(57)【要約】【課題】コンクリートの乾燥収縮を容易に低減することが可能なコンクリートの乾燥収縮低減方法を提供する。【解決手段】吸水率が１．５質量％以下である粗骨材を選定する選定工程と、粗骨材の最大沈下量（ｍｍ）をα、単位粗骨材量（ｋｇ／ｍ３）をβとしたときに、α及びβが下記式（１）    α／β≦０．０２２  …（１）  を満たすように、セメント、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、を有するコンクリートの乾燥収縮低減方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸水率が１．５質量％以下である粗骨材を選定する選定工程と、
前記粗骨材の最大沈下量（ｍｍ）をα、単位粗骨材量（ｋｇ／ｍ３）をβとしたときに、α及びβが下記式（１）
α／β≦０．０２２  …（１）
を満たすように、セメント、細骨材、前記粗骨材、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、
を有するコンクリートの乾燥収縮低減方法。
【請求項２】
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４０〜７０質量％、細骨材率が４０〜５５容積％であり、前記セメントを２５０〜４５０ｋｇ、前記粗骨材を８００〜１１５０ｋｇ含有する前記混練物を用いる、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】
吸水率が１．５質量％以下である粗骨材を選定する選定工程と、
前記粗骨材の最大沈下量（ｍｍ）をα、単位粗骨材量（ｋｇ／ｍ３）をβとしたときに、α及びβが下記式（１）
α／β≦０．０２２  …（１）
を満たすように、セメント、細骨材、前記粗骨材、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、
を有す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。例えば非特許文献１には、乾燥収縮が鉄筋コンクリート構造物の収縮ひび割れの主要な原因であること、骨材自体の静弾性係数や乾燥収縮がコンクリートの乾燥収縮に影響を及ぼすこと、乾燥収縮は材料内部の微小な孔に凝結する水の界面張力に起因する毛細管張力による材料の変形と考えられることが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】建築材料の乾燥収縮機構、セメント・コンクリート、Ｎｏ．３４６、１９７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１によれば、静弾性係数が高く、乾燥収縮の小さい骨材を選定することがコンクリートの乾燥収縮を低減する方法のひとつと考えられる。しかしながら、骨材の静弾性係数の測定には原石からコア供試体を採取する必要があること、砂利についてはコア供試体が採取不可能であること、骨材自体の乾燥収縮の測定には規格がないことなどから、これらの指標を得ることは容易でない。そこで、本発明は、乾燥収縮が低減されたコンクリートを容易に製造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容易に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】
【０００５】
本発明者らは、上記目的を達成するため、種々の検討を行った。その結果、特定の性状を有する粗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。
【０００６】
すなわち、本発明は、吸水率が１．５質量％以下である粗骨材を選定する選定工程と、粗骨材の最大沈下量（ｍｍ）をα、単位粗骨材量（ｋｇ／ｍ３）をβとしたときに、α及びβが下記式（１）
α／β≦０．０２２  …（１）
を満たすように、セメント、細骨材、前記粗骨材、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、を有するコンクリートの乾燥収縮低減方法を提供する。
【０００７】
上記本発明の乾燥収縮低減方法によれば、コンクリートの乾燥収縮を十分に低くすることができる。
【０００８】
本発明の乾燥収縮低減方法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４０〜７０質量％、細骨材率が４０〜５５容積％であり、セメントを２５０〜４５０ｋｇ、粗骨材を８００〜１１５０ｋｇ含有する混練物を用いることがさらに好ましい。
【０００９】
水セメント比、細骨材率、セメントの含有量及び粗骨材の含有量を上記の範囲にすることによって、コンクリートの乾燥収縮を一層低減することができる。
【００１０】
本発明はまた、吸水率が１．５質量％以下である粗骨材を選定する選定工程と、粗骨材の最大沈下量（ｍｍ）をα、単位粗骨材量（ｋｇ／ｍ３）をβとしたときに、α及びβが下記式（１）
α／β≦０．０２２  …（１）
を満たすように、セメント、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、を有す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れば、乾燥収縮が極めて小さいコンクリートを得ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、乾燥収縮が低減されたコンクリートを容易に製造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。また、コンクリートの乾燥収縮を容易に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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例及び比較例の結果をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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、選定工程、混合工程及び硬化工程を有する。
