JP5686388B2

JP5686388B2 - 高流動性コンクリート評価方法

Info

Publication number: JP5686388B2
Application number: JP2013111194A
Authority: JP
Inventors: 剛中里; 浩康鳴瀬; 明大佐藤; 秀彦中永
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp; Ube Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp; Ube Corp
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2025-06-27
Also published as: JP2013210381A

Description

この発明は高流動性コンクリート評価方法、詳しくは、高流動性コンクリートの経時的な流動性の変化を正確に評価する高流動性コンクリート評価方法に関する。

ポルトランドセメントの一種として、低熱ポルトランドセメントが開発されている。これを含むコンクリート組成物は、セメント分散剤である高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤と併用した場合、高強度および高流動性を有したコンクリートを得ることができる。また、前記コンクリート組成物と、別のセメント分散剤である減水剤、ＡＥ減水剤を添加することで、硬化時の発熱を抑制したコンクリートが得られる。

これらのコンクリートの使用時には、練り混ぜ後の施工性の確保が重要となる。そこで、従来、経時的な流動性の変化が小さいコンクリートを製造する方法として、特許文献１および特許文献２が知られている。両特許文献１，２では、このようなコンクリートを得るには、セメントのクリンカ組成物と、半水石膏および二水石膏からなる石膏の半水石膏量とを調整する方法が、最も効果的であると明記している。

特開平１１−１３０５０７号公報特許第３３８５８８４号公報

高流動性コンクリートは、練り混ぜ後の経時による変化は小さく、流動性に優れた性能を有する。経時による流動性の変化を小さくするには、高性能ＡＥ減水剤の添加量を増加させることが効果的である。そして、特許文献１および特許文献２には、高性能ＡＥ減水剤の添加量の増加には、半水石膏および二水石膏からなる石膏の半水石膏量を多くすることが好適であることが開示されていた。
しかしながら、半水石膏を増量した低熱ポルトランドセメントのコンクリート組成物によれば、練り混ぜ後、数分間で急激なスランプの低下現象（こわばり）が生じるおそれがあった。こわばりは、半水石膏と水とが反応し、急激に二水石膏を析出することで発生すると一般に言われる（改定２版セメントの材料化学、大日本図書株式会社）。

そこで、低熱ポルトランドセメントとセメント分散剤とを併用したコンクリートにおいて、練り混ぜ後の流動性に優れ、経時的な流動性の変化が小さく、かつこわばりも抑えたコンクリートを得るには、練り混ぜ時間を長く（練り殺し）する必要がある。しかしながら、これではコンクリートの生産性が低下してしまう。
また、近年では、セメントクリンカの焼成時の燃料として、ＳＯ_３を高濃度に含む例えばオイルコークスなどを用いることが多くなってきた。その際には、セメントクリンカ中のＳＯ_３量が増加する。そのため、従来のようにセメント中の石膏量（総ＳＯ_３量）により半水石膏量を管理するよりも、添加される石膏量によって管理する必要性が生じている。
ところで、現在、経時による高流動性コンクリートの流動性の変化を評価することができる方法は確立されていない。

そこで、この発明者は、鋭意研究の結果、低熱ポルトランドセメントとセメント分散剤とを併用した高流動性コンクリートにおいて、高流動性コンクリートの経時的な変化の指標を見い出した。
高流動性コンクリートの経時による流動性の変化については、後述するＪＩＳＡ１１５０「コンクリートのスランプフロー試験方法」に則ってスランプフローを測定し、その測定結果に基づき、評価が行われる。

また、低熱ポルトランドセメント組成物とセメント分散剤とを併用した高流動性コンクリートにおいて、経時による流動性の変化が小さく優れて高流動性コンクリートを得るために必要となる低熱ポルトランドセメントのクリンカ鉱物の組成と、このクリンカに添加される石膏の量と、石膏に含まれる半水石膏の量とを見い出し、この発明を完成させた。

