(57)【要約】      （修正有）【課題】剥離が生じにくいコンクリート、特に覆工コンクリートおよび寒中コンクリートを提供する。【解決手段】単位水量が１５５ｋｇ／ｍ３以下、かつ、空気量が８％以上であるコンクリートであり、好ましくはペースト中の空気の体積が、前記ペースト全体の体積の３０％以上であり、ＡＳＴＭＣ４５７に準拠したリニアトラバース法で測定した気泡間隔係数が１５０μｍ以下である、材料分離し難く、耐凍害性に優れるコンクートとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位水量が１５５ｋｇ／ｍ３以下、かつ、空気量が８％以上であることを特徴とするコンクリート。
【請求項２】
ペースト中の空気の体積が、前記ペースト全体の体積の３０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート。
【請求項３】
ＡＳＴＭ  Ｃ４５７に準拠してリニアトラバース法（トラバース長２６２０ｍｍ）で測定した気泡間隔係数が１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のコンクリート。
【請求項４】
砕砂、砕石のいずれかまたは両方を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート。
【請求項５】
スランプが１２ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコンクリート。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のコンクリートからなる覆工コンクリート。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載のコンクリートからなる寒中コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート、特に覆工コンクリートと寒中コンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル形成技術として、ＮＡＴＭ（New Austrian Tunneling Method）工法や矢板工法があり、現在はＮＡＴＭ工法が多く採用されている。ＮＡＴＭトンネルは、一般的に、吹付けコンクリートと、吹付けコンクリートの表面に貼設された防水シートと、防水シートの内空側に打設された覆工コンクリートとを備える。
【０００３】
ＮＡＴＭ工法は、覆工コンクリートを構築するため、フォームの内側にガントリーを備えたセントルを使用する。セントルは、フォームと掘削孔との隙間に覆工コンクリートを打設できるようになっている。セントルは、打設された覆工コンクリートが所定の強度を発現するまで支持する。特許文献１には、覆工コンクリートに所定の強度発現を早めることを目的としてフォームを加熱して覆工コンクリートの養生温度を高める養生方法が提案されている。
【０００４】
ＮＡＴＭ工法では、施工の迅速化のために、覆工コンクリートに型枠を取り外せるだけの最低限の硬度が発現した段階でセントルが取り外される。この際、セントル表面にコンクリートが付着する「剥離」が起こる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２１２４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
剥離が生じにくいコンクリートを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らが、覆工コンクリートでの剥離の有無を調査したところ、剥離は、施工時の温度が低い現場で起こりやすく、剥離箇所が、打ち継ぎ面上方に集中していることが確認できた。さらなる調査の結果、この剥離は、２層目の打込み時に型枠に沿って上昇した１層目のレイタンスに由来することが判明した。
本発明者らは、この下層のレイタンスに由来する打ち継ぎ面上方での剥離を抑制するコンクリートの鋭意研究を行い、下記手段を見出すに至った。
【０００８】
すなわち、前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
１．単位水量が１５５ｋｇ／ｍ３以下、かつ、空気量が８％以上であることを特徴とするコンクリート。
