ＦＳコンクリートの港湾ＲＣ構造物への適用性評価

〔 1)C 666 973 2 11まじめに 2実験概要

1

は じめに 近年

,地

球温暖化

,資

源 の枯 渇 な ど環境 問題 が課 題 と なつてい る。 石炭火 力発 電所 か らは年 間約1千万 トンの 石炭灰(以下

,フ

ライ ア ッシ ュ)が

,製

鉄 所 か らはス ラグ が年 間約

37万

トン発 生 してい る。 これ らの多 くは

,セ

メ ン ト原料

,道

路用路盤 材や 埋戻 し材 と して利 用 され て い るが

,よ

リー層 の有効利 用方 法 の開発 が望 まれ てい る。 この よ うな背景の も と

,産

業 副産物 で あ るフライ ア ッ シ ュや ス ラ グ を利 用 した新 しい リサイ クル コン ク リー トで あ る「FSコ ンク リー ト」の研 究開発が,運 輸省 第 二港 湾 建設 局 や(株)沿 岸 環 境 開発 資源 利 用 セ ン ター を 中心 と して進 め られ て きた。 FSコン ク リー トとは

,フ

ライ ア ンシユ(FA),製鋼 ス ラ グ(SS)および 高炉 ス ラ グ(GS)を 使用 した コンク リー トで あ り

,天

然骨材 を一切使 用 して いない もので あ る。 そ の 中で

,製

鋼 ス ラグは, コンク リー ト用骨材 と して用 いた 場合膨 張崩 壊 を起 こす 可能性 が あ る こ とか ら

,コ

ン ク リ ー ト標 準 示 方 書 な どで はそ の使 用 が禁止 され て い た材 料 であ る。 しか し

,十

分 に蒸気 エー ジ ング処理 した製鋼 ス ラグをフライ ア ッシュ とともに使用す るこ とによ り, そ の膨 張 を抑 制 で き る こ とが最 近 の研 究 で示 され n,D, 無筋 構 造 物 で あ る護 岸 構 造 物 や 消 波 ブ ロ ックな どに利 用 され始 めて い る9。 そ こで

,本

研 究は

,FSコ

ンク リー トの さらなる用途の拡 大 を 目的に,海洋環境下の

RC構

造物 への適用性評価 と して 強度発現性状

,塩

化物イオ ン浸透性状

,鉄

筋の防食`性

,pH

等 につ いて検討 した ものである。 に急建「えすえ術研究′ガ}Rヽ 26

3実

験結果

4ま

とめ

2

実験概要

21

使用材料 FSコ ン ク リー トの使用材 料 を表1に,普 通 コンク リー トの使 用材 料 を表2にそれ ぞれ示す。 なお

,混

和剤 は リ グニ ンスル ホ ン酸 系の

AE減

水剤

,お

よび 空気 量調整 剤 を使 用 した。 また

,製

鋼 ス ラ グは

,新

日本 製 餓(株)名古 屋製 鐵所 か ら発 生 して い る溶銑 予備 処 理 ス ラ グを破砕, ふ るい分 け した ものを図 1に 示 す蒸気 エー ジ ン グ設備 に よ り前処理 した ものであ る。なお,水浸膨 張率 とは ЛS A 5015に 準拠 して試 験 した もので,製鋼 ス ラ グ中に含 まれ る膨 張原 因 とな る鉱物 の量 の多 さを表 わ して い る。 表l FSコン ク リー トの使 用材 料 材 料 備 考 セメント 」IS品 細骨材 水 0 2% 粗骨材 表

2普

通 コン ク リー トの使用 骨材 細骨材

FSコ ンク リー トの港湾

RC構

造物への適用性評価

伊藤

正憲

*

早川

健司

キ

大橋

潤―

料

要 約 FSコンクリー トは細骨材 に石炭灰 と蒸気エー ジング処理 した製令岡スラグを

,粗

骨材 に高炉 スラグを使用 した天 然骨材 を全 く使用 しないコンク リー トであ り,各研究機関で研究が進 め られている。しか し,FSコンク リー トの 港湾

RC構

造物への適用性 について検討 した報告 は少 ない。本研究では,中部地区か ら副産 した石炭灰 とスラグ を対象 とし,FSコンク リー トの海洋環境 下にお ける適用性 を評価す るため,強度発現性状

