JP7645481B2 - Expansive lightweight concrete deck with embedded shear reinforcement - Google Patents
Expansive lightweight concrete deck with embedded shear reinforcement Download PDFInfo
- Publication number
- JP7645481B2 JP7645481B2 JP2019198896A JP2019198896A JP7645481B2 JP 7645481 B2 JP7645481 B2 JP 7645481B2 JP 2019198896 A JP2019198896 A JP 2019198896A JP 2019198896 A JP2019198896 A JP 2019198896A JP 7645481 B2 JP7645481 B2 JP 7645481B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- deck
- concrete
- expansive
- shear reinforcement
- reinforcing bars
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Road Paving Structures (AREA)
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
Description
特許法第30条第2項適用 〔提出物名〕 報告書「生産性向上とライフサイクルコストの削減に資する膨張材併用軽量床版の研究開発」 〔提出場所〕 国土交通省国土技術政策総合研究所 〔提出日〕 平成31年2月28日 〔刊行物等〕 〔提出物名〕 報告書「道路政策の質の向上に資する技術研究開発」 〔提出場所〕 国土交通省国土技術政策総合研究所 〔提出日〕 令和1年7月31日
本発明は、せん断補強材を埋設した膨張材併用軽量コンクリート製床版に関する。 The present invention relates to a lightweight concrete deck slab with embedded shear reinforcement and expansive material.
橋脚等により道路構造を支持する道路橋では、道路構造の重量を低減する目的で、軽量骨材を使用した軽量コンクリートによるRC(reinforced concrete:鉄筋コンクリート)床版が用いられることがある。 Road bridges, which support the road structure with piers and other structures, sometimes use RC (reinforced concrete) decks made of lightweight concrete using lightweight aggregate in order to reduce the weight of the road structure.
通常、軽量コンクリートは普通コンクリートと比較して引張強度やせん断強度が小さい。RC床版は、上部を走行する車両からの輪荷重の繰り返し作用により押し抜きせん断破壊し、床版の上面と下面の間を斜め方向のひび割れが貫通して終局に至るが、その耐久性はコンクリートの強度に大きく依存し、軽量コンクリート製のRC床版の耐久性は普通コンクリートを使用した場合に比べて劣ると考えられている。 Lightweight concrete usually has lower tensile and shear strength than ordinary concrete. RC decks are subject to punching shear failure due to the repeated wheel loads of vehicles traveling above them, and diagonal cracks penetrate between the top and bottom surfaces of the deck, leading to its ultimate failure. However, the durability of RC decks made of lightweight concrete is highly dependent on the strength of the concrete, and it is believed that the durability of RC decks made of lightweight concrete is inferior to that of decks made of ordinary concrete.
これに対し、軽量コンクリートの強度を向上させる技術として、軽量コンクリートに緊張材によるプレストレスを導入したものがある。一方、特許文献1、2のようにコンクリートに膨張材を混入することで、膨張材の膨張に伴うケミカルプレストレスによりコンクリートの引張抵抗力を向上させることもでき、機械的にプレストレスを導入する手間を省くことができる。また特許文献3には、膨張材によりケミカルプレストレスを導入するとともに耐水性も向上させた軽量コンクリート製床版について開示されている。
In response to this, there is a technique for improving the strength of lightweight concrete that introduces prestress using tension members into the concrete. On the other hand, by mixing expansive materials into the concrete as in Patent Documents 1 and 2, the tensile resistance of the concrete can be improved by chemical prestress caused by the expansion of the expansive materials, eliminating the need to mechanically introduce prestress.
現在、道路構造のRC床版としては、耐久性向上と軽量化をより進めることが期待されており、このようなRC床版の実用化は、補修・補強を含む道路構造の生産性向上とライフサイクルコストの削減に資するものである。 Currently, there are high expectations for improved durability and lighter weight for RC decks in road structures, and the practical application of such RC decks will contribute to improving the productivity of road structures, including repair and reinforcement, and reducing life cycle costs.
例えば床版のコンクリート中の膨張材の量をより増加させ、強いケミカルプレストレスを導入しコンクリートの強度を高めて耐久性を向上させることも考えられるが、この場合、床版厚さ方向のコンクリートの膨張力が大きく床版のひび割れが発生する懸念がある。 For example, it is possible to increase the amount of expansive material in the concrete of the deck and introduce strong chemical prestress to increase the strength of the concrete and improve durability, but in this case, there is a concern that the expansive force of the concrete in the thickness direction of the deck will be large, which could lead to cracks in the deck.
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、耐久性向上と軽量化を実現可能な膨張材併用軽量コンクリート製床版等を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a lightweight concrete deck using expansive materials that can achieve improved durability and weight reduction.
