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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024100921
(43)【公開日】2024-07-26
(54)【発明の名称】セメント組成物およびその硬化物
(51)【国際特許分類】
C04B 28/02 20060101AFI20240719BHJP
C04B 14/14 20060101ALI20240719BHJP
C04B 14/36 20060101ALI20240719BHJP
【ＦＩ】
C04B28/02
C04B14/14
C04B14/36
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024083233
(22)【出願日】2024-05-22
(62)【分割の表示】P 2020115570の分割
【原出願日】2020-07-03
(71)【出願人】
【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】100100354
【弁理士】
【氏名又は名称】江藤 聡明
(72)【発明者】
【氏名】奥野 功一
(72)【発明者】
【氏名】田中 聖一朗
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼木 亮一
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 淳
(57)【要約】
【課題】中性子の遮蔽性能が高く、吹付施工にも適した中性子遮蔽用セメント組成物およびその硬化物を提供すること。
【解決手段】結合材、水、粗骨材、細骨材および特殊混和材を含むセメント組成物であって、粗骨材はカンラン岩砕石を含み、細骨材はカンラン岩砕砂を含み、特殊混和材および細骨材が灰ホウ石を含むか、あるいは特殊混和材のみが灰ホウ石を含む場合には、灰ホウ石の含有量はセメント組成物１ｍ３に対して１０ｋｇ以上１１５ｋｇ未満の範囲であると共に、特殊混和材および細骨材がともに灰ホウ石を含まない場合には、カンラン岩砕石とカンラン岩砕砂の合計容積がセメント組成物１ｍ３に対して５００Ｌ以上７００Ｌ以下の範囲であるセメント組成物である。
【選択図】図１
【解決手段】結合材、水、粗骨材、細骨材および特殊混和材を含むセメント組成物であって、粗骨材はカンラン岩砕石を含み、細骨材はカンラン岩砕砂を含み、特殊混和材および細骨材が灰ホウ石を含むか、あるいは特殊混和材のみが灰ホウ石を含む場合には、灰ホウ石の含有量はセメント組成物１ｍ３に対して１０ｋｇ以上１１５ｋｇ未満の範囲であると共に、特殊混和材および細骨材がともに灰ホウ石を含まない場合には、カンラン岩砕石とカンラン岩砕砂の合計容積がセメント組成物１ｍ３に対して５００Ｌ以上７００Ｌ以下の範囲であるセメント組成物である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
結合材、水、粗骨材、細骨材および特殊混和材を含むセメント組成物であって、
前記粗骨材はカンラン岩砕石を含み、
前記細骨材はカンラン岩砕砂を含み、
前記特殊混和材および細骨材が灰ホウ石を含むか、あるいは前記特殊混和材のみが灰ホウ石を含む場合には、前記灰ホウ石の含有量はセメント組成物１ｍ３に対して１０ｋｇ以上１１５ｋｇ未満の範囲であると共に、
前記特殊混和材および細骨材がともに灰ホウ石を含まない場合には、前記カンラン岩砕石と前記カンラン岩砕砂の合計容積がセメント組成物１ｍ３に対して５００Ｌ以上７００Ｌ以下の範囲であること
を特徴とするセメント組成物。
前記粗骨材はカンラン岩砕石を含み、
前記細骨材はカンラン岩砕砂を含み、
前記特殊混和材および細骨材が灰ホウ石を含むか、あるいは前記特殊混和材のみが灰ホウ石を含む場合には、前記灰ホウ石の含有量はセメント組成物１ｍ３に対して１０ｋｇ以上１１５ｋｇ未満の範囲であると共に、
前記特殊混和材および細骨材がともに灰ホウ石を含まない場合には、前記カンラン岩砕石と前記カンラン岩砕砂の合計容積がセメント組成物１ｍ３に対して５００Ｌ以上７００Ｌ以下の範囲であること
を特徴とするセメント組成物。
【請求項2】
