JP2020176018A - concrete - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンクリート、特に寒冷地用コンクリートに関する。 The present invention relates to concrete, especially concrete for cold regions.
近年、川砂利、天然砂（海砂、川砂、山砂、陸砂）などの良質な天然骨材の枯渇、および環境保護の観点から、天然骨材に代えて砕石、砕砂、高炉スラグ骨材などの人工骨材、再生骨材が大量に使用されている。人工骨材、再生骨材は、天然骨材と比較して、粒の大きさ、形状が不均一であるため、例えば、人工骨材である砕石の実績率（５７〜６０％程度）は、川砂利の実積率（６０〜６３％）よりも低くなる。そのため、砕石を使用しながら川砂利と同等のワーカビリティを得るために、水量とセメント量を増やしてペースト体積を嵩増しし、骨材間距離を増やすことが行われている。
しかし、水量を増加させると、コンクリートが分離しやすくなるとともに、ブリーディング量が増加してしまう。また、セメント量を増加させると、必要以上の強度が発生する場合がある。
In recent years, crushed stone, crushed sand, and blast furnace slag aggregate have been replaced with natural aggregate from the viewpoint of depletion of high-quality natural aggregate such as river gravel and natural sand (sea sand, river sand, mountain sand, land sand) and environmental protection. A large amount of artificial aggregate and recycled aggregate are used. Since artificial aggregates and recycled aggregates have non-uniform grain size and shape as compared with natural aggregates, for example, the actual rate (about 57 to 60%) of crushed stone, which is an artificial aggregate, is It is lower than the actual volume rate of river gravel (60-63%). Therefore, in order to obtain the same workability as river gravel while using crushed stone, the amount of water and cement is increased to increase the paste volume and the distance between aggregates is increased.
However, when the amount of water is increased, the concrete is easily separated and the amount of bleeding is increased. In addition, increasing the amount of cement may generate more strength than necessary.
ペースト体積を嵩増しする方法として、ペースト中の空気量を増やす方法もあるが、空気量が増えると、耐久性が低下する、スランプが低下する、材料分離しやすくなる等の問題が発生しやすくなるため、ＪＩＳ Ａ５３０８：２０１９（非特許文献１）には、普通コンクリート中の空気量は、４．５±１．５％と定められている。
なお、空気量４．５％である一般的な普通コンクリート（単位水量１７０Ｌ、セメント量３０９ｋｇ、水セメント比５５％）のペースト中の空気量を算出すると、以下に示す通り、１６．７％になる。
単位セメント量（セメント密度＝３．１） ：３０９ｋｇ÷３．１＝９９．７Ｌ
ペースト体積 ：１７０Ｌ＋９９．７Ｌ＝２６９．７Ｌ
単位空気量（コンクリート１ｍ３中の空気量）：１０００Ｌ×４．５％＝４５Ｌ
ペースト中の空気量 ：４５／２６９．７×１００＝１６．７％
なお、ペーストとは、セメントと水とを混合したセメントペーストのほか、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフューム等の潜在水硬性粉体、石灰石微粉末などのセメントと同等ないしはそれ以上の粉末度を持つ材料と水との混合物を含むものとする。
As a method of increasing the volume of the paste, there is a method of increasing the amount of air in the paste, but when the amount of air increases, problems such as a decrease in durability, a decrease in slump, and easy material separation are likely to occur. Therefore, JIS A5308: 2019 (Non-Patent Document 1) stipulates that the amount of air in ordinary concrete is 4.5 ± 1.5%.
The amount of air in the paste of general ordinary concrete (unit amount of water 170 L, cement amount 309 kg, water-cement ratio 55%) with an air amount of 4.5% was calculated to be 16.7% as shown below. Become.
Unit cement amount (cement density = 3.1): 309 kg ÷ 3.1 = 99.7 L
Paste volume: 170L + 99.7L = 269.7L
Unit air volume (air volume in 1 m 3 of concrete): 1000 L x 4.5% = 45 L
Amount of air in the paste: 45 / 269.7 x 100 = 16.7%
The paste is a cement paste in which cement and water are mixed, a latent water-hard powder such as blast furnace slag, fly ash, and silica fume, and a material having a powderiness equal to or higher than that of cement such as limestone fine powder. And water shall be included.
空気量が大きいにも関わらず、実用的なコンクリートを提供することを課題とする。 The challenge is to provide practical concrete despite the large amount of air.