２．ペースト中の空気の体積が、前記ペースト全体の体積の３０％以上であることを特徴とする１．に記載のコンクリート。
３．ＡＳＴＭ  Ｃ４５７に準拠してリニアトラバース法（トラバース長２６２０ｍｍ）で測定した気泡間隔係数が１５０μｍ以下であることを特徴とする１．または２．に記載のコンクリート。
４．砕砂、砕石のいずれかまたは両方を含有することを特徴とする１．〜３．のいずれかに記載のコンクリート。
５．スランプが１２ｃｍ以上であることを特徴とする１．〜４．のいずれかに記載のコンクリート。
６．１．〜５．のいずれかに記載のコンクリートからなる覆工コンクリート。
７．１．〜５．のいずれかに記載のコンクリートからなる寒中コンクリート。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のコンクリートは、材料分離し難いため、レイタンスが生じにくい。本発明のコンクリートは、打ち継ぎ時に下層のレイタンスが型枠に沿って上昇することを防ぐことができるため、打ち継ぎ面上方での剥離を抑制することができる。本発明のコンクリートは、剥離が起こりやすい覆工コンクリート、寒中コンクリートに好適に用いることができる。
本発明のコンクリートは、水和反応に必要な水分量を確保したまま、コンクリート中の水分量を空気に置き換えているため、必要な強度（耐久性）を確保することができる。
本発明のコンクリートは、ペースト中の空気量を増加させることで、ブリーディング率、ブリーディング量ともに低下することが確認でき、ひいては、ポンプ圧送性および圧送後の品質向上を見込むことができる。
ペースト中の水分を空気に置き換えていることで、時間経過に伴う質量の変化を小さくすること（乾燥収縮を改善すること）が可能となった。
ペースト中の空気量を増加させて、単位水量を減らした場合であっても、コンクリート部材の長さ変化及び電気泳動に対して変化は生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ブリーディング試験における経時でブリーディングした水の累計水量を示すグラフ。
【図２】ブリーディング試験におけるブリーディング量を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のコンクリートは、単位水量が１５５ｋｇ／ｍ３以下、かつ、空気量が８％以上であることを特徴とする。
本発明のコンクリートは、セメント、水、細骨材、粗骨材、ＡＥ減水剤等の混和剤等とを混合することにより生成される。本発明のコンクリートにおいて使用するセメントは特に制限されず、例えば、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（Ａ〜Ｃ種）、フライアッシュセメント（Ａ〜Ｃ種）、シリカセメント（Ａ〜Ｃ種）、エコセメント等を用いることができる。
【００１２】
本発明のコンクリートは、単位水量が１５５ｋｇ／ｍ３以下、かつ、コンクリート中の空気量が８％以上である。なお、一般的なコンクリートの単位水量は、１７５〜１８５ｋｇ／ｍ３、空気量は４．５±１．５％である。ここで、コンクリートのペースト中の水分には、セメントの水和反応に必要なものと、流動性を確保するためのものがあり、このうち、流動性を確保するための水分は、コンクリートの硬化過程では材料分離の原因となり、硬化後は耐久性低下を招く恐れがある。本発明のコンクリートは、単位水量が１５５ｋｇ／ｍ３以下と少ないため、材料分離が起こりにくい。本発明のコンクリートは、ブリーディング量が少ないため、レイタンスの発生を抑えることができ、打ち継ぎ時に型枠に沿って上昇した下層のレイタンスに由来する剥離を抑えることができる。
【００１３】
本発明のコンクリートは、空気量が８％以上と多くとも、単位水量が１５５ｋｇ／ｍ３以下と少なく、かつ、水和反応に必要な水量を備えているため、従来の普通コンクリートと同等の耐久性を備えている。本発明のコンクリートは、単位水量が１５０ｋｇ／ｍ３以下であることが好ましく、１４５ｋｇ／ｍ３以下であることがより好ましく、１３５ｋｇ／ｍ３以下であることがさらに好ましい。また、本発明のコンクリートは、空気量が１０％以上であることがより好ましく、１２％以上であることがさらに好ましい。
【００１４】
