コンクリート及びその製造方法
【課題】産業廃棄物の有効利用及び耐久性悪化の抑制を共に実現可能にする。
【解決手段】Grain 0.6は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいを通過する細骨材として、水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを用いた、本発明の第１実施形態に係るコンクリートの一例である。細骨材として製鋼スラグを用いずに天然骨材のみを用いた供試体（Plain Concrete）及びGrain n (n=0.6, 0.3)にはポップアウトが生じず、Grain n(n=5.0, 2.5, 1.2)にはポップアウトが生じた。また、ＡＥ減水剤の添加量について、Grain n (n=0.6, 0.3)とPlain Concreteとで略同じである。
【解決手段】Grain 0.6は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいを通過する細骨材として、水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを用いた、本発明の第１実施形態に係るコンクリートの一例である。細骨材として製鋼スラグを用いずに天然骨材のみを用いた供試体（Plain Concrete）及びGrain n (n=0.6, 0.3)にはポップアウトが生じず、Grain n(n=5.0, 2.5, 1.2)にはポップアウトが生じた。また、ＡＥ減水剤の添加量について、Grain n (n=0.6, 0.3)とPlain Concreteとで略同じである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鋼スラグを細骨材として用いたコンクリート及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートは、セメント、粗骨材、細骨材等からなる。細骨材としては、川砂、川砂利、海砂、海砂利、山砂、山砂利、砕砂、砕石等が用いられるが、これらの採取による環境破壊を抑制し、産業廃棄物を有効利用する観点から、製鋼スラグを細骨材として用いる技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０９７０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、製鋼スラグを細骨材として用いた場合における、強度発現性の低下を抑制するための種々の提案がなされているものの、乾燥収縮によるひび割れ等の耐久性悪化の問題及びその対策については何ら示されていない。産業廃棄物の有効利用を実現する
ために製鋼スラグを細骨材として用いた場合においても、耐久性悪化を抑制することが望まれる。
【０００５】
本発明の目的は、産業廃棄物の有効利用及び耐久性悪化の抑制を共に実現可能な、コンクリート及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１観点によると、粗骨材として、天然骨材を用い、
細骨材として、天然骨材と、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグと、を用いたことを特徴とする、コンクリートが提供される。
【０００７】
この第１観点において、細骨材として用いる天然骨材は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいにとどまる天然骨材であり、細骨材として用いる前記製鋼スラグは、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．３ｍｍのふるいにとどまる水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを含むものであってよい。
【０００８】
また、第１観点に係る製鋼スラグは、エージング処理が行われていないものであってよい。
【０００９】
また、第１観点に係る製鋼スラグは、当該製鋼スラグの配合量の上限値（単位：質量）が、ポルトランドセメントの配合量（単位：質量）とされていてもよい。
【００１０】
本発明の第２観点によると、粗骨材として、天然骨材を用い、細骨材として、天然骨材と、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％以下の製鋼スラグと、を用いたことを特徴とする、コンクリートが提供される。
【００１１】
第２観点に係る製鋼スラグは、エージング処理が行われたものであってよい。
【００１２】
本発明の第３観点によると、天然骨材からなる粗骨材、天然骨材からなる細骨材、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグからなる細骨材、ポルトランドセメント、及び水を混合する混合工程と、前記混合工程の後、常温常圧で湿潤養生を行う養生工程と、を備えたことを特徴とする、コンクリートの製造方法が提供される。
【００１３】
この第３観点において、細骨材として用いる天然骨材として、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいにとどまる天然骨材を用い、細骨材として用いる前記製鋼スラグは、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．３ｍｍのふるいにとどまる水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを含むものであってよい。
【００１４】
また、第３観点では、前記製鋼スラグとして、エージング処理が行われていないものを用いてよい。
【００１５】
また、前記混合工程において、製鋼スラグの配合量の上限値（単位：質量）を、ポルトランドセメントの配合量（単位：質量）としてもよい。
【００１６】
本発明の第４観点によると、天然骨材からなる粗骨材、天然骨材からなる細骨材、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％以下の製鋼スラグからなる細骨材、ポルトランドセメント、及び水を混合する混合工程と、前記混合工程の後、常温常圧で湿潤養生を行う養生工程と、を備えたことを特徴とする、コンクリートの製造方法が提供される。
【００１７】
第４観点では、前記製鋼スラグとして、エージング処理が行われたものを用いてよい。
【００１８】
なお、本発明において、「天然骨材」とは、川砂、川砂利、海砂、海砂利、山砂、山砂利、砕砂、砕石、及び、コンクリート廃材から取り出した骨材のことをいう。「エージング処理」とは、長期間屋外に放置して遊離石灰の水和反応を進行させる自然エージング処理、蒸気や温水を用いて短期間で遊離石灰の水和反応を促進する蒸気又は温水エージング処理等をいう。また、水浸膨張比は、ＪＩＳ Ａ ５０１５に規定されている水浸膨張試験に基づいて求められる。
【発明の効果】
【００１９】
細骨材として製鋼スラグを用いることで、産業廃棄物の有効利用が実現される。さらに、細骨材として用いる材料の粒径及び水浸膨張比の限定により、耐久性悪化の抑制をも実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１ａ・１ｂ及び比較例１ａ〜１ｄに係る供試体の配合を示す表である。
【図２】本発明の実施例１ａ・１ｂ及び比較例１ａ〜１ｄに係る供試体の圧縮強度を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例１ａ・１ｂ及び比較例１ａ〜１ｄに係る供試体の乾燥収縮ひずみ量を示すグラフである。
【図４】（ａ）は、本発明の実施例１ａ・１ｂ及び比較例１ａ〜１ｄに係る供試体のポップアウトの発生個数及びＡＥ減水剤の添加量を示すグラフである。（ｂ）は、本発明の実施例１ａ・１ｂ及び比較例１ｂ〜１ｄに係る供試体のポップアウトの状況を示す画像である。
