島根県産業技術センター研究報告資第48号(2012)

料

瓦粉砕物を骨材とした高炉セメントコンクリートの製造並びに評価試験
阿部 公平＊＊・安藤

１. 目邦広＊＊・江角典広＊＊・原田達也＊・江木俊雄＊

漁礁ブロックの安定性について計算を行った. それらの結的果について報告する.

島根県の石見地方で製造されている石州瓦は1200℃近傍

２. 方で焼成され, 古くから強度, 耐久性に優れた瓦として使用されている１). しかしながら高温で焼成するために変形や2.1法

使用材料および配合切れによる不良品が13,000〜16,000t/年生じている. これ

本試験で使用した瓦粉砕物は前報８) と同様に, 島根県らは規格外瓦と呼ばれ, その一部は路盤材などへ再利用さ

浜田市にある株式会社石州川上窯業が自社の工場から発生れているものの半数強は産業廃棄物として処分されている.

した規格外瓦 (石州瓦) をジョークラッシャーで粉砕し５

これら大量の規格外瓦を積極的に循環再利用するシステム〜20㎜の粒度に加工したものを用いた. コスト縮減を図るを構築することは喫緊の課題である.

ため, 前報８) と同様に角取りなどの特段な処理は施さな

これまでに規格外瓦や使用済みの古瓦を循環再利用するかった. そのため, 瓦粉砕物はやや角張った形状で扁平,ために様々な研究開発が行われている. その一つにコンク鋭利な粒形をしており, 表面の一部に黒色の釉薬の付着が２〜７)が挙げら認められた. この瓦粉砕物に対して, JIS A 5005 ｢コンれ, 瓦粉砕物は物理的性質にバラツキが認められるものの,クリート用砕石及び砕砂｣ に基づき必要な物性を調べた.

骨材の一部または全量を瓦粉砕物と置換したコンクリート

更に骨材のアルカリシリカ反応性を化学法により評価するは総じて従来の普通骨材を使用したコンクリートと同等のとともに, 海水や潮風等の気象条件に対する骨材の安定性

リート用骨材としての利用に関する取り組み

７)

強度と耐久性を示すことが報告されている .

を判断するために, JIS A 1122に従い, 硫酸ナトリウム

我々は平成21年度に規格外瓦粉砕物に対する各種骨材試による骨材の安定性試験を行った.

験, コンクリートの配合設計, 圧縮強度試験を行い, 規格

表１に石州瓦の瓦粉砕物を使ったコンクリートの試験体

外瓦の粉砕物が漁礁コンクリートの骨材として利用が可能を作製するために使用した材料を示す. 練混ぜ水 (W) はかを評価・検討した８). その結果, 普通ポルトランドセメ

地下水, セメント (C) は高炉セメント, 細骨材は加工砂ントを使用し, 骨材に瓦粉砕物を用いたコンクリートは,(S：奥出雲産) を用いた. 粗骨材は瓦粉砕物 (G2：石州普通骨材を使用したコンクリートよりも若干圧縮強度が低産) および比較の砕石 (G1) には古志産を用いた. また,いものの目標強度である21N/mm2 を十分に満足した. ま混和剤 (AD：マイテイ21LV) は高減水性と非遅延性を有た, 瓦粉砕物の置換率の違いによる圧縮強度の顕著な差はする高性能減水剤 (Ⅰ種JIS A 6204) を使用した.

認められなかった. よって規格外瓦の粉砕物は漁礁ブロックの骨材として利用できる事が数値的に示された.
漁礁はセメント工場で作製される場合と生コンを使用して港湾の周辺で作製される (以後, 現場打ちと表記) ２通りの工法があり, セメント工場では主として普通セメントが使用され, 現場打ちの場合には高炉セメントが使用される. そこで今年度は高炉セメントを使用し, 現場打ちの漁礁コンクリートの骨材として規格外瓦粉砕物が利用できるかを評価した. また比較のために高炉セメントを用いセメント工場で作製される工法での評価を行った. 更にコンクリートの骨材を普通砕石から瓦粉砕物に置き換えた場合の＊研究開発グループ, **株式会社イズコン― 34 ―

表１

使用した材料阿部・安藤・江角・原田・江木：瓦粉砕物を骨材とした高炉セメントコンクリートの製造並びに評価試験
表２

コンクリートの示方配合

表２に瓦粉砕物を使用したコンクリートの示方配合を示８)