,塩

化物イオン浸透性 状

,鉄

筋の防食性 についての検討,および海水 に対す る影響 を評価す るため溶出試験 を実施 した。その結果,海 洋環境下での強度発現性状は普通 コンク リー トと同等であ り,また塩分の浸透抑制効果が期待できるため

,港

湾

RC構

造物にも十分適用可能であることが確認できた。なお,本研究は

,FSコ

ンク リー トを新たな建設材料 とし て適用す ることを 目的 として設立 された「FSコンク リー ト研究会J配合・耐久性 ワーキンググループにお いて行 な つた実験の一部である。 キーワート・

: FSコ

ンク リー ト,製鋼スラグ,フライア ッシュ,圧縮強度

,膨

張抑制

,塩

化物イオ ン

,鉄

筋腐食

,PH

目 次 適 用 材 料 種 類 記 号 密 度 (g/c m3) 入 手 先 普 通 ボ ルトラント 3 16 宇部三菱セル ト フライアッシュ FA 2.20 中部電力碧南 火力発 電所 製鋼スラク SS 3 54 高炉ステク゛ CS 2 49 新 日本製鐵 名古屋こと鐵所 種 類 記 号 密度 (g/cm3) 入手先 2 60 人王子 産砕 砂 2 59 掛川 産 山砂 普通細骨材 NS 2 63 木更津 産 山秒 2 65 人王子 産砕 石 2 64 津久井産砕石 普通粗骨材 NG 2 70 鳥形 山産砕石

*土

_木研究室

_**生

産技術本部 粗骨材

蒸気管 リー

+壁

シート H=251■ 蒸気吹出管

一

_図

_1製

_今 l珂ス ラグの蒸 気 エー ジ ング設 普通 コンクサート PS ゴンクリート 執 dl:配 減水斉」(セメント×(%))Ad2:Zと 気 量調整剤 (lA:C×0 003(%)) 表

3酉

己合表 混和剤 Ad2半 10A 12A

23練

混ぜ方法 実験室 での コン ク リー トの練 混 ぜ は

,10oリ

ッ トル の 強制パ ン型 ミキサ を使用 した。FSコン ク リー トの練混ぜ 手順 は

,セ

メ ン トお よび細 骨材 を投入 して

30秒

間空練 りし、次 に練 混ぜ 水 (混和剤 含 む

)を

投入 した後

60秒

間練 り混ぜ てモル タル を作成 し、最後 に粗骨材 を投入 し て

90秒

間練 り混ぜ たっ 普通 コン ク リー ト

N2,N3の

場 合 は

,実

機 のプ ラ ン トの実績 を考 慮 して粗 骨材 を投入 し てか らの練混ぜ 時間 を

60秒

と し

_,FSコ

ンク リー トに比 べ て

30秒

間短 か く設 定 した。 また

,普

通 コンク リー ト

Nlは

,生

コンク リー トエ場(Л

S工

場)で練 り混ぜ た もの で あ る。

24試

験 方法 表4に実施 した試験項 目

,方

法お よび実施材齢 を示丸 表

4試

験方 法 と材 齢 試験名 材 齢 ヤ ン グ係 数試 験 標準水中;材齢

7,28,9

1日

,半

年

,1年

, 海洋環境下:材齢1年 標 準水 中養 生 Nl,FS2;材齢 10ヶ 月 N3,材齢1年 10×5cm 」CI―SC4 硬 化 コンクリート まれ る 分 の分析 方 法 」 に準拠。 ゅ10cm供試 体 の深 さ方 向lcmご と5cm まで測 定。海 水 曝露 のみ対象,材齢10 ヵ月 直径 10cmの円 にo9mm 鉄筋腐食試 験 をかぶ り厚 lcmと 2cmで設置。 材齢1年て割裂 した供試体 より鉄筋を 採取 し,透明シー トに腐食範囲を写 し 取 り,画像解析 ンフ トによ り鉄筋の面 積率を測定(図 11参 照) 種 類 24m 写真1∼3に製鋼 スラグ

