JP2024005273A - concrete composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高炉スラグ微粉末を含むコンクリート組成物、コンクリートの製造方法、及びプレキャストコンクリートに関する。 The present invention relates to a concrete composition containing pulverized blast furnace slag, a method for producing concrete, and precast concrete.
普通ポルトランドセメントを高炉スラグ微粉末に置換することで二酸化炭素排出量を削減できるが、置換する高炉スラグ微粉末の割合が大きくなると、コンクリート中のアルカリ性が低下し、鉄筋の不動態被膜が破壊されやすくなるため、水や酸素の浸透により鉄筋腐食が進行しやすい。
特許文献１では、早強ポルトランドセメントに対して、混和材として高炉スラグ微粉末が３５～６５重量％添加された結合材組成物を提案している。
特許文献２では、高炉スラグ微粉末を４５～７５質量％含有する高炉セメントを結合材中に７０質量％以上含有するコンクリート組成物を提案している。
Carbon dioxide emissions can be reduced by replacing ordinary Portland cement with pulverized blast furnace slag, but if the proportion of pulverized blast furnace slag that is replaced increases, the alkalinity in the concrete decreases and the passive film of the reinforcing bars is destroyed. As a result, reinforcing steel corrosion tends to progress due to water and oxygen penetration.
Patent Document 1 proposes a binder composition in which 35 to 65% by weight of blast furnace slag powder is added as an admixture to early strength Portland cement.
Patent Document 2 proposes a concrete composition containing 70% by mass or more of blast furnace cement containing 45 to 75% by mass of pulverized blast furnace slag powder in a binder.
特許文献１や特許文献２のように、空気量を３．０～６．０％程度とすることで、ワーカビリティ及び耐凍害性が改善され、所要のコンシステンシーを得るための単位水量を減少させることができる。
しかし、圧縮強度は空気量の増加にほぼ反比例して低下する。一般には、同一水セメント比の場合は、空気量１％増加に対して材齢７日の圧縮強度は４～６％低下する。
また、プレキャストコンクリート製品に着目すると、コンクリート打込み時に巻き込んだ空気が脱泡できず、コンクリート表面に大きな気泡が多数発生する。プレキャストコンクリート製品のように同一規格で大量に生産される部材では、コンクリート表面の仕上がりが重要視され、強度・耐久性上問題がない場合でも表面気泡を施主や施工管理者が嫌う傾向にあり、商品価値の低下を招くことになる。
As in Patent Document 1 and Patent Document 2, by setting the air content to about 3.0 to 6.0%, workability and frost damage resistance are improved, and the unit water amount required to obtain the required consistency is reduced. can be done.
However, the compressive strength decreases in almost inverse proportion to the increase in air amount. Generally, when the water-cement ratio is the same, the compressive strength of the 7-day-old material decreases by 4 to 6% for a 1% increase in air content.
Furthermore, when focusing on precast concrete products, air trapped during concrete pouring cannot be defoamed, resulting in many large air bubbles on the concrete surface. For parts such as precast concrete products that are produced in large quantities to the same standard, the finish of the concrete surface is important, and even if there are no problems in terms of strength or durability, owners and construction managers tend to dislike air bubbles on the surface. This will lead to a decrease in product value.
本発明は、普通ポルトランドセメントの使用量を大幅に低減して二酸化炭素排出量を削減する一方で、高炉スラグ微粉末高含有高流動コンクリートとすることでコンクリート硬化体組織を緻密化し、水や酸素の浸透を抑制することができるコンクリート組成物、コンクリートの製造方法、及びプレキャストコンクリートを提供することを目的とする。 The present invention significantly reduces the amount of ordinary Portland cement used and reduces carbon dioxide emissions, while creating highly fluid concrete with a high content of pulverized blast furnace slag, which densifies the structure of the hardened concrete and reduces the amount of water and oxygen. The purpose of the present invention is to provide a concrete composition, a method for producing concrete, and precast concrete that can suppress the penetration of water.
請求項１記載の本発明のコンクリート組成物は、結合材、水、細骨材、粗骨材、及び混和剤を含むコンクリート組成物であって、前記結合材として、１５～４５質量％の普通ポルトランドセメントと、５５～８５質量％の高炉スラグ微粉末とを含み、前記結合材に対する前記水の水粉体容積比を８０～１１０％、前記粗骨材の粗骨材絶対容積を３２０Ｌ／m３以下、空気量を２．０％以下としたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のコンクリート組成物において、前記粗骨材を石灰岩系砕石としたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載のコンクリート組成物において、前記粗骨材を砂岩系砕石とし、前記水粉体容積比を９０～１０５％としたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載のコンクリート組成物において、前記粗骨材を輝緑岩系砕石とし、前記水粉体容積比を８５～１０５％としたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１に記載のコンクリート組成物において、前記粗骨材を２０～５ｍｍの大きさとしたことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１に記載のコンクリート組成物において、前記高炉スラグ微粉末を７０～８５質量％としたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１に記載のコンクリート組成物において、前記高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれることを特徴とする。
請求項８記載の本発明のコンクリートの製造方法は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のコンクリート組成物を、混練りした後に蒸気養生又は気中養生して製造する
ことを特徴とする。
請求項９記載の本発明のプレキャストコンクリートは、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のコンクリート組成物が、所定形状に硬化されて前記高炉スラグ微粉末を前記普通ポルトランドセメントよりも高い比率で含有することを特徴とする。
The concrete composition of the present invention according to claim 1 is a concrete composition comprising a binder, water, fine aggregate, coarse aggregate, and an admixture, wherein as the binder, 15 to 45% by mass of ordinary It contains Portland cement and 55 to 85% by mass of pulverized blast furnace slag, the water powder volume ratio of the water to the binder is 80 to 110%, and the coarse aggregate absolute volume of the coarse aggregate is 320 L/m 3 or less, and the air content is 2.0% or less.
The present invention according to claim 2 is characterized in that, in the concrete composition according to claim 1, the coarse aggregate is limestone-based crushed stone.
The present invention according to claim 3 is characterized in that, in the concrete composition according to claim 1, the coarse aggregate is sandstone-based crushed stone, and the water powder volume ratio is 90 to 105%.
The present invention according to claim 4 is characterized in that, in the concrete composition according to claim 1, the coarse aggregate is diabase crushed stone, and the water powder volume ratio is 85 to 105%. .
The present invention according to claim 5 is characterized in that, in the concrete composition according to claim 1, the coarse aggregate has a size of 20 to 5 mm.
The present invention according to claim 6 is characterized in that, in the concrete composition according to claim 1, the pulverized blast furnace slag powder is 70 to 85% by mass.
The present invention according to claim 7 is characterized in that in the concrete composition according to claim 1, the pulverized blast furnace slag powder contains 2% by mass of gypsum.
The method for producing concrete of the present invention according to claim 8 includes the step of kneading the concrete composition according to any one of claims 1 to 7, followed by steam curing or air curing. Features.
In the precast concrete of the present invention according to claim 9, the concrete composition according to any one of claims 1 to 7 is hardened into a predetermined shape, and the pulverized blast furnace slag powder is made more than the ordinary portland cement. It is characterized by containing in a high proportion.
本発明によれば、普通ポルトランドセメントの使用量を大幅に低減して二酸化炭素排出量を削減する一方で、高炉スラグ微粉末高含有高流動コンクリートとすることでコンクリート硬化体組織を緻密化し、水や酸素の浸透を抑制することができる。 According to the present invention, while the amount of ordinary Portland cement used is significantly reduced and carbon dioxide emissions are reduced, the structure of the hardened concrete is densified by creating highly fluid concrete with a high content of pulverized blast furnace slag, and water It is possible to suppress the penetration of oxygen and oxygen.
本発明の第１の実施の形態によるコンクリート組成物は、結合材として、１５～４５質量％の普通ポルトランドセメントと、５５～８５質量％の高炉スラグ微粉末とを含み、結合材に対する水の水粉体容積比を８０～１１０％、粗骨材の粗骨材絶対容積を３２０Ｌ／m３以下、空気量を２．０％以下としたものである。本実施の形態によれば、普通ポルトランドセメントの使用量を大幅に低減でき、コンクリート硬化体組織を緻密化し、水や酸素の浸透を抑制することができる。 The concrete composition according to the first embodiment of the present invention contains 15 to 45% by mass of ordinary Portland cement and 55 to 85% by mass of pulverized blast furnace slag as a binder, and the water to binder is The powder volume ratio is 80 to 110%, the absolute volume of coarse aggregate is 320 L/m 3 or less, and the air content is 2.0% or less. According to this embodiment, the amount of ordinary Portland cement used can be significantly reduced, the hardened concrete structure can be made dense, and the penetration of water and oxygen can be suppressed.
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態によるコンクリート組成物において、粗骨材を石灰岩系砕石としたものである。本実施の形態によれば、石灰岩系砕石を粗骨材として用いる場合には、水粉体容積比が８０～１１０％の範囲において、５０ｃｍフロー到達時間及びスランプフローの流動性試験で目標とする品質を得ることができる。 A second embodiment of the present invention is the concrete composition according to the first embodiment, in which crushed limestone is used as the coarse aggregate. According to the present embodiment, when limestone-based crushed stone is used as coarse aggregate, the water-to-powder volume ratio is in the range of 80 to 110%, and the target time in the 50 cm flow arrival time and slump flow fluidity tests is achieved. You can get quality.
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態によるコンクリート組成物において、粗骨材を砂岩系砕石とし、水粉体容積比を９０～１０５％としたものである。本実施の形態によれば、砂岩系砕石を粗骨材として用いる場合には、水粉体容積比が９０～１０５％の範囲において、５０ｃｍフロー到達時間及びスランプフローの流動性試験で目標とする品質を得ることができる。 In the third embodiment of the present invention, in the concrete composition according to the first embodiment, the coarse aggregate is crushed sandstone, and the water powder volume ratio is 90 to 105%. According to the present embodiment, when sandstone-based crushed stone is used as coarse aggregate, the water-to-powder volume ratio is in the range of 90 to 105%, and the target is achieved in the 50 cm flow arrival time and slump flow fluidity tests. You can get quality.
本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態によるコンクリート組成物において、粗骨材を輝緑岩系砕石とし、水粉体容積比を８５～１０５％としたものである。本実施の形態によれば、輝緑岩系砕石を粗骨材として用いる場合には、水粉体容積比が８５～１０５％の範囲において、５０ｃｍフロー到達時間及びスランプフローの流動性試験で目標とする品質を得ることができる。 In the fourth embodiment of the present invention, in the concrete composition according to the first embodiment, the coarse aggregate is diabase crushed stone, and the water powder volume ratio is 85 to 105%. According to the present embodiment, when diabase crushed stone is used as coarse aggregate, the water-to-powder volume ratio is in the range of 85% to 105%, and the time to reach 50cm flow and the slump flow fluidity test meet the targets. You can get the quality you want.
本発明の第５の実施の形態は、第１の実施の形態によるコンクリート組成物において、粗骨材を２０～５ｍｍの大きさとしたものである。本実施の形態によれば、粗骨材の粒の大きさの範囲を２０～５ｍｍとすることで、目標とする流動性を得ることができる。 A fifth embodiment of the present invention is the concrete composition according to the first embodiment in which the coarse aggregate has a size of 20 to 5 mm. According to this embodiment, the target fluidity can be obtained by setting the particle size range of the coarse aggregate to 20 to 5 mm.
本発明の第６の実施の形態は、第１の実施の形態によるコンクリート組成物において、高炉スラグ微粉末を７０～８５質量％としたものである。本実施の形態によれば、高炉スラグ微粉末を７０～８５質量％としても圧縮強度の大きな低下は見られず、実用に耐えうる圧縮強度を得られる。 In the sixth embodiment of the present invention, the concrete composition according to the first embodiment contains pulverized blast furnace slag powder in an amount of 70 to 85% by mass. According to the present embodiment, even when the blast furnace slag powder is contained in an amount of 70 to 85% by mass, no significant decrease in compressive strength is observed, and a compressive strength that can withstand practical use can be obtained.
本発明の第７の実施の形態は、第１の実施の形態によるコンクリート組成物において、高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれるものである。本実施の形態によれば、石こうを含むことで、経過時間に伴うスランプフロー値の低下が小さい。 According to a seventh embodiment of the present invention, in the concrete composition according to the first embodiment, the ground blast furnace slag powder contains 2% by mass of gypsum. According to this embodiment, by including gypsum, the decrease in the slump flow value with elapsed time is small.
本発明の第８の実施の形態によるコンクリートの製造方法は、第１から第７のいずれかの実施の形態によるコンクリート組成物を、混練りした後に蒸気養生又は気中養生して製造するものである。本実施の形態によれば、高炉スラグ微粉末を含むコンクリート組成物では圧縮強度発現に対する養生の影響が大きいため、蒸気養生又は気中養生によって圧縮強度を高めることができる。 A method for producing concrete according to an eighth embodiment of the present invention is a method for producing concrete by kneading the concrete composition according to any one of the first to seventh embodiments and then steam-curing or air-curing. be. According to the present embodiment, since curing has a large influence on the development of compressive strength in a concrete composition containing pulverized blast furnace slag powder, the compressive strength can be increased by steam curing or air curing.
本発明の第９の実施の形態によるプレキャストコンクリートは、第１から第７のいずれかの実施の形態によるコンクリート組成物が所定形状に硬化されて高炉スラグ微粉末を普通ポルトランドセメントよりも高い比率で含有するものである。本実施の形態によれば、表面気泡がなく表面の仕上がりがきれいなプレキャストコンクリートを得ることができる。 The precast concrete according to the ninth embodiment of the present invention is obtained by hardening the concrete composition according to any one of the first to seventh embodiments into a predetermined shape and adding powdered blast furnace slag at a higher ratio than ordinary Portland cement. It contains. According to this embodiment, precast concrete with no surface bubbles and a clean surface finish can be obtained.
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
本実施例によるコンクリート組成物は、結合材、水、細骨材、粗骨材、及び混和剤を含む。
結合材は、セメントと混和材であり、セメントには普通ポルトランドセメントを用い、混和材には高炉スラグ微粉末を用いている。
細骨材には石灰砕砂を用い、粗骨材には、砂岩系砕石、石灰岩系砕石、又は輝緑岩系砕石を用いている。
混和剤は、ポリカルボン酸エーテル系化合物、ＰＡＥ化合物、特殊ポリエーテル系化合物、ポリカルボン酸系化合物、ポリカルボン酸ポリマーなどを主成分とする高性能減水剤である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The concrete composition according to this example includes a binder, water, fine aggregate, coarse aggregate, and an admixture.
The binder is cement and an admixture; the cement is ordinary Portland cement, and the admixture is pulverized blast furnace slag.
Crushed lime sand is used as the fine aggregate, and crushed sandstone, crushed limestone, or crushed diabase stone is used as the coarse aggregate.
The admixture is a high performance water reducing agent whose main components are polycarboxylic acid ether compounds, PAE compounds, special polyether compounds, polycarboxylic acid compounds, polycarboxylic acid polymers, and the like.
図１は粗骨材絶対容積と充填高さとの関係を示すグラフである。
なお、図１に示すデータは、ＢＦＳ置換率（ＢＦＳ／（Ｃ＋ＢＦＳ））が７０％（ＢＦＳは高炉スラグ微粉末（ｋｇ／ｍ３）、Ｃは普通ポルトランドセメント（ｋｇ／ｍ３））、高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれており、空気量は２．０％以下である。
また、Ｖｗ／Ｖｐは水粉体容積比を示している（Ｖｗは水容積、Ｖｐは粉体（Ｃ＋ＢＦＳ）容積）。
自己充填性に影響を及ぼす最も大きな要因は粗骨材量であり、粗骨材量が少ないと間隙を通過しやすく自己充填性は向上する。
一方で、粗骨材量が多いと間隙通過時における粗骨材同士の噛み合わせが顕著になり、自己充填性は低下する。また、粗骨材量が多い、つまり細骨材量が少ないと製品にした際の肌面が悪化する。
以上のことから、自己充填性を満足する最適粗骨材量を決定するために、水粉体容積比と砕石種類の違いによる影響を確認した。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the absolute volume of coarse aggregate and the filling height.
The data shown in Figure 1 shows that the BFS replacement rate (BFS/(C+BFS)) is 70% (BFS is pulverized blast furnace slag (kg/m 3 ), C is ordinary Portland cement (kg/m 3 )), The fine slag powder contains 2% by mass of gypsum, and the amount of air is 2.0% or less.
Further, Vw/Vp indicates the water/powder volume ratio (Vw is the water volume, Vp is the powder (C+BFS) volume).
The most important factor affecting self-filling property is the amount of coarse aggregate, and if the amount of coarse aggregate is small, it will be easier to pass through the gaps and the self-filling property will improve.
On the other hand, if the amount of coarse aggregate is large, the meshing of the coarse aggregates becomes noticeable when passing through the gaps, and the self-filling property decreases. Moreover, if the amount of coarse aggregate is large, that is, the amount of fine aggregate is small, the surface of the product will deteriorate.
Based on the above, in order to determine the optimal amount of coarse aggregate that satisfies self-filling properties, we confirmed the effects of differences in the water/powder volume ratio and the type of crushed stone.
図１（ａ）では、粗骨材絶対容積３１０、３２０、３３０Ｌ／ｍ３の３水準について、単位水量一定の条件で水粉体容積比の影響を比較した。水粉体容積比が小さいとは単位結合材量が多く、また水粉体容積比が大きいとは単位結合材量が少ないことを意味する。
水粉体容積比の違いに関わらず、粗骨材絶対容積が大きくなるに伴い充填高さは小さくなり、間隙通過性及び自己充填性は低下した。
一方で、粗骨材絶対容積３２０Ｌ／ｍ３までは目標とするＵ形充填高さ３００ｍｍを超えて充填したことから、粗骨材絶対容積は３２０Ｌ／ｍ３以下にする必要がある。
In FIG. 1(a), the influence of the water/powder volume ratio was compared for three levels of coarse aggregate absolute volume of 310, 320, and 330 L/m 3 under the condition that the unit water amount was constant. A small water/powder volume ratio means that the unit binding material amount is large, and a large water/powder volume ratio means that the unit binding material amount is small.
Regardless of the difference in the water/powder volume ratio, as the absolute volume of coarse aggregate increased, the filling height decreased, and the gap permeability and self-filling properties decreased.
On the other hand, since the coarse aggregate absolute volume of 320 L/m 3 exceeded the target U-shaped filling height of 300 mm, the coarse aggregate absolute volume needs to be 320 L/m 3 or less.
図１（ｂ）では、砕石種類の影響を示している。
砂岩系砕石と石灰岩系砕石との２水準について、同様に粗骨材絶対容積の影響を比較した。
石灰岩系砕石の方が粗骨材絶対容積が大きい場合においても充填高さは大きく、間隙通過性及び自己充填性に優れることがわかる。
図１（ｂ）に示すように、砂岩系砕石より石灰岩系砕石の方が自己充填性には有利であるが、砂岩系砕石についても粗骨材絶対容積を小さく配合設計すれば、間隙通過性や自己充填性を満足することができる。
Figure 1(b) shows the influence of the type of crushed stone.
The influence of the absolute volume of coarse aggregate was similarly compared for two levels: sandstone-based crushed stone and limestone-based crushed stone.
It can be seen that limestone-based crushed stone has a larger filling height even when the absolute volume of coarse aggregate is larger, and is superior in gap passage and self-filling properties.
As shown in Figure 1(b), limestone-based crushed stone is more advantageous than sandstone-based crushed stone in terms of self-filling properties, but if sandstone-based crushed stone is also mixed and designed to have a small absolute volume of coarse aggregate, it will be easier to pass through the gaps. and self-filling properties.
図２は粗骨材別の５０ｃｍフロー到達時間とフロー停止時間の関係を示すグラフである。
図２（ａ）は粗骨材として砂岩系砕石、図２（ｂ）は粗骨材として石灰岩系砕石、図２（ｃ）は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いている。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the time to reach a flow of 50 cm and the flow stop time for each coarse aggregate.
2(a) uses sandstone-based crushed stone as the coarse aggregate, FIG. 2(b) uses limestone-based crushed stone as the coarse aggregate, and FIG. 2(c) uses diabase-based crushed stone as the coarse aggregate.
