JP2002338322A - Coal ash concrete and compounding method thereof - Google Patents

Coal ash concrete and compounding method thereof

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JP2002338322A JP2001299521A JP2001299521A JP2002338322A JP 2002338322 A JP2002338322 A JP 2002338322A JP 2001299521 A JP2001299521 A JP 2001299521A JP 2001299521 A JP2001299521 A JP 2001299521A JP 2002338322 A JP2002338322 A JP 2002338322A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coal ash concrete and a compounding method thereof which enables a large quantity and effective use of coal ash as concrete raw material. SOLUTION: The unit cement quantity and water/cement ratio is determined on the basis of target strength of the concrete and, thereafter, the quantity of coal ash and aggregate to be compounded for cement and water of unit cement quantity and unit water quantity is determined. Coal ash is compounded for the unit cement quantity with outer percentage and the compounding quantity of fine aggregate of the weight corresponding to the coal ash quantity is decreased. Freshness property, strength and neutralizing speed of the concrete is regulated by the compounding quantity of the coal ash.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、石炭灰コンクリー
ト及びその調合方法に関するものであり、より詳細に
は、コンクリート原料としての石炭灰の大量且つ有効な
利用を可能にする石炭灰コンクリート及びその調合方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to coal ash concrete and a method for preparing the same, and more particularly, to coal ash concrete and a method for preparing the same, which enable large-scale and effective utilization of coal ash as a raw material for concrete. It is about the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】石炭火力発電所の微粉炭燃焼ボイラ等か
ら副産物として多量に発生する石炭灰は、その6割余り
がセメント製造時の粘土代替およびフライアッシュセメ
ント等のセメント関連原料として利用されているが、残
りの大半が埋め立て処分されており、コンクリート混和
材としての利用は約3 %と低率である。全国の火力発電
所等から発生する石炭灰の量は、現在約540 万トンであ
るが、西暦2010年度には1000万トンを越えるものと予想
されている。
2. Description of the Related Art A large amount of coal ash generated as a by-product from pulverized coal combustion boilers of coal-fired power plants, etc., is used as a substitute for clay during cement production and as a cement-related raw material such as fly ash cement. However, most of the rest is landfilled and its use as a concrete admixture is low at about 3%. The amount of coal ash generated from thermal power plants nationwide is currently about 5.4 million tons, but is expected to exceed 10 million tons in FY2010.

【0003】今後、セメント消費の飛躍的な増加は期待
し難く、また、埋め立て処分が年々難しくなりつつある
現在の状況では、環境保全および資源の有効利用といっ
た観点からも、発生量が増大し続ける石炭灰をコンクリ
ートに大量且つ有効に利用する方法を確立する必要が生
じている。
[0003] In the future, it is difficult to expect a dramatic increase in the consumption of cement, and in the current situation in which landfill disposal is becoming more difficult year by year, the amount of generation will continue to increase from the viewpoint of environmental conservation and effective use of resources. There is a need to establish a method for effectively and efficiently using coal ash in concrete.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】石炭灰をコンクリート
に混合する場合、配合設計は、石炭灰を単位セメント量
に対して内割で混合する内割調合の配合法に従って実施
されてきた。内割調合は、下表1に示す如く、セメント
量及び石炭灰量を一定、即ち、単位結合材量を一定量に
設定する配合設計であり、この調合方法によれば、相対
的に高額なセメントの使用量が減少するばかりでなく、
良質の石炭灰を使用すれば、コンクリートの流動性を向
上することができ、しかも、高粉体系のコンクリートに
おいて、水和発熱を低減し得るなどの利点が得られる。
しかしながら、この調合方法では、石炭灰によるセメン
ト置換率の増大に伴って強度低下が生じたり、耐久性の
低下(特に中性化に依る耐久性低下)などの問題が生じ
易く、このため、単位石炭灰量の上限値は、コンクリー
ト強度及び耐久性により必然的に決定される傾向があ
る。
In the case of mixing coal ash with concrete, the blending design has been carried out in accordance with a blending method of a blending method in which coal ash is blended in a proportion of a unit cement amount. As shown in Table 1 below, the inner proportioning is a blending design in which the amount of cement and the amount of coal ash are constant, that is, the amount of unit binder is set to a constant amount. Not only does the amount of cement used decrease,
The use of high-quality coal ash can improve the fluidity of concrete, and can also provide advantages such as reduction of heat of hydration in high-powder concrete.
However, in this blending method, problems such as a decrease in strength and a decrease in durability (particularly, a decrease in durability due to neutralization) tend to occur with an increase in the cement replacement ratio by coal ash. The upper limit of the amount of coal ash tends to be inevitably determined by concrete strength and durability.

【0005】[0005]

【表1】 このような内割調合の場合には、石炭灰置換率の増大と
ともに単位セメント量が減少するので、通常は、普通ポ
ルトランドセメント単味のコンクリートと比較し、特に
初期材齢における強度が低減する。また、長期材齢にお
ける強度や耐久性は、置換率および調合・養生条件によ
って、普通ポルトランドセメント単味のコンクリートよ
りも向上する場合と、逆に低下する場合とが生じる。
[Table 1] In the case of such an internal proportioning, since the unit cement amount decreases with an increase in the coal ash replacement rate, the strength at the initial age is reduced as compared with ordinary Portland cement alone. In addition, the strength and durability at the long-term age may be higher than those of plain Portland cement plain concrete and may be lower, depending on the replacement ratio and the mixing and curing conditions.

【0006】特に耐久性に関しては、セメントの水和反
応で生じた水酸化カルシウムが石炭灰のポゾラン反応に
よって消費されるため、普通ポルトランドセメント単味
のコンクリートと比較すると、高置換率のコンクリート
の中性化速度は大きくなる。
With respect to durability, in particular, calcium hydroxide produced by the hydration reaction of cement is consumed by the pozzolanic reaction of coal ash. The rate of incorporation increases.

【0007】したがって、内割調合の場合には、置換率
の増大に伴う単位セメント量の減少に起因して強度及び
耐久性が低下するので、石炭灰の置換率の上限値は、基
本的に、普通ポルトランドセメント単味のコンクリート
と対比して強度及び耐久性の低下を許容し得る限界によ
って定まる。このため、日本建築学会では内割置換率の
上限は30%と定めており、石炭灰の使用量は、制限を受
ける。また、内割調合では、コンクリートの強度及び耐
久性は、使用する石炭灰の品質によって大きく影響され
ると認識されている。
[0007] Accordingly, in the case of the inner split preparation, since the strength and durability are reduced due to the decrease in the unit cement amount with the increase in the replacement rate, the upper limit of the coal ash replacement rate is basically limited. It is determined by the limit that can reduce the strength and durability in comparison with ordinary Portland cement plain concrete. For this reason, the Architectural Institute of Japan has specified an upper limit of the internal replacement rate of 30%, and the amount of coal ash used is subject to restrictions. In addition, it is recognized that the strength and durability of concrete are greatly affected by the quality of the coal ash used in the inner split ratio.

【0008】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、コンクリート
原料としての石炭灰の大量且つ有効な利用を可能にする
石炭灰コンクリート及びその調合方法を提供することに
ある。
[0008] The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide coal ash concrete and a method of preparing coal ash concrete which enable large-scale and effective utilization of coal ash as a raw material for concrete. Is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、セメント及
び水に対して石炭灰を外割で混合する外割配合の場合、
単位セメント量及び水セメント比を一定に設定した上で
石炭灰の使用量を変化させることになるが、この場合に
は、少なくともコンクリートの目標圧縮強度及び耐久性
等を確保することができ、しかも、石炭灰の混合による
組織の緻密化により、若材齢から強度増進及び耐久性向
上を期待し得ることを見出し、かかる知見に基づいて本
発明を達成したものである。
The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, in the case of an outer mix in which coal ash is mixed with cement and water in an outer split,
The amount of coal ash used will be changed after setting the unit cement amount and the water cement ratio constant, but in this case, at least the target compressive strength and durability of concrete can be ensured, and The present inventors have found that by increasing the structure by mixing of coal ash, it is possible to expect an increase in strength and an improvement in durability from a young material age, and have achieved the present invention based on such findings.

【0010】即ち、本発明は、セメント、水、骨材及び
石炭灰を混合する石炭灰コンクリートの調合方法におい
て、単位セメント量を決定し、該単位セメント量に対し
て、石炭灰を外割調合により配合し、石炭灰量に相当す
る質量の細骨材の配合量を減量することを特徴とする石
炭灰コンクリートの調合方法を提供する。
That is, the present invention relates to a method for preparing coal ash concrete in which cement, water, aggregate and coal ash are mixed, wherein a unit cement amount is determined, and coal ash is compounded with respect to the unit cement amount. And reducing the amount of fine aggregate having a mass corresponding to the amount of coal ash.

【0011】本発明は又、セメント、水、骨材及び石炭
灰を混合する石炭灰コンクリートの調合方法において、
コンクリートの目標強度に基づいて単位セメント量及び
水セメント比を決定し、単位セメント量及び単位水量の
セメント及び水に対して混合すべき石炭灰及び骨材の量
を決定し、石炭灰の配合量により、コンクリートのフレ
ッシュ性状、強度及び中性化速度を調整することを特徴
とする石炭灰コンクリートの調合方法を提供する。
[0011] The present invention also provides a method for preparing coal ash concrete in which cement, water, aggregate and coal ash are mixed,
Determine the unit cement amount and water cement ratio based on the target strength of concrete, determine the amount of coal ash and aggregate to be mixed with the unit cement amount and unit water amount of cement and water, and determine the amount of coal ash The present invention provides a method for preparing coal ash concrete, which comprises adjusting the fresh properties, strength and neutralization rate of concrete.

