JP6924684B2 - フレッシュコンクリート、及び、それを用いた鉄筋コンクリート硬化体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フレッシュコンクリート、及び、それを用いた鉄筋コンクリート硬化体の製造方法に関する。詳しくは、流動性に優れ、締固めが不要のフレッシュコンクリートでありながら、従来の高流動コンクリートよりも各段に低コストで得ることができるフレッシュコンクリートと、それを用いた締固め不要の鉄筋コンクリート硬化体の製造方法に関する。

近年、建設現場における労働力の不足が深刻化しつつあり、これを打破するための選択肢の一つとして、締固め不要なコンクリートの採用が検討されている。「締固め不要なコンクリート」とは、一定以上の高流動性と材料分離抵抗性を併せ持つことにより、型枠への打設後に締固めを行わずに自己充填が可能な性能が付与されているコンクリート材料のことを言うものとする。

締固め不要な高流動コンクリートは、すでに実用化はされているが、従来の締固め不要なコンクリートは、いずれも、高い流動性を付与するために、単位水量を極力少なくした上で粉体量を多くし、高性能ＡＥ減水剤等の分散剤を配合し、加えて、充分な粘性を付与して材料分離抵抗性を得るために増粘剤が配合されることにより、締固めを不要とするための自己充填性が担保されているものであった（特許文献１及び２参照）。

特開平３−２３７０４９号公報 特開平１０−１４６８２２号公報

上述の通り、従来の締固め不要なコンクリートは、いずれも、大量の粉体（セメント材）と、大量の高性能ＡＥ減水剤や高価な増粘剤等の各種の添加剤を必要とする。これにより、一般的な建築現場においては、その採用により、コスト面の負担が過大となってしまうことが、締固め不要なコンクリートを用いた工法の広範な普及を妨げているというのが現状であった。

本発明は、締固めが不要のフレッシュコンクリートでありながら、従来の高流動コンクリートよりも各段に低コストで得ることができるフレッシュコンクリートと、それを用いた締固め不要の鉄筋コンクリート硬化体の製造方法を提供することを課題とする。

本発明者は、締固め不要なコンクリートの配合において、従来、看過されていた、「モルタルに対する細骨材の容積比」を最適化することによって、高価な増粘剤を用いることなく、粉体量と添加剤の使用量を最小限に抑えた締固め不要なコンクリートを得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。本発明は具体的には、以下の各方法等を提供する。

（１） セメント材と、細骨材と、粗骨材と、水と、高性能ＡＥ減水剤と、を含有し、単位体積当りセメント量が、２８０ｋｇ／ｍ^３以上３５０ｋｇ／ｍ^３以下で、水セメント比が、４５％以上５５％以下であり、スランプフローが４００ｍｍ以上である、自己充填型のフレッシュコンクリートであって、増粘剤を含有せず、前記セメント材と、前記細骨材と、前記水とからなるモルタルに対する、細骨材の容積比が、５５％以上５８％以下である、フレッシュコンクリート。

（１）の発明によれば、従来の高流動コンクリートよりも、粉体量、即ち、単位体積当りセメント量を少なく抑えたまま、スランプフロー４００ｍｍ以上の高流動性を維持し、尚且つ、高価な増粘剤を使用することなく、優れた材料分離抵抗性をも有するフレッシュコンクリートを得ることができる。このようなフレッシュコンクリートは、建設現場におけるコンクリート打設時に優れた自己充填性を発揮し、締固めの工程を省略した鉄筋コンクリートの製造を可能とすることができる。尚、本明細書における「単位体積当りセメント量」とは、フレッシュコンクリート中における上記セメント材の含有量を体積比で表した量のことを言う。又「水セメント比」とは、フレッシュコンクリート中における水と上記セメント材の質量比のことを言う。

（２） 単位体積当り粗骨材量が、３４０Ｌ／ｍ^３以上３５０Ｌ／ｍ^３以下であって、単位体積当りセメント量が、３１０ｋｇ／ｍ^３以下である、（１）に記載のフレッシュコンクリート。

（２）の発明によれば、特に、鉄筋間の隙間が１２５ｍｍ以上である型枠内への打設を想定する場合に、（１）の発明の効果を、更に粉体量を抑えて、より低コストで得ることができるフレッシュコンクリートで安定的に享受することができる。

