(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】P2024156516
(43)【公開日】2024-11-06
(54)【発明の名称】超高強度コンクリート
(51)【国際特許分類】
C04B 28/02 20060101AFI20241029BHJP
C04B 14/48 20060101ALI20241029BHJP
C04B 18/14 20060101ALI20241029BHJP
C04B 20/00 20060101ALI20241029BHJP
C04B 22/06 20060101ALI20241029BHJP
【ＦＩ】
C04B28/02
C04B14/48 A
C04B18/14 Z
C04B20/00 B
C04B22/06 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023071042
(22)【出願日】2023-04-24
(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】渡部 孝彦
(72)【発明者】
【氏名】武田 均
(72)【発明者】
【氏名】川口 哲生
(72)【発明者】
【氏名】臼井 達哉
【テーマコード（参考）】
4G112
【Ｆターム（参考）】
4G112MA01
4G112PA02
4G112PA19
4G112PA28
4G112PB04
4G112PC03
4G112PC12
(57)【要約】
【課題】圧送性に優れた超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】本発明に係る超高強度コンクリートは、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度コンクリートであって、普通ポルトランドセメントとシリカフュームと水と減水剤と細骨材と粗骨材と鋼繊維とを含有し、前記粗骨材の最大寸法が２０ｍｍ以下であり、前記鋼繊維の含有量が０．５～１．５％であり、ＪＩＳ Ａ１１５０のスランプフロー試験方法におけるスランプフロー値が５５０～７５０ｍｍ、且つ、５００ｍｍフロー到達時間が２０．０秒以下である。
【選択図】図１
【解決手段】本発明に係る超高強度コンクリートは、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度コンクリートであって、普通ポルトランドセメントとシリカフュームと水と減水剤と細骨材と粗骨材と鋼繊維とを含有し、前記粗骨材の最大寸法が２０ｍｍ以下であり、前記鋼繊維の含有量が０．５～１．５％であり、ＪＩＳ Ａ１１５０のスランプフロー試験方法におけるスランプフロー値が５５０～７５０ｍｍ、且つ、５００ｍｍフロー到達時間が２０．０秒以下である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度コンクリートであって、
普通ポルトランドセメントとシリカフュームと水と減水剤と細骨材と粗骨材と鋼繊維とを含有し、
前記粗骨材の最大寸法が２０ｍｍ以下であり、
前記鋼繊維の含有量が０．５～１．５％であり、
ＪＩＳ Ａ １１５０のスランプフロー試験方法におけるスランプフロー値が５５０～７５０ｍｍ、且つ、５００ｍｍフロー到達時間が２０．０秒以下であることを特徴とする超高強度コンクリート。
普通ポルトランドセメントとシリカフュームと水と減水剤と細骨材と粗骨材と鋼繊維とを含有し、
前記粗骨材の最大寸法が２０ｍｍ以下であり、
前記鋼繊維の含有量が０．５～１．５％であり、
ＪＩＳ Ａ １１５０のスランプフロー試験方法におけるスランプフロー値が５５０～７５０ｍｍ、且つ、５００ｍｍフロー到達時間が２０．０秒以下であることを特徴とする超高強度コンクリート。
【請求項2】
水結合材比が１８．０～２０．０％であることを特徴とする請求項１に記載の超高強度コンクリート。
【請求項3】
前記粗骨材の絶対容積が０．２４５ｍ３／ｍ３以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超高強度コンクリート。
【請求項4】
結合材の質量を１００％とした場合の前記減水剤の含有量は、０．５０～２．００％であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超高強度コンクリート。
【請求項5】
鋼繊維粗骨材容積比（＝前記鋼繊維の絶対容積／前記粗骨材の絶対容積×１００）が５～１０％であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超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、超高強度コンクリートに関する。
【背景技術】
【0002】
圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度コンクリートとして、鋼繊維を混入した超高強度繊維補強コンクリート（ＵＦＣ：Ultra High Strength Fiber Reinforced Concrete）が挙げられる。
