JP2024003453A - コンクリート組成物、コンクリート硬化体、及び、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物 - Google Patents
コンクリート組成物、コンクリート硬化体、及び、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024003453A JP2024003453A JP2022102610A JP2022102610A JP2024003453A JP 2024003453 A JP2024003453 A JP 2024003453A JP 2022102610 A JP2022102610 A JP 2022102610A JP 2022102610 A JP2022102610 A JP 2022102610A JP 2024003453 A JP2024003453 A JP 2024003453A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amount
- blast furnace
- furnace slag
- concrete
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 239000011513 prestressed concrete Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 134
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 122
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 62
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 53
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 33
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 31
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 26
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 20
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 20
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 27
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 27
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 19
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 17
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 11
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 229910052925 anhydrite Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 4
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 3
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 3
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 alkyl phosphate Chemical compound 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000011400 blast furnace cement Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 150000004683 dihydrates Chemical class 0.000 description 2
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005215 alkyl ethers Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000007798 antifreeze agent Substances 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J calcium sulfate hemihydrate Chemical compound O.[Ca+2].[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000009614 chemical analysis method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A dialuminum;hexamagnesium;carbonate;hexadecahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 229910001701 hydrotalcite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960001545 hydrotalcite Drugs 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- PSZYNBSKGUBXEH-UHFFFAOYSA-N naphthalene-1-sulfonic acid Chemical compound C1=CC=C2C(S(=O)(=O)O)=CC=CC2=C1 PSZYNBSKGUBXEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000013031 physical testing Methods 0.000 description 1
- 229920001515 polyalkylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
【課題】塩分浸透抑制効果が高く、アルカリシリカ反応が抑制され、自己収縮が抑制される、コンクリート組成物を提供する。【解決手段】桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物に使用するコンクリート組成物であって、セメントと、CaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末と粗骨材と水とを含有し、石膏を含有する高炉スラグ微粉末、高炉スラグ細骨材、高炉スラグ細骨材以外の細骨材のうち少なくとも2つ以上、又は、高炉スラグ細骨材のみを含有する、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物に使用するコンクリート組成物である。【選択図】なし
Description
本発明は、コンクリート組成物、コンクリート硬化体、及び、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物に関する。
近年、土木や建築分野において、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物の耐久性向上に対する要望が高まっている。
桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物の劣化要因として、塩害、アルカリシリカ骨材反応や自己収縮などによる劣化が挙げられる。塩害は塩化物イオンによる鉄筋の腐食により生じる劣化を総称するものである。アルカリシリカ骨材反応は、アルカリとシリカ骨材との化学反応のことである。自己収縮は、橋梁プレストレストコンクリート構造物の収縮により発生するものである。
桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物の劣化要因として、塩害、アルカリシリカ骨材反応や自己収縮などによる劣化が挙げられる。塩害は塩化物イオンによる鉄筋の腐食により生じる劣化を総称するものである。アルカリシリカ骨材反応は、アルカリとシリカ骨材との化学反応のことである。自己収縮は、橋梁プレストレストコンクリート構造物の収縮により発生するものである。
塩害はおもに海岸近くの橋梁プレストレストコンクリート構造物で発生する。飛来塩分等に由来する塩化物イオンが表面から橋梁プレストレストコンクリート構造物の内部に浸透することにより鉄筋が腐食する。その結果、構造物としての耐力の低下やコンクリート片の剥落等の劣化を引き起こすこととなる。
アルカリシリカ骨材反応は、セメントなどに含まれるアルカリと、骨材中の反応性シリカが水の存在下で反応することである。この反応によりケイ酸アルカリゲルが生成され、生成物が膨張することがある。この膨張により、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物にひび割れが発生することがある。
自己収縮は、コンクリート組成物を撹拌し、橋梁プレストレストコンクリート構造物を作製している間に発生するものである。具体的には、セメントの水和反応の進行により水が消費され、橋梁プレストレストコンクリート構造物の体積が減少することで、発生するものである。自己収縮により、橋梁プレストレストコンクリート構造物に掛けたプレストレスのロスや、橋梁プレストレストコンクリート構造物にひび割れが発生することがある。
これらに対して、塩害の影響を受けにくく、且つ、自己収縮を起こしにくいプレストレストコンクリート構造物を得るためには、例えば、通常のセメントに、比表面積が5000~10000cm2/gである高炉スラグ微粉末を混和することが有効とされ(特許文献1)、アルカリシリカ骨材反応を起こしにくいコンクリート構造物を得るためには、例えば、骨材に高炉スラグを混合することが有効とされている(特許文献2)。
上記方法だと、実際の桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物にとっては、塩分浸透抑制効果とアルカリシリカ反応の抑制効果と自己収縮抑制効果が未だ小さく、対策として不十分であった。
そこで、本発明は、塩分浸透抑制効果が高く、アルカリシリカ反応が抑制され、自己収縮が抑制される、コンクリート組成物を提供するものである。
そこで、本発明は、塩分浸透抑制効果が高く、アルカリシリカ反応が抑制され、自己収縮が抑制される、コンクリート組成物を提供するものである。
本発明者らは、上記課題の解決のために、鋭意研究を進めたところ、カルシウムアルミネート粉末、高炉スラグ微粉末、高炉スラグ細骨材と石膏に着目することで、塩分浸透抑制効果が高く、アルカリシリカ反応が抑制され、自己収縮が抑制されるコンクリート組成物が得られることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下の通りである。
[1]桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物に使用するコンクリート組成物であって、
セメントと、CaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末と粗骨材と水とを含有し、
石膏を含有する高炉スラグ微粉末、高炉スラグ細骨材、前記高炉スラグ細骨材以外の細骨材のうち少なくとも2つ以上、又は、前記高炉スラグ細骨材のみを含有する、
桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物に使用するコンクリート組成物。
[2]前記高炉スラグ微粉末を含有し、前記セメントの量と前記カルシウムアルミネート粉末の量と前記高炉スラグ微粉末の量との合計量中の前記カルシウムアルミネート粉末の量が、1質量%以上10質量%以下である[1]に記載のコンクリート組成物。
[3]前記高炉スラグ微粉末を含有し、前記高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積の値が、3500~10000cm2/gである[1]又は[2]に記載のコンクリート組成物。
[4]前記高炉スラグ微粉末を含有し、前記セメントの量と前記カルシウムアルミネート粉末の量と前記高炉スラグ微粉末の量との合計量中の前記高炉スラグ微粉末の量が、5~90質量%である[1]~[3]の何れかに記載のコンクリート組成物。
[5]前記高炉スラグ細骨材を含有し、前記セメントの量と前記カルシウムアルミネート粉末の量と前記高炉スラグ微粉末の量と前記高炉スラグ細骨材の量との合計量中の前記高炉スラグ細骨材の量が、20~80質量%である[1]~[4]の何れかに記載のコンクリート組成物。
[6]前記高炉スラグ微粉末を含有し、前記セメントの量と前記カルシウムアルミネート粉末の量と前記高炉スラグ微粉末の量との合計量に対するSO3量が0.6~6質量%である[1]~[5]の何れかに記載されたコンクリート組成物。
[7]前記セメントが早強ポルトランドセメントまたは普通ポルトランドセメントである[1]~[6]の何れかに記載のコンクリート組成物。
[8]前記高炉スラグ微粉末を含有し、前記セメントの量と前記カルシウムアルミネート粉末の量と前記高炉スラグ微粉末の量との合計100質量部に対して、前記水の量が15~65質量部である[1]~[7]の何れかに記載のコンクリート組成物。
[9]上記[1]~[8]の何れかに記載のコンクリート組成物を硬化させて得られる、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物に使用するコンクリート硬化体。
[10]上記[9]に記載のコンクリート硬化体を備える、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物。
[1]桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物に使用するコンクリート組成物であって、
セメントと、CaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末と粗骨材と水とを含有し、
石膏を含有する高炉スラグ微粉末、高炉スラグ細骨材、前記高炉スラグ細骨材以外の細骨材のうち少なくとも2つ以上、又は、前記高炉スラグ細骨材のみを含有する、
桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物に使用するコンクリート組成物。
[2]前記高炉スラグ微粉末を含有し、前記セメントの量と前記カルシウムアルミネート粉末の量と前記高炉スラグ微粉末の量との合計量中の前記カルシウムアルミネート粉末の量が、1質量%以上10質量%以下である[1]に記載のコンクリート組成物。
[3]前記高炉スラグ微粉末を含有し、前記高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積の値が、3500~10000cm2/gである[1]又は[2]に記載のコンクリート組成物。
[4]前記高炉スラグ微粉末を含有し、前記セメントの量と前記カルシウムアルミネート粉末の量と前記高炉スラグ微粉末の量との合計量中の前記高炉スラグ微粉末の量が、5~90質量%である[1]~[3]の何れかに記載のコンクリート組成物。
[5]前記高炉スラグ細骨材を含有し、前記セメントの量と前記カルシウムアルミネート粉末の量と前記高炉スラグ微粉末の量と前記高炉スラグ細骨材の量との合計量中の前記高炉スラグ細骨材の量が、20~80質量%である[1]~[4]の何れかに記載のコンクリート組成物。
[6]前記高炉スラグ微粉末を含有し、前記セメントの量と前記カルシウムアルミネート粉末の量と前記高炉スラグ微粉末の量との合計量に対するSO3量が0.6~6質量%である[1]~[5]の何れかに記載されたコンクリート組成物。
[7]前記セメントが早強ポルトランドセメントまたは普通ポルトランドセメントである[1]~[6]の何れかに記載のコンクリート組成物。
