JP2004002124A - High strength light-weight concrete excellent in freeze-thaw resistance, and its producing process - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は耐凍結融解抵抗性に優れた高強度軽量コンクリートおよびその製造方法に係り、軽量骨材を用いて軽量化を図ったコンクリートにおいて好ましい構造物の高耐久性およびトータルコストの低減を図った有利な施工性を確保し、またその適切な製造方法を提供しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
建築物や構築物においてコンクリートは不可欠な構造体であって、古くから各方面において種々に広く採用されているが、このようなコンクリートにあっては粗骨材と細骨材において強度を確保しようとすることが一般的技術方向である。
【０００３】
ところで前記のようなコンクリートにあっては得られる構造体において強度を確保するためには相当量の骨材を配合することが不可欠であって、このことは軽量コンクリートにおいても耐凍結融解抵抗性に優れた高強度を得しめることが有用であることは明らかであり、そうした軽量性と対凍結融解条件下での高強度性を共に具備したコンクリートを得ることについては従来から各方面で種々に研究がなされているが、未だにそれらの要求を共に満足せしめた製品は勿論その製造方法も確立されるに到っていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
即ちコンクリートの強度を確保するためには骨材を配合することが不可欠であり、また軽量性を得るには高度の多孔組織をもった骨材（特に粗骨材）を採用すべきこととなるが、このような軽量性を得るための高度の多孔組織は該コンクリートの強度性を損うのが一般的であって、そうした強度性と軽量性をともに満足させることは基本的に相反する不合理な要求とならざるを得ないことが一般である。
【０００５】
特に軽量コンクリートを得るための軽量骨材は吸水性の高いものとなり、そうした吸水性の高い軽量骨材を用いたコンクリートの場合には耐凍結融解抵抗性の如きが大きく低下することとならざるを得ない。また斯様な耐凍結融解抵抗性を向上させるためには絶乾状態の軽量骨材を用いることが考えられるが、そのような絶乾状態の軽量骨材を用いた場合には施工時において一般的に採用されるポンプ圧送により配合水分が骨材中に閉じ込められ、結果的に吸水率の高い軽量骨材を用いたことになり目的とするような高強度軽量コンクリートを得ることができない。
【０００６】
また例えば海上などにおけるプラント船などの浮上構造物や水上などにおける橋梁上部構造物などにおいては軽量性と共に強度性の何れもが高度に要求され、如何に軽量であっても強度の低いものは殆ど無価値であり、反対に強度が充分に高いものであったとしても重量の大きいものは全く利用価値を有していない。即ち軽量性と強度性が共に満足されることが要求されるものであって、斯うした要求が共に満足されることにより始めて上記のような用途に提供することが可能である。
【０００７】
なお上記のようなコンクリートを用いて得られる構造物の基礎部分や支持部分の如きもそれなりに高強度を必要とすることから高重量とならざるを得ず、必然的にこの基礎部分においても多量の資材と工数を必要とし、多額の費用を必要とする。従って近年においては軽量骨材を用いた高強度軽量コンクリートに対する必要性が高まっているが、その軽量化目的で採用される軽量骨材はその吸水性が高くなることから耐凍結融解抵抗性の如きが低下することとならざるを得ない。この耐凍結融解抵抗性を向上させるために絶乾状態の軽量骨材を用いることも行われるが、施工時におけるポンプ圧送により水分が骨材中に閉じ込められることとなり、結果的には吸水率の高い軽量骨材を用いたこととなって、好ましい結果を得難い不利がある。
【０００８】
更に上記のように粗骨材や細骨材を用いて強度を確保しようとする従来の一般的技術方向によるものは、その本体部分や基礎部分の如きの何れにおいても重量の大きいコンクリートに対しては大量の資材を必要とし多額の費用を必要とする。しかも得られるコンクリートの重量が大であるから成程強度が得られたとしても例えば構造物床板ないし基礎構造部に採用される部材などにおいてはそれら基礎部材が損傷した場合などにおける取替え工作を困難且つ煩雑化する。具体的には近年における車輛の大型化および交通量の増加などにより鋼橋の鉄筋コンクリート床板などの損傷が著しいことは一般的に知られている通りである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記したような従来のものにおける不利ないし課題を解消することについて研究を重ね創案されたものであって、軽量粗骨材の周面にシリカフューム含有水分層即ちスラリーシリカフュームを吸着させて目止めを形成し、シリカフュームを少なくとも該粗骨材の表面における多孔組織の目止めとなし、しかも上記したように造殻層の形成された軽量粗骨材の周面にスラリー状シリカフュームを形成し、次いでセメントをキャピラリー状とするための２次水とセメントを添加して混合成形するものであって以下の如くである。
【００１０】
（１）少なくとも粗骨材の周面においてスラリー状シリカフュームによる被覆層が形成されたものであって、細骨材とセメント系その他の凝結性混練物が配合されて混合成形されたことを特徴とする耐凍結融解抵抗性に優れた高強度軽量コンクリート。