【図５】本発明の実施例２ａ〜２ｃ及び比較例２ａ〜２ｃに係る供試体の配合を示す表である。
【図６】本発明の実施例２ａ〜２ｃ及び比較例２ａ〜２ｃに係る供試体の圧縮強度を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例２ａ〜２ｃ及び比較例２ａ〜２ｃに係る供試体の乾燥収縮ひずみ量を示すグラフである。
【図８】（ａ）は、本発明の実施例２ａ〜２ｃ及び比較例２ａ〜２ｃに係る供試体のポップアウトの発生個数及びＡＥ減水剤の添加量を示すグラフである。（ｂ）は、本発明の比較例２ｂに係る供試体のポップアウトの状況を示す画像である。
【図９】本発明の実施例３ａ〜３ｈ及び比較例３ａ〜３ｆに係る供試体の配合、ならびに圧縮強度を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２２】
本発明に係るコンクリートは、粗骨材として天然骨材を用い、細骨材として天然骨材及び製鋼スラグを用いたものである。天然骨材としては、川砂、川砂利、海砂、海砂利、山砂、山砂利、砕砂、砕石、及び、コンクリート廃材から取り出した骨材等が用いられる。製鋼スラグとしては、転炉スラグ、電気炉スラグ、混銑予備処理スラグ、混銑炉スラグ等、製鋼工程で生成される様々なスラグが用いられる。
【００２３】
本発明に係るコンクリートを製造するには、先ず、天然骨材からなる粗骨材、天然骨材及び製鋼スラグを含む細骨材、ポルトランドセメント、及び水を混合する（混合工程）。その後、常温常圧で湿潤養生を行う（養生工程）。これにより、本発明に係るコンクリートが完成する。
【００２４】
混合工程では、混和材料（ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤等）を適宜添加してよく、各骨材、セメント、水の割合も任意である。混練方法、打設・成形方法等も任意である。
養生工程では、常温常圧で、湿潤養生（湛水養生、散水養生、湿砂養生、養生マットや水密シートによる被覆・被膜養生等）を行う。
【００２５】
本発明の第１実施形態に係るコンクリートは、粗骨材として天然骨材を用い、細骨材として天然骨材及び製鋼スラグを用いたものであって、上述のような方法で製造され、さらに細骨材の構成が下記のように限定されている。
即ち、細骨材として、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグが用いられる。なお、水浸膨張比は、ＪＩＳ Ａ ５０１５に規定されている水浸膨張試験に基づいて求められる（他の実施形態においても同様）。
【００２６】
本発明の第１実施形態に係るコンクリートにおいて、細骨材として用いる天然骨材は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいにとどまる天然骨材であり、細骨材として用いる前記製鋼スラグは、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．３ｍｍのふるいにとどまる水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを含むことが好ましい。
【００２７】
また、本発明の第１実施形態に係るコンクリートにおいて、製鋼スラグは、エージング処理が行われていないものであることが好ましい。
【００２８】
本発明の第２実施形態に係るコンクリートは、粗骨材として天然骨材を用い、細骨材として天然骨材及び製鋼スラグを用いたものであって、上述のような方法で製造され、さらに細骨材の構成が下記のように限定されている。
即ち、細骨材として、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％以下の製鋼スラグが用いられる。
【００２９】
本発明の第２実施形態に係るコンクリートにおいて、製鋼スラグは、エージング処理が行われたものであることが好ましい。
【００３０】
以上に述べたように、本発明の第１及び第２実施形態に係るコンクリート及びその製造方法によると、細骨材として製鋼スラグを用いることで、産業廃棄物の有効利用が実現される。さらに、細骨材として用いる材料の粒径及び水浸膨張比の限定により、耐久性悪化の抑制をも実現可能である。（耐久性悪化の抑制効果については、以下の実施例において具体的に説明する。）
【実施例】
【００３１】
続いて、本発明を実施例により具体的に説明する。
以下の実施例及び比較例に係る供試体は、全て上述の実施形態に係る製造方法によって製造したものであり、具体的な構成は下記のとおりである。
【００３２】
（実施例１）
先ず、図１〜図４を参照し、本発明の実施例１ａ・１ｂ及び比較例１ａ〜１ｄに係る供試体の構成及びこれらを用いた各種試験の結果について説明する。
【００３３】
Plain Concrete（比較例１ａ）は、細骨材として製鋼スラグを用いずに天然骨材のみを用いたコンクリート供試体である。Grain n (n=5.0, 2.5, 1.2, 0.6, 0.3)（比較例１ｂ，比較例１ｃ，比較例１ｄ，実施例１ａ，実施例１ｂ）は、細骨材として粒径n（ｍｍ）以下の製鋼スラグを用いたコンクリート供試体である。なお、これら供試体に用いた製鋼スラグはエージング処理が行われていないものである。
【００３４】
図１の細骨材の粒径の欄において、「５．０〜」は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて５．０ｍｍのふるいを通過する、粒径が５．０ｍｍ以下の細骨材を意味する。「５．０〜２．５」は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて５．０ｍｍのふるいを通過するが２．５ｍｍのふるいにとどまる、粒径が２．５ｍｍよりも大きく且つ５．０ｍｍ以下の細骨材を意味する。「２．５〜１．２」は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて２.５ｍｍのふるいを通過するが１．２ｍｍのふるいにとどまる、粒径が１.２ｍｍよりも大きく且つ２.５ｍｍ以下の細骨材を意味する。「１．２〜０．６」は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて１.２ｍｍのふるいを通過するが０．６ｍｍのふるいにとどまる、粒径が０．６ｍｍよりも大きく且つ１.２ｍｍ以下の細骨材を意味する。「０．６〜０．３」は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいを通過するが０．３ｍｍのふるいにとどまる、粒径が０．３ｍｍよりも大きく且つ０．６ｍｍ以下の細骨材を意味する。「０．３〜」は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．３ｍｍのふるいを通過する、粒径が０．３ｍｍ以下の細骨材を意味する。
これは図５においても同様である。
【００３５】
Grain n (n=0.6, 0.3)（実施例１ａ、実施例１ｂ）は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいを通過する細骨材として、水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを用いたコンクリート供試体であり、上述の第１実施形態に係るコンクリートに相当する。
このうちのGrain 0.6（実施例１ａ）は、細骨材として用いる天然骨材を、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいにとどまるものとし、細骨材として用いる前記製鋼スラグを、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．３ｍｍのふるいにとどまる水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを含むものとした、コンクリート供試体であり、上述の第１実施形態に係るコンクリートのうちのより好ましい形態に係るコンクリートに相当する。
