JP2001181010A

JP2001181010A - 導水路・導水管

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Publication number: JP2001181010A
Application number: JP37205299A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Shimoyama; 善秀下山; Naoaki Koyanagi; 直昭小柳; Shigematsu Takahashi; 重松高橋; Yasuaki Fukuda; 康昭福田
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2001-07-03
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP4540161B2

Abstract

(57)【要約】【課題】超高強度コンクリート系の硬化体を用いるこ
とにより、急流河川やダムに構築し、高速土砂流や高速
水流による耐摩耗や耐表面侵食に優れた、放水路や排砂
路を含む導水路・導水管を提供する。【解決手段】この発明の導水路・導水管によれば、少
なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以
下の骨材粒子、水、及び減水剤を含む配合物の硬化体を
有してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、導水路・導水
管、特に急流河川やダム構造物に適用される放水路や排
砂路を含む導水路・導水管に関する。

【０００２】

【従来の技術】急流河川やダムに構築する放水路や排砂
路を含む導水路や導水管は、一般にコンクリートで構築
されるが、急流河川底やダムの排砂路は、流下土砂の掃
流力が大きく、土石による摩耗や衝撃の損傷を恒常的に
受ける。また、ダムにおける放水や導水での水路では高
速流水により、キャビテーション（負圧）劣化を生じる
ことが知られている。前記キャビテーション（負圧）劣
化は、一般に流水速度が１０〜３０ｍ／秒を越えると発
生すると言われている。また、キャビテーション劣化が
起こらずとも、土石による摩耗は、流水速度が１〜７ｍ
／秒程度でも生じる。この摩耗によるコンクリート補修
の手間が大きく、鋼材やセラミックスライニングするな
どの対策が採られることもある。しかしながら、鋼材や
セラミックスライニングは、施工性や経済性に難点があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、この発明
は、超高強度コンクリート系の硬化体を用いることによ
り、急流河川やダムに構築し、高速土石流や高速水流に
よる耐摩耗や耐表面侵食に優れた、放水路や排砂路を含
む導水路・導水管を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明の導水路・導水管によれば、少なくと
も、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の骨
材粒子、水、及び減水剤を含む配合物の硬化体を有して
なること（請求項１）、配合物に、金属繊維及び／又は
有機質繊維を含むこと（請求項２）、金属繊維が、径
０．０１〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍの綱繊維であ
ること（請求項３）、有機質繊維が、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、炭素繊維
から選ばれる一種以上の繊維であること（請求項４）、
配合物に、平均粒径３〜２０μｍの石英粉を含むこと
（請求項５）、配合物に、平均粒度１ｍｍ以下の繊維状
粒子又は薄片状粒子を含むこと（請求項６）、及び、導
水路・導水管が流速１ｍ／秒以上の河川構造物に用いら
れること（請求項７）、を特徴とする。以下、この発明
を詳しく説明する。

【０００５】

【発明の実施の形態】この発明の導水路・導水管を構成
する硬化体に使用するセメントは、ポルトランドセメン
ト、混合セメント、速硬セメントなどの各種のセメント
を使用することができる。ポルトランドセメントは、普
通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩、低熱、白色など
の各種ポルトランドセメントがいずれも使用できるが、
中庸熱、耐硫酸塩、低熱の各ポルトランドセメントは、
アルミネート鉱物（Ｃ₃Ａ）の含有量が少なく、流動性
が良いので好ましい。フライアッシュセメント、高炉セ
メント、シリカセメント等の混合セメントは、組成物中
のポルトランドセメント分が他のセメントより相対的に
少ないので流動性を高める点では好ましい。また、コン
クリートの早期強度を向上しようとする場合は、早強ポ
ルトランドセメントを使用することが好ましく速硬セメ
ントは短時間で硬化するので流動性が早く失われるが、
早期に強度の発現を求められる場合には効果的である。

【０００６】セメントの使用量は、後述するポゾラン質
微粉末の使用量と併せて決定されるが、配合物中の単位
セメント量が５００〜１０００ｋｇ／ｍ³、好ましくは
７００〜８５０ｋｇ／ｍ³ の範囲とすることにより、各
種配合物との作用と相俟って、圧縮強度が１５０ＭＰａ
以上、特に２００ＭＰａ以上の超高強度用硬化体を得る
ことができる。単位セメント量が５００ｋｇ／ｍ³ を下
回ると、目的とする超強度硬化体を得ることが困難とな
り、又、セメント使用量が１０００ｋｇ／ｍ³を超える
と、ポゾラン質微粉末の使用と併せて、配合物の練り混
ぜが困難となり好ましくない。

