香川大学農学部学術報望 第42巻 第1号 45∼57，1990 混合セメントがガラス繊維混入モルタルの
フロー及び強度に及ぼす効果
その2 高炉セメントを使用した場合
豊福俊英，三好芳憲＊In魚uencesBlendedCementFlowandStrengthof
Glass Fiber ReinforICed Mortar
Part2 E庁ectofusingPortlandBlast−FurnaceSlagCement
byToshihideToYOFUKUandYoshinoriMIYOSHI
Inthepresentstudy，GFRMusingportlandblast−furnaCeSlagcementarediscussedTheblast−furnace Slagcementranging30，45and70percentbyweight of portlandcementwereused．Theperformance of freshconcrete（貝ow）andthestrengthofhardendedconcretearecomparedformortarwithglass丘bersusing normal−andportlandblast−fumaceslagcement Testspecimenswerecastwiththewater−−Cementratioof O40，fourdifferentvolumecontentofglassfiber（0，1”0，2”Oand30％：Weightpercentpercementandsand） andcuredinair orwaterat20OC，andthestrengthdevelopment4，8and12weekswasdetermined 摘 要 本報告では，高炉セメントを使用したガラス繊維混入モルタル（以下GFRMと略記する）について論ずる．高炉 セメントの高炉スラグ混合率は30，45及び75％である．フレッシュモルタル（フロー）及び強度について普通ボル トランドセメントを使用したもの（基準モルタル）と高炉セメントを使用したものを比較した．試験体は，水セメ ント比＝040，繊維混入量は0・∼3．0％の範囲で4種類について作成し，水中及び気中養生（20◇Cの恒温室内）を行 い4，8及び12週強度の結果について検討した． 1 研 究 日 的 本報告は，前報（1）に続いて，高炉セメントを用いたGFRMの流動性及び硬化後のモルタル強度について実験的に 検討するものである． すなわち，ガラス繊維のセメント水和時の強アルカリによる劣化を防ぐ対策として高炉セメントを使用し，アル カリ度を低下させた場合のGFRMの強度特性に及ぼす効果について検討する．セメントの種類，繊維混入量，養生 方法，材令を要因として，曲げ及び圧縮強度試験を行った． ＊現在 香川県仲多度土地改良事務所 本研究の−・部は，第40回農業土木学会中国四国支部講演会で報告した。香川大学農学部学術報告 第42巻 第1号（1990） 46 2い 実験計画（llシリーズ） 21概 要 ガラス繊維のセメント水和時の強アルカリによる劣化を防ぐ対策として高炉セメントを使用し，アルカリ度を低 下させた場合のGFRMのフロー値及び強度特性に及ぼす効果について実験的に検討する．実験はセメントの種類， 繊維混入量，養生方法，材令を要因として，曲げ及び圧縮強度試験を行った． 22 使用材料 22．1 セメント ⅠⅠシリーズでは大阪セメント社製の普通ボルトランドセメント，高炉セメントA種・B種・C種を使用した．使 用したセメントの試験成績表を表−14に示す． 表−14 使用セメントの試験成績表 圧縮強度（kgf／cm2） 化学組成（％） セメントの種類 比 重 比表 面横 水量 （％） 始発 h−m 終結 h−m 安定性 備考
1日 3日 7日 28日 MgO SO8 ig−10S