前述した課題を解決するための本発明は、コンクリートにより形成した床版であって、前記床版は、道路のプレキャスト床版であり、厚さが22cm以下であり、軽量骨材およびセメントに加えて膨張材を前記コンクリートに含有して前記コンクリートにケミカルプレストレスを発生させ、前記膨張材は、標準混和量の1.1倍以上の量含有され、前記コンクリートの水結合材比が、15重量%以上38重量%未満であり、粗骨材に、含水率が0重量%を超える5重量%以下の値である低含水型の軽量骨材が用いられ、細骨材に、事前吸水させた軽量骨材が用いられ、且つ、前記床版に、床版厚さ方向の上部と下部で、平板状の前記床版の前記平板の平面内に縦横に複数の鉄筋が埋設され、縦横の前記鉄筋が前記平面内で直交し、床版厚さ方向のせん断補強材が埋設され、前記せん断補強材の両端部が、上下の前記鉄筋に引掛けるように配置され、縦横の前記鉄筋で区画され、縦方向の長さを横方向の前記鉄筋の複数ピッチ分とし、横方向の長さを縦方向の前記鉄筋の複数ピッチ分とした格子であって、格子内に存在する前記せん断補強材の断面積の総和の前記格子の面積に対する割合が百分率で0.28%以上となるような格子が存在することを特徴とする膨張材併用軽量コンクリート製床版である。 The present invention for solving the above-mentioned problems is a deck formed of concrete, the deck being a precast deck for a road, having a thickness of 22 cm or less, the concrete containing an expansive material in addition to lightweight aggregate and cement to generate chemical prestress in the concrete , the expansive material being contained in an amount of 1.1 times or more of the standard admixture amount, the water-binder ratio of the concrete being 15% by weight or more and less than 38% by weight, a low-water content lightweight aggregate having a water content of more than 0% by weight and not more than 5% by weight is used for the coarse aggregate, pre-absorbed lightweight aggregate is used for the fine aggregate, and the deck is provided with a thickness direction of the deck. a lattice having a vertical length equal to a plurality of pitches of the horizontal rebars and a horizontal length equal to a plurality of pitches of the vertical rebars, and a lattice having a vertical length equal to a plurality of pitches of the horizontal rebars and a horizontal length equal to a plurality of pitches of the vertical rebars, wherein the lattice has a ratio of the sum of the cross-sectional areas of the shear reinforcement materials present within the lattice to the area of the lattice that is 0.28% or more in percentage.
本発明では、床版厚さ方向のせん断補強材を床版内に配置することにより押し抜きせん断破壊に抵抗できるのに加え、膨張材による床版厚さ方向の膨張力に対してもせん断補強材によって抵抗させることができる。そのため、膨張材の量を多くして強いケミカルプレストレスを導入でき、床版厚を薄くしても十分な耐久性が得られ、床版の軽量化と耐久性向上の実現が可能になる。 In this invention, by arranging shear reinforcement in the deck thickness direction, it is possible to resist punching shear failure, and the shear reinforcement can also resist the expansive force in the deck thickness direction caused by the expansive material. Therefore, by increasing the amount of expansive material, strong chemical prestress can be introduced, and sufficient durability can be obtained even if the deck thickness is thin, making it possible to reduce the deck weight and improve its durability.
また床版厚さ方向のせん断補強材は、両端部を床版の上下の鉄筋に引掛けるように配置しコンクリート内に定着することで、膨張材による膨張力や床版の押し抜きせん断破壊に対し好適に抵抗させることができる。 In addition , the shear reinforcement in the thickness direction of the deck can be positioned so that both ends are hooked onto the steel bars above and below the deck and fixed into the concrete, thereby providing effective resistance to the expansive force of the expansive material and punching shear failure of the deck.
前記せん断補強材は、平面において縦横の前記鉄筋の交差部に配置されることが望ましい。
このようにせん断補強材を配置することで、膨張材による膨張力等に対し好適に抵抗できる。
The shear reinforcement is preferably located at the intersections of the longitudinal and transverse reinforcing bars in a plan view.
By arranging the shear reinforcement in this manner, it is possible to effectively resist the expansive force caused by the expansive material.
また本発明ではせん断補強材により膨張力に抵抗できるので、膨張材を標準混和量の1.1倍以上の量含有させて強いケミカルプレストレスを得ることができる。 In addition, in the present invention, since the expansive force can be resisted by the shear reinforcement, a strong chemical prestress can be obtained by adding the expansive material in an amount 1.1 times or more the standard mixture amount.
また本発明では、水結合材比を38重量%未満とすることで、より高い強度を有する床版が得られる。また水結合材比を15重量%以上とすることにより、床版に必要な施工性の確保が可能になる。 In addition, in the present invention, by setting the water-binder ratio to less than 38% by weight, a deck slab with higher strength can be obtained, and by setting the water-binder ratio to 15% by weight or more, it is possible to ensure the necessary workability for the deck slab.
また本発明の軽量コンクリート製床版は、プレキャスト床版でありせん断補強材の追加に係る労務負担を小さくできる。 Furthermore , the lightweight concrete deck of the present invention is a precast deck, which reduces the labor burden associated with adding shear reinforcement.
また本発明では、粗骨材に、低含水型の軽量骨材を用いることにより、床版の耐凍害性を向上させることができ、寒冷地での使用も可能になる。 Furthermore , in the present invention, by using a low-water-content lightweight aggregate as the coarse aggregate, the frost resistance of the deck slab can be improved, making it possible to use the deck slab in cold regions.
本発明により、耐久性向上と軽量化を実現可能な膨張材併用軽量コンクリート製床版等を提供することができる。 The present invention makes it possible to provide a lightweight concrete deck using expansive materials, which can improve durability and reduce weight.
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。 The following describes in detail a preferred embodiment of the present invention with reference to the drawings.
(1.道路構造3)
図1は、本発明の実施形態に係る床版(膨張材併用軽量コンクリート製床版)31を含む道路構造3を示す図であり、道路構造3の厚さ方向の断面構成を示したものである。
(1. Road Structure 3)
FIG. 1 is a diagram showing a
図1に示すように、道路構造3は、床版31、舗装層35等を有する。
As shown in FIG. 1, the
床版31は、膨張材、軽量骨材、セメント等を含有したコンクリートにより形成された膨張材併用軽量コンクリート製床版であり、内部に鉄筋311とせん断補強材312が埋設される。また床版31は予め工場で製作したプレキャスト品(プレキャスト床版)である。
The
コンクリートに用いられる膨張材としては、水和により膨張するものであれば特に限定されない。特許文献1、2にも記載があるが、例えば水酸化カルシウムの生成により水和膨張するもの等、JIS A 6202に適合する膨張材を使用することができる。 There are no particular limitations on the expansive material used in concrete, so long as it expands upon hydration. As described in Patent Documents 1 and 2, for example, expansive materials that conform to JIS A 6202, such as those that expand upon hydration through the production of calcium hydroxide, can be used.
