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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】P2024140404
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】結合材、セメント組成物、及びコンクリート組成物
(51)【国際特許分類】
C04B 7/19 20060101AFI20241003BHJP
C04B 22/08 20060101ALI20241003BHJP
C04B 22/12 20060101ALI20241003BHJP
C04B 28/08 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
C04B7/19 ZAB
C04B22/08 B
C04B22/12
C04B28/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023051533
(22)【出願日】2023-03-28
(71)【出願人】
【識別番号】521297587
【氏名又は名称】ＵＢＥ三菱セメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100145012
【弁理士】
【氏名又は名称】石坂 泰紀
(72)【発明者】
【氏名】中村 慶一郎
(72)【発明者】
【氏名】桐山 宏和
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼原 幸之助
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 智章
【テーマコード（参考）】
4G112
【Ｆターム（参考）】
4G112MB04
4G112MB08
4G112PA02
4G112PB07
4G112PB09
4G112PC03
4G112PC04
(57)【要約】
【課題】水和熱による温度上昇量を低減することが可能なコンクリート組成物、並びに、このようなコンクリート組成物の製造に有用な結合材及びセメント組成物を提供すること。
【解決手段】セメントと、高炉スラグ微粉末とを含む、結合材が提供される。セメント中の、Ｃ３Ｓの含有量は、２５．０質量％以上４５．０質量％以下であり、Ｃ３Ａの含有量は、２．５質量％以上６．５質量％以下であり、かつＳＯ３の含有量は、１．５質量％以上３．０質量％以下である。結合材１００質量部中のセメントの含有量は、２０．０質量部以上４０．０質量部以下である。結合材１００質量部中の高炉スラグ微粉末の含有量は、６０．０質量部以上８０．０質量部以下である。
【選択図】なし
【解決手段】セメントと、高炉スラグ微粉末とを含む、結合材が提供される。セメント中の、Ｃ３Ｓの含有量は、２５．０質量％以上４５．０質量％以下であり、Ｃ３Ａの含有量は、２．５質量％以上６．５質量％以下であり、かつＳＯ３の含有量は、１．５質量％以上３．０質量％以下である。結合材１００質量部中のセメントの含有量は、２０．０質量部以上４０．０質量部以下である。結合材１００質量部中の高炉スラグ微粉末の含有量は、６０．０質量部以上８０．０質量部以下である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
セメントと、高炉スラグ微粉末とを含む、結合材であって、
前記セメント中の、Ｃ３Ｓの含有量が、２５．０質量％以上４５．０質量％以下であり、Ｃ３Ａの含有量が、２．５質量％以上６．５質量％以下であり、かつＳＯ３の含有量が、１．５質量％以上３．０質量％以下であり、
前記結合材１００質量部中の前記セメントの含有量が、２０．０質量部以上４０．０質量部以下であり、
前記結合材１００質量部中の前記高炉スラグ微粉末の含有量が、６０．０質量部以上８０．０質量部以下である、結合材。
前記セメント中の、Ｃ３Ｓの含有量が、２５．０質量％以上４５．０質量％以下であり、Ｃ３Ａの含有量が、２．５質量％以上６．５質量％以下であり、かつＳＯ３の含有量が、１．５質量％以上３．０質量％以下であり、
前記結合材１００質量部中の前記セメントの含有量が、２０．０質量部以上４０．０質量部以下であり、
前記結合材１００質量部中の前記高炉スラグ微粉末の含有量が、６０．０質量部以上８０．０質量部以下である、結合材。
【請求項2】
石膏をさらに含み、
前記結合材１００質量部中の前記石膏の含有量が、０質量部より大きく３．５質量部以下である、請求項１に記載の結合材。
前記結合材１００質量部中の前記石膏の含有量が、０質量部より大きく３．５質量部以下である、請求項１に記載の結合材。
【請求項3】
前記石膏が、二水石膏、半水石膏、及び無水石膏からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項２に記載の結合材。
【請求項4】
前記高炉スラグ微粉末中の酸化アルミニウムの含有量が、１４．５質量％以下である、請求項１に記載の結合材。
【請求項5】
請求項１に記載の結合材と、硬化促進剤とを含む、セメント組成物。
【請求項6】
前記硬化促進剤の含有量が、前記結合材１００質量部に対して、前記硬化促進剤を固形分量で０．２３質量部以上３．６０質量部以下である、請求項５に記載のセメント組成物。
【請求項7】
前記硬化促進剤が、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項５又は６に記載のセメント組成物。
【請求項8】
前記硬化促進剤が、カルシウム塩を含む、請求項５又は６に記載のセメント組成物。
【請求項9】
前記硬化促進剤が、一価の陰イオンを有する塩を含む、請求項５又は６に記載のセメント組成物。
【請求項10】
前記硬化促進剤が、亜硝酸塩、硝酸塩、及び塩化物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項５又は６に記載のセメント組成物。
【請求項11】
請求項５に記載のセメント組成物と、水と、細骨材と、粗骨材と、減水剤とを含み、
前記結合材の含有量が、コンクリート組成物１ｍ３を基準として、２５０ｋｇ／ｍ３以上６００ｋｇ／ｍ３以下であり、
前記水の含有量が、前記結合材１００質量部に対して、２５質量部以上６０質量部以下である、コンクリート組成物。
前記結合材の含有量が、コンクリート組成物１ｍ３を基準として、２５０ｋｇ／ｍ３以上６００ｋｇ／ｍ３以下であり、
前記水の含有量が、前記結合材１００質量部に対して、２５質量部以上６０質量部以下である、コンクリート組成物。
【請求項12】
