戸田建設

技術研究報告第49号 2023

異種セメントを混合して製造した
高炉 A 種相当コンクリートの性状に関する実験的研究
EXPERIMENTAL STUDY OF PROPERTIES OF BLAST FURNACE CLASS A EQUIVALENT CONCRETE
PRODUCED BY MIXING DIFFERENT CEMENTS

右 田 周 平 *1, 梅 本 宗 宏 *1, 久 須 美 真 悟 *1
Shuhei MIGITA, Munehiro UMEMOTO and Shingo KUSUMIBlast furnace cement Class A, an environmentally friendly concrete that can be widely used in the superstructure of buildings,
was manufactured by mixing ordinary Portland cement and blast furnace cement Class B. Various properties were confirmed inlaboratory tests and in tests on actual equipment. Laboratory tests showed that the compressive strength and neutralization resistanceof the concrete at young ages were lower than those of ordinary Portland cement alone, but there was no signiﬁcant diﬀerence inother durability properties. The results of the in-plant tests showed that the compensated structural strength was equivalent to thatof concrete made with ordinary cement. The variation of the weights during the manufacturing process was within ±1%, and it was
conﬁrmed that the impact on fresh and strength properties was small.
Keywords :Environment friendly, Blast furnace slag cement type B, blast furnace slag cement type A,Compressive strength, Durability, Strength correction value of concrete

環境配慮，高炉セメント B 種，高炉セメント A 種，圧縮強度，耐久性，構造体強度補正値

1. はじめに性状および耐久性状を確認するために室内実験を実施した．使用材料を表 1 に、コンクリートの調合を表 2 に，近年，環境配慮の観点から，混合セメントの利用拡
1）

大が掲げられている ．そのため，筆者らは，特に高炉試験項目を表 3 に示す．表 2 内の高炉スラグ微粉末（以スラグを使用した環境配慮型のコンクリートの研究を下，BFS）の混入率は，OPC では0～5 ％，BB では40～進め，土木研究所，西松建設と共同で，コンクリート製45 ％が混入されているとして算出した．実験に用いた造時の二酸化炭素排出量を60～70％削減できる「スラグOPC と BB は，それぞれセメントメーカー主要 3 社の製リート ®」を開発し，実用化を進めてきた 2 ）．しかし，品を等量混合して使用した．単位水量は170kg，水結合高炉スラグを高含有したコンクリートは，強度発現性の材比（以下 W/B）は50 ％とし，過去の実績等から，か遅延や耐久性の低下が懸念され，限定的な使用に留まっ

さ容積を OPC のみを使用した N および BA-35は0.57m3/ている．そこで，高炉スラグの含有量が比較的少なく，m3， そ の 他 は0.56m3/m3と し た． 目 標 ス ラ ン プ は18.0±

建築物の上部構造部で広く使用できる環境配慮型コンク

2.5cm，目標空気量は4.5±1.5％とした．

リートとして， ポルトランドセメントと高炉セメント

2.2 実験結果

B 種を混合して製造した高炉セメント A 種相当のコン

フレッシュコンクリートの試験結果を表 2 に併せて示クリート（以下 BA コン）に着目し 3 ），実験検討を実施

す．スランプ，空気量ともに，いずれの調合も目標値をした．実験は，はじめに，BA コンの基礎的な性情を確満足する結果となった．ブリーディング試験の結果を図認する室内実験を実施し，続いて，フレッシュ性情の経1 に示す．いずれの調合も N と同等の結果であり，ブ過時間変化，模擬部材での強度発現性を確認するためのリーディング量に関して，セメント混合率による差異は実機実験を実施した。さらに，BA コンを実際の現場に表1出荷し，計量のばらつきによる影響を確認した。本報では，一連の実験を通して得られた BA コンの諸性状につ水いて報告する．