なお、本実施形態では、この膨張材として、標準混和量がコンクリート1m3あたり30kgである標準タイプの膨張材を用い、これを標準混和量の1.1倍以上、すなわちコンクリート1m3あたり33kg以上となるように配合する。これにより、膨張材による強いケミカルプレストレスを得て床版31の強度を向上させることができる。ただし膨張材の配合量がこれに限ることはない。また膨張材としては標準混和量がコンクリート1m3あたり20kgである膨張材を用いてもよく、この場合も標準混和量の1.1倍以上となる量を配合すればよい。
In this embodiment, a standard type expansive material with a standard mixing amount of 30 kg per 1 m3 of concrete is used as the expansive material, and is mixed in an amount 1.1 times or more of the standard mixing amount, i.e., 33 kg or more per 1 m3 of concrete. This allows a strong chemical prestress to be obtained by the expansive material, improving the strength of the
軽量骨材は、例えば膨張頁岩を原料とした従来知られている人工の軽量骨材を使用できる。軽量骨材としては、例えば事前吸水させたものを用いることもでき、含水率を0重量%を超える5重量%以下の値とした低含水型の軽量骨材を使用することもできる。特に後者の場合、粗骨材に軽量骨材を用いることで凍結融解に対する抵抗性(耐凍害性)を向上させることができるが、その効果については後述する実施例により説明する。 The lightweight aggregate can be a conventionally known artificial lightweight aggregate made from expanded shale, for example. The lightweight aggregate can be one that has absorbed water in advance, or a low-water-content lightweight aggregate with a water content of more than 0% by weight but not more than 5% by weight. In the latter case in particular, the use of lightweight aggregate as the coarse aggregate can improve resistance to freezing and thawing (frost resistance), and the effect of this will be explained in the examples below.
セメントも特に限定されることなく、公知の様々なポルトランドセメントを用いることができる。また、減水剤や空気量調整剤など、各種の混和剤を含ませることも可能である。 There are no particular limitations on the type of cement, and various known Portland cements can be used. It is also possible to add various admixtures, such as water reducers and air content adjusters.
ここで、コンクリート調製時の水結合材比は、15重量%以上38重量%未満とすることが望ましい。なお、結合材はセメントと膨張材を指すものとし、結合材の重量は、これらセメントと膨張材の重量を合わせたものである。 Here, it is desirable that the water-binder ratio when preparing concrete be 15% by weight or more and less than 38% by weight. Note that binder refers to cement and expansive material, and the weight of the binder is the combined weight of the cement and expansive material.
水結合材比を38重量%未満とすることで、より高い強度を有する床版31を得ることができる。また水結合材比が15重量%以上あればプレキャスト品である床版31に必要な施工性の確保が可能になる。ただし水結合材比の範囲がこれに限定されることはない。
By setting the water-binder ratio to less than 38% by weight, a
鉄筋311は床版31の上部と下部に設けられ、平面において直交するように縦横に複数配置される。
The
せん断補強材312は床版厚さ方向に設けられる。せん断補強材312としては例えば鉄筋(せん断補強筋)が用いられる。しかしながら、せん断補強材312がこれに限ることはない。
The
せん断補強材312の両端部は、床版厚さ方向の中心に向かって折り曲げられる。この折曲部は床版31の上下の鉄筋311に引掛けるように配置され、コンクリート内に定着される。
Both ends of the
せん断補強材312は、床版31の押し抜きせん断破壊に抵抗するとともに、膨張材による床版厚さ方向の膨張力に抵抗してコンクリートのひび割れを防止する。このように、本実施形態では膨張力に抵抗する手段を確保したうえで、前記のように膨張材の量を多くして強いケミカルプレストレスを導入する。
The
床版31の厚さは、鉄筋311の端部をループ継手とする場合を考慮し、一般的なループ継手の必要曲げ径とこれに対するかぶり厚を考慮した下限値である22cmとする。こうして床版31を薄厚化し、単位面積1m2あたりの床版重量を減らして床版31を軽量化する。また床版31を薄厚化することは、膨張材の床版厚さ方向の膨張力を低減することにもつながる。ただし床版31の厚さはこれに限ることはなく、22cmより大きくしてもよいし、上記のような継手条件を考慮しなければ22cmより薄くすることも可能である。
The thickness of the
図2(a)は床版31の配筋状態を示す図であり、床版31内に配置される鉄筋311とせん断補強材312を上から見たものである。
Figure 2(a) shows the reinforcement state of the
前記したように鉄筋311は平面において直交するように格子状に配置され、せん断補強材312は縦横の鉄筋311の交差部に配置される。これにより、膨張材による膨張力や床版31の押し抜きせん断破壊に対しせん断補強材312によって好適に抵抗できる。またせん断補強材312はこれらの交差部に千鳥状に配置される。すなわち、縦横に隣り合うせん断補強材312の間には、せん断補強材312の配置されない交差部が存在する。ただし、具体的な配筋手法がこれに限ることはない。
As described above, the reinforcing
本実施形態では、図2(b)に示すように、縦横の鉄筋311で区画され、縦方向の長さを横方向の鉄筋311の複数ピッチ分(図の例では4ピッチ分)とし、横方向の長さを縦方向の鉄筋311の複数ピッチ分(図の例では4ピッチ分)とした格子Dであって、格子D内に存在するせん断補強材312の断面積の総和の格子Dの面積に対する割合が百分率で0.28%以上となるような格子Dが存在するようにし、せん断補強材312の密度を十分に確保することで膨張材の膨張力や床版31の押し抜きせん断破壊に対し高い抵抗力を得るようにしている。
In this embodiment, as shown in FIG. 2(b), a lattice D is partitioned by vertical and horizontal reinforcing
ここで、上記したせん断補強材312の断面積は、せん断補強材312である鉄筋の長手方向(床版厚さ方向)と直交する断面の面積であり、また格子Dの頂点に位置するせん断補強材312(図2(b)のa参照)については、その断面積の1/4が格子D内に存在し、格子Dの辺に位置するせん断補強材312(図2(b)のb参照)については、その断面積の1/2が格子D内に存在するものとする。
The cross-sectional area of the
舗装層35は車両等が走行する路面を構成する。舗装層35は従来知られたものとでき、例えばアスファルト等により形成できる。床版31と舗装層35の間に防水層を設けることも可能である。
The
本実施形態の道路構造3は、例えば図3(a)に示すように橋脚1a上に配置することもできるし、図3(b)に示すようにボックスカルバート1b上に配置することもできる。また、図3(c)に示すようにシールドトンネル1c内で配置される場合もある。その他、種々の道路に適用することができる。また、床版31は新設の道路に適用するだけでなく、既設の床版の打ち替えにも使用できる。
The
以下、実施例を挙げて本実施形態の床版の効果について説明する。ただし、本発明がこれに限られることはない。 The effects of the deck of this embodiment will be explained below using examples. However, the present invention is not limited to these.
