JP2013184847A - 増粘剤及び収縮低減剤を混入した中流動コンクリート - Google Patents

Abstract

【課題】セメント等の水硬性結合剤の配合割合を普通コンクリートと同等に抑えつつ製造可能であって乾燥収縮を抑制可能な中流動コンクリートを提供する。
【解決手段】本発明に係る中流動コンクリートは、水と水硬性結合剤とを混合してなり、３００リットル／ｍ^３以上３３０リットル／ｍ^３以下のペーストと、２８０リットル／ｍ^３以上３６０リットル／ｍ^３以下の粗骨材と、増粘剤を有する高性能ＡＥ減水剤と、ペーストの乾燥収縮を低減する収縮低減剤とを混合することにより製造される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、増粘剤及び収縮低減剤を混入した中流動コンクリートに関する。

従来、トンネル覆工用コンクリートとして、スランプが１５ｃｍ以上２１ｃｍ以下、或いは、スランプフローが３５ｃｍ未満の普通コンクリートが使用されていた。この普通コンクリートは、流動性が低いため、型枠内での充てん不足が生じる虞があった。

そのため、近年、高い流動性を有して充てん性に優れた高流動コンクリート（スランプフローが５０ｃｍより大きいもの）を使用する事例も増えている。しかし、高流動コンクリートは流動性が大きいので、粗骨材の材料分離を生じ易い。これを防止するためには、セメント等の水硬性結合剤を多量に用いたり、材料分離防止剤を用いたりすればよいが、材料コストが高くなるという問題があった。更に、材料分離防止剤等の特殊な材料を用いるので、製造管理に手間がかかるという問題もあった。

そこで、最近は、普通コンクリートよりも流動性に優れ、高流動コンクリートよりも低コストで品質管理の容易な中流動コンクリート（スランプフローが３５ｃｍ以上５０ｃｍ以下のもの）が用いられるようになってきた（特許文献１参照）。

例えば、非特許文献１には、図１に示すような中流動コンクリートの基準性能が記載されており、この基準性能を確保できるように、普通コンクリート（セメント２７０ｋｇ／ｍ^３以上）に、追加用セメントを加えることが推奨されている（非特許文献１の５頁）。

特開２００８−２８５８４３号公報

トンネル施工管理要領（中流動覆工コンクリート編）、東日本高速道路株式会社、中日本高速道路株式会社、西日本高速道路株式会社、平成２０年８月

しかしながら、上述した追加用セメントを加える方法では、セメント量の増加によって打設後のコンクリートの温度が上昇するため、温度ひび割れの発生を促進する虞がある。また、コンクリート表面での水分逸散に起因する乾燥収縮が生じることによってもひび割れの発生を促進する虞がある。特に、トンネル覆工や壁状構造物は、比較的躯体厚さが薄い形状のためコンクリートの乾燥収縮が顕著であり、ひび割れが発生し易い。そして、コンクリートにひび割れが発生してしまうと、二酸化炭素等の物質が侵入し易くなる。とりわけ、鉄筋コンクリートにあっては、このような物質が侵入することで鉄筋の腐食が促進されてしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、セメント等の水硬性結合剤の配合割合を普通コンクリートと同等に抑えつつ製造可能であって乾燥収縮を抑制可能な中流動コンクリートを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の中流動コンクリートは、水と水硬性結合剤とを混合してなり、３００リットル／ｍ^３以上３３０リットル／ｍ^３以下のペーストと、２８０リットル／ｍ^３以上３６０リットル／ｍ^３以下の粗骨材と、増粘剤を有する高性能ＡＥ減水剤と、前記ペーストの乾燥収縮を低減する収縮低減剤とを含むことを特徴とする。

また、本発明において、前記水の前記水硬性結合剤に対する配合割合は４５重量％以上７０重量％以下であることとしてもよい。

また、本発明において、前記高性能ＡＥ減水剤の前記水硬性結合剤に対する配合割合は０．５重量％以上１．８重量％以下であることとしてもよい。

また、本発明の中流動コンクリートは、３容積％以上６容積％以下の空気を含有することとしてもよい。

また、本発明において、前記水硬性結合剤は、セメントであることとしてもよく、或いは、セメントと混和材とを含むこととしてもよい。この場合、前記混和材は、フライアッシュ、高炉スラグ、石灰石微粉末の何れかであることとしてもよい。

また、本発明において、前記高性能ＡＥ減水剤は、増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤であることとしてもよい。

さらに、本発明において、前記収縮低減剤を３ｋｇ／ｍ^３以上混入することとしてもよい。

本発明によれば、セメント等の水硬性結合剤の配合割合を普通コンクリートと同等に抑えつつ製造可能であって乾燥収縮を抑制可能な中流動コンクリートを提供できる。

本実施形態に係る中流動コンクリートのスランプフロー、加振変形量及びＵ型充てん高さの範囲を示す図である。 本実施形態に係る試験体１〜１５に含まれる各材料及びそれらの配合割合を示す一覧図である。 本実施形態に係る試験体１〜１５のスランプフロー、加振変形量、Ｕ型充てん高さ及び中流動コンクリートの性能を満たすか否かの判定結果を示す図である。 本実施形態に係る試験体４、試験体１６〜１８に含まれる各材料及びそれらの配合割合を示す一覧図である。 本実施形態に係る試験体１６〜１８のスランプフロー、加振変形量、Ｕ型充てん高さ及び中流動コンクリートの性能を満たすか否かの判定結果を示す図である。 本実施形態に係る試験体１９〜２２に含まれる各材料及びそれらの配合割合を示す一覧図である。 本実施形態に係る試験体１９〜２２のスランプフロー、加振変形量、Ｕ型充てん高さ、空気量及び中流動コンクリートの性能を満たすか否かの判定結果を示す図である。 本実施形態に係る試験体１９〜２２の長さ変化率を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

