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(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】
(24)【登録日】2022-06-03
(45)【発行日】2022-06-13
(54)【発明の名称】コンクリートおよびその製造方法
(51)【国際特許分類】
C04B 28/02 20060101AFI20220606BHJP
C04B 22/08 20060101ALI20220606BHJP
C04B 22/14 20060101ALI20220606BHJP
C04B 24/06 20060101ALI20220606BHJP
C04B 24/24 20060101ALI20220606BHJP
C04B 40/02 20060101ALI20220606BHJP
B28C 7/04 20060101ALI20220606BHJP
【ＦＩ】
C04B28/02
C04B22/08 Z
C04B22/14 B
C04B24/06 A
C04B24/24 A
C04B40/02
B28C7/04
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2017248709
(22)【出願日】2017-12-26
(65)【公開番号】P2019112276
(43)【公開日】2019-07-11
【審査請求日】2020-10-09
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】501173461
【氏名又は名称】太平洋マテリアル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100092783
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100176094
【弁理士】
【氏名又は名称】箱田 満
(72)【発明者】
【氏名】長塩 靖祐
(72)【発明者】
【氏名】中田 和秀
【審査官】小川 武
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－１９７２６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０５８４３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１８４８６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－３００２３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０２－３０２３５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－００１０４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国登録特許第１０－１７２０５０４（ＫＲ，Ｂ１）
【文献】セメントの規格と品質，セメントの常識，社団法人セメント協会，1997年
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０４Ｂ ２／００ － ３２／０２
Ｃ０４Ｂ ４０／００ － ４０／０６
Ｂ２８Ｃ １／００ － ９／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
水硬性材料、セメント混和用ポリマー、凝結遅延剤および骨材を含むコンクリートであって、前記水硬性材料が、カルシウムアルミネート類および石膏を含み、かつ
前記水硬性材料において、前記水硬性材料の総質量基準で、
Ａｌ２Ｏ３含有量が７質量％～２５質量％であり、
Ａｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量の合計量が１２～２７質量％であり、かつ
ＳＯ３含有量とのＡｌ２Ｏ３含有量の質量比（ＳＯ３含有量／Ａｌ２Ｏ３含有量）が０．６～１．１である、コンクリート（ただし、アルカリ金属アルミン酸塩を含むコンクリートを除く）。
【請求項2】
前記水硬性材料が、ポルトランドセメントまたは混合セメントをさらに含む、請求項１に記載のコンクリート。
【請求項3】
前記セメント混和用ポリマーがスチレンブタジエン系ポリマーを含む、請求項１または２に記載のコンクリート。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか１項に記載のコンクリートであって、５℃水中養生における材齢２８日の膨張ひずみが５００×１０－６以下である、コンクリート。
【請求項5】
材齢１５０分での圧縮強度が２０Ｎ／ｍｍ２以上である、請求項４に記載のコンクリート。