【０００７】次に、ポゾラン質微粉末は、セメントとの
ポゾラン反応に関与する微粉末であり、シリカヒュー
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、沈降シリカ等の平均粒径が１．５μｍ未満
のものが用いられる。中でもシリカヒュームは、平均粒
径が１．０μｍ以下であり、粉砕する必要がなく、ポゾ
ラン反応に好適である。ポゾラン質微粉末は、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、微粉末の
添加量が多くなると単位水量を増大するので、ポゾラン
質微粉末量はセメント１００重量部に対して５〜５０重
量部が好ましい。

【０００８】この発明において、骨材は通常のコンクリ
ートに使用されている砂、例えば、川砂、陸砂、海砂、
砕砂、珪砂及びこれらの混合物をを用いることができる
が、粒径は２ｍｍ篩通過量が８５重量％以上、好ましく
は１．５ｍｍ篩通過量が９０重量％以上、さらに好まし
くは１．２ｍｍ篩通過量が９０重量％以上のものを使用
する。このような骨材粒子を使用することにより、配合
物の流動性および分離抵抗性を高めると共に、硬化体の
充填度及び強度を高めることができる。上記骨材の配合
量は、セメント１００重量部に対して、５０〜２５０部
の範囲、好ましくは８０〜１８０重量部の範囲とするこ
とにより、コンクリートの作業性や分離抵抗性に優れ、
硬化後の強度やクラックに対する抵抗性を保持しつつ、
経済的な硬化体を得ることができる。

【０００９】また、この発明においては、上記骨材に加
えて、平均粒径２．０〜２０μｍ、好ましくは３〜１０
μｍの石英粉を配合することにより、さらに硬化体の充
填密度を高めることができる。石英粉としては、石英や
非晶質石英、オパール質やクリストバライト質のシリカ
含有粉末、あるいは、岩石粉末、高炉スラグ、火山灰、
分級フライアッシュ等が使用できる。セメント１００重
量部に対して石英粉が５０重量部以下の範囲、好ましく
は２０〜３５重量部の範囲で含まれると、流動性が良
く、硬化体が強度に優れた緻密な充填構造を形成しやす
いものとなる。

【００１０】次に、この発明は減水剤を併用する。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減水剤、ＡＥ減水剤、高
性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することができ
る。中でも、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用
することが好ましい。この発明においては、従来のコン
クリートと比べて硬化体中に占める微粉体の体積が多い
ことが特徴の一つであるが、この場合においても、減水
剤の添加量を適切に調整することにより、コンクリート
に所定の流動性を与えることができる。減水剤の添加量
（セメントに対して外割）は、コンクリートの流動性や
分離抵抗性、硬化後の強度、さらにはコスト等から、セ
メントに対して、固形分換算で、０．１〜１０重量％、
好ましくは０．５〜４．０重量％とする。添加量が０．
１重量％未満では減水効果が実質上無く、またこれを１
０重量％越えて添加しても減水性、流動性の改善効果が
頭打ちとなる。

【００１１】この発明において、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、１０〜３０重量％が好ましく、１５〜２５重
量％がより好ましい。

【００１２】この発明においては、硬化体の曲げ強度を
高める観点から、配合物に金属繊維及び／又は有機質繊
維を含ませることが好ましい。金属繊維としては、鋼繊
維、アモルファス繊維等が挙げられるが、中でも鋼繊維
は強度に優れており、またコストや入手のし易さの点か
らも好ましいものである。金属繊維は、径０．０１〜
１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのものが好ましい。径が
０．０１ｍｍ未満では繊維自身の強度が不足し、張力を
受けた際に切れやすくなる。径が１．０ｍｍを超える
と、同一配合量での本数が少なくなり、コンクリートの
曲げ強度が低下する。長さが３０ｍｍを超えると、混練
の際ファイバーボールが生じやすくなる。長さが２ｍｍ
未満ではマトリックスとの付着力が低下し曲げ強度が低
下する