[8]前記高炉スラグ微粉末を含有し、前記セメントの量と前記カルシウムアルミネート粉末の量と前記高炉スラグ微粉末の量との合計100質量部に対して、前記水の量が15~65質量部である[1]~[7]の何れかに記載のコンクリート組成物。
[9]上記[1]~[8]の何れかに記載のコンクリート組成物を硬化させて得られる、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物に使用するコンクリート硬化体。
[10]上記[9]に記載のコンクリート硬化体を備える、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物。
本発明のコンクリート組成物は、塩分浸透抑制効果が高く、アルカリシリカ反応による膨張が原因のひび割れを抑制することができ、自己収縮によるプレストレスのロスやひび割れを抑制することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。以下の記載はあくまでも例示であって、本発明の明細書等の内容を逸脱しない範囲で、本発明の適用が可能である。
[コンクリート組成物]
本発明のコンクリート組成物は、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物に使用するものである。ここで、プレストレストコンクリート橋梁構造物は、例えば、壁高欄、プレストレストコンクリート桁やプレストレストコンクリート床などを含む。本発明のコンクリート組成物は、セメントと、CaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末と粗骨材と水とを含有し、石膏を含有する高炉スラグ微粉末、高炉スラグ細骨材、高炉スラグ細骨材以外の細骨材のうち少なくとも2つ以上、又は、高炉スラグ細骨材のみを含有する。
本発明のコンクリート組成物は、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物に使用するものである。ここで、プレストレストコンクリート橋梁構造物は、例えば、壁高欄、プレストレストコンクリート桁やプレストレストコンクリート床などを含む。本発明のコンクリート組成物は、セメントと、CaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末と粗骨材と水とを含有し、石膏を含有する高炉スラグ微粉末、高炉スラグ細骨材、高炉スラグ細骨材以外の細骨材のうち少なくとも2つ以上、又は、高炉スラグ細骨材のみを含有する。
<カルシウムアルミネート粉末>
カルシウムアルミネート粉末は特に、塩分浸透抑制効果のためと、自己収縮抑制効果を強める目的で使用される。CaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末(以下、単に「カルシウムアルミネート粉末」ということがある。)は、カルシアを含む原料とアルミナを含む原料等を混合して、キルンでの焼成や電気炉での溶融等の熱処理をして得られる、CaOとAl2O3を主成分とする化合物を総称するものである。本発明に係るカルシウムアルミネートは、CaO/Al2O3モル比が0.15~0.7の範囲にあることが好ましい。CaO/Al2O3モル比が0.15~0.7の範囲にあることで、短い養生期間で優れた塩分浸透抑制効果(塩化物イオンの浸透を抑制する効果)が得られ、十分な可使時間が確保できる。以上の観点から、CaO/Al2O3モル比は0.3~0.7の範囲であることがより好ましく、0.4~0.6の範囲であることがさらに好ましい。
カルシウムアルミネート粉末は特に、塩分浸透抑制効果のためと、自己収縮抑制効果を強める目的で使用される。CaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末(以下、単に「カルシウムアルミネート粉末」ということがある。)は、カルシアを含む原料とアルミナを含む原料等を混合して、キルンでの焼成や電気炉での溶融等の熱処理をして得られる、CaOとAl2O3を主成分とする化合物を総称するものである。本発明に係るカルシウムアルミネートは、CaO/Al2O3モル比が0.15~0.7の範囲にあることが好ましい。CaO/Al2O3モル比が0.15~0.7の範囲にあることで、短い養生期間で優れた塩分浸透抑制効果(塩化物イオンの浸透を抑制する効果)が得られ、十分な可使時間が確保できる。以上の観点から、CaO/Al2O3モル比は0.3~0.7の範囲であることがより好ましく、0.4~0.6の範囲であることがさらに好ましい。
セメントの量とカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量との合計量中のカルシウムアルミネート粉末の量は、1質量%以上であることが好ましい。セメントの量とカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量との合計量中のカルシウムアルミネート粉末の量が1質量%以上であると、カルシウムアルミネート粉末の水和で生成されたハイドロカルマイトが増加し、塩化物イオンの固定が促進され、硬化体内部への塩化物イオンの浸透が抑制される。また、塩化物イオンの浸透性を抑制することができるという観点と自己収縮抑制効果を高めることができるという観点から、セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量との合計量中のCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量が1質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。
また、高炉スラグ微粉末の量に対するCaO・2Al2O3を主成分とするカルシウムアルミネート粉末の量が1質量%以上23質量%以下であることが好ましく、2質量%以上10質量%未満であることがより好ましい。高炉スラグ微粉末の量に対するCaO・2Al2O3を主成分とするカルシウムアルミネート粉末の量が1質量%以上23質量%以下である場合、塩分浸透抑制効果が得られる。
本発明に係るカルシウムアルミネート粉末は、ブレーン比表面積の値が2000~6000cm2/gの範囲であることが好ましい。カルシウムアルミネート粉末のブレーン比表面積の値が2000cm2/g以上であると、塩分浸透抑制効果を十分に発揮することができる。一方、カルシウムアルミネート粉末のブレーン比表面積の値が6000cm2/g以下であると、水和反応による発熱の制御が容易である。なお、ブレーン比表面積の値が6000cm2/gを超えても、塩分浸透抑制効果の更なる向上は期待できない。以上の観点から、カルシウムアルミネートのブレーン比表面積の値は2500~5000cm2/gが好ましく、3000~4000cm2/gがより好ましい。
本発明に係るカルシウムアルミネート粉末には、CaOとAl2O3のほか、不純物が含まれることがある。不純物としては、SiO2、Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O、B2O等が挙げられる。これらの不純物の存在は、カルシウムアルミネート粉末を焼成する際の生成反応を助長する効果を発揮するものもあり、好ましい面もあるので、カルシウムアルミネート粉末の総計で10質量%以下の範囲で存在しても差し支えない。
<石膏を含有する高炉スラグ微粉末>
高炉スラグ微粉末は、塩分浸透抑制効果をより高め、アルカリシリカ反応を抑え、自己収縮抑制効果を高める目的で使用する。高炉スラグ微粉末は、銑鉄を製造するときに発生する鉄鋼スラグを粉砕して製造される、一般的な高炉セメントやコンクリート用混和材として用いられているものである。高炉スラグ微粉末は、ブレーン比表面積の値が3500~10000cm2/gであることが好ましく、5000~7000cm2/gであることがより好ましい。高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積の値が3500cm2/g以上であることで、塩分浸透抑制効果が高くなり、自己収縮抑制効果を高め、アルカリシリカ反応を抑制することができ、10000cm2/g以下であることで、流動性が得られ、ワーカビリティーを確保できる。
