特許 7064660 水硬性硬化体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-26

(45)【発行日】2022-05-10

(54)【発明の名称】水硬性硬化体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 28/02 20060101AFI20220427BHJP

   C04B 18/14 20060101ALI20220427BHJP

   C04B 22/06 20060101ALI20220427BHJP

   C04B 40/02 20060101ALI20220427BHJP

【ＦＩ】

C04B28/02

C04B18/14 A

C04B22/06 Z

C04B40/02

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022501009

(86)(22)【出願日】2021-04-23

(86)【国際出願番号】 JP2021016422

【審査請求日】2022-01-07

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100131705

【弁理士】

【氏名又は名称】新山 雄一

(72)【発明者】

【氏名】向 俊成

(72)【発明者】

【氏名】関 健吾

(72)【発明者】

【氏名】水野 健

(72)【発明者】

【氏名】取違 剛

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 賢三

(72)【発明者】

【氏名】坂井 吾郎

(72)【発明者】

【氏名】森山 善範

(72)【発明者】

【氏名】坂田 昇

(72)【発明者】

【氏名】高村 尚

【審査官】手島 理

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－４５０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１９４７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２５４９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－７８９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０４Ｂ ２８／０２

Ｃ０４Ｂ １８／１４

Ｃ０４Ｂ ２２／０６

Ｃ０４Ｂ ４０／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水と、高炉スラグ微粉末とセメントとを含む混合セメントと、水酸化カルシウムと、を含有するセメント組成物を、硬化及び炭酸化養生する、水硬性硬化体の製造方法であって、
前記水酸化カルシウムを、前記高炉スラグ微粉末と前記セメントと前記水酸化カルシウムの合計量の１００質量部に対して１０質量部以上７０質量部以下含有し、
前記水酸化カルシウムを、前記高炉スラグ微粉末１００質量部に対して３０質量部以上５００質量部以下含有する、水硬性硬化体の製造方法。

【請求項2】

前記水酸化カルシウムを、前記高炉スラグ微粉末と前記セメントと前記水酸化カルシウムの合計量の１００質量部に対して３０質量部以上５０質量部以下含有する、請求項１に記載の水硬性硬化体の製造方法。

【請求項3】

前記水酸化カルシウムを、前記高炉スラグ微粉末１００質量部に対して６０質量部以上２００質量部以下含有する、請求項１又は２に記載の水硬性硬化体の製造方法。

【請求項4】

前記セメント組成物が更に膨張材を含有する、請求項１から３のいずれかに記載の水硬性硬化体の製造方法。

【請求項5】

前記セメント組成物が更に遅延剤を含有する、請求項１から４のいずれかに記載の水硬性硬化体の製造方法。

【請求項6】

水と、高炉スラグ微粉末とセメントとを含む混合セメントと、水酸化カルシウムと、を含有する、炭酸化養生用セメント組成物であって、
前記水酸化カルシウムを、前記高炉スラグ微粉末と前記セメントと前記水酸化カルシウムの合計量の１００質量部に対して１０質量部以上７０質量部以下含有し、
前記水酸化カルシウムを、前記高炉スラグ微粉末１００質量部に対して３０質量部以上５００質量部以下含有する、炭酸化養生用セメント組成物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水硬性硬化体の製造方法、更に詳しくは、炭酸化養生を可能とする水硬性硬化体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

コンクリートに使用されているセメントは、製造時に原料の脱炭酸および焼成時の燃料より多量の炭酸ガス（二酸化炭素、ＣＯ_２）を排出する。よって、近年の気候変動抑制に対する関心の高まりを受け、コンクリートの製造時における炭酸ガスの排出量を大きく削減することが求められている。

【0003】

炭酸ガスの排出量を削減する方法の一つとして、高炉水砕スラグ（以下、単に高炉スラグ微粉末という）をセメントに混合した混合セメントが広く用いられている。しかしながら、高炉スラグ微粉末の量を増加させると、硬化が遅くなり脱型までの期間が長くなることや、十分な強度を得るために長時間の湿潤養生が必要になる。このため、工期やコストの面での課題が残る。