【００１３】金属繊維の配合量は凝結後の硬化体体積の
４％未満が好ましく、より好ましくは３．５％未満であ
る。金属繊維の含有量は、流動性と硬化体の曲げ強度の
観点から定められる。一般に、金属繊維の含有量が多く
なると曲げ強度が向上するが、一方、流動性を確保する
ために単位水量も増大するので、金属繊維の含有量は前
記の量が好ましい。

【００１４】有機質繊維としては、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、炭
素繊維等が挙げられる。有機質繊維は、径０．０１〜
１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのものが好ましい。有機
質繊維の含有量は、凝結後の硬化体体積の１０％未満が
好ましく、７％未満がより好ましい。なお、この発明に
おいては、金属繊維と有機質繊維を併用することは差し
支えない。

【００１５】この発明においては、硬化体の靱性を高め
る観点から、平均粒度が１ｍｍ以下の繊維状粒子又は薄
片状粒子を含ませることが好ましい。ここで、粒子の粒
度とはその最大寸法の大きさ（特に、繊維状粒子ではそ
の長さ）である。繊維状粒子としては、ウォラストナイ
ト、ボーキサイト、ムライト等が、薄片状粒子として
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、アルミナフレーク等が挙げられる。繊維状粒
子又は薄片状粒子の配合量は、コンクリートの流動性、
硬化体の強度や靱性等から、セメント１００重量部に対
して３５重量部以下が好ましく、１０〜２５重量部がよ
り好ましい。なお、繊維状粒子においては、硬化体の靱
性を高める観点から、長さ／直径の比で表される針状度
が３以上のものを用いるのが好ましい。

【００１６】尚、以上説明した配合成分のほかに、この
発明は、通常、コンクリートにおいて用いられる急硬・
急結材、高強度混和剤、水和促進剤、凝結調整剤などの
各種コンクリート混和材料も使用できる。

【００１７】また、前記各成分の混合及び混練方法に制
限は無く、均一に混合混練できれば良く、オムニミキ
サ、パン型ミキサ、二軸練りミキサ、傾胴ミキサ等、各
種のミキサを使用することができる。さらに、配合成分
の添加順序にも特に制限されるものではない。尚、配合
物の成形及び養生は、通常のコンクリートにおける各種
の成形方法及び養生方法が適用可能であり、流し込み成
形のほか、管状体にあっては遠心成形等も適用でき、常
温養生、高温養生、常圧蒸気養生、高温高圧養生のいず
れの方法も採用でき、必要ならば、これらの組合わせを
行ってより超高強度硬化体とすることができる。

【００１８】上述した配合物を含む硬化体は、これをそ
のまま板状体やトンネル状体のプレキャスト製品として
この発明の導水路・導水管に適用し、急流河川やダム構
造物に構築することができるほか、通常のコンクリート
製や鉄製の導水路・導水管の少なくとも土砂流や高速水
流と接触する部分の一部として構築しても良い。また、
既存の放水路や排砂路を含む導水路・導水管の少なくと
も土石流や高速水流と接触する部分にライニングする等
の補修用に適用しても良い。尚、この発明は、プレキャ
スト製品のほか、現場打ちで構築できることは言うまで
もなく、高速土石流や高速水流による耐摩耗や耐表面侵
食に優れた導水路・導水管であり、また、流速１０ｍ／
秒以上のキャビテーション（負圧）劣化を生じる河川構
造物に用いられても好適な導水路・導水管とすることが
できる。

【００１９】

【実施例】以下、実施例を挙げてこの発明を説明する。（使用材料）セメント：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：シリカヒューム（平均粒径０．７μ
ｍ）骨材：珪砂４号と珪砂５号の２：１（重量比）混合品
（２ｍｍ篩通過量が１００重量％）金属繊維：鋼繊維（直径：０．２ｍｍ、長さ：１５ｍ
ｍ）高性能ＡＥ減水剤：ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤水：上水道水石英粉（平均粒径７μｍ）繊維状粒子：ウォラストナイト（平均長さ０．３ｍｍ、
長さ／直径の比４）

