JP2011236080A - 中流動コンクリートの製造方法及びその方法にて製造された中流動コンクリート - Google Patents

Abstract

【課題】普通コンクリートに粉体を添加すること無く、かつ、安価に中流動コンクリートを製造可能な製造方法及びその方法にて製造された中流動コンクリートを提供する。
【解決手段】スランプが１５ｃｍ〜２１ｃｍになる普通コンクリートに混和剤としてＡＥ減水剤が含まれているか否かを確認する。含まれていた場合には、ＡＥ減水剤の代わりに増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を配合する。また、全体重量に占める細骨材の配合割合が粗骨材の配合割合よりも多くなるように調整する。そして、セメント、細骨材及び粗骨材を強制二軸練りミキサに投入して練り混ぜた後、水及び増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を投入して更に練り混ぜることにより、中流動コンクリートを製造する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、中流動コンクリートの製造方法及びその方法にて製造された中流動コンクリートに関する。

従来、トンネル覆工用コンクリートとして、スランプが１５ｃｍ〜２１ｃｍの普通コンクリートが使用されていた。この普通コンクリートは、流動性が低いため、型枠内での充填不足が生じる虞があった。

そのため、近年、高い流動性を有して充填性に優れた高流動コンクリート（スランプフローが５０ｃｍより大きいもの）を使用する事例も増えている。しかし、高流動コンクリートは流動性が大きいので、粗骨材の材料分離を生じ易い。これを防止するためには、セメント等の粉体を多量に用いたり、材料分離防止剤を用いたりすればよいが、材料コストが高くなるという問題点があった。更に、材料分離防止剤等の特殊な材料を用いるので、製造管理に手間がかかるという問題もあった。

そこで、最近は、普通コンクリートよりも流動性に優れ、高流動コンクリートよりも低コストで品質管理の容易な中流動コンクリート（スランプフローが３５ｃｍ以上５０ｃｍ以下のもの）が用いられるようになってきた（特許文献１参照）。

例えば、非特許文献１には、図９（４頁、表−３．１）に示すような中流動コンクリートの基準性能が記載されており、この基準性能を確保できるように、普通コンクリート（セメント２７０ｋｇ／ｍ^３以上）に、石粉（ＬＳ）や石炭灰（ＦＡ）又は追加用セメントを加えることが推奨されている（５頁）。

特開２００８−２８５８４３号公報

トンネル施工管理要領（中流動覆工コンクリート編）、東日本高速道路株式会社、中日本高速道路株式会社、西日本高速道路株式会社、平成２０年８月

しかしながら、上述した石粉や石炭灰を使用するためには、新たな貯蔵サイロや計量器を既設のコンクリート製造プラントに増設しなければならないため、設備投資がかかるという問題点があった。さらに、特定の地域では、石粉や石炭灰の入手性が困難であるという問題点もあった。

また、追加用セメントを加える方法では、セメント量の増加によって打設後のコンクリートの温度が上昇するため、温度ひび割れの発生を促進する虞があるという問題点があった。

そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、普通コンクリートに石粉や石炭灰又は追加用セメント等の粉体を添加すること無く、かつ、安価に中流動コンクリートを製造可能な製造方法及びその方法にて製造された中流動コンクリートを提供することを目的とする。

本発明の中流動コンクリートの製造方法は、スランプが１５ｃｍ〜２１ｃｍになるコンクリートにＡＥ減水剤が含まれるか否かを確認する確認工程と、
前記確認工程において、前記コンクリートに前記ＡＥ減水剤が含まれる場合は、前記ＡＥ減水剤の代わりに高性能ＡＥ減水剤及び増粘剤を配合するとともに、前記水及び前記セメントの配合量を変えること無く、かつ、全体重量に占める前記細骨材の配合割合が前記粗骨材の配合割合よりも多くなるように配合する配合工程と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の中流動コンクリートの製造方法は、前記確認工程において、前記コンクリートに前記ＡＥ減水剤が含まれていない場合は、高性能ＡＥ減水剤と増粘剤とを配合にするとともに、全体重量に占める前記細骨材の配合割合が前記粗骨材の配合割合よりも多くなるように配合する調整工程を備えることとしてもよい。

