JP6137466B2 - ブリーディングを抑制した銅スラグ細骨材とそのコンクリート - Google Patents
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Description
本発明は、ブリーディングを抑制した銅スラグ細骨材とそのコンクリートに関し、より詳しくは、銅スラグ細骨材の粒度等を調整することによってブリーディングを抑制した銅スラグ細骨材と該銅スラグ細骨材を含有するコンクリートに関する。
銅スラグ細骨材は、銅の製錬・精製において生じる溶融スラグを急激に水冷し破砕して製造された骨材であり、コンクリートの細骨材として規格に定められている。具体的には、JIS A 5011-3「コンクリート用スラグ骨材−第３部：銅スラグ骨材」において、粒度に基づいて４種類に区分されており、現状の区分では０.１５mm未満の微粒分量が非常に広いものとなっている。
この銅スラグ細骨材は密度が高くて吸水率が小さいうえ、表面がガラス質であるため、コンクリートのブリーディング量が増大する課題がある。このため、土木学会の施工指針および日本建築学会の設計施工指針では、銅スラグ細骨材の使用量を制限し、他種の細骨材と混合使用することを推奨している。具体的には、例えば、土木学会および日本建築学会は耐久性の観点から一般的なコンクリートのブリーディング量を０.６cm3/cm2以下に抑制することを推奨しており、また日本建築学会は鉄筋コンクリート構造物におけるブリーディング量を０.３cm3/cm2以下に規定しており、ブリーディング量が上記の値を超えないように、銅スラグ細骨材について他種の細骨材と混合使用することを推奨し、その混合比率を上限３０％に定めている。
しかし、資源を出来るだけ活用する観点からは銅スラグ細骨材の使用量を高めることが求められ、有力な利用分野としてコンクリートへの使用量の拡大が望まれる。また、一般に骨材の微粒分量および粒形がブリーディングに影響を与えることが知られており、銅スラグ細骨材の粒度および粒子間に形成される空隙量を最適化すれば、コンクリートのブリーディングを抑制する可能性がある。
土木学会「銅スラグ細骨材を用いたコンクリートの施工指針」pp.14-15、pp.58−61（1998）
日本建築学会「銅スラグ細骨材を用いるコンクリートの設計施工指針（案）・同解説」pp.61-62、pp.96−99（1998）
日本建築学会「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針（案）・同解説」pp.106-110（2006）
本発明は、銅スラグ細骨材を含有するコンクリートについて、従来の上記課題を解決したものであり、銅スラグ細骨材の粒度および実積率を調整することによってブリーディングを抑制した銅スラグ細骨材と、該銅スラグ細骨材を含有するコンクリートを提供する。
本発明によれば、銅スラグ細骨材の使用量を高めても、ブリーディング量が０.６cm3/cm2以下のコンクリートを得ることができ、さらに高性能ＡＥ減水剤の使用下においてブリーディング量が０.３cm3/cm2以下のコンクリートを得ることができる。
本発明は、以下の構成からなる銅スラグ細骨材と該銅スラグ細骨材を含有するコンクリートに関する。
〔１〕粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量が１１〜１５wt％であって実積率が５３％以下であることを特徴とする銅スラグ細骨材。
〔２〕粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量が１１〜１５wt％であって実積率が５１％以下である上記[１]に記載する銅スラグ細骨材。
〔３〕上記[１]または上記[２]に記載する銅スラグ細骨材を含有することを特徴とする銅スラグ細骨材含有コンクリート。
〔４〕ＡＥ減水剤を含有し、水セメント比４０〜６０％において、粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量１１〜１５wt％および実積率５３％以下の銅スラグ細骨材を細骨材率４０〜５０％になる量を含有するブリーディング量が０.６cm3/cm2以下の上記[３]に記載する銅スラグ細骨材含有コンクリート。