（３） 単位体積当り粗骨材量が、３１０Ｌ／ｍ^３以上３３０Ｌ／ｍ^３以下であって、単位体積当りセメント量が、３１０ｋｇ／ｍ^３以上である、（１）に記載のフレッシュコンクリート。

（３）の発明によれば、鉄筋間の隙間が１２５ｍｍ未満の型枠内への打設を想定する場合に、そのような自己充填性の発現が難しい条件下においても、（１）の発明の効果を十分に享受することができる。

（４） 鉄筋コンクリート硬化体の製造方法であって、（１）から（３）のいずれかに記載のフレッシュコンクリートを、鉄筋を敷設した型枠内に打設する工程を含み、打設した前記フレッシュコンクリートの締固めを行わずに、該フレッシュコンクリートを硬化させる、鉄筋コンクリート硬化体の製造方法。

（４）の発明によれば、（１）から（３）のいずれかのフレッシュコンクリートを用いることにより、鉄筋コンクリートの製造において、締固めの工程を省略することが可能となり、鉄筋コンクリートの建設現場における労働生産性の向上に大きく貢献することができる。

（５） 鉄筋コンクリート硬化体の製造方法であって、（２）に記載のフレッシュコンクリートを、鉄筋間の隙間が１２５ｍｍ以上となるように、該鉄筋が敷設されている型枠内に打設する工程を含み、打設した前記フレッシュコンクリートの締固めを行わずに、該フレッシュコンクリートを硬化させる、鉄筋コンクリート硬化体の製造方法。

（５）の発明によれば、（２）のフレッシュコンクリートを用いることにより、特に、鉄筋間の隙間が１２５ｍｍ以上である型枠内への打設において、更にフレッシュコンクリートの材料コストを抑えて、（１）の発明の効果をより低コストで享受することができる。

（６） 鉄筋コンクリート硬化体の製造方法であって、（３）に記載のフレッシュコンクリートを、鉄筋間の隙間が１００ｍｍ以上１２５ｍｍ未満となるように、該鉄筋が敷設されている型枠内に打設する工程を含み、打設した前記フレッシュコンクリートの締固めを行わずに、該フレッシュコンクリートを硬化させる、鉄筋コンクリート硬化体の製造方法。

（６）の発明によれば、（３）のフレッシュコンクリートを用いることにより、特に、鉄筋間の隙間が１２５ｍｍ未満であって、打設したフレッシュコンクリートが自己充填することが難しい条件下においても、（１）の発明の効果を十分に享受することができる。

以上の通り、本発明によれば、流動性に優れる締固めが不要のフレッシュコンクリートでありながら、従来の高流動コンクリートよりも各段に低コストで得ることができるフレッシュコンクリートと、それを用いた締固め不要の鉄筋コンクリート硬化体の製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されない。

＜フレッシュコンクリート＞
本発明のフレッシュコンクリート（以下、単に「フレッシュコンクリート」とも言う。）は、セメント材と、細骨材と、粗骨材と、水と、高性能ＡＥ減水剤と、を含有し、増粘剤を含有しないコンクリート組成物である。又、このフレッシュコンクリートは、スランプフローが４００ｍｍ以上の高流動性を有するコンクリート組成物である。ここで、スランプフローとは、ＪＩＳ Ａ １１５０によるスランプフロー値（ｍｍ）のことを言う。

フレッシュコンクリートは、同等の高流動性（スランプフロー）を有する従来の高流動コンクリートよりも粉体量（単位体積当りセメント量）が少なく抑えられている。この点につき、具体的には、フレッシュコンクリートは、単位体積当りセメント量が、２８０ｋｇ／ｍ^３以上３５０ｋｇ／ｍ^３以下であればよく、より好ましくは、３００ｋｇ／ｍ^３以上３３０ｋｇ／ｍ^３以下である。又、水セメント比については、４５％以上６０％以下であればよく、より好ましくは、５０％以上６０％以下である。尚、従来の締固め不要のコンクリートにおける単位体積当りセメント量は、通常、４００ｋｇ／ｍ^３〜７００ｋｇ／ｍ^３程度である（特許文献２参照）。