前記減水剤が、高性能ＡＥ減水剤を含む、請求項１１に記載のコンクリート組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、結合材、セメント組成物、及びコンクリート組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、地球温暖化対策の要求が高まり、コンクリート製造におけるＣＯ２発生量の低減が求められている。ＣＯ２発生量を低減する方法として、調製時におけるＣＯ２発生量の大きなセメントクリンカの一部を、混合材に置き換えてコンクリートを製造する方法が広く検討されている。混合材の中でも、高炉スラグ微粉末等の鉄鋼スラグは、コンクリートの長期強度増進及び塩分遮蔽効果の向上を期待できる。そのため、混合材として鉄鋼スラグを用い、その混合比率を高めたコンクリートの研究が進められている。例えば、特許文献１には、結合材として高炉スラグ組成物を用いたコンクリート組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１０－２８５２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、高炉スラグ微粉末をセメントに対して６０質量％以上置換したコンクリート組成物は、結合材と水との水和反応で発生する水和熱によるコンクリートの温度上昇量を抑制でき、温度ひび割れ抵抗性に優れることで知られる。しかし、高炉スラグ微粉末を含むコンクリートの自己収縮は温度依存性が高く、温度が上昇するほど大きくなる傾向がある。コンクリートの自己収縮が大きいほど、温度ひび割れ抵抗性には不利に働く。そのため、可能な限りでコンクリートの温度上昇量を抑えることで、自己収縮の増大を抑え、かつ、部材温度のさらなる低減を図ることができるため、温度ひび割れ抵抗性の向上につながる。
【0005】
そこで、本開示は、水和熱による温度上昇量を低減することが可能なコンクリート組成物を提供することを目的とする。また、本開示は、このようなコンクリート組成物の製造に有用な結合材及びセメント組成物を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、高炉スラグ微粉末を高含有率で含むコンクリート組成物におけるベースセメントを、一般的に用いられている普通ポルトランドセメントから中庸熱ポルトランドセメント等の所定のセメントに変更することを検討した。その際に、普通ポルトランドセメントを用いたコンクリート組成物と所定のセメントを用いたコンクリート組成物とを圧縮強度が同一強度になるように調整して検討したところ、所定のセメントを用いたコンクリート組成物は、普通ポルトランドセメントを用いたコンクリート組成物に比べて、単位結合材量（又は単位セメント量）が大きくなることが判明した。通常、単位結合材量が大きくなるにつれて、水和熱による温度上昇量は大きくなる傾向がある。そのため、所定のセメントを用いたコンクリート組成物の方が、普通ポルトランドセメントを用いたコンクリート組成物よりも水和熱による温度上昇量が大きくなることが予想されるところ、所定のセメントを用いたコンクリート組成物の方が、水和熱による温度上昇量が小さくなることを見出し、本開示の発明を完成するに至った。
【0007】
本開示は、［１］～［１２］を含む。
［１］セメントと、高炉スラグ微粉末とを含む、結合材であって、
前記セメント中の、Ｃ３Ｓの含有量が、２５．０質量％以上４５．０質量％以下であり、Ｃ３Ａの含有量が、２．５質量％以上６．５質量％以下であり、かつＳＯ３の含有量が、１．５質量％以上３．０質量％以下であり、
前記結合材１００質量部中の前記セメントの含有量が、２０．０質量部以上４０．０質量部以下であり、
前記結合材１００質量部中の前記高炉スラグ微粉末の含有量が、６０．０質量部以上８０．０質量部以下である、結合材。
［２］石膏をさらに含み、
前記結合材１００質量部中の前記石膏の含有量が、０質量部より大きく３．５質量部以下である、［１］に記載の結合材。
［３］前記石膏が、二水石膏、半水石膏、及び無水石膏からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、［２］に記載の結合材。
［４］前記高炉スラグ微粉末中の酸化アルミニウムの含有量が、１４．５質量％以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の結合材。
［５］［１］に記載の結合材と、硬化促進剤とを含む、セメント組成物。
［６］前記硬化促進剤の含有量が、前記結合材１００質量部に対して、前記硬化促進剤を固形分量で０．２３質量部以上３．６０質量部以下である、［５］に記載のセメント組成物。
［７］前記硬化促進剤が、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、［５］又は［６］に記載のセメント組成物。
［８］前記硬化促進剤が、カルシウム塩を含む、［５］～［７］のいずれかに記載のセメント組成物。
［９］前記硬化促進剤が、一価の陰イオンを有する塩を含む、［５］～［８］のいずれかに記載のセメント組成物。
［１０］前記硬化促進剤が、亜硝酸塩、硝酸塩、及び塩化物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、［５］～［９］のいずれかに記載のセメント組成物。
［１１］［５］～［１０］のいずれかに記載のセメント組成物と、水と、細骨材と、粗骨材と、減水剤とを含み、
前記結合材の含有量が、コンクリート組成物１ｍ３を基準として、２５０ｋｇ／ｍ３以上６００ｋｇ／ｍ３以下であり、
前記水の含有量が、前記結合材１００質量部に対して、２５質量部以上６０質量部以下である、コンクリート組成物。
［１２］前記減水剤が、高性能ＡＥ減水剤を含む、［１１］に記載のコンクリート組成物。
［１］セメントと、高炉スラグ微粉末とを含む、結合材であって、
前記セメント中の、Ｃ３Ｓの含有量が、２５．０質量％以上４５．０質量％以下であり、Ｃ３Ａの含有量が、２．５質量％以上６．５質量％以下であり、かつＳＯ３の含有量が、１．５質量％以上３．０質量％以下であり、
前記結合材１００質量部中の前記セメントの含有量が、２０．０質量部以上４０．０質量部以下であり、
前記結合材１００質量部中の前記高炉スラグ微粉末の含有量が、６０．０質量部以上８０．０質量部以下である、結合材。
［２］石膏をさらに含み、
前記結合材１００質量部中の前記石膏の含有量が、０質量部より大きく３．５質量部以下である、［１］に記載の結合材。
［３］前記石膏が、二水石膏、半水石膏、及び無水石膏からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、［２］に記載の結合材。
［４］前記高炉スラグ微粉末中の酸化アルミニウムの含有量が、１４．５質量％以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の結合材。
