(57)【要約】【課題】石灰石骨材を使用しなくても、石灰石骨材を使用した場合と同等又はそれ以上の効果を得ることが可能なコンクリートの乾燥収縮低減方法及びコンクリートの製造方法を提供すること。【解決手段】セメント、高炉スラグ細骨材を含む細骨材、粗骨材、及び水を混合する混合工程と、混練物を硬化させてコンクリートを得る硬化工程とを有し、前記高炉スラグ細骨材の吸水率が０．１〜１．５質量％である、コンクリートの乾燥収縮低減方法、及びコンクリートの製造方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、高炉スラグ細骨材を含む細骨材、粗骨材、及び水を混合して混練物を得る混合工程と、前記混練物を硬化させてコンクリートを得る硬化工程と、を有し、
前記高炉スラグ細骨材の吸水率が０．１〜１．５質量％である、コンクリートの乾燥収縮低減方法。
【請求項２】
前記高炉スラグ細骨材の表乾密度が２．５０〜３．００ｇ／ｃｍ３である、請求項１に記載のコンクリートの乾燥収縮低減方法。
【請求項３】
前記粗骨材が高炉スラグ粗骨材を含み、
当該高炉スラグ粗骨材の吸水率が１．０〜４．０質量％、表乾密度が２．４０〜２．８０ｇ／ｃｍ３である、請求項１又は２に記載のコンクリートの乾燥収縮低減方法。
【請求項４】
前記高炉スラグ細骨材の含有量が、細骨材全体を基準として１０〜５０質量％である、請求項１〜３の何れか一項に記載のコンクリートの乾燥収縮低減方法。
【請求項５】
前記硬化工程において、前記コンクリートを１ｍ３得るに当たり、
水セメント比が４０〜６５質量％、細骨材率が４０〜６０容積％であり、セメントを２８０〜５００ｋｇ、細骨材を７００〜１０５０ｋｇ、粗骨材を７００〜１１００ｋｇ含有する前記混練物を用いる、請求項１〜４の何れか一項に記載のコンクリートの乾燥収縮低減方法。
【請求項６】
セメント、高炉スラグ細骨材を含む細骨材、粗骨材、及び水を混合して混練物を得る混合工程と、前記混練物を硬化させてコンクリートを得る硬化工程とを有し、
前記高炉スラグ細骨材の吸水率が０．１〜１．５質量％である、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、コンクリートの乾燥収縮低減方法及びコンクリートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートの乾燥収縮は、構造物の耐久性、長寿命化、高品質化などの観点から小さいほうが望ましい。例えば特許文献１には、超低収縮ＡＥコンクリートを調製するに際し、細骨材の少なくとも一部として高炉スラグ細骨材を所定の割合で用い、また粗骨材として石灰砕石を所定の割合で用い、更に乾燥収縮低減剤を所定の割合で用いることを特徴とする超低収縮ＡＥコンクリートの調製方法が記載されている。また、骨材に石灰石骨材を使用すると、コンクリートの乾燥収縮が特に小さくなることが知られている（例えば非特許文献１及び２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６６２６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】セメント協会、耐久性専門委員会ひびわれ分科会報告  Ｈ−２３、コンクリートの乾燥収縮に及ぼす各種要因の検討、１９９２年１０月
【非特許文献２】セメント協会、コンクリート専門委員会報告  Ｆ−４６、石灰石骨材コンクリートに関する研究、１９９２年１０月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、石灰石骨材の入手が困難な場合や、石灰石骨材では十分にコンクリートの乾燥収縮の低減効果が得られない場合もあった。そこで、本発明は、石灰石骨材を使用しなくても、石灰石骨材を使用した場合と同等又はそれ以上にコンクリートの乾燥収縮を低減することが可能なコンクリートの製造方法を提供することを目的とする。また本発明は、コンクリートの乾燥収縮を低減することが可能な乾燥収縮低減方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成するため、種々の原材料を用いることを検討した。その結果、特定の種類で且つ特定の性状を有する細骨材を用いることが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、セメント、高炉スラグ細骨材を含む細骨材、粗骨材、及び水を混合して混練物を得る混合工程と、混練物を硬化させてコンクリートを得る硬化工程とを有し、高炉スラグ細骨材の吸水率が０．１〜１．５質量％である、コンクリートの乾燥収縮低減方法を提供する。