【００１１】
（２）周面にスラリー状シリカフューム混練物による被覆層を形成した軽量粗骨材または細骨材に対しセメント系その他の凝結性混練物が添加され被覆成形されたことを特徴とする前記（１）項に記載の耐凍結融解抵抗性に優れた高強度軽量コンクリート。
【００１２】
（３）コンクリート成型体であって凍結融解サイクル回数が３００回を超えても相対動弾性係数が７０％以上であることを特徴とした前記（１）項または（２）項に記載の耐凍結融解抵抗性に優れた高強度軽量コンクリート。
【００１３】
（４）軽量粗骨材の周面にスラリー状シリカフューム層を附着形成し、このスラリー状シリカフューム層を形成した軽量骨材に対し１次水をセメントその他の凝結性成分の２５〜４０ｗｔ％とした１次混練をなし、次いで目的の流動成形性を得るための２次水を添加して混練した混練物を前記軽量骨材間に充填成形することを特徴とした耐凍結融解抵抗性に優れた高強度軽量コンクリートの製造方法。
【００１４】
（５）軽量粗骨材の表面にシリカフューム重量の１．２〜１．７倍とされた水量によるスラリー状シリカフュームの被覆層を形成することを特徴とした前記（４）項に記載の耐凍結融解抵抗性に優れた高強度軽量コンクリートの製造方法。
【００１５】
（６）混練前における含水率７％以下とされた軽量骨材を用いることを特徴とした前記（４）項または（５）項の何れか１つに記載の耐凍結融解抵抗性に優れた高強度軽量コンクリートの製造方法。
【００１６】
（７）混練前における含水率５％以下とされた軽量骨材を用いることを特徴とした前記（６）項に記載の耐凍結融解抵抗性に優れた高強度軽量コンクリートの製造方法。
【００１７】
（８）１次水量Ｗ１を次式によって求めることを特徴とした前記（４）〜（７）項の何れか１つに記載の耐凍結融解抵抗性に優れた高強度軽量コンクリートの製造方法。
【数２】
α＝セメントのキャピラリー状態に必要な水セメント比（％）
βＯＨ（Ｓ）＝細骨材の拘束水率（％）
βＯＨ（Ｇ）＝粗骨材の拘束水率（％）
Ｃ＝単位セメント量（ｋｇｆ／ｍ３）
Ｓ＝単位細骨材量（ｋｇｆ／ｍ３）
Ｇ＝単位粗骨材量（ｋｇｆ／ｍ３）
【００１８】
（９）人工軽量粗骨材および細骨材に対し１次水とシリカフュームを含有せしめてスラリー状態として混練すると共に表面水を均斉化し、次いでセメントを添加した１次練りを行ってから２次水と所要の混和剤を添加して２次練りを行うことを特徴とした前記（１）〜（８）の何れか１つに記載の耐凍結融解抵抗性に優れた高強度軽量コンクリートの製造方法。
【００１９】
【作用】
少なくとも粗骨材の周面においてスラリー状シリカフュームによる被覆層を形成したものに対し細骨材とセメント系その他の凝結性混練物が配合されて混合成形したことにより耐凍結融解抵抗性に優れた高強度軽量コンクリートが提供される。
【００２０】
周面にスラリー状シリカフューム混練物による被覆層を形成した軽量粗骨材または細骨材に対しセメント系その他の凝結性混練物が添加され被覆成形されたことによりシリカフューム混練物によって周面を被覆された軽量粗骨材または細骨材がセメント系その他の凝結性混練物により凝結一体化した高強度コンクリートを適切に製造せしめ、前記シリカフューム混練物による被覆層によって耐凍結融解抵抗性を適切に向上せしめる。
【００２１】
普通コンクリート成型体であって凍結融解サイクル回数が３００回を超えても相対動弾性係数が７０％以上であることにより凍結、融解が激しく繰返されるような寒冷地などにおける施工条件下においても好ましい耐用性（強度）を長期に亘って保持した高強度軽量コンクリートを提供せしめ、従来技術において求め得ない高度の耐凍結融解性をもった各種部体を得しめ、コンクリート構造物の軽量性と耐用性を確保せしめる。
【００２２】
軽量骨材の周面にスラリー状シリカフューム層を附着形成し、このスラリー状シリカフューム層を形成した軽量骨材に対し１次水をセメントその他の凝結性成分の２５〜４０ｗｔ％とした１次混練をなすことにより、上記のようなシリカフューム層を介して軽量骨材粒子相互を有効且つ適切に結着一体化した高強度軽量コンクリートを製造せしめる。
【００２３】
また上記に次いで目的の流動成形性を得るための２次水を添加して混練した混練物を前記軽量骨材間に充填成形することによって耐凍結融解抵抗性に優れた高強度軽量コンクリートを的確に製造し提供することを可能とする。
【００２４】
混練前における軽量骨材の含水率を７％以下とした動弾性係数７０％以上のような軽量骨材を用いることにより上記したようなスラリー状シリカフュームによる被覆層を利用した相対高強度レベルの骨材を準備し、該軽量骨材の周面にスラリー状シリカフューム層を附着形成したコンクリートの製造を的確に得しめる。
【００２５】
混練前における含水率をシリカフューム含有条件下で５％以下とされた軽量骨材を用いることによってスラリー状シリカフュームによる被覆層を利用し相対動弾性係数が９０％以上（少なくとも８５％以上）のような製品を安定して高レベルに製造せしめ得、性能良好な製品を的確に提供することができる。
【００２６】
上述したようにスラリー状シリカフュームを形成した軽量骨材に対する混練に当って１次水量Ｗ１をセメントのキャピラリー状態に必要な水セメント比と細骨材および粗骨材の拘束水率、単位セメント量、単位細骨材および単位粗骨材量に基いた特定計算式によって求めることにより与えられた配合組成条件下において的確な配合水量により合理的な高強度軽量コンクリートを得しめる。
