JP2016079054A - 生コンクリート - Google Patents

Abstract

【課題】再生骨材を含んでいても、強度が高く、かつ安定性の高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートを提供することを目的とする。【解決手段】セメントと、石炭灰と、再生骨材を含む骨材と、水系媒体とを含む。そして、この水系媒体は、コンクリート回収水を攪拌しながら、二酸化炭素を含む気体を注入することによって得られた、溶解されたカルシウムイオンの濃度が７００〜１０００ｐｐｍである水系媒体である生コンクリートを用いる。【選択図】図１

Description

本発明は、生コンクリートに関する。

ビル等のコンクリート構造物を解体すると、その解体物として、コンクリートがら等のコンクリート廃材が大量に発生する。このようなコンクリート廃材は、舗装用路盤材、埋戻し材、及び裏込め材等に再利用されているものの、産業廃棄物を低減させる観点等から、他の用途への利用が求められている。

一方、生コンクリートは、一般的に、セメント、水、細骨材、及び粗骨材等を含むものである。また、生コンクリートに含まれる、細骨材及び粗骨材等の骨材は、その生コンクリートの中に占められる割合が比較的高い。

この生コンクリートの骨材として、コンクリート廃材に破砕等を施すことによって得られた再生骨材を利用することが、産業廃棄物を低減させる観点等から検討されている。このような再生骨材を利用した生コンクリートとしては、例えば、特許文献１に記載のコンクリートが挙げられる。

特許文献１には、セメントと水と骨材とからなり、前記骨材の全量が、再生骨材であって、配合条件が、水セメント比：２５〜３５％、単位水量：１４５〜１５５ｋｇ／ｍ^３である再生骨材コンクリートが記載されている。

特開２００９−２３４８６３号公報

特許文献１によれば、コンクリートの強度、凍結融解抵抗性、乾燥収縮特性が向上し、普通コンクリートと同等の強度と耐久性を確保できることが開示されている。

しかしながら、再生骨材を含む生コンクリートは、流動性が低下したり、得られたコンクリート構造体の強度が低下する場合がある。また、再生骨材を含む生コンクリートは、その配合等を考慮することで、強度や流動性を確保できたとしても、表面剥離が起こる等、もろさが目立つ場合等もある。

また、生コンクリートには、より高強度のコンクリート構造体が得られるものが求められている。一方で、コンクリート構造体は、ひび割れ等の劣化が生じやすいことが知られている。このため、生コンクリートには、圧縮強度等の強度が単に高いだけではなく、ひび割れ等の劣化による損傷が生じにくい安定性の高いコンクリート構造体が得られることが求められている。

本発明は、かかる事情を鑑みて、再生骨材を含んでいても、強度が高く、かつ安定性の高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る生コンクリートは、セメントと、石炭灰と、再生骨材を含む骨材と、水系媒体とを含む。そして、この水系媒体は、コンクリート回収水を攪拌しながら、二酸化炭素を含む気体を注入することによって得られた、溶解されたカルシウムイオンの濃度が７００〜１０００ｐｐｍである水系媒体である。

このような構成によれば、再生骨材を含んでいても、強度が高く、かつ安定性の高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートを提供することができる。

このことは、以下のことによると考えられる。

まず、この生コンクリートは、セメントの水和反応で固化するものと考えられる。また、石炭灰は、セメントの水和反応で生成した水酸化カルシウムと反応し、安定な水和物とするとともに、硬化体組織を緻密化すると考えられる。そして、この生コンクリートから得られたコンクリート構造体は、その内部に微小な破断が発生しても、その破断面に現れた新たな活性点で、ポゾラン反応による固化が進行するものと考えられる。すなわち、石炭灰を添加することで、いわゆる自己修復機能を有するコンクリート構造体が得られると考えられる。

また、前記水系媒体は、溶解されたカルシウムイオンの濃度が比較的高く、その状態での安定性が高いと考えられる。よって、前記水系媒体は、カルシウムイオンの溶解状態が、その濃度が高くても安定性が高いので、セメントの水和反応やポゾラン反応を好適に進行させることができると考えられる。

そして、骨材として、再生骨材を含む場合、得られた生コンクリートは、流動性が低下したり、得られたコンクリート構造体の強度が低下する場合がある。上記構成の生コンクリートでは、骨材として、再生骨材を用いていても、セメントの水和反応やポゾラン反応を好適に進行させることができるので、強度が高く、かつ安定性の高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートが得られると考えられる。

以上のことから、上記構成によれば、再生骨材を含んでいても、強度が高く、かつ安定性の高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートが得られると考えられる。

また、前記生コンクリートにおいて、前記再生骨材は、再生粗骨材及び再生細骨材の少なくとも一方を含むことが好ましい。

このような構成によれば、生コンクリートに含有させる骨材が、再生骨材を含み、この再生骨材として、再生粗骨材及び再生細骨材の少なくともいずれか一方を含む。このように、再生骨材を含む生コンクリートであっても、強度が高く、かつ安定性の高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートが得られる。

また、前記生コンクリートにおいて、前記再生骨材の含有量が、前記骨材全量に対して、５０〜１００質量％であることが好ましい。

骨材における再生骨材の占める割合が高い、すなわち、再生骨材の含有量が多いと、一般的に、流動性や強度が低下し、強度の高いコンクリート構造体を安定して得られにくくなる。このことから、再生骨材の含有量が上記範囲内であれば、強度の高いコンクリート構造体を安定して得られにくくなる。このような再生骨材の占める割合が高い生コンクリートであっても、上記構成の生コンクリートにすることによって、強度が高く、かつ安定性の高いコンクリート構造体を得ることができる。このことは、上述したように、上記構成の生コンクリートでは、セメントの水和反応やポゾラン反応を好適に進行させることができることによると考えられる。

