JP2019099425A - Low expansion concrete composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、未エージングの製鋼スラグ細骨材を含む低膨張性コンクリート組成物に関する。 The present invention relates to a low expansion concrete composition comprising unaged steelmaking slag fine aggregate.
従来、コンクリートの骨材としては天然砂（細骨材）や天然の砕石（粗骨材）が用いられてきたが、これらの骨材資源は涸渇しつつあり、また、骨材採取による自然環境破壊が問題になるなど、社会全体として資源の有効利用を図る必要性が高まっている。このため、近年、鉄鋼製造プロセスで副生するスラグの利用が検討され、高炉スラグについては、骨材として広く使用されるようになり、ＪＩＳに規定されるまでになっている。 Conventionally, natural sand (fine aggregate) and natural crushed stone (coarse aggregate) have been used as aggregate of concrete, but these aggregate resources are being depleted, and natural environment by collecting the aggregate There is a growing need to make effective use of resources as a society as a whole, such as destruction becoming a problem. For this reason, in recent years, utilization of the slag by-produced by the steel manufacturing process is examined, about blast furnace slag, it comes to be used widely as an aggregate, and it becomes until it prescribes in JIS.
これに対して、製鋼スラグは、遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯを含んでおり、これらが水と反応して膨張し、コンクリートにひび割れを生じさせて強度を低下させるという問題があるため、コンクリートの骨材に用いるのは難しいとされてきた。
遊離ＣａＯなどによる製鋼スラグの体積膨張を抑制するにはエージング処理が有効であり、例えば、特許文献１には、製鋼スラグをコンクリートの骨材などとしても利用できるようにするため、製鋼スラグを特定の方法により短時間で蒸気エージングする方法が提案されている。
On the other hand, steelmaking slag contains free CaO and free MgO, and these react with water and expand, causing a problem of cracking in the concrete and lowering the strength. It has been considered difficult to use.
Aging treatment is effective to suppress the volume expansion of steelmaking slag due to free CaO etc. For example, in Patent Document 1, steelmaking slag is specified so that steelmaking slag can be used as an aggregate of concrete, etc. A method of steam aging in a short time by the method of has been proposed.
しかし、製鋼スラグのエージング処理は手間と時間がかかるため、骨材の製造コストが高くなる問題がある。また、特許文献１の方法は、エージング処理を短時間で行うとしているが、特別な設備と手法を用いるため、より製造コストが高くなる。
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、細骨材として未エージングの製鋼スラグを用いたコンクリート組成物であって、体積膨張やこれに伴うひび割れを生じにくい低膨張性コンクリート組成物を提供することにある。
However, since the aging treatment of steelmaking slag takes time and effort, there is a problem that the production cost of aggregate increases. Moreover, although the method of patent document 1 presupposes that an aging process is performed in a short time, in order to use a special installation and a method, manufacturing cost becomes higher.
Therefore, an object of the present invention is a concrete composition using the unaged steelmaking slag as the fine aggregate, which solves the problems of the prior art as described above, and low expansion which hardly causes volume expansion and cracks associated therewith. It is an object of the present invention to provide a sex concrete composition.
本発明者らは、上記課題を解決すべく実験と検討を重ねた結果、細骨材として未エージングの製鋼スラグを用いたコンクリート組成物において、結合材として、セメントとともに多量のフライアッシュ若しくはシリカフュームを配合することにより、優れた低膨張性能が得られることを見出した。 As a result of repeating experiments and studies to solve the above problems, the present inventors have found that, in a concrete composition using unaged steelmaking slag as fine aggregate, a large amount of fly ash or silica fume is used as a binder together with cement. It has been found that excellent low expansion performance can be obtained by blending.
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］細骨材の一部として未エージングの製鋼スラグを含むコンクリート組成物であって、
結合材としてセメントとフライアッシュ又は／及びシリカフュームを含み、結合材中でのフライアッシュ又は／及びシリカフュームの割合が［フライアッシュ量］＋［シリカフューム量］×３の合計で６０vol％以上８０vol％以下であることを特徴とする低膨張性コンクリート組成物。
The present invention has been made based on such findings, and the gist of the present invention is as follows.
[1] A concrete composition comprising unaged steelmaking slag as a part of fine aggregate,
The binder contains cement and fly ash or / and silica fume, and the ratio of fly ash or / or silica fume in the binder is 60 vol% or more and 80 vol% or less in total of [fly ash amount] + [silica fume amount] × 3 A low expansion concrete composition characterized in that
［2］細骨材の一部として未エージングの製鋼スラグを含むコンクリート組成物であって、
結合材としてセメントと高炉スラグ微粉末とフライアッシュ又は／及びシリカフュームを含み、結合材中でのセメントの割合が２０vol％以上、フライアッシュ又は／及びシリカフュームの割合が［フライアッシュ量］＋［シリカフューム量］×３の合計で６０vol％以上８０vol％未満、高炉スラグ微粉末の割合が２０vol％以下であることを特徴とする低膨張性コンクリート組成物。
[2] A concrete composition containing unaged steelmaking slag as a part of fine aggregate,
Containing cement, ground granulated blast furnace slag and fly ash and / or silica fume as binder, the ratio of cement in binder is 20 vol% or more, the ratio of fly ash or / and silica fume is [fly ash amount] + [silica fume amount A low expansion concrete composition characterized in that the total of x 3 is 60 vol% or more and less than 80 vol% and the proportion of ground granulated blast furnace slag is 20 vol% or less.
