JP6585923B2 - Structural members and floor slabs - Google Patents

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Description

本発明は、例えば橋梁のコンクリート床版のような繰り返し荷重が作用する構造部材用の材料として好適なコンクリート用組成物およびそれを成形してなる成形品ならびに床版に関するものである。   The present invention relates to a concrete composition suitable as a material for a structural member on which a repeated load acts, such as a concrete floor slab of a bridge, a molded product formed by molding the same, and a floor slab.

寒冷地における海岸付近や凍結防止剤を散布する地域では、塩害による劣化に加えて、凍結融解作用による劣化が促進されるため、コンクリート構造物の劣化は著しく進行する。特に橋梁のコンクリート床版においては、橋面などから供給される塩分や水分、車両の通行による繰り返し荷重の載荷、およびそれらの複合作用により、コンクリートが土砂化によって劣化する事例が顕在化しており、その耐久性が問題となっている。   In coastal areas and areas where anti-freezing agents are sprayed in cold regions, deterioration due to freezing and thawing action is promoted in addition to deterioration due to salt damage, so the deterioration of concrete structures proceeds significantly. In particular, in concrete floor slabs of bridges, there are cases where concrete deteriorates due to sedimentation due to salt and moisture supplied from the bridge surface, loading of repeated loads due to vehicle traffic, and their combined action, Its durability is a problem.

著しく劣化した床版は、劣化具合が悪化すれば交通に支障をきたすことから、補修や取り替え工事により耐久性の高いプレストレストコンクリート床版(以下、PC床版という。)などに取り替えられる。この取り替え工事には多大な費用、労力、時間を要することから、土砂化を抑制することのできる耐久性に優れたコンクリートの開発が望まれていた。   Remarkably deteriorated floor slabs may cause traffic problems if the deterioration deteriorates, so they can be replaced with highly durable prestressed concrete slabs (hereinafter referred to as PC floor slabs) by repair and replacement work. Since this replacement work requires a large amount of cost, labor, and time, it has been desired to develop a concrete having excellent durability capable of suppressing sedimentation.

また、PC床版は、プレキャスト(以下、PCaという。)工場などにおいて、プレストレスの導入と所要の発現強度を得るために蒸気養生を経て製作される。しかしながら、蒸気養生により、コンクリート中に導入された気泡が抜け出して凍結抵抗性が低下するおそれがあることから、寒冷地や塩害環境下で使用した場合の劣化が懸念されていた。   The PC slab is manufactured through steam curing in a precast (hereinafter referred to as PCa) factory or the like in order to introduce prestress and obtain a required expression strength. However, steam curing may cause bubbles introduced into the concrete to escape, resulting in a decrease in freezing resistance. Therefore, there has been concern about deterioration when used in cold regions or salt damage environments.

一方、既往の研究において、高炉スラグ細骨材と高炉スラグ微粉末を配合したコンクリートは、耐塩害性、凍結融解抵抗性に優れることが知られている(例えば、特許文献1、2を参照)。   On the other hand, in past studies, it is known that concrete containing blast furnace slag fine aggregate and blast furnace slag fine powder is excellent in salt damage resistance and freeze-thaw resistance (see, for example, Patent Documents 1 and 2). .

特許文献1は、高炉スラグ細骨材、ならびに高炉スラグ微粉末およびポルトランドセメントを含む結合材を含有するモルタルまたはコンクリート用組成物であって、全細骨材に対する高炉スラグ細骨材の含有率が質量比で66.7%以上であるものである。このモルタルまたはコンクリート用組成物は、細骨材に高炉スラグ細骨材を使用することによりモルタルまたはコンクリートが緻密化し、高強度となることで塩化物イオンの浸透を抑制するので、耐塩害性能に優れるという特長がある。   Patent Document 1 is a composition for mortar or concrete containing a blast furnace slag fine aggregate and a binder containing a blast furnace slag fine powder and Portland cement, and the content ratio of the blast furnace slag fine aggregate to the total fine aggregate is The mass ratio is 66.7% or more. This mortar or concrete composition uses blast furnace slag fine aggregate as a fine aggregate, so that the mortar or concrete becomes dense and high strength prevents chloride ion penetration. There is the feature that it is excellent.

特許文献2は、細骨材と、セメントを含む結合材と、水とを含有するモルタルまたはコンクリート用組成物であって、前記細骨材または前記結合材の少なくとも一方に高炉スラグからなる材料を含み、前記モルタルまたはコンクリート用組成物により作製したモルタルまたはコンクリート供試体に対するJIS A 1148に記載のA法に基づく凍結融解試験における凍結融解サイクル300回での相対動弾性係数が60%以上であり、耐凍害性に優れるものである。このモルタルまたはコンクリート用組成物は、細骨材または結合材の少なくとも一方に高炉スラグを使用することにより凍害および塩害による複合劣化に対する抵抗性に優れるという特長がある。   Patent document 2 is a composition for mortar or concrete containing fine aggregate, a binder containing cement, and water, and a material made of blast furnace slag is used for at least one of the fine aggregate and the binder. A relative kinematic modulus at 300 freeze-thaw cycles in a freeze-thaw test based on method A described in JIS A 1148 for a mortar or concrete specimen prepared from the mortar or concrete composition is 60% or more, Excellent resistance to frost damage. This composition for mortar or concrete has a feature that it is excellent in resistance to combined deterioration due to frost damage and salt damage by using blast furnace slag as at least one of fine aggregate and binder.

図15は、普通コンクリートに対する10%濃度の塩水を用いた凍結融解試験結果を示したものである。水セメント比W/C=40%、結合材(B)に対する高炉スラグ微粉末(GGBF)の質量比GGBF/B=0%、細骨材として砂岩砕砂100%を使用したコンクリート供試体についてのものであり、養生方法とAE剤の添加の有無を変えている。このコンクリート供試体は高炉スラグを含んでいない。この図に示すように、高炉スラグを含まない普通コンクリートではAEコンクリート(水中養生)を除いて凍結融解サイクル300回での相対動弾性係数が60%未満となっており、耐凍害性に劣っている。   FIG. 15 shows the results of a freeze-thaw test using 10% salt water for ordinary concrete. Concerning concrete specimens using water cement ratio W / C = 40%, mass ratio GGBF / B = 0% of blast furnace slag fine powder (GGBF) to binder (B), 100% sandstone crushed sand as fine aggregate The curing method and the presence or absence of the addition of the AE agent are changed. This concrete specimen does not contain blast furnace slag. As shown in this figure, ordinary concrete that does not contain blast furnace slag has a relative dynamic elastic modulus of less than 60% at 300 freeze-thaw cycles except for AE concrete (underwater curing), which is inferior in frost damage resistance. Yes.

これに対し、図16は、高炉スラグ細骨材を用いたコンクリートに対する10%濃度の塩水を用いた凍結融解試験結果を示したものである。水セメント比W/C=40%、結合材(B)に対する高炉スラグ微粉末(GGBF)の質量比GGBF/B=40%、蒸気養生後水中養生とした場合において、砂岩砕砂を用いた細骨材(S)に対する高炉スラグ細骨材(BFS)の含有比BFS/Sを変化させている。高炉スラグ細骨材を含むコンクリートは凍結融解サイクル300回での相対動弾性係数が60%以上となっており、耐凍害性に優れていることがわかる。   On the other hand, FIG. 16 shows the results of a freeze-thaw test using 10% strength salt water for concrete using blast furnace slag fine aggregate. Fine bone using sandstone crushed sand when water cement ratio W / C = 40%, mass ratio GGBF / B = 40% of blast furnace slag fine powder (GGBF) to binder (B), water curing after steam curing The content ratio BFS / S of the blast furnace slag fine aggregate (BFS) to the material (S) is changed. It can be seen that the concrete containing the blast furnace slag fine aggregate has a relative kinematic elasticity coefficient of 60% or more after 300 freeze-thaw cycles and is excellent in frost damage resistance.

