JP2000302499A - 細骨材、及びセメント組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高強度コンクリート、高耐久性コンクリート
等に用いるのに適した細骨材およびそのコンクリート組
成を提供する。 【解決手段】高炉水砕スラグおよび石灰石砕砂を含む細
骨材を使用し、高強度、高耐久性等に優れたコンクリー
トを得るコンクリート組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は細骨材、及びモルタ
ルやコンクリート等のセメント組成物に関する。特に、
一般土木配合・一般建築配合用コンクリート、一般コン
クリート製品、圧縮強度Ｆｃが４２〜１００Ｎ／ｍｍ²
の高強度コンクリート、ＪＡＳＳ ５Ｔ−５０３に準拠
するスランプフローが４５〜７５ｃｍの高流動コンクリ
ート、凍結融解抵抗性・耐塩害性などを必要とする高耐
久性コンクリート等に用いるに適した細骨材に関する。

【０００２】

【従来の技術、発明が解決しようとする課題】近年、良
質な川砂は殆ど採取できなくなって来ている。この為、
山砂、陸砂、海砂、或いは砕砂がモルタルやコンクリー
ト用の細骨材として使用されている。しかし、最近で
は、山砂も良質なものは少なくなっている。そして、今
日、一般的に使用されている山砂や陸砂には、粘土質鉱
物などの有害物が含まれていることが多い。

【０００３】海砂には塩分が含まれている。更には、貝
殻なども含まれていることもある。砕砂は、砕かれたも
のであることから、形状が悪く、単位水量が増加する。
このようなことから、各種の細骨材が提案されている。
例えば、石灰石砕砂が提案されている。しかし、石灰石
砕砂は、製造に際して、微粉末が多く発生する。この
為、砕いた石灰石を細骨材として使用する場合には、セ
パレータ等を用いて微粉末を除去する必要がある。すな
わち、多量の微粉末を含む石灰石砕砂をそのまま使用す
ると、スランプ値が小さく、流動性が得られない問題が
ある。従って、多量の微粉末を含む石灰石砕砂をそのま
ま使用できないことから、微粉末を除去する必要があ
る。この為、除去のコスト、及び除去した微粉末の処理
の問題がある。尚、微粉末の発生量が少ないように粉砕
することも考えられるが、微粉末の発生量が少ないよう
に粉砕した場合には、得られる石灰石砕砂の粒径が大き
過ぎ、細骨材として適切な石灰石砕砂は得られない。

【０００４】又、細骨材として高炉水砕スラグ細骨材も
提案されている。しかし、高炉水砕スラグ細骨材は、形
状が良くないことから、単位水量が増加する。そこで、
この高炉水砕スラグ細骨材を用いた場合の問題を解決し
ようとして、高炉水砕スラグ細骨材を山砂、陸砂、或い
は海砂と混合することが提案されている。

【０００５】しかし、これらの混合物からなる細骨材を
用いた場合でも、高炉水砕スラグ細骨材を単独で用いた
場合と同様な問題、すなわち単位水量増加の問題が認め
られる。又、ブリーディングの問題もある。従って、本
発明が解決しようとする課題は、高炉水砕スラグ細骨材
を用いた場合の問題を解決することである。すなわち、
高炉水砕スラグ細骨材を細骨材として使用するのに差し
支えが無いようにすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題についての研究
を鋭意押し進めて行くうちに、石灰石砕砂や高炉水砕ス
ラグ細骨材とも、それ単味では各々欠点があるものの、
又、高炉水砕スラグ細骨材と山砂、陸砂、或いは海砂と
が併用されても、高炉水砕スラグ細骨材単味と同様な欠
点があるものの、石灰石砕砂と高炉水砕スラグ細骨材と
を併用した場合には、石灰石砕砂単味の場合の問題や高
炉水砕スラグ細骨材単味の場合の問題が解決できること
を見出すに至った。

【０００７】すなわち、石灰石砕砂と高炉水砕スラグ細
骨材とを含む混合物を細骨材として用いた場合、天然細
骨材を用いた場合と同様な単位水量でワーカブルなコン
クリートが得られることを見出すに至った。このような
知見に基づいて本発明が達成されたものであり、前記の
課題は、高炉水砕スラグ細骨材と、石灰石砕砂とを含む
ことを特徴とする細骨材によって解決される。

