JP6156659B2

JP6156659B2 - 超高強度コンクリート

Info

Publication number: JP6156659B2
Application number: JP2015128697A
Authority: JP
Inventors: ばい王; 克佳中西; 林　正宏; 正宏林; 恵太田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2035-06-26
Also published as: JP2016026989A

Description

本発明は、低自己収縮性の超高強度コンクリートに関するものである。

コンクリートにおいて、水と結合材（セメント、スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフュームなど、コンクリート中で水和反応する材料）との比率を小さくすると、超高強度コンクリートが得られることが知られている。
近年、設計基準強度が８０Ｎ／ｍｍ^２以上の超高強度コンクリートが様々な建造物に適用されるようになってきた。超高強度コンクリートを用いることにより、建造物の柱の断面寸法を小さくできる、建造物の高層化を図ることができる、など様々な利点がある。

超高強度コンクリートを実現するには、結合材のみならず、骨材も十分な圧縮強度を発揮できるようなものを用いる必要がある。
一方、コンクリートには、ひび割れ防止のために低収縮性が求められるが、超高強度コンクリートは、一般にセメント量が多く、水セメント比が小さいので、自己収縮が大きくなるという問題がある。
従来、超高強度コンクリートや高強度コンクリートに石灰石骨材を用いると、自己収縮を小さくできることが知られている（例えば、特許文献１）。

特開平１１−３０２０５６号公報

上記のように超高強度コンクリートに石灰石骨材を用いると、自己収縮を小さくできるが、硬質砂岩骨材を用いる場合に比べて圧縮強度が低下するという問題がある。一方、超高強度コンクリートに硬質砂岩骨材を用いると、圧縮強度は向上するものの、石灰石骨材を用いる場合に比べて自己収縮が大きくなりやすいという問題がある。

したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、自己収縮が小さくでき、しかも高圧縮強度が得られる超高強度コンクリートを提供することにある。

本発明者は、超高強度コンクリートにおいて、圧縮強度を低下させることなく自己収縮を小さくするのに最適な粗骨材を見出すべく検討を重ねた結果、静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上、好ましくは８７ｋＮ／ｍｍ^２以上の鉄鋼スラグ粗骨材、特に好ましくは、静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上（好ましくは８７ｋＮ／ｍｍ^２以上）でかつ粒形判定実績率が６２％以上の鉄鋼スラグ粗骨材を用いることにより、圧縮強度を低下させることなく自己収縮を小さくできること、すなわち、優れた低自己収縮性能を備えた超高強度コンクリートを実現できることを見出した。

本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］水結合材比が３５％以下、圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ^２以上の超高強度コンクリートにおいて、静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上の鉄鋼スラグ粗骨材（A）を含むことを特徴とする超高強度コンクリート。
［2］上記［1］の超高強度コンクリートにおいて、鉄鋼スラグ粗骨材（A）の粒形判定実績率が６２％以上であることを特徴とする超高強度コンクリート。
［3］上記［1］または［2］の超高強度コンクリートにおいて、鉄鋼スラグ粗骨材（A）の吸水率が１％以下であることを特徴とする超高強度コンクリート。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの超高強度コンクリートにおいて、鉄鋼スラグ粗骨材（A）の静弾性係数が８７ｋＮ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする超高強度コンクリート。

［5］上記［1］〜［4］のいずれかの超高強度コンクリートにおいて、鉄鋼スラグ粗骨材（A）が、開放型の鋳型に溶融した鉄鋼スラグを流し込んで空冷することにより２０〜４０ｍｍの厚さの板状に凝固させた後、破砕して得られたものであることを特徴とする超高強度コンクリート。
［6］上記［1］〜［5］のいずれかの超高強度コンクリートにおいて、鉄鋼スラグ粗骨材（A）を構成する鉄鋼スラグが高炉スラグであることを特徴とする超高強度コンクリート。
［7］上記［1］〜［6］のいずれかの超高強度コンクリートにおいて、シリカフュームセメント、鉄鋼スラグ粗骨材（A）、細骨材、高性能減水剤、空気調整剤および水を含むことを特徴とする超高強度コンクリート。

