JP2003335565A - 高性能コンクリート - Google Patents

高性能コンクリート

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JP2003335565A
JP2003335565A JP2002140753A JP2002140753A JP2003335565A JP 2003335565 A JP2003335565 A JP 2003335565A JP 2002140753 A JP2002140753 A JP 2002140753A JP 2002140753 A JP2002140753 A JP 2002140753A JP 2003335565 A JP2003335565 A JP 2003335565A
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JP
Japan
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cement
shrinkage
binder
water
reducing agent
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JP2002140753A
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Mitsuru Tanimura
充 谷村
Hikoji Hyodo
彦次 兵頭
Yuji Mitani
裕二 三谷
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Taiheiyo Cement Corp
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Taiheiyo Cement Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 90N/mm2以上の圧縮強度を発現し、かつ自己
収縮を小さくすることができる高性能コンクリートを提
供する。 【解決手段】 セメントと超微粉と膨張性混和材を含む
結合材、減水剤、細骨材、粗骨材、水を含む配合物の硬
化体であり、圧縮強度が90N/mm2以上である高性能コン
クリート。結合材中のセメントと超微粉と膨張性混和材
の割合は、セメント100重量部に対して、超微粉5〜50重
量部、膨張性混和材3〜10重量部であることが好まし
い。さらに、配合物に収縮低減剤を添加することによ
り、自己収縮をより小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、90N/mm2以上の圧
縮強度を発現し、かつ、自己収縮が小さい高性能コンク
リートに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、土地のより一層の有効利用の観点
から、建築物の超高層化ないしは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
模な建築物を実現するために、従来より、90N/mm2以上
の圧縮強度を発現するような超高強度コンクリートの開
発が行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、超高強度コンク
リートを調製するために、普通ポルトランドセメントと
シリカフュームを組み合わせた結合材を使用して、単位
結合材量を増大(例えば、600〜800kg/m3)し、減水剤
(高性能減水剤や高性能AE減水剤等)を使用して、水
/結合材比を大幅に減少する(例えば、30重量%以下)
ことが行われている。このようにして調製したコンクリ
ートでは、超高強度(90〜130N/mm2)を発現させること
はできるのではあるが、一方で、結合材量が非常に多
く、また、水/結合材比が非常に小さいので、自己収縮
が大きくなるという課題がある。このような自己収縮が
大きいコンクリートでは、例えば、RC部材に用いたと
き、鉄筋の拘束により部材下縁部に大きな引張応力が発
生し、力学的に弊害を起こす可能性が指摘されている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するために鋭意研究した結果、セメントと超微粉
と膨張性混和材を組み合わせた結合材を使用した高性能
コンクリートであれば、90N/mm2以上の圧縮強度であっ
ても、自己収縮を小さくすることができることを見いだ
し、本発明を完成させたものである。即ち、本発明は、
セメントと超微粉と膨張性混和材を含む結合材、減水
剤、細骨材、粗骨材及び水を含む配合物の硬化体であ
り、圧縮強度が90N/mm2以上である高性能コンクリート
である(請求項1)。そして本発明においては、配合物
に、収縮低減剤を含むことが好ましいものである(請求
項2)
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明で使用する結合材は、セメントと超微粉と
膨張性混和材を含むものである。セメントとしては、普
通・早強・中庸熱・低熱ポルトランドセメント等の各種
ポルトランドセメント、高炉セメント・フライアッシュ
セメント等の各種混合セメントや、都市ゴミ焼却灰・下
水汚泥焼却灰等の廃棄物を原料として利用したセメント
(エコセメント)等が挙げられる。なお、本発明におい
てセメントは、高性能コンクリートの自己収縮の低減等
から、低熱ポルトランドセメントを使用することが好ま
