水和硬化体
【課題】 中性化が進みやすい環境下においても、鉄筋の腐食を抑制し、長期間の耐久性を有する構造部材として利用することのできる水和硬化体を提供する。
【解決手段】 上記課題を解決するための水和硬化体は、該水和硬化体は、ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上である製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを水と混合し、得られた混合物を硬化したものである。該水和硬化体によれば、配合原料の製鋼スラグが中性化抑止材として作用するとともに、高炉スラグ微粉末の配合によって緻密な組織を有する硬化物が形成されて中性化の原因となる炭酸ガスや水蒸気の浸透・透過を抑制することができるので、水和硬化体の内部に配置される鉄筋の腐食を長期間にわたって防止することができる。
【解決手段】 上記課題を解決するための水和硬化体は、該水和硬化体は、ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上である製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを水と混合し、得られた混合物を硬化したものである。該水和硬化体によれば、配合原料の製鋼スラグが中性化抑止材として作用するとともに、高炉スラグ微粉末の配合によって緻密な組織を有する硬化物が形成されて中性化の原因となる炭酸ガスや水蒸気の浸透・透過を抑制することができるので、水和硬化体の内部に配置される鉄筋の腐食を長期間にわたって防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋を内部に有する水和硬化体に関し、詳しくは、乾湿が繰り返される環境のように中性化が進みやすい環境下においても、内部の鉄筋の腐食を抑制し、長期間の耐久性を有する構造部材として利用することのできる、耐中性化に優れた水和硬化体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリートは、コンクリート中のアルカリ成分によって鉄筋の表面に不動態皮膜が形成され、これによって鉄筋の腐食が防止され、長期にわたって強度と耐久性を発揮する構造部材である。従って、コンクリートが中性化すると、不動態皮膜が破壊されて鉄筋が腐食し、構造物部材として機能しなくなる。
【０００３】
近年、コンクリート骨材の入手事情が悪化し、例えば、アルカリ骨材反応を生じる可能性のある安山岩などをコンクリート骨材として使用せざるを得ない場合がある。アルカリ骨材反応によってコンクリートにひび割れが生じた場合には、コンクリートの中性化が急速に進行し、鉄筋が腐食するなどの問題が発生する。また良質な骨材を使用したコンクリートの場合であっても、これを乾湿が繰り返されるなどの中性化が進みやすい環境下で使用した際には、コンクリートの中性化よって鉄筋表面の不動態皮膜が破壊されて鉄筋が腐食し、発生した錆に起因する体積膨張によってコンクリートが剥落するという問題が発生する。当然のことながら、鉄筋と外界との間に存在するコンクリートの厚み（「かぶり厚」という）を増大させることにより、鉄筋の表面までが中性化するまでの時間を遅延させることはできるが、コンクリートのかぶり厚の増大によって構造物が大型化するため、コストが増大するという問題が発生する。
【０００４】
上記のようなコンクリートの中性化による鉄筋の腐食を防止する手段として、以下のような技術が提案されている。例えば、特許文献１には、コンクリート構造物の表面に炭酸ガスや水蒸気の透過率の低い有機高分子組成物の被膜を形成し、中性化の原因となる炭酸ガスや水蒸気をコンクリート構造物の内部に侵入させないようにする方法が提案されている。また、特許文献２には、低セメント比で混練・締固めを行い、コンクリートを緻密化して、中性化の原因となる炭酸ガスや水蒸気のコンクリートへの侵入を防止する方法が提案されている。また更に、特許文献３には、中性化したコンクリートの表面部に外部電極を設置し、コンクリート内部の鉄筋を内部電極とし、電流を印加するコンクリート部分を昇温しつつ、外部電極間または外部電極−内部電極間に電流を印加し、中性化したコンクリートのアルカリ度を回復させる方法が提案されている。
【０００５】
しかし、これらの方法には、以下の問題点がある。即ち、特許文献１に開示された、コンクリート構造物の表面に炭酸ガスや水蒸気の侵入を遮断する被膜を形成する方法は、日光の照射などにより被膜が変質し、被膜に亀裂が生じたり皮膜が剥離したりして、長期間にわたって中性化を防止できないという問題点がある。特許文献２に開示された、水セメント比を小さくする方法は、アルカリ骨材反応を生じることがない良質な骨材を用いた場合には有効であるが、アルカリ骨材反応を生じる骨材を用いた場合には効果がなく、また、水セメント比を小さくすると高コストとなるばかりでなく、コンクリートの自己収縮が大きくなるという弊害も生じる。特許文献３に開示された、電流を印加する方法は、大掛かりの装置が必要であり、このような装置を長期間にわたって運転・維持することは非常にコスト高である。
【０００６】
ところで近年、製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを主原料とし、コンクリートの代替可能な水和硬化体が特許文献４及び非特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開昭６１−２３６６６９号公報
【特許文献２】特開平２−２０８２５２号公報
【特許文献３】特開平７−２９１７６７号公報
【特許文献４】特開２００１−４９３１０号公報
【非特許文献１】鉄鋼スラグ水和固化体技術マニュアル、沿岸開発技術研究センター、２００３年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者等は、鉄筋コンクリートの中性化を抑制する手段を種々検討した。その結果、中性化を抑制して鉄筋の腐食を防止するには、コンクリートの代替として、製鋼スラグ及び高炉スラグ微粉末を主原料とする水和硬化体を利用することが極めて効果的であるとの知見を得た。これは、製鋼スラグはスラグ組成のＣａＯ／ＳｉＯ2 （塩基度）が高く、長期間にわたって鉄筋の周囲が高アルカリに維持されるからである。また、この水和硬化体はコンクリートと同等の機械的強度を発現し、コンクリートの代替として問題がないからである。
【０００８】
この観点から、特許文献４及び非特許文献１に開示された水和硬化体を検証した。しかしながら、特許文献４に開示される水和硬化体は用途が不明瞭であり、また、非特許文献１に開示される水和硬化体は、対象として鉄筋を含有しない無筋コンクリート代替を限定しており、耐中性化の性能自体が不明であった。
【０００９】
