JP2014177370A

JP2014177370A - 水中不分離性コンクリート

Info

Publication number: JP2014177370A
Application number: JP2013051744A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Fukute; 勤福手; Yoshikazu Akira; 善和審良; Eiji Sueoka; 英二末岡; Hiroshi Morita; 浩史森田; Hiroshi Takenaka; 寛竹中
Original assignee: Toyo University; Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd; Toyo University
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2014-09-25
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: JP6176623B2

Abstract

【課題】天然骨材の配合を抑制して、所望の重量を有する水中不分離性コンクリートを提供する。
【解決手段】本水中不分離性コンクリートでは、通常用いられる天然骨材の他に、粗骨材として電気炉酸化スラグまたはフェロニッケルスラグを、細骨材として銅スラグまたは電気炉酸化スラグを採用しているので、従来産業廃棄物として処理されていたこれらのスラグ材を有効利用することができ、トータルコストを削減することができ、しかも、本水中不分離性コンクリートの単位容積質量を従来よりも大きくすることができるので、重量コンクリートとしての性能にも満足できるものとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、水中不分離性コンクリートに関するものである。

従来の水中不分離性コンクリートでは、一般的な天然骨材が使用されているが、より重量の大きい水中不分離性コンクリートを製造するためには、高い密度の骨材を使用する必要がある。なお、従来のコンクリートの重量化のための骨材として、鉄鉱石や砂鉄あるいは重晶石、カンラン岩など比較的比重の大きい天然骨材が使用されているが、コストダウンや天然資源保護の観点からも、これらの骨材の代替が強く望まれている。
また、特許文献１には、粗骨材として新治産砕石２００５が使用され、細骨材として鹿島産中目砂が使用された水中不分離性コンクリートが開示されている。

特開２００１−２６１４１９号公報

上述したように、従来の水中不分離性コンクリートでは、天然骨材が使用されており、コンクリートの重量化が図れていない。重量化のための骨材として、鉄鉱石や砂鉄あるいは重晶石、カンラン岩など比較的比重の大きい天然骨材が使用されているが、コストダウンや天然資源保護の観点から、これらの骨材の代替が強く望まれており、改善する余地がある。
また、特許文献１においても、水中不分離性コンクリートに天然骨材が使用されており、上述した課題の解決には至っていない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、天然骨材の配合を抑制して、所望の重量を有する水中不分離性コンクリートを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明は、粗骨材に電気炉酸化スラグまたはフェロニッケルスラグを使用することを特徴とするものである。
請求項１の発明では、単位容積質量が従来の水中不分離性コンクリートよりも大きくなり安定性が増し好適となる。また、請求項１の発明では、単位容積質量が約２．７トン／ｍ^３以上の水中不分離性コンクリートを得ることができ有効である。しかも、従来産業廃棄物として処理されていた、電気炉で鋼を製造する際に副生するスラグを粗骨材として有効利用することができ、リサイクル材の有効利用や天然資源保護の観点からも有効である。

請求項２に記載した発明は、細骨材に電気炉酸化スラグを使用することを特徴とするものである。
請求項２の発明では、単位容積質量が従来の水中不分離性コンクリートよりも大きくなり安定性が増し好適となる。

請求項３に記載した発明は、細骨材に銅スラグを使用することを特徴とするものである。
請求項３の発明では、細骨材に銅スラグを使用することができるので、各種の産業廃棄物を有効に活用することができる。

請求項４に記載した発明は、粗骨材及び細骨材共に電気炉酸化スラグを使用することを特徴とするものである。
請求項４の発明では、単位容積質量が約３．０トン／ｍ^３以上の水中不分離性コンクリートを得ることができ有効である。

請求項５に記載した発明は、粗骨材に電気炉酸化スラグを使用して、細骨材に銅スラグを使用することを特徴とするものである。
請求項５の発明では、単位容積質量が約２．９トン／ｍ^３以上の水中不分離性コンクリートを得ることができ有効である。

請求項６に記載した発明は、請求項１〜５のいずれかに記載した発明において、ケーソン下の基礎マウンドの補強またはケーソン自身の重量化に使用されることを特徴とするものである。
請求項６の発明では、基礎マウンド及びケーソン自身の安定性が増すので、地震等の有事におけるケーソンの倒壊等を抑制することができる。

