(57)【要約】【課題】高炉スラグ細骨材を高配合で使用するコンクリートにおいて、ブリーディングが抑制されるとともに、良好な流動性が得られ、また、硬化コンクリートの高い圧縮強度が得られ、乾燥収縮や中性化速度係数を低減させ、さらに耐凍結融解性も向上させることができるコンクリート組成物を提供する。【解決手段】セメント、細骨材、粗骨材、混和材料及び水を含むコンクリート組成物であって、細骨材中に占める高炉スラグ細骨材の割合を５０〜１００vol％とした上で、高炉スラグ細骨材の５〜２０vol％を、高炉スラグ細骨材の粒度分布補完材としてのフライアッシュで置換した組成を有する。高炉スラグ細骨材の一部を置換したフライアッシュにより、高炉スラグ細骨材の粒度分布が補完されて改善され、その結果、ブリーディングが抑制されるとともに、良好な流動性が得られ、硬化コンクリートの性能も改善される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、細骨材、粗骨材、混和材料及び水を含むコンクリート組成物であって、
細骨材中に占める高炉スラグ細骨材の割合を５０〜１００vol％とした上で、高炉スラグ細骨材の５〜２０vol％を、高炉スラグ細骨材の粒度分布補完材としてのフライアッシュで置換した組成を有することを特徴とするコンクリート組成物。
【請求項２】
水セメント比が３０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート組成物。
【請求項３】
高炉スラグ細骨材の一部と置換するフライアッシュが、ＪＩＳ−Ａ６２０１で規定するフライアッシュIII種及び／又はフライアッシュIV種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組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉スラグ細骨材を使用したコンクリート組成物に関するものであって、特に、高炉スラグ細骨材を高配合したコンクリートの性状改善を図るための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリートの骨材としては天然砂（細骨材）や天然の砕石（粗骨材）が用いられてきたが、近年、鉄鋼製造プロセスで副生するスラグの利用が検討され、例えば、細骨材として高炉スラグ細骨材が使用されている。この高炉スラグ細骨材は、ＪＩＳ規格のコンクリート用スラグ骨材ＪＩＳ−Ａ５０１１−１に規格化されている。この高炉スラグ細骨材について、例えば、特許文献１には高炉スラグから細骨材を製造する方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３１９７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、超高強度コンクリートでは、単位セメント量が多いためセメントペーストの量が増える結果、ブリーディングが抑制され、高炉スラグ細骨材を高配合する（例えば、高炉スラグ細骨材１００vol％）ことも可能である。
しかし、一般の高強度コンクリートにおいては、高炉スラグ細骨材を高配合し、且つ水セメント比が比較的高い場合（例えば、水セメント比３０％以上）には、コンクリートの単位水量が多く、ブリーディング量が増加するという問題を生じる。また、コンクリートの材料分離が生じやすい問題もある。さらに、硬化コンクリートの圧縮強度が低下しやすい、乾燥収縮や中性化速度係数が増加するなどの問題も生じやすい。
【０００５】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、高炉スラグ細骨材を高配合で使用するコンクリートにおいて、ブリーディングが抑制されるとともに、良好な流動性が得られ、また、硬化コンクリートの高い圧縮強度が得られ、乾燥収縮や中性化速度係数を低減させ、さらに耐凍結融解性も向上させることができるコンクリート組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一般のコンクリートにおいて、高炉スラグ細骨材の中目（粗粒率２．５５程度）を用いる場合、水セメント比が３０％以上のコンクリートの配合では、微粒が少なく、材料分離が生じやすいため、細骨材中の高炉スラグ細骨材の配合比は、混合する相手の細骨材にもよるが、３０〜５０vol％が限界であると考えられている。
