JP5931317B2 - Hydraulic composition and concrete using the hydraulic composition - Google Patents
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Description
本発明は、高強度コンクリートに相当する強度のコンクリートが得られる高炉スラグ粉末とフライアッシュを主体とした水硬性組成物および該水硬性組成物を用いたコンクリートに関するものである。 The present invention relates to a hydraulic composition mainly composed of blast furnace slag powder and fly ash from which high-strength concrete corresponding to high-strength concrete can be obtained, and concrete using the hydraulic composition.
近年、コンクリート構造物の高層化・高耐久化が進んでおり、高強度コンクリートの需要は今後一層高まることが予想される。一般にコンクリートに高い強度発現性を付与させるためには、大量のセメントが必要とされている。 In recent years, concrete structures are becoming higher and more durable, and the demand for high-strength concrete is expected to increase in the future. In general, a large amount of cement is required to impart high strength to concrete.
しかし、大量のセメントを使用した場合、発熱による高い温度上昇が起こり、それに伴う温度ひび割れがコンクリート構造物を劣化させることが懸念されている。 However, when a large amount of cement is used, there is a concern that a high temperature rise due to heat generation occurs, and the accompanying temperature cracks deteriorate the concrete structure.
また、セメント量の増加に伴い、顕著になる自己収縮によるコンクリート構造体の変形もひび割れや劣化の原因となってしまう。 In addition, as the amount of cement increases, the deformation of the concrete structure due to remarkable self-shrinkage also causes cracking and deterioration.
高強度コンクリートに関する先行技術文献としては、例えば、特許文献１には、低発熱性であり熱によるひびわれ防止効果が大きい高炉スラグ微粉末を用いた高強度セメント組成物として、アルカリ刺激剤と高炉スラグ微粉末との合計量１００重量部に対し４２重量部以上７０重量部未満の高炉スラグ微粉末と、高炉スラグ微粉末よりも少なくとも１オーダー細かい超微粉、石膏または石膏とポルトランドセメントからなるアルカリ刺激剤、高性能減水剤を配合した低水セメント比のセメント組成物が記載されている。 As prior art documents relating to high-strength concrete, for example, Patent Document 1 discloses an alkali stimulant and blast furnace slag as a high-strength cement composition using fine powder of blast furnace slag that has low heat generation and a large effect of preventing cracking by heat. Blast furnace slag fine powder of 42 parts by weight or more and less than 70 parts by weight with respect to a total amount of 100 parts by weight of the fine powder, and an alkali stimulant comprising at least one order finer fine powder, gypsum or gypsum and Portland cement than the blast furnace slag fine powder A cement composition having a low water cement ratio and a high performance water reducing agent is described.
また、特許文献２には、製造時における炭素排出量原が少なく、圧縮強度が高く、水和発熱量が小さい低環境負荷型高強度コンクリートとして、普通ポルトランドセメントと、ｐＨが４．５以下の産業副産物として発生する無水石膏とを配合し、材齢２８日の圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ2以上、炭素排出量の原単位が８５ｋｇＮ／ｍ3以下の高強度コンクリートが記載されている。 In addition, Patent Document 2 discloses a low environmental load type high-strength concrete having a low carbon emission amount during production, a high compressive strength, and a low hydration calorific value. A high-strength concrete is described which is blended with anhydrous gypsum generated as an industrial byproduct, has a compressive strength of 60 days N / mm 2 or more and a carbon emission basic unit of 85 kg N / m 3 or less.
また、特許文献３には、環境負荷の低減を図りつつ、耐久性にも優れる高強度コンクリートとして、ビーライトを３５〜９０重量％含有するセメントと、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、シリカヒューム、メタカオリンなどのポゾラン質混和材を配合し、水／結合材（セメント＋ポゾラン質混和材）比が３５％以下で、圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ2以上の高強度コンクリートが記載されている。 Patent Document 3 discloses a cement containing 35 to 90% by weight of belite, blast furnace slag powder, fly ash, silica fume, and metakaolin as high-strength concrete that is excellent in durability while reducing environmental load. A high-strength concrete having a water / binder (cement + pozzolanic admixture) ratio of 35% or less and a compressive strength of 60 N / mm 2 or more is described.
また、非特許文献１は、本願の発明者等によるものであり、前述のような高強度コンクリートにおける大量のセメントの使用に起因する問題を解決するため、セメントの配合量を２０重量％以下に低減し、ポゾラン反応や自硬性を有し、産業副産物であるフライアッシュおよびブレーン値８０００ｃｍ3／ｇの高炉スラグ微粉末を主材料とした高強度コンクリートを開発すべく、各種フレッシュ性状試験および圧縮強度試験等を行った。 Non-Patent Document 1 is by the inventors of the present application, and in order to solve the problems caused by the use of a large amount of cement in high-strength concrete as described above, the blending amount of cement is set to 20% by weight or less. Various fresh property tests and compressive strengths in order to develop high-strength concrete with the main material of fly ash and fine grain blast furnace slag with a brane value of 8000 cm 3 / g, which has reduced, pozzolanic reaction and self-hardening Tests were conducted.
その結果、水硬性組成物の水和（自硬性）およびポゾラン反応の促進を図ることにより、セメント量が少ない、またはセメントを含まないにもかかわらず、高強度コンクリートまたは超高強度コンクリートに相当する強度が得られる水硬性組成物の開発に成功した。 As a result, by hydrating the hydraulic composition (self-hardening) and promoting the pozzolanic reaction, it corresponds to high-strength concrete or ultra-high-strength concrete even though the amount of cement is low or no cement is contained. We have succeeded in developing a hydraulic composition that provides strength.
本願の発明者等は、前述の非特許文献１に記載される高強度の低セメント型コンクリートの研究をさらに進め、基本材料となるフライアッシュ、高炉スラグ粉末および刺激剤としての石膏等の配合割合を工夫することで、セメントあるいは他のアルカリ刺激剤の配合量をさらに低下させても、高いコンクリート強度が得られることを発見した。 The inventors of the present application further proceeded with research on the high-strength low-cement concrete described in Non-Patent Document 1 described above, and the mixing ratio of fly ash as a basic material, blast furnace slag powder, and gypsum as a stimulant By devising, it was discovered that even if the blending amount of cement or other alkaline stimulant is further reduced, high concrete strength can be obtained.
また、環境負荷低減が図れる低品位フライアッシュ（フライアッシュIV種）と、粉末度の小さい比表面積４０００ｃｍ3／ｇのコンクリート用高炉スラグ微粉末（ＪＩＳ Ａ ６２０６）を用いても同程度の高強度コンクリートが得られることを発見した。 Also, low-grade fly ash (fly ash type IV) that can reduce the environmental impact and blast furnace slag fine powder for concrete (JIS A 6206) with a small specific surface area of 4000 cm 3 / g have the same high strength. I found that concrete can be obtained.
すなわち、本発明は、産業廃棄物であるフライアッシュ、高炉スラグ粉末の有効利用を図りつつ、これらを主体とし、高強度コンクリートに相当する強度のコンクリートが得られる水硬性組成物および該水硬性組成物を用いたコンクリートを提供することを目的としたものである。 That is, the present invention relates to a hydraulic composition capable of obtaining concrete having strength equivalent to high-strength concrete, mainly using fly ash and blast furnace slag powder, which are industrial wastes. The purpose is to provide concrete using objects.
