JP4462854B2 - 超高強度コンクリートの自己収縮低減法 - Google Patents
超高強度コンクリートの自己収縮低減法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4462854B2 JP4462854B2 JP2003191784A JP2003191784A JP4462854B2 JP 4462854 B2 JP4462854 B2 JP 4462854B2 JP 2003191784 A JP2003191784 A JP 2003191784A JP 2003191784 A JP2003191784 A JP 2003191784A JP 4462854 B2 JP4462854 B2 JP 4462854B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shrinkage
- self
- concrete
- reducing agent
- ultra
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/34—Non-shrinking or non-cracking materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
- C04B2201/52—High compression strength concretes, i.e. with a compression strength higher than about 55 N/mm2, e.g. reactive powder concrete [RPC]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，超高強度コンクリートの自己収縮低減法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より，建築分野では，１００〜１５０Ｎ／ｍｍ2級の超高強度コンクリートの適用実績がある（例えば非特許文献１）。土木分野ではほとんど実績がないと言ってもよいが，プレキャスト部材を使用した橋梁構造物で，圧縮強度２００Ｎ／ｍｍ2を有する鋼繊維補強モルタル（２ｍｍ以下の粒子と金属繊維で構成された粗骨材を含まないモルタル）が最近実用化された（酒田みらい橋) 。しかし，この特殊モルタルは強度は高いがコストも高い。前記の建築分野で実績のある圧縮強度１００〜１５０Ｎ／ｍｍ2レベルのコンクリートは自己収縮が大きいので，そのままでは，一般に土木分野での大型のコンクリート構造物には不適である。
【０００３】
【非特許文献１】
建築技術２００２．０７．Ｐ１８４〜１８８，Ｐ１８９〜１９３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
超高強度コンクリートの自己収縮はひび割れ発生や，ＰＣ部材のせん断耐力の低下，ＰＣ部材とした時の有効プレストレスの低下を引起こす原因となるので，構造物の設計・耐久性の両面からなるべく自己収縮を小さくすることが肝要であるが，補強繊維なしの圧縮強度１５０Ｎ／ｍｍ2以上の超高強度コンクリートでは，材齢９１日での自己収縮量が４００μｍ／ｍ以上，場合によっては５００μｍ／ｍ以上を示す。
【０００５】
このため，目標とする強度および施工性を損なわずに且つ経済的に，超高強度コンクリートの自己収縮量を低減することが望まれている。本発明はこの要求を満たすことを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば，圧縮強度１００Ｎ／ｍｍ2を超える超高強度コンクリートの配合において，下記（i）〜（iii）のいずれかの手法により材齢９１日での自己収縮量を低減する超高強度コンクリートの自己収縮低減法が提供される。
（i）粗骨材の３０容積％以下を圧壊荷重１０００〜２０００Ｎの人工軽量骨材で置換し，コンクリート１ｍ3当り２５〜３０Ｋｇの膨張材，単位結合材量に対し０〜４重量％の収縮低減剤を配合する。
（ii）粗骨材の２０〜３０容積％を圧壊荷重１０００〜２０００Ｎの人工軽量骨材で置換し，コンクリート１ｍ3当り０〜３０Ｋｇの膨張材，単位結合材量に対し１〜４重量％の収縮低減剤を配合する。
（iii）粗骨材の２０〜３０容積％を圧壊荷重１０００〜２０００Ｎの人工軽量骨材で置換し，コンクリート１ｍ3当り１０〜３０Ｋｇの膨張材，単位結合材量に対し０〜４重量％の収縮低減剤を配合する。
使用する人工軽量骨材は吸水率５％を超え〜２０％，絶乾密度１.４〜２.０ｇ/cm3のものであるのがよい。この超高強度コンクリートは，さらにJIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に従う減水剤, 高性能減水剤，ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種を配合することができ，水とセメントを含む結合材との比（水結合材比）が１０〜２５％，粗骨材量が０〜４００Ｌ／ｍ3であるのがよい。セメントを含む結合材は，好ましくはセメントとシリカフュームからなる。
【０００７】
【実施の形態】
本発明が対象とするのは，１００Ｎ／ｍｍ2を超える圧縮強度（９１日圧縮強度），さらには１３０Ｎ／ｍｍ2以上の圧縮強度（９１日圧縮強度）を示す超高強度コンクリートである。このような超高強度コンクリートは，水，セメントを含む結合材，細骨材，最大寸法２０ｍｍ以下の粗骨材，JIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に準ずる減水剤, 高性能減水剤，ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種を，水結合材比１０〜２５％，粗骨材量４００Ｌ／ｍ3以下の配合基準で混練することによって製造することができる。セメントを含む結合材とは，ポルトランドセメント，ポゾラン系およびスラグ系混和材料を含む混合セメント，またはこれらにシリカフュームを混和したもの（シリカフュームセメントとも呼ばれる）を包含する。
【０００８】
本発明は，このような超高強度コンクリートにおいて，人工軽量骨材，膨張材，収縮低減剤の配合を前記のようにして材齢９１日での自己収縮量を低減する。
【０００９】
コンクリートの自己収縮は，コンクリート内部におけるセメントの水和反応の進行によって細孔空隙中の水が消費され，水面がより細孔径の小さな空隙に移動し，これによって水の表面張力に起因する毛細管張力が増大することによって起こる現象であると説明されている。いわゆる「自己乾燥」が原因である。水セメント比の小さな高強度コンクリートではとくにこれが顕著となり，シリカフューム等を用いて組織を緻密化するとさらに毛細管張力が大きくなり，収縮量も大きくなる。
【００１０】
本発明に従って人工軽量骨材を適量配合すると，前記の自己乾燥を低減する作用を果たす。人工軽量骨材が保有する水分がコンクリート中の「貯水池」として機能し，水和反応によって消費される水分を補償し，細孔空隙中の乾燥を低減する「セルフキュアリング効果」を発揮し，これによって自己収縮や乾燥収縮の低減を図ることができる。
【００１１】
本発明で使用する人工軽量骨材は，吸水率が５％を超え〜２０％，圧壊荷重が１０００〜２０００Ｎ，絶乾密度が１.４〜２.０ｇ/cm3のものが好ましい。
【００１２】
このような人工軽量骨材の代表的な製造例を挙げると，下記の化学成分をもつ火力発電所副生の石炭灰粗粉（ａ）と下記の化学成分をもつ頁岩の微粉末（ｂ）とを（ａ）：（ｂ）の重量比が４：６〜６：４の割合で混合し，バインダーを加えて造粒したあと，これをロータリキルンで約１１００〜１２００℃で焼成し，その冷却過程においてほぼ１００〜２００℃から水中に急冷する。得られた焼成品は粗砕し分級して５ｍｍ以下の細骨材分と５〜１５ｍｍの粗骨材分とに分別することができる。
