(57)【要約】【課題】現場で原石採取して製造するダムコンクリート用骨材の製造過程で副次生産される微粉末の有効利用を図る。【解決手段】ダムコンクリート骨材を製造する乾式製砂設備の空気分級を経て回収された微粉末を、使用細骨材の一部と置換混合して使用する。その際、微粉末は粒径０．５ｍｍ以下であり、そのうち１５０μｍ以下の粒径のものが７０質量％を占め、そのときの比表面積が５００〜３０００ｃｍ２／ｇ、平均粒径１０〜５０μｍであることが好ましい。また、細骨材との置換量は２５０ｋｇ／ｍ３以下として、有スランプコンクリートの細骨材の一部と置換して利用することが好ましい。これにより、ダム建設現場での環境負荷低減を進めることができ、また細骨材の代替に使用した分だけ細骨材の製造を減産できるという効果を奏する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾式製砂設備の空気分級を経て回収された微粉末を、使用細骨材の一部と置換混合して使用したことを特徴とする微粉末混合ダムコンクリート。
【請求項２】
前記微粉末は、粒径０．５ｍｍ以下で、その７０質量％以上が粒径１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の微粉末混合ダムコンクリート。
【請求項３】
前記粒径１５０μｍ以下の微粉末は、比表面積が５００〜３０００ｃｍ２／ｇ、平均粒径１０〜５０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の微粉末混合ダムコンクリート。
【請求項４】
前記微粉末は、細骨材との置換量が２５０ｋｇ／ｍ３以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の微粉末混合ダムコンクリート。
【請求項５】
有スランプコンクリートであることを特徴とする請求項１に記載の微粉末混合ダムコンクリート。
【請求項６】
請求項１記載の微粉末混合ダムコンクリートに、動的なエネルギーを付加して得られた特性値を用いてコンシステンシー評価を行うことを特徴とする微粉末混合ダムコンクリートの評価方法。
【請求項７】
前記特性値は、振動式コンシステンシー試験あるいはモルタル上昇試験によって得られることを特徴とする請求項６記載の微粉末混合ダムコンクリートの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微粉末混合ダムコンクリートとそのコンシステンシー評価方法に係り、特にダムコンクリート用骨材を製造する過程で副次生産される微粉末を、細骨材の一部と置換して混合させるようにした微粉末混合ダムコンクリートと、有効にコンシステンシーを確認できる評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダム建設工事において、ダムコンクリートに用いられる骨材は、原石山等から採石した岩石材料を、現場に設けられた骨材製造設備において、所定粒径の骨材として製造するのが一般的である。この骨材の製造時には所望の骨材の他、多量の微粉末が発生する。従来、この種の副次生産された微粉末は産業廃棄物として処理されてきたが、近年、建設現場における環境負荷低減等を図るために、これら微粉末の有効再利用の一方法として、微粉末を混合したダムコンクリートの製造が検討され始めている。
【０００３】
たとえば、湿式製砂設備において骨材製造する場合、副次製造される微粉末としては、比較的粗い粒子は前処理沈殿池に堆積させて得られ、比較的細かい粒子は濁水処理設備等において凝集剤を添加して凝集沈殿させ、加圧脱水させて脱水ケーキとして得られる。これらの脱水ケーキあるいはスラッジをダム内部コンクリートに混入する技術がある（たとえば特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２０２５７公報（第３頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、これらの微粉末をコンクリートの材料の一部として有効利用する場合、たとえば前処理沈殿池に堆積した微粉末をダムコンクリートに混合させるには、微粉末の含水比が非常に高いため、含水状態の管理およびその含水比の測定、評価、練混ぜ水量の補正が必要となる。正確を期する場合には、粉末を乾燥させる必要がある。また、脱水ケーキの場合には、含水比の変動は少ないが、低含水比のためコンクリート中に混入した場合には、練混ぜ時にミキサの回転で脱水ケーキを砕く必要があり、一定時間以上の練混ぜ工程等を必要とする。あるいはあらかじめ溶解させた脱水ケーキを使用する必要がある。また、凝集剤を混入しているためにフレッシュコンクリートの性状に悪影響を与え、また硬化時の強度、耐久性に悪影響を与える可能性が高い。また、この種のコンクリートは粘性（塑性粘度）が大きくなるため、コンクリートのコンシステンシーをスランプのみで評価することは適切でない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、安定した含水比を有し、取り扱いが容易な微粉末を細骨材の一部として用いるようにした微粉末混合ダムコンクリートおよび有効にコンシステンシーを確認できる評価方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は乾式製砂設備の空気分級を経て回収された微粉末を、使用細骨材の一部と置換混合して使用したことを特徴とする。
