JP4862001B2 - 超高強度高耐久性セルフレベリング材及び超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体 - Google Patents

Description

本発明は、超高強度高耐久性セルフレベリング材及び超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体に関し、更に詳しくは、従来のセルフレベリング材と比べて高い強度発現性、特に、水結合材比が２０．０％以下の超高強度領域においては１５０Ｎ／ｍｍ^２を超える圧縮強度を得ることが可能な超高強度高耐久性セルフレベリング材、及び、この超高強度高耐久性セルフレベリング材を水と混練し養生した超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体に関するものである。

セルフレベリング材とは、セルフレベリング性（自己水平性、自己流動性）を有する建築材料であり、金ごて押え以上の精度の平坦かつ平滑な床下地面、あるいはコンクリート製品の表面仕上げを高度な施工技術（熟練工）に頼らずに、短期間での大面積施工を可能とするモルタル材料である。
近年、構造物の大型化および高強度化に伴って、セルフレベリング材に対しても、従来の優れた流動性や耐久性を確保しつつ、１５０Ｎ／ｍｍ^２を超える圧縮強度や高い耐久性が求められている。
ところで、一般に、モルタル製品やコンクリート構造体等の圧縮強度は、それに含まれる骨材の品質、特に細骨材の品質に大きく左右される。通常、細骨材としては、天然産の川砂、山砂（陸砂）、海砂、砕砂等が使用されているが、産地、母岩種、ロット等により品質が大きくばらつくという問題が避けられない。特に、圧縮強度が１５０Ｎ／ｍｍ^２を超えるような極めて強度の高い領域では、供試体や構造物等に品質の悪い細骨材が混入すると、外部から応力が加わった場合に品質の悪い細骨材を含む部分に応力が集中し、本来発揮（期待）されるはずの強度より低い強度で破壊してしまう、つまり、品質の悪い細骨材が構造上の欠陥となってしまうこととなる。

また同様に、セルフレベリング材の流動性も、細骨材の密度、粒子の形状、最大粒径、粒度分布、吸水率等の物性により大きく左右され、特に、天然産の細骨材を使用した場合、セルフレベリング材の流動性は用いられた細骨材の品質に大きく左右される。
そこで、圧壊強度（硬度）や耐摩耗性が高くかつ品質の安定している細骨材として、高炉スラグ細骨材、フェロクロムスラグ細骨材、フェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ等のスラグ細骨材を用いた様々な技術が提案されている。

例えば、水硬性物質（セメント）、シリカダスト（シリカヒューム）やシリカ質ダスト等の超微粉、高性能減水剤、粒径５ｍｍ程度以下に粉砕したフェロクロムスラグ粉砕品及び水を主成分とした超高強度セメント組成物（特許文献１）、セメント及び水等と混練することによりコンクリートあるいはモルタルの構成材料として用いられる細骨材の一部または全部をスラグ球あるいはスラグ亜球により構成した細骨材（特許文献２）、直径５ｍｍ以下に風砕して球状化したフェロクロムスラグ、フェロニッケルスラグ、シリコンマンガンスラグ、フェロマンガンスラグ等のフェロアロイスラグを、砂と混合してコンクリート用骨材とするフェロアロイスラグの利用方法（特許文献３）、風砕製法によるフェロニッケルスラグを粒径２．５ｍｍ以下、かつ、その細骨材中の混入率を３０％以上に調合した高流動コンクリート用細骨材（特許文献４）、天然鉱物質微粉末または人工鉱物質微粉末からなる鉱物質微粉末、及び、粒径０．３〜５ｍｍのフェロニッケルスラグ細骨材等の微粒分の欠如した細骨材を用いた流動性と強度発現に優れたモルタル及びコンクリート組成物（特許文献５）、セメント、粒状セメントクリンカー、減水剤、比重が２．７以上の骨材、超微粉等から構成される高強度モルタル組成物（特許文献６）等が提案されている。

これらの技術によれば、強度や流動性に優れたモルタルあるいはコンクリートが得られ、また、これまで用途が限られていたフェロクロムスラグ、フェロニッケルスラグ、シリコンマンガンスラグ、フェロマンガンスラグ等のフェロアロイスラグを細骨材として有効利用することができるという効果がある。
特許第２６５３４０２号公報 特開平５−３２４３９号公報 特開平５−２６２５４２号公報 特開平８−３２５０４７号公報 特開平９−５２７４４号公報 特開２００５−１１９８８５号公報

ところで、従来の公知技術においては、いずれの細骨材も、その最大粒径が２．５〜５ｍｍであったり、あるいは特殊な球状化処理を施しているために、これらの細骨材を用いたセルフレベリング材を水結合材比２０．０％以下の超高強度領域にて養生・硬化させて硬化体とした場合、圧縮強度が頭打ちとなり、１５０Ｎ／ｍｍ^２を超える圧縮強度を得るには不十分であるという問題点があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、従来のセルフレベリング材と比べて高い強度発現性と高い耐久性を有し、しかも、水結合材比が２０．０％以下の超高強度領域においても１５０Ｎ／ｍｍ^２を超える圧縮強度を得ることが可能な超高強度高耐久性セルフレベリング材及び超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、エーライト含有量が６０重量％以上かつ７０重量％以下でありかつブレーン比表面積が４０００ｃｍ^２／ｇ以上かつ６５００ｃｍ^２／ｇ以下のセメントＡと、ビーライト含有量が３５重量％以上かつ６０重量％以下でありかつブレーン比表面積が３０００ｃｍ^２／ｇ以上かつ４０００ｃｍ^２／ｇ以下のセメントＢと、膨張材と、ＢＥＴ法による比表面積が１ｍ^２／ｇ以上かつ２０ｍ^２／ｇ以下のシリカ質微粉末からなる水硬性結合材と、最大粒径が１．２ｍｍ以下、絶乾密度が２．９０ｇ／ｃｍ^３以上かつ吸水率が０．９０％以下の人造高密度細骨材と、化学混和剤とを含有した超高強度高耐久性セルフレベリング材を、水結合材比２０．０％以下にて水と混練して養生させれば、圧縮強度が１５０Ｎ／ｍｍ^２以上の超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体を容易に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。

