(57)【要約】【課題】  空隙を有するクリンカアッシュを混和材として用いることにより、コンクート中に所定の空気量を確実に確保し、耐凍害性の高いコンクリート及び耐凍害性の高いコンクリートを製造する方法を提供する。【解決手段】  クリンカアッシュ１をふるい分け、又は粉砕して０．６ｍｍ以下にし、また、クリンカアッシュ１粒子内の空隙２径を５０〜２５０μｍとする。次に、セメントと細骨材とクリンカアッシュ１とＡＥ剤と水を混練機に投入し、練り混ぜる。ここで、クリンカアッシュ１の混和率は細骨材に対して２０重量％以上に、また、コンクリート内の空隙容積の総量Ｖall（ｍ３）、つまり、空気量がコンクリート容積の３〜６％になるように調整する。そして、コンクリートを型枠内に打設し、締固めてコンクリートを緻密化する。最後に、コンクリート４を養生し、硬化させる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
混和材として、空隙を有するクリンカアッシュを使用したことを特徴とするコンクリートの製造方法。
【請求項２】
前記空隙容積の総量をコンクリート容積の３〜６％とすることを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項３】
前記クリンカアッシュは、その空隙の径が５０〜２５０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項４】
前記クリンカアッシュは、その空隙が気体で満たされているものであ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の製造方法。
【請求項５】
前記クリンカアッシュの混和率を細骨材に対して２０重量％以上にす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の製造方法。
【請求項６】
混和材として、空隙を有するクリンカアッシュを使用していることを特徴とするコンクリート。
【請求項７】
混和材として、空隙を有するクリンカアッシュを使用しているコンクリートにて建設されていることを特徴とする構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混和材としてクリンカアッシュを用いた耐凍害性を有するコンクリートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、コンクリート内の空隙中に存在する水分が凍結と融解とを繰り返して体積変化を起こすと、この体積変化に伴って内部応力が発生し、その繰り返し疲労によりコンクリートが破壊されるという問題があった。
【０００３】
そこで、一般的には、例えば、特許文献１に示すようなＡＥ剤を添加し、コンクリート中に５０〜２５０μｍ程度の径の空気泡をコンクリート容積の３〜６％程度設けることにより耐凍害性を高める方法が行われている。
【０００４】
また、特許文献２には、石炭火力発電所で発生する石炭灰のうち、フライアッシュを結合材として用いる方法が開示されている。これは、超速硬セメント１００重量部に対してフライアッシュを１０〜５０重量部含み、超速硬セメント及びフライアッシュの合算量１００重量部に対して増粘剤を０．０２〜０．２重量部含み、結合成分１００重量部に対して凝結遅延剤を０．１〜１．５重量部含む方法である。
【特許文献１】特公昭５８−５８６３号公報
【特許文献２】特開２００４−１６１５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来より行われている、ＡＥ剤をコンクリートに添加する方法では、コンクリートの運搬、打設後の振動又は加圧等による締固めにより、練り混ぜ時よりも空気量が１６〜２５％程度減少するために凍結時の体積の膨張作用に対する空気の緩衝機能が低下して耐凍害性が低下するという問題点があった。また、凍結を防止するために、コンクリートの容積に対する空気量を１％増加するとコンクリートの圧縮強度が５％程度低下するという問題があり、コンクリート中の空気量の設定は大変困難であるという問題点があった。
【０００６】
また、特許文献２に記載されている方法のように、未燃焼分を多く含むフライアッシュを使用すると、この未燃焼分に含まれるカーボンがＡＥ剤を吸着してしまいＡＥ剤の量が少なくなって空気が連行されにくく、所定の空気量が確保できずに凍結時の体積の膨張作用に対する空気の緩衝機能が低下して耐凍害性が低下するという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、空隙を有するクリンカアッシュを混和材として用いることにより、コンクート中に所定の空気量を確保し、耐凍害性の高いコンクリート及び耐凍害性の高いコンクリートを製造する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決する本発明のコンクリートの製造方法は、混和材として、空隙を有するクリンカアッシュを使用したことを特徴とする（第１の発明）。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記空隙容積の総量をコンクリート容積の３〜６％とすることを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記クリンカアッシュは、その空隙の径が５０〜２５０μｍであることを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明において、前記クリンカアッシュは、その空隙が気体で満たされているものであることを特徴とする。
