JP2004299912A

JP2004299912A - Concrete for port and method for producing the same

Info

Publication number: JP2004299912A
Application number: JP2003091264A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Asai; 孝多郎浅井; Tomoyuki Honda; 友之本田; Haruo Mori; 晴夫森; Makoto Takahashi; 真高橋
Original assignee: SHINRYO SHOJI KK; Wakachiku Construction Co Ltd
Current assignee: SHINRYO SHOJI KK; Wakachiku Construction Co Ltd
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: JP4485136B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide concrete for ports which has fine aggregate containing a copper slag content increased to as high as 90 to 100 vol.% and does not yet causes a problem such as lowered workability due to an increased copper slag content and is used for, e.g. wave blocks, overlay blocks, or overlay concrete for caisson. <P>SOLUTION: The concrete for ports is composed of a binder, fine aggregate, and coarse aggregate and is characterized in that copper slag accounts for 90 to 100 vol.% of the fine aggregate, the binder comprises ordinary portland cement and fly ash, and the fly ash accounts for 32 to 50 wt.% of the binder. Alternatively, the binder comprises blast-furnace cement and fly ash, and the fly ash accounts for 32 to 65 wt.% of the binder. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細骨材として密度の小さい山砂などの代わりに密度の大きな銅スラグを高比率で配合させて、大きな浮力や波力を受ける海中等での安定性を向上させ、また銅スラグの配合率の増加に伴うワーカビリティーの低下などの問題が生じることなく、廃棄処分されることの多い銅スラグやフライアッシュなどの産業副産物を大量に再利用した安価な港湾用コンクリート及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリートの細骨材としてはこれまで天然資源である山砂や川砂などが使用されてきたが、河川の保護等の観点から川砂の採取が制限されてきたため細骨材としては専ら山砂が使用されているが、近年この山砂の一部を石灰石砕砂や鉱滓などに置き換えたコンクリートがしばしば利用されており、天然資源の保全及び廃棄物による環境汚染防止の観点から、鉱滓の配合率を高めることが求められている。
【０００３】
このような状況において、消波ブロック，被覆ブロック，ケーソンの蓋コンクリートなどの港湾用コンクリートは、海中等で大きな浮力や波力を受けるため、海洋等での安定性を向上させるのに細骨材として密度の小さな山砂に代えて密度の大きな鉱滓、特に銅スラグの配合率を高めることが有効である。また銅スラグ（骨材）はグリーン購入法（国等による環境物品等の調達の推進等に関する法律）において、公共工事における特定調達品目に選定されておりその使用が推進されている。
【０００４】
このように銅スラグを配合したコンクリートでは、細骨材として山砂に対する銅スラグの比率を高めることが好ましいが、例えば、細骨材中の銅スラグの混合率が３０容積％程度までであれば、細骨材として山砂のみを用いたコンクリートとほぼ同様な特性を有するコンクリートとなるが、細骨材中の銅スラグの配合率を５０容積％以上にすると、細骨材として山砂のみを用いたフレッシュコンクリートに比べてワーカビリティーを確保することが難しくなる等の問題が生じるのである。
【０００５】
即ち、細骨材中の銅スラグの配合率を高めるのに、単に山砂の量を減らして銅スラグの量を増やしただけでは、銅スラグの配合率を高めるに従ってフレッシュコンクリートの流動性が著しく低下し、ブリーディングが顕著になり、プラスティシティーが損なわれるため、ワーカビリティーを確保することが困難となるのである。
【０００６】
銅スラグの配合率を高めたものとしては、セメント１００重量部に対し、細骨材として銅水砕スラグ２００〜２５０重量部が配合されている重量モルタルがある（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この重量モルタルは粗骨材を含まないモルタルに関するものであって粗骨材を含むコンクリートとは性質が大きく異なるので、この配合をそのままコンクリートには応用できない。
【０００７】
また、銅スラグの配合率を高めたコンクリートとしては、銅スラグなどの鉱滓が細骨材の５０重量％混合されているコンクリートがある（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、このコンクリートはセメントと砂と鉱滓と砕石との混合割合が同じであって、通常のコンクリートと比べると粗骨材の量を減らしその代わりに銅スラグを大量に増やしたものであるので、粗骨材の減少に伴うコンクリートの強度低下を補うため大量のセメントを使用しているから、ひび割れ等の問題が生じ易くまた高価なコンクリートとなるのである。
【０００８】
【特許文献１】
特開平２−２３９１４１号公報
【特許文献２】