,フ

ライア ッシュ

,高

炉スラグを 示す。 写真

1製

錮 スラグ r ,, 写 真

3高

炉 ス ラグ

22配

合 表3に配 合表 を示す。 コン ク リー トの 目標 ス ランプは 12±2 5cm, 日標 空気量 は45± 15%と した。配合 の考 え 方 は

,以

下 の とお りで あ る。

(1)単

位 セ メ ン ト量 は基 準強度24N/mm2を得 るた め,配 合選 定 を行 い

,良

好 な ワー カ ビ リテ ィー が得 られ る 配合 につ いて強度 を確認 し 250kgし た。

(2)フ

ライ ア ッシュ(FA)は細骨材 と して考 えた。 (3)L代 単 位 量 は

,製

鋼 ス ラ グ(SS)単 位 量 の 容 積 比 で 40%(FS2),30%(FSl),50%(FS3)と 変化 させ た。

(4)比

較 用 普通 コン ク リー トは

,Nl:28日

圧 縮 強度 が FSコン ク リー トと同程度(24N′11■m2)の配合

,N2;溶

出試 験 用 で あ り

,単

位 水 量 がFS2と同程度 の配合, N3;28日圧 縮 強度30N/mm2以上 を期待 した配合 の3 種類 で あ る。 急速塩化 物イオン 透過性試 験 塩 化物イオツ量 測 定 溶 出試 験 (pH測疋‐) に ゅ10×20cm,対象N2,FS2,実験室内, 屋外に材齢lヶ月 まで放置,その後, 2倍の容積 の海水 に曝露,以降,適時 pH測定 し

,曝

露期間 45日 間まで実施

25養

生(鳳暴露)条件 養生(曝露)条件は

,①

20℃標準水中養生

,②

20℃海水 養生

,③

干満帯曝露

,①

飛沫帯曝露 とした。②∼④の海 単位 量(Kg/m3) 細骨材 粗骨材 記 号 W/C (%) S/3 (“ ) ヽS SS FA NG CS Adl* 1ヽ1 67 5 49 3 167 248 910 954 1 00 1ヽ2

645

49 0 172 269 885 939 0 50 N3 55,0 48 0 155 282 897 997 0 25 FSl 66 0 165 693 180 885 FS2 69,2 173 636 221 875 FS3 72.4 50.0 181 250 587 255 865 0 50 基 準 」IS A l108 JSCE―G502 AASHT0 T-277

洋環境 下での曝露試験 は

,神

奈 川 県横須賀 市 の運輸省 港 湾技術研 究所 内の曝露試 験場 で行 つた。 使用 した海水 は 横須賀 市 の久里浜湾 か ら採 取 した もので あ る。曝露 した 供試 体 は

,材

齢 約lヵ月 まで標 準水 中養 生 と し

,そ

の後 各条件 に曝 露 した。 一方

,FSコ

ンク リー ト利用 手 引書J(以下

,手

引書)に よる と,FSコンク リー トは製鋼 ス ラ グの月シ張 に よる影響 を受 け る と言 われ てお り, この影 響 が生 じるには長期間 を要す るた め