【0012】他の観点より、本発明は、上記調合方法に
より調合された石炭灰コンクリートを提供する。単位セ
メント量を一定にして石炭灰を混合した場合、ポゾラン
反応とは無関係なメカニズムによるコンクリート組織の
緻密化に起因して、初期材齢よりコンクリートの圧縮強
度及び耐久性が向上する。セメントに対する石炭灰の混
合は、常に、圧縮強度の増大と、中性化速度の低下とを
もたらすので、多量の石炭灰を配合することが可能とな
り、これは、コンクリート原料としての石炭灰の大量使
用を可能にする。また、ポゾラン反応とは無関係なメカ
ニズムによりコンクリート組織が緻密化する作用は、低
粉末度石炭灰でも同様に得られ、しかも、石炭灰の品質
による影響も小さいので、比較的利用率の低い低粉末度
の石炭灰をコンクリート原料として使用することが可能
となる。
In another aspect, the present invention provides a coal ash concrete prepared by the above method. When coal ash is mixed with a constant amount of cement, the compressive strength and durability of concrete are improved from the initial age due to densification of the concrete structure by a mechanism unrelated to the pozzolanic reaction. Mixing coal ash with cement always results in an increase in compressive strength and a decrease in the rate of neutralization, so that it is possible to mix a large amount of coal ash, which is a large amount of coal ash as a raw material for concrete. Make use possible. In addition, the effect of densifying the concrete structure by a mechanism unrelated to the pozzolanic reaction can be obtained in the same manner even with low-fineness coal ash, and the effect of the quality of coal ash is small. Of coal ash can be used as a raw material for concrete.

【0013】[0013]

【発明の実施形態】本発明の好適な実施形態によれば、
コンクリートの流動性が最適となる配合が調合材料の間
隙比より求められる。好ましくは、調合すべき材料の固
有の間隙比より理論最密間隙比及び理論最密組成が求め
られ、流動性が最適となる配合が理論最密間隙比及び理
論最密組成に基づいて決定される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to a preferred embodiment of the present invention,
The composition that optimizes the fluidity of the concrete is determined from the gap ratio of the prepared material. Preferably, the theoretical closest gap ratio and the theoretical closest composition are determined from the inherent gap ratio of the material to be prepared, and the composition for which the fluidity is optimal is determined based on the theoretical closest gap ratio and the theoretical closest composition. You.

【0014】外割調合では、コンクリートの構成材料に
占める石炭灰量の割合が大きいことから、構成材料の粉
末度、石炭灰の種類の相違等がコンクリートの流動性に
比較的大きく影響する。上記構成によれば、理論上又は
実測した間隙比に基づき、或いは、各構成材料固有の間
隙比より理論的に求められる理論最密間隙比及び理論最
密組成に基づき、コンクリートの流動性(フロー値等)
が最適となる配合、或いは、化学混和剤添加量を最小に
することができる配合を理論的且つ定量的に決定するこ
とができる。また、このような調合方法によれば、粒度
分布が相違する石炭灰を比較的容易に調合し得るので、
従来は利用可能性が比較的低いと認識されてきた石炭灰
粗粉を有効に活用することが可能となる。好適には、コ
ンクリートの流動性は、石炭灰の粗粉及び細粉の混合割
合の設定により制御される。細粉と粗粉の混合割合が変
化することによりフロー値が極大値となる組成があり、
各調合における単位水量に相当する間隙比(水が充填す
ることのできる最大間隙比)と混合粉体の間隙比との関
係より、単位水量に相当する余剰水量を予測し、コンク
リートの流動性を調節することができる。また、高性能
AE減水剤等の添加が不可欠となる限界を間隙比及び単位
水量より設定することも可能である。
In the proportioning method, since the proportion of the coal ash in the constituent material of the concrete is large, the difference in the fineness of the constituent material and the type of the coal ash has a relatively large effect on the fluidity of the concrete. According to the above configuration, the fluidity (flow rate) of concrete is determined based on the theoretical or measured gap ratio, or based on the theoretical closest gap ratio and the theoretical closest composition, which are theoretically obtained from the gap ratio specific to each constituent material. Value)
Can be determined theoretically and quantitatively, or a formulation that minimizes the amount of chemical admixture added can be determined. According to such a blending method, coal ash having a different particle size distribution can be blended relatively easily.
Conventionally, it is possible to effectively utilize coal ash coarse powder, which has been recognized as having relatively low availability. Preferably, the fluidity of the concrete is controlled by setting the mixing ratio of coarse and fine coal ash. There is a composition in which the flow value becomes a maximum value by changing the mixing ratio of the fine powder and the coarse powder,
From the relationship between the void ratio (the maximum void ratio that can be filled with water) and the void ratio of the mixed powder in each formulation, the surplus water amount corresponding to the unit water amount is predicted, and the fluidity of concrete is estimated. Can be adjusted. Also high performance
It is also possible to set the limit at which the addition of an AE water reducing agent or the like is indispensable based on the void ratio and the unit water volume.

【0015】本発明の他の好適な実施形態において、コ
ンクリートの圧縮強度は、セメント単味の場合に得られ
る圧縮強度に対して、石炭灰混合による強度増大値を加
算することにより求められ、強度増大値は、単位石炭灰
量及びコンクリート材齢の関数として定義される。好ま
しくは、調合後のコンクリートの空隙量が求められ、空
隙量は、コンクリートの圧縮強度を設定する因子として
用いられる。更に好ましくは、50nm以上の空隙径の空隙
量が求められ、この空隙量の増大に相応してコンクリー
トの圧縮強度が低減される。
In another preferred embodiment of the present invention, the compressive strength of concrete is obtained by adding a strength increase value due to coal ash mixing to a compressive strength obtained in the case of plain cement. The increase value is defined as a function of unit coal ash content and concrete age. Preferably, the amount of voids in the concrete after mixing is obtained, and the amount of voids is used as a factor for setting the compressive strength of the concrete. More preferably, a void amount having a void diameter of 50 nm or more is required, and the compressive strength of concrete is reduced in accordance with the increase in the void amount.

【0016】本発明の更に他の実施形態によれば、単位
石炭灰量の増大に相応して、コンクリートの中性化速度
係数が低減される。外割調合では、中性化速度係数は、
単位石炭灰量の関数として示すことができる。外割調合
によれば、石炭灰の使用量が増大するにつれて、中性化
速度係数が常に低下するので、石炭灰の大量使用は、水
セメント比に関わらずコンクリートの中性化を防止する
上で有効である。
According to still another embodiment of the present invention, the carbonation rate coefficient of concrete is reduced in accordance with an increase in the unit coal ash amount. In the outer split formulation, the neutralization rate factor is
It can be shown as a function of unit coal ash. According to the outer split ratio, as the amount of coal ash used increases, the carbonation rate coefficient always decreases.Therefore, the use of large amounts of coal ash prevents the neutralization of concrete regardless of the water-cement ratio. Is effective in

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明に係る石炭灰コンクリート調合
方法の実施例について詳細に説明する。外割調合は、下
表2に示す如く、セメント量を一定値に設定した上で、
石炭灰量及び骨材量を変化させる調合方法である。単位
セメント量が一定であるため、最低の強度及び耐久性を
確保することができる一方、石炭灰使用量の変動によ
り、水結合材比及び骨材量が大きく変動することから、
調合則を確立する必要がある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the coal ash concrete mixing method according to the present invention will be described in detail. As shown in Table 2 below, after setting the cement amount to a constant value,
This is a blending method for changing the amount of coal ash and the amount of aggregate. Since the unit cement amount is constant, the minimum strength and durability can be secured, but the fluctuation of coal ash usage greatly changes the water binder ratio and the amount of aggregate,
Formulation needs to be established.

【0018】[0018]

【表2】 図1に石炭灰の内割調合と外割調合の違いを示す。同図
において横軸は単位セメント量C 、縦軸は単位石炭灰量
F である。図中の原点を通る点線は、内割調合の場合の
置換率Afin=F/(C+F)一定のラインを表し、原点を通る実
線は、外割調合の場合の置換率Afout=F/C 一定のライン
を表す。さらに、右下がりの実線上は、単位セメント量
と単位石炭灰量との和が一定のラインであり、単位水量
が一定の場合には水粉体比もこの線上で一定となる。
[Table 2] FIG. 1 shows the difference between the inner and outer split proportions of coal ash. In the figure, the horizontal axis is the unit cement amount C, and the vertical axis is the unit coal ash amount
F. The dotted line passing through the origin in the figure represents a constant line for the replacement rate Afin = F / (C + F) in the case of the inner split, and the solid line passing through the origin is the replacement rate Afout = F / in the case of the outer split. C represents a constant line. Further, the solid line on the lower right is a line where the sum of the unit cement amount and the unit coal ash amount is constant, and when the unit water amount is constant, the water powder ratio is also constant on this line.

【0019】内割調合の場合の単位石炭灰量は、内割置
換率の上限値30%、単位セメント量の下限値270kg/m3
練混ぜ可能な水粉体比の下限値約20%の各直線で囲まれ
る領域(ドットを付した四角形内の領域)の中で定めら
れることになる。この領域内で、単純に単位石炭灰量を
大きくしようとすると、必然的に単位セメント量を大き
くする必要があるが、その場合でも単位石炭灰量の最大
値は300kg/m3程度である。
The unit coal ash amount in the case of the inner ratio is as follows: the upper limit value of the inner ratio replacement rate is 30%, the lower limit value of the unit cement amount is 270 kg / m 3 ,
The lower limit of the water powder ratio that can be kneaded is determined within a region (region within a square with dots) surrounded by each straight line with a lower limit of about 20%. To simply increase the unit coal ash amount in this region, it is inevitable to increase the unit cement amount, but even in this case, the maximum value of the unit coal ash amount is about 300 kg / m 3 .

【0020】一方、外割の場合の単位石炭灰量は、練混
ぜ可能な水粉体比の下限値20%(後述する図3参照)、
および単位セメント量の下限値に囲まれる領域、即ち、
内割の領域を含む図中の三角形の中で定められ、コンク
リート1m3あたり600kg を超える石炭灰を混合すること
が可能となる。即ち、外割調合には、単位セメント量が
小さい場合の方が、単位石炭灰量を大きくすることがで
きるという特徴がある。
On the other hand, the unit coal ash amount in the case of the outer split is 20% (see FIG. 3 described later) of the lower limit of the water powder ratio that can be kneaded.
And the area surrounded by the lower limit of the unit cement amount, that is,
Defined in the triangle in the figure including the inner divided area, it is possible to mix the coal ash exceeds 600kg per concrete 1 m 3. That is, the outer split preparation has a feature that the unit coal ash amount can be increased when the unit cement amount is small.

【0021】石炭灰を混合したコンクリートの強度や耐
久性といった性能、即ちポテンシャルに関し、図1に
は、これが一定とみなし得るラインとして、等ポテンシ
ャルラインが、(イメージとして)図示されている。な
お、後述する実験データにより具体例を示すように、図
1の線図において右上側に移行するほど、ポテンシャル
は高い。
With respect to the performance such as the strength and durability of concrete mixed with coal ash, that is, the potential, FIG. 1 shows an equipotential line (as an image) as a line which can be regarded as constant. In addition, as shown in a specific example by experimental data described later, the potential increases as the position moves to the upper right side in the diagram of FIG.