特開昭６２−６５９５９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の問題に鑑み、細骨材中の銅スラグの配合率を９０〜１００容積％まで高め、その一方で銅スラグの配合率の増加に伴って、フレッシュコンクリートの流動性が低下したり、ブリーディングが顕著になったり、プラスティシティーが損なわれたりする等のワーカビリティーの低下が殆どない消波ブロック，被覆ブロック，ケーソンの蓋コンクリートなどの港湾用コンクリートを提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、細骨材の９０容積％以上を銅スラグとし、結合材が普通ポルトランドセメントとフライアッシュとから成りフライアッシュを結合材中の３２〜５０重量％とするか、又は結合材が高炉セメントとフライアッシュとから成りフライアッシュを結合材中の３２〜６５重量％とした港湾用コンクリートとすれば、球状の微粒子であるフライアッシュによってフレッシュコンクリートの流動性のみならずブリーディングやプラスティシティー等のワーカビリティーの低下の問題を解消でき、また大量の銅スラグを使用することで単位容積質量を大きくすることができるから海中等での大きな浮力や波力に対しても影響を受け難く、更に港湾用コンクリートとして求められる強度を充分に満たすことができ、また銅スラグのみならずフライアッシュも大量に使用しているから資源の有効活用の観点から意義が大きく、更に山砂や普通ポルトランドセメントを減らして安価な銅スラグやフライアッシュを配合しているため安価に製造できることを究明して本発明を完成したのである。
【００１１】
即ち本発明は、結合材と細骨材と粗骨材とで構成されたコンクリートであって、細骨材の９０〜１００容積％が銅スラグ細骨材であり、結合材が普通ポルトランドセメントとフライアッシュとから成りフライアッシュが結合材中の３２〜５０重量％であるか、又は結合材が高炉セメントとフライアッシュとから成りフライアッシュが結合材中の３２〜６５重量％であることを特徴とする港湾用コンクリートと、
単位水量１４５〜１５５ｋｇ／ｍ^３の下で、普通ポルトランドセメントとフライアッシュとから成りその３２〜５０重量％がフライアッシュである３００〜４００ｋｇ／ｍ^３の結合材又は高炉セメントとフライアッシュとから成りその３２〜６５重量％がフライアッシュである３００〜４００ｋｇ／ｍ^３の結合材に、９０〜１００容積％が銅スラグ細骨材から成る７７０〜９７０ｋｇ／ｍ^３の細骨材と９００〜１２００ｋｇ／ｍ^３の粗骨材を配合して成型することを特徴とする港湾用コンクリートの製造方法とに関するものである。
【００１２】
また、結合材が高炉セメントとフライアッシュとから成る場合において高炉セメントがＪＩＳＲ５２１１で規定されるＢ種の高炉セメントであると、このＢ種の高炉セメントは広く利用されているセメントであるから品質が安定していて且つ入手も容易であるから好ましく、結合材の単位量が３００〜４００ｋｇ／ｍ^３、細骨材の単位量が７７０〜９７０ｋｇ／ｍ^３及び粗骨材の単位量が９００〜１２００ｋｇ／ｍ^３であると、結合材等を過不足なく使用することで充分な強度とワーカビリティーを確保できて好ましく、ＡＥ減水剤が更に配合されていると、配合される水の量を減らすことができるからブリーディングを抑制できプラスティシティーが損なわれることもないので好ましく、粒度区分が０．３〜５．０ｍｍの銅スラグであると、ＪＩＳＡ５０１１−３で規定された銅スラグであるからコンクリートの品質を保つ上で好ましく、粉末度が２５００ｃｍ^２／ｇ以上のフライアッシュであると、粒子が細かいのでコンクリートの流動性が良くワーカビリティーを向上させることができて好ましいことも究明したのである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る港湾用コンクリート及びその製造方法においては、細骨材として銅スラグを９０〜１００容積％の範囲内で使用するのであり、銅スラグを１００容積％未満使用する場合には残部に山砂を使用する。この銅スラグと山砂とは、それぞれ密度が３．５程度及び２．６程度のものが好ましく利用できる。なおこれらの密度から細骨材中の銅スラグの配合率９０〜１００容積％を重量％に換算すれば約９２〜１００重量％となる。
【００１４】
また、銅スラグはその粒度が大きく変化すると、所定の品質を確保するためにフレッシュコンクリートの配合を変えなければならないため、その粒度区分が０．３〜５．０ｍｍの銅スラグであると、コンクリートの品質を保つことが容易となり好ましいのである。また銅スラグの粒度区分が規定されているＪＩＳＡ５０１１−３では、粒子の大きさだけでなく化学成分及び物理的・化学的性質についても一定の条件を満たすことが求められているから、このＪＩＳ規格に従った銅スラグであれば、コンクリートに使用する細骨材として有効に使用することができるのである。
【００１５】
本発明に係る港湾用コンクリート及びその製造方法では、結合材として普通ポルトランドセメントとフライアッシュとから成るか又は高炉セメントとフライアッシュとから成るものを使用する。普通ポルトランドセメントは規格化（ＪＩＳＲ５２１０）されており、また最も広く利用されているセメントであるから、入手が容易で品質も安定しており利用し易いのである。また、高炉セメントは普通ポルトランドセメントに産業副産物である高炉スラグ粉末を配合したセメントであって規格化（ＪＩＳＡ５２１１−３）されていて、海水に対する抵抗性に優れているなど港湾用コンクリートに適したセメントであり、中でもＪＩＳＡ５２１１−３で規定されるＢ種の高炉セメントは広く利用されていて品質が安定していて且つ入手も容易であるから好ましい。
【００１６】
結合材が普通ポルトランドセメントとフライアッシュとから成る本発明に係る港湾用コンクリート及びその製造方法においては、結合材中のフライアッシュの配合率を３２〜５０重量％とする。その理由は、銅スラグの配合率が９０容積％以上と高いことに起因するワーカビリティーの低下、特にフレッシュコンクリートの流動性の低下を抑制するためには球状の微粒子であるフライアッシュが３２重量％以上配合されていることが必要であり、またフライアッシュが５０重量％を超えて配合すると、プラスティシティーが悪化するなどの問題が生じたり単位水量が増加する傾向となるのを防ぐためにＡＥ減水剤の配合量を増やさなければならないためコストが増加するからである。
【００１７】
また結合材が高炉セメントとフライアッシュとか成る本発明に係る港湾用コンクリート及びその製造方法においては、結合材中のフライアッシュの配合率を３２〜６５重量％とする。その理由は、下限の３２重量％については前記のとおり流動性の低下を抑制するためであり、上限の６５重量％については結合材中の高炉セメントに含まれる高炉スラグによってフレッシュコンクリートの粘性が高くなるため、結合材が普通ポルトランドセメントとフライアッシュとか成る場合に比べて、フライアッシュを大量に配合して流動性を大きく改善させてもプラスティシティーが悪化し難く、特に結合材中のフライアッシュの配合率が６５重量％までであればプラスティシティーが充分に確保できるからである。
