JP7068655B2 - 高強度コンクリート組成物、及び、高強度コンクリート硬化体 - Google Patents

Description

本発明は、高強度コンクリート組成物、及び、該高強度コンクリート組成物を硬化させてなる高強度コンクリート硬化体に関する。

従来、設計基準強度が９５Ｎ／ｍｍ^２以上の硬化体を得るために、高強度コンクリート組成物は、結合材として低発熱型セメント（低熱又は中庸熱ポルトランドセメント等）及びシリカフュームを含有することが知られている（例えば、特許文献１）。該高強度コンクリート組成物は、低発熱型セメントを含有することにより、該組成物の水和熱を抑制することができる。また、シリカフュームを含有することにより、硬化体の長期的な強度発現を確保することができる。

特開平６－１１４８２５号公報

シリカフュームは、コンクリート組成物の硬化体の長期的な強度発現に大きく寄与することから、設計基準強度が９５Ｎ／ｍｍ^２以上の硬化体を得るには必要不可欠な成分である。しかしながら、シリカフュームを含有するコンクリート組成物の硬化体は、自己収縮ひずみが大きくなるため、収縮ひび割れを起こしやすいという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、強度が高く、かつ、自己収縮ひずみを抑制した硬化体を得ることが可能な高強度コンクリート組成物、及び、該高強度コンクリート組成物を硬化させてなる高強度コンクリート硬化体を提供することを課題とする。

本発明に係る高強度コンクリート組成物は、セメントと、粗骨材と、細骨材と、水とを含有し、前記細骨材が銅スラグ細骨材を含有し、水セメント比が３０重量％未満である。

斯かる構成により、強度が高く、かつ、自己収縮ひずみを抑制した硬化体を得ることが可能な高強度コンクリート組成物を提供することができる。

本発明に係る高強度コンクリート組成物は、前記銅スラグ細骨材の含有量が、前記細骨材全体に対して、３０～１００体積％であることが好ましい。

斯かる構成により、自己収縮ひずみをさらに抑制した硬化体を得ることが可能な高強度コンクリート組成物を提供することができる。

本発明に係る高強度コンクリート硬化体は、前記高強度コンクリート組成物を硬化させてなる。

斯かる構成により、強度が高く、かつ、自己収縮ひずみを抑制した高強度コンクリート硬化体を提供することができる。

本発明に係る高強度コンクリート硬化体は、単位体積質量が２．４２ｔ／ｍ^３以上であることが好ましい。

斯かる構成により、自己収縮ひずみをさらに抑制した高強度コンクリート硬化体を提供することができる。

本発明によれば、強度が高く、かつ、自己収縮ひずみを抑制した硬化体を得ることが可能な高強度コンクリート組成物、及び、該高強度コンクリート組成物を硬化させてなる高強度コンクリート硬化体を提供することができる。

＜高強度コンクリート組成物＞
以下、本発明の実施形態に係る高強度コンクリート組成物について説明する。

（セメント）
本実施形態に係る高強度コンクリート組成物は、セメントを含有する。前記セメントとしては、例えば、ＪＩＳ Ｒ ５２１０で規定される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のポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント等の混合セメント、アルミナセメント、ジェットセメント等の超速硬セメント等が挙げられる。これらの中でも、コンクリート組成物の水和熱を抑制する観点から、中庸熱ポルトランドセメント、又は、低熱ポルトランドセメントであることが好ましい。なお、これらは単独で用いても、２種以上を併用してもよい。

前記セメントの含有量は、組成物全体に対して、５００ｋｇ／ｍ^３以上であることが好ましく、６００ｋｇ／ｍ^３以上であることがより好ましい。また、１２００ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましく、１０６０ｋｇ／ｍ^３以下であることがより好ましい。なお、前記セメントが２種以上含まれる場合、前記含有量は前記セメントの合計含有量である。

（粗骨材）
本実施形態に係る高強度コンクリート組成物は、粗骨材を含有する。前記粗骨材とは、５ｍｍ網ふるいに質量で８５％以上とどまる骨材のことをいう（ＪＩＳ Ａ ０２０３：２０１４）。

前記粗骨材としては、特に限定されるものではなく、例えば、川砂利、山砂利、海砂利等の天然骨材、砂岩、硬質石灰岩、玄武岩、安山岩等の砕石等の人工骨材、再生骨材等が挙げられる。なお、これらは単独で用いても、２種以上を併用してもよい。

前記粗骨材の表乾密度は、２．５ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましい。また、前記細骨材の吸水率は、３．０質量％以下であることが好ましい。なお、前記表乾密度及び前記吸水率は、例えば、ＪＩＳ Ａ １１０９－２００６に記載の測定方法で測定することができる。

