(57)【要約】【課題】硬化過程の線膨張係数を指標にして温度ひび割れを有効に抑制したコンクリート、および上記線膨張係数を指標として材料を配合することによって温度ひび割れを有効に抑制したコンクリートの製造方法を提供する。【解決手段】硬化過程の線膨張係数を９.５×１０-6/℃以下、好ましくは、８.０×１０-6/℃以下にすることによってひび割れを抑制したことをを特徴とするコンクリート、硬化過程の線膨張係数が上記基準値以下になるように材料の種類および配合、水セメント比を定めることを特徴とするひび割れを抑制したコンクリートの製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線膨張係数を９.５×１０-6/℃以下にすることによってひび割れを抑制したことを特徴とするコンクリート。
【請求項２】
線膨張係数が８.０×１０-6/℃以下であって最小ひび割れ指数が１.５以上である請求項１に記載したひび割れを抑制したコンクリート。
【請求項３】
線膨張係数が基準値以下になるように材料の種類および配合、水セメント比を定めることを特徴とするひび割れを抑制したコンクリートの製造方法。
【請求項４】
線膨張係数が９.５×１０-6/℃以下になるように、セメントおよび骨材の種類と配合、水セメント比、および混和材料の有無ないし種類と量を定める請求項３に記載するひび割れを抑制したコンクリートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度ひび割れを抑制したコンクリートに関し、より詳しくは、線膨張係数を指標にして温度ひび割れを有効に抑制したコンクリートと、上記線膨張係数を指標として材料を配合することによって温度ひび割れを有効に抑制したコンクリートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリートの温度ひび割れに対しては、発熱の低減、自己収縮の低減に関する研究が盛んに行われている。例えば、マスコンクリートの全体に発熱低減剤を添加して水和発熱を抑制する方法（特開昭６３−１１７９４１号）が知られており、また、マスコンクリートについて、発熱低減剤を添加したコンクリートを外層とし、発熱低減剤を加えないコンクリートを内層として水和発熱速度および凝結硬化速度を緩やかにする方法（特開平８−１３８０３号）などが知られており、さらに、低熱系セメントを使用することによって水和発熱を低減してひび割れを抑制する対策が知られている。
【０００３】
一方、コンクリートの線膨張係数については、温度ひび割れに影響を大きく与えることは認識されているが、従来は収縮低減に関する検討が主になされており、熱膨張の面から温度ひび割れ対策を検討することはなされていない。
【特許文献１】特開昭６３−１１７９４１号公報
【特許文献２】特開平８−１３８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、コンクリートの温度ひび割れ対策について、従来の上記課題を解決したものであり、コンクリートの線膨張係数を指標とすることによって温度ひび割れを有効に抑制したコンクリートとその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の構成によって上記課題を解決したコンクリートと、その製造方法に関する。
〔１〕線膨張係数を９.５×１０-6/℃以下にすることによってひび割れを抑制したことを特徴とするコンクリート。
〔２〕線膨張係数が８.０×１０-6/℃以下であって最小ひび割れ指数が１.５以上である上記[１]に記載したひび割れを抑制したコンクリート。
〔３〕線膨張係数が基準値以下になるように材料の種類および配合、水セメント比を定めることを特徴とするひび割れを抑制したコンクリートの製造方法。
〔４〕線膨張係数が９.５×１０-6/℃以下になるように、セメントおよび骨材の種類と配合、水セメント比、および混和材料の有無ないし種類と量を定める上記[３]に記載するひび割れを抑制したコンクリートの製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のコンクリートは、線膨張係数を指標とし、温度ひび割れが大幅に抑制される線膨張係数の基準値を定め、線膨張係数をこの基準値以下となるようにしたので、温度ひび割れを有効に抑制することができる。具体的には、線膨張係数が９.５×１０-6/℃以下であるので、最小ひび割れ係数が十分に大きく、従って、ひび割れ発生率が小さいの温度ひび割れが大幅に抑制されている。
