東急建設技術研究所報 No. 46

U.D.C 691.322

電気炉酸化スラグ細骨材がコンクリートの性能に及ぼす影響に関する研究―その 1 実験計画およびフレッシュ性状―古川要

約：雄太 ＊

篠原佳代子 ＊

大岡督尚 ＊

本研究は，急冷製造（風砕）される電気炉酸化スラグ細骨材がコンクリートの性能向上に及ぼす影響について着目し，混合率 50% までの範囲を対象としてフレッシュ性状，力学性状および耐久性について検討を行ったものである。本報は，そのうち実験計画およびフレッシュ性状について報告するものである。検討の結果，電気炉酸化スラグ細骨材を用いたコンクリートは，混合率の増加に伴い単位水量が小さくなる傾向であり，流動性に関する性能向上が期待できることを確認した。また，空気量調整のための AE 剤の使用量は，混合率の増加に伴い小さくなる傾向であり，ブリーディング量は，電気炉酸化スラグ細骨材の混合率の増加に伴い僅かではあるが増加する傾向であった。

キーワード：

電気炉酸化スラグ細骨材，スラグ骨材，フレッシュ性状目

1．はじめに

3．実験結果および考察2．実験の概要

4．まとめ

次：

1．はじめに本論文は，急冷製造（風砕）される EFS の建築分野で一般に，スラグ骨材は他産業から排出される副産物であの有効利用を目的に，EFS 混合率 0% から 50% の範囲

り，天然骨材の代替としてコンクリート用骨材として有効（10% 刻み）における EFS を用いたコンクリートの各種基利用することは，環境保護（資源保護）の観点から良好で礎物性の把握を行い，EFS がコンクリートに及ぼす影響あるといえる。しかし，スラグ骨材の中には，使用方法にについて検討した。なお，本論文は，既発表の文献 3)に一

よってはコンクリートの一部の性状に悪影響を与えること部加筆・修正したものである。その 1 では，実験計画およもあるため，十分に検討した上で使用する必要がある。こびフレッシュ性状について報告し，力学特性および耐久性のため，スラグ骨材は天然骨材に比べて検討項目が多くなについては，その 2 4)で報告する。

りやすく，性能によっては適用部位を限定することもあり，コンクリート用骨材として積極的な利用がなされてい2．実験の概要

るとはいえず，建築分野での利用は一部の地域・施工者の表 1 に使用材料を示す。細骨材は，山砂，砂岩砕砂，限定的な範囲に留まっているのが現状である。一方，スラEFS の 3 種類使用した。EFS の密度は 3.52 g/cm 3 であ

グ骨材の中には，長さ変化の低減や中性化深さの低減なり，一般的な骨材と比べて大きい特徴を有している。写真1)

ど，コンクリートの性能向上を示す研究成果も報告 され

1 に EFS および砂岩砕砂の代表的な粒形を示す。本研究ており，性能向上材料としての側面も期待されている。に使用した EFS は，風砕スラグの特徴である丸みを帯び
表1

コンクリート用スラグ骨材の一種である電気炉酸化スラグ細骨材（以下，EFS と略記）は，2003 年にコンクリー
ト用スラグ骨材として JIS が制定され，2005 年には建築学会から「電気炉酸化スラグ細骨材を用いるコンクリートの設計施工指針（案）・同解説」2)（以下，スラグ指針と略記）が発刊されるなど，建築分野でコンクリート用骨材として利用する規・基準類は整備されていると考えられる。
しかしながら，EFS は製造工程（徐冷，急冷など）によって物性は異なり，物性の違いがコンクリートに及ぼす影響が報告 2)されているが，徐冷スラグに比べて製造量の少ない急冷スラグ（風砕）のデータは十分とはいえない。加えて，スラグ指針では，EFS 混合率の標準値は 30% 以下であり，EFS 混合率 30% を超えるデータは十分とはいえない。
＊技術研究所

構工法・材料グループ

1使用材料

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た粒形であり，表面がガラス質であることが写真より確認

で標準水中養生してから基長を測定し，所定の乾燥期間にできる。細骨材の混合率は，山砂を容積比で 50% と一定おいて長さ変化率の測定を行った。その他の試験についてにし，EFS 混合率に応じて砂岩砕砂の混合量を減じて調は，表 2 に示す方法に準じて行った。また，線膨張係数，整した。なお，EFS 混合率 0% で粗粒率 2.76，EFS 混合凍結融解および気泡間隔係数については，W/C 55% およ