［５］［１］に記載の結合材と、硬化促進剤とを含む、セメント組成物。
［６］前記硬化促進剤の含有量が、前記結合材１００質量部に対して、前記硬化促進剤を固形分量で０．２３質量部以上３．６０質量部以下である、［５］に記載のセメント組成物。
［７］前記硬化促進剤が、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、［５］又は［６］に記載のセメント組成物。
［８］前記硬化促進剤が、カルシウム塩を含む、［５］～［７］のいずれかに記載のセメント組成物。
［９］前記硬化促進剤が、一価の陰イオンを有する塩を含む、［５］～［８］のいずれかに記載のセメント組成物。
［１０］前記硬化促進剤が、亜硝酸塩、硝酸塩、及び塩化物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、［５］～［９］のいずれかに記載のセメント組成物。
［１１］［５］～［１０］のいずれかに記載のセメント組成物と、水と、細骨材と、粗骨材と、減水剤とを含み、
前記結合材の含有量が、コンクリート組成物１ｍ３を基準として、２５０ｋｇ／ｍ３以上６００ｋｇ／ｍ３以下であり、
前記水の含有量が、前記結合材１００質量部に対して、２５質量部以上６０質量部以下である、コンクリート組成物。
［１２］前記減水剤が、高性能ＡＥ減水剤を含む、［１１］に記載のコンクリート組成物。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、水和熱による温度上昇量を低減することが可能なコンクリート組成物が提供される。このようなコンクリート組成物は、温度ひび割れ抵抗性の点においても優れる。また、本開示は、このようなコンクリート組成物の製造に有用な結合材及びセメント組成物が提供される。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の実施形態について詳細に説明する。ただし、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。
【0010】
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
【0011】
本明細書中、以下で例示する材料は、特に断らない限り、条件に該当する範囲で、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。各成分の含有量は、各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、当該複数の物質の合計量を意味する。
【0012】
［結合材］
結合材は、セメントと、高炉スラグ微粉末とを含む。
結合材は、セメントと、高炉スラグ微粉末とを含む。
【0013】
＜セメント＞
セメントは、セメントクリンカと石膏（以下、「石膏Ａ」という場合がある。）とを含む。セメントクリンカは、例えば、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２００９「ポルトランドセメント」に規定される、中庸熱ポルトランドセメントクリンカであってよい。セメントは、コンクリート組成物を硬化させた際の水和熱による温度上昇量を低減できることから、中庸熱ポルトランドセメントクリンカと石膏Ａとを含む中庸熱ポルトランドセメントであってよい。
セメントは、セメントクリンカと石膏（以下、「石膏Ａ」という場合がある。）とを含む。セメントクリンカは、例えば、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２００９「ポルトランドセメント」に規定される、中庸熱ポルトランドセメントクリンカであってよい。セメントは、コンクリート組成物を硬化させた際の水和熱による温度上昇量を低減できることから、中庸熱ポルトランドセメントクリンカと石膏Ａとを含む中庸熱ポルトランドセメントであってよい。
【0014】
石膏Ａとしては、二水石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）、半水石膏（ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ）、無水石膏（ＣａＳＯ４）等が挙げられる。
【0015】
セメント中の、Ｃ３Ｓの含有量は、２５．０質量％以上４５．０質量％以下であり、Ｃ３Ａの含有量は、２．５質量％以上６．５質量％以下であり、かつＳＯ３の含有量は、１．５質量％以上３．０質量％以下である。中庸熱ポルトランドセメントは、これらの含有量の条件を満たし得る。
【0016】
セメント中の鉱物組成は、Ｂｏｇｕｅ式によって算出することができる。ここで、Ｂｏｇｕｅ式とは、セメント中の化学成分の含有量からセメント中の主要鉱物の含有量を算定する式として広く用いられているものである。下記に示すＢｏｇｕｅ式を用いることによって、セメント中の、Ｃ３Ｓ（ケイ酸三カルシウム（３ＣａＯ・ＳｉＯ２））、Ｃ２Ｓ（ケイ酸二カルシウム（２ＣａＯ・ＳｉＯ２））、Ｃ３Ａ（アルミン酸三カルシウム（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３））、及びＣ４ＡＦ（鉄アルミン酸四カルシウム（４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３））の含有量を算出することができる。なお、下記式中のＣａＯ（酸化アルミニウム）、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、Ｆｅ２Ｏ３（酸化鉄）、及びＳＯ３（三酸化硫黄）で示される化学式は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１５「セメントの化学分析方法」又はＪＩＳ Ｒ ５２０４：２０１９「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」に準拠して測定される、セメント中の各化学成分の含有量（質量％）を意味する。また、下記式中の「％」は、「質量％」を意味する。
【0017】
・Ｂｏｇｕｅ式
Ｃ３Ｓ［％］＝（４．０７×ＣａＯ［％］）－（７．６０×ＳｉＯ２［％］）－（６．７２×Ａｌ２Ｏ３［％］）－（１．４３×Ｆｅ２Ｏ３［％］）－（２．８５×ＳＯ３［％］）
Ｃ２Ｓ［％］＝（２．８７×ＳｉＯ２［％］）－（０．７５４×Ｃ３Ｓ［％］）
Ｃ３Ａ［％］＝（２．６５×Ａｌ２Ｏ３［％］）－（１．６９×Ｆｅ２Ｏ３［％］）
Ｃ４ＡＦ［％］＝３．０４×Ｆｅ２Ｏ３［％］
Ｃ３Ｓ［％］＝（４．０７×ＣａＯ［％］）－（７．６０×ＳｉＯ２［％］）－（６．７２×Ａｌ２Ｏ３［％］）－（１．４３×Ｆｅ２Ｏ３［％］）－（２．８５×ＳＯ３［％］）