〔５〕高性能ＡＥ減水剤を含有し、水セメント比４０〜６０％において、粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量１１〜１５wt％および実積率５１％以下の銅スラグ細骨材を細骨材率４０〜５０％になる量を含有するブリーディング量が０.３cm3/cm2以下の上記[３]に記載する銅スラグ細骨材含有コンクリート。
〔１〕粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量が１１〜１５wt％であって実積率が５３％以下であることを特徴とする銅スラグ細骨材。
〔２〕粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量が１１〜１５wt％であって実積率が５１％以下である上記[１]に記載する銅スラグ細骨材。
〔３〕上記[１]または上記[２]に記載する銅スラグ細骨材を含有することを特徴とする銅スラグ細骨材含有コンクリート。
〔４〕ＡＥ減水剤を含有し、水セメント比４０〜６０％において、粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量１１〜１５wt％および実積率５３％以下の銅スラグ細骨材を細骨材率４０〜５０％になる量を含有するブリーディング量が０.６cm3/cm2以下の上記[３]に記載する銅スラグ細骨材含有コンクリート。
〔５〕高性能ＡＥ減水剤を含有し、水セメント比４０〜６０％において、粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量１１〜１５wt％および実積率５１％以下の銅スラグ細骨材を細骨材率４０〜５０％になる量を含有するブリーディング量が０.３cm3/cm2以下の上記[３]に記載する銅スラグ細骨材含有コンクリート。
〔具体的な説明〕
本発明の銅スラグ細骨材は、粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量が１１〜１５wt％であって実積率が５３％以下、好ましくは実積率が５１％以下であることを特徴とする銅スラグ細骨材である。
本発明の銅スラグ細骨材は、粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量が１１〜１５wt％であって実積率が５３％以下、好ましくは実積率が５１％以下であることを特徴とする銅スラグ細骨材である。
通常の普通コンクリートは、ＡＥ減水剤ないし高性能ＡＥ減水剤の使用下で、概ね、単位水量１５０〜１８５kg/m3、単位セメント量２５０〜５００kg/m3、水セメント比(Ｗ/Ｃ)４０〜６０％、細骨材率(s/a)４０〜５０％である。このような一般的な配合のコンクリートにおいて、銅スラグ細骨材の粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量が１１wt％未満ではブリーディング量が増加する傾向が強まり、一方、上記微粒分の含有量が１５wt％より多くなるとコンクリートの粘性および単位水量が増加する傾向が強くなるので好ましくない。
また、上記一般的な配合のコンクリートにおいて、銅スラグ細骨材の粒度０.１５mm未満の微粒分の実績率が大きいほどブリーディング量が増加し、該微粒分の実績率が５３％より大きいと、例えば上記微粒分の含有量１５wt％において、ＡＥ減水剤使用下でのブリーディング量が０.６cm3/cm2を上回るようになり、また高性能ＡＥ減水剤使用下でのブリーディング量が０.３cm3/cm2を上回るようになる。
一方、粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量が１１〜１５wt％であって実積率が５１％〜５３％の銅スラグ細骨材を用いた場合、上記一般的な配合のコンクリートにおいて、ＡＥ減水剤使用下でのブリーディング量は概ね０.４５〜０.６cm3/cm2以下であり、土木学会および日本建築学会が推奨するブリーディング量の基準を満足する。また、この実積率の銅スラグ細骨材を用いた場合、高性能ＡＥ減水剤使用下でのブリーディング量は概ね０.２５〜０.４cm3/cm2であり、ブリーディング量の少ないものは鉄筋コンクリート構造物におけるブリーディング量の基準を満足するようになる。
さらに、粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量が１１〜１５wt％であって実積率が５１％以下の銅スラグ細骨材を用いた場合、上記一般的な配合のコンクリートにおいて、ＡＥ減水剤使用下でのブリーディング量は概ね０.４５cm3/cm2以下であり、ブリーディング量の少ないものは鉄筋コンクリート構造物におけるブリーディング量の基準を満足するようになる。また、この実積率の銅スラグ細骨材を用いた場合、高性能ＡＥ減水剤使用下でのブリーディング量は概ね０.２５cm3/cm2以下であり、鉄筋コンクリート構造物におけるブリーディング量の基準を満足することができる。