ここで、本発明では、鉄鋼スラグ粗骨材（A）から無作為に３個の粒を採取し、これらの各粒から１：１：２（軸方向）の大きさの直方体を切り出して試験体とし、これら試験体の静弾性係数をＪＩＳＡ５００３（１９９５）の圧縮強さに関する試験法に準拠して測定し、それらの平均値をもって鉄鋼スラグ粗骨材（A）の静弾性係数とする。

本発明によれば、高い圧縮強度と自己収縮が小さい低自己収縮性能を兼ね備えた超高強度コンクリートを実現できる。このため超高強度コンクリートの収縮ひび割れ抵抗性を高めることができる。また、特別な収縮防止剤を使用することなく自己収縮を小さくできるので、製造コストを低減でき、低コストで低自己収縮性能を有する超高強度コンクリートを得ることができる。

実施例１で使用した細骨材の粒度分布を示すグラフ実施例１におけるコンクリートの圧縮強度の測定結果を示すもので、材齢による圧縮強度の推移を示すグラフ実施例１におけるコンクリートの自己収縮の測定結果を示すもので、材齢による長さ変化率の推移を示すグラフ実施例２で使用した細骨材の粒度分布を示すグラフ実施例２におけるコンクリートの圧縮強度の測定結果を示すもので、材齢による圧縮強度の推移を示すグラフ実施例２におけるコンクリートの自己収縮の測定結果を示すもので、材齢による長さ変化率の推移を示すグラフ

本発明が対象とするコンクリートは、水結合材比が３５％以下、圧縮強度（設計基準強度）が８０Ｎ／ｍｍ^２以上の超高強度コンクリートである。
コンクリートが自己収縮しようとする際、コンクリート中に内在する骨材が抵抗する。しかし、従来の高炉徐冷スラグ粗骨材を使用した場合、収縮に対する抵抗力が十分に得られないため自己収縮を抑制することができず、高い圧縮強度と自己収縮が小さい低自己収縮性能を兼ね備えた超高強度コンクリートを実現できなかった。

そこで、自己収縮が小さい低自己収縮性超高強度コンクリートを実現できるスラグ粗骨材について検討した結果、静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上、好ましくは８７ｋＮ／ｍｍ^２以上の鉄鋼スラグ粗骨材、特に好ましくは、静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上（好ましくは８７ｋＮ／ｍｍ^２以上）で、かつ粒形判定実績率が６２％以上の鉄鋼スラグ粗骨材を使用することにより、自己収縮が小さい低自己収縮性能を有する超高強度コンクリートが得られることを見出した。

このため本発明の超高強度コンクリートは、静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上、好ましくは８７ｋＮ／ｍｍ^２以上の鉄鋼スラグ粗骨材（A）を含み、特に好ましくは粗骨材の１００質量％を静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上（好ましくは８７ｋＮ／ｍｍ^２以上）の鉄鋼スラグ粗骨材（A）とする。
静弾性係数（ヤング係数）は、静的な力を与えたときの物質の変形量を示す指標であり、静弾性係数が大きいほど物質の変形量は小さくなる。したがって、粗骨材自体の静弾性係数を高くすることで、コンクリートの収縮に対して物理的な抵抗力が向上する。本発明で使用する上記鉄鋼スラグ粗骨材（A）の静弾性係数は、硬質砂岩砕石よりも高く、また石灰石砕石と同等かそれ以上であり、このため収縮に対する抵抗力が硬質砂岩砕石よりも大きく、また石灰石砕石と同等かそれ以上である。

鉄鋼スラグとは、鉄鋼製造プロセスで発生するスラグである。鉄鋼スラグとしては、高炉スラグ、製鋼スラグ（転炉脱炭スラグ、溶銑予備処理スラグ、電気炉スラグ、二次精錬スラグ、造塊スラグなど）、溶融還元スラグなどが挙げられ、これらの１種以上を用いることができるが、このなかでも高炉スラグが特に好ましい。

