JP2007176742A

JP2007176742A - 剪断強度強化型軽量コンクリート

Info

Publication number: JP2007176742A
Application number: JP2005377228A
Authority: JP
Inventors: Eizo Takeshita; 永造竹下
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-07-12

Abstract

【課題】軽量骨材を用いて軽量化を行う軽量コンクリートで、補強材を併用したり施工性状の低下に繋がるような配合・組成にすることなく、軽量骨材を用いない普通コンクリート並に剪断強度が高められた剪断強度強化型軽量コンクリートの提供する。
【解決手段】細骨材と粗骨材とセメントを含有してなる軽量コンクリートであって、細骨材が軽量骨材であり、粗骨材が普通骨材である剪断強度強化型軽量コンクリート、又は、細骨材に軽量骨材と普通骨材を用い、細骨材の４０容積％以上が軽量骨材であり、粗骨材が普通骨材である剪断強度強化型軽量コンクリート。
【選択図】なし

Description

本発明は、剪断強度が強化された軽量コンクリートに関する。

高層ビル等の建築物や橋梁部材等のコンクリート二次製品に、構造物の自重を小さくするために軽量コンクリートが用いられることが多い。コンクリートの軽量化を図るには、骨材に軽量骨材を使用するのが一般的で、軽量骨材を用いた軽量コンクリートには、細骨材に普通細骨材、粗骨材に軽量粗骨材（又はその一部を普通粗骨材に置換）を使用した軽量骨材コンクリート１種と、細骨材に軽量細骨材（又は軽量細骨材を主体に一部を普通粗骨材）、粗骨材に軽量粗骨材（又は軽量粗骨材を主体に一部を普通粗骨材）を使用した軽量骨材コンクリート２種がある。（例えば、非特許文献１参照。）軽量コンクリートに使用する軽量骨材は、気孔率を著しく増大させることによって比重を下げ、重量軽減を図っている。このため軽量コンクリートは、概ね緻密な普通骨材を用いた普通コンクリートよりも、圧縮強度はほぼ同等の水準まで発現できるものの、曲げ強度や剪断強度はおよそ３割程度低いものしか得られず、疲労強度に至っては半減以下になり易い。特に軽量コンクリートの剪断強度については、乾燥状態によっては引張強度が低下し易いために、同等の圧縮強度を有する普通コンクリートの少なくとも７０％になることが必要とされている。また、実用的見地からは普通コンクリート並の剪断強度を有するのが望ましい。軽量骨材コンクリート１種の改良として、細骨材に使用する普通細骨材の一部を軽量細骨材に置換したものを用い、粗骨材に使用する軽量粗骨材の一部を普通粗骨材に置換したものを用いることで、圧縮強度と曲げ強度を軽量骨材コンクリート１種のおよそ１．５倍以上に高められることが知られている。（例えば、特許文献１参照。）この改良では、剪断強度も向上する可能性はあるものの、普通コンクリートと比べると依然隔った低い値にしかならない可能性が高い。

軽量コンクリートの剪断強度を向上させる手段として、剪断補強鉄筋を導入する方法が従前より行われているが、普通コンクリート並の剪断強度を得る為には構造物に大量に配置せねばならず、構造物の自重が増して軽量化のために軽量コンクリートを使用するという妙味が乏しくなる。また、部材厚さを増して強度補償を図ったり、水セメント比を低減させて結合相の強度を高める方法もあるが、前者は設計上の制約から限界があることに加え、顕著な強度向上効果も得られない。後者の方法ではコンクリートの圧縮強度はかなり向上させられるものの、曲げ強度や剪断強度の向上は鈍く、また配合水量の大幅低減は施工性状の悪化等を伴うことから限界がある。構造物の軽量化を維持しつつ、水セメント比の大幅低減等を行わずに曲げ強度や剪断強度等を向上させる方法として、鋼繊維をコンクリート中に分散させる方法が知られている。（例えば、特許文献２参照。）しかし、鋼繊維の使用は、資材コストの大幅な上昇をもたらし、また、軽量コンクリート構成各成分と比べ、高い比重を有する鋼繊維の使用は、比重差のため均質なコンクリート組成物を得るのが容易ではない。
財団法人日本土木学会編、「２００５年制定コンクリート標準示方書［基準編］ＪＩＳ規格」、第１版、財団法人日本規格協会、２００５年２月２３日、ｐ．２６６特開２００１−１０６５６０号公報特開２００２−１２１０６０号公報

本発明は、軽量骨材を用いて軽量化を行う軽量コンクリートで、補強材を併用したり施工性状の低下に繋がるような配合・組成にすることなく、軽量骨材を用いない普通コンクリート並に剪断強度が高められた剪断強度強化型軽量コンクリートの提供を課題とする。

