TW202210440A - 水硬性組合物、水硬性組合物混合材料及硬化體 - Google Patents

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Abstract

本發明課題在於提案：能安定地保持或儲存從大氣中回收的CO2 ，且能達費用降低化的水硬性組合物，以及由該水硬性組合物所形成的硬化體。 本發明係含有碳酸鈣的水硬性組合物。材料中的碳酸鈣比例係30質量%~95質量%範圍內。又，含有高爐熔渣、膨脹材、消石灰、生石灰、飛灰、卜特蘭水泥中之至少1種。另外，含有卜特蘭水泥的情況，碳酸鈣以外的材料中，卜特蘭水泥比例係30%質量以下。又，含有膨脹材的情況，材料中的膨脹材比例係2~9質量%。

Description

水硬性組合物、水硬性組合物混合材料及硬化體
本發明係關於含有碳酸鈣的水硬性組合物、含有該水硬性組合物的水硬性組合物混合材料、以及由水硬性組合物或水硬性組合物混合材料形成的硬化體。
在構建建築構件時，於削減CO2 (二氧化碳)排放量、提升耐火性目的下，會有在混凝土、砂漿、水泥漿中添加碳酸鈣的情況。例如專利文獻1所揭示的水泥系材料，係含有：水泥、碳酸鈣、骨材、添加劑及多孔質材料。 近年，有開發回收CO2 製造碳酸鈣的技術。利用該技術製造的碳酸鈣會固定大氣與排放氣體中的CO2 。若使水硬性組合物中含有碳酸鈣，便會固定或儲存CO2 ，便可達CO2 排放量降低化。又，因為碳酸鈣在高溫時會產生吸熱反應，因而會吸收周圍的熱，而顯現出自熄性。所以，使用碳酸鈣的建築材料將成為防火災的強材料。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2020-051117號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明課題在於提案：能安定地保持或儲存從大氣中回收的CO2 ，且能達費用降低化的水硬性組合物，以及含有該水硬性組合物的水硬性組合物混合材料，及由水硬性組合物或水硬性組合物混合材料形成的硬化體。 (解決課題之手段)
本發明係關於：含碳酸鈣的水硬性組合物，含有該水硬性組合物的水硬性組合物混合材料，以及由水硬性組合物或水硬性組合物混合材料形成的硬化體。該水硬性組合物中所含上述碳酸鈣的比例係30質量%~95質量%、較佳係40質量%~95質量%、更佳係60質量%~95質量%範圍內。 水硬性組合物較佳係除碳酸鈣之外，尚含有從高爐熔渣、膨脹材、消石灰、生石灰、飛灰及卜特蘭水泥中選擇至少1種材料。特別較佳係含有高爐熔渣、消石灰及膨脹材。 再者，含有卜特蘭水泥的情況，上述碳酸鈣以外的材料中，上述卜特蘭水泥的比例係70質量%以下、較佳係30質量%以下。 再者，膨脹材相對於水硬性組合物材料全體較佳係2~9質量%的比例。 根據該水硬性組合物，在硬化前發揮良好的流動性，在硬化後呈現必要的強度，且可因減少水泥使用量而達CO2 排放量減少化、及因使用碳酸鈣而能安定地保持(或儲存)CO2 。又，因為該水硬性組合物含有大量的高爐熔渣、飛灰等工業副產物，因而對資源的有效利用極具貢獻，且因為含有大量碳酸鈣，因而可製造優異耐火性的構件。 再者，根據該水硬性組合物，除藉由使用碳酸鈣而保持CO2 之外，在供用期間中會產生中性化反應，便可吸取大氣中的CO2 。
當使用本發明水硬性組合物構成鋼筋混凝土構造時，若在供用期間中產生必要以上的中性化反應，會有損及混凝土內部鋼筋等補強材之防鏽效果的情況。此種情況，相對於上述水硬性組合物100質量%，較佳係依硝酸離子(NO3- ，式量62)換算1~3質量%比例含有硝酸鹽化化合物。 再者，本發明的水硬性組合物混合材料亦可含有：上述水硬性組合物、與纖維材料、骨材及化學混合劑中之至少一種材料。 在上述水硬性組合物或上述水硬性組合物混合材料中添加水並混合，若經既定熟化期間，便可獲得由上述水硬性組合物或上述水硬性組合物混合材料形成的硬化體。 [發明效果]
根據本發明的水硬性組合物、水硬性組合物混合材料及硬化體，藉由大量添加碳酸鈣，便可達CO2 排放量降低化、能安定地保持(或儲存)CO2 ，且可達費用減少化。
(用以實施發明的型態)
本實施形態係針對在CO2 排放量減少化、與安定地保持(或儲存)CO2 目的下，能從大氣中大量回收CO2 的水硬性組合物、水硬性組合物混合材料及硬化體進行說明。 本實施形態的水硬性組合物係由除碳酸鈣(CaCO3 )之外，尚含有高爐熔渣、膨脹材、消石灰、生石灰、飛灰及卜特蘭水泥中之至少1種的粉體構成。 本實施形態的水硬性組合物混合材料係除上述水硬性組合物之外，尚含有例如：砂、砂礫等骨材；混凝土用化學混合劑等藥劑；金屬、由高分子材料形成的纖維材料等。 水硬性組合物的硬化體係在上述水硬性組合物中混練入水獲得漿料，再使該漿料硬化而獲得。又，水硬性組合物混合材料的硬化體係使在上述水硬性組合物混合材料中混練入水獲得混練物(相當於新拌砂漿、新拌混凝土)，再使其硬化而獲得，相當於砂漿、混凝土。
碳酸鈣(CaCO3 )在上述粉體中的比例(碳酸鈣(CaCO3 )佔水硬性組合物中的比例)係30質量%~95質量%範圍內、較佳係40質量%~95質量%、更佳係60質量%~95質量%範圍內。碳酸鈣(CaCO3 )係可使用例如：將石灰石施行粉碎、分級，通稱「重質碳酸鈣(CaCO3 )」的天然碳酸鈣；以及利用化學反應析出微細結晶，通稱「輕質碳酸鈣」的合成碳酸鈣。另外，因為回收CO2 製造的碳酸鈣，亦係由鈣與CO2 的反應合成，因而亦可視同輕質碳酸鈣處置。
高爐熔渣最好使用JIS(日本工業規格)R5211「高爐水泥」所使用高爐熔渣微粉末、或適於JIS A6206「混凝土用高爐熔渣」的高爐熔渣微粉末。又，高爐熔渣最好使用比表面積係2000~10000cm2 /g、較佳3500~7000cm2 /g者。 膨脹材係只要使用例如JIS A6202「混凝土用膨脹材」所規定的膨脹材便可。膨脹材最好相對於水硬性組合物全體，添加2~9質量%比例。 消石灰係只要使用例如JIS R9001「工業用石灰」所規定者便可。又，因為生石灰若接觸與水便會成為消石灰，因而亦可將例如JIS R9001「工業用石灰」所規定的生石灰，改為使用消石灰。另外，此情況，最好預先補充生石灰變化為消石灰時所必要的水量。 飛灰係只要使用例如符合JIS A6201「混凝土用飛灰」者便可。 卜特蘭水泥係可使用普通卜特蘭水泥，但卜特蘭水泥尚亦可使用其他的中熱卜特蘭水泥、低熱卜特蘭水泥、早強卜特蘭水泥、超早強卜特蘭水泥、耐硫酸鹽卜特蘭水泥等，JIS R5210「卜特蘭水泥」所規定者，及JIS R5214「環保水泥」。
當水硬性組合物中含有卜特蘭水泥的情況，碳酸鈣(CaCO3 )以外的粉體中，卜特蘭水泥比例係設為70質量%以下、較佳係30質量%以下。 再者，當使用卜特蘭水泥、與高爐熔渣或飛灰的情況，亦可分別單獨使用由該成分預先混合之例如JIS R5211「高爐水泥」、或例如JIS R5213「飛灰水泥」，或者亦可混合使用。