高炉スラグ微粉末は、塩分浸透抑制効果をより高め、アルカリシリカ反応を抑え、自己収縮抑制効果を高める目的で使用する。高炉スラグ微粉末は、銑鉄を製造するときに発生する鉄鋼スラグを粉砕して製造される、一般的な高炉セメントやコンクリート用混和材として用いられているものである。高炉スラグ微粉末は、ブレーン比表面積の値が3500~10000cm2/gであることが好ましく、5000~7000cm2/gであることがより好ましい。高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積の値が3500cm2/g以上であることで、塩分浸透抑制効果が高くなり、自己収縮抑制効果を高め、アルカリシリカ反応を抑制することができ、10000cm2/g以下であることで、流動性が得られ、ワーカビリティーを確保できる。
セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量との合計量中の高炉スラグ微粉末の量が、5~90質量%であることが好ましく、10~80質量%であることがより好ましい。セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量との合計量中の高炉スラグ微粉末の量が、5質量%以上、90質量%以下であることで、塩分浸透抑制効果を高め、自己収縮抑制効果を高め、アルカリシリカ反応を抑えることが可能である。
<高炉スラグ微粉末に含まれる石膏>
石膏は高炉スラグ微粉末に含有されている。石膏としては、硫酸カルシウムを含み、無水石膏、半水石膏、及び、二水石膏等が挙げられる。なかでも、自己収縮抑制の観点から、石膏は無水石膏であることが好ましい。「石膏を含有する高炉スラグ微粉末」に含まれる石膏量は0.5~6.5質量%であることが好ましく、1.5~5.5質量%であることがより好ましい。高炉スラグ微粉末に含まれる石膏量は0.5~6.5質量%であるとき、自己収縮を抑制することが可能となる。
石膏は高炉スラグ微粉末に含有されている。石膏としては、硫酸カルシウムを含み、無水石膏、半水石膏、及び、二水石膏等が挙げられる。なかでも、自己収縮抑制の観点から、石膏は無水石膏であることが好ましい。「石膏を含有する高炉スラグ微粉末」に含まれる石膏量は0.5~6.5質量%であることが好ましく、1.5~5.5質量%であることがより好ましい。高炉スラグ微粉末に含まれる石膏量は0.5~6.5質量%であるとき、自己収縮を抑制することが可能となる。
石膏を含む高炉スラグ微粉末にさらに無水石膏を追加することや、試製のSO3量の少ないセメントを使用することで、SO3量を調整することが可能である。セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末との合計量に対するSO3量が0.6~6質量%であることが好ましく、0.8~4.5質量%であることがより好ましい。セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末との合計量に対するSO3量が0.6質量%以上であることで、自己収縮が抑制され、6質量%以下であることで、塩分浸透抑制効果を高めることが可能となる。なお、SO3量はJISR5202「セメントの化学分析方法」に準じて確認することができる。
<高炉スラグ細骨材>
高炉スラグ細骨材は、特に、アルカリシリカ反応を抑制することと塩分浸透を抑制することを目的として使用される。高炉スラグ細骨材は、高炉で銑鉄を製造する際に副生される高炉スラグを粒度調整した細骨材であり、その主成分はCaO、SiO2、Al2O3、MgOである。そして、セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量と高炉スラグ細骨材の量との合計量中の高炉スラグ細骨材の量が、20~80質量%であることが好ましく、50~70質量%であることがより好ましい。セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量と高炉スラグ細骨材の量との合計量中の高炉スラグ細骨材の量が、20質量%以上80質量%以下であるとき、アルカリシリカ反応を抑制する効果を発揮し、塩分浸透抑制効果を高めることが可能となる。
高炉スラグ細骨材は、特に、アルカリシリカ反応を抑制することと塩分浸透を抑制することを目的として使用される。高炉スラグ細骨材は、高炉で銑鉄を製造する際に副生される高炉スラグを粒度調整した細骨材であり、その主成分はCaO、SiO2、Al2O3、MgOである。そして、セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量と高炉スラグ細骨材の量との合計量中の高炉スラグ細骨材の量が、20~80質量%であることが好ましく、50~70質量%であることがより好ましい。セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量と高炉スラグ細骨材の量との合計量中の高炉スラグ細骨材の量が、20質量%以上80質量%以下であるとき、アルカリシリカ反応を抑制する効果を発揮し、塩分浸透抑制効果を高めることが可能となる。
<高炉スラグ細骨材以外の細骨材>
高炉スラグ細骨材以外の細骨材としては、通常のコンクリートに使用するものと同様の細骨材が使用可能である。即ち、川砂、砕砂、石灰砂、けい砂、色砂、及び人工軽量骨材等が使用可能であり、これらを組み合わせることも可能である。高炉スラグ細骨材を使用しない場合、高炉スラグ細骨材以外の細骨材の使用量は、セメントの量と高炉スラグ微粉末の量とカルシウムアルミネートの量との合計量100質量部に対して、20~270質量部が好ましい。このとき、良好な流動性が得られる。
高炉スラグ細骨材以外の細骨材としては、通常のコンクリートに使用するものと同様の細骨材が使用可能である。即ち、川砂、砕砂、石灰砂、けい砂、色砂、及び人工軽量骨材等が使用可能であり、これらを組み合わせることも可能である。高炉スラグ細骨材を使用しない場合、高炉スラグ細骨材以外の細骨材の使用量は、セメントの量と高炉スラグ微粉末の量とカルシウムアルミネートの量との合計量100質量部に対して、20~270質量部が好ましい。このとき、良好な流動性が得られる。
<セメント>
セメントとして、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、又は、高炉セメントの内から1種又は2種以上を混合して、用いることができる。特に、塩分浸透抑制の観点から、セメントとして、早強ポルトランドセメント又は普通ポルトランドセメントを用いることが好ましい。
セメントとして、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、又は、高炉セメントの内から1種又は2種以上を混合して、用いることができる。特に、塩分浸透抑制の観点から、セメントとして、早強ポルトランドセメント又は普通ポルトランドセメントを用いることが好ましい。
製造コストや強度発現性の観点から、セメントのブレーン比表面積の値は、2,500~7,000cm2/gであることが好ましく、3,000~4,500cm2/gであることがより好ましい。ブレーン比表面積の値は、JIS R 5201(セメントの物理試験方法)に準拠して求められる。
<粗骨材>
本発明で使用する粗骨材としては、通常のコンクリートに使用するものと同様の粗骨材が使用可能である。即ち、川砂利、砕石、石灰石、けい石、色砂利、及び人工軽量骨材等が使用可能であり、これらを組み合わせることも可能である。粗骨材の使用量としては、セメントの量と高炉スラグ微粉末の量とカルシウムアルミネート粉末の量の合計量100質量部に対して、粗骨材が100~500質量部であることが好ましい。このとき、十分な強度が発現できる。
本発明で使用する粗骨材としては、通常のコンクリートに使用するものと同様の粗骨材が使用可能である。即ち、川砂利、砕石、石灰石、けい石、色砂利、及び人工軽量骨材等が使用可能であり、これらを組み合わせることも可能である。粗骨材の使用量としては、セメントの量と高炉スラグ微粉末の量とカルシウムアルミネート粉末の量の合計量100質量部に対して、粗骨材が100~500質量部であることが好ましい。このとき、十分な強度が発現できる。
<水>