ＢＦＳ／（Ｃ＋ＢＦＳ）は７０％、高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれており、空気量は２．０％以下である。粗骨材には２０～５ｍｍの範囲の大きさの粒を用いている。
Ｄ－１はポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする高性能減水剤、Ｄ－２はＰＡＥ化合物を主成分とする高性能減水剤、Ｅ－１は特殊ポリエーテル系化合物と特殊界面活性剤を主成分とする高性能減水剤、Ｆ－１はポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤、Ｇ－１はポリカルボン酸系化合物と特殊増粘剤を主成分とする高性能ＡＥ減水剤、Ｇ－２はポリカルボン酸ポリマーを主成分とする高性能減水剤である。
５０ｃｍフロー到達時間は流動性の、フロー停止時間は材料分離抵抗性の目安となる。
いずれの粗骨材を用いた場合でも、５０ｃｍフロー到達時間とフロー停止時間には正の相関があることが確認できる。
５０ｃｍフロー到達時間が短いとフロー停止時間も短く、５０ｃｍフロー到達時間が長いとフロー停止時間も長くなっており、５０ｃｍフロー停止時間で流動性と材料分離抵抗性を判断できることを意味する。
BFS/(C+BFS) is 70%, the ground blast furnace slag contains 2% by mass of gypsum, and the air content is 2.0% or less. The coarse aggregate used is grains with a size in the range of 20 to 5 mm.
D-1 is a high performance water reducing agent whose main component is a polycarboxylic acid ether compound, D-2 is a high performance water reducing agent whose main component is a PAE compound, and E-1 is a special polyether compound and a special surfactant. F-1 is a high-performance water reducer whose main ingredients are polycarboxylic acid compounds, G-1 is a high-performance water reducer whose main ingredients are polycarboxylic acid compounds and a special thickener. AE water reducer G-2 is a high performance water reducer containing polycarboxylic acid polymer as the main component.
The time to reach 50 cm flow is a measure of fluidity, and the flow stop time is a measure of material separation resistance.
It can be confirmed that no matter which coarse aggregate is used, there is a positive correlation between the time to reach a flow of 50 cm and the flow stop time.
The shorter the 50 cm flow arrival time, the shorter the flow stop time, and the longer the 50 cm flow arrival time, the longer the flow stop time, which means that fluidity and material separation resistance can be judged by the 50 cm flow stop time.
図３は水粉体容積比と５０ｃｍフロー到達時間及びスランプフロー値の関係を示すグラフである。
図３に示すデータでは、粗骨材としては、砂岩系砕石、石灰岩系砕石、及び輝緑岩系砕石をそれぞれ用い、２０～５ｍｍの範囲の大きさの粒を用いている。粗骨材絶対容積は３１０Ｌ／ｍ３又は３２０Ｌ／ｍ３としている。また、混和剤としては、ポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする高性能減水剤、ＰＡＥ化合物を主成分とする高性能減水剤、特殊ポリエーテル系化合物と特殊界面活性剤を主成分とする高性能減水剤、ポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤、ポリカルボン酸系化合物と特殊増粘剤を主成分とする高性能ＡＥ減水剤、ポリカルボン酸ポリマーを主成分とする高性能減水剤を用いている。
ＢＦＳ／（Ｃ＋ＢＦＳ）は７０％、高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれており、空気量は２．０％以下である。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the water/powder volume ratio, the time to reach a flow of 50 cm, and the slump flow value.
In the data shown in FIG. 3, sandstone-based crushed stone, limestone-based crushed stone, and diabase-based crushed stone are each used as the coarse aggregate, and grains with a size in the range of 20 to 5 mm are used. The absolute volume of coarse aggregate is 310 L/m 3 or 320 L/m 3 . In addition, as admixtures, we use high-performance water reducing agents whose main ingredients are polycarboxylic acid ether compounds, high-performance water reducers whose main ingredients are PAE compounds, and special polyether compounds and special surfactants. High performance water reducer, high performance water reducer based on polycarboxylic acid compounds, high performance AE water reducer based on polycarboxylic acid compounds and special thickeners, high performance water reducer based on polycarboxylic acid polymers. A high-performance water reducing agent is used.
BFS/(C+BFS) is 70%, the ground blast furnace slag contains 2% by mass of gypsum, and the air content is 2.0% or less.
水粉体容積比が大きくなる（単位結合材量が少なくなる）に従い、図３（ａ）に示すように、流動性と材料分離抵抗性を同時に満足するスランプフローは低下傾向にあり、図３（ｂ）に示すように、５０ｃｍフロー到達時間も同様の傾向が確認でき、水粉体容積比が大きくなると到達時間は短くなる。
流動性を高めるためには水粉体容積比を小さくすることが好ましいが、材料分離抵抗性は低下する。また、材料分離抵抗性を高めるためには水粉体容積比を大きくすることが好ましいが、流動性は低下する。
材料分離抵抗性及び流動性を同時に満たす水粉体容積比は８０～１１０％であり、水粉体容積比が８０～１１０％の範囲内で、単位水量や混和剤の種類を調整することで最適水粉体容積比とすることができる。
As the water/powder volume ratio increases (the unit binder amount decreases), the slump flow that satisfies both fluidity and material separation resistance tends to decrease, as shown in Figure 3(a). As shown in (b), a similar tendency can be confirmed for the 50 cm flow arrival time, and as the water/powder volume ratio increases, the arrival time becomes shorter.
In order to improve the fluidity, it is preferable to reduce the water/powder volume ratio, but the resistance to material separation decreases. Furthermore, in order to improve material separation resistance, it is preferable to increase the water/powder volume ratio, but fluidity decreases.
The water-powder volume ratio that satisfies material separation resistance and fluidity at the same time is 80 to 110%, and by adjusting the unit water amount and type of admixture within the water-powder volume ratio of 80 to 110%. The optimum water-powder volume ratio can be achieved.
図４は図３に示すデータ中、砂岩系砕石を粗骨材として用いたデータのグラフであり、図４（ａ）では混和剤をポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｄ－１）、単位水量Ｗ（ｇ／m３）を１５５ｋｇ／m３、１６０ｋｇ／m３、及び１６５ｋｇ／m３としたデータ、図４（ｂ）では混和剤をＰＡＥ化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｄ－２）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１６０ｋｇ／m３及び１６５ｋｇ／m３としたデータである。 Figure 4 is a graph of the data shown in Figure 3, in which crushed sandstone is used as the coarse aggregate, and in Figure 4 (a), the admixture is a high-performance water reducer whose main component is a polycarboxylic acid ether compound. (D-1), data where the unit water amount W (g/m 3 ) is 155 kg/m 3 , 160 kg/m 3 , and 165 kg/m 3 , and in Figure 4 (b), the admixture is mainly composed of PAE compound. This data is based on a high performance water reducing agent (D-2) with a unit water amount W (kg/m 3 ) of 160 kg/m 3 and 165 kg/m 3 .
図５は図３に示すデータ中、石灰岩系砕石を粗骨材として用いたデータのグラフであり、図５（ａ）では混和剤を特殊ポリエーテル系化合物と特殊界面活性剤を主成分とする高性能減水剤（Ｅ－１）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１６０ｋｇ／m３、１６５ｋｇ／m３、及び１７０ｋｇ／m３としたデータ、図５（ｂ）では混和剤をポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｆ－１）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１５５ｋｇ／m３、１６０ｋｇ／m３、及び１６５ｋｇ／m３としたデータ、図５（ｃ）では混和剤をポリカルボン酸ポリマーを主成分とする高性能減水剤（Ｇ－２）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１５５ｋｇ／m３、１６０ｋｇ／m３、及び１６５ｋｇ／m３としたデータ、図５（ｄ）では混和剤をポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｆ－２）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１６０ｋｇ／m３、１６５ｋｇ／m３、及び１７０ｋｇ／m３としたデータである。 Figure 5 is a graph of the data shown in Figure 3 when limestone-based crushed stone was used as the coarse aggregate, and in Figure 5(a), the admixture was mainly composed of a special polyether compound and a special surfactant. High-performance water reducing agent (E-1), data with unit water amount W (kg/m 3 ) of 160 kg/m 3 , 165 kg/m 3 , and 170 kg/m 3 , in Figure 5(b), the admixture is polycarbonate. Data for a high performance water reducing agent (F-1) whose main component is an acidic compound, with unit water amount W (kg/m 3 ) of 155 kg/m 3 , 160 kg/m 3 , and 165 kg/m 3 , Figure 5 ( In c), the admixture is a high-performance water reducing agent (G-2) mainly composed of polycarboxylic acid polymer, and the unit water amount W (kg/m 3 ) is 155 kg/m 3 , 160 kg/m 3 , and 165 kg/m 3 In Figure 5(d), the admixture was a high-performance water reducing agent (F-2) containing a polycarboxylic acid compound as the main component, and the unit water amount W (kg/m 3 ) was 160 kg/m 3 and 165 kg/m 3 . m 3 and 170 kg/m 3 .
図６は図３に示すデータ中、輝緑岩系砕石を粗骨材として用いたデータのグラフであり、図６（ａ）ではポリカルボン酸系化合物と特殊増粘剤を主成分とする高性能ＡＥ減水剤（Ｇ－１）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１５５ｋｇ／m３、１６０ｋｇ／m３、及び１６５ｋｇ／m３としたデータ、図６（ｂ）では混和剤をポリカルボン酸ポリマーを主成分とする高性能減水剤（Ｇ－２）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１６０ｋｇ／m３及び１６５ｋｇ／m３としたデータである。 Figure 6 is a graph of the data shown in Figure 3, using diabase crushed stone as the coarse aggregate. Performance AE water reducing agent (G-1), data with unit water amount W (kg/m 3 ) of 155 kg/m 3 , 160 kg/m 3 , and 165 kg/m 3 , in Figure 6(b), the admixture is polycarbonate. This data is based on a high performance water reducing agent (G-2) containing an acid polymer as a main component, and the unit water amount W (kg/m 3 ) is 160 kg/m 3 and 165 kg/m 3 .
図４から図６は、目標とするフレッシュコンクリートの性状（材料分離抵抗性や流動性）を満足する適正水粉体容積比の範囲を、粗骨材別で混和剤別に、単位水量のパラメータを変更して確認している。
データ条件として、目標フロー値７００ｍｍに対し±５０ｍｍの結果を抽出し、流動性と材料分離抵抗性を判断する指標は５０ｃｍフロー到達時間とした。
５０ｃｍフロー到達時間が短いと粘性は低く、材料分離しやすい。逆に５０ｃｍフロー到達時間が長いと粘性は高く、材料分離抵抗性は大きいが作業性に劣る。
図４に示す砂岩系砕石、及び図５に示す石灰岩系砕石は目標５０ｃｍフロー到達時間３～６秒、図６に示す輝緑岩系砕石については４～７秒としている。これは輝緑岩系砕石の密度が大きいため、モルタルの粘性が低いと骨材と一体となって流動せず、他の２岩種と異なり粘性を上げる必要があるためである。
Figures 4 to 6 show the range of appropriate water/powder volume ratio that satisfies the target properties of fresh concrete (material separation resistance and fluidity), and the parameters of unit water volume for each coarse aggregate and admixture. Changed and confirmed.
As data conditions, results of ±50 mm with respect to the target flow value of 700 mm were extracted, and the time to reach a 50 cm flow was used as an index for determining fluidity and material separation resistance.
When the 50 cm flow arrival time is short, the viscosity is low and the material is easily separated. On the other hand, if the time to reach the 50 cm flow is long, the viscosity is high and the material separation resistance is high, but the workability is poor.
The time required to reach the target 50 cm flow is 3 to 6 seconds for the sandstone-based crushed stone shown in FIG. 4 and the limestone-based crushed stone shown in FIG. 5, and 4-7 seconds for the diabase-based crushed stone shown in FIG. 6. This is because the density of diabase crushed stone is high, so if the viscosity of the mortar is low, it will not flow together with the aggregate, and unlike the other two rock types, it is necessary to increase the viscosity.
図４から図６に示すように、いずれの粗骨材においても、単位水量の増加に伴い粘性は低下し、適正水粉体容積比の中心値は小さくなる。つまり、適度な流動性、材料分離抵抗性を有するために必要な単位結合材量が多くなることを意味する。
混和剤の成分は、大きく分けて、減水成分、増粘成分、保持成分に分かれる。その特徴の違いにより、適正水粉体容積比の中心値が上下することがわかる。
図５（ｄ）に示す石灰岩系砕石の混和剤Ｆ－２が最も水粉体容積比が大きい（単位結合材量が少ない）条件で流動性、材料分離抵抗性を満足し、図５（ａ）に示す石灰岩系砕石の混和剤Ｆ－１が最も水粉体容積比が小さい（単位結合材量が多い）
石灰岩系砕石は他の２つの岩種に比べ、粒形が良く良質な微粒分を多く含むため、適度な流動性、材料分離抵抗性を満足するための水粉体容積比は大きくなる（単位結合材量は少なくなる）のが一般的であるが、前述した混和剤Ｆ－１、Ｆ－２は両極の結果となる。
As shown in FIGS. 4 to 6, in any coarse aggregate, the viscosity decreases as the unit water amount increases, and the center value of the appropriate water-powder volume ratio decreases. This means that the amount of unit binder required to have appropriate fluidity and material separation resistance increases.
The components of the admixture can be broadly divided into a water-reducing component, a viscosity-increasing component, and a retention component. It can be seen that the central value of the appropriate water-powder volume ratio changes depending on the difference in characteristics.
The admixture F-2 for limestone-based crushed stone shown in Figure 5(d) satisfies the fluidity and material separation resistance under the conditions of the highest water-powder volume ratio (low unit binding material amount), and the admixture F-2 shown in Figure 5(a) ) The limestone-based crushed stone admixture F-1 has the smallest water-powder volume ratio (large unit binding material amount)
Compared to the other two rock types, limestone-based crushed stone has a good grain shape and contains a large amount of high-quality fine particles, so the water-to-powder volume ratio is large in order to satisfy appropriate fluidity and material separation resistance (unit: However, the above-mentioned admixtures F-1 and F-2 give both extreme results.
図４から図６に示すように、使用する混和剤の種別でも適正水粉体容積比の範囲は調整可能であり、単位水量の増減によっても調整できるが、図４に示すように、粗骨材を砂岩系砕石とした場合には、水粉体容積比が９０～１０５％の範囲で適度な流動性、材料分離抵抗性を有し、図５に示すように、粗骨材を石灰岩系砕石とした場合には、水粉体容積比が８０～１１０％の範囲で適度な流動性、材料分離抵抗性を有し、図６に示すように、粗骨材を輝緑岩系砕石とした場合には、水粉体容積比が８５～１０５％の範囲で適度な流動性、材料分離抵抗性を有する。 As shown in Figures 4 to 6, the range of the appropriate water-powder volume ratio can be adjusted depending on the type of admixture used, and can also be adjusted by increasing or decreasing the unit amount of water. When the material is sandstone-based crushed stone, it has appropriate fluidity and material separation resistance when the water-powder volume ratio is in the range of 90 to 105%. When used as crushed stone, it has appropriate fluidity and material separation resistance when the water/powder volume ratio is in the range of 80 to 110%, and as shown in Figure 6, coarse aggregate is mixed with diabase crushed stone. In this case, it has appropriate fluidity and material separation resistance when the water/powder volume ratio is in the range of 85 to 105%.
図７はＢＦＳ置換率と水粉体容積比の関係を示すグラフである。
図７（ａ）は、砂岩系砕石を粗骨材として用い、混和剤としてポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｄ－１）とＰＡＥ化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｄ－２）を用い、図７（ｂ）は、石灰岩系砕石を粗骨材として用い、混和剤として特殊ポリエーテル系化合物と特殊界面活性剤を主成分とする高性能減水剤（Ｅ－１）とポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｆ－１）を用い、図７（ｃ）は、石灰岩系砕石を粗骨材として用い、混和剤としてポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｆ－２）とポリカルボン酸ポリマーを主成分とする高性能減水剤（Ｇ－２）を用い、図７（ｄ）は、輝緑岩系砕石を粗骨材として用い、混和剤としてポリカルボン酸系化合物と特殊増粘剤を主成分とする高性能ＡＥ減水剤（Ｇ－１）とポリカルボン酸ポリマーを主成分とする高性能減水剤（Ｇ－２）を用いている。高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれており、空気量は２．０％以下である。粗骨材には２０～５ｍｍの範囲の大きさの粒を用いている。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the BFS substitution rate and the water/powder volume ratio.
Figure 7(a) shows a high-performance water reducing agent (D-1) using sandstone-based crushed stone as the coarse aggregate, a high-performance water reducing agent (D-1) whose main component is a polycarboxylic acid ether compound as an admixture, and a high-performance water reducer whose main component is a PAE compound. Using a water reducing agent (D-2), Figure 7(b) shows a high performance water reducing agent (D-2) using crushed limestone as a coarse aggregate and a special polyether compound and a special surfactant as admixtures. E-1) and a high-performance water reducing agent (F-1) containing a polycarboxylic acid compound as the main component. Using a high performance water reducing agent (F-2) whose main component is a polycarboxylic acid polymer and a high performance water reducing agent (G-2) whose main component is a polycarboxylic acid polymer, Figure 7(d) as a coarse aggregate, a high performance AE water reducer (G-1) whose main components are a polycarboxylic acid compound and a special thickener as an admixture, and a high performance water reducer (G-1) whose main components are a polycarboxylic acid polymer. G-2) is used. The blast furnace slag powder contains 2% by mass of gypsum, and the air content is 2.0% or less. The coarse aggregate uses grains with a size in the range of 20 to 5 mm.
目標とするフレッシュコンクリートの性状（材料分離抵抗性や流動性）を満足する配合条件の下で、すなわち、水粉体容積比が８０～１１０％の範囲において、ＢＦＳ置換率と単位結合材量の関係について確認した。
データ条件として、目標フロー値７００ｍｍに対し±５０ｍｍ、５０ｃｍフロー到達時間は３～７秒の範囲とした。
いずれの粗骨材の場合でも、ＢＦＳ置換率の増大に伴い、適切なフレッシュコンクリートの性状が得られる単位結合材量は減少している。
図７（ｂ）に示す石灰岩系砕石を使用した場合には、単位結合材量は最も多くなり、図７（ｃ）に示す石灰岩系砕石を使用した場合には、単位結合材量は少なくなっており、混和剤の特性が粘性の付与に影響している。
ＢＦＳ置換率を増大させるとモルタルの粘性が高くなり、流動性および材料分離抵抗性を満足するための粉体量は少なくなる。
図７に示すように、水粉体容積比が８０～１１０％の範囲であれば、ＢＦＳ置換率が５５％を超えても、更にはＢＦＳ置換率が７０～８５％の範囲でも、５０ｃｍフロー到達時間及びスランプフローの流動性試験で目標とする品質を得ることができる。
Under mixing conditions that satisfy the target properties of fresh concrete (material separation resistance and fluidity), that is, in a water-powder volume ratio range of 80 to 110%, the BFS substitution rate and unit binder amount are I confirmed the relationship.
The data conditions were ±50 mm with respect to the target flow value of 700 mm, and the time to reach 50 cm flow was in the range of 3 to 7 seconds.
In the case of any coarse aggregate, as the BFS replacement rate increases, the amount of unit binder that can provide suitable fresh concrete properties decreases.
When the limestone-based crushed stone shown in Figure 7(b) is used, the unit binding material amount is the largest, and when the limestone-based crushed stone shown in Figure 7(c) is used, the unit binding material amount is smaller. The characteristics of the admixture affect the imparting of viscosity.
As the BFS substitution rate increases, the viscosity of the mortar increases, and the amount of powder required to satisfy fluidity and material separation resistance decreases.
As shown in Figure 7, if the water/powder volume ratio is in the range of 80 to 110%, even if the BFS replacement rate exceeds 55%, and even if the BFS replacement rate is in the range of 70 to 85%, the 50 cm flow Targeted quality can be obtained through flowability tests of arrival time and slump flow.