根據本實施形態的水硬性組合物，經硬化後能呈現必要的強度。又，根據本實施形態的水硬性組合物，藉由減少水泥使用量或省略卜特蘭水泥，便可達卜特蘭水泥製造所造成的CO2 排放量減少化、以及能安定地保持(或儲存)從大氣或排放氣體回收的CO2 。在含有高爐熔渣、與膨脹材、消石灰、生石灰、飛灰及卜特蘭水泥中之至少1種的高環保型水硬性組合物中，摻合碳酸鈣(CaCO3 )的本實施形態水硬性組合物，相較於在普通卜特蘭水泥中摻合碳酸鈣(CaCO3 )的水硬性組合物之下，即使碳酸鈣(CaCO3 )相對於粉體量的比率增加，仍可抑制強度降低。又，若大量摻合高爐熔渣，便可更加抑制強度降低。 再者，本實施形態的水硬性組合物，因為大量含有碳酸鈣(CaCO3 )，因而可製造優異耐火性的構件。因為碳酸鈣(CaCO3 )在高溫(500~900℃)時會產生CaCO3 →CaO+CO2 的吸熱反應，因而本實施形態的水硬性組合物在火災時具有自熄性。
以下，針對本實施形態的水硬性組合物所實施之實驗結果進行說明。 (1)中性化速度 首先，將水硬性組合物中所佔的碳酸鈣(CaCO3 )比例設為0~50質量%，針對其他材料依表1所示比例混合的水硬性組合物之硬化體(案例a~j)，在CO2 濃度5%的促進條件下測定吸收大氣中CO2 的速度(即，中性化速度)。如表1所示，案例a~c，構成水硬性組合物的碳酸鈣(CaCO3 )以外之粉體材料，係分別依不同配方含有高爐熔渣、膨脹材、消石灰。案例d，粉體材料係僅含有卜特蘭水泥與高爐熔渣；案例e，構成水硬性組合物的粉體材料係含有碳酸鈣(CaCO3 )、卜特蘭水泥及高爐熔渣。又，案例f，粉體材料係含有卜特蘭水泥、高爐熔渣及飛灰。另外，案例d、f，未使用碳酸鈣(CaCO3 )，而採為減輕環境負荷的配方。案例g，粉體材料係含有碳酸鈣(CaCO3 )、卜特蘭水泥、高爐熔渣及飛灰。又，案例h~j，碳酸鈣(CaCO3 )以外的粉體材料係僅添加卜特蘭水泥，且在50~100質量%範圍內。 此處，相對於水硬性組合物材料全體，碳酸鈣(CaCO3 )量未滿30質量%的案例a,b,d,f,h,i係比較例，達30質量%以上的案例c,e,g,j係實施例。
實驗時係使用以下的材料： 水：公用自來水 碳酸鈣(CaCO3 )：輕質碳酸鈣、密度2.67g/cm3 、BET比表面積5.0m2 /g 卜特蘭水泥：普通卜特蘭水泥、密度3.16g/cm3 、布萊恩比表面積3270cm2 /g、JIS R5210 高爐熔渣：高爐熔渣微粉末4000、密度2.89g/cm3 、布萊恩比表面積4480cm2 /g、JIS A6206 膨脹材：膨脹劑30型(石灰系膨脹材)、密度3.15g/cm3 、布萊恩比表面積3810cm2 /g、JIS A6202 消石灰：特級消石灰、密度2.20g/cm3 、600μm全部過篩、JIS R9001 飛灰：飛灰II種、密度2.30g/cm3 、布萊恩比表面積4640cm2 /g、JIS A6201
[表1]
  CaCO3 的比例(%) 卜特蘭水泥佔CaCO3 以外粉體的比例(%) W/P 水W(g) 水硬性組合物P(g)
卜特蘭水泥 高爐熔渣 膨脹材 消石灰 飛灰 CaCO3
案例a 8.6 0.0 0.50 50.0 0.0 77.1 6.9 7.4 0.0 8.6
案例b 25.0 0.0 0.50 50.0 0.0 63.3 5.6 6.0 0.0 25.0
案例c 50.0 0.0 0.50 50.0 0.0 42.2 3.8 4.0 0.0 50.0
案例d 0.0 30.0 0.50 50.0 30.0 70.0 0.0 0.0 0.0 0.0
案例e 50.0 30.0 0.50 50.0 15.0 35.0 0.0 0.0 0.0 50.0
案例f 0.0 30.0 0.50 50.0 30.0 40.0 0.0 0.0 30.0 0.0
案例g 50.0 30.0 0.50 50.0 15.0 20.0 0.0 0.0 15.0 50.0
案例h 0.0 100.0 0.50 50.0 100.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
案例i 25.0 100.0 0.50 50.0 75.0 0.0 0.0 0.0 0.0 25.0
案例j 50.0 100.0 0.50 50.0 50.0 0.0 0.0 0.0 0.0 50.0
針對表1所示配方製成的水硬性組合物P，依水粉體比W/P成為0.50方式添加水W並混練，再由所獲得混練物(漿料)製作ψ約3cm×高約5cm的試體，進行封口熟化。試體係在材齡28天時脫模，脫模後依氣溫20℃、濕度60%保管7天。然後，除底面之外其餘均利用鋁製黏貼膠帶覆蓋，靜置於氣溫20℃、濕度60%、CO2 濃度5%環境中，施行促進中性化試驗。 經14天或28天後，割裂試體，朝截面噴霧濃度1%的酚酞之醇溶液，將未呈色範圍設為進行中性化的範圍，測定促進中性化深度。測定結果如表2所示。已知中性化係與中性化期間的平方根成正比進行，當促進中性化深度變化相對於中性化期間平方根的關係，依直線近似(線性近似)時，可將直線的斜率設為中性化速度。即，中性化速度係表示中性化深度變化相對於促進中性化期間平方根變化的比例。圖1所示係碳酸鈣(CaCO3 )比例與中性化速度的關係。
[表2]
Figure 02_image001
如表2及圖1所示，案例a~c係碳酸鈣(CaCO3 )量依序為8.6質量%、25質量%、50質量%的增加，該等配方的中性化速度分別成為0.507、0.646、0.861cm/
Figure 02_image003
呈現隨碳酸鈣(CaCO3 )量的增加，中性化速度亦隨之增加。 再者，在固定為W/P=0.5的同一條件下，確認不同粉體構成的效果之案例d~g，呈現隨碳酸鈣(CaCO3 )量增加，中性化速度亦隨之增加的結果。 再者，案例h~j亦是隨碳酸鈣(CaCO3 )量增加，中性化速度亦隨之增加。 依此，呈現碳酸鈣(CaCO3 )量越增加，則中性化速度越快的傾向。另外，案例j的中性化速度係較小於含有同量碳酸鈣(CaCO3 )的案例c,e,g之值。
又，如圖1所示，相較於未添加碳酸鈣(CaCO3 )的案例h,d,f之下，若將碳酸鈣(CaCO3 )以外粉體中的卜特蘭水泥量減少至30質量%以下，便可使中性化速度成為較大值。 另一方面，若將碳酸鈣(CaCO3 )量相對於水硬性組合物(粉體)材料全體設為30質量%以上，則無關碳酸鈣(CaCO3 )以外粉體的配方，均可期待與卜特蘭水泥量設在30質量%以下的案例f(未使用碳酸鈣(CaCO3 )，採減輕環境負荷的配方)同等級以上的中性化速度，又，若將碳酸鈣(CaCO3 )量設為40質量%以上，則無關碳酸鈣(CaCO3 )以外粉體的配方，均可期待與卜特蘭水泥量設為30質量%以下的案例d(未使用碳酸鈣(CaCO3 )，採減輕環境負荷的配方)同等級以上的中性化速度。 即，若將粉體中的碳酸鈣(CaCO3 )量設為30質量%以上、較佳40質量%以上，則無關碳酸鈣(CaCO3 )以外粉體的構成，均可獲得與降低粉體中之卜特蘭水泥比例的情況同等級以上之效果。 依此可確認增加中性化速度的水硬性配合物，可期待在硬化後會吸入更多大氣中的CO2 ，能期待在供用中增加固定大氣中CO2 的量。
