WO2012081268A1 - 海水練りコンクリート、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物、及び、コンクリート構造物の設計方法 - Google Patents

海水練りコンクリート、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物、及び、コンクリート構造物の設計方法 Download PDF

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誠 金井
宣典 竹田
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Definitions

  • the present invention relates to a seawater-mixed concrete in which sea sand is used as an aggregate and seawater is used as mixing water, a concrete structure constructed from seawater-mixed concrete, and a type of concrete structure according to the service life.
  • the present invention relates to a method for designing a concrete structure to be selected.
  • Patent Document 1 describes seawater-mixed concrete obtained by mixing alumina cement, fine aggregate, and coarse aggregate with seawater.
  • seawater and sea sand cannot be used as they are for concrete except for unreinforced concrete.
  • seawater In both remote islands and coastal areas, it is necessary to use seawater for mixing water and sea sand for fine aggregates, and ensure the same durability as RC structures. It may not be possible.
  • seawater When only seawater can be procured as mixed water, seawater must be desalinated.
  • the degree of desalination is equivalent to that of the water supply, and the water quality standards of the Japan Society of Civil Engineers (JSCE-B101) or JIS standard (JIS A 5308 Annex 3) shall be used. It is necessary to procure facility costs and transportation costs, and power is required for the operation of the desalination facility, which causes a large amount of CO 2 generation. Therefore, it is difficult to use fresh water abundantly.
  • concrete structures have durability suitable for the application, and material costs tend to be expensive if long-term durability is to be ensured. For this reason, it is not necessary to give an excessively long service life to the concrete structure of a use with a short useful life, and it is calculated
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to obtain necessary durability in seawater-mixed concrete using seawater and sea sand. Another object of the present invention is to construct a concrete structure having the required durability using this seawater-mixed concrete. Another object is to realize a method for designing a concrete structure having durability suitable for the application.
  • the inventors of the present invention have a problem when RC structures are constructed from seawater-mixed concrete using sea sand as fine aggregate and seawater as mixed water, and originate from sodium chloride contained in seawater and sea sand. Thought to be in sodium and chloride ions. And when blast furnace system cement was used as a cement component, it came to complete this invention based on the knowledge that the alkali aggregate reaction by a sodium ion can be suppressed.
  • the seawater kneaded concrete of the present invention is characterized in that a mixture containing a blast furnace cement and sea sand is kneaded with seawater.
  • the compressive strength of the concrete after hardening is determined in the tap water for a period of up to 28 days of age. It can be higher than those using.
  • a blast furnace system cement suppresses an alkali aggregate reaction, even if sodium ion originating in the sodium chloride contained in seawater or sea sand exists abundantly, expansion of concrete can be suppressed. From the above, even if seawater and sea sand are used, concrete having the required durability can be obtained.
  • the compressive strength in the concrete after hardening can be increased.
  • the diffusion coefficient in the concrete after hardening can be reduced, and entry of harmful factors from the outside can be suppressed. For example, it is possible to suppress the intrusion of salinity caused by seawater or sea breeze or carbon dioxide into the concrete.
  • the seawater-mixed concrete of the present invention contains pozzolana, the diffusion coefficient in the concrete after hardening can be reduced, and the entry of harmful factors from the outside can be suppressed. For example, it is possible to suppress the intrusion of salinity caused by seawater or sea breeze or carbon dioxide into the concrete.
  • the concrete structure of the present invention is characterized by having seawater-mixed concrete obtained by kneading a mixture of blast furnace cement and sea sand with seawater and a reinforcing material for increasing the tensile strength.
  • sea sand is used for the fine aggregate and sea water is used for the mixing water. Therefore, the compressive strength of the concrete is determined using the tap water in the period up to the age of 28 days. Can be higher than the ones. And since a blast furnace system cement suppresses an alkali aggregate reaction, even if sodium ion originating in the sodium chloride contained in seawater or sea sand exists abundantly, expansion of concrete can be suppressed. Furthermore, since the reinforcing material is used, necessary tensile strength can be ensured. As mentioned above, even if it uses seawater and sea sand, the concrete structure provided with required durability can be constructed.
  • the seawater-mixed concrete when the seawater-mixed concrete contains a nitrite admixture, it reacts or adsorbs with chloride ions, and can suppress problems such as corrosion due to chloride ions. Moreover, the diffusion coefficient in the concrete after hardening can be reduced, and entry of harmful factors from the outside can be suppressed. For example, it is possible to suppress the intrusion of salinity caused by seawater or sea breeze or carbon dioxide into the concrete.
  • the diffusion coefficient in the hardened concrete can be reduced, and the entry of harmful factors from the outside can be suppressed. For example, it is possible to suppress the intrusion of salinity caused by seawater or sea breeze or carbon dioxide into the concrete.
  • the reinforcing material when the reinforcing material is composed of carbon fiber, the reinforcing material is not corroded by chloride ions, so that a concrete structure that can be used for a long period of about 100 years is constructed. it can.
  • the normal reinforcing bar when a reinforcing material is constituted by an epoxy-coated reinforcing bar having an epoxy resin coated on the surface of the normal reinforcing bar, the normal reinforcing bar can be protected from corrosion by chloride ions by the epoxy resin coating, A concrete structure that can be used over a medium period of about 70 years can be constructed.
  • a reinforcing material is composed of a rust-preventing material coated reinforcing bar with a rust-preventing material coated on the surface of the normal reinforcing bar
  • the normal reinforcing bar is protected from corrosion by chloride ions by the coating of the rust-preventing material. Therefore, it is possible to construct a concrete structure that can be used for a short period of about 30 years.
  • the present invention is a design method for selecting a concrete structure of a type according to the service life, and when the service life is long, a mixture of blast furnace cement and sea sand is kneaded with seawater.
  • a first concrete structure having seawater kneaded concrete and a reinforcing material made of carbon fiber is selected, and the service life is in the middle period, which is shorter than the long term, the seawater kneaded concrete and ordinary reinforcing steel
  • selecting a second concrete structure having a reinforcing material made of an epoxy-coated reinforcing bar whose surface is coated with an epoxy resin and when the service life is a short period shorter than the middle period, the seawater-mixed concrete
  • a third concrete structure having a reinforcing material made of a rust-proofing material-coated reinforcing bar in which a surface of a normal reinforcing bar is coated with a rust-proofing material is selected.
  • a reinforcing material combined with seawater-mixed concrete is selected from among a reinforcing material made of carbon fiber, a reinforcing material made of epoxy-coated reinforcing bar, and a reinforcing material made of rust-proofing material-coated reinforcing bar. Since the selection is made according to the service life, a concrete structure having a service life suitable for the application can be designed.
  • concrete having the required durability can be obtained even using seawater and sea sand.
  • the concrete structure provided with the required durability can be constructed using seawater and sea sand. Furthermore, it is possible to realize a design method for a concrete structure having durability suitable for the application.
  • FIG. 1 It is a figure explaining the corrosion state after performing 33 cycles of acceleration tests with respect to samples 1 to 3. It is a figure explaining the corrosion state after performing 33 cycles of accelerated tests with respect to samples 4-6. It is a figure explaining the corrosion state after performing 33 cycles of accelerated tests with respect to samples 7-9. It is a figure explaining the corrosion state after performing 33 cycles of acceleration tests with respect to samples 10 and 11. 4 is a graph for explaining a change with time of chloride ions inside a reinforcing bar for Sample 2.
  • FIG. It is a figure which shows the result of a water permeability test, and is a figure which shows the pressurized water penetration
  • Blast furnace cement type B manufactured by Taiheiyo Cement Co., Ltd. was used as the cement.
  • this blast furnace cement type B the density is 3.04 g / cm 3 and the specific surface area is 3750 cm 2 / g.
  • ordinary Portland cement was used as the comparative cement.
  • silica fume which is a kind of pozzolana
  • the trade name “ELCHEM 940-U” manufactured by ELCHEM Co., Ltd. was used.
  • the density is 2.20 g / cm 3 and the specific surface area is about 19 cm 2 / g.
  • This silica fume also acts as a pore occluding agent.
  • the fine aggregate was land sand from Kisarazu, Chiba Prefecture.
  • the reason for using land sand is to manage the salinity. That is, seawater-kneaded concrete having a controlled salinity concentration is artificially produced by using land sand that does not contain salt (sodium chloride) and adding salt water (described later) at a predetermined concentration during kneading.
  • the density is 2.62 g / cm 3
  • the water absorption is 1.76%
  • the coarse particle ratio is 2.94.
  • the coarse aggregate was crushed stone from Ome, Tokyo. In this crushed stone, the density is 2.66 g / cm 3 , the water absorption is 0.71%, the coarse particle ratio is 6.63, and the actual volume ratio is 60.3%.
  • the steel fiber As the steel fiber, a trade name “Dramix” manufactured by Shinko Construction Materials Co., Ltd. was used. In this steel fiber, the density is 7.85 g / cm 3 , the fiber diameter ⁇ is 0.6 mm, and the length L is 30 mm. This steel fiber also functions as a sacrificial anode. The iron powder was produced using the above dramix.
  • nitrite-based admixture trade name “Lassine” manufactured by Taiheiyo Material Co., Ltd. was used.
  • This admixture is mainly composed of a polyhydric alcohol nitroester and is liquid. Then, 3.7 kg / m 3 of chloride ions can be processed (ie, immobilized) per 10 L of the admixture.
  • AE water reducing agent high performance AE water reducing agent, and air amount adjusting agent are all admixtures for concrete.
  • trade name “Pozoris No. 70” manufactured by BASF Pozzolith was used.
  • This AE water reducing agent has a lignin sulfonic acid compound as a main component and is in a liquid state.
  • high-performance AE water reducing agent a trade name “Reobuild SP-8SV” manufactured by BASF Pozzolith was used.
  • This high-performance AE water reducing agent has a polycarboxylic acid compound as a main component and is in a liquid state.
  • trade name “Micro Air 404” manufactured by BASF Pozzolith Co., Ltd. was used.
  • This air amount adjusting agent has a polyalkylene glycol derivative as a main component and is in a liquid state.
  • the mixing water in this test is artificial seawater prepared by adding salt to tap water.
  • the salt concentration in the artificial seawater is adjusted to a concentration corresponding to the total amount of chloride ions derived from both seawater and sea sand.
  • Standard chloride ion content in the collected seawater is 19g / L (Cl - concentration 1.9%). If the molecular weight of sodium chloride is 58, the atomic weight of sodium is 23, and the atomic weight of chlorine is 35, the amount of sodium chloride derived from seawater is 31 g per liter.
  • the unit amount of sea sand is 800 kg / m 3
  • the unit amount of mixing water is 175 kg / m 3
  • the sodium chloride content in the sea sand is 0.3%.
  • the compressive strength test was conducted on the case using the above-described artificial seawater and the case using seawater collected in Sagami Bay (also called actual seawater).
  • Sample 1 is a comparative example in which blast furnace cement is kneaded with tap water.
  • Sample 2 is a mixture of blast furnace cement mixed with artificial seawater.
  • Sample 3 is obtained by adding a nitrite admixture to blast furnace cement and kneading with artificial seawater.
