JP6163317B2 - 高炉スラグ含有コンクリート - Google Patents

Description

本発明は、短・中期材齢においても強度発現性に優れた高炉スラグ含有コンクリートに関する。なお、本発明において「コンクリート」は「モルタル」を含む概念である。

高炉スラグは、セメントやコンクリートに用いると、(i)セメントの水和熱を抑えてコンクリートの温度上昇を抑制する、(ii)海水や硫酸塩に対する化学抵抗性が高い、(iii)アルカリ骨材反応を抑制する、(iv)セメント原料である石灰石や焼成用燃料を節約する等の利点がある。しかし、高炉スラグ含有セメントを用いたコンクリートの強度は、普通セメントコンクリートと比べ、一般に、材齢２８日を超える長期材齢では高いが、材齢２８日以前の短期および中期の材齢（以下「短・中期材齢」という。）では低く、早期に強度を必要とする桁、床版、および建築躯体等の構造物には適さないとされていた。したがって、短・中期材齢においても強度が高ければ、前記利点を備える高炉スラグ含有コンクリートの用途はさらに広がるものと期待される。

ところで、従来、コンクリートの強度を高める手段として、高性能減水剤等を用いてコンクリートの水セメント比を下げる方法が一般的であった。該方法では、練混ぜ水に対するセメント量の増加とともに強度は高くなるが、一方、コンクリートの粘性も高くなり施工性が低下することや、減水剤が増えるとコンクリートの凝結が遅れる等の欠点もあった。したがって、本来、短・中期材齢の強度が低い高炉スラグ含有コンクリートに、高性能減水剤等を大量に添加することは問題があった。

そこで、高性能減水剤等を大量に使用することなく強度を高めたコンクリートが提案されている。例えば、特許文献１では、ポルトランドセメント、石灰石骨材、および高炉スラグ微粉末を含むコンクリート組成物が提案されている。そして、該組成物は、石灰石粗骨材、石灰石細骨材、および高炉スラグ微粉末を用いることにより、コンクリートの初期強度を高めるとともに収縮歪が低減してひび割れを抑制するとされている。しかし、該文献の段落００５２の表３に示すように、前記コンクリート組成物の強度は、材齢７日で１０Ｎ／ｍｍ^２台、材齢２８日で２０Ｎ／ｍｍ^２台に留まる実施例が多くあることから、未だ十分とはいえない。

特開２０１１−６２９７号公報

したがって、本発明は、短・中期材齢においても強度発現性に優れた高炉スラグ含有コンクリートを提供することを目的とする。

本発明者らは前記目的にかなうコンクリートを検討したところ、閃緑岩を骨材として含む高炉スラグ含有コンクリートは、短・中期材齢における強度発現性が向上することを見い出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は下記の構成を有するコンクリートである。
［１］閃緑岩細骨材および／または閃緑岩粗骨材と、高炉スラグ粉末、セメント、および水とを含む高炉スラグ含有コンクリート。
［２］前記高炉スラグ粉末およびセメントが高炉スラグ含有セメントである、前記［１］に記載の高炉スラグ含有コンクリート。
［３］前記高炉スラグ含有セメントが高炉セメントＢ種である、前記［２］に記載の高炉スラグ含有コンクリート。
［４］閃緑岩細骨材の単位量が７００〜１０００ｋｇ／ｍ^３、および／または、閃緑岩粗骨材の単位量が８００〜１１００ｋｇ／ｍ^３であり、かつ、高炉スラグ粉末の配合量がセメントと高炉スラグ粉末の合計１００質量％に対し５〜７０質量％である、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の高炉スラグ含有コンクリート。

本発明の高炉スラグ含有コンクリートは、スランプ、空気量等のフレッシュ性状や凝結時間を変えることなく、短・中期材齢においても高い強度発現性を奏することができる。

以下、本発明の高炉スラグ含有コンクリートについて、閃緑岩骨材、高炉スラグ粉末、セメント、および水等に分けて説明する。なお、以下、％は特に示さない限り質量％である。
１．閃緑岩骨材
本発明で用いる骨材は閃緑岩である。閃緑岩は深成岩の１種であり、一般に、主成分として斜長石を７０％程度と、輝石、角閃石等の有色鉱物を３０％程度含むものである。
閃緑岩は後掲の表１と表２に示すように、本発明において細骨材および／または粗骨材として用いられ、コンクリート強度を高めることができる。
また、前記閃緑岩は、好ましくはＳｉＯ_２の含有率が４５〜７０％、より好ましくは５０〜６５％、さらに好ましくは５２〜６３％である。該値が４５〜７０％であれば、コンクリート強度を向上させる効果が高い。

本発明において閃緑岩細骨材（細骨材としての閃緑岩）の単位量は、好ましくは７００〜１０００ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは７５０〜９５０ｋｇ／ｍ^３である。該値が７００ｋｇ／ｍ^３未満ではコンクリートのワーカビリティーが低下するおそれがあり、１０００ｋｇ／ｍ^３を超えるとコンクリートの単位水量が増加するおそれがある。
また、本発明において閃緑岩粗骨材（粗骨材としての閃緑岩）の単位量は、好ましくは８００〜１１００ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは８５０〜１１５０ｋｇ／ｍ^３である。該値が８００ｋｇ／ｍ^３未満ではコンクリート強度が低下するおそれがあり、１１００ｋｇ／ｍ^３を超えるとコンクリートのワーカビリティーが低下するおそれがある。