【００２７】
人工軽量粗骨材および細骨材に対し１次水とシリカフュームを含有せしめてスラリー状態として混練すると共に表面水を均斉化し、次いでセメントを添加した１次練りを行ってから２次水と所要の混和剤を添加して２次練りを行うことによって目的とする耐凍結融解抵抗性に優れた高強度軽量コンクリートを的確に製造せしめる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
上記したような本発明によるものの具体的な実施態様について説明すると、近年において高強度軽量コンクリートに対する需要が高まっており、使用する軽量骨材の吸水性が高い場合においては耐融解抵抗性が低下する傾向となり、この耐凍結融解抵抗性を向上させるために絶乾状態の軽量骨材を用いることが考えられるが、施工時のポンプ圧送を受けることにより水分が骨材中に閉じ込められ、結果的に吸水率の高い軽量骨材を用いたことになってしまうことは前記した通りである。
【００２９】
そこで本発明においては連続した３段階（スリーステージ）練り法を採用して軽量粗骨材の周面に造殻層を形成し、即ち骨材の界面を改善するためシリカフュームをスラリー状として形成した目どめ効果を得しめるように１次水の適量を均一状に添加せしめてからシリカフュームを均等状に添加して均一状に添着せしめ、耐凍結融解性の高い高強度軽量コンクリートを形成せしめるものである。即ちこのようなシリカフュームの添着状態は図１、図２に示す如くであって粗骨材１または細骨材４における適度の加湿条件でシリカフューム３が添加付着せしめられることによってベース部材１または４の表面にシリカフュームの均一状被覆３が定着される。
【００３０】
本発明者等が具体的に採用したコンクリート材料は次の表１に示す如くであって、セメントとしては強度発現の早い早強ポルトランドセメントを採用し、粗骨材についてはコンクリートの使用目的を考慮して絶乾状態の人工軽量骨材（メサライト）を採用した。
【００３１】
【表１】
また本発明のような場合においては配合されるセメントを有効に分散させ、骨材の周面に充分に造殻させることが必要であり、その１次混練のための１次水量Ｗ１を次のＷ１に関する式によって求めることとした。
【数３】
α＝セメントのキャピラリー状態に必要な水セメント比（％）
βＯＨ＝細骨材の拘束水率（％）
Ｃ＝単位セメント量（ｋｇｆ／ｍ３）
Ｓ＝単位細骨材量（ｋｇｆ／ｍ３）
Ｇ＝単位粗骨材量（ｋｇｆ／ｍ３）
【００３３】
上記したセメントのキャピラリー状態に必要な水セメント比αの試験については、ミキサーを攪拌しながら、試料セメントに所定のピッチで水を順次加え、それぞれの負荷電流値を測定することによりキャピラリー状態に必要な水セメント比αを求めた。また細骨材の拘束水率βＯＨ（Ｓ）および軽量粗骨材の拘束水率βＯＨ（Ｇ）の試験は試料細骨材および軽量粗骨材と分散材とで作成したモルタルを収納容器に詰め、一定の遠心力を作用させ、残留水セメント比から細骨材の拘束水率を求める。分散材は、水セメント比４５％のセメントペーストとする。更にβ０（％）の試験は、上記したような試験の結果より以下の式により勾配β０を求める。
【数４】
Ｗ＝遠心脱水前の試料モルタル中における残留水率（％）
Ｃ＝試料モルタル中のセメント量（％）
ＷＡ＝遠心脱水前の試料モルタル中のセメント重量（ｇ）
ＷＢ＝遠心脱水前の試料モルタル重量（ｇ）
ＷＣ＝容器の風袋重量（ｇ）
【００３４】
なおβＯＨ（％）と細骨材の吸水率との関係は以下のとおりである。
【数５】
また２次水量Ｗ２の決定方法については、２次水量に関する以下の式で求める。
なお、骨材の表面水量の補正は１次水で行い、混和剤（Ａｄ）量の補正は２次水で行うこととした。
Ｗ２＝Ｗ０−（Ｗ１＋ＳＦＷ＋Ａｄ）
Ｗ０＝単位水量（ｋｇｆ／ｍ３）
Ｗ１＝１次水量（ｋｇｆ／ｍ３）
ＳＦＷ＝スラリーシリカフュームの水分量（ｋｇｆ／ｍ３）
Ｗ２＝２次水量（ｋｇｆ／ｍ３）
Ａｄ＝ｂ混和剤量（ｋｇｆ／ｍ３）
【００３６】
また凍結融解試験抵抗性に関する検討試験は「目標値」および「コンクリートの配合」については以下の如くである。
本発明者等の実施した連続した３段階（スリーステージ）練りによる高強度軽量コンクリートの目標値は以下に示す如くである。
スランプ：１０±２ｃｍ
空気量：５％
単位容積質量：１．９ｋｇ／リッタ以下
圧縮強度：５０Ｎ／ｍｍ２（設計）
６０Ｎ／ｍｍ２（目標）
【００３７】
次にコンクリートの配合は、予備試験実施に当り配合（吸水補正水の計算を含む）は日本メサライト工業の参考資料である高強度軽量コンクリート（１種）試験結果報告を参考にしたが、コンクリートの配合条件および配合表は次の表２に示す如くである。
【００３８】
【表２】
【実施例】
本発明によるものの具体的な実施例について説明すると、本発明者等は人工軽量粗骨材や細骨材と共に１次水、２次水とセメント及び混和剤を用いて以下に示す如く配合し混練調整した。
【００４０】
粗骨材として人工軽量粗骨材である絶乾密度１．２８ｇ／ｃｍ３で３０分吸水率が４．８％のものを１５ｍｍ以下に破砕したものとして準備し、また細骨材としては大井川水系産出の陸砂（表乾密度２．５８ｇ／ｃｍ３）と千葉県産出の山砂（表乾密度２．６４ｇ／ｃｍ３）と太平洋セメント社製造の早強ポルトランドセメントと高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ助剤を準備し、次の表３に示すような配合条件および配合により連続３段階（スリーステージ）練り方式で調整した。
