JP2010006662A - Highly durable concrete composition and method for producing highly durable concrete - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、海洋環境や飛来塩分の影響を受ける海岸付近，または凍結防止剤の影響を受ける環境下で使用されるプレキャストコンクリート，プレストレストコンクリートなどに好適な耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物及び高耐久性コンクリートの製造方法に関する。 The present invention provides salt damage resistance, frost damage resistance, and low shrinkage suitable for precast concrete, prestressed concrete, etc. used in the marine environment, near the coast affected by flying salt, or in environments affected by antifreezing agents. The present invention relates to a highly durable concrete composition and a method for producing highly durable concrete.
プレキャストコンクリートは，予め建設現場やコンクリート製品工場で製造されるコンクリート部材または工場で製造されるコンクリート製品（一般に二次製品と呼ぶ）であり，製造効率の向上のため，主に早期強度発現性に優れる早強ポルトランドセメントが使用されている。
プレストレストコンクリートは、コンクリート中または外部に配置された緊張材に引張力を与え，その反作用としてのプレストレスがコンクリート部材に与えられることにより，コンクリート部材の引張応力に対する抵抗性を向上させるもので，橋桁，道路や空港などの床版，鉄道の枕木，基礎杭などに使用される。このプレストレストコンクリートは、プレストレスの導入時期により，プレテンション方式とポストテンション方式があり，プレテンション方式では，コンクリートを型枠に打ち込んでから比較的早期にプレストレスを導入するために，早期強度発現性に優れる早強ポルトランドセメントが主に使用されている。
Precast concrete is a concrete member manufactured in advance at a construction site or a concrete product factory, or a concrete product manufactured at a factory (generally called a secondary product). Excellent early-strength Portland cement is used.
Prestressed concrete improves the resistance of concrete members to tensile stress by applying tensile force to the tension members placed inside or outside the concrete and prestressing the concrete members as a reaction. , Used for floor slabs for roads and airports, railway sleepers, foundation piles, etc. There are two types of prestressed concrete, pre-tension type and post-tension type, depending on when pre-stress is introduced. In the pre-tension type, in order to introduce pre-stress relatively early after the concrete is driven into the formwork, early strength is developed. High-strength Portland cement with excellent properties is mainly used.
これらのコンクリートが，海洋環境や飛来塩分の影響を受ける海岸付近，または凍結防止剤の影響を受ける環境下で使用されると塩害による鉄筋コンクリート構造物の劣化を引き起こし、また，寒冷地では凍結融解作用による劣化の進行により構造物の耐久性が低下することが問題となっている。さらにプレストレストコンクリートにおいては，プレストレス導入後のコンクリートの収縮によるプレストレスの減少が課題となっている。 When these concretes are used in the marine environment, in the vicinity of coasts affected by incoming salt, or in environments affected by anti-freezing agents, they will cause deterioration of reinforced concrete structures due to salt damage, and freeze-thaw action in cold regions. There is a problem that the durability of the structure is lowered due to the progress of the deterioration due to. Furthermore, in prestressed concrete, the reduction of prestress due to shrinkage of concrete after the introduction of prestress has become an issue.
一方、溶鉱炉で銑鉄を製造する際に生じる高炉スラグを水によって急冷し，乾燥，粉砕した高炉スラグ微粉末を，ポルトランドセメントの一部として置換した高炉セメントが、海水等の塩類に対する化学抵抗性に優れた高耐久性コンクリート用として使用されている。すなわち、高炉スラグ微粉末を用いたコンクリートは、高炉スラグの水和反応によって組織が緻密であると共に、塩化物イオンの固定化能力が高いことから，塩類の浸透抑制効果を有している。 On the other hand, blast furnace slag produced when pig iron is produced in a blast furnace is rapidly cooled with water, dried and pulverized blast furnace slag fine powder is replaced as part of Portland cement, resulting in chemical resistance to salts such as seawater. Used for excellent high durability concrete. That is, the concrete using the blast furnace slag fine powder has a dense structure due to the hydration reaction of the blast furnace slag and has a high ability to fix chloride ions, and thus has a salt permeation suppressing effect.
例えば、特許文献１には、ポルトランドセメントと高炉セメントとを使用したコンクリート組成物が提案されている。また、特許文献２には、通常のセメントに高炉スラグ微粉末を混和したプレストレストコンクリート構造物が提案されている。さらに、特許文献３には、早強ポルトランドセメントが６０〜９０重量％、高炉スラグ粉末が１０〜４０重量％からなる高耐久性コンクリートにおける結合材組成物が提案されている。 For example, Patent Document 1 proposes a concrete composition using Portland cement and blast furnace cement. Patent Document 2 proposes a prestressed concrete structure in which normal cement is mixed with blast furnace slag fine powder. Further, Patent Document 3 proposes a binder composition in highly durable concrete comprising 60 to 90% by weight of early-strength Portland cement and 10 to 40% by weight of blast furnace slag powder.
