JP6485741B2

JP6485741B2 - 重量細骨材および重量コンクリート

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Publication number: JP6485741B2
Application number: JP2015064708A
Authority: JP
Inventors: 義仁黒岩; 祥平木村; 智長嶋; 剛美坂
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2019-03-20
Anticipated expiration: 2035-03-26
Also published as: JP2016183079A

Description

本発明は、重量細骨材と該重量細骨材を用いた重量コンクリートに関し、より詳しくは、重量細骨材について、微粒分の含有量とブレーン比表面積および実積率を特定の範囲に制御することによって材料分離を生じ難く、ブリーディング量を抑制した重量際骨材と該重量細骨材を用いた重量コンクリートを提供する。

重量コンクリートは単位体積重量が２.５ｔ/m^３以上の密度が大きいコンクリートであり、消波ブロックや護岸コンクリートなどの港湾用コンクリート、基礎用コンクリート、あるいは放射線遮蔽用コンクリートなどに用いられている。

一般に重量コンクリートには表乾密度３.０ｇ/cm^３以上の重量骨材が用いられており、骨材とセメントペーストとの密度差が大きいために材料分離を生じやすく、ブリーディング量が増大し、ワーカビリテイーが低下すると云う問題がある。このような材料分離を抑制するため、例えば、重量細骨材の銅スラグに粗粒率２.７５未満の砂を加えて細骨材中の砂の比率を４３体積％以上に調整した重量コンクリートが提案されている（特許文献１）。また、細骨材中に銅スラグを７０〜９０重量％、石灰石微粉末を５〜２５重量％、陸砂などの天然砂を５〜２５重量％配合することによって材料分離を抑制した重量コンクリートが知られている（特許文献２）。

特開２０１３−１８９３３５号公報特開２０１０−０７０４３９号公報

しかし、材料分離を抑制するために銅スラグに石灰石微粉末や天然砂を加えると、骨材全体の密度が低下するので、密度の大きい重量コンクリートを製造するのが難しくなる。また、条件に適する石灰石微粉末や天然砂の選定および配合量の調整や混和剤の選定が煩わしい。さらに、銅スラグなどの重量骨材に特定量の石灰石微粉末や天然砂を加えて所望の重量骨材を製造する設備が必要になるのでコスト高を招く。

本発明は重量細骨材および重量コンクリートについて、従来の上記問題を克服したものであり、重量細骨材中に石灰石微粉末や天然砂などの骨材材料を加えずに、重量細骨材中の微粒分の含有量とブレーン比表面積および実積率を特定の範囲に制御することによって、材料分離を生じ難く、ブリーディング量の少ない重量コンクリートを製造できるようにしたものであり、このような重量細骨材と重量コンクリートを提供する。

本発明は以下の構成からなる重量細骨材と重量コンクリートに関する。
〔１〕重量コンクリートに用いられる重量細骨材において、該重量細骨材の全量が表乾密度３.０ｇ/cm ^３以上の銅スラグであり、該重量細骨材に含まれる粒径０.１５mm未満の微粒分の含有量が９〜１５質量％であって、ブレーン比表面積が６００cm^２/ｇ以上、および実積率が５３％以下であることを特徴とする重量細骨材。
〔２〕上記重量細骨材に含まれる粒径０.１５mm未満の微粒分のブレーン比表面積が７００cm^２/ｇ以上であって実積率が５１％以下である上記[１]に記載する重量細骨材。
〔３〕セメント、粗骨材、重量細骨材、ＡＥ減水剤、および水を配合してなる重量コンクリートにおいて、該重量細骨材の全量が表乾密度３.０ｇ/cm ^３以上の銅スラグであり、該重量細骨材に含まれる粒径０.１５mm未満の微粒分の含有量が９〜１５質量％、ブレーン比表面積が６００cm^２/ｇ以上、および実積率が５３％以下である重量細骨材を用いることによって、単位容積質量が２５００kg/m^３以上であって、該重量細骨材以外の細骨材を用いずに、ブリーディング量が０.６cm^３/cm^２以下であることを特徴とする重量コンクリート。
〔４〕上記[３]に記載する重量コンクリートにおいて、粒径０.１５mm未満の微粒分のブレーン比表面積が７００cm^２/ｇ以上であって実積率が５１％以下である重量細骨材を用い、高性能ＡＥ減水剤を用い、該重量細骨材以外の細骨材を用いずに、ブリーディング量が０.３cm^３/cm^２以下である重量コンクリート。
〔５〕上記[３]に記載する重量コンクリートにおいて、粗骨材として重量粗骨材を用い、単位容積質量２７００kg/m^３以上であって、該重量細骨材以外の細骨材を用いずに、ブリーディング量が０.６cm^３/cm^２以下である重量コンクリート。
〔６〕上記[４]に記載する重量コンクリートにおいて、粗骨材として重量粗骨材を用い、単位容積質量２７００kg/m^３以上であって、該重量細骨材以外の細骨材を用いずに、ブリーディング量が０.３cm^３/cm^２以下である重量コンクリート。