そこで本発明者等は、これら水和硬化体の耐中性化性能を調査・測定した。その結果、これらの水和硬化体では、耐中性化性能のばらつきが極めて大きく、安定して使用することは困難であることが分かった。即ち、製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを主たる原料とした従来の水和硬化体では、中性化を抑止して鉄筋の腐食を防止することは困難であることが分かった。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、乾湿が繰り返される環境のようにコンクリートなどの中性化が進みやすい環境下においても、内部の鉄筋の腐食を抑制し、長期間の耐久性を有する構造部材として利用することのできる、耐中性化に優れた水和硬化体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための第１の発明に係る水和硬化体は、鉄筋を内部に有する水和硬化体であって、該水和硬化体は、ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上である製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを水と混合し、得られた混合物を硬化したものであることを特徴とするものである。
【００１２】
第２の発明に係る水和硬化体は、第１の発明において、前記混合物中における製鋼スラグの含有量が５００ｋｇ／ｍ3 以上であることを特徴とするものである。
【００１３】
第３の発明に係る水和硬化体は、第１または第２の発明において、前記混合物中における高炉スラグ微粉末の含有量が１００〜６００ｋｇ／ｍ3 であることを特徴とするものである。
【００１４】
第４の発明に係る水和硬化体は、第１ないし第３の発明の何れかにおいて、前記混合物が更にフライアッシュを含有することを特徴とするものである。
【００１５】
第５の発明に係る水和硬化体は、第１ないし第４の発明の何れかにおいて、前記混合物が更にアルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、エコセメントの群から選択された１種または２種以上を含有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成の本発明に係る水和硬化体によれば、配合原料の製鋼スラグが中性化抑止材として作用するとともに、潜在水硬性を有する高炉スラグ微粉末の配合によって従来のコンクリートよりも緻密な組織を有する硬化物が形成されて、中性化の原因となる炭酸ガスや水蒸気の浸透・透過が抑制されるので、水和硬化体の内部に配置される鉄筋の腐食を長期間にわたって防止することができる。即ち、本発明によれば、従来の鉄筋コンクリートでは中性化による鉄筋の腐食によって短期間で崩壊するような環境下においても長期間の使用が可能な構造物を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明者等は、水和硬化体の配合原料を最適化することにより、従来のコンクリートや製鋼スラグと高炉スラグ微粉末などとを原料とした従来の水和硬化体よりも耐中性化に優れた水和硬化体が得られ、これを鉄筋と組み合わせることで、乾湿が繰り返されるなどの中性化が進みやすい環境下においても、長期間の耐久性を有する構造物部材として使用できることを見出し、本発明を完成した。
【００１８】
先ず、本発明に係る水和硬化体を構成する原料について説明する。
【００１９】
本発明に係る水和硬化体では、その配合原料として、少なくともスラグ組成のＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上である製鋼スラグ、及び、高炉スラグ微粉末を使用する。また、これらに加えてフライアッシュを使用することが好ましい。更に、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、エコセメントの群から選択された１種または２種以上を使用することが好ましい。当然ながら、水和硬化体の内部に配置される鉄筋も本発明に係る水和硬化体を構成する原料の１つであり、また、混錬用の水や混和剤なども配合原料である。本発明に係る水和硬化体は、これら配合原料を混合して混合物を形成し、得られた混合物を硬化させたものである。
【００２０】
本発明に係る水和硬化体の原料のうち、ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上である製鋼スラグは、骨材及び結合材、更には水和硬化体の中性化抑止材として作用する。骨材として作用させるための製鋼スラグの粒度分布は、コンクリート用の細骨材や粗骨材に相当するような粒度とし、粒径が０．０７５ｍｍ以上程度、また最大粒径が４０ｍｍ以下程度とすることが好ましい。また、結合材として作用させるための製鋼スラグは微粉であることが好ましく、粒径が０．１５ｍｍ未満程度であることが好ましい。従って、結合材としての粒径と骨材としての粒径とをそれぞれ満足するスラグ粒子が含まれている適当な粒度分布を有する製鋼スラグ（例えば、或る条件で粉砕処理した製鋼スラグや粉砕処理後に篩分した製鋼スラグ）を使用することが望ましい。
【００２１】
中性化抑止材として作用させるための製鋼スラグは、スラグ組成のＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上である必要がある。ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上の製鋼スラグは、製鋼スラグ中のＣａＯ成分が長期間にわたり水和硬化体中に含まれる水に溶解し、水和硬化体を弱アルカリ性に保ち、中性化を抑止する。従って、より好ましい製鋼スラグは、ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で２．０以上またはＣａＯ含有量が３０質量％以上である。一般にＣａＯ／ＳｉＯ2 或いはＣａＯ含有量が高くなると製鋼スラグ中の遊離ＣａＯ（free−ＣａＯ）による水和膨張性が大きくなるが、水和硬化体の膨張安定性が確保されれば問題がないことから、これらの上限値は特に規定しない。
【００２２】
尚、本発明において、ＣａＯ含有量が２５質量％以上の製鋼スラグとは、下記の（１）式におけるＣａＯ濃度が２５質量％以上の製鋼スラグのことである。つまり、製鋼スラグに混入する金属鉄を除外した後の製鋼スラグに含有されるＣａＯの濃度が２５質量％以上の製鋼スラグのことである。（１）式では、製鋼スラグ中で酸化物鉱物相を形成しておらず且つ濃度の変動が大きな金属鉄の影響を排除している。
【００２３】
【数１】
【００２４】
水和硬化体の中性化を抑止するためには、ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上の製鋼スラグを、水和硬化体を構成する配合原料が混合された混合物中において、５００ｋｇ／ｍ3 以上配合することが好ましい。更に、より好ましくは、この製鋼スラグを７００ｋｇ／ｍ3 以上配合することが望ましい。粒度については特に規定しないが、０．０７５ｍｍから２０ｍｍ程度の粒子が含まれていることが好ましい。これは、微粒分の製鋼スラグには、特に供用期間の初期に中性化を抑止する効果があり、粗粒分の製鋼スラグには、供用期間の長期にわたって中性化を抑止する効果があるからである。また、この観点から、水和硬化体を構成する配合原料が混合された混合物中に、５ｍｍ以下の製鋼スラグが５００ｋｇ／ｍ3 以上含まれるとより好ましい。
