(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントに、ポゾランからなる混和材と、石灰石粗骨材とを混合することによってコンクリートの強度を高めるコンクリート強度改善方法であって、
前記ポゾランとしてシリカフュームを使用し、該シリカフュームが前記セメントと前記混和材との合計量のうち５〜４０重量％を占めるように混合することを特徴とするコンクリート強度改善方法。
【請求項２】
前記セメントと前記混和材との合計量をコンクリート単位容積当たり３５０〜９５０ｋｇ／ｍ3とすることを特徴とする請求項１記載のコンクリート強度改善方法。
【請求項３】
前記石灰石粗骨材の量が、コンクリート単位容積当たりのかさ容積として０．４０〜０．６５ｍ3／ｍ3であることを特徴とする請求項１又は２記載のコンクリート強度改善方法。
【請求項４】
前記混和材の量が、前記セメントと前記混和材との合計量のうち１〜８０重量％を占めるように混合することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート強度改善方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート強度改善方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
建築資材として重要なコンクリートについては、従来より高強度化に関する研究がなされている。これまで、高い強度の必要とされる用途に適したコンクリートとして、いわゆる高強度コンクリートが開発され、種々の用途に利用されている。
【０００３】
従来、このような高強度コンクリートの性能を向上するためには、水セメント比を低減することや、強度の高い骨材を使用することが必要と判断されてきた。なかでも強度の高い領域、とりわけ１００Ｎ／ｍｍ2を越えるようないわば超高強度コンクリートにおいては、使用する骨材の影響が現れやすく、かかる超高強度コンクリートを製造する際の骨材としては、原石の強度が高い硬質砂岩等の硬岩が用いられてきた。
【０００４】
しかしながら、強度の高い原石は産出量も限られており、多量に調達することは容易ではない。
【０００５】
そこで本発明は、上記のような高強度の原石を骨材として使用することなく、コンクリートの強度を改善することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者らが上記課題に鑑みて鋭意研究したところ、従来、軟石に分類されるものであって高強度コンクリート用の骨材としては不向きであるとされてきた石灰石を骨材として使用した場合でも、特定の混和材を使用することによって、コンクリートの強度を改善できることが判明した。
【０００７】
即ち、本発明の手段は、石灰石粗骨材とを混合することによってコンクリートの強度を高めるコンクリート強度改善方法であって、
前記ポゾランとしてシリカフュームを使用し、該シリカフュームが前記セメントと前記混和材との合計量のうち５〜４０重量％を占めるように混合することを特徴とするコンクリート強度改善方法。
【０００８】
ここで、ポゾランとは、シリカフューム、フライアッシュ、けい酸白土、けい藻土、火山灰などのシリカ質微粉末で、それ自体に水硬性はないが、セメントに混合した場合、セメントの水和反応によって生じる水酸化カルシウムと反応して不溶性の化合物を生成する、いわゆるポゾラン反応を起こす物質をいう。
【０００９】
上記コンクリート強度改善方法によれば、石灰石骨材とセメントペーストとの界面における付着性状を改善する等の作用により、強度の改善が図られた高強度コンクリートを得ることができる。
【００１０】
一般的に、セメントの水和反応時には、セメントから強度発現には関与しない水酸化カルシウムが溶出し、これが骨材の表面を覆うために骨材−ペースト界面近傍に脆弱な遷移体領域が形成される。しかしながら、上述したようなポゾラン等の混和材を混合することにより、水酸化カルシウムがこれらの混和材の反応に消費されるため、遷移体領域が改質される。また、石灰石粗骨材を使用することによって、骨材表面を覆っていた水酸化カルシウムが消費されることとなり、ペーストと石灰石粗骨材とが反応し、両者の付着特性が向上したものと考えられる。