[耐久性]
本実施形態の床版31は、前記したように軽量骨材およびセメントに加えて膨張材をコンクリートに含有し、且つ、床版厚さ方向のせん断補強材によって膨張材による膨張力に抵抗させる。これにより膨張材の量を増やしてより積極的にケミカルプレストレスを導入し、床版の耐久性を向上させることが可能になる。そこでまず、係る床版について輪荷重走行試験を行い、その耐久性について検討を行った結果を実施例1として以下説明する。
[Durability]
As described above, the
(実施例1)
水、セメント、膨張材、骨材(細骨材および粗骨材)、および混和剤である高性能AE減水剤として以下の材料を使用し、これらを図4に示す配合により混合して実施例1のコンクリートを調製した。なお図4に示す高性能AE減水剤の量は結合材の重量に対する重量比(重量%)である。
水;水道水
セメント;普通ポルトランドセメント 太平洋セメント株式会社製
膨張材;CSA#20 デンカ株式会社製
細骨材;人工軽量骨材 メサライト細骨材 日本メサライト工業株式会社製
粗骨材;人工軽量骨材 メサライト粗骨材 日本メサライト工業株式会社製
高性能AE減水剤;マスターグレニウムSP8SV BASFジャパン株式会社製
Example 1
The following materials were used as water, cement, expansive agent, aggregates (fine aggregate and coarse aggregate), and a high-range air-entraining water-reducing agent, which is an admixture, and were mixed according to the mix ratio shown in Figure 4 to prepare the concrete of Example 1. The amount of the high-range air-entraining water-reducing agent shown in Figure 4 is the weight ratio (weight %) to the weight of the binder.
Water: Tap water Cement: Ordinary Portland cement manufactured by Taiheiyo Cement Corporation Expansive agent: CSA#20 manufactured by Denka Co., Ltd. Fine aggregate: Artificial lightweight aggregate Mesalite fine aggregate manufactured by Nippon Mesalite Industry Co., Ltd. Coarse aggregate: Artificial lightweight aggregate Mesalite coarse aggregate manufactured by Nippon Mesalite Industry Co., Ltd. High-performance AE water reducer: Masterglenium SP8SV manufactured by BASF Japan Ltd.
ここで、膨張材は標準混和量が1m3あたり30kgの標準タイプのものである。また軽量骨材は細骨材、粗骨材ともに事前吸水させたものとし、内部養生効果により長期にわたり膨張量を維持できることを期待して表乾状態の骨材を使用した。 The expansive material used here is the standard type with a standard mixing amount of 30 kg per 1 m3 . The lightweight aggregates, both fine and coarse, are pre-absorbed with water, and surface-dried aggregates are used in the hope that the amount of expansion will be maintained over a long period of time due to the internal curing effect.
(輪荷重走行試験)
図4の配合により調製したコンクリートを用いて床版である供試体を作成し、輪荷重走行試験を行った。
(Wheel load running test)
A test piece, which was a deck slab, was made using the concrete prepared according to the mix ratio shown in FIG. 4, and a wheel load running test was carried out.
