JPH0735676A - コンクリート用シリカフュームの品質判定方法 - Google Patents

コンクリート用シリカフュームの品質判定方法

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JPH0735676A
JPH0735676A JP3287118A JP28711891A JPH0735676A JP H0735676 A JPH0735676 A JP H0735676A JP 3287118 A JP3287118 A JP 3287118A JP 28711891 A JP28711891 A JP 28711891A JP H0735676 A JPH0735676 A JP H0735676A
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JP
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silica fume
concrete
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quality
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JP3287118A
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English (en)
Inventor
Toshio Yonezawa
敏男 米澤
Tateo Mitsui
健郎 三井
Kunio Yanagibashi
邦生 柳橋
Yosaku Ikeo
陽作 池尾
Toru Okuno
亨 奥野
Etsuro Asakura
悦郎 朝倉
Hisatsugu Yoshida
久嗣 吉田
Mitsuo Sato
光男 佐藤
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Mitsubishi Materials Corp
Takenaka Komuten Co Ltd
Keihin Ryoko Concrete Kogyo Inc
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Takenaka Komuten Co Ltd
Keihin Ryoko Concrete Kogyo Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 実効的なコンクリートの強度,耐久性,施工
性に関与するコンクリート用シリカフュームの品質判定
方法を提供する。 【構成】 シリカフュームに水中で外力を加え、外力を
加えた前後あるいは、外力の持続時間に応じたシリカフ
ュームの粒度分布の変化あるいは粒度分布に関連したパ
ラメターの変化を測定し、当該パラメターとコンクリー
トの強度,耐久性,施工性との関連からコンクリート用
シリカフュームの品質を判定するとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンクリートの強度,
耐久性,施工性等の向上を目的に利用されるコンクリー
ト用シリカフュームの品質を判定する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】シリカフュームは、直径0.1〜0.5
μm程度のガラス質シリカを主成分とする球形の微粒子
であり、通常、この大きさの1次粒子が凝集した凝集塊
を形成している。この材料は、周知の如くコンクリート
の強度,耐久性,施工性等の改善に有効である。しか
し、この材料はシリコンメタルあるいはフェロシリコン
製造時の副産物であり、シリカフュームの物理的,化学
的性質は、生産工場や生産ロットによって異なる。そこ
で、上記目的でコンクリートに利用されるシリカフュー
ムの品質を判定するために、従来より物理的性質として
は、比重,比表面積,粒度,45μmふるい残分,色調
等が、化学成分としてSiO2 ,Al2 O3 ,Fe2 O
3 ,CaO,MgO,Na2 O,K2 O,C,SiC,
SO3 ,TiO2 ,MnO,Cl,P2 O5 ,等が習慣
的に解析されている。さらに、強熱減量,含水率,ポゾ
ラン活性指数等が解析されている。叙上の諸パラメター
は経験則としてその物理的,化学的性質からコンクリー
トの強度,耐久性,施工性との関係を推察判定するのに
用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】シリカフュームの品質
判定として上述の物理的,化学的性質は無関係とは考え
られず確かに重要であるが、現実にはコンクリートの強
度,耐久性,施工性等との関係は明確ではないのが実情
である。すなわち、例えば図1は「コンクリート工学年
次論文報告書、第13巻第1号P.285〜290.1
991」の中込,岸谷,江口,梶田等の実験による圧縮
強度とSiO2 含有量の関係を示したものであるが、
(図中1Wは1週間,4Wは4週間経過を表わす。)S
iO2 含有量が少なく、90%以下の領域では、圧縮強