なお、高炉スラグからなる材料を含有する他のモルタルまたはコンクリート用組成物および成形品として、例えば特許文献3に示されるものが知られている。   In addition, what is shown by patent document 3, for example is known as another mortar containing the material which consists of blast furnace slag, or a composition for concrete, and a molded article.

特許文献3は、非晶質な高炉スラグ細骨材、ならびに比表面積がブレーン値で2500〜7000cm/gの高炉スラグ微粉末およびポルトランドセメントを含む結合材を含有するモルタルまたはコンクリート用組成物であって、結合材に対するポルトランドセメントの質量比が0.3〜0.9のものである。このモルタルまたはコンクリート用組成物は、下水道施設等の硫酸性雰囲気に晒される環境で使用した場合に、表面に二水石こう層が形成されるので耐硫酸性に優れるという特長がある。 Patent Document 3 is a mortar or concrete composition containing an amorphous blast furnace slag fine aggregate, and a binder containing a fine powder of blast furnace slag having a specific surface area of 2500 to 7000 cm 2 / g and a Portland cement. The mass ratio of Portland cement to the binder is 0.3 to 0.9. This mortar or concrete composition has a feature of excellent sulfuric acid resistance because a dihydrate gypsum layer is formed on the surface when used in an environment exposed to a sulfuric atmosphere such as a sewerage facility.

特開2013−227185号公報JP2013-227185A 特開2014−159354号公報JP 2014-159354 A 特許第5330895号公報Japanese Patent No. 5330895

ところで、本発明者がコンクリートの凍害および疲労(繰り返し荷重載荷)の複合劣化に対する抵抗性に関して鋭意研究したところ、高炉スラグ細骨材を多く含有する組成物は、十分な抵抗性を有していることが判明した。すなわち、高炉スラグ細骨材を多く含む場合には凍害および疲労の複合劣化に対する抵抗性が向上することが判明した。本発明者は以上のような知見に基づき、凍害および疲労の複合劣化に対する抵抗性に優れた以下の本発明に至った。   By the way, when the present inventor diligently researched the resistance to the combined deterioration of frost damage and fatigue (repeated load loading) of concrete, the composition containing a large amount of blast furnace slag fine aggregate has sufficient resistance. It has been found. That is, it was found that the resistance to frost damage and fatigue deterioration is improved when a large amount of blast furnace slag fine aggregate is contained. Based on the above findings, the present inventor has reached the following present invention excellent in resistance to combined frost damage and fatigue.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、凍害および疲労の複合劣化に対する抵抗性に優れたコンクリート用組成物およびそれを成形してなる成形品ならびに床版を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a concrete composition excellent in resistance to combined deterioration of frost damage and fatigue, a molded product formed from the composition, and a floor slab. To do.

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るコンクリート用組成物は、高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、セメントを含む結合材と、水とを含有するコンクリート用組成物であって、前記コンクリート用組成物によって作製したコンクリート供試体に対するJIS A 1148に記載のA法に基づく凍結融解試験30サイクルと、所定の荷重条件下での繰り返し載荷による疲労試験20万サイクルとを交互に繰り返して行った場合において、前記疲労試験160万サイクルでも破壊しない高耐久性を有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the concrete composition according to the present invention is a concrete composition containing fine aggregate containing a blast furnace slag fine aggregate, a binder containing cement, and water. 30 cycles of a freeze-thaw test based on method A described in JIS A 1148 and 200,000 cycles of a fatigue test by repeated loading under a predetermined load condition for a concrete specimen prepared from the concrete composition When the test is repeated alternately, the fatigue test has a high durability that does not break even after 1.6 million cycles.

また、本発明に係る他のコンクリート用組成物は、高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、セメントを含む結合材と、水とを含有するコンクリート用組成物であって、前記コンクリート用組成物によって作製した設計曲げ耐力が15.6kN・mの鉄筋コンクリート供試体に対するJIS A 1148に記載のA法に基づく凍結融解試験30サイクルと、最小荷重15kN、最大荷重45kN、周波数5Hzの繰り返し載荷による疲労試験20万サイクルとを交互に繰り返して行った場合において、前記疲労試験160万サイクルでも破壊しない高耐久性を有することを特徴とする。   Further, another concrete composition according to the present invention is a concrete composition containing a fine aggregate containing a blast furnace slag fine aggregate, a binder containing a cement, and water, the concrete composition Fatigue due to 30 cycles of freeze-thaw test based on method A described in JIS A 1148 for reinforced concrete specimens with a design bending strength of 15.6 kN · m produced by an object, and repeated loading with a minimum load of 15 kN, a maximum load of 45 kN, and a frequency of 5 Hz When the test is repeated 200,000 cycles alternately, it has a high durability that does not break even in the fatigue test of 1.6 million cycles.

また、本発明に係る他のコンクリート用組成物は、高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、セメントを含む結合材と、水とを含有するコンクリート用組成物であって、前記コンクリート用組成物によって作製した設計曲げ耐力が15.6kN・mのプレストレストコンクリート供試体に対するJIS A 1148に記載のA法に基づく凍結融解試験30サイクルと、最小荷重15kN、最大荷重45kN、周波数5Hzの繰り返し載荷による疲労試験20万サイクルとを交互に繰り返して行った場合において、前記疲労試験240万サイクルでも破壊しない高耐久性を有することを特徴とする。   Further, another concrete composition according to the present invention is a concrete composition containing a fine aggregate containing a blast furnace slag fine aggregate, a binder containing a cement, and water, the concrete composition 30 cycles of freeze-thaw testing based on method A described in JIS A 1148 for prestressed concrete specimens with a design bending strength of 15.6 kN · m produced by the object, and repeated loading with a minimum load of 15 kN, a maximum load of 45 kN, and a frequency of 5 Hz When the fatigue test is repeated 200,000 cycles alternately, the fatigue test is characterized by having high durability that does not break even in the fatigue test of 2.4 million cycles.

また、本発明に係る他のコンクリート用組成物は、上述した発明において、前記疲労試験400万サイクルでも破壊しない高耐久性を有することを特徴とする。   Another concrete composition according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the composition has high durability that does not break even in the fatigue test of 4 million cycles.

また、本発明に係る他のコンクリート用組成物は、上述した発明において、前記凍結融解試験における前記コンクリート供試体を浸漬させる溶液として、濃度が質量比で10%の塩水を用いたことを特徴とする。   Another concrete composition according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, salt water having a concentration of 10% by mass is used as a solution for immersing the concrete specimen in the freeze-thaw test. To do.

また、本発明に係るコンクリート成形品は、上述したコンクリート用組成物を成形してなることを特徴とする。   The concrete molded product according to the present invention is formed by molding the above-described concrete composition.

また、本発明に係る他のコンクリート成形品は、上述したコンクリート用組成物を蒸気養生を経て成形したことを特徴とする。   Another concrete molded article according to the present invention is characterized by molding the above-described concrete composition through steam curing.

また、本発明に係る他のコンクリート成形品は、上述したコンクリート用組成物をプレストレストコンクリート部材または鉄筋コンクリート部材として成形したことを特徴とする。   Another concrete molded article according to the present invention is characterized in that the above-described concrete composition is molded as a prestressed concrete member or a reinforced concrete member.

また、本発明に係る床版は、上述したコンクリート成形品からなることを特徴とする。   Moreover, the floor slab according to the present invention is characterized by comprising the above-described concrete molded product.