溶融した鉄鋼スラグの凝固速度をコントロールすることで、硬く気孔の少ない緻密な凝固スラグを得ることができ、このような凝固スラグを破砕することにより、静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上（好ましくは８７ｋＮ／ｍｍ^２以上）の鉄鋼スラグ粗骨材（A）を得ることができる。具体的には、開放型の金属製の鋳型に溶融した鉄鋼スラグを流し込んで空冷することにより２０〜４０ｍｍ程度の厚さの板状に凝固させた後、破砕処理（破砕後の分級を含む）して粗骨材を得るが、その際、鋳型の構造（形状、厚さなど）、鋳型温度、溶融スラグ温度などに応じてスラグの凝固厚などを調整し、凝固速度（冷却速度）を最適化することにより、静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上（好ましくは８７ｋＮ／ｍｍ^２以上）の鉄鋼スラグ粗骨材（A）を得ることができる。なお、凝固スラグの厚さを２０ｍｍ以上とするのは、凝固スラグの厚さが２０ｍｍ未満では、ＪＩＳＡ５０１１−１（２０１３）に規定する高炉スラグ粗骨材２００５の粒度範囲とするのが難しいからである。また、凝固スラグの厚さを４０ｍｍ程度までとするのは、凝固スラグの厚さが４０ｍｍ程度を超えると凝固スラグ中の気孔が多くなり、緻密さを損なうからである。

また、鋳型に溶融した鉄鋼スラグを流し込むに当たっては、鋳型の変形防止のために、鋳型の上下両面に冷媒（冷却水、冷却ミスト、冷却ガスなど）を噴射して冷却し、鋳型背面を３００℃以下の温度とし、この状態で溶融スラグを流し込むことが好ましい。
鋳型による溶融スラグの鋳込み装置は、定置された複数の鋳型を備える装置、複数の鋳型が周回（循環移動）する装置などのいずれでもよく、鋳型が周回（循環移動）する装置の場合には、鋳型の１回の周回のなかで、鋳型への溶融スラグの流し込み、鋳型中のスラグの空冷（凝固）、鋳型からのスラグの取り出し（鋳型の反転）、鋳型の冷却（冷媒の吹付け）が順次行われる。
鋳型で凝固したスラグを、例えば、鋳型を反転させることにより鋳型から取り出し、これを破砕装置（例えば、インパクトクラッシャー、ハンマークラッシャーなど）で破砕し、さらに篩装置で分級する。これにより、例えば、ＪＩＳＡ５０１１−１（２０１３）に規定する高炉スラグ粗骨材２００５の粒度範囲（２０〜５ｍｍ）の粗骨材を得る。

また、本発明で使用する静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上、好ましくは８７ｋＮ／ｍｍ^２以上の鉄鋼スラグ粗骨材（A）は、粒形判定実績率が６２％以上であることが好ましい。粒形判定実績率は、砕石・砕砂の粒形の良否を評価する指標であり、高いほど良い粒形となり、同じ容積に充填できる砕石・砕砂の量が増える。ここで、粒形判定実績率は、ＪＩＳＡ５００５（２００９）に規定される「粒形判定実績率試験」で測定されるものである。

本発明で使用する静弾性係数が高い鉄鋼スラグ粗骨材（A）は、単位容積質量が大きいほど、粗骨材自身の乾燥収縮およびセメントペーストの自己収縮に抵抗でき、その結果、コンクリートの自己収縮量が低減できる。ここで、コンクリート中の粗骨材の単位容積質量を増加させるには、粒形判定実績率を高くすればよい。すなわち、静弾性係数が高い高炉スラグ粗骨材の粒形判定実績率を高くすると、骨材どうしの架橋作用によりセメントペーストの自己収縮に抵抗でき、静弾性係数が高いことによる効果が得られやすくなる。このため、コンクリートの自己乾燥収縮をより効果的に抑制することができる。また、コンクリート中の粗骨材の単位容積質量を増加させる（粒形判定実績率を高くする）ことにより、コンクリートの自己収縮に大きく影響するセメントペースト量を減らすことができ、この点も自己収縮の抑制に寄与する。

粒形判定実績率が６２％以上の鉄鋼スラグ粗骨材は、粒形判定実績率が高くなるような破砕方法を採ること、或いは破砕後のスラグを粒形調整することで得ることができる。粒形判定実績率が高くなるような破砕方法としては、例えば、インパクトクラッシャーにより衝撃破砕し、細長い石や扁平な石を極力減らす方法がある。また、粒形調整の方法としては、例えば、（i）骨材をドラムの中で転がし、落下させることで、骨材の角を広角にする方法、（ii）骨材を摩砕機（ロッドミル、ボールミルなど）により研磨する方法、（iii）骨材どうしを衝突させることにより骨材の稜角を削る方法、（iv）骨材から扁平または細長い形状ものを除去する方法、などを用いることができる。また、上記（iv）の方法としては、撮影画像から各粗骨材の長さ、幅、厚さの相互比を算定し、自動的に扁平または細長い形状ものを除去する方法がある。

