WO2009142029A1 - 重量骨材及び重量コンクリート - Google Patents

重量骨材及び重量コンクリート Download PDF

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mass
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稔 吉本
康秀 肥後
永地 真部
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太平洋セメント株式会社
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    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
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    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00862—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for nuclear applications, e.g. ray-absorbing concrete

Definitions

  • the present invention relates to heavy aggregate including heavy fine aggregate and heavy concrete using the same.
  • a heavy concrete is a concrete having a large unit volume mass by using a heavy aggregate whose specific gravity is larger than that used in general concrete, and is a radiation shielding concrete, a wave-dissipating block, a concrete for a seawall, or It is used as concrete for filling counterweights in construction machinery or industrial machinery.
  • the slump value is increased by increasing the unit water volume in concrete, but if the unit water volume is increased in heavy concrete, heavy concrete As a result, the material is separated from the heavy aggregate and the cement paste due to the sedimentation of the heavy aggregate. For this reason, as the heavy concrete, it is common to use hard concrete with a reduced amount of unit water and a slump value.
  • artificial heavy aggregates such as iron scraps; natural heavy aggregates such as magnetite, hematite, and sand iron have been conventionally used.
  • These heavy aggregates not only have a large density difference from cement paste, but especially iron ores such as magnetite and hematite have a relatively coarse particle size distribution, so when these iron ores are used as heavy aggregates, Viscosity tends to decrease. Therefore, the conventional heavy concrete has a problem that heavy aggregate with a large particle size settles in the cement paste and the cement paste and heavy aggregate are separated.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 7-25654
  • Patent Document 1 attempts to suppress material separation between the cement paste and the heavy aggregate by using the predetermined iron ore as the heavy aggregate. As a result, the price of iron ore is soaring, and the cost of heavy concrete is soaring.
  • the present invention is a heavy aggregate that replaces conventionally used iron ore, a heavy fine aggregate and a heavy aggregate that hardly cause material separation from cement paste, and their heavy fine bone
  • An object of the present invention is to provide heavy concrete using wood and heavy aggregate.
  • the present invention includes 20% by mass or more of an aggregate having a particle size of less than 0.15 mm and 20% by mass or more of an aggregate having a particle size of 2.5 to 5 mm.
  • a heavy fine aggregate for hardened heavy concrete having a slump of 0 to 3 cm (Invention 1).
  • the heavy fine aggregate of the above invention is composed of aggregates (fine particles) and grains having a particle size of less than 0.15 mm. Since it has a particle size distribution that is unevenly distributed to aggregates (coarse particles) with a diameter of 2.5 mm or more and less than 5 mm, it is possible to obtain sufficient unit volume mass as heavy concrete without causing material separation when blended with concrete.
  • the weight fine aggregate which can be provided can be provided.
  • the loading of heavyweight concrete into the counterweight box is improved by including 20% by mass or more of aggregates with a particle size of less than 0.15 mm. Can be made. Furthermore, when the aggregate having a particle size of 2.5 mm or more and less than 5 mm is contained in an amount of 20% by mass or more, the fluidity of the concrete is not lowered when blended with heavy concrete.
  • the particle size of the aggregate is determined by whether or not it passes through a sieve having a predetermined nominal size.
  • an aggregate having a particle size of less than 0.15 mm has a nominal size of 0.15 mm.
  • the aggregate passing through the sieve means an aggregate having a particle size of 2.5 mm or more and less than 5 mm, which means an aggregate that passes through a sieve having a nominal size of 5 mm but does not pass through a sieve having a size of 2.5 mm.
  • heavy aggregate (including heavy coarse aggregate and heavy fine aggregate) means an aggregate having a density of 3.5 g / cm 3 or more.
  • the present invention provides a heavy aggregate for heavy concrete with a slump of 0 to 3 cm, characterized by comprising the heavy fine aggregate according to the inventions (Inventions 1 and 2) and the coarse aggregate. (Invention 3) According to this invention (invention 3), it is possible to provide a heavy aggregate capable of obtaining a sufficient weight as heavy concrete without causing material separation when blended with concrete.
  • invention 4 it is preferable to contain 5 mass% or more of fine aggregates with a particle size of less than 0.075 mm (invention 4).
  • Invention 4 by containing 5% by mass or more of fine aggregate having a particle size of less than 0.075 mm, the viscosity of the concrete paste can be improved and the density of the paste is increased to increase the aggregate.
  • the density difference with (aggregate having a particle size of 0.075 mm or more) can be reduced (density difference: 2.5 g / cm 3 or less).
  • material separation in heavy concrete can be more effectively suppressed, when used as an aggregate for heavy concrete such as a counterweight, the filling ratio of heavy concrete into the box of the counterweight is further improved. be able to.
  • the coarse aggregate is barite (Invention 5), and the heavy fine aggregate and the coarse aggregate are, for example, It is preferably obtained by crushing barite so that the maximum particle size is 20 to 70 mm (Invention 6).
  • the heavy aggregate obtained by coarsely pulverizing barite with a generally used method can more effectively suppress material separation when blended with concrete.
  • barite is crushed so as to have a maximum particle size of 20 to 70 mm. It is possible to easily manufacture a heavy aggregate having an aggregate content of less than 15 mm and an aggregate content of aggregates having a particle size of 2.5 mm or more and less than 5 mm. Thus, it is possible to obtain a heavy aggregate that can more effectively suppress material separation when blended with concrete.
  • the average tensile strength of the aggregate having a particle diameter of 9 to 11 mm obtained by crushing the barite is 4.0 to 10.0 N / mm 2 .