図８はＢＦＳ置換率と圧縮強度との関係を示すグラフである。
図８（ａ）は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた場合の材齢７日におけるＢＦＳ置換率と圧縮強度との関係を示し、図８（ｂ）はセメント水比と圧縮強度との関係を示している。図８（ｂ）において、△は粗骨材として砂岩系砕石を用い、〇は粗骨材として石灰岩系砕石を用い、×は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いている。養生方法は気中養生とし、粗骨材として砂岩系砕石を用いた△は外気温が３５℃、粗骨材として石灰岩系砕石を用いた〇は外気温が１５℃、粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた×は外気温が２５℃であった。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between BFS substitution rate and compressive strength.
Figure 8(a) shows the relationship between the BFS replacement rate and compressive strength at 7 days of age when diabase crushed stone is used as the coarse aggregate, and Figure 8(b) shows the relationship between the cement water ratio and compressive strength. It shows the relationship between In FIG. 8(b), △ indicates that sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate, ◯ indicates that limestone-based crushed stone is used as the coarse aggregate, and × indicates that diabase-based crushed stone is used as the coarse aggregate. The curing method was air curing, and sandstone-based crushed stone was used as the coarse aggregate. In the case of × in which crushed rock was used, the outside temperature was 25°C.
図８（ａ）に示すように、ＢＦＳ置換率の増大に伴い、圧縮強度は直線的に低下する。しかし、ＢＦＳ置換率７０～８５％における圧縮強度は４０Ｎ／ｍｍ２程度となり、一般的なＰＣａ（プレキャスト鉄筋コンクリート）製品に適用可能であることが確認できた。
図８（ｂ）に示すように、セメント水比と圧縮強度の関係は、ひとつの直線近似式で表現することができる。この直線近似式を用いることにより、要求される強度を得るためのセメント水比を決定でき、その逆数である水セメント比を算出できる。
外気温の違いで強度発現は異なり、外気温が高い方が初期材齢における強度は高くなる。コンクリート温度は外気温に依存し、コンクリート温度が１０℃低いと若材齢における圧縮強度は約１０～２０％程度低下する。
粗骨材として砂岩系砕石を用いた場合（△）が粗骨材として石灰岩系砕石を用いた場合（〇）より圧縮強度が高いのは外気温の影響が大きいと考えられるが、粗骨材として砂岩系砕石を用いた場合（△）は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた場合（×）よりも圧縮強度は低くなっている。
このことから、粗骨材の種類は圧縮強度に影響を及ぼし、粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた場合（×）には、粗骨材として砂岩系砕石を用いた場合（△）よりも圧縮強度が高くなる傾向がある。
As shown in FIG. 8(a), as the BFS substitution rate increases, the compressive strength decreases linearly. However, the compressive strength at a BFS replacement rate of 70 to 85% was approximately 40 N/mm 2 , which confirmed that it could be applied to general PCa (precast reinforced concrete) products.
As shown in FIG. 8(b), the relationship between the cement water ratio and the compressive strength can be expressed by one linear approximation equation. By using this linear approximation formula, the cement-water ratio for obtaining the required strength can be determined, and the water-cement ratio, which is the reciprocal thereof, can be calculated.
Strength development differs depending on the outside temperature, and the higher the outside temperature, the higher the strength at the initial age. Concrete temperature depends on the outside temperature, and if the concrete temperature is 10°C lower, the compressive strength at a young age will decrease by about 10 to 20%.
The reason why the compressive strength is higher when sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate (△) than when limestone-based crushed stone is used as the coarse aggregate (〇) is thought to be largely due to the influence of outside temperature. When sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate (△), the compressive strength is lower than when diabase-based crushed stone is used as the coarse aggregate (x).
From this, it can be seen that the type of coarse aggregate affects the compressive strength, and when diabase-based crushed stone is used as the coarse aggregate (×), and when sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate (△). The compressive strength tends to be higher than that of
図９は養生方法（蒸気養生と気中養生）の違いによる圧縮強度を示すグラフである。
図９（ａ）は粗骨材として砂岩系砕石を用いた場合の材齢７日における圧縮強度、図９（ｂ）は粗骨材として石灰岩系砕石を用いた場合の材齢７日における圧縮強度、図９（ｃ）は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた場合の材齢７日における圧縮強度を示している。
FIG. 9 is a graph showing the compressive strength depending on the curing method (steam curing and air curing).
Figure 9(a) shows the compressive strength at 7 days of age when sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate, and Figure 9(b) shows the compression strength at 7 days of age when limestone-based crushed stone is used as the coarse aggregate. Strength: Figure 9(c) shows the compressive strength at 7 days of age when diabase crushed stone was used as the coarse aggregate.
ＢＦＳ置換率は、５４．８～７２．６％の範囲で行っている。図中、σ１は材齢１日、σ７は材齢７日、σ１４は材齢１４日であることを示している。
粗骨材の違いに関わらず、材齢１日では蒸気養生を行った場合の方が圧縮強度は高くなっているが、材齢７日、１４日と材齢が伸びるに伴い、養生方法の違いによる強度発現に大きな差は見られず、同程度となっている。
ＰＣａ製品では、型枠の回転率向上や早期出荷を目的として蒸気養生を行うことが一般的であり、翌日脱型できるだけの強度確保を目的としている。
圧縮強度試験は、９～１０月に行っており、比較的外気温が低くない時期であるため、蒸気養生を行わず気中養生としたコンクリートについても強度の低下は少なかった。
蒸気養生を行う設備がない場合には、気中養生における材齢７日以降の強度確認を行えば推定可能と考えられる。そのためには、事前に蒸気養生と気中養生の強度発現性を比較する必要がある。
図に示すように、粗骨材の違いにより強度発現に差が生じており、砂岩系砕石を用いた場合の材齢１４日強度と、石灰岩系砕石又は輝緑岩系砕石を用いた場合の材齢７日強度とが同程度となっている。
The BFS substitution rate is in the range of 54.8 to 72.6%. In the figure, σ1 indicates the age of the material 1 day, σ7 indicates the age of the material 7 days, and σ14 indicates the age of the material 14 days.
Regardless of the difference in coarse aggregate, the compressive strength is higher when steam curing is performed at 1 day of age, but as the age of the material increases to 7 and 14 days, the curing method changes. There is no big difference in the strength development due to the difference, and it is at the same level.
PCa products are generally subjected to steam curing for the purpose of improving the rotation rate of the formwork and early shipping, and the purpose is to ensure sufficient strength to allow the product to be demolded the next day.
Compressive strength tests were conducted from September to October, when the outside temperature is relatively low, so there was little decrease in strength even for concrete that was air-cured without steam curing.
If there is no equipment for steam curing, it may be possible to estimate the strength by checking the strength of the material after 7 days in air curing. To do this, it is necessary to compare the strength development properties of steam curing and air curing in advance.
As shown in the figure, there are differences in strength depending on the type of coarse aggregate, with the 14-day strength when using sandstone-based crushed stone and the 14-day strength when using limestone-based crushed stone or diabase-based crushed stone. The strength is about the same as that of the 7-day material.
図１０はＣＯ２排出量削減効果を示す表である。
図１０（ａ）は粗骨材として砂岩系砕石を用いた場合、図１０（ｂ）は粗骨材として石灰岩系砕石を用いた場合、図１０（ｃ）は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた場合を示しており、図１０（ｄ）は、材料別のＣＯ２排出原単位である。ＢＦＳ置換率は５５％と７０％で行っている。
比較例として、一般的な高流動コンクリート配合と、従来の高流動コンクリート配合を示している。
図１０（ａ）から図１０（ｃ）に示すように、一般的な高流動コンクリートに比べ、高炉スラグ微粉末をセメントの代わりに５５％置換した配合では、ＣＯ２排出量を４０～４８％削減でき、７０％置換した配合では、ＣＯ２排出量を６０～６４％削減できている。
FIG. 10 is a table showing the effect of reducing CO 2 emissions.
Figure 10(a) shows the case where sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate, Figure 10(b) shows the case where limestone-based crushed stone is used as the coarse aggregate, and Figure 10(c) shows the case where diabase-based crushed stone is used as the coarse aggregate. The case where crushed stone is used is shown, and FIG. 10(d) shows the CO 2 emission intensity for each material. The BFS replacement rate was 55% and 70%.
As comparative examples, a general high-flow concrete mix and a conventional high-flow concrete mix are shown.
As shown in Figures 10(a) to 10(c), compared to general high-flow concrete, a formulation in which 55% of cement is replaced with pulverized blast furnace slag reduces CO2 emissions by 40-48%. In a formulation with 70% substitution, CO 2 emissions can be reduced by 60 to 64%.
本発明によれば、普通ポルトランドセメントの使用量を大幅に低減して二酸化炭素排出量を削減する一方で、コンクリート硬化体組織を緻密化し、水や酸素の浸透を抑制できる。
According to the present invention, the amount of ordinary Portland cement used can be significantly reduced and carbon dioxide emissions can be reduced, while the structure of the hardened concrete can be densified and the penetration of water and oxygen can be suppressed.
本発明は、高炉スラグ微粉末を含むコンクリート組成物、コンクリートの製造方法、及びプレキャストコンクリートに関する。 The present invention relates to a concrete composition containing pulverized blast furnace slag, a method for producing concrete, and precast concrete.
普通ポルトランドセメントを高炉スラグ微粉末に置換することで二酸化炭素排出量を削減できるが、置換する高炉スラグ微粉末の割合が大きくなると、コンクリート中のアルカリ性が低下し、鉄筋の不動態被膜が破壊されやすくなるため、水や酸素の浸透により鉄筋腐食が進行しやすい。
特許文献１では、早強ポルトランドセメントに対して、混和材として高炉スラグ微粉末が３５～６５重量％添加された結合材組成物を提案している。
特許文献２では、高炉スラグ微粉末を４５～７５質量％含有する高炉セメントを結合材中に７０質量％以上含有するコンクリート組成物を提案している。
Carbon dioxide emissions can be reduced by replacing ordinary Portland cement with pulverized blast furnace slag, but if the proportion of pulverized blast furnace slag that is replaced increases, the alkalinity in the concrete decreases and the passive film of the reinforcing bars is destroyed. This makes it easier for reinforcing steel to corrode due to water and oxygen penetration.
Patent Document 1 proposes a binder composition in which 35 to 65% by weight of blast furnace slag powder is added as an admixture to early strength Portland cement.
Patent Document 2 proposes a concrete composition containing 70% by mass or more of blast furnace cement containing 45 to 75% by mass of pulverized blast furnace slag powder in a binder.
特許文献１や特許文献２のように、空気量を３．０～６．０％程度とすることで、ワーカビリティ及び耐凍害性が改善され、所要のコンシステンシーを得るための単位水量を減少させることができる。
しかし、圧縮強度は空気量の増加にほぼ反比例して低下する。一般には、同一水セメント比の場合は、空気量１％増加に対して材齢７日の圧縮強度は４～６％低下する。
また、プレキャストコンクリート製品に着目すると、コンクリート打込み時に巻き込んだ空気が脱泡できず、コンクリート表面に大きな気泡が多数発生する。プレキャストコンクリート製品のように同一規格で大量に生産される部材では、コンクリート表面の仕上がりが重要視され、強度・耐久性上問題がない場合でも表面気泡を施主や施工管理者が嫌う傾向にあり、商品価値の低下を招くことになる。
As in Patent Document 1 and Patent Document 2, by setting the air content to about 3.0 to 6.0%, workability and frost damage resistance are improved, and the unit water amount required to obtain the required consistency is reduced. can be done.
However, the compressive strength decreases in almost inverse proportion to the increase in air amount. Generally, when the water-cement ratio is the same, the compressive strength of the 7-day-old material decreases by 4 to 6% for a 1% increase in air content.
Furthermore, when focusing on precast concrete products, air trapped during concrete pouring cannot be defoamed, resulting in many large air bubbles on the concrete surface. For parts such as precast concrete products that are produced in large quantities to the same standard, the finish of the concrete surface is important, and even if there are no problems in terms of strength or durability, owners and construction managers tend to dislike air bubbles on the surface. This will lead to a decrease in product value.
本発明は、普通ポルトランドセメントの使用量を大幅に低減して二酸化炭素排出量を削減する一方で、高炉スラグ微粉末高含有高流動コンクリートとすることでコンクリート硬化体組織を緻密化し、水や酸素の浸透を抑制することができるコンクリート組成物、コンクリートの製造方法、及びプレキャストコンクリートを提供することを目的とする。 The present invention significantly reduces the amount of ordinary Portland cement used and reduces carbon dioxide emissions, while creating highly fluid concrete with a high content of pulverized blast furnace slag, which densifies the structure of the hardened concrete and reduces the amount of water and oxygen. The purpose of the present invention is to provide a concrete composition, a method for producing concrete, and precast concrete that can suppress the penetration of water.
請求項１記載の本発明のコンクリート組成物は、結合材、水、細骨材、粗骨材、及び混和剤を含むコンクリート組成物であって、前記結合材として、１５～３０質量％の普通ポルトランドセメントと、７０～８５質量％の高炉スラグ微粉末とを含み、前記粗骨材を石灰岩系砕石とし、前記混和剤として、特殊ポリエーテル系化合物と特殊界面活性剤を主成分とする高性能減水剤、ポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤、ポリカルボン酸ポリマーを主成分とする高性能減水剤、又はポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤を用い、前記結合材に対する前記水の水粉体容積比を８０～１１０％、前記水の単位水量を１５５～１７０ｋｇ／m
３
、前記粗骨材の粗骨材絶対容積を３１０～３２０Ｌ／m
３ 、空気量を２．０％以下としたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明のコンクリート組成物は、結合材、水、細骨材、粗骨材、及び混和剤を含むコンクリート組成物であって、前記結合材として、１５～３０質量％の普通ポルトランドセメントと、７０～８５質量％の高炉スラグ微粉末とを含み、前記粗骨材を砂岩系砕石とし、前記混和剤として、ポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする高性能減水剤、又はＰＡＥ化合物を主成分とする高性能減水剤を用い、前記結合材に対する前記水の水粉体容積比を９０～１０５％、前記水の単位水量を１５５～１６５ｋｇ／m
３
、前記粗骨材の粗骨材絶対容積を３１０～３２０Ｌ／m
３
、空気量を２．０％以下としたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明のコンクリート組成物は、結合材、水、細骨材、粗骨材、及び混和剤を含むコンクリート組成物であって、前記結合材として、１５～３０質量％の普通ポルトランドセメントと、７０～８５質量％の高炉スラグ微粉末とを含み、前記粗骨材を輝緑岩系砕石とし、前記混和剤として、ポリカルボン酸系化合物と特殊増粘剤を主成分とする高性能ＡＥ減水剤、又はポリカルボン酸ポリマーを主成分とする高性能減水剤を用い、前記結合材に対する前記水の水粉体容積比を８５～１０５％、前記水の単位水量を１５５～１７０ｋｇ／m
３
、前記粗骨材の粗骨材絶対容積を３１０～３２０Ｌ／m
３
、空気量を２．０％以下としたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載のコンクリート組成物において、前記粗骨材を２０～５ｍｍの大きさとしたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１に記載のコンクリート組成物において、前記高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれることを特徴とする。
請求項６記載の本発明のコンクリートの製造方法は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のコンクリート組成物を、混練りした後に蒸気養生又は気中養生して製造する
ことを特徴とする。
請求項７記載の本発明のプレキャストコンクリートは、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のコンクリート組成物が、所定形状に硬化されて前記高炉スラグ微粉末を前記普通ポルトランドセメントよりも高い比率で含有することを特徴とする。
The concrete composition of the present invention according to claim 1 is a concrete composition comprising a binder, water, fine aggregate, coarse aggregate, and an admixture, wherein the binder contains 15 to 30 % by mass of ordinary A high-performance powder containing Portland cement and 70 to 85% by mass of pulverized blast furnace slag, the coarse aggregate is crushed limestone, and the admixture is a special polyether compound and a special surfactant as main components. Using a water reducing agent, a high performance water reducing agent whose main component is a polycarboxylic acid compound, a high performance water reducing agent whose main component is a polycarboxylic acid polymer, or a high performance water reducing agent whose main component is a polycarboxylic acid compound, The water powder volume ratio of the water to the binder is 80 to 110%, the unit water amount of the water is 155 to 170 kg/m 3 , the coarse aggregate absolute volume of the coarse aggregate is 310 to 320 L/m 3 , and air. It is characterized in that the amount is 2.0% or less.
The concrete composition of the present invention according to claim 2 is a concrete composition comprising a binder, water, fine aggregate, coarse aggregate, and an admixture, wherein as the binder, 15 to 30% by mass of ordinary or _ A high-performance water reducing agent containing a PAE compound as a main component is used, the volume ratio of the water to the binder is 90 to 105% , the unit water amount of the water is 155 to 165 kg/m 3 , and the coarse aggregate is It is characterized by having an absolute volume of coarse aggregate of 310 to 320 L/m 3 and an air content of 2.0% or less .
The concrete composition of the present invention according to claim 3 is a concrete composition comprising a binder, water, fine aggregate, coarse aggregate, and an admixture, wherein the binder contains 15 to 30% by mass of ordinary Contains Portland cement and 70 to 85% by mass of pulverized blast furnace slag, the coarse aggregate is crushed diabase stone, and the admixture is mainly composed of a polycarboxylic acid compound and a special thickener. Using a high-performance AE water-reducing agent or a high-performance water-reducing agent whose main component is a polycarboxylic acid polymer, the water powder volume ratio of the water to the binder is 85 to 105% , and the unit water amount of the water is 155 to 170 kg. /m 3 , the coarse aggregate has an absolute volume of 310 to 320 L/m 3 , and an air content of 2.0% or less .
The present invention according to claim 4 is characterized in that, in the concrete composition according to claim 1, the coarse aggregate has a size of 20 to 5 mm.
The present invention according to claim 5 is characterized in that, in the concrete composition according to claim 1, the pulverized blast furnace slag powder contains 2% by mass of gypsum.
The method for producing concrete of the present invention according to claim 6 includes the step of kneading the concrete composition according to any one of claims 1 to 5, followed by steam curing or air curing. Features.
In the precast concrete of the present invention according to claim 7 , the concrete composition according to any one of claims 1 to 5 is hardened into a predetermined shape and the pulverized blast furnace slag is made into a powder more than the ordinary portland cement. It is characterized by its high content.
本発明によれば、普通ポルトランドセメントの使用量を大幅に低減して二酸化炭素排出量を削減する一方で、高炉スラグ微粉末高含有高流動コンクリートとすることでコンクリート硬化体組織を緻密化し、水や酸素の浸透を抑制することができる。 According to the present invention, while the amount of ordinary Portland cement used is significantly reduced and carbon dioxide emissions are reduced, the structure of the hardened concrete is densified by creating highly fluid concrete with a high content of pulverized blast furnace slag, and water It is possible to suppress the penetration of oxygen and oxygen.
本発明の第１の実施の形態によるコンクリート組成物は、結合材として、３０～４５質量％の普通ポルトランドセメントと、７０～８５質量％の高炉スラグ微粉末とを含み、粗骨材を石灰岩系砕石とし、混和剤として、特殊ポリエーテル系化合物と特殊界面活性剤を主成分とする高性能減水剤、ポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤、ポリカルボン酸ポリマーを主成分とする高性能減水剤、又はポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤を用い、結合材に対する水の水粉体容積比を８０～１１０％、水の単位水量を１５５～１７０ｋｇ／m ３ 、粗骨材の粗骨材絶対容積を３１０～３２０Ｌ／m ３ 、空気量を２．０％以下としたものである。本実施の形態によれば、普通ポルトランドセメントの使用量を大幅に低減でき、コンクリート硬化体組織を緻密化し、水や酸素の浸透を抑制することができる。また、石灰岩系砕石を粗骨材として用いる場合には、水粉体容積比が８０～１１０％の範囲において、５０ｃｍフロー到達時間及びスランプフローの流動性試験で目標とする品質を得ることができる。また、高炉スラグ微粉末を７０～８５質量％としても圧縮強度の大きな低下は見られず、実用に耐えうる圧縮強度を得られる。 The concrete composition according to the first embodiment of the present invention contains 30 to 45% by mass of ordinary Portland cement and 70 to 85% by mass of pulverized blast furnace slag as a binder, and the coarse aggregate is limestone-based. As crushed stone, as an admixture, we use a high-performance water reducing agent whose main ingredients are a special polyether compound and a special surfactant, a high-performance water reducer whose main ingredient is a polycarboxylic acid compound, and a high-performance water reducer whose main ingredient is a polycarboxylic acid polymer. Using a high-performance water reducing agent containing a polycarboxylic acid compound as a main component, the water-powder volume ratio of water to the binder is 80 to 110%, and the unit water amount is 155 to 170 kg/m 3. The coarse aggregate has an absolute volume of 310 to 320 L/m 3 and an air content of 2.0% or less. According to this embodiment, the amount of ordinary Portland cement used can be significantly reduced, the hardened concrete structure can be densified, and the penetration of water and oxygen can be suppressed. In addition, when limestone-based crushed stone is used as coarse aggregate, the target quality can be obtained in the 50 cm flow time and slump flow fluidity tests when the water-powder volume ratio is in the range of 80 to 110%. . Moreover, even when the blast furnace slag powder is contained in an amount of 70 to 85% by mass, no significant decrease in compressive strength is observed, and a compressive strength that can withstand practical use can be obtained.