前記課題を解決するための手段は、以下のとおりである。
１．ＡＳＴＭ Ｃ４５７に準拠してリニアトラバース法（トラバース長２６２０ｍｍ）で測定した弦長２５０μｍ以下の気泡の数が、９００個以上であることを特徴とするコンクリート。
２．ＡＳＴＭ Ｃ４５７に準拠してリニアトラバース法（トラバース長２６２０ｍｍ）で測定した気泡間隔係数が１５０μｍ以下であることを特徴とするコンクリート。
３．空気量が８％以上であることを特徴とする１．または２．に記載のコンクリート。
４．砕砂、砕石のいずれかまたは両方を含有することを特徴とする１．〜３．のいずれかに記載のコンクリート。
５．単位水量が１５５ｋｇ／ｍ３以下であることを特徴とする１．〜４．のいずれかに記載のコンクリート。
６．細骨材率が４５％以下であることを特徴とする１．〜５．のいずれかに記載のコンクリート。
７．粗骨材の最大寸法が２５ｍｍまたは２０ｍｍであることを特徴とする１．〜６．のいずれかに記載のコンクリート。
８．スランプが１２ｃｍ以上であることを特徴とする１．〜７．のいずれかに記載のコンクリート。
９．１．〜８．のいずれかに記載のコンクリートからなる寒冷地用コンクリート。
The means for solving the above-mentioned problems are as follows.
1. 1. Concrete characterized in that the number of bubbles having a chord length of 250 μm or less measured by the linear traverse method (traverse length 2620 mm) in accordance with ASTM C457 is 900 or more.
2. Concrete characterized in that the bubble spacing coefficient measured by the linear traverse method (traverse length 2620 mm) according to ASTM C457 is 150 μm or less.
3. 3. 1. The amount of air is 8% or more. Or 2. The concrete described in.
4. 1. It is characterized by containing crushed sand, crushed stone, or both. ~ 3. The concrete described in any of.
5. 1. The unit water volume is 155 kg / m 3 or less. ~ 4. The concrete described in any of.
6. It is characterized in that the fine aggregate ratio is 45% or less. ~ 5. The concrete described in any of.
7. 1. The maximum size of the coarse aggregate is 25 mm or 20 mm. ~ 6. The concrete described in any of.
8. The slump is 12 cm or more. ~ 7. The concrete described in any of.
9.1. ~ 8. Concrete for cold regions consisting of the concrete described in any of.
本発明のコンクリートは、耐凍害性に優れている。
本発明のコンクリートは、材料分離し難く、かつ実用的な強度を備えている。
コンクリート中の水分量の一部を空気に置き換えてコンクリート中の単位水量を減らすことで、コンクリート部材の軽量化（簡素化）が可能となり、ひいては、耐震設計上有利な構造を構築することができる。
単位水量を減らして軽量化された当該コンクリートをプレキャスト部材に適用すれば、運搬時や施工時の負担を軽減することが可能となる。
コンクリート中の単位水量を減らすことで、水を確保し難い場所においてコンクリートを生産する場合に、水を確保するための手間の低減化が可能となる。
コンクリート中の単位水量が少なければ、施工時の耐凍害性が向上する。
水和反応に必要な水分量を確保したまま、コンクリート中の水分量を空気に置き換えているため、必要な強度（耐久性）を確保することができる。
ペースト中の水分を空気に置き換えていることで、時間経過に伴う質量の変化を小さくすること（乾燥収縮を改善すること）が可能となった。
ペースト中の空気量を増加させることで、中性化の進行を改善させることができる。
ペースト中の空気量を増加させて、単位水量を減らした場合であっても、コンクリート部材の長さ変化及び電気泳動に対して変化は生じない。
ペースト中の空気量を増加させることで、ブリーディング率、ブリーディング量ともに低下することが確認でき、ひいては、ポンプ圧送性および圧送後の品質向上を見込むことができる。
構造部材ではない箇所のコンクリートの場合には、水とともにセメント量も減少させることもできる。こうすることで、ＣＯ２の排出量を減らすことが可能となる。
The concrete of the present invention has excellent frost damage resistance.
The concrete of the present invention is difficult to separate materials and has practical strength.
By replacing part of the water content in concrete with air to reduce the unit water content in concrete, it is possible to reduce the weight (simplification) of concrete members, and by extension, it is possible to construct a structure that is advantageous in seismic design. ..
If the concrete, which has been reduced in weight by reducing the unit amount of water, is applied to the precast member, it is possible to reduce the burden during transportation and construction.
By reducing the unit amount of water in concrete, it is possible to reduce the time and effort required to secure water when producing concrete in a place where it is difficult to secure water.
If the unit amount of water in the concrete is small, the frost damage resistance during construction will be improved.