本発明で使用する水は、水道水が使用可能である。コンクリート組成物は、セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量との合計100質量部に対して、水の量が15~65質量部であることが好ましく、25~45質量部であることがより好ましい。セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量との合計100質量部に対して、水の量が15質量部以上であるとき、可使時間を長くでき、水の量が65質量部以下であるとき、よりブリーディングを防止することができる。
本発明で使用する水は、水道水が使用可能である。コンクリート組成物は、セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量との合計100質量部に対して、水の量が15~65質量部であることが好ましく、25~45質量部であることがより好ましい。セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量との合計100質量部に対して、水の量が15質量部以上であるとき、可使時間を長くでき、水の量が65質量部以下であるとき、よりブリーディングを防止することができる。
本発明では、減水剤を使用することができる。減水剤は、セメント、カルシウムアルミネート粉末や高炉スラグ微粉末に対する分散作用や空気連行作用を有し、流動性改善や強度増進するものの総称であり、具体的には、ナフタレンスルホン酸系減水剤、メラミンスルホン酸系減水剤、リグニンスルホン酸系減水剤、及びポリカルボン酸系減水剤などが挙げられる。本発明では、ポリカルボン酸系減水剤が好ましい。セメントの量とカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量との合計100質量部に対して、減水剤の量は0.3~3.0質量部であることが好ましく、0.3~2.0質量部であることがより好ましい。セメントの量とカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量との合計100質量部に対して、減水剤の量が0.3~3.0質量部であるとき、流動性の保持が良好となり、材料分離を抑制することができる。
本発明では、空気量調整剤を使用することができる。空気量調整剤は、練り混ぜで巻き込む空気量を調整する目的で使用するものである。具体的には、ポリアルキレングリコール系界面活性剤、アルキルエーテル系陰イオン界面活性剤、ロジン系界面活性剤、およびアルキルホスフェート系界面活性剤などがあげられる。本発明では、ロジン系界面活性剤が好ましい。セメントの量とカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量との合計100質量部に対して、空気量調整剤は0.001~0.030質量部(100倍希釈溶液では0.1~3.0質量部)であることが好ましく、0.005~0.015質量部(100倍希釈溶液では0.5~1.5質量部)であることがより好ましい。セメントの量とカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量との合計100質量部に対して、空気量調整剤が0.001~0.030質量部であるとき、流動性の低下を抑制することができる。
本発明のコンクリート組成物は、セメント、カルシウムアルミネート、高炉スラグ微粉末、高炉スラグ細骨材、水、及び細骨材や粗骨材の他に、膨張材、急硬材、減水剤、AE減水剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤、空気量調整剤(消泡剤)、増粘剤、従来の防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、高分子エマルジョン、凝結調整剤、ベントナイト等の粘土鉱物、ハイドロタルサイト等のアニオン交換体、石灰石微粉末等の混和材料からなる群のうちの1種又は2種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で併用することが可能である。
[桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物に使用するコンクリート硬化体]
コンクリート組成物を混合装置により混合したコンクリートを型枠等に流し込み、養生し、硬化させてコンクリート硬化体を得ることができる。桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物に使用するコンクリート硬化体には、鋼材を引っ張りながら型枠等の中に入れコンクリートを養生し、硬化後に鋼材を引っ張るのを止めることでコンクリート硬化体に圧力を掛けるプレテンション型や、コンクリートに筒状のものを入れ、コンクリート硬化体となった後に鋼材を入れて引っ張ることで、コンクリート硬化体の両端に圧力を掛けるポストテンション型がある。
コンクリート組成物を混合装置により混合したコンクリートを型枠等に流し込み、養生し、硬化させてコンクリート硬化体を得ることができる。桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物に使用するコンクリート硬化体には、鋼材を引っ張りながら型枠等の中に入れコンクリートを養生し、硬化後に鋼材を引っ張るのを止めることでコンクリート硬化体に圧力を掛けるプレテンション型や、コンクリートに筒状のものを入れ、コンクリート硬化体となった後に鋼材を入れて引っ張ることで、コンクリート硬化体の両端に圧力を掛けるポストテンション型がある。
[桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物]
本発明の桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物は、コンクリート硬化体を備えるものであって、橋梁などとして使用できる。そのような桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物は、例えば、桟橋構造の他に、壁高欄、プレストレストコンクリート桁やプレストレストコンクリート床などを含む。
本発明の桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物は、コンクリート硬化体を備えるものであって、橋梁などとして使用できる。そのような桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物は、例えば、桟橋構造の他に、壁高欄、プレストレストコンクリート桁やプレストレストコンクリート床などを含む。
[実験例1]
表1に記載の通り、コンクリート組成物を調製し硬化させ、コンクリート硬化体を得た。得られたコンクリート硬化体の各例について、塩化物イオン浸透深さと塩化物イオンの実効拡散係数とを求めることで、塩分浸透抑制効果について評価し、また、膨張性を判定し、アルカリシリカ骨材反応の抑制効果について評価し、さらに、歪み(ひずみ)を計測し、自己収縮抑制効果について評価した。なお、実験例1では、プレストレストコンクリートとして、コンクリート硬化体に圧力を掛ける前の状態で試験した。
以下に、コンクリート組成物の使用材料と評価方法について示す。
表1に記載の通り、コンクリート組成物を調製し硬化させ、コンクリート硬化体を得た。得られたコンクリート硬化体の各例について、塩化物イオン浸透深さと塩化物イオンの実効拡散係数とを求めることで、塩分浸透抑制効果について評価し、また、膨張性を判定し、アルカリシリカ骨材反応の抑制効果について評価し、さらに、歪み(ひずみ)を計測し、自己収縮抑制効果について評価した。なお、実験例1では、プレストレストコンクリートとして、コンクリート硬化体に圧力を掛ける前の状態で試験した。
以下に、コンクリート組成物の使用材料と評価方法について示す。
<使用材料>
・セメント(表1~2でCと表記する。):太平洋セメント株式会社製の普通ポルトランドセメント(表1~2でNと表記する。)であって、ブレーン比表面積の値が3410cm2/gであり、比重が3.16g/cm3であるもの、又は、太平洋セメント株式会社製の早強ポルトランドセメント(表1~2でHと表記する。)であって、ブレーン比表面積の値が4680cm2/gであり、比重が3.14g/cm3であるものを使用した。