【００４１】
【表３】
また、同様の連続３段階（スリーステージ）練り方式による調整ではあるが、シリカフュームを含まないものについては次ぎの表４に示すような配合条件および配合によって準備した。
【００４３】
【表４】
さらに、比較例として、上記連続３段階（スリーステージ）練り方式と同じ時間（１８０秒）を従来技術方式により行ったもの（シリカフューム含む）についての配合条件および配合は次ぎの表５に示すとおりである。
【００４５】
【表５】
なお、混練前における人工軽量骨材（粗骨材および細骨材）における含水率としては本発明によるものが１、５、７、１０、２６．５％の範囲で種々に変化したものを準備し、混練方法としては本発明によるものは骨材とシリカフューム溶液と１次水を添加した１次混練後にセメントを投入混練して２次混練し、次いで目的の流動成形性を得る２次水を添加して３次混練したものであるが、このようにして得られた各種資料についてＪＳＣＥ−Ｇ５０１−１９８６によるコンクリートの凍結融解試験を行った結果は図３として示す如くであって、混練前の人工軽量粗骨材における含水率が７％以下のものは５００サイクル後においても相対動弾性係数が７０％以上（図３のものでは７０％以上）であることが確認され、混練前粗骨材含水率が５％以下のものは９０％以上が９０％程度以上、混練前粗骨材含水率１％以下のものは１００％近い相対動弾性係数を有していることが確認され、更に耐凍結融解抵抗性が大幅に改善向上されていて、耐候性に卓越していることが知られた。また、シリカフュームを含まないこと以外の条件は本発明の含水率７％と同様の条件とした場合についてを点線によって示しているが、この場合には本発明により達成されるべき特質は実現されていないことが理解される。
【００４７】
即ちこのような本発明のものに対し、従来技術方式のものおよび混練前粗骨材含水率が１０％や２６．５％の資料（人工軽量粗骨材による製品）は何れも３００サイクル以下で相対動弾性係数が６０％以下となっているもので、本発明のものの耐凍結融解特性における技術的特段性は明確である。
【００４８】
また、凍結融解試験５１０サイクル完了後の曲げ強度結果を表６に、圧縮強度結果を表７に示す。これらの表６、表７において、本発明１、２については５１０サイクル後の数値を示すが、比較例である従来技術方式のものは３００サイクル完了後、相対動弾性係数が何れも８０％に達したので（規格６０％以上）、その時点での数値を記載している。また、強度比は、従来技術方式（シリカフューム５％）を１００とした場合の比率を数値で表したものである。
【００４９】
【表６】
【表７】
上記表６、７から明らかなように、凍結融解試験５１０サイクル完了後においても曲げ強度及び圧縮強度において本発明が非常に優れたものであることが理解される。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したような本発明によるときは凍結融解抵抗性に優れた高強度性を確保し、構造物の軽量化と高強度性を共に満足せしめ、トータルコストの低減を充分に図らしめるなどの効果を有しており、工業的にその効果の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の軽量粗骨材に対するシリカフューム被覆の形成状態を示した部分切欠正面図である。
【図２】本発明における粗骨材と共に細骨材にもシリカフューム被覆の形成された状態を示す部分切欠正面図である。
【図３】本発明例とその比較例についての凍結融解サイクルによる相対動弾性係数変化状態を要約して示した図表である。
【符号の説明】
１ 軽量粗骨材
２ その多孔組織部
３ シリカフューム被覆体
３ａ シリカフューム被覆層
４ 細骨材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-strength lightweight concrete excellent in resistance to freezing and thawing and a method for producing the same, and aims at high durability and a reduction in the total cost of a preferable structure in a lightweight concrete using a lightweight aggregate. An object of the present invention is to secure advantageous workability and provide an appropriate manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Concrete is an indispensable structure in buildings and structures, and it has been widely used in various fields since ancient times.However, in such concrete, it is necessary to secure the strength of coarse aggregate and fine aggregate. Is the general technical direction.