晋通ボルトランド セメ ント 316 3200 280 2−40 3−50 良 147 245 421 17 20 0一7 A種 3小10 3480 282 3−00 4−40 長 140 224 413 24 23 0．6 高炉 B種 308 3890 285 3−20 5−00 艮 115 192 411 3．1 23 0．7 セメント C種 296 4000 287 4−10 5−50 息 83 175 392 43 24 0 高炉セメントの高炉スラグ混合率（重盟％）：A種30％，B種45％，C種70％． 2，22 砂 砂は川砂と山砂の混合砂を使用した．混合砂の物理的性質を表−15に示す． 表−15 砂 の 物 理 的 性 質 比 重 吸水率 各ふるいに残る重盈百分率（％） 粗粒率 （％） 5 25 12 06
FM
256 20 0 0 4 47 80 97 100 247 22．3 水 水は水道水を使用した． 22い4 ガラス織維 耐アルカリガラス繊維は，セントラルガラス社製（商品名パルファイバー：PALFiber）でチョップドストラン ドタイプの繊維長さ13mm，比重2てのものを使用した．耐アルカリガラス繊維の物性を表−16に示す． 表−16 河アルカリガラス繊維の物性 2．3 実験要因 セメントの種類，ガラス繊維混入量，養生条件及び材令を主な要因とした．すなわち，セメントを前記の4種類， ガラス繊維混入畳を0，1，2及び3％の4種とし，材令4，8及び12週で強度試験を行った．養生方法は恒温室豊福俊英，三好芳態：ガラス繊維混入モルタルのフロー及び強度（ⅠⅠ） 内で水中及び気中（温度200C，湿度75％）とした．これらをまとめて，ⅠⅠシリ1−ズの実験計画を表−17に示す． 表−17 実 験 計 画 （ⅠⅠシリーズ） 47 試料番号 配合番号 繊維混入窟 （％） 材 令 （週） 養生方法 試料番号 配合番号 繊維混入鼠 材 令 養生方法 （％） （過） 4 気 中 13 4 気 中 2 ロ 水 中 14 4 水 中 3 A 00 8 気 中 C 20 8 気 中 4 8 水 中 16 8 水 中 5 12 気 中 17 12 気 中 6 12 水 中 18 12 水 中 7 気 中 19 4 気 中 8 4 水 中 20 4 水 中 9 B 10 8 気 中 D 30 8 気 中 10 8 水 中 22 8 水 中 12 気 中 23 12 気 中 12 水 中 24 水 中 養生は200Cの恒温室内で行った． 24 配 合 Ⅰシリ・−ズの結果より，ⅠⅠシリ1−ズのモルタルの配合は，水セメント比40％，砂セメント比0．70，単位水量比40 ％とした．したがって，表−18の配合表について，フロー試験をおこない，さらに材令4，8及び12週において強度 試験を行うための供試体を各々3体ずつ作成した． 表−18 モルタルの配合及びフロー値（ⅠⅠシリーズ：配合は容積2400ml当り） セメント 砂 水 繊 維 混 入 盟 セ メ ン ト の 種 類 配合番号 C S W フロ・一億 （g） （g） （g） （％） （g） A 2424 1697 970 0 219 普通ボルトランドセメント B 2409 1686 964 40−9 207 C 2394 1676 958 20 814 195 D 2379 1665 952 30 121 166 A 2409 1686 964 00 0 206 B 2394 高 炉 セ メ ント A 種 1676 958 10 407 202 C 2379 1665 952 20 80，9 193 D 2365 1655 946 30 121 175 A 2404 1683 962 00 0 194 高 炉 セ メ ント B 種 B 2389 1672 956 10 406 190 C 2374 1662 950 20 807 174 D 2360 1652 944 30 120 153 A 1373 1661 949 00 0 209 高 炉 セ メ ント C 種 B 2358 1651 943 1−0 401 203 2344 1641 938 20 797 188 D 2330 1631 932 119 168 （注）水セメン＝：ヒW／C＝400％，単位水魚比400％，砂セメント比S／C＝070 25 試験方法 2。51練り混ぜ 練り混ぜは，「．HSR5201セメントの物理試験方法943（1）機械株りによる方法」に規定された方法に準じて行っ
