JPH01301549A

JPH01301549A - 重量コンクリート製造用組成物及び重量コンクリートの製造方法

Info

Publication number: JPH01301549A
Application number: JP33456888A
Authority: JP
Inventors: Tadao Sakurai; 桜井　忠雄; Yoichi Matsumoto; 松本　要一
Original assignee: SUIKOUKEN KK; TOOMEN CONSTR KK; Tomen Construction Co Ltd
Current assignee: SUIKOUKEN KK; TOOMEN CONSTR KK; Tomen Construction Co Ltd
Priority date: 1987-12-30
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1989-12-05
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JP2697059B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、比重が高く、機械的特性及び化学的特性の優
れた重量コンクリート製造用組成物及び重量コンクリー
トの製造法に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）骨材に
磁鉄鉱、チタン鉱、重晶石、かんらん石等の比重の高い
材′ｌ−ｔを用いたコンクリートは重量コンクリートと
いわれ、消波ブロック、護岸堤等の海洋工事用コンクリ
ート、重量機械基盤用コンクリート、放射線遮へい用コ
ンクリ−１〜等として用いられている。

しかし、重量コンクリートの製造に際しては、その生コ
ンクリートとしての運搬中、打設中、また硬化途中にお
いて、高比重の骨材が沈降分離し易く、均質な高比重重
量コンクリートを製造することが困難である。

また、これを回避するために、生コンクリートの水／セ
メン１−比を小さくすると、施工性が悪くなり、製品重
量コンクリートの化学的、機械的特性も劣化する。

（問題点を解決するための手段）本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、生コン
クリートの運搬中、打設中、硬化途中等における高比重
骨材とセメントペーストとの分離を阻止して、高比重、
高強度の重量コンクリート製品を提供するものであって
、すなわち、■粗骨材としての酸化鉄鉱石及び細骨材と
しての砂鉄の総量７０〜９０重量％、水／セメント比０
．２５〜０．７のセメントペースト８〜３０重量％、シ
リカヒユーム／セメント比２．５〜２０％のシリカヒユ
ーム０．１〜３重量％とからなることを特徴とする重量
コンクリート製造用組成物と、■粗骨材としての酸化鉄
鉱石及び細骨材としての砂鉄の総量７０〜９０重量％、
水／セメント比０，２５〜０，７のセメントペースト８
〜３０重量％、シリカヒユーム／セメント比２，５〜２
０％のシリカヒユーム０．１〜３重量％及び繊維長１〜
ｌＯｎｍの炭素＃Ｉｉ維０．０５〜１重量％とからなり
、かつシリカヒユームと炭素繊維の総量が４重量％を越
えないことを特徴とする重量コンクリート製造用組成物
、及び■、■前記■記載の重量コンクリート製造用組成
物又は前記■記載の重量コンクリート製造用組成物を型
枠内に入れ養生硬化せしめることを特徴とする重量コン
クリートの製造法である。

従来、重量コンクリートの製造においては、かんらん石
、各種鉄鉱石などの粗骨材に砂などの細骨材とセメント
、水とを混合して、これを打設施工していたが、粗骨材
の鉄鉱石は比重が高いため。

下方へ沈んでしまう分離現象が生じ、その結果不均質な
組成の機械的、化学的特性の劣化した重量コンクリート
製品となってしまう問題があった。

本発明者は種々研究の結果、細骨材に比重の高い砂鉄を
使用し、そして混和剤にシリカヒユーム又はシリカヒユ
ーｌ−と炭素繊維を加えることにより、この分離現象の
発生を阻止できることを見出だした。

細骨材に砂鉄を用いることによって、粗骨材、細骨材の
双方共に比重の高い材料とする一方、セメントと水から
なるセメントペースト分は比重の低い材料となったので
、比重差がら粗、細骨材が沈降し、セメントペースト分
が上方に残って、分離が生じるものもと予想されたけれ
ども、この予想を覆すことができた。さらに、粗骨材に
酸化鉄鉱石を用いることにより、水、海水等の化学環境
に対する安定性を高めることができた。

骨材と水、海水との接触に際しては、骨材が硫化鉱であ
ると、硫黄分が気、水中の酸素、水及びセメントから生
成する水酸化カルシウムと反応して　（１）硫化鉄子酸
素＋水又は海水＋水酸化ｈ　ｈ　’／　ウＡφ［膨張］
：石石膏水水酸化鉄２）石膏＋アルミシ酸ｌシウム　（
ｋメント中の）　十水Ｑ［膨張］：エトリンガイトとなり、組織内に膨張現象が生じる結果、重量コンクリ
ートの機械的強度が劣化し、化学的特性も劣化する。

