JP3628064B2

JP3628064B2 - コンクリート組成物

Info

Publication number: JP3628064B2
Application number: JP09991795A
Authority: JP
Inventors: 徳明曽根
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2020-03-09
Also published as: JPH08277157A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、フライアッシュを大量に活用した強度発現の良好な軽量コンクリート組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電所の微粉炭燃焼ボイラから副産品として大量に産出されるフライアッシュは、セメント混和材やコンクリート用骨材等に一部有効利用されているものの、大部分が埋立て等の廃棄処分されている。セメント混和材として用いられるフライアッシュは、フライアッシュ粒子が平滑かつ球状であるためコンクリートのワーカビリティーが向上すること、コンクリート組織が緻密化し、長期強度が増大するとともに、水密性、化学薬品に対する抵抗性等が向上すること、フライアッシュの混入によってセメントの水和発熱が緩和されるため自己発熱による温度ひび割れが問題となるマスコンクリート構造物に適していること、アルカリ骨材反応に対する抑制効果も有していることなど、コンクリートとして優れた特性を多く有している。又、コンクリート用骨材としては、フライアッシュを原料として発泡軽量化した市販の人工軽量骨材が主として使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フライアッシュをコンクリートに多量に混合した場合には凝結の遅延、初期強度の低下、低温環境下における強度発現の遅れ等々の問題点があり、自ずとその混合量に制限がある。例えば、ＪＩＳ規格に規定されているフライアッシュセメントは、セメントに対するフライアッシュの置換割合を最大で３割に制限しており、フライアッシュの大量使用に結び付いていないのが現状である。
【０００４】
又、フライアッシュを原料として発泡軽量化した骨材は、骨材自体の吸水率が高く水分量の管理が難しい上、骨材の強度も低いために、この骨材を用いたコンクリートは、コンクリートの軽量化に伴って比例的に強度も低下し、その適用範囲が限られたものとなっている。
【０００５】
従って、この発明は、コンクリート配合を適切に定めると共に、人工粗骨材として発泡軽量化した骨材ではなく、密実なフライアッシュ質人工粗骨材を用いることにより、フライアッシュをコンクリート用混和材及び粗骨材の両面から大量使用することを可能とした、軽量で強度発現が良好なコンクリート組成物を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明のコンクリート組成物によれば、セメント（Ｃ）、細骨材（Ｓ）、粗骨材（Ｇ）、フライアッシュ（Ｆ）、及び水（Ｗ）を含むコンクリート組成物であって、単位セメント量が２５０〜３５０ｋｇ／ｍ^３、単位フライアッシュ量が１５０〜３００ｋｇ／ｍ^３であり、且つ、粗骨材（Ｇ）として絶乾比重が１．８〜２．２のフライアッシュ質人工粗骨材を用いたこと（請求項１）、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が４５重量％以上であること（請求項２）、フライアッシュ質人工粗骨材がフライアッシュを主要成分とした造粒物を焼成することにより得られる人工骨材であること（請求項３）、フライアッシュ質人工粗骨材の実積率が６０％以上、好ましくは６３〜７０％であること（請求項４）、コンクリートの単位容積重量が１．９〜２．２ｋｇ／ｌであること（請求項５）、高性能減水剤をさらに含むこと（請求項６）、セメントが普通ポルトランドセメント又は早強ポルトランドセメントであること（請求項７）、を特徴とする。以下、この発明を詳しく説明する。
【０００７】
この発明で使用するセメントは、普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩、白色などの各種ポルトランドセメントがいずれも使用できるが、初期並びに長期強度発現性の改善に大きな効果を発揮するためには、望ましくは普通ポルトランドセメントあるいは早強ポルトランドセメントを使用する。セメントの使用量は、コンクリート中の単位セメント量が２５０〜３５０ｋｇ／ｍ^３の範囲とする。単位セメント量が２５０ｋｇ／ｍ^３を下回ると、強度発現性、特に、初期強度の低下が大きく好ましくない。又、これが３５０ｋｇ／ｍ^３を超えると、この発明の目的とするフライアッシュの大量使用において、コンクリートの練り混ぜが困難となり好ましくない。
【０００８】
次に、フライアッシュは、ＪＩＳで規定されるフライアッシュは無論、通常原粉と称されるフライアッシュ、及びシンダーアッシュをも含めた、いわゆる広い意味での石炭灰全般を使用することができる。フライアッシュの使用量は、コンクリート中の単位フライアッシュ量が１５０〜３００ｋｇ／ｍ^３の範囲とする。単位フライアッシュ量が１５０ｋｇ／ｍ^３を下回ると、この発明の目的とするフライアッシュの大量使用の趣旨にそぐわなく、しかも、強度発現性が十分でない上、後述する骨材、特に、粒度バランスの悪い細骨材の使用に制限を受け好ましくない。又、これが３００ｋｇ／ｍ^３を超えると、コンクリートの流動性が失われ、練り混ぜが困難となり好ましくない。
【０００９】
この発明の骨材、特に粗骨材は、発泡軽量化した人工骨材ではなく、密実な絶乾比重が１．８〜２．２のフライアッシュ質人工骨材を使用する。絶乾比重が１．８を下回ると、骨材として密実性がなく高強度のコンクリートが得られず、絶乾比重が２．２を越えると、コンクリートの軽量化を図ることができない。又、このフライアッシュ質人工骨材は、吸水率が３．０％以下で圧縮強度が４００ｋｇ／ｃｍ^２以上、さらに、実積率が６０％以上、好ましくは６３〜７０％であることが望ましく、この発明の好適な軽量で高強度のコンクリートとすることができる。
【００１０】
