JP4261675B2

JP4261675B2 - 細骨材、その製造方法、及びセメント組成物

Info

Publication number: JP4261675B2
Application number: JP11539999A
Authority: JP
Inventors: 義徳小野; 省二城國; 修藤山; 枚彦市川; 宗輝金谷; 良広高野; 陽一嶋田
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp; Nippon Steel Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp; Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2019-04-22
Also published as: JP2000302499A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は細骨材、及びモルタルやコンクリート等のセメント組成物に関する。特に、一般土木配合・一般建築配合用コンクリート、一般コンクリート製品、圧縮強度Ｆｃが４２〜１００Ｎ／ｍｍ²の高強度コンクリート、ＪＡＳＳ５Ｔ−５０３に準拠するスランプフローが４５〜７５ｃｍの高流動コンクリート、凍結融解抵抗性・耐塩害性などを必要とする高耐久性コンクリート等に用いるに適した細骨材に関する。
【０００２】
【従来の技術、発明が解決しようとする課題】
近年、良質な川砂は殆ど採取できなくなって来ている。この為、山砂、陸砂、海砂、或いは砕砂がモルタルやコンクリート用の細骨材として使用されている。
しかし、最近では、山砂も良質なものは少なくなっている。そして、今日、一般的に使用されている山砂や陸砂には、粘土質鉱物などの有害物が含まれていることが多い。
【０００３】
海砂には塩分が含まれている。更には、貝殻なども含まれていることもある。
砕砂は、砕かれたものであることから、形状が悪く、単位水量が増加する。
このようなことから、各種の細骨材が提案されている。
例えば、石灰石砕砂が提案されている。
しかし、石灰石砕砂は、製造に際して、微粉末が多く発生する。この為、砕いた石灰石を細骨材として使用する場合には、セパレータ等を用いて微粉末を除去する必要がある。すなわち、多量の微粉末を含む石灰石砕砂をそのまま使用すると、スランプ値が小さく、流動性が得られない問題がある。従って、多量の微粉末を含む石灰石砕砂をそのまま使用できないことから、微粉末を除去する必要がある。この為、除去のコスト、及び除去した微粉末の処理の問題がある。尚、微粉末の発生量が少ないように粉砕することも考えられるが、微粉末の発生量が少ないように粉砕した場合には、得られる石灰石砕砂の粒径が大き過ぎ、細骨材として適切な石灰石砕砂は得られない。
【０００４】
又、細骨材として高炉水砕スラグ細骨材も提案されている。
しかし、高炉水砕スラグ細骨材は、形状が良くないことから、単位水量が増加する。
そこで、この高炉水砕スラグ細骨材を用いた場合の問題を解決しようとして、高炉水砕スラグ細骨材を山砂、陸砂、或いは海砂と混合することが提案されている。
【０００５】
しかし、これらの混合物からなる細骨材を用いた場合でも、高炉水砕スラグ細骨材を単独で用いた場合と同様な問題、すなわち単位水量増加の問題が認められる。又、ブリーディングの問題もある。
従って、本発明が解決しようとする課題は、高炉水砕スラグ細骨材を用いた場合の問題を解決することである。すなわち、高炉水砕スラグ細骨材を細骨材として使用するのに差し支えが無いようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題についての研究を鋭意押し進めて行くうちに、多量の微粉末を含む石灰石砕砂や高炉水砕スラグ細骨材とも、それ単味では各々欠点があるものの、又、高炉水砕スラグ細骨材と山砂、陸砂、或いは海砂とが併用されても、高炉水砕スラグ細骨材単味と同様な欠点があるものの、多量の微粉末を含む石灰石砕砂と高炉水砕スラグ細骨材とを併用した場合には、多量の微粉末を含む石灰石砕砂単味の場合の問題や高炉水砕スラグ細骨材単味の場合の問題が解決できることを見出すに至った。
【０００７】
すなわち、多量の微粉末を含む石灰石砕砂と高炉水砕スラグ細骨材とを含む混合物を細骨材として用いた場合、天然細骨材を用いた場合と同様な単位水量でワーカブルなコンクリートが得られることを見出すに至った。このような知見に基づいて本発明が達成されたものであり、前記の課題は、高炉水砕スラグ細骨材と、多量の微粉末を含む石灰石砕砂（具体的には、ＪＩＳＡ１１０３で規定される「骨材の洗い試験方法」による洗い試験で失われる量が５〜１５ｗｔ％の石灰石微粉末を含む石灰石砕砂；以下、単に「石灰石砕砂」ともいう。）とを含むことを特徴とする細骨材によって解決される。
