(57)【要約】【課題】収縮量を低減することができるプレストレストコンクリート部材を提供する。【解決手段】コンクリートの結合材は、早強ポルトランドセメントと、高炉スラグ微粉末と、フライアッシュとを有する。高炉スラグ微粉末は、比表面積が、５０００ｃｍ2／ｇ以上である。そして、結合材における組成の配合比率は、早強ポルトランドセメント（Ｈ）が、４５〜９０質量％であって、高炉スラグ微粉末（ＢＦＳ）とフライアッシュ（ＦＡ）とは、１質量％以上であるとともに、高炉スラグ微粉末の質量％の数値と、フライアッシュの質量％の数値を４倍した数値との和が、１００以下である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートにプレストレスが付与されてなるプレストレストコンクリート部材であって、
前記コンクリートの結合材は、早強ポルトランドセメントと、高炉スラグ微粉末と、フライアッシュとを有し、
前記高炉スラグ微粉末は、比表面積が、５０００ｃｍ2／ｇ以上であり、
前記結合材における組成の配合比率は、早強ポルトランドセメントが、４５〜９０質量％であって、高炉スラグ微粉末とフライアッシュとは、１質量％以上であるとともに、高炉スラグ微粉末の質量％の数値と、フライアッシュの質量％の数値を４倍した数値との和が、１００以下である、プレストレストコンクリート部材。
【請求項２】
前記結合材における組成の配合比率は、早強ポルトランドセメントが、４５〜６０質量％であって、高炉スラグ微粉末とフライアッシュとは、高炉スラグ微粉末が３５質量％以上、フライアッシュが５質量％以上であるとともに、高炉スラグ微粉末の質量％の数値と、フライアッシュの質量％の数値を４倍した数値との和が、１００以下である、請求項１に記載のプレストレストコンクリート部材。
【請求項３】
前記プレストレスは、プレテンション方式により付与されている、請求項１または２に記載のプレストレストコンクリート部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、収縮量を低減することができる、プレストレストコンクリート部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路とか橋梁とか建築物とかに用いられるコンクリート部材において、コンクリートの結合材である早強ポルトランドセメントの一部を高炉スラグ微粉末で置き換えた、高耐久性プレストレストコンクリート部材があった（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５４２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記従来のプレストレストコンクリート部材にあっては、早強セメントの一部を高炉スラグ微粉末で置き換えたことにより、そのコンクリート部材の収縮量が大きかった。
【０００５】
この発明は、上記した従来の欠点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、収縮量を低減することができるプレストレストコンクリート部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るプレストレストコンクリート部材は、前記目的を達成するために、次の構成からなる。すなわち、
請求項１に記載の発明に係るプレストレストコンクリート部材は、コンクリートにプレストレスが付与されてなるプレストレストコンクリート部材であって、前記コンクリートの結合材は、早強ポルトランドセメントと、高炉スラグ微粉末と、フライアッシュとを有する。ここで、前記高炉スラグ微粉末は、比表面積が、５０００ｃｍ2／ｇ以上である。そして、前記結合材における組成の配合比率は、早強ポルトランドセメントが、４５〜９０質量％であって、高炉スラグ微粉末とフライアッシュとは、１質量％以上であるとともに、高炉スラグ微粉末の質量％の数値と、フライアッシュの質量％の数値を４倍した数値との和が、１００以下である。
【０００７】
