JP5545615B2 - 高炉スラグ組成物を用いたコンクリート組成物 - Google Patents
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Description
本発明は高炉スラグ組成物を用いたコンクリート組成物に関する。近年、二酸化炭素の排出量の削減やエネルギー消費効率の改善についての要求が益々強くなっている。かかる事情に鑑み、コンクリート組成物の分野においても、製鉄所から副産する高炉水砕スラグが、高炉スラグ微粉末の形で高炉セメントの原料として有効利用されている。一般にコンクリート組成物に使用されている高炉セメントは、普通ポルトランドセメントに高炉スラグ微粉末を混合して造られ、ＪＩＳ−Ｒ５２１１の規格では、高炉スラグ微粉末の分量によって、Ａ種（５％超〜３０％）、Ｂ種（３０％超〜６０％）及びＣ種（６０％超〜７０％）の３種類に分けられている。かかる高炉セメントは、水和熱が低い、長期強度の伸びが大きい、水密性が大きい、硫酸塩に対する化学的侵食に対して抵抗性が大きい、アルカリ骨材反応の抑制効果がある等の有利な点を有しているが、乾燥収縮がポルトランドセメントに比べて大きく、高炉セメントを用いたコンクリート組成物から得られる硬化体は収縮ひび割れが発生し易いという問題や、ポルトランドセメントに比べて中性化による劣化が速いという不利な点も有している。このような理由から、高炉セメントとしては、性能バランスの良い高炉セメントＢ種に限られて使用されているのが実情であるが、高炉セメントＢ種はコンクリート１ｍ３中に２５０〜４５０ｋｇの割合で混入するのが一般的であり、高炉セメントＢ種１トンを工場で製造するために約４００ｋｇの二酸化炭素を排出しているので、高炉セメントＢ種を用いてコンクリート組成物１ｍ３を調製するためには、施工機械の運転や材料の運搬等により発生する二酸化炭素の排出を除き、１００〜１８０ｋｇの二酸化炭素を排出していることになる。そのため、コンクリート工事においては、施工性を確保しつつ、得られる硬化体が必要な強度を有することを前提として、高炉スラグ微粉末をもっと高い割合で使用することにより二酸化炭素の発生を抑制する技術の出現が要求されている。本発明はかかる要求に応える高炉スラグ組成物を用いたコンクリート組成物に関する。
従来、用いる高炉スラグ微粉末の粉末度や置換率がコンクリート組成物に及ぼす影響について報告されている（例えば、非特許文献１参照）。ここでは、普通ポルトランドセメントに対する高炉スラグ微粉末の使用量が多くなると、普通ポルトランドセメント単独使用に比べて、初期強度が低下し、中性化が早くなり、乾燥収縮が大きくなる等、コンクリート物性のマイナス傾向が顕著になることが報告されている。別に、かかる高炉スラグ微粉末等に加えて各種の混和材を用いたいくつかの提案も報告されている（例えば、特許文献１〜９参照）。しかし、これらの従来提案には実際のところ、高炉スラグ微粉末の使用量を多くすると、１）良好な施工性を確保できない、２）硬化体の乾燥収縮率を抑えることが難しい、３）硬化体の圧縮強度の低下が大きい等、何らかの点で重大な支障をきたすという問題がある。
「高炉スラグ微粉末を用いたコンクリートの技術の現状」、日本建築学会編、１９９２年、３頁
本発明が解決しようとする課題は、高炉スラグ微粉末の使用割合を高くすることにより二酸化炭素の排出量を抑制しつつ、１）調製したコンクリート組成物の経時的な流動性の低下や空気量の低下を抑えて良好な施工性を確保すること、２）得られる硬化体の乾燥収縮率が高炉セメントＢ種を用いた場合に比べて大きくならないようにすること、３）得られる硬化体が必要な強度を発現すること、以上の１）〜３）の基本的な諸性能を同時に発現できるコンクリート組成物を提供する処にある。
しかして本発明者らは、前記の課題を解決するべく研究した結果、結合材として、高炉スラグ微粉末を高い割合で含有し、ポルトランドセメントを含有しない特定の高炉スラグ組成物を特定の混和材と共に用いたコンクリート組成物が正しく好適であることを見出した。
