(57)【要約】【課題】  日本建築学会発行「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針(案)・同解説」に記載された特級仕様の性能を有する低収縮コンクリート及びその製造方法を提供する。【解決手段】  低収縮コンクリートは、水セメント質量比が２５〜６５％で且つ単位水量が１４０〜１８０ｋｇ／ｍ３であるコンクリートにおいて、細骨材及び粗骨材は、カルサイト含有量が８０ｍｏｌ％以上であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水セメント質量比が２５〜６５％で且つ単位水量が１４０〜１８０ｋｇ／ｍ３であるコンクリートにおいて、細骨材及び粗骨材は、カルサイト含有量が８０ｍｏｌ％以上であることを特徴とする、低収縮コンクリート。
【請求項２】
請求項１記載の低収縮コンクリートにおいて、細骨材及び粗骨材は、石灰岩を岩種とするカルサイトが８０ｍｏｌ％以上含まれる骨材であることを特徴とする、低収縮コンクリート。
【請求項３】
請求項１又は２記載の低収縮コンクリートにおいて、材齢６ヶ月の乾燥収縮ひずみが、ＪＩＳ  Ａ  １１２９に準じた乾燥収縮試験により５００×１０−６以下であることを特徴とする。低収縮コンクリート。
【請求項４】
水セメント質量比が２５〜６５％で且つ単位水量が１４０〜１８０ｋｇ／ｍ３となるように水を配合し、細骨材及び粗骨材としてカルサイト含有量が８０ｍｏｌ％以上である骨材を配合することを特徴とする、低収縮コンクリートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物のひび割れ抑制に資する低収縮コンクリート及びその製造方法に関するもので、特にコンクリート中に含まれる骨材を選別することで、コンクリート構造物のひび割れを抑制することができる、低収縮コンクリート及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートは乾燥に伴ってその体積を減少させ、かかる現象は乾燥収縮と呼ばれている。コンクリート構造物にかかる乾燥収縮が生じると、ひび割れの発生原因となるため、乾燥収縮ひずみが規制されている。
【０００３】
コンクリートに発生する収縮ひずみを制限する対策として、日本建築学会「建築工事標準仕様書・同解説  ＪＡＳＳ５」では、計画供用期間に応じてコンクリートの乾燥収縮ひずみの制限値を８×１０−４以下と規定しており、更に、同学会が発行している「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針（案）・同解説」では、仕様レベルごとに乾燥収縮ひずみを制限し、特級仕様では制限値を５００×１０−６以下と規定している。
なお、これら制限値はＪＩＳ  Ａ  １１２９に準じた材齢６ヶ月の測定値を対象としている。
【０００４】
コンクリート構造物のひび割れを抑制するにあたり、当該コンクリートの乾燥収縮もしくは自己収縮によるひずみを低減する対策が講じられている。
特にコンクリートに発生する収縮ひずみを低減するには、膨張材や収縮低減剤等のコンクリート用混和材をコンクリート中に含有させることが一般的となっている。
また近年では、コンクリート中に使用する骨材として、石灰岩を岩種としたものを使用する事例が増えている。
【０００５】
しかし、コンクリートの収縮ひずみを低減する対策として、膨張材や収縮低減剤等のコンクリート用混和材を使用する場合、収縮低減剤の標準添加量の範囲で低減できる乾燥収縮ひずみには限界がある。具体的には、収縮低減剤を添加しない場合と比較して、添加した場合には最大４０％程度のひずみを低減することが可能となる。
従って、収縮低減剤を使用しない場合のコンクリートの乾燥収縮ひずみの制限値が８５０×１０−６を超えると、収縮低減剤を添加配合しても、上記特級仕様クラスのコンクリートを実現することはほぼ不可能となる。
【０００６】
また、膨張材はコンクリート製造直後から７日目にかけてピークが発生する膨張ひずみによってコンクリートに生じる収縮ひずみを相殺する効果を有する混和材である。
それに対して、現状の乾燥収縮ひずみの制限値に対する適否を評価する試験方法（ＪＩＳ  Ａ  １１２９）は、コンクリート供試体作製から７日間は２０℃の水中で養生した後、温度２０度、湿度６０％の条件でコンクリート供試体を乾燥させて所定の材齢でコンクリートの長さ変化率（ひずみ）を測定している評価方法である。即ち、コンクリート供試体作製から７日目を基点として、所定の材齢のコンクリートの乾燥収縮ひずみを測定している。
従って、膨張材による膨張ひずみは当該試験方法では考慮されないため、乾燥収縮ひずみの制限値を満足するための収縮低減対策として、膨張材の効果は適切に評価されないのである。
【０００７】
近年、乾燥収縮ひずみの低減において注目を集めている石灰岩を岩種とした骨材の使用では、骨材産地による影響が大きく、乾燥収縮ひずみの低減に大きな効果を示すものもあれば、そうでないものも存在する。このような判別を、定量的な評価に基づき実施できないことが大きな問題となっている。
