高強度コンクリート
【課題】コンクリートの自己収縮とそれによるひび割れとが生じないようにしつつ、コンクリートの圧縮強度を高くする。
【解決手段】骨材に多孔質セラミックスである廃瓦を用い、混練時の水セメント比を１５％以上４０％以下として、材齢２８日の圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは７０Ｎ／ｍｍ２以上の高強度コンクリートを得るようにする。骨材の総容積のうち１０〜４０％を廃瓦で構成する。その場合、膨張材及び／又は収縮低減剤を含ませるとよい。
【解決手段】骨材に多孔質セラミックスである廃瓦を用い、混練時の水セメント比を１５％以上４０％以下として、材齢２８日の圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは７０Ｎ／ｍｍ２以上の高強度コンクリートを得るようにする。骨材の総容積のうち１０〜４０％を廃瓦で構成する。その場合、膨張材及び／又は収縮低減剤を含ませるとよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくともセメント、水及び骨材を混練してなる高強度コンクリートに関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年、粘土かわら製造工場における焼成後の不良品、屋根葺き替え工事から出る廃棄物としての粘土かわら、屋根工事における粘土かわらの加工端材及び破損品、建物の解体工事から出る廃棄物としての粘土かわら等からなる廃瓦を有効に再利用することを目的として、廃瓦をコンクリートの骨材として用いることが提案されている（例えば特許文献１参照）。このように廃瓦を骨材としたコンクリートは、瓦が多孔質であるために、砂や砂利を骨材とするものより軽量であり、熱伝導率が小さく、断熱性、吸音特性に優れたものとなる。
【特許文献１】特開２０００−３４１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、コンクリートの圧縮強度を高くするためには、セメント、水、及び骨材（砂利や砂等）を混練するときの水セメント比（Ｗ／Ｃ）を出来る限り小さくすることが必要であるが、水セメント比を小さくすると、セメントの水和反応のための反応水が十分に存在しないために、コンクリート内の隙間に存在する水分がなくなってコンクリートが自己収縮し、これによりコンクリートにひび割れが生じる可能性が高くなる。そのために、水セメント比は、通常、小さくても５０％程度とされており、上記特許文献１では、水セメント比が１０１％とされ、材齢２８日の圧縮強度が３．１４Ｎ／ｍｍ２となっている。このため、特許文献１では、廃瓦をコンクリートの高強度化に有効に利用していない。また、従来では、コンクリートの自己収縮やひび割れが生じないようにしつつ、コンクリートの圧縮強度を高くすることは、膨張材、人工軽量骨材、石炭灰人工軽量骨材、多孔性ポリマー粒子等を利用しなければ、通常困難であると考えられていた。
【０００４】
そこで、本発明者らは、廃瓦等の多孔質セラミックスの多孔質に着目して、その特性をコンクリートの自己収縮抑制に活かせないかを鋭意研究した結果、水セメント比を小さくしても、多孔質セラミックスの混入により、無混入コンクリートと同等以上の圧縮強度が得られるとともに、自己収縮とそれにによるひび割れとを抑制できることを見出し、本発明に至った。
【０００５】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コンクリートの自己収縮とそれによるひび割れとが生じないようにしつつ、コンクリートの圧縮強度を高くすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、この発明では、骨材に多孔質セラミックスを用い、混練時の水セメント比を１５％以上４０％以下として、材齢２８日の圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは７０Ｎ／ｍｍ２以上の高強度コンクリートを得るようにした。
【０００７】
具体的には、請求項１の発明では、少なくともセメント、水及び骨材を混練してなる高強度コンクリートを対象として、上記骨材は、多孔質セラミックスを含み、上記混練時の水セメント比が１５％以上４０％以下であり、高強度コンクリートにおける材齢２８日の圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２以上であるものとする。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、高強度コンクリートにおける材齢２８日の圧縮強度が７０Ｎ／ｍｍ２以上であるものとする。
【０００９】
これら請求項１又は２の発明により、水セメント比が小さくてセメントの水和反応のための反応水が少ない状態であっても、多孔質セラミックスの空隙内に水を含ませておくことで、コンクリートの硬化過程において、その空隙内からコンクリートの細孔中に水が供給され、これにより、コンクリートの自己収縮、延いてはひび割れを抑制することができる（内部養生効果）。
【００１０】
また、多孔質セラミックスは従来の人工軽量骨材よりも高強度であることに加えて、多孔質セラミックスの空隙内から供給された水により多くの水和生成物が生成され、このことで、骨格構造が強化され、多孔質セラミックスによる強度の低下は抑制される。しかも、水セメント比が１５％以上４０％以下と小さいことで、緻密なコンクリートとなって、材齢２８日の圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは７０Ｎ／ｍｍ２以上である高強度コンクリートが容易に得られる。よって、コンクリートの自己収縮やそれによるひび割れが生じないようにしつつ、コンクリートの圧縮強度を高くすることができる。
【００１１】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、上記骨材の多孔質セラミックスとして廃瓦を用いるものとする。
【００１２】
すなわち、廃瓦は、コンクリート内の細孔に水を適度に供給するのに適した吸水率を有しているとともに、廃瓦内の空隙の大部分が、水を放出しても廃瓦が収縮し難い径を有し、さらに従来の人工軽量骨材よりも高強度であるので、高強度コンクリートに好適な骨材となる。よって、廃瓦を有効に再利用しつつ、コンクリートの自己収縮やそれによるひび割れが生じない高強度コンクリートが容易に得られる。
【００１３】
請求項４の発明では、請求項３の発明において、上記骨材の総容積のうち１０％以上４０％以下が廃瓦で構成されているものとする。
【００１４】
請求項５〜請求項７の発明では、請求項４の発明において、上記廃瓦が粗骨材、細骨材それぞれ単独で、あるいは粗骨材及び細骨材を併用して用いられているものとする。
【００１５】
すなわち、上記比率の範囲内で、粗骨材及び細骨材に含まれる廃瓦の配合量を適宜組み合わせることで、自己収縮が効果的に低減された高強度コンクリートを柔軟かつ容易に得ることができる。尚、ここでいう粗骨材及び細骨材は、一般の分類に従うものである。
【００１６】