【００２５】
また、製鋼スラグは通常の砂利などの骨材と異なりアルカリ骨材反応を起こさないので、水和硬化体そのものの耐久性が優れるだけでなく、アルカリ骨材反応に起因するひび割れの発生も抑制できるので、ひび割れを介した中性化が起こらず、水和硬化体中の鉄筋の防食の観点からも好ましい。尚、本発明が鉄筋を有する水和硬化体を対象とした理由は、無筋の水和硬化体は、耐中性化が優れていない場合でも何ら問題とならないからである。
【００２６】
本発明に係る水和硬化体の配合原料として高炉スラグ微粉末を用いるのは、潜在水硬性を有する高炉スラグ微粉末が、製鋼スラグによりアルカリ刺激を受け効率的に水和反応するためだけではなく、従来のコンクリートよりも硬化物が緻密な組織を有することから、水和硬化体の中性化の原因となる炭酸ガス及び水蒸気の浸透・透過を著しく抑制できるからである。また、高炉スラグ微粉末と製鋼スラグ中の遊離ＣａＯとが反応し、製鋼スラグの水和膨張を抑制するからである。高炉スラグ微粉末としてはJIS A 6206「コンクリート用高炉スラグ微粉末」を特に好ましく用いることができる。
【００２７】
高炉スラグ微粉末の配合量は、水和硬化体を構成する配合原料が混合された混合物中において、１００〜６００ｋｇ／ｍ3 とすることが好ましい。１００ｋｇ／ｍ3 未満ではコンクリート代替として必要な１８Ｎ／ｍｍ2 以上の圧縮強度が得られない場合があり、一方、６００ｋｇ／ｍ3 を超えると強度の増加はほとんど無く不経済となるためである。高炉スラグ微粉末のより好ましい配合量は、２００〜４００ｋｇ／ｍ3 である。
【００２８】
本発明に係る水和硬化体は、更にフライアッシュを含有することが好ましい。水和硬化体の原料としてフライアッシュを用いるのは、製鋼スラグ中のＣａ成分とフライアッシュとが効率的に反応することにより、フライアッシュのポゾラン反応が進み、硬化物が緻密な組織となり、水和硬化体の中性化の原因となる炭酸ガス及び水蒸気の浸透・透過を抑制できるからである。また、フライアッシュと製鋼スラグ中の遊離ＣａＯとが反応し、製鋼スラグの水和膨張を抑制するためでもある。更に、フライアッシュの適量の配合でワーカビリティを向上させる効果もある。フライアッシュとしてはJIS A 6201「コンクリート用フライアッシュ」を用いることが好ましいが、原粉及び加圧流動床灰などの使用も可能である。
【００２９】
フライアッシュの配合量は、特に限定しないが、水和硬化体を構成する配合原料が混合された混合物中において５０〜３００ｋｇ／ｍ3 であることが好ましい。５０ｋｇ／ｍ3 未満では製鋼スラグの水和膨張を抑制する効果が低く、一方、３００ｋｇ／ｍ3 を超えると水を加えて練り混ぜた後のフレッシュな状態の粘性が高くなり、ワーカビリティが悪化するためであり、また製鋼スラグの水和膨張を抑制する効果も変わらず不経済であるためである。
【００３０】
また、本発明に係る水和硬化体は、更に、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、エコセメントの群から選択された１種または２種以上を含有することが好ましい。
【００３１】
水和硬化体の配合原料として、アルカリ土類金属の酸化物や水酸化物、及び上記の各種セメントから選ばれる１種または２種以上を使用する場合、高炉スラグ微粉末の質量に対して、１質量％以上配合することが好ましい。これらは、高炉スラグ微粉末が有する潜在水硬性を効率的に発現させるためのアルカリ刺激材として作用するので、製鋼スラグのアルカリ刺激だけでは不足する場合に配合することが望ましい。
【００３２】
高炉スラグ微粉末の質量に対して１質量％以上としたのは、１質量％未満ではアルカリ刺激としての効果が低いためである。上限は特に設定しないが、アルカリ土類金属の酸化物或いは水酸化物の場合、高炉スラグ微粉末の質量に対して１００質量％を超えて配合してもアルカリ刺激効果が変わらず不経済となる。従って、アルカリ土類金属の酸化物または水酸化物を配合する場合には、高炉スラグ微粉末の質量に対して５〜２０質量％の配合とすることが好ましい。尚、上記の各種セメントの場合は、高炉スラグ微粉末に対するアルカリ刺激だけでなく、セメント自体の水硬性も発揮されるため、高炉スラグ微粉末の質量に対して１００質量％を超えて配合しても圧縮強度が増加する効果を有する。従って、上記の各種セメントを配合する場合には、１０〜１５０質量％の配合とすることが好ましい。尚、上記の各種セメントとは、JIS R 5210「ポルトランドセメント」、JIS R 5211「高炉セメント」、JIS R 5212「シリカセメント」、JIS R 5213「フライアッシュセメント」、JIS R 5214「エコセメント」で規定されるセメントである。
【００３３】
本発明に係る水和硬化体で使用する鉄筋としては、JIS G 3112「鉄筋コンクリート用棒鋼」またはJIS G 3117「鉄筋コンクリート用再生棒鋼」を用いることができる。鉄筋の水和硬化体に占める割合は、鉄筋の長手方向に垂直な断面において、水和硬化体部分の断面積に対する鉄筋の断面積が０．２〜１０％の面積率となるように配筋することが好ましい。鉄筋の断面積が０．２％未満の場合には、鉄筋配合による構造物部材の耐力の増強効果が得られにくく、また鉄筋の断面積が１０％を超えると原料コストに見合った効果を得にくく、更に作業効率が低下する傾向となるからである。
【００３４】
これらの原料を用いて本発明に係る水和硬化体を製造する。つまり、上記の原料を配合し、更に水を加えて混合物とし、この混合物を混練して、所定の型枠などに打ち込んで養生して製造する。打ち込みの際に鉄筋を配筋して硬化させ、鉄筋を有する水和硬化体とする。
【００３５】
水和硬化体の養生方法は、所定の強度が確保できれば、水中養生、現場養生、蒸気養生などの通常用いられる何れの方法をも用いることができる。また、鉄筋の表面から水和硬化体外面までの厚さであるかぶり厚は２０ｍｍ以上とすることが好ましい。かぶり厚が２０ｍｍ未満の場合には、中性化の原因となる炭酸ガスや水蒸気の外部からの浸透・透過を十分に遮断できない場合があるからである。
【００３６】
以上説明したように、本発明に係る水和硬化体によれば、配合原料の製鋼スラグが中性化抑止材として作用するとともに、潜在水硬性を有する高炉スラグ微粉末の配合によって従来のコンクリートよりも緻密な組織を有する硬化物が形成されて、中性化の原因となる炭酸ガスや水蒸気の浸透・透過が抑制されるので、水和硬化体の内部に配置される鉄筋の腐食を長期間にわたって防止することができる。
【実施例１】
【００３７】
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。
