JP2004115315A

JP2004115315A - High-flow concrete

Info

Publication number: JP2004115315A
Application number: JP2002281301A
Authority: JP
Inventors: Masami Uzawa; 鵜澤　正美
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: JP4298247B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide high-flow concrete which has self-filling properties (high flowability) and good material separation resistance before hardening, excellent workability and excellent mechanical properties such as compressive strength of higher than 120 MPa after hardening. <P>SOLUTION: The high-flow concrete comprises (A) 100 pts. mass of cement with a Blaine specific surface area of 2,500-5,000 cm<SP>2</SP>/g, (B) 10-40 pts. mass of fine particles with a BET specific surface area of 5-25 m<SP>2</SP>/g, (C) 10-50 pts. mass of inorganic particles A with a Blaine specific surface area of 5,000-30,000 cm<SP>2</SP>/g, (D) fine aggregate, (E) coarse aggregate, (F) a water reducing agent, and (G) water, wherein the inorganic particles A have larger Blaine specific surface area than the cement. The high-flow concrete has a slump flow value of 45-80 cm as measured according to JIS A 1150 (method for testing slump flow of concrete), and can have physical properties in which the compressive strength after cured in water until a material age of 91 days is 120 N/mm<SP>2</SP>or more. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬化前には、自己充填性（高い流動性）及び良好な材料分離抵抗性を有し、施工性に極めて優れるとともに、硬化後には、圧縮強度等の機械的特性に優れる高流動コンクリートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、圧縮強度等の機械的特性に優れるコンクリートの開発が行なわれている。
例えば、粒径５０Å〜０．５μｍの無機固体粒子Ａ（例えば、シリカダスト粒子）と、粒径０．５〜１００μｍかつ粒子Ａより少なくとも１オーダー大きい固体粒子Ｂ（例えば、少なくとも２０質量％がポルトランドセメントからなるもの）と、表面活性分散剤（例えば、高縮合ナフタレンスルホン酸／ホルムアルデヒド縮合体等のコンクリートスーパープラスチサイザー）と、追加の素材Ｃ（石、金属繊維等からなる群より選択されるもの）とを含む水硬性複合材料（コンクリート）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この文献に記載されている水硬性複合材料は、硬化後に１００ＭＰａ以上の圧縮強度を有し、機械的特性に優れる。
【０００３】
【特許文献１】
特公昭６０−５９１８２号公報（請求の範囲、第３２頁６３欄第１表）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、機械的特性（圧縮強度等）に優れるコンクリートは、次のような利点を有する。
▲１▼　現場打ちで建築物等を構築する場合には、コンクリート層の厚さを薄くすることができるので、コンクリートの打設量が少なくなり、労力の軽減、コストの削減、利用空間の増大等を図ることができる。
▲２▼　プレキャスト部材を製造する場合には、該プレキャスト部材の厚さを薄くすることができるので、軽量化を図ることができ、運搬や施工が容易になる。
▲３▼　耐摩耗性や、中性化・クリープ等に対する耐久性が向上する。
現在、これらの利点▲１▼〜▲３▼に鑑みて、前述の特許文献１に開示された水硬性複合材料（コンクリート）よりも機械的特性に優れるコンクリートが望まれている。
【０００５】
また、現場打ちで建築物等を構築する場合や、プレキャスト部材を製造する場合においては、コンクリートの打設時間の短縮化や、打設後のコンクリート等に加える振動の所要時間の短縮化等の観点から、流動性及び材料分離抵抗性に優れる高流動コンクリートを用いることが有利である。
【０００６】
しかしながら、前述の特許文献１に開示された水硬性複合材料（コンクリート）では、硬化前における流動性及び材料分離抵抗性の向上と、硬化後の機械的特性（圧縮強度等）の向上を両立させることは、困難であった。例えば、１２０ＭＰａを超える圧縮強度を発現させようとする場合には、水／結合材比を小さくする必要があるため、流動性が小さくなり、自己充填性が得られない。一方、自己充填性を確保しようとすると、水／結合材比及び減水剤の量が大きくなり、１２０ＭＰａを超える圧縮強度を発現することは困難である。
