JP6163317B2 - Concrete containing blast furnace slag - Google Patents

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Description

本発明は、短・中期材齢においても強度発現性に優れた高炉スラグ含有コンクリートに関する。なお、本発明において「コンクリート」は「モルタル」を含む概念である。   The present invention relates to blast furnace slag-containing concrete that is excellent in strength development even in short and medium-term ages. In the present invention, “concrete” is a concept including “mortar”.
高炉スラグは、セメントやコンクリートに用いると、(i)セメントの水和熱を抑えてコンクリートの温度上昇を抑制する、(ii)海水や硫酸塩に対する化学抵抗性が高い、(iii)アルカリ骨材反応を抑制する、(iv)セメント原料である石灰石や焼成用燃料を節約する等の利点がある。しかし、高炉スラグ含有セメントを用いたコンクリートの強度は、普通セメントコンクリートと比べ、一般に、材齢28日を超える長期材齢では高いが、材齢28日以前の短期および中期の材齢(以下「短・中期材齢」という。)では低く、早期に強度を必要とする桁、床版、および建築躯体等の構造物には適さないとされていた。したがって、短・中期材齢においても強度が高ければ、前記利点を備える高炉スラグ含有コンクリートの用途はさらに広がるものと期待される。   When blast furnace slag is used for cement and concrete, (i) it suppresses the heat of hydration of the cement to suppress the temperature rise of the concrete, (ii) it has high chemical resistance to seawater and sulfate, (iii) alkali aggregate There are advantages such as suppressing the reaction and (iv) saving limestone as a raw material for cement and fuel for burning. However, the strength of concrete using blast furnace slag-containing cement is generally higher than that of ordinary cement concrete in long-term ages exceeding 28 days, but short-term and medium-term ages prior to 28 days (hereinafter “ "Short / mid-term age") is low and was not suitable for structures such as girders, floor slabs, and building frames that require strength early. Therefore, if the strength is high even at short and medium-term ages, it is expected that the applications of blast furnace slag-containing concrete having the above advantages will be further expanded.
ところで、従来、コンクリートの強度を高める手段として、高性能減水剤等を用いてコンクリートの水セメント比を下げる方法が一般的であった。該方法では、練混ぜ水に対するセメント量の増加とともに強度は高くなるが、一方、コンクリートの粘性も高くなり施工性が低下することや、減水剤が増えるとコンクリートの凝結が遅れる等の欠点もあった。したがって、本来、短・中期材齢の強度が低い高炉スラグ含有コンクリートに、高性能減水剤等を大量に添加することは問題があった。   By the way, conventionally, as a means for increasing the strength of concrete, a method of reducing the water-cement ratio of concrete using a high-performance water reducing agent or the like has been common. In this method, the strength increases as the amount of cement with respect to the mixing water increases. It was. Therefore, there was a problem in adding a large amount of a high-performance water reducing agent or the like to blast furnace slag-containing concrete with low strength in the short and medium ages.
そこで、高性能減水剤等を大量に使用することなく強度を高めたコンクリートが提案されている。例えば、特許文献1では、ポルトランドセメント、石灰石骨材、および高炉スラグ微粉末を含むコンクリート組成物が提案されている。そして、該組成物は、石灰石粗骨材、石灰石細骨材、および高炉スラグ微粉末を用いることにより、コンクリートの初期強度を高めるとともに収縮歪が低減してひび割れを抑制するとされている。しかし、該文献の段落0052の表3に示すように、前記コンクリート組成物の強度は、材齢7日で10N/mm台、材齢28日で20N/mm台に留まる実施例が多くあることから、未だ十分とはいえない。 Therefore, concrete has been proposed that has increased strength without using a large amount of high-performance water reducing agent or the like. For example, Patent Document 1 proposes a concrete composition containing Portland cement, limestone aggregate, and blast furnace slag fine powder. And it is supposed that this composition uses the limestone coarse aggregate, the limestone fine aggregate, and the blast furnace slag fine powder to increase the initial strength of the concrete and reduce the shrinkage strain to suppress cracking. However, as shown in Table 3 paragraph 0052 of the document, the strength of the concrete composition, two 10 N / mm at an age of 7 days, many examples remain in two 20 N / mm at an age of 28 days That is not enough.