請求項８の発明では、請求項４〜請求項７のいずれか一つの発明において、膨張材及び／又は収縮低減剤を含むものとする。そうすれば、廃瓦とこれらとの組み合わせによって、自己収縮をよりいっそう効果的に低減することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明の高強度コンクリートによると、骨材の一部又は全部に多孔質セラミックスを用い、混練時の水セメント比を１５％以上４０％以下として、材齢２８日の圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは７０Ｎ／ｍｍ２以上となるようにしたので、コンクリートの自己収縮やそれによるひび割れが生じないようにしつつ、コンクリートの圧縮強度を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
本発明の実施形態に係る高強度コンクリートは、セメント、水、骨材及び混和剤、混和材等を混練してなるものであり、その混練時の水セメント比は１５％以上４０％以下である。この高強度コンクリートの材齢２８日の圧縮強度は、６０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは７０Ｎ／ｍｍ２以上とされている。
【００２０】
上記セメントは、自己収縮が小さい低熱ポルトランドセメントが好ましいが、これに限るものではなくて、普通ポルトランドセメントや中庸熱ポルトランドセメント等の種々のものを用いることができる。また、セメントの流動性を高めてより強度を高めるためにシリカフュームを適宜添加してもよい。
【００２１】
上記混和剤は、必要に応じて適宜加えられるものであって、減水剤やＡＥ剤、消泡剤、収縮低減剤等である。特にセメント粒子を良好に分散させる観点からは、高性能減水剤（例えばポリカルボン酸エーテル系の高性能減水剤等）を加えることが好ましく、コンクリートの自己収縮を低減する観点からは、収縮低減剤（例えば低級アルコール系収縮低減剤等）を所定量加えることが好ましい。具体的には、収縮低減剤の成分が、低級アルコ−ルであれば標準量±４kg/m3添加することができる。また、ポリプロピレングリコール、エチレンオキシドメタノール付加物等の成分の場合は、セメント総量に対して１〜６重量％添加することができる。
【００２２】
また、上記混和材も必要に応じて適宜加えられるものであって、ポゾランや膨張材等である。特にコンクリートの自己収縮を低減する観点からは、膨張材（例えばエトリンガイト石灰複合系膨張材等）を所定量加えるのが好ましく、セメント総量の一部を標準量の１．５倍以下の範囲で膨張材に置き換えることができる。
【００２３】
上記骨材は、粒径５ｍｍ以下の細骨材と、粒径５ｍｍ以上の粗骨材とに分類され、細骨材は砂等の天然骨材を含み、粗骨材は砂利や砕石等の天然骨材を含む。そして、本実施形態では、細骨材及び粗骨材の少なくとも一方は、多孔質セラミックスを更に含む。この多孔質セラミックスの吸水率は、５％〜１２％であることが好ましく、上記混練前に予め多孔質セラミックスの空隙（細孔）内に水を含ませておく。こうすれば、コンクリート硬化過程において、多孔質セラミックスの空隙内からコンクリート細孔内に適度な水が供給されるため、水セメント比が小さくてセメントの水和反応のための反応水が少ない状態であっても、コンクリートの自己収縮、延いてはひび割れを効果的に抑制することができる。
【００２４】
ここで、骨材の吸水率は、以下のようにして求める。すなわち、湿潤状態（骨材の表面に水が付着している状態）の骨材の表面水を完全に拭い去って表面乾燥飽水状態とし、さらに１００〜１１０℃で定質量となるまで乾燥して絶対乾燥状態とする。そして、骨材の絶対乾燥状態の質量をＡとし、表面乾燥飽和水状態の質量をＢとして、
吸水率＝（Ｂ−Ａ）／Ａ×１００（％）
で求める。
【００２５】
また、上記多孔質セラミックスの全細孔のち９５％以上の細孔について、細孔径が０．１μｍ〜１０μｍであることが好ましい。こうすれば、多孔質セラミックスの空隙（細孔）から水が放出しても多孔質セラミックスは収縮し難くなる。
【００２６】
さらに、上記多孔質セラミックスの破砕値（ＢＳ（イギリス規格）８１２ ｐａｒｔ１１０による）は、小さいことが好ましいが、吸水率との関係を考慮して、粗骨材の場合には、１５％乃至２５％であることが好ましい。これにより、適度な吸水率を得つつ、コンクリートに圧縮力が作用したときに多孔質セラミックスが破損し難くなる。
【００２７】
上記多孔質セラミックスとして廃瓦を用いれば、通常、吸水率及び空隙径（細孔径）が共に上記の好ましい範囲に入り、また破砕値も小さいので、本発明の高強度コンクリートに好適でかつ入手が容易となる。
【００２８】
細骨材が多孔質セラミックスを含む場合、細骨材の総容積（天然骨材と多孔質セラミックスとのトータル容積）に対する多孔質セラミックスの容積の割合は、０を超え１００％以下の範囲のどの値であってもよいが、１０％以上４０％以下であることが特に好ましい。
【００２９】
又、粗骨材が多孔質セラミックスを含む場合、粗骨材の総容積（天然骨材と多孔質セラミックスとのトータル容積）に対する多孔質セラミックスの容積の割合は、０を超え１００％以下の範囲のどの値であってもよいが、１０％以上４０％以下であることが特に好ましい。
【００３０】
更に、細骨材及び粗骨材の両方が多孔質セラミックスを含む場合も同様であり、両骨材の総容積に対する多孔質セラミックスの容積の割合は、１０％以上４０％以下であることが好ましい。
【００３１】
自己収縮の観点を踏まえると、１０％以上４０％以下の中でも、２０％以上３０％以下であることがより好ましい。特に膨張剤等を併用する場合には、略２０％であることが好ましい。
【００３２】
上記多孔質セラミックスにより、混練時の水セメント比が１５％以上４０％以下であってセメントの水和反応のための反応水が少ない状態であっても、多孔質セラミックスの空隙（細孔）内に水を含ませておくことで、その空隙内からコンクリート細孔内に水が供給され、これにより、コンクリートの自己収縮、延いてはひび割れを抑制することができる（内部養生効果）。
【００３３】
また、多孔質セラミックスは従来の人工軽量骨材よりも高強度である（破砕値が小さい）ことに加えて、多孔質セラミックスの空隙内から供給された水により、多くの水和生成物が生成され、このことで、骨格構造が強化され、多孔質セラミックスによる強度の低下は抑制される。しかも、水セメント比が小さいことで、緻密なコンクリートが得られ、材齢２８日の圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは７０Ｎ／ｍｍ２以上である高強度コンクリートが容易に得られる。よって、コンクリートの自己収縮やそれによるひび割れが生じないようにしつつ、コンクリートの圧縮強度を高くすることができる。
【００３４】
（第１実施例）
次に、圧縮強度に関して具体的に実施した第１実施例について説明する。
【００３５】
