特許 6080570 長期高強度発現性及び高ひび割れ抵抗性を有する低炭素型３成分混合系結合材及び当該結合材を用いたコンクリート

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6080570

(24)【登録日】2017年1月27日

(45)【発行日】2017年2月15日

(54)【発明の名称】長期高強度発現性及び高ひび割れ抵抗性を有する低炭素型３成分混合系結合材及び当該結合材を用いたコンクリート

(51)【国際特許分類】

   C04B 28/04 20060101AFI20170206BHJP

   C04B 28/08 20060101ALI20170206BHJP

   C04B 18/08 20060101ALI20170206BHJP

   C04B 22/06 20060101ALI20170206BHJP

   C04B 22/14 20060101ALI20170206BHJP

【ＦＩ】

   C04B28/04

   C04B28/08

   C04B18/08 Z

   C04B22/06 Z

   C04B22/14 E

   C04B22/14 B

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-16700(P2013-16700)

(22)【出願日】2013年1月31日

(65)【公開番号】特開2014-148428(P2014-148428A)

(43)【公開日】2014年8月21日

【審査請求日】2015年10月28日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 土木学会平成２４年度全国大会第６７回年次学術講演会 講演概要集、第９９９〜１０００頁、公益社団法人土木学会 発行日：平成２４年８月１日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183266

【氏名又は名称】住友大阪セメント株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】304028346

【氏名又は名称】国立大学法人 香川大学

(73)【特許権者】

【識別番号】303057365

【氏名又は名称】株式会社安藤・間

(74)【代理人】

【識別番号】100116687

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 爾

(74)【代理人】

【識別番号】100098383

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 純子

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 康範

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 尚

(72)【発明者】

【氏名】福岡 紀枝

(72)【発明者】

【氏名】草野 昌夫

(72)【発明者】

【氏名】堺 孝司

(72)【発明者】

【氏名】福留 和人

(72)【発明者】

【氏名】坂本 守

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 淳

(72)【発明者】

【氏名】松家 武樹

【審査官】 岡田 隆介

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−０１２４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９５３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０２５１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−００２６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０３９７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０７６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１６０９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２１７５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６６１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２４５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１３４０２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−０６７６７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 小山田邦弘 他，フライアッシュ原粉及び高炉スラグ細骨材を用いた環境負荷低減コンクリートの基本特性に関する研究，コンクリート工学年次論文集，公益社団法人日本コンクリート工学会，２０１１年 ６月１５日，第３３巻，第１５９５−１６００頁

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ ２／００−３２／０２

Ｃ０４Ｂ ４０／００−４０／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

早強ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの３成分からなる結合材であって、早強ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの混合割合が、質量比で６０±５％、２０±５％、２０±５％であることを特徴とする、低炭素型３成分混合系結合材。

【請求項2】

請求項１記載の３成分系結合材において、早強ポルトランドセメントのＣ_３Ｓ量は６０〜６８質量％であることを特徴とする、低炭素型３成分混合系結合材。

【請求項3】

早強ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの３成分からなる結合材であって、早強ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの混合割合が、質量比で６０±５％、２０±５％、２０±５％である低炭素型３成分混合系結合材を用い、材齢９１日後の圧縮強度が７６．０Ｎ／ｍｍ^２以上で、材齢５０日後の収縮拘束応力が２．７０Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする、コンクリート。

【請求項4】

請求項３記載のコンクリートにおいて、更に、エトリンガイト−石灰複合系膨張材を、質量比で１５±０．３ｋｇ／ｍ^３含有することを特徴とする、コンクリート。

【請求項5】

請求項３又は４記載のコンクリートにおいて、早強ポルトランドセメントのＣ_３Ｓ量は６０〜６８質量％であることを特徴とする、コンクリート。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、長期高強度発現性及び高ひび割れ抵抗性を有する低炭素型３成分混合系結合材及び当該結合材を用いたコンクリートに関し、特に、長期の高強度発現性と高いひび割れ抵抗性を有する、早強ポルトランドセメント、高炉スラグ微粉末及びフライアッシュの３成分混合系結合材及び当該結合材を用いたコンクリートに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、世界レベルおよび日本レベルで温室効果ガスの削減目標が設定され、あらゆる分野で環境に対する配慮の重要性がますます増大している。
我が国では、短期目標として、温室効果ガス全体の基準排出量を１９９０年比６％削減することを目標としている。
また、中期目標として２０２０年までに２５％以上の削減を、長期目標として２０５０年までに５０％以上の削減を目標に掲げている。