・カルシウムアルミネート(表1~2でCA2と表記する。):試製品。試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の酸化アルミニウムとを所定の割合で混合した。次に、混合した試料を電気炉により1500℃で溶融した後、徐冷してカルシウムアルミネートを合成した。そして、合成した試料を、ブレーン比表面積の値が3500cm2/gとなるように粉砕した。比重を2.97g/cm3とした。なお、カルシウムアルミネートのCaO/Al2O3(モル比)を約0.5とした。
・高炉スラグ微粉末(表1~2でGGBSと表記する。):JISA6206「コンクリート用高炉スラグ微粉末」に規定される高炉スラグ微粉末4000(表1~2では、4000と表記する。)、又は、高炉スラグ微粉末6000(表1~2では、6000と表記する。)、又は、高炉スラグ微粉末8000(表1~2では、8000と表記する。)を用いた。各高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積の値は、高炉スラグ微粉末4000では4050cm2/gであり、高炉スラグ微粉末6000では5800cm2/gであり、高炉スラグ微粉末8000では8700cm2/gであった。高炉スラグ微粉末中の石膏の含有量はSO3量に換算して2.89質量%であった。高炉スラグ微粉末は、無水石膏を含む。表1のSO3量は、セメントと高炉スラグ微粉末とに含まれるSO3量である。
・細骨材:JISA5005に規定されるコンクリート用砕砂A(大泉砕石株式会社製の普通砕砂。表1~2では、Sと表記する。)、又は、高炉スラグ細骨材(JISA5011-1に規定される1.2mm高炉スラグ細骨材。表1~2では、BFSと表記する。)を使用した。なお、No.1-1~No.1-4の細骨材率を46.0体積%とし、No.1-5~No.1-26の細骨材率を42.0体積%とした。
・粗骨材(表1~2では、Gと表記する。):硬化体の膨張性(12ヶ月での膨張性)の試験には、アルカリシリカ反応性を有する粗骨材(最大寸法が25mmの砂利)を用い、それ以外の試験には、JISA5005に規定されるコンクリート用砕石2005A(大泉砕石株式会社製の最大寸法が20mmの普通砕石)を用いた。
・水(表1~2でWと表記する。):水道水
なお、表1~2では、セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量との合計量をB1の量と表記し、セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量と高炉スラグ細骨材の量との合計量をB2の量と表記した。
空気量調整剤を用いて、空気量を4.5体積%とした。
・セメント(表1~2でCと表記する。):太平洋セメント株式会社製の普通ポルトランドセメント(表1~2でNと表記する。)であって、ブレーン比表面積の値が3410cm2/gであり、比重が3.16g/cm3であるもの、又は、太平洋セメント株式会社製の早強ポルトランドセメント(表1~2でHと表記する。)であって、ブレーン比表面積の値が4680cm2/gであり、比重が3.14g/cm3であるものを使用した。
・カルシウムアルミネート(表1~2でCA2と表記する。):試製品。試薬1級の炭酸カルシウムと試薬1級の酸化アルミニウムとを所定の割合で混合した。次に、混合した試料を電気炉により1500℃で溶融した後、徐冷してカルシウムアルミネートを合成した。そして、合成した試料を、ブレーン比表面積の値が3500cm2/gとなるように粉砕した。比重を2.97g/cm3とした。なお、カルシウムアルミネートのCaO/Al2O3(モル比)を約0.5とした。
・高炉スラグ微粉末(表1~2でGGBSと表記する。):JISA6206「コンクリート用高炉スラグ微粉末」に規定される高炉スラグ微粉末4000(表1~2では、4000と表記する。)、又は、高炉スラグ微粉末6000(表1~2では、6000と表記する。)、又は、高炉スラグ微粉末8000(表1~2では、8000と表記する。)を用いた。各高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積の値は、高炉スラグ微粉末4000では4050cm2/gであり、高炉スラグ微粉末6000では5800cm2/gであり、高炉スラグ微粉末8000では8700cm2/gであった。高炉スラグ微粉末中の石膏の含有量はSO3量に換算して2.89質量%であった。高炉スラグ微粉末は、無水石膏を含む。表1のSO3量は、セメントと高炉スラグ微粉末とに含まれるSO3量である。
・細骨材:JISA5005に規定されるコンクリート用砕砂A(大泉砕石株式会社製の普通砕砂。表1~2では、Sと表記する。)、又は、高炉スラグ細骨材(JISA5011-1に規定される1.2mm高炉スラグ細骨材。表1~2では、BFSと表記する。)を使用した。なお、No.1-1~No.1-4の細骨材率を46.0体積%とし、No.1-5~No.1-26の細骨材率を42.0体積%とした。
・粗骨材(表1~2では、Gと表記する。):硬化体の膨張性(12ヶ月での膨張性)の試験には、アルカリシリカ反応性を有する粗骨材(最大寸法が25mmの砂利)を用い、それ以外の試験には、JISA5005に規定されるコンクリート用砕石2005A(大泉砕石株式会社製の最大寸法が20mmの普通砕石)を用いた。
・水(表1~2でWと表記する。):水道水
なお、表1~2では、セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量との合計量をB1の量と表記し、セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量と高炉スラグ細骨材の量との合計量をB2の量と表記した。
空気量調整剤を用いて、空気量を4.5体積%とした。
<評価方法>
・塩化物イオン浸透深さ
調製したコンクリート組成物について、寸法が10×10×40cmの供試体を作製し、材齢28日まで温度20℃で水中養生を施した。JSCE-G 572「浸せきによるコンクリート中の塩化物イオンの見掛けの拡散係数試験方法」に準じて、10質量%のNaCl水溶液に供試体を浸漬させ、浸漬4週、8週、13週、26週、52週の時点で、この供試体を供試体の長手方向に対して垂直に切断した。切断した断面に対して硝酸銀溶液噴霧法により塩化物イオンの浸透深さを測定した。具体的には、切断した断面の外縁部から供試体の断面が褐色に変色しなかった部分までの距離をノギスで各10点を測定し、その平均値を塩化物イオン浸透深さとした。
・塩化物イオン浸透深さ
調製したコンクリート組成物について、寸法が10×10×40cmの供試体を作製し、材齢28日まで温度20℃で水中養生を施した。JSCE-G 572「浸せきによるコンクリート中の塩化物イオンの見掛けの拡散係数試験方法」に準じて、10質量%のNaCl水溶液に供試体を浸漬させ、浸漬4週、8週、13週、26週、52週の時点で、この供試体を供試体の長手方向に対して垂直に切断した。切断した断面に対して硝酸銀溶液噴霧法により塩化物イオンの浸透深さを測定した。具体的には、切断した断面の外縁部から供試体の断面が褐色に変色しなかった部分までの距離をノギスで各10点を測定し、その平均値を塩化物イオン浸透深さとした。
・塩化物イオン濃度の実効拡散係数
調製したコンクリート組成物について、寸法がφ10×5cmの供試体を作製し、材齢28日まで温度20℃で水中養生を施した。JSCE-G571「電気泳動によるコンクリート中の塩化物イオンの実効拡散係数試験方法」に準じて、電気泳動セルに供試体を設置し、陰極側に0.5mol/Lの塩化ナトリウム水溶液を入れ、陽極側に0.3mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を入れ、直流電圧15Vを両極間に印加した。そして、両極のセル溶液中の塩化物イオン濃度をJISK0101に準じて測定し、経過時間に対する塩化物イオン濃度のグラフを作成した。グラフ中で定常状態と考えられる領域にある5点以上の測定点に対し、回帰直線をフィッティングした。そのときの回帰直線の傾きから塩化物イオンの定常状態における流束を求め、その値を基にして、塩化物イオン濃度の実効拡散係数を求めた。
