(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】P2024087129
(43)【公開日】2024-07-01
(54)【発明の名称】地上構造物用プレキャスト部材
(51)【国際特許分類】
C04B 28/08 20060101AFI20240624BHJP
C04B 18/14 20060101ALI20240624BHJP
C04B 22/06 20060101ALI20240624BHJP
【FI】
C04B28/08
C04B18/14 A
C04B22/06 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022201744
(22)【出願日】2022-12-19
(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】松元 淳一
(72)【発明者】
【氏名】直町 聡子
(72)【発明者】
【氏名】堀口 賢一
【テーマコード(参考)】
4G112
【Fターム(参考)】
4G112PA29
4G112PB03
(57)【要約】
【課題】CO2排出量の削減を図るとともに、地上構造物に必要な強度発現性および凍結融解抵抗性を確保した地上構造物用プレキャスト部材を提案する。
【解決手段】結合材と、水と、混和剤と、を含むコンクリートの硬化体からなる地上構造物用プレキャスト部材である。結合材は、スラグ微粉末と、スラグ微粉末100重量部に対して5重量部以上10重量部以下の消石灰と、膨脹材とを含んでいる。水結合材比は、18%以上25%以下である。混和剤は、結合材の重量に対して0.725%以上の重量の高性能AE減水剤と、結合材の重量に対して0.015%以上の重量のAE剤とを含む。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
結合材と、水と、混和剤と、を含むコンクリートの硬化体からなる地上構造物用プレキャスト部材であって、
前記結合材は、スラグ微粉末と、前記スラグ微粉末100重量部に対して5重量部以上10重量部以下の消石灰と、膨脹材と、を含み、
水結合材比は、18%以上25%以下であり、
前記混和剤は、前記結合材の重量に対して0.725%以上の重量の高性能AE減水剤と、前記結合材の重量に対して0.015%以上の重量のAE剤と、を含むことを特徴とする、地上構造物用プレキャスト部材。
【請求項2】
結合材と、水と、混和剤と、を含むコンクリートの硬化体からなる地上構造物用プレキャスト部材であって、
前記結合材は、スラグ微粉末と、前記スラグ微粉末100重量部に対して5重量部以上10重量部以下の消石灰と、膨脹材と、を含み、
水結合材比は、18%以上25%以下であり、
前記混和剤は、高性能AE減水剤とAE剤と、を含み、JIS A 1128に準じて測定される空気量が4.5%以上8.0%未満になるように配合されていることを特徴とする、地上構造物用プレキャスト部材。
【請求項3】
JIS A 1148に準じた凍結融解試験において測定される210サイクルでの相対弾性係数が90%以上であり、質量減少量が10%以内であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の地上構造物用プレキャスト部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、環境配慮コンクリートを使用した地上構造物用プレキャスト部材に関する。
【背景技術】
【0002】
コンクリートやモルタル等の水硬性組成物の結合材を構成するポルトランドセメントは、製造時に二酸化炭素(CO2)が発生する。そのため、ポルトランドセメントに代えて、高炉スラグやフライアッシュなどを使用することで、CO2排出量の削減を図る環境配慮コンクリートを使用する場合がある。
例えば、特許文献1では、地中構造物に使用する地中構造物用プレキャスト部材のコンクリートとして、結合材にスラグ微粉末と消石灰とを含ませることで、普通ポルトランドセメントの使用量を削減した環境配慮コンクリートを使用している。
なお、環境配慮コンクリートは、凍結融解抵抗性が通常のコンクリートよりも低いため、地上部への展開が難しい状況にあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、CO2排出量の削減を図るとともに、地上構造物に必要な強度発現性および、凍結融解抵抗性を確保した地上構造物用プレキャスト部材を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記課題を解決するための本発明は、結合材と、水と、混和剤と、を含むコンクリートの硬化体からなる地上構造物用プレキャスト部材である。前記結合材は、スラグ微粉末と、前記スラグ微粉末100重量部に対して5重量部以上10重量部以下の消石灰と、膨脹材とを含む。また、水結合材比は18%以上25%以下である。さらに、前記混和剤は、高性能AE減水剤とAE剤とを含んでいる。なお、混和剤は、JIS A 1128に準じて測定される空気量が4.5%以上8.0%未満になるように配合するのが望ましい。また、混和剤は、高性能AE減水剤の重量を前記結合材の重量に対して0.8%以上とし、AE剤の重量を前記結合材の重量の0.015%以上としてもよい。また、前記コンクリートは、JIS A 1148に準じた凍結融解試験において測定される210サイクルでの相対弾性係数が90%以上であり、質量減少量が10%以内であるのが望ましい。
