JP6977983B2 - Concrete manufacturing method and concrete fatigue strength evaluation method - Google Patents
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Description
本発明は、コンクリートおよびその製造方法に関し、特に水中疲労耐久性に優れたコンクリートおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to concrete and its manufacturing method, and more particularly to concrete having excellent underwater fatigue durability and its manufacturing method.
近年、高度経済成長期に数多く建設された道路橋の劣化問題が顕在化している。特に問題となっているのは、旧道路橋示方書で設計された鋼桁の鉄筋コンクリート（ＲＣ）床版の劣化である。劣化の要因としては、設計荷重の増加、交通量の増加、薄い版厚の他に、塩害、中性化、アルカリ骨材反応、疲労、凍結融解、土砂化などの劣化作用がある。劣化した床版は更新工事によって主にプレキャストのプレストレスコンクリート（ＰＣ）床版に順次取り換えられる。ＰＣはＲＣに比べてひび割れを許さない、水セメント比が小さく耐久性が高い、工場生産のため供用中の橋梁の工事による交通規制期間を最小限にできるといったメリットがある。 In recent years, the problem of deterioration of many road bridges constructed during the period of high economic growth has become apparent. Of particular concern is the deterioration of steel girder reinforced concrete (RC) decks designed in the Old Road Bridge Specification. Factors of deterioration include an increase in design load, an increase in traffic volume, a thin plate thickness, and deterioration effects such as salt damage, neutralization, alkaline aggregate reaction, fatigue, freeze-thaw, and sedimentation. Deteriorated decks are mainly replaced with precast prestressed concrete (PC) decks by renewal work. Compared to RC, PC has the advantages of not allowing cracks, having a small water-cement ratio and high durability, and minimizing the traffic regulation period due to the construction of bridges in service for factory production.
一方、従来の高炉スラグ細骨材を用いたコンクリートとして、例えば、特許文献１〜５に記載のものが知られている。
On the other hand, as concrete using the conventional blast furnace slag fine aggregate, for example, those described in
ところで、床版の土砂化などの劣化作用は、水が関与すると劇的に加速する。コンクリートの水中における疲労強度は、大気中で乾燥した状態にあるものと比べて著しく低下するからである。これについて水の影響を考慮した輪荷重走行疲労試験・解析を用いて説明する。この試験・解析は、ＲＣ床版の上面に吸水したマットを敷設した湿潤状態、ＲＣ床版の上面に水を張った湛水状態、ＲＣ床版の上面に何もない乾燥状態の各条件下で、ＲＣ床版に繰り返し輪荷重をかけた場合の疲労耐久性を調べたものである。図１２に試験の様子を、図１３に試験・解析結果を示す。 By the way, the deterioration action such as sedimentation of the floor slab accelerates dramatically when water is involved. This is because the fatigue strength of concrete in water is significantly lower than that in a dry state in the atmosphere. This will be explained using a wheel load running fatigue test / analysis that takes into account the effects of water. This test / analysis was conducted under the wet conditions where a mat that absorbed water was laid on the upper surface of the RC deck, the flooded condition where the upper surface of the RC deck was flooded, and the dry condition where there was nothing on the upper surface of the RC deck. Then, the fatigue durability when the RC floor slab was repeatedly subjected to the wheel load was investigated. FIG. 12 shows the state of the test, and FIG. 13 shows the test / analysis results.
図１３に示すように、床版中央のたわみが１２ｍｍに達した時点で破壊するとした場合、破壊までの載荷回数は湿潤状態で約６万回、乾燥状態で約３４万回、湛水状態で約１万回となる。このように、同じ強度の床版であっても湿潤状態、湛水状態ではそれぞれ乾燥状態の約１／５、約１／２５という非常に少ない載荷回数で破壊することから、床版の疲労耐久性は水の影響を強く受けることがわかる。 As shown in FIG. 13, if the deck is to be destroyed when the deflection at the center of the deck reaches 12 mm, the number of loadings until the destruction is about 60,000 times in the wet state, about 340,000 times in the dry state, and in the flooded state. It will be about 10,000 times. In this way, even if the floor slab has the same strength, it will be destroyed with a very small number of loadings of about 1/5 and about 1/25 of the dry state in the wet state and the flooded state, respectively. It can be seen that sex is strongly influenced by water.
こうした水の影響と繰り返し荷重を受ける床版には、水中疲労に強いコンクリートを使用することが望ましいと考えられる。そこで、本発明者がコンクリートの水中疲労に関して鋭意研究したところ、高炉スラグ細骨材を用いることで、水中疲労に対する耐久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、以下の本発明に至った。 It is considered desirable to use concrete that is resistant to underwater fatigue for floor slabs that are subject to the effects of water and repeated loads. Therefore, as a result of diligent research on the underwater fatigue of concrete by the present inventor, it was found that the durability against underwater fatigue is improved by using the blast furnace slag fine aggregate. The present inventor has reached the following invention based on the above findings.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、水中疲労耐久性に優れたコンクリートおよびその製造方法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 having excellent underwater fatigue durability and a method for producing the same.
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、高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、粗骨材と、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を硬化させてなるコンクリートであって、水中に浸漬した前記コンクリートの供試体に、下限荷重が前記供試体の静的強度の２．５％、上限荷重が静的強度の２５％である繰り返し荷重を載荷する水中疲労試験において、前記供試体が破壊するまでの繰り返し回数が２０００万回以上の水中疲労耐久性を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the concrete according to the present invention contains a fine aggregate containing a blast furnace slag fine aggregate, a coarse aggregate, a binder containing cement, and water. A concrete made by hardening a concrete composition, the lower limit load is 2.5% of the static strength of the specimen and the upper limit load is 25% of the static strength of the concrete specimen immersed in water. In the underwater fatigue test in which the repeated load is loaded, the specimen has an underwater fatigue durability of 20 million times or more until the specimen is destroyed.
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、前記結合材が普通セメントのみからなることを特徴とする。 Further, the other concrete according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the binder is composed only of ordinary cement.
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、前記結合材に対する水の質量比が０．２５〜０．５０であることを特徴とする。 Further, the other concrete according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the mass ratio of water to the binder is 0.25 to 0.50.
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、前記細骨材に対する高炉スラグ細骨材の質量比が０．６０以上であることを特徴とする。 Further, the other concrete according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the mass ratio of the blast furnace slag fine aggregate to the fine aggregate is 0.60 or more.
