WO2019003985A1 - 膨張性セメント組成物、モルタル、及びコンクリート - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to expansive cement compositions, mortars and concretes.
  • cement is an excellent material that is inexpensive and can make large concrete structures into any shape. Furthermore, by using a cement admixture together, it is possible to improve the strength, the durability and the appearance of the structure.
  • a large number of cement admixtures have been proposed so far, but cement admixtures that impart expansivity to concrete can be mentioned as admixtures most used for the purpose of reducing cracking and improving the flexural strength of cement and concrete.
  • concrete is a generic term for cement, mortar and concrete.
  • the expansivity can be further improved by the same amount as the conventional expansive material, for the purpose of further improving the economic efficiency and reducing the burden on the operator during the bag opening operation in a fresh concrete plant or the like.
  • a cement composition has been sought.
  • Patent Document 7 a low-addition-type expansive material is mixed with a low-heat-generation-type cement and combined with an aggregate to cause drying shrinkage that is an initial defect even in a surface member constituting a structure such as a slab or a wall. It is reported that the crack can be suppressed or prevented. Moreover, it is reported that expansion coefficient becomes large by combining low heat
  • Patent Document 8 reports that a cement-based hydraulic composition having high durability can be obtained by using a hydraulic composition comprising a mixture of low heat portland cement, fly ash and an expandable composition. There is.
  • Patent Document 9 by using a hydraulic composition comprising a mixture of medium-sized portland cement and fly ash, an expandable composition, there is no reduction in strength under both low temperature conditions and high temperature conditions, and cracking is suppressed. It is reported that high strength concrete can be obtained.
  • Patent Documents 10 to 12 a cement containing an excellent expansion performance and preventing a popout phenomenon by using an admixture comprising a specific expansive material and an inorganic fine powder, even if the blending amount of the admixture is small. It has been reported that admixtures and cement compositions can be obtained.
  • Patent Document 13 a concrete using an expandable admixture containing 50 to 300 parts by mass of a specific inorganic mineral fine powder with respect to 100 parts by mass of an arbitrary expansion material makes it insensitive to measurement errors in a ready-mixed plant. It is reported that various expansive concrete can be obtained.
  • Japanese Patent Publication No. 42-21840 Japanese Patent Publication No. 53-31170 Japanese Patent Application Publication No. 07-232944 JP 2002-226243 A JP, 2005-162564, A JP, 2008-239392, A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-217514 JP, 2009-35429, A JP, 2013-133245, A JP 2001-322848 A JP, 2001-122650, A JP 2001-151547 A JP 2007-269556 A
  • Patent Document 7 does not describe the effect of cement on the expansion rate, but only describes the type of portland cement defined in JIS.
  • patent document 8 mentions that expansion performance is promoted by combining low heat portland cement, fly ash, and expansion agents, there is no specific description on the range for promoting expansion performance and the effect thereof.
  • Patent Document 9 does not specifically describe the change in the amount of expansion caused by using medium portland cement or fly ash as a cement composition.
  • the blending proportions of the inorganic fine powders described in Patent Documents 10 to 12 are all less than 7 parts in 100 parts of the cement composition. Moreover, there is no specific description about the influence which the bran value and activity degree of inorganic powder give to expansion amount.
  • Patent Document 13 does not specifically describe the influence of the bran value and the degree of activity of the inorganic powder on the amount of expansion. Further, Patent Document 13 relates to an expandable admixture having a large addition amount such that it can be applied to a measuring device of a green concrete plant by diluting the expanding material with an inorganic fine powder.
  • the present inventors are expansive in the same added amount as the conventional expansive material by using the expansive material and the expansive cement composition comprising a specific amount of inorganic fine powder and cement. It has been found that an expansible cement composition capable of further improving the above can be obtained, and the present invention has been completed. That is, the present invention is as follows.
  • An expansion comprising cement, an expansive material and an inorganic fine powder, wherein the content of the inorganic fine powder is 8 to 60 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the cement, the expansive material and the inorganic fine powder.
  • Cement composition [2] The expansible cement composition according to [1], having an activity index of 8 to 85% at a material age of 7 days. [3] The expandable cement composition according to [1] or [2], wherein the fineness of the inorganic fine powder is 3,000 to 10,000 cm 2 / g in terms of Blaine specific surface area.
  • a mortar comprising the expansible cement composition according to any one of [1] to [5].
  • a concrete comprising the expansible cement composition according to any one of [1] to [5].
  • the expansible cement composition which can improve expansivity more can be provided by the conventional expansive material and the addition amount.