【００３８】
製鋼スラグは表１に示す５種類（Ｎo.Ａ〜Ｅ）の化学成分、物性値（最大寸法、粗粒率、細骨材率、表乾密度）のものを用いた。Ｎo.Ａ〜ＣはＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上であり、Ｎo.ＤはＣａＯ含有量が２５質量％以上であり、Ｎo.ＥはＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５未満及びＣａＯ含有量が２５質量％未満である。ここで、粗粒率とは、JIS A 0203「コンクリート用語」に規定される番号3115の粗粒率のことである。また、細骨材率とは、製鋼スラグ全容量に対する粒径５ｍｍ以下の製鋼スラグ量の絶対容積を百分率で表した値である。
【００３９】
【表１】
【００４０】
高炉スラグ微粉末はJIS A 6206「コンクリート用高炉スラグ微粉末」における高炉スラグ微粉末4000を、フライアッシュはJIS A 6201「コンクリート用フライアッシュ」におけるII種を使用した。アルカリ刺激材は、JIS R 5201「ポルトランドセメント」に適合する普通ポルトランドセメント、または、JIS R 9001に適合する工業用消石灰・特号を使用した。混和剤は、JIS A 6204に適合するポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤を使用した。
【００４１】
これらの水和硬化体の原料を、表２に示す配合でミキサに装入し、この混合物をミキサにより練り混ぜ、直径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍの型枠に流し込み、養生して配合Ｎo.１〜１０の圧縮強度測定用のテストピースを製作した。圧縮強度の測定は、JIS A 1108「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準じて行った。養生条件は標準養生２８日とした。また、同時に直径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍの中性化促進試験用のテストピースを製作した。養生条件は標準養生２８日とした。中性化促進試験は、標準養生２８日後のテストピースをＣＯ2 濃度５容量％、温度４０℃、相対湿度６０％の条件で９１日間暴露後、５０ｍｍピッチで輪切りしたものについて、中性化深さを測定し、その平均値で評価した。中性化深さの測定は、フェノールフタレイン１質量％溶液噴霧法によって、無変色部を中性化部とした。圧縮強度の測定結果及び中性化促進試験の結果を表２に併せて示す。尚、表２の備考欄には、本発明の範囲を満足する配合の水和硬化体は「発明例」と表示し、それ以外の水和硬化体は「比較例」と表示している。
【００４２】
【表２】
【００４３】
また、比較のための従来例としてコンクリートの原料を表３に示す配合でミキサにより練り混ぜ、直径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍの型枠に流し込み、養生して、圧縮強度測定用テストピース及び中性化促進試験用テストピースを製作した（配合Ｎo.１１）。養生条件は圧縮強度測定用テストピース及び中性化促進試験用テストピースともに、標準養生２８日とした。圧縮強度試験及び中性化促進試験は上記と同一方法で行なった。尚、コンクリート用原料の骨材はJIS A 1145「骨材のアルカリシリカ反応性試験方法（化学法）」による試験で「無害」と判定された良質なものを用いた。圧縮強度の測定結果及び中性化促進試験の結果を表３に併せて示す。
【００４４】
【表３】
【００４５】
表２及び表３からも明らかなように、ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上である製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを含有した配合Ｎo.１〜８の水和硬化体は、良質な骨材を用いた水結合材比５０％の配合Ｎo.１１の普通コンクリートよりも中性化深さが小さく、優れた耐中性化を示した。一方、ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５未満、且つＣａＯ濃度が２５質量％未満である製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを含有した配合Ｎo.９，１０の水和硬化体は、良質な骨材を用いた水結合材比５０％の普通コンクリート（配合Ｎo.１１）よりも耐中性化が劣った。
【００４６】
また、表２及び表３の配合による水和硬化体の原料混合物に、鉄筋を、鉄筋の長手方向に垂直な断面において、水和硬化体の断面積に対する鉄筋の断面積が２％となるような条件でかぶり厚を３０ｍｍとして配し、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、高さ４００ｍｍの型枠に打ち込んだ。鉄筋は、JIS G 3112「鉄筋コンクリート用棒鋼」に適合する丸棒 SR235 D13を用いた。脱枠後２０℃の水中で材齢２８日まで養生を行い、かぶり厚を制御した面を残し、他の面を全てエポキシ樹脂で被覆して供試材とした。
【００４７】
この供試材に対して、６０℃、５０％の相対湿度、４日間の乾燥条件と、６０℃、３質量％ＮａＣｌ水溶液に３日間浸漬の湿潤条件とを１サイクルとする乾湿繰り返し試験を行った。この乾湿繰り返し試験を３０サイクル実施した後に、水和硬化体を破壊して鉄筋を取り出し、鉄筋を１０質量％の二水素クエン酸アンモニウム水溶液で徐錆し、腐食面積率とマイクロメーターでの計測による最大腐食深さとを測定した。測定結果を表４に示す。
【００４８】
【表４】
【００４９】
表４に示すように、配合Ｎo.１〜８の本発明に係る水和硬化体中の鉄筋では腐食は認められなかった。これに対して、配合Ｎo.１１の普通コンクリート中の鉄筋では、腐食面積率が２２％、最大侵食深さが３５０μｍであった。一方、本発明に該当しない配合Ｎo.９，１０の水和硬化体中の鉄筋は、水和硬化体の中性化により腐食が認められた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋を内部に有する水和硬化体に関し、詳しくは、乾湿が繰り返される環境のように中性化が進みやすい環境下においても、内部の鉄筋の腐食を抑制し、長期間の耐久性を有する構造部材として利用することのできる、耐中性化に優れた水和硬化体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリートは、コンクリート中のアルカリ成分によって鉄筋の表面に不動態皮膜が形成され、これによって鉄筋の腐食が防止され、長期にわたって強度と耐久性を発揮する構造部材である。従って、コンクリートが中性化すると、不動態皮膜が破壊されて鉄筋が腐食し、構造物部材として機能しなくなる。
【０００３】