【0003】

上記の削減目標に対して、あらゆる産業が低炭素技術開発に向けて活発に取り組んでいるなか、建設セクター・コンクリートセクターにおいても温室効果ガスの削減に取組む必要がある。

【0004】

コンクリートの材料の中で最もＣＯ_２を排出する材料はセメントである。
従って、セメントの製造においてＣＯ_２を削減することが、温室効果ガスの削減に最も効果的である。
そのため、コンクリート単位体積あたりのセメント量を減らすことがＣＯ_２を削減させる１つの有効な手段となる。その代表的な例が、高炉スラグ微粉末（以下、「高炉スラグ」と略記する）及び／又はフライアッシュをセメントに混合させた高炉セメントやフライアッシュセメント等からなる混合セメントである。

【0005】

一方、セメントを製造する方法として、特開２０１２−２４０８５６号公報（特許文献１）には、 焼成後のクリンカーが、ボーグ式により算出されたＣ_３ＡおよびＣ_４ＡＦの合計量が２２％以上、Ｃ_３Ｓ量が６０％以上（好ましくは７０％以上）、鉄率（Ｉ．Ｍ．）が１．３以下（好ましくは１．０〜１．３）、かつＴｉＯ_２が０．５ｗｔ％以上（好ましくは０．８〜１．５ｗｔ％）となるように原料を調整し、これを焼成するセメントクリンカーを用いることで、モルタル圧縮強度などの強度性も良好で、かつ適度な凝結時間を有するセメント組成物が開示されており、必要に応じて高炉スラグやフライアッシュ等の混和材を添加することが記載されている。

【0006】

また、特開２００１−３５４４５８号公報（特許文献２）には、強度や流動性等の特性を損なうことなく、セメントに対するフライアッシュ混入率を高める、ＦＡセメントの製造方法として、フライアッシュとして、球形粒子のフライアッシュとフライアッシュの粉砕物とを重量比７：３〜３：７の割合で用い、セメント７５重量％と粗粒ＦＡ２５重量％の混合セメントが開示されている。

【0007】

しかしながら、従来のフライアッシュや高炉スラグを用いたコンクリートは、低炭素化を図ることを目的として高炉スラグやフライアッシュを添加配合しつつ、強度等の特性を保持するように設計されたものではない。
また、フライアッシュや高炉スラグを用いたコンクリートの乾燥収縮ひび割れ抵抗性は、ポルトランドセメント単体を使用したコンクリートと比較して、やや低下するとも指摘されている。

【0008】

更にフライアッシュや高炉スラグ微粉末を用いたコンクリートは、初期材齢において強度発現が緩慢であり、ポルトランドセメント単体を使用したコンクリートと比較して、養生期間を延長する必要があり、工期が長くなる傾向にあった。
従って、フライアッシュや高炉スラグを混合した低炭素型混合セメントには、長期強度発現性だけでなく、短期強度発現性を備えることが期待されている。さらに、その低炭素型混合セメントは乾燥収縮ひび割れ抵抗性を兼備えるのがより望ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１２−２４０８５６号公報