  • the amount of expansion can be made 1.02 or more times the amount of expansion obtained using a conventional expansion material.
  • cement composition contains cement, an expanding agent and an inorganic fine powder. The details will be described below.
  • the inorganic fine powder used in the present invention is compounded in an amount of 8 to 60 parts, preferably 10 to 50 parts, preferably 20 to 40 parts, to 100 parts in total of cement, expansive agent and inorganic fine powder. Is more preferred. If it is less than 8 parts, improvement of the expansion performance by mixing of inorganic fine powder may not be obtained. Moreover, when it exceeds 60 parts, the fall of the compressive strength by mixing of an inorganic fine powder will become large, and the improvement of expansion performance may not be obtained.
  • the inorganic fine powder promotes the initial hydration of minerals contained in portland cement, and, for example, a quenched slag fine powder such as ground granulated blast furnace slag having latent hydraulic property (for example, a brane value is 2500 to 5000 cm). 2 / g, preferably 2600 to 3500 cm 2 / g of blast furnace slag fine powder), fly ash, silica fume, and rice husk ash (rice husk ash), limestone fine powder, silica stone fine powder, crushed stone fine powder, slag Powder etc. can be used.
  • a quenched slag fine powder such as ground granulated blast furnace slag having latent hydraulic property (for example, a brane value is 2500 to 5000 cm). 2 / g, preferably 2600 to 3500 cm 2 / g of blast furnace slag fine powder), fly ash, silica fume, and rice husk ash (rice husk ash), limestone fine powder
  • Blaine value of the inorganic fine powder is preferably 2500 ⁇ 10000cm 2 / g, more preferably 3000 ⁇ 10000cm 2 / g, more preferably 5000 ⁇ 8000cm 2 / g.
  • the improvement of the expansion performance by the mixing of the inorganic fine powder is easily obtained.
  • the fall of economical efficiency and workability can be prevented because it is 10000 cm ⁇ 2 > / g or less.
  • the activity index refers to the 7-day compressive strength of mortar using an expansible cement composition in which inorganic fine powder and expansive agent are mixed with cement not containing inorganic fine powder, the cement and the expansive material. This value is 100 times the ratio obtained by dividing the 7-day compressive strength of the mortar used.
  • fly ash limestone fine powder or silica stone fine powder as the inorganic fine powder.
  • cement examples of cement used in the cement composition of the present invention include various Portland cements such as normal strength, ultra-early strength, low heat and moderate heat.
  • the content of 3CaO ⁇ SiO 2 in cement is preferably 60% or more, and more preferably 65% or more.
  • a cement having a 3CaO ⁇ SiO 2 content of 60% or more when a specific inorganic fine powder and an expansive material are mixed, the improvement of the conventional expansibility becomes large.
  • the expansible cement composition is used as a specific activity index, the amount of cement used can be reduced, so reduction of environmental impact is also expected.
  • the expansive material used in the present invention is not particularly limited, and commercially available products may be used, such as ettringite-type, ettringite-lime-based, lime-based and the like, and ettringite-calcified expansive material having better strength. It is preferable from the viewpoint of expression and expansion.
  • free lime, auin and anhydrous gypsum are the main constituent compound compositions, and 10 to 80 parts (preferably 30 to 70 parts) of free lime in a total of 100 parts of free lime, auin and anhydrous gypsum, auin Preferred is a heat-treated product and / or a mixture of heat-treated products each having 15 to 45 parts (preferably 5 to 20 parts) and 10 to 50 parts (preferably 15 to 40) parts anhydrous gypsum.
  • the amount of the expansive material used in the present invention is not particularly limited because it changes depending on the composition of the concrete, but it is usually 3 out of 100 parts of expansive cement composition comprising cement, inorganic fine powder and expansive agent. -12 parts are preferred, 5-9 parts are more preferred. By setting it to 3 parts or more, sufficient expansion performance can be obtained, and by setting it to 12 parts or less, it is possible to prevent overexpansion and generation of expansion cracks in concrete.
  • the mass ratio of the inorganic fine powder to the expansion material is preferably 0.5 to 15, and more preferably 3 to 9. By the mass ratio being 0.5 to 15, the expansion performance can be further improved.
  • the expansive cement composition of the present invention includes sand, gravel and other aggregates, as well as water reducing agents, high performance water reducing agents, AE water reducing agents, high performance AE water reducing agents, fluidizers, antifoaming agents, thickeners Corrosion inhibitors, antifreeze agents, shrinkage reducing agents, polymer emulsions and setting modifiers, cement quick-hardening materials, clay minerals such as bentonite and zeolite, anion exchangers such as hydrotalcite, etc. or 2 It is possible to use more than the species within the scope not substantially inhibiting the object of the present invention.