［3］上記［1］又は［2］のコンクリート組成物において、細骨材中での未エージングの製鋼スラグの割合が４０vol％以下であることを特徴とする低膨張性コンクリート組成物。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかのコンクリート組成物において、未エージングの製鋼スラグが転炉脱炭スラグ又は／及び溶融還元スラグであることを特徴とする低膨張性コンクリート組成物。
［5］上記［1］〜［4］のいずれかのコンクリート組成物からなることを特徴とする低膨張性コンクリート硬化体。
[3] A low expansion concrete composition characterized in that in the concrete composition of the above [1] or [2], the proportion of unaged steelmaking slag in the fine aggregate is 40 vol% or less.
[4] The low expansion concrete composition according to any one of the above [1] to [3], wherein unaged steelmaking slag is converter decarburization slag and / or smelting reduction slag. .
[5] A low-expansion concrete hardened body comprising the concrete composition according to any one of the above [1] to [4].
本発明のコンクリート組成物は、細骨材として未エージングの製鋼スラグを用いたコンクリート組成物でありながら、体積膨張やこれに伴うひび割れなどを生じにくい優れた低膨張性能を有する。 The concrete composition of the present invention is a concrete composition using unaged steelmaking slag as a fine aggregate, but has excellent low expansion performance which is less likely to cause volume expansion and cracks associated therewith.
本発明のコンクリート組成物は、細骨材の一部として未エージングの製鋼スラグを含み、結合材としてセメントとフライアッシュ又は／及びシリカフュームを含み、結合材中でのフライアッシュ又は／及びシリカフュームの割合が［フライアッシュ量］＋［シリカフューム量］×３の合計で６０vol％以上８０vol％以下であること、若しくは、結合材としてセメントと高炉スラグ微粉末とフライアッシュ又は／及びシリカフュームを含み、結合材中でのセメントの割合が２０vol％以上、フライアッシュ又は／及びシリカフュームの割合が［フライアッシュ量］＋［シリカフューム量］×３の合計で６０vol％以上８０vol％未満、高炉スラグ微粉末の割合が２０vol％以下であることを特徴とする。 The concrete composition of the present invention comprises unaged steelmaking slag as a part of fine aggregate, cement and fly ash as a binder, and / or silica fume, and the proportion of fly ash or / and silica fume in the binder The total of [fly ash amount] + [silica fume amount] × 3 is 60 vol% or more and 80 vol% or less, or contains cement, ground granulated blast furnace slag and fly ash or / and silica fume as a binder, in the binder 20% by volume or more of cement, and 60% by volume or more and less than 80% by volume of fly ash and / or silica fume at a total of [fly ash] + [silica fume] × 3; 20% by volume of blast furnace slag fine powder It is characterized by the following.
本発明のコンクリート組成物は、フライアッシュ又は／及びシリカフューム（以下、説明の便宜上「フライアッシュ・シリカフューム」という場合がある。）の配合量が、従来のコンクリート組成物において混和材として配合されているフライアッシュ・シリカフューム量に較べてかなり多いのが特徴であり、これにより、細骨材の一部として未エージングの製鋼スラグを含んでいても優れた低膨張性能が得られる。その機構は、コンクリートの初期材齢と長期材齢において、それぞれ下記（i）、（ii）のような膨張抑制作用が得られ、両作用が複合化することによるものと考えられ、このような機構は以下に示すような試験結果とも符合する。 In the concrete composition of the present invention, the blending amount of fly ash and / or silica fume (hereinafter sometimes referred to as "fly ash / silica fume" for convenience of explanation) is blended as an admixture in a conventional concrete composition It is characterized by being considerably larger than the amount of fly ash / silica fumes, and as a result, excellent low expansion performance can be obtained even when unaged steelmaking slag is contained as a part of fine aggregate. The mechanism is considered to be the expansion suppressing action as shown in the following (i) and (ii) in the early age and the long age of concrete, respectively, and it is considered that both actions are combined, such as The mechanism also agrees with the test results as shown below.