【請求項6】
コンクリートの製造方法であって、（Ａ）カルシムアルミネート類および石膏を含む水硬性材料であって、
水硬性材料の総質量基準で、
Ａｌ２Ｏ３含有量が７質量％～２５質量％であり、
Ａｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量の合計量が１２～２７質量％であり、かつ
ＳＯ３含有量とのＡｌ２Ｏ３含有量の質量比（ＳＯ３含有量／Ａｌ２Ｏ３含有量）が０．６～１．１である、水硬性材料を用意することと、
（Ｂ）前記水硬性材料、セメント混和用ポリマー、凝結遅延剤、骨材および水を含む原料を混合してコンクリートを得ることと、を含むコンクリート（ただし、アルカリ金属アルミン酸塩を含むコンクリートを除く）の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンクリートおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
緊急補修工事、例えば道路補修工事は道路解放をするために、短時間で強度発現性が得られるような水硬性組成物が使用されている。このような水硬性組成物には速硬性のあるセメントや混和材料として水硬性材料が使用されている。また、これらの材料にポリマーを加え、速硬性と遮水性、耐久性等を考慮した水硬性組成物も提案されている（特許文献１および２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１４-５８４３７号公報
【文献】特開２００９－１８４８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来の速硬性の水硬性組成物は、低温環境下で用いた場合に、十分な硬化が得られていない段階や水和反応が遅延している状態で水と接触すると、膨張して強度低下を引き起こす可能性があった。特に、耐久性を考慮してセメント混和用ポリマーを混入すると凝結や水和が遅延する傾向にあり、上記のような現象が起こる可能性が高まるおそれがある。
【0005】
したがって、本発明の課題は、セメント混和用ポリマーを含有しながらも、低温環境下においても膨張が抑制され、かつ硬化時に所要の強度を満足できる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】
【0006】
このような課題に対して、本発明者らは、今般、カルシウムアルミネート類および石膏を含み、かつＡｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量が所定の範囲の水硬性材料と、セメント混和用ポリマーと、凝結遅延剤と、骨材とを含むコンクリートを用いることによって、低温環境下においても膨張が抑制され、かつ所要の強度を満足できるコンクリートを得ることができるとの予想外の知見を得た。本発明は、係る知見に基づいてなされたものである。
【0007】
すなわち本発明は以下のとおりである。
［１］水硬性材料、セメント混和用ポリマー、凝結遅延剤および骨材を含むコンクリートであって、
前記水硬性材料が、カルシウムアルミネート類および石膏を含み、かつ
前記水硬性材料において、前記水硬性材料の総質量基準で、
Ａｌ２Ｏ３含有量が７質量％～２５質量％であり、
Ａｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量の合計量が１２～３０質量％であり、かつ
ＳＯ３含有量とのＡｌ２Ｏ３含有量の質量比（ＳＯ３含有量／Ａｌ２Ｏ３含有量）が０．６～１．１である、コンクリート。
［２］前記水硬性材料が、ポルトランドセメントまたは混合セメントをさらに含む［１］に記載のコンクリート。
［３］前記セメント混和用ポリマーがスチレンブタジエン系ポリマーを含む、［１］または［２］に記載のコンクリート。
［４］［１］～［３］のいずれか１項に記載のコンクリートであって、５℃水中養生における材齢２８日の膨張ひずみが５００×１０－６以下である、コンクリート。
［５］材齢１５０分での圧縮強度が２０Ｎ／ｍｍ２以上である、［４］に記載のコンクリート。
［６］コンクリートの製造方法であって、
（Ａ）カルシムアルミネート類および石膏を含む水硬性材料であって、
水硬性材料の総質量基準で、
Ａｌ２Ｏ３含有量が７質量％～２５質量％であり、
Ａｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量の合計量が１２～３０質量％であり、かつ
ＳＯ３含有量とのＡｌ２Ｏ３含有量の質量比（ＳＯ３含有量／Ａｌ２Ｏ３含有量）が０．６～１．１である、水硬性材料を用意することと、
（Ｂ）前記水硬性材料、セメント混和用ポリマー、凝結遅延剤、骨材および水を含む原料を混合してコンクリートを得ることと、を含むコンクリートの製造方法。