【００３６】
圧縮強度試験の結果が、図２に示されている。
図２に示すように、Grain n (n=5.0, 2.5, 1.2, 0.6, 0.3)は全て、Plain Concreteに比べて圧縮強度が劣ることはなく、むしろPlain Concreteよりも圧縮強度が大きい。これは材齢７日、２８日、及び９１日のいずれにおいても言える。
【００３７】
乾燥収縮試験の結果が、図３に示されている。乾燥収縮試験は、温度２０℃・湿度６０％の環境下で行った。
図３に示すように、Grain n (n=5.0, 2.5, 1.2, 0.6, 0.3)は全て、Plain Concreteに比べて、乾燥収縮ひずみが小さい。これは、水浸膨張比が比較的大きな製鋼スラグが膨張性を発揮し、乾燥収縮を抑制したものと推察される。
また、６つの供試体全てにおいて、乾燥収縮ひずみ量が材齢９１日までに（材齢２８日で）安定している。
Grain 0.6（実施例１ａ）は、Grain 0.3（実施例１ｂ）に比べて、乾燥収縮ひずみが小さい。
【００３８】
ポップアウトの観察結果が、図４に示されている。当該観察は、各供試体を１８０℃・０．９ＭＰａの雰囲気中に８時間おいた後に、行った。
図４（ａ），（ｂ）に示すように、Plain Concrete及びGrain n (n=0.6, 0.3)にはポップアウトが生じず、Grain n(n=5.0, 2.5, 1.2)にはポップアウトが生じた。
この結果から、エージング処理が行われていない製鋼スラグを用いる場合、製鋼スラグの粒径が０．６ｍｍを超えると（Grain n(n=5.0, 2.5, 1.2)）、当該製鋼スラグが、コンクリートの表面を損傷させるだけの膨張性を発揮し、ポップアウト発生の要因となると推察される。
【００３９】
図４（ａ）には、各供試体におけるＡＥ減水剤の添加量も示されている。
ＡＥ減水剤は、一般に、コンクリートのワ−カビリティーや耐凍害性を改善するために添加される。本実験では、フレッシュコンクリートのスランプを１０ｃｍにすることを目的として、ＡＥ減水剤を各供試体に添加した。
図４（ａ）に示すように、ＡＥ減水剤の添加量（フレッシュコンクリートのスランプを１０ｃｍにするための必要量）は、Grain n (n=0.6, 0.3)とPlain Concreteとで略同じである。
【００４０】
（実施例２）
次いで、図５〜図８を参照し、本発明の実施例２ａ〜２ｃ及び比較例２ａ〜２ｃに係る供試体の構成及びこれらを用いた各種試験の結果について説明する。
【００４１】
Plain Concrete（比較例２ａ）は、細骨材として製鋼スラグを用いずに天然骨材のみを用いたコンクリート供試体である。Grain n (n=5.0, 2.5, 1.2, 0.6, 0.3)（比較例２ｂ，比較例２ｃ，実施例２ａ，実施例２ｂ，実施例２ｃ）は、細骨材として粒径n（ｍｍ）以下の製鋼スラグを用いたコンクリート供試体である。なお、これら供試体に用いた製鋼スラグはエージング処理が行われたものである。
【００４２】
Grain n (n=1.2, 0.6, 0.3)（実施例２ａ〜２ｃ）は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいを通過する細骨材として、水浸膨張比が１％以下の製鋼スラグを用いたコンクリート供試体であり、上述の第２実施形態に係るコンクリートに相当する。
【００４３】
圧縮強度試験の結果が、図６に示されている。
図６に示すように、Grain n (n=5.0, 2.5, 1.2, 0.6, 0.3)は全て、Plain Concreteに比べて圧縮強度が劣ることはなく、むしろPlain Concreteよりも圧縮強度が大きい。これは材齢７日、２８日、及び９１日のいずれにおいても言える。
【００４４】
乾燥収縮試験の結果が、図７に示されている。乾燥収縮試験は、温度２０℃・湿度６０％の環境下で行った。
図７に示すように、Grain n (n=5.0, 2.5, 1.2, 0.6, 0.3)は全て、Plain Concreteに比べて、乾燥収縮ひずみが若干小さい。
また、６つの供試体全てにおいて、乾燥収縮ひずみ量が材齢９１日までに（材齢２８日で）安定している。
【００４５】
ポップアウトの観察結果が、図８に示されている。当該観察は、各供試体を１８０℃・０．９ＭＰａの雰囲気中に８時間おいた後に、行った。
図８（ａ），（ｂ）に示すように、Plain Concrete及びGrain n (n=1.2, 0.6, 0.3)にはポップアウトが生じず、Grain n(n=5.0, 2.5)にはポップアウトが生じた。
この結果から、エージング処理が行われた製鋼スラグを用いる場合、製鋼スラグの粒径が１.２ｍｍを超えると（Grain n(n=5.0, 2.5））、当該製鋼スラグが、コンクリートの表面を損傷させるだけの膨張性を発揮し、ポップアウト発生の要因となると推察される。
ポップアウトの試験結果が図１の供試体と図５の供試体とで異なった理由としては、図１の実施例１ａ・１ｂ，比較例１ｂ〜１ｄではエージング処理が行われていない製鋼スラグを用いたのに対し、図５の実施例２ａ〜２ｃ，比較例２ｂ〜２ｃではエージング処理が行われた製鋼スラグを用いたことが、１つの理由として考えられる。即ち、エージング処理によって製鋼スラグの膨張性が低減されるが、粒径が１.２ｍｍ以下の製鋼スラグは、内部にまでエージング処理効果が及び、全体として膨張性が低減される一方、粒径が１.２ｍｍを超える製鋼スラグは、内部にまではエージング処理効果が及ばず、内部に膨張性を発揮する部分が残留するため、ポップアウト発生の要因となると推察される。
【００４６】
図８（ａ）には、各供試体におけるＡＥ減水剤の添加量も示されている。
ＡＥ減水剤は、一般に、コンクリートのワ−カビリティーや耐凍害性を改善するために添加される。本実験では、フレッシュコンクリートのスランプを１０ｃｍにすることを目的として、ＡＥ減水剤を各供試体に添加した。
図８（ａ）に示すように、ＡＥ減水剤の添加量（フレッシュコンクリートのスランプを１０ｃｍにするための必要量）は、Grain n (n=1.2, 0.6, 0.3)とPlain Concreteとで略同じである。
【００４７】
以上の試験結果から、本発明によると、耐久性悪化の抑制効果が得られることが分かった。具体的には、下記のとおりである。
【００４８】
先ず、本発明の第１実施形態に係るコンクリート（実施例１ａ・１ｂ：Grain n (n=0.6, 0.3)）は、Plain Concreteに比べて、大きな圧縮強度が得られる（図２参照）と共に、乾燥収縮ひずみ量が低減される（図３参照）。また、実施例１ａ・１ｂは、Plain Concreteと同様に、ポップアウトが生じず、ＡＥ減水剤の添加量もPlain Concreteと略同じである（図４参照）。さらには、実施例１ａは、実施例１ｂに比べて乾燥収縮ひずみがより小さい。
【００４９】
本発明の第２実施形態に係るコンクリート（実施例２ａ〜２ｃ：Grain n (n=1.2, 0.6, 0.3)）においても、Plain Concreteに比べて、大きな圧縮強度が得られる（図６参照）と共に、乾燥収縮ひずみ量が低減される（図７参照）。また、実施例２ａ〜２ｃは、Plain Concreteと同様に、ポップアウトが生じず、ＡＥ減水剤の添加量もPlain Concreteと略同じである（図８参照）。
【００５０】
さらに、本発明の第１実施形態に係るコンクリート（実施例１ａ・１ｂ）によれば、エージング処理が行われていない製鋼スラグを用いることで、以下のような効果が得られる。
製鋼スラグは、生石灰（遊離石灰）を元来含有しており、遊離石灰が水と反応して膨張し、コンクリートにひび割れを生じさせることがある。そのため、ひび割れの要因となる製鋼スラグの体積膨張を抑制すべく、製鋼スラグにエージング処理を行い、膨張性を低減した後に、コンクリートの材料として用いることが考えられる。しかし、本発明の第１実施形態に係るコンクリート（実施例１ａ・１ｂ）のように、あえてエージング処理が行われていない（即ち、膨張性が低減されていない）製鋼スラグを細骨材として用いることで、エージング処理に係る作業を省略できると共に、製鋼スラグが元来有する膨張性を利用して乾燥収縮ひずみを抑制することができる。
