(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントに対して酸化チタンを０．１重量％以上０．３重量％以下の割合で混合することを特徴とするコンクリートのアルカリ骨材反応抑制方法。
【請求項２】
酸化チタンをコンクリートに添加して紫外線を照射することを特徴とする請求項１記載のコンクリートのアルカリ骨材反応抑制方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のアルカリ骨材反応抑制方法によりアルカリ骨材反応を抑制したコンクリート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートのアルカリ骨材反応抑制方法およびアルカリ骨材反応を抑制したコンクリートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
骨材とセメントを主成分とするコンクリートは重要な建築・土木材料である。コンクリート構造物の主要な劣化要因の一つであるアルカリ骨材反応は、骨材中の反応性シリカ（Ｓｉ2Ｏ3）と、セメント中の水酸化アルカリとの反応により生成したシリカゲルが吸水膨張する反応である。その膨張圧はコンクリート中に亀裂を発生させる場合もあり、時にはコンクリート構造物を破壊させる。従って、アルカリ骨材反応を押さえることはコンクリートの信頼性・耐久性を向上させる重要な要素である。
【０００３】
従来のアルカリ骨材反応の抑制方法として、フライアッシュ（火力発電所の電気集塵機にて捕集された微粉末）やシリカフューム（シリコン製造現場の集塵機にて捕集された微粉末）などのポゾランをコンクリートに混合して、ポゾラン反応（セメント中の水酸化アルカリと前記ポゾランとが反応して不溶性のケイ酸化合物を生成する反応）を起こす方法や、コンクリートの表層部を改質して内部への浸水を押さえる方法や、化学混和剤を添加して反応経路を絶つ方法などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したポゾラン添加やコンクリートの表層改質などによるアルカリ骨材反応抑制方法では十分な信頼性を得ることが難しかった。
また、従来の化学混和剤を用いたアルカリ骨材反応抑制方法も十分な信頼性を得ることが難しかった。
【０００５】
本発明は、化学混和剤を用いたアルカリ骨材反応抑制方法と、アルカリ骨材反応を抑制したコンクリートとを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１記載の発明は、セメントに対して酸化チタンを０．１重量％以上０．３重量％以下の割合で混合することを特徴とする。
【０００７】
ここで、酸化チタンとしては、例えばＴｉＯ2を用いる。
【０００８】
この請求項１記載の発明によれば、酸化チタンをコンクリートに添加して紫外線を照射することにより、該コンクリートのアルカリ骨材反応を抑制できる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のコンクリートのアルカリ骨材抑制方法において、酸化チタンをコンクリートに添加して紫外線を照射することを特徴とする。
【００１３】
ここで、例えばＴｉＯ2を用い、また、紫外線照射方法は、例えば暗室ではない通常の環境下にてコンクリートの材料を練り合わせることとする。
【００１４】
この請求項２記載の発明によれば、酸化チタンをコンクリートに添加して紫外線を照射することにより、該コンクリートのアルカリ骨材反応を抑制できる。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載のアルカリ骨材反応抑制方法によりアルカリ骨材反応を抑制したコンクリートであることを特徴とする。
【００２１】
この請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載のアルカリ骨材反応抑制方法を用いているので、該コンクリートにおいてアルカリ骨材反応は抑制される。従って、アルカリ骨材反応による亀裂発生の可能性の低いコンクリート構造物を作製できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下の説明において、抑制剤のコンクリートに対する添加量（％）は、セメントに対する重量百分率と定義する。
