JP2010139358A

JP2010139358A - 超高強度コンクリート用骨材の適否判定方法

Info

Publication number: JP2010139358A
Application number: JP2008315445A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Matsumoto; 健一松本; Satoshi Kajio; 聡梶尾; Takateru Maki; 隆輝牧; Yuko Ishikawa; 雄康石川; Naoki Matsuo; 直樹松尾; Tomoya Okano; 智哉岡野
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2010-06-24

Abstract

【課題】コンクリート用骨材の超高強度コンクリートへの適否判断を効率的に行うための方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】超高強度コンクリートの施工時の配合条件から粗骨材を除いた配合条件でモルタルを配合し、該モルタルを高温養生した時の該モルタルの圧縮強度が、超高強度コンクリートの施工時に所望される圧縮強度の１．２倍以上となるときに該モルタルに用いた細骨材を超高強度コンクリート用細骨材に適すると判定し、適すると判定した該細骨材を用いて、該超高強度コンクリートの配合条件にて粗骨材を含むコンクリートを配合し、該コンクリートを高温養生した時の該コンクリートの圧縮強度が、超高強度コンクリートの施工時に所望される圧縮強度の１．１倍以上であるときに該コンクリートに用いた粗骨材を超高強度コンクリート用粗骨材に適すると判定する超高強度コンクリート用骨材の適否判定方法を提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は、コンクリート用骨材の超高強度コンクリートへの適否判断を効率的に行う方法に関する。

コンクリート用砕石はJIS A 5005「コンクリート用砕石及び砕砂」に準拠して製造されるが、同規定には砕石の強さに関して規定されていない。一方で近年、コンクリートは圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ^２を超え、さらには１５０Ｎ／ｍｍ^２を超える超高強度域のコンクリートが高層建築構造物や一部土木構造物等に適用され始めている。このようなコンクリートの圧縮強度はセメントマトリックスの強度と共に、コンクリートに使用する骨材の強度に左右される。骨材の強度を直接測定する方法としては、英国標準規格BS812：Part110：1990の方法や、点載荷試験方法がある。

しかし、コンクリート中の骨材は、せん断応力状態にあるのに対し、点載荷試験は骨材に対する引張り応力を測定する方法であり、BS812：Part110：1990の方法では曲げやせん断等の種々の応力が混在した状態での試験であるため、超高強度コンクリート用粗骨材としての適用可否判断を行う手法としては不適である。したがって、骨材の超高強度コンクリートへの適否判断を行うためには、実際にコンクリートを作製して圧縮強度試験を実施することによって評価する必要がある。しかし、コンクリートの圧縮強度は、骨材の強度だけに起因するものではなく、セメントマトリックスの強度にも左右される。また、コンクリートを標準水中養生する場合、十分な強度発現には少なくとも２８日以上の養生が必要であり、効率的でなかった。
JIS A 5005「コンクリート用砕石及び砕砂」英国標準規格BS812：Part110：1990 地盤工学会基準JGS 3421-2005「岩石の点載荷試験方法」

本発明は、コンクリート用粗骨材の超高強度コンクリートへの適否判断を効率的に行うための方法を提供することを目的とする。

本発明者は、前記の課題を解決すべく鋭意研究した結果、本発明を完成した。即ち、本発明は、超高強度コンクリートの施工時の配（調）合条件から粗骨材を除いた配（調）合条件でモルタルを配（調）合し、該モルタルを高温養生した時の該モルタルの圧縮強度が、超高強度コンクリートの施工時に所望される圧縮強度の１．２倍以上となるときに該モルタルに用いた細骨材を超高強度コンクリート用細骨材に適すると判定し、適すると判定した該細骨材を用いて、該超高強度コンクリートの配（調）合条件にて粗骨材を含むコンクリートを配（調）合し、該コンクリートを高温養生した時の該コンクリートの圧縮強度が、超高強度コンクリートの施工時に所望される圧縮強度の１．１倍以上であるときに該コンクリートに用いた粗骨材を超高強度コンクリート用粗骨材に適すると判定する超高強度コンクリート用骨材の適否判定方法を提供するものである（請求項１）。

