(57)【要約】【課題】水結合材比が比較的少ないコンクリート混練物の硬化に伴う発熱やコンクリート硬化体が受ける高温履歴がコンクリート硬化体の強度の発現に影響するのを抑制することができるコンクリート組成物を提供することを課題とする。【解決手段】結合材としてのセメントと、粗骨材と、細骨材とを含み、水結合材比が４０％以下となるように水と混練されて使用されるコンクリート組成物であって、前記粗骨材は、熱膨張係数が８×１０−６／℃以上であり、粗骨材以外のモルタル成分の熱膨張係数が８×１０−６／℃以上１５×１０−６／℃以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合材としてのセメントと、粗骨材と、細骨材とを含み、水結合材比が４０％以下となるように水と混練されて使用されるコンクリート組成物であって、
前記粗骨材は、熱膨張係数が８×１０−６／℃以上であり、
粗骨材以外のモルタル成分の熱膨張係数が８×１０−６／℃以上１５×１０−６／℃以下であるコンクリート組成物。
【請求項２】
水結合材比が４０％以下となるように、結合材としてのセメントと、粗骨材と、細骨材と、水とが混練されて形成されたコンクリート混練物であって、
前記粗骨材は、熱膨張係数が８×１０−６／℃以上であり、
粗骨材以外のモルタル成分の熱膨張係数が８×１０−６／℃以上１５×１０−６／℃以下であるコンクリート混練物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントと骨材とを含むコンクリート組成物、及び、セメントと骨材と水とが混練されてなるコンクリート混練物に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメントと骨材とを含むコンクリート組成物と水とが混練されてなるコンクリート混練物は、硬化する過程で発熱することが知られている。例えば、水セメント比や水結合材比を小さくすることによって高い強度が発現するように構成されたコンクリート混練物（所謂、高強度コンクリート）は、セメントや結合材の含有量が比較的多くなっているため、硬化する過程で生じる発熱によって比較的高い温度状態になる。
【０００３】
また、コンクリート混練物は、硬化する過程や硬化した後において、比較的高温の環境下に置かれる（高温履歴を受ける）場合がある。例えば、蒸気養生を行ったり、打設された環境の温度の影響を受けたりすることで、高温履歴を受ける場合がある。
【０００４】
上記のように、コンクリート混練物は、発熱や高温履歴の影響によって、長期的な強度発現が阻害されることが知られている。これは、発熱や高温履歴の影響によって、セメントやそれに類する結合材の反応が加速され、その後の反応を阻害するような物質が形成されるためと考えられる。
【０００５】
また、上記のような発熱の影響によって、コンクリート混練物が硬化してなるコンクリート硬化体に温度ひび割れが生じることも知られている。斯かる温度ひび割れは、コンクリート混練物の発熱による温度上昇と、コンクリート硬化体が形成された後の温度低下によって、コンクリート硬化体が体積変化し、コンクリート硬化体内に応力が蓄積されてひび割れが生じるものである。
【０００６】
以上のことから、コンクリート硬化体の強度発現を長期的に継続させると共に、コンクリート硬化体の温度ひび割れを抑制するためには、セメントや結合材が反応する初期段階において、コンクリート混練物やコンクリート硬化体が高温に曝さないことが特に重要となる。
【０００７】
そこで、反応時の発熱が小さいセメントや結合材を使用する方法が提案されている。具体的には、中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセメントといった低発熱タイプのポルトランドセメント、又は、高炉セメントやフライアッシュセメントといった混合セメントを用いる方法が提案されている（非特許文献１〜３参照）。これらのセメン卜を用いることで、コンクリートが硬化する際の発熱が小さくなるため、コンクリート硬化体の長期的な強度発現が阻害されるのを抑制することが可能になると共に、温度ひび割れも抑制することが可能になる。
【０００８】
温度ひび割れを抑制する他の方法としては、熱膨張係数が小さい粗骨材を使用する方法が知られている（特許文献１参照）。このような粗骨材を使用することで、温度の上昇下降時のコンクリート硬化体の体積変化が抑制されるため、コンクリート硬化体内に蓄積される応力が低減し、温度ひび割れが抑制される。このように熱膨張係数が小さい粗骨材としては、石灰石粗骨材が知られている。該石灰石粗骨材は、収縮低減材料としても機能するため、温度ひび割れを助長する収縮ひずみの低減を図ることも可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−０５７２５１号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】コンクリート工学年次論文報告集  第１２巻第１号（ｐｐ９１３−９１８，１９９０年）