（ａ）石炭灰の化学成分値（質量％）＝ＳｉＯ2：約５４％，Ａｌ2Ｏ3 ：約２９％，Ｆｅ2Ｏ3 ＋ＦｅＯ：約４.５％，ＣａＯ：約３.５％，ＭｇＯ：約１.０％，強熱減量：約４.７％
（ｂ）頁岩の化学成分値（質量％）＝ＳｉＯ2：約７０％，Ａｌ2Ｏ3 ：約１３％，Ｆｅ2Ｏ3 ＋ＦｅＯ：約４.２％，ＣａＯ：約１.６％，ＭｇＯ：約１.６％，強熱減量：約５.６％
【００１３】
このようにして得られた５〜１５ｍｍの粗骨材分は，例えば絶乾密度＝１.５２ｇ/cm3，熱間吸水率＝１５％，JIS Z 8841に従う圧壊荷重＝１１３０Ｎを示す。ここで，熱間吸水率とは，この人工軽量骨材の焼成過程において１００〜２００℃から水冷した後，常温状態にて，これを表乾状態で吸水率を測定した値を言う。このものは，細孔半径５０〜６０００ｎｍにおいて細孔量がほぼ均等に分布しており，累積細孔量（総細孔量）は約１１０ｍ3／ｇに達する。このことが，低比重でありながら高強度化に寄与し且つ保水性能を高めるのに有効に作用する。同様の原理に従い，原材料の選定と焼成条件の適正な制御を行うことによって，JIS Z 8841に従う圧壊荷重が１０００〜２０００Ｎの範囲，絶乾密度が 1.4〜2.0 ｇ/cm3の範囲，吸水率が５％を超え〜20％の範囲にある人工軽量骨材を製造することができ，この人工軽量骨材を用いることによって，自己収縮量が少ない超高強度コンクリートを製造することができる。
【００１４】
人工軽量骨材の圧壊荷重が１０００Ｎ未満では１００Ｎ／ｍｍ2以上のコンクリート強度を得ることができず，逆に２０００Ｎを超えるものでは十分な細孔量を確保できなくなり，このために吸水率が低下するので自己収縮量の低減に寄与することができない。したがって，本発明で用いる人工軽量骨材の圧壊荷重は１０００〜２０００Ｎ，好ましくは１１００〜２０００Ｎ，さらに好ましくは１２００〜１８００Ｎである。また，該人工軽量骨材の絶乾密度が 1.4ｇ/cm3未満では圧壊荷重１０００Ｎ以上を確保するのが困難となり，該密度が 2.0ｇ/cm3を超えると十分な吸水率を確保するのが困難となるので，本発明で用いる人工軽量骨材の絶乾密度は 1.4〜2.0 ｇ/cm3好ましくは1.40〜1.70ｇ/cm3であるのがよい。吸水率については５％以下ではコンクリートの自己収縮や乾燥収縮に対する改善効果が十分に現れず，２０％を超えると密度 2.0ｇ/cm3以下で圧壊強度１０００Ｎ以上を確保するのが困難となるので，本発明で用いる人工軽量骨材の吸水率は５％を超え〜２０％，好ましくは７〜２０％，さらに好ましくは１０〜１８％であるのが望ましい。
【００１５】
超高強度コンクリートへの人工軽量骨材の配合に際しては，粗骨材の配合量の３０容積％以下をこの人工軽量骨材で置換するという処法でよい。粗骨材の３０容積％より多くを人工軽量骨材で置換すると超高強度コンクリートが本来有すべき性質を損なうおそれがでてくるからである。
【００１６】
本発明においては，このように粗骨材の一部を人工軽量骨材で置換したうえ，さらに自己収縮量を確実かつ精密にコントロールするために，膨張材および／または収縮低減剤を所定量配合する。すなわち，人工軽量骨材を適量配合したうえで，膨張材または収縮低減剤をそれぞれ単独で配合するか，または膨張材と収縮低減剤を併用して配合する。
【００１７】
使用する膨張材としては，水と反応してエトリンガイトと呼ばれる針状結晶を生成し，これが通常のセメント反応生成物よりも粗な組織を形成し，これによる見かけの体積が大きくなることを利用してコンクリートを膨張させるものが好ましい。このような市販の膨張材としては，例えば電気化学工業株式会社製の商品名パワーＣＳＡ，パワーＣＳＡ type Ｒ等が挙げられる。膨張剤の配合量としては，超高強度コンクリート１ｍ3当り３０Ｋｇ以下とすればよい。
【００１８】
収縮低減剤については，コンクリートの収縮の原因となる毛細管張力を低減させる作用をもつもの，すなわち細孔中の水の表面張力を低減する効果をもち，ことによって，自己収縮や乾燥収縮を低減する効果を発揮するものが好ましい。このような市販の収縮低減剤としては，低級アルコール付加物のもの，例えば太平洋マテリアル株式会社製の商品名テトラガードＡＳ２１等が使用できる。収縮低減剤の配合量としては，超高強度コンクリートの単位結合材量に対し４重量％以下とすればよい。
【００１９】
本発明の超高強度コンクリートに用いる結合材としては，ポルトランドセメントのほか，次のような結合材例えば，シリカフューム，フライアッシュ，石炭ガス化フライアッシュ，高炉スラグ微粉末などを使用することができる。
【００２０】
本発明の超高強度コンクリートに用いる化学混和剤（JIS A 6204に準ずる減水剤, 高性能減水剤，ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種）としては，ポリカルボン酸系，ポリエーテル系，ナフタレン系，メラミンスルホン酸系，アミノスルホン酸系等のものが使用できるが，とくにポリカルボン酸系もしくはポリエーテル系のものが好ましい。また，その助剤として消泡剤を使用することができる。
【００２１】
以下に，本発明の超高強度コンクリートの自己収縮低減法を本発明者らが行った代表的な試験例によって具体的に説明する。
【００２２】
試験例１
〔使用材料〕
セメント：シリカフュームセメント（密度3.08ｇ/cm3，比表面積4050cm2/g)
細骨材：段戸産石英片岩砕砂（表乾密度2.62ｇ/cm3, 吸水率0.72%,粗粒率3.10)
粗骨材：段戸産石英片岩砕石（最大寸法20mm, 表乾密度2.62ｇ/cm3, 吸水率0.57%, 実績率63.1%)
混和剤：ポリカルボン酸エーテル系高性能減水剤 (花王株式会社製の商品名マイティ３０００ＴＨ２ )
人工軽量骨材：石炭灰系の人工軽量骨材 (日本メサライト工業株式会社の商品名Ｊライト，粒径５〜１０mm，絶乾密度1.40〜1.60ｇ/cm3, 吸水率12.2％，圧壊荷重１１００〜１３００Ｎ）
膨張材：石灰−エトリンガイト系膨張材（密度3.02ｇ/cm3, 比表面積3500cm2/g,電気化学工業株式会社製の商品名パワーＣＳＡ type Ｒ）
収縮低減剤：低級アルコール付加物（太平洋マテリアル株式会社製の商品名テトラガードＡＳ２１）
【００２３】
表１に試験の水準とコンクリートの配合条件を示した。表１中の記号は次のとおりである。Ｗ＝水，Ｃ＝シリカフュームセメント，Ｇ＝粗骨材，ＳＰ＝高性能減水剤，ＪＬ＝人工軽量骨材，ＥＸ＝膨張材，ＲＡ＝収縮低減剤。表１のとおりの１２の配合ケースについて，以下の試験を行った。表２にその基本配合を示した。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
〔試験方法〕
コンクリートは強制二軸式ミキサ（容量１００リットル，回転数６０ｒｐｍ）を用いて練り混ぜた。粗骨材（人工軽量骨材含む）以外の材料をミキサに投入後１２０秒練り混ぜ，一旦ミキサを停止して内壁や羽に付着したセメントを掻き落とした後に再びミキサを作動して１８０秒練り混ぜた。さらに粗骨材（人工軽量骨材含む）投入後１８０秒練り混ぜ，ミキサから排出した。コンクリート練上がり後は直ちにスランプフローと空気量，コンクリート温度を測定し，圧縮強度，凝結時間および自己収縮を測定するための供試体を作製した。圧縮強度はＪｌＳＡ１１０８−１９９９に準じ，材齢７，２８，５６，９１日の４材齢で測定した。凝結時間はＪｌＳＡ１１４７−２００１に準じて測定したが，自己収縮の測定開始時間を知るために始発時間までの計測とした。自己収縮はＪＣＩ自己収縮委員会−１９９６の方法に準拠したが，ひずみの測定は低剛性タイブの埋込みひずみ計によって行った。
【００２７】
〔スランプフローおよび凝結時間〕
図１に各配合のスランプフローを示した。図１の結果から，膨張材の添加によってスランプフローは低下し，施工性を損なう傾向があることがわかる。逆に収縮低減剤はスランプフローを増大させる効果が見られた。また，人工軽量骨材の置換率が高いほどスランプフローは増大傾向を示し，施工性が向上することがわかる。スランプフロー５５０ｍｍ以上の配合については，良好な自己充てん性を有しているものと判断された。なお，空気量はすべてのケースにおいて１.３〜２.５％の範囲に調整されたものである。
