JP7215283B2

JP7215283B2 - 自己充填コンクリート及び自己充填コンクリートの製造方法

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Publication number: JP7215283B2
Application number: JP2019058509A
Authority: JP
Inventors: 有一中島
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: JP2020158330A

Description

本発明は、自己充填コンクリート及び自己充填コンクリートの製造方法に関する。

従来、打設時に型枠内の隅々まで均質にコンクリートを充填するため、該コンクリートにバイブレータ等を用いて振動を与える締固め作業が行われている。しかしながら、締固め作業は施工に手間が掛かる。また、締固め作業を行うことが困難な箇所では、施工不良によってコンクリート構造物に欠陥が生じることがある。

そこで、締固め作業を行うことなく自重のみで型枠内の隅々まで均質に充填する性能（自己充填性）を有するコンクリートとして、自己充填コンクリートが用いられている。例えば、特許文献１～３では、減水剤、増粘剤等の混和剤を添加した自己充填コンクリートが開示されている。このようなコンクリートは、高い流動性と、優れた材料分離抵抗性を有するため、材料分離が生じることなく、型枠内の隅々まで均質にコンクリートを充填することができる。

特開２０１８－１８４３２８号公報特開２０１７－３１０３５号公報特開２００４－１１５３１５号公報

近年、コンクリート構造物には、更なる耐久性の向上が求められており、これに伴い、型枠内にはより過密に鉄筋が配置される傾向にある。そのため、従来の自己充填コンクリートを用いた場合であっても、締固め作業を行うことなく、型枠内の隅々まで均質にコンクリートを充填することが困難となっており、より自己充填性に優れたコンクリートの開発が要求されている。

一般的に、コンクリートの自己充填性は、２０１７年制定コンクリート標準示方書［施工編］で規定される基準に基づき評価される。従来の自己充填コンクリートは、材料分離を起こすことなく、当該規定のランク１（障害条件：Ｒ１）を満足する自己充填性を有するものではなかった。

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、材料分離を起こすことなく、２０１７年制定コンクリート標準示方書［施工編］で規定されるランク１の自己充填性を満足する自己充填コンクリート、及び、該自己充填コンクリートの製造方法を提供することを課題とする。

本発明に係る自己充填コンクリートは、細骨材と、粗骨材と、セメントと、水とを含み、水セメント比が２０質量％以上３５質量％以下であり、粗骨材を含まないモルタルの単位容積質量が２．６０ｔ／ｍ^３以上であり、コンクリートの単位容積質量が２．６５ｔ／ｍ^３以下である。

前記自己充填コンクリートは、水セメント比が２０質量％以上３５質量％以下であり、粗骨材を含まないモルタルの単位容積質量が２．６０ｔ／ｍ^３以上であり、かつ、コンクリートの単位容積質量が２．６５ｔ／ｍ^３以下であることにより、モルタルの流動に伴い粗骨材が流動しやすくなる。その結果、材料分離が生じることなく、２０１７年制定コンクリート標準示方書［施工編］で規定されるランク１の自己充填性を満足する。

本発明に係る自己充填コンクリートは、前記細骨材が、密度３．００ｇ／ｃｍ^３以上の重量細骨材を含むことが好ましい。

前記自己充填コンクリートは、密度３．００ｇ／ｃｍ^３以上の比較的重い重量細骨材を含むことにより、モルタルの流動に伴い粗骨材がより流動しやすくなる。その結果、自己充填性をより向上させることができる。

本発明に係る自己充填コンクリートは、前記重量細骨材の単位細骨材量が７５０ｋｇ／ｍ^３以上であることが好ましい。

前記自己充填コンクリートは、重量細骨材の単位細骨材量が７５０ｋｇ／ｍ^３以上であることにより、モルタルの流動に伴い粗骨材がより流動しやすくなる。その結果、自己充填性をより向上させることができる。

本発明に係る自己充填コンクリートは、前記セメントが、普通ポルトランドセメント、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、高炉セメント、フライアッシュセメント、又は、シリカセメントであることが好ましい。

前記自己充填コンクリートは、比較的重い普通ポルトランドセメント、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、高炉セメント、フライアッシュセメント、又は、シリカセメントを含むことにより、モルタルの流動に伴い粗骨材がより流動しやすくなる。その結果、自己充填性をより向上させることができる。

本発明に係る自己充填コンクリートは、単位セメント量が４００ｋｇ／ｍ^３以上であることが好ましい。

前記自己充填コンクリートは、単位セメント量が４００ｋｇ／ｍ^３以上であることにより、モルタルの流動に伴い粗骨材がより流動しやすくなる。その結果、自己充填性をより向上させることができる。

本発明に係る自己充填コンクリートの製造方法は、上述の自己充填コンクリートを製造する方法であって、細骨材と、粗骨材と、セメントと、水とを練り混ぜる工程を含む。

前記自己充填コンクリートの製造方法により、材料分離を起こすことなく、２０１７年制定コンクリート標準示方書［施工編］で規定されるランク１の自己充填性を満足する自己充填コンクリートを得ることができる。