このＵＦＣは、圧縮強度、引張強度、耐久性などの材料特性に優れるものの、粘性が非常に高いことから、ポンプでの圧送に適した材料であるとは言い難い。そのため、ＵＦＣなどの超高強度コンクリートの圧送性について、これまでにも様々な検討が行われている。
例えば、非特許文献１では、最大吐出圧が高いポンプと高圧配管を用いることによって、超高強度コンクリートでも圧送が可能である点を確認している。
また、非特許文献２では、ＵＦＣを使用した圧送試験を実施し、圧送時の不具合の有無や圧送前後のフレッシュ性状などの変化について検討している。
このＵＦＣは、圧縮強度、引張強度、耐久性などの材料特性に優れるものの、粘性が非常に高いことから、ポンプでの圧送に適した材料であるとは言い難い。そのため、ＵＦＣなどの超高強度コンクリートの圧送性について、これまでにも様々な検討が行われている。
例えば、非特許文献１では、最大吐出圧が高いポンプと高圧配管を用いることによって、超高強度コンクリートでも圧送が可能である点を確認している。
また、非特許文献２では、ＵＦＣを使用した圧送試験を実施し、圧送時の不具合の有無や圧送前後のフレッシュ性状などの変化について検討している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】河野政典「１５０Ｎ／ｍｍ２級超高強度コンクリートのポンプ圧送」建設の施工企画‘１０．５ 橋梁架設工事の積算（平成２２年度版）社団法人 日本建設機械化協会
【非特許文献2】石関嘉一ら「常温硬化型ＵＦＣのポンプ圧送試験および現場施工」土木学会第６６回年次学術講演会（平成２３年度）講演概要集
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
非特許文献１の図２は、超高強度コンクリートを圧送する際の管内圧力と圧送距離との関係を示しており、この図によると、超高強度コンクリートの圧送開始時において管内圧力が１０ＭＰａ以上や８ＭＰａ以上となることが確認できる。また、非特許文献２の図１は、ＵＦＣを圧送する際の吐出量と管内圧力との関係を示しており、この図によると、吐出量を少なくすれば管内圧力は低くなるものの６ＭＰａ以上となることが確認できる。
ここで、一般的なコンクリートを圧送する際の管内圧力がおおよそ５ＭＰａ以下であることを考慮すると、超高強度コンクリートを使用する場合には、特殊なポンプ車や高圧配管を使用する、または、ポンプで圧送することなく使用する、といった対応が必要となってしまうことがわかる。
そこで、本発明者らは、超高強度コンクリートについて、圧送性を向上させることができれば、一般的なポンプ車や配管によって圧送が可能となり、極めて限定的な使用態様（特殊なポンプ車や高圧配管を使用する態様、小さな規模の施工で使用する態様）に縛られることなく、様々な用途に展開できると考えた。
ここで、一般的なコンクリートを圧送する際の管内圧力がおおよそ５ＭＰａ以下であることを考慮すると、超高強度コンクリートを使用する場合には、特殊なポンプ車や高圧配管を使用する、または、ポンプで圧送することなく使用する、といった対応が必要となってしまうことがわかる。
そこで、本発明者らは、超高強度コンクリートについて、圧送性を向上させることができれば、一般的なポンプ車や配管によって圧送が可能となり、極めて限定的な使用態様（特殊なポンプ車や高圧配管を使用する態様、小さな規模の施工で使用する態様）に縛られることなく、様々な用途に展開できると考えた。
【0005】
このような観点から、本発明は、圧送性に優れた超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】
【0006】
前記課題を解決するための本発明に係る超高強度コンクリートは、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度コンクリートであって、普通ポルトランドセメントとシリカフュームと水と減水剤と細骨材と粗骨材と鋼繊維とを含有し、前記粗骨材の最大寸法が２０ｍｍ以下であり、前記鋼繊維の含有量が０．５～１．５％であり、ＪＩＳ Ａ １１５０のスランプフロー試験方法におけるスランプフロー値が５５０～７５０ｍｍ、且つ、５００ｍｍフロー到達時間が２０．０秒以下である。
本発明によれば、超高強度コンクリートが所定の材料からなるとともに、スランプフロー値が所定範囲内、且つ、５００ｍｍフロー到達時間が所定値以下であることから、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２以上でありながらも圧送性に優れる。
また、本発明に係る超高強度コンクリートは、水結合材比が１８．０～２０．０％であるのが好ましい。また、本発明に係る超高強度コンクリートは、前記粗骨材の絶対容積が０．２４５ｍ３／ｍ３以下であるのが好ましい。また、本発明に係る超高強度コンクリートは、結合材の質量を１００％とした場合の前記減水剤の含有量が、０．５０～２．００％であるのが好ましい。また、本発明に係る超高強度コンクリートは、鋼繊維粗骨材容積比（＝前記鋼繊維の絶対容積／前記粗骨材の絶対容積×１００）が５～１０％であるのが好ましい。
本発明によれば、超高強度コンクリートをより確実に圧送性に優れたものとすることができる。