また、本発明に係る他の床版は、上述した発明において、道路または橋梁用の床版として用いられることを特徴とする。   In addition, another floor slab according to the present invention is used as a floor slab for a road or a bridge in the above-described invention.

本発明に係るコンクリート用組成物によれば、高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、セメントを含む結合材と、水とを含有するコンクリート用組成物であって、前記コンクリート用組成物によって作製したコンクリート供試体に対するJIS A 1148に記載のA法に基づく凍結融解試験30サイクルと、所定の荷重条件下での繰り返し載荷による疲労試験20万サイクルとを交互に繰り返して行った場合において、前記疲労試験160万サイクルでも破壊しない高耐久性を有するので、凍害および疲労の複合劣化に対する抵抗性に優れたコンクリート用組成物およびそれを成形してなる成形品ならびに床版を提供することができるという効果を奏する。   The concrete composition according to the present invention is a concrete composition containing a fine aggregate containing a blast furnace slag fine aggregate, a binder containing cement, and water, wherein the concrete composition comprises In the case where the freeze-thaw test 30 cycles based on the method A described in JIS A 1148 and the fatigue test 200,000 cycles by repeated loading under a predetermined load condition were alternately repeated for the prepared concrete specimen, Since the fatigue test has a high durability that does not break even after 1.6 million cycles, it is possible to provide a composition for concrete having excellent resistance to frost damage and combined deterioration of fatigue, a molded product formed from the composition, and a floor slab. There is an effect.

図1は、試験体の寸法概略図であり、(1)はRC梁の試験体、(2)はPC梁の試験体である。また、(a)は横断面図、(b)は(a)のA−A線に沿った縦断面図である。FIG. 1 is a schematic diagram of the dimensions of a test body, where (1) is an RC beam test body and (2) is a PC beam test body. Moreover, (a) is a cross-sectional view, and (b) is a vertical cross-sectional view along the AA line of (a). 図2は、疲労試験における載荷位置を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a loading position in the fatigue test. 図3は、本発明による凍結融解試験と疲労試験の手順を示した図であり、(1)は概略図、(2)は(1)に対応する試験状況を示す写真図である。FIG. 3 is a diagram showing a procedure of a freeze-thaw test and a fatigue test according to the present invention, where (1) is a schematic diagram and (2) is a photograph showing a test situation corresponding to (1). 図4は、再載荷時の荷重−ひずみ図(RC梁)であり、(1)はコンクリート上縁ひずみ、(2)は鉄筋ひずみに関するものである。FIG. 4 is a load-strain diagram (RC beam) at the time of reloading, in which (1) relates to the concrete upper edge strain and (2) relates to the reinforcing bar strain. 図5は、再載荷時の荷重−ひずみ図(PC梁)であり、(1)はコンクリート上縁ひずみ、(2)はPC鋼棒ひずみに関するものである。FIG. 5 is a load-strain diagram (PC beam) at the time of reloading. (1) relates to the concrete upper edge strain and (2) relates to the PC steel rod strain. 図6は、複合劣化試験が終了したときのRC梁(砕砂)の状況写真図である。FIG. 6 is a state photograph of the RC beam (crushed sand) when the combined deterioration test is completed. 図7は、複合劣化試験が終了したときのRC梁(高炉スラグ細骨材)の状況写真図である。FIG. 7 is a state photograph of the RC beam (blast furnace slag fine aggregate) when the composite deterioration test is completed. 図8は、複合劣化試験が終了したときのPC梁(砕砂)の状況写真図である。FIG. 8 is a state photograph of the PC beam (crushed sand) when the combined deterioration test is completed. 図9は、複合劣化試験が終了したときのPC梁(高炉スラグ細骨材)の状況写真図である。FIG. 9 is a state photograph of the PC beam (blast furnace slag fine aggregate) when the combined deterioration test is completed. 図10は、複合劣化試験が終了したときのひび割れ状況を示す図であり、(1)はRC梁(砕砂)、(2)はRC梁(高炉スラグ細骨材)、(3)はPC梁(砕砂)、(4)はPC梁(高炉スラグ細骨材)に関するものである。FIG. 10 is a diagram showing a cracking situation when the composite deterioration test is completed. (1) is an RC beam (crushed sand), (2) is an RC beam (blast furnace slag fine aggregate), and (3) is a PC beam. (Crumbled sand) and (4) relate to PC beams (blast furnace slag fine aggregate). 図11は、繰り返し載荷時のコンクリート応力強度比の比較図である。FIG. 11 is a comparison diagram of the concrete stress intensity ratio during repeated loading. 図12は、繰り返し載荷時の鋼材応力強度比の比較図である。FIG. 12 is a comparison diagram of steel material stress intensity ratios during repeated loading. 図13は、応力強度比(計算値)の比較図である。FIG. 13 is a comparison diagram of stress intensity ratios (calculated values). 図14は、供試体による凍結融解試験結果を示す図であり、(1)は相対動弾性係数、(2)は質量変化率に関する図である。FIG. 14 is a diagram showing the results of a freeze / thaw test using a specimen, where (1) is a relative kinematic modulus, and (2) is a diagram regarding a mass change rate. 図15は、普通コンクリートに対する凍結融解試験結果を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing the results of a freeze-thaw test for ordinary concrete. 図16は、高炉スラグ細骨材を用いたコンクリートに対する凍結融解試験結果を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing the results of a freeze-thaw test for concrete using blast furnace slag fine aggregate.

以下に、本発明に係るコンクリート用組成物およびそれを成形してなる成形品ならびに床版の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of a concrete composition according to the present invention, a molded product formed by molding the concrete composition, and a floor slab will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

本発明に係るコンクリート用組成物は、高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、セメントを含む結合材と、水とを含有するコンクリート用組成物であって、コンクリート用組成物によって作製したコンクリート供試体に対するJIS A 1148(コンクリートの凍結融解試験方法)に記載のA法に基づく凍結融解試験30サイクルと、所定の荷重条件下での繰り返し載荷による疲労試験20万サイクルとを交互に繰り返して行った場合において、疲労試験160万サイクルでも破壊しない高耐久性を有しており、凍害および疲労(繰り返し荷重載荷)の複合劣化に対する抵抗性に優れている。   A concrete composition according to the present invention is a concrete composition containing a fine aggregate containing a blast furnace slag fine aggregate, a binder containing cement, and water, and the concrete produced by the concrete composition. 30 cycles of freeze / thaw tests based on method A described in JIS A 1148 (concrete freeze-thaw test method) for specimens and 200,000 cycles of fatigue tests by repeated loading under predetermined load conditions In this case, it has high durability that does not break even in a fatigue test of 1.6 million cycles, and is excellent in resistance to combined deterioration of frost damage and fatigue (repeated load loading).

ここで、上記の凍結融解試験においては、供試体を浸漬させる溶液に質量比で10%の塩水(質量パーセント濃度で10%の塩化ナトリウム水溶液)を用いて行ってもよい。一般的には、塩水を用いて凍結融解試験を行った方が、真水で行うよりも過酷な条件下での試験となる。   Here, in the above-mentioned freeze-thaw test, a 10% salt water (10% sodium chloride aqueous solution in mass percent concentration) may be used in a solution in which the specimen is immersed. In general, a freeze-thaw test using salt water is a test under severer conditions than that using fresh water.

高炉スラグは、高炉で銑鉄を製造する際に副生されるものであり、その主成分はCaO、SiO2、Al2O3、MgOである。この高炉スラグは、高炉スラグ細骨材の形態で用いることができる。 Blast furnace slag is by-produced when pig iron is produced in the blast furnace, and its main components are CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , and MgO. This blast furnace slag can be used in the form of blast furnace slag fine aggregate.