【０００７】
好ましくは、本発明のコンクリートは、線膨張係数が８.０×１０-6/℃以下であり、最小ひび割れ指数が１.５以上であるので、ひび割れ発生率が２０％以下であり、温度ひび割れが大幅に抑制されたコンクリートである。
【０００８】
本発明の製造方法は、線膨張係数が基準値以下になるように材料の種類および配合、水セメント比を定めるので、温度ひび割れが大幅に抑制されたコンクリートを容易に製造することができる。また、線膨張係数を指標として材料の種類や配合量等を定めるので、低熱セメントに限らず使用することができ、従来はコンクリートの温度ひび割れに対して不向きとされている普通ポルトランドセメントを使用しても温度ひび割れを大幅に低減したコンクリートを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施態様に基づいて具体的に説明する。
本発明のコンクリートは、線膨張係数を９.５×１０-6/℃以下に設定することによってひび割れを抑制したことを特徴とするコンクリートであり、好ましくは、線膨張係数が８.０×１０-6/℃以下であって最小ひび割れ指数が１.５以上であるひび割れを抑制したコンクリートである。
【００１０】
本発明において、コンクリートの線膨張係数は、型枠にコンクリートを流し込み養生固化させた供試体に温度変化を与えて温度変化および歪み量の変化を測定し、その温度変化に対する歪み量の変化に基づいて求めることができる。
【００１１】
コンクリートの線膨張係数は、例えば、以下の手順に従って測定される。
(イ)コンクリートの膨張収縮を妨げないように樹脂フィルムによって内周面を覆い、底面にポリスチレンボードを設けた型枠を用いる。型枠の一例を図１に示す。図中、１０は型枠のサミット缶、２０は歪み計、３０は樹脂フィルム、４０はスチレンボードである。
(ロ)上記型枠の内部空間に温度計、歪み計を設置してコンクリートを流し込む。型枠を複数用い、各型枠に温度計と歪み計をおのおの設置してもよい。
(ハ)これを、例えば、温度２０℃の恒温室で１４日間養生した後、図２に示す温度変化を供試体に与えて、コンクリート内部の温度変化と歪み量の変化を測定する。
(二)測定結果の一例を図３に示す。図３に示す近似式の傾きから線膨張係数が定められる。
【００１２】
上記測定方法によって求めた線膨張係数は、決定係数（Ｒ2）が０.９９以上と非常に相関性の高い正確な結果が得られる。
【００１３】
コンクリートの温度ひび割れは、ひび割れ指数[Ｉcr(t)]によって評価される。ひび割れ指数は一般に次式によって与えられる。次式のコンクリートの引張強度等の因子として測定した上記線膨張係数を用いることによって、上記線膨張係数を有するコンクリートのひび割れ指数を求めることができる。
【００１４】
Ｉcr(t)＝ｆtk(t)／ρt(t)
ｆtk(t)：材齢ｔ日におけるコンクリート引張強度
ρt(t) ：材齢ｔ日におけるコンクリート最大主引張応力度
ひび割れ指数が大きいほどひび割れが生じ難く、一般的なひび割れ指数とひび割れ発生率の関係は、ひび割れ指数１.０のときひび割れ発生率は８５％程度であり、ひび割れ指数１.５のときひび割れ発生率は２０％以下である。ひび割れ指数２.０のときのひび割れ発生率は０％となりひび割れを防止できる。
【００１５】
本発明によれば、線膨張係数は９.５×１０-6/℃以下、好ましくは８×１０-6/℃以下、さらに好ましくは７×１０-6/℃以下のコンクリートを得ることができる。これらの最小ひび割れ指数（ひび割れ指数の最小値）は、例えば、普通ポルトランドセメント（Ｎ）を使用した場合、１.１３、１.３５、１.５０（図５参照）であり、上記線膨張係数が小さいほど最小ひび割れ指数が大きく、特に上記線膨張係数７×１０-6/℃以下のコンクリートはひび割れが約２０％以下に大幅に抑制されたコンクリートである。
【００１６】
本発明によれば、線膨張係数が基準値以下になるように材料の種類および配合、水セメント比を定めることによってひび割れを有効に抑制したコンクリートを製造することができる。基準値としては、例えば、線膨張係数が９.５×１０-6/℃以下、または、好ましくは８×１０-6/℃以下、さらに好ましくは７×１０-6/℃以下である。
【００１７】
線膨張係数が基準値以下になるように、セメントおよび骨材の種類と配合、水セメント比、および混和材料の有無ないし種類と量を定める。上記線膨張係数が基準値以下になればよいので、セメントの種類は制限されず、また石灰石は線膨張係数が小さいので骨材として好ましいが、石灰石に限らず、硬質砂岩、山砂、海砂、安山岩なども骨材として使用することができる。これらの材料に膨張材や収縮低減剤を配合することによって硬化過程の線膨張係数をさらに低減することができる。
