JP2007246293A - 低収縮型軽量コンクリート - Google Patents

Abstract

【課題】土木工事および建築工事で一般的に使用される生コンクリート，製品コンクリート等で用いられる骨材を提供する。
【解決手段】開口空隙を有する多孔性の細骨材を天然細骨材に対して体積比率で20〜100％置換する低収縮型軽量コンコクリートである。
【選択図】無

Description

本発明は、土木工事および建築工事で一般的に使用される生コンクリート、製品コンクリート等に関するものであり、特にコンクリートの体積収縮を抑制させる手段としての軽量材に関するものである。

モルタルやコンクリートで用いられる骨材は、山，河川，海等で採取される砂、砂利、砕石等の天然骨材が多用されている。天然骨材の吸水率は１〜３％であり、密実で高強度を有するものが多い。一方、人工軽量骨材は吸水率が高く、多孔質で軽量であることから、構造物の軽量化が図れるため、高層建築物のスラブや外壁、橋梁の桁や床板等に使用されている。

天然骨材を用いた高強度のコンクリートは、単位セメント量が多く、水セメント比が小さい配合であるために、セメントの水和反応にともなって生じるコンクリートの自己収縮が大きいことが問題とされている。これらの問題を解消するために、種々の添加剤（たとえば膨張剤，収縮低減剤等）が開発されている。しかし、添加剤を使用することにより、施工コストの上昇、材料の投入に必要なサイロや計量器の取り付け、均一に分散させるために混合時間を長くする等の問題が生じる。

また非特許文献１には、粒径５〜10mmの軽量粗骨材の吸水率を規定することによって、コンクリートの体積収縮を抑制する技術が開示されている。しかしながら発明者らの研究によれば、軽量粗骨材を使用したコンクリートは、乾燥後の時間の経過に伴って20％以上の強度低下が生じる。
土木学会論文集No.781／V-66,101-112,2005.2

本発明は上記のような問題の解決を図るもので、土木工事および建築工事で一般的に使用される生コンクリート，製品コンクリート等で用いられる骨材に関するものであり、特にコンクリートの体積収縮を抑制させる手段としての軽量材に関するものである。

発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、開口空隙を有する多孔性の細骨材を用いることによって、コンクリートの圧縮強度の低下が少なく、コンクリートの体積収縮を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち本発明は、開口空隙を有する多孔性の細骨材を天然細骨材に対して体積比率で20〜100％置換する低収縮型軽量コンコクリートである。

本発明の低収縮型軽量コンコクリートにおいては、開口空隙を有する多孔性の細骨材の吸水率が10％以上であることが好ましい。また、開口空隙を有する多孔性の細骨材の密度が1.3〜1.8ｇ／cm³であることが好ましい。

本発明によれば、土木工事および建築工事で一般的に使用される生コンクリート，製品コンクリート等で用いられる骨材として開口空隙を有する多孔性の細骨材を使用することによって、コンクリートの圧縮強度の低下が少なく、コンクリートの体積収縮を抑制させることが可能である。

以下、本発明を詳しく説明する。
本発明で用いる軽量骨材は、特定の鉱物を工業的に高温焼成して製造させる人工軽量骨材であり、ＪＩＳ規格A5002「構造用軽量コンクリート骨材」の規定に準拠する。
既に説明した通り、粒径５mm以上の軽量粗骨材に染み込ませる水の量を規定すれば、コンクリートの自己収縮を抑制することは可能であるが、時間の経過に伴う強度低下は抑制できない。

そこで本発明では、粒径５mm未満の軽量細骨材を使用する。軽量細骨材は、多孔質の粒子であり、水分が全く付着していない乾燥状態の密度（以下、絶乾密度という）が1.3ｇ／cm³未満では、軽量細骨材の内部に空隙が過剰に存在するので、軽量細骨材の強度が不足する。一方、1.8ｇ／cm³を超えると、軽量細骨材の内部の空隙が減少し、十分に吸水することができなくなるので、コンクリートへの水分供給ができない。したがって、軽量細骨材の絶乾密度は1.3〜1.8ｇ／cm³の範囲内とする。

また本発明では、上記した軽量細骨材に吸水させる。軽量細骨材の吸水率が10％未満では、コンクリートへの水分供給が不十分となり、コンクリートの自己収縮を抑制できない。したがって、軽量細骨材の吸水率は10％以上とする。ただし、吸水率が30％を超えると、過剰な水がコンクリートに供給されるため、コンクリートが脆弱になる。したがって、軽量細骨材の吸水率は、10〜30％の範囲内が好ましい。

