（□）と比較してコンクリート中のセメントの15％(A)、25％(B)、35％(C)及び50％(D)の代替として乾式ボトムボイラーフライアッシュまたは分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュを含む。試料は図１及び実施例に記載されたような分別されたフライアッシュ試料を含む。3FCxx（＋記号、3Fフライアッシュ分級物、xxはセメントを置換するのに使用されたフライアッシュの％を表す）、6FCxx（◇、6Fフライアッシュ分級物）、10FCxx（△、10F フライアッシュ分級物）、11FCxx（Ｘ、11F フライアッシュ分級物）、1CCxx（▽、1Cフライアッシュ分級物）、及びCDRYxx（□［対照試料よりも夫々の時点で一様に低い圧縮強度］、初期の乾式ボトムボイラーフライアッシュ供給原料）。図３は経時のコンクリートの圧縮強度を示すグラフを示す。コンクリートはコンクリート中のセメントの15％(A)、25％(B)、35％(C)及び50％(D)の代替として湿式ボトムボイラーフライアッシュまたは分別された湿式ボトムボイラーフライアッシュを含む。分別されたフライアッシュは図１及び実施例に記載されたとおりである。CCCC（□、フライアッシュを含まない対照）、13FCxx（＋記号、13F フライアッシュ分級物、xxはセメントを置換するのに使用されたフライアッシュの％を表す）、15FCxx（◇、15F フライアッシュ分級物）、16FCxx（△、16F フライアッシュ分級物）、18FCxx（Ｘ、18F フライアッシュ分級物）、18CCxx（▽ 、18C フライアッシュ分級物）、及びCWETxx（□、［対照試料よりも夫々の時点で一様に低い圧縮強度］、初期の湿式ボトムボイラーフライアッシュ供給原料）。図４はセメントがシリカヒュームまたは分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュもしくは湿式ボトムボイラーフライアッシュの最も微細な分級物で15％ (A)または25％(B)置換されているコンクリート試料の経時の圧縮強度獲得を示すグラフを示す。(A)CSF15（＋記号、シリカヒュームによる置換）、C3F15（△、乾式ボトムボイラー分級物3Fによる置換）、C13F15（▽、湿式ボトムボイラー分級物13F による置換）、及びCSF（□、フライアッシュまたはシリカヒュームを含まない対照）。(B)CSF25(◇、シリカヒュームによる置換)、C3F25（Ｘ、乾式ボトムボイラー分級物3Fによる置換）、C13F25（■、湿式ボトムボイラー分級物 13Fによる置換）、及びCSF(□、フライアッシュまたはシリカヒュームを含まない対照)。図５は経時のセメントの代替物として15％のフライアッシュを含むモルタル試料の圧縮強度を示すグラフを示す。(A)図１及び実施例に記載されたような供給原料及び分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュ。CF（□、フライアッシュを含まない対照）、3Fxx（＋記号、3Fフライアッシュ分級物、xxはフライアッシュによるセメントの置換％を表す）、5Fxx（◇、5Fフライアッシュ分級物）、 10Fxx（Ｘ、10F フライアッシュ分級物）、11Fxx（▽、11F フライアッシュ分級物）、1Cxx（□［対照よりも極めて低い圧縮強度］、1Cフライアッシュ分級物）、及びDRYxx（＋記号［3Fを含む試料よりも低い圧縮強度］、供給原料乾式ボトムボイラーフライアッシュ）。(B)図１及び実施例に記載されたような供給原料及び分別された湿式ボトムボイラーフライアッシュ。CF（□、フライアッシュを含まない対照）、13Fxx（＋記号、13F フライアッシュ分級物、xxはフライアッシュによるセメントの置換％を表す）、14Fxx（◇、14F フライアッシュ分級物）、15Fxx（Ｘ、15F フライアッシュ分級物）、18Fxx（▽、18F フライアッシュ分級物）、18Cxx（□［対照よりも極めて低い圧縮強度］、18C フライアッシュ分級物）、及びWETxx（＋記号［13F を含む試料よりも低い圧縮強度］、供給原料湿式ボトムボイラーフライアッシュ）。図６はセメントの代替物として25％の分別され、または分別されていない乾式ボトムボイラーフライアッシュ(A)または湿式ボトムボイラーフライアッシュ (B)を含むモルタル試料の経時の圧縮強度を示す図５と同様のグラフを示す。記号は図５に関するものと同じである。図７はセメントの代替物として50％の分別され、または分別されていない乾式ボトムボイラーフライアッシュ(A)または湿式ボトムボイラーフライアッシュ(B) を含むモルタル試料の経時の圧縮強度を示す図５及び６と同様のグラフを示す。記号は図５に関するものと同じである。図８は分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュコンクリートに関する圧縮強度とメジアンフライアッシュ直径の関係を示すグラフを示す。コンクリート試料はセメントの代替として15％(A)、25％(B)、35％(C)、及び50％(D)のフライアッシュを含む。圧縮強度を１日目（□）、７日目（＋記号）、14日目（◇）、 28日目（△）、56日目(X)、90日目（▽）及び180 日目（□、１日目の値よりも極めて高い圧縮強度を有する）に測定した。図９は分別された湿式ボトムボイラーフライアッシュコンクリートに関する圧縮強度とメジアンフライアッシュ直径の関係を示すグラフを示す。コンクリート試料はセメントの代替として15％(A)、25％(B)、35％(C)、及び50％(D)のフライアッシュを含む。記号は図８に関するものと同じである。図10は式３、５及び６中の可変Ｂ（Ｂの係数）とコンクリート混合物のセメント含量の関係を示すグラフである。セメント含量は混合物中のセメント材料の重量％として表される。図11はコンクリート中のセメントの15％(A)、25％(B)、35％(C)、及び50％(D) の置換として6Fフライアッシュ（乾式ボトムボイラーフライアッシュ）分級物を含むコンクリートの予想圧縮強度（実線の曲線）及び測定圧縮強度（□）を示すグラフを示す。図12はコンクリート中のセメントの15％(A)、25％(B)、35％(C)、及び50％(D) の置換として16F フライアッシュ（湿式ボトムボイラーフライアッシュ）分級物を含むコンクリートの予想圧縮強度（実線の曲線）及び測定圧縮強度（□）を示すグラフを示す。発明の詳細な説明上記のように、本発明はセメント材料中のセメントの代替として特定の粉末度のフライアッシュを含む硬化性混合物に関するものであり、その硬化性混合物はフライアッシュを含まない同じ硬化性混合物の圧縮強度にほぼ等しいか、またはそれより大きい圧縮強度を達成する。更に、本発明は特定の粉末度のフライアッシュによる硬化性混合物中の微細骨材の一部の置換を提供する。更に、本発明はフライアッシュの粉末度の程度に基いてフライアッシュを含む硬化性混合物の圧縮強度を予測する方法に関する。特別な実施態様において、硬化性混合物は以下に定義されるようなコンクリートまたはモルタルであり得る。この明細書中で、特定の比、％、または割合が記載される場合、それらは体積ではなく重量により測定される。本発明は、フライアッシュの源及び化学組成にかかわらず、フライアッシュのポゾラン特性が主としてフライアッシュの粉末度の程度に依存するという観察に一部基いている。驚くことに、本明細書に定義された特定の粉末度モジュラスの分級物へのフライアッシュの分別は、フライアッシュの分級条件または燃焼条件にもかかわらず、高度の品質管理を与えることがわかった。本明細書に使用される“フライアッシュ”という用語は、粉末石炭の燃焼中に生成される物質の組成と同様または同一の化学組成を有する固体材料を表す。特別な局面において、固体材料は粉末石炭の燃焼後に残る材料である。ACI Commi- ttee 116（1990，ACI 116-85，ACI Manual of Concrete Practice Part I，米国コンクリート協会，デトロイト）はフライアッシュを“煙道ガスによりファイヤボックスから輸送される粉砕石炭または粉末石炭の燃焼から生じる微細残渣”と定義しており、本明細書に使用される“フライアッシュ”という用語はこの定義を含む。一般に、種々の石炭から誘導されたフライアッシュは化学組成を異にするが、フライアッシュの主成分はSiO₂(25 ％〜60％)、Al₂O₃(10％〜30％)、及び Fe₂O₃(５％〜25％)である。フライアッシュのMgO 含量は一般に５％以下である。こうして、フライアッシュという用語は一般に約25％〜約60％のシリカ、約10 ％〜約30％のAl₂O₃、約５％〜約25％のFe₂O₃、約０％〜約20％のCaO 、及び約０％〜約５％のMgO を含む固体粉末を表す。更に、“フライアッシュ”という用語は、本明細書に記載されたようなフライアッシュと同じ性能特性を有するように調製し得る合成フライアッシュを意図している。現在、フライアッシュはASTM C 618（1990、上記文献）によれば二つのグループ：クラスＣ及びクラスＦに主として分類される。クラスＦは一般に無煙炭または歴青炭を燃焼することにより製造され、またクラスＣは亜歴青炭または亜炭から生じる。一般に、亜歴青炭の燃焼からのフライアッシュは歴青炭からのフライアッシュよりも多いCaO 及び少ないFe₂O₃を含む(Berry及びMalhotra，1980，ACI J.Proceedings 77:59-73)。こうして、クラスＣフライアッシュのCaO 含量は通常10％よりも高く、SiO₂、Al₂O₃及びFe₂O₃の酸化物の合計は50％以上である。クラスＦフライアッシュについて、そのCaO 含量は通常10％未満であり、上記酸化物の合計は70％以上である。フライアッシュのガラス相は実質的に燃焼条件及びボイラーの型に依存する。異なるボイラー、例えば、乾式ボトムボイラーまたは湿式ボトムボイラーから得られた分別されていないフライアッシュは異なって挙動することがわかった。高温を得るボイラーは更に発達したガラス相または顕著なガラス相を有するフライアッシュを生じる。また、フライアッシュの融合温度を低下する融剤の存在下の燃焼はまた低温ボイラーについて燃焼により生成されたフライアッシュのガラス相を増加できる。フライアッシュを含む硬化性混合物の圧縮強度はフライアッシュのガラス相に一部依存することがあり、こうして一般に高温ボイラーについて生成され、もしくは融剤の存在下で生成されたフライアッシュ、またはその両方が好ましいかもしれない。しかしながら、本明細書で実証されるように、粉末度モジュラスが圧縮強度に関する最も重要なパラメーターであり、特定の粉末度モジュラスを有する、あらゆる源からの分別されたフライアッシュが本発明に従って使用し得る。フライアッシュは、多くの場合、風化プロセス及び輸送プロセスのために一般に乾燥した微細な形態になるが、フライアッシュは湿潤になり、しばしば塊を形成する。このようなフライアッシュはそれ程反応性ではあり得ない。 ASTM C 593（1990，ASTM C 593-89，Annual Book of ASTM Standards，04.02 巻）により定義されるように、ポゾランは“それ自体でセメントの価値を殆どまたは全く有しないが、微細な形態かつ水分の存在下で常温でアルカリ水酸化物及びアルカリ土類水酸化物と反応してセメント特性を有する化合物を生成し、またはその化合物の生成を助けるシリカ質材料またはアルミノーシリカ質材料”である。本発明は分別されたフライアッシュの粉末度モジュラスの測定に関する。本明細書に使用される“粉末度モジュラス”という用語はフライアッシュの粒子の体積の分布またはフライアッシュの粒径の分布の目安を表す。本発明によれば、粉末度モジュラスは平均もしくはメジアン粒径測定または全表面積測定よりも極めて多い情報を提供する分布分析である。粉末度モジュラスの値はフライアッシュの分級物または分別されていないフライアッシュの粉末度に相当する。