WO2020170467A1 - 高温環境用セメント組成物、および高温環境用コンクリート - Google Patents

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WO2020170467A1
WO2020170467A1 PCT/JP2019/025993 JP2019025993W WO2020170467A1 WO 2020170467 A1 WO2020170467 A1 WO 2020170467A1 JP 2019025993 W JP2019025993 W JP 2019025993W WO 2020170467 A1 WO2020170467 A1 WO 2020170467A1
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WO
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fly ash
high temperature
mass
temperature environment
concrete
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PCT/JP2019/025993
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Inventor
香奈子 森
多田　克彦
直人 中居
Original Assignee
太平洋セメント株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/08—Flue dust, i.e. fly ash
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present invention relates to a cement composition for high temperature environment and concrete for high temperature environment, which can be used in a high temperature area.
  • “high temperature” means that the annual average temperature is 25° C. or higher.
  • Patent Document 1 discloses a fly ash satisfying all of the following conditions (1) to (4) and a cement composition for high temperature environment containing Portland cement, and a water reducing agent ( R1), a water reducing agent (R2) excluding the water reducing agent (R1), a fine aggregate, a coarse aggregate, and concrete for high temperature environment containing water are proposed.
  • the fly ash has a Blaine specific surface area of 2500 to 6000 cm 2 /g.
  • the mass reduction rate of the fly ash after heating the fly ash at 975 ⁇ 25°C for 15 minutes is 5% by mass or less (3)
  • the content of SiO 2 in the fly ash is 50% by mass or more (4)
  • Fry The mass ratio of (Na 2 O+0.658 ⁇ K 2 O)/(MgO+SO 3 +TiO 2 +P 2 O 5 +MnO) in the ash is 0.2 to 1.0 (however, the chemical formula in the above formula is used).
  • the unit is% by mass.
  • the water reducing agent (R1) is one or more water reducing agents selected from ultra-delaying water reducing agents, delaying type water reducing agents, delaying type AE water reducing agents, and delaying type high performance AE water reducing agents.
  • the concrete for high temperature environment described in Patent Document 1 has a self-shrinkage strain more than that of the conventional concrete containing the cement containing 65 to 75% by mass of blast furnace slag powder, the super-delaying water reducing agent, and the high performance water reducing agent. Although it is small and has the same degree of temperature rise and strength development, further suppression of temperature rise and reduction of cracking are required.
  • the present invention provides a cement composition for high temperature environment and a high temperature environment using the cement composition, which are more improved in the effect of suppressing the temperature rise and the effect of reducing the occurrence of cracks, as compared with the concrete for high temperature environment described in Patent Document 1.
  • the purpose is to provide environmental concrete.
  • the present inventor has conducted intensive studies on a cement composition for high-temperature environment that can achieve the above-mentioned object, and a cement composition for high-temperature environment containing fly ash satisfying a specific condition, and manufactured using the cement composition. It was found that the above-mentioned concrete for high temperature environment can achieve the above-mentioned object, and completed the present invention. That is, the present invention is a cement composition for high temperature environment and a concrete for high temperature environment having the following constitutions.
  • fly ash satisfying all of the following conditions (F1) to (F6) of fly ash and Portland cement,
  • the total content of the fly ash and Portland cement is 100% by mass, and the content of the fly ash is 10 to 50% by mass
  • a cement composition for high temperature environment which is used for concrete defined by the following definition of high temperature environment concrete.
  • the fly ash has a Blaine specific surface area of 2500 to 6000 cm 2 /g.
  • the mass reduction rate of the fly ash after heating the fly ash at 975 ⁇ 25°C for 15 minutes is 5% by mass or less
  • the content of SiO 2 in the fly ash is 50% by mass or more
  • Fry The mass ratio of (Na 2 O+0.658 ⁇ K 2 O)/(MgO+SO 3 +TiO 2 +P 2 O 5 +MnO) in the ash is 0.2 to 1.0 (however, the chemical formula in the above formula is used). The unit is% by mass.)
  • the sphere-equivalent specific surface area of the particles in which iron oxide and amorphous are mixed in the fly ash is 2800 to 11000 cm 2 /cm 3.
  • the sphere-converted specific surface area of the amorphous particles containing Ca (calcium) in the fly ash is 2100 to 22500 cm 2 /cm 3.
  • a cement composition for high temperature environment which further comprises blast furnace slag powder, The cement for high temperature environment according to any one of the above [1] to [4], wherein the content of the blast furnace slag powder is 50 mass% or less, with the total of the blast furnace slag powder, fly ash and Portland cement being 100 mass %. Composition.
  • a cement composition for high-temperature environment which further comprises one or more types of gypsum selected from anhydrous gypsum, hemihydrate gypsum, and dihydrate gypsum, Any of [1] to [5] above, wherein the total content of the gypsum, Portland cement, fly ash, and blast furnace slag powder is 100% by mass, and the content of the gypsum is 2.5% by mass or less in terms of SO 3.
  • a cement composition for high temperature environment according to claim 1.
  • High-temperature environment concrete containing at least the following (Cn1) to (Cn6).
  • (Cn1) Cement composition for high temperature environment according to any one of the above [1] to [6]
  • (Cn2) Super-delaying water reducing agent (R1)
  • (Cn3) Super delay water reducing agent (R1), delay type water reducing agent, delay type AE water reducing agent, and delay type high performance AE water reducing agent, except water reducing agent (R2) (Cn4)
  • the concrete for high temperature environment of the present invention using the cement composition for high temperature environment of the present invention has a higher effect of suppressing a temperature rise and a higher effect of reducing the occurrence of cracks than the concrete described in Patent Document 1.
  • FIG. 6 is a graph showing a relationship between a temperature crack index and a temperature crack occurrence probability.
  • the present invention is a cement composition for high temperature environment and a concrete for high temperature environment using the cement composition for high temperature environment.
  • the present invention will be described in detail separately for a cement composition for high temperature environment and concrete for high temperature environment.
  • the cement composition contains at least fly ash and Portland cement satisfying a specific condition, and the content of the fly ash is 10 to 50 mass based on 100 mass% of the total of fly ash and Portland cement. %.
  • the content of fly ash is preferably 12 to 40% by mass, more preferably 14 to 35% by mass.
  • the high-temperature environment concrete contains at least the above (Cn1) to (Cn6) and has an average annual temperature (environmental temperature) of 25°C or higher (preferably 25.5°C or higher, more preferably 26°C or higher). Concrete used locally.
  • regions having an average annual temperature of 25° C. or higher include tropical and subtropical countries (for example, the Association of Southeast Asian Nations (ASEAN) such as Singapore, Philippines, Vietnam, and Indonesia).
  • Portland cement and fly ash will be described.
  • the Portland cement is selected from ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, moderate heat Portland cement, and low heat Portland cement specified in R 5210 "Portland cement” of Japanese Industrial Standards (hereinafter referred to as "JIS"). At least one selected from the above is included.
  • the above-mentioned Portland cement is preferably ordinary Portland cement and/or early-strength Portland cement because the strength development of the concrete for high temperature environment is improved.
  • fly ash The fly ash satisfies all the following conditions (F1) to (F6).
  • the fly ash has a Blaine specific surface area of 2500 to 6000 cm 2 /g.
  • F2 The mass reduction rate after heating the fly ash at 975 ⁇ 25° C.
  • the content of SiO 2 in the fly ash is 50 mass% or more
  • the mass ratio of (Na 2 O+0.658 ⁇ K 2 O)/(MgO+SO 3 +TiO 2 +P 2 O 5 +MnO) in the fly ash is 0.2 to 1.0 (however, The unit of the chemical formula in the formula is% by mass.)
  • the sphere-equivalent specific surface area of the particles in which iron oxide and amorphous are mixed in the fly ash is 2800 to 11000 cm 2 /cm 3.
  • the sphere-converted specific surface area of the amorphous particles containing Ca in the fly ash is 2100 to 22500 cm 2 /cm 3.
  • (F1) wherein is lower than fly ash Blaine specific surface area of 2500 cm 2 / g, reduces the strength development of the high-temperature environment for concrete, exceeds 6000 cm 2 / g, the self-shrinkage distortion is large high-temperature environment for concrete, In addition to high temperature rise, fly ash having a Blaine specific surface area of more than 6000 cm 2 /g is difficult to obtain.
  • the Blaine specific surface area is preferably 2700 to 5000 cm 2 /g, more preferably 2900 to 4000 cm 2 /g.
  • the mass reduction rate of the fly ash after heating the fly ash at 975 ⁇ 25° C. for 15 minutes exceeds 5 mass %, the strength development of the high-temperature environment concrete deteriorates.
  • the mass reduction rate is preferably 1.0 to 4.5% by mass, more preferably 1.5 to 4.0% by mass from the viewpoint of easy availability and strength development.
  • the SiO 2 content is preferably 51 to 70% by mass, more preferably 52 to 65% by mass from the viewpoint of easy availability and strength development.
  • the spherical equivalent surface area of the particles in which iron oxide and amorphous are mixed is preferably 4000 to 10000 cm 2 /cm 3 , and more preferably 5000 to 10000 cm 2 /cm 3 .
  • the sphere-converted specific surface area of the Ca-containing amorphous particles is preferably 4000 to 20000 cm 2 /cm 3 , more preferably 7000 to 20000 cm 2 /cm 3 .