【００２３】
＜実施の形態＞以下、図１を参照して本発明の実施の形態である、酸化チタンとしてのＴｉＯ2１００％からなる抑制剤Ａを所定量添加したコンクリート１，コンクリート２，コンクリート３，コンクリート４，コンクリート５，コンクリート６，コンクリート７について説明する。
【００２４】
まず、構成について説明する。
本実施の形態に置いて、コンクリート１は抑制剤Ａを０．１％添加したコンクリートであり、コンクリート２は抑制剤Ａを０．３％添加したコンクリートであり、コンクリート３は抑制剤Ａを０．５％添加したコンクリートであり、コンクリート４は抑制剤Ａを１．０％添加したコンクリートであり、コンクリート５は抑制剤Ａを３．０％添加したコンクリートであり、コンクリート６は抑制剤Ａを５．０％添加したコンクリートであり、コンクリート７は抑制剤Ａを１０．０％添加したコンクリートである。
【００２５】
コンクリート１〜７に用いるセメントとしては、例えば、ＪＩＳ Ｒ ５２１０（ポルトランドセメント）に規定する普通ポルトランドセメント（Ｒ2Ｏ：０．６２％）を使用する。
また、骨材としては、例えば長野県高山産安山岩砕砂を用いる。
【００２６】
上述した材料に抑制剤Ａを所定量混合した物を４０％、水を６０％の割合として暗室ではない通常の環境下にて練り合わせることでフロー値を１７０±５に調整して、所定の型枠に流し込んで固めることにより、コンクリート１〜７は作製される。
【００２７】
上述した方法にて作製したコンクリート１〜７のアルカリ骨材反応抑制状況を図１を用いて説明する。
図１は、コンクリート１〜７の膨張量と、抑制剤Ａを添加しない従来のコンクリート２０の膨張量を、以下に述べる方法を用いて測定した結果である。
すなわち、成型した後に、温度２０℃、湿度８０％の状態に一日置き、続いて２０℃の水中に一日置くことで養生を行う。養生終了直後のコンクリート片の所定辺の長さＸを測定する。その後、ＪＩＳ Ａ １８０４「コンクリート生産工程管理用試験方法−骨材のアルカリシリカ反応性試験方法（迅速法）」に規定するオートクレーブ処理（１２７℃，０．１５ＭＰａ，４時間保持」を行い、次いで、２０℃の水中に一時間浸積することにより冷却を行った該コンクリート片の所定辺の長さＸ’を測定する。次に、〔（Ｘ’−Ｘ）〕／Ｘ×１００の式に従ってコンクリートの膨張量（％）を算出する。
【００２８】
一般的に、上述の方法にて測定される膨張量が０．２％以下であるとアルカリ骨材反応を抑制していると判断される。図１において、従来のコンクリート２０は、膨張量は０．４２％である。これに対し、本実施の形態におけるコンクリート１の膨張量は０．１２％、コンクリート２の膨張量は０．１２％、コンクリート３の膨張量は０．１１％、コンクリート４の膨張量は０．１３％、コンクリート５の膨張量は０．１３％、コンクリート６の膨張量は０．１２％、コンクリート７の膨張量は０．１２％である。従って、従来のコンクリート２０と比較すると、コンクリート１〜７におけるアルカリ骨材反応は抑制剤Ａの添加により十分に抑制されることがわかる。また、コンクリート１〜７すべてにおいて膨張量は０．２％以下であることから一般的にもアルカリ骨材反応を抑制していると判断される。
【００２９】
ここで、酸化チタンのアルカリ骨材反応抑制機構について説明する。
酸化チタンは、紫外線を照射されることによりＯ2-などの反応性酸素を放出する。つまり、骨材表面に存在する反応性シリカとしてのＳｉ2Ｏ3は前記活性酸素により酸化されてＳｉＯ2に変化するため、骨材表面は化学的に安定なＳｉＯ2にて覆われると考えられる。従って、骨材内部に存在するＳｉ2Ｏ3は骨材外部の物質と反応しないため、アルカリ骨材反応は抑制されると考えられる。
【００３０】
＜参考例＞以下、図２を参照して本発明の参考例である、径１０μｍのトルマリン１００％からなる抑制剤Ｂを所定量添加したコンクリート１１，コンクリート１２，コンクリート１３，コンクリート１４について説明する。
【００３１】
まず、構成について説明する。本参考例に置いて、コンクリート１１は抑制剤Ｂを１．０％添加したコンクリートであり、コンクリート１２は抑制剤Ｂを３．０％添加したコンクリートであり、コンクリート１３は抑制剤Ｂを５．０％添加したコンクリートであり、コンクリート１４は抑制剤Ｂを１０．０％添加したコンクリートである。