,オ

ー トク レー ブ養 生 に よつ てスラグの水 和反応 を促進 させ た後 に圧縮 強度試 験 を行 い

,ス

ラ グの 膨 張の影 響 を確認 しな けれ ばな らない と してい る。 そ こ で

,材

齢 2日 で180℃

,10気

圧 のオー トク レー ブ養 生 を 行 い

,材

齢 14日_(気乾養 生)で強 度試 験 を実施 した。

3

実験結果

31強

度性状

311圧

縮強度 図2に材齢 1年 までの材 齢 と圧 縮 強度 の 関係 を示す。 FSコン ク リー トは,初 期 の強度発 現 が若千遅れ る傾 向に あ るものの

,材

齢 28日 圧縮 強度 は 28∼

30N/mm2程

度 と な り

,設

計基準強度 を十分満 足す る強度 が得 られ た。 ま た

_,材

齢

1年

では

,FSl∼

FS3の

平 均 で 50.3N/mm2で ぁ った。 図3に材齢 7日 強度 を1と した場合 の各材齢 にお ける 圧 縮 強度 比 を示す。 強度 の増加 は

,N3が

材 齢 二年 で約 1.8倍で あつた のに対 し

,FSコ

ン ク リー トは材齢 6ヶ 月 で約

27倍 ,材

齢1年で は約

3倍

と長期 に渡 つて強度 が 増力日す る傾 向に あった。 この よ うに

FSコ

ンク リー トが 長期 に渡 り強度増加 した理 由 と して は

,製

鋼 ス ラグの膨 張抑制効果 を期待 し

,細

骨材 と して混入 した フライ ア ン シ ュのポ ブラン反応 に よるもの と考 える。 この影響 によ り

,製

鋼 ス ラグに対す るフライ ア ッシュの混合割合 の違 い(FSl∼ FS3)に つ いて も

,フ

ライ ア ッシュの単位 量 の多 い

FS3が

最 も強度 が増加 し

,少

な くな るに従 い増加 割合 は小 さくなる傾 向であ った。 100 200 300 材齢(日) 図

2材

齢 と圧 縮 強度 の 関係 束急建i文 Fぇ術DF究所報Ч 26

40

一 Nl ― FSl ― FS3 ―卜 N3

+FS2

3.0

J

超 銀 2.0 1.0 0 100 200 300 材齢(日) 図

3材

齢 7日 強度 を「1」 とした場 合 の強度 比 400

31.2ヤ

ング係数 図

4に

圧 縮 強度 とヤ ング係数 の関係 を示す。 前述 した 様 に,FSコン ク リー トの圧縮強度 は普通 コンク リー トに 比べて長期 にわた り増加す る傾 向にあつた。しか し

,ヤ

ング係数 は

,そ

の様 な増加傾 向は見 られず

,同

じ強度 の 普通 コ ンク リー トと比較 した場合,FSコンク リー トの方 が若干 小 さくな り

,ま

た

,土

木学会推 定式 よ り小 さな値 で あ つた。 50 土木学会推定式 ■ 冒 。Nl日N30 FSl-3 0 10 20 30 40 50 60 圧縮強度(N/Rlfn2) 図

4圧

縮 強度 とヤ ング係数 の関係

32ス

ラグの膨 張抑制効果 図5に製鋼 ス ラグに対す るフ ライ ア ッシュの配合 質 量 比(FA/SS)と標 準 水 中養 生 した供試 体 の材齢28日圧 縮 強 度 に射 す るオ ー トク レー ブ養 生後 の圧 縮 強度 の伸 び 率 (。オy σ 28)の関係 を示す。 なお

,図

中には手 引 書 のデ ー タ_(凡例:○_)も合 わせ て示す。何れ のFSコンク リー トも 製金l珂ス ラグの膨 張 による強度 の低 下は認 め られず

,強

_度 の伸び率 は 128∼ 1.60程 度 とな り

,FA/SSが

大 きい ほ ど 伸び率 が大 き くな つた。 手 引 書 で は フ ライ ア ッ シ ュ が 製 鋼 ス ラ グ の lμ∼ 1/5(020∼025)程 度以上 であれ ば

,膨

張抑 制効 果 が期 待 で きる と して い る。今 回 のFSコンク リー トも(FA/SS)が 025∼

043で

あ る こ とよ り

,供

試 体表 面 にポ ップア ウ ト 現象等 は認 め られ ず

,製

鋼 ス ラグの膨 張が フライ ア ッシ ュによ り十分抑 制 できていることが確認 できた。 ０ 巨 ≧ も 筆 雖 ふ ハ 学 ６０ ５０ ４０ ３０ ２０ １０ 命 Ｅ ≧ ︶ 超 部 躍 凹 一 Nl ―― N3 -。― FSl ― FS2 -日―FS3 0 400