WOPC

セメント

2. 室内実験BB

2.1 実験概要
普通ポルトランドセメント（以下，OPC）と高炉セメ

細骨材

ント B 種（以下，BB）の 2 種類のセメントを混合して粗骨材混和剤製造したコンクリートについて，フレッシュ性状，強度＊

1 戸田建設（株）技術研究所 修士（工学）

S1
S1GSP

使用材料

水道水
普通ポルトランドセメント，密度3.16g/cm3（A 社、B 社），3.15g/cm3（C 社）
高炉セメント B 種，
密度3.04g/cm3（A 社，B 社，C 社）
陸砂、表乾密度2.58g/cm3
砕砂、表乾密度2.60g/cm3
砕石、表乾密度2.63g/cm3
高性能 AE 減水剤標準形Ⅰ種

Technology Research Institute, TODA CORPORATION, M.Eng.

6-1

表2調合名セメント混合率（％）
OPC
BB

N
BA-35
BA-50
BA-65
BB

100
65
5035
00355065100

表3
試験項目
スランプ
空気量
コンクリート温度
ブリーディング
凝結時間
圧縮強度，
静弾性係数
長さ変化率
自己収縮ひずみ促進中性化
凍結融解抵抗性

図1

コンクリートの調合およびフレッシュ試験結果

BFS 混入率（％）

0～5
14～1920～25
26～31
40～45

単位量（kg/m3）

W/B（％）
W50

170
170170170
170

OPC3402211701190BB0119170
221340

S1591
589599596594

スランプ（cm）

空気量（％）

19.0
20.5
19.0
20.5
18.5

4.9
4.7
4.9
4.8
4.3

S2259
259
262262
262

913
913
897897897

図2

凝結試験結果G試験項目

試験方法
JIS A 1101
JIS A 1128
JIS A 1156
JIS A 1123
JIS A 1147
JIS A 1108，JIS A 1149
標準養生 7 ，28，56，91日
JIS A 1129-1
JCI 超流動コンクリート委員会「高流動コンクリートの自己収縮試験方法」
JIS A 1153，水中 4 週＋気中 4 週，促進
試験時 CO2濃度 5 ％JIS A 1148 A 法

ブリーディング試験結果

図3

圧縮強度試験結果小さかった．凝結時間の測定結果を図 2 に示す．いずれでの自己収縮ひずみは，-150～ -175×10-6となり，セメの調合も N と同等の結果であり，凝結時間に関して，セント混合率による差異は小さかった．
乾燥材齢26週までの長さ変化率を図 6 に示す．乾燥材

メント混合率による差異は小さかった．
圧縮強度試験結果を図 3 に示す．材齢7 ，28日では BB

齢26週での長さ変化率は，N が最も大きく，BB が最もの混合率が増加するに伴い，圧縮強度は低下する傾向と小さくなったが，50×10-6程度の差しかなく，セメントなった．一方，材齢56日以降では，既往研究 3 ）， 4 ） と同混合率による影響は小さかった．

様に， N より圧縮強度が大きくなる傾向となった．高促進材齢26週までの中性化深さを図 7 に示す．促進材

炉スラグによる潜在水硬性の影響によると考えられる．

齢26週の中性化深さは，N が最も小さく11.8mm，BB が圧縮強度と静弾性係数の関係を図 4 に示す．静弾性係数

最も大きく21.4mm，BA コンはその中間となった．BBは図中に併記した建築工事標準仕様書・同解説（以下の混合率が多くなるにつれ，中性化深さが深くなる傾向JASS 5）5 ）に示される推定式に沿って推移した．全てのとなった．

値が推定式より大きくなったが，いずれも N と同等の値

凍結融解試験による相対動弾性係数の測定結果を図8 に，質量減少率の測定結果を図 9 に示す．いずれの調合も300サイクルでの相対動弾性係数は90 ％を超えておであった．
自己収縮ひずみの測定結果を図 5 に示す．材齢160日