  • Sample 4 is obtained by adding silica fume to blast furnace cement and kneading with artificial seawater.
  • Sample 5 is obtained by adding a nitrite admixture and silica fume to blast furnace cement and kneading with artificial seawater.
  • Sample 6 is obtained by adding steel fibers to blast furnace cement and kneading with artificial seawater.
  • Sample 7 is obtained by adding iron powder to blast furnace cement and kneading with artificial seawater.
  • the water binder ratio (W / B) was 50% for all samples.
  • the fine aggregate rate was 45% in samples 1 to 3 and 6 and 44.7% in the other samples.
  • the unit amount of artificial seawater was 170 kg / m 3 for all samples.
  • Binder, a blast furnace cement and 340 kg / m 3 in Samples 1 to 3 and 6, blast furnace cement 340 kg / m 3 for the other sample was silica fume and 34 kg / m 3.
  • Fine aggregate is a 794kg / m 3 in Samples 1 to 3 and 6, was 782kg / m 3 in other samples.
  • the coarse aggregate was 985 kg / m 3 for all samples.
  • the kneading was performed in a batch manner using a biaxial forced kneading mixer.
  • the amount of kneading was 30 L per batch.
  • coarse aggregate, fine aggregate, and blast furnace cement were put into a mixer and kneaded for 10 seconds, and then artificial seawater and an admixture were added and kneaded for 60 seconds.
  • Other materials were added to the mixer together with blast furnace cement and artificial seawater.
  • specimens were prepared for each sample.
  • the specimen was manufactured according to JIS A 1132. That is, each sample after completion of kneading was driven into a predetermined mold and cured. Curing was carried out in three types: standard water curing immersed in water, high-temperature air-dried curing exposed to a high-temperature (50 ° C.) atmosphere, and sealed curing. There were three types of curing periods: 7th, 28th, and 91st. And the compressive strength test was done with respect to the test piece immediately after hardening. The compressive strength test was conducted according to JIS A 1108. The test results are shown in the right column of FIG. 2 and FIG.
  • Sample 1 ′ is a comparative example in which ordinary Portland cement is kneaded with tap water.
  • Sample 2 ' is a blast furnace cement kneaded with tap water and is also a comparative example.
  • Sample 1 is a mixture of ordinary Portland cement mixed with real seawater.
  • Sample 2 is a mixture of blast furnace cement mixed with real seawater.
  • Sample 3 is obtained by adding a nitrite admixture to blast furnace cement and kneading with real seawater.
  • Sample 4 is obtained by adding a nitrite admixture and silica fume to blast furnace cement and kneading with actual seawater.
  • the chloride ion concentration was 1.83%. Then, sodium chloride was added so that the chloride ion concentration was 4.7 kg / m 3, and mixed water was obtained. Thereby, although land sand is used as a fine aggregate, it is adjusted to salt content equivalent to the case where sea sand is used. In addition, about other conditions, it is the same as that of the sample using artificial seawater. Therefore, the description is omitted. In addition, since the mixing conditions are the same as those of the sample using artificial seawater, description thereof is omitted.
  • specimens were prepared for each sample.
  • the specimen was manufactured according to JIS A 1132.
  • JIS A 1132 Regarding the curing conditions, only the sealed curing was used in this test, and the curing period was two types of 7 days and 28 days.
  • a compressive strength test based on JIS A 1108 was performed on the specimen immediately after curing. The test results are shown in the right column of FIG. 4 (a) and FIG. 4 (b).
  • the compressive strength at 7 days of age is 31.9 N / mm 2 (standard water), 26.1 N / mm 2 (high temperature). Air-dried), 29.8 N / mm 2 (sealed), and the compressive strength at 28 days of age is 39.2 N / mm 2 (standard water), 27.6 N / mm 2 (high-temperature air-dried), 36.
  • the compressive strength at the age of 91 days is 73.6 N / mm 2 (sealed), 43.6 N / mm 2 (standard water), 26.1 N / mm 2 (high temperature air drying), 41.4 N / mm 2 (sealed). )Met.
  • the compressive strength at age 7 is 37.0 N / mm 2 (sealed), and the compressive strength at age 28 is 47.4 N. / mm is 2 (sealing), the compressive strength at the age of 91 days was 53.1N / mm 2 (sealing).
  • the compressive strength at 7 days of age is 21.9 N / mm 2 (standard water), 19.6 N / mm 2 (high temperature air (Dry) 20.9 N / mm 2 (sealed), and the compressive strength at the age of 28 days is 34.2 N / mm 2 (standard water), 19.2 N / mm 2 (high temperature air dry), 30.6 N / mm 2 a (sealing), the compressive strength at the age of 91 days, 48.7N / mm 2 (standard water), 19.1N / mm 2 (high temperature air-dried), 39.8N / mm 2 (sealing) Met.
  • the compressive strength at age 7 is 23.1 N / mm 2 (sealed), and the compressive strength at age 28 is 35.
  • the compressive strength was 91 N / mm 2 (sealing) and the age of 91 days was 51.6 N / mm 2 (sealing).
  • the compressive strength of the concrete is required to be a specified value (5 N / mm 2 ) or more.
  • the curing period until the compressive strength of the seawater-mixed concrete reaches the specified value or more is considered to be sufficiently shorter than the curing period of general concrete. Therefore, when seawater-mixed concrete produced using seawater and sea sand is placed in a mold, it can be said that the curing period until demolding can be sufficiently shorter than that of general concrete.
  • sample 1 of the artificial seawater test as a comparative example, the compressive strength of the standard water curing showed a high value of 48.7 N / mm 2 . Moreover, the compressive strength of the sealing curing was 39.8 N / mm 2 .
  • sample 2 of the artificial seawater test the compressive strength of the standard water curing was 43.6 N / mm 2 and the compressive strength of the sealing curing was 41.4 N / mm 2 .
  • the compressive strength of the sample 2 was lower than the compressive strength in the standard water curing of the sample 1, it showed a higher value than the compressive strength in the sealing curing of the sample.
  • blast furnace cement various materials added to blast furnace cement, specifically, nitrite admixture, silica fume (pozzolana), steel fiber, and iron powder will be considered.
  • the compressive strength of Samples 3 to 7 in the artificial seawater test is higher than that of Sample 2.
  • the compressive strength of Samples 3 and 4 in the actual seawater test shows a higher value than the compressive strength of Sample 2. From this, it can be said that the compressive strength of the seawater kneaded concrete can be increased by adding the above materials such as nitrite-based admixture and kneading.
  • FIG. 3 (a) when comparing the compressive strength of samples 3 to 7 at the age of 91 days in the artificial seawater test, there is no significant difference in the compressive strength of each sample.
  • any seawater-kneaded concrete prepared by adding the above materials shows higher compressive strength than seawater-kneaded concrete prepared without adding the above materials. And even if it changes the kind of material to add, it can be said that equivalent compressive strength is obtained.
  • the compressive strength of sample 3 to which nitrite-based admixture was added was nitrite-based admixture at both 7 days and 28 days of age.
  • the value was higher than the compressive strength of Sample 2 which was not added. From this, it can be said that the effect of increasing the compressive strength can be obtained early by adding a nitrite-based admixture.
  • the compressive strength of the sample 4 which added the nitrite type admixture and the silica fume showed the value higher than the compressive strength of the sample 3 in any of the material age 7th day and 28th day.
  • samples 1 ′, 2 ′, 1 and 2 in FIGS. 4A and 4B are compared.
  • sample 1 ′ using normal Portland cement has a higher compressive strength value than sample 2 ′ using blast furnace cement.
  • sample 2 'using blast furnace cement had higher compressive strength than sample 1' using ordinary Portland cement.
  • Sample 2 using blast furnace cement had higher compressive strength values at all ages than Sample 1 using ordinary Portland cement.
  • Blast furnace cement including blast furnace cement
  • blast furnace cement is known to be effective in suppressing alkali-aggregate reaction.
  • alkali ions such as sodium ions react with a certain type of aggregate and exhibit expansibility.
  • blast furnace cement suppresses alkali-aggregate reaction, so even if there is a large amount of sodium ions originating from sodium chloride contained in seawater or sea sand, concrete expansion can be suppressed. it is conceivable that. Therefore, when seawater and sea sand are used, the use of blast furnace cement is effective in making concrete durable.
  • sample 5A is sample 1 (comparative example using tap water) in the artificial seawater test, and sample b is also sample 2 (containing salt content corresponding to seawater and sea sand).
  • the curing method is underwater standard curing, and the age is 28 days.
  • samples d and e in FIG. 5A are samples 1 and 2 in the artificial seawater test, and the age is 28 days.
  • Samples d and e differ from samples a and b in that the curing method is sealing curing.
  • Samples a and b are both 340 kg / m 3 cement kneaded with 170 kg / m 3 water (tap water or artificial seawater). While the compressive strength of sample a was 34.2 N / mm 2 , the compressive strength of sample b was 39.2 N / mm 2 , which was higher than the compressive strength of sample a.
  • sample 1 'shown in FIG. 7 is a comparative example in which ordinary Portland cement is kneaded with tap water.
  • seawater is the seawater (actual seawater) from Sagami Bay collected at Chigasaki Fishing Port.
  • the sodium chloride concentration in the actual seawater was 3.02% (1.83% in terms of chloride ion concentration).
  • land sand was also used in this durability test, and sodium chloride was added so that the amount of salt was equivalent to sea sand.
  • rust preventive material a trade name “Armor # 1000” manufactured by Mitsubishi Materials Corporation was used, and this armor # 1000 was coated on the surface of a normal reinforcing bar.
  • the reinforcing material increases the tensile strength of the concrete structure.
  • three types of reinforcing bars, ordinary reinforcing bars, epoxy-coated reinforcing bars, and grid-like carbon fibers (solidified with resin) were used.
  • Samples 1, 1 'and 8 used only ordinary Portland cement.
  • sample 1 ′ of the comparative example 350 kg per 1 m 3 was set, and in samples 1 and 8, 340 kg was set per 1 m 3 .
  • blast furnace cement type B ordinary Portland cement + blast furnace slag
  • Samples 7 and 11 a mixture of blast furnace cement type B and silica fume was used, and the amount was 350 kg per m 3 (type blast furnace cement B: 315 kg, silica fume: 35 kg).
  • samples 3-7 and 10 rasnaine was added as a nitrite-based admixture. The amount was 13 L per 1 m 3 .
  • samples 4 and 5 used steel fibers, and sample 6 used iron powder. The amount of steel fiber and iron powder mixed was 78 kg per 1 m 3, and was mixed during mixing.
  • the reinforcing material normal reinforcing bars were used in Samples 1, 1 ', and 5 to 7, epoxy-coated reinforcing bars were used in Samples 2 to 4, and carbon fibers were used in Samples 9 to 11.
  • the normal reinforcing bars of samples 5 and 6 are subjected to rust prevention treatment by coating the surface with Armor # 1000.
  • Each sample was poured into a mold having a diameter ⁇ of 100 mm and a height of 200 mm, and was cured using an autoclave curing apparatus.