フライアッシュ質人工骨材は、フライアッシュを主要成分とした造粒物を焼成することにより得られるもので、発泡タイプの骨材は、市販品をはじめとして各種のものが提案されている。しかしながら、発泡タイプは、前述したように高強度と軽量性の相反する要求性能を満足することができないものであり、この発明では、例えば、本出願人が先に特願平６−５９３４０号として提案した造粒型の人工骨材が好適に使用できる。この骨材は、フライアッシュに必要に応じて石灰石粉末（炭カル）を加えて成分調整し、所定量のベントナイト及び水を添加して造粒し、この造粒物の発泡領域を避け、緻密化する温度領域で焼成することにより、ほぼ球形の実積率が６０％以上であり、吸水率が３．０％以下で圧縮強度が４００ｋｇ／ｃｍ^２以上の高密度フライアッシュ質人工骨材が得られる。
【００１１】
この高密度フライアッシュ質人工粗骨材を使用することにより、コンクリートの単位容積重量が１．９〜２．２ｋｇ／ｌであるこの発明の好適な軽量で高強度のコンクリートとすることができる。
【００１２】
尚、粒径５ｍｍ以下の細骨材についても、前述した密実のフライアッシュ質人工骨材を使用することができるが、既に前記フライアッシュ質人工粗骨材の適用により、十分に軽量高強度化が達成できるものであり、細骨材は、川砂、山砂、砕砂等天然の細骨材を用いることができるものであり、特に細骨材の粒度分布がバランス悪く、通常のコンクリート用骨材としては適切でないとされるものについても、前述したフライアッシュの大量使用と、ほぼ球形の実積率が６０％以上である高密度フライアッシュ質人工粗骨材の使用及びこれに伴うコンクリートの適性配合によって、コンクリートの流動性を確保し、この発明の骨材として好適に使用できるものである。
【００１３】
次に、この発明は高性能減水剤を併用することにより、単位水量の増加に起因する初期強度の低下、乾燥収縮の増大等の欠点を排除できるばかりか、フライアッシュのコンクリートへの大量混合を達成することができ、さらに、フライアッシュの大量混合によっても初期・長期強度発現の良好なコンクリートの製造を実現できる。
【００１４】
高性能減水剤としては、従来よりコンクリート用混和剤として用いられている、例えば、アルキリアリル系、ナフタリン系、メラミン系、トリアジン系の化学組成を有するものであればいずれも使用できるが、望ましくは、ポリカルボン酸塩系の混和剤が良好である。もちろん、空気連行性能を有する高性能ＡＥ減水剤の適用も可能である。この種の混和剤として、市販品にはレオビルドＳＰ−８Ｓ（エヌ・エム・ビー製、商品名）、マイティー２０００ＷＨＳ（花王製、商品名）チューポールＨＰ−８（竹本油脂製、商品名）等を挙げることができる。コンクリート１ｍ^３当たりの単位セメント量を所定量に保持しつつ、前記フライアッシュを増加していくとコンクリート中の微粉体が占める体積が増大し、コンクリートの流動性が損なわれるが、上記高性能減水剤の添加量を適切に調整することによりコンクリートに所定の軟度（スランプ値）を得ることができる。高性能減水剤の添加量は、使用するポルトランドセメント、骨材、フライアッシュ及び所要の減水効果などを勘案して調整されるが、一般には、ポルトランドセメント１００重量部に対して、０．１〜１０重量％添加する。これが０．１重量％未満では減水効果が実質上無く、またこれを１０重量％越えて添加しても減水性、流動性の改善効果が頭打ちとなる。
【００１５】
本発明において空気連行剤は、従来よりコンクリート用空気連行剤として用いられている、例えばノニオン系、アニオン系、オキシエチレン系、高級脂肪酸塩系、天然樹脂酸塩系の化学組成を有するものはいずれも使用できる。例えば、アルキルカルボン酸化合物を主成分とするＡＥ−７７５Ｓ（エヌ・エム・ビー製、商品名）、天然樹脂酸系のヴィンソル（山宗化学製、商品名）、アルキルフェノール系のシーカＡＥＲ（日本シーカ、商品名）等を挙げることができる。本発明においては、上記空気連行剤の添加割合を調整して、コンクリートの空気連行量を４．５〜５．５％に調整することが望ましい。
【００１６】
尚、以上説明した配合成分のほかに、この発明は、通常、コンクリートにおいて用いられる急硬・急結材、高強度混和剤、水和促進剤、凝結調整剤などの各種コンクリート混和材料や補強材としての各種繊維、鋼等も使用できる。
【００１７】
また、前記各成分の混合及び混練方法に制限は無く、均一に混合混練できれば良く、配合成分の添加順序にも特に制限されるものではないが、水分量は、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が４５重量％以上となるように調整する。これが４５重量％を下回ると、コンクリートとして施工上好ましい所要スランプ値８〜２２ｃｍを確保する上で好ましくない。
【００１８】
尚、コンクリート打設後の養生は、各種の養生方法が適用可能であり、常温養生、高温養生、常圧蒸気養生、高温高圧養生のいずれの方法も採用でき、必要ならば、これらの組合わせを行ってより高強度コンクリート硬化体とすることができる。
【００１９】
【作用】
本発明に係わるコンクリートは、上述したようにコンクリート配合を適切に調整することにより、フライアッシュを大量に使用しても、前述したフライアッシュの有するコンクリートとしての優れた特性を損ねることなく、又、密実な絶乾比重が１．８〜２．２の高密度フライアッシュ質人工粗骨材の使用と相俟って、フライアッシュの特性を相乗効果的に発揮し、コンクリートのワーカビリティに優れ、初期強度及び長期強度発現の良好なコンクリート単位容積重量が１．９〜２．２ｋｇ／ｌ程度の軽量コンクリートとすることができる。
【００２０】
【実施例】
下記に示す材料、及び表１に示すコンクリートの配合によってコンクリートを調整し、ＪＩＳＡ１１０８に準拠して圧縮強度を測定した。養生は２０℃水中養生とした。尚、使用したフライアッシュ質粗骨材は、平均粒径１５μのフライアッシュに成分調整材としてブレーン比表面積５０００ｃｍ^２／ｇの炭カル１０重量％を加えた混合物に、ベントナイト５重量部、及び適量の水を添加して直径５〜２０ｍｍに造粒した造粒物をロータリキルンで焼成して調整したものである。結果を表１に併せて示す。
（使用材料）
セメント：秩父小野田セメント社製普通ポルトランドセメント
フライアッシュ：比重２．２３、ブレーン比表面積３３４０ｃｍ^２／ｇ
細骨材：陸砂（静岡産）比重２．５９、ＦＭ２．７５
粗骨材：フライアッシュ質人工粗骨材比重１．８７実積率６４％
粗骨材：砕石（茨城産）最大寸法２０ｍｍ、比重２．６４、実積率５９％
高性能ＡＥ減水剤：エヌ・エム・ビー社製レオビルドＳＰ−８Ｓ
ＡＥ減水剤：エヌ・エム・ビー社製ポゾリスＮＯ．７０
空気連行剤：エヌ・エム・ビー社製ＡＥ−７７５Ｓ
【００２１】
【表１】