また、本発明で使用する静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上、好ましくは８７ｋＮ／ｍｍ^２以上の鉄鋼スラグ粗骨材（A）は、吸水率が１％以下であることが好ましく、これによりコンクリートの水分管理を向上させ（天然粗骨材レベルの水分管理ができる）、乾燥で逸散する水分量を低減することができるとともに、自己収縮に悪影響を及ぼす混和剤の量を低減することができる。天然粗骨材の吸水率は概ね１％以下である。吸水率が高いと、フレッシュコンクリートの施工性が損なわれ、これを回避するために混和剤を多量に添加したり、或いは水量を増量する必要があり、その結果、自己収縮量が大きくなる。したがって、静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上、好ましくは８７ｋＮ／ｍｍ^２以上の鉄鋼スラグ粗骨材（A）の吸水率を１％以下とすることにより、自己収縮をより効果的に抑制することができる。

上述したように高炉スラグの凝固速度をコントロールすることで、気孔の少ない緻密な凝固スラグを得ることができ、このような凝固スラグを破砕することにより、静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上、好ましくは８７ｋＮ／ｍｍ^２以上で、かつ吸水率が１％以下の鉄鋼スラグ粗骨材（A）を得ることができる。具体的な方法は、上述したとおりである。
鉄鋼スラグ粗骨材の吸水率は、ＪＩＳＡ１１１０（２００６）に規定される試験方法で測定されるものである。

本発明の超高強度コンクリートは、通常、セメントと粗骨材と細骨材と水を主材として調製され、粗骨材として、静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上、好ましくは８７ｋＮ／ｍｍ^２以上の鉄鋼スラグ粗骨材（A）、特に好ましくは静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上（好ましくは８７ｋＮ／ｍｍ^２以上）でかつ粒形判定実績率が６２％以上の鉄鋼スラグ粗骨材（A）を含む。
粗骨材は、静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上（好ましくは８７ｋＮ／ｍｍ^２以上）の鉄鋼スラグ粗骨材（A）以外の粗骨材（例えば、石灰石砕石、硬質砂岩砕石などの天然粗骨材）を併用してもよいが、好ましくは粗骨材の１００質量％を静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上（好ましくは８７ｋＮ／ｍｍ^２以上）の鉄鋼スラグ粗骨材（A）とする。

セメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメントなどのポルトランドセメント；高炉セメント、シリカフュームセメント、フライアッシュセメントなどの混合セメント；アルミナセメントなどの特殊セメント、などのいずれを用いてもよいが、超高強度コンクリートであることから、特にシリカフュームセメントが好ましい。
細骨材としては、天然砂（ＪＩＳＡ５００５（２００９）で規定する天然の標準砂）、高炉スラグ細骨材、フェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材、人工軽量細骨材などの１種以上を用いることができる。

コンクリートには、さらに、混和材、混和剤を添加してもよい。
混和材としては、フライアッシュ、シリカフューム、高炉スラグ微粉末などが挙げられ、これらの１種以上を添加することができる。また、混和剤としては、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、急結剤、硬化促進剤、遅延剤、防錆剤、起泡剤、発泡剤、空気量調整剤などが挙げられ、これらの１種以上を添加することができるが、超高強度コンクリートであるため、特に高性能減水剤と空気量調整剤を添加することが好ましい。
セメントと粗骨材と細骨材と水を主材とし、必要に応じて混和材、混和剤を添加したものを混合して混練物を得る。混練物の水結合材比の下限は、特別な制限はないが、通常、２０％程度が好ましい。

［実施例１］
下記（1）〜（3）のコンクリート（混練物）を調製した。
（1）静弾性係数８７ｋＮ／ｍｍ^２、粒形判定実績率６２％、吸水率０．６％の鉄鋼スラグ粗骨材を用いたコンクリート（本発明例）
（2）静弾性係数７３ｋＮ／ｍｍ^２、粒形判定実績率７２％、吸水率０．４％の石灰石砕石（粗骨材）を用いたコンクリート（比較例）
（3）静弾性係数５３ｋＮ／ｍｍ^２、粒形判定実績率６２％、吸水率０．６％の硬質砂岩砕石（粗骨材）を用いたコンクリート（比較例）
本発明例で使用した鉄鋼スラグ粗骨材は、開放型の鋳型に溶融した高炉スラグを流し込んで空冷することにより平均厚さが約２５ｍｍの板状に凝固させた後、これをインパクトクラッシャーにより破砕し、次いで、呼び径５ｍｍ刻みの篩装置で分級した後、鋼製ドラム内で転がし落下させることで粒形調整することにより得られた。