図5はこの供試体30を示す図である。図5は供試体30の平面であり、内部の配筋状態も図2(a)と同様に図示した。図5に示すように、供試体30は矩形平面を有する平板体であり、その寸法は縦2,800mm×横4,500mm×厚さ220mmである。供試体30の内部には、前記した鉄筋311およびせん断補強材312と同様の配置で鉄筋301およびせん断補強材302を埋設した。
Figure 5 shows this
供試体30のコンクリートの材齢は37日とした。また供試体30の中央のせん断補強材302には引張りひずみが発生しており、せん断補強材302が膨張材によるコンクリートの膨張に抵抗していることが確認できた。
The concrete age of
輪荷重走行試験は、図6(a)に示す試験装置10を用いて行った。この試験装置10は、門型のフレーム11の上辺から支持したレール12に負荷部13を設け、この負荷部13から供試体30に輪荷重を付加するものである。
The wheel load running test was carried out using a
負荷部13にはクランクロッド14の一端が取付けられ、クランクロッド14の他端はフライホイール15に取付けられる。このフライホイール15が回転することにより、負荷部13がレール12に沿って図の矢印Aに示すように往復する。
One end of a
供試体30は架台16上に設けられた支持部17、18により支持される。図6(b)は供試体30の平面における支持部17、18の配置を示す図である。供試体30は、長辺のそれぞれに沿った支持部17、17によって単純支持され、短辺のそれぞれに沿った支持部18、18によって弾性支持される。
The
負荷部13の下端には車輪が設けられる。この車輪は負荷部13の往復移動に伴い供試体30上を往復移動する。負荷部13は、この車輪により供試体30に輪荷重を負荷するようになっている。
A wheel is provided at the lower end of the
輪荷重は載荷板19を介して供試体30に載荷される。図6(b)の鎖線Cは載荷板19上の車輪の移動範囲を示し、ここでは供試体30の中央部の縦500mm×横3000mmの範囲に設定した。
The wheel load is applied to the
試験装置10を用いて供試体30(実施例1)に対し行った輪荷重走行試験の結果を図7に示す。輪荷重走行試験では、走行時の輪荷重について、走行開始時の初期荷重を157kN(16tf)とし、走行回数40,000回ごとに19.6kN(2tf)ずつ荷重を増加させた。なお、走行回数は、試験装置10の負荷部13の車輪が移動範囲の一端から他端まで移動した場合を1回として数えている。
The results of a wheel load running test performed on the test specimen 30 (Example 1) using the
図7は横軸を等価走行回数(回)とし、縦軸を供試体30中央のたわみ量(mm)としたグラフである。等価走行回数は実走行回数を輪荷重157kNの一定載荷条件での走行回数に換算した結果であり、以下に示す算出式によって等価走行回数Neqが算出できる。
Neq=Σ(Pi/157)m×Ni
上記算出式において、Pi(kN)は実際に載荷した荷重であり、Ni(回)は荷重Piでの走行回数である。mは等価換算のための係数であり、ここでは12.76を用いている。
7 is a graph in which the horizontal axis represents the equivalent number of runs (times) and the vertical axis represents the deflection (mm) at the center of the
Neq=Σ(Pi/157) m ×Ni
In the above formula, Pi (kN) is the actual load, and Ni (times) is the number of times the load Pi was applied. m is a coefficient for equivalent conversion, and 12.76 is used here.
図7に示すように、実施例1の供試体30では、等価走行回数約1.25×1010万回で上面の載荷板19付近にひび割れが発生した。この時点で明確な押し抜きせん断破壊状態には至らなかったが、変位が大きく増加したため試験を終了した。
As shown in Fig. 7, in the
一方、本発明者は膨張材およびせん断補強材を使用しない25cm厚の軽量コンクリート製床版(床版A)、標準混和量が1m3あたり20kgの膨張材をコンクリート1m3あたり30kg配合し、せん断補強材を使用しない25cm厚の軽量コンクリート製床版(床版B)についても同様の試験を実施しており、前者の床版Aでは約2.17×108万回(等価走行回数)走行時、後者の床版Bでは約1.84×109万回(等価走行回数)走行時でひび割れが床版の上面から下面まで斜めに貫通し、押し抜きせん断破壊に至った。 On the other hand, the inventors also conducted similar tests on a 25cm thick lightweight concrete slab (slab A) which did not use expansive material or shear reinforcement, and a 25cm thick lightweight concrete slab (slab B) which used 30kg of expansive material per 1m3 of concrete, with the standard mixing amount of 20kg per 1m3 . Cracks penetrated diagonally from the top to the bottom of the slab after approximately 2.17 x 10 80,000 runs (equivalent number of runs) in the former slab A, and after approximately 1.84 x 10 90,000 runs (equivalent number of runs) in the latter slab B, leading to punch-out shear failure.
このように、実施例1の供試体30は床版Aに対して50倍以上、床版Bに対して5倍以上の耐久性を有しており、膨張材とせん断補強材を併用した軽量コンクリート床版が、床版厚が薄いにも関わらず高い耐久性を有していることが確認できた。また実施例1の供試体30ではひび割れも床版A、Bより緩やかに進行しており、せん断補強材の配置は脆性的な破壊の抑制にも効果的と考えられる。
Thus,
[耐凍害性]
軽量骨材として事前吸水させたものを用いる場合、軽量骨材内部の空隙が水で満たされた状態でコンクリートが製作される。ただしこの場合では、コンクリートの硬化後も軽量骨材内部に液相の水が存在するため、コンクリートが凍結融解作用を受けると軽量骨材内部から劣化が進行していく恐れがある。これに対し、前記したように低含水型の軽量骨材を使用することで凍結融解抵抗性(耐凍害性)を向上させることができるので、凍結融解試験を行い耐凍害性について検討を行った結果を実施例2として以下説明する。
[Frost resistance]
When lightweight aggregate that has absorbed water in advance is used, concrete is produced with the voids inside the lightweight aggregate filled with water. However, in this case, liquid water remains inside the lightweight aggregate even after the concrete hardens, so there is a risk that deterioration will progress from inside the lightweight aggregate when the concrete is subjected to freezing and thawing. In response to this, the freeze-thaw resistance (frost resistance) can be improved by using low-water-content lightweight aggregate as described above, so a freeze-thaw test was conducted to examine the frost resistance, and the results are described below as Example 2.