［１］水硬性材料、セメント混和用ポリマー、凝結遅延剤および骨材を含むコンクリートであって、
前記水硬性材料が、カルシウムアルミネート類および石膏を含み、かつ
前記水硬性材料において、前記水硬性材料の総質量基準で、
Ａｌ２Ｏ３含有量が７質量％～２５質量％であり、
Ａｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量の合計量が１２～３０質量％であり、かつ
ＳＯ３含有量とのＡｌ２Ｏ３含有量の質量比（ＳＯ３含有量／Ａｌ２Ｏ３含有量）が０．６～１．１である、コンクリート。
［２］前記水硬性材料が、ポルトランドセメントまたは混合セメントをさらに含む［１］に記載のコンクリート。
［３］前記セメント混和用ポリマーがスチレンブタジエン系ポリマーを含む、［１］または［２］に記載のコンクリート。
［４］［１］～［３］のいずれか１項に記載のコンクリートであって、５℃水中養生における材齢２８日の膨張ひずみが５００×１０－６以下である、コンクリート。
［５］材齢１５０分での圧縮強度が２０Ｎ／ｍｍ２以上である、［４］に記載のコンクリート。
［６］コンクリートの製造方法であって、
（Ａ）カルシムアルミネート類および石膏を含む水硬性材料であって、
水硬性材料の総質量基準で、
Ａｌ２Ｏ３含有量が７質量％～２５質量％であり、
Ａｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量の合計量が１２～３０質量％であり、かつ
ＳＯ３含有量とのＡｌ２Ｏ３含有量の質量比（ＳＯ３含有量／Ａｌ２Ｏ３含有量）が０．６～１．１である、水硬性材料を用意することと、
（Ｂ）前記水硬性材料、セメント混和用ポリマー、凝結遅延剤、骨材および水を含む原料を混合してコンクリートを得ることと、を含むコンクリートの製造方法。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、セメント混和用ポリマーを含有しながらも、低温環境下においても膨張が抑制され、かつ硬化時に所要の強度を満足できるコンクリートを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明を詳細に説明する。以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこの実施の形態のみに限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施をすることができる。なお、本明細書において引用した全ての文献、および公開公報、特許公報その他の特許文献は、参照として本明細書に組み込むものとする。
【0010】
＜コンクリート＞
本発明のコンクリートは、（Ａ）カルシウムアルミネート類および石膏を含み、かつＡｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量が所定の範囲の水硬性材料と、（Ｂ）セメント混和用ポリマーと、（Ｃ）凝結遅延剤と、（Ｄ）骨材とを含むことによって、低温環境下においても膨張が抑制され、かつ硬化時に所要の強度を満足することができる。そのため、本発明のコンクリートは、低温環境下であっても、緊急補修工事や短時間強度が必要な個所に好適に使用することができる。
本発明のコンクリートは、（Ａ）カルシウムアルミネート類および石膏を含み、かつＡｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量が所定の範囲の水硬性材料と、（Ｂ）セメント混和用ポリマーと、（Ｃ）凝結遅延剤と、（Ｄ）骨材とを含むことによって、低温環境下においても膨張が抑制され、かつ硬化時に所要の強度を満足することができる。そのため、本発明のコンクリートは、低温環境下であっても、緊急補修工事や短時間強度が必要な個所に好適に使用することができる。
【0011】
本発明のコンクリートは、上記のとおり、水硬性材料、セメント混和用ポリマー、凝結遅延剤および骨材を含む。各構成要素について、以下にそれぞれ説明する。なお、本明細書において、「単位量（ｋｇ／ｍ３）」とは、１ｍ３のコンクリートを作製するときに用いる各原料の使用量を意味する。また、本明細書において、「コンクリート」には「モルタル」も含まれる。
【0012】
［水硬性材料］
本発明に用いる水硬性材料は、カルシウムアルミネート類および石膏を含む。さらに、水硬性材料において、該水硬性材料の総質量基準で、Ａｌ２Ｏ３含有量が７質量％～２５質量％であり、Ａｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量の合計量が１２～３０質量％であり、かつＳＯ３含有量とのＡｌ２Ｏ３含有量の質量比（ＳＯ３含有量／Ａｌ２Ｏ３含有量）が０．６～１．１である。