  • the spherical equivalent surface area of particles in which mullite and amorphous are mixed in fly ash is preferably 1900 to 9500 cm 2 /cm 3 , and more preferably Is 3000 to 9000 cm 2 /cm 3 , and more preferably 4500 to 9000 cm 2 /cm 3 .
  • the Ca-containing amorphous particles in fly ash preferably have a spherical specific surface area of 2100 to 9000 cm 2 /cm 3 , more preferably 3000 to 8500 cm 2 /cm 3 , and further preferably 4500 to 8500 cm 2. /Cm 3 .
  • the BET specific surface area of the fly ash is preferably 1.0 to 8.0 m 2 /g, more preferably 1.2 to 7.8 m 2 /g, and further preferably 1.4 to 7.6 m 2 /g. is there.
  • the BET specific surface area is less than 1.0 m 2 /g, the Blaine specific surface area tends to be less than 2500 cm 2 /g, and the strength development of the high temperature environment concrete deteriorates.
  • the BET specific surface area exceeds 8.0 m 2 /g, the amount of the water reducing agent R2 used in the production of high-temperature environment concrete increases and the cost increases, and the strength development of high-temperature environment concrete tends to decrease. is there.
  • fly ash usually contains 5 to 25 mass% of quartz
  • the lattice volume of quartz in the fly ash used in the present invention is a value determined by Rietveld analysis method, preferably 113. It is 5 to 114.5 ⁇ 3 .
  • the lattice volume of quartz is more preferably 113.6 to 114.4 ⁇ 3 , and further preferably 113.7 to 114.3 ⁇ 3 .
  • Rietveld analysis of quartz in fly ash is based on the X-ray diffraction diagram of fly ash, for example, analysis software (Topas ver. 2.1) manufactured by Bruker, and 331161 (Quartz) as crystal structure data (ICDD number). Perform using. Further, the sphere-converted specific surface area of the quartz particles in fly ash suppresses the temperature rise of concrete and reduces the occurrence of cracks. Therefore, it is preferably 1100 to 12500 cm 2 /cm 3 , and more preferably 2500 to 10000 cm 2 /cm 3. And more preferably 4000 to 10000 cm 2 /cm 3 .
  • the fly ash particles are subjected to the following steps (1) to (4) to obtain (i) particles in which iron oxide and amorphous are mixed, (ii) particles in which mullite and amorphous are mixed, and (iii) Ca. It is classified into five types: amorphous particles not containing, (iv) amorphous particles containing Ca, and (v) quartz particles.
  • Sample Preparation Step This step is a step of mixing fly ash and resin to prepare a cured test piece. By dispersing the fly ash in the resin, the fly ash particles do not overlap with each other, and at the time of particle analysis described later, each particle can be accurately extracted and its characteristic value can be measured.
  • Examples of the resin that is small in shrinkage and does not crack in the curing process include epoxy resin, acrylic resin, polyester resin, and methacrylic resin.
  • the mixing ratio of the resin is preferably 0.8 to 4 in terms of volume ratio to fly ash. Within this range, a plurality of particles can be dispersed without coming into contact with each other, and the cut surface of many particles can be obtained by performing the polishing described below.
  • the polishing device for the imaging surface of the test piece is not particularly limited, and a commonly used polishing device can be used.
  • the abrasive used in the polishing step is not particularly limited, and examples thereof include silicon carbide abrasives, boron carbide abrasives, diamond paste, and alumina powder.
  • the polishing is preferably buffing using alumina powder having a particle size of 0.3 to 3 ⁇ m as an abrasive. Since the image surface has few irregularities, a cross using an argon ion beam is more preferable. Polishing with a section polisher.
  • a vapor deposition film is formed on the surface of the test piece whose image pickup surface has been polished to impart conductivity to the test piece.
  • the test piece is irradiated with an electron beam, but since the fly ash and the resin do not have conductivity, when the backscattered electron image is obtained without forming a vapor deposition film on the test piece, the surface of the test piece is Charged and unable to obtain accurate backscattered electron image. Therefore, a vapor deposition film having conductivity is formed on the surface of the test piece to obtain an accurate backscattered electron image.
  • the vapor deposition film is not particularly limited as long as it can impart conductivity to the surface of the test piece, and examples thereof include carbon, platinum palladium, and gold.
  • the method for forming the vapor deposition film is not particularly limited, and a known method can be used.
  • This step is a step of first obtaining a backscattered electron image (BSE) and a chemical composition of the test piece prepared in the sample preparation step using an electron microscope. Since the electron microscope only needs to be able to measure the backscattered electron image and the chemical composition of a minute region, a scanning electron microscope (SEM), an electron beam microanalyzer (EPMA) or the like can be used. The backscattered electron image is displayed brighter as the average atomic number of the element forming the region is larger.
  • the chemical composition acquisition device include a wavelength dispersive X-ray spectroscope (WDS) and an energy dispersive X-ray spectroscope (EDS).
  • the energy dispersive X-ray spectroscope is preferable. It is a spectroscope (EDS).
  • EDS spectroscope
  • the analysis conditions of the backscattered electron image are preferably set to an accelerating voltage of about 10 to 15 keV, an irradiation current of about 200 to 1000 pA, and an observation magnification of 500 to 2000, because a backscattered electron image with high resolution can be obtained.
  • fly ash particles When performing particle analysis of fly ash, obtain a backscattered electron image of a test piece of fly ash, and a backscattered electron image of fly ash particles and resin, referring to a visual comparison of brightness and a histogram of brightness, fly ash particles And the threshold value of the brightness at which the resin can be separated. Then, using the threshold, binarization processing is performed to extract fly ash particles. A geometrical metric value is measured for each of the extracted fly ash particles.
  • the geometric metric value includes a circularity coefficient, a circle equivalent diameter (a diameter of a circle when the circle has an area equal to the cross-sectional area of the particle), an aspect ratio, and the like.
  • This step is a step of chemically analyzing fly ash particles to grasp the chemical composition of fly ash.
  • the conditions for rapidly obtaining the chemical composition of fly ash with high accuracy using an energy dispersive X-ray spectrometer are as follows: accelerating voltage is about 10 to 15 keV, irradiation current is about 200 to 1000 pA, and analysis time is one analysis point. Set to 5 to 10 seconds for each.
  • the analysis area size is preferably the whole of the individual particles.
  • the order of the chemical analysis and the measurement of the geometric measurement value does not matter. Further, the number of fly ash particles to be measured is preferably 1000 or more, more preferably 2000 or more so as to reduce the error between the chemical analysis and the measurement of the geometric measurement value.
  • the number of X-ray counts per particle is preferably 5000 counts or more, more preferably 10000 counts or more, and further preferably 100000 counts or more.
  • the divided particles at the image edge are stitched together in the analysis and counted as one particle.
  • the cross-sectional area and chemical composition of the particle are acquired as the character of each particle.
  • the sphere-converted specific surface area is calculated according to the following. First, assuming that all of the fly ash particles classified into each of the above classes are spherical, the equivalent circle diameter D is calculated from the cross-sectional area S of the fly ash particles using the following equation (1). Next, the surface area A and volume V of the particles, assuming that the particles are spherical, are calculated from the calculated equivalent circle diameters using the equations (2) and (3). Finally, the sum of the volume and surface area of the fly ash particles of each class is calculated, and the sphere-converted specific surface area S A is calculated using the equation (4).
  • the compaction density of the fly ash calculated by the following method is preferably 1.0 to 1.5 cm 3 /g, It is more preferably 1.05 to 1.45 cm 3 /g, still more preferably 1.1 to 1.4 cm 3 /g.
  • Method of measuring compaction density Using a powder tester PT-D manufactured by Hosokawa Micron Co., while the fly ash was filled in a 100 cm 3 cup, the cup was tapped 180 times for 180 seconds, and then the mass of the fly ash compacted in the cup was measured. Measure and calculate the compaction density.
  • the cement composition for high temperature environment of the present invention may further contain blast furnace slag powder in order to improve long-term strength development of the high temperature environment concrete.
  • the content of the blast furnace slag powder is preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, with the total of the blast furnace slag powder, fly ash and Portland cement being 100% by mass.
  • the blast furnace slag powder exceeds 50% by mass, long-term strength development of the concrete for high temperature environment is deteriorated and self-shrinkage strain is increased.
  • the Blaine specific surface area of the blast furnace slag powder, for inhibition of increase and the temperature increase of the strength development of a high-temperature environment for concrete is preferably 3000 ⁇ 6000cm 2 / g, more preferably 3300 ⁇ 5000cm 2 / g ..
  • the high temperature environment cement composition of the present invention may further contain one or more types of gypsum selected from anhydrous gypsum, hemihydrate gypsum, and dihydrate gypsum because the strength development of high temperature environment concrete is improved.
  • the content of gypsum is 2.5 mass% or less in terms of SO 3 , with the total of gypsum, Portland cement, fly ash, and blast furnace slag powder as 100 mass %.
  • the content of gypsum exceeds 2.5% by mass in terms of SO 3 , the self-shrinkage strain and temperature rise of the concrete for high temperature environment become large.
  • the content of gypsum is preferably 2.2 mass% or less, more preferably 2.0 mass% in terms of SO 3 , with the total of gypsum, Portland cement, fly ash, and blast furnace slag powder as 100 mass %. % Or less, and more preferably 1.6% by mass or less.
  • the gypsum is preferably anhydrous gypsum or dihydrate gypsum because the strength development of high-temperature environment concrete is further improved.