【００１８】
また、結合材中に配合されるフライアッシュは火力発電所から排出される産業副産物であり、ＪＩＳＡ６２０１で規定されたものが使用できるが、その粉末度が２５００ｃｍ^２／ｇ以上のフライアッシュであると、粒子が細かいのでフレッシュコンクリートの流動性が良くワーカビリティーをより向上させることができてより好ましいのである。
【００１９】
本発明に係る港湾用コンクリート及びその製造方法で使用される粗骨材には最大寸法が２０〜４０ｍｍ程度の一般的な砕石が利用でき、この砕石がＪＩＳＡ５００５で規定される材質の砕石であれば、品質も安定していて一定以上の比重を有しているから港湾用コンクリートの粗骨材として適している。
【００２０】
また、本発明に係る港湾用コンクリートが結合材の単位量が３００〜４００ｋｇ／ｍ^３、細骨材の単位量が７７０〜９７０ｋｇ／ｍ^３及び粗骨材の単位量が９００〜１２００ｋｇ／ｍ^３から成る港湾用コンクリートであると、結合材等が過不足なく使用されているので、充分な強度とワーカビリティーを確保できるのである。
【００２１】
更に、ＡＥ減水剤を使用することで配合される水の量を減らすことができるから、プラスティシティーが損なわれることもなく、良好なワーカビリティーが確保できて好ましい。
【００２２】
本発明に係る港湾用コンクリートの製造方法では、先ず単位水量１４５〜１５５ｋｇ／ｍ^３の下で、普通ポルトランドセメントとフライアッシュとから成りその３２〜５０重量％がフライアッシュである３００〜４００ｋｇ／ｍ^３の結合材又は高炉セメントとフライアッシュとから成りその３２〜６５重量％がフライアッシュである３００〜４００ｋｇ／ｍ^３の結合材と、９０〜１００容積％が銅スラグから成る７７０〜９７０ｋｇ／ｍ^３の細骨材と、９００〜１２００ｋｇ／ｍ^３の粗骨材とを配合して練り合わせ、次にこれらを型枠に流し込んで成型するのである。
【００２３】
通常、フレッシュコンクリートにおける原材料の配合は、先ず所定の強度やワーカビリティーが得られるように水結合材比を決め、その後に単位水量を設定し細骨材と全骨材（細骨材と粗骨材）との容積比率である細骨材率を設定するが、細骨材率はワーカビリティー等に大きな影響を及ぼすので単位水量が最小となるようにこの細骨材率を試験により調整して、全体の容積が１ｍ^３となるように結合材や細骨材や粗骨材の各単位量を算出するのである。
【００２４】
従って本発明に係る港湾用コンクリートの製造方法においても、水結合材比は５０％を大きく超えると充分な強度が得られず、３５％を下回るとセメント使用量が多くワーカビリティーが悪くなると共に必要以上に強度が高く高価なコンクリートとなるから、水結合材比を３５〜５０％程度と決め、実験等から単位水量を１４５〜１５５ｋｇ／ｍ^３とすることで結合材の単位量が３００〜４００ｋｇ／ｍ^３として得られたのである。なお、単位水量を１４５〜１５５ｋｇ／ｍ^３としたのは、単位水量が１５５ｋｇ／ｍ^３を超えると、ブリーディングが起こり易く、単位水量が１４５ｋｇ／ｍ^３未満であると、流動性が悪くなりワーカビリティーが低下するからである。
【００２５】
また、細骨材と粗骨材とについてその単位量をそれぞれ７７０〜９７０ｋｇ／ｍ^３と９００〜１２００ｋｇ／ｍ^３としたのは、粗骨材の単位量が９００ｋｇ／ｍ^３未満であると、細骨材の単位量を９７０ｋｇ／ｍ^３より多くしなければならず、その結果細骨材率が大きくなりすぎるため、単位水量が多すぎてフレッシュコンクリートのプラスティシティーが悪化しワーカビリティーが低下する結果、硬化後のコンクリート強度に悪影響を及ぼすからである。また、粗骨材の量が１２００ｋｇ／ｍ^３より多いと、細骨材の単位量を７７０ｋｇ／ｍ^３より少なくしなければならず、そのため細骨材率が小さくなりすぎるため、材料分離が起こり易く、ワーカビリティーが低下するからである。
【００２６】
【実施例】
本発明に係る港湾用コンクリートと、主としてフライアッシュの配合率が異なる比較例とを実際に製造してその性状等を確認する試験を行った。
セメントとしては市販されている普通ポルトランドセメント（宇部三菱セメント（株）製）又は高炉セメントＢ種（宇部三菱セメント（株）製）を使用した。また、フライアッシュには火力発電所から排出された密度約２．１〜２．２のフライアッシュを、細骨材には密度が約２．６の山砂と粒度区分が０．３〜５．０ｍｍで密度が約３．５の銅スラグ（小名浜精錬（株）製）を、粗骨材には密度が約２．７の砕石（新八茎鉱山（株）製）を、水には水道水をそれぞれ使用し、更にＡＥ減水剤（（株）エヌエムビー製）を加えた。
【００２７】
先ず、結合材が普通ポルトランドセメントとフライアッシュとから成る本発明に係る港湾用コンクリートとその比較例とを表１に示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
実施例１から４は本発明に係る港湾用コンクリートであり、特に実施例３及び４は請求項３で規定する結合材の単位量が３００〜４００ｋｇ／ｍ^３、細骨材の単位量が７７０〜９７０ｋｇ／ｍ^３、粗骨材の単位量が９００〜１２００ｋｇ／ｍ^３を満たすコンクリートである。
先ず、実施例１及び２は結合材中にフライアッシュがそれぞれ４０重量％及び３３重量％配合されていて、細骨材中の銅スラグの配合率が１００容積％のコンクリートである。この実施例１及び２はワーカビリティーが良好で粘性も充分あり、更に２８日強度はそれぞれ３７．６Ｎ／ｍｍ^２及び３１．８Ｎ／ｍｍ^２であって１８Ｎ／ｍｍ^２以上が必要であるという要件を満たしていた。なおこの実施例１及び２は結合材の単位量のみが請求項３で規定する単位量を超えており、特に普通セメントの量が比較的多い配合となっているから流動性が多少悪くポンプ打設をするような場合にはやや難があった。
次に、実施例３及び４は結合材中にフライアッシュがそれぞれ４３重量％及び３９重量％配合されていて、細骨材中に銅スラグが１００容積％配合されていてワーカビリティーは良好で粘性も充分あり、２８日強度はそれぞれ２９．８Ｎ／ｍｍ^２及び３０．７Ｎ／ｍｍ^２であり充分な強度が得られた。またこの実施例３及び４は流動性にも優れていてポンプ打設も良好に行うことができた。
【００３０】
これに対して、比較例１〜３は細骨材として銅スラグが１００容積％配合されているにも拘らず、結合材中のフライアッシュの量が本発明で規定する量に満たないコンクリートである。比較例１ではブリーディング率が高く殆ど減水効果が認められず、また結合材中にフライアッシュが全く含まれていないため流動性が非常に悪くコンクリートを成型することが困難であった。また、比較例２は流動性を改善するため、細骨材としての銅スラグの量を減らし、結合材中にフライアッシュを加えたコンクリートであるが、フライアッシュの配合率が２６重量％と低く、本発明で規定するフライアッシュの配合率に満たないコンクリートである。この比較例２では流動性が悪く且つ粘性が不足していてコンクリートの表面が荒々しくなり、またワーカビリティーも不良であった。比較例３では、更に銅スラグの量を減らし、フライアッシュの配合率を２９重量％まで高めたものであるが、本発明で規定するフライアッシュの配合率に満たないコンクリートである。この比較例３も粘性が不足していてコンクリートの表面が荒々しくなり、また流動性も改善されずワーカビリティーが不良であった。