こうして、小さいサイズ、例えば、小さい範囲の組に入るメジアン直径を有する粒子の分布を含むフライアッシュの分級物は、若干大きいサイズ、例えば、大きい範囲の組に入るメジアン直径を有する粒子の分布を含むフライアッシュの分級物、または分別されていないフライアッシュよりも低い粉末度モジュラス値を有するであろう。本発明によれば、粉末度モジュラスの低い値が好ましい。何となれば、低い粉末度モジュラスを有する分級物を含む硬化性混合物は更に迅速に圧縮強度獲得を得るからである。別の実施態様において、圧縮強度獲得の更に遅い速度が所望されるかもしれない場合には、粉末度モジュラスの更に大きな値が好ましいかもしれない。こうして、本発明は、一部、所定の分級物中のフライアッシュ粒子が分別されていないフライアッシュよりも一様な体積またはサイズの分布を有する分別されたフライアッシュの使用に関する。粉末度モジュラスは一連の異なるサイズの篩の夫々に残るフライアッシュの％の合計として測定されることが好ましい。それ故、“粉末度モジュラス”という用語は、一連の選択された篩に応じて変化し得る相対値を表す。本発明によれば、小さいサイズまたは直径のフライアッシュ粒子が硬化性混合物中の使用に好ましいので、一連の小さい篩が選択される場合には、粉末度モジュラスの更に正確な測定が有用である。篩のサイズは主として10μ未満であることが好ましく、例えば、篩は0.5、１、２、３、４、５、６、７、８及び10ミクロンであってもよく、 300 ミクロンまでの範囲の篩が有益である。10ミクロン以下のサイズの篩の数は 10ミクロンより大きいサイズの篩の数よりも少なくとも１多くあるべきである。好ましい実施態様において、10ミクロン以下のサイズの篩の数は少なくとも５である。特別な実施態様において、乾燥篩が粉末度モジュラスの値を計算するのに使用されるが、湿式篩分けの如きその他の方法がまた使用し得る。 10ミクロン以下のサイズの篩の数が大きい程、粉末度モジュラスの絶対値は大きい。それ故、0.5 、１、２、３、４、５、６、７、８、及び10ミクロンの篩が使用される場合、粉末度モジュラスは小さい直径または小さいサイズのフライアッシュ粒子に関するこの値の測定の更に大きい精度を反映して高い絶対数であろう。フライアッシュのその他の記載、例えば、45μ（No.325）篩に関する保持率はあまりに粗すぎて、圧縮強度獲得を推定し、または満足な圧縮強度を有する硬化性混合物を調製するための正確かつ定量的な値を与えることができないことがわかった。同様に、目安、例えば、ブライン粉末度（これは実際にはサイズまたは体積に若干比例するが、一致しないフライアッシュ粒子の平均表面積の測定である）はまた圧縮強度獲得を予測し、または満足な圧縮強度を有する硬化性混合物を調製するのに有益ではないことがわかった。下記の特別な実施例において、分別されたフライアッシュがセメントの35％を置換するのに使用される場合、圧縮強度は約4000 cm²/gより大きいブライン粉末度でブライン粉末度とは独立であり、一方、圧縮強度は試験した直径の全範囲にわたってメジアン直径により変化する。特別な理論または仮説により束縛されることを意図していないが、硬化性混合物中のフライアッシュの溶解（これにより、フライアッシュのポゾラン特性が硬化性混合物の圧縮強度に寄与し得る）は或る最小サイズまでのフライアッシュのサイズ分布に決定的に依存するものと考えられる。下記の実施例に開示されたデータは、硬化性混合物の圧縮強度へのフライアッシュ寄与が粒子体積、またはサイズの分布に依存するという結論を支持する。最小サイズより上では、その寄与が減少する。この最小サイズより下では、コンクリートの強度がサイズとは独立であることが明らかである。例えば、ブライン粉末度として測定されるような表面積ではなく、サイズが更に重要な因子であるという発見は最も驚くべきことである。この観察は驚くべきことである。何となれば、表面官能基がおそらく反応に一層利用できるので、表面積は粒子の反応性を仮定的に決定するからである。セメントを含む硬化性混合物中のフライアッシュのポゾラン反応はフライアッシュの成分と水酸化カルシウムの反応である。それは一般にフライアッシュのガラス相からのケイ酸塩及びアルミン酸塩と細孔溶液中の水酸化物イオンの間でフライアッシュ粒子の表面で起こるものと推定される(Plowman，1984，Proceeding s，アッシュ技術及びマーケティングに関する第２回国際会議，ロンドン，437-4 43 頁）。しかしながら、本発明に至る研究の結果は、アッシュのポゾラン反応がフライアッシュ粒子のフォルメン(folumen)に依存することを示す。粒子体積が小さい程、それはセメントとのその反応を更に迅速に完結して圧縮強度に寄与する。異なる型のフライアッシュ中のこれらのガラス相の溶解性及び反応性の速度はフライアッシュのガラス相に依存し、これが順にフライアッシュを生じたボイラーの燃焼温度に依存する。フライアッシュのガラス相に関する燃焼条件の効果に加えて、一つのクラスからの異なるフライアッシュは、SiO₂、Al₂O₃及びFe₂ O₃含量、並びにアッシュの粒径分布及び貯蔵条件の如きその他の因子に応じて、異なって挙動し得る（Aitcinら，1986，上記文献; Liskowitz ら，1983，上記文献を参照のこと）。水和中、ポルトランドセメントは細孔空間に関係する石灰(CaO)のサーフェイト(surfeit)を生じる。この石灰の存在がフライアッシュ中のシリカ成分と水酸化カルシウムの反応を可能にして付加的なケイ酸カルシウム水和物［C-S-H］を生成する。Heら(1984，Cement and Concrete Research 14:505-511)は、フライアッシュ−ポルトランドセメントペースト中の結晶性水酸化カルシウムの含量がフライアッシュの添加の結果として低下し、おそらく付加C-S-H を生成するためのフライアッシュからのアルミナ及びシリカとのカルシウムの反応に由来することを示した。このプロセスはコンクリートを安定化し、透過性を低下し、かつ化学的侵食に対する耐性を増大する。分別は当業界で知られているあらゆる手段により行い得る。分別は空気分級系で進行することが好ましい。下記の特別な実施態様において、ミクロ−サイザー空気分級系が６種の異なる粒径範囲でフライアッシュを分別するのに使用された。別の実施態様において、フライアッシュは篩分けにより分別し得る。例えば、45 μ以下の篩が特定の最大サイズの粒子について選択するのに使用し得る。更なる実施態様において、フライアッシュは所望のサイズまたは粉末度に粉砕し得る。この方法はフライアッシュの収率を増大し得る。粉砕方法は許される程に一様な粒子を生じ、しかも粉砕機から金属不純物またはその他の不純物を導入しないことが好ましい。本明細書に使用される“セメンド”という用語は、キルン中で一緒に燃焼され、微粉砕されたアルミナ、シリカ、石灰、鉄酸化物及びマグネシアを含む粉末を表し、これは水との混合後に、硬質混合物中の混合物中に存在するその他の物質を結合または一体化する。こうして、本発明の硬化性混合物はセメントを含む。一般に、セメントという用語はポルトランドセメント、特にポルトランド型Ｉ、 II、III 、IV及びＶのセメントの如き水硬性セメントを表すが、これらに限定されない。本明細書に使用される“セメント材料”という用語は、混合物中に存在するその他の物質を結合または一体化することを与える硬化性混合物の一部を表し、こうしてセメント及びポゾランフライアッシュを含む。フライアッシュは本発明の硬化性混合物中のセメント材料の約５％から約50％を構成し得る。フライアッシュはセメント材料の約10％から約35％を構成することが好ましい。セメント材料の残部は一般にセメント、特にポルトランドセメントであろう。下記の特別な実施態様において、本発明の硬化性混合物はポルトランド型Ｉセメントを含む。 “コンクリート”という用語はセメント材料；微細骨材、例えば、砂；粗大骨材、例えば、粉砕された玄武岩粗大骨材（これに限定されない）；及び水を含む硬化性混合物を表す。更に、本発明のコンクリートは特定の粉末度を有するフライアッシュを含む。特別な実施態様において、フライアッシュはセメント材料の約10％〜約50％を構成する。更なる局面において、フライアッシュは砂に対し約 4:1 〜約1:1 の比で微細骨材として使用される。更に別の実施態様において、フライアッシュはセメントの代替、またはセメント及び微細骨材の代替に加えて添加剤である。特別な実施態様において、本発明のコンクリートは約１重量部のセメント材料、約１〜約３重量部の微細骨材、約１〜約５重量部の粗大骨材、及び約0.35〜約0. 6 重量部の水を含み、その結果、セメント材料と水の比は約3:1 〜1.5:1 の範囲であり、セメント材料と水の比は約2:1 であることが好ましい。特別な実施態様において、コンクリートは１部のセメント材料、２部のシリカ質川砂またはオタワ砂、３部の3/8"の粉砕された玄武岩粗大骨材、及び0.5 部の水を含む。 “モルタル”という用語は、セメント材料；微細骨材、例えば、砂；及び水を含む硬化性混合物を表す。更に、本発明のモルタルは特定の粉末度を有するフライアッシュを含む。特別な実施態様において、フライアッシュはセメント材料の約10％〜約50％を構成する。更なる局面において、フライアッシュは砂に対し約 4:1 〜約1:1 の比で微細骨材として使用される。更に別の実施態様において、フライアッシュはセメントの代替、またはセメント及び微細骨材の代替に加えて添加剤である。特別な実施態様において、本発明のモルタルは約１重量部のセメント材料、約１〜約３重量部の微細骨材、及び約0.5 重量部の水を含み、その結果、セメント材料と水の比は約2:1 である。特別な実施態様において、モルタルは１部のセメント材料、2.75部のオタワ砂、及び0.5 部の水を含む。上記のように、フライアッシュはセメント材料としての役割を有することの他にコンクリートまたはモルタル中の微細骨材として使用し得る。砂の如き通常の微細骨材をフライアッシュに置換することは、コンクリートまたはモルタルの増大された圧縮強度の利点を与えることがわかった。何となれば、硬化性組成物中のフライアッシュの合計量は、セメント材料中のセメントの量が大きいので、圧縮強度の増大の迅速な速度でもって、同じであるからである。本発明によれば、硬化性混合物は一種以上の下記の物質を更に含み得る。キルン粉塵、例えば、セメントの製造中に生じた粉塵；シリカヒューム（これは通常約96％〜98％の反応性SiO₂からなるケイ素金属工業からの副生物であり、かつ一般に１ミクロン未満の非常に微細な粒径になる）；コンクリートを混合するために水要求を減少するのに使用されるコンクリート用の高価であるが普通の添加剤である超可塑剤、例えば、デラセム-100(W.R.Grace); 及びヘキサメタリン酸ナトリウム(NaPO₃)の如き分散剤。分散剤の使用は、風化されたフライアッシュが硬化性混合物中に混入される時に特に好ましい。シリカヒュームの添加は硬化性混合物の強度獲得の初期速度を増進することができ、それ故、本発明の硬化性混合物の望ましい成分であり得る。特別な実施態様において、本発明の硬化性混合物はまた強化のためにガラス繊維を含んでもよい。強化のための本発明の硬化性混合物中のガラス繊維の使用が達成し得る。何となれば、フライアッシュ、特にフライアッシュの微細な分級物はガラス繊維よりも容易にセメントの反応性成分、例えば、Ca(OH)₂と反応し、こうしてこれらの反応性成分とのガラス繊維の長期の反応（これはそうしないとガラス繊維を分解するであろう）を防止するからである。最も不活性な硬化性混合物結果物は、ほぼ等しい量のフライアッシュ、またはフライアッシュ及びシリカヒューム（以下に説明される）、並びにセメントを含むものである。セメント中の反応性薬剤を中和するフライアッシュの能力が、本発明者らによる“硫酸塩及び酸に耐性のコンクリート及びモルタル”という発明の名称の、1994年５月20 日に出願された米国特許出願第08/246,861号(代理人事件番号715-1-036)に更に詳しく説明されている。別の特別な実施態様において、本発明の硬化性混合物はガラス繊維、及びシリカヒュームを更に含む。