高炉スラグ細骨材は、非晶質な高炉スラグ細骨材である。非晶質な高炉スラグ細骨材としては、例えば、高炉スラグを水で急冷した高炉水砕スラグを軽破砕し、固結防止剤を添加したものを用いることができる。高炉水砕スラグの製造において急冷される直前の溶融高炉スラグの温度は1400度〜1500度であり、急冷することにより結晶への原子配列が行われないまま固結してガラス質(非結晶)となる。高炉スラグ細骨材の品質は、JIS A 5011-1に規定されている。   The blast furnace slag fine aggregate is an amorphous blast furnace slag fine aggregate. As the amorphous blast furnace slag fine aggregate, for example, blast furnace granulated slag obtained by quenching blast furnace slag with water and lightly crushed and added with an anti-caking agent can be used. The temperature of the molten blast furnace slag immediately before being rapidly cooled in the production of granulated blast furnace slag is 1400-1500 degrees, and by rapid cooling, it is consolidated without any atomic arrangement to the crystals, and is glassy (non-crystalline) It becomes. The quality of blast furnace slag fine aggregate is specified in JIS A 5011-1.

また、本発明で用いられるセメントとしては、例えば、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等が挙げられる。   Examples of the cement used in the present invention include ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, super-early-strength Portland cement, moderately hot Portland cement, and low heat Portland cement.

本発明のコンクリート用組成物は、高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、セメントを含む結合材と、水とを含有するものであるが、細骨材(S)に対する高炉スラグ細骨材(BFS)の質量比(BFS/S)は0.6〜1.0とするのが好ましい。なお、細骨材としては、高炉スラグ細骨材に加えて例えば砂岩砕砂などの一般的な細骨材を用いることができる。   The concrete composition of the present invention contains a fine aggregate containing a blast furnace slag fine aggregate, a binder containing a cement, and water, but the blast furnace slag fine aggregate for the fine aggregate (S). The mass ratio (BFS / S) of (BFS) is preferably 0.6 to 1.0. As the fine aggregate, in addition to the blast furnace slag fine aggregate, for example, a general fine aggregate such as sandstone crushed sand can be used.

本発明のコンクリート用組成物は通常さらに粗骨材を含むものであり、コンクリート用組成物が硬化してコンクリートが得られることとなる。粗骨材としては例えば砂岩砕石などの一般的な粗骨材を用いることができる。ここで、コンクリート用組成物における水の使用量(W)としては、結合材(B)に対する水(W)の質量比(W/B)が0.25〜0.40であること、つまり結合材(B)100質量部に対して、水(W)が25〜40質量部であることが好ましい。また、コンクリート用組成物における粗骨材の使用量としては、結合材(B)100質量部に対して、粗骨材が100〜500質量部であることが好ましい。また、本発明のコンクリート用組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、さらにその他の成分を含有しても構わない。   The concrete composition of the present invention usually further comprises coarse aggregate, and the concrete composition is cured to obtain concrete. As the coarse aggregate, for example, a general coarse aggregate such as sandstone crushed stone can be used. Here, the amount (W) of water used in the concrete composition is that the mass ratio (W / B) of water (W) to the binder (B) is 0.25 to 0.40, that is, the binding. It is preferable that water (W) is 25-40 mass parts with respect to 100 mass parts of material (B). Moreover, as a usage-amount of the coarse aggregate in the composition for concrete, it is preferable that a coarse aggregate is 100-500 mass parts with respect to 100 mass parts of binder (B). The concrete composition of the present invention may further contain other components as long as the effects of the present invention are not impaired.

本発明のコンクリート用組成物は、凍害に対する抵抗性、繰り返し載荷による疲労に対する抵抗性に優れている。したがって、本発明のコンクリート用組成物は、耐凍害性および耐疲労性が要求される寒冷地や塩害環境下の道路橋のコンクリート床版や梁などのコンクリート構造物の材料として有効である。また、本発明によれば、道路橋のコンクリート床版の表面などに生じる土砂化を確実に抑制することが可能である。   The concrete composition of the present invention is excellent in resistance to frost damage and fatigue due to repeated loading. Therefore, the concrete composition of the present invention is effective as a material for concrete structures such as concrete floor slabs and beams of road bridges in cold districts and salt damage environments where frost damage resistance and fatigue resistance are required. Moreover, according to this invention, it is possible to suppress the earth-and-sand generation which arises on the surface of the concrete floor slab of a road bridge, etc. reliably.

また、本発明のコンクリート用組成物は、後述するように塩害に対する抵抗性にも優れている。したがって、耐塩害性が要求される建造物等の施工や、冬季に融雪剤が散布される山間部の高速道路といった凍害と塩害と疲労が複合して生じ得る場所に対して特に有効である。また、こうした用途以外にも例えば、寒冷地における海岸構造物、海洋構造物、水路構造物、道路構造物、擁壁構造物の耐凍害性と耐疲労性と耐塩害性が要求される現場で好適に用いられる。このとき、予め本発明のコンクリート用組成物を成形し、成形品(プレキャストコンクリート製品)として施工してもよい。   Moreover, the composition for concrete of this invention is excellent also in the resistance with respect to salt damage so that it may mention later. Therefore, it is particularly effective for construction where buildings are required to have salt damage resistance, and places where frost damage, salt damage and fatigue can occur in combination, such as highways in mountainous areas where snow melting agents are sprayed in winter. In addition to these applications, for example, in sites where frost resistance, fatigue resistance and salt damage resistance are required for coastal structures, marine structures, waterway structures, road structures, retaining wall structures in cold regions. Preferably used. At this time, the concrete composition of the present invention may be molded in advance and applied as a molded product (precast concrete product).

[本発明の作用効果の検証]
次に、本発明の作用効果について、図1〜図14の試験概要および試験結果を用いて説明する。この試験では、本発明のコンクリート用組成物が、凍害および疲労の複合劣化に対する抵抗性に優れることを確認するために、上記のJIS A 1148(コンクリートの凍結融解試験方法)に記載のA法に基づく凍結融解試験に基づいた試験と、繰り返し載荷による疲労試験とを交互に実施する複合劣化試験を行っている。
[Verification of effects of the present invention]
Next, the effect of this invention is demonstrated using the test outline | summary and test result of FIGS. In this test, in order to confirm that the concrete composition of the present invention is excellent in resistance to combined frost damage and fatigue deterioration, the method A described in JIS A 1148 (Concrete freeze-thaw test method) is used. A combined deterioration test is performed in which a test based on the freeze-thaw test and a fatigue test by repeated loading are alternately performed.

(試験体の概要)
細骨材に高炉スラグ細骨材および砂岩砕砂を用いたコンクリートにより鉄筋コンクリート(以下、RCという。)構造およびPC構造の梁型の試験体(供試体。以下、RC梁、PC梁ともいう。)を作成した。試験体の概要を図1に示す。各試験体の寸法は、大型凍結融解試験装置に収まるように、長さ1350mm×幅125mm×高さ200mmとした。試験体は、RC梁、PC梁とも曲げ耐力が同等となるように、鋼材寸法や位置を調整した。これは、構造の違いによる劣化の違いを確認するためである。
(Outline of specimen)
Reinforced concrete (hereinafter referred to as RC) structure and PC structure beam specimens (concrete specimens; specimens; hereinafter also referred to as RC beams and PC beams) by concrete using blast furnace slag fine aggregate and sandstone crushed sand as fine aggregates. It was created. An outline of the test specimen is shown in FIG. The dimensions of each test specimen were 1350 mm long × 125 mm wide × 200 mm high so as to fit in a large freeze-thaw test apparatus. The test specimens were adjusted in steel size and position so that the bending strength was equal for both RC beams and PC beams. This is to confirm the difference in deterioration due to the difference in structure.