【非特許文献２】コンクリート工学年次論文集  第２３巻第２号（ｐｐ．１０３−１０８，２００１年）
【非特許文献３】コンクリート工学年次論文集  第２９巻第２号（ｐｐ．１８１−１８６，２００７年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そして、コンクリート硬化体の強度発現を長期的に継続させ、且つ、温度ひび割れを効果的に抑制することを目的として、上記のようなセメントと粗骨材とを併用する場合がある。しかしながら、このような場合、セメントを含むモルタル成分と粗骨材との熱膨張係数に大きな差が生じるため、コンクリート硬化体が形成される際の温度変化によるモルタル成分の体積変化と粗骨材の体積変化とに大きな差が生じことになる。このため、上記のような発熱や高温履歴によってモルタル成分と粗骨材とが剥離してコンクリート硬化体の強度が大きく低下する虞がある。特に、水セメント比や水結合材比が小さいコンクリート混練物から形成されるコンクリート硬化体（所謂、高強度コンクリート）では、このような剥離による強度低下が生じやすくなる。
【００１２】
そこで、本発明は、水結合材比が比較的少ないコンクリート混練物の硬化に伴う発熱やコンクリート硬化体が受ける高温履歴がコンクリート硬化体の強度の発現に影響するのを抑制することができるコンクリート組成物、及び、コンクリート混練物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】
【００１３】
本発明に係るセメント組成物は、結合材としてのセメントと、粗骨材と、細骨材とを含み、水結合材比が４０％以下となるように水と混練されて使用されるコンクリート組成物であって、前記粗骨材は、熱膨張係数が８×１０−６／℃以上であり、粗骨材以外のモルタル成分の熱膨張係数が８×１０−６／℃以上１５×１０−６／℃以下である。
【００１４】
本発明に係るセメント混練物は、水結合材比が４０％以下となるように、結合材としてのセメントと、粗骨材と、細骨材と、水とが混練されて形成されたコンクリート混練物であって、前記粗骨材は、熱膨張係数が８×１０−６／℃以上であり、粗骨材以外のモルタル成分の熱膨張係数が８×１０−６／℃以上１５×１０−６／℃以下である。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、水結合材比が比較的少ないコンクリート混練物の硬化に伴う発熱やコンクリート硬化体が受ける高温履歴がコンクリート硬化体の強度の発現に影響するのを抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
本発明に係るコンクリート組成物は、結合材としてのセメントと、粗骨材と、細骨材とを含むものであって、水と混練されてコンクリート混練物を形成するものであり、該コンクリート混練物が硬化することで、コンクリート硬化物を形成するものである。
【００１８】
前記セメントとしては、特に限定されるものではなく、例えば、ＪＩＳ  Ｒ  ５２１０に規定された各種のポルトランドセメント、ＪＩＳ  Ｒ  ５２１１に規定される各種の高炉セメント、ＪＩＳ  Ｒ  ５２１２に規定された各種のシリカセメン卜、及び、ＪＩＳ  Ｒ  ５２１３に規定された各種のフライアッシュセメントからなる群から選択される少なくとも一つを用いることができる。前記ポルトランドセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超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、耐硫酸塩ポルトランドセメント、及び、上記各種のポルトランドセメントの低アルカリ形が挙げられる。また、前記高炉セメントとしては、高炉セメントＡ種、Ｂ種、及び、Ｃ種が挙げられる。また、前記シリカセメン卜としては、シリカセメントＡ種、Ｂ種、及び、Ｃ種が挙げられる。また、前記フライアッシュセメントとしては、フライアッシュセメントＡ種、Ｂ種、及び、Ｃ種が挙げられる。
【００１９】
コンクリート組成物中のセメントの含有量としては、特に限定されるものではなく、例えば、１０質量％以上４０質量％以下であってもよく、２０質量％以上３０質量％以下であってもよい。
【００２０】
