(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価対象となる高炉スラグ細骨材を用いて作成し、７〜２８日間水中養生したモルタルを、一辺が８〜２０ｍｍの大きさの試験片とし、
該試験片を凍結防止剤の水溶液に浸漬させた状態で、−１５℃以下の凍結工程と５℃以上の融解工程を１サイクルとする凍結融解を複数サイクル行う凍結融解試験に供し、該凍結融解試験後に塊として残存しているモルタルの割合から、高耐久性コンクリート用骨材としての当該高炉スラグ細骨材の適性を評価することを特徴とする高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
【請求項２】
評価対象となる高炉スラグ細骨材を用いて作成し、蒸気養生したモルタルを、一辺が８〜２０ｍｍの大きさの試験片とし、
該試験片を凍結防止剤の水溶液に浸漬させた状態で、−１５℃以下の凍結工程と５℃以上の融解工程を１サイクルとする凍結融解を複数サイクル行う凍結融解試験に供し、該凍結融解試験後に塊として残存しているモルタルの割合から、高耐久性コンクリート用骨材としての当該高炉スラグ細骨材の適性を評価することを特徴とする高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
【請求項３】
試験片は、養生後のモルタルから切り出された切断片または養生後のモルタルの表面を研削した研削片であることを特徴とする請求項１または２に記載の高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
【請求項４】
試験片を浸漬させる水溶液は、凍結防止剤として、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、酢酸ナトリウムの中から選ばれる１種以上を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
【請求項５】
試験片を浸漬させる水溶液は、凍結防止剤として塩化ナトリウムを含有することを特徴とする請求項４に記載の高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
【請求項６】
試験片を浸漬させる水溶液中の凍結防止剤の濃度が０．５〜１０質量％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
【請求項７】
凍結融解試験では、凍結工程の時間（但し、温度降下中の時間と保持時間の合計）と融解工程の時間（但し、温度上昇中の時間と保持時間の合計）の合計を１サイクルあたり２４時間以内とし、且つ凍結工程の時間（但し、温度降下中の時間と保持時間の合計）と融解工程の時間（但し、温度上昇中の時間と保持時間の合計）を、それぞれ１サイクルあたり４時間以上とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
【請求項８】
凍結融解試験後のモルタルを篩目が０．６〜２．５ｍｍの篩で分級し、その篩上を塊として残存しているモルタルとし、その質量を測定することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
【請求項９】
凍結融解試験において、凍結融解を５サイクル以上行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
【請求項１０】
モルタルを養生した後、試験片を凍結防止剤の水溶液に浸漬させるまでの間に、乾燥工程を経ないことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凍結現象やソルトスケーリングが発生しやすい場所に適した高耐久性コンクリートを得るために、対象とする高炉スラグ細骨材が高耐久性コンクリート用細骨材としての適性を有するか否かを評価するための評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、山間部や北部地域のような冬期に寒冷になる地域において、コンクリートやモルタルの早期劣化や土砂化といった問題が顕在化しつつある。冬期は、気温の低下や降雪によってコンクリートやモルタル内部に含まれる水分が凍結し、この凍結による膨張圧が発生して組織を破壊する一般的な凍害現象が起こる。これに加えて、道路等においては、人や自動車の通行の安全を確保するために凍結防止剤を散布することが広く行われているが、この凍結防止剤がコンクリートやモルタルの内部に入り込むことによって、塩害による劣化（スケーリング）が複合化し、コンクリートやモルタルの劣化を促進することが判ってきた。このように劣化したコンクリート構造物に対して、車両の通行などによる載荷が加わることで、上述したような早期劣化や土砂化が起こるものと考えられている。