本発明に用いる水硬性材料は、カルシウムアルミネート類および石膏を含む。さらに、水硬性材料において、該水硬性材料の総質量基準で、Ａｌ２Ｏ３含有量が７質量％～２５質量％であり、Ａｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量の合計量が１２～３０質量％であり、かつＳＯ３含有量とのＡｌ２Ｏ３含有量の質量比（ＳＯ３含有量／Ａｌ２Ｏ３含有量）が０．６～１．１である。
【0013】
カルシウムアルミネート類としては、ＣａＯとＡｌ２Ｏ３を含む種々のものを使用することができる。例えば、カルシウムアルミネート類には、ＣａＯをＣ、Ａｌ２Ｏ３をＡで表示した場合、Ｃ３Ａ、Ｃ２Ａ、Ｃ１２Ａ７、Ｃ５Ａ３、ＣＡ、Ｃ３Ａ５またはＣＡ２等と表示される鉱物組成を有する結晶質のカルシウムアルミネートもしくは非晶質のカルシウムアルミネート、アルミナセメント、カルシウムアルミネートにハロゲンが固溶または置換したＣ１１Ａ７・ＣａＦ２と表示されるカルシウムフロロアルミネート等を含むカルシウムハロアルミネート、アウイン（Ｃ３Ａ３・ＣａＳＯ４）等のカルシウムサルホアルミネート、およびこれらにＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２ＯまたはＴｉＯ２等が固溶もしくは化合したもの等が含まれる。この中で、低温環境下での強度発現性の点から、結晶質または非晶質のカルシウムアルミネートが好ましい。
【0014】
石膏としては、特に限定されないが、二水石膏、半水石膏、無水石膏等の各種石膏を用いることができる。この中で、無水石膏が好ましい。石膏は、粉末にしたものを膨張性焼成物の粉砕物とミキサ等で混合してもよいし、石膏と膨張焼成物を混合粉砕してもよい。石膏は硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）を主成分とする鉱物であるため、石膏の含有量を調整することで、水硬性材料におけるＳＯ３含有量を調製することができる。
【0015】
上記のカルシムアルミネート類および石膏以外に水硬性材料に含まれる原料としては、ポルトランドセメントや混合セメント等が挙げられる。ポルトランドセメントは、ケイ酸三カルシウム（3CaO・SiO2）、ケイ酸二カルシウム（2CaO・SiO2）、カルシウムアルミネート（3CaO・Al2O3）、カルシウムアルミノフェライト（4CaO・Al2O3・Fe2O3）、および硫酸カルシウム（CaSO4・2H2O）を含む。混合セメントは、高炉水砕スラグ、フライアッシュ、ケイ酸質混合材をポルトランドセメントに混合したセメントである。本発明に用いることができるポルトランドセメントとしては、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、低熱ポルトランドセメントなどが挙げられ、混合セメントとしては、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメントなどが挙げられる。これらのカルシムアルミネート類および石膏以外に水硬性材料に含まれる原料は、他の構成要素を混合する前に水硬性材料に添加してもよいし、カルシムアルミネート類および石膏を含む水硬性材料を他の構成要素と混合した後に別途添加してもよい。
【0016】
本発明における水硬性材料は、水硬性材料の総質量基準で、Ａｌ２Ｏ３含有量が７質量％～２５質量％であり、Ａｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量の合計量が１２～３０質量％であり、かつＳＯ３含有量とのＡｌ２Ｏ３含有量の質量比（ＳＯ３含有量／Ａｌ２Ｏ３含有量）が０．６～１．１である。このように組成範囲とすることで、本発明における水硬性材料を含むコンクリートは、低温環境下においても、硬化時に所要の特性を確保することができる。
【0017】
水硬性材料におけるＡｌ２Ｏ３含有量は、主にカルシウムアルミネート類、ポルトランドセメント等のＡｌ２Ｏ３含有原料の配合量によって調整することができる。Ａｌ２Ｏ３含有量は、水硬性材料の総質量基準で、７質量％～２５質量％である。含有量を７質量％以上とすることで、初期強度発現性が十分に確保することができ、含有量を２５質量％以下とすることで、可使時間を好適な範囲にコントロールすることができる。さらに、Ａｌ２Ｏ３含有量は、８質量％～１４質量％が好ましく、１０質量％～１４質量％がより好ましい。
【0018】