また、前記生コンクリートにおいて、前記石炭灰が、フライアッシュであることが好ましい。

このような構成によれば、安定性のより高い、高強度のコンクリート構造体が得られる。このことは、以下のことによると考えられる。前記石炭灰として、フライアッシュを用いることで、前記ポゾラン反応をより好適に進行させることができると考えられる。このことにより、自己修復機能をより好適に発揮させることができるコンクリート構造体が得られると考えられる。

また、前記生コンクリートにおいて、前記水系媒体の含有量が、前記セメントと前記石炭灰と前記骨材との合計体積に対して、１５〜３０体積％であることが好ましい。

このような構成によれば、前記水系媒体の含有量が、前記セメントと前記石炭灰と前記骨材との混合物に対して、上記のように、通常より比較的多い。すなわち、前記セメント、前記石炭灰、及び前記骨材が比較的少ない。このことから、骨材として、再生骨材を含んでいたとしても、生コンクリートの流動性に優れ、生コンクリートの作業性が高まる。このようなセメント等が比較的少ない状況であっても、強度が高く、かつ安定性の高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートが得られる。このことから、再生骨材を含む生コンクリートであっても、強度が高く、かつ安定性の高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートが得られる。

また、前記生コンクリートにおいて、前記セメントの含有量が、前記セメントと前記石炭灰と前記骨材との合計体積に対して、５〜１５体積％であることが好ましい。

このような構成によれば、前記セメントの含有量が、前記セメントと前記石炭灰と前記骨材との混合物に対して、上記のような範囲内となるように、前記石炭灰を用いると、強度がより高く、かつ安定性のより高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートが得られる。このことは、前記セメントの一部の代わりに、前記石炭灰の含有量が、上記範囲内となるように、前記石炭灰を用いることによって、セメントの水和反応やポゾラン反応をより好適に進行させることができることによると考えられる。

また、前記生コンクリートにおいて、前記セメントが、ポルトランドセメントであることが好ましい。

このような構成によれば、強度がより高く、かつ安定性のより高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートが得られる。このことは、セメントの水和反応やポゾラン反応をより好適に進行させることができることによると考えられる。

本発明によれば、再生骨材を含んでいても、強度が高く、かつ安定性の高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートを提供することができる。

本発明の実施形態に係る生コンクリートに用いる水系媒体（コンクリート製造用水）を製造する方法を説明するための図である。

以下、本発明に係る実施形態について説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係る生コンクリートは、セメントと、石炭灰と、骨材と、水系媒体とを含む。そして、前記骨材には、再生骨材を含む。また、前記水系媒体は、コンクリート回収水を攪拌しながら、二酸化炭素を含む気体を注入することによって得られた、溶解されたカルシウムイオンの濃度が７００〜１０００ｐｐｍである水系媒体（コンクリート製造用水）である。

このような生コンクリートは、上述したように、再生骨材を含んでいても、強度が高く、かつ安定性の高いコンクリート構造体を得ることができる。このことは、以下のことによると考えられる。

まず、生コンクリートが固化して、コンクリート構造体になる際、セメントの水和反応だけではなく、石炭灰が含有されていることにより起こるポゾラン反応が進行すると考えられる。すなわち、上記のような生コンクリートは、セメントの水和反応だけではなく、ポゾラン反応も起こることで、固化すると考えられる。また、このセメントの水和反応やポゾラン反応は、前記コンクリート製造用水を用いることで、より好適に進行すると考えられる。

一方で、再生骨材は、その表面に、旧セメントペーストや旧セメントモルタル等が付着しているため、吸水率等が高い等、通常の骨材とは異なると考えられる。このことから、骨材として、再生骨材を含む場合、得られた生コンクリートは、流動性が低下したり、この生コンクリートを用いて得られたコンクリート構造体の強度が低下する場合がある。すなわち、再生骨材を含む生コンクリートは、強度や安定性の高いコンクリート構造体が得られにくい生コンクリートとなる傾向がある。このような傾向があったとしても、上記実施形態に係る生コンクリートは、セメントの水和反応やポゾラン反応を好適に進行させることができるので、強度が高く、かつ安定性の高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートが得られると考えられる。

以上のことから、再生骨材を含んでいても、強度が高いだけではなく、自己修復機能等を有する、安定性の高いコンクリート構造体が得られる生コンクリートである。

また、上記のようなコンクリート製造用水は、コンクリート回収水を原料としたコンクリート製造用水であっても、このコンクリート製造用水を用いて、コンクリートを製造すると、優れた生コンクリートを得ることができる。このことは、溶解されたカルシウムイオンの濃度が、コンクリート回収水より高く、その状態の安定性が高いことによると考えられる。すなわち、この安定的に溶解している、高濃度のカルシウムイオンが、セメントの水和反応やポゾラン反応を好適に進行させると考えられる。

また、コンクリート回収水の上澄み液等をそのまま用いようとすると、カルシウムを含む析出物が発生しやすい状態であるので、優れた生コンクリートを得ることができない。また、コンクリート回収水のカルシウム成分を、炭酸カルシウム等にして沈降させて得られた上澄み液等を用いると、溶解されたカルシウムイオンの濃度が低いだけではなく、コンクリート回収水に元々含まれていた界面活性剤等の成分が、優れた生コンクリートの製造を妨げるものであった。これらに対して、本実施形態で用いるコンクリート製造用水であると、上述したように、優れた生コンクリートを得ることができる。

また、本実施形態で用いるコンクリート製造用水が、溶解されたカルシウムイオンの濃度が高くても、カルシウムを含む析出物の発生を充分に抑制できる理由は、以下のことによると考えられる。