しい。超微粉としては、平均粒径が1.0μm以下、好ま
しくは0.5μm以下のシリカフューム、シリカダスト等
が挙げられる。超微粉の平均粒径が1.0μmを越える
と、配合物の作業性が低下するので好ましくない。膨張
性混和材としては、カルシウムサルホアルミネート系膨
張材、石灰系膨張材等が挙げられる。膨張性混和材の粉
末度は、ブレーン比表面積で2000cm2/g以上が好まし
い。膨張性混和材のブレーン比表面積が2000cm2/g未満
では、自己収縮を小さくする効果が小さくなる。膨張性
混和材の粉末度は、コストや、配合物の作業性、高性能
コンクリートの自己収縮低減の観点から、3000〜8000cm
2/gがより好ましい。
【0006】結合材中のセメントと超微粉と膨張性混和
材の割合は、セメント100重量部に対して、超微粉5〜50
重量部、膨張性混和材3〜10重量部が好ましい。セメン
トと超微粉と膨張性混和材の割合が前記範囲であれば、
90N/mm2以上の圧縮強度を発現し、かつ、自己収縮が小
さい高性能コンクリートを調製することができる。ま
た、配合物の作業性も良好となる。結合材中の超微粉量
がセメント100重量部に対して5重量部未満では、配合物
の作業性が低下するので好ましくない。超微粉量が50重
量部を越えると、配合物の作業性を確保するために単位
水量が増大し90N/mm2以上の圧縮強度を発現させること
が困難となるうえ、自己収縮も大きくなるので好ましく
ない。結合材中の膨張性混和材量がセメント100重量部
に対して3重量部未満では、自己収縮が大きくなるので
好ましくない。膨張性混和材量が10重量部を越えると、
90N/mm2以上の圧縮強度を発現させることが困難となる
ので好ましくない。本発明においては、配合物の作業性
や高性能コンクリートの強度発現性、さらには自己収縮
低減の観点から、結合材中のセメントと超微粉と膨張性
混和材の割合は、セメント100重量部に対して、超微粉8
〜25重量部、膨張性混和材4〜8重量部であることがより
好ましい。なお、本発明においては、配合物の作業性等
を向上するために、結合材に平均粒径が5〜15μmの無
機粉末を添加することは差し支えない。該無機粉末とし
ては、珪石粉末、石灰石粉末等が挙げられる。該無機粉
末の添加量は、セメント100重量部に対して、50重量部
以下が好ましい。
【0007】結合材以外の材料を説明する。細骨材とし
ては、川砂、陸砂、海砂、砕砂又は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、砕石又はこれらの混合物を使用することが
できる。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減水剤、A
E減水剤、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。本発明では、減水効果の大きい高性能
AE減水剤を使用することが好ましい。水は、水道水等
を使用することができる。
【0008】本発明の高性能コンクリートにおいては、
単位結合材量は600〜850kg/m3、水/結合材比が17〜30
重量%、減水剤(固形分換算)/結合材比が0.1〜2.0重
量%、単位粗骨材絶対容積が0.27〜0.36m3/m3で、残部
が細骨材であることが好ましい。前記条件の高性能コン
クリートであれば、90〜130N/mm2の超高強度を発現させ
ることができ、かつ、自己収縮を小さくすることもでき
る。また、配合物のスランプフローを40〜80cmにするこ
とができ、施工の省力化、施工欠陥の解消等を図ること
ができる。なお、本発明において、配合物は、より一層
の施工の省力化、施工欠陥の解消等の観点から50〜70cm
であることがより好ましい。
【0009】結合材量が600kg/m3未満では、90N/mm2
上の圧縮強度を発現させることが困難になり好ましくな
い。結合材量が850kg/m3を超えると、自己収縮を小さく
することが困難になり好ましくない。水/結合材比が17
重量%未満では、混練が困難になるうえ、配合物のスラ
ンプフローを40〜80cmにすることも困難となるので好ま
しくない。水/結合材比が30重量%を超えると、90N/mm
2以上の圧縮強度を発現させることが困難になるので好
ましくない。減水剤(固形分換算)/結合材比が0.1重
量%未満では、混練が困難になるうえ、配合物のスラン
プフローを40〜80cmにすることも困難となるので好まし
くない。減水剤(固形分換算)/結合材比が2.0重量%
を超えても、配合物の作業性等はそれほど向上せず、コ
ストが高くなるので好ましくない。単位粗骨材絶対容積
が0.27〜0.36m3/m3以外では、配合物のスランプフロー
を40〜80cmにすることが困難となるので好ましくない。
【0010】本発明において、配合物の調製方法(混練
方法)は、特に限定するものではなく、予めセメントと
超微粉と膨張性混和材を混合しておき、該混合物、細骨
材、粗骨材、減水剤、水をミキサに投入して混練して配
合物を調製しても良いし、セメント、超微粉、膨張性混
和材、細骨材、粗骨材、減水剤、水をミキサに投入して
混練して配合物を調製しても良い。なお、ミキサは慣用
のミキサを使用すれば良い。また、養生方法も特に限定
するものではなく、気中養生、水中養生、蒸気養生など
を行えば良い。
【0011】本発明においては、上記配合物に収縮低減
剤を添加することは、高性能コンクリートの自己収縮を
より低減できるので好ましいことである。収縮低減剤
は、水に溶解してその表面張力を低下する作用を持つも
のであり、本発明においては、化学式;RO(AO)n
