JPH0557724A - 潜在的アルカリ反応性骨材の判定用試薬及びその使用方法 - Google Patents
潜在的アルカリ反応性骨材の判定用試薬及びその使用方法Info
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- JPH0557724A JPH0557724A JP24846091A JP24846091A JPH0557724A JP H0557724 A JPH0557724 A JP H0557724A JP 24846091 A JP24846091 A JP 24846091A JP 24846091 A JP24846091 A JP 24846091A JP H0557724 A JPH0557724 A JP H0557724A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 水；Ｃａ（ＯＨ）2 ；及びＮａＯＨとＫＯＨ
の中の少なくとも一種を含み、ＮａＯＨ及びＫＯＨに比
しＣａ（ＯＨ）2 の混在率が高いコンクリート用骨材の
潜在的アルカリ骨剤反応性判定用試薬。この試薬を加温
し、試験すべきコンクリート用骨材粒を浸漬し、骨材粒
へのカルシウム系白色物質の付着、骨材粒の膨脹又は重
量の増大、または試薬のゲル化を以て上記反応性ありと
判定する。 【効果】 潜在的アルカリ骨剤反応性を迅速、簡便、安
価に判定することができる。
の中の少なくとも一種を含み、ＮａＯＨ及びＫＯＨに比
しＣａ（ＯＨ）2 の混在率が高いコンクリート用骨材の
潜在的アルカリ骨剤反応性判定用試薬。この試薬を加温
し、試験すべきコンクリート用骨材粒を浸漬し、骨材粒
へのカルシウム系白色物質の付着、骨材粒の膨脹又は重
量の増大、または試薬のゲル化を以て上記反応性ありと
判定する。 【効果】 潜在的アルカリ骨剤反応性を迅速、簡便、安
価に判定することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は潜在的アルカリ反応性骨
材の判定用試薬及びその使用方法に関する。
材の判定用試薬及びその使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のコンクリート用骨材の潜在アルカ
リ反応性の判定方法は、ＡＳＴＭ Ｃ−２２７の現象的
直接法（モルタル棒の膨脹）、同じくＣ−２８９の化学
的間接法（化学組成の評価）および鉱物的間接法（鉱物
組成の確定）を基調とし、また生セメントペースト等も
検討されて来たが、合理的、実際的な手法はなかった。
リ反応性の判定方法は、ＡＳＴＭ Ｃ−２２７の現象的
直接法（モルタル棒の膨脹）、同じくＣ−２８９の化学
的間接法（化学組成の評価）および鉱物的間接法（鉱物
組成の確定）を基調とし、また生セメントペースト等も
検討されて来たが、合理的、実際的な手法はなかった。
【０００３】従来法の問題点として、直接的手法にモル
タル棒の膨脹量測定とその類似手法があったが、４０℃
という高温養生下であっても判定までに数ヶ月を要する
という時間的不便性のほかに、骨材粒個々の特定が不可
能であった。また化学組成と鉱物組成からの間接的判定
手法は、分析や鑑定の技術者が限定されると共に費用も
高い他に、間接的という不確実性と不安感がつきまと
い、コンクリートの技術者や業界への普及浸透に問題が
あった。他方、生セメントペーストやアルカリ金属溶液
の利用も検討されて来たが、アルカリ土類金属の苛性化
効果を無視し、アルカリ金属のみにこだわっていたた
め、顕著な反応現象を発現せしめなかった。
タル棒の膨脹量測定とその類似手法があったが、４０℃
という高温養生下であっても判定までに数ヶ月を要する
という時間的不便性のほかに、骨材粒個々の特定が不可
能であった。また化学組成と鉱物組成からの間接的判定
手法は、分析や鑑定の技術者が限定されると共に費用も
高い他に、間接的という不確実性と不安感がつきまと
い、コンクリートの技術者や業界への普及浸透に問題が
あった。他方、生セメントペーストやアルカリ金属溶液
の利用も検討されて来たが、アルカリ土類金属の苛性化
効果を無視し、アルカリ金属のみにこだわっていたた
め、顕著な反応現象を発現せしめなかった。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】本発明はコンクリート
用骨材の潜在的アルカリ骨剤反応性の有無を簡便・迅速
に判定することを課題とするものである。
用骨材の潜在的アルカリ骨剤反応性の有無を簡便・迅速
に判定することを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決する手段】生コンクリート状態ではＣａ
（ＯＨ）2 は微量しか存在しないが、セメントの水和が
完了した状態で大量に存在するようになる。なお、セメ
ントの水和は数年経過后でも数十％しか進まない。水和
完了時には、理論的にはセメント重量の約３０％、実際
には約２０％がＣａ（ＯＨ）2 となる。更に、Ｃａ（Ｏ
Ｈ）2 アルカリ金属炭酸塩を苛性化することができる。
本発明者等はこの二点に着目し、水和完了コンクリート
を模擬し、必然的にＣａ（ＯＨ）2 によるナトリウム及
びカリウムの炭酸塩の苛性化を起し、これにより骨材の
アルカリ溶融を惹起し、この結果生ずる諸現象をもっ
て、骨材の潜在的アルカリ反応性の有無を判定し得ると
の知見を得、本発明を完成した。
（ＯＨ）2 は微量しか存在しないが、セメントの水和が
完了した状態で大量に存在するようになる。なお、セメ
ントの水和は数年経過后でも数十％しか進まない。水和
完了時には、理論的にはセメント重量の約３０％、実際