特開2011−6297号公報JP 2011-6297 A
したがって、本発明は、短・中期材齢においても強度発現性に優れた高炉スラグ含有コンクリートを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a blast furnace slag-containing concrete that is excellent in strength development even in short and medium-term ages.
本発明者らは前記目的にかなうコンクリートを検討したところ、閃緑岩を骨材として含む高炉スラグ含有コンクリートは、短・中期材齢における強度発現性が向上することを見い出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は下記の構成を有するコンクリートである。
[1]閃緑岩細骨材および/または閃緑岩粗骨材と、高炉スラグ粉末、セメント、および水とを含む高炉スラグ含有コンクリート。
[2]前記高炉スラグ粉末およびセメントが高炉スラグ含有セメントである、前記[1]に記載の高炉スラグ含有コンクリート。
[3]前記高炉スラグ含有セメントが高炉セメントB種である、前記[2]に記載の高炉スラグ含有コンクリート。
[4]閃緑岩細骨材の単位量が700〜1000kg/m、および/または、閃緑岩粗骨材の単位量が800〜1100kg/mであり、かつ、高炉スラグ粉末の配合量がセメントと高炉スラグ粉末の合計100質量%に対し5〜70質量%である、前記[1]〜[3]のいずれかに記載の高炉スラグ含有コンクリート。
The inventors of the present invention have studied concrete for the above purpose, and found that blast furnace slag-containing concrete containing diorite as an aggregate has improved strength development in short- and medium-term ages, and completed the present invention. .
That is, the present invention is concrete having the following configuration.
[1] Blast furnace slag-containing concrete containing diorite fine aggregate and / or diorite coarse aggregate, blast furnace slag powder, cement, and water.
[2] The blast furnace slag-containing concrete according to [1], wherein the blast furnace slag powder and cement are blast furnace slag-containing cement.
[3] The blast furnace slag-containing concrete according to [2], wherein the blast furnace slag-containing cement is type B blast furnace cement.
[4] The unit amount of diorite fine aggregate is 700 to 1000 kg / m 3 and / or the unit amount of diorite coarse aggregate is 800 to 1100 kg / m 3 , and the blending amount of blast furnace slag powder is The blast furnace slag-containing concrete according to any one of the above [1] to [3], which is 5 to 70% by mass with respect to 100% by mass in total of cement and blast furnace slag powder.
本発明の高炉スラグ含有コンクリートは、スランプ、空気量等のフレッシュ性状や凝結時間を変えることなく、短・中期材齢においても高い強度発現性を奏することができる。   The blast furnace slag-containing concrete of the present invention can exhibit high strength development even in short and medium-term ages without changing the fresh properties such as slump and air amount and setting time.
以下、本発明の高炉スラグ含有コンクリートについて、閃緑岩骨材、高炉スラグ粉末、セメント、および水等に分けて説明する。なお、以下、%は特に示さない限り質量%である。
1.閃緑岩骨材
本発明で用いる骨材は閃緑岩である。閃緑岩は深成岩の1種であり、一般に、主成分として斜長石を70%程度と、輝石、角閃石等の有色鉱物を30%程度含むものである。
閃緑岩は後掲の表1と表2に示すように、本発明において細骨材および/または粗骨材として用いられ、コンクリート強度を高めることができる。
また、前記閃緑岩は、好ましくはSiOの含有率が45〜70%、より好ましくは50〜65%、さらに好ましくは52〜63%である。該値が45〜70%であれば、コンクリート強度を向上させる効果が高い。
Hereinafter, the blast furnace slag-containing concrete of the present invention will be described separately for diorite aggregate, blast furnace slag powder, cement, water, and the like. Hereinafter, “%” means “% by mass” unless otherwise specified.
1. Diorite aggregate The aggregate used in the present invention is diorite. Diorite is a kind of plutonic rock and generally contains about 70% plagioclase and about 30% colored minerals such as pyroxene and amphibole as main components.
