JPH0925143A

JPH0925143A - コンクリート組成物

Info

Publication number: JPH0925143A
Application number: JP20037295A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Sone; 徳明曽根
Original assignee: Chichibu Onoda Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1995-07-13
Publication date: 1997-01-28
Anticipated expiration: 2015-07-13
Also published as: JP3662049B2

Abstract

(57)【要約】【課題】一部高炉スラグ粉末を使用し、コンクリート
配合を適切に定めることにより、フライアッシュを大量
使用するにもかかわらず、強度発現の良好なコンクリー
ト組成物を提供する。【解決手段】セメント、骨材、フライアッシュ、高炉
スラグ粉末、及び水を含むコンクリート組成物であっ
て、フライアッシュ／高炉スラグ粉末の重量比を７０：
３０〜９５：５とすると共に、フライアッシュと高炉ス
ラグ粉末の合計量を骨材体積の１０％以上とすることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フライアッシュを
大量に活用した強度発現の良好なコンクリート組成物に
関する。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所の微粉炭燃焼ボイラから副産
品として大量に産出されるフライアッシュは、セメント
混和材等に一部有効利用されているものの、大部分が埋
立て等に廃棄処分されている。セメント混和材として用
いられるフライアッシュは、フライアッシュ粒子が平滑
かつ球状であるためコンクリートのワーカビリティーが
向上すること、コンクリート組織が緻密化し、長期強度
が増大するとともに、水密性、化学薬品に対する抵抗性
等が向上すること、フライアッシュの混入によってセメ
ントの水和発熱が緩和されるため自己発熱による温度ひ
び割れが問題となるマスコンクリート構造物に適してい
ること、アルカリ骨材反応に対する抑制効果も有してい
ることなど、コンクリートとして優れた特性を多く有し
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、フライアッシュ
をコンクリートに多量に混合した場合には凝結の遅延、
初期強度の低下、低温環境下における強度発現の遅れ等
々の問題点があり、自ずとその混合量に制限がある。例
えば、ＪＩＳ規格に規定されているフライアッシュセメ
ントは、セメントに対するフライアッシュの置換割合を
最大で３割に制限しており、フライアッシュの大量使用
に結び付いていないのが現状である。

【０００４】従って、この発明は、フライアッシュを大
量に使用しても、一部高炉スラグ粉末を使用し、コンク
リート配合を適切に定めることにより、上述の欠点を解
消し、フライアッシュを大量使用するにもかかわらず、
強度発現の良好なコンクリート組成物を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明のコンクリート組成物によれば、セメン
ト、骨材、フライアッシュ、高炉スラグ粉末、及び水を
含むコンクリート組成物であって、フライアッシュ／高
炉スラグ粉末の重量比を７０：３０〜９５：５とすると
共に、フライアッシュと高炉スラグ粉末の合計量を骨材
体積の１０％以上とすること（請求項１）、セメント、
骨材、フライアッシュ、高炉スラグ粉末、及び水を含む
コンクリート組成物であって、フライアッシュ／高炉ス
ラグ粉末の重量比を７０：３０〜９５：５とすると共
に、フライアッシュと高炉スラグ粉末の合計量を骨材中
に占める細骨材体積の３０体積％以上とすること（請求
項２）、前記フライアッシュと高炉スラグ粉末の合計量
を骨材中に占める細骨材体積の４５％以上とすること
（請求項３）、単位セメント量が２００〜６００kg/m³
であり、単位セメント量、単位フライアッシュ量、及び
単位高炉スラグ粉末量の合計が７５０kg/m³ 以下である
こと（請求項４）、単位セメント量が２５０〜３５０kg
/m³ 、単位フライアッシュ量が１５０〜３００kg/m³ で
あること（請求項５）、単位セメント量が４００〜６０
０kg/m³ の超高強度用コンクリート組成物であること
（請求項６）、骨材中、少なくとも粗骨材が人工骨材で
あること（請求項７）、人工骨材がフライアッシュを主
原料とする人工骨材であること（請求項８）、人工骨材
がフライアッシュを主原料とする絶乾比重が１．８未満
の軽量人工骨材であること（請求項９）、人工骨材がフ
ライアッシュを主原料とする絶乾比重が１．８〜２．２
の重質人工骨材であること（請求項１０）、人工骨材が
抗火石を主原料とする軽量人工骨材であること（請求項
１１）、人工骨材が膨張頁岩を主原料とする軽量人工骨
材であること（請求項１２）、セメントが普通ポルトラ
ンドセメント又は早強ポルトランドセメントであること
（請求項１３）、高性能減水剤をさらに含むこと（請求
項１４）、を特徴とする。以下、この発明を詳しく説明
する。