【００３１】
次に、結合材が高炉セメントとフライアッシュとから成る本発明に係る港湾用コンクリートとその比較例とを表２に示す。
【００３２】
【表２】

【００３３】
実施例５〜８は本発明に係る港湾用コンクリートであり、特に実施例６〜８は請求項３で規定する結合材、細骨材及び粗骨材の単位量を満たすコンクリートである。
先ず、実施例５は結合材中にフライアッシュが５０重量％配合されていて、細骨材としての銅スラグの配合率が１００容積％のコンクリートであり、ワーカビリティーは良好で粘性も充分あり、２８日強度も２２．３Ｎ／ｍｍ^２であり充分な強度が得られた。なおこの実施例５は結合材の単位量のみが請求項３で規定する単位量を超えていて流動性が多少悪くポンプ打設をするような場合にはやや難があった。
次に、実施例６〜８は結合材中にフライアッシュがそれぞれ６３重量％、５０重量％及び３３重量％配合されていて、細骨材としての銅スラグの配合率が１００容積％のコンクリートである。この実施例６〜８もワーカビリティーは良好で粘性も充分あり、２８日強度はそれぞれ２６．２Ｎ／ｍｍ^２、３１．９Ｎ／ｍｍ^２及び２５．２Ｎ／ｍｍ^２であり充分な強度が得られた。また実施例６〜８は結合材等の単位量が請求項３に規定する量を満たしており、流動性も充分でポンプ打設も良好に行うことができた。
【００３４】
これに対して、比較例４は細骨材としての銅スラグが１００容積％配合されているにも拘らず、結合材中にフライアッシュが全く含まれていないコンクリートであり、粘性が不足していてコンクリートの表面が荒々しくなり、また流動性が非常に悪くワーカビリティーが不良であった。
一方、比較例５は細骨材としての銅スラグが１００容積％配合されていて、結合材中のフライアッシュの配合率６７重量％であり、本発明で規定するフライアッシュの配合率を超えたコンクリートである。この比較例５では、結合材中のフライアッシュの配合率が高いため過度に流動性が良く結果的にプラスティシティーが悪くなり成型が困難であった。
【００３５】
【発明の効果】
以上に詳述したように本発明に係る港湾用コンクリートは、結合材と細骨材と粗骨材とで構成されたコンクリートであって、細骨材の９０〜１００容積％が銅スラグであり、結合材が普通ポルトランドセメントとフライアッシュとから成りフライアッシュが結合材中の３２〜５０重量％であるか、又は結合材が高炉セメントとフライアッシュとから成りフライアッシュが結合材中の３２〜６５重量％である港湾用コンクリートであり、
また本発明に係る港湾用コンクリートの製造方法は、単位水量１４５〜１５５ｋｇ／ｍ^３の下で、普通ポルトランドセメントとフライアッシュとから成りその３２〜５０重量％がフライアッシュである３００〜４００ｋｇ／ｍ^３の結合材又は高炉セメントとフライアッシュとから成りその３２〜６５重量％がフライアッシュである３００〜４００ｋｇ／ｍ^３の結合材に、９０〜１００容積％が銅スラグ細骨材から成る７７０〜９７０ｋｇ／ｍ^３の細骨材と９００〜１２００ｋｇ／ｍ^３の粗骨材を配合して成型する港湾用コンクリートの製造方法であるので、
球状の微粒子であるフライアッシュによってコンクリートの流動性等を改善させることができ、その結果銅スラグの高配合率に伴うワーカビリティーの低下などの問題が解決でき、また大量の銅スラグを使用することで単位容積質量を大きくすることができるから海中等での大きな浮力や波力に対しても影響を受け難くすることができ、更に港湾用コンクリートとして求められる強度を充分に満たすことができ、また産業副産物として銅スラグばかりでなくフライアッシュも大量に使用しているから資源の有効活用の観点から意義が大きく、更に高価な山砂や普通ポルトランドセメントを減らして銅スラグやフライアッシュを配合しているため安価に製造できるのである。
【００３６】
また結合材が高炉セメントとフライアッシュとから成る港湾用コンクリートにおいて高炉セメントがＪＩＳＲ５２１１で規定されるＢ種の高炉セメントである態様では、Ｂ種の高炉セメントが広く利用されているセメントであるから品質が安定していてまた入手も容易であり、更に結合材の単位量が３００〜４００ｋｇ／ｍ^３、細骨材の単位量が７７０〜９７０ｋｇ／ｍ^３及び粗骨材の単位量が９００〜１２００ｋｇ／ｍ^３である態様では、結合材等を過不足なく使用することで充分な強度とワーカビリティーを確保でき、ＡＥ減水剤が更に配合されている態様では、配合される水の量を減らすことができるからブリーディング率が大きくなったりプラスティシティーが損なわれるなどの問題を生じ難くすることができ、粒度区分が０．３〜５．０ｍｍの銅スラグである態様では、ＪＩＳＡ５０１１−３で規定された銅スラグであるから入手が容易で品質も安定しており、粉末度が２５００ｃｍ^２／ｇ以上のフライアッシュであると、粒子が細かいのでコンクリートの流動性が良くワーカビリティーを向上させることができるのである。
【００３７】
このような種々の効果を奏する本発明に係る港湾用コンクリートの工業的価値は非常に大きなものである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention improves the stability in the sea under large buoyancy and wave force by blending high density copper slag instead of low density mountain sand etc. as fine aggregate, and improves copper slag. The present invention relates to an inexpensive harbor concrete in which industrial by-products such as copper slag and fly ash, which are often discarded, are reused in large quantities without causing problems such as a decrease in workability due to an increase in the mixing ratio of the harbor and a method for producing the same Things.
