JP2001039759A - 低環境負荷型高強度コンクリート - Google Patents

低環境負荷型高強度コンクリート

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭素排出量原単位が小さく、圧縮強度が高
く、水和発熱量が小さい等の効果を奏し、環境問題に大
きく貢献する低環境負荷型高強度コンクリートを提供す
ること。 【解決手段】 普通ポルトランドセメントと、ｐＨが4.
5以下の産業副産物として発生する無水セッコウとを配
合し、材齢28日の圧縮強度が60N/mm2以上、炭素排出量
の原単位が85kgC/m3以下であることを特徴とする低環境
負荷型高強度コンクリートであり、更に産業副産物とし
て発生するシリカ質微粉末を配合してなることを特徴と
する該低環境負荷型高強度コンクリートを構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に、土木・建築
分野において使用される低環境負荷型高強度コンクリー
トに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、コンクリートに要求される性能は
多様化し、中でもコンクリートの高強度化に関するニー
ズは益々高まってきている。一方、環境問題が顕在化し
てきており、例えば、1997年12月に気候変動枠組条約・
第三回締約国会議が京都で開かれ、先進国の温室効果ガ
ス排出量について、法的拘束力のある削減目標を規定し
た京都議定書が採択された。これに伴い、各産業におい
て主に二酸化炭素排出量の削減が必要になってきている
が、全産業の二酸化炭素排出量に対する土木・建設業の
占める割合は極めて大きく、要求性能を満足しつつ、環
境負荷の小さなコンクリートの開発が切望されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】高性能コンクリート、
特に高強度コンクリートは、製造の際に二酸化炭素排出
量が大きいセメントを多量に使用するため、環境負荷の
大きいコンクリートであった。又、産業副産物をリサイ
クルすることは、我が国のように資源の少ない国では、
資源の有効利用にもつながり、極めて重要である。本発
明者らは、これらの課題を解決すべく種々の検討を重ね
た結果、特定の産業副産物を配合したコンクリートにお
いて、高強度で二酸化炭素排出量の小さな低環境負荷型
高強度コンクリートとなるとの知見を得て本発明を完成
するに至った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、普通ポ
ルトランドセメントと、ｐＨが4.5以下の産業副産物と
して発生する無水セッコウとを配合し、材齢28日の圧縮
強度が60N/mm2以上、炭素排出量の原単位が85kgC/m3以
下であることを特徴とする低環境負荷型高強度コンクリ
ートであり、更に産業副産物として発生するシリカ質微
粉末を配合してなることを特徴とする該低環境負荷型高
強度コンクリートであり、単位セメント量が350kg/m3以
下であることを特徴とする該低環境負荷型高強度コンク
リートであり、水／セメント比が40％以上であることを
特徴とする該低環境負荷型高強度コンクリートであり、
断熱温度上昇量が50℃以下であることを特徴とする該低
環境負荷型高強度コンクリートである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
る。
【０００６】本発明のコンクリートの炭素排出量の原単
位とは、１ｍ3のコンクリートを製造する際に排出され
る炭素重量を意味し、その単位は（kgC/m3）で表す。コ
ンクリートの炭素排出量の原単位とは、コンクリートを
製造する際に使用される材料、即ち、セメント、砂、砂
利、混和剤（材）等の炭素排出量の原単位を用い、コン
クリート配合から算出する。各材料の炭素排出量の原単
位は、LCA（ライフサイクルアセスメント）手法によっ
て算出され定められている。ここで、LCA手法とは、材
料を製造する際に、原料の調達、運搬、製造、消費、廃
棄に至るまでのライフサイクルにおいて発生する、二酸
化炭素の排出量を炭素排出量として表す手法である。土
木・建設業で用いられる材料の炭素排出量の原単位は、
例えば、（社）土木学会、（社）空衛建築学会、建設省
建築研究所、建設省土木研究所等の各学術団体や研究機
関によって提案されている。具体例としては、例えば、
（社）土木学会地球環境委員会LCA小委員会推奨値によ
ると、普通ポルトランドセメントの炭素排出量の原単位
は0.228kgC/kgであり、高炉セメントは0.135kgC/kgであ
り、砂は0.00154kgC/kg、砂利は砕石の場合は0.00189kg
C/kg、採石の場合は0.00154kgC/kgと定められている。
又、産業副産物をリサイクルした場合の炭素排出量は、
零と見なされるので、産業副産物を利用することが極め
て重要である。
【０００７】本発明の低環境負荷型高強度コンクリート
は、材齢28日の圧縮強度が60N/mm2以上であると共に、
前記の（社）土木学会地球環境委員会LCA小委員会推奨
値に基づいて算出した炭素排出量の原単位が85kgC/m3以
下であることを特徴とする。
【０００８】本発明の産業副産物として発生する無水セ