本実施例では、セメント、水、骨材及び混和剤を２０℃で混練してコンクリートを作製した。このときのセメント、水、骨材及び混和剤は、それぞれ表１に示すものを用いた。尚、表１の低熱ポルトランドセメントは、置換率９．５％でシリカフュームを予めプレミックスしたものであり、このセメントの組成化合物は、Ｃ３Ｓ（２７．５％）、Ｃ２Ｓ（５１．４％）、Ｃ３Ａ（４．７％）、Ｃ４ＡＦ（９．２％）であり、水和熱は、材齢７日で２２２Ｊ／ｇ、材齢２８日で２８１Ｊ／ｇである。また、混和剤の高性能減水剤には、エヌエムビー社のポリカルボン酸系高性能減水剤を用い、消泡剤には、エヌエムビー社の商品名「マイクロエア４０４」（主成分：ポリアルキレングリコール誘導体）を用いた。
【００３６】
【表１】
【００３７】
また、細骨材又は粗骨材の一部を廃瓦とし、細骨材としての廃瓦の特性を表２に、粗骨材としての廃瓦の特性を表３にそれぞれ示す。
【００３８】
【表２】
【００３９】
【表３】
【００４０】
さらに、図１に、上記廃瓦内の細孔径と、細孔容積（単位質量あたりの細孔の容積）との関係を示す。この廃瓦の細孔としては、細孔径が１μｍ〜５μｍのものが多く存在し、全細孔のち９５％以上の細孔の細孔径が０．１μｍ〜１０μｍとなっている。
【００４１】
そして、粗骨材の一部に上記廃瓦を用いる場合、粗骨材全体の容積に対する廃瓦の容積の割合を、４０％としたもの（実施例１）と、２０％としたもの（実施例２）とを用意し、細骨材の一部に上記廃瓦を用いる場合、細骨材全体の容積に対する廃瓦の容積の割合を、４０％としたもの（実施例３）と、２０％としたもの（実施例４）とを用意した。
【００４２】
上記実施例１〜４の配合割合を表４に示す。表４にも示しているが、混練時の水セメント比（Ｗ／Ｃ）は１５％である。尚、表４中の記号「Ｗ」は水であり、その他の記号は、表１に記載したものと同じである。
【００４３】
【表４】
【００４４】
上記実施例１〜４の配合でコンクリートを作製して、該コンクリートにおける材齢７日及び材齢２８日の圧縮強度を測定した。尚、コンクリート養生は発泡スチロールを用いた簡易断熱養生とした。
【００４５】
また、比較例として、細骨材及び粗骨材の両方が天然骨材のみを含むもの（細骨材が天然骨材（表１の記号「Ｓ」）のみを含み、粗骨材が天然骨材（表１の記号「Ｇ」）のみを含み、細骨材の容積が１６６リットルであり、粗骨材の全容積が３２３リットルであるもの）を用意し、他の条件は上記実施例１〜４と同じにしてコンクリートを作製して、該コンクリートにおける材齢７日及び材齢２８日の圧縮強度を測定した。
【００４６】
上記実施例１〜４及び比較例の圧縮強度の測定結果を図２に示す。この結果より、細骨材又は粗骨材の一部を廃瓦とすることで、コンクリートにおける材齢２８日の圧縮強度を向上できることが分かる。ここで、比較例のものでも、圧縮強度は比較的大きいものの、コンクリートにかなり大きな自己収縮や自己収縮による引張応力が生じており、実用的なものではない。一方、実施例１〜４のものでは、コンクリートに大きな自己収縮や自己収縮による引張応力が生じておらず、しかも、比較例のものよりも圧縮強度が高い。したがって、細骨材又は粗骨材が廃瓦を含むことで、コンクリートの自己収縮やそれによるひび割れが生じないようにしつつ、コンクリートの圧縮強度を高くすることができる。
【００４７】
尚、実施例３及び４（細骨材として廃瓦を含む）では、実施例１及び２（粗骨材として廃瓦を含む）に比べて、コンクリートにおける材齢７日の圧縮強度が低くなっているが、これは、細骨材としての廃瓦は、粗骨材としての廃瓦よりも混入量が少なく、それに伴って空隙（細孔）内の全水量も少ないためと考えられる。しかし、実施例３及び４は、時間経過に伴う強度増加が著しく、材齢２８日では実施例１及び２とほぼ同等の圧縮強度であり、最終的には粗骨材とほぼ同等の作用効果となっている。細骨材の場合、粗骨材に比べてセメントとの接触面積が増加し、分散性も向上することからその違いが影響したものと考えられる。
【００４８】
従って、粗骨材、細骨材のいずれかに廃瓦を単独で用いた場合でも圧縮強度の高い高強度コンクリートを得ることができるし、粗骨材及び細骨材の両方に廃瓦を用いた場合でも、圧縮強度が高くてしかもバランスのよい高強度コンクリートを得ることができる。
【００４９】
（第２実施例）
次に、自己収縮に関して具体的に実施した第２実施例について説明する。
【００５０】
本実施例では、コンクリートの使用材料として、それぞれ表５に示すものを用いた。
【００５１】
【表５】
【００５２】
尚、本実施例におけるセメント（表５の記号「ＳＦＬＣ」）は、表５の低熱ポルトランドセメントの１０±１重量％をシリカフュームに予め置換したプレミックスセメント（密度3.08g/cm3,比表面積6470cm2/g)の状態で使用した。また、混和剤の収縮低減剤には、低級アルコール系収縮低減剤を用い、混和材の膨張材には、エトリンガイト−石灰系低添加型膨張材を用いた。高性能減水剤及び消泡剤は、第１実施例と同じである。
【００５３】
そして、表６に示すように、普通ポルトランドセメントを使用した１配合（表６の記号「ＮＣ］）と、上記プレミックスセメント（ＳＦＬＣ）を使用した６配合（表６の記号「Ｇ０等）の計７配合のコンクリートを作製した。尚、表６中の使用材料の記号「Ｗ」は水であり、その他の記号は、表５に記載したものと同じである。
【００５４】
【表６】
【００５５】
Ｇ１０，Ｇ２０，Ｇ３０は、粗骨材の一部を廃瓦（Ｇ瓦）に置換した配合であり、粗骨材全体の容積のうち、順に１０、２０、３０％が廃瓦に置換されている。一方、Ｇ０ＥＸはＧ０と、そして、Ｇ２０ＥＸはＧ２０と比べて、それぞれ膨張材及び収縮低減剤を含む点で異なる。膨張材は、セメント総量の約１．５重量％を置き換えたものであり、収縮低減剤は、水総量に対して約４重量％を添加したものである。尚、混練時の水結合材比、あるいは水セメント比はいずれも１５％に設定されている。
【００５６】
各配合のコンクリートは、図３に示す工程で作製した。すなわち、２軸強制攪拌ミキサーに、各セメント及び細骨材（混和材がある場合は混和材も含む）を投入して所定時間攪拌した（空練工程）。空練工程後、攪拌を停止した状態で所定量の水と混和剤とを投入し、所定時間混練した（第１混練工程）。そして、第１混練工程後、攪拌を停止した状態で所定量の粗骨材を投入し、所定時間混練した（第２混練工程）。混練したコンクリートは、直ちに型枠への打ち込みを行い、所定条件の下で１日静置して脱枠し、フィルム、アルミテープ等で覆って水分減少を抑制した状態で養生を行った（封緘養生）。
【００５７】
こうして作製された各配合のコンクリートに対し、コンクリートの自己収縮ひずみを測定する自己収縮試験と、自己収縮により鉄筋に発生する拘束応力を測定する鉄筋拘束試験などを行った。尚、これらコンクリートについて別途行った圧縮強度の測定結果によると、いずれのコンクリートも材齢２８日には１００Ｎ／ｍｍ2を超える高強度コンクリートとなっていた。
【００５８】
自己収縮試験は、埋め込み型ひずみ計（東京測器研究所製：ＫＭ−１００ＢＴ)を用い、ＪＣＩの「コンクリートの自己収縮試験方法（案）」に準じて行った。また、鉄筋拘束試験（鉄筋比２．０％）は、ＪＣＩの「コンクリートの自己応力試験方法（案）」に準じて行った。
【００５９】
自己収縮試験の結果を図４及び図５に示す。図４は、膨張材及び収縮低減剤の効果に関して比較したものであり、図５は、廃瓦の置換の効果に関して比較したものである。
【００６０】