〔具体的な説明〕
本発明の重量細骨材は、重量コンクリートに用いられる重量細骨材において、該重量細骨材の全量が表乾密度３.０ｇ/cm ^３以上の銅スラグであり、該重量細骨材に含まれる粒径０.１５mm未満の微粒分の含有量が９〜１５質量％であって、ブレーン比表面積が６００cm^２/ｇ以上、および実積率が５３％以下であることを特徴とし（重量細骨材Ｉと云う）、また、粒径０.１５mm未満の微粒分のブレーン比表面積が７００cm^２/ｇ以上であって実積率が５１％以下の重量細骨材（重量細骨材IIと云う）である。以下、重量細骨材Ｉおよび重量細骨材IIを含めて単に重量細骨材と云う。また、粒径０.１５mm未満の微粒分を単に微粒分と云う。

本発明の重量コンクリートは、上記重量細骨材ＩおよびＡＥ減水剤を配合することによって、単位容積質量が２５００kg/m^３以上であって、該重量細骨材Ｉ以外の細骨材を用いずに、ブリーディング量を０.６以下cm^３/cm^２に抑制したことを特徴とする重量コンクリートである（以下、重量コンクリートＩ）。

また、本発明の重量コンクリートは、上記重量細骨材IIおよび高性能ＡＥ減水剤を配合することによって、単位容積質量が２５００kg/m^３以上であって、該重量細骨材II以外の細骨材を用いずに、ブリーディング量を０.３以下cm^３/cm^２に抑制したことを特徴とする重量コンクリートである（以下、重量コンクリートII）。

さらに、本発明の重量コンクリートは、上記重量細骨材Ｉまたは上記重量細骨材IIを用い、粗骨材として重量粗骨材を用いることによって、単位容積質量が２７００kg/m^３以上であって、上記重量細骨材Ｉまたは上記重量細骨材II以外の細骨材を用いずに、ブリーディング量を０.６cm^３/cm^２以下または０.３cm^３/cm^２以下に抑制した重量コンクリートである（以下、重量コンクリートIII）。

本発明の重量細骨材（重量細骨材ＩおよびII）は、該重量細骨材に含まれる粒径０.１５mm未満の微粒分の含有量が該重量細骨材の９〜１５質量％である。粒径０.１５mm未満の微粒分を含む重量細骨材を配合した重量コンクリートの単位水量とブリーディング量は、図１および図２に示すように、該重量細骨材に含まれている上記微粒分の含有量によって影響を受けるので、ブリーディング量を抑制するため、本発明は、重量細骨材に含まれる粒径０.１５mm未満の微粒分の含有量を特定の範囲に定めている。