本発明の第２の実施の形態によるコンクリート組成物は、結合材として、１５～３０質量％の普通ポルトランドセメントと、７０～８５質量％の高炉スラグ微粉末とを含み、粗骨材を砂岩系砕石とし、混和剤として、ポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする高性能減水剤、又はＰＡＥ化合物を主成分とする高性能減水剤を用い、結合材に対する水の水粉体容積比を９０～１０５％、水の単位水量を１５５～１６５ｋｇ／m ３ 、粗骨材の粗骨材絶対容積を３１０～３２０Ｌ／m ３ 、空気量を２．０％以下としたものである。本実施の形態によれば、普通ポルトランドセメントの使用量を大幅に低減でき、コンクリート硬化体組織を緻密化し、水や酸素の浸透を抑制することができる。また、砂岩系砕石を粗骨材として用いる場合には、水粉体容積比が９０～１０５％の範囲において、５０ｃｍフロー到達時間及びスランプフローの流動性試験で目標とする品質を得ることができる。また、高炉スラグ微粉末を７０～８５質量％としても圧縮強度の大きな低下は見られず、実用に耐えうる圧縮強度を得られる。 The concrete composition according to the second embodiment of the present invention contains 15 to 30% by mass of ordinary Portland cement and 70 to 85% by mass of pulverized blast furnace slag as a binder, and the coarse aggregate is sandstone-based. Crushed stone is used as an admixture, and a high-performance water reducing agent containing a polycarboxylic acid ether compound as a main component or a high-performance water reducing agent containing a PAE compound as a main component is used to reduce the water/powder volume ratio of water to the binder to 90. -105% , the unit water amount is 155-165 kg/m 3 , the absolute volume of coarse aggregate is 310-320 L/m 3 , and the air content is 2.0% or less . According to this embodiment, the amount of ordinary Portland cement used can be significantly reduced, the hardened concrete structure can be densified, and the penetration of water and oxygen can be suppressed. In addition, when using crushed sandstone as a coarse aggregate, the target quality can be obtained in the 50 cm flow time and slump flow fluidity tests when the water-powder volume ratio is in the range of 90 to 105%. . Moreover, even when the blast furnace slag powder is contained in an amount of 70 to 85% by mass, no significant decrease in compressive strength is observed, and a compressive strength that can withstand practical use can be obtained.
本発明の第３の実施の形態によるコンクリート組成物は、結合材として、１５～３０質量％の普通ポルトランドセメントと、７０～８５質量％の高炉スラグ微粉末とを含み、粗骨材を輝緑岩系砕石とし、混和剤として、ポリカルボン酸系化合物と特殊増粘剤を主成分とする高性能ＡＥ減水剤、又はポリカルボン酸ポリマーを主成分とする高性能減水剤を用い、結合材に対する水の水粉体容積比を８５～１０５％、水の単位水量を１５５～１７０ｋｇ／m ３ 、粗骨材の粗骨材絶対容積を３１０～３２０Ｌ／m ３ 、空気量を２．０％以下としたものである。本実施の形態によれば、普通ポルトランドセメントの使用量を大幅に低減でき、コンクリート硬化体組織を緻密化し、水や酸素の浸透を抑制することができる。また、輝緑岩系砕石を粗骨材として用いる場合には、水粉体容積比が８５～１０５％の範囲において、５０ｃｍフロー到達時間及びスランプフローの流動性試験で目標とする品質を得ることができる。また、高炉スラグ微粉末を７０～８５質量％としても圧縮強度の大きな低下は見られず、実用に耐えうる圧縮強度を得られる。 The concrete composition according to the third embodiment of the present invention contains 15 to 30% by mass of ordinary Portland cement and 70 to 85% by mass of pulverized blast furnace slag as binders, and the coarse aggregate is bright green. Crushed rock is used as an admixture, and a high-performance AE water-reducing agent whose main ingredients are a polycarboxylic acid compound and a special thickener, or a high-performance water-reducing agent whose main ingredients are a polycarboxylic acid polymer, is used as an admixture. The water/ powder volume ratio of water is 85 to 105%, the unit water volume is 155 to 170 kg/m 3 , the absolute volume of coarse aggregate is 310 to 320 L/m 3 , and the air content is 2.0% or less. That is. According to this embodiment, the amount of ordinary Portland cement used can be significantly reduced, the hardened concrete structure can be densified, and the penetration of water and oxygen can be suppressed. In addition, when using diabase crushed stone as coarse aggregate, the target quality should be obtained in the 50 cm flow time and slump flow fluidity tests at a water-powder volume ratio of 85 to 105%. Can be done. Moreover, even when the blast furnace slag powder is contained in an amount of 70 to 85% by mass, no significant decrease in compressive strength is observed, and a compressive strength that can withstand practical use can be obtained.
本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態によるコンクリート組成物において、粗骨材を２０～５ｍｍの大きさとしたものである。本実施の形態によれば、粗骨材の粒の大きさの範囲を２０～５ｍｍとすることで、目標とする流動性を得ることができる。 The fourth embodiment of the present invention is the concrete composition according to the first embodiment in which the coarse aggregate has a size of 20 to 5 mm. According to this embodiment, the target fluidity can be obtained by setting the particle size range of the coarse aggregate to 20 to 5 mm.
本発明の第５の実施の形態は、第１の実施の形態によるコンクリート組成物において、高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれるものである。本実施の形態によれば、石こうを含むことで、経過時間に伴うスランプフロー値の低下が小さい。 In a fifth embodiment of the present invention, in the concrete composition according to the first embodiment, the ground blast furnace slag powder contains 2% by mass of gypsum. According to this embodiment, by including gypsum, the decrease in the slump flow value with elapsed time is small.
本発明の第６の実施の形態によるコンクリートの製造方法は、第１から第５のいずれかの実施の形態によるコンクリート組成物を、混練りした後に蒸気養生又は気中養生して製造するものである。本実施の形態によれば、高炉スラグ微粉末を含むコンクリート組成物では圧縮強度発現に対する養生の影響が大きいため、蒸気養生又は気中養生によって圧縮強度を高めることができる。 A method for producing concrete according to a sixth embodiment of the present invention is a method for producing concrete by kneading the concrete composition according to any one of the first to fifth embodiments, followed by steam curing or air curing. be. According to the present embodiment, since curing has a large influence on the development of compressive strength in a concrete composition containing pulverized blast furnace slag powder, the compressive strength can be increased by steam curing or air curing.
本発明の第７の実施の形態によるプレキャストコンクリートは、第１から第５のいずれかの実施の形態によるコンクリート組成物が所定形状に硬化されて高炉スラグ微粉末を普通ポルトランドセメントよりも高い比率で含有するものである。本実施の形態によれば、表面気泡がなく表面の仕上がりがきれいなプレキャストコンクリートを得ることができる。 The precast concrete according to the seventh embodiment of the present invention is obtained by hardening the concrete composition according to any one of the first to fifth embodiments into a predetermined shape and containing pulverized blast furnace slag powder at a higher ratio than ordinary Portland cement. It contains. According to this embodiment, precast concrete with no surface bubbles and a clean surface finish can be obtained.
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
本実施例によるコンクリート組成物は、結合材、水、細骨材、粗骨材、及び混和剤を含む。
結合材は、セメントと混和材であり、セメントには普通ポルトランドセメントを用い、混和材には高炉スラグ微粉末を用いている。
細骨材には石灰砕砂を用い、粗骨材には、砂岩系砕石、石灰岩系砕石、又は輝緑岩系砕石を用いている。
混和剤は、ポリカルボン酸エーテル系化合物、ＰＡＥ化合物、特殊ポリエーテル系化合物、ポリカルボン酸系化合物、ポリカルボン酸ポリマーなどを主成分とする高性能減水剤である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The concrete composition according to this example includes a binder, water, fine aggregate, coarse aggregate, and an admixture.
The binder is cement and an admixture; the cement is ordinary Portland cement, and the admixture is pulverized blast furnace slag.
Crushed lime sand is used as the fine aggregate, and crushed sandstone, crushed limestone, or crushed diabase stone is used as the coarse aggregate.
The admixture is a high performance water reducing agent whose main components are polycarboxylic acid ether compounds, PAE compounds, special polyether compounds, polycarboxylic acid compounds, polycarboxylic acid polymers, and the like.
図１は粗骨材絶対容積と充填高さとの関係を示すグラフである。
なお、図１に示すデータは、ＢＦＳ置換率（ＢＦＳ／（Ｃ＋ＢＦＳ））が７０％（ＢＦＳは高炉スラグ微粉末（ｋｇ／ｍ３）、Ｃは普通ポルトランドセメント（ｋｇ／ｍ３））、高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれており、空気量は２．０％以下である。
また、Ｖｗ／Ｖｐは水粉体容積比を示している（Ｖｗは水容積、Ｖｐは粉体（Ｃ＋ＢＦＳ）容積）。
自己充填性に影響を及ぼす最も大きな要因は粗骨材量であり、粗骨材量が少ないと間隙を通過しやすく自己充填性は向上する。
一方で、粗骨材量が多いと間隙通過時における粗骨材同士の噛み合わせが顕著になり、自己充填性は低下する。また、粗骨材量が多い、つまり細骨材量が少ないと製品にした際の肌面が悪化する。
以上のことから、自己充填性を満足する最適粗骨材量を決定するために、水粉体容積比と砕石種類の違いによる影響を確認した。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the absolute volume of coarse aggregate and the filling height.
The data shown in Figure 1 shows that the BFS replacement rate (BFS/(C+BFS)) is 70% (BFS is pulverized blast furnace slag (kg/m 3 ), C is ordinary Portland cement (kg/m 3 )), The fine slag powder contains 2% by mass of gypsum, and the amount of air is 2.0% or less.
Further, Vw/Vp indicates the water/powder volume ratio (Vw is the water volume, Vp is the powder (C+BFS) volume).
The most important factor affecting self-filling property is the amount of coarse aggregate, and when the amount of coarse aggregate is small, it is easier to pass through the gaps and self-filling property improves.
On the other hand, if the amount of coarse aggregate is large, the meshing of the coarse aggregates becomes noticeable when passing through the gaps, and the self-filling property decreases. Moreover, if the amount of coarse aggregate is large, that is, the amount of fine aggregate is small, the surface of the product will deteriorate.
Based on the above, in order to determine the optimal amount of coarse aggregate that satisfies self-filling properties, we confirmed the effects of differences in the water/powder volume ratio and the type of crushed stone.
図１（ａ）では、粗骨材絶対容積３１０、３２０、３３０Ｌ／ｍ３の３水準について、単位水量一定の条件で水粉体容積比の影響を比較した。水粉体容積比が小さいとは単位結合材量が多く、また水粉体容積比が大きいとは単位結合材量が少ないことを意味する。
水粉体容積比の違いに関わらず、粗骨材絶対容積が大きくなるに伴い充填高さは小さくなり、間隙通過性及び自己充填性は低下した。
一方で、粗骨材絶対容積３２０Ｌ／ｍ３までは目標とするＵ形充填高さ３００ｍｍを超えて充填したことから、粗骨材絶対容積は３２０Ｌ／ｍ３以下にする必要がある。
In FIG. 1(a), the influence of the water/powder volume ratio was compared for three levels of coarse aggregate absolute volume of 310, 320, and 330 L/m 3 under the condition that the unit water amount was constant. A small water/powder volume ratio means that the unit binding material amount is large, and a large water/powder volume ratio means that the unit binding material amount is small.
Regardless of the difference in the water/powder volume ratio, as the absolute volume of coarse aggregate increased, the filling height decreased, and the gap permeability and self-filling properties decreased.
On the other hand, since the coarse aggregate absolute volume of 320 L/m 3 exceeded the target U-shaped filling height of 300 mm, the coarse aggregate absolute volume must be 320 L/m 3 or less.
図１（ｂ）では、砕石種類の影響を示している。
砂岩系砕石と石灰岩系砕石との２水準について、同様に粗骨材絶対容積の影響を比較した。
石灰岩系砕石の方が粗骨材絶対容積が大きい場合においても充填高さは大きく、間隙通過性及び自己充填性に優れることがわかる。
図１（ｂ）に示すように、砂岩系砕石より石灰岩系砕石の方が自己充填性には有利であるが、砂岩系砕石についても粗骨材絶対容積を小さく配合設計すれば、間隙通過性や自己充填性を満足することができる。
Figure 1(b) shows the influence of the type of crushed stone.
The influence of the absolute volume of coarse aggregate was similarly compared for two levels: sandstone-based crushed stone and limestone-based crushed stone.
It can be seen that limestone-based crushed stone has a larger filling height even when the absolute volume of coarse aggregate is larger, and is superior in gap passage and self-filling properties.
As shown in Figure 1(b), limestone-based crushed stone is more advantageous in terms of self-filling than sandstone-based crushed stone; however, if sandstone-based crushed stone is also mixed and designed with a small absolute volume of coarse aggregate, it will be easier to pass through the gaps. and self-filling properties.
図２は粗骨材別の５０ｃｍフロー到達時間とフロー停止時間の関係を示すグラフである。
図２（ａ）は粗骨材として砂岩系砕石、図２（ｂ）は粗骨材として石灰岩系砕石、図２（ｃ）は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いている。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the time to reach a flow of 50 cm and the flow stop time for each coarse aggregate.
2(a) uses sandstone-based crushed stone as the coarse aggregate, FIG. 2(b) uses limestone-based crushed stone as the coarse aggregate, and FIG. 2(c) uses diabase-based crushed stone as the coarse aggregate.
ＢＦＳ／（Ｃ＋ＢＦＳ）は７０％、高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれており、空気量は２．０％以下である。粗骨材には２０～５ｍｍの範囲の大きさの粒を用いている。
Ｄ－１はポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする高性能減水剤、Ｄ－２はＰＡＥ化合物を主成分とする高性能減水剤、Ｅ－１は特殊ポリエーテル系化合物と特殊界面活性剤を主成分とする高性能減水剤、Ｆ－１はポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤、Ｇ－１はポリカルボン酸系化合物と特殊増粘剤を主成分とする高性能ＡＥ減水剤、Ｇ－２はポリカルボン酸ポリマーを主成分とする高性能減水剤である。
５０ｃｍフロー到達時間は流動性の、フロー停止時間は材料分離抵抗性の目安となる。
いずれの粗骨材を用いた場合でも、５０ｃｍフロー到達時間とフロー停止時間には正の相関があることが確認できる。
５０ｃｍフロー到達時間が短いとフロー停止時間も短く、５０ｃｍフロー到達時間が長いとフロー停止時間も長くなっており、５０ｃｍフロー停止時間で流動性と材料分離抵抗性を判断できることを意味する。
BFS/(C+BFS) is 70%, the ground blast furnace slag contains 2% by mass of gypsum, and the air content is 2.0% or less. The coarse aggregate uses grains with a size in the range of 20 to 5 mm.
D-1 is a high performance water reducing agent whose main component is a polycarboxylic acid ether compound, D-2 is a high performance water reducing agent whose main component is a PAE compound, and E-1 is a special polyether compound and a special surfactant. F-1 is a high-performance water reducer whose main ingredients are polycarboxylic acid compounds, and G-1 is a high-performance water reducer whose main ingredients are polycarboxylic acid compounds and a special thickener. AE water reducing agent, G-2, is a high performance water reducing agent whose main component is polycarboxylic acid polymer.
The time to reach 50 cm flow is a measure of fluidity, and the flow stop time is a measure of material separation resistance.
It can be confirmed that no matter which coarse aggregate is used, there is a positive correlation between the time to reach a flow of 50 cm and the flow stop time.
The shorter the 50 cm flow arrival time, the shorter the flow stop time, and the longer the 50 cm flow arrival time, the longer the flow stop time, which means that fluidity and material separation resistance can be judged by the 50 cm flow stop time.
図３は水粉体容積比と５０ｃｍフロー到達時間及びスランプフロー値の関係を示すグラフである。
図３に示すデータでは、粗骨材としては、砂岩系砕石、石灰岩系砕石、及び輝緑岩系砕石をそれぞれ用い、２０～５ｍｍの範囲の大きさの粒を用いている。粗骨材絶対容積は３１０Ｌ／ｍ３又は３２０Ｌ／ｍ３としている。また、混和剤としては、ポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする高性能減水剤、ＰＡＥ化合物を主成分とする高性能減水剤、特殊ポリエーテル系化合物と特殊界面活性剤を主成分とする高性能減水剤、ポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤、ポリカルボン酸系化合物と特殊増粘剤を主成分とする高性能ＡＥ減水剤、ポリカルボン酸ポリマーを主成分とする高性能減水剤を用いている。
ＢＦＳ／（Ｃ＋ＢＦＳ）は７０％、高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれており、空気量は２．０％以下である。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the water/powder volume ratio, the time to reach a flow of 50 cm, and the slump flow value.
In the data shown in FIG. 3, sandstone-based crushed stone, limestone-based crushed stone, and diabase-based crushed stone are each used as the coarse aggregate, and grains with a size in the range of 20 to 5 mm are used. The absolute volume of coarse aggregate is 310 L/m 3 or 320 L/m 3 . In addition, as admixtures, we use high-performance water reducers whose main ingredients are polycarboxylic acid ether compounds, high-performance water reducers whose main ingredients are PAE compounds, and special polyether compounds and special surfactants. High performance water reducer, high performance water reducer based on polycarboxylic acid compounds, high performance AE water reducer based on polycarboxylic acid compounds and special thickeners, high performance water reducer based on polycarboxylic acid polymers. A high-performance water reducing agent is used.
BFS/(C+BFS) is 70%, the ground blast furnace slag contains 2% by mass of gypsum, and the air content is 2.0% or less.
水粉体容積比が大きくなる（単位結合材量が少なくなる）に従い、図３（ａ）に示すように、流動性と材料分離抵抗性を同時に満足するスランプフローは低下傾向にあり、図３（ｂ）に示すように、５０ｃｍフロー到達時間も同様の傾向が確認でき、水粉体容積比が大きくなると到達時間は短くなる。
流動性を高めるためには水粉体容積比を小さくすることが好ましいが、材料分離抵抗性は低下する。また、材料分離抵抗性を高めるためには水粉体容積比を大きくすることが好ましいが、流動性は低下する。
材料分離抵抗性及び流動性を同時に満たす水粉体容積比は８０～１１０％であり、水粉体容積比が８０～１１０％の範囲内で、単位水量や混和剤の種類を調整することで最適水粉体容積比とすることができる。
As the water/powder volume ratio increases (the unit binder amount decreases), the slump flow that satisfies both fluidity and material separation resistance tends to decrease, as shown in Figure 3(a). As shown in (b), a similar tendency can be confirmed for the 50 cm flow arrival time, and as the water/powder volume ratio increases, the arrival time becomes shorter.
In order to improve the fluidity, it is preferable to reduce the water/powder volume ratio, but the resistance to material separation decreases. Furthermore, in order to improve material separation resistance, it is preferable to increase the water/powder volume ratio, but fluidity decreases.