Ｃ２Ｓ［％］＝（２．８７×ＳｉＯ２［％］）－（０．７５４×Ｃ３Ｓ［％］）
Ｃ３Ａ［％］＝（２．６５×Ａｌ２Ｏ３［％］）－（１．６９×Ｆｅ２Ｏ３［％］）
Ｃ４ＡＦ［％］＝３．０４×Ｆｅ２Ｏ３［％］
【0018】
セメント中のＣ３Ｓの含有量は、２５．０質量％以上であり、２８．０質量％以上又は３０．０質量％以上であってもよい。セメント中のＣ３Ｓの含有量が２５．０質量％以上であることにより、初期材齢（材齢７日以下）の圧縮強度の発現を確保することができる。セメント中のＣ３Ｓの含有量は、４５．０質量％以下であり、４２．０質量％以下又は４０．０質量％以下であってもよい。セメント中のＣ３Ｓの含有量が４５．０質量％以下であることにより、材齢２８日の圧縮強度の発現を確保しつつ、水和熱による温度上昇量を低減することができる。
【0019】
セメント中のＣ３Ａの含有量は、２．５質量％以上であり、３．０質量％以上又は３．５質量％以上であってもよい。セメント中のＣ３Ａの含有量が２．５質量％以上であることにより、コンクリート組成物を硬化させた際の初期の強度発現性の低下をより抑制できる。セメント中のＣ３Ａの含有量は、６．５質量％以下であり、６．０質量％以下又は５．５質量％以下であってもよい。セメント中のＣ３Ａの含有量が６．５質量％以下であることにより、エトリンガイトの生成を抑制し、水和熱による温度上昇量を低減することができる。
【0020】
セメント中のＳＯ３の含有量は、１．５質量％以上であり、１．８質量％以上又は２．０質量％以上であってもよい。セメント中のＳＯ３の含有量が１．５質量％以上であることにより、自己収縮をある程度低減することができる。セメント中のＳＯ３の含有量は、３．０質量％以下であり、２．９質量％以下又は２．８質量％以下であってもよい。セメント中のＳＯ３の含有量が３．０質量％以下であることにより、コンクリート組成物を硬化させた際の長期の強度発現性が低下することをより抑制できる。
【0021】
セメントのブレーン比表面積は、例えば、２８００ｃｍ２／ｇ以上又は３０００ｃｍ２／ｇ以上であってよい。セメントのブレーン比表面積が２８００ｃｍ２／ｇ以上であることにより、高炉スラグ微粉末との水和反応をより増進させることができる。セメントのブレーン比表面積は、例えば、１００００ｃｍ２／ｇ以下、５０００ｃｍ２／ｇ以下、４０００ｃｍ２／ｇ以下、又は３５００ｃｍ２／ｇ以下であってよい。セメントのブレーン比表面積が１００００ｃｍ２／ｇ以下であることにより、製造コストを低減することができ、セメントの製造におけるＣＯ２排出量をより低減することができる。
【0022】
本明細書において、ブレーン比表面積は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１：２０１５「セメントの物理試験方法」に準拠して測定した値を意味する。
【0023】
結合材１００質量部中のセメントの含有量は、２０．０質量部以上４０．０質量部以下である。結合材１００質量部中のセメントの含有量は、２２．０質量部以上又は２５．０質量部以上であってもよく、３８．０質量部以下又は３６．０質量部以下であってもよい。結合材１００質量部中のセメントの含有量がこのような範囲であることにより、結合材におけるＣＯ２発生量が大きいセメントの割合が減ることから、コンクリート組成物の製造におけるＣＯ２発生量を抑制することができる。
【0024】
＜高炉スラグ微粉末＞
高炉スラグ微粉末は、例えば、市販のものを使用してもよく、高炉スラグ微粉末に相当するスラグを自ら調製して使用してもよい。
高炉スラグ微粉末は、例えば、市販のものを使用してもよく、高炉スラグ微粉末に相当するスラグを自ら調製して使用してもよい。
【0025】
高炉スラグ微粉末中のＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）の含有量は、例えば、１４．５質量％以下、１４．０質量％以下、１３．５質量％以下、又は１３．０質量％以下であってよい。高炉スラグ微粉末中のＡｌ２Ｏ３の含有量が１４．５質量％以下であることにより、得られるコンクリート組成物を硬化させた際の長期の強度発現性が低下することをより抑制できる。高炉スラグ微粉末中のＡｌ２Ｏ３の含有量は、例えば、８質量％以上、１０質量％以上、又は１２質量％以上であってよい。高炉スラグ微粉末中のＡｌ２Ｏ３の含有量が８質量％以上であることにより、高炉スラグ微粉末の有する潜在水硬性をより充分に発揮できる。
【0026】
高炉スラグ微粉末中のＳｉＯ２（二酸化ケイ素）の含有量は、例えば、３０．０質量％以上、３１．０質量％以上、又は３２．０質量％以上であってよい。高炉スラグ微粉末中のＳｉＯ２の含有量が３０．０質量％以上であることにより、初期及び長期の強度発現性の低下をより抑制できる。高炉スラグ微粉末中のＳｉＯ２の含有量は、例えば、４０．０質量％以下、３８．０質量％以下、３６．０質量％以下、又は３５．０質量％以下であってよい。高炉スラグ微粉末中のＳｉＯ２の含有量が４０．０質量％以下であることにより、初期の強度発現性の低下をより抑制できる。
【0027】
高炉スラグ微粉末中のＣａＯ（酸化カルシウム）の含有量は、例えば、３８．０質量％以上、４０．０質量％以上、又は４２．０質量％以上であってよい。高炉スラグ微粉末中のＣａＯの含有量が３８．０質量％以上であることにより、初期の強度発現性をより向上させることができる。高炉スラグ微粉末中のＣａＯの含有量は、例えば、５０．０質量％以下、４８．０質量％以下、又は４６．０質量％以下であってよい。高炉スラグ微粉末中のＣａＯの含有量が５０．０質量％以下であることにより、長期の強度発現性の低下をより抑制できる。
【0028】
高炉スラグ微粉末中のＭｇＯ（酸化マグネシウム）の含有量は、例えば、３．０質量％以上、４．０質量％以上、又は４．５質量％以上であってよい。高炉スラグ微粉末中のＭｇＯの含有量が３．０質量％以上であることにより、コンクリート組成物を硬化させた際の初期及び長期の強度発現性の低下をより抑制できる。高炉スラグ微粉末中のＭｇＯの含有量は、例えば、１０．０質量％以下、８．０質量％以下、又は６．０質量％以下であってよい。高炉スラグ微粉末中のＭｇＯの含有量が１０．０質量％以下であることにより、コンクリート組成物を硬化させた際の初期の強度発現性の低下をより抑制できる。
【0029】
高炉スラグ微粉末は、その他の成分として、例えば、ＳＯ３（三酸化硫黄）、ＮａＯ２（酸化ナトリウム、Ｋ２Ｏ（酸化カリウム）、ＴｉＯ２（酸化チタン）等を含んでいてもよい。
【0030】
本明細書において、高炉スラグ微粉末の化学組成は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１５「セメントの化学分析方法」の記載に準拠して測定した値を意味する。
【0031】