すなわち、本発明の超高強度高耐久性セルフレベリング材は、エーライト含有量が６０重量％以上かつ７０重量％以下でありかつブレーン比表面積が４０００ｃｍ^２／ｇ以上かつ６５００ｃｍ^２／ｇ以下のセメントＡと、ビーライト含有量が３５重量％以上かつ６０重量％以下でありかつブレーン比表面積が３０００ｃｍ^２／ｇ以上かつ４０００ｃｍ^２／ｇ以下のセメントＢと、膨張材と、ＢＥＴ法による比表面積が１ｍ^２／ｇ以上かつ２０ｍ^２／ｇ以下のシリカ質微粉末とからなる水硬性結合材と、最大粒径が１．２ｍｍ以下、絶乾密度が２．９０ｇ／ｃｍ^３以上かつ吸水率が０．９０％以下の人造高密度細骨材と、化学混和剤とを含有し、前記水硬性結合材は、前記セメントＡを５重量％以上かつ１５重量％以下、前記セメントＢを６０重量％以上かつ７０重量％以下、前記膨張材を３重量％以上かつ７重量％以下、前記シリカ質微粉末を１０重量％以上かつ３０重量％以下の割合で混合してなり、前記人造高密度細骨材の単位容積及び前記水硬性結合材の単位容積の比率は、０．８０以上かつ１．４０以下であることを特徴とする。

前記人造高密度細骨材は、フェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材の群から選択された１種または２種以上であることが好ましい。

本発明の超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体は、本発明の超高強度高耐久性セルフレベリング材を水結合材比２０．０％以下にて水と混練し養生してなる超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体であって、
この超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体の圧縮強度は、２０℃にて２８日間、あるいは、５℃以上にてセルフレベリング材の凝結が終結した後から６０℃以上かつ８０℃以下の加熱養生にて２４時間、のいずれかの条件にて養生した場合、１５０Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする。

本発明の超高強度高耐久性セルフレベリング材によれば、エーライト含有量が６０重量％以上かつ７０重量％以下でありかつブレーン比表面積が４０００ｃｍ^２／ｇ以上かつ６５００ｃｍ^２／ｇ以下のセメントＡと、ビーライト含有量が３５重量％以上かつ６０重量％以下でありかつブレーン比表面積が３０００ｃｍ^２／ｇ以上かつ４０００ｃｍ^２／ｇ以下のセメントＢと、膨張材と、ＢＥＴ法による比表面積が１ｍ^２／ｇ以上かつ２０ｍ^２／ｇ以下のシリカ質微粉末とからなる水硬性結合材と、最大粒径が１．２ｍｍ以下、絶乾密度が２．９０ｇ／ｃｍ^３以上かつ吸水率が０．９０％以下の人造高密度細骨材と、化学混和剤とを含有し、水硬性結合材を、セメントＡを５重量％以上かつ１５重量％以下、セメントＢを６０重量％以上かつ７０重量％以下、膨張材を３重量％以上かつ７重量％以下、シリカ質微粉末を１０重量％以上かつ３０重量％以下の割合で混合したものとし、人造高密度細骨材の単位容積及び水硬性結合材の単位容積の比率を０．８０以上かつ１．４０以下としたので、従来のセルフレベリング材と比べて強度発現性及び耐久性が優れたものとなっている。
また、水結合材比が２０．０％以下の超高強度領域においては、１５０Ｎ／ｍｍ^２を超える圧縮強度を得ることができ、従来のセルフレベリング材と比べて圧縮強度及び耐久性に優れたものとなっている。

本発明の超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体によれば、２０℃にて２８日間、あるいは、５℃以上にてセルフレベリング材の凝結が終結した後から６０℃以上かつ８０℃以下の加熱養生にて２４時間、のいずれかの条件にて養生した場合の硬化体の圧縮強度を１５０Ｎ／ｍｍ^２以上としたので、水結合材比が２０．０％以下の超高強度領域においても１５０Ｎ／ｍｍ^２を超える圧縮強度を容易に得ることができる。しかも、この圧縮強度は、長期に亘って保持することが可能であるから、長期信頼性に優れたものとなる。
したがって、従来のセルフレベリング材を用いた場合と比べて圧縮強度及び耐久性に優れ、かつ長期信頼性に優れた超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体を提供することができる。

本発明の超高強度高耐久性セルフレベリング材及び超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体の最良の形態について説明する。
なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