【０００８】
又、高炉水砕スラグ細骨材と、石灰石砕砂と、前記以外の種類の細骨材（例えば、天然の細骨材）とを含むことを特徴とする細骨材によって解決される。
又、上記の細骨材と、セメントと、水と、混和材とを含むことを特徴とするセメント組成物によって解決される。
すなわち、細骨材として高炉水砕スラグ細骨材と石灰石砕砂とを併用したモルタルやコンクリートは、石灰石砕砂が天然砂に比べても混和剤（ＡＥ減水剤や高性能ＡＥ減水剤などの混和剤）の吸着量が少ない為、天然砂を用いた場合と同等の流動性が得られ、又、単位水量も同等で済み、更にはブリーディングの問題も解決される。かつ、初期強度や長期強度にも優れている。つまり、天然砂を用いた場合と同等／又は少ない単位水量で、天然砂を用いた場合と同等のワーカブルなモルタルやコンクリートが得られる。又、同一セメント量であれば、天然砂を用いた場合と同等／又は高強度のモルタルやコンクリートが得られる。又、同一水セメント比であれば、セメント量が少なくて済む安価なモルタルやコンクリートが得られる。
【０００９】
このように、各々、単独では細骨材として満足できないものの、高炉水砕スラグ細骨材と石灰石砕砂とを併用した混合物は、天然砂と同等以上の品質のモルタルやコンクリートが得られる。
しかも、高炉水砕スラグ細骨材や石灰石砕砂は、共に、含有されている不純物が少なく、品質のバラツキが少ない。従って、一定の品質のものが得られる。
【００１０】
高炉水砕スラグ細骨材と石灰石砕砂との割合は、（高炉水砕スラグ細骨材）／（高炉水砕スラグ細骨材＋石灰石砕砂）＝５〜８０ｗｔ％、（石灰石砕砂）／（高炉水砕スラグ細骨材＋石灰石砕砂）＝９５〜２０ｗｔ％であるのが好ましい。特に、より大きな初期強度を得たい場合には、石灰石砕砂の割合を６０ｗｔ％以上（特に、７０ｗｔ％以上）とするのが好ましい。これに対して、より大きな長期強度を得たい場合には、高炉水砕スラグ細骨材の割合を４０ｗｔ％以上（特に、５０ｗｔ％以上）とするのが好ましい。
【００１１】
更に、高炉水砕スラグ細骨材と石灰石砕砂とを混合した細骨材は、ＪＩＳＺ８８０１が規定する粒度分布を持つものが好ましい。すなわち、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が１０のふるいを通過する質量百分率（％）が１００、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が５のふるいを通過する質量百分率（％）が９０〜１００、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が２．５のふるいを通過する質量百分率（％）が８０〜１００、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が１．２のふるいを通過する質量百分率（％）が５０〜９０、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が０．６のふるいを通過する質量百分率（％）が２５〜６５、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が０．３のふるいを通過する質量百分率（％）が１０〜３５、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が０．１５のふるいを通過する質量百分率（％）が２〜１５の粒度分布を持つように、所定の大きさの高炉水砕スラグ細骨材を所定量（５〜８０ｗｔ％）と所定の大きさの石灰石砕砂を所定量（９５〜２０ｗｔ％）混合したものが好ましい。
【００１２】
本発明で用いる石灰石砕砂は、通常の方法によって石灰石を砕いたものを用いることが出来る。本発明で用いる石灰石砕砂は、ＪＩＳＡ１１０３で規定される「骨材の洗い試験方法」による洗い試験で失われる量が５〜１５ｗｔ％の石灰石微粉末を含む。すなわち、本発明においては、石灰石を砕いた際に発生する微粉末を除去すると言うよりも、発生する石灰石微粉末を積極的に利用する。これは、石灰石微粉末を敢えて特別な工程を経て除去することを行わないことを意味する。尚、多少の石灰石微粉末を除去しても差し支えないが、コスト等の面を考慮するならば、積極的に石灰石微粉末を除去するものでは無い。これによって、微粉末が少ない高炉水砕スラグ細骨材のブリーディングを改善できる。
【００１３】