そこで、本発明は、硬化前には、自己充填性（高い流動性）及び良好な材料分離抵抗性を有し、施工性に優れるとともに、硬化後には、１２０ＭＰａを超える圧縮強度を有する等、機械的特性に優れる高流動コンクリートを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、特定の粒度を有する材料を特定の配合割合で配合させることによって、上記目的を達成することができるとの知見を得、本発明に到達した。
すなわち、本発明（請求項１）の高流動コンクリートは、（Ａ）ブレーン比表面積２，５００〜５，０００ｃｍ^２／ｇのセメント１００質量部と、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積５〜２５ｍ^２／ｇの微粒子１０〜４０質量部と、（Ｃ）ブレーン比表面積５，０００〜３０，０００ｃｍ^２／ｇの無機粒子Ａ１０〜５０質量部と、（Ｄ）細骨材と、（Ｅ）粗骨材と、（Ｆ）減水剤と、（Ｇ）水とを含み、かつ、上記無機粒子Ａが、上記セメントよりも大きなブレーン比表面積を有することを特徴とする。
このように構成した高流動コンクリートは、硬化前には、自己充填性（高い流動性）及び良好な材料分離抵抗性を有し、施工性に優れるとともに、硬化後には、１２０ＭＰａを超える圧縮強度を有する等、機械的特性に優れる。
【０００８】
上記高流動コンクリートは、さらに、（Ｈ）ブレーン比表面積２，０００〜５，０００ｃｍ^２／ｇの無機粒子Ｂを３５質量部以下の配合量で含み、かつ、上記無機粒子Ａが、上記無機粒子Ｂよりも大きなブレーン比表面積を有し、上記無機粒子Ａと上記無機粒子Ｂの合計量が、上記セメント１００質量部に対して１０質量部を超え、５５質量部以下であるように構成することができる（請求項２）。
このように構成した高流動コンクリートは、硬化前には、自己充填性（高い流動性）及び良好な材料分離抵抗性を有し、施工性に優れるとともに、硬化後には、１２０ＭＰａを超える圧縮強度を有する等、機械的特性に優れる。
【０００９】
上記高流動コンクリートは、金属繊維、有機繊維及び炭素繊維からなる群より選ばれる１種以上の繊維を含むことができる（請求項３）。
このように金属繊維等の繊維を含むことによって、曲げ強度等を向上させることができる。
上記高流動コンクリートは、「ＪＩＳ　Ａ　１１５０（コンクリートのスランプフロー試験方法）」に準じて測定されるスランプフロー値が４５〜８０ｃｍであり、かつ、材齢９１日まで水中養生した後の圧縮強度が１２０Ｎ／ｍｍ^２以上である物性を有することができる（請求項４）。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する
本発明で使用するセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、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が挙げられる。
本発明において、コンクリートの早期強度を向上させようとする場合には、早強ポルトランドセメントを使用することが好ましく、コンクリートの流動性を向上させようとする場合には、中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
【００１１】
セメントのブレーン比表面積は、２，５００〜５，０００ｃｍ^２／ｇ、好ましくは３，０００〜４，５００ｃｍ^２／ｇである。該値が２，５００ｃｍ^２／ｇ未満であると、水和反応が不活発になって、１２０ＭＰａを超える圧縮強度が得られ難い等の欠点があり、５，０００ｃｍ^２／ｇを超えると、セメントの粉砕に時間がかかり、また、所定の流動性を得るための水量が多くなるため、硬化後の収縮量が大きくなる等の欠点がある。
【００１２】
本発明で使用する微粒子としては、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ等が挙げられる。
一般に、シリカフュームやシリカダストは、そのＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ^２／ｇであり、粉砕等をする必要がないので、本発明の微粒子として好適である。
【００１３】
微粒子のＢＥＴ比表面積は、５〜２５ｍ^２／ｇである。該値が５ｍ^２／ｇ未満であると、コンクリートを構成する粒子の充填性に緻密さを欠くため、１２０ＭＰａを超える圧縮強度が得られ難い等の欠点があり、２５ｍ^２／ｇを超えると、所定の流動性を得るための水量が多くなるため、１２０ＭＰａを超える圧縮強度が得られ難い等の欠点がある。
【００１４】
微粒子の配合量は、セメント１００質量部に対して１０〜４０質量部、好ましくは２０〜４０質量部である。配合量が１０質量部未満では、１２０ＭＰａを超える圧縮強度を発現させることが困難となり、機械的特性が低下するとともに、流動性が極端に低下する。一方、配合量が４０質量部を超えると、流動性が低下する。
【００１５】
無機粒子Ａ及び必要に応じて配合される無機粒子Ｂは、セメント以外の無機粒子であり、スラグ、石灰石粉末、長石類、ムライト類、アルミナ粉末、石英粉末、フライアッシュ、火山灰、シリカゾル、炭化物粉末、窒化物粉末等が挙げられる。中でも、スラグ、石灰石粉末、石英粉末は、コストの点や硬化後の品質安定性の点で好ましく用いられる。
なお、無機粒子Ａと無機粒子Ｂは、同じ種類の粉末を使用してもよいし、異なる種類の粉末を使用してもよい。
【００１６】
無機粒子Ａは、ブレーン比表面積が５，０００〜３０，０００ｃｍ^２／ｇ、好ましくは６，０００〜２０，０００ｃｍ^２／ｇのものである。このブレーン比表面積の数値範囲内であれば、無機粒子Ａとして、２種以上の無機粒子を用いてもよい。