Hで示される低級アルコールのアルキレンオキサイド付
加物等が挙げられる。ここで、式中のRは、炭素数4〜
6のアルキル基である。このような基としては、n−ブ
チル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチ
ル基、iso−ペンチル基、tert−ペンチル基等が挙げら
れる。また、式中のAは、炭素数2〜3のアルキレン基
であり、エチレン基及び/又はプロピレン基が挙げられ
る。さらに、式中のnは、1〜10の整数である。RO
(AO)nHで示される低級アルコールのアルキレンオ
キサイド付加物の中でも好ましいものは、n−ブチルア
ルコールのプロピレンオキサイド(付加モル数2)/エ
チレンオキサイド(付加モル数3)付加物であり、市販
品としては、太平洋マテリアル株式会社製「テトラガー
ドAS21」が挙げられる。収縮低減剤の添加量は、結合材
に対して2重量%以下であることが好ましく、0.2〜1.5
重量%であることがより好ましい。収縮低減剤の添加量
が結合材に対して2重量%を越えると、90N/mm2以上の圧
縮強度を発現させることが困難になるので好ましくな
い。なお、収縮低減剤は、混練水の一部と置換えて使用
することが好ましい。
【0012】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。 1.使用材料 以下に示す材料を使用した。 1)結合材 太平洋セメント(株)製普通ポルトランドセメント(以
下NCと略す)又は低熱ポルトランドセメント(以下L
Cと略す)、カルシウムサルホアルミネート系膨張材
(太平洋マテリアル(株)製「ジプカル」、以下EXと
略す)、シリカフューム(エルケムジャパン(株)製
「マイクロシリカ940U」、以下SFと略す)を用いて、
表1に示す配合割合の結合材を調製した。
【0013】
【表1】
【0014】結合材以外の材料として、以下に示す材料
を使用した。 2)高性能AE減水剤;レオビルドSP-8S((株)エヌ
エムビー製、固形分25%)3)細骨材;静岡県産陸砂
(表乾比重:2.60) 4)粗骨材;茨城県産砕石(表乾比重:2.64) 5)収縮低減剤;太平洋マテリアル(株)製「テトラガ
ードAS21」 6)水;水道水
【0015】2.コンクリートの配合及び混練 前記材料を使用して、表2に示す配合のコンクリートを
調製した。混練は、2軸強制練りミキサ(0.06m3)を用
いて、180秒間混練した。
【0016】
【表2】
【0017】3.評価 1)スランプフロー 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、拡がった配合物の最大直径の長さとその直角方向の
長さを測定して、平均値を算出し、スランプフロー値を
求めた。 2)作業性 土木学会規準「高流動コンクリートの充てん装置を用い
た間げき通過試験方法(案)(JSCE-F 511-1999)」に準
じて配合物の間げき通過性を評価し、障害R2を用いた
際の充てん高さが、300mm以上のものを『良好』とし、3
00mm未満のものを『悪い』とした。 3)圧縮強度 各配合物を、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。 4)自己収縮 (社)日本コンクリート工学協会「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)」に準じて測定した(材令28日)。な
お、測定は凝結の始発時間を基長とした。その結果を表
3に示す。
【0018】
【表3】
【0019】表3から、普通ポルトランドセメントを含
む結合材を用いた本発明の高性能コンクリート(実施例
1〜2)では、普通ポルトランドセメントを用いた比較
例1〜2のコンクリートに比べて自己収縮が小さかっ
た。また、低熱ポルトランドセメントを含む結合材を用
いた本発明の高性能コンクリート(実施例3〜8)で
は、低熱ポルトランドセメントを用いた比較例3、5、
6のコンクリートに比べて自己収縮が小さかった。ま
た、シリカフュームを使用しない比較例1、3、4、8
では、配合物の作業性が悪かった。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の高性能コ
ンクリートは、90N/mm2以上の圧縮強度を発現し、かつ
自己収縮が小さいものである。従って、本発明の高性能
コンクリートを用いて、例えば、RC部材を製造した場
合でも、力学的な弊害が生じる可能性は少ない。また、
本発明においては、配合物の作業性が良好であり、施工
の省力化や施工欠陥の解消等を図ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C04B 103:60 C04B 103:60 111:34 111:34 Fターム(参考) 4G012 MA00 MA01 MB33 PB03 PB04 PB12 PB36 PC01 PC03 PC09 PC11

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セメントと超微粉と膨張性混和材を含む
    結合材、減水剤、細骨材、粗骨材及び水を含む配合物の
    硬化体であり、圧縮強度が90N/mm2以上であることを特
    徴とする高性能コンクリート。
  2. 【請求項2】 配合物に、収縮低減剤を含む請求項1記
    載の高性能コンクリート。
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