技報 第 14 号（2016 年）

銅スラグ細骨材のプレキャスト PC 造建築物への適用
技術本部

技術研究所

中瀬博一

建築本部

PC 建築部

川本浩一

大阪支店

PC 建築部

小野原英一

ピー・エス・コンクリート(株) 久留米工場

１．はじめに浦辺真一

表-1 使用材料
使用材料
セメント記号仕様

早強セメント種

HC

密度 3.14g/cm3

砕砂S1

表乾密度:2.70g/cm3

山砂

S2

銅スラグ細骨材

CUS

砕石
高性能減水剤

GSP

表乾密度:2.55g/cm3
表乾密度 3.48g/cm3，吸水率 0.13%，FM2.69
表乾密度:2.74g/cm3
ポリカルボン酸系

来の銅スラグ細骨材は，単位水量やブリーディングの増加に細骨材よりコンクリートの品質が低下する傾向にあったが，粒度分布と粒形が改善された銅スラグ細骨材が入手可能となった．

粗骨材
混和剤

そこで，将来的な骨材不足への対応，環境負荷低減などを目的とし，建築用プレキャスト部材に銅スラグ細骨材の適用を100

類400検討した．本報告では銅スラグ細骨材の適用に際して実施し100400た検討結果とプレキャスト部材に適用した事例を紹介する．

σ1σ7２．実験概要

400

2.1 実験目的
実験は，銅スラグ細骨材を使用したコンクリート（以降，強度発現などの基礎データの取得を目的として実施した．

σ28

σ28版部材

柱部材
400

銅スラグコンクリートと略称）のフレッシュ性状および圧縮

200
1,000

温度測定位置80 240

1,000
200

80 80

σ7240 80

σ1： ｼ ｰｽ管

80 150 150

400120 120800

近年，良質な天然骨材の減少，環境保全，資源の有効利用などの観点から銅スラグ細骨材の利用が注目されている．従150 150 80

1000

コア抜き位置Unit： mm

モールド埋設位置

2.2 使用材料
コンクリートの使用材料を表-1 に示す．銅スラグ細骨材は図-1 模擬部材の平面形状

JIS A 5011-3 に規定される CUS2.5 に適合するものとして銅の平面形状，コア抜き位置および温度測定位置を図-1 に示す．

製錬工場で新たに JIS 認証を取得したものを使用し，その他の材料はプレキャスト工場の常用品を用いた．

３．実験結果および考察

2.3 調合，練混ぜおよび養生方法

3.1 フレッシュコンクリート

コンクリートの調合，スランプ（スランプフロー）およびフレッシュコンクリートはいずれも目標値を満足した良好

空気量の目標値を表-2 に示す．銅スラグ細骨材の混入率は，な性状であった．また，ブリーディングは，いずれの調合で設計上のコンクリートの単位容積質量の上限値であるも発生しなかった．これは，CUS2.5 の粒度分布が，一般の細2500kg/m3 以下およびリサイクルを想定した場合の環境基準骨材と大きな差異がないことが理由として考えられる． フレ

値 で あ る 単 位 質 量 あ た り の 鉛 （ Pb ） 含 有 量 の 上 限 値 のッシュコンクリートの試験状況を写真-1 に示す．

150mg/kg 以下を満足するよう細骨材容積に対し 30％とした．
練混ぜは水平 2 軸型強制練り実機ミキサで行い，コンクリー
ト打設後は，蒸気による加熱養生を最高温度 40℃で実施した．
2.4 模擬部材の形状
構造体強度補正値（S 値）を決定するため，模擬部材（高CUS-29

さ 1m の柱，厚さ 200mm の版）を製作し，抜き取ったコア

CUS-36

写真-1 フレッシュコンクリートの試験状況

供試体により部材コンクリートの強度を確認した．模擬部材

表-2 コンクリートの調合
調合名

W/C
(％)

s/a(％)

スランプ(スランプフロー)(cm)

CUS-2929.0

47.9(50)

3.0

CUS-3636.049.5

18

CUS-4747.0

50.612G

単位容積
質量(kg/m3)

Pb
含有量(mg/kg)

3128912486

1262913419122474

1383143659372464

148

単位量(kg/m3)