ＪＩＳ Ａ１１０１に基づいて測定されたスランプの値が１２ｃｍ以上２５ｃｍ以下の範囲であり、ＪＳＣＥ－Ｆ５１２に基づいて測定されたＶ漏斗の流下時間が２０秒以下の性状を有することを特徴とする請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項3】
急結材を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のセメント組成物。
【請求項4】
請求項１～３の何れか一項に記載のセメント組成物の硬化物であって、前記硬化物の気乾試料の合計質量に対して、カールフィッシャー滴定法（加熱温度：９５０℃、２０分）により求めた加熱水分量が８質量％以上であることを特徴とする硬化物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セメント組成物およびその硬化物に関し、特に、中性子遮蔽性能を有するセメント組成物およびその硬化物に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、出願人は、原子力関連施設や医療施設における放射線の遮蔽では、中性子の遮蔽が重要となっていることに鑑み、中性子遮蔽用コンクリートに係る発明を特許文献１として出願した。
【0003】
具体的には、特許文献１の中性子遮蔽用コンクリートは、粗骨材としてカンラン岩砕石を含み、細骨材としてカンラン岩砕砂および灰ホウ石を含み、灰ホウ石の含有割合が、コンクリート質量基準で５～２０質量％のコンクリートである。
【0004】
特許文献１の中性子遮蔽用コンクリートによれば、普通骨材を用いたコンクリートと同程度の圧縮強度を有し、且つ優れた中性子遮蔽性能が得られる。
【0005】
また、特許文献２は、２液性の発泡ウレタンの原材料を２孔式スプレーガンに圧送して部屋の内壁面、天井、床に吹き付けするに際し、２孔式スプレーガンの吐出口に粒状の灰ホウ石の中性子遮蔽材料を圧送合流させて吹き付け施工することで、遮蔽材料の密度が均一化された中性子遮蔽層の形成方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２００８－３９４５３号公報
【特許文献2】特開２００６－５８２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、ニュートリノなどの素粒子を測定する施設では、高感度で測定する必要があるため、宇宙線や岩盤・コンクリートに含まれる自然放射能に起因する測定ノイズを避ける必要から、岩盤の遮蔽が期待できる地下１０００ｍ以深の深い位置に実験装置が設置されている。しかし、宇宙線由来の非常に高いエネルギーを有する中性子は岩盤を透過し、容易に地下水タンクに侵入する。
【0008】
そのうえ、地下空洞掘削時に施工された吹付コンクリートや裏込めコンクリートの骨材中に含まれる天然放射性物質に起因する測定ノイズも無視できない。これらは、ニュートリノ観測時の支障が無きよう低減することが望まれる。
【0009】
特許文献１の中性子遮蔽用コンクリートによれば、優れた中性子遮蔽性能が得られるものの、吹付施工用途については何ら開示されていない。さらに、特許文献１の中性子遮蔽用コンクリートには灰ホウ石が所定量含まれているところ、灰ホウ石がその量で含まれていると凝結が遅延し、早期の強度発現が必要な吹付コンクリートにはそのままでは使用できないことが発明者らの検討により明らかになった。
【0010】
また、特許文献２の中性子遮蔽層の形成方法によれば、得られる遮蔽層は発泡ウレタンであって、コンクリートではない。したがって、特許文献２は、コンクリートの吹付施工用の組成物について上記灰ホウ石を加えることで生じる早期強度発現性の課題およびその解決策について何らヒントを与えるものではない。
【0011】
上記課題に鑑みてなされた本発明の目的は、中性子の遮蔽性能が高く、吹付施工にも適した中性子遮蔽用セメント組成物およびその硬化物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明者らは、上記目的達成に向け鋭意検討を行った。その結果、本発明は、灰ホウ石を従来よりも減じてセメント組成物の早期強度発現を確保した場合であっても粒径の小さい灰ホウ石を採用することで宇宙線由来の中性子遮蔽性能を維持できること、さらには、驚くべきことに灰ホウ石を全く含まなくとも自然放射能が低減できること、を見出し、なされたものである。
