JP4620554B2 - Abrasion resistant concrete product and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は耐摩耗性コンクリート製品及びその製造方法に関する。詳しくは、耐摩耗性の要求されるダムエプロン、砂防堰堤堤冠部、海岸河川の護岸などの水理構造物、道路、重機が稼働する原材料ヤードや、耐摩耗性や防塵性が要求される工場床などに使用されるPC板又はブロックなどの耐摩耗性コンクリート製品及びその製造方法を提供するものである。 The present invention relates to a wear-resistant concrete product and a method for producing the same. Specifically, dam aprons that require wear resistance, sabo dam embankments, hydraulic structures such as coastal river revetments, raw material yards where roads and heavy machinery operate, wear resistance and dust resistance are required It is intended to provide a wear-resistant concrete product such as a PC board or block used for a factory floor and a manufacturing method thereof.
コンクリートの耐摩耗性は、一般的にはコンクリートの圧縮強度を高くすると耐摩耗性が大きくなることが知られており、特に圧縮強度が８０〜９０Ｎ／ｍｍ2以上になると、粗骨材もモルタル部分も均一に摩耗して、より耐摩耗性となることも知られている。
従来、耐摩耗性コンクリートとしては水セメント比３０質量％程度のセメントペーストに最大粗骨材寸法４０〜８０ｍｍの粗骨材を配合した膠石コンクリートが使用されてきたが、施工性が悪いために、最近では場所打ちの高強度コンクリートが施工されるようになって来ている。しかしながら、高強度コンクリートはブリーディングが発生しないことから、打設から硬化までの間にコンクリート表面から水分が蒸発してプラスチック収縮によりひびわれが入る。また、８０〜９０Ｎ／ｍｍ2の高強度を得るためにはシリカフューム、微粉高炉スラグ、石膏類などの高強度混和材を使用しても単位セメント量が４００ｋｇ／ｍ3以上となり、水和熱による温度ひびわれが入り易くなるので一回の施工面積が小さくなるという課題がある。加えて、作業員の高齢化が進み、粘ちょう性の高い、扱い難い高強度コンクリートを施工するよりも、より高度な耐摩耗性を有するコンクリート製品による簡単な施工が切望されている。
It is known that the wear resistance of concrete generally increases when the compressive strength of the concrete is increased. Particularly when the compressive strength is 80 to 90 N / mm 2 or more, the coarse aggregate is also mortar. It is also known that parts wear evenly and become more wear resistant.
Conventionally, as a wear-resistant concrete, a glue stone concrete in which a coarse aggregate having a maximum coarse aggregate size of 40 to 80 mm is mixed with a cement paste having a water cement ratio of about 30% by mass has been used. Recently, cast-in-place high-strength concrete is being constructed. However, since high-strength concrete does not cause bleeding, moisture evaporates from the concrete surface during the period from placement to setting and cracks due to plastic shrinkage. Further, in order to obtain a high strength of 80 to 90 N / mm 2, the unit cement amount is 400 kg / m 3 or more even if a high strength admixture such as silica fume, fine powder blast furnace slag, gypsum and the like is used, and due to heat of hydration. There is a problem that the construction area of one time is reduced because temperature cracks are easily generated. In addition, with the aging of workers, simple construction with a concrete product having a higher degree of wear resistance is eagerly desired than construction of high-strength concrete that is highly viscous and difficult to handle.
最近、コンクリートの高強度化に関しては、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を多量使用してより水結合材比を下げ、上記した既に公知の高強度混和材などを使用して水結合材比を２５〜１４質量％とすることにより設計基準強度１００〜１５０Ｎ／ｍｍ2の超高強度・高流動コンクリートが高層ビルの柱や梁に用いられている。また、モルタルでは２００Ｎ／ｍｍ2程度の超高強度もシリカフュームやシリカフュームと石膏類の併用で水結合材比を２０〜１４質量％とすることで容易に得られるようになっている。しかしながら、超高強度・高流動コンクリートの場合は、その性質上、単位粗骨材量が４３０リットル／ｍ3未満と少なく、粗骨材の占有面積が小さいので耐摩耗性は圧縮強度に比べて高くならないという課題がある。２００Ｎ／ｍｍ2のモルタルの場合も、強度は高いが、硬く、脆くなっているので、引っ掻き作用をうけるような摩耗作用に対しては圧縮強度に比べて高くならないという課題がある。 Recently, with regard to increasing the strength of concrete, a high amount of high-performance water reducing agent or high-performance AE water reducing agent is used to lower the water bonding material ratio, and the water bonding material using the already known high-strength admixture or the like is used. By setting the ratio to 25 to 14% by mass, ultra high strength and high fluidity concrete with a design standard strength of 100 to 150 N / mm 2 is used for columns and beams of high-rise buildings. Moreover, in mortar, ultra-high strength of about 200 N / mm 2 can be easily obtained by using silica fume or a combination of silica fume and gypsum with a water binder ratio of 20 to 14% by mass. However, in the case of ultra-high-strength and high-fluidity concrete, the amount of coarse aggregate is less than 430 liters / m 3 due to its properties, and the area occupied by coarse aggregate is small, so wear resistance is lower than compressive strength. There is a problem of not becoming high. In the case of mortar of 200 N / mm 2 , the strength is high, but since it is hard and brittle, there is a problem that it does not become higher than the compressive strength with respect to the wear action that receives a scratching action.