ッコウは、JIS R 9101に準じて測定したｐＨが4.5以下
であることが好ましく、ｐＨが4.5を超えると良好な強
度発現性が得られない。セッコウは二水セッコウ、半水
セッコウ及び無水セッコウに大別されるが、本発明では
無水セッコウが好ましく、二水セッコウや半水セッコウ
では良好な強度発現性は得られない。無水セッコウに
は、フッ酸製造時に副生する無水セッコウや天然に産出
する無水セッコウ等があるが、環境負荷低減のため、産
業副産物として発生する無水セッコウを使用することが
好ましい。天然無水セッコウは、ｐＨが4.5を超え、炭
素排出量も産業副産物の無水セッコウより大きく、本発
明の低環境負荷型高強度コンクリートは得られない。
【０００９】本発明の産業副産物の無水セッコウの粒度
は、特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比
表面積で3000〜10000cm2/gが好ましく、4000〜9000cm2/
gがより好ましい。3000cm2/g未満では強度発現性が充分
でなく、10000cm2/gを超えても更なる効果の増進が期待
できない。又、強度発現性の面から、無水セッコウの平
均粒径は、10μｍ以下が好ましい。
【００１０】本発明の産業副産物の無水セッコウの配合
割合は、特に限定されるものではないが、通常、コンク
リート配合において10〜50kg/m3の範囲が好ましく、20
〜40kg/m3がより好ましい。10kg/m3未満では、強度発現
性が充分でなく、50kg/m3を超えて配合しても更なる強
度の増進が期待できない。
【００１１】本発明の産業副産物の無水セッコウに、更
に産業副産物として発生するシリカ質微粉末を併用する
ことが強度発現性の面から好ましい。産業副産物として
発生するシリカ質微粉末は、特に限定されるものではな
いが、具体例としては、シリカフュームや溶融シリカを
製造する際に発生するシリカダスト、或いは高炉スラグ
やフライアッシュ等が挙げられる。
【００１２】本発明の産業副産物のシリカ質微粉末の配
合割合については、特に限定されるものではないが、通
常、コンクリート配合において無水セッコウとシリカ質
微粉末を合わせ、10〜100kg/m3の範囲で配合することが
好ましい。10kg/m3未満では、強度発現性が充分でな
く、100kg/m3を超えて配合しても更なる強度の増進が期
待できない。
【００１３】本発明の低環境負荷型高強度コンクリート
の水／セメント比(W/C)は、40％以上が好ましい。40％
未満では、フレッシュコンクリートの作業性が著しく悪
くなったり、プラスチックひび割れや硬化後の自己収縮
によるひび割れが発生し易くなる。
【００１４】本発明の低環境負荷型高強度コンクリート
の単位セメント量は、350kg/m3以下が好ましい。単位セ
メント量が350kg/m3を超えると、コンクリートの炭素排
出量の原単位が大きくなったり、水和発熱量が多くなり
コンクリートに熱ひび割れが発生し易くなる。
【００１５】本発明の低環境負荷型高強度コンクリート
の断熱温度上昇量は、50℃以下であることが好ましい。
断熱温度上昇量が50℃を超えると、水和発熱によりコン
クリートに熱ひび割れが発生し易くなる。
【００１６】本発明では、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ
減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤、消泡剤、増粘
剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、高分子エマルジョン
及び凝結調整剤、並びにセメント急硬材、セメント膨張
材、ベントナイト等の粘土鉱物及びハイドロタルサイト
等のアニオン交換体等のうちの一種又は二種以上を、本
発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが
可能である。
【００１７】本発明において、コンクリートの混練り方
法については、特に限定されるものではなく、それぞれ
の材料を混練り時に混合しても良いし、予めその一部、
或いは全部を混合しておいても差し支えない。混練り装
置としては、既存の如何なる装置も使用可能であり、例
えば、二軸強制ミキサー、パン型強制ミキサー、遊星型
ミキサー、傾胴型ミキサー、オムニミキサー等が挙げら
れる。
【００１８】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。
【００１９】混和材として使用した、各種セッコウのｐ
Ｈを測定した。その結果を表１に示す。又、LCA手法に
より混和材の炭素排出量の原単位を算出した。但し、産
業副産物を使用する場合には、粉砕時に消費した動力よ
り、材料の炭素排出量の原単位を算出した。
【００２０】＜使用材料＞ 混和材ａ：フッ酸製造時に副生する無水セッコウ、比重
2.96。ブレーン比表面積5000cm2/gに粉砕、平均粒径10
μｍ。粉砕時の動力0.06kwhr/kg。動力の炭素排出量の
原単位0.129kgC/kwhrより算出した炭素排出量の原単位
0.008kgC/kg。 混和材ｂ：フッ酸製造時に副生する無水セッコウ、比重
2.95。ブレーン比表面積5000cm2/gに粉砕、平均粒径8μ
ｍ。粉砕時の動力0.07kwhr/kg。動力の炭素排出量の原