【0013】
すなわち、本発明の前記目的は、
結合材、水、粗骨材、細骨材および特殊混和材を含むセメント組成物であって、
前記粗骨材はカンラン岩砕石を含み、前記細骨材はカンラン岩砕砂を含み、前記特殊混和材および細骨材が灰ホウ石を含むか、あるいは前記特殊混和材のみが灰ホウ石を含む場合には、前記灰ホウ石の含有量はセメント組成物１ｍ３に対して１０ｋｇ以上１１５ｋｇ未満の範囲であり、前記特殊混和材および細骨材がともに灰ホウ石を含まない場合には、前記カンラン岩砕石と前記カンラン岩砕砂の合計容積がセメント組成物１ｍ３に対して５３０Ｌ以上６５０Ｌ以下の範囲であることを特徴とするセメント組成物によって達成されることが見出された。
結合材、水、粗骨材、細骨材および特殊混和材を含むセメント組成物であって、
前記粗骨材はカンラン岩砕石を含み、前記細骨材はカンラン岩砕砂を含み、前記特殊混和材および細骨材が灰ホウ石を含むか、あるいは前記特殊混和材のみが灰ホウ石を含む場合には、前記灰ホウ石の含有量はセメント組成物１ｍ３に対して１０ｋｇ以上１１５ｋｇ未満の範囲であり、前記特殊混和材および細骨材がともに灰ホウ石を含まない場合には、前記カンラン岩砕石と前記カンラン岩砕砂の合計容積がセメント組成物１ｍ３に対して５３０Ｌ以上６５０Ｌ以下の範囲であることを特徴とするセメント組成物によって達成されることが見出された。
【0014】
また、本発明のセメント組成物は、ＪＩＳ Ａ１１０１に基づいて測定されたスランプの値が１２ｃｍ以上２５ｃｍ以下（特に好ましくは１５．５ｃｍ以上２３．５ｃｍ以下）の範囲であり、ＪＳＣＥ－Ｆ５１２に基づいて測定されたＶ漏斗の流下時間が２０秒以下（特に好ましくは１０秒）の性状を有することが好ましい。
【0015】
さらに、本発明のセメント組成物は急結材を含むことが好ましい。
【0016】
そのうえ、本発明の前記目的は、本発明のセメント組成物の硬化物であって、硬化物の気乾試料の合計質量に対して、カールフィッシャー滴定法（加熱温度：９５０℃、２０分）により求めた加熱水分量が８質量％以上である硬化物によっても達成することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、特殊混和材および細骨材、または特殊混和材のみが灰ホウ石を含む場合、灰ホウ石の含有量をセメント組成物１ｍ３に対して１０ｋｇ以上１１５ｋｇ未満の範囲とすることで、灰ホウ石に起因する凝結遅延の問題を解消しつつ、宇宙線由来の中性子遮蔽性能を維持することが可能となる。
【0018】
また、特殊混和材および細骨材がともに灰ホウ石を含まない場合に、カンラン岩砕石と前記カンラン岩砕砂の合計容積がセメント組成物１ｍ３に対して５３０Ｌ以上６５０Ｌ以下の範囲であることで、灰ホウ石に起因する凝結遅延の問題を有しないだけでなく、自然放射能を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【発明を実施するための形態】
【0020】
＜セメント組成物＞
本発明のセメント組成物は、結合材、水、粗骨材、細骨材および特殊混和材を含み、
前記粗骨材はカンラン岩砕石を含み、
前記細骨材はカンラン岩砕砂を含み、
前記特殊混和材および細骨材が灰ホウ石を含むか、あるいは前記特殊混和材のみが灰ホウ石を含む場合には、前記灰ホウ石の含有量はセメント組成物１ｍ３に対して１０ｋｇ以上１１５ｋｇ未満の範囲であり、
前記特殊混和材および細骨材がともに灰ホウ石を含まない場合には、前記カンラン岩砕石と前記カンラン岩砕砂の合計容積がセメント組成物１ｍ３に対して５３０Ｌ以上６５０Ｌ以下の範囲である。
本発明のセメント組成物は、結合材、水、粗骨材、細骨材および特殊混和材を含み、
前記粗骨材はカンラン岩砕石を含み、
前記細骨材はカンラン岩砕砂を含み、
前記特殊混和材および細骨材が灰ホウ石を含むか、あるいは前記特殊混和材のみが灰ホウ石を含む場合には、前記灰ホウ石の含有量はセメント組成物１ｍ３に対して１０ｋｇ以上１１５ｋｇ未満の範囲であり、
前記特殊混和材および細骨材がともに灰ホウ石を含まない場合には、前記カンラン岩砕石と前記カンラン岩砕砂の合計容積がセメント組成物１ｍ３に対して５３０Ｌ以上６５０Ｌ以下の範囲である。
