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JP2001181005A - 鋼管充填用コンクリート - Google Patents

鋼管充填用コンクリート

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JP2001181005A
JP2001181005A JP37246699A JP37246699A JP2001181005A JP 2001181005 A JP2001181005 A JP 2001181005A JP 37246699 A JP37246699 A JP 37246699A JP 37246699 A JP37246699 A JP 37246699A JP 2001181005 A JP2001181005 A JP 2001181005A
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fiber
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Hiroshi Hayashi
浩志 林
Masaki Takimoto
雅樹 瀧本
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Taiheiyo Cement Corp
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 種々の鋼管形状にも充填可能な十分な流動性
を有すると共に、硬化後は高い強度と靱性を併せ持つ、
鋼管内を充填するに適したコンクリートを提供する。 【解決手段】 少なくとも、セメント、ポゾラン質微
粉末、細骨材、水、及び減水剤を含む配合物からなるコ
ンンクリート。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建造物などに用い
る鋼管コンクリート構造の鋼管に充填使用される鋼管充
填用コンクリートに関する。
【0002】
【従来技術】鋼管コンクリート構造は、力学的特性や意
匠性に優れ、また施工も容易であることから高層建築物
や大型構造物の駆体構造として注目されている。鋼管コ
ンクリート構造では、軸方向に作用する圧縮応力をコン
クリートが担い、圧縮応力作用時に発生する円周方向へ
の引張り応力を鋼管が担うことで外部応力に対する強い
耐力を発現できる。その発現の程度は、とりわけ鋼管内
部に充填するコンクリートの力学的特性に因る影響が大
きく、少なくともコンクリートの圧縮強度、靱性の何れ
かを向上させることによって、耐力も向上する。一方
で、鋼管充填に適したコンクリートの性状としては、充
填時に高い流動性を有すること、分離抵抗性に優れるこ
と、並びに硬化後の収縮や膨張が殆ど無いことが必須と
なる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、これまでの
コンクリートでは、充填性の良好なコンクリートは概し
て強度や靱性が低く、また、例えば高強度コンクリート
や高靱性のコンクリートでは流動性が低いものとなり易
く、その結果施工不良を生じたり成形性が低下し易い。
一般にこれらのコンクリートでは高性能減水剤を使用す
ることで流動性の向上を図ることもできるが、高い流動
性を付与させようとすると所望の強度及び/又は靱性を
確保することが困難になる。よって、本発明は、十分な
流動性を有すると共に、硬化後は高い強度(圧縮強度に
相当)と靱性(曲げ強度に相当)を併せ持つ、鋼管内を
充填するに適したコンクリートを創出することを課題と
するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
解決のため鋭意検討した結果、以下の(1)〜(6)で
表される鋼管充填用コンクリートが、鋼管への充填性に
特段に優れ、充填硬化後は高い強度と靱性を有するもの
となったことから本発明を完成するに至った。
【0005】即ち、本発明は、(1)少なくとも、セメ
ント、ポゾラン質微粉末、細骨材、水、及び減水剤を含
む配合物からなることを特徴とする鋼管充填用コンンク
リート。(2)配合物が、金属繊維、有機繊維、炭素繊
維の何れか1種又は2種以上を含むことを特徴とする前
記(1)の鋼管充填用コンクリート。(3)金属繊維
が、径0.01〜1.0mm、長さ2〜30mmの鋼繊
維である前記(2)の鋼管充填用コンクリート。(4)
有機繊維が、径0.01〜1.0mm、長さ2〜30m
mのビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン
繊維、アラミド繊維から選ばれる一種以上の繊維である
前記(2)の鋼管充填用コンクリート。(5)炭素繊維
が、径0.01〜1.0mm、長さ2〜30mmである
前記(2)の鋼管充填用コンクリート。(6)配合物
に、平均粒径3〜20μmの石英粉を含む前記(1)〜
(5)の何れかの鋼管充填用コンクリート。(7)配合
物に、平均粒径1mm以下の針状粒子及び/又は板状粒
子を含む前記(1)〜(6)の何れかの鋼管充填用コン
クリート。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明に於いて、コンクリート製
造に用いるセメントは、特に限定されず、何れのセメン
トでも用いることができる。好ましくは、鋼管の形状・
寸法などから特に高い充填性を必要とするなら中庸熱ポ
ルトランドセメントや低熱ポルトランドセメントの使用
が推奨され、また施工・適用場所等から特に高い早期強
度を必要とするなら早強ポルトランドセメントの使用が
推奨される。
【0007】本発明のコンクートに構成成分として含ま
れるポゾラン質微粉末は、シリカフューム、シリカダス
ト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈
降シリカ等が挙げられる。一般に、シリカフュームやシ
リカダストでは、その平均粒径は、1.0μm以下であ
り、粉砕により微粉化する必要がないので好適である。
比較的粒径の大きいポゾラン物質では粉砕を行い、平均
粒径1.0μm以下に調整する。
【0008】ポゾラン質微粉末が配合されることによ
り、そのマイクロフィラー効果及びセメント分散効果に
よりコンクリートが緻密化し、圧縮強度が向上する。一
方、ポゾラン質微粉末の添加量が多くなると単位水量が
増大するので、ポゾラン質微粉末の添加量はセメント1
00重量部に対して5〜50重量部が好ましい。
【0009】また、本発明のコンクリートは、構成成分
として細骨材を含み、細骨材は粒径2mm以下のものが
好ましい。この場合、細骨材の粒径とは85%(重量)
累積粒径であり、従って粒径2mmを超える骨材が多少
含まれても良い。全骨材量に対する粒径2mm以下の細
骨材量が少なくなると、強度が低下するため、細骨材量
は、全骨材量の50重量%以上が好ましい。
【0010】細骨材は、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂
の何れか1種又は2種以上からなる混合砂が使用でき
る。細骨材の配合量は、コンクリートの作業性や分離抵
抗性、硬化後の強度やクラックに対する抵抗性等から、
セメント100重量部に対して50〜250重量部が好
ましく、80〜180重量部がより好ましい。
【0011】また、本発明のコンクートは、高性能減水
剤又は高性能AE減水剤を構成成分に含み、高性能減水
剤又は高性能AE減水剤としてはリグニン系、ナフタレ
ンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の何れ
かの成分系のものを使用することができる。特にポリカ
ルボン酸系の高性能減水剤又は高性能AE減水剤が好適
に使用できる。高性能減水剤又は高性能AE減水剤の添
加量は、コンクリートの流動性や分離抵抗性、硬化後の
強度、更にはコスト等から、セメントに対して固型分換
算で0.5〜4.0重量%が好ましい。
【0012】また、本発明のコンクートに於ける水/セ
メント比は、コンクリートの流動性や分離抵抗性、硬化
体の強度や耐久性等から10〜35重量%が好ましく、
15〜30重量%がより好ましい。
【0013】また、本発明では、硬化体の曲げ強度を高
め、とりわけ靱性を向上させる観点から、金属繊維、有
機繊維、炭素繊維の何れか1種以上を含んだ配合物を用
いるのが好ましい。金属繊維は鋼繊維やアモルファス繊
維等が挙げられるが、特に鋼繊維が強度的にも高いもの
が得られ易く又コスト的にも有利であることから推奨さ
れる。金属繊維は、直径0.01〜1.0mm、長さ2
〜30mmのものが好ましい。直径0.01mm未満で
は張力によって切断され易くなり、また直径1.0mm
を超えると同一配合量ではコンクリートに含まれる繊維
の数が減少するため強度やとりわけ靱性の低下が顕著と
なるので何れも好ましくない。また、繊維長さが30m
mを超えると混練時にファイバーボールが生じ易くな
り、繊維長さが2mm未満ではマトリックスとの付着力
が低下するため曲げ強度が低下する。その配合量は、凝
結後のコンクリート体積の4%未満に相当する量が好ま
しく、より好ましくは3.5%未満に相当する量とす
る。配合量が4%以上では、流動性が低下し易くなるの
で単位水量の増加が必要となり、これは凝結性と強度低
下をもたらすことになり好ましくない。
【0014】また、有機繊維は、ビニロン繊維、ポリプ
ロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維などを
挙げることができる。有機繊維と炭素繊維の形状寸法
は、直径0.01〜1.0mm、長さ2〜30mmのも
のが好ましい。有機繊維及び/又は炭素繊維の配合量
は、凝結後のコンクリート体積の10%未満に相当する
量が好ましく、より好ましくは7%未満に相当する量と
する。配合量が10%以上では、繊維分散性が低下し、
またコンクリートの流動性も低下し易くなるので好まし
くない。
【0015】また、本発明のコンクリートは、硬化体の
充填密度を高める観点から、平均粒径3〜20μm、よ
り好ましくは平均粒径4〜10μmの石英粉末を含むも
のが好ましい。石英粉末としては天然鉱物源とする石英
以外に、シリカを主成分とする粉末であっても良い。石
英粉末の配合量は、セメント100重量部に対し、50
重量部以下が好ましく、20〜35重量部がより好まし
い。配合量が50重量部を超えるとコンクリートの流動
性が低下したり、硬化後の強度が低くなるので好ましく
ない。
【0016】更に、本発明のコンクリートは、硬化体の
靱性を高める上で、平均長軸径が1mm以下の針状及び
/又は板状の粒子を含むものが好ましい。針状粒子とし
ては、ウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト等の
天然若しくは合成の鉱石類からなるものを挙げることが
でき、板状粒子としては、マイカフレーク、タルクフレ
ーク、バーキュライトフレーク、アルミフレーク等を挙
げることができる。針状及び/又は板状の粒子の配合量
は、セメント100重量部に対し、最大35重量部とす
るのが好ましく、10〜25重量部がより好ましい。配
合量が35重量部を超えると、コンクリートの流動性が
低下したり、硬化性が低下することがあるので好ましく
ない。尚、針状粒子の形状寸法は、針状度、即ち(長軸
径/短軸径)の値が3以上であるものが望ましい。
【0017】本発明の鋼管充填用コンクリートは上記以
外の成分、例えば粗骨材や他の混和剤などを必要に応じ
て適宜含むものであっても良い。
【0018】本コンクリートを製造する上で、各成分の
配合順序は特に限定されない。配合物の混練は、一般に
コンクリート製造で使用されている混練機なら何れのも
のを用いても良く、例えば揺動型ミキサ、パン型ミキ
サ、二軸練りミキサ、傾胴ミキサ等を使用して行うこと
ができる。また、鋼管への混練物の充填方法は、混練物
を鋼管上端まで満たすように流し込めば良く、その際、
鋼管がかなり複雑な内形状のものでない限り振動等を加
えなくても良い。尚、充填できる鋼管の形状・寸法は限
定されない。充填後は望ましくは密封し、およそ3〜4
週間常温常圧で養生することにより強固な鋼管コンクリ
ートを得ることができる。
【0019】
【実施例】[実施例1〜4] セメントAとして低熱ポ
ルトランドセメント(太平洋セメント(株)製)、ポゾ
ラン質微粉末として平均粒径0.7μmのシリカフュー
ム、細骨材Cとして珪砂4号と5号の重量比2:1から
なる混合物、粗骨材として最大粒径20mmの石灰石砕
石、繊維Eとして直径0.2mmで長さ15mmの鋼繊
維、繊維Fとして直径0.6mmで長さ15mmのビニ
ロン繊維、高性能AE減水剤として市販のポリカルボン
酸系AE減水剤、石英粉として平均粒径7μmの天然石
英粉末、針状粒子として長軸径0.3mmで長軸径/短
軸径=約4のウォラストナイト、並びに水から選ばれる
材料を、表1に表す配合量となるよう二軸練りミキサに
一括投入し、混練を行った。混練物を内径10cm、高
さ20cmの円筒形の鋼製型枠に上端まで流し込み、型
枠内に密封して28日間常温常圧で養生した。養生後の
コンクリート硬化体の圧縮強度並びに曲げ強度をJIS
R5201に準じた方法で測定した。その結果を表1に
併せて表す。尚、混練物の流動特性の良否をJSCE
F503−1990に準じた試験による状態観察から評
価し、またブリージング状態の観察から分離抵抗性の良
否を評価した。それらの結果も併せて表1に記す。
【0020】
【表1】
【0021】[比較例1〜2] セメントBとして普通
ポルトランドセメント(太平洋セメント(株)製)、細
骨材Dとして最大粒径5mmの石灰石砕砂、粗骨材とし
て最大粒径20mmの石灰石砕石、高性能AE減水剤と
して市販のポリカルボン酸系AE減水剤、並びに水から
選ばれる材料を、表1に表す配合量となるよう二軸練り
ミキサに一括投入し、混練を行った。混練物を内径10
cm、高さ20cmの円筒形の鋼製型枠に上端まで流し
込み、型枠内に密封して28日間常温常圧で養生した。
混練物並びに養生後のコンクリートについて前記実施例
と同様の方法で同様の特性評価を行った。その結果も表
1に併せて記す。
【0022】
【発明の効果】本発明の鋼管充填コンクリートは、高い
流動性に基づく優れた充填性を保有し、高い強度と靱性
を発現できるため、施工性を損なうことなく鋼管コンク
リート構造の耐力を向上させることができる。このた
め、超高層建造物などへの適用が可能となる他、鋼管断
面も小さくできるため、建築物の有効空間を増やすこと
ができ、また建築物の重量軽量化にも十分寄与できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C04B 16:06 C04B 16:06 B 14:38 14:38 A 14:06 14:06 Z 24:26) 24:26) E 103:32 103:32 111:20 111:20

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉
    末、細骨材、水、及び減水剤を含む配合物からなること
    を特徴とする鋼管充填用コンンクリート。
  2. 【請求項2】 配合物が、金属繊維、有機繊維、炭素繊
    維の何れか1種又は2種以上を含むことを特徴とする請
    求項1記載の鋼管充填用コンクリート。
  3. 【請求項3】 金属繊維が、径0.01〜1.0mm、
    長さ2〜30mmの鋼繊維である請求項2記載の鋼管充
    填用コンクリート。
  4. 【請求項4】 有機繊維が、径0.01〜1.0mm、
    長さ2〜30mmのビニロン繊維、ポリプロピレン繊
    維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維から選ばれる一種
    以上の繊維である請求項2記載の鋼管充填用コンクリー
    ト。
  5. 【請求項5】 炭素繊維が、径0.01〜1.0mm、
    長さ2〜30mmである請求項2記載の鋼管充填用コン
    クリート。
  6. 【請求項6】 配合物に、平均粒径3〜20μmの石英
    粉を含む請求項1〜5の何れか記載の鋼管充填用コンク
    リート。
  7. 【請求項7】 配合物に、平均粒径1mm以下の針状粒
    子及び/又は板状粒子を含む請求項1〜6の何れか記載
    の鋼管充填用コンクリート。
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