JP4166109B2 - 高耐久性コンクリート組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高耐久性コンクリート組成物、特に中性化速度の遅いコンクリート組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コンクリートは土木・建築資材として多量に使用されている。そして、近年、ポルトランドセメントの品質の向上（特に、強度発現性の向上）に相俟って、例えば、設計基準強度が30N/mm²を超えるコンクリートであっても、単位セメント量が300kg/m³未満であるような単位セメント量が少ないコンクリート（以下、「低セメント量コンクリート」という。）の使用が増大している。しかし、かかる低セメント量コンクリートでは空隙率が増大し、そのために中性化に対する抵抗性等のコンクリートの耐久性が低下する傾向にある。
【０００３】
一方で、コンクリートの原料である各種セメント及び各種骨材は、天然資源を消費して作られるため、コンクリートの製造は環境に負荷を与える場合がある。そこで、コンクリート製造における環境負荷を低減するために、近時、コンクリート構造物の長寿命化が要求されている。コンクリート構造物の長寿命化の方法としては、コンクリートの高強度化（特開２００１−６４０６６）、コンクリートの緻密化（特開平６−２１９８０２、特開２００２−２６５２４１）、各種スラグの添加（特開２００２−２６５２４１、特開２００２−１７９４５１）等が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−６４０６６号公報
【特許文献２】
特開平６−２１９８０２号公報
【特許文献３】
特開２００２−２６５２４１号公報
【特許文献４】
特開２００２−２６５２４１号公報
【特許文献５】
特開２００２−１７９４５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの方法では、コンクリートのワーカビリティを悪化させるという欠点があった。そこで、本発明はコンクリートのワーカビリティを悪化させることなく、環境負荷を低減すると共に中性化に対する抵抗性を高めた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】
本発明者は、前記課題を解決するために鋭意研究した結果、廃棄物から製造されたビーライト及び／又はゲーレナイトを含む物質は、長年にわたりCa²⁺を放出することによりコンクリートの中性化速度を遅くすることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
即ち、本発明は、焼成法によって製造された添加材を含有することを特徴とする高耐久性コンクリート組成物である（請求項１）。また、コンクリートのワーカビリティを維持するためには、セメント、細骨材及び／又は粗骨材の一部を、当該セメント、細骨材及び／又は粗骨材と同じ粒度分布を持った添加材によって置換するとよい（請求項２）。また、かかる添加材はエーライトを含まず、ビーライト及び／又はゲーレナイトを合計２０質量％以上含むもの（請求項３）が長年にわたりCa²⁺を放出するため好ましい。更に、環境負荷低減のために、当該添加材１ｔを製造するのに廃棄物を３００kg以上使用する（請求項４）。また、添加材の品質を安定させるために、当該添加材は化学組成を調節した粉末を焼成して製造するとよい（請求項５）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の高耐久性コンクリート組成物に使用するセメントは、低熱ポルトランドセメント、高ビーライトセメント、中庸熱ポルトランドセメント、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、各種混合セメント又はエコセメント等が使用でき、特にセメントの種類は限定されない。また、本発明において使用する細骨材として、川砂、陸砂、海砂、砕砂又はこれらの混合物が挙げられる。また、本発明において使用する粗骨材として、川砂利、山砂利、海砂利、砕石又はこれらの混合物が挙げられる。なお、本発明ではワーカビリティを維持するための混和剤としてリグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系又はポリカルボン酸系等の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤も使用してよい。
【０００９】
本発明の添加材の粒度分布は、添加材によって置換しようとするセメント、細骨材及び／又は粗骨材等の材料とほぼ同じであることが好ましい。必要な粒径分布を得るには、本発明の添加材を粉砕、分級して調整する。添加材の添加量の下限は、コンクリート１ｍ³あたり20kg以上が好ましく、50kg以上がより好ましい。また、添加材の添加量の上限は600kg以下が好ましく、500kg以下がより好ましい。添加量が20kg未満であるとCa²⁺の溶出量が不足して中性化を遅延させる効果が低下するおそれがある。一方、添加量が600kgを超えると、硬化したコンクリートの強度が低くなるおそれがある。
【００１０】
また、環境負荷低減の観点から、添加材１ｔを製造するのに原料として廃棄物300kg以上使用するのが好ましく、500kg以上使用するのがより好ましい。また、添加材の物性を一定に調整する上で、廃棄物に石灰石、粘土等の補填原料を加えて化学成分を一定にすることが好ましい。
【００１１】
本発明の添加材がCa²⁺を長年にわたって放出するために、添加材はビーライト及び／又はゲーレナイトを合計２０質量％以上含有するのが好ましい。この含有量が２０質量％未満であるとCa²⁺の溶出量が不足し、中性化を遅延させる効果が低下する。
【００１２】
ここで、ビーライト及び／又はゲーレナイトを合計２０質量％以上含有する添加材を得るには、前記原料を最高温度７００℃〜１４００℃で、好ましくは８００℃〜１３００℃で焼成して製造する。最高温度が７００℃より低いとビーライト及び／又はゲーレナイトは生成しない。最高温度が１４００℃より高いと、添加材が溶融するためロータリーキルンでの製造に適さないばかりでなく、排ガス中のNOｘ量が増加し好ましくない。
【００１３】
また、本発明の高耐久性コンクリート組成物の混練方法は、特に限定されるものではなく、例えば、セメント、添加材、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤、細骨材、 粗骨材及び水を一括してミキサーに投入して混練しても良い。また、混練装置は、特に限定されるものではなく慣用のミキサーが使用できる。また、養生方法も特に限定されるものではなく、慣用の方法で養生すれば良い。
【００１４】
【実施例】
使用材料
１）セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
２）高性能ＡＥ減水剤；コアフローCP-300（太平洋セメント社製）
３）細骨材；静岡県産陸砂（表乾比重；2.60）
４）粗骨材；茨城県産砕石（表乾比重；2.64）
５）添加材；Ｃ₂Ｓ ５０質量％、Ｃ₂ＡＳ ３０質量％、Ｃ₃Ａ ９質量％、Ｃ₄ＡＦ ９質量％
６）水；水道水
【００１５】
コンクリートの製造及び促進中性化試験
前記材料を使用して表１に示す配合に従い、コンクリート組成物を調整した。当該コンクリート組成物は強制二軸練りミキサーを用いて180秒間混練後、型枠に打設して20℃で水中養生を28日間行い試験体を製造した。得られた試験体について高耐久性鉄筋コンクリート造設計施工指針（案）（日本建設学会編）に記載のコンクリートの促進中性化試験方法（案）に従い促進中性化試験を行った。
【００１６】
【表１】