【０００３】
凍害を防止する方法として、コンクリート中に微細な空気を導入することが一般的に行われている。しかし、空気を導入したコンクリートは強度が低下するため、所定の強度を確保するためには、通常よりもセメントを多く配合する必要がある。このため、空気を導入する薬剤（ＡＥ剤）とセメント増量によって、原材料費が大きく増加するという問題がある。加えて、最近の研究では、蒸気養生をしたコンクリートにおいては、ＡＥ剤があまり有効に機能しないという知見も得られており、一般に蒸気養生を行って製造されるコンクリート二次製品での品質向上が必要となっている。
【０００４】
これに対して、既往の研究において、高炉スラグ細骨材や高炉スラグ微粉末を配合したコンクリートは、凍結融解抵抗性および耐塩害性に優れるという知見が得られている（特許文献１、２）。このメカニズムは完全には明確になっていないが、高炉スラグ細骨材を使用することによって、骨材界面などの緻密化が起こり、界面での水の凝固による膨張・収縮や塩化物イオンの浸透を抑制するものと考えられている。
【０００５】
高炉スラグ細骨材は、ＪＩＳ  Ａ５０１１−１：２０１３「コンクリート用スラグ骨材  第１部  高炉スラグ骨材」で規格される工業製品であり、高炉（溶鉱炉）で銑鉄を製造する際に副産物として発生する高炉スラグのうち、溶融状態の高炉スラグに水を散布し、急速に冷却して砂状にした高炉水砕スラグを原料とし、この高炉水砕スラグを磨砕、整粒して粒の形や粒度を調整し、必要に応じて固結防止剤を散布することで製造される。高炉スラグ細骨材は、工業製品であるため、一般的な細骨材用材料としての物理的な特性は、天然材料と較べても比較的安定しているとみなすことができ、このためコンクリートやモルタルの細骨材として汎用的に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２２７１８５号公報
【特許文献２】特開２０１４−１５９３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高炉スラグ細骨材を使用することにより凍害に対するコンクリートの耐久性が高まる理由については、未だ完全には解明されていないが、天然砂の細骨材を用いた場合には特性が悪く、高炉スラグ細骨材を用いた場合に優れた特性が得られるということから、粒度などの物理的な性状だけではなく、高炉スラグ細骨材がもつ何らかの化学的な寄与があると考えられる。しかしながら、製鉄所ごとの製造条件や高炉に用いる原料ソースなどの違いによって、高炉スラグ細骨材の化学的な挙動などは異なってくると考えられる。
本発明者らが、実際に様々な高炉スラグ細骨材を用いたコンクリートについて、その凍結融解特性を試験してみた結果でも、全体として耐久性の改善傾向は認められるものの、骨材によってその効果の程度に違いがあるなど、品質管理が必要であることが判った。
【０００８】
しかし、現在の耐凍害性の最も一般的な評価方法は、ＪＩＳ  Ａ１１４８：２０１０「コンクリートの凍結融解試験方法」であるが、この試験方法では、１００ｍｍ×１００ｍｍ×４００ｍｍのコンクリート供試体を製造し、これを２８日養生した上で、３００サイクルの凍結融解のサイクルをかける必要がある。このため、骨材としての可否を評価するのに２ヶ月程度かかってしまい、速やかに利用したい場合などに、耐凍害性に対して有効な材料かどうかの判断が間に合わない、という問題が生じる。
【０００９】
したがって本発明の目的は、対象とする高炉スラグ細骨材が高耐久性コンクリート用細骨材としての適性を有するか否かを簡便且つ短期間に評価することができ、これにより、最適な高炉スラグ細骨材を速やかに選定し、凍結現象やソルトスケーリングが発生しやすい場所に適した高耐久性コンクリートを得ることを可能とする、高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決できる評価方法について、実験と検討を重ねた結果、評価用サンプルの構成とサイズ、凍結融解試験の条件を最適化することにより、対象とする高炉スラグ細骨材が高耐久性コンクリート用細骨材としての適性を有するか否かを簡便且つ短期間に評価できることを見出した。
細骨材による複合劣化の挙動を明確に見極めるためには、細骨材の挙動を再現する必要がある。それと同時に、速やかな塩害の影響を受ける凍害条件も試験に反映する必要がある。それらの点から、粗骨材が入っているＪＩＳの条件では、粗骨材、細骨材、ペーストの部分の分布によって、見かけ上の初期のばらつきが大きくなり、短時間で簡便に再現することは難しい。この点について検討した結果、細骨材とペーストの部分だけで構成されるモルタルの条件にすれば、比較的簡便に安定したデータが得られる可能性が高いことが判った。
【００１１】