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、砕砂のみからなる細骨材と、前記粗骨材と、早強セメントのみからなる結合材と、水と、空気連行剤のみを含有し、この結合材に対する水の質量比が前記コンクリートと同じである比較コンクリート用組成物を硬化させてなる比較コンクリートよりも、前記水中疲労試験における破壊するまでの繰り返し回数が大きく水中疲労耐久性に優れることを特徴とする。 Further, in the above-mentioned invention, the other concrete according to the present invention contains only a fine aggregate made of crushed sand, the coarse aggregate, a binder made of only early-strength cement, water, and an air entraining agent. However, the number of repetitions until breakage in the underwater fatigue test is larger than that of the comparative concrete obtained by hardening the composition for comparative concrete in which the mass ratio of water to the binder is the same as that of the concrete, and the underwater fatigue durability is improved. It is characterized by being excellent.
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、前記水中疲労試験は、前記コンクリートの供試体にＪＩＳ Ａ １１４８に記載のＡ法に基づく凍結融解試験によって所定サイクル以上の凍結融解を作用させた後、この供試体を水中に浸漬して繰り返し荷重を載荷する水中疲労試験であることを特徴とする。 Further, in the other concrete according to the present invention, in the above-mentioned invention, in the underwater fatigue test, the specimen of the concrete is freeze-thawed for a predetermined cycle or more by the freeze-thaw test based on the method A described in JIS A 1148. The present invention is characterized in that it is an underwater fatigue test in which the specimen is immersed in water and repeatedly loaded with a load.
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、前記凍結融解試験において前記供試体を浸漬させる溶液が塩水であることを特徴とする。 Further, the other concrete according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the solution in which the specimen is immersed in the freeze-thaw test is salt water.
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、前記コンクリート用組成物は、空気連行剤をさらに含有することを特徴とする。 Further, the other concrete according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the concrete composition further contains an air entraining agent.
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、前記コンクリート用組成物は、消泡剤をさらに含有することを特徴とする。 Further, the other concrete according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the concrete composition further contains a defoaming agent.
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、前記コンクリート用組成物は、増粘剤をさらに含有することを特徴とする。 Further, the other concrete according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the concrete composition further contains a thickener.
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、道路の床版として使用されることを特徴とする。 Further, the other concrete according to the present invention is characterized in that it is used as a floor slab of a road in the above-mentioned invention.
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、プレキャスト床版として使用されることを特徴とする。 Further, the other concrete according to the present invention is characterized in that it is used as a precast deck in the above-mentioned invention.
また、本発明に係るコンクリートの製造方法は、上述したコンクリートを製造する方法であって、高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、粗骨材と、セメントを含む結合材と、水とを混練してコンクリート用組成物を作製し、作製したコンクリート用組成物を硬化させることによって水中疲労耐久性を有するコンクリートを製造することを特徴とする。 Further, the method for producing concrete according to the present invention is the above-mentioned method for producing concrete, in which fine aggregate containing blast furnace slag fine aggregate, coarse aggregate, binder containing cement, and water are used. It is characterized in that a composition for concrete is produced by kneading, and the prepared composition for concrete is hardened to produce concrete having underwater fatigue durability.
また、本発明に係る他のコンクリートの製造方法は、上述した発明において、高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、粗骨材と、セメントを含む結合材と、水と、消泡剤および空気連行剤とを混練して前記コンクリート用組成物を作製することを特徴とする。 Further, in the above-mentioned invention, another method for producing concrete according to the present invention includes a fine aggregate containing a blast furnace slag fine aggregate, a coarse aggregate, a binder containing cement, water, an antifoaming agent and the like. It is characterized in that the composition for concrete is prepared by kneading with an air entraining agent.
本発明に係るコンクリートによれば、高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、粗骨材と、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を硬化させてなるコンクリートであって、水中に浸漬した前記コンクリートの供試体に、下限荷重が前記供試体の静的強度の２．５％、上限荷重が静的強度の２５％である繰り返し荷重を載荷する水中疲労試験において、前記供試体が破壊するまでの繰り返し回数が２０００万回以上の水中疲労耐久性を有するので、水中疲労耐久性に優れた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。 According to the concrete according to the present invention, it is a concrete obtained by hardening a concrete composition containing a fine aggregate containing a blast furnace slag fine aggregate, a coarse aggregate, a binder containing cement, and water. In the underwater fatigue test, a repetitive load in which the lower limit load is 2.5% of the static strength of the specimen and the upper limit load is 25% of the static strength is loaded on the concrete specimen immersed in water. Since the specimen has an underwater fatigue durability of 20 million times or more until it is destroyed, it is possible to provide concrete having excellent underwater fatigue durability.
以下に、本発明に係るコンクリートおよびその製造方法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。 Hereinafter, embodiments of the concrete and the method for producing the concrete according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.
本発明に係るコンクリートは、高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、粗骨材と、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を硬化させてなるコンクリートであって、水中に浸漬した前記コンクリートの供試体に、所定の繰り返し荷重を載荷する水中疲労試験において、前記供試体が破壊するまでの繰り返し回数が所定回数以上の水中疲労耐久性を有するものである。 The concrete according to the present invention is a concrete obtained by hardening a concrete composition containing a fine aggregate containing a blast furnace slag fine aggregate, a coarse aggregate, a binder containing cement, and water. In an underwater fatigue test in which a predetermined repeated load is applied to a concrete specimen immersed in water, the concrete specimen has an underwater fatigue durability in which the number of repetitions until the specimen is destroyed is a predetermined number of times or more.
高炉スラグ細骨材は、高炉で銑鉄を製造する際に副生される高炉スラグを粒度調整した細骨材であり、その主成分はＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯである。この高炉スラグ細骨材は、非晶質な高炉スラグ細骨材を用いることが好ましい。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℃〜１５００℃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 a fine aggregate in which the particle size of the blast furnace slag produced as a by-product in the production of pig iron in the blast furnace is adjusted, and the main components thereof are CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , and MgO. As the blast furnace slag fine aggregate, it is preferable to use an amorphous blast furnace slag fine aggregate. As the amorphous blast furnace slag fine aggregate, for example, a blast furnace granulated slag obtained by quenching the blast furnace slag with water is lightly crushed and an anti-caking agent is added. In the production of blast furnace granulated slag, the temperature of the molten blast furnace slag immediately before being quenched is 1400 ° C to 1500 ° C. Will be. The quality of blast furnace slag fine aggregate is specified in JIS A 5011-1.
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。つまり細骨材（Ｓ）１００質量部に対して、高炉スラグ細骨材（ＢＦＳ）が６０〜１００質量部であることが好ましい。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 mass ratio (BFS / S) of the blast furnace slag fine aggregate (BFS) to the fine aggregate (S) is preferably 0.6 to 1.0. That is, it is preferable that the blast furnace slag fine aggregate (BFS) is 60 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fine aggregate (S). As the fine aggregate, in addition to the blast furnace slag fine aggregate, a general fine aggregate such as sandstone crushed sand can be used.