將水硬性組合物中所佔碳酸鈣(CaCO3 )比例相等的案例c,g,e,j進行比較，若增加水硬性組合物中所佔高爐熔渣的比例(即，增加碳酸鈣(CaCO3 )以外粉體中所佔高爐熔渣的比例)，便有中性化速度變快的傾向。所以，當水硬性組合物含有高爐熔渣的情況，較佳係將碳酸鈣(CaCO3 )以外粉體(高爐熔渣、卜特蘭水泥、膨脹材、消石灰、飛灰)中，增加碳酸鈣(CaCO3 )以外粉體中所佔的高爐熔渣比例，更佳係將碳酸鈣(CaCO3 )以外粉體中所佔的高爐熔渣比例設為40質量%以上。
(2)壓縮強度 將水硬性組合物使用為構造構件的情況，最好具有能承受作用荷重的壓縮強度。此處，就含有水硬性組合物與細骨材(砂)的水硬性組合物混合材料，針對使水硬性組合物中的碳酸鈣(CaCO3 )比例、水硬性組合物中除碳酸鈣(CaCO3 )以外各材料的種類與量、以及水粉體比變更時，測定硬化後的壓縮強度(材齡7天強度、材齡28天強度)。
實驗時係使用以下的材料： 水：公用自來水 卜特蘭水泥：普通卜特蘭水泥、密度3.16g/cm3 、比表面積 3270cm2 /g、JIS R5210 高爐熔渣：高爐熔渣微粉末4000、密度2.89g/cm3 、布萊恩比表面積4480cm2 /g、JIS A6206 膨脹材：膨脹劑30型(石灰系膨脹材)、密度3.15g/cm3 、布萊恩比表面積3810cm2 /g、JIS A6202 消石灰：特級消石灰、密度2.20g/cm3 、600μm全部過篩、JIS R9001 飛灰：II種、密度2.30g/cm3 、比表面積 4640cm2 /g、JIS A6201 碳酸鈣(CaCO3 )：輕質碳酸鈣、密度2.67g/cm3 、BET比表面積 5.0m2 /g 細骨材：君津產山砂、津久見產碎砂、度會產碎砂的混合物、面乾密度2.60g/cm3 、吸水率2.07%
表3所示係配方。又，表4所示係強度試驗結果。另外，表4所示係水硬性組合物中含有高爐熔渣的案例1~4，與水硬性組合物由卜特蘭水泥與碳酸鈣(CaCO3 )所構成案例A,B之間，水粉體比(W/P)與碳酸鈣(CaCO3 )比例相同情況的強度比率(壓縮強度比=案例1~4/案例A,B)。此處，在案例1~4及案例A,B後標註的「25」、「50」等數字，係表示水硬性組合物中所佔碳酸鈣(CaCO3 )的比例(質量%)。所以，案例1~4及案例A,B中，標註「0」、「25」、「99」數字者係屬於比較例，其餘則為實施例。又，表4中，例如案例1-50及案例2-50欄位中所記載的壓縮強度比係相對於案例A-50的強度比率，案例4-70欄位所記載的壓縮強度比係相對於案例B-70的強度比率。又，案例1-25及案例2-25欄位所記載的壓縮強度比係相對於案例A-25的強度比率。
[表3]
  CaCO3 的比例 (%) W/P 單位量(kg/m3 )
水 W 水硬性組合物P 細骨材
卜特蘭水泥 高爐熔渣 膨脹材 消石灰 飛灰 CaCO3
案例1-25 (比較例) 25 0.50 239 0 302 27 29 0 119 1431
案例1-50 50 237 0 200 18 19 0 237 1422
案例1-70 70 237 0 120 11 11 0 332 1422
案例1-90 90 237 0 40 4 4 0 427 1422
案例2-25 (比較例) 25 240 108 252 0 0 0 120 1440
案例2-50 50 238 72 167 0 0 0 238 1430
案例2-70 70 238 43 100 0 0 0 333 1427
案例2-90 90 237 14 33 0 0 0 426 1420
案例3-25 (比較例) 25 238 54 232 0 0 71 119 1427
案例3-70 70 237 21 92 0 0 28 331 1420
案例4-25 (比較例) 25 0.35 180 326 29 31 0 0 129 1545
案例4-70 70 179 130 12 12 0 0 358 1535
案例A-0 (比較例) 0 0.50 244 487 0 0 0 0 0 1461
案例A-25 (比較例) 25 241 362 0 0 0 0 121 1448
案例A-50 50 240 240 0 0 0 0 240 1440
案例A-70 70 238 143 0 0 0 0 334 1430
案例A-80 80 238 95 0 0 0 0 380 1425
案例A-90 90 237 47 0 0 0 0 427 1422
案例A-95 95 237 24 0 0 0 0 450 1422
案例A-99 (比較例) 99 237 5 0 0 0 0 468 1419
案例B-25 (比較例) 25 0.35 183 392 0 0 0 0 131 1568
案例B-50 50 182 260 0 0 0 0 260 1557
案例B-70 70 180 155 0 0 0 0 361 1545
[表4]
  CaCO3 的比例 (%) 卜特蘭水泥佔CaCO3 以外粉體的比例(%) 壓縮強度(N/mm2 ) 壓縮強度比
7d 28d 7d 28d
案例1-25 (比較例) 25 0 17.6 24.9 0.662 0.743
案例1-50 50 0 13.6 19.7 1.12 1.13
案例1-70 70 0 8.68 9.23 1.69 1.10
案例1-90 90 0 1.61 3.96 1.04 1.54
案例2-25 (比較例) 25 30 19.7 29.3 0.741 0.875
案例2-50 50 30 12.9 18.4 1.07 1.06
案例2-70 70 30 8.21 11.6 1.59 1.39
案例2-90 90 30 2.02 3.93 1.30 1.53
案例3-25 (比較例) 25 15 13.0 18.4 0.489 0.549
案例3-70 70 15 5.26 12.2 1.02 1.46
案例4-25 (比較例) 25 0 25.2 36.3 0.655 0.831
案例4-70 70 0 13.7 17.4 1.22 1.12
案例A-0 (比較例) 0 100 39.1 51.9 － －
案例A-25 (比較例) 25 100 26.6 33.5 － －
案例A-50 50 100 12.1 17.4 － －