シリカヒュームはガラス繊維よりも容易にセメントの反応性成分と反応し、こうして分解からのガラス繊維の初期の望ましい保護を与えることができるだけでなく、初期の圧縮強度獲得を与えることができる。続いて、フライアッシュはこのような反応性成分と反応し、こうしてガラス繊維の初期及び後期の反応性を排除する。上記のように、アルカリ化合物及びアルカリ土類化合物とのガラス繊維の反応はガラス繊維の分解、及び硬化性混合物の引張強さの損失をもたらし得る。 3"x6"x27" の寸法を有する本発明のコンクリートはりは、例えば、第三点負荷で簡単なはりを使用して、フライアッシュコンクリートの曲げ強さを評価するのに使用し得る。このような試験操作はASTM C78（1990，ASTM C 78-84．Annual B ook of ASTM Standards，04.02 巻）に従うものであることが好ましい。本発明が下記の実施例を参考にして更に良く理解されるであろう。これらの実施例は例示のために示されるものであり、限定のためではない。実施例この研究に使用したフライアッシュを米国の北東部にある公益事業から集めた。DH、Ｈ、Ｍ、及びＰと称される異なる源のフライアッシュをこのプログラムに使用した。最後の試料を前記のようにして乾燥状態及び風化状態の両方で得た。夫々、モルタル及びコンクリートの圧縮強度を研究するためにASTM規格2"x2"x 2"立方形標本及び3"x6" 円筒形標本を使用した。3"x6"x27" はり標本をコンクリートの曲げ強さを研究するのに選択した。全ての試験をMTS 密閉ループサーボ油圧試験機で行った。材料この研究に使用した材料は標準ポルトランドセメント型Ｉ、オタワ砂、シリカ質砂（川砂）、粗大骨材、フライアッシュ、キルン粉塵、シリカヒューム、超可塑剤、分散剤、及び水からなっていた。２種の砂を使用した。ASTM C-778（1990，“標準砂に関する仕様”，Annual B -ook of ASTM Standards，04.08巻）に合致してNo.300（0.06mm）篩とNo.100(0. 150mm)篩の間で主として等級付けされた等級付けの砂を標準砂として使用した。また、篩No.4（開口サイズ4.75mm）を通過する別の地方のシリカ質の砂（川砂）をモルタル及びコンクリートをキャストするのに使用した。 3/8"の粉砕された玄武岩粗大骨材サイズをコンクリートをキャストするのに使用した。湿式ボトムボイラーフライアッシュ及び乾式ボトムボイラーフライアッシュをその研究に選択した。これらの２種のフライアッシュを追加の研究のために異なる粒径に更に分別した。１ミクロン未満のサイズ及び96〜98％の反応性SiO₂の非常に微細な粒子のシリカヒューム（マイクロエレクトロニックチップの製造において製造された）を粉末形態で使用した。シリカヒュームの添加は高強度コンクリートを製造することを目的とした。超可塑剤(ダラセム-100、W.R.Grace)を標準操作に従って使用した。ヘキサメタリン酸ナトリウム(NaPO₃)を通常分散剤として使用した。フライアッシュコンクリート混合物中の分散剤の添加は、風化フライアッシュの塊が微粒子に分散され、その結果として、更に反応性であり得ることを確実にするためであった。水道水を使用した。フライアッシュ及びセメントの化学組成を蛍光Ｘ線により測定した(ASTM D-43 26 1990,“蛍光Ｘ線による石炭アッシュ及びコークスアッシュ中の多量元素及び微量元素の試験方法”，Annual Book of ASTM Standards，05.05 巻)。フライアッシュ粉末度フライアッシュの粉末度を、二つの異なる標準方法：ブライン空気透過性及び 45ミクロン(No.325 篩)による粉末度を使用して測定した。また、粉末度を記載されたようにして粉末度モジュラスとして測定した。ブライン空気透過性（ブライン粉末度）について、粉末度をフライアッシュの全表面積（１ｇ当たりの平方センチメートル、または１kg当たりの平方メートル）として表される比表面積で表した。ブライン法から得られた結果は絶対粉末度ではなく相対粉末度の目安であった。試験操作はASTM C 204（1990，“ポルトランドセメントの粉末度の試験方法”，ASTM C 204-89，Annual Book of ASTM Sta nd-ards，04.01 巻）に従った。篩45ミクロン(No.325 篩)に保持されたフライアッシュの粉末度を、水硬性セメントに関するASTM C 430（1990,“45ミクロン(No.325)篩による水硬性セメントの粉末度の試験方法”,ASTM C 430-89，Annual Book of ASTM Standards，04. 01巻）試験方法に従ってNo.325篩で湿式篩分けされた時に保持されたフライアッシュの量により測定した。粉末度モジュラスを下記の篩サイズに保持されたフライアッシュの％の合計により測定した。0.1 、1.5 、２、３、５、10、20、45、75、150 、及び300 ミクロン。コンクリートまたはモルタル混合物の硬化時間をビカーニードル試験及びギルモアニードル試験により測定した。試験方法はビカー試験についてASTM C-191 (1990,“ビカーニードルによる水硬性セメントの硬化時間の試験方法”，ASTM C -191-82，Annual Book of ASTM Standards，04.01巻)に従い、またギルモア試験についてASTM C 266(1990,“ギルモアニードルによる水硬性セメントペーストの硬化時間の試験方法”，ASTM C 266-89，Annual Book of ASTM Standards，04.0 1巻）に従った。フライアッシュモルタル DHフライアッシュ、Ｈフライアッシュ、乾燥フライアッシュ、及び風化フライアッシュをセメント及びオタワ砂と混合した。フライアッシュによるポルトランドセメントの一部の置換はセメント材料（セメント＋フライアッシュ）の０重量％、15重量％、25重量％及び35重量％と変化した。標本を混合し、ASTM C 109(1 990,“水硬性セメントモルタル... の圧縮強度の試験方法”，ASTM C-109-88，A nnual Book of ASTM Standards，04.01巻)に従ってキャストした。全ての標本を飽和石灰水中で硬化し、１、３、７、14、28、56、及び90の経過日数で試験した。代替物としてのフライアッシュフライアッシュをセメントの代替物として使用した。水、川砂、及びセメント材料（セメント＋フライアッシュ）を一定に保つことにより、セメントをフライアッシュにより置換した。フライアッシュの置換をセメント材料の15重量％から 50重量％まで変化させた。試験の時間まで全ての標本を飽和石灰水中で硬化した。これは、水分及び石灰が起こり得る潜在的な反応を与えるのに利用できることを確実にするためであった。2"x2"x2"の立方形のモルタルの圧縮強度を１、３、７、14、28、56、90及び180 日に試験した。添加剤としてのフライアッシュフライアッシュをモルタル中の添加剤として使用した。幾つかの場合、砂の10 ％をフライアッシュにより置換した。セメント、川砂、及び水を一定に保つことにより、フライアッシュを混合物中に直接添加した。フライアッシュの添加をセメントの15重量％から50重量％まで変化させた。全ての標本を飽和石灰水中で硬化し、１、３、７、14、28、56、90及び180 日にそれらの圧縮強度について試験した。分別されたフライアッシュコンクリート及びモルタルミクローサイザー空気分級系を使用することにより乾式ボトムボイラーフライアッシュ及び湿式ボトムボイラーフライアッシュを異なる粒径に分離した。フライアッシュを６種の粒径分布に分別した。分別されたフライアッシュ及び初期の供給原料フライアッシュを使用してセメント材料の15重量％、25重量％、35重量％及び50重量％のセメントを置換した。分別されたフライアッシュコンクリートの圧縮強度を１日から180 日まで試験した。0-5 、0-10、0-15、0-20、0-30、0- 44ミクロンの粒径、及び初期供給原料フライアッシュの効果を調べ、対照コンクリートと比較した。3"x6" の円筒体を使用して分別されたフライアッシュコンクリートの圧縮強度を測定した。2"x2"x2"の立方形の標準サイズを使用して分別されたフライアッシュモルタルの圧縮強度を測定した。分別されたフライアッシュモルタルの混合比率を表１に示す。高強度のフライアッシュ及びシリカヒュームコンクリートフライアッシュの非常に微細な粒径、即ち、５ミクロンより小さい粒子を使用して高強度フライアッシュコンクリートを製造した。セメント材料の15重量％及び25重量％のフライアッシュをセメントの代替としてコンクリート中に使用した。また、粉末形態のシリカヒュームをフライアッシュと同じ比率で使用した。高強度フライアッシュコンクリート及びシリカヒュームコンクリートの圧縮強度を測定し、比較した。高強度フライアッシュコンクリート及びシリカヒュームコンクリートの混合比率を表２に示す。分別されたフライアッシュの化学組成分別されたフライアッシュの化学組成を表３に示す。試料CEM はこの研究に使用したセメント試料である。試料DRY 及びWET は夫々乾式ボトムボイラーアッシュ及び湿式ボトムボイラーアッシュの初期供給原料からのフライアッシュである。3Fは乾式ボトムボイラーアッシュの最も微細なフライアッシュ試料であり、かつ13F は湿式ボトムボイラーアッシュの最も微細な試料である。乾式ボトムボイラーアッシュ及び湿式ボトムボイラーアッシュの最も粗大なフライアッシュ試料は夫々1C及び18C である。ここに使用した湿式ボトムボイラーフライアッシュ及び乾式ボトムボイラーフライアッシュの両方はASTM C-618（1990，上記文献）によればフラスＦフライアッシュとして分類された。分別されたフライアッシュの殆どが粒径の変化とともに酸化物組成の点でわずかに変化した。サイズ分級物へのクラスＦ（高カルシウム）フライアッシュの分離は粒子間の有意な化学的、形態学的または鉱物学的仕様をもたらさないことが報告されていた(Hemmings and Berry，1986，Symposium Proceedings,フライアッシュ及び石炭変換副生物：特性決定、利用及び廃棄II ，Material Research Society 65:91-130)。SiO₂含量は、粒子サイズが大きい時に低い傾向がある。２種のフライアッシュの化学組成の相違がSiO₂、Fe₂O₃、及びCaO 含量で観察された。乾式ボトムボイラーフライアッシュの試料は湿式ボトムボイラーフライアッシュよりもSiO₂に約10％富んでいた。乾式ボトムボイラーフライアッシュのCaO 含量は1.90％から2.99％まで変化し、一方、湿式ボトムボイラーフライアッシュについて、CaO は6.55％から7.38％まで変化した。湿式ボトムボイラーフライアッシュのFe₂O₃含量は乾式ボトムボイラーフライアッシュよりも湿式ボトムボイラー中で約２倍高かった。夫々の型のフライアッシュのFe₂ O₃の最高濃度が最も粗大な粒径、即ち、1C及び18C で観察された。フライアッシュの化学組成を表３に示す。フライアッシュが異なるサイズに分別された後に、最も微細な粒子の強熱減量 (LOI)が大きい粒子より高かったことを注目することは重要である。換言すれば、LOI 含量は、粒径が増大するにつれて次第に低下した。また、Ravina(1980，C -ement and Concrete Research 10:573-80)は、フライアッシュの最も微細な粒子が最高のLOI 値を有することを報告した。また、Ukita ら(1989,コンクリート中のフライアッシュ、シリカヒューム、スラグ、及び天然ポゾラン，SP-114，米国コンクリート協会，デトロイト，219-40頁)は、フライアッシュのメジアン直径が17.6ミクロンから3.3 ミクロンに減少する時に、化学組成が変化しないが、 LOIが2.78から4.37に増加することを示した。