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。粗骨材の使用量としては、結合材（Ｂ）に対する粗骨材（Ｇ）の質量比（Ｇ／Ｂ）が１．０〜５．０とするのが好ましい。つまり結合材（Ｂ）１００質量部に対して、粗骨材（Ｇ）が１００〜５００質量部であることが好ましい。 As the coarse aggregate, a general coarse aggregate such as sandstone crushed stone can be used. The amount of the coarse aggregate used is preferably 1.0 to 5.0 in terms of the mass ratio (G / B) of the coarse aggregate (G) to the binder (B). That is, it is preferable that the amount of the coarse aggregate (G) is 100 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder (B).
結合材のセメントとしては、例えば、普通セメント、早強セメント、超早強セメント、中庸熱セメント、低熱セメント、高炉セメントＡ種、Ｂ種、Ｃ種などのセメントを用いることができる。この中でも特に普通セメントが好ましい。また、結合材（Ｂ）に対するセメント（Ｃ）の質量比（Ｃ／Ｂ）は１．０とするのが好ましい。つまり結合材（Ｂ）１００質量部に対して、セメント（Ｃ）が１００質量部であることが好ましい。 As the cement of the binder, for example, ordinary cement, early-strength cement, ultra-fast-strength cement, moderate-heat cement, low-heat cement, blast furnace cement type A, type B, type C cement and the like can be used. Of these, ordinary cement is particularly preferable. Further, the mass ratio (C / B) of the cement (C) to the binder (B) is preferably 1.0. That is, it is preferable that the cement (C) is 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder (B).
水の使用量としては、結合材（Ｂ）に対する水（Ｗ）の質量比（Ｗ／Ｂ）が０．２５〜０．５０であること、つまり結合材（Ｂ）１００質量部に対して、水（Ｗ）が２５〜５０質量部であることが好ましい。 As for the amount of water used, the mass ratio (W / B) of water (W) to the binder (B) is 0.25 to 0.50, that is, with respect to 100 parts by mass of the binder (B). Water (W) is preferably 25 to 50 parts by mass.
また、本発明のコンクリートは、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。例えば、ＡＥ剤などの空気連行剤、消泡剤、増粘剤などを含有してもよい。 Further, the concrete of the present invention may further contain other components as long as the effect of the present invention is not impaired. For example, an air entraining agent such as an AE agent, an antifoaming agent, a thickener, or the like may be contained.
本発明のコンクリートは、所定の水中疲労試験において、破壊するまでの繰り返し回数が所定回数以上（例えば２０００万回以上）の水中疲労耐久性を有するものである。この水中疲労試験は、水中に浸漬したコンクリートの供試体に、所定の繰り返し荷重を載荷する試験である。載荷する繰り返し荷重の上下限は、例えば供試体の静的強度に対する比率を用いて定義することができる。例えば繰り返し荷重の下限荷重を供試体の気中の静的圧縮強度の２．５％、上限荷重を気中の静的圧縮強度の２５％に定義してもよいし、この他の比率を採用しても構わない。 The concrete of the present invention has underwater fatigue durability in which the number of repetitions until fracture is a predetermined number of times or more (for example, 20 million times or more) in a predetermined underwater fatigue test. This underwater fatigue test is a test in which a predetermined repetitive load is applied to a concrete specimen immersed in water. The upper and lower limits of the repetitive load to be loaded can be defined, for example, by using a ratio to the static strength of the specimen. For example, the lower limit load of the repetitive load may be defined as 2.5% of the static compressive strength in the air of the specimen, and the upper limit load may be defined as 25% of the static compressive strength in the air, and other ratios are adopted. It doesn't matter.
また、凍結融解作用を加えた後のコンクリートの供試体に対して、上記の水中疲労試験を適用してもよい。例えば、コンクリートの供試体に対してＪＩＳ Ａ １１４８：２０１０に記載のＡ法に基づく凍結融解試験によって所定サイクル以上（例えば３００サイクル以上）の凍結融解を作用させた後、この供試体を水中に浸漬して上記の繰り返し荷重を載荷する水中疲労試験を適用してもよい。さらに、この凍結融解試験の供試体を浸漬させる溶液として塩水（例えば、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。 Further, the above-mentioned underwater fatigue test may be applied to a concrete specimen after being subjected to a freeze-thaw action. For example, a concrete specimen is subjected to freeze-thaw for a predetermined cycle or more (for example, 300 cycles or more) by a freeze-thaw test based on the method A described in JIS A 1148: 2010, and then the specimen is immersed in water. Then, the underwater fatigue test in which the above-mentioned repeated load is applied may be applied. Further, salt water (for example, an aqueous solution of sodium chloride having a mass fraction concentration of 10%) may be used as a solution for immersing the test piece of this freeze-thaw test. In general, the freeze-thaw test using salt water is a test under harsher conditions than the test using fresh water.
上記のコンクリートを製造する場合には、高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、粗骨材と、セメントを含む結合材と、水とを混練してコンクリート用組成物を作製し、作製したコンクリート用組成物を養生し、硬化させることによって製造すればよい。コンクリート用組成物を作製する場合には、例えば、細骨材と、粗骨材と、結合材と、水と、消泡剤およびＡＥ剤などの空気連行剤を添加して混練することによって、エントラップトエアを除去するとともにエントレインドエアを入れ、凍結融解抵抗性をより高めたコンクリート用組成物を作製してもよい。 In the case of producing the above concrete, a fine aggregate containing a blast furnace slag fine aggregate, a coarse aggregate, a binder containing cement, and water were kneaded to prepare a concrete composition. It may be produced by curing and hardening the concrete composition. When preparing a composition for concrete, for example, by adding and kneading a fine aggregate, a coarse aggregate, a binder, water, and an air entraining agent such as an antifoaming agent and an AE agent. Entrapped air may be removed and entrained air may be added to prepare a concrete composition having higher freeze-thaw resistance.
このようにして得られる本発明のコンクリートは、水中疲労耐久性に優れている。このため、本発明のコンクリートは、高い水中疲労耐久性が要求される道路や橋梁のコンクリート構造物、寒冷地や塩害環境下のコンクリート構造物の材料として有効である。特に、土砂化などの疲労劣化が水の影響を受けて劇的に加速しやすい道路や橋梁の床版の材料として好適である。この場合、ＲＣ床版、ＰＣ床版の材料として用いてもよいし、工場生産されるプレキャスト床版の材料として使用してもよい。 The concrete of the present invention thus obtained has excellent underwater fatigue durability. Therefore, the concrete of the present invention is effective as a material for concrete structures of roads and bridges that require high underwater fatigue durability, and concrete structures in cold regions and in salt-damaged environments. In particular, it is suitable as a material for decks of roads and bridges where fatigue deterioration such as sedimentation is easily accelerated dramatically under the influence of water. In this case, it may be used as a material for RC decks and PC decks, or as a material for factory-produced precast decks.