[0003]
By the way, in the concrete as described above, it is indispensable to mix a considerable amount of aggregate in order to secure the strength in the obtained structure. It is clear that it is useful to obtain excellent high strength, and various studies have been conducted in various fields on obtaining concrete with both such light weight and high strength under freeze-thaw conditions. However, as for the products satisfying both of these requirements, the production method has not yet been established.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
That is, it is indispensable to mix the aggregate in order to secure the strength of the concrete, and to obtain the lightweight property, the aggregate having a high porous structure (particularly, the coarse aggregate) must be adopted. However, a highly porous structure for obtaining such lightness generally impairs the strength of the concrete, and satisfying both such strength and lightness is basically contradictory. Generally, it must be a reasonable request.
[0005]
In particular, lightweight aggregates for obtaining lightweight concrete have high water absorption, and in the case of concrete using such highly water-absorbent lightweight aggregates, resistance to freezing and thawing will be greatly reduced. I can't get it. In order to improve such freeze-thaw resistance, it is conceivable to use a light-weight aggregate in a dry state. The mixed moisture is confined in the aggregate by the pumping that is typically adopted, and as a result, a lightweight aggregate having a high water absorption is used, so that it is impossible to obtain the desired high-strength lightweight concrete.
[0006]
For example, in the case of floating structures such as plant ships on the sea and bridge superstructures on the water, etc., both lightness and strength are required to be high. It is worthless, and on the contrary, even if the strength is sufficiently high, a heavy one has no utility value at all. That is, it is required that both the lightness and the strength are satisfied, and it is possible to provide the above-mentioned application only when the requirements are satisfied.
[0007]
In addition, the foundation and supporting parts of the structure obtained using concrete as described above also need to be reasonably high in strength, so they have to be heavy, and inevitably a large amount in this foundation. Requires a large amount of materials and man-hours, and requires a large amount of cost. Therefore, in recent years, there has been an increasing need for high-strength lightweight concrete using lightweight aggregates. However, lightweight aggregates used for the purpose of reducing the weight have high water absorption, and therefore have a high resistance to freeze-thaw. Inevitably decreases. In order to improve the resistance to freezing and thawing, light-weight aggregates in an absolutely dry state are also used.However, water is trapped in the aggregates by pumping during construction, and as a result, the water absorption rate is reduced. The use of high lightweight aggregates has the disadvantage that favorable results are difficult to obtain.
[0008]
Further, as described above, the conventional general technical direction of securing the strength by using coarse aggregate or fine aggregate does not apply to heavy concrete in any of its main body portion and foundation portion. Requires a lot of materials and a lot of money. Moreover, since the obtained concrete has a large weight, even if the strength of the concrete is obtained, for example, in the case of the members used for the structural floor plate or the foundation structure, it is difficult to perform replacement work when the foundation members are damaged and the like. It becomes complicated. Specifically, it is generally known that damage to reinforced concrete floorboards of steel bridges and the like is remarkable due to recent increase in size of vehicles and increase in traffic volume.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made by studying to solve the disadvantages or problems of the conventional art described above, and has been made by adsorbing a silica fume-containing water layer, that is, slurry silica fume on the peripheral surface of a lightweight coarse aggregate. Forming a stopper, forming the silica fume at least as a filler of the porous structure on the surface of the coarse aggregate, and forming a slurry-like silica fume on the peripheral surface of the lightweight coarse aggregate having the shell-forming layer formed thereon as described above; Next, secondary water and cement are added to make the cement into a capillary, and the mixture is mixed and molded, as follows.
[0010]
(1) A coating layer made of slurry-like silica fume is formed on at least the peripheral surface of the coarse aggregate, and the fine aggregate is mixed with a cement-based or other coagulable kneaded material and mixed and formed. High-strength lightweight concrete with excellent freeze-thaw resistance.
[0011]
(2) A cement-based or other coagulable kneaded material is added to a lightweight coarse aggregate or fine aggregate having a coating layer of a slurry-like silica fume kneaded material formed on a peripheral surface thereof, and the mixture is coated and formed. The high-strength lightweight concrete excellent in the freeze-thaw resistance described in the above section).
[0012]
(3) The freezing resistance according to the above (1) or (2), wherein the concrete molded body has a relative dynamic elastic modulus of 70% or more even when the number of freeze-thaw cycles exceeds 300. High strength lightweight concrete with excellent melting resistance.