【特許文献2】特開２００１−３５４４５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明の目的は、上記課題を解決し、ＣＯ_２削減のために、ポルトランドセメントに高炉スラグとフライアッシュとを配合するとともに、長期強度発現性に優れ、また高い乾燥収縮ひび割れ抵抗性を有する、ポルトランドセメントに高炉スラグとフライアッシュとを配合した低炭素型３成分系結合材及び当該結合材を用いたコンクリートを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの混合質量割合の最適化を図り、ポルトランドセメントの種類を限定することで、長期強度発現性に優れ、また高い乾燥収縮ひび割れ抵抗性を有することを見出し、本発明に至った。
また特に、エトリンガイト−石灰複合系の膨張材を通常の使用量より少なく配合することによっても、フライアッシュや高炉スラグを用いたコンクリートの乾燥収縮ひび割れ抵抗性が大きく高まることを見出した。

【0012】

即ち、本発明の低炭素型３成分混合系結合材は、早強ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの３成分からなる結合材であって、早強ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの混合割合が、質量比で６０±５％、２０±５％、２０±５％であることを特徴とする、３成分混合系結合材である。
好ましくは、上記本発明の３成分系結合材において、早強ポルトランドセメントのＣ_３Ｓ量は６０〜６８質量％である。

【0013】

本発明のコンクリートは、上記本発明の、早強ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの３成分からなる結合材であって、早強ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの混合割合が、質量比で６０±５％、２０±５％、２０±５％である低炭素型３成分混合系結合材を用い、材齢９１日後の圧縮強度が７６．０Ｎ／ｍｍ^２以上で、材齢５０日後の収縮拘束応力が２．７０Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする、コンクリートである。
好ましくは、上記本発明のコンクリートにおいて、更にエトリンガイト−石灰複合系膨張材を質量比で１５±０．３ｋｇ／ｍ^３で含有する。
また更に好ましくは、上記本発明のコンクリートにおいて、早強ポルトランドセメントのＣ_３Ｓ量は６０〜６８質量％である。

【0014】

ここで、本発明においては、「結合材」に膨張材は含まれず、「コンクリート」には、公知のセメント材料である、モルタル、コンクリートの双方を含むものである。
また、「低炭素型」とは、本発明の３成分混合系結合材を製造するのに必要とされるセメント製造時に排出される二酸化炭素の量が、結合材総量と同量のポルトランドセメントを製造するのに排出される二酸化炭素の量と比較して、ポルトランドセメント以外の結合材量に相当する分だけ減少していることを意味するものである。

【発明の効果】

【0015】

本発明の、ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの混合質量割合の最適化を図った低炭素型３成分混合系結合材及び当該結合材を用いたコンクリートは、長期強度発現性に優れるとともに、高い乾燥収縮ひび割れ抵抗性を有することができる。
また特に、エトリンガイト−石灰複合系の膨張材を通常の使用量より少なく配合することによっても、フライアッシュや高炉スラグを用いたコンクリートの乾燥収縮ひび割れ抵抗性が大きく高まることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】一軸拘束試験（ＪＩＳ Ａ ６２０２ 附属書２のＢ法）による、膨張材を含む（単位体積あたり１０ｋｇ／ｍ^３、１５ｋｇ／ｍ^３、２０ｋｇ／ｍ^３）各コンクリート供試体の乾燥期間９１日（材齢９８日）の乾燥収縮ひずみ値と、膨張材を含まないポルトランドセメント単体を用いたコンクリート供試体の乾燥期間９１日（材齢９８日）の乾燥収縮ひずみ値の差を示す図である。なお、コンクリートの水／結合材Ｗ／Ｂ（水に対する、ポルトランドセメント、高炉スラグ、及びフライアッシュの質量比）は４０質量％である。

【図2】エトリンガイト−石灰複合系膨張材を含まないポルトランドセメント単体を用いたコンクリート供試体と、該膨張材を含むコンクリート供試体との乾燥期間９１日（材齢９８日）の乾燥収縮ひずみ値との差が、１５０±５０×１０^−６となる該膨張材を含むコンクリート供試体の各種ポルトランドセメントのＣ_３Ｓ量に対する該単位膨張材量を示す図である。