【0022】内割調合では、置換率を増大するとき、同
図において(C+F) 一定の線に沿った斜めの矢印上で調合
を行う。この場合、矢印方向に置換率が増大し、単位セ
メント量が低下する。このため、条件によって、コンク
リートの性能が低下する場合と、逆に性能が向上する場
合とが生じる。即ち、ポテンシャル一定のラインに対し
て、斜めの矢印が普通ポルトランドセメント単味の場合
よりも上側にある場合(例:図中単位セメント量900kg/
m3から始まる矢印)、性能が向上し、下側にある場合
(例:図中単位セメント量500kg/m3から始まる矢印)、
性能が低下する。
In the inner split blending, when the replacement rate is increased, the blending is performed on an oblique arrow along a (C + F) fixed line in FIG. In this case, the replacement ratio increases in the direction of the arrow, and the unit cement amount decreases. For this reason, depending on the conditions, there are cases where the performance of the concrete decreases and cases where the performance improves on the contrary. In other words, when the oblique arrow is above the line of constant potential with respect to the line with a constant potential (for example, 900 kg / unit cement amount in the figure)
arrow from m 3 starts), improved performance, if at the bottom (for example starting from the drawing unit amount of cement 500 kg / m 3 arrows),
Performance decreases.

【0023】他方、外割調合では、単位セメント量一定
の縦方向矢印に沿って調合を行うので、置換率の増大に
伴って、矢印は、必ずポテンシャルの高い側に向かう。
これは、置換率の増大により、強度および耐久性等の性
能が向上することを意味する。
[0023] On the other hand, in the outer compounding, the compounding is performed along the vertical arrow having a constant unit cement amount. Therefore, as the replacement ratio increases, the arrow always goes to the higher potential side.
This means that performance such as strength and durability is improved by increasing the replacement ratio.

【0024】次に、外割調合の方法について説明する。
外割調合では、石炭灰使用量に応じて水粉体比が大きく
変動し、通常と同様のコンクリートから高強度コンクリ
ート、高流動コンクリートまで幅広いコンクリートが調
合の対象となる。また、石炭灰使用量が増大した分だ
け、同じ体積の細骨材が減ることになるので、結果とし
て細骨材体積も大きく変動し、これは、コンクリートの
フレッシュ性状に大きく影響する。同時に、単位石炭灰
量の値に応じて、強度及び耐久性状が大きく変化する。
Next, a method of the outer split mixing will be described.
In the outer split preparation, the water-powder ratio fluctuates greatly depending on the amount of coal ash used, and a wide range of concrete, from ordinary concrete to high-strength concrete and high-flowable concrete, can be prepared. In addition, as the amount of coal ash used increases, the amount of fine aggregate having the same volume decreases, and as a result, the fine aggregate volume also fluctuates greatly, and this greatly affects the fresh properties of concrete. At the same time, the strength and durability change greatly according to the value of the unit coal ash amount.

【0025】以下に、石炭灰使用量に応じた各材料の使
用量を設定する方法と、この方法により得られるコンク
リートの性状を予測する方法について説明する。
A method for setting the amount of each material used according to the amount of coal ash used and a method for estimating the properties of concrete obtained by this method will be described below.

【0026】(1) 目標とするフレッシュコンクリートの
性状を得るための調合方法 コンクリートの構成要素である水W 、セメントC 、石炭
灰F 、細骨材S および粗骨材G の各体積の関係は下式
(1) で示される。但し式中、air は、コンクリート1m3
中の空気量(l/m3)を示す。
(1) Mixing method for obtaining desired properties of fresh concrete The relationship between the volumes of water W, cement C, coal ash F, fine aggregate S and coarse aggregate G, which are the constituent elements of concrete, is as follows. Lower formula
Indicated by (1). Where air is 1 m 3 of concrete
Shows the air content (l / m 3 ).

【数1】 (Equation 1)

【0027】式(1) を基礎方程式として、単位石炭灰体
積VF と、石炭灰を細骨材に対して置換したとみなした
場合の置換率Vs /( VF + Vs ) との関係を表す下式
(2)が得られる。
Using equation (1) as a basic equation, the unit coal ash volume V F and the replacement rate V s / (V F + V s ) when the coal ash is considered to be replaced with the fine aggregate. The following equation representing the relationship
(2) is obtained.

【数2】 (Equation 2)

【0028】また、VF /(VF + VS ) =1−VS /(V
F + VS ) であるから、単位石炭灰体積VFと単位細骨
材体積VSとの関係は、下式(3) で与えられる。
[0028] In addition, V F / (V F + V S) = 1-V S / (V
F + V S ), the relationship between the unit coal ash volume V F and the unit fine aggregate volume V S is given by the following equation (3).

【数3】 (Equation 3)

【0029】同様に、単位石炭灰量が最大となるときに
水粉体比が最小となることを示す下式(4) より、単位石
炭灰量の最大値と、水粉体比最小値ならびに水セメント
比の関係を表す下式(5) が導かれる。
Similarly, from the following equation (4) indicating that the water powder ratio becomes minimum when the unit coal ash amount becomes maximum, the maximum value of the unit coal ash amount, the minimum value of the water powder ratio, and The following equation (5) representing the relationship between the water cement ratio is derived.

【数4】 (Equation 4)

【数5】 (Equation 5)

【0030】外割調合では、まず水セメント比および単
位セメント量を定め、次に、単位石炭灰量や、骨材他の
材料の使用量を決めることになる。一例として、水セメ
ント比W/C=65%、単位水量W=185kg/m3、単位セメント量
C=285kg/m3、空気量4.5 %とした場合について、石炭灰
をはじめとする各構成材料の使用量の関係を図2に示
す。同図に示す値は、式(2) および式(3) を用いて求め
たものである。
In the splitting, the water-cement ratio and the unit cement amount are determined first, and then the unit coal ash amount and the amount of aggregate and other materials used are determined. As an example, water-cement ratio W / C = 65%, the unit water amount W = 185kg / m 3, the unit amount of cement
FIG. 2 shows the relationship between the amount of each of the constituent materials including coal ash when C = 285 kg / m 3 and the amount of air is 4.5%. The values shown in the figure are obtained using Expressions (2) and (3).

【0031】同図を用いて、単位石炭灰体積VF (図中
縦軸)、単位粗骨材体積VG (図中原点を通る直線)、
単位細骨材体積VS (図中双曲線)、石炭灰を細骨材代
替とみなした場合の置換率VF /(VF +VS ) (図中横
軸)のうち、いずれか2つ値を与えれば、他の2つ値を
定めることができる。理論上可能な調合の領域は、粗骨
材の実積率や、練混ぜ可能な水粉体比等の制約から、同
図中のハッチ部に限定される。スランプあるいはスラン
プフローや、分離抵抗性、ポンプ圧送性等のフレッシュ
性状、強度発現性状ならびに耐久性等の条件を満足する
調合の解は、この領域内に存在する。式(4) より求めた
水粉体比の下限値と単位石炭灰量の上限値との関係を図
3に示す。水セメント比および単位水量が同じであれ
ば、水粉体比の低下とともに単位石炭灰量の上限Fmaxは
急激に増大する。水セメント比および単位水量はその値
が大きいほどFmaxを大きくするが、その影響は水粉体比
の場合ほど顕著ではない。
Using the figure, a unit coal ash volume V F (vertical axis in the figure), a unit coarse aggregate volume V G (a straight line passing through the origin in the figure),
Any two values out of the unit fine aggregate volume V S (hyperbolic in the figure) and the replacement rate V F / (V F + V S ) (horizontal axis in the figure) when coal ash is regarded as a substitute for fine aggregate Gives the other two values. The range of the theoretically possible preparation is limited to the hatched portion in the figure due to restrictions such as the actual volume ratio of the coarse aggregate and the ratio of water powder that can be mixed. A formulation solution that satisfies conditions such as slump or slump flow, fresh properties such as separation resistance and pumping property, strength development properties, and durability exists in this region. FIG. 3 shows the relationship between the lower limit value of the water powder ratio and the upper limit value of the unit coal ash amount obtained from the equation (4). If the water cement ratio and the unit water amount are the same, the upper limit Fmax of the unit coal ash amount sharply increases as the water powder ratio decreases. The higher the value of the water cement ratio and the unit water amount, the larger the Fmax, but the effect is not as remarkable as the case of the water powder ratio.

【0032】このような練混ぜ可能領域における最適調
合方法を以下に示す。石炭灰コンクリートの流動性状
は、単位水量が他の構成材料により形成される空隙体積
に対して不足するか、もしくは、余剰するかによって決
定される。図4は、最密充填理論において、理論上の間
隙比の最小値を与える理論最密組成と理論最密間隙比の
関係を概念的に示す線図である。同図において、横軸の
組成X(=Vg / (Vs+Vg)(なお、Vs 、Vg はそれ
ぞれ粒子群s、gの体積))は、全粒子群に対する粒子
群g の絶対容積比を示しており、Xが0および1のとき
は、それぞれ粒子群s単味および粒子群g単味となる。
また、縦軸の間隙比Pは、粒子群を容器に充填した際の
空隙量を全粒子群体積で除した値であり、空隙量の大小
を表す指標である。間隙比の理論上の最小値を与える理
論最密組成X0 と理論最密間隙比P0 は、[X= 0、P
=Ps(粒子群sの固有間隙比) ]と[X=1、P=0]
とを結んだ直線P1 と、[X=1、P=Pg(粒子群g の
固有間隙比)]と[X=0、P=−1]とを結んだ直線
P2 との交点で表される。実際の混合材料の間隙比曲線
は、粒子が実際には不斉形を有しているため、常に理論
値の上側に現れ、最密充填時の間隙比、即ち、曲線の極
小値も、理論最密間隙比P0より大きくなる。
The following is a description of an optimal blending method in such a kneadable region. The fluidity of coal ash concrete is determined by whether the unit water volume is insufficient or surplus to the void volume formed by other constituent materials. FIG. 4 is a diagram conceptually showing the relationship between the theoretical closest composition and the theoretical closest gap ratio that gives the minimum value of the theoretical gap ratio in the closest packing theory. In the figure, the composition X (= Vg / (Vs + Vg) (Vs and Vg are the volumes of the particle groups s and g, respectively)) on the horizontal axis indicates the absolute volume ratio of the particle group g to the total particle group. When X is 0 or 1, the particle group is plain s and the particle group g is plain.
Further, the gap ratio P on the vertical axis is a value obtained by dividing the amount of voids when the particle group is filled in the container by the volume of all the particle groups, and is an index indicating the magnitude of the void amount. The theoretical close-packed composition X 0 that gives the theoretical minimum value of the gap ratio and the theoretical close-packed gap ratio P 0 are [X = 0, P
= Ps (specific gap ratio of particle group s)] and [X = 1, P = 0]
And a straight line P2 connecting [X = 1, P = Pg (specific gap ratio of the particle group g)] and [X = 0, P = -1]. . The void ratio curve of the actual mixed material always appears above the theoretical value because the particles actually have an asymmetric shape, and the void ratio at the time of closest packing, that is, the minimum value of the curve is also the theoretical value. It becomes larger than the closest gap ratio P 0 .