【0004】

一方、下記の特許文献１に記載されているように、製鋼スラグ粉末とポルトランドセメントにγ－Ｃ_２Ｓ（γ－２ＣａＯ・ＳｉＯ_２；γビーライトとも呼ばれる）を添加したコンクリート混錬物を硬化させ、その後にコンリートを炭酸化養生したプレキャストコンクリートが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１１－１６８４３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１においては、コンクリート表面においては炭酸ガスの吸収に伴う炭酸化養生が進み、コンクリート表面の強度は向上する一方、コンクリート内部においては炭酸化が進まずに強度が不足する。このため、コンクリート表面と内部とで強度差が生じるという問題があり、所定の薄さのプレキャストコンクリートなどに用途が限定されるので、更なる改善が求められていた。

【0007】

本発明は、上記の課題に鑑み、製造時の炭酸ガス排出量が少なく、炭酸ガス固定化機能も有すると共に、コンクリート表面と内部での強度差が小さい水硬性硬化体の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは、高炉スラグ微粉末を含むセメント組成物に、従来より多く水酸化カルシウム（消石灰）を含有させることで、コンクリート表面では炭酸化養生によって炭酸ガス固定化機能を有すると共に、表面と内部での強度差が小さい水硬性硬化体を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。

【0009】

（１） 水と、高炉スラグ微粉末とセメントとを含む混合セメントと、水酸化カルシウムと、を含有するセメント組成物を、硬化及び炭酸化養生する、水硬性硬化体の製造方法であって、
前記水酸化カルシウムを、前記高炉スラグ微粉末と前記セメントと前記水酸化カルシウムの合計量の１００質量部に対して１０質量部以上７０質量部以下含有し、
前記水酸化カルシウムを、前記高炉スラグ微粉末１００質量部に対して３０質量部以上５００質量部以下含有する、水硬性硬化体の製造方法。

【0010】

（１）の発明によれば、従来の刺激剤としての使用量に比べて、水酸化カルシウムを多量に含有している。このため、製造時の炭酸ガス排出量が少ない。また、炭酸化養生によって、コンクリート表面では水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）が炭酸ガスを吸収して炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）となるので、炭酸ガス固定機能を発揮できると共に、炭酸ガス吸収によって所定の強度も得られる。一方、コンクリート内部においても、水酸化カルシウムを用いることで、所定の強度が得られる。すなわち、本発明によれば、特許文献１のコンクリートと比較して、コンクリート表面と内部での強度差が小さい水硬性硬化体が得られる。なお、この点については後述する実施例において詳細に説明する。

【0011】

（２） 前記水酸化カルシウムを、前記高炉スラグ微粉末と前記セメントと前記水酸化カルシウムの合計量の１００質量部に対して３０質量部以上５０質量部以下含有する、（１）に記載の水硬性硬化体の製造方法。