率 50% で粗粒率 2.89 であり，EFS 混合率の違いによる粗び 45% のコンクリートのみで実施した。

粒率への影響が可能な限り小さくなるような砂岩砕砂を選

表 3 にコンクリートの調合およびフレッシュ性状を示定した。粗骨材は，硬質砂岩砕石および石灰岩砕石を使用した（混合率 50：50，質量比）。化学混和剤は，水セメント比（以下，W/C と略記）65% および 55% では AE 減水剤，W/C 45% および 35% では高性能 AE 減水剤を使用した。また，目標とする空気量が得られるように，AE 剤を添加して空気量の調整を行った。
表 2 に試験項目と方法を示す。ブリーディング量は JCI規準を参考に Φ150×300 mm のぶりき製容器を使用し，

写真 1EFS（左）と砂岩砕砂（右）の代表的な粒形30 分刻みで測定した（試験個数 1 個）。線膨張係数は，
表2

Φ100×200 mm の供試体に埋込ひずみゲージを埋設し，20℃から 1℃/h の昇温速度で 60℃まで温度を上昇させ，60℃で 6 時間保持した後，1℃/h の降温速度で 20℃まで低下させ，20℃で 6 時間保持した。この温度履歴を 1 サイクルとし，計 3 サイクルの温度履歴を与え，1 サイクル毎にコンクリート温度の変化とひずみの変化から導き出される勾配を線膨張係数とし，3 サイクルそれぞれで算出した値を平均した（試験中の湿度は 60%RH）。なお，供試体は 7 日 間 水 中 養 生 し た 後，約 56 日 間 気 中 養 生（20℃，60%RH の環境下）したものであり，試験中はシールなどを行わず全面開放状態とし，含水率の変動によるひずみを含んだ総ひずみを測定した。長さ変化試験は，材齢 7 日ま
表3

コンクリートの調合およびフレッシュ性状2

試験項目と方法

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す。W/C は 65% から 35% の範囲で 10% 刻みの 4 水準と3.2

ブリーディング量して（以下，W/C 65%〜35% と略記），EFS の全細骨材に

図 3 に EFS 混合率とブリーディング量の関係を示す。

対する混合率は，容積比で 0% から 50% の範囲で 10% 刻使用した化学混和剤の種類によって傾向が異なり，AE 減

みの 6 水準とし（以下，EFS 0%〜50% と略記），合計 24

水剤を使用した W/C 65% および 55% のコンクリートで水準のコンクリートで検討を行った。単位粗骨材かさ容積は，EFS 混合率 20% までは混合率の増加に伴いブリーデは，W/C 65% および 55% では 590 l/m 3，W/C 45% およィング量が僅かに増える傾向であり，混合率 20% 以降で3び 35% で は 570 l/m と し た。単 位 水 量 は，EFS 0% ではブリーディング量の大きな変動は認められなかった。まW/C 65% お よ び 55% は 180 kg/m 3，W/C 45% お よ び

た，高性能 AE 減水剤を使用したコンクリートでは，W/335% では 175 kg/m とし，目標スランプが得られるよう

C 45% の場合，EFS 混合率が 30% 以上になると EFS 20%に Ad の添加率を調整した。EFS を混合したものは，EFS以下のものよりも僅かにブリーディング量が増える傾向が0% で定めた Ad1 および Ad2 の添加率を固定し，EFS 混示された。W/C 35% のコンクリートでは，ブリーディン合率に応じて目標のスランプが得られるように単位水量をグ量の値が他に比べ小さく，EFS 混合率による明確な差調整した。なお，目標スランプは，W/C 65% および 55%は認められなかった。一般に，ガラス質のスラグ骨材を使で は 18±2.5 cm，W/C 45% お よ び 35% で は 21±2.0 cmとし，目標空気量は 4.5±1.5% とした。表 3 に示すように，スランプおよび空気量は目標値を満足する結果であった。
3．実験結果および考察
3.1

単位水量および AE 剤使用量

図 1 に EFS 混合率と単位水量の関係を示す。AE 減水剤を使用した W/C 65% および 55% のコンクリートでは，EFS 混合率が 10% 増えるごとに単位水量が 4 kg/m 3 低減する結果であった。また，高性能 AE 減水剤を使用した
W/C 45% および 35% のコンクリートでは，EFS 混合率が10% 増えるごとに単位水量が 5 kg/m 3 が低減する傾向を示し，いずれの場合でも EFS を混合することで単位水量