フライアッシュは、通常、微粉炭焚きの火力発電所から副生する１００μｍ以下の中空粒子を含む球形粒子の石炭灰であり、そのポゾラン活性は低いものの長期的に反応して水密性などを高めるのでフライアッシュセメントとして利用されているが、これを２０μｍ又は１０μｍ以下に分級することによって大きな中空の粒子が取り除かれ、良球形で、中空でない粒子となり、そのボールベアリング作用によって高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤と組み合わせると、スランプを増大させて、同一スランプとした場合、無混和のコンクリートよりも減水した分の強度を高めることも知られている（特許文献１参照）が、減水した分の圧縮強度は高くなっても曲げ強度や引張強度に関係するコンクリートの剛性や脆度係数は、高くならなく、それ以上の耐摩耗性は得られないという課題がある。
また、水密コンクリート用セメント組成物としてシリカフュームと分級フライアッシュを併用することも知られている。これは超微粉のシリカフュームはコンクリート中に分散し難く部分的に凝集する。その凝集部分に分級フライアッシュが入るとシリカフュームの占める凝集空間が小さくなり、結果的に空隙が充填されるので水密性が高まるというものである（特許文献２参照）。しかしながら、シリカフュームと分級フライアッシュを併用することによってコンクリートの耐摩耗性がより向上するということについての記載や示唆はなく、かつ、分級フライアッシュの配合量はセメントに対して１０〜３０質量％（内割り添加）である実施例が示されているが、分級フライアッシュは基本的に反応し難いので、添加量が多すぎるとペースト中の脆弱点が増加するので耐摩耗性は低下するようになるという課題が示される。
本発明は、上記のような課題を解決しようとするものであり、よりコンクリートの耐摩耗性を改善するためには圧縮強度だけではなく、コンクリート自身の剛性（曲げ強度や引張強度）を高める必要があるという知見に基づいて、コンクリートの耐摩耗性を圧縮強度に相当する以上に向上させた、より耐摩耗性のコンクリート製品及びその製造方法を提供するものである。 The present invention is intended to solve the above-mentioned problems. In order to further improve the wear resistance of concrete, it is necessary to increase not only the compressive strength but also the rigidity (bending strength and tensile strength) of the concrete itself. The present invention provides a more wear-resistant concrete product and a method for producing the same, in which the wear resistance of the concrete is improved more than the compressive strength.
コンクリート中の単位粗骨材量とそれに対応した最大骨材寸法を限定することと、シリカフュームと２０μｍ以下に分級フライアッシュを特定量併用すること、更に石膏類又は高炉スラグ微粉末などの高強度混和材を使用することにより、より耐摩耗性のコンクリート製品及びその製造方法を知見し、本発明を完成させた。
本発明は、上記の課題を解決するために以下の手段を採用する。
（１）モルタルに粗骨材を混合してなる耐摩耗性コンクリート製品において、前記モルタル中の結合材が、セメント、及びセメント１００質量部に対してシリカフュームを３〜１５質量部と２０μｍ以下に分級したフライアッシュを１〜１０質量部添加したものであり、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を用いて水結合材比を３５質量％以下とし、かつ、単位粗骨材量を５００〜６２５リットル／ｍ3、モルタル量を５００〜３７５リットル／ｍ3としたことを特徴とする耐摩耗性コンクリート製品である。
（２）前記結合材の一部として、セメント１００質量部に対して石膏類を１〜１０質量部添加したことを特徴とする前記（１）の耐摩耗性コンクリート製品である。
（３）最大粗骨材寸法を４０ｍｍ以下、１０ｍｍ以上としたことを特徴とする前記（１）又は（２）の耐摩耗性コンクリート製品である。
（４）モルタルに粗骨材を練混ぜたコンクリートを成型し、保温養生、常圧蒸気養生又は温水養生を行う耐摩耗性コンクリート製品の製造方法において、前記モルタル中の結合材が、セメント、及びセメント１００質量部に対してシリカフュームを３〜１５質量部と２０μｍ以下に分級したフライアッシュを１〜１０質量部添加したものであり、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を用いて水結合材比を３５質量％以下とし、かつ、単位粗骨材量を５００〜６２５リットル／ｍ3、モルタル量を５００〜３７５リットル／ｍ3としたことを特徴とする耐摩耗性コンクリート製品の製造方法である。
（５）前記結合材の一部として、セメント１００質量部に対して石膏類を１〜１０質量部添加したことを特徴とする前記（４）の耐摩耗性コンクリート製品の製造方法である。
（６）最大粗骨材寸法を４０ｍｍ以下、１０ｍｍ以上としたことを特徴とする前記（４）又は（５）の耐摩耗性コンクリート製品の製造方法である。
Limiting the amount of coarse aggregate in concrete and the maximum aggregate size corresponding to it, using silica fume and a specific amount of classified fly ash below 20 μm, and mixing with high strength such as gypsum or blast furnace slag fine powder By using the materials, the inventors have found a more wear-resistant concrete product and a method for producing the same, thereby completing the present invention.
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
(1) In a wear-resistant concrete product obtained by mixing coarse aggregate with mortar, the binder in the mortar is classified into 3 to 15 parts by mass and 20 μm or less of silica fume with respect to cement and 100 parts by mass of cement. 1 to 10 parts by mass of the fly ash is added, the water binder ratio is 35 % by mass or less using a high performance water reducing agent or a high performance AE water reducing agent, and the unit coarse aggregate amount is 500 to 625. l / m 3, a wear-resistant concrete product characterized in that the mortar amount is from 500 to 375 l / m 3.
(2) The wear-resistant concrete product according to (1), wherein 1 to 10 parts by mass of gypsum is added to 100 parts by mass of cement as a part of the binder.
(3) The wear-resistant concrete product according to (1) or (2), wherein the maximum coarse aggregate size is 40 mm or less and 10 mm or more.
(4) In a method for producing a wear-resistant concrete product, in which concrete obtained by mixing coarse aggregate with mortar is molded and subjected to heat curing, atmospheric steam curing or hot water curing, the binder in the mortar is cement, and 1 to 10 parts by mass of fly ash classified to 3 to 15 parts by mass and 20 μm or less of silica fume with respect to 100 parts by mass of cement, and a water-binding material using a high-performance water reducing agent or a high-performance AE water reducing agent A method for producing a wear-resistant concrete product characterized in that the ratio is 35 % by mass or less, the unit coarse aggregate amount is 500 to 625 liters / m 3 , and the mortar amount is 500 to 375 liters / m 3. is there.