本発明では、まず、粗骨材を含まないモルタルを用いて、超高強度コンクリート用細骨材の適否判定を行う。骨材の強度が十分であれば、十分な圧縮強度が得られることが想定される超高強度コンクリートの施工時の配（調）合条件から粗骨材を除いてモルタルを配（調）合し、高温養生によって硬化させる。高温養生によって硬化させることによって、１〜２日での判定が可能になる。十分な圧縮強度の超高強度コンクリートを得るためには、セメント・モルタルマトリックスの強度が十分に高い必要がある。したがって、モルタルの圧縮強度が、超高強度コンクリートの施工時に所望される圧縮強度の１．２倍以上となるときに該モルタルに用いた細骨材を超高強度コンクリート用細骨材に適すると判定する。次に、超高強度コンクリート用細骨材に適すると判定された該細骨材を用いて、該配（調）合条件にて粗骨材を含むコンクリートを配（調）合し、高温養生によって硬化させる。セメント・モルタルマトリックスの強度が十分に高いので、硬化したコンクリート供試体の圧縮強度を測定することによって、粗骨材の強度の判定が可能となる。該コンクリートの圧縮強度が、超高強度コンクリートの施工時に所望される圧縮強度の１．１倍以上であるときに該コンクリートに用いた粗骨材を超高強度コンクリート用粗骨材に適すると判定することができる。

なお、判定したい細骨材と粗骨材の各々の組合せで、モルタルとコンクリートを同時に配（調）合し、高温養生によって硬化させて、圧縮強度を測定し、細骨材と粗骨材の適否を同時に判定しても良い。また、ここで配（調）合とは、土木分野での配合と、建築分野での調合を同時に示すための表現である。

さらに、本発明は、上記超高強度コンクリート用骨材の適否判定方法において、高温養生が、６０〜９０℃で、１２〜２４時間の蒸気養生を含む養生である（請求項２）か、または、８〜１５気圧、１７５〜２００℃で、２〜５時間のオートクレーブ養生を含む養生である（請求項３）超高強度コンクリート用骨材の適否判定方法を提供するものである。

本発明によれば、コンクリート用骨材の超高強度コンクリートへの適否判断を効率的に行うための方法を提供することができる。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明では、まず、超高強度コンクリートの施工時に予定される配（調）合条件から粗骨材を除いてモルタルを配（調）合し、高温養生を行って、１〜２日で硬化させる。高温養生は、まず、３５〜４５℃で、６〜２４時間の前養生した後に、６０〜９０℃、より好ましくは８０〜９０℃で、１２〜２４時間の蒸気養生、または、８〜１５気圧、１７５〜２００℃で、２〜５時間のオートクレーブ養生を行うことが好ましい。蒸気養生を行った後に、さらにオートクレーブ養生を行っても良い。次に、高温養生により硬化したモルタルの圧縮強度を測定する。モルタルの圧縮強度の測定は、土木学会基準JSCE-G 505-1999「円柱供試体を用いたモルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験方法」に従って行えば良い。モルタルの圧縮強度が、超高強度コンクリートの施工時に所望される圧縮強度の１．２倍以上となっていれば、該モルタルに用いた細骨材を超高強度コンクリート用細骨材に適すると判定する。モルタルの圧縮強度が、超高強度コンクリートの施工時に所望される圧縮強度の１．２倍に満たない場合は、セメント・モルタルマトリックスの強度が十分でないために、超高強度コンクリートの強度が十分に発現しない場合があり、好ましくない。

モルタルの圧縮強度は、細骨材強度だけでなく、セメントペーストの強度にも左右されるが、超高強度コンクリートの施工時に予定される配（調）合条件であれば、十分なセメントペースト強度が得られる配（調）合条件が選定されていると考えられる。以下に好ましい配（調）合条件を例示する。セメントは超高強度コンクリート用セメントを用いればよい。ポルトランドセメントに、シリカフュームやメタカオリン、石灰石等の超微粉を混合した超高強度コンクリート用セメントが市販されている。水／結合材比は１０〜１５％（外割り質量％）、単位水量は１２０〜１８０ｋｇ／ｍ^３で、減水効果が大きく凝結遅延成分が少ない高性能減水剤を適宜加えることによりフレッシュコンクリートのスランプフローが５５〜８５ｃｍとなるように調整することが好ましい。また、空気量調整剤を適宜加えて空気量を２％以下に調整することが好ましい。細骨材の単位量は、３００〜４００ｋｇ／ｍ^３が好ましい。なお、土木学会基準JSCE-G
505-1999「円柱供試体を用いたモルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験方法」に従ってセメントペーストの圧縮強度を測定し、超高強度コンクリートの施工時に所望される圧縮強度の１．２倍以上であることを確認しても良い。