6-2図4

図5

圧縮強度と静弾性係数の関係

図7

自己収縮ひずみ測定結果（収縮側を - 表記）

図6

図8

長さ変化率測定結果（収縮側を - 表記）

図9り，また，質量減少率は1～2 ％程度となった．フレッ促進中性化試験結果

凍結融解試験結果（相対動弾性係数）

凍結融解試験結果（質量減少率）

メントを使用している工場 3 社とし，標準期，夏期，冬

シュ試験の結果から，各調合の空気量に大きな違いはな期の 3 シーズンで実験を実施した．コンクリートの使用いため，凍結融解抵抗性について，セメント混合率によ材料を表 4 に，調合を表 5 に示す．BA コンのセメントる差異は小さいと考えられる．

混合率は，室内実験の結果や，高炉セメント A 種相当となる BFS 混入率となることを考慮し，OPC と BB をそ3. 実機実験

れぞれ50％で統一し，W/B は 3 水準とした．なお，W/B

3.1 実験概要

が一番小さい調合については，各工場での BB のみを使

レディーミクストコンクリート工場（以下，生コン工用したコンクリートにおける呼び強度45の強度値となる場）の設備により，BA コンの製造，フレッシュコンクものとして，工場実積より決定した．フレッシュコンク

リートの経過時変化および模擬試験体を含む各種養生条リートの試験項目は，表 3 に示すスランプ，空気量，コ件における強度発現性を確認するために，実機実験を実ンクリート温度について実施した．BA コンの 3 調合で施した．生コン工場は，主要セメントメーカー 3 社のセは，練上がりから120分までフレッシュ性状の経過時間

6-3

表4W

水
セメント

OPC

細骨材
粗骨材
混和剤

BB
S1GSP

水

W

セメント

OPC

混和剤

BB
S1G1G2SP

水W

細骨材
粗骨材

セメント
細骨材
粗骨材
混和剤

OPC
BB
S1S2G1SP

使用材料

A 工場
水道水
普通ポルトランドセメント，密度3.16g/cm3
高炉セメント B 種、密度3.04g/cm3
混合砂，表乾密度2.61g/cm3
砕石，表乾密度2.70g/cm3
高性能 AE 減水剤標準形Ⅰ種
B 工場
水道水
普通ポルトランドセメント，密度3.16g/cm3
高炉セメント B 種、密度3.04g/cm3
山砂，表乾密度2.59g/cm3
砕石，表乾密度2.69g/cm3
砕石，表乾密度2.69g/cm3
高性能 AE 減水剤標準形Ⅰ種
C 工場
水道水
普通ポルトランドセメント，密度3.16g/cm3
高炉セメント B 種、密度3.04g/cm3
山砂，表乾密度2.60g/cm3
砕砂，表乾密度2.66g/cm3砕石，表乾密度2.70g/cm3
高性能 AE 減水剤標準形Ⅰ種