本実施形態の超高強度高耐久性セルフレベリング材は、エーライト含有量が６０重量％以上かつ７０重量％以下でありかつブレーン比表面積が４０００ｃｍ^２／ｇ以上かつ６５００ｃｍ^２／ｇ以下のセメントＡと、ビーライト含有量が３５重量％以上かつ６０重量％以下でありかつブレーン比表面積が３０００ｃｍ^２／ｇ以上かつ４０００ｃｍ^２／ｇ以下のセメントＢと、膨張材と、ＢＥＴ法による比表面積が１ｍ^２／ｇ以上かつ２０ｍ^２／ｇ以下のシリカ質微粉末とからなる水硬性結合材と、最大粒径が１．２ｍｍ以下、絶乾密度が２．９０ｇ／ｃｍ^３以上かつ吸水率が０．９０％以下の人造高密度細骨材と、化学混和剤とを含有してなる超高強度高耐久性セルフレベリング材である。

ここで、本実施形態の超高強度高耐久性セルフレベリング材について、詳細に説明する。
セメントＡとしては、エーライト（Ｃ_３Ｓ：３ＣａＯ・ＳｉＯ_２／珪酸三カルシウム）含有量が６０重量％以上かつ７０重量％以下であり、かつブレーン比表面積が４０００ｃｍ^２／ｇ以上かつ６５００ｃｍ^２／ｇ以下の早強ポルトランドセメントまたは超早強ポルトランドセメントが挙げられる。
セメントＢとしては、ビーライト（Ｃ_２Ｓ：２ＣａＯ・ＳｉＯ_２／珪酸二カルシウム）含有量が３５重量％以上かつ６０重量％以下であり、かつブレーン比表面積が３０００ｃｍ^２／ｇ以上かつ４０００ｃｍ^２／ｇ以下の低熱ポルトランドセメントまたは中庸熱セメントが挙げられる。

本実施形態の超高強度高耐久性セルフレベリング材を得るためには、セメントＡには安価な早強ポルトランドセメントを、セメントＢにはビーライトを多く含有する低熱ポルトランドセメントを、使用することが特に好ましい。
また、このセメントＡの水硬性結合材中の混合率は、５重量％以上かつ１５重量％以下が好ましく、１０重量％がより好ましい。
一方、セメントＢの水硬性結合材中の混合率は、６０重量％以上かつ７０重量％以下が好ましく、６５重量％がより好ましい。
セメントＡ及びＢの水硬性結合材中の混合率が上記の範囲を外れた場合、高耐久性セルフレベリング材硬化体とした場合に、その圧縮強度が低下して１５０Ｎ／ｍｍ^２以上に保持することが困難になるからであり、また、場合によっては流動性が大幅に低下し、実用性が大幅に低下してしまうからである。

膨張材としては、日本工業規格ＪＩＳ Ａ ６２０２「コンクリート用膨張材」に適合するカルシウムサルフォアルミネート系（エトリンガイト系）、石灰−カルシウムサルフォアルミネート複合系の膨張材が好適に用いられる。
また、膨張材の水硬性結合材中の混合率は、３重量％以上かつ７重量％以下が好ましく、５重量％がより好ましい。
膨張材の水硬性結合材中の混合率が上記の範囲を外れた場合、この膨張材を含む高耐久性セルフレベリング材を養生・硬化して高耐久性セルフレベリング材硬化体とした場合に、その収縮量を保証できないか、あるいは異常膨張してしまうから好ましくない。

シリカ質微粉末は、ＢＥＴ法による比表面積が１ｍ^２／ｇ以上かつ２０ｍ^２／ｇ以下のシリカ質微粉末、例えば、電融ジルコニアを製造する際に副生成物として得られるジルコニア起源シリカ質微粉末、ケイ素またはフェロシリコンを製造する際に副生成物として得られるシリカフューム、シリカガラスを製造する際に副生成物として得られるシリカ質微粉末、ケイ素または二酸化ケイ素から合成される非晶質シリカ質微粉末、粒径１０μｍ以下に分級または微粉砕されポゾラン活性を高めたフライアッシュ等が挙げられる。
実際には、超高強度高耐久性セルフレベリング材に要求される仕様や価格を考慮した上で、上記の様々なシリカ質微粉末から１種を選択し、または２種以上を選択・混合して使用する。

特に、本実施形態の超高強度高耐久性セルフレベリング材に用いて好適なシリカ質微粉末としては、ＳｉＯ_２の含有率が８５％以上でありかつＢＥＴ法による比表面積が１ｍ^２／ｇ以上かつ２０ｍ^２／ｇ以下のジルコニア起源シリカ質微粉末、シリコン起源シリカフュームが挙げられる。

このシリカ質微粉末の水硬性結合材中の混合率は、１０重量％以上かつ３０重量％以下が好ましく、１５重量％以上かつ２０重量％以下がより好ましい。
このシリカ質微粉末の水硬性結合材中の混合率が上記の範囲を外れた場合、そのシリカ質微粉末を含む高耐久性セルフレベリング材を養生・硬化して高耐久性セルフレベリング材硬化体とした場合に、その圧縮強度が低下して１５０Ｎ／ｍｍ^２以上に保持することが困難になるからであり、また、場合によっては練混ぜが困難になり、実用性が大幅に低下してしまうからである。
このように、本実施形態の水硬性結合材は、上記のセメントＡ、セメントＢ、膨張材及びシリカ質微粉末を合わせたものである。