  • an accelerated corrosion test was conducted by the autoclave method. That is, the temperature inside the curing apparatus was set to 180 ° C., the pressure was set to 10 atm, and the pressure was maintained for 8 hours. This operation was defined as one cycle, and the corrosion status of the reinforcing material was confirmed in each of the cycles 1, 5, 10, 20, and 33.
  • one cycle under the above conditions corresponds to 3 years with natural exposure.
  • 5 cycles corresponds to 15 years of natural exposure and 10 cycles corresponds to 30 years of natural exposure.
  • 20 cycles correspond to 60 years with natural exposure and 33 cycles correspond to 99 years with natural exposure.
  • 33 cycles correspond to 99 years with natural exposure.
  • Fig. 8 shows the test results for one accelerated cycle.
  • A is the figure which transcribe
  • the gray portion corresponds to the corroded portion.
  • B is a figure explaining a corrosion area and its ratio.
  • C is a photograph of the inner side (the cylindrical center side of the specimen) of the two ordinary reinforcing bars embedded in the specimen, and (d) is a photograph of the outer side (the cylindrical peripheral surface side of the specimen). It is a photograph.
  • FIG. 9 shows the test results of the accelerated 5 cycles.
  • (A), (b), and (d) are the same as those in FIG. (C) is a photograph of a state in which the specimen is divided into two in the diameter direction.
  • FIG. 9 (a) it turns out that the defect
  • 8D and FIG. 9D it can be seen that the corrosion area is expanded in the accelerated five cycles compared to the one cycle. Further, as shown in FIG. 9 (b), the corrosion area rate is increased to about 30 to 40%. From the above, it can be determined that the function as a reinforcing material is lost after about 15 years when ordinary reinforcing bars are embedded in seawater-mixed concrete.
  • FIG. 10 to 13 are diagrams showing the test results of the accelerated 10 cycles with photographs. That is, FIG. 10 shows the test results of samples 1 to 3, and FIG. 11 shows the test results of samples 4 to 6. Similarly, FIG. 12 shows the test results of samples 7 to 9, and FIG. 13 shows the test results of samples 10 and 11.
  • FIGS. 14 to 17 are diagrams showing the test results of 20 accelerated cycles with photographs. That is, FIG. 14 shows the test results of samples 1 to 3, and FIG. 15 shows the test results of samples 4 to 6. Similarly, FIG. 16 shows the test results of samples 7 to 9, and FIG. 17 shows the test results of samples 10 and 11.
  • rust preventives may be painted on the surface of the reinforcing bars, or nitrite-based admixtures and sacrificial materials. Even when the anode was used, it was confirmed that it was not suitable for a structure that would have a useful life of about 60 years. This result supports the accelerated 10 cycle test results.
  • FIG. 18 to 21 are diagrams showing test results of accelerated 33 cycles with photographs. That is, FIG. 18 shows the test results of samples 1 to 3, and FIG. 19 shows the test results of samples 4 to 6. Similarly, FIG. 20 shows the test results of Samples 7 to 9, and FIG. 21 shows the test results of Samples 10 and 11.
  • samples 2 to 4 using an epoxy-coated reinforcing bar as a reinforcing material were healthy for sample 3 using a nitrite-based admixture.
  • sample 2 which is a combination of blast furnace cement and epoxy-coated reinforcing bars
  • spot rust was observed at the nodes of the epoxy-coated reinforcing bars.
  • sample 4 with the sacrificial anode (steel fiber) corrosion was observed in the steel fiber, and spot rust and pitting corrosion were observed in the node portion and the general portion of the epoxy coating rebar. Furthermore, cracks on the surface of the specimen were also confirmed.
  • FIG. 22 shows the change over time in the amount of chloride ions present inside the epoxy coated reinforcing bar calculated based on the diffusion theory.
  • the amount of chloride ions in the concrete is 5 kg / m 3
  • the diffusion coefficient of chloride ions in the epoxy-coated reinforcing bar is 2.00 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 / y
  • the coating of the epoxy-coated reinforcing bar is The thickness was 0.02 cm.
  • sample 1 ′ is a comparative example in which ordinary Portland cement is kneaded with tap water.
  • Sample 1 is a mixture of ordinary Portland cement mixed with real seawater.
  • Sample 2 is a mixture of blast furnace cement mixed with real seawater.
  • Sample 3 is obtained by adding a nitrite admixture to blast furnace cement and kneading with real seawater.
  • Sample 7 is obtained by adding a nitrite admixture and silica fume to blast furnace cement and kneading with actual seawater.
  • Sample 2 ' is a comparative example in which blast furnace cement is kneaded with tap water. And the salt content which sea sand holds was adjusted by adding the required amount of sodium chloride.
  • Each sample was poured into a mold having a diameter ⁇ of 100 mm and a height of 200 mm, and sealed and cured until the age of 28 days to prepare a specimen.
  • the prepared specimen was set in a pressurized container and pressurized water was supplied.
  • the specimen supplied with pressurized water was divided in half (divided into two) along the axial direction, and the penetration depth of the pressurized water into the specimen was measured.
  • a diffusion coefficient was obtained based on the measured penetration depth, and an estimated permeability coefficient was obtained based on the obtained diffusion coefficient. Note that three specimens were prepared for one type of sample, and the average value of the diffusion coefficients of the three specimens was taken as the diffusion coefficient of the sample (see FIGS. 29A and 29B).
  • FIG. 23 is a cross-sectional photograph of sample 2 ′ (blast furnace cement, tap water)
  • FIG. 24 is a cross-sectional photograph of sample 2 (blast furnace cement, actual seawater). In the upper part of FIG. 24, the penetration direction and penetration depth of the pressurized water are shown.
  • FIG. 25 is a cross-sectional photograph of sample 3 (blast furnace cement, actual seawater, nitrite-based admixture)
  • FIG. 26 is a cross-sectional photograph of sample 7 (blast furnace cement, actual seawater, nitrite-based admixture, silica fume).
  • FIG. 27 is a cross-sectional photograph of Sample 1 ′ (ordinary Portland cement, tap water)
  • FIG. 28 is a cross-sectional photograph of Sample 1 (ordinary Portland cement, actual seawater).
  • the average value of the diffusion coefficient is 8.16 ⁇ 10 ⁇ 2 cm 2 / sec for sample 2 ′ (blast furnace cement, tap water), and for sample 2 (blast furnace cement, actual seawater).
  • the sample was 4.82 ⁇ 10 ⁇ 2 cm 2 / sec and Sample 3 (blast furnace cement, actual seawater, nitrite admixture) was 2.11 ⁇ 10 ⁇ 2 cm 2 / sec.
  • Sample 7 (blast furnace cement, sea water, nitrite admixture, silica fume) is 1.60 ⁇ 10 ⁇ 3 cm 2 / sec
  • sample 1 ′ ordinary Portland cement, tap water
  • Sample 1 (ordinary Portland cement, actual seawater) was 3.96 ⁇ 10 ⁇ 2 cm 2 / sec.
  • blast furnace cement B as the cement component is effective because it can be densified.
  • the compressive strength can be made higher than that of concrete produced using tap water. Thereby, early demolding becomes possible.
  • a blast furnace cement suppresses an alkali-aggregate reaction, even if sodium ion originating in the sodium chloride contained in seawater or sea sand exists abundantly, expansion of concrete can be suppressed.
  • reinforcing material when a reinforcing material is used, the necessary tensile strength can be ensured.
  • this reinforcing material carbon fiber (lattice-like carbon fiber in this embodiment), an epoxy-coated reinforcing bar in which an epoxy resin is coated on the surface of a normal reinforcing bar, and a rust-proofing material in which a rust-preventing material (Armor # 1000) is coated on a normal reinforcing bar
  • Three types of material-coated reinforcing bars were compared, and it was confirmed that the useful life was different when a concrete structure was made. And it was estimated that the structure constructed by the seawater kneaded concrete using carbon fiber as the reinforcing material can be used even for a long period of about 100 years.
  • the structure constructed by seawater-mixed concrete using epoxy-coated reinforcing bars as the reinforcing material can withstand use even in the middle period of about 70 years. Furthermore, it was estimated that a structure constructed of seawater-kneaded concrete using rust-preventive coated steel bars as a reinforcing material can withstand use even for a short period of about 30 years.
  • the reinforcing material is carbon fiber when the service life is long
  • the epoxy material is used as the reinforcing material during the middle period
  • the reinforcing material is used as the anticorrosive coating steel when it is short.
  • FIG. 30 illustrates a column structure 1 as a concrete structure.
  • This column structure 1 is constructed by column main bars 2, hoop bars 3, and seawater kneaded concrete 4.
  • the column main reinforcement 2 and the hoop reinforcement 3 are equivalent to the above-mentioned reinforcing material.
  • the diffusion coefficient in the concrete after curing can be reduced even in the case where pozzolan such as silica fume is contained in the seawater kneaded concrete. Therefore, similarly to the case where the nitrite admixture is included, it is possible to suppress the entry of harmful factors from the outside, such as the salt content caused by seawater or sea breeze or the intrusion of carbon dioxide into the concrete.
  • nitrite-based admixtures those having polyhydric alcohol nitroester as the main component have been exemplified.
  • nitrite ions such as sodium nitrite
  • other types of nitrite-based admixtures have the same effects. Play.
  • a material mainly composed of calcium nitrite or a material mainly composed of lithium nitrite may be used.
  • blast furnace cement it may be other than blast furnace cement type B.
  • blast furnace slag is included as a cement component, the same effects can be obtained even with other types of cement.