まず、膨張材及び収縮低減剤の効果についてみると、図４に示すように、粗骨材の２０％を廃瓦に置換した２配合（Ｇ２０、Ｇ２０ＥＸ）のひずみは、いずれも廃瓦の置換のない２配合（Ｇ０、Ｇ０ＥＸ）よりも小さい値となった。一方、膨張材及び収縮低減剤を含むことによって、廃瓦の置換の有無にかかわらず約２５０μの自己収縮低減の効果が認められた。
【００６１】
次に、廃瓦の置換の効果についてみると、図５に示すように、廃瓦の置換のない配合（ＮＣ、Ｇ０）よりも廃瓦の置換のある配合（Ｇ１０，Ｇ２０，Ｇ３０）の方がひずみが小さく、廃瓦の置換のある配合の中でも廃瓦の置換率が高いものほどひずみが小さくなる傾向が認められた。ただし、Ｇ３０の場合には初期に膨張する傾向が認められた。
【００６２】
続いて、鉄筋拘束試験の結果を図６及び図７に示す。図６は膨張材及び収縮低減剤の効果、図７は廃瓦の置換の効果に関して比較したものである。
【００６３】
鉄筋拘束試験においても、自己収縮試験と同様の結果が認められ、廃瓦の置換のない配合（ＮＣ、Ｇ０）よりも廃瓦の置換のある配合（Ｇ１０，Ｇ２０，Ｇ３０）の方が拘束応力が小さく、廃瓦の置換のある配合の中でも廃瓦の置換率が高いものほど拘束応力が小さくなる傾向が認められた。ただし、Ｇ３０の場合には初期に膨張による拘束応力が発生する傾向が認められた。
【００６４】
表７に、変化が落ち着いてほぼ定常状態となった材齢１４日における各配合の自己収縮ひずみ及び鉄筋拘束応力の値を示す。
【００６５】
【表７】
【００６６】
同表に示すように、廃瓦を置換したものでは、少なくとも１０％〜３０％の範囲においては、その置換割合が大きくなるほどひずみ、拘束応力が小さくなり、自己収縮の観点から好ましいことがわかった。その中でも、粗骨材の２０％が廃瓦で置換されて、膨張材及び収縮低減剤を含む配合（Ｇ２０ＥＸ）が、最も、ひずみ、拘束応力が小さく、自己収縮の観点から好ましい配合であることがわかった。
【００６７】
尚、上記試験結果は廃瓦を粗骨材として用いたものであるが、細骨材として用いれば、セメントとの接触面積が大きくなるし、分散性も高まってコンクリート内での骨材の分布も均一になることから内部養生効果も向上すると考えられる。
【００６８】
ところで、コンクリートが多孔質体を含む場合には、一般に、多孔質体を含まない場合と比べると乾燥による収縮ひずみが大きくなる傾向が認められ、多孔質体を用いることのデメリットの一つとなっている。
【００６９】
そこで、乾燥による影響について比較した試験結果を図８に示す。この試験は、材齢７日目から一部の脱枠したコンクリート（供試体）の覆いを外して大気中に開放し、封緘した状態のものとひずみの変化を比較したものである。図中、太線が封緘したままの供試体を、細線が大気開放した供試体を示している。
【００７０】
図に示すように、多孔質体である廃瓦を含むＧ１０等の乾燥によるひずみの増加は、廃瓦を含んでいないＧ０と比べてほとんど差がないことがわかった。
【００７１】
また、Ｇ１０とＧ２０、及び粗骨材全体の容積のうち４０％を廃瓦に置換した配合Ｇ４０について、長期間、乾燥によるひずみの変化を比較した試験結果を図９に示す。図中、縦軸は乾燥によるひずみの変化量（乾燥供試体のひずみ量−封緘供試体のひずみ量）を、横軸は材齢２８日からの日数を示している。
【００７２】
図に示すように、ひずみの変化量に大きな違いは認められず、骨材の４０％を廃瓦に置換したＧ４０でもＧ０のひずみ量とほとんど差がないことがわかる。
【００７３】
従って、この試験結果からも、高強度コンクリートに廃瓦を用いれば、その配合比率が多少大きくても、具体的には、少なくとも４０％以下であれば、乾燥によるひずみの影響を抑制することが可能になる。
【００７４】
以上の各試験結果を総合的に考慮すると、高強度コンクリートに廃瓦を骨材として用いる場合には、その骨材の総容積のうち１０％以上４０％以下を廃瓦で構成するのが好ましく、その中でも２０％以上３０％以下を廃瓦で構成するのが特に好ましい。そうすれば、圧縮強度を高めたうえで、自己収縮も効果的に低減することができる。
【００７５】
更に膨張材及び／又は収縮低減剤を適量含むようにすることで、廃瓦とこれらとの組み合わせによって優れた効果を得ることができる。その場合には、略２０％、具体的には１５％以上２５％以下を廃瓦で構成すれば、より優れた効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、少なくともセメント、水及び骨材を混練してなる高強度コンクリートに有用であり、特に混練時の水セメント比を１５％以上４０％以下として高強度化する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】第１実施例における廃瓦内の細孔径と単位質量あたりの細孔容積との関係を示すグラフである。
【図２】第１実施例における実施例１〜４及び比較例の圧縮強度の測定結果を示すグラフである。
【図３】第２実施例におけるコンクリートの作製方法を示す図である。
【図４】第２実施例における自己収縮によるひずみの測定結果を示すグラフである。
【図５】第２実施例における自己収縮によるひずみの測定結果を示すグラフである。
【図６】第２実施例における自己収縮による鉄筋の拘束応力の測定結果を示すグラフである。
【図７】第２実施例における自己収縮による鉄筋の拘束応力の測定結果を示すグラフである。
【図８】第２実施例における乾燥による影響を示すグラフである。
【図９】第２実施例における乾燥による影響を示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくともセメント、水及び骨材を混練してなる高強度コンクリートに関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年、粘土かわら製造工場における焼成後の不良品、屋根葺き替え工事から出る廃棄物としての粘土かわら、屋根工事における粘土かわらの加工端材及び破損品、建物の解体工事から出る廃棄物としての粘土かわら等からなる廃瓦を有効に再利用することを目的として、廃瓦をコンクリートの骨材として用いることが提案されている（例えば特許文献１参照）。このように廃瓦を骨材としたコンクリートは、瓦が多孔質であるために、砂や砂利を骨材とするものより軽量であり、熱伝導率が小さく、断熱性、吸音特性に優れたものとなる。
【特許文献１】特開２０００−３４１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、コンクリートの圧縮強度を高くするためには、セメント、水、及び骨材（砂利や砂等）を混練するときの水セメント比（Ｗ／Ｃ）を出来る限り小さくすることが必要であるが、水セメント比を小さくすると、セメントの水和反応のための反応水が十分に存在しないために、コンクリート内の隙間に存在する水分がなくなってコンクリートが自己収縮し、これによりコンクリートにひび割れが生じる可能性が高くなる。そのために、水セメント比は、通常、小さくても５０％程度とされており、上記特許文献１では、水セメント比が１０１％とされ、材齢２８日の圧縮強度が３．１４Ｎ／ｍｍ２となっている。このため、特許文献１では、廃瓦をコンクリートの高強度化に有効に利用していない。また、従来では、コンクリートの自己収縮やひび割れが生じないようにしつつ、コンクリートの圧縮強度を高くすることは、膨張材、人工軽量骨材、石炭灰人工軽量骨材、多孔性ポリマー粒子等を利用しなければ、通常困難であると考えられていた。
