(57)【要約】【課題】化学混和剤を用いなくても、混練時の作業性および材料分離抵抗性が良好であり、かつ、短期材齢時の割裂引張強度等の機械的強度に優れるコンクリートを提供する。【解決手段】本発明のコンクリートは、（ａ）細骨材として、銅スラグ粒体、および５０％重量累積粒径が７０μｍ以下の砂を含み、（ｂ）当該銅スラグ粒体および砂の合計量の容積割合が、２７〜３４容積％であり、（ｃ）当該銅スラグ粒体および砂の合計量中の砂の割合が、７〜１３容積％であるように構成される。本発明のコンクリートは、混練時のスランプ値が８〜１８ｃｍであり、密度が２．４〜２．７トン／ｍ３であり、かつ、材齢３日における圧縮強度に対する割裂引張強度の比が０．０７以上である物性を有することができる。【選択図】　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）細骨材として、銅スラグ粒体、および５０％重量累積粒径が７０μｍ以下の砂を含み、
（ｂ）上記銅スラグ粒体および上記砂の合計量の容積割合が、２７〜３４容積％であり、
（ｃ）上記銅スラグ粒体および上記砂の合計量中の上記砂の割合が、７〜１３容積％であることを特徴とする銅スラグ粒体を含むコンクリート。
【請求項２】
（ａ）細骨材として、銅スラグ粒体、および５０％重量累積粒径が７０μｍ以下の砂を含み、
（ｂ）上記銅スラグ粒体および上記砂の合計量の容積割合が、２７〜３４容積％であり、
（ｃ）上記銅スラグ粒体および上記砂の合計量中の上記砂の割合が、７〜１３容積％であり、
（ｄ）混練時のスランプ値が８〜１８ｃｍであり、密度が２．４〜２．７トン／ｍ３であり、かつ、材齢３日における圧縮強度に対する割裂引張強度の比が０．０７以上であることを特徴とする銅スラグ粒体を含むコンクリート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてカーポート、バルコニー、テラス等の基礎に用いられるコンクリートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カーポート、バルコニー、テラス等のコンクリート基礎部分を施工するに際し、通常、作業者は、施工現場でコンクリート材料を混練し打設している。
このコンクリート材料として、通常、セメントと、必要に応じて配合される混和材（例えば、フライアッシュ、シリカフューム、高炉スラグ粉末等）と、細骨材と、粗骨材とが用いられる。しかし、流動性等を向上させるために通常用いられる化学混和剤（例えば、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤等）は、ほとんど用いられることがない。その理由は、カーポート等の施工に用いられるコンクリートの量が比較的少量であるのに対し、化学混和剤を用いると、材料の準備や混練作業が煩雑になるため、施工の効率性を考慮して、化学混和剤の使用を省いているからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、カーポート等のコンクリート基礎部分を施工する際の材料として、ＡＥ減水剤等の化学混和剤は、通常、用いられることがない。
しかし、化学混和剤を用いないと、次のような種々の問題が生じ得る。
第一に、混練時の各種条件（例えば、温度等の気象条件）によっては、流動性を確保するためにコンクリート中の混練水量が６０〜７０％程度になることがあり、コンクリートの機械的強度の低下を招く。
第二に、カーポート等の構築物を施工後に早く使用し始めたいとの要望が強いことから、支柱固定箇所を有するコンクリート基礎部分（例えば、屋根の支持用支柱を有するカーポート等の基礎部分）に用いられるコンクリートは、構築物を固定するための施工用支持材を比較的早期に撤去しても強度面で問題が生じないような物性（特に、短期材齢での引張強度）を備えることが有利である。しかし、化学混和剤を使用しない場合、このような大きな強度を早期に発現させることは困難である。
【０００４】
第三に、コンクリート基礎部分を施工する際には、コンクリートの打設空間を確保するために、所定の容積の土石が掘削され回収される。この土石の掘削量は、廃棄物処理場の枯渇問題を考慮すると、なるべく少ないことが望ましい。しかし、化学混和剤を使用しない場合、コンクリート基礎部分全体の強度を確保するためには、コンクリートの使用量（容積）を多くする必要があり、その結果、掘削すべき土石量が多くなるという問題がある。