  • the method of mixing and kneading the materials in producing the expansible cement composition of the present invention is not particularly limited, and a usual method can be used.
  • a mixing apparatus an existing stirring apparatus can be used, and for example, a tilt cylinder mixer, an omni mixer, a V-type mixer, a Henschel mixer, a Nauta mixer, and the like can be used.
  • the method of blending the cement composition of the present invention is not particularly limited, and (1) when mixing or mixing mortar or concrete, it may be added together with aggregate, water, etc. (simultaneous addition system), or (2) aggregate, water Is first mixed and then mixed with a cement composition added (post-addition method).
  • the types and maximum dimensions of the fine aggregate and coarse aggregate used in the production of mortar and concrete are not particularly limited, and the mixing ratio is also preferably used in combination according to the purpose and application.
  • the amount of water contained in the mortar or concrete is preferably 0.25 to 0.65, as the mass ratio of water to the cement composition (water / cement composition), 0.45 to 0 More preferably, it is .55.
  • a setting regulator, an antifoaming agent, etc. can be appropriately used in combination, and organic fibers, metal fibers, glass fibers, and other reinforcing fibers can be used to enhance bending strength and toughness.
  • Curing of the mortar or concrete of the present invention may or may not be steam curing, may be autoclave curing, may be on-site curing in a cast state, and is not limited to curing methods. is there.
  • Cement I Ordinary Portland cement, commercial product, 3CaO ⁇ SiO 2 content 58.1%
  • Cement II early strength Portland cement, commercial product, 3CaO ⁇ SiO 2 content 68.5%
  • Cement III Moderate heat Portland cement, commercial item, 3CaO ⁇ SiO 2 content 42.9%
  • Cement IV Low heat Portland cement, commercial product, 3CaO ⁇ SiO 2 content 28.0%
  • Cement V A mixture of 50 parts of cement A and 50 parts of cement B, 3CaO ⁇ SiO 2 content 63.3%
  • Intumescent material A Denka CSA # 20, made by Denka Co., commercially available product, Ethoringite based intumescent material B: Denkapawa-CSA type S, made by Denka, commercially available product, ettringite ⁇ lime based intumescent material C: DRY D-1, CEB company Made, commercial product, lime-based
  • LSP Calcium carbonate fine powder
  • F Frequency-activated blast furnace slag
  • BFS ground granulated blast furnace slag 3000 (according to JIS A 6206), commercial product, silica fume (SF) crushed to a predetermined bran value as it is or with a specific surface area of 2710 cm 2 / g: commercial product, BET specific surface area 17 m 2 / g Sand: JIS standard sand
  • Length change rate JIS A 6202 Annex 1
  • the length change rate in water (20 ° C.) curing up to 7 days of age curing was measured according to the expansivity test of expansive material with mortar.
  • Compressive strength A test specimen of 4 ⁇ 4 ⁇ 16 cm was prepared according to JIS R 5201, cured in water (20 ° C.) until the age of 7 days, and the compressive strength was measured.
  • the inorganic fine powder is blended in an amount of 10 to 50 parts with respect to cement, and an intumescent cement composition having an activity index of 18.4 to 78.5% with a material age of 7 days is obtained. Since the rate of change in length is greater than in Experiment No. 1-1 in which no powder is used, an expandable cement composition capable of further improving the expansibility with the same addition amount of the expansive material can be obtained. Know that Experiments No. 1-17 to 1-24 were cement compositions in which the rate of change in length was lower than in Experiment No. 1-1, and no improvement in expansivity was observed.
  • Example 2 In 100 parts of an expandable cement composition comprising cement I, inorganic fine powder, and expansion material A, the proportion of the inorganic fine powder shown in Table 2 and the expansion material A were adjusted to 7 parts.
  • the inorganic fine powders are used by using an intumescent cement composition having an activity index of 45 to 59% at a material age of 7 days.
  • the rate of change in length is greater than that of 1-1, it is understood that the expandable cement composition capable of further improving the expansibility can be obtained with the same addition amount of the conventional expansive material.
  • the activity index is equal, it can be seen that the increase in the expansion amount is large when the inorganic fine powder is limestone fine powder, fly ash, or silica stone fine powder.
  • experiment No. Test No. 2-8 It was confirmed that it had no expansivity to 1-1.