近年、コンクリート骨材の入手事情が悪化し、例えば、アルカリ骨材反応を生じる可能性のある安山岩などをコンクリート骨材として使用せざるを得ない場合がある。アルカリ骨材反応によってコンクリートにひび割れが生じた場合には、コンクリートの中性化が急速に進行し、鉄筋が腐食するなどの問題が発生する。また良質な骨材を使用したコンクリートの場合であっても、これを乾湿が繰り返されるなどの中性化が進みやすい環境下で使用した際には、コンクリートの中性化よって鉄筋表面の不動態皮膜が破壊されて鉄筋が腐食し、発生した錆に起因する体積膨張によってコンクリートが剥落するという問題が発生する。当然のことながら、鉄筋と外界との間に存在するコンクリートの厚み（「かぶり厚」という）を増大させることにより、鉄筋の表面までが中性化するまでの時間を遅延させることはできるが、コンクリートのかぶり厚の増大によって構造物が大型化するため、コストが増大するという問題が発生する。
【０００４】
上記のようなコンクリートの中性化による鉄筋の腐食を防止する手段として、以下のような技術が提案されている。例えば、特許文献１には、コンクリート構造物の表面に炭酸ガスや水蒸気の透過率の低い有機高分子組成物の被膜を形成し、中性化の原因となる炭酸ガスや水蒸気をコンクリート構造物の内部に侵入させないようにする方法が提案されている。また、特許文献２には、低セメント比で混練・締固めを行い、コンクリートを緻密化して、中性化の原因となる炭酸ガスや水蒸気のコンクリートへの侵入を防止する方法が提案されている。また更に、特許文献３には、中性化したコンクリートの表面部に外部電極を設置し、コンクリート内部の鉄筋を内部電極とし、電流を印加するコンクリート部分を昇温しつつ、外部電極間または外部電極−内部電極間に電流を印加し、中性化したコンクリートのアルカリ度を回復させる方法が提案されている。
【０００５】
しかし、これらの方法には、以下の問題点がある。即ち、特許文献１に開示された、コンクリート構造物の表面に炭酸ガスや水蒸気の侵入を遮断する被膜を形成する方法は、日光の照射などにより被膜が変質し、被膜に亀裂が生じたり皮膜が剥離したりして、長期間にわたって中性化を防止できないという問題点がある。特許文献２に開示された、水セメント比を小さくする方法は、アルカリ骨材反応を生じることがない良質な骨材を用いた場合には有効であるが、アルカリ骨材反応を生じる骨材を用いた場合には効果がなく、また、水セメント比を小さくすると高コストとなるばかりでなく、コンクリートの自己収縮が大きくなるという弊害も生じる。特許文献３に開示された、電流を印加する方法は、大掛かりの装置が必要であり、このような装置を長期間にわたって運転・維持することは非常にコスト高である。
【０００６】
ところで近年、製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを主原料とし、コンクリートの代替可能な水和硬化体が特許文献４及び非特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開昭６１−２３６６６９号公報
【特許文献２】特開平２−２０８２５２号公報
【特許文献３】特開平７−２９１７６７号公報
【特許文献４】特開２００１−４９３１０号公報
【非特許文献１】鉄鋼スラグ水和固化体技術マニュアル、沿岸開発技術研究センター、２００３年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者等は、鉄筋コンクリートの中性化を抑制する手段を種々検討した。その結果、中性化を抑制して鉄筋の腐食を防止するには、コンクリートの代替として、製鋼スラグ及び高炉スラグ微粉末を主原料とする水和硬化体を利用することが極めて効果的であるとの知見を得た。これは、製鋼スラグはスラグ組成のＣａＯ／ＳｉＯ2 （塩基度）が高く、長期間にわたって鉄筋の周囲が高アルカリに維持されるからである。また、この水和硬化体はコンクリートと同等の機械的強度を発現し、コンクリートの代替として問題がないからである。
【０００８】
この観点から、特許文献４及び非特許文献１に開示された水和硬化体を検証した。しかしながら、特許文献４に開示される水和硬化体は用途が不明瞭であり、また、非特許文献１に開示される水和硬化体は、対象として鉄筋を含有しない無筋コンクリート代替を限定しており、耐中性化の性能自体が不明であった。
【０００９】
そこで本発明者等は、これら水和硬化体の耐中性化性能を調査・測定した。その結果、これらの水和硬化体では、耐中性化性能のばらつきが極めて大きく、安定して使用することは困難であることが分かった。即ち、製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを主たる原料とした従来の水和硬化体では、中性化を抑止して鉄筋の腐食を防止することは困難であることが分かった。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、乾湿が繰り返される環境のようにコンクリートなどの中性化が進みやすい環境下においても、内部の鉄筋の腐食を抑制し、長期間の耐久性を有する構造部材として利用することのできる、耐中性化に優れた水和硬化体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための第１の発明に係る水和硬化体は、鉄筋を内部に有する水和硬化体であって、該水和硬化体は、ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上である製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを水と混合し、得られた混合物を硬化したものであることを特徴とするものである。
【００１２】
第２の発明に係る水和硬化体は、第１の発明において、前記混合物中における製鋼スラグの含有量が５００ｋｇ／ｍ3 以上であることを特徴とするものである。
【００１３】
第３の発明に係る水和硬化体は、第１または第２の発明において、前記混合物中における高炉スラグ微粉末の含有量が１００〜６００ｋｇ／ｍ3 であることを特徴とするものである。
【００１４】
第４の発明に係る水和硬化体は、第１ないし第３の発明の何れかにおいて、前記混合物が更にフライアッシュを含有することを特徴とするものである。
【００１５】