【００２０】実施例１低熱ポルトランドセメント１００重量部、シリカヒュー
ム３２．５重量部、骨材１２０重量部、高性能ＡＥ減水
剤をセメントに対して１．０重量％（固形分）、水／セ
メント比２２重量％の条件で各材料を、二軸練りミキサ
に一括投入して混練りした。次いで、前置き（２０℃）
４８時間後、９０℃で４８時間蒸気養生して、直径５０
ｍｍ、長さ１００ｍｍの円柱（圧縮試験用）、及び幅４
０ｍｍ、長さ１６０ｍｍ、厚さ４０ｍｍの棒状（曲げ試
験用）成形品を得た。得られた成形品の圧縮強度は、２
１０ＭＰａ、曲げ強度は２５ＭＰａであった。尚、混練
物のフロー値は２７０ｍｍであった。

【００２１】実施例２鋼繊維を配合物中の体積の２％を加えたほかは実施例１
と同様にして成形品を得た。得られた成形品の圧縮強度
は、２１０ＭＰａ、曲げ強度は４７ＭＰａ、混練物のフ
ロー値は２５０ｍｍであった。

【００２２】実施例３実施例２の配合物に石英粉を３０重量部、ウォラストナ
イトを２４重量部を加えたほかは実施例１と同様にして
成形品を得た。尚、得られた成形品の圧縮強度は、２３
０ＭＰａ、曲げ強度は４７ＭＰａ、混練物のフロー値は
２５０ｍｍであった。

【００２３】比較例セメントとして普通ポルトランドセメント、骨材として
細骨材１２０重量部（山形産砕砂）、粗骨材１００重量
部（秩父産砕石）を用いたほかは実施例１と同様に成形
品を得た。得られた成形品の圧縮強度は１１０ＭＰａ、
曲げ強度は１０ＭＰａ、混練物のフロー値は１００ｍｍ
であった。

【００２４】実施例４実施例1〜３、及び比較例で得た成形品を用いて耐摩耗
及び耐衝撃試験を行った。耐摩耗試験はピンオンディス
ク法により摩耗重量を測定し、また、耐衝撃試験は、シ
ャルピー法で行った。測定結果は、実施例１の成形品摩
耗量を１００とすると、実施例2、３のそれは１１０、
１１０であり、比較例では８０であった。また、実施例
１におけるエネルギー吸収率を１とすると、実施例2、
３は、それぞれ８０、100であり、比較例では１／３で
あった。

【００２５】

【発明の効果】この発明により、圧縮強度を２００ＭＰ
ａ以上とした超緻密な硬化体とすることが可能であり、
高速土石流や高速水流に対して耐摩耗や耐表面侵食に極
めて優れ、耐用期間、補修期間の長い導水路・導水管と
することができる。また、この発明によれば、その超高
強度特性により、部材寸法を薄く、軽量化できるほか、
乾燥収縮が小さく、寸法制度も優れ、導水路・導水管の
構築に当たって、極めて施工性が優れるものである。

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 Ｅ 22/06 22/06 Ａ 24/26 24/26 ＨＥ０２Ｂ 5/02 Ｅ０２Ｂ 5/02 Ｇ 7/00 7/00 Ｚ // Ｃ０４Ｂ 103:00 Ｃ０４Ｂ 103:00 103:30 103:30 (72)発明者高橋重松埼玉県熊谷市月見町２丁目１番１号太平洋セメント株式会社セメントコンクリート技術センター内 (72)発明者福田康昭東京都千代田区西神田３丁目８番１号太平洋セメント株式会社内Ｆターム(参考） 4G012 MA01 MB01 PA04 PA07 PA15 PA19 PA24 PA29 PB04 PB32 PC03 PC12 PC13 PC14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉
末、粒径２ｍｍ以下の骨材粒子、水、及び減水剤を含む
配合物の硬化体を有してなることを特徴とする導水路・
導水管。
【請求項２】配合物に、金属繊維及び／又は有機質繊
維を含む請求項１に記載の導水路・導水管。
【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記載の導水路
・導水管。
【請求項４】有機質繊維が、径０．０１〜１．０ｍ
ｍ、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、炭素繊維から
選ばれる一種以上の繊維である請求項２記載の導水路・
導水管。
【請求項５】配合物に、平均粒径３〜２０μｍの石英
粉を含む請求項１〜４のいずれかに記載の導水路・導水
管。
【請求項６】配合物に、平均粒度１ｍｍ以下の繊維状
粒子又は薄片状粒子を含む請求項１〜５のいずれかに記
載の導水路・導水管。
【請求項７】導水路・導水管が流速１ｍ／秒以上の
河川構造物に用いられる請求項１〜６のいずれかに記載
の導水路・導水管。