JP4268236B2 - Method for suppressing alkali-aggregate reaction of concrete and concrete with suppressed alkali-aggregate reaction - Google Patents

Method for suppressing alkali-aggregate reaction of concrete and concrete with suppressed alkali-aggregate reaction Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートのアルカリ骨材反応抑制方法およびアルカリ骨材反応を抑制したコンクリートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
骨材とセメントを主成分とするコンクリートは重要な建築・土木材料である。コンクリート構造物の主要な劣化要因の一つであるアルカリ骨材反応は、骨材中の反応性シリカ（Ｓｉ2Ｏ3）と、セメント中の水酸化アルカリとの反応により生成したシリカゲルが吸水膨張する反応である。その膨張圧はコンクリート中に亀裂を発生させる場合もあり、時にはコンクリート構造物を破壊させる。従って、アルカリ骨材反応を押さえることはコンクリートの信頼性・耐久性を向上させる重要な要素である。
【０００３】
従来のアルカリ骨材反応の抑制方法として、フライアッシュ（火力発電所の電気集塵機にて捕集された微粉末）やシリカフューム（シリコン製造現場の集塵機にて捕集された微粉末）などのポゾランをコンクリートに混合して、ポゾラン反応（セメント中の水酸化アルカリと前記ポゾランとが反応して不溶性のケイ酸化合物を生成する反応）を起こす方法や、コンクリートの表層部を改質して内部への浸水を押さえる方法や、化学混和剤を添加して反応経路を絶つ方法などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したポゾラン添加やコンクリートの表層改質などによるアルカリ骨材反応抑制方法では十分な信頼性を得ることが難しかった。
また、従来の化学混和剤を用いたアルカリ骨材反応抑制方法も十分な信頼性を得ることが難しかった。
【０００５】
本発明は、化学混和剤を用いたアルカリ骨材反応抑制方法と、アルカリ骨材反応を抑制したコンクリートと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】
上記問題点を解決するため、請求項１記載の発明は、セメントに対して酸化チタンを０．１重量％以上０．３重量％以下の割合で混合することを特徴とする。
【０００７】
ここで、酸化チタンとしては、例えばＴｉＯ2を用いる。
【０００８】
この請求項１記載の発明によれば、酸化チタンをコンクリートに添加して紫外線を照射することにより、該コンクリートのアルカリ骨材反応を抑制できる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のコンクリートのアルカリ骨材抑制方法において、酸化チタンをコンクリートに添加して紫外線を照射することを特徴とする。
【００１３】
ここで、例えばＴｉＯ2を用い、また、紫外線照射方法は、例えば暗室ではない通常の環境下にてコンクリートの材料を練り合わせることとする。
【００１４】
この請求項２記載の発明によれば、酸化チタンをコンクリートに添加して紫外線を照射することにより、該コンクリートのアルカリ骨材反応を抑制できる。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載のアルカリ骨材反応抑制方法によりアルカリ骨材反応を抑制したコンクリートであることを特徴とする。
【００２１】
この請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載のアルカリ骨材反応抑制方法を用いているので、該コンクリートにおいてアルカリ骨材反応は抑制される。従って、アルカリ骨材反応による亀裂発生の可能性の低いコンクリート構造物を作製できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下の説明において、抑制剤のコンクリートに対する添加量（％）は、セメントに対する重量百分率と定義する。