  • the desired fine aggregate particle size distribution can be easily obtained simply by crushing (the aggregate content of the aggregate having a particle size of less than 0.15 mm is 20% by mass or more, and the aggregate content of the aggregate having a particle size of 2.5 to 5 mm is 20 Since a heavy aggregate having a mass% or more) can be obtained, steps such as particle size adjustment can be omitted, and the production cost of heavy aggregate can be reduced.
  • the present invention provides a slump comprising the heavy fine aggregate according to the inventions (Inventions 1 and 2) or the heavy aggregate according to the inventions (Inventions 3 to 7), cement, and water.
  • a hard concrete with a weight of 0-3 cm Invention 8).
  • invention 8 it is possible to provide heavy concrete capable of suppressing the occurrence of material separation, and particularly when used as heavy concrete for filling such as a counterweight, The filling rate can be improved effectively.
  • the water cement ratio is preferably 30 to 60% (Invention 9). According to this invention (invention 9), when the water-cement ratio is within the above range, it is possible to obtain high-density heavy concrete with a small amount of unit water and to ensure workability of heavy concrete.
  • the heavy aggregate of this embodiment includes a heavy fine aggregate having a predetermined particle size distribution and a coarse aggregate.
  • the heavy fine aggregate contains 20% by mass or more of aggregates having a particle size of less than 0.15 mm and 20% by mass or more of aggregates having a particle size of 2.5 mm or more and less than 5 mm. It contains 20% by mass or more of aggregates of less than 15 mm and 25% by mass or more of aggregates having a particle size of 2.5 mm or more and less than 5 mm.
  • the content of the aggregate having a particle size of less than 0.15 mm in the heavy fine aggregate is 20% by mass or more, it is possible to effectively suppress the occurrence of material separation from the cement paste when blended with heavy concrete. it can.
  • the content of the aggregate having a particle size of 2.5 mm or more and less than 5 mm is 20% by mass or more, the desired workability can be obtained without reducing the fluidity of the concrete when blended with heavy concrete. Can be secured.
  • the filling rate of heavy concrete boxes etc. is effectively improved without material separation.
  • a heavy coarse aggregate may be used as long as a desired weight can be obtained when blended with heavy concrete, or a general coarse aggregate for concrete.
  • Coarse aggregates such as crushed stone and gravel may be used.
  • the weight aggregate of this embodiment preferably contains 5% by mass or more of fine aggregate having a particle size of less than 0.075 mm, more preferably 5-10% by mass, and 5-8% by mass. Is particularly preferred.
  • fine powder aggregate By including 5% by mass or more of such fine powder aggregate, the viscosity of cement paste in heavy concrete can be improved.
  • the density of ordinary Portland cement is 3.16 g / cm 3 and the above fine powder is used. Since the density of the aggregate is 3.5 g / cm 3 or more, the density of the paste can be increased. As a result, occurrence of material separation between the paste and the aggregate can be further suppressed.
  • barite can be used as the natural ore that is the raw material of the heavy aggregate of the present embodiment.
  • the barite has a density of about 4.0 g / cm 3 and has a sufficient density as a heavy aggregate, and according to the heavy aggregate obtained by pulverizing such barite, the particle size is 0.00. Since a large amount of fine aggregate less than 075 mm is contained, the density difference between the paste and the aggregate can be reduced (density difference: 2.5 g / cm 3 or less), whereby a heavy aggregate obtained from barite and Occurrence of material separation from the paste can be further suppressed.
  • the average tensile strength of the aggregate having a particle diameter of 9 to 11 mm obtained by coarsely pulverizing such barite is 4.0 to 10.0 N / mm 2 .
  • Such barite is preferably used, and barite having 4.0 to 8.0 N / mm 2 is more preferable.
  • the desired fine aggregate particle size distribution (particle size) can be obtained by roughly crushing such barite.
  • a weight aggregate having an aggregate content of less than 0.15 mm is 20% by mass or more, and an aggregate having a particle size of 2.5 mm or more and less than 5 mm is 20% by mass or more. There is no need to adjust the particle size after coarse pulverization, the manufacturing process of the heavy aggregate can be simplified, and the manufacturing cost of the heavy aggregate can be reduced.
  • the heavy aggregate of this embodiment is obtained by using a crusher (for example, jaw crusher) or the like so that the maximum particle size of the heavy aggregate obtained is 20 to 70 mm, preferably 20 to 50 mm. It can be produced by roughly pulverizing natural ore as a raw material.
  • a crusher for example, jaw crusher
  • the obtained heavy aggregate After coarsely pulverizing natural ore, the obtained heavy aggregate has a predetermined fine aggregate particle size distribution (bones having a particle size of less than 0.15 mm is 20% by mass or more and a particle size of 2.5 mm or more and less than 5 mm)
  • the particle size may be adjusted so that the material is 20% by mass or more.
  • the desired fine aggregate particle size distribution (the content ratio of the aggregate having a particle size of less than 0.15 mm is 20% by mass or more by simply coarsely crushing such barite.
  • the aggregate content of the aggregate having a particle diameter of 2.5 mm or more and less than 5 mm is 20 mass% or more), and producing a heavy aggregate containing 5 mass% or more of fine aggregate having a particle diameter of less than 0.075 mm it can. Therefore, the step of adjusting the particle size after coarsely pulverizing natural ore can be omitted, and the production cost of heavy aggregate can be reduced.
  • the heavy concrete of this embodiment includes the above-mentioned heavy aggregate, cement, and water.
  • the cement contained in the heavy concrete according to the present embodiment is not particularly limited.