本発明者らの観察及びこれらの先の論文はACI Committee 226(1987，“コンクリート中のフライアッシュの使用”，ACI 226.3R-87，ACI J.Proceedings 84:38 1-409)及びSheuら(1990，Symposium Proceedings，フライアッシュ及び石炭変換副生物：特性決定、利用及び廃棄VI，Material Research Society 178:159-166) （これらはフライアッシュの粗大分級物が微細分級物よりも通常高いLOI を有することを述べている）の論文と相反する。分別されたフライアッシュの粒径分析乾式ボトムボイラー及び湿式ボトムボイラーからの分別されたフライアッシュの粒径分布が夫々図1A及び1Bに示される。初期供給原料フライアッシュに関する曲線はその他のものよりも急勾配ではない。何となれば、分別されていない初期供給原料アッシュは全範囲のサイズ、ひいては分別された試料よりも広い範囲のサイズ分布を含むからである。粒径よりも小さいサイズを有する夫々の分級物中のフライアッシュの％が夫々の曲線中の括弧中に示される。例えば、3Fフライアッシュの場合、乾式ボトムボイラーフライアッシュの最も微細なものである3F(90％-5μm)は、フライアッシュ粒子の90％が５ミクロンより小さいことを意味する。初期供給原料から、夫々の型のフライアッシュを６種の範囲に分別した。図1A 及び1Bに示されるように、フライアッシュの粒径は0-5.5 ミクロンから0-600 ミクロンまで変化する。夫々の分級物中の粒子のメジアン直径を、50％の粉末度値から外挿することにより図1A及び1B中の曲線から測定した。3F及び13F のメジアン直径は夫々2.11ミクロン及び1.84ミクロンであり、一方、最も粗大な粒径である1C及び18C のメジアン直径は夫々39.45 ミクロン及び29.23 ミクロンであった。湿式ボトムボイラーフライアッシュについて、13F は最も微細な分級物であり、18C は最も粗大なものであった。湿式ボトムボイラーフライアッシュの初期供給原料は乾式ボトムボイラーフライアッシュの初期供給原料よりも微細であることがわかった。乾式ボトムボイラーフライアッシュの初期供給原料の粒径は約１ミクロンから600 ミクロンまで変化し、メジアン粒径は13.73 ミクロンであった。湿式ボトムボイラーフライアッシュの初期供給原料は6.41ミクロンのメジアン粒径を有する300 ミクロンまでの粒子を含んでいた。小さいサイズの分級物からの粒子は更に球形の形状を有する傾向がある(Hemming及びBerry，1986,上記文献)。分別されたフライアッシュの粉末度フライアッシュの比重と一緒に、フライアッシュの伝統的な粉末度の値を湿式篩分析及びブライン粉末度の両方により測定し、これらを表４に示す。メジアン直径（粒子の50％のその直径はこのサイズより大きい）がまたこの表に示される。ASTM C-618（1990，上記文献）によれば、分別された1Cフライアッシュの仕様はコンクリート中の使用に許容できない。何となれば、篩No.325に保持されたフライアッシュの％が34％よりも高いからである。二つの方法を使用して分別されたフライアッシュの粉末度を測定した。第一の方法は45ミクロン(No.325)篩の残渣を測定することを伴った。篩No.325方法を使用して、分別されたフライアッシュ試料3F、5F、6F、10F 、13F 、14F 、15F 、 16F 及び18F は同じ粉末度を有していた。それらの全てが０保持を有する。第二の方法は空気透過性試験による表面積測定であった。篩残渣または表面積のいずれがフライアッシュ粉末度の良い指標であるかについて見解が異なる（Cabrera ら，1986，コンクリート中のフライアッシュ、シリカヒューム、スラグ及び天然ポゾラン，SP-91,米国コンクリート協会，デトロイト，115-144 頁）。米国では、フライアッシュの粉末度は45ミクロン篩の残渣のみにより特定される。Ravina(1980，Cement and Concrete Research 10:573-580 )は、ポゾラン活性が比表面積測定と更に密接に相関関係があることを見出した。対照的に、Lane及びBest(1982，Concrete Int'l: Design＆Construction 4:81 -92)は、45ミクロン篩の残渣がポゾラン活性の更に合致した指標であると主張している。White 及びRoy(1986，Symposium Proceedings，フライアッシュ及び石炭変換副生物：特性決定、利用及び廃棄II，Material Research Society 65:243 -253)はまたブライン粉末度で示される粉末度パラメーターが45ミクロン未満のフライアッシュサイズ分級物程重要ではないことを結論した。本研究の結果は、特に分別されたフライアッシュの場合にWhite 及びRoy の文献中で進められた結論に反論する。何となれば、本明細書に開示された結果は、フライアッシュの好ましい活性粒子サイズが45ミクロンよりかなり小さいことを実証するからである。分別されたフライアッシュの粒径が微細になる程、比重及びブライン粉末度は高いことが表５から注目される。一般に、大きい粉末度のフライアッシュは先の研究(Hansson，1989，Symposium Proceedings,フライアッシュ及び石炭変換副生物：特性決定、利用及び廃棄Ｖ，Material Research Society 136:175-183)と一致して大きい比重を有していた。異なる発電所からのフライアッシュの密度は1.97 g/cm³から2.89 g/cm³まで変化するが、通常約2.2 〜2.7 g/cm³の範囲である(Lane 及びBest，1982，上記文献)。McLaren 及びDigiolin（1990，Coal Combustion and By-Product Utiliz-a tion Seminar,ピッツバーグ，15頁）により行われた研究は、クラスＦフライアッシュが2.40の平均比重値を有することを報告した。分別されたフライアッシュの比重は乾式ボトムボイラーフライアッシュに関して最も粗大なフライアッシュについて2.28から最も微細なフライアッシュについて2.54まで変化し、また湿式ボトムボイラーフライアッシュに関して最も粗大なものについて2.22から最も微細なものについて2.75まで変化する。乾式ボトムボイラーフライアッシュ及び湿式ボトムボイラーフライアッシュの間の密度の差は、湿式ボトムボイラーフライアッシュの非常に微細な粒子が肉厚であり、ボイドを含まず、または乾式ボトムボイラーフライアッシュよりも稠密なガラス成分及び結晶性の成分を含むことを示唆する(Hemming及びBerry，1986, Symposium Proceedings,フライアッシュ及び石炭変換副生物：特性決定、利用及び廃棄II，Material Research Society 65:91-103)。本明細書に示された実施例はコンクリート及びモルタル中の特定の粒径分布のフライアッシュの混入の結果を開示する。夫々の分別されたフライアッシュは初期供給原料フライアッシュ、即ち、貯蔵サイロから受け取ったままのフライアッシュよりも小さいサイズ範囲を有する。初期アッシュの粒径分布の広い範囲に較べて分別されたフライアッシュの粒径分布のその狭い範囲のために、夫々の分別されたフライアッシュは初期供給原料フライアッシュよりも更に特定されたポゾラン活性を有する。実施例において、試料CCCCは一般に対照試料、即ち、フライアッシュを含まない試料である。CDRY及びCWETは夫々乾式ボトムボイラーフライアッシュ及び湿式ボトムボイラーフライアッシュの初期供給原料と混合されたコンクリートに関する試料である。試料中に使用された分別されたフライアッシュは番号、続いて特徴により表示される。最後の二つのアラビア数字は混合物中のセメント質としてのフライアッシュの重量割合を示す。例えば、試料“3FC15”は、そのコンクリート試料がセメント材料の15重量％で存在する3Fフライアッシュからなることを意味する。同様に、試料“3FC25”はセメント材料の25重量％の3Fフライアッシュを使用するコンクリート試料を表す。実施例１：コンクリートの強度に関する分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュの効果分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュコンクリートの圧縮強度とその相当する経過の関係が図2A、2B、2C、及び2Dに示される。対照に対する、フライアッシュがセメントの15％を置換する分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュコンクリートの圧縮強度（％として示される）が表５及び図2Aに要約される。分別されたフライアッシュコンクリートの強度は１日目では常に対照混合物よりも低かった。クラスＦフライアッシュによるセメントの一部の置換は一般に低い強度を生じる。何となれば、フライアッシュは水和の初期期間中に比較的不活性な成分として作用するからである(Carette及びMalhortra，1983,コンクリート中のフライアッシュ、シリカヒューム、スラグ、及びその他の無機副生物，SP-7 9，米国コンクリート協会，デトロイト，765-784頁)。また、この結果がPlowman (1984，Proceedings．アッシュ技術及びマーケティングに関する第２回国際会議，ロンドン，437-443 頁)及びLangleyら(1989，ACI J.Proceedings 86:507-514) により報告されていた。分別されたフライアッシュによるセメントの15％置換により、１日目の圧縮強度は対照（試料CCCC）と較べて約20％〜25％減少された。強度の変化はフライアッシュの異なる粒径と相関関係がある。微細な粒子フライアッシュは粗大なものより良好な充填効果を媒介し、こうして強度獲得の速度が大きい。 14日の硬化後に、3FC15 コンクリート(3F フライアッシュの15％置換)は対照に実質的に等しい圧縮強度を有していた。これは、最も微細な粒径のフライアッシュのポゾラン活性がセメント単独の水和により得られた強度よりも大きい強度を生じたことを意味する。強度獲得結果のこの増大された速度が続き、3FC15 フライアッシュコンクリートと対照コンクリートの経時の大きな相違をもたらした。時間につれて、大きなサイズ分級物は対照に匹敵するか、またはそれより大きい強度を得た。例えば、試料6FC15 は56日の経過前に対照と同じ強度を獲得した。約180 日の硬化後に、試料10FC15及びCDRY15（乾式ボトムボイラーフライアッシュの初期供給原料の15％置換）は対照と同じ強度を得た。コンクリート中のフライアッシュの最も粗大な粒径である1CC15 では、圧縮強度は１日目の1598 psiから180 日目の9269 psiまで変化し、または対照コンクリートに対し74.1％から91.2％まで変化した。試料3FC15 の圧縮強度は１日目の17 21 psiから180 日目の11100 psiまで変化し、または対照強度と較べて79.8％から109.2 ％まで変化した。これらの分別されたフライアッシュの全ての化学組成は殆ど同じであるので、フライアッシュの粒径はフライアッシュコンクリートの圧縮強度に影響する重要な因子である。セメント材料中のセメントの25％が分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュで置換されているコンクリートの圧縮強度獲得の結果が表６及び図2Bに示される。セメントの25％が分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュで置換される場合、コンクリートの初期強度は同じフライアッシュ分級物による15％置換よりも低い。結果は、微細なフライアッシュ粒子が粗大な粒子よりも大きい強度獲得を生じることを示す。セメント材料中のセメントの35％が分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュで置換されているコンクリートの圧縮強度獲得の結果が表７及び図2Cに示される。