香川大学農学部学術報望 第42巻 第1号（1990） 48 た． すなわち，まず固く絞った湿布で練りはちとパドルを拭き，湿気が乾かないうちに所定畳の水を練り混ぜ機に入 れ，練り混ぜを始動させ，パドルを回転させながら30秒間に所定盛のセメントを入れる．練り混ぜを続けながら次 の30秒間で所定畳の砂を入れる．引き続いて60秒間練り混ぜた後20秒間休止する．休止の間にさじで練りはち及び パドルに付着したモルタルをかき落とす．更に，練りはちの底のモルタルをかき上げるように2，3回かき混ぜる． 休止が終ったら，ガラス繊維を混入しない場合は再び始動させ120秒間練り混ぜる．またガラス繊維を混入する場合 は休止後60秒間練りまぜて，ミキサーを止めガラス繊維をなるべく分散するように手で投入後60秒間練り混ぜた． 練り混ぜが終ったら練りはちを練り混ぜ機からとり外し，さじで10回かき混ぜる． 25．2 フロー誘験 フロ・−試験は，「JISR5201セメントの物理試験方法 97フロー試験」によって行った． 253 供試体の作成・成形 供試体の成形は，「JISR5201セメントの物理試験方法 9．4．4成形」によって行った． 254 強度試験の測定 モルタルの強度試験は，「一丁ISR5201セメントの物理試験方法 95測定」によって行った． 3‖ 実験結果及び考察 31フロー試験結果 ⅠⅠシリーズのフロー試験結果を表−18及び図◆10に示す． 0 0 0
占、一、．、＿ 「≒：手モ＿丸 ■＼＼‘■？＼二ゝ、
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0 ＼l 0 、［］ 0 ○一普通ボルトランドセメント △−一一高炉セメントA種 □・−・一高炉セメントB種 ◎−・・・一高炉セメントC種 1 0 9 8 7 2 2 1 1 1 彗・−︹︼ 卜 16 15 14 130 00 10 20 3．0 ガラス繊維混入量（％） 図−10 ガラス繊維混入量とフロー値との関係 Ⅰシリーズ（Ⅰ−5）とⅠⅠシリーズの普通ボルトランドセメントを使用したものは，同じ材料及び配合であるが， ⅠⅠシリーズの場合の方がすべての繊維混入盈に対して，フロ・一億は大きかった．これは実験を温度及び湿度を調節 できない実験室でおこなったため，両者の実験時の温度及び湿度の違いによる影響と考えられる． 4種のセメントすべてにおいて，繊維混入畳が増すにつれてフロー値は小さくなる傾向を示した．このフロー値 の低下の割合は，普通ボルトランドセメントに比べて，高炉セメントはほぼ同程度の低下の割合だったが，高炉セ豊福俊英，三好芳寮：ガラス繊維混入モルタルのフロー及び強度（ⅠⅠ） メントA種を用いたものが大きなフロ1一値を示した． 32 強度試験結果（圧縮及び曲げ） ⅠⅠシリーズの圧縮及び曲げ強度試験結果を図−11・∼22に示す． 32．1圧縮強度試験結果 ⅠⅠシリ・−ズの圧縮強度試験結果を図−11∼16に示す． 49 800 700 600 500 400 300 800 700 葛 600 こ b瓜 豊 500 塵堕 400 悪 300 800 滝 700 出 600 500 400 、d ○−00％ △−−−10％ ロー−20％ ◎−−・30％ 週通過 2 4 8 1 一〓 ○ △ ［︺ ︵葛＼芯豊 週 週 過 2 4 8 1 二仙 ○ △ ロ 10 8週
L． 凹 （ ハ・一■r・ノ〒…＝ニモ㌘− 鞋tこ丁−．、
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靂 ふ− リ ○−00％ △−−−10％ ロー・−20％ ◎−−30％ ○−・4過 △−−蠣8週 ロー・−12過 普通 高炉A 高炉B 高炉C セメントの種類 300 800 700 600 500 400 300 ■ト…％ ▼■■■−−・■■■・一■■−■ 一・一一・一 頗 ．′′′ 甲ヽさ＿ d＿一一一一＼ ▼ヽ∧