人造高密度細骨材は、超高強度発現性および高流動性を付与するとともに、さらに高い耐摩耗性を付与するための細骨材であり、硬度が高く、耐摩耗性に優れ、最大粒径が１．２ｍｍ以下、絶乾密度が２．９０ｇ／ｃｍ^３以上、吸水率が０．９０％以下、好ましくは０．７０％以下である。
ここで、この人造高密度細骨材の最大粒径、絶乾密度及び吸水率のうちいずれか１つが上記の範囲を外れると、その人造高密度細骨材を含む高耐久性セルフレベリング材を硬化体とした場合に、圧縮強度または流動性が大きく低下してしまうので好ましくない。

この人造高密度細骨材としては、例えば、フェロニッケルスラグ細骨材（日本工業規格ＪＩＳ Ａ ５０１１−２のＦＮＳ１．２適合品）、銅スラグ細骨材（日本工業規格ＪＩＳ Ａ ５０１１−３のＣＵＳ１．２適合品）、電気炉酸化スラグ細骨材（日本工業規格ＪＩＳ Ａ ５０１１−４のＥＦＳ１．２のＮまたはＨ適合品）の群から選択される１種または２種以上を混合して使用することができる。
また、この人造高密度細骨材は、乾燥状態のものは、予め水硬性結合材や粉末状の化学混和剤等とプレミックスして使用することができるので好ましい。

本実施形態の超高強度高耐久性セルフレベリング材に占める人造高密度細骨材の単位容積及び水硬性結合材の単位容積の比率は、０．８０以上かつ１．４０以下が好ましく、より好ましくは１．００以上かつ１．２０以下である。
この人造高密度細骨材の単位容積及び水硬性結合材の単位容積の比率が上記の範囲を外れると、高耐久性セルフレベリング材としての流動性が低下したり、あるいは、この高耐久性セルフレベリング材を養生・硬化して高耐久性セルフレベリング材硬化体とした場合に、その収縮が大きくなり、実用性が大幅に低下してしまうからである。

化学混和剤としては、減水率の高い一般的なポリカルボン酸系高性能減水剤、メラミンスルホン酸系高性能減水剤等の減水剤が好適に用いられ、必要に応じてポリオキシアルキレンアルキルエーテル系等の消泡剤を併用することが好ましい。
この減水剤の添加量は、超高強度高耐久性セルフレベリング材の目標とする流動性に合わせて適宜調整するが、一般的な添加量としては、セメントＡ及びＢ、膨張材及びシリカ質微粉末からなる水硬性結合材の全体量に対して０．３重量％以上かつ３．０重量％以下の範囲で添加することが好ましい。
また、消泡剤の添加量は、超高強度高耐久性セルフレベリング材の目標とする空気量に合わせて適宜調整するが、一般的な添加量としては、セメントＡ及びＢ、膨張材及びシリカ質微粉末からなる水硬性結合材の全体量に対して０．０１重量％以上かつ０．１重量％以下の範囲で添加することが好ましい。

この化学混和剤（減水剤及び消泡剤）の形状としては、粉体状、液体状のいずれをも使用することができる。特に、粉体状のものは、予め水硬性結合材や乾燥させた人造高密度細骨材等とプレミックスして使用することができるので好ましい。
なお、本実施形態の超高強度高耐久性セルフレベリング材に種々の性能を付加するために、増粘剤、収縮低減剤、合成樹脂粉末、合成樹脂繊維、金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ポリマー、モノマー、オリゴマー、石灰石微粉末、流動化剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、着色用顔料の群から選択される１種または２種以上を添加しても良い。

次に、本実施形態の超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体について説明する。
本実施形態の超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体は、本実施形態の超高強度高耐久性セルフレベリング材を水結合材比２０．０％以下にて水と混練し養生してなる超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体であり、この超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体の圧縮強度が、２０℃にて２８日間、あるいは、５℃以上にてセルフレベリング材の凝結が終結した後から６０℃以上かつ８０℃以下の加熱養生にて２４時間、のいずれかの条件にて養生した場合に１５０Ｎ／ｍｍ^２以上となる硬化体である。

上記の水結合材比、すなわち、上記のセメントＡ及びＢ、膨張材、シリカ質微粉末からなる水硬性結合材と練混ぜ水（化学混和剤は水とみなす）の重量比は、２０．０％以下が好ましい。
ここで、この超高強度高耐久性セルフレベリング材の水結合材比を２０．０％以下とした理由は、水結合材比が２０．０％を超えると、この超高強度高耐久性セルフレベリング材を水と混練し養生することにより得られた超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体の圧縮強度が１５０Ｎ／ｍｍ^２を下回ってしまうからである。

この超高強度高耐久性セルフレベリング材を水結合材比２０．０％以下にて水と混練し、得られたモルタルを、２０℃にて２８日間、あるいは、５℃以上にてセルフレベリング材の凝結が終結した後から６０℃以上かつ８０℃以下の加熱養生にて２４時間、のいずれかの条件にて養生し、超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体とする。
このようにして得られた超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体の圧縮強度は、常に１５０Ｎ／ｍｍ^２以上を保持している。