(5) The method for producing a wear-resistant concrete product according to (4), wherein 1 to 10 parts by mass of gypsum is added to 100 parts by mass of cement as a part of the binder.
(6) The method according to (4) or (5), wherein the maximum coarse aggregate dimension is 40 mm or less and 10 mm or more.
本発明の効果を以下に示す。
（ａ）粗骨材の占有面積を大きくすることと、コンクリートの剛性を高めることにより、より耐摩耗性のコンクリート製品が提供できる。
（ｂ）施工の合理化が出来る。
（ｃ）次回補修するまでの期間が長くなり、結果的に、省資源・省エルネギー、環境負荷低減効果を発揮する。
The effect of this invention is shown below.
(A) By increasing the area occupied by the coarse aggregate and increasing the rigidity of the concrete, a more wear-resistant concrete product can be provided.
(B) The construction can be rationalized.
(C) The period until the next repair is prolonged, and as a result, the resource saving / energy saving and the environmental load reduction effect are exhibited.
以下、本発明を詳しく説明する。
なお、本発明で使用する配合割合や添加量を示す質量部や%は質量単位である。
The present invention will be described in detail below.
In addition, the mass part and% which show the mixture ratio and addition amount used by this invention are a mass unit.
本発明で結合材として使用するセメントは各種ポルトランドセメントである。また、各種ポルトランドセメントに高炉スラグ微粉末を配合したセメントでもよいものである。
本発明で結合材の一部として使用するシリカフュームは金属シリコンやフェロシリコンなどのシリコンアロイを電気炉で製造する際やジルコニアを製造する際に副生する球形の直径が１μｍ以下の超微粒子で、主成分は非晶質で反応性の高いＳｉＯ2であり、添加量に応じて強度は順次高くなるが、シリカフューム単独添加では圧縮強度に対する曲げ強度の比率などはむしろ小さくなり剛性が下がって耐摩耗性は低下する傾向がある。
本発明では、シリカフュームと分級フライアッシュと併用添加することにより曲げ強度が向上し、コンクリートの剛性を高める結果、耐摩耗性も高めるものである。シリカフュームはセメント１００質量部に対して３〜１５質量部が使用され、２質量部未満では分級フライアッシュを併用しても曲げ強度の増進効果が小さく、１５質量部を超えて添加しても曲げ強度は頭打ちになるので、耐摩耗性に対しては好ましくない。好ましくは３〜１２質量部である。
The cement used as the binder in the present invention is various Portland cements. Moreover, the cement which mix | blended blast furnace slag fine powder with various Portland cement may be sufficient.
The silica fume used as a part of the binder in the present invention is an ultrafine particle having a spherical diameter of 1 μm or less that is produced as a by-product when a silicon alloy such as metal silicon or ferrosilicon is produced in an electric furnace or zirconia. main component is SiO 2 having high reactivity with amorphous, intensity depending on the amount added becomes successively higher wear down is small becomes rigid rather like the ratio of the bending strength relative to compressive strength in the silica fume is added alone Tend to decline.
In the present invention, the combined addition of silica fume and classified fly ash improves the bending strength and increases the rigidity of the concrete, resulting in an increase in wear resistance. Silica fume is used in an amount of 3 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement, and if it is less than 2 parts by mass, the effect of increasing the bending strength is small even when combined with classified fly ash. Since the strength reaches a peak, it is not preferable for wear resistance. Preferably it is 3-12 mass parts.
本発明で使用する分級フライアッシュとは、前記したように微粉炭焚の火力発電所から副生する球形粒子の石炭灰を２０μｍ以下に、粉砕ではなく分級したものを使用することが必須条件であり、粉砕したり分級しないフライアッシュでは本発明の効果は得られない。分級フライアッシュの市販品としては２０μｍ以下に分級したものと１０μｍ以下に分級したものの二種類があり、これらが使用される。
分級フライアッシュは単独添加では、圧縮強度や曲げ強度は向上させないが、シリカフュームと併用することにより圧縮強度は変わらないが、曲げ強度を向上させ、耐摩耗性を高める。
分級フライアッシュはセメント１００質量部に対して１〜１０質量部添加する。分級フライアッシュが０．５質量部未満では曲げ強度の増進効果は小さく、１０質量部を超えて添加しても曲げ強度の増大効果は頭打ちとなり、耐摩耗性の向上も頭打ちとなる。好ましくは１〜８質量部である。
As described above, the classification fly ash used in the present invention is required to use spherical particles of coal ash produced as a by-product from a pulverized coal fired thermal power plant to 20 μm or less instead of pulverization. In addition, the effect of the present invention cannot be obtained with fly ash that is not pulverized or classified. There are two types of commercially available classified fly ash: those classified to 20 μm or less and those classified to 10 μm or less, and these are used.
When the classification fly ash is added alone, the compressive strength and bending strength are not improved, but when used in combination with silica fume, the compressive strength does not change, but the bending strength is improved and the wear resistance is increased.
The classified fly ash is added in an amount of 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement. If the classified fly ash is less than 0.5 parts by mass, the effect of increasing the bending strength is small, and even if added over 10 parts by mass, the effect of increasing the bending strength reaches its peak, and the improvement in wear resistance also reaches its peak. Preferably it is 1-8 mass parts.