かかる地上構造物用プレキャスト部材によれば、スラグ微粉末を使用した環境配慮コンクリートを使用しているため、CO2排出量の削減を図ることが可能となる。また、空気量を調整することで、地上構造物に必要な凍結融解抵抗性を確保することができる。また、産業副産物であるスラグ微粉末を多く含むため資源の有効利用に貢献することが可能となるとともに、費用の低減化を図ることができる。
【発明の効果】
【0006】
本発明の地上構造物用プレキャスト部材によれば、環境配慮コンクリートを使用することでCO2排出量の削減を図るとともに、地上構造物に必要な強度発現性および凍結融解抵抗性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【
図1】凍結融解試験の供試体の概要を示す斜視図である。
【
図2】凍結融解試験の結果を示す図であって、相対動弾性係数と凍結融解サイクルとの関係を示すグラフである。
【
図3】凍結融解試験の結果を示す図であって、質量減少率と凍結融解サイクル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】
【0008】
本実施形態では、地上構造物を構築する際に使用する地上構造物用プレキャスト部材について説明する。結合材としてスラグ微粉末を使用する低炭素型環境配慮コンクリートは、凍結融解抵抗性が通常のコンクリートよりも低い。本願発明者は、コンクリートの空気量を調整することで、強度発現性を維持したまま、凍結融解抵抗性を確保できることを見出した。
地上構造物用プレキャスト部材は、結合材、水および混和剤を含むコンクリートの硬化体からなる。コンクリートは、JIS A 1148に準じた凍結融解試験において測定される210サイクルでの相対弾性係数が90%以上で、質量減少量が10%以内になるように配合する。
このコンクリートの水結合材比は、18%以上25%以下とする。
結合材は、スラグ微粉末と、スラグ微粉末100重量部に対して5重量部以上10重量部以下の消石灰と、膨脹材とを含んでいる。なお、本実施形態では、結合材にセメントを含有する水硬性組成物だけでなく、結合材にセメントを含有しない水硬性組成物も、「コンクリート」と称する。地上構造物とは、例えば、床板、壁高欄、側溝などのコンクリート構造物である。
【0009】
<結合材>
結合材は、スラグ微粉末、消石灰、膨張材を含んでいる。なお、本実施形態では、結合材にセメントを含有する水硬性組成物だけでなく、結合材にセメントを含有しない水硬性組成物も、「コンクリート」と称する。
スラグ微粉末としては、高炉スラグ、鉄鋼スラグ、転炉スラグ、ごみ溶融スラグ、フェ ロニッケルスラグ、銅スラグなどの微粉末を使用することができる。これらの材料は、フレッシュ性状や強度 、耐久性を勘案して所望材料が選定される。
スラグ微粉末は、比表面積が2000cm2/g以上12000cm2/g以下のもの が望ましく、比表面積が4000cm2/g以上のスラグ微粉末がより好ましい。スラグ微粉末の比表面積が4000cm2/g未満の場合には、スラグ微粉末の水硬性の指標である活性度指数が低下して、スラグ微粉末の重要な役割である中期・長期強度の増加効果が得られない場合がある。スラグ微粉末の品質規格(JIS A6206)によれば、比表面積によって高炉スラグ微粉末3000、4000、60 00、8000がある。比表面積が8000cm2/gの高炉スラグ微粉末は、活性度指数が高く、中期・長期強度のみならず早期強度も向上するため、好適に用いることができる。
スラグ微粉末は、塩基度などの化学成分もとくに限定されず、JIS R5211「高 炉セメント」で使用される高炉スラグおよびJIS A6206「コンクリート用高炉ス ラグ微粉末」に適合するものが好ましい。
【0010】
<消石灰>
消石灰は、工業用石灰や効率良く排ガス中の酸性物質除去に用いる多孔性高比表面積消 石灰などがあるが、とくに限定されない。例えば、JIS R9001「工業用石灰」に規定されるものを使用すればよい。消石灰は、スラグ微粉末の水硬性を促すためのアルカリ刺激材の役割を果たす。
<膨張材>
膨張材には、例えば、JIS A6202「コンクリート用膨張材」に規定される膨張材を使用すればよい。膨張材は、水硬性組成物全体に対して2~9質量%割合で添加するのが望ましい。
<混和剤>