本発明によれば、超高強度コンクリートが所定の材料からなるとともに、スランプフロー値が所定範囲内、且つ、５００ｍｍフロー到達時間が所定値以下であることから、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２以上でありながらも圧送性に優れる。
また、本発明に係る超高強度コンクリートは、水結合材比が１８．０～２０．０％であるのが好ましい。また、本発明に係る超高強度コンクリートは、前記粗骨材の絶対容積が０．２４５ｍ３／ｍ３以下であるのが好ましい。また、本発明に係る超高強度コンクリートは、結合材の質量を１００％とした場合の前記減水剤の含有量が、０．５０～２．００％であるのが好ましい。また、本発明に係る超高強度コンクリートは、鋼繊維粗骨材容積比（＝前記鋼繊維の絶対容積／前記粗骨材の絶対容積×１００）が５～１０％であるのが好ましい。
本発明によれば、超高強度コンクリートをより確実に圧送性に優れたものとすることができる。
【発明の効果】
【0007】
本発明に係る超高強度コンクリートによれば、優れた圧送性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施例で使用した各サンプルのスランプフロー値と５００ｍｍ通過時間との関係を示すグラフである。
【図2】ポンプ圧送試験で使用した配管とポンプ車の全体模式図である。
【図3】ポンプ圧送試験で得られた圧送距離と管内圧力との関係を示すグラフである。
【図4】ポンプ圧送試験の試験結果から算出した管内圧力損失と吐出量との関係を示すグラフである。
【図5】実施例で使用した所定サンプルのモルタルのせん断応力と塑性粘度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明に係る超高強度コンクリートを実施するための形態（本実施形態に係る超高強度コンクリート）について説明する。
［超高強度コンクリート］
本実施形態に係る超高強度コンクリートは、圧縮強度が所定値以上であって、普通ポルトランドセメントとシリカフュームと水と減水剤と細骨材と粗骨材と鋼繊維とを含有する。また、本実施形態に係る超高強度コンクリートは、粗骨材の最大寸法が所定値以下であり、鋼繊維の含有量が所定範囲内であるとともに、スランプフロー値が所定範囲内となり、５００ｍｍフロー到達時間が所定値以下となる。
以下、各構成要件について詳細に説明する。
［超高強度コンクリート］
本実施形態に係る超高強度コンクリートは、圧縮強度が所定値以上であって、普通ポルトランドセメントとシリカフュームと水と減水剤と細骨材と粗骨材と鋼繊維とを含有する。また、本実施形態に係る超高強度コンクリートは、粗骨材の最大寸法が所定値以下であり、鋼繊維の含有量が所定範囲内であるとともに、スランプフロー値が所定範囲内となり、５００ｍｍフロー到達時間が所定値以下となる。
以下、各構成要件について詳細に説明する。
【0010】
（圧縮強度）
本明細書において「超高強度コンクリート」とは、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２以上のコンクリートである。そして、本実施形態に係る超高強度コンクリートは、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２以上であればよいものの、高い圧縮強度を確保するという観点から、１１０Ｎ／ｍｍ２以上が好ましい。
なお、圧縮強度は、材齢２８日の圧縮強度の値であって、ＪＩＳＡ１１０８：２０１８の「コンクリートの圧縮強度試験方法」に記載の方法で測定すればよい。
本明細書において「超高強度コンクリート」とは、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２以上のコンクリートである。そして、本実施形態に係る超高強度コンクリートは、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２以上であればよいものの、高い圧縮強度を確保するという観点から、１１０Ｎ／ｍｍ２以上が好ましい。
なお、圧縮強度は、材齢２８日の圧縮強度の値であって、ＪＩＳＡ１１０８：２０１８の「コンクリートの圧縮強度試験方法」に記載の方法で測定すればよい。
【0011】
（普通ポルトランドセメント）
普通ポルトランドセメントとは、一般的なセメントであって、ＪＩＳＲ５２１０：２００９に記載の規定に適合するセメントである。
超高強度コンクリートに使用するセメントとしては、通常、低熱ポルトランドセメントや中庸熱ポルトランドセメントが好ましいと考えられているが（非特許文献１、特開２０１９－２１４５０４号公報の段落００１１など）、本実施形態に係る超高強度コンクリートは、普通ポルトランドセメントを使用する。普通ポルトランドセメントを使用するとともに、後記する他の構成要件を満たすことによって、高い圧縮強度と優れた圧送性との両立を実現することができる。
そして、超高強度コンクリートにおける普通ポルトランドセメントの含有量（配合量）は、例えば、６００ｋｇ／ｍ３以上であり、９００ｋｇ／ｍ３以下である。
普通ポルトランドセメントとは、一般的なセメントであって、ＪＩＳＲ５２１０：２００９に記載の規定に適合するセメントである。