各粗骨材の静弾性係数は、次のようにして求めた。粗骨材から無作為に３個の粒を採取し、これらの各粒から１：１：２（軸方向）の大きさの直方体を切り出して試験体とし、これら試験体の静弾性係数をＪＩＳＡ５００３（１９９５）の圧縮強さに関する試験法に準拠して測定し、それらの平均値（小数点以下四捨五入）をもって粗骨材の静弾性係数とした。このようにして求めた各粗骨材の静弾性係数を表１に示す。
各粗骨材の粒形判定実績率と吸水率は、さきに述べた方法で測定した。
なお、以下に示す表および図に記載の「鉄鋼スラグ粗骨材」、「鉄鋼スラグ」とは、本発明で使用する鉄鋼スラグ粗骨材（A）のことである。

本実施例（本発明例、比較例）の基本的なコンクリート配合条件を表２に示す。単位水量を１５５ｋｇ／ｍ^３、水セメント比を２０％とし、混和剤量を調整することで、スランプフロー６０ｃｍ、空気２．０％の超高強度コンクリートとした。
本発明例および比較例のコンクリートの個別の配合条件を表３に、使用した細骨材の物性値を表４に、同じく粒度分布を図１に、使用した粗骨材の物性値を表５に、それぞれ示す。
各粗骨材は、いずれもＪＩＳＡ５０１１（２０１３）で規定する高炉スラグ粗骨材２００５の基準内の粒度分布とした。

セメントは密度３．０８ｇ／ｃｍ^３の超高強度コンクリート用セメント（ＳＦＣ）を、細骨材は静岡県大井川水系陸砂を、練混ぜ水は上水道水を、混和剤はＢＡＳＦジャパン（株）製の高性能減水剤「マスターグレニウムＳＰ８ＨＵ」とＡＥ剤（空気量調整剤）「マスターエア４０４」を、それぞれ使用した。
細骨材は表面水率１％以下に、また、粗骨材は２４時間吸水を行った後、表面乾燥飽水状態に調整した。
セメント、粗骨材、細骨材、混和剤および水は、公称容量１００Ｌの強制練りミキサ水平二軸形を使用して練り混ぜた。

スランプフローの測定はＪＩＳＡ１１５０（２００７）「コンクリ−トのスランプフロー試験方法」に従った。空気量の測定はＪＩＳＡ１１２８（２００５）「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法−空気室圧力方法」に従った。
圧縮強度試験はＪＩＳＡ１１０８（２００６）「コンクリートの圧縮強度試験方法」により材齢７日、２８日、５６日および９１日の圧縮強度を測定した。なお、いずれの供試体も所定の材齢まで２０±２℃の水中で養生した。
自己収縮試験は、公益社団法人日本コンクリート工学会の「高流動コンクリートの自己収縮試験方法」により材齢６か月までを測定した。供試体作製時にひずみゲージを埋め込み、翌日脱型後にアルミシートで供試体表面をシールし、さらに全体をポリエチレン袋で覆うことで密封し、温度２０±２℃、相対湿度６０±５％の恒温恒湿室にて測定した。

フレッシュコンクリート試験結果を表６に示す。これによれば、本発明例、比較例ともに高性能減水剤および空気量調整剤の使用量同一でスランプフロー６０ｃｍ、空気量２．０％程度の性状が得られることが確認できた。また、凝結試験結果は、始発が６時間３５分〜７時間１５分、終結が８時間０分〜８時間４５分の間であり、４０分〜４５分程度の差であるため概ね同程度の凝結性状であるといえる。

