JP7851266B2 - hydraulic composition - Google Patents
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Description
本発明は、水硬性組成物に関する。さらに詳しくは、流動性を有しつつも、材料分離抵抗性を有し、締固めによる材料分離が生じにくい性質の水硬性組成物に関する。 This invention relates to a hydraulic composition. More specifically, it relates to a hydraulic composition that possesses fluidity while also having resistance to material separation and is less prone to material separation due to compaction.
近年のコンクリートを使用する建設工事では、部材形状の複雑化、鉄筋量の増加などからコンクリートの型枠への充填が困難な事例が増加しており、また、作業員及び技術者の減少から施工性が低下せざるを得ない現状にある。 In recent years, construction projects using concrete have seen an increase in cases where filling concrete formwork is difficult due to the increasing complexity of component shapes and the increased amount of reinforcing steel. Furthermore, the decline in the number of workers and engineers inevitably leads to a decrease in work efficiency.
これらの問題に対応するため締固めを必要としない高流動コンクリートが開発され使用されてきた。この高流動コンクリートは製造の際にセメントなどの粉体や高性能AE減水剤などの混和剤を多量に使用する必要があることからコストアップは免れず、また、その性質から品質管理が煩雑になるといった問題を抱えている。 To address these problems, high-flow concrete that does not require compaction has been developed and used. However, this high-flow concrete requires large amounts of powders such as cement and admixtures such as high-performance AE water-reducing agents during manufacturing, inevitably leading to increased costs. Furthermore, its properties make quality control complicated.
上記の建設工事における問題と高流動コンクリートの問題を解決するために、通常のコンクリートより流動性が高いが、施工の際は締固めを必要とする「締固めが必要な高流動コンクリート(以下、中流動コンクリートと呼称)」の適用が徐々に進められており、例えば、トンネル覆工コンクリートへの適用事例がいくつか報告されている(例えば、非特許文献1参照)。 To address the problems in the above-mentioned construction work and the issues with high-flow concrete, the application of "high-flow concrete requiring compaction (hereinafter referred to as medium-flow concrete)," which has higher fluidity than ordinary concrete but requires compaction during construction, is gradually progressing. For example, several cases of its application to tunnel lining concrete have been reported (see, for example, Non-Patent Document 1).
中流動コンクリートは流動性が高く、少しの締固めで充填が可能という利点を有す。しかし、セメント使用量を抑えなければならないという性質上、高い水粉体比かつ単位水量が多くなる傾向にあり、締固め時間を長くすると材料分離が生じ易いという欠点がある。 Medium-flow concrete has the advantage of high fluidity, allowing for filling with minimal compaction. However, due to the need to minimize cement usage, it tends to have a high water-to-powder ratio and a high unit water content, making it prone to material segregation if compaction time is prolonged.
本発明者らは、上記課題を解決すべく研究を行った。そして、中流動コンクリートで使用するセメントを内割り置換で高炉スラグ微粉末へ変更すること、増粘成分含有高性能AE減水剤を使用すること、さらに細骨材率を所定の数値となるように調整することでコンクリートの水粉体比を低くすることなく、流動性を維持したまま、材料分離抵抗性を向上させることが可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The inventors of this invention conducted research to solve the above problems. They discovered that by replacing the cement used in medium-flow concrete with blast furnace slag fine powder through internal substitution, using a high-performance AE water-reducing agent containing a thickening component, and adjusting the fine aggregate ratio to a predetermined value, it is possible to improve the resistance to material segregation while maintaining fluidity without lowering the water-to-powder ratio of the concrete. This led to the completion of the present invention.