案例A-70 70 100 5.15 8.37 － －
案例A-80 80 100 3.41 5.43 － －
案例A-90 90 100 1.55 2.57 － －
案例A-95 95 100 0.916 1.19 － －
案例A-99 (比較例) 99 100 未硬化 未硬化 － －
案例B-25 (比較例) 25 100 38.5 43.7 － －
案例B-50 50 100 21.9 29.3 － －
案例B-70 70 100 11.2 15.6 － －
圖2所示係單位水泥量(kg/m3 )與材齡28天(28d)壓縮強度(參照表4)圖。為明確水硬性組合物混合材料的特性，記載將W/P統一於0.5，將W/P設為0.5的混練物硬化體(砂漿)結果。案例A(構成水硬性組合物的粉體材料中，將碳酸鈣(CaCO3 )以外的粉體材料全部設為卜特蘭水泥的案例)，若提高碳酸鈣(CaCO3 )的比例，減少卜特蘭水泥使用量(單位水泥量)，則強度降低。另一方面，案例1~3(構成水硬性組合物的粉體材料中，碳酸鈣(CaCO3 )以外粉體材料係含有卜特蘭水泥以外粉體的案例)，係即使單位水泥量較少的配方，相較於案例A之下，壓縮強度明顯增加。依此，含有碳酸鈣(CaCO3 )的水硬性組合物，即使大幅減少卜特蘭水泥的使用量，但在實用上仍具有充分強度。
圖2中，虛線A~D係由水硬性組合物中所佔碳酸鈣(CaCO3 )為相同比例的摻合物強度，所連結之近似線。水硬性組合物中所佔碳酸鈣(CaCO3 )比例為25質量%的虛線A(比較例)，若單位水泥量減少則強度降低，即使調整水硬性組合物的使用材料與比例，仍無法獲得強度改善效果。另一方面，得知水硬性組合物中所佔碳酸鈣(CaCO3 )比例為50~90質量%的虛線B~D(實施例)，若單位水泥量減少則強度增加。即，本實施形態的水硬性組合物與水硬性組合物混合材料，係水硬性組合物中所佔碳酸鈣(CaCO3 )比例越高，則越能獲得不會削弱壓縮強度、且能減少單位水泥量的大效果。
再者，圖2的直線i~iv係針對各案例，除碳酸鈣(CaCO3 )外的粉體中所佔卜特蘭水泥比例相等之摻合物，由其強度變化所連結近似線。近似線係水硬性組合物中所佔碳酸鈣(CaCO3 )比例達50質量%以上，將出現強度效果的測定點設為對象。直線i係將除碳酸鈣(CaCO3 )外的粉體中所佔特蘭水泥比例設為100質量%的情況，而直線ii、iii、iv分別係30質量%、15質量%、0質量%的情況。由圖2的直線i~iii得知，除碳酸鈣(CaCO3 )外的粉體中所佔卜特蘭水泥比例越小，則強度相對於單位水泥量增加的增加率越大。即，除碳酸鈣(CaCO3 )外的粉體係使用高爐熔渣、膨脹材、消石灰、飛灰，若減少卜特蘭水泥的比例，則可獲得在不會增加單位水泥量情況下，提高壓縮強度的大效果。
圖3所示係表4所示28天(28d)的壓縮強度比圖。如圖2及圖3、表4所示，若碳酸鈣(CaCO3 )比例為25質量%(案例1-25,2-25,3-25,4-25)，則呈現壓縮強度較低於僅有碳酸鈣(CaCO3 )與卜特蘭水泥的案例A-25,B-25之結果。另一方面，若碳酸鈣(CaCO3 )比例達50質量%以上(案例1-50、1-70、1-90、2-50、2-70、2-90、3-70、4-70)，則可確認壓縮強度較高於僅碳酸鈣(CaCO3 )與卜特蘭水泥的案例A-50、A-70、A-90、B-50、B-70。即，若碳酸鈣(CaCO3 )比例超過25質量%，則會有壓縮強度比超過1的可能性，由圖3可確認到若碳酸鈣(CaCO3 )比例超過30質量%，則壓縮強度比會超過1。所以，若水硬性組合物中所佔碳酸鈣(CaCO3 )的比例達30質量%以上，則即使將卜特蘭水泥置換為使用高爐熔渣、與膨脹材、消石灰、生石灰、飛灰及卜特蘭水泥中之至少1種的材料情況，仍可呈現與僅碳酸鈣(CaCO3 )與卜特蘭水泥的水硬性組合物混合材料同等級以上的強度。若水硬性組合物中所佔碳酸鈣(CaCO3 )的比例達40質量%以上，因為壓縮強度比大約超過1.2，故較佳，又若達60質量%以上，則因為壓縮強度比大約超過1.4，故更佳。
圖4所示係針對圖2所示直線ii~iv的斜率，相對於直線i的比率。因為直線i~iv的斜率係表示每單位水泥量的壓縮強度，因而直線ii~iv相對於直線i的斜率比率，可視為同一單位水泥量的壓縮強度比率，縱軸係將其依壓縮強度比表示。 若碳酸鈣(CaCO3 )以外粉體中的卜特蘭水泥比例變小，則壓縮強度比提高，可確認到本發明的效果。若碳酸鈣(CaCO3 )以外粉體中的卜特蘭水泥比例在70質量%以下，則壓縮強度比超過2，若在30質量%以下，則壓縮強度比大約超過4，所以碳酸鈣(CaCO3 )以外粉體中的卜特蘭水泥比例較佳係70質量%以下、更佳係30質量%以下。
再者，由碳酸鈣(CaCO3 )以外粉體中的卜特蘭水泥比例設為30質量%以下的案例1-50、1-70、1-90、以及2-50、2-70、2-90之結果得知，隨高爐熔渣比例增加，會有壓縮強度提高的傾向。所以，水硬性組合物中，當碳酸鈣(CaCO3 )以外粉體中的卜特蘭水泥比例在30質量%以下的情況，碳酸鈣(CaCO3 )以外粉體中所佔高爐熔渣比例較佳係設為70質量%以上、更佳係80質量%以上。
(3)碳酸鈣(CaCO3 )比例在42~70%間變化時的壓縮強度 其次，針對含有本實施形態水硬性組合物、細骨材(砂)及粗骨材(砂礫)的水硬性組合物混合材料，使水硬性組合物中所佔碳酸鈣(CaCO3 )比例在42~70%間變化，俾確認性狀。具體而言，測定水硬性組合物混合材料與水之混練物(以下亦稱「新拌混凝土」)的坍度或坍流度、與混練物硬化體(以下亦稱「混凝土」)的壓縮強度(材齡1天強度、材齡7天強度、材齡28天強度)。壓縮強度用試驗體(混凝土)係在材齡2天時脫模，然後在20℃標準水中施行熟化。又，實施例33,35,38係在20℃下施行2小時封口熟化後，再於60℃下施行2.5小時蒸氣熟化，測定材齡1天的壓縮強度。
實驗時係使用以下的材料： 水：公用自來水 高爐熔渣：高爐熔渣微粉末4000、密度2.89g/cm3 、布萊恩比表面積4480cm2 /g、JIS A6206 膨脹材：膨脹劑30型(石灰系膨脹材)、密度3.15g/cm3 、布萊恩比表面積3810cm2 /g、JIS A6202 消石灰：特級消石灰、密度2.20g/cm3 、600μm全部過篩、JIS R9001 碳酸鈣(CaCO3 )：輕質碳酸鈣、密度2.67g/cm3 、BET比表面積5m2 /g 細骨材：君津產山砂、津久見產碎砂及度會產碎砂的混合物、面乾密度2.60g/cm3 、吸水率2.07% 粗骨材：青梅產碎石、粒徑20mm、面乾密度2.66g/cm3 、吸水率0.60% 表5所示係本實驗的配方。又，表6所示係強度試驗結果。
[表5]
  CaCO3 的比例(%) W/P 單位量(kg/m3 )
水 W 水硬性組合物P 細骨材 粗骨材
高爐熔渣 膨脹材 消石灰 CaCO3
