銅スラグ細骨材を使用したコンクリートに対する品質評価図の適用可能性
愛媛大学大学院 学生会員 ○久保勇登 愛媛大学大学院 正会員 氏家勲 正会員 河合慶有
１．はじめに
コンクリートの耐久性の評価には強度のみでなく物質移動抵抗性が重要とされている．物質移動抵抗性を低 下させる要因として過剰なブリーディングによる材料分離の影響が挙げられる．また表層コンクリートの品質 を非破壊試験により評価する方法として，透気試験による手法が検討されている．特に，透気係数と含水率の 関係から作製された品質評価図により中性化の進行速度を推定する手法が提案されている 1)．そこで本研究で は，ブリーディングによる材料分離が柱供試体の透気係数-含水率の関係に与える影響について検討を行った．
さらに，フライアッシュおよび銅スラグ細骨材を用いたコンクリートの中性化速度を対象として既往の研究で 提案されている品質評価図の適用可能性について検討を行った．
２．実験概要 (1)供試体概要
本研究では，断面300×300mm，高さ1500mmの柱供試体を作製した．コンクリートの配合を表1に示す．セ メントには普通ポルトランドセメントを使用し，フライアッシュ（FA）には加熱改質フライアッシュを使用し た．また，使用した骨材の物性値を表2に示す．供試体はFACUS-60およびFACUS-30について1体ずつ作製 し，打設後3日で脱型した後，20℃に設定された恒温室に屋内曝露とした．また，中性化試験に用いるため別 途300×300×1500mmの柱供試体を作製し，底面から250mm，750mm，1250mmの位置より100×100×150mmの 角柱供試体を各2体切り出した．
(2)試験概要
透気試験はシール法およびトレント法を用いて実施した．また同時に透 気試験を実施したコンクリート表面の含水率を高周波容量式水分計によ り測定した．図1にシール法による測定の様子を示す．シール法は，コン クリート表面にラテックス樹脂を用いて円形状のシールを施すことでコ ンクリート表面を気密処理し，その中央に吸い出し位置での圧力測定のた めのチャンバーを取り付け，真空ポンプを用いてコンクリート中の空気を 吸い出す方法である．透気試験および含水率測定試験の測定位置は，供試 体底面から250mm，750mm，および 1250mmの高さとした．また，各高 さから切り出した供試体を用いて，JIS A 1153:2012に準じて，促進中性化 試験を行った．
３．実験結果および考察
各柱供試体で材齢150日（FACUS30），175日（FACUS60）までに測定された透気係数と含水率の関係を図2 に示す．なお，透気係数はシール法により測定した結果となっている．これらの図より，FACUS-30 および FACUS-60ともに含水率の低下に伴い透気係数は大きくなっていることがわかる．また，FACUS-30よりFACUS-
図1 シール法の試験の様子
表1 配合
S1 S2 S3 S4 G1 G2 G3 AE減水剤 AE剤 FACUS60 52.5 165 251 63 166 169 - 731 931 － － 1886 629 FACUS30 52.5 165 251 63 - - 604 366 － 469 462 943 2200
粗骨材G 細骨材S
単位量（kg/m³） 単位量（g）
配合 W/B(％) 水 混和剤 W
セメント
C FA
表2 骨材の物性
表乾密度
（g/cm³） 吸水率 (％） 粗粒率 S1 愛媛県東温市山ノ内産砕砂 2.61 1.06 2.92 S2 福岡県北九州市東谷鉱山産石灰石砕砂 2.66 0.58 2.47 S3 千葉県君津市法木産山砂 2.62 1.05 2.51 S4 銅スラグ細骨材CUS2.5 3.55 0.04 2.28 G1 愛媛県東温市山ノ内産砕石 2.63 1.15 G2 東京都青梅市成木産砕石5号 2.65 0.49 G3 東京都青梅市成木産砕石6号 2.61 0.66
骨材
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60の方が，特に供試体上・中での含水率の低下に伴う透気係数はより 大きくなっている．これは，吸引された空気が乾燥したより径の大き い連結した空隙を透過したためと考えられる．このことより，ブリー ディングの増大が確認されている 2)FACUS60 において材料分離の影 響を受けた多孔質な表層コンクリートでは，含水率の低下に伴う透気 係数の増加率が高くなると考えられる．一方，FACUS30では，供試体 上・中・下における表層透気性は同程度となっており，柱供試体の高 さ方向における品質の差は小さいものと推察される．また，含水率の 低下に関わらず生じた透気係数のばらつきについては，両者に大きな 差は認められない．
各柱供試体での含水率-透気係数の結果を品質評価図にプロットし たグラフを図3に示す．これらの図より，銅スラグ細骨材をより多く
使用したFACUS-60では，測定された含水率が比較的高く品質評価図
の適用範囲となっていない．これは高周波容量式水分計により測定さ れた含水率に及ぼす使用材料の比重，含有物質等の影響によるものと 考えられ，含水率の補正を行うことで適切な耐久性評価を行うことが できると推察される．一方FACUS-30では，促進環境における中性化 速度係数は，約 40～60mm/√年の範囲（供試体上・中部），下部では 40～50mm/√年程度と推定される．なお，FACUS-60 と同様に含水率 の補正を考慮すると，FACUS-30 の中性化速度係数の推定結果は上・
中・下でそれぞれより小さくなる可能性があると考えられる．
次に図4にFACUS-30の切り出し供試体を用いて実施した促進中性 化試験の結果を示す．この図より，供試体上・中・下で測定された促 進中性化速度係数はそれぞれ，27.1mm/√年，22.5mm/√年，および 23.2mm/√年であった．品質評価図の結果と比較するといずれの部位 においても実験結果の方が小さい値となっている．しかしながら，含 水率の低下に伴い透気係数がより大きくなる傾向を示した供試体上 部においては中性化速度係数も比較的大きくなっており，ブリーディ ングの影響を受けた表層コンクリートに本手法を適用することは可 能であると考えられる．また，使用材料の違いに起因する品質評価指 標の補正については今後の検討課題とする．
４．まとめ
柱供試体上・中部では，含水率の低下に伴う透気係数の増大が特に
FACUS60の供試体において明確に確認された．これは，過剰なブリー
ディングにより供試体上部が多孔質となったためと推察される．ま た，銅スラグ細骨材を使用したコンクリートでは含水率の補正や，フ ライアッシュの混和による透気性および中性化への影響を考慮した 品質評価指標を検討する必要があると示唆される．
参考文献
1) 河合ら：現場透気試験によるかぶりコンクリートの耐久性能評価手法の検討，
コンクリート工学年次論文集，Vol.36，No.1，pp.2140-2145，2014
2) 仲井ら：銅スラグ細骨材とフライアッシュを使用した乾燥収縮ひび割れ抑制コンクリートの開発，コンクリート工学年次論文 集，Vol.37，No.1，pp.463-468，2015
図3 品質評価図 (FACUS-60(上)，FACUS-30(下))
図2 含水率-透気係数の関係
(FACUS-60(上)，FACUS-30(下))
図4 促進中性化試験の結果
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