第５の発明に係る水和硬化体は、第１ないし第４の発明の何れかにおいて、前記混合物が更にアルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、エコセメントの群から選択された１種または２種以上を含有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成の本発明に係る水和硬化体によれば、配合原料の製鋼スラグが中性化抑止材として作用するとともに、潜在水硬性を有する高炉スラグ微粉末の配合によって従来のコンクリートよりも緻密な組織を有する硬化物が形成されて、中性化の原因となる炭酸ガスや水蒸気の浸透・透過が抑制されるので、水和硬化体の内部に配置される鉄筋の腐食を長期間にわたって防止することができる。即ち、本発明によれば、従来の鉄筋コンクリートでは中性化による鉄筋の腐食によって短期間で崩壊するような環境下においても長期間の使用が可能な構造物を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明者等は、水和硬化体の配合原料を最適化することにより、従来のコンクリートや製鋼スラグと高炉スラグ微粉末などとを原料とした従来の水和硬化体よりも耐中性化に優れた水和硬化体が得られ、これを鉄筋と組み合わせることで、乾湿が繰り返されるなどの中性化が進みやすい環境下においても、長期間の耐久性を有する構造物部材として使用できることを見出し、本発明を完成した。
【００１８】
先ず、本発明に係る水和硬化体を構成する原料について説明する。
【００１９】
本発明に係る水和硬化体では、その配合原料として、少なくともスラグ組成のＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上である製鋼スラグ、及び、高炉スラグ微粉末を使用する。また、これらに加えてフライアッシュを使用することが好ましい。更に、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、エコセメントの群から選択された１種または２種以上を使用することが好ましい。当然ながら、水和硬化体の内部に配置される鉄筋も本発明に係る水和硬化体を構成する原料の１つであり、また、混錬用の水や混和剤なども配合原料である。本発明に係る水和硬化体は、これら配合原料を混合して混合物を形成し、得られた混合物を硬化させたものである。
【００２０】
本発明に係る水和硬化体の原料のうち、ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上である製鋼スラグは、骨材及び結合材、更には水和硬化体の中性化抑止材として作用する。骨材として作用させるための製鋼スラグの粒度分布は、コンクリート用の細骨材や粗骨材に相当するような粒度とし、粒径が０．０７５ｍｍ以上程度、また最大粒径が４０ｍｍ以下程度とすることが好ましい。また、結合材として作用させるための製鋼スラグは微粉であることが好ましく、粒径が０．１５ｍｍ未満程度であることが好ましい。従って、結合材としての粒径と骨材としての粒径とをそれぞれ満足するスラグ粒子が含まれている適当な粒度分布を有する製鋼スラグ（例えば、或る条件で粉砕処理した製鋼スラグや粉砕処理後に篩分した製鋼スラグ）を使用することが望ましい。
【００２１】
中性化抑止材として作用させるための製鋼スラグは、スラグ組成のＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上である必要がある。ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上の製鋼スラグは、製鋼スラグ中のＣａＯ成分が長期間にわたり水和硬化体中に含まれる水に溶解し、水和硬化体を弱アルカリ性に保ち、中性化を抑止する。従って、より好ましい製鋼スラグは、ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で２．０以上またはＣａＯ含有量が３０質量％以上である。一般にＣａＯ／ＳｉＯ2 或いはＣａＯ含有量が高くなると製鋼スラグ中の遊離ＣａＯ（free−ＣａＯ）による水和膨張性が大きくなるが、水和硬化体の膨張安定性が確保されれば問題がないことから、これらの上限値は特に規定しない。
【００２２】
尚、本発明において、ＣａＯ含有量が２５質量％以上の製鋼スラグとは、下記の（１）式におけるＣａＯ濃度が２５質量％以上の製鋼スラグのことである。つまり、製鋼スラグに混入する金属鉄を除外した後の製鋼スラグに含有されるＣａＯの濃度が２５質量％以上の製鋼スラグのことである。（１）式では、製鋼スラグ中で酸化物鉱物相を形成しておらず且つ濃度の変動が大きな金属鉄の影響を排除している。
【００２３】
【数１】
【００２４】
水和硬化体の中性化を抑止するためには、ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上の製鋼スラグを、水和硬化体を構成する配合原料が混合された混合物中において、５００ｋｇ／ｍ3 以上配合することが好ましい。更に、より好ましくは、この製鋼スラグを７００ｋｇ／ｍ3 以上配合することが望ましい。粒度については特に規定しないが、０．０７５ｍｍから２０ｍｍ程度の粒子が含まれていることが好ましい。これは、微粒分の製鋼スラグには、特に供用期間の初期に中性化を抑止する効果があり、粗粒分の製鋼スラグには、供用期間の長期にわたって中性化を抑止する効果があるからである。また、この観点から、水和硬化体を構成する配合原料が混合された混合物中に、５ｍｍ以下の製鋼スラグが５００ｋｇ／ｍ3 以上含まれるとより好ましい。
【００２５】
また、製鋼スラグは通常の砂利などの骨材と異なりアルカリ骨材反応を起こさないので、水和硬化体そのものの耐久性が優れるだけでなく、アルカリ骨材反応に起因するひび割れの発生も抑制できるので、ひび割れを介した中性化が起こらず、水和硬化体中の鉄筋の防食の観点からも好ましい。尚、本発明が鉄筋を有する水和硬化体を対象とした理由は、無筋の水和硬化体は、耐中性化が優れていない場合でも何ら問題とならないからである。
【００２６】
本発明に係る水和硬化体の配合原料として高炉スラグ微粉末を用いるのは、潜在水硬性を有する高炉スラグ微粉末が、製鋼スラグによりアルカリ刺激を受け効率的に水和反応するためだけではなく、従来のコンクリートよりも硬化物が緻密な組織を有することから、水和硬化体の中性化の原因となる炭酸ガス及び水蒸気の浸透・透過を著しく抑制できるからである。また、高炉スラグ微粉末と製鋼スラグ中の遊離ＣａＯとが反応し、製鋼スラグの水和膨張を抑制するからである。高炉スラグ微粉末としてはJIS A 6206「コンクリート用高炉スラグ微粉末」を特に好ましく用いることができる。
【００２７】
高炉スラグ微粉末の配合量は、水和硬化体を構成する配合原料が混合された混合物中において、１００〜６００ｋｇ／ｍ3 とすることが好ましい。１００ｋｇ／ｍ3 未満ではコンクリート代替として必要な１８Ｎ／ｍｍ2 以上の圧縮強度が得られない場合があり、一方、６００ｋｇ／ｍ3 を超えると強度の増加はほとんど無く不経済となるためである。高炉スラグ微粉末のより好ましい配合量は、２００〜４００ｋｇ／ｍ3 である。
【００２８】
本発明に係る水和硬化体は、更にフライアッシュを含有することが好ましい。水和硬化体の原料としてフライアッシュを用いるのは、製鋼スラグ中のＣａ成分とフライアッシュとが効率的に反応することにより、フライアッシュのポゾラン反応が進み、硬化物が緻密な組織となり、水和硬化体の中性化の原因となる炭酸ガス及び水蒸気の浸透・透過を抑制できるからである。また、フライアッシュと製鋼スラグ中の遊離ＣａＯとが反応し、製鋼スラグの水和膨張を抑制するためでもある。更に、フライアッシュの適量の配合でワーカビリティを向上させる効果もある。フライアッシュとしてはJIS A 6201「コンクリート用フライアッシュ」を用いることが好ましいが、原粉及び加圧流動床灰などの使用も可能である。
