JP6541383B2

JP6541383B2 - 高流動性フライアッシュの判別方法、およびフライアッシュ混合セメントの製造方法

Info

Publication number: JP6541383B2
Application number: JP2015051701A
Authority: JP
Inventors: 裕介桐野; 大亮黒川; 宙平尾
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2019-07-10
Anticipated expiration: 2035-03-16
Also published as: JP2016170137A

Description

本発明は、コンクリートおよびモルタルの流動性を向上させるフライアッシュ（以下「高流動性フライアッシュ」という。）の判別方法、該判別方法により判別して得られる高流動性フライアッシュ、および該高流動性フライアッシュとセメントを混合して得られる混合セメントに関する。

一般に、フライアッシュは球状粒子であり、コンクリートに添加するとフライアッシュのボールベアリング作用により、コンクリートの流動性が向上すると云われている。
通常、フライアッシュの流動性は、ＪＩＳＡ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」、およびその付属書２に記載のフロー値比により規定されている。ちなみに、フライアッシュI種、II種、III種、およびIV種のフロー値比は、それぞれ１０５％以上、９５％以上、８５％以上、および７５％以上である。なお、前記フロー値比は下記式により求める。
フロー値比（％）＝１００×試験モルタルのフロー値／基準モルタルのフロー値
ここで、試験モルタルとは、フライアッシュ含有モルタルをいい、基準モルタルとは、フライアッシュを含有しないモルタルをいう。

しかし、前記II〜IV種のフライアッシュのフロー値比の下限値が９５〜７５％と１００％以下である点は、基準モルタルに比べ試験モルタルの流動性が劣る例を示唆しており、フライアッシュによっては流動性が低下する場合がある。実際、顕微鏡を用いてフライアッシュ粒子を観察すると、球体のほかに、中空体、凝集体、いびつな粒子等の非球体が存在する。
したがって、フライアッシュの高流動性の有無を、フロー値比よりも簡易に判別できる手段があれば、高流動性フライアッシュが容易に得られ、流動性が向上したフライアッシュ含有コンクリートを安定的に製造できる。

フライアッシュの流動性を評価（判別）する方法として、特許文献１では下記の方法が提案されている。すなわち、該方法は、セメント、水、評価対象のフライアッシュ、および使用予定の減水剤の量を変化させた３種類以上の配合の基準ペーストを調製してフロー試験を行い、フライアッシュの流動性を評価する方法である。しかし、該方法は、試験体としてモルタルの代わりにセメントペーストを用いるという違いはあるが、フライアッシュを含む試験体を作製してフロー試験を行う点では前記ＪＩＳに規定するフロー値比の試験方法と共通する。また、該評価方法は、１試料当たり３種類以上の配合の基準ペーストを調製してフロー試験を行わなければならず、手間がかかり煩雑である。
したがって、フロー試験を実施しなくても、簡易に高流動性フライアッシュを判別できる方法が望まれる。

特開２０１２−１９４１１３号公報

そこで、本発明は、フロー試験を実施しなくても、簡易に高流動性フライアッシュを判別できる方法等を提供することを目的とする。

本発明者は、高流動性フライアッシュを簡易に判別できる指標を探究するため、フライアッシュが有する種々の特性値と、フライアッシュの流動性の関連性を検討した。その結果、全可視光線の拡散反射率の平均値に対する特定範囲の波長から選ばれる可視光線の拡散反射率の比は前記指標になることを見出し、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高流動性フライアッシュの判別方法、高流動性フライアッシュ、およびフライアッシュ混合セメントである。

［１］下記（１）式を用いて算出したＲｒ値に基づき、高流動性フライアッシュを判別する、高流動性フライアッシュの判別方法。
Ｒｒ＝Ｒ_１／Ｒ_２・・・（１）
ただし、（１）式中、Ｒ_１は６８０〜７８０ｎｍの範囲から任意に選ばれる１つの波長の拡散反射率を表し、Ｒ_２は３８０〜７８０ｎｍの全範囲の波長の拡散反射率の平均値を表す。
［２］前記Ｒｒ値が１．１０以上である、前記［１］に記載の高流動性フライアッシュの判別方法。
［３］前記［１］または［２］に記載の高流動性フライアッシュの判別方法を用いて、高流動性フライアッシュとして判別されたフライアッシュと、セメントを混合して、フライアッシュ混合セメントを製造する、フライアッシュ混合セメントの製造方法。