本願の請求項１に係る水硬性組成物は、低品位であるIV種のフライアッシュと、高炉スラグ粉末と、石膏とを含みセメントを含まない水硬性組成物であって、前記フライアッシュと前記高炉スラグ粉末の含有量が合計で７６〜９１質量％、前記石膏の含有量が５〜１０質量％であることを特徴とするものである。 Hydraulic composition according to claim 1 of the present application, and IV species of the fly ash is a low grade, and blast furnace slag powder, a plaster to a hydraulic composition including no unrealized cement, and the fly ash The total content of the blast furnace slag powder is 76 to 91% by mass, and the content of the gypsum is 5 to 10% by mass.
本発明は、産業廃棄物であるフライアッシュおよび高炉スラグ粉末を主体とするものであり、これらのポゾラン活性や潜在水硬性を利用して、水和反応に起因した発熱（水和発熱）を抑え、発熱に伴う温度ひび割れや硬化後の自己収縮に伴うコンクリート構造体の変形によるひび割れ、劣化を抑制するものであるが、同時にセメントを使用しなくても高強度コンクリートに相当する強度の発現を可能とするものである。なお、必要に応じて少量のセメントを使用することを、必ずしも排除するものではない。 The present invention mainly consists of fly ash and blast furnace slag powder, which are industrial wastes, and uses these pozzolanic activities and latent hydraulic properties to suppress heat generation (hydration heat generation) due to hydration reaction. It suppresses cracking and deterioration due to temperature cracks due to heat generation and deformation of concrete structures due to self-shrinkage after hardening, but at the same time, it can develop strength equivalent to high-strength concrete without using cement It is what. Note that the use of a small amount of cement as necessary is not necessarily excluded.
フライアッシュは、従来からセメント・コンクリートの分野で使用されているフライアッシュが使用できるが、自硬性やポゾラン反応促進の面などからは、フライアッシュ微粉末を用いることが好ましい。ただし、後述するように低品質のフライアッシュによっても高い強度を確保できることを確認しており、そのような低品質のフライアッシュを用いる場合は環境負荷低減型コンクリートの提供という意義もある。 As fly ash, fly ash conventionally used in the field of cement and concrete can be used. From the standpoint of self-hardening and promotion of pozzolanic reaction, it is preferable to use fly ash fine powder. However, as described later, it has been confirmed that high strength can be secured even by low-quality fly ash. When such low-quality fly ash is used, there is also a significance of providing environmental load-reducing concrete.
高炉スラグ粉末は、石膏、セメント、石灰などの刺激剤により、強度の増進、耐久性の向上に効果を発揮する潜在水硬性（自硬性）を有することが知られているが、本発明では多量のフライアッシュとともに使用することにより、セメントを用いなくてもポゾラン反応や自硬性により、硬化物の高強度化、高耐久性に寄与する。 Blast furnace slag powder is known to have latent hydraulic properties (self-hardening) that are effective for enhancing strength and improving durability by stimulants such as gypsum, cement, and lime. By using it together with fly ash, it contributes to high strength and high durability of the cured product by pozzolanic reaction and self-hardness without using cement.
なお、本願でいう高炉スラグ粉末には高炉スラグ微粉末も含まれる。 The blast furnace slag powder referred to in the present application includes fine blast furnace slag powder.
また、これらの作用効果は、ＪＩＳ規格の比表面積４０００ｃｍ3／ｇの低粉末度の高炉スラグ微粉末を用いても得られることを確認している。 Moreover, it has been confirmed that these functions and effects can be obtained by using a blast furnace slag fine powder having a specific surface area of 4000 cm 3 / g of JIS standard and a low degree of fineness.
フライアッシュと高炉スラグ粉末の配合量については、合計で全体の７１〜９１質量％とし、石膏などの配合量も極力抑え、水和発熱を抑え、発熱に伴う温度ひび割れや硬化後の自己収縮に伴うコンクリート構造体の変形によるひび割れ、劣化を抑制するようにしている。 The total amount of fly ash and blast furnace slag powder is 71 to 91% by mass, and the amount of gypsum and other ingredients is also minimized, hydration heat generation is suppressed, temperature cracking due to heat generation, and self-shrinkage after curing. The cracks and deterioration caused by the deformation of the accompanying concrete structure are suppressed.
このように、フライアッシュと高炉スラグ粉末を特定の配合割合で併用することにより、ポゾラン反応性や刺激剤による潜在水硬性（自硬性）の効果を最大限に引き出し、セメントを含まなくても高強度のコンクリートを得ることができる。 In this way, fly ash and blast furnace slag powder are used in combination at a specific blending ratio to maximize the effect of pozzolanic reactivity and potential hydraulic (self-hardening) by stimulants, and even without cement. Strong concrete can be obtained.
本発明で用いる石膏としては、無水セッコウ、含水セッコウ、半水セッコウ、二水セッコウ、脱硫セッコウ、廃石膏ボード、あるいは廃材中の石膏成分など、特に限定されないが、石膏として無水セッコウを９０質量部以上含むものが好ましい。 The gypsum used in the present invention is not particularly limited, such as anhydrous gypsum, hydrous gypsum, half-water gypsum, dihydrate gypsum, desulfurized gypsum, waste gypsum board, or gypsum component in waste material, but 90 g by weight of anhydrous gypsum as gypsum What contains the above is preferable.
石膏は主として、フライアッシュや高炉スラグ粉末の潜在水硬性（自硬性）を引き出す刺激剤の機能や乾燥収縮の抑制を目的としたものであるが、請求項１において、石膏の配合量を、５〜１０質量％としたのは、５質量％より少ないと、刺激剤としての効果が不十分となり、十分な初期強度が得られず、別途、他のアルカリ刺激剤などが必要となるためであり、１０質量％より多くなると発熱やひび割れの恐れが高まるためである。 The gypsum is mainly intended for the function of an irritant that brings out the latent hydraulic properties (self-hardness) of fly ash and blast furnace slag powder and for the purpose of suppressing drying shrinkage. The reason why it is set to -10% by mass is that if it is less than 5% by mass, the effect as a stimulant becomes insufficient, sufficient initial strength cannot be obtained, and another alkali stimulant is required separately. This is because if it exceeds 10% by mass, the risk of heat generation and cracking increases.
なお、請求項１に係る発明において、必要に応じて後述する消石灰等のアルカリ刺激剤を１５質量％以下程度加えることができる。その場合のアルカリ刺激剤としては、消石灰以外に各種セメントもしくはセメントクリンカ、その他、水に接することによりカルシウムイオンを溶出するカルシウム系材料、水に接することによりナトリウムイオンを溶出するナトリウム系材料、水に接することによりカリウムイオンを溶出するカリウム系材料、または水に接することによりリチウムイオンを溶出するリチウム系材料などが挙げられる。 In addition, in the invention which concerns on Claim 1, about 15 mass% or less of alkali stimulants, such as slaked lime mentioned later, can be added as needed. In this case, the alkaline stimulant includes various cements or cement clinker in addition to slaked lime, other calcium-based materials that elute calcium ions by contact with water, sodium-based materials that elute sodium ions by contact with water, and water. Examples thereof include a potassium-based material that elutes potassium ions by contact, or a lithium-based material that elutes lithium ions by contacting water.
本願の請求項２に係る水硬性組成物は、低品位であるIV種のフライアッシュと、高炉スラグ粉末と、アルカリ刺激剤としての消石灰とを含みセメントを含まない水硬性組成物であって、前記フライアッシュと前記高炉スラグ粉末の含有量が合計で７６〜８７質量％、前記消石灰の含有量が２〜１５質量％であることを特徴とするものである。 Hydraulic composition according to claim 2 of the present application, and IV species of the fly ash is a low grade, and blast furnace slag powder, a hydraulic composition including no unrealized cement and hydrated lime as alkaline stimulant The content of the fly ash and the blast furnace slag powder is 76 to 87% by mass in total, and the content of the slaked lime is 2 to 15% by mass.