Since the amount of water in the concrete is replaced with air while the amount of water required for the hydration reaction is secured, the required strength (durability) can be ensured.
By replacing the water content in the paste with air, it became possible to reduce the change in mass over time (improve drying shrinkage).
By increasing the amount of air in the paste, the progress of neutralization can be improved.
Even when the amount of air in the paste is increased and the unit amount of water is decreased, there is no change in the length of the concrete member and the electrophoresis.
It can be confirmed that both the bleeding rate and the bleeding amount are reduced by increasing the amount of air in the paste, and it is expected that the pumping property and the quality after pumping will be improved.
In the case of concrete that is not a structural member, the amount of cement can be reduced along with water. By doing so, it is possible to reduce CO 2 emissions.
本発明の第一のコンクリートは、ＡＳＴＭ Ｃ４５７に準拠してリニアトラバース法（トラバース長２６２０ｍｍ）で測定した弦長２５０μｍ以下の気泡の数が、９００個以上であることを特徴とする。
また、本発明の第二のコンクリートは、ＡＳＴＭ Ｃ４５７に準拠してリニアトラバース法（トラバース長２６２０ｍｍ）で測定した気泡間隔係数が１５０μｍ以下であることを特徴とする。
ここで、空気量４．５％である一般的な普通コンクリートは、ＡＳＴＭ Ｃ４５７に準拠してリニアトラバース法（トラバース長２６２０ｍｍ）で測定した弦長２５０μｍ以下の気泡の数は６００個程度、気泡間隔係数は２００μｍ程度である。すなわち、従来のコンクリートと比較して、本発明の第一のコンクリートは弦長２５０μｍ以下である気泡を多く含み、本発明の第二のコンクリートは気泡間の間隔が狭い。
The first concrete of the present invention is characterized in that the number of bubbles having a chord length of 250 μm or less measured by a linear traverse method (traverse length 2620 mm) according to ASTM C457 is 900 or more.
Further, the second concrete of the present invention is characterized in that the bubble spacing coefficient measured by the linear traverse method (traverse length 2620 mm) according to ASTM C457 is 150 μm or less.
Here, in general ordinary concrete having an air volume of 4.5%, the number of bubbles having a chord length of 250 μm or less measured by the linear traverse method (traverse length 2620 mm) in accordance with ASTM C457 is about 600, and the bubble spacing is about 600. The coefficient is about 200 μm. That is, as compared with the conventional concrete, the first concrete of the present invention contains many bubbles having a chord length of 250 μm or less, and the second concrete of the present invention has a narrow interval between the bubbles.
リニアトラバース法とは、供試体を横切る平面上に一定間隔で設定された線上を走査して、各成分の区域を横切り通過した距離を積分して各成分ごとの総和を求め、固体の体積組成を決定する方法である。リニアトラバース法により、トラバース長（本明細書では２６２０ｍｍ）において、気泡を横切った距離（弦長）と気泡を横切った回数（気泡数）、気泡を横切った距離の総和、気泡以外の部分を横切った距離の総和を求めることができる。そして、これらの値から、気泡間隔係数を算出することができる。なお、気泡間隔係数とは、ペースト中に単一寸法の気泡が単一寸法の立方体中心に規則的に配置している状態を仮定した際の、この立方体の気泡中心から最遠点にあるセメントペーストと、この最遠点から最寄りの気泡表面までの距離で定義される。 The linear traverse method scans a line set at regular intervals on a plane that crosses the specimen, integrates the distance that has passed across the area of each component, and obtains the sum of each component to obtain the volume composition of the solid. Is a way to determine. By the linear traverse method, at the traverse length (2620 mm in this specification), the distance across the bubble (string length), the number of times the bubble is crossed (the number of bubbles), the total distance across the bubble, and the part other than the bubble are crossed. The sum of the distances can be calculated. Then, the bubble spacing coefficient can be calculated from these values. The bubble spacing coefficient is the cement located at the farthest point from the bubble center of this cube, assuming that cells of a single dimension are regularly arranged in the center of the cube of a single dimension in the paste. It is defined as the paste and the distance from this farthest point to the nearest bubble surface.