【００２３】
＜実施の形態＞以下、図１を参照して本発明の実施の形態である、酸化チタンとしてのＴｉＯ2１００％からなる抑制剤Ａを所定量添加したコンクリート１，コンクリート２，コンクリート３，コンクリート４，コンクリート５，コンクリート６，コンクリート７について説明する。
【００２４】
まず、構成について説明する。
本実施の形態に置いて、コンクリート１は抑制剤Ａを０．１％添加したコンクリートであり、コンクリート２は抑制剤Ａを０．３％添加したコンクリートであり、コンクリート３は抑制剤Ａを０．５％添加したコンクリートであり、コンクリート４は抑制剤Ａを１．０％添加したコンクリートであり、コンクリート５は抑制剤Ａを３．０％添加したコンクリートであり、コンクリート６は抑制剤Ａを５．０％添加したコンクリートであり、コンクリート７は抑制剤Ａを１０．０％添加したコンクリートである。
【００２５】
コンクリート１〜７に用いるセメントとしては、例えば、ＪＩＳ Ｒ ５２１０（ポルトランドセメント）に規定する普通ポルトランドセメント（Ｒ2Ｏ：０．６２％）を使用する。
また、骨材としては、例えば長野県高山産安山岩砕砂を用いる。
【００２６】
上述した材料に抑制剤Ａを所定量混合した物を４０％、水を６０％の割合として暗室ではない通常の環境下にて練り合わせることでフロー値を１７０±５に調整して、所定の型枠に流し込んで固めることにより、コンクリート１〜７は作製される。
【００２７】
上述した方法にて作製したコンクリート１〜７のアルカリ骨材反応抑制状況を図１を用いて説明する。
図１は、コンクリート１〜７の膨張量と、抑制剤Ａを添加しない従来のコンクリート２０の膨張量を、以下に述べる方法を用いて測定した結果である。
すなわち、成型した後に、温度２０℃、湿度８０％の状態に一日置き、続いて２０℃の水中に一日置くことで養生を行う。養生終了直後のコンクリート片の所定辺の長さＸを測定する。その後、ＪＩＳ Ａ １８０４「コンクリート生産工程管理用試験方法−骨材のアルカリシリカ反応性試験方法（迅速法）」に規定するオートクレーブ処理（１２７℃，０．１５ＭＰａ，４時間保持」を行い、次いで、２０℃の水中に一時間浸積することにより冷却を行った該コンクリート片の所定辺の長さＸ’を測定する。次に、〔（Ｘ’−Ｘ）〕／Ｘ×１００の式に従ってコンクリートの膨張量（％）を算出する。
【００２８】
一般的に、上述の方法にて測定される膨張量が０．２％以下であるとアルカリ骨材反応を抑制していると判断される。図１において、従来のコンクリート２０は、膨張量は０．４２％である。これに対し、本実施の形態におけるコンクリート１の膨張量は０．１２％、コンクリート２の膨張量は０．１２％、コンクリート３の膨張量は０．１１％、コンクリート４の膨張量は０．１３％、コンクリート５の膨張量は０．１３％、コンクリート６の膨張量は０．１２％、コンクリート７の膨張量は０．１２％である。従って、従来のコンクリート２０と比較すると、コンクリート１〜７におけるアルカリ骨材反応は抑制剤Ａの添加により十分に抑制されることがわかる。また、コンクリート１〜７すべてにおいて膨張量は０．２％以下であることから一般的にもアルカリ骨材反応を抑制していると判断される。
【００２９】
ここで、酸化チタンのアルカリ骨材反応抑制機構について説明する。
酸化チタンは、紫外線を照射されることによりＯ2 -などの反応性酸素を放出する。つまり、骨材表面に存在する反応性シリカとしてのＳｉ2Ｏ3は前記活性酸素により酸化されてＳｉＯ2に変化するため、骨材表面は化学的に安定なＳｉＯ2にて覆われると考えられる。従って、骨材内部に存在するＳｉ2Ｏ3は骨材外部の物質と反応しないため、アルカリ骨材反応は抑制されると考えられる。
【００３０】
＜参考例＞以下、図２を参照して本発明の参考例である、径１０μｍのトルマリン１００％からなる抑制剤Ｂを所定量添加したコンクリート１１，コンクリート１２，コンクリート１３，コンクリート１４について説明する。
【００３１】
まず、構成について説明する。本参考例に置いて、コンクリート１１は抑制剤Ｂを１．０％添加したコンクリートであり、コンクリート１２は抑制剤Ｂを３．０％添加したコンクリートであり、コンクリート１３は抑制剤Ｂを５．０％添加したコンクリートであり、コンクリート１４は抑制剤Ｂを１０．０％添加したコンクリートである。