セメント材料の35重量％までのフライアッシュの置換により、１日目の分別されたフライアッシュコンクリートに関する圧縮強度は、フライアッシュの粉末度に応じて、対照強度の39.9％から52.7％まで変化した。一般に、微細な粒子混合物の圧縮強度は粗大なものに関する圧縮強度よりも高かった。 180 日の硬化後に、35％の乾式ボトムボイラーフライアッシュの初期供給原料でつくられたフライアッシュコンクリートの圧縮強度は8389 psiまたは対照コンクリートの82.6％であった。フライアッシュの最も微細な粒径では、フライアッシュコンクリートが対照と同じ強度を有するのに約180 日を要した。3FC35 の圧縮強度は１日目の1136 psiから180 日目の10080 psi まで変化する。それは１日目から180 日目まで約8.8 倍の増加である。180 日目の最も粗大な試料、1C35の強度は対照強度のわずかに71.3％である。図2Cは、セメント材料の35％が分別されたフライアッシュまたは分別されていないフライアッシュであるコンクリート試料、並びに対照（フライアッシュなし）の経時の圧縮強度の関係を示すグラフである。幾つかの指摘がこのグラフによりなされる。第一の指摘は、強度獲得の初期速度が重要なことにフライアッシュの粒径範囲に依存することである。約14日〜約28日までの範囲であるこの期間後に、経時の圧縮強度の傾き（強度獲得の速度）が平行になり、即ち、粒径とは独立になる。これらの点で、強度獲得の速度は拡散制御ポゾラン効果であることが明らかである。それにもかかわらず、初期の時点で許容圧縮強度を得るために（これは建築に重要である）、明らかに小さい粒子のフライアッシュ分級物が好ましい。セメント材料の50％のフライアッシュにより、分別されたフライアッシュコンクリートの全ての強度は対照強度より低い（図2D）。１日目の圧縮強度は407 ps iから567 psi まで（フライアッシュの粗大な粒径から微細な粒径まで）または対照強度の18.9％から26.3％まで変化する。この強度は2157 psiである対照強度より極めて低い。50％置換試料でさえも注目されるように、フライアッシュコンクリートの圧縮強度はフライアッシュのポゾラン活性のために時間とともに次第に増大する。3FC50 の強度は１日目の567 psi から180 日目の8639 psiまで、または対照に対し26.3％から85.0％まで変化する。また、28日後に、3FC50 コンクリートの経時の圧縮強度の傾きは対照の傾きよりも高い。これは、28日後に、フライアッシュのポゾラン活性がセメントの水和により生じた強度よりも大きい強度に寄与することを意味する。実施例２：分別された湿式ボトムボイラーフライアッシュコンクリートの圧縮強度分別された湿式ボトムボイラーフライアッシュコンクリートの圧縮強度とその相当する経過日数の関係が図3A、3B、3C及び3Dに示される。湿式ボトムボイラーフライアッシュの初期供給原料の圧縮強度は同じ経過日数で同じ混合割合について乾式ボトムボイラーフライアッシュからのものより高かった。これはおそらく湿式ボトムボイラーフライアッシュの微細な粒径のためであった。フライアッシュによるセメントの15％置換（図3A）により、分別されたフライアッシュコンクリートの全ての初期強度は対照よりも低かった。14日では、13FC 15の圧縮強度は対照強度よりわずかに高かった。56日後に、試料15FC15は対照コンクリートと同じ強度を示した。試料16FC15及び18FC15は90日後に対照コンクリートと同じ強度を得た。180 日後に、分別されたフライアッシュコンクリートの全てが、対照強度の95.3％を有する試料18CC15を除いて、対照コンクリートよりも高い強度を有していた。試料18CC15は18CCフライアッシュ（これは29％の篩No.325（45ミクロン）で保持された残渣を有する）でつくられた。この値は34％のASTM C 618（1990，上記文献）により定められた限界より低い。29％保持値は、18CC分級物中のフライアッシュの活性粒子のサイズが篩開口部の45ミクロンより小さいことを示す。湿式ボトムボイラーフライアッシュコンクリートの初期供給原料が対照コンクリートと同じオーダーの強度を獲得するのに180 日を要した。これらのデータが表８に要約される。 25％置換による結果は、圧縮強度が一様に低いこと以外は、分別された湿式ボトムボイラーフライアッシュコンクリートによる15％置換で観察された結果に近似した（図3B）。分別されたフライアッシュコンクリートの初期強度は14日まで対照コンクリートより低かった。28日以降では、試料13FC25は対照強度より高い強度を示した。180 日では、13FC25の圧縮強度は11162 psi、または対照値の109 .9 ％であった。試料15FC25は56日の前に対照コンクリートと同じ強度に達した。90日の硬化の前に、試料16FC25はまた対照と同じ強度を得た。最も粗大な粒子を使用するコンクリート、18CC25の強度は180 日で対照コンクリートのわずかに 84.4％であった。表９に要約されるこれらの結果は、分別されたフライアッシュコンクリートの強度がその粒径及び分別されたフライアッシュ中のそれらの分布に依存することを再度示す。小さいサイズの粒子を含むフライアッシュ分級物は圧縮強度獲得の高い速度を示した。コンクリート中のフライアッシュによるセメントの35％置換により、圧縮強度は特に初期の経過で15％置換及び25％置換に関する強度よりも低かった（図3C）。１日目の分別されたフライアッシュコンクリートの圧縮強度は、粗大粒径範囲から微細粒径範囲に移って851 psi から1460 psiまで変化した。分別されたフライアッシュコンクリートの殆どの強度は全ての経過で対照よりも低かった。顕著な例外はフライアッシュの最も微細な粒径を有する試料、13FC35であった。試料 13FC35の強度は１日目の1460 psiから180 日目の10788 psi まで、または対照の 67.6％から106.2 ％まで変化した。35％置換によるフライアッシュコンクリートの強度は13F フライアッシュ分級物では90日まで対照強度と同じ位に高かった。湿式ボトムボイラーフライアッシュの初期供給原料では、CWET35は180 日で対照強度の約90％の圧縮強度を有していた。湿式ボトムボイラーフライアッシュによるセメントの50％の置換は極めて低い圧縮強度のコンクリートを生じた（図3D）。セメント材料の50重量％までのフライアッシュによるセメントの置換は１日目に非常に低い強度を示した。１日目の圧縮強度は484 psi から733 psi まで、または対照強度の22.4％から34.0％まで変化した。硬化の180 日後に、分別されたフライアッシュコンクリート試料の全てが対照より低い圧縮強度のものであった。夫々のフライアッシュコンクリート中のセメントの量は対照試料のわずかに半分であったが、フライアッシュコンクリートの幾つかが依然として妥当な強度結果を示した。試料13FC50は180 日で9672 psiの圧縮強度、または対照の95.2％の圧縮強度を有する。試料15FC50及び16FC50の強度は夫々対照コンクリートの88.2 ％及び80.8％であった。実施例３：分別されたフライアッシュコンクリートの作業性スランプ試験結果を分別されたフライアッシュコンクリートについて得た。スランプは、Ukita ら(1989,コンクリート中のフライアッシュ、シリカヒューム、スラグ、及び天然ポゾラン，SP-114，米国コンクリート協会，デトロイト，219- 240 頁)と一致して、フライアッシュを使用した時に通常高かった。コンクリート中のフライアッシュの混入はしばしば作業性を改良し、これが順に通常のコンクリートと較べて必要とされる水の量を減少する(Lane 及びBest，1982，上記文献; ACI 226 1987，“コンクリート中のフライアッシュの使用”，ACI 226-3R-8 7，ACI J.Proceedings 84:381-409; Yamato及びSugita，1983，コンクリート中のフライアッシュ、シリカヒューム、スラグ、及びその他の無機副生物，SP-79, 米国コンクリート協会，デトロイト，87-102頁)。この実験の結果は、特に多量のフライアッシュが使用された時に、最も微細なフライアッシュのみが新しいコンクリートの作業性を低下したことを示す。フライアッシュのその他のサイズはスランプを増大した。これらの観察は、フライアッシュの重量が一定に保たれたので、大きな表面積を有する微細な粒子フライアッシュがフライアッシュの粗大なサイズと同じ作業性を維持するのに更に多くの水を必要としたという事実により説明できる。セメント材料中の最も微細な粒子サイズの50％のフライアッシュにより、乾式ボトムボイラーフライアッシュ及び湿式ボトムボイラーフライアッシュのコンクリート試料である3FC50 及び13FC50は、約５cmのスランプを有する対照コンクリートの作業性よりも小さい作業性であった。初期供給原料フライアッシュからのフライアッシュコンクリートのスランプは対照よりわずかに高かった。初期供給原料フライアッシュについて、乾式ボトムボイラーフライアッシュからの試料であるCDRYは湿式ボトムボイラーフライアッシュからの試料であるCWETよりも作業性であることがわかった。これは、乾式ボトムボイラーフライアッシュの粒径が湿式ボトムボイラーフライアッシュの粒径より大きかったからかもしれない。混合物中の同じ量のフライアッシュにより、最も粗大な粒径であるICC 及び18CCは初期供給原料フライアッシュコンクリートよりもわずかに低いスランプを有していた。実施例４：分別されたフライアッシュ−セメントペーストの硬化時間フライアッシュ−セメントペーストの硬化時間はペースト中の増加された量のフライアッシュにより増大した。また、同じ結果がRavina(1984，Concrete Int' l: Design and Construction 6:35-39)、Meinlinger(1982，Concrete Int'l: De s-ign and Construction 11:591-603)、並びにLane及びBest（1982，上記文献）により報告された。初期硬化時間及び最終硬化時間は分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュ及び湿式ボトムボイラーフライアッシュの15％置換でわずかに変化された。分別されたフライアッシュ−セメントペーストの初期硬化時間は約２時間55分であり、一方、セメントペーストの硬化時間は２時間40分であった。15％置換（乾式ボトムボイラーフライアッシュまたは湿式ボトムボイラーフライアッシュ）によるフライアッシュ−セメントペーストの最終硬化時間はセメントペーストの最終硬化時間約25分長かった。 25％置換により、初期硬化時間は、フライアッシュの粒径に応じて、セメントペーストの初期硬化時間から20〜35分増大した。微細な粒子サイズフライアッシュ分級物セメントペーストは、粗大なフライアッシュ分級物を使用するペーストよりも速く硬化するものと思われた。乾式ボトムボイラーフライアッシュについて、試料3Fの初期硬化時間及び最終硬化時間は夫々３時間及び６時間であり、一方、試料1Cの初期硬化時間及び最終硬化時間は夫々３時間10分及び６時間10分であった。湿式ボトムボイラーフライアッシュの初期供給原料を使用する試料の硬化時間は乾式ボトムボイラーフライアッシュの初期供給原料を使用する試料の硬化時間よりわずかに短かった。フライアッシュの置換がセメント材料の35重量％に増大した時、硬化時間は15 ％置換及び25％置換による試料と較べて増大した。分別されたフライアッシュ− セメントペーストの初期硬化時間は通常約３時間20分であった。分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュからの試料の最終硬化時間は分別された湿式ボトムボイラーフライアッシュに関する最終硬化時間よりも約20〜30分長かった。