The water-powder volume ratio that satisfies material separation resistance and fluidity at the same time is 80 to 110%, and by adjusting the unit water amount and type of admixture within the water-powder volume ratio of 80 to 110%. The optimum water-powder volume ratio can be achieved.
図４は図３に示すデータ中、砂岩系砕石を粗骨材として用いたデータのグラフであり、図４（ａ）では混和剤をポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｄ－１）、単位水量Ｗ（ｇ／m３）を１５５ｋｇ／m３、１６０ｋｇ／m３、及び１６５ｋｇ／m３としたデータ、図４（ｂ）では混和剤をＰＡＥ化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｄ－２）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１６０ｋｇ／m３及び１６５ｋｇ／m３としたデータである。 Figure 4 is a graph of the data shown in Figure 3, in which crushed sandstone is used as the coarse aggregate, and in Figure 4 (a), the admixture is a high-performance water reducer whose main component is a polycarboxylic acid ether compound. (D-1), data where the unit water amount W (g/m 3 ) is 155 kg/m 3 , 160 kg/m 3 , and 165 kg/m 3 , and in Figure 4 (b), the admixture is mainly composed of PAE compound. This data is based on the high performance water reducing agent (D-2), and the unit water amount W (kg/m 3 ) is 160 kg/m 3 and 165 kg/m 3 .
図５は図３に示すデータ中、石灰岩系砕石を粗骨材として用いたデータのグラフであり、図５（ａ）では混和剤を特殊ポリエーテル系化合物と特殊界面活性剤を主成分とする高性能減水剤（Ｅ－１）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１６０ｋｇ／m３、１６５ｋｇ／m３、及び１７０ｋｇ／m３としたデータ、図５（ｂ）では混和剤をポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｆ－１）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１５５ｋｇ／m３、１６０ｋｇ／m３、及び１６５ｋｇ／m３としたデータ、図５（ｃ）では混和剤をポリカルボン酸ポリマーを主成分とする高性能減水剤（Ｇ－２）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１５５ｋｇ／m３、１６０ｋｇ／m３、及び１６５ｋｇ／m３としたデータ、図５（ｄ）では混和剤をポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｆ－２）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１６０ｋｇ／m３、１６５ｋｇ／m３、及び１７０ｋｇ／m３としたデータである。 Figure 5 is a graph of the data shown in Figure 3 in which crushed limestone is used as the coarse aggregate, and in Figure 5 (a), the admixture is mainly composed of a special polyether compound and a special surfactant. High performance water reducing agent (E-1), data with unit water amount W (kg/m 3 ) of 160 kg/m 3 , 165 kg/m 3 , and 170 kg/m 3 , in Figure 5(b), the admixture is polycarbonate. Data for a high-performance water reducing agent (F-1) whose main component is an acidic compound, with unit water amount W (kg/m 3 ) of 155 kg/m 3 , 160 kg/m 3 , and 165 kg/m 3 , Figure 5 ( In c), the admixture is a high performance water reducing agent (G-2) containing polycarboxylic acid polymer as the main component, and the unit water amount W (kg/m 3 ) is 155 kg/m 3 , 160 kg/m 3 , and 165 kg/m 3 In Figure 5(d), the admixture was a high-performance water reducing agent (F-2) containing a polycarboxylic acid compound as the main component, and the unit water amount W (kg/m 3 ) was 160 kg/m 3 and 165 kg/m 3 . m 3 and 170 kg/m 3 .
図６は図３に示すデータ中、輝緑岩系砕石を粗骨材として用いたデータのグラフであり、図６（ａ）ではポリカルボン酸系化合物と特殊増粘剤を主成分とする高性能ＡＥ減水剤（Ｇ－１）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１５５ｋｇ／m３、１６０ｋｇ／m３、及び１６５ｋｇ／m３としたデータ、図６（ｂ）では混和剤をポリカルボン酸ポリマーを主成分とする高性能減水剤（Ｇ－２）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１６０ｋｇ／m３ 、１６５ｋｇ／m３ 、及び１７０ｋｇ／m ３ としたデータである。 Figure 6 is a graph of the data shown in Figure 3, using diabase crushed stone as the coarse aggregate. Performance AE water reducing agent (G-1), data with unit water amount W (kg/m 3 ) of 155 kg/m 3 , 160 kg/m 3 , and 165 kg/m 3 , in Figure 6(b), the admixture was polycarbonate. The data is for a high-performance water reducing agent (G-2) containing an acid polymer as a main component, and the unit water amount W (kg/m 3 ) is 160 kg/m 3 , 165 kg/m 3 , and 170 kg/m 3 .
図４から図６は、目標とするフレッシュコンクリートの性状（材料分離抵抗性や流動性）を満足する適正水粉体容積比の範囲を、粗骨材別で混和剤別に、単位水量のパラメータを変更して確認している。
データ条件として、目標フロー値７００ｍｍに対し±５０ｍｍの結果を抽出し、流動性と材料分離抵抗性を判断する指標は５０ｃｍフロー到達時間とした。
５０ｃｍフロー到達時間が短いと粘性は低く、材料分離しやすい。逆に５０ｃｍフロー到達時間が長いと粘性は高く、材料分離抵抗性は大きいが作業性に劣る。
図４に示す砂岩系砕石、及び図５に示す石灰岩系砕石は目標５０ｃｍフロー到達時間３～６秒、図６に示す輝緑岩系砕石については４～７秒としている。これは輝緑岩系砕石の密度が大きいため、モルタルの粘性が低いと骨材と一体となって流動せず、他の２岩種と異なり粘性を上げる必要があるためである。
Figures 4 to 6 show the range of appropriate water/powder volume ratio that satisfies the target properties of fresh concrete (material separation resistance and fluidity), and the parameters of unit water volume for each coarse aggregate and admixture. Changed and confirmed.
As data conditions, results of ±50 mm with respect to the target flow value of 700 mm were extracted, and the time to reach a 50 cm flow was used as an index for determining fluidity and material separation resistance.
When the 50 cm flow arrival time is short, the viscosity is low and the material is easily separated. On the other hand, if the time to reach the 50 cm flow is long, the viscosity is high and the material separation resistance is high, but the workability is poor.
The time required to reach the target 50 cm flow is 3 to 6 seconds for the sandstone-based crushed stone shown in FIG. 4 and the limestone-based crushed stone shown in FIG. 5, and 4-7 seconds for the diabase-based crushed stone shown in FIG. 6. This is because the density of diabase crushed stone is high, so if the viscosity of the mortar is low, it will not flow together with the aggregate, and unlike the other two rock types, it is necessary to increase the viscosity.
図４から図６に示すように、いずれの粗骨材においても、単位水量の増加に伴い粘性は低下し、適正水粉体容積比の中心値は小さくなる。つまり、適度な流動性、材料分離抵抗性を有するために必要な単位結合材量が多くなることを意味する。
混和剤の成分は、大きく分けて、減水成分、増粘成分、保持成分に分かれる。その特徴の違いにより、適正水粉体容積比の中心値が上下することがわかる。
図５（ｄ）に示す石灰岩系砕石の混和剤Ｆ－２が最も水粉体容積比が大きい（単位結合材量が少ない）条件で流動性、材料分離抵抗性を満足し、図５（ａ）に示す石灰岩系砕石の混和剤Ｆ－１が最も水粉体容積比が小さい（単位結合材量が多い）
石灰岩系砕石は他の２つの岩種に比べ、粒形が良く良質な微粒分を多く含むため、適度な流動性、材料分離抵抗性を満足するための水粉体容積比は大きくなる（単位結合材量は少なくなる）のが一般的であるが、前述した混和剤Ｆ－１、Ｆ－２は両極の結果となる。
As shown in FIGS. 4 to 6, in any coarse aggregate, the viscosity decreases as the unit water amount increases, and the center value of the appropriate water-powder volume ratio decreases. This means that the amount of unit binder required to have appropriate fluidity and material separation resistance increases.
The components of the admixture can be broadly divided into a water-reducing component, a viscosity-enhancing component, and a retention component. It can be seen that the central value of the appropriate water-powder volume ratio changes depending on the difference in characteristics.
The admixture F-2 for limestone-based crushed stone shown in Figure 5(d) satisfies the fluidity and material separation resistance under the condition of the largest water-powder volume ratio (low unit binding material amount), and the admixture F-2 shown in Figure 5(a) ) The limestone-based crushed stone admixture F-1 has the smallest water-powder volume ratio (large unit binding material amount)
Compared to the other two rock types, limestone-based crushed stone has a good grain shape and contains a large amount of high-quality fine particles, so the water-to-powder volume ratio is large in order to satisfy appropriate fluidity and material separation resistance (unit: However, the above-mentioned admixtures F-1 and F-2 give both extreme results.
図４から図６に示すように、使用する混和剤の種別でも適正水粉体容積比の範囲は調整可能であり、単位水量の増減によっても調整できるが、図４に示すように、粗骨材を砂岩系砕石とした場合には、水粉体容積比が９０～１０５％の範囲で適度な流動性、材料分離抵抗性を有し、図５に示すように、粗骨材を石灰岩系砕石とした場合には、水粉体容積比が８０～１１０％の範囲で適度な流動性、材料分離抵抗性を有し、図６に示すように、粗骨材を輝緑岩系砕石とした場合には、水粉体容積比が８５～１０５％の範囲で適度な流動性、材料分離抵抗性を有する。 As shown in Figures 4 to 6, the range of the appropriate water-powder volume ratio can be adjusted depending on the type of admixture used, and can also be adjusted by increasing or decreasing the unit amount of water. When the material is sandstone-based crushed stone, it has appropriate fluidity and material separation resistance when the water-powder volume ratio is in the range of 90 to 105%. When used as crushed stone, it has appropriate fluidity and material separation resistance when the water/powder volume ratio is in the range of 80 to 110%, and as shown in Figure 6, coarse aggregate is mixed with diabase crushed stone. In this case, it has appropriate fluidity and material separation resistance when the water/powder volume ratio is in the range of 85 to 105%.
図７はＢＦＳ置換率と水粉体容積比の関係を示すグラフである。
図７（ａ）は、砂岩系砕石を粗骨材として用い、混和剤としてポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｄ－１）とＰＡＥ化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｄ－２）を用い、図７（ｂ）は、石灰岩系砕石を粗骨材として用い、混和剤として特殊ポリエーテル系化合物と特殊界面活性剤を主成分とする高性能減水剤（Ｅ－１）とポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｆ－１）を用い、図７（ｃ）は、石灰岩系砕石を粗骨材として用い、混和剤としてポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｆ－２）とポリカルボン酸ポリマーを主成分とする高性能減水剤（Ｇ－２）を用い、図７（ｄ）は、輝緑岩系砕石を粗骨材として用い、混和剤としてポリカルボン酸系化合物と特殊増粘剤を主成分とする高性能ＡＥ減水剤（Ｇ－１）とポリカルボン酸ポリマーを主成分とする高性能減水剤（Ｇ－２）を用いている。高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれており、空気量は２．０％以下である。粗骨材には２０～５ｍｍの範囲の大きさの粒を用いている。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the BFS substitution rate and the water/powder volume ratio.
Figure 7(a) shows a high-performance water reducing agent (D-1) using sandstone-based crushed stone as the coarse aggregate, a high-performance water reducing agent (D-1) whose main component is a polycarboxylic acid ether compound as an admixture, and a high-performance water reducer whose main component is a PAE compound. Using a water reducing agent (D-2), Figure 7(b) shows a high performance water reducing agent (D-2) using crushed limestone as a coarse aggregate and a special polyether compound and a special surfactant as admixtures. E-1) and a high-performance water reducing agent (F-1) containing a polycarboxylic acid compound as the main component. Using a high performance water reducing agent (F-2) whose main component is a polycarboxylic acid polymer and a high performance water reducing agent (G-2) whose main component is a polycarboxylic acid polymer, Figure 7(d) as a coarse aggregate, a high performance AE water reducer (G-1) whose main components are a polycarboxylic acid compound and a special thickener as an admixture, and a high performance water reducer (G-1) whose main components are a polycarboxylic acid polymer. G-2) is used. The blast furnace slag powder contains 2% by mass of gypsum, and the air content is 2.0% or less. The coarse aggregate uses grains with a size in the range of 20 to 5 mm.
目標とするフレッシュコンクリートの性状（材料分離抵抗性や流動性）を満足する配合条件の下で、すなわち、水粉体容積比が８０～１１０％の範囲において、ＢＦＳ置換率と単位結合材量の関係について確認した。
データ条件として、目標フロー値７００ｍｍに対し±５０ｍｍ、５０ｃｍフロー到達時間は３～７秒の範囲とした。
いずれの粗骨材の場合でも、ＢＦＳ置換率の増大に伴い、適切なフレッシュコンクリートの性状が得られる単位結合材量は減少している。
図７（ｂ）に示す石灰岩系砕石を使用した場合には、単位結合材量は最も多くなり、図７（ｃ）に示す石灰岩系砕石を使用した場合には、単位結合材量は少なくなっており、混和剤の特性が粘性の付与に影響している。
ＢＦＳ置換率を増大させるとモルタルの粘性が高くなり、流動性および材料分離抵抗性を満足するための粉体量は少なくなる。
図７に示すように、水粉体容積比が８０～１１０％の範囲であれば、ＢＦＳ置換率が５５％を超えても、更にはＢＦＳ置換率が７０～８５％の範囲でも、５０ｃｍフロー到達時間及びスランプフローの流動性試験で目標とする品質を得ることができる。
Under mixing conditions that satisfy the target properties of fresh concrete (material separation resistance and fluidity), that is, in a water-powder volume ratio range of 80 to 110%, the BFS substitution rate and unit binder amount are I confirmed the relationship.
The data conditions were ±50 mm with respect to the target flow value of 700 mm, and the time to reach 50 cm flow was in the range of 3 to 7 seconds.
In the case of any coarse aggregate, as the BFS replacement rate increases, the amount of unit binder that can provide suitable fresh concrete properties decreases.
When limestone-based crushed stone shown in Fig. 7(b) is used, the unit binding material amount is the largest, and when limestone-based crushed stone shown in Fig. 7(c) is used, the unit binding material amount is small. The characteristics of the admixture affect the imparting of viscosity.
As the BFS substitution rate increases, the viscosity of the mortar increases, and the amount of powder required to satisfy fluidity and material separation resistance decreases.
As shown in Figure 7, if the water/powder volume ratio is in the range of 80 to 110%, even if the BFS replacement rate exceeds 55%, and even if the BFS replacement rate is in the range of 70 to 85%, the 50 cm flow Targeted quality can be obtained through flowability tests of arrival time and slump flow.
図８はＢＦＳ置換率と圧縮強度との関係を示すグラフである。
図８（ａ）は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた場合の材齢７日におけるＢＦＳ置換率と圧縮強度との関係を示し、図８（ｂ）はセメント水比と圧縮強度との関係を示している。図８（ｂ）において、△は粗骨材として砂岩系砕石を用い、〇は粗骨材として石灰岩系砕石を用い、×は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いている。養生方法は気中養生とし、粗骨材として砂岩系砕石を用いた△は外気温が３５℃、粗骨材として石灰岩系砕石を用いた〇は外気温が１５℃、粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた×は外気温が２５℃であった。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between BFS substitution rate and compressive strength.
Figure 8(a) shows the relationship between the BFS replacement rate and compressive strength at 7 days of age when diabase crushed stone is used as the coarse aggregate, and Figure 8(b) shows the relationship between the cement water ratio and compressive strength. It shows the relationship between In FIG. 8(b), △ indicates that sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate, ◯ indicates that limestone-based crushed stone is used as the coarse aggregate, and × indicates that diabase-based crushed stone is used as the coarse aggregate. The curing method was air curing, and sandstone-based crushed stone was used as the coarse aggregate. In the case of × in which crushed rock was used, the outside temperature was 25°C.
図８（ａ）に示すように、ＢＦＳ置換率の増大に伴い、圧縮強度は直線的に低下する。しかし、ＢＦＳ置換率７０～８５％における圧縮強度は４０Ｎ／ｍｍ２程度となり、一般的なＰＣａ（プレキャスト鉄筋コンクリート）製品に適用可能であることが確認できた。
図８（ｂ）に示すように、セメント水比と圧縮強度の関係は、ひとつの直線近似式で表現することができる。この直線近似式を用いることにより、要求される強度を得るためのセメント水比を決定でき、その逆数である水セメント比を算出できる。
外気温の違いで強度発現は異なり、外気温が高い方が初期材齢における強度は高くなる。コンクリート温度は外気温に依存し、コンクリート温度が１０℃低いと若材齢における圧縮強度は約１０～２０％程度低下する。
粗骨材として砂岩系砕石を用いた場合（△）が粗骨材として石灰岩系砕石を用いた場合（〇）より圧縮強度が高いのは外気温の影響が大きいと考えられるが、粗骨材として砂岩系砕石を用いた場合（△）は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた場合（×）よりも圧縮強度は低くなっている。
このことから、粗骨材の種類は圧縮強度に影響を及ぼし、粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた場合（×）には、粗骨材として砂岩系砕石を用いた場合（△）よりも圧縮強度が高くなる傾向がある。
As shown in FIG. 8(a), as the BFS substitution rate increases, the compressive strength decreases linearly. However, the compressive strength at a BFS replacement rate of 70 to 85% was approximately 40 N/mm 2 , which confirmed that it could be applied to general PCa (precast reinforced concrete) products.
As shown in FIG. 8(b), the relationship between the cement water ratio and the compressive strength can be expressed by one linear approximation equation. By using this linear approximation formula, the cement-water ratio for obtaining the required strength can be determined, and the water-cement ratio, which is the reciprocal thereof, can be calculated.
Strength development differs depending on the outside temperature, and the higher the outside temperature, the higher the strength at the initial age. Concrete temperature depends on the outside temperature, and if the concrete temperature is 10°C lower, the compressive strength at a young age will decrease by about 10 to 20%.
The reason why the compressive strength is higher when sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate (△) than when limestone-based crushed stone is used as the coarse aggregate (〇) is thought to be largely due to the influence of outside temperature. When sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate (△), the compressive strength is lower than when diabase-based crushed stone is used as the coarse aggregate (x).
From this, it can be seen that the type of coarse aggregate affects the compressive strength, and when diabase-based crushed stone is used as the coarse aggregate (×), and when sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate (△). The compressive strength tends to be higher than that of
図９は養生方法（蒸気養生と気中養生）の違いによる圧縮強度を示すグラフである。
図９（ａ）は粗骨材として砂岩系砕石を用いた場合の材齢７日における圧縮強度、図９（ｂ）は粗骨材として石灰岩系砕石を用いた場合の材齢７日における圧縮強度、図９（ｃ）は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた場合の材齢７日における圧縮強度を示している。
FIG. 9 is a graph showing the compressive strength depending on the curing method (steam curing and air curing).
Figure 9(a) shows the compressive strength at 7 days of age when sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate, and Figure 9(b) shows the compression strength at 7 days of age when limestone-based crushed stone is used as the coarse aggregate. Strength: Figure 9(c) shows the compressive strength at 7 days of age when diabase crushed stone was used as the coarse aggregate.
ＢＦＳ置換率は、５４．８～７２．６％の範囲で行っている。図中、σ１は材齢１日、σ７は材齢７日、σ１４は材齢１４日であることを示している。
粗骨材の違いに関わらず、材齢１日では蒸気養生を行った場合の方が圧縮強度は高くなっているが、材齢７日、１４日と材齢が伸びるに伴い、養生方法の違いによる強度発現に大きな差は見られず、同程度となっている。
ＰＣａ製品では、型枠の回転率向上や早期出荷を目的として蒸気養生を行うことが一般的であり、翌日脱型できるだけの強度確保を目的としている。
圧縮強度試験は、９～１０月に行っており、比較的外気温が低くない時期であるため、蒸気養生を行わず気中養生としたコンクリートについても強度の低下は少なかった。
蒸気養生を行う設備がない場合には、気中養生における材齢７日以降の強度確認を行えば推定可能と考えられる。そのためには、事前に蒸気養生と気中養生の強度発現性を比較する必要がある。
図に示すように、粗骨材の違いにより強度発現に差が生じており、砂岩系砕石を用いた場合の材齢１４日強度と、石灰岩系砕石又は輝緑岩系砕石を用いた場合の材齢７日強度とが同程度となっている。
The BFS substitution rate is in the range of 54.8 to 72.6%. In the figure, σ1 indicates the age of the material 1 day, σ7 indicates the age of the material 7 days, and σ14 indicates the age of the material 14 days.