超高強度コンクリートに使用するセメントとしては、通常、低熱ポルトランドセメントや中庸熱ポルトランドセメントが好ましいと考えられているが（非特許文献１、特開２０１９－２１４５０４号公報の段落００１１など）、本実施形態に係る超高強度コンクリートは、普通ポルトランドセメントを使用する。普通ポルトランドセメントを使用するとともに、後記する他の構成要件を満たすことによって、高い圧縮強度と優れた圧送性との両立を実現することができる。
そして、超高強度コンクリートにおける普通ポルトランドセメントの含有量（配合量）は、例えば、６００ｋｇ／ｍ３以上であり、９００ｋｇ／ｍ３以下である。
【0012】
（シリカフューム）
シリカフュームとは、金属シリコン、フェロシリコンなどを製造するときに発生する排ガス中のダストを集じんして得られる超微粒子であって、ＪＩＳＡ ６２０７：２０１６に定義されているものである。
そして、超高強度コンクリートにおけるシリカフュームの含有量（配合量）は、例えば、１００ｋｇ／ｍ３以上であり、２００ｋｇ／ｍ３以下である。
なお、シリカフュームの粒径や比表面積などの品質については特に限定されない。
シリカフュームとは、金属シリコン、フェロシリコンなどを製造するときに発生する排ガス中のダストを集じんして得られる超微粒子であって、ＪＩＳＡ ６２０７：２０１６に定義されているものである。
そして、超高強度コンクリートにおけるシリカフュームの含有量（配合量）は、例えば、１００ｋｇ／ｍ３以上であり、２００ｋｇ／ｍ３以下である。
なお、シリカフュームの粒径や比表面積などの品質については特に限定されない。
【0013】
（スラグ石こう系混和材）
スラグ石こう系混和材とは、高炉スラグ微粉末と石こうとを混合した混和材である。なお、高炉スラグ微粉末は、ＪＩＳＡ６２０６：２０１３、石こうは、ＪＩＳＲ９１５１：２００９にそれぞれ定義されている。
本実施形態に係る超高強度コンクリートは、スラグ石こう系混和材は必須ではないものの含有してもよい。また、スラグ石こう系混和材としては、例えば、セラパワーＣＰＳＩ（株式会社デイ・シイ社製）を使用することができる。
スラグ石こう系混和材とは、高炉スラグ微粉末と石こうとを混合した混和材である。なお、高炉スラグ微粉末は、ＪＩＳＡ６２０６：２０１３、石こうは、ＪＩＳＲ９１５１：２００９にそれぞれ定義されている。
本実施形態に係る超高強度コンクリートは、スラグ石こう系混和材は必須ではないものの含有してもよい。また、スラグ石こう系混和材としては、例えば、セラパワーＣＰＳＩ（株式会社デイ・シイ社製）を使用することができる。
【0014】
（減水剤）
減水剤とは、所要のスランプを得るのに必要な単位水量を減少させる化学混和剤であって、ＪＩＳＡ６２０４：２０１１に定義されているものである。
なお、減水剤としては、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤などが挙げられるが、高性能減水剤が好ましい。
そして、超高強度コンクリートにおける結合材の質量を１００％とした場合の減水剤の質量の割合（Ｂ×％）は、例えば、０．５０％以上であり、２．００％以下である。
減水剤とは、所要のスランプを得るのに必要な単位水量を減少させる化学混和剤であって、ＪＩＳＡ６２０４：２０１１に定義されているものである。
なお、減水剤としては、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤などが挙げられるが、高性能減水剤が好ましい。
そして、超高強度コンクリートにおける結合材の質量を１００％とした場合の減水剤の質量の割合（Ｂ×％）は、例えば、０．５０％以上であり、２．００％以下である。
【0015】
（細骨材、粗骨材）
細骨材としては、山砂、川砂、海砂、砕砂、硅砂、石灰砂などが挙げられ、粗骨材としては、山砂利、川砂利、海砂利などが挙げられ、いずれも、ＪＩＳ Ａ ５００５：２０２０に準拠する。
そして、超高強度コンクリートにおける細骨材の含有量（配合量）は、例えば、５００ｋｇ／ｍ３以上であり、８００ｋｇ／ｍ３以下である。また、超高強度コンクリートにおける粗骨材の含有量（配合量）は、例えば、４００ｋｇ／ｍ３以上であり、７００ｋｇ／ｍ３以下である。
粗骨材の最大寸法は、２０ｍｍ以下であり、特に１５ｍｍ以下であるのが好ましい。粗骨材の最大寸法を所定値以下に規制することによって、圧送性を確実に向上させることができる。
細骨材としては、山砂、川砂、海砂、砕砂、硅砂、石灰砂などが挙げられ、粗骨材としては、山砂利、川砂利、海砂利などが挙げられ、いずれも、ＪＩＳ Ａ ５００５：２０２０に準拠する。
そして、超高強度コンクリートにおける細骨材の含有量（配合量）は、例えば、５００ｋｇ／ｍ３以上であり、８００ｋｇ／ｍ３以下である。また、超高強度コンクリートにおける粗骨材の含有量（配合量）は、例えば、４００ｋｇ／ｍ３以上であり、７００ｋｇ／ｍ３以下である。
粗骨材の最大寸法は、２０ｍｍ以下であり、特に１５ｍｍ以下であるのが好ましい。粗骨材の最大寸法を所定値以下に規制することによって、圧送性を確実に向上させることができる。
【0016】
粗骨材の絶対容積（Ｖｇ）は、例えば、０．１４０ｍ３／ｍ３以上であり、０．２８０ｍ３／ｍ３以下である。