また、本発明の中流動コンクリートの製造方法は、前記配合工程又は前記調整工程において、シリカ質微粉末を配合することとしてもよい。

本発明の中流動コンクリートは、上述した中流動コンクリートの製造方法にて製造されたことを特徴とする。

本発明によれば、普通コンクリートに粉体を添加すること無く、かつ、安価に中流動コンクリートを製造することができる。

本実施形態に係る中流動コンクリートの性能を示す図である。 本実施形態に係る中流動コンクリートの製造工程を示す図である。 スランプと細骨材率との関係を示す図である。 試験体１及び２の配合を示す図である。 試験体１及び２のスランプ及びスランプフローを示す図である。 試験体３〜８の配合、スランプ及びスランプフローを示す図である。 試験体９〜１２の配合、スランプ及びスランプフローを示す図である。 シリカ質微粉末の有無によるブリーディングの違いを示す図である。 中流動コンクリートの基準性能を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。まず、一般的な普通コンクリートについて説明し、その後、本発明に係る中流動コンクリートについて説明する。

一般的な普通コンクリートは、水、セメント、細骨材、粗骨材及び混和剤等を練り混ぜることにより製造される。このうち、骨材はコンクリートの体積の多くを占めるため、コンクリートの流動性は骨材の性質に大きく影響される。この骨材は、粒径の大きさにより細骨材と粗骨材とに大別され、これらは、コンクリートが製造される地域において入手性に優れた砂や石が適宜、用いられる。砂や石は、種類によって性質が異なるため、流動性が同じコンクリートであっても、地域によって水とセメントと細骨材と粗骨材と混和剤との配合割合はそれぞれ異なっている。
例えば、スランプが１８ｃｍになる普通コンクリートの配合割合は、各地域で公知のものや業者が独自に作成したものが存在する。なお、この配合割合は文献や業者に問い合わせることにより容易に知り得る。

本発明は、各地域に存在する既知の配合割合に基づいて、中流動コンクリートを製造する方法である。本実施形態では、スランプが１５ｃｍ〜２１ｃｍになる普通コンクリートの配合割合に基づいて、中流動コンクリートを製造する方法について説明する。

図１は、本実施形態に係る中流動コンクリートのスランプ及びスランプフローの性能を示す図である。
図１及び背景技術の欄で説明した図９に示すように、本実施形態では、スランプフローが３５ｃｍ以上５０ｃｍ以下となるコンクリートを中流動コンクリートとする。

図２は、本実施形態に係る中流動コンクリートの製造工程を示す図である。本図に示すように、確認工程Ｓ１０の後、配合工程Ｓ２０又は調整工程Ｓ３０の何れかを実施することにより、中流動コンクリートを製造する。

以下、各工程について説明する。

まず、確認工程Ｓ１０を実施する。この工程では、スランプが１５ｃｍ〜２１ｃｍになる普通コンクリートの配合割合を確認する。

上述したように、各地域によって普通コンクリートの配合割合は異なるため、中流動コンクリートを製造する地域において、水、セメント、細骨材、粗骨材及び混和剤の種類及び配合量をそれぞれ確認する。

また、混和剤としてＡＥ減水剤が含まれているか否かを確認する。混和剤としてＡＥ減水剤が含まれている場合は、次に、配合工程Ｓ２０を実施する。

配合工程Ｓ２０では、確認工程Ｓ１０で確認した普通コンクリートの配合割合に基づいて、中流動コンクリートを配合する。以下に、中流動コンクリートの配合方法について説明する。

＜混和剤について＞
普通コンクリートに含まれているＡＥ減水剤の代わりに増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を配合する。

増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤の配合量については、他の材料との関係に基づいて最適な量を適宜、決定する。

なお、本実施形態において、ＡＥ減水剤とは、約１０％〜１２％の減水性能を有する剤料であり、増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤とは、増粘剤の機能を備え、かつ、約１８％以上の減水性能を有する剤料をいう。