そこで、本発明は、化学混和剤を用いなくても、混練時の作業性および材料分離抵抗性が良好であり、かつ、短期材齢時の割裂引張強度等の機械的強度に優れるコンクリートを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、細骨材として、銅を精錬する工程において得られる銅スラグを加工してなる粒体、および所定の粒度の砂を、各々所定の配合量で用いることによって、優れた施工性（流動性等）および機械的強度（引張強度等）を有するコンクリートを得ることができるとの新たな知見を見出し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本願請求項１に記載の発明は、（ａ）細骨材として、銅スラグ粒体、および５０％重量累積粒径が７０μｍ以下の砂を含み、（ｂ）上記銅スラグ粒体および上記砂の合計量の容積割合が、２７〜３４容積％であり、（ｃ）　上記銅スラグ粒体および上記砂の合計量中の上記砂の割合が、７〜１３容積％であることを特徴とする銅スラグ粒体を含むコンクリートに係るものである。
本願請求項１に記載のコンクリートは、ＡＥ減水剤等の混和剤を含まなくても、短期材齢での引張強度等の物性に優れ、かつ、流動性や材料分離抵抗性に優れる。
【０００７】
本願請求項２に記載の発明は、（ａ）細骨材として、銅スラグ粒体、および５０％重量累積粒径が７０μｍ以下の砂を含み、（ｂ）上記銅スラグ粒体および上記砂の合計量の容積割合が、２７〜３４容積％であり、（ｃ）上記銅スラグ粒体および上記砂の合計量中の上記砂の割合が、７〜１３容積％であり、（ｄ）混練時のスランプ値が８〜１８ｃｍであり、密度が２．４〜２．７トン／ｍ３であり、かつ、材齢３日における圧縮強度に対する割裂引張強度の比が０．０７以上であることを特徴とする銅スラグ粒体を含むコンクリートに係るものである。
本願請求項２に記載のコンクリートは、ＡＥ減水剤等の混和剤を含まなくても、流動性が良好で施工性に優れ、高密度でコンクリート使用量を削減でき、しかも、短期材齢での割裂引張強度に優れ、かつ、流動性や材料分離抵抗性に優れる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコンクリートを詳細に説明する。
本発明のコンクリートは、セメントと、銅スラグ粒体および特定の粒度を有する砂を含む細骨材と、粗骨材と、水とを含むものである。
セメントとしては、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、シリカセメント等の混合セメントや、その他のセメント（白色セメント、カラーセメント等）が挙げられる。
【０００９】
細骨材としては、銅スラグ粒体、および５０％重量累積粒径７０μｍ以下の砂を含むものが用いられる。
ここで、銅スラグ粒体とは、銅を精錬する工程において銅精鉱中の鉄分と石灰石、珪石等が結合してなるものに対し、水によって冷却および水砕し、砂状に固化させたものをいう。銅スラグ粒体の組成は、例えば、酸化鉄（ＦｅＯ）４５〜５５重量％、珪酸（ＳｉＯ２）３０〜３６重量％、酸化カルシウム（ＣａＯ）２〜７重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）３〜６重量％等から構成される。
銅スラグ粒体は、▲１▼鉄分が多いため、天然砂と比べて密度が高い、▲２▼硬度が非常に大きい、▲３▼成分の溶出がほとんどなく、化学的に安定している、▲４▼固結することがない等の特性を有するため、本発明における細骨材の一部として好適に用いられる。
【００１０】
銅スラグ粒体の粒度分布の一例を説明すると、粒度５．０ｍｍ以上のものが１重量％、粒度２．５ｍｍ以上、５．０ｍｍ未満のものが１０重量％、粒度１．２ｍｍ以上、２．５ｍｍ未満のものが４２重量％、粒度０．６ｍｍ以上、１．２ｍｍ未満のものが３７重量％、粒度０．３ｍｍ以上、０．６ｍｍ未満のものが７重量％、粒度０．１５ｍｍ以上、０．３ｍｍ未満のものが３重量％、粒度０．１５ｍｍ未満のものが０重量％である。
このように、銅スラグ粒体の粒度分布は、通常、９５重量％以上が０．１５〜５．０ｍｍの範囲内に収まり、かつ、０．６〜２．３ｍｍの粒度の割合が高い（８０重量％以上）という特徴がある。また、銅スラグ粒体の粗粒率（ＦＭ）は、４．０〜４．７程度である。
【００１１】
なお、本明細書中において、「粒度」とは、粒体の最大寸法をいい、具体的には、種々の目開き寸法を有する篩を通過させることによって定められる。
銅スラグ粒体の配合量については、次に説明する特定の粒度を有する砂の配合量と共に、後で説明する。