【００５１】
なお、製鋼スラグの水浸膨張比をサンプル調査したところ、エージング処理が行われた製鋼スラグの水浸膨張比は０．１１％、０．１８％、０．２２％、０．３０％、０．４３％、０．５６％、０．７５％、０．８２％、０．９７％であり、エージング処理が行われていない製鋼スラグの水浸膨張比は３．３％、３．６％、３．８％、３．９％、４．４％、５．０％、１１．１％、１３．６％、１９．４％であり、いずれも水浸膨張比の数値にバラツキがあった。
【００５２】
（実施例３）
前記したように、各骨材、セメント、水の割合（配合）は原則、任意でよいが、製鋼スラグの配合量とセメント（ポルトランドセメント）の配合量との間には、好適な関係がある。すなわち、製鋼スラグの配合量の上限値（単位：質量）は、ポルトランドセメントの配合量（単位：質量）とされることが好ましい。以下、説明する。
【００５３】
図９、ならびに以下の表１および表２を参照し、本発明の実施例３ａ〜３ｈ及び比較例３ａ〜３ｆに係る供試体の構成及びこれらを用いた各種試験の結果について説明する。表１は、製作した各供試体の乾燥収縮ひずみを示す。表２は、製鋼スラグの成分表である。
【００５４】
Plain Concrete（比較例３ａ）は、細骨材として製鋼スラグを用いずに天然骨材のみを用いたコンクリート供試体である。Grain n (n=0.6, 0.3,0.15)は、細骨材として粒径n（ｍｍ）以下の製鋼スラグを用いたコンクリート供試体である。また、ＨＥ−Ｃ（比較例３ｂ）は、市販の石灰系膨張剤（太平洋ハイパーエクスパン）を混和したコンクリート供試体である。なお、これら供試体に用いた製鋼スラグはエージング処理が行われていないものである。ただし、エージング処理が行われた製鋼スラグを用いてもよい。
細骨材として天然骨材及び製鋼スラグを用いた各コンクリート供試体は、すべて、水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを用いたものである。
【００５５】
供試体から型枠を外したのは、材齢７日のときである。２４時間後では硬化していない供試体があったため、安全側に見て、型枠を付けたまま７日間の水中養生を行った。
【００５６】
【表１】
【００５７】
【表２】
【００５８】
通常、セメントの配合量とコンクリートの圧縮強度との間には線形関係があるが、図９に示した圧縮強度の試験結果からわかるように、製鋼スラグを細骨材として混和した供試体では、セメントと製鋼スラグの比率において、製鋼スラグの割合が増加しても１：１までは顕著な強度低下は認められない（実施例３ａ〜３ｈ）。しかし、セメントの配合量よりも製鋼スラグの配合量が上回った場合、圧縮強度が顕著に低下する場合がある（比較例３ｃ〜３ｆ）。
【００５９】
これは、製鋼スラグに含まれるＳｉＯ２が、製鋼スラグ中のｆ-ＣａＯ、セメントによってアルカリ刺激を受けることで、ポゾラン反応を呈したものと考えられる。製鋼スラグのみでも弱い水硬性を発現するため、コンクリート中でもこの水硬性を発現したものと考えられ、特に、長期強度（材齢９１日）において、水硬性の効果は顕著である。
【００６０】
各供試体の乾燥収縮ひずみを表１に示す。配合した製鋼スラグの量が多いほど、乾燥収縮ひずみは低減されることがわかる。
【００６１】
以上の試験結果から、十分な圧縮強度を発現させながら、乾燥収縮ひずみを低減させるための製鋼スラグの配合量の上限値は、セメント（ポルトランドセメント）の配合量と同量であることが明らかになった。
【００６２】
すなわち、細骨材として用いる製鋼スラグの配合量の上限値（単位：質量）を、ポルトランドセメントの配合量（単位：質量）とすることで、十分な圧縮強度の発現と乾燥収縮ひずみの低減とを両立させることができる。
【００６３】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態や実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
【００６４】
本発明に係るコンクリートは、鉄筋コンクリート部材（柱、梁、床材等）を含む、様々なコンクリート成形体に適用可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鋼スラグを細骨材として用いたコンクリート及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートは、セメント、粗骨材、細骨材等からなる。細骨材としては、川砂、川砂利、海砂、海砂利、山砂、山砂利、砕砂、砕石等が用いられるが、これらの採取による環境破壊を抑制し、産業廃棄物を有効利用する観点から、製鋼スラグを細骨材として用いる技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０９７０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、製鋼スラグを細骨材として用いた場合における、強度発現性の低下を抑制するための種々の提案がなされているものの、乾燥収縮によるひび割れ等の耐久性悪化の問題及びその対策については何ら示されていない。産業廃棄物の有効利用を実現する
ために製鋼スラグを細骨材として用いた場合においても、耐久性悪化を抑制することが望まれる。
【０００５】
本発明の目的は、産業廃棄物の有効利用及び耐久性悪化の抑制を共に実現可能な、コンクリート及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１観点によると、粗骨材として、天然骨材を用い、
細骨材として、天然骨材と、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグと、を用いたことを特徴とする、コンクリートが提供される。
【０００７】
この第１観点において、細骨材として用いる天然骨材は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいにとどまる天然骨材であり、細骨材として用いる前記製鋼スラグは、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．３ｍｍのふるいにとどまる水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを含むものであってよい。
【０００８】
また、第１観点に係る製鋼スラグは、エージング処理が行われていないものであってよい。
【０００９】
また、第１観点に係る製鋼スラグは、当該製鋼スラグの配合量の上限値（単位：質量）が、ポルトランドセメントの配合量（単位：質量）とされていてもよい。
【００１０】
本発明の第２観点によると、粗骨材として、天然骨材を用い、細骨材として、天然骨材と、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％以下の製鋼スラグと、を用いたことを特徴とする、コンクリートが提供される。
【００１１】
第２観点に係る製鋼スラグは、エージング処理が行われたものであってよい。
【００１２】
本発明の第３観点によると、天然骨材からなる粗骨材、天然骨材からなる細骨材、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグからなる細骨材、ポルトランドセメント、及び水を混合する混合工程と、前記混合工程の後、常温常圧で湿潤養生を行う養生工程と、を備えたことを特徴とする、コンクリートの製造方法が提供される。
【００１３】