フライアッシュおよび高炉スラグ粉末の機能や作用は、請求項１において説明した通りである。請求項１と請求項２でこれらの合計量が若干異なるのは、それぞれにおける石膏と消石灰の好ましい配合量の差によるものである。 The functions and actions of fly ash and blast furnace slag powder are as described in claim 1. The reason why the total amount of these is slightly different between Claim 1 and Claim 2 is due to the difference in the preferred blending amount of gypsum and slaked lime in each.
消石灰は主として、フライアッシュのポゾラン反応を促進させ、アルカリ刺激剤として、高炉スラグ粉末の潜在水硬性（自硬性）を引き出すことを目的としたものである。 The purpose of slaked lime is mainly to promote the pozzolanic reaction of fly ash and to extract the latent hydraulic property (self-hardening) of blast furnace slag powder as an alkali stimulant.
請求項２において、消石灰の配合量を、２〜１５質量％としたのは、２質量％より少ないと、強度発現が不十分となる場合があり、高強度コンクリートとしての十分な強度が得られなくなる恐れがあるためであり、１５質量％より多くなると混練性が低下し、多量の高性能減水剤を必要とするとともに、強度発現が悪くなるためである。 In claim 2, the blending amount of slaked lime is 2 to 15% by mass. If it is less than 2% by mass, the strength expression may be insufficient, and sufficient strength as high-strength concrete is obtained. This is because if it exceeds 15% by mass, the kneadability is lowered, a large amount of high-performance water reducing agent is required, and the strength expression is deteriorated.
なお、請求項２に係る発明においても、前述の消石灰以外のアルカリ刺激剤等を適宜加えることができる。 In the invention according to claim 2, an alkali stimulant other than the above-mentioned slaked lime can be added as appropriate.
本願の請求項３に係る水硬性組成物は、低品位であるIV種のフライアッシュと、高炉スラグ粉末と、石膏と、アルカリ刺激剤としての消石灰とを含みセメントを含まない水硬性組成物であって、前記フライアッシュと前記高炉スラグ粉末は、これらの含有量が合計で７１〜９１質量％かつ前記フライアッシュ２０〜４０質量％かつ前記高炉スラグ粉末３６〜６５質量％であり、前記石膏の含有量が５〜１０質量％、前記消石灰の含有量が２〜１５質量％であることを特徴とするものである。 Hydraulic composition according to claim 3 of the present application, and IV species of the fly ash is a low grade, and blast furnace slag powder, gypsum and a hydraulic composition without unrealized cement slaked lime as alkaline stimulant The fly ash and the blast furnace slag powder have a total content of 71 to 91% by mass, the fly ash 20 to 40% by mass, and the blast furnace slag powder 36 to 65% by mass, and the gypsum. Is 5 to 10% by mass, and the slaked lime content is 2 to 15% by mass.
請求項１がフライアッシュと、高炉スラグ粉末と、刺激剤としての石膏を必須の成分とし、請求項２がフライアッシュと、高炉スラグ粉末と、アルカリ刺激剤としての消石灰を必須の成分としているのに対し、請求項３はフライアッシュと高炉スラグ粉末に加え、石膏と消石灰の両者を必須の成分とした場合である。 Claim 1 uses fly ash, blast furnace slag powder, and gypsum as a stimulant as essential ingredients, and claim 2 uses fly ash, blast furnace slag powder, and slaked lime as an alkali stimulant as essential ingredients. On the other hand, claim 3 is the case where both gypsum and slaked lime are essential components in addition to fly ash and blast furnace slag powder.
後述するモルタル実験およびコンクリート実験の結果からは、請求項３の組み合わせにおいて、養生方法の違いや配合の違いに対して、安定した高い圧縮強度が得られでおり、混練性や経済性の面からも最適な範囲と考えられる。 From the results of the mortar experiment and the concrete experiment described later, in the combination of claim 3, stable high compressive strength is obtained with respect to the difference in curing method and the difference in composition, from the viewpoint of kneadability and economy. Is also considered the optimal range.
フライアッシュは、特にポゾラン反応による長期強度の増大が期待できるが、２０質量％より少ないと、作業性が悪くなるとともに、フライアッシュの大量処理が図れなくなる。また、４０質量％より多くなると、特に低品質のフライアッシュの場合、混練性が低下し、高性能減水剤等を多量に使用しなければならなくなるとともに初期強度発現が悪くなる。ただし、低品質のフライアッシュを使用した場合でも、養生方法等を工夫することによって、高強度のコンクリートが得られる。 Fly ash can be expected to increase in long-term strength, particularly due to pozzolanic reaction. However, if it is less than 20% by mass, workability deteriorates and mass treatment of fly ash becomes impossible. On the other hand, if it exceeds 40% by mass, particularly in the case of low-quality fly ash, the kneading property is lowered, and a high-performance water reducing agent or the like must be used in a large amount, and the initial strength expression is deteriorated. However, even when low-quality fly ash is used, high-strength concrete can be obtained by devising a curing method or the like.
高炉スラグ粉末は、３６質量％より少ないと、特に初期強度が小さくなる傾向がある。請求項３における高炉スラグ粉末の配合量の上限は前述したフライアッシュ、石膏、消石灰の最適量との相対関係から求めたものであるが、概して、高炉スラグ粉末の量が多すぎると、作業性が悪くなったり、耐久性が悪くなったりしやすい。 If the blast furnace slag powder is less than 36% by mass, the initial strength tends to be particularly small. The upper limit of the blending amount of the blast furnace slag powder in claim 3 is obtained from the relative relationship with the optimum amount of fly ash, gypsum, and slaked lime described above. In general, when the amount of blast furnace slag powder is too large, workability is increased. It is easy to get worse and durability to get worse.
請求項２または３記載の水硬性組成物において、前記消石灰が、ブレーン比表面積４０ｍ2／ｇ以上の消石灰であるのは好ましい。 In 請 Motomeko 2 or 3 hydraulic composition according, the slaked lime is the preferred a Blaine specific surface area of 40 m 2 / g or more slaked lime.
アルカリ刺激剤として、消石灰を用いる場合については、高純度、超微粉の方が好ましく、ブレーン比表面積４０ｍ2／ｇ以上の消石灰を使用することで、刺激剤としての効果が高くなるとともに、ポゾラン反応の促進も図れる。 In the case of using slaked lime as the alkali stimulant, high purity and ultra fine powder are preferable. By using slaked lime having a Blaine specific surface area of 40 m 2 / g or more, the effect as a stimulant is enhanced and the pozzolanic reaction. Can be promoted.
ブレーン比表面積４０ｍ2／ｇ以上の消石灰としては、例えば多孔性高比表面積消石灰等の排ガス中の酸性物質除去に用いるものが知られているが（例えば、特開２００３−０２６４２１号公報、特開２００３−０８１６３１号公報等参照）、これらを流用すれば良い。市販のものとしては、例えば、奥多摩工業株式会社の商品名「タマカルクスポンジアカル」などが挙げられる。
本願の請求項４に係る水硬性組成物は、請求項１〜３の何れか一項に記載の水硬性組成物において、前記高炉スラグ粉末がブレーン値４０００ｃｍ ２ ／ｇの低粉末度のものであることを特徴とするものである。
The Blaine specific surface area of 40 m 2 / g or more slaked lime, for example, those used in the acidic substance removing in the exhaust gas, such as porous high specific surface area hydrated lime is known (e.g., JP 2003-026421, JP 2003-081631 etc.) and these may be used. Examples of commercially available products include “Tamacalc Sponge Acal”, trade name of Okutama Kogyo Co., Ltd.