【０００４】
そこで、本発明者らは、廃瓦等の多孔質セラミックスの多孔質に着目して、その特性をコンクリートの自己収縮抑制に活かせないかを鋭意研究した結果、水セメント比を小さくしても、多孔質セラミックスの混入により、無混入コンクリートと同等以上の圧縮強度が得られるとともに、自己収縮とそれにによるひび割れとを抑制できることを見出し、本発明に至った。
【０００５】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コンクリートの自己収縮とそれによるひび割れとが生じないようにしつつ、コンクリートの圧縮強度を高くすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、この発明では、骨材に多孔質セラミックスを用い、混練時の水セメント比を１５％以上４０％以下として、材齢２８日の圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは７０Ｎ／ｍｍ２以上の高強度コンクリートを得るようにした。
【０００７】
具体的には、請求項１の発明では、少なくともセメント、水及び骨材を混練してなる高強度コンクリートを対象として、上記骨材は、多孔質セラミックスを含み、上記混練時の水セメント比が１５％以上４０％以下であり、高強度コンクリートにおける材齢２８日の圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２以上であるものとする。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、高強度コンクリートにおける材齢２８日の圧縮強度が７０Ｎ／ｍｍ２以上であるものとする。
【０００９】
これら請求項１又は２の発明により、水セメント比が小さくてセメントの水和反応のための反応水が少ない状態であっても、多孔質セラミックスの空隙内に水を含ませておくことで、コンクリートの硬化過程において、その空隙内からコンクリートの細孔中に水が供給され、これにより、コンクリートの自己収縮、延いてはひび割れを抑制することができる（内部養生効果）。
【００１０】
また、多孔質セラミックスは従来の人工軽量骨材よりも高強度であることに加えて、多孔質セラミックスの空隙内から供給された水により多くの水和生成物が生成され、このことで、骨格構造が強化され、多孔質セラミックスによる強度の低下は抑制される。しかも、水セメント比が１５％以上４０％以下と小さいことで、緻密なコンクリートとなって、材齢２８日の圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは７０Ｎ／ｍｍ２以上である高強度コンクリートが容易に得られる。よって、コンクリートの自己収縮やそれによるひび割れが生じないようにしつつ、コンクリートの圧縮強度を高くすることができる。
【００１１】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、上記骨材の多孔質セラミックスとして廃瓦を用いるものとする。
【００１２】
すなわち、廃瓦は、コンクリート内の細孔に水を適度に供給するのに適した吸水率を有しているとともに、廃瓦内の空隙の大部分が、水を放出しても廃瓦が収縮し難い径を有し、さらに従来の人工軽量骨材よりも高強度であるので、高強度コンクリートに好適な骨材となる。よって、廃瓦を有効に再利用しつつ、コンクリートの自己収縮やそれによるひび割れが生じない高強度コンクリートが容易に得られる。
【００１３】
請求項４の発明では、請求項３の発明において、上記骨材の総容積のうち１０％以上４０％以下が廃瓦で構成されているものとする。
【００１４】
請求項５〜請求項７の発明では、請求項４の発明において、上記廃瓦が粗骨材、細骨材それぞれ単独で、あるいは粗骨材及び細骨材を併用して用いられているものとする。
【００１５】
すなわち、上記比率の範囲内で、粗骨材及び細骨材に含まれる廃瓦の配合量を適宜組み合わせることで、自己収縮が効果的に低減された高強度コンクリートを柔軟かつ容易に得ることができる。尚、ここでいう粗骨材及び細骨材は、一般の分類に従うものである。
【００１６】
請求項８の発明では、請求項４〜請求項７のいずれか一つの発明において、膨張材及び／又は収縮低減剤を含むものとする。そうすれば、廃瓦とこれらとの組み合わせによって、自己収縮をよりいっそう効果的に低減することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明の高強度コンクリートによると、骨材の一部又は全部に多孔質セラミックスを用い、混練時の水セメント比を１５％以上４０％以下として、材齢２８日の圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは７０Ｎ／ｍｍ２以上となるようにしたので、コンクリートの自己収縮やそれによるひび割れが生じないようにしつつ、コンクリートの圧縮強度を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
本発明の実施形態に係る高強度コンクリートは、セメント、水、骨材及び混和剤、混和材等を混練してなるものであり、その混練時の水セメント比は１５％以上４０％以下である。この高強度コンクリートの材齢２８日の圧縮強度は、６０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは７０Ｎ／ｍｍ２以上とされている。
【００２０】
上記セメントは、自己収縮が小さい低熱ポルトランドセメントが好ましいが、これに限るものではなくて、普通ポルトランドセメントや中庸熱ポルトランドセメント等の種々のものを用いることができる。また、セメントの流動性を高めてより強度を高めるためにシリカフュームを適宜添加してもよい。
【００２１】
上記混和剤は、必要に応じて適宜加えられるものであって、減水剤やＡＥ剤、消泡剤、収縮低減剤等である。特にセメント粒子を良好に分散させる観点からは、高性能減水剤（例えばポリカルボン酸エーテル系の高性能減水剤等）を加えることが好ましく、コンクリートの自己収縮を低減する観点からは、収縮低減剤（例えば低級アルコール系収縮低減剤等）を所定量加えることが好ましい。具体的には、収縮低減剤の成分が、低級アルコ−ルであれば標準量±４kg/m3添加することができる。また、ポリプロピレングリコール、エチレンオキシドメタノール付加物等の成分の場合は、セメント総量に対して１〜６重量％添加することができる。
【００２２】
また、上記混和材も必要に応じて適宜加えられるものであって、ポゾランや膨張材等である。特にコンクリートの自己収縮を低減する観点からは、膨張材（例えばエトリンガイト石灰複合系膨張材等）を所定量加えるのが好ましく、セメント総量の一部を標準量の１．５倍以下の範囲で膨張材に置き換えることができる。
【００２３】