【０００８】
収縮を抑制したセメント組成物として、特開２００９−１９６８５５号公報（特許文献１）には、エーライト含有量が６０重量％以上かつ７０重量％以下でありかつブレーン比表面積が４０００ｃｍ２／ｇ以上かつ６５００ｃｍ２／ｇ以下のセメントＡと、ビーライト含有量が３５重量％以上かつ６０重量％以下でありかつブレーン比表面積が３０００ｃｍ２／ｇ以上かつ４０００ｃｍ２／ｇ以下のセメントＢと、膨張材と、ＢＥＴ法による比表面積が１ｍ２／ｇ以上かつ２０ｍ２／ｇ以下のシリカ質微粉末とからなる水硬性結合材と、最大粒径が１．２ｍｍ以下、絶乾密度が２．９０ｇ／ｃｍ３以上かつ吸水率が０．９０％以下の人造高密度細骨材と、化学混和剤とを含有してなる、超高強度無収縮グラウト材が開示されている。
【０００９】
また、コンクリートの乾燥収縮ひずみの早期推定方法として、特開２０１０−２４３４７２号公報（特許文献２）には、コンクリートの使用材料、調合条件の要因を加味したコンクリート乾燥収縮ひずみの推定式であって、コンクリートの短期材齢の乾燥収縮ひずみの実測値から、任意の長期材齢におけるコンクリートの乾燥収縮ひずみを、高精度にかつ早期に判定することができる、コンクリート乾燥収縮ひずみの早期推定方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１９６８５５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４３４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、上述した問題点を解消し、日本建築学会発行「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針(案)・同解説」に記載された特級仕様の性能を有する低収縮コンクリートを提供することである。
また、日本建築学会発行「鉄筋コンクリート造建築物の収縮ひび割れ制御設計・施工指針(案)・同解説」に記載された特級仕様の性能を有する低収縮コンクリートを容易に有効に製造することができる低収縮コンクリートの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するために、コンクリートに用いる骨材に注目し、骨材に含まれるカルサイト鉱物を一定の含有量以上とすることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
即ち、本発明の請求項１記載の低収縮コンクリートは、水セメント質量比が２５〜６５％で且つ単位水量が１４０〜１８０ｋｇ／ｍ３であるコンクリートにおいて、細骨材及び粗骨材は、カルサイト含有量が８０ｍｏｌ％以上である骨材であることを特徴とする、低収縮コンクリートである。
【００１３】
請求項２記載の低収縮コンクリートは、請求項１記載の低収縮コンクリートにおいて、細骨材及び粗骨材は、石灰岩を岩種とするカルサイトが８０ｍｏｌ％以上含まれる骨材であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の低収縮コンクリートは、請求項１又は２記載の低収縮コンクリートにおいて、材齢６ヶ月の乾燥収縮ひずみが、ＪＩＳ  Ａ  １１２９に準じた乾燥収縮試験により５００×１０−６以下であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の低収縮コンクリートの製造方法は、水セメント質量比が２５〜６５％で且つ単位水量が１４０〜１８０ｋｇ／ｍ３となるように水を配合し、細骨材及び粗骨材としてカルサイト含有量が８０ｍｏｌ％以上である骨材を配合することを特徴とする、低収縮コンクリートの製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の低収縮コンクリートは、コンクリートに配合する骨材（細骨材及び粗骨材）として、カルサイト鉱物を一定の含量以上で含む骨材を用いることで、優れたひび割れ低減性能を有することが可能となる。
また、本発明の低収縮コンクリートは使用する骨材中のカルサイト含有量を測定することで、目標とする材齢６カ月後の乾燥収縮ひずみが５００×１０−６以下となる乾燥収縮ひずみを満足することができる。
【００１７】
本発明の低収縮コンクリートの製造方法によれば、本発明の低収縮コンクリートを、有効に製造することができ、目標とする材齢６カ月後の乾燥収縮ひずみが５００×１０−６以下となる本発明のコンクリートを有効に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】コンクリートに配合した石灰岩を岩種とした骨材中のカルサイト含有量と、コンクリートの材齢６ヶ月の乾燥収縮ひずみ値との関係を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の低収縮コンクリートについて、以下に詳細に説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明の低収縮コンクリートは、水セメント質量比が２５〜６５％で且つ単位水量が１４０〜１８０ｋｇ／ｍ３であるコンクリートにおいて、細骨材及び粗骨材が、カルサイト含有量が８０ｍｏｌ％以上である骨材である、低収縮コンクリートである。