The hydraulic composition according to claim 4 of the present application is the hydraulic composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the blast furnace slag powder has a low fineness with a brain value of 4000 cm 2 / g. It is characterized by being.
本願の請求項５に係るコンクリートは、請求項１〜４の何れかに記載の水硬性組成物と、粗骨材と、細骨材と、高性能減水剤と、水／水硬性組成物の質量比率が２５％以下となる混練水とを混練してなるコンクリートであって、圧縮強度６０Ｎ／ｍｍ ２ 以上の強度を発現する高強度コンクリートであることを特徴とするものである。 Concrete according to claim 5 of the present application is the hydraulic composition according to any one of claims 1 to 4, the coarse aggregate, the fine aggregate, the high-performance water reducing agent, and the water / hydraulic composition. a concrete mass ratios is by kneading a kneading water to be 25% or less, it is characterized in that a high-strength concrete expressing compressive strength 60N / mm 2 or more strength.
請求項１〜４に係る水硬性組成物は、セメントを用いなくても高強度コンクリートに相当する強度のコンクリートを実現するものであるが、その場合の水／水硬性組成物の重量比は２５％以下とすることで、高強度コンクリート以上の強度、耐久性が得られる。 The hydraulic composition according to claims 1 to 4 realizes a concrete having a strength corresponding to high-strength concrete without using cement, and the weight ratio of the water / hydraulic composition in that case is 25. % Or less, strength and durability higher than high-strength concrete can be obtained.
さらに好ましくは、水／水硬性組成物の質量比率が２０％以下となるようにする。ただし、水量が減少するにつれ、硬練りとなり、練り混ぜ性やワーカビリティーに関連する流動性の低下が問題となり、高性能減水剤の必要量等も増すことになる。 More preferably, the mass ratio of the water / hydraulic composition is 20% or less. However, as the amount of water decreases, the kneading becomes harder, the decrease in fluidity related to kneadability and workability becomes a problem, and the required amount of high-performance water reducing agent increases.
水／水硬性組成物の重量比の下限の考え方の一つは、練り混ぜが可能であるかであり、また高性能減水剤の必要量との関係もあり、これらが問題とならない範囲であればよい。 One way of thinking of the lower limit of the weight ratio of the water / hydraulic composition is whether kneading is possible, and there is a relationship with the required amount of high-performance water reducing agent. That's fine.
なお、粗骨材、細骨材、高性能減水剤等は、基本的に一般の高強度コンクリートの場合と同様の材料と配合を用いることができる。また、コンクリートの硬化組織をより緻密化するため、消泡剤を用いることは好ましい。消泡剤の種類は特に限定されず、従来からコンクリートに用いられているものでよい。 For coarse aggregate, fine aggregate, high-performance water reducing agent, etc., the same materials and blends can be used basically as in general high-strength concrete. Further, it is preferable to use an antifoaming agent in order to further densify the hardened structure of concrete. The kind of antifoaming agent is not particularly limited, and may be those conventionally used for concrete.
請求項５記載のコンクリートは、圧縮強度６０Ｎ／ｍｍ2以上の強度を発現する高強度コンクリートである。 Concrete 請 Motomeko 5 wherein the Ru high strength concrete der expressing compressive strength 60N / mm 2 or more strength.
例えば、請求項１〜４のいずれかに示す水硬性組成物を用い、水／水硬性組成物の重量比２０％程度、砂／水硬性組成物の重量比３２％程度、スランプフロー６００〜７００ｍｍ、空気量２％以下のコンクリートにすれば容易に得られる。養生方法は通常のコンクリート養生方法でよいが、加温養生の方が強度は出やすい。 For example, using the hydraulic composition according to any one of claims 1 to 4, the weight ratio of water / hydraulic composition is about 20%, the weight ratio of sand / hydraulic composition is about 32%, and the slump flow is 600 to 700 mm. It can be easily obtained by using concrete with an air content of 2% or less. The curing method may be a normal concrete curing method, but the warm curing is easier to produce.
本願発明の水硬性組成物の製造方法は従来の方法で行えばよい。プレミックスタイプにすることも、現場調合タイプにすることも可能である。 What is necessary is just to perform the manufacturing method of the hydraulic composition of this invention by a conventional method. It can be a premix type or an on-site formulation type.
本願発明の水硬性組成物は高強度コンクリート等の高強度水硬製品の他、耐酸材料、低熱材料、低アルカリ材料、中性固化材等への適用も可能である。使用方法は従来のセメント材料と同様である。 The hydraulic composition of the present invention can be applied not only to high strength hydraulic products such as high strength concrete but also to acid resistant materials, low heat materials, low alkali materials, neutral solidifying materials and the like. The method of use is the same as that of conventional cement materials.
本願発明の水硬性組成物による水和メカニズムは、通常のセメントによる水和メカニズムと異なり、高炉スラグ粉末と少量の刺激剤による水硬反応とフライアッシュとカルシウム分によるポゾラン反応が大きく関与するので得られる水和生成物もＣ−Ｓ−Ｈが多く、ＣＨ（水酸化カルシウム）は少ない。 The hydration mechanism by the hydraulic composition of the present invention is different from the usual hydration mechanism by cement, because the hydraulic reaction by blast furnace slag powder and a small amount of stimulant and the pozzolanic reaction by fly ash and calcium content are greatly involved. The resulting hydration product is also rich in C—S—H and low in CH (calcium hydroxide).
そのため、これを用いたものは低熱、低ＰＨで高耐久・高強度となるので、高アルカリ、酸に弱いといったセメントの欠点を改善した新たな水硬性結合材としての意義は大きい。また、セメントを全く用いなくても、フライアッシュや高炉スラグ粉末の自硬性とポゾラン反応を利用することにより、高強度のコンクリートが得られる。 For this reason, a material using this material has high durability and high strength at low heat and low pH, and therefore has great significance as a new hydraulic binder that improves the disadvantages of cement such as high alkali and weakness to acid. Moreover, even if no cement is used, high strength concrete can be obtained by utilizing the self-hardness and pozzolanic reaction of fly ash or blast furnace slag powder.
本発明によれば、高炉スラグ粉末とフライアッシュを主体とし、これに適量の刺激剤を加えることで、セメントに代わる水硬性組成物が得られ、これを結合材として用いることにより、セメントを使用しなくても、セメントを使用した高強度コンクリートに相当する強度を有するコンクリートが製造可能である。 According to the present invention, a hydraulic composition that replaces cement is obtained by adding an appropriate amount of stimulant to blast furnace slag powder and fly ash, and the cement is used by using this as a binder. Even if it does not, the concrete which has the intensity | strength equivalent to the high-strength concrete using a cement can be manufactured.
また、従来、高強度コンクリートの製造のために大量のセメントを使用した場合に問題となっていた、発熱による温度ひび割れの問題や、自己収縮に起因するコンクリート構造体の変形、ひび割れ、劣化の問題の解消が期待できる。 In addition, the problem of temperature cracking due to heat generation, the problem of deformation, cracking, and deterioration of concrete structures due to self-shrinkage, which has been a problem when using a large amount of cement for the production of high-strength concrete, has been hitherto. Can be expected to be resolved.
また、オートクレーブ養生、その他、特殊な養生を行なわなくてもよく、従来のコンクリートと同様、一般的な養生や製造方法で、高強度コンクリートの製造が可能であるとともに、産業副産物であるフライアッシュ、高炉スラグの有効利用が図れる。特に、低粉末度の高炉スラグ粉末や低品質のフライアッシュの使用も可能なので、材料の選択の範囲が広げられるとともに、これらを用いることによって、環境負荷低減型のコンクリートが得られる。 In addition, autoclave curing and other special curing may not be performed. Like conventional concrete, high-strength concrete can be manufactured using general curing and manufacturing methods, and fly ash, an industrial byproduct, Effective utilization of blast furnace slag can be achieved. In particular, since blast furnace slag powder having a low degree of fineness and low-quality fly ash can be used, the range of materials can be expanded, and by using these, concrete with reduced environmental load can be obtained.