この発明は、練り混ぜ後の高流動性コンクリートの経時的な変化を正確に評価することができる高流動性コンクリート評価方法を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、ＪＩＳＡ１１５０のコンクリートのスランプフロー試験方法で、スランプフロー５０〜７０ｃｍとなる高流動性コンクリートを評価の対象とし、添加された混和剤の分散が安定した高流動性コンクリートをミキサ内で５分間静置し、それから１５秒間練り混ぜた後の高流動性コンクリートのスランプフローと、練り混ぜて６０分が経過した高流動性コンクリートのスランプフローとを、前記スランプフロー試験方法によりそれぞれ測定し、得られた両測定結果に基づき、次式(6) から高流動性コンクリートの経時的な流動性の変化を評価する高流動性コンクリート評価方法であって、前記高流動性コンクリートは、セメント成分が低熱ポルトランドセメント組成物である高流動性コンクリート評価方法である。
(6) １０＞Ｄ−Ｅ（ｃｍ）
ただし、Ｄはミキサ内で５分間静置し、１５秒間練り混ぜた後の高流動性コンクリートのスランプフロー（ｃｍ）、Ｅは練り混ぜて６０分が経時した高流動性コンクリートのスランプフロー（ｃｍ）で、Ｄ−Ｅが１０ｃｍ未満であれば高流動性コンクリートの経時的な流動性の変化が小さいと評価し、Ｄ−Ｅが１０ｃｍ以上であれば高流動性コンクリートの経時的な流動性の変化が大きいと評価する。

請求項１に記載の発明によれば、ＪＩＳＡ１１５０のコンクリートのスランプフロー試験方法で、スランプフロー５０〜７０ｃｍとなる高流動性コンクリートを評価の対象とし、添加された混和剤の分散が安定した高流動性コンクリートをミキサ内で５分間静置し、１５秒間練り混ぜた後の高流動性コンクリートのスランプフローと、練り混ぜて６０分が経過した高流動性コンクリートのスランプフローとを、スランプフロー試験方法によりそれぞれ測定し、得られた両測定結果に基づき、(6) １０＞Ｄ−Ｅの式を使用して高流動性コンクリートの経時的な流動性の変化を評価するので、正確に高流動性コンクリートの経時的な流動性の変化を評価することができる。

式(6) 中のＤを、ミキサ内で５分間静置し、１５秒間練り混ぜた後の高流動性コンクリートのスランプフローとしたのは、高性能ＡＥ減水剤、高性能減水剤はセメントを分散する効果を有し、その効果が安定するには５分程度を要するからである。
式(6) 中のＥを、練り混ぜて６０分が経時した高流動性コンクリートのスランプフローとしたのは、高流動性コンクリートを現場で施工するには、高流動性コンクリートが自己充填性を有する必要があり、練り混ぜから施工までの平均的な経過時間として、６０分程度を要するからである。
また、式(6) １０＞Ｄ−Ｅの“１０”は、現場でのコンクリートの荷下ろし（アジテータ車からの排出）・現場内での運搬並びにコンクリート打設に支障をきたすことがないという理由により定めた評価基準値である。Ｄ−Ｅが１０以上では、現場でのコンクリートの荷下ろし（アジテータ車からの排出）・現場内での運搬並びにコンクリート打設に支障をきたすおそれがある。そのため、式(6) により、高流動性コンクリートの経時的な流動性の変化を評価することができる。

請求項２に記載の発明は、前記低熱ポルトランドセメント組成物は、クリンカ鉱物組成中のビーライト量が５０〜７０重量％、４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３が１２重量％以下、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３が４重量％以下、残部が３ＣａＯ・ＳｉＯ_２からなるクリンカと、石膏とにより構成されるものである請求項１に記載の高流動性コンクリート評価方法である。

また、コンクリートとしては、請求項２の低熱ポルトランドセメント組成物またはこの低熱ポルトランドセメント組成物に、比表面積４０００〜８０００ｃｍ^２／ｇの高炉スラグ微粉末を、３０〜７０重量％含有させた混合セメント組成物と、水と、細骨材と、粗骨材と、セメント分散剤とを含有し、かつスランプフローが５０〜７０ｃｍである高流動性コンクリート組成物を使用したものを採用してもよい。

このように、請求項２の低熱ポルトランドセメント組成物またはこの低熱ポルトランドセメント組成物に、比表面積４０００〜８０００ｃｍ^２／ｇの高炉スラグ微粉末を、３０〜７０重量％含有させた混合セメント組成物と、水と、細骨材と、粗骨材と、セメント分散剤とを含有し、かつスランプフローが５０〜７０ｃｍとしたコンクリートを採用した場合には、コンクリートの練り混ぜ後のこわばりの発生が抑制されるとともに、経時的な流動性の変化を小さくすることができる。