  • Example 3 The amount of the inorganic fine powder shown in Table 3 was adjusted to 30 parts and the expansive material A to 7 parts in 100 parts of an expandable cement composition comprising cement I, an inorganic fine powder, and an expansive material.
  • the brane value of the inorganic fine powder was adjusted by a pod mill.
  • Example 4 In 100 parts of an expansible cement composition comprising any of cement I, inorganic fine powder, and expansive agents A to C, 30 parts of the inorganic fine powder shown in Table 4, 7 parts of expansive material A, and 10 parts of expansive material B The expansion material C was adjusted to 7 parts.
  • the reason why the composition was changed with the expansive material B is to make the length change rate of the expansive material A: 7 parts equal.
  • any expansive material 30 parts of inorganic fine powder is added to cement to make an expansive cement composition having an activity index of 44.3 to 48.9% at 7 days of material age
  • the expandable cement composition capable of further improving the expansibility can be obtained with the same addition amount of the conventional expansive material.
  • the expansion agents A and B which are ettringite and lime-based expansion materials, as the expansion material, an expandable cement composition having more excellent strength development and expansion properties can be obtained.
  • an expansible cement composition capable of further enhancing expansivity at the same added amount of the expansive material can be obtained by setting the expansible cement composition within the scope of the present invention. It is understood that it is obtained.
  • cements II and V having a 3CaO ⁇ SiO 2 content of 68.5% and 63.3%, an expandable cement composition can be obtained which is superior in strength development and expansivity.
  • the expansible cement composition of the present invention and mortar or concrete using the same can be suitably used in the field of civil engineering, construction and the like.

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Abstract

セメントと膨張材と無機微粉末とを含み、前記セメントと前記膨張材と前記無機微粉末との合計１００質量部に対する、前記無機微粉末の含有量が８～６０質量部である膨張性セメント組成物である。

Description

膨張性セメント組成物、モルタル、及びコンクリート
　本発明は、膨張性セメント組成物、モルタル、及びコンクリートに関する。