【0021】
［結合材］
結合材は、水と反応しコンクリ－トの強度発現に寄与する物質を生成するものの総称で、セメント、高炉スラグ微粉末、フライアッシュなどを含めたものをいう。
結合材は、水と反応しコンクリ－トの強度発現に寄与する物質を生成するものの総称で、セメント、高炉スラグ微粉末、フライアッシュなどを含めたものをいう。
【0022】
セメントは、水で練ったときに硬化性を示す無機質接合材であり、本発明においては、水硬性セメントを用いる。水硬性セメントとしては、ポルトランドセメント、水硬性石灰、ローマンセメント、天然セメントなどの単味セメントを用いてもよく、石灰混合セメント、混合ポルトランドセメントなどの混合セメントを用いてもよい。
【0023】
高炉スラグ微粉末は、普通ポルトランドセメントに混合して高炉セメントを製造するために用いられる。高炉セメントは、長期強度が高く、アルカリシリカ反応や塩分浸透の抑制に優れる。
【0024】
フライアッシュは、火力発電所の微粉炭燃焼の際に副産される石炭灰の一部である。結合材中に含まれることで、セメント組成物の流動性が高まり、単位水量を減少でき、水和熱を低減できる。
【0025】
本発明にセメント組成物において、結合材の含有量は、セメント組成物１ｍ３に対して２７０ｋｇ以上５７０ｋｇ以下であり、好ましくはセメント組成物１ｍ３に対して３６０ｋｇ以上５５０ｋｇ以下である。
【0026】
［粗骨材］
粗骨材は、骨材のうち、５ｍｍ目ふるいに重量８５％以上留まるものをいう。本発明において、粗骨材がカンラン岩砕石を含むことが好ましい。カンラン岩はその産地により、その成分組成が多少異なるが、通常、ＳｉＯ２とＭｇＯとを主成分とし、結晶水を約２～１４質量％含むものである。
粗骨材は、骨材のうち、５ｍｍ目ふるいに重量８５％以上留まるものをいう。本発明において、粗骨材がカンラン岩砕石を含むことが好ましい。カンラン岩はその産地により、その成分組成が多少異なるが、通常、ＳｉＯ２とＭｇＯとを主成分とし、結晶水を約２～１４質量％含むものである。
【0027】
粗骨材としては、カンラン岩砕石以外の他の通常の粗骨材（砂利等）を含有させることも可能であるが、中性子遮蔽性能を向上させるためにはカンラン岩砕石（粗骨材）と後述するカンラン岩砕砂（細骨材）の合計容積が、セメント組成物の１ｍ３に対して５００Ｌ以上であることが好ましい。
【0028】
粗骨材の含有割合は適宜選択することができるが、セメント組成物の１ｍ３に対して１４０Ｌ以上５１０Ｌ以下、好ましくは１８０Ｌ以上４４０Ｌ以下である。
【0029】
［細骨材］
細骨材は、骨材のうち、１０ｍｍ目ふるいを重量で１００％通過するものをいう。本発明において、細骨材がカンラン岩砕砂を含むことが好ましい。細骨材にもカンラン岩砕砂以外の他の通常の細骨材（砂等）を含有させることも可能である。
細骨材は、骨材のうち、１０ｍｍ目ふるいを重量で１００％通過するものをいう。本発明において、細骨材がカンラン岩砕砂を含むことが好ましい。細骨材にもカンラン岩砕砂以外の他の通常の細骨材（砂等）を含有させることも可能である。
【0030】
また、細骨材が灰ホウ石を含んでいてもよい。灰ホウ石は、２ＣａＯ・３Ｂ２Ｏ３・５Ｈ２Ｏを主成分として、好ましくはＢ２Ｏ３を２９．５０重量％以上含む鉱物である。
【0031】
細骨材の含有割合は適宜選択することができるが、セメント組成物の１ｍ３に対して１４０Ｌ以上５１０Ｌ以下、好ましくは１８０Ｌ以上４４０Ｌ以下である。
【0032】
［特殊混和材］
本発明のセメント組成物は、粒径１５０μｍ以下の灰ホウ石粉体を特殊混和材として含む。特殊混和材および細骨材が、または特殊混和材のみが灰ホウ石を含む場合、灰ホウ石の含有量はセメント組成物１ｍ３に対して１０ｋｇ以上１１５ｋｇ未満の範囲であり、好ましくは灰ホウ石の含有量はセメント組成物１ｍ３に対して２０ｋｇ以上８０ｋｇ以下である。
本発明のセメント組成物は、粒径１５０μｍ以下の灰ホウ石粉体を特殊混和材として含む。特殊混和材および細骨材が、または特殊混和材のみが灰ホウ石を含む場合、灰ホウ石の含有量はセメント組成物１ｍ３に対して１０ｋｇ以上１１５ｋｇ未満の範囲であり、好ましくは灰ホウ石の含有量はセメント組成物１ｍ３に対して２０ｋｇ以上８０ｋｇ以下である。