【０００８】又、高炉水砕スラグ細骨材と、石灰石砕砂
と、前記以外の種類の細骨材（例えば、天然の細骨材）
とを含むことを特徴とする細骨材によって解決される。
又、上記の細骨材と、セメントと、水と、混和材とを含
むことを特徴とするセメント組成物によって解決され
る。すなわち、細骨材として高炉水砕スラグ細骨材と石
灰石砕砂とを併用したモルタルやコンクリートは、石灰
石砕砂が天然砂に比べても混和剤（ＡＥ減水剤や高性能
ＡＥ減水剤などの混和剤）の吸着量が少ない為、天然砂
を用いた場合と同等の流動性が得られ、又、単位水量も
同等で済み、更にはブリーディングの問題も解決され
る。かつ、初期強度や長期強度にも優れている。つま
り、天然砂を用いた場合と同等／又は少ない単位水量
で、天然砂を用いた場合と同等のワーカブルなモルタル
やコンクリートが得られる。又、同一セメント量であれ
ば、天然砂を用いた場合と同等／又は高強度のモルタル
やコンクリートが得られる。又、同一水セメント比であ
れば、セメント量が少なくて済む安価なモルタルやコン
クリートが得られる。

【０００９】このように、各々、単独では細骨材として
満足できないものの、高炉水砕スラグ細骨材と石灰石砕
砂とを併用した混合物は、天然砂と同等以上の品質のモ
ルタルやコンクリートが得られる。しかも、高炉水砕ス
ラグ細骨材や石灰石砕砂は、共に、含有されている不純
物が少なく、品質のバラツキが少ない。従って、一定の
品質のものが得られる。

【００１０】高炉水砕スラグ細骨材と石灰石砕砂との割
合は、（高炉水砕スラグ細骨材）／（高炉水砕スラグ細
骨材＋石灰石砕砂）＝５〜８０ｗｔ％、（石灰石砕砂）
／（高炉水砕スラグ細骨材＋石灰石砕砂）＝９５〜２０
ｗｔ％であるのが好ましい。特に、より大きな初期強度
を得たい場合には、石灰石砕砂の割合を６０ｗｔ％以上
（特に、７０ｗｔ％以上）とするのが好ましい。これに
対して、より大きな長期強度を得たい場合には、高炉水
砕スラグ細骨材の割合を４０ｗｔ％以上（特に、５０ｗ
ｔ％以上）とするのが好ましい。

【００１１】更に、高炉水砕スラグ細骨材と石灰石砕砂
とを混合した細骨材は、ＪＩＳ Ｚ８８０１が規定する
粒度分布を持つものが好ましい。すなわち、ふるいの呼
び寸法（ｍｍ）が１０のふるいを通過する質量百分率
（％）が１００、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が５のふる
いを通過する質量百分率（％）が９０〜１００、ふるい
の呼び寸法（ｍｍ）が２．５のふるいを通過する質量百
分率（％）が８０〜１００、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）
が１．２のふるいを通過する質量百分率（％）が５０〜
９０、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が０．６のふるいを通
過する質量百分率（％）が２５〜６５、ふるいの呼び寸
法（ｍｍ）が０．３のふるいを通過する質量百分率
（％）が１０〜３５、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が０．
１５のふるいを通過する質量百分率（％）が２〜１５の
粒度分布を持つように、所定の大きさの高炉水砕スラグ
細骨材を所定量（５〜８０ｗｔ％）と所定の大きさの石
灰石砕砂を所定量（９５〜２０ｗｔ％）混合したものが
好ましい。

【００１２】本発明で用いる石灰石砕砂は、通常の方法
によって石灰石を砕いたものを用いることが出来る。こ
のような石灰石砕砂は、ＪＩＳ Ａ １１０３で規定さ
れる「骨材の洗い試験方法」による洗い試験で失われる
量が１〜１５ｗｔ％の石灰石微粉末を含む。すなわち、
本発明においては、石灰石を砕いた際に発生する微粉末
を除去すると言うよりも、発生する石灰石微粉末を積極
的に利用する。これは、石灰石微粉末を敢えて特別な工
程を経て除去することを行わないことを意味する。尚、
多少の石灰石微粉末を除去しても差し支えないが、コス
ト等の面を考慮するならば、積極的に石灰石微粉末を除
去するものでは無い。これによって、微粉末が少ない高
炉水砕スラグ細骨材のブリーディングを改善できる。