には約２０％がＣａ（ＯＨ）2 となる。更に、Ｃａ（Ｏ
Ｈ）2 アルカリ金属炭酸塩を苛性化することができる。
本発明者等はこの二点に着目し、水和完了コンクリート
を模擬し、必然的にＣａ（ＯＨ）2 によるナトリウム及
びカリウムの炭酸塩の苛性化を起し、これにより骨材の
アルカリ溶融を惹起し、この結果生ずる諸現象をもっ
て、骨材の潜在的アルカリ反応性の有無を判定し得ると
の知見を得、本発明を完成した。
【０００６】本発明は水；Ｃａ（ＯＨ）2 ；及びＮａＯ
ＨとＫＯＨの中の少なくとも一種を含み、ＮａＯＨ及び
ＫＯＨに比しＣａ（ＯＨ）2 の混在率が高いことを特徴
とするコンクリート用骨材の潜在的アリカリ骨材反応性
判定用試薬を提供するものである。
ＨとＫＯＨの中の少なくとも一種を含み、ＮａＯＨ及び
ＫＯＨに比しＣａ（ＯＨ）2 の混在率が高いことを特徴
とするコンクリート用骨材の潜在的アリカリ骨材反応性
判定用試薬を提供するものである。
【０００７】本発明は、更に、上記試薬を加温し、検体
であるコンクリート用骨材粒を浸漬し、 （ｉ）骨材粒へのカルシウム系白色物質の付着、 （ii）骨材粒の膨脹又は重量の増大、及び （iii)試薬のゲル化 の少なくとも１つの生起をもって潜在的アルカリ骨材反
応性ありとする判定方法を提供するものである。本発明
における「カルシウム系白色物質」とはＣａＯ、Ｓi Ｏ
2 を主体として成る白色物質である。
であるコンクリート用骨材粒を浸漬し、 （ｉ）骨材粒へのカルシウム系白色物質の付着、 （ii）骨材粒の膨脹又は重量の増大、及び （iii)試薬のゲル化 の少なくとも１つの生起をもって潜在的アルカリ骨材反
応性ありとする判定方法を提供するものである。本発明
における「カルシウム系白色物質」とはＣａＯ、Ｓi Ｏ
2 を主体として成る白色物質である。
【０００８】この試薬の成分は好ましくは、水 ５０−
１００重量部、Ｃａ（ＯＨ）2 ５０−７０重量部、Ｎ
ａＯＨ ０．５−５重量部、及びＫＯＨ ０．４−５重
量部の割合で配合する。本発明においては、Ｃａ（Ｏ
Ｈ）2 の混在率を高めることで、苛性化を促進し、水酸
化ナトリウム、水酸カリウムの炭酸塩化を防止し、アル
カリ融解を妨害しない効果を生ずる。
１００重量部、Ｃａ（ＯＨ）2 ５０−７０重量部、Ｎ
ａＯＨ ０．５−５重量部、及びＫＯＨ ０．４−５重
量部の割合で配合する。本発明においては、Ｃａ（Ｏ
Ｈ）2 の混在率を高めることで、苛性化を促進し、水酸
化ナトリウム、水酸カリウムの炭酸塩化を防止し、アル
カリ融解を妨害しない効果を生ずる。
【０００９】実コンクリートのアルカリ骨材反応現象
は、セメントが水和完了し、コンクリート中にＣａ（Ｏ
Ｈ）2 が多量放出されたのちの５〜１０年後に多発する
が、そのＣａ（ＯＨ）2 とポゾラン反応するフライアッ
シュの当量混和は、それ自体にＮａ2 ＯとＫ2 Ｏとをセ
メント以上に含有する場合でも反応膨脹が抑制され、ま
たソーダ工業では炭酸ナトリウムの苛性化に石灰乳［Ｃ
ａ（ＯＨ）2 ・ｎＨ2 Ｏ］を添加利用するという事実が
ある。従って、アルカリ骨材反応は、セメントの水和完
了に伴って多量発生する水酸化カルシウムがセメントよ
り溶出する少量のアルカリ金属を長期苛性化し、アルカ
リ反応性骨材粒をアルカリ融解し、膨脹させると共に、
反応性シリカ質骨材の場合は、融解シリカイオンと介在
カルシウムイオンとが骨材粒の内外でイオン結合し、骨
材表面へのカルシウム系白色物質の付着が生じ、さらに
骨材粒を膨脹させたり、ペーストをゲル化させるとの知
見を得、本発明に到達した。
は、セメントが水和完了し、コンクリート中にＣａ（Ｏ
Ｈ）2 が多量放出されたのちの５〜１０年後に多発する
が、そのＣａ（ＯＨ）2 とポゾラン反応するフライアッ
シュの当量混和は、それ自体にＮａ2 ＯとＫ2 Ｏとをセ
メント以上に含有する場合でも反応膨脹が抑制され、ま
たソーダ工業では炭酸ナトリウムの苛性化に石灰乳［Ｃ
ａ（ＯＨ）2 ・ｎＨ2 Ｏ］を添加利用するという事実が
ある。従って、アルカリ骨材反応は、セメントの水和完
了に伴って多量発生する水酸化カルシウムがセメントよ
り溶出する少量のアルカリ金属を長期苛性化し、アルカ
リ反応性骨材粒をアルカリ融解し、膨脹させると共に、
反応性シリカ質骨材の場合は、融解シリカイオンと介在
カルシウムイオンとが骨材粒の内外でイオン結合し、骨
材表面へのカルシウム系白色物質の付着が生じ、さらに
骨材粒を膨脹させたり、ペーストをゲル化させるとの知
見を得、本発明に到達した。
【００１０】水、Ｃａ（ＯＨ）2 、及びＮａＯＨとＫＯ
Ｈの中の少なくとも一種を含み、且つ、Ｃａ（ＯＨ）2
の混在率がＮａＯＨ及びＫＯＨに比し高いペーストを調
合し、反応促進のため昇温せしめた上で各種骨材粒を浸
漬したところ、アルカリシリカ反応性骨材粒の場合に
は、（イ）カルシウム系白色物質の該骨材粒表面への付
着、例えば、固着し、それをつつみ込み、が起り、
（ロ）該骨材粒の体積膨脹、重量増加の現象が生じ、続
いて、（ハ）そのペーストのゲル化現象も生じ、典型的
なアルカリシリカ反応現象が短期間に発現した。
Ｈの中の少なくとも一種を含み、且つ、Ｃａ（ＯＨ）2
の混在率がＮａＯＨ及びＫＯＨに比し高いペーストを調
合し、反応促進のため昇温せしめた上で各種骨材粒を浸
漬したところ、アルカリシリカ反応性骨材粒の場合に
は、（イ）カルシウム系白色物質の該骨材粒表面への付
着、例えば、固着し、それをつつみ込み、が起り、
（ロ）該骨材粒の体積膨脹、重量増加の現象が生じ、続
いて、（ハ）そのペーストのゲル化現象も生じ、典型的
なアルカリシリカ反応現象が短期間に発現した。
【００１１】従って、潜在アルカリシリカ反応性骨材の