上記骨材は、粒径５ｍｍ以下の細骨材と、粒径５ｍｍ以上の粗骨材とに分類され、細骨材は砂等の天然骨材を含み、粗骨材は砂利や砕石等の天然骨材を含む。そして、本実施形態では、細骨材及び粗骨材の少なくとも一方は、多孔質セラミックスを更に含む。この多孔質セラミックスの吸水率は、５％〜１２％であることが好ましく、上記混練前に予め多孔質セラミックスの空隙（細孔）内に水を含ませておく。こうすれば、コンクリート硬化過程において、多孔質セラミックスの空隙内からコンクリート細孔内に適度な水が供給されるため、水セメント比が小さくてセメントの水和反応のための反応水が少ない状態であっても、コンクリートの自己収縮、延いてはひび割れを効果的に抑制することができる。
【００２４】
ここで、骨材の吸水率は、以下のようにして求める。すなわち、湿潤状態（骨材の表面に水が付着している状態）の骨材の表面水を完全に拭い去って表面乾燥飽水状態とし、さらに１００〜１１０℃で定質量となるまで乾燥して絶対乾燥状態とする。そして、骨材の絶対乾燥状態の質量をＡとし、表面乾燥飽和水状態の質量をＢとして、
吸水率＝（Ｂ−Ａ）／Ａ×１００（％）
で求める。
【００２５】
また、上記多孔質セラミックスの全細孔のち９５％以上の細孔について、細孔径が０．１μｍ〜１０μｍであることが好ましい。こうすれば、多孔質セラミックスの空隙（細孔）から水が放出しても多孔質セラミックスは収縮し難くなる。
【００２６】
さらに、上記多孔質セラミックスの破砕値（ＢＳ（イギリス規格）８１２ ｐａｒｔ１１０による）は、小さいことが好ましいが、吸水率との関係を考慮して、粗骨材の場合には、１５％乃至２５％であることが好ましい。これにより、適度な吸水率を得つつ、コンクリートに圧縮力が作用したときに多孔質セラミックスが破損し難くなる。
【００２７】
上記多孔質セラミックスとして廃瓦を用いれば、通常、吸水率及び空隙径（細孔径）が共に上記の好ましい範囲に入り、また破砕値も小さいので、本発明の高強度コンクリートに好適でかつ入手が容易となる。
【００２８】
細骨材が多孔質セラミックスを含む場合、細骨材の総容積（天然骨材と多孔質セラミックスとのトータル容積）に対する多孔質セラミックスの容積の割合は、０を超え１００％以下の範囲のどの値であってもよいが、１０％以上４０％以下であることが特に好ましい。
【００２９】
又、粗骨材が多孔質セラミックスを含む場合、粗骨材の総容積（天然骨材と多孔質セラミックスとのトータル容積）に対する多孔質セラミックスの容積の割合は、０を超え１００％以下の範囲のどの値であってもよいが、１０％以上４０％以下であることが特に好ましい。
【００３０】
更に、細骨材及び粗骨材の両方が多孔質セラミックスを含む場合も同様であり、両骨材の総容積に対する多孔質セラミックスの容積の割合は、１０％以上４０％以下であることが好ましい。
【００３１】
自己収縮の観点を踏まえると、１０％以上４０％以下の中でも、２０％以上３０％以下であることがより好ましい。特に膨張剤等を併用する場合には、略２０％であることが好ましい。
【００３２】
上記多孔質セラミックスにより、混練時の水セメント比が１５％以上４０％以下であってセメントの水和反応のための反応水が少ない状態であっても、多孔質セラミックスの空隙（細孔）内に水を含ませておくことで、その空隙内からコンクリート細孔内に水が供給され、これにより、コンクリートの自己収縮、延いてはひび割れを抑制することができる（内部養生効果）。
【００３３】
また、多孔質セラミックスは従来の人工軽量骨材よりも高強度である（破砕値が小さい）ことに加えて、多孔質セラミックスの空隙内から供給された水により、多くの水和生成物が生成され、このことで、骨格構造が強化され、多孔質セラミックスによる強度の低下は抑制される。しかも、水セメント比が小さいことで、緻密なコンクリートが得られ、材齢２８日の圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは７０Ｎ／ｍｍ２以上である高強度コンクリートが容易に得られる。よって、コンクリートの自己収縮やそれによるひび割れが生じないようにしつつ、コンクリートの圧縮強度を高くすることができる。
【００３４】
（第１実施例）
次に、圧縮強度に関して具体的に実施した第１実施例について説明する。
【００３５】
本実施例では、セメント、水、骨材及び混和剤を２０℃で混練してコンクリートを作製した。このときのセメント、水、骨材及び混和剤は、それぞれ表１に示すものを用いた。尚、表１の低熱ポルトランドセメントは、置換率９．５％でシリカフュームを予めプレミックスしたものであり、このセメントの組成化合物は、Ｃ３Ｓ（２７．５％）、Ｃ２Ｓ（５１．４％）、Ｃ３Ａ（４．７％）、Ｃ４ＡＦ（９．２％）であり、水和熱は、材齢７日で２２２Ｊ／ｇ、材齢２８日で２８１Ｊ／ｇである。また、混和剤の高性能減水剤には、エヌエムビー社のポリカルボン酸系高性能減水剤を用い、消泡剤には、エヌエムビー社の商品名「マイクロエア４０４」（主成分：ポリアルキレングリコール誘導体）を用いた。
【００３６】
【表１】
【００３７】
また、細骨材又は粗骨材の一部を廃瓦とし、細骨材としての廃瓦の特性を表２に、粗骨材としての廃瓦の特性を表３にそれぞれ示す。
【００３８】
【表２】
【００３９】
【表３】
【００４０】
さらに、図１に、上記廃瓦内の細孔径と、細孔容積（単位質量あたりの細孔の容積）との関係を示す。この廃瓦の細孔としては、細孔径が１μｍ〜５μｍのものが多く存在し、全細孔のち９５％以上の細孔の細孔径が０．１μｍ〜１０μｍとなっている。
【００４１】
そして、粗骨材の一部に上記廃瓦を用いる場合、粗骨材全体の容積に対する廃瓦の容積の割合を、４０％としたもの（実施例１）と、２０％としたもの（実施例２）とを用意し、細骨材の一部に上記廃瓦を用いる場合、細骨材全体の容積に対する廃瓦の容積の割合を、４０％としたもの（実施例３）と、２０％としたもの（実施例４）とを用意した。
【００４２】
上記実施例１〜４の配合割合を表４に示す。表４にも示しているが、混練時の水セメント比（Ｗ／Ｃ）は１５％である。尚、表４中の記号「Ｗ」は水であり、その他の記号は、表１に記載したものと同じである。
【００４３】
【表４】
【００４４】
上記実施例１〜４の配合でコンクリートを作製して、該コンクリートにおける材齢７日及び材齢２８日の圧縮強度を測定した。尚、コンクリート養生は発泡スチロールを用いた簡易断熱養生とした。
【００４５】
また、比較例として、細骨材及び粗骨材の両方が天然骨材のみを含むもの（細骨材が天然骨材（表１の記号「Ｓ」）のみを含み、粗骨材が天然骨材（表１の記号「Ｇ」）のみを含み、細骨材の容積が１６６リットルであり、粗骨材の全容積が３２３リットルであるもの）を用意し、他の条件は上記実施例１〜４と同じにしてコンクリートを作製して、該コンクリートにおける材齢７日及び材齢２８日の圧縮強度を測定した。
【００４６】
上記実施例１〜４及び比較例の圧縮強度の測定結果を図２に示す。この結果より、細骨材又は粗骨材の一部を廃瓦とすることで、コンクリートにおける材齢２８日の圧縮強度を向上できることが分かる。ここで、比較例のものでも、圧縮強度は比較的大きいものの、コンクリートにかなり大きな自己収縮や自己収縮による引張応力が生じており、実用的なものではない。一方、実施例１〜４のものでは、コンクリートに大きな自己収縮や自己収縮による引張応力が生じておらず、しかも、比較例のものよりも圧縮強度が高い。したがって、細骨材又は粗骨材が廃瓦を含むことで、コンクリートの自己収縮やそれによるひび割れが生じないようにしつつ、コンクリートの圧縮強度を高くすることができる。