続いて、本発明では、判定を行いたい粗骨材を上記のモルタル配（調）合条件に加えて、コンクリートの供試体を製造する。加える粗骨材の嵩容積は、０．５０〜０．６０ｍ^３／ｍ^３が好ましい。養生条件は、上記のモルタルを養生した時と同じ条件とする。なお、該コンクリートの製造時に、モルタルの供試体も製造して、モルタルの圧縮強度の確認を行うことが好ましい。

高温養生により硬化したコンクリート及び確認用モルタルの圧縮強度を測定する。コンクリートの圧縮強度の測定は、JIS A 1108「コンクリートの圧縮強度試験方法」に従って行えば良い。該コンクリートの圧縮強度が、超高強度コンクリートの施工時に所望される圧縮強度を満たせば良いが、確実性を考慮して、超高強度コンクリートの施工時に所望される圧縮強度の１．１倍以上であるときに該コンクリートに用いた粗骨材を超高強度コンクリート用粗骨材に適すると判断することが望ましい。

以下、実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

（コンクリート及びモルタルの配（調）合）
コンクリートの配（調）合条件はスランプフロー７０±１５ｃｍ、空気量２％以下とし、水／結合材比を１３％、単位水量１５０ｋｇ／ｍ^３、単位粗骨材嵩容積０．５３ｍ^３／ｍ^３の配（調）合とした。モルタルの配（調）合は上記コンクリートの配（調）合から粗骨材を除いた配（調）合とした。配（調）合表を表１に示す。セメントは、太平洋セメント社製超高強度コンクリート用セメント：SFPCを用いた。また、高性能減水剤は、BASFポゾリス社製：レオビルドSP8HU、空気量調整剤は、BASFポゾリス社製：マイクロエア404を用いた。なお、粗骨材として、経験的に超高強度コンクリート用途に適すると言われる硬質砂岩砕石、不適と言われる石灰砕石、並びにロットによる違いがあると言われる安山岩砕石３ロットを用いた。粗骨材はすべて２０ｍｍ−５ｍｍ粒径のものを使用し、粗骨材の単位量は、上記単位嵩容積に実積率（６０％）と密度を乗じて求めた。また、モルタルの配（調）合の単位量は、粗骨材を除いたために総容積が小さくなっており、表中の値は換算が必要であるが、便宜上、コンクリートの配（調）合と同じ値で表記した。

（モルタル供試体の作成）
モルタルの練り混ぜにはホバート社製ミキサ（型式：C-100）を用いた。ミキサに予め計量した細骨材を所定量の半分投入し、その上にセメントを全量投入し、残りの細骨材を投入して空練りを３０秒間（練混ぜ速度：５０ｒｐｍ）行った。次に、予め高性能減水剤及び空気量調整剤を混合した水を投入し、３００秒間モルタルを練り混ぜた。モルタルの圧縮強度試験用円柱供試体は、土木学会基準JSCE-F 506-1999「モルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験用円柱供試体の作り方」に準拠して作成した。ただし、型枠への打ち込みの際、必要に応じてモルタルが分離しない程度にテーブルバイブレータを用いて振動締め固めを行った。また、乾燥を防ぐために供試体の上面をラップフィルムで覆った。なお、細骨材として、産地が異なる山砂２試料を用いて供試体を作成した。

（コンクリート供試体の作成）
コンクリートの練り混ぜには強制２軸ミキサを用いた。ミキサに予め計量した細骨材を所定量の半分投入し、その上にセメントを全量投入し、残りの細骨材を投入して空練りを３０秒間行った。次に、予め高性能減水剤及び空気量調整剤を混合した水を投入し、３００秒間モルタルを練り混ぜた。さらに、粗骨材を投入して９０秒間練り混ぜた。ミキサを停止させて５分間静置した後、再度ミキサにて３０秒間練り混ぜてフレッシュコンクリートを排出した。練りあがり後のコンクリートのフレッシュ性状の確認は以下の方法に準拠して実施した。
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」
2.空気量：JIS A 1128「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法−空気室圧力方法」
3.コンクリート温度：JIS A 1156「フレッシュコンクリートの温度測定方法」
コンクリートの圧縮強度試験用供試体は、土木学会基準JSCE-F 515-1999「高流動コンクリートの強度試験用供試体の作り方（案）」に準拠して作成した。型枠はJIS
A 5305付属書5（規定）「軽量型枠」に準じたものを用い、養生温度を考慮してブリキ製の軽量型枠を使用した。供試体上面からの乾燥を防ぐために、供試体上面をラップフィルムで覆った。なお、モルタル試験に用いた細骨材２試料と、各種粗骨材との組合せで供試体を作成したが、表には細骨材として山砂１を用いた場合のみを記載した。