ここで使用されるセメント分散剤としては、例えば高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤などを採用することができる。
ここでいうスランプフローとは、ＪＩＳＡ１１５０「コンクリートのスランプフロー試験方法」に則ったスランプフロー試験である。

請求項１に記載の発明によれば、ＪＩＳＡ１１５０のコンクリートのスランプフロー試験方法で、スランプフロー５０〜７０ｃｍとなる高流動性コンクリートを評価の対象とし、高流動性コンクリートをミキサ内で５分間静置し、１５秒間練り混ぜた後の高流動性コンクリートのスランプフロー（Ｄ）と、練り混ぜて６０分が経過した高流動性コンクリートのスランプフロー（Ｅ）とを、スランプフロー試験方法によりそれぞれ測定し、得られた両測定結果に基づき、(6) １０＞Ｄ−Ｅの式を使用して高流動性コンクリートの経時的な流動性の変化を評価するので、正確に高流動性コンクリートの経時的な流動性の変化を評価することができる。

特に、高流動性コンクリートのセメント成分として、クリンカ鉱物組成中のビーライト量が５０〜７０重量％、４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３が１２重量％以下、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３が４重量％以下、残部が３ＣａＯ・ＳｉＯ_２からなるクリンカと、石膏とによって構成される低熱ポルトランドセメント組成物を採用したので、この低熱ポルトランドセメント組成物を含む高流動性コンクリートにおいて、経時的な流動性の変化を正確に評価することができる。

以下、実施例によりこの発明を詳細に説明する。ただし、この発明はこの実施例に限定されない。

まず、実施例１〜３において、１．使用材料と、２．試験項目および試験方法と、３．評価項目および評価方法とを、以下に示す。
１．使用材料
１）低熱ポルトランドセメント組成物
三菱マテリアル株式会社九州工場製、比表面積３５００ｃｍ^２／ｇ
２）細骨材；千葉県君津産山砂、粒度５ｍｍ
４）粗骨材；埼玉県両神産硬質砂岩、粒度５〜２０ｍｍ
５）ＡＥ減水剤；株式会社ＮＭＢ製、商品名ポゾリスＮｏ．７０
６）高性能ＡＥ減水剤；株式会社ＮＭＢ製、商品名レオビルドＳＰ−８ＳＢＳ
７）高炉スラグ微粉末；比表面積６０００ｃｍ^２／ｇ
７）水；上水道水

２．試験項目および試験方法
(1) スランプ
ＪＩＳＡ１１０１のコンクリートのスランプ試験方法に従って、スランプ値を測定した。
(2) スランプフロー
ＪＩＳＡ１１５０のコンクリートのスランプフロー試験方法に従って、スランプフロー値を測定した。

３．評価項目および評価方法
(1) こわばり
ａ）コンクリートのこわばり；
練り混ぜ直後のコンクリートのスランプ（Ａ）と、スランプコーン内で５分間静置した後のコンクリートのスランプ（Ｂ）とを、ＪＩＳＡ１１０１のコンクリートのスランプ試験方法に則ってそれぞれ測定し、得られた測定結果に基づき、(3) 式３．０＞Ａ−Ｂからコンクリートのこわばりを評価する。
Ａ−Ｂが３．０ｃｍ未満であればコンクリートのこわばりが無い（こわばりが小さい）と評価し、Ａ−Ｂが３．０ｃｍ以上であればコンクリートのこわばりを有する（こわばりが大きい）と評価する。

ｂ）高流動性コンクリートのこわばり；
ミキサ内で５分間静置し、１５秒間練り混ぜた後の高流動性コンクリートのスランプフロー（Ｄ）と、スランプコーン内で５分間静置した後の高流動性コンクリートのスランプフロー（Ｂ）とを、ＪＩＳＡ１１５０のコンクリートのスランプフロー試験方法に則ってそれぞれ測定し、得られた測定結果に基づき、(5) 式５．０＞Ｄ−Ｂから高流動性コンクリートのこわばりを評価する。
Ｄ−Ｂが５．０ｃｍ未満であれば高流動性コンクリートのこわばりが無い（こわばりが小さい）と評価し、Ｄ−Ｂが５．０ｃｍ以上であれば高流動性コンクリートのこわばりを有する（こわばりが大きい）と評価する。