まず、コンクリート回収水には、水酸化カルシウムが溶解していると考えられる。コンクリート回収水に、二酸化炭素を含む気体を加えると、コンクリート回収水が白濁した液体になる。これは、コンクリート回収水に溶解されている水酸化カルシウムが、二酸化炭素によって、難水溶性の炭酸カルシウムになることによると考えられる。この白濁した液体を静置した後に得られる上澄み液を、コンクリートの製造に利用すると、上述したように、得られたコンクリート構造体の強度等が不充分である等の不具合が発生する場合があった。また、白濁した状態の液体に、さらに二酸化炭素を含む気体を加えると、透明な液体になる。これは、炭酸カルシウムが、二酸化炭素により、水溶性の炭酸水素カルシウムになることによると考えられる。

そして、二酸化炭素を含む気体を加える際、攪拌することによって、液体（コンクリート製造用水）中に、細かい、いわゆるミクロサイズの気泡が、その粒径の均一性が高い状態で維持されていると考えられる。このことは、コンクリート回収水に元々含まれていた空気連行剤（ＡＥ剤：Ａｉｒ Ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇ Ａｇｅｎｔ）等の界面活性剤の存在によると考えられる。そして、このミクロサイズの気泡と液体との界面に、ＡＥ剤だけではなく、炭酸カルシウムや炭酸水素カルシウムが存在し、比較的安定な状態を維持することができると考えられる。

以上のことから、本実施形態で用いるコンクリート製造用水は、溶解されたカルシウムイオンの濃度が高くても、カルシウムを含む析出物の発生を充分に抑制できると考えられる。よって、このコンクリート製造用水は、セメントの水和反応やポゾラン反応を進行させるカルシウムイオンが高濃度で安定的に含有されているので、このコンクリート製造用水を用いると、優れた生コンクリートが得られる。また、この生コンクリートを用いることによって、優れたコンクリート構造体が得られる。すなわち、この生コンクリートを固化（凝固）させることによって、優れたコンクリート構造体が得られる。さらに言えば、作業性の良好な生コンクリートは、作業性を多少犠牲にしても、充分に使用できるものであり、コンクリートの使用状況等に応じて、生コンクリートの配合割合等の組成を調整しやすい。このことから、本実施形態に係る生コンクリートは、コンクリートの使用状況等に応じた、優れたコンクリートが得られるものである。

なお、二酸化炭素を含む気体を加える際、攪拌せずに得られた液体は、透明であったとしても、すぐに白色固体が析出するものであった。このことは、液体中の気泡の粒径の均一性が低く、気泡が安定な状態でもないので、液体中に炭酸水素カルシウムが存在しても、不安定な状態であると考えられる。

また、単なる炭酸水素カルシウム水溶液では、ＡＥ剤が含まれていないので、気泡の界面に炭酸水素カルシウムが存在するものでもないので、液体中に炭酸水素カルシウムが存在しても、不安定な状態であると考えられる。

以上のことは、二酸化炭素を含む気体を加える際、攪拌せずに得られた液体や、単なる炭酸水素カルシウム水溶液では、液体と容器との界面全体に結晶の析出が生じるのに対して、本実施形態で用いるコンクリート製造用水では、液体と容器との界面全体ではなく、水面付近から析出が生じることからもわかる。このことは、本実施形態で用いるコンクリート製造用水中の気泡は安定であり、水面付近でのみ、崩壊することによると考えられる。

また、前記コンクリート製造用水を用いて、生コンクリートを製造すると、優れたコンクリート構造体が得られるものとなる理由としては、カルシウムイオン濃度が高いだけではなく、コンクリート構造体の表面に水が押し出される現象であるブリージングの抑制効果も発揮できる。このことは、本実施形態で用いるコンクリート製造用水が、上記のようにＡＥ剤を界面に存在させた気泡が安定に存在することによると考えられる。

なお、コンクリート製造用水のカルシウムイオン濃度は、例えば、公知の濃度計や水質測定器等を用いて測定することができる。

また、前記コンクリート製造用水は、そのｐＨが１０〜１１であることが好ましい。このようなｐＨであると、カルシウム成分の多くが、炭酸水素カルシウムになっており、その状態が安定していると考えられるので、より優れた生コンクリートを得ることができるコンクリート製造用水になりうる。

また、本実施形態に係る生コンクリートは、骨材として、再生骨材を含むだけではなく、用いる水系媒体も、コンクリート回収水を原料としたコンクリート製造用水であるので、再使用率の高いものである。

また、前記セメントは、生コンクリートに用いるセメントであれば、特に限定されない。具体的には、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント及び白色ポルトランドセメント等の、ポルトランドセメント、高炉セメント、アルミナセメント、シリカセメント、シリカヒュームセメント等が挙げられる。セメントとしては、これらの中でも、ポルトランドセメントが好ましく、普通ポルトランドセメントがより好ましい。このようなセメントを用いれば、セメントの水和反応やポゾラン反応をより好適に進行させることができると考えられる。よって、このようなセメントを用いることで、強度がより高く、かつ安定性のより高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートが得られる。また、普通ポルトランドセメントとしては、ＪＩＳ Ｒ５２１０に記載のもの等が挙げられる。

また、前記石炭灰は、石炭を燃焼させた際に発生する灰であれば、特に限定されない。前記石炭灰としては、例えば、フライアッシュやクリンカアッシュ等が挙げられ、フライアッシュが好ましく用いられる。このような石炭灰を用いれば、ポゾラン反応をより好適に進行させることができると考えられる。よって、このような石炭灰を用いることで、強度がより高く、かつ安定性のより高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートが得られる。また、フライアッシュは、火力発電所で、粉塵として発生する産業副産物である。フライアッシュは、具体的には、石炭火力発電所において、微粉砕した石炭がボイラ内で燃焼された際に発生した、溶融状態の灰が、徐々に冷却されるに従い、球形の微細粒子として回収されたもの等が挙げられる。また、フライアッシュとしては、ＪＩＳ Ａ６２０１に記載のフライアッシュＩＩ種等が挙げられる。