【００１２】
本発明においては、銅スラグ粒体と共に、５０％重量累積粒径が７０μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下の砂が用いられる。
本発明で用いられる砂の種類としては、５０％重量累積粒径が７０μｍ以下の粒度を有し得るものであって、かつ、コンクリート中でアルカリ骨材反応を生じないものであればよく、特に種類が限定されることはないが、例えば、珪砂、石灰石や高炉スラグの微粉末、フライアッシュやシリカフューム等のポゾラン質微粉末、アルカリ骨材反応試験で無害と判断された珪石の微粉末等が挙げられる。
【００１３】
このように特定の粒度を有する砂を用いる理由は、次のとおりである。
上述のように、銅スラグ粒体は、粒度０．３ｍｍ未満の微粒部分が少なく、しかも、０．６〜２．３ｍｍの粒度の範囲内に含まれる粒体の割合が非常に高く、比較的均一な粒度を有している。したがって、細骨材として銅スラグ粒体のみを用いた場合には、微粒部分が不足して、モルタル部分（すなわち、粗骨材を除くコンクリートの材料の混合物）の粘性および流動性が不十分となり、骨材の材料分離が生じ易くなり、かつ、施工の際の作業性が低下する。そのため、本発明においては、特定の粒度を有する砂を配合することによって、モルタル部分の粘性および流動性を向上させ、骨材の材料分離の防止等を図っている。
【００１４】
５０％重量累積粒径が７０μｍを超える粒度を有する砂を用いた場合には、モルタル部分の粘性および流動性を十分に高めることができず、材料分離が生じ易くなり、かつ施工の際の作業性が低下する。
本発明において、コンクリート中に占める銅スラグ粒体および５０％重量累積粒径が７０μｍ以下の砂の合計量の容積割合は、２７〜３４容積％、好ましくは２７．５〜３３．５容積％である。該容積割合が２７容積％未満では、所定の大きさの密度を確保するために粗骨材の量を増大させる必要が生じ、その結果、コンクリートの流動性が低下する。逆に、該容積割合が３４容積％を超えると、細骨材の量が過剰になり、流動性が低下する。
【００１５】
本発明において、銅スラグ粒体および５０％重量累積粒径が７０μｍ以下の砂の合計量中に占める当該砂の割合は、７〜１３容積％、好ましくは７．５〜１２．５容積％である。該容積割合が７容積％未満では、当該砂の配合による粘性および流動性の向上の効果を十分に得ることができず、材料分離や作業性の低下を招く。逆に、該容積割合が１３容積％を超えると、良好な流動性を確保するための単位水量が増加し、材料分離が生じ易くなる。
【００１６】
本発明で用いられる粗骨材としては、例えば、粒度５ｍｍ程度以上の砂利、砕石等が挙げられる。
本発明のコンクリートの混練水の量は、好ましくは１９５〜２３５ｋｇ／ｍ３、より好ましくは２００〜２３０ｋｇ／ｍ３である。該混練水量が１９５ｋｇ／ｍ３未満では、良好な流動性を得ることができないことがある。逆に、該混練水量が２３５ｋｇ／ｍ３を超えると、材料の分離が生じたり、機械的強度（例えば、引張強度、圧縮強度等）の低下が生じることがある。
【００１７】
本発明においては、化学混和剤を用いなくても良好な流動性および機械的強度を確保することができるので、化学混和剤は、不要である。
本発明のコンクリートを製造するには、施工現場等において、各材料を適当な混練容器内に投入し、混練すればよい。
【００１８】
本発明のコンクリートは、混練時のスランプ値が８〜１８ｃｍであり、密度が２．４〜２．７トン／ｍ３であり、かつ、材齢３日における圧縮強度に対する割裂引張強度の比が０．０７以上（好ましくは０．０８以上）である物性を有するものである。
混練時のスランプ値が８ｃｍ未満であると、混練作業に非常な労力を要し、混練時間が長くなるとともに、施工時の作業効率が低下する。スランプ値が１８ｃｍを超えると、化学混和剤を配合していないことから、材料分離が顕著になるおそれがある。
コンクリートの密度が２．４トン／ｍ３未満であると、カーポート等における支柱を支持するのに必要な強度を確保するために、コンクリートの容積を増大させなければならず、コンクリートの使用量を削減することができない。該密度が２．７トン／ｍ３を超えると、コンクリート中の細骨材の割合が過大になって、混練時の流動性が低下することに加えて、硬化後にコンクリートのひび割れの懸念がある。
コンクリートの材齢３日における圧縮強度に対する割裂引張強度の比が０．０７未満であると、カーポート等のコンクリート基礎部分の特性として要求される短期材齢での高い引張強度を得ることができない。
【００１９】
なお、本明細書中において、スランプ値、圧縮強度および割裂引張強度は、各々、次の方法によって測定された値である。
［スランプ値の測定方法］
ＪＩＳ　Ａ１１０１の「コンクリートのスランプ試験方法」に準拠して、スランプ値を測定した。
［圧縮強度の測定方法］
ＪＩＳ　Ａ１１０８の「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠して、圧縮強度を測定した。
［割裂引張強度の測定方法］
ＪＩＳ　Ａ１１１３の「コンクリートの引張強度試験方法」に準拠して、圧縮強度を測定した。
本発明のコンクリート中の空気量は、３〜６容積％である。したがって、本発明のコンクリートは、耐凍害性を有し、寒冷地での使用にも供することができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実験例に基づいて説明する。
（１）使用材料
以下の材料を使用した。
▲１▼　セメント（Ｃ）：　普通ポルトランドセメント
▲２▼　水（Ｗ）：水道水
▲３▼　砂（ｓ）：　山砂（表乾比重＝２．６０、吸水率＝１．５０％）
▲４▼　銅スラグ粒体（Ｃｓ）：　銅精鉱時水砕スラグ（表乾比重＝３．６、吸水率＝０．２０％）
▲５▼　砂（ｆｓ）：　珪砂（５０％重量累積粒径：３５μｍ）
（ただし、比較例５の珪砂は、５０％重量累積粒径が１００μｍである。）
▲６▼　砂利（Ｇ）：　砕石（表乾比重＝２．６１、吸水率＝０．５３％）
なお、銅精鉱時水砕スラグ（Ｃｓ）と山砂（ｓ）の粒度分布は、次の表１に示すとおりであった。
【００２１】
【表１】
2004123422.tif 000002
【００２２】
（２）材料の混練
表２に示す配合量で各材料を混練した。その後、混練時の物性（スランプ値、分離抵抗性）と、脱型時（材齢１日）の密度（トン／ｍ３）と、材齢３日の強度（割裂引張強度、圧縮強度、圧縮強度に対する割裂引張強度の比）を測定および算出した。結果を表２に示す。
【００２３】
なお、表２中の分離抵抗性（※１）の判断基準は、次のとおりである。
Ａ；モルタル部分の細骨材が材料分離しにくく、分離抵抗性が良好である。
Ｂ；打設後に比較的多量のブリージング水が認められる。
Ｃ；混練時にモルタル部分の細骨材の材料分離が多少認められ、打設後に多量のブリージング水が認められる。
Ｄ；混練時にモルタル部分の細骨材の材料分離が認められ、ペーストが流れ易く、粘性がない。
【００２４】
【表２】
2004123422.tif 000003
【００２５】
表２に示すように、本発明のコンクリート（実施例１〜６）では、物性値が全て良好であるのに対し、本発明の必須成分を含まないか、あるいは本発明で規定する配合割合から外れている比較例１〜９では、物性値のいずれか１つ以上が劣っている。
すなわち、銅スラグ粒体（Ｃｓ）および珪砂（ｆｓ）の合計量の容積割合が、本発明で規定する数値範囲よりも大きい比較例１では、スランプ値が小さく、流動性が小さいため、施工時の作業性が劣る。該容積割合が、本発明で規定する数値範囲よりも小さい比較例２では、スランプ値が小さく、作業性が劣ることに加えて、割裂引張強度が小さく、カーポート等のコンクリート基礎部分の材料として強度不足である。
【００２６】
銅スラグ粒体（Ｃｓ）および珪砂（ｆｓ）の合計量中の珪砂（ｆｓ）の割合が、本発明で規定する数値範囲よりも小さい比較例３では、スランプ値が小さく、材料の分離が認められ、しかも、割裂引張強度が小さい。該珪砂の割合が、本発明で規定する数値範囲よりも大きい比較例４では、スランプ値が小さい。
珪砂（ｆｓ）の粒度が本発明で規定する条件から外れる比較例５では、スランプ値が小さく、かつ、材料分離抵抗性および機械的強度が劣る。
本発明で規定する砂（珪砂）を用いない比較例６、７では、材料の分離が著しく、かつ、割裂引張強度／圧縮強度の比が小さい等の欠点がある。
銅スラグ粒体を用いない比較例８、９では、密度が低く、かつ、割裂引張強度／圧縮強度の比が小さい等の欠点がある。
【００２７】
【発明の効果】
本願請求項１に記載のコンクリートは、ＡＥ減水剤等の混和剤を含まなくても、短期材齢での引張強度等の物性に優れ、かつ、流動性や材料分離抵抗性に優れる。
本願請求項２に記載のコンクリートは、ＡＥ減水剤等の混和剤を含まなくても、流動性が良好で施工性に優れ、高密度でコンクリート使用量を削減でき、しかも、短期材齢での割裂引張強度に優れ、かつ、流動性や材料分離抵抗性に優れる。