【００１３】高炉水砕スラグ細骨材と石灰石砕砂とを併
用したことによる強度増進のメカニズムは、次のような
ことと考えている。セメント中のアルミネート相（Ｃ₃
Ａ）と炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃ ）とが反応し、カル
シウム−カーボアルミネート水和物を生成することや、
炭酸カルシウムの添加がエーライト（Ｃ₃ Ｓ）の反応を
促進し、これによって初期強度が向上する。そして、高
炉水砕スラグ細骨材にはＡｌ₂ Ｏ₃ が多く含まれている
ことから、潜在水硬性が促進され、長期強度が向上す
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の細骨材は、高炉水砕スラ
グ細骨材と、石灰石砕砂とを含む。又、更に、前記以外
の種類の細骨材、特に天然の細骨材を含む。石灰石砕砂
は、ＪＩＳＡ １１０３で規定される「骨材の洗い試験
方法」による洗い試験で失われる量が１〜１５ｗｔ％
（特に、５ｗｔ％以上。１０ｗｔ％以下。）の石灰石微
粉末を含む。これらの砕砂量は、（高炉水砕スラグ細骨
材）／（高炉水砕スラグ細骨材＋石灰石砕砂）＝５〜８
０ｗｔ％、（石灰石砕砂）／（高炉水砕スラグ細骨材＋
石灰石砕砂）＝９５〜２０ｗｔ％である。特に、より大
きな初期強度を得たい場合には、石灰石砕砂の割合は６
０ｗｔ％以上（特に、７０ｗｔ％以上）である。特に、
より大きな長期強度を得たい場合には、高炉水砕スラグ
細骨材の割合は４０ｗｔ％以上（特に、５０ｗｔ％以
上）である。更に、高炉水砕スラグ細骨材と石灰石砕砂
とを混合した細骨材は、ＪＩＳ Ｚ ８８０１が規定す
る粒度分布を持つ。すなわち、ふるいの呼び寸法（ｍ
ｍ）が１０のふるいを通過する質量百分率（％）が１０
０、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が５のふるいを通過する
質量百分率（％）が９０〜１００、ふるいの呼び寸法
（ｍｍ）が２．５のふるいを通過する質量百分率（％）
が８０〜１００、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が１．２の
ふるいを通過する質量百分率（％）が５０〜９０、ふる
いの呼び寸法（ｍｍ）が０．６のふるいを通過する質量
百分率（％）が２５〜６５、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）
が０．３のふるいを通過する質量百分率（％）が１０〜
３５、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が０．１５のふるいを
通過する質量百分率（％）が２〜１５の粒度分布を持つ
ように、所定の大きさの高炉水砕スラグ細骨材を所定量
（５〜８０ｗｔ％）と所定の大きさの石灰石砕砂を所定
量（９５〜２０ｗｔ％）混合したものである。

【００１５】本発明のセメント組成物（モルタル組成
物、或いはコンクリート組成物）は、上記の細骨材と、
セメントと、水と、混和剤とを含む。セメントは、如何
なる種類のものであっても良い。すなわち、普通ポルト
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、早強ポルトランドセメント等のポ
ルトランドセメントのみならず、混合セメントであって
も良い。

【００１６】混和剤は、ＡＥ減水剤及び／又は高性能Ａ
Ｅ減水剤などが用いられる。その他、必要に応じて、膨
張材や収縮低減剤も用いられる。ＡＥ減水剤としては、
エヌ・エム・ビー社製のポゾリスＮｏ．７０等が挙げら
れる。高性能ＡＥ減水剤としては、太平洋セメント社製
のコアフローＮＰ−５、エフ・ピー・ケー社製のパリッ
クＦＰ−１００Ｓ、エヌ・エム・ビー社製のレオビルド
ＳＰ−８Ｎ等のカルボン酸系の化合物からなる高性能Ａ
Ｅ減水剤、エヌ・エム・ビー社製のレオビルドＳＰ−９
Ｎ、花王社製のマイティー２０００Ｓ、竹本油脂社製の
チューポールＨＰ等のナフタレン系の化合物からなる高
性能ＡＥ減水剤、日本シーカ社製のシーカメント１００
０Ｎ等のメラミン系の化合物からなる高性能ＡＥ減水
剤、エフ・ピー・ケー社製のパリックＦＰ２００Ｓ、サ
ンフロー社製のサンフローＨＳ−２００等のアミノスル
ホン酸系の化合物からなる高性能ＡＥ減水剤が用いられ
る。