フレッシュコンクリートに結合材として用いることができるセメント材としては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等の一般的なポルトランドセメントを挙げることができる。又、セメント材の一部を、上記以外のセメント材、具体的には、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等で代替することもできる。

骨材としては、従来公知の一般的な骨材を適宜使い分けることができる。骨材中における細骨材の比率は、重量比で、４５％〜６０％程度であることが好ましい。又、粗骨材については、フレッシュコンクリート中における単位体積当りの粗骨材量が、３１０Ｌ／ｍ^３以上３５０Ｌ／ｍ^３以下であればよく、鉄筋コンクリートの鉄筋の隙間幅等の条件に応じて、上記範囲内で、適宜最適に調整すればよい。

フレッシュコンクリート中における単位体積当りの粗骨材量について、より詳しくは、以下の通りである。例えば、フレッシュコンクリートを打設する型枠内に敷設されている鉄筋間の隙間が１２５ｍｍ以上である型枠内への打設が想定される場合には、先ず、単位体積当りセメント量を、更に小さく３１０ｋｇ／ｍ^３以下の範囲に調整した上で、更に上記の粗骨材の単位体積当りの粗骨材量を、３４０Ｌ／ｍ^３以上３５０Ｌ／ｍ^３以下とすることにより、そのような比較的鉄筋間の隙間幅が大きな鉄筋コンクリートの製造において、打設後に型枠内で優れた自己充填性を発現させることができる。尚、本明細書における「鉄筋間の隙間」とは、型枠内に敷設されている相互に平行で隣接する鉄筋間の隙間（距離）のうち、最も狭い隙間の幅のことを言うものとする。

一方で、敷設されている鉄筋間の隙間が１２５ｍｍ未満（１００ｍｍ以上）である、自己充填性の発現可能性の観点においては施工条件が厳しい型枠内への打設が想定される場合であっても、単位体積当りセメント量が３１０ｋｇ／ｍ^３以上になることは許容した上で、更に上記の粗骨材の単位体積当りの粗骨材量を、３１０Ｌ／ｍ^３以上３３０Ｌ／ｍ^３以下とすることにより、そのような比較的鉄筋間の隙間幅が小さい鉄筋コンクリートの製造においても、打設後に型枠内で優れた自己充填性を発現させることができる。

このようなフレッシュコンクリートは、細骨材／モルタル比、即ち、「セメント材と細骨材と水とからなるモルタル」に対する、「細骨材」の容積比が、５５％以上５８％以下の範囲に調整されている点を、従来品に対する主たる相違点とするものである。

フレッシュコンクリートは、その他の混和剤として、高性能ＡＥ減水剤を含有する。フレッシュコンクリート中の高性能ＡＥ減水剤の含有量は、セメント材に対する体積比で０．７％〜０．８％程度であることが好ましい。尚、高性能ＡＥ減水剤とは、「空気連行性能をもち、ＡＥ減水剤よりも高い減水性能及び良好なスランプ保持性能をもつ化学混和剤であり、ＪＩＳ Ａ ６２０４「コンクリート用化学混和剤」に規定された性能に適合するもの」のことを言う。

フレッシュコンクリートは、更に、必要に応じて、適量のＡＥ剤を添加することが好ましい。これにより、コンクリートの用途や使用環境に応じて必要とされるコンクリート内の空気量を適宜調整することができる。

フレッシュコンクリートは、従来の高流動コンクリートにおいて、材料分離抵抗性を担保するために必須の成分と考えられていた増粘剤を積極的に排除しこれを含有しない。ここで、増粘剤とは、液体の粘性を高めるために混入する添加物の総称であるが、具体的には、メチルセルロース（ＭＣ）、ＨＥＣ（ヒドロキシエチルセルロース）、或いは、微生物発酵のバイオポリマー、例えばウェランガム等が、本発明の技術分野であるコンクリート材料分野における増粘剤の代表的な具体例である。本発明のフレッシュコンクリートは、上述の通り、従来、高流動コンクリートの調合においては看過されてきた、細骨材／モルタル比を最適化することにより、増粘剤を用いることなく、優れた材料分離抵抗性が付与されている。