[0013]
(4) A slurry silica fume layer is attached to the peripheral surface of the lightweight coarse aggregate, and primary water is added to the lightweight aggregate having the slurry silica fume layer in an amount of 25 to 40% by weight of cement and other coagulable components. Excellent in freeze-thaw resistance, characterized by performing primary kneading and then filling the kneaded material kneaded by adding secondary water to obtain the desired flow moldability between the lightweight aggregates. Manufacturing method of high strength lightweight concrete.
[0014]
(5) The freezing resistance described in the above item (4), wherein a coating layer of slurry-like silica fume is formed on the surface of the lightweight coarse aggregate by a water amount 1.2 to 1.7 times the weight of silica fume. A method for producing high-strength lightweight concrete with excellent melting resistance.
[0015]
(6) An excellent freeze-thaw resistance according to any one of the above (4) or (5), wherein a lightweight aggregate having a water content of 7% or less before kneading is used. Manufacturing method of high strength lightweight concrete.
[0016]
(7) The method for producing a high-strength lightweight concrete excellent in freeze-thaw resistance according to the above (6), wherein a lightweight aggregate having a water content of 5% or less before kneading is used.
[0017]
(8) wherein the primary water W 1 was characterized in that obtained by the following equation (4) to (7) The method of manufacturing a high strength lightweight concrete having excellent freeze-thaw resistance according to any one of claim .
(Equation 2)
α = Water cement ratio required for the capillary state of cement (%)
βOH (S) = Restricted water rate of fine aggregate (%)
βOH (G) = Restricted water rate of coarse aggregate (%)
C = Amount of cement (kgf / m 3 )
S = Amount of fine aggregate (kgf / m 3 )
G = Amount of coarse aggregate (kgf / m 3 )
[0018]
(9) Primary water and silica fume are added to artificial lightweight coarse aggregate and fine aggregate and kneaded in a slurry state, and the surface water is homogenized. The method for producing a high-strength lightweight concrete excellent in resistance to freezing and thawing according to any one of the above (1) to (8), wherein secondary kneading is performed by adding a required admixture to the concrete. .
[0019]
[Action]
Highly superior in freeze-thaw resistance by mixing and forming fine aggregate and cement-based or other coagulable kneaded material to the one with a coating layer of slurry silica fume formed on at least the peripheral surface of coarse aggregate A light-weight concrete is provided.
[0020]
A cement-based or other coagulable kneaded material was added to the lightweight coarse aggregate or fine aggregate having a coating layer formed of slurry-like silica fume kneaded material on the peripheral surface, and the peripheral surface was coated with the silica fume kneaded material. Properly manufacture high-strength concrete in which lightweight coarse aggregate or fine aggregate is coagulated and integrated with a cement-based or other coagulable kneaded material, and appropriately improve freeze-thaw resistance by a coating layer of the silica fume kneaded material. .
[0021]
Even if the number of freeze-thaw cycles exceeds 300, the relative dynamic elastic modulus is 70% or more even when the concrete is a molded concrete body. To provide high-strength lightweight concrete that retains its strength (strength) over a long period of time, to obtain various parts with a high degree of freeze-thaw resistance that cannot be obtained by conventional technology, and to achieve the lightness and durability of concrete structures Let me secure.
[0022]
A slurry-like silica fume layer is attached to the peripheral surface of the lightweight aggregate, and primary kneading is performed on the lightweight aggregate on which the slurry-like silica fume layer is formed, with primary water being 25 to 40% by weight of cement and other coagulable components. By doing so, it is possible to produce a high-strength lightweight concrete in which lightweight aggregate particles are effectively and appropriately bound and integrated through the silica fume layer as described above.
[0023]
In addition to the above, high-strength lightweight concrete excellent in freeze-thaw resistance is obtained by filling and kneading a kneaded material obtained by adding secondary water for obtaining the desired flowability and kneading between the lightweight aggregates. Manufactured and provided to
[0024]
By using a lightweight aggregate having a kinematic elasticity coefficient of 70% or more with a water content of the lightweight aggregate of 7% or less before kneading, a bone having a relatively high strength level using the coating layer of the slurry-like silica fume as described above is used. A concrete is prepared, and the production of concrete in which a slurry-like silica fume layer is attached to the peripheral surface of the lightweight aggregate is accurately obtained.
[0025]
By using a lightweight silica aggregate having a water content of 5% or less under silica fume-containing conditions before kneading, a relative dynamic elastic modulus of 90% or more (at least 85% or more) is obtained by using a coating layer of slurry-like silica fume. Products can be manufactured stably at a high level, and products with good performance can be provided accurately.
[0026]
As described above, the primary water amount W1 in kneading the lightweight aggregate formed with the slurry-like silica fume is the water-cement ratio necessary for the capillary state of the cement and the constrained water rate of the fine aggregate and the coarse aggregate, the unit cement amount, A rational high-strength lightweight concrete can be obtained with a proper amount of water under a given compositional condition given by a specific calculation formula based on the amount of unit fine aggregate and unit coarse aggregate.