  • the Blaine specific surface area of the gypsum is preferably 3000 to 15000 cm 2 /g, and more preferably 3500 to 13000 cm 2 /g in order to improve the strength development and suppress the temperature rise.
  • the cement composition of the present invention may further contain limestone powder, quartz powder, silica fume and the like as optional constituents.
  • the high-temperature environment concrete of the present invention is a concrete containing the high-temperature environment cement composition, a water reducing agent (R1), a water reducing agent (R2), a fine aggregate, a coarse aggregate, and water.
  • R1 a water reducing agent
  • R2 a water reducing agent
  • the unit amount of the cement composition for high temperature environment is preferably 200 to 550 kg per 1 m 3 of concrete. When the unit amount is within this range, strength development, fluidity, workability and the like are good.
  • the unit amount is more preferably 220 to 520 kg per 1 m 3 of concrete, and further preferably 250 to 480 kg per 1 m 3 of concrete.
  • the water-reducing agent (R1) is different from the delayed water-reducing agent specified in JIS A 6204 “Chemical admixture for concrete” in the environment of 20° C. in the difference in the start time and/or the end time of the concrete for high temperature environment It is a water reducing agent with a large delay time interval.
  • the water reducing component of the water reducing agent (R1) is not particularly limited, and examples thereof include one or more selected from lignin sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid formaldehyde condensate, melamine sulfonic acid formaldehyde condensate, and salts thereof.
  • the water reducing agent (R1) examples include Master Pozzolis 138R (registered trademark) and Master Pozzolith 168R (registered trademark) manufactured by BASF.
  • the water reducing agent (R1) may further contain one or more setting retarders selected from citric acid, tartaric acid, sucrose and the like.
  • the addition amount of the water reducing agent (R1) is preferably 0.1 to 1 part by mass (B ⁇ 0.1 to 1%) with respect to 100 parts by mass of the cement composition for high temperature environment. When the added amount is within the above range, workability of concrete and strength development in the medium to long term are high.
  • the addition amount is more preferably 0.3 to 0.8 parts by mass (B ⁇ 0.3 to 0.8%) with respect to 100 parts by mass of the high temperature environment cement composition.
  • the water reducing agent (R2) is a water reducing agent excluding the water reducing agent (R1), the delayed type water reducing agent, the delayed type AE water reducing agent, and the delayed type high performance AE water reducing agent, and specifically, JIS A 6204 " One or more selected from the standard type water reducing agent, the standard type AE water reducing agent, the high performance water reducing agent, and the standard high performance AE water reducing agent defined in "Chemical admixture for concrete".
  • the water reducing agent (R2) is preferably a high performance water reducing agent.
  • the delayed type water reducing agent, the delayed type AE water reducing agent, and the delayed type high performance AE water reducing agent which are not included in the water reducing agent (R2) are the water reducing agents specified in JIS A 6204 “Chemical admixture for concrete”. is there.
  • the water reducing agent (R2) may be, in terms of a water reducing component, one or more selected from polycarboxylic acids, naphthalene sulfonic acid formaldehyde condensates, melamine sulfonic acid formaldehyde condensates, lignin sulfonic acids, and salts thereof. ..
  • the amount of the water reducing agent (R2) added is preferably 0.1 to 4 parts by mass (B ⁇ 0.1 to 4%) with respect to 100 parts by mass of the high temperature environment cement composition.
  • the addition amount is more preferably 0.3 to 3 parts by mass (B ⁇ 0.3 to 3%), further preferably 0.5 to 2 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the cement composition for high temperature environment. Part (B ⁇ 0.5 to 2%).
  • the fine aggregate includes one or more selected from river sand, mountain sand, land sand, sea sand, crushed sand, silica sand, slag fine aggregate, and lightweight fine aggregate.
  • the unit amount of the fine aggregate is preferably 600 to 900 kg per 1 m 3 of concrete. When the unit amount is within this range, the fluidity and workability of the concrete for high temperature environment are good.
  • the unit amount is more preferably 650 to 850 kg per 1 m 3 of concrete.
  • the coarse aggregate includes one or more selected from gravel, crushed stone, coarse slag aggregate, and lightweight coarse aggregate.
  • recycled aggregate can be used in addition to the natural aggregate, as in the fine aggregate.
  • the unit amount of the coarse aggregate is preferably 900 to 1130 kg per 1 m 3 of concrete. When the unit amount is within this range, the fluidity and workability of the concrete for high temperature environment are good.
  • the unit amount is more preferably 950 to 1080 kg per 1 m 3 of concrete.
  • the unit amount of water is preferably 100 to 200 kg per 1 m 3 of concrete. When the unit amount is within this range, the fluidity and workability of the concrete for high temperature environment are good. The unit amount is more preferably 130 to 180 kg per 1 m 3 of concrete.
  • the concrete for high temperature environment of the present invention can contain an expansive material and/or a shrinkage reducing agent in order to suppress shrinkage cracks in addition to the above essential constituent components.
  • a setting retarder may be further contained in order to improve the workability of the high-temperature environment concrete and ensure the flow time. Further, in order to suppress excessive air entrainment in the high-temperature environment concrete, an air amount adjusting agent may be included.
  • Table 2 shows the materials used in the test.
  • FA1 to 8 in Tables 3 and 4 satisfy all the conditions (F1) to (F6), but FA9 to 14 do not satisfy any of the conditions (F1) to (F6).
  • FA1 does not satisfy the condition (F7)
  • FA2 does not satisfy the condition (F8)
  • FA3 to 6 satisfy all the conditions (F1) to (F8).
  • the sphere-converted specific surface area of the quartz particles in FA7 is 16000 cm 2 /cm 3, which is outside the range of 1100 to 12500 cm 2 /cm 3 described in paragraph 0021.
  • FA8 does not satisfy the above condition (F9).
  • FA13 and FA14 satisfy all the conditions (1) to (4) described in Patent Document 1, but do not satisfy the conditions (F6) and (F5) in the present invention, respectively.
  • Table 6 shows the mix of concrete used in the test.
  • test of self-shrinkage strain, simple heat insulation temperature rise, and compressive strength (1) Test method As shown in FIG. 1, the simple heat insulation test container used for the test of the simple heat insulation temperature rise is styrofoam. A container in which an internal space having a length of 400 mm, a width of 400 mm, and a height of 400 mm is formed by using a heat insulating material and a concrete panel having a thickness of 12 mm so that it can be easily removed from the mold after the test. Then, as shown in FIG. 2B, the supporting steel material to which the embedded strain gauge with a temperature measuring function shown in FIG. 2A was attached was set up at the center of the internal space.
  • the compounding amount of the water reducing agent R2 in the concrete (No. 1) of Test Example 8 was B ⁇ 1.5% instead of B ⁇ 1.35%.
  • Test Example 1 using the cement composition for high temperature environment of the present invention In the concrete for high temperature environment of the present invention of ⁇ 8 and 15 to 19, it is as small as ⁇ 85 ⁇ 10 ⁇ 6 to ⁇ 112 ⁇ 10 ⁇ 6 .
  • the content of is 30% by mass, which is the same as the cement compositions of Comparative Examples 7 and 8.) of Test Examples 29 to 33 using the cement composition for high temperature environment of the present invention of the present invention.
  • the concrete for high temperature environment of the present invention has a small value of 24-26°C.
  • the ages of 28 days, 56 days and 91 days were 41 to 42 MPa and 45 to 48 MPa, respectively.
  • And 52 to 54 MPa which were equivalent.
  • the temperature crack index is the tensile strength of concrete against the stress generated in the concrete member (stress caused by temperature change due to self-contraction and heat of hydration accompanying cement hydration reaction; value at age t). It is the ratio of (value at age t) (tensile strength of concrete/temperature stress at age t) and is an index of the probability of occurrence of temperature cracks in concrete. As shown in FIG. 3, the larger the temperature crack index, the lower the probability of occurrence of temperature cracks, the higher the crack resistance, and the less likely cracks will occur. The results of these calculations are shown in Table 9.
  • the crack index of Test Examples 13, 14, 20 to 22, and 25 to 28 is 1.0 or less. Therefore, based on FIG. 3, the temperature crack occurrence probability of these Test Examples is 50%.
  • the crack index of the high-temperature environment concrete (Test Examples 1 to 6, 23, 24) of the present invention is 1.1 or more, so that the temperature crack occurrence probability of the high-temperature environment concrete of the present invention is high. It is as low as 35% or less, and cracks are less likely to occur.