【0033】ここに、単位水量に相当する間隙比、即
ち、水が充填可能な最大空隙量が、図4中に示されてい
る。構成材料(混合した粒子群)の間隙比がこれを下回
る場合(図中Case 1)に、構成材料に対して水が余剰
し、流動性は向上する。他方、間隙比が上側にある場合
(Case 2)は、構成材料に対して水が不足している状態
であり、水だけでは構成材料同士の分散が困難な状態に
あると考えられる。したがって、この領域は、高性能AE
減水剤などの分散剤の添加が必要になる領域である。
Here, the gap ratio corresponding to the unit water amount, that is, the maximum void amount that can be filled with water is shown in FIG. When the gap ratio of the constituent materials (mixed particle group) is lower than this (Case 1 in the figure), water surpluses the constituent materials, and the fluidity is improved. On the other hand, when the gap ratio is on the upper side (Case 2), water is insufficient for the constituent materials, and it is considered that dispersion of the constituent materials is difficult with water alone. Therefore, this area is
This is an area where it is necessary to add a dispersant such as a water reducing agent.

【0034】下表3および下表4には、使用材料および
石炭灰の品質が示されている。
Tables 3 and 4 below show the materials used and the quality of the coal ash.

【表3】 [Table 3]

【表4】 [Table 4]

【0035】本例では、セメントとして、普通ポルトラ
ンドセメントを使用し、細骨材として、玄海産海砂を2.
5mm でふるったものを使用した。また、石炭灰は、分級
細粉(F40)および粒度調整を行っていない粗粉(F10)とを
使用した。なお、2種の各石炭灰について、以下、単に
細粉、粗粉と夫々称する。
In this example, ordinary Portland cement is used as cement, and sea sand from Genkai is used as fine aggregate.
5mm sieve was used. As the coal ash, a classified fine powder (F40) and a coarse powder (F10) not subjected to particle size adjustment were used. The two types of coal ash are hereinafter simply referred to as fine powder and coarse powder, respectively.

【0036】下表5(a) および5(b) には、調合条件が
示されている。この調合条件では、コンクリートのペー
スト部分およびモルタル部分に関する調合は、単位水量
Wを185kg/m3、単位セメント量Cを285kg/m3の一定値と
している。各表には、コンクリートに換算した場合の値
が示されている。このうち、表5(a) は、石炭灰体積を
一定として細粉に粗粉を体積比で0 、20、40、60、80お
よび100%置換したものとした。また表5(b) は、外割混
合で細骨材に対する細粉の混合率を変化させたものであ
る。
The following Tables 5 (a) and 5 (b) show the mixing conditions. In this preparation condition, Formulation relates paste portion and mortar part of concrete, the unit water amount W to 185 kg / m 3, has a unit cement content C to a constant value of 285 kg / m 3. Each table shows the values when converted to concrete. Of these, Table 5 (a) shows that the coarse powder was replaced with 0, 20, 40, 60, 80, and 100% by volume ratio of fine powder while keeping the coal ash volume constant. Table 5 (b) shows the mixing ratio of the fine powder to the fine aggregate in the outer mixing.

【表5】 [Table 5]

【0037】構成材料の間隙比を算出するために空隙率
の測定を行った。空隙率の測定は、まず試料を手練りで
十分に混合し、その後、図5に示すように、50φ×100m
m(196.2ml) のステンレス容器に収容し、フローテーブ
ルで落下運動を与えて試料を容器内に充填した。試料の
充填は、スケールで読み取った試料上面の高さが変化し
なくなるまで行った。因みに、落下回数は1試料につ
き、500 回程度である。その後、試料の上面がステンレ
ス容器の上面と合うように試料をすり切り、その質量を
測定して実積率を求めた。空隙率および間隙比は、測定
結果から得られた実積率に基づき、それぞれ下式(6) お
よび式(7) により算出した。なお実積率の算出の際に必
要となる混合試料の密度は、調合から算出した値を用い
た。
The porosity was measured to calculate the gap ratio of the constituent materials. The porosity was measured by first mixing the sample by hand kneading, and then, as shown in FIG.
m (196.2 ml) was placed in a stainless steel container, and the sample was filled in the container by giving a falling motion with a flow table. The sample was filled until the height of the sample upper surface read on the scale did not change. Incidentally, the number of drops is about 500 per sample. Thereafter, the sample was ground so that the upper surface of the sample was aligned with the upper surface of the stainless steel container, and the mass was measured to determine the actual product rate. The porosity and the void ratio were calculated by the following equations (6) and (7), respectively, based on the actual moments obtained from the measurement results. The density of the mixed sample required for calculating the actual product ratio was a value calculated from the mixture.

【数6】 (Equation 6)

【数7】 (Equation 7)

【0038】ここに、各符号は、以下のとおりである。 p:空隙率 P:間隙比 a:実績率Here, the respective symbols are as follows. p: void ratio P: void ratio a: actual ratio

【0039】図6(a) および図6(b) には、石炭灰の細
粉と粗粉の混合割合を変化させた場合における組成とフ
ロー値の関係、および組成と間隙比の関係が示されてい
る。なお、図6(a) および図6(b) の各図には、左から
水と粉体の体積比が93%、78%ならびに63%の場合の結
果が示されており、それぞれの水粉体比は質量比で約35
%、30%、25%の場合に相当する。
FIGS. 6 (a) and 6 (b) show the relationship between the composition and the flow value and the relationship between the composition and the void ratio when the mixing ratio of the fine powder and the coarse powder of the coal ash is changed. Have been. 6 (a) and 6 (b) show the results when the volume ratio of water to powder is 93%, 78% and 63% from the left. Powder ratio is about 35 by mass
%, 30%, and 25%.

【0040】同図から明らかなように、細粉と粗粉の混
合割合が変化することによりフロー値が極大値となる組
成が存在し、このときの組成は間隙比曲線が極小値を示
す組成と一致している。また、各調合における単位水量
に相当する間隙比、すなわち水が充填することのできる
最大間隙比と混合粉体の間隙比との関係に着目すると、
水粉体比35% では殆どの組成で間隙比が単位水量に相当
する破線よりも下回るため水が余剰した状態となり、こ
の線よりも間隙比が下回るほど流動性が向上している。
したがってこの場合には、目標とする流動性を得るため
の調合の自由度が相対的に大きいことになる。一方、水
粉体比が小さくなるに伴い、構成材料の間隙比が水量に
相当する破線よりも上回る場合が多くなり、水が不足し
た状態となっている。特に、水粉体比25%では単位水量
に相当する破線に対して殆どの組成で間隙比が上側にく
るため、粉体量に対して水が不足した状態となり、その
結果、フロー値が低下し、併せて、練り混ぜ不可能な組
成の領域も広くなっている。なお、水粉体比25%の場合
でも、組成[F10/(C+F40+F10)]が約55%の調合では、間
隙比と水量がほぼ同程度となるため、水粉体比が低いに
も関わらず高性能AE減水剤の添加なしに練り混ぜが可
能であった。
As can be seen from the figure, there is a composition in which the flow value has a maximum value when the mixing ratio of the fine powder and the coarse powder changes, and the composition at this time is a composition in which the gap ratio curve shows a minimum value. Matches. Also, when focusing on the gap ratio corresponding to the unit water amount in each preparation, that is, the relationship between the maximum gap ratio that can be filled with water and the gap ratio of the mixed powder,
At a water powder ratio of 35%, in most compositions, the void ratio is lower than the broken line corresponding to the unit water amount, so that water is in a surplus state. As the void ratio falls below this line, the fluidity improves.
Therefore, in this case, the degree of freedom of mixing for obtaining the target liquidity is relatively large. On the other hand, as the water powder ratio becomes smaller, the gap ratio of the constituent materials often exceeds the broken line corresponding to the amount of water, and water is in short supply. In particular, at a water powder ratio of 25%, the gap ratio of most of the compositions with respect to the broken line corresponding to the unit water amount comes to the upper side. In addition, the region of the composition that cannot be kneaded is also widened. In addition, even when the water powder ratio is 25%, when the composition [F10 / (C + F40 + F10)] is about 55%, the water ratio is low because the gap ratio and the amount of water are almost the same. Nevertheless, kneading was possible without the addition of a high-performance AE water reducing agent.

【0041】次にこれを拡張した粉体と細骨材の混合
系、即ち、コンクリートのモルタル部分を想定した場合
において、石炭灰の細粉及び細骨材の組成が変化する場
合について組成とフロー値の関係および組成と間隙比の
関係を図7(a) および図7(b)に示す。先の細粉と粗粉
の場合と同様、フロー値が極大値をとる組成と、間隙比
が極小値をとる組成とが、非常によく一致している。さ
らに、構成材料の間隙比が単位水量に相当する間隙比を
下回るときには、分散剤なしでも練り混ぜが可能とって
いる。したがって、石炭灰を少量使用する領域では、石
炭灰の混合により流動性は向上するが、ある量まで混入
量を増大すると、水だけでは分散させることができず、
高性能AE減水剤の添加が不可欠となる。そして、この境
界が間隙比曲線と水量の交点で表される。
Next, when a mixed system of powder and fine aggregate, which is an expanded powder, that is, a mortar portion of concrete is assumed, the composition and flow of the fine powder of coal ash and the fine aggregate change. The relationship between the values and the relationship between the composition and the gap ratio are shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). As in the case of the fine powder and the coarse powder, the composition in which the flow value has the maximum value and the composition in which the gap ratio has the minimum value match very well. Further, when the gap ratio of the constituent materials is lower than the gap ratio corresponding to the unit water amount, kneading can be performed without a dispersant. Therefore, in the area where a small amount of coal ash is used, the fluidity is improved by mixing the coal ash, but if the mixing amount is increased to a certain amount, it cannot be dispersed only with water,
Addition of a high-performance AE water reducing agent is indispensable. This boundary is represented by the intersection of the gap ratio curve and the amount of water.