この第３観点において、細骨材として用いる天然骨材として、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいにとどまる天然骨材を用い、細骨材として用いる前記製鋼スラグは、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．３ｍｍのふるいにとどまる水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを含むものであってよい。
【００１４】
また、第３観点では、前記製鋼スラグとして、エージング処理が行われていないものを用いてよい。
【００１５】
また、前記混合工程において、製鋼スラグの配合量の上限値（単位：質量）を、ポルトランドセメントの配合量（単位：質量）としてもよい。
【００１６】
本発明の第４観点によると、天然骨材からなる粗骨材、天然骨材からなる細骨材、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％以下の製鋼スラグからなる細骨材、ポルトランドセメント、及び水を混合する混合工程と、前記混合工程の後、常温常圧で湿潤養生を行う養生工程と、を備えたことを特徴とする、コンクリートの製造方法が提供される。
【００１７】
第４観点では、前記製鋼スラグとして、エージング処理が行われたものを用いてよい。
【００１８】
なお、本発明において、「天然骨材」とは、川砂、川砂利、海砂、海砂利、山砂、山砂利、砕砂、砕石、及び、コンクリート廃材から取り出した骨材のことをいう。「エージング処理」とは、長期間屋外に放置して遊離石灰の水和反応を進行させる自然エージング処理、蒸気や温水を用いて短期間で遊離石灰の水和反応を促進する蒸気又は温水エージング処理等をいう。また、水浸膨張比は、ＪＩＳ Ａ ５０１５に規定されている水浸膨張試験に基づいて求められる。
【発明の効果】
【００１９】
細骨材として製鋼スラグを用いることで、産業廃棄物の有効利用が実現される。さらに、細骨材として用いる材料の粒径及び水浸膨張比の限定により、耐久性悪化の抑制をも実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１ａ・１ｂ及び比較例１ａ〜１ｄに係る供試体の配合を示す表である。
【図２】本発明の実施例１ａ・１ｂ及び比較例１ａ〜１ｄに係る供試体の圧縮強度を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例１ａ・１ｂ及び比較例１ａ〜１ｄに係る供試体の乾燥収縮ひずみ量を示すグラフである。
【図４】（ａ）は、本発明の実施例１ａ・１ｂ及び比較例１ａ〜１ｄに係る供試体のポップアウトの発生個数及びＡＥ減水剤の添加量を示すグラフである。（ｂ）は、本発明の実施例１ａ・１ｂ及び比較例１ｂ〜１ｄに係る供試体のポップアウトの状況を示す画像である。
【図５】本発明の実施例２ａ〜２ｃ及び比較例２ａ〜２ｃに係る供試体の配合を示す表である。
【図６】本発明の実施例２ａ〜２ｃ及び比較例２ａ〜２ｃに係る供試体の圧縮強度を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例２ａ〜２ｃ及び比較例２ａ〜２ｃに係る供試体の乾燥収縮ひずみ量を示すグラフである。
【図８】（ａ）は、本発明の実施例２ａ〜２ｃ及び比較例２ａ〜２ｃに係る供試体のポップアウトの発生個数及びＡＥ減水剤の添加量を示すグラフである。（ｂ）は、本発明の比較例２ｂに係る供試体のポップアウトの状況を示す画像である。
【図９】本発明の実施例３ａ〜３ｈ及び比較例３ａ〜３ｆに係る供試体の配合、ならびに圧縮強度を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２２】
本発明に係るコンクリートは、粗骨材として天然骨材を用い、細骨材として天然骨材及び製鋼スラグを用いたものである。天然骨材としては、川砂、川砂利、海砂、海砂利、山砂、山砂利、砕砂、砕石、及び、コンクリート廃材から取り出した骨材等が用いられる。製鋼スラグとしては、転炉スラグ、電気炉スラグ、混銑予備処理スラグ、混銑炉スラグ等、製鋼工程で生成される様々なスラグが用いられる。
【００２３】
本発明に係るコンクリートを製造するには、先ず、天然骨材からなる粗骨材、天然骨材及び製鋼スラグを含む細骨材、ポルトランドセメント、及び水を混合する（混合工程）。その後、常温常圧で湿潤養生を行う（養生工程）。これにより、本発明に係るコンクリートが完成する。
【００２４】
混合工程では、混和材料（ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤等）を適宜添加してよく、各骨材、セメント、水の割合も任意である。混練方法、打設・成形方法等も任意である。
養生工程では、常温常圧で、湿潤養生（湛水養生、散水養生、湿砂養生、養生マットや水密シートによる被覆・被膜養生等）を行う。
【００２５】
本発明の第１実施形態に係るコンクリートは、粗骨材として天然骨材を用い、細骨材として天然骨材及び製鋼スラグを用いたものであって、上述のような方法で製造され、さらに細骨材の構成が下記のように限定されている。
即ち、細骨材として、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグが用いられる。なお、水浸膨張比は、ＪＩＳ Ａ ５０１５に規定されている水浸膨張試験に基づいて求められる（他の実施形態においても同様）。
【００２６】
本発明の第１実施形態に係るコンクリートにおいて、細骨材として用いる天然骨材は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいにとどまる天然骨材であり、細骨材として用いる前記製鋼スラグは、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．３ｍｍのふるいにとどまる水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを含むことが好ましい。
【００２７】
また、本発明の第１実施形態に係るコンクリートにおいて、製鋼スラグは、エージング処理が行われていないものであることが好ましい。
【００２８】
本発明の第２実施形態に係るコンクリートは、粗骨材として天然骨材を用い、細骨材として天然骨材及び製鋼スラグを用いたものであって、上述のような方法で製造され、さらに細骨材の構成が下記のように限定されている。
即ち、細骨材として、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％以下の製鋼スラグが用いられる。
【００２９】
本発明の第２実施形態に係るコンクリートにおいて、製鋼スラグは、エージング処理が行われたものであることが好ましい。
【００３０】
以上に述べたように、本発明の第１及び第２実施形態に係るコンクリート及びその製造方法によると、細骨材として製鋼スラグを用いることで、産業廃棄物の有効利用が実現される。さらに、細骨材として用いる材料の粒径及び水浸膨張比の限定により、耐久性悪化の抑制をも実現可能である。（耐久性悪化の抑制効果については、以下の実施例において具体的に説明する。）
【実施例】
【００３１】
続いて、本発明を実施例により具体的に説明する。
以下の実施例及び比較例に係る供試体は、全て上述の実施形態に係る製造方法によって製造したものであり、具体的な構成は下記のとおりである。
【００３２】
（実施例１）
先ず、図１〜図４を参照し、本発明の実施例１ａ・１ｂ及び比較例１ａ〜１ｄに係る供試体の構成及びこれらを用いた各種試験の結果について説明する。
【００３３】
Plain Concrete（比較例１ａ）は、細骨材として製鋼スラグを用いずに天然骨材のみを用いたコンクリート供試体である。Grain n (n=5.0, 2.5, 1.2, 0.6, 0.3)（比較例１ｂ，比較例１ｃ，比較例１ｄ，実施例１ａ，実施例１ｂ）は、細骨材として粒径n（ｍｍ）以下の製鋼スラグを用いたコンクリート供試体である。なお、これら供試体に用いた製鋼スラグはエージング処理が行われていないものである。
【００３４】