【００３２】
コンクリート１１〜１４に用いるセメントとしては、例えば実施の形態と同様に、ＪＩＳ Ｒ ５２１０（ポルトランドセメント）に規定する普通ポルトランドセメント（Ｒ2Ｏ：０．６２％）を使用する。また、骨材も、例えば実施の形態と同様に、長野県高山産安山岩砕砂を用いる。
【００３３】
上述した材料に抑制剤Ｂを所定量混合した物を４０％、水を６０％として練り合わせることでフロー値を１７０±５に調整し、所定の型枠に流し込んで固めることにより、コンクリート１１〜１４は作製される。
【００３４】
上述した方法にて作製したコンクリート１１〜１４のアルカリ骨材反応抑制状況を図２を用いて説明する。図２は、コンクリート１１〜１４の膨張量と、抑制剤Ｂを添加しない従来のコンクリート２０の膨張量を、実施の形態と同様の方法を用いて測定した結果である。
【００３５】
実施の形態にて説明したように、一般的に膨張量が０．２％であるとアルカリ骨材反応を抑制していると判断される。図２において、従来のコンクリート２０は、膨張量は０．４２％である。これに対し、本参考例におけるコンクリート１１の膨張量は０．１６％、コンクリート１２の膨張量は０．１４％、コンクリート１３の膨張量は０．１６％、コンクリート１４の膨張量は０．１７％である。従って、従来のコンクリート２０と比較すると、コンクリート１１〜１４におけるアルカリ骨材反応は抑制剤Ｂの添加により十分に抑制されることがわかる。また、コンクリート１１〜１４すべてにおいて膨張量は０．２％以下であることから一般的にもアルカリ骨材反応を抑制していると判断される。
【００３６】
以下に、トルマリンのアルカリ骨材反応抑制機構について説明する。
トルマリンは、よく知られているように微弱静電気を発生し続ける鉱石である。つまり、トルマリンはセメントに含まれる水酸化アルカリ中のＫ+やＮａ+などを化学的に安定させると考えられる。従って、コンクリート中の水酸化アルカリは反応性シリカと反応してシリカゲルを生成しないため、アルカリ骨材反応は抑制されると考えられる。
【００３７】
なお、実施の形態において、酸化チタンのコンクリートへの添加量はセメントに対して０．１％を最低としたが、この添加率はアルカリ骨材反応を抑制するために必要最小限な添加率を示すものではない。また、同様に参考例において、トルマリンのコンクリートへの添加量はセメントに対して１％を最低としたが、この添加率はアルカリ骨材反応を抑制するために必要最小限な添加率を示すものではない。
【００３８】
また、実施の形態および参考例におけるコンクリート１〜７およびコンクリート１１〜１４の原料として、セメントは普通ポルトランドセメント（Ｒ2Ｏ：０．６２％）を使用し、また、骨材としては長野県高山産安山岩砕砂を用いたが、本発明は当然これに限定させるものではなく、他の原料を用いることも出来る。また、原材料中の水の割合を６０％としたが、本発明は当然これに限られるものではなく、水の割合を変えてフロー値を別の値としてもよい。また、当然鉄筋コンクリートにも適用可能であり、他の化学混和剤や混和材と併用しても、本発明のアルカリ骨材反応抑制剤を使用できる。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１または請求項２記載の発明によれば、酸化チタンをコンクリートに添加することにより、該コンクリートのアルカリ骨材反応を抑制できる。
【００４１】
請求項３記載の発明によれば、アルカリ骨材反応による破壊の可能性の低いコンクリート構造物を作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるコンクリート１〜７のアルカリ骨材反応抑制状況を従来のコンクリート２０と比較して示す図である。
【図２】本発明の参考例であるコンクリート１１〜１４のアルカリ骨材反応抑制状況を従来のコンクリート２０と比較して示す図である。
【符号の説明】
１〜７ コンクリート
１１〜１４ コンクリート
２０ 従来のコンクリート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for suppressing alkali-aggregate reaction of concrete and concrete in which alkali-aggregate reaction is suppressed.