本発明の第一のコンクリートにおいて、ＡＳＴＭ Ｃ４５７に準拠してリニアトラバース法（トラバース長２６２０ｍｍ）で測定した弦長２５０μｍ以下の気泡の数は、１０００個以上であることが好ましく、１２００個以上であることがより好ましく、１５００個以上であることがさらに好ましい。本発明の第一のコンクリートにおいて、この気泡の数の上限は、２２００個程度である。
本発明の第二のコンクリートにおいて、ＡＳＴＭ Ｃ４５７に準拠してリニアトラバース法（トラバース長２６２０ｍｍ）で測定した気泡間隔係数は１３０μｍ以下であることが好ましく、１１０μｍ以下であることがより好ましく、９０μｍ以下であることがさらに好ましい。本発明の第二のコンクリートにおいて、気泡間隔係数の下限は、７５μｍ程度である。
In the first concrete of the present invention, the number of bubbles having a chord length of 250 μm or less measured by the linear traverse method (traverse length 2620 mm) according to ASTM C457 is preferably 1000 or more, and is preferably 1200 or more. More preferably, the number is 1500 or more. In the first concrete of the present invention, the upper limit of the number of bubbles is about 2200.
In the second concrete of the present invention, the bubble spacing coefficient measured by the linear traverse method (traverse length 2620 mm) according to ASTM C457 is preferably 130 μm or less, more preferably 110 μm or less, and 90 μm or less. It is more preferable to have. In the second concrete of the present invention, the lower limit of the bubble spacing coefficient is about 75 μm.
本発明のコンクリートは、セメント、水、細骨材、粗骨材、ＡＥ剤等の混和剤等を混合することにより生成される。本発明のコンクリートにおいて使用するセメントは特に制限されず、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、高炉セメント（Ａ〜Ｃ種）、フライアッシュセメント（Ａ〜Ｃ種）、シリカセメント（Ａ〜Ｃ種）、エコセメント等を用いることができる。 The concrete of the present invention is produced by mixing cement, water, fine aggregate, coarse aggregate, an admixture such as an AE agent, and the like. The cement used in the concrete of the present invention is not particularly limited, and for example, ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, moderate heat Portland cement, low heat Portland cement, blast furnace cement (classes A to C), and fly ash cement (A to C). Seeds), silica cement (classes A to C), eco-cement and the like can be used.
本発明のコンクリートは、単位水量が１５５ｋｇ／ｍ３以下とすることができる。なお、一般的なコンクリートの単位水量は、１７５〜１８５ｋｇ／ｍ３である。本発明のコンクリートは、単位水量が１５５ｋｇ／ｍ３以下であっても水和反応に必要な水量を備えているため、従来の普通コンクリートと同等の耐久性を備えている。また、コンクリートの単位水量を１５５ｋｇ／ｍ３以下とすることで、材料分離し難く、かつ、ブリーディング量を抑えたコンクリートを生成することができる。そのため、本発明のコンクリートは、水和反応の進行に時間がかかる寒中コンクリートとして好適に用いることができる。本発明において、コンクリートの単位水量は、１５０ｋｇ／ｍ３以下であることが好ましく、１４５ｋｇ／ｍ３以下であることがより好ましく、１３５ｋｇ／ｍ３以下であることがさらに好ましい。 The concrete of the present invention can have a unit water amount of 155 kg / m 3 or less. The unit water amount of general concrete is 175 to 185 kg / m 3 . Since the concrete of the present invention has the amount of water required for the hydration reaction even if the unit water amount is 155 kg / m 3 or less, it has the same durability as the conventional ordinary concrete. Further, by setting the unit water amount of concrete to 155 kg / m 3 or less, it is possible to produce concrete in which material separation is difficult and the bleeding amount is suppressed. Therefore, the concrete of the present invention can be suitably used as a cold concrete in which the progress of the hydration reaction takes time. In the present invention, the unit water amount of concrete is preferably 150 kg / m 3 or less, more preferably 145 kg / m 3 or less, and further preferably 135 kg / m 3 or less.
本発明のコンクリートは、コンクリート中の空気量が８％以上であることが好ましく、１０％以上であることがより好ましく、１２％以上であることがさらに好ましい。また、本発明のコンクリートは、ペースト中の空気の体積が、ペースト全体の体積の３０％以上であることが好ましく、４０％以上であることがより好ましく、５０％以上であることがさらに好ましい。なお、本発明において、コンクリート中およびペースト中の空気量、気泡の大きさ、数等は、ＡＥ剤等の添加量により、調整することができる。 In the concrete of the present invention, the amount of air in the concrete is preferably 8% or more, more preferably 10% or more, still more preferably 12% or more. Further, in the concrete of the present invention, the volume of air in the paste is preferably 30% or more, more preferably 40% or more, and further preferably 50% or more of the total volume of the paste. In the present invention, the amount of air in the concrete and the paste, the size and number of bubbles, etc. can be adjusted by the amount of the AE agent or the like added.