  • various Portland cements such as ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, moderately hot Portland cement, and low heat Portland cement; blast furnace cement, fly
  • Various mixed cements such as ash cement; cement (eco-cement) composed of a pulverized product of gypsum and gypsum produced using municipal waste incineration ash and / or sewage sludge incineration ash as raw materials can be used.
  • a water reducing agent for example, a water reducing agent, an antifoamer, etc.
  • a water reducing agent for example, a water reducing agent, an antifoamer, etc.
  • water reducing agents include, but are not limited to, lignin-based, naphthalene sulfonic acid-based, melamine-based, polycarboxylic acid-based water reducing agents, AE water reducing agents, high-performance water reducing agents, and high-performance AE water reducing agents. is not.
  • an antifoaming agent especially when it is necessary to suppress the entrainment of air.
  • the heavy concrete of this embodiment can be manufactured by mixing the above heavy aggregate and cement, adding water, and kneading by a conventional method.
  • the water cement ratio in the heavy concrete of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 30 to 60%, and more preferably 35 to 50%. When the water-cement ratio is within the above range, it is possible to obtain a high-density heavy concrete with a small amount of unit water and to ensure the workability of the heavy concrete.
  • the fine aggregate rate (s / a) in the heavy concrete of this embodiment is preferably 40 to 60%. Furthermore, it is preferable to determine the blending of various concrete raw materials so that the slump at the time of kneading is 0 to 3 cm.
  • the heavy concrete obtained in this way can be used as heavy concrete for wave-dissipating blocks, revetments, radiation shielding walls, and bridge weights, but vibration compaction can be achieved with a slump of 0-3 cm. It is particularly useful for such applications, and can be used as heavy concrete for counterweight filling.
  • the heavy concrete according to the present embodiment when used as heavy concrete for filling a box such as a counterweight, the heavy concrete according to the present embodiment is poured into a box such as a counterweight, and then subjected to vibration molding.
  • the viscosity of heavy concrete can be improved by increasing the content of fine particles (aggregates having a particle size of less than 0.15 mm) in the heavy concrete, and coarse particles (particle size of 2.5 mm or more). Since the content of (aggregate of less than 5 mm) is large, the fluidity of heavy concrete is not lowered, so the filling rate of heavy concrete into the box can be effectively improved, and when performing vibration molding, Occurrence of material separation between cement paste and heavy aggregate in heavy concrete can be further suppressed.
  • the heavy fine aggregate and heavy aggregate of this embodiment material separation from the cement paste can be effectively suppressed. Further, according to the heavy concrete of the present embodiment, when used as heavy concrete for filling a counterweight box or the like, it is possible to effectively improve the filling ratio of heavy concrete into the box. .
  • the heavy fine aggregate is passed through a sieve having a nominal size of 0.15 to 5.0 mm and passed through each sieve.
  • the mass ratio (mass%) of the aggregate was measured.
  • the aggregate content (% by mass) having a particle size of less than 0.075 mm in the above-mentioned heavy aggregate (Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 to 3) was also measured. The results are shown in Table 2.
  • the content of the aggregate having a particle size of less than 0.15 mm is 20% by mass or more, and the bone having a particle size of 2.5 mm or more and less than 5 mm.
  • the content of the material was 20% by mass or more, whereas the weight fine aggregate of Comparative Example 1 had a content of less than 20% by mass.
  • the weight fine aggregate of Comparative Example 2 has an aggregate content of less than 20% by mass with a particle size of 2.5 mm or more and less than 5 mm, and the weight fine aggregate of Comparative Example 3 has a particle size of less than 0.15 mm.
  • the aggregate content was less than 20% by mass.
  • the heavy aggregates of Examples 1 and 2 had a content of fine powder aggregates having a particle size of less than 0.075 mm of 5% by mass or more, whereas the heavy aggregates of Comparative Examples 1 to 3 It was less than 5% by mass.
  • the average tensile strength of aggregates having a particle diameter of 9 to 11 mm among the aggregates of Examples 1 and 2 was 4.0 to 10.0 N / mm 2 .
  • the average tensile strength of aggregates having a particle size of 9 to 11 mm was less than 4.0 N / mm 2 . Therefore, if the barite has an average tensile strength of 4.0 to 10.0 N / mm 2 among aggregates obtained by coarse pulverization, the average particle strength is 9 to 11 mm.
  • the content of aggregates having a particle size of less than 0.15 mm is 20% by mass or more, and the content of aggregates having a particle size of 2.5 mm or more and less than 5 mm is 20% by mass or more. It was confirmed that it was possible to manufacture heavy aggregates of the above and heavy aggregates including the heavy fine aggregates.
  • the barite has an average tensile strength of 4.0 to 10.0 N / mm 2 among aggregates of 9 to 11 mm among aggregates obtained by coarse pulverization, the particle size is 0. It was confirmed that a heavy aggregate containing 5% by mass or more of fine aggregate less than 0.075 mm can be produced.
  • the tensile strength of the heavy aggregates of Examples 1 and 2 is in the range of 4.0 to 10.0 N / mm 2 with little dependence on the particle size.
  • the tensile strength of the aggregates of Comparative Examples 4 to 6 increased as the particle size decreased.
  • the fine aggregate having a particle size of 5 mm or less is biased toward a large particle size, and the content of the aggregate having a particle size of less than 0.15 mm reaches 20% by mass. There wasn't.
  • Heavy aggregate (heavy fine aggregate S, heavy coarse aggregate G) obtained as described above, ordinary Portland cement C (manufactured by Taiheiyo Cement, density: 3.16 g / cm 3 ), water W, Were kneaded with the formulation shown in Table 3 to produce heavy concrete.