前記粗骨材は、５ｍｍのふるい目を通過しないものが８５質量％以上となるサイズのものを用いることができる。具体的には、粗骨材としては、砂岩砕石、玉砂利（川砂利）、天然軽量粗骨材（パーライト、ヒル石等）、副産軽量粗骨材、人工軽量粗骨材、再生骨材等が挙げられる。
コンクリート組成物中の粗骨材の含有量としては、特に限定されるものではなく、例えば、２０ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下であってもよく、３０ｖｏｌ％以上４０ｖｏｌ％以下であってもよい。
【００２１】
また、前記粗骨材としては、熱膨張係数が８×１０−６／℃以上であるものが用いられ、９×１０−６／℃以上であるものを用いることが好ましい。なお、熱膨張係数は、下記の実施例に記載の方法で測定されるものである。
【００２２】
前記細骨材は、１０ｍｍのふるい目をすべて通過し、５ｍｍのふるい目を通過するものが８５質量％以上となるサイズのものを用いることができる。具体的には、細骨材としては、山砂、川砂、陸砂、及び、海砂等の天然砂や、砂岩，石灰岩等を人工的に破砕して形成された砕砂（より詳しくは、石灰砕砂等）が挙げられる。
【００２３】
コンクリート組成物中の細骨材の含有量としては、特に限定されるものではなく、例えば、１８ｖｏｌ％以上３７ｖｏｌ％以下であってもよく、２８ｖｏｌ％以上３５ｖｏｌ％以下であってもよい。
【００２４】
なお、上記の粗骨材及び細骨材のサイズは、ＪＩＳ  Ａ  １１０２に従う骨材のふるい分け試験方法によって測定されるもので、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１−１の試験用ふるい目を表したものである。
【００２５】
また、上記のようなコンクリート組成物のうち、粗骨材以外の成分（以下、モルタル成分とも記す）は、熱膨張係数が８×１０−６／℃以上１５×１０−６／℃以下である。
【００２６】
また、前記コンクリート組成物には、混和材が含有されてもよい。混和材としては、例えば、フライアッシュ、シリカフューム、セメントキルンダスト、高炉フューム、高炉水砕スラグ微粉末、高炉除冷スラグ微粉末、転炉スラグ微粉末、半水石膏、膨張材、石灰石微粉末、生石灰微粉末、ドロマイト微粉末、ナトリウム型ベントナイト、カルシウム型ベントナイト、アタパルジャイト、セピオライト、活性白土、酸性白土、アロフェン、イモゴライト、シラス（火山灰）、シラスバルーン、カオリナイト、メタカオリン（焼成粘土）、合成ゼオライト、人造ゼオライト、人工ゼオライト、モルデナイト、クリノプチロライト等が挙げられる。これらは単独でまたは２種以上を混合して使用することができる。
【００２７】
また、前記コンクリート組成物には、混和剤が含有されてもよい。混和剤としては、例えば、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、流動化剤、分離低減剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、急結剤、収縮低減剤、起泡剤、発泡剤、防水剤等が挙げられる。これらは、単独で又は２種類以上を使用することができる。
【００２８】
以上のようなコンクリート組成物は、水と混練されてコンクリート混練物を形成する。コンクリート混練物は、水結合材比（結合材としてセメントのみを含む場合には、水セメント比）が４０％以下となるものであり、３０％以下となることが好ましい。また、斯かるコンクリート混練物は、硬化する過程において（具体的には、コンクリート混練物が形成された後２日以内に）、５８℃以上７４℃以下の温度状態となるものであってもよい。
【００２９】
以上のようなコンクリート組成物及びコンクリート混練物によれば、水結合材比が比較的少ないコンクリート混練物の硬化に伴う発熱やコンクリート硬化体が受ける高温履歴がコンクリート硬化体の強度の発現に影響するのを抑制することができる。
【００３０】
即ち、結合材としてのセメントと、粗骨材と、細骨材とを含み、水結合材比が４０％以下となるように水と混練されて使用されるコンクリート組成物であって、前記粗骨材は、熱膨張係数が８×１０−６／℃以上であり、粗骨材以外のモルタル成分の熱膨張係数が８×１０−６／℃以上１５×１０−６／℃以下であることで、発熱によって高温状態になったり、高温履歴を受けたりした場合であっても、コンクリート硬化体の圧縮強度が低下するのを抑制することができる。
【００３１】
なお、本発明に係るコンクリート組成物及びコンクリート混練物は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、上記した複数の実施形態の構成や方法等を任意に採用して組み合わせてもよく（１つの実施形態に係る構成や方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよく）、更に、各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。