メントによる工場製品に用いられる蒸気養生と高炉セメン

す. 前報 と同様に瓦粉砕物を粗骨材の内割とし, 瓦粉砕トによる現場打ち製品に用いられる封緘養生の二種類の方物の容積置換率を０％, 50％, 100％の３水準に設定した｡

法を行った. 蒸気養生は前報８)と同様に, 前置 (２h以上),水セメント比 (W/C) はJISの鉄筋コンクリートのフレッ

昇温 (20℃/h), 最高温度 (65℃) 処理 (以降, 自然放冷)

９)

シュコンクリートの品質 に則り55％とした. 細骨材率で蒸気処理に供し, 蒸気処理終了後の円柱試験体 (φ10×(s/a) はコンクリート中の全骨材量に対する細骨材量の絶20㎝) ９本はコンクリート二次製品と同様に材齢14days

対容積比を表し､ 細骨材が圧縮強度に及ぼす影響を最小限まで気中養生に供した. 封緘養生は, 試験体が乾燥しないにし, かつ瓦粉砕物による圧縮強度変化を明らかにするたように業務用のラップで３重に包装し, 円柱試験体 (９本)めに, 細骨材比がほぼ等しくなるよう砕石と瓦粉砕物の使を室内で材齢28daysまで養生させた.

用量を調整した. 単位水量は土木学会コンクリート標準示

試験項目はJISによる試験方法に準拠して, 各配合のコ方書施工編10)で推奨されている単位水量の上限値を参照にンクリートについてのスランプ試験 (JIS A 1101) およして175kg/m３と一定にした. スランプは高性能減水剤 (び配合毎に蒸気＋気中養生−材齢14dys, 封緘養生−材齢AD) を対セメント重量で0.5〜0.7％の範囲で添加し調整を28daysの円柱試験体 (φ10×20㎝) 各３本による圧縮強行った. なお, 瓦粉砕物を使用したコンクリートの目標規度試験 (JIS A 1108) とした. 圧縮強度試験結果は, 前

格値は, 漁港・漁場の施設の設計の手引き11)の設計基準強報８)で行った普通ポルトランドセメントによる試験体の蒸度を参考にして圧縮強度は21N/mm２ (工場製品用：材齢

気+気中養生−材齢14days, および標準養生−材齢14days14days, 現場打ち製品用：材齢28days) とし, スランプの値と比較した.

は８±2.5㎝とした. スランプの許容差は, JISのレディー

2.3

ミクストコンクリート12)を参考にした.
2.2

漁礁ブロックの安定性の計算

漁礁ブロックのコンクリート骨材に砕石と瓦粉砕物100試験体の作製方法および試験項目％を使用した場合の漁礁の安定性を計算によって調べた.

コンクリートの練り混ぜはパン型強制練りミキサーを用
３

ここで瓦粉砕物を100％使用した場合は, 砕石との絶乾密い, １バッチ当たりの練り混ぜ量は0.029m とした. 各使

度の違いから漁礁ブロックの重量及び単位体積重量を砕石

用材料は細骨材, セメント, 粗骨材の順にミキサー内へ投骨材を使用した場合の10％減とした. 計算は漁礁メーカー入して30秒間空練りをした後, 練混ぜ水と混和剤を投入しの㈱太平洋マテリアルの協力により, 漁礁を松江市鹿島町90秒間本練りを行った. 練り混ぜ終了後, 切り返しを行い恵曇沖の80mの海底に沈めたと仮定して行った. 安定性の直ちにスランプ試験を実施し, 所要の状態が得られたこと

計算は, 漁港・魚場の施設の設計の手引き第２章沈設漁礁を確認した後に十分な剛性を持った型枠に入れて円柱試験2.4安定計算13)に従い, 沈設漁礁に作用する流体力による滑体 (φ10×20㎝) を作製した. 円柱試験体の成形は前報８)