As shown in Tables 1 and 2 below, diorite is used as fine aggregate and / or coarse aggregate in the present invention, and can increase concrete strength.
The diorite preferably has a SiO 2 content of 45 to 70%, more preferably 50 to 65%, and still more preferably 52 to 63%. If this value is 45 to 70%, the effect of improving the concrete strength is high.
本発明において閃緑岩細骨材(細骨材としての閃緑岩)の単位量は、好ましくは700〜1000kg/m、より好ましくは750〜950kg/mである。該値が700kg/m未満ではコンクリートのワーカビリティーが低下するおそれがあり、1000kg/mを超えるとコンクリートの単位水量が増加するおそれがある。
また、本発明において閃緑岩粗骨材(粗骨材としての閃緑岩)の単位量は、好ましくは800〜1100kg/m、より好ましくは850〜1150kg/mである。該値が800kg/m未満ではコンクリート強度が低下するおそれがあり、1100kg/mを超えるとコンクリートのワーカビリティーが低下するおそれがある。
In the present invention, the unit amount of diorite fine aggregate (diorite as fine aggregate) is preferably 700 to 1000 kg / m 3 , more preferably 750 to 950 kg / m 3 . If the value is less than 700 kg / m 3 , the workability of the concrete may be lowered, and if it exceeds 1000 kg / m 3 , the unit water amount of the concrete may be increased.
Also, the unit amount of (diorite as coarse aggregate) diorite coarse aggregate in the present invention is preferably 800~1100kg / m 3, more preferably 850~1150kg / m 3. If the value is less than 800 kg / m 3 , the concrete strength may decrease, and if it exceeds 1100 kg / m 3 , the workability of the concrete may decrease.
2.高炉スラグ粉末
本発明で用いる高炉スラグ粉末は、高炉で銑鉄を製造する際に副産物として生成する溶融スラグを、水で急冷するか、または大気中で自然冷却した後、乾燥して粉砕したものであり、例えば、JIS A 6206「コンクリート用高炉スラグ微粉末」に規定する高炉スラグ粉末等が挙げられる。これらの中でも、高炉スラグ粉末のブレーン比表面積は、好ましくは3000〜5000cm/g、より好ましくは3300〜4700cm/g、さらに好ましくは3500〜4500cm/gである。該値が3000〜5000cm/gであれば、コンクリート強度の向上効果が高い。
高炉スラグ粉末は、セメントに混合して高炉スラグ含有セメントとして用いるほか、コンクリートに混合してコンクリート用混和材として用いることができる。高炉スラグ粉末をセメントに混合する場合やコンクリートに混合する場合のいずれにおいても、高炉スラグ粉末の配合量は、セメントと高炉スラグ粉末の合計100%に対し、好ましくは5〜70%、より好ましくは10〜60%、さらに好ましくは30〜55%である。該値が5〜70%の範囲であれば、閃緑岩によるコンクリート強度の向上効果が高くなる。
2. Blast Furnace Slag Powder The blast furnace slag powder used in the present invention is obtained by rapidly cooling molten slag produced as a by-product when producing pig iron in a blast furnace or by naturally cooling it in the air and then drying and pulverizing it. Yes, for example, blast furnace slag powder defined in JIS A 6206 "Blast furnace slag fine powder for concrete". Among these, the brane specific surface area of the blast furnace slag powder is preferably 3000 to 5000 cm 2 / g, more preferably 3300 to 4700 cm 2 / g, and further preferably 3500 to 4500 cm 2 / g. If this value is 3000-5000 cm < 2 > / g, the improvement effect of concrete strength is high.
Blast furnace slag powder can be mixed with cement and used as cement containing blast furnace slag, or mixed with concrete and used as an admixture for concrete. In both cases where the blast furnace slag powder is mixed with cement or mixed with concrete, the blending amount of the blast furnace slag powder is preferably 5 to 70%, more preferably 100% of the total of cement and blast furnace slag powder. It is 10 to 60%, more preferably 30 to 55%. When the value is in the range of 5 to 70%, the effect of improving the concrete strength by diorite is increased.