【００４７】
尚、実施例３及び４（細骨材として廃瓦を含む）では、実施例１及び２（粗骨材として廃瓦を含む）に比べて、コンクリートにおける材齢７日の圧縮強度が低くなっているが、これは、細骨材としての廃瓦は、粗骨材としての廃瓦よりも混入量が少なく、それに伴って空隙（細孔）内の全水量も少ないためと考えられる。しかし、実施例３及び４は、時間経過に伴う強度増加が著しく、材齢２８日では実施例１及び２とほぼ同等の圧縮強度であり、最終的には粗骨材とほぼ同等の作用効果となっている。細骨材の場合、粗骨材に比べてセメントとの接触面積が増加し、分散性も向上することからその違いが影響したものと考えられる。
【００４８】
従って、粗骨材、細骨材のいずれかに廃瓦を単独で用いた場合でも圧縮強度の高い高強度コンクリートを得ることができるし、粗骨材及び細骨材の両方に廃瓦を用いた場合でも、圧縮強度が高くてしかもバランスのよい高強度コンクリートを得ることができる。
【００４９】
（第２実施例）
次に、自己収縮に関して具体的に実施した第２実施例について説明する。
【００５０】
本実施例では、コンクリートの使用材料として、それぞれ表５に示すものを用いた。
【００５１】
【表５】
【００５２】
尚、本実施例におけるセメント（表５の記号「ＳＦＬＣ」）は、表５の低熱ポルトランドセメントの１０±１重量％をシリカフュームに予め置換したプレミックスセメント（密度3.08g/cm3,比表面積6470cm2/g)の状態で使用した。また、混和剤の収縮低減剤には、低級アルコール系収縮低減剤を用い、混和材の膨張材には、エトリンガイト−石灰系低添加型膨張材を用いた。高性能減水剤及び消泡剤は、第１実施例と同じである。
【００５３】
そして、表６に示すように、普通ポルトランドセメントを使用した１配合（表６の記号「ＮＣ］）と、上記プレミックスセメント（ＳＦＬＣ）を使用した６配合（表６の記号「Ｇ０等）の計７配合のコンクリートを作製した。尚、表６中の使用材料の記号「Ｗ」は水であり、その他の記号は、表５に記載したものと同じである。
【００５４】
【表６】
【００５５】
Ｇ１０，Ｇ２０，Ｇ３０は、粗骨材の一部を廃瓦（Ｇ瓦）に置換した配合であり、粗骨材全体の容積のうち、順に１０、２０、３０％が廃瓦に置換されている。一方、Ｇ０ＥＸはＧ０と、そして、Ｇ２０ＥＸはＧ２０と比べて、それぞれ膨張材及び収縮低減剤を含む点で異なる。膨張材は、セメント総量の約１．５重量％を置き換えたものであり、収縮低減剤は、水総量に対して約４重量％を添加したものである。尚、混練時の水結合材比、あるいは水セメント比はいずれも１５％に設定されている。
【００５６】
各配合のコンクリートは、図３に示す工程で作製した。すなわち、２軸強制攪拌ミキサーに、各セメント及び細骨材（混和材がある場合は混和材も含む）を投入して所定時間攪拌した（空練工程）。空練工程後、攪拌を停止した状態で所定量の水と混和剤とを投入し、所定時間混練した（第１混練工程）。そして、第１混練工程後、攪拌を停止した状態で所定量の粗骨材を投入し、所定時間混練した（第２混練工程）。混練したコンクリートは、直ちに型枠への打ち込みを行い、所定条件の下で１日静置して脱枠し、フィルム、アルミテープ等で覆って水分減少を抑制した状態で養生を行った（封緘養生）。
【００５７】
こうして作製された各配合のコンクリートに対し、コンクリートの自己収縮ひずみを測定する自己収縮試験と、自己収縮により鉄筋に発生する拘束応力を測定する鉄筋拘束試験などを行った。尚、これらコンクリートについて別途行った圧縮強度の測定結果によると、いずれのコンクリートも材齢２８日には１００Ｎ／ｍｍ2を超える高強度コンクリートとなっていた。
【００５８】
自己収縮試験は、埋め込み型ひずみ計（東京測器研究所製：ＫＭ−１００ＢＴ)を用い、ＪＣＩの「コンクリートの自己収縮試験方法（案）」に準じて行った。また、鉄筋拘束試験（鉄筋比２．０％）は、ＪＣＩの「コンクリートの自己応力試験方法（案）」に準じて行った。
【００５９】
自己収縮試験の結果を図４及び図５に示す。図４は、膨張材及び収縮低減剤の効果に関して比較したものであり、図５は、廃瓦の置換の効果に関して比較したものである。
【００６０】
まず、膨張材及び収縮低減剤の効果についてみると、図４に示すように、粗骨材の２０％を廃瓦に置換した２配合（Ｇ２０、Ｇ２０ＥＸ）のひずみは、いずれも廃瓦の置換のない２配合（Ｇ０、Ｇ０ＥＸ）よりも小さい値となった。一方、膨張材及び収縮低減剤を含むことによって、廃瓦の置換の有無にかかわらず約２５０μの自己収縮低減の効果が認められた。
【００６１】
次に、廃瓦の置換の効果についてみると、図５に示すように、廃瓦の置換のない配合（ＮＣ、Ｇ０）よりも廃瓦の置換のある配合（Ｇ１０，Ｇ２０，Ｇ３０）の方がひずみが小さく、廃瓦の置換のある配合の中でも廃瓦の置換率が高いものほどひずみが小さくなる傾向が認められた。ただし、Ｇ３０の場合には初期に膨張する傾向が認められた。
【００６２】
続いて、鉄筋拘束試験の結果を図６及び図７に示す。図６は膨張材及び収縮低減剤の効果、図７は廃瓦の置換の効果に関して比較したものである。
【００６３】
鉄筋拘束試験においても、自己収縮試験と同様の結果が認められ、廃瓦の置換のない配合（ＮＣ、Ｇ０）よりも廃瓦の置換のある配合（Ｇ１０，Ｇ２０，Ｇ３０）の方が拘束応力が小さく、廃瓦の置換のある配合の中でも廃瓦の置換率が高いものほど拘束応力が小さくなる傾向が認められた。ただし、Ｇ３０の場合には初期に膨張による拘束応力が発生する傾向が認められた。
【００６４】
表７に、変化が落ち着いてほぼ定常状態となった材齢１４日における各配合の自己収縮ひずみ及び鉄筋拘束応力の値を示す。
【００６５】
【表７】
【００６６】
同表に示すように、廃瓦を置換したものでは、少なくとも１０％〜３０％の範囲においては、その置換割合が大きくなるほどひずみ、拘束応力が小さくなり、自己収縮の観点から好ましいことがわかった。その中でも、粗骨材の２０％が廃瓦で置換されて、膨張材及び収縮低減剤を含む配合（Ｇ２０ＥＸ）が、最も、ひずみ、拘束応力が小さく、自己収縮の観点から好ましい配合であることがわかった。
【００６７】
尚、上記試験結果は廃瓦を粗骨材として用いたものであるが、細骨材として用いれば、セメントとの接触面積が大きくなるし、分散性も高まってコンクリート内での骨材の分布も均一になることから内部養生効果も向上すると考えられる。
【００６８】
ところで、コンクリートが多孔質体を含む場合には、一般に、多孔質体を含まない場合と比べると乾燥による収縮ひずみが大きくなる傾向が認められ、多孔質体を用いることのデメリットの一つとなっている。
【００６９】
そこで、乾燥による影響について比較した試験結果を図８に示す。この試験は、材齢７日目から一部の脱枠したコンクリート（供試体）の覆いを外して大気中に開放し、封緘した状態のものとひずみの変化を比較したものである。図中、太線が封緘したままの供試体を、細線が大気開放した供試体を示している。
【００７０】
図に示すように、多孔質体である廃瓦を含むＧ１０等の乾燥によるひずみの増加は、廃瓦を含んでいないＧ０と比べてほとんど差がないことがわかった。
【００７１】