　セメントは安価でしかも、大きなコンクリート構造物を任意の形に造れる優れた材料である。更に、セメント混和材を併用することによって、構造物の強度や耐久性、美観を向上させることが可能である。これまでにセメント混和材は数多く提案されているが、セメント・コンクリートのひび割れ低減や曲げ耐力の向上を目的として最も使用されている混和材として、コンクリートに膨張性を付与するセメント膨張材が挙げられる。ここで、コンクリートとは、セメント、モルタル及びコンクリートを総称するものである。
　コンクリート構造物に膨張性を付与するセメント混和材としては、例えば、遊離石灰－アウイン－無水セッコウ系膨張材（特許文献１）や遊離石灰－カルシウムシリケート－無水セッコウ系膨張材（特許文献２）等がある。また、従来よりも少ない添加量でコンクリートのひび割れを低減できる高性能型膨張材も開発されている（特許文献３～６）。
　しかしながら、更なる経済性の向上や、生コンプラント等での開袋投入作業における作業者の負担低減を目的として、従来の膨張材と同添加量で、膨張性をより向上させることができる膨張性セメント組成物が求められていた。
　例えば特許文献７では、低添加型膨張材を低発熱型セメントに混和し、骨材と組み合わせることでスラブや壁等の構造物を構成する面部材においても、初期欠陥となる乾燥収縮に起因するひび割れを抑制または防止できることが報告されている。また、低熱ポルトランドセメントと膨張材とを組み合わせることで膨張率が大きくなることが報告されている。
　特許文献８では、低熱ポルトランドセメント、フライアッシュ、及び膨張性組成物の混合物からなる水硬性組成物を用いることで、高い耐久性を有するセメント系の水硬性組成物が得られることが報告されている。
　特許文献９では、中庸ポルトランドセメントとフライアッシュ、膨張性組成物の混合物からなる水硬性組成物を用いることで、低温条件及び高温条件のいずれにおいても強度の低下がなく、ひび割れが抑制された高強度コンクリートが得られることが報告されている。
　特許文献１０～１２では、特定の膨張材と無機微粉末からなる混和材を用いることで、混和材の配合量が少なくても、優れた膨張性能を付与し、ポップアウト現象が防止されたセメント混和材、及びセメント組成物が得られることが報告されている。
　特許文献１３では、任意の膨張材１００質量部に対して特定の無機質鉱物微粉末を５０～３００質量部含有する膨張性混和材を用いたコンクリートとすることで、生コンプラントにて計量誤差に鈍感な膨張性コンクリートが得られることが報告されている。
特公昭４２－２１８４０号公報 特公昭５３－３１１７０号公報 特開平０７－２３２９４４号公報 特開２００２－２２６２４３号公報 特開２００５－１６２５６４号公報 特開２００８－２３９３９２号公報 特開２００４－２１７５１４号公報 特開２００９－３５４２９号公報 特開２０１３－１３３２４５号公報 特開２００１－３２２８４８号公報 特開２００１－１２２６５０号公報 特開２００１－１５１５４７号公報 特開２００７－２６９５５６号公報
　しかしながら特許文献７には、セメントが膨張率に与える影響についての記載はなく、ＪＩＳに規定されたポルトランドセメントの種類に関する記載しかない。特許文献８には、低熱ポルトランドセメントとフライアッシュ、膨張材を組み合わせることで膨張性能を助長するという記述はあるものの、膨張性能を助長するための範囲や、その効果に対する具体的な記載はない。特許文献９には、セメント組成物として中庸ポルトランドセメントやフライアッシュを用いることによる膨張量の変化に対する具体的な記載は無い。
　特許文献１０～１２に記載されている無機微粉末の配合割合はいずれもセメント組成物１００部中７部未満である。また、無機粉末のブレーン値や活性度が膨張量に与える影響について具体的な記載は無い。
　特許文献１３には無機粉末のブレーン値や活性度が膨張量に与える影響について具体的な記載は無い。また、特許文献１３は、膨張材を無機微粉末で希釈することにより、生コンプラントの計量装置が適用可能な程に添加量の大きい膨張性混和材に関するものである。
　以上から、本発明は、従来の膨張材と同添加量で、膨張性をより向上させることができる膨張性セメント組成物を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記状況を鑑み種々検討した結果、膨張材と特定量の無機微粉末およびセメントからなる膨張性セメント組成物とすることで、従来の膨張材と同添加量において、膨張性をより向上させることができる膨張性セメント組成物が得られることを知見し、本発明を完成させるに至った。
　即ち、本発明は、下記のとおりである。
［１］　セメントと膨張材と無機微粉末とを含み、前記セメントと前記膨張材と前記無機微粉末との合計１００質量部に対する、前記無機微粉末の含有量が８～６０質量部である膨張性セメント組成物。
［２］　材齢７日の活性度指数が８～８５％である［１］に記載の膨張性セメント組成物。
［３］　該無機微粉末の粉末度が、ブレーン比表面積で３０００～１００００ｃｍ２／ｇである［１］又は［２］に記載の膨張性セメント組成物。
［４］　該無機微粉末が、石灰石微粉末、フライアッシュ、珪石微粉末の１種又は２種以上である［１］～［３］のいずれかに記載の膨張性セメント組成物。
［５］　前記セメントの３ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量が６０質量％以上である［１］～［４］のいずれかに膨張性セメント組成物。
［６］　［１］～［５］のいずれかに記載の膨張性セメント組成物を用いてなるモルタル。