本発明で結合材の一部として使用する石膏類とは、二水石膏、半水石膏、可溶性無水石膏（III型）、不溶性無水石膏（II型）の各種形態の石膏であるが、より好ましくは無水石膏と二水石膏である。石膏類は前記したように高強度混和材として使用されており、強度は添加量に応じて順次高くなるが、本発明ではシリカフュームと分級フライアッシュの曲げ強度の向上効果を高めるだけでなく、圧縮強度も高め、耐摩耗性をより向上させる。本発明の石膏類はセメント１００質量部に対して多くても１０質量部（無水物換算）が使用され、好ましくは１〜６質量部である。石膏類が１０質量部を超えると又は１質量部未満では強度の増進効果が頭打ちとなるか、増進効果が小さいので、結果として耐摩耗性は向上しないので好ましくない。なお、石膏類と分級フライアッシュの併用は曲げ強度の増大・耐摩耗性の向上効果は示されない。 The gypsum used as a part of the binder in the present invention is gypsum in various forms such as dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum, soluble anhydrous gypsum (type III), and insoluble anhydrous gypsum (type II). Is anhydrous gypsum and dihydrate gypsum. As described above, gypsum is used as a high-strength admixture, and the strength gradually increases depending on the amount added. Increases strength and improves wear resistance. The plaster of the present invention is used in an amount of at most 10 parts by mass (anhydrous equivalent) with respect to 100 parts by mass of cement, preferably 1 to 6 parts by mass. When the amount of gypsum exceeds 10 parts by mass or less than 1 part by mass, the strength enhancement effect reaches a peak or the enhancement effect is small, and as a result, the wear resistance is not improved. Note that the combined use of gypsum and classified fly ash does not show an effect of increasing bending strength or improving wear resistance.
また、本発明では、水結合材比を３５質量％以下とする。水結合材比が４０質量％を超えて高くなるとシリカフュームと分級フライアッシュ及び石膏類などの高強度混和材が適量配合されていても、曲げ強度の絶対値はそれほど高くならなく、結果として耐摩耗性の改善効果も小さくなるので好ましくない。より好ましくは３０質量％〜実施可能な１４質量％程度である。 In the present invention, the water binder ratio is 35 % by mass or less. When the water binder ratio exceeds 40% by mass, the absolute value of bending strength does not increase so much even if appropriate amounts of high-strength admixtures such as silica fume, classified fly ash and gypsum are mixed, resulting in wear resistance. This is not preferable because the effect of improving the property is reduced. More preferably, it is 30 mass%-about 14 mass% which can be implemented.
本発明において水結合材比を４０質量％以下とするために、高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤を適量を併用する。
高性能減水剤とはポリアルキルアリルスルホン酸塩系、芳香族アミノスルホン酸塩系、メラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩系のいずれかを主成分とするものであり、これらの一種又は二種以上が使用されるものである。ポリアルキルアリルスルホン酸塩系高性能減水剤にはメチルナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、アントラセンスルホン酸ホルマリン縮合物などがあり、市販品としては電気化学工業（株）社商品名「FT-500」とそのシリーズ，花王（株）社商品名「マイティ-100（粉末）」や「マイティ-150」とそのシリーズ，第一工業製薬（株）社商品名「セルフロー110P（粉末）」，竹本油脂（株）社商品名「ポールファイン510N」等、（株）フローリック社商品名「フローリックPS」とそのシリーズなどが代表的である。芳香族アミノスルホン酸塩系高性能減水剤としては（株）フローリック社商品名「フローリックVP200」とそのシリーズがあり、メラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩系高性能減水剤にはグレースケミカルズ社商品名「FT-3S」、昭和電工（株）社商品名「モルマスターF-10（粉末）」や「モルマスターF-20（粉末）」が挙げられる。
高性能ＡＥ減水剤は、通常、ポリカルボン酸塩系減水剤と呼称され、不飽和カルボン酸モノマーを一成分として含む共重合体又はその塩であり、例えばポリアルキレングリコールモノアクリル酸エステル、ポリアルキレングリコールモノメタクリル酸エステル、無水マレイン酸及びスチレンの共重合体やアクリル酸やメタクリル酸塩の共重合体及びこれらの単量体と共重合可能な単量体から導かれた共重合体などを挙げることが出来、（株）エヌエムビー社商品名「レオビルドSP８N」シリーズ、（株）フローリック社商品名「フローリックSF500HU,フローリックSF500S,フローリックSV10」、竹本油脂（株）社商品名「チュポールHP8,11」シリーズ、グレースケミカルズ（株）社商品名「ダーレックススーパー100,200,300,1000」シリーズ、その他が市販されている。
これら高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤の結合材に対する添加量は硬化不良などの異常現象のない範囲で添加されるが、結合材１００質量部に対して、概ね、市販品の形態で０．５〜４質量部の範囲である。
In the present invention, an appropriate amount of a high-performance water-reducing agent or a high-performance AE water-reducing agent is used in combination so that the water binder ratio is 40% by mass or less.
High performance water reducing agent is mainly composed of polyalkylallyl sulfonate, aromatic amino sulfonate or melamine formalin sulfonate. One or more of these are used. It is what is done. Polyalkylallylsulfonate-based high-performance water reducing agents include methyl naphthalene sulfonic acid formalin condensate, naphthalene sulfonic acid formalin condensate and anthracene sulfonic acid formalin condensate. Name “FT-500” and its series, Kao Corporation product name “Mighty-100 (powder)” and “Mighty-150” and its series, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. product name “Selflow 110P (powder) ) ”, Takemoto Yushi Co., Ltd., trade name“ Pole Fine 510N ”, and Floric Corporation trade name“ Floric PS ”and its series are typical. Aromatic aminosulfonate-based high-performance water reducing agents include the product name “Floric VP200” and its series, manufactured by Floric Co., Ltd. The melamine formalin resin sulfonate-based high-performance water reducing agent is the product name of Grace Chemicals. “FT-3S”, trade name “Molmaster F-10 (powder)” and “Molmaster F-20 (powder)” of Showa Denko K.K.
