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2005 年石炭灰有効利用シンポジウム

【講演Ⅵ】

フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して

成田健東北電力㈱研究開発センター電源技術グループ主幹研究員

2005/12/21 －フライアッシュコンクリートの利用拡大を目指して－ 1

講　演　内　容

　　１．フライアッシュの利用の現状

　　２．フライアッシュ普及への課題

　　３．フライアッシュと建築学会指針

　　４．今回の研究（体制，工程，内容）

　　５．フライアッシュ(FA)コンクリート･

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ガイドライン(案)

　　　　①コンクリート調合

　　　　②アルカリシリカ反応抑制

　　６．今後の指針改定


フライアッシュの利用の現状

１．フライアッシュの一般的特性

　[利点] ・流動性の改善

　　　　　・単位水量の低減

　　　　　・水和熱，温度ひび割れの低減

　　　　　・乾燥収縮，収縮ひび割れの低減

　　　　　・長期強度の増進

　　　　　・アルカリシリカ反応の抑制

　[欠点] ・初期強度の低下

　　　　　・未燃炭素による空気連行性の低下

　　　　　・中性化の増大　　　　　　　　　　　　　など

講-VI-1



フライアッシュの利用の現状

２．フライアッシュの需給の現状

３．建築用コンクリートへの適用の現状

　●建築用コンクリートへの適用は，原子力発電所，火力発電所等への使用が主体

　●一般建築物への適用は少ない

７７２万ｔ

（８４％)

２２２万ｔ

（９６％)

５５０万ｔ

（７９％）

利用量

（利用率）

９２４万ｔ２３２万ｔ６９２万ｔ発生量

合　計一般産業電気事業

（石炭利用総合センター２００２年度石炭灰全国実態調査報告書より)


フライアッシュ普及への課題

フライアッシュが建築工事に使用されない原因は，

　①フライアッシュに対する不信感

　②レディーミクストコンクリートへの適用の困難性

　③フライアッシュの欠点の強調

　④フライアッシュの効果のアッピール不足

　⑤関連技術基準･仕様書類の不備

講-VI-2



フライアッシュと建築学会指針

• 昭和50年頃まで，コンクリート用混和材としてフライアッシュを建築工事に用いるコンクリートに広く利用

• 昭和50年代以降，火力発電所施設，原子力発電所施設を除いてほとんど使用されない

[指針関係]

　1978年(S53)「フライアッシュセメントを使用するコンクリートの調合　　　　　　　　　設計・施工指針・同解説」　刊行

　1991年(H3) 　改定案　刊行

　　1999年(H11）　JIS A 6201 コンクリート用フライアッシュ　改正

　1999年(H11)「フライアッシュを使用したコンクリートの調合設計・　　　　　　　　　　　施工指針（案）・同解説」　刊行

　　　　　　　　6年が経過し指針の見直しが必要な時期に


今回の研究体制

委託者：9電力会社および電源開発

受託者：社団法人　日本建築学会・材料施工委員会・RC工事運営委員会に，フライアッシュコンクリート研究小委員会を設置し，さらに傘下に４WGを設置

　WG１：基本物性WG

　WG２：アルカリシリカ反応WG

　WG３：マスコン・高流動WG

　WG４：事例研究・普及WG

講-VI-3



研究工程および内容

工　　　程：平成14年7月8日～平成17年3月31日

検討内容：

　１．FAの広範囲的な適用のためのFAコン基本物性把握

　２．FAのアルカリシリカ反応抑制効果の実証

　３．マスコン・高流動コンへの適用のため技術基盤整備

　４．FAコンの普及のための技術基盤整備

フライアッシュを使用するコンクリートの調合設計・施工ガイドライン（案）の作成

フライアッシュを使用するコンクリートの調合設計・施工ガイドライン（案）の作成


ガイドライン(案)目次

・１章　総　　則・２章　構造体および部材の要求性能・３章　フライアッシュの種類および品

質・４章　フライアッシュの選定および使

用方法・５章　フライアッシュコンクリートの種

類および品質・６章　コンクリート材料・７章　調　　合・８章　コンクリートの発注・製造およ

び受け入れ・９章　コンクリート工事・１０章　品質管理および試験・検査・１１章　特殊環境下のコンクリート工

事

・１２章　ASR反応抑制対策としてフライアッシュを用いるコンクリート

・１３章　マスコンクリート・１４章　高流動コンクリート・付　　録　　付１　JASS 5T-403 建築コンクリー

　ト用フライアッシュの品質判　　定基準(案)

　　付２　 JASS 5T-404 フライアッシュ　用AE剤の性能判定基準(案)

　　付３　 JASS 5T-405 建築ｺﾝｸﾘｰﾄ　用フライアッシュのアルカリシ　リカ反応抑制効果判定基準　　(案)

　　付４　建築コンクリート用フライアッ　シュに関する技術資料

　　付５　フライアッシュコンクリートの　施工例

　　付６　調合計算例および参考調合

講-VI-4



フライアッシュの使用目的とその種類，効果

　

◎◎○(6)細骨材の粒径･粒度の改善

○◎◎(5)アルカリシリカ反応抑制

－◎◎(4)水和熱の低減

◎◎◎(3)乾燥収縮ひび割れ抑制

○◎◎(2)流動性の増大

○◎◎(1)単位水量低減

Ⅳ種Ⅱ種Ⅰ種

推奨できる種類使　用　目　的

[注１] ◎：非常に効果がある，○：効果がある

[注２] Ⅰ，Ⅱ種は結合材として用いる場合，Ⅳ種は結合材として用いない場合をいう


フライアッシュの使用方法

　　

　　

　　①フライアッシュを全て結合材とみなす場合

　　

　　②フライアッシュの

　　　　　　　　　一部のみを結合材とみなす場合

　　

　　③フライアッシュを結合材とみなさない場合

W C S GF

W C S GF

W C S GF

W C S G（基本）

講-VI-5



耐久性を確保するための調合に関する規定

　

　①フライアッシュを結合材とみなす場合

　②フライアッシュを結合材とみなさない場合

６０％一　　般

５０％標　　準

４５％長　　期

水結合材比の最大値計画供用期間の級

６５％一　　般

５５％標　　準

５０％長　　期

水ﾎﾟﾙﾄﾗﾝﾄﾞｾﾒﾝﾄ比の最大値計画供用期間の級


フライアッシュコンクリートの調合強度式

　　一般式　　FFａ＝ａ’（Ｃ＋Ｆａ）/Ｗ＋ｂ’

　　提案式　　FFａ＝ａ（Ｃ＋ｋＦａ）/Ｗ＋ｂ

　　　　ここに，　 FFａ：フライアッシュコンクリートの　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　調合強度（Ｎ/mm2）

　　　　　　　　　　　Ｃ：単位セメント量（kg/m3）

　　　　　　　　　　　Ｆａ：単位フライアッシュ量（kg/m3）

　　　　　　　　　　　Ｗ：単位水量（kg/m3）

　　　　　　　　　　　ｋ：フライアッシュの強度寄与率

　　　　　　ａ’ ，ｂ ’，ａ，ｂ：工場の実験定数（Ｎ/mm2）

　　　　　［注］フライアッシュの置換率は３０％以下

講-VI-6



強度寄与率ｋと単位セメント量

●フライアッシュ種類，材齢別の関係

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

100 200 300 400 500 600The portland c ement content (kg/m

3

k va

lu

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

100 200 300 400 500 600The port land cement content (kg/ m

3)

after 91 dayss tandard curing

Type II Type IIafter 28 dayss tandard curing

e

)

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

100 200 300 400 500 600The portland c ement content (kg/m3

k va

lu

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

100 200 300 400 500 600The port land cement content (kg/ m3)

aft er 91 dayss tandard curing

Type IVafter 28 dayss tandard curing

Type IV

e

)


強度寄与率ｋの推奨値例

　

　①FAⅡ種の使用箇所別の推奨値

　②FAⅣ種の使用箇所別の推奨値

0.5～0.8

0.2～0.5

基礎

0.4～0.5

0.1～0.3

壁

0.5～0.7材齢91日のｋ値


CFT使用部位

0.4～0.5

0～0.5

基礎

0.2～0.3

0～0.3

壁


0～0.4材齢28日のｋ値

CFT使用部位

講-VI-7



アルカリシリカ反応（ASR）

　

1930年代にアメリカで発見。その後、ヨーロッパを初め、世界各地で同様の現象が報告

日本では、1950年代と1960年代にそれぞれ１例ずつの報告その後、しばらく報告がなく、わが国にはASRはないとされてきた

1982年、阪神地区でASR被害事例が確認　

反応性シリカ鉱物を持つ骨材が、セメント等からのアルカリ分と水の

存在下で長期にわたり反応し、コンクリートに膨張ひび割れやポッ

プアウトを生じさせる現象

化学反応の例

ＳｉＯ２＋２ＮａＯＨ＋８Ｈ２Ｏ→Ｎａ２Ｈ２ＳｉＯ４・８Ｈ２Ｏ

アルカリシリカ反応とは被害の経緯


ASRの被害事例

　

柱・梁のひび割れの例腰壁のひび割れの例

講-VI-8



ASRの抑制対策

●建築指導課長通達　

安全と認められる骨材の使用

低アルカリ形セメントの使用

抑制効果のある　　　　　　　　混合セメント等の使用

コンクリート中のアルカリ総量の抑制

高炉セメントB種・C種

混合材を混合したセメント

高炉セメントB種・C種フライアッシュセメントB種・C種

高炉セメントB種　　　　　　　　ベースセメントのR2OがO.8％以下

スラグ混合比40％以上その他のとき

スラグ混合比50％以上

フライアッシュセメントB種　　　　　　　　ベースセメントのR2OがO.8％以下

フライアッシュ混合比15％以上その他のとき　　

フライアッシュ混合比20％以上


実験概要

• 目的

　　　　　FAをセメントの一部または細骨材の一部と　　置換して使用した際のASR抑制効果を把握し，　　ガイドライン作成の基礎資料を得る

• 実験方法

　　　　対象としたFA：Ⅰ種，Ⅱ種，Ⅳ種

　　　実験の構成：

　　　　共通実験（モルタルバー），個別実験，

　　　　補足実験（FAの品質試験）

講-VI-9



　

　

骨材のアルカリシリカ反応性の比較

00.10.20.30.40.50.60.70.80.9

川砂

川砂

川砂

川砂

川砂

川砂

川砂

川砂

川砂

川砂

川砂

利川

砂利

川砂

利川

砂利

川砂

利川

砂利

川砂

利

川砂

利砕

石砕

石砕

石砕

石

ﾁｬｰ

ﾄZ

D1

安山

岩Z

D2

安山

岩Z

D3

砕石

100

砕石

50

砕石

M100

砕石

M30

砕石

H100

砕石

H30

1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 1314151617 1819202122 232425 2627282930 31

骨材の種類

膨張

率（％

）全国反応性骨材調査結果

ＢＳ

FA

FA今回


実験結果（ﾌﾗｲｱｯｼｭの種類，銘柄）

　フライアッシュの種類と膨張率（建材試）

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

比表面積（cm2/g)

膨張

率（％

）

Ⅰ種

Ⅱ種

Ⅳ種

置換率１５％

各種フライアッシュの膨張抑制効果

0.0

0.1

0.2

0.3

1 4 8 10 13 16

フライアッシュⅡ種の銘柄

膨張

率（％

）

置換率２０％

置換率２５％

講-VI-10



ASR抑制を考慮したﾌﾗｲｱｯｼｭの最低置換率

　

－１５％１０％

ｾﾒﾝﾄおよび細骨材の一部と置換［併用］

２０％１５％１０％細骨材の一部と置換

－１５％１５％ｾﾒﾝﾄの一部と置換

Ⅳ種Ⅱ種Ⅰ種使用方法の原則

※

※備考

反応性の高い骨材をペシマム条件等で使用する場合，膨張を抑制できない場合があるため，モルタルバー法の材齢6ヶ月の膨張率が0．3％以上の場合，または試験を実施していない場合は，JASS ５T-405による


今後の指針改定

• これらの研究成果をうけて、現行の「フライアッシュを使用するコンクリート調合設計・施工指針（案）」に反映させるため、本年度からフライアッシュコンクリート施工指針改定小委員会を設置し、2007年度発刊を目標に指針改定作業を行っている。

• 今後，フライアッシュの有効利用は，混和材として広く一般のコンクリートに使っていただけるように宣伝と実績を積むことが肝要である。

　　皆さんのご協力宜しくお願いします。

講-VI-11


なりたたけし

氏名成田健

東北電力㈱研究開発センター（電源技術グループ）

役職主幹研究員

主要経歴

1980 年 3 月東北工業大学工学部建築学科卒業

1980 年 4 月不二コンクリート工業㈱入社

1982 年 5 月同社退社

1982 年 6 月東北大学工学部建築学科奉職

1993 年 3 月同大学辞職

1993 年 4 月東北電力㈱電力技術研究所入社

1995 年 6 月改組により研究開発センターとなり現在に至る

主な業務内容

1993 年 4 月の入社以来，一貫して石炭灰利用技術研究に従事している。

現在までの主な研究は，石炭灰砂（ファイヤービーズ）開発，厚層基盤材開発，盛土

材開発，アスファルトフィラー，石炭灰を利用した高流動コンクリート等に及ぶ。更に，

コンクリート構造物のライフサイクル，凍害等に関する研究にも従事している。

今回，講演する日本建築学会，土木学会，日本コンクリート工学協会等の各種委員

会に委員として活動している。なお，石炭エネルギーセンターの主催する石炭灰利用

委員会等の委員も勤めている。

講-VI-12

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