(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023180864
(43)【公開日】2023-12-21
(54)【発明の名称】高強度コンクリート
(51)【国際特許分類】
C04B 28/04 20060101AFI20231214BHJP
C04B 18/14 20060101ALI20231214BHJP
C04B 22/14 20060101ALI20231214BHJP
【ＦＩ】
C04B28/04
C04B18/14 Z
C04B18/14 C
C04B22/14 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022094515
(22)【出願日】2022-06-10
(71)【出願人】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】太田 貴士
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 悟士
(72)【発明者】
【氏名】加藤 優志
【テーマコード（参考）】
4G112
【Ｆターム（参考）】
4G112MB23
4G112PA28
4G112PA29
4G112PB11
(57)【要約】
【課題】高い圧縮強度を呈するとともに、粘性を低減させることで施工性に優れた高強度コンクリートを提供することを課題とする。
【解決手段】本発明に係る高強度コンクリートは、材齢２８日の圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ２以上の高強度コンクリートであって、低発熱型セメント、シリカフューム、及び、スラグ石こう系混和材を含む結合材と、前記結合材に対する重量比が１５～３０％となるように添加された１４０～１８０ｋｇ／ｍ３の水と、を含有し、前記結合材の合計重量を１００としたとき、前記低発熱型セメントの重量が７０～８２で、前記シリカフュームの重量が１３～２０で、前記スラグ石こう系混和材の重量が５～１０であることを特徴とする。
【選択図】図３
【解決手段】本発明に係る高強度コンクリートは、材齢２８日の圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ２以上の高強度コンクリートであって、低発熱型セメント、シリカフューム、及び、スラグ石こう系混和材を含む結合材と、前記結合材に対する重量比が１５～３０％となるように添加された１４０～１８０ｋｇ／ｍ３の水と、を含有し、前記結合材の合計重量を１００としたとき、前記低発熱型セメントの重量が７０～８２で、前記シリカフュームの重量が１３～２０で、前記スラグ石こう系混和材の重量が５～１０であることを特徴とする。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
材齢２８日の圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ２以上の高強度コンクリートであって、
低発熱型セメント、シリカフューム、及び、スラグ石こう系混和材を含む結合材と、
前記結合材に対する重量比が１５～３０％となるように添加された１４０～１８０ｋｇ／ｍ３の水と、を含有し、
前記結合材の合計重量を１００としたとき、前記低発熱型セメントの重量が７０～８２で、前記シリカフュームの重量が１３～２０で、前記スラグ石こう系混和材の重量が５～１０であることを特徴とする高強度コンクリート。
低発熱型セメント、シリカフューム、及び、スラグ石こう系混和材を含む結合材と、
前記結合材に対する重量比が１５～３０％となるように添加された１４０～１８０ｋｇ／ｍ３の水と、を含有し、
前記結合材の合計重量を１００としたとき、前記低発熱型セメントの重量が７０～８２で、前記シリカフュームの重量が１３～２０で、前記スラグ石こう系混和材の重量が５～１０であることを特徴とする高強度コンクリート。
【請求項2】
前記低発熱型セメントは、低熱ポルトランドセメント、又は、中庸熱ポルトランドセメントであることを特徴とする請求項１に記載の高強度コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高強度コンクリートに関する。
【背景技術】
【0002】
高強度コンクリートは、結合材に対する水の重量比（水結合材比）を低くして、硬化後のコンクリート組織を緻密にすることで圧縮強度を高めたものである。
そして、高強度コンクリートは、コンクリート構造物に採用することで、高層化や部材の小断面化を可能とすることから、現在、コンクリートの高強度化に関する様々な技術が提案されている。
そして、高強度コンクリートは、コンクリート構造物に採用することで、高層化や部材の小断面化を可能とすることから、現在、コンクリートの高強度化に関する様々な技術が提案されている。
【0003】
例えば、特許文献１では、コンクリートの高強度化などを目的とし、少なくともセメントとシリカフュームとを含む結合材と、結合材に対する重量比が１０～２０％となるように添加された１４５～１５５ｋｇ／ｍ３の水と、絶対容積が２７０～３３０Ｌ／ｍ３の粗骨材と、絶対容積が８８～１６８Ｌ／ｍ３の人工軽量細骨材と、を含有することを特徴とする、コンクリート組成物が提案されている。
また、特許文献２では、水と、セメント及び混和材からなる結合材と、細骨材と、粗骨材とを含有し、水結合材比は３０％以下であり、セメントは、早強ポルトランドセメントであり、混和材は、シリカフュームと、高炉スラグ微粉末と、石膏系成分とを含むことを特徴とする高強度コンクリートが提案されている。