［７］　［１］～［５］のいずれかに記載の膨張性セメント組成物を用いてなるコンクリート。
　本発明によれば、従来の膨張材と同添加量で、膨張性をより向上させることができる膨張性セメント組成物を提供することができる。具体的には、従来の膨張材を使用して得られる膨張量に比べ、さらにその膨張量を１．０２倍以上とすることができる。
　以下、本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書における「部」や「％」は、活性度指数以外、特に規定しない限り質量基準とする。
［１．膨張性セメント組成物］
　本発明の膨張性セメント組成物（以下、単に「セメント組成物」ということがある）は、セメントと膨張材と無機微粉末とを含む。以下、詳細に説明する。
（無機微粉末）
　本発明で使用する無機微粉末は、セメントと膨張材と無機微粉末との合計１００部に対して、８～６０部配合し、１０～５０部配合することが好ましく、２０～４０部配合することがさらに好ましい。８部未満では、無機微粉末の混和による膨張性能の向上が得られない場合がある。また、６０部を超えると無機微粉末の混和による圧縮強度の低下が大きくなり、膨張性能の向上が得られない場合がある。
　当該無機微粉末は、ポルトランドセメント中に含まれる鉱物の初期水和を促進するものであり、例えば、潜在水硬性を有する高炉水砕スラグ等の急冷スラグ微粉末（例えば、ブレーン値が２５００～５０００ｃｍ２／ｇ、好ましくは２６００～３５００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ微粉末）、フライアッシュ、シリカフューム、及びライスハスクアッシュ（籾殻灰）や、石灰石微粉末、珪石微粉末、砕石微粉末、スラグ除冷微粉末等が使用可能である。
　無機微粉末のブレーン値は２５００～１００００ｃｍ２／ｇが好ましく、３０００～１００００ｃｍ２／ｇがより好ましく、５０００～８０００ｃｍ２／ｇがさらに好ましい。特に３０００ｃｍ２／ｇ以上であることで、無機微粉末の混和による膨張性能の向上が得られやすくなる。また、１００００ｃｍ２／ｇ以下であることで、経済性と作業性の低下を防ぐことができる。
　膨張量の向上と良好な強度を得る観点から、材齢７日の活性度指数を８～８５％とすることが好ましく、２０～７０％であることがより好ましく、３５～６５％であることがさらに好ましく、３５～５５％であることが特に好ましい。
　なお、ここでいう活性度指数とは、無機微粉末を含まないセメントに無機微粉末と膨張材を混和した膨張性セメント組成物を用いたモルタルの７日圧縮強さを、セメントと膨張材を用いたモルタルの７日圧縮強さで割って得た比を１００倍した値である。
　上記活性度指数とする観点から、無機微粉末として、フライアッシュや石灰石微粉末、珪石微粉末を使用することが好ましい。なかでも、フライアッシュ、石灰石微粉末、及び珪石微粉末のいずれか１種、または２種以上を使用することが好ましい。
（セメント）
　本発明のセメント組成物で使用するセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメントが挙げられる。なかでも、セメントの３ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量が６０％以上であることが好ましく、６５％以上であることがより好ましい。３ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量が６０％以上であるセメントを用いることで、特定の無機微粉末と膨張材を混和した場合に、従来の膨張性の向上が大きくなる。また、膨張性セメント組成物を特定の活性度指数とした場合に、セメント使用量が低減可能であることから環境負荷の低減も期待される。
（膨張材）
　本発明で使用する膨張材は特に限定されるものではなく、市販品が使用可能であり、エトリンガイト系、エトリンガイト・石灰系、石灰系等が挙げられ、エトリンガイト・石灰系膨張材がより良好な強度発現性と膨張性の観点から好ましい。具体的には、遊離石灰、アウイン及び無水セッコウを主要な構成化合物組成とし、遊離石灰、アウイン及び無水セッコウの合計１００部中、遊離石灰が１０～８０部（好ましくは３０～７０部）、アウインが１５～４５部（好ましくは５～２０部）、無水セッコウが１０～５０部（好ましくは１５～４０）部である熱処理物、及び／又は熱処理物の混合物が好ましい。
　本発明で使用する膨張材の使用量は、コンクリートの配合によって変化するため特に限定されるものではないが、通常、セメントと無機微粉末、膨張材からなる膨張性セメント組成物１００部中、３～１２部が好ましく、５～９部がより好ましい。３部以上とすることで、充分な膨張性能が得られ、１２部以下とすることで、過膨張となりコンクリートに膨張クラックを生じるのを防ぐことができる。
　無機微粉末と膨張材との質量比（無機微粉末／膨張材）は、０．５～１５であることが好ましく、３～９であることがより好ましい。当該質量比が０．５～１５であることで、膨張性能をより向上させることができる。
　本発明の膨張性セメント組成物には、砂、砂利等の骨材の他、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、高分子エマルジョン及び凝結調整剤、並びにセメント急硬材、ベントナイトやゼオライト等の粘土鉱物、ハイドロタルサイト等のアニオン交換体等のうちの１種又は２種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。