(2) 経時変化
ａ）コンクリートの経時変化；
練り混ぜ直後のコンクリートのスランプ（Ａ）と、練り混ぜて３０分が経過したコンクリートのスランプ（Ｃ）とを、ＪＩＳＡ１１０１のコンクリートのスランプ試験方法に則ってそれぞれ測定し、得られた測定結果に基づき、(4) ５０＜Ｃ／Ａ×１００からコンクリートの経時的な流動性の変化を評価する。
Ｃ／Ａ×１００が５０％を超えれば、コンクリートの経時的な流動性の変化が小さいと評価し、Ｃ／Ａ×１００が５０％以下であれば、コンクリートの経時的な流動性の変化が大きいと評価する。

ｂ）高流動性コンクリートの経時変化；
ミキサ内で５分間静置し、１５秒間練り混ぜた後の高流動性コンクリートのスランプフロー（Ｄ）と、練り混ぜて６０分が経時した高流動性コンクリートのスランプフロー（Ｅ）とを、ＪＩＳＡ１１５０のコンクリートのスランプフロー試験方法に則ってそれぞれ測定し、得られた測定結果に基づき、(6) １０＞Ｄ−Ｅから高流動性コンクリートの経時的な流動性の変化を評価する。
Ｄ−Ｅが１０ｃｍ未満では、高流動性コンクリートの経時的な流動性の変化が小さいと評価し、Ｄ−Ｅが１０ｃｍ以上であれば、高流動性コンクリートの経時的な流動性の変化が大きいと評価する。

・実施例１
（参考例１〜３）
ここでは、半水石膏量がＳＯ_３量換算で１．０重量％、石膏の添加量がＳＯ_３量換算で１．４重量％（参考例１）、半水石膏量がＳＯ_３量換算で１．３重量％、石膏の添加量がＳＯ_３量換算で１．８重量％（参考例２）、半水石膏量がＳＯ_３量換算で１．５重量％、石膏の添加量がＳＯ_３量換算で２．２重量％（参考例３）に調整された低熱ポルトランドセメント組成物を用いた。低熱ポルトランドセメント組成物の残部は３ＣａＯ・ＳＩＯ_２である。
この低熱ポルトランドセメント組成物とともに、ＡＥ減水剤と、細骨材と、粗骨材と水とをそれぞれコンクリートミキサに投入し、注水から６０秒間練り混ぜた。ＡＥ減水剤（混和剤）の添加量は低熱ポルトランドセメント重量の０．２５重量％、水セメント比は５５％、細骨材率は４４％である。
練り混ぜ後、得られたコンクリートについてＪＩＳＡ１１０１「コンクリートのスランプ試験方法」によるスランプ試験を行い、コンクリートのこわばりと経時な流動性の変化とを評価した。その結果を表１に示す。表１中、Ｃ_２Ｓはビーライト、Ｃ_３Ａは３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃ_４ＡＦは４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３である。

（比較例１，２）
ここでは、半水石膏量が、ＳＯ_３量換算で０．８重量％（比較例１）、１．７重量％（比較例２）で、しかも石膏の添加量がＳＯ_３量換算で１．８重量％に調整された低熱ポルトランドセメント組成物を用いた。そして、参考例１〜３と同様の試験を実施した。その結果を表１に示す。

（比較例３，４）
ここでは、半水石膏量が、ＳＯ_３量換算で１．３重量％で、石膏の添加量がＳＯ_３量換算で１．４重量％（比較例３）、２．２重量％（比較例４）に調整された低熱ポルトランドセメント組成物を用いた。そして、参考例１〜３と同様の試験を実施した。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、参考例１〜３の場合には、コンクリートの練り混ぜ後のこわばりの発生が抑制され、しかもコンクリートの経時的な流動性の変化も小さかった。これに対して、比較例１〜４では、何れもこわばりと経時的な流動性の変化との少なくとも一方に不都合があった。