すなわち本発明は、少なくとも、結合材、水、細骨材、粗骨材及び混和材を含有して成るコンクリート組成物であって、結合材として下記の高炉スラグ組成物を用いて、水／該高炉スラグ組成物の質量比を３０〜６０％に調製し、また混和材の少なくとも一部として、下記のポリカルボン酸系の水溶性ビニル共重合体からなるセメント分散剤を、高炉スラグ組成物１００質量部当たり０．１〜１．５質量部の割合で含有し、更に混和材の少なくとも一部として、下記の乾燥収縮低減剤及び／又は膨張材を、乾燥収縮低減剤は高炉スラグ組成物１００質量部当たり０．２〜４．０質量部の割合で含有し、また膨張材はコンクリート組成物１ｍ３当たり１０〜２５ｋｇの割合で含有して成ることを特徴とする高炉スラグ組成物を用いたコンクリート組成物に係る。
高炉スラグ組成物：粉末度が３０００〜１３０００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ微粉末を８０〜９５質量％及び石膏を５〜２０質量％（合計１００質量％）の割合で含有する混合物１００質量部当たり、解体コンクリートから分離した水酸化カルシウム含有率が３〜１５質量％の再生コンクリート微粉末を３〜１５質量部の割合で添加した高炉スラグ組成物。
ポリカルボン酸系の水溶性ビニル共重合体：分子中に下記の構成単位Ａを４５〜８５モル％、下記の構成単位Ｂを１５〜５５モル％及び下記の構成単位Ｃを０〜１０モル％（合計１００モル％）の割合で有する質量平均分子量が２０００〜８００００の水溶性ビニル共重合体。
構成単位Ａ：メタクリル酸から形成された構成単位及びメタクリル酸塩から形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
構成単位Ｂ：分子中に５〜１５０個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位
構成単位Ｃ：（メタ）アリルスルホン酸塩から形成された構成単位及びメチルアクリレートから形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
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構成単位Ｃ：（メタ）アリルスルホン酸塩から形成された構成単位及びメチルアクリレートから形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
乾燥収縮低減剤：ジエチレングリコールモノブチルエーテル及びジプロピレングリコールジエチレングリコールモノブチルエーテルから選ばれるもの。
本発明に係る高炉スラグ組成物を用いたコンクリート組成物（以下、本発明のコンクリート組成物という）は、少なくとも、結合材、水、細骨材、粗骨材及び混和材を含有して成るものである。本発明のコンクリート組成物は結合材として特定の高炉スラグ組成物を用いたものであり、かかる高炉スラグ組成物は、粉末度が３０００〜１３０００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ微粉末を８０〜９５質量％及び石膏を５〜２０質量％（合計１００質量％）の割合で含有する混合物１００質量部当たり、解体コンクリートから分離した水酸化カルシウム含有率が３〜１５質量％の再生コンクリート微粉末を３〜１５質量部の割合で添加したものである。
前記の高炉スラグ微粉末は、粉末度が３０００〜１３０００ｃｍ２／ｇのものを使用するが、好ましくは３０００〜８０００ｃｍ２／ｇのものを使用し、より好ましくは３５００〜６５００ｃｍ２／ｇのものを使用する。粉末度が３０００〜１３０００ｃｍ２／ｇの範囲を外れたものを使用すると、調製したコンクリート組成物の流動性が悪くなったり、得られる硬化体の強度発現が低下したりする。尚、本発明において粉末度はブレーン法による比表面積で表したものである。
また石膏としては、無水石膏、二水石膏、半水石膏が挙げられるが、無水石膏が好ましい。無水石膏としては、それを９０質量％以上の純度で含有するものであれば使用でき、天然無水石膏や副産無水石膏等を使用できる。粉末度は、３０００〜８０００ｃｍ２／ｇのものが好ましく、３５００〜６５００ｃｍ２／ｇのものがより好ましい。