【００１７】水セメント比は２０〜６５％（特に、３０
％以上。６０％以下。）である。上記組成物の成分は、
荷卸し或いは打込み時のスランプが０〜２１ｃｍ（ＪＩ
Ｓ Ａ １１２８に準拠）であるよう配合されたもので
ある。例えば、セメントは１００〜５００ｋｇ／ｍ³ で
ある。細骨材は５００〜９５０ｋｇ／ｍ³ である。又
は、練り込み９０分後のスランプフローが４５〜７５ｃ
ｍ（ＪＡＳＳ ５Ｔ−５０３に準拠）であるよう配合さ
れたものである。例えば、セメントは２００〜７５０ｋ
ｇ／ｍ³ である。細骨材は６００〜１１５０ｋｇ／ｍ³
である。

【００１８】以下、具体的実施例を挙げて本発明を説明
する。下記の表−１に示す骨材を用意した。 表−１ 高炉水砕スラグ細骨材（Ｓ） 千葉県君津市（新日本製鐵社製） ＪＩＳ Ａ １１０３で規定される「骨材の洗い 試験方法」による洗い試験で失われる量１．０％ 表乾比重２．７３ 粗粒率（ＦＭ）３．２０ 石灰石砕砂（２Ｌ） 三重県員弁郡産 ＪＩＳ Ａ １１０３で規定される「骨材の洗い 試験方法」による洗い試験で失われる量１１．８ ％ 表乾比重２．６３ 粗粒率（ＦＭ）２．４８ 石灰石砕砂（１Ｌ） 三重県員弁郡産 ＪＩＳ Ａ １１０３で規定される「骨材の洗い 試験験方法」による洗い試験で失われる量６．０ ％ 表乾比重２．６３ 粗粒率（ＦＭ）２．８４ 陸砂（Ｏ） 千葉県市原市産 ＪＩＳ Ａ １１０３で規定される「骨材の洗い 試験方法」による洗い試験で失われる量０．６％ 表乾比重２．６０ 粗粒率（ＦＭ）２．６３ 砕石（Ｇ） 埼玉県両神村産 表乾比重２．７１ 粗粒率（ＦＭ）６．７１ 上記表−１に示す細骨材を混合して下記の表−２に示す
細骨材を用意した。

【００１９】 表−２ No 細骨材種類及び割合(Wt%) ＦＭ 絶乾 実積 単位容積 洗い Ｓ 2L 1L Ｏ (%) 比重 率(%) 質量(t/m³) (%) １ 30 70 2.72 2.68 70.2 1.879 8.6 ２ 45 55 2.84 2.68 69.3 1.857 6.9 ３ 60 40 2.96 2.68 68.6 1.839 5.3 ４ 30 70 2.98 2.62 67.2 1.771 4.5 ５ 45 55 3.04 2.64 66.3 1.758 3.8 ６ 60 40 3.09 2.65 65.8 1.743 3.0 ７ 100 2.63 2.54 66.1 1.680 0.6 ８ 100 3.28 2.69 60.6 1.632 1.0 ９ 30 70 2.86 2.59 67.7 1.757 2.2 ＊洗い（％）は、ＪＩＳ Ａ １１０３で規定される「骨材の洗い試験方法」 による洗い試験で失われる量 ＊Ｎｏ８以外の細骨材はＪＩＳ Ｚ ８８０１が規定する粒度分布を持つ。 上記表−２に示す細骨材（Ｎｏ１〜Ｎｏ９の細骨材。Ｎ
ｏ１〜Ｎｏ６の細骨材は本発明の細骨材。Ｎｏ７〜Ｎｏ
９の細骨材は本発明外の細骨材。）と、表−１に示した
粗骨材と、普通ポルトランドセメントと、水と、混和剤
（ＡＥ減水剤（リグニンスルホン酸化合物ポリオール複
合体），ＡＥ調整剤（アルキルアリルスルホン酸化合物
系陰イオン界面活性剤））とを用い、セメント量が３０
２ｋｇ／ｍ³ 、水量が１６６ｋｇ／ｍ³ 、水セメント比
が５５．０％、細骨材率ｓ／ａが４６．０〜４９．０％
（Ｎｏ１〜Ｎｏ３，Ｎｏ９のｓ／ａは４６．０％、Ｎｏ
４〜Ｎｏ６，Ｎｏ８のｓ／ａは４９．０％、Ｎｏ７のｓ
／ａは４６．５％）となる割合で配合し、Ｎｏ１〜Ｎｏ
９のコンクリート組成物（Ｎｏ１のコンクリート組成物
はＮｏ１の細骨材を用いた。その他も同様。）からなる
試供体を作製した。