まず、中流動コンクリートについて説明する。本実施形態では、図１に示すように、スランプフローが３５ｃｍ以上５０ｃｍ以下、加振変形量が１０±３ｃｍ、Ｕ型充てん高さ（障害無しの場合）が２８ｃｍ以上という条件を満たすコンクリートを中流動コンクリートとする。この中流動コンクリートを実現するための各材料の配合割合について、以下説明する。

この中流動コンクリートは、水と水硬性結合剤とを混合してなり、（Ａ）３００リットル／ｍ^３以上３３０リットル／ｍ^３以下のペーストと、（Ｂ）２８０リットル／ｍ^３以上３６０リットル／ｍ^３以下の粗骨材と、（Ｃ）増粘剤を有する高性能ＡＥ減水剤と、を混合することにより製造される。かかる場合に、（Ｄ）ペーストに含まれる水の水硬性結合剤に対する配合割合は４５重量％以上７０重量％以下であることが好ましく、また、（Ｅ）高性能ＡＥ減水剤の水硬性結合剤に対する配合割合は０．５重量％以上１．８重量％以下であることが好ましい。そして、（Ｆ）製造された中流動コンクリートには、３容積％以上６容積％以下の空気が含まれる。

なお、本実施形態の中流動コンクリートには、上述のペースト、粗骨材及び増粘剤を有する高性能ＡＥ減水剤に加え、（Ｇ）ペーストの乾燥収縮を低減する収縮低減剤も含まれているが、先に収縮低減剤が混入されていない中流動コンクリートについて説明をし、その後、収縮低減剤を混入した中流動コンクリートについて説明をする。

＜ペースト（上記（Ａ））について＞
ペーストは、水と水硬性結合剤とを混合して製造される。本実施形態では、水硬性結合剤としてセメントを用いている。このペーストの容積は、水と、セメントと、当該水と当該セメントとを混合する際に混入した空気の容積を合計したものとする。

なお、一般的に、水やセメントを取り扱う際は、容積よりも重量を測定することが多いため、配合する際は、水やセメントの重量を測定して、その値を容積に換算してもよい。換算する際は、予め測定されている水、セメントの密度を用いて、水、セメントの容積を算出する。

例えば、図２に示す試験体５の場合（詳細は後述する）、水の重量及び密度はそれぞれ１７５ｋｇ／ｍ^３、１．０ｇ／ｃｍ^３であるため、水の容積は（１７５ｋｇ／ｍ^３）÷（１．０ｇ／ｃｍ^３ ）で１７５リットル／ｍ^３と算出できる。また、セメントの重量及び密度はそれぞれ３００ｋｇ／ｍ^３、３．１６ｇ／ｃｍ^３であるため、セメントの容積は（３００ｋｇ／ｍ^３）÷（３．１６ｇ／ｃｍ^３）で９５リットル／ｍ^３と算出できる。

このとき、セメントの重量は、一般的な普通コンクリートに含まれるセメントの配合割合から算出される重量とほぼ同量にする。さらに、このセメントの重量に対して水の重量（すなわち水セメント比）を上記（Ｄ）で示した範囲内に調整することが好ましい。そして、水とセメントとを混合する際に、ペーストの配合割合が上記（Ａ）で示した範囲内になるように、水の配合量を調整する。

その後、水とセメントとを混合するが、その際、ペーストに含まれる空気の含有割合が、製造予定のコンクリート容積に対して、一般的なコンクリートを製造する際の空気の含有割合と同じ上記（Ｆ）で示した範囲内であることが好ましい。このとき、空気の含有割合が上記（Ｆ）で示した範囲の下限値である３容積％よりも少ない場合には、空気量調整剤を配合して空気の含有割合を増加させてもよい。空気量調整剤の配合量は、概ねペーストに含まれるセメントの重量に対して０．００６重量％以下である。試験体５の場合、空気量調整剤を０．００２５重量％配合することにより、空気の含有割合は４．５容積％（すなわち４５リットル／ｍ^３）になった。一方、ペーストに含まれる空気の含有割合が上記（Ｆ）で示した範囲の上限値である６容積％よりも多い場合には、空気量調整剤の添加量を減らせばよい。

なお、ペーストに含まれる空気量と、各材料を混合して製造したコンクリート（フレッシュコンクリート）に含まれる空気量とはほぼ同量になるため、空気量の確認をフレッシュコンクリートについて行ってもよい。

試験体５では、水が１７５リットル／ｍ^３、セメントが９５リットル／ｍ^３、空気が４５リットル／ｍ^３含まれるため、ペーストの容積は、これらを合計した３１５リットル／ｍ^３になる。