動または転倒について検討した.と同様にテーブル型振動機を使用し, 圧縮強度試験に供す
る当該円柱試験体は成形後12時間静置して円柱試験体の脱型をおこなった. 尚, 瓦粉砕物は普通骨材である砕石に比して吸水率が9.58％と高いため, 練り混ぜ時に瓦粉砕物が練混ぜ水を吸水し流動性が著しく低下 (スランプロス) することが推察された. そこで, 軽量骨材を使用する場合と同様に24時間水中に瓦粉砕物を浸漬 (プレウェッティング)をして表面乾燥飽水状態に調整して使用した.
工場で製造されるコンクリート二次製品は, 一般的に製品の脱型時期を早めて型枠の利用効率を上げ生産性を向上させるために, 蒸気養生などの促進養生が行われる. このことを考慮して, 養生方法としては, 普通ポルトランドセ― 35 ―

図１

瓦粉砕物の粒度曲線

島根県産業技術センター研究報告
表３(2012)

前報８)(H21年度) と本報 (H22年度) に使用した瓦粉砕物の物性値

３. 結
3.1

第48号

学法で調べた結果を示す. 溶解シリカ量 (Sc) が430㎜ol/L

果(>10㎜ol/L) であるのに対してアルカリ濃度減少量 (Rc)

骨材の物性は93㎜ol/L (<700㎜ol/L) と溶解シリカ量 (Sc) がアルカ試験に使用した規格外瓦粉砕物についてJIS A 5005

リ濃度減少量 (Rc) を上回っている (Sc/Rc＝4.62) こと｢コンクリート用砕石及び砕砂｣ に基づいてコンクリートから, 使用した瓦粉砕物は ｢無害でない (有害)｣ と判定

８)用骨材として必要な物性を調べた結果を前報 の結果と併された. そのため, 瓦粉砕物中の反応性を持つシリカ (二せて表３に示す. また, 瓦粉砕物の粒度曲線を図１に示す.

酸化けい素, SiO２ ) と, コンクリートに含まれるアルカ

瓦粉砕物の粗粒率は6.44であり一般的な粗骨材の粗粒率でリ成分 (Na＋, K＋など) とが反応することによって生じるある６〜８の範囲内にあった. 粒度曲線は実線で示す土木生成物 (アルカリシリカゲル) が吸水膨張し, コンクリー学会の標準粒度範囲内に収まっており, 粒度の極端な偏りトにひび割れを生じさせる可能性が考えられた. 今後, モは認められなかった. 微粒分損失量は2.1％であり, JISのルタルバー法による試験を行い, アルカリシリカ反応性を規格値3.0％以下を満足した. 単位容積質量は1.23 (kg/L)

確認する予定にしている.

であり, 標準的な粗骨材の単位容積質量1.55〜1.85 (kg/L)

硫酸ナトリウムによる骨材の安定性試験から, 瓦粉砕物よりも小さかった. 瓦粉砕物の絶乾密度および吸水率はの損失質量は1.7％であり, JIS A 5005 ｢コンクリート用2.08g/cm３, 9.58％であり, JISの規格値である絶乾密度2.5

砕石および砕砂｣ で規定されている砕石の損失質量の規格３g/cm 以上, 吸水率3.0％以下を満足しないことが分かっ値12％以下を満足した. また島根県内の砕石の損失質量はた. 粒形判定実積率については58.7％でJISの規格値であ約2.6％で､ 瓦粉砕物は砕石よりも損失質量が小さい値とる56％以上を満足した. すりへり減量は28.4％でJISの規なった. これらのことから, 塩害に強い石州瓦の粉砕物は､格値である40％以下を満足した.

海水中においても耐久性が高い骨材であることが判明した.

図２に瓦粉砕物のアルカリシリカ反応性 (ASR) を化

3.2

アルカリ骨材反応抑制対策

国土交通省は平成14年にアルカリ骨材反応抑制対策として, １)コンクリート中のアルカリ総量を規制する対策,
２)抑制効果のある混合セメントなどを使用する対策, ３)
安全と認められる骨材を使用する対策の三つの抑制対策のうち何れか一つについて確認を行い, 土木構造物については１), ２)を優先することと位置付けている. 本試験では,２)の混合セメントの一つである高炉セメントＢ種を使用し, その対策とすることから, １)のコンクリート中のアルカリ総量の計算は行わなかった.
3.3

コンクリートのスランプ

練り上がり直後のフレッシュコンクリートをスランプコー
図２

瓦粉砕物のアルカリシリカ反応性 (化学法)