【0033】
特殊混和材および細骨材、または特殊混和材のみが灰ホウ石を含む場合、灰ホウ石の含有量をセメント組成物１ｍ３に対して１０ｋｇ以上１１５ｋｇ未満の範囲とすることで、灰ホウ石に起因する凝結遅延の問題を解消しつつ、宇宙線由来の中性子遮蔽性能を維持することが可能となる。
【0034】
なお、本発明のセメント組成物中に灰ホウ石が含まれる場合、灰ホウ石の配合量が従来よりも少ないことから、セメント組成物の硬化物中での灰ホウ石の分散性確保の観点から、特殊混和材のみが灰ホウ石を含むこと（すなわち、粒径１５０μｍ以下の灰ホウ石粉体のみがセメント組成物中に含まれること）が好ましい。
【0035】
また、本発明のセメント組成物中の特殊混和材および細骨材がともに灰ホウ石を含まない場合、カンラン岩砕石と前記カンラン岩砕砂の合計容積がセメント組成物１ｍ３に対して５００Ｌ以上７００Ｌ以下の範囲であり、好ましくは５５０Ｌ以上６５０Ｌ以下である。
【0036】
本発明のセメント組成物中の特殊混和材および細骨材がともに灰ホウ石を含まない場合に、カンラン岩砕石と前記カンラン岩砕砂の合計容積がセメント組成物１ｍ３に対して５００Ｌ以上７００Ｌ以下の範囲であることで、灰ホウ石に起因する凝結遅延の問題を有しないだけでなく、自然放射能を低減することが可能となる。なお、本発明のセメント組成物中の特殊混和材および細骨材がともに灰ホウ石を含まない場合とは、本発明のセメント組成物が灰ホウ石を含まない場合をいうものとする。
【0037】
さらに、本発明のセメント組成物は、減水剤、好ましくは高性能減水剤を添加することができる。高性能減水剤がセメント組成物に添加される場合、セメントの配合量（重量）に対して０．１重量％以上５重量％以下の範囲であり、好ましくは０．４重量％以上３．５重量％以下の範囲である。なお、減水剤は、計算上はセメント組成物の合計量に含めないこととする。
【0038】
そのうえ、本発明のセメント組成物には、急結材が添加されることが好ましい。急結材は、セメント組成物の凝結・硬化速度を調節する混和材料の一つであり、吹付コンクリートに使用される。急結材がセメント組成物に添加される場合、セメントの配合量（重量）に対し０．１重量％以上２０重量％以下の範囲であり、好ましくは５重量％以上１５重量％以下である。なお、急結材も、計算上はセメント組成物の合計量に含めないこととする。
【0039】
また、本発明のセメント組成物は、上記結合材、水、粗骨材、細骨材、特殊混和材、減水剤および急結材以外に、他の成分を含んでいてもよい。本発明のセメント組成物が含有することができる他の成分としては、流動化剤、消泡剤、気泡剤・発泡剤、防水剤、着色剤、収縮低減剤、防錆剤、保水剤など、公知慣用の添加剤を挙げることができる。
【0040】
本発明のセメント組成物の混錬直後の性状は、ＪＩＳ Ａ１１０１に基づいて測定されたスランプの値が１２ｃｍ以上２５ｃｍ以下の範囲であることが好ましく、１５．５ｃｍ以上２３．５ｃｍ以下であることがさらに好ましい。
【0041】
また、ＪＳＣＥ－Ｆ５１２に基づいて測定されたＶ漏斗の流下時間が２０秒以下であることが好ましく、１０秒以下であることがさらに好ましい。
【0042】
混錬直後の本発明のセメント組成物の、ＪＩＳ Ａ１１０１に基づいて測定されたスランプの値が１２ｃｍ以上２５ｃｍ以下の範囲であり、且つＪＳＣＥ－Ｆ５１２に基づいて測定されたＶ漏斗の流下時間が２０秒以下であることで、締固めや吹付けの作業性が向上しセメント組成物の硬化物の品質確保の確実性が向上するという効果が得られる。
【0043】
＜セメント組成物の硬化物＞
本発明のセメント組成物の硬化物は、セメント組成物を硬化することにより得られる。
本発明のセメント組成物の硬化物は、セメント組成物を硬化することにより得られる。
【0044】
セメント組成物の硬化物は、例えば、セメント組成物を型枠中に打設し、締固め、任意に仕上げを行い、さらに養生を行うことで建築物、道路、ダム、高架橋、トンネル、港湾設備など様々な形状の硬化物を得ることができる。なお、本発明のセメント組成物の硬化物は高い中性子遮蔽性能を有することから、本発明のセメント組成物の硬化物は、原子力関連施設、医療施設、ニュートリノなどの素粒子を測定する施設に、特にニュートリノなどの素粒子を測定する施設に好ましく用いることができる。