本発明の高流動性フライアッシュの判別方法は、フロー試験を実施しなくても、簡易に高流動性フライアッシュを判別できる。また、本発明の高流動性フライアッシュおよびフライアッシュ混合セメントは、コンクリートおよびモルタルの流動性を向上させることができる。

（ａ）は６８０ｎｍの拡散反射率をＲ_１の値として用いて算出したＲｒ値と、フロー値の相関を示す図であり、（ｂ）は７８０ｎｍの拡散反射率をＲ_１の値として用いて算出したＲｒ値と、フロー値の相関を示す図である。強熱減量（ig.loss）とフロー値の相関を示す図である。３８０〜７８０ｎｍの範囲で１０ｎｍおきに測定して得た拡散反射率をＲ_１の値として用いて算出したＲｒ値と、フロー値の相関を表す決定係数（Ｒ^２）を、前記範囲の波長ごとにプロットした図である。６００〜７８０ｎｍの範囲で１０ｎｍおきに測定して得た拡散反射率をＲ_１の値として用いて算出したＲｒ値と、当該波長との関係を示す図である。

本発明の高流動性フライアッシュの判別方法は、前記（１）式を用いて算出したＲｒ値に基づき、高流動性フライアッシュを判別する方法である。さらに、本発明は、該方法を用いて判別されたフライアッシュからなる高流動性フライアッシュ、および該高流動フライアッシュとセメントを混合してなるフライアッシュ混合セメントである。
以下、本発明について、前記高流動性フライアッシュの判別方法、前記高流動性フライアッシュ、および前記フライアッシュ混合セメントに分けて説明する。

１．高流動性フライアッシュの判別方法
本発明の判別方法で用いる指標は、前記（１）式に示すように、３８０〜７８０ｎｍの全範囲の波長の拡散反射率の平均値に対する、６８０〜７８０ｎｍの範囲から任意に選ばれる１つの波長の拡散反射率の比（Ｒｒ）である。後掲の図４に示すように、６８０〜７８０ｎｍの範囲で、Ｒｒは一定かつ最大値（１．１０）を取るから、他の範囲の波長よりも、より広い範囲の波長が選択でき、また数値が大きい分、誤差も小さくなり、指標として好適である。
高流動性フライアッシュを判別するための基準値は相対的であり、まず、要求性能を満たすフロー値を定め、さらに該値から基準値となるＲｒ値を定める。そして、該基準値を満たすフライアッシュを、高流動性フライアッシュとして判別する。例えば、後掲の図１の例では、要求性能を満たすフロー値を２００ｍｍと定めると、Ｒｒ値は１．１０が基準値になり、Ｒｒ値が１．１０以上のフライアッシュを高流動性フライアッシュとして判別する。
また、拡散反射率は市販の色差計を用いて、例えば、ＪＩＳＰ８１５２「紙、板紙及びパルプ−拡散反射率係数の測定方法」に準拠して測定することができる。
なお、３８０〜７８０ｎｍの全範囲の波長の拡散反射率は、任意の波長の間隔で測定することができ、例えば、後記の実施例では１０ｎｍ間隔で測定した。

２．高流動性フライアッシュ、およびフライアッシュ混合セメント
本発明の高流動性フライアッシュは、前記［１］または［２］に記載の高流動性フライアッシュの判別方法を用いて、高流動性フライアッシュとして判別されたフライアッシュからなるものである。
また、本発明のフライアッシュ混合セメントは、前記高流動性フライアッシュとセメントを混合してなる混合セメントである。該セメントは、特に制限されず、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、低熱ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、およびエコセメントからなる群から選ばれる１種以上である。また、前記セメントと前記高流動性フライアッシュの混合装置は、例えば、ボールミルやヘンシェルミキサ等が挙げられる。

以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
１．使用材料
（１）フライアッシュ
表１に示すフライアッシュａ〜ｐ
（２）セメント
普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
（３）細骨材
ＪＩＳＲ５２０１「セメントの物理試験方法」に規定する標準砂
（４）減水剤
ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤、商品名：レオビルドＳＰ８Ｎ［登録商標］（ＢＡＳＦポゾリス社製）