本発明によれば、従来産業廃棄物として処理されていた電気炉酸化スラグ、フェロニッケルスラグや銅スラグを水中不分離性コンクリートの骨材として有効利用することができるので、処理費用等全体的なコストを削減することができ、天然資源保護の観点からも有効である。しかも、これら電気炉酸化スラグ、フェロニッケルや銅スラグは、従来まで使用されてきた一般的な天然骨材よりも密度が大きいので、水中不分離性コンクリートの単位容積質量を大きくすることができ、重量コンクリートとして所望の性能にも満足できるものとなる。

図１は、本発明の実施の形態に係る水中不分離性コンクリートの配合例１〜５の単位容積質量を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係る水中不分離性コンクリートは、骨材（細骨材及び粗骨材）、セメント（Ｃ）及び水（Ｗ）を主材料として、これらに水中分離性混和剤とＡＥ減水剤と高性能減水剤あるいは高性能ＡＥ減水剤とを混和して製造される。

表１に本実施の形態に係る水中不分離性コンクリートの配合例を示す。本水中不分離性コンクリートでは、骨材に電気炉酸化スラグや銅スラグが使用されて構成されている。

表１の「ＮＳ」は一般的な細骨材である陸砂である。「ＣｕＳ」は細骨材としての銅スラグであり、「ＥＦＳ」は細骨材としての電気炉酸化スラグである。「ＮＧ」は一般的な粗骨材である砕石であり、「ＥＦＧ」は粗骨材としての電気炉酸化スラグである。また、混和剤（１）は水中不分離性混和剤であり、該水中不分離性混和剤には、例えば、水中での材料分離抵抗を付与するためにメチルセルロール（ＭＣ）、ビドロキシエチルセルロール（ＨＥＣ）等に代表される水溶性セルロース系増粘剤または疑似ポリマー系増粘剤等が使用される。混和剤（２）は高性能減水剤あるいは高性能ＡＥ減水剤であり、混和剤（３）はＡＥ減水剤である。

表１において、配合例１では、細骨材として陸砂が使用され、粗骨材として電気炉酸化スラグが使用されている。なお、配合例１の粗骨材としての電気炉酸化スラグは、表乾密度：３．７３ｇ／ｃｍ^３，吸水率：１．３３％，粗粒率６．５１である。また、配合例１において、本実施例では細骨材率を０．４１に設定しており、細骨材率は０．３５〜０．５に設定するのが好ましい。
配合例２では、細骨材として銅スラグが使用され、粗骨材として砕石が使用されている。なお、配合例２の細骨材としての銅スラグは、表乾密度：３．５３ｇ／ｃｍ^３，吸水率：０．１３％，粗粒率４．２０である。また、配合例２において、本実施例では細骨材率を０．３９に設定しており、細骨材率は０．３５〜０．５に設定するのが好ましい。

配合例３では、細骨材として銅スラグが使用され、粗骨材として電気炉酸化スラグが使用されている。なお、配合例３の粗骨材としての電気炉酸化スラグの性状は配合例１の電気炉酸化スラグの性状と同等であり、配合例３の細骨材としての銅スラグの性状は、配合例２の銅スラグの性状と同等である。また、配合例３において、本実施例では細骨材率を０．３９に設定しており、細骨材率は０．３５〜０．５に設定するのが好ましい。
配合例４では、細骨材として電気炉酸化スラグが使用され、粗骨材として砕石が使用されている。なお、配合例４の細骨材としての電気炉酸化スラグは、表乾密度：３．３３ｇ／ｃｍ^３，吸水率：０．４９％，粗粒率４．４７である。

配合例５では、細骨材として電気炉酸化スラグが使用され、粗骨材として電気炉酸化スラグが使用されている。なお、配合例５の細骨材として電気炉酸化スラグの性状は配合例４の電気炉酸化スラグの性状と同等であり、配合例５の粗骨材としての電気炉酸化スラグの性状は、配合例１の電気炉酸化スラグの性状と同等である。また、配合例５において、本実施例では細骨材率を０．４１６に設定しており、細骨材率は０．３５〜０．５に設定するのが好ましい。
また、配合例１、２、３、４及び５において、水中不分離性コンクリートとしての所望の性能を確保すべく、混和剤（１）、（２）および（３）の混和割合を変化させている。本実施例では、配合例５の混和剤（１）は３．０ｋｇ／ｍ^３に設定され、混和剤（２）は５．５０Ｌ／ｍ^３に設定され、混和剤（３）は３．９３Ｌ／ｍ^３に設定されており、混和剤（１）は２．５〜４．０ｋｇ／ｍ^３で設定して、また、混和剤（２）は４．００〜８．００Ｌ／ｍ^３で設定して、さらに、混和剤（３）は３．００〜５．００Ｌ／ｍ^３で設定するのが好ましい。