また、塩水を用いた凍結融解試験により凍結融解作用を加えた後の水中疲労試験において、破壊するまでの繰り返し回数が所定回数以上の水中疲労耐久性を有するコンクリートであれば、凍害と塩害に対する抵抗性にも優れている。このようなコンクリートは、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塩害性が要求される現場で好適に用いられる。 Further, in the underwater fatigue test after the freeze-thaw action is applied by the freeze-thaw test using salt water, if the concrete has the underwater fatigue durability that the number of repetitions until fracture is a predetermined number or more, the resistance to frost damage and salt damage. It is also excellent in sex. Such concrete is particularly effective for construction of buildings that require salt damage resistance, and for places where frost damage and salt damage can occur in combination, such as highways in mountainous areas where snow melting agents are sprayed in winter. be. In addition to these applications, for example, it is suitably used in sites where frost damage resistance and salt damage resistance of coastal structures, marine structures, waterway structures, road structures, and retaining wall structures in cold regions are required. ..
＜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１１を参照しながら説明する。上述したように本発明者がコンクリートの水中疲労に関して調べたところ、高炉スラグ細骨材を用いることで、水中疲労耐久性が向上することが明らかとなった。以下に、この知見を得るに至った試験について説明する。
<Verification of the action and effect of the present invention>
Next, the action and effect of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11. As described above, when the present inventor investigated the underwater fatigue of concrete, it was clarified that the underwater fatigue durability was improved by using the blast furnace slag fine aggregate. The tests that led to this finding will be described below.
（コンクリートの水中疲労試験）
コンクリートの水中疲労試験は、図１に示すように、水中に浸漬した標準サイズの円柱コンクリート供試体に所定の繰り返し荷重を作用させ、供試体が破壊するまでの繰り返し荷重の回数などを調べるものである。供試体には、あらかじめ所定サイクルの凍結融解を作用させたものを用いている。凍結融解は、ＪＩＳ Ａ １１４８：２０１０に記載のＡ法の凍結融解試験に基づいて作用させるものとし、供試体を浸漬する凍結融解試験液としては塩水（質量パーセント濃度で１０％の塩化ナトリウム水溶液）を用いた。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。また、水中疲労試験における繰り返し荷重の下限荷重は供試体の気中の静的圧縮強度の２．５％とし、上限荷重は気中の静的圧縮強度の２５％とした。なお、供試体は、基本的にコンクリートの打込みから２４時間は型枠内で養生を行い、脱型後から試験開始まで水中で養生したものを使用している。
(Underwater fatigue test of concrete)
As shown in Fig. 1, the underwater fatigue test for concrete is to apply a predetermined repeated load to a standard-sized cylindrical concrete specimen immersed in water and examine the number of repeated loads until the specimen breaks. be. As the specimen, a specimen that has been subjected to freezing and thawing in a predetermined cycle in advance is used. Freezing and thawing shall be performed based on the freeze-thaw test of Method A described in JIS A 1148: 2010, and the freeze-thaw test solution for immersing the specimen is salt water (10% sodium chloride aqueous solution at a mass percent concentration). Was used. In general, the freeze-thaw test using salt water is a test under harsher conditions than the test using fresh water. The lower limit of the repetitive load in the underwater fatigue test was 2.5% of the static compressive strength in the air of the specimen, and the upper limit load was 25% of the static compressive strength in the air. The specimen is basically cured in the mold for 24 hours after the concrete is poured, and is cured in water from the demolding to the start of the test.
（使用材料および配合）
本試験で用いたコンクリートの供試体の使用材料および配合を図２に示す。
セメントは、早強ポルトランドセメント（密度：３．１３ｇ／ｃｍ３）、普通ポルトランドセメント（密度：３．１５ｇ／ｃｍ３）、高炉セメントＢ種（密度：３．０４ｇ／ｃｍ３）を用いた。細骨材は、硬質砂岩砕砂（表乾密度：２．６４ｇ／ｃｍ３）、高炉スラグ細骨材（表乾密度：２．７７ｇ／ｃｍ３）を用いた。粗骨材は、硬質砂岩砕石（最大寸法：２０ｍｍ、表乾密度：２．７５ｇ／ｃｍ３）を用いた。
(Materials and formulations used)
Figure 2 shows the materials and formulations used for the concrete specimen used in this test.
As cement, early-strength Portland cement (density: 3.13 g / cm 3 ), ordinary Portland cement (density: 3.15 g / cm 3 ), and blast furnace cement type B (density: 3.04 g / cm 3 ) were used. As the fine aggregate, hard sandstone crushed sand (surface dry density: 2.64 g / cm 3 ) and blast furnace slag fine aggregate (surface dry density: 2.77 g / cm 3 ) were used. As the coarse aggregate, hard sandstone crushed stone (maximum size: 20 mm, surface dry density: 2.75 g / cm 3 ) was used.
コンクリートの水結合材比（Ｗ／Ｂ）は３５％で、単位水量（Ｗ）は１５５ｋｇ／ｍ３である。結合材量（Ｂ）、細骨材率（ｓ／ａ）、細骨材量（Ｓ）（硬質砂岩砕砂（ＣＳＳ）、高炉スラグ細骨材（ＢＦＳ））、粗骨材量（Ｇ）、空気量（Ａｉｒ）、混和剤量は図２に示すとおりである。混和剤には、ＡＥ剤、ポリカルボン酸系高性能減水剤、消泡剤および増粘剤を用いた。 The water binder ratio (W / B) of concrete is 35%, and the unit water amount (W) is 155 kg / m 3 . Amount of binder (B), ratio of fine aggregate (s / a), amount of fine aggregate (S) (hard sandstone crushed sand (CSS), blast furnace slag fine aggregate (BFS)), amount of coarse aggregate (G), The amount of air (Air) and the amount of admixture are as shown in FIG. As the admixture, an AE agent, a polycarboxylic acid-based high-performance water reducing agent, an antifoaming agent and a thickening agent were used.