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、プレキャストコンクリートやプレストレストコンクリートに主に使用されている早強ポルトランドセメントに比べて、高炉スラグ微粉末を用いた高炉セメントでは、高炉スラグの水和反応がセメントの水和反応によって二次的に起こるため、初期強度発現性が低いという不都合があった。したがって，製造効率を向上させるための早期の脱型が必要なプレキャスト製品やプレストレスの導入が必要なプレストレストコンクリートにはほとんど使用されてこなかった。そのため，海洋環境や飛来塩分の影響を受ける海岸付近，または凍結防止剤の影響を受ける環境下で使用されると塩害による鉄筋コンクリート構造物の劣化を引き起こし、また，寒冷地では凍結融解作用による劣化の進行により構造物の耐久性が低下することが問題となっていた。また，一般に高炉スラグを混合材として使用したコンクリートの中性化速度は，ポルトランドセメントを用いたコンクリートより早いという課題がある。さらには，高炉セメントを使用したコンクリートの乾燥収縮量は，ポルトランドセメントを使用したコンクリートよりも一般に大きく，ひび割れ発生の危険性が高いとともに，プレストレストコンクリートの場合にはコンクリートの収縮によるプレストレスの減少が課題となっている。ひび割れの発生は，コンクリート構造物の外観を損なうだけでなく，塩分の浸透や中性化の進行を早め，鉄筋を早期に腐食させることにつながるため，鉄筋コンクリート構造物の耐久性を早期に低下させる原因となる。
The following problems remain in the conventional technology.
In other words, compared to early-strength Portland cement, which is mainly used for precast concrete and prestressed concrete, in blast furnace cement using blast furnace slag fine powder, the hydration reaction of blast furnace slag is secondary due to the cement hydration Since this occurs, there is a disadvantage that the initial strength development is low. Therefore, it has been rarely used in precast products that require early demolding to improve production efficiency and prestressed concrete that requires the introduction of prestress. Therefore, if it is used near the coast affected by the marine environment, incoming salt, or in an environment affected by antifreezing agents, it will cause deterioration of the reinforced concrete structure due to salt damage. It has been a problem that the durability of the structure is lowered due to the progress. Moreover, there is a problem that the neutralization rate of concrete using blast furnace slag as a mixed material is generally faster than concrete using Portland cement. Furthermore, the amount of drying shrinkage of concrete using blast furnace cement is generally larger than that of Portland cement, and there is a higher risk of cracking. In the case of prestressed concrete, the decrease in prestress due to concrete shrinkage is also observed. It has become a challenge. The occurrence of cracks not only impairs the appearance of the concrete structure, but also accelerates the progress of salt penetration and neutralization, leading to early corrosion of the reinforcing bars, thereby reducing the durability of the reinforced concrete structures at an early stage. Cause.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、塩化物浸透に対する抑制効果を向上させると共に、初期強度発現性にも優れている耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物及び高耐久性コンクリートの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and improves the suppression effect on chloride permeation and has high salt strength, frost damage resistance and low shrinkage, which are excellent in initial strength development. An object of the present invention is to provide a durable concrete composition and a method for producing a highly durable concrete.
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の高耐久性コンクリート組成物は、早強ポルトランドセメント３５〜６５質量％と高炉スラグ微粉末３５〜６５質量％とからなる水硬性組成物と，水と，細骨材と，粗骨材と，減水剤とを練り混ぜて製造されたコンクリートであって，水結合材質量比が４５％以下，空気量が３．０〜６．０％であることを特徴とする。 The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, the highly durable concrete composition of the present invention comprises a hydraulic composition comprising 35 to 65% by mass of early-strength Portland cement and 35 to 65% by mass of ground granulated blast furnace slag, water, fine aggregate, Concrete produced by mixing aggregate and water reducing agent, characterized in that the mass ratio of water binder is 45% or less and the amount of air is 3.0 to 6.0%.
この耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物では、水硬性組成物が、早強ポルトランドセメントとの内割りで、混和材として高炉スラグ微粉末が３５〜６５重量％添加されるとともに，減水剤を使用して水結合材比が４５％以下のコンクリートとすることにより，コンクリート組織が緻密となるため，塩化物の浸透や中性化の抑制効果に優れている。また、プレキャストコンクリートでは，一般に行われているように製品や部材の種類に応じて必要とされる強度が異なるため適切な水結合材比を選定する。例えば，プレテンション方式のプレストレストコンクリートに用いる場合には，３５％程度以下とすることが好ましい。これは，プレストレス導入に必要な材齢１５時間程度の圧縮強度として３５Ｎ／ｍｍ２程度以上を確保するためである。
また、空気量を、３．０％から６．０％に設定することにより、後述するように耐凍害性に優れたコンクリートを得ることができる。なお、空気量は、３．０％未満であると、耐凍害性が低下し，６．０％を超えると、強度発現性が低下する。
In the highly durable concrete composition having both salt damage resistance, frost damage resistance and low shrinkage resistance, the hydraulic composition is divided into early strong Portland cement, and 35 to 65 blast furnace slag fine powder is used as an admixture. In addition to the addition of wt%, the use of a water reducing agent makes concrete with a water binder ratio of 45% or less, so that the concrete structure becomes dense, so it is excellent in suppressing chloride penetration and neutralization. Yes. For precast concrete, the required strength differs depending on the type of product and member as is generally done, so an appropriate water binder ratio is selected. For example, when it is used for pre-stressed prestressed concrete, it is preferably about 35% or less. This is to secure about 35 N / mm 2 or more as the compressive strength of the material age of about 15 hours required for introducing prestress.
Further, by setting the air amount from 3.0% to 6.0%, it is possible to obtain concrete having excellent frost damage resistance as will be described later. In addition, if the amount of air is less than 3.0%, the frost damage resistance decreases, and if it exceeds 6.0%, strength developability decreases.