The high-performance AE water reducing agent is usually called a polycarboxylate-based water reducing agent, and is a copolymer or a salt thereof containing an unsaturated carboxylic acid monomer as one component, such as polyalkylene glycol monoacrylate, polyalkylene Examples include copolymers of glycol monomethacrylate, maleic anhydride and styrene, copolymers of acrylic acid and methacrylate, and copolymers derived from monomers copolymerizable with these monomers. NMB Co., Ltd. product name “Leo Build SP8N” series, Floric Co., Ltd. product name “Floric SF500HU, Floric SF500S, Floric SV10”, Takemoto Yushi Co., Ltd. product name “Tupor HP8” , 11 "series, Grace Chemicals Co., Ltd. trade name" Darlex Super 100,200,300,1000 "series, and others To have.
The amount of these high-performance water-reducing agent and high-performance AE water-reducing agent added to the binder is within a range where there is no abnormal phenomenon such as poor curing, but is generally 0 in the form of a commercial product with respect to 100 parts by mass of the binder. It is the range of 5-4 mass parts.
本発明においては、単位粗骨材量を５００〜６２５リットル／ｍ3、モルタル量を５００〜３７５リットル／ｍ3とする。また、最大粗骨材寸法を４０ｍｍ以下、好ましくは２５ｍｍ以下、より好ましくは１５〜１０ｍｍとする
単位粗骨材量を多くするほど、摩耗作用を受けて粗骨材が露出した時の占有面積が大きくなるので耐摩耗性は向上するが、粗骨材の占有面積は単位粗骨材量が同じでも最大粗骨材寸法によっても変化し、小さい方が占有面積が大きくなり、より耐摩耗性となる。
単位粗骨材量が４５０リットル／ｍ3未満（モルタル量は５５０リットル／ｍ3を超える量）では最大骨材寸法を１０〜１５ｍｍと小さくしても占有面積が小さく耐摩耗性の向上は顕著でなく、また、６２５リットル／ｍ3を超える量（モルタル量は３７５リットル／ｍ3未満の量）では最大粗骨材寸法を１０〜１５ｍｍとすると粗骨材の表面積が大きくなり過ぎてコンクリート製品として成型し難くなり、４０ｍｍと大きくすると成型は可能となり、占有面積も大きくなるが粗骨材の肌理や摂理などの影響により、粗骨材自身の摩耗量が多くなり耐摩耗性は向上しなくなるので好ましくない。
最大粗骨材寸法から観たコンクリートの耐摩耗性は前記した通り、１０〜１５ｍｍでは単位粗骨材量が少なくても占有面積が大きくなるのでワーカブルで施工性の良いコンクリートとなるが、１０ｍｍ未満では骨材自身が割れ易くなるので耐摩耗性は低下する。また、最大粗骨材寸法を４０ｍｍを超えて大きくすると単位粗骨材量も多くできるので占有面積も大きくすることは出来るが、前記したように粗骨材の肌理や摂理などの影響がより大きくなるので、粗骨材自身の摩耗量が多くなり耐摩耗性は向上しなくなるので好ましくない。また、粗骨材が何らかの衝撃などで抜け出した時の穴の大きさを考慮すると、粗骨材の最大寸法は４０ｍｍ以下、好ましくは２５ｍｍ以下、より好ましくは１５〜１０ｍｍである。なお、単位容積質量が大きくなるようにそれぞれの最大粗骨材寸法のものを組み合わせてもよい。
本発明で使用される骨材は、一般に使用されている川砂や砕砂、砂利や砕石などの天然産及び各種スラグ骨材やシャモット骨材などの人工の細骨材及び粗骨材が使用されるが、粗骨材は破砕されたものが好ましい。
In the present invention, the unit coarse aggregate amount is 500 to 625 liter / m 3 , and the mortar amount is 500 to 375 liter / m 3 . Further, the maximum coarse aggregate size is 40 mm or less, preferably 25 mm or less, more preferably 15 to 10 mm. The larger the unit coarse aggregate amount, the larger the occupied area when the coarse aggregate is exposed due to wear action. Although the wear resistance is improved because it becomes larger, the occupied area of the coarse aggregate varies depending on the maximum coarse aggregate size even if the unit coarse aggregate amount is the same, and the smaller the occupied area becomes larger, the more the wear resistance becomes. Become.
When the amount of coarse aggregate is less than 450 liters / m 3 (the amount of mortar exceeds 550 liters / m 3 ), even if the maximum aggregate size is reduced to 10 to 15 mm, the occupied area is small and the improvement in wear resistance is remarkable. In addition, if the maximum coarse aggregate size is 10 to 15 mm when the amount exceeds 625 liter / m 3 (the amount of mortar is less than 375 liter / m 3 ), the surface area of the coarse aggregate becomes too large and the concrete product As it becomes difficult to mold as 40mm, molding becomes possible and the occupied area also increases, but due to the influence of rough texture and providence of the coarse aggregate, the wear amount of the coarse aggregate itself increases and the wear resistance does not improve Therefore, it is not preferable.
As described above, the wear resistance of the concrete as viewed from the maximum coarse aggregate size is 10-15 mm, which is a workable and workable concrete because the occupied area is large even if the amount of unit coarse aggregate is small, but less than 10 mm Then, since the aggregate itself is easily broken, the wear resistance is lowered. Also, if the maximum coarse aggregate size is increased beyond 40 mm, the amount of unit coarse aggregate can be increased and the occupied area can be increased. However, as described above, the influence of the rough aggregate texture and providence is greater. Therefore, the amount of wear of the coarse aggregate itself is increased, and the wear resistance is not improved. Further, considering the size of the hole when the coarse aggregate comes out due to some impact or the like, the maximum size of the coarse aggregate is 40 mm or less, preferably 25 mm or less, more preferably 15 to 10 mm. In addition, you may combine the thing of each largest coarse aggregate dimension so that unit volume mass may become large.