  • the blends of the heavy concretes of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 were determined so that the slump value measured according to JIS-A1101 was 0 to 1.0 cm. Further, in the heavy concretes of Comparative Examples 1 to 3, since the kneading water was insufficient, adjustment water W ′ was added to obtain a slump equivalent to that of Examples 1 and 2.
  • the unit volume mass of the heavy concrete after compaction by the above test was measured, and the ratio of the unit volume mass to the design value was calculated as the compaction rate (%). The results are shown in Table 4. Furthermore, the heavy concrete after compaction as described above was visually observed to determine whether or not the cement paste was lifted. The results are shown in Table 4.
  • the compaction rate of the heavy concrete of Comparative Example 1 was 2% or more lower than that of the heavy concrete of Example 1 and Example 2.
  • the heavy concrete of Comparative Example 1 since material separation occurs, it is considered that the heavy aggregate having a large specific gravity settles at the bottom of the container and the filling rate is lowered.
  • the heavy concrete of Example 1 and Example 2 it is thought that a filling rate can be improved effectively, without generating material separation.
  • the heavy concrete of Comparative Example 2 has a higher VC value and low fluidity during vibration molding.
  • the content of the aggregate having a particle size of 2.5 mm or more and less than 5 mm in the fine aggregate is less than 20% by mass, the aggregate is fine as a whole. It is considered that the fluidity is lowered.
  • the heavy concrete of Comparative Example 3 shows a VC value equivalent to that of the heavy concrete of Example 1 and Example 2 and has good workability, but is a heavy fine aggregate with a particle size of less than 0.15 mm. Since the content ratio is less than 20% by mass, some material separation occurs, and a heavy aggregate with a relatively large particle size settles, which is considered to reduce the compaction rate. .
  • the heavy fine aggregate and heavy aggregate of the present invention are useful as an aggregate for heavy concrete having good workability and good filling properties, and the heavy concrete of the present invention is particularly filled in a box such as a counterweight. Useful as heavy concrete for vibration molding.

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Abstract

　セメントペーストとの材料分離を生じ難いスランプが０～３ｃｍである固練り重量コンクリート用の重量細骨材及び重量骨材、並びにそれらの重量細骨材及び重量骨材を用いたスランプが０～３ｃｍである固練り重量コンクリートを提供することを目的とし、当該重量細骨材が、粒径０．１５ｍｍ未満の骨材を２０質量％以上含み、かつ粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材を２０質量％以上含む。これにより、重量コンクリートに配合した際に、骨材とセメントペーストとの材料分離を効果的に抑制することができるとともに、函体への充填用重量コンクリートに配合した際には、函体への充填率を効果的に向上させることができる。

Description

重量骨材及び重量コンクリート
　本発明は、重量細骨材を含む重量骨材及びそれを用いた重量コンクリートに関するものである。