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Abstract

【課題】海水及び海砂を用いて、必要な耐久性を備えたコンクリートを得る。 【解決手段】本発明の海水練りコンクリートは、高炉系セメントと海砂との混合物を海水で練り混ぜたことを特徴とする。そして、亜硝酸塩系混和剤やポゾランを含ませることで、硬化後のコンクリートにおける拡散係数を低下させることができ、外部からの有害因子の侵入を抑制できる。また、本発明のコンクリート構造物では、海水練りコンクリートと、引張強度を高めるための補強材とを有することとしてもよい。

Description

海水練りコンクリート、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物、及び、コンクリート構造物の設計方法
　本発明は、骨材に海砂が用いられ、練混ぜ水に海水が用いられた海水練りコンクリート、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物、及び、耐用年数に応じてコンクリート構造物の種類を選択するコンクリート構造物の設計方法に関する。
　コンクリートを製造する際に、練り混ぜ水として海水を用いたコンクリートが知られている。例えば、特許文献１には、アルミナセメントと細骨材と粗骨材とを海水で練り混ぜた海水練りコンクリートが記載されている。
　しかし、一般的には、コンクリートの製造に際して海水や海砂を使用する場合、種々の制限が課されている。例えば、海水の使用に関しては、土木学会のコンクリート標準示方書の施工編（２００７年制定）において、「一般に練混ぜ水として使用してはならない」と定められている。また、「用心鉄筋を用いない無筋コンクリートの場合には品質に影響がないことを確認した上で、使用しても良い」と定められている。一方、海砂についても上記の示方書では、除塩をした上で、塩化物イオン量を「ＮａＣｌ換算で細砂の絶乾重量対し０．０４％以下」とすることを規定している。さらに、これらの海水や海砂の他に、セメントや混和剤からも塩化物イオンが供給されるため、「練混ぜ時に供給される塩化物イオンの総量は、原則として０．３ｋｇ／ｍ３以下とする」と規定している。
　ここで、海水を練混ぜ水とした場合、コンクリート中の塩素イオン量は約３．５ｋｇ／ｍ３になる。また、海砂の塩素イオン濃度はＮａＣｌ換算で０．３％であるため、コンクリートにおける海砂由来の塩素イオン量は、約１．５ｋｇ／ｍ３になる。前述の規定を考慮すると、無筋コンクリートを除いて、海水及び海砂をそのままコンクリートには使用できないことになる。
特開２００５－２８１１１２号公報
　一方で、国内外を問わず、離島や沿岸地域において、練混ぜ水に海水を、細骨材に海砂を用いざるを得ず、かつ、ＲＣ構造物と同等の耐久性を確保しなければならない場合がある。ここで、前述の規定を遵守する限り、練混ぜ水として海水しか調達できない場合には、海水を淡水化せざるを得ない。淡水化の程度は、含有成分が、上水道と同等程度、土木学会の水質基準（ＪＳＣＥ－Ｂ１０１）、又は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ　Ａ　５３０８付属書３）に適合するものとするが、淡水化設備が必要となり、設備費および運搬費の調達が必須となる上、淡水化設備の稼働には動力が必要であるため、多量のＣＯ２発生の原因となる。従って、淡水を潤沢に使用することは困難である。
　真水を運搬することができる状況であっても、運搬費用が発生するほか、陸上運搬、海上運搬にかかわらず、真水の運搬が二酸化炭素の発生起源となる。このため、離島や沿岸地域で環境保全が条件となる地域においては、環境に少なからず影響を与えることになる。従って、このような場合でも、淡水を潤沢に使用することは困難である。
　海砂を使用する場合には除塩が必要となる。ここで、除塩に淡水を使用する場合には前述の問題が生じる。雨水の使用も考えられるが、雨水が使用できる地域であれば、元来、淡水を容易に調達できるため、敢えて海水を用いる必要もない。なお、乾燥地域の場合、除塩に必要な量の雨水を貯留するために、相当な時間がかかる。従って、雨水の利用は現実的でない。
　以上のように、淡水を潤沢に使用できない地域、とりわけ離島や沿岸地域では、海水及び海砂を用いてコンクリート構造物を構築することが求められている。上記示方書の基準はコンクリート構造物の耐久性から策定されたと考えられ、必要な耐久性を保証できるのであれば、必ずしもこの基準に従わなくともよいと考えられる。
　また一般に、コンクリート構造物には用途に見合った耐久性があり、長期の耐久性を確保しようとすると材料費等が高価になりがちである。このため、耐用年数が短い用途のコンクリート構造物に対して過度に長い耐用年数を与える必要はなく、用途に適した構造にすることが求められる。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、海水及び海砂を用いた海水練りコンクリートにおいて、必要な耐久性を得られるようにすることにある。また、この海水練りコンクリートを用い、必要な耐久性を備えたコンクリート構造物を構築することにある。さらに、用途に適した耐久性を備えたコンクリート構造物の設計方法を実現することにある。
　本発明者等は、海砂を細骨材とするとともに海水を練混ぜ水とした海水練りコンクリートでＲＣ構造物を構築した場合の問題点が、海水や海砂に含まれる塩化ナトリウムを起源とするナトリウムイオン及び塩化物イオンにあると考えた。そして、セメント成分として高炉系セメントを用いると、ナトリウムイオンによるアルカリ骨材反応が抑制できるとの知見に基づき、本発明を完成させるに至ったものである。
　また、塩化物イオンによる補強材の腐食に伴う耐久性の低下が、コンクリート構造物の耐用年数に大きな影響を与えると考えた。そして、塩化物イオンに対する耐久性が異なる補強材を選択することで、コンクリート構造物の耐用年数を調整できるとの知見に基づき、本発明を完成させるに至ったものである。
　すなわち、本発明の海水練りコンクリートは、高炉系セメントと海砂とを含む混合物を海水で練混ぜたことを特徴とするものである。
　本発明の海水練りコンクリートによれば、細骨材に海砂を用いるとともに練混ぜ水に海水を用いているため、材齢２８日までの期間において、硬化後におけるコンクリートの圧縮強度を、上水道水を用いたものよりも高めることができる。そして、高炉系セメントがアルカリ骨材反応を抑制するので、海水や海砂に含まれる塩化ナトリウムを起源とするナトリウムイオンが多量に存在しても、コンクリートの膨張を抑制できる。以上より、海水及び海砂を用いても、必要な耐久性を備えたコンクリートが得られる。
　本発明の海水練りコンクリートにおいて、高炉系セメントに加え、亜硝酸塩系混和剤を用いる場合には、硬化後のコンクリートにおける圧縮強度を高くすることができる。また、硬化後のコンクリートにおける拡散係数を低下させることができ、外部からの有害因子の侵入を抑制できる。例えば、海水や海風に起因する塩分、あるいは、炭酸ガスのコンクリート内部への侵入を抑制できる。
　本発明の海水練りコンクリートにおいてポゾランを含む場合には、硬化後のコンクリートにおける拡散係数を低下させることができ、外部からの有害因子の侵入を抑制できる。例えば、海水や海風に起因する塩分、あるいは、炭酸ガスのコンクリート内部への侵入を抑制できる。
　また、前述の海水練りコンクリートを型枠内に打設し、硬化後に脱型することでコンクリート構造物を作製した場合には、塩分を含まない砂を細骨材として用いるとともに練混ぜ水として上水道水を用いた一般的なコンクリートに比べて早期に脱型することが可能となる。これにより、工期の短縮化を図ることができる。
　また、本発明のコンクリート構造物は、高炉系セメントと海砂との混合物を海水で練り混ぜた海水練りコンクリートと、引張強度を高めるための補強材とを有することを特徴とするものである。
　本発明のコンクリート構造物によれば、細骨材に海砂を用いるとともに練混ぜ水に海水を用いているため、材齢２８日までの期間において、コンクリートの圧縮強度を、上水道水を用いたものよりも高めることができる。そして、高炉系セメントがアルカリ骨材反応を抑制するので、海水や海砂に含まれる塩化ナトリウムを起源とするナトリウムイオンが多量に存在しても、コンクリートの膨張を抑制できる。さらに、補強材を用いているので、必要な引張強度を確保することができる。以上より、海水及び海砂を用いても、必要な耐久性を備えたコンクリート構造物を構築することができる。
　本発明のコンクリート構造物において、海水練りコンクリートが亜硝酸塩系混和剤を含む場合には、塩化物イオンと反応あるいは吸着し、塩化物イオンによる腐食等の不具合を抑制できる。また、硬化後のコンクリートにおける拡散係数を低下させることができ、外部からの有害因子の侵入を抑制できる。例えば、海水や海風に起因する塩分、あるいは、炭酸ガスのコンクリート内部への侵入を抑制できる。
　本発明のコンクリート構造物において、海水練りコンクリートがポゾランを含む場合には、硬化後のコンクリートにおける拡散係数を低下させることができ、外部からの有害因子の侵入を抑制できる。例えば、海水や海風に起因する塩分、あるいは、炭酸ガスのコンクリート内部への侵入を抑制できる。
　本発明のコンクリート構造物において、炭素繊維によって補強材を構成した場合には、補強材が塩化物イオンによる腐食を受けないため、１００年程度の長期間に亘って使用可能なコンクリート構造物を構築できる。
　本発明のコンクリート構造物において、普通鉄筋の表面にエポキシ樹脂を塗装したエポキシ塗装鉄筋によって、補強材を構成した場合には、エポキシ樹脂の被膜によって塩化物イオンによる腐食から普通鉄筋を保護できるので、７０年程度の中期間に亘って使用可能なコンクリート構造物を構築できる。
　本発明のコンクリート構造物において、普通鉄筋の表面に防錆材を塗装した防錆材塗装鉄筋によって補強材を構成した場合には、防錆材の被膜によって塩化物イオンによる腐食から普通鉄筋を保護できるので、３０年程度の短期間に亘って使用可能なコンクリート構造物を構築できる。
　また、本発明は、耐用年数に応じた種類のコンクリート構造物を選択する設計方法であって、前記耐用年数が長期である場合に、高炉系セメントと海砂との混合物を海水で練り混ぜた海水練りコンクリートと、炭素繊維で作製された補強材とを有する第１のコンクリート構造物を選択し、前記耐用年数が前記長期よりも短い中期である場合に、前記海水練りコンクリートと、普通鉄筋の表面にエポキシ樹脂を塗装したエポキシ塗装鉄筋で作製された補強材とを有する第２のコンクリート構造物を選択し、前記耐用年数が前記中期よりも短い短期である場合に、前記海水練りコンクリートと、普通鉄筋の表面に防錆材を塗装した防錆材塗装鉄筋で作製された補強材とを有する第３のコンクリート構造物を選択することを特徴とする。
　本発明によれば、海水練りコンクリートに組み合わせる補強材を、炭素繊維で作製された補強材、エポキシ塗装鉄筋で作製された補強材、及び、防錆材塗装鉄筋で作製された補強材の中から耐用年数に応じて選択するため、用途に適した耐用年数のコンクリート構造物を設計できる。
　本発明によれば、海水及び海砂を用いても必要な耐久性を備えたコンクリートを得ることができる。また、海水及び海砂を用いても必要な耐久性を備えたコンクリート構造物を構築することができる。さらに、用途に適した耐久性を備えたコンクリート構造物の設計手法を実現できる。
