JP2001064066A - 高強度コンクリート - Google Patents
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Abstract
れる高強度コンクリート(60N/mm2以上)を提供するこ
と。 【解決手段】 ビーライト(C2S)を35〜90重量%含有
するセメント、ポゾラン質混和材、高性能減水剤又は高
性能AE減水剤、細骨材、粗骨材を含有してなり、水/
結合材(セメント+ポゾラン質混和材)比が35重量%以
下で、圧縮強度が60N/mm2以上である高強度コンクリー
ト。該ポゾラン質混和材が高炉スラグ粉末、フライアッ
シュ、シリカヒューム及びメタカオリンから選ばれた一
種又は二種以上である高強度コンクリート。細骨材率は
40〜55%であることが好ましい。
Description
90重量%含有するセメントとポゾラン質混和材を組み合
わせた高強度コンクリートに関し、特に、環境負荷の低
減が図れ、かつ、耐久性にも優れる高強度コンクリート
に関する。
から、構造物の超高層化及び大規模化の傾向は益々顕著
になってきている。このような超高層ないしは大規模の
構造物を実現するために、従来より、高強度コンクリー
トの開発が行われている。
ために、普通ポルトランドセメントを使用して単位セメ
ント量を増大(例えば、500kg/m3以上)し、高性能減水
剤又は高性能AE減水剤を使用して、水/セメント比を
減少する(例えば、40重量%以下)ことが行われてい
る。
した高強度コンクリートでは、60N/mm2以上の圧縮強度
を発現させることはできるのではあるが、一方で、単位
セメント量が多く、また、水/セメント比が小さいの
で、該高強度コンクリートでは、発熱量や自己収縮量が
大きくなり、ひび割れが入りやすく、耐久性が低くなる
という課題があった。
化、化石燃料・天然資源の枯渇、さらには廃棄物処理場
容量の枯渇といった地球環境の問題が非常に注目されて
いる。そして、セメント・コンクリート産業において
も、地球環境の保全のためにCO 2排出量の低減、使用燃
料の低減、廃棄物処理場の延命化といった環境負荷を低
減することが求められている。
減を図りつつ、耐久性にも優れる高強度コンクリート
(圧縮強度60N/mm2以上)を提供することを目的とする
ものである。
を解決するために鋭意研究した結果、特定のセメントと
ポゾラン質混和材を組み合わせること、さらに、水/結
合材(セメント+ポゾラン質混和材)比を特定すること
によって、環境負荷の低減が図れるうえ、耐久性にも優
れる高強度コンクリート(圧縮強度60N/mm2以上)が得
られるという知見を得て、本発明を完成させたものであ
る。
〜90重量%含有するセメント、ポゾラン質混和材、高性
能減水剤又は高性能AE減水剤、細骨材、粗骨材を含有
してなり、水/結合材(セメント+ポゾラン質混和材)
比が35重量%以下で、圧縮強度が60N/mm2以上であるこ
とを特徴とする高強度コンクリート(請求項1)であ
る。そして、前記ポゾラン質混和材が高炉スラグ粉末、
フライアッシュ、シリカヒューム及びメタカオリンから
選ばれた一種又は二種以上であることが好ましく(請求
項2)、さらに、細骨材率は40〜55%であることが好ま
しい(請求項3)ものである。
する。本発明で使用するセメントは、ビーライト(C
2S)を35〜90重量%、コンクリートの強度発現性や耐久
性等の点から、好ましくは40〜60重量%含有するセメン
トである。このようなセメントとして、「JIS R 5210
(ポルトランドセメント)」に規定されている低熱ポル
トランドセメントや中庸熱ポルトランドセメントが挙げ
られる。ビーライト(C2S)を前記範囲含有するセメン
トを使用することによって、発熱量や自己収縮量を小さ
くでき耐久性を高めることができる。ビーライト(C
2S)量が35重量%未満のセメントでは、発熱量や自己収
縮量が大きく耐久性が低下する傾向にある。一方、ビー
ライト(C2S)量が90重量%を超えると、強度発現性が
低下し高強度コンクリートを提供するという本願発明の
目的には沿わなくなる。
のクリンカの製造において、焼成温度を低くすることが
でき、燃料の使用量を低減することができるものであ
る。このように、ビーライト量の多いセメントを使用す
ることは、環境負荷の低減に対しても好ましいものであ
る。
を35〜90重量%含有するセメントのブレーン比表面積
は、セメントの生産性やコンクリートの作業性、強度発
現性の点から3000〜5000cm2/gとするのが好ましいもの
である。
上記のセメントから遊離したCa(OH) 2と反応して硬化す
る、反応性のケイ酸を含む物質であり、本発明において
は、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、シリカヒュー
ム、及びメタカオリンから選ばれた一種又は二種以上の
ポゾラン質混和材を使用することが好ましい。ポゾラン
質混和材を使用することによって、コンクリート中のセ
メント量を少なくでき、より一層の環境負荷の低減を図
ることができる。また、硬化体の組織が緻密になり、コ
ンクリートの耐久性を高めることもできる。
炉で鉄鉱石から銑鉄をつくる際に副生する溶融スラグを