　本発明の膨張性セメント組成物を製造する際の各材料の混合及び混練方法は特に限定されるものではなく、通常の方法が使用できる。混合装置としては、既存の撹拌装置が使用可能であり、例えば、傾胴ミキサー、オムニミキサー、Ｖ型ミキサー、ヘンシェルミキサー、及びナウターミキサー等が利用可能である。
［２．モルタル及びコンクリート］
　本発明のモルタル及びセメントは、既述のセメント組成物を配合するように、用いてなる。
　本発明のセメント組成物の配合方法は特に制限は無く、（１）モルタル又はコンクリートを練り混ぜる時に、骨材、水等と一緒に添加（同時添加方式）するか、（２）骨材、水を先に練り混ぜ、その後、セメント組成物を添加（後添加方式）して練り混ぜられる。
　モルタルやコンクリートの製造に使用する細骨材や粗骨材の種類や最大寸法は、特に限定されなく、その配合割合も、適宜、目的や用途に応じて、好ましいものを組み合わせて用いる。
　ここで、モルタルやコンクリートに含まれる水の量は、水とセメント組成物との質量比（水／セメント組成物）で０．２５～０．６５であることが好ましくは、０．４５～０．５５であることがより好ましい。
　モルタル又はコンクリートを練り混ぜるときに、凝結調節剤や消泡剤等を適宜併用することができ、曲げ強度や靱性を高めるために有機繊維や金属繊維、ガラス繊維、その他の補強用繊維が利用できる。
　本発明のモルタル又はコンクリートの養生は、蒸気養生しても、しなくても良いし、オートクレーブ養生も可能であり、打設した状態で現場養生しても良く、養生方法には制限されないものである。
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
〈使用材料〉
セメントＩ：普通ポルトランドセメント、市販品、３ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量５８．１％
セメントII：早強ポルトランドセメント、市販品、３ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量６８．５％
セメントIII：中庸熱ポルトランドセメント、市販品、３ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量４２．９％
セメントIV：低熱ポルトランドセメント、市販品、３ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量２８．０％
セメントＶ：セメントＡ５０部とセメントＢ５０部の混合物、３ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量６３．３％
膨張材Ａ：デンカＣＳＡ＃２０、デンカ社製、市販品、エトリンガイト系
膨張材Ｂ：デンカパワ－ＣＳＡタイプＳ、デンカ社製、市販品、エトリンガイト・石灰系
膨張材Ｃ：ＤＲＹ Ｄ－１、ＣＥＢ社製、市販品、石灰系
炭酸カルシウム微粉末（ＬＳＰ）：新潟県青海鉱山産石灰石を所定のブレーンに粉砕した
珪石微粉末：市販品、ブレーン比表面積３２９０ｃｍ２／ｇ
フライアッシュ（ＦＡ）：フライアッシュII種（ＪＩＳＡ ６２０１に準拠）、市販品、ブレーン比表面積３４２０ｃｍ２／ｇ
高炉スラグ微粉末（ＢＦＳ）：高炉スラグ微粉末３０００（ＪＩＳ Ａ ６２０６に準拠）、市販品、ブレーン比表面積２７１０ｃｍ２／ｇをそのまま、又は所定のブレーン値に粉砕した
シリカフューム（ＳＦ）：市販品、ＢＥＴ比表面積１７ｍ２／ｇ
砂：ＪＩＳ標準砂
〈試験方法〉
長さ変化率：ＪＩＳ　Ａ　６２０２　付属書１　膨張材のモルタルによる膨張性試験方法に準じ材齢養生７日までの水中（２０℃）養生における長さ変化率を測定した。
圧縮強度：ＪＩＳ　Ｒ　５２０１に準じて４×４×１６ｃｍの試験体を作製し、材齢７日まで水中養生（２０℃）を行い、圧縮強度を測定した。
（実施例１）
　セメントＩと無機微粉末、膨張材からなる膨張性セメント組成物１００部中、無機微粉末を表１に示す割合、膨張材Ａを７部となるように調整した。
　水／膨張性セメント組成物比＝５０％、膨張性セメント組成物／砂比＝１／３のモルタルを２０℃の室内で調製して、長さ変化率と圧縮強度の測定を行った。なお、無機微粉末のブレーン値はポッドミルにて調整した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１より、無機微粉末をセメントに対して１０～５０部配合し、材齢７日の活性度指数が１８．４～７８．５％である膨張性セメント組成物とすることで、無機微粉末を使用しない実験Ｎｏ.１－１よりも長さ変化率が大きくなっていることから、従来の膨張材の同添加量で膨張性をより向上させることができる膨張性セメント組成物が得られていることがわかる。なお、実験Ｎｏ.１－１７～１－２４は、実験Ｎｏ.１－１よりも長さ変化率が低くなっており、膨張性の向上が見られないセメント組成物であった。
（実施例２）
　セメントＩ、無機微粉末、膨張材Ａからなる膨張性セメント組成物１００部中、無機微粉末を表２に示す割合、膨張材Ａを７部となるように調整した。