【００１４】
選定工程では、吸水率が１．５質量％以下（０〜１．５質量％）である粗骨材を選定する。吸水率はＪＩＳ  Ａ  １１０９に準拠して測定される値である。粗骨材の吸水率は、好ましくは０．１〜１．２質量％であり、より好ましくは０．２〜１．０質量％であり、さらに好ましくは０．３〜０．８質量％である。このような粗骨材を用いることにより、コンクリートの乾燥収縮を小さくすることができる。
【００１５】
粗骨材としては、コンクリートの製造に使用される一般的なものを用いることができる。粗骨材の最大粒径は、約２０ｍｍ又は約２５ｍｍであることが好ましい。より具体的には、ＪＩＳ  Ａ  ５３０８附属書Ａ及びＪＩＳ  Ａ  ５００５に規定の粗骨材などを用いることができる。
【００１６】
混合工程では、セメントと、細骨材と、選定工程で選定した粗骨材と、水とを混合して混練物を得る。このとき、選定工程で選定された上記の粗骨材の最大沈下量（ｍｍ）をα、単位粗骨材量（ｋｇ／ｍ３）をβとしたときに、式α／βにより計算される値が０．０２２以下（０〜０．０２２）となるように粗骨材を配合する。式α／βにより計算される値は、好ましくは０．００８〜０．０２１であり、より好ましくは０．０１０〜０．０２０であり、さらに好ましくは０．０１２〜０．０１９である。なお、この値の単位は（ｍｍ／（ｋｇ／ｍ３））である。また、単位粗骨材量とは、コンクリートを１ｍ３製造するのに必要な粗骨材の質量を意味する。
【００１７】
粗骨材の最大沈下量（ｍｍ）は次のようにして測定する。まず、コンクリートに使用する粗骨材を採取し、Ｂｒｉｔｉｓｈ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ８１２  「Ｓａｍｐｌｉｎｇ  ａｎｄ  ｔｅｓｔｉｎｇ  ｏｆ  ｍｉｎｅｒａｌ  ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ，  ｓａｎｄｓ  ａｎｄ  ｆｉｌｌｅｒｓ」に準じて破砕試験を行なう。
【００１８】
次に、１５ｍｍふるいを通り１０ｍｍふるいに留まる絶乾状態の粗骨材を選別する。ここで、絶乾状態とは、ＪＩＳ  Ａ  ０２０３に規定の骨材の乾燥状態を表す用語であり、骨材を１００〜１１０℃の温度で乾燥し、骨材内部に含まれる自由水が取り去られた状態で「絶対乾燥状態」ともいう。選別した上記粗骨材を計量器（内径１１５ｍｍ、内高１７８ｍｍの鋼製円筒容器）に詰め、突き棒で２５回突いて表面をならす。これを１層目とする。続いて１層目と同様に上記粗骨材を詰めて突き棒で２５回突いて表面をならす。これを２層目とする。続いて１層目及び２層目と同様に上記粗骨材を詰めて突き棒で２５回突いて表面をならす。これを３層目とし、計量を完了する。
【００１９】
計量器に詰めた当該粗骨材を計量器から取り出す。最初に用いた計量器とはサイズの異なる試験容器（内径１５４ｍｍ、内高１４０ｍｍ、厚さ１６ｍｍの鋼製容器）に、計量器から取り出した粗骨材を上記と同様に３回に分けて詰め、各回毎に突き棒で２５回突いて１〜３層を形成する。ここで、計量の行程が必要な理由は、試験容器には、プランジャーをはめ込んで載荷するため、試験容器の高さは、プランジャーをはめ込めるだけの高さほど、容器の高さが高く設計されていることから、試験容器では粗骨材のかさ容積を一定に採取することが困難なためである。続いて試験容器を圧縮試験機に据え、プランジャー（直径１５２ｍｍ）により、試料を毎分４０ｋＮの昇圧速度で載荷する。荷重が４００ｋＮとなったときのプランジャーの沈下深さを変位計により測定し、最大沈下量とする。
【００２０】
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。
【００２１】
細骨材としては、コンクリートに使用される一般的なものを用いることができる。より具体的には、ＪＩＳ  Ａ  ５３０８附属書Ａ及びＪＩＳ  Ａ  ５００５に規定の細骨材などを用いることができる。
【００２２】
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。
【００２３】
混練物の水セメント比は、好ましくは４０〜７０質量％であり、より好ましくは４２〜６８質量％であり、さらに好ましくは４４〜６５質量％であり、特に好ましくは４６〜６４質量％である。単位セメント量は２５０〜４５０ｋｇ／ｍ３であり、好ましくは２５０〜４３０ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは２５１〜４００ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは２５１〜３９５ｋｇ／ｍ３である。水セメント比が７０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。
【００２４】
混練物の細骨材率は、好ましくは４０〜５５容積％であり、より好ましくは４１〜５４容積％であり、さらに好ましくは４２〜５２容積％であり、特に好ましくは４３〜５１容積％である。混練物の単位粗骨材量は、好ましくは８００〜１１５０ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは８４０〜１１３０ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは８８０〜１１１０ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは９２０〜１０９０ｋｇ／ｍ３である。混練物の単位細骨材量は、好ましくは６００〜１１００ｋｇ／ｍ３であり、より好ましくは６５０〜１０５０ｋｇ／ｍ３であり、さらに好ましくは７００〜１０００ｋｇ／ｍ３であり、特に好ましくは７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３である。