【００２８】
図２に各配合の凝結始発時間の結果を示した。膨張材および人工軽量骨材を単独で使用した場合には，基本配合と比較して凝結始発時間に大きな差は見られない。しかし，これらを併用したケース（ＪＬ２０Ｅ１０）では凝結始発時問は早くなる結果が得られた。また，収縮低減剤は明らかに凝結を遅延させる影響のあることが確認された。
【００２９】
〔圧縮強度〕
図３〜５に圧縮強度の試験結果を示した。基本配合のものは，材齢２８日で１６４Ｎ／ｍｍ2，９１日で１９０Ｎ／ｍｍ2の高い圧縮強度を示した。図３〜５の全体から言えることは，自己収縮を意図したいずれのケースにおいても，基本配合の圧縮強度を下回る結果となっているが，材齢５６日では全ての配合で目標とする１５０Ｎ／ｍｍ2以上の圧縮強度が得られている。
【００３０】
より具体的には，図３は膨張材および収縮低滅剤を単独使用もしくは併用した場合における強度発現履歴を比較したものである。膨張材のみを使用した場合（Ｅ２０，Ｅ２５，Ｅ３０）は，材齢７日では添加量が多いほど低い強度を示しているが，２８日以降はほぼ同じ強度となり，９１日では１７０Ｎ／ｍｍ2程度に達した。収縮低減剤を添加率２％で使用した場合（Ｒ２）は，長期強度が膨張材を使用した場合よりもやや大きくなり，材齢９１日で１７６Ｎ／ｍｍ2である。膨張材と収縮低滅剤を併用したＥ２５Ｒ２では，材齢５６日の試験結果がやや小さいものの，それ以外の材齢ではほぼＥ３０と同様の強度履歴となっている。
【００３１】
図４は人工軽量骨材の置換率別に圧縮強度の発現履歴を示している。全ての材齢において置換率が大きいほど圧縮強度は小さくなり，特に置換率３０％（ＪＬ３０）では材齢２８日以降ほぼ頭打ちの状況が見られ，１５０Ｎ／ｍｍ2前後で横ばいとなった。しかし，置換率２０％までは材齢９１日に至るまで圧縮強度の増進が認められ，置換率２０％（ＪＬ２０）で１７０Ｎ／ｍｍ2に達した。
【００３２】
図５は人工軽量骨材の置換率を２０％で一定とし，さらに膨張材および／または収縮低滅剤を併用した場合の圧縮強度の発現履歴を示したものである。いずれの配合においても，ＪＬ２０よりも圧縮強度が低滅する結果となったが，ＪＬ２０Ｅ１０，ＪＬ２０Ｒ１，ＪＬ２０Ｅ１０Ｒ０５間の差異は小さく，３ケースとも材齢５６日以降ほぼ頭打ちの状況となった。これらでは材齢９１日で１４９〜１５５Ｎ／ｍｍ2程度の圧縮強度が得られた。
【００３３】
〔自己収縮〕
図６〜８に自己収縮の測定結果を示した。各配合ケースとも，凝結始発時のひずみを０とし，それ以降の２０℃非乾燥状態における自由収縮（膨張）ひずみを計測したものである。基本配合（■印）のものでは，材齢９１日で６５０μｍ／ｍという大きな自己収縮が計測された。
【００３４】
図６は，膨張材および／または収縮低滅剤を使用した場合における自己収縮の経時変化を示しているが，膨張材を２０Ｋｇ／ｍ3使用すると材齢９１日で３７０μｍ／ｍ（Ｅ２０）となり，基本配合よりも４０％以上自己収縮を低滅することができる。さらに添加量を増すごとに低滅効果は大きくなり，３０Ｋｇ／ｍ3（Ｅ３０）で１８０μｍ／ｍ（材齢９１日）となり，７０％以上の低減効果を示す。収縮低滅剤は添加率２％（Ｒ２）で膨張材２０Ｋｇ／ｍ3のケース（Ｅ２０）とほぼ同じ程度の収縮低減効果（４０％）を示す。膨張材２５Ｋｇ／ｍ3と収縮低滅剤２％を併用したケース（Ｅ２５Ｒ２）では，両者単独使用の場合の効果を足し合わせた以上の効果が現れ，材齢初期に１１０μｍ／ｍの膨張が確認された後，材齢９１日に至るまでその膨張量は漸減する。
【００３５】
図７は人工軽量骨材の置換率別に自己収縮の経時変化を示したものであるが，材齢９１日での低減率は，それぞれ２４％（ＪＬ１０），３４％（ＪＬ２０），５７％（ＪＬ３０）となり，置換率が高いほど自己収縮の低滅効果は大きいことがわかる。
【００３６】
以上の試験例１の結果から，次のことが要約される。
（１）基本配合では，材齢９１日で１９０Ｎ／ｍｍ2の高い圧縮強度を示すが６５０μｍ／ｍの自己収縮が起きる。
（２）膨張材２０〜３０Ｋｇ／ｍ3では，収縮低滅効率は大きいが，施工性が低下する。
（３）収縮低滅剤２％では，収縮低滅効率が大きく，施工性も低下しない。
（４）膨張材２５Ｋｇ／ｍ3と収縮低減剤２％を併用すると，自己収縮をゼロにすることができる。
（５）人工軽量骨材は粗骨材に対する置換率に応じて自己収縮を低滅することができるが，強度低下も置換率に応じて大きくなる。
（６）人工軽量骨材の置換率を最大２０容積％とし，少量の膨張材・収縮低滅剤を併用すると，比較的低コストで高い収縮低減効率が実現できる。
【００３７】
試験例２
本試験は，人工軽量骨材の吸水率がコンクリートの自己収縮率に及ぼす影響を見たものである。
〔使用材料〕
・セメント：低熱ポルトランドセメント（記号Ｌ）（住友大阪セメント株式会社製，密度3.22ｇ/cm3)
・細骨材：陸砂（静岡産：表乾密度2.62ｇ/cm3, 吸水率1.38%)
・粗骨材：
(1) 天然骨材（記号Ｎ) ：（奥多摩産砕石：表乾密度2.65ｇ/cm3, 吸水率0.50%)
(2) 人工軽量骨材（記号Ｊ）：（日本メサライト工業株式会社製の商品名Ｊライト，絶乾密度1.41ｇ/cm3，吸水率を５％，１０％または１２.５％に調整したもの）
(3) 人工軽量骨材（記号Ｍ）：（日本メサライト工業株式会社製の商品名メサライト，絶乾密度1.29ｇ/cm3，吸水率２８％）
・混和剤：高性能ＡＥ減水剤 (ポゾリス株式会社製の商品名ＳＰ８ＳＢｓ）
・水：調布市の上水道水
【００３８】
表３にコンクリートの調合（実験Ｎo.１〜５）を示した。各実験における記号は前記の材料を表記しており，例えばＬＪ−５％は，低熱ポルトランドセメントを使用し，粗骨材としてＪライトの吸水率５％のものを使用したことを示す。
【００３９】
【表３】
【００４０】
各調合のコンクリートを練り混ぜ，試験例１と同様にして自己収縮を測定するための供試体を作製し，試験例１と同様にして自己収縮を測定した。その結果を図９に示した。
【００４１】
図９に見られるように，吸水率０.５％の天然粗骨材では自己収縮を示す。吸水率５％のＪライトを用いた場合には自己長さ変化はマイナス方向となり，自己収縮の低減効果は見られない。これに対して，吸水率１０％，１２.５％のＪライトを用いた場合には，自己長さ変化はプラス方向となり，自己収縮の低減効果を示す。吸水率２８％のメサライトを用いた場合には，吸水率１０％のＪライトと同様に自己長さ変化は＋２００μｍ程度で頭打ちにある。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によると，目標とする強度および施工性を損なわずに且つ経済的に超高強度コンクリートの自己収縮量を低減することができる。このため，建築分野のみならず，土木分野において超高強度コンクリートの適用が可能となり，ＰＣ部材とした時にも自己収縮に基づく有効プレストレス低下の問題も解消される。
【図面の簡単な説明】
【図１】超高強度コンクリートの配合例とスランプフローとの関係を示す図である。
【図２】超高強度コンクリートの配合例と凝結始発時間との関係を示す図である。
【図３】超高強度コンクリートに膨張材および／または収縮低減剤を配合した場合の圧縮強度の経時変化を示す図である。
【図４】超高強度コンクリートに人工軽量骨材を配合した場合の圧縮強度の経時変化を示す図である。
【図５】超高強度コンクリートに人工軽量骨材と膨張材および／または収縮低減剤を配合した場合の圧縮強度の経時変化を示す図である。
【図６】超高強度コンクリートに膨張材および／または収縮低減剤を配合した場合の自己収縮ひずみの挙動を示す図である。
【図７】超高強度コンクリートに人工軽量骨材を配合した場合の自己収縮ひずみの挙動を示す図である。