（i）フライアッシュやシリカフュームは軽いため、これをセメント及び水と混合すると空気が巻き込まれることでコンクリートに気孔が生じやすく、フライアッシュ・シリカフュームが多量に配合される本発明のコンクリート組成物は気孔の割合が非常に多くなる。そして、コンクリートの初期材齢においては、この気孔により膨張が吸収されることで、コンクリートの膨張が抑制される。
（ii）経時的にフライアッシュ・シリカフュームのＳｉＯ２分と製鋼スラグ（細骨材）の遊離ＣａＯ、遊離ＭｇＯが反応して、体積が小さい水和物であるｘＣａＯ−ｙＳｉＯ２−ｚＨ２Ｏ［Ｃ−Ｓ−Ｈ］及びｘＭｇＯ−ｙＳｉＯ２−ｚＨ２Ｏ［Ｍ−Ｓ−Ｈ］が生成するため、収縮方向に体積変化を生じ、これが膨張を相殺するので、コンクリートの長期材齢での膨張が抑制される。
(I) Since fly ash and silica fume are light, when mixed with cement and water, air is entrained and pores are easily generated in concrete, and the concrete composition of the present invention containing a large amount of fly ash and silica fume is a pore The percentage of will be very high. And in the early age of concrete, expansion of the concrete is suppressed by the expansion being absorbed by the pores.
(Ii) free CaO over time to fly ash silica fume SiO 2 minutes and steelmaking slag (fine aggregate), free MgO reacts, volume is less hydrate xCaO-ySiO 2 -zH 2 O [ C-S-H] and xMgO-ySiO 2 -zH 2 O [ M-S-H] for to generate, resulting volume changes in the contracting direction, since this offset the expansion, expansion of long-term material age of concrete Is suppressed.
本発明のコンクリート組成物において、細骨材の一部として含まれる製鋼スラグ（未エージングの製鋼スラグ）は、鉄鋼製造プロセスの製鋼工程で発生するスラグである。製鋼スラグには、溶銑予備処理スラグ（脱燐スラグ、脱珪スラグ、脱硫スラグなど）、転炉脱炭スラグ、溶融還元スラグ、電気炉スラグなどあり、これらの１種以上を用いることができるが、なかでも転炉脱炭スラグや溶融還元スラグは遊離ＣａＯや遊離ＭｇＯの含有量が多いので、これを用いる場合には本発明の有効性は特に高いと言える。 In the concrete composition of the present invention, the steelmaking slag (non-aged steelmaking slag) contained as a part of the fine aggregate is a slag generated in the steelmaking process of the steelmaking process. As steelmaking slag, there are hot metal pretreatment slag (dephosphorization slag, desiliconization slag, desulfurization slag, etc.), converter decarburization slag, smelting reduction slag, electric furnace slag, etc. One or more of these can be used. Among them, since the converter decarburization slag and the smelting reduction slag have a large content of free CaO and free MgO among them, the effectiveness of the present invention can be said to be particularly high when using these.
未エージングの製鋼スラグとは、鉄鋼製造プロセスで発生してから６ヶ月未満の鉄鋼スラグであって、人為的なエージング処理（例えば、蒸気エージング、温水エージング、加圧エージングなど）を施していない製鋼スラグである。
なお、以下に説明する図表中において、ＯＰＣはセメント（普通ポルトランドセメント）、ＦＡはフライアッシュ、ＳＦはシリカフューム、ＧＧＢＳは高炉スラグ微粉末を、それぞれ意味する。
Unaged steelmaking slag is a steelmaking slag less than 6 months after it is generated in the steelmaking process and steelmaking which has not been artificially aged (eg steam aging, hot water aging, pressure aging etc.) It is a slag.
In the table described below, OPC means cement (ordinary portland cement), FA means fly ash, SF means silica fume, and GGBS means blast furnace slag fine powder.
陸砂からなる細骨材の８０〜２０vol％を未エージングの製鋼スラグ（溶融還元スラグ、ＣａＯ含有量：３０質量％、ＭｇＯ含有量：１６質量％、粒度：０−１０ｍｍ）からなる細骨材（以下、製鋼スラグ細骨材という）で置換するとともに、結合材の種類（セメント、フライアッシュ、シリカフューム、高炉スラグ微粉末）と配合量を変えたコンクリート（モルタル）の供試体を作製した。フライアッシュとしては、フライアッシュII種を用いた。コンクリートの水・結合材比は３０％とし、混和剤にはポリカルボン酸系のＡＥ剤と消泡剤を用い、コンクリートの空気量を４．５±１．０％に調整した。粗骨材には、製鋼スラグ（脱燐スラグ）＋硬質砂岩砕石を用いた。 Fine aggregate consisting of 80 to 20% by volume of fine sand consisting of land sand made of unaged steelmaking slag (smelting reduction slag, CaO content: 30% by mass, MgO content: 16% by mass, particle size: 0-10 mm) A specimen of concrete (mortar) was prepared by replacing it with a steelmaking slag fine aggregate (hereinafter referred to as steelmaking slag fine aggregate) and changing the type of binder (cement, fly ash, silica fume, ground powder of blast furnace slag) and the blending amount. As fly ash, fly ash II was used. The water-binder ratio of the concrete was 30%, and the air content of the concrete was adjusted to 4.5 ± 1.0% using an AE agent and a defoamer of polycarboxylic acid type as the admixture. As coarse aggregate, steelmaking slag (dephosphorization slag) + hard sandstone crushed stone was used.