[0002]
[Prior art]
Concrete composed mainly of aggregate and cement is an important architectural and civil engineering material. Alkali-aggregate reaction, one of the main causes of deterioration of concrete structures, is due to water absorption and expansion of silica gel produced by the reaction of reactive silica (Si 2 O 3 ) in aggregate and alkali hydroxide in cement. It is a reaction to. The expansion pressure can cause cracks in the concrete and sometimes destroys the concrete structure. Therefore, suppressing the alkali-aggregate reaction is an important factor for improving the reliability and durability of concrete.
[0003]
As a conventional method of suppressing alkali-aggregate reaction, pozzolanes such as fly ash (fine powder collected by an electric dust collector at a thermal power plant) and silica fume (fine powder collected by a dust collector at a silicon manufacturing site) Mixing with concrete to cause a pozzolanic reaction (a reaction in which the alkali hydroxide in cement reacts with the pozzolan to produce an insoluble silicic acid compound) There are a method of suppressing flooding and a method of adding a chemical admixture to cut off the reaction path.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, it has been difficult to obtain sufficient reliability by the above-described alkali aggregate reaction suppression method using pozzolanic addition or concrete surface modification.
In addition, it has been difficult to obtain sufficient reliability with the conventional alkali aggregate reaction suppression method using a chemical admixture.
[0005]
An object of this invention is to provide the alkali aggregate reaction suppression method using a chemical admixture, and the concrete which suppressed alkali aggregate reaction.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is characterized in that titanium oxide is mixed with cement in a proportion of 0.1 wt% or more and 0.3 wt% or less .
[0007]
Here, for example, TiO 2 is used as the titanium oxide.
[0008]
According to this invention of Claim 1, the alkali aggregate reaction of this concrete can be suppressed by adding a titanium oxide to concrete and irradiating an ultraviolet-ray.
[0012]
The invention according to claim 2 is the method for suppressing alkali aggregate of concrete according to claim 1, characterized in that titanium oxide is added to the concrete and irradiated with ultraviolet rays.
[0013]
Here, for example, TiO 2 is used, and the ultraviolet irradiation method is performed by, for example, kneading concrete materials under a normal environment that is not a dark room.
[0014]
According to this invention of Claim 2, the alkali aggregate reaction of this concrete can be suppressed by adding a titanium oxide to concrete and irradiating an ultraviolet-ray.
[0020]
Invention of Claim 3 is the concrete which suppressed alkali-aggregate reaction by the alkali-aggregate reaction suppression method of Claim 1 or Claim 2, It is characterized by the above-mentioned.
[0021]
According to the invention described in claim 3, since the alkali aggregate reaction suppression method according to claim 1 or 2 is used, the alkali aggregate reaction is suppressed in the concrete. Therefore, a concrete structure with a low possibility of cracking due to alkali aggregate reaction can be produced.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the following description, the amount (%) of the inhibitor added to the concrete is defined as the weight percentage of the cement.
[0023]
< Embodiment > Concrete 1, concrete 2, concrete 3, concrete added with a predetermined amount of inhibitor A made of 100% TiO 2 as titanium oxide, which is an embodiment of the present invention with reference to FIG. 4, concrete 5, concrete 6 and concrete 7 will be described.
[0024]
First, the configuration will be described.
In this embodiment, the concrete 1 is a concrete to which 0.1% of the inhibitor A is added, the concrete 2 is a concrete to which 0.3% of the inhibitor A is added, and the concrete 3 has 0% of the inhibitor A. .5% added concrete, concrete 4 is a concrete added with 1.0% of inhibitor A, concrete 5 is a concrete added with 3.0% of inhibitor A, and concrete 6 is added with inhibitor A. The concrete added is 5.0%, and the concrete 7 is concrete added with 10.0% of inhibitor A.
[0025]
The cement used in the concrete 7, for example, JIS R 5210 (Portland cement) ordinary portland cement specified in (R 2 O: 0.62%) to use.
Moreover, as an aggregate, for example, andesite crushed sand from Takayama, Nagano Prefecture is used.