【0045】
また、セメント組成物の硬化物は、練り混ぜ直後のセメント組成物を、特殊な吹付け機械を使用して、圧縮空気で圧送して施工して得られる吹付コンクリート（硬化物）であってもよい。本発明のセメント組成物は灰ホウ石の含有量を従来のものよりも減じていることから灰ホウ石に起因する凝結遅延の問題が解消され、良好な吹付け施工がなされた吹付コンクリート（硬化物）が得られるとともに、その硬化物は高い中性子遮蔽性能を有する。
【0046】
本発明のセメント組成物の硬化物は、この硬化物の気乾試料の合計質量に対して、カールフィッシャー滴定法（加熱温度：９５０℃、２０分）により求めた加熱水分量は８質量％以上であり、好ましくは１０質量％以上である。
【0047】
なお、カールフィッシャー滴定法に供する試料は、圧縮強度試験体の粉砕物である。
【0048】
本発明のセメント組成物の硬化物の気乾試料の合計質量に対して、カールフィッシャー滴定法（加熱温度：９５０℃、２０分）により求めた加熱水分量が８質量％以上であることで、高い中性子遮蔽性能を維持できる。これは、硬化物中のカンラン岩が多くの結晶水を含むため、この結晶水中の水素原子と中性子とが弾性散乱を起こし、中速中性子が減速されること、およびカンラン岩および（含まれる場合には）灰ホウ石はともに岩石であるために鉄分が含まれており、この鉄により高速中性子の減速効果得られること、さらに灰ホウ石にはホウ素成分が含まれており、減速された低速中性子が吸収されるため、であると推察される。
【0049】
また、本発明のセメント組成物において、特殊混和材および細骨材が灰ホウ石を含むか、あるいは特殊混和材のみが灰ホウ石を含む場合には、灰ホウ石の含有量はセメント組成物１ｍ３に対して１０ｋｇ以上１１５ｋｇ未満の範囲であるが、この灰ホウ石の含有量は、本発明のセメント組成物の硬化物においては、その硬化物の気乾試料の合計質量に対して０．２５質量％以上５質量％未満の範囲に相当する。
【0050】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【0051】
例えば、セメント組成物の硬化物として、型枠中に打設された建築物や、吹付コンクリートを例示しているが、これらに限られるものではない。例えば、セメント組成物の硬化物が、構造物と斜面との間に裏込めされる裏込めコンクリートであってもよい。
【実施例0052】
以下、実施例を示して本発明について具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【0053】
例に用いる材料は以下の表１に示すとおりである。
【0054】
【表1】
【0055】
＜１．実施例１、２および比較例１のセメント組成物の調整＞
表２に示す組成で、公称容量５０Ｌ強制二軸型ミキサを用い、練り量２５Ｌで混錬し、セメント組成物を調整した。練り混ぜ手順としては、まず、セメント（Ｃ）、細骨材（Ｓ）および粗骨材（Ｇ）を上記公称容量５０Ｌ強制二軸型ミキサに投入して１５秒練り混ぜ、水を（Ｗ）を投入してさらに３０秒練り混ぜた。この混錬物を一旦掻き落し、さらに９０秒間練り混ぜて排出し、セメント組成物とした。なお、実施例１において、特殊混和材（Ｐ）は最初にセメント（Ｃ）等と共に上記ミキサ中に投入し、減水剤（ＡＤ）は水の計量時に添加した。
表２に示す組成で、公称容量５０Ｌ強制二軸型ミキサを用い、練り量２５Ｌで混錬し、セメント組成物を調整した。練り混ぜ手順としては、まず、セメント（Ｃ）、細骨材（Ｓ）および粗骨材（Ｇ）を上記公称容量５０Ｌ強制二軸型ミキサに投入して１５秒練り混ぜ、水を（Ｗ）を投入してさらに３０秒練り混ぜた。この混錬物を一旦掻き落し、さらに９０秒間練り混ぜて排出し、セメント組成物とした。なお、実施例１において、特殊混和材（Ｐ）は最初にセメント（Ｃ）等と共に上記ミキサ中に投入し、減水剤（ＡＤ）は水の計量時に添加した。
【0056】
表２に示すように、比較例１は、普通骨材を使用し、特殊混和材として灰ホウ石を含んでいない基準配合である。実施例１および２は、ともに、普通骨材に代えて、粗骨材としてカンラン岩砕石を、細骨材としてカンラン岩砕砂を使用している。また、実施例１は、さらに特殊混和材（灰ホウ石（粉体、１５０μｍ以下））を含んでいる。なお、表２において、実施例１のＳ（１）とＧ（１）の合計量はセメント組成物１ｍ３あたり５５９Ｌであり、実施例２のＳ（１）とＧ（１）の合計量はセメント組成物１ｍ３あたり５６７Ｌである。