細骨材率（ｓ／ａ）は、例えば、４０％以上であり、６５％以下である。
細骨材粉体比（Ｓ／Ｂ）は、例えば、４５％以上であり、６５％以下である。
細骨材率（ｓ／ａ）は、例えば、４０％以上であり、６５％以下である。
細骨材粉体比（Ｓ／Ｂ）は、例えば、４５％以上であり、６５％以下である。
【0017】
（鋼繊維）
鋼繊維とは、コンクリートを補強するための鋼材からなる繊維である。
鋼繊維の形状は、フック型、ストレート型、ストレート型などが挙げられるが、コンクリートへの定着力の観点からフック型が好ましい。鋼繊維の長さは、例えば、１０～４０ｍｍ（好ましくは３０～４０ｍｍ）である。鋼繊維の直径は、例えば、０．１～０．８ｍｍ（好ましくは０．３８～０．７５ｍｍ）である。
超高強度コンクリートにおける鋼繊維の含有量（配合量）は、圧送性を優れたものとしつつ高い圧縮強度を確保する観点から、０．５ｖｏｌ．％以上であり、１．５ｖｏｌ．％以下である。
超高強度コンクリートにおける鋼繊維粗骨材容積比（＝鋼繊維の絶対容積／粗骨材の絶対容積×１００）は、圧送性を優れたものとしつつ高い圧縮強度をより確実なものとする観点から、５％以上であり、１０％以下である。
なお、鋼繊維としては、鋼繊維補強コンクリート用の鋼繊維として市販されているものを使用すればよく、例えば、ベカルトジャパン株式会社製のＤｒａｍｉｘ（登録商標）スチールファイバーが挙げられる。
鋼繊維とは、コンクリートを補強するための鋼材からなる繊維である。
鋼繊維の形状は、フック型、ストレート型、ストレート型などが挙げられるが、コンクリートへの定着力の観点からフック型が好ましい。鋼繊維の長さは、例えば、１０～４０ｍｍ（好ましくは３０～４０ｍｍ）である。鋼繊維の直径は、例えば、０．１～０．８ｍｍ（好ましくは０．３８～０．７５ｍｍ）である。
超高強度コンクリートにおける鋼繊維の含有量（配合量）は、圧送性を優れたものとしつつ高い圧縮強度を確保する観点から、０．５ｖｏｌ．％以上であり、１．５ｖｏｌ．％以下である。
超高強度コンクリートにおける鋼繊維粗骨材容積比（＝鋼繊維の絶対容積／粗骨材の絶対容積×１００）は、圧送性を優れたものとしつつ高い圧縮強度をより確実なものとする観点から、５％以上であり、１０％以下である。
なお、鋼繊維としては、鋼繊維補強コンクリート用の鋼繊維として市販されているものを使用すればよく、例えば、ベカルトジャパン株式会社製のＤｒａｍｉｘ（登録商標）スチールファイバーが挙げられる。
【0018】
（水）
本実施形態に係る超高強度コンクリートは、水を含有する。水の含有量（配合量）は特に限定されないものの、例えば、１６０ｋｇ／ｍ３以上であり、２２０ｋｇ／ｍ３以下である。
また、水結合材比（Ｗ／Ｂ）は、例えば、優れた圧送性を確保する観点から、１７．０％以上であり、また、強い圧縮強度を確保する観点から、２０．０％以下である。
なお、水としては、特に限定されず、水道水、スラッジ水などを用いることができる。
本実施形態に係る超高強度コンクリートは、水を含有する。水の含有量（配合量）は特に限定されないものの、例えば、１６０ｋｇ／ｍ３以上であり、２２０ｋｇ／ｍ３以下である。
また、水結合材比（Ｗ／Ｂ）は、例えば、優れた圧送性を確保する観点から、１７．０％以上であり、また、強い圧縮強度を確保する観点から、２０．０％以下である。
なお、水としては、特に限定されず、水道水、スラッジ水などを用いることができる。
【0019】
（スランプフロー試験：スランプフロー値、５００ｍｍフロー到達時間）
本実施形態に係る超高強度コンクリートは、ＪＩＳ Ａ １１５０：２０２０のスランプフロー試験方法におけるスランプフロー値が５５０～７５０ｍｍであるとともに、５００ｍｍフロー到達時間が２０．０秒以下である。スランプフロー値が所定範囲になるとともに５００ｍｍフロー到達時間が所定値以下となることによって、高い圧縮強度と優れた圧送性との両立が可能となる。
なお、スランプフロー値は、６００ｍｍ以上がより好ましく、また、７５０ｍｍ以下がより好ましい。そして、５００ｍｍフロー到達時間の下限は特に限定されないものの、例えば、４．５秒以上である。
本実施形態に係る超高強度コンクリートは、ＪＩＳ Ａ １１５０：２０２０のスランプフロー試験方法におけるスランプフロー値が５５０～７５０ｍｍであるとともに、５００ｍｍフロー到達時間が２０．０秒以下である。スランプフロー値が所定範囲になるとともに５００ｍｍフロー到達時間が所定値以下となることによって、高い圧縮強度と優れた圧送性との両立が可能となる。
なお、スランプフロー値は、６００ｍｍ以上がより好ましく、また、７５０ｍｍ以下がより好ましい。そして、５００ｍｍフロー到達時間の下限は特に限定されないものの、例えば、４．５秒以上である。
【0020】
（その他）
本実施形態に係る超高強度コンクリートは、本発明の所望の効果が阻害されない範囲において、コンクリートに使用されている従来公知の材料（化学混和剤、繊維など）を適宜含有してもよい。
化学混和剤としては、前記した減水剤のほかに、分離低減剤、空気量調整剤、消泡剤、収縮低減剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤などが挙げられる。化学混和剤はいずれか１種を単独で用いてもよく２種以上を組み合わせて用いてもよい。