【００３２】
例えば、上記実施形態では、コンクリート組成物と水とが混練されてコンクリート混練物が形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、セメントと粗骨材と細骨材と水とが混練されてコンクリート混練物が形成されてもよい。
【００３３】
また、前記コンクリート組成物及びコンクリート混練物は、結合材として、セメント以外の成分を含有するものであってもよい。例えば、高炉スラグ微粉末，フライアッシュ，シリカフューム等が結合材として含有されてもよい。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３５】
＜使用材料＞
・セメント（Ｎ）：普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント社製）
・セメント（Ｍ）：中庸熱ポルトランドセメント（住友大阪セメント社製）
・セメント（ＢＢ）：高炉セメントＢ種（住友大阪セメント社製）
・水（Ｗ）：上水道水
・細骨材Ａ：山砂（千葉県富津産）
・細骨材Ｂ：石灰砕砂（高知県鳥形山産）
・粗骨材Ａ：砂岩砕石（茨城県岩瀬産）
・粗骨材Ｂ：川砂利（富山県庄川産）
・粗骨材Ｃ：石灰砕石（栃木県葛生産）
・粗骨材Ｄ：石灰砕石（高知県鳥形山産）
・化学混和剤：チューポールＨＰ−１１Ｗ（竹本油脂社製）
【００３６】
＜粗骨材以外の成分（モルタル成分）の熱膨張係数＞
上記の各材料を用いて、粗骨材以外の成分（モルタル成分）が下記表１に記載の配合となるように混練してモルタル混練物を形成した。そして、該モルタル混練物をφ５０×１００ｍｍの型枠に充填すると共に、該モルタル混練物にモールドゲージ（東京測器社製、ＰＭＦＬ−６０）を埋め込み、モルタル混練物を硬化させてモルタル硬化体を得た。
そして、得られたモルタル硬化体（材齢２日）を２０℃から６０℃へ温度変化させた際の全ひずみと、６０℃から２０℃へ温度変化させた際の全ひずみとを測定した。そして温度と全ひずみの関係における傾きから熱膨張係数を求めた。該熱膨張係数は、下記表２に示す。
【００３７】
＜粗骨材の熱膨張係数＞
上記の各粗骨材に平坦な面を形成する平坦処理を行い、各粗骨材の平坦な面にひずみゲージ（東京測器社製、ＦＬＡ−５Ｔ）を貼付した。そして、２０℃から６０℃へ温度変化させた際の全ひずみと、６０℃から２０℃へ温度変化させた際の全ひずみとを測定し、温度と全ひずみの関係における傾きから熱膨張係数を求めた。該熱膨張係数は、下記表２に示す。
【００３８】
＜コンクリート硬化体の強度＞
上記の各材料を用いて下記表２の配合で作製したコンクリート混練物を用い、標準養生したコンクリート硬化体と、高温履歴を与えたコンクリート硬化体とを作製した。各コンクリート硬化体のサイズは、φ１００×２００ｍｍとした。標準養生したコンクリート硬化体は、２０±３℃の水中での養生したものえある。高温履歴を与えたコンクリート硬化体は、脱型後ただちに封緘状態で昇温速度２℃／ｈｒで温度上昇させ、７０℃を２４時間保持し、その後、降温速度０．４℃／ｈｒで温度降下させ、２０℃到達後は２０℃に保持する温度履歴を与えたものである。そして、各コンクリート硬化体に対して、ＪＩＳ  Ａ  １１０８の規定に従って圧縮強度の測定を行った。なお、標準養生したコンクリート硬化体は、材齢２８日のものである。標準養生したコンクリート硬化体と、高温履歴を与えたコンクリート硬化体の圧縮強度は、下記表２に示す。
【００３９】
【表１】
2018039687.tif 000002
【００４０】
【表２】
2018039687.tif 000003
【００４１】
＜まとめ＞
表２の各実施例と各比較例とを比較すると、各実施例の方が圧縮強度の変化率が低いことが認められる。つまり、本発明のように、水セメント比が４０％以下のコンクリート混練物において、粗骨材の熱膨張係数を８×１０−６／℃以上とし、粗骨材以外のモルタル成分の熱膨張係数を８×１０−６／℃以上１５×１０−６／℃以下とすることで、高温履歴を受けた場合であっても、コンクリート硬化体の圧縮強度が低下するのを抑制することができる。また、本発明のように、上記の構成を備えることで、発熱によって、５８℃以上７４℃以下の温度状態になったとしても、コンクリート硬化体の圧縮強度が低下するのを抑制することができる。
また、実施例１と２、実施例４と５のそれぞれを比較すると、粗骨材Ａを用いた方が圧縮強度の変化率が低いことが認められる。つまり、高温履歴を受ける場合であっても、熱膨張係数が高い粗骨材を用いる方がコンクリート硬化体の圧縮強度の低下を抑制することができる。