【図3】コンクリート供試体のひび割れ抵抗性試験装置の概略を示す図である。

【図4】水結合材比３０質量％の各種コンクリート供試体（ＦＡ置換率０％）の収縮拘束応力（Ｎ／ｍｍ^２）と材齢との関係を示す線図である。

【図5】水結合材比３０質量％の各種コンクリート供試体（ＦＡ置換率１０％）の収縮拘束応力（Ｎ／ｍｍ^２）と材齢との関係を示す線図である。

【図6】水結合材比３０質量％の各種コンクリート供試体（ＦＡ置換率２０％）の収縮拘束応力（Ｎ／ｍｍ^２）と材齢との関係を示す線図である。

【図7】水結合材比３０質量％の各種コンクリート供試体（ＦＡ置換率３０％）の収縮拘束応力（Ｎ／ｍｍ^２）と材齢との関係を示す線図である。

【図8】普通ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの結合材組合せとひび割れ発生材齢（日）との関係を三角座標に表した図である。

【図9】水結合材比４０質量％の各種コンクリート供試体の圧縮強度と材齢との関係を示す図である。

【図10】水結合材比４０質量％の各種コンクリート供試体の割裂引張強度との関係を示す図である。

【図11】水結合材比４０質量％の各種コンクリート供試体の収縮拘束応力（Ｎ／ｍｍ^２）と材齢との関係を示す線図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明を以下の好適例により説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明の低炭素型３成分混合系結合材は、早強ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの３成分からなる結合材であって、早強ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの混合割合が、質量比で６０±５％、２０±５％、２０±５％である、３成分混合系結合材である。
また、本発明のコンクリートは、早強ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの３成分からなる結合材であって、早強ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの混合割合が、質量比で６０±５％、２０±５％、２０±５％である上記本発明の低炭素型３成分混合系結合材を用いて製造されるコンクリートであり、材齢９１日後の圧縮強度が７６．０Ｎ／ｍｍ^２以上で、材齢５０日後の収縮拘束応力が２．７０Ｎ／ｍｍ^２以上である、コンクリートである。

【0018】

本発明の低炭素型３成分混合系結合材においては、ポルトランドセメントとして、早強ポルトランドセメントを用い、高炉スラグやフライアッシュを特定の割合で配合した３成分系結合材とすることが、セメントを製造する際に排出されるＣＯ_２を減少させることができるとともに、良好な長期強度発現性とともに優れたひび割れ抵抗性を有することができる。

【0019】

低炭素型３成分混合系結合材を構成する早強ポルトランドセメントと、高炉スラグと、フライアッシュとの混合割合は、セメントを製造する際に排出されるＣＯ_２を減少させ、良好な長期強度発現性及びひび割れ抵抗性の点から、質量比で６０±５％、２０±５％、２０±５％とする。
望ましくは、質量比で６０±２％、２０±２％、２０±２％である。

【0020】

本発明のコンクリートには、上記本発明の低炭素型３成分混合系結合材を用いる。
また、ひび割れ抵抗性をより高める点より、膨張材を更に本発明のコンクリートに配合することが望ましい。
膨張材としては、エトリンガイト系膨張材、石灰系膨張材、エトリンガイト−石灰複合系膨張材等の公知の膨張材を用いることができるが、好ましくはエトリンガイト−石灰複合系膨張材が用いられ、特に、遊離石灰を５０質量％、アーウィン（３ＣａＯ・３Ａｌ_２Ｏ_３・ＣａＳＯ_４）を２０質量％、無水石膏を３０質量％含む膨張材を用いることが望ましい。

【0021】

該膨張材の配合量は、膨張材を含まないポルトランドセメント単体のコンクリートの一軸拘束試験（ＪＩＳ Ａ ６２０２）の乾燥収縮ひずみ値と比較して、温度２０±２℃、相対湿度６０±５％の条件による乾燥期間９１日（温度２０±２℃で打設後、１日間静置して材齢１日で脱型し、その後温度２０±２℃での水中養生を６日間実施（材齢７日）した後に乾燥する）において１５０±５０×１０^−６となる量で配合する。
望ましくは、該膨張材の配合量は、質量比で１５±０．３ｋｇ／ｍ^３となるような量で含有される。
これにより、低炭素型３混合系結合材を用いたコンクリートの乾燥収縮ひずみ値を低減することができる。