【０００８】
前記微粉末は、粒径０．５ｍｍ以下で、その７０質量％以上が粒径１５０μｍ以下であり、さらに粒径１５０μｍ以下の微粉末は、比表面積が５００〜３０００ｃｍ２／ｇ、平均粒径１０〜５０μｍである。
【０００９】
さらに、前記微粉末は、細骨材との置換量が２５０ｋｇ／ｍ３以下となるように置換されることが好ましい。
【００１０】
微粉末を細骨材と置換して製造するダムコンクリートは、有スランプコンクリートを対象とすることが好ましい。
【００１１】
上述の微粉末混合ダムコンクリートのコンシステンシー評価を行う場合、動的なエネルギーを付加して得られた特性値を用いた試験による評価を行うことを特徴とする。
【００１２】
この特性値は、振動式コンシステンシー試験あるいはモルタル上昇試験によって得ることが好ましい。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の微粉末混合ダムコンクリートの一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
［微粉末の生産］
図１は、本発明の微粉末混合ダムコンクリートに用いられる微粉末が副次生産される乾式製砂設備の概略構成を示した設備構成図である。製砂設備１の原石受け入れ側には原石ホッパ２と、２．５−０ｍｍ用細骨材受入ホッパ３とが並設され、原石ホッパ２に投入された原石はクラッシャ４で破砕・整粒され篩・分級機５を経て２０−５ｍｍの砕石１０が生産される。この間にクラッシャ４、篩・分級機５内で発生したダストは経路中の集塵機６によって回収される。一方、砕石砂として分級された分はさらに空気分級装置７に送られ、空気分級装置７内で付着したダストが分離され、加湿機８を介して所定含水状態に調整された２．５−０ｍｍ砕砂２０が生産される。空気分級装置７で分離されたダストは、集塵機６で回収されたダストとともに、本発明に用いる微粉末３０として副次生産される。
【００１３】
このようにして乾式製砂設備から副次生産された微粉末の諸元は、原石の岩質、製砂設備によって多少の幅があるが、一般には粒径が０．５ｍｍ以下であり、そのうち粒径１５０μｍ以下のものが約７０質量％以上を占め、それらの平均粒径が１０〜５０μｍ、比表面積（ブレーン値）５００〜３０００ｃｍ２／ｇ程度とする。また、乾式製砂設備を経て得られるため、気乾状態で細骨材としての砕砂の表乾状態にほぼ近い含水率を保持している。このため、練混ぜ水の補正量は不要あるいはごく少なくて済み、しかもコンクリートミキサ内で均一に容易に混合されるとともに、使用する骨材（砕石、砕砂）と同一品質なのでコンクリートの耐久性に悪影響を与えない。
【００１４】
［ダムコンクリートの配合設計］
ダムコンクリートの配合設計に際し、微粉末分を除いた材料によって、ダムコンクリートとして要求される物性値を満たすような配合設計を行う。その後、微粉末を細骨材の一部と所定置換量を置換して混合する。本発明において、微粉末の最大置換量は２５０ｋｇ／ｍ３を想定している。置換量が２５０ｋｇ／ｍ３を越えるとワーカビリティー等の要求品質を確保できなくなり、好ましくない。また微粉末による置換混合によりワーカビリティーが変動する場合には、細骨材率を小さくするか、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤等の適当な混和剤の添加あるいはその添加量を調整することで対処することができる。フライアッシュを高含有したダムコンクリート（図２にフライアッシュを高含有したダムコンクリートのスランプと沈下度との関係を示す。）と同様に、この種のコンクリートは、一般のダムコンクリートに比較して粘性（塑性粘度）が大きくなる。このためコンクリートのコンシステンシーを従来のスランプ試験（ＪＩＳ  Ａ  １１０１−１９９８）によって評価するのでなく、テーブル振動機、振動バイブレータ等の外部振動機によって所定の動的エネルギーを付加した状態でのコンクリートの状態を測定して、コンシステンシー評価を行うことが好ましい。たとえば振動式コンシステンシー試験（ＪＳＣＥ−Ｆ  ５０１−１９９９：土木学会）の沈下度やモルタル上昇試験等の動的な特性値を得てコンシステンシー評価を行う試験を採用することが好ましい。