繊維としては、金属繊維、有機繊維、または、有機繊維と金属繊維を混ぜ合わせた複合繊維などが挙げられる。金属繊維としては、前記した鋼繊維のほかに、ステンレス繊維、チタン繊維、アルミニューム繊維などが挙げられる。また、有機繊維としては、ポリプロピレン繊維、ポリビニールアルコール繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、超高強力ポリエチレン繊維、ポリエチレンテレフタラート繊維、レーヨン繊維、ナイロン繊維、ポリ塩化ビニール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、耐アルカリガラス繊維などが挙げられる。
本実施形態に係る超高強度コンクリートは、本発明の所望の効果が阻害されない範囲において、コンクリートに使用されている従来公知の材料（化学混和剤、繊維など）を適宜含有してもよい。
化学混和剤としては、前記した減水剤のほかに、分離低減剤、空気量調整剤、消泡剤、収縮低減剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤などが挙げられる。化学混和剤はいずれか１種を単独で用いてもよく２種以上を組み合わせて用いてもよい。
繊維としては、金属繊維、有機繊維、または、有機繊維と金属繊維を混ぜ合わせた複合繊維などが挙げられる。金属繊維としては、前記した鋼繊維のほかに、ステンレス繊維、チタン繊維、アルミニューム繊維などが挙げられる。また、有機繊維としては、ポリプロピレン繊維、ポリビニールアルコール繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、超高強力ポリエチレン繊維、ポリエチレンテレフタラート繊維、レーヨン繊維、ナイロン繊維、ポリ塩化ビニール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、耐アルカリガラス繊維などが挙げられる。
【実施例0021】
［サンプルの準備］
表１に示す材料を使用し、表２に示す配合で各材料を練り混ぜ、各サンプル（コンクリート試料）を準備した。
なお、表２中の各記号は以下のとおりである。
Ｇｍａｘ ：粗骨材の最大寸法（ｍｍ）
Ｗ／Ｂ ：水結合材比（％）
ｓ／ａ ：細骨材率（％）
Ｓ／Ｂ ：細骨材粉体比（％）
Ｖｇ ：単位粗骨材絶対容積（ｍ３／ｍ３）
Ｖｆ ：単位鋼繊維絶対容積（ｍ３／ｍ３）
Ｖｆ／Ｆｇ：鋼繊維粗骨材容積比
表１に示す材料を使用し、表２に示す配合で各材料を練り混ぜ、各サンプル（コンクリート試料）を準備した。
なお、表２中の各記号は以下のとおりである。
Ｇｍａｘ ：粗骨材の最大寸法（ｍｍ）
Ｗ／Ｂ ：水結合材比（％）
ｓ／ａ ：細骨材率（％）
Ｓ／Ｂ ：細骨材粉体比（％）
Ｖｇ ：単位粗骨材絶対容積（ｍ３／ｍ３）
Ｖｆ ：単位鋼繊維絶対容積（ｍ３／ｍ３）
Ｖｆ／Ｆｇ：鋼繊維粗骨材容積比
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
［測定方法］
（スランプフロー値と５００ｍｍ通過時間）
各サンプルについて、ＪＩＳ Ａ １１５０：２０２０の「コンクリートのスランプフロー試験方法」に従って、スランプフロー値と５００ｍｍ通過時間を測定した。
なお、スランプフロー値が５００ｍｍ以上となったサンプルのみ、５００ｍｍ通過時間を測定した。
（空気量）
各サンプルについて、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」に従って、空気量を測定した。
（温度）
各サンプルについて、ＪＩＳＡ１１５６：２０１４の「フレッシュコンクリートの温度測定方法」に従って、温度を測定した。
（圧縮強度）
各サンプルから供試体（直径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの円柱）を採取した。採取した供試体は２０℃の恒温恒湿室に封かん状態で静置し、１日経過後に脱型後、標準養生（２０℃水中養生）を開始した。そして、供試体について、材齢２８日で圧縮強度試験を実施し、圧縮強度を求めた。
そして、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、スランプフロー値が５００ｍｍ以上、かつ、５００ｍｍ通過時間が２０．０秒以下となったサンプルのみ、圧縮強度を測定した。
（スランプフロー値と５００ｍｍ通過時間）
各サンプルについて、ＪＩＳ Ａ １１５０：２０２０の「コンクリートのスランプフロー試験方法」に従って、スランプフロー値と５００ｍｍ通過時間を測定した。
なお、スランプフロー値が５００ｍｍ以上となったサンプルのみ、５００ｍｍ通過時間を測定した。
（空気量）
各サンプルについて、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」に従って、空気量を測定した。
（温度）
各サンプルについて、ＪＩＳＡ１１５６：２０１４の「フレッシュコンクリートの温度測定方法」に従って、温度を測定した。
（圧縮強度）