【図８】超高強度コンクリートに人工軽量骨材と膨張材および／または収縮低減剤を配合した場合の自己収縮ひずみの挙動を示す図である。
【図９】粗骨材の吸水率と自己収縮ひずみ（自己長さ変化）との関係を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は，超高強度コンクリートの自己収縮低減法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より，建築分野では，１００〜１５０Ｎ／ｍｍ2級の超高強度コンクリートの適用実績がある（例えば非特許文献１）。土木分野ではほとんど実績がないと言ってもよいが，プレキャスト部材を使用した橋梁構造物で，圧縮強度２００Ｎ／ｍｍ2を有する鋼繊維補強モルタル（２ｍｍ以下の粒子と金属繊維で構成された粗骨材を含まないモルタル）が最近実用化された（酒田みらい橋) 。しかし，この特殊モルタルは強度は高いがコストも高い。前記の建築分野で実績のある圧縮強度１００〜１５０Ｎ／ｍｍ2レベルのコンクリートは自己収縮が大きいので，そのままでは，一般に土木分野での大型のコンクリート構造物には不適である。
【０００３】
【非特許文献１】
建築技術２００２．０７．Ｐ１８４〜１８８，Ｐ１８９〜１９３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
超高強度コンクリートの自己収縮はひび割れ発生や，ＰＣ部材のせん断耐力の低下，ＰＣ部材とした時の有効プレストレスの低下を引起こす原因となるので，構造物の設計・耐久性の両面からなるべく自己収縮を小さくすることが肝要であるが，補強繊維なしの圧縮強度１５０Ｎ／ｍｍ2以上の超高強度コンクリートでは，材齢９１日での自己収縮量が４００μｍ／ｍ以上，場合によっては５００μｍ／ｍ以上を示す。
【０００５】
このため，目標とする強度および施工性を損なわずに且つ経済的に，超高強度コンクリートの自己収縮量を低減することが望まれている。本発明はこの要求を満たすことを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば，圧縮強度１００Ｎ／ｍｍ2を超える超高強度コンクリートの配合において，下記（i）〜（iii）のいずれかの手法により材齢９１日での自己収縮量を低減する超高強度コンクリートの自己収縮低減法が提供される。
（i）粗骨材の３０容積％以下を圧壊荷重１０００〜２０００Ｎの人工軽量骨材で置換し，コンクリート１ｍ3当り２５〜３０Ｋｇの膨張材，単位結合材量に対し０〜４重量％の収縮低減剤を配合する。
（ii）粗骨材の２０〜３０容積％を圧壊荷重１０００〜２０００Ｎの人工軽量骨材で置換し，コンクリート１ｍ3当り０〜３０Ｋｇの膨張材，単位結合材量に対し１〜４重量％の収縮低減剤を配合する。
（iii）粗骨材の２０〜３０容積％を圧壊荷重１０００〜２０００Ｎの人工軽量骨材で置換し，コンクリート１ｍ3当り１０〜３０Ｋｇの膨張材，単位結合材量に対し０〜４重量％の収縮低減剤を配合する。
使用する人工軽量骨材は吸水率５％を超え〜２０％，絶乾密度１.４〜２.０ｇ/cm3のものであるのがよい。この超高強度コンクリートは，さらにJIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に従う減水剤, 高性能減水剤，ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種を配合することができ，水とセメントを含む結合材との比（水結合材比）が１０〜２５％，粗骨材量が０〜４００Ｌ／ｍ3であるのがよい。セメントを含む結合材は，好ましくはセメントとシリカフュームからなる。
【０００７】
【実施の形態】
本発明が対象とするのは，１００Ｎ／ｍｍ2を超える圧縮強度（９１日圧縮強度），さらには１３０Ｎ／ｍｍ2以上の圧縮強度（９１日圧縮強度）を示す超高強度コンクリートである。このような超高強度コンクリートは，水，セメントを含む結合材，細骨材，最大寸法２０ｍｍ以下の粗骨材，JIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に準ずる減水剤, 高性能減水剤，ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種を，水結合材比１０〜２５％，粗骨材量４００Ｌ／ｍ3以下の配合基準で混練することによって製造することができる。セメントを含む結合材とは，ポルトランドセメント，ポゾラン系およびスラグ系混和材料を含む混合セメント，またはこれらにシリカフュームを混和したもの（シリカフュームセメントとも呼ばれる）を包含する。
【０００８】
本発明は，このような超高強度コンクリートにおいて，人工軽量骨材，膨張材，収縮低減剤の配合を前記のようにして材齢９１日での自己収縮量を低減する。
【０００９】
コンクリートの自己収縮は，コンクリート内部におけるセメントの水和反応の進行によって細孔空隙中の水が消費され，水面がより細孔径の小さな空隙に移動し，これによって水の表面張力に起因する毛細管張力が増大することによって起こる現象であると説明されている。いわゆる「自己乾燥」が原因である。水セメント比の小さな高強度コンクリートではとくにこれが顕著となり，シリカフューム等を用いて組織を緻密化するとさらに毛細管張力が大きくなり，収縮量も大きくなる。
【００１０】
本発明に従って人工軽量骨材を適量配合すると，前記の自己乾燥を低減する作用を果たす。人工軽量骨材が保有する水分がコンクリート中の「貯水池」として機能し，水和反応によって消費される水分を補償し，細孔空隙中の乾燥を低減する「セルフキュアリング効果」を発揮し，これによって自己収縮や乾燥収縮の低減を図ることができる。
【００１１】
本発明で使用する人工軽量骨材は，吸水率が５％を超え〜２０％，圧壊荷重が１０００〜２０００Ｎ，絶乾密度が１.４〜２.０ｇ/cm3のものが好ましい。
【００１２】
このような人工軽量骨材の代表的な製造例を挙げると，下記の化学成分をもつ火力発電所副生の石炭灰粗粉（ａ）と下記の化学成分をもつ頁岩の微粉末（ｂ）とを（ａ）：（ｂ）の重量比が４：６〜６：４の割合で混合し，バインダーを加えて造粒したあと，これをロータリキルンで約１１００〜１２００℃で焼成し，その冷却過程においてほぼ１００〜２００℃から水中に急冷する。得られた焼成品は粗砕し分級して５ｍｍ以下の細骨材分と５〜１５ｍｍの粗骨材分とに分別することができる。
（ａ）石炭灰の化学成分値（質量％）＝ＳｉＯ2：約５４％，Ａｌ2Ｏ3 ：約２９％，Ｆｅ2Ｏ3 ＋ＦｅＯ：約４.５％，ＣａＯ：約３.５％，ＭｇＯ：約１.０％，強熱減量：約４.７％
（ｂ）頁岩の化学成分値（質量％）＝ＳｉＯ2：約７０％，Ａｌ2Ｏ3 ：約１３％，Ｆｅ2Ｏ3 ＋ＦｅＯ：約４.２％，ＣａＯ：約１.６％，ＭｇＯ：約１.６％，強熱減量：約５.６％
【００１３】
このようにして得られた５〜１５ｍｍの粗骨材分は，例えば絶乾密度＝１.５２ｇ/cm3，熱間吸水率＝１５％，JIS Z 8841に従う圧壊荷重＝１１３０Ｎを示す。ここで，熱間吸水率とは，この人工軽量骨材の焼成過程において１００〜２００℃から水冷した後，常温状態にて，これを表乾状態で吸水率を測定した値を言う。このものは，細孔半径５０〜６０００ｎｍにおいて細孔量がほぼ均等に分布しており，累積細孔量（総細孔量）は約１１０ｍ3／ｇに達する。このことが，低比重でありながら高強度化に寄与し且つ保水性能を高めるのに有効に作用する。同様の原理に従い，原材料の選定と焼成条件の適正な制御を行うことによって，JIS Z 8841に従う圧壊荷重が１０００〜２０００Ｎの範囲，絶乾密度が 1.4〜2.0 ｇ/cm3の範囲，吸水率が５％を超え〜20％の範囲にある人工軽量骨材を製造することができ，この人工軽量骨材を用いることによって，自己収縮量が少ない超高強度コンクリートを製造することができる。
【００１４】