＜粗骨材（上記（Ｂ））について＞
水やセメントと同様に、粗骨材を取り扱う際は、容積よりも重量を測定することが多いため、配合する際は、粗骨材の重量を測定して、その値を容積に換算してもよい。例えば、試験体５の場合、粗骨材の重量及び密度は、それぞれ７４５ｋｇ／ｍ^３、２．６６ｇ／ｃｍ^３になるため、粗骨材の容積は、（７４５ｋｇ／ｍ^３）÷（２．６６ｇ／ｃｍ^３）で２８０リットル／ｍ^３と算出できる。

また、細骨材も粗骨材と同様に、細骨材の重量を測定して、その値を容積に換算してもよい。例えば、試験体５の場合、細骨材の重量及び密度は、それぞれ１０６１ｋｇ／ｍ^３、２．６２ｇ／ｃｍ^３になるため、細骨材の容積は、（１０６１ｋｇ／ｍ^３）÷（２．６２ｇ／ｃｍ^３）で４０５リットル／ｍ^３と算出できる。

このように、試験体５におけるペースト、細骨材及び粗骨材の容積は、それぞれ３１５、４０５、２８０リットル／ｍ^３であるから、プレーン状態での容積は、これらを合計した１０００リットル／ｍ^３になる。

＜高性能ＡＥ減水剤（上記（Ｃ））について＞
高性能ＡＥ減水剤として、本実施形態では、増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を用いた。増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤とは、増粘剤の機能を備え、かつ、約１８％以上の減水性能を有するものである。

この増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤としては、例えば、増粘剤成分としてグリコール系化合物を含有し、高性能ＡＥ減水剤成分としてポリカルボン酸系化合物を含有したものを使用できる。そして、増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤のセメントに対する配合割合は、上記（Ｅ）で示した範囲内の０．５重量％以上１．８重量％以下であることが好ましい。

＜中流動コンクリートの製造について＞
各材料の配合割合をそれぞれ上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）〜（Ｆ）で示した範囲内となるように決定したならば、その配合割合に応じてセメント、細骨材及び粗骨材を強制二軸練りミキサに投入して練り混ぜる。その後、水、上記（Ｃ）の増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤、及び空気量調整剤を投入して更に練り混ぜることにより、中流動コンクリートを製造する。

＜実施例＞
上述した配合割合で混合して製造されたコンクリートが、図１に示す中流動コンクリートの性能を満たすか否かを実験により確かめたので、以下に実施例として説明する。

この実験では、各材料の配合割合が異なる複数のコンクリート試験体（以下、試験体という）を製造し、これらの試験体の性能を確認した。なお、試験体に含まれる複数の材料のうち、何れか１つの材料を上述した配合割合の範囲外にしたものを比較例として製造し、上述した配合割合で配合した実施例である試験体と比較した。ここでは、各試験体に含まれる材料の配合割合について説明し、その後、各試験体の性能確認結果について説明する。

図２は、本実施形態に係る試験体１〜１５に含まれる各材料及びそれらの配合割合を示す一覧図である。図２に示すように、水と、セメントと、細骨材と、粗骨材と、ＡＥ減水剤又は増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤と、空気量調整剤とを所定の割合で配合して、１５種類の試験体１〜１５を製造した。

これらの薬剤のうち、ＡＥ減水剤は、約１０〜１２％の減水性能を有するものの増粘剤の機能を備えていない。このＡＥ減水剤としては、例えば、リグニンスルホン酸系化合物を含有したものを使用できる。

そして、試験体１〜１５は、水セメント比、空気の含有割合について上記（Ｄ）、（Ｆ）で示した範囲を満たすように調整した。具体的には、水セメント比、及び、空気の含有割合が、それぞれ４５重量％以上７０重量％以下、及び、３容積％以上６容積％以下となるように調整した。

以下、試験体１〜１５について説明する。

＜試験体１について＞
試験体１は、水と、セメントと、粗骨材と、細骨材と、ＡＥ減水剤と、空気量調整剤とを含む普通コンクリートである。この試験体１は、ペーストの配合割合、粗骨材の配合割合、水セメント比、空気の含有割合において上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）で示した範囲を満たすが、上記（Ｃ）で示した増粘剤を有する高性能ＡＥ減水剤を含んでいない比較例である。

＜試験体２〜１５について＞
試験体２〜１５は、普通コンクリートに含まれるＡＥ減水剤に代えて増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を含むものである。これらの試験体２〜１５において、細骨材と粗骨材との合計重量は、試験体１の普通コンクリートに含まれる細骨材と粗骨材との合計重量とほぼ同じになるように調整した。例えば、試験体１に含まれる細骨材（８６２ｋｇ／ｍ^３）と粗骨材（９４８ｋｇ／ｍ^３）との合計重量（１８１０ｋｇ／ｍ^３）と、試験体５に含まれる細骨材（１０６１ｋｇ／ｍ^３）と粗骨材（７４５ｋｇ／ｍ^３）の合計重量（１８０６ｋｇ／ｍ^３）とが、ほぼ同じになるように調整した。

試験体２〜６は、ペーストの配合割合、水セメント比、高性能ＡＥ減水剤の配合割合、空気の含有割合を上記（Ａ）、（Ｄ）〜（Ｆ）で示した範囲を満たすように調整し、粗骨材の配合割合を上記（Ｂ）で示した範囲を満たす場合と満たさない場合とに変化させたものである。