また、本発明の高耐久性コンクリート組成物は、高炉スラグ微粉末がブレーン比表面積２５００〜６５００ｃｍ２／ｇであることを特徴とする。すなわち、この耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物では、高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積が、２５００〜６５００ｃｍ２／ｇの範囲に設定されることにより、十分な初期強度が得られると共に，製造コストの低減を両立することができる。なお、上記ブレーン比表面積が、２５００ｃｍ２／ｇ未満であると、初期強度発現性，耐塩害性および低収縮性が低下してしまうと共に、６５００ｃｍ２／ｇを越えると製造コストが大幅に上がってしまう。 The highly durable concrete composition of the present invention is characterized in that the blast furnace slag fine powder has a Blaine specific surface area of 2500 to 6500 cm 2 / g. That is, in the highly durable concrete composition having both salt damage resistance, frost damage resistance and low shrinkage, the brane specific surface area of the blast furnace slag fine powder is set in a range of 2500 to 6500 cm 2 / g, Sufficient initial strength can be obtained, and the manufacturing cost can be reduced. If the Blaine specific surface area is less than 2500 cm 2 / g, the initial strength development, salt damage resistance and low shrinkage will be reduced, and if it exceeds 6500 cm 2 / g, the production cost will be significantly increased. End up.
また、本発明の耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物に用いる結合材には，二水石膏もしくは無水石膏が結合材中にＳＯ３量換算で１．０〜５．０％含んでいる。これは，適切にコンクリートの凝結時間および流動性を確保するとともに，高炉スラグ微粉末の刺激剤としての効果を有することから強度発現性をも確保するためである。 Further, salt damage resistance of the present invention, the binder used in the highly durable concrete composition having both frost resistance and low shrinkage, in SO 3 weight calculated on gypsum or anhydrite is bound material 1. Contains 0-5.0%. This is to ensure the concrete's setting time and fluidity as well as to ensure strength development because it has the effect of stimulating fine blast furnace slag powder.
さらに、本発明の耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物に用いる結合材には，その一部にフライアッシュ，石炭ガス化スラグ微粉末，石灰石微粉末，シリカフュームより選ばれる１種以上の混和材を，結合材全体の内割で５〜２０％含むことが出来る。これらは，低水結合材比のコンクリートで使用する際に，流動性の向上や強度発現性の向上をもたらすものである。これらのうち，石灰石微粉末は，高炉スラグ微粉末と併用したときに，高炉スラグの水和を促進する作用を有することから，強度発現性の向上に有効である。特に高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積が２５００〜３５００ｃｍ２／ｇ未満の低い範囲で使用する際には，石灰石微粉末と併用することにより高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積の低下に伴う強度発現性の低下をカバーできる。また，フライアッシュやシリカフュームは球状の微粒子であるため，５〜１０％程度使用することで，そのボールベアリング作用により，特に水結合材比の小さなコンクリートにおいて流動性を向上させることが出来る。 Further, the binder used in the highly durable concrete composition having the salt resistance, frost resistance and low shrinkage of the present invention includes fly ash, coal gasified slag fine powder, limestone fine powder, One or more admixtures selected from silica fume can be contained in an amount of 5 to 20% of the total amount of the binder. These provide improved fluidity and improved strength when used in concrete with a low water binder ratio. Of these, limestone fine powder, when used in combination with blast furnace slag fine powder, has the effect of promoting hydration of blast furnace slag, and is therefore effective in improving strength development. In particular, when the blast furnace slag fine powder has a Blaine specific surface area of less than 2500-3500 cm 2 / g, it can be used together with limestone fine powder to develop strength due to a decrease in the Blaine specific surface area of the blast furnace slag fine powder. Can cover the decline of Further, fly ash and silica fume are spherical fine particles, and therefore, when used in an amount of about 5 to 10%, the fluidity can be improved particularly in concrete having a small water binder ratio due to its ball bearing action.
本発明の高耐久性コンクリートの製造方法は、上記本発明の耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物を練り混ぜて製造されたコンクリートを蒸気養生して製造することを特徴とする。すなわち、この高耐久性コンクリートの製造方法では、上記本発明の耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物を用いているので、優れた耐塩害性，耐凍害性，低収縮性及び早期強度発現性により海洋構造物や寒冷地の構造物等のプレストレストコンクリートまたはプレキャストコンクリートに適した高耐久性コンクリートを得ることができる。一般的に高炉スラグ微粉末を混和材として用いたコンクリートは，ポルトランドセメントを単独で用いた場合に比べて，乾燥収縮量が大きくなる。本発明の耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物を用いたコンクリートを蒸気養生し，早期に水和反応を進行させ強度発現させることにより，蒸気養生後の乾燥収縮量を，ポルトランドセメントを単独で用いた場合に比べても大幅に低減することができる。これにより，構造物として共用している間に乾燥収縮のために発生するひび割れを抑制することが出来るとともに，プレストレストコンクリートに用いた場合には，コンクリートの収縮に伴うプレストレスの低減を抑制することが出来る。
なお、減水剤としては、一般に市販されているＡＥ減水剤，高性能減水剤，高性能ＡＥ減水剤などが使用できるが，ポリカルボン酸系高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤を使用すれば、コンクリートを練り混ぜた時のワーカビリティーも良好で，早強ポルトランドセメントに比べて単位水量を大幅に低減することができるとともに，水結合材比のより小さいコンクリートを容易に得ることが出来るため、更に耐久性を向上させることができる。
The method for producing highly durable concrete of the present invention is produced by steam curing concrete produced by mixing the highly durable concrete composition having the salt resistance, frost resistance and low shrinkage of the present invention. It is characterized by doing. That is, in this method for producing highly durable concrete, since the highly durable concrete composition having the salt resistance, frost resistance and low shrinkage of the present invention is used, the salt resistance and frost resistance are excellent. High durability concrete suitable for prestressed concrete or precast concrete such as marine structures and structures in cold regions can be obtained due to the properties, low shrinkage and early strength development. Generally, concrete using blast furnace slag fine powder as an admixture has a higher drying shrinkage than when Portland cement is used alone. Steam curing of the concrete using the highly durable concrete composition having the salt damage resistance, frost resistance and low shrinkage of the present invention, and by promoting the hydration reaction early and developing the strength, The amount of drying shrinkage can be greatly reduced even when Portland cement is used alone. As a result, cracks caused by drying shrinkage while being shared as a structure can be suppressed, and when used in prestressed concrete, the reduction of prestress due to concrete shrinkage can be suppressed. I can do it.