【００２５】
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する。細骨材率とは、全細骨材及び全粗骨材を合計した全骨材の絶対容積に対する全細骨材の絶対容積比率を意味する。ここで、絶対容積とは、骨材中の空げきを含み、骨材粒間の空げきを含まない容積を意味する。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。
【００２６】
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）。
【００２７】
混合工程は、例えば水平二軸形強制練り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、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、場合により化学混和剤を含む水をミキサに投入して約９０秒間撹拌するとよい。
【００２８】
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。
【００２９】
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、選定工程、混合工程及び硬化工程を有する。
【実施例】
【００３０】
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。
【００３１】
［実施例１〜１９及び比較例１〜１４］
以下の手順で実施例１〜１９及び比較例１〜１４のコンクリート供試体を作製した。
（選定工程）
各実施例に用いる粗骨材として、吸水率が１．５質量％以下である粗骨材を選定した。粗骨材の吸水率の測定はＪＩＳ  Ａ  １１１０に従って行った。
【００３２】
（混合工程）
以下の材料を用いて混合工程を行った。
（１）セメント：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：一般的な細骨材を使用した。
（ｉｉ）粗骨材：表１に示す粗骨材を使用した。最大粒径は２０ｍｍとした。
（３）化学混和剤：一般的なＡＥ減水剤を使用した。
【００３３】
混合工程は、生コンクリート工場のバッチングプラントにて行った。まず、選定工程で選定した粗骨材の最大沈下量を上述した方法にしたがって測定した。続いて、実施例１〜１９及び比較例１〜１４のコンクリート供試体の材料を、表１に示す単位量で配合した。各実施例の粗骨材を配合する場合には、粗骨材の最大沈下量（ｍｍ）をα、単位粗骨材量（ｋｇ／ｍ３）をβとしたときに、α及びβが下記式（１）
α／β≦０．０２２  …（１）
を満たすように配合した。
【００３４】
各材料の配合を表１に示す。各実施例及び比較例の材料を、コンクリートの容量が約３０Ｌとなるように水平二軸形強制練りミキサに投入し、混合した。具体的には、粗骨材、細骨材、セメントをミキサに投入後、３０秒間攪拌した。続いて予め化学混和剤を溶かした水をミキサに投入後、９０秒間混合して混練物を得た。混練物は、呼び強度が２１Ｎ／ｍｍ２でスランプが８ｃｍ、又は呼び強度が３０Ｎ／ｍｍ２でスランプが１８ｃｍであった。呼び強度とは、ＪＩＳ  Ａ  ５３０８に規定するコンクリートの強度区分を意味する。
【００３５】
（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１〜１９及び比較例１〜１４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。
【００３６】
（コンクリートの乾燥収縮の測定）
上記の標準養生の後、実施例１〜１９及び比較例１〜１４のコンクリート供試体の基長を測定した。続いて、温度２０℃、相対湿度６０％の環境下にて２６週まで乾燥させ、各コンクリート供試体の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。
【００３７】
また、図１に、実施例１〜１９及び比較例１〜１４の結果をプロットしたグラフを示す。横軸に各コンクリート供試体の材料に用いた粗骨材の吸水率を示す。縦軸に、粗骨材の最大沈下量（ｍｍ）をα、単位粗骨材量（ｋｇ／ｍ３）をβとしたときに、式α／βにより計算される値を示す。また、乾燥期間２６週における乾燥収縮（×１０−６）が７００未満であったコンクリート供試体を「●」、７００以上８００未満であったコンクリート供試体を「△」、８００以上であったコンクリート供試体を「□」でプロットする。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
図１から分かるように、コンクリートの材料に使用する粗骨材の吸水率が小さく、且つ粗骨材の最大沈下量（ｍｍ）をα、単位粗骨材量（ｋｇ／ｍ３）をβとしたときに、式α／βにより計算される値が小さくなるほど、コンクリートの乾燥収縮が小さくなる傾向がみられた。また、コンクリートの材料に使用した粗骨材の吸水率が１．５質量％以下であり、上記の式α／βにより計算される値が０．０２２（ｍｍ／（ｋｇ／ｍ３））以下であると、コンクリートの２６週後の乾燥収縮が８００×１０−６を下回り、乾燥収縮を低減することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によれば、乾燥収縮が低減されたコンクリートを容易に製造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容易に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。
【図１】
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