試験体のコンクリートの配合を表1に示す。配合は細骨材に高炉スラグ細骨材のみを使用する場合、砂岩砕砂のみを使用する場合の2種類とした。   Table 1 shows the concrete composition of the test specimen. The blending was made into two types when only blast furnace slag fine aggregate was used for fine aggregate and when only sandstone crushed sand was used.

ここで、結合材(B)には早強ポルトランドセメント(C)を、粗骨材(G)には砂岩砕石を、細骨材(S)には砂岩砕砂(CS)および高炉スラグ細骨材(BFS)を用いた。砂岩砕砂を用いたコンクリートの混和剤には、AE剤および高性能AE減水剤を使用し、高炉スラグ細骨材を用いたコンクリートには、高性能AE減水剤、増粘剤および消泡剤を用いた。空気量(Air)は4.5%、2.0%とした。細骨材率(s/a)は表1に示すとおりである。コンクリートの水セメント比(W/B)は35%として強度をほぼ同程度とし、単位水量(W)は155kg/mとした。これは、PCa工場で製造されるコンクリートを想定し、同程度のフレッシュ性能を有する配合としたものである。試験体番号に対応する使用材料の物性値を表2に示す。なお、試験体番号2、4が本発明の実施例に対応する。試験体番号1、3は比較例である。 Here, early strong Portland cement (C) is used as the binder (B), crushed sandstone is used as the coarse aggregate (G), and sandstone crushed sand (CS) and blast furnace slag fine aggregate are used as the fine aggregate (S). (BFS) was used. AE agent and high performance AE water reducing agent are used for admixture of concrete using sandstone crushed sand, and high performance AE water reducing agent, thickener and defoaming agent are used for concrete using blast furnace slag fine aggregate. Using. The amount of air (Air) was 4.5% and 2.0%. The fine aggregate rate (s / a) is as shown in Table 1. The water-cement ratio (W / B) of the concrete was 35%, the strength was approximately the same, and the unit water amount (W) was 155 kg / m 3 . This assumes a concrete manufactured at a PCa factory, and has a composition having the same level of fresh performance. Table 2 shows the physical property values of the materials used corresponding to the test body numbers. The specimen numbers 2 and 4 correspond to the examples of the present invention. Test body numbers 1 and 3 are comparative examples.

(試験体の複合劣化試験)
複合劣化試験は、図3に示すように、材齢7日より開始するものとし、試験体に対するJIS A 1148:2010に記載のA法に基づく凍結融解試験30サイクルと、最小荷重15kN、最大荷重45kN、周波数5Hzの繰り返し載荷による疲労試験20万サイクルとを交互に繰り返して試験体が破壊するまで行う。ここで、疲労試験は、図2に示すような載荷位置に対する荷重制御で載荷を行う。
(Compound deterioration test of specimen)
As shown in FIG. 3, the composite deterioration test is assumed to start from the age of 7 days, and 30 cycles of the freeze-thaw test based on the method A described in JIS A 1148: 2010, a minimum load of 15 kN, and a maximum load. The fatigue test by repeated loading at 45 kN and a frequency of 5 Hz is alternately repeated until 200,000 cycles until the specimen is destroyed. Here, in the fatigue test, loading is performed by load control with respect to the loading position as shown in FIG.

各試験体は、蒸気養生後、材齢7日まで気中養生を行っている。まず、複合劣化載荷の前に試験体に静的載荷試験を行い、ダメージを与えた後に、複合劣化試験を行った。この静的載荷試験は、各試験体に終局荷重まで載荷した後、一度除荷し、再び終局荷重まで載荷した1サイクルの荷重載荷を経験させている。複合劣化試験は、この終局荷重を経験した後、凍結融解試験30サイクルと疲労試験20万サイクルとを交互に実施することにより行う。   Each specimen is subjected to air curing until the age of 7 days after steam curing. First, a static loading test was performed on the specimen before the combined deterioration loading, and after the damage was given, a combined deterioration test was performed. In this static loading test, each test body is loaded to the ultimate load, then unloaded once, and then loaded to the ultimate load again to experience one cycle of load loading. After experiencing this ultimate load, the composite deterioration test is performed by alternately performing a freeze-thaw test of 30 cycles and a fatigue test of 200,000 cycles.

凍結融解試験は、JIS A 1148:2010に規定される水中凍結融解方法(A法)を参考に、10%NaCl水溶液(質量パーセント濃度で10%の塩化ナトリウム水溶液)を使用し、試験体に吸水シートを巻き付け、湿潤状態で凍結させ、20℃の水中で融解を行った。一般的には、塩水(NaCl水溶液)を用いて凍結融解試験を行った方が、真水で行うよりも過酷な条件下での試験となる。   In the freeze-thaw test, a 10% NaCl aqueous solution (10% sodium chloride aqueous solution in mass percent concentration) was used with reference to the water freeze-thaw method (Method A) prescribed in JIS A 1148: 2010, and the test specimen absorbed water. The sheet was wound, frozen in a wet state, and thawed in 20 ° C. water. In general, a freeze-thaw test performed using salt water (NaCl aqueous solution) is a test under severer conditions than that performed using fresh water.

所定の凍結融解サイクル終了後に行う疲労試験は、最小荷重をひび割れ発生荷重である15kNに、最大荷重を使用荷重の2倍である45kNにし、周波数が5Hzのサイン波を載荷して行った。凍結融解試験30サイクルと疲労試験20万サイクルの組み合わせを1サーキットとし、これを繰り返し行った。   The fatigue test conducted after completion of a predetermined freeze-thaw cycle was performed by applying a sine wave having a frequency of 5 Hz and a minimum load of 15 kN which is a crack generation load, a maximum load of 45 kN which is twice the use load. A combination of 30 cycles of the freeze / thaw test and 200,000 cycles of the fatigue test was taken as one circuit, and this was repeated.

なお、各試験体の疲労試験は同時に行えないため、開始までに10%NaCl水溶液中に静置した。疲労試験の開始前および終了後には、ひび割れの進展状況を確認し、主要箇所のひび割れ幅をマイクロスコープで計測した。   In addition, since the fatigue test of each test body cannot be performed simultaneously, it left still in 10% NaCl aqueous solution by the start. Before and after the fatigue test was started, the progress of cracks was confirmed, and the crack widths at major locations were measured with a microscope.

(試験結果)
図4(1)はRC梁の再載荷した時の荷重−コンクリート上縁ひずみ図、(2)は荷重−鉄筋ひずみ図である。細骨材に高炉スラグ細骨材を用いたRC梁は、砂岩砕砂を用いたものに比べ、同一荷重においてコンクリート上縁のひずみが若干大きくなっている。図5(1)はPC梁の再載荷した時の荷重−コンクリート上縁ひずみ図、(2)は荷重−PC鋼棒ひずみ図である。細骨材に高炉スラグ細骨材を用いたPC梁は、砂岩砕砂を用いたものに比べ、同一荷重においてコンクリート上縁のひずみが若干大きくなっている。これは、ひび割れの下縁からの高さが異なることによる中立軸の位置の違いが要因の一つと考えられる。RC梁の方は、砂岩砕砂と高炉スラグ細骨材とで差が大きいが、PC梁の方は、この差は大きくない。
(Test results)
FIG. 4 (1) is a load-reinforced strain diagram when the RC beam is reloaded, and (2) is a load-rebar strain diagram. The RC beam using blast furnace slag fine aggregate as the fine aggregate has a slightly larger strain at the upper edge of the concrete at the same load than that using the sandstone crushed sand. FIG. 5 (1) is a load-concrete upper edge strain diagram when the PC beam is reloaded, and (2) is a load-PC steel bar strain diagram. In the PC beam using blast furnace slag fine aggregate as the fine aggregate, the strain on the upper edge of the concrete is slightly larger at the same load than that using the sandstone crushed sand. This is thought to be due to the difference in the position of the neutral axis due to the difference in height from the lower edge of the crack. For RC beams, the difference between sandstone crushed sand and blast furnace slag fine aggregate is large, but for PC beams, this difference is not large.

