(57)【要約】【課題】添加したコンクリートの強度が貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートの強度に比べ９０％以上、且つ貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートと同じスランプにするために必要な単位水量の増加率の推定値が５％以下と小さい、コンクリート混和用貝殻粉砕物を提供すること。【解決手段】貝殻粉砕物の粒度を特定の粒度とすることによって上記問題を解決した。即ち、特定の最大寸法且つ呼び寸法５ｍｍのふるいの通過率が特定の数値であるコンクリート混和用貝殻粉砕物。このコンクリート混和用貝殻粉砕物を含有するコンクリート。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
最大寸法が１５ｍｍ以下であり且つ呼び寸法５ｍｍのふるいの通過率が１５質量％以下であるコンクリート混和用貝殻粉砕物。
【請求項２】
最大寸法が１３ｍｍ以下である請求項１に記載するコンクリート混和用貝殻粉砕物。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する何れかのコンクリート混和用貝殻粉砕物を含有するコンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート混和用貝殻粉砕物に関し、詳しくは、添加したコンクリートが無添加のコンクリートに比べて、圧縮強度の低下が少なく且つ単位水量増加率が少ないコンクリート混和用貝殻粉砕物に関する。また、本発明は、コンクリートに関し、詳しくは、コンクリート混和用貝殻粉砕物を添加しないコンクリートに比べて、圧縮強度の低下が少なく且つ単位水量増加率が少ないコンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、我が国における天然及び養殖貝類の水産加工場から排出される貝殻の量は年間１００万ｔを超えている。貝殻の排出は一部の自治体内に偏っており、その自治体の多くでは貝殻処理が社会問題となっている。貝殻の処理法としては、粉砕もしくはそのままの状態での埋め立て処分が殆どである。しかし排出量と処理量のバランスが崩れている事から、年々累積され野積み状態になっている。そこで貝殻をより多く処理するために、コンクリートの材料の一部として貝殻又は貝殻粉砕物を用いることが提案されている（例えば特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。
【０００３】
しかし、貝殻の処理量を増やすためにコンクリート１ｍ３当たりの貝殻粉砕物の使用量を増大させると、コンクリートの流動性が充分に得られず、硬化後のコンクリートの強度が貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートの強度に比べ著しく低下するという問題がある。このため、コンクリート１ｍ３当たりの貝殻粉砕物の使用量を単に増大させたコンクリートは、使用方法や使用用途が限られてしまい、結果として、貝殻の処理量を増やせないという問題がある。
【０００４】
コンクリート１ｍ３当たりの貝殻粉砕物の使用量を増大させても、コンクリートの流動性が充分に得られ、硬化後のコンクリートの強度が貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートの強度に比べ著しく低下することのない、貝殻粉砕物を主成分とするコンクリート混和材及びこれを用いたコンクリートを見出し、本願出願人等は特許出願を行った（特許文献４参照）。
【０００５】
しかし、貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートのスランプに比べて、貝殻粉砕物を添加したコンクリートのスランプが小さく、同じスランプにするために必要な単位水量の増加率を、スランプの差から土木学会の単位水量増減の推定方法（スランプ１ｃｍの増加当たりの単位水量を１．２％増加させる。）を用いて推定すると、１０％を越えてしまう。そうすると、貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートの単位水量が１６０ｋｇ／ｍ３以上になると、これに貝殻粉砕物を添加すると土木構造物に用いるコンクリートの単位水量の上限値である１７５ｋｇ／ｍ３を超えてしまう。このため、高性能減水剤等のセメント分散剤の使用量を大幅に増やさなければならず、凝結の遅延が起こる虞が高く且つ大幅なコストアップになり経済性も悪い。