本発明によれば、銅スラグ細骨材を用いたコンクリートであって、ＡＥ減水剤を含有し、水セメント比４０〜６０％において、粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量１１〜１５wt％および実積率５３％以下の銅スラグ細骨材を細骨材率４０〜５０％になる量を含有するブリーディング量が０.６cm3/cm2以下である銅スラグ細骨材含有コンクリートを得ることができる。
さらに、本発明によれば、銅スラグ細骨材を用いたコンクリートであって、高性能ＡＥ減水剤を含有し、水セメント比４０〜６０％において、粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量１１〜１５wt％および実積率５１％以下の銅スラグ細骨材を細骨材率４０〜５０％になる量を含有するブリーディング量が０.３cm3/cm2以下である銅スラグ細骨材含有コンクリートを得ることができる。
〔試験例〕
本発明を試験例に基づいて以下に説明する。
銅スラグ細骨材を使用したコンクリートについて、銅スラグ細骨材の０.１５mm未満の微粉分の量および実績率に対するブリーディング抑制効果を検討した。
使用材料を表１に示す。セメントには高炉セメントＢ種を使用し、粗骨材には硬質砂岩砕石２００５を使用した。混和剤にはリグニンスルホン酸系ＡＥ減水剤およびポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を使用した。
本発明を試験例に基づいて以下に説明する。
銅スラグ細骨材を使用したコンクリートについて、銅スラグ細骨材の０.１５mm未満の微粉分の量および実績率に対するブリーディング抑制効果を検討した。
使用材料を表１に示す。セメントには高炉セメントＢ種を使用し、粗骨材には硬質砂岩砕石２００５を使用した。混和剤にはリグニンスルホン酸系ＡＥ減水剤およびポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤を使用した。
細骨材の試験水準を表３および表５に示す。２.５mm銅スラグ細骨材(ＣＵＳ２.５(イ))の一部を５〜０.３mm銅スラグ細骨材および０.６mm未満の銅スラグ微粉で置換して、０.１５mm未満の微粒分の量を変化させた。また、０.１５mm未満の実積率が異なる４水準の２.５mm銅スラグ細骨材（ＣＵＳ２.５(イ)(ロ)(ハ)(ニ)）の一部を５〜０.３mm銅スラグ細骨材で置換して０.１５mm未満の微粒分の実積率を変化させた。なお、０.１５mm未満の微粒分量は１１wt％、１３wt％とした。なお、ＡＥ減水剤は０.１５mm未満の微粒分量が１３wt％の水準で使用し、高性能ＡＥ減水剤は０.１５mm未満の微粒分量が１１wt％、１３wt％の水準で使用した。
〔実施例１〕
表２に示す銅スラグ細骨材を表３に示すように調製し、表４の配合に従ってコンクリートを調製し、ブリーディング量を測定した。ブリーディング量と単位水量を表４、図１に示した。ブリーディング量はＪＩＳＡ１１２３：２００３「コンクリートのブリーディング試験」に基づいて測定した。
表２に示す銅スラグ細骨材を表３に示すように調製し、表４の配合に従ってコンクリートを調製し、ブリーディング量を測定した。ブリーディング量と単位水量を表４、図１に示した。ブリーディング量はＪＩＳＡ１１２３：２００３「コンクリートのブリーディング試験」に基づいて測定した。
図１に示すように、０.１５mm未満の微粒分量が１３wt％までは、微粒分量の増加に伴いコンクリートのブリーディング量が減少する。ただし、０.１５mm未満の微粒分量が１３wt％を超えるとブリーディング量が増加し、０.１５mm未満の微粒分量が１７wt％を超えると、ブリーディング量が０.６cm3/cm2より多くなった。これは、コンクリート中の水量と微粒分の粒子間に形成される空隙量との差が影響していると推察される。０.１５mm未満の微粒分量が１３wt％までは、微粒分の増加によってその差が小さくなり、ブリーディング量が低減したと考えられる。一方、０.１５mm未満の微粒分量が１３wt％を超えると、単位水量の増加および単位細骨材量の減少により、その差が大きくなったと考えられる。また、０.１５mm未満の微粒分量が概ね９〜１３wt％の範囲でブリーディング量が微粒分量に比例して減少し、微粒分量が１３wt％を超えるとブリーディング量が増加に転じるので、ブリーディング量を０.６cm3/cm2以下に抑制するには、０.１５mm未満の微粒分の量は１１〜１５wt％が好ましい。