また、モルタルの試験片のサイズとしては、高炉スラグ細骨材は平均粒径が２ｍｍ前後であるため、このサイズの４倍以上を確保すれば代表性は確保されること、ただし、そのサイズにモルタルを直接成形した試験片と、モルタルから切り出した試験片（切断片）とでは、初期の破壊挙動がやや異なることが判った。これについてさらに検討した結果、切断面や研削面を有する試験片を用い、骨材−ペースト界面を直接的に溶媒に接触させることが安定した評価に有効であるとの知見を得た。
本発明は、以上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。
【００１２】
［1］評価対象となる高炉スラグ細骨材を用いて作成し、７〜２８日間水中養生したモルタルを、一辺が８〜２０ｍｍの大きさの試験片とし、
該試験片を凍結防止剤の水溶液に浸漬させた状態で、−１５℃以下の凍結工程と５℃以上の融解工程を１サイクルとする凍結融解を複数サイクル行う凍結融解試験に供し、該凍結融解試験後に塊として残存しているモルタルの割合から、高耐久性コンクリート用骨材としての当該高炉スラグ細骨材の適性を評価することを特徴とする高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
【００１３】
［2］評価対象となる高炉スラグ細骨材を用いて作成し、蒸気養生したモルタルを、一辺が８〜２０ｍｍの大きさの試験片とし、
該試験片を凍結防止剤の水溶液に浸漬させた状態で、−１５℃以下の凍結工程と５℃以上の融解工程を１サイクルとする凍結融解を複数サイクル行う凍結融解試験に供し、該凍結融解試験後に塊として残存しているモルタルの割合から、高耐久性コンクリート用骨材としての当該高炉スラグ細骨材の適性を評価することを特徴とする高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
【００１４】
［3］上記［1］または［2］の評価方法において、試験片は、養生後のモルタルから切り出された切断片または養生後のモルタルの表面を研削した研削片であることを特徴とする高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの評価方法において、試験片を浸漬させる水溶液は、凍結防止剤として、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、酢酸ナトリウムの中から選ばれる１種以上を含有することを特徴とする高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
［5］上記［4］の評価方法において、試験片を浸漬させる水溶液は、凍結防止剤として塩化ナトリウムを含有することを特徴とする高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
【００１５】
［6］上記［1］〜［5］のいずれかの評価方法において、試験片を浸漬させる水溶液中の凍結防止剤の濃度が０．５〜１０質量％であることを特徴とする高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
［7］上記［1］〜［6］のいずれかの評価方法において、凍結融解試験では、凍結工程の時間（但し、温度降下中の時間と保持時間の合計）と融解工程の時間（但し、温度上昇中の時間と保持時間の合計）の合計を１サイクルあたり２４時間以内とし、且つ凍結工程の時間（但し、温度降下中の時間と保持時間の合計）と融解工程の時間（但し、温度上昇中の時間と保持時間の合計）を、それぞれ１サイクルあたり４時間以上とすることを特徴とする高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
【００１６】
［8］上記［1］〜［7］のいずれかの評価方法において、凍結融解試験後のモルタルを篩目が０．６〜２．５ｍｍの篩で分級し、その篩上を塊として残存しているモルタルとし、その質量を測定することを特徴とする高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
［9］上記［1］〜［8］のいずれかの評価方法において、凍結融解試験において、凍結融解を５サイクル以上行うことを特徴とする高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