ここで、コンクリートにおいて、硬化前のペーストの流動性を確保するためには、骨材同士が互いに干渉することなく回転または移動することができるスペース（ペースト体積）が必要である。本発明のコンクリートは、ＡＳＴＭ Ｃ４５７に準拠してリニアトラバース法（トラバース長２６２０ｍｍ）で測定した弦長２５０μｍ以下の気泡の数、または、気泡間隔係数から明らかなように、多くの気泡を含む。そのため、本発明のコンクリートは、硬化前のペーストがこの空気（気泡）によって嵩増しされて十分なペースト体積を備えているため、流動性に優れている。 Here, in concrete, in order to ensure the fluidity of the paste before hardening, it is necessary to have a space (paste volume) in which the aggregates can rotate or move without interfering with each other. The concrete of the present invention contains a large number of bubbles, as is clear from the number of bubbles having a chord length of 250 μm or less measured by the linear traverse method (traverse length 2620 mm) according to ASTM C457, or the bubble spacing coefficient. Therefore, the concrete of the present invention is excellent in fluidity because the paste before hardening is bulked by the air (air bubbles) and has a sufficient paste volume.
本発明のコンクリートは、骨材として、砕石、砕砂のいずれか、または両方を含有しても流動性を確保することができる。本発明のコンクリートは、ペーストが多くの空気を含むことにより十分なペースト体積を備えている。そのため、本発明のコンクリートは、川砂利と比較して実積率が小さな砕石、天然砂と比較して形状がいびつで石粉を多く含む砕砂を配合しても、水量を増やすことなく、ペーストの流動性を維持することができる。粗骨材の最大寸法は、２５ｍｍまたは２０ｍｍであることがより好ましく、２０ｍｍであることがさらに好ましい。 The concrete of the present invention can secure fluidity even if it contains crushed stone, crushed sand, or both as an aggregate. The concrete of the present invention has a sufficient paste volume because the paste contains a large amount of air. Therefore, the concrete of the present invention can be used as a paste without increasing the amount of water even if crushed stone having a smaller actual volume ratio than river gravel and crushed sand having a distorted shape and containing a large amount of stone powder as compared with natural sand are mixed. Liquidity can be maintained. The maximum size of the coarse aggregate is more preferably 25 mm or 20 mm, further preferably 20 mm.
本発明のコンクリートにおいて、コンクリート中の全骨材量に対する細骨材量の絶対容積比を百分率で表した値である細骨材率は、４５％以下であることが好ましい。本発明のコンクリートは、細骨材の一部が空気に置換されているため、細骨材率を小さくすることができる。 In the concrete of the present invention, the fine aggregate ratio, which is a value obtained by expressing the absolute volume ratio of the fine aggregate amount to the total aggregate amount in the concrete as a percentage, is preferably 45% or less. In the concrete of the present invention, since a part of the fine aggregate is replaced with air, the fine aggregate ratio can be reduced.
本発明のコンクリートは、スランプを１２ｃｍ以上とすることができる。本発明のコンクリートは、ブリーディングしにくいため、スランプが大きくても材料分離を抑制することができる。 The concrete of the present invention can have a slump of 12 cm or more. Since the concrete of the present invention is difficult to bleed, material separation can be suppressed even if the slump is large.
本発明のコンクリートは、混練直後から９０分経後の空気体積保持率（混練直後のコンクリート中の空気量Ａ１／混練後９０分経過後のコンクリート中の空気量Ａ２＞９０％）を、９０％以上とすることができる。ここで、Ａ１は、混練直後に測定したコンクリート中の空気量であり、Ａ２は、混練後容器（いわゆるトロ舟）内で所定時間（９０分間）静置した後、撹拌してから測定したコンクリート中の空気量である。混練後９０分以上経過した後でも、９０％以上のコンクリート中の空気量を保持できる配合にすることで、コンクリートの施工性および耐久性を確保することができる。 The concrete of the present invention has an air volume retention rate 90 minutes after kneading (air volume A1 in concrete immediately after kneading 1 / air volume A2> 90% in concrete 90 minutes after kneading). It can be the above. Here, A1 is the amount of air in the concrete measured immediately after kneading, and A2 is the concrete measured after stirring for a predetermined time (90 minutes) in a container (so-called Toro boat) after kneading. The amount of air inside. The workability and durability of concrete can be ensured by using a composition that can maintain 90% or more of the amount of air in the concrete even after 90 minutes or more have passed after kneading.