【0012】

（２）の発明によれば、製造時の炭酸ガス排出量の低減と、炭酸ガス固定機能とを発揮しつつ、コンクリートの強度も維持でき、（１）の効果が更に顕著に得られる。

【0013】

（３） 前記水酸化カルシウムを、前記高炉スラグ微粉末１００質量部に対して６０質量部以上２００質量部以下含有する、（１）又は（２）に記載の水硬性硬化体の製造方法。

【0014】

（３）の発明によれば、製造時の炭酸ガス排出量の低減と、炭酸ガス固定機能とを発揮しつつ、コンクリートの強度も維持でき、（１）又は（２）の効果が更に顕著に得られる。

【0015】

（４） 前記セメント組成物が更に膨張材を含有する、（１）から（３）のいずれかに記載の水硬性硬化体の製造方法。

【0016】

（４）の発明によれば、高炉スラグ微粉末の置換率を高める結果、コンクリートの収縮率が高まるところ、これを効果的に抑制することができる。

【0017】

（５） 前記セメント組成物が更に遅延剤を含有する、（１）から（４）のいずれかに記載の水硬性硬化体の製造方法。

【0018】

（５）の発明によれば、水酸化カルシウムの含有量を増やす結果、コンクリートの硬化速度が速まるところ、これを効果的に抑制することができる。

【0019】

（６） 水と、高炉スラグ微粉末とセメントとを含む混合セメントと、水酸化カルシウムと、を含有する、炭酸化養生用セメント組成物であって、
前記水酸化カルシウムを、前記高炉スラグ微粉末と前記セメントと前記水酸化カルシウムの合計量の１００質量部に対して１０質量部以上７０質量部以下含有し、
前記水酸化カルシウムを、前記高炉スラグ微粉末１００質量部に対して３０質量部以上５００質量部以下含有する、炭酸化養生用セメント組成物。

【0020】

（６）組成物の発明によれば、（１）と同様の効果を得ることができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、製造時の炭酸ガス排出量が少なく、炭酸ガス固定化機能も有すると共に、コンクリート表面と内部での強度差が小さい水硬性硬化体の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施例の試験例２における、置換率と空隙率との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施形態について説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されない。

【0024】

本発明のセメント組成物は、少なくとも、水（Ｗ）と、高炉スラグ微粉末（ＢＦＳ）とセメント（Ｃ）とを含む混合セメントと、水酸化カルシウム（ＣＨ）と、必要に応じて骨材（細骨材（Ｓ）、粗骨材（Ｇ））と、を含有するものである。カッコ内の記号は実施例において用いられているそれぞれの材料を示す略記号である。以下、それぞれの材料について説明する。

【0025】

［高炉スラグ微粉末（ＢＦＳ）］
高炉スラグ微粉末（ＢＦＳ）は、本発明においてはセメント（Ｃ）と共に混合セメントを構成する。高炉スラグ微粉末（ＢＦＳ）はＪＩＳ Ａ ６２０６：２０１３「コンクリート用高炉スラグ微粉末」に規定される微粉末である。高炉で、せん鉄と同時に生成する溶融状態の高炉スラグ微粉末を水によって急冷したものが高炉水砕スラグであり、その塩基度は１．６０以上である。この高炉水砕スラグを乾燥・粉砕したもの、又はこれに、石膏を添加したものが、高炉スラグ微粉末である。ポルトランドセメントの一部を高炉スラグ微粉末で代替することにより、セメント製造段階での炭酸ガス排出量を低減させることができる。

【0026】

高炉スラグ微粉末の種類は、比表面積（ｃｍ^２／ｇ）によって次の４種類が存在するが、本発明においてはいずれを用いてもよい。
ａ）高炉スラグ微粉末３０００：比表面積が２７５０以上３５００未満
ｂ）高炉スラグ微粉末４０００：比表面積が３５００以上５０００未満
ｃ）高炉スラグ微粉末６０００：比表面積が５０００以上７０００未満
ｄ）高炉スラグ微粉末８０００：比表面積が７０００以上１００００未満

【0027】

［セメント（Ｃ）］
セメント（Ｃ）は、本発明においては高炉スラグ微粉末（ＢＦＳ）と共に混合セメントを構成する。

【0028】

セメント（Ｃ）としては、ポルトランドセメントを好ましく用いることができる。ポルトランドセメントには、普通ポルトランドセメント（ＯＰＣ）の他、早強、超早強、中庸熱、低熱耐硫酸塩等の種類があり、これらはＪＩＳ Ｒ ５２１０：２０１９に規定されている。セメント組成物においては、これら種々のポルトランドセメントの１種又は２種以上を配合するものを用いることができる。これらの中でも、普通ポルトランドセメント及び早強ポルトランドセメントの１種又は２種を使用したものを用いることが好ましい。