調製したコンクリート組成物について、寸法がφ10×5cmの供試体を作製し、材齢28日まで温度20℃で水中養生を施した。JSCE-G571「電気泳動によるコンクリート中の塩化物イオンの実効拡散係数試験方法」に準じて、電気泳動セルに供試体を設置し、陰極側に0.5mol/Lの塩化ナトリウム水溶液を入れ、陽極側に0.3mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を入れ、直流電圧15Vを両極間に印加した。そして、両極のセル溶液中の塩化物イオン濃度をJISK0101に準じて測定し、経過時間に対する塩化物イオン濃度のグラフを作成した。グラフ中で定常状態と考えられる領域にある5点以上の測定点に対し、回帰直線をフィッティングした。そのときの回帰直線の傾きから塩化物イオンの定常状態における流束を求め、その値を基にして、塩化物イオン濃度の実効拡散係数を求めた。
・硬化体の膨張性(12ヶ月での膨張性)
調製したコンクリート組成物について、寸法がφ10×20cmの供試体を作製し、材齢28日まで温度20℃で水中養生を施した。供試体を飽和NaCl溶液浸漬法(デンマーク法)に準じて、温度50℃の飽和NaCl水溶液に浸漬し、浸漬12か月の時点での長さの変化量を計測し、12ヶ月での膨張性(膨張量)を求めた。計測した値が、0.10%未満である場合を膨張性がない(表1~2で「膨張性無し」と記載する。)とし、0.10%以上0.40%未満である場合を膨張性が不明確である(表1~2で「不明確」と記載する。)とし、0.40%以上である場合を膨張性がある(表1~2で「膨張性有り」と記載する。)とした。
調製したコンクリート組成物について、寸法がφ10×20cmの供試体を作製し、材齢28日まで温度20℃で水中養生を施した。供試体を飽和NaCl溶液浸漬法(デンマーク法)に準じて、温度50℃の飽和NaCl水溶液に浸漬し、浸漬12か月の時点での長さの変化量を計測し、12ヶ月での膨張性(膨張量)を求めた。計測した値が、0.10%未満である場合を膨張性がない(表1~2で「膨張性無し」と記載する。)とし、0.10%以上0.40%未満である場合を膨張性が不明確である(表1~2で「不明確」と記載する。)とし、0.40%以上である場合を膨張性がある(表1~2で「膨張性有り」と記載する。)とした。
・自己収縮抑制効果(歪み)
調製したコンクリート組成物について、寸法が10×10×40cmの供試体を作製し、温度20℃で封かん養生を施した。供試体の長さの変化量を弾性係数が低くコンクリートの硬化過程から測定可能な低弾性型の埋め込みひずみ計で計測し、変化量を供試体の長さで除して、歪みを求めた。コンクリートの凝結始発時点での歪みを0とした。
以下の表1に、その結果を示す。
調製したコンクリート組成物について、寸法が10×10×40cmの供試体を作製し、温度20℃で封かん養生を施した。供試体の長さの変化量を弾性係数が低くコンクリートの硬化過程から測定可能な低弾性型の埋め込みひずみ計で計測し、変化量を供試体の長さで除して、歪みを求めた。コンクリートの凝結始発時点での歪みを0とした。
以下の表1に、その結果を示す。
表1より、実施例のコンクリート組成物を硬化させて得られるコンクリート硬化体は、塩化物イオン浸透深さが比較的小さく、塩化物イオンの実効拡散係数が比較的小さいので、塩分浸透抑制効果が高いといえる。また、実施例のコンクリート硬化体は、アルカリシリカ反応が抑制されることが分かった。また、実施例のコンクリート硬化体は、自己収縮を起こさないため、プレストレスのロスやひび割れを抑制することができる。
[実験例2]
表2に記載の通り、SO3量を調整したコンクリート組成物を調製し硬化させ、コンクリート硬化体を得た。得られたコンクリート硬化体の各例について、実験例1と同様の試験をして、特に、歪み(ひずみ)に着目し、自己収縮抑制効果がどのようにSO3量に依存しているかについて評価した。実験例2では実験例1と同様に、プレストレストコンクリートとして、コンクリート硬化体に圧力を掛ける前の状態で試験した。以下に、コンクリート組成物の使用材料と評価方法について示す。
表2に記載の通り、SO3量を調整したコンクリート組成物を調製し硬化させ、コンクリート硬化体を得た。得られたコンクリート硬化体の各例について、実験例1と同様の試験をして、特に、歪み(ひずみ)に着目し、自己収縮抑制効果がどのようにSO3量に依存しているかについて評価した。実験例2では実験例1と同様に、プレストレストコンクリートとして、コンクリート硬化体に圧力を掛ける前の状態で試験した。以下に、コンクリート組成物の使用材料と評価方法について示す。
<使用材料>
・セメント:SO3量を調整した試製の早強ポルトランドセメントを使用した。早強ポルトランドセメントで使用されるセメントクリンカーに市販の二水石膏を追加しSO3量を調整して、混合粉砕することで試製の早強ポルトランドセメントを製造した。ブレーン比表面積の値や比重は実験例1で使用した早強ポルトランドセメントと同様である。
・カルシウムアルミネート:実験例1と同様のカルシウムアルミネートを使用した。
・高炉スラグ微粉末:実験例1と同様に、JISA6206「コンクリート用高炉スラグ微粉末」に規定される高炉スラグ微粉末6000を使用した。高炉スラグ微粉末6000のブレーン比表面積の値は5800cm2/gであった。高炉スラグ微粉末は、無水石膏などを含むことがあるが、実験例1とその量は異なる。高炉スラグ微粉末にさらに市販品の無水石膏を追加し、SO3量を調整したものも用意した。表2のSO3量は、早強ポルトランドセメントと高炉スラグ微粉末と追加された石膏とに含まれるSO3量である。
・追加された石膏:市販品の無水石膏を使用し、SO3量の調整に使用した。
・細骨材:実験例1と同様の普通砕砂を使用した。細骨材率を42.0体積%とした。
・粗骨材:実験例1と同様のものを使用した。
・減水剤(表1~2でSPと表記する。):ポリカルボン酸系減水剤(マスターグレニウム(登録商標)SP8SV)を使用した。
・空気量調整剤(表1~2でAEと表記する。):ロジン系界面活性剤(ポゾリスソリューション株式会社製、マスターエア(登録商標)202)を100倍に希釈した溶液を使用し、コンクリート組成物に含まれる空気量を4.5体積%とした。
・水:水道水
・セメント:SO3量を調整した試製の早強ポルトランドセメントを使用した。早強ポルトランドセメントで使用されるセメントクリンカーに市販の二水石膏を追加しSO3量を調整して、混合粉砕することで試製の早強ポルトランドセメントを製造した。ブレーン比表面積の値や比重は実験例1で使用した早強ポルトランドセメントと同様である。
・カルシウムアルミネート:実験例1と同様のカルシウムアルミネートを使用した。
・高炉スラグ微粉末:実験例1と同様に、JISA6206「コンクリート用高炉スラグ微粉末」に規定される高炉スラグ微粉末6000を使用した。高炉スラグ微粉末6000のブレーン比表面積の値は5800cm2/gであった。高炉スラグ微粉末は、無水石膏などを含むことがあるが、実験例1とその量は異なる。高炉スラグ微粉末にさらに市販品の無水石膏を追加し、SO3量を調整したものも用意した。表2のSO3量は、早強ポルトランドセメントと高炉スラグ微粉末と追加された石膏とに含まれるSO3量である。
・追加された石膏:市販品の無水石膏を使用し、SO3量の調整に使用した。
・細骨材:実験例1と同様の普通砕砂を使用した。細骨材率を42.0体積%とした。
・粗骨材:実験例1と同様のものを使用した。
・減水剤(表1~2でSPと表記する。):ポリカルボン酸系減水剤(マスターグレニウム(登録商標)SP8SV)を使用した。
・空気量調整剤(表1~2でAEと表記する。):ロジン系界面活性剤(ポゾリスソリューション株式会社製、マスターエア(登録商標)202)を100倍に希釈した溶液を使用し、コンクリート組成物に含まれる空気量を4.5体積%とした。
・水:水道水
<評価方法>
実験例1と同様の試験を行い、同様の評価方法で評価を行った。
以下の表2に、その結果を示す。
実験例1と同様の試験を行い、同様の評価方法で評価を行った。
以下の表2に、その結果を示す。
表2より、実施例のうち、No.2-4~2-7では歪みが正の値を示すことがあり、自己収縮抑制効果をよく確認できた。このことから、セメントと、CaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末と粗骨材と水とを含有し、石膏を含有する高炉スラグ微粉末、高炉スラグ細骨材、前記高炉スラグ細骨材以外の細骨材のうち少なくとも2つ以上、又は、前記高炉スラグ細骨材のみを含有するコンクリート組成物を硬化させて得られるコンクリート硬化体は、セメントの量とCaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末の量と高炉スラグ微粉末の量との合計量に対するSO3量が0.6~6質量%であるとき、自己収縮を起こさないため、プレストレスのロスやひび割れを抑制することができる。