【実施例】
【００１８】
本発明の実施例を比較例と共に以下に示す。
〔コンクリート供試体の作製〕
表１に示す材料を使用し、表２に配合量に従ってフレッシュコンクリートを調製し、図１に示す型枠（口径φ10cm×高さ20cmの円筒型枠）に流し込み、これを脱型せずにそのまま供試体として使用した。上記測定手順(イ)〜(ニ)に従い、この供試体に図２に示す温度変化を与えて、コンクリート内部の温度変化と歪み量の変化を測定し、コンクリートの線膨張係数を求めた。この結果を表３に示した。
【００１９】
〔試験結果〕
表３に示すように、コンクリートの線膨張係数は、低熱ポルトランドセメント(Ｌ)、石灰石骨材、膨張材および収縮低減剤を使用すると小さくなる。石灰石骨材はそれ自体の線膨張係数が小さいので、硬化コンクリートの線膨張係数が小さくなることが知られており、硬化コンクリートの線膨張係数は主に骨材に依存し、低熱セメント以外のセメント種類は殆ど影響しないと従来から考えられてきたが、表３に示すように、セメント種類によってもコンクリートの線膨張係数が異なる。
【００２０】
また、膨張材および収縮低減剤はコンクリートの収縮を抑制する材料であるが、線膨張係数も抑制でき、膨張材および収縮低減剤を添加することによって、線膨張係数を大幅に低下することができる。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
【表２】
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【００２３】
【表３】
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【００２４】
〔ひび割れ指数〕
表３に示一部の供試体（No.1、4、9、16、17、20、21、22）について、温度応力解析によるコンクリートのひび割れ発生の割合を検証した。温度応力解析は計算力学研究センターの解析ソフト（ASTEAMACS）を使用した。温度応力解析条件を表４に示し、モデル構造物（１／２対称断面モデル、幅１０ｍ×高さ１.５ｍ）を図４に示す。この結果を表５、図５に示す。表５はモデル構造物の中部部における最小ひび割れ指数の算出結果を示し、図５は解析した線膨張係数と最小ひび割れ指数の関係を示す。
【００２５】
表５および図５に線膨張係数と最小ひび割れ指数の関係を示す。普通ポルトランドセメント（Ｎ）の場合では、コンクリートの線膨張係数を９.５×１０-6/℃以下にすることによって、最小ひび割れ指数が１.１３以上になり、好ましくは上記線膨張係数が８×１０-6/℃のときに最小ひび割れ指数は１.３５であり、ひび割れを有効に抑制することができ、上記線膨張係数が７×１０-6/℃のときに最小ひび割れ指数は約１.５０であり、ひび割れを大幅に抑制することができる。低熱ポルトランドセメント（Ｌ）を使用した場合では、コンクリートの線膨張係数が８×１０-6/℃のときに最小ひび割れ指数は１.７１であり、ひび割れを大幅に抑制することができる。また、線膨張係数が７×１０-6/℃のときに最小ひび割れ指数は約２.００となり、ひび割れを防止することができる。
【００２６】
【表４】
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【００２７】
【表５】
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【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】コンクリートの線膨張係数試験用型枠の概略縦断面図
【図２】コンクリート供試体に与える温度履歴を示すグラフ
【図３】温度変化量と歪み量の測定例を示すグラフ
【図４】モデル構造物を示す概念図
【図５】測定した線膨張係数と最小ひび割れ指数の関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００２９】
１０−型枠のサミット缶、２０−歪み計、３０−樹脂フィルム、４０−スチレンボード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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