各試験で使用される材料を表形式で説明する図である。 圧縮強度試験における各サンプル及び圧縮強度を表形式で示す図である。 各サンプルの圧縮強度を示す棒グラフである。 海水練りコンクリートの圧縮強度を示す図である。 海水練りコンクリートと一般的なコンクリートの比較を示す図である。 耐久性試験における各サンプルを説明する図である。 各サンプルの配合と供試体採取本数を示す図である。 サンプル１に対して促進試験を１サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。 サンプル１に対して促進試験を５サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。 サンプル１から３に対して促進試験を１０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。 サンプル４から６に対して促進試験を１０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。 サンプル７から９に対して促進試験を１０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。 サンプル１０及び１１に対して促進試験を１０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。 サンプル１から３に対して促進試験を２０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。 サンプル４から６に対して促進試験を２０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。 サンプル７から９に対して促進試験を２０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。 サンプル１０及び１１に対して促進試験を２０サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。 サンプル１から３に対して促進試験を３３サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。 サンプル４から６に対して促進試験を３３サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。 サンプル７から９に対して促進試験を３３サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。 サンプル１０及び１１に対して促進試験を３３サイクル行った後の腐食状態を説明する図である。 サンプル２について鉄筋内部の塩化物イオンの経時変化を説明するグラフである。 透水性試験の結果を示す図であり、高炉セメントを水道水で練混ぜたサンプルにおける試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。 透水性試験の結果を示す図であり、高炉セメントを海水で練混ぜたサンプルにおける試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。 透水性試験の結果を示す図であり、亜硝酸塩系混和剤を添加した高炉セメントを海水で練混ぜたサンプルにおける、試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。 透水性試験の結果を示す図であり、亜硝酸塩系混和剤及びシリカフュームを添加した高炉セメントを海水で練混ぜたサンプルにおける、試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。 透水性試験の結果を示す図であり、普通ポルトランドセメントを水道水で練混ぜたサンプルにおける、試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。 透水性試験の結果を示す図であり、普通ポルトランドセメントを海水で練混ぜたサンプルにおける、試験体割裂後の加圧水浸透状況を示す図である。 各サンプルにおける透水係数を示す図である。 コンクリート構造物としての柱構造物を説明する図である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、海水練りコンクリートの性状を把握するための試験として、圧縮強度試験、耐久性試験、及び、透水性試験を行った。
　まず、今回の試験に用いた使用材料について説明する。使用材料を図１に示す。
　セメントは、太平洋セメント株式会社製の高炉セメントＢ種を用いた。この高炉セメントＢ種において、密度は３．０４ｇ／ｃｍ３であり、比表面積は３７５０ｃｍ２／ｇである。なお、一部の試験では、比較例のセメントとして普通ポルトランドセメントを用いた。
　ポゾランの一種であるシリカフュームは、エルケム株式会社製の商品名「エルケム９４０－Ｕ」を用いた。このシリカフュームにおいて、密度は２．２０ｇ／ｃｍ３であり、比表面積は１９ｃｍ２／ｇ程度である。このシリカフュームは、細孔閉塞剤としても作用する。
　細骨材は、千葉県木更津産の陸砂を用いた。陸砂を用いた理由は、塩分濃度を管理するためである。すなわち、塩分（塩化ナトリウム）が入っていない陸砂を用い、混練時に所定濃度の塩水（後述する）を加えることで、管理された塩分濃度の海水練りコンクリートを人工的に作製している。上記の陸砂において、密度は２．６２ｇ／ｃｍ３であり、吸水率は１．７６％であり、粗粒率は２．９４である。粗骨材は、東京都青梅産の砕石を用いた。この砕石において、密度は２．６６ｇ／ｃｍ３であり、吸水率は０．７１％であり、粗粒率は６．６３であり、実積率は６０．３％である。
　鋼繊維は、株式会社神鋼建材製の商品名「ドラミックス」を用いた。この鋼繊維において、密度は７．８５ｇ／ｃｍ３であり、繊維径φは０．６ｍｍであり、長さＬは３０ｍｍである。この鋼繊維は、犠牲陽極としても機能する。鉄粉は、上記のドラミックスを用いて作製した。
　亜硝酸塩系混和剤は、太平洋マテリアル株式会社製の商品名「ラスナイン」を用いた。この混和剤は、多価アルコールニトロエステルを主成分とし、液体状をしている。そして、当該混和剤１０Ｌあたり３．７ｋｇ／ｍ３の塩化物イオンを処理（つまり固定化）できる。
　ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、及び、空気量調整剤は、いずれもコンクリート用混和剤である。ＡＥ減水剤は、ＢＡＳＦポゾリス社製の商品名「ポゾリスＮｏ．７０」を用いた。このＡＥ減水剤は、リグニンスルホン酸系化合物を主成分とし、液体状をしている。高性能ＡＥ減水剤は、ＢＡＳＦポゾリス社製の商品名「レオビルドＳＰ－８ＳＶ」を用いた。この高性能ＡＥ減水剤は、ポリカルボン酸系化合物を主成分とし、液体状をしている。空気量調整剤は、ＢＡＳＦポゾリス社製の商品名「マイクロエア４０４」を用いた。この空気量調整剤は、ポリアルキレングリコール誘導体を主成分とし、液体状をしている。
　次に、練混ぜ水について説明する。この試験における練混ぜ水は、上水道水に塩分を加えることで作製した人工海水である。この人工海水における塩分濃度は、海水と海砂の双方から由来する塩化物イオンの総量に相当する濃度に調整する。
　採取された海水に含まれる標準的な塩化物イオン量は１９ｇ／Ｌである（Ｃｌ－濃度１．９％）。塩化ナトリウムの分子量を５８，ナトリウムの原子量を２３，塩素の原子量を３５とすると、海水に由来する塩化ナトリウム量は、１Ｌあたり３１ｇとなる。
　海砂に関し、海砂の単位量を８００ｋｇ／ｍ３とし、練混ぜ水の単位量を１７５ｋｇ／ｍ３とし、海砂中の塩化ナトリウム含有率を０．３％とする。この場合、単位量の海砂に含まれる塩化ナトリウムの量は、８００ｋｇ／ｍ３×０．３％＝２．４ｋｇ／ｍ３となる。従って、２．４ｋｇの塩化ナトリウムを１７５ｋｇの練混ぜ水に加えれば、塩化ナトリウムを含まない陸砂を用いたとしても、海砂を用いた場合と同等の塩分含有量になる。そして、この練り混ぜ水１Ｌに含まれる塩化ナトリウム量は１４ｇとなる。
　以上より、練り混ぜ水１Ｌあたり４５ｇ（＝３１ｇ＋１４ｇ）の塩化ナトリウムを加えることで、塩分が含まれていない上水道水や陸砂を用いても、海水や海砂を用いたものと同等のコンクリートを得ることができる。なお、１ｍ３のコンクリートにおける塩化ナトリウム量は、７．８ｋｇ（＝０．０４５ｋｇ／ｍ３×１７５ｍ３）となる。また、塩化物イオン濃度は４．７ｋｇ／ｍ３となる。
　以下、各試験について説明する。まず圧縮強度試験について説明する。圧縮強度試験は、前述の人工海水を用いたケースと相模湾で採取した海水（実海水ともいう）を用いたケースについて行った。
　人工海水を用いた試験では、図２に示す７種類のサンプルを作製した。サンプル１は、高炉セメントを上水道水で練り混ぜたものであり、比較例である。サンプル２は、高炉セメントを人工海水で練り混ぜたものである。サンプル３は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤を加え、人工海水で練り混ぜたものである。サンプル４は、高炉セメントにシリカフュームを加え、人工海水で練り混ぜたものである。サンプル５は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤とシリカフュームとを加え、人工海水で練り混ぜたものである。サンプル６は、高炉セメントに鋼繊維を加え、人工海水で練り混ぜたものである。サンプル７は、高炉セメントに鉄粉を加え、人工海水で練り混ぜたものである。
　水結合材比（Ｗ／Ｂ）は、全てのサンプルで５０％にした。細骨材率は、サンプル１～３，６において４５％、他のサンプルにおいて４４．７％であった。人工海水の単位量は、全てのサンプルで１７０ｋｇ／ｍ３とした。結合材は、サンプル１～３，６において高炉セメントを３４０ｋｇ／ｍ３とし、他のサンプルについて高炉セメントを３４０ｋｇ／ｍ３、シリカフュームを３４ｋｇ／ｍ３とした。細骨材は、サンプル１～３，６において７９４ｋｇ／ｍ３とし、他のサンプルにおいて７８２ｋｇ／ｍ３とした。粗骨材は、全てのサンプルで９８５ｋｇ／ｍ３とした。
　また、亜硝酸塩系混和剤に関しては、サンプル３，５において１３Ｌ／ｍ３添加した。鋼繊維に関しては、サンプル６で７８ｋｇ／ｍ３混入させた。鉄粉に関しては、サンプル７で７８ｋｇ／ｍ３混入させた。混和剤に関し、サンプル１～３，６においてＡＥ減水剤を結合材量の０．２５％添加し、他のサンプルにおいて高性能ＡＥ減水剤を結合材量の１．００％添加した。また、空気量調整剤は、全てのサンプルにおいて結合材量の０．００３５％添加した。
　練り混ぜは、２軸強制練りミキサーを用いバッチ式で行った。練り混ぜ量は、１バッチあたり３０Ｌとした。練り混ぜは、粗骨材、細骨材、高炉セメントをミキサーに投入して１０秒間空練りを行った後、人工海水及び混和剤を投入して６０秒間に亘って練り混ぜた。なお、他の材料については、高炉セメントや人工海水と共にミキサーに投入した。
　練り混ぜを行った後、各サンプルについて供試体を作製した。供試体の作製はＪＩＳ　Ａ　１１３２にて行った。すなわち、練り混ぜ終了後の各サンプルを、所定の型枠に打ち込んで養生した。養生は、水中に浸す標準水中養生と、高温（５０℃）の雰囲気に曝した高温気乾燥養生と、封緘養生の３種類行った。養生期間は、７日、２８日、９１日の３種類とした。そして、養生直後の供試体に対して圧縮強度試験を行った。圧縮強度試験は、ＪＩＳ　Ａ　１１０８にて行った。試験結果を図２の右欄及び図３に示す。
　相模湾の海水（実海水）を用いた試験では、図４（ａ）に示す６種類のサンプルを作製した。サンプル１´は、普通ポルトランドセメントを上水道水で練り混ぜたものであり、比較例である。サンプル２´は、高炉セメントを上水道水で練り混ぜたものであり、やはり比較例である。サンプル１は、普通ポルトランドセメントを実海水で練り混ぜたものである。サンプル２は、高炉セメントを実海水で練り混ぜたものである。サンプル３は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤を加え、実海水で練り混ぜたものである。サンプル４は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤とシリカフュームとを加え、実海水で練り混ぜたものである。