○−4週 △…・−8週 ローーー・12過 図−11（b）セメントの種類と圧縮儀度との関係（水中餐生） 普通 高炉A 高炉B 高炉C セメントの種類 図一11（a）セメントの種類と圧縮強度との関係（水中養生）香川大学農学部学術報告 第42巻 第1号（1990） 50 1）高炉セメントの種類（高炉スラグの混入率） セメントの種類がモルタルの圧縮強度に及ぼす影響について，それぞれ繊維混入量友び材令に対して，水中養生 の場合図−11（a）及び（b）に示した．繊維混入量の少ないものはA種が最も強度が強くB，C種とスラグの混入が多くな るにつれて強度は低下し，繊維混入量の多い30％の場合高炉セメントB種が大きな強度を示した．また，材令4週 においては高炉セメントA種が最も強くB，C種とスラグの混入が多くなるにつれて強度は低下する傾向を示した． しかし，8週及び12過と材令がたつにつれて最大値を示すのはB種へと移行する傾向を示した． 同様に，セメントの種類がモルタルの圧縮強度に及ぼす影響について，それぞれ繊維混入畳及び材令に対して， 気中養生の場合を図−14（a）及び（b）に示した．繊維混入量の少ないものは水中養生の場合と傾向がやや異なり高炉セメ ○一客通 △−−一高炉A ロー一高炉B ◎−一高炉C ○一普通 △…＿高炉A ロー一高炉B ◎−一高炉C し〆 0▼
12過・
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0 0 ○一普通 △−−一高炉A ロー一高炉B ◎−一高炉C 70 60 50 40 300 □∴一高炉B ◎−一高炉C 00 10 20 3“0％ ガラス繊維混入宜（％） 4 8 12 ○一普通 △−−・高炉A ロー山一高炉B ◎−一高炉C 図一13 ガラス繊維混入畳と圧縮強度との関係（水中養生） 材 令（過） 図−12 材令と圧縮強度との関係（水中養生）豊福俊英，三好芳審：ガラス繊維混入モルタルのフロ、−及び強度（ⅠⅠ） 51 トB種が最も強度が強く，繊維混入量の多い3。0％の場合高炉セメントA種が大きな強度を示した．また，材令4過 においては高炉セメントA，B種が強くC種と普通セメントの強度は低い傾向を示した．しかし，8過及び12過と 材令がたつにつれて最大値を示すのはB種へと移行する傾向を示した． 2）材令 図−12及び15に，それぞれ水中及び気中養生に対して，材令による圧縮強度の変化を示した．材令とともに圧縮強 度は増加する傾向を示しているが，セメントの種類及び繊維混入量の違いによる明確な傾向はつかめなかった． 3）ガラス織維混入量 ガラス繊維混入盈の違いがモルタルの圧縮強度に及ぼす影響について，水中及び気中養生に対して，それぞれ図 ○−4過 △＿＿．＿8週 ロー−12過 ○−00％ △…−1−0％ ロー−20％ ◎−−30％ ○−4過 △−・−・−・8週 ロー−12過 ○−00％ △…＿10％ ロー一20％ ◎−・蠣30％ ○−4過 △−−・−8週 ローー12週 ○−00％ △−−−10％ ロー￣20％ ◎・一−30％ ○−4週 △−−−・8過 ロー一12週 図−14（b）セメントの種類と圧縮強度との関係（気中養生） 図−14（a）セメントの種類と圧縮強度との関係（気中養生）
香川大学農学部学術報告 第42巻 第1号（1990） 52 ー13及び図一16に示す．両図より水中及び気中養生とも，初期の4週材令においては繊維混入量モルタルの圧縮強度 にほとんど影響しないと考えられるが，材令が8過，12過と長期になるにつれて繊維混入量の多いもの程幾分圧縮 強度が低下する傾向が認められた． 4）養生方法 養生条件が異なり他の条件は同一・の，水中養生の図−11∼13と，気中養生の図−14∼16を比較すると，水中養生の ものが気中養生のものより大きな圧縮強度を示した． ○−普通 △＿＿＿高炉A ロー一高炉B ◎・−一高炉C 600 500 ○一普通 △−・−一高炉A □・−・一高炉B ◎−・一高炉C ○一普通 △−…高炉A ロー一高炉B ◎−一高炉C 図−16 ガラス繊維混入量と圧縮強度との関係（気中養生） 300
豊福俊英，三好芳贅：ガラス繊維混入モルタルのフロー及び強度（ⅠⅠ） 53 3．2．2 曲げ強度試験結果 ⅠⅠシリーズの曲げ強度試験結果を図−17∼22に示す． り 高炉セメントの種顆（高炉スラグの混入率） セメントの種須がモルタルの曲げ強度に及ぼす影響について，それぞれ繊維混入盈及び材令に対して，水中養生 の場合図−17（a）及び（b）に示した．繊維混入量が0∼3．0％で材令4・∼12過に対して，セメントの種類により曲げ強度 には余り影響しない傾向を示した． 同様に，セメントの種類がモルタルの曲げ強度に及ぼす影響について，それぞれ繊維混入畳及び材令に対して，