【0029】

［混合セメント］
本発明における混合セメントは、上記の高炉スラグ微粉末（ＢＦＳ）とセメント材（Ｃ）とを含む高炉セメントである。高炉セメントは、ＪＩＳ Ｒ ５２１１：２００９に規定されているものを用いることができる。

【0030】

高炉セメントの種類は、高炉スラグ微粉末の質量％によってＡ種からＣ種に分類されている。高炉スラグ微粉末の割合が、５質量％超３０質量％以下がＡ種であり、高炉スラグ微粉末の割合が、３０質量％超６０質量％以下がＢ種であり、高炉スラグ微粉末の割合が、６０質量％超７０質量以下がＣ種である。本発明においてはいずれも用いることができるが、高炉スラグ微粉末の置換率が高いと炭酸ガス発生が少なく、環境負荷が少ないのでＢ種やＣ種を用いることが好ましい。

【0031】

［水酸化カルシウム（ＣＨ）］
本発明においては、セメント組成物中に、従来に比べてより多量の水酸化カルシウム（消石灰）を含有させる。水酸化カルシウムは、安価で入手し易いという利点がある。水酸化カルシウムは、例えば、アセチレンガスの製造工程から排出される副生生石灰を用いてもよい。これにより、廃棄物の有効利用を行うことができる。

【0032】

水酸化カルシウムは、粉体の形態で用いることが好ましく、具体的には、ブレーン比表面積で１４００ｃｍ^２/ｇ～８０００ｃｍ^２/ｇのものを用いることで、良好なフレッシュ性状が得られるので好ましい。ただし、この範囲を超える場合であっても、後述する遅延剤を使用することで良好なフレッシュ性状が得られる。

【0033】

［細骨材（Ｓ）］
細骨材とは、ＪＩＳ Ａ ５３０８、ＪＩＳ Ａ ５００５、ＪＩＳ Ａ ５００２及びＪＩＳ Ａ ５０１１で定義される骨材であり、細骨材としては、例えば砕砂、砂、川砂、海砂、石灰砕砂、再生骨材、軽量骨材、重量骨材等が挙げられる。

【0034】

［粗骨材（Ｇ）］
粗骨材とは、上記同様、ＪＩＳ Ａ ５３０８、ＪＩＳ Ａ ５００５、ＪＩＳ Ａ ５００２及びＪＩＳ Ａ ５０１１で定義される骨材であり、粒の大きさにより上記の細骨材とは区別されるもので、５ｍｍふるいを通るか否かで区分するが、実用上は１０ｍｍふるいをすべて通り５ｍｍふるいを重量で８５％以上通るものを細骨材、５ｍｍふるいに重量で８５％以上とどまるものを粗骨材としている。

【0035】

［膨張材（ＥＸ）］
膨張材とは、ＪＩＳ Ａ ６２０２：２０１７「コンクリート用膨張材」で定義される膨張材であり、セメント及び水とともに練り混ぜた場合、水和反応によってエトリンガイト、水酸化カルシウムなどを生成し，コンクリート又はモルタルを膨張させる作用のある混和材料である。本発明においては、高炉スラグ微粉末の一部を水酸化カルシウムで置換することになるので、収縮率が高くなる。このため、本発明においては膨張材を併用することが好ましい。

【0036】

膨張材の性能による区分により、通常のコンクリートにおいて、収縮補償を目的として使用する場合、標準的な使用量を単位量３０ｋｇ／ｍ^３とする膨張材が膨張材３０型であり、標準的な使用量を単位量２０ｋｇ／ｍ^３とする膨張材が膨張材２０型であるが、本発明においてはいずれも用いることができる。

【0037】

膨張材の具体例としては、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材、生石灰系膨張材などが挙げられる。膨張材の含有量は、コンクリート１ｍ^３に対して５～３０ｋｇの範囲で好ましく用いられる。