度とSiO2 含有量とが関連しており、SiO2 含有量
が少ないと強度は低い。しかし、SiO2 含有量が90
%以上では、SiO2 含有量と圧縮強度とは関係がな
い。つまり、SiO2 含有量が多い程コンクリートの圧
縮強度が高まるという常識が適用し得ない。従って、S
iO2 含有量のみでシリカフュームの品質を判定するこ
とはできないにもかかわらず、業界ではシリカフューム
のSiO2 含有量は90%を上回るものを採用しようと
する傾向が多い。
【0004】また、比表面積は、シリカフュームの反応
性の尺度であり、比表面積が大きい程、コンクリートの
強度や耐久性を改善する作用が強いと考えられるが、実
際には、必ずしもそうではない。図2は、発明者らの実
験によるコンクリートの圧縮強度と比表面積の関係を示
すが、比表面積の大きいものの方がかえって強度が低
い。
【0005】その他の物理的,科学的性質もシリカフュ
ームを用いたコンクリートの性質との関連が明らかでは
ない。言い換えれば、現在採択されている物理的,科学
的性質ではシリカフュームの品質を正しく判定すること
ができない。すなわち、これらの性質を解析するのみで
は、あるシリカフュームがコンクリートの強度を改善す
る作用が強いのか弱いのか、あるいは、施工性を改善す
る性質が強いのか弱いのかといったシリカフュームの品
質を正しく判定することができないのである。
【0006】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころはコンクリートの強度,耐久性,施工性等に密接に
関与しコンクリート用シリカフュームの品質を適切に判
定することの出来る新規なパラメター採択による判定方
法を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の判定方法においては、シリカフュームに水
中で外力を加え、外力を加えた前後あるいは、外力の持
続時間に応じたシリカフュームの粒度分布の変化あるい
は粒度分布に関連したパラメターの変化を測定して判定
するとしたものである。
【0008】上記の外力としては超音波を用いると良
い。
【0009】上記の粒度分布測定装置としてはレーザー
回析式粒度分布測定装置を用いると良い。
【0010】上記のパラメターとしては平均粒径を採択
すると良い。
【0011】上記のパラメターとしては特定の粒子径以
下の粒子量を採択すると良い。
【0012】上記の特定の粒子径としては1μmを採択
すると良い。
【0013】すなわち、シリカフュームは、0.1〜
0.5μmの微粒子であるが、通常は凝集塊として存在
する。シリカフュームをコンクリートに利用した時、凝
集したシリカフュームは、分散した後、ペースト中で別
の凝集構造を取ったり、分散したままの状態で存在す
る。一部のシリカフュームは凝集塊のままで、ペースト
中に存在する。シリカフュームは、このようにコンクリ
ート中で分散したり、凝集したりする。当該分野では、
このシリカフュームの分散状態や分散特性をコンクリー
トの強度,耐久性,施工性等と密接に関連するものと認
識していない。本発明者等は、シリカフュームの分散状
態や分散性がシリカフュームの品質として重要であると
の認識の下に、研究を行った結果、水中での外力によっ
て分散し易いシリカフューム程、コンクリートの流動性
や強度を改善する作用が強いという事実の発見に基づい
たものである。
【0014】
【作用】水とシリカフュームをミキサーに投入して攪拌
し、せん断力を加えたり、シリカフュームを投入した水
に超音波を加えるとシリカフュームは分散する。この時
の分散状態を測定する簡単な方法は、凝集したシリカフ
ュームの粒度の測定である。シリカフュームが分散する
程、シリカフュームの粒度分布は、粒径の小さいほうへ
移動する。したがって、シリカフュームに外力を加えた
前後の粒度分布や粒度分布に関連したパラメターを測定
することによりシリカフュームの分散し易さを試験する
ことができる。また、外力を持続した時の粒度分布や粒
度分布に関連したパラメターの経時変化もシリカフュー
ムの分散し易さの評価尺度となる。図3は、シリカフュ
ームに超音波を加えた時の粒度分布を測定し、直径1μ
m以下の粒子の量と超音波を加えた時間との関係を示
す。シリカフュームの1次粒子は0.1〜0.5μmで
あるが、超音波を加える前は1μm以下の粒子は測定さ
れない。すなわち、全ての粒子が凝集塊を形成してい
る。所が超音波を加えると除々に1μm以下の粒子が増
加している。これは、超音波によって凝集塊が分散し、
シリカフュームが分散することを示している。このよう
に、シリカフュームを分散するための外力として超音波
は有効であり、かつ簡便である。試験に用いる超音波の
出力として適正なものは、ある範囲を有するが、100
〜1000W程度のものが有効である。シリカフューム
の分散状態の尺度としての粒度分布を測定する方法とし
ては、レーザー回析式粒度分布測定装置が有効である。
粒度分布を数値で表すパラメターの一つとして平均粒径
を使うことができ、シリカフュームが分散すると平均粒
径は小さくなる。シリカフュームの1次粒子の大きさ