高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積は、例えば、２５００ｃｍ２／ｇ以上１００００ｃｍ２／ｇ、２５００ｃｍ２／ｇ以上８０００ｃｍ２／ｇ、２５００ｃｍ２／ｇ以上６０００ｃｍ２／ｇ、２５００ｃｍ２／ｇ以上５０００ｃｍ２／ｇ、３０００ｃｍ２／ｇ以上５０００ｃｍ２／ｇ、又は４０００ｃｍ２／ｇ以上５０００ｃｍ２／ｇであってよい。
【0032】
結合材１００質量部中の高炉スラグ微粉末の含有量は、６０．０質量部以上８０．０質量部以下である。結合材１００質量部中の高炉スラグ微粉末の含有量は、６２．０質量部以上又は６４．０質量部以上であってもよく、７５．０質量部以下又は７０．０質量部以下であってもよい。結合材１００質量部中の高炉スラグ微粉末の含有量がこのような範囲であることにより、結合材におけるＣＯ２発生量が大きいセメントの割合が減ることから、コンクリート組成物の製造におけるＣＯ２発生量を抑制することができる。
【0033】
＜石膏＞
結合材は、石膏（以下、「石膏Ｂ」という場合がある。）をさらに含んでいてもよい。なお、石膏Ｂに、上記のセメントに含まれる石膏Ａは包含されない。すなわち、ここでいう石膏Ｂは、セメントに含まれる石膏Ａとは別の成分として添加される石膏を意味し、例えば、高炉スラグ微粉末に添加された石膏は、石膏Ｂに包含される。また、石膏Ｂの含有量は、セメントに含まれる石膏Ａとは別の成分として添加される石膏の含有量を意味する。
結合材は、石膏（以下、「石膏Ｂ」という場合がある。）をさらに含んでいてもよい。なお、石膏Ｂに、上記のセメントに含まれる石膏Ａは包含されない。すなわち、ここでいう石膏Ｂは、セメントに含まれる石膏Ａとは別の成分として添加される石膏を意味し、例えば、高炉スラグ微粉末に添加された石膏は、石膏Ｂに包含される。また、石膏Ｂの含有量は、セメントに含まれる石膏Ａとは別の成分として添加される石膏の含有量を意味する。
【0034】
石膏Ｂは、二水石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）、半水石膏（ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ）、及び無水石膏（ＣａＳＯ４）からなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでいてもよい。二水石膏としては、例えば、排脱二水石膏、リン酸二水石膏、フッ酸二水石膏、天然二水石膏等が挙げられる。半水石膏としては、例えば、α型の半水石膏、β型の半水石膏等が挙げられる。無水石膏としては、例えば、天然無水石膏、フッ酸無水石膏等が挙げられる。無水石膏中のＳＯ３の含有量は、例えば、５４質量％以上６０質量％以下であってよい。
【0035】
結合材が石膏Ｂをさらに含む場合、結合材１００質量部中の石膏Ｂの含有量は、０質量部より大きく３．５質量部以下であってよい。結合材１００質量部中の石膏Ｂの含有量は、０．１質量部以上、０．５質量部以上、１．０質量部以上、又は１．５質量部以上であってもよく、３．３質量部以下又は３．１質量部以下であってもよい。石膏Ｂの含有量がこのような範囲であることにより、石膏によるコンクリート組成物の硬化に伴う圧縮強度の向上効果を発揮しつつ、硬化促進剤によるコンクリート組成物の硬化に伴う圧縮強度の向上効果を阻害する作用を低減することができる。
【0036】
結合材の製造方法は、特に限定されず、公知の方法により上記の成分を配合し、混合・混練することで調製することができる。
【0037】
［セメント組成物］
セメント組成物は、上記の結合材と、硬化促進剤とを含む。
セメント組成物は、上記の結合材と、硬化促進剤とを含む。
【0038】
＜結合材＞
結合材は、セメント組成物の主成分である。セメント組成物中の結合材の含有量は、例えば、９０質量％以上、９５質量％以上、９８質量％以上、又は９９質量％以上であってよい。
結合材は、セメント組成物の主成分である。セメント組成物中の結合材の含有量は、例えば、９０質量％以上、９５質量％以上、９８質量％以上、又は９９質量％以上であってよい。
【0039】
＜硬化促進剤＞
硬化促進剤は、高炉スラグ微粉末の反応を促進し、初期強度を向上させる化合物である。硬化促進剤は、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでいてもよい。硬化促進剤がアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩を含むことにより、高炉スラグ微粉末の反応性をより向上させることができる。アルカリ金属としては、例えば、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム、カルシウム等が挙げられる。水和物の生成促進及び圧縮強度の向上の観点から、アルカリ土類金属は、カルシウムを含むことが好ましく、カルシウムであることがより好ましい。硬化促進剤は、カルシウム塩を含んでいてもよい。
硬化促進剤は、高炉スラグ微粉末の反応を促進し、初期強度を向上させる化合物である。硬化促進剤は、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでいてもよい。硬化促進剤がアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩を含むことにより、高炉スラグ微粉末の反応性をより向上させることができる。アルカリ金属としては、例えば、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム、カルシウム等が挙げられる。水和物の生成促進及び圧縮強度の向上の観点から、アルカリ土類金属は、カルシウムを含むことが好ましく、カルシウムであることがより好ましい。硬化促進剤は、カルシウム塩を含んでいてもよい。
【0040】
硬化促進剤は、一価の陰イオンを有する塩を含んでいてもよい。硬化促進剤は、亜硝酸塩、硝酸塩、及び塩化物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでいてもよく、亜硝酸塩を含むことが好ましい。硬化促進剤が亜硝酸塩を含むことにより、コンクリート組成物を硬化させた際の初期強度をより向上させることができ、コンクリート組成物を硬化させた際の水和に伴う発熱量を低減することもできる。
【0041】
硬化促進剤の具体例としては、例えば、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム等が挙げられる。これらの中でも、硬化促進剤は、アルカリ土類金属の亜硝酸塩を含むことが好ましく、亜硝酸カルシウムを含むことがより好ましく、亜硝酸カルシウムであることがさらに好ましい。
【0042】