水／膨張性セメント組成物比＝５０％、膨張性セメント組成物／砂比＝１／３のモルタルを２０℃の室内で調製して、長さ変化率と圧縮強度の測定を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２より、複数の無機微粉末をセメントに対して配合した場合においても、材齢７日の活性度指数が４５～５９％である膨張性セメント組成物とすることで、無機微粉末を使用しない実験Ｎｏ．１－１よりも長さ変化率が大きくなっていることから、従来の膨張材の同添加量で、膨張性をより向上させることができる膨張性セメント組成物が得られていることがわかる。特に、活性度指数が同等の場合でも、無機微粉末が石灰石微粉末、フライアッシュ、または珪石微粉末の場合に膨張量の増加が大きいことがわかる。
　なお、実験Ｎｏ．２－８は、実験Ｎｏ．１－１に対して膨張性を有していないことが確認された。
（実施例３）
　セメントＩ、無機微粉末、膨張材からなる膨張性セメント組成物１００部中、表３に示す無機微粉末を３０部、膨張材Aを７部となるように調整した。
　水／膨張性セメント組成物比＝５０％、膨張性セメント組成物／砂比＝１／３のモルタルを２０℃の室内で調製して、長さ変化率と圧縮強度の測定を行った。なお、無機微粉末のブレーン値はポッドミルにて調整した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３より、無機微粉末のブレーン比表面積を２４５０～１０５６０ｃｍ２／ｇとすることで、無機微粉末を使用しない実験Ｎｏ．１－１よりも長さ変化率が大きくなり、ブレーン比表面積を５１４０～７７８０ｃｍ２／ｇとすることで、従来の膨張材の同添加量で、膨張性をより向上させることができる膨張性セメント組成物が得られていることがわかる。また、フライアッシュや水和不活性な石灰石微粉末を用いた場合に、より高い効果が得られていることが分かる。
　なお、実験Ｎｏ.１－１９、Ｎｏ.３－９は、実験Ｎｏ.１－１よりも長さ変化率が低くなっており、膨張性の向上が見られないセメント組成物であった。
（実施例４）
　セメントＩ、無機微粉末、膨張材Ａ～Ｃのいずれかからなる膨張性セメント組成物１００部中、表４に示す無機微粉末を３０部、膨張材Aを７部、膨張材Bを１０部、膨張材Cを７部となるように調整した。水／膨張性セメント組成物比＝５０％、膨張性セメント組成物／砂比＝１／３のモルタルを２０℃の室内で調製して、長さ変化率と圧縮強度の測定を行った。
　なお、膨張材Bで配合を変えたのは、膨張材Ａ：７部の長さ変化率を同等とするためである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４より、いずれの膨張材においても、無機微粉末をセメントに対して３０部配合し、材齢７日の活性度指数が４４．３～４８．９％である膨張性セメント組成物とすることで、従来の膨張材の同添加量で、膨張性をより向上させることができる膨張性セメント組成物が得られていることがわかる。特に、膨張材にエトリンガイト・石灰系膨張材である膨張剤Ａ、Ｂを用いることとで、より強度発現性と膨張性に優れた膨張性セメント組成物が得られることが分かる。
（実施例５）
　表５に示すセメント、石灰石微粉末、膨張材Ａからなる膨張性セメント組成物１００部中、ブレーン値が５１４０ｃｍ２／ｇの石灰石微粉末を３０部、膨張材Ａを７部となるように調整した。
　水／膨張性セメント組成物比＝５０％、膨張性セメント組成物／砂比＝１／３のモルタルを２０℃の室内で調製して、長さ変化率と圧縮強度の測定を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表５より、いずれのセメントにおいても、本発明の範囲の膨張性セメント組成物とすることで、従来の膨張材の同添加量で、膨張性をより向上させることができる膨張性セメント組成物が得られていることがわかる。特に、３ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量が６８．５％及び６３．３％であるセメントII及びＶを用いることで、強度発現性と膨張性により優れた膨張性セメント組成物が得られることが分かる。
　本発明の膨張性セメント組成物及びそれを用いたモルタル又はコンクリートは、土木、建築分野等において好適に使用できる。

Claims (7)

  1. 　セメントと膨張材と無機微粉末とを含み、前記セメントと前記膨張材と前記無機微粉末との合計１００質量部に対する、前記無機微粉末の含有量が８～６０質量部である膨張性セメント組成物。
  2. 　材齢７日の活性度指数が８～８５％である請求項１に記載の膨張性セメント組成物。
  3. 　該無機微粉末の粉末度が、ブレーン比表面積で３０００～１００００ｃｍ２／ｇである請求項１又は２に記載の膨張性セメント組成物。
  4. 　該無機微粉末が、石灰石微粉末、フライアッシュ、珪石微粉末の１種又は２種以上である請求項１～３のいずれか１項に記載の膨張性セメント組成物。
  5. 　前記セメントの３ＣａＯ・ＳｉＯ２含有量が６０質量％以上である請求項１～４のいずれか１項に膨張性セメント組成物。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の膨張性セメント組成物を用いてなるモルタル。
  7. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の膨張性セメント組成物を用いてなるコンクリート。
     
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