は、0.1〜0.5μmであるので、シリカフュームが
分散する程、この大きさ近傍の値の粒子が増大する。し
たがって、この近傍値である特定の粒子径以下の粒子の
量は、分散したシリカフュームの多い少ないを示す。上
記特定の粒子径として1μmという値を使うことができ
る。この値は1次粒子の最大径の2倍程度の値である
が、図3に示したように、シリカフュームが分散すると
ともに1μm以下の粒子の量が増大する。かかるシリカ
フュームの分散性とコンクリートの強度,耐久性,施工
性との間には、実は後述する如く密接な関連があり、シ
リカフュームの分散性からコンクリートに用いるシリカ
フュームの品質を判定することができる。
【0015】
【実施例】以下具体例によって本発明を説明する。ただ
し、本発明は、この実施例に限定されるものではない。
加工形態2種類(非顆粒−U,顆粒−D)と銘柄2種類
(A社製,B社製)を組み合わせた4種類のシリカフュ
ームを用いて水結合材比23〜40%のコンクリートを
練り混ぜ、練り混ぜ直後の流動性と硬化後の力学的性質
を試験し、この結果から、本発明の品質判定法によっ
て、コンクリートに用いるシリカフュームの品質が判定
できるかどうかを検討した。試験した4種類のシリカフ
ュームの物理的,化学的性質の試験結果を表1に示す。
【表1】
【0016】CILAS社製粒度分布測定装置LASE
R GRANULOMETERモデル715の分散槽に
付属する150Wの超音波を加えた時の1μm以下の粒
子量を同レーザー回析式粒度分布測定装置で測定し、本
発明によるシリカフュームの品質判定を行った。図4
は、超音波を加えた時の1μm以下の粒子量と時間の関
係を示す。図5は、12.5分後の1μm以下の粒子の
量とシリカフュームの種類の関係を示す。顆粒のシリカ
フューム(D)に比べて、非か粒のシリカフューム
(U)の方がはるかに分散し易い。銘柄AとBを比べる
とAの方が分散し易い。これは非顆粒の場合に明瞭であ
る。
【0017】以下にコンクリートの実験について示す。
使用した材料は下記のとおりである。 セメント;フライアッシュセメントB種(比重2.9
7) 砂 ;比重2.61,吸水率1.53%の山砂 砕 石 ;比重2.70,吸水率0.38%の石灰岩砕
石 水 ;水道水 高性能AE減水剤;特殊スルホン基カルボキシル基含有
多元ポリマーを主成分とするもの。 コンクリートの調合を表2に示す。
【表2】 これは、シリカフューム無添加のコンクリートの調合で
ある。シリカフュームを添加したものは、セメント
(C)の重量比でシリカフューム(SF)を置換した。
例えば、置換率10%とは、SF/(C+SF)が10
%を意味するものであり、後図では逐一表示している。
【0018】コンクリートの練り混ぜには容量50lの
パン型強制練りミキサーを用い、全材料をミキサーに投
入した後2分間攪拌した。図6は高性能AE減水剤の使
用量とシリカフュームの種類の関係を示す。この量が多
い程、同じスランプのコンクリートを製造するのに要す
る混和剤の量が多いのであり、不経済なコンクリートと
なる。銘柄にかかわらず、非顆粒に比べて顆粒のシリカ
フュームのコンクリートの高性能AE減水剤の使用量が
多い。
【0019】図7は、Lフロー速度とシリカフューム種
類の関係を示す。Lフロー速度とは、本願出願人が特開
平1−297528号,特開平1−297529号にて
提案のL型フロー試験法で測定したものであり、Lフロ
ー速度が大きい程、コンクリートの粘性が低い、すなわ
ち、コンクリートが流れ易いことを示している。図7に
よれば、顆粒に比べて非顆粒のLフロー速度が大きく、
コンクリートの粘性が低い。また銘柄Bに比べてAの粘
性が低い。図8は硬化したコンクリートの圧縮強度とシ
リカフュームの種類の関係を示す。銘柄Bに比べてAの
圧縮強度が高い。銘柄Aでは顆粒に比べて非顆粒の圧縮
強度が高い。
【0003】図9は、ヤング係数とシリカフュームの種
類の関係を示す。銘柄Bに比べてAのヤング係数が大き
い。顆粒に比べて非顆粒のヤング係数が大きい。
【0021】図6〜9の実験結果を全体として見れば、
シリカフュームの種類の違いがコンクリートの性質に及
ぼす影響は、フレッシュコンクリートと硬化コンクリー
トで共通しており、A社製とB社製の銘柄の違いではA
社製のほうが、顆粒,非顆粒の加工形態の違いでは非顆
粒のほうが優れている。シリカフュームの種類の違いに
よる、このようなコンクリートの性質の差は、表1に示
した従来の品質判定では評価することが難しい。しかし
本発明による品質判定結果である図5によれば、B社製
に比べてA社製のものが分散し易く、顆粒に比べて非顆
粒のほうが分散し易い。すなわち、本発明による試験の
結果、分散し易いシリカフューム程、図6〜9に示した
ようにコンクリートの性質が優れている。このように本
発明は、コンクリート用シリカフュームの品質判定法と
して有効である。
【0022】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。本
発明による、コンクリートの性質を改善するうえでのシ
リカフュームの性質を支配しているシリカフュームのコ