図1

EFS 混合率と単位水量の関係の低減が顕著に現れることが示された。これは，EFS 混合率 50% の場合，AE 減水剤を使用したコンクリートで単位水量の低減率が約 11%，高性能 AE 減水剤を使用したコンクリートで約 14% であり，高炉セメント B 種やフライアッシュセメント B 種の標準的な低減率 4% および5% 5) と比較しても，EFS は単位水量の低減効果が大きいといえる。なお，過度な単位水量の低減は，ワーカビリテ
ィーの低下を招くこともあるが，本検討範囲ではそのような傾向は確認されず，良好な状態であった。これは，EFSは形状が球形であり，表面性状も滑らか（凹凸が少ない）であることから，単位水量を大幅に低減しても EFS 混合率 0% と 50% で流動性に寄与するセメントペースト量に
図2差がなかったため，ワーカビリティーの低下を招かなかっ

EFS 混合率と AE 剤使用量の関係たものと推測される 6)。
図 2 に EFS 混合率と AE 剤使用量の関係を示す。多少のばらつきはあるが，EFS 混合率 20% 程度までは混合率の増加に伴い AE 剤使用量が低減する傾向を示し，混合率20% 以降は大きな差がない傾向であった。EFS 混合率が大きくなるに伴い単位水量が小さくなることは，換言すれば，単位粗骨材かさ容積を一定にした条件下では，単位細骨材量が増えることになり，巻き込み空気が増える可能性がある。よって，EFS の直接的な性質（吸着量等）によって AE 剤使用量が変動したのではなく，単位水量の低減など副次的な影響によるものであると推測される。
図33

EFS 混合率とブリーディング量の関係

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用した場合，保水性が低いことなどに起因し，ブリーディ

4．まとめ

1)

ング量の過度な増大が懸念されるが ，今回の検討では，EFS の混合率がコンクリートの諸性状に及ぼす影響にEFS の混合率が 50% までの範囲であれば，EFS 混合率ついて検討を行った結果，次の知見を得た。

0% と比較してブリーディング量の増大量は 0.1 cm 3/cm 2()

EFS の混合率 10% に対する単位水量の低減量は4〜5 kg/m 3 であった。

未満であり，過度なブリーディング量の増加は認められなかった。これは，EFS 混合率の増加に伴い単位水量が大()EFS を混合するとブリーディング量が増大する傾向であったが，増加量は 0.1 cm 3/cm 2 未満であり，きく低減されたことに起因していると推測される。

過度なブリーディング量の増加は認められなかった。
謝

辞

本研究の実施にあたり，(株)星野産商に多大なご協力をいただきました。ここに記して謝意を表します。
参考文献
1) 日本建築学会：高炉スラグ細骨材を使用するコンクリートの調合設計・施工指針・同解説，2013.2
2) 日本建築学会：電気炉酸化スラグ細骨材を用いるコンクリートの設計施工指針（案）・同解説，2005.9
3) 古川・篠原・大岡：電気炉酸化スラグ細骨材の混合率がコンクリートの諸性状に及ぼす影響に関する研究，Vol. 42, No. 1, pp.
35‑40, 20204) 篠原・古川・大岡：電気炉酸化スラグ細骨材がコンクリートの性能に及ぼす影響に関する研究（その 2

力学特性および耐久性），東急建設技術研究所報，No. 46, 20205) 日本建築学会：コンクリートの調合設計指針・同解説，pp. 186‑187, 2015.26) C.T. Kennedy : The Design of Concrete Mixtures, Proceedings of the ACI, Vol. 36, pp. 373‑400, Feb. 1940

STUDY ON THE EFFECT OF ELECTRIC FURNACE OXIDIZED SLAG AGGREGATE
ON PERFORMANCE IMPROVEMENT OF CONCRETE―PART 1. OUTLINE OF EXPERIMENT AND FRESH CONCRETE PROPERTIIES―
Y. Furukawa, K. Shinohara, and T. Oh‑oka
This study examined the effect of electric furnace oxidized slag aggregate on the performance improvement of concrete.
The upper limit of the mixing ratio was 50% of the fine aggregate, and fresh properties, mechanical properties, anddurability were examined. This paper reports on the outline of experiment and fresh properties. As a result of theexamination, it was confirmed that the concrete using the electric furnace oxidized slag aggregate tends to have a smaller
unit water amount with an increase in the mixing ratio, and the improvement of the fluidity performance can be expected.
In addition, the amount of AE agent used to adjust the amount of air tended to decrease as the mixing ratio increased. The
bleeding amount tended to increase slightly with an increase in the mixing ratio of the electricfurnace oxidized slag
aggregate.

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