また、無機粒子Ａは、セメント及び必要に応じて配合される無機粒子Ｂよりもブレーン比表面積が大きいものである。
無機粒子Ａのブレーン比表面積が５，０００ｃｍ^２／ｇ未満であると、セメントとのブレーン比表面積の差が小さくなり、自己充填性を確保することが困難になる等の欠点があり、３０，０００ｃｍ^２／ｇを超えると、粉砕に手間がかかるため、材料が入手し難くなったり、所定の流動性が得られ難くなる等の欠点がある。
また、無機粒子Ａが、セメント及び必要に応じて配合される無機粒子Ｂよりも大きなブレーン比表面積を有することによって、無機粒子Ａが、セメント及び必要に応じて配合される無機粒子Ｂと、微粒子との間隙を埋めるような粒度を有することになり、自己充填性等を確保することができる。
【００１７】
無機粒子Ａとセメントのブレーン比表面積の差は、硬化前の作業性（施工性）と硬化後の強度発現性の観点から、１，０００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、２，０００ｃｍ^２／ｇ以上がより好ましい。
また、無機粒子Ｂを配合する場合、無機粒子Ａと無機粒子Ｂのブレーン比表面積の差は、硬化前の作業性（施工性）と硬化後の強度発現性の観点から、１，０００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、２，０００ｃｍ^２／ｇ以上がより好ましい。
【００１８】
無機粒子Ａの配合量は、セメント１００質量部に対して１０〜５０質量部、好ましくは１５〜４０質量部である。配合量が１０質量部未満では、流動性が低下する。一方、配合量が５０質量部を超えると、硬化後１２０ＭＰａを超える圧縮強度を発現させようとした場合、自己充填性を確保することが困難となり、施工性が極端に低下する。
【００１９】
無機粒子Ｂのブレーン比表面積は、２，０００〜５，０００ｃｍ^２／ｇである。また、セメントと無機粒子Ｂとのブレーン比表面積の差は、硬化前の作業性（施工性）と硬化後の強度発現性の観点から、好ましくは１００ｃｍ^２／ｇ以上、より好ましくは２００ｃｍ^２／ｇ以上である。
無機粒子Ｂのブレーン比表面積が２，０００ｃｍ^２／ｇ未満であると、自己充填性を確保することが困難になるおそれがある。
【００２０】
無機粒子Ｂの配合量は、セメント１００質量部に対して３５質量部以下、好ましくは５〜３５質量部、より好ましくは１０〜３０質量部である。配合量が３５質量部を超えると、硬化後１２０ＭＰａを超える圧縮強度を発現させようとした場合、流動性が低下し、施工性が低下するおそれがある。
無機粒子Ｂを配合する場合、無機粒子Ａと無機粒子Ｂの合計量は、セメント１００質量部に対して１０質量部を超え、５５質量部以下、好ましくは２５〜５５質量部である。合計量が５５質量部を超えると、硬化後１２０ＭＰａを超える圧縮強度を発現させようとした場合、自己充填性を確保することが困難となり、施工性が極端に低下するおそれがある。
【００２１】
細骨材としては、通常のコンクリートに使用する細骨材を使用することができる。具体的には、例えば、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂等又はこれらの混合物が挙げられる。
細骨材の配合量は、高流動コンクリートの作業性等の観点から、セメント、微粒子、無機粒子Ａ及び及び必要に応じて配合される無機粒子Ｂの合計量１００質量部に対して、好ましくは３０〜１００質量部である。
なお、細骨材は、７５μｍ以下の粒子の含有量が２．０質量％以下のものを用いることが好ましい。該細骨材を用いることによって、無機粒子Ｂを配合しない結合材において、該結合材の量が多い高流動コンクリートの作業性等が良好になる。
【００２２】
粗骨材としては、通常のコンクリートに使用する粗骨材を使用することができる。具体的には、例えば、砂利、砕石等又はこれらの混合物が挙げられる。
粗骨材の配合量は、高流動コンクリートの作業性等の観点から、セメント、微粒子、無機粒子Ａ及び及び必要に応じて配合される無機粒子Ｂの合計量１００質量部に対して、好ましくは５０〜１５０質量部である。
【００２３】
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、ＡＥ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。これらのうち、減水効果の大きな高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましい。
【００２４】
減水剤の配合量は、セメント、微粒子、無機粒子Ａ及び必要に応じて配合される無機粒子Ｂの合計量１００質量部に対して、固形分換算で０．１〜４．０質量部が好ましく、０．２〜１．０質量部がより好ましい。配合量が０．１質量部未満では、混練が困難になるとともに、流動性が低くなり、自己充填性が得られない。配合量が４．０質量部を超えると、材料分離や著しい凝結遅延が生じ、また、硬化後の機械的特性が低下することもある。
なお、減水剤は、液状または粉末状のいずれでも使用することができる。
【００２５】
水の量は、セメント、微粒子、無機粒子Ａ及び必要に応じて配合される無機粒子Ｂの合計量１００質量部に対して、好ましくは１０〜３０質量部、より好ましくは１２〜２５質量部である。水の量が１０質量部未満では、混練が困難になるとともに、流動性が低下し、自己充填性が得られない。水の量が３０質量部を超えると、硬化後の機械的特性（圧縮強度等）が低下する。
【００２６】
本発明においては、硬化後の曲げ強度等を大幅に高める観点から、高流動コンクリート中に金属繊維、有機繊維及び炭素繊維から選ばれる１種以上の繊維を含ませることが好ましい。