＜細骨材及び粗骨材について＞
図３は、スランプと細骨材率（骨材中に占める細骨材の割合）との関係を示す図である（施工性能にもとづくコンクリートの配合設計・施工指針（案）、５５頁、２００７年４月、土木学会発行より抜粋）。

図３より、スランプの大きいコンクリートを製造するには、細骨材率を大きく、すなわち、粗骨材よりも細骨材の配合割合を大きくする必要があることがわかる。これより、全体重量に占める細骨材の配合割合が粗骨材の配合割合よりも多くなるように調整する。

このとき、細骨材と粗骨材の合計重量が、確認工程Ｓ１０で確認した普通コンクリートに含まれる細骨材と粗骨材との合計重量とほぼ同じになるように調整する（詳細は後述する）。

＜水、セメントについて＞
水及びセメントの配合量は、確認工程Ｓ１０における普通コンクリートに含まれる量と同じにする。

普通セメントの量が変わらないので、打設後の温度は、普通コンクリート打設後の温度とほぼ同じである。したがって、普通コンクリートと同じように養生することができるため、手間がかからないし、ひび割れ発生の可能性も変わらない。

＜配合工程Ｓ２０のまとめ＞
中流動コンクリートは、水とセメントと細骨材と粗骨材と増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤とを含む配合となる。

上述したように各材料の配合割合を決定したら、セメント、細骨材及び粗骨材を強制二軸練りミキサに投入して練り混ぜた後、水及び増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を投入して更に練り混ぜることにより、中流動コンクリートを製造する。

なお、本発明の中流動コンクリートの製造方法は、確認工程Ｓ１０で使用した普通コンクリートに薬材を添加等して中流動コンクリートにするものではなく、配合工程Ｓ２０において、新たに材料を混合して中流動コンクリートを製造するものである。

次に、確認工程Ｓ１０において、普通コンクリートに混和剤としてＡＥ減水剤が含まれていない場合について説明する。

普通コンクリートにＡＥ減水剤が含まれていない場合は、次に、調整工程Ｓ３０を実施する。

この工程では、普通コンクリートの配合割合を参考にすること無く、新たに水とセメントと細骨材と粗骨材と増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤との配合割合を検討して決定する。

このとき、全体重量に占める細骨材の配合割合が粗骨材の配合割合よりも多くなるように配合する。

そして、各材料の配合割合を決定したら、配合工程Ｓ２０と同様に、セメント、細骨材及び粗骨材を強制二軸練りミキサに投入して練り混ぜた後、水及び増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を投入して更に練り混ぜることにより、中流動コンクリートを製造する。

ここで、上述したように、スランプが１５ｃｍ〜２１ｃｍになる普通コンクリートに含まれるＡＥ減水剤の代わりに増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を配合するとともに、細骨材及び粗骨材の配合割合を変えることで、図１で示した中流動コンクリートの性能を満たすことができることを実験により確かめたので以下に説明する。

本実験では、図４に示すような配合の試験体１及び２を製造した。各試験体の詳細は以下の通りである。
試験体１：スランプが１７．５ｃｍで、ＡＥ減水剤を含む普通コンクリート。なお、セメント、細骨材は、それぞれ普通セメント、加工砂を用いた。
試験体２：試験体１のＡＥ減水剤の代わりに増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を含むとともに、細骨材と粗骨材との配合割合において細骨材を多くしたもの。このとき、細骨材（９４９ｋｇ／ｍ^３）と粗骨材（８１３ｋｇ／ｍ^３）の合計重量（１７６２ｋｇ／ｍ^３）が、試験体１の細骨材（８６７ｋｇ／ｍ^３）と粗骨材（８９８ｋｇ／ｍ^３）との合計重量（１７６５ｋｇ／ｍ^３）とほぼ同じになるように調整した（本実施形態に相当）。

図５は、試験体１及び２のスランプ及びスランプフローを示す図である。
図５に示すように、試験体２は、スランプ、スランプフローがそれぞれ２１．０ｃｍ、３５ｃｍで、中流動コンクリートとして要求されている性能を満たしている。
なお、試験体１は普通コンクリートなので、スランプ及びスランプフロー共に中流動コンクリートとして要求される性能を満たしていない。