【０００８】
この方法によって得られるコンクリートは、細骨材及び粗骨材として石灰石骨材のみを使用したコンクリートと同等又はそれ以上の乾燥収縮低減効果を有する。
【０００９】
上記本発明において、高炉スラグ細骨材の表乾密度は２．５０〜３．００ｇ/ｃｍ３であることがさらに好ましい。高炉スラグ細骨材の表乾密度がこの範囲にあることにより、より高いコンクリートの乾燥収縮低減効果を得ることができる。
【００１０】
また、上記本発明において、粗骨材が高炉スラグ粗骨材を含み、高炉スラグ粗骨材の吸水率が１．０〜４．０質量％、表乾密度が２．４０〜２．８０ｇ／ｃｍ３であることがさらに好ましい。
【００１１】
細骨材に加えて粗骨材も高炉スラグ粗骨材を含むことにより、より高いコンクリートの乾燥収縮低減効果を得ることができる。
【００１２】
本発明のコンクリートの乾燥収縮低減方法では、高炉スラグ細骨材の含有量が、細骨材全体を基準として１０〜５０質量％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の乾燥収縮低減方法では、上記の硬化工程において、コンクリートを１ｍ３得るに当たり、水セメント比が４０〜６５質量％、細骨材率が４０〜６０容積％であり、セメントを２８０〜５００ｋｇ、細骨材を７００〜１０５０ｋｇ、粗骨材を７００〜１１００ｋｇ含有する混練物を用いることが更に好ましい。
【００１３】
高炉スラグ細骨材の含有量が上記の範囲にあることによって、より高いコンクリートの乾燥収縮低減効果を得ることができる。また、水セメント比、細骨材率、セメントの含有量、細骨材の含有量及び粗骨材の含有量が上記の範囲にあることによって、より高いコンクリートの乾燥収縮低減効果を得ることができる。
【００１４】
本発明はまた、セメント、高炉スラグ細骨材を含む細骨材、粗骨材、及び水を混合して混練物を得る混合工程と、混練物を硬化させてコンクリートを得る硬化工程とを有し、高炉スラグ細骨材の吸水率が０．１〜１．５質量％である、コンクリートの製造方法を提供する。このような製造方法により得られるコンクリートは、乾燥収縮が極めて小さい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、石灰石骨材を使用しなくても、石灰石骨材を使用した場合と同等又はそれ以上にコンクリートの乾燥収縮を低減することが可能なコンクリートの製造方法を提供することができる。さらに、コンクリートの乾燥収縮を低減することが可能な乾燥収縮低減方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の好適な実施形態について説明する。本発明のコンクリートの乾燥収縮低減方法は、混合工程と硬化工程とを有する。
【００１７】
混合工程では、セメントと、高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、粗骨材と、水とを混合して混練物を得る。まず、コンクリートの乾燥収縮低減方法に使用する材料を選択する。
【００１８】
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、中庸熱ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメントなどの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などの混合セメント、アルミナセメントなどの特殊セメントを用いることができる。これらのうち、ポルトランドセメントを用いることが好ましい。セメントのブレーン比表面積は、好ましくは２５００〜４０００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは３１００〜３４００ｃｍ２／ｇである。ブレーン比表面積とは、セメント１ｇ当たりの表面積であり、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準拠して測定される値である。