図２において、配合番号１は早強セメント（ＨＰＣ）と砕砂を１００％使用したＡＥコンクリート、配合番号２は普通セメント（ＯＰＣ）と砕砂を１００％使用したＡＥコンクリート、配合番号３は高炉セメントＢ種（ＢＢ）と砕砂を１００％使用したＡＥコンクリート、配合番号４は早強セメント（ＨＰＣ）と高炉スラグ細骨材を１００％使用したＮｏｎ−ＡＥコンクリート、配合番号５は普通セメント（ＯＰＣ）と高炉スラグ細骨材を１００％使用したＡＥコンクリート、配合番号６は普通セメント（ＯＰＣ）と高炉スラグ細骨材を１００％使用したＮｏｎ−ＡＥコンクリート、配合番号７は高炉セメントＢ種（ＢＢ）と高炉スラグ細骨材を１００％使用したＮｏｎ−ＡＥコンクリートである。目標空気量は配合番号１〜３、５で空気量４．５％、配合番号４、６、７で空気量２．０％である。なお、以下の説明において、ＡＥコンクリートはＡＥ剤を用いたコンクリート、Ｎｏｎ−ＡＥコンクリートはＡＥ剤を用いないコンクリートを意味する。
In FIG. 2, compounding
（試験結果および考察）
図３は、早強セメントと砕砂を用いたＡＥコンクリート（配合番号１）について、凍結融解サイクル数と凍結融解０サイクル時点に対する割合の関係を示したものである。この図に示すように、凍結融解作用を受けても、コンクリートの圧縮強度（静的強度）と、耐凍害性の指標の一つである相対動弾性係数はそれほど低下しない。しかし、破壊までの繰り返し荷重の回数、つまり水中疲労強度は、凍結融解の影響を受けて静的強度以上に大きく低下することがわかる。なお、図において純粋な水中疲労特性（凍結融解を作用させないときの水中疲労）を知りたい場合には、凍結融解のサイクル数が０回のときの値を見ればよい。サイクル数が０回は、水中疲労試験の前に凍結融解を作用させていないことを意味している。
(Test results and discussion)
FIG. 3 shows the relationship between the number of freeze-thaw cycles and the ratio to the time of 0 freeze-thaw cycles for AE concrete (formulation number 1) using early-strength cement and crushed sand. As shown in this figure, the compressive strength (static strength) of concrete and the relative dynamic elastic modulus, which is one of the indexes of frost damage resistance, do not decrease so much even if it is subjected to freeze-thaw action. However, it can be seen that the number of repeated loads until fracture, that is, the underwater fatigue strength, is greatly reduced to be higher than the static strength due to the influence of freezing and thawing. If you want to know the pure underwater fatigue characteristics (underwater fatigue when freeze-thaw is not applied) in the figure, you can look at the value when the number of freeze-thaw cycles is 0. A zero number of cycles means that freeze-thaw was not applied prior to the underwater fatigue test.
図４は、早強セメントを用いた場合の細骨材の違いを比較したものであり、（１）は凍結融解のサイクル数と破壊までの繰り返し荷重の回数の関係、（２）は圧縮強度と材齢の関係を示している。図５は、図４（１）のプロットに対して別の近似線を当てはめた場合である。図中、「高炉スラグ細骨材」と表記されているプロットは、高炉スラグ細骨材を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリート（配合番号４）、「砕砂」と表記されているプロットは、砕砂を用いたＡＥコンクリート（配合番号１）である。 FIG. 4 compares the differences in fine aggregates when early-strength cement is used. (1) is the relationship between the number of freeze-thaw cycles and the number of repeated loads until fracture, and (2) is the compressive strength. It shows the relationship between the material age and the material age. FIG. 5 shows a case where another approximation line is applied to the plot of FIG. 4 (1). In the figure, the plot described as "blast furnace slag fine aggregate" uses Non-AE concrete using blast furnace slag fine aggregate (formulation number 4), and the plot described as "crushed sand" uses crushed sand. It was AE concrete (formulation number 1).
図４（１）、図５において凍結融解のサイクル数が０回のときの値をみると、高炉スラグ細骨材を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリート（配合番号４）も、砂を用いたＡＥコンクリート（配合番号１）も７００万回程度で破壊している。凍結融解のサイクル数が大きくなると、破壊までの繰り返し荷重の回数はいずれも低下する。つまり、塩水中での凍結融解作用による水中疲労強度はいずれも低下する。この水中疲労強度は、高炉スラグ細骨材を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリートの方が若干ではあるが全般的に高い傾向を示している。例えば、凍結融解１００サイクルでは高炉スラグ細骨材を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリートは６００万回程度で破壊するが、砕砂を用いたＡＥコンクリートでは４００万回程度で破壊する。 Looking at the values when the number of freeze-thaw cycles is 0 in FIGS. 4 (1) and 5, Non-AE concrete using blast furnace slag fine aggregate (formulation number 4) is also AE concrete using sand. (Formulation number 1) is also destroyed in about 7 million times. As the number of freeze-thaw cycles increases, the number of repeated loads until fracture decreases. That is, the fatigue strength in water due to the freeze-thaw action in salt water is reduced. This underwater fatigue strength tends to be slightly higher in Non-AE concrete using blast furnace slag fine aggregate. For example, in 100 cycles of freeze-thaw, Non-AE concrete using blast furnace slag fine aggregate is destroyed in about 6 million times, but AE concrete using crushed sand is destroyed in about 4 million times.
図４（２）の圧縮強度の変化に示すように、材齢が経つと、高炉スラグ細骨材を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリートの圧縮強度は、砕砂を用いたＡＥコンクリートよりも大きくなっていく。上述したように、各コンクリートにおいて繰り返し荷重の下限荷重は各コンクリートの圧縮強度の２．５％、上限荷重は圧縮強度の２５％に設定しており、各コンクリートとも応力強度比では同じ割合（２．５％〜２５％）の繰り返し荷重となっている。より具体的には、高炉スラグ細骨材を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリートでは２．１〜２０．８Ｎ／ｍｍ２、砕砂を用いたＡＥコンクリートでは１．５〜１４．７Ｎ／ｍｍ２の繰り返し荷重を載荷している。このため、高炉スラグ細骨材を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリートの方に、より大きな繰り返し荷重をかけていることになる。上述したように水中疲労強度は高炉スラグ細骨材を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリートの方が、砕砂を用いたＡＥコンクリートよりも高いが、これは応力強度比を合わせた結果である。したがって、高炉スラグ細骨材を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリートが持つ実際の水中疲労強度はさらに高いものと推察される。 As shown in the change in compressive strength in FIG. 4 (2), the compressive strength of Non-AE concrete using blast furnace slag fine aggregate becomes higher than that of AE concrete using crushed sand as the material ages. .. As described above, the lower limit load of the repetitive load is set to 2.5% of the compressive strength of each concrete and the upper limit load is set to 25% of the compressive strength in each concrete, and the stress strength ratio is the same for each concrete (2). It is a repeating load of .5% to 25%). More specifically, a repeating load of 2.1 to 20.8 N / mm 2 for Non-AE concrete using blast furnace slag fine aggregate and 1.5 to 14.7 N / mm 2 for AE concrete using crushed sand. Is loaded. Therefore, a larger repetitive load is applied to the Non-AE concrete using the blast furnace slag fine aggregate. As described above, the underwater fatigue strength of Non-AE concrete using blast furnace slag fine aggregate is higher than that of AE concrete using crushed sand, which is the result of the combined stress strength ratio. Therefore, it is presumed that the actual underwater fatigue strength of Non-AE concrete using blast furnace slag fine aggregate is even higher.