圧縮強度の試験結果を表７と図２に示す。これらによれば、本発明例、比較例ともに圧縮強度は材齢２８日で既に１２０Ｎ／ｍｍ^２以上の値を示し、超高強度配合であることが確認できる。本発明例および硬質砂岩砕石を使用した比較例は、何れの材齢ともほぼ同程度の強度発現を示し、石灰石砕石を使用した比較例は、材齢２８日以降、本発明例および硬質砂岩砕石を使用した比較例に対して１０Ｎ／ｍｍ^２程度下回る値であった。１００Ｎ／ｍｍ^２を上回る超強度コンクリートであるため、圧縮強度試験後の供試体は爆裂のために小さな試験片をとどめる状態であった。

自己収縮の試験結果を表８と図３に示す。これらによれば、測定６か月で概ね収束に近づいており、長さ変化は硬質砂岩砕石を使用した比較例が−０．０５１％、本発明例が−０．０３０％、石灰石砕石を使用した比較例が−０．０４５％であり、長さ変化の大きさは「硬質砂岩砕石を使用した比較例」＞「石灰石砕石を使用した比較例」＞「本発明例」であった。
また、粗骨材の静弾性係数は、鉄鋼スラグ粗骨材（本発明例）＞石灰石砕石＞硬質砂岩砕石であるが、この静弾性係数の大小の順番は、これらを用いたコンクリートの自己収縮量の大小の順番と一致しており、粗骨材の静弾性係数がコンクリートの自己収縮の低減に寄与していることが裏付けられる。

なお、本実施例ではコンクリートの配合条件を単位水量１５５ｋｇ／ｍ^３、水セメント比２０％としているが、使用材料が同じとなる水セメント比１５〜３５％の範囲においては、効果の大小はあるものの、高静弾性係数の鉄鋼スラグ粗骨材が収縮に抵抗するという原理からして、そのような鉄鋼スラグ粗骨材を用いた本発明例のコンクリートにおいて、優れた低自己収縮性能が得られることは容易に理解できる。

［実施例２］
下記（1）〜（3）のコンクリート（混練物）を調製した。
（1）静弾性係数７２ｋＮ／ｍｍ^２、粒形判定実績率６２％、吸水率０．６％の鉄鋼スラグ粗骨材を用いたコンクリート（本発明例）
（2）粒形判定実績率６３％、吸水率０．４％の石灰石砕石（粗骨材）を用いたコンクリート（比較例）
（3）粒形判定実績率６２％、吸水率０．６％の硬質砂岩砕石（粗骨材）を用いたコンクリート（比較例）
本発明例で使用した鉄鋼スラグ粗骨材は、開放型の鋳型に溶融した高炉スラグを流し込んで空冷することにより平均厚さが約２５ｍｍの板状に凝固させた後、これをインパクトクラッシャーにより破砕し、次いで、呼び径５ｍｍ刻みの篩装置で分級した後、鋼製ドラム内で転がし落下させることで粒形調整することにより得られた。

鉄鋼スラグ粗骨材の静弾性係数は、次のようにして求めた。粗骨材から無作為に３個の粒を採取し、これらの各粒から１：１：２（軸方向）の大きさの直方体を切り出して試験体とし、これら試験体の静弾性係数をＪＩＳＡ５００３（１９９５）の圧縮強さに関する試験法に準拠して測定し、それらの平均値（小数点以下四捨五入）をもって粗骨材の静弾性係数とした。このようにして求めた鉄鋼スラグ粗骨材の静弾性係数を表９に示す。
各粗骨材の粒形判定実績率と吸水率は、さきに述べた方法で測定した。
なお、以下に示す表および図に記載の「鉄鋼スラグ粗骨材」、「鉄鋼スラグ」とは、本発明で使用する鉄鋼スラグ粗骨材（A）のことである。

本実施例（本発明例、比較例）の基本的なコンクリート配合条件を表１０に示す。単位水量を１５５ｋｇ／ｍ^３、水セメント比を２０％および３０％とし、混和剤量を調整することで、スランプフロー６０ｃｍ、空気２．０％の超高強度コンクリートとした。
本発明例および比較例のコンクリートの個別の配合条件を表１１に、使用した細骨材の物性値を表１２に、同じく粒度分布を図４に、使用した粗骨材の物性値を表５に、それぞれ示す。
各粗骨材は、いずれもＪＩＳＡ５０１１（２０１３）で規定する高炉スラグ粗骨材２００５の基準内の粒度分布とした。