【００２０】上記配合のコンクリート組成物の混練物の
スランプ値（ＪＩＳ Ａ １１０１に準拠）及び空気量
（ＪＩＳ Ａ １１２８に準拠）を調べると共に、その
硬化体（２０℃での水中養生）の圧縮強度（ＪＩＳ Ａ
１１０８に準拠）を調べたので、これらの結果を表−
３に示す。 表−３ Ｎｏ スランプ値 空気量 練り混ぜ時 圧縮強度（Ｎ／ｍｍ² ） （ｃｍ） （％） 温度（℃） ７日 28日 91日 １ １２．５ ４．６ ２０．０ 36.3 44.1 51.9 ２ １２．０ ５．１ ２０．０ 34.5 43.0 50.2 ３ １１．０ ５．１ ２０．５ 32.0 41.2 49.2 ４ １１．５ ５．１ ２１．０ 32.6 41.4 46.9 ５ ９．５ ４．６ ２１．０ 31.8 41.0 48.8 ６ ８．０ ４．５ ２１．０ 29.5 40.4 46.2 ７ １１．０ ５．０ ２１．５ 28.9 40.3 45.3 ８ ６．５ ７．０ ２１．０ 26.5 36.7 45.3 ９ １０．０ ５．５ ２０．５ 27.1 38.5 42.9 この表−３より、細骨材として高炉水砕スラグ細骨材の
みを用いたＮｏ８のものは、スランプ値が小さく、流動
性の悪いことが判る。又、初期強度も陸砂のみを用いた
場合に比べても劣っていることが判る。

【００２１】細骨材として、高炉水砕スラグ細骨材のみ
でなく、高炉水砕スラグ細骨材と陸砂とを併用したＮｏ
９のものは、高炉水砕スラグ細骨材のみのＮｏ８のもの
よりも、スランプ値は改善されるものの、９１日後の圧
縮強度は小さく、特に陸砂のみを用いた場合に比べても
劣っていることが判る。これに対して、本発明、特にＮ
ｏ１〜３のものは、適度なスランプ値を示しており、流
動性は良いことが判る。又、圧縮強度も大きなことが判
る。すなわち、Ｎｏ７の陸砂を用いた場合に比べて優る
ものであっても、劣るものでは無いことが判る。よっ
て、高炉水砕スラグ細骨材を細骨材として利用できるこ
とが判る。

【００２２】

【発明の効果】高炉水砕スラグ細骨材を細骨材として使
用するのに差し支えが無い。又、石灰石砕砂の場合に問
題となった微粉末除去の問題も無い。そして、高炉水砕
スラグ細骨材を細骨材として使用した場合に、陸砂を用
いた場合に比べて優るものであっても、劣るものでは無
いものとなる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 城國 省二 埼玉県熊谷市月見町２−１−１ 太平洋セ メント株式会社研究本部内 (72)発明者 藤山 修 埼玉県熊谷市月見町２−１−１ 太平洋セ メント株式会社研究本部内 (72)発明者 市川 枚彦 千葉県佐倉市大作２−４−２ 太平洋セメ ント株式会社研究本部内 (72)発明者 金谷 宗輝 千葉県佐倉市大作２−４−２ 太平洋セメ ント株式会社研究本部内 (72)発明者 高野 良広 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 嶋田 陽一 千葉県君津市君津１ 新日本製鐵株式会社 君津製鐵所内 Ｆターム(参考） 4G012 PA04 PA10 PA29 PB24 PC02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉水砕スラグ細骨材と、石灰石砕砂と
   を含むことを特徴とする細骨材。
2. 【請求項２】 高炉水砕スラグ細骨材と、石灰石砕砂
   と、前記以外の種類の細骨材とを含むことを特徴とする
   細骨材。
3. 【請求項３】 石灰石砕砂は、ＪＩＳ Ａ １１０３で
   規定される「骨材の洗い試験方法」による洗い試験で失
   われる量が１〜１５ｗｔ％の石灰石微粉末を含むもので
   あることを特徴とする請求項１又は請求項２の細骨材。
4. 【請求項４】 高炉水砕スラグ細骨材と石灰石砕砂との
   割合は、高炉水砕スラグ細骨材：石灰石砕砂＝５重量部
   〜８０重量部：９５重量部〜２０重量部であることを特
   徴とする請求項１〜請求項３いずれかの細骨材。
5. 【請求項５】 請求項１〜請求項４いずれかの細骨材
   と、セメントと、水と、混和剤とを含むことを特徴とす
   るセメント組成物。