【0042】以上から、外割調合で石炭灰を混合する場
合、粗い粒子と細かい粒子の混合系を対象とすると、そ
れぞれの固有の間隙比が既知であれば、それを基に上記
の方法で流動性が最適となる組成を求め、また、単位水
量に相当する間隙比との関係により化学混和剤添加量を
最小にできる最適調合設計が可能である。この調合方法
では、実測が必要なものは構成材料単体の固有間隙比の
みであり、粒度分布特性に関わらず簡便に実務に適用可
能な調合方法が提供される。また、本方法によれば、比
較的利用率が低い粗粉の有効に利用することが可能であ
る。
From the above, when coal ash is mixed by the splitting method, when a mixed system of coarse particles and fine particles is targeted, if the specific gap ratio of each is known, the above method is used based on the specific gap ratio. It is possible to obtain an optimum composition in which the fluidity is optimized, and to design an optimal mixture in which the amount of the chemical admixture added can be minimized in relation to the gap ratio corresponding to the unit water amount. In this blending method, what needs to be actually measured is only the specific gap ratio of the constituent material alone, and a blending method that can be easily applied to actual work regardless of the particle size distribution characteristics is provided. Further, according to the present method, it is possible to effectively use coarse powder having a relatively low utilization rate.

【0043】次にコンクリートについて調合を行った例
として、単位水量185kg/m3 、165kg/m3のそれぞれの調
合において、スランプ18cmを目標として練混ぜを行った
コンクリートに関し、単位石炭灰量と高性能AE減水剤
添加量との関係を図8に示す。下表6には、調合が示さ
れ、下表7には、石炭灰の品質が示され、表8には、他
の使用材料の諸元が示されている。石炭灰は、JIS A 62
01(コンクリート用フライアッシュ)II種に適合するEP
灰(FA4,000) およびI〜IV種のいずれにも適合しない分
級粗粉(FA1,000) であり、後者を使用する場合は、水粉
体比25%および20%の調合において、前者に対して質量
比で40%内割置換して用いた。
[0043] Then as example in which the formulation for concrete, in each of the preparation of unit water 185kg / m 3, 165kg / m 3, relates concrete subjected to kneading slump 18cm as a target, a unit of coal ash content and high FIG. 8 shows the relationship with the performance AE water reducing agent addition amount. Table 6 below shows the formulation, Table 7 below shows the quality of the coal ash, and Table 8 shows the specifications of other materials used. Coal ash is JIS A 62
EP compatible with 01 (fly ash for concrete) class II
Classified coarse powder (FA1,000) that does not conform to any of ash (FA4,000) and any of I-IV types. On the other hand, it was used by substituting 40% for the mass ratio.

【表6】 [Table 6]

【表7】 [Table 7]

【表8】 [Table 8]

【0044】粉末度の影響に関して、単位石炭灰量が小
さい場合には、粗粉の使用の影響は小さいが、単位石炭
灰量が大きくなると、その影響が顕在化する傾向がみら
れる。すなわち、4,000 ブレーンの細粉を単独で使用す
るよりも、1,000 ブレーンの粗粉を4割程度混合して用
いた場合の方が、高性能AE減水剤の必要量が小さくな
った(図9参照)。このことは、図4及び図6に示した
間隙比曲線と水量との関係を裏付けている。
Regarding the effect of the fineness, when the unit coal ash amount is small, the effect of the use of the coarse powder is small, but when the unit coal ash amount is large, the effect tends to become more apparent. In other words, the required amount of the high-performance AE water reducing agent was smaller when using approximately 40% of a mixture of 1,000-brane coarse powder than by using 4,000-blane fine powder alone (see FIG. 9). ). This supports the relationship between the gap ratio curves and the amount of water shown in FIGS.

【0045】単位水量185kg/m3および165kg/m3それぞれ
の調合における各構成材料の使用量とフレッシュコンク
リートの性状を図10(a) および図10(b) に示す。同図を
用いて、設定した調合から得られるコンクリートの種類
(普通、中流動、高流動コンクリート)の予測、または
目的とするコンクリートの種類を実現するための調合の
範囲を知ることができる。 (2) 目標とする圧縮強度を得るための調合方法
FIGS. 10 (a) and 10 (b) show the amounts of the constituent materials used and the properties of the fresh concrete in the formulations of the unit water amounts of 185 kg / m 3 and 165 kg / m 3, respectively. Using this figure, it is possible to predict the type of concrete (normal, medium-flow, high-fluidity concrete) obtained from the set mix, or to know the range of mix to achieve the desired type of concrete. (2) Mixing method to obtain target compressive strength

【0046】表7に示す石炭灰を用い、下表9に示す調
合で練混ぜを行った試験体の圧縮強度と単位石炭灰量の
関係が、図11に示されている。
FIG. 11 shows the relationship between the compressive strength and the unit coal ash amount of the test specimens which were kneaded using the coal ash shown in Table 7 and the mixture shown in Table 9 below.

【表9】 [Table 9]

【0047】図11には、材齢28日における単位石炭灰
量及び圧縮強度の関係が例示されている。石炭灰を外割
混合した場合の強度は、セメント単味と比較して全般に
大きく、同時に、単位石炭灰量が増加するにつれて増大
する。単位石炭灰量と圧縮強度には明瞭な相関があり、
両者の関係を下式(8) の如く表すことができる。
FIG. 11 illustrates the relationship between the unitary coal ash amount and the compressive strength at the age of 28 days. The strength when coal ash is externally mixed is generally larger than that of cement alone, and at the same time, increases as the unit coal ash amount increases. There is a clear correlation between unit coal ash content and compressive strength,
The relationship between the two can be expressed as the following equation (8).

【数8】 (Equation 8)

【0048】式(8) 中の第1項αs は、セメント単味の
場合の圧縮強度(N/mm2) であり、圧縮強度は、水セメン
ト比の関数として、図12に示す実測値との整合によ
り、下式(9) で表される。
The first term α s in the equation (8) is the compressive strength (N / mm 2 ) in the case of plain cement, and the compressive strength is a function of the water-cement ratio and is a measured value shown in FIG. Is expressed by the following equation (9).

【数9】 (Equation 9)

【0049】また、式(8) 中第2項のβs (N/mm2) は、
圧縮強度に対する石炭灰の寄与の大きさを表す。図12
に示す実測値との整合により、βs (N/mm2) は、材齢の
みの関数として、また、γs (kg/m3) は、材齢や単位石
炭灰量などに無関係に、それぞれ下式(10)及び下式(11)
により定義し得る。
In the equation (8), β s (N / mm 2 ) of the second term is
Indicates the size of the contribution of coal ash to compressive strength. FIG.
The alignment between the actual measurement values shown in, β s (N / mm 2 ) as a function of only the age, also, γ s (kg / m 3 ) independently of one such material age or unit coal ash amount, The following formulas (10) and (11) respectively
Can be defined by

【数10】 (Equation 10)

【数11】 [Equation 11]

【0050】これらの結果をまとめると、上式(8) は、
以下の式(12)で表すことができる。
Summarizing these results, the above equation (8) is
It can be represented by the following equation (12).

【数12】 これらより、圧縮強度に対する等ポテンシャルラインを
表す関数として、単位石炭灰量と単位セメント量との関
係式が得られ、これは、下式(13)で表される。
(Equation 12) From these, a relational expression between the unit coal ash amount and the unit cement amount is obtained as a function representing the equipotential line with respect to the compressive strength, and is expressed by the following expression (13).

【数13】 (Equation 13)

【0051】図13〜図15に、材齢7 日、28日、および91
日における圧縮強度に関する等ポンシャルラインをそれ
ぞれ示す。前述のように等ポテンシャルラインは式(12)
あるいは式(13)中のfcを一定としたときの単位セメント
量C と単位石炭灰量F の関係として算定される。各図中
の黒丸は、圧縮強度の実測値である。例えば、材齢28日
に関して示した図13中で、内割調合を示す斜めの矢印に
着目すると、単位セメント量740 kg/m3 から始まる矢印
の場合には、内割置換率20%程度までは圧縮強度は向上
し、それ以上の置換率では低下する。一方、単位セメン
ト量463 kg/m3から始まる調合の場合には置換率の増加
に伴って常に強度が低下している。他の材齢において
も、内割調合の場合には単位セメント量や材齢によって
普通ポルトランドセメント単味と比較して圧縮強度が低
下する場合と向上する場合があることがわかる。これに
対して、外割調合を示す縦の矢印は、単位石炭灰量の増
加に伴って常にポテンシャルの高い方に向かっており、
外割調合の利点が確認される。また、外割調合の場合に
は、材齢初期からセメント単味の場合よりも強度が大き
くなっていることが明らかである(図13)。さらに、単
位セメント量が小さい領域においても調合が可能であ
り、単位セメント量200 kg/m3 の調合であっても、単位
石炭灰量が100 kg/m3 を超える領域で、30N/mm2 以上の
圧縮強度が得られている。
FIGS. 13 to 15 show the results for the ages of 7 days, 28 days, and 91 days.
The iso-poncial lines for compressive strength at day are shown respectively. As described above, the equipotential line is given by equation (12)
Alternatively, it is calculated as the relationship between the unit cement amount C and the unit coal ash amount F when fc in the equation (13) is fixed. The black circles in each figure are the measured values of the compressive strength. For example, in FIG. 13 showing the 28-year-old material, paying attention to the oblique arrow indicating the inner split ratio, in the case of the arrow starting from the unit cement amount of 740 kg / m 3 , the inner split replacement rate is about 20%. Has an improved compressive strength and decreases at higher substitution rates. On the other hand, in the case of the preparation starting from the unit cement amount of 463 kg / m 3, the strength always decreases as the replacement ratio increases. It can be seen that, even at other ages, the compressive strength may be reduced or improved as compared with ordinary Portland cement alone depending on the unit cement amount and the age in the case of the inner split preparation. On the other hand, the vertical arrow indicating the split ratio always increases toward the higher potential as the unit coal ash increases,
The advantage of the outer split is confirmed. In addition, it is clear that in the case of the split ratio, the strength is higher than in the case of the cement alone from the early stage of the material age (FIG. 13). Furthermore, it can be formulated also in the amount of area units cement is small, even in the formulation of the unit cement content 200 kg / m 3, in a region where the amount unit coal ash exceeds 100 kg / m 3, 30N / mm 2 The above compressive strength is obtained.