【００３２】
コンクリート１１〜１４に用いるセメントとしては、例えば実施の形態と同様に、ＪＩＳ Ｒ ５２１０（ポルトランドセメント）に規定する普通ポルトランドセメント（Ｒ2Ｏ：０．６２％）を使用する。また、骨材も、例えば実施の形態と同様に、長野県高山産安山岩砕砂を用いる。
【００３３】
上述した材料に抑制剤Ｂを所定量混合した物を４０％、水を６０％として練り合わせることでフロー値を１７０±５に調整し、所定の型枠に流し込んで固めることにより、コンクリート１１〜１４は作製される。
【００３４】
上述した方法にて作製したコンクリート１１〜１４のアルカリ骨材反応抑制状況を図２を用いて説明する。図２は、コンクリート１１〜１４の膨張量と、抑制剤Ｂを添加しない従来のコンクリート２０の膨張量を、実施の形態と同様の方法を用いて測定した結果である。
【００３５】
実施の形態にて説明したように、一般的に膨張量が０．２％であるとアルカリ骨材反応を抑制していると判断される。図２において、従来のコンクリート２０は、膨張量は０．４２％である。これに対し、本参考例におけるコンクリート１１の膨張量は０．１６％、コンクリート１２の膨張量は０．１４％、コンクリート１３の膨張量は０．１６％、コンクリート１４の膨張量は０．１７％である。従って、従来のコンクリート２０と比較すると、コンクリート１１〜１４におけるアルカリ骨材反応は抑制剤Ｂの添加により十分に抑制されることがわかる。また、コンクリート１１〜１４すべてにおいて膨張量は０．２％以下であることから一般的にもアルカリ骨材反応を抑制していると判断される。
【００３６】
以下に、トルマリンのアルカリ骨材反応抑制機構について説明する。
トルマリンは、よく知られているように微弱静電気を発生し続ける鉱石である。つまり、トルマリンはセメントに含まれる水酸化アルカリ中のＫ+やＮａ+などを化学的に安定させると考えられる。従って、コンクリート中の水酸化アルカリは反応性シリカと反応してシリカゲルを生成しないため、アルカリ骨材反応は抑制されると考えられる。
【００３７】
なお、実施の形態において、酸化チタンのコンクリートへの添加量はセメントに対して０．１％を最低としたが、この添加率はアルカリ骨材反応を抑制するために必要最小限な添加率を示すものではない。また、同様に参考例において、トルマリンのコンクリートへの添加量はセメントに対して１％を最低としたが、この添加率はアルカリ骨材反応を抑制するために必要最小限な添加率を示すものではない。
【００３８】
また、実施の形態および参考例におけるコンクリート１〜７およびコンクリート１１〜１４の原料として、セメントは普通ポルトランドセメント（Ｒ2Ｏ：０．６２％）を使用し、また、骨材としては長野県高山産安山岩砕砂を用いたが、本発明は当然これに限定させるものではなく、他の原料を用いることも出来る。また、原材料中の水の割合を６０％としたが、本発明は当然これに限られるものではなく、水の割合を変えてフロー値を別の値としてもよい。また、当然鉄筋コンクリートにも適用可能であり、他の化学混和剤や混和材と併用しても、本発明のアルカリ骨材反応抑制剤を使用できる。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１または請求項２記載の発明によれば、酸化チタンをコンクリートに添加することにより、該コンクリートのアルカリ骨材反応を抑制できる。
【００４１】
請求項３記載の発明によれば、アルカリ骨材反応による破壊の可能性の低いコンクリート構造物を作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるコンクリート１〜７のアルカリ骨材反応抑制状況を従来のコンクリート２０と比較して示す図である。
【図２】本発明の参考例であるコンクリート１１〜１４のアルカリ骨材反応抑制状況を従来のコンクリート２０と比較して示す図である。
【符号の説明】
１〜７ コンクリート
１１〜１４ コンクリート
２０ 従来のコンクリート
【図１】
0004268236.tif 000002
【図２】
0004268236.tif 000003