水や空気などで急冷してガラス化したものを粉砕又は粉
砕・分級して得られるものである。該高炉スラグ粉末
は、ブレーン比表面積で3000〜10000cm2/gのものを使用
することが、コンクリートの強度発現性や耐久性の点か
ら好ましいものである。高炉スラグ粉末の使用量は、上
記のセメントに対して20〜70重量%(内割り)が好まし
く、30〜60重量%(内割り)がより好ましいものであ
る。
発電所等で微粉炭を燃焼する際に、副成されるものであ
る。該フライアッシュは、ブレーン比表面積で3000〜80
00cm 2/gのものを使用することが、コンクリートの強度
発現性や耐久性の点から好ましいものである。フライア
ッシュの使用量は、上記セメントに対して10〜50重量%
(内割り)が好ましく、20〜40重量%(内割り)がより
好ましいものである。
ナイト等のカオリン鉱物を600〜800℃で加熱することに
より得られるものである。該メタカオリンは、ブレーン
比表面積で4000〜10000cm2/gのものを使用することが、
コンクリートの強度発現性や耐久性の点から好ましいも
のである。メタカオリンの使用量は、上記セメントに対
して5〜40重量%(内割り)が好ましく、10〜30重量%
(内割り)がより好ましいものである。
シリコン、フェロシリコン、あるいは他のケイ素合金を
製造する際に発生する副産物である。該シリカヒューム
は、平均粒径が0.1〜0.5μm程度、窒素吸着法による比
表面積で15〜25m2/gのものを使用することが、入手が容
易であり、コンクリートの強度発現性や耐久性の点から
好ましいものである。シリカヒュームの使用量は、上記
セメントに対して5〜30重量%(内割り)が好ましく、1
0〜25重量%(内割り)がより好ましいものである。
ついて説明する。細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、
砕砂及びこれらの混合物を使用することができる。粗骨
材としては、川砂利、山砂利、海砂利、砕石及びこれら
の混合物を使用することができる。高性能減水剤又は高
性能AE減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスル
ホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の高性能減水
剤又は高性能AE減水剤を使用することができる。な
お、本発明においては、必要に応じて、支障のない範囲
内で、AE剤、消泡剤、収縮低減剤等の従来より使用さ
れているコンクリート混和剤を添加することができる。
/結合材(セメント+ポゾラン質混和材)比は35重量%
以下が好ましく、20〜35重量%がより好ましい。水/結
合材(セメント+ポゾラン質混和材)比が35重量%を超
えると、初期の強度発現性が低く、土木・建築分野にお
ける一般的な現場養生の場合には、型枠の存置期間が長
くなり工期が延びる原因となる。また、コンクリート二
次製品の製造で一般的に実施されている蒸気養生の場合
には、前置期間を長くする必要があり生産性が低下す
る。さらに、60N/mm2以上の圧縮強度が得られ難く高強
度コンクリートを提供するという本願発明の目的には沿
わなくなる。水/結合材(セメント+ポゾラン質混和
材)比が20重量%未満では、コンクリートの作業性が急
激に悪化し、取り扱いにくいコンクリートとなるため好
ましくない。
+ポゾラン質混和材)量は500〜800kg/m3とすることが
好ましい。単位結合材(セメント+ポゾラン質混和材)
量が500kg/m3未満では、60N/mm2以上の圧縮強度が得ら
れ難く高強度コンクリートを提供するという本願発明の
目的には沿わなくなる。単位結合材(セメント+ポゾラ
ン質混和材)量が800kg/m3を超えるとコンクリートの粘
性が高くなり作業性が低下するので好ましくない。ま
た、高性能減水剤又は高性能AE減水剤の使用量は、高
性能減水剤又は高性能AE減水剤/結合材(セメント+
ポゾラン質混和材)比で0.5〜3.0重量%とすることが好
ましく、0.7〜2.0重量%とすることがより好ましい。高
性能減水剤又は高性能AE減水剤/結合材(セメント+
ポゾラン質混和材)比が0.5重量%未満では、水/結合
材(セメント+ポゾラン質混和材)比35重量%以下で作
業性の良好なコンクリートが得られ難い。高性能減水剤
又は高性能AE減水剤/結合材(セメント+ポゾラン質
混和材)比が3.0重量%を超えても、その効果は事質
上、頭打ちとなりコストの点から好ましくない。
て、細骨材率は、コンクリートの作業性等から40〜55%
とすることが好ましく、45〜53%とすることがより好ま
しい。
は、特に限定するものではなく、例えば、 1)セメント、ポゾラン質混和材、高性能減水剤又は高
性能AE減水剤、細骨材、 粗骨材、水を一括してミキ
サーに投入して混練しても良いし、 2)セメントとポゾラン質混和材を予め混合しておき、
該混合物(結合材)、高性能減水剤又は高性能AE減水
剤、細骨材、粗骨材、水を一括してミキサーに投入して
混練しても良い。
ものではなく、慣用のミキサーで混練すれば良い。ま
た、養生方法も特に限定するものではなく、慣用の方法
で養生すれば良い。
リートを調製した。混練は、強制二軸練りミキサー(0.