また、前記骨材は、再生骨材を含む骨材であればよく、再生骨材からなるものであってもよい。また、本実施形態で用いる再生骨材は、一般的に再生骨材と呼ばれるものであれば、特に限定されない。再生骨材は、例えば、解体したコンクリート塊やコンクリートがら等のコンクリート廃材を原材料とし、破砕、磨砕、及び分級等の各種処理を適宜行って、コンクリート用に製造された骨材等が挙げられる。再生骨材としては、具体的には、ＪＩＳに規定された、再生骨材Ｈ、再生骨材Ｌ、及び再生骨材Ｍ等が挙げられる。再生骨材としては、より具体的には、ＪＩＳ Ａ ５０２２に規定の再生骨材Ｍ等が挙げられる。また、この再生骨材Ｍとしては、再生細骨材Ｍと再生粗骨材Ｍとが挙げられる。この再生粗骨材Ｍは、絶乾密度が２．３ｇ／ｃｍ^３以上であり、吸水率が５．０％以下であり、微粒分量が２．０％以下である。この再生細骨材Ｍは、絶乾密度が２．２ｇ／ｃｍ^３以上であり、吸水率が７．０％以下であり、微粒分量が８．０％以下である。

また、前記骨材は、再生骨材の含有量が高いほうが、産業廃棄物を低減させる観点等から、好ましい。また、前記骨材は、再生骨材を用いても、強度が高く、かつ安定性の高いコンクリート構造体が得られる生コンクリートが得られるという効果をより好適に発揮させる点からも、再生骨材の含有量が高いほうが好ましい。よって、前記骨材は、再生骨材を、５０質量％以上含有していることが好ましく、７０質量％以上含有していることがより好ましく、９０質量％以上含有していることがさらに好ましい。すなわち、再生骨材の含有量は、骨材全量に対して、５０〜１００質量％であることが好ましく、７０〜１００質量％であることがより好ましく、９０〜１００質量％であることがさらに好ましい。

また、前記骨材は、細骨材と粗骨材とに分類される。そして、本実施形態で用いる骨材は、細骨材として、再生骨材を含むものであってもよいし、粗骨材として、再生骨材を含むものであってもよい。すなわち、再生骨材としては、再生細骨材及び再生粗骨材のいずれか一方を含むものであればよい。

また、細骨材として再生細骨材以外の細骨材を含有する場合、その再生細骨材以外の細骨材としては、生コンクリートに含有させる細骨材であれば、特に限定されない。この細骨材としては、例えば、珪砂等の天然の砂、及び砕石粉等が挙げられる。前記細骨材としては、ＪＩＳ Ａ５００５に規定の砂等が挙げられる。

また、前記再生細骨材は、前記再生骨材の中で、細骨材に分類されるものである。前記再生細骨材は、例えば、コンクリート廃材を原材料としていること以外、この再生細骨材以外の細骨材と粒径等が同等のもの等が挙げられる。

また、粗骨材として再生粗骨材以外の粗骨材を含有する場合、その再生粗骨材以外の粗骨材としては、生コンクリートに含有させる細骨材であれば、特に限定されない。粗骨材としては、例えば、砕石等が挙げられる。前記粗骨材としては、ＪＩＳ Ａ５００５に規定の、粗骨材１５０５や粗骨材２０１０等が挙げられ、これらの混合物等が挙げられる。

また、前記再生粗骨材は、前記再生骨材の中で、粗骨材に分類されるものである。前記再生粗骨材は、例えば、コンクリート廃材を原材料としていること以外、この再生粗骨材以外の粗骨材と粒径等が同等のもの等が挙げられる。

また、前記セメントの含有量は、前記セメントと前記石炭灰と前記骨材との合計体積に対して、５〜１５体積％であることが好ましく、５〜１４体積％であることがより好ましく、５〜１２体積％であることがさらに好ましい。前記セメントが少なすぎると、得られたコンクリート構造体の強度が不充分になる傾向がある。また、前記セメントが多すぎると、得られたコンクリート構造体の安定性が不充分になる傾向がある。このことは、前記セメントが多すぎると、相対的に、前記石炭灰の量が少なくなり、ポゾラン反応が好適に進行しにくくなり、ポゾラン反応による安定性の向上効果が不充分になることによると考えられる。前記セメントの含有量が、前記セメントと前記石炭灰と前記骨材との混合物に対して、上記のような範囲内となるように、前記石炭灰を用いると、強度がより高く、かつ安定性のより高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートが得られる。このことは、前記セメントの一部の代わりに、前記石炭灰を、上記範囲内になるように用いることによって、セメントの水和反応やポゾラン反応をより好適に進行させることができることによると考えられる。

また、前記石炭灰の含有量は、前記セメントと前記石炭灰と前記骨材との合計体積に対して、０．１〜１５体積％であることが好ましく、１〜１３体積％であることがより好ましく、１．５〜１１体積％であることがさらに好ましい。

また、前記水系媒体であるコンクリート製造用水の含有量は、前記セメントと前記石炭灰と前記骨材との合計体積に対して、１５〜３０体積％であることが好ましく、１６〜２８体積％であることがより好ましく、１７〜２６体積％であることがさらに好ましく、１９〜２４体積％であることが最も好ましい。前記コンクリート製造用水が少なすぎると、得られた生コンクリートの流動性等が低下し、生コンクリートの作業性が低下する傾向がある。また、前記コンクリート製造用水が多すぎると、得られたコンクリート構造体の強度が不充分になる傾向がある。このことは、前記コンクリート製造用水が多すぎると、相対的に、前記セメントと前記石炭灰と前記骨材との量が少なくなることによると考えられる。よって、前記コンクリート製造用水（水系媒体）の含有量が、前記セメントと前記石炭灰と前記骨材との混合物に対して、上記のように、通常より比較的多い。すなわち、前記セメント、前記石炭灰、及び前記骨材が比較的少ない。このことから、生コンクリートの流動性に優れ、生コンクリートの作業性が高まる。このようなセメント等が比較的少ない状況であっても、強度が高く、かつ安定性の高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートが得られる。このことから、作業性の生コンクリートであって、強度が高く、かつ安定性の高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートが得られる。