【0057】
【表2】
【0058】
＜２．セメント組成物のフレッシュ性状の評価＞
上記＜１．実施例１、２および比較例１のセメント組成物の調整＞で調整したセメント組成物（フレッシュコンクリート）について、ＪＩＳ Ａ１１０１に基づきスランプ値を、ＪＩＳ Ａ１１２８に基づき空気量を、ＪＳＣＥ－Ｆ５１２に基づきＶ－漏斗流下時間を、ＪＩＳ Ａ１１５６に基づきフレッシュコンクリートの温度（Ｃｏ温度）を測定した。結果を以下の表３に示す。
上記＜１．実施例１、２および比較例１のセメント組成物の調整＞で調整したセメント組成物（フレッシュコンクリート）について、ＪＩＳ Ａ１１０１に基づきスランプ値を、ＪＩＳ Ａ１１２８に基づき空気量を、ＪＳＣＥ－Ｆ５１２に基づきＶ－漏斗流下時間を、ＪＩＳ Ａ１１５６に基づきフレッシュコンクリートの温度（Ｃｏ温度）を測定した。結果を以下の表３に示す。
【0059】
【表3】
【0060】
表３に示すように、比較例１（基準配合）から骨材を置き換えた実施例２、骨材の置き換えに加えて特殊混和材（灰ホウ石（粉末））を添加した実施例１においても、フレッシュ性状は比較例１（基準配合）と同等の性状を有していた。
【0061】
＜３．圧縮強度の評価＞
調整された各セメント組成物について直径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍのセメント組成物の硬化物を作成し、材齢７日、材齢２８日における圧縮強度をＪＩＳ Ａ１１０８に基づいて測定した。結果を表４に示す。
調整された各セメント組成物について直径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍのセメント組成物の硬化物を作成し、材齢７日、材齢２８日における圧縮強度をＪＩＳ Ａ１１０８に基づいて測定した。結果を表４に示す。
【0062】
【表4】
【0063】
表４に示すように、実施例１、２のセメント組成物の硬化物は、比較例１（基準配合）のものと比べても同等の圧縮強度を示していた。
【0064】
＜４．水分量＞
上記＜３．圧縮強度の評価＞で作成した各セメント組成物の硬化物の粉砕試料を用い、１０５℃乾燥減量法により付着水分を、カールフィッシャー滴定法により加熱水分を、それぞれ求めた。ここで、加熱水分は、セメント組成物の硬化物内の結合水分と結晶水分の合計値を示している。結果を表５に示す。
上記＜３．圧縮強度の評価＞で作成した各セメント組成物の硬化物の粉砕試料を用い、１０５℃乾燥減量法により付着水分を、カールフィッシャー滴定法により加熱水分を、それぞれ求めた。ここで、加熱水分は、セメント組成物の硬化物内の結合水分と結晶水分の合計値を示している。結果を表５に示す。
【0065】
【表5】
【0066】
表５に示すように、実施例１、２に試料において測定された加熱水分の値が１０質量％以上であることから、実施例１、２においてはカンラン岩が含まれていることがわかる。
【0067】
＜５．Ｂ２Ｏ３の含有量＞
上記＜３．圧縮強度の評価＞で作成した各セメント組成物の硬化物の粉砕試料を用い、ＩＣＰ－ＡＥＳ法により硬化物中のＢ２Ｏ３量（ｗｔ％）を求めた。結果を表６に示す。
上記＜３．圧縮強度の評価＞で作成した各セメント組成物の硬化物の粉砕試料を用い、ＩＣＰ－ＡＥＳ法により硬化物中のＢ２Ｏ３量（ｗｔ％）を求めた。結果を表６に示す。
【0068】
【表6】
【0069】
表６に示すように、実施例１にのみＢ２Ｏ３が検出された。Ｂ２Ｏ３は通常の細骨材、粗骨材中には含まれていないところ、灰ホウ石には含まれていることから、Ｂ２Ｏ３を測定することでセメント組成物の硬化物中の灰ホウ石の存在を確認することができる。
【0070】
＜６．遮蔽計算結果＞
上記＜３．圧縮強度の評価＞で作成した各セメント組成物の硬化物の中性子遮蔽性能をシミュレーション計算により求めた。使用した計算コードは、米国ロスアラモス国立研究所で開発された放射線挙動シミュレーションコードＭＣＮＰバージョン６．２である。核データには、日本原子力研究開発機構で整備されたＪＥＮＤＬ－４．０及びＪＥＮＤＬ－４．０／ＨＥを使用した。