２．高炉スラグ粉末
本発明で用いる高炉スラグ粉末は、高炉で銑鉄を製造する際に副産物として生成する溶融スラグを、水で急冷するか、または大気中で自然冷却した後、乾燥して粉砕したものであり、例えば、ＪＩＳ Ａ ６２０６「コンクリート用高炉スラグ微粉末」に規定する高炉スラグ粉末等が挙げられる。これらの中でも、高炉スラグ粉末のブレーン比表面積は、好ましくは３０００〜５０００ｃｍ^２／ｇ、より好ましくは３３００〜４７００ｃｍ^２／ｇ、さらに好ましくは３５００〜４５００ｃｍ^２／ｇである。該値が３０００〜５０００ｃｍ^２／ｇであれば、コンクリート強度の向上効果が高い。
高炉スラグ粉末は、セメントに混合して高炉スラグ含有セメントとして用いるほか、コンクリートに混合してコンクリート用混和材として用いることができる。高炉スラグ粉末をセメントに混合する場合やコンクリートに混合する場合のいずれにおいても、高炉スラグ粉末の配合量は、セメントと高炉スラグ粉末の合計１００％に対し、好ましくは５〜７０％、より好ましくは１０〜６０％、さらに好ましくは３０〜５５％である。該値が５〜７０％の範囲であれば、閃緑岩によるコンクリート強度の向上効果が高くなる。

３．セメント
本発明で用いるセメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超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、耐硫酸塩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、石炭灰含有セメント、シリカセメント、白色セメント、およびエコセメント等から選ばれる１種以上が挙げられる。これらの中でも、高炉セメント、特に高炉セメントＢ種が好適である。

４．水
本発明で用いる水は、コンクリート強度や流動性等の物性に悪影響を与えないものであれば用いることができ、例えば、水道水、下水処理水、および生コンクリートの上澄水等から選ばれる１種以上が挙げられる。

５．その他
本発明の高炉スラグ含有コンクリートは、流動性の向上や水／セメント比の低減による強度の向上のため減水剤を含んでもよい。該減水剤は、高性能ＡＥ減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤等から選ばれる１種以上の減水剤が挙げられる。また、該減水剤の種類は、ポリカルボン酸、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物、リグニンスルホン酸、およびこれらの塩等から選ばれる１種以上が挙げられる。
また、本発明の高炉スラグ含有コンクリートは、前記減水剤以外に、収縮低減剤、膨張材、ＡＥ剤、水和熱抑制剤、白華防止剤、遅延剤、および硬化促進剤等のコンクリート用混和剤や、フライアッシュ、石炭灰、シリカフューム、石灰石粉末、およびシリカ質粉末等のコンクリート用混和材を含むことができる。

本発明の高炉スラグ含有コンクリートの製造において、混練装置や混練方法は特に限定されず、慣用の装置や方法を用いることができる。また、養生方法も特に限定されず、湿空養生、水中養生、および蒸気養生等を用いることができる。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
１．使用材料
（１）セメント：高炉セメントＢ種（太平洋セメント社製）
（２）粗骨材と細骨材の産地と物性は表１に示す。
（３）減水剤：リグニンスルホン酸塩（ポゾリスＮｏ．７０［登録商標］、ＢＡＳＦジャパン社製）、ポリカルボン酸塩（レオビルドＳＰ８ＳＶ［登録商標］、ＢＡＳＦジャパン社製）
なお、表２において「ポゾリスＮｏ．７０」は「Ｎｏ．７０」と、「レオビルドＳＰ８ＳＶ」は「８ＳＶ」と略す。
（４）水：水道水

２．コンクリートのスランプ、スランプフロー、空気量、および圧縮強度の測定
表２に示す配合に従い、高炉セメントＢ種、細骨材、および粗骨材をパン型ミキサーに投入して２０秒間空練りした後、さらに減水剤を溶解した水を投入して１２０秒間混練し、コンクリートを調製した。該コンクリートのスランプはＪＩＳ Ａ １１０１「コンクリートのスランプ試験方法」に準拠して、スランプフローはＪＩＳ Ａ １１５０「コンクリートのスランプフロー試験方法」に準拠して、空気量はＪＩＳ Ａ １１２８「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法」に準拠して、また、圧縮強度はＪＩＳ Ａ １１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠して測定した。その結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例１〜８の圧縮強度は、同じ水セメント比を有するそれぞれの比較例の平均圧縮強度と比べ、材齢７日で１．２〜２．１倍、材齢２８日で１．３〜１．７倍高い。一方、スランプ、スランプフロー、および空気量は、実施例、比較例ともに同程度である。したがって、本発明の高炉スラグ含有コンクリートにおいて、閃緑岩細骨材や閃緑岩粗骨材は、スランプや空気量等のフレッシュ性状等に悪影響を与えることなく、コンクリートの圧縮強度を向上させる効果が高いことが分かる。

Claims (4)

1. 閃緑岩細骨材、高炉スラグ粉末、セメント、および水とを含む高炉スラグ含有コンクリートであって、
   該高炉スラグ粉末の配合量が、セメントと高炉スラグ粉末の合計１００質量％に対し５〜７０質量％である、高炉スラグ含有コンクリート。
2. さらに閃緑岩粗骨材を含む、請求項１に記載の高炉スラグ含有コンクリート。
3. 前記高炉スラグ粉末およびセメントが高炉スラグ含有セメントである、請求項１または２に記載の高炉スラグ含有コンクリート。
4. 前記高炉スラグ含有セメントが高炉セメントＢ種である、請求項３に記載の高炉スラグ含有コンクリート。