図１の細骨材の粒径の欄において、「５．０〜」は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて５．０ｍｍのふるいを通過する、粒径が５．０ｍｍ以下の細骨材を意味する。「５．０〜２．５」は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて５．０ｍｍのふるいを通過するが２．５ｍｍのふるいにとどまる、粒径が２．５ｍｍよりも大きく且つ５．０ｍｍ以下の細骨材を意味する。「２．５〜１．２」は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて２.５ｍｍのふるいを通過するが１．２ｍｍのふるいにとどまる、粒径が１.２ｍｍよりも大きく且つ２.５ｍｍ以下の細骨材を意味する。「１．２〜０．６」は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて１.２ｍｍのふるいを通過するが０．６ｍｍのふるいにとどまる、粒径が０．６ｍｍよりも大きく且つ１.２ｍｍ以下の細骨材を意味する。「０．６〜０．３」は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいを通過するが０．３ｍｍのふるいにとどまる、粒径が０．３ｍｍよりも大きく且つ０．６ｍｍ以下の細骨材を意味する。「０．３〜」は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．３ｍｍのふるいを通過する、粒径が０．３ｍｍ以下の細骨材を意味する。
これは図５においても同様である。
【００３５】
Grain n (n=0.6, 0.3)（実施例１ａ、実施例１ｂ）は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいを通過する細骨材として、水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを用いたコンクリート供試体であり、上述の第１実施形態に係るコンクリートに相当する。
このうちのGrain 0.6（実施例１ａ）は、細骨材として用いる天然骨材を、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいにとどまるものとし、細骨材として用いる前記製鋼スラグを、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．３ｍｍのふるいにとどまる水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを含むものとした、コンクリート供試体であり、上述の第１実施形態に係るコンクリートのうちのより好ましい形態に係るコンクリートに相当する。
【００３６】
圧縮強度試験の結果が、図２に示されている。
図２に示すように、Grain n (n=5.0, 2.5, 1.2, 0.6, 0.3)は全て、Plain Concreteに比べて圧縮強度が劣ることはなく、むしろPlain Concreteよりも圧縮強度が大きい。これは材齢７日、２８日、及び９１日のいずれにおいても言える。
【００３７】
乾燥収縮試験の結果が、図３に示されている。乾燥収縮試験は、温度２０℃・湿度６０％の環境下で行った。
図３に示すように、Grain n (n=5.0, 2.5, 1.2, 0.6, 0.3)は全て、Plain Concreteに比べて、乾燥収縮ひずみが小さい。これは、水浸膨張比が比較的大きな製鋼スラグが膨張性を発揮し、乾燥収縮を抑制したものと推察される。
また、６つの供試体全てにおいて、乾燥収縮ひずみ量が材齢９１日までに（材齢２８日で）安定している。
Grain 0.6（実施例１ａ）は、Grain 0.3（実施例１ｂ）に比べて、乾燥収縮ひずみが小さい。
【００３８】
ポップアウトの観察結果が、図４に示されている。当該観察は、各供試体を１８０℃・０．９ＭＰａの雰囲気中に８時間おいた後に、行った。
図４（ａ），（ｂ）に示すように、Plain Concrete及びGrain n (n=0.6, 0.3)にはポップアウトが生じず、Grain n(n=5.0, 2.5, 1.2)にはポップアウトが生じた。
この結果から、エージング処理が行われていない製鋼スラグを用いる場合、製鋼スラグの粒径が０．６ｍｍを超えると（Grain n(n=5.0, 2.5, 1.2)）、当該製鋼スラグが、コンクリートの表面を損傷させるだけの膨張性を発揮し、ポップアウト発生の要因となると推察される。
【００３９】
図４（ａ）には、各供試体におけるＡＥ減水剤の添加量も示されている。
ＡＥ減水剤は、一般に、コンクリートのワ−カビリティーや耐凍害性を改善するために添加される。本実験では、フレッシュコンクリートのスランプを１０ｃｍにすることを目的として、ＡＥ減水剤を各供試体に添加した。
図４（ａ）に示すように、ＡＥ減水剤の添加量（フレッシュコンクリートのスランプを１０ｃｍにするための必要量）は、Grain n (n=0.6, 0.3)とPlain Concreteとで略同じである。
【００４０】
（実施例２）
次いで、図５〜図８を参照し、本発明の実施例２ａ〜２ｃ及び比較例２ａ〜２ｃに係る供試体の構成及びこれらを用いた各種試験の結果について説明する。
【００４１】
Plain Concrete（比較例２ａ）は、細骨材として製鋼スラグを用いずに天然骨材のみを用いたコンクリート供試体である。Grain n (n=5.0, 2.5, 1.2, 0.6, 0.3)（比較例２ｂ，比較例２ｃ，実施例２ａ，実施例２ｂ，実施例２ｃ）は、細骨材として粒径n（ｍｍ）以下の製鋼スラグを用いたコンクリート供試体である。なお、これら供試体に用いた製鋼スラグはエージング処理が行われたものである。
【００４２】
Grain n (n=1.2, 0.6, 0.3)（実施例２ａ〜２ｃ）は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいを通過する細骨材として、水浸膨張比が１％以下の製鋼スラグを用いたコンクリート供試体であり、上述の第２実施形態に係るコンクリートに相当する。
【００４３】
圧縮強度試験の結果が、図６に示されている。
図６に示すように、Grain n (n=5.0, 2.5, 1.2, 0.6, 0.3)は全て、Plain Concreteに比べて圧縮強度が劣ることはなく、むしろPlain Concreteよりも圧縮強度が大きい。これは材齢７日、２８日、及び９１日のいずれにおいても言える。
【００４４】
乾燥収縮試験の結果が、図７に示されている。乾燥収縮試験は、温度２０℃・湿度６０％の環境下で行った。
図７に示すように、Grain n (n=5.0, 2.5, 1.2, 0.6, 0.3)は全て、Plain Concreteに比べて、乾燥収縮ひずみが若干小さい。
また、６つの供試体全てにおいて、乾燥収縮ひずみ量が材齢９１日までに（材齢２８日で）安定している。
【００４５】
ポップアウトの観察結果が、図８に示されている。当該観察は、各供試体を１８０℃・０．９ＭＰａの雰囲気中に８時間おいた後に、行った。
図８（ａ），（ｂ）に示すように、Plain Concrete及びGrain n (n=1.2, 0.6, 0.3)にはポップアウトが生じず、Grain n(n=5.0, 2.5)にはポップアウトが生じた。
この結果から、エージング処理が行われた製鋼スラグを用いる場合、製鋼スラグの粒径が１.２ｍｍを超えると（Grain n(n=5.0, 2.5））、当該製鋼スラグが、コンクリートの表面を損傷させるだけの膨張性を発揮し、ポップアウト発生の要因となると推察される。