セメントは中庸熱セメント（Ｍ）とシリカフューム（ＳＦ）を、細骨材は静岡県大井川水系陸砂を、練混ぜ水は上水道水を、混和剤はＢＡＳＦジャパン（株）製の高性能減水剤「マスターグレニウムＳＰ８ＨＵ」とＡＥ剤（空気量調整剤）「マスターエア４０４」を、それぞれ使用した。
細骨材は表面水率１％以下に、また、粗骨材は２４時間吸水を行った後、表面乾燥飽水状態に調整した。
中庸熱セメント、シリカフューム、粗骨材、細骨材、混和剤および水は、公称容量１００Ｌの強制練りミキサ水平二軸形を使用して練り混ぜた。

スランプフローの測定はＪＩＳＡ１１５０（２００７）「コンクリ−トのスランプフロー試験方法」に従った。空気量の測定はＪＩＳＡ１１２８（２００５）「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法−空気室圧力方法」に従った。
圧縮強度試験はＪＩＳＡ１１０８（２００６）「コンクリートの圧縮強度試験方法」により材齢７日、２８日、５６日および９１日の圧縮強度を測定した。なお、いずれの供試体も所定の材齢まで２０±２℃の水中で養生した。
自己収縮試験は、公益社団法人日本コンクリート工学会の「高流動コンクリートの自己収縮試験方法」により材齢３か月までを測定した。供試体作製時にひずみゲージを埋め込み、翌日脱型後にアルミシートで供試体表面をシールし、さらに全体をポリエチレン袋で覆うことで密封し、温度２０±２℃、相対湿度６０±５％の恒温恒湿室にて測定した。

フレッシュコンクリート試験結果を表１３に示す。これによれば、本発明例、比較例ともに高性能減水剤および空気量調整剤の使用量同一でスランプフロー６０ｃｍ、空気量２．５％程度の性状が得られることが確認できた。また、凝結試験結果は、始発が６時間００分〜６時間０５分、終結が７時間０分〜７時間０５分の間であり、ほとんど骨材種類による差は無かった。

圧縮強度の試験結果を表１４と図５に示す。これらによれば、水セメント比２０％の本発明例の圧縮強度は、材齢２８日で既に１２０Ｎ／ｍｍ^２以上の値を示し、実施例１と同様、超高強度配合であることが確認できる。また、水セメント比３０％の場合は、本発明例、比較例ともに圧縮強度は材齢９１日で既に１００Ｎ／ｍｍ^２以上の値を示し、超高強度配合であることが確認できる。１００Ｎ／ｍｍ^２を上回る超強度コンクリートであるため、圧縮強度試験後の供試体は爆裂のために小さな試験片をとどめる状態であった。

自己収縮の試験結果を表１５と図６に示す。これらによれば、測定３か月で概ね収束に近づいており、水セメント比２０％の場合、実施例１の結果とほぼ同じく、本発明例の長さ変化は−０．０３９％である。また、水セメント比３０％の場合、長さ変化は硬質砂岩砕石を使用した比較例が−０．０３３％、本発明例が−０．０２２％、石灰石砕石を使用した比較例が−０．０３３％であり、長さ変化の大きさは「硬質砂岩砕石および石灰石砕石を使用した比較例」＞「本発明例」であった。

なお、本実施例ではコンクリートの配合条件を単位水量１５５ｋｇ／ｍ^３、水セメント比２０％および３０％としているが、使用材料が同じとなる水セメント比１５〜３５％の範囲においては、効果の大小はあるものの、高静弾性係数の鉄鋼スラグ粗骨材が収縮に抵抗するという原理からして、そのような鉄鋼スラグ粗骨材を用いた本発明例のコンクリートにおいて、優れた低自己収縮性能が得られることは容易に理解できる。

Claims

水結合材比が３５％以下、材齢２８日の圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ^２以上の超高強度コンクリートにおいて、高炉スラグからなり、静弾性係数が７２ｋＮ／ｍｍ^２以上、粒形判定実績率が６２％以上、吸水率が１％以下である鉄鋼スラグ粗骨材（A）を含むことを特徴とする超高強度コンクリート。
鉄鋼スラグ粗骨材（A）の静弾性係数が８７ｋＮ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする請求項１に記載の超高強度コンクリート。
シリカフュームセメント、鉄鋼スラグ粗骨材（A）、細骨材、高性能減水剤、空気調整剤および水を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の超高強度コンクリート。