JP2012201558A

JP2012201558A - 銅スラグ含有コンクリート用細骨材及びそれを用いたコンクリート施工方法

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Publication number: JP2012201558A
Application number: JP2011068285A
Authority: JP
Inventors: Koji Kagawa; 浩司香川
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Engineering Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2012-10-22
Anticipated expiration: 2031-03-25
Also published as: JP5676332B2

Abstract

【課題】乾燥収縮とブリーディングの両方を同時に抑制でき、従来の砂と同程度の施工性を維持できるコンクリート用細骨材を提供する。
【解決手段】この銅スラグ含有コンクリート用細骨材は、銅スラグを、全細骨材に対して１５容積％以上４５容積％以下含有し、この銅スラグの粒度範囲が、ＪＩＳＡ５０１１−３における１．２ｍｍ銅スラグ細骨材（ＣＵＳ１．２）である。銅スラグは全細骨材に対して３５容積％以上４５容積％以下含有することが好ましい。これによれば、石灰砂を用いることなく乾燥収縮を抑制でき、かつ従来の砂と同程度の施工性を維持できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、土木建築物などの主要材料であるコンクリートの主原料である細骨材及びそれを用いたコンクリート施工方法に関するものであり、特に銅スラグを含有する細骨材及びそれを用いたコンクリート施工方法に関する。

コンクリートは、その経済性や施工性、強度、耐久性などから土木建築物の主要材料として広く用いられている。コンクリートは、粗骨材（砂利）、細骨材（砂）、セメント、水を主原料とし、これをよく混合して泥しょう状態とした生コンクリートを型枠の中に流し込み（通常、打ち込みという）、硬化させたものである。粗骨材はおよそ粒径が５０ｍｍ以下の骨材を、細骨材はおよそ粒径が５ｍｍ以下の骨材をいう。

細骨材としての砂は、例えば、砂岩を砕いて得られる砂岩砕砂などが知られている。砂は、コンクリート用細骨材に求められる特性である、強度（硬度）、物理的・化学的安定性、無害、適正な粒径、付着力の大きな表面組成、所要の重量等の性質を併せ持つので細骨材として好適に使用される。

しかしながら、細骨材として砂のみを用いたコンクリートにおいては、乾燥収縮が生じ易いという問題点があることが知られている。このため、例えば、下記の特許文献１のように、収縮低減効果のある石灰石骨材を所定の割合で併用することが行われているが、石灰石骨材はコストが高いという問題がある。一方、銅スラグなどのスラグ細骨材なども代替細骨材として使用されてきている。これらの代替細骨材は砂とは特性が異なるため、通常砂の一部を代替して使用される。

このとき、銅スラグのように砂と比べて比重の重い代替細骨材を用いる場合には、ブリーディングも抑制する必要がある。ブリーディングとは、コンクリートを型枠に打設した後、材料が分離して練混ぜ水の一部がコンクリート上面に上昇する現象であり、このコンクリート打設面に上昇してきた余剰水、即ちブリーディング水はコンクリート構造物に欠陥部をつくる恐れがあると同時に、コンクリートの打設現場における施工の妨げとなり、ワーカビィリィティ（施工性）の低下に繋がる。このため、コンクリートの製造に際しては、できるだけブリーディングを少なくする必要がある。

特開２０１１−６２７６号公報

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、乾燥収縮とブリーディングの両方を同時に抑制でき、特に、従来の砂と同程度の施工性を維持できるコンクリート用細骨材、及び、それを用いたコンクリート施工方法を提供することにある。

本発明では、具体的に以下のようなものを提供する。

（１）銅スラグを、全細骨材に対して１５容積％以上４５容積％以下含有し、
前記銅スラグの粒度分類がＪＩＳＡ５０１１−３における１．２ｍｍ銅スラグ細骨材（ＣＵＳ１．２）である銅スラグ含有コンクリート用細骨材。

（２）前記銅スラグを、全細骨材に対して３５容積％以上４５容積％以下含有する（１）記載の銅スラグ含有コンクリート用細骨材。

（３）細骨材として石灰細骨材を実質的に含有しない（１）又は（２）記載の銅スラグ含有コンクリート用細骨材。

（４）硬化前のコンクリート用配合材料において、粒度分類がＪＩＳＡ５０１１−３における１．２ｍｍ銅スラグ細骨材（ＣＵＳ１．２）である銅スラグを、全細骨材に対して１５容積％以上４５容積％以下含有させることで、コンクリートの乾燥収縮を抑制するとともに、前記コンクリート配合材料のブリーディングを抑制するコンクリート施工方法。

（５）前記銅スラグを、全細骨材に対して３５容積％以上４５容積％以下含有させる（４）記載のコンクリート施工方法。

本発明の銅スラグ含有コンクリート用細骨材によれば、乾燥収縮とブリーディングの両方を同時に抑制でき、特に、従来の砂と同程度の施工性を維持できるコンクリート用細骨材、及び、それを用いたコンクリート施工方法を提供できる。