　実海水に関し、塩化物イオン濃度は１．８３％であった。そして、塩化物イオン濃度が４．７ｋｇ／ｍ３となるように塩化ナトリウムを加えて練混ぜ水とした。これにより、陸砂を細骨材として用いているが、海砂を用いた場合と同等の塩分含有量に調整される。なお、他の条件については、人工海水を用いたサンプルと同様である。このため説明は省略する。また、練り混ぜの条件も人工海水を用いたサンプルと同様であるため、説明は省略する。
　練り混ぜを行った後、各サンプルについて供試体を作製した。供試体の作製はＪＩＳ　Ａ　１１３２にて行った。養生条件に関し、この試験では封緘養生のみとし、養生期間は、７日、２８日の２種類とした。そして、養生直後の供試体に対し、ＪＩＳ　Ａ　１１０８に基づく圧縮強度試験を行った。試験結果を図４（ａ）の右欄及び図４（ｂ）に示す。
　圧縮強度試験の結果について述べる。まず、練混ぜ水や細骨材の種類の違いについて考察する。練混ぜ水として人工海水あるいは実海水を用いたサンプルは、練混ぜ水として上水道水を用いたサンプルよりも圧縮強度が高くなる傾向が確認された。
　具体的には、人工海水の試験におけるサンプル２（高炉セメント，人工海水）にて、材齢７日の圧縮強度は、３１．９Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、２６．１Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、２９．８Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢２８日の圧縮強度は、３９．２Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、２７．６Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、３６．７Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢９１日の圧縮強度は、４３．６Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、２６．１Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、４１．４Ｎ／ｍｍ２（封緘）であった。また、実海水の試験におけるサンプル２（高炉セメント，実海水）にて、材齢７日の圧縮強度は、３７．０Ｎ／ｍｍ２（封緘）、材齢２８日の圧縮強度は、４７．４Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢９１日の圧縮強度は、５３．１Ｎ／ｍｍ２（封緘）であった。
　これに対し、人工海水の試験におけるサンプル１（高炉セメント，上水道水）にて、材齢７日の圧縮強度は、２１．９Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、１９．６Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、２０．９Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢２８日の圧縮強度は、３４．２Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、１９．２Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、３０．６Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢９１日の圧縮強度は、４８．７Ｎ／ｍｍ２（標準水中）、１９．１Ｎ／ｍｍ２（高温気乾）、３９．８Ｎ／ｍｍ２（封緘）であった。また、実海水の試験におけるサンプル２´（高炉セメント，上水道水）にて、材齢７日の圧縮強度は、２３．１Ｎ／ｍｍ２（封緘）、材齢２８日の圧縮強度は、３５．７Ｎ／ｍｍ２（封緘）であり、材齢９１日の圧縮強度は、５１．６Ｎ／ｍｍ２（封緘）であった。
　材齢２８日までの試験結果について検討する。図３（ａ）～（ｃ）の最左欄と左から２番目の欄、並びに、図４（ｂ）の左から２番目の欄と４番目の欄とを比較すると容易に理解できるが、材齢２８日までの期間においては、上水道水と陸砂等を用いて練り混ぜたコンクリートよりも、海水と海砂を用いて練り混ぜたコンクリートの方が高い値を示している。このことは、海水と海砂を用いた海水練りコンクリートが、一般的なコンクリートよりも早期に硬化することを意味する。そして、海水を用いた各サンプルにおける材齢７日の圧縮強度の値は、上水道水を用いたサンプルにおける材齢２８日の圧縮強度と同等かそれ以上の値である。
　型枠の脱型には、コンクリートの圧縮強度が規定値（５Ｎ／ｍｍ２）以上になっていることが求められる。今回の試験結果からすれば、海水練りコンクリートの圧縮強度が規定値以上となるまでの養生期間は、一般的なコンクリートの養生期間よりも十分に短いと考えられる。従って、海水と海砂を用いて作製した海水練りコンクリートを型枠内に打設した場合、脱型までの養生期間を一般的なコンクリートよりも十分に短くできるといえる。
　材齢９１日の試験結果について検討する。比較例である人工海水試験のサンプル１に関し、標準水中養生の圧縮強度は４８．７Ｎ／ｍｍ２と高い値を示した。また、封緘養生の圧縮強度は３９．８Ｎ／ｍｍ２であった。これに対し、人工海水試験のサンプル２において、標準水中養生の圧縮強度は４３．６Ｎ／ｍｍ２であり、封緘養生の圧縮強度は４１．４Ｎ／ｍｍ２であった。サンプル２の圧縮強度は、サンプル１の標準水中養生での圧縮強度よりは低いものの、同サンプルの封緘養生での圧縮強度よりは高い値を示した。このことは、海水と海砂を用いて作製した海水練りコンクリートであっても、一般的なコンクリートと遜色ない圧縮強度を長期間に亘って発現することを意味する。すなわち、圧縮強度の観点でみた場合、一般的なコンクリートを海水練りコンクリートに置き換えることが可能であるといえる。
　次に、高炉セメントに加えられる各種の材料、具体的には、亜硝酸塩系混和剤、シリカフューム（ポゾラン）、鋼繊維、及び、鉄粉について考察する。
　圧縮強度の観点からすると、人工海水の試験におけるサンプル３～７の圧縮強度は、同サンプル２の圧縮強度よりも高い値を示している。同様に、実海水の試験におけるサンプル３，４の圧縮強度は、同サンプル２の圧縮強度よりも高い値を示している。このことから、亜硝酸塩系混和剤等の上記材料を加えて練り混ぜることで、海水練りコンクリートの圧縮強度を高めることができるといえる。ここで、図３（ａ）を参照し、人工海水の試験における材齢９１日でのサンプル３～７の圧縮強度を比較すると、各サンプルの圧縮強度にそれほど大きな違いはみられない。
　以上より、上記材料を加えて作製された海水練りコンクリートはいずれも、上記材料を加えずに作製された海水練りコンクリートよりも高い圧縮強度を示すといえる。そして、加える材料の種類を換えても、同等の圧縮強度が得られるといえる。
　なお、図４（ｂ）に示すように、実海水の試験において、亜硝酸塩系混和剤を加えたサンプル３の圧縮強度は材齢７日及び２８日のいずれにおいても、亜硝酸塩系混和剤を加えないサンプル２の圧縮強度よりも高い値を示した。このことより、亜硝酸塩系混和剤を加えることで、早期より圧縮強度を増加させる効果が得られるといえる。また、亜硝酸塩系混和剤とシリカフュームを加えたサンプル４の圧縮強度は材齢７日及び２８日のいずれにおいても、サンプル３の圧縮強度よりも高い値を示した。このことより、亜硝酸塩系混和剤にシリカフュームを加えることで、亜硝酸塩系混和剤のみを加えた場合よりも、海水練りコンクリートの圧縮強度をさらに増加させる効果が得られるといえる。
　次に、高炉セメントと普通ポルトランドセメントとの違いについて考察する。ここでは、図４（ａ）,（ｂ）におけるサンプル１´，２´，１，２を比較する。上水道水を用いて練り混ぜた場合、材齢２８日までは、普通ポルトランドセメントを用いたサンプル１´の方が高炉セメントを用いたサンプル２´よりも圧縮強度の値が高いが、材齢９１日では高炉セメントを用いたサンプル２´の方が普通ポルトランドセメントを用いたサンプル１´よりも圧縮強度が高かった。一方、海水を用いて練り混ぜた場合、高炉セメントを用いたサンプル２の方が、普通ポルトランドセメントを用いたサンプル１よりも、全ての材齢において圧縮強度の値が高かった。
　高炉セメントをはじめとする高炉系セメントは、アルカリ骨材反応の抑制に効果があることが知られている。当該反応では、ナトリウムイオン等のアルカリイオンとある種の骨材とが反応し、膨張性を示す。高炉系セメントを用いた場合、高炉系セメントがアルカリ骨材反応を抑制するので、海水や海砂に含まれる塩化ナトリウムを起源とするナトリウムイオンが多量に存在しても、コンクリートの膨張を抑制できると考えられる。従って、海水と海砂を用いる場合には、コンクリートを耐久化する上で、高炉系セメントの利用は有効である。
　次に、図５（ａ）～（ｃ）を参照し、海水及び海砂を用いることによるセメント量の削減について考察する。
　図５（ａ）のサンプルａは、人工海水の試験におけるサンプル１（上水道水を用いた比較例）であり、サンプルｂは、同じくサンプル２（海水及び海砂相当の塩分含有）である。サンプルａ，ｂは何れも、養生方法が水中標準養生であり、材齢が２８日である。また、サンプルｃは、サンプルｂと同程度の圧縮強度を、上水道水を用いたサンプルで得る場合の仮想サンプルである。このサンプルｃは、図５（ｂ）に示すｆ’ｃ２８の関係式（ｆ’ｃ２８＝２４．７６９×Ｃ／Ｗ－１２．９２４）を用いて算出したものである。
　同様に、図５（ａ）のサンプルｄ，ｅは人工海水の試験におけるサンプル１，２であり、材齢は２８日である。サンプルｄ，ｅは、養生方法が封緘養生である点でサンプルａ，ｂと異なっている。そして、サンプルｆは、サンプルｅと同程度の圧縮強度を、上水道水を用いたサンプルで得る場合の仮想サンプルである。このサンプルｆは、図５（ｃ）に示すｆｃ２８（ｆｃ２８＝２２．１６２×Ｃ／Ｗ－１１．５６４）の関係式を用いて算出したものである。
　サンプルａ，ｂは何れも、３４０ｋｇ／ｍ３のセメントを１７０ｋｇ／ｍ３の水（上水道水又は人工海水）で練り混ぜたものである。サンプルａの圧縮強度が３４．２Ｎ／ｍｍ２であるのに対し、サンプルｂの圧縮強度は３９．２Ｎ／ｍｍ２と、サンプルａの圧縮強度よりも高い値を示した。
　図５（ｂ）に示すｆ’ｃ２８の関係式に、ｆ’ｃ２８に３９．２Ｎ／ｍｍ２を代入することで対応するセメント水比（Ｃ／Ｗ）を求めた。さらに、求めたセメント水比において、Ｗ＝１７０ｋｇ／ｍ３を代入し、サンプルｃのセメント量を求めた。そして、サンプルｃのセメント量は３５８ｋｇ／ｍ３であった。このため、材齢２８日で圧縮強度３９．２Ｎ／ｍｍ２のコンクリート構造物を標準養生で構築する場合、上水道水と陸砂の組み合わせに換えて海水と海砂を用いることで、コンクリート１ｍ３あたり１８ｋｇのセメントを節約できることが判った。
　サンプルｄ～ｆについても同様の手順で計算を行った。その結果、材齢２８日で圧縮強度３６．７Ｎ／ｍｍ２のコンクリート構造物を封緘養生で構築する場合、上水道水と陸砂の組み合わせに換えて海水と海砂を用いることで、コンクリート１ｍ３あたり３０ｋｇのセメントを節約できることが判った。
　次に耐久性試験について説明する。耐久性試験では、図６及び図７に示す配合で補強材入りのサンプルを１１種類作製した。そして、促進腐食試験を繰り返し行うことで各サンプルの耐久性を試験した。なお、図７に示すサンプル１´は、普通ポルトランドセメントを上水道水で練り混ぜた比較例である。
　使用材料について説明する。ここでは、先に説明した使用材料と異なる材料について説明し、同じ材料については説明を省略する。