【0022】

本発明に用いる早強ポルトランドセメントは、ＪＩＳ Ｒ ５２１０に規定されるものであれば、任意の市場で入手し得る早強ポルトランドセメントを用いることができ、望ましくは、早強ポルトランドセメントとして、Ｃ_３Ｓが６０〜６８質量％のものが好適に使用することができる。かかるＣ_３Ｓ量は、ボーグ式または粉末Ｘ線回折リートベルト法により算定した値である。
特に、ポルトランドセメントとしての早強ポルトランドセメントは、Ｃ_３Ｓ量６０〜６８質量％、Ｃ_２Ｓ量６〜１４質量％、間隙質量（Ｃ_３Ａ＋Ｃ_４ＡＦ）１５．５〜１８．０質量％、ブレーン比表面積４４００〜５１００ｃｍ^２／ｇであることが、フレッシュコンクリートの流動性、ならびに硬化後の強度および収縮ひび割れ抵抗性の点から望ましい。

【0023】

また高炉スラグとしては、任意の高炉スラグを使用できるが、望ましくは、高炉スラグ微粉末がフレッシュコンクリートの流動性ならびに硬化後の強度および収縮ひび割れ抵抗性に及ぼす影響を勘案すると、酸化マグネシウム６．３質量％以下、強熱減量１．４質量％以下、フロー値９５〜１０３％、活性度指数（７日）７２〜８３％、活性度指数（２８日）９１〜１０７％、活性度指数（９１日）１０５〜１１８％であることが望ましい。

【0024】

さらに、フライアッシュとして、任意のフライアッシュを用いることができるが、望ましくは、フライアッシュがフレッシュコンクリートの流動性、ならびに硬化後の強度および収縮ひび割れ抵抗性に及ぼす影響を勘案すると、ＳｉＯ_２量５１〜５９質量％、強熱減量２．３質量％以下、メチレンブルー吸着量０．６０ｍｇ／ｇ以下、密度２．２０〜２．４０ｇ／ｃｍ^３、ブレーン比表面積３６００〜４２００ｃｍ^２／ｇ、フロー値１０７〜１１６％、活性度指数（２８日）８２〜９４％、活性度指数（９１日）９７〜１０９％であることが望ましい。

【0025】

なお、ここで活性度指数とは、ＪＩＳ Ａ ０２０３［コンクリート用語］に規定されるように、普通ポルトランドセメントを用いて作製した基準とするモルタルの圧縮強度に対する、混和材（高炉スラグやフライアッシュ等）と普通ポルトランドセメントとを用いて作製した試験モルタルの圧縮強度の比を百分率で表した値である。

【0026】

また、膨張材として好適に用いることができるエトリンガイト−石灰複合系膨張材は、フレッシュコンクリートの流動性ならびに、硬化後の強度および膨張特性に及ぼす影響を勘案すると、ブレーン比表面積２９００〜３５００ｃｍ^２／ｇ、酸化マグネシウム１．７質量％以下、強熱減量１．５質量％以下であることが望ましい。

【0027】

上記構成の低炭素型３成分混合系結合材とすることで、セメント製造時のＣＯ_２排出量を低減することができるとともに、長期強度発現性に優れ、乾燥収縮ひび割れ抵抗性を向上させることが可能となる、コンクリートが得られる。
また特に、エトリンガイト−石灰複合系の膨張材を通常の使用量より少なく配合することによっても、フライアッシュや高炉スラグを用いたコンクリートの乾燥収縮ひび割れ抵抗性が大きく高まる。