高炉水砕スラグ細骨材と石灰石砕砂とを併用したことによる強度増進のメカニズムは、次のようなことと考えている。セメント中のアルミネート相（Ｃ₃Ａ）と炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）とが反応し、カルシウム−カーボアルミネート水和物を生成することや、炭酸カルシウムの添加がエーライト（Ｃ₃Ｓ）の反応を促進し、これによって初期強度が向上する。そして、高炉水砕スラグ細骨材にはＡｌ₂Ｏ₃が多く含まれていることから、潜在水硬性が促進され、長期強度が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の細骨材は、高炉水砕スラグ細骨材と、石灰石砕砂とを含む。又、更に、前記以外の種類の細骨材、特に天然の細骨材を含む。
石灰石砕砂は、ＪＩＳＡ１１０３で規定される「骨材の洗い試験方法」による洗い試験で失われる量が５〜１５ｗｔ％の石灰石微粉末を含む。
これらの砕砂量は、（高炉水砕スラグ細骨材）／（高炉水砕スラグ細骨材＋石灰石砕砂）＝５〜８０ｗｔ％、（石灰石砕砂）／（高炉水砕スラグ細骨材＋石灰石砕砂）＝９５〜２０ｗｔ％である。
特に、より大きな初期強度を得たい場合には、石灰石砕砂の割合は６０ｗｔ％以上（特に、７０ｗｔ％以上）である。特に、より大きな長期強度を得たい場合には、高炉水砕スラグ細骨材の割合は４０ｗｔ％以上（特に、５０ｗｔ％以上）である。
更に、高炉水砕スラグ細骨材と石灰石砕砂とを混合した細骨材は、ＪＩＳＺ８８０１が規定する粒度分布を持つ。すなわち、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が１０のふるいを通過する質量百分率（％）が１００、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が５のふるいを通過する質量百分率（％）が９０〜１００、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が２．５のふるいを通過する質量百分率（％）が８０〜１００、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が１．２のふるいを通過する質量百分率（％）が５０〜９０、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が０．６のふるいを通過する質量百分率（％）が２５〜６５、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が０．３のふるいを通過する質量百分率（％）が１０〜３５、ふるいの呼び寸法（ｍｍ）が０．１５のふるいを通過する質量百分率（％）が２〜１５の粒度分布を持つように、所定の大きさの高炉水砕スラグ細骨材を所定量（５〜８０ｗｔ％）と所定の大きさの石灰石砕砂を所定量（９５〜２０ｗｔ％）混合したものである。
【００１５】
本発明のセメント組成物（モルタル組成物、或いはコンクリート組成物）は、上記の細骨材と、セメントと、水と、混和剤とを含む。
セメントは、如何なる種類のものであっても良い。すなわち、普通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、早強ポルトランドセメント等のポルトランドセメントのみならず、混合セメントであっても良い。
【００１６】
混和剤は、ＡＥ減水剤及び／又は高性能ＡＥ減水剤などが用いられる。その他、必要に応じて、膨張材や収縮低減剤も用いられる。ＡＥ減水剤としては、エヌ・エム・ビー社製のポゾリスＮｏ．７０等が挙げられる。高性能ＡＥ減水剤としては、太平洋セメント社製のコアフローＮＰ−５、エフ・ピー・ケー社製のパリックＦＰ−１００Ｓ、エヌ・エム・ビー社製のレオビルドＳＰ−８Ｎ等のカルボン酸系の化合物からなる高性能ＡＥ減水剤、エヌ・エム・ビー社製のレオビルドＳＰ−９Ｎ、花王社製のマイティー２０００Ｓ、竹本油脂社製のチューポールＨＰ等のナフタレン系の化合物からなる高性能ＡＥ減水剤、日本シーカ社製のシーカメント１０００Ｎ等のメラミン系の化合物からなる高性能ＡＥ減水剤、エフ・ピー・ケー社製のパリックＦＰ２００Ｓ、サンフロー社製のサンフローＨＳ−２００等のアミノスルホン酸系の化合物からなる高性能ＡＥ減水剤が用いられる。
【００１７】
水セメント比は２０〜６５％（特に、３０％以上。６０％以下。）である。
上記組成物の成分は、荷卸し或いは打込み時のスランプが０〜２１ｃｍ（ＪＩＳＡ１１２８に準拠）であるよう配合されたものである。例えば、セメントは１００〜５００ｋｇ／ｍ³である。細骨材は５００〜９５０ｋｇ／ｍ³である。又は、練り込み９０分後のスランプフローが４５〜７５ｃｍ（ＪＡＳＳ５Ｔ−５０３に準拠）であるよう配合されたものである。例えば、セメントは２００〜７５０ｋｇ／ｍ³である。細骨材は６００〜１１５０ｋｇ／ｍ³である。
【００１８】
以下、具体的実施例を挙げて本発明を説明する。
下記の表−１に示す骨材を用意した。