即ち本発明は、ポルトランドセメントクリンカー47~89質量部、高炉スラグ微粉末10~50質量部及びセッコウ1~3質量部からなる結合材(結合材全量を100質量部とする)、増粘成分含有高性能AE減水剤、粗骨材、細骨材及び水を含む水硬性組成物であって、細骨材率が55~60%である水硬性組成物である。本発明の水硬性組成物において、スランプフロー値が40~50cmかつ空気量が3.0~6.0%であることが好ましい。 In other words, the present invention relates to a hydraulic composition comprising a binder (total binder amounting to 100 parts by mass) consisting of 47 to 89 parts by mass of Portland cement clinker, 10 to 50 parts by mass of blast furnace slag fine powder, and 1 to 3 parts by mass of gypsum, a high-performance AE water-reducing agent containing a thickening component, coarse aggregate, fine aggregate, and water, wherein the fine aggregate ratio is 55 to 60%. In the hydraulic composition of the present invention, it is preferable that the slump flow value is 40 to 50 cm and the air content is 3.0 to 6.0%.
本発明の水硬性組成物によれば、普通ポルトランドセメントのみを用いて中流動コンクリートとした場合と比較して、同等の流動性を確保しつつ、水粉体比を低くすることなく材料分離抵抗性を向上し、通常の中流動コンクリートでは材料分離が発生し得る締固め時間10秒においても材料分離が発生しない中流動コンクリートを提供する事が可能である。 The hydraulic composition of the present invention provides a medium-flow concrete that, compared to a medium-flow concrete made using only ordinary Portland cement, maintains equivalent fluidity while improving resistance to material segregation without lowering the water-to-powder ratio. It also offers a medium-flow concrete that does not exhibit material segregation even at a compaction time of 10 seconds, a time at which segregation can occur in conventional medium-flow concrete.
本発明の水硬性組成物で使用する結合材は、ポルトランドセメントクリンカー、高炉スラグ微粉末及びセッコウからなる。 The binder used in the hydraulic composition of the present invention consists of Portland cement clinker, blast furnace slag powder, and gypsum.
ポルトランドセメントクリンカーは、JIS規格の普通ポルトランドセメントを製造する際に用いられるクリンカーであれば特に限定されない。一般的には、ボーグ式で示される鉱物組成が、C3Sが50~67%、C2Sが12~20%、C3Aが7~15%、C4AFが7~15%程度である。 Portland cement clinker is not particularly limited as long as it is the clinker used in the manufacture of ordinary Portland cement according to JIS standards. Generally, the mineral composition shown in the Bogue formula is approximately 50-67% C3S , 12-20% C2S , 7-15% C3A , and 7-15% C4AF .
ポルトランドセメントクリンカーの粉末度は、汎用的に使用される範囲のものであれば良く、3000~4500cm2/gに調整されていることが好ましい。なお粉末度はセッコウを添加して調整されていても良い。 The fineness of the Portland cement clinker should be within a range suitable for general use, preferably adjusted to 3000-4500 cm² /g. The fineness may also be adjusted by adding gypsum.
ポルトランドセメントクリンカーを製造する方法は特に限定されることがなく、公知のセメント(クリンカー)原料を、所望の各鉱物比率及び係数となるように所定の割合で調製混合し、公知の方法(例えば、SPキルンやNSPキルン等)で焼成することにより容易に得ることができる。 The method for producing Portland cement clinker is not particularly limited. It can be easily obtained by preparing and mixing known cement (clinker) raw materials in predetermined proportions to achieve desired mineral ratios and coefficients, and then firing them using a known method (e.g., an SP kiln or NSP kiln).
当該セメント原料の調製混合方法も公知の方法を適宜採用すれば良い。例えば、事前に廃棄物、副産物及びその他の原料(石灰石、生石灰、消石灰等のCaO源、珪石等のSiO2源、粘土等のAl2O3源、鉄等のFe2O3源など)の組成を測定し、これら原料中の各成分割合から上記範囲になるように各原料の調合割合を計算し、その割合で原料を調合すれば良い。 The method for preparing and mixing the cement raw materials can also be any known method as appropriate. For example, the composition of waste, by-products, and other raw materials (CaO sources such as limestone, quicklime, and slaked lime; SiO2 sources such as silica; Al2O3 sources such as clay; Fe2O3 sources such as iron, etc.) can be measured in advance, and the mixing ratio of each raw material can be calculated from the proportion of each component in these raw materials so that it falls within the above range, and the raw materials can then be mixed in that ratio.