[0027]
The artificial lightweight coarse aggregate and fine aggregate are mixed with primary water and silica fume to be kneaded in a slurry state, and the surface water is evened out. By subjecting the mixture to secondary kneading with the addition of an admixture, a high-strength lightweight concrete having excellent resistance to freezing and thawing can be accurately produced.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Describing specific embodiments of the present invention as described above, the demand for high-strength lightweight concrete has been increasing in recent years, and the melting resistance decreases when the water-absorbing properties of the lightweight aggregate used are high. In order to improve the resistance to freezing and thawing, it is conceivable to use lightweight aggregates in an absolutely dry state.However, water is trapped in the aggregates by receiving pumping during construction, and as a result, As described above, a lightweight aggregate having a high water absorption is used.
[0029]
Accordingly, in the present invention, a shell-forming layer is formed on the peripheral surface of the lightweight coarse aggregate by employing a continuous three-stage (three-stage) kneading method, that is, silica fume is formed in a slurry state in order to improve the interface of the aggregate. A suitable amount of primary water is added uniformly to obtain an eye-catching effect, and then silica fume is added evenly and uniformly attached to form a high-strength lightweight concrete with high freeze-thaw resistance. It is. That is, the attached state of such silica fume is as shown in FIGS. 1 and 2, and the silica fume 3 is added and adhered to the
[0030]
Concrete materials adopted by the present inventors are as shown in Table 1 below. As cement, fast-strength Portland cement, which has a high strength, is used. For coarse aggregate, the purpose of concrete is considered. Then, an artificial lightweight aggregate (mesalite) in a dry state was adopted.
[0031]
[Table 1]
Also effectively disperse the cement to be blended in the case such as the present invention, it is necessary to sufficiently Zokara the peripheral surface of the aggregate, the primary water W 1 for the primary kneading next It was be determined by the equation for the W 1.
[Equation 3]
α = Water cement ratio required for the capillary state of cement (%)
βOH = water content of fine aggregate (%)
C = Amount of cement (kgf / m 3 )
S = Amount of fine aggregate (kgf / m 3 )
G = Amount of coarse aggregate (kgf / m 3 )
[0033]
For the above-mentioned test of the water cement ratio α required for the capillary state of the cement, the water is sequentially added at a predetermined pitch to the sample cement while stirring the mixer, and the load current value is measured to measure the required load current value. Water cement ratio α was determined. In addition, the test of the constrained water rate βOH (S) of fine aggregate and the constrained water rate βOH (G) of lightweight coarse aggregate was conducted by packing mortar made of sample fine aggregate, lightweight coarse aggregate and dispersant into a storage container. Then, a constant centrifugal force is applied to determine the restricted water content of the fine aggregate from the residual water cement ratio. The dispersing material is a cement paste having a water cement ratio of 45%. Further, in the test of β0 (%), a gradient β0 is obtained from the result of the above test by the following equation.
(Equation 4)
W = residual water content in sample mortar before centrifugal dehydration (%)
C = Amount of cement in sample mortar (%)
W A = before centrifugation dehydration cement weight of the sample in mortar (g)
W B = before centrifugation dehydration sample mortar weight (g)
W C = tare weight of container (g)
[0034]
The relationship between βOH (%) and the water absorption of the fine aggregate is as follows.
(Equation 5)
As for the method of determining the secondary water W 2, determined by the following equation for the secondary water.
The amount of surface water of the aggregate was corrected with the primary water, and the amount of the admixture (Ad) was corrected with the secondary water.
W 2 = W 0 - (W1 + SFW + Ad)
W 0 = unit water volume (kgf / m 3 )
W 1 = primary water volume (kgf / m 3 )
SFW = water content of slurry silica fume (kgf / m 3 )
W 2 = secondary water amount (kgf / m 3 )
Ad = b admixture amount (kgf / m 3 )
[0036]
In addition, the test for resistance to freeze-thaw test is as follows for "target value" and "mixing of concrete".
The target values of the high-strength lightweight concrete by continuous three-stage (three-stage) kneading performed by the present inventors are as follows.
Slump: 10 ± 2cm
Air volume: 5%
Unit volume mass: 1.9 kg / liter or less Compressive strength: 50 N / mm 2 (design)
60N / mm 2 (target)
[0037]
Next, the concrete mix (including the calculation of water absorption correction water) was used in the preliminary test, and the mix (including the calculation of water absorption correction water) was referred to the test result report of high-strength lightweight concrete (1 type) which was a reference material of Nippon Mesalite Industry. The mixing conditions and the mixing table are as shown in Table 2 below.
[0038]
[Table 2]
【Example】
The present invention will be described in detail with reference to the following examples. The present inventors knead and mix artificial water-based coarse aggregates and fine aggregates with primary water, secondary water, cement and admixture as shown below. It was adjusted.
