JP6909047B2

JP6909047B2 - コンクリート

Info

Publication number: JP6909047B2
Application number: JP2017094883A
Authority: JP
Inventors: 博一村田; 浅田　素之; 素之浅田; 侑也依田; 鈴木　正浩; 正浩鈴木; 博威池田
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2021-07-28
Anticipated expiration: 2037-05-11
Also published as: JP2018188344A

Description

本発明は、石炭灰と再生砕石を使用したコンクリートに関するものである。

近年、火力発電による電力供給への依存度の高まりから、燃料である石炭使用量が増加することで、石炭灰の発生量が増加している。このような背景から火力発電所から排出される石炭灰をリサイクルし、資源として利用することが検討されている。現在、石炭灰を利用する方法として、石炭灰をセメントと混ぜて作るフライアッシュコンクリートが知られている（例えば、特許文献１〜３を参照）。ただし、ここで使用される石炭灰はセメントに対し３０％程度の添加量に留まることから、その使用量は限られている。

一方、再生砕石（例えばＲＣ−４０等）を使用したリサイクルコンクリートやモルタルには骨材を５０％〜７０％程度使用しているが、細骨材に使用される砂の価格がその製品の価格を左右するという問題があった。

なお、上記の石炭灰の再生利用に関連して、本特許出願人のうち一人は、特許文献４に示すような石炭灰の造粒技術を既に提案している。

特開２００８−２８０２０５号公報特開２００７−１５８９２号公報特開２００４−９９３９６号公報特願２０１５−２２２３２０号（現時点で未公開）

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、石炭灰と再生砕石を使用した安価なコンクリートを提供することを目的とする。

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は、石炭灰を含む細骨材と、セメントと、再生砕石を含む粗骨材と、水とを含有することを特徴とする。

また、本発明に係る他のコンクリートは、上述した発明において、細骨材に対する石炭灰の質量比が１．０であることを特徴とする。

また、本発明に係る他のコンクリートは、上述した発明において、再生砕石は、フライアッシュコンクリートからなり、粗骨材に対する再生砕石の質量比が１．０であることを特徴とする。

また、本発明に係る他のコンクリートは、上述した発明において、石炭灰の含有量が１３００〜１６００ｋｇ／ｍ^３であることを特徴とする。

本発明に係るコンクリートによれば、石炭灰を含む細骨材と、セメントと、再生砕石を含む粗骨材と、水とを含有するので、石炭灰と再生砕石を使用した安価なコンクリートを提供することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他のコンクリートによれば、細骨材に対する石炭灰の質量比が１．０であるので、細骨材のコストを抑えた安価なコンクリートを提供することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他のコンクリートによれば、再生砕石は、フライアッシュコンクリートからなり、粗骨材に対する再生砕石の質量比が１．０であるので、粗骨材のコストを抑えた安価なコンクリートを提供することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他のコンクリートによれば、石炭灰の含有量が１３００〜１６００ｋｇ／ｍ^３であるので、石炭灰の含有量を高めて骨材のコストを抑えた安価なコンクリートを提供することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係るコンクリートの実施の形態を示す構成イメージ図である。図２は、セメント製品の配合割合を示す図である。図３は、確認試験の配合を示す図である。図４は、フレッシュコンクリート試験結果を示す図である。図５は、強度試験結果を示す図である。

以下に、本発明に係るコンクリート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。

本発明は、生コン工場等で発生する再生砕石（例えばＲＣ−４０等）に、石炭灰を細骨材代替材料として添加し、セメント、水を適量加えて、リサイクルコンクリートとしたものである。

図１に、本発明に係るコンクリートの構成イメージを示す。この図に示すように、このコンクリートは、細骨材と、セメントと、粗骨材と、水とを含有する。粗骨材に再生砕石（例えばＲＣ−４０等）を使用し、細骨材の砂の一部または全量を石炭灰（例えばフライアッシュ）に置換して使用する。

再生砕石としては、石炭灰の利用度合を高めるために、フライアッシュコンクリートなどのコンクリート廃材からなる再生砕石を用いる。なお、本発明の再生砕石はこれに限るものではなく、例えば一般の建築廃材やフライアッシュコンクリート、またはフライアッシュや既成灰を使用した造粒物等からなる再生砕石を用いてもよい。

本発明によれば、フライアッシュコンクリートなどのコンクリート廃材を用いた再生砕石に、細骨材代替材料としてフライアッシュなどの石炭灰を加えてコンクリートを構成する。このため、コンクリート単位体積当たりの石炭灰の含有量、すなわち石炭灰の利用度合を高めることができる。例えばコンクリートに占める骨材の体積比が７５％とすれば、後述するように、石炭灰を最大で約１５００ｋｇ／ｍ^３使用できるようになる。

また、本発明は、再生砕石や石炭灰といった比較的安価な骨材を多く使用する。図２に示す一般的なセメント製品の配合割合からもわかるように、モルタルやコンクリートのように骨材の割合が高いものは、骨材のコストを安価に抑えることができる。したがって、本発明によれば、粗骨材や細骨材のコストを抑えた安価なコンクリートを提供することができる。また、石炭灰の利用拡大に貢献し、石炭灰の資源としての価値の向上、貯灰場などの耐用年数の延長に寄与することができる。