硬化促進剤の含有量は、結合材１００質量部に対して、硬化促進剤を固形分量で０．２３質量部以上３．６０質量部以下であってよい。硬化促進剤の含有量は、０．２３質量部以上、０．３０質量部以上、０．３５質量部以上、又は０．４０質量部以上であってもよい。硬化促進剤の含有量が０．２３質量部以上であることにより、高炉スラグ微粉末の反応をより促進することができる。硬化促進剤の含有量は、３．３０質量部以下、３．００質量部以下、２．８０質量部以下、又は２．５０質量部以下であってもよい。硬化促進剤の含有量が３．６０質量部以下であることにより、高炉スラグ微粉末の反応をより促進しつつ、高炉スラグ微粉末等の反応が過度に促進された場合の異常凝結の発生をより確実に抑制できる。
【0043】
セメント組成物の製造方法は、特に限定されず、公知の方法により上記の成分を配合し、混合・混練することで調製することができる。
【0044】
［コンクリート組成物］
コンクリート組成物は、一実施形態において、上記のセメント組成物と、水と、細骨材と、粗骨材と、減水剤とを含む。コンクリート組成物は、高炉セメントＣ種相当の組成物であり得る。
コンクリート組成物は、一実施形態において、上記のセメント組成物と、水と、細骨材と、粗骨材と、減水剤とを含む。コンクリート組成物は、高炉セメントＣ種相当の組成物であり得る。
【0045】
＜セメント組成物（結合材）＞
コンクリート組成物中の結合材（上記のセメント組成物に含まれる結合材）の含有量は、コンクリート組成物１ｍ３を基準として、２５０ｋｇ／ｍ３以上６００ｋｇ／ｍ３以下である。コンクリート組成物中の結合材（セメント組成物に含まれる結合材）の含有量は、コンクリート組成物１ｍ３を基準として、３００ｋｇ／ｍ３以上又は３５０ｋｇ／ｍ３以上であってもよく、５５０ｋｇ／ｍ３以下、５００ｋｇ／ｍ３以下、又は４５０ｋｇ／ｍ３以下であってもよい。
コンクリート組成物中の結合材（上記のセメント組成物に含まれる結合材）の含有量は、コンクリート組成物１ｍ３を基準として、２５０ｋｇ／ｍ３以上６００ｋｇ／ｍ３以下である。コンクリート組成物中の結合材（セメント組成物に含まれる結合材）の含有量は、コンクリート組成物１ｍ３を基準として、３００ｋｇ／ｍ３以上又は３５０ｋｇ／ｍ３以上であってもよく、５５０ｋｇ／ｍ３以下、５００ｋｇ／ｍ３以下、又は４５０ｋｇ／ｍ３以下であってもよい。
【0046】
＜水＞
水としては、例えば、水道水、蒸留水、脱イオン水等が挙げられる。水の含有量は、結合材（上記のセメント組成物に含まれる結合材）１００質量部に対して、２５質量部以上６０質量部以下である。水の含有量は、３０質量部以上、３５質量部以上、又は４０質量部以上であってもよい。水の含有量が２５質量部以上であることにより、フレッシュコンクリートにおける流動性をより向上させることができ、コンクリート施工における作業性をより向上させることができる。水の含有量は、５５質量部以下、５２質量部以下、又は５０質量部以下であってもよい。水の含有量が６０質量部以下であることにより、コンクリート組成物を硬化させた際の圧縮強度をより向上させることができる。
水としては、例えば、水道水、蒸留水、脱イオン水等が挙げられる。水の含有量は、結合材（上記のセメント組成物に含まれる結合材）１００質量部に対して、２５質量部以上６０質量部以下である。水の含有量は、３０質量部以上、３５質量部以上、又は４０質量部以上であってもよい。水の含有量が２５質量部以上であることにより、フレッシュコンクリートにおける流動性をより向上させることができ、コンクリート施工における作業性をより向上させることができる。水の含有量は、５５質量部以下、５２質量部以下、又は５０質量部以下であってもよい。水の含有量が６０質量部以下であることにより、コンクリート組成物を硬化させた際の圧縮強度をより向上させることができる。
【0047】
水／結合材比（１００×水質量／結合材の質量、以下、「Ｗ／Ｂ」という場合がある。）は、例えば、６０質量％以下、５５質量％以下、５２質量％以下、又は５０質量％以下であってよく、２５質量％以上、３０質量％以上、３５質量％以上、又は４０質量％以上であってよい。
【0048】
＜細骨材及び粗骨材＞
細骨材は、ＪＩＳ Ａ ５００５：２０２０「コンクリート用砕石及び砕砂」に規定の細骨材等を用いることができる。細骨材としては、例えば、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材等が挙げられる。細骨材の含有量は、コンクリート組成物１ｍ３を基準として、例えば、６５０ｋｇ／ｍ３以上１０００ｋｇ／ｍ３以下、７２５ｋｇ／ｍ３以上９５０ｋｇ／ｍ３以下、又は８００ｋｇ／ｍ３以上９００ｋｇ／ｍ３以下であってよい。
細骨材は、ＪＩＳ Ａ ５００５：２０２０「コンクリート用砕石及び砕砂」に規定の細骨材等を用いることができる。細骨材としては、例えば、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材等が挙げられる。細骨材の含有量は、コンクリート組成物１ｍ３を基準として、例えば、６５０ｋｇ／ｍ３以上１０００ｋｇ／ｍ３以下、７２５ｋｇ／ｍ３以上９５０ｋｇ／ｍ３以下、又は８００ｋｇ／ｍ３以上９００ｋｇ／ｍ３以下であってよい。
【0049】
粗骨材は、ＪＩＳ Ａ ５００５：２０２０「コンクリート用砕石及び砕砂」に規定の粗骨材等を用いることができる。粗骨材としては、例えば、砂利、砕石等が挙げられる。粗骨材の含有量は、コンクリート組成物１ｍ３を基準として、例えば、７５０ｋｇ／ｍ３以上１０２５ｋｇ／ｍ３以下、８００ｋｇ／ｍ３以上９７５ｋｇ／ｍ３以下、又は８５０ｋｇ／ｍ３以上９００ｋｇ／ｍ３以下であってよい。
【0050】
細骨材及び粗骨材は、併用することもできる。この場合、細骨材及び粗骨材の合計の含有量は、結合材（上記のセメント組成物に含まれる結合材）１００質量部に対して、１００質量部以上３００質量部以下又は２００質量部以上２５０質量部以下であってよい。
【0051】
粗骨材かさ容積は、コンクリート組成物１ｍ３を基準として、例えば、０．５００ｍ３／ｍ３以上、０．５２０ｍ３／ｍ３以上、又は０．５４０ｍ３／ｍ３以上であってよい。粗骨材かさ容積が０．５００ｍ３／ｍ３以上であることにより、フレッシュコンクリートにおける流動性をより向上させることができ、コンクリート施工における作業性をより向上させることができる。粗骨材かさ容積は、例えば、０．６２０ｍ３／ｍ３以下、０．６００ｍ３／ｍ３以下、、又は０．５８０ｍ３／ｍ３以下であってよい。粗骨材かさ容積値が０．６２０ｍ３／ｍ３以下であることにより、フレッシュコンクリートにおける材料分離抵抗性を向上できる。
【0052】
＜減水剤＞