図６は、高炉スラグ細骨材を用いた場合のセメントの違いを比較したものである。図中、「早強セメント」と表記されているプロットは、早強セメントを用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリート（配合番号４）、「普通セメント」と表記されているプロットは、普通セメントを用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリート（配合番号６）、「高炉セメントＢ種」と表記されているプロットは、高炉セメントＢ種を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリート（配合番号７）、「普通セメント（ＡＥ）」と表記されているプロットは、普通セメントを用いたＡＥコンクリート（配合番号５）である。 FIG. 6 compares the differences in cement when blast furnace slag fine aggregate is used. In the figure, the plot described as "early strength cement" is Non-AE concrete using early strength cement (formulation number 4), and the plot described as "ordinary cement" is Non using ordinary cement. -The plot labeled "AE concrete (blending number 6)," blast furnace cement type B "is written as" Non-AE concrete (blending number 7), "ordinary cement (AE)" using blast furnace cement class B. The plot shown is AE concrete using ordinary cement (formulation number 5).
この図から、早強セメントを用いたコンクリートは他のものに比べて早期に破壊することがわかる。つまり水中疲労強度の低下は、早強セメントを用いたものが顕著である。また、凍結融解のサイクル数が０回のときの値をみると、使用するセメント種類によってコンクリートの水中疲労強度は大きく異なることがわかる。例えば、早強セメントを用いたものは繰り返し荷重の回数が７００万回で壊れるが、普通セメント、高炉セメントＢ種を用いたものは２０００万回でも壊れなかった。上述したように、水中疲労強度は高炉スラグ細骨材を用いたものの方が、砕砂を用いたものよりも高くなるが、図６に示すように、高炉スラグ細骨材とともに用いるセメント種類を普通セメントや高炉セメントＢ種にすると、水中疲労強度は早強セメントを用いたものよりもさらに高くなることがわかる。このことは、凍結融解作用を受けても同じことがいえる。 From this figure, it can be seen that concrete using early-strength cement breaks earlier than other concrete. That is, the decrease in underwater fatigue strength is remarkable when early-strength cement is used. In addition, looking at the values when the number of freeze-thaw cycles is 0, it can be seen that the underwater fatigue strength of concrete differs greatly depending on the type of cement used. For example, the one using early-strength cement broke after 7 million times of repeated loading, but the one using ordinary cement and blast furnace cement type B did not break even 20 million times. As described above, the underwater fatigue strength is higher in the case of using the blast furnace slag fine aggregate than in the case of using the crushed sand, but as shown in FIG. 6, the cement type used together with the blast furnace slag fine aggregate is usually used. It can be seen that the underwater fatigue strength of cement or blast furnace cement type B is even higher than that of early-strength cement. The same can be said even if it is subjected to freeze-thaw action.
また、普通セメントを用いたもの、特に普通セメントを用いたＡＥコンクリート（配合番号５）は凍結融解のサイクル数が３００回を越えても、水中疲労強度の低下が少ない。高炉セメントＢ種を用いたものの水中疲労強度は、ばらつきが大きい。なお、図には示されていないが、２０００万回の繰り返し荷重で壊れなかった普通セメントを用いた供試体に対して、塩水中で３００サイクルの凍結融解を作用させた後、再び繰り返し荷重を載荷して水中疲労試験を行ったところ、２４０万回まで耐えられた。 Further, those using ordinary cement, particularly AE concrete using ordinary cement (formulation number 5), have little decrease in underwater fatigue strength even if the number of freeze-thaw cycles exceeds 300. Although the blast furnace cement type B is used, the underwater fatigue strength varies widely. Although not shown in the figure, a specimen using ordinary cement that did not break after 20 million repeated loads was subjected to freezing and thawing for 300 cycles in salt water, and then repeatedly loaded again. When loaded and subjected to an underwater fatigue test, it withstood up to 2.4 million times.
図７および図８は、高炉スラグ細骨材を用いた場合のセメントの違いを比較したものである。図中の「早強セメント」等の表記は、図６の場合と同様、配合番号４〜７に対応している。
7 and 8 compare the differences in cement when using blast furnace slag fine aggregate. The notation such as "early strength cement" in the figure corresponds to the compounding
図７に示すように、塩水中での凍結融解作用による相対動弾性係数は、高炉セメントＢ種を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリート（配合番号７）と、普通セメントを用いたＡＥコンクリート（配合番号５）の場合には、凍結融解のサイクル数が１２００回において１００％程度を維持している。したがって、これらのコンクリートは非常に優れた凍結融解抵抗性を有していることがわかる。一方、早強セメントを用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリート（配合番号４）の場合は３００回程度、普通セメントを用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリート（配合番号６）の場合は５５０回程度で相対動弾性係数は大きく低下することがわかる。 As shown in FIG. 7, the relative dynamic elastic coefficient due to the freeze-thaw action in salt water is determined by Non-AE concrete (blending number 7) using blast furnace cement type B and AE concrete using ordinary cement (blending number 5). ), The number of freeze-thaw cycles is maintained at about 100% at 1200 times. Therefore, it can be seen that these concretes have very good freeze-thaw resistance. On the other hand, in the case of Non-AE concrete using early-strength cement (formulation number 4), the relative dynamic elastic modulus is about 300 times, and in the case of non-AE concrete using ordinary cement (formulation number 6), about 550 times. It can be seen that there is a large decrease.
図８に示すように、塩水中での凍結融解作用によって圧縮強度は低下するが、その強度低下の度合いは、早強セメントを用いたものが最も大きいことがわかる。また、ＡＥ剤を用いることで、圧縮強度は２割程度小さくなるが、塩水中での凍結融解作用による強度低下は小さくなることがわかる。 As shown in FIG. 8, the compressive strength decreases due to the freeze-thaw action in salt water, and it can be seen that the degree of the decrease in strength is greatest in the case of using early-strength cement. Further, it can be seen that the compressive strength is reduced by about 20% by using the AE agent, but the decrease in strength due to the freeze-thaw action in salt water is reduced.