HCS1S2CUS

165569283

267

3.01654583083.0165351332

空気量(％)

W

技報 第 14 号（2016 年）
100
9080
706050403020100標準28日
1日
7日
28日

1.8

2.3

2.8

3.3版部材

圧縮強度 (N/mm2 )

圧縮強度 (N/mm2 )

柱部材

3.8

圧縮強度 (N/mm2 )

100
90
80
7060
50
4030
20100標準28日
1日
7日
28日

1.8

2.3

2.8

3.3

1009080
7060
50
4030
20
1003.8

部材同一

標準28日
1日
7日
28日

1.8

2.3

C/W

C/W

2.8

3.3

3.8C/W

図-2 圧縮強度試験結果

部材および部材同一養生供試体の圧縮強度はセ
メント水比（C/W）の増加とともに直線的に大きくなり，銅スラグ細骨材を 30％混入した場合でも， 60N/mm2 を超える高強度域における強度発現の鈍化は認められなかった．また，柱部1009080706050403020100材および版部材における材齢 28 日のコア強度60

銅スラグ細骨材30％
一般骨材100％
材齢28日標準養生

NEW RC式
E=3.35×k1×k2×(γ/2.4）2×(σ p/60)1/3(k1=k2=1，γ=調合値)

50403020

NEW RC式×90％

NEW RC式×80％
（下限値）

10
材齢28日標準養生

01.8

2.3

2.8

3.3

3.8

30 40 50 60 70 80 90 100 110

C/W

圧縮強度 (N/mm2)

図-3 一般骨材との強度比較

図-4 静弾性係数試験結果

は，標準養生供試体の材齢 28 日強度に比べ，若干小さい値を示したが，その差として定義される構造

静弾性係数 (ｋN/mm 2)

圧縮強度試験結果を図-2 に示す．柱部材，版圧縮強度 (N/mm2)

3.2 圧縮強度，静弾性係数

体強度補正値（28S28）は，いずれも5N/mm2 以下であった．
銅スラグコンクリートと一般骨材のみを使用したコンクリートの強度比較を図-3 に示す．銅ス
ラグコンクリートの材齢 28 日の標準養生供試体
強度は，プレキャスト製品工場で常用している一般骨材のみを使用した場合と同等の強度発現となった．このことから強度発現の観点からは，銅スラグ細骨材はプレキャスト部材に問題なく使用できること 写真-2 柱部材外観

写真-3 床版部材外観を確認した．
静弾性係数の試験結果を図-4 に示す．銅スラグコンクリー
トの静弾性係数は，いずれの強度レベルにおいても日本建築

５．まとめ
本報告は，銅スラグ細骨材を使用したコンクリートの建築学会の NEW RC 式に対し 90％以上の値を示し，建築部材へ用プレキャスト部材への適用に向けて実施した各種実験結果の適用に際して規定されている 80％以上を十分に満足した．と適用事例を示した．銅スラグコンクリートは，密度が大きいことや鉛含有量に規定があるため，調合に若干の制約を受４．適用事例
銅スラグコンクリートを設計基準強度 50N/mm2 の PC 構造建築物のプレキャスト部材（柱，梁，ハーフ床版）に適用しけるものの，施工性および強度発現においては一般骨材と同様に扱える材料であることが確認された．銅スラグ細骨材は工業製品であり，供給量および品質の両面で安定した材料でた．部材に用いたコンクリートの調合は JASS10（2013）にあるため，良質な天然骨材の安定供給が不安視される今後に準拠して定めた．構造体強度補正値 28S28 は 5.0N/mm2 とし，向けての一つの準備が整ったものと考えられる．

水セメント比は 36.0％とした．銅スラグコンクリートのフレKey Words：銅スラグ細骨材，プレキャスト，PC 建築物，ッシュ性状は良好であり，柱，梁およびハーフ床版へ通常の環境負荷低減方法で打込み可能であった．また，強度発現も良好で，部材表面の美観（色合い）も一般骨材と大きな差異はなく，要求性能を満足する高品質なプレキャスト部材の製造が可能であった．銅スラグコンクリートを使用したプレキャスト部材の外観の一例を，写真-2 および写真-3 に示す．
中瀬博一

川本浩一

小野原英一

浦辺真一