As the water reducing agent, commercially available AE water reducing agent, high performance water reducing agent, high performance AE water reducing agent, etc. can be used, but if polycarboxylic acid type high water reducing agent or high performance AE water reducing agent is used. Also, the workability when mixing concrete is good, the unit water volume can be greatly reduced compared to Portland cement, and concrete with a lower water binder ratio can be easily obtained. Durability can be improved.
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物によれば、早強ポルトランドセメントとの内割りで，混和材として高炉スラグ微粉末が３５〜６５重量％添加され、水結合材比が４５重量％以下に設定され、かつ、空気量が、３．０〜６．０％に設定されているので、初期強度発現性に加え、耐塩害性，耐凍害性および低収縮性に優れ、耐久性を向上させることができる。したがって、この耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物を用いた，コンクリートの製造方法によれば、海洋構造物や寒冷地の構造物等に好適なプレストレストコンクリートまたはプレキャストコンクリートを得ることができる。
The present invention has the following effects.
That is, according to the highly durable concrete composition having both salt damage resistance, frost damage resistance and low shrinkage property according to the present invention, 35 to 35 of blast furnace slag fine powder as an admixture is divided internally with early-strength Portland cement. 65% by weight is added, the water binder ratio is set to 45% by weight or less, and the amount of air is set to 3.0 to 6.0%. In addition to initial strength development, salt damage resistance , It is excellent in frost resistance and low shrinkage and can improve durability. Therefore, according to the concrete manufacturing method using this highly durable concrete composition having both salt damage resistance, frost damage resistance and low shrinkage resistance, prestressed concrete suitable for offshore structures and cold district structures, etc. Or precast concrete can be obtained.
以下、本発明に係る耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物及びこれを用いたプレストレストコンクリートまたはプレキャストコンクリートの製造方法の一実施形態を、図１を参照して説明する。 FIG. 1 shows an embodiment of a highly durable concrete composition having both salt damage resistance, frost damage resistance and low shrinkage property according to the present invention, and a method for producing prestressed concrete or precast concrete using the same. I will explain.
本実施形態の耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物は、早強ポルトランドセメントとの内割りで、混和材として高炉スラグ微粉末が３５〜６５重量％添加された結合材組成物と、水と、細骨材と、粗骨材と、減水剤を水結合材比が４５重量％以下で空気量が３．０〜６．０％になるように混練してなるものである。 The highly durable concrete composition having salt damage resistance, frost damage resistance and low shrinkage of the present embodiment is added to 35 to 65% by weight of blast furnace slag fine powder as an admixture, divided into early strong Portland cement. The obtained binder composition, water, fine aggregate, coarse aggregate, and water reducing agent are kneaded so that the water binder ratio is 45% by weight or less and the air amount is 3.0 to 6.0%. It is made.
また、この耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物は、上記高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積が、２５００〜６５００ｃｍ２／ｇの範囲に設定されている。なお，上記のように，ブレーン比表面積が２５００〜３５００ｃｍ２／ｇ未満の比較的低い範囲で使用する場合には，早期強度発現性が劣る傾向にあるので，石灰石微粉末を併用すると良く，より好ましくはブレーン比表面積が３５００〜６５００ｃｍ２／ｇの範囲で使用することが良い。 In the highly durable concrete composition having both salt damage resistance, frost damage resistance and low shrinkage, the blast furnace slag fine powder has a Blaine specific surface area in the range of 2500 to 6500 cm 2 / g. As mentioned above, when using in a relatively low range where the Blaine specific surface area is less than 2500-3500 cm 2 / g, early strength development tends to be inferior, so it is better to use limestone fine powder in combination. Preferably, the Blaine specific surface area is used in the range of 3500 to 6500 cm 2 / g.
なお，石灰石微粉末は，高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積が３５００〜６５００ｃｍ２／ｇのものと併用することにより，より大きな早期強度発現性の向上効果が得られる。また，石灰石微粉末は，予め結合材中に混和しても良く，コンクリートを煉り混ぜる際に添加しても良く，さらには，石灰石細骨材および／または石灰石粗骨材を使用することにより，石灰石骨材中に含まれる微粉分を利用して，早期強度発現性の改善を図ることもできる。 The limestone fine powder is used in combination with a blast furnace slag fine powder having a Blaine specific surface area of 3500 to 6500 cm 2 / g, whereby a greater effect of improving early strength can be obtained. The limestone fine powder may be mixed in advance in the binder, or may be added when the concrete is mixed, and further, by using limestone fine aggregate and / or limestone coarse aggregate, By using the fine powder contained in limestone aggregate, early strength development can be improved.
この耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物を用いたプレストレストコンクリートまたはプレキャストコンクリートは、上記本発明の耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物を練り混ぜて製造されたコンクリートを蒸気養生して製造される。 The prestressed concrete or precast concrete using the highly durable concrete composition having the salt damage resistance, the frost damage resistance and the low shrinkage property is the high salt combined with the salt damage resistance, the frost damage resistance and the low shrinkage property of the present invention. Manufactured by steam curing concrete produced by kneading a durable concrete composition.