更に再生コンクリート微粉末としては、粉末度が２０００〜７０００ｃｍ２／ｇのものを使用するのが好ましい。また水酸化カルシウム含有率が３〜１５質量％のものを使用するが、好ましくは６〜１２質量％のものを使用する。解体コンクリートから分離する方法は特に限定されず、これには例えば、破砕機を用いて破砕する方法や破砕物どうしを機械で擦りもむ方法が挙げられる。解体コンクリートから分離された再生コンクリート微粉末は、例えば、解体コンクリートから粗骨材や細骨材を取り除くことにより得ることができる。このとき解体コンクリートから分離された粗骨材や細骨材も再生品として使用することができる。解体コンクリートから分離した再生コンクリート微粉末であって、水酸化カルシウムを上記の含有率で含む再生コンクリート微粉末を得る手段としては、機械擦りもみ方式が好ましく、機械擦りもみ方式のなかでは偏心ロータ方式がより好ましい。以下、このような再生コンクリート微粉末の製造方法について説明する。本発明における好ましい再生コンクリート微粉末は、加熱を行わない機械擦りもみ方式により製造されることが、製造時の二酸化炭素の削減及び得られる微粉末の品質にばらつきがないという観点から好適である。特に、偏心ロータ方式や遊星ミル等の機械擦りもみ装置で製造する際に、機械擦りもみプロセスを密閉された空間内で行い、空間内の空気中のＣＯ２を除去する方法、或いは、チッソガスなどの不活性ガスを封入する方法をとることで、処理中の炭酸化による水酸化カルシウム含有率の減少を抑制した再生コンクリート微粉末は本発明における如き、アルカリ刺激材として使用するのに最適な水酸化カルシウム含有率の微粉末を得ることができる。他方、解体コンクリート魂をジョークラッシャーやインペラーブレーカー等の破砕機を用いて破砕する方法においては、骨材とモルタル・ペーストが同時に破砕されるため、再生コンクリート微粉末中に骨材粉が多くなり易く、また、微粉中の骨材粉とモルタル・ペースト粉の比率もコンクリートの配（調）合によっては相当変化することとなり、高炉スラグ微粉末のアルカリ刺激材として用いるには、品質のコントロールが極めて困難であり、また、加熱と機械擦りもみによって骨材を取り出す加熱擦りもみ方式で製造した微粉末は骨材粉が少なく、アルカリ刺激材として適しているものの、加熱によって解体コンクリート中の水和物が変化する懸念があり、また、製造エネルギーが大きくなり、セメント製造時の二酸化炭素を削減するという観点からも好適とは言い難い。
本発明のコンクリート組成物において、細骨材としては、公知の川砂、砕砂、山砂等を使用でき、粗骨材としては、公知の川砂利、砕石、軽量骨材等を使用できる。
本発明のコンクリート組成物では、水／高炉スラグ組成物の質量比を３０〜６０％に調製するが、好ましくは３５〜５５％に調製する。かかる質量比が６０％より大きいと、得られる硬化体の乾燥収縮が大きくなり過ぎたり、強度の低下が著しくなる。逆に、かかる質量比が３０％より小さいと、調製したコンクリート組成物の流動性や空気量の経時的な低下が大きくなり、施工性が低下する。尚、本発明において水／高炉スラグ組成物の質量比は、（用いた水の質量／用いた高炉スラグ組成物の質量）×１００で求められるものである。
本発明のコンクリート組成物では、混和材として、特定のセメント分散剤と特定の乾燥収縮低減剤を、また特定のセメント分散剤と膨張材を、更には特定のセメント分散剤と特定の乾燥収縮低減剤と膨張材を混和材として使用する。
セメント分散剤としては、ポリカルボン酸系の水溶性ビニル共重合体を用い、なかでも分子中に下記の構成単位Ａを４５〜８５モル％、下記の構成単位Ｂを１５〜５５モル％及び下記の構成単位Ｃを０〜１０モル％（合計１００モル％）の割合で有する質量平均分子量２０００〜８００００（ＧＰＣ法、プルラン換算、以下同じ）の水溶性ビニル共重合体を用いる。
構成単位Ａ：メタクリル酸から形成された構成単位及びメタクリル酸塩から形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
構成単位Ｂ：分子中に５〜１５０個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位