3.セメント
本発明で用いるセメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超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、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、石炭灰含有セメント、シリカセメント、白色セメント、およびエコセメント等から選ばれる1種以上が挙げられる。これらの中でも、高炉セメント、特に高炉セメントB種が好適である。
3. Cement The cement used in the present invention is ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, ultra-early strong Portland cement, medium heat Portland cement, low heat Portland cement, sulfate resistant Portland cement, blast furnace cement, fly ash cement, coal ash-containing cement, One or more types selected from silica cement, white cement, eco-cement and the like can be mentioned. Among these, blast furnace cement, in particular, blast furnace cement type B is preferable.
4.水
本発明で用いる水は、コンクリート強度や流動性等の物性に悪影響を与えないものであれば用いることができ、例えば、水道水、下水処理水、および生コンクリートの上澄水等から選ばれる1種以上が挙げられる。
4). Water The water used in the present invention can be used as long as it does not adversely affect the physical properties such as concrete strength and fluidity, and is selected from, for example, tap water, treated sewage water, and supernatant water of fresh concrete. More than species.
5.その他
本発明の高炉スラグ含有コンクリートは、流動性の向上や水/セメント比の低減による強度の向上のため減水剤を含んでもよい。該減水剤は、高性能AE減水剤、高性能減水剤、AE減水剤等から選ばれる1種以上の減水剤が挙げられる。また、該減水剤の種類は、ポリカルボン酸、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物、リグニンスルホン酸、およびこれらの塩等から選ばれる1種以上が挙げられる。
また、本発明の高炉スラグ含有コンクリートは、前記減水剤以外に、収縮低減剤、膨張材、AE剤、水和熱抑制剤、白華防止剤、遅延剤、および硬化促進剤等のコンクリート用混和剤や、フライアッシュ、石炭灰、シリカフューム、石灰石粉末、およびシリカ質粉末等のコンクリート用混和材を含むことができる。
5. Others The blast furnace slag-containing concrete of the present invention may contain a water reducing agent for improving the fluidity and improving the strength by reducing the water / cement ratio. Examples of the water reducing agent include one or more water reducing agents selected from high performance AE water reducing agents, high performance water reducing agents, AE water reducing agents and the like. Examples of the water reducing agent include at least one selected from polycarboxylic acid, naphthalenesulfonic acid formalin condensate, melamine sulfonic acid formalin condensate, lignin sulfonic acid, and salts thereof.
Further, the blast furnace slag-containing concrete of the present invention is not limited to the water reducing agent, but includes a shrinkage reducing agent, an expanding material, an AE agent, a hydration heat inhibitor, a whitening inhibitor, a retarder, and a hardening accelerator. Additives and concrete admixtures such as fly ash, coal ash, silica fume, limestone powder, and siliceous powder can be included.
本発明の高炉スラグ含有コンクリートの製造において、混練装置や混練方法は特に限定されず、慣用の装置や方法を用いることができる。また、養生方法も特に限定されず、湿空養生、水中養生、および蒸気養生等を用いることができる。   In the production of the blast furnace slag-containing concrete of the present invention, the kneading apparatus and the kneading method are not particularly limited, and conventional apparatuses and methods can be used. Also, the curing method is not particularly limited, and wet air curing, underwater curing, steam curing, and the like can be used.
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
1.使用材料
(1)セメント:高炉セメントB種(太平洋セメント社製)
(2)粗骨材と細骨材の産地と物性は表1に示す。
(3)減水剤:リグニンスルホン酸塩(ポゾリスNo.70[登録商標]、BASFジャパン社製)、ポリカルボン酸塩(レオビルドSP8SV[登録商標]、BASFジャパン社製)
なお、表2において「ポゾリスNo.70」は「No.70」と、「レオビルドSP8SV」は「8SV」と略す。
(4)水:水道水
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these Examples.
1. Materials Used (1) Cement: Blast Furnace Cement Class B (manufactured by Taiheiyo Cement)
(2) Table 1 shows the production areas and physical properties of coarse and fine aggregates.