具体的には、ペーストの配合割合、水セメント比、高性能ＡＥ減水剤の配合割合、空気の含有割合については、それぞれ３１５リットル／ｍ^３、５８％、１．１重量％以上１．４重量％以下、４．５容積％となるように調整した。そして、試験体２〜６における粗骨材の配合割合をそれぞれ３７７、３５６、３２４、２８０、３６０リットル／ｍ^３に調整し、試験体２については上記（Ｂ）で示した範囲外の比較例とし、試験体３〜６については上記（Ｂ）で示した範囲内の実施例とした。

試験体７〜１１は、粗骨材の配合割合、水セメント比、高性能ＡＥ減水剤の配合割合、空気の含有割合を上記（Ｂ）、（Ｄ）〜（Ｆ）で示した範囲を満たすように調整し、ペーストの配合割合を上記（Ａ）で示した範囲を満たす場合と満たさない場合とに変化させたものである。

具体的には、粗骨材の配合割合、水セメント比、高性能ＡＥ減水剤の配合割合、空気の含有割合については、それぞれ３２４リットル／ｍ^３以上３３３リットル／ｍ^３以下、５８％、０．８重量％以上２．０重量％以下、４．５容積％となるように調整した。そして、試験体７〜１１におけるペーストの配合割合をそれぞれ３０６、２９７、２８９、３００、３３０リットル／ｍ^３に調整し、試験体８、９については上記（Ａ）で示した範囲外の比較例とし、試験体７、１０〜１１については上記（Ａ）で示した範囲内の実施例とした。

試験体１２、１３は、ペースト及び粗骨材の配合割合、水セメント比、高性能ＡＥ減水剤の配合割合、空気の含有割合を上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）〜（Ｆ）で示した範囲を満たすように調整するとともに、水セメント比が上記（Ｃ）で示した範囲の下限値及び上限値となるように配合した実施例である。

具体的には、ペースト、粗骨材、高性能ＡＥ減水剤の配合割合、空気の含有割合については、それぞれ３１５リットル／ｍ^３、３２４リットル／ｍ^３、０．５重量％以上１．８重量％以下、４．５容積％となるように調整した。また、水セメント比については、下限値及び上限値である４５％、７０％となるように調整した。

試験体１４、１５は、ペースト及び粗骨材の配合割合、水セメント比、高性能ＡＥ減水剤の配合割合、空気の含有割合を上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）〜（Ｆ）で示した範囲を満たすように調整するとともに、空気の含有割合を上記（Ｆ）で示した範囲の上限値及び下限値とした実施例である。

具体的には、ペースト及び粗骨材の配合割合、水セメント比、高性能ＡＥ減水剤の配合割合については、それぞれ３１５リットル／ｍ^３、３２４リットル／ｍ^３、５８％、１．０重量％となるように調整した。また、空気の含有割合については、上限値及び下限値である６容積％、３容積％となるように、空気量調整剤の配合量をセメントの重量に対してそれぞれ０．００６重量％、０重量％に調整した。

なお、試験体２〜１３のうち、試験体２〜６、９〜１３については、空気量調整剤を混合して空気の含有割合を４．５容積％に調整したが、試験体７、８については、水とセメントと細骨材と粗骨材と増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤とを混合しただけで空気の含有割合が４．５容積％になったため、空気量調整剤を混合していない。

＜各試験体の評価について＞
図３は、本実施形態に係る試験体１〜１５のスランプフロー、加振変形量、Ｕ型充てん高さの測定結果、及び、中流動コンクリートの性能を満たすか否かの判定結果を示す図である。これらの測定結果及び判定結果に基づいて各試験体１〜１５を評価した。以下、評価結果について説明する。

試験体１は、普通コンクリートであるため、スランプフロー、加振変形量及びＵ型充てん高さ共に中流動コンクリートとして要求される性能を満たしていない。すなわち、スランプフローは２６．５ｃｍであり、要求の下限値である３５ｃｍよりも小さい。また、加振変形量は２４．５ｃｍであり、要求の上限値である１３ｃｍよりも大きい。さらに、Ｕ型充てん高さが１６．０ｃｍであり、要求の下限値である２８ｃｍよりも小さい。

＜粗骨材について：試験体２〜６の評価結果＞
粗骨材の配合割合が上記（Ｂ）で示した範囲外の３７７リットル／ｍ^３の試験体２（比較例）に関し、スランプフローについては３９．５ｃｍと中流動コンクリートとして要求されている３５ｃｍ以上５０ｃｍ以下の条件を満たすが、加振変形量及びＵ型充てん高さがそれぞれ１５．５ｃｍ、２５．０ｃｍであり、中流動コンクリートとして要求されている加振変形量が１０±３ｃｍ、Ｕ型充てん高さが２８ｃｍ以上の条件を共に満たさない。これに対し、粗骨材の配合割合を上記（Ｂ）で示した範囲内の３５６、３２４、２８０、３６０リットル／ｍ^３とした試験体３〜６（実施例）については、スランプフロー、加振変形量、Ｕ型充てん高さのすべてについて、中流動コンクリートとして要求されている性能を満たしている。