分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュによる35％置換により、最終硬化時間は対照セメントペーストの最終硬化時間より約１時間長かった。分別された湿式ボトムボイラーフライアッシュによる同じ置換により、最終硬化時間はそのセメントペーストに関する最終硬化時間より約40分長かった。フライアッシュ−セメントペースト中のフライアッシュの50％により、分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュの初期硬化時間はセメントペースト対照の硬化時間より約１時間長かった。一般に、分別された湿式ボトムボイラーフライアッシュ試料の初期硬化時間及び最終硬化時間は乾式ボトムボイラーフライアッシュ試料の初期硬化時間及び最終硬化時間よりも短かった。これは、分別された湿式ボトムボイラーフライアッシュが乾式ボトムボイラーフライアッシュよりも高いCaO 含量を有するという事実のためであったかもしれない。湿式ボトムボイラーフライアッシュ及び乾式ボトムボイラーフライアッシュの初期供給原料の CaO 含量は夫々6.89％及び2.41％であった。CaO は水と反応し、セメントのように硬化できるので、余分のCaO は乾式ボトムボイラーフライアッシュペーストよりも速く硬化される分別された湿式ボトムボイラーフライアッシュペーストの硬化をもたらしたのかもしれない。実施例５：分別されたフライアッシュ及びシリカヒュームを含むコンクリートの圧縮強度乾式ボトムボイラーフライアッシュ及び湿式ボトムボイラーフライアッシュの両方の最も微細な分級物(夫々、分級物3F及び13F)またはシリカヒュームを含むコンクリート混合物を調製してコンクリートに関する圧縮強度獲得の速度に関するこれらの成分の夫々の独立の効果を比較した。これらの薬剤をコンクリートのセメント材料中のセメントの15％置換または15％置換として使用した。超可塑剤（ダラセム-100）を添加して混合物に必要とされる水の量を減少した。セメントの置換として25％のフライアッシュまたはシリカヒュームを含む混合物において、セメント材料（セメント及びシリカヒュームまたはフライアッシュ）１ポンド当たり10mlの超可塑剤を使用した。フライアッシュまたはシリカヒュームを含まない対照試料（CSF と標識した）を調製した。標識CSF15 及びCSF25 はセメントについて夫々15％及び25％のシリカヒュームを含むコンクリートを表す。標識C3F15 、C3F25 、C13F15、及びC13F 25は夫々セメントについて夫々15％または25％のフライアッシュを含む夫々の試料3F及び13F を表す。表10及び図4Aは、フライアッシュまたはシリカヒュームがセメントの15％または25％を置換する組成物の経時圧縮強度を示す。これらの混合物中で、セメント材料、砂、粗大骨材、水、及び超可塑剤を一定に保つ。それ故、コンクリートのコンシステンシー及び圧縮強度はセメント材料の成分、即ち、フライアッシュまたはシリカヒューム及びセメントに依存する。そのデータは、25％のシリカヒュームを含むコンクリートがスランプを有していなかったが、対照コンクリートが23cmのスランプを有していたことを示す。シリカヒュームは非常に微細な粒子材料であるので、それは重量基準当たり大きい表面積を有する。一般に、コンクリートの混合割合は一定に保たれるので、シリカヒューム（粉末）との混合物は満足なスランプを得るのに追加の水を必要とする。また、フライアッシュを含むコンクリートは対照よりも低いスランプを示す。フライアッシュコンクリートは通常対照より大きいスランプを有するが、フライアッシュの最も微細な分級物は反対の挙動を示す。こうして、コンクリート中のこれらの分級物の存在はその材料の作業性を低下する。しかしながら、フライアッシュはシリカヒュームとは対照的にコンクリート中の所望の含量でスラムを排除するのに利用できないことが明らかである。対照コンクリートの圧縮強度は１日目の1912 psiから180 日目の9322 psiまで変化した。７日以内に、CSF の圧縮強度は6352であり、これは高強度コンクリートと考えられる(ACI Committee 363，1990，ACI Manual of Concrete Practice Part I，米国コンクリート協会，デトロイト)。１日目後のCSF15 及びCSF25(これらはシリカヒュームを含む)の圧縮強度は夫々2335 psi及び2675 psiであり、または対照より22.1％及び39.9％強かった。シリカヒュームを含むコンクリートは初期の圧縮強度獲得を得た。この挙動は充填効果及びポゾラン効果の両方に起因し得る。シリカヒュームの粒径は非常に小さいので、それらはコンクリート混合物のボイドを満たし、キャスティング後にコンクリートを更に稠密かつコンパクトにする。その硬化期間中に、シリカヒュームによるポゾラン反応がフライアッシュに観察されたのよりも速い速度で起こる。何となれば、おそらくそれが極めて微細であるからである。しかしながら、28 日後に、シリカヒュームコンクリートの強度獲得の速度は遅く、しかもその絶対強度が対照の強度より下になる。25.5％置換による高強度シリカヒュームコンクリートの対照強度の％は１日目の139.9 ％から90日目の97.9％になる。フライアッシュの最も微細な分級物からつくられた高強度コンクリートは異なって挙動する。フライアッシュコンクリートによる初期の強度獲得は対照による強度獲得よりも極めて遅く起こる。3Fフライアッシュの15％置換により、フライアッシュコンクリートの圧縮強度は１日目の1216 psiから90日目の10023 psi まで変化し、これは対照強度の63.4％から対照強度の107.5 ％までのシフトである。この傾向が試験したその他のフライアッシュコンクリートで同様に観察された。13F フライアッシュの25％置換による高強度フライアッシュコンクリートの強度変化は１日目の1782 psiから90日目の10748 psi まで変化する。25％フライアッシュコンクリートに関する値は最初の14日中に15％置換コンクリートの相当する圧縮強度値よりも低かった。しかしながら、90日後に、フライアッシュの更に大きい％を有するコンクリートは更に強い。１日目のC3F15 試料の予想圧縮強度は対照の80％である。実際に観察された低い値(63.4 ％)は使用した高用量の超可塑剤（これは製造業者の推奨よりも約３倍高かった）のためであるかもしれない。高用量の超可塑剤はセメントの硬化を遅延する傾向があり、初期の低い圧縮強度をもたらす。この効果は湿式ボトムボイラーフライアッシュの分級物、13F では顕著ではなかった。硬化の７日後に、フライアッシュコンクリート試料の圧縮強度獲得の速度は予想レベルに戻った。フライアッシュコンクリートは硬化の７日後に高強度であると考えられた。何となれば、この時点で、試料の圧縮強度は6000 psiを越えているからである。７日の前に、最高強度がシリカヒュームを含む試料に見られる。14日後に、試料CSF15 及びC13F15は約7800 psiで匹敵する強度を有する。硬化の28日目に、代替物としてフライアッシュを使用する高強度コンクリートは対照またはシリカヒュームコンクリートよりも強いコンクリートを生じた。試料C13F15、C13F25、及びC3F25 の強度は夫々8740 psi、8561 psi、及び8648 psiであった。コンクリートの経過日数につれて、フライアッシュは対照値より高い圧縮強度の値に寄与し続ける。約90日で、フライアッシュコンクリートの圧縮強度は対照よりも極めて高い。シリカヒュームでつくられたコンクリート（15％または25％を含む）の圧縮強度が90日で対照強度と殆ど同じ強度を有することを注目することは重要である。これらの値は9100 psiから9300 psiまでの範囲である。この実験の結果は、シリカヒュームが圧縮強度の迅速な初期の獲得に寄与するが、約１週間後にその速度が極めて遅くなることを明らかに示す。そのデータは、迅速な強度獲得のためのシリカヒュームと、長期の圧縮強度獲得のためのフライアッシュとを含む混合物が特に有利であるかもしれないことを示唆する。実施例６：モルタルの強度に関する分別されたフライアッシュの効果分別されたフライアッシュコンクリートの研究に加えて、モルタルをまた試験した。乾式ボトムボイラー及び湿式ボトムボイラーからの分別されたフライアッシュをセメント材料（セメント＋フライアッシュ）の15重量％、25重量％、及び 50重量％でモルタル中のセメントの代替物として使用した。水対セメント材料の比を0.5 で一定に保った。同じ混合比及び同じ水対セメント材料の比を使用するフライアッシュ代替物を含まない対照モルタルをまた混合し、キャストした。混合比は表１に示される。24時間のキャスト後に、2"x2"x2"の立方形の試料を金型から取り出し、試験の前に飽和石灰水中で硬化した。試料の圧縮強度を１、３、７、14、28、56、90、及び180 経過日数後に試験した。 CFは対照試料である。試料“DRY”及び“WET”は夫々乾式ボトムボイラーフライアッシュ及び湿式ボトムボイラーフライアッシュの初期供給原料を用いるモルタルであった。数“15”、“25”、及び“50”はモルタル中のフライアッシュにより置換されたセメントの％を表す。分別されたフライアッシュ試料が先に記載されている（表３を参照のこと）。例えば、3F15試料はセメント材料の15重量％までセメントの代替物として3Fフライアッシュを使用するフライアッシュモルタルである。同様に、6F15はセメント材料の15重量％までセメントの代替物として 6Fフライアッシュを使用するフライアッシュモルタルである。分別されたフライアッシュの圧縮強度と経過日数の関係が図5A（乾式ボトムボイラーフライアッシュ）及び図5B（湿式ボトムボイラーフライアッシュ）に示される。予想され、コンクリート混合物による試験で観察されたように、フライアッシュモルタルの初期の経過の強度は対照モルタルより低かった。分別されたフライアッシュによる15％置換により、圧縮強度は１日目で対照モルタル強度の80％以下であった。分別されたフライアッシュモルタルの圧縮強度は、フライアッシュ粒子の体積の平均及び範囲に応じて、経過とともに次第に増大した。コンクリートで観察されたように、フライアッシュモルタルの強度は分別されたフライアッシュの粒径範囲の減少につれて増大した。圧縮強度は粗大粒子について2290psi から微細な粒子について2666psi まで変化した。全ての硬化経過で、最低圧縮強度がフライアッシュの粗大粒子を含む試料(1C15 及び18C15)に見られた。 14日までに、全てのフライアッシュモルタルの圧縮強度は、最も微細なフライアッシュ分級物を含む試料(3F15 及び13F15)を除いて、対照よりも低かった。14 日目の試料3F15及び13F15 の圧縮強度は夫々7968 psi及び7925 psiであった。これらの強度は対照強度の101.5 ％及び100.5 ％に相当する。180 日の硬化後に、分別されたフライアッシュモルタルの全ての試料は、夫々の型のフライアッシュの最も粗大な粒子からつくられた試料1C15及び18C15 を除いて、対照試料よりも大きな強度を示した。1C15及び18C15 の圧縮強度は180 日目に対照の夫々93.6％及び92.7％であった。要約すると、これらの結果は、同じ経過日数でフライアッシュの同じ型について、モルタル中のフライアッシュの粒径が微細である程、モルタルの圧縮強度が高いことを示す。分別されていない湿式ボトムボイラーフライアッシュからつくられたモルタル (WET15)の強度は分別されていない乾式ボトムボイラーフライアッシュからつくられたものよりもわずかに高いことが注目された。分別されていない湿式ボトムボイラーフライアッシュは分別されていない乾式ボトムボイラーフライアッシュよりも大きいガラス相を有するものと予想し得たが、従来技術のＸ線回折結果はガラス相の有意な相違を区別することができなかった。この観察は、両方のフライアッシュがほぼ同じ程度のガラス相を有することを示唆する。