金属繊維としては、鋼繊維、ステンレス繊維、アモルファス繊維等が挙げられる。中でも、鋼繊維は、強度に優れており、また、コストや入手のし易さの点からも好ましいものである。金属繊維の寸法は、高流動コンクリート中における金属繊維の材料分離の防止や、硬化後の曲げ強度の向上の点から、直径が０．０１〜１．０ｍｍ、長さが２〜３０ｍｍであることが好ましく、直径が０．０５〜０．５ｍｍ、長さが５〜２５ｍｍであることがより好ましい。また、金属繊維のアスペクト比（繊維長／繊維直径）は、好ましくは２０〜２００、より好ましくは４０〜１５０である。
【００２７】
金属繊維の形状は、直線状よりも、何らかの物理的付着力を付与する形状（例えば、螺旋状や波形）が好ましい。螺旋状等の形状にすれば、金属繊維とマトリックスとが引き抜けながら応力を担保するため、曲げ強度が向上する。
【００２８】
金属繊維の好適な例としては、例えば、直径が０．５ｍｍ以下、引張強度が１〜３．５ＧＰａの鋼繊維からなり、かつ、１２０ＭＰａの圧縮強度を有する高流動コンクリートに対する界面付着強度（付着面の単位面積当たりの最大引張力）が３ＭＰａ以上であるものが挙げられる。本例において、金属繊維は、波形または螺旋形の形状に加工することができる。また、本例の金属繊維の周面上に、マトリックスに対する運動（長手方向の滑り）に抵抗するための溝または突起を付けることもできる。また、本例の金属繊維は、鋼繊維の表面に、鋼繊維のヤング係数よりも小さなヤング係数を有する金属層（例えば、亜鉛、錫、銅、アルミニウム等から選ばれる１種以上からなるもの）を設けたものとしてもよい。
【００２９】
金属繊維の配合量は、高流動コンクリート中の体積百分率で、好ましくは４％以下、より好ましくは０．５〜３％、特に好ましくは１〜３％である。配合量が４％を超えると、混練時の作業性等を確保するために単位水量が増大するうえ、配合量を増やしても金属繊維の補強効果が向上しないため、経済的でなく、さらに、混練物中でいわゆるファイバーボールを生じ易くなるので、好ましくない。
【００３０】
有機繊維としては、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維等が挙げられる。
有機繊維の寸法は、高流動コンクリート中における有機繊維の材料分離の防止や、硬化後の破壊エネルギーの向上の点から、直径が０．００５〜１．０ｍｍ、長さが２〜３０ｍｍであることが好ましく、直径が０．０１〜０．５ｍｍ、長さが５〜２５ｍｍであることがより好ましい。また、有機繊維のアスペクト比（繊維長／繊維直径）は、好ましくは２０〜２００、より好ましくは３０〜１５０である。
有機繊維の配合量は、高流動コンクリート中の体積百分率で、好ましくは１０％以下、より好ましくは１〜９％、特に好ましくは２〜８％である。配合量が１０％を超えると、混練時の作業性等を確保するために単位水量が増大するうえ、配合量を増やしても有機繊維の補強効果が向上しないため、経済的でなく、さらに、混練物中でいわゆるファイバーボールを生じ易くなるので、好ましくない。
炭素繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維やピッチ系炭素繊維が挙げられる。
炭素繊維の寸法及び配合量は、上述の有機繊維と同様である。
【００３１】
本発明において、高流動コンクリートのスランプフロー値は、作業性や材料の分離防止等の観点から、好ましくは４５〜８０ｃｍ、より好ましくは５０〜７８ｃｍである。
なお、本明細書中において、スランプフロー値とは、「ＪＩＳ　Ａ　１１５０（コンクリートのスランプフロー）」の試験方法に準じて測定された値をいう。
上記スランプフロー試験において、スランプフローが５０ｃｍに達するまでの時間は、作業性等の観点から、好ましくは３５秒以下、より好ましくは３０秒以下である。
【００３２】
本発明において、高流動コンクリートのＶロート通過時間は、作業性等の観点から、好ましくは８５秒以下、より好ましくは７５秒以下である。
なお、本明細書中において、Ｖロート通過時間とは、土木学会規準コンクリート標準示方書「ＪＳＣＥ−Ｆ　５１２」の試験方法に準じて測定された値をいう。
本発明において、高流動コンクリートを材齢９１日まで水中養生した後の圧縮強度は、好ましくは１２０Ｎ／ｍｍ^２以上、より好ましくは１３０Ｎ／ｍｍ^２以上、さらに好ましくは１４０Ｎ／ｍｍ^２以上、特に好ましくは１５０Ｎ／ｍｍ^２以上である。
本発明において、高流動コンクリートを材齢２８日まで水中養生した後の圧縮強度は、好ましくは１００Ｎ／ｍｍ^２以上、より好ましくは１０５Ｎ／ｍｍ^２以上、特に好ましくは１１０Ｎ／ｍｍ^２以上である。
なお、本明細書中において、圧縮強度とは、「ＪＩＳ　Ａ　１１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）」の試験方法に準じて測定された値をいう。
【００３３】
本発明の高流動コンクリートの混練方法は、特に限定されるものではなく、例えば、（ａ）水、減水剤、粗骨材以外の材料（具体的には、セメント、微粒子、無機粒子Ａ、無機粒子Ｂ及び細骨材）を予め混合して、プレミックス材を調製しておき、該プレミックス材、水、減水剤及び粗骨材をミキサに投入し、混練する方法、（ｂ）粉末状の減水剤を用意し、水、粗骨材以外の材料（具体的には、セメント、微粒子、無機粒子Ａ、無機粒子Ｂ、減水剤及び細骨材）を予め混合して、プレミックス材を調製しておき、該プレミックス材、水及び粗骨材をミキサに投入し、混練する方法、（ｃ）各材料を各々個別にミキサに投入し、混練する方法、等を採用することができる。
【００３４】
混練に用いるミキサは、通常のコンクリートの混練に用いられるどのタイプのものでもよく、例えば、揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサ等が用いられる。また、養生方法も特に限定するものではなく、気中養生や蒸気養生等を行なえばよい。
【００３５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。

