JP6177534B2 - 所望する特性を有するコンクリートの製造方法 - Google Patents
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Description
我が国では、短期目標として、2012年頃までに温室効果ガス全体の基準排出量を1990年比6%削減することを目標としている。
また、中期目標として2020年までに25%以上の削減を、長期目標として2050年までに50%以上の削減を目標に掲げている。
従って、セメントの製造に対してCO2を削減することが、温室効果ガスの削減に最も効果的である。
そのため、コンクリート単位体積あたりのセメント量を減らすことがCO2を削減させる1つの有効な手段となる。その代表的な例が、高炉スラグ微粉末(以下、「高炉スラグ」と略記する)及び/又はフライアッシュをセメントに混合させた2成分系または3成分系混合セメントである。
そのために、建築・土木構造物の種類、設計条件、環境条件、施工条件や維持管理条件等のニーズに個々に応じたコンクリートを製造する対応が求められている。
しかしながら、現在のセメントの流通体制、レディーミクストコンクリートの製造設備を勘案すると、セメントの多品種化によって、コンクリート製造への要求に対応するには、かなりの制限があるのが現状である。
また、セメントサイロや混和材サイロの数は限られており、上記2成分系または3成分系混合セメントや特殊ポルトランドセメントを用いたコンクリートを製造するには設備面の制約から困難となる。
特に、混合セメントにおいては、高炉スラグ、フライアッシュ等の混合材量を変化させて用いることは極めて困難である。
さらに好ましくは、上記本発明の所望の特性を有するコンクリートの製造方法は、更にフライアッシュ又は高炉スラグを外割で配合することを特徴とする。
これにより、ニーズに応じて多品種のセメントをそれぞれ製造する必要がなく、既存のセメントプラントを用いて容易に、強度等の所望する特性を有するコンクリートの製造が可能となり、柔軟な対応が可能となる。
本発明の所望の特性を有するコンクリートの製造方法は、既存のコンクリートプラントを用いて、所望の特性を有するコンクリートを既存する2種以上のセメントを混合して製造するにあたり、既存のセメントがポルトランドセメントの場合には化合物組成を、既存のセメントが混合セメントの場合には化合物組成及び混合材量を、それぞれ予め分析し、所望するコンクリートの特性に応じて、該分析した既存の2種以上のセメントを混合する所定割合量を定め、該2種以上のセメントを既存のコンクリートプラントにて混合して、所望の特性を有するコンクリートの製造方法である。
高炉スラグの混合割合は、下記式Aから算出される。
なお、粉末X線回折の測定およびリートベルト回折は、例えば、下記表1に示す条件にて行うことができる。
式A:G = 100×(I‐I0)/{I×(100‐I0)/100}
上記式A中、
G:高炉スラグの含有量(質量%)
I0:内標準の内割り添加量(質量%)
I:内標準の定量解析値(質量%)
を示す。
式B:C(x) = c(x)×100/(100‐I)
上記式B中、
C(x):ポルトランドセメントの化合物xの含有量(質量%)
c(x):ポルトランドセメントの化合物xの定量解析値(質量%)
を示す。
選択溶解法とは、酸性溶液に混合セメントを浸漬し、スラグ以外の成分を選択的に溶解させ、重量変化からスラグ量を求める手法である。
普通ポルトランドセメント:高炉スラグ:フライアッシュが60:20:20の質量配合割合で混合された3成分系混合セメントを用いたコンクリートを、セメントサイロが2本のみ存在し、混和材サイロは存在がないレディーミクストコンクリート工場において製造する場合を例示する。
この場合、フライアッシュ用のサイロが存在せず、フライアッシュは、別途人力投入となる。
その結果を表2に示す。
なお、セメントバラ車で納入された合計5個のサンプルをそれぞれ採取して、分析した。
i)上記リートベルト分析によって得られた高炉セメントB種のスラグ混合率(β1)は、下記式(1)で表される。
但し、式中、C1は高炉セメントB種中のポルトランドセメントの質量、Sは高炉セメントB種中の高炉スラグの質量を示す。
また、かかる普通ポルトランドセメント(C1AD)を高炉セメントB種に累加した配合量に対する添加フライアッシュ配合量は1/4(質量)となる。
実施例1で用いたポルトランドセメント、フライアッシュ、高炉スラグを、質量比60:20:20で混合した結合材を調製した。
所要の普通ポルトランドセメント:高炉スラグ:フライアッシュが60:20:20の質量配合割合で得られたことを確認するために、比較例1の混合セメントの原材料であるポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュをそれぞれ目標混合割合で混合した結合材と、上記実施例1で得られた普通ポルトランドセメント、高炉セメントB種、フライアッシュを混合した結合材を用いて、以下の表3に示す配合のコンクリートの供試体を作製した。
細骨材には川砂であり、その物性は表乾密度2.62g/cm3、吸水率1.04%である。
粗骨材は砕石2005であり、その物性は表乾密度2.72g/cm3、吸水率0.57%、実積率60.7%である。
Adは、BASFジャパン(株)製の高性能AE減水剤SP8SVである。