以下に示されるように、これらの分別されていない試料間の圧縮強度の相違は試料の粉末度モジュラスと相関関係がある。 25％置換を有する分別されたフライアッシュモルタルの圧縮強度は15％置換を有するものより若干低かったが(図6A及びB)、その傾向は同じであった。分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュモルタルの初期強度の全てが28日まで対照モルタルよりも低かった。25％置換により、初期供給原料（乾式ボトムボイラーフライアッシュまたは湿式ボトムボイラーフライアッシュ）からのモルタルの強度は１日目に対照強度の約30％にすぎなかった。分別された湿式ボトムボイラーフライアッシュによる置換について、フライアッシュモルタル試料の殆どが、試料13F25 を除いて、28日の経過日数で対照強度より低い圧縮強度を示した。13 F25 の圧縮強度は28日で9112 psi、または対照の100.2 ％であった。乾式ボトムボイラーフライアッシュ及び湿式ボトムボイラーフライアッシュの供給原料による置換は28日で夫々7821 psi及び8031 psi、または対照モルタルの夫々86％及び 88.3％の圧縮強度を生じた。先に注目されたように、湿式ボトムボイラーフライアッシュの初期供給原料からのモルタルの圧縮強度は乾式ボトムボイラーフライアッシュの初期供給原料からつくられたモルタルよりわずかに高かった。25％の粗大フライアッシュを含むフライアッシュモルタル、即ち、1C25及び18C25 の圧縮強度は180 日の経過日数で夫々対照の83.4％及び91.1％であった。こうして、フライアッシュの両方の型について、分別されたフライアッシュモルタルの圧縮強度はフライアッシュ粒径の減少につれて増大した。180 日の経過後に、フライアッシュモルタルの殆どが、フライアッシュの最も粗大な粒径分布でつくられたモルタル(11F、1C、及び18C)を除いて、対照と同じか、または高い圧縮強度を得た。フライアッシュの初期供給原料は対照と同じ圧縮強度を獲得するのに180 日の硬化を要した。更に、結果は、微細な分別されたフライアッシュの使用がポゾラン活性の速度を増大することを実証する。フライアッシュ分級物中の粒径が微細である程、強度発生の速度が大きい。混合物中のフライアッシュの50％置換により、フライアッシュモルタルの初期強度は非常に低かった（図7A及び7B）。１日目の分別されたフライアッシュモルタルの全ての強度は対照の50％より小さかった。１日目の分別されたフライアッシュモルタルの圧縮強度は、フライアッシュ分級物の粒径範囲に応じて、711 ps iから1322 psiまで変化した。試料3F50の圧縮強度、％は１日目の46.4％から180 日目の81.6％まで変化した。初期供給原料乾式ボトムボイラーフライアッシュモルタル試料及び湿式ボトムボイラーフライアッシュモルタル試料の夫々の圧縮強度は対照モルタルの26.2％及び30.2％であった。乾式ボトムボイラーフライアッシュ試料、DRY50 の初期供給原料について、その圧縮強度は１日目に 747 ps i であり、180 日で7642 psiに増大した。一般に、先に注目されたように、湿式ボトムボイラーフライアッシュの初期供給原料の圧縮強度は乾式ボトムボイラーフライアッシュの初期供給原料より高かった。180 日後に、分別されたフライアッシュモルタル試料の全てが対照よりも低い圧縮強度を示した。図10A 及び10B のグラフは、微細なフライアッシュでつくられたモルタル試料、即ち、3F50、6F 50、14F50 、及び15F50 が180 日後に強度を獲得し続けたことを示唆する。Hens en(1990，Cement and Concrete Research 19:194-202)によれば、フライアッシュのポゾラン活性はコンクリートまたはモルタルをキャストした後３年まで持続する。実施例７：圧縮強度はメジアン粒径及び全表面積とは独立である圧縮強度と分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュのメジアン直径の関係が図8A-8D に示される。56日までの硬化時間で、メジアン直径が15ミクロンより上である場合、分別されたフライアッシュ試料11F(15.69 ミクロン)及び1C(39 .45ミクロン)により示される圧縮強度に差が殆どないことが観察し得る。しかしながら、分別されたフライアッシュのメジアン直径が15ミクロン未満になるにつれて、これらの異なる分別されたフライアッシュで調製されたコンクリート試料により示される圧縮強度に差が観察される。これらは硬化の７日後に観察される。１日の硬化で、コンクリートにより示される圧縮強度はメジアン粒径とは独立であることが明らかである。同様の結果が、図9A-9D に示されるように、分別された湿式ボトムボイラーフライアッシュ及び分別されていない湿式ボトムボイラーフライアッシュで調製されたコンクリート試料で観察される。フライアッシュによる異なる量のセメントの代替のフライアッシュを含む、最大の粒径を有する分別されたフライアッシュコンクリート18F 及び18C の圧縮強度は56日までの硬化時間で実質的に一定のままである。10ミクロンの限度より下では、圧縮強度獲得は硬化の７日後にメジアン粒径の減少につれて増大する。しかしながら、分別されていない乾式ボトムボイラーフライアッシュ及び湿式ボトムボイラーフライアッシュにより示される圧縮強度とそれらのメジアン粒径の間の関係を調べる時、分別されたフライアッシュ試料で得られた点からの分別されていないフライアッシュ試料に関する圧縮強度点のずれがある。そのずれは分別されていない湿式ボトムボイラーフライアッシュ（メジアン直径6.41ミクロン）に関する程には、分別されていない乾式ボトムボイラーフライアッシュ（メジアン直径13.73 ミクロン）について有意ではない。分別されていないフライアッシュのサイズの広い分布がコンクリートに使用される場合、圧縮強度とメジアン粒径の関係は、狭い粒径分布を有する分別されたフライアッシュが使用される時に得られる関係とは異なる。分別されていない乾式ボトムボイラーフライアッシュ及び湿式ボトムボイラーフライアッシュの圧縮強度と、ブライン粉末度により測定されるようなそれらの全表面積との関係はまた分別されたフライアッシュで得られた関係からずれる。分別されていない乾式ボトムボイラーフライアッシュ（ブライン3235 cm²/g、メジアン直径13.73 ミクロン）及び10F 分級物(ブライン2028 cm²/g、メジアン直径12.12 ミクロン)(図8A-8D を参照のこと)により示される圧縮強度の比較において、10F コンクリート試料は、たとえその全表面積がブライン粉末度により測定されるような分別されていないフライアッシュコンクリートの全表面積よりもかなり小さいとしても、分別されていない乾式ボトムボイラーコンクリート試料よりも大きい圧縮強度を一般に示す。圧縮強度の差は、分別されていない湿式ボトムボイラーフライアッシュコンクリート（ブライン5017 cm²/g、メジアン直径6.41ミクロン）の圧縮強度が16F 分級物コンクリート試料（ブライン5171 cm²/g、メジアン直径5.5 ミクロン）と比較される時にかなり有意である。ここで、ブライン粉末度は匹敵し、メジアン直径は分別されていない湿式ボトムボイラーフライアッシュ試料に対し有意には異ならない（図9A-9D を参照のこと）。これらの結果は、特にフライアッシュ中の主粒径が10ミクロン未満〜15ミクロンの範囲である時に、フライアッシュ粒子のサイズと粒径の分布の両方が圧縮強度を特定する際に考慮されなければならないことを示す。セメントとフライアッシュの反応により得られる圧縮強度発生は主として粒子体積依存性であり、表面積依存性ではないことが明らかである。コンクリートを硬化する７日後に、最小の粒径を有する分別されたフライアッシュ中の小さい粒子がおそらく完全に反応した。こうして、これらの分別されたフライアッシュ− コンクリート試料の圧縮強度は大きい粒径を含むものより大きいことが測定される。圧縮強度発生が主として表面積依存性であった場合、圧縮強度の差が硬化の１日後でさえも観察されるであろう。表５の検討は、分別されたフライアッシュにより示された、ブライン粉末度により表されるような表面積の大きな変化を示す。しかも、これらの分別されたフライアッシュを含むコンクリート試料は１日後に圧縮強度の差を実際に示さない。実際に、最大の粒径を含む、乾式ボトムボイラー及び湿式ボトムボイラーの分別されたフライアッシュコンクリート11F 及び 1c 並びに18F 及び18C は夫々硬化の56日後でさえも圧縮強度の差を示さない。対照的に、圧縮強度への粒径の影響が小さい粒径を有する分別されたフライアッシュについて容易に観察される。実施例８：フライアッシュコンクリート強度モデル先に開示された観察に基いて、フライアッシュコンクリート強度モデルが提案される。このモデルは所定の時点におけるコンクリートまたはモルタル中のセメント及びフライアッシュの圧縮強度への寄与を考慮する。特別なモデル及び式がコンクリート組成物について誘導されるが、式中に記載された重要な変数及び変数の関係は、フライアッシュを含む硬化性混合物（コンクリートまたはモルタルを問わない）に広く当てはまる。二つの因子：存在するセメントの量、及びフライアッシュにより媒介される充填効果が０時の強度を決定する。時間につれて、セメントにより生じたCaO とのフライアッシュのポゾラン活性が圧縮強度の大きな増加をもたらす。こうして、モデルは経時のフライアッシュポゾラン活性並びにフライアッシュにより媒介される充填効果の寄与を含む。計算を簡単にするために、この実施例はセメント材料（セメント及びフライアッシュ）を水、砂（微細骨材）、粗大骨材、等に対して一定の比に保った。こうして、フライアッシュコンクリートの圧縮強度を対照強度の％として予測した。対照コンクリートの圧縮強度を、同じ混合割合、及び硬化条件を有するコンクリート、例えば、水対セメント材料比、硬化条件、骨材の型、及びその他の変数が一定に保たれたフライアッシュコンクリートから実験により得た。対照とフライアッシュコンクリート混合物の相違は、対照コンクリート中のセメント材料の全てがセメントであることであった。最も重要なことに、強度獲得へのフライアッシュの寄与の重要な目安はフライアッシュの粉末度モジュラスと称されるパラメーターである。こうして、フライアッシュコンクリートの圧縮強度を予測するための式の変数はフライアッシュの粉末度モジュラス、コンクリートの経過日数、セメント対フライアッシュの比、及び対照コンクリートの強度である。フライアッシュの粉末度モジュラス(FM) この実施例におけるフライアッシュの粉末度モジュラス(FM)は下記の篩サイズに保持されたフライアッシュの％の合計と定義される：０、１、1.5 、２、３、５、10、20、45、75、150 、及び300 ミクロン。一般に、非常にわずかなフライアッシュが600 ミクロンより大きい開口部サイズを有する篩で保持された。フライアッシュの粉末度モジュラスは無単位で使用された。粉末度モジュラスの値は或る試料からのフライアッシュの粒径の分布をその他のフライアッシュ試料と比較する目安である。分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュ及び湿式ボトムボイラーフライアッシュの粉末度モジュラスが夫々表10及び11に示される。分別されたフライアッシュの粉末度モジュラスは300 〜900 であった。フライアッシュ13F は最低の粉末度モジュラスを有し（最も微細なフライアッシュ）、また1Cは最高の粉末度モジュラスを有する（最も粗大なフライアッシュ）。先に開示された結果は、フライアッシュがコンクリートまたはモルタル中で等しい重量％のセメントを置換するのに使用される場合、コンクリートまたはモルタルの圧縮強度がフライアッシュの粉末度モジュラスに反比例することを実証する。フライアッシュの粉末度モジュラスは粉末度のその他の目安、例えば、ブライン粉末度及び篩No.325の残渣よりもコンクリートの圧縮強度の更に予測に役立つ目安を与える。