構成単位Ｃ：（メタ）アリルスルホン酸塩から形成された構成単位及びメチルアクリレートから形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
構成単位Ｂ：分子中に５〜１５０個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位
構成単位Ｃ：（メタ）アリルスルホン酸塩から形成された構成単位及びメチルアクリレートから形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
以上説明したポリカルボン酸系の水溶性ビニル共重合体からなるセメント分散剤それ自体は公知の方法で合成でき、例えば特開昭５８−７４５５２号公報、特開平１−２２６７５７号公報等に記載されている方法で合成できる。これらのポリカルボン酸系の水溶性ビニル共重合体からなるセメント分散剤の使用量は、高炉スラグ組成物１００質量部当たり、０．１〜１．５質量部の割合とする。
乾燥収縮低減剤としては、ジエチレングリコールモノブチルエーテル及びジプロピレングリコールジエチレングリコールモノブチルエーテルから選ばれるものを用いる。かかる乾燥収縮低減剤の使用量は、高炉スラグ組成物１００質量部当たり、０．２〜４．０質量部の割合とする。
膨張材としては、公知のものを使用でき、大別してカルシウムスルホアルミネート系のものと石灰系のものとの２種類が挙げられる。いずれも水和反応によりエトリンガイト及び水酸化カルシウムを生成して膨張する無機系の混和材であり、コンクリート用膨張材として、ＪＩＳ−Ａ６２０２の規格を満足するものが好ましい。かかる膨張材の使用量は、コンクリート組成物１ｍ３当たり、１０〜２５ｋｇの割合とする。
本発明のコンクリート組成物を、通常３〜６容量％の空気を連行させたＡＥコンクリートとする場合、空気連行（ＡＥ）剤を補助剤として使用できる。かかるＡＥ剤としては、公知のものを使用でき、特に限定されないが、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルベンゼンスルホン酸塩、ロジン石けん、高級脂肪酸石けん、アルキルリン酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル塩等の公知のＡＥ剤を使用できる。逆に、本発明のコンクリート組成物を調製する際に空気量過多になる場合には、消泡剤を単独使用したり、又は前記の空気連行剤と併用することができる。かかる消泡剤としては、公知のものを使用でき、特に限定されないが、ポリオキシアルキレングリコールエーテル誘導体、変性ポリジメチルシロキサン、リン酸トリアルキル等の消泡剤を使用できる。これらの空気量調節剤の使用量は、高炉スラグ組成物１００質量部当たり、０．００１〜０．０１質量部の割合とするのが好ましい。
本発明のコンクリート組成物は公知の方法で調製できるが、高炉スラグ組成物、水、細骨材及び粗骨材をミキサーで空練りする一方で、前記したセメント分散剤、乾燥収縮低減剤、膨張材、空気量調節剤等を適宜に練り混ぜ水で希釈し、しかる後に双方を練り混ぜる方法が好ましい。本発明のコンクリート組成物の調製に際しては、本発明の効果を損なわない範囲内で、必要に応じて、硬化促進剤、凝結遅延剤、防錆剤、防水剤、防腐剤等の添加剤を併用することもできる。
以上説明した本発明のコンクリート組成物によると、得られる硬化体は乾燥収縮率が８００×１０−６以下のものとなる。また本発明のコンクリート組成物は建設現場で打設されるコンクリート組成物としてだけでなく、コンクリート製品工場で加工される二次製品用のコンクリート組成物としても適用できる。
本発明によると、コンクリート組成物を調製するに当たり二酸化炭素の排出量を抑制しつつ、調製したコンクリート組成物の経時的な流動性の低下や空気量の低下を抑えて良好な施工性を確保することができ、また得られる硬化体の乾燥収縮を抑制することができ、更に得られる硬化体に必要な強度を発現させることができるという効果がある。