また、前記生コンクリートは、前記セメント、前記石炭灰、前記骨材、及び前記水系媒体以外に、他の成分を含有していてもよい。他の成分としては、例えば、スラグ粉末、空気連行剤（ＡＥ剤：Ａｉｒ Ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇ Ａｇｅｎｔ）等の界面活性剤やＡＥ減水剤等の混和剤等が挙げられる。

また、前記スラグ粉末は、特に限定されない。前記スラグ粉末としては、例えば、高炉スラグ粉末、及び銅スラグ粉末等が挙げられる。すなわち、前記スラグ粉末としては、高炉スラグ粉末、銅スラグ粉末、又は高炉スラグ粉末と銅スラグ粉末との混合物が好ましい。このようなスラグ粉末を用いれば、ポゾラン反応をより好適に進行させることができると考えられる。よって、このようなスラグ粉末を用いることで、強度がより高く、かつ安定性のより高いコンクリート構造体を得ることができる生コンクリートが得られる。

また、前記高炉スラグ粉末は、特に限定されない。前記高炉スラグ粉末は、例えば、溶鉱炉で銑鉄と同時に生成する溶融状態の高炉スラグを、冷却後、乾燥及び粉砕したもの等が挙げられる。より具体的には、前記高炉スラグ粉末としては、例えば、高炉水砕スラグや高炉除冷スラグ等を粉砕したもの等が挙げられる。また、高炉スラグ粉末は、ポゾラン反応に寄与するとともに、自ら硬化する自硬性を有する。また、高炉スラグ粉末としては、ＪＩＳ Ａ５０１１−１に記載のもの等が挙げられる。

また、前記銅スラグ粉末は、特に限定されない。前記銅スラグ粉末としては、例えば、銅精錬に伴って生成される、ＦｅＯ、ＳｉＯ_２、及びＣａＯ等を主体とする溶融スラグを、水冷却により水砕破砕物としたもの等が挙げられる。また、銅スラグ粉末は、ポゾラン反応に寄与するとともに、自ら硬化する自硬性を有する。また、銅スラグ粉末としては、ＪＩＳ Ａ５０１１−１に記載のもの等が挙げられる。

前記混和剤としては、生コンクリートに含有させる混和剤であれば、特に限定されない。前記混和剤としては、例えば、上述したような、空気連行剤等の界面活性剤やＡＥ減水剤等が挙げられ、具体的には、ＪＩＳ Ａ６２０４に規定の減水剤（高機能ＡＥ減水剤）等が挙げられる。

また、本実施形態に係る生コンクリートの製造方法は、前記生コンクリートを製造することができれば、特に限定されない。生コンクリートの製造方法としては、例えば、前記セメント、前記石炭灰、前記骨材、及び前記水系媒体（コンクリート製造用水）を混合する方法等が挙げられる。

また、本実施形態で用いるコンクリート製造用水の製造方法は、上記のコンクリート製造用水を製造することができれば、特に限定されない。コンクリート製造用水の製造方法としては、具体的には、コンクリート回収水を攪拌しながら、二酸化炭素を含む気体を注入する攪拌注入工程を備え、前記攪拌注入工程が、溶解されたカルシウムイオンの濃度が７００〜１０００ｐｐｍとなるように、前記攪拌及び前記気体の注入を行う製造方法が挙げられる。より具体的には、以下のような方法が挙げられる。

なお、コンクリート製造用水のカルシウムイオン濃度は、例えば、公知のｐＨ計やｐＨ試験紙等を用いて測定することができる。

図１は、本実施形態で用いるコンクリート製造用水を製造する方法を説明するための図である。コンクリート製造用水は、図１に示すように、４つの槽１１，２１，３１，４１を用いて製造する。

まず、図１に示すように、排水貯留槽１１に、排水供給装置１５から排水を供給する。排水貯留槽１１内に供給された排水を攪拌装置１４で充分に攪拌する。その後、静置し、上澄み液１２を、回収水槽２１に供給し、沈殿物１３を、沈殿物貯留槽４１に供給する。

ここで排水とは、生コンクリートの製造や生コンクリートの使用等によって、生じた排水であり、例えば、生コンクリート製造設備（レディーミクストコンクリート工場）の洗浄排水、アジテータ車の洗浄排水、及び使用しなかったコンクリート（残コン）の分離回収水等が挙げられる。また、排水貯留槽１１での上澄み液は、排水から骨材等が除去されたコンクリート回収水である。すなわち、コンクリート回収水は、例えば、生コンクリート製造設備（レディーミクストコンクリート工場）の洗浄排水、アジテータ車の洗浄排水、及び使用しなかったコンクリート（残コン）の分離回収水等の、セメント分を含有する水から、骨材等を除去した水であるスラッジ水等が挙げられる。

また、排水貯留槽１１は、排水を貯留することができる水槽であれば、特に限定されない。排水供給装置１５は、排水を排水貯留槽１１に供給することができれば、特に限定されない。また、攪拌装置１４は、排水貯留槽１１に貯留された排水を攪拌することができるものであれば、特に限定されない。

次に、図１に示すように、回収水槽２１に供給されたコンクリート回収水を、攪拌装置２４で攪拌しながら、気体供給装置２５でコンクリート回収水に、二酸化炭素を含む気体を注入する。その後、静置し、上澄み液２２を、製造用水槽３１に供給し、沈殿物２３を、沈殿物貯留槽４１に供給する。また、前記攪拌及び気体の注入は、製造用水槽３１に供給する上澄み液２２のカルシウムイオン濃度が、７００〜１０００ｐｐｍとなるように行う。なお、この工程が、攪拌注入工程に相当する。また、上澄み液２２は、コンクリート製造用水である。つまり、この攪拌注入工程により、コンクリート製造用水を製造することができる。