　重量コンクリートとは、一般のコンクリートに用いられる骨材よりも比重の大きい重量骨材を用いることにより、単位容積質量の大きいコンクリートであり、放射線遮蔽用コンクリート、消波ブロック、護岸堤用コンクリート、又は建設機械若しくは産業機械等のカウンタウェイトの充填用コンクリートとして用いられている。一般に、コンクリートの流動性（流れやすさ）及び作業性を確保するために、コンクリートにおける単位水量を増加させてスランプ値を高めることが行われるが、重量コンクリートにおいて単位水量を増加させると、重量コンクリートの密度が低下してしまうとともに、重量骨材の沈降により重量骨材とセメントペーストとの材料分離が生じてしまう。そのため、重量コンクリートとしては、単位水量を少なくしスランプ値を小さくした固練りの重量コンクリートが用いられるのが一般的である。
　このような重量コンクリートに用いられる重量骨材としては、従来、鉄屑等の人工重量骨材；磁鉄鉱、赤鉄鉱、砂鉄等の天然の重量骨材等が用いられている。これらの重量骨材は、セメントペーストとの密度差が大きいだけでなく、特に磁鉄鉱、赤鉄鉱等の鉄鉱石は比較的粒度分布が粗いため、これらの鉄鉱石を重量骨材として用いるとコンクリートの粘性が低下しやすくなる。そのため、従来の重量コンクリートにおいては、粒径の大きい重量骨材がセメントペースト中で沈降し、セメントペーストと重量骨材とが分離してしまうという問題があった。
　このような問題を解決するために、従来、鉄鉱石中に含まれる超微粉末を、コンクリート１ｍ３中に２０～６０ｋｇ配合した重量コンクリートが提案されている（特許文献１参照）。
特開平７－２５６５４号公報
　しかしながら、上記特許文献１に記載の発明は、所定の鉄鉱石を重量骨材として用いることで、セメントペーストと重量骨材との材料分離を抑制しようとするものであるが、近年の鉄資源不足により鉄鉱石の価格が高騰しており、重量コンクリートのコストが高騰してしまうという問題がある。
　上記問題に鑑みて、本発明は、従来用いられている鉄鉱石に代わる重量骨材であって、セメントペーストとの材料分離を生じ難い重量細骨材及び重量骨材、並びにそれらの重量細骨材及び重量骨材を用いた重量コンクリートを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明は、粒径０．１５ｍｍ未満の骨材を２０質量％以上含み、かつ粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材を２０質量％以上含むことを特徴とするスランプが０～３ｃｍである固練り重量コンクリート用重量細骨材を提供する（発明１）。
　一般に、コンクリート用細骨材として、少ないセメント量で所望の作業性及び強度を発揮し、材料分離を生じさせないように、粒度分布の偏りがないものを用いるのが好ましく、具体的には、ＪＩＳ－Ａ５００５に規定されているような粒度分布を有するものが好ましいとされているが、上記発明（発明１）の重量細骨材は、粒径０．１５ｍｍ未満の骨材（微粒分）と粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材（粗粒分）とに偏在した粒度分布を有するため、コンクリートに配合した際に材料分離を生じさせることなく、かつ重量コンクリートとして十分な単位容積質量を得ることができる重量細骨材を提供することができる。特に、カウンタウェイト等の重量コンクリートの細骨材として用いる場合に、粒径０．１５ｍｍ未満の骨材が２０質量％以上含まれることで、カウンタウェイトの函体への重量コンクリートの充填率を向上させることができる。さらに、粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材が２０質量％以上含まれることで、重量コンクリートに配合した際に当該コンクリートの流動性を低下させることがない。
　本発明において、骨材の粒径は、所定の呼び寸法のふるいを通過するか否かをもって定められるものであり、例えば、粒径０．１５ｍｍ未満の骨材とは、呼び寸法０．１５ｍｍのふるいを通過する骨材を意味し、粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材とは、呼び寸法５ｍｍのふるいを通過するが２．５ｍｍのふるいを通過しない骨材を意味する。また、本発明において重量骨材（重量粗骨材及び重量細骨材を含む）とは、密度３．５ｇ／ｃｍ３以上の骨材を意味する。
　上記発明（発明１）においては、前記重量細骨材の全部又は一部が、重晶石であるのが好ましい（発明２）。所定の重晶石を破砕して得られる細骨材の粒度分布が粗粒分及び微粒分に偏在するため、かかる発明（発明２）によれば、特別に粒度調整をすることなく重晶石を単に粉砕するだけで、コンクリートに配合した際に材料分離を生じさせることなく、かつ重量コンクリートとして十分な重量を得ることのできる重量細骨材を得ることができる。
　また、本発明は、上記発明（発明１，２）に係る重量細骨材と、粗骨材とを含有することを特徴とするスランプが０～３ｃｍである固練り重量コンクリート用重量骨材を提供する（発明３）。かかる発明（発明３）によれば、コンクリートに配合した際に材料分離を生じさせることなく、かつ重量コンクリートとして十分な重量を得ることのできる重量骨材を提供することができる。
　上記発明（発明３）においては、粒径０．０７５ｍｍ未満の微粒骨材を５質量％以上含むのが好ましい（発明４）。かかる発明（発明４）のように、粒径０．０７５ｍｍ未満の微粒骨材を５質量％以上含むことで、コンクリートペーストの粘性を向上させることができるとともに、ペーストの密度を増加させて骨材（粒径０．０７５ｍｍ以上の骨材）との密度差を小さくすることができる（密度差：２．５ｇ／ｃｍ３以下）。その結果、重量コンクリートにおける材料分離をより効果的に抑制することができるため、カウンタウェイト等の重量コンクリートの骨材として用いる場合に、カウンタウェイトの函体への重量コンクリートの充填率をより向上させることができる。
　上記発明（発明３，４）においては、前記粗骨材の全部又は一部が、重晶石であるのが好ましく（発明５）、また前記重量細骨材及び前記粗骨材が、例えば、最大粒径が２０～７０ｍｍとなるように重晶石を破砕することにより得られるものであるのが好ましい（発明６）。
　上記発明（発明５，６）によれば、重晶石を一般に用いられる方法で粗粉砕することにより、得られる重量骨材が、コンクリートに配合した際における材料分離をより効果的に抑制することができる。特に上記発明（発明６）のように重晶石を最大粒径が２０～７０ｍｍとなるように破砕することで、特別に粒度調整等を行うことなく所定の細骨材粒度分布（粒径０．１５ｍｍ未満の骨材の含有率が２０質量％以上で、かつ粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材の含有率が２０質量％以上）を有する重量骨材を簡単に製造することができ、コンクリートに配合した際における材料分離をさらに効果的に抑制することのできる重量骨材を得ることができる。