前記粗骨材の含有量は、組成物全体に対して、４５０ｋｇ／ｍ^３以上であることが好ましく、５００ｋｇ／ｍ^３以上であることがより好ましい。また、１２００ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましく、１１５０ｋｇ／ｍ^３以下であることがより好ましい。なお、前記粗骨材が２種以上含まれる場合、前記含有量は前記粗骨材の合計含有量である。

本実施形態に係る高強度コンクリート組成物は、細骨材を含有する。前記粗骨材とは、１０ｍｍ網ふるいを全部通過し、５ｍｍ網ふるいを質量で８５％以上通過する骨材のことをいう（ＪＩＳ Ａ ０２０３：２０１４）。

前記細骨材は、銅スラグ細骨材を含有する。前記銅スラグ細骨材としては、特に限定されるものではなく、ＪＩＳ Ａ ５０１１－３（コンクリート用スラグ骨材－第３部：銅スラグ骨材）で規定される細骨材を用いることができる。

前記銅スラグ細骨材の含有量は、自己収縮ひずみをさらに抑制した硬化体を得る観点から、前記細骨材全体に対して、３０体積％以上であることが好ましく、４０体積％以上であることがより好ましく、５０体積％以上であることがさらに好ましい。また、１００体積％以下であることが好ましく、９０体積％以下であることがより好ましく、８０体積％以下であることがさらに好ましい。なお、前記銅スラグ細骨材が２種以上含まれる場合、前記含有量は前記銅スラグ細骨材の合計含有量である。

また、前記銅スラグ細骨材の含有量は、組成物全体に対して、３０ｋｇ／ｍ^３以上であることが好ましく、５０ｋｇ／ｍ^３以上であることがより好ましい。また、１４００ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましく、１３００ｋｇ／ｍ^３以下であることがより好ましい。なお、前記銅スラグ細骨材が２種以上含まれる場合、前記含有量は前記銅スラグ細骨材の合計含有量である。

本実施形態に係る高強度コンクリート組成物は、その他の細骨材を含有していてもよい。その他の細骨材としては、特に限定されるものではなく、例えば、ＪＩＳ Ａ ５３０８附属書Ａレディミクストコンクリート用骨材で規定される川砂、陸砂、山砂、海砂、砕砂、石灰石砕砂等の天然物由来の砂、高炉スラグ、電気炉酸化スラグ、フェロニッケルスラグ等のスラグ由来の砂等が挙げられる。なお、これらは単独で用いても、２種以上を併用してもよい。

前記その他の細骨材の含有量は、組成物全体に対して、３０ｋｇ／ｍ^３以上であることが好ましく、５０ｋｇ／ｍ^３以上であることがより好ましい。また、１０００ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましく、９００ｋｇ／ｍ^３以下であることがより好ましい。なお、前記その他の細骨材が２種以上含まれる場合、前記含有量は前記その他の細骨材の合計含有量である。

前記細骨材の表乾密度は、２．４０ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましく、２．５０ｇ／ｃｍ^３以上であることがより好ましい。また、前記細骨材の吸水率は、０．１質量％以上であることが好ましく、０．５質量％以上であることがより好ましい。なお、前記表乾密度及び前記吸水率は、例えば、ＪＩＳ Ａ １１０９－２００６に記載の測定方法で測定することができる。

（水）
本実施形態に係る高強度コンクリート組成物は、水を含む。前記水としては、特に限定されるものではなく、例えば、水道水、工業用水、回収水、地下水、河川水、雨水等を使用することができる。前記水には、コンクリート組成物の水和反応及びコンクリート硬化体に悪影響を及ぼす有機物、塩化物イオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等が含まれないか、含まれていても極めて微量であることが好ましい。前記水としては、品質の安定した水道水又は工業用水であることがより好ましい。

前記水の合計含有量は、組成物全体に対して、１５０～１９０ｋｇ／ｍ^３であることが好ましく、１６０～１８０ｋｇ／ｍ^３であることがより好ましい。

前記セメントに対する前記水の比（水セメント比）は、３０重量％未満である。前記水セメント比は、２８重量％以下であることが好ましく、２５重量％以下であることがより好ましい。

本実施形態に係る高強度コンクリート組成物は、必要に応じて、その他の添加材を含んでいてもよい。前記その他の添加材としては、膨張材、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、流動化剤、分離低減剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、急結剤、収縮低減剤、起泡剤、発泡剤、防水剤等が挙げられる。なお、これらは単独で用いても、２種以上を併用してもよい。

本実施形態に係る高強度コンクリート組成物は、硬化体の自己収縮ひずみを抑制する観点から、シリカフュームを含まないことが好ましい。なお、シリカフュームは、前記高強度コンクリート組成物に悪影響を与えない範囲であれば、不可避的に含まれていてもよい。