【００３６】
［２．コンクリートの配合及び混練］
表１に示す配合の結合材及びその他の材料を使用して、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（０．１ｍ^３）を用いて、１８０秒間行なった。
【００３７】
【表１】

【００３８】
【表２】

【００３９】
［３．評価］
調製されたコンクリートの物性を次のようにして評価した。
（１）スランプフロー
「ＪＩＳ　Ａ　１１５０（コンクリートのスランプフロー試験方法）」に準じて、スランプフロー値を求めた。
（２）５０ｃｍ到達時間
上記スランプフロー試験において、スランプフローが５０ｃｍに達するまでの時間を測定した。
（３）Ｖロート通過時間
土木学会規準コンクリート標準示方書「ＪＳＣＥ−Ｆ　５１２」に準じて、Ｖロート通過時間を測定した。
（４）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、２日間型枠内で養生し、脱型した。その後、材齢２８、９１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。
結果を表３に示す。
【００４０】
【表３】

【００４１】
表３から、本発明の高流動コンクリート（実施例１〜２３）では、水／結合材比が１３〜２０質量％と小さい場合であっても、スランプフロー値が６７〜７５ｃｍ、スランプフローの５０ｃｍ到達時間が７〜２７秒、Ｖロート通過時間が２７〜７８秒であり、作業性や施工性に優れることがわかる。また、本発明の高流動コンクリートでは、材齢２８日で１００Ｎ／ｍｍ^２以上、材齢９１日で１４０Ｎ／ｍｍ^２以上の高強度を発現することがわかる。
一方、セメントと微粒子（シリカフューム）のみを含む結合材を用いた比較例１、２のコンクリートでは、スランプフロー値、スランプフローの５０ｃｍ到達時間、及びＶロート通過時間が、高流動コンクリート（実施例１〜２３）における値と比べて劣り、作業性や施工性が劣るものであった。
また、セメントと無機粒子のみを含む結合材を用いた比較例３、４のコンクリートでは、スランプフロー値、スランプフローの５０ｃｍ到達時間、及びＶロート通過時間が、高流動コンクリート（実施例１〜２３）における値と比べて劣り、作業性や施工性が劣るものであった。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の高流動コンクリートは、硬化前には、自己充填性（高い流動性）及び良好な材料分離抵抗性を有し、施工性に極めて優れるとともに、硬化後には、１２０ＭＰａを超える圧縮強度を有する等、機械的特性に優れる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention has a self-filling property (high fluidity) and good material separation resistance before curing, and is extremely excellent in workability, and after curing, has high mechanical properties such as compressive strength. About concrete.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, development of concrete excellent in mechanical properties such as compressive strength has been performed.
For example, inorganic solid particles A having a particle size of 50 ° to 0.5 μm (for example, silica dust particles) and solid particles B having a particle size of 0.5 to 100 μm and being at least one order larger than the particles A (for example, at least 20% by mass of Portland semester). Selected from the group consisting of surface active dispersants (for example, concrete superplasticizers such as highly condensed naphthalenesulfonic acid / formaldehyde condensates) and additional materials C (stones, metal fibers, etc.). ) Are known (for example, see Patent Document 1).
The hydraulic composite material described in this document has a compressive strength of 100 MPa or more after curing and has excellent mechanical properties.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 60-59182 (Claims, page 32, column 63, table 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Generally, concrete having excellent mechanical properties (compression strength, etc.) has the following advantages.
(1) When constructing a building or the like by cast-in-place, the thickness of the concrete layer can be reduced, so the amount of concrete to be cast is reduced, reducing labor, reducing costs, and increasing the space used. Etc. can be achieved.
{Circle around (2)} In the case of manufacturing a precast member, the thickness of the precast member can be reduced, so that the weight can be reduced, and transportation and construction are facilitated.
{Circle around (3)} Abrasion resistance and durability against neutralization and creep are improved.
At present, in view of these advantages (1) to (3), there is a demand for concrete that has better mechanical properties than the hydraulic composite material (concrete) disclosed in Patent Document 1 described above.
[0005]
In addition, when constructing a building or the like by casting in place or manufacturing a precast member, shortening the time required for placing concrete or shortening the time required for vibration applied to concrete or the like after placing. From a viewpoint, it is advantageous to use a high fluidity concrete excellent in fluidity and material separation resistance.
[0006]
However, in the hydraulic composite material (concrete) disclosed in Patent Document 1 described above, both the improvement of fluidity and material separation resistance before curing and the improvement of mechanical properties (compression strength and the like) after curing are compatible. That was difficult. For example, when trying to develop a compressive strength exceeding 120 MPa, it is necessary to reduce the water / binder ratio, so that the fluidity is reduced and the self-filling property cannot be obtained. On the other hand, when trying to ensure self-filling properties, the ratio of water / binder and the amount of water reducing agent increase, and it is difficult to develop a compressive strength exceeding 120 MPa.
Therefore, the present invention provides a self-filling property (high fluidity) and good material separation resistance before curing, excellent workability, and a mechanical strength such as having a compressive strength exceeding 120 MPa after curing. It is an object of the present invention to provide high-fluidity concrete excellent in mechanical properties.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, obtained the finding that the above object can be achieved by compounding a material having a specific particle size at a specific compounding ratio. Reached.
That is, the high fluidity concrete of the present invention (claim 1), (A) and cement 100 parts by weight of the Blaine specific surface area ^{2,500~5,000cm 2 / g, (B)} BET specific surface area of 5~25m ² / g 10 to 40 parts by mass of fine particles, (C) 10 to 50 parts by mass of inorganic particles A having a specific surface area of 5,000 to 30,000 cm ² / g, (D) fine aggregate, and (E) coarse aggregate. , (F) a water reducing agent, and (G) water, and the inorganic particles A have a larger Blaine specific surface area than the cement.
The high fluidity concrete thus configured has a self-filling property (high fluidity) and good material separation resistance before hardening, is excellent in workability, and has a compressive strength exceeding 120 MPa after hardening. Excellent mechanical properties such as
[0008]
The high fluidity concrete further contains (H) inorganic particles B having a specific surface area of 2,000 to 5,000 cm ² / g in a blending amount of 35 parts by mass or less, and the inorganic particles A are used as the inorganic particles. B has a specific surface area larger than B, and the total amount of the inorganic particles A and the inorganic particles B is more than 10 parts by mass and not more than 55 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement. (Claim 2).
The high fluidity concrete thus configured has a self-filling property (high fluidity) and good material separation resistance before hardening, is excellent in workability, and has a compressive strength exceeding 120 MPa after hardening. Excellent mechanical properties such as
[0009]
The high fluidity concrete may include one or more fibers selected from the group consisting of metal fibers, organic fibers, and carbon fibers (claim 3).
By including a fiber such as a metal fiber, the bending strength and the like can be improved.
The high-fluid concrete has a slump flow value of 45 to 80 cm measured according to "JIS A 1150 (concrete slump flow test method)", and has a compressive strength after curing in water up to 91 days of age. It can have physical properties of 120 N / mm ² or more (Claim 4).
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The cement used in the present invention, which will be described in detail below, includes various portland cements such as ordinary portland cement, early-strength portland cement, moderately heated portland cement, and low-heat portland cement.
In the present invention, it is preferable to use early-strength Portland cement when it is intended to improve the early strength of concrete, and to improve the fluidity of concrete, it is preferable to use moderately heated Portland cement or low-heat Portland cement. It is preferred to use
[0011]