【特許文献１】特開２００２−２４１１６５号公報
【特許文献２】特開２００４−５１４６１号公報
【特許文献３】特開平１１−２２８２０６号公報
【特許文献４】特開２００７−１８６４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、コンクリート混和用貝殻粉砕物について、従来の上記問題を解決したものであり、添加したコンクリートの強度が貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートの強度に比べ９０％以上、且つ貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートと同じスランプにするために必要な単位水量の増加率の推定値が５％以下と小さい、コンクリート混和用貝殻粉砕物を提供することを目的とする。また、本発明は、貝殻粉砕物を添加したコンクリートについて、従来の上記問題を解決したものであり、強度が貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートの強度に比べ９０％以上が得られ、且つ貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートと同じスランプにするために必要な単位水量の増加率の推定値が５％以下と小さい、コンクリートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、貝殻粉砕物の粒度を特定の粒度とすることによって上記問題を解決した。即ち、本発明は、以下の（１）又は（２）で表すコンクリート混和用貝殻粉砕物、及び（３）で表すコンクリートである。
（１）最大寸法が１５ｍｍ以下であり且つ呼び寸法５ｍｍのふるいの通過率が１５質量％以下であるコンクリート混和用貝殻粉砕物。
（２）最大寸法が１３ｍｍ以下である上記(１)に記載するコンクリート混和用貝殻粉砕物。
（３）上記（１）または(２)に記載する何れかのコンクリート混和用貝殻粉砕物を含有するコンクリート。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、添加したコンクリートの強度が貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートの強度に比べ９０％以上、且つ貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートと同じスランプにするために必要な単位水量の増加率の推定値が５％以下と小さい、コンクリート混和用貝殻粉砕物が得られる。また、本発明によれば、貝殻粉砕物を添加したコンクリートについて、従来の上記問題を解決したものであり、強度が貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートの強度に比べ９０％以上が得られ、且つ貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートと同じスランプにするために必要な単位水量の増加率の推定値が５％以下と小さい、コンクリートが得られる。
【０００９】
本発明によれば、コンクリート１ｍ３当たり、２５０ｋｇ程度の貝殻粉砕物を含有させても、コンクリート強度の低下が抑制でき、貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートと同じスランプにするために必要な単位水量の増加率の推定値が５％以下と小さいので、コンクリート構造物の多くに採用することも可能である。また、コンクリート１ｍ３当たり、２５０ｋｇ程度まで貝殻粉砕物を含有させることができるので、貝殻の有効利用による処理が促進できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のコンクリート混和用貝殻粉砕物は、最大寸法が１５ｍｍ以下且つ呼び寸法５ｍｍのふるい（公称目開き４．