上記＜３．圧縮強度の評価＞で作成した各セメント組成物の硬化物の中性子遮蔽性能をシミュレーション計算により求めた。使用した計算コードは、米国ロスアラモス国立研究所で開発された放射線挙動シミュレーションコードＭＣＮＰバージョン６．２である。核データには、日本原子力研究開発機構で整備されたＪＥＮＤＬ－４．０及びＪＥＮＤＬ－４．０／ＨＥを使用した。
【0071】
シミュレーション計算は、一般に原子力施設で用いられる低速中性子から宇宙線由来の高速中性子まで幅広いエネルギー範囲（２．４５ＭｅＶ，１０ＭｅＶ，２０ＭｅＶ，１００ＭｅＶ，１ＧｅＶ）に対して行った。それぞれの結果を図１～図３に示す。
【0072】
図１～図３は、線源中性子１個当たりの減衰率を示したものである。これらから、実施例１のコンクリート（セメント組成物の硬化物、以下同じ）は、普通骨材を使用した比較例１（基準配合）のコンクリートに対して、２．４５ＭｅＶ中性子源に対しては１．５８倍、１０ＭｅＶ中性子源に対しては１．２６倍、２０ＭｅＶ中性子源に対しては１．２３倍の遮蔽性能（中性子束を１／１００に減衰するのに必要な遮蔽厚比）を有することがわかる。また、実施例２のコンクリートは、比較例１（基準配合）のコンクリートに対して、２．４５ＭｅＶ中性子源に対しては１．４０倍、１０ＭｅＶ中性子源に対しては１．１８倍、２０ＭｅＶ中性子源に対しては１．１６倍の遮蔽性能を有していることがわかる。
【0073】
＜７．自然放射能量＞
上記＜３．圧縮強度の評価＞で作成した各セメント組成物の硬化物の中に含まれる天然に存在する放射能量（ウラン系列、トリウム系列、カリウム４０）を、ゲルマニウム検出器を用いて行った。結果を表７に示す。
上記＜３．圧縮強度の評価＞で作成した各セメント組成物の硬化物の中に含まれる天然に存在する放射能量（ウラン系列、トリウム系列、カリウム４０）を、ゲルマニウム検出器を用いて行った。結果を表７に示す。
【0074】
【表7】
【0075】
表７に示すように、ウラン系列核種については、最もエネルギーの大きいＰａ－２３４ｍで比較すると、比較例１（基準配合）の放射能は０．１２ Ｂｑ／ｇであったが、実施例１、実施例２ではともに不検出であった。またトリウム系列核種については、最もエネルギーの大きいＡｃ－２２８で比較すると、比較例１の放射能に対して実施例１は２３％、実施例２は２８％という結果となった。Ｋ－４０（カリウム４０）については、比較例１の放射能に対して実施例１、実施例２ともに６％という結果となった。このように、基準配合の比較例１のセメント組成物の硬化物と比較して、実施例１、２の硬化物は、その硬化物に含まれる天然に存在する放射能量が非常に小さいことがわかる。
【図1】
【図2】
【図3】
【手続補正書】
【提出日】2024-06-20
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
結合材、水、粗骨材、細骨材および特殊混和材を含むセメント組成物であって、
前記特殊混和材および細骨材が灰ホウ石を含むか、あるいは前記特殊混和材のみが灰ホウ石を含み、前記灰ホウ石の含有量はセメント組成物１ｍ３に対して１０ｋｇ以上１１５ｋｇ未満の範囲であること
を特徴とするセメント組成物。
前記特殊混和材および細骨材が灰ホウ石を含むか、あるいは前記特殊混和材のみが灰ホウ石を含み、前記灰ホウ石の含有量はセメント組成物１ｍ３に対して１０ｋｇ以上１１５ｋｇ未満の範囲であること
を特徴とするセメント組成物。
【請求項2】
ＪＩＳ Ａ１１０１に基づいて測定されたスランプの値が１２ｃｍ以上２５ｃｍ以下の範囲であり、ＪＳＣＥ－Ｆ５１２に基づいて測定されたＶ漏斗の流下時間が２０秒以下の性状を有することを特徴とする請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項3】
急結材を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のセメント組成物。
【請求項4】
請求項１～３の何れか一項に記載のセメント組成物の硬化物であって、前記硬化物の気乾試料の合計質量に対して、カールフィッシャー滴定法（加熱温度：９５０℃、２０分）により求めた加熱水分量が８質量％以上であることを特徴とする硬化物。