判定は、本発明ペーストに浸漬した骨材粒の表面がカル
シウム系白色物質で包含されるか否かの目視観察で一義
的に迅速識別でき、その程度は白色物質の包含度・体積
膨脹度・重量増加度などの定量から精査可能であり、粒
子個々の判別も容易となった。また、融解量が著しい場
合はペーストがゲル化するため、判定が一層確実とな
る。
判定は、本発明ペーストに浸漬した骨材粒の表面がカル
シウム系白色物質で包含されるか否かの目視観察で一義
的に迅速識別でき、その程度は白色物質の包含度・体積
膨脹度・重量増加度などの定量から精査可能であり、粒
子個々の判別も容易となった。また、融解量が著しい場
合はペーストがゲル化するため、判定が一層確実とな
る。
【００１２】なお、骨材のアルカリ反応迅速度を高める
ためには、塩化物などの反応促進材や反応助成材の添加
及びペースト温度の加昇温やアルカリ金属の増量も緊急
的判断に効果的であるが、実際の現象との遊離はいなめ
ない。
ためには、塩化物などの反応促進材や反応助成材の添加
及びペースト温度の加昇温やアルカリ金属の増量も緊急
的判断に効果的であるが、実際の現象との遊離はいなめ
ない。
【００１３】セメントが含有するＮａ2 ＯとＫ2 Ｏは、
気中の粉砕分級・空気輸送・含気貯蔵中に（１）例のよ
うに炭酸化する。
気中の粉砕分級・空気輸送・含気貯蔵中に（１）例のよ
うに炭酸化する。
【００１４】
【化１】 次にコンクリート化する時にその用水によって（２）例
のように加水分解し水酸化アルカリと炭酸塩が発生す
る。
のように加水分解し水酸化アルカリと炭酸塩が発生す
る。
【００１５】
【化２】 しかしながら水酸化アルカリはＣＯ2 の吸収力が早いた
め、（３）式のように再び炭酸化し、炭酸水素塩と共に
コンクリート中に介在するが、これらは中性のため、活
性骨材でも融解されにくく安定状態が続く。
め、（３）式のように再び炭酸化し、炭酸水素塩と共に
コンクリート中に介在するが、これらは中性のため、活
性骨材でも融解されにくく安定状態が続く。
【００１６】
【化３】 しかし、セメントの水和完了に伴って、次第にその重量
の約２０％に及ぶ遊離石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）がコンク
リート中に発生すると、Ｃａ（ＯＨ）2 の炭酸化力が強
いため炭酸アルカリ金属塩を（４）例のように苛性化
し、また体中にＣＯ2 が浸入しても余剰のＣａ（ＯＨ）
2 がそれと反応するため、ＮａとＫの苛性化はコンクリ
ートの気密性も加わって長期間活性骨材粒を融解する。
の約２０％に及ぶ遊離石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）がコンク
リート中に発生すると、Ｃａ（ＯＨ）2 の炭酸化力が強
いため炭酸アルカリ金属塩を（４）例のように苛性化
し、また体中にＣＯ2 が浸入しても余剰のＣａ（ＯＨ）
2 がそれと反応するため、ＮａとＫの苛性化はコンクリ
ートの気密性も加わって長期間活性骨材粒を融解する。
【００１７】
【化４】 このＮａとＫの苛性化持続現象がアルカリ骨材反応の起
因要件であり、本発明の模擬ペーストはこの（４）例の
原理を応用した上に加温効果も作用し、活性状態のシリ
カ系骨材とドロマイト質骨材に浸透し、（５）（６）例
のようにアルカリ融解を起し膨脹・増量を生じる。
因要件であり、本発明の模擬ペーストはこの（４）例の
原理を応用した上に加温効果も作用し、活性状態のシリ
カ系骨材とドロマイト質骨材に浸透し、（５）（６）例
のようにアルカリ融解を起し膨脹・増量を生じる。
【００１８】
【化５】
【化６】 また、（５）例のアルカリ塩が多量発生すると（７）例
のように加水分解して強い水酸化アルカリと硅酸アルカ
リ塩が発生し、前者は炭酸化しない限り活性シリカ質骨
材を新たにアルカリ融解膨脹させ、後者は電解質のため
さらに水が浸入すると、Ｓｉ2 Ｏ5 2-の負イオンも電離
し、水酸化カルシウムから解離するＣａ2+の正イオンと
イオン結合し、（８）例のようにシリケートカルシウム
ゲルを成生する。
のように加水分解して強い水酸化アルカリと硅酸アルカ
リ塩が発生し、前者は炭酸化しない限り活性シリカ質骨
材を新たにアルカリ融解膨脹させ、後者は電解質のため
さらに水が浸入すると、Ｓｉ2 Ｏ5 2-の負イオンも電離
し、水酸化カルシウムから解離するＣａ2+の正イオンと
イオン結合し、（８）例のようにシリケートカルシウム
ゲルを成生する。
【００１９】
【化７】 この現象は当初骨材粒表面で生じるため、Ｃａ（ＯＨ）
2 結晶中にもＣａ2+イオンが介在することから結晶ごと
骨材表面に吸引固着し、骨材粒はカルシウム系白色物質
で包含され、次にアルカリ融解が内部に達するとＣａ2+
イオンも浸透し膨脹・増量を助長し、さらにアルカリ融
解が進みペースト中にシリカイオンが放出拡散するとペ
ーストがゲル化することとなって、本発明における潜在
アルカリ反応性骨材の識別の手段となっている。すなわ
ち、Ｃａ（ＯＨ）2 が介在し水分が供給され続ける限
り、アルカリ金属の苛性化が持続するために、骨材粒は
とめどもなく融解膨脹を常温下ではゆるやかに進行し、
その蓄積結果として５〜１０年も経過したコンクリート
を破壊（ひび割れや骨材粒ポップアウト）に至らせしめ
る。ただし、本発明のように模擬ペーストを昇温させる
と、反応が促進されてその潜在性を判定するに要する時
間は、８０℃加温下で数時間に短縮され、４０℃でも数
日間内に発現する。
2 結晶中にもＣａ2+イオンが介在することから結晶ごと
骨材表面に吸引固着し、骨材粒はカルシウム系白色物質
で包含され、次にアルカリ融解が内部に達するとＣａ2+
イオンも浸透し膨脹・増量を助長し、さらにアルカリ融