[0026]
The flow value is adjusted to 170 ± 5 by kneading in a normal environment that is not a dark room with 40% of the above-mentioned material mixed with a predetermined amount of the inhibitor A in a ratio of 40% and water at 60%. The concrete 1-7 is produced by pouring into a formwork and hardening.
[0027]
An alkaline aggregate reaction suppression state of concretes 1 to 7 produced by the above-described method will be described with reference to FIG.
FIG. 1 shows the results of measurement of the expansion amount of the concrete 1 to 7 and the expansion amount of the conventional concrete 20 to which the inhibitor A is not added, using the method described below.
That is, after molding, curing is performed by placing in a state of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 80% for one day, followed by placing in water at 20 ° C. for a day. The length X of the predetermined side of the concrete piece immediately after the end of curing is measured. Thereafter, autoclave treatment (127 ° C., 0.15 MPa, hold for 4 hours) defined in JIS A 1804 “Concrete production process control test method—aggregate alkali silica reactivity test method (rapid method)” was performed, The length X ′ of the predetermined side of the concrete piece cooled by being immersed in water at 20 ° C. for 1 hour is measured.Next, the concrete is measured according to the formula [(X′−X)] / X × 100. The amount of expansion (%) is calculated.
[0028]
Generally, it is determined that the alkali aggregate reaction is suppressed when the amount of expansion measured by the above method is 0.2% or less. In FIG. 1, the conventional concrete 20 has an expansion amount of 0.42%. In contrast, the expansion amount of the concrete 1 in this embodiment is 0.12%, the expansion amount of the concrete 2 is 0.12%, the expansion amount of the concrete 3 is 0.11%, and the expansion amount of the concrete 4 is 0.00. 13%, the expansion amount of concrete 5 is 0.13%, the expansion amount of concrete 6 is 0.12%, and the expansion amount of concrete 7 is 0.12%. Therefore, when compared with the conventional concrete 20, it can be seen that the alkali aggregate reaction in the concrete 1 to 7 is sufficiently suppressed by the addition of the inhibitor A. Moreover, since the expansion amount is 0.2% or less in all the concretes 1 to 7, it is generally determined that the alkali aggregate reaction is suppressed.
[0029]
Here, the alkali aggregate reaction suppression mechanism of titanium oxide will be described.
Titanium oxide releases reactive oxygen such as O 2 − when irradiated with ultraviolet rays. That is believed that Si 2 O 3 as a reactive silica present aggregate surface is to vary the SiO 2 is oxidized by the active oxygen, aggregate surface is covered with a chemically stable SiO 2 . Therefore, it is considered that the alkali aggregate reaction is suppressed because Si 2 O 3 existing inside the aggregate does not react with substances outside the aggregate.
[0030]
<Reference Example> The following is an exemplary embodiment of the present invention with reference to FIG. 2, the concrete 11 and the inhibitor B consisting of tourmaline 100% diameter 10μm was added a predetermined amount, the concrete 12, the concrete 13 will be described concrete 14 .
[0031]
First, the configuration will be described. In this reference example , the concrete 11 is concrete to which 1.0% of the inhibitor B is added, the concrete 12 is concrete to which 3.0% of the inhibitor B is added, and the concrete 13 is 5. Concrete with 0% added, and concrete 14 is concrete with 10.0% inhibitor B added.
[0032]
As the cement used for the concrete 11-14, for example, as in the embodiment , ordinary Portland cement (R 2 O: 0.62%) defined in JIS R 5210 (Portland cement) is used. The aggregate is also made of andesite crushed sand from Takayama, Nagano Prefecture, for example, as in the embodiment .
[0033]
By adjusting the flow value to 170 ± 5 by kneading 40% of the above-mentioned material mixed with a predetermined amount of the inhibitor B and 60% of water, and pouring into a predetermined formwork and solidifying the concrete 11-11 14 is produced.