ンクリート中での分散性の評価が可能となった。その結
果、コンクリートに用いるシリカフュームの品質の判定
を適正に行うことが可能となった。したがって、本発明
は、シリカフュームを用いたコンクリートの品質の向上
と、品質のバラツキの低減に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】セメント重量の15%をシリカフュームで置換
したモルタル(水結合材比65%)の圧縮強度とシリカ
フュームのSiO2 含有量の関係を示すものである。
【図2】セメント重量の10%をシリカフュームで置換
したコンクリート(水結合材比28%)の圧縮強度とシ
リカフュームの比表面積の関係の一例を示すものであ
る。
【図3】シリカフュームに超音波を加えた時の粒度分布
を経時的に測定し、粒径1μm以下の量と超音波を加え
た時間の関係を示したものの一例である。
【図4】図3と同様の関係を表1に示す4種類のシリカ
フュームについて求めたものである。
【図5】超音波を12.5分加えた時の1μm以下の粒
子の量とシリカフュームの種類の関係を示したものであ
る。
【図6】高性能AE減水剤の使用量とシリカフュームの
種類の関係を示したものである。
【図7】L型フロー試験によって求めたLフロー速度と
シリカフュームの種類の関係を示したものである。
【図8】コンクリートの圧縮強度とシリカフュームの種
類の関係を示したものである。
【図9】コンクリートのヤング係数とシリカフュームの
種類の関係を示したものである。
フロントページの続き (72)発明者 三井 健郎 東京都江東区南砂二丁目5番14号 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 柳橋 邦生 東京都江東区南砂二丁目5番14号 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 池尾 陽作 東京都江東区南砂二丁目5番14号 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 奥野 亨 東京都中央区銀座八丁目21番1号 株式会 社竹中工務店東京本店内 (72)発明者 朝倉 悦郎 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社セメント研究所内 (72)発明者 吉田 久嗣 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社セメント研究所内 (72)発明者 佐藤 光男 東京都港区港南五丁目8番20号 京浜菱光 コンクリート工業株式会社品川工場内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリカフュームに水中で外力を加え、外
    力を加えた前後あるいは、外力の持続時間に応じたシリ
    カフュームの粒度分布の変化あるいは粒度分布に関連し
    たパラメターの変化を測定して判定するとしたことを特
    徴とするコンクリート用シリカフュームの品質判定方
    法。
  2. 【請求項2】 外力として超音波を用いてなる請求項1
    記載のコンクリート用シリカフュームの品質判定方法。
  3. 【請求項3】 粒度分布測定装置としてレーザー回析式
    粒度分布測定装置を用いるとした請求項1記載のコンク
    リート用シリカフュームの品質判定方法。
  4. 【請求項4】 パラメターとして平均粒径を採択すると
    した請求項1記載のコンクリート用シリカフュームの品
    質判定方法。
  5. 【請求項5】 パラメターとして特定の粒子径以下の粒
    子量を採択するとした請求項1記載のコンクリート用シ
    リカフュームの品質判定方法。
  6. 【請求項6】 特定の粒子径として1μmを採択すると
    した請求項5記載のコンクリート用シリカフュームの品
    質判定方法。
JP3287118A 1991-10-07 1991-10-07 コンクリート用シリカフュームの品質判定方法 Pending JPH0735676A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007271448A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd セメントの品質推定方法及びそれを用いた品質管理方法
JP2013024760A (ja) * 2011-07-22 2013-02-04 Shimadzu Corp 粒度分布測定装置
JP2019045195A (ja) * 2017-08-30 2019-03-22 株式会社竹中工務店 シリカフュームの評価方法、コンクリート組成物の製造方法、コンクリート組成物及びコンクリート硬化体
JP2023132554A (ja) * 2022-03-11 2023-09-22 Ube三菱セメント株式会社 セメント混練物の流動性評価方法

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