06m3)を用いて、180秒間混練した。
にスランプ又はスランプフローを測定した。スランプ
は、「JIS A 1101(コンクリートのスランプ試験方
法)」に準じて測定した。スランプフローは、「JIS A
1101(コンクリートのスランプ試験方法)」に準じてス
ランプコーンを引き上げた後、拡がったコンクリートの
最大直径の長さとその直角方向の長さを測定して、その
平均値を算出することにより求めた。 2)圧縮強度 試験例の各コンクリートをφ10×20cmの型枠を用いて成
形した。成形後、1日間型枠内で養生し、脱型した。そ
の後、材令28日まで水中養生し、「JIS A 1108(コンク
リートの圧縮強度試験方法)」に準じて圧縮強度を測定
した。 3)自己収縮量 試験例の各コンクリートに対して、(社)日本コンクリ
ート工学協会の「セメントペースト、モルタルおよびコ
ンクリートの自己収縮および自己膨張試験方法(案)」
に準じて、自己収縮量を材令28日で測定した。 4)断熱温度上昇 空気循環型断熱温度上昇試験装置(東京理工製ATR123)
を用いて、材令21日までの断熱温度上昇を測定した。な
お、試験体の寸法は、φ40×40cmとした。 5)作業性 前記2)において、φ10×20cmの型枠を用いて成形する
さいの各コンクリートの作業性を、非常に取り扱い易
い:○、取り扱い易い:△、取り扱いにくい:×、で評
価した。その結果を表2に示す。
S)を38〜70重量%含有するセメントとポゾラン質混和
材を組み合わせ、さらに、水/結合材(セメント+ポゾ
ラン質混和材)比が35重量%以下である本発明で規定す
る高強度コンクリートでは、断熱温度上昇が低く、か
つ、自己収縮量も小さく、耐久性に優れるものである。
一方、本発明の規定よりビーライト(C2S)量の少ない
セメントを使用した試験例12では、断熱温度上昇や自己
収縮量が大きかった。さらに、本発明の規定より水/結
合材(セメント+ポゾラン質混和材)比の大きい試験例
13では、60N/mm 2以上の強度が得られなかった。
ンクリートは、ビーライト(C2S)量の多い(含有量35
〜90重量%)セメントとポゾラン質混和材を組み合わ
せ、さらに、水/結合材(セメント+ポゾラン質混和
材)比を特定する(35重量%以下)ものである。その結
果、環境負荷の低減を図れるうえ、耐久性にも優れる高
強度コンクリートが得られるものである。
Claims (3)
- 【請求項1】 ビーライト(C2S)を35〜90重量%含有
するセメント、ポゾラン質混和材、高性能減水剤又は高
性能AE減水剤、細骨材、粗骨材を含有してなり、水/
結合材(セメント+ポゾラン質混和材)比が35重量%以
下で、圧縮強度が60N/mm2以上であることを特徴とする
高強度コンクリート。 - 【請求項2】 ポゾラン質混和材が高炉スラグ粉末、フ
ライアッシュ、シリカヒューム及びメタカオリンから選
ばれた一種又は二種以上である請求項1記載の高強度コ
ンクリート。 - 【請求項3】 細骨材率が40〜55%である請求項1又は
2記載の高強度コンクリート。
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