以下、本発明の構成及び効果をより具体的にするため、実施例等を挙げるが、本発明が該実施例に限定されるというものではない。なお、以下の実施例等において、別に記載しない限り、％は質量％を、また部は質量部を意味する。
試験区分１（水溶性ビニル共重合体の合成）
・水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）の合成
メタクリル酸６０ｇ、メトキシポリ（オキシエチレン単位数が２３個、以下ｎ＝２３とする）エチレングリコールメタクリレート３００ｇ、メタリルスルホン酸ナトリウム５ｇ、３−メルカプトプロピオン酸４ｇ及び水４９０ｇを反応容器に仕込んだ後、４８％水酸化ナトリウム水溶液５８ｇを加え、攪拌しながら部分中和して均一に溶解した。反応容器内の雰囲気を窒素置換した後、反応系の温度を温水浴にて６０℃に保ち、過硫酸ナトリウムの２０％水溶液２５ｇを加えてラジカル重合反応を開始し、５時間反応を継続して反応を終了した。その後、４８％水酸化ナトリウム水溶液２３ｇを加えて反応物を完全中和し、メタクリル酸塩から形成された単位を構成単位にもつポリカルボン酸系の水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）の４０％水溶液を得た。水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）を分析したところ、メタクリル酸ナトリウムから形成された構成単位／メトキシポリ（ｎ＝２３）エチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位／メタリルスルホン酸ナトリウムから形成された構成単位＝７０／２７／３（モル％）の割合で有する質量平均分子量が３３８００の水溶性ビニル共重合体であった。
・水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）の合成
メタクリル酸６０ｇ、メトキシポリ（オキシエチレン単位数が２３個、以下ｎ＝２３とする）エチレングリコールメタクリレート３００ｇ、メタリルスルホン酸ナトリウム５ｇ、３−メルカプトプロピオン酸４ｇ及び水４９０ｇを反応容器に仕込んだ後、４８％水酸化ナトリウム水溶液５８ｇを加え、攪拌しながら部分中和して均一に溶解した。反応容器内の雰囲気を窒素置換した後、反応系の温度を温水浴にて６０℃に保ち、過硫酸ナトリウムの２０％水溶液２５ｇを加えてラジカル重合反応を開始し、５時間反応を継続して反応を終了した。その後、４８％水酸化ナトリウム水溶液２３ｇを加えて反応物を完全中和し、メタクリル酸塩から形成された単位を構成単位にもつポリカルボン酸系の水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）の４０％水溶液を得た。水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）を分析したところ、メタクリル酸ナトリウムから形成された構成単位／メトキシポリ（ｎ＝２３）エチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位／メタリルスルホン酸ナトリウムから形成された構成単位＝７０／２７／３（モル％）の割合で有する質量平均分子量が３３８００の水溶性ビニル共重合体であった。
・水溶性ビニル共重合体（ｐ−２）〜（ｐ−４）及び（ｐｒ−１）〜（ｐｒ−４）の合成
水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）の合成と同様にして、水溶性ビニル共重合体（ｐ−２）〜（ｐ−４）及び（ｐｒ−１）〜（ｐｒ−４）を合成した。以上で合成した各水溶性ビニル共重合体の内容を表１にまとめて示した。
水溶性ビニル共重合体（ｐ−１）の合成と同様にして、水溶性ビニル共重合体（ｐ−２）〜（ｐ−４）及び（ｐｒ−１）〜（ｐｒ−４）を合成した。以上で合成した各水溶性ビニル共重合体の内容を表１にまとめて示した。
表１において、
構成単位Ａ〜Ｃ：各構成単位を形成することとなる単量体で表示した。
Ａ−１：メタクリル酸ナトリウム
Ａ−２：メタクリル酸
Ｂ−１：メトキシポリ（ｎ＝２３）エチレングリコールメタクリレート