そこで、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、高炉スラグ細骨材の補助材（粒度分布補完材）としてフライアッシュを配合し、高炉スラグ細骨材の粒度分布を補完することにより、一般に多く使用されている水セメント比が３０〜６０％のコンクリートでも高炉スラグ細骨材の配合比を高めることが可能であることを見出した。具体的には、水セメント比が３０％以上であって、高炉スラグ細骨材を高配合したコンクリートにおいて、高炉スラグ細骨材の一部を適量のフライアッシュで置換することにより、コンクリートの単位水量が大きく低減し、ブリーディング量が低減するとともに、流動性も改善することが判った。また、高炉スラグ細骨材の粒度分布補完材としてフライアッシュを用いない配合と較べ、圧縮強度が増加し、乾燥収縮、中性化速度係数が低減することが判った。さらに、空気量の調整を適切に行うことで、凍結融解抵抗性にも問題がないことを確認できた。
【０００７】
また、超高強度コンクリートでは、単位セメント量が多いためセメントペーストの量が増える結果、高炉スラグ細骨材を高配合してもブリーディングを生じにくいが、それでも水セメント比が比較的小さい場合（例えば、水セメント比２５％以下）では、上記のような問題を生じることがある。そして、このようなコンクリートについても、高炉スラグ細骨材の一部を適量のフライアッシュで置換することにより、上記と同様の改善効果が得られることが判った。
【０００８】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］セメント、細骨材、粗骨材、混和材料及び水を含むコンクリート組成物であって、細骨材中に占める高炉スラグ細骨材の割合を５０〜１００vol％とした上で、高炉スラグ細骨材の５〜２０vol％を、高炉スラグ細骨材の粒度分布補完材としてのフライアッシュで置換した組成を有することを特徴とするコンクリート組成物。
［2］上記［1］のコンクリート組成物において、水セメント比が３０％以上であることを特徴とするコンクリート組成物。
［3］上記［1］又は［2］のコンクリート組成物において、高炉スラグ細骨材の一部と置換するフライアッシュが、ＪＩＳ−Ａ６２０１で規定するフライアッシュIII種及び／又はフライアッシュIV種であることを特徴とするコンクリート組成物。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のコンクリート組成物は、高炉スラグ細骨材を高配合で使用するにも拘わらず、ブリーディングが抑制されるとともに、良好な流動性が得られ、また、硬化コンクリートの高い圧縮強度が得られ、乾燥収縮や中性化速度係数を低減させ、さらに耐凍結融解性も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】試験で使用した細骨材（高炉スラグ細骨材、高炉スラグ細骨材＋砕砂）と砕砂単体の粒度分布を示すグラフ
【図２】高炉スラグ細骨材の配合比が異なるコンクリートであって、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した場合と置換しない場合のコンクリートについて、高炉スラグ細骨材に対するフライアッシュ置換率とスランプ値との関係を示すグラフ
【図３】高炉スラグ細骨材の配合比が異なるコンクリートであって、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した場合と置換しない場合のコンクリートについて、高炉スラグ細骨材に対するフライアッシュ置換率とブリーディング値との関係を示すグラフ
【図４】高炉スラグ細骨材の配合比が異なるコンクリートであって、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した場合と置換しない場合のコンクリートについて、ブリーディング量の経時変化を示すグラフ
【図５】高炉スラグ細骨材の配合比が異なるコンクリートであって、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した場合と置換しない場合のコンクリートについて、貫入抵抗の経時変化を示すグラフ
【図６】高炉スラグ細骨材の配合比が異なるコンクリートであって、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した場合と置換しない場合のコンクリートについて、硬化後の圧縮強度を示すグラフ
【図７】高炉スラグ細骨材の配合比が異なるコンクリートであって、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した場合と置換しない場合のコンクリートについて、硬化後の中性化速度係数を示すグラフ