本発明のコンクリートは、従来の普通コンクリートよりもペースト中に多量の空気を含有しているので、少ない水量でも流動性を確保することができる。流動性を確保するためには、骨材同士が互いに干渉することなく回転または移動することができるスペース（ペースト体積）が必要である。本発明のコンクリートは、空気によってペースト体積を嵩増しすることで粗骨材同士の潤滑性確保に必要なペースト体積を確保している。また、ペースト中の余分な水分（流動性を確保するための水分の一部であって、水和反応に必要な水分以外の水分）が空気によって置換されているため、材料分離し難いコンクリートが生成される。したがって、本発明のコンクリートによれば、普通コンクリートとして必要な強度を確保しつつ、施工に必要な流動性を確保し、なおかつ、材料分離や乾燥収縮ひび割れなどを抑制することができる。ここで、コンクリート（高流動コンクリート）のペースト中の水分には、セメントの水和反応に必要なものと、流動性を確保するためのものがあり、このうち、流動性を確保するための水分は、コンクリートの硬化過程では材料分離の基となり、硬化後は耐久性低下を招く恐れがある。また、混練後９０分以上経過した後でも、９０％以上のコンクリート中の空気量を保持できる配合にすることで、コンクリートの施工性および耐久性を確保している。また、コンクリート中の空気量を増加させることで、コンクリート部材の軽量化を図ることが可能となる。 Since the concrete of the present invention contains a large amount of air in the paste as compared with the conventional ordinary concrete, fluidity can be ensured even with a small amount of water. In order to ensure fluidity, a space (paste volume) is required in which aggregates can rotate or move without interfering with each other. In the concrete of the present invention, the paste volume required for ensuring the lubricity between the coarse aggregates is secured by increasing the paste volume with air. In addition, since excess water in the paste (a part of water for ensuring fluidity and water other than the water required for the hydration reaction) is replaced by air, concrete that is difficult to separate materials can be used. Will be generated. Therefore, according to the concrete of the present invention, it is possible to secure the fluidity required for construction while ensuring the strength required for ordinary concrete, and to suppress material separation and drying shrinkage cracks. Here, the moisture in the paste of concrete (high-fluidity concrete) includes those necessary for the hydration reaction of cement and those for ensuring fluidity, and of these, moisture for ensuring fluidity. Is a basis for material separation during the hardening process of concrete, and may cause a decrease in durability after hardening. Further, the workability and durability of the concrete are ensured by adjusting the composition so that the amount of air in the concrete can be maintained at 90% or more even after 90 minutes or more have passed after the kneading. Further, by increasing the amount of air in the concrete, it is possible to reduce the weight of the concrete member.
本発明のコンクリートの用途は特に制限されない。例えば、トンネルの覆工体、高密度配筋の壁部材や、大体積部材等に適用することができる。また、本発明のコンクリートは、弦長２５０μｍ以下の気泡を多く含む、または、気泡間距離が小さいため、耐凍害性に優れており、寒冷地用コンクリートとして好適に利用することができる。なお、寒冷地用とは、年間最低気温が−５℃以下の地域を意味する。 The use of the concrete of the present invention is not particularly limited. For example, it can be applied to a tunnel lining body, a wall member with high-density reinforcement, a large volume member, and the like. Further, the concrete of the present invention contains many bubbles having a chord length of 250 μm or less, or has a small distance between bubbles, so that it has excellent frost damage resistance and can be suitably used as concrete for cold regions. For cold regions, it means an area where the annual minimum temperature is -5 ° C or less.
［実施例１］
以下、本実施形態のコンクリートの性状を確認するために実施した実験結果について説明する。
本実験では、ペースト（セメントペースト）全体の体積に対して、ペースト中の空気の体積が３１％（試料１）、４０％（試料２）、５１％（試料３）の試料を作成した。また、比較例（試料Ａ）として、通常の配合である空気量４．５％の普通コンクリート（ペースト中の空気量１６％）の試料を作成した。各試料は、スランプ１２ｃｍとなるように調製した。各試料の配合を、表１に示す。
[Example 1]
Hereinafter, the results of experiments carried out to confirm the properties of the concrete of the present embodiment will be described.
In this experiment, samples in which the volume of air in the paste was 31% (sample 1), 40% (sample 2), and 51% (sample 3) were prepared with respect to the total volume of the paste (cement paste). Further, as a comparative example (Sample A), a sample of ordinary concrete (air volume 16% in the paste) having a normal composition of 4.5% air volume was prepared. Each sample was prepared to have a slump of 12 cm. The formulation of each sample is shown in Table 1.