普通ポルトランドセメントは住友大阪セメント(株)製であり、その物性は密度3.15g/cm3、比表面積3350cm2/gである。
高炉セメントB種は住友大阪セメント(株)製であり、その物性は密度3.03g/cm3、比表面積3830cm2/gである。
高炉スラグはエスメント中部(株)製であり、その物性は密度2.89g/cm3、比表面積4200cm2/gである。
フライアッシュは(株)ジェイペック製であり、その物性は密度2.39g/cm3、比表面積4110cm2/gである。
なお、圧縮強度試験は、JIS A 1108に従って実施した。
その結果を表4(室内試験)に示す。
その結果を表5(実機試験)に示す。
ポルトランドセメント:高炉スラグ:フライアッシュが60:20:20の質量配合割合で混合された3成分系混合セメントを用いたコンクリートを、セメントサイロが3本のみ存在し(普通ポルトランドセメント、高炉セメントB種、低熱ポルトランドセメント)、混和材サイロは存在しないレディーミクストコンクリート工場において製造する場合を例示する。
この場合、フライアッシュ用のサイロは存在せず、フライアッシュは別途人力投入となる。
その結果を表6に示す。
なお、セメントバラ車で納入された合計5個のサンプルをそれぞれ採取して分析した。
高炉セメントB種に低熱ポルトランドセメント添加配合分を混合した時の全ポルトランドセメントの化合物組成は、表7に示すように算出され、中庸熱ポルトランドセメントの化合物組成に関するJIS規格を満足することがわかる。
実施例2で用いた低熱ポルトランドセメント、フライアッシュ、普通ポルトランドセメント及び高炉スラグを、目標混合割合となるように、質量比33.5:20:26.5:20で混合した結合材を調製した。
所要のポルトランドセメント:高炉スラグ:フライアッシュが60:20:20の質量配合割合で得られたことを確認するために、比較例2の混合セメントの原材料である普通ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュを目標混合割合で混合した結合材と、上記実施例2で得られた低熱ポルトランドセメント、高炉セメントB種、フライアッシュを混合した結合材を用いて、以下の表8に示す配合のコンクリートの供試体を作製した。
細骨材には川砂であり、その物性は表乾密度2.62g/cm3、吸水率1.04%である。
粗骨材は砕石2005であり、その物性は表乾密度2.72g/cm3、吸水率0.57%、実積率60.7%である。
Adは、BASFジャパン(株)製の高性能AE減水剤SP8SVである。
低熱ポルトランドセメントは住友大阪セメント(株)製であり、その物性は密度3.24g/cm3、比表面積3800cm2/gである。
普通ポルトランドセメントは住友大阪セメント(株)製であり、その物性は密度3.15g/cm3、比表面積3350cm2/gである。
高炉セメントB種は住友大阪セメント(株)製であり、その物性は密度3.03g/cm3、比表面積3830cm2/gである。
高炉スラグはエスメント中部(株)製であり、その物性は密度2.89g/cm3、比表面積4200cm2/gである。
フライアッシュは(株)ジェイペック製であり、その物性は密度2.39g/cm3、比表面積4110cm2/gである。
また、コンクリートの断熱温度上昇試験を行った。
その結果を表9(室内試験)に示す。
なお、圧縮強度試験は、JIS A 1108に従い、断熱温度上昇試験は、特公平06−050292号公報の図1〜図4に記載された装置を用いて,社団法人日本コンクリート工学協会(現 公益社団法人日本コンクリート工学会)の品質評価試験方法研究委員会報告書の71頁から73頁(1998年12月発刊)に記載された『コンクリートの断熱温度上昇試験方法(案)』に従って実施した。
その結果を表10(実機試験)に示す。
ポルトランドセメント:高炉スラグ:フライアッシュが60:20:20の質量配合割合で混合された3成分系混合セメントを用いたコンクリートを、セメントサイロが3本のみ存在し(普通ポルトランドセメント、高炉セメントB種、早強ポルトランドセメント)、混和材サイロは存在しないレディーミクストコンクリート工場において製造する場合を例示する。
この場合、フライアッシュ用のサイロは存在せず、フライアッシュは別途人力投入となる。
その結果を表11に示す。
なお、セメントバラ車で納入された合計5個のサンプルをそれぞれ採取して分析した。
高炉セメントB種に早強ポルトランドセメント添加配合分を混合した時の全ポルトランドセメントの化合物組成は、表12のように算出され、早強ポルトランドセメントにより近くなったことがわかる。
実施例3で用いた早強ポルトランドセメント、フライアッシュ、普通ポルトランドセメント及び高炉スラグを、目標混合割合となるように、質量比33.5:20:26.5:20で混合した結合材を調製した。
所要のポルトランドセメント:高炉スラグ:フライアッシュが60:20:20の質量配合割合で得られたことを確認するために、比較例3の混合セメントの原材料である普通ポルトランドセメント、早熱ポルトランドセメント、高炉スラグ、フライアッシュを目標混合割合で混合した結合材と、上記実施例3で得られた早強ポルトランドセメント、高炉セメントB種、フライアッシュを混合した結合材を用いて、以下の表13に示す配合のコンクリートの供試体を作製した。