また、石炭灰は球形であるため、流動性の向上が見込める。このため、石炭灰を多く使用する本発明のコンクリートは、発現する強度等にもよるが、構造用コンクリートではなく、施工の際にコンクリートの流動性が要求される用途、例えば捨てコンクリート、あるいはラップルコンクリート等への適用が好適である。

＜実施例＞
次に、本発明に係るコンクリートの実施例について説明する。

図３は、本発明に係るコンクリートの実施例、比較例の配合を示したものである。配合番号１が比較例に相当し、配合番号２〜５が実施例に相当する。細骨材の石炭灰としてフライアッシュを用いた。配合番号１と配合番号２は、水セメント比は変えずに、フライアッシュと砂の比率を変えたものである。配合番号３と配合番号４と配合番号５は、細骨材の全量をフライアッシュとしたものである。水セメント比は変えている。

（流動性試験）
上記の配合について、流動性を中心にフライアッシュ（ＦＡ）の添加量で確認試験を実施した。このフレッシュコンクリート試験結果を図４に示す。この試験の結果、実施例では、適度な流動性を確保できることが確認できた。また、流動性にはフライアッシュ（ＦＡ）とセメント（Ｃ）の質量比（ＦＡ／Ｃ）の影響はみられなかった。

圧縮強度試験の結果を図５に示す。この結果から、弱材齢の目標値（翌日１〜２Ｎ／ｍｍ^２）、２８日強度の目標値（１０〜２０Ｎ／ｍｍ^２）を満足することを確認できた。また、材齢７日と材齢２８日を比較すると、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が大きくなるほど、強度が減少する傾向を示したが、ＦＡ／Ｃの影響はみられなかった。一方、ＦＡ／Ｃと圧縮強度には相関がみられ、ＦＡ量の増加により、長期強度も高くなることから、フライアッシュによる長期強度を増進させる性質が確認できた。砂分として使用したフライアッシュ添加量の最大は３００ｋｇ／ｍ^３となった。

（最大含有量の試算例）
次に、想定されるフライアッシュの最大含有量の試算例を説明する。

使用する再生砕石（ＲＣ４０）をフライアッシュコンクリートとすると、セメントと水以外の８０％をフライアッシュに置換できる。

フライアッシュの密度を２．１８ｇ／ｃｍ^３とすると、細骨材分のフライアッシュを加えたコンクリート中のフライアッシュの最大含有量は、図３の配合を用いて以下のように計算することができる。

配合番号３：612×0.8=489.6、489.6×2.18＝1067 kg/m³、1067+300=1367 kg/m³
配合番号４：616×0.8=492.8、492.8×2.18＝1074 kg/m³、1074+250=1324 kg/m³
配合番号５：603×0.8=482.4、482.4×2.18＝1052 kg/m³、1052+250=1302 kg/m³

また、使用する再生砕石（ＲＣ４０）を全量フライアッシュとすると、それぞれ以下のように計算することができる。

配合番号３：612×2.18＝1334 kg/m³、1334+300=1634 kg/m³
配合番号４：616×2.18＝1343 kg/m³、1343+250=1593 kg/m³
配合番号５：603×2.18＝1315 kg/m³、1315+250=1565 kg/m³

つまり、本試算例では、再生砕石（ＲＣ４０）の代替にフライアッシュコンクリートを使用した場合には、コンクリート単位体積当たり１３００ｋｇ／ｍ^３のフライアッシュの利用が見込めることになる。また、再生砕石（ＲＣ４０）を全てフライアッシュに置換した場合には、コンクリート単位体積当たり１６００ｋｇ／ｍ^３のフライアッシュの利用が見込めることになる。

以上説明したように、本発明に係るコンクリートによれば、石炭灰を含む細骨材と、セメントと、再生砕石を含む粗骨材と、水とを含有するので、石炭灰と再生砕石を使用した安価なコンクリートを提供することができる。

また、本発明に係る他のコンクリートによれば、細骨材に対する石炭灰の質量比が１．０であるので、細骨材のコストを抑えた安価なコンクリートを提供することができる。

また、本発明に係る他のコンクリートによれば、再生砕石は、フライアッシュコンクリートからなり、粗骨材に対する再生砕石の質量比が１．０であるので、粗骨材のコストを抑えた安価なコンクリートを提供することができる。

また、本発明に係る他のコンクリートによれば、石炭灰の含有量が１３００〜１６００ｋｇ／ｍ^３であるので、石炭灰の含有量を高めて骨材のコストを抑えた安価なコンクリートを提供することができる。

以上のように、本発明に係るコンクリートは、石炭灰と再生砕石を使用したコンクリートに有用であり、特に、石炭灰と再生砕石を使用して安価なコンクリートを得るのに適している。

Claims

石炭灰を含む細骨材と、セメントと、再生砕石を含む粗骨材と、水とを含有し、細骨材に対する石炭灰の質量比が１．０であることを特徴とするコンクリート。