以下、本発明の実施形態として、本発明の水硬性組成物の配合を決めるためのモルタル実験、およびコンクリートでの性能確認試験を、その試験方法および試験結果とともに説明する。 Hereinafter, as an embodiment of the present invention, a mortar experiment for determining the formulation of the hydraulic composition of the present invention and a performance confirmation test on concrete will be described together with the test method and test results.
〔モルタル実験〕
本発明の水硬性組成物の主たる使用対象はコンクリートであるが、本発明の目的にかなう水硬性組成物のおよその配合を決定するため、まずモルタル実験を行なった。
[Mortar experiment]
Although the main object of use of the hydraulic composition of the present invention is concrete, a mortar experiment was first conducted in order to determine the approximate formulation of the hydraulic composition that meets the purpose of the present invention.
(1) 使用材料
使用材料を表１に示す。
(1) Materials used Table 1 shows the materials used.
結合材（水硬性組成物を構成する結合材）はＰと表記する。 The binder (the binder constituting the hydraulic composition) is denoted as P.
これらの試験では、ポゾラン物質でありシリカ・アルミナ源として低品質のフライアッシュIV種（ＦＡと表記する）、潜在水硬性を有するＪＩＳ規格でのブレーン値４０００ｃｍ2/ｇの高炉スラグ微粉末（ＢＳと表記する）、および石膏として無水セッコウ（ＡＧと表記する）を用い、さらにアルカリ刺激剤として多孔性高比表面積消石灰（ＴＫと表記する）を用いた。 In these tests, a blast furnace slag fine powder (BS) having a brane value of 4000 cm 2 / g according to JIS standards, which is a pozzolanic material and low quality fly ash type IV (referred to as FA) as a silica / alumina source. And gypsum was used as anhydrous gypsum (referred to as AG), and porous high specific surface area slaked lime (referred as TK) was used as the alkali stimulant.
その他、高性能ＡＥ減水剤（ＳＰと表記する）、消泡剤（ＤＦと表記する）等を用いた。 In addition, a high-performance AE water reducing agent (expressed as SP), an antifoaming agent (expressed as DF), and the like were used.
(2) 配合条件および結合材の粉体構成（配合）
試験における配合条件は、水粉体比Ｗ/Ｐ＝２０％、砂粉体比Ｓ/Ｐ＝３２％とした。さらに、高性能減水剤の添加率はスランプフロー値が目標値２５０±５０ｍｍとなるように調整し、消泡剤の添加率は空気量が目標値２．０％以下となるように調整した。
(2) Blending conditions and powder composition (blending) of binder
The blending conditions in the test were water powder ratio W / P = 20% and sand powder ratio S / P = 32%. Furthermore, the addition rate of the high-performance water reducing agent was adjusted so that the slump flow value was a target value of 250 ± 50 mm, and the addition rate of the antifoaming agent was adjusted so that the air amount was 2.0% or less.
結合材の各粉体組成を表２に示す。 Table 2 shows each powder composition of the binder.
表２において、Ｎｏ.１を基本配合と、Ｎｏ.２〜Ｎｏ．７ではフライアッシュ及び高炉スラグ微粉末の混和率を変化させ、Ｎｏ.８、Ｎｏ．９では無水セッコウの混和率を変化させ、Ｎｏ.１０〜Ｎｏ．１５では消石灰の混和率を変化させて比較を行った。 In Table 2, No. 1 is the basic composition and No. 2 to No. In No. 7, the mixing ratio of fly ash and blast furnace slag fine powder was changed. In No. 9, the mixing ratio of anhydrous gypsum was changed. In No. 15, a comparison was made by changing the mixing ratio of slaked lime.
配合Ｎｏ.１の示方配合を表３に示す。 Table 3 shows the formulation of formulation No. 1.
(3) 練混ぜ方法
モルタルの練混ぜには、公称容量１０リットルのオムニミキサーを用い、１バッチあたりの混練量を５リットルとした。練混ぜ時間は、目視及び触診にて流動状態を確認しながら適宜調整した。
(3) Mixing method For mixing mortar, an omni mixer with a nominal capacity of 10 liters was used, and the kneading amount per batch was 5 liters. The kneading time was appropriately adjusted while confirming the flow state visually and by palpation.
練混ぜ方法は、まず、粉体と細骨材を投入し空練りを１分間行う。ミキサーを停止し、掻き落とし後、水と減水剤を投入する。水粉体比（水：Ｗ、粉体：ＦＡ＋ＢＳ＋ＡＧ＋ＴＫ）を２０％と低く設定しているため、モルタル形成を流動状況から判断し、練混ぜ時間を調整した。目標の流動性を有するモルタルが形成された後に消泡剤を投入し、さらに３分間練混ぜを行った。 In the kneading method, first, powder and fine aggregate are added and empty kneading is performed for 1 minute. Stop the mixer, scrape off, and add water and water reducing agent. Since the water powder ratio (water: W, powder: FA + BS + AG + TK) was set low as 20%, mortar formation was judged from the flow state, and the mixing time was adjusted. After a mortar having the desired fluidity was formed, an antifoaming agent was added and further kneaded for 3 minutes.
(4) フレッシュ性状に関する実験方法
a）練混ぜ時間測定
目標の流動性を有するモルタルが形成されるまでの時間を測定し、混練性の評価を行った。混練性とは、モルタルの形成しやすさの指標とする。
(4) Experimental method for fresh properties
a) Kneading time measurement The time until a mortar having the desired fluidity was formed was measured to evaluate kneading properties. The kneadability is an index of ease of forming mortar.
b）モルタルフロー試験
モルタルフロー試験は、「JIS R 5201-1997 セメントの物理試験方法」に準じて行った。
b) Mortar flow test The mortar flow test was conducted according to "JIS R 5201-1997 Physical test method for cement".
具体的には、練混ぜたモルタルを乾燥した布でよくぬぐったフローテーブル上の中央の位置に正しく置いたフローコーンに２層に分けて詰める。各層は、突き棒の先端がその層の約１/２の深さまで入るよう、全面にわたって各々１５回突き、最後に不足分を補い表面をならす。 Specifically, the kneaded mortar is well wiped with a dry cloth and packed in two layers on a flow cone placed correctly at the center on the flow table. Each layer is struck 15 times over the entire surface so that the tip of the stake is about 1/2 the depth of the layer, and finally the surface is made up of the shortage.
その後、直ちにフローコーンを正しく上方に取り去り、モルタルが広がった後の径を、最大と認める方向とこれに直角な方向とで測定し、その平均値をモルタルフロー値とした。 Thereafter, the flow cone was immediately removed upward correctly, and the diameter after the mortar spread was measured in the direction recognized as the maximum and the direction perpendicular thereto, and the average value was taken as the mortar flow value.
c）空気量試験
空気量試験は、「JIS A 1116-1998 フレッシュコンクリートの単位体積質量試験方法及び空気量の質量による試験方法（質量法）」に準じて行った。
c) Air volume test The air volume test was performed according to “JIS A 1116-1998 Unit volume mass test method of fresh concrete and test method based on mass of air volume (mass method)”.
d）温度測定
アルコール棒温度計を使用し、練混ぜ終了時にモルタルの温度を測定した。
d) Temperature measurement Using an alcohol bar thermometer, the temperature of the mortar was measured at the end of mixing.