【０００６】

【発明の実施の形態】この発明で使用するセメントは、
普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩、白色などの各
種ポルトランドセメントがいずれも使用できるが、初期
並びに長期強度発現性の改善に大きな効果を発揮するた
めには、望ましくは普通ポルトランドセメントあるいは
早強ポルトランドセメントを使用する。セメントの使用
量は、後述するフライアッシュの使用量と併せて決定さ
れるが、コンクリート中の単位セメント量が２００〜６
００kg/m³ の範囲とする。単位セメント量が２００kg/m
³ を下回ると、強度発現性、特に、初期強度の低下が大
きく好ましくなく、通常は、２５０〜３５０kg/m³ の範
囲で使用する事が望ましいが、使用量を４００〜６００
kg/m³ とすることにより、圧縮強度が１０００kgf/cm²
以上の超高強度用コンクリート組成物とすることができ
る。又、セメント使用量が６００kg/m³を超えると、こ
の発明の目的とするフライアッシュの大量使用におい
て、コンクリートの練り混ぜが困難となり好ましくな
い。

【０００７】次に、フライアッシュは、ＪＩＳで規定さ
れるフライアッシュは無論、通常原粉と称される粗粒分
も含んだフライアッシュ、及びシンダーアッシュをも含
めた、いわゆる広い意味での石炭灰全般を使用すること
ができる。フライアッシュは、この一部に高炉スラグ粉
末を加えて、後述する骨材の少なくとも１０体積％以
上、好ましくは、骨材中に占める細骨材体積の３０％以
上、さらに好ましくは、骨材中に占める細骨材体積の４
５％以上として使用する。すなわち、コンクリート中の
骨材に対するフライアッシュと高炉スラグ粉末の割合を
増加することにより、コンクリートの初期強度及び長期
強度を増大させることができるもので、これが骨材体積
の１０％、あるいは骨材中に占める細骨材体積の３０％
を下回ると、強度発現性が悪くなる。

【０００８】高炉スラグ粉末は、ブレーン比表面積４０
００cm²/g 以上、好ましくは６０００cm²/g 以上とし、
これをフライアッシュの一部に加えることにより、前記
骨材に対する置換量を増大させることができ、従来の限
界量を大幅に越えるフライアッシュの使用を可能にする
と共に、従来、粒度バランスが悪く、粗粒率がコンクリ
ート用骨材として適切でない細骨材の使用をも可能に
し、しかもセメント自体の水和を促進し、強度増大を図
ることができる。

【０００９】フライアッシュと高炉スラグ粉末の混合比
は、重量割合で７０：３０〜９５：５とする。フライア
ッシュが７０重量部を下回ると、この発明の目的とする
フライアッシュの大量使用の趣旨にそぐわなく、しか
も、コスト高となる。また、これが９５重量部を越える
と、高炉スラグ粉末の前述した混合効果が低く好ましく
ない。また、前述したように、フライアッシュと高炉ス
ラグ粉末の合計量は、骨材体積の１０％以上、好ましく
は、骨材中に占める細骨材体積の３０％以上とするが、
単位セメント量、単位フライアッシュ量、及び単位高炉
スラグ粉末量の合計は、７５０kg/m³ 以下とする。これ
が７５０kg/m³ を越えると、コンクリートの流動性が失
われ、練り混ぜが困難となり好ましくない。通常は、単
位セメント量を２５０〜３５０kg/m³ 、単位フライアッ
シュ量を１５０〜３００kg/m³ とし、この単位フライア
ッシュ量に対して、高炉スラグ粉末を前記所定の範囲で
混合することが望ましい。

【００１０】次に骨材は、通常のコンクリートに使用さ
れている砂、砂利、砕石等の普通骨材、及びフライアッ
シュ、抗火石、膨張頁岩などを主原料とした人工骨材
が、各種骨材の種類を問う事なく利用可能であるが、骨
材中、特に細骨材の粒度分布がバランス悪く、通常のコ
ンクリート用骨材としては適切でないとされるものにつ
いても、前述した高炉スラグ粉末を一部加えたフライア
ッシュの大量使用とこれに伴うコンクリートの適性配合
によって、コンクリートの流動性を確保し、この発明の
骨材として好適に使用できるものである。

【００１１】また、さらに、人工骨材の使用は、この発
明において好ましいものであり、軽量でありながら、普
通コンクリート以上の高強度を発現し、軽量スラブをは
じめとする各種用途に軽量高強度コンクリート組成物と
して使用することができる。人工骨材としては、抗火石
を主原料とした超軽量タイプ、フライアッシュや膨張頁
岩を主原料とした軽量タイプ、及びフライアッシュを主
原料とした重質タイプなどいずれも使用可能で、本出願
人が先に特許出願した特願平５−３００４４号に記載し
たもののほか、市販の人工骨材や、特開昭５８−１４０
３６５号等、各種の人工骨材を使用することができる。