(実施例2および比較例1、2)
水、セメント、膨張材、骨材(細骨材および粗骨材A、B)、中空微小球、および混和剤である高性能AE減水剤、AE剤として以下の材料を使用し、これらを図8に示す配合により混合して実施例2および比較例1、2のコンクリートを調製した。なお図8に示す高性能AE減水剤、AE剤の量は結合材の重量に対する重量比(重量%)である。
水;水道水
セメント;普通ポルトランドセメント デンカ株式会社製
膨張材;エトリンガイト系膨張材(30型) デンカ株式会社製
細骨材;人工軽量骨材 メサライト細骨材(プレソーキング(事前吸水)品) 日本メサライト工業株式会社製
粗骨材A;人工軽量骨材 メサライト粗骨材(プレソーキング(事前吸水)品) 日本メサライト工業株式会社製
粗骨材B;人工軽量骨材 メサライト粗骨材(低含水品) 日本メサライト工業株式会社製
中空微小球;KINDエア デンカ株式会社製
高性能AE減水剤;マスターグレニウムSP8SV BASFジャパン株式会社製
AE剤;マスターエア303A BASFジャパン株式会社製
(Example 2 and Comparative Examples 1 and 2)
The concrete of Example 2 and Comparative Examples 1 and 2 was prepared by mixing the following materials as water, cement, expansive agent, aggregates (fine aggregate and coarse aggregates A and B), hollow microspheres, and a high-range air-entraining water-reducing agent and air-entraining agent, which are admixtures, according to the mix ratio shown in Fig. 8. The amounts of the high-range air-entraining water-reducing agent and air-entraining agent shown in Fig. 8 are expressed as weight ratios (wt%) to the weight of the binder.
Water: tap water Cement: ordinary Portland cement Manufactured by Denka Co., Ltd. Expansive agent: ettringite-based expansive agent (30 type) Manufactured by Denka Co., Ltd. Fine aggregate: artificial lightweight aggregate Mesalite fine aggregate (pre-soaked product) Manufactured by Nippon Mesalite Industry Co., Ltd. Coarse aggregate A: artificial lightweight aggregate Mesalite coarse aggregate (pre-soaked product) Manufactured by Nippon Mesalite Industry Co., Ltd. Coarse aggregate B: artificial lightweight aggregate Mesalite coarse aggregate (low moisture content) Manufactured by Nippon Mesalite Industry Co., Ltd. Hollow microspheres: KIND air Manufactured by Denka Co., Ltd. High-performance AE water reducer: Masterglanium SP8SV Manufactured by BASF Japan Ltd.
Air entraining agent: Master Air 303A, manufactured by BASF Japan Ltd.
ここで、膨張材は標準混和量が1m3あたり30kgの標準タイプの膨張材である。また実施例2のコンクリートは低含水状態の粗骨材Bを使用することで耐凍害性を向上させることを目的としており、比較例2のコンクリートは外割りで中空微小球を混和することで、軽量骨材自体が包含する空気量相当分を中空微小球にて補い、コンクリート自体の耐凍害性を向上させることを想定している。中空微小球の平均粒径は80μmであり、みかけ密度は0.13g/cm3である。 Here, the expansive agent is a standard type expansive agent with a standard mixing amount of 30 kg per cubic meter . The concrete of Example 2 is intended to improve the frost resistance by using low-moisture coarse aggregate B, while the concrete of Comparative Example 2 is intended to improve the frost resistance of the concrete itself by mixing hollow microspheres in the outer portion, thereby supplementing the amount of air contained in the lightweight aggregate with hollow microspheres. The average particle size of the hollow microspheres is 80 μm, and the apparent density is 0.13 g/ cm3 .
これら実施例2および比較例1、2のコンクリートのそれぞれを用いて、後述する凍結融解試験に用いる供試体を作製した。供試体は縦100mm×横100mm×高さ400mmの角柱状である。 Using each of the concretes of Example 2 and Comparative Examples 1 and 2, specimens were prepared for the freeze-thaw test described below. The specimens were rectangular columns measuring 100 mm long x 100 mm wide x 400 mm high.
(凍結融解試験)
凍結融解試験は、JIS A 1148 A法(水中凍結融解試験方法)により行った。JIS A 1148 A法では、全面が水に覆われるように容器内に配置した供試体に対し、凍結融解のサイクルを繰り返し、所定のサイクル時点でJIS A 1127 によるたわみ振動の一次共鳴振動数を測定する。
(Freeze-thaw test)
The freeze-thaw test was conducted according to JIS A 1148 A (underwater freeze-thaw test method). In JIS A 1148 A, a test specimen placed in a container so that its entire surface is covered with water is subjected to repeated freeze-thaw cycles, and the primary resonance frequency of the flexural vibration according to JIS A 1127 is measured at a specified cycle point.
一次共鳴振動数は相対動弾性係数の算出に用い、本試験では相対動弾性係数の変化により凍結融解抵抗性を評価した。試験の終了時期は、JIS A 1148に準じて300サイクル終了まで、もしくは、相対動弾性係数が60%以下になった時のサイクルとした。 The primary resonance frequency was used to calculate the relative dynamic modulus of elasticity, and in this test, the freeze-thaw resistance was evaluated based on the change in the relative dynamic modulus of elasticity. The test was terminated after 300 cycles, or when the relative dynamic modulus of elasticity fell to 60% or less, in accordance with JIS A 1148.
図9は試験結果を示す図である。比較例1では、90サイクルで相対動弾性係数が60%を下回る結果となったが、低含水状態の粗骨材Bを使用した実施例2では300サイクル終了時点においても相対動弾性係数が60%以上を保持しており、凍結融解抵抗性の向上が確認された。中空微小球を混和した比較例2も比較例1よりは凍結融解抵抗性の向上が認められるが、150サイクル経過時には、相対動弾性係数が60%を下回る結果となり、中空微小球を混和した比較例2よりも、低含水状態の粗骨材Bを使用した実施例2の方が耐凍害性に優れていることが確認できた。 Figure 9 shows the test results. In Comparative Example 1, the relative dynamic modulus of elasticity fell below 60% at 90 cycles, but in Example 2, which used low-moisture coarse aggregate B, the relative dynamic modulus of elasticity remained at 60% or more even at the end of 300 cycles, confirming improved freeze-thaw resistance. Comparative Example 2, which contained hollow microspheres, also showed improved freeze-thaw resistance compared to Comparative Example 1, but after 150 cycles, the relative dynamic modulus of elasticity fell below 60%, confirming that Example 2, which used low-moisture coarse aggregate B, had better frost resistance than Comparative Example 2, which contained hollow microspheres.