なお、ポルトランドセメントクリンカーの製造に用いる原料は、従来ポルトランドセメントクリンカーの製造において使用される原料と同様なものが特に制限なく使用される。廃棄物、副産物等を利用することも、無論可能である。 Furthermore, the raw materials used in the manufacture of Portland cement clinker are the same as those conventionally used in the manufacture of Portland cement clinker, without any particular restrictions. The use of waste materials, by-products, etc., is also, of course, possible.
ポルトランドセメントクリンカーの製造において、廃棄物、副産物等から一種以上を使用することは、廃棄物、副産物等の有効利用を促進する観点から好ましいことである。使用可能な廃棄物・副産物をより具体的に例示すると、高炉スラグ、製鋼スラグ、非鉄鉱滓、石炭灰、下水汚泥、浄水汚泥、製紙スラッジ、建設発生土、鋳物砂、ばいじん、焼却飛灰、溶融飛灰、塩素バイパスダスト、木屑、廃白土、ボタ、廃タイヤ、貝殻、都市ごみやその焼却飛灰等が挙げられる(なお、これらの中には、セメント原料になるとともに熱エネルギー源となるものもある)。 In the production of Portland cement clinker, using one or more types of waste and by-products is desirable from the perspective of promoting the effective utilization of waste and by-products. More specifically, examples of usable waste and by-products include blast furnace slag, steelmaking slag, non-ferrous metal tailings, coal ash, sewage sludge, water treatment sludge, papermaking sludge, construction waste soil, foundry sand, fly ash, incinerator fly ash, molten fly ash, chlorine bypass dust, wood chips, waste clay, spoil, waste tires, seashells, municipal solid waste and its incinerator fly ash, etc. (Note that some of these can be used as both cement raw materials and thermal energy sources).
本発明の水硬性組成物で使用する結合材には、上記ポルトランドセメントクリンカーに加えて、高炉スラグ微粉末及びセッコウを必須成分として含む。 The binder used in the hydraulic composition of the present invention includes, in addition to the Portland cement clinker mentioned above, blast furnace slag powder and gypsum as essential components.
高炉スラグ微粉末としては、セメント混合材として公知の高炉スラグ微粉末を用いることができる。具体的には、JIS A 6206「コンクリート用高炉スラグ微粉末」に適合したものであれば制限なく使用することができる。高炉スラグ微粉末の粉末度は、汎用的に使用される範囲のものであれば良く、4000~5000cm2/gに調整されていることが好ましい。 As the blast furnace slag fine powder, any blast furnace slag fine powder known as a cement admixture can be used. Specifically, any blast furnace slag fine powder conforming to JIS A 6206 "Blast Furnace Slag Fine Powder for Concrete" can be used without restriction. The fineness of the blast furnace slag fine powder should be within the range of general use, and it is preferable that it be adjusted to 4000 to 5000 cm² /g.
セッコウについては、二水セッコウ、半水セッコウ、無水セッコウ等のセメント製造原料として公知のセッコウが特に制限なく使用できる。具体的には排煙脱硫セッコウ、リン酸セッコウ等の副産二水セッコウや天然の二水セッコウ、半水セッコウ、II型無水セッコウ等が挙げられる。 Regarding gypsum, any gypsum known as a raw material for cement production, such as dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum, and anhydrous gypsum, can be used without particular restriction. Specifically, examples include by-product dihydrate gypsum such as flue gas desulfurization gypsum and phosphate gypsum, as well as natural dihydrate gypsum, hemihydrate gypsum, and type II anhydrous gypsum.