表3は、複合劣化試験の破壊・終了した結果を示したものである。図6〜図9は、複合劣化試験がそれぞれ終了した状況の写真を示したものである。図10はひび割れ分布を示した図であり、(1)が図6に、(2)が図7に、(3)が図8に、(4)が図9に対応している。   Table 3 shows the result of destruction / termination of the composite deterioration test. 6 to 9 show photographs of the situation where the combined deterioration test has been completed. FIG. 10 is a diagram showing the crack distribution. (1) corresponds to FIG. 6, (2) corresponds to FIG. 7, (3) corresponds to FIG. 8, and (4) corresponds to FIG.

図6に示すように、砕砂を使用したRC梁は、8サーキット目(凍結融解試験240サイクル、疲労試験160万サイクル)でRC梁内部の引張りを受ける鋼材(引張鉄筋)が破断することによって破壊し、試験が終了した。   As shown in Fig. 6, RC beam using crushed sand is broken by breaking the steel material (tensile rebar) that receives tension inside RC beam at the 8th circuit (freeze-thaw test 240 cycles, fatigue test 1.6 million cycles). The test was completed.

図7に示すように、高炉スラグ細骨材を使用したRC梁は、8サーキット目はもちろんのこと、20サーキット目(凍結融解試験600サイクル、疲労試験400万サイクル)でも引張鉄筋が破断せず、破壊しなかった。このように、高炉スラグ細骨材を使用したRC梁は、砕砂を使用したRC梁の2倍以上の複合劣化作用によっても影響を受けないことが確認された。したがって、本発明のコンクリート用組成物およびその成形品は、凍害および疲労の複合劣化に対する抵抗性に優れることがわかる。   As shown in Fig. 7, RC beams using blast furnace slag fine aggregates, as well as the 8th circuit, the tensile reinforcement does not break even at the 20th circuit (freeze-thaw test 600 cycles, fatigue test 4 million cycles). Did not destroy. Thus, it was confirmed that the RC beam using the blast furnace slag fine aggregate is not affected by the composite deterioration effect more than twice that of the RC beam using crushed sand. Therefore, it turns out that the composition for concrete of this invention and its molded article are excellent in the resistance to frost damage and the combined deterioration of fatigue.

図8に示すように、砕砂を使用したPC梁は、12サーキット目の途中(凍結融解試験360サイクル、疲労試験230万サイクル)でコンクリートの上縁が圧潰(土砂化)し、試験が終了した。   As shown in FIG. 8, in the PC beam using crushed sand, the upper edge of the concrete was crushed (sedimentation) in the middle of the 12th circuit (freeze-thaw test 360 cycles, fatigue test 2.3 million cycles), and the test was completed. .

図9に示すように、高炉スラグ細骨材を使用したPC梁は、20サーキット目(凍結融解試験600サイクル、疲労試験400万サイクル)でもコンクリートが圧潰せず、破壊しなかった。このように、高炉スラグ細骨材を使用したPC梁は、砕砂を使用したPC梁の約2倍程度の複合劣化作用によっても影響を受けないことが確認された。したがって、本発明のコンクリート用組成物およびその成形品は、凍害および疲労の複合劣化に対する抵抗性に優れることがわかる。   As shown in FIG. 9, in the PC beam using the blast furnace slag fine aggregate, the concrete was not crushed and destroyed at the 20th circuit (freezing and thawing test 600 cycles, fatigue test 4 million cycles). As described above, it was confirmed that the PC beam using the blast furnace slag fine aggregate is not affected by the combined deterioration effect of about twice that of the PC beam using crushed sand. Therefore, it turns out that the composition for concrete of this invention and its molded article are excellent in the resistance to frost damage and the combined deterioration of fatigue.

図10に示すように、複合劣化のひび割れ図および試験終了時のRC梁、PC梁の状態から、試験体番号1、試験体番号2(RC梁)は、ひび割れ箇所が梁の長手方向に分散し、ひび割れ幅も小さいことがわかる。一方、試験体番号3、試験体番号4(PC梁)は、ひび割れ箇所が載荷点の直下に集中しており、下縁から上縁に向かって進展していることがわかる。砂岩砕砂を用いた試験体番号1は、主鉄筋が破断して試験を終了した。ひび割れ図からは、その破断した位置のひび割れの傾向が明瞭ではないが、終了後に試験体を切断したところ、ひび割れ部分の鉄筋の発錆が確認されたことから、腐食とひび割れ部に応力が集中したため破断したと考えられる。   As shown in Fig. 10, from the crack figure of composite deterioration and the state of RC beam and PC beam at the end of the test, the cracks of specimen number 1 and specimen number 2 (RC beam) are distributed in the longitudinal direction of the beam. It can also be seen that the crack width is small. On the other hand, in specimen No. 3 and specimen No. 4 (PC beam), it can be seen that the cracked portions are concentrated immediately below the loading point, and progressed from the lower edge toward the upper edge. Test No. 1 using sandstone crushed sand finished the test with the main rebar breaking. From the crack figure, the tendency of the crack at the fractured position is not clear, but when the specimen was cut after completion, rusting of the rebar in the cracked part was confirmed, so stress was concentrated on the corrosion and cracked part. Therefore, it is thought that it broke.

試験体番号3、試験体番号4(PC梁)は、10サーキット以上の複合劣化作用を受けているが、試験体番号3においては12サーキットで上縁のコンクリートの欠落により試験を終了した。   Specimen No. 3 and Specimen No. 4 (PC beam) were subjected to a composite deterioration action of 10 circuits or more. However, in Specimen No. 3, the test was terminated at 12 circuits due to missing upper edge concrete.

最小荷重および最大荷重時の上縁コンクリート、鉄筋およびPC鋼棒に生じる応力を表4および表5に、分布図を図11および図12に示す。なお、参考までに計算値を図13に示す。図13の計算値は、上下限載荷荷重の45kN、15kNにより作用するコンクリートの圧縮応力および鋼材の引張応力の上下限(応力振幅)であり、断面が健全であると仮定した場合のものである。   Tables 4 and 5 show the stresses generated in the upper edge concrete, the reinforcing bars and the PC steel bars at the minimum load and the maximum load, and FIGS. 11 and 12 show the distribution diagrams. For reference, the calculated values are shown in FIG. The calculated values in FIG. 13 are the upper and lower limits (stress amplitude) of the compressive stress of concrete and the tensile stress of the steel material that are affected by the upper and lower load loads of 45 kN and 15 kN, and are based on the assumption that the cross section is sound. .

RC梁の上縁コンクリート応力状態については、細骨材に高炉スラグ細骨材を用いた試験体番号2は、砂岩砕砂を用いた試験体番号1に比べて大きい応力強度を受けて、かつ、応力振幅も大きい状態で疲労載荷がなされている。また、鉄筋の応力強度、応力振幅も同様である。   Regarding the upper edge concrete stress state of the RC beam, the specimen No. 2 using the blast furnace slag fine aggregate as the fine aggregate receives a greater stress strength than the specimen No. 1 using the sandstone crushed sand, and Fatigue loading is performed with a large stress amplitude. The same applies to the stress intensity and stress amplitude of the reinforcing bars.

PC梁の上縁コンクリート応力状態については、細骨材に高炉スラグ細骨材を用いた試験体番号4は、砂岩砕砂を用いた試験体番号3に比べて大きい応力強度を受けて、かつ、応力振幅も大きい状態で疲労載荷がなされている。PC鋼棒応力強度については、砂岩砕砂を用いた試験体番号3の方が、細骨材に高炉スラグ細骨材を用いた試験体番号4より大きい応力強度、応力振幅で作用している。RC梁とPC梁の上縁コンクリート応力強度を比べるとPC梁の上縁コンクリートの応力強度比の振幅は、RC梁よりも大きく、上縁コンクリートにおいてはPC梁の方が、RC梁よりも負担が大きい。引張側の鋼材である鉄筋、PC鋼棒の応力強度比の振幅は、鉄筋の応力振幅がPC鋼棒の応力強度振幅よりも大きい。   Regarding the upper edge concrete stress state of the PC beam, the specimen No. 4 using the blast furnace slag fine aggregate as the fine aggregate receives a larger stress strength than the specimen No. 3 using the sandstone crushed sand, and Fatigue loading is performed with a large stress amplitude. As for the PC steel bar stress strength, specimen No. 3 using sandstone crushed sand is acting with greater stress intensity and stress amplitude than specimen No. 4 using blast furnace slag fine aggregate as fine aggregate. Comparing the stress intensity of the upper edge concrete of the RC beam and the PC beam, the amplitude of the stress intensity ratio of the upper edge concrete of the PC beam is larger than that of the RC beam, and the PC beam is more burdensome than the RC beam in the upper edge concrete. Is big. As for the amplitude of the stress intensity ratio of the reinforcing steel and the PC steel rod which are the steel materials on the tension side, the stress amplitude of the reinforcing steel is larger than the stress intensity amplitude of the PC steel rod.

ひび割れ状態や疲労載荷作用時の応力状態から、高炉スラグ細骨材を使用したコンクリートは、砂岩砕砂を使用したコンクリートより、複合劣化に対して優位性が見られる。また、PC梁は、複合劣化作用に対してRC梁に比べて優位性が見られる。これは、RCとPCとの構造の違いにより、引張鋼材とコンクリートとの負担率も違っており、破壊形態も異なることが影響しているものと考えられる。砂岩砕砂を使用したPC梁は、上縁のコンクリートが徐々に剥落したことで中立軸が下がり、上縁のコンクリート応力度とPC鋼棒応力強度が大きくなり、複合劣化により、損傷が進行したものと考えられる。高炉スラグ細骨材を使用したPC梁は、コンクリート応力状態が高い状態においても、優れた劣化抵抗性が見られる。   From the cracked state and the stress state at the time of fatigue loading, concrete using blast furnace slag fine aggregate is superior to concrete using sandstone crushed sand against composite deterioration. In addition, the PC beam has an advantage over the RC beam over the combined deterioration effect. This is thought to be due to the difference in the load ratio between tensile steel and concrete due to the difference in the structure between RC and PC, and the different failure modes. PC beams using crushed sandstone are those whose damage has progressed due to the deterioration of the composite shaft and the neutral axis of the upper edge of the concrete due to the gradual peeling of the concrete at the upper edge, and the strength of the concrete on the upper edge and the stress strength of the PC steel bar increased. it is conceivable that. The PC beam using the blast furnace slag fine aggregate shows excellent deterioration resistance even in a high concrete stress state.

(試験体に使用した高炉スラグ細骨材を用いたコンクリート物性の検証)
上記の高炉スラグ細骨材を使用したコンクリート試験体の凍結融解抵抗性について検討を行い、砂岩砕砂を細骨材として使用したコンクリート試験体と比較を行った。これについて以下に説明する。
(Verification of concrete properties using blast furnace slag fine aggregate used for test specimens)
We examined the freeze-thaw resistance of concrete specimens using the above blast furnace slag fine aggregates and compared them with concrete specimens using sandstone crushed sand as fine aggregates. This will be described below.

(試験方法)
上記の試験体で使用したコンクリートと同様に物性用の供試体を採取した。凍結融解試験は、蒸気養生または水中養生を行った100×100×400mmの角柱供試体に対して、JIS A 1148:2010に規定される水中凍結融解方法(A法)に準拠して行った。凍結融解試験における凍結用水として、質量パーセント濃度で10%の塩化ナトリウム水溶液を使用した。
(Test method)
Specimens for physical properties were collected in the same manner as the concrete used in the above test specimens. The freeze-thaw test was performed on a 100 × 100 × 400 mm prism specimen subjected to steam curing or underwater curing in accordance with the underwater freeze-thaw method (Method A) defined in JIS A 1148: 2010. As water for freezing in the freeze-thaw test, a 10% aqueous sodium chloride solution was used at a mass percent concentration.

(試験結果)
図14に凍結融解試験結果を示す。図14(1)に示すように、凍結融解試験では、いずれの供試体も300サイクルまでに相対動弾性係数が60%を下回るものはない。蒸気養生後に水中養生を行い、細骨材に砂岩砕砂を用いたコンクリートは300サイクルを超えたところで相対動弾性係数が大きく下がって劣化しており、また、図14(2)の質量変化率も質量損失が先行している。以上からAE剤を用いない場合でも、細骨材に高炉スラグ細骨材を用いれば十分な凍結融解抵抗性が発揮されることがわかる。
(Test results)
FIG. 14 shows the results of the freeze / thaw test. As shown in FIG. 14 (1), in the freeze-thaw test, none of the specimens has a relative kinematic modulus lower than 60% by 300 cycles. Concrete that uses underwater curing after steam curing and sandstone crushed sand as a fine aggregate has deteriorated due to a significant decrease in the relative kinematic modulus after 300 cycles, and the mass change rate in FIG. Mass loss is ahead. From the above, it can be seen that even when the AE agent is not used, sufficient freezing and thawing resistance is exhibited if a blast furnace slag fine aggregate is used as the fine aggregate.

(まとめ)
上記の各試験により、以下のことが確認された。
(1)高炉スラグ細骨材を用いたコンクリート構造部材であるRC梁およびPC梁の凍結融解および繰り返し載荷による複合劣化について検討した結果、コンクリート構造部材の細骨材として高炉スラグ細骨材を用いることで、凍結融解および繰り返し載荷による複合劣化を抑制することができる。したがって、本発明のコンクリート用組成物およびその成形品は、凍害および疲労の複合劣化に対する抵抗性に優れている。
(Summary)
Each test described above confirmed the following.
(1) As a result of investigating the combined deterioration of RC beams and PC beams, which are concrete structural members using blast furnace slag fine aggregate, due to freezing and thawing and repeated loading, blast furnace slag fine aggregate is used as the fine aggregate of concrete structural members As a result, combined degradation due to freezing and thawing and repeated loading can be suppressed. Therefore, the concrete composition of the present invention and the molded product thereof are excellent in resistance to combined frost damage and fatigue deterioration.

(2)Non−AEコンクリートで蒸気養生を行った場合においても、高炉スラグ細骨材を用いたコンクリートは、凍結融解抵抗性が低下することなく、耐久性が高い。 (2) Even when steam curing is performed with Non-AE concrete, the concrete using the blast furnace slag fine aggregate has high durability without lowering the freeze-thaw resistance.

(3)コンクリートが高い応力度で、かつ、大きな応力度振幅を受けた状態においても、高炉スラグ細骨材を用いたコンクリートは、高い耐久性を有する。 (3) The concrete using the blast furnace slag fine aggregate has high durability even in a state where the concrete has a high stress level and a large stress level amplitude.

(4)高炉スラグ細骨材を用いたRC梁は、細骨材として砕砂を用いたRC梁よりも高い繰り返し載荷作用に耐えることができる。また、高炉スラグ細骨材を用いたPC梁は、細骨材として砕砂を用いたPC梁よりも高い繰り返し載荷作用に耐えることができる。 (4) An RC beam using a blast furnace slag fine aggregate can withstand a higher repeated loading action than an RC beam using crushed sand as a fine aggregate. Moreover, the PC beam using the blast furnace slag fine aggregate can endure a higher repeated loading action than the PC beam using crushed sand as the fine aggregate.