本発明のコンクリートは、ペースト中の空気の体積が、ペースト全体の体積の３０％以上（ペースト中の空気の体積を前記ペースト全体の体積で除した値が０．３以上）であることが好ましい。ここで、ペーストとは、セメントと水とを混合したセメントペーストのほか、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフューム等の潜在水硬性粉体、石灰石微粉末などのセメントと同等ないしはそれ以上の粉末度を持つ材料と水との混合物を含むものである。本発明のコンクリートは、ペースト体積が空気により嵩増しされているため、単位水量が１５５ｋｇ／ｍ３以下でありながら、従来の普通コンクリートと同等の流動性を備えている。ペースト中の空気の体積は、４０％以上であることがより好ましく、５０％以上であることがさらに好ましい。なお、本発明において、コンクリート中およびペースト中の空気量、気泡の大きさ、数等は、ＡＥ剤等の添加量により、調整することができる。
【００１５】
本発明のコンクリートは、ＡＳＴＭ  Ｃ４５７に準拠してリニアトラバース法（トラバース長２６２０ｍｍ）で測定した気泡間隔係数が１５０μｍ以下であることが好ましい。なお、空気量４．５％である一般的な普通コンクリートは、この気泡間隔係数が２００μｍ程度である。この気泡間隔係数が１５０μｍ以下であるコンクリートは、直径２５０μｍ以下の気泡（エントレインド・エア）を多く含んでいるため、ペーストの流動性、耐凍害性に優れている。本発明のコンクリートは、この気泡間隔係数が１３０μｍ以下であることが好ましく、１１０μｍ以下であることがより好ましく、９０μｍ以下であることがさらに好ましい。なお、本発明のコンクリートにおいて、この気泡間隔係数の下限は、７５μｍ程度である。
【００１６】
リニアトラバース法とは、供試体を横切る平面上に一定間隔で設定された線上を走査して、各成分の区域を横切り通過した距離を積分して各成分ごとの総和を求め、固体の体積組成を決定する方法である。リニアトラバース法により、トラバース長（本明細書では２６２０ｍｍ）において、気泡を横切った距離（弦長）と気泡を横切った回数（気泡数）、気泡を横切った距離の総和、気泡以外の部分を横切った距離の総和を求めることができる。そして、これらの値から、気泡間隔係数を算出することができる。なお、気泡間隔係数とは、ペースト中に単一寸法の気泡が単一寸法の立方体中心に規則的に配置している状態を仮定した際の、この立方体の気泡中心から最遠点にあるセメントペーストと、この最遠点から最寄りの気泡表面までの距離で定義される。
【００１７】
本発明のコンクリートは、骨材として、砕石、砕砂のいずれか、または両方を含有しても流動性を確保することができる。本発明のコンクリートは、ペーストが多くの空気を含むことにより十分なペースト体積を備えている。そのため、本発明のコンクリートは、川砂利と比較して実積率が小さな砕石、天然砂と比較して形状がいびつで石粉を多く含む砕砂を配合しても、水量を増やすことなく、ペーストの流動性を維持することができる。
【００１８】
本発明のコンクリートは、スランプを１２ｃｍ以上とすることができる。本発明のコンクリートは、ブリーディングしにくいため、スランプが大きくても材料分離を抑制することができる。
【００１９】
本発明のコンクリートは、混練直後から９０分経後の空気体積保持率（混練直後のコンクリート中の空気量Ａ１／混練後９０分経過後のコンクリート中の空気量Ａ２＞９０％）を、９０％以上とすることができる。ここで、Ａ１は、混練直後に測定したコンクリート中の空気量であり、Ａ２は、混練後容器（いわゆるトロ舟）内で所定時間（９０分間）静置した後、撹拌してから測定したコンクリート中の空気量である。混練後９０分以上経過した後でも、９０％以上のコンクリート中の空気量を保持できる配合にすることで、コンクリートの施工性および耐久性を確保することができる。
【００２０】
本発明のコンクリートは、ペースト中の余分な水分（流動性を確保するための水分の一部であって、水和反応に必要な水分以外の水分）が空気によって置換されているため、材料分離し難い。本発明のコンクリートは、従来の普通コンクリートよりもペースト中に多量の空気を含有しているので、少ない水量でも流動性を確保することができる。流動性を確保するためには、骨材同士が互いに干渉することなく回転または移動することができるスペース（ペースト体積）が必要である。本発明のコンクリートは、空気によってペースト体積を嵩増しすることで粗骨材同士の潤滑性確保に必要なペースト体積を確保している。したがって、本発明のコンクリートによれば、普通コンクリートとして必要な強度を確保しつつ、施工に必要な流動性を確保し、なおかつ、材料分離や乾燥収縮ひび割れなどを抑制することができる。また、混練後９０分以上経過した後でも、９０％以上のコンクリート中の空気量を保持できる配合にすることで、コンクリートの施工性および耐久性を確保している。また、コンクリート中の空気量を増加させることで、コンクリート部材の軽量化を図ることが可能となる。