以上の実験により、普通コンクリートに含まれるＡＥ減水剤の代わりに増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を配合するとともに、細骨材と粗骨材との配合割合において細骨材を多く配合したものが、中流動コンクリートとして要求されている性能を満たすことが確かめられた。

上述した中流動コンクリートの製造方法によれば、普通コンクリートに含まれるＡＥ減水剤の代わりに増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を配合して、粗骨材に対して細骨材の配合割合を大きくすることにより、中流動コンクリートを製造することができる。

また、普通コンクリートに含まれるＡＥ減水剤の代わりに増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を使用するだけでよく、材料の管理や製造の手間は普通コンクリートを製造する場合とほとんど変わらないため、容易に製造することができる。

また、石粉や石炭灰等の新たな材料を追加しないので、新たな貯蔵サイロや計量器を既設のコンクリート製造プラントに増設する必要が無い。

さらに、石粉や石炭灰又は追加用セメント等の追加が不要なので、より一層、経済性が向上する。

なお、本実施形態においては、細骨材として加工砂を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、陸砂、海砂、海砂と加工砂とを混合したものを用いてもよく、実際に試験体３〜８を製造し、そのスランプ及びスランプフローを確認した結果を図６に示す。各試験体の詳細は以下の通りである。
試験体３：細骨材は陸砂からなり、スランプが１７．０ｃｍで、ＡＥ減水剤を含む普通コンクリート。
試験体４：試験体３のＡＥ減水剤の代わりに増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を含むとともに、細骨材と粗骨材との配合割合において細骨材を多くしたもの。
試験体５：細骨材は海砂からなり、スランプが１８．０ｃｍで、ＡＥ減水剤を含む普通コンクリート。
試験体６：試験体５のＡＥ減水剤の代わりに増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を含むとともに、細骨材と粗骨材との配合割合において細骨材を多くしたもの。
試験体７：細骨材は海砂と加工砂とを混合したものからなり、スランプが１８．５ｃｍで、ＡＥ減水剤を含む普通コンクリート。
試験体８：試験体７のＡＥ減水剤の代わりに増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を含むとともに、細骨材と粗骨材との配合割合において細骨材を多くしたもの。

図６に示すように、試験体４、６、８は、スランプ及びスランプフロー共に中流動コンクリートとして要求されている性能を満たしている。
なお、試験体３、５、７は普通コンクリートなので、スランプ及びスランプフロー共に中流動コンクリートとして要求されている性能を満たしていない。
以上の実験により、細骨材として、陸砂、海砂、海砂と加工砂とを混合したものを用いてもよいことが確かめられた。

また、本実施形態においては、セメントとして普通セメントを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、高炉セメント、低熱高炉セメントを用いてもよく、実際に試験体９〜１２を製造し、そのスランプ及びスランプフローを確認した結果を図７に示す。各試験体の詳細は以下の通りである。
試験体９：セメントは高炉セメントからなり、スランプが１９．０ｃｍで、ＡＥ減水剤を含む普通コンクリート。
試験体１０：試験体９のＡＥ減水剤の代わりに増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を含むとともに、細骨材と粗骨材との配合割合において細骨材を多くしたもの。
試験体１１：セメントは低熱高炉セメントからなり、スランプが２０．０ｃｍで、ＡＥ減水剤を含む普通コンクリート。
試験体１２：試験体１１のＡＥ減水剤の代わりに増粘剤成分含有高性能ＡＥ減水剤を含むとともに、細骨材と粗骨材との配合割合において細骨材を多くしたもの。

図７に示すように、試験体１０、１２は、スランプ及びスランプフロー共に中流動コンクリートとして要求されている性能を満たしている。
なお、試験体９、１１は普通コンクリートなので、スランプ及びスランプフロー共に中流動コンクリートとして要求されている性能を満たしていない。
以上の実験により、セメントとして、高炉セメント、低熱高炉セメントを用いてもよいことが確かめられた。

