JP2001207794A

JP2001207794A - コンクリート製セグメント

Info

Publication number: JP2001207794A
Application number: JP2000013694A
Authority: JP
Inventors: Takashi Tochigi; 隆栩木; Masami Uzawa; 正美鵜澤
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2000-01-24
Publication date: 2001-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】製造が容易であり、かつ、軽量化されたコン
クリート製セグメントを提供する。【解決手段】少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉
末、粒径2mm以下の細骨材、減水剤、及び水を含む配合
物の硬化体からなるコンクリート製セグメント。さら
に、金属繊維及び／又は有機質繊維、平均粒径3〜20μ
ｍの石英粉、平均粒度1mm以下の繊維状粒子又は薄片状
粒子、粗骨材を含むことが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド工法によ
る地下埋設物の建設において、トンネルのライニングと
して用いられるコンクリート製セグメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド工法による地下埋設物の建設に
おいて、トンネルのライニングとして用いられるセグメ
ントは、土圧、水圧を一時的に支えるのみに留まらず、
シールドの推進時のジャッキの反力を受けるほか、永久
構造物そのもの、または一部として用いられるものであ
る。このようなセグメントとして、従来より、鉄筋コン
クリート製セグメントや鋳鉄セグメントなどが用いられ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】鉄筋コンクリート製セ
グメントは、 1)工場製品であり、均質な高強度（圧縮強度;50〜60MPa
程度）のセグメントをつくることが可能である。 2)任意の形状のものが製作できる。 3)耐久性がよい。 4)二次ライニングなしのものも可能である。 5)大断面のトンネルにも使用可能である。などの利点がある。

【０００４】その一方で、鉄筋コンクリート製セグメン
トには、 1)スランプ3〜6cm程度の硬練りのコンクリートを使用す
るので、成形などの作業が困難である。 2)重量が大きいので、運搬、組立てに時間を要する。 3)断面が大きいので掘削量が増加する。などの欠点があった。

【０００５】そのため、従来の鉄筋コンクリート製セグ
メントに較べて、製造が容易であり、かつ、より軽量な
コンクリート製セグメントが望まれていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意研究した結果、特定の材料を組み合
わせた配合物でセグメントを製造することにより、製造
が容易であり、かつ、軽量化も達成することができると
の知見を得、本発明に到達した。

【０００７】即ち、本発明は、少なくとも、セメント、
ポゾラン質微粉末、粒径2mm以下の細骨材、減水剤、及
び水を含む配合物の硬化体からなるコンクリート製セグ
メント（請求項１）であり、さらに、配合物に、金属繊
維及び／又は有機質繊維（請求項２）、平均粒径3〜20
μｍの石英粉（請求項５）、平均粒度1mm以下の繊維状
粒子又は薄片状粒子（請求項６）を含むことが好ましい
コンクリート製セグメントである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明は、少なくとも、セメント、ポゾラン質微
粉末、粒径2mm以下の細骨材、減水剤、及び水を含む配
合物の硬化体からなるコンクリート製セグメントであ
る。セメントの種類は限定するものではなく、普通ポ
ルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸
熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等
の各種ポルトランドセメントや高炉セメント、フライア
ッシュセメント等の混合セメントを使用することができ
る。本発明において、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、コンクリートの流動性を向上しよう
とする場合は、中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポル
トランドセメントを使用することが好ましい。

【０００９】ポゾラン質微粉末としては、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、1.0
μｍ以下であり、粉砕等をする必要がないので本発明の
ポゾラン質微粉末として好適である。ポゾラン質微粉末
の配合量は、セグメントの強度から、セメント100重量
部に対して5〜50重量部が好ましい。ポゾラン質微粉末
が少ないと強度発現性が低下し、セグメントの断面の減
少や軽量化を達成するのが困難となる。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やはり
強度が低下する。

【００１０】本発明においては粒径2mm以下の細骨材が
用いられる。ここで、本発明における細骨材の粒径と
は、85％重量累積粒径である。細骨材の粒径が2mmを超
えると、セグメントの強度が低下し、該セグメントの断
面の減少や軽量化を達成するのが困難となる。なお、本
発明においては、最大粒径が2mm以下の細骨材を用いる
ことが好ましく、最大粒径が1.5mm以下の細骨材を用い
ることがより好ましい。細骨材としては、川砂、陸砂、
海砂、砕砂、珪砂及びこれらの混合物を使用することが
できる。細骨材の配合量は、セグメントの強度から、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】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。これらのうち、減水効果の大き
な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。減水剤の配合量は、セメント100重量部に対
して、固形分換算で0.5〜4.0重量部が好ましい。セメン
ト100重量部に対して、減水剤量（固形分換算）が0.5重
量部未満では、混練が困難になるとともに、配合物の流
動性が低く成形などの作業も困難である。セメント100
重量部に対して、減水剤量（固形分換算）が4.0重量部
を超えると強度が低下し、セグメントの断面の減少や軽
量化を達成するのが困難となる。なお、減水剤は、液状
又は粉末状どちらでも使用可能である。

【００１２】水量は、セメント100重量部に対して10〜3
0重量部が好ましく、より好ましくは15〜25重量部であ
る。セメント100重量部に対して、水量が10重量部未満
では、混練が困難となるとともに、配合物の流動性が低
く成形などの作業も困難である。セメント100重量部に
対して、水量が30重量部を超えると強度が低下し、セグ
メントの断面の減少や軽量化を達成するのが困難とな
る。