【実施例】

【0028】

本発明を以下の実施例、比較例および試験例により具体的に説明する。
（使用材料）
以下の表１に示す各材料を用いて、コンクリート調製した。
なお、表１中に、各種ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュ、膨張材、骨材および混和剤の品質及び物性も示す。
表１中、骨材の粗粒率は、骨材のふるい分け試験により、公称寸法が０．１５、０．３、０．６、１．２、２．５、５、１０、２０、４０および８０ｍｍの各ふるいに留まる累計残留百分率（％）の総和を求め、これを１００で除した値を示す。
また、実績率とは、ＪＩＳ Ａ ０２０３「コンクリート用語」に規定されているように、容器に満たした骨材の絶対容積の、その容器の容積に対する百分率を示す。

【0029】

【表1】

【0030】

（コンクリートの調製１）
上記表１に示す各材料を用い、表２に示す配合割合で、各材料を混合して、コンクリートを調製した。
なお、水／結合材（Ｗ／Ｂ：水に対する、ポルトランドセメント、高炉スラグ及びフライアッシュの質量比）は３０質量％とし、単位容量あたりの粗骨材かさ容積を０．３５８ｍ^３／ｍ^３とし、高性能ＡＥ減水剤を結合材量に対して１．２質量％と一定になるように配合し、得られる各コンクリートの目標スランプ値が２１±１．５ｃｍ（ＪＩＳ Ａ １１０１）であって、目標空気量が４．１±１．５容量％（ＪＩＳ Ａ １１２８）となるように、単位水量及び高性能ＡＥ減水剤の配合量を変化させた。

【0031】

【表2】

【0032】

（コンクリートの調製２）
上記表１に示す各材料を用い、表３に示す配合割合で、各材料を混合して、コンクリートを調製した。
なお、水／結合材（Ｗ／Ｂ：水に対する、ポルトランドセメント、高炉スラグ及びフライアッシュの質量比）は４０質量％とし、得られる各コンクリートの目標スランプ値１２±２．５ｃｍ（ＪＩＳ Ａ １１０１）、空気量４．５±１．５容量％（ＪＩＳ Ａ １１２８）となるように各材料の配合量を決定した。
なお、膨張材は結合材に含まれない。

【0033】

表３に示すように、エトリンガイト−石灰複合系膨張材の量を、得られるコンクリート単位体積あたり１０ｋｇ／ｍ^３、１５ｋｇ／ｍ^３、２０ｋｇ／ｍ^３と変化させて得られた各コンクリートと、該膨張材を含有しないコンクリートと、該膨張材を含有しないポルトランドセメント単体から成るコンクリートを調製した。

【0034】

【表3】

【0035】

（試験例）
（試験例１）
上記「コンクリートの調製２」で調製した各コンクリートを温度２０±２℃で打設後、１日静置して材齢１日で脱型し、その後温度２０±２℃の水中養生を行なった。
前記水中養生を６日間実施し（材齢７日）、その後９１日間、温度２０±２℃、相対湿度６０±５％の条件で乾燥させて、各コンクリート供試体を製造した。

【0036】

製造した各コンクリート供試体に一軸拘束試験（ＪＩＳ Ａ ６２０２ 附属書２のＢ法）を実施した。
膨張材を含む（単位体積あたり１０ｋｇ／ｍ^３、１５ｋｇ／ｍ^３、２０ｋｇ／ｍ^３）各コンクリート供試体の乾燥期間９１日（材齢９８日）の乾燥収縮ひずみ値と、膨張材を含まないポルトランドセメント単体から成るコンクリート供試体の乾燥期間９１日（材齢９８日）の乾燥収縮ひずみ値との結果を図１に示す。図１の乾燥収縮ひずみ値の差は、各２試験体の平均値で表示した。

【0037】

図１より、膨張材を含む（単位体積あたり１０ｋｇ／ｍ^３、１５ｋｇ／ｍ^３、２０ｋｇ／ｍ^３）各コンクリート供試体の乾燥期間９１日（材齢９８日）の乾燥収縮ひずみ値と、膨張材を含まないポルトランドセメント単体から成るコンクリート供試体の乾燥期間９１日（材齢９８日）の乾燥収縮ひずみ値との差が１５０±５０×１０^−６となる、コンクリート供試体の各種ポルトランドセメントのＣ_３Ｓ量に対する単位膨張材量との関係を図２に示す。