なお、本発明の配合工程Ｓ２０において、シリカ質微粉末を配合してもよい。シリカ質微粉末を配合することにより、ブリーディングを低減させることができる。
シリカ質微粉末として、平均粒径が１μｍ程度のものを用いる。

ここで、シリカ質微粉末を配合したことにより、ブリーディングを低減できることを実験により確かめたので以下に説明する。

本実験では、中流動コンクリートの試験体１３〜１６を製造し、各試験体についてシリカ質微粉末を配合した場合、配合しない場合のブリーディング率をそれぞれ測定した。この結果を図８に示す。なお、各試験体の詳細は以下の通りである。
試験体１３：陸砂からなる細骨材を含み、スランプフローが４５〜４６ｃｍの中流動コンクリート。
試験体１４：海砂からなる細骨材を含み、スランプフローが３９〜４０ｃｍの中流動コンクリート。
試験体１５：加工砂からなる細骨材を含み、スランプフローが４０〜４１ｃｍの中流動コンクリート。
試験体１６：海砂と加工砂とからなる細骨材を含み、スランプフローが３９ｃｍの中流動コンクリート。

図８に示すように、すべての試験体１３〜１６において、シリカ質微粉末（５ｋｇ／ｍ^３）を含んだ場合のブリーディング率は、含まない場合よりも低くなっている。
以上の実験により、シリカ質微粉末を含むことにより、ブリーディングを低減できることが確かめられた。また、細骨材の種類に関係なく、ブリーディングを低減可能であることが確かめられた。

なお、シリカ質微粉末の配合量は５ｋｇ／ｍ^３と僅かな量なので、供給装置等で供給するよりも手作業で供給する方が効率良い。したがって、新たな設備を増設する必要は無い。

なお、本実施形態においては、スランプが１５ｃｍ〜２１ｃｍになる普通コンクリートの配合割合が既にわかっており、この配合割合を参考にして中流動コンクリートの配合割合を決定する配合工程Ｓ２０を実施する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、普通コンクリートの配合割合がわかっていない場合でも、スランプが１５ｃｍ〜２１ｃｍとなる配合割合を新たに求めて、その配合割合を参考にして配合工程Ｓ２０を実施してもよい。係る場合は、スランプが１５ｃｍ〜２１ｃｍになる普通コンクリートの配合割合が知られていない地域等でも中流動コンクリートを製造することができる。

なお、本実施形態においては、中流動コンクリートの性能としてスランプ及びスランプフローについてのみ説明したが、本発明により製造される中流動コンクリートは、図９に記載されている加振変形試験及びＵ形充填性高さについての基準性能も満たしている。

Claims (4)

1. 水とセメントと細骨材と粗骨材とを含む中流動コンクリートの製造方法において、
   スランプが１５ｃｍ〜２１ｃｍになるコンクリートにＡＥ減水剤が含まれるか否かを確認する確認工程と、
   前記確認工程において、前記コンクリートに前記ＡＥ減水剤が含まれる場合は、前記ＡＥ減水剤の代わりに高性能ＡＥ減水剤及び増粘剤を配合するとともに、前記水及び前記セメントの配合量を変えること無く、かつ、全体重量に占める前記細骨材の配合割合が前記粗骨材の配合割合よりも多くなるように配合する配合工程と、
   を備えることを特徴とする中流動コンクリートの製造方法。
2. 前記確認工程において、前記コンクリートに前記ＡＥ減水剤が含まれていない場合は、高性能ＡＥ減水剤と増粘剤とを配合にするとともに、全体重量に占める前記細骨材の配合割合が前記粗骨材の配合割合よりも多くなるように配合する調整工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の中流動コンクリートの製造方法。
3. 前記配合工程又は前記調整工程において、シリカ質微粉末を配合することを特徴とする請求項１又は２に記載の中流動コンクリートの製造方法。
4. 請求項１〜３のうち何れか一項に記載の中流動コンクリートの製造方法にて製造されたことを特徴とする中流動コンクリート。

Images