10F フライアッシュ（ブライン2028 cm²/g）でつくられたコンクリートは等しい量の乾式ボトムボイラーフライアッシュ（ブライン3235 cm²/g）の初期供給原料を含むコンクリートよりも高い強度を示したが、これは上記の観察（微細なフライアッシュ粒子が大きい圧縮強度結果を生じること）及びブライン粉末度の値（材料１ｇ当たりの大きい表面積は大きい粉末度を示す）のみに基く予想結果の反対である。同様に、45ミクロン篩試験は予測に役立つ値を欠いている。篩No.325で篩に保持された０値を有するフライアッシュ3F、6F、及び10F は、コンクリートまたはモルタル中に使用される時に圧縮強度の顕著な相違を生じる。こうして、いずれの方法も分別されたフライアッシュの圧縮強度に関する効果の指標を与えるのに適していない。対照的に、フライアッシュの粉末度モジュラスを使用すると、フライアッシュコンクリート及びモルタルの圧縮強度に関する信頼できる情報を与える。コンクリートの圧縮強度に対するブライン粉末度、並びにメジアン直径についての相関関係の不適切なことは実験データで明らかである。例えば、分別された湿式ボトムボイラーフライアッシュがコンクリート中のセメント材料中のセメントの35％を置換した時、メジアン直径と圧縮強度の間に全ての時点で明らかな関係があったが、圧縮強度は約4000-5000 cm²/g より大きい値でブライン粉末度とは独立であった。同様のデータが、乾式ボトムボイラーフライアッシュをセメント材料の35％について使用したコンクリートについて観察された。後者の場合、圧縮強度は約2000 cm²/gより上でブライン粉末度とは独立になった。フライアッシュコンクリート強度の予測式フライアッシュコンクリート強度を予測するための特別な式は σ（％）＝σｃ＋σFA (1) の形態である。式中、σ（％）は対照コンクリートと較べたフライアッシュコンクリートの圧縮強度、％であり、 σ_cはコンクリート混合物中のセメントにより寄与される圧縮強度、％であり、これは σ_c ＝0.010C² (2) （式中、Ｃはセメント材料中のセメントの％である）に等しく、 σ_FAはいずれかの経過日数におけるフライアッシュとセメントのポゾラン反応による強度への寄与であり、かつ σ_FA＝A + (B/FM)ln(T) (3) として示し得る。式中、Ａはコンクリートの強度へのフライアッシュの粉末度の充填効果寄与に関する定数である。乾式ボトムボイラーフライアッシュ及び湿式ボトムボイラーフライアッシュについて、この定数はＡ＝6.74 - 0.00528FM (4) （式中、FAはフライアッシュの粉末度モジュラスである）として表し得る。上記式(3)中のＢはあらゆる混合割合または混合比についてフライアッシュとセメントの間のポゾラン活性に関する値である。Ｂは混合物中のフライアッシュ含量に依存する。高いフライアッシュ含量では、この定数は高い。混合物中のフライアッシュの％が低下するにつれて、それは減少する。セメント材料の10重量％〜50重量％のフライアッシュ含量について、定数Ｂは式Ｂ＝ [1685 + 126C - 1.324C² ] (5) により表し得る。式(3)中のＴの値はコンクリートの経過日数である。図10はフライアッシュによるセメントの10％〜50％置換について式Ｂをグラフで示す。こうして、フライアッシュコンクリート強度を予測するための式の最終形態は σ（％）＝0.010C² + [6.74 - 0.00528FM] + {B/FM [ln(T) ] } (6) である。コンクリート混合物中のフライアッシュ含量が10％〜50％である場合、式(6) はまた σ（％）＝0.010C² + [6.74 - 0.00528FM] + {(1685 + 126C- 1.324C²)/(FM) [ ln(T)] } (7) として表し得る。フライアッシュコンクリートの圧縮強度がフライアッシュを含まない対照コンクリートの圧縮強度の％として測定された後に、同じ対照経過日数における強度にフライアッシュコンクリートの圧縮強度％を掛けることによりフライアッシュコンクリートの実際の圧縮強度を測定することができる。コンクリートの経過日数、Ｔは１日から1000日まで変化される。1100日（３年）後に、フライアッシュコンクリートの強度は有意に増大しない(Hensen，1990,上記文献)。実施例９．分別されたフライアッシュコンクリートの圧縮強度の予測フライアッシュを製造するための石炭燃焼用のボイラーの型にかかわらず、式 (7)は供給原料及び分別された乾式ボトムボイラーフライアッシュコンクリート及び湿式ボトムボイラーフライアッシュコンクリートの圧縮強度の非常に近似した予測を与える。図11A-D は15％、25％、35％及び50％の6F乾式ボトムボイラーフライアッシュを含むコンクリートの経時圧縮強度に関する実験観察（データ点）とモデルによる予測（線）の相関関係を示す。式を使用する分別された16F フライアッシュコンクリートの圧縮強度の予測が図12A-D に示される。式(7)は上記の分級物の全てについて所定の量のフライアッシュに関する圧縮強度を正確に予測した。本発明は本明細書に記載された特別な実施態様により範囲を限定されるべきではない。実際に、本明細書に記載された改良に加えて本発明の種々の改良が以上の説明及び図面から当業者に明らかになるであろう。このような改良は請求の範囲内に入るものと意図される。種々の刊行物が本明細書に引用されており、これらの開示が参考としてそのまま含まれる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０４Ｂ 18:08 18:10 22:06 14:42） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者リスコウィッツジョンダブリューアメリカ合衆国ニュージャージー州 08502 ベルミードバランカードライヴ 30 (72)発明者ウェチャラタナメティアメリカ合衆国ニュージャージー州 07054 パーシッパーニードーリックアベニュー 14 (72)発明者ジャテュラピタックルチャイタイバンコク 10160 フェトカセムムー 15 ソイ 37−８

Claims

【特許請求の範囲】１．a)セメントにより寄与される圧縮強度（これはセメントの濃度の関数である）と、 b)特定の粉末度のフライアッシュにより寄与される圧縮強度（粉末度はサイズの分布または部分体積の分布を特定する）の合計を測定することを特徴とするセメント及び特定の粉末度のフライアッシュを含む硬化性混合物の圧縮強度の予測方法。２．特定の粉末度のフライアッシュにより寄与される圧縮強度がフライアッシュの粉末度、その混合物中のフライアッシュの濃度、及び硬化性混合物の経過日数の関数である請求の範囲第１項に記載の方法。３．フライアッシュの粉末度がフライアッシュの粉末度モジュラスであり、その粉末度モジュラスが約0.5 μから約300 μまでの範囲の異なるサイズの一つより多い篩の夫々で保持されるフライアッシュの％の合計であり、10ミクロン以下のサイズの篩の数が10ミクロンより大きいサイズの篩の数より少なくとも１多い請求の範囲第２項に記載の方法。４．10ミクロン以下のサイズの篩の数が少なくとも５である請求の範囲第３項に記載の方法。５．硬化性混合物の圧縮強度をフライアッシュを含まない対照硬化性混合物と較べた硬化性混合物の圧縮強度％として測定する請求の範囲第１項に記載の方法。６．圧縮強度％、σ（％）を次式： σ（％）＝0.010C² + A + (B/FM)ln(T) （式中、Ｃは硬化性混合物中に存在するセメント材料中のセメントの％であり、そのセメント材料はセメント及びフライアッシュを含み、Ａは硬化性混合物の強度へのフライアッシュの粉末度の寄与に関する定数であり、Ｂはフライアッシュとセメントの間のポゾラン活性比に関する定数であり、これは混合物中のフライアッシュの含量に比例し、FMはフライアッシュの粉末度モジュラスであり、これは約１μ〜約300 μの範囲の異なるサイズの一つより多い篩に保持されるフライアッシュの％の合計であり、かつＴは硬化性混合物の経過日数であり、Ｔは１日〜約1000日の範囲である）に従って計算する請求の範囲第５項に記載の方法。７．フライアッシュが湿式ボトムボイラーフライアッシュまたは乾式ボトムボイラーフライアッシュであり、かつＡ＝6.74 - 0.00528FM である請求の範囲第６項に記載の方法。８．硬化性混合物のフライアッシュ含量が混合物中のセメント材料の約10重量％〜約50重量％であり、かつＢ＝(1685 + 126C - 1.324C²) である請求の範囲第６項に記載の方法。９．フライアッシュが湿式ボトムボイラーフライアッシュまたは乾式ボトムボイラーフライアッシュであり、硬化性混合物のフライアッシュ含量が約10％〜約50 ％であり、かつ σ（％）＝0.010C² + (6.74 + 0.00528FM) + {(1685 + 126C - 1.324C²)/FM} ln(T) である請求の範囲第６項に記載の方法。 10．硬化性混合物がコンクリートである請求の範囲第１項に記載の方法。 11．硬化性混合物がモルタルである請求の範囲第１項に記載の方法。 12．約１重量部のセメント材料、約１〜約３重量部の微細骨材、約１〜約５重量部の粗大骨材、及び約0.35〜約0.6 重量部の水を含むコンクリートであって、そのセメント材料が約10重量％〜約50重量％のフライアッシュと約50重量％〜約90 重量％のセメントとを含み、フライアッシュが約600 未満の粉末度モジュラスを有し、粉末度モジュラスが０、１、1.5 、２、３、５、10、20、45、75、150 、及び300 ミクロンの篩に保持されたフライアッシュの％の合計として計算されることを特徴とするコンクリート。 13．実質的に可塑剤を欠いている請求の範囲第12項に記載のコンクリート。 14．フライアッシュが約350 未満の粉末度モジュラスを有する請求の範囲第12項に記載のコンクリート。 15．微細骨材が砂を含む請求の範囲第12項に記載のコンクリート。 16．微細骨材が砂及びフライアッシュを含み、砂対フライアッシュの重量比が約 4:1 〜約1:1 であり、かつフライアッシュが約600 未満の粉末度モジュラスを有し、粉末度モジュラスが０、１、1.5 、２、３、５、10、20、45、75、150 、及び300 ミクロンの篩に保持されたフライアッシュの％の合計として計算される請求の範囲第12項に記載のコンクリート。 17．シリカヒュームを更に含む請求の範囲第12項に記載のコンクリート。 18．ガラス繊維を更に含む請求の範囲第12項に記載のコンクリート。 19．約１重量部のセメント材料、約１〜約３重量部の微細骨材、及び約0.35〜約 0.6 重量部の水を含むモルタルであって、そのセメント材料が約10重量％〜約50 重量％のフライアッシュと約50重量％〜約90重量％のセメントとを含み、フライアッシュが約600 未満の粉末度モジュラスを有し、その粉末度モジュラスが０、１、1.5 、２、３、５、10、20、45、75、150 、及び300 ミクロンの篩に保持されたフライアッシュの％の合計として計算されることを特徴とするモルタル。 20．実質的に可塑剤を欠いている請求の範囲第19項に記載のモルタル。 21．フライアッシュが約350 未満の粉末度モジュラスを有する湿式ボトムボイラーフライアッシュである請求の範囲第19項に記載のモルタル。 22．微細骨材が砂を含む請求の範囲第19項に記載のモルタル。 23．微細骨材が砂及びフライアッシュを含み、砂対フライアッシュの重量比が約 4:1 〜約1:1 であり、かつフライアッシュが約600 未満の粉末度モジュラスを有し、粉末度モジュラスが０、１、1.5 、２、３、５、10、20、45、75、150 、及び300 ミクロンの篩に保持されたフライアッシュの％の合計として計算される請求の範囲第19項に記載のモルタル。 24．シリカヒュームを更に含む請求の範囲第19項に記載のモルタル。 25．ガラス繊維を更に含む請求の範囲第19項に記載のモルタル。