【００２１】
本発明のコンクリートの用途は特に制限されないが、剥離が起こりやすい覆工コンクリート、寒中コンクリートとして好適に用いることができる。また、気泡間隔係数が１５０μｍ以下である本発明のコンクリートは、耐凍害性に優れているため、寒冷地用コンクリートとして好適に利用することができる。なお、寒冷地用とは、年間最低気温が−５℃以下の地域を意味する。
【実施例】
【００２２】
［実施例１］
以下、本実施形態のコンクリートの性状を確認するために実施した実験結果について説明する。
本実験では、ペースト（セメントペースト）全体の体積に対して、ペースト中の空気の体積が５１％（試料１）の試料を作成した。また、比較例（試料Ａ）として、通常の配合である普通コンクリート（ペースト中の空気量１６％）の試料を作成した。各試料の配合を、表１に示す。なお、試料１、Ａは、ともにスランプ１６ｃｍである。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
・ブリーディング試験
試料１、Ａについて、打込み時の試料の温度と養生温度を変化させて、コンクリートのブリーディング試験方法（ＪＩＳ  Ａ１１２３：２０１２）に従って、ブリーディングした水の累計水量（ｃｍ３）と、ブリーディング量（ｃｍ３／ｃｍ２）の測定を行った。結果を図１、２に示す。
【００２５】
普通コンクリートである試料Ａは、低温となるほどブリーディングが多くなった。
本発明である試料１は、打込み温度１０℃養生温度１０℃と低温で硬化したにもかかわらず、ブリーディングが生じなかった。これは、本発明のコンクリートが単位水量１５５ｋｇ／ｍ３以下と少ない（試料１は１２８ｋｇ／ｍ３）ためである。
【００２６】
・剥離試験
試料１、Ａについて、油脂系剥離剤（岐阜工業株式会社製ＪＥＴ−ＣＯＡＴ  Ｇ−ＭＡＸ）を塗布したスチール製型枠（６００ｍｍ×６００ｍｍ×６００ｍｍ）に、１層目として高さ４００ｍｍまで打込み、６０分締固めたのち、２層目を高さ６００ｍｍまで打ち継ぎ、１５時間後に脱型した。打込み温度と養生温度は、上記ブリーディング試験と同様にした。脱型した型枠に付着したコンクリートを目視で確認し、下記基準で剥離性を評価した。
○：型枠にコンクリートが付着していない。
△：型枠に、コンクリートが付着しているが、その大きさは小さく、量は少ない。
×：型枠に大きな、または多くのコンクリートが付着している。
【表２】
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【００２７】
・気泡組織の測定
上記配合１、Ａから、ＪＩＳ  Ａ１１３２：２０１４に準拠して、Φ１０ｃｍ高さ２０ｃｍ、２０℃水中養生、材齢２８日の供試体を作成した。
上記供試体の高さ方向中央部付近から厚さ５０ｍｍ程度の円板状のサンプルを切り出し、このサンプルの両面を研磨した。研磨した両面について、硬化コンクリート気泡計測装置（株式会社ファースト製、ＨＦ−ＭＡＣ０１１）を用いて、ＡＳＴＭ  Ｃ４５７に準拠して、リニアトラバース法により、気泡の大きさと数、及び気泡間隔係数を測定した。測定は、サンプル両面とも略中央部分についてトラバース長が２６２０ｍｍ（片面あたり１３１０ｍｍ）となるように行った。
弦長２５０μｍ以下の気泡の数、気泡の総数、気泡間隔係数を表３に示す。
【表３】
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【００２８】
試料１は、普通コンクリートと比較して弦長２５０μｍ以下の気泡が多く、また、気泡間隔係数が小さかった。本発明のコンクリートは、弦長２５０μｍ以下の独立気泡を多く含むため、耐凍害性に優れていることが確認できた。
【図１】
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【図２】
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