JP6772436B2

JP6772436B2 - セメント組成物

Info

Publication number: JP6772436B2
Application number: JP2015082228A
Authority: JP
Inventors: 利充小林; 賢一一瀬; 麻子溝渕; 憲司並木
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2015-04-14
Filing date: 2015-04-14
Publication date: 2020-10-21
Anticipated expiration: 2035-04-14
Also published as: JP2016199443A

Description

本発明は、セメント組成物に関する。

一般にセメント組成物は、水、セメント、骨材などを混練して製造されている（例えば、特許文献１参照）。この中でセメントはその製造時における二酸化炭素（ＣＯ２）排出量が多い材料であり、環境の観点からすると、環境負荷低減に配慮したとは言いがたい材料である。

特許第３８４４４５７号公報

セメントの使用量を減らし、その代替として高炉スラグ微粉末等の量を多くすると、材料由来によるセメント組成物のＣＯ２の排出量を下げることができる。しかしながら、この場合、セメントの使用量を減らすことにより、セメント組成物の強度が低下するおそれがある。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、セメント組成物の強度を向上させることにある。

主たる本発明は、早強ポルトランドセメント（但し、比表面積２０００〜４０００ｃｍ ² ／ｇのセメントを除く。）３０重量部と高炉スラグ微粉末５５〜６０重量部とシリカフューム１０〜１５重量部を有する結合材１００重量部と、骨材と、水と、を有するセメント組成物であって、
前記セメントの単位セメント量を１８０〜３００ｋｇ／ｍ³としたセメント組成物である。

本発明の他の特徴については、本明細書の記載により明らかにする。

本発明によれば、セメント組成物の強度を向上させることが可能となる。

本明細書の記載により、少なくとも次のことが明らかにされる。

セメント３０重量部と高炉スラグ微粉末５０〜７０重量部とシリカフューム０〜２０重量部を有する結合材１００重量部と、骨材と、水と、を有するセメント組成物であって、
前記セメントの単位セメント量を１１３〜３００ｋｇ／ｍ³としたセメント組成物。

かかる場合には、セメント組成物の強度を向上させることが可能となる。

次に、セメント３０重量部と高炉スラグ微粉末５０〜７０重量部とシリカフューム０〜２０重量部を有する結合材１００重量部と、骨材と、水と、を有するセメント組成物であって、
水結合材比を１５〜４４％としたセメント組成物。

＝＝＝本実施の形態について＝＝＝
本実施の形態について、以下において、さらに詳しく説明する。

本実施の形態においては、セメント組成物として、水、セメント、細骨材、粗骨材等を含んで構成されるコンクリートを例に挙げて説明する。

本実施の形態では、ＣＯ２排出量の多いセメントの使用量を減らし、セメントの代替材料としてＣＯ２排出量が少ない混和材（結合材）を使用するようにした。このように、セメントの使用量を極力減らすことで、コンクリート製造時のＣＯ２の排出量を削減することが可能となる。しかしながら、セメントの使用量が少なくなることによってコンクリートの強度が低下する虞がある。そこで、本実施の形態では以下に示すように、ＣＯ２を極力低減しつつ適切な強度を備えた材料構成のコンクリートの開発を行った。

表１は、比較例に係るコンクリートの各種データを示した表である。

表１には、Ｎｏ.１からＮｏ.４までの４個のサンプルが表されている。なお、Ｎｏ．２とＮｏ.３のサンプルについては、σ２８（標準養生２８日圧縮強度）以外のデータが同じであるのに、σ２８の値が異なっているが、これは、データ取得時期が異なるためである。

比較例に係るコンクリートは、水（Ｗ）、結合材としてのセメント（普通ポルトランドセメント（Ｃ（Ｎ）））及び高炉スラグ微粉末（ＢＳ）、骨材としての細骨材（Ｓ１、Ｓ２）及び粗骨材（Ｇ１、Ｇ２）、混和剤を有している。そして、水（Ｗ）、普通ポルトランドセメント（Ｃ（Ｎ））、高炉スラグ微粉末（ＢＳ）、細骨材（Ｓ１、Ｓ２）、粗骨材（Ｇ１、Ｇ２）の単位量（ｋｇ／ｍ³）が、表に記されている。

また、細骨材Ｓ１、細骨材Ｓ２とあるのは、２種類の細骨材が混合されていることを意味する。細骨材Ｓ１、細骨材Ｓ２がどの種類の細骨材であるかについては、注）に記載されている。例えば、Ｎｏ.１のサンプルにおいては、細骨材Ｓ１が山砂であり、細骨材Ｓ２が石灰砕砂である。