ポップアウトの試験結果が図１の供試体と図５の供試体とで異なった理由としては、図１の実施例１ａ・１ｂ，比較例１ｂ〜１ｄではエージング処理が行われていない製鋼スラグを用いたのに対し、図５の実施例２ａ〜２ｃ，比較例２ｂ〜２ｃではエージング処理が行われた製鋼スラグを用いたことが、１つの理由として考えられる。即ち、エージング処理によって製鋼スラグの膨張性が低減されるが、粒径が１.２ｍｍ以下の製鋼スラグは、内部にまでエージング処理効果が及び、全体として膨張性が低減される一方、粒径が１.２ｍｍを超える製鋼スラグは、内部にまではエージング処理効果が及ばず、内部に膨張性を発揮する部分が残留するため、ポップアウト発生の要因となると推察される。
【００４６】
図８（ａ）には、各供試体におけるＡＥ減水剤の添加量も示されている。
ＡＥ減水剤は、一般に、コンクリートのワ−カビリティーや耐凍害性を改善するために添加される。本実験では、フレッシュコンクリートのスランプを１０ｃｍにすることを目的として、ＡＥ減水剤を各供試体に添加した。
図８（ａ）に示すように、ＡＥ減水剤の添加量（フレッシュコンクリートのスランプを１０ｃｍにするための必要量）は、Grain n (n=1.2, 0.6, 0.3)とPlain Concreteとで略同じである。
【００４７】
以上の試験結果から、本発明によると、耐久性悪化の抑制効果が得られることが分かった。具体的には、下記のとおりである。
【００４８】
先ず、本発明の第１実施形態に係るコンクリート（実施例１ａ・１ｂ：Grain n (n=0.6, 0.3)）は、Plain Concreteに比べて、大きな圧縮強度が得られる（図２参照）と共に、乾燥収縮ひずみ量が低減される（図３参照）。また、実施例１ａ・１ｂは、Plain Concreteと同様に、ポップアウトが生じず、ＡＥ減水剤の添加量もPlain Concreteと略同じである（図４参照）。さらには、実施例１ａは、実施例１ｂに比べて乾燥収縮ひずみがより小さい。
【００４９】
本発明の第２実施形態に係るコンクリート（実施例２ａ〜２ｃ：Grain n (n=1.2, 0.6, 0.3)）においても、Plain Concreteに比べて、大きな圧縮強度が得られる（図６参照）と共に、乾燥収縮ひずみ量が低減される（図７参照）。また、実施例２ａ〜２ｃは、Plain Concreteと同様に、ポップアウトが生じず、ＡＥ減水剤の添加量もPlain Concreteと略同じである（図８参照）。
【００５０】
さらに、本発明の第１実施形態に係るコンクリート（実施例１ａ・１ｂ）によれば、エージング処理が行われていない製鋼スラグを用いることで、以下のような効果が得られる。
製鋼スラグは、生石灰（遊離石灰）を元来含有しており、遊離石灰が水と反応して膨張し、コンクリートにひび割れを生じさせることがある。そのため、ひび割れの要因となる製鋼スラグの体積膨張を抑制すべく、製鋼スラグにエージング処理を行い、膨張性を低減した後に、コンクリートの材料として用いることが考えられる。しかし、本発明の第１実施形態に係るコンクリート（実施例１ａ・１ｂ）のように、あえてエージング処理が行われていない（即ち、膨張性が低減されていない）製鋼スラグを細骨材として用いることで、エージング処理に係る作業を省略できると共に、製鋼スラグが元来有する膨張性を利用して乾燥収縮ひずみを抑制することができる。
【００５１】
なお、製鋼スラグの水浸膨張比をサンプル調査したところ、エージング処理が行われた製鋼スラグの水浸膨張比は０．１１％、０．１８％、０．２２％、０．３０％、０．４３％、０．５６％、０．７５％、０．８２％、０．９７％であり、エージング処理が行われていない製鋼スラグの水浸膨張比は３．３％、３．６％、３．８％、３．９％、４．４％、５．０％、１１．１％、１３．６％、１９．４％であり、いずれも水浸膨張比の数値にバラツキがあった。
【００５２】
（実施例３）
前記したように、各骨材、セメント、水の割合（配合）は原則、任意でよいが、製鋼スラグの配合量とセメント（ポルトランドセメント）の配合量との間には、好適な関係がある。すなわち、製鋼スラグの配合量の上限値（単位：質量）は、ポルトランドセメントの配合量（単位：質量）とされることが好ましい。以下、説明する。
【００５３】
図９、ならびに以下の表１および表２を参照し、本発明の実施例３ａ〜３ｈ及び比較例３ａ〜３ｆに係る供試体の構成及びこれらを用いた各種試験の結果について説明する。表１は、製作した各供試体の乾燥収縮ひずみを示す。表２は、製鋼スラグの成分表である。
【００５４】
Plain Concrete（比較例３ａ）は、細骨材として製鋼スラグを用いずに天然骨材のみを用いたコンクリート供試体である。Grain n (n=0.6, 0.3,0.15)は、細骨材として粒径n（ｍｍ）以下の製鋼スラグを用いたコンクリート供試体である。また、ＨＥ−Ｃ（比較例３ｂ）は、市販の石灰系膨張剤（太平洋ハイパーエクスパン）を混和したコンクリート供試体である。なお、これら供試体に用いた製鋼スラグはエージング処理が行われていないものである。ただし、エージング処理が行われた製鋼スラグを用いてもよい。
細骨材として天然骨材及び製鋼スラグを用いた各コンクリート供試体は、すべて、水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを用いたものである。
【００５５】
供試体から型枠を外したのは、材齢７日のときである。２４時間後では硬化していない供試体があったため、安全側に見て、型枠を付けたまま７日間の水中養生を行った。
【００５６】
【表１】
【００５７】
【表２】
【００５８】
通常、セメントの配合量とコンクリートの圧縮強度との間には線形関係があるが、図９に示した圧縮強度の試験結果からわかるように、製鋼スラグを細骨材として混和した供試体では、セメントと製鋼スラグの比率において、製鋼スラグの割合が増加しても１：１までは顕著な強度低下は認められない（実施例３ａ〜３ｈ）。しかし、セメントの配合量よりも製鋼スラグの配合量が上回った場合、圧縮強度が顕著に低下する場合がある（比較例３ｃ〜３ｆ）。
【００５９】
これは、製鋼スラグに含まれるＳｉＯ２が、製鋼スラグ中のｆ-ＣａＯ、セメントによってアルカリ刺激を受けることで、ポゾラン反応を呈したものと考えられる。製鋼スラグのみでも弱い水硬性を発現するため、コンクリート中でもこの水硬性を発現したものと考えられ、特に、長期強度（材齢９１日）において、水硬性の効果は顕著である。
【００６０】
各供試体の乾燥収縮ひずみを表１に示す。配合した製鋼スラグの量が多いほど、乾燥収縮ひずみは低減されることがわかる。
【００６１】
以上の試験結果から、十分な圧縮強度を発現させながら、乾燥収縮ひずみを低減させるための製鋼スラグの配合量の上限値は、セメント（ポルトランドセメント）の配合量と同量であることが明らかになった。
【００６２】
すなわち、細骨材として用いる製鋼スラグの配合量の上限値（単位：質量）を、ポルトランドセメントの配合量（単位：質量）とすることで、十分な圧縮強度の発現と乾燥収縮ひずみの低減とを両立させることができる。
【００６３】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態や実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
【００６４】
本発明に係るコンクリートは、鉄筋コンクリート部材（柱、梁、床材等）を含む、様々なコンクリート成形体に適用可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗骨材として、天然骨材を用い、
細骨材として、天然骨材と、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグと、を用いたことを特徴とする、コンクリート。
【請求項２】
細骨材として用いる天然骨材は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいにとどまる天然骨材であり、
細骨材として用いる前記製鋼スラグは、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．３ｍｍのふるいにとどまる水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを含むことを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート。