また、非特許文献１では、設計基準強度（Ｆｃ）が１５０Ｎ／ｍｍ２である超高強度コンクリートが提案されている。
また、特許文献２では、水と、セメント及び混和材からなる結合材と、細骨材と、粗骨材とを含有し、水結合材比は３０％以下であり、セメントは、早強ポルトランドセメントであり、混和材は、シリカフュームと、高炉スラグ微粉末と、石膏系成分とを含むことを特徴とする高強度コンクリートが提案されている。
また、非特許文献１では、設計基準強度（Ｆｃ）が１５０Ｎ／ｍｍ２である超高強度コンクリートが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６１８０９４６号公報
【特許文献2】特開２０１９－４８７４２号公報
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】松本修一、後藤和正、黒岩秀介、高瀬洋一「大手町タワー Ｆｃ１５０Ｎ／ｍｍ２コンクリート・７８０Ｎ／ｍｍ２鋼材のＣＦＴ柱の超高層建物への適用」大成建設技術センター報第４６号（２０１３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
コンクリートの様々な特性に関して、要求されるレベルは常に上昇しており、当然、強度についても例外ではない。したがって、特許文献１、２で提案されている高強度コンクリートよりも、更なる高強度化を図る必要がある。
しかしながら、コンクリートの高強度化を図ると、コンクリートの粘性が高くなり、特に非特許文献１に係る技術のような超高強度コンクリートでは、その傾向が顕著となる。その結果、超高強度化されたコンクリートは、施工時の取り扱いが難しくなったりポンプによる圧送負荷が高くなったりといった施工性の問題が発生してしまう。このように、非特許文献１に係る技術では、超高強度コンクリートを提供できるものの、施工性に関して改善の余地が残されていた。
しかしながら、コンクリートの高強度化を図ると、コンクリートの粘性が高くなり、特に非特許文献１に係る技術のような超高強度コンクリートでは、その傾向が顕著となる。その結果、超高強度化されたコンクリートは、施工時の取り扱いが難しくなったりポンプによる圧送負荷が高くなったりといった施工性の問題が発生してしまう。このように、非特許文献１に係る技術では、超高強度コンクリートを提供できるものの、施工性に関して改善の余地が残されていた。
【0007】
そこで、本発明は、高い圧縮強度を呈するとともに、粘性を低減させることで施工性に優れた高強度コンクリートを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決するための本発明に係る高強度コンクリートは、材齢２８日の圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ２以上の高強度コンクリートであって、低発熱型セメント、シリカフューム、及び、スラグ石こう系混和材を含む結合材と、前記結合材に対する重量比が１５～３０％となるように添加された１４０～１８０ｋｇ／ｍ３の水と、を含有し、前記結合材の合計重量を１００としたとき、前記低発熱型セメントの重量が７０～８２で、前記シリカフュームの重量が１３～２０で、前記スラグ石こう系混和材の重量が５～１０である。
また、本発明に係る高強度コンクリートの低発熱型セメントは、低熱ポルトランドセメント、又は、中庸熱ポルトランドセメントであるのが好ましい。
本発明によれば、結合材として低発熱型セメントとシリカフュームとスラグ石こう系混和材を含むとともに、これら３種の重量の範囲を精緻に特定していることから、高い圧縮強度を呈するだけでなく、粘性を低減させて、施工性に優れる高強度コンクリートを実現することができる。
また、本発明は、特許文献２で実施されるような特殊な養生（５０℃程度の蒸気養生）が必要ではないことから、例えば、市中のレディーミクストコンクリート工場などで製造される現場打ちコンクリートにも適用することが可能である。
また、本発明に係る高強度コンクリートの低発熱型セメントは、低熱ポルトランドセメント、又は、中庸熱ポルトランドセメントであるのが好ましい。
本発明によれば、結合材として低発熱型セメントとシリカフュームとスラグ石こう系混和材を含むとともに、これら３種の重量の範囲を精緻に特定していることから、高い圧縮強度を呈するだけでなく、粘性を低減させて、施工性に優れる高強度コンクリートを実現することができる。
また、本発明は、特許文献２で実施されるような特殊な養生（５０℃程度の蒸気養生）が必要ではないことから、例えば、市中のレディーミクストコンクリート工場などで製造される現場打ちコンクリートにも適用することが可能である。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係る高強度コンクリートは、高い圧縮強度を呈するとともに、粘性を低減させることで施工性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施例１におけるスランプフロー値の結果を示すグラフである。
【図2】実施例１における５０ｃｍフロー到達時間の結果を示すグラフである。
【図3】実施例２におけるシリカフュームの構成割合を変化させた場合の５０ｃｍフロー到達時間と圧縮強度の結果を示すグラフである。