実施例におけるブリーディング量を測定した結果を示す図表である。

以下、本発明の銅スラグ含有コンクリート用細骨材（以下単に銅スラグともいう）、及び、それを用いたコンクリート施工方法について更に詳細に説明する。コンクリート用配合材料としては、銅スラグ、銅スラグ以外の他の細骨材、粗骨材、セメント、水、その他の材料、が挙げられる。以下順に説明する。

［銅スラグ］
本発明においては、所定の銅スラグを一部代替細骨材として使用する。銅スラグは銅精錬に伴って生成され、銅を精錬する工程において銅精鉱中の鉄分と石灰石、珪石等が結合してなるもので、ＦｅＯ、ＳｉＯ２、ＣａＯを主体とする溶融スラグを、水冷却により水砕破砕物としたものである。銅スラグ組成の一例としては、酸化鉄（ＦｅＯ）４５〜５５質量％、珪酸（ＳｉＯ_２）３０〜３６質量％、酸化カルシウム（ＣａＯ）２〜７質量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ_２）３〜６質量％、である。強度が高く、物理的・化学的に安定で、主な用途はセメント原料、土木工事用原料（中詰め材など）、サンドブラスト用研磨剤、コンクリート用細骨材である。銅スラグをコンクリート用骨材として利用する場合の規格は、ＪＩＳＡ５０１１−３「コンクリート用骨材第３部銅スラグ」（１９９７年）に規定されている。

本発明に用いる銅スラグの粒度は、ＪＩＳＡ５０１１−３における１．２ｍｍ銅スラグ細骨材の粒度分布に適合するものであり、一般にはＣＵＳ１．２と呼ばれているものである。ＪＩＳＡ５０１１−３におけるふるい分け試験は更にＪＩＳＡ１１０２（骨材のふるい分け試験方法）に規定されており、呼び寸法１０ｍｍ、５ｍｍ、２．５ｍｍ、１．２ｍｍ、０．６ｍｍ、０．３ｍｍ、０．１５ｍｍのふるいによる試験方法であり、それぞれのふるいを通るものの質量％が規定されている。

ＪＩＳＡ５０１１−３における銅スラグ細骨材の粒度による区分は、ＣＵＳ５、ＣＵＳ２．５、ＣＵＳ１．２、ＣＵＳ５−０．３の４水準に分類されているが、このうち本発明においてはＣＵＳ１．２を用いる。粒度がＣＵＳ１．２より大きいと、後述する実施例で示すようにブリーディング量が上昇して施工性が低下する。

銅スラグの含有量は、全細骨材に対して１５容積％以上４５容積％以下であり、好ましくは２０容積％以上４０容積％以下、または、好ましくは３５容積％以上４５容積％以下である。１５容積％以上であることにより乾燥収縮の効果を充分に発揮し、４５容積％以下とすることでブリーディングも抑制できる。

なお、後述する実施例からも明らかなように、ＣＵＳ１．２のブリーディング量は、ＣＵＳ２．５と比べて、含有量増加によるブリーディング量の増加量が少なくなり、銅スラグを含有しない場合のブリーディングとあまり差がなく、通常のコンクリートのブリーディング量と同程度になる。従来、銅スラグの含有量が増加するにつれて、硬化する前の生コンクリートにおいてブリーディングが増加することが従来知られている。このブリーディングの絶対値は粒度によって異なるものの、含有量増加とブリーディング増加の関係はどの粒度においても起こりえると考えられていた。このために、ブリーディング抑制の観点からは例えば４０容積％もの多量の代替細骨材の適用は困難と考えられていた。しかしながら、本発明者らの検討によると、粒度ＣＵＳ１．２になると、このブリーディング量が含有量に依存しなくなることが判明した。この理由は定かでないが、銅スラグの含有量増加とブリーディング増加との上記依存性が成立しない領域が粒度ＣＵＳ１．２に特異的に存在する点を見出したことに本発明の特徴があると言ってもよい。このため、粒度ＣＵＳ１．２を用いることで多量の代替細骨材の適用が可能となり、結果として乾燥収縮の抑制と施工性の維持の両立を図ることに成功した。なお、この点は後述の実施例にて詳細に説明する。

［他の細骨材］
他の細骨材としては、従来公知の川砂、海砂、砂岩砕砂などを用いることができ特に限定されない。なお、石灰を主体とした細骨材である石灰細骨材は乾燥収縮に効果的であるが、コストが高い。本発明においては石灰細骨材を用いなくても乾燥収縮抑制とブリーディング抑制が可能であるので、石灰細骨材を用いなくてもよい。