なお、サンプルＮｏ.２及びＮｏ.３においては、細骨材Ｓ１のみであり、細骨材Ｓ２が存在しない。しかしながら、細骨材Ｓ１が、山砂＋石灰砕砂となっていることからも分かるように、これらのサンプルにおいても、細骨材として山砂と石灰砕砂が混合されたものを使用している。これらのサンプルにおいては、予め山砂と石灰砕砂が混合されたもの（混合砂）を用いている関係上、山砂、石灰砕砂の個別の単位量を取得できないため、当該混合砂を細骨材Ｓ１として記している。一方で、他のサンプルにおいては、細骨材Ｓ１と細骨材Ｓ２を各々準備し、それぞれの単位量を測ってから現場で混合している。

いずれにせよ、どのサンプルにおいても、山砂と石灰砕砂とを混合したものを細骨材として用いている。なお、山砂は天然骨材の一例であり、石灰砕砂はコンクリート用砕砂の一例である。そのため、どのサンプルにおいても、天然骨材とコンクリート用砕砂とを混合したものを細骨材として用いていると言える。

同様に、粗骨材Ｇ１、粗骨材Ｇ２とあるのは、２種類の粗骨材が混合されていることを意味する。粗骨材Ｇ１、粗骨材Ｇ２がどの種類の粗骨材であるかについては、注）に記載されている。例えば、Ｎｏ.４のサンプルにおいては、粗骨材Ｇ１が硬質砂岩砕石であり、粗骨材Ｇ２が石灰砕石である。

なお、サンプルＮｏ.２及びＮｏ.３においては、粗骨材Ｇ１、粗骨材Ｇ２の双方とも石灰砕石となっているが、これは産地が異なる２種類の石灰砕石を混合して用いているため、各々の石灰砕石を粗骨材Ｇ１、粗骨材Ｇ２として記している。

いずれにせよ、どのサンプルにおいても、石灰砕石か、石灰砕石と硬質砂岩砕石とを混合したものを粗骨材として用いている。なお、石灰砕石も硬質砂岩砕石もコンクリート用砕石の一例であるため、どのサンプルにおいても、コンクリート用砕石を粗骨材として用いていると言える。

また、比較例に係るコンクリートにおいては、混和剤（化学混和剤）として、ＡＥ減水剤が用いられている。表１には、ＡＥと記している。

また、Ｗ／Ｂは、水結合材比（単位はパーセント）を表している。水結合材比は、水の結合材（セメント及び高炉スラグ微粉末）に対する重量比である。また、σ２８（単位はＮ／ｍｍ²）は、標準養生２８日圧縮強度を表している。標準養生２８日圧縮強度試験においては、φ１００*２００ｍｍの供試体を作成して水中養生後、JIS A 1108(BS EN 206)に準じて材齢２８日の２０℃の圧縮強度を測定する。

表２Ａ乃至表２Ｄは、本件例に係るコンクリートの各種データを示した表である。

表２Ａには、Ｎｏ.１からＮｏ. ２２までの２２個のサンプルが表されている。表２Ｂには、Ｎｏ. ２３からＮｏ.３８までの１６個のサンプルが表されている。表２Ｃには、Ｎｏ.３９からＮｏ.４２までの４個のサンプルが表されている。表２Ｄには、Ｎｏ.４３からＮｏ.４４までの２個のサンプルが表されている。

本件例に係るコンクリートは、水（Ｗ）、結合材としてのセメント（Ｃ）、高炉スラグ微粉末（ＢＳ）及びシリカフューム（ＳＦ）、骨材としての細骨材（Ｓ）及び粗骨材（Ｇ）、混和剤を有している。そして、水（Ｗ）、セメント（Ｃ）、高炉スラグ微粉末（ＢＳ）、シリカフューム（ＳＦ）、細骨材（Ｓ）、粗骨材（Ｇ）の単位量（ｋｇ／ｍ³）が、表に記されている。

また、本件例の表２Ａ、表２Ｃ、表２Ｄに示したサンプルにおいては、普通ポルトランドセメント（Ｃ（Ｎ））をセメント（Ｃ）として用いている。一方で、表２Ｂに示したＮｏ.２３〜Ｎｏ.３０のサンプルにおいては、中庸熱ポルトランドセメントＣ（Ｍ）をセメント（Ｃ）として用いており、表２Ｂに示したＮｏ.３１〜Ｎｏ.３８のサンプルにおいては、早強ポルトランドセメントＣ（Ｈ）をセメント（Ｃ）として用いている。

また、表には、セメント（Ｃ）と高炉スラグ微粉末（ＢＳ）とシリカフューム（ＳＦ）の混合割合が表されている。ただし、シリカフューム（ＳＦ）については、幾つかのサンプルで０％（つまり、使用されていない）となっている。

また、本件例においては、セメント（Ｃ）のセメント（Ｃ）以外の結合材（高炉スラグ微粉末（ＢＳ）及びシリカフューム（ＳＦ））に対する比を３対７としている。さらに、セメント（Ｃ）以外の結合材７割のうち、高炉スラグ微粉末（ＢＳ）は５〜７割、シリカフューム（ＳＦ）は０〜２割となっている。すなわち、本件例においては、セメントを３０重量部、高炉スラグ微粉末を５０〜７０重量部、シリカフュームを０〜２０重量部として、結合材を１００重量部としている。