図１および図２は、粒径０.１５mm未満であってブレーン比表面積６００cm^２/ｇ以上および実積率５３％以下の微粒分を含む重量細骨材を、ＡＥ減水剤と共に配合した重量コンクリートについて、該微粒分の含有量に対する単位水量の変化とブリーディング量の変化を示すグラフである。

図１に示すように、単位水量は該微粒分の含有量に比例して増加する。一方、図２に示すように、ブリーディング量は、該微粒分量が約９質量％ではブリーディング量が０.６cm^３/cm^２以下であり、約９質量％から約１３質量％の範囲ではブリーディング量が減少する。ところが、該微粒分量が約１３質量％から約１７質量％まで増加すると、ブリーディング量は減少から転じて増加し、該微粒分量が約１７質量％ではブリーディング量が０.６cm^３/cm^２を上回るようになる。

土木学会の指針（「銅スラグ細骨材を用いたコンクリートの施工指針」）では良好な耐凍害性を確保するためにはブリーディング量を０.６cm^３/cm^２以下にすることが定められているので、ブリーディング量をこの基準に抑制するには、該重量細骨材に含まれる粒径０.１５mm未満の微粒分の含有量は該重量細骨材の９〜１５質量％が好ましい。

さらに、粒径０.１５mm未満の微粒分の含有量が９〜１５質量％である重量細骨材において、該重量細骨材を配合した重量コンクリートのブリーディング量は、図３および図４に示すように、上記微粒分のブレーン比表面積と実績率によっても影響を受けるので、本発明の重量細骨材は該微粒分のブレーン比表面積を６００cm^２/ｇ以上および実積率を５３％以下に定めている。

図３および図４は、粒径０.１５mm未満の微粒分を９〜１７質量％含む重量細骨材を、ＡＥ減水剤と共に配合した重量コンクリートについて、該微粒分の実積率およびブレーン比表面積に対するブリーディング量の変化を示すグラフである。

図３に示すように、該微粒分の実積率が約４８％から約５７％の範囲では、該微粒分の実積率に比例してブリーディング量が増加し、該実積率が５３％を超えるとブリーディング量が０.６cm^３/cm^２を上回る。一方、図４に示すように、該微粒分のブレーン比表面積が約４５０〜約８００cm^２/ｇの範囲において、該ブレーン比表面積の増加に反比例してブリーディング量は減少し、ブレーン比表面積が約６００cm^２/ｇ以上の範囲ではブリーディング量が０.６cm^３/cm^２以下になる。

以上のことから、土木学会の上記指針に従って重量コンクリートのブリーディング量を０.６cm^３/cm^２以下に抑制するには、該重量細骨材に含まれる粒径０.１５mm未満の微粒分のブレーン比表面積６００cm^２/ｇ以上であって実績率５３％以下の重量細骨材Ｉが好ましい。

次に、本発明の重量細骨材を、高性能ＡＥ減水剤と共に用いた、重量コンクリートについて、粒径０.１５mm未満の微粒分のブレーン比表面積と実積率に対するブリーディング量の変化を図５および図６に示す。

図５および図６は、粒径０.１５mm未満の微粒分を１１〜１５質量％含み、該微粒分の実績率が約４８％〜約５４％であってブレーン比表面積が約５６０〜約８００cm^２/ｇである重量細骨材を高性能ＡＥ減水剤と共に配合した重量コンクリートについて、該微粒分の実積率とブレーン比表面積に対するブリーディング量の変化を示すグラフである。

図５に示すように、上記微粒分の実績率が約５１％以下ではブリーディング量が０.３cm^３/cm^２以下であるが、実積率の増加に比例してブリーディング量が増加する。一方、図６に示すように、上記微粒分のブレーン比表面積が大きくなるとブリーディング量が減少する傾向があり、ブレーン比表面積が７００cm^２/ｇ以上では概ねブリーディング量が０.３cm^３/cm^２以下になる。