【0052】このように、設定した調合のコンクリート
強度が、以上の方法により得られる。逆に、目標とする
強度を得るための調合が上記方法から定まる。石炭灰外
割コンクリートの強度発現メカニズムについて、図16に
は、ポルトランドセメント単味のコンクリートと、石炭
灰を外割混合したコンクリートとに関する空隙構造モデ
ルが夫々示されている。このモデルは、モルタル中の細
骨材粒子1個に対応する空間において、細骨材およびそ
の周囲の空間を埋めるセメントや石炭灰などの粉体粒
子、およびこれらの空隙で構成される。ここで、構成粒
子は、球形で、それぞれの粒子ごとに平均径に相当する
単一の大きさを有するものと仮定する。
As described above, the concrete strength of the set mix can be obtained by the above method. Conversely, the formulation for obtaining the target strength is determined from the above method. Regarding the strength development mechanism of coal ash split concrete, FIG. 16 shows a pore structure model of portland cement plain concrete and concrete of coal ash split mixed. This model is composed of fine particles in a space corresponding to one fine aggregate particle in the mortar, such as cement or coal ash, which fills the fine aggregate and the surrounding space, and their voids. Here, it is assumed that the constituent particles are spherical and have a single size corresponding to the average diameter for each particle.

【0053】図16(a) は、ポルトランドセメント単味
(W/C=65% )の場合で、細骨材以外の空間を埋める粒子
はセメントのみである。さらに、その空隙は水が占めて
おり、この空隙がセメントの水和反応によって生じる生
成物により埋められていくことになる。調合から算定さ
れる各構成粒子の体積と、それぞれの粒子径から求めら
れる粒子数に整合させてセメント粒子を配置すると、こ
の場合の空隙は図16(a)右側の拡大図のように、4個の
セメント粒子に囲まれるモデルとなる。その内接円の半
径、すなわち空隙径は、セメント粒子の半径をrCとする
と、0.414rC となる。次に、石炭灰を外割で244kg/m3
合した場合(水粉体比W/P=35%)、その体積分だけ細骨
材量が減少するため、細骨材1個に対応する空間は相対
的に大きなる。この空間を埋めるのは、セメントおよび
石炭灰粒子である。粉末の総体積が増加したため粒子の
配列が密になり、セメント及び石炭灰の粒径が同程度の
場合、図16(b) の拡大図のように、空隙は3個の粉体粒
子に囲まれなければならない。従って、空隙半径は0.15
5 rCとなる。このモデルの特徴は、空隙の総量が単位水
量に等しく、石炭灰外割調合では単位水量が一定である
ため、両調合の総細孔量が等しいことである。即ち、石
炭灰を外割混合するコンクリートでは、同一体積内での
総空隙量は同じであるが、空隙を構成する粒子の同一体
積あたりの個数が異なるため、コンクリート内部の空隙
径は、単位粉体量が大きいほど小さくなる。この違いは
練り混ぜ直後から成立する。これは、強度発現に関し
て、セメントの水和生成物が埋める空隙のサイズが練り
混ぜ直後から小さく、従って、初期材齢から緻密な硬化
体組織を構成し易いことを意味する。結果的に、石炭灰
外割混合コンクリートの強度は、ポルトランドセメント
単味のコンクリートの強度に比べ、初期材齢から高くな
る。
FIG. 16 (a) shows the case of Portland cement alone (W / C = 65%), and the only particles that fill the space other than the fine aggregate are cement. In addition, the voids are occupied by water, and the voids will be filled with products generated by the hydration reaction of the cement. When cement particles are arranged in conformity with the volume of each constituent particle calculated from the formulation and the number of particles obtained from each particle size, the gap in this case becomes 4 as shown in the enlarged view on the right side of FIG. It becomes a model surrounded by individual cement particles. Radius of the inscribed circle, i.e. the void diameter, and the radius of the cement particles and r C, the 0.414r C. Next, when the coal ash was mixed 244kg / m 3 in outer percentage (water powder ratio W / P = 35%), since the fine aggregate amount by the volume fraction is decreased, corresponding to one fine aggregate The space is relatively large. Filling this space is cement and coal ash particles. When the total volume of the powder increased, the particle arrangement became denser, and when the particle diameters of cement and coal ash were approximately the same, the void was surrounded by three powder particles as shown in the enlarged view of Fig. 16 (b). Must be done. Therefore, the gap radius is 0.15
5 r C The characteristic of this model is that the total amount of voids is equal to the unit water amount, and the unit water amount is constant in the coal ash extra-split mix, so that the total pore volume of both mixes is equal. In other words, in concrete in which coal ash is externally mixed, the total void volume in the same volume is the same, but the number of particles constituting the voids per volume is different. The larger the body size, the smaller it becomes. This difference is established immediately after mixing. This means that regarding the strength development, the size of the void filled with the hydration product of the cement is small immediately after kneading, and therefore, it is easy to form a dense hardened body structure from the initial age. As a result, the strength of coal ash split mixed concrete increases from the initial age compared to the strength of Portland cement alone concrete.

【0054】実証実験における使用材料を下表10に示
す。セメントは、JIS R 5210(ポルトランドセメント)
に規定する普通ポルトランドセメントを、細骨材は、壱
岐産海砂を使用した。石炭灰(FA)は、比表面積が100
0、2700、4000、7000 cm2/gの4種類を用いた。また、
比較のため、比表面積が1200cm2/g の石粉(GP)を使用
した。
Table 10 below shows the materials used in the demonstration experiment. Cement is JIS R 5210 (Portland cement)
The normal portland cement specified in, and the fine aggregate used sea sand from Iki. Coal ash (FA) has a specific surface area of 100
Four types of 0, 2700, 4000, and 7000 cm 2 / g were used. Also,
For comparison, a stone powder (GP) having a specific surface area of 1200 cm 2 / g was used.

【表10】 [Table 10]

【0055】実証実験における調合が、下表11に示さ
れている。
The formulations in the demonstration experiments are shown in Table 11 below.

【表11】 実証実験では、単位水量を185kg/m3、水セメント比65%
(単位セメント量=285kg/m3)を一定とし、単位石炭灰
量を、0 、85、126 及び332kg/m3と変化させ、水粉体比
W/Pを変化させた。なお、粗骨材は、コンクリートの調
合から除かれている。なお、各粉末とも体積比を一定と
した。また、いずれの調合においても高性能AE減水剤は
使用していない。
[Table 11] In the demonstration experiment, the unit water volume was 185 kg / m 3 and the water cement ratio was 65%
(Unit cement content = 285 kg / m3) and a constant, a unit of coal ash amount, 0, is changed from 85,126 and 332kg / m 3, water powder ratio
W / P was changed. Coarse aggregate is excluded from the mix of concrete. The volume ratio of each powder was constant. No high-performance AE water reducing agent was used in any of the formulations.

【0056】試験体はJIS R 5201(セメントの物理試験
方法)に従い、寸法40×40×160mmの型枠に成型後、20
℃、90%R.H.の環境下で1 日間湿空養生を行い、脱型し
て所定材齢(1,3,7,28日)まで水中養生を行った。各材
齢ごとに供試体の内部から試料を採取し、試料を直径2
〜3mm の粒状に粉砕して、アセトンで水和を停止させ、
1日真空乾燥した後、水銀圧入式ポロシメータを用い
て、細孔半径6.0 〜90432nm の範囲で細孔径分布を測定
して、細孔容積を求めた。なお強度試験はJIS R5201
(セメントの物理試験方法)に従って行った。
According to JIS R 5201 (physical test method for cement), the test piece was molded into a mold having dimensions of 40 × 40 × 160 mm,
The specimens were subjected to wet-air curing in an environment of 90 ° C. and 90% RH for 1 day, removed from the mold, and cured in water until a predetermined age (1, 3, 7, 28 days). A sample is taken from the inside of the specimen at each age, and the sample is
Grind into ~ 3mm granules, stop hydration with acetone,
After vacuum drying for one day, the pore volume distribution was measured using a mercury intrusion porosimeter with a pore radius ranging from 6.0 to 90432 nm to determine the pore volume. The strength test is JIS R5201
(Cement physical test method).

【0057】図17に、設定した種々の調合について水銀
圧入式ポロシメータで測定した総細孔量の測定結果を、
材齢1,3,7 日の場合について示す。いずれの材齢におい
ても、単位石炭灰量の違いと無関係に、総細孔量はほぼ
同程度となっている。このことは、石炭灰外割調合では
単位セメント量と単位水量を一定として細骨材の一部を
石炭灰で置換する形となるため、単位石炭灰量が変化し
ても細孔の総量が一定となることを示しており、先に示
したモデルでの検討結果と一致する。なお、図17には、
石炭灰の比表面積が異なる場合や、粉体として石粉を用
いた場合の結果も併記しているが、いずれの場合も水粉
体比が一定であれば総細孔量は同程度であることがわか
る。
FIG. 17 shows the results of the measurement of the total pore volume measured by the mercury intrusion porosimeter for the various formulations that were set.
The case of 1,3,7 days of age is shown. Regardless of the age, the total pore volume is almost the same regardless of the unit coal ash content. This means that in the coal ash splitting, the unit cement and unit water are constant, and a part of the fine aggregate is replaced with coal ash. It shows that it is constant, which is consistent with the results of the study using the model shown earlier. In FIG. 17,
The results for the case where the specific surface area of coal ash is different and the case where stone powder is used as the powder are also described.In all cases, the total pore volume is almost the same if the water powder ratio is constant. I understand.