各サンプルから供試体（直径１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの円柱）を採取した。採取した供試体は２０℃の恒温恒湿室に封かん状態で静置し、１日経過後に脱型後、標準養生（２０℃水中養生）を開始した。そして、供試体について、材齢２８日で圧縮強度試験を実施し、圧縮強度を求めた。
そして、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、スランプフロー値が５００ｍｍ以上、かつ、５００ｍｍ通過時間が２０．０秒以下となったサンプルのみ、圧縮強度を測定した。
【0025】
【表3】
【0026】
［ポンプ圧送試験の内容］
図２は、ポンプ圧送試験で使用した配管とポンプ車の全体模式図である。
ポンプ圧送試験は、ポンプ車Ｃから各サンプルを圧送し、配管の所定箇所に設けた圧力測定管Ｐ１～Ｐ８によって、各サンプルが配管を流れる際の管内圧力を測定した。
ポンプ圧送試験は、実施例であるサンプル１、２、７、８を使用し、サンプル２、７はポンプの吐出量を１５ｍ３／ｈで実施し、サンプル１、８はポンプの吐出量を３０ｍ３／ｈで実施した。
なお、配管の詳細な構成を表４に示す。また、各圧力測定管における測定結果を表５に示す。
図２は、ポンプ圧送試験で使用した配管とポンプ車の全体模式図である。
ポンプ圧送試験は、ポンプ車Ｃから各サンプルを圧送し、配管の所定箇所に設けた圧力測定管Ｐ１～Ｐ８によって、各サンプルが配管を流れる際の管内圧力を測定した。
ポンプ圧送試験は、実施例であるサンプル１、２、７、８を使用し、サンプル２、７はポンプの吐出量を１５ｍ３／ｈで実施し、サンプル１、８はポンプの吐出量を３０ｍ３／ｈで実施した。
なお、配管の詳細な構成を表４に示す。また、各圧力測定管における測定結果を表５に示す。
【0027】
【表4】
【0028】
【表5】
【0029】
［圧力損失の算出］
表５に示した各サンプルの測定結果から、４Ｂ管（Ｐ７とＰ８の間の水平管）における単位距離あたりの管内圧力損失を算出し、「４Ｂ管圧力損失」とした。詳細には、「（Ｐ８の管内圧力－Ｐ７の管内圧力）／Ｐ８とＰ７の距離」の算出式を用いた。
また、表５に示した各サンプルの測定結果から、５Ｂ管（Ｐ３とＰ４の間の水平管、Ｐ５とＰ６の間の水平管）における管内圧力損失を其々算出（上記と同様の算出式で其々算出）し、平均値を「５Ｂ管圧力損失」とした。
表５に示した各サンプルの測定結果から、４Ｂ管（Ｐ７とＰ８の間の水平管）における単位距離あたりの管内圧力損失を算出し、「４Ｂ管圧力損失」とした。詳細には、「（Ｐ８の管内圧力－Ｐ７の管内圧力）／Ｐ８とＰ７の距離」の算出式を用いた。
また、表５に示した各サンプルの測定結果から、５Ｂ管（Ｐ３とＰ４の間の水平管、Ｐ５とＰ６の間の水平管）における管内圧力損失を其々算出（上記と同様の算出式で其々算出）し、平均値を「５Ｂ管圧力損失」とした。
【0030】
【表6】
【0031】
［モルタルの塑性粘度とせん断応力の測定］
サンプル２、８のベースとなるモルタルについて、レオメーター（ＮＥＴＺＳＣＨ Ｊａｐａｎ社製回転型レオメーター）を用いて、塑性粘度とせん断応力の測定を実施した。
また、比較対象として、以下に示す配合の一般的なＵＦＣのモルタルについても同様の測定を実施した。
水：２１６ｋｇ／ｍ３
セメント：８５２ｋｇ／ｍ３
混和材：５６８ｋｇ／ｍ３
珪砂：６５０ｋｇ／ｍ３
高性能減水剤：２０ｋｇ／ｍ３
水粉体比（Ｗ／Ｐ）：１５．２％
サンプル２、８のベースとなるモルタルについて、レオメーター（ＮＥＴＺＳＣＨ Ｊａｐａｎ社製回転型レオメーター）を用いて、塑性粘度とせん断応力の測定を実施した。
また、比較対象として、以下に示す配合の一般的なＵＦＣのモルタルについても同様の測定を実施した。
水：２１６ｋｇ／ｍ３
セメント：８５２ｋｇ／ｍ３
混和材：５６８ｋｇ／ｍ３
珪砂：６５０ｋｇ／ｍ３
高性能減水剤：２０ｋｇ／ｍ３
水粉体比（Ｗ／Ｐ）：１５．２％
【0032】
［結果の検討］
図１は、各サンプルのスランプフロー値と５００ｍｍ通過時間との関係を示すグラフである。なお、図１の○は実施例のサンプルの結果であり、×は比較例のサンプルの結果である。
図１と表３によると、実施例であるサンプル１～８は、本発明で特定するスランプフロー値の規定（５５０～７５０ｍｍ）と５００ｍｍフロー到達時間の規定（２０．０秒以下）のいずれも満たすことが確認できた。また、表３によると、サンプル１～８は、圧縮強度が１００Ｎ／ｍ２以上となり超高強度コンクリートに該当することも確認できた。
一方、比較例であるサンプル９～３５は、本発明で特定するスランプフロー値の規定と５００ｍｍフロー到達時間の規定のうち、少なくとも一方を満たさないことが確認できた。
図１は、各サンプルのスランプフロー値と５００ｍｍ通過時間との関係を示すグラフである。なお、図１の○は実施例のサンプルの結果であり、×は比較例のサンプルの結果である。
図１と表３によると、実施例であるサンプル１～８は、本発明で特定するスランプフロー値の規定（５５０～７５０ｍｍ）と５００ｍｍフロー到達時間の規定（２０．０秒以下）のいずれも満たすことが確認できた。また、表３によると、サンプル１～８は、圧縮強度が１００Ｎ／ｍ２以上となり超高強度コンクリートに該当することも確認できた。