［粗骨材］
粗骨材としても特に限定されず、従来公知の砂利や砕石などが適宜使用できる。

［セメント及び水］
これらも特に限定されず、従来公知のセメントと水が適宜使用できる。なお、本発明においては、吸水性の低い銅スラグを混入した分、コンクリートの単位水量（コンクリート１ｍ^３当たりの必要水量）が減少する。このためセメント量が少なくなり発熱量が減少するので、硬化後のひび割れが生じ難くなる。なお、この場合においてもコンクリート強度等においては影響がない。

［その他の材料］
必要に応じて、その他の材料として、本発明の効果を損なわない範囲で、例えば、減水剤（ＡＥ剤）などを適宜加えてもよい。

［コンクリートの施工方法］
上記の材料を混練配合したコンクリート配合材料、すなわち硬化する前の生コンクリートにおいて、本発明においては、特にブリーディングにおいて良好な性状を与えることができる。このため施工性に優れた生コンクリートを提供できる。なお、本発明における施工条件は、従来の銅スラグを用いない砂細骨材のみの場合に極めて近く、その取り扱いに特殊性がないという優れたものである。以下、実施例を用いてこの点につき更に詳細に説明する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で変形・改良等は、本発明に含まれるものである。

以下、実施例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に何ら制限を受けるものではない。

＜製造例＞
下記の実施例１から３及び比較例１から４の細骨材を用いて、それぞれ対応する製造実施例１から３及び製造比較例１から４のコンクリート配合材料を作成した。なお、粗骨材として硬質砂岩を用い、セメントとしてポルトランドセメントを用い、Ｗ／Ｃ（水セメント比）＝５０％、Ｓ／ａ（細骨材率）＝４８．５％となるように配合した。
実施例１：砂岩砕砂の８０容積％＋銅スラグＣＵＳ１．２の２０容積％
実施例２：砂岩砕砂の７０容積％＋銅スラグＣＵＳ１．２の３０容積％
実施例３：砂岩砕砂の６０容積％＋銅スラグＣＵＳ１．２の４０容積％
比較例１：砂岩砕砂の１００容積％
比較例２：砂岩砕砂の８０容積％＋銅スラグＣＵＳ２．５の２０容積％
比較例３：砂岩砕砂の７０容積％＋銅スラグＣＵＳ２．５の３０容積％
比較例４：砂岩砕砂の６０容積％＋銅スラグＣＵＳ２．５の４０容積％

＜試験例１＞
［乾燥収縮量］
製造実施例１から３及び製造比較例１から４のコンクリート配合材料をＪＩＳＡ１１３２：２００６で作成し、ＪＩＳＡ１１２９−３：２００１によって乾燥収縮量（単位μｍ）を測定した。その結果を表１に示す。

表１から解かるように、銅スラグを含有しない製造比較例１に比べて、製造実施例１から３においては乾燥収縮が抑制されている。なお、ＣＵＳ量２０％の製造実施例１より、ＣＵＳ４０％の製造実施例３の抑制効果が高い。また、製造実施例３の乾燥抑制効果は、ＣＵＳ２．５の製造比較例２から４と比べても遜色ないことが理解できる。

＜試験例２＞
［ブリーディング量］
実施例１から３及び比較例１、２、４のコンクリート配合材料（生コンクリート）について、ＪＩＳＡ１１２３：２００３によってブリーディング量を測定した（単位ｃｍ^３／ｍｍ^２）。その結果を図１に示す。

図１から解かるように、ＣＵＳ２．５の銅スラグを含有する比較例２や４においては、含有率が高いと急激にブリーディング量が増加する（特に比較例４参照）。一方、本発明の実施例１から３は、ＣＵＳ量が異なっていてもブリーディング量が安定して低くなっており、このことから従来の銅スラグを含有しない比較例１と同等の施工性を有していることが理解できる。なお、実際の施工を行ったところ、比較例４はポンプ圧送時の詰まりが発生して施工性が悪かった。これに対して実施例１から３では銅スラグなしの比較例１とほぼ同様の施工性が得られた。

Claims

銅スラグを、全細骨材に対して１５容積％以上４５容積％以下含有し、
前記銅スラグの粒度分類がＪＩＳＡ５０１１−３における１．２ｍｍ銅スラグ細骨材（ＣＵＳ１．２）である銅スラグ含有コンクリート用細骨材。
前記銅スラグを、全細骨材に対して３５容積％以上４５容積％以下含有する請求項１記載の銅スラグ含有コンクリート用細骨材。
細骨材として石灰細骨材を実質的に含有しない請求項１又は２記載の銅スラグ含有コンクリート用細骨材。
硬化前のコンクリート用配合材料において、粒度分類がＪＩＳＡ５０１１−３における１．２ｍｍ銅スラグ細骨材（ＣＵＳ１．２）である銅スラグを、全細骨材に対して１５容積％以上４５容積％以下含有させることで、コンクリートの乾燥収縮を抑制するとともに、前記コンクリート配合材料のブリーディングを抑制するコンクリート施工方法。
前記銅スラグを、全細骨材に対して１５容積％以上４５容積％以下含有させる請求項４記載のコンクリート施工方法。