The cement has a Blaine specific surface area of 2,500 to 5,000 cm ² / g, preferably 3,000 to 4,500 cm ² / g. If that value is less than 2,500 cm ² / g, the hydration reaction becomes inactive, there are drawbacks such as hard compressive strength is obtained in excess of 120 MPa, when it exceeds 5,000 cm ² / g, cement It takes a long time to pulverize, and a large amount of water is required to obtain a predetermined fluidity, so that the amount of shrinkage after curing is increased.
[0012]
Examples of the fine particles used in the present invention include silica fume, silica dust, fly ash, slag, volcanic ash, silica sol, precipitated silica, and the like.
In general, silica fume and silica dust have a BET specific surface area of 5 to 25 m ² / g and do not require pulverization or the like, and thus are suitable as the fine particles of the present invention.
[0013]
The BET specific surface area of the fine particles is 5 to 25 m ² / g. When the value is less than 5 m ² / g, there is a drawback such that it is difficult to obtain a compressive strength exceeding 120 MPa because the packing property of the particles constituting the concrete lacks denseness, and when the value exceeds 25 m ² / g, Since the amount of water for obtaining the predetermined fluidity increases, there are drawbacks such as difficulty in obtaining a compressive strength exceeding 120 MPa.
[0014]
The mixing amount of the fine particles is 10 to 40 parts by mass, preferably 20 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement. If the compounding amount is less than 10 parts by mass, it is difficult to develop a compressive strength exceeding 120 MPa, mechanical properties are reduced, and fluidity is extremely reduced. On the other hand, when the compounding amount exceeds 40 parts by mass, the fluidity decreases.
[0015]
The inorganic particles A and the inorganic particles B blended as necessary are inorganic particles other than cement, and are slag, limestone powder, feldspar, mullite, alumina powder, quartz powder, fly ash, volcanic ash, silica sol, carbide powder. , Nitride powder and the like. Among them, slag, limestone powder and quartz powder are preferably used in terms of cost and quality stability after curing.
Note that the same type of powder may be used for the inorganic particles A and the inorganic particles B, or different types of powder may be used.
[0016]
The inorganic particles A have a Blaine specific surface area of 5,000 to 30,000 cm ² / g, preferably 6,000 to 20,000 cm ² / g. Within the numerical range of the Blaine specific surface area, two or more kinds of inorganic particles may be used as the inorganic particles A.
Further, the inorganic particles A have a larger Blaine specific surface area than the cement and the inorganic particles B blended as required.
When the Blaine specific surface area of the inorganic particles A is less than 5,000 cm ² / g, there is a disadvantage that the difference in the Blaine specific surface area with the cement becomes small and it becomes difficult to secure self-filling properties. If it exceeds 000 cm ² / g, it takes time and effort to pulverize, so that there are drawbacks such as difficulty in obtaining the material and obtaining a predetermined fluidity.
Further, since the inorganic particles A have a larger Blaine specific surface area than the cement and optionally blended inorganic particles B, the inorganic particles A can be used as the cement and optionally blended inorganic particles B and fine particles. Has a particle size that fills the gap between them, and the self-filling property and the like can be secured.
[0017]
Difference Blaine specific surface area of the inorganic particles A and the cement, from the viewpoint of the strength developing property after curing and workability before curing (workability) is preferably at least ^{^{1,000cm 2 / g, 2,000cm 2 /}} g or more Is more preferred.
When the inorganic particles B are blended, the difference in the Blaine specific surface area between the inorganic particles A and the inorganic particles B is 1,000 cm ² / cm from the viewpoint of workability (workability) before curing and strength development after curing. g or more, more preferably 2,000 cm ² / g or more.
[0018]
The mixing amount of the inorganic particles A is 10 to 50 parts by mass, preferably 15 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement. If the amount is less than 10 parts by mass, the fluidity will decrease. On the other hand, when the compounding amount exceeds 50 parts by mass, it is difficult to secure self-filling property when trying to develop a compressive strength exceeding 120 MPa after curing, and the workability is extremely reduced.
[0019]
The Blaine specific surface area of the inorganic particles B is 2,000 to 5,000 cm ² / g. The difference between the Blaine specific surface area of the cement and the inorganic particles B are workability (workability) before curing from the viewpoint of the strength developing property after curing, preferably 100 cm 2 / ^g or more, more preferably 200 cm ² / g or more.
When the Blaine specific surface area of the inorganic particles B is less than 2,000 cm ² / g, it may be difficult to secure self-filling properties.
[0020]
The compounding amount of the inorganic particles B is 35 parts by mass or less, preferably 5 to 35 parts by mass, more preferably 10 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement. When the compounding amount exceeds 35 parts by mass, when an attempt is made to develop a compressive strength exceeding 120 MPa after curing, the fluidity is reduced and the workability may be reduced.
When blending the inorganic particles B, the total amount of the inorganic particles A and the inorganic particles B is more than 10 parts by mass and not more than 55 parts by mass, preferably 25 to 55 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement. If the total amount exceeds 55 parts by mass, it is difficult to secure self-filling property when trying to develop a compressive strength exceeding 120 MPa after curing, and workability may be extremely reduced.
[0021]
As the fine aggregate, fine aggregate used for ordinary concrete can be used. Specifically, for example, river sand, land sand, sea sand, crushed sand, quartz sand and the like, or a mixture thereof can be mentioned.
The blending amount of the fine aggregate is preferably 100 parts by mass of cement, fine particles, inorganic particles A and inorganic particles B to be blended if necessary, from the viewpoint of workability of the high fluidity concrete. It is 30 to 100 parts by mass.
The fine aggregate preferably has a content of particles of 75 μm or less of 2.0% by mass or less. By using the fine aggregate, the workability of the high fluidity concrete having a large amount of the binder in the binder not containing the inorganic particles B is improved.
[0022]
As the coarse aggregate, coarse aggregate used for ordinary concrete can be used. Specifically, for example, gravel, crushed stone, and the like, or a mixture thereof are mentioned.
The blending amount of the coarse aggregate is preferably from the viewpoint of workability of the high-fluidity concrete, based on the total amount of 100 parts by mass of cement, fine particles, inorganic particles A and inorganic particles B compounded as necessary. 50 to 150 parts by mass.
[0023]
As the water reducing agent, a lignin-based, naphthalene-sulfonic acid-based, melamine-based, polycarboxylic acid-based water reducing agent, an AE water reducing agent, a high performance water reducing agent or a high performance AE water reducing agent can be used. Among these, it is preferable to use a high performance water reducing agent or a high performance AE water reducing agent having a large water reducing effect.
[0024]