水硬性材料におけるＡｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量の合計量は、カルシウムアルミネート類、石膏およびポルトランドセメント等の配合量によって調整することができ、水硬性材料の総質量基準で１２～３０質量％である。Ａｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量の合計量が１２質量％以上であれば、コンクリートの強度発現性が低下することを好適に防止することができ、かつ、ひび割れを補償するための膨張量も十分に確保することができる。また、Ａｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量の合計量を３０質量％以下とすることで、膨張量が大きくなりすぎたり、低温環境下でコンクリートの異常膨張（遅れ膨張）を起こしたりすることを好適に防止することができる。Ａｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量の合計量の下限値は、１５質量％以上が好ましく、１７質量％以上がより好ましい。また、上限値は２８質量％以下が好ましく、２７質量％以下がより好ましい。なお、水硬性材料における、Ａｌ２Ｏ３とＳＯ３以外の成分としては、カルシウムアルミネート類、石膏およびセメント由来のＣａＯや、セメント由来のＳｉＯ２等が挙げられる。
【0019】
水硬性材料におけるＳＯ３含有量とのＡｌ２Ｏ３含有量の質量比（ＳＯ３含有量／Ａｌ２Ｏ３含有量）は、カルシウムアルミネート類、石膏およびポルトランドセメント等の配合量によって調整することができ、０．６～１．１である。ＳＯ３含有量とのＡｌ２Ｏ３含有量の質量比が０．６以上であれば、ひび割れを補償するためのコンクリートの膨張量を十分に確保することができる。また、１．１以下であれば、低温環境下でのコンクリート膨張量が大きくなりすぎることを防止することができる。ＳＯ３含有量とのＡｌ２Ｏ３含有量の質量比の下限値は、０．６５以上が好ましく、０．７以上がより好ましい。また、ＳＯ３含有量とのＡｌ２Ｏ３含有量の質量比の上限値は、１．０以下が好ましく、０．９５以下がより好ましい。
【0020】
［セメント混和用ポリマー］
本発明のコンクリートは、セメント混和用ポリマーを含む。ここでセメント混和用ポリマーは、セメントモルタルおよびコンクリートの改質を目的に、それらに混和して用いるポリマーディスパージョンおよび再乳化形粉末樹脂の総称をいい、ＪＩＳ Ａ ６２０３によって規定されている。具体的には、セメント混和用ポリマーとしては、アクリル酸エステル系ポリマー、アクリルスチレン系ポリマー、スチレンブタジエン（ＳＢＲ）系ポリマー、酢酸ビニル系ポリマー、エチレン酢酸ビニル系ポリマー、酢酸ビニル／バーサチック酸ビニルエステル系ポリマー、エチレンビニルアルコール（ＥＶＡ）系ポリマー、酢酸ビニル／バーサチック酸ビニル／アクリル酸エステル系ポリマーを用いることができるが、これらに限定されるものではない。これらのセメント混和用ポリマーは、通常ポリマーディスパージョンの形態で市販されているもの、および再乳化粉末樹脂として市販されているもののいずれでもよい。これらの中で、スチレンブタジエン系ポリマーが特に好ましい。セメント混和用ポリマーの含有量は、曲げ強度や付着強度の確保等の点から、水硬性材料１００質量部に対し２～２０質量部が好ましく、４～１６質量部がより好ましい。
本発明のコンクリートは、セメント混和用ポリマーを含む。ここでセメント混和用ポリマーは、セメントモルタルおよびコンクリートの改質を目的に、それらに混和して用いるポリマーディスパージョンおよび再乳化形粉末樹脂の総称をいい、ＪＩＳ Ａ ６２０３によって規定されている。具体的には、セメント混和用ポリマーとしては、アクリル酸エステル系ポリマー、アクリルスチレン系ポリマー、スチレンブタジエン（ＳＢＲ）系ポリマー、酢酸ビニル系ポリマー、エチレン酢酸ビニル系ポリマー、酢酸ビニル／バーサチック酸ビニルエステル系ポリマー、エチレンビニルアルコール（ＥＶＡ）系ポリマー、酢酸ビニル／バーサチック酸ビニル／アクリル酸エステル系ポリマーを用いることができるが、これらに限定されるものではない。これらのセメント混和用ポリマーは、通常ポリマーディスパージョンの形態で市販されているもの、および再乳化粉末樹脂として市販されているもののいずれでもよい。これらの中で、スチレンブタジエン系ポリマーが特に好ましい。セメント混和用ポリマーの含有量は、曲げ強度や付着強度の確保等の点から、水硬性材料１００質量部に対し２～２０質量部が好ましく、４～１６質量部がより好ましい。
【0021】
［凝結遅延剤］
本発明のコンクリートは、凝結遅延剤を含む。凝結遅延剤としては、モルタルやコンクリートの凝結遅延剤として用いられるものであれば特に限定されず、例えばクエン酸、酒石酸、グルコン酸、ヘプトン酸等のオキシカルボン酸またはその塩、リン酸塩、硼酸またはその塩等が挙げられる。遅延剤の含有量は、可使時間の確保と強度発現遅れ防止の点から、水硬性材料１００質量部に対し０．０５～２．０質量部が好ましく、さらに０．１～１．５質量部が好ましい。