（蒸気養生）
モルタル供試体及びコンクリート供試体は打設後、型枠ごと湿度８０％の恒温室で、４０℃２０時間前養生を行い、９０℃まで昇温（昇温速度：１５℃／ｈ）して９０℃に２４時間保持した後、常温まで降温（降温速度：２０℃／ｈ）させた。

（オートクレーブ養生）
上記前養生を行った供試体を型枠から脱型し、オートクレーブ養生槽へ投入し、１４０℃、４気圧で３時間養生した後に、さらに１８０℃、１０気圧で３時間養生を行った。

（圧縮強度の測定）
モルタル供試体の圧縮強度は、土木学会基準JSCE-G 505-1999「円柱供試体を用いたモルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験方法」に準拠し、コンクリート供試体の圧縮強度は、JIS
A 1108「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠して測定した。測定結果を表２に示す。また、英国標準規格BS812：Part110：1990に準拠して測定した各粗骨材のBS破砕値を表２に併せて示す。BS破砕値は、一定の力を加えた時に破砕する骨材の割合で表されるので、値が小さいほど骨材の強度は大きい。

評価は、超高強度コンクリートの施工時に所望される圧縮強度を１５０Ｎ／ｍｍ^２として行った。このとき、山砂１を用いて作成したモルタル供試体では、オートクレーブ養生、蒸気養生ともに圧縮強度が１８０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、山砂１は超高強度コンクリート用細骨材として適すると判定できる。一方、山砂２を用いて作成したモルタル供試体では、オートクレーブ養生、蒸気養生ともに圧縮強度が１８０Ｎ／ｍｍ^２に満たず、山砂２は超高強度コンクリート用細骨材としては適さないと判定できる。また、同様に粗骨材については、圧縮強度が１６５Ｎ／ｍｍ^２以上の硬質砂岩砕石１、安山岩砕石１、安山岩砕石２は超高強度コンクリート用粗骨材として適する一方、圧縮強度が１６５Ｎ／ｍｍ^２に満たない安山岩砕石３、石灰砕石１は超高強度コンクリート用粗骨材としては適さないと判定できる。安山岩砕石２と安山岩砕石３のように、BS破砕値に大きな差がない場合でも、本発明の方法により、容易に骨材の超高強度コンクリート用骨材としての適用性を判定することができる。

本発明によれば、例えば、超高強度コンクリート用生コンを出荷しようとする生コン工場において、コンクリート供試体とモルタル供試体を製造して、高温養生し、各々の圧縮強度を測定することにより、１〜２日の短期間で在庫骨材の超高強度コンクリート用骨材としての適用性を判定することができる。

Claims

超高強度コンクリートの施工時の配（調）合条件から粗骨材を除いた配（調）合条件でモルタルを配（調）合し、該モルタルを高温養生した時の該モルタルの圧縮強度が、超高強度コンクリートの施工時に所望される圧縮強度の１．２倍以上となるときに該モルタルに用いた細骨材を超高強度コンクリート用細骨材に適すると判定し、適すると判定した該細骨材を用いて、該超高強度コンクリートの配（調）合条件にて粗骨材を含むコンクリートを配（調）合し、該コンクリートを高温養生した時の該コンクリートの圧縮強度が、超高強度コンクリートの施工時に所望される圧縮強度の１．１倍以上であるときに該コンクリートに用いた粗骨材を超高強度コンクリート用粗骨材に適すると判定する超高強度コンクリート用骨材の適否判定方法。
高温養生が６０〜９０℃で、１２〜２４時間の蒸気養生を含む養生であることを特徴とする請求項１に記載の超高強度コンクリート用骨材の適否判定方法。
高温養生が、８〜１５気圧、１７５〜２００℃で、２〜５時間のオートクレーブ養生を含む養生であることを特徴とする請求項１に記載の超高強度コンクリート用骨材の適否判定方法。