本発明の水硬性組成物で使用する結合材は、ポルトランドセメントクリンカー47~89質量部、高炉スラグ微粉末10~50質量部、セッコウ1~3質量部からなる(結合材全量を100質量部とする)。この範囲を外れると、流動性が低下したり、異常凝結を起こしたりする。ポルトランドセメントクリンカーが52~84質量部、高炉スラグ微粉末が15~45質量部、セッコウが1~3質量部となる範囲であることが好ましい。 The binder used in the hydraulic composition of the present invention consists of 47 to 89 parts by mass of Portland cement clinker, 10 to 50 parts by mass of blast furnace slag powder, and 1 to 3 parts by mass of gypsum (with the total binder amount being 100 parts by mass). If the amounts deviate from this range, fluidity will decrease or abnormal setting will occur. Preferably, the amounts are 52 to 84 parts by mass of Portland cement clinker, 15 to 45 parts by mass of blast furnace slag powder, and 1 to 3 parts by mass of gypsum.
本発明の水硬性組成物で使用する結合材を構成するポルトランドセメントクリンカー、高炉スラグ微粉末及びセッコウの粉末度を調製するための粉砕方法については、公知の技術が特に制限なく使用でき、各成分を個別に粉砕後、混合しても良いし、混合後に粉砕してもよい。粉砕機としてはボールミル、竪型ミル等が使用できる。また各々製造したポルトランドセメントと高炉スラグ微粉末を混合することによっても製造できる。 Regarding the grinding method for adjusting the fineness of the Portland cement clinker, blast furnace slag powder, and gypsum that constitute the binder used in the hydraulic composition of the present invention, known techniques can be used without particular limitation. Each component may be ground individually and then mixed, or ground after mixing. Ball mills, vertical mills, etc., can be used as grinders. Alternatively, the mixture can be produced by mixing the Portland cement and blast furnace slag powder prepared separately.
ここで、本発明で使用する結合材の各材料は、それぞれ単独のものを使用しても良いし、ポルトランドセメント(ポルトランドセメントクリンカーとセッコウの混合物)と高炉スラグ微粉末の2つを使用しても良いし、高炉セメント(ポルトランドセメントと高炉スラグの混合物)を使用しても良い。 Here, the binder materials used in this invention may be used individually, or they may be a combination of Portland cement (a mixture of Portland cement clinker and gypsum) and blast furnace slag powder, or they may be blast furnace cement (a mixture of Portland cement and blast furnace slag) alone.
本発明の水硬性組成物は、上記結合材のほかに、増粘成分含有高性能AE減水剤、粗骨材、細骨材及び水を含む。 The hydraulic composition of the present invention, in addition to the binder mentioned above, contains a high-performance AE water-reducing agent containing a thickening component, coarse aggregate, fine aggregate, and water.
増粘成分含有高性能AE減水剤は、増粘成分を含んだポリカルボン酸系化合物を主成分としたものであって、JIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に適合したものであれば使用できる。増粘成分含有高性能AE減水剤の添加率は、製造者推奨値の範囲内であれば問題ないが、粉体質量に対して1.0~1.5%が好ましい。増粘成分含有高性能AE減水剤としては、株式会社フローリック社製のフローリックSF500Fなどを例示することができる。 High-performance AE water-reducing agents containing thickening components can be used if they primarily consist of polycarboxylic acid compounds containing thickening components and conform to JIS A 6204 "Chemical Admixtures for Concrete". The addition rate of the high-performance AE water-reducing agent containing thickening components is acceptable as long as it is within the manufacturer's recommended range, but 1.0 to 1.5% relative to the powder mass is preferable. Examples of high-performance AE water-reducing agents containing thickening components include Frolic SF500F manufactured by Frolic Co., Ltd.