本発明のコンクリートは、凝結遅延剤を含む。凝結遅延剤としては、モルタルやコンクリートの凝結遅延剤として用いられるものであれば特に限定されず、例えばクエン酸、酒石酸、グルコン酸、ヘプトン酸等のオキシカルボン酸またはその塩、リン酸塩、硼酸またはその塩等が挙げられる。遅延剤の含有量は、可使時間の確保と強度発現遅れ防止の点から、水硬性材料１００質量部に対し０．０５～２．０質量部が好ましく、さらに０．１～１．５質量部が好ましい。
【0022】
［骨材］
本発明のコンクリートは骨材を含む。骨材は、特に限定されるものではなく、通常のモルタルやコンクリートの製造に使用される細骨材および粗骨材をいずれも使用することができる。細骨材および粗骨材の例としては、川砂、海砂、山砂、砕砂、石灰砂、人工細骨材、スラグ細骨材、再生細骨材、珪砂、川砂利、陸砂利、砕石、石灰石骨材、人工粗骨材、スラグ粗骨材および再生粗骨材等が挙げられる。
本発明のコンクリートは骨材を含む。骨材は、特に限定されるものではなく、通常のモルタルやコンクリートの製造に使用される細骨材および粗骨材をいずれも使用することができる。細骨材および粗骨材の例としては、川砂、海砂、山砂、砕砂、石灰砂、人工細骨材、スラグ細骨材、再生細骨材、珪砂、川砂利、陸砂利、砕石、石灰石骨材、人工粗骨材、スラグ粗骨材および再生粗骨材等が挙げられる。
【0023】
［その他の構成要素］
本発明のコンクリートは、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて各種混和材（剤）を含んでもよい。混和材（剤）としては、例えば、減水剤、ＡＥ剤、消泡剤、発泡剤、防水剤、防錆剤、膨張材、収縮低減剤、増粘剤、保水剤、顔料、撥水剤、白華防止剤、繊維、無機微粉末等が挙げられる。
本発明のコンクリートは、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて各種混和材（剤）を含んでもよい。混和材（剤）としては、例えば、減水剤、ＡＥ剤、消泡剤、発泡剤、防水剤、防錆剤、膨張材、収縮低減剤、増粘剤、保水剤、顔料、撥水剤、白華防止剤、繊維、無機微粉末等が挙げられる。
【0024】
［単位量（ｋｇ／ｍ３）基準の配合量］
本発明のコンクリートの単位量基準の配合量は、好ましくは、水硬性材料が３００～６００ｋｇ／ｍ３であり、水が１００～２００ｋｇ／ｍ３であり、セメント混和用ポリマーが２０～６０ｋｇ／ｍ３（固形分）であり、細骨材が７００～９００ｋｇ／ｍ３であり、粗骨材が８００～１０００ｋｇ／ｍ３である。その他所望により、上記の混和材（剤）等の任意の構成要素を加えてもよい。
本発明のコンクリートの単位量基準の配合量は、好ましくは、水硬性材料が３００～６００ｋｇ／ｍ３であり、水が１００～２００ｋｇ／ｍ３であり、セメント混和用ポリマーが２０～６０ｋｇ／ｍ３（固形分）であり、細骨材が７００～９００ｋｇ／ｍ３であり、粗骨材が８００～１０００ｋｇ／ｍ３である。その他所望により、上記の混和材（剤）等の任意の構成要素を加えてもよい。
【0025】
［コンクリートの特性］
本発明のコンクリートは、５℃水中養生における材齢２８日の膨張ひずみが５００×１０－６以下であることが好ましい。これによって低温環境下においても、異常膨張により強度低下を引き起こすことがなく、良好なコンクリートが得られる。膨張歪みは、ＪＩＳ Ａ １１２９に準拠して測定することができる。
本発明のコンクリートは、５℃水中養生における材齢２８日の膨張ひずみが５００×１０－６以下であることが好ましい。これによって低温環境下においても、異常膨張により強度低下を引き起こすことがなく、良好なコンクリートが得られる。膨張歪みは、ＪＩＳ Ａ １１２９に準拠して測定することができる。
【0026】
さらに、本発明のコンクリートは、材齢１５０分での圧縮強度が２０Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましい。これにより、初期強度に優れる速硬コンクリートが得られる。圧縮強度はＪＩＳ Ａ １１０８に準拠して測定することができる。
【0027】
本発明のコンクリートの可使時間は、３０分以上であることが好ましい。コンクリートの施工時間を確保する観点から可使時間は長い方が好ましいが、材齢１５０分で２０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度を得るには９０分以下とすることが好ましい。なお、可使時間とは、コンクリートを混練し始めてから打設可能な状況までの時間をいい、ＪＩＳ Ａ １１０１のコンクリートのスランプ試験方法によりスランプの経時変化を確認することによって測定することができる。可使時間を３０分以上とすることで、十分な施工時間を確保できる。コンクリートの可使時間は、混合する凝結遅延剤の添加量を調節することで調節することができる。
【0028】