　練り混ぜ水に関し、海水とあるのは茅ヶ崎漁港で採取した相模湾の海水（実海水）である。この実海水における塩化ナトリウム濃度は３．０２％（塩化物イオン濃度で１．８３％）であった。細骨材に関し、この耐久性試験においても陸砂を使用し、海砂相当分の塩分量となるように塩化ナトリウムを追加した。防錆材には、三菱マテリアル株式会社製の商品名「アーマー＃１０００」を用い、このアーマー＃１０００を普通鉄筋の表面に塗装した。補強材は、コンクリート構築物の引張り強度を高めるものであり、この耐久性試験では、普通鉄筋と、エポキシ塗装鉄筋と、格子状炭素繊維（樹脂で固めたもの）の３種類を用いた。
　各サンプルについて説明する。結合材に関し、サンプル１，１´，８では、普通ポルトランドセメントのみを用いた。比較例のサンプル１´では１ｍ３あたり３５０ｋｇとし、サンプル１，８では１ｍ３あたり３４０ｋｇとした。サンプル２～６，９，１０では、高炉セメントＢ種（普通ポルトランドセメント＋高炉スラグ）を用い、その量は１ｍ３あたり３５０ｋｇとした。サンプル７，１１では、高炉セメントＢ種とシリカフュームとを混合したものを用い、その量は１ｍ３あたり３５０ｋｇ（高炉セメントＢ種：３１５ｋｇ，シリカフューム：３５ｋｇ）とした。
　サンプル３，７，１０では、亜硝酸塩系混和剤としてラスナインを添加した。その量は１ｍ３あたり１３Ｌとした。犠牲陽極材に関し、サンプル４，５では鋼繊維を用い、サンプル６では鉄粉を用いた。鋼繊維及び鉄粉の混入量は何れも１ｍ３あたり７８ｋｇとし、練混ぜ時に混入させた。補強材に関し、サンプル１，１´，５～７では普通鉄筋を用い、サンプル２～４ではエポキシ塗装鉄筋を用い、サンプル９～１１では炭素繊維を用いた。なお、サンプル５，６の普通鉄筋は、アーマー＃１０００が表面に塗装されることで、防錆処理が施されている。
　そして、各サンプルを直径φが１００ｍｍ、高さが２００ｍｍの型枠に流し込んでオートクレーブ養生装置にて養生させた。このオートクレーブ養生装置でオートクレーブ法による促進腐食試験を行った。すなわち、養生装置内の温度を１８０℃とするともに圧力を１０気圧とし、８時間に亘って保持した。この操作を１サイクルとし、１，５，１０，２０，３３の各サイクルにおいて、補強材の腐食状況を確認した。
　なお、上記条件における１サイクルは、自然暴露で３年に相当する。従って、５サイクルは自然暴露で１５年に相当し、１０サイクルは自然暴露で３０年に相当する。同様に、２０サイクルは自然暴露で６０年に相当し、３３サイクルは自然暴露で９９年に相当する。なお、この評価では、３３サイクルにて補強材の腐食がなければ、自然暴露で１００年以上の耐久性を有すると判断している。試験結果を、図８～２１に示す。
　まず、促進１サイクルと５サイクルの試験結果について述べる。なお、１，５サイクルは、図６，７で説明したサンプル１、すなわち補強材が普通鉄筋のサンプルを対象にしている。
　図８は、促進１サイクルの試験結果である。（ａ）は、補強材である普通鉄筋の周面における腐食部分を転写した図である。（ａ）において、グレーの部分が腐食部分に相当する。（ｂ）は、腐食面積及びその比率を説明する図である。（ｃ）は、供試体に埋設された２本の普通鉄筋における内側（供試体の円柱中心側）を撮影した写真であり、（ｄ）は外側（供試体の円柱周面側）を撮影した写真である。
　ここで、促進腐食試験によって得られる鉄筋腐食量（ｍｇ／ｃｍ２）と腐食開始後の経過年数とは相関があることが知られている。また、鉄筋の全周にわたり断面欠損が認められるか、鉄筋断面が１／６以上欠損している場合には、補強材としての機能が失われたとして、新たな鉄筋を溶接する必要があるとされている。
　図８（ａ），（ｄ）に示すように、促進１サイクルでは部分的に軽微な腐食が認められるが、鉄筋の全周にわたる断面欠損は生じていないといえる。また、図８（ｂ）に示すように、腐食面積率も６～７％程度である。以上のことから、３年程度の暴露では、塩分を多量に含んだ海水練りコンクリートに、補強材として普通鉄筋を埋設したとしても、補強材としての機能は失われないと判断できる。
　図９は、促進５サイクルの試験結果を示す。（ａ），（ｂ），（ｄ）は図８と同様であるため、説明は省略する。（ｃ）は、供試体を直径方向に２分割した状態の写真である。図９（ａ）に示すように、促進５サイクルを行ったことで、鉄筋の全周に亘って欠損が生じたことが判る。また、図８（ｄ）と図９（ｄ）の比較により、促進５サイクルでは１サイクルの時よりも腐食面積が拡大していることが判る。さらに、図９（ｂ）に示すように、腐食面積率が３０～４０％程度に上昇している。以上のことから、海水練りコンクリートに普通鉄筋を埋設した場合、１５年程度が経過すると、補強材としての機能が失われてしまうと判断できる。
　次に、促進１０サイクルの試験結果について説明する。図１０～１３は、促進１０サイクルの試験結果を写真付きで示す図である。すなわち、図１０はサンプル１～３の試験結果を示し、図１１はサンプル４～６の試験結果を示す。同様に、図１２はサンプル７～９の試験結果を示し、図１３はサンプル１０，１１の試験結果を示す。
　図１０に示すように、サンプル１において普通鉄筋の全周腐食及び腐食欠損が確認された。促進５サイクルよりも腐食が進行していることから、促進５サイクルの結果を裏付る結果になったといえる。
　図１１，１２に示すように、防錆材を塗装した普通鉄筋を補強材として用いかつ犠牲陽極（鋼繊維，鉄粉）を施したサンプル５，６、並びに、普通鉄筋を補強材とし、かつ、亜硝酸塩系混和剤を用いたサンプル７に関し、いずれも普通鉄筋において部分腐食の開始が確認された。これらの塩分対策は、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物において、その耐用年数が３０年程度までの短期であれば有効と考えられるが、３０年以上である場合には不適であると推察された。
　図１０に示すように、エポキシ塗装鉄筋を補強材として用いたサンプル２、エポキシ塗装鉄筋を補強材としかつ亜硝酸塩系混和剤を用いたサンプル３に関し、エポキシ塗装鉄筋は健全であり、不具合は確認されなかった。また、図１１に示すように、エポキシ塗装鉄筋を補強材として用いかつ犠牲陽極（鋼繊維）を施したサンプル４に関し、鋼繊維に腐食はみられたもののエポキシ塗装鉄筋は健全であった。
　以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いることで、耐用年数が３０年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。
　図１２，１３に示すように、補強材として炭素繊維を用いたサンプル８～１１については、いずれも良好な結果が得られた。すなわち、普通ポルトランドセメントを海水で練り混ぜ、炭素繊維を補強材としたサンプル８については、健全であることが確認できた。高炉セメントを海水で練り混ぜ、炭素繊維を補強材としたサンプル９についても、同じく健全であることが確認できた。高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤を添加して海水で練り混ぜ、炭素繊維を補強材としたサンプル１０については、健全であることが確認できた。高炉セメントにポゾランを添加して海水で練り混ぜ、炭素繊維を補強材としたサンプル１１については、コンクリートが堅硬かつ新鮮であった。
　以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材として炭素繊維を用いることで、耐用年数が３０年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。
　次に、促進２０サイクルの試験結果について説明する。図１４～１７は、促進２０サイクルの試験結果を写真付きで示す図である。すなわち、図１４はサンプル１～３の試験結果を示し、図１５はサンプル４～６の試験結果を示す。同様に、図１６はサンプル７～９の試験結果を示し、図１７はサンプル１０，１１の試験結果を示す。
　図１４，１６に示すように、普通鉄筋を用いたサンプル１，７に関し、全周腐食が確認された。また、図１５に示すように、防錆材を塗装した普通鉄筋を用いたサンプル５，６に関し、部分腐食が確認された。また、サンプル５，６については、犠牲陽極の腐食も確認された。サンプル５～７に関し、促進１０サイクルの試験結果よりも腐食の進行が確認できた。
　以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材として普通鉄筋を用いた場合には、防錆材を鉄筋表面に塗装しても、また亜硝酸塩系混和剤や犠牲陽極を用いたとしても、６０年程度の耐用年数が想定される構造物には不適であることが確認された。この結果は、促進１０サイクルの試験結果を裏付けるものである。
　図１４，１５に示すように、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いたサンプル２～４に関し、いずれも促進１０サイクルの試験と同様な結果が得られた。すなわち、サンプル２，３については健全であり、サンプル４については鋼繊維の腐食が確認されたもののエポキシ塗装鉄筋は健全な状態を保っていた。
　以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いることで、耐用年数が６０年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。
　図１６，１７に示すように、補強材として炭素繊維を用いたサンプル８～１１については、いずれも良好な結果が得られた。特に、サンプル９，１０ではコンクリートが堅硬であることが確認され、サンプル１１ではコンクリートが堅硬かつ新鮮であることが確認された。
　以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材として炭素繊維を用いることで、耐用年数が６０年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。
　次に、促進３３サイクルの試験結果について説明する。図１８～２１は、促進３３サイクルの試験結果を写真付きで示す図である。すなわち、図１８はサンプル１～３の試験結果を示し、図１９はサンプル４～６の試験結果を示す。同様に、図２０はサンプル７～９の試験結果を示し、図２１はサンプル１０，１１の試験結果を示す。
　図１８，２０に示すように、普通鉄筋を用いたサンプル１，７に関し、全周腐食が確認された。特にサンプル１では、鉄筋に欠損も認められた。また、図１９に示すように、防錆材を塗装した普通鉄筋を用いたサンプル５，６に関しても、全周腐食が確認された。そして、サンプル５に関しては、シリカフュームの腐食と供試体表面のひび割れが確認された。また、サンプル６に関しては、鉄粉の腐食、供試体表面の点錆、スケーリング（表面剥離）が確認された。この結果も、促進１０サイクルの試験結果を裏付けるものである。
　図１８，１９に示すように、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いたサンプル２～４に関し、亜硝酸塩系混和剤を用いたサンプル３については健全であることが確認された。これに対し、高炉セメントとエポキシ塗装鉄筋の組み合わせであるサンプル２については、エポキシ塗装鉄筋の節部に点錆が認められた。犠牲陽極（鋼繊維）を施したサンプル４については、鋼繊維に腐食が認められるとともに、エポキシ塗装鉄筋の節部と一般部とに点錆及び孔食が認められた。さらに、供試体表面のひび割れも確認された。
　以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いた場合には、亜硝酸塩系混和剤と組み合わせることで、耐用年数が１００年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。しかし、犠牲陽極を施した場合や高炉セメントのみの場合には、１００年程度の耐用年数が想定される構造物には不適であることが確認された。
　図２０，２１に示すように、補強材として炭素繊維を用いたサンプル８～１１については、いずれも良好な結果が得られた。特に、サンプル９，１０ではコンクリートが堅硬であることが確認され、サンプル１１ではコンクリートが堅硬かつ新鮮であることが確認された。