Ｂ−２：メトキシポリ（ｎ＝６８）エチレングリコールメタクリレート
Ｂ−３：メトキシポリ（ｎ＝９）エチレングリコールメタクリレート
Ｃ−１：メタリルスルホン酸ナトリウム
Ｃ−２：アリルスルホン酸ナトリウム
Ｃ−３：メチルアクリレート
構成単位Ａ〜Ｃ：各構成単位を形成することとなる単量体で表示した。
Ａ−１：メタクリル酸ナトリウム
Ａ−２：メタクリル酸
Ｂ−１：メトキシポリ（ｎ＝２３）エチレングリコールメタクリレート
Ｂ−２：メトキシポリ（ｎ＝６８）エチレングリコールメタクリレート
Ｂ−３：メトキシポリ（ｎ＝９）エチレングリコールメタクリレート
Ｃ−１：メタリルスルホン酸ナトリウム
Ｃ−２：アリルスルホン酸ナトリウム
Ｃ−３：メチルアクリレート
試験区分２（高炉スラグ組成物の調製）
表２に記載の調合条件で、高炉スラグ微粉末、無水石膏、再生コンクリート微粉末を混合して高炉スラグ組成物を調製し、高炉スラグ組成物（Ｓ−１）〜（Ｓ−４）及び（Ｒ−１）〜（Ｒ−５）を得た。
表２に記載の調合条件で、高炉スラグ微粉末、無水石膏、再生コンクリート微粉末を混合して高炉スラグ組成物を調製し、高炉スラグ組成物（Ｓ−１）〜（Ｓ−４）及び（Ｒ−１）〜（Ｒ−５）を得た。
表２において、
ｓｇ−１：粉末度が４１００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ微粉末
ｓｇ−２：粉末度が５９００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ微粉末
ｓｇ−３：粉末度が１０２０ｃｍ２／ｇの高炉スラグ微粉末
ｇｐ−１：粉末度が４１５０ｃｍ２／ｇの無水石膏
ｇｐ−２：粉末度が５８００ｃｍ２／ｇの無水石膏
ｒｃ−１：粉末度が５８６０ｃｍ２／ｇ且つ水酸化カルシウム含有率が９．２％の再生コンクリート微粉末
ｒｃ−２：粉末度が４６２０ｃｍ２／ｇ且つ水酸化カルシウム含有率が６．５％の再生コンクリート微粉末
ｒｃ−３：粉末度が４３５０ｃｍ２／ｇ且つ水酸化カルシウム含有率が１．５％の再生コンクリート微粉末
ｓｇ−１：粉末度が４１００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ微粉末
ｓｇ−２：粉末度が５９００ｃｍ２／ｇの高炉スラグ微粉末
ｓｇ−３：粉末度が１０２０ｃｍ２／ｇの高炉スラグ微粉末
ｇｐ−１：粉末度が４１５０ｃｍ２／ｇの無水石膏
ｇｐ−２：粉末度が５８００ｃｍ２／ｇの無水石膏
ｒｃ−１：粉末度が５８６０ｃｍ２／ｇ且つ水酸化カルシウム含有率が９．２％の再生コンクリート微粉末
ｒｃ−２：粉末度が４６２０ｃｍ２／ｇ且つ水酸化カルシウム含有率が６．５％の再生コンクリート微粉末
ｒｃ−３：粉末度が４３５０ｃｍ２／ｇ且つ水酸化カルシウム含有率が１．５％の再生コンクリート微粉末
試験区分３（コンクリート組成物の調製）
実施例１〜１２
表３に記載の配合条件で、５０リットルのパン型強制練りミキサーに、練り混ぜ水（水道水）、高炉スラグ組成物、細骨材（大井川水系産川砂、密度＝２．５８ｇ／ｃｍ３）の各所定量を投入し、またセメント分散剤、乾燥収縮低減剤、膨張材等の混和材の各所定量を投入して、更に空気量調節剤（竹本油脂社製のＡＥ剤、商品名ＡＥ−３００）を投入し、４５秒間練り混ぜた。最後に、粗骨材（岡崎産砕石、密度＝２．６８ｇ／ｃｍ３）の所定量を投入し、６０秒間練り混ぜて、目標スランプが１８±１ｃｍ、目標空気量が４．５±１％とした水／高炉スラグ組成物比が４５％又は４０％のコンクリート組成物を調製した。
実施例１〜１２
表３に記載の配合条件で、５０リットルのパン型強制練りミキサーに、練り混ぜ水（水道水）、高炉スラグ組成物、細骨材（大井川水系産川砂、密度＝２．５８ｇ／ｃｍ３）の各所定量を投入し、またセメント分散剤、乾燥収縮低減剤、膨張材等の混和材の各所定量を投入して、更に空気量調節剤（竹本油脂社製のＡＥ剤、商品名ＡＥ−３００）を投入し、４５秒間練り混ぜた。最後に、粗骨材（岡崎産砕石、密度＝２．６８ｇ／ｃｍ３）の所定量を投入し、６０秒間練り混ぜて、目標スランプが１８±１ｃｍ、目標空気量が４．５±１％とした水／高炉スラグ組成物比が４５％又は４０％のコンクリート組成物を調製した。