【図4】実施例２におけるスラグ石こう系混和材の構成割合を変化させた場合の５０ｃｍフロー到達時間と圧縮強度の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明に係る高強度コンクリートを実施するための形態（本実施形態に係る高強度コンクリート）について説明する。
［高強度コンクリート］
本実施形態に係る高強度コンクリートは、低発熱型セメント、シリカフューム、及び、スラグ石こう系混和材を含む結合材と、水と、を含有するとともに、結合材の合計重量を１００としたときの低発熱型セメントの重量、シリカフュームの重量、スラグ石こう系混和材の重量が、それぞれ所定範囲内となる。
以下、各構成要件について詳細に説明する。
［高強度コンクリート］
本実施形態に係る高強度コンクリートは、低発熱型セメント、シリカフューム、及び、スラグ石こう系混和材を含む結合材と、水と、を含有するとともに、結合材の合計重量を１００としたときの低発熱型セメントの重量、シリカフュームの重量、スラグ石こう系混和材の重量が、それぞれ所定範囲内となる。
以下、各構成要件について詳細に説明する。
【0012】
（結合材）
結合材は、低発熱型セメント、シリカフューム、及び、スラグ石こう系混和材を含んで構成される。そして、結合材は、予め所定の配合で混合されたプレミックス品を使用してもよいし、コンクリート製造時に混合してもよい。
なお、結合材は、低発熱型セメントとシリカフュームとスラグ石こう系混和材の３種を含んでいればよく、圧縮強度や粘度に悪影響を及ぼさない範囲であれば、例えば、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、石灰石微粉末、膨張材などを含んでいてもよい。
結合材は、低発熱型セメント、シリカフューム、及び、スラグ石こう系混和材を含んで構成される。そして、結合材は、予め所定の配合で混合されたプレミックス品を使用してもよいし、コンクリート製造時に混合してもよい。
なお、結合材は、低発熱型セメントとシリカフュームとスラグ石こう系混和材の３種を含んでいればよく、圧縮強度や粘度に悪影響を及ぼさない範囲であれば、例えば、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、石灰石微粉末、膨張材などを含んでいてもよい。
【0013】
（結合材：低発熱型セメント）
低発熱型セメントとは、水和反応に伴う発熱速度、及び、発熱量が小さくなるように調整されたセメントであって、コンクリートの温度ひびわれ対策としてコンクリート材料での制御を可能とするものである。
そして、低発熱型セメントは、低熱ポルトランドセメント、又は、中庸熱ポルトランドセメントであるのが好ましい。なお、低熱ポルトランドセメントと中庸熱ポルトランドセメントは、ＪＩＳＲ ５２１０：２００９に記載の規定に適合するものである。
（結合材：低発熱型セメントの構成割合）
結合材の合計重量を１００としたとき、低発熱型セメントの重量が７０未満であると所望の圧縮強度が得られない。一方、低発熱型セメントの重量が８２を超えると粘性が高くなってしまい優れた施工性を確保することができなくなる。
よって、低発熱型セメントの重量は、結合材の合計重量を１００としたとき、７０～８２である。
なお、高強度コンクリート１ｍ３あたりの低発熱型セメントの重量は、特に限定されないものの、例えば、５００～１０００ｋｇ／ｍ３（好ましくは６００～９００ｋｇ／ｍ３）である。
低発熱型セメントとは、水和反応に伴う発熱速度、及び、発熱量が小さくなるように調整されたセメントであって、コンクリートの温度ひびわれ対策としてコンクリート材料での制御を可能とするものである。
そして、低発熱型セメントは、低熱ポルトランドセメント、又は、中庸熱ポルトランドセメントであるのが好ましい。なお、低熱ポルトランドセメントと中庸熱ポルトランドセメントは、ＪＩＳＲ ５２１０：２００９に記載の規定に適合するものである。
（結合材：低発熱型セメントの構成割合）
結合材の合計重量を１００としたとき、低発熱型セメントの重量が７０未満であると所望の圧縮強度が得られない。一方、低発熱型セメントの重量が８２を超えると粘性が高くなってしまい優れた施工性を確保することができなくなる。
よって、低発熱型セメントの重量は、結合材の合計重量を１００としたとき、７０～８２である。
なお、高強度コンクリート１ｍ３あたりの低発熱型セメントの重量は、特に限定されないものの、例えば、５００～１０００ｋｇ／ｍ３（好ましくは６００～９００ｋｇ／ｍ３）である。
【0014】
（結合材：シリカフューム）
シリカフュームとは、金属シリコン又はフェロシリコンをアーク式電気炉で製造するときに発生する排ガスから捕集される二酸化けい素を主成分とする非晶質の球状の超微粒子であって、ＪＩＳ Ａ ６２０７：２０１６に定義されているものである。そして、シリカフュームとしては、粉末状のいわゆるコンクリート用シリカフュームを使用することができる。
（結合材：シリカフュームの構成割合）
結合材の合計重量を１００としたとき、シリカフュームの重量が１３未満であると所望の圧縮強度が得られないとともに粘性が高くなってしまう。一方、シリカフュームの重量が２０を超えると圧縮強度の向上効果が飽和する。
よって、シリカフュームの重量は、結合材の合計重量を１００としたとき、１３～２０である。
なお、高強度コンクリート１ｍ３あたりのシリカフュームの重量は、特に限定されないものの、例えば、７０～２００ｋｇ／ｍ３（好ましくは９８～１３０ｋｇ／ｍ３）である。