[0002]
[Prior art]
Mountain sand and river sand, which are natural resources, have been used as fine aggregate for concrete.However, since collection of river sand has been restricted from the viewpoint of protection of rivers, mountain sand is exclusively used as fine aggregate. In recent years, concrete in which part of this mountain sand has been replaced with limestone crushed sand or slag is often used, and from the viewpoint of conservation of natural resources and prevention of environmental pollution by waste, the mixing ratio of slag is increased. Is required.
[0003]
Under such circumstances, concrete for harbors such as wave-dissipating blocks, covering blocks, and caisson cover concretes receive large buoyancy and wave forces in the sea, etc. It is effective to increase the mixing ratio of high density slag, particularly copper slag, instead of low density mountain sand. Copper slag (aggregate) has been selected as a specific procurement item in public works under the Green Purchasing Law (Act on the Promotion of Procurement of Environmental Goods by the National Government, etc.), and its use is being promoted.
[0004]
In the concrete containing copper slag as described above, it is preferable to increase the ratio of copper slag to mountain sand as fine aggregate, but, for example, if the mixing ratio of copper slag in the fine aggregate is up to about 30% by volume. However, concrete having almost the same characteristics as concrete using only mountain sand as fine aggregate is obtained. However, when the mixing ratio of copper slag in fine aggregate is 50% by volume or more, only mountain sand is used as fine aggregate. There are problems such as difficulty in securing workability compared to the used fresh concrete.
[0005]
In other words, simply increasing the amount of copper slag by reducing the amount of mountain sand to increase the compounding ratio of copper slag in fine aggregate increases the fluidity of fresh concrete as the compounding ratio of copper slag increases. As a result, the bleeding becomes remarkable and the plasticity is impaired, making it difficult to secure workability.
[0006]
An example of an increased copper slag compounding ratio is a weight mortar in which 200 to 250 parts by weight of granulated copper slag is mixed as fine aggregate with respect to 100 parts by weight of cement (for example, see Patent Document 1). . However, this weight mortar relates to a mortar that does not contain coarse aggregate and has properties that are significantly different from those of concrete that contains coarse aggregate, so that this composition cannot be directly applied to concrete.
[0007]
Further, as concrete with an increased mixing ratio of copper slag, there is concrete in which slag such as copper slag is mixed at 50% by weight of fine aggregate (for example, see Patent Document 2). However, since this concrete has the same mixing ratio of cement, sand, slag, and crushed stone, the amount of coarse aggregate is reduced compared to ordinary concrete, and instead copper slag is increased in large quantities, Since a large amount of cement is used to compensate for a decrease in concrete strength due to a decrease in coarse aggregate, problems such as cracks are likely to occur and expensive concrete is obtained.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-2-239141 [Patent Document 2]
JP-A-62-65959
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above-mentioned problem, the present invention increases the mixing ratio of copper slag in fine aggregate to 90 to 100% by volume, while decreasing the fluidity of fresh concrete with an increase in the mixing ratio of copper slag. It is an object of the present invention to provide a concrete for a harbor such as a wave-dissipating block, a covering block, and a caisson lid concrete, which hardly causes a decrease in workability such as bleeding, remarkable bleeding, and loss of plasticity. .
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies in order to solve the above-mentioned problems. As a result, 90% by volume or more of the fine aggregate is made of copper slag, the binder is usually Portland cement and fly ash, and the fly ash is contained in the binder. If it is 32 to 50% by weight, or if the binder is port concrete made of blast furnace cement and fly ash and the fly ash is 32 to 65% by weight in the binder, the fly ash which is spherical fine particles is used. Greater buoyancy in the sea, etc. because it can solve the problem of deterioration of workability such as bleeding and plasticity as well as fluidity of fresh concrete, and can increase the unit volume mass by using a large amount of copper slag It is hardly affected by seawater and wave power, and also satisfies the strength required for harbor concrete. In addition to using copper slag as well as fly ash in large quantities, it has great significance from the viewpoint of effective use of resources.In addition, it uses less expensive copper slag and fly ash by reducing mountain sand and ordinary Portland cement. As a result, the present invention was completed by investigating that it can be manufactured at low cost.
[0011]
That is, the present invention relates to a concrete composed of a binder, fine aggregate and coarse aggregate, wherein 90 to 100% by volume of the fine aggregate is copper slag fine aggregate, and the binder is ordinary Portland cement. The fly ash is 32 to 50% by weight of the binder, or the binder is blast furnace cement and fly ash and the fly ash is 32 to 65% by weight of the binder. Port concrete and
Under a unit water volume of 145 to 155 kg / m ³ , 32 to 50% by weight of a normal Portland cement and fly ash is a fly ash of 300 to 400 kg / m ³ binder or blast furnace cement and fly ash. A binder of 300 to 400 kg / m ³ , in which 32 to 65% by weight is fly ash, a fine aggregate of 770 to 970 kg / m ³ , in which 90 to 100% by volume of copper slag is composed of fine aggregate, and 900 to 1200 kg / m ³ and to a method for producing a port for concrete, characterized in that molded by blending coarse aggregate m ^3.