また、Ｇ１０とＧ２０、及び粗骨材全体の容積のうち４０％を廃瓦に置換した配合Ｇ４０について、長期間、乾燥によるひずみの変化を比較した試験結果を図９に示す。図中、縦軸は乾燥によるひずみの変化量（乾燥供試体のひずみ量−封緘供試体のひずみ量）を、横軸は材齢２８日からの日数を示している。
【００７２】
図に示すように、ひずみの変化量に大きな違いは認められず、骨材の４０％を廃瓦に置換したＧ４０でもＧ０のひずみ量とほとんど差がないことがわかる。
【００７３】
従って、この試験結果からも、高強度コンクリートに廃瓦を用いれば、その配合比率が多少大きくても、具体的には、少なくとも４０％以下であれば、乾燥によるひずみの影響を抑制することが可能になる。
【００７４】
以上の各試験結果を総合的に考慮すると、高強度コンクリートに廃瓦を骨材として用いる場合には、その骨材の総容積のうち１０％以上４０％以下を廃瓦で構成するのが好ましく、その中でも２０％以上３０％以下を廃瓦で構成するのが特に好ましい。そうすれば、圧縮強度を高めたうえで、自己収縮も効果的に低減することができる。
【００７５】
更に膨張材及び／又は収縮低減剤を適量含むようにすることで、廃瓦とこれらとの組み合わせによって優れた効果を得ることができる。その場合には、略２０％、具体的には１５％以上２５％以下を廃瓦で構成すれば、より優れた効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、少なくともセメント、水及び骨材を混練してなる高強度コンクリートに有用であり、特に混練時の水セメント比を１５％以上４０％以下として高強度化する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】第１実施例における廃瓦内の細孔径と単位質量あたりの細孔容積との関係を示すグラフである。
【図２】第１実施例における実施例１〜４及び比較例の圧縮強度の測定結果を示すグラフである。
【図３】第２実施例におけるコンクリートの作製方法を示す図である。
【図４】第２実施例における自己収縮によるひずみの測定結果を示すグラフである。
【図５】第２実施例における自己収縮によるひずみの測定結果を示すグラフである。
【図６】第２実施例における自己収縮による鉄筋の拘束応力の測定結果を示すグラフである。
【図７】第２実施例における自己収縮による鉄筋の拘束応力の測定結果を示すグラフである。
【図８】第２実施例における乾燥による影響を示すグラフである。
【図９】第２実施例における乾燥による影響を示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともセメント、水及び骨材を混練してなる高強度コンクリートであって、
上記骨材は、多孔質セラミックスを含み、
上記混練時の水セメント比が１５％以上４０％以下であり、
材齢２８日の圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とする高強度コンクリート。
【請求項２】
請求項１に記載の高強度コンクリートであって、
材齢２８日の圧縮強度が７０Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とする高強度コンクリート。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の高強度コンクリートであって、
上記骨材の多孔質セラミックスとして廃瓦が用いられていることを特徴とする高強度コンクリート。
【請求項４】
請求項３に記載の高強度コンクリートであって、
上記骨材の総容積のうち１０％以上４０％以下が廃瓦で構成されていることを特徴とする高強度コンクリート。
【請求項５】
請求項４に記載の高強度コンクリートであって、
上記廃瓦が粗骨材として用いられていることを特徴とする高強度コンクリート。
【請求項６】
請求項４に記載の高強度コンクリートであって、
上記廃瓦が細骨材として用いられていることを特徴とする高強度コンクリート。
【請求項７】
請求項４に記載の高強度コンクリートであって、
上記廃瓦が粗骨材及び細骨材として用いられていることを特徴とする高強度コンクリート。
【請求項８】
請求項４〜請求項７のいずれか一つに記載の高強度コンクリートであって、
膨張材及び／又は収縮低減剤を含むことを特徴とする高強度コンクリート。
【請求項１】
少なくともセメント、水及び骨材を混練してなる高強度コンクリートであって、
上記骨材は、多孔質セラミックスを含み、
上記混練時の水セメント比が１５％以上４０％以下であり、
材齢２８日の圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とする高強度コンクリート。
【請求項２】
請求項１に記載の高強度コンクリートであって、
材齢２８日の圧縮強度が７０Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とする高強度コンクリート。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の高強度コンクリートであって、
上記骨材の多孔質セラミックスとして廃瓦が用いられていることを特徴とする高強度コンクリート。
【請求項４】
請求項３に記載の高強度コンクリートであって、
上記骨材の総容積のうち１０％以上４０％以下が廃瓦で構成されていることを特徴とする高強度コンクリート。
【請求項５】
請求項４に記載の高強度コンクリートであって、
上記廃瓦が粗骨材として用いられていることを特徴とする高強度コンクリート。
【請求項６】
請求項４に記載の高強度コンクリートであって、
上記廃瓦が細骨材として用いられていることを特徴とする高強度コンクリート。
【請求項７】
請求項４に記載の高強度コンクリートであって、
上記廃瓦が粗骨材及び細骨材として用いられていることを特徴とする高強度コンクリート。
【請求項８】
請求項４〜請求項７のいずれか一つに記載の高強度コンクリートであって、
膨張材及び／又は収縮低減剤を含むことを特徴とする高強度コンクリート。
【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２００８−２６６１３０（Ｐ２００８−２６６１３０Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８１７３９（Ｐ２００８−８１７３９）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（５０４１３６５６８）国立大学法人広島大学 (924)
【出願人】（５９４１２７３３０）中国高圧コンクリート工業株式会社 (37)
【出願人】（０００１１２１９６）株式会社ピーエス三菱 (181)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（５０４１３６５６８）国立大学法人広島大学 (924)
【出願人】（５９４１２７３３０）中国高圧コンクリート工業株式会社 (37)
【出願人】（０００１１２１９６）株式会社ピーエス三菱 (181)
【Ｆターム（参考）】
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