【0038】

図２より、高い乾燥収縮ひずみ抵抗性を有する最適な単位膨張材量は、低熱ポルトランドセメントは１２．５ｋｇ／ｍ^３であり、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は１５ｋｇ／ｍ^３であることがわかる。

【0039】

（試験例２）ひび割れ抵抗性試験Ａ
上記「コンクリートの調製１」で調製した各コンクリートを用いて、各コンクリート試験体を製造して、ひび割れ抵抗性試験Ａを実施した。
ひび割れ抵抗性試験Ａは、図３に示す装置を用いて実施した。

【0040】

具体的には、ネジ切りしたΦ３２ｍｍの鋼材の中央３００ｍｍの区間に、該鋼材の周囲にテフロン（登録商標）シートを巻きつけてコンクリートが付着することを防止し、該鋼材の両面（対抗する両側）、具体的には該区間のねじ山をやすり等で平滑にし、その直径方向の２箇所にひずみゲージを設置し、そのひずみゲージがコンクリート試験体の上下面になるように位置を固定し、前記鋼材の周囲に、「コンクリートの調製１」で製造した各コンクリートを温度２０±２℃で打設した。
その後材齢７日まで封緘養生を行い、脱型して、１００×１００×１１００ｍｍの各コンクリート試験体を得た。

【0041】

ひび割れ抵抗性試験は、当該各コンクリート試験体を、ネジ切り加工したφ３２ｍｍの鋼材によって拘束して行った。
具体的には設置貼付したひずみゲージによって、鋼材のひずみを測定した。
前記各コンクリート試験体をアルミ二ウム製のテープにて、該試験体の側面を２面、具体的には上下面及び端面以外の側面（１００×１００ｍｍの面）を覆った。
その後、温度２０±２℃、相対湿度６０±５％の環境下で静置し、各コンクリート試験体にひび割れが発生するまで、鋼材のひずみを測定した。

【0042】

ひび割れ抵抗性試験に用いたコンクリート試験体の、普通ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの混合質量割合とともに、ひび割れ発生材齢、鋼材拘束ひずみ（μ）及びコンクリート供試体の収縮拘束応力（Ｎ／ｍｍ^２）等のひび割れ抵抗性試験結果を表４及び図４〜７に示す。なお、表４及び図４〜７のひび割れ抵抗性試験結果は、各２試験体の平均値で表示した。

【0043】

【表4】

【0044】

また、表４及び図４〜７の結果を、普通ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの結合材組合せで三角座標に表したものを図８に示す。
上記表４及び図４〜８より、ひび割れ発生材齢を乾燥収縮ひび割れ抵抗性の指標とすると、普通ポルトランドセメントとほぼ同等以上のひび割れ抵抗性となるのは、普通ポルトランドセメント、高炉スラグ微粉末、フライアッシュの混質量割合がそれぞれ６０質量％、２０質量％、２０質量％の場合、または７０質量％、３０質量％、０質量％であることが分かる。

【0045】

（試験例３）強度試験
試験例１のひび割れ抵抗性試験の結果より、ＣＯ_２を削減し、省資源を進めるという観点から、高いひび割れ抵抗性を有する３成分系結合材として、上記「コンクリートの調製２」により製造した各コンクリートを用いて、温度２０±２℃で打設後、１日静置して材齢１日で脱型し、その後温度２０±２℃で水中養生を行なって、材齢３日、７日、２８日、５６日及び９１日の各コンクリート供試体を製造した。
各コンクリート供試体を用いて、強度試験を行った。但し、ポルトランドセメント、高炉スラグ微粉末、フライアッシュの質量混合割合がそれぞれ６０％、２０％、２０％の場合を対象に、圧縮強度（ＪＩＡ Ａ １１０８）及び割裂引張強度試験（ＪＩＳ Ａ １１０３）を実施した。
その結果を、図９及び図１０に示す。