７５ｍｍのふるい）の通過率が１５質量％以下であることを特徴とするものである。ここで「最大寸法が１５ｍｍ」とは、ＪＩＳ Ａ １１０２「骨材のふるい分け試験方法」に準じ、貝殻粉砕物を試料としてふるい分け試験を行い、呼び寸法１５ｍｍのふるい（公称目開き１６ｍｍのふるい）を通過するものの質量百分率が９９％未満且つ呼び寸法２０ｍｍのふるい（公称目開き１９ｍｍのふるい）を通過するものの質量百分率が９９％以上であることをいう。貝殻粉砕物の最大寸法が１５ｍｍを超えると、コンクリート１ｍ３当たりの貝殻粉砕物の使用量が２００ｋｇを超える場合に、硬化後のコンクリートの強度が貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートの強度の９０％を下回ってしまう。また、コンクリート表面をコテで均す際は、粒形の大きい貝殻がコテにひっかかり、コンクリート表面の仕上げ性が著しく低下するという問題も起こる。
【００１１】
貝殻粉砕物の最大寸法は１３ｍｍ以下がより好ましい。最大寸法が１３ｍｍ以下であると、コンクリート１ｍ３当たりの貝殻粉砕物の使用量が２５０ｋｇであっても、硬化後のコンクリートの強度が貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートの強度の９０％以上を確保できる。ここで、「最大寸法が１３ｍｍ」とは、ＪＩＳ Ａ １１０２に準じて貝殻粉砕物を試料としてふるい分け試験を行い、呼び寸法１３ｍｍのふるい（公称目開き１３．２ｍｍのふるい）を通過するものの質量百分率が９９％未満且つ呼び寸法１５ｍｍのふるいを通過するものの質量百分率が９９％以上であることをいう。
【００１２】
なお、本発明において、同様に、「最大寸法が２５ｍｍ」とは、呼び寸法２５ｍｍのふるい（公称目開き２６．５ｍｍのふるい）を通過するものの質量百分率が９９％未満且つ呼び寸法３０ｍｍのふるい（公称目開き３１．５ｍｍのふるい）を通過するものの質量百分率が９９％以上であることをいい、「最大寸法が２０ｍｍ」とは、呼び寸法２０ｍｍのふるいを通過するものの質量百分率が９９％未満且つ呼び寸法２５ｍｍのふるいを通過するものの質量百分率が９９％以上であることをいう。
【００１３】
呼び寸法５ｍｍのふるい（公称目開き４．７５ｍｍのふるい）の通過率、即ち呼び寸法５ｍｍのふるいを通過するものの質量百分率が１５質量％を超えると、スランプの低下が大きくなり、貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートと同じスランプにするために必要な単位水量の増加率の推定値が５％を超える虞が高い。
【００１４】
本発明に用いる貝殻の種類は特に限定されないが、粉砕を行い易いことから二枚貝の貝殻が好ましく、入手のし易さから帆立貝の貝殻、アコヤ貝の貝殻、牡蠣の貝殻、アサリの貝殻、赤貝の貝殻、ハマグリの貝殻が好ましい。
【００１５】
また、貝殻を粉砕する方法及び装置は特に限定されず、ジョークラッシャー、ボールミル、ハンマーミル、ロッドミル等の各種の粉砕装置を用いることができ、二種以上の粉砕装置を組み合わせて用いることもできる。また、貝殻を粉砕後、ふるい分けを行って、所定の最大寸法以上の粒径を有する貝殻粉砕物を更に粉砕し、所定の最大寸法以下にすることができる。また、粉砕により得られた二種以上の粒度分布の貝殻粉砕物を合わせて、所定の範囲内の粒度としても良い。
【００１６】
本発明のコンクリート混和用貝殻粉砕物は、コンクリートに添加して用いる。コンクリートに添加する方法や順序は特に限定されず、例えばコンクリートの他の１又は２以上の材料に添加してもよく、コンクリートの他の材料と同時にミキサ内に添加してもよく、また、他の材料を練り混ぜ製造したコンクリートに添加してもよい。また、本発明のコンクリート混和用貝殻粉砕物は、コンクリートに添加するときに、貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートの配合の中で、同一体積の骨材と置き換えることが好ましい。最大寸法が同じ又は大きい粗骨材と、同一体積だけ置換することが、コンクリートのスランプや強度への影響を抑制できるので、より好ましい。
【００１７】