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Abstract

本発明は、下記（Ｆ１）～（Ｆ６）のフライアッシュの条件を全て満たすフライアッシュと、ポルトランドセメントを少なくとも含み、該フライアッシュとポルトランドセメントの合計を１００質量％として、該フライアッシュの含有率が１０～５０質量％である、高温環境用セメント組成物である。 （Ｆ１）フライアッシュのブレーン比表面積が２５００～６０００ｃｍ２／ｇ（Ｆ２）フライアッシュを９７５±２５℃で１５分間加熱した後の、フライアッシュの質量減少率が５質量％以下 （Ｆ３）フライアッシュ中のＳｉＯ２の含有率が５０質量％以上 （Ｆ４）フライアッシュ中の(Na２O+0.658×K２O)／(MgO+SO３+TiO２+P２O５+MnO)の質量比が０．２～１．０（ただし、前記式中の化学式の単位は質量％である。） （Ｆ５）フライアッシュ中の、酸化鉄と非晶質が混在した粒子の球換算比表面積が２８００～１１０００ｃｍ２／ｃｍ３ （Ｆ６）フライアッシュ中の、Ｃａを含む非晶質粒子の球換算比表面積が２１００～２２５０ ０ｃｍ２／ｃｍ３

Description

高温環境用セメント組成物、および高温環境用コンクリート
　本発明は、気温が高い地域で使用できる高温環境用セメント組成物と高温環境用コンクリートに関する。なお、本明細書において「気温が高い」とは、年平均気温が２５℃以上を意味する。
　熱帯および亜熱帯等の気温が高い地域では、以下の特性がコンクリートに要求されることが多い。
(i）コンクリート内部の温度上昇は７０℃以下であること。
(ii）高温下においてもコンクリートの作業性が、一定時間確保できること。
　そして、これらの要求特性を満たすコンクリートとして、特許文献１は、下記（１）～（４）の条件を全て満たすフライアッシュ、およびポルトランドセメントを含む高温環境用セメント組成物と、下記の減水剤（Ｒ１）、該減水剤（Ｒ１）を除く減水剤（Ｒ２）、細骨材、粗骨材、および水を含む高温環境用コンクリートを提案する。
　（１）フライアッシュのブレーン比表面積が２５００～６０００ｃｍ２／ｇ
　（２）フライアッシュを９７５±２５℃で１５分間加熱した後の、フライアッシュの質量減少率が５質量％以下
　（３）フライアッシュ中のＳｉＯ２の含有率が５０質量％以上
　（４）フライアッシュ中の(Na２O+0.658×K２O)／(MgO+SO３+TiO２+P２O５+MnO)の質量比が０．２～１．０（ただし、前記式中の化学式の単位は質量％である。）
　また、減水剤（Ｒ１）は、超遅延性減水剤、遅延形減水剤、遅延形ＡＥ減水剤、および遅延形高性能ＡＥ減水剤から選ばれる１種以上の減水剤である。
　そして、特許文献１に記載の高温環境用コンクリートは、高炉スラグ粉末を６５～７５質量％含むセメント、超遅延性減水剤、および高性能減水剤を含有する従来のコンクリートよりも、自己収縮ひずみが小さく、温度上昇および強度発現性は同程度であるが、更なる温度上昇の抑制やひび割れ発生の低減などが求められている。
再公表２０１８－０４７２３０号公報
　したがって、本発明は、特許文献１に記載の高温環境用コンクリートと比べ、温度上昇の抑制効果や、ひび割れ発生の低減効果がさらに向上した高温環境用セメント組成物および該セメント組成物を用いた高温環境用コンクリートを提供することを目的とする。
　そこで、本発明者は、前記目的を達成できる高温環境用セメント組成物等を鋭意検討したところ、特定の条件を満たすフライアッシュを含む高温環境用セメント組成物と、該セメント組成物を用いて製造した高温環境用コンクリートは、前記目的を達成できることを見い出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は以下の構成を有する高温環境用セメント組成物と高温環境用コンクリートである。
［１］下記（Ｆ１）～（Ｆ６）のフライアッシュの条件を全て満たすフライアッシュと、ポルトランドセメントを少なくとも含み、
　該フライアッシュとポルトランドセメントの合計を１００質量％として、該フライアッシュの含有率が１０～５０質量％であって、
下記高温環境用コンクリートの定義により定義されたコンクリートに用いる、高温環境用セメント組成物。
［フライアッシュの条件］
　（Ｆ１）フライアッシュのブレーン比表面積が２５００～６０００ｃｍ２／ｇ
　（Ｆ２）フライアッシュを９７５±２５℃で１５分間加熱した後の、フライアッシュの質量減少率が５質量％以下
　（Ｆ３）フライアッシュ中のＳｉＯ２の含有率が５０質量％以上
　（Ｆ４）フライアッシュ中の(Na２O+0.658×K２O)／(MgO+SO３+TiO２+P２O５+MnO)の質量比が０．２～１．０（ただし、前記式中の化学式の単位は質量％である。）
　（Ｆ５）フライアッシュ中の、酸化鉄と非晶質が混在した粒子の球換算比表面積が２８００～１１０００ｃｍ２／ｃｍ３
　（Ｆ６）フライアッシュ中の、Ｃａ（カルシウム）を含む非晶質粒子の球換算比表面積が２１００～２２５００ｃｍ２／ｃｍ３
［高温環境用コンクリートの定義］
　下記（Ｃｎ１）～（Ｃｎ６）を少なくとも含み、年平均気温（環境温度）が２５℃以上の地域で用いられるコンクリート。
　（Ｃｎ１）高温環境用セメント組成物
　（Ｃｎ２）超遅延性減水剤（Ｒ１）
　（Ｃｎ３）超遅延性減水剤（Ｒ１）、遅延形減水剤、遅延形ＡＥ減水剤、および遅延形高性能ＡＥ減水剤を除く、減水剤（Ｒ２）
　（Ｃｎ４）細骨材
　（Ｃｎ５）粗骨材
　（Ｃｎ６）水
［２］前記フライアッシュが、さらに下記（Ｆ７）の条件を満たす、前記［１］に記載の高温環境用セメント組成物。
　（Ｆ７）フライアッシュ中の、ムライトと非晶質が混在した粒子の球換算比表面積が１９００～９５００ｃｍ２／ｃｍ３
［３］前記フライアッシュが、さらに下記（Ｆ８）の条件を満たす、前記［１］または［２］に記載の高温環境用セメント組成物。
　（Ｆ８）フライアッシュ中の、Ｃａを含まない非晶質粒子の球換算比表面積が２１００～９０００ｃｍ２／ｃｍ３
［４］前記フライアッシュが、さらに下記（Ｆ９）の条件を満たす、前記［１］～［３］のいずれかに記載の高温環境用セメント組成物。
　（Ｆ９）フライアッシュのＢＥＴ比表面積が１．０～８．０ｍ２／ｇ
［５］さらに、高炉スラグ粉末を含む高温環境用セメント組成物であって、
高炉スラグ粉末、フライアッシュ、およびポルトランドセメントの合計を１００質量％として、高炉スラグ粉末の含有率が５０質量％以下である、前記［１］～［４］のいずれかに記載の高温環境用セメント組成物。
［６］さらに、無水石膏、半水石膏、および２水石膏から選ばれる１種以上の石膏を含む高温環境用セメント組成物であって、
該石膏、ポルトランドセメント、フライアッシュ、および高炉スラグ粉末の合計を１００質量％として、該石膏の含有率がＳＯ３換算で２．５質量％以下である、前記［１］～［５］のいずれかに記載の高温環境用セメント組成物。
［７］下記（Ｃｎ１）～（Ｃｎ６）を少なくとも含む、高温環境用コンクリート。
　（Ｃｎ１）前記［１］～［６］のいずれかに記載の高温環境用セメント組成物
　（Ｃｎ２）超遅延性減水剤（Ｒ１）
　（Ｃｎ３）超遅延性減水剤（Ｒ１）、遅延形減水剤、遅延形ＡＥ減水剤、および遅延形高性能ＡＥ減水剤を除く、減水剤（Ｒ２）
　（Ｃｎ４）細骨材
　（Ｃｎ５）粗骨材
　（Ｃｎ６）水
　本発明の高温環境用セメント組成物を用いた本発明の高温環境用コンクリートは、特許文献１に記載のコンクリートに比べ、温度上昇の抑制効果、および、ひび割れ発生の低減効果が高い。
コンクリートを打設した状態の簡易断熱試験用容器を示す図（図中の数値の単位はｍｍ）である。 （ａ）は埋込型ひずみ計を支持した支持鋼材を示し、（ｂ）は該支持鋼材を簡易断熱試験用容器に設置する様子を示す図である。 温度ひび割れ指数と、温度ひび割れ発生確率との間の関係を示すグラフである。
　本発明は、前記のとおり、高温環境用セメント組成物と、該高温環境用セメント組成物を用いた高温環境用コンクリートである。以下、本発明について、高温環境用セメント組成物と、高温環境用コンクリートに分けて詳細に説明する。
１．高温環境用セメント組成物
　該セメント組成物は、特定の条件を満たすフライアッシュとポルトランドセメントを少なくとも含み、該フライアッシュの含有率は、フライアッシュとポルトランドセメントの合計を１００質量％として１０～５０質量％である。フライアッシュの含有率が１０質量％未満では、高温環境用コンクリートの自己収縮ひずみが大きく、また、その温度上昇は高くなり、５０質量％を越えると、高温環境用コンクリートの強度発現性が低下する。なお、フライアッシュの含有率は、好ましくは１２～４０質量％、より好ましくは１４～３５質量％である。
　なお、前記高温環境用コンクリートとは、前記（Ｃｎ１）～（Ｃｎ６）を少なくとも含み、年平均気温（環境温度）が２５℃以上（好ましくは２５．５℃以上、より好ましくは２６℃以上）の地域で用いられるコンクリートをいう。年平均気温が２５℃以上の地域としては、熱帯および亜熱帯の国（例えば、シンガポール、フィリピン、ベトナム、インドネシア等の東南アジア諸国連合（ＡＳＥＡＮ））が挙げられる。
　次に、ポルトランドセメントとフライアッシュについて説明する。
（i）ポルトランドセメント