【0038】

［遅延剤（Ｔ）］
遅延剤は、コンクリートの凝結や初期硬化の遅延を目的として用いられる。本発明においては、水酸化カルシウムの含有量を多くした結果、初期硬化が速まるので、遅延剤を含有させることが好ましい。

【0039】

凝結遅延剤は、ＪＩＳ Ａ ６２０４：２０１１「コンクリート用化学混和剤」に従う混和剤である。ＪＩＳ Ａ １１４７：２０１９「コンクリートの凝結時間試験方法」に従うセメントの凝結時間の差分が、始発時間において＋１５分よりも長く、または、終結時間において＋０分よりも長い特性を有するものを選択することが好ましい。更には、始発時間において＋３０分よりも長く、かつ、終結時間において＋０分よりも長い特性を有するものを選択することが好ましい。上限値は、始発時間において＋９０分より小さく、終結時間において＋９０分より小さいことが好ましい。また、始発時間において＋２１０分より小さく、終結時間において＋２１０分より小さいことが更に好ましい。

【0040】

遅延剤としては、例えば、珪弗化物を主成分として遅延作用を有する遅延剤、従来よりも長時間の遅延を目的としたオキシカルボン酸塩を主成分とする遅延剤がある。リグニンスルホン酸塩やオキシカルボン酸塩は、セメント粒子表面に吸着し、セメントと水との接触を一時的に遮断することにより、初期水和反応を遅らせる。遅延剤として具体的には、グルコン酸ナトリウム、グルコン酸塩、オキシカルボン酸塩、超微粒子アクリルポリマーエマルション、オキシカルボン酸系化合物、ポリヒドロキシカルボン酸、リグニンスルホン酸塩、及び、これらの成分を含む複合体（例えば、変性リグニンスルホン酸化合物とオキシカルボン酸化合物の複合体）のうちのいずれかを主成分とする薬剤を選択することができる。

【0041】

遅延剤の含有量は、結合材１００質量部に対して好ましくは０．０５質量部以上、更に好ましくは０．２質量部以上、また、好ましくは１．０質量部以下、更に好ましくは０．５質量部以下、の範囲で用いられる。

【0042】

遅延剤の含有によりコンクリートの練り混ぜ後のフレッシュコンクリートのワーカビリティが確保される。例えば、コンクリートのスランプは、コンクリートの練り混ぜを開始してから１．０時間後、または、１．５時間後のスランプは、好ましくは８ｃｍ～１８ｃｍ、更に好ましくは１２ｃｍ～１５ｃｍに設定される。

【0043】

［その他の材料］
セメント組成物は、本発明の効果を奏する範囲内で、その他の混和材などを更に含有していてよい。その他の混和材としては、例えば、γ－Ｃ_２Ｓ、石炭灰、フライアッシュ、石灰石微粉末、大気中の炭酸ガスを固定した軽質炭酸カルシウムなどの炭酸化合物、減水剤、流動化剤等が挙げられる。

【0044】

［セメント組成物］
以下、本発明における上記のセメント組成の配合について詳細に説明する。上記のように、本発明においては、セメント組成物中に、従来に比べてより多量の水酸化カルシウム（消石灰）を含有させることを特徴としている。

【0045】

セメント組成物における、水酸化カルシウムの含有量は、高炉スラグ微粉末とセメントと水酸化カルシウムの合計量の１００質量部に対して、１０質量部以上７０質量部以下含有し、３０質量部以上５０質量部以下含有することが好ましい。また、水酸化カルシウムは、高炉スラグ微粉末１００質量部に対して３０質量部以上５００質量部以下含有し、６０質量部以上２００質量部以下含有することが好ましい。