粗骨材及び細骨材は、一般のコンクリート製造で使用される公知のものが特に制限なく使用できる。具体的には砕石・砕砂、川砂利、丘砂、海砂、石灰石骨材等である。粗骨材のサイズについては10~25mmのものを使用するのが好ましい。粗骨材の使用量は700~1000kg/m3が好ましい。細骨材については、粗粒率が2.4~2.8程度のものか、数種の細骨材を所定の粗粒率となるように混合したものを使用するのが好ましい。細骨材の使用量は900~1200kg/m3が好ましい。また、粗骨材と細骨材を合わせた全骨材に対する細骨材の体積比(以下、細骨材率)は55~60%である。この範囲を外れると、材料分離抵抗性が低下したり、流動性が低下したりする。細骨材率の好ましい範囲は、56.5~58.5%である。 Coarse aggregate and fine aggregate can be any known material used in general concrete production without particular restrictions. Specifically, these include crushed stone, crushed sand, river gravel, hill sand, sea sand, limestone aggregate, etc. For coarse aggregate, it is preferable to use aggregate with a size of 10 to 25 mm. The amount of coarse aggregate used is preferably 700 to 1000 kg/ m³ . For fine aggregate, it is preferable to use aggregate with a particle size ratio of about 2.4 to 2.8, or a mixture of several types of fine aggregate to achieve a predetermined particle size ratio. The amount of fine aggregate used is preferably 900 to 1200 kg/ m³ . Furthermore, the volume ratio of fine aggregate to the total aggregate (hereinafter referred to as the fine aggregate ratio) is 55 to 60%. If it falls outside this range, the resistance to material segregation decreases, and the fluidity decreases. The preferred range for the fine aggregate ratio is 56.5 to 58.5%.
水は、一般のコンクリート製造で使用されるものが特に制限なく使用できる。具体的には水道水、地下水等の、JIS A 5308「レディーミクストコンクリート」に適合したものであれば使用できる。 The water used can be any type commonly used in concrete manufacturing, without any particular restrictions. Specifically, tap water, groundwater, etc., can be used as long as they conform to JIS A 5308 "Ready-Mixed Concrete".
スランプフロー値及び空気量はJIS A 5308「レディーミクストコンクリート」に適合する範囲が好ましく、具体的にはスランプフロー値が40~50cm、空気量が3.0~6.0%の範囲が好ましい。この範囲にすることで、コンクリートの流動性を維持したまま、材料分離抵抗性を向上することが可能であり、なおかつ、JIS A 5308「レディーミクストコンクリート」に適合するため、汎用性の高い水硬性組成物とすることが可能である。 The slump flow value and air content are preferably within the range conforming to JIS A 5308 "Ready-Mixed Concrete," specifically, a slump flow value of 40 to 50 cm and an air content of 3.0 to 6.0% are preferred. By maintaining this range, it is possible to improve the resistance to material segregation while preserving the fluidity of the concrete, and furthermore, because it conforms to JIS A 5308 "Ready-Mixed Concrete," it is possible to create a highly versatile hydraulic composition.
スランプフロー値及び空気量は、JIS A 1150「コンクリートのスランプフロー試験方法」及び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」にて測定される値である。 The slump flow value and air content are measured according to JIS A 1150 "Test Method for Slump Flow of Concrete" and JIS A 1128 "Test Method for Air Content of Fresh Concrete by Pressure."
本発明の水硬性組成物は、JIS A 5308「レディーミクストコンクリート」の区分内において、スランプフローで管理される普通強度コンクリートとなり、スランプフロー値が40~50cmであると一般的には中流動コンクリートに該当する。 The hydraulic composition of the present invention, within the JIS A 5308 "Ready-Mixed Concrete" category, is a normal-strength concrete controlled by slump flow, and generally corresponds to medium-flow concrete when the slump flow value is 40 to 50 cm.
本発明において、ポルトランドセメント、高炉スラグ微粉末、増粘成分含有高性能AE減水剤、粗骨材、細骨材及び水を混練(混合)する水硬性組成物の製造方法は、生コンクリート工場やコンクリート二次製品工場における従来の製造方法が特に制限なく使用できる。 In this invention, the method for producing a hydraulic composition by kneading (mixing) Portland cement, blast furnace slag fine powder, a high-performance AE water-reducing agent containing a thickening component, coarse aggregate, fine aggregate, and water can be any conventional production method used in ready-mix concrete plants or precast concrete product plants without particular limitations.