【００２９】
フライアッシュの配合量は、特に限定しないが、水和硬化体を構成する配合原料が混合された混合物中において５０〜３００ｋｇ／ｍ3 であることが好ましい。５０ｋｇ／ｍ3 未満では製鋼スラグの水和膨張を抑制する効果が低く、一方、３００ｋｇ／ｍ3 を超えると水を加えて練り混ぜた後のフレッシュな状態の粘性が高くなり、ワーカビリティが悪化するためであり、また製鋼スラグの水和膨張を抑制する効果も変わらず不経済であるためである。
【００３０】
また、本発明に係る水和硬化体は、更に、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、エコセメントの群から選択された１種または２種以上を含有することが好ましい。
【００３１】
水和硬化体の配合原料として、アルカリ土類金属の酸化物や水酸化物、及び上記の各種セメントから選ばれる１種または２種以上を使用する場合、高炉スラグ微粉末の質量に対して、１質量％以上配合することが好ましい。これらは、高炉スラグ微粉末が有する潜在水硬性を効率的に発現させるためのアルカリ刺激材として作用するので、製鋼スラグのアルカリ刺激だけでは不足する場合に配合することが望ましい。
【００３２】
高炉スラグ微粉末の質量に対して１質量％以上としたのは、１質量％未満ではアルカリ刺激としての効果が低いためである。上限は特に設定しないが、アルカリ土類金属の酸化物或いは水酸化物の場合、高炉スラグ微粉末の質量に対して１００質量％を超えて配合してもアルカリ刺激効果が変わらず不経済となる。従って、アルカリ土類金属の酸化物または水酸化物を配合する場合には、高炉スラグ微粉末の質量に対して５〜２０質量％の配合とすることが好ましい。尚、上記の各種セメントの場合は、高炉スラグ微粉末に対するアルカリ刺激だけでなく、セメント自体の水硬性も発揮されるため、高炉スラグ微粉末の質量に対して１００質量％を超えて配合しても圧縮強度が増加する効果を有する。従って、上記の各種セメントを配合する場合には、１０〜１５０質量％の配合とすることが好ましい。尚、上記の各種セメントとは、JIS R 5210「ポルトランドセメント」、JIS R 5211「高炉セメント」、JIS R 5212「シリカセメント」、JIS R 5213「フライアッシュセメント」、JIS R 5214「エコセメント」で規定されるセメントである。
【００３３】
本発明に係る水和硬化体で使用する鉄筋としては、JIS G 3112「鉄筋コンクリート用棒鋼」またはJIS G 3117「鉄筋コンクリート用再生棒鋼」を用いることができる。鉄筋の水和硬化体に占める割合は、鉄筋の長手方向に垂直な断面において、水和硬化体部分の断面積に対する鉄筋の断面積が０．２〜１０％の面積率となるように配筋することが好ましい。鉄筋の断面積が０．２％未満の場合には、鉄筋配合による構造物部材の耐力の増強効果が得られにくく、また鉄筋の断面積が１０％を超えると原料コストに見合った効果を得にくく、更に作業効率が低下する傾向となるからである。
【００３４】
これらの原料を用いて本発明に係る水和硬化体を製造する。つまり、上記の原料を配合し、更に水を加えて混合物とし、この混合物を混練して、所定の型枠などに打ち込んで養生して製造する。打ち込みの際に鉄筋を配筋して硬化させ、鉄筋を有する水和硬化体とする。
【００３５】
水和硬化体の養生方法は、所定の強度が確保できれば、水中養生、現場養生、蒸気養生などの通常用いられる何れの方法をも用いることができる。また、鉄筋の表面から水和硬化体外面までの厚さであるかぶり厚は２０ｍｍ以上とすることが好ましい。かぶり厚が２０ｍｍ未満の場合には、中性化の原因となる炭酸ガスや水蒸気の外部からの浸透・透過を十分に遮断できない場合があるからである。
【００３６】
以上説明したように、本発明に係る水和硬化体によれば、配合原料の製鋼スラグが中性化抑止材として作用するとともに、潜在水硬性を有する高炉スラグ微粉末の配合によって従来のコンクリートよりも緻密な組織を有する硬化物が形成されて、中性化の原因となる炭酸ガスや水蒸気の浸透・透過が抑制されるので、水和硬化体の内部に配置される鉄筋の腐食を長期間にわたって防止することができる。
【実施例１】
【００３７】
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。
【００３８】
製鋼スラグは表１に示す５種類（Ｎo.Ａ〜Ｅ）の化学成分、物性値（最大寸法、粗粒率、細骨材率、表乾密度）のものを用いた。Ｎo.Ａ〜ＣはＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上であり、Ｎo.ＤはＣａＯ含有量が２５質量％以上であり、Ｎo.ＥはＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５未満及びＣａＯ含有量が２５質量％未満である。ここで、粗粒率とは、JIS A 0203「コンクリート用語」に規定される番号3115の粗粒率のことである。また、細骨材率とは、製鋼スラグ全容量に対する粒径５ｍｍ以下の製鋼スラグ量の絶対容積を百分率で表した値である。
【００３９】
【表１】
【００４０】
高炉スラグ微粉末はJIS A 6206「コンクリート用高炉スラグ微粉末」における高炉スラグ微粉末4000を、フライアッシュはJIS A 6201「コンクリート用フライアッシュ」におけるII種を使用した。アルカリ刺激材は、JIS R 5201「ポルトランドセメント」に適合する普通ポルトランドセメント、または、JIS R 9001に適合する工業用消石灰・特号を使用した。混和剤は、JIS A 6204に適合するポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤を使用した。
【００４１】
これらの水和硬化体の原料を、表２に示す配合でミキサに装入し、この混合物をミキサにより練り混ぜ、直径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍの型枠に流し込み、養生して配合Ｎo.１〜１０の圧縮強度測定用のテストピースを製作した。圧縮強度の測定は、JIS A 1108「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準じて行った。養生条件は標準養生２８日とした。また、同時に直径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍの中性化促進試験用のテストピースを製作した。養生条件は標準養生２８日とした。中性化促進試験は、標準養生２８日後のテストピースをＣＯ2 濃度５容量％、温度４０℃、相対湿度６０％の条件で９１日間暴露後、５０ｍｍピッチで輪切りしたものについて、中性化深さを測定し、その平均値で評価した。中性化深さの測定は、フェノールフタレイン１質量％溶液噴霧法によって、無変色部を中性化部とした。圧縮強度の測定結果及び中性化促進試験の結果を表２に併せて示す。尚、表２の備考欄には、本発明の範囲を満足する配合の水和硬化体は「発明例」と表示し、それ以外の水和硬化体は「比較例」と表示している。