本発明によれば、材料分離を起こすことなく、２０１７年制定コンクリート標準示方書［施工編］で規定されるランク１の自己充填性を満足する自己充填コンクリート、及び、該自己充填コンクリートの製造方法を提供することができる。

以下、本実施形態に係る自己充填コンクリートについて説明する。

本実施形態に係る自己充填コンクリートは、細骨材と、粗骨材と、セメントと、水とを含む。

＜細骨材＞
細骨材とは、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（ＪＩＳＡ０２０３：２０１４）。

本実施形態に係る自己充填コンクリートは、細骨材として、密度３．００ｇ／ｃｍ^３以上の重量細骨材を含むことが好ましい。前記重量細骨材としては、例えば、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材、重晶石、磁鉄鉱等が挙げられる。なお、前記重量細骨材は、単独で用いても、２種以上を併用してもよい。

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、ＪＩＳＡ５０１１－３（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。

前記重量細骨材の単位細骨材量は、７５０ｋｇ／ｍ^３以上であることが好ましく、８５０ｋｇ／ｍ^３以上であることがより好ましい。また、前記重量細骨材の単位細骨材量は、１２００ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましく、１１００ｋｇ／ｍ^３以下であることがより好ましい。なお、前記重量細骨材が２種以上含まれる場合、前記重量細骨材の単位細骨材量は前記重量細骨材の合計量である。

本実施形態に係る自己充填コンクリートは、細骨材として、密度３．００ｇ／ｃｍ^３未満の細骨材を含んでいてもよい。このような細骨材としては、例えば、ＪＩＳＡ５３０８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、高炉スラグ等が挙げられる。なお、これらの細骨材は、単独で用いても、２種以上を併用してもよい。

密度３．００ｇ／ｃｍ^３未満の細骨材の単位細骨材量は、１００ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましい。なお、密度３．００ｇ／ｃｍ^３未満の細骨材が２種以上含まれる場合、前記単位細骨材量は、密度３．００ｇ／ｃｍ^３未満の細骨材の合計量である。

細骨材率は、４５％以上であることが好ましく、４７％以上であることがより好ましい。また、細骨材率は、５８％以下であることが好ましく、５５％以下であることがより好ましい。なお、細骨材率とは、全骨材（細骨材及び粗骨材）に対する細骨材の容積比率（％）を意味する。

＜粗骨材＞
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（ＪＩＳＡ０２０３：２０１４）。前記粗骨材としては、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。

単位粗骨材量は、７００ｋｇ／ｍ^３以上であることが好ましく、７５０ｋｇ／ｍ^３以上であることがより好ましい。また、単位粗骨材量は、８５０ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましく、８００ｋｇ／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、前記単位粗骨材量は前記粗骨材の合計量である。

＜セメント＞
セメントとしては、例えば、ＪＩＳＲ５２１０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、セメントは、粗骨材を流動しやすくする観点から、普通ポルトランドセメント、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、高炉セメント、フライアッシュセメント、又は、シリカ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。

単位セメント量は、４００ｋｇ／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、単位セメント量は、９００ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましく、８００ｋｇ／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、単位セメント量は前記セメントの合計量である。

＜水＞
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。

単位水量は、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、２０質量％以上４０質量％以下である。水セメント比は、コンクリートの自己充填性をより向上させる観点から、２２質量％以上であることが好ましく、３０質量％以下であることが好ましい。

本実施形態に係る自己充填コンクリートにおいて、粗骨材を含まないモルタルの単位容積質量は、２．６０ｔ／ｍ^３以上である。モルタルの単位容積質量は、コンクリートの自己充填性をより向上させる観点から、２．６３ｔ／ｍ^３以上であることが好ましい。

本実施形態に係る自己充填コンクリートにおいて、コンクリートの単位容積質量は、２．６５ｔ／ｍ^３以下である。コンクリートの単位容積質量は、該コンクリートの自己充填性をより向上させる観点から、２．６３ｔ／ｍ^３以下であることが好ましい。

本実施形態に係る自己充填コンクリートは、必要に応じて、混和剤を含んでいてもよい。混和剤としては、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、硬化促進剤、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、混和剤は、単独で用いても、２種以上を併用してもよい。

混和剤の割合は、特に限定されるものではなく、例えば、セメント量に対して、０．５～４．０％とすることができる。

本実施形態に係る自己充填コンクリートは、水セメント比が２０質量％以上３５質量％以下であり、粗骨材を含まないモルタルの単位容積質量が２．６０ｔ／ｍ^３以上であり、かつ、コンクリートの単位容積質量が２．６５ｔ／ｍ^３以下であることにより、モルタルの流動に伴い粗骨材が流動しやすくなる。その結果、材料分離が生じることなく、２０１７年制定コンクリート標準示方書［施工編］で規定されるランク１の自己充填性を満足する。

本実施形態に係る自己充填コンクリートは、密度３．００ｇ／ｃｍ^３以上の比較的重い重量細骨材を含むことにより、モルタルの流動に伴い粗骨材がより流動しやすくなる。その結果、自己充填性をより向上させることができる。