２．フライアッシュの拡散反射率の測定およびＲｒの算出と強熱減量の測定
表１に示すフライアッシュａ〜ｐのそれぞれ５ｇを、色差計専用の測定セルに入れて蓋を閉じ、測定セルを１５回タッピング（約５ｃｍの高さからテーブルの上に落下させる操作）した。次に、色差計（Spectrophotometer SE6000、日本電色工業社製）を用いて、３８０〜７８０ｎｍの範囲において１０ｎｍおきに、前記フライアッシュの拡散反射率を測定し、
前記（１）式を用いてＲｒ値を算出した。これらのＲｒ値のうち、６８０ｎｍと７８０ｎｍの拡散反射率をＲ_１の値として用いて、算出したＲｒ値を表１に示す。
また、フライアッシュ中の未燃炭素は、コンクリート中の減水剤を吸着して、コンクリートの流動性を低下させるため、フライアッシュ中の未燃炭素量を主に表す強熱減量（ig.loss）は、フライアッシュの流動性に関係する。そこで、フライアッシュの流動性の指標としての優劣をＲｒ値と比較するため、フライアッシュの強熱減量を、ＪＩＳＲ５２０２「セメントの化学分析方法」に準拠して測定した。その結果を表１に示す。

２．フライアッシュを含むモルタルの流動性の測定
前記フライアッシュの流動性を測定するため、前記フライアッシュを含むモルタルを作製してフロー試験を行った。
具体的には、モルタルの配合は質量比で、細骨材／（セメント＋フライアッシュ）＝２．０、水／（セメント＋フライアッシュ）＝０．３５、および減水剤／（セメント＋フライアッシュ）＝０．００６５とした。
モルタルの混練は、２０℃の室内で、ホバートミキサーを用いて低速で２．５分間、続けて高速で３分間混練した。次に、前記混錬したモルタルを、ミニスランプコーン（ＪＩＳＡ１１７１：２０００「ポリマーセメントモルタルの試験方法」に規定する鋼製スランプコーン）の中に投入し、該コーンを上方へ取り去った後のモルタルの広がり（フロー値）を測定した。その結果を表１に示す。

３．Ｒｒ値とフロー値の相関について
６８０ｎｍおよび７８０ｎｍの拡散反射率をＲ_１の値として用いて算出したＲｒ値と、前記フロー値の相関を、それぞれ図１の（ａ）および（ｂ）に示す。また、これらと比較するため、前記強熱減量と前記フロー値の相関を図２に示す。図１、２から分かるように、強熱減量とフロー値の相関（決定係数）は０．３７２であるのに対し、Ｒｒ値とフロー値の相関は、６８０ｎｍで０．８０４７、７８０ｎｍで０．７６７６と格段に高い。したがって、６８０ｎｍおよび７８０ｎｍの拡散反射率をＲ_１の値として用いて算出したＲｒ値は、従来用いられてきたフロー値比よりも簡易にフライアッシュの流動性を評価できるため、高流動性フライアッシュを判別するための指標として優れている。また、図１から、高流動性フライアッシュを判別するためのＲｒの基準値として１．１０を採用した場合、Ｒｒ値が１．１０以上のフライアッシュを高流動性フライアッシュとして判別する。

また、３００〜７８０ｎｍの範囲で１０ｎｍおきに測定して得た拡散反射率をＲ_１の値として用いて算出したＲｒ値およびフロー値の相関を示す決定係数と、該範囲の波長との関係を図３に示す。図３から分かるように、波長が６００〜７８０ｎｍの範囲では決定係数が約０．８であり、波長が６００〜７８０ｎｍの範囲で測定して得た拡散反射率をＲ_１の値として用いて算出したＲｒ値は、高流動性フライアッシュを判別できる指標として、より優れている。
さらに、６００〜７８０ｎｍの範囲で１０ｎｍおきに測定して得た拡散反射率をＲ_１の値として用いて算出したＲｒ値と、当該波長との関係を図４に示す。波長が６８０〜７８０ｎｍの比較的広い範囲で、Ｒｒ値は波長によらず一定（１．１０）になるから、当該範囲のＲｒ値は高流動性フライアッシュを判別できる指標として、更に優れている。

Claims

下記（１）式を用いて算出したＲｒ値に基づき、高流動性フライアッシュを判別する、高流動性フライアッシュの判別方法。
Ｒｒ＝Ｒ_１／Ｒ_２・・・（１）
ただし、（１）式中、Ｒ_１は６８０〜７８０ｎｍの範囲から任意に選ばれる１つの波長の拡散反射率を表し、Ｒ_２は３８０〜７８０ｎｍの全範囲の波長の拡散反射率の平均値を表す。
前記Ｒｒ値が１．１０以上である、請求項１に記載の高流動性フライアッシュの判別方法。
請求項１または２に記載の高流動性フライアッシュの判別方法を用いて、高流動性フライアッシュとして判別されたフライアッシュと、セメントを混合して、フライアッシュ混合セメントを製造する、フライアッシュ混合セメントの製造方法。