　該ポルトランドセメントは、日本工業規格（以下「ＪＩＳ」という。）のＲ　５２１０「ポルトランドセメント」に規定する普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、および低熱ポルトランドセメントから選ばれる１種以上が挙げられる。これらの中でも、前記ポルトランドセメントは、高温環境用コンクリートの強度発現性が向上するため、好ましくは、普通ポルトランドセメントおよび／または早強ポルトランドセメントである。
（ii）フライアッシュ
　該フライアッシュは、下記（Ｆ１）～（Ｆ６）の条件を全て満たす。
　（Ｆ１）フライアッシュのブレーン比表面積が２５００～６０００ｃｍ２／ｇ
　（Ｆ２）フライアッシュを９７５±２５℃で１５分間加熱した後の質量減少率が５質量％以下
　（Ｆ３）フライアッシュ中のＳｉＯ２の含有率が５０質量％以上、
　（Ｆ４）フライアッシュ中の(Na２O+0.658×K２O)／(MgO+SO３+TiO２+P２O５+MnO)の質量比が０．２～１．０（ただし、前記式中の化学式の単位は質量％である。）
　（Ｆ５）フライアッシュ中の、酸化鉄と非晶質が混在した粒子の球換算比表面積が２８００～１１０００ｃｍ２／ｃｍ３
　（Ｆ６）フライアッシュ中の、Ｃａを含む非晶質粒子の球換算比表面積が２１００～２２５００ｃｍ２／ｃｍ３
　前記（Ｆ１）～（Ｆ６）に記載の数値範囲に限定したのは、以下の理由からである。
（Ｆ１）：前記フライアッシュのブレーン比表面積が２５００ｃｍ２／ｇ未満では、高温環境用コンクリートの強度発現性が低下し、６０００ｃｍ２／ｇを越えると、高温環境用コンクリートの自己収縮ひずみが大きく、また、温度上昇が高いほか、ブレーン比表面積が６０００ｃｍ２／ｇを越えるフライアッシュは入手が困難である。なお、該ブレーン比表面積は、好ましくは２７００～５０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２９００～４０００ｃｍ２／ｇである。
（Ｆ２）：前記フライアッシュを９７５±２５℃で１５分間加熱した後の、フライアッシュの質量減少率が５質量％を越えると、高温環境用コンクリートの強度発現性が低下する。なお、該質量減少率は、入手の容易性や強度発現性から、好ましくは１．０～４．５質量％、より好ましくは１．５～４．０質量％である。
　（Ｆ３）前記フライアッシュのＳｉＯ２の含有率が５０質量％未満では、高温環境用コンクリートの強度発現性が低下する。なお、該ＳｉＯ２の含有率は、入手の容易性や強度発現性から、好ましくは５１～７０質量％、より好ましくは５２～６５質量％である。
　（Ｆ４）：前記フライアッシュ中の(Na２O+0.658×K２O)／(MgO+SO３+TiO２+P２O５+MnO)の質量比が０．２未満では、高温環境用コンクリートの環境温度が高くなった場合(例えば、２７℃以上の場合)に強度発現性が低下し、１．０を越えると高温環境用コンクリートの環境温度が高くなった場合（例えば、２７℃以上の場合）に自己収縮ひずみと温度上昇が大きくなる。なお、該比は、好ましくは０．２５～０．８、より好ましくは０．２８～０．７、さらに好ましくは０．３～０．６である。
　（Ｆ５）：前記ライアッシュ中の、酸化鉄と非晶質が混在した粒子の球換算比表面積が２８００～１１０００ｃｍ２／ｃｍ３の範囲外では、コンクリートの温度上昇の抑制やひび割れ発生の低減等が困難になる。なお、該酸化鉄と非晶質が混在した粒子の球換算比表面積は、好ましくは４０００～１００００ｃｍ２／ｃｍ３、より好ましくは５０００～１００００ｃｍ２／ｃｍ３である。
　（Ｆ６）：前記フライアッシュ中の、Ｃａを含む非晶質粒子の球換算比表面積が２１００～２２５００ｃｍ２／ｃｍ３の範囲外では、コンクリートの温度上昇の低減やひび割れ発生の低減等が困難になる。なお、該Ｃａを含む非晶質粒子の球換算比表面積は、好ましくは４０００～２００００ｃｍ２／ｃｍ３、より好ましくは７０００～２００００ｃｍ２／ｃｍ３である。
　そのほか、コンクリートの温度上昇を抑制し、ひび割れ発生が低減するため、フライアッシュ中の、ムライトと非晶質が混在した粒子の球換算比表面積は、好ましくは１９００～９５００ｃｍ２／ｃｍ３、より好ましくは３０００～９０００ｃｍ２／ｃｍ３、さらに好ましくは４５００～９０００ｃｍ２／ｃｍ３である。また、フライアッシュ中の、Ｃａを含まない非晶質粒子の球換算比表面積は、好ましくは２１００～９０００ｃｍ２／ｃｍ３、より好ましくは３０００～８５００ｃｍ２／ｃｍ３、さらに好ましくは４５００～８５００ｃｍ２／ｃｍ３である。
　前記フライアッシュのＢＥＴ比表面積は、好ましくは１．０～８．０ｍ２／ｇ、より好ましくは１．２～７．８ｍ２／ｇ、さらに好ましくは１．４～７．６ｍ２／ｇである。該ＢＥＴ比表面積が１．０ｍ２／ｇ未満では、ブレーン比表面積が２５００ｃｍ２／ｇ未満になりやすく、高温環境用コンクリートの強度発現性が低下する。該ＢＥＴ比表面積が８．０ｍ２／ｇを超えると、高温環境用コンクリートの製造において減水剤Ｒ２の使用量が増加しコスト高になるほか、高温環境用コンクリートの強度発現性が低下する傾向にある。
　また、フライアッシュは、通常、石英を５～２５質量％含むものであり、本発明で用いるフライアッシュ中の石英の格子体積は、リートベルト解析法を用いて求めた値で、好ましくは１１３．５～１１４．５Å３である。石英の格子体積が前記範囲にあれば、高温環境用コンクリートの環境温度が高くなった場合(例えば、２７℃以上の場合)に自己収縮ひずみと温度上昇をさらに抑制できる。なお、石英の格子体積は、より好ましくは１１３．６～１１４．４Å３、さらに好ましくは１１３．７～１１４．３Å３である。フライアッシュ中の石英のリートベルト解析は、フライアッシュのＸ線回折図に基づき、例えば、Bruker社製の解析ソフト(Topas ver. 2.1)、および結晶構造データ（ICDD number）として331161(Quartz)を用いて行う。
　また、フライアッシュ中の石英粒子の球換算比表面積は、コンクリートの温度上昇を抑制し、ひび割れ発生が低減するため、好ましくは１１００～１２５００ｃｍ２／ｃｍ３、より好ましくは２５００～１００００ｃｍ２／ｃｍ３、さらに好ましくは４０００～１００００ｃｍ２／ｃｍ３である。
　フライアッシュ粒子は、下記（１）～（４）の工程を経て、（i）酸化鉄と非晶質が混在した粒子、(ii）ムライトと非晶質が混在した粒子、(iii) Ｃａを含まない非晶質粒子、（iv）Ｃａを含む非晶質粒子、(v）石英粒子の５種類に分類する。
（１）試料の調製工程
　該工程は、フライアッシュと樹脂を混合し、硬化した試験片を調整する工程である。フライアッシュを樹脂に分散させることにより、フライアッシュ粒子が重なり合うことはなく、後述する粒子解析時に、粒子一つ一つを的確に抽出して、その特性値を計測できる。
　前記樹脂は、硬化過程において収縮が小さく、ひび割れが生じない樹脂として、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、およびメタクリル系樹脂等が挙げられる。該樹脂の混合割合は、好ましくは、フライアッシュに対する体積比で０．８～４である。この範囲にあれば、複数の粒子が接触することなく分散し、また、後述する研磨を実施して、多くの粒子の切断面を取得できる。
　次に、硬化した試験片の撮像面を研磨する。撮像面に凹凸ができたり、粒子の切断面が十分に現れないと、粒子の粒径や形状を正確に測定できず、後述する粒子解析の精度が低下する。
　試験片の撮像面の研磨装置は、特に限定されず、通常用いられる研磨装置が使用できる。また、研磨工程で使用する研磨材は、特に限定されず、シリコンカーバイト研磨材、ボロンカーバイト研磨材、ダイヤモンドペースト、およびアルミナ粉末が挙げられる。また、前記研磨は、好ましくは、粒径０．３～３μｍのアルミナ粉末等を研磨材として用いたバフ研磨であり、像面に凹凸が少ないことから、より好ましくはアルゴンイオンビームを用いたクロスセクションポリッシャ－による研磨である。
　最後に、撮像面を研磨した試験片の表面に蒸着膜を形成して、試験片に導電性を付与する。後述する粒子解析において、試験片に電子線を照射するが、フライアッシュと樹脂は導電性を有しないため、試験片に蒸着膜を形成せずに反射電子像を取得すると、試験片の表面が帯電して、正確な反射電子像を取得できない。そこで、試験片の表面に導電性を有する蒸着膜を形成して、正確な反射電子像を取得する。
　前記蒸着膜は、試験片の表面に導電性を付与できれば特に限定されず、例えば、炭素、白金パラジウム、および金等が挙げられる。また、蒸着膜の形成方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。
（２）フライアッシュの粒子解析工程
　該工程は、まず、前記の試料の調製工程で調製した試験片を、電子顕微鏡を用いて反射電子像（ＢＳＥ）と化学組成を取得する工程である。電子顕微鏡は、反射電子像や微小領域の化学組成を測定できればよいから、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）等が使用できる。反射電子像は、その領域を構成する元素の平均原子番号が大きいほど明るく表示される。化学組成の取得装置は、波長分散型Ｘ線分光器（ＷＤＳ）やエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）が挙げられるが、短時間で化学組成を取得できるため、好ましくはエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）である。