比較例１〜１２
表３に記載の配合条件で、実施例と同様な練り混ぜ方法により、水／高炉スラグ組成物比が４５％のコンクリート組成物を調製した。
表３に記載の配合条件で、実施例と同様な練り混ぜ方法により、水／高炉スラグ組成物比が４５％のコンクリート組成物を調製した。
比較例１３及び１４
表３に記載の配合条件で、実施例と同様な練り混ぜ方法により、高炉セメントＢ種を用いた水／高炉スラグ組成物比が４５％又は５０％のコンクリート組成物を調製した。
表３に記載の配合条件で、実施例と同様な練り混ぜ方法により、高炉セメントＢ種を用いた水／高炉スラグ組成物比が４５％又は５０％のコンクリート組成物を調製した。
表３において、
二酸化炭素排出量：コンクリート組成物１ｍ３を製造する場合の二酸化炭素の排出量（ｋｇ）。但し、石膏及び再生コンクリート微粉末の製造に必要なエネルギーに由来する二酸化炭素の排出量を除いてポルトランドセメントの使用量から計算した値
セメント分散剤の種類：表１に記載した水溶性ビニル共重合体
使用量：高炉スラグ組成物１００質量部当たりの、セメント分散剤、乾燥収縮低減剤又は膨張材の固形分としての質量部
高炉スラグ組成物の種類：表２に記載したもの
＊１：ジエチレングリコールモノブチルエーテル
＊２：ジプロピレングリコールジエチレングリコールモノブチルエーテル
＊３：太平洋マテリアル社製の商品名が太平洋ハイパーエクスパン（石灰系膨張材）
＊４：高炉セメントＢ種（密度＝３．０４ｇ／ｃｍ３、ブレーン値３８５０ｃｍ２／ｇ、ポルトランドセメントを５０％含有）
二酸化炭素排出量：コンクリート組成物１ｍ３を製造する場合の二酸化炭素の排出量（ｋｇ）。但し、石膏及び再生コンクリート微粉末の製造に必要なエネルギーに由来する二酸化炭素の排出量を除いてポルトランドセメントの使用量から計算した値
セメント分散剤の種類：表１に記載した水溶性ビニル共重合体
使用量：高炉スラグ組成物１００質量部当たりの、セメント分散剤、乾燥収縮低減剤又は膨張材の固形分としての質量部
高炉スラグ組成物の種類：表２に記載したもの
＊１：ジエチレングリコールモノブチルエーテル
＊２：ジプロピレングリコールジエチレングリコールモノブチルエーテル
＊３：太平洋マテリアル社製の商品名が太平洋ハイパーエクスパン（石灰系膨張材）
＊４：高炉セメントＢ種（密度＝３．０４ｇ／ｃｍ３、ブレーン値３８５０ｃｍ２／ｇ、ポルトランドセメントを５０％含有）
試験区分４（調製したコンクリート組成物の評価）
調製した各例のコンクリート組成物について、空気量、スランプ、スランプ残存率を下記のように求めた。また各コンクリート組成物から得た硬化体について、乾燥収縮率及び圧縮強度を下記のように求めた。
調製した各例のコンクリート組成物について、空気量、スランプ、スランプ残存率を下記のように求めた。また各コンクリート組成物から得た硬化体について、乾燥収縮率及び圧縮強度を下記のように求めた。
・空気量（容量％）：練り混ぜ直後のコンクリート組成物及び更に６０分間静置後のコンクリート組成物について、ＪＩＳ−Ａ１１２８に準拠して測定した。
・スランプ（cm）：空気量の測定と同時に、ＪＩＳ−Ａ１１０１に準拠して測定した。
・スランプ残存率（％）：（６０分間静置後のスランプ／練り混ぜ直後のスランプ）×１００で求めた。
・乾燥収縮率：ＪＩＳ−Ａ１１２９に準拠し、各例のコンクリート組成物を２０℃×６０％ＲＨの条件下で保存した材齢２６週の供試体についてコンパレータ法により乾燥収縮ひずみを測定し、乾燥収縮率を求めた。この数値は小さいほど、乾燥収縮が小さいことを示す。
・圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）：各例のコンクリート組成物について、ＪＩＳ−Ａ１１０８に準拠し、材齢７日及び材齢２８日で測定した。
・スランプ（cm）：空気量の測定と同時に、ＪＩＳ−Ａ１１０１に準拠して測定した。
・スランプ残存率（％）：（６０分間静置後のスランプ／練り混ぜ直後のスランプ）×１００で求めた。