　上記発明（発明５，６）においては、前記重晶石を破砕することにより得られる粒径９～１１ｍｍの骨材の平均引張強さが、４．０～１０．０Ｎ／ｍｍ２であるのが好ましい（発明７）。かかる発明（発明７）のように重晶石から得られる粒径９～１１ｍｍの骨材の平均引張強さが上記数値範囲内のものであれば、骨材製造時において当該重晶石を粗粉砕するだけで容易に所望の細骨材粒度分布（粒径０．１５ｍｍ未満の骨材の含有率が２０質量％以上で、かつ粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材の含有率が２０質量％以上）を有する重量骨材を得ることができるため、粒度調整等の工程を省略することができ、重量骨材の製造コストを低減することができる。
　さらに、本発明は、上記発明（発明１，２）に係る重量細骨材又は上記発明（発明３～７）に係る重量骨材と、セメントと、水とを含むことを特徴とするスランプが０～３ｃｍである固練り重量コンクリートを提供する（発明８）。
　上記発明（発明８）によれば、材料分離の発生を抑制し得る重量コンクリートを提供することができ、特にカウンタウェイト等の充填用重量コンクリートとして用いれば、カウンタウェイトの函体への重量コンクリートの充填率を効果的に向上させることができる。
　上記発明（発明８）においては、水セメント比が、３０～６０％であるのが好ましい（発明９）。かかる発明（発明９）によれば、水セメント比が上記範囲内であることで、単位水量の少ない高密度の重量コンクリートを得ることができるとともに、重量コンクリートの作業性を確保することができる。
　本発明によれば、セメントペーストとの材料分離を生じ難い重量細骨材及び重量骨材、並びにそれらの重量細骨材及び重量骨材を用いた重量コンクリートを提供することができる。
実施例１、実施例２、比較例１及び比較例４の骨材の引張強さ試験の結果を示すグラフである。 実施例１及び比較例４～６の骨材の引張強さ試験の結果を示すグラフである。
　以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
〔重量骨材〕
　本実施形態の重量骨材は、所定の粒度分布を有する重量細骨材と、粗骨材とを含むものである。
　重量細骨材は、粒径０．１５ｍｍ未満の骨材を２０質量％以上含み、かつ粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材を２０質量％以上含むものであり、好ましくは粒径０．１５ｍｍ未満の骨材を２０質量％以上含み、かつ粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材を２５質量％以上含むものである。
　重量細骨材における粒径０．１５ｍｍ未満の骨材の含有率が２０質量％以上であることで、重量コンクリートに配合した際にセメントペーストとの材料分離の発生を効果的に抑制することができる。また、粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材の含有率が２０質量％以上であることで、重量コンクリートに配合した際に当該コンクリートの流動性を低下させることがなく、所望とする作業性を確保することができる。これにより、例えば、カウンタウェイトの函体等への充填用重量コンクリートに重量細骨材を含ませた場合に、材料分離をさせることなく重量コンクリートの函体等への充填率を効果的に向上させることができるとともに、振動等による締固め性を向上させることができる。
　重量骨材に含まれる粗骨材としては、重量コンクリートに配合された際に所望の重量を得ることができるのであれば、重量粗骨材を用いてもよいし、一般のコンクリート用粗骨材として用いられる砕石、砂利等の粗骨材を用いてもよい。
　本実施形態の重量骨材は、粒径０．０７５ｍｍ未満の微粉骨材を５質量％以上含むものであるのが好ましく、５～１０質量％含むものであるのがより好ましく、５～８質量％含むものであるのが特に好ましい。このような微粉骨材が５質量％以上含まれることで、重量コンクリートにおけるセメントペーストの粘性を向上させることができ、また、例えば普通ポルトランドセメントの密度が３．１６ｇ／ｃｍ３に対して上記微粉骨材の密度が３．５ｇ／ｃｍ３以上であるため、ペーストの密度を増加させることができる。その結果、ペーストと骨材との材料分離の発生をさらに抑制することができる。
　本実施形態の重量骨材の原料である天然鉱石としては、例えば、重晶石を用いることができる。重晶石は、密度が４．０ｇ／ｃｍ３程度であって、重量骨材として十分な密度を有するとともに、かかる重晶石を粉砕して得られる重量骨材によれば、粒径０．０７５ｍｍ未満の微粉骨材を多く含むため、ペーストと骨材との密度差を小さくすることができ（密度差：２．５ｇ／ｃｍ３以下）、これにより重晶石から得られる重量骨材とペーストとの材料分離の発生をより抑制することができる。
　重晶石を重量骨材の製造原料として用いる場合、かかる重晶石を粗粉砕して得られる粒径９～１１ｍｍの骨材の平均引張強さが４．０～１０．０Ｎ／ｍｍ２となるような重晶石を用いるのが好ましく、４．０～８．０Ｎ／ｍｍ２となるような重晶石を用いるのがより好ましい。得られる粒径９～１１ｍｍの骨材の平均引張強さが上記範囲内となるような重晶石であれば、かかる重晶石を粗粉砕するだけで所望の細骨材粒度分布（粒径０．１５ｍｍ未満の骨材の含有率が２０質量％以上で、かつ粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材の含有率が２０質量％以上）を有する重量骨材を得ることができるため、粗粉砕後に粒度調整をする必要がなく、重量骨材の製造工程を簡素化することができるとともに、重量骨材の製造コストを低減させることができる。
　本実施形態の重量骨材は、破砕機（例えば、ジョークラッシャー）等を用いて、得られる重量骨材の最大粒径が２０～７０ｍｍ、好ましくは２０～５０ｍｍとなるように、重量骨材の原料となる天然鉱石を粗粉砕することにより製造することができる。
　天然鉱石を粗粉砕した後、得られた重量骨材について所定の細骨材粒度分布（粒径０．１５ｍｍ未満の骨材が２０質量％以上で、かつ粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材が２０質量％以上）になるように粒度調整を行ってもよい。しかしながら、上述したような重晶石であれば、かかる重晶石を粗粉砕するだけで、所望の細骨材粒度分布（粒径０．１５ｍｍ未満の骨材の含有率が２０質量％以上で、かつ粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材の含有率が２０質量％以上）を有するとともに、粒径０．０７５ｍｍ未満の微粉骨材が５質量％以上含む重量骨材を製造することができる。したがって、天然鉱石を粗粉砕後に粒度調整を行う工程を省略することができ、重量骨材の製造コストを低減させることができる。