供試体の作製では、ＪＩＳ Ａ１１３２に従い、１００×１００×４００ｍｍの型枠に２層でほぼ等しい層に分け、コンクリートを詰めた。突き棒で各層とも４０回ずつ突き、上面を均し、コンクリートゲージ用のプラグをコンクリートに張った。これをラップフィルムで包み、さらにアルミ箔で包んで封緘養生し、７２時間後に脱型した。
このようにして得られた供試体を２０℃の水中で養生し、材齢２８日後に８０℃水浸養生を最長で材齢２００日まで行った。ＪＩＳ Ａ１１２９−２に従い、各材齢毎にコンタクトストレインゲージを用いて長さ変化を測定することにより膨張率を求め、水浸膨張比の評価を行った。その結果を図１に示す。
In preparation of a test body, in accordance with JIS A1132, a 100 × 100 × 400 mm mold was divided into two substantially equal layers, and concrete was packed. I pushed each layer 40 times with a push rod, leveled the top, and put a plug for concrete gauge on concrete. This was wrapped in a wrap film, further wrapped in aluminum foil, sealed and cured, and demolded 72 hours later.
The specimen thus obtained was cured in water at 20 ° C., and after 28 days of material aging, 80 ° C. water immersion was performed for a maximum of 200 days of material aging. According to JIS A1129-2, the expansion ratio was determined by measuring the change in length using a contact strain gauge for each material age, and the water immersion expansion ratio was evaluated. The results are shown in FIG.
ここで、図１中の表記において、「製鋼スラグ２０」とは、細骨材中の製鋼スラグ細骨材の割合が２０vol％（残部は陸砂）という意味であり、その後のカッコ書き内の符号と数値は、結合材の種類と配合割合（mass％）を示している。例えば、「製鋼スラグ２０−（ＯＰＣ３０＋ＧＧＢＳ６０＋ＳＦ１０）」とは、細骨材中の製鋼スラグ細骨材の割合が２０vol％（残部は陸砂）であって、結合材がセメント（普通ポルトランドセメント）３０mass％＋高炉スラグ微粉末６０mass％＋シリカフューム１０mass％からなる、という意味であり、また、「製鋼スラグ４０−（ＯＰＣ３０＋ＧＧＢＳ３５＋ＦＡ３５）」とは、細骨材中の製鋼スラグ細骨材の割合が４０vol％（残部は陸砂）であって、結合材がセメント（普通ポルトランドセメント）３０mass％＋高炉スラグ微粉末３５mass％＋フライアッシュ３５mass％からなる、という意味であり、他の例の表記もこれに準じた意味である。 Here, in the notation in FIG. 1, “Steelmaking slag 20” means that the ratio of steelmaking slag fine aggregate in fine aggregate is 20 vol% (the balance is land sand), and it is in the following parentheses. The sign and the numerical value indicate the type of the binder and the blending ratio (mass%). For example, in "steelmaking slag 20-(OPC 30 + GGBS 60 + SF 10)", the ratio of steelmaking slag fine aggregate in fine aggregate is 20 vol% (the balance is land sand), and the binder is 30 mass% cement (normal portland cement) + It means that it consists of 60 mass% of blast furnace slag fine powder + 10 mass% of silica fume, and “Steelmaking slag 40-(OPC 30 + GGBS 35 + FA 35)” means that the proportion of steelmaking slag fine aggregate in fine aggregate is 40 vol% Means land sand) and the binder is composed of 30 mass% of cement (normal portland cement) + 35 mass% of blast furnace slag fine powder + 35 mass% of fly ash, and the notation of the other examples is also the same. It is.
図１によれば、例えば、細骨材中の製鋼スラグ細骨材の割合が２０vol％（残部は陸砂）であって、結合材がシリカフューム１０質量％又はフライアッシュ３５質量％を含む場合には、材齢２００日でもほとんど膨張を生じていないことが分かる。また、結合材がシリカフューム１０質量％とフライアッシュ３５質量％では、ほぼ同等の結果が得られている。 According to FIG. 1, for example, the ratio of steelmaking slag fine aggregate in fine aggregate is 20 vol% (the balance is land sand), and the binder contains 10 mass% of silica fume or 35 mass% of fly ash. It can be seen that there was almost no expansion even at 200 days of material age. Also, when the binder is 10% by mass of silica fume and 35% by mass of fly ash, almost the same results are obtained.