以下、実施例、参考例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

ここでは、セメント、膨張材、シリカ質微粉末、人造高密度細骨材、天然細骨材、化学混和剤、消泡剤及び水として、下記のものを用いた。
「セメントＡ」
早強ポルトランドセメント（Ｃ_３Ｓ含有量６４％、Ｃ_２Ｓ含有量７％、絶乾密度３．１５ｇ／ｃｍ^３、ブレーン比表面積４４００ｃｍ^２／ｇ、住友大阪セメント（株）製）（以下ＨＣと略記）
「セメントＢ」
低熱ポルトランドセメント（Ｃ_３Ｓ含有量２６％、Ｃ_２Ｓ含有量５６％、絶乾密度３．２４ｇ／ｃｍ^３、ブレーン比表面積３４００ｃｍ^２／ｇ、住友大阪セメント（株）製）（以下ＬＣと略記）

「膨張材」
カルシウムサルフォアルミネート系膨張材：ＳＡＣＳ（絶乾密度２．９３ｇ／ｃｍ^３、ブレーン比表面積２９００ｃｍ^２／ｇ、住友大阪セメント（株）製）（以下、ＥＸと略記）
「シリカ質微粉末」
ジルコニア起源シリカ質微粉末：ＳＦ−ＳＩＬＩＣＡＦＵＭＥ（ＳｉＯ_２含有量９４．７％、絶乾密度２．２６ｇ／ｃｍ^３、ＢＥＴ比表面積９．１ｍ^２／ｇ、巴工業（株）社製）（以下、ＺＳＦと略記）

「人造高密度細骨材Ａ」
１．２ｍｍフェロニッケルスラグ細骨材（ＪＩＳ Ａ ５０１１−２のＦＮＳ１．２適合品、最大粒径１．２ｍｍ以下、絶乾密度３．０１ｇ／ｃｍ^３、吸水率０．７％、ＦＭ：２．２１）（以下、ＦＮＳ１．２と略記）
「人造高密度細骨材Ｂ」
５ｍｍフェロニッケルスラグ細骨材（ＪＩＳ Ａ ５０１１−２のＦＮＳ５適合品、最大粒径５ｍｍ以下、絶乾密度２．９７ｇ／ｃｍ^３、吸水率０．９％、ＦＭ：２．４７）（以下、ＦＮＳ５と略記）
「人造高密度細骨材Ｃ」
１．２ｍｍ銅スラグ細骨材（ＪＩＳ Ａ ５０１１−３のＣＵＳ１．２適合品、最大粒径１．２ｍｍ以下、絶乾密度３．３５ｇ／ｃｍ^３、吸水率０．９％、ＦＭ：２．２４）（以下、ＣＵＳ１．２と略記）

「人造高密度細骨材Ｄ」
５ｍｍ銅スラグ細骨材（ＪＩＳ Ａ ５０１１−３のＣＵＳ５適合品、最大粒径５ｍｍ以下、絶乾密度３．３０ｇ／ｃｍ^３、吸水率１．２％、ＦＭ：２．６４）（以下、ＣＵＳ５と略記）
「人造高密度細骨材Ｅ」
１．２ｍｍ電気炉酸化スラグ細骨材（ＪＩＳ Ａ ５０１１−４のＥＦＳ１．２Ｎ適合品、最大粒径１．２ｍｍ以下、絶乾密度３．５２ｇ／ｃｍ^３、吸水率１．０％、ＦＭ：２．８９）（以下、ＥＦＳ１．２と略記）
「人造高密度細骨材Ｆ」
５ｍｍ電気炉酸化スラグ細骨材（ＪＩＳ Ａ ５０１１−４のＥＦＳ５Ｎ適合品、最大粒径５ｍｍ以下、絶乾密度３．４９ｇ／ｃｍ^３、吸水率１．７％、ＦＭ：３．１０）（以下、ＥＦＳ５と略記）

「天然細骨材Ｇ」
愛知県産乾燥珪砂４号及び７号の混合砂（最大粒径１．２ｍｍ以下、絶乾密度２．６６ｇ／ｃｍ^３、吸水率０．７％、ＦＭ：２．４６）（以下、ＳＳ１．２と略記）
「天然細骨材Ｈ」
千葉県産山砂（最大粒径１．２ｍｍ以下、絶乾密度２．５６ｇ／ｃｍ^３、吸水率２．２８％、ＦＭ：２．１８）（以下、ＨＳ１．２と略記）

「化学混和剤」
ポリカルボン酸系高性能減水剤：シーカメント１２００Ｎ（日本シーカ（株）社製）（以下、ＳＰと略記）
「消泡剤」
シーカアンチフォームＷ（日本シーカ（株）社製）
「水」
上水道水

上記のセメント、膨張材、シリカ質微粉末、人造高密度細骨材あるいは天然細骨材、高性能減水剤、消泡剤及び水を用いて、実施例１〜４、参考例及び比較例１〜１４の超高強度高耐久性セルフレベリング材を作製した。
表１に、実施例１〜４、参考例及び比較例１〜１４各々の超高強度高耐久性セルフレベリング材の組成を示す。
これらの超高強度高耐久性セルフレベリング材においては、全ての組成において目標空気量を２％の一定値とし、細骨材の種類、水結合材比、水硬性結合材の混合比率、細骨材及び水硬性結合材の単位容積比、化学混和剤の添加量を下記のとおりとした。

実施例１、２、参考例及び比較例１〜５では、細骨材の種類が全て異なるが、水結合材比を２０．０％、水硬性結合材中のセメントＡ（ＨＣ）の混合率を１０重量％、セメントＢ（ＬＣ）の混合率を６５重量％、膨張材（ＥＸ）の混合率を５重量％、シリカ質微粉末（ＺＳＦ）の混合率を２０重量％、細骨材及び水硬性結合材の単位容積比を１．００の一定値とし、高性能減水剤（ＳＰ）の添加量を水硬性結合材に対して１．３重量％、消泡剤の添加量を水硬性結合材に対して０．０５重量％とした。

