高温養生による木灰コンクリートの強度増進
学籍番号：1210031

氏名：植木大賀

指導教員：大内雅博

高知工科大学システム工学群建築都市デザイン専攻

要旨：木灰を用いたコンクリートの養生を標準の20℃から50℃，80℃に高めて，炭酸硬化反応の促進による圧縮強度増進効果を調べた。50℃における材齢7日の圧縮強度が最も増進したが，材齢28日に強度低下が見られた。水結合材比が高いほど温度による影響が低いことが分かった。最も強度発現する消石灰置換率は養生温度や水結合材比にかかわらず5％であった。

Keywords：木灰コンクリート，圧縮強度，高温養生，消石灰

１． はじめに混合した3種類の木灰と消石灰を30秒間練り，さら木質バイオマス発電により副産物として燃焼灰がに水を加えて90秒間練混ぜ，モールドにバイブレー生じ，木灰と呼ばれる。この木灰はその発生プロセ

ターを用いて木灰を詰めて円柱供試体（直径50 mm，スから主灰，リドリング灰，飛灰に分類できる。

高さ100 mm）を作成した。供試体は温度20℃，湿度

木灰に水を加えて，必要に応じて消石灰（水酸化60%の恒温恒湿室で，温度50℃と80℃のものは恒温器カルシウム）を添加して練混ぜて硬化したのが木灰を用いて養生した。養生期間は7日間と28日間とした。

コンクリートである。
3種類の木灰のうち，飛灰に含まれる酸化カルシ

表-1 使用材料

ウムが接水して水酸化カルシウムになり，それが空水

水道水

消石灰

気中の二酸化炭素と反応して生成する炭酸カルシウ
木灰

ムが木灰コンクリートの強度の源である。

工業用消石灰密度2.21g/㎤

主灰+リドリング灰

密度2.33g/㎤

飛灰

密度2.33g/㎤Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
これは化学反応であり，高温であるほど促進され，高強度が得られる可能性がある。

表-2 配合表No.

木灰(kg/m³)

水消石灰(kg/m³)

主灰+リドリング灰

12681152227022851041205723301940

1851374315848

167

1965328765150251

使用材料と基本配合を示す（表-1, 2）。主灰，リ

6296

1089

214

0

ドリング灰，飛灰は発生比率と同様の70：15：15で配731897219167合した。水結合材比（以下，水比とする）は60％，80％

8338869

171127

本研究では，高温度による木灰コンクリートの養生による強度増進効果を調べた。

２．使用材料，配合と供試体作成

飛灰(kg/m³)

9355

777

153

180

および100％の3種類設定した。消石灰置換率は0％か10371694

136

227

ら5％刻みで最大20％まで設定した。

11322

1032

203

012347912

179

6313369

808

159

118

14389

716

141

166

15406

635125208

水比＝水（ｇ）

×100

飛灰(ｇ)+消石灰（ｇ）

消石灰置換率＝消石灰（ｇ）
木灰（ｇ）＋消石灰（ｇ）

× 𝟏𝟎𝟎

3．高温養生の効果
水結合材比ごとの圧縮試験の結果を示す（図-1，2，3）。各消石灰置換率ごとに，水結合材比が低いほど高い強度が得られた。ただし，現時点での材料と締固め方法では水結合材比 60%が，モールド内に充填可能な下限値であった。
養生温度 20℃と比較すると，温度を高めることにより強度増進効果を確認できたが，全配合を通して最も強度発現したのは最高温度の 80℃ではなく 50℃のものであった。
材齢 7 日から 28 日にかけての強度の変化も温度に図-1 水結合材比 60%における強度発現よって異なった。20℃および 80℃で養生すると材齢7 日から 28 日にかけて強度増進した一方，発現強度が最も高かった 50℃ではわずかながら 28 日では強度低下したものがほとんどであった。
結局，材齢 7 日で最も強度発現した養生温度 50℃の場合，長期的には強度増進が抑制されるどころか低下する可能性を得たことになる。
一方，水結合材比が高くなるほど養生温度の影響が小さくなった。そして，養生温度 50℃における材齢 7 日から 28 日かけての強度低下がほぼ見られなかった。
図-2 水結合材比 80%における強度発現
4．消石灰置換率の影響設定したすべての水結合材比において，程度の差はあるものの，最も強度発現した消石灰置換率は，養生温度にかかわらず 5％のものであった。ただし，水結合材比が高くなるほど消石灰置換による強度増進効果は小さくなった。
最も強度発現する消石灰置換率は養生温度や水結合材比にかかわらず 5％であった。
また本研究の結果から，温度と消石灰置換率との関係を明らかにはできなかった。