Regardless of the difference in coarse aggregate, the compressive strength is higher when steam curing is performed at 1 day of age, but as the age of the material increases to 7 and 14 days, the curing method changes. There is no big difference in the strength development due to the difference, and it is at the same level.
PCa products are generally subjected to steam curing for the purpose of improving the rotation rate of the formwork and early shipping, and the purpose is to ensure sufficient strength to allow the product to be demolded the next day.
Compressive strength tests were conducted from September to October, when the outside temperature is relatively low, so there was little decrease in strength even for concrete that was air-cured without steam curing.
If there is no equipment for steam curing, it may be possible to estimate the strength by checking the strength of the material after 7 days in air curing. To do this, it is necessary to compare the strength development properties of steam curing and air curing in advance.
As shown in the figure, there are differences in strength depending on the type of coarse aggregate, with the 14-day strength when using sandstone-based crushed stone and the 14-day strength when using limestone-based crushed stone or diabase-based crushed stone. The strength is about the same as that of the 7-day material.
図１０はＣＯ２排出量削減効果を示す表である。
図１０（ａ）は粗骨材として砂岩系砕石を用いた場合、図１０（ｂ）は粗骨材として石灰岩系砕石を用いた場合、図１０（ｃ）は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた場合を示しており、図１０（ｄ）は、材料別のＣＯ２排出原単位である。ＢＦＳ置換率は５５％と７０％で行っている。
比較例として、一般的な高流動コンクリート配合と、従来の高流動コンクリート配合を示している。
図１０（ａ）から図１０（ｃ）に示すように、一般的な高流動コンクリートに比べ、高炉スラグ微粉末をセメントの代わりに５５％置換した配合では、ＣＯ２排出量を４０～４８％削減でき、７０％置換した配合では、ＣＯ２排出量を６０～６４％削減できている。
FIG. 10 is a table showing the effect of reducing CO 2 emissions.
Figure 10(a) shows the case where sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate, Figure 10(b) shows the case where limestone-based crushed stone is used as the coarse aggregate, and Figure 10(c) shows the case where diabase-based crushed stone is used as the coarse aggregate. The case where crushed stone is used is shown, and FIG. 10(d) shows the CO 2 emission intensity for each material. The BFS replacement rate was 55% and 70%.
As comparative examples, a general high-flow concrete mix and a conventional high-flow concrete mix are shown.
As shown in Figures 10(a) to 10(c), compared to general high-flow concrete, a formulation in which 55% of cement is replaced with pulverized blast furnace slag reduces CO2 emissions by 40-48%. In a formulation with 70% substitution, CO 2 emissions can be reduced by 60 to 64%.
本発明によれば、普通ポルトランドセメントの使用量を大幅に低減して二酸化炭素排出量を削減する一方で、コンクリート硬化体組織を緻密化し、水や酸素の浸透を抑制できる。 According to the present invention, the amount of ordinary Portland cement used can be significantly reduced and carbon dioxide emissions can be reduced, while the structure of the hardened concrete can be densified and the penetration of water and oxygen can be suppressed.
本発明は、高炉スラグ微粉末を含むコンクリート組成物、コンクリートの製造方法、及びプレキャストコンクリートに関する。 The present invention relates to a concrete composition containing pulverized blast furnace slag, a method for producing concrete, and precast concrete.
普通ポルトランドセメントを高炉スラグ微粉末に置換することで二酸化炭素排出量を削減できるが、置換する高炉スラグ微粉末の割合が大きくなると、コンクリート中のアルカリ性が低下し、鉄筋の不動態被膜が破壊されやすくなるため、水や酸素の浸透により鉄筋腐食が進行しやすい。
特許文献１では、早強ポルトランドセメントに対して、混和材として高炉スラグ微粉末が３５～６５重量％添加された結合材組成物を提案している。
特許文献２では、高炉スラグ微粉末を４５～７５質量％含有する高炉セメントを結合材中に７０質量％以上含有するコンクリート組成物を提案している。
Carbon dioxide emissions can be reduced by replacing ordinary Portland cement with pulverized blast furnace slag, but if the proportion of pulverized blast furnace slag that is replaced increases, the alkalinity in the concrete decreases and the passive film of the reinforcing bars is destroyed. As a result, reinforcing steel corrosion tends to progress due to water and oxygen penetration.
Patent Document 1 proposes a binder composition in which 35 to 65% by weight of blast furnace slag powder is added as an admixture to early strength Portland cement.
Patent Document 2 proposes a concrete composition containing 70% by mass or more of blast furnace cement containing 45 to 75% by mass of pulverized blast furnace slag powder in a binder.
特許文献１や特許文献２のように、空気量を３．０～６．０％程度とすることで、ワーカビリティ及び耐凍害性が改善され、所要のコンシステンシーを得るための単位水量を減少させることができる。
しかし、圧縮強度は空気量の増加にほぼ反比例して低下する。一般には、同一水セメント比の場合は、空気量１％増加に対して材齢７日の圧縮強度は４～６％低下する。
また、プレキャストコンクリート製品に着目すると、コンクリート打込み時に巻き込んだ空気が脱泡できず、コンクリート表面に大きな気泡が多数発生する。プレキャストコンクリート製品のように同一規格で大量に生産される部材では、コンクリート表面の仕上がりが重要視され、強度・耐久性上問題がない場合でも表面気泡を施主や施工管理者が嫌う傾向にあり、商品価値の低下を招くことになる。
As in Patent Document 1 and Patent Document 2, by setting the air content to about 3.0 to 6.0%, workability and frost damage resistance are improved, and the unit water amount required to obtain the required consistency is reduced. can be done.
However, the compressive strength decreases in almost inverse proportion to the increase in air amount. Generally, when the water-cement ratio is the same, the compressive strength of the 7-day-old material decreases by 4 to 6% for a 1% increase in air content.
Furthermore, when focusing on precast concrete products, air trapped during concrete pouring cannot be defoamed, resulting in many large air bubbles on the concrete surface. For parts such as precast concrete products that are produced in large quantities to the same standard, the finish of the concrete surface is important, and even if there are no problems in terms of strength or durability, owners and construction managers tend to dislike air bubbles on the surface. This will lead to a decrease in product value.
本発明は、普通ポルトランドセメントの使用量を大幅に低減して二酸化炭素排出量を削減する一方で、高炉スラグ微粉末高含有高流動コンクリートとすることでコンクリート硬化体組織を緻密化し、水や酸素の浸透を抑制することができるコンクリート組成物、コンクリートの製造方法、及びプレキャストコンクリートを提供することを目的とする。 The present invention significantly reduces the amount of ordinary Portland cement used and reduces carbon dioxide emissions, while creating highly fluid concrete with a high content of pulverized blast furnace slag, which densifies the structure of the hardened concrete and reduces the amount of water and oxygen. The purpose of the present invention is to provide a concrete composition, a method for producing concrete, and precast concrete that can suppress the penetration of water.
請求項１記載の本発明のコンクリート組成物は、結合材、水、細骨材、粗骨材、及び混和剤を含むコンクリート組成物であって、前記結合材として、１５～３０質量％の普通ポルトランドセメントと、７０～８５質量％の高炉スラグ微粉末とを含み、前記粗骨材を石灰岩系砕石とし、前記混和剤として、特殊ポリエーテル系化合物と特殊界面活性剤を主成分とする高性能減水剤、ポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤、ポリカルボン酸コポリマーを主成分とする高性能減水剤、又はポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤を用い、前記結合材に対する前記水の水粉体容積比を８０～１１０％、前記水の単位水量を１５５～１７０ｋｇ／m３、前記粗骨材の粗骨材絶対容積を３１０～３２０Ｌ／m３、空気量を２．０％以下としたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明のコンクリート組成物は、結合材、水、細骨材、粗骨材、及び混和剤を含むコンクリート組成物であって、前記結合材として、１５～３０質量％の普通ポルトランドセメントと、７０～８５質量％の高炉スラグ微粉末とを含み、前記粗骨材を砂岩系砕石とし、前記混和剤として、ポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする高性能減水剤、又はＰＡＥ化合物を主成分とする高性能減水剤を用い、前記結合材に対する前記水の水粉体容積比を９０～１０５％、前記水の単位水量を１５５～１６５ｋｇ／m３、前記粗骨材の粗骨材絶対容積を３１０～３２０Ｌ／m３、空気量を２．０％以下としたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明のコンクリート組成物は、結合材、水、細骨材、粗骨材、及び混和剤を含むコンクリート組成物であって、前記結合材として、１５～３０質量％の普通ポルトランドセメントと、７０～８５質量％の高炉スラグ微粉末とを含み、前記粗骨材を輝緑岩系砕石とし、前記混和剤として、ポリカルボン酸系化合物と特殊増粘剤を主成分とする高性能ＡＥ減水剤、又はポリカルボン酸コポリマーを主成分とする高性能減水剤を用い、前記結合材に対する前記水の水粉体容積比を８５～１０５％、前記水の単位水量を１５５～１７０ｋｇ／m３、前記粗骨材の粗骨材絶対容積を３１０～３２０Ｌ／m３、空気量を２．０％以下としたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載のコンクリート組成物において、前記粗骨材を２０～５ｍｍの大きさとしたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１に記載のコンクリート組成物において、前記高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれることを特徴とする。
請求項６記載の本発明のコンクリートの製造方法は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のコンクリート組成物を、混練りした後に蒸気養生又は気中養生して製造する
ことを特徴とする。
請求項７記載の本発明のプレキャストコンクリートは、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のコンクリート組成物が、所定形状に硬化されて前記結合材として７０～８５質量％の前記高炉スラグ微粉末を含有することを特徴とする。
The concrete composition of the present invention according to claim 1 is a concrete composition comprising a binder, water, fine aggregate, coarse aggregate, and an admixture, wherein as the binder, 15 to 30% by mass of ordinary A high-performance product containing Portland cement and 70 to 85% by mass of pulverized blast furnace slag, the coarse aggregate being limestone-based crushed stone, and the admixture mainly containing a special polyether compound and a special surfactant. Using a water reducing agent, a high performance water reducing agent whose main component is a polycarboxylic acid compound, a high performance water reducing agent whose main component is a polycarboxylic acid copolymer , or a high performance water reducing agent whose main component is a polycarboxylic acid compound. , a water powder volume ratio of the water to the binder is 80 to 110%, a unit water amount of the water is 155 to 170 kg/m 3 , an absolute coarse aggregate volume of the coarse aggregate is 310 to 320 L/m 3 , It is characterized by having an air content of 2.0% or less.
The concrete composition of the present invention according to claim 2 is a concrete composition comprising a binder, water, fine aggregate, coarse aggregate, and an admixture, wherein as the binder, 15 to 30% by mass of ordinary or Using a high-performance water reducing agent containing a PAE compound as a main component, the volume ratio of the water to the binder is 90 to 105%, the unit water amount of the water is 155 to 165 kg/m 3 , and the coarse aggregate is It is characterized by having an absolute volume of coarse aggregate of 310 to 320 L/m 3 and an air content of 2.0% or less.
The concrete composition of the present invention according to claim 3 is a concrete composition comprising a binder, water, fine aggregate, coarse aggregate, and an admixture, wherein the binder contains 15 to 30% by mass of ordinary Contains Portland cement and 70 to 85% by mass of pulverized blast furnace slag, the coarse aggregate is crushed diabase stone, and the admixture is mainly composed of a polycarboxylic acid compound and a special thickener. Using a high-performance AE water-reducing agent or a high-performance water-reducing agent containing a polycarboxylic acid copolymer as a main component, the water powder volume ratio of the water to the binder is 85 to 105%, and the unit water amount of the water is 155 to 105%. 170 kg/m 3 , the coarse aggregate absolute volume of the coarse aggregate is 310 to 320 L/m 3 , and the air content is 2.0% or less.
The present invention according to claim 4 is characterized in that, in the concrete composition according to claim 1, the coarse aggregate has a size of 20 to 5 mm.
The present invention according to claim 5 is characterized in that, in the concrete composition according to claim 1, the pulverized blast furnace slag powder contains 2% by mass of gypsum.
The method for producing concrete of the present invention according to claim 6 includes the step of kneading the concrete composition according to any one of claims 1 to 5, followed by steam curing or air curing. Features.
The precast concrete of the present invention according to claim 7 is obtained by hardening the concrete composition according to any one of claims 1 to 5 into a predetermined shape and adding 70 to 85% by mass of the concrete composition as the binder to the blast furnace. It is characterized by containing fine slag powder.
本発明によれば、普通ポルトランドセメントの使用量を大幅に低減して二酸化炭素排出量を削減する一方で、高炉スラグ微粉末高含有高流動コンクリートとすることでコンクリート硬化体組織を緻密化し、水や酸素の浸透を抑制することができる。 According to the present invention, while the amount of ordinary Portland cement used is significantly reduced and carbon dioxide emissions are reduced, the structure of the hardened concrete is densified by creating highly fluid concrete with a high content of pulverized blast furnace slag, and water It is possible to suppress the penetration of oxygen and oxygen.
本発明の第１の実施の形態によるコンクリート組成物は、結合材として、３０～４５質量％の普通ポルトランドセメントと、７０～８５質量％の高炉スラグ微粉末とを含み、粗骨材を石灰岩系砕石とし、混和剤として、特殊ポリエーテル系化合物と特殊界面活性剤を主成分とする高性能減水剤、ポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤、ポリカルボン酸コポリマーを主成分とする高性能減水剤、又はポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤を用い、結合材に対する水の水粉体容積比を８０～１１０％、水の単位水量を１５５～１７０ｋｇ／m３、粗骨材の粗骨材絶対容積を３１０～３２０Ｌ／m３、空気量を２．０％以下としたものである。本実施の形態によれば、普通ポルトランドセメントの使用量を大幅に低減でき、コンクリート硬化体組織を緻密化し、水や酸素の浸透を抑制することができる。また、石灰岩系砕石を粗骨材として用いる場合には、水粉体容積比が８０～１１０％の範囲において、５０ｃｍフロー到達時間及びスランプフローの流動性試験で目標とする品質を得ることができる。また、高炉スラグ微粉末を７０～８５質量％としても圧縮強度の大きな低下は見られず、実用に耐えうる圧縮強度を得られる。 The concrete composition according to the first embodiment of the present invention contains 30 to 45% by mass of ordinary Portland cement and 70 to 85% by mass of pulverized blast furnace slag as a binder, and the coarse aggregate is limestone-based. As crushed stone, and as an admixture, we use a high-performance water reducer whose main ingredients are a special polyether compound and a special surfactant, a high-performance water reducer whose main ingredient is a polycarboxylic acid compound, and a polycarboxylic acid copolymer . Using a high-performance water reducing agent or a high-performance water reducing agent whose main component is a polycarboxylic acid compound, the water/powder volume ratio of water to the binder is 80 to 110%, and the unit water amount is 155 to 170 kg/ m 3 , the absolute volume of the coarse aggregate is 310 to 320 L/m 3 , and the air content is 2.0% or less. According to this embodiment, the amount of ordinary Portland cement used can be significantly reduced, the hardened concrete structure can be densified, and the penetration of water and oxygen can be suppressed. In addition, when limestone-based crushed stone is used as coarse aggregate, the target quality can be obtained in the 50 cm flow time and slump flow fluidity tests when the water-powder volume ratio is in the range of 80 to 110%. . Moreover, even when the blast furnace slag powder is contained in an amount of 70 to 85% by mass, no significant decrease in compressive strength is observed, and a compressive strength that can withstand practical use can be obtained.
本発明の第２の実施の形態によるコンクリート組成物は、結合材として、１５～３０質量％の普通ポルトランドセメントと、７０～８５質量％の高炉スラグ微粉末とを含み、粗骨材を砂岩系砕石とし、混和剤として、ポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする高性能減水剤、又はＰＡＥ化合物を主成分とする高性能減水剤を用い、結合材に対する水の水粉体容積比を９０～１０５％、水の単位水量を１５５～１６５ｋｇ／m３、粗骨材の粗骨材絶対容積を３１０～３２０Ｌ／m３、空気量を２．０％以下としたものである。本実施の形態によれば、普通ポルトランドセメントの使用量を大幅に低減でき、コンクリート硬化体組織を緻密化し、水や酸素の浸透を抑制することができる。また、砂岩系砕石を粗骨材として用いる場合には、水粉体容積比が９０～１０５％の範囲において、５０ｃｍフロー到達時間及びスランプフローの流動性試験で目標とする品質を得ることができる。また、高炉スラグ微粉末を７０～８５質量％としても圧縮強度の大きな低下は見られず、実用に耐えうる圧縮強度を得られる。 The concrete composition according to the second embodiment of the present invention contains 15 to 30% by mass of ordinary Portland cement and 70 to 85% by mass of pulverized blast furnace slag as a binder, and the coarse aggregate is sandstone-based. Crushed stone is used as an admixture, and a high-performance water reducing agent containing a polycarboxylic acid ether compound as a main component or a high-performance water reducing agent containing a PAE compound as a main component is used to reduce the water/powder volume ratio of water to the binder to 90. -105%, the unit water amount is 155-165 kg/m 3 , the absolute volume of coarse aggregate is 310-320 L/m 3 , and the air content is 2.0% or less. According to this embodiment, the amount of ordinary Portland cement used can be significantly reduced, the hardened concrete structure can be densified, and the penetration of water and oxygen can be suppressed. In addition, when using crushed sandstone as a coarse aggregate, the target quality can be obtained in the 50 cm flow time and slump flow fluidity tests when the water-powder volume ratio is in the range of 90 to 105%. . Moreover, even when the blast furnace slag powder is contained in an amount of 70 to 85% by mass, no significant decrease in compressive strength is observed, and a compressive strength that can withstand practical use can be obtained.
本発明の第３の実施の形態によるコンクリート組成物は、結合材として、１５～３０質量％の普通ポルトランドセメントと、７０～８５質量％の高炉スラグ微粉末とを含み、粗骨材を輝緑岩系砕石とし、混和剤として、ポリカルボン酸系化合物と特殊増粘剤を主成分とする高性能ＡＥ減水剤、又はポリカルボン酸コポリマーを主成分とする高性能減水剤を用い、結合材に対する水の水粉体容積比を８５～１０５％、水の単位水量を１５５～１７０ｋｇ／m３、粗骨材の粗骨材絶対容積を３１０～３２０Ｌ／m３、空気量を２．０％以下としたものである。本実施の形態によれば、普通ポルトランドセメントの使用量を大幅に低減でき、コンクリート硬化体組織を緻密化し、水や酸素の浸透を抑制することができる。また、輝緑岩系砕石を粗骨材として用いる場合には、水粉体容積比が８５～１０５％の範囲において、５０ｃｍフロー到達時間及びスランプフローの流動性試験で目標とする品質を得ることができる。また、高炉スラグ微粉末を７０～８５質量％としても圧縮強度の大きな低下は見られず、実用に耐えうる圧縮強度を得られる。 The concrete composition according to the third embodiment of the present invention contains 15 to 30% by mass of ordinary Portland cement and 70 to 85% by mass of pulverized blast furnace slag as binders, and the coarse aggregate is bright green. Crushed rock is used as an admixture, and a high-performance AE water-reducing agent whose main components are a polycarboxylic acid compound and a special thickener, or a high-performance water-reducing agent whose main components are a polycarboxylic acid copolymer , is used as a binder. The water/powder volume ratio of water to powder is 85-105%, the unit water amount is 155-170 kg/m 3 , the absolute volume of coarse aggregate is 310-320 L/m 3 , and the air amount is 2.0%. It is as follows. According to this embodiment, the amount of ordinary Portland cement used can be significantly reduced, the hardened concrete structure can be densified, and the penetration of water and oxygen can be suppressed. In addition, when using diabase crushed stone as coarse aggregate, the target quality should be obtained in the 50 cm flow time and slump flow fluidity tests at a water-powder volume ratio of 85 to 105%. Can be done. Moreover, even when the blast furnace slag powder is contained in an amount of 70 to 85% by mass, no significant decrease in compressive strength is observed, and a compressive strength that can withstand practical use can be obtained.
