JPH0249264B2

JPH0249264B2 -

Info

Publication number: JPH0249264B2
Application number: JP61147180A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Ukita; Shunichi Shigematsu; Mitsuhiro Ishii
Original assignee: Shikoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Shikoku Electric Power Co Inc
Priority date: 1986-06-25
Filing date: 1986-06-25
Publication date: 1990-10-29
Also published as: JPS638248A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、セメント・コンクリート製品並び
にセメント・コンクリート構造物等に広く使用す
る事のできるセメント・コンクリート用の品質改
良材に関するものであつて、とくに、その原料と
してフライアツシユを用いたものに関する。

（従来の技術）従来、フライアツシユは、一般にコンクリート
の混和材として用いられ、コンクリートのワーカ
ビリテイの改善に使用され、あるいはフライアツ
シユのポゾラン反応を期待することによつて、使
用するセメント量の低減を図る意図で使用されて
いるが、硬化したコンクリートの品質特性を積極
的に改良するための品質改良材としては用いられ
ていない。

（発明が解決しようとする課題）しかし、このような場合、フライアツシユのコ
ンクリートへの添加によつて、ワーカビリテイの
改善に用いられるように、その添加によつてコン
クリートの流動性が高まるが、この流動性と関連
あると考えられるコンクリートの初期強度の低下
が問題となる。

この発明は、このような背景に基づいてなされ
たもので、コンクリートの初期強度の低下を来さ
ず、緻密で強度の大きいコンクリートを得ること
のできる品質改良材を提供することを目的とする
ものである。

（課題を解決するための手段）この目的を達成するために、本願の第１の発明
は、石炭燃焼時に排出されたフライアツシユを、
破砕することなく、そのまま20ミクロンで分級
し、この分級により得られた細粒分を、セメン
ト・コンクリートに混用するものである。

また、本願の第２の発明は、石炭燃焼時に排出
されたフライアツシユを、破砕することなく、そ
のまま10ミクロンで分級し、この分級により得ら
れた細粒分と、適当な割合の高性能減水剤とを、
セメント・コンクリートに混用するものである。

（作用）これらの第１および第２の発明によれば、セメ
ントの平均粒径である、20ミクロン以下のフライ
アツシユがセメント粒の周囲に形成される隙間に
充填され、コンクリート組織が緻密になる。

そして、このセメント粒の周囲に形成される隙
間は、従来、水が存在するにすぎず、ここにフラ
イアツシユが充填されるので、コンクリート材料
中の固形成分量が増加し、初期強度が向上する。

さらに、第２の発明によれば、10ミクロン以下
の微粒であるフライアツシユの凝集傾向を高性能
減水剤により抑制し、かかる微粒状のフライアツ
シユを、コンクリート材料中に良好に分散させ、
フライアツシユの添加による品質改良の効果を確
実に発揮することができる。

（実施例）以下、この発明の実施例を説明する。

この発明の実施例としてのセメント・コンクリ
ート用の品質改良材は、石炭火力発電所の電気集
塵機とフライアツシユ貯蔵ホツパに分級装置を配
列した装置により、石炭燃焼時に排出される石炭
灰から破砕せずに粒径範囲を20ミクロン以下に連
続分級したものである。

このようにして得られたフライアツシユは、分
級されないフライアツシユ（以下、原粉という）
と比べて以下のような特長がある。

(1) 比重が大きい。

(2) 球形の粒子が多い。

(3) 化学反応性が高い。

このようにして得られるフライアツシユについ
て、その粒径範囲をさらに小径の10ミクロンある
いは５ミクロンとしてそれぞれ分級を行い、得ら
れた細粒分のフライアツシユについても前記特長
を研究調査した。

その結果は、以下の通りである。

(1) 比重フライアツシユの比重は、第１図に示すよう
に、分級した粒径範囲が小さいほど、大きくな
り、分級しない原粉と比べれば、分級したフラ
イアツシユの比重はいずれも大きくなつてい
る。

(2) 粒子形状顕微鏡写真によれば、分級しない原粉の場合
には、球形以外の異形のフライアツシユ粒が多
数散見されるが、前記粒径範囲で分級したフラ
イアツシユにはかかる異形のフライアツシユは
極めてわずかであり、粒径範囲が小さいほど球
形の粒子の割合が多い。

異形のフライアツシユを除き、粒子形状が球
形なものを得る上では、原粉を20ミクロン以下
の粒径範囲で破砕せずに分級すればよい。

(3) 化学反応性第２図に示すように、フライアツシユの
SiO₂＋Al₂O₃とセメントのCa（OH）₂との反応性
については、５ミクロンで分級したフライアツ
シユは原粉より高い。

このような特長を有する、前記粒径範囲で分
級した各フライアツシユを標準的な組成のコン
クリート材料に添加して、それぞれのコンクリ
ートの特性値を測定し、前記各フライアツシユ
の品質改良材としての性能を確認した。