【図８】高炉スラグ細骨材の配合比が異なるコンクリートであって、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した場合と置換しない場合のコンクリートについて、コンクリート材齢と長さ変化率との関係を示すグラフ
【図９】高炉スラグ細骨材の配合比が異なるコンクリートであって、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した場合と置換しない場合のコンクリートについて、凍結融解試験（Ａ法、最長３００サイクル）におけるサイクル数と相対動弾性係数との関係を示すグラフ
【図１０】高炉スラグ細骨材の配合比が異なるコンクリートであって、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した場合と置換しない場合のコンクリートについて、気泡個数の分布を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のコンクリート組成物は、セメント、細骨材、粗骨材、混和材料及び水を含むコンクリート組成物であって、細骨材中に占める高炉スラグ細骨材の割合を５０〜１００vol％とした上で、高炉スラグ細骨材の５〜２０vol％を、高炉スラグ細骨材の粒度分布補完材としてのフライアッシュで置換した組成を有するものである。
【００１２】
なお、以下に説明する図表中において、ＢＦＳは高炉スラグ細骨材、Ｓは砕砂（細骨材）、Ｇ１，Ｇ２は粗骨材、Ｃはセメント、Ｗは水、ＦＡはフライアッシュ（高炉スラグ細骨材の粒度分布補完材）をそれぞれ意味する。また、同じく細骨材の配合の表記において、ＢＦＳ５０、ＢＦＳ７５、ＢＦＳ１００とは、細骨材中に占める高炉スラグ細骨材のベースとなる割合（配合比）が、それぞれ５０vol％、７５vol％、１００vol％であるという意味であり、ＦＡ０、ＦＡ５、ＦＡ１０、ＦＡ１５、ＦＡ２０とは、それぞれ高炉スラグ細骨材の０vol％、５vol％、１０vol％、１５vol％、２０vol％をフライアッシュで置換したという意味である。したがって、例えば、「ＢＦＳ７５＋ＦＡ１５」或いは「ＢＦＳ７５−ＦＡ１５」とは、「細骨材中に占める高炉スラグ細骨材の割合（配合比）を７５vol％とした上で、その高炉スラグ細骨材の１５vol％をフライアッシュで置換したもの（試料）」という意味である。
【００１３】
本発明のコンクリート組成物は、ベースとなる「細骨材中に占める高炉スラグ細骨材の割合」を５０〜１００vol％とした上で、その高炉スラグ細骨材の一部（高炉スラグ細骨材の５〜２０vol％）を粒度分布補完材としてのフライアッシュで置換する。したがって、この場合のフライアッシュは、高炉スラグ細骨材の粒度構成を補完する細骨材の一部として捉えることができる。
さきに述べたように、細骨材として高炉スラグ細骨材を高配合した場合に、ブリーディング量が増加するとともに、コンクリートの流動性が低下し、さらに、硬化コンクリートの圧縮強度が低下しやすい、凍結融解抵抗性が劣るなどの問題を生じるものであり、このため本発明では、ベースとなる「細骨材中に占める高炉スラグ細骨材の割合」を５０〜１００vol％とする。
【００１４】
本発明において、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材としてのフライアッシュで置換することにより、ブリーディングが抑制されるとともに、良好な流動性が得られるのは、以下のような理由によるものと考えられる。高炉スラグ細骨材は、天然砂に比べて細骨材に必要な粒度分布に不足があり、このため高炉スラグ細骨材を高配合した場合にはブリーディング量が増加し、流動性も低下する。これに対して、本発明において高炉スラグ細骨材の一部と置換されたフライアッシュは、高炉スラグ細骨材に不足する粒度構成を補うとともに、丸い形状のフライアッシュがボールベアリング的な働きをするため単位水量が少なくでき、これらによりブリーディングが抑制され、流動性も改善されるものと考えられる。
【００１５】
また、高炉スラグ細骨材の一部をフライアッシュで置換する割合（フライアッシュ置換率）は、高炉スラグ細骨材の５vol％未満では、フライアッシュの置換による高炉スラグ細骨材粒度分布の補完効果が十分に得られないため、ブリーディングの抑制効果やコンクリートの流動性の改善効果、さらには硬化コンクリートの圧縮強度の向上効果などが十分に得られなくなる。一方、フライアッシュ置換率が高炉スラグ細骨材の２０vol％を超えると、相対的に水分が不足するため流動性が低下してしまう。以上の観点から、より好ましいフライアッシュ置換率は１０〜２０vol％である。
【００１６】