なお、上記減水剤としては、市販されているＡＥ減水剤，高性能減水剤，高性能ＡＥ減水剤などを使用することができる。好ましくは，ポリカルボン酸系高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤が添加される。
このプレストレストコンクリートまたはプレキャストコンクリートは、例えば沿岸、海上又は海中等の海水が接触する海洋環境，飛来塩分の影響を受ける海岸付近や凍結防止剤が散布される積雪寒冷地で使用されるものである。
In addition, as said water reducing agent, commercially available AE water reducing agent, high performance water reducing agent, high performance AE water reducing agent, etc. can be used. Preferably, a polycarboxylic acid-based high-performance water reducing agent or a high-performance AE water reducing agent is added.
This prestressed concrete or precast concrete is used, for example, in the marine environment where seawater comes into contact, such as on the coast, on the sea, or in the sea, in the vicinity of the coast affected by incoming salt, and in snowy and cold regions where antifreezing agents are sprayed.
上記早強ポルトランドセメントは、普通ポルトランドセメントに比べ，初期強度の発現性に優れるエーライト（Ｃ３Ｓ）の含有率が高く，比表面積も大きいため，強度発現性が早いセメントである。
上記水としては、例えば水道水，地下水，工業用水などが用いられる。
The early-strength Portland cement is a cement that has a high strength development because it has a high content of alite (C 3 S) that is excellent in initial strength development and a large specific surface area compared to ordinary Portland cement.
As the water, for example, tap water, ground water, industrial water and the like are used.
上記高炉スラグ微粉末は、溶鉱炉で銑鉄を製造する際に副産物として生じるスラグであり、溶融している高炉スラグを水を用いて急冷、粉砕したものである。この高炉スラグ微粉末は、混和材としてセメントに加えた際にセメントの水和反応で生じた水酸化カルシウムやアルカリ塩類，石膏などに刺激されると水和反応を起こす性質（潜在水硬性）を有している。
上記比表面積は、ブレーン空気透過装置で測定され、単位重量の粉体中に含まれる全粒子の表面積の総和（ｃｍ２／ｇ）で表わされ、本実施形態では、高炉スラグ微粉末１ｇ当たりの、全微粉末の表面積の総和をいう。すなわち、高炉スラグ微粉末の粒子が小さいほど、比表面積が大きくなる。
The blast furnace slag fine powder is slag produced as a by-product when producing pig iron in a blast furnace, and is obtained by quenching and pulverizing molten blast furnace slag with water. This blast furnace slag fine powder has a property (latent hydraulic property) that causes a hydration reaction when added to cement as an admixture when stimulated by calcium hydroxide, alkali salts, gypsum, etc. generated by the hydration reaction of cement. Have.
The specific surface area is measured by a Blaine air permeation device and is represented by the total surface area (cm 2 / g) of all particles contained in a unit weight of powder. In this embodiment, per 1 g of blast furnace slag fine powder. The total surface area of all fine powders. That is, the smaller the particles of blast furnace slag fine powder, the greater the specific surface area.
上記ポリカルボン酸系高性能減水剤は、一般にコンクリート用高性能減水剤，高性能ＡＥ減水剤等の名称で市販されているものでよく，例えばカルボキシル基含有ポリエーテル系，末端スルホン基を有するポリカルボン酸基含有多元ポリマー，ポリカルボン酸エーテル化合物などが挙げられる。
上記細骨材は、一般にコンクリートに用いられるものでよく，川砂、山砂、海砂、珪砂、人工細骨材、砕砂、溶融スラグ骨材，再生骨材等が例示される。
また、上記粗骨材は、一般にコンクリートに用いられるものでよく，砂利、砕石，溶融スラグ骨材，再生骨材等が例示される。
The polycarboxylic acid-based high-performance water reducing agent may be commercially available under the names of high-performance water-reducing agent for concrete, high-performance AE water-reducing agent, etc. Examples thereof include a carboxylic acid group-containing multi-element polymer and a polycarboxylic acid ether compound.
The fine aggregate may be generally used for concrete, and examples include river sand, mountain sand, sea sand, silica sand, artificial fine aggregate, crushed sand, molten slag aggregate, recycled aggregate, and the like.
The coarse aggregate may be generally used for concrete, and examples include gravel, crushed stone, molten slag aggregate, and recycled aggregate.
上記コンクリート組成物の空気量は、空気量調整剤によって上述した３．０〜６．０％の範囲に設定される。
また、このコンクリート組成物の養生方法は、蒸気養生が採用され、例えば図１に示す養生温度と時間との蒸気養生条件で養生される。すなわち、前養生３時間、昇温２時間（２０℃／ｈ）、最高温度保持６時間、降温２時間（２０℃／ｈ）及び後養生２時間の蒸気養生後に、脱型される。
The amount of air in the concrete composition is set in the range of 3.0 to 6.0% described above by the air amount adjusting agent.
Moreover, the curing method of this concrete composition employs steam curing, and is cured under the steam curing conditions of curing temperature and time shown in FIG. 1, for example. That is, it is demolded after 3 hours of pre-curing, 2 hours of temperature increase (20 ° C./h), 6 hours of maximum temperature holding, 2 hours of temperature decrease (20 ° C./h) and 2 hours of post-curing steam curing.