本発明のコンクリートは、低温環境下での膨張ひずみを抑制することができることから、膨張による強度低下を抑制することができ、低温環境下においても初期強度発現性の良好なコンクリートを得ることができる。そのため、本発明のコンクリートは、低温環境下用の速硬性コンクリートとして用いることができる。本明細書において、「低温環境下用」とは、例えば１０℃以下等の低温環境下でも十分な凝結時間、初期強度発現性を示し、かつ膨張ひずみを抑制することができるものを指す。具体的には、５℃環境下におけるコンクリートの可使時間が３０分以上を示し、コンクリート（養生条件：５℃）の圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）が、１５０分材齢で２０Ｎ／ｍｍ２以上を示す。さらに、５℃水中養生における材齢２８日の膨張ひずみが５００×１０－６以下であることを示す。
【0029】
本発明のコンクリートを用いることによって、良好な速硬性コンクリートが得られることから、本発明のコンクリートを道路等の緊急補修工事などに用いることができる。
【0030】
本発明のコンクリートの硬化は任意の方法によって行うことができるが、例えば、上記コンクリートの構成材料を混練し、その混練物を型枠等に流し込んだ後に養生することで硬化させてもよい。
【0031】
＜コンクリートの製造方法＞
本発明のコンクリートは、（Ａ）カルシムアルミネート類および石膏を含む水硬性材料であって、水硬性材料の総質量基準で、Ａｌ２Ｏ３含有量が７質量％～２５質量％であり、Ａｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量の合計量が１２～３０質量％であり、かつＳＯ３含有量とのＡｌ２Ｏ３含有量の質量比（ＳＯ３含有量／Ａｌ２Ｏ３含有量）が０．６～１．１である、水硬性材料を用意することと、（Ｂ）前記水硬性材料、セメント混和用ポリマー、凝結遅延剤、骨材および水を含む原料を混合（混練）してコンクリートを得ることと、を含む方法によって製造することができる。混合方法は特に制限されるものではなく、例えば、傾動ミキサ、パン型ミキサ、２軸ミキサ、グラウトミキサ、ホバートミキサ、オムニミキサなど汎用的なミキサを用いることができる。モルタルやコンクリートを調製する際にも、これらの混合方法を用いることができる。水硬性材料は、他の構成要素を混合する前に上記の組成となるように用意してもよいし、他の構成要素と混合する際にカルシムアルミネート類および石膏以外の原料を添加することで用意してもよい。
本発明のコンクリートは、（Ａ）カルシムアルミネート類および石膏を含む水硬性材料であって、水硬性材料の総質量基準で、Ａｌ２Ｏ３含有量が７質量％～２５質量％であり、Ａｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量の合計量が１２～３０質量％であり、かつＳＯ３含有量とのＡｌ２Ｏ３含有量の質量比（ＳＯ３含有量／Ａｌ２Ｏ３含有量）が０．６～１．１である、水硬性材料を用意することと、（Ｂ）前記水硬性材料、セメント混和用ポリマー、凝結遅延剤、骨材および水を含む原料を混合（混練）してコンクリートを得ることと、を含む方法によって製造することができる。混合方法は特に制限されるものではなく、例えば、傾動ミキサ、パン型ミキサ、２軸ミキサ、グラウトミキサ、ホバートミキサ、オムニミキサなど汎用的なミキサを用いることができる。モルタルやコンクリートを調製する際にも、これらの混合方法を用いることができる。水硬性材料は、他の構成要素を混合する前に上記の組成となるように用意してもよいし、他の構成要素と混合する際にカルシムアルミネート類および石膏以外の原料を添加することで用意してもよい。
【実施例】
【0032】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明が実施例により限定されるものではない。
【0033】
（水硬性材料の調製）
普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）、カルシウムアルミネート類（試製品）、石膏（セントラル硝子社製）を用いて、表１に示す化学成分となるよう水硬性材料を調製した。その際、各原料中のＡｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量をＪＩＳ Ｒ ５２０４に規定されたセメントの蛍光Ｘ線分析方法に準拠した方法によって測定し（蛍光Ｘ線分析装置：リガク社製）、得られた値を基に表１に示す化学成分となるように各原料の配合量を調節した。なお普通ポルトランドセメントとカルシウムアルミネート類および石膏とは、質量比が概ね７：３になるよう調製した。カルシウムアルミネート類としては、配合Ｎｏ.１ではカルシウムサルホアルミネート（ＣＳＡ）を、Ｎｏ.２ではカルシウムフロロアルミネート（ＣＦＡ）を、それ以外の配合ではカルシウムアルミネートを主成分とするカルシウムアルミネート（ＣＡ）使用した。各カルシウムアルミネート類はいずれも結晶質のものであり、そのＡｌ２Ｏ３含有量およびＳＯ３含有量は、それぞれ、ＣＳＡが５５質量％および１３質量％、ＣＦＡが４７質量％および０．４質量％、ＣＡが５３質量％および０．３質量％であった。石膏は無水石膏を使用した。