本発明のフレッシュコンクリートの調整方法は特に限定されず、公知の方法で、上記各材料を混錬することにより調整することができる。又、フレッシュコンクリートの調整に際しては、上述した各材料の他にも、本発明の効果を損なわない範囲内で、必要に応じて、防錆剤、防水剤、防腐剤等のその他の添加剤を併用することができる。

＜コンクリート硬化体の製造方法＞
鉄筋コンクリート硬化体の製造を含む建設或いは土木作業において、上記においてその詳細を説明した本発明のフレッシュコンクリートを用いることにより、打設後の締固めを行わずに、フレッシュコンクリートを好ましい状態で硬化させることができる。

又、フレッシュコンクリート中の粉体量と粗骨材量とを、上述の通り、打設対象の型枠内の鉄筋間の隙間幅に応じて、適宜最適の組成に調整することにより、様々な鉄筋の隙間幅に対しても広く対応することができる。

室内試験にて、本発明のフレッシュコンクリートの性状確認試験を実施した。実施例及び比較例の各フレッシュコンクリートには以下の材料を使用した。配合比は、下記表１の通りとした。

［使用材料］
（セメント材）
普通ポルトランドセメント材：市販品、ブレーン値２，５００ｃｍ^２／ｇ、密度３．１６ｇ／ｃｍ^３
（細骨材）
砕砂（高知県吾川郡産、表乾密度：２．６６ｇ／ｃｍ^３）、山砂（千葉県富津産、表乾密度：２．６２ｇ／ｃｍ^３）
（粗骨材）
砕石２００５（高知県吾川郡産、表乾密度：２．６９ｇ／ｃｍ^３）
（高性能ＡＥ減水剤）
ポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤「フローリックＳＦ５００Ｓ」（フローリック社製）を、全ての実施例及び比較例において、セメント材に対する質量比が０．７５％となるような割合で添加した。
（ＡＥ剤）
ＡＥ剤「ＡＥ−４」（フローリック社製）を、全ての実施例及び比較例において、セメント材に対する質量比が、表１に記載の割合（質量％）となるように添加した。

［スランプフロー試験］
表１の各フレッシュコンクリートについて、ＪＩＳ Ａ １１５０によるスランプフロー試験を行った。試験結果についての評価基準は以下の通りとした。結果は表２に示す通りであった。
（評価基準）
Ａ：スランプフロー値が４００ｍｍ以上
Ｃ：スランプフロー値が４００ｍｍ未満

［Ｖ漏斗流下試験］
表１の各フレッシュコンクリートについて、コンクリート標準示方書に示されているＶ漏斗試験器を用いた試験（ＪＳＣＥ‐Ｆ５１２）により、Ｖ漏斗流下試験を行った。試験結果についての評価基準は以下の通りとした。尚、比較例２及び３のフレッシュコンクリートについては、試験開始後１６．８秒後に、材量分離を起こした状態のフレッシュコンクリートがＶ漏斗試験器の排出口に詰まって、同排出口が閉塞してしまった。
（評価基準）
Ａ：Ｖ漏斗流下時間が７秒以上２０秒未満
Ｂ：Ｖ漏斗流下時間が５秒以上７秒未満又は２０秒以上２５秒未満
Ｃ：Ｖ漏斗流下時間が５秒未満又は２５秒以上、或いは、試験完了前に装置が閉塞

［間げき通過性試験］
コンクリート標準示方書に示されている充てん装置を用いた、間げき通過性試験（ＪＳＣＥ‐Ｆ５１１）により、実施例及び比較例の各フレッシュコンクリートについて、鉄筋の間の間げき通過のしやすさ等からなる自己充填性を評価した。評価基準は以下の通りとした。
（評価基準）
Ａ：充填高さ３１０ｍｍ以上
Ｂ：充填高さ３００ｍｍ以上３１０ｍｍ未満
Ｃ：充填高さ３００ｍｍ未満