これらの結果より、試験体３〜６（実施例）のように、ペーストの配合割合、水セメント比、高性能ＡＥ減水剤の配合割合、空気の含有割合を上記（Ａ）、（Ｄ）〜（Ｆ）で示した範囲内にし、かつ、粗骨材の配合割合を上記（Ｂ）で示した範囲内にすることで、図１に示す性能を満たす中流動コンクリートを製造できることが確認できた。一方、試験体２（比較例）のように、ペーストの配合割合、水セメント比、高性能ＡＥ減水剤の配合割合、空気の含有割合を上記（Ａ）、（Ｄ）〜（Ｆ）で示した範囲内にしても、粗骨材の配合割合を上記（Ｂ）で示した範囲外にすると、中流動コンクリートを製造できないことが確認できた。

＜ペーストについて：試験体７〜１１の評価結果＞
ペーストの配合割合が上記（Ａ）で示した範囲外の２９７リットル／ｍ^３の試験体８（比較例）に関し、スランプフローについては３５．０ｃｍと中流動コンクリートとして要求されている性能を満たすが、加振変形量及びＵ型充てん高さが、それぞれ１６．３ｃｍ、１９．０ｃｍであり、中流動コンクリートとして要求されている性能を満たしていない。同様に、ペーストの配合割合が上記（Ａ）で示した範囲外の２８９リットル／ｍ^３の試験体９（比較例）についても、スランプフロー及びＵ型充てん高さについてはそれぞれ４０．３ｃｍ、２９．５ｃｍと中流動コンクリートとして要求されている性能を満たしているが、加振変形量が１７．５ｃｍであり、中流動コンクリートとして要求されている性能を満たしていない。これに対し、ペーストの配合割合を上記（Ａ）で示した範囲内の３０６、３００、３３０リットル／ｍ^３とした試験体７、１０、１１（実施例）については、スランプフロー、加振変形量、Ｕ型充てん高さのすべての項目について中流動コンクリートとして要求されている性能を満たしている。

これらの結果より、試験体７、１０、１１（実施例）のように、粗骨材の配合割合、水セメント比、高性能ＡＥ減水剤の配合割合、空気の含有割合を上記（Ｂ）、（Ｄ）〜（Ｆ）で示した範囲内にし、ペーストの配合割合を上記（Ａ）で示した範囲内にすることで、図１に示す性能を満たす中流動コンクリートを製造できることが確認できた。一方、試験体８、９（比較例）のように、粗骨材の配合割合、水セメント比、高性能ＡＥ減水剤の配合割合、空気の含有割合を上記（Ｂ）、（Ｄ）〜（Ｆ）で示した範囲内にしても、ペーストの配合割合を上記（Ａ）で示した範囲外にすると、中流動コンクリートを製造できないことが確認できた。

＜水セメント比について：試験体１２、１３の評価結果＞
水セメント比を上記（Ｄ）で示した範囲の下限値及び上限値である４５重量％、７０重量％とした試験体１２、１３（実施例）については、スランプフロー、加振変形量、Ｕ型充てん高さのすべての項目について中流動コンクリートとして要求されている性能を満たしている。これらの結果より、試験体１２、１３（実施例）のように、ペースト及び粗骨材の配合割合、高性能ＡＥ減水剤の配合割合、空気の含有割合を上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）〜（Ｆ）で示した範囲内にし、かつ、水セメント比を上記（Ｄ）で示した範囲内にすることが好ましいといえる。

＜空気量について：試験体１４、１５の評価結果＞
空気量を上記（Ｆ）で示した範囲の上限値及び下限値である６容積％、３容積％とした試験体１４、１５（実施例）については、スランプフロー、加振変形量、Ｕ型充てん高さのすべての項目について中流動コンクリートとして要求されている性能を満たしている。これらの結果より、試験体１４、１５（実施例）のように、ペースト及び粗骨材の配合割合、水セメント比、高性能ＡＥ減水剤の配合割合を上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）の範囲内にし、かつ、空気の含有割合を上記（Ｆ）で示した範囲内にすることが好ましいといえる。

＜評価結果のまとめ＞
試験体３〜７、１０〜１５のように、ペースト及び粗骨材の配合割合、水セメント比、増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤及び空気の含有割合を、それぞれ上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）で示した範囲内にすることで、図１に示す性能を満たす中流動コンクリートを製造できることが確認できた。一方、比較例である試験体８、９のように、ペーストの配合割合を上記（Ａ）で示した範囲外にした場合や試験体２のように、粗骨材の配合割合を上記（Ｂ）で示した範囲外にした場合では、図１に示す性能を満たす中流動コンクリートを製造することができないことが確認できた。

また、中流動コンクリートとして要求される性能を満たす試験体３〜７、１０〜１５のうち、増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤の配合割合が最も少ないものは試験体１３の０．５重量％であり、最も多いものは試験体１２の１．８重量％であった。これらの結果より、増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤の配合割合は、０．５重量％以上１．８重量％以下にすることが好ましいといえる。

そして、試験体３〜７、１０〜１５の配合を試験体１の配合と比較することで、普通コンクリートに含まれるＡＥ減水剤の代わりに増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を配合し、粗骨材、水、セメント等を上述した配合となるように混合することで、中流動コンクリートを製造できることが判る。このため、材料の管理や製造の手間は普通コンクリートを製造する場合とほとんど変わらず、容易に製造できることが理解できる。