［10］上記［1］〜［9］のいずれかの評価方法において、モルタルを養生した後、試験片を凍結防止剤の水溶液に浸漬させるまでの間に、乾燥工程を経ないことを特徴とする高耐久性コンクリート用細骨材の評価方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の評価方法によれば、対象とする高炉スラグ細骨材が高耐久性コンクリート用細骨材としての適性を有するか否かを簡便且つ短期間に評価することができる。このため、最適な高炉スラグ細骨材を速やかに選定し、凍結現象やソルトスケーリングが発生しやすい場所に適した高耐久性コンクリートを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの試験片をＮａＣｌ水溶液または真水に浸漬させた後、凍結工程と融解工程を１サイクルとする凍結融解を複数サイクル行う凍結融解試験に供した場合において、凍結融解試験後の試験片外観を示す写真
【図２】高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの試験片をＮａＣｌ水溶液に浸漬させた後、凍結工程と融解工程を１サイクルとする凍結融解を複数サイクル行う凍結融解試験に供した場合において、凍結融解試験における凍結融解のサイクル数と、凍結融解試験後に塊として残存しているモルタルの割合（塊状部の残存率）との関係を示すグラフ
【図３】山砂を細骨材に用いたモルタルの試験片であって、凍結融解試験を経た試験片表面（研磨面）の拡大写真
【図４】高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの試験片であって、凍結融解試験を経た試験片表面（研磨面）の拡大写真
【図５】高炉スラグ細骨材を用いたモルタルから切り出された試験片と、高炉スラグ細骨材を用いたモルタルを直接成形して得られた試験片を、それぞれＮａＣｌ水溶液に浸漬させた後、凍結工程と融解工程を１サイクルとする凍結融解を複数サイクル行う凍結融解試験に供した場合において、凍結融解試験における凍結融解のサイクル数と、凍結融解試験後に塊として残存しているモルタルの割合（塊状部の残存率）との関係を示すグラフ
【図６】高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの試験片をＮａＣｌ水溶液に浸漬させた後、凍結工程と融解工程を１サイクルとする凍結融解を複数サイクル行う凍結融解試験に供した場合において、ＮａＣｌ水溶液中のＮａＣｌ濃度と、凍結融解試験によるモルタル（試験片）の粉化率との関係を示すグラフ
【図７】高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの試験片をＮａＣｌ水溶液に浸漬させた後、凍結工程と融解工程を１サイクルとする凍結融解を複数サイクル行う凍結融解試験に供した場合において、凍結融解試験における凍結工程の温度および凍結融解のサイクル数と、凍結融解試験後に塊として残存しているモルタルの割合（塊状部の残存率）との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明法は、高炉スラグ細骨材について、高耐久性コンクリート用骨材としての適性を有するか否かを評価するための評価方法であり、評価対象となる高炉スラグ細骨材を用いて作成し、所定の養生を施したモルタルを所定の大きさの試験片とし、この試験片を凍結防止剤の水溶液に浸漬させた状態で、所定条件の凍結融解試験に供し、この凍結融解試験後に塊として残存しているモルタルの割合（塊状部の残存率）から、高耐久性コンクリート用細骨材としての当該高炉スラグ細骨材の適性を評価するものである。
ここで、高耐久性コンクリートとは、コンクリート供試体に対するＪＩＳ  Ａ１１４８：２０１０「コンクリートの凍結融解試験方法」に記載のＡ法に基づく凍結融解試験における凍結融解サイクル３００回での相対動弾性係数が６０％以上であるようなコンクリートを指す。
【００２０】
高炉スラグ細骨材の影響を明確に評価するために、マトリックスとの相互関係を再現して耐久性を評価することが必要であるため、本発明法では、評価対象とする高炉スラグ細骨材を用いたモルタルを作成して評価を行う。さきに述べたように、粗骨材が入っているＪＩＳ（ＪＩＳ  Ａ１１４８：２０１０「コンクリートの凍結融解試験方法」）の条件では、粗骨材、細骨材、ペーストの部分の分布によって、見かけ上の初期のばらつきが大きくなり、短時間で簡便に再現することは難しい。これに対して、細骨材とペーストの部分だけで構成されるモルタルの条件にすれば、比較的簡便に安定したデータが得られる可能性が高い。
【００２１】
モルタルの配合条件は特に限定しないが、例えば、ＪＩＳ  Ａ１１４６：２００７「骨材のアルカリシリカ反応性試験方法（モルタルバー法）」に記載の配合条件、あるいはコンクリートを製造する条件で粗骨材を取り除いた配合条件、などを用いればよい。
モルタルに用いるセメントの種類は特に制限はなく、普通ポルトランドセメント、早強セメント、高炉セメント、シリカフュームセメントなどの１種以上を用いることができる。
【００２２】
モルタルは、所定条件で養生した後に評価に用いる。モルタルの養生条件は、基本的に適用しようとするコンクリート製品と同じような条件にし、養生後の評価を行うのが望ましい。具体的には、コンクリートで標準養生と呼ばれる、２０℃の水中で２８日間養生したものを評価するのが最も望ましいが、現場養生での実際の温度条件に合わせた養生を実施したものを評価することも可能である。水中で養生する場合、より短期間での評価も可能であるが、ペースト部分の内部組織を安定にさせるため、７日以上養生したのちに評価することが望ましい。また、コンクリート二次製品のように、打ち込み後に蒸気養生して製品を製造するような場合には、本発明法のモルタルについても同じように蒸気で促進養生したものを評価に供することも可能である。
したがって、本発明では、評価対象となる高炉スラグ細骨材を用いて作成し、７〜２８日間（材齢７日以上２８日以下の間）水中養生したモルタル、または蒸気養生したモルタルを評価対象にする。水中養生については、ＪＩＳ  Ｒ５２０１：１９９７「セメントの物理試験方法」に規定される２０℃±１℃が望ましい。蒸気養生については、各工場で製造する過程を模擬した条件が望ましい。
【００２３】
本発明法では、上記のようにして得られるモルタルを所定の大きさの試験片（小片）とし、この試験片を凍結防止剤の水溶液に浸漬させた状態で、所定条件の凍結融解試験に供し、この凍結融解試験後に塊として残存しているモルタルの割合（塊状部の残存率）から、高耐久性コンクリート用細骨材としての当該高炉スラグ細骨材の適性を評価する。この評価方法の典型的な具体例を、参考例とともに以下に示す。
評価対象とする高炉スラグ細骨材を用い、ＪＩＳ  Ａ１１４６：２００７の条件でモルタルを作成し、２８日間水中養生を施した。得られたモルタルを切断して各辺が１０ｍｍの立方体形状の試験片を切り出し、４つの試験片を１セットとして、凍結防止剤の水溶液に浸漬させた。凍結防止剤の水溶液としては、３質量％ＮａＣｌ水溶液と１０質量％ＮａＣｌ水溶液を用いた。また、参考例として、同様の試験片を真水（蒸留水）に浸漬させた。
【００２４】
試験片は、浸漬した液（水溶液または真水）に浸けたままの状態で、−１８℃の凍結工程と２０℃の融解工程を１サイクルとする凍結融解を複数サイクル行う凍結融解試験に供した。この凍結融解試験では、凍結工程（−１８℃）の時間（但し、温度降下中の時間と保持時間の合計）を１サイクルあたり１６時間、融解工程（２０℃）の時間（但し、温度上昇中の時間と保持時間の合計）を１サイクルあたり８時間とした。また、比較のため、山砂を細骨材に用いたモルタルの試験片を上記と同様の手法で作成した。
【００２５】
高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの試験片について、凍結融解試験（凍結融解１０サイクル）後の外観写真を図１に示す。図１の写真は、左側から順に、真水（蒸留水）に浸漬させた状態で凍結融解試験に供したもの、３質量％ＮａＣｌ水溶液に浸漬させた状態で凍結融解試験に供したもの、１０質量％ＮａＣｌ水溶液に浸漬させた状態で凍結融解試験に供したものである。これによれば、真水に浸漬させた状態で凍結融解試験に供した試験片はほとんど変化が見られず、モルタルを評価することは難しいことが判る。これに対して、ＮａＣｌ溶液に浸漬させた状態で凍結融解試験に供した試験片は、半分以上が粉化していることが確認され、促進劣化によって短期間で評価できる可能性が高いことが判る。
【００２６】
３質量％ＮａＣｌ水溶液に浸漬させた試験片の凍結融解試験では、凍結融解を異なるサイクル数で行った。凍結融解試験後のモルタル（試験片）を篩目が２ｍｍの篩で分級し、その篩上を塊（塊状部）として残存しているモルタルとし（篩下を粉化したモルタルとする）、塊（塊状部）として残存しているモルタルの割合（塊状部の残存率＝（［塊として残存しているモルタルの質量］／［モルタルの全質量］）×１００）を調べた。比較のため、山砂を細骨材に用いたモルタルの試験片について、同様の試験を行った。それらの結果を図２に示す。
【００２７】
図２によれば、山砂を細骨材に用いたモルタルの試験片は、凍結融解１０サイクルの時点でほとんど粉状になってしまうのに対して、高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの試験片は、凍結融解１０サイクルの時点でも７０質量％程度が塊状のまま残存している。山砂を細骨材に用いたモルタルは、実際に凍害現象が起こっているものであり、高炉スラグ細骨材を用いたモルタルは良好な状態が維持できていたことから、以上の結果を考え合わせると、「モルタルの試験片を凍結防止剤の水溶液に浸漬させた状態で、所定条件の凍結融解を複数サイクル行う凍結融解試験に供し、該凍結融解試験後に塊として残存しているモルタルの割合を調べる」という促進劣化を利用した評価手法は、細骨材の適性評価には有効であることが示唆される。
【００２８】
以上のように、促進劣化を利用した評価手法は、高炉スラグ細骨材の適性評価に活用できると考えられるが、実際に使用するには、安定した評価ができることが必要となる。そのために必要な試験条件は、以下のとおりである。
まず、モルタルの試験片の大きさは、一辺が８〜２０ｍｍの小片とする。高炉スラグ細骨材の平均粒径は２ｍｍ前後であるため、試験片の一辺が８ｍｍ未満では、骨材のモルタル内の存在確率が不安定になり、データの安定性が低下する。一方、試験片のサイズは大きくても評価は可能であるが、全体の質量に対する粉化割合が低下するため、データの判定精度が低下してしまう。一辺が２０ｍｍ以下の大きさとすることで、凍結融解５〜１０サイクル程度で明確な粉化率の質量変化を把握することが可能となる。
なお、試験片の形状は、一般に直方体または立方体である。
【００２９】
また、試験片は、細骨材とモルタル界面が溶媒（凍結防止剤の水溶液）に直接接触するようなものであることが望ましい。図３と図４は、凍結融解試験を経た試験片表面（研磨面）の拡大写真であり、図３は山砂を細骨材に用いたモルタルの試験片、図４は高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの試験片である。亀裂の程度は異なるが、いずれの試験片も、細骨材とマトリックス（ペースト）の界面部分に亀裂が進展しており、これが劣化の主要因になっていることが判る。
【００３０】
本発明法で用いる一辺が８〜２０ｍｍの大きさの試験片を得る方法としては、例えば、（i）モルタルを大きなサイズ（例えば、ＪＩＳで用いられる４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍ）に成形して、そこから試験片を切り出す方法、（ii）最初からモルタルを一辺が８〜２０ｍｍの大きさに成形して試験片とする方法、などがあるが、（ii）の方法では、試験片の外表面がすべてペーストのみになってしまうため、細骨材とモルタル界面が溶媒（凍結防止剤の水溶液）に直接接触せず、僅かではあるが促進劣化を抑制する傾向になる。
【００３１】
したがって、本発明法で用いる試験片は、上記（ii）の方法で得られたものでもよいが、上記（i）の方法で得られたもの、すなわち、養生後のモルタルから切り出された切断片であることが好ましい。また、その場合、試験片の外表面の一部が切断面となる切断片でもよいが、外表面全体（全面）が切断面となるように切り出された切断片であることが特に望ましい。また、切断片ではなく、養生後のモルタルの表面を研削した研削片とし、細骨材とモルタル界面を溶媒に直接接触させるようにしてもよい。
【００３２】
図５は、高炉スラグ細骨材を用いたモルタルの試験片であって、上記（i）の方法で得られた試験片（モルタルから切り出された試験片）を用いた場合（Ａ〜Ｃ）と、上記（ii）の方法で得られた試験片（モルタルを直接成形して得られた試験片）を用いた場合（Ｄ）について、図２と同様の方法で、凍結融解試験後に塊（塊状部）として残存しているモルタルの割合（塊状部の残存率）を調べた結果を示している。各試験片のモルタルは、高炉スラグ細骨材を用いてＪＩＳ  Ａ１１４６：２００７の条件で作成し、２８日間水中養生を施した。試験片は各辺が１０ｍｍの立方体形状とした。この試験片を３質量％ＮａＣｌ水溶液に浸漬させた状態で、−１８℃の凍結工程と２０℃の融解工程を１サイクルとする凍結融解を複数サイクル行う凍結融解試験に供した。この凍結融解試験では、凍結融解を異なるサイクル数で行った。また、凍結工程（−１８℃）の時間（但し、温度降下中の時間と保持時間の合計）を１サイクルあたり１６時間、融解工程（２０℃）の時間（但し、温度上昇中の時間と保持時間の合計）を１サイクルあたり８時間とした。
【００３３】
図５によると、上記（i）の方法で得られた試験片を用いた場合には、バラツキも小さくほぼ同じ結果になっているのに対し、上記（ii）の方法で得られた試験片を用いた場合には、促進劣化がやや遅れている結果になっている。このことから、上記（ii）の方法で得られた試験片を用いても、評価そのものは問題なくできるが、上記（i）の方法で得られた試験片を用いた方がより望ましい。
【００３４】
試験片を浸漬させる水溶液に含まれる凍結防止剤としては、実際にその地域の道路などで用いられているものを適用すればよい。具体的には、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、酢酸ナトリウムなどが挙げられ、これらの１種以上を用いることができるが、採用している地域が最も多いこと、入手が容易であること、などの理由から塩化ナトリウムが特に好ましい。
水溶液中での凍結防止剤の濃度は、０．５〜１０質量％程度が好ましく、１〜６質量％程度がより好ましい。
【００３５】
図６は、試験片を浸漬させる水溶液中の塩化ナトリウム濃度と凍結融解試験によるモルタル（試験片）の粉化率との関係を調べた結果を示している。この試験では、高炉スラグ細骨材を用いてＪＩＳ  Ａ１１４６：２００７の条件でモルタルを作成し、２８日間水中養生を施した。得られたモルタルを切断して各辺が１０ｍｍの立方体形状の試験片を切り出した。この試験片をＮａＣｌ水溶液に浸漬させた状態で、−１８℃の凍結工程と２０℃の融解工程を１サイクルとする凍結融解を１０サイクル行う凍結融解試験に供した。また、凍結工程（−１８℃）の時間（但し、温度降下中の時間と保持時間の合計）を１サイクルあたり１６時間、融解工程（２０℃）の時間（但し、温度上昇中の時間と保持時間の合計）を１サイクルあたり８時間とした。この凍結融解試験後のモルタル（試験片）を篩目が２ｍｍの篩で分級して、篩下を粉化したモルタルとし、粉化率（＝（［粉化したモルタルの質量］／［モルタルの全質量］）×１００）を調べた。
【００３６】
図６によれば、水溶液の塩化ナトリウム濃度が０．５質量％以上であれば、高い粉化率が得られ、安定した促進劣化効果が現れている。また、塩化ナトリウム濃度が１０質量％程度までは高い粉化率を示すが、１０質量％を超えると逆に低下している。また、１〜６質量％の範囲では、濃度の影響が小さく安定した粉化率となっている。以上の結果から、水溶液中の凍結防止剤（特に塩化ナトリウム）の濃度は、０．５〜１０質量％が好ましく、１〜６質量％がより好ましい。
【００３７】
本発明の凍結融解試験では、凍結防止剤の水溶液に浸漬させた状態の試験片に対して、−１５℃以下の凍結工程と５℃以上の融解工程を１サイクルとする凍結融解を複数サイクル行う。
図７は、凍結融解試験における凍結工程の温度および凍結融解のサイクル数と、凍結融解試験後に塊として残存しているモルタルの割合（塊状部の残存率）との関係を調べた結果を示している。この試験では、高炉スラグ細骨材を用いてＪＩＳ  Ａ１１４６：２００７の条件でモルタルを作成し、２８日間水中養生を施した。得られたモルタルを切断して各辺が１０ｍｍの立方体形状の試験片を切り出した。この試験片を３質量％ＮａＣｌ水溶液に浸漬させた状態で、凍結工程と融解工程（２０℃）を１サイクルとする凍結融解を複数サイクル行う凍結融解試験に供した。この凍結融解試験では、凍結融解を異なるサイクル数と異なる凍結工程の温度で行った。また、凍結工程の時間（但し、温度降下中の時間と保持時間の合計）を１サイクルあたり１６時間、融解工程（２０℃）の時間（但し、温度上昇中の時間と保持時間の合計）を１サイクルあたり８時間とした。凍結融解試験後のモルタル（試験片）を篩目が２ｍｍの篩で分級し、その篩上を塊（塊状部）として残存しているモルタルとし、塊（塊状部）として残存しているモルタルの割合（塊状部の残存率＝（［塊として残存しているモルタルの質量］／［モルタルの全質量］）×１００）を調べた。
【００３８】
図７によれば、凍結工程の温度が−５℃程度では、試験片はほとんど粉化しない。これは、凍結防止剤の凝固点を降下させる作用が働くことによって、凍結が起こらないためである。一方、−１０℃程度で粉化が起こることが確認されるが、−１５℃以下にすることによって粉化（促進劣化）の度合いが安定することが判る。このため凍結工程の温度は−１５℃以下とする。
また、融解工程の温度については、上記のように−５℃以上であれば凍結防止剤の水溶液は液体化するが、確実に液体とするために５℃以上とする。また、好ましくは１０℃以上とし、特に好ましくは２０℃程度とするのが望ましい。
【００３９】
本発明の凍結融解試験における凍結融解のサイクル数は、１０サイクル程度とした場合に最も安定した評価ができるので特に望ましいが、より少ないサイクル数で評価できれば、工業的にはより有効である。例えば、３サイクルの場合には、製造条件などによって試験片の粉化（促進劣化）が始まる場合と始まらない場合とがあり、安定した評価が難しいため、５サイクル以上とすることが望ましい。サイクル数の上限は特にないが、評価を短期間に行うために２０サイクル程度を上限とすることが適当である。
【００４０】
本発明の凍結融解試験では、評価を短期間に行うために、凍結工程の時間（但し、温度降下中の時間と保持時間の合計）と融解工程の時間（但し、温度上昇中の時間と保持時間の合計）の合計を１サイクルあたり２４時間以内とすることが好ましい。また、溶液の凝固および融解を安定して試験中に確保するため、凍結工程の時間（但し、温度降下中の時間と保持時間の合計）と融解工程の時間（但し、温度上昇中の時間と保持時間の合計）を、それぞれ１サイクルあたり４時間以上とすることが好ましい。
なお、凍結融解試験におけるサイクル等の試験条件については、ＪＩＳ  Ａ１１４８：２０１０「コンクリートの凍結融解試験方法」のＡ法に従う。
【００４１】
また、試験片を凍結防止剤の水溶液に浸漬させて評価を開始する際に、試験片の内部が水で飽和したものをそのまま凍結防止剤の水溶液に浸漬させても、試験片を一旦乾燥させてから凍結防止剤の水溶液に浸漬させても、評価機関で統一して実施すれば問題はない。ただし、試験片の乾燥度合いによって、溶媒の試験片内部への浸透度合いが変化する可能性があり、データに変動がでる可能性があることから、試験片を乾燥工程を経ることなく凍結防止剤の水溶液に浸漬させること、すなわち、モルタルを養生した後、試験片を凍結防止剤の水溶液に浸漬させるまでの間に乾燥工程を経ないことが好ましい。ここで、乾燥工程には、例えば、風乾、４０℃以上での乾燥処理、常温での長時間放置などが含まれる。
【００４２】
本発明では、以上述べたような凍結融解試験後に塊として残存しているモルタルの割合（塊状部の残存率）で、高耐久性コンクリート用骨材としての高炉スラグ細骨材の適性を評価するものであるが、塊として残存しているモルタルの割合（塊状部の残存率）を調べるには、通常、凍結融解試験後のモルタルを所定の篩目の篩で分級し、その篩い上を「塊として残存しているモルタル」とする。そして、この塊として残存しているモルタルの質量を測定し、モルタル（試験片）の全質量に対する割合（塊状部の残存率＝［塊として残存しているモルタルの質量］／［モルタルの全質量］）で、高耐久性コンクリート用骨材としての高炉スラグ細骨材の適性を評価する。
【００４３】
凍結融解試験後のモルタルを分級する際に用いる篩の篩目は０．６〜２．５ｍｍ程度が好ましく、１．２〜２．０ｍｍ程度がより好ましい。篩目が０．６ｍｍ未満では、骨材そのものの平均粒度よりもだいぶ細かいため、試験片が崩れていても篩い下に落ちないケースが多くなる傾向にあり、一方、篩目が２．５ｍｍを超えると、まだ崩壊していないペースト部でも篩い下に落ちるケースがあり、骨材特性の差異が明確になりにくいためである。
【実施例】
【００４４】
製造所やロットが異なる種々の高炉スラグ細骨材を評価対象とし、これらの高炉スラグ細骨材を用いてＪＩＳ  Ａ１１４６：２００７の条件でモルタルを作成し、２８日間水中養生を施した。なお、高炉スラグの特性は、高炉スラグを水砕する際の溶融スラグの温度や組成、水砕に用いる水の温度や水圧などの違いにより、異なってくるものと思われる。
【００４５】
得られたモルタルを切断して各辺が１０ｍｍの立方体形状の試験片を切り出した。この試験片を３質量％ＮａＣｌ水溶液に浸漬させた状態で、−１８℃の凍結工程と２０℃の融解工程を１サイクルとする凍結融解を５サイクル行う凍結融解試験に供した。また、凍結工程（−１８℃）の時間（但し、温度降下中の時間と保持時間の合計）を１サイクルあたり１６時間、融解工程（２０℃）の時間（但し、温度上昇中の時間と保持時間の合計）を１サイクルあたり８時間とした。凍結融解試験後のモルタル（試験片）を篩目が２ｍｍの篩で分級し、その篩上を塊（塊状部）として残存しているモルタルとし、塊（塊状部）として残存しているモルタルの割合（塊状部の残存率＝（［塊として残存しているモルタルの質量］／［モルタルの全質量］）×１００）を調べた。
【００４６】
同様の高炉スラグ細骨材を用いて、１０ｃｍ×１０ｃｍ×４０ｃｍのコンクリート供試体を成形し、これを３質量％ＮａＣｌ溶液に浸漬した後、凍結融解試験に供した。サイクル等の試験条件については、ＪＩＳ  Ａ１１４８：２０１０「コンクリートの凍結融解試験方法」のＡ法で行い、評価としての耐久性指数は、ＪＩＳ  Ａ１１４８：２０１０で規定されている相対動弾性係数から求めた。
【００４７】
以上の結果を表１に示す。骨材の最終的な特性は、コンクリートで定まるため、コンクリートの耐久性指数が９０以上のものを“◎”、９０未満７０以上のものを“○”、７０未満６０以上のものを“△”、６０未満のものを“×”とした。
表１によれば、本発明の評価方法による高炉スラグ細骨材の評価結果は、コンクリートの耐久性指数と良く対応しており、本発明の評価方法により、対象とする高炉スラグ細骨材が高耐久性コンクリート用細骨材としての適性を有するか否かを簡便且つ短期間に評価できることが判る。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
以上のように本発明法によれば、対象とする高炉スラグ細骨材が高耐久性コンクリート用細骨材としての適性を有するか否か、すなわち、当該高炉スラグ細骨材を用いることにより高耐久性コンクリートが得られるか否かを簡便且つ短期間に評価することができる。このため、最適な高炉スラグ細骨材を速やかに選定し、凍結現象やソルトスケーリングが発生しやすい場所に適した高耐久性コンクリートを製造することができる。
【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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