人工軽量骨材の圧壊荷重が１０００Ｎ未満では１００Ｎ／ｍｍ2以上のコンクリート強度を得ることができず，逆に２０００Ｎを超えるものでは十分な細孔量を確保できなくなり，このために吸水率が低下するので自己収縮量の低減に寄与することができない。したがって，本発明で用いる人工軽量骨材の圧壊荷重は１０００〜２０００Ｎ，好ましくは１１００〜２０００Ｎ，さらに好ましくは１２００〜１８００Ｎである。また，該人工軽量骨材の絶乾密度が 1.4ｇ/cm3未満では圧壊荷重１０００Ｎ以上を確保するのが困難となり，該密度が 2.0ｇ/cm3を超えると十分な吸水率を確保するのが困難となるので，本発明で用いる人工軽量骨材の絶乾密度は 1.4〜2.0 ｇ/cm3好ましくは1.40〜1.70ｇ/cm3であるのがよい。吸水率については５％以下ではコンクリートの自己収縮や乾燥収縮に対する改善効果が十分に現れず，２０％を超えると密度 2.0ｇ/cm3以下で圧壊強度１０００Ｎ以上を確保するのが困難となるので，本発明で用いる人工軽量骨材の吸水率は５％を超え〜２０％，好ましくは７〜２０％，さらに好ましくは１０〜１８％であるのが望ましい。
【００１５】
超高強度コンクリートへの人工軽量骨材の配合に際しては，粗骨材の配合量の３０容積％以下をこの人工軽量骨材で置換するという処法でよい。粗骨材の３０容積％より多くを人工軽量骨材で置換すると超高強度コンクリートが本来有すべき性質を損なうおそれがでてくるからである。
【００１６】
本発明においては，このように粗骨材の一部を人工軽量骨材で置換したうえ，さらに自己収縮量を確実かつ精密にコントロールするために，膨張材および／または収縮低減剤を所定量配合する。すなわち，人工軽量骨材を適量配合したうえで，膨張材または収縮低減剤をそれぞれ単独で配合するか，または膨張材と収縮低減剤を併用して配合する。
【００１７】
使用する膨張材としては，水と反応してエトリンガイトと呼ばれる針状結晶を生成し，これが通常のセメント反応生成物よりも粗な組織を形成し，これによる見かけの体積が大きくなることを利用してコンクリートを膨張させるものが好ましい。このような市販の膨張材としては，例えば電気化学工業株式会社製の商品名パワーＣＳＡ，パワーＣＳＡ type Ｒ等が挙げられる。膨張剤の配合量としては，超高強度コンクリート１ｍ3当り３０Ｋｇ以下とすればよい。
【００１８】
収縮低減剤については，コンクリートの収縮の原因となる毛細管張力を低減させる作用をもつもの，すなわち細孔中の水の表面張力を低減する効果をもち，ことによって，自己収縮や乾燥収縮を低減する効果を発揮するものが好ましい。このような市販の収縮低減剤としては，低級アルコール付加物のもの，例えば太平洋マテリアル株式会社製の商品名テトラガードＡＳ２１等が使用できる。収縮低減剤の配合量としては，超高強度コンクリートの単位結合材量に対し４重量％以下とすればよい。
【００１９】
本発明の超高強度コンクリートに用いる結合材としては，ポルトランドセメントのほか，次のような結合材例えば，シリカフューム，フライアッシュ，石炭ガス化フライアッシュ，高炉スラグ微粉末などを使用することができる。
【００２０】
本発明の超高強度コンクリートに用いる化学混和剤（JIS A 6204に準ずる減水剤, 高性能減水剤，ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種）としては，ポリカルボン酸系，ポリエーテル系，ナフタレン系，メラミンスルホン酸系，アミノスルホン酸系等のものが使用できるが，とくにポリカルボン酸系もしくはポリエーテル系のものが好ましい。また，その助剤として消泡剤を使用することができる。
【００２１】
以下に，本発明の超高強度コンクリートの自己収縮低減法を本発明者らが行った代表的な試験例によって具体的に説明する。
【００２２】
試験例１
〔使用材料〕
セメント：シリカフュームセメント（密度3.08ｇ/cm3，比表面積4050cm2/g)
細骨材：段戸産石英片岩砕砂（表乾密度2.62ｇ/cm3, 吸水率0.72%,粗粒率3.10)
粗骨材：段戸産石英片岩砕石（最大寸法20mm, 表乾密度2.62ｇ/cm3, 吸水率0.57%, 実績率63.1%)
混和剤：ポリカルボン酸エーテル系高性能減水剤 (花王株式会社製の商品名マイティ３０００ＴＨ２ )
人工軽量骨材：石炭灰系の人工軽量骨材 (日本メサライト工業株式会社の商品名Ｊライト，粒径５〜１０mm，絶乾密度1.40〜1.60ｇ/cm3, 吸水率12.2％，圧壊荷重１１００〜１３００Ｎ）
膨張材：石灰−エトリンガイト系膨張材（密度3.02ｇ/cm3, 比表面積3500cm2/g,電気化学工業株式会社製の商品名パワーＣＳＡ type Ｒ）
収縮低減剤：低級アルコール付加物（太平洋マテリアル株式会社製の商品名テトラガードＡＳ２１）
【００２３】
表１に試験の水準とコンクリートの配合条件を示した。表１中の記号は次のとおりである。Ｗ＝水，Ｃ＝シリカフュームセメント，Ｇ＝粗骨材，ＳＰ＝高性能減水剤，ＪＬ＝人工軽量骨材，ＥＸ＝膨張材，ＲＡ＝収縮低減剤。表１のとおりの１２の配合ケースについて，以下の試験を行った。表２にその基本配合を示した。
【００２４】
【表１】
【表２】
〔試験方法〕
コンクリートは強制二軸式ミキサ（容量１００リットル，回転数６０ｒｐｍ）を用いて練り混ぜた。粗骨材（人工軽量骨材含む）以外の材料をミキサに投入後１２０秒練り混ぜ，一旦ミキサを停止して内壁や羽に付着したセメントを掻き落とした後に再びミキサを作動して１８０秒練り混ぜた。さらに粗骨材（人工軽量骨材含む）投入後１８０秒練り混ぜ，ミキサから排出した。コンクリート練上がり後は直ちにスランプフローと空気量，コンクリート温度を測定し，圧縮強度，凝結時間および自己収縮を測定するための供試体を作製した。圧縮強度はＪｌＳＡ１１０８−１９９９に準じ，材齢７，２８，５６，９１日の４材齢で測定した。凝結時間はＪｌＳＡ１１４７−２００１に準じて測定したが，自己収縮の測定開始時間を知るために始発時間までの計測とした。自己収縮はＪＣＩ自己収縮委員会−１９９６の方法に準拠したが，ひずみの測定は低剛性タイブの埋込みひずみ計によって行った。
【００２７】
〔スランプフローおよび凝結時間〕
図１に各配合のスランプフローを示した。図１の結果から，膨張材の添加によってスランプフローは低下し，施工性を損なう傾向があることがわかる。逆に収縮低減剤はスランプフローを増大させる効果が見られた。また，人工軽量骨材の置換率が高いほどスランプフローは増大傾向を示し，施工性が向上することがわかる。スランプフロー５５０ｍｍ以上の配合については，良好な自己充てん性を有しているものと判断された。なお，空気量はすべてのケースにおいて１.３〜２.５％の範囲に調整されたものである。
【００２８】
図２に各配合の凝結始発時間の結果を示した。膨張材および人工軽量骨材を単独で使用した場合には，基本配合と比較して凝結始発時間に大きな差は見られない。しかし，これらを併用したケース（ＪＬ２０Ｅ１０）では凝結始発時問は早くなる結果が得られた。また，収縮低減剤は明らかに凝結を遅延させる影響のあることが確認された。
【００２９】
〔圧縮強度〕
図３〜５に圧縮強度の試験結果を示した。基本配合のものは，材齢２８日で１６４Ｎ／ｍｍ2，９１日で１９０Ｎ／ｍｍ2の高い圧縮強度を示した。図３〜５の全体から言えることは，自己収縮を意図したいずれのケースにおいても，基本配合の圧縮強度を下回る結果となっているが，材齢５６日では全ての配合で目標とする１５０Ｎ／ｍｍ2以上の圧縮強度が得られている。
【００３０】
より具体的には，図３は膨張材および収縮低滅剤を単独使用もしくは併用した場合における強度発現履歴を比較したものである。膨張材のみを使用した場合（Ｅ２０，Ｅ２５，Ｅ３０）は，材齢７日では添加量が多いほど低い強度を示しているが，２８日以降はほぼ同じ強度となり，９１日では１７０Ｎ／ｍｍ2程度に達した。収縮低減剤を添加率２％で使用した場合（Ｒ２）は，長期強度が膨張材を使用した場合よりもやや大きくなり，材齢９１日で１７６Ｎ／ｍｍ2である。膨張材と収縮低滅剤を併用したＥ２５Ｒ２では，材齢５６日の試験結果がやや小さいものの，それ以外の材齢ではほぼＥ３０と同様の強度履歴となっている。