実施例３では、水硬性結合材中のセメントＡ（ＨＣ）の混合率を５重量％、セメントＢ（ＬＣ）の混合率を７０重量％とした以外は、実施例１と同じ条件とした。
実施例４では、水硬性結合材中のセメントＡ（ＨＣ）の混合率を１５重量％、セメントＢ（ＬＣ）の混合率を６０重量％とした以外は、実施例１と同じ条件とした。

比較例６では、水硬性結合材中のセメントＡ（ＨＣ）の混合率を０重量％、セメントＢ（ＬＣ）の混合率を７５重量％とした以外は、実施例１と同じ条件とした。
比較例７では、水硬性結合材中のセメントＡ（ＨＣ）の混合率を２０重量％、セメントＢ（ＬＣ）の混合率を５５重量％とした以外は、実施例１と同じ条件とした。
比較例８では、水硬性結合材中のセメントＡ（ＨＣ）の混合率を１２重量％、セメントＢ（ＬＣ）の混合率を７８重量％、シリカ質微粉末（ＺＳＦ）の混合率を５重量％とした以外は、実施例１と同じ条件とした。

比較例９では、水硬性結合材中のセメントＡ（ＨＣ）の混合率を８重量％、セメントＢ（ＬＣ）の混合率を５２重量％、シリカ質微粉末（ＺＳＦ）の混合率を３５重量％とした以外は、実施例１と同じ条件とした。
比較例１０では、水硬性結合材中のセメントＡ（ＨＣ）の混合率を１０．７重量％、セメントＢ（ＬＣ）の混合率を６９．３重量％、膨張材（ＥＸ）の混合率を０重量％とした以外は、実施例１と同じ条件とした。
比較例１１では、水硬性結合材中のセメントＡ（ＨＣ）の混合率を９．３重量％、セメントＢ（ＬＣ）の混合率を６０．７重量％、膨張材（ＥＸ）の混合率を１０重量％とした以外は、実施例１と同じ条件とした。

比較例１２では、細骨材及び水硬性結合材の単位容積比を１．５０とした以外は、実施例１と同じ条件とした。
比較例１３では、細骨材及び水硬性結合材の単位容積比を０．７０とした以外は、実施例１と同じ条件とした。
比較例１４では、水結合材比を２２．０％、高性能減水剤（ＳＰ）の添加量を水硬性結合材に対して０．９重量％、消泡剤の添加量を水硬性結合材に対して０．０４重量％とした以外は、実施例１と同じ条件とした。
なお、高性能減水剤（ＳＰ）及び消泡剤については、練混ぜ水とみなして水量を補正した。

次に、実施例１〜４、参考例及び比較例１〜１４各々の超高強度高耐久性セルフレベリング材の練混ぜ試験を行った。
２０℃の恒温室内にて、表１に示す組成となるようにセメントＡ及びＢ、膨張材、シリカ質微粉末、細骨材、練混ぜ水、化学混和剤（ＳＰ）及び消泡剤を容量２０Ｌの硬質ポリエチレン容器に投入し、電動式ハンドミキサーを用いて９０秒間、高速攪拌（練混ぜ）を行った。なお、１バッチの練混ぜ量は１０Ｌの一定値とした。

練上がり後、直ちに、日本建築学会規準ＪＡＳＳ １５Ｍ−１０３「セルフレベリング材の品質規準」に準拠し、内径５０ｍｍ×高さ５１ｍｍ （内容量１００ｍｌ）の塩化ビニル製フローコーン及び厚さ５ｍｍの磨きガラス板（フロー板）を用いてフロー値を測定し、セルフレベリング材の流動性を評価した。

また、実施例１〜４、参考例及び比較例１〜１４各々について、土木学会規準ＪＳＣＥ−Ｆ ５４２−１９９９「充てんモルタルのブリーディング率及び膨張率試験方法」に準拠し、超高強度高耐久性セルフレベリング材のブリーディング率及び膨張収縮率（材齢７日）を測定した。

さらに、実施例１〜４、参考例及び比較例１〜１４各々の超高強度高耐久性セルフレベリング材を用いて超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体を作製し、これらの硬化体各々の圧縮強度、耐摩耗性、耐衝撃性を測定した。
圧縮強度測定用の供試体として、直径５０ｍｍ×高さ１００ｍｍの円柱供試体を１８本ずつ作製した。これらの供試体は、水の蒸発を防ぐために、脱型する直前まで供試体の頭部をビニールフィルム及び輪ゴムで密封し、２０℃の恒温室内にて注水２４時間後まで封緘養生した。

これらの供試体のうち１２本は、注水２４時間後で脱型し、所定の材齢まで２０℃の水中にて標準養生した。また、残りの６本は、注水２４時間後から供試体の頭部を密封したまま型枠ごと７０℃の温水中に浸漬して２４時間加熱養生し、注水４８時間後に温水から取り出し、空気中にて室温になるまで放冷した後、脱型した。