解が進みペースト中にシリカイオンが放出拡散するとペ
ーストがゲル化することとなって、本発明における潜在
アルカリ反応性骨材の識別の手段となっている。すなわ
ち、Ｃａ（ＯＨ）2 が介在し水分が供給され続ける限
り、アルカリ金属の苛性化が持続するために、骨材粒は
とめどもなく融解膨脹を常温下ではゆるやかに進行し、
その蓄積結果として５〜１０年も経過したコンクリート
を破壊（ひび割れや骨材粒ポップアウト）に至らせしめ
る。ただし、本発明のように模擬ペーストを昇温させる
と、反応が促進されてその潜在性を判定するに要する時
間は、８０℃加温下で数時間に短縮され、４０℃でも数
日間内に発現する。
【００２０】他方、（６）例のドロマイトの融解による
とアルカリ塩は、水分の供給でＣａ（ＯＨ）2 によって
（４）例のように再び苛性化し、繰り返し骨材粒をアル
カリ融解膨脹させる。従って、コンクリート中にＣａ
（ＯＨ）2 が介在する限りアルカリ金属の苛性化を続
け、適度な含水下でとめどもなく骨材粒を常温下でゆる
やかに融解膨脹させ、長期間に亘ってコンクリートを破
壊する。しかしながら、負イオンが介在しないため、カ
ルシウム系白色物質の包含現象やペーストのゲル化現象
は生じないが、本発明ペーストによる骨材粒の体積膨脹
と重量増加の現象からドロマイト系骨材といえども潜在
アルカリカーボネイト反応性をシリカ質骨材の反応挙動
例から見て特定できる。
とアルカリ塩は、水分の供給でＣａ（ＯＨ）2 によって
（４）例のように再び苛性化し、繰り返し骨材粒をアル
カリ融解膨脹させる。従って、コンクリート中にＣａ
（ＯＨ）2 が介在する限りアルカリ金属の苛性化を続
け、適度な含水下でとめどもなく骨材粒を常温下でゆる
やかに融解膨脹させ、長期間に亘ってコンクリートを破
壊する。しかしながら、負イオンが介在しないため、カ
ルシウム系白色物質の包含現象やペーストのゲル化現象
は生じないが、本発明ペーストによる骨材粒の体積膨脹
と重量増加の現象からドロマイト系骨材といえども潜在
アルカリカーボネイト反応性をシリカ質骨材の反応挙動
例から見て特定できる。
【００２１】セメントの水和完了に伴って、その重量の
約２０％の遊離石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）がコンクリート
中に放出される。またセメント中にはＮａ2 ＯとＫ2 Ｏ
がＲ2 Ｏ状態で０．５〜１．５％混在しその比が１：２
〜２：１になること、またその値が１．２％以上になる
とアルカリ骨材反応が顕著に現われる。セメントの水和
完了にはセメント重量の約３０％の水が必要である。ま
た一般に、コンクリート中に含まれるセメント量と水量
は、最大骨材寸法４０mm換算で、セメントが２５０〜３
５０kg／ｍ3 で、標準的には約３００kg／ｍ3 、水が１
５７〜１７５kg／ｍ3 で水和後の残留水量が１００〜５
２kg／ｍ3 で、標準的残留水量が９０kg／ｍ3 である。
約２０％の遊離石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）がコンクリート
中に放出される。またセメント中にはＮａ2 ＯとＫ2 Ｏ
がＲ2 Ｏ状態で０．５〜１．５％混在しその比が１：２
〜２：１になること、またその値が１．２％以上になる
とアルカリ骨材反応が顕著に現われる。セメントの水和
完了にはセメント重量の約３０％の水が必要である。ま
た一般に、コンクリート中に含まれるセメント量と水量
は、最大骨材寸法４０mm換算で、セメントが２５０〜３
５０kg／ｍ3 で、標準的には約３００kg／ｍ3 、水が１
５７〜１７５kg／ｍ3 で水和後の残留水量が１００〜５
２kg／ｍ3 で、標準的残留水量が９０kg／ｍ3 である。
【００２２】水和完了済コンクリート中のアルカリ性成
分及び水の含有量を一酸化物換算で示すと、一般にＣａ
Ｏが標準で４５．４kg／ｍ3 、範囲は３７．９−５３．
０kg／ｍ3 、Ｎａ2 Ｏが標準で１．８kg／ｍ3 、範囲は
３．５−０．４kg／ｍ3 、Ｋ2 Ｏが標準で１．８kg／ｍ
3 、範囲は０．４−３．５kg／ｍ3 、水（残留水とＣａ
（ＯＨ）2 中のＨ2 Ｏの和）が標準で１０４．６kg／ｍ
3 、範囲は６４−１１７kg／ｍ3 である。
分及び水の含有量を一酸化物換算で示すと、一般にＣａ
Ｏが標準で４５．４kg／ｍ3 、範囲は３７．９−５３．
０kg／ｍ3 、Ｎａ2 Ｏが標準で１．８kg／ｍ3 、範囲は
３．５−０．４kg／ｍ3 、Ｋ2 Ｏが標準で１．８kg／ｍ
3 、範囲は０．４−３．５kg／ｍ3 、水（残留水とＣａ
（ＯＨ）2 中のＨ2 Ｏの和）が標準で１０４．６kg／ｍ
3 、範囲は６４−１１７kg／ｍ3 である。
【００２３】従って、アルカリ骨材反応が発生する水和
完了コンクリート中のアルカリペースト条件、すなわ
ち、模擬ペーストの標準調合比率とその範囲は表１のと
おりとなる。即ち、表１は水和完了の実コンクリートの
標準的アルカリ条件とその範囲を示す。
完了コンクリート中のアルカリペースト条件、すなわ
ち、模擬ペーストの標準調合比率とその範囲は表１のと
おりとなる。即ち、表１は水和完了の実コンクリートの
標準的アルカリ条件とその範囲を示す。
【００２４】
【表１】 実調合では試薬特級の水酸化物を酸化物に換算し、また
純度補正も行ってペーストとした。
純度補正も行ってペーストとした。
【００２５】さらにＣａ（ＯＨ）2 を著しく高めたケー
スについても試験したがペーストの粘性が高くゲル化の
判定面からは６０kg／ｍ3 近傍が最良であった。
スについても試験したがペーストの粘性が高くゲル化の
判定面からは６０kg／ｍ3 近傍が最良であった。