〔実施例２〕
表５に示す銅スラグ細骨材を用い、それぞれ表６および表７に示す配合に従ってコンクリートを調製した。このコンクリートについて、０.１５mm未満の微粒分の実績率に対するブリーディング量を測定した。この結果を表６、表７、図２、図３に示す。
表５に示す銅スラグ細骨材を用い、それぞれ表６および表７に示す配合に従ってコンクリートを調製した。このコンクリートについて、０.１５mm未満の微粒分の実績率に対するブリーディング量を測定した。この結果を表６、表７、図２、図３に示す。
銅スラグ細骨材の０.１５mm未満の微粒分の実積率が大きくなるほどコンクリートのブリーディング量が多くなる傾向があり、微粒分の実積率とブリーディング量は強い相関関係にある。また、０.１５mm未満の実積率が同等の場合、０.１５mm未満の微粒分が多いほどブリーディング量が少ない。これは、実積率が低く微粒分量が多いほど微粒分に形成される空隙量が大きくなり保水性能は向上するため、ブリーディングを抑制したものと考えられる。
具体的には、図２に示すように、０.１５mm未満の微粒分の量が１３wt％において、ＡＥ減水剤を使用する場合、ブリーディング量を０.６cm3/cm2以下に抑制するには、０.１５mm未満の微粒分の実績率は５３％以下が好ましい。一方、高性能ＡＥ減水剤を使用する場合は、０.１５mm未満の微粒分の実績率を５１％以下に調整することによって、ブリーディング量を０.３cm3/cm2以下に抑制することができる。
また、図３に示すように、高性能ＡＥ減水剤を使用する場合、０.１５mm未満の微粒分の量が１３wt％のとき、この微粒分の実績率を約５１％以下に調整することによって、ブリーディング量を０.３cm3/cm2以下に抑制することができる。０.１５mm未満の微粒分の量が１１wt％のときには、この微粒分の実績率を約５１％以下に調整することによって、ブリーディング量を約０.３５cm3/cm2以下に抑制することができる。
銅スラグ細骨材の０.１５mm未満の微粒分量の増量により微粒分に形成される空隙量が増加することによってコンクリートのブリーディングは低減する。ただし、微粒分量の増加による効果は、微粒分が一定量を超えると単位水量の増加および単位細骨材量の減少によって相殺される。本実施例では、０.１５mm未満の微粒分量が１５wt％までは微粒分量の増加による効果が卓越することが確認された。また、銅スラグ細骨材中の０.１５mm未満の微粒分の実積率を小さくすることによってコンクリートのブリーディングを低減することができる。なお、銅スラグ細骨材の０.１５mm未満の量および実積率がコンクリートの圧縮強度に及ぼす影響はみられない。
Claims (5)
- 粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量が１１〜１５wt％であって実積率が５３％以下であることを特徴とする銅スラグ細骨材。
- 粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量が１１〜１５wt％であって実積率が５１％以下である請求項１に記載する銅スラグ細骨材。
- 請求項１または請求項２に記載する銅スラグ細骨材を含有することを特徴とする銅スラグ細骨材含有コンクリート。
- ＡＥ減水剤を含有し、水セメント比４０〜６０％において、粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量１１〜１５wt％および実積率５３％以下の銅スラグ細骨材を細骨材率４０〜５０％になる量を含有するブリーディング量が０.６cm3/cm2以下の請求項３に記載する銅スラグ細骨材含有コンクリート。
- 高性能ＡＥ減水剤を含有し、水セメント比４０〜６０％において、粒度０.１５mm未満の微粒分の含有量１１〜１５wt％および実積率５１％以下の銅スラグ細骨材を細骨材率４０〜５０％になる量を含有するブリーディング量が０.３cm3/cm2以下の請求項３に記載する銅スラグ細骨材含有コンクリート。
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