【００１９】
細骨材は、ＪＩＳ  Ａ  ５０１１−１に規定の高炉スラグ細骨材と、ＪＩＳ  Ａ  ５３０８附属書Ａ及びＪＩＳ  Ａ  ５００５に規定の高炉スラグ細骨材以外の細骨材を含む。粗骨材は、ＪＩＳ  Ａ  ５０１１−１に規定の高炉スラグ粗骨材と、ＪＩＳ  Ａ  ５３０８附属書Ａ及びＪＩＳ  Ａ  ５００５に規定の高炉スラグ粗骨材以外の粗骨材を含む。
【００２０】
高炉スラグ細骨材の吸水率は０．１〜１．５質量％であり、好ましくは０．１５〜０．６質量％であり、さらに好ましくは０．２〜０．５質量％であり、特に好ましくは０．３〜０．４質量％である。吸水率が１．５質量％を超えると、コンクリートの乾燥収縮低減効果が小さくなる。本明細書における吸水率はＪＩＳ  Ａ  １１０９に準拠して測定される値である。
【００２１】
高炉スラグ細骨材の表乾密度は、好ましくは２．５０〜３．００ｇ／ｃｍ３であり、より好ましくは２．６０〜２．９５ｇ／ｃｍ３であり、さらに好ましくは２．７０〜２．９０ｇ／ｃｍ３であり、特に好ましくは２．７５〜２．８５ｇ／ｃｍ３である。表乾密度が２．５０ｇ／ｃｍ３よりも小さいと、コンクリートの乾燥収縮低減効果が小さくなる場合がある。表乾密度とは、ＪＩＳ  Ａ  ０２０３に規定の「表面乾燥飽水状態」にある骨材質量を、骨材の絶対容積で除したものである。なお、骨材の表面乾燥飽水状態とは、骨材の表面水がなく、骨材粒の内部の空隙が全て水で満たされている状態である。本明細書における表乾密度はＪＩＳ  Ａ  １１０９に準拠して測定される値である。
【００２２】
細骨材に含まれる高炉スラグ細骨材は、細骨材全体を基準として、好ましくは１０〜５０質量％であり、より好ましくは２０〜４８質量％であり、さらに好ましくは３０〜４５質量％であり、特に好ましくは３８〜４２質量％である。高炉スラグ細骨材が５０質量％を超えると乾燥収縮低減には効果があるものの、材料分離が生じたり、打設後の表面仕上げ性が悪くなったりする傾向がある。高炉スラグ細骨材が１０質量％未満である場合には、十分な乾燥収縮低減効果が得られない場合がある。
【００２３】
粗骨材は高炉スラグ粗骨材でなくてもよいが、高炉スラグ粗骨材を含むことがより好ましい。高炉スラグ粗骨材を使用する場合、高炉スラグ粗骨材の吸水率は、好ましくは１．０〜４．０質量％であり、より好ましくは１．５〜３．５質量％であり、さらに好ましくは２．０〜３．４５質量％であり、特に好ましくは３．０〜３．４質量％である。高炉スラグ粗骨材の表乾密度は、好ましくは２．４０〜２．８０ｇ／ｃｍ３であり、より好ましくは２．４５〜２．７５ｇ／ｃｍ３であり、さらに好ましくは２．５０〜２．７０質量％であり、特に好ましくは２．５５〜２．６５質量％である。細骨材の場合と同様に、吸水率が４．０質量％を超えると、コンクリートの乾燥収縮低減効果が小さくなる場合がある。また、表乾密度が２．４０ｇ／ｃｍ３未満であると、コンクリートの乾燥収縮低減効果が小さくなる場合がある。細骨材の場合と同様に、吸水率及び表乾密度はＪＩＳ  Ａ  １１０９に準拠して測定される値である。高炉スラグ粗骨材以外の粗骨材としては、流紋岩、石灰岩、砂岩などが好適に用いられる。
【００２４】
水としては、上水道水や地下水などが好適に使用できる。水には化学混和剤を添加してもよい。化学混和剤としては、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、急結剤、硬化促進剤、遅延剤、防錆剤、起泡剤、発泡剤、空気量調整剤などが使用できる。
【００２５】
上記のセメントと、高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、粗骨材と、水とを以下の配合量で混合して混練物を得る。
【００２６】