これに対して、本発明では粗骨材及び細骨材の両者に酸
化鉄鉱石を用いるため、海水等の化学的環境下で優れた
安定性を有するものとなる。

本発明では、このようにして■、細骨材を共に高比重の
材料となすことによって、全体として高比重の重量コン
クリートを提供することができるのである。

粗骨材の酸化鉄鉱石としては、赤鉄鉱、磁鉄鉱等があり
、比重が約４．０〜５．０、粒度が粒径的５−６０−の
ものが好適に使用される。

細骨材の砂鉄としては、磁鉄鉱、赤鉄鉱、磁鉄鉱等を主
体し、比重が約４．０〜５．Ｏ５粒径が約５Ｍ１１以下
（５０〜２００メツシュ程度）のものが使用される。

細骨材率け０．３〜０．５が好ましく、０．３より少な
いと製品コンクリートが粗面化し、強度も不十分なもの
となり、かつ比重も低くなり、また施工に際し、セメン
トペーストと粗骨材との分に現象が生じてしまう。０．
５を越えるとコンクリート製造用組成物の流動性がなく
なり、ワーカビリティのよいものとならない。

総置材量は製品重量コンクリートの７０〜９０重敗％が
好ましく、７０重量％より少ないと製品の比重が低くな
り、かつ不経済なものとなり、９０重量％を越えると施
工性が悪化する。

セメントとしては、普通ポルトランドセメント、高炉セ
メントやフライアッシュセメント等の混合セメント、ア
ルミナセメント等が使用され、その配合量は１纏３当た
り２００〜４５０ｋｇが好ましい。

２００ｋｇより少ないと製品重量コンクリートが弱強度
のものとなり、４５０ｋｇを越えると製品の比重が低く
なって好ましくない。

本発明においては、シリカヒユームを加えるが、これは
非晶質で球形の超微粒子５ｉＯｚで、一般にフェロシリ
コンや金属珪素の製造時に副産物として得られるもので
ある。

シリカヒユームは、セメントの水和反応によって生ずる
遊離の水酸化カルシラ１４（ポルトランダイト）と活発
なポゾラン反応を起こして珪酸カルシウムを生成し、コ
ンクリート中の含有水分のアルカリ濃度を低下してアル
カリ骨材反応を抑制すると同時に水和物の組織をｆｆｉ
密化して高強度の硬化体となる。

またこの添加は、その球形微粒子のボールベアリング的
作用により細骨材等の動きを良好にするため、単位水量
が削減されブリージング抵抗性が増す。

さらにナクソトロビー性を発揮するため、高比重骨材と
セメントペーストとの比重差による分離を阻止する役割
を果たす。

さらにまた、超微粒子であるため、コンクリート中のセ
メントペーストのゲル空間と毛細管空間に侵入してそれ
ら空間を埋めることができるので、コンクリートは緻密
質となり、機械的強度が増大し、透水性（耐水性）、通
気性も減少される。

この添加量は、０．１〜３重量％が好ましく。

シリカヒユームセメント比、すなわちセメント重量に対
するシリカヒユームの重量の割合は、２゜５〜２０％％
が好ましい。

２．５％より少ないと重量コンクリートの施工時に骨材
とセメントペーストとの沈降分離現象が生じ易くなり、
かつ製品重量コンクリートの機械的強度も低下し、２０
％を越えると施工時のワーカビリティが悪くなり、がっ
不経済なものとなる。

さらに、本発明では炭素繊維を加えることも好ましいが
、これは繊維長が１〜１０ｍ５程度のものがよく、良品
の長炭素繊維製造時に副産する廃品であってもよい、長
繊維は、セメントペーストと骨材等との混和が均質化で
きないため好ましくなく、１〜１０鋤−のものが均質混
和が達成できるので好ましい。　炭素繊維は、直径８１
ｍ前後、引張強度５，０００ｋｇ／ｃｍ２以上もあり、
スチール繊維よりも強く、補強効果が大きい、また、耐
熱性が極めて良く、セメントとの結合性も良い。

なお、炭素繊維としては、特にピッチ系のものが好まし
い。

一般に、コンクリートは圧縮強度が極めて高いものであ
るが、引張、曲げには弱い。

そこで、炭素ｍ維を加配することによって、引張、曲げ
強度を高めようとするものであるが、さらに次のような
格別な役割を果たすものである。

すなわち、炭素繊維は、高比重骨材とセメントペースト
との間にそれらの移動を妨げるごとくジャングルジム状
に介在して、それらの比重差による沈降分離を十分に阻
止する結果、均質な高強度の重量コンクリートを提供す
ることができる。