なお、これらの測定に際し、フライアツシユ
の添加量はセメント重量のうちの15％とした場
合と30％とした場合の双方について行うことと
し、測定結果の信頼性の向上を図つた。

また、これらの実験では、微粒体は粒径が小
さい場合、一般に凝集しやすいので、分級した
フライアツシユをコンクリート材料中に分散さ
せて、品質改良の効果を確実に発揮させるた
め、いわゆる高性能減水剤を所定量添加して行
なつた。

この実験によるコンクリートの各特性の傾向
は次のようである。

(4) 単位水量比第３図および第４図は、高性能減水剤を無添
加とした場合を示し、第５図および第６図は、
所定量の高性能減水剤を添加した場合の各フラ
イアツシユを用いたコンクリートの単位水量比
を示すものである。

一般に、コンクリートに分級する事なくフラ
イアツシユを添加すると、単位水量比が小さく
なることは知られているが、第３図から第６図
のいずれからも明らかなように、分級しない原
粉を添加した場合と本発明にかかる分級したフ
ライアツシユを添加した場合との間には単位水
量比に大きな差異が生じており、これは添加量
および高性能減水剤の有無にかかわらず生じて
いる。

これは、本発明による分級したフライアツシ
ユが、原粉とは異なるメカニズムにより挙動し
ているものと考えられる（このメカニズムにつ
いては後述する）。

(5) 強度これらの各コンクリート材料のうち高性能減
水剤を添加したものについて、圧縮強度および
曲げ強度をそれぞれ材令７日と91日との時点で
測定し、原粉を添加したものの強度との比を第
７図から第１０図に示す。

材令７日の初期強度は、分級したフライアツ
シユの添加割合の如何にかかわらず、圧縮強度
および曲げ強度のいずれにおいても、原粉を添
加した場合の強度より大幅に改善されている。

また、ポゾラン反応により強度の改善が期待
できる材令91日の時点においても、圧縮強度お
よび曲げ強度の双方が原粉の強度を越える数値
を示しており、これは単なるポゾラン反応以外
のメカニズムによるものと考えられる。

そして、これらの図によれば、分級されたフ
ライアツシユの粒径範囲が小さいほど、強度の
向上が顕著であることをも示している。

(6) 乾燥収縮量これらの各コンクリート材料について、材令
91日の時点で乾燥収縮量を測定し、原粉を添加
したものの収縮量を基準として、分級したフラ
イアツシユを添加したコンクリートの収縮量の
比を第１１図および第１２図に示す。

これらの図から明らかなように、本発明にか
かる分級したフライアツシユを添加したコンク
リートの乾燥収縮量はいずれの添加量の場合も
極めて小さく、この発明に係る分級したフライ
アツシユを添加したコンクリートが緻密なコン
クリートであることが示されている。

(7) 透水性これらのコンクリート材料について、材令28
日の時点で、コンクリート材料の表面に一定時
間、一定の水圧をかけ、材料に浸透した深さを
測定した。

その測定により、原粉を添加したコンクリー
ト材料の浸透深さを基準として算出した、本発
明に係る分級したフライアツシユを添加したコ
ンクリート材料の浸透深さの比は、いずれも原
粉の場合より大幅に小さく、また粒径範囲が小
さいほど小さくなつていることが第１３図から
第１４図で読みとることができる。

これは、本願の分級したフライアツシユを添
加したコンクリートは、透水性の小さい緻密な
コンクリートであることを示すものである。

以上のような結果を踏まえて、コンクリート材
料に本発明に係る分級したフライアツシユが添加
された場合のメカニズムとしては、以下のように
考えることができる。

すなわち、従来のコンクリート組織をミクロに
考えた場合、骨材の周囲にはセメント粒と水とが
存在し、セメント粒の周囲で水が位置していた部
分は固形材料の存在しない隙間であり、この隙間
はコンクリートが硬化した後も残りがちであるの
で、コンクリートの緻密性や透水性および強度は
これらの隙間のいかんにより影響されると考えら
れる。

一般に、セメント粒は平均粒径でおよそ20ミク
ロンであるので、セメント粒の周囲に形成される
前記隙間の寸法は、幾何学的に一定の寸法とな
る。

本発明において、フライアツシユを20ミクロン
で分級すると、その分級されたフライアツシユの
平均粒径はおよそ７ミクロンで、前記セメント粒
の周囲に形成される隙間内に侵入し得る寸法であ
り、このようなフライアツシユを添加することに
よつて、この隙間にフライアツシユを充填するこ
とができると考えられる。

その結果、セメント粒の周囲に形成された隙間
が解消され、前記透水性や乾燥収縮が改善された
緻密なコンクリート組織を得ることができると考
えられる。

そして、かかる隙間にフライアツシユが充填さ
れるので、コンクリート内の隙間や水の存在する
空間が少なくなることによつて、単位水量の低減
が図られるとともに、コンクリート中の固体成分
量が増加するので、コンクリートの初期強度を初
めとする強度を向上させるものと考えられる。