以上より、コンクリートの耐複合劣化性能を改善するためには、コンクリート用組成物において、細骨材の一部として高炉スラグ細骨材を使用することが好適である。この場合、耐複合劣化性能をより高める上で、結合材に対する水の質量比(W/B)を0.25〜0.40とすることが好ましく、0.35(W/B=35%)とするのがより好ましい。また、細骨材に対する高炉スラグ細骨材の質量比が1.0であることが好ましい。   From the above, in order to improve the composite deterioration resistance performance of concrete, it is preferable to use blast furnace slag fine aggregate as a part of fine aggregate in the concrete composition. In this case, in order to further improve the combined deterioration resistance, the mass ratio of water to the binder (W / B) is preferably 0.25 to 0.40, and 0.35 (W / B = 35%). Is more preferable. Moreover, it is preferable that the mass ratio of the blast furnace slag fine aggregate to the fine aggregate is 1.0.

また、本発明の成形品をプレストレストコンクリート部材または鉄筋コンクリート部材として寒冷地の道路または橋梁用の床版に適用した場合、その優れた耐凍害性および耐疲労性により、コンクリートの土砂化は抑制される。したがって、本発明の成形品を用いた場合には、一般的な普通のプレストレストコンクリート部材または鉄筋コンクリート部材を用いた場合に比べて床版の耐用年数を延ばすことができる。このため、補修や更新費用を抑制することが可能である。   Moreover, when the molded article of the present invention is applied to a floor slab for a cold district road or bridge as a prestressed concrete member or a reinforced concrete member, the rusting of the concrete is suppressed due to its excellent frost resistance and fatigue resistance. . Therefore, when the molded article of the present invention is used, the service life of the floor slab can be extended as compared with the case where a general ordinary prestressed concrete member or reinforced concrete member is used. For this reason, it is possible to suppress repair and renewal costs.

以上説明したように、本発明に係るコンクリート用組成物によれば、高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、セメントを含む結合材と、水とを含有するコンクリート用組成物であって、前記コンクリート用組成物によって作製したコンクリート供試体に対するJIS A 1148に記載のA法に基づく凍結融解試験30サイクルと、所定の荷重条件下での繰り返し載荷による疲労試験20万サイクルとを交互に繰り返して行った場合において、前記疲労試験160万サイクルでも破壊しない高耐久性を有するので、凍害および疲労の複合劣化に対する抵抗性に優れたコンクリート用組成物およびそれを成形してなる成形品ならびに床版を提供することができるという効果を奏する。   As described above, the concrete composition according to the present invention is a concrete composition containing a fine aggregate containing a blast furnace slag fine aggregate, a binder containing cement, and water, 30 cycles of the freeze-thaw test based on method A described in JIS A 1148 and 200,000 cycles of the fatigue test by repeated loading under a predetermined load condition are alternately repeated for a concrete specimen manufactured using the concrete composition. In the case where it is carried out, the fatigue test has a high durability that does not break even in 1.6 million cycles. Therefore, a concrete composition excellent in resistance to frost damage and combined deterioration of fatigue and a molded product and a floor slab formed from the same are obtained. There is an effect that it can be provided.

以上のように、本発明に係るコンクリート用組成物およびそれを成形してなる成形品ならびに床版は、橋梁のコンクリート床版のような繰り返し荷重が作用する構造部材用の材料として有用であり、特に、コンクリートの土砂化を抑制するのに適している。   As described above, the concrete composition according to the present invention and the molded product formed by molding it and the floor slab are useful as a material for a structural member on which a repeated load acts like a concrete floor slab of a bridge, In particular, it is suitable for suppressing concrete sedimentation.

Claims (6)

繰り返し荷重が作用する鉄筋コンクリートからなる構造部材であって、
高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、セメントを含む結合材と、水とを含有するコンクリート用組成物からなるコンクリートと、前記コンクリートの内部に設けられ、引張りを受ける鉄筋とを備え、JIS A 1148に記載のA法に基づく凍結融解試験30サイクルと、最小荷重15kN、最大荷重45kN、周波数5Hzの繰り返し載荷による繰り返し荷重の作用によって前記鉄筋に作用する応力強度比の振幅が前記コンクリートに作用する応力強度比の振幅を卓越する疲労試験20万サイクルとを交互に繰り返して行う試験条件において、前記疲労試験160万サイクル以上の繰り返し荷重に対する耐久性を有することを特徴とする構造部材
It is a structural member made of reinforced concrete that is subjected to repeated loads,
JIS, comprising a fine aggregate containing a blast furnace slag fine aggregate, a binder containing cement, a concrete made of a concrete composition containing water, and a reinforcing bar provided inside the concrete and receiving a tensile force, The amplitude of the stress intensity ratio that acts on the reinforcing bar by 30 cycles of the freeze-thaw test based on the A method described in A 1148 and the repeated loading by the repeated loading of the minimum load 15 kN, the maximum load 45 kN, and the frequency 5 Hz acts on the concrete. in the stress intensity ratio amplitude intends row alternately repeated and a fatigue test 200,000 cycles to prevailing test conditions of the structural member characterized by having a resistance to the fatigue test 1.6 million cycles or more cyclic loading.
繰り返し荷重が作用するプレストレストコンクリートからなる構造部材であって、
高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、セメントを含む結合材と、水とを含有するコンクリート用組成物からなるコンクリートと、前記コンクリートの内部に設けられたPC鋼材とを備え、JIS A 1148に記載のA法に基づく凍結融解試験30サイクルと、最小荷重15kN、最大荷重45kN、周波数5Hzの繰り返し載荷による繰り返し荷重の作用によって前記コンクリートに作用する応力強度比の振幅が前記PC鋼材に作用する応力強度比の振幅を卓越する疲労試験20万サイクルとを交互に繰り返して行う試験条件において、前記疲労試験240万サイクル以上の繰り返し荷重に対する耐久性を有することを特徴とする構造部材
A structural member made of prestressed concrete on which repeated loads act,
JIS A 1148, comprising a fine aggregate containing a blast furnace slag fine aggregate, a binder containing cement, a concrete made of a composition for concrete containing water, and a PC steel material provided inside the concrete, The amplitude of the stress intensity ratio acting on the concrete acts on the PC steel by 30 cycles of the freeze-thaw test based on the method A and the repeated load of the minimum load of 15 kN, the maximum load of 45 kN, and the frequency of 5 Hz. in the stress intensity ratio amplitude intends row alternately repeated and a fatigue test 200,000 cycles to prevailing test conditions, structural member characterized by having a resistance to the fatigue test 2.4 million cycles or more cyclic loading.
前記疲労試験400万サイクル以上の繰り返し荷重に対する耐久性を有することを特徴とする請求項1または2に記載の構造部材The structural member according to claim 1 , wherein the structural member has durability against a repeated load of 4 million cycles or more . 前記凍結融解試験における試験体を浸漬させる溶液として、濃度が質量比で10%の塩水を用いたことを特徴とする請求項1〜のいずれか一つに記載の構造部材Wherein a solution of dipping the test specimen in the freeze-thaw test, structural member according to any one of claims 1-3, characterized in that the concentration with 10% water at a mass ratio. 請求項1〜4のいずれか一つに記載の構造部材からなることを特徴とする床版。 A floor slab comprising the structural member according to any one of claims 1 to 4 . 道路または橋梁用の床版として用いられることを特徴とする請求項に記載の床版。 The floor slab according to claim 5 , which is used as a floor slab for a road or a bridge.
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