實施例31 42.3 0.292 200 333 30 32 290 503 794
實施例32 43.0 0.230 155 333 30 32 290 633 781
實施例33 45.0 0.241 155 310 28 29 277 617 832
實施例34 45.0 0.305 175 269 24 26 256 623 839
實施例35 45.0 0.399 155 182 16 17 173 720 971
實施例36 49.0 0.226 155 333 30 32 280 538 887
實施例37 52.1 0.212 175 333 30 32 430 432 793
實施例38 70.0 0.281 155 140 13 13 386 635 893
[表6]
  坍度(cm) 坍流度(cm) 1d強度(N/mm2 ) 7d強度(N/mm2 ) 28d強度(N/mm2 ) 蒸氣熟化1d強度(N/mm2 )
實施例31 － 63.8×62.0 5.85 29.5 40.7 －
實施例32 － 64.4×60.0 5.96 38.9 50.8 －
實施例33 － 48.0×46.0 13.1 35.7 44.1 27.0
實施例34 － 60.0×57.9 － 26.3 34.4 －
實施例35 13.5 － － 17.7 22.4 12.4
實施例36 － 67.4×63.6 1.40 37.7 53.7 －
實施例37 － 60.0×60.0 1.83 40.4 55.7 －
實施例38 20.0 － － 18.2 26.0 12.5
*「－」係未測定。
如表6所示，實施例31,32,33,34,36,37的新拌混凝土均係坍流度超過46.0cm，呈現高流動性。該等亦不會發生材料分離，屬於可施工新拌混凝土的高流動混凝土。又，實施例35、38的新拌混凝土坍度係13.5cm、20cm。依此，亦可製造非高流動的普通新拌混凝土。另外，JIS A 5308有規定普通混凝土的坍度或坍流度範圍。根據JIS的規定，要求坍度5.5~22.5cm、或坍流度37.5~70.0cm，而本次所製造的新拌混凝土均符合此項水準。
實施例31~38係材齡7天時的壓縮強度成為17~40N/mm2 ，材齡28天時成為22~55N/mm2 。即使大量添加沒有水和活性的碳酸鈣(CaCO3 )，佔水硬性組合物總粉體中的42~70%，仍可確保達20N/mm2 以上的壓縮強度。又，藉由將W/P設在0.241以下，便可製造超過40N/mm2 的高強度混凝土。 如上述，可確認到相關將構成水硬性組合物的粉體中之碳酸鈣(CaCO3 )比例設為42~70質量%的配方，能製造與鋼筋混凝土等構造構件所使用一般混凝土同樣施工性的新拌混凝土，以及能製造具有與一般混凝土同程度壓縮強度的混凝土。
(4)含有硝酸鹽化合物或亞硝酸鹽化合物的水硬性組合物混合材料之中性化速度 針對碳酸鈣(CaCO3 )比例設為45質量%，其餘材料如表7所示比例的水硬性組合物，與硝酸鹽化合物之混合材料(水硬性組合物混合材料)，依W/P成為0.305方式混合入水，而製作水硬性組合物混合材料的漿料，再使其硬化。另外，當硝酸鹽化合物含有結合水的情況，所添加的水量係已扣除該結合水的值。又，所添加的硝酸鹽化合物量，係相對於水硬性組合物100質量%，氮原子(N)量成為0.45質量%(換算硝酸離子(NO3 - )為2質量%)。另外，硝酸鹽化合物係可依粉體狀態與水硬性組合物混合，亦可經溶解於水中之後，才與水硬性組合物混合。另外，Ca(NO2 )2 ・H2 O、NaNO2 係亞硝酸鹽化合物，但本發明所記載的亞硝酸鹽化合物，亞硝酸離子(NO2 - )係換算為硝酸離子(NO3 - )。
實驗時係使用以下的材料： 水：公用自來水 高爐熔渣：高爐熔渣微粉末4000、密度2.89g/cm3 、布萊恩比表面積4480cm2 /g、JIS A6206 膨脹材：膨脹劑30型(石灰系膨脹材)、密度3.15g/cm3 、布萊恩比表面積3810cm2 /g、JIS A6202 消石灰：特級消石灰、密度2.20g/cm3 、600μm全部過篩、JIS R9001 碳酸鈣(CaCO3 )：輕質碳酸鈣、密度2.67g/cm3 、BET比表面積5.0m2 /g Ca(NO2 )2 ・H2 O：關東化學公司製、關東化學公司一級規格標準品(純度90.0%以上(滴定法)) Ca(NO3 )2 ・4H2 O：關東化學公司製、JIS K8549(純度99.0%以上(留數法)) Mg(NO3 )2 ・6H2 O：關東化學公司製、JISK8567(純度99.0%以上(滴定法)) NaNO2 ：關東化學公司製、JISK8019(純度98.5%以上(滴定法)) NaNO3 ：關東化學公司製、JISK8542(純度99.0%以上(滴定法)) KNO3 ：關東化學公司製、JISK8548(純度99.0%以上(滴定法)) NH4 NO3 ：關東化學公司製、JISK8545(純度99.0%以上(滴定法))
[表7]
硝酸鹽化合物種類 CaCO3 的比例(%) W/P NO3 - (P×%) 水W(g) (包含硝酸鹽化合物中的結合水) 水硬性組合物P(g) 硝酸鹽化合物(g)
高爐熔渣 膨脹材 消石灰 CaCO3  
無硝酸鹽化合物 45.0 0.305 0.0 305 46.4 4.18 4.42 45.0 0.0
Ca(NO2 )2 ・H2 O 45.0 0.305 2.0 305 33.9
Ca(NO3 )2 ・4H2 O 45.0 0.305 2.0 305 53.3
Mg(NO3 )2 ・6H2 O 45.0 0.305 2.0 305 57.9
NH4 NO3 45.0 0.305 2.0 305 20.1
NaNO2 45.0 0.305 2.0 305 15.6
NaNO3 45.0 0.305 2.0 305 19.2
KNO3 45.0 0.305 2.0 305 33.9
使用在由表7所示配方構成的水硬性組合物混合材料中混合既定量水，而獲得的漿料，製作ψ約3cm×高約5cm的試體，進行封口熟化。試體係在材齡28天時脫模，脫模後依氣溫20℃、濕度60%保管7天。然後，除底面這一面之外其餘均利用鋁製黏貼膠帶覆蓋，靜置於氣溫20℃、濕度60%、CO2 濃度5%環境中，施行促進中性化試驗。 經既定期間後，割裂試體，朝截面噴霧濃度1%的酚酞之醇溶液，將未呈色範圍設為進行中性化的範圍，測定促進中性化深度。測定結果如表8所示。已知中性化係與中性化期間的平方根成正比進行，當促進中性化深度變化相對於中性化期間平方根的關係，依直線近似(線性近似)時，可將直線的斜率設為中性化速度。即，中性化速度係表示中性化深度變化相對於促進中性化期間平方根變化的比例。
[表8]
硝酸鹽化合物種類 促進中性化14天後(cm) 促進中性化28天後(cm) 促進中性化56天後(cm) 中性化速度 (cm/
Figure 02_image005
))		 中性化速度的比率(將無硝酸鹽化合物設為1)
無硝酸鹽化合物 － 1.39 2.30 0.299 1.00
Ca(NO2 )2 ・H2 O 0.50 0.73 － 0.137 0.46
Ca(NO3 )2 ・4H2 O 0.70 0.88 － 0.170 0.57
Mg(NO3 )2 ・6H2 O 0.66 1.00 － 0.187 0.62
NH4 NO3 1.12 1.70 － 0.317 1.06
NaNO2 1.40 1.51 － 0.302 1.01
NaNO3 1.11 1.69 － 0.315 1.05
KNO3 1.09 1.58 － 0.297 0.99
*－：無測定
如表8所示，有添加亞硝酸鈣一水合物(Ca(NO2 )2 ・H2 O)、硝酸鈣四水合物(Ca(NO3 )2 ・4H2 O)、硝酸鎂六水合物(Mg(NO3 )2 ・6H2 O)時，呈現明顯的中性化抑制效果，相較於未含硝酸鹽的情況下，中性化速度減少60%以下。 所以，可確認到藉由亞硝酸鈣、硝酸鈣、硝酸鎂的添加，相關水硬性組合物混合材料的硬化體可抑制中性化速度。
(5)含化學混合劑的水硬性組合物混合材料之中性化速度 針對碳酸鈣(CaCO3 )比例設為45質量%，其餘材料如表9所示比例的水硬性組合物，與化學混合劑之混合材料(水硬性組合物混合材料)，依W/P成為0.305方式混合入水，而製作水硬性組合物混合材料的漿料，再使其硬化。針對所獲得硬化體施行促進中性化試驗，計算出中性化速度。測定結果如表10所示。
另外，本實驗係使用以下的材料： 水：公用自來水 高爐熔渣：高爐熔渣微粉末4000、密度2.89g/cm3 、布萊恩比表面積4480cm2 /g、JIS A6206 膨脹材：膨脹劑30型(石灰系膨脹材)、密度3.15g/cm3 、布萊恩比表面積3810cm2 /g、JIS A6202 消石灰：特級消石灰、密度2.20g/cm3 、600μm全部過篩、JIS R9001 碳酸鈣(CaCO3 )：輕質碳酸鈣、密度2.67g/cm3 、BET比表面積5.0m2 /g 化學混合劑：MasterSet FZP99、Pozzolith Solutions公司製、硝酸離子換算含量24質量%
[表9]
  CaCO3 的比例(%) W/P NO3 - (P×%) 水W(g) (包含化學混合劑) 水硬性組合物P(g) 化學混合劑(g)
高爐熔渣 膨脹材 消石灰 CaCO3
無硝酸鹽化合物 45.0 0.305 0.0 30.5 46.4 4.18 4.42 45.0 0.0
化學混合劑6% 45.0 0.305 1.44 30.5 6.0
化學混合劑8% 45.0 0.305 1.92 30.5 8.0
化學混合劑10% 45.0 0.305 2.40 30.5 10.0
化學混合劑12% 45.0 0.305 2.88 30.5 12.0
*化學混合劑係溶解於水中之後才添加
使用在由表9所示配方構成的水硬性組合物混合材料中混合既定量水，而獲得的漿料，製作ψ約3cm×高約5cm的試體，進行封口熟化。試體係在材齡28天時脫模，脫模後依氣溫20℃、濕度60%保管7天。然後，除底面這一 面之外其餘均利用鋁製黏貼膠帶覆蓋，靜置於氣溫20℃、濕度60%、CO2 濃度5%環境中，施行促進中性化試驗。 經既定期間後，割裂試體，朝截面噴霧濃度1%的酚酞之醇溶液，將未呈色範圍設為進行中性化的範圍，測定促進中性化深度。測定結果如表10所示。已知中性化係與中性化期間的平方根成正比進行，當促進中性化深度變化相對於中性化期間平方根的關係，依直線近似(線性近似)時，可將直線的斜率設為中性化速度。即，中性化速度係表示中性化深度變化相對於促進中性化期間平方根變化的比例。
[表10]
  促進中性化28天後(cm) 促進中性化56天後(cm) 促進中性化91天後(cm) 中性化速度(cm/
Figure 02_image005
)		 中性化速度的比率(將無硝酸鹽化合物設為1)
無硝酸鹽化合物 1.39 2.30 － 0.299 1.00
化學混合劑6% 0.81 1.28 1.80 0.168 0.56
化學混合劑8% 0.64 1.03 1.77 0.135 0.45
化學混合劑10% 0.47 0.86 1.39 0.110 0.37
化學混合劑12% 0.46 0.77 1.39 0.100 0.33
*－：無測定
如表10所示，相對於水硬性組合物100質量%，添加含硝酸離子(NO3 - )的化學混合劑6質量%以上(換算NO3 - 為1質量%以上)時，發現明顯的中性化抑制效果，相較於未含硝酸鹽的情況下，中性化速度獲減半。又，化學混合劑量越增加，則中性化速度越小。 所以，藉由相對於水硬性組合物100質量%，添加硝酸鹽依硝酸離子換算達1質量%以上，確認到可抑制水硬性組合物混合材料的硬化體中性化速度。
(6)膨脹材的添加量變化時的性狀 其次，針對含有膨脹材的水硬性組合物，確認性狀。使膨脹材在水硬性組合物(粉體)中所佔的比例，於2~9質量%範圍內變化。本實驗係將含有水硬性組合物、細骨材(砂)及粗骨材(砂礫)的水硬性組合物混合材料，與水混練，再針對所獲得混練物(以下亦稱「新拌混凝土」)測定坍度或坍流度、凝結的開始與終結時間，更針對混練物的硬化體(以下亦稱「混凝土」)測定壓縮強度(材齡28天強度)與自收縮應變。 凝結的開始時間與終結時間之測定方法，係根據JIS A 1147：2019混凝土的凝結時間測試方法實施。
再者，自收縮應變的測定方法係根據公益社團法人日本混凝土工學會・超流動混凝土研究委員會報告書II，所記載的高流動混凝土之自收縮測試方法實施。即，在10cm×10cm×40cm的混凝土角柱試體的中央處設置埋藏型應變計，經灌入混凝土後，在材齡2天時脫模，於氣溫20℃室內利用塑膠布進行封口後，測定直到材齡30天為止的收縮量，將該測定值設為自收縮應變。 表11所示係本實驗的配方。又，表12及圖5,6所示係壓縮強度試驗結果。
另外，實驗時係使用以下的材料： 水：公用自來水 高爐熔渣：高爐熔渣微粉末4000、密度2.89g/cm3 、布萊恩比表面積4480cm2 /g、JIS A6206 膨脹材：膨脹劑30型(石灰系膨脹材)、密度3.15g/cm3 、布萊恩比表面積3810cm2 /g、JIS A6202 消石灰：特級消石灰、密度2.20g/cm3 、600μm全部過篩、JIS R9001 碳酸鈣(CaCO3 )：輕質碳酸鈣、密度2.6g/cm3 、BET比表面積5.0m2 /g 細骨材：君津產山砂、津久見產碎砂及度會產碎砂的混合物、面乾密度2.60g/cm3 、吸水率 2.07% 粗骨材：青梅產碎石、最大粒徑20mm、面乾密度2.66g/cm3 、吸水率 0.60%
[表11]
  CaCO3 的比例(%) 膨脹材的比例 (%) W/P 單位量(kg/m3 )
水 W 水硬性組合物P 細骨材 粗骨材