本発明者は、前記課題解決のためコンクリートの破壊メカニズムの観点から検討を進めた結果、従前の如く粗骨材に軽量骨材を使用した軽量コンクリートでは破壊に至る亀裂の進行が軽量粗骨材を貫通直進し易く、この場合、コンクリート全体として破壊面積が相対的に小さくなるため剪断強度も低位の水準に留まるが、軽量化を図るための軽量骨材の使用を細骨材にし、粗骨材は軽量骨材より強固な普通骨材を用いると、破壊に至る亀裂の進行が軽量細骨材では貫通するものの粗骨材の存在箇所では貫通せずに径の大きい骨材外周を迂回し易く、亀裂が直進する場合に比べ破壊エネルギーがより消費されることに加えて、コンクリート全体として破壊面積が相対的に大きくなることから剪断強度も高くなると云う知見を得、軽量コンクリートでも普通コンクリート並の剪断強度を得ることができたことから本発明を完成させた。

即ち、本発明は、細骨材と粗骨材とセメントを含有してなる軽量コンクリートであって、細骨材が軽量骨材であり、粗骨材が普通骨材であることを特徴とする剪断強度強化型軽量コンクリート（Ａ）である。

また、本発明は、セメントと細骨材と粗骨材を含有してなる軽量コンクリートであって、細骨材の４０容積％以上１００容積％未満が軽量骨材で残部が普通骨材であり、粗骨材が普通骨材であることを特徴とする剪断強度強化型軽量コンクリート（Ｂ）である。

本発明によれば、単位容積質量が２．３ｔ／ｍ³以下の軽量コンクリートであっても普通コンクリートと同程度の剪断強度が確保できることから、建築・土木構造物の自重を施工上の制約を殆ど受けずに低減することができ、また本発明の軽量コンクリートを用いれば強度補償のために構造物の部材厚さを増したり、補強材を併用するようなことも減少することができる。

本発明の剪断強度強化型軽量コンクリート（Ａ）は、軽量骨材を用いて軽量化がなされた単位容積質量が２．３ｔ／ｍ³以下で規定される軽量コンクリートであり、少なくともセメントと細骨材と粗骨材を含有するものであって、細骨材に軽量細骨材を用い、粗骨材に普通骨材を用いたものである。

本発明の剪断強度強化型軽量コンクリート（Ａ）に使用するセメントは構造部材や構築物に使用できるものであれば何れのセメントでも良く、例えば、普通、早強、超早強、低熱等の各種ポルトランドセメント、中庸熱セメント、高ビーライトセメント、アルミナセメント、エコセメントの他、高炉セメントやフライアッシュセメント等の混合セメントでも良い。

本発明の剪断強度強化型軽量コンクリート（Ａ）に使用する細骨材は軽量細骨材とする。軽量細骨材は絶乾密度１．８以下のものなら特に限定されず、例えば火山礫を粉砕・整粒した天然軽量骨材、膨張性頁岩や流紋岩等の天然鉱石に必要により発泡助剤を加えて焼成された人工軽量骨材、産業副次生成物や廃棄物である例えば膨張スラグ、石炭灰、下水汚泥焼却灰、都市ゴミ焼却灰等を高温加熱して得られる副産軽量骨材等が挙げられる。本発明の剪断強度強化型軽量コンクリートに使用する細骨材の配合量は、セメント１００質量部に対し、１００〜３００質量部が好ましい。１００質量部未満では軽量化が行えないことがあり、また３００質量部を超えると圧縮強度が低下し易いので適当ではない。

本発明の剪断強度強化型軽量コンクリート（Ａ）に使用する粗骨材は普通粗骨材とする。普通粗骨材は、特に限定されず、例えば川砂利、海砂利、砕石等が挙げられ、これら利用した再生骨材でも良い。本発明の剪断強度強化型軽量コンクリートに使用する細骨材の配合量は、セメント１００質量部に対し、１００〜３００質量部が好ましい。１００質量部未満では必要なワーカビィリティが得られないことがあるので適当ではなく、また３００質量部を超えると強度低下を起こし易いため適当ではない。

本発明の剪断強度強化型軽量コンクリート（Ａ）は、前記のセメントと細骨材と粗骨材以外の成分を本発明の効果を実質喪失させない範囲で含むことができる。このような成分としてモルタルやコンクリートに使用することができる各種の混和材・剤があり、具体的には、分散剤、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、空気連行剤、消泡剤、防錆剤、白華防止剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、膨張材、収縮低減剤、分離防止剤、高強度助剤、速硬剤、増粘剤、撥水剤、防水剤、抗菌剤、ポリマー樹脂、顔料等が例示される。