図９は、凍結融解作用後の水中疲労試験により得られた５０％破壊確率を示したものである。図９（１）は早強セメントと砕砂を用いたＡＥコンクリート（配合番号１）の場合（凍結融解３００サイクル後）、図９（２）は普通セメントと高炉スラグ細骨材を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリート（配合番号６）の場合（凍結融解５５０サイクル後）である。この破壊確率の試験では、ほぼ壊れかけたと判断されるサイクルまで塩水中で凍結融解を行った複数の供試体を使って、さらに破壊するまで水中疲労試験を行っている。例えば、普通セメントと高炉スラグ細骨材を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリート（配合番号６）の供試体は、５５０サイクルの凍結融解を繰り返すとほぼ壊れかけた状態となる。この壊れかけた供試体をその状態で水中疲労試験にかけて破壊までの繰り返し荷重の回数を調べる。そして、得られた破壊までの繰り返し荷重の回数をプロットして、その回帰直線を使って、５０％の確率で破壊する繰り返し荷重の回数を推定する。こうして得られたものが、図９である。 FIG. 9 shows the 50% fracture probability obtained by the underwater fatigue test after the freeze-thaw action. FIG. 9 (1) shows the case of AE concrete (formulation number 1) using early-strength cement and crushed sand (after 300 cycles of freeze-thaw), and FIG. 9 (2) shows Non- using ordinary cement and blast furnace slag fine aggregate. In the case of AE concrete (formulation number 6) (after 550 cycles of freeze-thaw). In this fracture probability test, a plurality of specimens that have been frozen and thawed in salt water until the cycle judged to be almost broken are used, and an underwater fatigue test is conducted until further fracture. For example, a specimen of Non-AE concrete (formulation number 6) using ordinary cement and blast furnace slag fine aggregate becomes almost broken after repeated freezing and thawing for 550 cycles. This broken specimen is subjected to an underwater fatigue test in that state to check the number of repeated loads until it breaks. Then, the number of repeated loads until the obtained fracture is plotted, and the number of repeated loads until the fracture is estimated with a probability of 50% using the regression line. What is obtained in this way is shown in FIG.
この図に示すように、５０％破壊確率は、早強セメントと砕砂を用いたものでは約８７万回、普通セメントと高炉スラグ細骨材を用いたものでは約４３万回と推定される。５０％破壊確率は双方とも同程度のオーダー（１０５万回のオーダー）である。つまり凍結融解３００サイクル後の早強セメントと砕砂を用いたＡＥコンクリートと、凍結融解５５０サイクル後の普通セメントと高炉スラグ細骨材を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリートの水中疲労強度が同等であることがわかる。しかし、水中疲労試験前に作用させた凍結融解サイクル数は、それぞれ３００サイクル、５５０サイクルであり、普通セメントと高炉スラグ細骨材を用いたものの方が２倍程度大きい。したがって、普通セメントと高炉スラグ細骨材を用いたものは、Ｎｏｎ−ＡＥコンクリートであっても、早強セメントと砕砂を用いたＡＥコンクリートより、凍結融解作用を受けた後の水中疲労強度が高いといえる。 As shown in this figure, the 50% fracture probability is estimated to be about 870,000 times with early-strength cement and crushed sand, and about 430,000 times with ordinary cement and blast furnace slag fine aggregate. 50% probability of failure is both the same order of magnitude (10 50,000 times of the order). In other words, the underwater fatigue strength of AE concrete using early-strength cement and crushed sand after 300 cycles of freezing and thawing is equivalent to that of non-AE concrete using ordinary cement and blast furnace slag fine aggregate after 550 cycles of freezing and thawing. Recognize. However, the number of freeze-thaw cycles applied before the underwater fatigue test is 300 cycles and 550 cycles, respectively, which is about twice as large as that using ordinary cement and blast furnace slag fine aggregate. Therefore, even non-AE concrete using ordinary cement and blast furnace slag fine aggregate has higher underwater fatigue strength after being subjected to freeze-thaw action than AE concrete using early-strength cement and crushed sand. It can be said that.
図１０は、凍結融解作用後の水中疲労試験により得られた５０％破壊確率であり、早強セメントを用いた場合の細骨材の違いを比較したものである。図１０（１）は早強セメントと高炉スラグ細骨材を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリート（配合番号４）の場合、図１０（２）は早強セメントと砕砂を用いたＡＥコンクリート（配合番号１）の場合である。いずれも打設から４０週（９か月）水中養生した後に、塩水中で３００サイクルの凍結融解を作用させた後、水中疲労試験を実施している。 FIG. 10 shows the 50% fracture probability obtained by the underwater fatigue test after the freeze-thaw action, and compares the differences in the fine aggregates when the early-strength cement is used. FIG. 10 (1) shows Non-AE concrete using early-strength cement and blast furnace slag fine aggregate (formulation number 4), and FIG. 10 (2) shows AE concrete using early-strength cement and crushed sand (formulation number 1). ). In each case, after curing in water for 40 weeks (9 months) after casting, 300 cycles of freezing and thawing in salt water are performed, and then an underwater fatigue test is carried out.
この図に示すように、５０％破壊確率は、砕砂を用いたものでは約８７万回、高炉スラグ細骨材を用いたものでは１８４４万回と推定される。図１０（１）の高炉スラグ細骨材を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリートでは、３本の供試体のうち２本は２０００万回を過ぎても破壊に至らず、残りの１本も１５６６万回まで破壊に至らなかった。これらのことから、高炉スラグ細骨材を用いたものの方が、砕砂を用いたものに比べて、高い水中疲労耐久性を有していることがわかる。また、セメント種類が早強セメントでかつ、Ｎｏｎ−ＡＥコンクリートであっても、高炉スラグ細骨材を用いることで、水中疲労強度が高くなることがわかる。 As shown in this figure, the 50% fracture probability is estimated to be about 870,000 times with crushed sand and 18.44 million times with blast furnace slag fine aggregate. In the Non-AE concrete using the blast furnace slag fine aggregate shown in FIG. 10 (1), two of the three specimens were not destroyed even after 20 million times, and the remaining one was 15.66 million times. It did not lead to destruction. From these facts, it can be seen that the one using the blast furnace slag fine aggregate has higher underwater fatigue durability than the one using the crushed sand. Further, it can be seen that even if the cement type is early-strength cement and Non-AE concrete, the underwater fatigue strength is increased by using the blast furnace slag fine aggregate.