【００２６】
（実施例１）次に表１の標準模擬ペーストを４０℃に加
温し、各種骨材を浸漬してその骨材粒表面の白色Ｃａ
（ＯＨ）2 包含状況観測例を表２にしめす。
温し、各種骨材を浸漬してその骨材粒表面の白色Ｃａ
（ＯＨ）2 包含状況観測例を表２にしめす。
【００２７】
【表２】
【表３】 これは軽度のブラッシングとシャワー水洗で骨材粒を清
掃したのちの包含度を示すもので、その包含度を例示す
ると図１のごとくであって、誰にでも容易に判定するこ
とができる。
掃したのちの包含度を示すもので、その包含度を例示す
ると図１のごとくであって、誰にでも容易に判定するこ
とができる。
【００２８】図１は試薬に浸漬処理后の骨材の断面の略
解図である。図１のＡはアルカリ無反応性骨材であり、
骨材粒１の表面にカルシウム系白色物質の付着がない。
図１のＢはアルカリ微反応性骨材であり、骨材粒１の表
面にカルシウム系白色物質２（黒点で表示してあるが、
白色である。以下同様。）が微包状或いは点着状に固着
している。図１のＣはアルカリ並反応性骨材であって、
骨材粒１の表面にカルシウム系白色物質２が薄包状に固
着している。図１のＤはアルカリ強反応性骨材であっ
て、骨材粒１の表面にカルシウム系白色物質が厚包状に
固着している。
解図である。図１のＡはアルカリ無反応性骨材であり、
骨材粒１の表面にカルシウム系白色物質の付着がない。
図１のＢはアルカリ微反応性骨材であり、骨材粒１の表
面にカルシウム系白色物質２（黒点で表示してあるが、
白色である。以下同様。）が微包状或いは点着状に固着
している。図１のＣはアルカリ並反応性骨材であって、
骨材粒１の表面にカルシウム系白色物質２が薄包状に固
着している。図１のＤはアルカリ強反応性骨材であっ
て、骨材粒１の表面にカルシウム系白色物質が厚包状に
固着している。
【００２９】その結果、実害例とＡＳＴＭの潜在性とを
共に有しない骨材種は３例すべてにおいて、カルシウム
系白色物質の付着包含現象は全く見られなかったが、実
害例とＡＳＴＭの潜在性を有する骨材種は６例すべて
に、白色カルシウムが付着包含し、一見して潜在反応の
有無を特定できた。また骨材種４は川砂利で多様な岩種
が混在していたが、安山岩系の骨材粒のみにカルシウム
系白色物質が付着包含し、１０粒中６粒が反応性である
ことが特定できた。
共に有しない骨材種は３例すべてにおいて、カルシウム
系白色物質の付着包含現象は全く見られなかったが、実
害例とＡＳＴＭの潜在性を有する骨材種は６例すべて
に、白色カルシウムが付着包含し、一見して潜在反応の
有無を特定できた。また骨材種４は川砂利で多様な岩種
が混在していたが、安山岩系の骨材粒のみにカルシウム
系白色物質が付着包含し、１０粒中６粒が反応性である
ことが特定できた。
【００３０】反応性骨材粒の表面に固着したカルシウム
系白色包含物に関し、化学分析・Ｘ線回折分析・示差熱
分析を、また白色包含物生成後のペーストに関して化学
分析を、骨材に関し参考のためにＸ線解析分析を行っ
た。また用いたペースト中のＮａ2 Ｏ／Ｋ2 Ｏ比は１．
３４と０．５５の２ケースとし、セメントの品質変動の
影響も検証した。その結果は表４と表５に示すとおりと
なった。なお、両表においてはＮａＯＨ／ＫＯＨの比は
一酸化物の比として表現した。
系白色包含物に関し、化学分析・Ｘ線回折分析・示差熱
分析を、また白色包含物生成後のペーストに関して化学
分析を、骨材に関し参考のためにＸ線解析分析を行っ
た。また用いたペースト中のＮａ2 Ｏ／Ｋ2 Ｏ比は１．
３４と０．５５の２ケースとし、セメントの品質変動の
影響も検証した。その結果は表４と表５に示すとおりと
なった。なお、両表においてはＮａＯＨ／ＫＯＨの比は
一酸化物の比として表現した。
【００３１】
【表４】
【表５】 その化学分析値によれば、水和完了模擬ペースト中に反
応性骨材種を浸漬すると、短期間で活性質シリカがアル
カリ融解し、ペースト中にも１％前後のシリカ分が分散
し、特に骨材粒表面を白色包含する固着物件（ゲル）に
はシリカ分が１３．９〜１７．５％も混在する。従っ
て、水和完了コンクリート中のアルカリペーストは活性
質シリカをアルカリ融解するため、骨材表面部にはカル
シウムイオン（Ｃａ2+）がシリカイオン（Ｓｉ
2 Ｏ5 2-）を求め固着する。
応性骨材種を浸漬すると、短期間で活性質シリカがアル
カリ融解し、ペースト中にも１％前後のシリカ分が分散
し、特に骨材粒表面を白色包含する固着物件（ゲル）に
はシリカ分が１３．９〜１７．５％も混在する。従っ
て、水和完了コンクリート中のアルカリペーストは活性
質シリカをアルカリ融解するため、骨材表面部にはカル
シウムイオン（Ｃａ2+）がシリカイオン（Ｓｉ
2 Ｏ5 2-）を求め固着する。
【００３２】さらに白色包含物をＸ線回折分析した値を
見ると、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）が強く、方解石（Ｃ
ａＣＯ3 ）が弱く検出されるものの、化学分析で多量定
量されたシリカ（ＳｉＯ2 ）が不検出であって、これら
ゲルは非晶質のイオン結合ゲルと判定され、本発明の基
本的技術思想を裏づけている。また、白色包含物の示差
熱分析では、二つのピークが見られ、そのＴＤＡ値とＴ
Ｇ値から見ると一次ピークで消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2）
の分解が、二次ピークで方解石（ＣａＣＯ3 ）の分解が
検出され、依然としてペーストをＣａ（ＯＨ）2 がアル
カリ金属を苛性化していることが理論づけられる。従っ
て、コンクリート中のように気密性が高く、Ｃａ（Ｏ
Ｈ）2 がセメントの水和で長期間放出される環境では、