日本建築学会の指針（「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ設計・施工指針」）では、鉄筋コンクリート造構造物に使用するコンクリートのブリーディング量を０.３cm^３/cm^２以下にすることが定められているので、ブリーディング量をこの基準に抑制するには、該重量細骨材に含まれる粒径０.１５mm未満の微粒分の実績率が５１％以下であってブレーン比表面積が７００cm^２/ｇ以上である重量細骨材IIが好ましい。

重量コンクリートには密度の大きな骨材が用いられ、一般に表乾密度３.０ｇ/cm^３以上の骨材が重量骨材として用いられる。本発明の重量細骨材は表乾密度３.０ｇ/cm^３以上の細骨材である。また、重量骨材の材料として磁鉄鉱などの鉄鉱石や砂鉄、重晶石や橄欖石などの密度の大きい天然石、または銅スラグなどを用いることができる。

銅スラグ骨材は銅製錬において生じる溶融スラグを急冷して粒度調整した骨材であり、細骨材が規格されている（JIS A 5011-3）。本発明の重量細骨材として表乾密度３.０ｇ/cm^３以上の銅スラグ骨材を用いることができる。

本発明の重量コンクリートＩは、本発明の重量細骨材Ｉを用い、セメント、粗骨材、ＡＥ減水剤、および水を配合してなる重量コンクリートである。本発明の重量細骨材Ｉを用いることによって、単位容積質量が２５００kg/m^３以上であって、該重量細骨材Ｉ以外の細骨材を用いずに、ブリーディング量を０.６cm^３/cm^２以下に抑制することができる。

本発明の重量コンクリートIIは、本発明の重量細骨材IIを用い、セメント、粗骨材、高性能ＡＥ減水剤、および水を配合してなる重量コンクリートである。本発明の重量細骨材IIを高性能ＡＥ減水剤と共に用いることによって、単位容積質量が２５００kg/m^３以上であって、該重量細骨材II以外の細骨材を用いずに、ブリーディング量を０.３cm^３/cm^２以下に抑制することができる。

本発明の重量コンクリートIIIは、上記重量細骨材Ｉまたは上記重量細骨材IIを用い、粗骨材として重量粗骨材を用い、セメント、ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤、および水を配合してなる重量コンクリートである。具体的には、（イ）上記重量細骨材Ｉを用い、粗骨材として重量粗骨材を用いることによって、単位容積質量２７００kg/m^３以上であって、上記重量細骨材Ｉ以外の細骨材を用いずに、ブリーディング量を０.６cm^３/cm^２以下に抑制した重量コンクリートであり、または、（ロ）上記重量細骨材IIを用い、粗骨材として重量粗骨材を用いることによって、単位容積質量２７００kg/m^３以上であって、上記重量細骨材II以外の細骨材を用いずに、ブリーディング量を０.３cm^３/cm^２以下に抑制した重量コンクリートである。

上記重量細骨材Ｉまたは上記重量細骨材IIを用い、粗骨材として重量粗骨材を用い、セメント、ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤、および水を配合してなる単位容積質量２７００kg/m^３以上の重量コンクリートIIIについて、粒径０.１５mm未満の微粒分の含有量に対するブリーディング量を図７に示す。

図７に示すように、単位容積質量２７００kg/m^３以上の重量コンクリートIIIにおいても、上記重量細骨材Ｉを用い、ＡＥ減水剤を配合すると、ブリーディング量が０.６cm^３/cm^２以下に抑制される。さらに、上記重量細骨材IIを用い、高性能ＡＥ減水剤を配合すると、ブリーディング量が０.３cm^３/cm^２以下に抑制される。

本発明の重量細骨材Ｉを用いることによって、セメント、粗骨材、ＡＥ減水剤、および水を配合してなる重量コンクリートＩにおいて、該重量細骨材Ｉ以外の細骨材を用いずに、ブリーディング量を０.６cm^３/cm^２以下に抑制することができる。