細骨材には川砂であり、その物性は表乾密度2.62g/cm3、吸水率1.04%である。
粗骨材は砕石2005であり、その物性は表乾密度2.72g/cm3、吸水率0.57%、実積率60.7%である。
Adは、BASFジャパン(株)製の高性能AE減水剤SP8SVである。
普通ポルトランドセメントは住友大阪セメント(株)製であり、その物性は密度3.15g/cm3、比表面積3350cm2/gである。
早強ポルトランドセメントは住友大阪セメント(株)製であり、その物性は密度3.13g/cm3、比表面積4650cm2/gである。
高炉セメントB種は住友大阪セメント(株)製であり、その物性は密度3.03g/cm3、比表面積3830cm2/gである。
高炉スラグはエスメント中部(株)製であり、その物性は密度2.89g/cm3、比表面積4200cm2/gである。
フライアッシュは(株)ジェイペック製であり、その物性は密度2.39g/cm3、比表面積4110cm2/gである。
その結果を表14(室内試験)に示す。
なお、圧縮強度試験は、JIS A 1108に従って実施した。
その結果を表15(実機試験)に示す。
低熱ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントを質量比0.4:0.6の質量配合割合で混合したコンクリートを、セメントサイロが3本のみ存在し(普通ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント)、混和材サイロは存在しないレディーミクストコンクリート工場において製造する場合を例示する。
その結果を表16示す。
なお、セメントバラ車で納入された合計5個のサンプルをそれぞれ採取して分析した。
JIS規格を満足する中庸熱ポルトランドセメントを比較例4とした。
JIS規格に該当する中庸熱ポルトランドセメントが得られたことを確認するために、上記実施例4で得られた低熱ポルトランドセメントと早強ポルトランドセメントを混合した結合材と、比較例4の中庸熱ポルトランドセメントを用いて、以下の表18に示す配合のコンクリートの供試体を作製した。
細骨材には川砂であり、その物性は表乾密度2.62g/cm3、吸水率1.04%である。
粗骨材は砕石2005であり、その物性は表乾密度2.72g/cm3、吸水率0.57%、実積率60.7%である。
Adは、BASFジャパン(株)製の高性能AE減水剤SP8SVである。
早強ポルトランドセメントは住友大阪セメント(株)製であり、その物性は密度3.13g/cm3、比表面積4650cm2/gである。
低熱ポルトランドセメントは住友大阪セメント(株)製であり、その物性は密度3.24g/cm3、比表面積3800cm2/gである。
中庸熱ポルトランドセメントは住友大阪セメント(株)製であり、その物性は密度3.21g/cm3、比表面積3390cm2/gである。
また、コンクリートの断熱温度上昇試験を行った。
その結果を表19(室内試験)に示す。
なお、圧縮強度試験は、JIS A 1108に従って実施し、断熱温度上昇試験は特公平06−050292号公報の図1〜図4に記載された装置を用いて、社団法人日本コンクリート工学協会(現 公益社団法人日本コンクリート工学会)の品質評価試験方法研究委員会報告書の71頁から73頁(1998年12月発刊)に記載された『コンクリートの断熱温度上昇試験方法(案)』に従って実施した。
その結果を表20(実機試験)に示す。
Claims (4)
- 混和材サイロを有さず、既存のセメント用サイロを複数備える既存のコンクリートプラントを用いて、所望の特性を有するコンクリートを、混合セメントを含む既存する2種以上のセメントを混合して製造するにあたり、既存のセメントがポルトランドセメントの場合には化合物組成を、既存のセメントが混合セメントの場合には化合物組成及び混合材量を、それぞれ予め分析し、所望するコンクリートの特性に応じて、該分析した混合セメントを含む既存の2種以上のセメントを混合する所定割合量を定め、該2種以上のセメントを既存のコンクリートプラントにて混合して、得られるコンクリート中に含有される混合材の混合率やセメントの化学組成を任意に変化させて製造することを特徴とする、所望の特性を有するコンクリートの製造方法。
- 請求項1記載の所望の特性を有するコンクリートの製造方法において、既存のポルトランドセメントは、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、低熱ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント及び耐硫酸塩ポルトランドセメントからなる群より選ばれ、混合セメントは高炉セメント及び/又はフライアッシュセメントであることを特徴とする、所望の特性を有するコンクリートの製造方法。
- 請求項1又は2記載の所望の特性を有するコンクリートの製造方法において、前記分析を粉末X線回折リートベルト法にて実施することを特徴とする、所望の特性を有するコンクリートの製造方法。
- 請求項1乃至3いずれかの項記載の所望の特性を有するコンクリートの製造方法において、更にフライアッシュ又は高炉スラグ微粉末を外割で配合することを特徴とする、所望の特性を有するコンクリートの製造方法。
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