【００３１】
図４は人工軽量骨材の置換率別に圧縮強度の発現履歴を示している。全ての材齢において置換率が大きいほど圧縮強度は小さくなり，特に置換率３０％（ＪＬ３０）では材齢２８日以降ほぼ頭打ちの状況が見られ，１５０Ｎ／ｍｍ2前後で横ばいとなった。しかし，置換率２０％までは材齢９１日に至るまで圧縮強度の増進が認められ，置換率２０％（ＪＬ２０）で１７０Ｎ／ｍｍ2に達した。
【００３２】
図５は人工軽量骨材の置換率を２０％で一定とし，さらに膨張材および／または収縮低滅剤を併用した場合の圧縮強度の発現履歴を示したものである。いずれの配合においても，ＪＬ２０よりも圧縮強度が低滅する結果となったが，ＪＬ２０Ｅ１０，ＪＬ２０Ｒ１，ＪＬ２０Ｅ１０Ｒ０５間の差異は小さく，３ケースとも材齢５６日以降ほぼ頭打ちの状況となった。これらでは材齢９１日で１４９〜１５５Ｎ／ｍｍ2程度の圧縮強度が得られた。
【００３３】
〔自己収縮〕
図６〜８に自己収縮の測定結果を示した。各配合ケースとも，凝結始発時のひずみを０とし，それ以降の２０℃非乾燥状態における自由収縮（膨張）ひずみを計測したものである。基本配合（■印）のものでは，材齢９１日で６５０μｍ／ｍという大きな自己収縮が計測された。
【００３４】
図６は，膨張材および／または収縮低滅剤を使用した場合における自己収縮の経時変化を示しているが，膨張材を２０Ｋｇ／ｍ3使用すると材齢９１日で３７０μｍ／ｍ（Ｅ２０）となり，基本配合よりも４０％以上自己収縮を低滅することができる。さらに添加量を増すごとに低滅効果は大きくなり，３０Ｋｇ／ｍ3（Ｅ３０）で１８０μｍ／ｍ（材齢９１日）となり，７０％以上の低減効果を示す。収縮低滅剤は添加率２％（Ｒ２）で膨張材２０Ｋｇ／ｍ3のケース（Ｅ２０）とほぼ同じ程度の収縮低減効果（４０％）を示す。膨張材２５Ｋｇ／ｍ3と収縮低滅剤２％を併用したケース（Ｅ２５Ｒ２）では，両者単独使用の場合の効果を足し合わせた以上の効果が現れ，材齢初期に１１０μｍ／ｍの膨張が確認された後，材齢９１日に至るまでその膨張量は漸減する。
【００３５】
図７は人工軽量骨材の置換率別に自己収縮の経時変化を示したものであるが，材齢９１日での低減率は，それぞれ２４％（ＪＬ１０），３４％（ＪＬ２０），５７％（ＪＬ３０）となり，置換率が高いほど自己収縮の低滅効果は大きいことがわかる。
【００３６】
以上の試験例１の結果から，次のことが要約される。
（１）基本配合では，材齢９１日で１９０Ｎ／ｍｍ2の高い圧縮強度を示すが６５０μｍ／ｍの自己収縮が起きる。
（２）膨張材２０〜３０Ｋｇ／ｍ3では，収縮低滅効率は大きいが，施工性が低下する。
（３）収縮低滅剤２％では，収縮低滅効率が大きく，施工性も低下しない。
（４）膨張材２５Ｋｇ／ｍ3と収縮低減剤２％を併用すると，自己収縮をゼロにすることができる。
（５）人工軽量骨材は粗骨材に対する置換率に応じて自己収縮を低滅することができるが，強度低下も置換率に応じて大きくなる。
（６）人工軽量骨材の置換率を最大２０容積％とし，少量の膨張材・収縮低滅剤を併用すると，比較的低コストで高い収縮低減効率が実現できる。
【００３７】
試験例２
本試験は，人工軽量骨材の吸水率がコンクリートの自己収縮率に及ぼす影響を見たものである。
〔使用材料〕
・セメント：低熱ポルトランドセメント（記号Ｌ）（住友大阪セメント株式会社製，密度3.22ｇ/cm3)
・細骨材：陸砂（静岡産：表乾密度2.62ｇ/cm3, 吸水率1.38%)
・粗骨材：
(1) 天然骨材（記号Ｎ) ：（奥多摩産砕石：表乾密度2.65ｇ/cm3, 吸水率0.50%)
(2) 人工軽量骨材（記号Ｊ）：（日本メサライト工業株式会社製の商品名Ｊライト，絶乾密度1.41ｇ/cm3，吸水率を５％，１０％または１２.５％に調整したもの）
(3) 人工軽量骨材（記号Ｍ）：（日本メサライト工業株式会社製の商品名メサライト，絶乾密度1.29ｇ/cm3，吸水率２８％）
・混和剤：高性能ＡＥ減水剤 (ポゾリス株式会社製の商品名ＳＰ８ＳＢｓ）
・水：調布市の上水道水
【００３８】
表３にコンクリートの調合（実験Ｎo.１〜５）を示した。各実験における記号は前記の材料を表記しており，例えばＬＪ−５％は，低熱ポルトランドセメントを使用し，粗骨材としてＪライトの吸水率５％のものを使用したことを示す。
【００３９】
【表３】
各調合のコンクリートを練り混ぜ，試験例１と同様にして自己収縮を測定するための供試体を作製し，試験例１と同様にして自己収縮を測定した。その結果を図９に示した。
【００４１】
図９に見られるように，吸水率０.５％の天然粗骨材では自己収縮を示す。吸水率５％のＪライトを用いた場合には自己長さ変化はマイナス方向となり，自己収縮の低減効果は見られない。これに対して，吸水率１０％，１２.５％のＪライトを用いた場合には，自己長さ変化はプラス方向となり，自己収縮の低減効果を示す。吸水率２８％のメサライトを用いた場合には，吸水率１０％のＪライトと同様に自己長さ変化は＋２００μｍ程度で頭打ちにある。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によると，目標とする強度および施工性を損なわずに且つ経済的に超高強度コンクリートの自己収縮量を低減することができる。このため，建築分野のみならず，土木分野において超高強度コンクリートの適用が可能となり，ＰＣ部材とした時にも自己収縮に基づく有効プレストレス低下の問題も解消される。
【図面の簡単な説明】
【図１】超高強度コンクリートの配合例とスランプフローとの関係を示す図である。
【図２】超高強度コンクリートの配合例と凝結始発時間との関係を示す図である。
【図３】超高強度コンクリートに膨張材および／または収縮低減剤を配合した場合の圧縮強度の経時変化を示す図である。
【図４】超高強度コンクリートに人工軽量骨材を配合した場合の圧縮強度の経時変化を示す図である。
【図５】超高強度コンクリートに人工軽量骨材と膨張材および／または収縮低減剤を配合した場合の圧縮強度の経時変化を示す図である。
【図６】超高強度コンクリートに膨張材および／または収縮低減剤を配合した場合の自己収縮ひずみの挙動を示す図である。
【図７】超高強度コンクリートに人工軽量骨材を配合した場合の自己収縮ひずみの挙動を示す図である。
【図８】超高強度コンクリートに人工軽量骨材と膨張材および／または収縮低減剤を配合した場合の自己収縮ひずみの挙動を示す図である。
【図９】粗骨材の吸水率と自己収縮ひずみ（自己長さ変化）との関係を示す図である。
Claims (6)
- 圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ2を超える超高強度コンクリートの配合において，粗骨材の３０容積％以下を圧壊荷重１０００〜２０００Ｎの人工軽量骨材で置換し，コンクリート１ｍ3当り２５〜３０Ｋｇの膨張材，単位結合材量に対し０〜４重量％の収縮低減剤を配合して材齢９１日での自己収縮量を低減する超高強度コンクリートの自己収縮低減法。
- 圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ2を超える超高強度コンクリートの配合において，粗骨材の２０〜３０容積％を圧壊荷重１０００〜２０００Ｎの人工軽量骨材で置換し，コンクリート１ｍ3当り０〜３０Ｋｇの膨張材，単位結合材量に対し１〜４重量％の収縮低減剤を配合して材齢９１日での自己収縮量を低減する超高強度コンクリートの自己収縮低減法。
- 圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ2を超える超高強度コンクリートの配合において，粗骨材の２０〜３０容積％を圧壊荷重１０００〜２０００Ｎの人工軽量骨材で置換し，コンクリート１ｍ3当り１０〜３０Ｋｇの膨張材，単位結合材量に対し０〜４重量％の収縮低減剤を配合して材齢９１日での自己収縮量を低減する超高強度コンクリートの自己収縮低減法。