このように本実施形態の耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物では、結合材組成物が、早強ポルトランドセメントとの内割りで、混和材として高炉スラグ微粉末が３５〜６５重量％添加され、水結合材比を４５重量％以下に設定することにより、初期強度発現性に優れ，また，コンクリート組織が緻密となるため，塩化物浸透に対する抑制効果の向上，中性化の抑制および乾燥収縮の低減が図れる。具体的には、後述する実施例で示すように、上記水結合材比に設定し蒸気養生を行うことで、材齢１５時間の圧縮強度が２５Ｎ／ｍｍ２以上、材齢２８日の圧縮強度４０Ｎ／ｍｍ２以上を満足する特性が得られる。なお，上記のように，コンクリート部材に必要な強度に応じて，４５％以下の範囲で適切な水結合材比を選定することが出来る。 As described above, in the highly durable concrete composition having the salt resistance, frost resistance and low shrinkage of the present embodiment, the binder composition is divided into the early strength Portland cement and the blast furnace slag as an admixture. By adding 35 to 65% by weight of fine powder and setting the water binder ratio to 45% by weight or less, the initial strength is excellent, and the concrete structure becomes dense. Improvement, suppression of neutralization, and reduction of drying shrinkage can be achieved. Specifically, as shown in the examples described later, by performing steam curing with the above water binder ratio, the compressive strength at 15 hours of age is 25 N / mm 2 or more, and the compressive strength at 28 days of age. Characteristics satisfying 40 N / mm 2 or more can be obtained. In addition, as above-mentioned, according to the intensity | strength required for a concrete member, a suitable water binder ratio can be selected in 45% or less of range.
なお、上記のように、減水剤としてポリカルボン酸系高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤を使用すれば、ワーカビリティーが良好なコンクリートが得られ，早強ポルトランドセメントに比べても大幅に単位水量を低減することができ，水結合材比のより小さいコンクリートを容易に得ることが出来るため、更に耐久性を向上させることができる。また、単位水量の減少により、セメント量が減少できるため、経済的にも優れたコンクリートを製造できる。 As mentioned above, if a polycarboxylic acid-based high-performance water reducing agent or a high-performance AE water reducing agent is used as a water reducing agent, a concrete with good workability can be obtained. Therefore, it is possible to easily obtain a concrete having a smaller water binder ratio, and thus the durability can be further improved. Moreover, since the amount of cement can be reduced by reducing the amount of unit water, economically excellent concrete can be produced.
また、空気量が、空気量調整剤などによって３．０％から６．０％に設定されているので、耐凍害性に優れたコンクリートを得ることができる。
さらに、この耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物では、高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積が、２５００〜６５００ｃｍ２／ｇの範囲に設定されているので、十分な強度と低い製造コストとを両立することができる。
Further, since the air amount is set from 3.0% to 6.0% by an air amount adjusting agent or the like, concrete having excellent frost damage resistance can be obtained.
Further, in the highly durable concrete composition having both salt damage resistance, frost damage resistance and low shrinkage, the brane specific surface area of the blast furnace slag fine powder is set in a range of 2500 to 6500 cm 2 / g. It is possible to achieve both sufficient strength and low manufacturing cost.
したがって、本実施形態のプレストレストコンクリートおよびプレキャストコンクリートの製造方法では、上記耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物を用いて蒸気養生を行うことにより、優れた耐塩害性、耐凍害性，低収縮性及び早期強度発現性により海洋構造物や寒冷地の構造物等のプレストレストコンクリートおよびプレキャストコンクリートを得ることができる。 Therefore, in the method for producing prestressed concrete and precast concrete according to the present embodiment, by performing steam curing using the highly durable concrete composition having the above-mentioned salt damage resistance, frost damage resistance and low shrinkage resistance, excellent resistance to resistance is obtained. Prestressed concrete and precast concrete such as marine structures and cold district structures can be obtained due to salt damage, frost damage resistance, low shrinkage, and early strength development.
上記実施形態の耐塩害性，耐凍害性および低収縮性を兼ね備えた高耐久性コンクリート組成物を用いて、実際にコンクリートを作製して試験した結果を、図２から図４を参照して説明する。 The results of actually producing and testing concrete using the highly durable concrete composition having the salt damage resistance, frost damage resistance and low shrinkage of the above embodiment will be described with reference to FIGS. To do.
この実施例における使用材料としては、以下のものを用いた。
＜使用材料＞
・ベースセメント：早強ポルトランドセメント（三菱マテリアル株式会社製）
・混和材：高炉スラグ微粉末（ブレーン比表面積３０００，４０００，６０００ｃｍ２／ｇ）
石灰石微粉末（三菱マテリアル株式会社製 炭酸カルシウム，平均粒径１５μｍ）
・細骨材：千葉県君津産山砂
・粗骨材：埼玉県小鹿野産 硬質砂岩砕石２００５
・コンクリート用化学混和剤：高性能減水剤マイテイ（登録商標）２１ＶＳ（ポリカルボン酸系高性能減水剤）、空気量調整剤マイクロエア（登録商標）７７５Ｓ
・二水石膏微粉末：早強ポルトランドセメントと高炉スラグ微粉末を混合して結合材を製造する際に結合材中のＳＯ３量が３．０％になるように添加混合した。
The following materials were used as materials used in this example.
<Materials used>
・ Base cement: Early strong Portland cement (Mitsubishi Materials Corporation)
・ Admixture: Blast furnace slag fine powder (Blaine specific surface area 3000, 4000, 6000 cm2 / g)
Limestone powder (Mitsubishi Materials Corporation calcium carbonate, average particle size 15μm)
・ Fine aggregate: Mountain sand from Kimitsu, Chiba Prefecture ・ Coarse aggregate: Hard sandstone crushed stone from Ogano, Saitama 2005
・ Chemical admixture for concrete: High-performance water reducing agent Mighty (registered trademark) 21VS (polycarboxylic acid-based high-performance water reducing agent), air amount adjusting agent Microair (registered trademark) 775S
Dihydrate gypsum fine powder: When mixing strong early Portland cement and blast furnace slag fine powder to produce a binder, it was added and mixed so that the amount of SO 3 in the binder was 3.0%.