以上の結果を踏まえ、図１の試験と同様の製鋼スラグ細骨材を用い、細骨材中の製鋼スラグ細骨材の割合が２０vol％（残部は陸砂）であって、表１に示す結合材配合比のコンクリート（モルタル）の供試体を作製した。フライアッシュとしては、フライアッシュII種を用いた。コンクリートの水・結合材比は５０％とし、ＪＩＳ Ｒ５２０１に従い供試体を作製した。配合はＪＩＳ Ｒ５２０１に示す配合比に基づき、普通ポルトランドセメント（ＯＰＣ）、高炉スラグ微粉末（ＧＧＢＳ）、フライアッシュ（ＦＡ）を体積比で組み合わせた結合材４５０ｇに対し、豊浦産標準砂１３５０ｇに相当する体積になるように製鋼スラグ細骨材と豊浦標準砂を組み合わせて配合し、水は２２５ｇを計量し、モルタルミキサーで３分間練り上げた。次に、ＪＩＳ Ａ１１４６に従い、ゲージプラグを取り付けた４０×４０×１６０ｍｍの型枠にモルタルを２層に詰めた。１層目は型枠の１／２の高さまで詰め、突き棒（３５×３５ｍｍ、質量１０００ｇ）を用いて１５回突いた。さらに２層目は型枠の上面を超えるまでモルタルを詰め、突き棒で１５回突き、モルタルが平滑になるようにストレートエッジで型枠の上面を均した。これをラップフィルムで包み、２０℃の湿気箱に入れ、封緘養生し、７２時間後に脱型した。
このようにして得られた各供試体について、水浸膨張比、圧縮強度、積算細孔容積を調べた。それらの結果を図２〜図５に示す。
Based on the above results, using the same steelmaking slag fine aggregate as in the test of FIG. 1, the ratio of steelmaking slag fine aggregate in the fine aggregate is 20 vol% (the balance is land sand) and is shown in Table 1 Test pieces of concrete (mortar) having a binder ratio were prepared. As fly ash, fly ash II was used. The water / binder ratio of the concrete was 50%, and a specimen was produced according to JIS R5201. The blending ratio is based on the blending ratio shown in JIS R5201 and corresponds to 1350 g of standard sand from Toyoura to 450 g of binder combining ordinary Portland cement (OPC), ground granulated blast furnace slag (GGBS) and fly ash (FA) in volume ratio. The steelmaking slag fine aggregate and Toyoura standard sand were combined and compounded so as to obtain the desired volume, water was weighed 225 g and kneaded with a mortar mixer for 3 minutes. Next, in accordance with JIS A1146, two layers of mortar were packed in a 40 × 40 × 160 mm formwork attached with a gauge plug. The first layer was packed to half the height of the mold, and was thrusted 15 times using a push rod (35 × 35 mm, mass: 1000 g). Further, the second layer was filled with mortar until it exceeded the upper surface of the mold, and was pushed 15 times with a push rod, and the upper surface of the mold was leveled with a straight edge so that the mortar became smooth. It was wrapped with a wrap film, placed in a moisture box at 20 ° C., sealed and cured, and demolded 72 hours later.
The water immersion expansion ratio, the compressive strength, and the integrated pore volume were examined for each of the specimens thus obtained. The results are shown in FIGS.
ここで、図２〜図５中の符号と数値の表記は結合材の種類と配合割合（vol％）を示しており、例えば、「ＯＰＣ３０＋ＧＧＢＳ６０＋ＳＦ１０」とは、結合材がセメント（普通ポルトランドセメント）３０vol％＋高炉スラグ微粉末６０vol％＋シリカフューム１０vol％からなる、という意味であり、また、「ＯＰＣ３０＋ＧＧＢＳ３５＋ＦＡ３５」とは、結合材がセメント（普通ポルトランドセメント）３０vol％＋高炉スラグ微粉末３５vol％＋フライアッシュ３５vol％からなる、という意味であり、他の例の表記もこれに準じた意味である。
また、図２、図４において、下線を付したものが本発明材となる供試体である。
Here, the notations of symbols and numerical values in FIGS. 2 to 5 indicate the type and blending ratio (vol%) of the binder, and, for example, “OPC30 + GGBS60 + SF10” means that the binder is cement (normal portland cement) 30 vol. % + Blast furnace slag fine powder 60vol% + silica fume 10vol%, and "OPC 30 + GGBS 35 + FA 35" means that the binder is cement (normal portland cement) 30vol% + blast furnace slag fine powder 35vol% + fly ash 35vol It means that it consists of%, and the notation of other examples also has the meaning according to this.
Moreover, in FIG. 2, FIG. 4, the thing which attached the underline is a test body used as this invention material.