混練物の水セメント比（Ｗ／Ｃ）は、好ましくは４０〜６５質量％であり、より好ましくは４２〜６２質量％であり、さらに好ましくは４４〜６０質量％であり、特に好ましくは４５〜５５質量％である。単位セメント量は２８０〜５００ｋｇ／ｍ３であり、好ましくは３０５〜４５０ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは３１０〜４２０ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは３２０〜４００ｋｇ／ｍ３である。Ｗ／Ｃが６５質量％を超える場合や４０質量％未満の場合には、コンクリートの乾燥収縮低減効果が十分に得られない場合や所要のスランプを得ることが困難となる場合がある。
【００２７】
混練物の細骨材率（ｓ／ａ）は、好ましくは４０〜６０容積％であり、より好ましくは４２〜５６容積％であり、さらに好ましくは４４〜５４容積％であり、特に好ましくは４６〜５２容積％である。混練物の単位細骨材量は、好ましくは７００〜１０５０ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは７８０〜９３０ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは８００〜９１０ｋｇ／ｍ３である。混練物の単位粗骨材量は、好ましくは７００〜１１００ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは８００〜９３０ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは８６０〜９１０ｋｇ／ｍ３である。
【００２８】
混練物の細骨材率が大きすぎる場合、すなわち、単位細骨材量が多く、且つ単位粗骨材量が少ない場合、所要のスランプを得るための単位水量が増加し、乾燥収縮が大きくなる場合がある。スランプとは、スランプ試験による変位量（スランプ値）を意味する。スランプ試験とは、フレッシュコンクリート（まだ固まらない状態のコンクリート）を、上端の内径が１０ｃｍ、下端の内径が２０ｃｍ、高さが３０ｃｍの鋼製中空のコーンにつめ、コーンを引き抜いた後に、頂面中央部が最初の高さからどのくらい下がるかの変位を測定する試験である（ＪＩＳ  Ａ  １１０１）。
【００２９】
水セメント比とは、コンクリート中の水とセメントの質量比を意味し「Ｗ／Ｃ」と表記する。細骨材率とは、全細骨材及び全粗骨材の容積を合計した全骨材の容積に対する全細骨材の容積比率を意味し「ｓ／ａ」と表記する。単位セメント量、単位細骨材量、単位粗骨材量及び単位水量とは、それぞれ、コンクリートを１ｍ３製造するのに必要な、セメントの質量、細骨材の質量、粗骨材の質量及び水の質量を意味する。水に化学混和剤を添加する場合、単位水量は化学混和剤の質量も含む。
【００３０】
混合工程は、例えば強制二軸ミキサなどのミキサ内で行うことができる。例えば３０Ｌ程度のコンクリートを製造する場合には、セメントと、高炉スラグ細骨材を含む細骨材と、粗骨材とをミキサに投入し約３０秒間撹拌し、続いて水をミキサに投入して約９０秒間撹拌するとよい。化学混和剤を使用する場合には、上記水には化学混和剤を含めることとする。
【００３１】
硬化工程では、上記の混練物を硬化させてコンクリートを得る。上記の混練物を目的に応じて所定の形にし、水和反応を進行させて硬化させる。この間、必要な強度が得られる期間まで、養生することが好ましい。養生とは、乾燥や凍結などの有害な外的影響から保護することをいう。養生方法としては、コンクリートを水中に浸漬したり、散水したり、濡れたマットなどで覆うなどの方法が有効である。硬化促進のため、蒸気養生や高温高圧で養生するオートクレーブ養生などを行ってもよい。
【００３２】
以上の工程によって得られたコンクリートは、乾燥収縮を十分に低減することができる。これによって乾燥収縮が十分に低減されたコンクリートを製造することができる。すなわち、本発明のコンクリートの製造方法は、上述の乾燥収縮低減方法と同様に、混合工程及び硬化工程を有する。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明する。なお、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００３４】
［使用材料］
以下に示す材料を使用した。
（１）セメント（Ｃ）：普通ポルトランドセメント（ブレーン比表面積  ３３３０ｃｍ２／ｇ）
（２）骨材