この添加量は、０．０５〜１重量％が好ましく、炭素線
＃Ｉ　／’セメント比、すなわちセメント重量に対する
炭素繊維の重量の割合は、１．０〜１０％％が好ましい
。

１．０％より少ないと重量コンクリ−１・の施工時に骨
材とセメントペーストとの沈降分離現象が生じ易くなり
、かつ製品重置コンクリートの機械的強度も十分でなく
、１０％を越えると施工時のワーカビイリティが悪くな
り、かつ不経済なものとなる。

ただし以上において、シリカヒユームと炭素繊維との総
量は４重１％を越えないことが好ましい。

４重量％を越えると、施工時のワーカビイリティや経済
性の点で好ましくない。

以上のように、特にシリカヒユームと炭素繊維の双方を
添加することにより、両者の長所を有効に発揮させて、
骨材とセメントペーストとの分離阻止、製品強度の増強
等を図ることができる。

なお、一般の重量コンクリートの製造におけると同様に
、その他周知の混和剤を添加することを妨げるものでは
ない。

（実施例）本発明を実施例によって、具体的に説明する。

以下に示す原材料を本例重量コンクリートの製造用に使
用した。

「■骨材」南アフリカ産の赤鉄鉱（ヘマタイト）：平均粒径２５鋤
−１比重　４．８６、スリへり減量１４゜７％、粗粒率
７．３３゜「細骨材」ニュージランド産の砂鉄（磁鉄鉱）：平均粒径０゜１５
錯−１比重４．５４゜「セメントｊ普通ポルトランドセメント；比重３，１６゜「シリカヒ
ユーム」比重２．０２、かさ密度３２０ｋｇ７ｍ’、平均粒径０
．１５μ転化学組成Ｈ５ｉＯｚ含有量９２〜９４％、Ｃ含有Ｍ３〜
５％、Ｆｅｚｅｓ含有量０．１〜０．５％、ＣａＯ含有
量Ｏ６１〜０．１５％、Ａｌ２Ｏ，含有量０．２〜０．
３％、ＭｇＯ含有量０．１〜０゜２％。

「炭素繊維」比重１，６、直径１０ｕｍ、繊維長６１Ａｌｌ＋、引張
強度１０．０００ｋｇ／ａｍ”、前躯体；ピッチ。

［練り混ぜ用水Ｊ上水道水「混和剤Ｊ “ボールファイン５１０”（竹本油脂髭製、高分子アニ
オン活性剤よりなる高性能減水剤）“Ｔｏ−２０”（竹
本油脂冊製、含窒素型スルホン酸塩の高性能減水剤）実施例１：以上の原材料を第１表に示す割合で配合して供試体Ａ及
びＢとし、可傾式ミキサーを用いて、３分間撹拌した後
型枠に流し込み、脱型した後、そのまま湿空ないし気中
にて養生、あるいは水中にて養生を行った。高性能減水
剤は、「ポールファイン５１Ｏ」を使用した。

なお、比較のためシリカヒユームを加配しない配り物を
供試体Ｃとし、同様の処理を施した。

その結果、第１表に示すごとく、本発明実施例の供試Ｉ
Ａ及びＢは、単位水量が少なくてもスランプ値が十分で
かつ骨材とセメントペーストとの分離が少なく、施工性
も良いものであった。

また製品重量コンクリートは、圧縮強度等の機械的強度
も高く、耐摩耗性にも優れ、緻密質で透水性、通気性も
低く、耐海水性も改善されたものであった。

第１表本発明実施例１においてシリカヒユームを添加すること
の有意義性は、■単位水量を減することができる結果、
骨材とセメントペーストの分離が阻止され、ブリージン
グ抵抗性も増すこと、■シリカヒユームの超微粒子が水
に分散された状態でチクソトロピー性を発揮し、その結
果高比重骨材とセメントペーストとの比重差による分離
を阻止できること、■シリカヒユームがセメント粒子や
砂鉄に強くけ着して被覆し、機械的強度の優れた重量コ
ンクリートが得られること、である。

実施例２：以上の原材料を第２表に示す割合で配合して供試体り及
びＥとし、可傾式ミキサーを用いて、３分間撹拌した後
型枠に流し込み、脱型した後、そのまま湿空ないし気中
にて養生、あるいは水中にて養生を行った。高性能減水
剤は、ｒＴｏ−２０Ｊを使用した。