【0058】図18に、各調合における細孔径分布を、一
例として材齢3 日の場合について示す。図より明らかな
ように、単位粉体量が大きくなるとともに細孔径の分布
がより小さい側に移行していることがわかる。この傾向
は他の材齢においても同様であった。この時期には石炭
灰のポゾラン反応はほとんど進行しないことを考慮する
と、空隙の緻密化は、先に述べたように、粉体量が大き
くなることによって空間を埋める粒子の個数が多くなる
ために、コンクリート内部の空隙径が練り混ぜ直後から
小さいことに起因すると判断し得る。従って、空隙を埋
めるセメント水和物の量が同じであっても、単位粉体量
の増大につれて、同じ材齢における組織構造がより緻密
になることは明らかである。図19に単位粉体量と50nm以
上の空隙量との関係を示す。図より明らかなように、単
位粉体量が大きくなるにしたがって50nm以上の径の空隙
量が小さくなる傾向がみられる。
FIG. 18 shows, as an example, the pore size distribution in each formulation for the case of a material age of 3 days. As is clear from the figure, it can be seen that as the unit powder amount increases, the pore size distribution shifts to a smaller side. This tendency was the same at other ages. Considering that the pozzolanic reaction of coal ash hardly progresses at this time, the densification of the voids is, as described above, because the number of particles filling the space increases due to the increase in the amount of powder. It can be determined that the pore diameter inside the concrete is small immediately after mixing. Therefore, even if the amount of cement hydrate that fills the voids is the same, it is clear that as the unit powder amount increases, the microstructure at the same age becomes more dense. FIG. 19 shows the relationship between the unit powder amount and the void amount of 50 nm or more. As is clear from the figure, there is a tendency that the amount of voids having a diameter of 50 nm or more decreases as the unit powder amount increases.

【0059】図20に、各調合、ならびに各材齢における
圧縮強度と単位粉体量の関係を示す。先の図11と同様、
単位粉体量が大きくなるにしたがって初期材齢から圧縮
強度が大きくなっている。図21に細孔量と圧縮強度の関
係を示す。種々の細孔径において強度との相関を検討し
た結果、圧縮強度は、50nm以上の空隙量と最も高い相関
を示しており、50nm以上の空隙量の低減は、圧縮強度の
増大をもたらした。図19に示すように、石炭灰(FA)を外
割で混合することにより、ポルトランドセメント単味の
場合と比較して50nm以上の空隙量が材齢初期から減少す
るため、石炭灰外割コンクリートは、ポゾラン反応のほ
とんど進行しない初期材齢から高い強度を発現すること
が確認された。このことは、図20、図21に併記している
ように、反応性を有さない砕石粉(GP)を用いた場合でも
同様であり、粉体を外割混合したコンクリートの強度発
現は、これらの粉体の空隙形成特性に依存し、粉体の反
応性とは無関係であることが明らかである。また、本方
法で示した強度発現メカニズムは、有効利用が望まれる
石炭灰以外の粉体においても適用できることが明らかで
ある。
FIG. 20 shows the relationship between the compressive strength and the amount of unit powder for each formulation and each material age. As in the previous Figure 11,
As the unit powder amount increases, the compressive strength increases from the initial age. FIG. 21 shows the relationship between the amount of pores and the compressive strength. As a result of examining the correlation with the strength at various pore diameters, the compressive strength showed the highest correlation with the void amount of 50 nm or more, and the reduction of the void amount of 50 nm or more resulted in an increase in the compressive strength. As shown in FIG. 19, by mixing the coal ash (FA) by the outside ratio, the void volume of 50 nm or more is reduced from the early age of the portland cement compared to the case of Portland cement alone, so the coal ash outside concrete Was found to develop high strength from the initial age when the pozzolanic reaction hardly progressed. This is also true when using non-reactive crushed stone powder (GP) as shown in FIGS. Obviously, it depends on the void-forming properties of these powders and is independent of the reactivity of the powders. In addition, it is clear that the strength expression mechanism shown in this method can be applied to powders other than coal ash for which effective use is desired.

【0060】(3) 目標とする耐中性化性状を得るための
調合方法 中性化速度係数は、硬化体の水酸化カルシウム量と透気
係数から下式(14)のように表すことができる。
(3) Formulation Method for Obtaining Targeted Neutralization Resistance Properties The neutralization rate coefficient can be expressed by the following formula (14) from the amount of calcium hydroxide and the air permeability coefficient of the cured product. it can.

【数14】 [Equation 14]

【0061】また、水酸化カルシウム量Q および透気係
数K は、それぞれ式(15)および式(16)で表すことができ
る。
The calcium hydroxide amount Q and the air permeability coefficient K can be expressed by the following equations (15) and (16), respectively.

【数15】 (Equation 15)

【数16】 (Equation 16)

【0062】次に、これらを上式(14)に代入すると、中
性化速度式は単位石炭灰量の関数として下式(17)のよう
に表される。
Next, when these are substituted into the above equation (14), the neutralization rate equation is expressed as the following equation (17) as a function of the unit coal ash amount.

【数17】 [Equation 17]

【0063】圧縮強度と同じ材料、調合の試験体を作成
し、温度20℃、相対湿度60%、炭酸ガス濃度5 %の環境
下で促進中性化試験を行った。試験体は材齢91日で脱型
後、20℃、相対湿度60%の恒温恒湿室で1 週間の乾燥を
行っている。中性化深さの測定はフェノールフタレイン
1 %溶液を割裂面に噴霧した後、呈色しない部分をノギ
スで測定し、その平均値を中性化深さとした。
Specimens of the same material and composition as the compressive strength were prepared and subjected to an accelerated neutralization test in an environment at a temperature of 20 ° C., a relative humidity of 60% and a carbon dioxide gas concentration of 5%. The specimens were removed from the mold at 91 days of age, and then dried for one week in a constant temperature and humidity room at 20 ° C and a relative humidity of 60%. Measurement of neutralization depth is phenolphthalein
After spraying a 1% solution on the split surface, the portion that did not develop color was measured with a vernier caliper, and the average was taken as the neutralization depth.

【0064】図22に中性化速度係数と単位石炭灰量の関
係を示す。なお、中性化速度係数は各試験材齢における
実験結果を√t 則により近似して求めたものである。水
セメント比90%では、他の水セメント比(65、50、40%)
と比較して著しく中性化速度が大きくなっている。しか
しながら、いずれの水セメント比においても、石炭灰の
使用量が大きくなるに伴って中性化速度係数が小さくな
っていることから、水セメント比に関わらず石炭灰の大
量使用は、コンクリートの中性化を抑制する上で有効で
あることが明らかである。また、図中の実線は、実測値
に式(17)を近似した結果であるが、いずれの場合にあっ
ても、実測値の傾向をよく示している。ここで、式(17)
における実験定数αc , γc1およびγc2の値は、それぞ
れ単位セメント量の関数として、図23に示す実測値との
整合により、それぞれ下式(18)〜(20)のように表すこと
ができる。
FIG. 22 shows the relationship between the neutralization rate coefficient and the unit coal ash amount. The neutralization rate coefficient was obtained by approximating the experimental result at each test material age by the Δt law. 90% water cement ratio, other water cement ratio (65, 50, 40%)
The rate of neutralization is significantly higher than that of. However, at all water-cement ratios, the neutralization rate coefficient decreases as the amount of coal ash used increases. It is clear that it is effective in suppressing hydration. Further, the solid line in the figure is a result obtained by approximating the equation (17) to the actually measured value, and in any case, the tendency of the actually measured value is well shown. Where equation (17)
The values of the experimental constants α c , γ c1, and γ c2 can be expressed as the following equations (18) to (20), respectively, as a function of the unit cement amount, by matching with the actually measured values shown in FIG. 23. it can.

【数18】 (Equation 18)

【数19】 [Equation 19]

【数20】 (Equation 20)

【0065】これらの結果をまとめると、式(17)は、以
下の式(21)で表される。
To summarize these results, equation (17) is represented by the following equation (21).

【数21】 以上より、中性化速度に関する等ポテンシャルラインを
表す単位石炭灰量と単位セメント量の関係式が得られ、
式(22)で表される。
(Equation 21) From the above, a relational expression of the unit coal ash amount and the unit cement amount representing the equipotential line regarding the neutralization rate is obtained,
It is represented by equation (22).

【数22】 (Equation 22)

【0066】図24には、式(22)から算出される中性化速
度に関する等ポテンシャルラインが示されている。圧縮
強度と同様、等ポテンシャルラインは式(22)中の中性化
速度係数Aを一定としたときの単位セメント量C と単位
石炭灰量F の関係として算定される。中性化速度に関し
ても圧縮強度と同様に、内割調合を示す斜めの矢印で
は、置換率の増大に伴い普通ポルトランドセメント単味
と比較して低下する場合と、逆に向上する場合とがみら
れる。ただし、ポテンシャルラインはある置換率を超え
ると横軸に対して垂直になることから、内割調合では普
通ポルトランドセメント単味と比較して急激に中性化抵
抗性が低下することがわかる。一方、外割調合を示す縦
の矢印は、単位セメント量に関わらず単位石炭灰量の増
加に伴って常にポテンシャルの高い方に向かっているこ
とから、外割調合の利点が確認される。また単位セメン
ト量が200kg/m3のように少ない場合においても、石炭灰
を使用することで性能が向上することがわかる。
FIG. 24 shows an equipotential line for the neutralization rate calculated from equation (22). Similarly to the compressive strength, the equipotential line is calculated as the relationship between the unit cement amount C and the unit coal ash amount F when the neutralization rate coefficient A in the equation (22) is fixed. Similarly to the compressive strength, the diagonal arrows indicating the internal proportions show that the neutralization rate is lower than that of ordinary Portland cement as the replacement rate increases, and that it increases in the opposite direction. Can be However, since the potential line becomes perpendicular to the horizontal axis when the substitution rate exceeds a certain substitution rate, it can be seen that the neutralization resistance is sharply reduced in the internal proportioning as compared with plain Portland cement alone. On the other hand, the vertical arrow indicating the outer ratio is always higher toward the higher potential with the increase of the unit coal ash amount regardless of the unit cement amount, so that the advantage of the outer ratio is confirmed. In addition, even when the unit cement amount is as small as 200 kg / m 3 , it can be seen that the performance is improved by using coal ash.

