JP4762953B2 - 低発熱型高強度コンクリートおよびそれを用いたコンクリート硬化体 - Google Patents
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Description
ひび割れの発生原因は多様であるが、なかでも、マッシブなコンクリートに特有のひび割れとして、水和発熱に起因する温度ひび割れが挙げられる。
しかしながら、生コン工場のセメントサイロにおいては、出荷量の多い普通ポルトランドセメント、高炉セメント、及び早強ポルトランドセメントが貯蔵されているため、出荷量の少ない低熱ポルトランドセメント専用のサイロを新たに作らなければならず、目下のところ低熱ポルトランドセメントは、打設現場に生コンプラントを設置するような大型物件に限定された形で使用されている。
このように、低熱ポルトランドセメントは優れた性質を持ちながらも、セメントタイプであることから、サイロの増設といった新たな設備投資を必要とするという問題があった。
しかしながら、この混和材は、水和熱抑制効果の温度依存性が大きく、低温では水和熱抑制効果が顕著であるが、高温では水和熱抑制効果が乏しいという問題点があった。
しかしながら、この混和材は、温度依存性が小さな水和熱抑制効果を有しているものの、強度発現性に乏しかった。
しかしながら、いまだに充分な性能を実現できていないのが実状である。
しかしながら、高強度コンクリートの水和熱低減に対する要求は益々高まっており、さらなる水和熱低減が求められているのが現状である。
また、前述の高強度混和材は、シリカ質微粉末や微粉のセッコウを主体とするため、粉塵の発生が問題となっている。
今日では作業環境の改善も大きな課題であり、粉塵の発生の少ない高強度混和材の開発も強く求められている。
ここで、デキストリンの冷水可溶分とは、温度20℃の蒸留水に溶解したデキストリンの量を意味するものであって、具体的には、例えば、デキストリン10gを200mlのフラスコに入れ、温度20℃の蒸留水150mlを加え、温度20±1℃に1時間保持した後に濾別し、その濾液を蒸発乾固して、得られたデキストリンを、使用したデキストリン全量に対する割合で示したものを冷水可溶分とするものである。
本発明では、20℃における冷水可溶分が0〜80%が好ましく、5〜70%がより好ましく、10〜50%が最も好ましい。冷水可溶分が80%を超えると充分な水和熱抑制の効果が得られなくなるおそれがある。また、凝結遅延性が強くなり、強度発現性が悪くなるおそれもある。
シリカ質微粉末の粉末度は特に限定されるものではないが、通常、フライアッシュについては、ブレーン比表面積値(以下、ブレーン値という)で3,000〜9,000cm2/g程度のものが使用され、シリカヒュームについては、BET比表面積で2万〜20万m2/g程度のものが使用される。
本発明の無水セッコウの粉末度は特に限定されるものではないが、通常、ブレーン値で4,000〜8,000cm2/gが好ましく、6,000cm2/g前後がより好ましい。4,000cm2/g未満では強度発現性が充分でなくなるおそれがあり、8,000cm2/gを超えても、さらなる効果の増進が期待できない。また、強度発現性の面から、無水セッコウの平均粒径は、10μm以下が好ましい。
この理由は定かではないが、デキストリンが、シリカ質微粉末及び/又は無水セッコウの分散性を高め、コンクリート中に均一に分散させる効果をもたらすものと考えられる。一方、デキストリンが30部を超えたりシリカ質微粉末及び/又は無水セッコウが70部未満の場合には、25℃以下の環境における水和熱の抑制効果が充分でなく、温度ひび割れの抑制効果が充分に得られない場合がある。また、逆に30℃以上の高温環境下で凝結遅延性が著しくなり、強度発現性が悪くなる場合もある。
単位セメント混和材量(以下、単位混和材量という)は、1m3あたり、10〜100kgであり、20〜70kgが好ましい。セメント混和材の使用量が、1m3あたり、10kg未満では、本発明の効果が充分に得られなくなるおそれがあり、100kgを超えても、さらなる効果の増進が期待できない。