本実施形態に係る高強度コンクリート組成物は、セメントと、粗骨材と、細骨材と、水とを含有し、前記細骨材が銅スラグ細骨材を含有し、水セメント比が３０重量％未満であることにより、強度が高く、かつ、自己収縮ひずみを抑制した硬化体を得ることが可能な高強度コンクリート組成物を提供することができる。

また、本実施形態に係る高強度コンクリート組成物は、前記銅スラグ細骨材の含有量が、前記細骨材全体に対して、３０～１００体積％であることにより、自己収縮ひずみをさらに抑制した硬化体を得ることが可能な高強度コンクリート組成物を提供することができる。

本実施形態に係る高強度コンクリート組成物の製造方法は、特に限定されるものではない。前記高強度コンクリート組成物は、例えば、セメントと、粗骨材と、細骨材と、水と、必要に応じてその他の添加材を混合することにより製造することができる。

＜高強度コンクリート硬化体＞
以下、本発明の実施形態に係る高強度コンクリート硬化体について説明する。

本実施形態に係る高強度コンクリート硬化体は、上述の高強度コンクリート組成物を硬化させてなる。斯かる構成により、強度が高く、かつ、自己収縮ひずみを抑制した高強度コンクリート硬化体を提供することができる。

前記高強度コンクリート硬化体は、自己収縮ひずみをさらに抑制する観点から、単位体積質量が２．４２ｔ／ｍ^３以上であることが好ましく、２．４６ｔ／ｍ^３以上であることがより好ましい。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（高強度コンクリート組成物の作製）
表１に示す各成分を混合することにより、各実施例及び比較例の高強度コンクリート組成物を作製した。

表１に示す各成分の詳細を以下に示す。
セメント：低熱ポルトランドセメント、住友大阪セメント社製、密度３．２４ｇ／ｃｍ^３
シリカフューム：エルケムジャパン社製、密度２．２５ｇ／ｃｍ^３
ＣＵＳ：銅スラグ細骨材、住友金属鉱山社製、密度３．４７ｇ／ｃｍ^３
Ｓ：山砂、静岡県掛川市産、密度２．５９ｇ／ｃｍ^３
粗骨材：砂岩砕石、茨城県岩瀬産、密度２．６４ｇ／ｃｍ^３
ＳＦ５００Ｈ：高性能ＡＥ減水剤、フローリック社製
水：上水道水

（圧縮強度の評価）
圧縮強度は、ＪＩＳ Ａ １１０８に準拠して測定した。材齢２８日における圧縮強度を表２に示す。

（自己収縮ひずみの評価）
自己収縮ひずみは、ＪＣＩ超流動コンクリート研究委員会報告書の「高流動コンクリートの自己収縮試験方法」に準拠して測定した。

表２の結果から分かるように、本発明の要件をすべて満たす実施例１～１３の高強度コンクリート組成物は、圧縮強度が９５Ｎ／ｍｍ^２以上であり、また、同一の水セメント比の比較例と比較して、自己収縮ひずみが小さいことが分かる。さらに、銅スラグ細骨材の含有量が、前記細骨材全体に対して、３０～１００体積％である実施例１～３，５～７，９～１１，１２の高強度コンクリート組成物は、同一の水セメント比の比較例と比較して、自己収縮ひずみが２割以上小さいことが分かる。

一方、比較例１及び２の高強度コンクリート組成物は、水セメント比が３０重量％以上であるため、圧縮強度が９５Ｎ／ｍｍ^２未満である。また、比較例３～６の高強度コンクリート組成物は、銅スラグ細骨材を含有しないため、同一の水セメント比の実施例と比較して、自己収縮ひずみが大きいことが分かる。

Claims (4)

1. セメントと、粗骨材と、細骨材と、水とを含有する高強度コンクリート組成物であって、
   前記細骨材が銅スラグ細骨材を含有し、
   前記銅スラグ細骨材の含有量は、細骨材全体に対して、１０体積％以上であり、かつ、組成物全体に対して、８４ｋｇ／ｍ ^３ 以上であり、
   水セメント比が３０重量％未満であり、
   シリカフュームを含まない、高強度コンクリート組成物。
2. 前記銅スラグ細骨材の含有量が、前記細骨材全体に対して、３０～１００体積％である、請求項１に記載の高強度コンクリート組成物。
3. 請求項１又は２に記載の高強度コンクリート組成物を硬化させてなる、高強度コンクリート硬化体。
4. 単位体積質量が２．４２ｔ／ｍ^３以上である、請求項３に記載の高強度コンクリート硬化体。