一方、比較例であるサンプル９～３５は、本発明で特定するスランプフロー値の規定と５００ｍｍフロー到達時間の規定のうち、少なくとも一方を満たさないことが確認できた。
【0033】
図３は、ポンプ圧送試験で得られた圧送距離と管内圧力との関係を示すグラフである。
図３と表５によると、実施例であるサンプル１、２、７、８は、８０ｍの圧送距離であれば管内圧力が最大でも３Ｎ／ｍｍ２を超えないことが確認できた。よって、実施例であるサンプル１、２、７、８は、特殊なポンプ車や高圧配管などを使用することなく一般的なポンプ（ポンプ車）で圧送できるため、圧送性に優れることがわかった。
図４は、ポンプ圧送試験の試験結果から算出した管内圧力損失と吐出量との関係を示すグラフである。なお、図４には、コンクリート標準示方書［標準編］に記載されているスランプ８ｃｍ（ＳＬ８）の普通コンクリート（普通コン）に関する４Ｂ管と５Ｂ管での管圧力損失のデータも示している。
図４と表６によると、５Ｂ管においては、吐出量が１５ｍ３／ｈの管内圧力損失は、いずれの実施例も普通コンクリートと同程度であった。一方、吐出量３０ｍ３／ｈの管内圧力損失は、Ｗ／Ｂ１８％の実施例が普通コンクリートの１．６倍程度であったが、Ｗ／Ｂ１９％の実施例は普通コンクリートと同程度であった。
また、４Ｂ管においては、吐出量が１５ｍ３／ｈの管内圧力損失は、Ｗ／Ｂ１８％の実施例が普通コンクリートの１．６倍程度であり、Ｗ／Ｂ２０％の実施例は普通コンクリートと同程度であった。一方、吐出量３０ｍ３／ｈの管圧力損失はＷ／Ｂ１８％およびＷ／Ｂ１９％のいずれの実施例も普通コンクリートよりも大きく、Ｗ／Ｂ１８％の実施例が普通コンクリートの１．９倍程度であった。
これらの結果から、実施例の超高強度コンクリートの管内圧力損失は、普通コンクリートの管内圧力損失と比較して、５Ｂ管で約１．０～１．６倍、４Ｂ管で約１．０～１．９倍であって、圧送時における管内圧力損失としては許容できる範囲内であることが確認できた。
図３と表５によると、実施例であるサンプル１、２、７、８は、８０ｍの圧送距離であれば管内圧力が最大でも３Ｎ／ｍｍ２を超えないことが確認できた。よって、実施例であるサンプル１、２、７、８は、特殊なポンプ車や高圧配管などを使用することなく一般的なポンプ（ポンプ車）で圧送できるため、圧送性に優れることがわかった。
図４は、ポンプ圧送試験の試験結果から算出した管内圧力損失と吐出量との関係を示すグラフである。なお、図４には、コンクリート標準示方書［標準編］に記載されているスランプ８ｃｍ（ＳＬ８）の普通コンクリート（普通コン）に関する４Ｂ管と５Ｂ管での管圧力損失のデータも示している。
図４と表６によると、５Ｂ管においては、吐出量が１５ｍ３／ｈの管内圧力損失は、いずれの実施例も普通コンクリートと同程度であった。一方、吐出量３０ｍ３／ｈの管内圧力損失は、Ｗ／Ｂ１８％の実施例が普通コンクリートの１．６倍程度であったが、Ｗ／Ｂ１９％の実施例は普通コンクリートと同程度であった。
また、４Ｂ管においては、吐出量が１５ｍ３／ｈの管内圧力損失は、Ｗ／Ｂ１８％の実施例が普通コンクリートの１．６倍程度であり、Ｗ／Ｂ２０％の実施例は普通コンクリートと同程度であった。一方、吐出量３０ｍ３／ｈの管圧力損失はＷ／Ｂ１８％およびＷ／Ｂ１９％のいずれの実施例も普通コンクリートよりも大きく、Ｗ／Ｂ１８％の実施例が普通コンクリートの１．９倍程度であった。
これらの結果から、実施例の超高強度コンクリートの管内圧力損失は、普通コンクリートの管内圧力損失と比較して、５Ｂ管で約１．０～１．６倍、４Ｂ管で約１．０～１．９倍であって、圧送時における管内圧力損失としては許容できる範囲内であることが確認できた。
【0034】
図５は、実施例で使用したサンプル２、８のモルタルのせん断応力と塑性粘度との関係を示すグラフである。なお、図５の○はサンプル２、８のモルタルの結果であり、×はＵＦＣのモルタルの結果である。
図５によると、一般的なＵＦＣのモルタルは、せん断応力が大きくなると塑性粘度も比例して大きくなる（図５の太い矢印）ことが確認できた。一方、実施例であるサンプル２、８のモルタルは、せん断応力が大きくなると、逆に塑性粘度が小さくなる（図５の細い矢印）ことが確認できた。
この結果から、本発明に係る超高強度コンクリートは、モルタルの状態において上記のような特殊な性質（せん断応力が大きくなると、逆に塑性粘度が小さくなる）を備えることが、高い圧縮強度を確保しながらも圧送性に優れるという効果の一つの要因となっているのではないかと推察する。
図５によると、一般的なＵＦＣのモルタルは、せん断応力が大きくなると塑性粘度も比例して大きくなる（図５の太い矢印）ことが確認できた。一方、実施例であるサンプル２、８のモルタルは、せん断応力が大きくなると、逆に塑性粘度が小さくなる（図５の細い矢印）ことが確認できた。
この結果から、本発明に係る超高強度コンクリートは、モルタルの状態において上記のような特殊な性質（せん断応力が大きくなると、逆に塑性粘度が小さくなる）を備えることが、高い圧縮強度を確保しながらも圧送性に優れるという効果の一つの要因となっているのではないかと推察する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】