また、攪拌及び気体の注入は、上澄み液２２のｐＨが１０〜１１となるように行うことが好ましい。

また、この攪拌及び気体の注入は、所定時間毎に断続的に行うことが好ましい。具体的には、例えば、攪拌及び気体の注入を、１〜３時間行い、その後、２０分間〜１時間静置するという工程を繰り返すことが好ましい。このように断続的に行うことによって、上澄み液２２のカルシウムイオン濃度が上記範囲内となる状態に、攪拌及び気体の注入を連続的に行った場合より短時間で達成できる。すなわち、攪拌及び気体の注入を、所定時間毎に断続的に行うことによって、優れた生コンクリートを得ることができるコンクリート製造用水を効率的に製造することができる。

また、回収水槽２１は、コンクリート回収水を貯留することができる水槽であれば、特に限定されない。気体供給装置２５は、二酸化炭素を含む気体を回収水槽２１に供給して、回収水槽２１に貯留されたコンクリート回収水に、前記気体を注入することができれば、特に限定されない。また、攪拌装置２４は、回収水槽２１に貯留されたコンクリート回収水を攪拌することができるものであれば、特に限定されない。

また、気体供給装置２５で供給する気体は、二酸化炭素を含んでいれば、特に限定されない。前記気体としては、例えば、空気、二酸化炭素のみからなる気体、及び排気ガス等が挙げられる。この中でも、空気が好ましい。二酸化炭素を含む気体として、排気ガス等と異なり、成分が安定した空気を用いるので、安定した性能を有するコンクリート製造用水となる。また、二酸化炭素を含む気体として、二酸化炭素のみを含む気体を用いるより、コストが抑えることができる。

また、コンクリート回収水は、例えば、生コンクリート製造設備（レディーミクストコンクリート工場）の洗浄排水、アジテータ車の洗浄排水、及び使用しなかったコンクリート（残コン）の分離回収水等の、セメント分を含有する水から、上記のような方法により、骨材等を除去した水であるスラッジ水等が挙げられる。また、本実施形態に係る製造方法では、他の方法で得られたスラッジ水をコンクリート回収水として用いてもよい。

また、回収水槽２１に貯留されたコンクリート回収水に浮遊する固形物を除去することが好ましい。他の水槽に貯留された液体に浮遊する固形物を除去することが好ましい。このような固形物の除去を行うことによって、上澄み液２２のカルシウムイオン濃度が上記範囲内となる状態に、除去を行わない場合より短時間で達成できる。すなわち、上記のような、固形物の除去を行うことによって、優れた生コンクリートを得ることができるコンクリート製造用水を効率的に製造することができる。このことは、浮遊する固形物には、遊離されたカルシウム等を含み、それを除去することで、炭酸水素カルシウムへの移行をより進行させることができるためと考えられる。また、固形物を除去することによって、微粒の砂等の大きい浮遊物の分離が促進され、上澄み液２２と沈殿物２３との分離が促進される。このことからも、優れた生コンクリートを得ることができるコンクリート製造用水を効率的に製造することができる。

次に、図１に示すように、製造用水槽３１に供給されたコンクリート製造用水を、攪拌装置３４で攪拌しながら、気体供給装置３５でコンクリート製造用水に、二酸化炭素を含む気体を注入する。そして、製造用水槽３１に貯留されたコンクリート製造用水を使用する際には、製造用水吸引装置３６を用いて、製造用水槽３１からコンクリート製造用水を取り出す。

このように、製造用水槽３１においても、回収水槽２１と同様、攪拌を攪拌装置３４で行い、気体の注入を気体供給装置３５で行うことにより、コンクリート製造用水の品質を維持することができる。

また、製造用水槽３１は、コンクリート製造用水を貯留することができる水槽であれば、特に限定されない。気体供給装置３５は、二酸化炭素を含む気体を製造用水槽３１に供給して、製造用水槽３１に貯留されたコンクリート製造用水に、前記気体を注入することができれば、特に限定されない。また、攪拌装置３４は、製造用水槽３１に貯留されたコンクリート製造用水を攪拌することができるものであれば、特に限定されない。

また、前記攪拌注入工程で得られたコンクリート製造用水は、上記のようにして保管してもよいが、コンクリート製造用水を収容した容器を密閉することによって保管することもできる。このように、密閉容器で保管することにより、前記攪拌及び前記気体の注入を行わなくても、コンクリート製造用水の性能を好適に維持することができる。すなわち、前記コンクリート製造法水の製造方法において、前記攪拌注入工程後に、得られた液体を静置する静置工程をさらに備え、静置工程が、前記得られた液体を収容する容器を密閉して静置する工程であることが好ましい。そうすることによって、前記攪拌及び前記気体の注入をせずに、優れた生コンクリートを得ることができるコンクリート製造用水の性能を好適に維持することができる。

最後に、図１に示すように、沈殿物貯留槽４１に供給された沈殿物４２を、攪拌装置４４で攪拌しながら保管する。この沈殿物は、公知の方法で処分してもよいし、再利用してもよい。

以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

まず、コンクリート製造用水の製造方法について説明する。

（コンクリート製造用水の製造）
まず、前記排水として、生コンクリート製造設備（レディーミクストコンクリート工場）の洗浄排水を用意した。この洗浄排水を、図１に示すコンクリート製造用水を製造する方法で、コンクリート製造用水を製造した。具体的には、前記攪拌及び気体の注入を、上澄み液のカルシウムイオン濃度が、７００〜１０００ｐｐｍとなるように行った。その際、前記攪拌及び気体の注入を、２時間行い、その後、３０分間静置するという、所定時間毎に断続的に行った。また、必要に応じて、コンクリート回収水に浮遊する固形物を除去した。また、上澄み液のカルシウムイオン濃度が、７００〜１０００ｐｐｍとなるまでの時間は、前記攪拌及び気体の注入と前記静置との時間を合わせて、２４時間程度だった。