このようなカルサイト鉱物を８０ｍｏｌ％以上含む骨材を細骨材及び粗骨材として、コンクリートに含有させることで、目標とする材齢６カ月後の乾燥収縮ひずみが５００×１０−６以下の乾燥収縮ひずみを実現することが可能となる。
【００２０】
本発明の低収縮コンクリートに用いることができるセメントとしては、例えば、普通、中庸熱、低熱、早強、超早強、耐硫酸塩など各種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およびシリカセメントなどの混合セメントなどから少なくとも一種を挙げることができ、具体的には、ＪＩＳ  Ｒ  ５２１０、ＪＩＳ  Ｒ  ５２１１、ＪＩＳ  Ｒ  ５２１２、ＪＩＳ  Ｒ  ５２１３等で規定されたポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等が挙げられる。
【００２１】
また本発明の低収縮コンクリートに用いる骨材としては、カルサイト含有量が８０ｍｏｌ％以上である骨材を使用する。
骨材としては、細骨材及び粗骨材ともに、かかるカルサイト含有量が８０ｍｏｌ％以上である骨材を用いる。これにより上記本発明の効果を達成することが可能となる。
骨材としては、カルサイト含有量が８０ｍｏｌ％以上である骨材であれば、特に限定されないが、石灰岩を岩種としたカルサイト含有量が８０ｍｏｌ％以上の骨材を用いることが望ましい。
また、天然骨材、人工骨材の何れの骨材を用いてもよい。
【００２２】
このように、本発明の低収縮コンクリートの製造にあたっては、使用する骨材を選別する必要があり、好ましくは、使用する骨材は石灰岩を岩種であり、その判別に使用する定量指標は、カルサイト含有量である。本発明においては、カルサイト含有量が８０ｍｏｌ％以上である骨材以外の骨材は使用しない。
なお、カルサイト含有量の測定は、カルサイトの含有量が測定できる方法であれば特に限定されず、例えば粉末Ｘ線回折を応用したリートベルト解析によることができるが、この方法に限定されるものでない。
また、セメントと前記骨材との配合割合は、特に限定されないが、セメント１００質量部に対して、通常、２００〜９００質量部である。
【００２３】
また、本発明の低収縮コンクリートに配合する水は、水セメント質量比が２５〜６５％で且つ単位水量が１４０〜１８０ｋｇ／ｍ３、好ましくは水セメント質量比を４０〜６５％で且つ単位水量が１７０〜１８０ｋｇ／ｍ３となるように配合する。
水セメント質量比を上記範囲で配合することとしたのは、かかる水セメント質量比としたうえで、上記条件の骨材を配合することで、乾燥収縮ひずみが５００×１０−６以下の低収縮コンクリートを実現させることができるからである。
ここで、かかる乾燥収縮ひずみは、ＪＩＳ  Ａ  １１２９に従って測定された材齢６ヶ月の長さ変化率を示す。
【００２４】
更に、本発明の低収縮コンクリートには、その他の混和剤、例えば減水剤、凝結遅延剤、硬化促進剤、消泡剤、乾燥収縮低減剤、防錆剤、防凍剤、着色剤などの混和材や、耐久性を向上させるための炭素繊維や鋼繊維などの補強材を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。
【００２５】
例えば、減水剤としては、高性能減水剤や、ポリカルボン酸塩系減水剤である高性能ＡＥ減水剤が例示できる。高性能減水剤とは、ポリアルキルアリルスルホン酸塩系やメラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩系のいずれかを主成分とするものである。
【００２６】
ポリアルキルアリルスルホン酸塩系高性能減水剤としては、メチルナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、及びアントラセンスルホン酸ホルマリン縮合物等が挙げられ、市販品としては電気化学工業（株）社製商品名「ＦＴ−５００」とそのシリーズ、花王（株）社製商品名「マイティ−１００（粉末）」や「マイティ−１５０」とそのシリーズ、第一工業製薬（株）社製商品名「セルフロー１１０Ｐ（粉末）」、竹本油脂（株）社製商品名「ポールファイン５１０Ｎ」などが挙げられる。メラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩系高性能減水剤には、グレースケミカルズ社製商品名「ＦＴ−３Ｓ」、昭和電工（株）社製商品名「モルマスターＦ−１０（粉末）」や「モルマスターＦ−２０（粉末）」が挙げられる。
【００２７】