[0034]
The alkaline aggregate reaction suppression status of the concrete 11 to 14 produced by the method described above will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a result of measuring the expansion amount of the concrete 11 to 14 and the expansion amount of the conventional concrete 20 to which the inhibitor B is not added, using the same method as in the embodiment .
[0035]
As described in the embodiment , it is generally determined that the alkali aggregate reaction is suppressed when the expansion amount is 0.2%. In FIG. 2, the conventional concrete 20 has an expansion amount of 0.42%. In contrast, the expansion amount of the concrete 11 in this reference example is 0.16%, the expansion amount of the concrete 12 is 0.14%, the expansion amount of the concrete 13 is 0.16%, and the expansion amount of the concrete 14 is 0.17%. %. Therefore, when compared with the conventional concrete 20, it can be seen that the alkali aggregate reaction in the concrete 11 to 14 is sufficiently suppressed by the addition of the inhibitor B. Moreover, since the expansion amount is 0.2% or less in all the concrete 11-14, it is generally determined that the alkali aggregate reaction is suppressed.
[0036]
Below, the alkaline aggregate reaction suppression mechanism of tourmaline will be described.
Tourmaline is an ore that continues to generate weak static electricity, as is well known. That is, it is considered that tourmaline chemically stabilizes K + and Na + in the alkali hydroxide contained in the cement. Therefore, alkali hydroxide reaction in concrete does not react with reactive silica to produce silica gel, so that the alkali-aggregate reaction is considered to be suppressed.
[0037]
In the embodiment , the amount of titanium oxide added to the concrete is the minimum of 0.1% with respect to the cement, but this addition rate is the minimum addition rate necessary for suppressing the alkali aggregate reaction. It is not shown. Similarly, in the reference example , the amount of tourmaline added to the concrete is 1% minimum with respect to cement, but this addition rate indicates the minimum addition rate necessary to suppress the alkali-aggregate reaction. is not.
[0038]
Further, as a raw material for concrete 1-7 and concrete 11-14 in the form and reference examples, the cement is Ordinary Portland Cement (R 2 O: 0.62%) was used to also as the aggregate Takayama Nagano Although produced andesite crushed sand was used, the present invention is naturally not limited to this, and other raw materials can also be used. Although the ratio of water in the raw material is 60%, the present invention is not limited to this, and the flow value may be changed to another value by changing the ratio of water. Of course, the present invention can also be applied to reinforced concrete, and the alkali aggregate reaction inhibitor of the present invention can be used in combination with other chemical admixtures or admixtures.
[0040]
【The invention's effect】
According to invention of Claim 1 or Claim 2, the alkali aggregate reaction of this concrete can be suppressed by adding titanium oxide to concrete.
[0041]
According to the third aspect of the present invention, it is possible to produce a concrete structure having a low possibility of destruction due to alkali aggregate reaction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a state of suppression of alkali-aggregate reaction of concretes 1 to 7 according to an embodiment of the present invention in comparison with conventional concrete 20;
FIG. 2 is a diagram showing the state of suppression of alkali-aggregate reaction of concrete 11 to 14, which is a reference example of the present invention, in comparison with conventional concrete 20;
[Explanation of symbols]
1-7 Concrete 11-14 Concrete 20 Conventional concrete

Claims (3)

セメントに対して酸化チタンを０．１重量％以上０．３重量％以下の割合で混合することを特徴とするコンクリートのアルカリ骨材反応抑制方法。A method for suppressing alkali-aggregate reaction of concrete, characterized in that titanium oxide is mixed with cement in a proportion of 0.1 wt% to 0.3 wt% . 酸化チタンをコンクリートに添加して紫外線を照射することを特徴とする請求項１記載のコンクリートのアルカリ骨材反応抑制方法。  2. The method for inhibiting alkali-aggregate reaction of concrete according to claim 1, wherein titanium oxide is added to the concrete and irradiated with ultraviolet rays. 請求項１または請求項２記載のアルカリ骨材反応抑制方法によりアルカリ骨材反応を抑制したコンクリート。  The concrete which suppressed alkali-aggregate reaction by the alkali-aggregate reaction suppression method of Claim 1 or Claim 2.
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