【００１２】
第５の発明は、第１〜４のいずれかの発明において、前記クリンカアッシュの混和率を細骨材に対して２０重量％以上にすることを特徴とする。
【００１３】
第６の発明は、コンクリートであって、混和材として、空隙を有するクリンカアッシュを使用していることを特徴とする。
【００１４】
第７の発明は、構造物であって、第１〜６のいずれかの発明において、混和材として、空隙を有するクリンカアッシュを使用しているコンクリートにて建設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるコンクリートの製造方法によれば、混和材として、空隙を有するクリンカアッシュを用いることにより、コンクリート中に所定の空気量を確実に確保することが可能となる。そして、所定の空気量が確保できるために、耐凍害性の高いコンクリートを容易に製造することが可能となる。
【００１６】
また、空隙を有するクリンカアッシュを用いることにより、コンクリート中の空気量を増加させても、コンクリートの圧縮強度の低下を軽減することが可能である。
【００１７】
そして、石炭火力発電所にて、石炭を燃焼した後に発生する石炭灰のうち、クリンカアッシュをリサイクルすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、混和材として、空隙を有するクリンカアッシュを使用したコンクリート及びコンクリートの製造方法に関するものである。以下、本発明に係るコンクリートの製造方法の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態にクリンカアッシュの電子顕微鏡による拡大図である。クリンカアッシュ１は、石炭火力発電所にて石炭を燃焼させた際に発生する石炭灰のうち、ボイラ底部の水槽に落下し、固形化した石炭灰である。ボイラから回収されたクリンカアッシュ１は、破砕機にて破砕されて砂程度の大きさに粒度調整され、脱水槽にて脱水された後に、発電所外に搬出される。
【００２０】
クリンカアッシュ１の粒子は、図１に示すように、多孔質であるために、排水性、通気性に優れている。以下に、このクリンカアッシュ１を混和材として使用するコンクリートの製造手順を示す。 
図２は、本発明の一実施形態に係るクリンカアッシュを使用したコンクリートの製造手順を示すフロー図である。また、図３は、本発明の一実施形態に係るクリンカアッシュ粒子内の空隙を示す模式図で、図４は、本発明の一実施形態に係るコンクリート内におけるクリンカアッシュに含まれる水分の挙動を示す模式図である。
【００２１】
まず、図２のＳ２において、図３に示すように、石炭発電所にて破砕・脱水されたクリンカアッシュ１をふるい分け、又は粉砕して０．６ｍｍ以下にする。コンクリート中に形成され、コンクリートのワーカビリティやフリージング性状の改善、初期凍害の抑制、凍結融解に対する耐久性の向上等の効果を有するエントレインドエアの径は、一般的に、５０〜２５０μｍ程度である。そこで、クリンカアッシュ１粒子内の空隙２がとりうる最大径はクリンカアッシュ１粒子の半分とすると、例えば、クリンカアッシュ１粒子の粒径が０．６ｍｍの場合においては、空隙２のとりうる最大径は３００μｍとなり、エントレインドエアとほぼ同等の大きさとなる。したがって、粒径が０．６ｍｍ以下のクリンカアッシュ１粒子内に存在する空隙２内部の空気泡は、エントレインドエアとしてコンクリートのワーカビリティやフリージング性状の改善、初期凍害の抑制、凍結融解に対する耐久性の向上等の効果を有する。また、クリンカアッシュ１粒子内の空隙２の最小径も５０μｍ程度であることが望ましい。
【００２２】
つまり、クリンカアッシュ１粒子内の空隙２径を５０〜２５０μｍとすることにより、この空隙２内の空気がエントレインドエアとなる。
【００２３】
図２のＳ３において、クリンカアッシュ１を絶乾状態又は気乾状態まで乾燥し、クリンカアッシュ１粒子内に空隙２が多く形成される状態にする。
【００２４】
次に、図２のＳ４において、セメントと砂や砂利等の細骨材とを所定量計量して混練機に投入する。そして、混和材料のクリンカアッシュ１とＡＥ剤とを所定量添加した水を計量しながら混練機に投入し、これらが均一になるように練り混ぜる。ここで、クリンカアッシュ１の混和率は細骨材に対して２０重量％以上に、また、コンクリート内の空隙容積の総量Ｖall（ｍ３）、つまり、空気量がコンクリート容積の３〜６％になるように調整する。
【００２５】
コンクリート内の空気量Ｖallの内訳は、クリンカアッシュ１の実積率より算出されるクリンカアッシュ１内の空隙量Ｖc（ｍ３）とＡＥ剤による連行空気量Ｖae（ｍ３）とである。したがって、ＡＥ剤による連行空気量Ｖaeは（１）式となる。  
Ｖae ＝ Ｖall−Ｖc  ・・・（１）
（１）式にて算出された連行空気量Ｖaeがコンクリート内に連行されるようにＡＥ剤の添加量を調整する。
【００２６】
なお、本実施形態においては、混和材料としてクリンカアッシュ１、ＡＥ剤について説明したが、目的とするコンクリートの品質、形状、施工方法等により、適宜他の混和材料を添加してもよい。