【００１１】
また、粗骨材とペーストとの付着力が改善されると粗骨材とモルタルとが一体となるため、応力が加えられた際のモルタルの変形量は、石灰石粗骨材による拘束効果によって緩和される。特に、粗骨材のヤング係数が大きければ、モルタルの変形に対する粗骨材の拘束効果が顕著となる。即ち、ヤング係数の高い石灰石粗骨材を使用する場合には、骨材とペーストとの界面におけるポゾラン等の付着力改善効果は、より効果的なものとなる。
【００１２】
したがって、従来、石灰石微粉末をセメントに添加する方法が知られているが、かかる従来技術が、マイクロフィラー効果を図るべく石灰石微粉末を添加したものであることを鑑みれば、本発明は、このような従来技術とは全く着想を異にするものである。
【００１３】
かかるコンクリート強度改善方法において、前記セメントと前記混和材との合計量は、コンクリート単位容積当たり３５０〜９５０ｋｇ／ｍ3とすることが好ましく、また、前記石灰石粗骨材の量は、コンクリート単位容積当たりのかさ容積として０．４０〜０．６５ｍ3／ｍ3であることが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明の手段は、前記混和材の量が、前記セメントと前記混和材との合計量のうち１〜８０重量％を占めるように混合するコンクリート強度改善方法にあり、特に前記ポゾランとしてシリカフュームを使用し、該シリカフュームがセメントと混和材との合計量のうち５〜４０重量％を占めるように混合するコンクリート強度改善方法にある。
【００１５】
斯かるコンクリート強度改善方法によれば、通常の硬質砂岩を用いた高強度コンクリートと同等以上の高い強度を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコンクリート強度改善方法の実施形態について説明する。
【００１７】
本実施形態のコンクリート強度改善方法は、セメントと混和材とからなる結合材に、石灰石粗骨材を配合してコンクリートを調製するものである。混和材としては、上述したようなポゾランを使用する。
【００１８】
かかるコンクリート強度改善方法についてより具体的に説明すると、まず、結合材を、コンクリート単位容積当たり３５０〜９５０ｋｇ／ｍ3、より好ましくは５００〜８５０ｋｇ／ｍ3、（即ち、水結合材比が１５〜４０％、より好ましくは２０〜３０％）となるように結合材量を決定した上で、該結合材中に占める混和材の量を１〜８０重量％とすべく、セメントを混和材によって置換して結合材を調製する。ここで、混和材の一成分としてシリカフュームを添加する場合には、これらシリカフュームの結合材中に占める割合が５〜４０重量％とすることが好ましい。
【００１９】
次いで、上述のようにして調製した結合材に、水と、石灰石粗骨材、細骨材、さらに、必要に応じて高性能ＡＥ減水剤や消泡剤等の混和剤を加えて混合する。ここで、石灰石粗骨材は、コンクリート単位容積当たりのかさ容積（即ち、単位粗骨材かさ容積）で０．４０〜０．６５ｍ3／ｍ3、とすることが好ましく、さらに０．４８〜０．６０ｍ3／ｍ3とすることがより好ましい。また、細骨材は、単位容積当たり０．２８〜０．４０ｍ3／ｍ3とすべく混合することが好ましい。このようにして混合したコンクリートを、所定の型枠に充填した後、養生することによって高強度コンクリートを得ることができる。
【００２０】
前記石灰石粗骨材は、好ましくは５〜４０ｍｍ程度、より好ましくは５〜２５ｍｍ程度の粒径となるよう、破砕処理等により調製されたものを使用するのが良い。あるいは、ＪＩＳ Ａ５００５（コンクリート用砕石及び砕砂）表４に規定された粒度に調製してもよい。
【００２１】
また、混和材であるポゾランとしては、シリカフュームを使用できる。かかる混和材を添加することによって高強度コンクリートの強度をより効果的に高めることができる。
【００２２】
シリカフュームは、ＪＩＳ Ａ６２０７に適合する品質のものを好適に使用でき、その種類は、粉体、粒体、シリカフュームスラリーのいずれにおいても同様の効果を得ることができる。
【００２３】