As the aggregate used in the present invention, commonly used natural products such as river sand, crushed sand, gravel and crushed stone, and artificial fine aggregates and coarse aggregates such as various slag aggregates and chamotte aggregates are used. However, the coarse aggregate is preferably crushed.
本発明の耐摩耗性製品の製造方法は、常法通りに練混ぜたコンクリートを流し込み成型、振動成型、加圧成型などで成型され、その養生方法にも制限を受けないが、１８０℃の高温で行うオートクレーブ養生は、その冷却中に、乾燥により視認できないほどの微細なひびわれがコンクリート製品内外部に発生させることになり、耐摩耗性だけでなく、耐凍害性も低下するので好ましくない。
コンクリート配合や外気温によっては今日の夕方に打設して翌日朝に脱型可能な強度（２０Ｎ／ｍｍ2前後）が得られれば養生は不要ではあるが、製造効率から３０〜４５℃の保温養生又は常法通り数時間の前置き養生した後に４５〜９０℃程度の常圧蒸気養生や温水養生を所定時間行うことが好ましい。
また、コンクリートを練混ぜにおいて、結合材中のセメント以外の混和材の添加方法にも特に制限は受けない。
なお、金属繊維は、耐摩耗性は低下させる傾向にはあるが、耐衝撃性を改善するので適宜併用することは好ましい。
The method for producing the wear-resistant product of the present invention is formed by pouring molding, vibration molding, pressure molding, etc., with concrete mixed as usual, and the curing method is not limited, but the high temperature of 180 ° C. The autoclave curing performed in (1) is not preferable because, during the cooling, fine cracks that cannot be visually recognized due to drying are generated inside and outside the concrete product, and not only the wear resistance but also the frost damage resistance is reduced.
Depending on the concrete composition and outside temperature, curing is unnecessary if it can be cast in the evening of the present day and the mold can be demolded the next morning (around 20 N / mm 2 ), but it can be kept at 30-45 ° C for manufacturing efficiency. It is preferable to perform normal pressure steam curing or hot water curing at about 45 to 90 ° C. for a predetermined time after curing or pre-curing for several hours as usual.
In addition, when mixing concrete, there is no particular limitation on the method of adding an admixture other than cement in the binder.
In addition, although metal fiber has the tendency to reduce abrasion resistance, since it improves impact resistance, it is preferable to use together suitably.
以下、本発明を実施例にて詳細に説明するが、これらに限られるものではない。
実施例で使用する材料と試験項目とその方法を以下にまとめて示す。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, it is not restricted to these.
The materials, test items, and methods used in the examples are summarized below.
＜使用材料＞
(1)セメント：電気化学工業（株）社製 普通ポルトランドセメント、密度3.16g/cm3
(2)細骨材 ：新潟県姫川産川砂（5mm下）、密度2.62g/cm3
(3)粗骨材 ：新潟県姫川産砕石（40〜5mm,25〜5mm,15〜5mm,10〜5mm）、密度2.64g/cm3
(4)シリカフューム：ロシア産、顆粒状にしたもの(SFと略す)、密度2.44g/cm3
(5)石膏：不溶性無水石膏(天然産、CSと略す)、密度2.92g/cm3
(6)フライアッシュ：四国電力（株）社製(20μｍ以下に分級したもの(単にFAと略す)、 密度2.44g/cm3
(7)減水剤：高性能減水剤(Sp.1と略す)、花王（株）社製「マイティ150」
：高性能AE減水剤(Sp.2と略す)、グレースレミカルズ（株）社製
「ダーレックススーパー1000N」
<Materials used>
(1) Cement: Ordinary Portland cement manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., density 3.16g / cm 3
(2) Fine aggregate: River sand from Himekawa, Niigata (5mm below), density 2.62g / cm 3
(3) Coarse aggregate: Crushed stone from Himekawa, Niigata Prefecture (40-5mm, 25-5mm, 15-5mm, 10-5mm), density 2.64g / cm 3
(4) Silica fume: Russian, granulated (abbreviated as SF), density 2.44 g / cm 3
(5) Gypsum: Insoluble anhydrous gypsum (natural product, abbreviated as CS), density 2.92 g / cm 3
(6) Fly ash: manufactured by Shikoku Electric Power Co., Inc. (classified to 20 μm or less (simply abbreviated as FA), density 2.44 g / cm 3
(7) Water reducing agent: High-performance water reducing agent (abbreviated as Sp.1), “Mighty 150” manufactured by Kao Corporation
: High-performance AE water reducing agent (abbreviated as Sp.2), manufactured by Grace Remicals Co., Ltd.
"Darlex Super 1000N"
＜試験項目とその方法＞
(1)コンクリートの練混ぜ方法
コンクリートの練混ぜは、予め曲げ強度等を測定したモルタルと粗骨材の容積比率を変えて３〜５分間オムニミキサで練混ぜた。
(2)すりへり試験用供試体の成形方法と養生方法
すりへり試験の供試体は、幅14.2cm×長さ29.5cm×厚さ6cmの弁当箱状の型枠にコンクリートを振動台で成型し、翌日まで20℃で養生してから、そのまま85℃で24時間蒸気養生して短期に、標準養生における材齢28〜91日に相当する高い強度を得た。そして型枠の底に当たる部分を全て切り取ってコンクリート面を露出させて２日間吸水させた後に、露出面ですりへり試験を実施した。
(3)モルタル部分の強度測定
コンクリートの曲げ強度は粗骨材とモルタルの界面の影響が大きいために正確なモルタル部分の曲げ強度が得られないことから、JIS R 5201に準処して、モルタルで予め測定する。なお、圧縮強度用供試体はφ5×10cmとする。また、モルタルの養生方法は翌日脱型後すりへり試験の供試体と同様とした。
(4)コンクリートのすりへり試験方法
電力中央研究所開発のO式すりへり試験方法（コンクリート工学誌、Vol.43,No.3,PP28〜36,2005.03）に準処した。試験時間は6時間である。すりへり係数（100で除すると平均すりへり深さmm）の算出は、試験時間６時間後のすりへり減量(質量g)÷コンクリート密度÷すりへりを受けた面積（14.2×27.0cm=383.4cm2）で行った。
<Test items and methods>
(1) Concrete kneading method Concrete kneading was carried out with an omnimixer for 3 to 5 minutes while changing the volume ratio of mortar and coarse aggregate whose bending strength was measured in advance.