また、本発明の重量細骨材IIを用いることによって、セメント、粗骨材、高性能ＡＥ減水剤、および水を配合してなる重量コンクリートIIにおいて、該重量細骨材II以外の細骨材を用いずに、ブリーディング量を０.３cm^３/cm^２以下に抑制することができる。

本発明の重量コンクリートIIIは、単位容積質量が２５００kg/m^３以上において材料分離を生じ難く、ブリーディング量が０.６cm^３/cm^２以下または０.３cm^３/cm^２以下であり、高い流動性を有する。さらに、上記重量細骨材Ｉまたは上記重量細骨材II以外の細骨材を用いないので製造が容易であり、製造コストを抑えることができ、有利な経済性を有する。

また、本発明の重量コンクリートIIIは、単位容積質量が２７００kg/m^３以上において材料分離を生じ難く、ブリーディング量が０.６cm^３/cm^２以下または０.３cm^３/cm^２以下であり、高い流動性を有する。さらに、上記重量細骨材Ｉまたは上記重量細骨材II以外の細骨材を用いないので製造が容易であり、製造コストを抑えることができ、有利な経済性を有する。

微粒分の含有量に対する単位水量を示すグラフ。微粒分の含有量に対するブリーディング量を示すグラフ。微粒分の実積率に対するブリーディング量を示すグラフ。微粒分のブレーン比表面積に対するブリーディング量を示すグラフ。微粒分の実積率に対するブリーディング量を示すグラフ。微粒分のブレーン比表面積に対するブリーディング量を示すグラフ。微粒分の含有量に対するブリーディング量を示すグラフ。

以下に本発明の実施例を示す。重量細骨材微粒分の実積率は、容積０.４Ｌ（内径７６mm，内高８８mm）の容器を用い、ほぼ等しい量を３層に分けて詰め、その各層は突き棒により一様に20回締め固めた。その後は、JIS A 1104「骨材の単位容積質量及び実積率試験方法」に従って測定した重量コンクリートのブリーディング量は規格（JIS A 1123「コンクリートのブリーディング試験方法」）に従って測定した。なお、図３〜図６に示す１１％、１３％、および１５％は重量細骨材について０.１５mm未満の微粒分の含有量である。

〔実施例１〕
表１に示す材料を用いて重量コンクリートを製造した。使用した細骨材の種類を表２に示した。重量コンクリートの配合、単位容積質量、およびブリーディング量を表３に示した。また、重量細骨材に含まれる微粒分の含有量に対する単位水量を図１に示し、該微粒分の含有量に対するブリーディング量を図２に示した。

表３および図１に示すように、重量コンクリートの単位水量は上記微粒分の含有量に比例して増加する。一方、表３および図２に示すように、ブリーディング量は、該微粒分量が約９質量％ではブリーディング量が０.６cm^３/cm^２以下であり、約９質量％から約１３質量％の範囲ではブリーディング量が減少する。ところが、該微粒分量が約１３質量％から約１７質量％まで増加すると、ブリーディング量は減少から転じて増加し、該微粒分量が約１７質量％ではブリーディング量が０.６cm^３/cm^２を上回るようになる。

〔実施例２〕
表４に示す材料を用いて重量コンクリートを製造した。使用した細骨材の種類を表５に示した。重量コンクリートの配合、単位容積質量、およびブリーディング量を表６に示した。また、重量細骨材に含まれる微粒分の実積率に対するブリーディング量を図３に示し、該微粒分のブレーン比表面積に対するブリーディング量を図４に示した。

表６および図３に示すように、該微粒分の実積率が約４８％から約５７％の範囲では、該微粒分の実積率に比例してブリーディング量が増加し、該実積率が５３％を超えるとブリーディング量が０.６cm^３/cm^２を上回る。一方、表６および図４に示すように、該微粒分のブレーン比表面積が約４５０〜約８００cm^２/ｇの範囲において、該ブレーン比表面積の増加に反比例してブリーディング量は減少し、ブレーン比表面積が約６００cm^２/ｇ以上の範囲ではブリーディング量が０.６cm^３/cm^２以下になる。