一 方

,手

引書 のデー タ と今 回 のデー タを対象 と してそ れ ぞれ 回帰 させ た直線 の 勾配 が若 干異 な って いる。 これ は

,同

じFA′SSであ って も

,蒸

気 エー ジ ング処理 に よ る 水浸膨 張率 が手 引書 の製 鋼 ス ラ グは

049%で

あ った のに 対 し

,今

回対象 と した製今lttlスラ グは020%と 小 さか つた た め

,製

鋼 ス ラ グ中の未反応鉱 物 に よる膨 張 力が小 さ く, そ の分 強度 に及 ばす影 響 が少 な くな り

,よ

って

,伸

び率 が大 き くなった もの と考 え る。 この よ うに コンク リー ト の材料 と して製鋼 ス ラグを使用す る場合 には

,十

分 な蒸 気 エー ジ ング処理 を施 し

,製

鋼 ス ラ グ中の膨 張原 因物 質 で あ る未 反応 β‐

C2Sや

遊 離 マ グネ シア等 の未 反応 鉱 物 の水和反応 を促進 させ

,そ

の量 を少 な くしてお くこ とが 重 要 で あ る X tt。 2,0 1 8 1 6

14

1 2 1.0 0.3

06

0.4

10.0 10 0.1

FA/SS(質 量比) 図

5 FA/SSと

強度 の伸 び率 の関係 0.0

33海

洋環境 下 に お ける特 性

331圧

縮 強 度 図

6に

海洋環 境 下 に曝 露 した各 コンク リー トの材齢 1 年 にお け る圧縮 強度 を示 し

,ま

た

,図

中には標 準水 中養 生 した供試 体の圧縮 強度 を1と した場 合 の各 曝露条件 の 強度割合 を示す。標 準水 中養 生 した供試 体 と比較 す る と, 海 水 中に曝露 した場 合 には

,普

通 お よび

FSコ

ン ク リー トともに圧 縮 強度 は約

20%低

下す る傾 向にあ り

,飛

沫帯, 千満 帯 に曝 露 した場合 には

,約

5∼10%低下す る傾 向に あ つた。 この様 に

,普

通 と

FSコ

ンク リー トで は各条件 下で若 千 の差 は あったが,FSコン ク リー トが前述 の様 に 長 期 的 に 強度 を発 現 す る コ ン ク リー トで あ る こ とを考 え る と

,海

洋環境 下 での強度発 現性 状 は普通 コンク リー トとほぼ 同等 で ある と考 え る。

332ヤ

ング係数 図

7に

海洋 環境 下 に曝 露 した各 コンク リー トの材齢 1 年 にお け るヤ ン グ係 数 を示 し

,図

中には標 準水 中養 生 し た供試 体 のヤ ン グ係 数 を1と した場合 の各曝 露条件 の割 合 を示す 。FSコ ンク リー トのヤ ン グ係数 は,前述 した よ うに比較 的低 強度 の

Nlと

同程度 とな り

,ま

た

,標

準水 中養 生 に紺 す る各条件 下 の低 下割 合 も10°/。以 下 とな り, 普 通 コン ク リー トとほぼ同 じよ うな傾 向で あ つた。 標 海 飛 干 標 海 標 海 飛 干 水 水 沫 満 水 水 水 水 沫 満 曝露条件 図

6海

洋 環 境 下 にお け る圧 縮 強 度 Ｑ ︶ “ 扁 ︺ 卜 萩 ０   ０ 里 〓 ＜ 糾 叫 ａ ︶ 印 雨 中 卜 家 里 ■ ＜ 糾 弊 命 Ｅ Ｅ ＼Ｚ 主︶ 筆 ﹄ ふ ハ 学 60 50 40 30 20 10 0 120 100 80 60 40 ︵用 も ゝ ヽ も ︶ 梓 わ 攣 悩 部 ○ 手引書(膨]長率0.49り O FSl-3(膨号長率02叫) ＼ Dl

O

Λ フ ヽ

た

トップアウト が観察された 曝露条件 図

7海

洋環境 下 にお け るヤ ング係 数

333塩

化物 イオ ン透 過性 図8に急 速塩化物 イオ ン透過性試 験 の結 果 で あ る通 電 時 間 と電 流 量 の 関係 を示 す。 塩 化 物 イ オ ンの透 過 性 を