本発明において、水硬性組成物を混錬する際に使用するミキサーは一般的にモルタルやコンクリートを混錬するミキサーが制限なく使用できる。具体的には、パン型ミキサー、強制二軸ミキサー、傾動ミキサー、モルタルミキサー、ハンドミキサー等が挙げられる。 In this invention, any mixer used for mixing the hydraulic composition can be any mixer that is generally used for mixing mortar or concrete. Specifically, examples include pan-type mixers, forced twin-shaft mixers, tilt mixers, mortar mixers, and hand mixers.
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described more specifically below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
普通ポルトランドセメント(NC)、高炉スラグ微粉末(BS)、増粘成分含有高性能AE減水剤(混和剤)、粗骨材、細骨材及び水を使用して中流動コンクリートを混練して各種試験を実施し、そのフレッシュ性状及び材料分離抵抗性について評価を行った。 Medium-flow concrete was mixed using ordinary Portland cement (NC), blast furnace slag powder (BS), a high-performance AE water-reducing agent containing thickening components (admixture), coarse aggregate, fine aggregate, and water. Various tests were conducted to evaluate its fresh properties and resistance to material segregation.
(使用材料)
NC:株式会社トクヤマ製普通ポルトランドセメント(ポルトランドセメントクリンカー98質量部、セッコウ2質量部を含む;密度3.16g/cm3、粉末度3210cm2/g)、
BS:日鉄高炉セメント株式会社製エスメント40P(密度2.91g/cm3、粉末度3980cm2/g)、
混和剤:株式会社フローリック製フローリックSF500F、
粗骨材:山口県山口市宮野産の硬質砂岩砕石2010(表乾密度2.69g/cm3)及び1505(表乾密度2.69g/cm3)、
細骨材:山口県周南市久米樋尻産の砕砂(表乾密度2.66g/cm3、粗粒率2.79)及び福岡県遠賀産の丘砂(表乾密度2.58g/cm3、粗粒率1.21)
を使用した。
(Materials used)
NC: Tokuyama Corporation ordinary Portland cement (containing 98 parts by mass of Portland cement clinker and 2 parts by mass of gypsum; density 3.16 g/ cm³ , fineness 3210 cm² /g),
BS: Esment 40P manufactured by Nippon Steel Blast Furnace Cement Co., Ltd. (density 2.91 g/ cm³ , fineness 3980 cm² /g),
Admixture: Floric SF500F manufactured by Floric Co., Ltd.
Coarse aggregate: Crushed hard sandstone 2010 (surface dry density 2.69 g/ cm³ ) and 1505 (surface dry density 2.69 g/ cm³ ) from Miyano, Yamaguchi City, Yamaguchi Prefecture.
Fine aggregate: Crushed sand from Kumehijiri, Shunan City, Yamaguchi Prefecture (surface dry density 2.66 g/ cm³ , coarseness 2.79) and hill sand from Onga, Fukuoka Prefecture (surface dry density 2.58 g/ cm³ , coarseness 1.21)
I used it.
細骨材は合成した砂の粗粒率が2.55となるように砕砂:丘砂=81.8%:18.2%で混合して使用した。また、水の結合材に対する比率(水結合材比(W/B)は55%とした。 The fine aggregate was prepared by mixing crushed sand and hill sand in a ratio of 81.8% to 18.2% so that the coarseness ratio of the synthesized sand was 2.55. The water-to-binder ratio (W/B) was set at 55%.
混練には太平洋機工株式会社製の容量100Lのパン型強制練りミキサー(TM-100)を使用した。混練手順は、まず、粉体、粗骨材、細骨材をミキサーに投入して30秒攪拌し、その後、混和剤、水を投入して90秒練り混ぜた。中流動コンクリートの目標フレッシュ性状として、スランプフロー値は45±5cm、空気量は4.5±1.5%とした。各実施例で使用した結合材の混合割合を表1に、中流動コンクリートの水準を表2に、各種試験結果を表3に示す。 A 100L pan-type forced-mix mixer (TM-100) manufactured by Taiheiyo Kiko Co., Ltd. was used for mixing. The mixing procedure involved first adding the powder, coarse aggregate, and fine aggregate to the mixer and stirring for 30 seconds, then adding the admixture and water and mixing for 90 seconds. The target fresh properties for the medium-flow concrete were a slump flow value of 45±5cm and an air content of 4.5±1.5%. Table 1 shows the mixing ratio of the binders used in each example, Table 2 shows the levels of the medium-flow concrete, and Table 3 shows the results of various tests.