【００２２】
【発明の効果】
本発明により、初期並びに長期において強度発現性の良好な軽量コンクリートを得ることができ、かつ産業副産品であるフライアッシュの大量有効活用を図ることができる。

Claims

セメント（Ｃ）、細骨材（Ｓ）、粗骨材（Ｇ）、フライアッシュ（Ｆ）、及び水（Ｗ）を含むコンクリート組成物であって、単位セメント量が２５０〜３５０kg/m³ 、単位フライアッシュ量が１５０〜３００kg/m³ であり、且つ、粗骨材（Ｇ）として絶乾比重が１．８〜２．２のフライアッシュ質人工粗骨材を用いたことを特徴とするコンクリート組成物。
水セメント比（Ｗ／Ｃ）が４５重量％以上であることを特徴とする請求項１記載のコンクリート組成物。
フライアッシュ質人工粗骨材がフライアッシュを主要成分とした造粒物を焼成することにより得られる人工骨材であることを特徴とする請求項１若しくは２記載のコンクリート組成物。
フライアッシュ質人工粗骨材の実積率が６０％以上であることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のコンクリート組成物。
コンクリートの単位容積重量が１．９〜２．２kg/lであることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のコンクリート組成物。
高性能減水剤をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載のコンクリート組成物。
セメントが普通ポルトランドセメント又は早強ポルトランドセメントであることを特徴とする請求項１〜６いずれか記載のコンクリート組成物。