(3) Water reducing agent: lignin sulfonate (Pozoris No. 70 [registered trademark], manufactured by BASF Japan), polycarboxylate (Reobuild SP8SV [registered trademark], manufactured by BASF Japan)
In Table 2, “Pozoris No. 70” is abbreviated as “No. 70”, and “Reobuild SP8SV” is abbreviated as “8SV”.
(4) Water: Tap water
2.コンクリートのスランプ、スランプフロー、空気量、および圧縮強度の測定
表2に示す配合に従い、高炉セメントB種、細骨材、および粗骨材をパン型ミキサーに投入して20秒間空練りした後、さらに減水剤を溶解した水を投入して120秒間混練し、コンクリートを調製した。該コンクリートのスランプはJIS A 1101「コンクリートのスランプ試験方法」に準拠して、スランプフローはJIS A 1150「コンクリートのスランプフロー試験方法」に準拠して、空気量はJIS A 1128「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」に準拠して、また、圧縮強度はJIS A 1108「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠して測定した。その結果を表2に示す。
2. Measurement of concrete slump, slump flow, amount of air, and compressive strength According to the composition shown in Table 2, after putting Blast Furnace cement B type, fine aggregate, and coarse aggregate into a bread mixer and kneading for 20 seconds, Further, water in which a water reducing agent was dissolved was added and kneaded for 120 seconds to prepare concrete. The concrete slump conforms to JIS A 1101 “Concrete slump test method”, the slump flow conforms to JIS A 1150 “Concrete slump flow test method”, and the air amount is JIS A 1128 “fresh concrete air. The compressive strength was measured according to JIS A 1108 “Testing method for compressive strength of concrete”. The results are shown in Table 2.
表2に示すように、実施例1〜8の圧縮強度は、同じ水セメント比を有するそれぞれの比較例の平均圧縮強度と比べ、材齢7日で1.2〜2.1倍、材齢28日で1.3〜1.7倍高い。一方、スランプ、スランプフロー、および空気量は、実施例、比較例ともに同程度である。したがって、本発明の高炉スラグ含有コンクリートにおいて、閃緑岩細骨材や閃緑岩粗骨材は、スランプや空気量等のフレッシュ性状等に悪影響を与えることなく、コンクリートの圧縮強度を向上させる効果が高いことが分かる。   As shown in Table 2, the compressive strengths of Examples 1 to 8 are 1.2 to 2.1 times the age of 7 days compared to the average compressive strength of each comparative example having the same water cement ratio. It is 1.3 to 1.7 times higher in 28 days. On the other hand, the slump, the slump flow, and the air amount are approximately the same in both the example and the comparative example. Therefore, in the blast furnace slag-containing concrete of the present invention, diorite fine aggregate and diorite coarse aggregate are highly effective in improving the compressive strength of the concrete without adversely affecting the fresh properties such as slump and air content. I understand that.

Claims (4)

  1. 閃緑岩細骨材、高炉スラグ粉末、セメント、および水とを含む高炉スラグ含有コンクリートであって、
    該高炉スラグ粉末の配合量が、セメントと高炉スラグ粉末の合計100質量%に対し5〜70質量%である、高炉スラグ含有コンクリート
    A blast furnace slag-containing concrete comprising diorite fine aggregate, blast furnace slag powder, cement, and water ,
    Blast furnace slag-containing concrete in which the blending amount of the blast furnace slag powder is 5 to 70% by mass with respect to 100% by mass in total of cement and blast furnace slag powder .
  2. さらに閃緑岩粗骨材を含む、請求項1に記載の高炉スラグ含有コンクリート。 Furthermore , blast furnace slag containing concrete of Claim 1 containing diorite coarse aggregate .
  3. 前記高炉スラグ粉末およびセメントが高炉スラグ含有セメントである、請求項1または2に記載の高炉スラグ含有コンクリート。 The blast furnace slag-containing concrete according to claim 1 or 2, wherein the blast furnace slag powder and cement are blast furnace slag-containing cement.
  4. 前記高炉スラグ含有セメントが高炉セメントB種である、請求項に記載の高炉スラグ含有コンクリート。
    The blast furnace slag-containing concrete according to claim 3 , wherein the blast furnace slag-containing cement is a type B blast furnace cement.
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