- 人工軽量骨材は，吸水率５％を超え〜２０％，絶乾密度１.４〜２.０ｇ/cm3のものである請求項１〜３のいずれかに記載の超高強度コンクリートの自己収縮低減法。
- 超高強度コンクリートは，さらにJIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に準ずる減水剤, 高性能減水剤，ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種が配合されている請求項１〜４のいずれかに記載の超高強度コンクリートの自己収縮低減法。
- 水とセメントを含む結合材との比（水結合材比）が１０〜２５％，粗骨材量が４００Ｌ／ｍ3以下である請求項１〜５のいずれかに記載の超高強度コンクリートの自己収縮低減法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003191784A JP4462854B2 (ja) | 2003-07-04 | 2003-07-04 | 超高強度コンクリートの自己収縮低減法 |
| PCT/JP2004/009509 WO2005003054A1 (ja) | 2003-07-04 | 2004-06-29 | 超高強度コンクリートの自己収縮低減法 |
| US10/563,231 US20060144299A1 (en) | 2003-07-04 | 2004-06-29 | Method for reducing autogeneous shrinkage of super high strength concrete |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003191784A JP4462854B2 (ja) | 2003-07-04 | 2003-07-04 | 超高強度コンクリートの自己収縮低減法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005022931A JP2005022931A (ja) | 2005-01-27 |
| JP4462854B2 true JP4462854B2 (ja) | 2010-05-12 |
Family
ID=33562377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003191784A Expired - Fee Related JP4462854B2 (ja) | 2003-07-04 | 2003-07-04 | 超高強度コンクリートの自己収縮低減法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20060144299A1 (ja) |
| JP (1) | JP4462854B2 (ja) |
| WO (1) | WO2005003054A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4558569B2 (ja) | 2005-04-18 | 2010-10-06 | 電気化学工業株式会社 | 超高強度繊維補強セメント組成物、超高強度繊維補強モルタル又はコンクリート、並びに超高強度セメント混和材 |
| CA2707512A1 (en) * | 2007-10-12 | 2009-04-16 | Northeast Solite Corporation | Method for reducing curling and/or warping in poured concrete and structure made thereby |
| US20140060391A1 (en) * | 2012-08-28 | 2014-03-06 | Pkl Corporation | Shrinkage-compensating concrete |
| JP6207010B2 (ja) * | 2013-06-19 | 2017-10-04 | 太平洋セメント株式会社 | コンクリートの強度向上方法 |
| AT517304A1 (de) | 2015-05-15 | 2016-12-15 | Holcim Technology Ltd | Betonzusammensetzung |
| KR20150146469A (ko) | 2015-07-20 | 2015-12-31 | 동남기업 주식회사 | 수축 저감제 조성물 및 이를 포함하는 모르타르, 콘크리트 조성물 |
| CN106139993A (zh) * | 2016-08-08 | 2016-11-23 | 王娟 | 快速混合搅拌器 |
| DE102019103763A1 (de) * | 2019-02-14 | 2020-08-20 | Universität Kassel | Betonmischung zur Bildung eines ultrahochfesten Leichtbetons |
| CN110104983A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-08-09 | 华南理工大学 | 碱渣内养护剂在混凝土中的使用方法 |
| WO2022014045A1 (ja) * | 2020-07-17 | 2022-01-20 | 三井住友建設株式会社 | 骨材と結合材と水を含む組成物 |
| CN113620671B (zh) * | 2021-09-08 | 2022-10-14 | 中国水利水电第十二工程局有限公司 | 一种补偿收缩混凝土的制备方法及补偿收缩混凝土 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4187118A (en) * | 1977-08-12 | 1980-02-05 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Concrete composition for making concrete moldings and method for making such concrete moldings |
| JP2001226160A (ja) * | 2000-02-17 | 2001-08-21 | Taiheiyo Cement Corp | 超高強度セメント硬化体 |
| JP2001240455A (ja) * | 2000-03-01 | 2001-09-04 | Asahi Kasei Corp | コンクリート硬化物 |
| JP2001261414A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Kajima Corp | 自己湿潤養生機能を有するコンクリートおよびその施工法 |
| JP4372954B2 (ja) * | 2000-03-30 | 2009-11-25 | 太平洋セメント株式会社 | 超高強度コンクリート |
| JP3861200B2 (ja) * | 2002-02-07 | 2006-12-20 | 電気化学工業株式会社 | プレライニング用急結セメントコンクリート、その製造方法、及びそれを用いたプレライニング工法 |
| JP4002153B2 (ja) * | 2002-08-05 | 2007-10-31 | 鹿島建設株式会社 | 橋梁上部構造 |
-
2003
- 2003-07-04 JP JP2003191784A patent/JP4462854B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-06-29 WO PCT/JP2004/009509 patent/WO2005003054A1/ja active Application Filing
- 2004-06-29 US US10/563,231 patent/US20060144299A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20060144299A1 (en) | 2006-07-06 |