図-3 水結合材比 100%における強度発現5．包装養生による影響
5.1 重量差と圧縮強度との関係
温度による影響が高かった水結合材比 60%と 20℃，さらに 50℃のみに着目し，練混ぜ直後から養生後の重量差と圧縮強度を比較すると，最も強度が高かった消石灰置換率 5%では重量差が最も小さくなった(図-4)。また，消石灰置換率が高くなるごとに重量差が大きくなり，強度が下がった。このことから，この重量差を生じさせたのは炭酸硬化反応で生じた水
図-4 水結合材比 60%における強度発現であると仮定し，重量差を小さくすることによる圧縮強度の増進を目指した。

図-5 水結合材比 60%，20℃における，練混ぜ直後から養生後の重量差と圧縮強度との関係

図-4 水結合材比 60%における練混ぜ直後から養生後の重量差と圧縮強度との関係
5.2 包装養生での圧縮強度包装養生したものの圧縮試験を行った(図-5,6)。
包装養生や通常養生にかかわらず，材齢 7 日から 28日にかけて 20℃養生では強度増進が確認された。特に，消石灰置換率 0％，5％，10％の包装養生のもので強度増進が著しく見られた。
一方，50℃での養生は包装によって強度増進は確認できず，強度は低下した。また，材齢 7 日から 28日にかけて，50℃養生では強度増進は見られなかっ図-6 水結合材比 60%，50℃におけるた。特に，消石灰を添加した供試体では強度の低下

練混ぜ直後から養生後の重量差と圧縮強度が見られ，消石灰無添加のもののみに強度増進がみられた。
また，20℃，50℃のいずれでも包装養生では重量差が小さくなるという結果になったが，強度との関係は明らかにできなかった。

6．CaCO₃含有量の影響
6.1

CaCO₃含有量と温度

28 日強度での消石灰置換率 5%，10%，15%で 20℃と 50℃の通常養生または包装養生による質量 5 mg

の試料に含まれていた，熱分析により求めた炭酸カ7．まとめルシウムの含有量を示す(図-7)。20℃，50℃ともに養生温度を変えた木灰コンクリートの材齢 7 日お

消石灰置換率が低いほど含まれていた炭酸カルシウ

よび 28 日における圧縮強度は，本研究の範囲内ではム含有量が増えていた。また，50℃より 20℃の方が50℃で最も高くなった。水結合材比が高いほど強度炭酸カルシウム含有量が多かった。

発現に対する温度の影響が小さくなる結果となった。

当初，温度が高いほど，また消石灰置換率が高いほ
ど炭酸硬化反応が促進されて強度増進が図られるとなお，温度変化による消石灰置換率の強度への影響は明らかにできなかった。

予想していたが，実際は逆の結果となった。その理由

最も高い強度が得られた水結合材比 60%での試料として，低い水結合材比では炭酸硬化反応が不十分に含まれていた炭酸カルシウム含有量は，消石灰置であった可能性があると考察した。

換率が高くなるほど圧縮強度が低くなった。これは低い水結合材比による不十分な炭酸硬化反応による可能性がある。
しかし，低い水結合材比の方が比較的高強度が得られたため，炭酸硬化反応を十分に生じさせ，強度増進をさせるような養生方法を検討することが今後の課題であるといえる。
また，試料中の炭酸カルシウム含有量と圧縮強度との関係から，消石灰置換率が高いほど圧縮強度が図-7 温度と炭酸カルシウム含有量との関係低くなる傾向になった。炭酸カルシウム生成量と温度，強度を比較した際，温度を 20℃から 50℃へと上6.2

CaCO₃含有量と圧縮強度との関係げることで試料に含まれていた炭酸カルシウム含有28 日強度での消石灰置換率 5%，10%，15%で 20℃量が減ったのに対し，圧縮強度は増加していた。これと 50℃の通常養生または包装養生での質量 5mg の試らのことから，炭酸カルシウム以外の他の要因が強料に含まれていた炭酸カルシウムの含有量と強度と度増進に影響を与えている可能性が得られた。今後関係を示す(図-8)。消石灰置換率が低いほど，試料の解明が必要である。

中に含まれていた炭酸カルシウム含有量が多くなり，圧縮強度が高くなる傾向にあった。また，消石灰置換【謝辞】

率が高くなると炭酸カルシウム含有量が減り，それ本研究にて使用した木灰は㈱グリーン・エネルギーに伴い圧縮強度も低くなった。

研究所 宿毛バイオマス発電所より御提供頂きました。心よりお礼申し上げます。

【参考文献】
人形寺郁哉：木灰コンクリートの強度増進に寄与す
る養生方法の選定，高知工科大学卒論文，2020 年 3月

図-8 炭酸カルシウム含有量と圧縮強度との関係