【００１５】
【実施例】
本発明の微粉末を混合したダムコンクリート（有スランプコンクリート）の配合設計例を表−１、表−２に示す。
（内部コンクリート配合）
表−１は、比較例としての通常のダム用内部コンクリート（配合Ａ，Ｂ）に対して実施例としての配合ＡＰ（微粉末Ｓｄ＝１３０ｋｇ／ｍ３）および配合ＢＰ（Ｓｄ＝２００ｋｇ／ｍ３）は微粉末を混合した配合設計例を示している。本実施例では、結合材として中庸熱ポルトランドセメントに対して質量比３０％のフライアッシュを混和材として置換し、ワーカビリティーの改善、単位水量の低減、水和熱の低減等を図っているが、微粉末による細骨材置換による影響のため、ワーカビリティーの調整も必要となる場合がある。配合ＡＰの場合、細骨材率（ｓ／ａ）を４％だけ減少させることで配合Ａと同等のワーカビリティーを得ることが確認された。一方、配合ＢＰの場合は、細骨材率を減少させるとともに、高性能ＡＥ減水剤を添加してワーカビリティーの改善を図った。
【００１６】
［表１］
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【００１７】
（外部コンクリート配合）
表−２は、ダム外部コンクリートに微粉末を使用した場合の配合設計例で、比較例配合Ｄに対して、微粉末を混合した配合ＤＰ（微粉末Ｓｄ＝７０ｋｇ／ｍ３）との比較を行った。配合ＤＰ程度の場合、細骨材率を減少させることにより、比較例配合Ｄと同等のワーカビリティーを確保できることが確認できた。なお、配合ＡＰ，ＢＰ，ＤＰとも所定の空気量を確保するために、ＡＥ剤の添加量は増加している。
【００１８】
［表２］
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【００１９】
（コンシステンシーの評価）
上述したように微粉末コンクリートは、一般のダムコンクリートに比較して粘性（塑性粘度）が大きくなるため、そのコンシステンシーをスランプのみで十分評価できないことが考えられる。そこで、本発明では振動式コンシステンシー試験あるいはモルタル上昇試験等によって得られるコンクリートの動的特性によりその評価を行った。
【００２０】
微粉末を混入した粘性の高いダムコンクリートのスランプと沈下度との関係を図３に、また同様の配合のコンクリートのスランプとモルタル上昇試験の結果（モルタル上昇時間）を図４に示した。両図から明らかなように、最適のコンシステンシーと考えられるコンクリートの沈下度値は４０秒程度以下、またモルタル上昇試験の値は２〜６秒程度と判断できる。このときのスランプの値は１〜３ｃｍ程度であり、スランプ試験では対象のコンクリートのコンシステンシーを評価することは難しい。したがって、この種のコンクリートのコンシステンシー評価には、振動式コンシステンシー試験あるいはモルタル上昇試験等の動的な特性を評価できる試験方法が適しているといえる。なお、モルタル上昇試験では、１０リットル容器（φ２４０ｍｍ×Ｈ２２０ｍｍ）に棒状バイブレータを鉛直に建て込み、容器内に２層に分けて投入し突め固めた試料において、バイブレータの電源投入後、試料表面全体にモルタルが浮き上がるまでの時間を計測し、その上昇時間をもってコンクリートのコンシステンシーを評価するものとした。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明で述べたように、ダムコンクリート等の骨材製造設備の製砂工程で発生する微粉末をダム用コンクリートの細骨材の代替に適用することにより、そのダム建設現場での環境負荷低減を進めることができ、また細骨材の代替に使用した分だけ、細骨材の製造を減産でき、また振動式コンシステンシー試験あるいはモルタル上昇試験等の動的な特性を評価することにより、コンクリートのコンシステンシーを適正に評価することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による微粉末混合ダムコンクリートに使用する微粉末を製造する設備の概略構成を示した設備構成図。
【図２】スランプ値と振動式コンシステンシー試験による沈下度との関係を示したグラフ（フライアッシュを高含有したダムコンクリート）。
【図３】スランプ値と振動式コンシステンシー試験による沈下度との関係を示したグラフ（微粉末を混入したダムコンクリート）。
【図４】スランプ値とモルタル上昇試験によるモルタル上昇時間との関係を示したグラフ（微粉末を混入したダムコンクリート）。
【符号の説明】
１  乾式製砂設備
６  集塵機
７  空気分級装置
３０  微粉末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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