【００２７】
そして、図２のＳ６において、混練機にて所定の時間練り混ぜられたコンクリートを型枠内に打設し、締固め機にて振動を加えたり、加圧するなどして、コンクリート内の不要な空気、つまりエントラップドエアを除去し、コンクリートを緻密化する。
【００２８】
最後に、図２のＳ８において、水和反応により硬化が進行しているコンクリート４の乾燥、凍結等を防止するためにコンクリート４を気中又は蒸気中で養生し、硬化させる。
【００２９】
コンクリート４を締固めした後のクリンカアッシュ１の表面近傍に形成されている孔隙内には、混練機にて水と練り混ぜる際に保有した水分３が存在している。しかし、蒸気養生する場合においては、図４に示すように、クリンカアッシュ１は多孔質であり表面積が広いために孔隙内の水分蒸発が促進されて孔隙内の水分３が水和反応に使用され、クリンカアッシュ１の周囲の水和生成物が緻密化されることによりクリンカアッシュ１を含むコンクリートは強度増加するとともに孔隙内の水分が減少する。したがって、クリンカアッシュ１内の孔隙は空気泡で満たされた空隙２となるために、コンクリート４内の空気量が増加する。また、気中養生する場合においても、自己養生効果にてクリンカアッシュ１内の孔隙内に存在する水分３が水和反応に使用され、クリンカアッシュ１の周囲の水和生成物が緻密化されることによりクリンカアッシュ１を含むコンクリートは強度増加するとともに孔隙内の水分が減少する。したがって、クリンカアッシュ１内の孔隙は空気泡で満たされた空隙２となるために、コンクリート４内の空気量が増加する。
【００３０】
つまり、コンクリート４硬化後のクリンカアッシュ１内の大半の孔隙は、エントレイドエアで満たされた空隙２となる。また、クリンカアッシュ１を含むコンクリートは、クリンカアッシュ自体の強度は弱いが、従来のコンクリートと同等の圧縮強度を有する。（詳細は後述する）。
【００３１】
図５は、本発明の一実施形態に係るコンクリートの圧縮強度と空気量との関係を示す図である。コンクリート４内の空気量が増加すると耐凍害性は向上するが、図５に示すように、水セメント比を一定とした場合においては、コンクリート４内の空気量が１％増加するとコンクリート４の圧縮強度は５％の割合で低下する。これは、コンクリート４中に含まれる空気量が増加し、圧縮に対する耐力を有するセメントの量が減少しているために、コンクリート４の圧縮強度が低下するものである。
【００３２】
しかし、空隙２を有するクリンカアッシュ１を使用する場合においては、コンクリート４が圧縮されてもクリンカアッシュ１粒子及びクリンカアッシュ１内の空隙形は多少変形する程度であり、この空隙２内のエントレイドエアへの影響は小さく、エントレイドエアはほとんど潰れないために、圧縮強度の低下を軽減することが可能である。例えば、コンクリート４内の空気量がコンクリート容積の５％のうち、クリンカアッシュ１内の空気量が２％である場合においては、ＡＥ剤によって連行される空気量は３％となる。クリンカアッシュ１内のエントレイドエアはクリンカアッシュ１粒子により保護されており、コンクリート４が圧縮されても変形しないために、コンクリート４の圧縮強度はＡＥ剤によって連行される３％の連行空気に依存することとなる。したがって、コンクリート４内の空気量が５％のうち、クリンカアッシュ１内の空気量が２％、ＡＥ剤によって連行される空気量が３％であるコンクリート４の圧縮強度は、コンクリート４内の空気量５％が、すべてＡＥ剤によって連行されているコンクリート４の圧縮強度よりも１２〜１８％増加する。
【００３３】
つまり、空隙２を有するクリンカアッシュ１を使用する場合においては、コンクリート４内の空気量を増加させてもコンクリート４の圧縮強度の低下を防ぐことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態にクリンカアッシュの電子顕微鏡による拡大図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るクリンカアッシュを使用したコンクリートの製造手順を示すフロー図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るクリンカアッシュ粒子内の空隙を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るコンクリート内におけるクリンカアッシュに含まれる水分の挙動を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るコンクリートの圧縮強度と空気量との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  クリンカアッシュ
２  空隙
３  水分
４  （養生後の）コンクリート
【図２】
2006225222.tif 000003
【図３】
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【図４】
2006225222.tif 000005
【図５】
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【図１】
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