The compounding amount of the water reducing agent is preferably 0.1 to 4.0 parts by mass in terms of solid content, based on 100 parts by mass of the total amount of cement, fine particles, inorganic particles A and inorganic particles B compounded if necessary. , 0.2 to 1.0 parts by mass. If the amount is less than 0.1 part by mass, kneading becomes difficult, the fluidity becomes low, and self-filling property cannot be obtained. When the amount is more than 4.0 parts by mass, material separation or remarkable retardation of setting may occur, and mechanical properties after curing may be deteriorated.
The water reducing agent can be used in either liquid or powder form.
[0025]
The amount of water is preferably 10 to 30 parts by mass, more preferably 12 to 25 parts by mass, based on 100 parts by mass of cement, fine particles, inorganic particles A and inorganic particles B blended if necessary. is there. If the amount of water is less than 10 parts by mass, kneading becomes difficult, the fluidity is reduced, and self-filling properties cannot be obtained. When the amount of water exceeds 30 parts by mass, mechanical properties (such as compressive strength) after curing are reduced.
[0026]
In the present invention, from the viewpoint of greatly increasing the flexural strength and the like after curing, it is preferable to include one or more fibers selected from metal fibers, organic fibers, and carbon fibers in high-fluidity concrete.
Examples of the metal fibers include steel fibers, stainless fibers, and amorphous fibers. Among them, steel fibers are excellent in strength, and are preferable in view of cost and availability. The dimensions of the metal fiber are 0.01 to 1.0 mm in diameter and 2 to 30 mm in length from the viewpoint of preventing material separation of the metal fiber in the high fluidity concrete and improving the bending strength after curing. It is more preferable that the diameter is 0.05 to 0.5 mm and the length is 5 to 25 mm. The aspect ratio (fiber length / fiber diameter) of the metal fiber is preferably 20 to 200, and more preferably 40 to 150.
[0027]
The shape of the metal fiber is preferably a shape (for example, a spiral shape or a waveform) that gives some physical adhesive force, rather than a linear shape. With a spiral shape or the like, the bending strength is improved because the metal fiber and the matrix pull out and secure the stress.
[0028]
Preferable examples of the metal fiber include, for example, an interface adhesion strength (adhesion surface) to a high-fluidity concrete made of steel fiber having a diameter of 0.5 mm or less, a tensile strength of 1 to 3.5 GPa, and a compressive strength of 120 MPa. Having a maximum tensile force per unit area of 3 MPa or more. In this example, the metal fibers can be processed into a corrugated or spiral shape. Further, a groove or a protrusion for resisting movement (slip in the longitudinal direction) with respect to the matrix can be provided on the peripheral surface of the metal fiber of the present example. In addition, the metal fiber of the present example has a metal layer having a Young's modulus smaller than the Young's modulus of the steel fiber on the surface of the steel fiber (for example, one or more kinds selected from zinc, tin, copper, aluminum, and the like). May be provided.
[0029]
The amount of the metal fiber is preferably 4% or less, more preferably 0.5 to 3%, and particularly preferably 1 to 3% by volume in the high-fluid concrete. If the compounding amount exceeds 4%, the unit water amount increases in order to secure workability during kneading, and the reinforcing effect of the metal fiber does not improve even if the compounding amount is increased, so that it is not economical. It is not preferable because a so-called fiber ball is easily generated in the kneaded material.
[0030]
Examples of the organic fiber include vinylon fiber, polypropylene fiber, polyethylene fiber, and aramid fiber.
The size of the organic fiber is 0.005 to 1.0 mm in diameter and 2 to 30 mm in length from the viewpoint of preventing material separation of the organic fiber in the high fluidity concrete and improving the breaking energy after curing. It is more preferable that the diameter is 0.01 to 0.5 mm and the length is 5 to 25 mm. The aspect ratio (fiber length / fiber diameter) of the organic fiber is preferably 20 to 200, and more preferably 30 to 150.
The compounding amount of the organic fiber is preferably 10% or less, more preferably 1 to 9%, and particularly preferably 2 to 8% by volume percentage in the high fluidity concrete. If the compounding amount exceeds 10%, the unit water amount increases in order to secure workability during kneading, and the reinforcing effect of the organic fiber does not improve even if the compounding amount is increased, so that it is not economical. It is not preferable because a so-called fiber ball is easily generated in the kneaded material.
Examples of the carbon fiber include PAN-based carbon fiber and pitch-based carbon fiber.
The dimensions and the amount of the carbon fiber are the same as those of the above-mentioned organic fiber.
[0031]
In the present invention, the slump flow value of the high fluidity concrete is preferably 45 to 80 cm, more preferably 50 to 78 cm, from the viewpoint of workability and prevention of material separation.
In addition, in this specification, the slump flow value refers to a value measured according to the test method of "JIS A 1150 (slump flow of concrete)".
In the above-mentioned slump flow test, the time required for the slump flow to reach 50 cm is preferably 35 seconds or less, more preferably 30 seconds or less, from the viewpoint of workability and the like.
[0032]
In the present invention, the V funnel passage time of the high-fluidity concrete is preferably 85 seconds or less, more preferably 75 seconds or less, from the viewpoint of workability and the like.
In addition, in this specification, the V funnel passage time refers to a value measured according to the test method of the JSCE-F512 standard specification book of the Japan Society of Civil Engineers.
In the present invention, the compressive strength of the high-fluidity concrete after curing in water until the age of 91 days is preferably 120 N / mm ² or more, more preferably 130 N / mm ² or more, further preferably 140 N / mm ² or more, and particularly preferably. Is 150 N / mm ² or more.
In the present invention, the compressive strength after cured in water of high flow concrete until age of 28 days, preferably 100 N / mm ² or more, more preferably 105N / mm ² or more, and particularly preferably 110N / mm ² or more.
In addition, in this specification, the compressive strength means a value measured according to a test method of "JIS A 1108 (test method for compressive strength of concrete)".
[0033]
The method of kneading the high-fluidity concrete of the present invention is not particularly limited. For example, (a) materials other than water, a water reducing agent, and coarse aggregate (specifically, cement, fine particles, inorganic particles A, inorganic A method in which particles B and fine aggregate are mixed in advance to prepare a premix material, and the premix material, water, water reducing agent, and coarse aggregate are charged into a mixer and kneaded, (b) powdery method The water reducing agent is prepared, and water, materials other than coarse aggregate (specifically, cement, fine particles, inorganic particles A, inorganic particles B, water reducing agent and fine aggregate) are mixed in advance, and the premix material is mixed. A method in which the premix material, water and coarse aggregate are prepared and put into a mixer and kneaded, and (c) a method in which each material is individually put into a mixer and kneaded, can be adopted. .
[0034]
The mixer used for kneading may be any type used for kneading ordinary concrete, for example, an oscillating mixer, a pan-type mixer, a biaxial kneading mixer, or the like. Also, the curing method is not particularly limited, and aerial curing, steam curing, or the like may be performed.
[0035]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.