ンに詰めて突き棒で所定の回数一様に突いた後, 直ちにス
― 36 ―

阿部・安藤・江角・原田・江木：瓦粉砕物を骨材とした高炉セメントコンクリートの製造並びに評価試験のほうが若干強度が低くなるとの報告15)があり, それと同様の結果を示した. 他方､ 高炉セメントＢ種を使用し封緘養生を施した試験体０％, 50％, 100％の圧縮強度はそれぞれ36.8, 37.8, 35.3N/mm２であり, いずれも普通ポルトランドセメントを使用した瓦粉砕物０％よりも高い値を示し, かつ, 漁礁用コンクリートに求められる圧縮強度の21N/mm２を満足することが分かった.
3.5

漁礁ブロックの安定性の計算

沈設漁礁に作用する流体力による滑動に対する安定率Fを次式により検討した.
μW/P＝F
ここで,
Ｗ：浮力を差し引いた沈設漁礁の質量 (kN)
Ｐ：沈設漁礁に作用する波・流れによる水平力 (kN)
μ：漁礁と地盤との摩擦係数. 海底が平坦な場合には0.6を用い, その他の場合の摩擦係数は, 設置状況に対し図３て適切な値を使用することとなっている. 今回は, μ＝0.6

圧縮強度試験結果を用いた.

(NC：普通ポルトランドセメント, BB：高炉セメントB種)

転倒に対する安全率Ｆは次式で検討した.
ランプコーンを静かに鉛直に引き上げスランプ試験を行っ(W・Lv)／(P・la) ＝Fた. スランプはコンクリートの中央部における下がり具合

ここで,を測定し, そのフレッシュコンクリートのスランプとした.
その結果, 瓦粉砕物０％, 瓦粉砕物50％, 瓦粉砕物100％

ｌa：流れに直角な鉛直面への漁礁の正射影面の重心までの高さ (m)のスランプはそれぞれ８㎝, ９㎝, ８㎝となり, 2.1で述
べたスランプの目標許容範囲である８±2.5㎝内に収まっ

Lv：漁礁重心の底面への射影点から最も近い転倒の中心線までの距離 (m)た.
3.4

漁礁の形状は㈱太平洋マテリアルのエースロック２-Ｂ
コンクリートの圧縮強度型とし, 波と流れが混在した条件での流体力Ｐと瓦粉砕物

高炉セメントによる試験体の圧縮強度試験結果を前報８)８)を利用した場合の質量等を求めた後, 安全率を計算した.の結果とともに図３に示す. 前報 の普通ポルトランドセ

その結果, 滑動と転倒の安全率はそれぞれ2.03, 4.07となメント (NCと略記) を使用した試験体には, それぞれ蒸り, 砕石と比べて10％低い値となったが, 安全率の基準値

気＋気中養生 (材齢14days) と標準養生 (材齢14days)の1.2よりも大きい値を示した. このことから砕石の代わを施した. 高炉セメントＢ種 (BBと略記) を使用した試

りに密度が低い瓦粉砕物を利用しても漁礁の安定性は大き験体に対しては, それぞれ蒸気＋気中養生 (材齢14days)く損なわれないことが判明した.と封緘養生 (材齢28days) を施した. この図から, 高炉

3.6

まとめセメントＢ種を使用して蒸気＋気中養生 (BB-14days) を高炉用セメントを用い, 規格外の石州瓦粉砕物を骨材と行った瓦粉砕物０％, 50％, 100％の圧縮強度はそれぞれして使用したコンクリートの試験体を作製し, その諸性質

２29.4, 27.9, 26.9N/mm となり, 瓦粉砕物の置換率が増加

を普通骨材を使用したコンクリート試験体と比較した. まするとともに若干強度が低くなる傾向にあった. 普通ポルた石州瓦粉砕物の骨材としての安定性, 石州瓦粉砕物を骨ト ラ ン ド セ メ ン ト を 使 用 し て 蒸 気 ＋ 気 中 養 生 (NC-材として用いた漁礁の安定性を検討した. 以下に, 本試験14days) した瓦粉砕物０％, 50％, 100％の圧縮強度は,で得られた知見を示す.