本実施形態に係る自己充填コンクリートは、重量細骨材の単位細骨材量が７５０ｋｇ／ｍ^３以上であることにより、モルタルの流動に伴い粗骨材がより流動しやすくなる。その結果、自己充填性をより向上させることができる。

本実施形態に係る自己充填コンクリートは、比較的重い普通ポルトランドセメント、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、高炉セメント、フライアッシュセメント、又は、シリカセメントを含むことにより、モルタルの流動に伴い粗骨材がより流動しやすくなる。その結果、自己充填性をより向上させることができる。

本実施形態に係る自己充填コンクリートは、単位セメント量が４００ｋｇ／ｍ^３以上であることにより、モルタルの流動に伴い粗骨材がより流動しやすくなる。その結果、自己充填性をより向上させることができる。

本実施形態に係る自己充填コンクリートの製造方法は、上述の自己充填コンクリートを製造する方法であって、細骨材と、粗骨材と、セメントと、水とを練り混ぜる工程を含む。練り混ぜに用いるミキサは、特に限定されるものではなく、従来公知の練り混ぜミキサを用いることができる。

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。

＜自己充填コンクリートの作製＞
表１に示す各成分のうち、セメント及び細骨材を１５秒間練り混ぜた後、水及び混和剤を加えて１８０秒間練り混ぜ、さらに粗骨材を加えて６０秒間練り混ぜた。３００秒間静置した後、３０秒間練り混ぜることにより、各実施例及び比較例の自己充填コンクリートを作製した。

表１に示す各成分の詳細を以下に示す。
Ｗ：上水道水
ＬＣ：低熱ポルトランドセメント（密度３．２４ｇ／ｃｍ^３、住友大阪セメント社製）
ＭＳ：山砂（密度２．５９ｇ／ｃｍ^３、静岡県掛川市産）
ＣＵＳ：銅スラグ細骨材（密度３．３９ｇ／ｃｍ^３、住友金属鉱山社製）
Ｇ：砂岩砕石（密度２．６４ｇ／ｃｍ^３、茨城県岩瀬産）
ＳＰ：高性能ＡＥ減水剤（マスターグレニウムＳＰ８ＨＶ、ＢＡＳＦジャパン社製）

＜自己充填性の評価＞
自己充填性は、２０１７年制定コンクリート標準示方書［施工編］の記載に基づき、「高流動コンクリートの充填試験方法」（土木学会基準ＪＳＣＥ－Ｆ５１１－２０１１）を行うことにより評価した。障害条件Ｒ１及びＲ２を用いて試験を行った結果を表２に示す。なお、いずれの障害条件を用いた場合も、充填高さが３００ｍｍ以上のコンクリートを合格とする。

＜材料分離の評価＞
材料分離の有無は、下記の基準に基づき、目視で行った。結果を表２に示す。
○：コンクリートが流動した後、粗骨材及び水の偏在がない。
△：コンクリートが流動した後、粗骨材及び水の偏在が若干見られる。

＜圧縮強度の評価＞
ＪＩＳＡ１１０８：２００６に基づき、圧縮強度試験を行った。材齢２８日の圧縮強度を表２に示す。

表２の結果から分かるように、本発明の構成要件をすべて満たす実施例１～５の自己充填コンクリートは、材料分離を起こすことなく、２０１７年制定コンクリート標準示方書［施工編］で規定されるランク１の自己充填性を満足する。また、実施例１～５の自己充填コンクリートは、充分な圧縮強度を有するものであった。

一方、モルタルの単位容積質量が２．６０ｔ／ｍ^３未満である比較例１～４の自己充填コンクリートは、２０１７年制定コンクリート標準示方書［施工編］で規定されるランク１の自己充填性を満足するものではなかった。

Claims

細骨材と、粗骨材と、セメントと、水とを含み、
水セメント比が２０質量％以上３５質量％以下であり、
粗骨材を含まないモルタルの単位容積質量が２．６０ｔ／ｍ^３以上であり、
コンクリートの単位容積質量が２．６５ｔ／ｍ^３以下であり、
前記細骨材が密度３．００ｇ／ｃｍ^３未満の細骨材を含んでいてもよく、密度３．００ｇ／ｃｍ^３未満の細骨材を含む場合、密度３．００ｇ／ｃｍ^３未満の細骨材の単位細骨材量が１００ｋｇ／ｍ^３以下であり、
単位粗骨材量が８５０ｋｇ／ｍ^３以下であり、
前記細骨材が、密度３．００ｇ／ｃｍ ^３以上の重量細骨材を含み、
前記重量細骨材の単位細骨材量が７５０ｋｇ／ｍ ^３以上１２００ｋｇ／ｍ ^３以下であり、
単位セメント量が４００ｋｇ／ｍ ^３以上９００ｋｇ／ｍ ^３以下である、自己充填コンクリート。
前記セメントが、普通ポルトランドセメント、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、高炉セメント、フライアッシュセメント、又は、シリカセメントである、請求項１に記載の自己充填コンクリート。
請求項１又は２に記載の自己充填コンクリートを製造する方法であって、
細骨材と、粗骨材と、セメントと、水とを練り混ぜる工程を含む、自己充填コンクリートの製造方法。