また、各使用材料の品質等を以下の表１に示すと共に、コンクリートの配合を以下の表２に示す。表中で結合材の種類の表記例として、例えば「ＨＢ２０−４０００」は早強ポルトランドセメント（Ｈ）にブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ微粉末（ＢＳ）を２０重量％添加したものを示している。また、比較例として、早強ポルトランドセメント単味を使用した場合を「Ｈ」として示すと共に、上記本発明の範囲外となる設定で実施したものを合わせて表２に示している。 The quality of each material used is shown in Table 1 below, and the concrete composition is shown in Table 2 below. As an example of the type of binder in the table, for example, “HB20-4000” is obtained by adding 20% by weight of blast furnace slag fine powder (BS) having a Blaine specific surface area of 4000 cm 2 / g to early strong Portland cement (H). Show. In addition, as a comparative example, the case where the early strong Portland cement is used is indicated as “H”, and those implemented with the setting outside the scope of the present invention are also shown in Table 2.
なお、蒸気養生条件は、図１と同様とした。また、空気量は、空気量調整剤によって３．０％から６．０％に調整した。
また、表中において、高炉スラグ微粉末を「ＢＳ」、水を「Ｗ」、ベースセメントを「Ｃ」、結合材を「Ｂ」すなわち「Ｃ＋ＢＳ」、水結合材比を「Ｗ／Ｂ」、細骨材率を「ｓ／ａ」と記載した。なお、ＢＳ置換率は、高炉スラグ微粉末の添加量を示している。
The steam curing conditions were the same as in FIG. The air amount was adjusted from 3.0% to 6.0% with an air amount adjusting agent.
In the table, blast furnace slag fine powder is “BS”, water is “W”, base cement is “C”, binder is “B”, that is, “C + BS”, water binder ratio is “W / B”, The fine aggregate rate was described as “s / a”. The BS substitution rate indicates the amount of blast furnace slag fine powder added.
これらの実施例及び比較例について、フレッシュコンクリートにおける性状としてスランプ及び空気量を測定すると共に、材齢１５時間及び２８日での圧縮強度を測定した。この結果を以下の表３に示す。なお、スランプの試験は、ＪＩＳ Ａ １１０１（コンクリートのスランプ試験方法）に準じて実施し，スランプの目標値は，Ｗ／Ｂが３５％および３０％の配合については１２±２．５ｃｍ，Ｗ／Ｂが２７％の配合については１８±２．５ｃｍとした。 About these Examples and comparative examples, while measuring the slump and the amount of air as properties in fresh concrete, the compressive strength at a material age of 15 hours and 28 days was measured. The results are shown in Table 3 below. The slump test was conducted according to JIS A 1101 (concrete slump test method), and the slump target values were 12 ± 2.5 cm, W / B for the blends of 35% and 30% W / B. For the formulation with B of 27%, it was 18 ± 2.5 cm.
これら結果からわかるように、早強ポルトランドセメント単味（Ｈ）の場合に比べて、本実施例では、同一スランプを得る単位水量が５５〜１０ｋｇ／ｍ３と大幅に低減されている。特に水結合材比の小さい配合において，単位水量を低減する効果が大きい。また，圧縮強度は，水結合材比，高炉スラグ微粉末の比表面積および置換率によって異なり，本実施例では１５時間で３０〜６０Ｎ／ｍｍ２，材齢２８日で４５〜７０Ｎ／ｍｍ２程度を得ることができる。高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積が３０００ｃｍ２／ｇと小さい場合には，圧縮強度が若干低下するが，石灰石微粉末の併用により圧縮強度は向上する。 As can be seen from these results, in this example, the unit water amount for obtaining the same slump is greatly reduced to 55 to 10 kg / m 3 as compared with the case of the early strong Portland cement plain (H). The effect of reducing the unit amount of water is particularly great in formulations with a small water binder ratio. The compressive strength varies depending on the water binder ratio, the specific surface area of the blast furnace slag fine powder, and the replacement rate. In this example, the compressive strength is about 30 to 60 N / mm 2 in 15 hours and about 45 to 70 N / mm 2 in 28 days of age. Can be obtained. When the Blaine specific surface area of the blast furnace slag fine powder is as small as 3000 cm 2 / g, the compressive strength is slightly reduced, but the compressive strength is improved by the combined use of the limestone fine powder.
次に、海岸付近の空港に用いられるプレストレストコンクリート床版への適用を想定して，材齢１５時間の圧縮強度が３５Ｎ／ｍｍ２以上，材齢２８日の圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２以上となる配合を選定して，塩化物浸透性，乾燥収縮および凍結融解抵抗性を評価した。このときのコンクリートの配合を表４に，スランプ，空気量および圧縮強度を表５に示す。 Next, assuming the application to the prestressed concrete slab for use in the airport near the coast, the compressive strength at the age of 15 hours 35N / mm 2 or more, the compressive strength at the age of 28 days 60N / mm 2 or more and Formulations were selected to evaluate chloride permeability, drying shrinkage and freeze-thaw resistance. Table 4 shows the concrete mix at this time, and Table 5 shows the slump, air volume and compressive strength.