また、Ｗ／Ｂは、比較例と同様、水結合材比（単位はパーセント）を表している。水結合材比は、水の結合材（セメント、高炉スラグ微粉末、及び、（含有されていれば）シリカフューム）に対する重量比である。また、σ２８（単位はＮ／ｍｍ²）は、比較例と同様、標準養生２８日圧縮強度を表している。

ここで、比較例に係るコンクリートと本件例に係るコンクリートの相違点について説明すると、本件例に係るコンクリートの方が比較例に係るコンクリートよりもセメントの単位量の値が大きくなっている。つまり、比較例のセメントの単位量が７９〜８１ｋｇ／ｍ³であるのに対し、本件例のセメントの単位量は１１３〜３００ｋｇ／ｍ³となっている。

また、本件例に係るコンクリートの方が比較例に係るコンクリートよりも水結合材比の値が小さくなっている。つまり、比較例の水結合材比が５５％であるのに対し、本件例の水結合材比は１５〜４４％となっている。

また、本件例においては、硬質砂岩砕砂（茨城県桜川産）又は陸砂（千葉県木更津産）を細骨材として用いている。すなわち、表２Ｃに示したサンプルにおいては陸砂を使用し、それ以外のサンプルにおいては硬質砂岩砕砂を使用している。なお、陸砂は天然骨材の一例であり、硬質砂岩砕砂はコンクリート用砕砂の一例である。そのため、本件例においては、天然骨材又はコンクリート用砕砂を細骨材として用いていると言える。

また、本件例においては、硬質砂岩砕石を粗骨材として用いているが、サンプルに応じて、その産地と最大寸法とを変えている。すなわち、表２Ａ及び表２Ｂに示したサンプルにおいては、茨城県桜川産の２０ｍｍの硬質砂岩砕石を使用している。これに対し、表２Ｃに示したサンプルにおいては、東京都青梅産の２０ｍｍの硬質砂岩砕石を使用し、表２Ｄに示したサンプルにおいては、茨城県桜川産の１３ｍｍの硬質砂岩砕石を使用している。なお、硬質砂岩砕石はコンクリート用砕石の一例であるため、どのサンプルにおいても、コンクリート用砕石を粗骨材として用いていると言える。

また、本件例に係るコンクリートにおいては、混和剤（化学混和剤）として、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤のいずれかが用いられている。表においては、高性能減水剤を使用した場合にＳＰ１と、高性能ＡＥ減水剤を使用した場合にＳＰ２と記している。

本件例及び比較例の双方において、水（Ｗ）、結合材としてのセメント（Ｃ）、高炉スラグ微粉末（ＢＳ）、シリカフューム（ＳＦ）、骨材としての細骨材（Ｓ、Ｓ１、Ｓ２）及び粗骨材（Ｇ、Ｇ１、Ｇ２）、混和剤を用いてコンクリートを製造する前に、表に記載された各単位量、水結合材比のデータを取得した。そして、コンクリートを製造し、標準養生２８日圧縮強度試験を実施することにより、表に記載された標準養生２８日圧縮強度データを取得した。

そして、表から明らかなように、本件例に係るコンクリートの方が、比較例に係るコンクリートよりも、高い圧縮強度を備えている。つまり、比較例の標準養生２８日圧縮強度が２８．１〜２９．８Ｎ／ｍｍ²であるのに対し、本件例の標準養生２８日圧縮強度は４３．６〜１４４．７Ｎ／ｍｍ²となっている。

このように、本件例に係るセメント組成物（コンクリート）によれば、セメント組成物（コンクリート）の強度を向上させることが可能となる。

＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝
上記の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

上記実施の形態においては、結合材としてセメント、高炉スラグ微粉末、及び、シリカフュームを例に挙げたが、他の材料が含まれている場合であってもよい。例えば、フライアッシュをさらに含む結合材を排除するものではない。

また、上記実施の形態においては、混和剤（化学混和剤）として高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ減水剤を例に挙げたが、これに限定されるものではない。例えば、減水剤の使用を排除するものではない。

Claims

早強ポルトランドセメント（但し、比表面積２０００〜４０００ｃｍ²／ｇのセメントを除く。）３０重量部と高炉スラグ微粉末５５〜６０重量部とシリカフューム１０〜１５重量部を有する結合材１００重量部と、骨材と、水と、を有するセメント組成物であって、
前記セメントの単位セメント量を１８０〜３００ｋｇ／ｍ³としたセメント組成物。
早強ポルトランドセメント（但し、比表面積２０００〜４０００ｃｍ²／ｇのセメントを除く。）３０重量部と高炉スラグ微粉末５５〜６０重量部とシリカフューム１０〜１５重量部を有する結合材１００重量部と、骨材と、水と、を有するセメント組成物であって、
水結合材比を１５〜２２％としたセメント組成物。