なお、各種測定方法は以下による。
(1)スランプの測定:JIS A 1101に準拠する方法により測定した。
(2)スランプフローの測定:JIS A 1150に準拠する方法により測定した。
(3)空気量の測定:JIS A 1128に準拠する方法により測定した。
(4)粗骨材残存率の測定:日本コンクリート工学会 コンクリート委員会358 締固めを必要とする高流動コンクリートの配合設計・施工技術研究小委員会にて検討された、粗骨材沈下量試験に準拠して測定した。
The various measurement methods are as follows.
(1) Slump measurement: Measured according to the method in accordance with JIS A 1101.
(2) Measurement of slump flow: Measured in accordance with the method of JIS A 1150.
(3) Measurement of air volume: Measured in accordance with the method of JIS A 1128.
(4) Measurement of coarse aggregate retention rate: The measurement was performed in accordance with the coarse aggregate settlement test considered by the Japan Concrete Institute Concrete Committee 358 Research Subcommittee on Mix Design and Construction Technology for High-Flow Concrete Requiring Compaction.
具体的には、直径30cm、高さ35cmのバケツ容器にコンクリートを20L投入し、棒状バイブレータ(エクセン株式会社製D32D、振動数200-242Hz)を容器中央部、容器底面から1cmの位置まで挿入して所定時間加振後、コンクリートの表層部2Lを採取・ウェットスクリーニングを行って粗骨材を洗い出し、粗骨材質量の設計値に対する割合を測定する試験である。ここで、ウェットスクリーニングとは、粗骨材の最小寸法以下のふるい目を持つふるいを用いてコンクリートを洗い流し、粗骨材とそれ以外の材料とに分別することを意味する。本試験では、材料分離の程度が大きいほど粗骨材は下方に沈降し、洗い出した粗骨材質量が減少して試験結果が小さくなる。なお、加振時間については、コンクリート標準示方書及び建築工事標準仕様書・同解説JASS5に記載の普通コンクリートの推奨加振時間「5~15秒程度」の中央値である10秒と、中流動コンクリートは締固め時間が普通コンクリートより短くてよいため6秒を設定した。 Specifically, the test involves pouring 20 liters of concrete into a bucket container with a diameter of 30 cm and a height of 35 cm, inserting a rod-shaped vibrator (Exen Corporation D32D, vibration frequency 200-242 Hz) into the center of the container, 1 cm from the bottom, and vibrating it for a predetermined time. After that, 2 liters of the surface layer of the concrete is collected and wet-screened to wash out the coarse aggregate, and the ratio of the amount of coarse aggregate to the design value is measured. Here, wet screening means washing the concrete using a sieve with a mesh size smaller than or equal to the minimum size of the coarse aggregate, separating the coarse aggregate from the other materials. In this test, the greater the degree of material separation, the more the coarse aggregate settles to the bottom, reducing the amount of coarse aggregate washed out and resulting in a smaller test result. Regarding the vibration time, we set it at 10 seconds, which is the median value of the recommended vibration time of "approximately 5 to 15 seconds" for ordinary concrete as described in the Standard Specifications for Concrete and the Standard Specifications and Commentary for Building Construction JASS 5. For medium-flow concrete, since the compaction time is shorter than for ordinary concrete, we set it at 6 seconds.
参考例は一般に普及しているスランプ値18cmの普通コンクリートで試験を実施したものである。一般的なコンクリートの締固め時間である10秒加振時の粗骨材残存率は75.0%であった。 The reference example uses ordinary concrete with a commonly used slump value of 18 cm. The residual aggregate content after 10 seconds of vibration (a typical compaction time for concrete) was 75.0%.