各試料について、コンクリートのブリーディング試験方法（ＪＩＳ Ａ１１２３：２０１２）に従って測定を行った。結果を図１に示す。
図１に示すとおり、試料１と試料Ａとを比較すると、ブリーディング率、ブリーディング量ともに大きな変化はなかった。そのため、コンクリート中（ペースト中）の空気量を増加させても、ポンプ圧送性および圧送後の品質が大幅に低下しないことが確認できた。また、試料２、３は、試料Ａと比較して、ブリーディング率、ブリーディング量ともに低下することが確認できた。そのため、ペースト中の空気量を４０％以上に増加させることで、ポンプ圧送性および圧送後の品質向上を見込めることが確かめられた。
Each sample was measured according to the concrete bleeding test method (JIS A1123: 2012). The results are shown in FIG.
As shown in FIG. 1, when the sample 1 and the sample A were compared, there was no significant change in both the bleeding rate and the bleeding amount. Therefore, it was confirmed that even if the amount of air in the concrete (in the paste) was increased, the pumping property and the quality after the pumping were not significantly deteriorated. Further, it was confirmed that the bleeding rate and the bleeding amount of Samples 2 and 3 were lower than those of Sample A. Therefore, it was confirmed that by increasing the amount of air in the paste to 40% or more, pumping performance and quality improvement after pumping can be expected.
上記各配合から、ＪＩＳ Ａ１１３２：２０１４に準拠して、Φ１０ｃｍ高さ２０ｃｍ、２０℃水中養生、材齢２８日の供試体を作成し、この供試体を用いて、下記評価を行った。 From each of the above formulations, a specimen having a height of Φ10 cm, a height of 20 cm, curing in water at 20 ° C., and a material age of 28 days was prepared in accordance with JIS A1132: 2014, and the following evaluation was performed using this specimen.
・気泡組織の測定
上記供試体の高さ方向中央部付近から厚さ５０ｍｍ程度の円板状のサンプルを切り出し、このサンプルの両面を研磨した。研磨した両面について、硬化コンクリート気泡計測装置（株式会社ファースト製、ＨＦ−ＭＡＣ０１１）を用いて、ＡＳＴＭ Ｃ４５７に準拠して、リニアトラバース法により、気泡の大きさと数、及び気泡間隔係数を測定した。測定は、サンプル両面とも略中央部分についてトラバース長が２６２０ｍｍ（片面あたり１３１０ｍｍ）となるように行った。
弦長２５０μｍ以下の気泡の数、気泡の総数、気泡間隔係数を表２に示す。また、図２に、各サンプルの顕微鏡画像を示す。
-Measurement of bubble structure A disk-shaped sample having a thickness of about 50 mm was cut out from the vicinity of the central portion in the height direction of the specimen, and both sides of this sample were polished. For both polished surfaces, the size and number of bubbles and the bubble spacing coefficient were measured by the linear traverse method using a hardened concrete bubble measuring device (HF-MAC011 manufactured by First Co., Ltd.) in accordance with ASTM C457. The measurement was carried out so that the traverse length was 2620 mm (1310 mm per side) for the substantially central portion of both sides of the sample.
Table 2 shows the number of bubbles with a chord length of 250 μm or less, the total number of bubbles, and the bubble spacing coefficient. Further, FIG. 2 shows a microscope image of each sample.
表２から明らかなように、試料１〜３は、普通コンクリートと比較して弦長２５０μｍ以下の気泡が多く、また、気泡間隔係数が小さかった。また、図２に示すとおり、本発明のコンクリートは、小さな独立気泡を多く含んでいた。本発明のコンクリートは、弦長２５０μｍ以下の独立気泡を多く含むため、耐凍害性に優れていることが確認できた。 As is clear from Table 2, Samples 1 to 3 had many bubbles with a chord length of 250 μm or less and a small bubble spacing coefficient as compared with ordinary concrete. Further, as shown in FIG. 2, the concrete of the present invention contained many small closed cells. Since the concrete of the present invention contains many closed cells having a chord length of 250 μm or less, it was confirmed that the concrete has excellent frost damage resistance.
・凍結融解試験
各供試体について、コンクリートの凍結融解試験方法（ＪＩＳ Ａ１１４８：２０１０）に従い測定を行った。各配合の凍結融解サイクルに対する相対動弾性係数の変化を図３に示す。
空気量が増加することにより、相対動弾性係数が改善されることが確かめられた。なお、空気量が８％以上の場合、空気量の増加による相対動弾性係数の増加はそれほど大きくなかった。
-Freeze-thaw test Each specimen was measured according to the concrete freeze-thaw test method (JIS A1148: 2010). The change in the relative elastic modulus with respect to the freeze-thaw cycle of each formulation is shown in FIG.
It was confirmed that the relative elastic modulus was improved by increasing the amount of air. When the amount of air was 8% or more, the increase in the relative dynamic elastic modulus due to the increase in the amount of air was not so large.
・長さ変化
各供試体について、材齢０〜９１日の長さ変化（ＪＩＳ Ａ１１２９−３：２０１０）を測定した。結果を表３に示す。
-Length change For each specimen, the length change (JIS A1129-3: 2010) of the material age 0 to 91 days was measured. The results are shown in Table 3.
一般に、空気量増加により長さ変化は大きくなるといわれているが、本発明のコンクリートは、空気量が増加しても、最終的な長さ変化はほぼ変わらなかった。空気量が多くとも、単位水量は少ない配合としたため、硬化および乾燥に伴う容積変化が小さくなったためであると推測される。 Generally, it is said that the change in length increases as the amount of air increases, but in the concrete of the present invention, the final change in length does not change even if the amount of air increases. It is presumed that this is because the volume change due to hardening and drying became small because the unit water amount was small even if the amount of air was large.
・質量変化
各供試体について、質量の経時変化を測定した。結果を図４に示す。
図４に示すとおり、試料１〜３は、試料Ａよりも質量変化が小さいことが確認できた。このことから、ペースト中の空気量を増加させることで、乾燥収縮が改善されることが確かめられた。
-Mass change For each specimen, the change in mass over time was measured. The results are shown in FIG.
As shown in FIG. 4, it was confirmed that the mass changes of Samples 1 to 3 were smaller than those of Sample A. From this, it was confirmed that the drying shrinkage was improved by increasing the amount of air in the paste.
・圧縮強度、ヤング率
各供試体について、材齢７日および２８日の圧縮強度およびヤング率を、ＪＩＳ Ａ１１０８：２００６に準拠して測定を行った。結果を表４に示す。
-Compressive strength and Young's modulus For each specimen, the compressive strength and Young's modulus at 7 and 28 days of age were measured in accordance with JIS A1108: 2006. The results are shown in Table 4.
試料１〜３は、試料Ａに比べて同等の強度を示すことが確認できた。したがって、コンクリート中（ペースト中）の空気量を増加させた場合であっても、コンクリート部材として必要な強度を確保できることが確認できた。 It was confirmed that Samples 1 to 3 showed the same strength as Sample A. Therefore, it was confirmed that the strength required as a concrete member can be secured even when the amount of air in the concrete (in the paste) is increased.
・電気泳動
上記各配合から作成した供試体について、電気泳動によるコンクリート中の塩化物イオンの実効拡散係数試験方法（ＪＳＥＣ−Ｇ５７１−２０１３）に従い測定を行った。各配合の塩化物イオンの移動流束および実効拡散係数を表５に示す。
-Electrophoresis The specimens prepared from the above formulations were measured according to the effective diffusion coefficient test method (JSEC-G571-2013) for chloride ions in concrete by electrophoresis. Table 5 shows the moving flux and effective diffusion coefficient of chloride ions in each formulation.
空気量の変化により、実効拡散係数が若干変化するものの、その差は小さい範囲に抑えられていることが確認できた。 It was confirmed that the effective diffusion coefficient changed slightly due to the change in the amount of air, but the difference was suppressed to a small range.
・中性化深さ
上記各配合から作成した供試体について、コンクリートの促進中性化試験方法（ＪＩＳ Ａ１１５３：２０１２）に従い測定を行った。各配合の中性化促進試験の結果を表６に示す。
-Neutralization depth The specimens prepared from each of the above formulations were measured according to the concrete accelerated neutralization test method (JIS A 1153: 2012). Table 6 shows the results of the neutralization promotion test for each formulation.
空気量４．５％である試料Ａの材齢２８日、５６日時点の中性化深さが、それぞれ８．１ｍｍ、１０．６ｍｍであったのに対し、試料１〜３の配合は。促進材齢５６日時点の中性化進行深さがゼロであった。促進材齢９１日時点では、試料１〜３も中性化が進行したが、試料Ａの半分以下の深さであった。このことから、空気量の増加に伴う水セメント比の減少による中性化浸透防止の改善効果が、空気量の増加による中性化浸透への改悪効果を上回っていることが確かめられた。 The neutralization depths of sample A having an air volume of 4.5% at 28 days and 56 days were 8.1 mm and 10.6 mm, respectively, whereas the formulations of samples 1 to 3 were mixed. The neutralization progress depth was zero at the age of 56 days. At the age of the accelerator material at 91 days, the neutralization of samples 1 to 3 also progressed, but the depth was less than half that of sample A. From this, it was confirmed that the improvement effect of the prevention of neutralization penetration by the decrease of the water-cement ratio with the increase of the air amount exceeds the aggravating effect of the neutralization penetration by the increase of the air amount.
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