本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態によるコンクリート組成物において、粗骨材を２０～５ｍｍの大きさとしたものである。本実施の形態によれば、粗骨材の粒の大きさの範囲を２０～５ｍｍとすることで、目標とする流動性を得ることができる。 A fourth embodiment of the present invention is the concrete composition according to the first embodiment in which the coarse aggregate has a size of 20 to 5 mm. According to this embodiment, the target fluidity can be obtained by setting the particle size range of the coarse aggregate to 20 to 5 mm.
本発明の第５の実施の形態は、第１の実施の形態によるコンクリート組成物において、高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれるものである。本実施の形態によれば、石こうを含むことで、経過時間に伴うスランプフロー値の低下が小さい。 In a fifth embodiment of the present invention, in the concrete composition according to the first embodiment, the ground blast furnace slag powder contains 2% by mass of gypsum. According to this embodiment, by including gypsum, the decrease in the slump flow value with elapsed time is small.
本発明の第６の実施の形態によるコンクリートの製造方法は、第１から第５のいずれかの実施の形態によるコンクリート組成物を、混練りした後に蒸気養生又は気中養生して製造するものである。本実施の形態によれば、高炉スラグ微粉末を含むコンクリート組成物では圧縮強度発現に対する養生の影響が大きいため、蒸気養生又は気中養生によって圧縮強度を高めることができる。 A method for producing concrete according to a sixth embodiment of the present invention is a method for producing concrete by kneading the concrete composition according to any one of the first to fifth embodiments, followed by steam curing or air curing. be. According to the present embodiment, since curing has a large influence on the development of compressive strength in a concrete composition containing pulverized blast furnace slag powder, the compressive strength can be increased by steam curing or air curing.
本発明の第７の実施の形態によるプレキャストコンクリートは、第１から第５のいずれかの実施の形態によるコンクリート組成物が所定形状に硬化されて結合材として７０～８５質量％の高炉スラグ微粉末を含有するものである。本実施の形態によれば、表面気泡がなく表面の仕上がりがきれいなプレキャストコンクリートを得ることができる。 The precast concrete according to the seventh embodiment of the present invention is obtained by hardening the concrete composition according to any one of the first to fifth embodiments into a predetermined shape and using 70 to 85% by mass of pulverized blast furnace slag as a binder. It contains . According to this embodiment, precast concrete with no surface bubbles and a clean surface finish can be obtained.
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
本実施例によるコンクリート組成物は、結合材、水、細骨材、粗骨材、及び混和剤を含む。
結合材は、セメントと混和材であり、セメントには普通ポルトランドセメントを用い、混和材には高炉スラグ微粉末を用いている。
細骨材には石灰砕砂を用い、粗骨材には、砂岩系砕石、石灰岩系砕石、又は輝緑岩系砕石を用いている。
混和剤は、ポリカルボン酸エーテル系化合物、ＰＡＥ化合物、特殊ポリエーテル系化合物、ポリカルボン酸系化合物、ポリカルボン酸コポリマーなどを主成分とする高性能減水剤である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The concrete composition according to this example includes a binder, water, fine aggregate, coarse aggregate, and an admixture.
The binder is cement and an admixture; the cement is ordinary Portland cement, and the admixture is pulverized blast furnace slag.
Crushed lime sand is used as the fine aggregate, and crushed sandstone, crushed limestone, or crushed diabase stone is used as the coarse aggregate.
The admixture is a high-performance water reducing agent containing as a main component a polycarboxylic acid ether compound, a PAE compound, a special polyether compound, a polycarboxylic acid compound, a polycarboxylic acid copolymer , or the like.
図１は粗骨材絶対容積と充填高さとの関係を示すグラフである。
なお、図１に示すデータは、ＢＦＳ置換率（ＢＦＳ／（Ｃ＋ＢＦＳ））が７０％（ＢＦＳは高炉スラグ微粉末（ｋｇ／ｍ３）、Ｃは普通ポルトランドセメント（ｋｇ／ｍ３））、高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれており、空気量は２．０％以下である。
また、Ｖｗ／Ｖｐは水粉体容積比を示している（Ｖｗは水容積、Ｖｐは粉体（Ｃ＋ＢＦＳ）容積）。
自己充填性に影響を及ぼす最も大きな要因は粗骨材量であり、粗骨材量が少ないと間隙を通過しやすく自己充填性は向上する。
一方で、粗骨材量が多いと間隙通過時における粗骨材同士の噛み合わせが顕著になり、自己充填性は低下する。また、粗骨材量が多い、つまり細骨材量が少ないと製品にした際の肌面が悪化する。
以上のことから、自己充填性を満足する最適粗骨材量を決定するために、水粉体容積比と砕石種類の違いによる影響を確認した。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the absolute volume of coarse aggregate and the filling height.
The data shown in Figure 1 shows that the BFS replacement rate (BFS/(C+BFS)) is 70% (BFS is pulverized blast furnace slag (kg/m 3 ), C is ordinary Portland cement (kg/m 3 )), The fine slag powder contains 2% by mass of gypsum, and the amount of air is 2.0% or less.
Further, Vw/Vp indicates the water/powder volume ratio (Vw is the water volume, Vp is the powder (C+BFS) volume).
The most important factor affecting self-filling property is the amount of coarse aggregate, and when the amount of coarse aggregate is small, it is easier to pass through the gaps and self-filling property improves.
On the other hand, if the amount of coarse aggregate is large, the meshing of the coarse aggregates becomes noticeable when passing through the gaps, and the self-filling property decreases. Moreover, if the amount of coarse aggregate is large, that is, the amount of fine aggregate is small, the surface of the product will deteriorate.
Based on the above, in order to determine the optimal amount of coarse aggregate that satisfies self-filling properties, we confirmed the effects of differences in the water/powder volume ratio and the type of crushed stone.
図１（ａ）では、粗骨材絶対容積３１０、３２０、３３０Ｌ／ｍ３の３水準について、単位水量一定の条件で水粉体容積比の影響を比較した。水粉体容積比が小さいとは単位結合材量が多く、また水粉体容積比が大きいとは単位結合材量が少ないことを意味する。
水粉体容積比の違いに関わらず、粗骨材絶対容積が大きくなるに伴い充填高さは小さくなり、間隙通過性及び自己充填性は低下した。
一方で、粗骨材絶対容積３２０Ｌ／ｍ３までは目標とするＵ形充填高さ３００ｍｍを超えて充填したことから、粗骨材絶対容積は３２０Ｌ／ｍ３以下にする必要がある。
In FIG. 1(a), the influence of the water/powder volume ratio was compared for three levels of coarse aggregate absolute volume of 310, 320, and 330 L/m 3 under the condition that the unit water amount was constant. A small water/powder volume ratio means that the unit binding material amount is large, and a large water/powder volume ratio means that the unit binding material amount is small.
Regardless of the difference in the water/powder volume ratio, as the absolute volume of coarse aggregate increased, the filling height decreased, and the gap permeability and self-filling properties decreased.
On the other hand, since the coarse aggregate absolute volume of 320 L/m 3 exceeded the target U-shaped filling height of 300 mm, the coarse aggregate absolute volume must be 320 L/m 3 or less.
図１（ｂ）では、砕石種類の影響を示している。
砂岩系砕石と石灰岩系砕石との２水準について、同様に粗骨材絶対容積の影響を比較した。
石灰岩系砕石の方が粗骨材絶対容積が大きい場合においても充填高さは大きく、間隙通過性及び自己充填性に優れることがわかる。
図１（ｂ）に示すように、砂岩系砕石より石灰岩系砕石の方が自己充填性には有利であるが、砂岩系砕石についても粗骨材絶対容積を小さく配合設計すれば、間隙通過性や自己充填性を満足することができる。
Figure 1(b) shows the influence of the type of crushed stone.
The influence of the absolute volume of coarse aggregate was similarly compared for two levels: sandstone-based crushed stone and limestone-based crushed stone.
It can be seen that limestone-based crushed stone has a larger filling height even when the absolute volume of coarse aggregate is larger, and is superior in gap passage and self-filling properties.
As shown in Figure 1(b), limestone-based crushed stone is more advantageous than sandstone-based crushed stone in terms of self-filling properties, but if sandstone-based crushed stone is also mixed and designed to have a small absolute volume of coarse aggregate, it will be easier to pass through the gaps. and self-filling properties.
図２は粗骨材別の５０ｃｍフロー到達時間とフロー停止時間の関係を示すグラフである。
図２（ａ）は粗骨材として砂岩系砕石、図２（ｂ）は粗骨材として石灰岩系砕石、図２（ｃ）は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いている。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the time to reach a flow of 50 cm and the flow stop time for each coarse aggregate.
2(a) uses sandstone-based crushed stone as the coarse aggregate, FIG. 2(b) uses limestone-based crushed stone as the coarse aggregate, and FIG. 2(c) uses diabase-based crushed stone as the coarse aggregate.
ＢＦＳ／（Ｃ＋ＢＦＳ）は７０％、高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれており、空気量は２．０％以下である。粗骨材には２０～５ｍｍの範囲の大きさの粒を用いている。
Ｄ－１はポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする高性能減水剤、Ｄ－２はＰＡＥ化合物を主成分とする高性能減水剤、Ｅ－１は特殊ポリエーテル系化合物と特殊界面活性剤を主成分とする高性能減水剤、Ｆ－１はポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤、Ｇ－１はポリカルボン酸系化合物と特殊増粘剤を主成分とする高性能ＡＥ減水剤、Ｇ－２はポリカルボン酸コポリマーを主成分とする高性能減水剤である。
５０ｃｍフロー到達時間は流動性の、フロー停止時間は材料分離抵抗性の目安となる。
いずれの粗骨材を用いた場合でも、５０ｃｍフロー到達時間とフロー停止時間には正の相関があることが確認できる。
５０ｃｍフロー到達時間が短いとフロー停止時間も短く、５０ｃｍフロー到達時間が長いとフロー停止時間も長くなっており、５０ｃｍフロー停止時間で流動性と材料分離抵抗性を判断できることを意味する。
BFS/(C+BFS) is 70%, the ground blast furnace slag contains 2% by mass of gypsum, and the air content is 2.0% or less. The coarse aggregate uses grains with a size in the range of 20 to 5 mm.
D-1 is a high performance water reducing agent whose main component is a polycarboxylic acid ether compound, D-2 is a high performance water reducing agent whose main component is a PAE compound, and E-1 is a special polyether compound and a special surfactant. F-1 is a high-performance water reducer whose main ingredients are polycarboxylic acid compounds, G-1 is a high-performance water reducer whose main ingredients are polycarboxylic acid compounds and a special thickener. AE water reducer, G-2, is a high performance water reducer based on polycarboxylic acid copolymer .
The time to reach 50 cm flow is a measure of fluidity, and the flow stop time is a measure of material separation resistance.
It can be confirmed that no matter which coarse aggregate is used, there is a positive correlation between the time to reach a flow of 50 cm and the flow stop time.
The shorter the 50 cm flow arrival time, the shorter the flow stop time, and the longer the 50 cm flow arrival time, the longer the flow stop time, which means that fluidity and material separation resistance can be judged by the 50 cm flow stop time.
図３は水粉体容積比と５０ｃｍフロー到達時間及びスランプフロー値の関係を示すグラフである。
図３に示すデータでは、粗骨材としては、砂岩系砕石、石灰岩系砕石、及び輝緑岩系砕石をそれぞれ用い、２０～５ｍｍの範囲の大きさの粒を用いている。粗骨材絶対容積は３１０Ｌ／ｍ３又は３２０Ｌ／ｍ３としている。また、混和剤としては、ポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする高性能減水剤、ＰＡＥ化合物を主成分とする高性能減水剤、特殊ポリエーテル系化合物と特殊界面活性剤を主成分とする高性能減水剤、ポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤、ポリカルボン酸系化合物と特殊増粘剤を主成分とする高性能ＡＥ減水剤、ポリカルボン酸コポリマーを主成分とする高性能減水剤を用いている。
ＢＦＳ／（Ｃ＋ＢＦＳ）は７０％、高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれており、空気量は２．０％以下である。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the water/powder volume ratio, the time to reach a 50 cm flow, and the slump flow value.
In the data shown in FIG. 3, sandstone-based crushed stone, limestone-based crushed stone, and diabase-based crushed stone are each used as the coarse aggregate, and grains with a size in the range of 20 to 5 mm are used. The absolute volume of coarse aggregate is 310 L/m 3 or 320 L/m 3 . In addition, as admixtures, we use high-performance water reducing agents whose main ingredients are polycarboxylic acid ether compounds, high-performance water reducers whose main ingredients are PAE compounds, and special polyether compounds and special surfactants. High performance water reducer, high performance water reducer based on polycarboxylic acid compound, high performance AE water reducer based on polycarboxylic acid compound and special thickener, and high performance water reducer based on polycarboxylic acid copolymer . A high-performance water reducing agent is used.
BFS/(C+BFS) is 70%, the ground blast furnace slag contains 2% by mass of gypsum, and the air content is 2.0% or less.
水粉体容積比が大きくなる（単位結合材量が少なくなる）に従い、図３（ａ）に示すように、流動性と材料分離抵抗性を同時に満足するスランプフローは低下傾向にあり、図３（ｂ）に示すように、５０ｃｍフロー到達時間も同様の傾向が確認でき、水粉体容積比が大きくなると到達時間は短くなる。
流動性を高めるためには水粉体容積比を小さくすることが好ましいが、材料分離抵抗性は低下する。また、材料分離抵抗性を高めるためには水粉体容積比を大きくすることが好ましいが、流動性は低下する。
材料分離抵抗性及び流動性を同時に満たす水粉体容積比は８０～１１０％であり、水粉体容積比が８０～１１０％の範囲内で、単位水量や混和剤の種類を調整することで最適水粉体容積比とすることができる。
As the water/powder volume ratio increases (the unit binder amount decreases), the slump flow that satisfies both fluidity and material separation resistance tends to decrease, as shown in Figure 3(a). As shown in (b), a similar tendency can be confirmed for the 50 cm flow arrival time, and as the water/powder volume ratio increases, the arrival time becomes shorter.
In order to improve fluidity, it is preferable to reduce the water/powder volume ratio, but material separation resistance decreases. Further, in order to improve material separation resistance, it is preferable to increase the water/powder volume ratio, but fluidity decreases.
The water-powder volume ratio that satisfies material separation resistance and fluidity at the same time is 80 to 110%, and by adjusting the unit water amount and type of admixture within the water-powder volume ratio of 80 to 110%. The optimum water-powder volume ratio can be achieved.
図４は図３に示すデータ中、砂岩系砕石を粗骨材として用いたデータのグラフであり、図４（ａ）では混和剤をポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｄ－１）、単位水量Ｗ（ｇ／m３）を１５５ｋｇ／m３、１６０ｋｇ／m３、及び１６５ｋｇ／m３としたデータ、図４（ｂ）では混和剤をＰＡＥ化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｄ－２）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１６０ｋｇ／m３及び１６５ｋｇ／m３としたデータである。 Figure 4 is a graph of the data shown in Figure 3, in which crushed sandstone is used as the coarse aggregate, and in Figure 4 (a), the admixture is a high-performance water reducer whose main component is a polycarboxylic acid ether compound. (D-1), data where the unit water amount W (g/m 3 ) is 155 kg/m 3 , 160 kg/m 3 , and 165 kg/m 3 , and in Figure 4 (b), the admixture is mainly composed of PAE compound. This data is based on a high performance water reducing agent (D-2) with a unit water amount W (kg/m 3 ) of 160 kg/m 3 and 165 kg/m 3 .
図５は図３に示すデータ中、石灰岩系砕石を粗骨材として用いたデータのグラフであり、図５（ａ）では混和剤を特殊ポリエーテル系化合物と特殊界面活性剤を主成分とする高性能減水剤（Ｅ－１）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１６０ｋｇ／m３、１６５ｋｇ／m３、及び１７０ｋｇ／m３としたデータ、図５（ｂ）では混和剤をポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｆ－１）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１５５ｋｇ／m３、１６０ｋｇ／m３、及び１６５ｋｇ／m３としたデータ、図５（ｃ）では混和剤をポリカルボン酸コポリマーを主成分とする高性能減水剤（Ｇ－２）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１５５ｋｇ／m３、１６０ｋｇ／m３、及び１６５ｋｇ／m３としたデータ、図５（ｄ）では混和剤をポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｆ－２）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１６０ｋｇ／m３、１６５ｋｇ／m３、及び１７０ｋｇ／m３としたデータである。 Figure 5 is a graph of the data shown in Figure 3 when limestone-based crushed stone was used as the coarse aggregate, and in Figure 5(a), the admixture was mainly composed of a special polyether compound and a special surfactant. High-performance water reducing agent (E-1), data with unit water amount W (kg/m 3 ) of 160 kg/m 3 , 165 kg/m 3 , and 170 kg/m 3 , in Figure 5(b), the admixture is polycarbonate. Data for a high performance water reducing agent (F-1) whose main component is an acidic compound, with unit water amount W (kg/m 3 ) of 155 kg/m 3 , 160 kg/m 3 , and 165 kg/m 3 , Figure 5 ( In c), the admixture is a high-performance water reducing agent (G-2) mainly composed of polycarboxylic acid copolymer , and the unit water amount W (kg/m 3 ) is 155 kg/m 3 , 160 kg/m 3 , and 165 kg/m In Figure 5 (d), the admixture is a high-performance water reducing agent (F-2) whose main component is a polycarboxylic acid compound, and the unit water amount W (kg/m 3 ) is 160 kg/m 3 and 165 kg. /m 3 and 170 kg/m 3 .
図６は図３に示すデータ中、輝緑岩系砕石を粗骨材として用いたデータのグラフであり、図６（ａ）ではポリカルボン酸系化合物と特殊増粘剤を主成分とする高性能ＡＥ減水剤（Ｇ－１）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１５５ｋｇ／m３、１６０ｋｇ／m３、及び１６５ｋｇ／m３としたデータ、図６（ｂ）では混和剤をポリカルボン酸コポリマーを主成分とする高性能減水剤（Ｇ－２）、単位水量Ｗ（ｋｇ／m３）を１６０ｋｇ／m３、１６５ｋｇ／m３、及び１７０ｋｇ／m３としたデータである。 Figure 6 is a graph of the data shown in Figure 3, using diabase crushed stone as the coarse aggregate. Performance AE water reducing agent (G-1), data with unit water amount W (kg/m 3 ) of 155 kg/m 3 , 160 kg/m 3 , and 165 kg/m 3 , in Figure 6(b), the admixture was polycarbonate. The data is for a high-performance water reducing agent (G-2) containing an acid copolymer as a main component, and the unit water amount W (kg/m 3 ) is 160 kg/m 3 , 165 kg/m 3 , and 170 kg/m 3 .
図４から図６は、目標とするフレッシュコンクリートの性状（材料分離抵抗性や流動性）を満足する適正水粉体容積比の範囲を、粗骨材別で混和剤別に、単位水量のパラメータを変更して確認している。
データ条件として、目標フロー値７００ｍｍに対し±５０ｍｍの結果を抽出し、流動性と材料分離抵抗性を判断する指標は５０ｃｍフロー到達時間とした。
５０ｃｍフロー到達時間が短いと粘性は低く、材料分離しやすい。逆に５０ｃｍフロー到達時間が長いと粘性は高く、材料分離抵抗性は大きいが作業性に劣る。
図４に示す砂岩系砕石、及び図５に示す石灰岩系砕石は目標５０ｃｍフロー到達時間３～６秒、図６に示す輝緑岩系砕石については４～７秒としている。これは輝緑岩系砕石の密度が大きいため、モルタルの粘性が低いと骨材と一体となって流動せず、他の２岩種と異なり粘性を上げる必要があるためである。
Figures 4 to 6 show the range of appropriate water/powder volume ratio that satisfies the target properties of fresh concrete (material separation resistance and fluidity), and the parameters of unit water volume for each coarse aggregate and admixture. Changed and confirmed.