高爐熔渣 膨脹材 消石灰 CaCO3    
實施例61 39.8 2.2 0.242 155 340 14.0 32.0 255 618 982
實施例62 44.5 4.2 0.242 155 300 27.0 29.0 285 618 982
實施例63 47.4 6.4 0.242 155 271 41.0 26.0 303 618 982
實施例64 51.9 8.9 0.242 155 229 57.0 22.0 332 621 834
實施例65 49.8 7.9 0.276 175 245 50.0 23.0 316 601 808
實施例66 44.5 5.2 0.305 175 263 30.0 25.0 256 626 842
[表12]
  坍度(cm) 坍流度(cm) 初始凝結時間(h) 凝結終結時間(h) 28d強度(N/mm2 ) 自收縮應變(×10-6 )
實施例61 19.5 － 7.8 11.6 45.4 -442
實施例62 － 54.6×54.4 12.1 16.3 46.2 -417
實施例63 － 54.7×52.5 11.0 15.7 48.0 -347
實施例64 － 58.7×49.0 8.4 13.2 43.7 -0.16
實施例65 － 56.9×54.9 10.7 16.4 39.1 -222
實施例66 － 59.4×58.8 13.2 19.1 34.3 -353
*自收縮應變係膨脹依正值表示，收縮依負値表示。「－」係未測定。
如表12所示，所有實施例的坍度係19cm、或坍流度係40.0~60.0cm，在JIS A 5308所規定普通混凝土的坍度6.5~22.5cm、或、坍流度37.5~70.0cm範圍，呈現適當的流動性。又，材齡28天的壓縮強度超過30N/mm2 ，具有充分的壓縮強度。即，實施例61~66的水硬性組合物混合材料，係即使水硬性組合物中所佔膨脹材比例在2~9質量%(膨脹材使用量14~57kg/m3 )間變化的情況，仍具有混凝土的可製造及施工性質。
再者，如表12及圖5所示，實施例61及實施例62係自收縮應變分別呈現-442×10-6 、-417×10-6 的較大值。另一方面，將水硬性組合物中所佔膨脹材比例設為6質量%或9質量%(膨脹材使用量41kg/m3 或57kg/m3 )的實施例63及實施例64，自收縮應變分別大幅減少為-347×10-6 、-0.16×10-6 。單位水量較大於實施例61~64的實施例65,66，亦是藉由增加膨脹材的比例，而減少自收縮應變(參照圖6) 水硬性組合物中所佔碳酸鈣(CaCO3 )比例40~52質量%的配方，當使膨脹材比例在2~9質量%間變化時，確認到可依照與普通混凝土同樣的手法製造混凝土，並可利用膨脹材的添加控制自收縮應變。
(7)有添加纖維材料時的性狀 其次，針對含有本實施形態水硬性組合物、纖維材料、細骨材及粗骨材的水硬性組合物混合材料之硬化體(以下亦稱「混凝土」)，確認性狀。具體而言，測定水硬性組合物混合材料與水的混練物(以下亦稱「新拌混凝土」)之坍度或坍流度，以及混練物的硬化體之壓縮強度(材齡1天強度、材齡2天強度、材齡28天強度)。
實驗時係使用以下的材料： 水：公用自來水 高爐熔渣：高爐熔渣微粉末4000、密度2.89g/cm3 、布萊恩比表面積4480cm2 /g、JIS A6206 膨脹材：膨脹劑30型(石灰系膨脹材)、密度3.15g/cm3 、布萊恩比表面積3810cm2 /g、JIS A6202 消石灰：特級消石灰、密度2.20g/cm3 、600μm全部過篩、JIS R9001 碳酸鈣(CaCO3 )：輕質碳酸鈣、密度2.67g/cm3 、布萊恩比表面積 4350cm2 /g 細骨材：行方產陸砂與佐野產石灰碎砂的混合物、面乾密度2.64g/cm3 、吸水率 1.91% 粗骨材：佐野產石灰碎石、最大粒徑20mm、面乾密度2.71g/cm3 、吸水率 0.97% 纖維材料：鋼纖維、35mm長(Dramix3D、BEKAERT JAPAN公司製) 化學混合劑：MasterSet FZP99、Pozzolith Solutions公司製、硝酸離子換算含量24質量% 表13所示係本實驗的配方。又，表14所示係強度試驗結果。
[表13]
  CaCO3 的比例(%) W/P 單位量(kg/m3 )
水 W 水硬性組合物P 細骨材 粗骨材 化學混合劑 纖維材料
高爐熔渣 膨脹材 消石灰 CaCO3
實施例71 44.6 0.305 175 263 30 25 256 753 775 34.4 39.0
實施例72 44.6 0.305 175 263 30 25 256 753 775 0 39.0
實施例73 44.6 0.305 184 277 32 26 270 723 747 0 39.0
實施例74 46.4 0.305 184 270 50 15 290 719 740 0 39.0
[表14]
  纖維材料混入後的坍流度(cm) 1d強度(N/mm2 ) 2d強度(N/mm2 ) 7d強度(N/mm2 ) 28d強度(N/mm2 )
實施例71 67.2×64.9 10.6 23.1 － 58.1
實施例72 58.1×56.4 8.02 17.1 － 43.2
實施例73 56.2×54.3 5.52 14.3 27.6 40.1
實施例74 56.3×55.9 5.35 16.3 － 46.0
*－：無測定
如表14所示，實施例71、72、73、74係新拌混凝土(添加鋼纖維後的水硬性組合物混合材料)的坍流度超過50.0cm，呈較高的流動性。能製造鋼纖維或骨材亦不會發生材料分離，可良好施工的新拌混凝土。另外，由JIS A 5308決定普通混凝土的坍流度範圍，便可求得坍流度係37.5~70.0cm。本次所製造經混入鋼纖維後的新拌混凝土均符合此項水準。
實施例71、72、73、74係材齡1天時的壓縮強度為5~10N/mm2 ，材齡2天時的壓縮強度為14~23N/mm2 。又，材齡28天時的壓縮強度係40~58N/mm2 。雖碳酸鈣(CaCO3 )無具水和活性，但即使將水硬性組合物中所佔碳酸鈣(CaCO3 )的比例設為46.4質量%的較大量狀態，仍可擔保40N/mm2 以上的壓縮強度。又，藉由添加鋼纖維，除彎曲強度之外，尚可期待壓縮強度增強。例如實施例72相對於實施例66(參照表11)，除鋼纖維外其餘所添加的材料實質相同，但若將材齡28天的壓縮強度進行比較，則沒有添加鋼纖維的實施例66係34N/mm2 ，相對於此，有添加鋼纖維的實施例72係43N/mm2 。 由以上結果可確認到，即使提高水硬性組合物中所佔碳酸鈣(CaCO3 )比例、更有添加纖維材料的水硬性組合物混合材料。仍可製造具有與普通纖維補強混凝土同樣施工性、與壓縮強度的混凝土。