本発明において使用するセメントに特別な制限はなく、例えば、普通ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメントなどが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
本発明において使用する細骨材（ただし、高炉スラグ細骨材の粒度分布補完材として配合されるフライアッシュを除く）は、一部または全部が高炉スラグ細骨材からなる。その他の細骨材としては、例えば、天然砂（山砂、海砂、川砂など）、砕砂、軽量骨材、石炭ガス化スラグなどが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
本発明において使用する粗骨材に特別な制限はなく、砕石、砂利、高炉スラグ粗骨材、軽量骨材、石炭ガス化スラグなどが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
【００１７】
本発明において使用するフライアッシュにも特別な制限はない。一般に、コンクリートの混和材としては、ＪＩＳ−Ａ６２０１で規定するフライアッシュI種、フライアッシュII種が用いられる。本発明では、これらフライアッシュI種、フライアッシュII種を用いることもできるが、高炉スラグ細骨材の一部と置換されフライアッシュは高炉スラグ細骨材の粒度分布補完材として機能するため、より低品位なフライアッシュ、すなわち、ＪＩＳ−Ａ６２０１で規定するフライアッシュIII種、フライアッシュIV種の１種以上を用いることもできる。
【００１８】
使用する混和材料（混和剤、混和材）にも特別な制限はない。混和材料としては、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ助剤、消泡剤、促進剤、急結剤、遅延剤、防錆剤、シリカフューム、高炉スラグ微粉末、膨張材などが挙げられ、これらの１種以上を用いることができる。
水セメント比については、従来においては、水セメント比が３０％以上であって、高炉スラグ細骨材を高配合した場合に特にブリーディング量が増加し、コンクリートの流動性の低下も生じやすいことから、水セメント比が３０％以上（特に５０〜６０％）の場合に、本発明は特に有用であると言える。
【００１９】
以下のような試験を行った。
各使用材料の産地、成分および物性を表１に示す。高炉スラグ細骨材はＪＩＳ−Ａ５０１１−１「コンクリート用スラグ骨材  第１部：高炉スラグ骨材」に適合するものを使用した。細骨材としては、高炉スラグ細骨材と砕砂を用い、細骨材中に占める高炉スラグ細骨材の割合（以下、説明の便宜上、単に「高炉スラグ細骨材の配合比」という場合がある。）を５０vol％、７５vol％、１００vol％の３水準とした。また、粗骨材は砕石５号、砕石６号を１：１（質量比）の割合で混合ししたものを使用した。使用した細骨材（ＢＦＳ、ＢＦＳ＋Ｓ）と砕砂単体の粒度分布を図１に示す。空気量調整は、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル系の消泡剤とラウリル酸イミダゾリン誘導体のＡＥ助剤を組み合わせて行った。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
コンクリートの練り混ぜは、ＪＩＳ−Ａ１１３８「試験室におけるコンクリートの作り方」に準じて実施した。ミキサーは６０リットル強制二軸を使用し、練り混ぜ方法はセメント、骨材、フライアッシュを投入し、３０秒空練りし、混和剤を含む水を投入し、６０秒間練り混ぜ後排出した。試験方法を表２に示す。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
まず、高炉スラグ細骨材の一部を、粒度分布補完材としてのフライアッシュで置換するに当たり、高炉スラグ細骨材に対するフライアッシュ置換率（高炉スラグ細骨材の体積に対するフライアッシュの置換率。以下同様）の最適範囲を把握すべく、以下のような試験を行なった。
水セメント比５５％、目標スランプ１５ｃｍ、空気量４．５±１．５％とし、ベースとなる高炉スラグ細骨材の配合比を上記の３水準（５０vol％、７５vol％、１００vol％）とした上で、高炉スラグ細骨材に対するフライアッシュ置換率を５水準（０vol％、５vol％、１０vol％、１５vol％、２０vol％）に変化させた計１５ケースについてコンクリートの練混ぜを行い、高炉スラグ細骨材の配合比ごとの最適なフライアッシュ置換率を調べた。この試験では、スランプ及び空気量、ブリーディングの測定を行った。
【００２４】
この試験結果より選定した最適フライアッシュ置換率の配合でコンクリートのフレッシュ性状及び硬化コンクリートの強度特性、耐久性を評価した。
試験条件は、水セメント比５５％、目標スランプ１５ｃｍ、目標空気量４．５±１．５％、ベースとなる高炉スラグ細骨材の配合比を上記の３水準（５０vol％、７５vol％、１００vol％）とし、フライアッシュの高炉スラグ細骨材に対する置換率を、上記の試験結果より選定した。試験はフレッシュ性状試験として、スランプ、空気量、ブリーディング、凝結硬化速度の測定を行い、強度特性として圧縮強度（材齢７日、２８日、９１日、１８２日、３６５日）、耐久性試験として乾燥収縮、促進中性化、凍結融解（Ａ法、最長３００サイクル）、気泡間隔係数（材齢２８日以降リニアトラバース法）の測定を行った。
高炉スラグ細骨材に対するフライアッシュ置換率の最適範囲を以下のように調べた。
水セメント比一定の条件下で、高炉スラグ細骨材の配合比およびフライアッシュ置換率を変化させてコンクリートの練混ぜを行い、フレッシュ性状試験を実施し、高炉スラグ細骨材の配合比ごとの最適フライアッシュ置換率を調べた。配合を表３（表３中の空気量は設計値）に示す。
【００２５】
【表３】
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【００２６】
この試験において、以下のような結果が得られた。
高炉スラグ細骨材の粒度分布補完材として、高炉スラグ細骨材の一部をフライアッシュで置換したコンクリートと置換しないコンクリートについて、そのフレッシュ性状を表４（表４中の空気量は実績値）に、高炉スラグ細骨材に対するフライアッシュ置換率とスランプ値との関係を図２に示す。これによれば、いずれの高炉スラグ細骨材の配合比においても、フライアッシュ置換率の増加に伴い、流動性が改善されてスランプは大きくなっている。スランプ値はフライアッシュ置換率１５％付近がピークとみられ、その後、フライアッシュ置換率２０％でややスランプが減少する傾向がみられる。特に高炉スラグ細骨材の配合比１００vol％においてその一部をフライアッシュで置換した場合にスランプが小さくなる傾向がみられるが、全体としては、本試験のような水セメント比が比較的高い（水セメント比５５％）の配合において、高炉スラグ細骨材の粒度分布補完材として、高炉スラグ細骨材の一部をフライアッシュで置換することで、流動性が大きく改善され、スランプが大きくなっている。特に、いずれの高炉スラグ細骨材の配合比においても、フライアッシュ置換率１５％においてスランプが最も大きくなっている。
【００２７】
【表４】
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【００２８】
ブリーディング試験結果を図３に示す。高炉スラグ細骨材の一部をフライアッシュで置換しない場合、高炉スラグ細骨材の配合比１００vol％のブリーディング量は約０．８ｃｍ３／ｃｍ２と最も多く、砕砂と高炉スラグ細骨材の混合比で高炉スラグ細骨材が増加するほど、ブリーディングは増加する傾向にある。高炉スラグ細骨材の配合比１００vol％のブリーディング量が多くなる原因は、高炉スラグ細骨材がガラス質であることに加え、単位水量が多いことに起因していると考えられる。また、高炉スラグ細骨材の配合比１００vol％において、その一部をフライアッシュで置換することにより、置換率が増加するほどブリーディング量は小さくなる傾向がみられ、置換率２０vol％では日本建築学会で高耐久性鉄筋コンクリートの品質目標０．３ｃｍ３／ｃｍ２を下回る値を得た。ブリーディングの低減には、高炉スラグ細骨材の粒度分布補完材として、高炉スラグ細骨材の一部を置換したフライアッシュが寄与しているものと考えられる。
【００２９】
上記の試験より選定した最適フライアッシュ置換率１５vol％の配合でコンクリートのフレッシュ性状及び硬化コンクリートの強度、耐久性を評価した。なお、配合修正にあたっては、表３に示した配合を基に「コンクリート標準示方書」及び「フライアッシュを細骨材補填混和材として用いたコンクリートの施工指針（案）」に準拠し、補正を行なった。配合を表５に示す。
【００３０】
【表５】
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【００３１】
以下、上記の試験結果について評価項目毎に説明する。
（1）コンクリートのフレッシュ性状およびブリーディング
表５の配合で練混ぜを行い、所要の初期性状（スランプ１５ｃｍ程度、空気量４．５±１．５％）が得られることが確認できた。その結果を表６に示す。表５及び表６より、スランプ１５ｃｍ程度となる単位水量は、高炉スラグ細骨材の配合比５０vol％、７５vol％の場合で１６５ｋｇ／ｍ３、高炉スラグ細骨材の配合比１００vol％の場合で１６９ｋｇ／ｍ３であり、フライアッシュで置換しない場合に比べ１０〜１３ｋｇ／ｍ３程度低減され、フライアッシュを高炉スラグ細骨材の粒度分布補完材として用いることにより、単位水量は大きく低減することが判った。すなわち、高炉スラグ細骨材５０vol％の配合において、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換する（最適なフライアッシュ置換率１５vol％）ことにより、単位水量及びブリーディングが大きく低減し、さらに流動性も大きく改善された。
【００３２】
【表６】
2015221734.tif 000008
【００３３】
高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した場合と置換しない場合について、ブリーディング試験結果を図４に示す。ブリーディングは、４〜７時間程度で収束している。高炉スラグ細骨材の配合比が高いほど最終ブリーディング量が増大する傾向が見られるが、いずれも０．２ｃｍ３／ｃｍ２以下の値であり、日本建築学会が示す高耐久性鉄筋コンクリートの品質目標０．３ｃｍ３／ｃｍ２を下回る結果である。高炉スラグ細骨材の配合比１００vol％の場合に、高炉スラグ細骨材に対してフライアッシュを１５％置換した配合のブリーディング量は、図３の試験でのブリーディング量の１／２程度に減少している。これは、フライアッシュで置換することにより単位水量が低減されたことや、フライアッシュが保水性効果に寄与しているものと考えられる。
【００３４】
（2）凝結硬化速度
高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した場合と置換しない場合について、凝結試験結果（貫入抵抗の経時変化）を図５に示す。凝結特性は、高炉スラグ細骨材の配合比５０vol％の場合は、フライアッシュ置換の有無に係らずほぼ同程度の結果である。ただし、高炉スラグ細骨材の配合比が増大するに伴い凝結時間は遅延する傾向を示し、高炉スラグ細骨材の配合比７５vol％で１時間程度、高炉スラグ細骨材の配合比１００vol％で２時間３０分程遅延している。これは、高炉スラグ細骨材の製造時に添加しているポリアクリル酸系の固結防止剤がセメントの水和を遅延させていることに起因していると考えられる。
【００３５】
（3）硬化コンクリートの圧縮強度
高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した場合と置換しない場合について、圧縮強度試験結果を図６に示す。各配合とも材齢７日から材齢２８日までは、ほぼ同程度の強度発現性を示している。また、材齢９１日ではフライアッシュで置換をした配合の強度増進が大きくなっており、材齢１８２日ではフライアッシュで置換したすべての配合がほぼ同等の圧縮強度を示した。これらは、フライアッシュの置換により単位水量が低減したことや、フライアッシュのポゾラン反応による水和物の生成が強度の増加に寄与したものと考えられる。
【００３６】
（4）硬化コンクリートの中性化
高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した場合と置換しない場合について、促進中性化試験結果（中性化速度係数）を図７に示す。促進期間２６週では、高炉スラグ細骨材の配合比５０vol％の場合は、フライアッシュ置換の有無に係らずほぼ同程度の値である。また、高炉スラグ細骨材の配合比が大きいほど、中性化速度係数が小さい傾向が見られる。これは、高炉スラグ細骨材の界面での水和物の生成やフライアッシュとのポゾラン反応により、骨材界面やペースト組織が緻密になり、透気性が低下したためであると推定される。一方、促進期間２６週間において、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した配合（最適なフライアッシュ置換率１５vol％）は、いずれの高炉スラグ細骨材の配合比においてもフライアッシュ置換をしない配合と比較して、小さい中性化速度係数を示している。
【００３７】
（5）硬化コンクリートの乾燥収縮
高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した場合と置換しない場合について、乾燥収縮試験結果（コンクリート材齢と長さ変化率との関係）を図８に示す。材齢（乾燥期間）３６５日では、高炉スラグ細骨材の配合比が大きいほど長さ変化率が小さくなる傾向がみられる。これは、フライアッシュの置換により水結合材比が小さくなったことおよび高炉スラグ細骨材の界面における水和物が生成したこと、セメントの水和とともに生成するＣａ（ＯＨ）２がフライアッシュとのポゾラン反応により水和物を生成し、これらが組織を緻密化させたこと、などに起因すると考えられる。材齢１８０日において、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した配合（最適なフライアッシュ置換率１５vol％）は、いずれの高炉スラグ細骨材の配合比においてもフライアッシュで置換しない配合と比較して、小さい長さ変化率を示している。
【００３８】
（6）硬化コンクリートの凍結融解
高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した場合と置換しない場合について、凍結融解試験結果（凍結融解試験におけるサイクル数と相対動弾性係数との関係）を図９に示す。高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した配合（最適なフライアッシュ置換率１５vol％）は、いずれの高炉スラグ細骨材の配合比においてもフライアッシュで置換しない配合と比較して、大きい凍結融解抵抗性を示している。一般に高炉スラグ細骨材を用いるとその粒形が角張っているため、エントラップドエアーが生じやすい。一方、高炉スラグ細骨材の一部をフライアッシュで置換したコンクリートは、フライアッシュで置換しないコンクリートと比較して、空気量が少なくなるため、ＡＥ助剤が多く使用される傾向にある。これは、フライアッシュに混入されている未燃カーボンがＡＥ助剤を吸着することに起因していると考えられる。
【００３９】
ＡＥ助剤は、凍結融解抵抗性に必要とされる微細なエントレインドエアーを混入し、耐凍結融解抵抗性に寄与していると考えられる。本試験において高炉スラグ細骨材の一部をフライアッシュで置換しない配合（ＢＦＳ５０−ＦＡ０）は、表５に示すように、高炉スラグ細骨材の一部をフライアッシュで置換した配合と同量の消泡剤を添加したため、ＡＥ助剤が極めて少ない添加量で、所要の設計空気量が混入された。その結果、凍結融解抵抗性は小さい結果となった。これは、ＡＥ助剤量が少ないことにより、良質なエントレインドエアーが確保されていなかったことによるものと考えられる。
【００４０】
（7）硬化コンクリートの気泡間隔係数
高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した場合と置換しない場合について、気泡間隔係数の測定結果を表７に、気泡個数の分布を図１０に示す。高炉スラグ細骨材の配合比５０vol％において、高炉スラグ細骨材の一部をフライアッシュで置換しない配合の気泡間隔係数は４２９μｍである。一方、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した配合では、いずれの高炉スラグ細骨材の配合比においても気泡間隔係数は小さくなり、概ね３５０μｍ程度以下の範囲にある。図１０の気泡個数の分布では、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材である適量のフライアッシュで置換した配合（最適なフライアッシュ置換率１５vol％）、０．０５〜０．２０ｍｍの微細な気泡が著しく多くなっている。これより、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材であるフライアッシュで置換した場合は、より微細な気泡が多く混入し、気泡間隔係数が小さくなり、凍結融解抵抗性が改善されたことが判る。例えば、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材としてのフライアッシュで１５vol％置換した配合は、いずれの高炉スラグ細骨材の配合比においてもフライアッシュで置換しない配合と比較して、気泡間隔係数は小さくなり、３００〜３６１μｍであった。
【００４１】
【表７】
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【００４２】
以上述べたように、高炉スラグ細骨材の一部を粒度分布補完材としての適量のフライアッシュで置換する（最適なフライアッシュ置換率１５vol％）ことにより、コンクリートの単位水量が大きく低減し、ブリーディング量が低減するとともに流動性も改善する。また、フライアッシュで置換しない配合と較べ、硬化コンクリートの圧縮強度が増加し、乾燥収縮、中性化速度係数が低減する。さらに、空気量の調整を適切に行うことで、凍結融解抵抗性にも問題がないことが確認できた。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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