図 10

表5工場

AB

C

調合名
A-N-50A-BA-60
A-BA-50
A-BA-34.5
B-N-50
B-BA-60
B-BA-50
B-BA-37.0
C-N-50C-BA-60
C-BA-50
C-BA-37.0

セメント
混合率（％）
OPC

BB

BFS
混入率
（％）

100

00～5

50

50

20～25

100

00～5505020～25100

00～5505020～25

コンクリートの調合

品質目標 *1スランプ（cm）

18±2.5

空気量（％）

4.5±1.5

18±2.54.5±1.5

21±2.0*218±2.5

スランプおよび空気量測定結果4.5±1.5W/B
（％）

50
6050
34.5506050
3750
60
50
37単位量（kg/m3）
W

N

170
170
170
170
170
170170
175
170
170
170
170

340
141
170
246
340
142
170
237
340
141
170
229

BB

S1

S2

G1

G2-

867
916
861
726
838
901
833
723
523
549
520
450-

932
923
932
940
288
283
288
283
923
923
923
940

-

142
170
247-

142
170
236-

142
170
230

356
372
354
306

672
661
672
661
-

*1：経過時間60分における品質目標*2：B 工場のみ，骨材や混和剤の違いから，時間経過によるスランプ低下が大きくなると予想し，目標を21±2.0cm とした変化を確認した．練混ぜは，60分後を現場到着時間と想る構造体コンクリート強度の推定方法）に則して，柱・定し，運搬によるスランプおよび空気量のロスを見込ん床模擬試験体および簡易断熱養生試験体を作製し，材齢で実施した．圧縮強度は，全調合において標準養生（材28，56，91日に圧縮強度試験を実施した．

齢7 ，28，56，91日 ），W/B=50 ％ の N，BA コ ン 調 合 に3.2 実験結果

おいて現場水中養生（材齢1 ， 7 ，14，28日）および現代表例として， 3 シーズンにおける A 工場のスラン場封緘養生（材齢28，56，91日）を実施した．また，

プおよび空気量の測定結果を図10に示す．冬期の A-BA-BA コン調合におけるコア強度を確認するために，JASS34.5のみ，経過時間120分でスランプが品質目標から外れ5 T-605（コア供試体による構造体コンクリート強度の推定方法）および JASS5 T-606（簡易断熱養生供試体によたが，その他は品質目標の範囲内であった．また，夏期の練混ぜからの運搬時間の許容値である90分までにおい6-4図 11

図 12

圧縮強度試験結果

91 日コア強度と 28S91 の関係

図 13

標準偏差ても，全配合においてスランプ，空気量ともに品質目標示す．28S91は冬期における床コア，標準期および夏期にの範囲内であった．各工場における 3 シーズンの N およ

おける柱コアで比較的大きくなる傾向となったが，いずび BA コン調合（W/B=50％）の標準養生，現場水中養生

れの季節区分においても，建設省告示1102号や JASS5でおよび現場封緘養生の圧縮強度試験結果を図11に示す．

示されている OPC の範囲内に概ね収まっていることか

標準養生供試体では，いずれの季節区分においても，材ら，BA コンに関しても，OPC と同様の28S91を用いるこ

齢7 日まで N より BA コンの方が圧縮強度が小さいが，とができると考えられる．なお，冬期における床コアに材齢28日以降では，BA コンの圧縮強度は N に近づく，ついては，部材が薄く養生温度が上がらなかったこと

もしくは同等となる結果となり，生コン工場での設備にが，標準期および夏期における柱コアについては，養生より製造された BA コンにおいても，室内実験の結果と温度が高温になったことが，それぞれ28S91が大きくなっ同様の傾向を示すことを確認した．また，他の養生条件た原因と考えられる．
各工場の 3 シーズン実機実験により得られた強度との供試体においても同様の傾向となった。

91日コア強度と構造体強度補正値28S91の関係を図12に標準偏差の関係を図13に示す．標準偏差は，JIS 適合コ6-5

表6W/B（％）

47.7

コンクリートの調合

セメント
混合率（％）
OPC
BB

5050

単位量（kg/m3）
W

175

N183

BB

184

S

817

G940

W: 上水道水，N: 普通ポルトランドセメント，密度 3.16g/cm3，
BB: 高炉セメント B 種 , 密度 3.04g/cm3，S: 千葉県富津市産砂，表乾密度 2.61g/cm3，G: 山口県美祢市産砕石，表乾密度

図 14セメント計量誤差

図 15

セメント計量誤差とスランプの関係

図 16

セメント計量誤差と空気量の関係

図 17

セメント計量誤差と圧縮強度の関係

ンクリートの規格値として生コン工場で用いる値よりも小さかった．このことから，BA コンクリートにおいても，生コン工場が採用している標準偏差を採用しても問題ないと考えられる．

4. 計量ばらつき確認実験
4.1 実験概要
本開発の環境配慮型コンクリートでは，OPC と BB の2 種類のセメントを使用する．製造において別々の計量機でセメントの計量ができれば問題ないが，生コン工場の設備上，計量機 １ 機で累加計量を行う場合もある．