【0046】

水酸化カルシウムの含有量を、高炉スラグ微粉末とセメントと水酸化カルシウムの合計量の１００質量部に対して１０質量部以上、好ましくは３０質量部以上とし、かつ、高炉スラグ微粉末１００質量部に対して３０質量部以上、好ましくは６０質量部以上とすることにより、セメント及び高炉スラグ微粉末の使用量を減らすことができるので、セメント組成物の製造時の炭酸ガス排出量を減らすことができる。また、後述する炭酸化養生により、水酸化カルシウムは炭酸化して炭酸カルシウムになることで炭酸ガスを吸収して炭酸ガス固定化に資する。また、これと共に、水酸化カルシウムが高炉スラグ微粉末の反応を促進して硬化に寄与し、コンクリート表面の強度向上にも資する。

【0047】

従来、水酸化カルシウムは、セメント硬化の刺激材として用いられている。このため、高炉スラグ微粉末とセメントと水酸化カルシウムの合計量の１００質量部に対する水酸化カルシウムの含有量は、通常１０質量部未満と少なく、また、高炉スラグ微粉末１００質量部に対して３０質量部未満と少ない。これに対して、本発明においては、炭酸化養生を行うことを前提に水酸化カルシウムの含有量を増加させており、これにより、炭酸ガス固定化とコンクリート表面での強度向上の両立を図ることができる点に本発明の新規な点がある。

【0048】

一方、上記の炭酸化の影響は、コンクリート内部（深部）までは浸透しないことが知られている。このため、水酸化カルシウムの含有量を多くし過ぎると、逆に、コンクリート内部ではセメント量の低下に由来して、所定の強度が得られ難くなる。本発明においては、水酸化カルシウムの含有量を７０質量部以下、好ましくは５０質量部以下とし、かつ、高炉スラグ微粉末１００質量部に対して５００質量部以下、好ましくは２００質量部以下とすることで、所定のセメント量及び高炉スラグ微粉末を含有させることができ、コンクリート内部でも所定の強度が得られる。

【0049】

本発明のセメント組成物における、セメントの含有量は、高炉スラグ微粉末とセメントと水酸化カルシウムの合計量の１００質量部に対して、１０質量部以上９０質量部以下であることが好ましく、１５質量部以上７０質量部以下であることがより好ましい。

【0050】

本発明のセメント組成物における、高炉スラグ微粉末の含有量は、高炉スラグ微粉末とセメントと水酸化カルシウムの合計量の１００質量部に対して、１０質量部以上６０質量部以下であることが好ましく、２０質量部以上５０質量部以下であることがより好ましい。

【0051】

本発明のセメント組成物における、高炉スラグ微粉末と水酸化カルシウムの合計量は、、高炉スラグ微粉末とセメントと水酸化カルシウムの合計量の１００質量部に対して、５５質量部以上９０質量部以下であることが好ましく、６０質量部以上８５質量部以下であることがより好ましい。

【0052】

本発明のセメント組成物における、セメントと高炉スラグ微粉末の合計量は、高炉スラグ微粉末とセメントと水酸化カルシウムの合計量の１００質量部に対して、３０質量部以上９０質量部以下であることが好ましく、５０質量部以上７０質量部以下であることがより好ましい。

【0053】

本発明のセメント組成物における、セメントと水酸化カルシウムの合計量は、高炉スラグ微粉末とセメントと水酸化カルシウムの合計量の１００質量部に対して、４０質量部以上９０質量部以下であることが好ましく、５５質量部以上７５質量部以下であることがより好ましい。
本発明のセメント組成物における、水（Ｗ）／セメント（Ｃ）比は、好ましくは２５％以上５５％以下の範囲で適宜設定される。