減水剤としては、例えば、減水剤、ＡＥ（Ａｉｒ Ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇ）減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等が挙げられる。ＡＥ減水剤及び高性能ＡＥ減水剤としては、標準形、遅延形、及び促進形のいずれも用いることができるが、遅延形を用いること好ましい。ＡＥ減水剤及び高性能ＡＥ減水剤としてはまた、Ｉ種、ＩＩ種、及びＩＩＩ種のいずれも用いることができるが、Ｉ種を用いることが好ましい。減水剤は、高性能ＡＥ減水剤を含んでよく、高性能ＡＥ減水剤であってよい。
減水剤としては、例えば、減水剤、ＡＥ（Ａｉｒ Ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇ）減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等が挙げられる。ＡＥ減水剤及び高性能ＡＥ減水剤としては、標準形、遅延形、及び促進形のいずれも用いることができるが、遅延形を用いること好ましい。ＡＥ減水剤及び高性能ＡＥ減水剤としてはまた、Ｉ種、ＩＩ種、及びＩＩＩ種のいずれも用いることができるが、Ｉ種を用いることが好ましい。減水剤は、高性能ＡＥ減水剤を含んでよく、高性能ＡＥ減水剤であってよい。
【0053】
減水剤の含有量は、結合材（上記のセメント組成物に含まれる結合材）１００質量部に対して、０．５質量部以上３．０質量部以下である。減水剤の含有量は、例えば、０．６質量部以上、０．７質量部以上、又は０．８質量部以上であってよい。減水剤の含有量の０．５質量部以上であることにより、フレッシュコンクリートにおける流動性をより向上させることができる。減水剤の含有量は、２．５質量部以下、２．０質量部以下、１．５質量部以下、又は１．０質量部以下であってよい。減水剤の含有量が３．０質量部以下であることにより、フレッシュコンクリートにおける流動性を損なうことなく、材料分離抵抗性を付与できる。
【0054】
＜その他の混和剤＞
コンクリート組成物は、その他の混和剤をさらに含んでいてもよい。その他の混和剤としては、例えば、ＡＥ剤、流動化剤、消泡剤、収縮低減剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、増粘剤、硅石粉、の他カルシウムを含む無機粉末、フライアッシュ、Ｓｉ又はＡｌを含む無機鉱物等が挙げられる。その他の混和剤の含有量は、結合材（上記のセメント組成物に含まれる結合材）１００質量部に対して、例えば、０．０１質量部以上２質量部以下であってよい。
コンクリート組成物は、その他の混和剤をさらに含んでいてもよい。その他の混和剤としては、例えば、ＡＥ剤、流動化剤、消泡剤、収縮低減剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、増粘剤、硅石粉、の他カルシウムを含む無機粉末、フライアッシュ、Ｓｉ又はＡｌを含む無機鉱物等が挙げられる。その他の混和剤の含有量は、結合材（上記のセメント組成物に含まれる結合材）１００質量部に対して、例えば、０．０１質量部以上２質量部以下であってよい。
【0055】
コンクリート組成物の製造方法は、特に限定されず、公知の方法により上記の成分を配合し、混合・混練することで調製することができる。
【0056】
コンクリート組成物は、他の実施形態において、上記の結合材と、水と、細骨材と、粗骨材と、減水剤とを含む。各成分は、上記実施形態のセメント組成物の各成分と同様であり、好ましい態様、含有量等も同様である。したがって、ここでは、重複する説明を省略する。
【実施例0057】
以下、本開示について、実施例を挙げてより具体的に説明する。ただし、本開示はこれら実施例に限定されるものではない。
【0058】
１．使用材料
使用した材料を表１に、セメント及び高炉スラグ微粉末の化学組成、並びに、セメントの鉱物組成を表２に示す。セメント及び高炉スラグ微粉末の化学組成は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１５「セメントの化学分析方法」又はＪＩＳ Ｒ ５２０４：２０１９「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」の記載に準拠して測定した。セメントの鉱物組成は、Ｂｏｇｕｅ式によって算出した。なお、表２中の「ｉｇ．ｌоｓｓ」は、強熱減量を意味する。強熱減量は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０の「５．強熱減量の定量方法」における「５．２ 高炉セメント及び高炉スラグ以外の場合」に記載の方法に準拠し、加熱温度７００℃にて測定した値である。
使用した材料を表１に、セメント及び高炉スラグ微粉末の化学組成、並びに、セメントの鉱物組成を表２に示す。セメント及び高炉スラグ微粉末の化学組成は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１５「セメントの化学分析方法」又はＪＩＳ Ｒ ５２０４：２０１９「セメントの蛍光Ｘ線分析方法」の記載に準拠して測定した。セメントの鉱物組成は、Ｂｏｇｕｅ式によって算出した。なお、表２中の「ｉｇ．ｌоｓｓ」は、強熱減量を意味する。強熱減量は、ＪＩＳ Ｒ ５２０２：２０１０の「５．強熱減量の定量方法」における「５．２ 高炉セメント及び高炉スラグ以外の場合」に記載の方法に準拠し、加熱温度７００℃にて測定した値である。
【0059】
【表1】
【0060】
【表2】
【0061】
２．結合材及びセメント組成物の構成
結合材及びセメント組成物の配合を表３に示す。なお、表３中、結合材の各成分の数値及び硬化促進剤の数値は、結合材全量を基準としたときの含有量（単位：質量％）を意味する。結合材の各成分を混練することによって、実施例１～４及び比較例１～９の結合材を調製した。また、実施例１、２及び比較例３～９の結合材と硬化促進剤とをさらに混練することによって、実施例１、２及び比較例３～９のセメント組成物を調製した。
結合材及びセメント組成物の配合を表３に示す。なお、表３中、結合材の各成分の数値及び硬化促進剤の数値は、結合材全量を基準としたときの含有量（単位：質量％）を意味する。結合材の各成分を混練することによって、実施例１～４及び比較例１～９の結合材を調製した。また、実施例１、２及び比較例３～９の結合材と硬化促進剤とをさらに混練することによって、実施例１、２及び比較例３～９のセメント組成物を調製した。
【0062】
【表3】
【0063】
３．コンクリート組成物の調合
実施例３、４及び比較例１、２の結合材、並びに、実施例１、２及び比較例３～９のセメント組成物を用いて、コンクリート組成物の調合を行った。コンクリート組成物の調合を表４に示す。高炉スラグ微粉末を含むコンクリート組成物は、結合材中の高炉スラグ微粉末の含有量が、６０質量％以上７０質量％以下であることから、高炉セメントＣ種相当の組成物といえる。