・乾燥収縮率：ＪＩＳ−Ａ１１２９に準拠し、各例のコンクリート組成物を２０℃×６０％ＲＨの条件下で保存した材齢２６週の供試体についてコンパレータ法により乾燥収縮ひずみを測定し、乾燥収縮率を求めた。この数値は小さいほど、乾燥収縮が小さいことを示す。
・圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）：各例のコンクリート組成物について、ＪＩＳ−Ａ１１０８に準拠し、材齢７日及び材齢２８日で測定した。
結果を表４にまとめて示した。各実施例で調製した本発明のコンクリート組成物は、高炉セメントＢ種を用いた場合に比べて、コンクリート１ｍ３を製造するための二酸化炭素の排出量が少なく、またコンクリート組成物の経時的な流動性に優れ、得られる硬化体の乾燥収縮率が８００×１０−６よりも小さく、必要とされる充分な圧縮強度が得られている。
表４において、
比較例２、３及び１０〜１２：目標とする流動性（スランプ値）が得られなかったので測定しなかった。
比較例２、３及び１０〜１２：目標とする流動性（スランプ値）が得られなかったので測定しなかった。
Claims (6)
- 少なくとも、結合材、水、細骨材、粗骨材及び混和材を含有して成るコンクリート組成物であって、結合材として下記の高炉スラグ組成物を用いて、水／該高炉スラグ組成物の質量比を３０〜６０％に調製し、また混和材の少なくとも一部として、下記のポリカルボン酸系の水溶性ビニル共重合体からなるセメント分散剤を、高炉スラグ組成物１００質量部当たり０．１〜１．５質量部の割合で含有し、更に混和材の少なくとも一部として、下記の乾燥収縮低減剤及び／又は膨張材を、乾燥収縮低減剤は高炉スラグ組成物１００質量部当たり０．２〜４．０質量部の割合で含有し、また膨張材はコンクリート組成物１ｍ ３ 当たり１０〜２５ｋｇの割合で含有して成ることを特徴とする高炉スラグ組成物を用いたコンクリート組成物。
高炉スラグ組成物：粉末度が３０００〜１３０００cm２／ｇの高炉スラグ微粉末を８０〜９５質量％及び石膏を５〜２０質量％（合計１００質量％）の割合で含有する混合物１００質量部当たり、解体コンクリートから分離した水酸化カルシウム含有率が３〜１５質量％の再生コンクリート微粉末を３〜１５質量部の割合で添加した高炉スラグ組成物。
ポリカルボン酸系の水溶性ビニル共重合体：分子中に下記の構成単位Ａを４５〜８５モル％、下記の構成単位Ｂを１５〜５５モル％及び下記の構成単位Ｃを０〜１０モル％（合計１００モル％）の割合で有する質量平均分子量が２０００〜８００００の水溶性ビニル共重合体。
構成単位Ａ：メタクリル酸から形成された構成単位及びメタクリル酸塩から形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
構成単位Ｂ：分子中に５〜１５０個のオキシエチレン単位で構成されたポリオキシエチレン基を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリレートから形成された構成単位
構成単位Ｃ：（メタ）アリルスルホン酸塩から形成された構成単位及びメチルアクリレートから形成された構成単位から選ばれる一つ又は二つ以上
乾燥収縮低減剤：ジエチレングリコールモノブチルエーテル及びジプロピレングリコールジエチレングリコールモノブチルエーテルから選ばれるもの。 - 石膏が無水石膏である請求項１記載の高炉スラグ組成物を用いたコンクリート組成物。
- 高炉スラグ微粉末が、その粉末度が３５００〜６５００cm２／ｇのものである請求項１又は２記載の高炉スラグ組成物を用いたコンクリート組成物。
- 再生コンクリート微粉末が、その水酸化カルシウム含有率が６〜１２質量％のものである請求項１〜３のいずれか一つの項記載の高炉スラグ組成物を用いたコンクリート組成物。
- 水／高炉スラグ組成物の質量比を３５〜５５％に調製した請求項１〜４のいずれか一つの項記載の高炉スラグ組成物を用いたコンクリート組成物。
- 得られる硬化体の乾燥収縮率が８００×１０−６以下となるものである請求項１〜５のいずれか一つの項記載の高炉スラグ組成物を用いたコンクリート組成物。
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