【0054】

細骨材（Ｓ）の含有量は、結合材１００質量部に対して５０～３００質量部の範囲で好ましく用いられる。

【0055】

粗骨材（Ｇ）の含有量は、結合材１００質量部に対して２００～３５０質量部の範囲で好ましく用いられる。

【0056】

［炭酸化養生］
上記のセメント組成物は、例えば、型枠内に充填されて所定の形状に硬化された後、炭酸化養生される。セメント組成物は、炭酸化養生の前に完全に硬化されている必要はなく、例えば、自立可能に（型枠から外しても所定の形状を維持できる程度に）半硬化されていればよい。なお、本発明のセメント組成物は、プレキャストコンクリートのみならず、場所打ちとしても打設できる。

【0057】

炭酸化養生は、例えば、上記の半硬化体を二酸化炭素含有ガスに曝すことで実施することができる。二酸化炭素含有ガスにおける二酸化炭素の含有割合は、大気中の濃度０．０３％程度より多く、例えば１％以上であることが好ましく、１０％以上であることがより好ましい。これにより炭酸化養生が迅速に実施される。なお、炭酸化養生に使用する炭酸ガスの供給源として、工場や施設から排出される燃焼排ガスを利用することができる。燃焼排ガスを炭酸化養生のチャンバー内に直接送り込んでもよいし、他のガスと混合したうえで送り込んでもよい。

【0058】

炭酸化養生時の温度は特に限定されないが、１５℃以上であることが好ましく、５０℃以上であることがより好ましい。又、炭酸化養生時の温度は、例えば７０℃以下であることが好ましい。

【0059】

炭酸化養生の養生期間は、養生対象物の形状、養生条件等に応じて適宜設定してよい。例えば、養生期間は１～２８日程度であればよい。炭酸化養生工程においては、未硬化成分の硬化反応が同時に進行してよい。

【0060】

上記製造方法によって得ることができる本発明の水硬性硬化体は、そのまま残存型枠等の用途に供されてよく、必要に応じて成形、加工等を施されてから具体的な用途に供されてもよい。本発明の水硬性硬化体は、現場打ち鉄筋コンクリート、有スランプコンクリート、ゼロスランプコンクリート、プレストレストコンクリート等の用途に用いることができる。

【実施例】

【0061】

以下、本発明の水硬性硬化体及びその製造方法について、実施例を挙げて詳細に説明する。尚、本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。

【0062】

表１、表２に示す組成にて、実施例及び比較例のセメント組成物を構成した。表中、Ｗは水、ＯＰＣは普通ポルトランドセメント、ＢＦＳは高炉スラグ微粉末、γ－Ｃ_２Ｓはγビーライト、ＣＨは水酸化カルシウム、ＥＸは生石灰系膨張材、Ｓは細骨材、Ｇは粗骨材、Ｔはオキシカルボン酸塩を主成分とする遅延剤を意味する。それぞれの材料の性状は以下の通りである。
ＯＰＣ：密度３．１６ｇ/ｃｍ^３
ＢＦＳ：密度２．９１ｇ/ｃｍ^３
γ－Ｃ_２Ｓ：密度２．９５ｇ/ｃｍ^３
ＥＸ：密度３．１６ｇ/ｃｍ^３
Ｓ：密度２．６４ｇ/ｃｍ^３
Ｇ：密度２．６５ｇ/ｃｍ^３
Ｔ：密度１．２０ｇ/ｃｍ^３

【0063】

【表1】

【0064】

【表2】

【0065】

［試験例１］
実施例及び比較例の各配合のフレッシュコンクリートを直径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの円柱型枠に打設し、２０℃、２日間の前養生を行い、その後、各固化体を炭酸化養生に供した。炭酸化養生の条件は、温度２０℃、湿度５０％ＲＨ、炭酸ガス濃度８０％の大気圧環境とした。炭酸化養生を材齢２８日で終了した。

【0066】

なお、供試体の表面は炭酸化されるが、コンクリート表面から数十ｍｍより内部では短期間での炭酸化が進まない。このため、コンクリート内部を模擬するために、実施例及び比較例の各配合のコンクリートを炭酸化養生せずに水中養生し、これをコンクリート内部の性状と模擬した。