　反射電子像の解析条件は、解像度の高い反射電子像が取得できるため、好ましくは、加速電圧は１０～１５ｋｅＶ程度、照射電流は２００～１０００ｐＡ程度、観察倍率は５００～２０００倍に設定する。
　フライアッシュの粒子解析を行うにあたり、フライアッシュの試験片について反射電子像を得て、フライアッシュ粒子と樹脂の反射電子像の、目視による輝度の比較や輝度のヒストグラムを参考にして、フライアッシュ粒子と樹脂を分離できる輝度の閾値を決定する。そして、該閾値を用いて、２値化処理してフライアッシュ粒子を抽出する。この抽出されたフライアッシュ粒子に対して、粒子ごとに幾何学的計量値を測定する。幾何学的計量値は、円形度係数、円相当径（その粒子の断面積と等しい面積を有する円としたときの円の直径）、およびアスペクト比などが挙げられる。
（３）フライアッシュ粒子の化学分析工程
　該工程は、フライアッシュ粒子を化学分析して、フライアッシュの化学組成を把握する工程である。エネルギー分散型Ｘ線分光器を用いて、フライアッシュの化学組成を高い精度で迅速に取得する条件は、加速電圧は１０～１５ｋｅＶ程度、照射電流は２００～１０００ｐＡ程度、および分析時間は１分析点につき５～１０秒に設定する。分析領域径は、好ましくは個々の粒子の全体とする。
　なお、前記化学分析と幾何学的計量値の測定の順序は問わない。また、測定対象のフライアッシュ粒子の数は、化学分析と幾何学的計量値の測定の誤差を小さくするため、好ましくは１０００粒以上、より好ましくは２０００粒以上である。また、1粒子あたりのＸ線カウント数は、好ましくは５０００カウント以上、より好ましくは１００００カウント以上、さらに好ましくは１０００００カウント以上である。粒子解析における画像処理の都合上、画像端部の分割された粒子は、解析上でつなぎ合わせて、1つの粒子としてカウントする。また、粒子解析では、粒子ごとのキャラクターとして、粒子の断面積と化学組成を取得する。
（４）フライアッシュ粒子のクラス分類工程
　該工程は、フライアッシュ粒子の前記化学組成と、表１に示すフライアッシュ粒子の化学組成の閾値を用いて、（i）酸化鉄と非晶質が混在した粒子、(ii）ムライトと非晶質が混在した粒子、(iii)Ｃａを含まない非晶質粒子、（iv）Ｃａを含む非晶質粒子、(v）石英粒子、のいずれかのクラスにフライアッシュ粒子を分類する工程である。なお、クラス分類に供するフライアッシュ粒子の抽出、化学分析、および幾何学的計量値の算出は、電子顕微鏡に付属する粒子解析ソフトを用いれば、自動的に測定でき簡便である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　球換算比表面積は下記に従い算出する。
　まず、前記各クラスに分類したフライアッシュ粒子ごとに、粒子がすべて球状と仮定して、フライアッシュ粒子の断面積Ｓから下記(1)式を用いて円相当径Ｄを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　次に、前記算出した円相当径から、粒子が球状と仮定したときの、粒子の表面積Ａと体積Ｖを（２）式および（３）式を用いて算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
　最後に、各クラスのフライアッシュ粒子の体積と表面積の総和を算出し、（４）式を用いて球換算比表面積ＳＡを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
　高温環境用コンクリートの流動性の向上や自己収縮ひずみの抑制のために、さらに下記の方法で測定して算出したフライアッシュの締め固め密度は、好ましくは１．０～１．５ｃｍ３／ｇ、より好ましくは１．０５～１．４５ｃｍ３／ｇ、さらに好ましくは１．１～１．４ｃｍ３／ｇである。
［締め固め密度の測定方法］
　ホソカワミクロン社製のパウダーテスターPT-Dを用いて、フライアッシュを１００ｃｍ３のカップ内に充填しながら、該カップを１８０秒間で１８０回タッピングした後、該カップ内で締め固まったフライアッシュの質量を測定し、締め固め密度を算出する。
　本発明の高温環境用セメント組成物は、高温環境用コンクリートの長期の強度発現性が向上するために、さらに高炉スラグ粉末を含んでもよい。高炉スラグ粉末の含有率は、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、およびポルトランドセメントの合計を１００質量％として、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４５質量％以下である。高炉スラグ粉末が５０質量％を越えると、高温環境用コンクリートの長期の強度発現性が低下するほか、自己収縮ひずみが大きくなる。
　なお、前記高炉スラグ粉末のブレーン比表面積は、高温環境用コンクリートの強度発現性の向上や温度上昇の抑制のため、好ましくは３０００～６０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３３００～５０００ｃｍ２／ｇである。
　本発明の高温環境用セメント組成物は、高温環境用コンクリートの強度発現性が向上するため、さらに無水石膏、半水石膏、および２水石膏から選ばれる１種以上の石膏を含んでもよい。石膏の含有率は、石膏、ポルトランドセメント、フライアッシュ、および高炉スラグ粉末の合計を１００質量％として、ＳＯ３換算で２．５質量％以下である。石膏の含有率がＳＯ３換算で２．５質量％を越えると、高温環境用コンクリートの自己収縮ひずみと温度上昇が大きくなる。なお、前記石膏の含有率は、石膏、ポルトランドセメント、フライアッシュ、および高炉スラグ粉末の合計を１００質量％として、ＳＯ３換算で、好ましくは２．２質量％以下、より好ましくは２．０質量％以下、さらに好ましくは１．６質量％以下である。
　前記石膏は、高温環境用コンクリートの強度発現性がより向上するため、好ましくは無水石膏または２水石膏である。また、石膏のブレーン比表面積は、強度発現性の向上や温度上昇の抑制のため、好ましくは３０００～１５０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは３５００～１３０００ｃｍ２／ｇである。
　なお、本発明のセメント組成物は、さらに任意の構成成分として、石灰石粉末、石英粉末、およびシリカフューム等を含むことができる。
２．高温環境用コンクリート
　次に、本発明の高温環境用コンクリートについて説明する。
　本発明の高温環境用コンクリートは、前記高温環境用セメント組成物、減水剤（Ｒ１）、減水剤（Ｒ２）、細骨材、粗骨材、および水を含むコンクリートである。以下に、高温環境用コンクリートの前記各構成材料について説明する。
（Ｃｎ１）：高温環境用セメント組成物
　該高温環境用セメント組成物の単位量は、好ましくはコンクリート１ｍ３あたり２００～５５０ｋｇである。該単位量がこの範囲にあれば、強度発現性、流動性、およびワーカビリティー等が良好である。なお、該単位量は、より好ましくはコンクリート１ｍ３あたり２２０～５２０ｋｇ、さらに好ましくはコンクリート１ｍ３あたり２５０～４８０ｋｇである。
（Ｃｎ２）：超遅延性減水剤（Ｒ１）
　該減水剤（Ｒ１）は、ＪＩＳ　Ａ　６２０４「コンクリート用化学混和剤」に規定する遅延形減水剤よりも、２０℃の環境において、前記高温環境用コンクリートの始発時間および／または終結時間の差分（遅延時間の間隔）が大きい減水剤である。
　減水剤（Ｒ１）の減水成分は特に制限されず、例えば、リグニンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、およびこれらの塩から選ばれる１種以上が挙げられる。減水剤（Ｒ１）は、具体的には、ＢＡＳＦ社製のマスターポゾリス１３８Ｒ（登録商標）や、マスターポゾリス１６８Ｒ（登録商標）等が挙げられる。また、減水剤（Ｒ１）は、前記減水成分に加えて、さらにクエン酸、酒石酸、およびショ糖等から選ばれる１種以上の凝結遅延剤を含んでもよい。
　減水剤（Ｒ１）の添加量は、前記高温環境用セメント組成物１００質量部に対し、好ましくは０．１～１質量部（Ｂ×０．１～１％）である。該添加量が前記範囲内にあれば、コンクリートの作業性や中長期の強度発現性が高い。なお、該添加量は、前記高温環境用セメント組成物１００質量部に対し、より好ましくは０．３～０．８質量部（Ｂ×０．３～０．８％）である。
（Ｃｎ３）：減水剤（Ｒ２）
　該減水剤（Ｒ２）は、前記減水剤（Ｒ１）、遅延形減水剤、遅延形ＡＥ減水剤、および遅延形高性能ＡＥ減水剤を除く減水剤であり、具体的には、ＪＩＳ　Ａ　６２０４「コンクリート用化学混和剤」に規定する標準形減水剤、標準形ＡＥ減水剤、高性能減水剤、および標準形高性能ＡＥ減水剤から選ばれる１種以上が挙げられる。これらの中でも、減水剤（Ｒ２）は、好ましくは高性能減水剤である。
　なお、減水剤（Ｒ２）に含まれない、前記遅延形減水剤、遅延形ＡＥ減水剤、および遅延形高性能ＡＥ減水剤は、ＪＩＳ　Ａ　６２０４「コンクリート用化学混和剤」に規定する減水剤である。
　また、減水剤（Ｒ２）は、減水成分で表わせば、ポリカルボン酸、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、リグニンスルホン酸、およびこれらの塩から選ばれる１種以上が挙げられる。
　減水剤（Ｒ２）の添加量は、前記高温環境用セメント組成物１００質量部に対し、好ましくは０．１～４質量部（Ｂ×０．１～４％）である。該添加量が前記範囲内であれば、コンクリートの作業性や中長期の強度発現性が良好である。なお、該添加量は、前記高温環境用セメント組成物１００質量部に対し、より好ましくは０．３～３質量部（Ｂ×０．３～３％）、さらに好ましくは０．５～２質量部（Ｂ×０．５～２％）である。
（Ｃｎ４）細骨材
　該細骨材は、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、硅砂、スラグ細骨材、および軽量細骨材から選ばれる１種以上が挙げられる。また、細骨材は天然骨材のほか、再生骨材を用いることができる。
　前記細骨材の単位量は、コンクリート１ｍ３あたり、好ましくは６００～９００ｋｇである。該単位量がこの範囲にあれば、高温環境用コンクリートの流動性およびワーカビリティー等が良好である。なお、該単位量は、コンクリート１ｍ３あたり、より好ましくは６５０～８５０ｋｇである。
（Ｃｎ５）：粗骨材
　該粗骨材は、砂利、砕石、スラグ粗骨材、および軽量粗骨材から選ばれる１種以上が挙げられる。また、粗骨材は、前記細骨材と同様に、天然骨材のほか再生骨材を用いることができる。
　前記粗骨材の単位量は、コンクリート１ｍ３あたり、好ましくは９００～１１３０ｋｇである。該単位量がこの範囲にあれば、高温環境用コンクリートの流動性およびワーカビリティー等が良好である。なお、該単位量は、コンクリート１ｍ３あたり、より好ましくは９５０～１０８０ｋｇである。
（Ｃｎ６）：水
　該水は、高温環境用コンクリートの強度や流動性等の物性に悪影響を与えない水であれば用いることができ、例えば、上水道水、下水処理水、および生コンクリートの上澄水等が挙げられる。
　水の単位量は、コンクリート１ｍ３あたり、好ましくは１００～２００ｋｇである。該単位量がこの範囲にあれば、高温環境用コンクリートの流動性およびワーカビリティー等が良好である。なお、該単位量は、コンクリート１ｍ３あたり、より好ましくは１３０～１８０ｋｇである。
（Ｃｎ７）：任意の構成成分
　本発明の高温環境用コンクリートは、前記必須の構成成分の他に、収縮ひび割れを抑制するため、膨張材および／または収縮低減剤を含むことができる。また、高温環境用コンクリートの作業性の向上や流動時間を確保するために、前記減水剤（Ｒ１）および減水剤（Ｒ２）に加えて、さらに凝結遅延剤を含むことができる。また、高温環境用コンクリート中の過度の空気連行を抑制するため、空気量調整剤を含むことができる。
　以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
１．使用材料
　試験に用いた各種材料を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　また、試験に用いたフライアッシュ（ＦＡ）の特性を表３および表４に示す。ただし、表４中の数値は、球換算比表面積を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
ちなみに、表３と表４中のＦＡ１～８は、前記（Ｆ１）～（Ｆ６）の条件を全て満たすが、ＦＡ９～１４は前記（Ｆ１）～（Ｆ６）のいずれかの条件を満たさない。また、ＦＡ１は前記（Ｆ７）の条件を満たさず、ＦＡ２は前記（Ｆ８）の条件を満たさず、ＦＡ３～６は前記（Ｆ１）～（Ｆ８）の条件を全て満たす。また、ＦＡ７中の石英粒子の球換算比表面積は、１６０００ｃｍ２／ｃｍ３であり、段落００２１に記載の１１００～１２５００ｃｍ２／ｃｍ３の範囲を外れている。また、ＦＡ８は前記（Ｆ９）の条件を満たさない。
　なお、ＦＡ１３およびＦＡ１４は、特許文献１に記載の前記（１）～（４）の条件を全て満たすものの、それぞれ、本発明における前記（Ｆ６）および（Ｆ５）の条件を満たさない。
２．高温環境用セメント組成物の製造
　フライアッシュ（ＦＡ）、セメント（Ｃ）、任意成分である高炉スラグ粉末（ＢＳ）および石膏粉末（ＧＧ）を、表５に示す高温環境用セメント組成物の配合に従い混合して、セメント組成物を製造した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　ちなみに、表５において、
（i）実施例１～１５は、前記（Ｆ１）～（Ｆ６）の条件を全て満たすフライアッシュ（ＦＡ１～８）とポルトランドセメントの合計を１００質量％として、前記フライアッシュの含有率が１５～３０質量％であるから、前記［１］に記載の１０～５０質量％の範囲にある、本発明の高温環境用セメント組成物である。
（ii）比較例１、２および９は、フライアッシュを含まないセメント組成物である。
（iii）比較例３～８は、前記（Ｆ１）～（Ｆ６）の条件のいずれかを満たさないＦＡ９～１４を含むセメント組成物である。
（iV）比較例１０、１１は、フライアッシュの含有率が前記１０～５０質量％の範囲を外れたセメント組成物である。
２．コンクリートの配合
　試験に用いたコンクリートの配合を表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
３．試験方法
　表７に示す各種の試験を、表７に示すＪＩＳ等の試験方法に準拠して行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
４．自己収縮ひずみ、簡易断熱温度上昇量、および圧縮強度の試験
（１）試験方法
　簡易断熱温度上昇量の試験に用いた簡易断熱試験用容器は、図１に示すように、厚さが２００ｍｍの発泡スチロール製断熱材と、試験後に脱型が容易なように厚さ１２ｍｍのコンクリートパネルを用いて、縦４００ｍｍ、横４００ｍｍ、および高さ４００ｍｍの内部空間を形成した容器である。
　そして、図２（ａ）に示す測温機能付き埋込型ひずみ計を取り付けた支持鋼材を、図２（ｂ）に示すように、該内部空間の中心に立てて設置した。次に、前記混練した実施例および比較例のコンクリートを３層に分け、１層毎にバイブレータをかけて打設した後、コンクリートパネルおよび発泡スチロール製断熱材を用いて容器に蓋をして、環境温度が２７℃で、材齢２８日のコンクリートの自己収縮ひずみと簡易断熱温度上昇量を測定した。
　また、コンクリートの圧縮強度は、表７に記載のとおり、ＪＩＳ　Ａ　１１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠して測定した。
　これらの試験結果を表８に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 　ただし、試験例８のコンクリート（Ｎｏ．１）中の減水剤Ｒ２の配合量は、Ｂ×１．３５％ではなく、Ｂ×１．５％である。
（２）試験結果の評価
　（i）自己収縮ひずみについて
　同じ配合のコンクリートの自己収縮ひずみを比較すると、表８から以下のことが云える。
（ａ）コンクリートＮｏ．１
　比較例６～８のセメント組成物をそれぞれ用いた試験例１２～１４のコンクリートの自己収縮ひずみは、－１１５×１０－６～－１２０×１０－６と大きいのに対し、実施例１～８（セメント組成物中のＦＡの含有率は、表５に示すように、比較例６～８のセメント組成物と同じ３０質量％である。）、および、実施例１１～１５（セメント組成物中のＦＡの含有率は、表５に示すように、比較例６～８のセメント組成物より少ない１５質量％である。）の、本発明の高温環境用セメント組成物をそれぞれ用いた試験例１～８、１５～１９の本発明の高温環境用コンクリートでは－８５×１０－６～－１１２×１０－６と小さい。
（ｂ）コンクリートＮｏ．２
　比較例７、８のセメント組成物をそれぞれ用いた試験例２５、２６のコンクリートの自己収縮ひずみは－２３８×１０－６～－２４０×１０－６と大きいのに対し、実施例９、１０の本発明の高温環境用セメント組成物をそれぞれ用いた試験例２３、２４の本発明の高温環境用コンクリートでは－１９５×１０－６～－１９７×１０－６と小さい。
（ｃ）コンクリートＮｏ．５
　比較例７、８のセメント組成物をそれぞれ用いた試験例３４、３５のコンクリートの自己収縮ひずみは－１４０×１０－６～－１４３×１０－６と大きいのに対し、実施例１～５（セメント組成物中のＦＡの含有率は、表５に示すように、比較例７、８のセメント組成物と同じ３０質量％である。）の本発明の高温環境用セメント組成物をそれぞれ用いた試験例２９～３３の本発明の高温環境用コンクリートでは－１０８×１０－６～－１３０×１０－６と小さい。
　（ii）簡易断熱温度上昇量について
　同じ配合のコンクリートの簡易断熱温度上昇量を比較すると、表８から以下のことが云える。
（ａ）コンクリートＮｏ．１