上記表−１に示す細骨材を混合して下記の表−２に示す細骨材を用意した。
【００１９】

上記表−２に示す細骨材（Ｎｏ１〜Ｎｏ９の細骨材。Ｎｏ１〜Ｎｏ６の細骨材は本発明の細骨材。Ｎｏ７〜Ｎｏ９の細骨材は本発明外の細骨材。）と、表−１に示した粗骨材と、普通ポルトランドセメントと、水と、混和剤（ＡＥ減水剤（リグニンスルホン酸化合物ポリオール複合体），ＡＥ調整剤（アルキルアリルスルホン酸化合物系陰イオン界面活性剤））とを用い、セメント量が３０２ｋｇ／ｍ³、水量が１６６ｋｇ／ｍ³、水セメント比が５５．０％、細骨材率ｓ／ａが４６．０〜４９．０％（Ｎｏ１〜Ｎｏ３，Ｎｏ９のｓ／ａは４６．０％、Ｎｏ４〜Ｎｏ６，Ｎｏ８のｓ／ａは４９．０％、Ｎｏ７のｓ／ａは４６．５％）となる割合で配合し、Ｎｏ１〜Ｎｏ９のコンクリート組成物（Ｎｏ１のコンクリート組成物はＮｏ１の細骨材を用いた。その他も同様。）からなる試供体を作製した。
【００２０】
上記配合のコンクリート組成物の混練物のスランプ値（ＪＩＳＡ１１０１に準拠）及び空気量（ＪＩＳＡ１１２８に準拠）を調べると共に、その硬化体（２０℃での水中養生）の圧縮強度（ＪＩＳＡ１１０８に準拠）を調べたので、これらの結果を表−３に示す。

この表−３より、細骨材として高炉水砕スラグ細骨材のみを用いたＮｏ８のものは、スランプ値が小さく、流動性の悪いことが判る。又、初期強度も陸砂のみを用いた場合に比べても劣っていることが判る。
【００２１】
細骨材として、高炉水砕スラグ細骨材のみでなく、高炉水砕スラグ細骨材と陸砂とを併用したＮｏ９のものは、高炉水砕スラグ細骨材のみのＮｏ８のものよりも、スランプ値は改善されるものの、９１日後の圧縮強度は小さく、特に陸砂のみを用いた場合に比べても劣っていることが判る。
これに対して、本発明、特にＮｏ１〜３のものは、適度なスランプ値を示しており、流動性は良いことが判る。又、圧縮強度も大きなことが判る。すなわち、Ｎｏ７の陸砂を用いた場合に比べて優るものであっても、劣るものでは無いことが判る。よって、高炉水砕スラグ細骨材を細骨材として利用できることが判る。
【００２２】
【発明の効果】
高炉水砕スラグ細骨材を細骨材として使用するのに差し支えが無い。又、石灰石砕砂の場合に問題となった微粉末除去の問題も無い。そして、高炉水砕スラグ細骨材を細骨材として使用した場合に、陸砂を用いた場合に比べて優るものであっても、劣るものでは無いものとなる。

Claims

高炉水砕スラグ細骨材と、石灰石砕砂とを含む細骨材であって、上記石灰石砕砂は、ＪＩＳＡ１１０３で規定される「骨材の洗い試験方法」による洗い試験で失われる量が５〜１５ｗｔ％の石灰石微粉末を含むものであることを特徴とする細骨材。
高炉水砕スラグ細骨材と石灰石砕砂との割合は、高炉水砕スラグ細骨材：石灰石砕砂＝５重量部〜８０重量部：９５重量部〜２０重量部（ただし、高炉水砕スラグ細骨材と石灰石砕砂との合計量を１００重量部とする。）であることを特徴とする請求項１に記載の細骨材。
ＪＩＳＡ１１０３で規定される「骨材の洗い試験方法」による洗い試験で失われる量が、５．３〜８．６ｗｔ％である請求項１又は２に記載の細骨材。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の細骨材と、セメントと、水と、混和剤とを含むことを特徴とするセメント組成物。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の細骨材の製造方法であって、上記高炉水砕スラグ細骨材と上記石灰石砕砂を混合して、上記細骨材を得る際に、上記石灰石砕砂として、石灰石を砕いた後に石灰石微粉末の除去処理を行わないものを用いることを特徴とする細骨材の製造方法。