長年に亘って骨材のアルカリ融解とそのシリケートとカ
ルシウムとのゲル反応が生じ、コンクリートを膨脹破壊
するといえる。
見ると、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）が強く、方解石（Ｃ
ａＣＯ3 ）が弱く検出されるものの、化学分析で多量定
量されたシリカ（ＳｉＯ2 ）が不検出であって、これら
ゲルは非晶質のイオン結合ゲルと判定され、本発明の基
本的技術思想を裏づけている。また、白色包含物の示差
熱分析では、二つのピークが見られ、そのＴＤＡ値とＴ
Ｇ値から見ると一次ピークで消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2）
の分解が、二次ピークで方解石（ＣａＣＯ3 ）の分解が
検出され、依然としてペーストをＣａ（ＯＨ）2 がアル
カリ金属を苛性化していることが理論づけられる。従っ
て、コンクリート中のように気密性が高く、Ｃａ（Ｏ
Ｈ）2 がセメントの水和で長期間放出される環境では、
長年に亘って骨材のアルカリ融解とそのシリケートとカ
ルシウムとのゲル反応が生じ、コンクリートを膨脹破壊
するといえる。
【００３３】また、ペースト中のＮａ2 ＯとＫ2 Ｏとの
比を変化させても、表４と表５から明らかなように、活
発に作用している。従ってアルカリ金属種の影響は少な
いといえる。
比を変化させても、表４と表５から明らかなように、活
発に作用している。従ってアルカリ金属種の影響は少な
いといえる。
【００３４】なお、これら反応性骨材の鉱物組成のうち
結晶質は、斜長石を主成分とし、微量成分として石英・
クリストバライト・輝石（紫蘇）・磁鉄鉱などからなっ
ているが、活性シリカ質としてはＸ線回折分析に表われ
ないガラス化した非晶質が主成分とされているが、試験
後のペースト中に表２、表３のごとく、ＭｇＯが０．３
〜０．４％も混在することから結晶質輝石（紫蘇）のア
ルカリ融解も示唆されている。また、ポゾラン質である
フライアッシュを反応性骨材と共に本ペーストに浸漬す
ると、微粉の影響もあるが骨材粒に先がけてアルカリ融
解しＣａ2+とイオン結合ゲル化することから、本発明ペ
ーストの融解力は著しく、またアルカリ骨材反応は一種
のポゾラン反応ともいえる。
結晶質は、斜長石を主成分とし、微量成分として石英・
クリストバライト・輝石（紫蘇）・磁鉄鉱などからなっ
ているが、活性シリカ質としてはＸ線回折分析に表われ
ないガラス化した非晶質が主成分とされているが、試験
後のペースト中に表２、表３のごとく、ＭｇＯが０．３
〜０．４％も混在することから結晶質輝石（紫蘇）のア
ルカリ融解も示唆されている。また、ポゾラン質である
フライアッシュを反応性骨材と共に本ペーストに浸漬す
ると、微粉の影響もあるが骨材粒に先がけてアルカリ融
解しＣａ2+とイオン結合ゲル化することから、本発明ペ
ーストの融解力は著しく、またアルカリ骨材反応は一種
のポゾラン反応ともいえる。
【００３５】（実施例２）本発明ペースト中における骨
材粒の体積膨脹と重量増加の挙動を表６に示す骨材粒に
関し実施、表７の実施例を得ている。
材粒の体積膨脹と重量増加の挙動を表６に示す骨材粒に
関し実施、表７の実施例を得ている。
【００３６】
【表６】
【表７】 これら実施例によれば、ペースト中でカルシウム系白色
物質で包含され、本発明の目視判定で潜在性ありと特定
され、かつ実害例があり、またＡＳＴＭの二手法からも
それなりに潜在性ありと特定された骨材番号１３〜１６
のものは、浸漬１４日の間に著しい体積膨脹と重量増加
を示し、典型的なアルカリ骨材反応現象が観測された
が、潜在性なしと特定された骨材番号１０−１２のもの
は、体積や重量の増減も少なく、かつ経時安定を示し、
アルカリ骨材反応の兆候は全く見られない。従って、本
発明の目視判定に疑義が生じる場合は、その骨材粒の体
積膨脹と重量増加の現象測定を併用することで、実挙動
を加味しながら確定することができ、本発明の定量判定
手法の根拠でもある。
物質で包含され、本発明の目視判定で潜在性ありと特定
され、かつ実害例があり、またＡＳＴＭの二手法からも
それなりに潜在性ありと特定された骨材番号１３〜１６
のものは、浸漬１４日の間に著しい体積膨脹と重量増加
を示し、典型的なアルカリ骨材反応現象が観測された
が、潜在性なしと特定された骨材番号１０−１２のもの
は、体積や重量の増減も少なく、かつ経時安定を示し、
アルカリ骨材反応の兆候は全く見られない。従って、本
発明の目視判定に疑義が生じる場合は、その骨材粒の体
積膨脹と重量増加の現象測定を併用することで、実挙動
を加味しながら確定することができ、本発明の定量判定
手法の根拠でもある。
【００３７】なお、人工のパイレックスガラスのように
異常に活性が強く、著しい実害を生じる天然骨材よりも
１０倍以上もアルカリ融解する物は、溶出拡散するシリ
カイオン（Ｓｉ2 Ｏ5 2-）によって、ペースト中のカル
シウムイオン（Ｃａ+2）がすばやく中和されるため、基
本的に骨材粒表面へのカルシウム系白色物質の固着現象
は激減し、もし一時付着しても、核自体が高純で均質な
ため、その表面が次々に融解し、天然骨材のように核形
が残存しずらいこと、およびシリカイオンの拡散量が多
いためカルシウムイオンがシリカイオンを求め骨材表面
に吸着しないことにより白色包含されない。また、粒子
の体内はアルカリ融解されにくく、かつカルシウムイオ
ンが浸入しないため生ぜず、むしろ融解拡散分だけ減量
する。他方、ペースト自体はシリカイオンの放出拡散に
よってカルシウムのイオンと結合し、短期間で強固にゲ
ル化する。すなわち、パイレックスガラスのように高純