【0046】

図９及び図１０より、ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュの低炭素型３成分混合系結合材にエトリンガイト−石灰複合系膨張材を加えた、表３に記載の各種コンクリートの圧縮強度および割裂引張強度は、ポルトランドセメントとして、早強ポルトランドセメントまたは普通ポルトランドセメントを用いた場合には、材齢２８日までは、それぞれの普通ポルトランドセメントや早強ポルトランドセメント単体を用いた場合と比較して若干小さくなるが、長期材齢においては、強度が大きくなることがわかる。

【0047】

また、中庸熱ポルトランドセメントまたは低熱ポルトランドセメントを用いた場合には、圧縮強度および割裂引張強度は、材齢９１日においても、中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセメント単体を用いた場合と比較して明らかに小さくなってしまうことがわかる。

【0048】

各種ポルトランドセメント、高炉スラグ微粉末、フライアッシュの低炭素型３成分混合系結合材にエトリンガイト−石灰複合系膨張材を配合したコンクリートの圧縮強度および割裂引張強度は、当該膨張材を配合していない低炭素型３成分混合系結合材のコンクリートとほぼ同等であった。

【0049】

（試験例４）ひび割れ抵抗性試験Ｂ
上記「試験例３」で製造した各コンクリート供試体を用いて、乾燥収縮ひび割れ抵抗性試験Ｂを実施した。
なお、ひび割れ抵抗性試験Ｂは、上記ひび割れ抵抗性試験Ａと同様にして、図３に示す装置を用いて、同様に行なった。
その結果を図１１に示す。なお、図１１の結果は各２試験体の平均値で表示した。

【0050】

図１１の結果より、ポルトランドセメント、高炉スラグ微粉末、フライアッシュの低炭素型３成分混合系結合材にエトリンガイト−石灰複合系膨張材を配合した表３に記載のコンクリート（２０−２０−１５又は１２．５）は、ポルトランドセメント単体やポルトランドセメント、高炉スラグ微粉末、フライアッシュの混合系結合材でありエトリンガイト−石灰複合系膨張材を含まないコンクリートと比較して、ひび割れ発生日数が顕著に長くなることがわかる。

【0051】

また、ポルトランドの種類に注目すると、エトリンガイト−石灰複合系膨張材が配合されているコンクリート供試体においては、普通ポルトランドセメント≒中庸熱ポルトランドセメント＜早強ポルトランドセメント＜低熱ポルトランドセメントの順にひび割れ抵抗性が高くなっている。

【0052】

さらに、ポルトランドセメント単体（０−０−０）と、膨張材を含まず高炉スラグとフライアッシュとをそれぞれ２０質量％含む各コンクリート供試体とを比較すると、低熱ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、普通ポルトランドセメントではそのひび割れ抵抗性は、同種のポルトランドセメント単体のそれより小さくなる。一方、早強ポルトランドセメントではそのひび割れ抵抗性は、同種のポルトランドセメント単体のそれより大きくなる。よって、膨張材を含まず高炉スラグとフライアッシュとをそれぞれ２０質量％含む早強ポルトランドセメントを低炭素型３成分混合系結合材に用いることは、そのひび割れ抵抗性を高める上で有利と言える。

【0053】

上記図９〜１１の結果より、長期高強度発現性および高い乾燥収縮ひび割れ抵抗性の双方を備えるコンクリートであって、ＣＯ_２の排出を抑制して環境に配慮したコンクリートは、ポルトランドセメントとして早強ポルトランドセメントを用い、上記特定の配合割合の早強ポルトランドセメント、高炉スラグ及びフライアッシュを含有する低炭素型３成分混合系結合材が有効であり、特にエトリンガイト−石灰複合系膨張材を上記特定の配合量で混合した本発明のコンクリートが有効であることがわかる。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本発明によれば、ＣＯ_２の排出量を削減することができるとともに、長期強度発現性及び高い乾燥収縮ひび割れ抵抗性が要求される建築、土木構造物に有効に適用することが可能となる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】