[0036]
[2. Mixing and kneading of concrete]
Concrete having the composition shown in Table 2 was prepared using the binder and other materials shown in Table 1. The kneading was performed for 180 seconds using a biaxial forced kneading mixer (0.1 m ³ ).
[0037]
[Table 1]

[0038]
[Table 2]

[0039]
[3. Evaluation]
The physical properties of the prepared concrete were evaluated as follows.
(1) Slump flow A slump flow value was determined according to “JIS A 1150 (Slump flow test method for concrete)”.
(2) 50 cm arrival time In the above-mentioned slump flow test, the time required for the slump flow to reach 50 cm was measured.
(3) V funnel transit time The V funnel transit time was measured according to the Japan Society of Civil Engineers standard concrete standard specification “JSCE-F512”.
(4) Compressive strength Each composition was molded using a mold of φ10 × 20 cm. After molding, it was cured in a mold for two days, and was demolded. Thereafter, the specimen was aged in water until the age of 28 and 91 days, and the compressive strength was measured according to "JIS A 1108 (Method of testing compressive strength of concrete)".
Table 3 shows the results.
[0040]
[Table 3]

[0041]
From Table 3, in the high fluidity concrete of the present invention (Examples 1 to 23), even when the water / binder ratio is as small as 13 to 20% by mass, the slump flow value is 67 to 75 cm, and the slump flow is 50 cm. The arrival time is 7 to 27 seconds and the V funnel transit time is 27 to 78 seconds, indicating that the workability and workability are excellent. Further, the high fluidity concrete of the present invention, 100 N / mm ² or more in age of 28 days, it can be seen that express 140 N / mm ² or more high-strength age of 91 days.
On the other hand, in the concretes of Comparative Examples 1 and 2 using a binder containing only cement and fine particles (silica fume), the slump flow value, the slump flow arrival time to 50 cm, and the V funnel passage time were high fluidity concrete (Example 1). To 23), the workability and workability were poor.
Moreover, in the concrete of Comparative Examples 3 and 4 using the binder containing only cement and inorganic particles, the slump flow value, the time to reach 50 cm of the slump flow, and the V funnel passage time were high-fluidity concrete (Examples 1 to 23). ), The workability and the workability were inferior.
[0042]
【The invention's effect】
The high fluidity concrete of the present invention has self-filling property (high fluidity) and good material separation resistance before hardening, and is extremely excellent in workability, and has a compressive strength exceeding 120 MPa after hardening. Excellent mechanical properties.

Claims

(A) and cement 100 parts by weight of the Blaine specific surface area 2,500~5,000cm ² / g, and the fine particles 10 to 40 parts by weight of (B) BET specific surface area of 5~25m ² / g, (C) Blaine specific surface area Including ^{10 to} 50 parts by mass of inorganic particles A of 5,000 to 30,000 cm ² / g, (D) fine aggregate, (E) coarse aggregate, (F) water reducing agent, and (G) water. And the high-fluidity concrete, wherein the inorganic particles A have a larger Blaine specific surface area than the cement.

(H) Blaine specific surface area Inorganic particles B having a specific surface area of 2,000 to 5,000 cm ² / g are contained in an amount of 35 parts by mass or less, and the inorganic particles A have a larger Blaine specific surface area than the inorganic particles B. The high fluidity concrete according to claim 1, wherein the total amount of the inorganic particles A and the inorganic particles B is more than 10 parts by mass and not more than 55 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement.

The high fluidity concrete according to claim 1, comprising one or more fibers selected from the group consisting of metal fibers, organic fibers, and carbon fibers.

The slump flow value measured according to “JIS A 1150 (Slump flow test method for concrete)” is 45 to 80 cm, and the compressive strength after curing in water until 91 days of age is 120 N / mm ² or more. The high fluidity concrete according to any one of claims 1 to 3.