単位0.129kgC/kwhrより算出した炭素排出量の原単位0.0
09kgC/kg。 混和材ｃ：天然無水セッコウ、比重2.96。ブレーン比表
面積5000cm2/gに粉砕、平均粒径18μｍ。粉砕時の動力
0.17kwhr/kg。動力の炭素排出量の原単位0.129kgC/kwhr
より算出した炭素排出量の原単位0.022kgC/kg。 混和材ｄ：天然二水セッコウを約130℃で加熱し半水セ
ッコウとしたもの。比重2.65。ブレーン比表面積5000cm
2/gに粉砕、平均粒径12μｍ。加熱時の動力0.15kwhr/k
g。粉砕時の動力0.10kwhr/kg。動力の炭素排出量の原単
位0.129kgC/kwhrより算出した炭素排出量の原単位0.032
kgC/kg。 混和材ｅ：排煙脱硫二水セッコウ、比重2.32。ブレーン
比表面積5000cm2/gに粉砕、平均粒径11μｍ。粉砕時の
動力0.06kwhr/kg。動力の炭素排出量の原単位0.129kgC/
kwhrより算出した炭素排出量の原単位0.008kgC/kg。 ＜測定方法＞ 比重、ブレーン比表面積：JIS R 5201に準じて測定 平均粒径：レーザ式粒度分布測定装置により測定 ｐＨ：JIS R 9101に準じて測定
【００２１】
【表１】
【００２２】本発明で使用する産業副産物の無水セッコ
ウのｐＨは、4.5以下であり、天然無水セッコウ、半水
セッコウ及び二水セッコウのｐＨは、何れも4.5を超え
ている。
【００２３】表２に示す配合のコンクリートを調製し、
コンクリートのスランプが18±1.5cmとなるように高性
能減水剤を添加し、空気量3.0±1.5%とした。コンクリ
ート物性は、材齢28日における圧縮強度と断熱温度上昇
量を測定した。コンクリートの炭素排出量の原単位は、
LCA手法により算出した。但し、各材料の炭素排出量の
原単位は、土木学会地球環境委員会LCA小委員会推奨値
を用いた。又、産業副産物を使用する場合には、粉砕時
に消費した動力より、材料の炭素排出量の原単位を算出
した。その結果を表２に示す。
【００２４】＜使用材料＞ シリカ質微粉末Ａ：シリカフューム、産業副産物として
のシリカ質微粉末、比重2.20。ブレーン比表面積200000
cm2/g、平均粒径0.2μｍ。 混和材ｆ：混和材ｂ50重量部とシリカ質微粉末Ａ50重量
部をブレーン比表面積9000cm2/gに混合粉砕したもの、
比重2.58。粉砕時の動力0.08kwhr/kg。動力の炭素排出
量の原単位0.129kgC/kwhrより算出した炭素排出量の原
単位0.010kgC/kg。 セメント(C)：市販普通ポルトランドセメント、比重3.1
5。炭素排出量の原単位0.228kgC/kg。 水(W)：水道水 砂(S)：新潟県姫川産、比重2.62。炭素排出量の原単位
0.00154kgC/kg。 砂利(G)：新潟県姫川産、比重2.64。炭素排出量の原単
位0.00189kgC/kg。 高性能減水剤：ポリカルボン酸系市販品 ＜測定方法＞ 圧縮強度：JIS A 1108、JIS A 1132、JIS A 1138に準じ
て測定。 断熱温度上昇量：東京理工（株）社製の断熱温度上昇量
測定装置を用いて、打設温度20℃の条件で測定。
【００２５】
【表２】
【００２６】本発明の低環境負荷型高強度コンクリート
は、何れも炭素排出量原単位が小さく（85kgC/m3以
下）、圧縮強度が高く（60N/mm2以上）、断熱温度上昇
量が小さい（50℃以下）ことが示されている。一方、本
発明の産業副産物の無水セッコウを配合していない比較
例では、何れも本発明の低環境負荷型高強度コンクリー
トよりも炭素排出量原単位や断熱温度上昇量が大きい
か、圧縮強度が低い。
【００２７】
【発明の効果】本発明により、炭素排出量原単位が小さ
く、圧縮強度が高く、水和発熱量が小さい等の効果を奏
し、環境問題に大きく貢献する低環境負荷型高強度コン
クリートを作製することができる。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】普通ポルトランドセメントと、ｐＨが4.5
    以下の産業副産物として発生する無水セッコウとを配合
    し、材齢28日の圧縮強度が60N/mm2以上、炭素排出量の
    原単位が85kgC/m3以下であることを特徴とする低環境負
    荷型高強度コンクリート。
  2. 【請求項２】更に産業副産物として発生するシリカ質微
    粉末を配合してなることを特徴とする請求項１記載の低
    環境負荷型高強度コンクリート。
  3. 【請求項３】単位セメント量が350kg/m3以下であること
    を特徴とする請求項１又は２に記載の低環境負荷型高強
    度コンクリート。
  4. 【請求項４】水／セメント比が40％以上であることを特
    徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の低環境負荷型
    高強度コンクリート。
  5. 【請求項５】断熱温度上昇量が50℃以下であることを特
    徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の低環境負荷型
    高強度コンクリート。
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