【請求項３】
前記製鋼スラグはエージング処理が行われていないものであることを特徴とする、請求項１または２に記載のコンクリート。
【請求項４】
前記製鋼スラグの配合量の上限値（単位：質量）が、ポルトランドセメントの配合量（単位：質量）とされたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート。
【請求項５】
粗骨材として、天然骨材を用い、
細骨材として、天然骨材と、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％以下の製鋼スラグと、を用いたことを特徴とする、コンクリート。
【請求項６】
前記製鋼スラグはエージング処理が行われたものであることを特徴とする、請求項５に記載のコンクリート。
【請求項７】
天然骨材からなる粗骨材、天然骨材からなる細骨材、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグからなる細骨材、ポルトランドセメント、及び水を混合する混合工程と、
前記混合工程の後、常温常圧で湿潤養生を行う養生工程と、を備えたことを特徴とする、コンクリートの製造方法。
【請求項８】
細骨材として用いる天然骨材として、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいにとどまる天然骨材を用い、
細骨材として用いる前記製鋼スラグは、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．３ｍｍのふるいにとどまる水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを含むことを特徴とする、請求項７に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項９】
前記製鋼スラグとして、エージング処理が行われていないものを用いることを特徴とする、請求項７または８に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項１０】
前記混合工程において、前記製鋼スラグの配合量の上限値（単位：質量）を、ポルトランドセメントの配合量（単位：質量）とすることを特徴とする、請求項７〜９のいずれかに記載のコンクリートの製造方法。
【請求項１１】
天然骨材からなる粗骨材、天然骨材からなる細骨材、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％以下の製鋼スラグからなる細骨材、ポルトランドセメント、及び水を混合する混合工程と、
前記混合工程の後、常温常圧で湿潤養生を行う養生工程と、を備えたことを特徴とする、コンクリートの製造方法。
【請求項１２】
前記製鋼スラグとして、エージング処理が行われたものを用いることを特徴とする、請求項１１に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項１】
粗骨材として、天然骨材を用い、
細骨材として、天然骨材と、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグと、を用いたことを特徴とする、コンクリート。
【請求項２】
細骨材として用いる天然骨材は、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいにとどまる天然骨材であり、
細骨材として用いる前記製鋼スラグは、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．３ｍｍのふるいにとどまる水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを含むことを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート。
【請求項３】
前記製鋼スラグはエージング処理が行われていないものであることを特徴とする、請求項１または２に記載のコンクリート。
【請求項４】
前記製鋼スラグの配合量の上限値（単位：質量）が、ポルトランドセメントの配合量（単位：質量）とされたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート。
【請求項５】
粗骨材として、天然骨材を用い、
細骨材として、天然骨材と、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％以下の製鋼スラグと、を用いたことを特徴とする、コンクリート。
【請求項６】
前記製鋼スラグはエージング処理が行われたものであることを特徴とする、請求項５に記載のコンクリート。
【請求項７】
天然骨材からなる粗骨材、天然骨材からなる細骨材、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグからなる細骨材、ポルトランドセメント、及び水を混合する混合工程と、
前記混合工程の後、常温常圧で湿潤養生を行う養生工程と、を備えたことを特徴とする、コンクリートの製造方法。
【請求項８】
細骨材として用いる天然骨材として、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．６ｍｍのふるいにとどまる天然骨材を用い、
細骨材として用いる前記製鋼スラグは、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて０．３ｍｍのふるいにとどまる水浸膨張比が１％より大きく２０％以下の製鋼スラグを含むことを特徴とする、請求項７に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項９】
前記製鋼スラグとして、エージング処理が行われていないものを用いることを特徴とする、請求項７または８に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項１０】
前記混合工程において、前記製鋼スラグの配合量の上限値（単位：質量）を、ポルトランドセメントの配合量（単位：質量）とすることを特徴とする、請求項７〜９のいずれかに記載のコンクリートの製造方法。
【請求項１１】
天然骨材からなる粗骨材、天然骨材からなる細骨材、ＪＩＳ Ａ １１０２に準拠したふるい分けにおいて１．２ｍｍのふるいを通過する水浸膨張比が１％以下の製鋼スラグからなる細骨材、ポルトランドセメント、及び水を混合する混合工程と、
前記混合工程の後、常温常圧で湿潤養生を行う養生工程と、を備えたことを特徴とする、コンクリートの製造方法。
【請求項１２】
前記製鋼スラグとして、エージング処理が行われたものを用いることを特徴とする、請求項１１に記載のコンクリートの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−６０３５７（Ｐ２０１３−６０３５７Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８２６９２（Ｐ２０１２−１８２６９２）
【出願日】平成２４年８月２１日（２０１２．８．２１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（３９９０３００６０）学校法人 関西大学 (208)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月２１日（２０１２．８．２１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（３９９０３００６０）学校法人 関西大学 (208)
【Ｆターム（参考）】
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