【００１２】このような人工骨材にあって、本出願人が
特願平６−５９３４０号として提案した人工骨材は、発
泡軽量化した骨材ではなく、絶乾比重が１．８〜２．２
の密実な人工骨材であり、この発明において、特に好適
に使用できるものであり、コンクリートの単位容積重量
が１．９〜２．２kg/l程度の軽量で極めて高強度のコン
クリートを得ることができる。この骨材は、フライアッ
シュに必要に応じて石灰石粉末（炭カル）を加えて成分
調整し、所定量のベントナイト及び水を添加して造粒
し、この造粒物の発泡領域を避け、緻密化する温度領域
で焼成ことにより、ほぼ球形の実積率が６０％以上であ
り、吸水率が３．０％以下で圧縮強度が４００ｋｇ／ｃ
ｍ² 以上の高密度フライアッシュ質人工骨材としたもの
である。

【００１３】次に、この発明は高性能減水剤を併用する
ことにより、単位水量の増加に起因する初期強度の低
下、乾燥収縮の増大等の欠点を排除できるばかりか、高
炉スラグ粉末を一部加えたフライアッシュのコンクリー
トへの大量混合を達成することができ、さらに、フライ
アッシュの大量混合によっても初期・長期強度発現の良
好なコンクリートの製造を実現できる。

【００１４】高性能減水剤としては、従来よりコンクリ
ート用混和剤として用いられている、例えば、アルキリ
アリル系、ナフタリン系、メラミン系、トリアジン系の
化学組成を有するものであればいずれも使用できるが、
望ましくは、ポリカルボン酸塩系の混和剤が良好であ
る。もちろん、空気連行性能を有する高性能ＡＥ減水剤
の適用も可能である。この種の混和剤として、市販品に
はレオビルドＳＰ−８Ｓ（エヌ・エム・ビー社製、商品
名）、マイティー２０００ＷＨＳ（花王社製、商品
名）、チューポールＨＰ−１１（竹本油脂社製、商品
名）等を挙げることができる。コンクリート１ｍ³ 当た
りの単位セメント量を所定量に保持しつつ、前記フライ
アッシュと高炉スラグ粉末量を増加していくと、コンク
リート中の微粉体の占める体積が増大し、コンクリート
の流動性が損なわれるが、上記高性能減水剤の添加量を
適切に調整することにより、コンクリートに所定の軟度
（スランプ値）を得ることができる。高性能減水剤の添
加量は、使用するポルトランドセメント、骨材、フライ
アッシュ、高炉スラグ粉末及び所用の減水効果などを勘
案して調整されるが、一般には、ポルトランドセメント
１００重量部に対して、０．１〜１０重量％添加する。
これが０．１重量％未満では減水効果が実質上無く、ま
たこれを１０重量％越えて添加しても減水性、流動性の
改善効果が頭打ちとなる。

【００１５】本発明において空気連行剤は、従来よりコ
ンクリート用空気連行剤として用いられている、例えば
ノニオン系、アニオン系、オキシエチレン系、高級脂肪
酸塩系、天然樹脂酸塩系の化学組成を有するものはいず
れも使用できる。例えば、アルキルカルボン酸化合物を
主成分とするＡＥ−７７５Ｓ（エヌ・エム・ビー社製、
商品名）、天然樹脂酸系のヴィンソル（山宗化学社製、
商品名）、アルキルフェノール系のシーカＡＥＲ（日本
シーカ社製、商品名）等を挙げることができる。本発明
においては、前述した超硬強度コンクリート配合の場合
を除いて、上記空気連行剤の添加割合を調整して、コン
クリートの空気連行量を４．５〜５．５％に調整するこ
とが望ましい。

【００１６】尚、以上説明した配合成分のほかに、この
発明は、通常、コンクリートにおいて用いられる急硬・
急結材、高強度混和剤、水和促進剤、凝結調整剤などの
各種コンクリート混和材料や補強材としての各種繊維、
鋼等も使用できる。

【００１７】また、前記各成分の混合及び混練方法に制
限は無く、均一に混合混練できれば良く、配合成分の添
加順序にも特に制限されるものではない。さらに、コン
クリート打設後の養生は、各種の養生方法が適用可能で
あり、常温養生、高温養生、常圧蒸気養生、高温高圧養
生のいずれの方法も採用でき、必要ならば、これらの組
合わせを行ってより高強度コンクリート硬化体とするこ
とができる。

【００１８】上述したように本発明に係わるコンクリー
トは、フライアッシュに高炉スラグ粉末を併用すると共
に、コンクリート配合を適切に調整することにより、コ
ンクリートのワーカビリティに優れ、しかもセメント自
体の水和を促進し、コンクリートの初期強度をさらに増
大させる一方、長期強度発現も良好なコンクリートとす
るもので、フライアッシュを大量使用を可能にする。