シリカフュームとは、金属シリコン又はフェロシリコンをアーク式電気炉で製造するときに発生する排ガスから捕集される二酸化けい素を主成分とする非晶質の球状の超微粒子であって、ＪＩＳ Ａ ６２０７：２０１６に定義されているものである。そして、シリカフュームとしては、粉末状のいわゆるコンクリート用シリカフュームを使用することができる。
（結合材：シリカフュームの構成割合）
結合材の合計重量を１００としたとき、シリカフュームの重量が１３未満であると所望の圧縮強度が得られないとともに粘性が高くなってしまう。一方、シリカフュームの重量が２０を超えると圧縮強度の向上効果が飽和する。
よって、シリカフュームの重量は、結合材の合計重量を１００としたとき、１３～２０である。
なお、高強度コンクリート１ｍ３あたりのシリカフュームの重量は、特に限定されないものの、例えば、７０～２００ｋｇ／ｍ３（好ましくは９８～１３０ｋｇ／ｍ３）である。
【0015】
（結合材：スラグ石こう系混和材）
スラグ石こう系混和材とは、製鉄所から産出する高炉水砕スラグと、火力発電所の排煙脱硫装置等から副生される二水石こうを主原料として、常圧で反応硬化させた不燃材であって、ＪＡＳＳ５ Ｍ－７０１：２０１８の附属書３に記載の基準に適合するものである。
（結合材：スラグ石こう系混和材の構成割合）
結合材の合計重量を１００としたとき、スラグ石こう系混和材の重量が５未満であると粘性が高くなってしまい優れた施工性を確保することができなくなる。一方、スラグ石こう系混和材の重量が１０を超えると圧縮強度が低下してしまう。
よって、スラグ石こう系混和材の重量は、結合材の合計重量を１００としたとき、５～１０である。
なお、高強度コンクリート１ｍ３あたりのスラグ石こう系混和材の重量は、特に限定されないものの、例えば、３０～１５０ｋｇ／ｍ３（好ましくは５３～１００ｋｇ／ｍ３）である。
スラグ石こう系混和材とは、製鉄所から産出する高炉水砕スラグと、火力発電所の排煙脱硫装置等から副生される二水石こうを主原料として、常圧で反応硬化させた不燃材であって、ＪＡＳＳ５ Ｍ－７０１：２０１８の附属書３に記載の基準に適合するものである。
（結合材：スラグ石こう系混和材の構成割合）
結合材の合計重量を１００としたとき、スラグ石こう系混和材の重量が５未満であると粘性が高くなってしまい優れた施工性を確保することができなくなる。一方、スラグ石こう系混和材の重量が１０を超えると圧縮強度が低下してしまう。
よって、スラグ石こう系混和材の重量は、結合材の合計重量を１００としたとき、５～１０である。
なお、高強度コンクリート１ｍ３あたりのスラグ石こう系混和材の重量は、特に限定されないものの、例えば、３０～１５０ｋｇ／ｍ３（好ましくは５３～１００ｋｇ／ｍ３）である。
【0016】
（水）
水は、結合材に対する重量比が１５％未満であると、練混ぜ難くなるおそれがある。また、水は、結合材に対する重量比が３０％を超えると、所望の圧縮強度が得られないおそれがある。
よって、水は、結合材に対する重量比が１５～３０％となるように添加される。
また、高強度コンクリート１ｍ３あたりの水の重量（単位水量）が１４０ｋｇ／ｍ３未満であると、フレッシュコンクリートの流動性が悪化し、施工性が低下してしまう。また、単位水量が１８０ｋｇ／ｍ３を超えると、所望の圧縮強度が得られないおそれがある。
よって、単位水量は、１４０～１８０ｋｇ／ｍ３である。
水は、結合材に対する重量比が１５％未満であると、練混ぜ難くなるおそれがある。また、水は、結合材に対する重量比が３０％を超えると、所望の圧縮強度が得られないおそれがある。
よって、水は、結合材に対する重量比が１５～３０％となるように添加される。
また、高強度コンクリート１ｍ３あたりの水の重量（単位水量）が１４０ｋｇ／ｍ３未満であると、フレッシュコンクリートの流動性が悪化し、施工性が低下してしまう。また、単位水量が１８０ｋｇ／ｍ３を超えると、所望の圧縮強度が得られないおそれがある。
よって、単位水量は、１４０～１８０ｋｇ／ｍ３である。
【0017】
（圧縮強度）
本実施形態に係る高強度コンクリートは、前記のような構成（特に結合材の構成）であることから、材齢２８日（４０℃温水養生）の圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ２以上となり、１５０Ｎ／ｍｍ２以上が好ましく、１７５Ｎ／ｍｍ２以上がより好ましい。また、材齢２８日（２０℃水中養生）の圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ２以上となり、１３０Ｎ／ｍｍ２以上が好ましく、１５０Ｎ／ｍｍ２以上がより好ましい。
なお、材齢２８日の圧縮強度とは、詳細には、直径１０ｃｍ高さ２０ｃｍの円柱供試体を４０℃で温水養生または２０℃で水中養生した場合における材齢２８日の圧縮強度の値であって、ＪＩＳ Ａ１１０８：２０１８の「コンクリートの圧縮強度試験方法」に規定の試験方法で得られる値である。
上記のように、本実際形態に係る高強度コンクリートは、表６（後述）に示すように、水結合比１５～２０％の試験体ケースでは、２０℃水中養生方法、または４０℃温水養生方法であっても、材齢２８日の圧縮強度は８０Ｎ／ｍｍ２以上を確保することができる。具体的には、材齢２８日の圧縮強度は、２０℃水中養生では１２０Ｎ／ｍｍ２～１５９Ｎ／ｍｍ２であった。また、４０℃温水養生では１４５Ｎ／ｍｍ２～１７６Ｎ／ｍｍ２であった。したがって、材齢２８日の圧縮強度として、１６０Ｎ／ｍｍ２以上を目指す場合は、４０℃温水養生方法が２０℃水中養生方法より好ましいことが確認された。