[0040]
An artificial lightweight coarse aggregate having an absolutely dry density of 1.28 g / cm 3 and a water absorption of 4.8% for 30 minutes was prepared as crushed to 15 mm or less as a coarse aggregate. Land sand from the water system (surface dry density 2.58 g / cm 3 ), mountain sand from the Chiba prefecture (surface dry density 2.64 g / cm 3 ), early-strength Portland cement manufactured by Taiheiyo Cement Corporation, and a high-performance AE water reducing agent And an AE auxiliary were prepared and adjusted by a continuous three-stage (three-stage) kneading method according to the blending conditions and blending as shown in Table 3 below.
[0041]
[Table 3]
In addition, although the adjustment was carried out by the same continuous three-stage (three-stage) kneading method, those containing no silica fume were prepared under the mixing conditions and the mixing as shown in Table 4 below.
[0043]
[Table 4]
Further, as a comparative example, the blending conditions and blending (including silica fume) performed by the conventional technique for the same time (180 seconds) as in the continuous three-stage (three-stage) kneading scheme are as shown in Table 5 below. is there.
[0045]
[Table 5]
As the moisture content of the artificial lightweight aggregates (coarse aggregates and fine aggregates) before kneading, those having various changes in the range of 1, 5, 7, 10, and 26.5% according to the present invention were prepared. As the kneading method, the method according to the present invention employs an aggregate, a silica fume solution, and primary kneading, in which primary water is added, followed by cement kneading and kneading, followed by secondary kneading. The mixture was tertiarily kneaded, and the results of the freeze-thaw test of concrete according to JSCE-G501-1986 for the various materials thus obtained are as shown in FIG. The artificial lightweight coarse aggregate having a water content of 7% or less was confirmed to have a relative dynamic elastic modulus of 70% or more (70% or more in FIG. 3) even after 500 cycles. Moisture content %, 90% or more is about 90% or more, and that of the coarse aggregate before moisture kneading is 1% or less has a relative kinematic elasticity coefficient of nearly 100%. Has been significantly improved, and is known to have excellent weather resistance. The dotted line shows the case where the conditions other than the absence of silica fume are the same as those of the water content of 7% of the present invention. In this case, the characteristics to be achieved by the present invention are realized. It is understood that there is no.
[0047]
That is, in contrast to the above-mentioned material of the present invention, the materials of the prior art type and the materials having a water content of coarse aggregate before kneading of 10% or 26.5% (products using artificial lightweight coarse aggregate) are all 300 cycles or less. Since the relative kinematic elasticity coefficient is 60% or less, the technical specialty in freeze-thaw resistance of the product of the present invention is clear.
[0048]
Table 6 shows the bending strength results after completion of the 510 cycles of the freeze-thaw test, and Table 7 shows the compression strength results. In Tables 6 and 7, the values of the
[0049]
[Table 6]
[Table 7]
As is clear from Tables 6 and 7, it is understood that the present invention is extremely excellent in bending strength and compressive strength even after completion of 510 freeze-thaw tests.
[0052]
【The invention's effect】
According to the present invention as described above, effects such as securing high strength excellent in freeze-thaw resistance, satisfying both light weight and high strength of the structure, and sufficiently reducing the total cost can be obtained. This is an invention having a large industrial effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway front view showing a formation state of a silica fume coating on a lightweight coarse aggregate of the present invention.
FIG. 2 is a partially cutaway front view showing a state in which silica fume coating is formed on fine aggregate together with coarse aggregate in the present invention.
FIG. 3 is a table summarizing the relative dynamic modulus of elasticity change by freeze-thaw cycles for the inventive examples and comparative examples.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (9)
α＝セメントのキャピラリー状態に必要な水セメント比（％）
βＯＨ（Ｓ）＝細骨材の拘束水率（％）
βＯＨ（Ｇ）＝粗骨材の拘束水率（％）
Ｃ＝単位セメント量（ｋｇｆ／ｍ３）
Ｓ＝単位細骨材量（ｋｇｆ／ｍ３）
Ｇ＝単位粗骨材量（ｋｇｆ／ｍ３）High strength lightweight method for producing concrete having excellent freeze-thaw resistance according to the primary water W 1 any one of claims 4-7 which is characterized by obtained by the following equation.
α = Water cement ratio required for the capillary state of cement (%)
βOH (S) = Restricted water rate of fine aggregate (%)
βOH (G) = Restricted water rate of coarse aggregate (%)
C = Amount of cement (kgf / m 3 )
S = Amount of fine aggregate (kgf / m 3 )
G = Amount of coarse aggregate (kgf / m 3 )
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|---|---|---|---|---|
| RU2484034C1 (en) * | 2012-02-09 | 2013-06-10 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Crude mixture for making coarse aggregate coating |
| CN103755183A (en) * | 2013-12-30 | 2014-04-30 | 北京新航建材集团有限公司 | Surface coated ceramic particle for lightweight aggregate concrete and preparation method thereof |
| JP2017114697A (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | 川田工業株式会社 | Manufacturing method of high-early-strength light weight concrete |
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2002
- 2002-06-05 JP JP2002163739A patent/JP2004002124A/en active Pending
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