度で高活性の天然骨材のコンクリート利用は考えられな
いが、万一遭遇したとしても、ペーストのゲル化現象や
骨材種の重量低減現象から特定される。これも本発明の
ペーストゲル化判定の根拠の一つである。
異常に活性が強く、著しい実害を生じる天然骨材よりも
１０倍以上もアルカリ融解する物は、溶出拡散するシリ
カイオン（Ｓｉ2 Ｏ5 2-）によって、ペースト中のカル
シウムイオン（Ｃａ+2）がすばやく中和されるため、基
本的に骨材粒表面へのカルシウム系白色物質の固着現象
は激減し、もし一時付着しても、核自体が高純で均質な
ため、その表面が次々に融解し、天然骨材のように核形
が残存しずらいこと、およびシリカイオンの拡散量が多
いためカルシウムイオンがシリカイオンを求め骨材表面
に吸着しないことにより白色包含されない。また、粒子
の体内はアルカリ融解されにくく、かつカルシウムイオ
ンが浸入しないため生ぜず、むしろ融解拡散分だけ減量
する。他方、ペースト自体はシリカイオンの放出拡散に
よってカルシウムのイオンと結合し、短期間で強固にゲ
ル化する。すなわち、パイレックスガラスのように高純
度で高活性の天然骨材のコンクリート利用は考えられな
いが、万一遭遇したとしても、ペーストのゲル化現象や
骨材種の重量低減現象から特定される。これも本発明の
ペーストゲル化判定の根拠の一つである。
【００３８】（実施例３）本発明ペーストの温度を６０
℃と８０℃に高め、表６に示す骨材種の中から反応の最
も遅い骨材番号１３を短期間浸漬し、表８の反応促進結
果を得ている。
℃と８０℃に高め、表６に示す骨材種の中から反応の最
も遅い骨材番号１３を短期間浸漬し、表８の反応促進結
果を得ている。
【００３９】
【表８】 これによれば、４０℃では判定までに１４日近く要した
ものが６０℃では白色包含現象は６時間、体積膨脹と重
量増加現象は２４時間、ペーストのゲル化現象は３日で
発見され、８０℃ではさらに諸現象が６時間に短縮され
た。従って、浸漬ペーストの温度を６０〜８０℃に高め
れば、短時間でアルカリ骨材反応の潜在性を目視および
定量のいずれか単独または双方より特定できる。
ものが６０℃では白色包含現象は６時間、体積膨脹と重
量増加現象は２４時間、ペーストのゲル化現象は３日で
発見され、８０℃ではさらに諸現象が６時間に短縮され
た。従って、浸漬ペーストの温度を６０〜８０℃に高め
れば、短時間でアルカリ骨材反応の潜在性を目視および
定量のいずれか単独または双方より特定できる。
【００４０】
【発明の効果】本発明においては、水和完了済コンクリ
ートを模擬することで、アルカリ土類金属の発生時間省
略と実際的高混合を行なったため、その苛性化力によっ
てアルカリ金属の苛性化が高まり、顕著なアルカリ骨材
反応現象を迅速、簡便、安価に実現することができる。
ートを模擬することで、アルカリ土類金属の発生時間省
略と実際的高混合を行なったため、その苛性化力によっ
てアルカリ金属の苛性化が高まり、顕著なアルカリ骨材
反応現象を迅速、簡便、安価に実現することができる。
【００４１】更に詳説すれば、アルカリ反応性骨材粒の
事前チェックを簡便・迅速・確実に行うことが可能とな
り、有害骨材の使用回避や反応抑制の事前対策が容易と
なり、今日社会問題化しているコンクリートのアルカリ
骨材反応劣化の予防に貢献する。また、コンクリートの
供給製造者と利用者の不安を払拭すると共に、この原理
は学術的にも貢献する。
事前チェックを簡便・迅速・確実に行うことが可能とな
り、有害骨材の使用回避や反応抑制の事前対策が容易と
なり、今日社会問題化しているコンクリートのアルカリ
骨材反応劣化の予防に貢献する。また、コンクリートの
供給製造者と利用者の不安を払拭すると共に、この原理
は学術的にも貢献する。
【００４２】（１）本発明の試薬は、セメント中のアル
カリ金属の他に、セメントの水和で多量放出されるアル
カリ土金属を調合しているため、水酸化アルカリ金属の
苛性化を高め、活性骨材粒を容易にアルカリ融解する効
果がある。
カリ金属の他に、セメントの水和で多量放出されるアル
カリ土金属を調合しているため、水酸化アルカリ金属の
苛性化を高め、活性骨材粒を容易にアルカリ融解する効
果がある。
【００４３】（２）本発明の試薬は、正のカルシウムイ
オンを解離するカルシウム系白色物質が多量混在してい
るため、シリカ質の活性骨材がアルカリ融解し、負のシ
リカイオンが骨材粒表面に滲出すると、イオン結合でカ
ルシウム系白色物質が骨材表面に吸着固定される効果が
あり、一見してアルカリシリカ反応性骨材を特定するこ
とができる。
オンを解離するカルシウム系白色物質が多量混在してい
るため、シリカ質の活性骨材がアルカリ融解し、負のシ
リカイオンが骨材粒表面に滲出すると、イオン結合でカ
ルシウム系白色物質が骨材表面に吸着固定される効果が
あり、一見してアルカリシリカ反応性骨材を特定するこ
とができる。
【００４４】（３）本発明試薬は、苛性化が強いため活
性骨材粒の内部も順次融解し、またカルシウムイオンの
浸入も相乗して、活性骨材粒の体積と重量を著しく増量
せしめる効果があり、計測によってその程度までも特定
できる。
性骨材粒の内部も順次融解し、またカルシウムイオンの
浸入も相乗して、活性骨材粒の体積と重量を著しく増量
せしめる効果があり、計測によってその程度までも特定
できる。
【００４５】（４）活性骨材のアルカリ融解が進み、ペ
ースト中にシリカイオンが拡散すると、本発明ペースト
はゲル化する効果があり、その現象により浸漬骨材粒群
中に反応性粒の介在が特定できる。
ースト中にシリカイオンが拡散すると、本発明ペースト
はゲル化する効果があり、その現象により浸漬骨材粒群
中に反応性粒の介在が特定できる。