AASHTOの

判定表(表5)よ り評価 す る と 動

,材

齢 1年の 圧縮 強度 が

FSコ

ンク リー トの約

6割

程 度 で あ った

Nl

は

6時

間後 の電流量 が約 6000ク ー ロンで [High],同 じく 強度 が約

9割

程 度 で あった

N3が

約

2600ク

ー ロンで [MOderate]の評価 で あつた。 一方

,FSコ

ン ク リー トの電 流量 は 800ク ー ロン以下 であ り,その透過性 は[Very Low] の判 定結果 となった。この ことか ら

,FSコ

ンク リー トは 塩化物 イ オ ンの透 過性 が非 常 に低 い

,言

い換 える と遮塩 性 が高 い コ ンク リー トで あ る と考 える。 表

5塩

化物 イオ ン透過性 の評 価 干 満 飛 沫 海 水 標 水 海 水 標 水 干 満 飛 沫 海 水 標 水 400(l― 2000-4000 1000-2000 100-1000 (クーロン) 0 高V/C(〉06)普通セルト使用 中‖/C(04∼ 05)普通セメント使用 低W/C(〈04)普通セル ト使用 ラ テ ッ ク ス 混 入 コ ン ク リー ト ７０００ ６０００ ５０００ ４０００ ３０００ ２０００ １０００ ︵ハ 回 ︱ ふ ︶ 咄 娯 囮 60 120 180 240 300 360 通電時間 (分) 図

8通

電時間 と電流 量 の関係 ・ _Nl ・ N3・ ●S2 ・ _Nl・ N3 FS2 ｀ (>」 サイ ▼ ヤ ￢ ∪ ｀ 〔/米 デ ツ 日 Π

■ ■ ■ ■

￨￨

￨

￨

￨￨ ■ ■ ■

￨

￨￨ 塩 化物イオン透過性 High Moderate Low Very Low 一 Nl ―― N3

-FS2

33.4鉄

筋 の腐食

33.3に

お いて記 述 した とお り実験 室 レベ ル の試 験 で は,FSコンク リー トは遮塩性 の高 い コンク リー トで あ る こ とが確認 で きた。 さ らに本研 究 では

,実

際 の海 洋 環境 下 にお いて も塩 分 の浸透 量 が少 な く

,ま

た

,鉄

筋 の防食 性 能 に優 れ る材料 で あ るか を以 下の様 に確 認 した。 (1)海水曝 露供試 体 に よ る塩 分量浪1定 図9に海 水 に曝露 した供試 体 か ら深 さ方 向 に採 取 した 試 料 に よる全塩 分 の分析 結果 を示す。FSコ ン ク リー トは 混合 セ メ ン ト系 の コ ン ク リー トに よ くみ られ る よ うな 塩 分 の分布 状況 で あつた。 す なわ ち

,表

面 部 分 での塩 分 量 が若 千 大 き く, しか し

,内

部 に合 有す る塩 分 の量 は普 通 コン ク リー トよ りも少 な くなつていた。 この よ うに

,実

際 の海洋環境 レベル での試験 結果 か ら も,FSコ ンク リー トは 内部 へ の塩 分浸透性 が普 通 コ ンク リー トに比べ て低 い

,遮

塩性 の高い コンク リー トで あ る こ とが確認 で きた。 束急世i文Jttfl「研究〃Ftttヽ.2お な って い る ことか ら

,腐

食 の程度 も同程度 となる ことも 考 え られ る。 しか し

,試

験 で は普 通 コンク リー トの方が FSコン ク リー トよ りも腐食 が進行 していた。これ には, 塩 分以外 の要 因で あ る酸 素供給量

,水

分等 が影響 してい る と考 え る。 lcm φ

9mm

鉄筋

降 引

20cm

10 15

腐食面積率(%) >‖ エンと ・_板 2cm Jcm 図

10鉄

筋腐食試 験 試 験 体概 要 1.4 1.2 1.0 0.2 0.0 ― Nl ― N3

-FS2

20 25 海水 中 千満帯 飛 沫帯 0 5

10 15

腐 食面積 率(%) 20 25 図

11各

曝露条件 にお け る鉄 筋 の腐食 面積率

335溶

出 溶 出試 験 は

,N2,FS2の

各 コン ク リー トを材齢 2日 で 脱型後

,屋

内お よび屋 外 に試 験体 をlヶ_{月 間放置 し}

,そ

の後

,容

積 比 で2倍の海水 に浸 し

,所

定 日数 にお いて海 水 の

pHを

測 定 した。 図12に海 水 浸漬 日数 と

pHの

関係 を示す。 なお

,試

験 に使用 した久里 浜湾 か ら採取 した海 水 の

pHは

8.0程 度 で ある。屋 内放置 した試 験体で比較 す る と

,FSコ

ン ク リー トは普通 コンク リー トよ りも

PH

が若干低 く

,溶

出量が少 な くな つた。 一方

,屋

外放置 し た試 験体 で比較す る と,FSコンク リー トが屋 内放 置 した 試 験 体 と同程 度 の

pHで

あ った の に対 し

,普

通 コン ク リ ー トは

,風

雨 な どの影響 を受 けて屋外 放置 の試験 体 の方 が

pHは

低 くな つた。 この よ うに

,FSコ

ン ク リー トは, 前述 の遮 塩性 に優れ るこ とな ども考慮 す る と】ペー ス ト 部 分が緻密 化 し

,海

水 へ の溶 出が普通 コン ク リー トよ り も少 な くな る と考 え る。 しか し

,細

孔構造 な どにつ いて 検 討 して いない ことか ら

,今

後詳 細 に検討 してい きたい。 海水 中 千満帯 飛沫帯 ︵潔 喜 ︶ 劇 急 岬 引 0 5 0 1 2 3 表 面か らの距離(cm) 4 5 図

9供

試 体表 面 か らの距離 と全塩分 量 の 関係 (2)有筋供試 体 に よる鉄 筋 の腐食試 験 図10に曝 露 した有 筋供試 体の概 要 を示す 。 図11に各 海洋 環 境 下 に曝 露 した「かぶ り lcmJお よび「かぶ り2cm」 で供試 体 中に設 置 した鉄 筋 の腐食 面積率 を示す。 なお, 試 験 は材 齢約 lヶ 月で曝露 開始

,材

齢1年で試 験 を行 つ た。 一般 的 に言 われ て い る よ うに鉄 筋のF内辛食 は,「海 水 中」<「 千 満 帯」く「飛 沫帯」 のI贋で進行 してお り

,ま

た, かぶ りlcmの方 が

2cmよ

りも進行 してい た。 FSコ ン ク リー トの供試体 中に設置 した鉄 筋 の腐食 は, 飛沫 帯 に曝 露 した供試 体 中の鉄筋 のみ で進 行 して り

,か

ぶ り

lcmの

鉄筋 の腐食 面積 率で も10%程度 で あ り

,Nl

の約 半分 しか進行 してお らず

,そ

れ 以外 の環境 で は進行 してい なか つた。 一方

,普

通 コン ク リー ト中の鉄 筋 は, 千満 帯

,飛

沫 帯 で腐食 が進 行 してお り

,特

に

FSコ

ン ク リー トで は全 く腐 食 が進 行 しな か った千 満 帯 にお いて も進行 して いた。 前述 の塩 分 量 の測 定結果 か ら考 える と

,か

ぶ りlcmの 部 分 で は

,FS2お

よび

Nlと

もにはぼ同程 度 の塩 分 量 と ■Nl □ FS2 ■Nl □FS2

● FS内 ■ FS外

ON内

□ N外 海水pH = 0 10 20 30 40 50 漫漬 日数 図

12海

水 浸漬 日数 と

pHの

関係

4

ま とめ FSコンク リー トの海 洋環境 下の

RC構

造物 へ の適 用性 を評価 す るた め

,各

種 の実験 を行 った。 そ の結果

,以

下 の こ とが明 らか となった。 (1)FSコンク リー トの圧縮強度 は

,フ

ライ ア ッシュの ポ ブラン反応 に よ り長期 に渡 り増進 し

,材

齢

1年

で約

50N/mm2で

ぁ り

,ま

た

,長

期 にお け る強度 の伸 び 率 は,フライ ア ッシュの使用 量 が多 いほ ど高 くなった。 (2)材齢

2日

でオー トク レー ブ養 生 した結果

,強

度低 下 は認 め られ ず,今回対象 と したFSコ ン ク リー トは製 鋼 ス ラ グの月シ張が抑制 され てい るこ とが確認 され た。 (3)FSコ ンク リー トのヤ ング係数 は

,普

通 コンク リー ト に比 べ て小 さくな った。 (4)各 種 の海 洋 環境 下 にお いて曝 露試験 を実施 した結果, FSコン ク リー トの海水 の作用 に よる強度 特性 の変化 は普通 コン ク リー トと同等 で あ った。 (5)急 速塩 化 物 イオ ン透 過性試 験 お よび塩 化物 イ オ ン含 有 量 の測 定結果 よ り

,FSコ

ンク リー ト内部への塩化 物 イ オ ンの浸透 は普 通 コン ク リー トに比 べ て小 さ く な った。 (6)海洋 環 境 下 に曝 露 し鉄 筋 の腐食 状況 を確 認 した結果, FSコ ンク リー トの腐食面積率は

,普

通 コ ンク リー ト よ り小 さ く

,鉄

筋 の防食性 能 に優 れ て い る結 果 で あ った。 (7)溶 出試 験 の結果

,FSコ

ンク リー トの海水へ溶 出は, 普通 コンク リー トと同等 以 下 と考 えて よい。 以上 の よ うに

,FSコ

ンク リー トの強度特性

,塩

分浸透 性

,溶

出 に関 して検討 した結果

,海

洋環境 下 での強度発 現性 状 は普 通 コン ク リー トと同等 で あ り

,ま

た塩 分 の浸 透抑制効果 が期 待 で き, さらに

,環

境 へ の負荷 も低減 で き る こ とか ら

,海

洋環 境 下 の

RC構

造物 に も十分適 用可 能 な材 料 で あ る と考 え る。 12 11 10 9 8 7 謝 辞 本研究は,FSコンク リー トを鉄筋 コンク リー ト構造物へ適用す ることを 目的に設立 された「FSコンク リー ト研究会(委員長i 名古屋大学 田辺教授)」 の成果 の一部 を取 りま とめたものでる。参加企業各社の関係者

,運

輸省港湾技術研究所構造部材料研 究室の皆様,(株)沿岸環境開発 資源利用セ ンターの堀井氏には大変お世話 にな りま した。 ここに記 して感謝の意 を表 します。 参考文献 1)川端秀 和 ほか:製_{鋼 ス ラグを使 用 したモル タル の膨 張 とその抑 制(1)モ}ル タル の物理 的性質,第 54回セ メ ン ト技術 大会 講 演要 旨, pp 260-261, 20005 2)中田英 喜 ほか:製αttlス_{ラグを使 用 したモル タル の膨 張 とそ の抑 制(2)モル タル の膨 張 に及 ぼす水和反応 の影 響,第 54回セ メ ン} ト技術大会議 演 要 旨,PP 262-263,20005 3)林 恒一 郎,篠原 勝次

,澤

木裕 紀 :天然骨材 を全 く使 用 しない FSコンク リー トの開発,セメ ン ト・ コンク リー ト,Pp 28‐ 33, No 630, 19998 4)(株 )沿岸 環境 開発 資源 利用セ ン ター:FSコン ク リー トの利 用手 引書

,1998H

5)Neal S Bcrkc,, Donald W Pfcifcr i ProtcctioD Against ChiOride― Induccd CorOsiOn, Coacrctc lntcmational, pp 45-55, 1988,12

6)大賀宏行,コバ ー ト・ ググラス・ フー トン:急速塩 化物透過性試 験 に よるセ メ ン ト系硬 化 体 中の塩 化物移 動現象 の評価,生産 研 究, pp 29-32, 46巻 , 7号, 1994,7

7)FSコ ンク リー ト研 究会 :リ_{サ イ クル 資源 を利 用 した コンク リー トの開発 調 査研 究報告 書,20004}

STUDY ON APPLICATION OF FS CONCRETE TO THE HARBOR STRUCTUI(I]

M.Ito,K.Hayakawa,alld J.Oohashi

Up until today lt has been stated in concrete standard speciflcations and other documents that

steelィnaking slag that is produced in iron works should not be uscd as concrete aggregates because it contains

uncertain■linerals,Ho、vcver,fCcent studics show that if steellnaking slag processed wida steam is used with ay ash its expansion can be controlled.But,the repoH by the evaluation undcr the rnannc cnvironment is little.

This is a report on blast hfnace slag and steellnaking slag This also rcpo■s on the strength, sea