As data conditions, results of ±50 mm with respect to the target flow value of 700 mm were extracted, and the time to reach a 50 cm flow was used as an index for determining fluidity and material separation resistance.
When the 50 cm flow arrival time is short, the viscosity is low and the material is easily separated. On the other hand, if the time to reach the 50 cm flow is long, the viscosity is high and the material separation resistance is high, but the workability is poor.
The time required to reach the target 50 cm flow is 3 to 6 seconds for the sandstone crushed stone shown in FIG. 4 and the limestone crushed stone shown in FIG. 5, and 4 to 7 seconds for the diabase crushed stone shown in FIG. 6. This is because the density of diabase crushed stone is high, so if the viscosity of the mortar is low, it will not flow together with the aggregate, and unlike the other two rock types, it is necessary to increase the viscosity.
図４から図６に示すように、いずれの粗骨材においても、単位水量の増加に伴い粘性は低下し、適正水粉体容積比の中心値は小さくなる。つまり、適度な流動性、材料分離抵抗性を有するために必要な単位結合材量が多くなることを意味する。
混和剤の成分は、大きく分けて、減水成分、増粘成分、保持成分に分かれる。その特徴の違いにより、適正水粉体容積比の中心値が上下することがわかる。
図５（ｄ）に示す石灰岩系砕石の混和剤Ｆ－２が最も水粉体容積比が大きい（単位結合材量が少ない）条件で流動性、材料分離抵抗性を満足し、図５（ａ）に示す石灰岩系砕石の混和剤Ｆ－１が最も水粉体容積比が小さい（単位結合材量が多い）
石灰岩系砕石は他の２つの岩種に比べ、粒形が良く良質な微粒分を多く含むため、適度な流動性、材料分離抵抗性を満足するための水粉体容積比は大きくなる（単位結合材量は少なくなる）のが一般的であるが、前述した混和剤Ｆ－１、Ｆ－２は両極の結果となる。
As shown in FIGS. 4 to 6, in any coarse aggregate, the viscosity decreases as the unit water amount increases, and the center value of the appropriate water-powder volume ratio decreases. This means that the amount of unit binder required to have appropriate fluidity and material separation resistance increases.
The components of the admixture can be broadly divided into a water-reducing component, a viscosity-increasing component, and a retention component. It can be seen that the central value of the appropriate water-powder volume ratio changes depending on the difference in characteristics.
The admixture F-2 for limestone-based crushed stone shown in Figure 5(d) satisfies the fluidity and material separation resistance under the condition of the largest water-powder volume ratio (low unit binding material amount), and the admixture F-2 shown in Figure 5(a) ) The limestone-based crushed stone admixture F-1 has the smallest water-powder volume ratio (large unit binding material amount)
Compared to the other two rock types, limestone-based crushed stone has a good grain shape and contains a large amount of high-quality fine particles, so the water-to-powder volume ratio is large in order to satisfy appropriate fluidity and material separation resistance (unit: However, the above-mentioned admixtures F-1 and F-2 give both extreme results.
図４から図６に示すように、使用する混和剤の種別でも適正水粉体容積比の範囲は調整可能であり、単位水量の増減によっても調整できるが、図４に示すように、粗骨材を砂岩系砕石とした場合には、水粉体容積比が９０～１０５％の範囲で適度な流動性、材料分離抵抗性を有し、図５に示すように、粗骨材を石灰岩系砕石とした場合には、水粉体容積比が８０～１１０％の範囲で適度な流動性、材料分離抵抗性を有し、図６に示すように、粗骨材を輝緑岩系砕石とした場合には、水粉体容積比が８５～１０５％の範囲で適度な流動性、材料分離抵抗性を有する。 As shown in Figures 4 to 6, the range of the appropriate water-powder volume ratio can be adjusted depending on the type of admixture used, and can also be adjusted by increasing or decreasing the unit amount of water. When the material is sandstone-based crushed stone, it has appropriate fluidity and material separation resistance when the water-powder volume ratio is in the range of 90 to 105%. When used as crushed stone, it has appropriate fluidity and material separation resistance when the water/powder volume ratio is in the range of 80 to 110%, and as shown in Figure 6, coarse aggregate is mixed with diabase crushed stone. In this case, it has appropriate fluidity and material separation resistance when the water/powder volume ratio is in the range of 85 to 105%.
図７はＢＦＳ置換率と水粉体容積比の関係を示すグラフである。
図７（ａ）は、砂岩系砕石を粗骨材として用い、混和剤としてポリカルボン酸エーテル系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｄ－１）とＰＡＥ化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｄ－２）を用い、図７（ｂ）は、石灰岩系砕石を粗骨材として用い、混和剤として特殊ポリエーテル系化合物と特殊界面活性剤を主成分とする高性能減水剤（Ｅ－１）とポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｆ－１）を用い、図７（ｃ）は、石灰岩系砕石を粗骨材として用い、混和剤としてポリカルボン酸系化合物を主成分とする高性能減水剤（Ｆ－２）とポリカルボン酸コポリマーを主成分とする高性能減水剤（Ｇ－２）を用い、図７（ｄ）は、輝緑岩系砕石を粗骨材として用い、混和剤としてポリカルボン酸系化合物と特殊増粘剤を主成分とする高性能ＡＥ減水剤（Ｇ－１）とポリカルボン酸コポリマーを主成分とする高性能減水剤（Ｇ－２）を用いている。高炉スラグ微粉末には２質量％の石こうが含まれており、空気量は２．０％以下である。粗骨材には２０～５ｍｍの範囲の大きさの粒を用いている。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the BFS substitution rate and the water/powder volume ratio.
Figure 7(a) shows a high performance water reducing agent (D-1) using sandstone crushed stone as the coarse aggregate, a high performance water reducing agent (D-1) mainly containing a polycarboxylic acid ether compound as an admixture, and a high performance water reducing agent mainly containing a PAE compound. Using a water reducing agent (D-2), Figure 7(b) shows a high performance water reducing agent (D-2) using crushed limestone as a coarse aggregate and a special polyether compound and a special surfactant as admixtures. E-1) and a high-performance water reducing agent (F-1) containing a polycarboxylic acid compound as the main component. Using a high performance water reducer (F-2) mainly composed of a polycarboxylic acid copolymer and a high performance water reducer (G-2) mainly composed of a polycarboxylic acid copolymer, High-performance AE water-reducing agent (G-1) that uses crushed stone as the coarse aggregate, contains a polycarboxylic acid compound and a special thickener as its admixtures, and a high-performance water-reducing agent (G-1) that contains a polycarboxylic acid copolymer as its main components. Agent (G-2) is used. The blast furnace slag powder contains 2% by mass of gypsum, and the air content is 2.0% or less. The coarse aggregate uses grains with a size in the range of 20 to 5 mm.
目標とするフレッシュコンクリートの性状（材料分離抵抗性や流動性）を満足する配合条件の下で、すなわち、水粉体容積比が８０～１１０％の範囲において、ＢＦＳ置換率と単位結合材量の関係について確認した。
データ条件として、目標フロー値７００ｍｍに対し±５０ｍｍ、５０ｃｍフロー到達時間は３～７秒の範囲とした。
いずれの粗骨材の場合でも、ＢＦＳ置換率の増大に伴い、適切なフレッシュコンクリートの性状が得られる単位結合材量は減少している。
図７（ｂ）に示す石灰岩系砕石を使用した場合には、単位結合材量は最も多くなり、図７（ｃ）に示す石灰岩系砕石を使用した場合には、単位結合材量は少なくなっており、混和剤の特性が粘性の付与に影響している。
ＢＦＳ置換率を増大させるとモルタルの粘性が高くなり、流動性および材料分離抵抗性を満足するための粉体量は少なくなる。
図７に示すように、水粉体容積比が８０～１１０％の範囲であれば、ＢＦＳ置換率が５５％を超えても、更にはＢＦＳ置換率が７０～８５％の範囲でも、５０ｃｍフロー到達時間及びスランプフローの流動性試験で目標とする品質を得ることができる。
Under mixing conditions that satisfy the target properties of fresh concrete (material separation resistance and fluidity), that is, in a water-powder volume ratio range of 80 to 110%, the BFS substitution rate and unit binder amount are We confirmed the relationship.
The data conditions were ±50 mm with respect to the target flow value of 700 mm, and the time to reach 50 cm flow was in the range of 3 to 7 seconds.
In the case of any coarse aggregate, as the BFS replacement rate increases, the amount of unit binder that can provide suitable fresh concrete properties decreases.
When the limestone-based crushed stone shown in Figure 7(b) is used, the unit binding material amount is the largest, and when the limestone-based crushed stone shown in Figure 7(c) is used, the unit binding material amount is smaller. The characteristics of the admixture affect the imparting of viscosity.
As the BFS substitution rate increases, the viscosity of the mortar increases, and the amount of powder required to satisfy fluidity and material separation resistance decreases.
As shown in Figure 7, if the water/powder volume ratio is in the range of 80 to 110%, even if the BFS replacement rate exceeds 55%, and even if the BFS replacement rate is in the range of 70 to 85%, the 50 cm flow Targeted quality can be obtained through arrival time and slump flow fluidity tests.
図８はＢＦＳ置換率と圧縮強度との関係を示すグラフである。
図８（ａ）は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた場合の材齢７日におけるＢＦＳ置換率と圧縮強度との関係を示し、図８（ｂ）はセメント水比と圧縮強度との関係を示している。図８（ｂ）において、△は粗骨材として砂岩系砕石を用い、〇は粗骨材として石灰岩系砕石を用い、×は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いている。養生方法は気中養生とし、粗骨材として砂岩系砕石を用いた△は外気温が３５℃、粗骨材として石灰岩系砕石を用いた〇は外気温が１５℃、粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた×は外気温が２５℃であった。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between BFS substitution rate and compressive strength.
Figure 8(a) shows the relationship between the BFS replacement rate and compressive strength at 7 days of age when diabase crushed stone is used as the coarse aggregate, and Figure 8(b) shows the relationship between the cement water ratio and compressive strength. It shows the relationship between In FIG. 8(b), △ indicates that sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate, ◯ indicates that limestone-based crushed stone is used as the coarse aggregate, and × indicates that diabase-based crushed stone is used as the coarse aggregate. The curing method was air curing, and sandstone-based crushed stone was used as the coarse aggregate. In the case of × in which crushed rock was used, the outside temperature was 25°C.
図８（ａ）に示すように、ＢＦＳ置換率の増大に伴い、圧縮強度は直線的に低下する。しかし、ＢＦＳ置換率７０～８５％における圧縮強度は４０Ｎ／ｍｍ２程度となり、一般的なＰＣａ（プレキャスト鉄筋コンクリート）製品に適用可能であることが確認できた。
図８（ｂ）に示すように、セメント水比と圧縮強度の関係は、ひとつの直線近似式で表現することができる。この直線近似式を用いることにより、要求される強度を得るためのセメント水比を決定でき、その逆数である水セメント比を算出できる。
外気温の違いで強度発現は異なり、外気温が高い方が初期材齢における強度は高くなる。コンクリート温度は外気温に依存し、コンクリート温度が１０℃低いと若材齢における圧縮強度は約１０～２０％程度低下する。
粗骨材として砂岩系砕石を用いた場合（△）が粗骨材として石灰岩系砕石を用いた場合（〇）より圧縮強度が高いのは外気温の影響が大きいと考えられるが、粗骨材として砂岩系砕石を用いた場合（△）は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた場合（×）よりも圧縮強度は低くなっている。
このことから、粗骨材の種類は圧縮強度に影響を及ぼし、粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた場合（×）には、粗骨材として砂岩系砕石を用いた場合（△）よりも圧縮強度が高くなる傾向がある。
As shown in FIG. 8(a), as the BFS substitution rate increases, the compressive strength decreases linearly. However, the compressive strength at a BFS replacement rate of 70 to 85% was approximately 40 N/mm 2 , confirming that it could be applied to general PCa (precast reinforced concrete) products.
As shown in FIG. 8(b), the relationship between the cement water ratio and the compressive strength can be expressed by one linear approximation equation. By using this linear approximation formula, the cement-water ratio for obtaining the required strength can be determined, and the water-cement ratio, which is the reciprocal thereof, can be calculated.
Strength development differs depending on the outside temperature, and the higher the outside temperature, the higher the strength at the initial age. Concrete temperature depends on the outside temperature, and if the concrete temperature is 10°C lower, the compressive strength at a young age will decrease by about 10 to 20%.
The reason why the compressive strength is higher when sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate (△) than when limestone-based crushed stone is used as the coarse aggregate (〇) is thought to be largely due to the influence of outside temperature. When sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate (△), the compressive strength is lower than when diabase-based crushed stone is used as the coarse aggregate (×).
From this, the type of coarse aggregate affects the compressive strength, and when diabase-based crushed stone is used as the coarse aggregate (×), and when sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate (△). The compressive strength tends to be higher than that of
図９は養生方法（蒸気養生と気中養生）の違いによる圧縮強度を示すグラフである。
図９（ａ）は粗骨材として砂岩系砕石を用いた場合の材齢７日における圧縮強度、図９（ｂ）は粗骨材として石灰岩系砕石を用いた場合の材齢７日における圧縮強度、図９（ｃ）は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた場合の材齢７日における圧縮強度を示している。
FIG. 9 is a graph showing the compressive strength depending on the curing method (steam curing and air curing).
Figure 9 (a) shows the compressive strength at 7 days of age when sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate, and Figure 9 (b) shows the compression strength at 7 days of age when limestone-based crushed stone is used as the coarse aggregate. Strength: Figure 9(c) shows the compressive strength at 7 days of age when diabase crushed stone was used as the coarse aggregate.
ＢＦＳ置換率は、５４．８～７２．６％の範囲で行っている。図中、σ１は材齢１日、σ７は材齢７日、σ１４は材齢１４日であることを示している。
粗骨材の違いに関わらず、材齢１日では蒸気養生を行った場合の方が圧縮強度は高くなっているが、材齢７日、１４日と材齢が伸びるに伴い、養生方法の違いによる強度発現に大きな差は見られず、同程度となっている。
ＰＣａ製品では、型枠の回転率向上や早期出荷を目的として蒸気養生を行うことが一般的であり、翌日脱型できるだけの強度確保を目的としている。
圧縮強度試験は、９～１０月に行っており、比較的外気温が低くない時期であるため、蒸気養生を行わず気中養生としたコンクリートについても強度の低下は少なかった。
蒸気養生を行う設備がない場合には、気中養生における材齢７日以降の強度確認を行えば推定可能と考えられる。そのためには、事前に蒸気養生と気中養生の強度発現性を比較する必要がある。
図に示すように、粗骨材の違いにより強度発現に差が生じており、砂岩系砕石を用いた場合の材齢１４日強度と、石灰岩系砕石又は輝緑岩系砕石を用いた場合の材齢７日強度とが同程度となっている。
The BFS substitution rate is in the range of 54.8 to 72.6%. In the figure, σ1 indicates the age of the material 1 day, σ7 indicates the age of the material 7 days, and σ14 indicates the age of the material 14 days.
Regardless of the difference in coarse aggregate, the compressive strength is higher when steam curing is performed at 1 day of age, but as the age of the material increases to 7 and 14 days, the curing method changes. There is no big difference in the strength development due to the difference, and it is at the same level.
PCa products are generally subjected to steam curing for the purpose of improving the rotation rate of the formwork and early shipping, and the purpose is to ensure sufficient strength to allow the product to be demolded the next day.
Compressive strength tests were conducted from September to October, when the outside temperature is relatively low, so there was little decrease in strength even for concrete that was air-cured without steam curing.
If there is no equipment for steam curing, it may be possible to estimate the strength by checking the strength of the material after 7 days in air curing. To do this, it is necessary to compare the strength development properties of steam curing and air curing in advance.
As shown in the figure, there are differences in strength depending on the type of coarse aggregate, with the 14-day strength when using sandstone-based crushed stone and the 14-day strength when using limestone-based crushed stone or diabase-based crushed stone. The strength is about the same as that of the 7-day material.
図１０はＣＯ２排出量削減効果を示す表である。
図１０（ａ）は粗骨材として砂岩系砕石を用いた場合、図１０（ｂ）は粗骨材として石灰岩系砕石を用いた場合、図１０（ｃ）は粗骨材として輝緑岩系砕石を用いた場合を示しており、図１０（ｄ）は、材料別のＣＯ２排出原単位である。ＢＦＳ置換率は５５％と７０％で行っている。
比較例として、一般的な高流動コンクリート配合と、従来の高流動コンクリート配合を示している。
図１０（ａ）から図１０（ｃ）に示すように、一般的な高流動コンクリートに比べ、高炉スラグ微粉末をセメントの代わりに５５％置換した配合では、ＣＯ２排出量を４０～４８％削減でき、７０％置換した配合では、ＣＯ２排出量を６０～６４％削減できている。
FIG. 10 is a table showing the effect of reducing CO 2 emissions.
Figure 10(a) shows the case where sandstone-based crushed stone is used as the coarse aggregate, Figure 10(b) shows the case where limestone-based crushed stone is used as the coarse aggregate, and Figure 10(c) shows the case where diabase-based crushed stone is used as the coarse aggregate. The case where crushed stone is used is shown, and FIG. 10(d) shows the CO 2 emission intensity for each material. The BFS replacement rate was 55% and 70%.
As comparative examples, a general high-flow concrete mix and a conventional high-flow concrete mix are shown.
As shown in Figures 10(a) to 10(c), compared to general high-flow concrete, a formulation in which 55% of cement is replaced with pulverized blast furnace slag reduces CO2 emissions by 40-48%. In a formulation with 70% substitution, CO 2 emissions can be reduced by 60 to 64%.
本発明によれば、普通ポルトランドセメントの使用量を大幅に低減して二酸化炭素排出量を削減する一方で、コンクリート硬化体組織を緻密化し、水や酸素の浸透を抑制できる。 According to the present invention, the amount of ordinary Portland cement used can be significantly reduced and carbon dioxide emissions can be reduced, while the structure of the hardened concrete can be densified and the penetration of water and oxygen can be suppressed.
Claims (9)
前記結合材として、１５～４５質量％の普通ポルトランドセメントと、５５～８５質量％の高炉スラグ微粉末とを含み、
前記結合材に対する前記水の水粉体容積比を８０～１１０％、前記粗骨材の粗骨材絶対容積を３２０Ｌ／m３以下、空気量を２．０％以下とした
ことを特徴とするコンクリート組成物。 A concrete composition comprising a binder, water, fine aggregate, coarse aggregate, and an admixture, the composition comprising:
The binder contains 15 to 45% by mass of ordinary Portland cement and 55 to 85% by mass of pulverized blast furnace slag,
The water powder volume ratio of the water to the binder is 80 to 110%, the coarse aggregate absolute volume of the coarse aggregate is 320 L/m 3 or less, and the air content is 2.0% or less. concrete composition.
ことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート組成物。 2. The concrete composition according to claim 1, wherein the coarse aggregate is crushed limestone.
ことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート組成物。 The concrete composition according to claim 1, wherein the coarse aggregate is crushed sandstone, and the water/powder volume ratio is 90 to 105%.
ことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート組成物。 The concrete composition according to claim 1, wherein the coarse aggregate is diabase crushed stone, and the water powder volume ratio is 85 to 105%.
ことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート組成物。 The concrete composition according to claim 1, wherein the coarse aggregate has a size of 20 to 5 mm.
ことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート組成物。 The concrete composition according to claim 1, characterized in that the blast furnace slag powder is 70 to 85% by mass.
ことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート組成物。 The concrete composition according to claim 1, wherein the pulverized blast furnace slag powder contains 2% by mass of gypsum.
ことを特徴とするコンクリートの製造方法。 A method for producing concrete, which comprises kneading the concrete composition according to any one of claims 1 to 7, followed by steam curing or air curing.
ことを特徴とするプレキャストコンクリート。
Precast concrete, characterized in that the concrete composition according to any one of claims 1 to 7 is hardened into a predetermined shape and contains the blast furnace slag powder in a higher proportion than the ordinary Portland cement. .
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