〔重量コンクリート〕
　本実施形態の重量コンクリートは、上述した重量骨材と、セメントと、水とを含むものである。
　本実施形態の重量コンクリートに含まれるセメントとしては、特に限定されるものではなく、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメント；高炉セメント、フライアッシュセメント等の各種混合セメント；都市ゴミ焼却灰及び／又は下水汚泥焼却灰を原料として製造した焼成物の粉砕物と石膏とからなるセメント（エコセメント）等を用いることができる。
　なお、本実施形態の重量コンクリートには、所望により各種混和剤（例えば、減水剤、消泡剤等）を添加してもよい。重量コンクリートは、高密度を確保するために単位水量を低くする必要があるため、特に減水剤を添加するのが好ましい。減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、重量コンクリートの高密度を確保するために、特に空気の巻込みを抑制する必要がある場合には、消泡剤を添加するのが好ましい。
　本実施形態の重量コンクリートは、上記重量骨材とセメントとを混合し、水を加えて、常法により混練することで製造することができる。
　本実施形態の重量コンクリートにおける水セメント比は、特に限定されるものではないが、３０～６０％であるのが好ましく、３５～５０％であるのがより好ましい。水セメント比が上記範囲内であることで、単位水量の少ない高密度の重量コンクリートを得ることができるとともに、重量コンクリートの作業性を確保することができる。
　また、本実施形態の重量コンクリートにおける細骨材率（ｓ／ａ）は、４０～６０％であるのが好ましい。さらに、練り上げ時のスランプが０～３ｃｍとなるように、各種コンクリート原料の配合を決定するのが好ましい。
　このようにして得られる重量コンクリートは、消波ブロック用、護岸堤用、放射線遮蔽壁用、橋梁ウェイト用の重量コンクリートとして用いることができるが、スランプが０～３ｃｍの固練りで振動締固めを行うような用途に特に有用であり、カウンタウェイトの充填用重量コンクリート等として用いることができる。
　例えば、カウンタウェイト等の函体への充填用重量コンクリートとして用いる場合、カウンタウェイト等の函体に本実施形態の重量コンクリートを流し込み、その後振動成形する。このとき、重量コンクリート中の微粒分（粒径０．１５ｍｍ未満の骨材）の含有率が多いことで、重量コンクリートの粘性を向上させることができるとともに、粗粒分（粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材）の含有率が多いことで、重量コンクリートの流動性を低下させないため、当該函体への重量コンクリートの充填率を効果的に向上させることができ、振動成形を行うに際して、重量コンクリートにおけるセメントペーストと重量骨材との材料分離の発生をより抑制することができる。
　以上説明したように、本実施形態の重量細骨材及び重量骨材によれば、セメントペーストとの材料分離を効果的に抑制することができる。また、本実施形態の重量コンクリートによれば、特にカウンタウェイトの函体等に充填するための重量コンクリートとして用いた場合に、函体への重量コンクリートの充填率を効果的に向上させることができる。
　以下、実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
〔重量骨材の製造〕
　表１に示す重晶石をそれぞれジョークラッシャー（製品名：ファインジョークラッシャー，前川工業所社製）に投入し、得られる骨材の最大粒径が４０ｍｍとなるように粗粉砕し、重量骨材を製造した（実施例１～２，比較例１～３）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上述のようにして得られた重量骨材（実施例１～２，比較例１～３）のうちの重量細骨材を呼び寸法０．１５～５．０ｍｍのふるいにかけて、各ふるいを通過する骨材の質量比率（質量％）を測定した。また、上記重量骨材（実施例１～２，比較例１～３）中の粒径０．０７５ｍｍ未満の骨材含有率（質量％）も測定した。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示すように、実施例１及び２の重量細骨材は、粒径０．１５ｍｍ未満の骨材の含有率が２０質量％以上であり、かつ粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材の含有率が２０質量％以上であったのに対し、比較例１の重量細骨材は、いずれの含有率も２０質量％未満であった。また、比較例２の重量細骨材は、粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材の含有率が２０質量％未満であり、比較例３の重量細骨材は、粒径０．１５ｍｍ未満の骨材の含有率が２０質量％未満であった。さらに、実施例１及び実施例２の重量骨材は、粒径０．０７５ｍｍ未満の微粉骨材の含有率が５質量％以上であったのに対し、比較例１～３の重量骨材は、５質量％未満であった。
〔重量骨材の引張強さ測定試験〕
　上述のようにして得られた重量骨材（実施例１，実施例２，比較例１）について、地盤工学会基準（ＪＧＳ　３４２１－２００５）「岩石の点載荷試験方法」に準拠して点載荷試験を行った。本試験例では、より簡易的に骨材強度を得ることを目的として引張強さ（Ｎ／ｍｍ２）を求めた。また、比較として金属スラグ系骨材（太平洋セメント社製，商品名：ＤＳＭ骨材，比較例４）、石灰石（比較例５）及び硬質砂岩（比較例６）の引張強さも同様にして求めた。なお、比較例４～６の骨材は、得られる骨材の最大粒径が２０ｍｍとなるようにする以外は、実施例１～２及び比較例１～３と同様にして粗粉砕することにより製造した。結果を図１及び図２に示す。