なお、本発明にかかるコンクリート材料は、こ
のように単位水量が低減し、固形成分量の増加し
た緻密なコンクリート材料であつても、粒の揃つ
たフライアツシユが添加されているので、これら
のフライアツシユは原粉のベヤリング効果より以
上に良好なベヤリング効果を発揮し、その結果、
ワーカビリテイが損なわれることもない。

前記のようなメカニズムによつて機能する上
で、破砕せずに20ミクロン以下の粒径範囲に分級
したフライアツシユは、前述のように球形の粒子
形状をしているため、前述のようなセメント粒の
周囲の小さな隙間に転がり込んではまり込みやす
く、効率的に前記間隙を充填できる利点がある。

また、20ミクロン以下のフライアツシユは、球
形で忠実なものが多いので比重が大きく、混合す
べきセメントの比重に近いため、セメント中への
分散が良好で、前記メカニズムが添加されたセメ
ントの全体に渡つて良好に行ないやすい利点もあ
る。

さらに、前述のように20ミクロン以下のフライ
アツシユが球形で、ポアが少なく、高強度である
ので、コンクリートに外力が作用した場合に、こ
の外力を周囲に分散させ、高い強度を生じること
ができる利点もある。

そして、とくに、10ミクロンで分級したフライ
アツシユ等の微粒のフライアツシユを品質改良材
としてセメント・コンクリートに混用するに際し
て、いわゆる高性能減水剤を所定量添加すること
によつて、これらの微粒のフライアツシユの凝集
を抑制して、コンクリート材料中に分級したフラ
イアツシユを良好に分散させ、セメント・コンク
リート等の品質改良の効果を確実に発揮させるも
のである。

（発明の効果）これらの発明は、以上説明したように構成した
から、これらの第１および第２の発明によれば、
20ミクロン以下のフライアツシユがセメント粒の
周囲に形成される隙間に充填され、コンクリート
組織が緻密になる。

そのうえ、用いられるフライアツシユが球状で
粒の揃つたフライアツシユであるため、原粉のベ
ヤリング効果より以上に良好なベヤリング効果を
発揮することができ、前述のように単位水量が低
減し、固形成分量の増加した緻密なコンクリート
材料であつても、その結果、ワーカビリテイが損
なわれず良好に維持することができる。

また、第２の発明によれば、10ミクロン以下の
微粒であるフライアツシユの凝集傾向を高性能減
水剤により抑制し、かかる微粒状のフライアツシ
ユを、コンクリート材料中に良好に分散させ、フ
ライアツシユの添加による品質改良の効果を確実
に発揮することができる。

さらに、本願の発明で用いるフライアツシユ
は、破砕することなく、そのまま分級した細粒分
であるので、球形の粒子形状であり転がりやす
く、前記隙間へのフライアツシユの充填を効率的
に行うことができる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は分級したフライアツシユの特
性に関し、第１図は比重を示す図、第２図は化学
反応性を示す図、第３図から第１４図は本発明の
品質改良材を添加したコンクリートの特性を従来
のものと比較したものであつて、第３図はフライ
アツシユを15％添加し高性能減水剤を無添加とし
た場合の単位水量比の図、第４図はフライアツシ
ユを30％添加し高性能減水剤を無添加とした場合
の単位水量比の図、第５図はフライアツシユを15
％添加し高性能減水剤を添加した場合の単位水量
比の図、第６図はフライアツシユを30％添加し高
性能減水剤を添加した場合の単位水量比の図、第
７図はフライアツシユを15％添加し高性能減水剤
を添加した場合の圧縮強度の比の図、第８図はフ
ライアツシユを30％添加し高性能減水剤を添加し
た場合の圧縮強度の比の図、第９図はフライアツ
シユを15％添加し高性能減水剤を添加した場合の
曲げ強度の比の図、第１０図はフライアツシユを
30％添加し高性能減水剤を添加した場合の曲げ強
度の比の図、第１１図はフライアツシユを15％添
加し高性能減水剤を添加した場合の材令91日にお
ける乾燥収縮量の比の図、第１２図はフライアツ
シユを30％添加し高性能減水剤を添加した場合の
材令91日における乾燥収縮量の比の図、第１３図
はフライアツシユを15％添加し高性能減水剤を添
加した場合の材令28日における乾燥収縮量の比の
図、第１４図はフライアツシユを30％添加し高性
能減水剤を添加した場合の材令28日における乾燥
収縮量の比の図である。

Claims

【特許請求の範囲】１石炭燃焼時に排出されたフライアツシユを、
破砕することなく、そのまま20ミクロンで分級
し、この分級により得られた細粒分を、セメン
ト・コンクリートに混用することを特徴とするセ
メント・コンクリート用の品質改良材。２石炭燃焼時に排出されたフライアツシユを、
破砕することなく、そのまま10ミクロンで分級
し、この分級により得られた細粒分と、適当な割
合の高性能減水剤とを、セメント・コンクリート
に混用することを特徴とするセメント・コンクリ
ート用の品質改良材。