(5) 硬化性状に関する実験方法（圧縮強度試験）
「JSCE-G 505-1999 円柱供試体を用いたモルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験方法」に準拠して行った。
(5) Experimental method for curing properties (compressive strength test)
The test was conducted in accordance with “JSCE-G 505-1999 Compressive strength test method for mortar or cement paste using cylindrical specimen”.
養生は気中養生、２０℃水中養生および６０℃温水養生とした。ここで６０℃温水養生とは促進養生であり、モルタルの水和反応を促進し、早期にモルタルのポテンシャル強度を引き出すために行った。 Curing was air curing, 20 ° C water curing, and 60 ° C warm water curing. Here, the 60 ° C. warm water curing is an accelerated curing, and was performed to accelerate the hydration reaction of the mortar and extract the potential strength of the mortar at an early stage.
また、材齢は気中養生については材齢１日、２０℃水中養生については材齢３日、７日、２８日、６０℃温水養生については材齢７日において圧縮強度試験を行った。 In addition, the compressive strength test was carried out at an age of 1 day for air curing, 3 days, 7 days and 28 days for 20 ° C underwater curing, and 7 days of age for 60 ° C hot water curing.
供試体は１配合につき各養生条件で３本ずつ作成した。成形後は１日で脱型し、所定の期間各条件で養生し、その後圧縮強度試験を行った。 Three specimens were prepared for each formulation under each curing condition. After molding, the mold was removed in one day and cured under each condition for a predetermined period, and then a compressive strength test was conducted.
(6) フレッシュ性状試験の実験結果
フレッシュ性状試験の実験結果を表４に示す。
(6) Experimental results of fresh property test Table 4 shows the experimental results of the fresh property test.
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７について、フライアッシュの混和率による練混ぜ時間の比較を行うと、フライアッシュの混和率の増加に伴い、練混ぜ時間が長時間化する傾向が認められた。特に、フライアッシュ混和率が６０％のＮｏ．７では、練混ぜ時間が大幅に長くなった。 No. 1-No. As for No. 7, when the mixing time according to the mixing ratio of fly ash was compared, it was found that the mixing time tended to be longer as the mixing ratio of fly ash increased. In particular, No. having a fly ash mixing ratio of 60%. In 7, the mixing time was significantly increased.
ここで、本実験で用いた低品質なフライアッシュは球形率が低いため、充填率が高品質なフライアッシュと比べ小さくなる。したがって、低品質なフライアッシュは空隙率が高いため、その混和率を増加させた場合、粒子間に拘束される水量が増加し、その分自由水量が減少するため、流動性が低下したと考えられる。 Here, since the low quality fly ash used in this experiment has a low sphericity, the filling rate is smaller than that of the high quality fly ash. Therefore, low-quality fly ash has a high porosity, so increasing the mixing ratio increases the amount of water constrained between the particles, and the amount of free water decreases accordingly. It is done.
また、Ｎｏ．１、Ｎｏ．８、Ｎｏ．９より、無水セッコウの混和率による練混ぜ時間の比較では、顕著な傾向は認められなかった。したがって、無水セッコウの混和率が混練性に及ぼす影響は小さいと考えられる。 No. 1, no. 8, no. From No. 9, in the comparison of the mixing time depending on the mixing ratio of anhydrous gypsum, no remarkable tendency was observed. Therefore, it is thought that the influence which the mixing rate of anhydrous gypsum has on kneadability is small.
さらに、Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．１５より、消石灰の混和率による練混ぜ時間の比較を行うと、消石灰の混和率の増加に伴い、練混ぜ時間が短縮される傾向が認められた。 Furthermore, no. 10-No. 15 shows that when mixing time is mixed according to the mixing ratio of slaked lime, the mixing time tends to be shortened as the mixing ratio of slaked lime increases.
これは、超微粒子である消石灰を減少させることで粉体全体の粒度分布がナローになるため、強いダイラタント性状を示したことが原因であると考えられる。それにより、ミキサーによる外的な力が加わった際の流動性が低下したため、コンクリートの混練性が悪化したものと推察される。 This is thought to be due to the fact that the particle size distribution of the entire powder becomes narrow by reducing the amount of slaked lime, which is an ultrafine particle, and thus exhibits a strong dilatant property. Thereby, since the fluidity | liquidity at the time of applying the external force by a mixer fell, it is guessed that the kneadability of concrete deteriorated.
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７について、フライアッシュの混和率による必要ＳＰ添加率の比較を行うと、フライアッシュの混和率の増加と伴い、目標モルタルフロー値を得るための必要ＳＰ添加率が増加する傾向が認められた。 No. 1-No. When the required SP addition rate according to the mixing rate of fly ash was compared for No. 7, a tendency was found that the required SP addition rate for obtaining the target mortar flow value increased with an increase in the mixing rate of fly ash.
一般に低品質なフライアッシュは球形率が低いため、充填率が高品質なフライアッシュと比べ小さくなる。したがって、低品質なフライアッシュは空隙率が高いため、その混和率を増加させた場合、粒子間に拘束される水量が増加し、その分自由水量が減少するため、流動性が低下したと考えられる。 In general, low-quality fly ash has a low sphericity, so the filling rate is smaller than that of high-quality fly ash. Therefore, low-quality fly ash has a high porosity, so increasing the mixing ratio increases the amount of water constrained between the particles, and the amount of free water decreases accordingly. It is done.
また、Ｎｏ．１、Ｎｏ．８、Ｎｏ．９より、無水セッコウの混和率による必要ＳＰ添加率の比較では、顕著な傾向は認められなかった。したがって、無水セッコウの混和率が流動性に及ぼす影響は小さいと考えられる。 No. 1, no. 8, no. From No. 9, in the comparison of the required SP addition ratio depending on the mixing ratio of anhydrous gypsum, no remarkable tendency was observed. Therefore, it is thought that the influence which the mixing rate of anhydrous gypsum has on fluidity is small.
さらに、Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．１５より、消石灰の混和率による必要ＳＰ添加率の比較を行うと、消石灰の混和率の増加に伴い、目標モルタルフロー値を得るための必要ＳＰ添加率が大幅に増加する傾向が認められた。これは、本試験で用いた多孔性高比表面積は粒子が非常に微細、かつ多孔質であることが原因であると考えられる。 Furthermore, no. 10-No. From No. 15, when the required SP addition rate according to the mixing rate of slaked lime was compared, a tendency was found that the required SP addition rate for obtaining the target mortar flow value greatly increased as the mixing rate of slaked lime increased. This is considered to be because the high specific surface area of the porous material used in this test is that the particles are very fine and porous.
(7) 硬化性状試験の実験結果
表５に各配合における圧縮強度試験結果を示す。
(7) Experimental results of curing property test Table 5 shows the compression strength test results for each formulation.
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７について、フライアッシュの混和率における比較を行うと、フライアッシュの混和率の減少とともに強度が低下する傾向が認められた。 No. 1-No. As for No. 7, when the fly ash mixing ratio was compared, a tendency was observed in which the strength decreased as the fly ash mixing ratio decreased.
Ｎｏ．１、Ｎｏ．８、Ｎｏ．９より、無水セッコウの混和率における比較を行うと、Ｎｏ．１、Ｎｏ．８で高い圧縮強度が得られた。したがって、無水セッコウ混和率は５％以上が好ましいと考えられる。 No. 1, no. 8, no. No. 9 shows a comparison with the mixing ratio of anhydrous gypsum. 1, no. A high compressive strength was obtained at 8. Therefore, it is considered that the anhydrous gypsum mixing ratio is preferably 5% or more.
Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．１５より、消石灰の混和率における比較を行うと、消石灰の混和率が１０％で圧縮強度が最大値をとる結果となった。したがって、最適消石灰混和率は１０％程度であると考えられる。 No. 10-No. 15 shows that when the mixing ratio of slaked lime is compared, the mixing ratio of slaked lime is 10% and the compressive strength takes the maximum value. Therefore, it is considered that the optimum slaked lime mixing ratio is about 10%.
また、以上により、セメントを無混和とした場合でも、２０℃水中養生材齢２８日で８０Ｎ/ｍｍ2以上の強度発現性が得られることが確認された。 From the above, it was confirmed that even when cement was immiscible, a strength developability of 80 N / mm 2 or more was obtained at 20 ° C. underwater curing material age 28 days.
〔コンクリート実験〕
一般的に、セメントモルタルの場合は、モルタル強度が高ければ、同様の結合材を用いた場合、コンクリートも高強度となることが十分予想できるが、本発明の水硬性組成物は、セメントを使用した従来の水硬性組成物とは異なるので、さらに前述のモルタル実験の結果をもとに水硬性組成物の配合を変えて、コンクリートでの性能確認実験を行なった。
[Concrete experiment]
In general, in the case of cement mortar, if the mortar strength is high, it can be sufficiently expected that concrete will also have high strength when the same binder is used. However, the hydraulic composition of the present invention uses cement. Since this is different from the conventional hydraulic composition, the performance confirmation experiment with concrete was conducted by changing the composition of the hydraulic composition based on the result of the mortar experiment described above.
(1) 使用材料
使用材料を表６に示す。
(1) Materials used Table 6 shows the materials used.
使用材料、試験項目等は、モルタル実験の場合とほぼ同じである。粗骨材としては、大月市初狩町産砕石を用いた。 The materials used, test items, etc. are almost the same as in the mortar experiment. As coarse aggregate, crushed stone from Hatsukari-cho, Otsuki city was used.
(2) 配合条件及び結合材の粉体組成（配合）
配合条件は、水粉体比Ｗ／Ｐ＝２０％、砂粉体比Ｓ／Ｐ＝３２％、粗骨材絶対容積割合Ｘｖ＝３７．５％とした。さらに、高性能減水剤の添加率はスランプフロー値が目標値６５０±５０ｍｍとなるように調整し、消泡剤の添加率は空気量が目標値２．０％以下となるように調整した。
(2) Blending conditions and powder composition (blending) of binder
The blending conditions were water powder ratio W / P = 20%, sand powder ratio S / P = 32%, and coarse aggregate absolute volume ratio Xv = 37.5%. Furthermore, the addition rate of the high-performance water reducing agent was adjusted so that the slump flow value was the target value 650 ± 50 mm, and the addition rate of the antifoaming agent was adjusted so that the air amount was 2.0% or less.
結合材の各粉体組成を表７に示す。表７において、Ｎｏ.１〜Ｎｏ．３ではフライアッシュと高炉スラグ微粉末の混和率を変化させ、Ｎｏ.４はＮｏ.１の無水セッコウの混和率を増加させたものとなっている。これらは、モルタル実験により得られた最適配合を踏まえて変化させたものである。 Table 7 shows each powder composition of the binder. In Table 7, No. 1-No. In No. 3, the mixing ratio of fly ash and blast furnace slag fine powder was changed, and No. 4 increased the mixing ratio of No. 1 anhydrous gypsum. These were changed based on the optimum composition obtained by the mortar experiment.
配合Ｎｏ.１の示方配合を表８に示す。Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４もこれに準ずる。 Table 8 shows the formulation of formulation No. 1. No. 2-No. 4 is equivalent to this.
(3) 練混ぜ方法
コンクリートの練混ぜには、公称容量１００リットルの二軸ミキサーを使用し、１バッチあたり７５リットルとした。練混ぜ時間は、目視及び触診にて流動状態を確認しながら適宜調整した。
(3) Mixing method For mixing concrete, a biaxial mixer with a nominal capacity of 100 liters was used, and the volume was 75 liters per batch. The kneading time was appropriately adjusted while confirming the flow state visually and by palpation.
練混ぜ方法は、まず、粉体と細骨材を投入し空練りを１分間行う。ミキサーを停止し、掻き落とし後、水と減水剤を投入する。水粉体比を２０％と極端に低く設定しているため、モルタル形成を流動状況から判断し、練混ぜ時間を調整した。目標の流動性を有するモルタルが形成された後、消泡剤を投入し、１分間練り混ぜを行い、粗骨材を投入し３分間練混ぜた。 In the kneading method, first, powder and fine aggregate are added and empty kneading is performed for 1 minute. Stop the mixer, scrape off, and add water and water reducing agent. Since the water powder ratio was set to an extremely low value of 20%, mortar formation was judged from the flow state, and the mixing time was adjusted. After the mortar having the target fluidity was formed, an antifoaming agent was added, mixed for 1 minute, and coarse aggregate was added and mixed for 3 minutes.
(4) フレッシュ性状に関する実験方法
a）練混ぜ時間測定
目標の流動性を有するモルタルが形成されるまでの時間を測定し、混練性の評価を行った。ここで、混練性とは、コンクリートの形成しやすさの指標とする。
(4) Experimental method for fresh properties
a) Kneading time measurement The time until a mortar having the desired fluidity was formed was measured to evaluate kneading properties. Here, kneadability is an index of ease of forming concrete.
b）スランプフロー試験
スランプフロー試験は、「JIS A 1150-2001 コンクリートのスランプフロー試験方法」に準じて行った。平板は十分な水密性及び剛性を有する鋼製のものとし、その大きさが０．８m×０．８m以上で、表面が平滑なものとする。
b) Slump flow test The slump flow test was conducted according to "JIS A 1150-2001 Method for Slump Flow Test of Concrete". The flat plate shall be made of steel having sufficient water tightness and rigidity, and its size should be 0.8 m × 0.8 m or more and the surface should be smooth.
スランプコーンに詰めたコンクリートの上面をスランプコーンの上端に合わせながらならした後、直ちにスランプコーンを鉛直方向に連続して引き上げ、コンクリートの動きが止まった後に、広がりが最大と思われる直径と、その直交する位置の直径を測り、両直径の平均値をスランプフロー値とした。 After aligning the top surface of the concrete packed in the slump cone with the top end of the slump cone, immediately pull the slump cone continuously in the vertical direction, and after the concrete stops moving, the diameter that seems to be the largest spread, The diameter at the orthogonal position was measured, and the average value of both diameters was taken as the slump flow value.
c）空気量試験
空気量試験は「JIS A 1128-1999 フレッシュコンクリート量の圧力による試験方法(空気室圧力法)」に準じて行った。
c) Air volume test The air volume test was conducted in accordance with “JIS A 1128-1999 Test method using fresh concrete pressure (air chamber pressure method)”.
d）温度測定
アルコール棒温度計を使用し、練混ぜ終了時にモルタルの温度を測定した。
d) Temperature measurement Using an alcohol bar thermometer, the temperature of the mortar was measured at the end of mixing.
(5) 硬化性状に関する実験方法（圧縮強度試験）
圧縮強度試験は、「JIS A 1108-1999 コンクリートの圧縮強度試験方法」に準じて行った。
(5) Experimental method for curing properties (compressive strength test)
The compressive strength test was performed according to “JIS A 1108-1999 Test method for compressive strength of concrete”.
養生は気中養生、２０℃水中養生、簡易断熱養生とした。 Curing was air curing, 20 ° C water curing, and simple heat insulation curing.