(8)研磨效果 其次，針對含有本實施形態水硬性組合物、細骨材及粗骨材的水硬性組合物混合材料之硬化體，確認對硬化體表面施行研磨時的效果。以下的水硬性組合物混合材料係將水硬性組合物中所佔碳酸鈣(CaCO3 )的比例設為41.3質量%。然後，在水硬性組合物混合材料(水硬性組合物、細骨材及粗骨材)中添加水並混練，再將混練物(新拌混凝土)流入模框中並使硬化，而製作15cm×15cm×厚1cm的立方體試體。所製作試體係室外(外界氣溫0~7℃)進行封口熟化至材齡14天後，施行脫模，然後使用石材研磨機利用粒度＃400施行研磨。表15所示係配方。
另外，實驗時係使用以下的材料： 水：公用自來水 高爐熔渣：高爐熔渣微粉末4000、密度2.89g/cm3 、布萊恩比表面積4480cm2 /g、JIS A6206 膨脹材：膨脹劑30型(石灰系膨脹材)、密度3.15g/cm3 、布萊恩比表面積3810cm2 /g、JIS A6202 消石灰：特級消石灰、密度2.20g/cm3 、600μm全部過篩、JIS R9001 碳酸鈣(CaCO3 )：輕質碳酸鈣、密度2.67g/cm3 、BET比表面積 5.0m2 /g 細骨材：稻田產花崗岩碎砂、面乾密度2.60g/cm3 、吸水率 0.38% 粗骨材：稻田產花崗岩碎石、最大粒徑12mm、面乾密度2.62g/cm3 、吸水率 0.64%
[表15]
  CaCO3 的比例(%) W/P 單位量(kg/m3 )
水 W 水硬性組合物P 細骨材 粗骨材
高爐熔渣 膨脹材 消石灰 CaCO3
實施例81 41.3 0.291 190 319 28.7 30.3 277 672 677
將試體(水硬性組合物混合材料的硬化體)保管於氣溫20℃室內，經材齡28天後，使用促進耐候性試驗機(XER-W75：岩崎電氣製)，依乾濕循環2小時(乾燥102分鐘、濕潤18分鐘)、照射強度60W/m2 的條件施行促進試驗5000小時。於0、500、1000、2000、3000、4000、5000小時的時候，使用分光色差計(NF333：日本電色工業製)測定試體24個地方硬化部分(非骨材部分)的L* a* b* 色空間(JIS Z8781-4)，計算出平均值，評價與0小時試體間的色差。圖7所示係促進時間與色差的關係。
所製作試體利用研磨成平滑，亦沒有骨材脫落等缺損，可成為模仿大理石等石材的拋光材。如圖7所示，即使經過5000小時，仍沒有觀察到色澤變化，亦確認到沒有因紫外線出現變色等情形。 再者，將另外製作的直徑10cm、高20cm圓柱試體施行封口熟化，在材齡28天施行壓縮強度試驗，結果壓縮強度係36.2N/mm2 。 藉由對大量含有碳酸鈣(CaCO3 )的水硬性組合物混合材料之硬化體施行拋光，便可成為模仿石材的拋光材。又，利用耐候性試驗可確認到硬化體不會發生變色等。
以上，針對本發明實施形態進行說明，惟，本發明並不僅侷限於前述實施形態，相關上述各構成要件在不脫逸本發明主旨範疇內均可進行適當變更。 例如構成碳酸鈣(CaCO3 )、高爐熔渣、膨脹材、消石灰、生石灰、飛灰及卜特蘭水泥的材料，並不僅侷限於上述實施形態所示。
無。
圖1係針對水硬性組合物實施的實驗結果，碳酸鈣比例與中性化速度的關係圖； 圖2係含水硬性組合物的水硬性組合物混合材料硬化體，材齡28天強度與單位水泥量的關係圖； 圖3係水硬性組合物的碳酸鈣比例、與含有該水硬性組合物的水硬性組合物混合材料硬化體材齡28天壓縮強度的關係圖； 圖4係水硬性組合物中除碳酸鈣以外粉體中的卜特蘭水泥比例、與將碳酸鈣以外粉體中之卜特蘭水泥比例設為100%基準時的壓縮強度比關係圖； 圖5係水硬性組合物混合材料中使膨脹材添加量變化時，從初始凝結起的經過天數與收縮應變的關係圖； 圖6係水硬性組合物混合材料中使膨脹材添加量變化時，從初始凝結起的經過天數與收縮應變的關係圖；以及 圖7係對硬化體實施的促進耐候性試驗結果，色差與促進時間的關係圖。

Claims (25)

  1. 一種水硬性組合物，係含碳酸鈣的水硬性組合物，其中， 上述碳酸鈣的比例係30質量%~95質量%範圍內。
  2. 如請求項1之水硬性組合物，其中，含有高爐熔渣。
  3. 如請求項2之水硬性組合物，其中，含有消石灰與膨脹材。
  4. 如請求項1之水硬性組合物，其中，依2~9質量%比例含有膨脹材。
  5. 如請求項2之水硬性組合物，其中，依2~9質量%比例含有膨脹材。
  6. 如請求項3之水硬性組合物，其中，依2~9質量%比例含有膨脹材。
  7. 如請求項1之水硬性組合物，其中，含有高爐熔渣、膨脹材、消石灰、生石灰、飛灰、卜特蘭水泥中之至少1種。
  8. 如請求項1之水硬性組合物，其中，上述碳酸鈣以外的材料中，依30%質量以下的比例含有卜特蘭水泥。
  9. 如請求項2之水硬性組合物，其中，上述碳酸鈣以外的材料中，依30%質量以下的比例含有卜特蘭水泥。
  10. 如請求項3之水硬性組合物，其中，上述碳酸鈣以外的材料中，依30%質量以下的比例含有卜特蘭水泥。
  11. 如請求項4之水硬性組合物，其中，上述碳酸鈣以外的材料中，依30%質量以下的比例含有卜特蘭水泥。
  12. 如請求項5之水硬性組合物，其中，上述碳酸鈣以外的材料中，依30%質量以下的比例含有卜特蘭水泥。
  13. 如請求項6之水硬性組合物，其中，上述碳酸鈣以外的材料中，依30%質量以下的比例含有卜特蘭水泥。
  14. 如請求項7之水硬性組合物，其中，上述碳酸鈣以外的材料中，依30%質量以下的比例含有卜特蘭水泥。
  15. 一種水硬性組合物混合材料，係含有請求項1至請求項14中任一項之水硬性組合物、與硝酸鹽化合物的水硬性組合物混合材料；其中， 相對於上述水硬性組合物100質量%，換算為硝酸離子依1~3質量%比例含有上述硝酸鹽化合物。
  16. 一種水硬性組合物混合材料，其中，係含有：請求項1至請求項14中任一項之水硬性組合物、以及纖維材料、骨材及化學混合劑中至少1種。
  17. 一種水硬性組合物混合材料，係含有：請求項1至請求項14中任一項之水硬性組合物、硝酸鹽化合物、以及纖維材料、骨材及化學混合劑中至少1種的水硬性組合物混合材料；其中， 相對於上述水硬性組合物100質量%，換算為硝酸離子依1~3質量%比例含有上述硝酸鹽化合物。
  18. 一種硬化體，其中，係由請求項1至請求項14中任一項之水硬性組合物形成。
  19. 如請求項18之硬化體，其中，表面係經研磨。
  20. 一種硬化體，其中，係由請求項15之水硬性組合物混合材料形成。
  21. 一種硬化體，其中，係由請求項16之水硬性組合物混合材料形成。
  22. 一種硬化體，其中，係由請求項17之水硬性組合物混合材料形成。
  23. 如請求項20之硬化體，其中，表面係經研磨。
  24. 如請求項21之硬化體，其中，表面係經研磨。
  25. 如請求項22之硬化體，其中，表面係經研磨。
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