　以上の結果より、海水練りコンクリートで構築されたコンクリート構造物に対し、補強材として炭素繊維を用いることで、耐用年数が１００年以上のコンクリート構造物であっても十分に使用できることが確認できた。
　ここで、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いた場合の耐用年数について検討する。図２２は、拡散理論に基づいて計算されたエポキシ塗装鉄筋の内部に存在する塩化物イオン量の経時変化を示す。この計算では、コンクリートに内在する塩化物イオンの量を５ｋｇ／ｍ３とし、エポキシ塗装鉄筋における塩化物イオンの拡散係数を２．００×１０－６ｃｍ２／ｙとし、エポキシ塗装鉄筋の被膜の厚さを０．０２ｃｍとした。
　エポキシ塗装鉄筋の内部に存在する塩化物イオン量と鉄筋腐食量との間には相関がある。そして、エポキシ塗装鉄筋を補強材として機能させるためには、エポキシ塗装鉄筋の内部に存在する塩化物イオン量を１．２００ｋｇ／ｍ３以下にすることが求められる。図２２の計算結果によれば、塩化物イオン量が１．２００ｋｇ／ｍ３に到達する経過年数は７０年強である。そうすると、エポキシ塗装鉄筋を補強材として用いた場合、耐用年数が７０年以下のコンクリート構造物であれば使用できると推察できる。
　次に透水性試験について説明する。透水性試験では、図２９に示す６種類のサンプルを作成した。各サンプルは、図６，７で説明したサンプルと同じ配合である。すなわち、サンプル１´は、普通ポルトランドセメントを上水道水で練り混ぜた比較例である。サンプル１は、普通ポルトランドセメントを実海水で練り混ぜたものである。サンプル２は、高炉セメントを実海水で練り混ぜたものである。サンプル３は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤を加え、実海水で練り混ぜたものである。サンプル７は、高炉セメントに亜硝酸塩系混和剤とシリカフュームとを加え、実海水で練り混ぜたものである。なお、サンプル２´は、高炉セメントを上水道水で練り混ぜた比較例である。そして、海砂の保有する塩分量は、塩化ナトリウムの所要量を加えることで調整した。
　各サンプルを直径φが１００ｍｍ、高さが２００ｍｍの型枠に流し込み、材齢２８日まで封緘養生して供試体を作製した。作製した供試体を加圧容器内にセットして加圧水を供給した。加圧水が供給された供試体を、軸方向に沿って半割り（２分割）し、加圧水の供試体内部への浸透深さを測定した。測定した浸透深さに基づいて拡散係数を求め、求めた拡散係数に基づいて推定透水係数を求めた。なお、１種類のサンプルについて、３つの供試体を作製し、３つの供試体における拡散係数の平均値を、そのサンプルにおける拡散係数とした（図２９（ａ），（ｂ）を参照）。
　加圧水の浸透状況を示す断面写真を図２３～２８に示す。なお、各図において、上段、中段、下段のそれぞれに３つの供試体の断面写真を示している。
　図２３はサンプル２´（高炉セメント，水道水）の断面写真であり、図２４はサンプル２（高炉セメント，実海水）の断面写真である。なお、図２４の上段において、加圧水の浸透方向と浸透深さを図示している。図２５はサンプル３（高炉セメント，実海水，亜硝酸塩系混和剤）の断面写真であり、図２６はサンプル７（高炉セメント，実海水，亜硝酸塩系混和剤，シリカフューム）の断面写真である。図２７はサンプル１´（普通ポルトランドセメント，水道水）の断面写真であり、図２８はサンプル１（普通ポルトランドセメント，実海水）の断面写真である。
　図２９（ａ）に示すように、拡散係数の平均値は、サンプル２´（高炉セメント，水道水）が８．１６×１０－２ｃｍ２／ｓｅｃ、サンプル２（高炉セメント，実海水）が４．８２×１０－２ｃｍ２／ｓｅｃ、サンプル３（高炉セメント，実海水，亜硝酸塩系混和剤）が２．１１×１０－２ｃｍ２／ｓｅｃであった。また、サンプル７（高炉セメント，実海水，亜硝酸塩系混和剤，シリカフューム）が１．６０×１０－３ｃｍ２／ｓｅｃ、サンプル１´（普通ポルトランドセメント，水道水）が３．５１×１０－２ｃｍ２／ｓｅｃ、サンプル１（普通ポルトランドセメント，実海水）が３．９６×１０－２ｃｍ２／ｓｅｃであった。
　この透水試験により、次の点を確認することができた。第１に、高炉セメントの使用を前提とし、練混ぜ水に海水を用いた場合、上水道水を用いた場合に比べ、拡散係数（透水係数）を低減することができる。第２に、練混ぜ水に海水を用いた場合でも、普通ポルトランドセメントを用いた場合には、上水道水を用いた場合に比べ、拡散係数（透水係数）に顕著な違いは認められない。第３に、高炉セメントの使用を前提とし、亜硝酸塩系混和剤やシリカフュームを混入させることは、海水を練混ぜ水に用いた場合でも、拡散係数（透水係数）の低減に極めて有効である。なお、シリカフュームに代えて、フライアッシュを用いても拡散係数を低減できると解される。要するに、ポゾランを混入すれば同様の作用効果が得られると解される。
　一般に、高炉セメントは上水道水で混練した場合、長期材齢（９１日）において高炉スラグの効果で緻密になり、拡散係数を小さくできるといわれてきた。この透水試験によって、海水を練混ぜ水として用い海砂を細骨材として用いれば、材齢２８日であっても拡散係数を小さくできることが確認できた。
　以上説明した圧縮強度試験、耐久性試験、及び、透水性試験の結果に基づき、次のことが判った。
　練混ぜ水に海水を、細骨材に海砂を用いた海水練りコンクリートでは、セメント成分として高炉セメントＢ種を用いると、緻密化が図れるため有効といえる。とりわけ、材齢２８日までの期間においては、圧縮強度を、上水道水を用いて作製したコンクリートよりも高くすることができる。これにより、早期の脱型が可能となる。そして、高炉セメントがアルカリ骨材反応を抑制するので、海水や海砂に含まれる塩化ナトリウムを起源とするナトリウムイオンが多量に存在しても、コンクリートの膨張を抑制できる。
　以上より、海水及び海砂を用いても、必要な耐久性を備えたコンクリート構造物を構築することができる。そして、海水や海砂は、上水道水の確保が困難な離島や沿岸地域であっても現地で容易に調達できるため、このような地域でコンクリート構造物を構築する場合に特に有用である。例えば、資材の輸送や上水道水の確保に際して、省エネルギーが実現でき、コストダウンが図れる。
　そして、補強材を用いた場合には、必要な引張強度を確保することができる。この補強材として、炭素繊維（本実施形態では格子状炭素繊維）と、普通鉄筋の表面にエポキシ樹脂を塗装したエポキシ塗装鉄筋と、普通鉄筋に防錆材（アーマー＃１０００）を塗装した防錆材塗装鉄筋の３種類を比較し、コンクリート構造物とした際に耐用年数が異なることを確認した。そして、補強材として炭素繊維を用いた海水練りコンクリートによって構築された構造物は、耐用年数が１００年程度の長期間であっても使用に耐えると推定された。また、補強材としてエポキシ塗装鉄筋を用いた海水練りコンクリートによって構築された構造物は、耐用年数が７０年程度の中期間であっても使用に耐えると推定された。さらに、補強材として防錆材塗装鉄筋を用いた海水練りコンクリートによって構築された構造物は、耐用年数が３０年程度の短期間であっても使用に耐えると推定された。
　従って、耐用年数が長期間の場合に補強材を炭素繊維とし、中期間の場合に補強材をエポキシ塗装鉄筋とし、短期間の場合に補強材を防錆材塗装鉄筋とする設計方法を採用することにより、用途に適した耐用年数のコンクリート構造物を設計できる。
　なお、補強材が配筋されているコンクリート構造物としては種々のものが想定できる。例えば、柱であってもよいし、壁部であってもよいし、基礎であってもよい。図３０に、コンクリート構造物として柱構造物１を例示する。この柱構造物１は、柱主筋２、フープ筋３、及び海水練りコンクリート４によって構築されている。そして、柱主筋２及びフープ筋３が前述の補強材に相当する。
　また、海水練りコンクリートにおいて、ラスナインなどの亜硝酸塩系混和剤を含む場合には、塩化物イオンによる腐食等の不具合も抑制できるとともに、硬化後のコンクリートにおける拡散係数を低下させることができることが判った。これにより、海水や海風に起因する塩分、あるいは、炭酸ガスなどのコンクリート内部への侵入など、外部からの有害因子の侵入を抑制できる。
　また、海水練りコンクリートにおいて、シリカフュームなどのポゾランを含む場合にも、硬化後のコンクリートにおける拡散係数を低下させることができることが判った。従って、亜硝酸塩系混和剤を含む場合と同様に、海水や海風に起因する塩分、あるいは、炭酸ガスなどのコンクリート内部への侵入など、外部からの有害因子の侵入を抑制できる。
　ところで、以上の実施形態に関する説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨、目的を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
　例えば、亜硝酸系混和剤に関し、多価アルコールニトロエステルを主成分とするものを例示したが、亜硝酸イオンを供給できれば、他の種類の亜硝酸系混和剤であっても同様の作用効果を奏する。例えば、亜硝酸カルシウムを主成分とするものや亜硝酸リチウムを主成分とするものを用いてもよい。
　また、高炉系セメントに関し、高炉セメントＢ種以外のものであってもよい。要するに、セメント成分として高炉スラグが含まれていれば、他の種類のセメントであっても同様の作用効果を奏する。
１　柱構造物
２　柱主筋
３　フープ筋
４　海水練りコンクリート

Claims (11)

  1. 　高炉系セメントと海砂とを含む混合物を海水で練混ぜたことを特徴とする海水練りコンクリート。
  2. 　亜硝酸塩系混和剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の海水練りコンクリート。
  3. 　ポゾランを含むことを特徴とする請求項１に記載の海水練りコンクリート。
  4. 　請求項１に記載の海水練りコンクリートを型枠内に打設し、硬化後に脱型して得られたことを特徴とするコンクリート構造物。
  5. 　高炉系セメントと海砂との混合物を海水で練り混ぜた海水練りコンクリートと、引張強度を高めるための補強材とを有することを特徴とするコンクリート構造物。
  6. 　前記海水練りコンクリートは、亜硝酸塩系混和剤を含むことを特徴とする請求項５に記載のコンクリート構造物。
  7. 　前記海水練りコンクリートは、ポゾランを含むことを特徴とする請求項５に記載のコンクリート構造物。
  8. 　前記補強材は、炭素繊維であることを特徴とする請求項５に記載のコンクリート構造物。
  9. 　前記補強材は、普通鉄筋の表面にエポキシ樹脂を塗装したエポキシ塗装鉄筋であることを特徴とする請求項５に記載のコンクリート構造物。
  10. 　前記補強材は、普通鉄筋の表面に防錆材を塗装した防錆材塗装鉄筋であることを特徴とする請求項５に記載のコンクリート構造物。
  11. 　耐用年数に応じた種類のコンクリート構造物を選択する設計方法であって、
    　前記耐用年数が長期である場合に、高炉系セメントと海砂との混合物を海水で練り混ぜた海水練りコンクリートと、炭素繊維で作製された補強材とを有する第１のコンクリート構造物を選択し、
    　前記耐用年数が前記長期よりも短い中期である場合に、前記海水練りコンクリートと、普通鉄筋の表面にエポキシ樹脂を塗装したエポキシ塗装鉄筋で作製された補強材とを有する第２のコンクリート構造物を選択し、
    　前記耐用年数が前記中期よりも短い短期である場合に、前記海水練りコンクリートと、普通鉄筋の表面に防錆材を塗装した防錆材塗装鉄筋で作製された補強材とを有する第３のコンクリート構造物を選択することを特徴とするコンクリート構造物の設計方法。
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