【0067】

実施例及び比較例のコンクリートについて、コンクリート表面（炭酸化養生）については、圧縮強度（ＪＩＳ Ａ １１０８）及び炭酸ガス吸収量を、模擬コンクリート内部（水中養生）については圧縮強度のみを測定した。なお、炭酸ガス吸収量は、炭酸化前後の差分を無機炭素分析法により測定した結果である（単位ｋｇ-ＣＯ_２／ｍ^３）。その結果を、表３に示す。

【0068】

【表3】

【0069】

表３の結果より、セメント組成物は本発明の組成範囲内である実施例は、炭酸化養生によって、炭酸ガスを吸収し、炭酸ガス固定化機能を有していることが理解できる。また、実施例のコンクリートは、コンクリート表面と内部とで圧縮強度の差が小さいことが理解できる。

【0070】

［試験例２］
＜水酸化カルシウム置換とγ－Ｃ_２Ｓ置換との比較＞
試験例１の炭酸化養生した供試体について、コンクリート表面（炭酸化部分）とコンクリート内部（円柱中央部の未炭酸化部分）とで空隙率を測定した結果を図１に示す。ここで、コンクリートの空隙率は強度と相関するものである。炭酸化部分と未炭酸化部分はフェノールフタレイン１％アルコール溶液の噴霧による赤変有無で確認した。空隙率は水銀圧入式ポロシメータにて測定した。この結果を図１に示す。

【0071】

置換率は、表１の組成における、（ＯＰＣ＋ＢＦＳ＋ＣＨ）１００質量部に対するＣＨ質量部を水酸化カルシウムの置換率（％）とし、比較例１、実施例１、２、５、６（それぞれ水酸化カルシウムの置換率が０％、１６％、３０％、５０％、７０％）をプロットした（図中ＣＨで表す）。図１中、ＣＨ－Ｃは炭酸化部分の測定結果であり、ＣＨ－ＮＣは未炭酸化部分の測定結果である。

【0072】

一方、表１の組成における、（ＯＰＣ＋ＢＦＳ＋γ－Ｃ_２Ｓ）１００質量部に対するγ－Ｃ_２Ｓ質量部をγ－Ｃ_２Ｓの置換率（％）とし、比較例１、比較例５～７（それぞれγ－Ｃ_２Ｓの置換率が０％、３０％、５０％、７０％）をプロットした（図中γＣ_２Ｓで表す）。図１中、γＣ_２Ｓ－Ｃは炭酸化部分の測定結果であり、γＣ_２Ｓ－ＮＣは未炭酸化部分の測定結果である。

【0073】

図１に示すように、実施例１、２、５、６の水酸化カルシウムで置換したコンクリートは、γ－Ｃ_２Ｓで置換したコンクリートと比較して、コンクリート表面と内部とで空隙率差が小さく、強度差が小さいことが理解できる。

【0074】

なお、本発明の水硬性硬化体の上記試験では、大気中の濃度より二酸化炭素含有割合が大きい二酸化炭素含有ガスにより炭酸化養生して試験を行ったが、大気中で養生を行ったとしても、養生時間つまり材齢を長期に設定することで、上記試験と同じ傾向の効果を奏することは言うまでもない。

【要約】

製造時の炭酸ガス排出量が少なく、炭酸ガス固定化機能を有し、コンクリート表面と内部での強度差が小さい水硬性硬化体の製造方法を提供する。
水と、高炉スラグ微粉末とセメントとを含む混合セメントと、水酸化カルシウムと、を含有するセメント組成物を、硬化及び炭酸化養生する、水硬性硬化体の製造方法であって、水酸化カルシウムは、高炉スラグ微粉末とセメントと水酸化カルシウムの合計量の１００質量部に対して１０質量部以上７０質量部以下含有し、水酸化カルシウムは、高炉スラグ微粉末１００質量部に対して３０質量部以上５００質量部以下含有する。

【図1】