本実施形態に係る高強度コンクリートは、前記のような構成（特に結合材の構成）であることから、材齢２８日（４０℃温水養生）の圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ２以上となり、１５０Ｎ／ｍｍ２以上が好ましく、１７５Ｎ／ｍｍ２以上がより好ましい。また、材齢２８日（２０℃水中養生）の圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ２以上となり、１３０Ｎ／ｍｍ２以上が好ましく、１５０Ｎ／ｍｍ２以上がより好ましい。
なお、材齢２８日の圧縮強度とは、詳細には、直径１０ｃｍ高さ２０ｃｍの円柱供試体を４０℃で温水養生または２０℃で水中養生した場合における材齢２８日の圧縮強度の値であって、ＪＩＳ Ａ１１０８：２０１８の「コンクリートの圧縮強度試験方法」に規定の試験方法で得られる値である。
上記のように、本実際形態に係る高強度コンクリートは、表６（後述）に示すように、水結合比１５～２０％の試験体ケースでは、２０℃水中養生方法、または４０℃温水養生方法であっても、材齢２８日の圧縮強度は８０Ｎ／ｍｍ２以上を確保することができる。具体的には、材齢２８日の圧縮強度は、２０℃水中養生では１２０Ｎ／ｍｍ２～１５９Ｎ／ｍｍ２であった。また、４０℃温水養生では１４５Ｎ／ｍｍ２～１７６Ｎ／ｍｍ２であった。したがって、材齢２８日の圧縮強度として、１６０Ｎ／ｍｍ２以上を目指す場合は、４０℃温水養生方法が２０℃水中養生方法より好ましいことが確認された。
【0018】
（その他）
本実施形態に係る高強度コンクリートは、結合材、水以外に、細骨材、粗骨材、混和剤などを含有する。
細骨材は、特に限定されず、山砂、川砂、海砂、砕砂、硅砂、石灰砂等から選択される１種以上を用いることができる。なお、高強度コンクリート１ｍ３あたりの細骨材の重量は、特に限定されないものの、例えば、３５０～８００ｋｇ／ｍ３（好ましくは４１０～６６０ｋｇ／ｍ３）である。
粗骨材は、特に限定されず、天然の砂利または砕石を用いることができる。なお、高強度コンクリート１ｍ３あたりの粗骨材の重量は、特に限定されないものの、例えば、７３０～９５０ｋｇ／ｍ３（好ましくは７９０～８６０ｋｇ／ｍ３）である。
混和剤は、従来公知の材料を使用すればよく、例えば、分離低減剤、減水剤、消泡剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤等を用いることができる。
また、本実施形態に係る高強度コンクリートは、その他にも一般的に使用される物質を含んでもよい。
本実施形態に係る高強度コンクリートは、結合材、水以外に、細骨材、粗骨材、混和剤などを含有する。
細骨材は、特に限定されず、山砂、川砂、海砂、砕砂、硅砂、石灰砂等から選択される１種以上を用いることができる。なお、高強度コンクリート１ｍ３あたりの細骨材の重量は、特に限定されないものの、例えば、３５０～８００ｋｇ／ｍ３（好ましくは４１０～６６０ｋｇ／ｍ３）である。
粗骨材は、特に限定されず、天然の砂利または砕石を用いることができる。なお、高強度コンクリート１ｍ３あたりの粗骨材の重量は、特に限定されないものの、例えば、７３０～９５０ｋｇ／ｍ３（好ましくは７９０～８６０ｋｇ／ｍ３）である。
混和剤は、従来公知の材料を使用すればよく、例えば、分離低減剤、減水剤、消泡剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤等を用いることができる。
また、本実施形態に係る高強度コンクリートは、その他にも一般的に使用される物質を含んでもよい。
【実施例0019】
［実施例１］
実施例１では、フレッシュ性状の経時変化を確認した。
（実施例１の試験内容）
実施例１で使用したコンクリート材料を表１に示す。
表１に示すコンクリート材料について、練混ぜ直後のスランプフローが７０ｃｍ程度になるように、混和剤の使用量、及び、練混ぜ時間を調整した。そして、練混ぜ直後に空気量試験を行うとともに、練混ぜから１５分、６０分、１２０分、１８０分経過後にスランプフロー試験を行い、フレッシュ性状の経時変化を確認した。なお、混和剤として、高性能減水剤を使用した。
スランプフロー試験は、ＪＩＳ Ａ １１５０：２０２０の「コンクリートのスランプフロー試験方法」に準拠して行い、各時間における「スランプフロー値」と「５０ｃｍフロー到達時間」を測定した。
空気量試験は、ＪＩＳ Ａ １１２８：２０１９の「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－空気室圧力方法」に準拠して行った。
なお、各試験は、後記する実施例２、３でも同様に、約２０℃の環境下で実施した。
実施例１では、フレッシュ性状の経時変化を確認した。
（実施例１の試験内容）
実施例１で使用したコンクリート材料を表１に示す。
表１に示すコンクリート材料について、練混ぜ直後のスランプフローが７０ｃｍ程度になるように、混和剤の使用量、及び、練混ぜ時間を調整した。そして、練混ぜ直後に空気量試験を行うとともに、練混ぜから１５分、６０分、１２０分、１８０分経過後にスランプフロー試験を行い、フレッシュ性状の経時変化を確認した。なお、混和剤として、高性能減水剤を使用した。
スランプフロー試験は、ＪＩＳ Ａ １１５０：２０２０の「コンクリートのスランプフロー試験方法」に準拠して行い、各時間における「スランプフロー値」と「５０ｃｍフロー到達時間」を測定した。
空気量試験は、ＪＩＳ Ａ １１２８：２０１９の「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－空気室圧力方法」に準拠して行った。