ポリカルボン酸塩系高性能ＡＥ減水剤としては、ＢＡＳＦジャパン（株）社製商品名「レオビルドＳＰ８」シリーズ、（株）フローリック社製商品名「フローリックＳＦ５００」シリーズ、竹本油脂（株）社製商品名「チュポールＨＰ８，１１」シリーズ、グレースケミカルズ（株）社製商品名「ダーレックススーパー１００，２００，３００，１０００」シリーズ、及び花王（株）社製「マイティ２１ＷＨ，３０００Ｓ」などが挙げられ、その他の市販品も使用される。
【００２８】
本発明のコンクリートは、上記セメント、上記細骨材及び粗骨材、並びに水、必要に応じて減水剤等の混和剤を含む上記各原料を均一に配合して調製する。混合の条件、混合機の種類などに限定はなく、それぞれの材料を施工時に混合して用いてもよいし、予め、その一部あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
混合装置としては、既存の任意の装置が使用可能であり、例えば、パン型強制ミキサ、二軸強制練りミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、ナイタミキサ、傾動ミキサ、連続練りミキサ等公知のものを用いることができる。
次いで、得られたコンクリートを、ＪＩＳ  Ａ１１２９の試験方法に準じて養生する。
【００２９】
このようにして得られた本発明のコンクリートは、ＪＩＳ  Ａ  １１２９に準じた乾燥収縮試験において、例えば石灰岩を岩種とした骨材に含まれるカルサイトが８０ｍｏｌ％以上となるように数値限定することによって、材齢６ヶ月の乾燥収縮ひずみが５００×１０−６以下となる低収縮コンクリートを実現することができる。
【実施例】
【００３０】
本発明を次の例により説明するが、これらに限定されるものではない。
コンクリートを調製するにあたり、以下の材料を使用した。
・セメント：普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント株式会社製）
・水：水道水
・細骨材：石灰岩を岩種とした下記表１に示す鉱物含有量が異なる砕砂７種（Ａ〜Ｇ）
・粗骨材：石灰岩を岩種とした下記表１に示す鉱物含有量が異なる砕石７種（Ａ〜Ｇ）
・ＡＥ減水剤：ポゾリス１５ｓ（ＢＡＳＦジャパン株式会社製）
なお、表１に示す数値は、粉末Ｘ線回折を応用したリートベルト解析によって求めた値を示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
上記セメント、水、細骨材、粗骨材およびＡＥ減水剤を用いて、下記表２に示す配合で、各コンクリートを７種類製造した。なお、同じコンクリートに使用する細骨材及び粗骨材は、同種の骨材（Ａ〜Ｇ）からなる骨材をそれぞれ用いた。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
得られた各コンクリートを打設して各コンクリート供試体を作製し、各コンクリート供試体を、ＪＩＳ  Ａ  １１２９に準じて７日間２０℃の水中で養生した後、温度２０℃、湿度６０％の条件下で設置して、材齢６ヶ月の乾燥収縮ひずみを測定した。その結果を表３に示す。
なお、表３中の乾燥収縮ひずみ値は、ＪＩＳ  Ａ  １１２９に準じて測定した値である。
【００３５】
【表３】
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【００３６】
上記表１中の各骨材のカルサイト含有量と表３中の乾燥収縮ひずみとの関係を図１に示す。
図１より、石灰岩を岩種とした骨材のカルサイト含有量と乾燥収縮ひずみの間に相関性が認められることがわかる。
また、骨材に含有される鉱物カルサイトの含有量が８０ｍｏｌ％以上となる条件において、得られたコンクリート供試体の乾燥収縮ひずみが５００×１０−６以下となっていることがわかる。
【００３７】
図１に示した相関関係は、上記表２の割合で各材料を配合した各コンクリート（水セメント比６５％、単位水量１８０ｋｇ／ｍ３）に関する相関関係を示すが、コンクリートの乾燥収縮ひずみは、水セメント比が小さくなるほど、又は、単位水量が少なくなるほど小さくなる傾向があるため、水セメント比が６５％未満、単位水量が１８０ｋｇ／ｍ３未満の条件においても、コンクリートに用いる石灰岩を岩種とした骨材のカルサイト含有量が８０ｍｏｌ％以上であれば、得られるコンクリートの乾燥収縮ひずみは５００×１０−６以下を満足することが可能である。
【００３８】
また、図１より、コンクリート中の石灰岩を岩種とする骨材のカルサイト含有量が増加するにしたがい、乾燥収縮ひずみは小さくなる傾向があり、かかる相関性を活用することで、目標とする乾燥収縮ひずみを満足するためのカルサイト含有量を特定することができることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の低収縮コンクリートは、コンクリートの経時的な収縮を抑制し、ひび割れが発生することを防止することができ、建築分野のみならず土木分野の各種コンクリート構造物に適用できる。
【図１】
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