超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体の圧縮強度は、日本工業規格ＪＩＳ Ａ １１０８「コンクリートの圧縮試験方法」に準じて測定した。ここでは、１材齢の供試体数を６本とし、測定した供試体数６本の圧縮強度データから変動係数を算出した。また、圧縮強度の測定材齢は、標準養生の場合は７日、２８日の２種類とし、７０℃にて加熱養生した場合は材齢２日とした。なお、全ての供試体について、圧縮試験を行う直前に両端面の研磨を行った。
また、実施例１〜４、参考例及び比較例１〜１４各々の超高強度高耐久性セルフレベリング材を用いて、日本工業規格ＪＩＳ Ａ １４５３「建築材料及び建築構成部分の摩耗試験方法（研摩紙法）」に準拠した直径１２０ｍｍ×厚さ２０ｍｍの円盤型供試体を作製し、２０℃、相対湿度６０％の恒温恒湿中にて養生・硬化させ、材齢７日において、２０℃、相対湿度５０％の恒温恒湿中にて荷重１０００ｇ×５００回転の条件で耐摩耗性試験を行った。

さらに、実施例１〜４、参考例及び比較例１〜１４各々の超高強度高耐久性セルフレベリング材をワイヤーブラシで表面研磨処理した縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ５０ｍｍの超高強度コンクリート硬化体（水結合材比２０．０％、空気量２％、単位水量１５０ｋｇ／ｍ^３、結合材＝低熱ポルトランドセメント：７５０ｋｇ／ｍ^３、細骨材＝３号珪砂：６０１ｋｇ／ｍ^３、粗骨材＝硬質砂岩砕石：８２７ｋｇ／ｍ^３、９１日間標準養生、硬化体４辺の縁に高さ１０ｍｍの塩化ビニル樹脂製のせき板を設置）の表面に流し込み、セルフレベリング材の厚さを１０ｍｍになるように金ごてで軽く表面仕上げを行った後、２０℃、相対湿度６０％の恒温恒湿中にて養生・硬化させ、材齢７日において、４ｋｇ鋼球をセルフレベリング材硬化体の表面から２ｍ上方より２０回繰り返して自然落下させる耐衝撃性試験を行った。
実施例１〜４、参考例及び比較例１〜１４各々のＪＡＳＳ １５フロー、圧縮強度、膨張収縮率、ブリーディング率、耐摩耗性試験、耐衝撃性試験の測定結果を表２及び表３に示す。

これらの測定結果によれば、実施例１、２及び参考例では、得られた高耐久性セルフレベリング材のＪＡＳＳ１５フローが約２３０ｍｍであり、流動性は極めて良好であった。また、圧縮強度も２０℃標準養生の材齢２８日では１５０〜１５２Ｎ／ｍｍ２、７０℃加熱養生の材齢２日では１５８〜１６１Ｎ／ｍｍ２と非常に良好であった。
一方、比較例１〜３では、セルフレベリング材の流動性及び圧縮強度は、実施例１、２及び参考例より低かった。また、比較例４は珪砂を、比較例５は山砂をそれぞれ使用したために、セルフレベリング材の流動性及び圧縮強度のいずれもが実施例１、２及び参考例より著しく低く、特に２０℃標準養生の材齢２８日が１５０Ｎ／ｍｍ^２を下回っていた。

実施例３、４は、セメントＡ（ＨＣ）の混合率を５重量％、１５重量％とした場合であるが、得られたセルフレベリング材の流動性は良好であり、圧縮強度も２０℃標準養生の材齢２８日では１５１〜１５４Ｎ／ｍｍ^２、７０℃加熱養生の材齢２日では１５８〜１６１Ｎ／ｍｍ^２と良好であった。
比較例６では、セメントＡ（ＨＣ）の混合率を０重量％、セメントＢ（ＬＣ）の混合率を７５重量％としたために、セルフレベリング材の流動性は実施例１と同等であったが、圧縮強度は２０℃標準養生の材齢２８日が１５０Ｎ／ｍｍ^２を下回っていた。また材齢７日の膨張収縮率が−０．２％と収縮しており、セルフレベリング材としては問題があった。
比較例７では、セメントＡ（ＨＣ）の混合率を２０重量％、セメントＢ（ＬＣ）の混合率を５５重量％としたために、セルフレベリング材の圧縮強度は実施例１と同等であったが、流動性は実施例１より著しく低いものであった。

比較例８では、シリカ質微粉末（ＺＳＦ）の混合率を５重量％としたために、セルフレベリング材の圧縮強度及び流動性は実施例１より著しく低いものであった。
比較例９では、シリカ質微粉末（ＺＳＦ）の混合率を３５重量％としたために、セルフレベリング材の流動性は実施例１より良好であったが、圧縮強度は実施例１より低く、２０℃標準養生の材齢２８日では１５０Ｎ／ｍｍ^２を下回っていた。
比較例１０では、膨張材（ＥＸ）の混合率を０重量％としたために、セルフレベリング材の流動性及び圧縮強度は実施例１と同等以上であったが、材齢７日の膨張収縮率が−０．５％と大きく収縮しており、セルフレベリング材の品質としては問題があった。
比較例１１では、膨張材（ＥＸ）の混合率を１０重量％としたために、セルフレベリング材の流動性及び圧縮強度が実施例１より低く、２０℃標準養生の材齢２８日では１５０Ｎ／ｍｍ^２を下回っていた。また材齢７日の膨張収縮率が＋０．８％と大きく膨張しており、セルフレベリング材の品質としては問題があった。