実施例３、４及び比較例１、２の結合材、並びに、実施例１、２及び比較例３～９のセメント組成物を用いて、コンクリート組成物の調合を行った。コンクリート組成物の調合を表４に示す。高炉スラグ微粉末を含むコンクリート組成物は、結合材中の高炉スラグ微粉末の含有量が、６０質量％以上７０質量％以下であることから、高炉セメントＣ種相当の組成物といえる。
【0064】
【表4】
４．試験結果
（４－１）各種フレッシュ性状及び圧縮強度試験結果
各種フレッシュ性状及び圧縮強度の試験結果を表５に示す。スランプ、空気量、コンクリート温度、凝結時間、及び圧縮強度は、それぞれＪＩＳ Ａ １１０１：２０２０、ＪＩＳ Ａ １１２８：２０１９、ＪＩＳ Ａ １１５６：２０１４、ＪＩＳ Ａ １１４７：２０１９、及びＪＩＳ Ａ １１０８：２０１８に準拠して測定した。また、環境温度は２０℃とし、圧縮強度用供試体は、材齢１日で脱型し、その後は試験まで２０℃水中養生した。結果を表５に示す。
【0065】
【表5】
【0066】
（４－２）断熱温度上昇試験結果
断熱温度上昇試験においては、まず、各コンクリート組成物の材齢２８日の圧縮強度が同一となる条件を求め、次いで、その条件下でコンクリート組成物を調合し、断熱温度上昇試験を実施した。
断熱温度上昇試験においては、まず、各コンクリート組成物の材齢２８日の圧縮強度が同一となる条件を求め、次いで、その条件下でコンクリート組成物を調合し、断熱温度上昇試験を実施した。
【0067】
表５のＮｏ．０及び１３、Ｎｏ．１及び１４、並びにＮｏ．１２及び１５は、それぞれ配合が同一で、調合（単位水量に対する結合材量の質量比（Ｂ／Ｗ））が異なるものである。これらの材齢２８日の圧縮強度に基づき、単位水量に対する結合材量の質量比（Ｂ／Ｗ）と材齢２８日の圧縮強度との関係式を求めた。Ｍ（２．６９）、ＢＣ（２．０４）、及びＭＢＣ（２．６６）－ＧＡ３の単位水量に対する結合材量の質量比（Ｂ／Ｗ）と材齢２８日の圧縮強度との関係式をそれぞれ式（１）、（２）、及び（３）に示す。
【0068】
【数1】
【0069】
単位水量に対する結合材量の質量比（Ｂ／Ｗ）と材齢２８日の圧縮強度との関係式の傾きが、普通ポルトランドセメント（Ｎ）をベースとしたＢＣの場合は式（２）の傾きに、中庸熱ポルトランドセメント（Ｍ）をベースとしたＭＢＣの場合は式（３）の傾きになると仮定して、材齢２８日の圧縮強度が４２．０Ｎ／ｍｍ２になる場合のＷ／Ｂ（質量％）を算出した。また、Ｍ（２．６９）の配合の場合は、式（１）を用いて、材齢２８日の圧縮強度が４２．０Ｎ／ｍｍ２になる場合のＷ／Ｂ（質量％）を算出した。Ｗ／Ｂ（質量％）を表６に示す。
【0070】
次に、算出したそれぞれの配合のＷ／Ｂ（質量％）において、表４と同様の条件で、コンクリート組成物を調合し、断熱温度上昇試験を行った。断熱温度上昇試験は、ＪＣＩ－ＳＱＡ３「コンクリートの断熱温度上昇試験方法（案）」に準拠し、空気循環式の試験装置を用いて行った。試料容器は、内径４００ｍｍ×内高４００ｍｍの円筒形であり、試料の量は約５０Ｌとした。また、環境温度及びコンクリートの練上り温度は２０℃とした。
【0071】
断熱温度上昇試験により得られた断熱温度上昇曲線の実測値について、最小二乗法により、以下の式（４）で近似し、Ｋ、α、及びβを求めた。結果を表６に示す。
【0072】
【数2】
【0073】
【表6】
【0074】
５．温度応力解析
温度応力解析ソフト（（株）計算力学研究センター製、「ＡＳＴＥＡ ＭＡＣＳ」）を用いて、表６に示すＮｏ．１７～２３及び２８の水準において、同表に示すＫ、α、及びβを代入した断熱温度上昇曲線（式（４））をインプット値とし、各水準の温度応力解析を行い、部材最高温度及び最小ひび割れ指数を求めた。結果を表７に示す。なお、部材最高温度とは、モデルのコンクリート部材に発現する最高の温度を示しており、最小ひび割れ指数とは、部材最高温度の発現点における、コンクリートに発生する引張応力に対するコンクリートの引張強度の比の最小値を示しており、その値が小さいほどひび割れの発生確率が高いことを意味する。
温度応力解析ソフト（（株）計算力学研究センター製、「ＡＳＴＥＡ ＭＡＣＳ」）を用いて、表６に示すＮｏ．１７～２３及び２８の水準において、同表に示すＫ、α、及びβを代入した断熱温度上昇曲線（式（４））をインプット値とし、各水準の温度応力解析を行い、部材最高温度及び最小ひび割れ指数を求めた。結果を表７に示す。なお、部材最高温度とは、モデルのコンクリート部材に発現する最高の温度を示しており、最小ひび割れ指数とは、部材最高温度の発現点における、コンクリートに発生する引張応力に対するコンクリートの引張強度の比の最小値を示しており、その値が小さいほどひび割れの発生確率が高いことを意味する。
【0075】
【表7】
【0076】
６．評価
同一Ｗ／Ｂにおける材齢２８日の圧縮強度は、硬化促進剤の有無に関わらず、中庸熱ポルトランドセメントをベースとしたＭＢＣ配合は、普通ポルトランドセメントをベースとしたＢＣ配合よりも小さくなった。そのため、材齢２８日の圧縮強度を４２．０Ｎ／ｍｍ２と同一強度にした場合のＷ／Ｂ（質量％）は、ＭＢＣ配合の方が小さくなり、単位結合材量は大きくなった。通常、単位結合材量が大きくなるにつれて、水和熱による温度上昇量は大きくなる傾向がある。しかし、その場合でもＭＢＣ配合の最終断熱温度上昇量Ｋは、ＢＣ配合に比べ小さくなり、また、中庸熱ポルトランドセメント単味のＭ配合よりも小さくなった。すなわち、同一の材齢２８日の圧縮強度で比較した場合、ＭＢＣ配合は、温度上昇量が小さく、温度ひび割れ抵抗性の面で有利であることが判明した。
同一Ｗ／Ｂにおける材齢２８日の圧縮強度は、硬化促進剤の有無に関わらず、中庸熱ポルトランドセメントをベースとしたＭＢＣ配合は、普通ポルトランドセメントをベースとしたＢＣ配合よりも小さくなった。そのため、材齢２８日の圧縮強度を４２．０Ｎ／ｍｍ２と同一強度にした場合のＷ／Ｂ（質量％）は、ＭＢＣ配合の方が小さくなり、単位結合材量は大きくなった。通常、単位結合材量が大きくなるにつれて、水和熱による温度上昇量は大きくなる傾向がある。しかし、その場合でもＭＢＣ配合の最終断熱温度上昇量Ｋは、ＢＣ配合に比べ小さくなり、また、中庸熱ポルトランドセメント単味のＭ配合よりも小さくなった。すなわち、同一の材齢２８日の圧縮強度で比較した場合、ＭＢＣ配合は、温度上昇量が小さく、温度ひび割れ抵抗性の面で有利であることが判明した。
【0077】
また、表７に示した一部の水準で温度応力解析を行った結果、ＭＢＣ配合であるＮｏ．２８は、ＢＣ配合であるＮｏ．１７～２３よりも部材最高温度が低く、結果として最小ひび割れ指数が大きくなり、温度ひび割れ抵抗性の点でも優れることが判明した。