〔実施例３〕
表７に示す材料を用いて重量コンクリートを製造した。使用した細骨材の種類を表８に示した。重量コンクリートの配合、単位容積質量、およびブリーディング量を表９に示した。また、重量細骨材に含まれる微粒分の実積率に対するブリーディング量を図５に示し、該微粒分のブレーン比表面積に対するブリーディング量を図６に示した。

表９および図５に示すように、上記微粒分の実績率が約５１％以下ではブリーディング量が０.３cm^３/cm^２以下であるが、実積率の増加に比例してブリーディング量が増加する。一方、表８および図６に示すように、上記微粒分のブレーン比表面積が大きくなるとブリーディング量が減少する傾向があり、ブレーン比表面積が７００cm^２/ｇ以上では概ねブリーディング量が０.３cm^３/cm^２以下になる。

〔実施例４〕
表１０に示す材料を用いて重量コンクリートIIIを製造した。使用した細骨材の種類（重量細骨材III）を表１１に示した。重量コンクリートの配合、単位容積質量、およびブリーディング量を表１２、表１３に示した。また、重量細骨材に含まれる微粒分の含有量に対するブリーディング量を図７に示した。

表１２、表１３、および図７に示すように、単位容積質量２７００kg/m^３以上の重量コンクリートIIIにおいても、上記重量細骨材Ｉを用い、ＡＥ減水剤を配合すると、ブリーディング量を０.６cm^３/cm^２以下に抑制することができる。さらに、上記重量細骨材IIを用い、高性能ＡＥ減水剤を配合すると、ブリーディング量を０.３cm^３/cm^２以下に抑制することができる。

Claims

重量コンクリートに用いられる重量細骨材において、該重量細骨材の全量が表乾密度３.０ｇ/cm ^３以上の銅スラグであり、該重量細骨材に含まれる粒径０.１５mm未満の微粒分の含有量が９〜１５質量％であって、ブレーン比表面積が６００cm^２/ｇ以上、および実積率が５３％以下であることを特徴とする重量細骨材。
上記重量細骨材に含まれる粒径０.１５mm未満の微粒分のブレーン比表面積が７００cm^２/ｇ以上であって実積率が５１％以下である請求項１に記載する重量細骨材。
セメント、粗骨材、重量細骨材、ＡＥ減水剤、および水を配合してなる重量コンクリートにおいて、該重量細骨材の全量が表乾密度３.０ｇ/cm ^３以上の銅スラグであり、該重量細骨材に含まれる粒径０.１５mm未満の微粒分の含有量が９〜１５質量％、ブレーン比表面積が６００cm^２/ｇ以上、および実積率が５３％以下である重量細骨材を用いることによって、単位容積質量が２５００kg/m^３以上であって、該重量細骨材以外の細骨材を用いずに、ブリーディング量が０.６cm^３/cm^２以下であることを特徴とする重量コンクリート。
請求項３に記載する重量コンクリートにおいて、粒径０.１５mm未満の微粒分のブレーン比表面積が７００cm^２/ｇ以上であって実積率が５１％以下である重量細骨材を用い、高性能ＡＥ減水剤を用い、該重量細骨材以外の細骨材を用いずに、ブリーディング量が０.３cm^３/cm^２以下である重量コンクリート。
請求項３に記載する重量コンクリートにおいて、粗骨材として重量粗骨材を用い、単位容積質量２７００kg/m^３以上であって、該重量細骨材以外の細骨材を用いずに、ブリーディング量が０.６cm^３/cm^２以下である重量コンクリート。
請求項４に記載する重量コンクリートにおいて、粗骨材として重量粗骨材を用い、単位容積質量２７００kg/m^３以上であって、該重量細骨材以外の細骨材を用いずに、ブリーディング量が０.３cm^３/cm^２以下である重量コンクリート。