尚、本発明において使用するセメントについては、特に限定するものではなく、ポルトランドセメントや混合セメント等の一般的なセメントを使用することができるが、良好な施工性の確保、順調な長期強度増進の確保、温度応力ひび割れの防止、さらに自己収縮の低減を考慮すれば、低熱ポルトランドセメントが好ましい。また、細骨材についても、特に限定するものではない。
【００２４】
【実施例】
本発明のコンクリート強度改善方法について、混和材としてシリカフュームを用いた場合（参考例）と、混和材としてフライアッシュを用いた場合のそれぞれの実施例について、強度試験を行った。
【００２５】
（参考例）
セメントには、高強度コンクリートに広く適用されている低熱ポルトランドセメント（住友大阪セメント（株）製）を使用し、また、混和材としてフライアッシュを加えて結合材とし、これに粗骨材として秋芳産の石灰岩砕石（石灰砕石）と、細骨材として野洲川産川砂とを加え、さらに混和剤として高性能ＡＥ減水剤と消泡剤とを添加し、水を加えてコンクリート組成物とした後、これをφ１０×２０ｃｍの円柱状に成形し、参考例の供試体を作製した。
【００２６】
（実施例１〜３）混和材としてシリカフュームを加え、他は参考例と同様にして実施例１〜３の供試体を作製した。
【００２７】
（比較例１）
結合剤として、低熱ポルトランドセメントのみを使用し、他は参考例と同様にして比較例１の供試体を作製した。
【００２８】
（比較例２）
粗骨材として、石灰石の代わりに高槻産の硬質砂岩の砕石（砂岩砕石）を用い、他は参考例と同様にして比較例２の供試体を作製した。
【００２９】
（比較例３）
結合剤として、低熱ポルトランドセメントのみを使用し、また、粗骨材として石灰石の代わりに高槻産の硬質砂岩砕石（砂岩砕石）を用い、他は参考例と同様にして比較例３の供試体を作製した。
【００３０】
（比較例４）
粗骨材として、石灰石の代わりに高槻産の硬質砂岩の砕石（砂岩砕石）を用い、他は実施例１〜３と同様にして比較例４の供試体を作製した。
【００３１】
参考例、実施例１〜３、及び比較例１〜４の各成分の配合量等については、表１に詳細に示す。
【００３２】
【表１】
0004482211.tif 000002
【００３３】
（試験方法）
前記供試体の作製においては、「強度試験用供試体の作り方（案）」（土木学会規準 JSCE-F515-1999）および「コンクリート供試体の養生方法」（ＪＩＳＡ１１３２）に基づいて作製するとともに、該供試体の強度試験については「コンクリートの圧縮強度試験方法」（ＪＩＳ Ａ１１０８）に基づいて行った。
【００３４】
試験結果を表２および図１および図２に示す。
【００３５】
【表２】
0004482211.tif 000003
【００３６】
図１において低熱ポルトランドセメントを用いた高強度コンクリートの強度管理材齢として通常用いられる材齢９１日の圧縮強度に着目すると、フライアッシュと石灰石砕石を組み合わせて使用した場合には、砂岩砕石を使用した場合と比べて同等以上のコンクリート強度を得られることがわかる。
【００３７】
また、図２において、混和材としてシリカフュームを使用した場合についてみると、硬質砂岩よりも石灰石を粗骨材として使用する方が、材齢９１日においてより高いコンクリート強度を得られることがわかる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、従来、高強度コンクリートには不向きとされていた石灰石粗骨材を使用した場合でも、前記混和材を混合することによって、コンクリートの強度を改善することができる。
【００３９】
また、混和材の種類に合わせて添加量を調節することにより、粗骨材として硬質砂岩を使用するよりも、より顕著にコンクリートの強度を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】混和材としてフライアッシュを使用した場合の試験結果を示したグラフ。
【図２】混和材としてシリカフュームを使用した場合の試験結果を示したグラフ。
【図１】
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【図２】
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