【００１９】

【実施例】下記に示す材料、及び表１に示すコンクリー
トの配合によってコンクリートを調整し、ＪＩＳＡ
１１０８に準拠して圧縮強度を測定した。養生は２０℃
水中養生とした。尚、フライアッシュ質粗骨材は、平均
粒径１５μのフライアッシュに成分調整剤としてブレー
ン比表面積５０００ｃｍ² ／ｇの炭カル１０重量％を加
えた混合物に、ベントナイト５重量部、及び適量の水を
添加して直径５〜２０ｍｍに造粒した造粒物をロータリ
キルンで焼成して調整したものである。結果を表１に併
せて示す。

【００２０】（使用材料）セメントＣ：秩父小野田社製普通ポルトランドセメントフライアッシュＦＡ：比重２．２３、ブレーン比表面積
３３５０cm²／ｇ高炉スラグ粉末ＳＬ：比重２．９０、ブレーン比表面積
６０００cm²／ｇ細骨材Ｓ：陸砂（静岡産）比重２．５９、ＦＭ２．７５粗骨材Ｇ：フライアッシュ質人工粗骨材比重１．８７
実積率６４％粗骨材Ｇ：砕石（茨城産）最大寸法２０ｍｍ、比重２．
６４、実積率５９％高性能ＡＥ減水剤：花王社製マイティＭＴ２０００Ｗ
ＨＳ：竹本油脂社製ＨＰ−１１空気連行剤：エヌ・エム・ビー社製ＡＥ−７７
５Ｓ

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】本発明により、初期並びに長期において
強度発現性の良好なコンクリートを得ることができ、か
つ産業副産品であるフライアッシュの大量有効活用を図
ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント、骨材、フライアッシュ、高炉
スラグ粉末、及び水を含むコンクリート組成物であっ
て、フライアッシュ／高炉スラグ粉末の重量比を７０：
３０〜９５：５とすると共に、フライアッシュと高炉ス
ラグ粉末の合計量を骨材体積の１０％以上とすることを
特徴とするコンクリート組成物。
【請求項２】セメント、骨材、フライアッシュ、高炉
スラグ粉末、及び水を含むコンクリート組成物であっ
て、フライアッシュ／高炉スラグ粉末の重量比を７０：
３０〜９５：５とすると共に、フライアッシュと高炉ス
ラグ粉末の合計量を骨材中に占める細骨材体積の３０体
積％以上とすることを特徴とするコンクリート組成物。
【請求項３】前記フライアッシュと高炉スラグ粉末の
合計量を骨材中に占める細骨材体積の４５％以上とする
ことを特徴とする請求項２に記載のコンクリート組成
物。
【請求項４】単位セメント量が２００〜６００kg/m³
であり、単位セメント量、単位フライアッシュ量、及び
単位高炉スラグ粉末量の合計が７５０kg/m³以下である
ことを特徴とする請求項１、２又は３いずれかに記載の
コンクリート組成物。
【請求項５】単位セメント量が２５０〜３５０kg/m
³ 、単位フライアッシュ量が１５０〜３００kg/m³ であ
ることを特徴とする請求項１、２又は３いずれかに記載
のコンクリート組成物。
【請求項６】単位セメント量が４００〜６００kg/m³
の超高強度用コンクリート組成物であることを特徴とす
る請求項４に記載のコンクリート組成物。
【請求項７】骨材中、少なくとも粗骨材が人工骨材で
あることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載のコ
ンクリート組成物。
【請求項８】人工骨材がフライアッシュを主原料とす
る人工骨材であることを特徴とする請求項７に記載のコ
ンクリート組成物。
【請求項９】人工骨材がフライアッシュを主原料とす
る絶乾比重が１．８未満の軽量人工骨材であることを特
徴とする請求項８に記載のコンクリート組成物。
【請求項１０】人工骨材がフライアッシュを主原料と
する絶乾比重が１．８〜２．２の重質人工骨材であるこ
とを特徴とする請求項８に記載のコンクリート組成物。
【請求項１１】人工骨材が抗火石を主原料とする軽量
人工骨材であることを特徴とする請求項７に記載のコン
クリート組成物。
【請求項１２】人工骨材が膨張頁岩を主原料とする軽
量人工骨材であることを特徴とする請求項７に記載のコ
ンクリート組成物。
【請求項１３】セメントが普通ポルトランドセメント
又は早強ポルトランドセメントであることを特徴とする
請求項１〜１２いずれかに記載のコンクリート組成物。
【請求項１４】高性能減水剤をさらに含むことを特徴
とする請求項１〜１３いずれかに記載のコンクリート組
成物。