　比較例６～８のセメント組成物をそれぞれ用いた試験例１２～１４のコンクリートの簡易断熱温度上昇量は３２～３３℃と大きいのに対し、実施例１～８（セメント組成物中のＦＡの含有率は、表５に示すように、比較例６～８のセメント組成物と同じ３０質量％である。）の本発明の高温環境用セメント組成物をそれぞれ用いた試験例１～８の本発明の高温環境用コンクリートでは２７～３０℃と小さい。
（ｂ）コンクリートＮｏ．２
　比較例７、８のセメント組成物をそれぞれ用いた試験例２５、２６のコンクリートの簡易断熱温度上昇量はいずれも２９℃と大きいのに対し、実施例９、１０の本発明の高温環境用セメント組成物をそれぞれ用いた試験例２３、２４の本発明の高温環境用コンクリートではいずれも２６℃と小さい。
（ｃ）コンクリートＮｏ．５
　比較例７、８のセメント組成物をそれぞれ用いた試験例３４、３５のコンクリートの簡易断熱温度上昇量は、いずれも２９℃と大きいのに対し、実施例１～５（セメント組成物中のＦＡの含有率は、表５に示すように、比較例７、８のセメント組成物と同じ３０質量％である。）の本発明の高温環境用セメント組成物をそれぞれ用いた試験例２９～３３の本発明の高温環境用コンクリートでは２４～２６℃と小さい。
　（iii）圧縮強度について
　同じ配合のコンクリートの圧縮強度を比較すると、表８から以下のことが云える。
（ａ）コンクリートＮｏ．１
　比較例３～８のセメント組成物をそれぞれ用いた試験例９～１４のコンクリートの圧縮強度は、材齢２８日、５６日、および９１日で、それそれ、４８～５７ＭＰａ、５４～６１ＭＰａ、および６５～７０ＭＰａと低いのに対し、実施例１～８（セメント組成物中のＦＡの含有率は、表５に示すように、比較例３～８のセメント組成物と同じ３０質量％である。）の本発明の高温環境用セメント組成物を用いた試験例１～８の本発明の高温環境用コンクリートでは、材齢２８日、５６日、および９１日で、それそれ、５４～５８ＭＰａ、６２～６３ＭＰａ、および７０～７２ＭＰａと高い。
（ｂ）コンクリートＮｏ．２
　比較例７、８のセメント組成物をそれぞれ用いた試験例２５、２６のコンクリートの圧縮強度は、材齢２８日、５６日、および９１日で、それそれ、６５～６６ＭＰａ、６９ＭＰａ、および７６～７７ＭＰａであるのに対し、実施例９、１０の本発明の高温環境用セメント組成物をそれぞれ用いた試験例２３、２４の本発明の高温環境用コンクリートでは、材齢２８日、５６日、および９１日で、それそれ、６５ＭＰａ、６９～７０ＭＰａ、および７７ＭＰａであり、同等だった。
（ｃ）コンクリートＮｏ．５
　比較例７、８のセメント組成物をそれぞれ用いた試験例３４、３５のコンクリートの圧縮強度は、材齢２８日、５６日、および９１日で、それそれ、４０～４１ＭＰａ、４７～４８ＭＰａ、および５２ＭＰａであるのに対し、実施例１～５（セメント組成物中のＦＡの含有率は、表５に示すように、比較例７、８のセメント組成物と同じ３０質量％である。）の本発明の高温環境用セメント組成物を用いた試験例２９～３３の本発明の高温環境用コンクリートでは、材齢２８日、５６日、および９１日で、それそれ、４１～４２ＭＰａ、４５～４８ＭＰａ、および５２～５４ＭＰａであり、同等だった。
（３）ひび割れ指数の算出
　表７に記載の試験の中の、コンクリートの圧縮強度の測定値、自己収縮ひずみの測定値、および簡易断熱温度上昇量の試験結果に基づき、逆解析により求めた断熱温度上昇量の推定値を用いて、３次元ＦＥＭ温度応力解析によって温度ひび割れ指数の最小値を算出し、ひび割れ抵抗性を評価した。３次元ＦＥＭ解析には、「ＡＳＴＥＡ　ＭＡＣＳ」（商品名、株式会社計算力学研究センター製）を使用し、温度応力解析のモデルは、長さ１０ｍ、厚さ０．５ｍ、および高さ４ｍの壁部材を想定した。なお、圧縮強度、自己収縮ひずみ、および温度上昇量以外の解析条件は、「マスコンクリートのひび割れ制御指針２０１６」（日本コンクリート工学会 発行）を参考にした。
　ここで、温度ひび割れ指数とは、コンクリートの部材内に生じる応力（セメントの水和反応に伴う自己収縮と水和熱に起因する温度変化によって生じる応力；材齢ｔにおける値）に対するコンクリートの引張強度（材齢ｔにおける値）の比（材齢ｔにおける、コンクリートの引張強度／温度応力）であり、コンクリートの温度ひび割れの発生確率の指標となる。図３に示すように、温度ひび割れ指数が大きい程、温度ひび割れ発生確率が低くなり、ひび割れ抵抗性が大きくなって、ひび割れが発生しにくくなる。
　これらの計算結果を表９に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
　表９に示すように、試験例１３、１４、２０～２２、２５～２８のひび割れ指数は１．０以下であるから、図３に基づけば、これらの試験例の温度ひび割れ発生確率は５０％以上と高いのに対し、本発明の高温環境用コンクリート（試験例１～６、２３、２４）のひび割れ指数は１．１以上であるから、本発明の高温環境用コンクリートの温度ひび割れ発生確率は３５％以下と低く、ひび割れは発生しにくい。
　１　埋込型ひずみ計
　２　蓋
　３　コンクリートパネル
　４　支持鋼材
　５　コンクリート
　６　発泡スチロール

Claims (7)

  1. 　下記（Ｆ１）～（Ｆ６）のフライアッシュの条件を全て満たすフライアッシュと、ポルトランドセメントを少なくとも含み、
    　該フライアッシュとポルトランドセメントの合計を１００質量％として、該フライアッシュの含有率が１０～５０質量％であって、
    下記高温環境用コンクリートの定義により定義されたコンクリートに用いる、高温環境用セメント組成物。
    ［フライアッシュの条件］
    　（Ｆ１）フライアッシュのブレーン比表面積が２５００～６０００ｃｍ２／ｇ
    　（Ｆ２）フライアッシュを９７５±２５℃で１５分間加熱した後の、フライアッシュの質量減少率が５質量％以下
    　（Ｆ３）フライアッシュ中のＳｉＯ２の含有率が５０質量％以上
    　（Ｆ４）フライアッシュ中の(Na２O+0.658×K２O)／(MgO+SO３+TiO２+P２O５+MnO)の質量比が０．２～１．０（ただし、前記式中の化学式の単位は質量％である。）
    　（Ｆ５）フライアッシュ中の、酸化鉄と非晶質が混在した粒子の球換算比表面積が２８００～１１０００ｃｍ２／ｃｍ３
    　（Ｆ６）フライアッシュ中の、Ｃａを含む非晶質粒子の球換算比表面積が２１００～２２５００ｃｍ２／ｃｍ３
    ［高温環境用コンクリートの定義］
    　下記（Ｃｎ１）～（Ｃｎ６）を少なくとも含み、年平均気温（環境温度）が２５℃以上の地域で用いられるコンクリート。
    　（Ｃｎ１）高温環境用セメント組成物
    　（Ｃｎ２）超遅延性減水剤（Ｒ１）
    　（Ｃｎ３）超遅延性減水剤（Ｒ１）、遅延形減水剤、遅延形ＡＥ減水剤、および遅延形高性能ＡＥ減水剤を除く、減水剤（Ｒ２）
    　（Ｃｎ４）細骨材
    　（Ｃｎ５）粗骨材
    　（Ｃｎ６）水
  2. 　前記フライアッシュが、さらに下記（Ｆ７）の条件を満たす、請求項１に記載の高温環境用セメント組成物。
    　（Ｆ７）フライアッシュ中の、ムライトと非晶質が混在した粒子の球換算比表面積が１９００～９５００ｃｍ２／ｃｍ３
  3. 　前記フライアッシュが、さらに下記（Ｆ８）の条件を満たす、請求項１または２に記載の高温環境用セメント組成物。
    　（Ｆ８）フライアッシュ中の、Ｃａを含まない非晶質粒子の球換算比表面積が２１００～９０００ｃｍ２／ｃｍ３
  4. 　前記フライアッシュが、さらに下記（Ｆ９）の条件を満たす、請求項１～３のいずれか１項に記載の高温環境用セメント組成物。
    （Ｆ９）フライアッシュのＢＥＴ比表面積が１．０～８．０ｍ２／ｇ
  5. 　さらに、高炉スラグ粉末を含む高温環境用セメント組成物であって、
    　高炉スラグ粉末、フライアッシュ、およびポルトランドセメントの合計を１００質量％として、高炉スラグ粉末の含有率が５０質量％以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載の高温環境用セメント組成物。
  6. 　さらに、無水石膏、半水石膏、および２水石膏から選ばれる１種以上の石膏を含む高温環境用セメント組成物であって、
    該石膏、ポルトランドセメント、フライアッシュ、および高炉スラグ粉末の合計を１００質量％として、該石膏の含有率がＳＯ３換算で２．５質量％以下である、請求項１～５のいずれか１項に記載の高温環境用セメント組成物。
  7. 　下記（Ｃｎ１）～（Ｃｎ６）を少なくとも含む、高温環境用コンクリート。
    　（Ｃｎ１）請求項１～６のいずれか１項に記載の高温環境用セメント組成物
    　（Ｃｎ２）超遅延性減水剤（Ｒ１）
    　（Ｃｎ３）超遅延性減水剤（Ｒ１）、遅延形減水剤、遅延形ＡＥ減水剤、および遅延形高性能ＡＥ減水剤を除く、減水剤（Ｒ２）
    　（Ｃｎ４）細骨材
    　（Ｃｎ５）粗骨材
    　（Ｃｎ６）水
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JP2020152619A (ja) * 2019-03-22 2020-09-24 太平洋セメント株式会社 フライアッシュ混合セメント、及び、モルタル又はコンクリート製品の製造方法

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