普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）、カルシウムアルミネート類（試製品）、石膏（セントラル硝子社製）を用いて、表１に示す化学成分となるよう水硬性材料を調製した。その際、各原料中のＡｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量をＪＩＳ Ｒ ５２０４に規定されたセメントの蛍光Ｘ線分析方法に準拠した方法によって測定し（蛍光Ｘ線分析装置：リガク社製）、得られた値を基に表１に示す化学成分となるように各原料の配合量を調節した。なお普通ポルトランドセメントとカルシウムアルミネート類および石膏とは、質量比が概ね７：３になるよう調製した。カルシウムアルミネート類としては、配合Ｎｏ.１ではカルシウムサルホアルミネート（ＣＳＡ）を、Ｎｏ.２ではカルシウムフロロアルミネート（ＣＦＡ）を、それ以外の配合ではカルシウムアルミネートを主成分とするカルシウムアルミネート（ＣＡ）使用した。各カルシウムアルミネート類はいずれも結晶質のものであり、そのＡｌ２Ｏ３含有量およびＳＯ３含有量は、それぞれ、ＣＳＡが５５質量％および１３質量％、ＣＦＡが４７質量％および０．４質量％、ＣＡが５３質量％および０．３質量％であった。石膏は無水石膏を使用した。
【表1】
【0034】
（コンクリートの調製）
配合Ｎｏ．１～１４で得た水硬性材料と、セメント混和用ポリマー、凝結遅延剤および骨材（細骨材、粗骨材）を表２の配合となるよう調製し、コンクリートミキサを用いて水と混練し、各配合のコンクリートを製造した。
配合Ｎｏ．１～１４で得た水硬性材料と、セメント混和用ポリマー、凝結遅延剤および骨材（細骨材、粗骨材）を表２の配合となるよう調製し、コンクリートミキサを用いて水と混練し、各配合のコンクリートを製造した。
【0035】
セメント混和用ポリマーとしてはスチレンブタジエンゴム系ポリマーエマルジョン（固形分４５％：表１は固形分量を記載、太平洋マテリアル社製）を使用した。凝結遅延剤としてはクエン酸系遅延剤を用いた。凝結遅延剤は、水硬性材料に対して０．１２質量％の量で添加し、可使時間が３０分以上となるように調整した。細骨材は掛川産細砂（密度：２．５４ｇ／ｃｍ３）、粗骨材は桜川産骨材（密度：２．６５ｇ／ｃｍ３）を使用した。
【表2】
【0036】
（評価試験）
得られた各種のコンクリートの圧縮強度および膨張ひずみを評価した。具体的な評価は下記の方法で行った。
（１）圧縮強度
圧縮強度は、ＪＩＳ Ａ １１０８に準拠し、５℃環境下でコンクリート供試体を養生し、材齢１５０分は５℃封かん養生、材齢２８日は５℃水中養生における強度を測定した。
（２）膨張ひずみ
膨張ひずみは、脱型は材齢２４時間で実施し，基長の測定を材齢７日から２４時間に変更した以外はＪＩＳ Ａ １１２９に準拠してひずみを測定した。その後、得られたコンクリート供試体を５℃水中で養生しながら膨張ひずみを測定した。
得られた各種のコンクリートの圧縮強度および膨張ひずみを評価した。具体的な評価は下記の方法で行った。
（１）圧縮強度
圧縮強度は、ＪＩＳ Ａ １１０８に準拠し、５℃環境下でコンクリート供試体を養生し、材齢１５０分は５℃封かん養生、材齢２８日は５℃水中養生における強度を測定した。
（２）膨張ひずみ
膨張ひずみは、脱型は材齢２４時間で実施し，基長の測定を材齢７日から２４時間に変更した以外はＪＩＳ Ａ １１２９に準拠してひずみを測定した。その後、得られたコンクリート供試体を５℃水中で養生しながら膨張ひずみを測定した。
【0037】
（評価試験結果）
評価試験結果を表３に示す。水硬性材料の化学成分が所定の範囲に入る実施例（Ｎｏ.１～６）においては、５℃における材齢２８日の膨張ひずみが５００×１０－６以下であり、低温環境下でも膨張量が抑制されており、かつ材齢１５０分における圧縮強度は２０Ｎ／ｍｍ２以上であり良好な初期強度発現性を有するコンクリートが得られることが分かった。
評価試験結果を表３に示す。水硬性材料の化学成分が所定の範囲に入る実施例（Ｎｏ.１～６）においては、５℃における材齢２８日の膨張ひずみが５００×１０－６以下であり、低温環境下でも膨張量が抑制されており、かつ材齢１５０分における圧縮強度は２０Ｎ／ｍｍ２以上であり良好な初期強度発現性を有するコンクリートが得られることが分かった。
【0038】
一方、Ａｌ２Ｏ３含有量、Ａｌ２Ｏ３含有量とＳＯ３含有量の合計量、ＳＯ３含有量とのＡｌ２Ｏ３含有量の質量比のうち少なくとも一つが規定の範囲を外れる配合（Ｎｏ.７～１４）では、材齢１５０分の圧縮強度が２０Ｎ／ｍｍ２に達しないか、もしくは材齢２８日の膨張ひずみが５００×１０－６以上と大きくなった。
【表3】