比較例１２では、セルフレベリング材の圧縮強度は実施例１と同等であったが、細骨材及び水硬性結合材の単位容積比を１．５０としたために、細骨材の量が多く、流動性は実施例１より著しく低かった。
比較例１３では、セルフレベリング材の流動性及び圧縮強度は実施例１と同等以上であったが、細骨材及び水硬性結合材の単位容積比を０．７０としたために、結合材ペースト量が多く、材齢７日の膨張収縮率が−０．２％と収縮しており、セルフレベリング材の品質としては問題があった。
比較例１４は、水結合材比を２２．０％としたために、セルフレベリング材の流動性及び圧縮強度が実施例１より著しく低く、圧縮強度はいずれの養生方法でも常に１５０Ｎ／ｍｍ^２を下回っていた。

一方、耐摩耗性は、人造高密度細骨材を用いた場合は、実施例、参考例及び比較例共に０．８〜１．３ｇの範囲内であったのに対して、天然細骨材を使用した比較例４、５では、１．９〜２．２ｇと大きく、耐摩耗性が劣っていた。
また、耐衝撃性は、細骨材及び水硬性結合材の単位容積比を０．７０とした（結合材ペースト量が多い）比較例１３にのみ、ひび割れが発生した。

以上説明したように、最大粒径１．２ｍｍの人造高密度細骨材（フェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材）を使用したセルフレベリング材は、最大粒径５ｍｍの人造高密度細骨材または最大粒径１．２ｍｍの天然細骨材（珪砂、山砂）を使用したセルフレベリング材より優れた流動性、圧縮強度、耐摩耗性が得られ、さらに圧縮強度の変動係数が非常に小さいことが分かった。
セメントＡ（ＨＣ）の水硬性結合材に対する混合率が５重量％未満の場合では、セルフレベリング材硬化体の圧縮強度が低く、一方、セメントＡ（ＨＣ）の水硬性結合材に対する混合率が１５重量％を超える場合では、練り上った直後のセルフレベリング材の流動性が大きく低下し、いずれも実用性に問題があることが分かった。

膨張材（ＥＸ）の水硬性結合材に対する混合率が３重量％未満の場合では、セルフレベリング材硬化体の収縮率が大きく、また、混合率が７重量％を超える場合では、反対にセルフレベリング材硬化体の膨張率が大きくなり過ぎてしまい、実用性に問題があることが分かった。
シリカ質微粉末（ＺＳＦ）の水硬性結合材に対する混合率が１０重量％未満の場合では、練混ぜが困難になって実用性が低下し、また、混合率が３０重量％を超える場合では、セルフレベリング材の圧縮強度が大きく低下することが分かった。
さらに、細骨材及び水硬性結合材の単位容積比が０．８未満の場合では、セルフレベリング材硬化体の収縮率が大きく、さらに耐衝撃性が低下し、また、単位容積比が１．４を超える場合では、練り上がった直後のセルフレベリング材の流動性が低下してしまい、実用性が大幅に低下することが分かった。

さらに、２０℃における標準養生の材齢２８日、７０℃における加熱養生の材齢２日、のいずれにおいても圧縮強度が１５０Ｎ／ｍｍ^２を上回るためには、水結合材比は２０．０％以下が必須要件であることが分かった。
なお、ブリーディング率は、実施例、参考例及び比較例共に０％であり、セルフレベリング材として問題はなかった。

Claims (3)

1. エーライト含有量が６０重量％以上かつ７０重量％以下でありかつブレーン比表面積が４０００ｃｍ^２／ｇ以上かつ６５００ｃｍ^２／ｇ以下のセメントＡと、ビーライト含有量が３５重量％以上かつ６０重量％以下でありかつブレーン比表面積が３０００ｃｍ^２／ｇ以上かつ４０００ｃｍ^２／ｇ以下のセメントＢと、膨張材と、ＢＥＴ法による比表面積が１ｍ^２／ｇ以上かつ２０ｍ^２／ｇ以下のシリカ質微粉末とからなる水硬性結合材と、
   最大粒径が１．２ｍｍ以下、絶乾密度が２．９０ｇ／ｃｍ^３以上かつ吸水率が０．９０％以下の人造高密度細骨材と、
   化学混和剤とを含有し、
   前記水硬性結合材は、前記セメントＡを５重量％以上かつ１５重量％以下、前記セメントＢを６０重量％以上かつ７０重量％以下、前記膨張材を３重量％以上かつ７重量％以下、前記シリカ質微粉末を１０重量％以上かつ３０重量％以下の割合で混合してなり、
   前記人造高密度細骨材の単位容積及び前記水硬性結合材の単位容積の比率は、０．８０以上かつ１．４０以下であることを特徴とする超高強度高耐久性セルフレベリング材。
2. 前記人造高密度細骨材は、フェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材の群から選択された１種または２種以上であることを特徴とする請求項１記載の超高強度高耐久性セルフレベリング材。
3. 請求項１または２記載の超高強度高耐久性セルフレベリング材を水結合材比２０．０％以下にて水と混練し養生してなる超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体であって、
   この超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体の圧縮強度は、２０℃にて２８日間、あるいは、５℃以上にてセルフレベリング材の凝結が終結した後から６０℃以上かつ８０℃以下の加熱養生にて２４時間、のいずれかの条件にて養生した場合、１５０Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする超高強度高耐久性セルフレベリング材硬化体。