・実施例２
（試験例１〜３）
ここでは、半水石膏量がＳＯ_３量換算で１．０重量％、石膏の添加量がＳＯ_３量換算で１．４重量％（試験例１）、半水石膏量がＳＯ_３量換算で１．３重量％、石膏の添加量がＳＯ_３量換算で１．８重量％（試験例２）、半水石膏量がＳＯ_３量換算で１．５重量％、石膏の添加量がＳＯ_３量換算で２．２重量％（試験例３）に調整された低熱ポルトランドセメント組成物を用いた。この低熱ポルトランドセメント組成物の他に、高性能ＡＥ減水剤と、細骨材と、粗骨材と、水とをそれぞれコンクリートミキサに投入し、注水から９０秒間練り混ぜた。
水セメント比は３０％、細骨材率は５２％、高性能ＡＥ減水剤（混和剤）の添加量は低熱ポルトランドセメント重量の０．８〜１．４重量％とした。練り混ぜ後、得られたコンクリートについて、ＪＩＳＡ１１５０「コンクリートのスランプフロー試験方法」によるスランプフロー試験を行い、高流動性コンクリートのこわばりと経時な流動性の変化とを評価した。その結果を表２に示す。

（比較例５，６）
ここでは、半水石膏量がＳＯ_３量換算で０．８重量％（比較例５）、１．７重量％（比較例６）であり、石膏の添加量がＳＯ_３量換算で１．８重量％に調整した低熱ポルトランドセメント組成物を用いて、試験例１〜３と同様の試験を実施した。結果を表２に示す。

（比較例７，８）
ここでは、半水石膏量がＳＯ_３量換算で１．３重量％であり、石膏の添加量がＳＯ_３量換算１．４重量％（比較例７）、２．２重量％（比較例８）に調整された低熱ポルトランドセメント組成物を用いて、試験例１〜３と同様の試験を行った。結果を表２に示す。

表２から明らかなように、試験例１〜３の場合には、高流動性コンクリートの練り混ぜ後のこわばりの発生が抑制され、しかも高流動性コンクリートの経時的な流動性の変化も小さかった。これに対して、比較例５〜８では、何れも高流動性コンクリートのこわばりと経時的な流動性の変化との少なくとも一方に不都合があった。

・実施例３
（参考例４）
ここでは、残部が二水石膏となる石膏中の半水石膏量が、ＳＯ_３量換算で１．３重量％、石膏の添加量がＳＯ_３量換算で１．８重量％に調整された低熱ポルトランドセメント組成物と、高炉スラグ微粉末とを混合した混合セメント組成物を用いた。低熱ポルトランドセメント組成物の残部は３ＣａＯ・ＳｉＯ_２である。
この混合セメント組成物を使用し、実施例１と同様の試験を行った。その結果を表３に示す。

表３から明らかなように、参考例４の場合には、コンクリートの練り混ぜ後のこわばりの発生が抑制され、しかもコンクリートの経時的な流動性の変化も小さかった。

Claims

ＪＩＳＡ１１５０のコンクリートのスランプフロー試験方法で、スランプフロー５０〜７０ｃｍとなる高流動性コンクリートを評価の対象とし、添加された混和剤の分散が安定した高流動性コンクリートをミキサ内で５分間静置し、それから１５秒間練り混ぜた後の高流動性コンクリートのスランプフローと、練り混ぜて６０分が経過した高流動性コンクリートのスランプフローとを、前記スランプフロー試験方法によりそれぞれ測定し、得られた両測定結果に基づき、次式(6) から高流動性コンクリートの経時的な流動性の変化を評価する高流動性コンクリート評価方法であって、
前記高流動性コンクリートは、セメント成分が低熱ポルトランドセメント組成物である高流動性コンクリート評価方法。
(6) １０＞Ｄ−Ｅ（ｃｍ）
ただし、Ｄはミキサ内で５分間静置し、１５秒間練り混ぜた後の高流動性コンクリートのスランプフロー（ｃｍ）、Ｅは練り混ぜて６０分が経時した高流動性コンクリートのスランプフロー（ｃｍ）で、Ｄ−Ｅが１０ｃｍ未満であれば高流動性コンクリートの経時的な流動性の変化が小さいと評価し、Ｄ−Ｅが１０ｃｍ以上であれば高流動性コンクリートの経時的な流動性の変化が大きいと評価する。
前記低熱ポルトランドセメント組成物は、
クリンカ鉱物組成中のビーライト量が５０〜７０重量％、４ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３・Ｆｅ_２Ｏ_３が１２重量％以下、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３が４重量％以下、残部が３ＣａＯ・ＳｉＯ_２からなるクリンカと、
石膏とにより構成されるものである請求項１に記載の高流動性コンクリート評価方法。