なお、表２の結果から分かるように，単位水量はもっと少なくできるが，実用上は，骨材が表面水を持っているため，単位水量が少なすぎると相対的に練混ぜ水量が少なくなり，骨材の表面水量の変動により単位水量の管理が困難となるため，１５０ｋｇ／ｍ３程度の水量とした。なお，表５からわかるように、空気量が６．０％を越えると圧縮強度が低下するため、いずれも材齢２８日の目標圧縮強度６０Ｎ／ｍｍ２に達していない。以下に述べる塩化物浸透性，乾燥収縮および凍結融解抵抗性の評価は，表５に示すコンクリートの内，所定の空気量，圧縮強度が得られた配合で実施した。 As can be seen from the results in Table 2, the unit water volume can be further reduced. However, in practice, the aggregate has surface water, so if the unit water volume is too small, the mixing water volume will be relatively small. The amount of water was set to about 150 kg / m 3 because it was difficult to manage the unit amount of water due to changes in the surface water amount of the aggregate. As it can be seen from Table 5, since the compressive strength amount air exceeds 6.0% decreases, not both reached the target compression strength 60N / mm 2 at the age of 28 days. The following evaluations of chloride permeability, drying shrinkage, and freeze-thaw resistance were carried out using the concrete shown in Table 5 with a predetermined air content and compressive strength.
塩化物浸透性，乾燥収縮および凍結融解抵抗性の評価は以下の方法で行った。
塩化物浸透性：土木学会規準ＪＳＣＥ−Ｇ ５７２−２００３「浸せきによるコンクリート中の塩化物イオンの見掛けの拡散係数試験方法（案）」に準拠した。これは，直径１０ｃｍ，高さ２０ｃｍの円柱供試体を１０％塩化ナトリウム水溶液に浸せきして，定期的にコンクリートを深さ方向に切り出し，コンクリート中の塩化物イオン量を分析するものである。
Chloride permeability, drying shrinkage and freeze-thaw resistance were evaluated by the following methods.
Chloride permeability: Conforms to JSCE-G 572-2003 “Apparent diffusion coefficient test method for chloride ions in concrete by dipping (draft)”. In this method, a cylindrical specimen having a diameter of 10 cm and a height of 20 cm is immersed in a 10% aqueous sodium chloride solution, and concrete is periodically cut in the depth direction to analyze the amount of chloride ions in the concrete.
乾燥収縮：ＪＩＳ Ａ １１２９−２００１「モルタル及びコンクリートの長さ変化試験方法−第３部：ダイヤルゲージ法」に準拠した。なお，試験体は１０×１０×４０ｃｍの直方体を用い，蒸気養生後の材齢１５時間で脱型し，基長を測定した。その後，温度２０℃，相対湿度６０％の室内に試験体を保管し，長さ変化を測定した。
凍結融解抵抗性：ＪＩＳ Ａ １１４８−２００１「コンクリートの凍結融解試験方法」に準拠した。なお，凍結融解抵抗性の評価には，本発明の範囲外となる空気量が３％以下のものも実施した。
Drying shrinkage: Conforms to JIS A 1129-2001 “Testing method for mortar and concrete length change—Part 3: Dial gauge method”. In addition, the test body used the rectangular parallelepiped of 10x10x40 cm, was demolded at the age of 15 hours after steam curing, and measured the base length. Thereafter, the specimen was stored in a room at a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 60%, and the change in length was measured.
Freezing and thawing resistance: Conforms to JIS A 1148-2001 “Freezing and thawing test method of concrete”. In addition, the evaluation of freeze-thaw resistance was also performed with an air amount of 3% or less outside the scope of the present invention.
塩化物浸透性（浸せき期間：６ヶ月）として、表面からの深さごとに塩化物イオン浸透量を分析した結果を、図２に示す。この図から本実施例は、早強ポルトランドセメント単味（Ｈ）や高炉スラグ微粉末（ＢＳ）を２０重量％添加したものに比べて、耐塩化物浸透性が高いことがわかる。 FIG. 2 shows the results of analyzing the chloride ion penetration amount for each depth from the surface as chloride permeability (soaking period: 6 months). From this figure, it can be seen that this example has higher chloride penetration resistance than those obtained by adding 20% by weight of early strong Portland cement (H) or blast furnace slag fine powder (BS).
また、乾燥収縮の特性として、保存期間に対する長さ変化率及び質量変化率について調べた結果を、図３に示す。この図から本実施例は、早強ポルトランドセメント単味（Ｈ）や高炉スラグ微粉末（ＢＳ）を２０重量％添加したものに比べて、長さ変化率及び質量変化率が少ないことがわかる。 Moreover, the result of having investigated about the length change rate and mass change rate with respect to a storage period as a characteristic of drying shrinkage is shown in FIG. From this figure, it can be seen that in this example, the rate of change in length and the rate of change in mass are small compared to those obtained by adding 20% by weight of early strong Portland cement (H) or fine powder of blast furnace slag (BS).
また、凍結融解の特性として、凍結融解サイクル数に対する相対動弾性係数及び質量減少率について調べた結果を、図４に示す。この図から空気量が３．０％未満のものでは、凍結融解サイクル数に対して相対動弾性係数が低下しているのに対し、本実施例では、低下しておらず、優れた耐凍害性を有していることがわかる。また、空気量が３．０％未満のものでは、凍結融解サイクル数に対して質量減少率が低下しているのに対し、本実施例では低下していないことがわかる。このように、空気量を空気量調整剤によって３．０％から６．０％にすることで、耐凍害性に優れ圧縮強度の高いコンクリートが得られる。 FIG. 4 shows the results of examining the relative kinematic modulus and mass reduction rate with respect to the number of freeze-thaw cycles as the characteristics of freeze-thaw. From this figure, when the amount of air is less than 3.0%, the relative kinematic modulus decreases with respect to the number of cycles of freezing and thawing, whereas in this example, it does not decrease and has excellent frost resistance. It turns out that it has sex. In addition, it can be seen that when the amount of air is less than 3.0%, the mass reduction rate is reduced with respect to the number of freeze-thaw cycles, whereas it is not reduced in this example. As described above, by adjusting the air amount from 3.0% to 6.0% with the air amount adjusting agent, concrete having excellent frost damage resistance and high compressive strength can be obtained.
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
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