【００４６】（５）本発明のアルカリ骨材反応の特定手
法は、骨材粒個々をペーストに浸漬するため、粒毎に反
応の可否とその程度を（２）（３）から特定できる。
法は、骨材粒個々をペーストに浸漬するため、粒毎に反
応の可否とその程度を（２）（３）から特定できる。
【００４７】（６）本発明試薬は、高温にしても水酸化
アルカリ土金属が水酸化アルカリ金属の炭酸化を防止し
苛性化を維持するため、高温浸漬効果が顕著に現われ、
８０℃の場合では数時間内に反応性骨材粒をカルシウム
系白色物質で包含し、かつ増量させまたペーストをゲル
化させる効果があり短時間で反応性骨材粒を特定でき
る。
アルカリ土金属が水酸化アルカリ金属の炭酸化を防止し
苛性化を維持するため、高温浸漬効果が顕著に現われ、
８０℃の場合では数時間内に反応性骨材粒をカルシウム
系白色物質で包含し、かつ増量させまたペーストをゲル
化させる効果があり短時間で反応性骨材粒を特定でき
る。
【００４８】（７）本発明試薬は、アルカリ金属の多い
セメントに相当し、それが水和し多量のアルカリ土金属
を放出したコンクリート中のアルカリ雰囲気を模擬して
おり、実際のアルカリ骨材反応と相似し最も現実的な迅
速判定手法といえる。
セメントに相当し、それが水和し多量のアルカリ土金属
を放出したコンクリート中のアルカリ雰囲気を模擬して
おり、実際のアルカリ骨材反応と相似し最も現実的な迅
速判定手法といえる。
【００４９】（８）本発明の判定方法は試薬とビーカー
と高温槽（４０〜８０℃）によってアルカリ骨材反応を
容易に発生せしめられ、その判定もカルシウム系白色包
含状態の目視、体積と重量の定量、ペーストのゲル化で
判定できコンクリート試験室の常用設備と技術員で十分
対応できることから、最も簡便かつ経済的な上に合理性
も併有する。
と高温槽（４０〜８０℃）によってアルカリ骨材反応を
容易に発生せしめられ、その判定もカルシウム系白色包
含状態の目視、体積と重量の定量、ペーストのゲル化で
判定できコンクリート試験室の常用設備と技術員で十分
対応できることから、最も簡便かつ経済的な上に合理性
も併有する。
図１は本発明の目視判定法を説明するための略解図であ
る。
る。
Claims (3)
- 【請求項１】 水；Ｃａ（ＯＨ）2 ；及びＮａＯＨとＫ
ＯＨの中の少なくととも一種を含み、ＮａＯＨ及びＫＯ
Ｈに比しＣａ（ＯＨ）2 の混在率が高いことを特徴とす
るコンクリート用骨材の潜在的アルカリ骨材反応性判定
用試薬。 - 【請求項２】 水 ５０−１００重量部、Ｃａ（ＯＨ）
2 ５０−７０重量部、ＮａＯＨ ０．５−５重量部、
及びＫＯＨ ０．４−５重量部から成る請求項１記載の
試薬。 - 【請求項３】 請求項１の試薬を加温し、検体であるコ
ンクリート用骨材粒を浸漬し、 （ｉ）骨材粒へのカルシウム系白色物質の付着、 （ii）骨材粒の膨脹又は重量の増大、及び （iii)試薬のゲル化 の少なくとも１つの生起をもって潜在的アルカリ骨材反
応性ありとすることを特徴とする判定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03248460A JP3138018B2 (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 潜在的アルカリ反応性骨材の判定用試薬及びその使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03248460A JP3138018B2 (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 潜在的アルカリ反応性骨材の判定用試薬及びその使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0557724A true JPH0557724A (ja) | 1993-03-09 |
| JP3138018B2 JP3138018B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=17178467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03248460A Expired - Fee Related JP3138018B2 (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 潜在的アルカリ反応性骨材の判定用試薬及びその使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3138018B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014202564A (ja) * | 2013-04-03 | 2014-10-27 | 学校法人福岡大学 | コンクリート評価方法およびその指示試薬 |
-
1991
- 1991-09-03 JP JP03248460A patent/JP3138018B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014202564A (ja) * | 2013-04-03 | 2014-10-27 | 学校法人福岡大学 | コンクリート評価方法およびその指示試薬 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3138018B2 (ja) | 2001-02-26 |
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