| JP2005022931A (ja) | 2005-01-27 |
| WO2005003054A1 (ja) | 2005-01-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gopalakrishnan et al. | The strength and durability of fly ash and quarry dust light weight foam concrete | |
| Yu et al. | Mechanical, environmental and economic performance of sustainable Grade 45 concrete with ultrahigh-volume Limestone-Calcined Clay (LCC) | |
| Jena et al. | Mechanical and durability properties of fly ash geopolymer concrete with silica fume | |
| TWI701228B (zh) | 混凝土組成物以及其製造方法 | |
| WO2008044361A1 (fr) | Produit de remplissage pour un joint de renforcement et procédé de remplissage de joint de renforcement à l'aide de celui-ci | |
| WO2009136518A1 (ja) | 水硬性組成物および該水硬性組成物を用いたコンクリート | |
| JP4462854B2 (ja) | 超高強度コンクリートの自己収縮低減法 | |
| Bayraktar et al. | Basalt fiber reinforced foam concrete with marble waste and calcium aluminate cement | |
| Droll | Influence of additions on ultra high performance concretes–grain size optimisation | |
| Hammat et al. | Properties of self-compacting mortar containing slag with different finenesses | |
| Abhilasha et al. | Utilization of solid waste in the production of autoclaved aerated concrete and their effects on its physio-mechanical and microstructural properties: Alternative sources, characterization, and performance insights | |
| WO2019142775A1 (ja) | 高強度グラウト材組成物及びそれを用いた高強度グラウトモルタル | |
| JP2002003249A (ja) | セメント混和材、セメント組成物、及び高流動セメントコンクリート | |
| Dao et al. | Investigation of the behaviour of geopolymer mortar after heating to elevated temperatures | |
| JP4002153B2 (ja) | 橋梁上部構造 | |
| Deb et al. | Sulphate resistance of slag blended fly ash based geopolymer concrete | |
| Adejoh et al. | Suitability of sugar cane bagasse ash as a replacement for cement in concrete | |
| Chandrasekaran | Characteristics Investigations of Dry Bamboo Ash Fractional Replaced Cement with in M25 Grade Concrete. | |
| Oymael et al. | Oil shale ash addition effect in concrete to freezing-thawing | |
| Ban et al. | Properties of Concrete Containing Large Volumes of Ground Granulated Blast Furnace Slag and Ground Coal Bottom Ash with Lime Kiln Dust | |
| JP2019123650A (ja) | 高強度セメント及び高強度コンクリート | |
| Nguyen et al. | Influence of artificial lightweight aggregate on property modification of unfired brick with low energy super-sulfated cement | |
| Abubakar et al. | Performance of concrete containing metakaolin and ground scoria as partial replacement of cement | |
| Justnes et al. | Mechanochemical technology: Synthesis of energetically modified cements (EMC) with high volume fly ash content | |
| JP5160763B2 (ja) | セメントモルタル組成物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060316 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090324 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090525 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090825 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091023 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100119 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100216 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130226 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4462854 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130226 Year of fee payment: 3 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130226 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160226 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |