(57)【要約】【課題】フライアッシュや高炉スラグ等の資源を大量に利用できる循環型社会を目指す資源の有効利用を促進する資源を有効利用したコンクリートと二次製品の製造方法を提供する。【解決手段】本発明による資源を有効利用したコンクリートは、資源を細骨材として５０ｋｇ／ｍ3 〜１５０ｋｇ／ｍ3 混入し、スランプを１８ｃｍ以上に設定することで、以下の効果を発揮してコスト削減と作業効率を改善している。１）硬化したコンクリートの均一化と、表面の美観を向上させる。２）鉄筋が輻輳している部材、薄い部材、締固め作業が困難な部材への適用性にすぐれている。３）構造物の設計強度を上回る強度を有し、高耐久性をも可能にしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと骨材及びＡＥ減水材等の混和材を水で混練して構成されるコンクリートであって、資源を細骨材として５０ｋｇ／ｍ3 〜１５０ｋｇ／ｍ3 混入し、スランプを１８ｃｍ以上に設定することを特徴とする資源を有効利用したコンクリート。
【請求項２】
単位水量（Ｗ）と単位セメント量（Ｃ）が、（Ｗ／Ｃ）＝０．６５以下に設定されることを特徴とする請求項１に記載の資源を有効利用したコンクリート。
【請求項３】
単位水量（Ｗ）と単位粉体量（Ｐ）が、単位粉体量をセメント＋資源としてＷ／Ｐ＝０．５５以下に設定されることを特徴とする請求項１に記載の資源を有効利用したコンクリート。
【請求項４】
資源が、フライアッシュ、高炉スラグもしくはフライアッシュと高炉スラグであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の資源を有効利用したコンクリート。
【請求項５】
コンクリートを用いる二次製品の製造方法であって、蒸気養生の前養生期間を短縮し、最高温度継続期間を３５℃以下で所要時間実施することを特徴とする二次製品の製造方法。
【請求項６】
用いるコンクリートが、請求項１乃至４のいずれかに記載の資源を有効利用したコンクリートであることを特徴とする請求項５に記載の二次製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、資源を有効利用したコンクリートと二次製品の製造方法に関し、特に、フライアッシュ、高炉スラグ等の資源を外割として利用することで、打込み作業や仕上げ美観を向上させる資源を有効利用したコンクリートと、従来のコンクリートや資源を有効利用したコンクリートにおける凍結融解抵抗を向上させた二次製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭火力発電所から大量に発生するフライアッシュは、従来からセメントの代替としてセメントの内割りに使用されており、コンクリートのコストダウンと水和熱を抑制する効果を発揮させて、ダムコンクリート等の大規模構造物に使用されてきた。
【０００３】
然して、フライアッシュは、初期強度が小さいという欠点があることから型枠脱型時間を短くすることを要請される生産性の向上に欠けており、一般の土木建築構造物に適用できる環境になかった。
【０００４】
一方、石炭発電所から発生するフライアッシュは、再生資源の利用促進に関して指定副産物に指定されており、石炭火力発電所の増設傾向から発生量を増加させているので有効利用が嘱望されているが、セメント需要の低迷から必ずしも浸透していないのが現状である。そこで、フライアッシュの大量使用を目指して「フライアッシュを細骨材補充混和材として用いたコンクリートの施工指針（案）」等も公表されている。（例えば、非特許文献１）
本施工指針（案）では、「単位水量は、作業ができる範囲内でできるだけ少なくなるよう、試験によってこれを定めなければならない。」「高性能ＡＥ減水剤を用いたコンクリートの単位水量は、原則として１７５ｋｇ／ｍ3 以下にしなければならない。」、「コンクリートのスランプは、作業に適する範囲で出来るだけ小さくしなければならない。」、「レディーミクストコンクリートとして発注する場合は、この指針（案）によるほか、原則としてＪＩＳ規格によらなければならない。」等の制限が加えられている。
【０００５】
又、建築構造物では鉄筋が輻輳した構造物が多く、壁体や戸建て住宅の布基礎等の薄い部材やトンネル工事における二次覆工等では充填性に優れているコンクリートが望ましいことから、高流動コンクリートが開発されて実用化が進んでいるが、高流動コンクリートは、コンクリートの単価が大幅に高揚することと、粘性が高くてポンプ圧送や打込み作業等に困難が伴うために普及拡大にまで至っていないのが現状である。
【０００６】
即ち、上記の壁体や戸建て住宅の布基礎等の薄い部材、トンネル工事における二次覆工もしくはコンクリート二次製品に関しては、以下のような問題が別途に存在するために高流動コンクリートであっても普及に困難が伴っており、フライアッシュを従来のようにセメントの代替として内割りに使用している場合には、対象にされていなかった。
１）コスト削減が重要な課題であるのに対し、コンクリートの単価が大幅に上昇する。
２）粘性が高く、コンクリートの打込み、仕上げ等の作業が困難になる。
３）型枠の液圧が増大するため、型枠費用が増大する。
【０００７】
これに対して、従来のコンクリートを採用すると、下記の問題が残されている。
１）コンクリートの打込み作業が困難な部位で、コンクリート表面に豆板やあばた等の不具合が発生し易い。
２）コンクリート表面に不具合が発生すると、美観のみならず、構造物としての耐久性が低下する。
３）二次製品で製造過程に発生する豆板やあばた等の不具合に対して、補修を人海戦術で行うために生産性が悪く補修コストが嵩む。
４）凍結融解の環境下では、二次製品の表面にひび割れ、剥離等の損傷が生じて耐久性が問題となる。
【０００８】
又、一般のコンクリートでは、凍結融解に対する抵抗性を向上させるためにＡＥ剤を使用してエントレインドエアをコンクリート内部に導入しているが、二次製品では、ＡＥ剤を使用しても耐凍害に対する性能を発揮することができず、損傷を生じているのが実態であった。
【０００９】
以上のように、従来におけるフライアッシュの使用は、セメントの内割りとしてセメントの代替に使用されてきたものであり、最近に至ってコンクリートの細骨材補充混和材として使用しようとの動向も出てきているが、フライアッシュの初期強度が発現性に劣っている点、コンクリートの乾燥収縮に配慮して単位水量を少なくするために高性能ＡＥ減水剤を用いながら１７５ｋｇ／ｍ3 以下に抑えることで、コンクリートのスランプを作業に適する範囲で出来るだけ小さくするようにして品質を向上させようとしているものであっって、フライアッシュの利点であるコンクリートのワーカビリティを向上させる性質や、長期的には強度を増進させる特長を有効に生かしていないのが実態であり、結果的に、フライアッシュや高炉スラグ等の資源を大量に使用することが出来ずに再生資源の利用促進が図られていないという問題点の未解決状態を提起していた。
【非特許文献１】「フライアッシュを細骨材補充混和材として用いたコンクリートの施工指針（案）」土木学会四国支部、２００３年３月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の現状に鑑みて新規の発想に基づいて提案するものであり、まだ固まらないコンクリートに対してフライアッシュや高炉スラグの粉体を細骨材の一部として従来コンクリート以上に使用することで、コンクリートの材料分離抵抗性を増加させて、スランプ１８ｃｍ以上の作業性に優れたコンクリートでも均一化させるもので、打込み作業や仕上げ美観を向上させることのできる資源を有効利用したコンクリートと、コンクリートの凍結融解抵抗を向上させることで二次製品にも対応できる二次製品の製造方法を提供している。
【００１１】
即ち、フライアッシュは、初期強度の発現性に劣っているが、構造物が供用される長期間で見ると長期的には強度を大きくする特徴を有しているので、コンクリートへの作用荷重に対して安全性を増すと同時にコンクリート劣化にも抵抗性を大きくして、構造物の健全性を維持しながら耐久性の向上に貢献させるものである。又、二次製品に対しても、生産性を向上させながら製造過程での豆板やあばた等の不具合と表面のひび割れ、剥離等の損傷を発生させることなく、耐久性と美観を向上させている。
【００１２】
そして、銑鉄の際に副産する高炉スラグは、現在でもコンクリートに対して幅広く使用されているが、フライアッシュのようにコンクリートの内割りとして増量のために使用されてきたものである。高炉スラグは、初期強度の発現にも問題がないので産業副産物の有効利用においてフライアッシュと同様に単独あるいはフライアッシュと併用することで、同等に採用できるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明である資源を有効利用したコンクリートは、セメントと骨材及びＡＥ減水剤等の混和材を水で混練して構成されるコンクリートにおいて、資源を細骨材として５０ｋｇ／ｍ3 〜１５０ｋｇ／ｍ3 混入し、スランプを１８ｃｍ以上に設定しており、粉体量を増して大きなスランプでも材料分離抵抗性を大きくして、コンクリートの流動性を良好にし、硬化したコンクリートの均一化を図ってコンクリートの打込み作業を容易にして仕上がり後の美観も向上させている。
【００１４】
請求項２に記載の発明である資源を有効利用したコンクリートは、請求項１の資源を有効利用したコンクリートにおいて、単位水量（Ｗ）と単位セメント量（Ｃ）をＷ／Ｃ＝０．６５以下に設定しており、上記機能に加えて、初期強度を確保させることで脱型期間を短縮させている。
【００１５】
請求項３に記載の発明である資源を有効利用したコンクリートは、請求項の資源を有効利用したコンクリートにおいて、単位水量（Ｗ）と単位粉体量（Ｐ）を、単位粉体量をセメント＋資源としてＷ／Ｐ＝０．５５以下に設定しており、上記機能に加えて、構造物の高耐久化を図り、粉体量の増大で仕上がり後の美観をさらに向上させている。
【００１６】
請求項４に記載の発明である資源を有効利用したコンクリートは、請求項１乃至３のいずれかの資源を有効利用したコンクリートにおいて、資源をフライアッシュ、高炉スラグもしくはフライアッシュと高炉スラグにすることを特徴としており、石炭火力発電所等で発生する廃棄資源を有効利用することで、コンクリートのコスト低減と作業の高効率化を図り、二次製品等の部材への適用を可能にしている。
【００１７】
又、本発明による二次製品の製造方法は、コンクリートを用いる二次製品の製造方法において、蒸気養生の前養生期間を短縮し、最高温度継続期間を３５℃以下で所要時間実施しており、用いるコンクリートを上記の資源を有効利用したコンクリートにすることを特徴として、前養生期間を従来の３時間より短くし加熱温度を３５℃以下とすることで、ＡＥ剤の効果を発揮させて、凍結融解抵抗性を向上させ、かつ、消費エネルギーを低減して生産性を向上させている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の資源を有効利用したコンクリートは、資源を細骨材として５０ｋｇ／ｍ3 〜１５０ｋｇ／ｍ3 混入し、スランプを１８ｃｍ以上に設定しているので、以下の効果を発揮してコスト削減と作業効率を改善している。
１）硬化したコンクリートの均一化と、表面の美観を向上させる。
２）鉄筋が輻輳している部材、薄い部材、締固め作業が困難な部材への適用性に優れている。
３）構造物の設計強度を上回る強度を有し、高耐久性も可能にしている。
【００１９】
請求項２に記載の資源を有効利用したコンクリートは、請求項１の資源を有効利用したコンクリートにおいて、単位水量（Ｗ）と単位セメント量（Ｃ）をＷ／Ｃ＝０．６５以下に設定しているので、上記効果に加えて、脱型期間を短縮させる効果を発揮している。
【００２０】
請求項３に記載の資源を有効利用したコンクリートは、請求項１の資源を有効利用したコンクリートにおいて、単位水量（Ｗ）と単位粉体量（Ｐ）を、単位粉体量をセメント＋資源としてＷ／Ｐ＝０．５５以下に設定しているので、上記効果に加えて、構造物を高耐久化し仕上がり後の美観を向上させる効果を発揮している。
【００２１】
請求項４に記載の資源を有効利用したコンクリートは、請求項１乃至３のいずれかの資源を有効利用したコンクリートにおいて、資源をフライアッシュ、高炉スラグもしくはフライアッシュと高炉スラグにすることを特徴としているので、循環型社会を目指す資源の有効利用を促進し、コンクリートのコスト低減と作業の高効率化を図り、二次製品等の部材においても製造過程で発生する豆板やあばた等の不具合を無くして生産性を向上させ、補修コストを低減させるための適用を可能にする効果を発揮している。
【００２２】
又、本発明による二次製品の製造方法は、コンクリートを用いる二次製品の製造方法において、蒸気養生の前養生期間を短縮し、最高温度継続期間を３５℃以下で所要時間実施しており、用いるコンクリートを上記の資源を有効利用したコンクリートにすることを特徴としているので、以下の具体的な改良の下に凍結融解抵抗を向上させて消費エネルギーを低減し、生産性を向上させる効果を発揮している。
１）製造過程における豆板やあばた等を無くして、美観の確保と補修コストの抑制を図っている。
２）凍結融解の環境下でも表面のひび割れ、剥離等の損傷を無くして耐久性を確保している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明による資源を有効利用したコンクリートは、セメントと骨材及びＡＥ減水剤等の混和剤を水で混練して構成されるコンクリートにおいて、フライアッシュ、高炉スラグもしくはフライアッシュと高炉スラグ等の資源を細骨材として５０ｋｇ／ｍ3 〜１５０ｋｇ／ｍ3 混入し、スランプを１８ｃｍ以上に設定することを基本にして、単位水量（Ｗ）と単位セメント量（Ｃ）をＷ／Ｃ＝０．６５以下に設定し、単位水量（Ｗ）と単位粉体量（Ｐ）を、単位粉体量をセメント＋資源としてＷ／Ｐ＝０．５５以下に設定している。
【００２４】
以下に、本発明による資源を有効利用したコンクリートの実施の形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２５】
実施の形態で示す本発明の資源を有効利用したコンクリートは、フライアッシュを外割として使用することで、粉体量を増すこととスランプを１８ｃｍ以上に大きくしても材料分離を発生させないように材料分離抵抗性を大きくしている。
【００２６】
本発明によるコンクリートは、フライアッシュをセメントの外割にして５０ｋｇ／ｍ3 〜１５０ｋｇ／ｍ3 混合すると共に、スランプを１８ｃｍ以上に設定し、単位セメント量（Ｃ）と単位水量（Ｗ）との関係をＷ／Ｃ＝０．６５以下にしている。
【００２７】
即ち、フライアッシュを５０ｋｇ／ｍ3 未満にする場合には、材料分離の抵抗性向上、コンクリート表面の美観及び産業廃棄物有効利用の推進という観点から適当でなく、一方では、フライアッシュが１５０ｋｇ／ｍ3 が超えさせる場合には、粉体量が増えることから粘性の増加を生じて施工性に劣る等の問題を発生させて適当でないことから、上記のように設定している。
【００２８】
又、本発明によるコンクリートは、従来のようにスランプを小さくする必要が無く、一般のコンクリートに比べて材料分離抵抗性を大きくし、打込み作業時にコンクリートの均一化を図ることができるので、１８ｃｍ以上に設定している。
【００２９】
さらに、単位セメント量（Ｃ）と単位水量（Ｗ）との比率をＷ／Ｃ＝０．６５以下にすることは、型枠の脱型時間を従来のコンクリート作業と同一化させるという要求に対応しながら、脱型時における初期強度の確保という課題を解決させる目的手段から設定しているものである。
【００３０】
これによって、本発明による資源を有効利用したコンクリートは、図１の実験結果が示すように、７日における初期強度は、フライアッシュを混入させない場合と同等であると同時に、２８日以降の長期材齢では、フライアッシュを混入させない場合に比較してフライアッシュの混合量を１０、２０％に増量するに従ってその圧縮強度が大きくしているものであり、初期強度を確保しながら型枠内の存置期間を短縮することで、指摘されてきた脱型時間を通常のコンクリートと同じにさせることで生産性の問題を解消している。
【００３１】
さらに、従来からの問題点であった硬化したコンクリートにおける表面美観の向上、鉄筋が輻輳している部材、薄い部材、締固め作業の困難な部材への適用性や高耐久性についても、目視その他の確認手法等によって検証されている。
【００３２】
尚、本実施の形態では、フライアッシュは専ら外割りにするものとして、コンクリートの形態についてはその説明を省略してきたが、本発明では、フライアッシュの外割りによる作用効果を有効に発揮させているものであるから、フライアッシュ、高炉セメントもしくはその混合体をセメントの内割として従来と同様に扱っても、本発明には、何らの影響も与えるものでなく、セメントの内割としてこれらを採用することは、産業廃棄物の有効利用を推進するという観点から大いに推奨されるところである。
【実施例２】
【００３３】
又、本発明の資源を有効利用したコンクリートは、フライアッシュを外割にしているが、単位セメント量（Ｃ）と単位水量（Ｗ）との比率に関しては、単位粉体量（Ｐ）をセメント＋フライアッシュとした場合に、単位水量（Ｗ）と単位粉体量（Ｐ）の比をＷ／Ｐ＝０．５５以下に設定することも出来る。
【００３４】
本発明のコンクリートは、本実施の形態において、長期強度、高耐久性を確実にしながら、粉体量を増すことによって水粉体比が小さくしており、これによってコンクリート表面の美観を向上させている。
【００３５】
さらに、本実施の形態でのコンクリートは、上述したように流動性と充填性が良好であることから、コンクリートの締固め作業を通常のコンクリートに比べてその作業量を大幅に軽減させて省人化を発揮している。又、コンクリートの材料分離抵抗性を大きくすることで、硬化した後のコンクリートを均一化しており、コンクリート表面の美観を向上させている。
【００３６】
以上のように、本発明の資源を有効利用したコンクリートは、フライアッシュの長期的強度発現効果によって構造物は設計強度を大きく上回ることになり、コンクリートを高強度化することで内部鉄筋の保護効果を発揮してコンクリート中に劣化因子を入り難くして構造物を高耐久化している。又、流動性と充填性が良好であることから、配筋が密な鉄筋コンクリート部材、コンクリートの締固め作業が困難なトンネルの二次覆工、戸建て住宅の布基礎及びコンクリートの打込み作業や美観向上が要求されるコンクリート二次製品等の部材にも適用が可能である。
【００３７】
従って、本発明のコンクリートは、従来の高流動コンクリートに比べても、低コストで作業性が良く、美観に優れると共に高耐久性についても優れた性状を発揮している。
【００３８】
次に、本発明による二次製品の製造方法について説明する。
【００３９】
本発明による二次製品の製造方法は、蒸気養生の前養生期間を従来の時間より短縮し、最高温度継続期間を３５℃以下で所要時間実施するものであり、用いるコンクリートを上記の資源を有効利用したコンクリートにすることを特徴としている。これによって、本発明の製造方法では、前養生期間を従来の標準３時間より短くし加熱温度を３５℃以下と小さくしての所定期間に設定してＡＥ剤の効果を発揮させ、豆板やあばた等を無くし、凍結融解の環境下でも表面のひび割れ、剥離等の損傷を無くし美観と耐久性を確保して、生産性を向上させながら消費エネルギーの低減と補修コストの抑制を図っている。
【実施例３】
【００４０】
本実施の形態では、加熱養生として従来と異なる経過の蒸気養生を採用しており、コンクリートとして上記の資源を有効利用したコンクリートを用いることを考慮している。
【００４１】
蒸気養生は、前養生期間、温度上昇期間、最高温度継続期間及び温度下降期間に分けられており、前養生期間は、コンクリート打込み後から加熱を開始するまでの期間であるが、本実施の形態では、コンクリートを用いる二次製品の製造方法において、図２の比較例のように従来の蒸気養生における前養生３時間、最高温度６５℃、継続３時間に対して、蒸気養生の前養生期間を適度に短縮し、最高温度継続期間を３５℃以下で所要の期間に亘って実施している。
【００４２】
即ち、前養生期間後の温度上昇期間では、養生槽内あるいは型枠等に通常と同様に蒸気を送って温度を２０℃／ｈｒ程度の割合で上昇させながら、温度を一定に保って養生を継続させる最高温度継続期間に移行するが、最高温度継続期間は、コンクリートの配合、部材厚によって異なるが、本実施の形態では養生槽内を３５℃以下の最高温度まで上昇させた後に、所要時間に亘って維持するように設定している。
【００４３】
コンクリート強度は、積算温度Σ（Ｔ＋１０）ｄｔ、すなわちコンクリート温度Ｔ℃に１０℃を加えた温度に養生期間を掛け合わせた値と強い関係があり、上述した従来の６５℃で３時間の場合における積算温度は、７５×３＝２２５になる。これを本実施の形態のようにコンクリート温度３５℃で養生する場合には、２２５／４５≒５ｈｒとなる。
【００４４】
然るに、本発明では前養生期間を３時間以下に短縮することで、前養生期間と最高温度継続時間とが関連する型枠の存置期間を従来の蒸気養生と大きな差がないようにして、型枠存置期間を従来と同一あるいはそれ以下にしており、併せて加熱温度を最高温度３５℃以下と小さくすることで、加熱養生に消費する電力を小さくしている。
【００４５】
尚、蒸気養生に代わる簡易養生としては、コンクリート製品をシートで囲って電気的に加熱する方法もあり、この場合には、コンクリート製品を取り囲むだけでコンクリートの乾燥を防止して、蒸気を使用しなくても効果的に養生している。
【００４６】
本発明のコンクリートは、材料分離を生じさせることなくスランプを１８ｃｍ以上に大きくしているので、流動性に優れていると同時に、豆板やあばた等を無くし表面のひび割れ、剥離等の損傷を無くして、製品に欠陥が生じさせることなく生産性の向上を達成している。
【００４７】
又、二次製品で問題になってきた凍結融解環境下での対応についても、蒸気養生の形態を蒸気のように変更することや本発明のコンクリートを採用することによって、ＡＥ減水剤の効果を有効に発揮させており、これによって、初期の凍結融解抵抗性を満足させて美観と耐久性を確保し、生産性を向上させることで消費エネルギーの低減と補修コストの抑制を図っている。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、資源を有効利用したコンクリートと二次製品の製造方法に関し、フライアッシュ、高炉スラグ等の資源を外割として使用することで、打込み作業や二次製品の生産性を向上させ、仕上げ美観と凍結融解抵抗の確保で損傷防止と耐久性を確保して、フライアッシュや高炉スラグ等の再生資源を大量に利用できる循環型社会を目指す資源の有効利用を促進する体制を確立している。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による資源を有効利用したコンクリートの検証特性図
【図２】本発明による二次製品の製造方法における蒸気養生図
【図１】
2005314123.tif 000003
【図２】
2005314123.tif 000004