そして、得られたコンクリート製造用水のカルシウムイオン濃度は、８００ｐｐｍであり、ｐＨは、１０．５であった。なお、カルシウムイオン濃度は、水質測定器（株式会社共立理化学研究所製のパックテスト）を用いて測定した。また、ｐＨは、ｐＨ試験紙（メルク株式会社製）を用いて測定した。

次に、上記のコンクリート製造用水や水道水を用いて、生コンクリートを製造した。

［実施例１］
以下のような配合組成（体積％）となるように配合して、生コンクリートを製造した。

セメント（株式会社トクヤマ製の普通ポルトランドセメント：ＪＩＳ Ｒ５２１０）が９．１５体積％、石炭灰であるフライアッシュ（株式会社関電パワーテック 舞鶴事業所製のフライアッシュＩＩ種：ＪＩＳ Ａ６２０１）が１．４５体積％、再生細骨材（株式会社大阪砕石工業所 宝塚工場製の再生細骨材Ｍ（ＲＭＳ））が２９．９１体積％、再生粗骨材（株式会社大阪砕石工業所 宝塚工場製の再生粗骨材Ｍ（ＲＭＧ１５０５とＲＭＧ２０１０とを混合比（体積比）１：１で混合した混合物）が３７．０８体積％、混和剤（高機能ＡＥ減水剤：山宗化学株式会社製のヤマソー０２ＮＬ）が０．２９体積％を含むコンクリート製造用水１８．３体積％（コンクリート製造用水のみは、１８．０１体積％）となるように、混合した。そうすることによって、生コンクリートが得られた。

［実施例２］
以下のような配合組成（体積％）となるように配合して、生コンクリートを製造した。

セメントの含有量を８．１３体積％、フライアッシュの含有量を２．９１体積％、再生細骨材の含有量を２９．９１体積％、再生粗骨材の含有量を３７．０８体積％、混和剤（高機能ＡＥ減水剤：山宗化学株式会社製のヤマソー０２ＮＬ）が０．２６体積％を含むコンクリート製造用水１７．６体積％（コンクリート製造用水のみは、１７．３４体積％）となるように変更したこと以外、実施例１と同様にして、生コンクリートを得た。

［実施例３］
以下のような配合組成（体積％）となるように配合して、生コンクリートを製造した。

セメントの含有量を６．１１体積％、フライアッシュの含有量を５．８２体積％、再生細骨材の含有量を２９．９１体積％、再生粗骨材の含有量を３７．０８体積％、混和剤（高機能ＡＥ減水剤：山宗化学株式会社製のヤマソー０２ＮＬ）が０．１９体積％を含むコンクリート製造用水１６．７体積％（コンクリート製造用水のみは、１６．５１体積％）となるように変更したこと以外、実施例１と同様にして、生コンクリートを得た。

［実施例４］
以下のような配合組成（体積％）となるように配合して、生コンクリートを製造した。

セメントの含有量を４．０５体積％、フライアッシュの含有量を８．７７体積％、再生細骨材の含有量を２９．９１体積％、再生粗骨材の含有量を３７．０８体積％、混和剤（高機能ＡＥ減水剤：山宗化学株式会社製のヤマソー０２ＮＬ）が０．１３体積％を含むコンクリート製造用水１５．８体積％（コンクリート製造用水のみは、１５．６７体積％）となるように変更したこと以外、実施例１と同様にして、生コンクリートを得た。

［比較例１〜４］
比較例１〜４は、コンクリート製造用水の代わりに、水道水を用いたこと以外、それぞれ、実施例１〜４と同様である。

［比較例５〜８］
比較例５〜８は、再生細骨材の代わりに、細骨材（砂：ＪＩＳ Ａ５００５）を用い、再生粗骨材の代わりに、粗骨材（粗骨材１５０５：ＪＩＳ Ａ５００５ ４５体積％、粗骨材２０１０：ＪＩＳ Ａ５００５ ５５体積％）を用い、フライアッシュを含有しない例である。具体的には、以下に示す例である。

具体的には、以下のような比較例である。

［比較例５］
以下のような配合組成（体積％）となるように配合して、生コンクリートを製造した。

セメントの含有量を９．１５体積％、フライアッシュの含有量を０体積％、細骨材の含有量を３１．３６体積％、粗骨材の含有量を３７．０８体積％、混和剤（高機能ＡＥ減水剤：山宗化学株式会社製のヤマソー０２ＮＬ）が０．２９体積％を含むコンクリート製造用水１８．３体積％（コンクリート製造用水のみは、１８．０１体積％）となるように変更したこと以外、実施例１と同様にして、生コンクリートを得た。

［比較例６］
以下のような配合組成（体積％）となるように配合して、生コンクリートを製造した。

セメントの含有量を８．１３体積％、フライアッシュの含有量を０体積％、細骨材の含有量を３２．８２体積％、粗骨材の含有量を３７．０８体積％、混和剤（高機能ＡＥ減水剤：山宗化学株式会社製のヤマソー０２ＮＬ）が０．２６体積％を含むコンクリート製造用水１７．６体積％（コンクリート製造用水のみは、１７．３４体積％）となるように変更したこと以外、実施例１と同様にして、生コンクリートを得た。

［比較例７］
以下のような配合組成（体積％）となるように配合して、生コンクリートを製造した。

セメントの含有量を６．１１体積％、フライアッシュの含有量を０体積％、細骨材の含有量を３５．７３体積％、粗骨材の含有量を３７．０８体積％、混和剤（高機能ＡＥ減水剤：山宗化学株式会社製のヤマソー０２ＮＬ）が０．１９体積％を含むコンクリート製造用水１６．７体積％（コンクリート製造用水のみは、１６．５１体積％）となるように変更したこと以外、実施例１と同様にして、生コンクリートを得た。