なお、各試験は、後記する実施例２、３でも同様に、約２０℃の環境下で実施した。
【0020】
【表1】
【0021】
なお、各表（前記表１、及び、後記表２～６）に示す省略記号は、各表の下部に示すとおりである。
また、各表や後記に示す「結合材の構成割合」とは、結合材の合計重量を１００としたときの各結合材の重量であり、例えば、結合材の合計重量が１０００ｋｇの場合にシリカフュームの重量が１３０ｋｇであれば、１３（＝１３０／１０００×１００；％）となる。
また、各表のＶ（高強度用３成分セメント）は、具体的には、普通ポルトランドセメント：スラグ石こう系混和材：シリカフュームを含む３成分セメントであり、質量比で示すと、例えば、７：２：１の構成割合となる。
また、各表や後記に示す「結合材の構成割合」とは、結合材の合計重量を１００としたときの各結合材の重量であり、例えば、結合材の合計重量が１０００ｋｇの場合にシリカフュームの重量が１３０ｋｇであれば、１３（＝１３０／１０００×１００；％）となる。
また、各表のＶ（高強度用３成分セメント）は、具体的には、普通ポルトランドセメント：スラグ石こう系混和材：シリカフュームを含む３成分セメントであり、質量比で示すと、例えば、７：２：１の構成割合となる。
【0022】
（実施例１の結果）
実施例１でのスランプフロー値の経時変化の結果を図１に示し、５０ｃｍフロー到達時間の結果を図２に示す。
ケース１－１は、従来調合のコンクリート材料を使用した結果であり、ケース１－２、１－３は、本発明の規定を満たすコンクリート材料を使用した結果である。
ケース１－１と比較してケース１－２、１－３の方が、全ての経過時間において、スランプフロー値が高くなり（詳細には、３～１０％程度上昇し）、時間の経過によってスランプフロー値の差が大きくなることが確認できた。
また、ケース１－１と比較してケース１－２、１－３の方が、全ての経過時間において、５０ｃｍフロー到達時間が短くなり、経時１５分、及び、経時６０分で４０％程度短縮し、経時１２０分で２５％程度短縮することが確認できた。
これらの結果から、従来調合のコンクリート材料と比べて、本発明に係るコンクリート材料の方が、粘性が低減していることが確認できた。
実施例１でのスランプフロー値の経時変化の結果を図１に示し、５０ｃｍフロー到達時間の結果を図２に示す。
ケース１－１は、従来調合のコンクリート材料を使用した結果であり、ケース１－２、１－３は、本発明の規定を満たすコンクリート材料を使用した結果である。
ケース１－１と比較してケース１－２、１－３の方が、全ての経過時間において、スランプフロー値が高くなり（詳細には、３～１０％程度上昇し）、時間の経過によってスランプフロー値の差が大きくなることが確認できた。
また、ケース１－１と比較してケース１－２、１－３の方が、全ての経過時間において、５０ｃｍフロー到達時間が短くなり、経時１５分、及び、経時６０分で４０％程度短縮し、経時１２０分で２５％程度短縮することが確認できた。
これらの結果から、従来調合のコンクリート材料と比べて、本発明に係るコンクリート材料の方が、粘性が低減していることが確認できた。
【0023】
［実施例２］
実施例２では、結合材の構成割合がもたらすフレッシュ性状と圧縮強度への影響を確認した。
（実施例２の試験内容）
実施例２で使用したコンクリート材料を表２に示す。
表２に示すコンクリート材料について、練混ぜ直後のスランプフローが８０ｃｍ程度になるように、混和剤の使用量、及び、練混ぜ時間を調整した。そして、練混ぜ直後にスランプフロー試験と空気量試験を行うとともに、圧縮強度試験用の供試体（直径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの円柱）を採取した。採取した供試体は２０℃７０％ＲＨの恒温恒湿室に静置し、翌日（約２４時間経過後）に脱型後、４０℃温水養生を開始した。そして、材齢２８日で圧縮強度試験を実施した。
スランプフロー試験と空気量試験は、実施例１と同様の方法で行った。
圧縮強度試験は、ＪＩＳＡ１１０８：２０１８の「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠して行った。
なお、実施例２で示す圧縮強度の値は、１つのケースについて、各３体の供試体から得られた平均値である。
実施例２では、結合材の構成割合がもたらすフレッシュ性状と圧縮強度への影響を確認した。
（実施例２の試験内容）
実施例２で使用したコンクリート材料を表２に示す。
表２に示すコンクリート材料について、練混ぜ直後のスランプフローが８０ｃｍ程度になるように、混和剤の使用量、及び、練混ぜ時間を調整した。そして、練混ぜ直後にスランプフロー試験と空気量試験を行うとともに、圧縮強度試験用の供試体（直径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの円柱）を採取した。採取した供試体は２０℃７０％ＲＨの恒温恒湿室に静置し、翌日（約２４時間経過後）に脱型後、４０℃温水養生を開始した。そして、材齢２８日で圧縮強度試験を実施した。
スランプフロー試験と空気量試験は、実施例１と同様の方法で行った。
圧縮強度試験は、ＪＩＳＡ１１０８：２０１８の「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠して行った。
なお、実施例２で示す圧縮強度の値は、１つのケースについて、各３体の供試体から得られた平均値である。