図１には、表１の配合例１〜５における単位容積質量が示されている。この図１から本実施の形態に係る配合例１〜５における単位容積質量は、従来の配合例における単位容積質量よりもはるかに大きいことが解る。さらに、配合例１〜５のうち、粗骨材に電気炉酸化スラグを使用した配合例１、３及び５では、単位容積質量が２．７トン／ｍ^３以上になり有効であることが解る。しかも、細骨材及び粗骨材共に電気炉酸化スラグを使用した配合例５の単位容積質量が最も大きく、重量の観点からは、配合例５の配合が最も有効であることが解る。

また、本水中不分離性コンクリートのフレッシュ性状については以下の通りの結果となる。すなわち、従来の水中不分離性コンクリート（Ｗ／Ｃ：５５％，ｓ／ａ：０．４１，細骨材：陸砂，粗骨材：砕石であり表１の従来の配合例に相当）では、５分経過時：５５０ｃｍ×５５０ｃｍであり、５０ｃｍ到達時間：３分１３秒であり、空気量：３．０％という結果となった。一方、本実施の形態に係る水中不分離性コンクリート（Ｗ／Ｃ：５５％，ｓ／ａ：０．４１，細骨材：陸砂，粗骨材：電気炉酸化スラグであり表１の配合例１に相当）では、５分経過時：５５０ｃｍ×５４０ｃｍであり、５０ｃｍ到達時間：２分３６秒であり、空気量：３．１％という結果となった。このように、本実施の形態に係る水中不分離性コンクリートでは所定の流動性及び充填性を有するようになり、形状が複雑な構造物であっても、材料分離が生じることなく、該水中不分離性コンクリートを構造物内の隅部にまで充填することができる。

また、上述した配合例１〜５の水中不分離性コンクリートにおいて、圧縮強度を検証した結果、強度特性について問題なく、適用可能であるという結果を得ている。

上述した本発明の実施の形態に係る水中不分離性コンクリートは、新設されるケーソン内に適用することができる。これにより、ケーソンの安定性を増加させることができ、従来と重量が同等である場合その容積を小さくすることができる。また、本水中不分離性コンクリートは、既設のケーソン下の基礎マウンドを補強する際に適用される。基礎マウンドを補強する際には、所定厚の水中不分離性コンクリートにより基礎マウンドを被覆するように施工される。これにより、基礎マウンドをさらに安定化させることができ、地震等の有事におけるケーソンの倒壊等を抑制することができる。さらに、本水中不分離性コンクリートは、海底に埋設された汚染廃棄物と外部との間を遮断する遮蔽コンクリートとしても適用することもできる。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る水中不分離性コンクリートでは、骨材に従来産業廃棄物として処理されていた、電気炉酸化スラグや銅スラグを有効利用することができ、処理費用等全体的なコストを削減することができる。しかも、これらのスラグ材は、従来まで使用されてきた一般的な天然骨材よりも密度が大きいので、水中不分離性コンクリートの単位容積質量を大きくすることができ、性能的にも満足できるものとなる。しかも、本水中不分離性コンクリートにおいて、強度特性についても問題なく適用可能である。

また、本発明の実施の形態に係る水中不分離性コンクリートにおいて、特に、表１の配合例５では、細骨材及び粗骨材共に電気炉酸化スラグを使用しており、単位容積質量が約３．０トン／ｍ^３以上になり、所望の重量を有するようになる。

なお、本実施の形態に係る水中不分離性コンクリートでは、配合例１、３及び５の粗骨材に電気炉酸化スラグを使用しているが、フェロニッケルスラグを使用してもよい。

Claims

粗骨材に電気炉酸化スラグまたはフェロニッケルスラグを使用することを特徴とする水中不分離性コンクリート。
細骨材に電気炉酸化スラグを使用することを特徴とする水中不分離性コンクリート。
細骨材に銅スラグを使用することを特徴とする水中不分離性コンクリート。
粗骨材及び細骨材共に電気炉酸化スラグを使用することを特徴とする水中不分離性コンクリート。
粗骨材に電気炉酸化スラグを使用して、細骨材に銅スラグを使用することを特徴とする水中不分離性コンクリート。
ケーソン下の基礎マウンドの補強またはケーソン自身の重量化に使用されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水中不分離性コンクリート。