混和剤には、高性能AE減水剤と、AE剤とを使用する。混和剤は、JIS A 1128に準じて測定されるコンクリートの空気量が4.5%以上8.0%未満になるように配合する。なお、コンクリートの空気量は、JIS A 1128「空気量試験」に準じて指定値(本実施形態では6.0~6.5)±1.5%とする。
本実施形態では、高性能AE減水剤の重量(配合量)を、結合材の重量に対して0.725%以上とする。また、AE剤の重量(配合量)を、結合材の重量に対して0.015%以上とする。
【0011】
本実施形態の地上構造物用プレキャスト部材によれば、スラグ微粉末を使用した環境配慮コンクリートを使用しているため、CO2排出量の削減を図ることが可能となる。
また、空気量を4.5%以上8.0%未満になるように調整することで、地上構造物に必要な凍結融解抵抗性を確保することができる。
また、産業副産物であるスラグ微粉末を多く含むため資源の有効利用に貢献することが可能となるとともに、費用の低減化を図ることができる。
【0012】
以下、本実施形態の地上構造物用プレキャスト部材の凍結融解抵抗性を確認した実験結果について説明する。本実験では、JIS A 1148 A法に準拠した凍結融解試験を実施した。実験には、以下の材料を使用した。また、表1に本実験で使用したコンクリートの配合を示す。
スラグ微粉末 BFS :密度2.89g/cm3
消石灰 CH :密度2.20g/cm3
膨張材 EX :密度3.15g/cm3
水 W :上水道水
細骨材 S :山砂 表乾密度2.60g/cm3
粗骨材 G :砕石 表乾密度2.65g/cm3
高性能AE減水剤 :マスターグレニウムSP8HU(ポゾリスソリューションズ社製)
AE剤 :マスターエア775s(ポゾリスソリューションズ社製)
【0013】
【0014】
本実験では、表1に示すように、水結合材比が25%(配合A1)と水結合材比が20%(配合A2)の2種類の配合に対して実験を行った。両配合とも、空気量が4.5%以上8.0%未満となるように調整し、配合A1の空気量は6.5%、配合A2の空気量は6.0%となった。結合材中のセメント含有量はゼロである。
凍結融解試験は、
図1に示すように、10cm×10cm×40cmの供試体1に対して実施した。
図2,3に凍結融解試験の結果を示す。また、表2に配合A1,A2の供試体の圧縮強度を測定した結果を示す。
図2は、相対動弾性係数と凍結融解サイクルの関係を示すグラフである。
図2に示すように、配合A1,A2共に、凍結融解サイクル300サイクルまで相対動弾性係数は90%以上であり、210サイクルを超えても凍結融解試験の閾値である60%以上を保持できることが確認できた。
図3は、質量減少率と凍結融解サイクルとの関係を示すグラフである。
図3に示すように、配合A1,A2共に凍結融解サイクル300サイクルまで質量の変化はなく、質量減少率10%以下を保持できた。
したがって、コンクリートの空気量を4.5%以上8.0%未満、より好ましくは6.0%以上6.5%以下となるように調整することで、凍結融解抵抗性を確保できることが確認できた。
【0015】
次に、配合A1、A2のコンクリートにより作成した供試体の圧縮強度を測定した結果を表2に示す。
表2に示すように、配合A1、A2共に材齢18時間で圧縮強度20N/mm2を超えており、コンクリートの空気量を4.5%以上8.0%未満の範囲内に調整した場合であっても、圧縮強度が低下しないことを確認できた。
したがって、本実施形態の地上構造物用プレキャスト部材によれば、強度発現性(圧縮強度20N/mm2以上60N/mm2以下)を維持したまま、凍結融解抵抗性を確保できることが確認できた。
【0016】
【0017】
次に、コンクリートの空気量が4.5%以上8.0%未満(6.0±1.5%)の範囲内になるように、試験練りを行った。表3にコンクリートの試験練りの結果(配合B1~B7)を示す。
【0018】
【0019】
表3に示すように、水結合材比を18%にした場合であっても、空気量が6.0%前後得ることができる。したがって、水結合材比を18%以上25%以下にすることで、凍結融解抵抗性が確保できる。
また、高性能AE減水剤を、結合材の重量に対して0.725%以上の重量、より好ましくは0.725%以上1.125%以下にすることで、凍結融解抵抗性が確保できる。
また、AE剤を、結合材の重量に対して0.015%以上の重量、好ましくは0.015%以上1.00%以下、より好ましくは1.00%にすることで、凍結融解抵抗性が確保できる。
【0020】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、混和剤として、結合材の重量に対して0.725%以上の重量の高性能AE減水剤と、結合材の重量に対して0.015%以上の重量のAE剤とを添加する場合について説明したが、混和剤の配合量は限定されるものではなく、JIS A 1128に準じて測定される空気量が4.5%以上8.0%未満になるように配合されていればよい。
【符号の説明】
【0021】
1 供試体