（ｉ）細骨材（ｓ）
・川砂（ｓ１）（表乾密度  ２．５９  ｇ／ｃｍ３、吸水率１．１８質量％、粗粒率２．６６）
・砕砂（ｓ２）（表乾密度  ２．５８ｇ／ｃｍ３、吸水率１．７９質量％、粗粒率２．７９）
・高炉スラグ細骨材（ｓ３）（ＪＦＥミネラル株式会社製、表乾密度  ２．７９ｇ／ｃｍ３、吸水率０．３７質量％、粗粒率２．７９）
・石灰石砕砂（ｓ４）（表乾密度  ２．６９ｇ／ｃｍ３、吸水率０．５７質量％、粗粒率２．３６）
なお、表乾密度及び吸水率の測定はＪＩＳ  Ａ  １１０９、粗粒率の測定はＪＩＳ  Ａ  １１０２に従って行った。
（ｉｉ）粗骨材（ａ）
・流紋岩（ａ１）（表乾密度２．６３ｇ／ｃｍ３、吸水率０．７７質量％、粗粒率２．６６）
・高炉スラグ粗骨材（ａ２）（ＪＦＥミネラル株式会社製、表乾密度  ２．５９ｇ／ｃｍ３、吸水率３．３８質量％、粗粒率６．８５）
・石灰岩（ａ３）（表乾密度  ２．６９ｇ／ｃｍ３、吸水率０．３８質量％、粗粒率６．１２）
なお、粗骨材の表乾密度および吸水率の測定はＪＩＳ  Ａ  １１１０、粗粒率の測定はＪＩＳ  Ａ  １１０２に従って行った。
（３）化学混和剤
（ｉ）高性能ＡＥ減水剤（ＳＰ）：ポリカルボン酸系化合物（日本シーカ株式会社製、商品名：シーカメント１１００ＮＴ）
（ｉｉ）空気量調整剤（Ｔ）（日本シーカ株式会社製、商品名：シーカＡＥＲ−Ｗ）
（４）水（Ｗ）：上水道水
【００３５】
［実施例１〜６、比較例１〜３、参考例］
以下の手順で実施例１〜６、比較例１〜３及び参考例のコンクリート供試体を作製した。
【００３６】
（混合工程）
実施例１〜６、比較例１〜３及び参考例のコンクリート供試体の材料は、表１に示す単位量で配合した。表１中、「細骨材の割合（質量比）」の欄におけるｓ１、ｓ２、ｓ３及びｓ４は、それぞれ上記に説明した川砂（ｓ１）、砕砂（ｓ２）、高炉スラグ細骨材（ｓ３）及び石灰石砕砂（ｓ４）を示す。また、表１中、「粗骨材の種類」の欄におけるａ１、ａ２及びａ３は、それぞれ上記に説明した流紋岩（ａ１）、高炉スラグ粗骨材（ａ２）及び石灰岩（ａ３）を示す。表１に示すように、水セメント比（Ｗ／Ｃ）を４５、５０又は５５質量％、単位水量（Ｗ）を１７５又は１８０ｋｇ／ｍ３、細骨材率（ｓ／ａ）を４６．８〜５０．３容積％に調整した。
【００３７】
実施例、比較例及び参考例の各材料を、表１の単位量で配合して、コンクリートの容量が約３０Ｌとなるように強制二軸ミキサに投入し、混合した。粗骨材、細骨材、セメントを投入後、３０秒間攪拌し、続いて予め化学混和剤を溶かした水を投入後、９０秒間混合して混練物を得た。
【００３８】
（硬化工程）
上記の混練物を型枠に入れて硬化させて、実施例１〜６、比較例１〜３及び参考例のコンクリート供試体を得た。コンクリート供試体の寸法は、１０×１０×４０ｃｍとした。コンクリート供試体を材齢１日で脱型した後、材齢７日まで標準養生した。標準養生とは、コンクリートやモルタルの供試体を約２０℃の水中で養生することをいう。
【００３９】
（コンクリートの乾燥収縮の測定）
得られたコンクリート供試体の基長を測定し、温度２０℃、相対湿度６０％環境にて８週および２６週まで乾燥させ、乾燥収縮を測定した。コンクリートの乾燥収縮は、ＪＩＳ  Ａ  １１２９−２  「コンタクトゲージ法」に準じて測定した。結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
表１からわかるように、細骨材として高炉スラグ細骨材を一部に使用した実施例１〜６のコンクリートは、高炉スラグ細骨材を使用していない比較例１〜３のコンクリートに比べて、乾燥収縮が何れも小さかった。特に粗骨材としても高炉スラグを使用した実施例４〜６のコンクリートは乾燥収縮が極めて小さく、細骨材及び粗骨材の全量に石灰石を使用した参考例１の結果と同等又はそれ以上の乾燥収縮低減効果を示した。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば、石灰石骨材を使用しなくても、石灰石骨材を使用した場合と同等又はそれ以上にコンクリートの乾燥収縮を低減することが可能なコンクリートの製造方法を提供することができる。さらに、コンクリートの乾燥収縮を低減することが可能な乾燥収縮低減方法を提供することができる。