［鉄筋コンクリート硬化体製造試験］
（実施例１のフレッシュコンクリート）
鉄筋間の隙間を１２５ｍｍに設定した試験用型枠（０．８ｍ×６．０ｍ×０．９ｍ）に、実施例１のフレッシュコンクリートを試験的に打設したところ、外部振動器等を用いた締固めを行うことなく、材料分離を生じずに、コンクリートが型枠内の隅々にまで完全に自己充填することが確認できた。次に、鉄筋間の隙間を１００ｍｍに設定した試験用型枠（０．８ｍ×６．０ｍ×０．９ｍ）に、実施例１のフレッシュコンクリートを同様に打設したところ、外部振動器等を用いた締固めを行うことなく、材料分離を生じずに、コンクリートが型枠内の隅々にまで概ね自己充填することを確認できた。但し、この場合は、一部の鉄筋の周辺にコンクリートが充填しきらない微小な空隙が目視できる範囲で一部残存していた。
（実施例２のフレッシュコンクリート）
鉄筋間の隙間を１００ｍｍに設定した試験用型枠（０．８ｍ×６．０ｍ×０．９ｍ）に、実施例２のフレッシュコンクリートを試験的に打設したところ、外部振動器等を用いた締固めを行うことなく、材料分離を生じずに、コンクリートが型枠内の隅々にまで完全に自己充填することが確認できた。この場合、実施例１のフレッシュコンクリートの場合に、一部の鉄筋の周辺に残存していた微小な空隙も存在しないことが確認された。

上記各試験の結果より、本発明のフレッシュコンクリートは、従来の高流動コンクリートと比較して、単位体積当りセメント量を少なく抑えたものでありながら、従来の高流動コンクリートと同様に、打設したフレッシュコンクリートの締固めを行わずに、フレッシュコンクリートを硬化させる鉄筋コンクリート硬化体の製造方法に、好適に用いることができるものであることが分かる。

Claims (6)

1. セメント材と、細骨材と、粗骨材と、水と、高性能ＡＥ減水剤と、を含有し、
   単位体積当りセメント量が、２８０ｋｇ／ｍ^３以上３５０ｋｇ／ｍ^３以下で、
   水セメント比が、５０％以上５５％以下であり、
   単位体積当り粗骨材量が、３１０Ｌ／ｍ ^３ 以上３５０Ｌ／ｍ ^３ 以下であり、
   スランプフローが４００ｍｍ以上である、
   自己充填型のフレッシュコンクリートであって、
   増粘剤を含有せず、前記セメント材と、前記細骨材と、前記水とからなるモルタルに対する、細骨材の容積比が、５５％以上５８％以下である、フレッシュコンクリート。
2. 単位体積当り粗骨材量が、３４０Ｌ／ｍ^３以上３５０Ｌ／ｍ^３以下であって、単位体積当りの前記セメント材の量が、２８０ｋｇ／ｍ^３以上３１０ｋｇ／ｍ^３未満である、請求項１に記載のフレッシュコンクリート。
3. 単位体積当り粗骨材量が、３１０Ｌ／ｍ^３以上３３０Ｌ／ｍ^３以下であって、単位体積当りセメント量が、３１０ｋｇ／ｍ^３以上３５０ｋｇ／ｍ^３以下である、請求項１に記載のフレッシュコンクリート。
4. 鉄筋コンクリート硬化体の製造方法であって、
   請求項１から３のいずれかに記載のフレッシュコンクリートを、鉄筋を敷設した型枠内に打設する工程を含み、
   打設した前記フレッシュコンクリートの締固めを行わずに、該フレッシュコンクリートを硬化させる、鉄筋コンクリート硬化体の製造方法。
5. 鉄筋コンクリート硬化体の製造方法であって、
   請求項２に記載のフレッシュコンクリートを、鉄筋間の隙間が１２５ｍｍ以上となるように、該鉄筋が敷設されている型枠内に打設する工程を含み、
   打設した前記フレッシュコンクリートの締固めを行わずに、該フレッシュコンクリートを硬化させる、鉄筋コンクリート硬化体の製造方法。
6. 鉄筋コンクリート硬化体の製造方法であって、
   請求項３に記載のフレッシュコンクリートを、鉄筋間の隙間が１００ｍｍ以上１２５ｍｍ未満となるように、該鉄筋が敷設されている型枠内に打設する工程を含み、
   打設した前記フレッシュコンクリートの締固めを行わずに、該フレッシュコンクリートを硬化させる、鉄筋コンクリート硬化体の製造方法。