(2) Forming and curing method for test piece for ground test The test piece for the ground test was made by molding concrete into a lunch box-shaped form with a width of 14.2 cm x length of 29.5 cm x thickness of 6 cm on the shaking table. After curing at 20 ° C., steam curing was continued at 85 ° C. for 24 hours, and high strength corresponding to the age of 28 to 91 days in standard curing was obtained in a short time. Then, all the parts that hit the bottom of the formwork were cut off to expose the concrete surface and absorb water for 2 days, and then a strip test was performed on the exposed surface.
(3) Strength measurement of the mortar part Because the bending strength of concrete is largely affected by the interface between the coarse aggregate and the mortar, the exact bending strength of the mortar part cannot be obtained. Measure in advance. The specimen for compressive strength shall be φ5 × 10cm. In addition, the mortar curing method was the same as that of the specimen for the wear test after demolding the next day.
(4) Test method for concrete slipping The method was applied to the O-type slip test method developed by the Central Research Institute of Electric Power Industry (Concrete Engineering Journal, Vol.43, No.3, PP28-36, 2005.03). The test time is 6 hours. Calculate the slip coefficient (average slip depth mm when divided by 100) by the amount of ground loss (mass g) ÷ concrete density ÷ surface area (14.2 x 27.0 cm = 383.4 cm 2 ) after 6 hours of test time. It was.
結合材・細骨材比と水・結合材比を変えて、セメント１００質量部に対してシリカフュームと分級フライアッシュ及び石膏類を任意に細骨材と置き換えて添加（質量部）したモルタルを作製し、曲げ強度と圧縮強度を測定した結果を表１に示す。なお、モルタルフローは抜き上げた状態で２５０〜２８０ｍｍとなるように任意に減水剤を添加（練混ぜ水の一部として水・結合材比の計算に用いる）して練混ぜた。 Change the binder / fine aggregate ratio and water / binder ratio to produce a mortar with 100 parts by mass of silica fume, classified fly ash and gypsum optionally replaced with fine aggregates (part by mass). Table 1 shows the results of measuring the bending strength and the compressive strength. In addition, the water reducing agent was arbitrarily added so that the mortar flow would be 250 to 280 mm in the extracted state (used as part of the kneaded water for calculation of the water / binder ratio) and kneaded.
表１より、シリカフュームと分級フライアッシュの相互効果において、シリカフュームの添加量を一定として分級フライアッシュの添加量を多くしていくと、圧縮強度は変わらないが曲げ強度は順次増大し、セメント１００質量部に対して０．５質量部から効果が示され、１質量部で顕著となり、８から１０質量部で頭打ちとなることが示される（実験No.1-15〜No.1-21）。分級フライアッシュの添加量を一定としてシリカフュームの添加量を変えてゆくと圧縮強度も高くなるが曲げ強度も増大し、かつ、圧縮強度に対する曲げ強度は大きくなる。そしてセメント100質量部に対して２質量部から効果が示され、３質量部で顕著となり、１２から１５質量部で頭打ちとなることが示される（実験No.1-7〜No.1-13）。さらに石膏類を併用すると圧縮強度は増大し、かつ、圧縮強度に対する曲げ強度の比率は変わらないので、結果として曲げ強度の絶対値も大きくなる。そしてセメント100質量部に対して１質量部から効果が示され、６〜１０質量部で頭打ちとなることが示される（実験No.1-23〜No.1-27）。また、水結合材比でみると４０質量%以下で曲げ強度の増大効果がより顕著となる（実験No.1-1〜No.1-6）。 From Table 1, in the mutual effect of silica fume and classified fly ash, when the addition amount of classified fume ash is increased with the addition amount of silica fume being constant, the compressive strength does not change, but the bending strength increases sequentially, and the cement 100 mass The effect is shown from 0.5 parts by mass to 1 part by mass, prominent at 1 part by mass, and peaking at 8 to 10 parts by mass (Experiment No. 1-15 to No. 1-21). When the addition amount of classified fly ash is kept constant and the addition amount of silica fume is changed, the compressive strength increases, but the bending strength increases, and the bending strength with respect to the compressive strength increases. Then, the effect is shown from 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cement, and becomes remarkable at 3 parts by mass, and reaches a peak at 12 to 15 parts by mass (Experiment No. 1-7 to No. 1-13). ). Further, when gypsum is used in combination, the compressive strength increases, and the ratio of the bending strength to the compressive strength does not change, and as a result, the absolute value of the bending strength also increases. And an effect is shown from 1 mass part with respect to 100 mass parts of cement, and it is shown that it becomes a peak at 6-10 mass parts (experiment No.1-23-No.1-27). Moreover, when it sees in water binder ratio, the increase effect of bending strength will become more remarkable at 40 mass% or less (experiment No.1-1-No.1-6).
表１のモルタルを用いて、最大骨材寸法を２５ｍｍ、単位粗骨材量を５３０リットル／ｍ3とし、全体が１ｍ3となるようにコンクリートを練混ぜ、すりへり試験供試体を作製して所定の養生後、すりへり試験を実施した結果を表２に示す。 Using the mortar shown in Table 1, the maximum aggregate size is 25 mm, the unit coarse aggregate amount is 530 liters / m 3, and the concrete is mixed so that the total is 1 m 3, and a ground test specimen is prepared. Table 2 shows the results of a wear test after curing.