図２、図３は、各コンクリート（モルタル）の水浸膨張比を示している。この試験では、材齢２８日までは２０℃水浸養生を行い、材齢２９日〜１２０日までは４０℃水浸養生を行い、材齢１２１日以降は８０℃水浸養生を行った。ＪＩＳ Ａ１１２９−３に従い、ダイヤルゲージを有する測定器を用い、各材齢毎にプラグの先端から先端までの長さを測定することで膨張率を求め、水浸膨張比の評価を行った。図２は、材齢２８日、材齢９１日、材齢１２１日、材齢１４０日、材齢１５３日での水浸膨張比を示している。また、図３は、一部のコンクリートについて、材齢による水浸膨張比の推移を示している。 2 and 3 show the water immersion expansion ratio of each concrete (mortar). In this test, 20 ° C. water soaking was performed until 28 days of material age, 40 ° C. water soaking was performed from 29 days to 120 days of material, and 80 ° C. water soaking was performed after 121 days of material age. According to JIS A1129-3, using a measuring instrument having a dial gauge, the expansion coefficient was determined by measuring the length from the tip of the plug to the tip for each material age, and the water immersion expansion ratio was evaluated. FIG. 2 shows the water immersion expansion ratio at a material age of 28 days, a material age of 91 days, a material age of 121 days, a material age of 140 days, and a material age of 153 days. Moreover, FIG. 3 has shown transition of the water immersion expansion ratio by material age about a part of concrete.
図２、図３によれば、結合材がセメントとフライアッシュからなる場合には、結合材中でのフライアッシュの割合が６０vol％以上８０vol％以下において、また、結合材がセメントと高炉スラグ微粉末とフライアッシュからなる場合には、結合材中でのフライアッシュの割合が６０vol％以上８０vol％未満、セメントの割合が２０vol％以上、高炉スラグ微粉末の割合が２０vol％以下において、それぞれ長期材齢（材齢１４０日以上）での優れた低膨張性能が得られており、結合材としてセメントのみを用いた場合（ＯＰＣ１００）に較べて、格段に優れた長期材齢での低膨張性能が得られている。 According to FIG. 2 and FIG. 3, when the binder is composed of cement and fly ash, when the proportion of fly ash in the binder is 60 vol% or more and 80 vol% or less, the binder is cement and blast furnace slag fines. When it consists of powder and fly ash, the ratio of fly ash in the binder is 60 vol% or more and less than 80 vol%, the ratio of cement is 20 vol% or more, and the ratio of ground granulated blast furnace slag is 20 vol% or less, respectively. Excellent low expansion performance at the age (140 days or more of age) is obtained, and the low expansion performance at a very long age is much better than when only cement is used as a binder (OPC 100) It is obtained.
また、図１の結果からして、結合材としてフライアッシュに代えてシリカフュームを配合した場合には、フライアッシュ量のほぼ１／３の量で同等の効果が得られるものと考えられる。
このため本発明では、結合材として、セメントとフライアッシュ又は／及びシリカフュームを含む場合には、結合材中でのフライアッシュ又は／及びシリカフュームの割合を［フライアッシュ量］＋［シリカフューム量］×３の合計で６０vol％以上８０vol％以下とする。また、結合材として、セメントと高炉スラグ微粉末とフライアッシュ又は／及びシリカフュームを含む場合には、結合材中でのセメントの割合を２０vol％以上、フライアッシュ又は／及びシリカフュームの割合を［フライアッシュ量］＋［シリカフューム量］×３の合計で６０vol％以上８０vol％未満、高炉スラグ微粉末の割合を２０vol％以下とする。
Further, from the results of FIG. 1, when silica fume is blended instead of fly ash as a binder, it is considered that an equivalent effect can be obtained with an amount of about 1/3 of the amount of fly ash.
Therefore, in the present invention, when cement and fly ash or / and silica fume are contained as the binder, the ratio of fly ash or / and silica fume in the binder is [fly ash amount] + [silica fume amount] × 3 60 vol% or more and 80 vol% or less in total. When the binder contains cement, ground granulated blast furnace slag and fly ash and / or silica fume, the proportion of cement in the binder is at least 20 vol%, and the proportion of fly ash or / and silica fume is [fly ash Amount: 60 vol% or more and less than 80 vol% in total of [silica fume amount] × 3 and the proportion of ground granulated blast furnace slag is 20 vol% or less.
図４は、各コンクリート（モルタル）の材齢による圧縮強度の推移を示している。この試験では、図２の供試体と同様の水中養生をした供試体について、ＪＩＳ Ｒ５２０１に従い圧縮強度の測定を行った。
図４によれば、結合材の種類や配合によって圧縮強度に差はあるが、フライアッシュ・シリカフュームを高配合したコンクリート（本発明例）であっても十分な圧縮強度が得られている。また、この図４の結果と図２、図３の結果から、次のようなことが言える。すなわち、図４によれば、普通ポルトランドセメントの配合量が多いほど高い圧縮強度が得られており、一般には圧縮強度が大きいほど拘束力が大きくなるので膨張しにくく、低膨張性のコンクリートとなると考えられている。しかし、図２、図３によれば、図４において圧縮強度が高くない本発明材のコンクリートの方が低膨張であり、したがって、本発明材のコンクリートの場合には、コンクリートの強度によって膨張が抑えられるのではないことが示唆される。
FIG. 4 shows the transition of the compressive strength with the age of each concrete (mortar). In this test, compressive strength was measured in accordance with JIS R 5201 for a specimen cured in water similar to the specimen of FIG.