おける，各セメントおよび混合後の計量誤差と，スラン累加計量では，先行して計量するセメントの計量値，プ，空気量および圧縮強度（材齢28日）の関係を図15～または混合後の計量値が誤差の許容範囲に収まるとして図17に示す．なお，後から計量した BB の計量誤差は，も，後から計量したセメントの計量値が許容範囲外とな混合後のセメント計量値から，先行計量した OPC の計る可能性があるため，コンクリートの性状および品質に量値を差し引いて算出した．今回の試験における各セメ影響を及ぼすことが懸念される．そこで，OPC と BB をントの計量誤差は小さく，JIS A 5308で定められている累加計量した場合の計量誤差がコンクリートのフレッ許容誤差±1 ％（±1.5 ％未満）の範囲に十分納まった．

シュ性状および強度性状に及ぼす影響を確認するため

また，計量誤差のばらつきに関わらずスランプ，空気量に，現場出荷実験を実施し，性状を確認した．実験は，ともに品質管理値（スランプ21±2cm，空気量4.5±1.5％）出荷時の計量誤差のばらつきを把握するため，東京都内の範囲内であった．圧縮強度に関しても，計量誤差のばの物流倉庫の現場の捨てコンクリート部分に本開発のらつきに関わらず，調合強度以上であった．この時の標BA コンを適用し，実施した．コンクリートの調合を表

準偏差は1.85 N/mm2と，工場採用値（3.0 N/mm2）と比べ6 に示す．計量は自動計量とし，OPC を先行で計量し，て小さかった．

その後 BB を累加計量した．トラックアジテータ車ごとにフレッシュコンクリート試験（スランプ JIS A 1101，5. まとめ

空気量 JIS A 1128）および圧縮強度の供試体を採取し，建築物に広く使用できる環境配慮型コンクリートの開は標準養生供試体（材齢7, 28日）
圧縮強度試験
（JIS A 1108）発を目指し，普通ポルトランドセメントと高炉セメントで実施した．

B 種を混合した BA コンについて，実験により諸性状を4.2 実験結果確認した．以下に得られた知見を示す．

セメントの， 1 回の計量ごとの計量誤差を図14に示• ブリーディング水量，凝結時間，乾燥収縮ひずみ，自す．また，トラックアジテータ 1 台分（ 2 バッチ分）に己収縮ひずみ，凍結融解抵抗性について，セメント混6-6

合率による差は小さかった．
• 圧縮強度は BB の混合率が多くなるほど，若材齢での強度は低下するが，材齢56日以降は N より大きくなった．
• 促進中性化試験の結果，BB の混合率が多くなるほど，中性化深さは大きくなった．
• 構造体強度補正値28S91について，BA コンは OPC を使用したコンクリートと同様の値を用いることができることを確認した．
• 現場出荷実験について，OPC と BB の混合率をそれぞれ50 ％として累加計量した際の計量誤差は±1 ％以内であり，フレッシュ性状や圧縮強度への影響は小さかった．
参考文献

1 ）環境省：地球温暖化対策計画，2016.5.13
2 ）土木研究所，戸田建設株式会社，西松建設株式会社：低炭素型セメント結合材の利用技術に関する共同研究報告書（Ⅴ），2016

3 ）金子樹，関新之介，大倉真人，桝田佳寛：セメント混合による高炉セメント A 種相当コンクリートに関する実験的研
究，コンクリート工学年次論文集，pp.201-pp.206，2018

4 ）並木憲司，中塚光一，小林利充，岩谷和男：環境配慮型のコンクリートの建築構造物への全面的な適用，コンクリート工学，pp.1049-pp.1054，Vol.55，No.12，20175 ）日本建築学会：建築工事標準仕様書・同解説 JASS5 鉄筋コンクリート工事，2018

6-7