　図１及び図２に示すように、実施例１及び実施例２の骨材のうちの粒径９～１１ｍｍの骨材の平均引張強さが４．０～１０．０Ｎ／ｍｍ２であったのに対し、比較例１の骨材のうちの粒径９～１１ｍｍの骨材の平均引張強さは４．０Ｎ／ｍｍ２未満であった。このことから、粗粉砕により得られる骨材のうちの粒径９～１１ｍｍの骨材の平均引張強さが４．０～１０．０Ｎ／ｍｍ２となるような重晶石であれば、特別に粒度調整等を行うことなく、粒径０．１５ｍｍ未満の骨材の含有率が２０質量％以上であって、かつ粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材の含有率が２０質量％以上の重量細骨材、及びその重量細骨材を含む重量骨材を製造可能であることが確認された。また、粗粉砕により得られる骨材のうちの粒径９～１１ｍｍの骨材の平均引張強さが４．０～１０．０Ｎ／ｍｍ２となるような重晶石であれば、粒径０．０７５ｍｍ未満の微粉骨材を５質量％以上含む重量骨材を製造可能であることが確認された。
　さらに、図１及び図２に示すように、実施例１及び実施例２の重量骨材の引張強さは、粒径にほとんど依存することなく４．０～１０．０Ｎ／ｍｍ２の範囲内に収まっているのに対し、比較例４～６の骨材の引張強さは、粒径が小さくなるに従って大きくなることが確認された。比較例４～６のいずれの場合にも、粒径５ｍｍ以下の細骨材は、粒径が大きなものに偏り、粒径０．１５ｍｍ未満の骨材の含有率が２０質量％に達することはなかった。このことから、得られる骨材の引張強さが粒径にほとんど依存することなく所定の範囲内（４．０～１０．０Ｎ／ｍｍ２）となるような天然鉱石（例えば、重晶石）であれば、所望の粒度分布を有する重量骨材を、特別に粒度調整することなく製造可能であると考えられる。
〔重量コンクリートの製造〕
　上述のようにして得られた重量骨材（重量細骨材Ｓ，重量粗骨材Ｇ）と、普通ポルトランドセメントＣ（太平洋セメント社製，密度：３．１６ｇ／ｃｍ３）と、水Ｗとを表３に示す配合で混練し、重量コンクリートを製造した。なお、実施例１～２及び比較例１～３のいずれの重量コンクリートも、ＪＩＳ－Ａ１１０１に準拠して測定されるスランプ値が０～１．０ｃｍとなるように配合を決定した。また、比較例１～３の重量コンクリートにおいては、混練水が不足していたため、実施例１～２と同等のスランプを得るために調整水Ｗ’を追加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
〔ＶＣ（Vibrating Consolidation）値の測定，締固め率の測定〕
　上述のようにして得られた重量コンクリート（実施例１～２，比較例１～３）について、ＪＳＣＥ－Ｆ５０７「ＲＣＤ用コンクリートのコンシステンシー試験方法」に準拠してＶＣ（Vibrating Consolidation）値を測定した。結果を表４に示す。なお、ＶＣ値は、コンクリートに振動を加えた際の締め固まるまでの時間を意味し、この値が小さいほど作業性がよいと評価することができる。
　また、上記試験による締固め後の重量コンクリートの単位容積質量を測定し、単位容積質量の設計値に対する割合をもって締固め率（％）として算出した。結果を表４にあわせて示す。さらに、上記のようにして締め固めた後の重量コンクリートを目視により観察し、セメントペーストの浮きの有無を判定した。結果を表４にあわせて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４に示すように、比較例１のＶＣ値は、実施例１及び実施例２のＶＣ値に比して高く、重量コンクリートの流動性が低いことが分かる。このため、実施例１及び実施例２の重量コンクリートは、いずれも作業性が良好であることが確認された。また、締固め後の目視観察の結果から明らかなように、比較例１の重量コンクリートはセメントペーストの浮きが顕著に観察され、セメントペーストと重量骨材との材料分離が発生していることが確認された。
　一方、締固め率は、実施例１及び実施例２の重量コンクリートに比して比較例１の重量コンクリートは２％以上低くなった。比較例１の重量コンクリートでは、材料分離が発生していることから、容器の底部に比重の大きい重量骨材が沈降し、充填率が低下したものと考えられる。これに対し、実施例１及び実施例２の重量コンクリートによれば、材料分離を発生させることなく、充填率を効果的に向上させることができると考えられる。
　また、比較例２の重量コンクリートはさらにＶＣ値が高く、振動成形時の流動性が低いことが確認された。比較例２の重量コンクリートは、粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材の重量細骨材中の含有率が２０質量％未満であるため、骨材が全体として細かくなっており、重量コンクリートの流動性が低下してしまうものと考えられる。
　さらに、比較例３の重量コンクリートは、実施例１及び実施例２の重量コンクリートと同等のＶＣ値を示し、作業性は良好であるが、粒径０．１５ｍｍ未満の骨材の重量細骨材中の含有率が２０質量％未満であるため、若干の材料分離が生じて比較的粒径の大きい重量骨材が沈降してしまい、これにより、締固め率が低下してしまうものと考えられる。
　本発明の重量細骨材及び重量骨材は、作業性及び充填性の良好な重量コンクリート用の骨材として有用であり、本発明の重量コンクリートは、特にカウンタウェイト等の函体に充填して振動成形するための重量コンクリートとして有用である。

Claims (9)

  1. 　粒径０．１５ｍｍ未満の骨材を２０質量％以上含み、かつ粒径２．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の骨材を２０質量％以上含むことを特徴とするスランプが０～３ｃｍである固練り重量コンクリート用重量細骨材。
  2. 　前記重量細骨材の全部又は一部が、重晶石であることを特徴とする請求項１に記載の重量細骨材。
  3. 　請求項１又は２に記載の重量細骨材と、粗骨材とを含むことを特徴とするスランプが０～３ｃｍである固練り重量コンクリート用重量骨材。
  4. 　前記重量細骨材及び前記粗骨材には、粒径０．０７５ｍｍ未満の微粒骨材が５質量％以上含まれていることを特徴とする請求項３に記載の重量骨材。
  5. 　前記粗骨材の全部又は一部が、重晶石であることを特徴とする請求項３又は４に記載の重量骨材。
  6. 　前記重量細骨材及び前記粗骨材が、最大粒径が２０～７０ｍｍとなるように重晶石を破砕することにより得られることを特徴とする請求項３又は４に記載の重量骨材。
  7. 　前記重晶石を破砕することにより得られる粒径９～１１ｍｍの骨材の平均引張強さが、４．０～１０．０Ｎ／ｍｍ２であることを特徴とする請求項５又は６に記載の重量骨材。
  8. 　請求項１若しくは２に記載の重量細骨材又は請求項３～７のいずれかに記載の重量骨材と、セメントと、水とを含むことを特徴とするスランプが０～３ｃｍである固練り重量コンクリート。
  9. 　水セメント比が、３０～６０％であることを特徴とする請求項８に記載の重量コンクリート。
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