また、本発明の剪断強度強化型軽量コンクリート（Ｂ）は、軽量骨材を用いて軽量化がなされた単位容積質量が２．３ｔ／ｍ³以下で規定される軽量コンクリートであり、少なくともセメントと細骨材と粗骨材を含有するものであって、細骨材に軽量細骨材と普通細骨材を併用し、粗骨材に普通粗骨材を用いたものである。即ち、細骨材の４０容積％以上１００容積％未満が軽量細骨材で、残部細骨材が普通細骨材とし、粗骨材は普通粗骨材を使用したものである。軽量細骨材は、前記の剪断強度強化型軽量コンクリート（Ａ）と同様のものを用いることができるが、軽量細骨材と共に使用する普通細骨材は、特に限定されず、例えば川砂、海砂、山砂、砕砂等が挙げられ、これら何れか２種以上の混合砂でも良い。軽量細骨材と普通細骨材を併用することでコンクリートの剪断強度をより高くすることができる。普通細骨材の含有割合を増すとこの傾向が強まるが、軽量細骨材が細骨材の４０容積％未満になると重量増加により単位容積質量が２．３ｔ／ｍ³以下の軽量コンクリートが得難くなるので好ましくない。

また、本発明の剪断強度強化型軽量コンクリート（Ｂ）に使用するセメント、粗骨材及び任意配合成分である各種混和材・剤については、前記の剪断強度強化型軽量コンクリート（Ａ）と同様のものを使用でき、その配合量も、細骨材については軽量細骨材と普通細骨材の合計量を細骨材量とし、剪断強度強化型軽量コンクリート（Ａ）の場合と同様で良い。

本発明の剪断強度強化型軽量コンクリートの製造方法は特に限定されるものではなく、剪断強度強化型軽量コンクリート（Ａ）及び（Ｂ）とも、例えば前記のようなセメント、細骨材及び粗骨材、更に必要により混和材・剤を用い、これらを所定量秤量した後、コンクリートミキサー等の混練機に投入し、水を加えて混練することでフレッシュコンクリートを作製し、これを施工・打設し、適宜養生することによって得ることができる。フレッシュコンクリート作製時の水の配合量は、セメント１００質量部に対し、２５〜７５質量部が好ましく、３５〜６０質量部がより好ましい。２５質量部未満の配合水量ではワーカビリティが極端に低下するため適当ではなく、７５質量部を超える配合水量では硬化不良や強度低下を起こすことがあるので適当ではない。

以下、実施例により本発明を具体的に詳しく説明するが、本発明はここで表す実施例に限定されるものではない。
次に記す各材料を表１に表す配合量となるよう、５０リットル用強制パン型ミキサに一括投入し、１５秒間乾式混合した。次いで表１に表す量の水を加え、９０秒間混練してフレッシュ状態のコンクリート約３０リットルを作製した。
Ａ；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）
Ｂ１；軽量細骨材（絶乾比重１．７５、商品名「太平洋アサノライト」、太平洋マテリアル株式会社製）
Ｂ２；普通細骨材（表乾比重２．６０、小笠産陸砂）
Ｃ１；軽量粗骨材（絶乾比重１．２５、最大径１５ｍｍ、商品名「太平洋アサノライト」、太平洋マテリアル株式会社製）
Ｃ２；普通粗骨材（表乾比重２．６３、最大径１５ｍｍ、岩瀬産砕石）
Ｄ；高性能減水剤（商品名「レオビルドＳＰ８Ｎ」、ポゾリス物産株式会社製）

作製したフレッシュコンクリートを内寸１０×１０×４０ｃｍの成形型枠に打設し、２４時間後に脱型して供試体を得た。該供試体を土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｇ５５３（鋼繊維補強コンクリートのせん断強度試験方法）に準拠した方法で、剪断強度を測定した。また、ＪＩＳＡ１１０８に準拠した方法で、圧縮強度を測定した。以上の強度測定にはコンクリート配合１水準に対し１２本使用した。更に、供試体質量を測定し、その供試体外形寸法から計算した体積から供試体の単位容積質量を算出した。以上の結果を表２に表す。

表２より、本発明の軽量コンクリートの剪断強度（本発明品１〜３）は、普通骨材のみを使用した普通コンクリート（参考品１）の剪断強度値の９０％以上の値が得られ、従来の軽量骨材コンクリート１種及び２種あるいはその公知改良品よりも高い剪断強度が得られることがわかる。

Claims

セメントと細骨材と粗骨材を含有してなる軽量コンクリートであって、細骨材が軽量骨材であり、粗骨材が普通骨材であることを特徴とする剪断強度強化型軽量コンクリート。
セメントと細骨材と粗骨材を含有してなる軽量コンクリートであって、細骨材の４０容積％以上１００容積％未満が軽量骨材で残部が普通骨材であり、粗骨材が普通骨材であることを特徴とする剪断強度強化型軽量コンクリート。