【0067】以上の結果より、石炭灰を外割混合するコ
ンクリートはベースとなるポルトランドセメント単味の
コンクリートよりも、任意の材齢、調合において、常に
圧縮強度および耐中性化性状が向上し、また、これらの
物性、ならびにフレッシュ性状を計画調合段階で予測可
能となった。
From the above results, the concrete in which coal ash is externally mixed is always improved in compressive strength and neutralization resistance at any age and mix, as compared to the base Portland cement plain concrete. In addition, these properties, as well as fresh properties, became predictable at the planning and formulation stage.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上説明した如く、本発明の上記構成に
よれば、、コンクリート原料としての石炭灰の大量且つ
有効な利用を可能にする石炭灰コンクリート及びその配
合方法を提供することができる。
As described above, according to the above-described structure of the present invention, it is possible to provide coal ash concrete and a compounding method thereof, which enable large-scale and effective utilization of coal ash as a raw material for concrete.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】石炭灰の内割調合と外割調合との関係及び相違
を示す線図である。
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a relationship and a difference between an inner split proportion and an outer split proportion of coal ash.

【図2】石炭灰外割コンクリートをにおける各構成材料
の使用量の関係を示す線図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between usage amounts of respective constituent materials in coal ash outer concrete.

【図3】水粉体比の下限値と単位石炭灰量の上限値との
関係を示す線図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a lower limit value of a water powder ratio and an upper limit value of a unit coal ash amount.

【図4】理論上の間隙比の最小値を与える理論最密組成
と理論最密間隙比の関係を概念的に示す線図である。
FIG. 4 is a diagram conceptually showing a relationship between a theoretical close-packed composition and a theoretical close-packed ratio that gives a minimum value of a theoretical gap ratio.

【図5】空隙率測定試験の試験方法を示す測定器具の概
略正面図である。
FIG. 5 is a schematic front view of a measuring instrument showing a test method of a porosity measurement test.

【図6】石炭灰の細粉と粗粉の混合割合を変化させた場
合にみられる組成とフロー値との関係を示すとともに、
組成と間隙比との関係を示す線図である。
FIG. 6 shows the relationship between the composition and the flow value observed when the mixing ratio of fine powder and coarse powder of coal ash is changed,
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a composition and a gap ratio.

【図7】間隙比の極大値と、フロー値の極大値との対応
関係を示す線図である。
FIG. 7 is a diagram showing the correspondence between the maximum value of the gap ratio and the maximum value of the flow value.

【図8】スランプ18cmを目標として混練したコンクリー
トにおける単位石炭灰量及び高性能AE減水剤添加量の
関係を示す線図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a unit coal ash amount and a high-performance AE water reducing agent addition amount in concrete kneaded with a slump of 18 cm as a target.

【図9】高性能AE減水剤添加量に対する粉末度の影響
を示す線図である。
FIG. 9 is a graph showing the effect of fineness on the amount of a high-performance AE water reducing agent added.

【図10】各構成材料の使用量と、フレッシュコンクリ
ートの性状との関係を示す線図である。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the amount of each constituent material used and the properties of fresh concrete.

【図11】圧縮強度と単位石炭灰量との関係を示す線図
である。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between compressive strength and unit coal ash amount.

【図12】実験定数、単位セメント量、水セメント比の
関係を示す線図である。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship among an experimental constant, a unit cement amount, and a water cement ratio.

【図13】材齢7日の圧縮強度に関する等ポンシャルラ
インを示す線図である。
FIG. 13 is a diagram showing an isoponcial line relating to compressive strength of 7-year-old material.

【図14】材齢28日の圧縮強度に関する等ポンシャル
ラインを示す線図である。
FIG. 14 is a diagram showing an isoponical line relating to compressive strength of a 28-year-old material.

【図15】材齢91日の圧縮強度に関する等ポンシャル
ラインを示す線図である。
FIG. 15 is a diagram showing an isoponical line relating to compressive strength of a 91-year-old material.

【図16】ポルトランドセメント単味のコンクリート
と、石炭灰を外割混合したコンクリートとに関する空隙
構造モデルを示す概念図である。
FIG. 16 is a conceptual diagram showing a void structure model for portland cement-only concrete and concrete obtained by mixing coal ash in an outer portion.

【図17】石炭灰外割混合が総細孔量に及ぼす影響を示
す線図である。
FIG. 17 is a diagram showing the effect of coal ash outer mixing on the total pore volume.

【図18】石炭灰外割混合が細孔径分布に及ぼす影響を
示す線図である。
FIG. 18 is a graph showing the effect of coal ash outer mixing on the pore size distribution.

【図19】単位粉体量と50nm以上の空隙量との関係を示
す線図である。
FIG. 19 is a diagram showing a relationship between a unit powder amount and a void amount of 50 nm or more.

【図20】石炭灰外割混合がコンクリートの圧縮強度に
及ぼす影響を示す線図である。
FIG. 20 is a diagram showing the effect of coal ash outer mixing on the compressive strength of concrete.

【図21】50nm以上の細孔量とコンクリート圧縮強度と
の関係を示す線図である。
FIG. 21 is a graph showing the relationship between the amount of pores of 50 nm or more and the compressive strength of concrete.

【図22】中性化速度係数と単位石炭灰量との関係を示
す線図である。
FIG. 22 is a diagram showing a relationship between a neutralization rate coefficient and a unit coal ash amount.

【図23】実験定数と単位セメント量との関係を示す線
図である。
FIG. 23 is a diagram showing a relationship between an experimental constant and a unit cement amount.

【図24】中性化速度に関する等ポテンシャルラインを
示す線図である。
FIG. 24 is a diagram showing equipotential lines relating to a neutralization rate.

フロントページの続き (72)発明者 小山 智幸 福岡県福岡市東区御島崎1−40−809 Fターム(参考) 4G012 PA26 PA27 PC11 Continuation of the front page (72) Inventor Tomoyuki Koyama 1-40-809 Mishimazaki, Higashi-ku, Fukuoka, Fukuoka F-term (reference) 4G012 PA26 PA27 PC11

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セメント、水、骨材及び石炭灰を混合す
る石炭灰コンクリートの調合方法において、単位セメン
ト量を決定し、該単位セメント量に対して、石炭灰を外
割調合により配合し、石炭灰量に相当する質量の細骨材
の配合量を減量することを特徴とする石炭灰コンクリー
トの調合方法。
Claims: 1. A method for preparing coal ash concrete in which cement, water, aggregate and coal ash are mixed, a unit cement amount is determined, and coal ash is blended with the unit cement amount by an external mixing, A method for preparing coal ash concrete, comprising reducing the amount of fine aggregate having a mass corresponding to the amount of coal ash.
【請求項2】 セメント、水、骨材及び石炭灰を混合す
る石炭灰コンクリートの調合方法において、コンクリー
トの目標強度に基づいて単位セメント量及び水セメント
比を決定し、単位セメント量及び単位水量のセメント及
び水に対して混合すべき石炭灰及び骨材の量を決定し、
石炭灰の配合量により、コンクリートのフレッシュ性
状、強度及び中性化速度を調整することを特徴とする石
炭灰コンクリートの調合方法。
2. A method for preparing coal ash concrete in which cement, water, aggregate and coal ash are mixed, wherein a unit cement amount and a water cement ratio are determined based on a target strength of concrete, and the unit cement amount and the unit water amount are determined. Determine the amount of coal ash and aggregate to be mixed with cement and water,
A method for preparing coal ash concrete, comprising adjusting the fresh properties, strength, and neutralization rate of concrete according to the blending amount of coal ash.
【請求項3】 コンクリートの流動性が最適となる配合
を調合材料の間隙比より求めることを特徴とする請求項
1又は2に記載の石炭灰コンクリートの調合方法。
3. The method for preparing coal ash concrete according to claim 1, wherein a composition at which the fluidity of the concrete is optimized is determined from a gap ratio of the prepared material.
【請求項4】 調合すべき材料の固有の間隙比より理論
最密間隙比及び理論最密組成を求め、流動性が最適とな
る配合を理論最密間隙比及び理論最密組成に基づいて決
定することを特徴とする請求項1又は2に記載の石炭灰
コンクリートの調合方法。
4. A theoretical closest gap ratio and a theoretical closest composition are determined from a specific gap ratio of a material to be prepared, and a composition at which fluidity is optimal is determined based on the theoretical closest gap ratio and the theoretical closest composition. The method for blending coal ash concrete according to claim 1 or 2, wherein the coal ash concrete is blended.
【請求項5】 石炭灰の粗粉及び細粉の混合割合の設定
により、コンクリートの流動性を調節することを特徴と
する請求項3又は4に記載の石炭灰コンクリートの調合
方法。
5. The method for blending coal ash concrete according to claim 3, wherein the fluidity of the concrete is adjusted by setting the mixing ratio of coarse powder and fine powder of coal ash.
【請求項6】 コンクリートの圧縮強度は、セメント単
味の場合に得られる圧縮強度に対して、石炭灰混合によ
る強度増大値を加算することにより求められ、該強度増
大値は、単位石炭灰量及びコンクリート材齢の関数とし
て定義されることを特徴とする請求項1乃至6に記載の
石炭灰コンクリートの調合方法。
6. The compressive strength of concrete is determined by adding a strength increase value due to coal ash mixing to a compressive strength obtained in the case of plain cement, and the strength increase value is calculated based on a unit coal ash amount. 7. A method for preparing coal ash concrete according to claim 1, wherein the method is defined as a function of the concrete age.
【請求項7】 調合後のコンクリートの空隙量を求め、
コンクリートの圧縮強度を設定する因子として前記空隙
量を用いることを特徴とする請求項1、2又は6に記載
の石炭灰コンクリートの調合方法。
7. The amount of voids in the mixed concrete is determined,
The method according to claim 1, 2 or 6, wherein the void amount is used as a factor for setting the compressive strength of the concrete.
【請求項8】 50nm以上の空隙径の空隙量を求め、該空
隙量の増大に相応して、コンクリートの圧縮強度を低下
させることを特徴とする請求項6に記載の石炭灰コンク
リートの調合方法。
8. The method for preparing coal ash concrete according to claim 6, wherein a void amount having a void diameter of 50 nm or more is determined, and the compressive strength of the concrete is reduced in accordance with the increase in the void amount. .
【請求項9】 単位石炭灰量の増大に相応して、コンク
リートの中性化速度係数を低減することを特徴とする請
求項1乃至8に記載の石炭灰コンクリートの調合方法。
9. The method for preparing coal ash concrete according to claim 1, wherein the carbonation rate coefficient of the concrete is reduced in accordance with an increase in the unit coal ash amount.
【請求項10】 請求項1乃至9のいずれか1項に記載
の調合方法により調合された石炭灰コンクリート。
10. A coal ash concrete prepared by the preparation method according to any one of claims 1 to 9.
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