このプレストレストコンクリート部材によると、コンクリートの結合材として、早強ポルトランドセメントと高炉スラグ微粉末との両者に対し、フライアッシュを加えることで、コンクリート部材の収縮量が低減する。そして、早強ポルトランドセメントの量を４５％以上用い、高炉スラグ微粉末とフライアッシュの量を所定の範囲に制限することで、品質を一定に保つことが可能となり、また、プレストレストコンクリート部材として必要な性能を保つことが可能となる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明に係るプレストレストコンクリート部材は、請求項１に記載のプレストレストコンクリート部材において、前記結合材における組成の配合比率は、早強ポルトランドセメントが、４５〜６０質量％であって、高炉スラグ微粉末とフライアッシュとは、高炉スラグ微粉末が３５質量％以上、フライアッシュが５質量％以上であるとともに、高炉スラグ微粉末の質量％の数値と、フライアッシュの質量％の数値を４倍した数値との和が、１００以下である。こうして、高炉スラグ微粉末とフライアッシュとを所定量以上とすることで、産業廃棄物となる高炉スラグとかフライアッシュを多く有効利用することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明に係るプレストレストコンクリート部材は、請求項１または２に記載のプレストレストコンクリート部材において、前記プレストレスは、プレテンション方式により付与されている。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係るプレストレストコンクリート部材によれば、コンクリートの結合材として、早強ポルトランドセメントと高炉スラグ微粉末との両者に対し、フライアッシュを加えることで、コンクリート部材の収縮量を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態の、結合材における組成の比率を範囲で示すグラフである。
【図２】同じく、コンクリートの供試体の、ひずみの計測結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明に係るプレストレストコンクリート部材を実施するための形態を説明する。
【００１３】
このプレストレストコンクリート部材は、ＰＣ鋼材等の緊張材によってコンクリートにプレストレスが付与されてなる、プレストレストコンクリート構造物、その他のプレストレストコンクリート部材（工場生産のみならず、現場打ちの部材も含む）である。このプレストレストコンクリート部材の具体的な例としては、橋梁の桁とか床版、建築物のスラブ、タンクの側壁とか底壁とか天壁が挙げられるが、これら部材に限定されるものではない。
【００１４】
このプレストレストコンクリート部材におけるコンクリートの結合材は、早強ポルトランドセメントと、高炉スラグ微粉末と、フライアッシュとを有する。そして、高炉スラグ微粉末は、比表面積が、５０００ｃｍ2／ｇ以上、７０００ｃｍ2／ｇ未満となっている。日本工業規格には、そのＡ６２０６に、コンクリート用高炉スラグ微粉末の規定があり、この規定における、高炉スラグ微粉末６０００（比表面積５０００ｃｍ2／ｇ以上、７０００ｃｍ2／ｇ未満）のものを使用することができる。フライアッシュは、コンクリート用フライアッシュの１種〜４種までのものを用いることができるが、好ましくは１種または２種のものを用いるのが良い。
【００１５】
また、前記結合材における組成の配合比率は、早強ポルトランドセメントが、４５〜９０質量％であって、高炉スラグ微粉末とフライアッシュとは、１質量％以上であるとともに、高炉スラグ微粉末の質量％の数値と、フライアッシュの質量％を４倍した数値との和が、１００以下である。すなわち、早強ポルトランドセメントの配合比率をＨ［％］、高炉スラグ微粉末の配合比率をＢＦＳ［％］、フライアッシュの配合比率をＦＡ［％］とすると、４５≦Ｈ≦９０であり、１≦ＢＦＳ、１≦ＦＡ、かつ、（ＢＦＳ＋ＦＡ×４）≦１００となる。
【００１６】
ここで、図１に示すグラフは、結合材が、早強ポルトランドセメントと、高炉スラグ微分末と、フライアッシュとからなるとき、その組成の配合比率を質量％で示したグラフである。このグラフにおいて、縦軸は、高炉スラグ微粉末の配合比率（ＢＦＳ）、横軸は、フライアッシュの配合比率（ＦＡ）であり、残りが早強ポルトランドセメントの配合比率（Ｈ）であって、全体で１００質量％となる。そこで、前述の配合比率の範囲が、右上がりのハッチングで示される。
【００１７】
図２に示すグラフは、コンクリートの供試体における、ひずみの計測結果を示すものであり、縦軸が、ひずみ、横軸が、経過日数である。（１）で示す供試体は、結合材が早強ポルトランドセメントのみである（Ｈ単味と称す）。（２）で示す供試体は、結合材における組成の配合比率が、早強ポルトランドセメントが５０質量％、高炉スラグ微粉末６０００が５０質量％である（ＢＳＰＣと称す）。そして、（３）で示す供試体は、本発明の対象となるものであって、早強ポルトランドセメントが５０質量％、高炉スラグ微粉末６０００が４０質量％、フライアッシュ２種が１０質量％である（ＦＡ配合ＢＳＰＣと称す）。そして、これら供試体の水結合材比であるＷ／Ｂは、３４％である。また、このグラフは、促進蒸気養生に起因する膨張量の最大値を基点とするものであり、約１日の促進蒸気養生の後に、恒温恒湿室（温度２０±２℃、湿度６０±５％）へ搬送される。このグラフからわかるように、（１）のＨ単味を基準として、（２）のＢＳＰＣに対し、（３）のＦＡ配合ＢＳＰＣは、収縮量が約３〜４割低減している。