なお、比較のためシリカヒユーム及び炭素繊維を加配し
ない配合物を供試体Ｃとし、同様の処理を施した。

その結果、第２表に示すごとく、本発明実施例の供試体
り及びＥは、単位水量が少なくてもスランプ値が十分で
かつ骨材とセメントペーストとの分離が少なく、施工性
も良いものであった。また製品重量コンクリートは、圧
縮強度及び引張強度も高く、耐摩耗性にも優れ、Ｉ／１
１密質で透水性、通気性も低く、耐海水性も改善された
ものであった。

本発明においてシリカヒユーム及び炭素繊維を添加する
ことの有意義性は、■単位水量を減することができ、骨
材とセメントペーストの分離が阻止され、ブリージング
抵抗性も増すこと、■シリカヒユームの超微粒子が水に
分散された状態でチクソトロピー性を発揮し、さらに炭
素繊維がジャングルジム状に介在しその結果高比重骨材
とセメントペーストとの比重差による分離を阻止できる
こと、■シリカヒユームがセメント粒子や砂鉄に強く付
着してｌ１１．覆し、さらに炭素繊維が補強効果を奏し
て機械的強度の優れた重量コンクリートが得られること
、である。

第２表なお、以上実施例における耐摩耗試験はスパイク式簡易
ラベリング試験（ＤＢ型）により行った。

試験供試体は１２時間以上養生したもので、ｌＯＣＭφ
、厚さ４〜６ＣＩｌｌのものを使用し、スパイク回転速
度＝９０回／分、テーブル回転速度＝５回７・７分、軸
荷重：　２５ｋｇ、試験回転数：　１０００回、供試体
表面：湿潤状態、の条件下で行った。

本発明により得られた重置コンクリート・は、比重が３
．６〜４．１と非常に高く、かつ機械的強度が潰れてい
るため、砕波衝撃を受ける海洋構造物、例えば消波ブロ
ック（離岸堤）、防波堤の防護層、岸壁、魚礁等に好適
に使用される。

（発明の効果）以上に説明したとおり、本発明の重量コンクリート製造
用組成物及び該組成物を用いる重量コンクリートの製造
法によれば、施工時に高比重骨材とセメントペーストと
の比重差による分離が阻止でき、プリージング抵抗性も
増し、機械的強度、耐摩耗性の優れた重量コンクリート
が提供できるものである。そして、本発明により得られ
た重量コンクリートは、比重が３．６〜４．１と非常に
高く、かつ機械的強度が優れているため、砕波衝撃を受
ける消波ブロック（Ｍ岸堤）などの海洋構造物に好適に
適用できる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）粗骨材としての酸化鉄鉱石及び細骨材としての砂
鉄の総量７０〜９０重量％、水／セメント比０．２５〜
０．７のセメントペースト８〜３０重量％、シリカヒュ
ーム／セメント比２．５〜２０％のシリカヒューム０．
１〜３重量％とからなることを特徴とする重量コンクリ
ート製造用組成物。
（２）粗骨材としての酸化鉄鉱石及び細骨材としての砂
鉄の総量７０〜９０重量％、水／セメント比０．２５〜
０．７のセメントペースト８〜３０重量％、シリカヒュ
ーム／セメント比２．５〜２０％のシリカヒューム０．
１〜３重量％及び繊維長１〜１０ｍｍの炭素繊維０．０
５〜１重量％とからなり、かつシリカヒュームと炭素繊
維の総量が４重量％を越えないことを特徴とする重量コ
ンクリート製造用組成物。
（３）粗骨材としての酸化鉄鉱石及び細骨材としての砂
鉄の総量７０〜９０重量％、水／セメント比０．３〜０
．７のセメントペースト８〜３０重量％、シリカヒュー
ム／セメント比２．５〜２０％のシリカヒューム０．１
〜３重量％からなる組成物を型枠内に入れ養生硬化せし
めることを特徴とする重量コンクリートの製造法。
（４）粗骨材としての酸化鉄鉱石及び細骨材としての砂
鉄の総量７０〜９０重量％、水／セメント比０．３〜０
．７のセメントペースト８〜３０重量％、シリカヒュー
ム／セメント比２．５〜２０％のシリカヒューム０．１
〜３重量％及び繊維長１〜１０ｍｍの炭素繊維０．０５
〜１重量％からなり、かつシリカヒュームと炭素繊維の
総量が４重量％を越えない組成物を型枠内に入れ養生硬
化せしめることを特徴とする重量コンクリートの製造法
。
（５）細骨材率が０．３〜０．５であることを特徴とす
ることを特徴とする請求項３又は４記載の重量コンクリ
ートの製造法。
（６）セメントがポルトランドセメントであることを特
徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の重量コン
クリートの製造法。