Claims (10)
- 桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物に使用するコンクリート組成物であって、
セメントと、CaO・2Al2O3を含有するカルシウムアルミネート粉末と粗骨材と水とを含有し、
石膏を含有する高炉スラグ微粉末、高炉スラグ細骨材、前記高炉スラグ細骨材以外の細骨材のうち少なくとも2つ以上、又は、前記高炉スラグ細骨材のみを含有する、
桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物に使用するコンクリート組成物。 - 前記高炉スラグ微粉末を含有し、前記セメントの量と前記カルシウムアルミネート粉末の量と前記高炉スラグ微粉末の量との合計量中の前記カルシウムアルミネート粉末の量が、1質量%以上10質量%以下である請求項1に記載のコンクリート組成物。
- 前記高炉スラグ微粉末を含有し、前記高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積の値が、3500~10000cm2/gである請求項1又は2に記載のコンクリート組成物。
- 前記高炉スラグ微粉末を含有し、前記セメントの量と前記カルシウムアルミネート粉末の量と前記高炉スラグ微粉末の量との合計量中の前記高炉スラグ微粉末の量が、5~90質量%である請求項1又は2に記載のコンクリート組成物。
- 前記高炉スラグ細骨材を含有し、前記セメントの量と前記カルシウムアルミネート粉末の量と前記高炉スラグ微粉末の量と前記高炉スラグ細骨材の量との合計量中の前記高炉スラグ細骨材の量が、20~80質量%である請求項1又は2に記載のコンクリート組成物。
- 前記高炉スラグ微粉末を含有し、前記セメントの量と前記カルシウムアルミネート粉末の量と前記高炉スラグ微粉末の量との合計量に対するSO3量が0.6~6質量%である請求項1又は2に記載されたコンクリート組成物。
- 前記セメントが早強ポルトランドセメントまたは普通ポルトランドセメントである請求項1又は2に記載のコンクリート組成物。
- 前記高炉スラグ微粉末を含有し、前記セメントの量と前記カルシウムアルミネート粉末の量と前記高炉スラグ微粉末の量との合計100質量部に対して、前記水の量が15~65質量部である請求項1又は2に記載のコンクリート組成物。
- 請求項1又は2に記載のコンクリート組成物を硬化させて得られる、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物に使用するコンクリート硬化体。
- 請求項9に記載のコンクリート硬化体を備える、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022102610A JP2024003453A (ja) | 2022-06-27 | 2022-06-27 | コンクリート組成物、コンクリート硬化体、及び、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022102610A JP2024003453A (ja) | 2022-06-27 | 2022-06-27 | コンクリート組成物、コンクリート硬化体、及び、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024003453A true JP2024003453A (ja) | 2024-01-15 |
Family
ID=89533985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022102610A Pending JP2024003453A (ja) | 2022-06-27 | 2022-06-27 | コンクリート組成物、コンクリート硬化体、及び、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024003453A (ja) |
-
2022
- 2022-06-27 JP JP2022102610A patent/JP2024003453A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Özbay et al. | Utilization and efficiency of ground granulated blast furnace slag on concrete properties–A review | |
Meddah et al. | Potential use of binary and composite limestone cements in concrete production | |
Matos et al. | Durability of mortar using waste glass powder as cement replacement | |
KR100917117B1 (ko) | 철근이음매용 충전재 및 이를 이용한 철근이음매충전시공방법 | |
JP2018172267A (ja) | 塩害防止用混和材及びそれを用いたセメント組成物 | |
JP6030438B2 (ja) | 吹付け材料、およびそれを用いた吹付け工法 | |
WO2020100925A1 (ja) | セメント混和材、膨張材、及びセメント組成物 | |
US11286211B2 (en) | Setting and hardening accelerator for a cement, mortar or concrete composition, optionally comprising supplementary cementitious materials, and use of this accelerator | |
JP7085050B1 (ja) | セメント混和材、急硬モルタルコンクリート材料、急硬モルタルコンクリート組成物、及び硬化体 | |
JP6735624B2 (ja) | コンクリートの表面改質材およびそれを用いたコンクリートの表層品質を改善する方法 | |
JP7005719B1 (ja) | 補修モルタル材料、補修モルタル組成物及び硬化体 | |
JP2024003453A (ja) | コンクリート組成物、コンクリート硬化体、及び、桟橋構造を含む橋梁プレストレストコンクリート構造物 | |
KR19980044208A (ko) | 고내구성 시멘트 조성물 | |
JP3549579B2 (ja) | セメント混和材及びセメント組成物 | |
JP3897689B2 (ja) | セメント混和材及びセメント組成物 | |
Devi et al. | Review on blended concretes | |
JP6985548B1 (ja) | 補修モルタル材料、補修モルタル組成物及び硬化体 | |
JP7503011B2 (ja) | 急結剤用カルシウムアルミネート、および発泡型急結剤 | |
JP2004051421A (ja) | セメント混和材及びセメント組成物 | |
JP7150405B2 (ja) | グラウト組成物及びグラウト | |
JP7509867B2 (ja) | セメント混和材、膨張材、及びセメント組成物 | |
JP5383045B2 (ja) | グラウト用セメント組成物およびそれを用いたグラウト材料 | |
Mohammadi Ahani | Low Temperature Sulfate Resistance of Concrete Produced with Portland-limestone Cements and Supplementary Cementitious Materials | |
JP4115766B2 (ja) | セメント混和材、及びセメント組成物 | |
JP2022142867A (ja) | 繊維補強ポリマーセメントモルタル組成物及びそのモルタル |