本発明のコンクリートは、上記のコンクリート混和用貝殻粉砕物を含有するコンクリートである。本発明のコンクリートには、上記のコンクリート混和用貝殻粉砕物以外に、セメント、骨材及び水を含有する。コンクリート混和用貝殻粉砕物の含有量は、コンクリート１ｍ３当たり、２５０ｋｇ以下とすることが、コンクリート強度の低下が抑制でき、貝殻粉砕物を全く含有しないコンクリートと同じスランプにするために必要な単位水量の増加率の推定値が５％以下と小さいので好ましい。
【００１８】
本発明に使用するセメントとしては、水硬性セメントであればよく、例えば普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、エコセメント、並びにこれらポルトランドセメント又はエコセメントに、フライアッシュ、高炉スラグ、シリカフューム又は石灰石微粉末等を混合した各種混合セメントが挙げられ、これらを一種又は二種以上で用いることができる。セメントの添加量（単位量）は、２７０〜６００ｋｇ／ｍ３とすることが好ましい。２７０ｋｇ／ｍ３未満では高い強度が得難く、６００ｋｇ／ｍ３を超えるとコンクリートにひび割れが発生する虞が高まる。高い強度が得やすく且つひび割れが発生し難いことから、セメントの添加量（単位量）は、３００〜４５０ｋｇ／ｍ３とすることがより好ましい。
【００１９】
本発明に使用する骨材としては、コンクリートやモルタルに使用可能な骨材であれば使用可能である。このような骨材としては、例えば、川砂、海砂、山砂、砕砂、人工細骨材、スラグ細骨材、再生細骨材、スラグ細骨材、珪砂、石粉、川砂利、陸砂利、砕石、人工粗骨材、スラグ粗骨材、再生粗骨材、スラグ粗骨材等が挙げられ、これらの一種又は二種以上の使用が可能である。骨材の含有量は、１２００〜２０００ｋｇ／ｍ３とすることが好ましい。１２００ｋｇ／ｍ３以下ではコンクリートにひび割れが発生する虞が高まり、２０００ｋｇ／ｍ３を超えると高い強度が得難い。高い強度が得やすく且つひび割れが発生し難いことから、骨材の添加量（単位量）は、１３５０〜１８５０ｋｇ／ｍ３とすることがより好ましい。
【００２０】
本発明に使用する水は、特に限定されるものではなく、混和材料に含まれる水を用いてもよい。水の含有量は、セメント１００質量部に対し、３０〜６５質量部とすることが好ましい。３０質量部未満ではコンクリートを均一に混練し難く、６５質量部を超えるとコンクリートにひび割れが発生する虞が高まる。コンクリートを均一に混練しやすく且つひび割れが発生する虞が低いことから、水の含有量は、セメント１００質量部に対し、３０〜６５質量部とすることがより好ましい。
【００２１】
本発明のコンクリートには、コンクリート混和用貝殻粉砕物、セメント、骨材及び水以外に、本発明の効果を損なわない範囲で、コンクリートやモルタルに混和することのできる混和材料を併用することができる。この混和材料としては、例えばセメント用ポリマー、発泡剤、起泡剤、防水材、防錆剤、収縮低減剤、増粘剤、保水剤、顔料、繊維、撥水剤、白華防止剤、膨張材(剤)、急結剤(材)、急硬剤(材)、消泡剤、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフューム、火山灰、撥水剤、表面硬化剤、保水剤等が挙げられる。
【００２２】
本発明のコンクリートは、ミキサ等により混練し製造する。混練に用いる器具や混練装置も特に限定されないが、ミキサを用いることが量を多く混練できるので好ましい。用いることのできるミキサとしては連続式ミキサでもバッチ式ミキサでも良く、例えばパン型コンクリートミキサ、パグミル型コンクリートミキサ、重力式コンクリートミキサ等が挙げられる。また、材料を一度にミキサに入れ混練してもよく、また材料を２以上に分けて混練したものを合わせて更に混練し製造してもよい。
【実施例】
【００２３】
［実施例１］
以下、本発明の実施例を比較例と共に示す。
［コンクリート混和用貝殻粉砕物の製造］
北海道二海郡八雲町から発生した帆立貝の貝殻（密度２．５３ｇ／ｃｍ３）を、粉砕あるいは粉砕後ふるい分けにより粒度調整することで、貝殻粉砕物であるコンクリート混和用貝殻粉砕物Ａ〜Ｃを作製した。ＪＩＳ Ａ １１０２「骨材のふるい分け試験方法」に準じてこれらの貝殻粉砕物のふるい分け試験を行い、各ふるいの通過率及び最大寸法を求めた。コンクリート混和用貝殻粉砕物Ａ〜Ｃの粒度分布及び最大寸法を表１に示す。
【００２４】
【表１】
2009161385.tif 000002
【００２５】