［比較例８］
以下のような配合組成（体積％）となるように配合して、生コンクリートを製造した。

セメントの含有量を４．０５体積％、フライアッシュの含有量を０体積％、細骨材の含有量を３８．６８体積％、粗骨材の含有量を３７．０８体積％、混和剤（高機能ＡＥ減水剤：山宗化学株式会社製のヤマソー０２ＮＬ）が０．１３体積％を含むコンクリート製造用水１５．８体積％（コンクリート製造用水のみは、１５．６７体積％）となるように変更したこと以外、実施例１と同様にして、生コンクリートを得た。

［比較例９〜１２］
比較例９〜１２は、再生細骨材の代わりに、細骨材（砂：ＪＩＳ Ａ５００５）を用い、再生粗骨材の代わりに、粗骨材（粗骨材１５０５：ＪＩＳ Ａ５００５ ４５体積％、粗骨材２０１０：ＪＩＳ Ａ５００５ ５５体積％）を用いたこと以外、それぞれ、実施例１〜４と同様である。

次に、生コンクリートを用いて、公知の方法で、呼び強度２１Ｎ、目標スランプ１５ｃｍとなるように試験した。なお、上記の配合の生コンクリートは、上記試験における標準的な配合である。具体的には、以下のような評価を行った。その評価結果を、下記表１に示す。

（強度）
得られた生コンクリートを凝固させて得られたコンクリートの強度（圧縮強度）は、ＪＩＳ Ａ １１０８に準じた方法で測定した。そして、その強度を、ＪＩＳ Ａ １１０８における基準に従って、「◎」「○（標準）」「×」と評価した。

なお、強度については、下記にも同様の評価を行った。

（流動性）
得られた生コンクリートの流動性を目視で確認した。生コンクリートの流動性は、現場での作業性を示す指標の１つであり、現場の作業員１０人中９〜１０人が良好な流動性であると判断すれば、「◎」と評価した。また、現場の作業員１０人中６〜８人が良好な流動性であると判断すれば、「○（標準）」と評価した。また、現場の作業員１０人中３〜５人が良好な流動性であると判断すれば、「△」と評価した。また、現場の作業員１０人中０〜２人が良好な流動性であると判断すれば、「×」と評価した。

（空気量）
生コンクリートの空気量は、ＪＩＳ Ａ １１０１に準じた方法で測定した。具体的には、生コンクリートの体積に対する、生コンクリートの混入される空気の体積の比率を測定した。

（スランプ）
生コンクリートのスランプ評価は、ＪＩＳ Ａ １１０１に準じて行った。具体的には、上記のように、スランプを形成した直後の、スランプの高さを測定した。

また、各生コンクリートを用いて得られたコンクリート構造体の強度（圧縮強度）に関しては、材齢７日、材齢２８日の強度について、ＪＩＳ Ａ １１０８に準じた方法でそれぞれ測定した。その結果を、表２に示す。

表１及び表２からわかるように、再生骨材を含む生コンクリートであって、石炭灰であるフライアッシュとコンクリート製造用水とを含む場合（実施例１〜４）は、コンクリート製造水ではなく水道水を用いた場合（比較例１〜４）より、強度の高いコンクリート構造体が得られ、かつ、流動性の高い生コンクリートが得られることがわかった。また、実施例１〜４は、再生骨材を用いているにもかかわらず、再生骨材ではない、普通の骨材を用いた比較例５〜１２よりも、強度の高いコンクリート構造体が得られ、かつ、流動性の高い生コンクリートが得られた。通常、再生骨材を用いた生コンクリートであれば、強度の高いコンクリート構造体が得られにくかったり、流動性が低くなる傾向がある。そうであるにもかかわらず、セメントと、石炭灰と、再生骨材を含む骨材と、水系媒体とを含み、前記水系媒体として、上記コンクリート製造水を用いることによって得られた生コンクリートは、普通の骨材を用いた場合よりも、良好な生コンクリートが得られることがわかった。このことは、通常であれば、再生骨材の表面に付着している成分である旧セメントペーストや旧セメントモルタル等が悪影響を及ぼすが、石炭灰とともに用い、さらに、コンクリート製造用水を用いることによって、再生骨材の表面に付着している成分も、人工の石灰石のように作用し、セメントの水和反応に寄与するものと考えられる。

１１ 排水貯留槽
１２，２２ 上澄み液
１３，２３，４２ 沈殿物
１４，２４，３４，４４ 攪拌装置
１５ 排水供給装置
２１ 回収水槽
２５，３５ 気体供給装置
３１ 製造用水槽
３６ 製造用水吸引装置
４１ 沈殿物貯留槽

Claims (7)

1. セメントと、
   石炭灰と、
   再生骨材を含む骨材と、
   コンクリート回収水を攪拌しながら、二酸化炭素を含む気体を注入することによって得られた、溶解されたカルシウムイオンの濃度が７００〜１０００ｐｐｍである水系媒体とを含むことを特徴とする生コンクリート。
2. 前記再生骨材は、再生粗骨材及び再生細骨材の少なくとも一方を含む請求項１に記載の生コンクリート。
3. 前記再生骨材の含有量が、前記骨材全量に対して、５０〜１００質量％である請求項１又は請求項２に記載の生コンクリート。
4. 前記石炭灰が、フライアッシュである請求項１〜３のいずれか１項に記載の生コンクリート。
5. 前記水系媒体の含有量が、前記セメントと前記石炭灰と前記骨材との合計体積に対して、１５〜３０体積％である請求項１〜４のいずれか１項に記載の生コンクリート。
6. 前記セメントの含有量が、前記セメントと前記石炭灰と前記骨材との合計体積に対して、５〜１５体積％である請求項１〜５のいずれか１項に記載の生コンクリート。
7. 前記セメントが、ポルトランドセメントである請求項１〜６のいずれか１項に記載の生コンクリート。