以上説明したように、本実施形態では、床版厚さ方向のせん断補強材312を床版31内に配置することにより押し抜きせん断破壊に抵抗できるのに加え、膨張材による床版厚さ方向の膨張力に対してもせん断補強材312によって抵抗させることができる。そのため、膨張材の量を多くして強いケミカルプレストレスを導入でき、床版厚を薄くしても十分な耐久性が得られ、床版31の軽量化と耐久性向上の実現が可能になる。
As described above, in this embodiment, by arranging the
また、せん断補強材312の両端部は、上下の鉄筋311に引掛けるように配置してコンクリート内に定着することで、膨張材による膨張力や床版の押し抜きせん断破壊に対し好適に抵抗させることができる。
In addition, both ends of the
また前記したように、せん断補強材312は、平面において縦横の鉄筋311の交差部に配置されることで、膨張材による膨張力や床版31の押し抜きせん断破壊に対し好適に抵抗させることができる。
As mentioned above, the
上記のように、本実施形態ではせん断補強材312により膨張力に抵抗できるので、膨張材を標準混和量の1.1倍以上に当たる量含有させて強いケミカルプレストレスを得ることができる。
As described above, in this embodiment, the
また、本実施形態では、床版31のコンクリートの水結合材比を38重量%未満とすることで、より高い強度を有する床版31が得られる。また水結合材比が15重量%以上あれば、プレキャスト品である床版31に必要な施工性の確保が可能になる。また本実施形態の床版31はプレキャスト床版なので、せん断補強材312の追加に係る労務負担も小さい。
In addition, in this embodiment, by setting the water-binder ratio of the concrete of the
さらに、低含水型の軽量骨材を用いることで床版31の耐凍害性を向上させることができ、寒冷地での使用も可能になる。本実施形態では、粗骨材と細骨材の両方、または粗骨材のみ低含水型の軽量骨材とできる。なお、前記のように水結合材比を小さく(単位セメント量を大きく)することは、セメントの水和による自己乾燥効果によって軽量骨材が包含する水を多く消費することで、耐凍害性の面でも有効である。
Furthermore, by using low-moisture lightweight aggregate, the frost resistance of the
しかしながら、本発明はこれに限らない。例えばせん断補強材は図1のせん断補強材312に限らず、図10の床版31’に示すように、せん断補強材312’の両端部に拡幅部を設けてコンクリート内に定着し、拡幅部が鉄筋311に引掛るように配置してもよい。
However, the present invention is not limited to this. For example, the shear reinforcement is not limited to the
また本実施形態の床版31はプレキャスト品であるが、労務負担を考慮しなければコンクリートの現場打ちによって形成することも可能である。
In addition, the
以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The above describes preferred embodiments of the present invention with reference to the attached drawings, but the present invention is not limited to these examples. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modified or revised examples within the scope of the technical ideas disclosed in this application, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present invention.
3:道路構造
31、31':床版
35:舗装層
311:鉄筋
312、312':せん断補強材
3:
Claims (2)
前記床版は、道路のプレキャスト床版であり、厚さが22cm以下であり、
軽量骨材およびセメントに加えて膨張材を前記コンクリートに含有して前記コンクリートにケミカルプレストレスを発生させ、
前記膨張材は、標準混和量の1.1倍以上の量含有され、
前記コンクリートの水結合材比が、15重量%以上38重量%未満であり、
粗骨材に、含水率が0重量%を超える5重量%以下の値である低含水型の軽量骨材が用いられ、
細骨材に、事前吸水させた軽量骨材が用いられ、
且つ、
前記床版に、
床版厚さ方向の上部と下部で、平板状の前記床版の前記平板の平面内に縦横に複数の鉄筋が埋設され、縦横の前記鉄筋が前記平面内で直交し、
床版厚さ方向のせん断補強材が埋設され、前記せん断補強材の両端部が、上下の前記鉄筋に引掛けるように配置され、
縦横の前記鉄筋で区画され、縦方向の長さを横方向の前記鉄筋の複数ピッチ分とし、横方向の長さを縦方向の前記鉄筋の複数ピッチ分とした格子であって、格子内に存在する前記せん断補強材の断面積の総和の前記格子の面積に対する割合が百分率で0.28%以上となるような格子が存在することを特徴とする膨張材併用軽量コンクリート製床版。 A deck made of concrete,
The deck is a precast deck for a road and has a thickness of 22 cm or less;
The concrete contains an expansive material in addition to the lightweight aggregate and cement to generate chemical prestress in the concrete;
The expanding agent is contained in an amount 1.1 times or more of the standard mixing amount,
The water-binder ratio of the concrete is 15% by weight or more and less than 38% by weight,
A low-moisture lightweight aggregate with a moisture content of more than 0% by weight and not more than 5% by weight is used for the coarse aggregate.