[0012]
Further, when the binder is made of blast furnace cement and fly ash, if the blast furnace cement is a B-type blast furnace cement specified in JIS R 5211, the B-type blast furnace cement is a widely used cement. preferably because it is and easily available and the quality is not stable, the unit amount of the binder is 300 to 400 kg / ^{m 3,} the unit amount of fine aggregate is the unit weight of 770~970kg / ^{m 3} and coarse aggregate 900 When the weight is 結合 1200 kg / m ³ , sufficient strength and workability can be ensured by using a binder and the like without excess or deficiency, and when an AE water reducing agent is further added, the amount of water to be added is reduced. It is preferable because the bleeding can be suppressed and the plasticity is not impaired because it can be performed. When, preferably in keeping the quality of the concrete because it is a copper slug defined in JIS A 5011-3, the fineness is at least fly ash 2500 cm ² / g, good flowability of the so particles fine concrete It was also found that it was possible to improve workability and was favorable.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the port concrete and the method for producing the same according to the present invention, copper slag is used as fine aggregate in a range of 90 to 100% by volume. Use sand. The copper slag and the mountain sand preferably have a density of about 3.5 and 2.6, respectively. From these densities, if the compounding ratio of copper slag in the fine aggregate is from 90 to 100% by volume is converted to wt%, it is about 92 to 100% by weight.
[0014]
In addition, when the particle size of copper slag changes greatly, the composition of fresh concrete must be changed in order to secure a predetermined quality. Therefore, if the particle size of the copper slag is 0.3 to 5.0 mm, This is preferable because it is easy to maintain the quality. According to JIS A 5011-3, which defines the particle size classification of copper slag, it is required that not only the size of the particles but also the chemical components and the physical and chemical properties satisfy certain conditions. Copper slag according to the JIS standard can be effectively used as fine aggregate used for concrete.
[0015]
In the concrete for a port and the method for producing the same according to the present invention, a binder made of ordinary Portland cement and fly ash or a mixture of blast furnace cement and fly ash is used. Ordinary Portland cement is standardized (JISR 5210) and is the most widely used cement, so it is easy to obtain, stable in quality and easy to use. Blast furnace cement is a cement made by blending blast furnace slag powder, which is an industrial by-product, with ordinary Portland cement. It is standardized (JIS A 5211-3) and has excellent resistance to seawater. B blast furnace cement specified in JISA 5211-3 is preferred because it is widely used, has stable quality, and is easily available.
[0016]
In the port concrete and the method for producing the same according to the present invention, in which the binder is made of ordinary Portland cement and fly ash, the blending ratio of fly ash in the binder is 32 to 50% by weight. The reason is that fly ash, which is spherical fine particles, is at least 32% by weight in order to suppress a decrease in workability due to a high compounding ratio of copper slag of 90% by volume or more, in particular, a decrease in fluidity of fresh concrete. The AE water reducing agent must be added, and if fly ash exceeds 50% by weight, an AE water reducing agent is used to prevent problems such as deterioration of plasticity and an increase in unit water volume. This is because the amount of compound must be increased, so that the cost increases.
[0017]
In the concrete for a harbor according to the present invention in which the binder is blast furnace cement and fly ash and the method for producing the same, the blending ratio of fly ash in the binder is 32 to 65% by weight. The reason is that the lower limit of 32% by weight is to suppress the decrease in fluidity as described above, and the upper limit of 65% by weight is that the viscosity of fresh concrete is high due to the blast furnace slag contained in the blast furnace cement in the binder. Therefore, compared to the case where the binder is usually made of Portland cement and fly ash, the plasticity is less likely to deteriorate even if the flowability is greatly improved by blending a large amount of fly ash, especially fly ash in the binder Is up to 65% by weight, plasticity can be sufficiently ensured.
[0018]
Further, fly ash mixed in the binder is an industrial by-product discharged from a thermal power plant, and the one specified in JIS A 6201 can be used, but fly ash having a fineness of 2500 cm ² / g or more can be used. If so, the fine particles are more preferable because the flowability of fresh concrete is good and the workability can be further improved.
[0019]
General crushed stone having a maximum size of about 20 to 40 mm can be used as the coarse aggregate used in the harbor concrete and the method for producing the same according to the present invention, and the crushed stone may be any crushed stone specified in JIS A5005. If the quality is stable and the specific gravity is above a certain level, it is suitable as coarse aggregate for harbor concrete.
[0020]
Further, the concrete for harbor according to the present invention has a unit amount of the binder of 300 to 400 kg / m ³ , a unit amount of the fine aggregate of 770 to 970 kg / m ^3, and a unit amount of the coarse aggregate of 900 to 1200 kg / m ^3. In the case of harbor concrete consisting of, since the binder and the like are used in an appropriate amount, sufficient strength and workability can be secured.
[0021]
Further, the use of the AE water reducing agent can reduce the amount of water to be blended, so that good workability can be secured without deteriorating the plasticity.
[0022]
In the method for producing concrete for a port according to the present invention, 300 to 400 kg / m2, which is composed of ordinary Portland cement and fly ash and whose fly ash is 32 to 50% by weight under a unit water volume of 145 to 155 kg / m ^3. No. ³ binder or blast-furnace cement and fly ash, of which 32 to 65% by weight is fly ash, 300 to 400 kg / m ³ of binder and 90 to 100% by volume of copper slag, 770 to 970 kg / m 3 and fine aggregate ^3, kneaded by blending the coarse aggregate 900~1200kg / ^{m 3,} is then of being molded by pouring them into a mold.
[0023]
Normally, in the mixing of raw materials in fresh concrete, first determine the water binder ratio so that the specified strength and workability can be obtained, and then set the unit water volume to set the fine aggregate and total aggregate (fine aggregate and coarse aggregate). The fine aggregate ratio, which is the volume ratio of the fine aggregate, is set. However, since the fine aggregate ratio has a large effect on workability, etc., the fine aggregate ratio is adjusted by a test so that the unit water volume is minimized. Each unit amount of the binder, the fine aggregate, and the coarse aggregate is calculated so that the volume of the aggregate becomes 1 m ³ .
[0024]
Therefore, in the method for producing concrete for harbors according to the present invention, if the water binder ratio exceeds 50%, sufficient strength cannot be obtained. If the water binder ratio is lower than 35%, the amount of cement used is large, workability is deteriorated, and more than necessary. the strength is high expensive concrete, water binder ratio determined about 35% to 50%, the unit amount of the binder by the 145~155kg / ^{m 3} of unit water from experiment or the like 300 to 400 kg / than it is obtained as m ^3. Incidentally, the unit water was 145~155kg / ^{m 3,} when the unit water exceeds 155 kg / ^{m 3,} tends to occur bleeding, the unit water content is less than 145 kg / ^{m 3,} the fluidity is deteriorated workability Is reduced.
[0025]
Moreover, the the unit amount for the fine aggregate and coarse aggregate were each a 770~970kg / ^{m 3} and 900~1200kg / ^{m 3,} when the unit amount of the coarse aggregate is less than 900 kg / ^{m 3,} The unit amount of fine aggregate must be more than 970 kg / m ³ , and as a result, the fine aggregate ratio becomes too large, so that the unit water amount is too large, the plasticity of fresh concrete is deteriorated, and the workability is reduced. As a result, the strength of the concrete after hardening is adversely affected. If the amount of coarse aggregate is more than 1200 kg / m ³ , the unit amount of fine aggregate must be less than 770 kg / m ³ , and the fine aggregate ratio becomes too small, so that material separation occurs. It is easy and the workability is reduced.
[0026]
【Example】
A test was conducted to actually manufacture the concrete for a port according to the present invention and a comparative example having a different mix ratio of fly ash, and to confirm the properties and the like.
As the cement, commercially available ordinary Portland cement (manufactured by Ube Mitsubishi Cement Co., Ltd.) or blast furnace cement B class (manufactured by Ube Mitsubishi Cement Co., Ltd.) was used. Fly ash discharged from the thermal power plant has a density of about 2.1 to 2.2, and fine aggregate has a density of about 2.6 and a particle size of 0.3 to 5 for fine aggregate. 0.0mm copper slag with a density of about 3.5 (manufactured by Onahama Seiren Co., Ltd.), coarse aggregate with a crushed stone of a density of about 2.7 (manufactured by Shinhachiko Mine), and water with water Tap water was used, and an AE water reducing agent (NMB Corporation) was further added.
[0027]
First, Table 1 shows the port concrete according to the present invention in which the binder is ordinary Portland cement and fly ash, and a comparative example thereof.
[0028]
[Table 1]

[0029]
Embodiments 1 to 4 are concrete for harbors according to the present invention. In particular, in Embodiments 3 and 4, the unit amount of binder is 300 to 400 kg / m ³ and the unit amount of fine aggregate is 770 as defined in claim 3. ~970kg / ^{m 3,} the unit amount of coarse aggregate is concrete satisfying 900~1200kg / ^{m 3.}
First, Examples 1 and 2 are concretes in which fly ash is mixed in the binder at 40% by weight and 33% by weight, respectively, and the compounding ratio of copper slag in the fine aggregate is 100% by volume. Examples 1 and 2 have the requirements that the workability is good and the viscosity is sufficient, and that the 28-day strength is 37.6 N / mm ² and 31.8 N / mm ² , respectively, and that 18 N / mm ² or more is required. Had met. In Examples 1 and 2, only the unit amount of the binder exceeded the unit amount defined in claim 3, and the flowability was somewhat poor because the amount of ordinary cement was relatively large. There were some difficulties in setting up such facilities.
Next, in Examples 3 and 4, fly ash was blended in the binder at 43% by weight and 39% by weight, respectively, and fine aggregate was blended with 100% by volume of copper slag, so that workability was good and viscosity was high. The 28-day strength was 29.8 N / mm ² and 30.7 N / mm ² , respectively, and sufficient strength was obtained. Examples 3 and 4 were also excellent in fluidity, and the pumping could be performed well.
[0030]
On the other hand, Comparative Examples 1 to 3 were concretes in which the amount of fly ash in the binder was less than the amount specified in the present invention, although 100% by volume of copper slag was blended as fine aggregate. is there. In Comparative Example 1, the bleeding rate was high and almost no water-reducing effect was recognized, and since no fly ash was contained in the binder, the fluidity was extremely poor and it was difficult to mold concrete. Comparative Example 2 was concrete in which the amount of copper slag as fine aggregate was reduced and fly ash was added to the binder in order to improve the fluidity, but the fly ash compounding ratio was as low as 26% by weight. Concrete that does not satisfy the proportion of fly ash specified in the present invention. In Comparative Example 2, the fluidity was poor and the viscosity was insufficient, the surface of the concrete was rough, and the workability was poor. In Comparative Example 3, although the amount of copper slag was further reduced and the compounding ratio of fly ash was increased to 29% by weight, the concrete was less than the compounding ratio of fly ash specified in the present invention. In Comparative Example 3, too, the viscosity was insufficient, the surface of the concrete became rough, the fluidity was not improved, and the workability was poor.
[0031]
Next, Table 2 shows the port concrete according to the present invention in which the binder is blast furnace cement and fly ash, and a comparative example thereof.
[0032]
[Table 2]

[0033]
Examples 5 to 8 are concrete for harbors according to the present invention. In particular, Examples 6 to 8 are concrete satisfying the unit amounts of the binder, fine aggregate and coarse aggregate defined in claim 3.