単位セメント量は、水和発熱を小さくする観点からは少ない方が好ましいが、強度発現性の観点からはその低減に限界があり、通常、250〜350kg/m3であり、275〜325kg/m3が好ましい。単位セメント量が250kg/m3未満では強度発現性が悪くなるおそれがあり、単位セメント量が350kg/m3を超えると、コンクリートの水和発熱量が多くなりコンクリートに熱ひび割れが発生しやすくなるおそれがある。
ただし、本発明のセメント混和材を使用せずに単位セメント量を少なくすると、水和発熱は小さくできるものの所要の強度が得られないため、実用できない。
表1に示す水セメント比(W/C)、単位セメント量、単位水量、及び単位混和材量を用いてコンクリートを調製した。この際、s/aは48%で一定とし、コンクリートのスランプが18±1.5cmとなるように高性能減水剤を添加し、空気量3.0±1.5%とした。
調製したコンクリートの断熱温度上昇量と、材齢28日の圧縮強度を測定した。
また、大きなコンクリート構造物を作製してひび割れの発生状況を調べた。
なお、セメント混和材使用時の粉塵発生挙動も観察した。その結果を表1に併記する。
セメントα:市販普通ポルトランドセメント、R2Oは0.5%、比重3.15
水 :水道水
細骨材(s) :新潟県姫川産砂、比重2.62
粗骨材(g) :新潟県姫川産砂利、比重2.64
高性能減水剤:ポリカルボン酸系高性能減水剤、市販品
セメント混和材a:ブレーン値4,000cm2/gに粉砕した、平均粒径12μmの無水セッコウ(1)90部とデキストリンA10部の混合物、R2Oは0.2%、比重2.90
セメント混和材b:ブレーン値6,000cm2/gに粉砕した、平均粒径6μmの無水セッコウ(1)90部とデキストリンA10部の混合物、R2Oは0.2%、比重2.90
セメント混和材c:ブレーン値8,000cm2/gに粉砕した、平均粒径4μmの無水セッコウ(1)90部とデキストリンA10部の混合物、R2Oは0.2%、比重2.90
セメント混和材d:ブレーン値5,000cm2/gに粉砕した、平均粒径8μmの無水セッコウ(2)90部とデキストリンA10部の混合物、R2Oは0.2%、比重2.90
セメント混和材e:シリカ質微粉末イ90部とデキストリンA10部の混合物、R2Oは0.1%、比重2.10
セメント混和材f:シリカ質微粉末ロ90部とデキストリンA10部の混合物、R2Oは0.4%、比重2.30
セメント混和材g:シリカ質微粉末ハ90部とデキストリンA10部の混合物、R2Oは1.0%、比重2.20
セメント混和材h:シリカ質微粉末ニ90部とデキストリンA10部の混合物、R2Oは0.1%、比重2.10
セメント混和材i:シリカ質微粉末ホ90部とデキストリンA10部の混合物、R2Oは0.25%、比重2.20
セメント混和材j:ブレーン値5,000cm2/gに粉砕した、平均粒径8μmの無水セッコウa45部とシリカ質微粉末ロ45部とデキストリンA10部の混合物、R2Oは0.2%、比重2.60
デキストリンA:冷水可溶分30%、市販品
無水セッコウ(1):フッ酸製造時に副生する無水セッコウ、比重2.96
無水セッコウ(2):天然無水セッコウ、比重2.96
シリカ質微粉末イ:シリカフューム、比重2.20、ブレーン値200,000cm2/g、平均粒径0.2μm
シリカ質微粉末ロ:フライアッシュ、比重2.40、ブレーン値4,000cm2/g、平均粒径8μm
シリカ質微粉末ハ:ケイ藻土、ブレーン値15,000cm2/g、比重2.30
シリカ質微粉末ニ:溶融シリカを製造する際に発生するダスト、比重2.20
シリカ質微粉末ホ:シリカフュームとフライアッシュの等量混合物、比重2.30
断熱温度上昇量:東京理工(株)社製の断熱温度上昇量測定装置を用いて、打設温度20℃の条件で測定。
圧縮強度 :JIS A 1108に準じて測定。
ひび割れの発生状況:厚さ1m、高さ2.5m、長さ10mの壁を作製した。型枠の存置期間は材齢7日までとし、ひび割れの発生状況を観察した。目視で観察できるひび割れがない場合を優、ひび割れの本数が1本で、かつ、ひび割れ幅も0.05mm未満の場合を良、ひび割れの本数は1本だが、ひび割れ幅が0.1mm以上、0.2mm未満の場合を可、ひび割れが2本以上か、もしくは、ひび割れ本数は1本だが、ひび割れ幅が0.2mm以上の場合を不可とした。
粉塵の発生状況:セメント混和材20kgを紙製の袋に詰め、解袋作業を行った際の粉塵の発生状況を確認した。粉塵の発生がほとんどない場合を良、多少の粉塵は発生するが許容できる範囲の場合を可、粉塵の発生が著しい場合を不可とした。