また、中流動コンクリートに関し、セメントの配合割合が普通コンクリートにおけるセメントの配合割合とほぼ同じである。このため、中流動コンクリートを打設した後の温度は、普通コンクリートを打設した後の温度とほぼ同じになる。したがって、普通コンクリートと同じように養生することができて手間がかからないし、ひび割れ発生の可能性も普通コンクリートと同程度に抑えられる。また、追加用セメントの添加が不要なので、より一層、経済性が向上する。さらに、各材料の配合割合が明確なので、経験の浅い作業員でも確実に中流動コンクリートを製造できる。

＜水硬性結合剤について＞
上述の実施例では、水硬性結合剤としてセメントのみを用いていたが、このセメントの一部をフライアッシュ、高炉スラグ、石灰石微粉末等の混和材と置換することもできる。以下、この点について説明する。

図４は、セメントの一部をフライアッシュ等の混和材に置換した場合の実施例を示す。この実施例では、セメントの一部をフライアッシュ等に置換することで、試験体１６〜１８を製造し、各試験体１６〜１８のスランプフロー、加振変形量、Ｕ型充てん高さを確認した。確認結果を図５に示す。なお、各試験体１６〜１８の詳細については以下に説明する。また、この実施例では、上述した試験体４を比較検討用の基準として用いる。

＜試験体４について＞
上述したように、水硬性結合剤はセメントのみからなっている。そして、セメントの配合割合は３００ｋｇ／ｍ^３である。

＜試験体１６〜１８について＞
試験体１６〜１８における、ペースト及び粗骨材の配合割合、水の水硬性結合剤に対する配合割合、高性能ＡＥ減水剤の配合割合、空気の含有割合は、上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）〜（Ｆ）の範囲を満たすように調整されている。具体的には、ペースト及び粗骨材の配合割合、水の水硬性結合剤に対する配合割合、高性能ＡＥ減水剤の配合割合、空気の含有割合が、それぞれ３１８リットル／ｍ^３以上３２６リットル／ｍ^３以下、３２４リットル／ｍ^３、５８％、０．７重量％以上０．９重量％以下、４．５容積％となるように調整されている。

試験体１６は、試験体４のセメントの一部をフライアッシュに置換したものである。具体的には、セメント及びフライアッシュの配合割合を、それぞれ２１０ｋｇ／ｍ^３、９０ｋｇ／ｍ^３に定め、セメントとフライアッシュの合計が、試験体４のセメントと同じ量（３００ｋｇ／ｍ^３）となるように調整した実施例である。

試験体１７は、試験体４のセメントの一部を高炉スラグに置換したものである。具体的には、セメント及び高炉スラグの配合割合を、それぞれ２１０ｋｇ／ｍ^３、９０ｋｇ／ｍ^３に定め、セメントと高炉スラグの合計が、試験体４のセメントと同じ量となるように調整した実施例である。

試験体１８は、試験体４のセメントの一部を石灰石微粉末に置換したものである。具体的には、セメント及び石灰石微粉末の配合割合を、それぞれ２１０ｋｇ／ｍ^３、９０ｋｇ／ｍ^３に定め、セメントと石灰石微粉末の合計が、試験体４のセメントと同じ量となるように調整した実施例である。

図５は、本実施形態に係る試験体１６〜１８のスランプフロー、加振変形量、Ｕ型充てん高さ及び中流動コンクリートの性能を満たすか否かの判定結果を示す図である。この図に示すように、試験体１６〜１８では、スランプフロー、加振変形量、Ｕ型充てん高さのすべての項目について、中流動コンクリートとして要求されている性能を満たす。このため、セメントの一部をフライアッシュ、高炉スラグ、石灰石微粉末のうちの何れかに置換しても、中流動コンクリートとして要求されている性能を満たすことが確認された。そして、その置換割合は、（９０ｋｇ／ｍ^３÷３００ｋｇ／ｍ^３）×１００から、水硬性結合剤の３０％と算出された。

以上の実験により、試験体１６〜１８のように、ペースト及び粗骨材の配合割合、水の水硬性結合剤に対する配合割合、増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤の配合割合、空気の含有割合をそれぞれ上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）で示した範囲内にし、セメントの一部をフライアッシュ等の混和剤に置換しても、図１に示す性能を満たす中流動コンクリートを製造できることが確認できた。このように、セメントの一部をフライアッシュ等の安価な混和材に置換すると、セメント量を低減できるため、経済性が向上する。

なお、本実施形態では、ペーストに含まれる水の水硬性結合剤に対する配合割合を上記（Ｄ）で示した範囲の４５重量％以上７０重量％以下としたが、この範囲に限定されるものではない。配合される各部材の配合割合によっては、この範囲外で製造されたものでも中流動コンクリートの性能を満たす場合がある。

また、本実施形態では、増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤の配合割合を上記（Ｅ）で示した範囲の０．５重量％以上１．８重量％以下としたが、この範囲に限定されるものではない。配合される各部材の配合割合によっては、この範囲外で製造されたものでも中流動コンクリートの性能を満たす場合がある。

また、本実施形態では、空気の含有割合を上記（Ｆ）で示した範囲の３容積％以上６容積％以下としたが、この範囲に限定されるものではない。配合される各部材の配合割合によっては、この範囲外で製造されたものでも中流動コンクリートの性能を満たす場合がある。

また、本実施形態では、高性能ＡＥ減水剤と増粘剤とが既に混合されてなる増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではない。中流動コンクリートを製造する際に、高性能ＡＥ減水剤と増粘剤とをそれぞれ他の材料と混合してもよい。

＜収縮低減剤について＞
次に、収縮低減剤を混入した中流動コンクリートについて説明する。図６は、本実施形態に係る試験体１９〜２２に含まれる各材料及びそれらの配合割合を示す一覧図である。図６に示すように、水と、セメントと、粗骨材と、細骨材と、増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤又はＡＥ減水剤と、空気量調整剤と、収縮低減剤とを所定の割合で配合して、４種類の試験体１９〜２２を製造した。

これらの薬剤のうち、収縮低減剤は、水と水硬性結合剤（セメント）の混合物であるペーストについて、その乾燥収縮を低減するための薬剤である。すなわち、収縮低減剤を混入することで、コンクリート表面からの水分逸散が抑制され、ひいては表面のひび割れも抑制される。

この収縮低減剤としては、例えば、ポリエーテル誘導体を含有したもの（製品名ヒビダンＢ，竹本油脂株式会社）、炭化水素系化合物及びグリコールエーテル誘導体を含有したもの（製品名シュリンクガード，株式会社フローリック）、ポリアルキレングリコール系誘導体を含有したもの（製品名シーカコントロール，日本シーカ株式会社）を使用できる。

試験体１９は、比較用の普通コンクリートである。この試験体１９は、水と、セメントと、細骨材と、粗骨材と、ＡＥ減水剤と、空気量調整剤とを含んでいる。そして、ペーストが３１５リットル／ｍ^３であり、水セメント比が５８．３％であり、空気の含有割合が４．５％（図７参照）であることから、前述の条件（Ａ）、（Ｄ）、（Ｆ）は満たしている。しかし、粗骨材容積が３７０リットル／ｍ^３であり、高性能ＡＥ減水剤を含んでいないことから、条件（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｅ）を満たさない。

試験体２０は、普通コンクリートに追加用セメントを加えることで製造された、比較用の粉体系中流動コンクリートである。すなわち、この試験体２０は、水と、セメントと、細骨材と、粗骨材と、高性能ＡＥ減水剤と、空気量調整剤とを含んでいる。そして、３７５ｋｇ／ｍ^３のセメントを含むことから、ペーストが３３９リットル／ｍ^３となり、前述の条件（Ａ）を満たさない。そして、増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を含んでいないことから条件（Ｃ）も満たさない。なお、試験体２０において、粗骨材容積が３２５リットル／ｍ^３であり、水セメント比が４６．７％であり、高性能ＡＥ減水剤のセメントに対する比率が０．７５重量％であり、空気の含有割合が６％（図７参照）であることから、他の条件は満たしている。

試験体２１は、増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を用いて製造された中流動コンクリートであり、前述の実施例に相当する。この試験体２１は、試験体２０の高性能ＡＥ減水剤を、増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤に置き換えたものである。このため、条件（Ｃ）を満たす。そして、ペーストが３１５リットル／ｍ^３であり、粗骨材容積が３２５リットル／ｍ^３であり、水セメント比が５８．３％であり、高性能ＡＥ減水剤のセメントに対する比率が１．１重量％であり、空気の含有割合が５．８％（図７参照）であることから、他の条件も満たしている。

試験体２２は、増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤が用いられ、かつ、収縮低減剤が添加された中流動コンクリートであり、収縮低減剤入りの実施例に相当する。この試験体２２では、試験体２１の配合に対し、３ｋｇ／ｍ^３の収縮低減剤を混入している。また、増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤のセメントに対する比率を１．２重量％としている。試験体２２における空気の含有割合は５．５％（図７参照）であることから、条件（Ａ）〜（Ｆ）は満たしている。

＜各試験体の評価について＞
図７は、試験体１９〜２２のスランプフロー、加振変形量、Ｕ型充てん高さの測定結果、空気量、及び、中流動コンクリートの性能を満たすか否かの判定結果を示す図である。以下、評価結果について説明する。

試験体１９は、普通コンクリートであるため、スランプフロー、加振変形量及びＵ型充てん高さ共に中流動コンクリートとして要求される性能を満たしていない。すなわち、スランプフローは２６．５ｃｍであり、要求の下限値である３５ｃｍよりも小さい。また、加振変形量は２４．５ｃｍであり、要求の上限値である１３ｃｍよりも大きい。さらに、Ｕ型充てん高さが１６．０ｃｍであり、要求の下限値である２８ｃｍよりも小さい。

これに対し、試験体２０〜２２では、スランプフロー、加振変形量及びＵ型充てん高さのそれぞれについて、中流動コンクリートとして要求される性能を満たしている。すなわち、スランプフローは、それぞれ４５．０ｃｍ、４０．７ｃｍ、４６．３ｃｍであり、３５ｃｍ以上５０ｃｍ以下の範囲内である。加振変形量は、それぞれ１０．８ｃｍ、１２．０ｃｍ、１１．５ｃｍであり、１０±３ｃｍの範囲内である。Ｕ型充てん高さは、それぞれ３２．５ｃｍ、３３．０ｃｍ、３３．５ｃｍであり、２８ｃｍ以上である。従って、試験体２０〜２２の配合でも、図１に示す性能を満たす中流動コンクリートを製造できることが確認できた。

図８は、試験体１９〜２２について、長さ変化率を測定した結果を示す図である。長さ変化率の測定はJIS A 1129に即して行った。そして、供試体脱型後直ちに測定を行い乾燥材齢０日の測定結果を得た。その後は、乾燥材齢で１日、２日、７日（１週間）、１４日（２週間）、２８日（１月）、５６日（２月）、９１日（３月）、１８２日（６月）に測定を行った。

試験体２２の長さ変化率は、乾燥材齢１４日で−３１４×１０^−６、５６日で−５９６×１０^−６、９１日で−６７０×１０^−６、１８２日で−７３４×１０^−６となった。そして、普通コンクリートの試験体１９は、乾燥材齢１４日で−３０９×１０^−６、５６日で−５９１×１０^−６、９１日で−６４２×１０^−６、１８２日で−６９３×１０^−６であった。

一方、粉体系中流動コンクリートの試験体２０では、乾燥材齢１４日で−４２４×１０^−６、５６日で−７１５×１０^−６、９１日で−７６１×１０^−６、１８２日で−８１２×１０^−６であった。また、増粘剤系中流動コンクリートの試験体２１では、乾燥材齢１４日で−３７４×１０^−６、５６日で−６７４×１０^−６、９１日で−７４８×１０^−６、１８２日で−７９９×１０^−６であった。

試験体２２の長さ変化率は、乾燥材齢１８２日においても−７３４×１０^−６であり、土木学会の上限値（−１２００×１０^−６）及び建築学会の上限値（−８００×１０^−６）を超えていない。試験体２２の値は、試験体２０，２１の値よりも小さい値であることから、増粘剤系中流動コンクリートの配合をベースに収縮低減剤を混入することで、乾燥収縮量を低減できることが理解できる。

従って、収縮低減剤を混入した増粘剤系中流動コンクリートでは、比較的躯体厚さが薄い形状のトンネル覆工や壁状構造物であってもひび割れが発生し難く、二酸化炭素等の侵入を抑制できる。このため、鉄筋コンクリートにあっては、鉄筋の腐食の進行を抑えることができる。

ところで、前述の実施例では、試験体２２において３ｋｇ／ｍ^３の収縮低減剤を混入したが、収縮低減剤の混入量はこの例の量に限定されるものではない。例えば、ポリエーテル誘導体を含有した収縮低減剤では、セメント質量に対して０．５％〜１０％の使用量で乾燥収縮の効果が得られることが知られている。仮に、セメント質量を３００ｋｇ／ｍ^３とすると、１．５ｋｇ／ｍ^３〜３０ｋｇ／ｍ^３までの範囲で使用できることになる。実際の施工に際して収縮低減剤は、多く入れてもセメント質量の１０％である。このため、収縮低減剤は、３ｋｇ／ｍ^３以上であってセメント質量の１０％以下の範囲で混入することが好ましい。

なお、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。

例えば、前述の試験体２２では水硬性結合剤としてセメントのみを用いたが、試験体１６〜１８のように、セメントの一部をフライアッシュ、高炉スラグ、石灰石微粉末に置換したものに、収縮低減剤を混入してもよい。

また、収縮低減剤に関し、ポリエーテル誘導体、炭化水素系化合物及びグリコールエーテル誘導体を含有したもの以外であっても、コンクリート用の収縮低減剤であれば使用することができる。

Claims (9)

1. 水と水硬性結合剤とを混合してなり、３００リットル／ｍ^３以上３３０リットル／ｍ^３以下のペーストと、
   ２８０リットル／ｍ^３以上３６０リットル／ｍ^３以下の粗骨材と、
   増粘剤を有する高性能ＡＥ減水剤と、
   前記ペーストの乾燥収縮を低減する収縮低減剤と、
   を含むことを特徴とする中流動コンクリート。
2. 前記水の前記水硬性結合剤に対する配合割合は４５重量％以上７０重量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の中流動コンクリート。
3. 前記高性能ＡＥ減水剤の前記水硬性結合剤に対する配合割合は０．５重量％以上１．８重量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の中流動コンクリート。
4. ３容積％以上６容積％以下の空気を含有することを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載の中流動コンクリート。
5. 前記水硬性結合剤は、セメントであることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか一項に記載の中流動コンクリート。
6. 前記水硬性結合剤は、セメントと混和材とを含むことを特徴とする請求項１〜４のうち何れか一項に記載の中流動コンクリート。
7. 前記混和材は、フライアッシュ、高炉スラグ、石灰石微粉末の何れかであることを特長とする請求項６に記載の中流動コンクリート。
8. 前記高性能ＡＥ減水剤は、増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤であることを特長とする請求項１に記載の中流動コンクリート。
9. 前記収縮低減剤を３ｋｇ／ｍ^３以上混入したことを特徴とする請求項１〜８のうち何れか一項に記載の中流動コンクリート。

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