First, Example 5 is a concrete in which fly ash is blended in a binder at 50% by weight, the blending ratio of copper slag as fine aggregate is 100% by volume, the workability is good and the viscosity is sufficient. The daily strength was 22.3 N / mm ² and sufficient strength was obtained. In the fifth embodiment, when only the unit amount of the binder exceeded the unit amount defined in claim 3, the fluidity was somewhat poor and the pumping was somewhat difficult.
Next, Examples 6 to 8 were concretes in which fly ash was blended in the binder at 63% by weight, 50% by weight and 33% by weight, respectively, and the blending ratio of copper slag as fine aggregate was 100% by volume. is there. The Examples 6-8 also workability is good viscosity also sufficient, each 28 days strength 26.2N ^/ mm 2, a 31.9N / mm ² and 25.2N / mm ² sufficient strength was obtained . In Examples 6 to 8, the unit amount of the binder and the like satisfied the amount defined in Claim 3, and the fluidity was sufficient and the pumping was performed well.
[0034]
On the other hand, Comparative Example 4 is a concrete in which fly ash is not contained in the binder at all even though copper slag as fine aggregate is blended at 100% by volume, and the viscosity is insufficient. As a result, the concrete surface became rough and the flowability was very poor, resulting in poor workability.
On the other hand, Comparative Example 5 contained 100% by volume of copper slag as fine aggregate, and had a fly ash content of 67% by weight in the binder, which exceeded the fly ash content defined in the present invention. It is concrete. In Comparative Example 5, since the blending ratio of fly ash in the binder was high, the fluidity was excessively high, resulting in poor plasticity and difficulty in molding.
[0035]
【The invention's effect】
As described in detail above, the concrete for a port according to the present invention is a concrete composed of a binder, fine aggregate, and coarse aggregate, and 90 to 100% by volume of the fine aggregate is copper slag. The binder is usually Portland cement and fly ash, and the fly ash is 32 to 50% by weight of the binder, or the binder is blast furnace cement and fly ash and the fly ash is 32 to 50% by weight of the binder. 65% by weight of concrete for harbors,
The method for producing a port for concrete according to the present invention, under the unit water 145~155kg / ^{m 3,} the 32 to 50% by weight consists of ordinary portland cement and fly ash is fly ash 300 to 400 kg / m No. ³ binder or blast-furnace cement and fly ash, of which 32 to 65% by weight is fly ash, 300 to 400 kg / m ³ of binder and 90 to 100% by volume of copper slag fine aggregate 770 to 770. since the manufacturing method of the harbor for concrete molding by blending coarse aggregate fine aggregate and 900~1200kg / ^{m 3} of 970 kg / ^{m 3,}
The fly ash, which is spherical fine particles, can improve the fluidity of concrete, and as a result, can solve problems such as a decrease in workability due to a high mixing ratio of copper slag, and by using a large amount of copper slag Since the unit mass can be increased, it can be hardly affected by large buoyancy and wave force in the sea, etc., and can sufficiently satisfy the strength required for concrete for harbors. As a by-product, not only copper slag but also fly ash is used in large quantities, so it has great significance from the viewpoint of effective use of resources.In addition, copper slag and fly ash are compounded by reducing expensive mountain sand and ordinary Portland cement. Therefore, it can be manufactured at low cost.
[0036]
Further, in a mode in which the binder is a B-type blast furnace cement specified in JIS R 5211 in the harbor concrete in which the binder is blast-furnace cement and fly ash, the B-type blast furnace cement is a cement widely used. And the quality is stable and easy to obtain, and the unit amount of the binder is 300-400 kg / m ³ , the unit amount of the fine aggregate is 770-970 kg / m ^3, and the unit amount of the coarse aggregate is 900 In an aspect of ~ 1200 kg / m ³ , sufficient strength and workability can be secured by using a binder and the like without excess and deficiency, and in an aspect in which an AE water reducing agent is further incorporated, the amount of water to be incorporated is reduced. Therefore, problems such as an increase in bleeding rate and loss of plasticity can be suppressed, and the particle size classification can be reduced to 0. In embodiments in which copper slag ～5.0Mm, because copper slug defined in JIS A 5011-3 and availability stable easily quality, powder degree is 2500 cm ² / g or more fly ash And, since the particles are fine, the fluidity of the concrete is good and the workability can be improved.
[0037]
The industrial value of the concrete for harbors according to the present invention having such various effects is very large.

Claims

Concrete comprising a binder, fine aggregate and coarse aggregate, 90 to 100% by volume of the fine aggregate is copper slag, and the binder is usually Portland cement and fly ash, and fly ash is used. Port concrete, characterized in that the binder is 32 to 50% by weight in the binder or the binder is blast furnace cement and fly ash, and the fly ash is 32 to 65% by weight in the binder.

The harbor concrete according to claim 1, wherein when the binder is made of blast furnace cement and fly ash, the blast furnace cement is a B-type blast furnace cement defined in JIS R 5211.

Unit amount of the binder is 300 to 400 kg / ^{m 3,} the unit amount of fine aggregate is claimed in claim 1 or 2 units of 770~970kg / ^{m 3} and coarse aggregates is 900~1200kg / ^{m 3} Port concrete.

The port concrete according to any one of claims 1 to 3, further comprising an AE water reducing agent.

The harbor concrete according to any one of claims 1 to 4, wherein the copper slag has a particle size classification of 0.3 to 5.0 mm.

The port concrete according to any one of claims 1 to 5, wherein the fineness of the copper slag is 2500 cm ² / g or more.

Under a unit water volume of 145 to 155 kg / m ³ , 32 to 50% by weight of a normal Portland cement and fly ash is a fly ash of 300 to 400 kg / m ³ binder or blast furnace cement and fly ash. the binder 300 to 400 kg / ^{m 3} that 32-65% by weight is fly ash, a fine aggregate of 770~970kg / ^{m 3} comprising 90 to 100 volume percent of copper slag, 900~1200kg / ^{m 3} A method for producing concrete for harbors, comprising mixing and molding coarse aggregates.