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】
（実施例２の結果）
実施例２での各結果を表３に示す。また、表３のケース２－３、２－６の結果（スラグ石こう系混和材の構成割合が７％で一定のケース）を図３に示し、表３のケース２－１～２－５の結果（シリカフュームの構成割合が１３％で一定のケース）を図４に示す。
なお、図３の圧縮強度のプロット（▲）から延びる点線と５０ｃｍフロー到達時間のプロット（●）から延びる点線は、本発明者らが既往文献（小泉信一、桝田佳寛「低水結合材比シリカフューム混入セメントペーストの水和反応および強度発現性に及ぼす高温養生の影響」日本建築学会構造系論文集，第７８巻，第６８５号，ｐｐ．４２７－４３３，２０１３．３）などを基に推定したものである。
また、図４の近似曲線１は、５０ｃｍフロー到達時間のプロット（●）の近似曲線であり、詳細には、「Ｙ＝０．００４８Ｘ２－０．２４３９Ｘ＋１３．６６６（Ｒ２＝０．７７１６）」である。また、図４の近似曲線２は、圧縮強度のプロット（▲）の近似曲線であり、詳細には、「Ｙ＝－０．００６７Ｘ２－０．２６３３Ｘ＋１８０．１８（Ｒ２＝０．７８１２）」である。
図３の結果より、シリカフュームの構成割合が１３％以上となると圧縮強度が１７５Ｎ／ｍｍ２以上となる（つまり、高い圧縮強度を呈する）とともに、５０ｃｍフロー到達時間も１３秒以下となる（つまり、粘性が低い）ことが確認できた。なお、前記した既往文献などから推定すると、シリカフュームの構成割合が１３～２０％の範囲であれば、圧縮強度が１７５Ｎ／ｍｍ２以上となるとともに、５０ｃｍフロー到達時間も１３秒以下となるであろうと推察できる。
図４の結果より、スラグ石こう系混和材の構成割合が５～１０％の範囲であれば、圧縮強度が１７５Ｎ／ｍｍ２以上となるとともに、５０ｃｍフロー到達時間も１３秒以下となることが確認できた。
実施例２での各結果を表３に示す。また、表３のケース２－３、２－６の結果（スラグ石こう系混和材の構成割合が７％で一定のケース）を図３に示し、表３のケース２－１～２－５の結果（シリカフュームの構成割合が１３％で一定のケース）を図４に示す。
なお、図３の圧縮強度のプロット（▲）から延びる点線と５０ｃｍフロー到達時間のプロット（●）から延びる点線は、本発明者らが既往文献（小泉信一、桝田佳寛「低水結合材比シリカフューム混入セメントペーストの水和反応および強度発現性に及ぼす高温養生の影響」日本建築学会構造系論文集，第７８巻，第６８５号，ｐｐ．４２７－４３３，２０１３．３）などを基に推定したものである。
また、図４の近似曲線１は、５０ｃｍフロー到達時間のプロット（●）の近似曲線であり、詳細には、「Ｙ＝０．００４８Ｘ２－０．２４３９Ｘ＋１３．６６６（Ｒ２＝０．７７１６）」である。また、図４の近似曲線２は、圧縮強度のプロット（▲）の近似曲線であり、詳細には、「Ｙ＝－０．００６７Ｘ２－０．２６３３Ｘ＋１８０．１８（Ｒ２＝０．７８１２）」である。
図３の結果より、シリカフュームの構成割合が１３％以上となると圧縮強度が１７５Ｎ／ｍｍ２以上となる（つまり、高い圧縮強度を呈する）とともに、５０ｃｍフロー到達時間も１３秒以下となる（つまり、粘性が低い）ことが確認できた。なお、前記した既往文献などから推定すると、シリカフュームの構成割合が１３～２０％の範囲であれば、圧縮強度が１７５Ｎ／ｍｍ２以上となるとともに、５０ｃｍフロー到達時間も１３秒以下となるであろうと推察できる。
図４の結果より、スラグ石こう系混和材の構成割合が５～１０％の範囲であれば、圧縮強度が１７５Ｎ／ｍｍ２以上となるとともに、５０ｃｍフロー到達時間も１３秒以下となることが確認できた。
【0027】
［実施例３］
実施例３では、水結合材比の圧縮強度への影響を確認した。
（実施例３の試験内容）
実施例３で使用したコンクリート材料を表４、５に示す。
表４、５に示すコンクリート材料について、練混ぜ直後のスランプフローが７０ｃｍ程度になるように、混和剤の使用量、及び、練混ぜ時間を調整した。そして、練混ぜ直後に空気量試験を行うとともに（ケース３－１～３－３のみ）、圧縮強度試験用の供試体（直径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの円柱）を採取した。採取した供試体は２０℃７０％ＲＨの恒温恒湿室に静置し、翌日（約２４時間経過後）に脱型後、２０℃水中養生、４０℃温水養生を開始した。そして、材齢２８日で圧縮強度試験を実施した。また、コアの材齢９１日の圧縮強度を確認するために、１ｍ角で作成した模擬柱からコアを採取して圧縮強度試験を実施した。
なお、実施例３で示す圧縮強度の値は、１つのケースについて、各３体の供試体から得られた平均値であって、例えば、表６に示すケース３－１～３－３の２０℃水中養生と４０℃温水養生の各圧縮強度については、２回の試験（各３体の供試体から得られた平均値×２回）の結果である。
空気量試験は、実施例１と同様の方法で行った。
圧縮強度試験は、実施例２と同様の方法で行った。なお、コアの採取方法については、ＪＩＳ Ａ１１０７：２０１２の「コンクリートからのコアの採取方法及び圧縮強度試験方法」に準拠して行った。
実施例３では、水結合材比の圧縮強度への影響を確認した。
（実施例３の試験内容）
実施例３で使用したコンクリート材料を表４、５に示す。