【００１７】
試験結果
中性化深さは、比較例の試験体では促進中性化試験開始後１３週で１６ｍｍ、２５週で２２mmであるのに対して、実施例（添加材を含む試験体）では促進中性化試験開始後１３週で１１ｍｍ、２５週で１６ｍｍとなった。この結果から、添加材によりコンクリートの中性化が抑制されることが分かる。なお、実施例、比較例共にスランプ、材料分離抵抗性等のフレッシュ性状及びワーカビリティはほぼ同等であった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の高耐久性コンクリート組成物によれば、ワーカビリティを低下させることなくコンクリートの中性化を遅らせることができる。

Claims (2)

1. 廃棄物の焼成法によって製造された添加材で、セメント、細骨材及び／又は粗骨材の一部を置換して、コンクリート１ｍ³あたり２０ｋｇ以上６００ｋｇ含有させ、前記添加材がエーライトを含まず、ビーライト及びゲーレナイトを合計２０質量％以上含むように調製されたことを特徴とする高耐久性コンクリート組成物。
2. 前記添加材が、石灰石及び又は粘土の補填材料で化学組成を調節された粉末を焼成されたものであり、前記添加材１ｔを製造するのに廃棄物３００ｋｇ以上を使用することを特徴とする請求項１記載の高耐久性コンクリート組成物。