図１１は、凍結融解作用後の水中疲労試験により得られた５０％破壊確率であり、高炉セメントＢ種と高炉スラグ細骨材を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリート（配合番号７）の場合である。打設から１３週水中養生した後に、塩水中で１２００サイクルの凍結融解を作用させた後、水中疲労試験を実施している。この図に示すように、５０％破壊確率は９３万回と推定される。高炉セメントＢ種と高炉スラグ細骨材を用いたＮｏｎ−ＡＥコンクリート（配合番号７）の場合には、塩水中で１２００サイクルの凍結融解を作用させた後であっても、高い水中疲労耐久性を有していることがわかる。 FIG. 11 shows a 50% fracture probability obtained by an underwater fatigue test after freeze-thaw action, and is a case of Non-AE concrete (blending number 7) using blast furnace cement type B and blast furnace slag fine aggregate. After being cured in water for 13 weeks after casting, 1200 cycles of freezing and thawing are allowed to occur in salt water, and then an underwater fatigue test is carried out. As shown in this figure, the 50% destruction probability is estimated to be 930,000 times. In the case of Non-AE concrete (formulation number 7) using blast furnace cement type B and blast furnace slag fine aggregate, high underwater fatigue durability is achieved even after 1200 cycles of freezing and thawing in salt water. It can be seen that it has.
以上の試験結果を考慮すると、本発明のコンクリートは、所定の比較コンクリートよりも、上記の水中疲労試験における破壊するまでの繰り返し回数が大きく水中疲労耐久性に優れたものと定義することもできる。ここで、比較コンクリートとしては、例えば砕砂のみからなる細骨材と、粗骨材と、早強セメントのみからなる結合材と、水と、ＡＥ剤（空気連行剤）のみを含有する比較コンクリート用組成物を硬化させてなるコンクリートを挙げることができる。ただし、比較コンクリート用組成物における結合材に対する水の質量比は、本発明のコンクリートをなすコンクリート用組成物における結合材に対する水の質量比と同じである。この比較コンクリートの条件を満たすものとしては、例えば配合番号１のコンクリートがある。また、本発明のコンクリートの条件を満たすものとしては、例えば配合番号４〜７の高炉スラグ細骨材からなるコンクリートがある。
Considering the above test results, the concrete of the present invention can be defined as having a larger number of repetitions until fracture in the above-mentioned underwater fatigue test and having excellent underwater fatigue durability than the predetermined comparative concrete. Here, as the comparative concrete, for example, for a comparative concrete containing only a fine aggregate composed of crushed sand, a coarse aggregate, a binder composed of only early-strength cement, water, and an AE agent (air entrainment agent). Examples thereof include concrete obtained by hardening the composition. However, the mass ratio of water to the binder in the comparative concrete composition is the same as the mass ratio of water to the binder in the concrete composition of the present invention. Examples of those satisfying the conditions of this comparative concrete include concrete having compounding
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、高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、粗骨材と、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を硬化させてなるコンクリートであって、水中に浸漬した前記コンクリートの供試体に、下限荷重が前記供試体の静的強度の２．５％、上限荷重が静的強度の２５％である繰り返し荷重を載荷する水中疲労試験において、前記供試体が破壊するまでの繰り返し回数が２０００万回以上の水中疲労耐久性を有するので、水中疲労耐久性に優れたコンクリートを提供することができる。 As described above, according to the concrete according to the present invention, a concrete composition containing a fine aggregate containing a blast furnace slag fine aggregate, a coarse aggregate, a binder containing cement, and water is cured. A repetitive load having a lower limit load of 2.5% of the static strength of the specimen and an upper limit load of 25% of the static strength is loaded on the concrete specimen which is made of concrete and is immersed in water. In the underwater fatigue test, the concrete has excellent underwater fatigue durability because it has an underwater fatigue durability of 20 million times or more until the specimen is destroyed.
以上のように、本発明に係るコンクリートおよびその製造方法は、土砂化などの劣化作用を受けやすいコンクリートに有用であり、特に道路橋の床版のコンクリートに適している。 As described above, the concrete according to the present invention and the method for producing the same are useful for concrete that is susceptible to deterioration effects such as sedimentation, and are particularly suitable for concrete for decks of road bridges.
Claims (10)
高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、粗骨材と、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を硬化させてコンクリート供試体を作製するステップと、
作製した前記コンクリート供試体を水中に浸漬し、水中に浸漬した前記コンクリート供試体に対して、下限荷重が前記コンクリート供試体の静的強度の２．５％、上限荷重が前記コンクリート供試体の静的強度の２５％である繰り返し荷重を載荷する水中疲労試験を行い、前記コンクリート供試体が破壊するまでの繰り返し回数を計測するステップと、
計測した繰り返し回数が２０００万回以上の水中疲労強度となる場合の前記コンクリート供試体に対応する前記コンクリート用組成物における高炉スラグ細骨材と、粗骨材と、セメントと、水の配合を求めるステップと、
求めた配合に基づいて組成した前記コンクリート用組成物を硬化させることにより、前記水中疲労試験においてコンクリートが破壊するまでの前記繰り返し回数が２０００万回以上の水中疲労強度を有するコンクリートを製造するステップを有することを特徴とするコンクリートの製造方法。 It is a method of manufacturing concrete with excellent underwater fatigue durability.
A step of curing a concrete composition containing a fine aggregate containing blast furnace slag fine aggregate, a coarse aggregate, a binder containing cement, and water to prepare a concrete specimen .
And immersing the concrete specimen prepared in water, for the concrete specimens were immersed in water, the lower limit of the load of 2.5% of the static strength of the concrete specimen, an upper limit load of the concrete specimen A step of performing an underwater fatigue test in which a repeated load, which is 25% of the static strength, is loaded, and measuring the number of repetitions until the concrete specimen breaks.
Obtain the composition of blast furnace slag fine aggregate, coarse aggregate, cement, and water in the concrete composition corresponding to the concrete specimen when the measured number of repetitions is 20 million times or more in water fatigue strength. Steps and
A step of producing a concrete having an underwater fatigue strength of 20 million times or more until the concrete breaks in the underwater fatigue test by curing the concrete composition composed based on the obtained composition. A method for manufacturing concrete, characterized by having.
水中に浸漬した前記コンクリート供試体に、下限荷重が前記コンクリート供試体の静的強度の２．５％、上限荷重が前記コンクリート供試体の静的強度の２５％である繰り返し荷重を載荷する水中疲労試験を行うことで、前記コンクリート供試体が破壊するまでの繰り返し回数を調べ、繰り返し回数に基づいて水中疲労耐久性を評価することを特徴とするコンクリート疲労強度の評価方法。 A method for evaluating the fatigue strength of concrete obtained by curing a concrete composition containing fine aggregate containing blast furnace slag fine aggregate, coarse aggregate, binder containing cement, and water.
The concrete specimens were immersed in water, water for loading the repeated load is lower load 2.5% static strength of the concrete specimen, an upper limit load is 25% of the static strength of the concrete specimen A method for evaluating concrete fatigue strength, which comprises investigating the number of repetitions until the concrete specimen is broken by performing a fatigue test, and evaluating the underwater fatigue durability based on the number of repetitions.
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