表４、５に示すコンクリート材料について、練混ぜ直後のスランプフローが７０ｃｍ程度になるように、混和剤の使用量、及び、練混ぜ時間を調整した。そして、練混ぜ直後に空気量試験を行うとともに（ケース３－１～３－３のみ）、圧縮強度試験用の供試体（直径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの円柱）を採取した。採取した供試体は２０℃７０％ＲＨの恒温恒湿室に静置し、翌日（約２４時間経過後）に脱型後、２０℃水中養生、４０℃温水養生を開始した。そして、材齢２８日で圧縮強度試験を実施した。また、コアの材齢９１日の圧縮強度を確認するために、１ｍ角で作成した模擬柱からコアを採取して圧縮強度試験を実施した。
なお、実施例３で示す圧縮強度の値は、１つのケースについて、各３体の供試体から得られた平均値であって、例えば、表６に示すケース３－１～３－３の２０℃水中養生と４０℃温水養生の各圧縮強度については、２回の試験（各３体の供試体から得られた平均値×２回）の結果である。
空気量試験は、実施例１と同様の方法で行った。
圧縮強度試験は、実施例２と同様の方法で行った。なお、コアの採取方法については、ＪＩＳ Ａ１１０７：２０１２の「コンクリートからのコアの採取方法及び圧縮強度試験方法」に準拠して行った。
【0028】
【表4】
【0029】
【表5】
【0030】
【表6】
【0031】
（実施例３の結果）
実施例３での各結果を表６に示す。
ケース３－１～３－３は、本発明の規定を満たすコンクリート材料を使用した結果であり、ケース３－４～３－９は、従来調合のコンクリート材料を使用した結果である。
水結合材比が１５％であるケース３－１とケース３－４、３－６、３－８を比較すると、本発明の規定を満たしているケース３－１が、いずれの条件（２０℃水中養生、４０℃温水養生、コア）であっても最も高い圧縮強度の値を示すことが確認できた。
また、水結合材比が２０％であるケース３－２とケース３－５、３－７、３－９を比較すると、本発明の規定を満たしているケース３－２が、いずれの条件（２０℃水中養生、４０℃温水養生、コア）であっても最も高い圧縮強度の値を示すことが確認できた。
つまり、本発明によれば、水結合比が変動しても、所望の効果（高い圧縮強度）が得られることが確認できた。
そして、ケース３－１～３－３の結果によると、水結合比が所定範囲内であれば、十分に高い圧縮強度を発揮できることも確認できた。
実施例３での各結果を表６に示す。
ケース３－１～３－３は、本発明の規定を満たすコンクリート材料を使用した結果であり、ケース３－４～３－９は、従来調合のコンクリート材料を使用した結果である。
水結合材比が１５％であるケース３－１とケース３－４、３－６、３－８を比較すると、本発明の規定を満たしているケース３－１が、いずれの条件（２０℃水中養生、４０℃温水養生、コア）であっても最も高い圧縮強度の値を示すことが確認できた。
また、水結合材比が２０％であるケース３－２とケース３－５、３－７、３－９を比較すると、本発明の規定を満たしているケース３－２が、いずれの条件（２０℃水中養生、４０℃温水養生、コア）であっても最も高い圧縮強度の値を示すことが確認できた。
つまり、本発明によれば、水結合比が変動しても、所望の効果（高い圧縮強度）が得られることが確認できた。
そして、ケース３－１～３－３の結果によると、水結合比が所定範囲内であれば、十分に高い圧縮強度を発揮できることも確認できた。
【0032】
（作用効果）
上記のとおり、本実施形態の高強度コンクリートは、材齢２８日の圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ２以上の高強度コンクリートであって、低発熱型セメント、シリカフューム、及び、スラグ石こう系混和材を含む結合材と、前記結合材に対する重量比が１５～３０％となるように添加された１４０～１８０ｋｇ／ｍ３の水と、を含有し、前記結合材の合計重量を１００としたとき、前記低発熱型セメントの重量が７０～８２で、前記シリカフュームの重量が１３～２０で、前記スラグ石こう系混和材の重量が５～１０で実現される。前記低発熱型セメントには、低熱ポルトランドセメント、又は、中庸熱ポルトランドセメントを用いることが好ましい。
本実施形態によれば、結合材として低発熱型セメントとシリカフュームとスラグ石こう系混和材を含むとともに、これら３種の重量の範囲を精緻に特定していることから、高い圧縮強度を呈するだけでなく、粘性を低減させることで、施工性に優れる高強度コンクリートを実現することができる。
上記のとおり、本実施形態の高強度コンクリートは、材齢２８日の圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ２以上の高強度コンクリートであって、低発熱型セメント、シリカフューム、及び、スラグ石こう系混和材を含む結合材と、前記結合材に対する重量比が１５～３０％となるように添加された１４０～１８０ｋｇ／ｍ３の水と、を含有し、前記結合材の合計重量を１００としたとき、前記低発熱型セメントの重量が７０～８２で、前記シリカフュームの重量が１３～２０で、前記スラグ石こう系混和材の重量が５～１０で実現される。前記低発熱型セメントには、低熱ポルトランドセメント、又は、中庸熱ポルトランドセメントを用いることが好ましい。
本実施形態によれば、結合材として低発熱型セメントとシリカフュームとスラグ石こう系混和材を含むとともに、これら３種の重量の範囲を精緻に特定していることから、高い圧縮強度を呈するだけでなく、粘性を低減させることで、施工性に優れる高強度コンクリートを実現することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】