［コンクリートの製造］
上記により作製したコンクリート混和用貝殻粉砕物Ａ〜Ｃにセメント、細骨材、粗骨材、セメント分散剤及び水を、公称５５リットルの強制練りパン型コンクリートミキサを用いて、２０℃の恒温室内で９０秒間練り混ぜ、配合Ｎｏ．１〜７のコンクリートを作製した。コンクリート混和用貝殻粉砕物以外の使用材料は、以下に示すものを用いた。また配合Ｎｏ．１〜７のコンクリートの各材料の配合を、表２に示す。このときの配合量は、空気量を４．５％としたときのコンクリート１ｍ３当たりの各材料の使用質量（単位量）を示している。
＜使用材料＞
・セメント分散剤：ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤（商品名「コアフローＮＰ−５５」、太平洋マテリアル社製）。
・セメント：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）。
・粗骨材：茨城県桜川市産砕石（２０〜５ｍｍ）（表乾密度２．６４ｇ／ｃｍ３）。
・細骨材：静岡県菊川市産山砂（表乾密度２．６１ｇ／ｃｍ３）。
・水：水道水。
【００２６】
【表２】
2009161385.tif 000003
【００２７】
作製したコンクリートのスランプ試験、空気量の測定及び圧縮強度試験を行った。試験方法を以下に示し、圧縮強度試験の試験結果を表３に、スランプ試験及び空気量の測定結果を表４に示した。
＜スランプ試験＞
ＪＩＳ Ａ １１０１「コンクリートのスランプ試験方法」に従いコンクリートのスランプを測定した。
＜空気量の測定＞
ＪＩＳ Ａ １１２８「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法−空気室圧力方法」に従い、注水を行わずにコンクリートの空気量を測定した。
＜圧縮強度試験＞
ＪＩＳ Ａ １１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に従い、直径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの供試体を作製し、材齢７日及び材齢２８日におけるコンクリートの圧縮強度を測定した。このとき、供試体の養生温度は２０℃とした。
【００２８】
表３には、貝殻粉砕物を全く含有しない配合Ｎｏ．１のコンクリートの同一材齢の圧縮強度の値を１００としたときの、配合Ｎｏ．２〜７のコンクリートの圧縮強度の比率（強度比）を、表３に上記試験結果とともに示した。
【００２９】
配合Ｎｏ．２〜７のコンクリートについて、貝殻粉砕物を全く含有しない配合Ｎｏ．１のコンクリートのスランプと同じスランプにするために必要な単位水量、及びこのときの元の単位水量に対する単位水量の増加率を、スランプの差から土木学会の単位水量増減の推定方法（スランプ１ｃｍの増加当たりの単位水量を１．２％増加させる。）を用いて推定した。その結果をスランプ試験及び空気量の測定結果とともに、表４に示した。
【００３０】
【表３】
2009161385.tif 000004
【００３１】
【表４】
2009161385.tif 000005
【００３２】
本発明の実施例に当たるコンクリート混和用貝殻粉砕物Ａを用いたコンクリート（配合Ｎｏ．２〜４のコンクリート）は、何れも、貝殻粉砕物を全く含有しない配合Ｎｏ．１のコンクリートの同一材齢の圧縮強度の値を１００としたときの強度比が９０以上と高かった。また、貝殻粉砕物を全く含有しない配合Ｎｏ．１のコンクリートのスランプと同じスランプにするために必要な単位水量の推定値は、何れも通常の土木構造物に適用可能な単位水量１７５ｋｇ／ｍ３以下で、単位水量の増加率の推定値も５％以下と低かった。
【００３３】
これに対し、比較例に相当する配合Ｎｏ．５〜７のコンクリートは、何れも、強度比が９０未満で、貝殻粉砕物を全く含有しない配合Ｎｏ．１のコンクリートのスランプと同じスランプにするために必要な単位水量は、何れも通常の土木構造物には適用し難い単位水量１７５ｋｇ／ｍ３未満で、単位水量の増加率の推定値も５％を超えていた。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明のコンクリート混和用貝殻粉砕物及び本発明のコンクリートは、土木工事又は建築工事において好適に使用することができる。