また、材齢は気中養生については材齢１日、２０℃水中養生については材齢３日、７日、簡易断熱養生については材齢２８日において圧縮強度試験を行った。 In addition, the compressive strength test was carried out at an age of 1 day for air curing, 3 days and 7 days for 20 ° C underwater curing, and 28 days of age for simple thermal insulation curing.
供試体は１配合につき各養生条件で３本ずつ作成した。簡易断熱養生以外の供試体は、成形後１日で脱型し、所定の期間各条件で養生し、その後圧縮強度試験を行った。 Three specimens were prepared for each formulation under each curing condition. Specimens other than the simple heat-curing curing were removed from the mold one day after molding, cured for a predetermined period of time, and then subjected to a compressive strength test.
(6) フレッシュ性状試験の実験結果
フレッシュ性状試験の実験結果を表９に示す。
(6) Experimental results of fresh property test Table 9 shows the experimental results of the fresh property test.
表９より、本発明のコンクリートは、従来市販の高強度用特殊セメント（株式会社デイ・シイ製ＶＫＣ１００ＳＦに比べ練混ぜ時間が長時間化する傾向が認められた。これは、刺激剤かつポゾラン反応の活性化を図る目的で混和した消石灰が多孔質であるため空隙率が増加し、水分を拘束してしまい、混練に必要な自由水が減少したことが原因であると考えられる。さらに、消石灰粒子は微小であるため、粒子間引力が大きく、凝集フロックを生じやすいことも影響していると考えられる。 From Table 9, the concrete of the present invention tended to have a longer kneading time than conventional commercially available high-strength special cement (VKC100SF manufactured by Dai Shi Co., Ltd.). This is considered to be because the slaked lime mixed for the purpose of activation of the porous material is porous, increasing the porosity, constraining moisture, and reducing the amount of free water necessary for kneading. Since the particles are very small, the attractive force between the particles is likely to cause the aggregation flocs.
表９より、フライアッシュの混和率による練混ぜ時間の比較を行うと、フライアッシュの混和率の増加に伴い、練混ぜ時間が長時間化する傾向が認められた。一般に低品質なフライアッシュは球形率が低いため、充填率が高品質なフライアッシュと比べ小さくなる。したがって、低品質なフライアッシュは空隙率が高いため、その混和率を増加させた場合、粒子間に拘束される水量が増加し、その分自由水量が減少するため、流動性が低下したと考えられる。 From Table 9, when mixing time according to the mixing ratio of fly ash was compared, it was recognized that the mixing time tended to be longer as the mixing ratio of fly ash increased. In general, low-quality fly ash has a low sphericity, so the filling rate is smaller than that of high-quality fly ash. Therefore, low-quality fly ash has a high porosity, so increasing the mixing ratio increases the amount of water constrained between the particles, and the amount of free water decreases accordingly. It is done.
無水セッコウ混和率による練混ぜ時間の比較では、顕著な傾向は認められなかった。したがって、無水セッコウの混和率が混練性に及ぼす影響は小さいと考えられる。 In the comparison of the kneading time based on the anhydrous gypsum mixing rate, no remarkable tendency was observed. Therefore, it is thought that the influence which the mixing rate of anhydrous gypsum has on kneadability is small.
また、表９より、従来市販の高強度用特殊セメントに比べ、目標スランプフロー値を得るための必要ＳＰ添加率が若干増加する傾向が認められた。ここで、本実験で用いた高性能減水剤はセメント粒子を界面活性により分散させる機構である。したがって、セメント粒子の存在しないセメント無混和コンクリートにおける界面活性作用は、一般のセメントコンクリートに比べ著しく抑制されるため、目標スランプフロー値を得るための必要ＳＰ添加率が大幅に増加したと推察される。 Further, from Table 9, it was recognized that the necessary SP addition rate for obtaining the target slump flow value tended to slightly increase as compared with the conventional commercially available high-strength special cement. Here, the high-performance water reducing agent used in this experiment is a mechanism for dispersing cement particles by surface activity. Therefore, the surface active action in cement-immiscible concrete without cement particles is remarkably suppressed as compared with general cement concrete, so it is inferred that the SP addition rate necessary for obtaining the target slump flow value has greatly increased. .
また、フライアッシュの混和率による必要ＳＰ添加率の比較を行うと、フライアッシュ混和率の増加に伴い、目標スランプフロー値を得るための必要ＳＰ添加率が若干増加する傾向が認められた。一般に低品質なフライアッシュは球形率が低いため、充填率が高品質なフライアッシュと比べ小さくなる。したがって、低品質なフライアッシュは空隙率が高いため、その混和率を増加させた場合、粒子間に拘束される水量が増加し、その分自由水量が減少するため、流動性が低下したと考えられる。 Moreover, when the required SP addition rate by the mixing rate of fly ash was compared, the tendency for the required SP addition rate for obtaining a target slump flow value to increase a little with increase in the fly ash mixing rate was recognized. In general, low-quality fly ash has a low sphericity, so the filling rate is smaller than that of high-quality fly ash. Therefore, low-quality fly ash has a high porosity, so increasing the mixing ratio increases the amount of water constrained between the particles, and the amount of free water decreases accordingly. It is done.
無水セッコウ混和率による必要ＳＰ添加率の比較では、顕著な傾向は認められなかった。したがって、無水セッコウの混和率が流動性に及ぼす影響は小さいと考えられる。 In the comparison of the required SP addition rate by the anhydrous gypsum mixing rate, no remarkable tendency was observed. Therefore, it is thought that the influence which the mixing rate of anhydrous gypsum has on fluidity is small.
(7) 硬化性状試験の実験結果
表１０に各配合における圧縮強度試験結果を示す。
(7) Experimental results of curing property test Table 10 shows the compression strength test results for each formulation.
表１０より、気中養生材齢１日で２０Ｎ／ｍｍ2程度、簡易断熱養生材齢２８日で６０Ｎ／ｍｍ2以上の圧縮強度が得られているため、十分な強度発現性を有していると考えられる。 From Table 10, since compressive strength of about 20 N / mm 2 is obtained at an age of 1 day in the air, and 60 N / mm 2 or more is obtained at an age of 28 days for a simple heat-insulated material, it has sufficient strength expression. It is thought that there is.
フライアッシュの混和率による圧縮強度の比較を行うと、フライアッシュの混和率が２０〜４０％では、ほぼ同等の圧縮強度となったが、６０％になると圧縮強度が低下する傾向が認められた。 Comparing the compressive strength according to the mixing ratio of fly ash, when the mixing ratio of fly ash was 20 to 40%, the compressive strength was almost the same, but when 60%, the compressive strength tended to decrease. .
これは、本実験で用いたフライアッシュは高炉スラグ微粉末に比べ粉末度が低いため、フライアッシュ混和率が増加することで全粉体における粉末度が高くなり、硬化体組織を緻密化させたことが原因であると考えられる。また、既往の研究より、フライアッシュの多量混和はコンクリートの初期強度を低下させるという結果も報告されており、フライアッシュの若材齢における強度発現性への寄与は小さいことも原因として挙げられる。 This is because fly ash used in this experiment has a lower degree of fineness than blast furnace slag fine powder, so increasing the fly ash mixing ratio increases the fineness of all powders and densifies the hardened body structure. This is considered to be the cause. In addition, previous studies have reported that mixing large amounts of fly ash reduces the initial strength of concrete, which may be attributed to the small contribution of fly ash to strength development at young ages.
また、無水セッコウの混和率による圧縮強度の比較を行うと、無水セッコウ混和率の増加に伴い、圧縮強度は増進する傾向が認められた。 Moreover, when the compressive strength by the mixing rate of an anhydrous gypsum was compared, the tendency for the compressive strength to increase was recognized with the increase in the mixing rate of an anhydrous gypsum.
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