0000＜U O O O O O O O O O O︵U O O O O O O O O O O O O O O︵U＜U Oハ＞∧∪二∩﹀ 人‖﹀ハU︵uて
5432109007654321 54321 ︵U98 7654321 5432 109︵ ︵葛＼芯豊 塑 潔 恕 宅 ○−00％ △川−10％ ローー20％ ◎−−30％ 短芦覇亘彗ロニ蛸− 〉■■■■■■’■■￣■￣■￣−−0 00年 ●l・■一‥−−●一 茫芦 陸ごこ三三0− O O 10％ O O O O ○−00％ △−…10％ □−‥−20％ ◎一・−30％ 543ケ︼ 1 1 1 1 6 5 40 3 2 1 0 00 0 0 00 00 00 0 0 20％ 00 ＜ U O ○−00％ △−−−10％ ローー20％ ◎−−3−0％ 週 週 過 2 4 8 1 〓一 〇 △ ︹︼ ∧U9 87 萄 普通 高炉A 高炉B 高炉C セメントの種類 図−17（b）セメント種類と曲げ強度との関係（水中養生） ∧ 1 0987 6543 21 1 1 O O OU 0 0 0 0 30％ 0 40 0 0 10 0 ○−4準 △−−−8週 ロー−J12週 普通 高炉A 高炉B 高炉C セメントの種類 図−17（a）セメント種類と曲げ強度との関係（水中養生）
香川大学農学部学術報告 第42巻 第1号（1990） 54 気中養生の場合図−20（a）及び（b）に対した．この場合も水中養生と同様に，繊維混入畳が0∼3．0％で材令4∼12週に 対して，セメントの種類により曲をヂ強度には余り影響しない傾向を示した． 2）材 合 図−18及び21に，それぞれ水中及び気中養生に対して，材令による曲げ強度の変化を示した．繊維混入量の少ない ものは材令とともに曲げ強度はわずかではあるが増加する傾向を示しているが，繊維混入量が3．0％に対しては材令 と共にわずかではあるが曲をヂ強度が低下するものもあった． 00％
▲一一■ ■±さ．1■＿一′・ナ￣
一 ロコー一三i▲一綿実＝ニフ・・−一薫こ＝＝ ◎−・− ︵葛＼芯皇 凰 A B C通 炉炉炉 尊属高高
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30％ ○一普通 △川一高炉A ロー一高炉B ◎−一高炉C 図一19 ガラス繊維混入量と曲げ強度との関係（水中養生） 8 12 材 令（過） 図−18 材令と曲げ強度との関係（水中養生）豊福俊英，三好芳患：ガラス繊維混入モルタルのフロー及び強度（ⅠⅠ） 55 3）ガラス繊維混入量 ガラス繊維混入量の違いがモルタルの曲げ強度に及ぼす影響について，水中及び気申養生に対して，それぞれ図 −19及び図一22に示す．両図より水中及び気中養生とも，繊維混入量が増すにつれてモルタルの曲げ強度も強くなり， 繊維混入量が0∼10％の増加割合より繊維混入畳20∼30％の区間の増加割合が大きい傾向を示した． 000000 000000 0000 0000 0000 00︵U O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O 543210 987654 321 5432 1098 76543ワ︶ 1 543210 98765 4321 ︵篭＼芯芝 地 牌 恕 宅
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4）養生方法
養生条件が異なり他の条件は同一・の，水中養生の図−17∼19と，気中養生の図20∼22を比較すると，曲げ強度は水 中養生のものと気中養生のものは殆ど同程度，あるいは気中養生のものが強いものもあった．
000000000∧＞︵U O O O O O O O O O O O O O O︵U O O O O O O O O O O O O O ︵U O O O O ︵U O O O O O O O O O O O O O O O O O O O
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