比較例1及び比較例2は、既往の技術である、普通ポルトランドセメントのみを使用した高炉スラグ微粉末を含まない中流動コンクリートの例で、本発明の結合材による効果を示すために実施した。比較例1は、目標スランプフロー値、目標空気量を満足するようにした中流動コンクリートの例で、スランプフロー値が44.5cm、空気量が5.0%と目標値を満足したが、締固め時間6秒において粗骨材残存率は65.2%、締固め時間10秒において粗骨材残存率は57.8%と大きく参考例の値を下回った。比較例2は、比較例1をもとに、粗骨材残存率を向上させるために水量を175kg/m3に下げたもので、締固め時間6秒において粗骨材残存率は88.7%、締固め時間10秒においても粗骨材残存率は74.2%と向上し、比較例1よりも良好な粗骨材残存率を示したものの、スランプフロー値が37.0cmに低下した。 Comparative Examples 1 and 2 were examples of medium-flow concrete that does not contain blast furnace slag powder and uses only ordinary Portland cement, which is a conventional technology, and were conducted to demonstrate the effect of the binder of the present invention. Comparative Example 1 was an example of medium-flow concrete that satisfied the target slump flow value and target air content. The slump flow value was 44.5 cm and the air content was 5.0%, satisfying the target values. However, the coarse aggregate retention rate was 65.2% at a compaction time of 6 seconds and 57.8% at a compaction time of 10 seconds, which were significantly lower than the values of the reference example. Comparative Example 2 was based on Comparative Example 1, but the amount of water was reduced to 175 kg/ m³ to improve the coarse aggregate retention rate. The coarse aggregate retention rate improved to 88.7% at a compaction time of 6 seconds and 74.2% at a compaction time of 10 seconds, showing a better coarse aggregate retention rate than Comparative Example 1. However, the slump flow value decreased to 37.0 cm.
比較例3は、本発明における細骨材率の範囲を外れた場合の例で、実施例3と同じ割合で混合した結合材を使用して、細骨材率を本発明の範囲外である60.6%としたものである。細骨材率を60%以上とすることで締固め時間6秒において粗骨材残存率は86.9%、締固め時間10秒においても粗骨材残存率は75.1%となったものの、スランプフロー値が36.3cmと低下した。比較例の結果から、本発明の要件を満足しないと、目標スランプフローを確保しつつ、粗骨材残存率を向上させることは困難であると分かる。 Comparative Example 3 is an example where the fine aggregate ratio falls outside the range specified in the present invention. Using the same ratio of binder as in Example 3, the fine aggregate ratio was set to 60.6%, which is outside the range specified in the present invention. While the coarse aggregate retention rate was 86.9% at a compaction time of 6 seconds and 75.1% at a compaction time of 10 seconds, the slump flow value decreased to 36.3 cm. From the results of the comparative example, it is clear that it is difficult to improve the coarse aggregate retention rate while maintaining the target slump flow unless the requirements of the present invention are satisfied.
実施例1~3は、結合材を表1の割合で混合し、配合条件を表2とした場合の結果である。実施例1~3はいずれも目標のスランプフロー値を満足しながら、締固め時間6秒において80%以上、締固め時間10秒においても68%以上の良好な粗骨材残存率を示しことが確認された。このことから本発明は、中流動コンクリートの適切な締固め時間である6秒において材料分離を抑制し、また、締固め時間をより長くした、普通コンクリートの適切な締固め時間である10秒においても、通常の中流動コンクリートよりも材料分離の程度を抑えることが可能であると分かる。 Examples 1-3 show the results when the binder was mixed in the proportions shown in Table 1 and the mix design conditions were as shown in Table 2. In all three examples, while satisfying the target slump flow value, a good coarse aggregate retention rate of over 80% was observed at a compaction time of 6 seconds, and over 68% at a compaction time of 10 seconds. This indicates that the present invention can suppress material segregation at the appropriate compaction time of 6 seconds for medium-flow concrete, and that even at a longer compaction time of 10 seconds, the appropriate compaction time for ordinary concrete, the degree of material segregation can be reduced compared to ordinary medium-flow concrete.
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