【００４２】
【表２】
【００４３】
また、比較のための従来例としてコンクリートの原料を表３に示す配合でミキサにより練り混ぜ、直径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍの型枠に流し込み、養生して、圧縮強度測定用テストピース及び中性化促進試験用テストピースを製作した（配合Ｎo.１１）。養生条件は圧縮強度測定用テストピース及び中性化促進試験用テストピースともに、標準養生２８日とした。圧縮強度試験及び中性化促進試験は上記と同一方法で行なった。尚、コンクリート用原料の骨材はJIS A 1145「骨材のアルカリシリカ反応性試験方法（化学法）」による試験で「無害」と判定された良質なものを用いた。圧縮強度の測定結果及び中性化促進試験の結果を表３に併せて示す。
【００４４】
【表３】
【００４５】
表２及び表３からも明らかなように、ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上である製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを含有した配合Ｎo.１〜８の水和硬化体は、良質な骨材を用いた水結合材比５０％の配合Ｎo.１１の普通コンクリートよりも中性化深さが小さく、優れた耐中性化を示した。一方、ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５未満、且つＣａＯ濃度が２５質量％未満である製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを含有した配合Ｎo.９，１０の水和硬化体は、良質な骨材を用いた水結合材比５０％の普通コンクリート（配合Ｎo.１１）よりも耐中性化が劣った。
【００４６】
また、表２及び表３の配合による水和硬化体の原料混合物に、鉄筋を、鉄筋の長手方向に垂直な断面において、水和硬化体の断面積に対する鉄筋の断面積が２％となるような条件でかぶり厚を３０ｍｍとして配し、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、高さ４００ｍｍの型枠に打ち込んだ。鉄筋は、JIS G 3112「鉄筋コンクリート用棒鋼」に適合する丸棒 SR235 D13を用いた。脱枠後２０℃の水中で材齢２８日まで養生を行い、かぶり厚を制御した面を残し、他の面を全てエポキシ樹脂で被覆して供試材とした。
【００４７】
この供試材に対して、６０℃、５０％の相対湿度、４日間の乾燥条件と、６０℃、３質量％ＮａＣｌ水溶液に３日間浸漬の湿潤条件とを１サイクルとする乾湿繰り返し試験を行った。この乾湿繰り返し試験を３０サイクル実施した後に、水和硬化体を破壊して鉄筋を取り出し、鉄筋を１０質量％の二水素クエン酸アンモニウム水溶液で徐錆し、腐食面積率とマイクロメーターでの計測による最大腐食深さとを測定した。測定結果を表４に示す。
【００４８】
【表４】
【００４９】
表４に示すように、配合Ｎo.１〜８の本発明に係る水和硬化体中の鉄筋では腐食は認められなかった。これに対して、配合Ｎo.１１の普通コンクリート中の鉄筋では、腐食面積率が２２％、最大侵食深さが３５０μｍであった。一方、本発明に該当しない配合Ｎo.９，１０の水和硬化体中の鉄筋は、水和硬化体の中性化により腐食が認められた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋を内部に有する水和硬化体であって、該水和硬化体は、ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上である製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを水と混合し、得られた混合物を硬化したものであることを特徴とする水和硬化体。
【請求項２】
前記混合物中における製鋼スラグの含有量が５００ｋｇ／ｍ3 以上であることを特徴とする、請求項１に記載の水和硬化体。
【請求項３】
前記混合物中における高炉スラグ微粉末の含有量が１００〜６００ｋｇ／ｍ3 であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の水和硬化体。
【請求項４】
前記混合物が更にフライアッシュを含有することを特徴とする、請求項１ないし請求項３の何れか１つに記載の水和硬化体。
【請求項５】
前記混合物が更にアルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、エコセメントの群から選択された１種または２種以上を含有することを特徴とする、請求項１ないし請求項４の何れか１つに記載の水和硬化体。
【請求項１】
鉄筋を内部に有する水和硬化体であって、該水和硬化体は、ＣａＯ／ＳｉＯ2 が質量比で１．５以上またはＣａＯ含有量が２５質量％以上である製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを水と混合し、得られた混合物を硬化したものであることを特徴とする水和硬化体。
【請求項２】
前記混合物中における製鋼スラグの含有量が５００ｋｇ／ｍ3 以上であることを特徴とする、請求項１に記載の水和硬化体。
【請求項３】
前記混合物中における高炉スラグ微粉末の含有量が１００〜６００ｋｇ／ｍ3 であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の水和硬化体。
【請求項４】
前記混合物が更にフライアッシュを含有することを特徴とする、請求項１ないし請求項３の何れか１つに記載の水和硬化体。
【請求項５】
前記混合物が更にアルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、エコセメントの群から選択された１種または２種以上を含有することを特徴とする、請求項１ないし請求項４の何れか１つに記載の水和硬化体。
【公開番号】特開２００７−２１０８４９（Ｐ２００７−２１０８４９Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３６４８（Ｐ２００６−３３６４８）
【出願日】平成１８年２月１０日（２００６．２．１０）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１０日（２００６．２．１０）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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