The fine aggregate is lightweight aggregate that has been pre-absorbed.
and,
The floor slab,
At the top and bottom of the thickness direction of the deck, a plurality of reinforcing bars are embedded vertically and horizontally within the plane of the flat plate of the flat plate-shaped deck, and the vertical and horizontal reinforcing bars are perpendicular to each other within the plane,
A shear reinforcement material is embedded in the deck thickness direction , and both ends of the shear reinforcement material are arranged so as to be hooked onto the upper and lower reinforcing bars,
A lightweight concrete deck slab with expansive material, characterized in that the lattice is divided vertically and horizontally by the reinforcing bars, the vertical length is multiple pitches of the horizontal reinforcing bars, and the horizontal length is multiple pitches of the vertical reinforcing bars, and the ratio of the sum of the cross-sectional area of the shear reinforcement present within the lattice to the area of the lattice is 0.28% or more in percentage .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019198896A JP7645481B2 (en) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | Expansive lightweight concrete deck with embedded shear reinforcement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019198896A JP7645481B2 (en) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | Expansive lightweight concrete deck with embedded shear reinforcement |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021070995A JP2021070995A (en) | 2021-05-06 |
JP7645481B2 true JP7645481B2 (en) | 2025-03-14 |
Family
ID=75712681
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019198896A Active JP7645481B2 (en) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | Expansive lightweight concrete deck with embedded shear reinforcement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7645481B2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000314108A (en) | 1999-04-30 | 2000-11-14 | Pc Bridge Co Ltd | Bridge equipped with high-strength lightweight concrete floor slab |
JP4724142B2 (en) | 2007-03-23 | 2011-07-13 | リンナイ株式会社 | Water supply valve device |
JP6082207B2 (en) | 2012-08-10 | 2017-02-15 | 首都高速道路株式会社 | Lightweight concrete slab |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59209818A (en) * | 1983-05-16 | 1984-11-28 | 秩父セメント株式会社 | Structure of arrangement of bar of member made of reinforcedconcrete |
JPH08218326A (en) * | 1995-02-10 | 1996-08-27 | Kajima Corp | Reinforcement method of viaduct floorboard |
JPH1144046A (en) * | 1997-07-28 | 1999-02-16 | Kajima Corp | Reinforcing bar assembly method and concrete structure |
JP3658568B2 (en) * | 2002-03-13 | 2005-06-08 | 東日本旅客鉄道株式会社 | concrete |
JP4320430B2 (en) * | 2003-09-24 | 2009-08-26 | 学校法人日本大学 | RC structure with improved running vibration durability and manufacturing method thereof |
CZ297936B6 (en) * | 2005-02-22 | 2007-05-02 | Jasan@Petr | Floor construction and process for making the same |
JP2008044806A (en) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Foundation For The Promotion Of Industrial Science | Crack suppressing concrete and method of suppressing crack of concrete |
JP2014201870A (en) * | 2013-04-01 | 2014-10-27 | 安宏 藤元 | Cwood |
JP6956585B2 (en) * | 2017-10-18 | 2021-11-02 | 株式会社Ihiインフラ建設 | Lightweight concrete deck with salt penetration resistance |
-
2019
- 2019-10-31 JP JP2019198896A patent/JP7645481B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000314108A (en) | 1999-04-30 | 2000-11-14 | Pc Bridge Co Ltd | Bridge equipped with high-strength lightweight concrete floor slab |
JP4724142B2 (en) | 2007-03-23 | 2011-07-13 | リンナイ株式会社 | Water supply valve device |
JP6082207B2 (en) | 2012-08-10 | 2017-02-15 | 首都高速道路株式会社 | Lightweight concrete slab |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021070995A (en) | 2021-05-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Oskouei et al. | Experimental study of the punching behavior of GFRP reinforced lightweight concrete footing | |
Venu et al. | Tie-confinement aspects of fly ash-GGBS based geopolymer concrete short columns | |
KR20120074320A (en) | Composite concrete for floor slabs and rafts | |
Anandan et al. | Comparative study on the behavior of conventional ferrocement and modified ferrocement wrapped columns | |
Choi et al. | Shear behavior and performance of deep beams made with self-compacting concrete | |
Cheah et al. | The structural behaviour of HCWA ferrocement–reinforced concrete composite slabs | |
CN110005129A (en) | FRP reinforced fiber high-strength light-weight aggregate concrete beam member and manufacturing method | |
Ekwulo et al. | Effect of aggregate size and gradation on compressive strength of normal strength concrete for rigid pavement | |
Thomas et al. | Strength and behaviour of SIFCON with different types of fibers | |
NO348116B1 (en) | Semi-precast elevated concrete element system | |
Garg et al. | Retrofitting of shear-deficient RC beams using UHP-FRC | |
Alexander et al. | Studies on the mechanical and durability performance of textile reinforced geopolymer concrete beams | |
Mohammed | Mechanical properties of ultra high strength fiber reinforced concrete | |
Turk et al. | Effect of the use of different types and dosages of mineral additions on the bond strength of lap-spliced bars in self-compacting concrete | |
JP7645481B2 (en) | Expansive lightweight concrete deck with embedded shear reinforcement | |
JP2009007925A (en) | Floor slab for steel bridge | |
JP6082207B2 (en) | Lightweight concrete slab | |
Illampas et al. | Development and performance evaluation of a novel high-ductility fiber-reinforced lime-pozzolana matrix for textile reinforced mortar (TRM) masonry strengthening applications | |
CN105906267B (en) | A kind of continuous reinforcement concrete and preparation method thereof that anti-impact is disconnected | |
KR100685222B1 (en) | Double concrete structure | |
Mhadeshwar et al. | Experimental performance, mathematical modelling and development of stress block parameter of ferrocement beams with rectangular trough shaped skeletal steel | |
Sathya et al. | Effect of Steel Fibres as Reinforcement in Self Compacting Concrete | |
Bustillo Revuelta et al. | Concrete | |
Shah et al. | Evaluation of shear strength in self-compacting fibre-reinforced concrete and conventional concrete deep beams | |
JP2023153963A (en) | Concrete placing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80 Effective date: 20191129 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220922 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220926 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230531 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230606 |
|
RD13 | Notification of appointment of power of sub attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7433 Effective date: 20230713 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20230713 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230804 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20231024 |
|
RD13 | Notification of appointment of power of sub attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7433 Effective date: 20241025 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20241025 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250220 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7645481 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |