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Info
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (7)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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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