According to FIG. 4, although there is a difference in the compressive strength depending on the type and the compounding of the binder, a sufficient compressive strength is obtained even in the concrete (invention example) highly blended with fly ash and silica fume. The following can be said from the results of FIG. 4 and the results of FIGS. 2 and 3. That is, according to FIG. 4, the higher the ordinary Portland cement content, the higher the compressive strength, and generally, the larger the compressive strength, the larger the restraining force, and therefore the less expansive concrete becomes difficult to expand. It is considered. However, according to FIG. 2 and FIG. 3, the concrete of the invention material whose compressive strength is not high in FIG. 4 has a lower expansion, and therefore, in the case of the concrete of the invention, the expansion is caused by the strength of the concrete. It is suggested that it can not be suppressed.
図５は、一部のコンクリート（モルタル）について、材齢７日と材齢２８日での積算細孔容積を測定した結果を示している。この積算細孔容積は、コンクリート内に存在する気孔の積算容積であり、その測定はmicromeritics社製の水銀圧入式ポロシメーター「AutoPoreIV 9520」を用いて行った。この装置は、試料に圧力をかけて水銀を圧入し、その量と圧力の関係から細孔径が測定できる装置である。 FIG. 5 shows the results of measurement of integrated pore volume at a material age of 7 days and a material age of 28 days for some concretes (mortars). The cumulative pore volume is the cumulative volume of the pores present in the concrete, and the measurement was performed using a mercury intrusion porosimeter "AutoPore IV 9520" manufactured by micromeritics. This device is a device capable of pressing mercury onto a sample under pressure, and measuring the pore diameter from the relationship between the amount and pressure.
図５によれば、フライアッシュを多く含む本発明材は、フライアッシュが軽いため混合時に空気を巻き込みやすく、このため、コンクリートが気孔を多く含み、ごく初期の材齢（材齢７日）では積算細孔容積が大きいが、材齢２８日になると積算細孔容積が大きく低下している。これは、数十日程度の初期材齢では、気孔が膨張を吸収しているためであると考えられる。
また、図６は、本発明材（ＯＰＣ30vol％＋ＧＧＢＳ0vol％＋ＦＡ70vol％）のＳＥＭ画像であり、上段が材齢２８日での拡大倍率が異なる画像、下段が材齢１６８日での拡大倍率が異なる画像である。これによれば、材齢２８日では水和反応はごく僅かしか生じていないが、材齢１６８日では顕著な水和反応が生じているのが確認できる。
According to FIG. 5, according to the present invention material containing a large amount of fly ash, it is easy to entrain air during mixing since the fly ash is light, so the concrete contains a large amount of pores and the very early age (7 days old) Although the accumulated pore volume is large, the accumulated pore volume is greatly reduced at 28 days of material age. It is considered that this is because the pores absorb expansion at an early age of several tens of days.
Moreover, FIG. 6 is a SEM image of this invention material (OPC30vol% + GGBS0vol% + FA70vol%), The upper stage is an image with different magnifications at 28 days of material, and the lower stage is an image with different magnifications at 168 days of material It is. According to this, it is possible to confirm that the hydration reaction is very slight at 28 days of material age but remarkable hydration reaction is generated at 168 days of material age.
以上の結果から、本発明のコンクリート組成物は、上記（i）、（ii）として記載したように、初期材齢では気孔により膨張が吸収されることでコンクリートの膨張が抑制され、長期材齢ではフライアッシュ・シリカフュームのＳｉＯ２分と製鋼スラグ（細骨材）の遊離ＣａＯ、遊離ＭｇＯの反応（水和反応）によりコンクリートの膨張が抑制され、これらの作用が複合化することにより初期材齢〜長期材齢にわたって安定した低膨張性能が得られるものと考えられる。 From the above results, in the concrete composition of the present invention, as described in (i) and (ii) above, expansion of the concrete is suppressed by the expansion at the early age, and expansion of the concrete is suppressed. In this case, expansion (expansion) of concrete is suppressed by the reaction (hydration reaction) of SiO 2 of fly ash and silica fume with free CaO and free MgO of steelmaking slag (fine aggregate), and by combining these effects, the initial material age It is considered that stable low expansion performance can be obtained over a long age.