吸水させた軽量細骨材を使用する際には、軽量細骨材と天然細骨材を混合して細骨材とする。その細骨材に占める吸水軽量細骨材の配合比率（体積比）が20％未満（すなわち天然細骨材が80％超え）では、コンクリートの自己収縮を抑制できない。したがって、細骨材における軽量細骨材と天然細骨材の配合比率は、体積比で吸水軽量細骨材を20〜100％，天然細骨材を80〜０％とする。

さらに、この細骨材と天然粗骨材とを用いて、コンクリートを製造する。本発明では軽量粗骨材を使用しない。
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強，超早強，低熱および中庸熱等の各種ポルトランドセメント、ならびにこれらポルトランドセメントにフライアッシュ，高炉スラグ，シリカ，石灰石微粉末等を混合した各種混合セメント、あるいは都市ごみ焼却灰や下水汚泥焼却灰等の廃棄物を原料として利用したエコセメント等が挙げられ、これらの１種または２種以上を使用することができる。

本発明では、高性能減水剤，高性能ＡＥ減水剤，ＡＥ減水剤，流動化剤を含む減水剤、膨張剤、硬化促進剤、セメント用ポリマー、発泡剤、防水剤、防錆剤、収縮低減剤、顔料、繊維、撥水剤、白華防止剤等の１種または２種以上を併用しても良い。

以下に本発明について実施例を挙げてさらに詳しく説明する。本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
表１に示す細骨材および粗骨材を用いてコンクリートを製造し、圧縮強度と体積収縮量を測定した。表１に測定結果を示す。なお、表１中に軽量細骨材の吸水率も併せて示す。このときのコンクリートの材料と配合、ならびに各試験の試験方法，条件は以下の通りとした。

＜コンクリートの材料＞
セメント：低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント社製，密度3.22ｇ／cm³）
細骨材：天然細骨材（絶乾密度2.60ｇ／cm³，吸水率2.5％）
軽量細骨材（絶乾密度1.60ｇ／cm³）
粗骨材：天然粗骨材（絶乾密度2.65ｇ／cm³，吸水率1.2％）
軽量粗骨材（絶乾密度1.25ｇ／cm³，吸水率27.3％）
水：水道水
＜コンクリートの配合＞
コンクリートの配合は、水セメント比20％，細骨材率40％，単位セメント量800kg／ｍ³，スランプフロー60cmとした。

＜コンクリートの製造方法＞
コンクリートの練混ぜは、50リットル強制パン型ミキサを用いて行なった。１バッチの練混ぜ量は30リットルとした。練混ぜ手順は、粗骨材，細骨材，セメントをミキサに投入後15秒間空練りを行ない、その後、練混ぜ水を投入後90秒間練り混ぜた。練り上がったコンクリートを円柱供試体（直径10cm，高さ20cm）と直方体供試体（10cm×10cm×40cm）に打設した。なお、供試体は１つの水準について各３体作製した。

＜圧縮強度試験＞
円柱供試体を、翌日、脱型し、打設面を研磨し平滑にした。28日間水中養生した後、ＪＩＳ規格A1108「コンクリートの圧縮強度試験」に準拠して試験を行なった。
＜体積収縮量の測定＞
直方体供試体を、翌日、脱型し、供試体全面をアルミ箔テープでシールした。温度20℃，相対湿度60％の恒温恒湿室に91日間静置し、ＪＩＳ規格A1129-3「モルタル及びコンクリートの長さ変化試験方法第３部ダイアルゲージ方法」に準拠して試験を行なった。表１中の体積収縮率がマイナスの値は、直方体に成形したコンクリートが収縮したことを示し、プラスの値は膨張したことを示す。

表１から明らかように、発明例１〜４では、体積収縮量が−390×10^-6〜+330×10^-6であり、圧縮強度が98〜105Ｎ／mm²であった。なお、発明例４ではコクリートが膨張しているが、有害なヒビ割れが発生しておらず問題ない。
これに対して、比較例１，３，４は、体積収縮量が−530×10^-6〜−440×10^-6であり、発明例に比べて収縮量が大きいことが分かる。また、比較例２は、圧縮強度が86Ｎ／mm²であり、発明例に比べて強度大きく低下したことが分かる。

この結果より、軽量細骨材を用いることによって、コンクリートの圧縮強度の低下が少なく、コンクリートの体積収縮を抑制できることが確かめられた。

Claims (3)

1. 開口空隙を有する多孔性の細骨材を天然細骨材に対して体積比率で20〜100％置換することを特徴とする低収縮型軽量コンコクリート。
2. 前記開口空隙を有する多孔性の細骨材の吸水率が10％以上であることを特徴とする請求項１に記載の低収縮型軽量コンコクリート。
3. 前記開口空隙を有する多孔性の細骨材の密度が1.3〜1.8ｇ／cm³であることを特徴とする請求項１または２に記載の低収縮型軽量コンコクリート。