表２より、シリカフューム又はシリカフュームと石膏類のみの場合は水結合材比の低下と共に圧縮強度や曲げ強度もそれなりに高くなり、すりへり係数も小さくなる（実験No.2-1，No.2-3，No.2-5，No.2-14，No.2-15，No.2-22，No.2-28）が、分級フライアッシュを併用した本発明例では顕著にすりへり係数が小さくなり、ほぼ、表１の曲げ強度の増加と対応していることが示される(実験No.2-4，No.2-6，No.2-8〜No.2-13，No.2-16〜No.2-21，No.2-23〜No.2-27，No.2-29，No.2-30)。また、水結合材比が45質量%ではシリカフュームと分級フライアッシュが添加されていても顕著なすりへり係数の低下は示されないが、40質量部以下で顕著となることが示される(実験No.2-2とNo.2-4，No.2-6との比較)。 From Table 2, when only silica fume or silica fume and gypsum are used, the compressive strength and bending strength increase as the water binder ratio decreases, and the sliding coefficient decreases (Experiment No.2-1, No.2-3). , No. 2-5, No. 2-14, No. 2-15, No. 2-22, No. 2-28), the slip coefficient is significantly reduced in the present invention example using classification fly ash. This corresponds to the increase in bending strength shown in Table 1 (Experiment No.2-4, No.2-6, No.2-8 to No.2-13, No.2-16). ~ No.2-21, No.2-23 ~ No.2-27, No.2-29, No.2-30). In addition, even when silica fume and classified fly ash are added at a water binder ratio of 45% by mass, no significant reduction in the wear coefficient is shown, but it is shown that it becomes remarkable at 40 parts by mass or less (Experiment No. 2). -2 compared with No.2-4 and No.2-6).
表１の実験No.1-29とNo.1-４のモルタルを用いて、最大骨材寸法と単位粗骨材量を任意に変えて、全体が１ｍ3となるようにコンクリートを練混ぜ、すりへり試験供試体を作製して所定の養生後、すりへり試験を実施した結果を表３に示す。 Using the mortars of Experiment No.1-29 and No.1-4 in Table 1, the maximum aggregate size and unit coarse aggregate amount are arbitrarily changed, and the concrete is mixed so that the whole becomes 1 m 3 , Table 3 shows the results of carrying out a wear test after producing a wear test specimen and carrying out predetermined curing.
表３より、モルタルが実験No.1-29のように２００Ｎ／ｍｍ2近い超高強度であっても粗骨材が入りコンクリートとすることによって耐摩耗性は向上するが、実験No.1-29、No.1-４のモルタルのいずれでも、単位粗骨材量が４５０リットル／ｍ3未満ではその効果は小さく、４５０リットル／ｍ3以上で顕著となる（実験No.3-1〜No.3-5、実験No.3-18〜No.3-23）。
また、単位粗骨材量が同じでも最大粗骨材寸法が小さい方が露出したときの占有面積が多くなり、耐摩耗性の向上には有利となるが、粗骨材寸法が１０ｍｍと小さくなると粗骨材が割れるために耐摩耗性は低下する傾向が示される（実験No.3-5，No.3-8，No.2-29，No.3-13の比較）。したがって、粗骨材寸法を１０ｍｍ未満にすると、より耐摩耗性は低下するので好ましくないことが示唆される。
粗骨材寸法の最大寸法を大きくすると単位粗骨材量を多くできるが、６２５リットル／ｍ3を超えると耐摩耗性は低下する傾向が示される（実験No.3-16とNo.3-17の比較）。この理由は粗骨材自身が抉られたりして摩耗量が多くなるためである。したがって、粗骨材の最大単位量は６２５リットル／ｍ3までである。
From Table 3, although the mortar has an ultra-high strength close to 200 N / mm 2 as in Experiment No. 1-29, the wear resistance is improved by using coarse aggregate as concrete, but Experiment No. 1- 29, any of mortar No. 1-4, in the unit coarse aggregate of less than 450 l / m 3 the effect is small, become noticeable in 450 l / m 3 or more (experiment No.3-1~No .3-5, Experiment No.3-18 to No.3-23).
In addition, even if the unit coarse aggregate amount is the same, the smaller the maximum coarse aggregate size, the larger the occupied area when exposed, which is advantageous for improving the wear resistance, but when the coarse aggregate size is reduced to 10 mm. The wear resistance tends to decrease due to cracking of the coarse aggregate (comparison between Experiment No.3-5, No.3-8, No.2-29, and No.3-13). Therefore, it is suggested that when the coarse aggregate size is less than 10 mm, the wear resistance is further lowered, which is not preferable.
Increasing the maximum size of coarse aggregate can increase the amount of unit coarse aggregate, but if it exceeds 625 liter / m 3 , the wear resistance tends to decrease (Experiment No. 3-16 and No. 3- 17 comparisons). This is because the coarse aggregate itself is beaten and the amount of wear increases. Therefore, the maximum unit amount of coarse aggregate is up to 625 liters / m 3 .
Claims (6)
単位粗骨材量を５００〜６２５リットル／ｍ3、モルタル量を５００〜３７５リットル／ｍ3としたことを特徴とする耐摩耗性コンクリート製品。 In a wear-resistant concrete product obtained by mixing coarse aggregate with mortar, the fly ash is obtained by classifying silica fume into 3 to 15 parts by mass and 20 μm or less with respect to cement and 100 parts by mass of cement. 1 to 10 parts by mass, using a high-performance water reducing agent or a high-performance AE water reducing agent, the water binder ratio is 35 % by mass or less, and
A wear-resistant concrete product characterized in that the unit coarse aggregate amount is 500 to 625 liter / m 3 , and the mortar amount is 500 to 375 liter / m 3 .
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