一方、本発明のセメント混和材を配合していない比較例では、本発明の低発熱型高強度コンクリートよりも断熱温度上昇量が大きく、圧縮強度が低い。
表2に示すW/C、単位セメント量、単位水量、及び単位混和材量を用いたこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表2に示す。
一方、本発明のセメント混和材を配合していない比較例では、本発明の低発熱型高強度コンクリートよりも断熱温度上昇量が大きく、圧縮強度が低い。
表3に示すW/C、単位セメント量、単位水量、及び単位混和材量を用いたこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表3に示す。
一方、本発明のセメント混和材を配合していない比較例では、いずれも本発明の低発熱型高強度コンクリートよりも断熱温度上昇量が大きい。
シリカ質微粉末ロを使用し、セメント混和材100部中、表4に示すデキストリンを使用してセメント混和材を調製した。このセメント混和材を1m3あたり30kg使用したこと以外実験例1と同様に行った。結果を表4に併記する。
デキストリンB:冷水可溶分0%、市販品
デキストリンC:冷水可溶分5%、市販品
デキストリンD:冷水可溶分10%、市販品
デキストリンE:冷水可溶分50%、市販品
デキストリンF:冷水可溶分70%、市販品
デキストリンG:冷水可溶分80%、市販品
一方、本発明のセメント混和材を配合していない比較例では、本発明の低発熱型高強度コンクリートよりも圧縮強度が低い。
また、デキストリンとシリカ質微粉末及び/又は無水セッコウを組み合わせることによって、セメント混和材の解袋作業時の粉塵が低減され、圧縮強度は向上し、断熱温度上昇量は小さくなり、ひび割れ抵抗性が向上することがわかる。
セメント混和材jとセメントβを使用し、表5に示す配合のコンクリートを用いたこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表5に併記する。
セメントβ :市販の高炉セメントB種、比重3.06
一方、本発明のセメント混和材を配合していない比較例では、いずれも本発明の低発熱型高強度コンクリートよりも断熱温度上昇量が大きい。
そして、普通セメントを用いる場合よりも高炉セメントを用いた場合に本発明の効果が顕著であることがわかる。
W/C=45%、単位セメント量300kg/m3、単位水量135kg/m3、及び表6に示すセメント混和材を使用し、単位混和材量を50kg/m3としたこと以外は実験例1と同様に行った。結果を表6に併記する。
セメント混和材k:シリカ質微粉末イ80部、炭酸ナトリウム10部、及びデキストリンA10部の混合物、R2Oは5.9%、比重2.10
一方、本発明のセメント混和材の単位量を50kg/m3とした場合でも、R2Oを多く含むセメント混和材を使用した場合は、断熱温度上昇量が45℃を超え、圧縮強度も他のセメント混和材と比べて小さく、ひび割れの発生状況や粉塵の発生状況も劣る結果となった。
このため、マスコンやプレストレストコンクリートに適用した際のひび割れを効果的に抑制できる。
Claims (4)
- デキストリンと、フライアッシュ、ケイ藻土、及び溶融シリカを製造する際に発生するシリカダストからなる群より選ばれる一種又は二種以上であるシリカ質微粉末及び/又はブレーン比表面積値4,000cm 2 /g以上である無水セッコウとからなり、デキストリンが、デキストリンと、シリカ質微粉末及び/又は無水セッコウとの合計100部中、5〜30部であり、R2Oが1.0%以下(Rはアルカリ金属)であるセメント混和材を使用し、単位セメント量が250〜350kg/m3、単位セメント混和材量が10〜100kg/m3である低発熱型高強度コンクリート。
- 単位セメント量が275〜325kg/m3である請求項1に記載の低発熱型高強度コンクリート。
- 単位セメント混和材量が20〜70kg/m3である請求項1又は請求項2に記載の低発熱型高強度コンクリート。
- 請求項1〜請求項3のうちのいずれか一項に記載の低発熱型高強度コンクリートを用いてなるコンクリート硬化体。
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