２

それぞれ30.5, 28.2, 28.0N/mm あり, 同様の傾向を示し

１) 石州瓦粉砕物の海水中での安定性を判断するために,た. これは瓦粉砕物自体の強度が砕石と比較して弱い, 瓦JIS A 1122 ｢硫酸ナトリウムによる骨材の安定性試験｣

粉砕物の表面の一部に付着している釉薬がモルタルとの付を行った. 瓦粉砕物の損失質量は1.7％であり, JIS A 5005

着力を弱める, プレウェッティングした瓦粉砕物に含まれ｢コンクリート用砕石および砕砂｣ で規定されている砕石

る水分により供給水分が過剰となりコンクリートの強度がの損失質量の規格値12％以下を満足した.

14)低下した , 等が影響していると推察される.

２) 高炉セメントを用いた瓦粉砕物含有コンクリートは,また, 同一水セメント比の場合, 初期強度は普通ポルト
ランドセメントよりも高炉セメントＢ種を使用した試験体

蒸気＋気中養生, 封緘養生した試験体ともに漁礁に要求される圧縮強度の21N/mm２を十分に満足した.

― 37 ―

島根県産業技術センター研究報告
３) 砕石よりも密度が約10％小さい瓦粉砕物を骨材として文集. 2006, Vol.28, No.1, p.1577-1582.
６) 井上正一, 黒田保, 金子泰治, 吉野公. 廃瓦を細骨材として用いたコンクリートの物性. 日本材料学会誌. 2007, Vol.56, No.8,ず基準値を十分満足することが分かった.

謝(2012)

ト用骨材への適用性に関する研究. コンクリート工学年次論使用すると漁礁の重量が約７％程度軽くなる. しかしながら海底での漁礁の安定性は砕石と比較して７％しか低下せ第48号

p.730-735.
７) 高田龍一.

辞｢廃瓦リサイクル骨材を活用したコンクリート製品｣ の開発について. コンクリートテクノ. 2007, Vol.26, No.1,

本報告は､ 平成22年度資源循環技術基礎研究実施事業による研究成果の一部である. 本研究を進めるにあたり, 島

p.17-21.
８) 阿部公平, 安藤邦広, 江角典弘, 原田達也, 江木俊雄.

根大学生物資源科学部の野中資博教授にご指導を賜りました. また㈱太平洋マテリアル社には漁礁の安定性の計算を行って頂きました. ここに記して謝意を表します.

文

瓦粉砕物を骨材としたコンクリートの製造並びに評価試験. 島根県
産業技術センター研究報告. 2011, 47, p.11-15.
９) JIS A 5364：2004. プレキャストコンクリート製品 材料及び製造方法の通則.
10) 土木学会コンクリート委員会. コンクリート標準示方書 [施献工編] . 社団法人土木学会, 2007, p.85-86.
１) 須藤定久. 瓦の話 (4) 島根県の石州瓦と原料粘土. 地質ニュー11) 水産庁監修 漁港・漁場の施設の設計の手引き [下]. 社団法

ス. 2000, Vol.550, No.1, p.45-52.

人全国漁港漁場協会, 2003, p.672.

２) 谷口義則. KCクリートの開発とKCプレキャスト地覆の施工報告〜廃瓦を活用したコンリート〜. 平成19年度中国地方建12) JIS A 5308：2009. レディーミクストコンクリート.
13) 水産庁監修 漁港・漁場の施設の設計の手引き [下]. 社団法

設技術開発交流会 (島根県会場) 発表課題. 極東工業 (株) .

人全国漁港漁場協会, 2003, p.676.

３) 友竹博一, 清水利康, 坂本一樹, 鳥居和之. 廃瓦再生骨材を使

14) 温品達也, 清水祥平, 中川信矢, 佐藤良一. 廃瓦の内部養生に用したコンクリート製品の諸性質. コンクリート工学年次論よるフライアッシュ混合コンクリートの性能向上に関する実文集. 2003, Vol.25, No.1, p.1355-1360.

験的検討. コンクリート工学年次論文集. 2009, Vol.31, No.1,

４) 上原匠, 梅原秀哲, 友竹博一, 篠田泰宏. 瓦廃材を細骨材として用いたコンクリートの物性. コンクリート工学年次論文集.

p241-246.
15) 村田二郎, 國府勝郎, 辻幸和. わかり易い土木講座10.新訂第六2005, Vol.27, No.1, p.1405-1410.

版. コンクリート工学 (Ⅰ) 施工, 彰国社, 2003, p.30.

５) 飛田浩孝, 上原匠, 梅原秀哲, 友竹博一. 瓦廃材のコンクリー― 38 ―