本発明において、細骨材中での未エージングの製鋼スラグ（製鋼スラグ細骨材）の割合は４０vol％以下が好ましい。細骨材中での未エージングの製鋼スラグの割合が４０vol％を超えると、結合材としてフライアッシュ・シリカフュームを多量に配合しても、十分な低膨張性能が得られないおそれがある。
また、本発明では、セメントとして、普通ポルトランドセメント、高炉セメントなどの１種以上を用いることができる。
In the present invention, the proportion of unaged steelmaking slag (fine grained steelmaking slag) in fine aggregate is preferably 40 vol% or less. When the proportion of unaged steelmaking slag in fine aggregate exceeds 40 vol%, sufficient low expansion performance may not be obtained even if a large amount of fly ash / silica fume is blended as a binder.
In the present invention, as cement, one or more of ordinary portland cement, blast furnace cement and the like can be used.
本発明のコンクリート組成物は、結合材、骨材及び水を含むものであるが、粗骨材が配合されないもの（モルタル）でもよい。すなわち、本発明のコンクリート組成物はモルタルを含む。
製鋼スラグ細骨材以外の細骨材としては、例えば、天然砂（山砂、海砂、川砂など）、砕砂、軽量骨材、石炭ガス化スラグ、高炉スラグ細骨材などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。また、粗骨材としては、例えば、砕石、砂利、高炉スラグ粗骨材、軽量骨材、石炭ガス化スラグなどが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。細骨材、粗骨材の粒度は、通常の粒度レベルでよい。
The concrete composition of the present invention contains a binder, an aggregate and water, but may be one in which no coarse aggregate is blended (mortar). That is, the concrete composition of the present invention contains a mortar.
Examples of fine aggregates other than steelmaking slag fine aggregate include natural sand (mountain sand, sea sand, river sand, etc.), crushed sand, lightweight aggregate, coal gasification slag, blast furnace slag fine aggregate, etc. One or more of these can be used. Further, as the coarse aggregate, for example, crushed stone, gravel, blast furnace slag coarse aggregate, light-weight aggregate, coal gasification slag, etc. may be mentioned, and one or more of these may be used. The fine aggregate and coarse aggregate particle sizes may be at conventional particle size levels.
本発明のコンクリート組成物は、必要に応じて、さらに混和材料を配合することができる。混和材料（混和剤、混和材）としては、例えば、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ助剤、消泡剤、促進剤、急結剤、遅延剤、防錆剤、膨張材などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
また、水・結合材比は、大きい方が間隙が大きいため、膨張の吸収量が大きくなる。また、水・結合材比が３０％よりも小さい領域では、自己収縮による体積減少を製鋼スラグ細骨材の膨張により緩和することができる。
本発明のコンクリート組成物によれば、長期間にわたってひび割れなどが生じない低膨張性コンクリート硬化体を得ることができる。
The concrete composition of the present invention may further contain an admixture, if necessary. Admixtures (admixtures, admixtures) include, for example, AE agents, water reducing agents, AE water reducing agents, high-performance AE water reducing agents, AE adjuvants, antifoaming agents, accelerators, accelerators, retarders, rustproofing An agent, an expansive material, etc. are mentioned, One or more of these can be used.
In addition, the larger the water-binder ratio, the larger the gap, and hence the larger the amount of expansion absorption. In addition, in the region where the water-binder ratio is less than 30%, the volume reduction due to self-shrinkage can be mitigated by the expansion of the steelmaking slag fine aggregate.
According to the concrete composition of the present invention, it is possible to obtain a low expansion concrete cured body in which cracking and the like do not occur over a long period of time.
Claims (5)
結合材としてセメントとフライアッシュ又は／及びシリカフュームを含み、結合材中でのフライアッシュ又は／及びシリカフュームの割合が［フライアッシュ量］＋［シリカフューム量］×３の合計で６０vol％以上８０vol％以下であることを特徴とする低膨張性コンクリート組成物。 A concrete composition comprising unaged steelmaking slag as part of a fine aggregate,
The binder contains cement and fly ash or / and silica fume, and the ratio of fly ash or / or silica fume in the binder is 60 vol% or more and 80 vol% or less in total of [fly ash amount] + [silica fume amount] × 3 A low expansion concrete composition characterized in that
結合材としてセメントと高炉スラグ微粉末とフライアッシュ又は／及びシリカフュームを含み、結合材中でのセメントの割合が２０vol％以上、フライアッシュ又は／及びシリカフュームの割合が［フライアッシュ量］＋［シリカフューム量］×３の合計で６０vol％以上８０vol％未満、高炉スラグ微粉末の割合が２０vol％以下であることを特徴とする低膨張性コンクリート組成物。 A concrete composition comprising unaged steelmaking slag as part of a fine aggregate,
Containing cement, ground granulated blast furnace slag and fly ash and / or silica fume as binder, the ratio of cement in binder is 20 vol% or more, the ratio of fly ash or / and silica fume is [fly ash amount] + [silica fume amount A low expansion concrete composition characterized in that the total of x 3 is 60 vol% or more and less than 80 vol% and the proportion of ground granulated blast furnace slag is 20 vol% or less.
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