【００１８】
表１は、上記供試体の強度試験結果を示す。この表において、（３）のＦＡ配合ＢＳＰＣは、材齢１日の圧縮強度が、４４．８Ｎ／ｍｍ2であり、プレストレスを付与することが可能な強度となっている。したがって、プレストレスをプレテンション方式により付与する際に、１日をサイクルとして、プレストレストコンクリート部材を生産することができる。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
次に、以上の構成からなるプレストレストコンクリート部材の作用効果について説明する。このプレストレストコンクリート部材によると、コンクリートの結合材として、早強ポルトランドセメントと高炉スラグ微粉末との両者に対し、フライアッシュを加えることで、コンクリート部材の収縮量が低減する。また、こうして、コンクリート部材の収縮量を低減させることができることから、このコンクリート部材のひび割れを起こし難くすることができる。そして、早強ポルトランドセメントの量を４５％以上用い、高炉スラグ微粉末とフライアッシュの量を所定の範囲に制限することで、品質を一定に保つことが可能となり、また、プレストレストコンクリート部材として必要な性能を保つ（例えば、圧縮強度を所要値以上としたり、結合材として早強ポルトランドセメントと高炉スラグ微粉末を用いた従来のプレストレストコンクリート部材と同等程度の耐久性を有したりする）ことが可能となる。
【００２１】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるわけではなく、その他種々の変更が可能である。例えば、結合材として用いられる高炉スラグ微粉末は、比表面積が、５０００ｃｍ2／ｇ以上、７０００ｃｍ2／ｇ未満のものでなくとも、それ以上の比表面積のもの（日本工業規格のＡ６２０６に規定される高炉スラグ微粉末８０００）を含めて、５０００ｃｍ2／ｇ以上、１００００ｃｍ2／ｇ未満のものが用いられてもよく、さらには、１００００ｃｍ2／ｇ以上のものが用いられてもよい。すなわち、高炉スラグ微粉末は、比表面積が、５０００ｃｍ2／ｇ以上であればよい。
【００２２】
また、結合材における組成の配合比率は、早強ポルトランドセメント（Ｈ）が、４５〜６０質量％であって、高炉スラグ微粉末（ＢＦＳ）とフライアッシュ（ＦＡ）とは、高炉スラグ微粉末（ＢＦＳ）が３５質量％以上、フライアッシュ（ＦＡ）が５質量％以上であるとともに、高炉スラグ微粉末の質量％の数値と、フライアッシュの質量％の数値を４倍した数値との和が、１００以下とするのが好ましい。すなわち、４５≦Ｈ≦６０であり、３５≦ＢＦＳ、５≦ＦＡ、かつ、（ＢＦＳ＋ＦＡ×４）≦１００とするのが好ましい。この配合比率の範囲は、図１のグラフにおいて、薄墨で示す範囲であり、こうして、高炉スラグ微粉末とフライアッシュとを所定量以上とすることで、産業廃棄物となる高炉スラグとかフライアッシュを多く有効利用することができる。しかも、フライアッシュが安価であることから、材料コスト、ひいては、プレストレストコンクリート部材のコストを下げることができ、また、フライアッシュを用いることで、ＣＯ２の削減にも貢献する。
【００２３】
また、結合材における組成の配合比率は、早強ポルトランドセメントを５０質量％に保ち、高炉スラグ微粉末を、３５〜４５質量％とし、残余を、フライアッシュ１５〜５質量％としてもよい。つまり、早強ポルトランドセメントと高炉スラグ微粉末とフライアッシュとの配合比率は、５：３．５〜４．５：１．５〜０．５であってもよく、特に、５：４：１であるのが望ましい。
【００２４】
また、コンクリート部材にプレストレスを付与するには、プレテンション方式によるが、その他に、ポストテンション方式によってもよい。特に、前述したように、圧縮強度が、早期に、問題なくプレストレスを付与することが可能な強度となることから、プレテンション方式による生産の場合に、工場での短サイクルの生産を維持することが可能であり、生産効率を損なうことがない。
【符号の説明】
【００２５】
Ｈ  早強ポルトランドセメントの配合比率
ＢＦＳ  高炉スラグ微粉末の配合比率
ＦＡ  フライアッシュの配合比率
【図１】
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【図２】
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