【００１３】本発明においては、硬化体の曲げ強度を大
幅に高め、ひいてはセグメントの曲げ強度を高める観点
から、前記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、曲げ強度を向上させる効果が低下する。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未満では曲げ強度を向上させる効果が低
下する。金属繊維の配合量は、配合物の体積の4％未満
が好ましく、より好ましくは3％未満である。金属繊維
の含有量が多くなると混練時の作業性等を確保するため
に単位水量も増大するので、金属繊維の配合量は前記の
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0.005〜1.0m
m、長さ2〜30mmのものが好ましい。有機質繊維の配合量
は、配合物の体積の10％未満が好ましく、8％未満がよ
り好ましい。なお、本発明においては、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】本発明においては、硬化体の充填密度を高
め、ひいてはセグメントの強度を高める観点から、配合
物に、平均粒径3〜20μｍ、より好ましくは平均粒径4〜
10μｍの石英粉末を含ませることが好ましい。石英粉末
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等が挙げられる。石英粉末の
配合量は、セグメントの強度から、セメント100重量部
に対して50重量部以下が好ましく、20〜35重量部がより
好ましい。

【００１６】本発明においては、硬化体の靱性を高め、
ひいてはセグメントの靱性や強度を高める観点から、配
合物に、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、バーミキュライ
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、セグメントの強度や靱
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、セグメント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。

【００１７】本発明において、配合物の混練方法は、特
に限定するものではなく、例えば、 1)水、減水剤以外の材料を予め混合しておき（プレミッ
クス）、該プレミックス、水、減水剤をミキサに投入
し、混練する。 2)水以外の材料を予め混合しておき（プレミックス、た
だし減水剤は粉末タイプのものを使用する）、該プレミ
ックス、水をミキサに投入し、混練する。 3)各材料を、それぞれ個別にミキサに投入し、混練す
る。などの方法が挙げられる。

【００１８】混練に用いるミキサは、通常のコンクリー
トの混練に用いられるどのタイプのものでもよく、例え
ば、揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサ
等が用いられる。

【００１９】混練後、所定の型枠に配合物を投入し、必
要に応じて振動成形を行い、その後、養生すれば、本発
明のコンクリート製セグメントが得られる。なお、本発
明の配合物は、「JIS R 5201（セメントの物理試験方
法）11.フロー試験」に記載される方法において、15回
の落下運動を行わないで測定したフロー値が、200mm以
上と流動性に優れるものであり、成形の際、特に振動成
形をする必要はないが、表面気泡を除去するには、若干
の振動を加えることが好ましい。また、本発明におい
て、養生条件は特に限定するものではなく、蒸気養生等
を行えば良い。

【００２０】前記のように、本発明で用いる配合物は流
動性に優れるものであるため、セグメントの成形などの
作業が容易である。また、本発明の配合物の硬化体は20
0MPaを超える圧縮強度を発現するので、セグメントの断
面の減少が可能となり、その結果セグメントを軽量化す
ることができる。

【００２１】

【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。１．使用材料以下に示す材料を使用した。１）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）２）ポゾラン質微粉末；シリカフューム（平均粒径0.7μｍ）３）細骨材；珪砂４号と珪砂５号の２：１（重量比）混合品４）金属繊維；鋼繊維（直径：0.2mm、長さ：15mm）５）高性能ＡＥ減水剤；ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤６）水；水道水７）石英粉（平均粒径7μｍ）８）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）

【００２２】実施例１低熱ポルトランドセメント100重量部、シリカフューム3
2.5重量部、細骨材120重量部、高性能ＡＥ減水剤1.0重
量部（セメントに対する固形分）、水22重量部を二軸練
りミキサに投入し、混練した。該配合物のフロー値を、
「JIS R 5201（セメントの物理試験方法）11.フロー試
験」に記載される方法において、15回の落下運動を行わ
ないで測定した。その結果、フロー値は270mmであっ
た。また、前記配合物をφ50×100mmの型枠に流し込
み、20℃で48時間前置き後90℃で48時間蒸気養生した。
該硬化体の圧縮強度（３本の平均値）は210MPaであっ
た。さらに、前記配合物を４×４×16cmの型枠に流し込
み、20℃で48時間前置き後90℃で48時間蒸気養生した。
該硬化体の曲げ強度（３本の平均値）は25MPaであっ
た。

【００２３】実施例２低熱ポルトランドセメント100重量部、シリカフューム3
2.5重量部、細骨材120重量部、高性能ＡＥ減水剤1.0重
量部（セメントに対する固形分）、水22重量部、鋼繊維
(配合物中の体積の２％)を二軸練りミキサに投入し、混
練した。該配合物のフロー値を実施例１と同様に測定し
た。その結果、フロー値は250mmであった。また、圧縮
強度と曲げ強度も実施例１と同様に測定した。その結
果、圧縮強度は210MPa、曲げ強度は47MPaであった。

【００２４】実施例３低熱ポルトランドセメント100重量部、シリカフューム3
2.5重量部、細骨材120重量部、高性能ＡＥ減水剤1.0重
量部（セメントに対する固形分）、水22重量部、石英粉
30重量部、ウォラストナイト24重量部、鋼繊維(配合物
中の体積の２％)を二軸練りミキサに投入し、混練し
た。該配合物のフロー値を実施例１と同様に測定した。
その結果、フロー値は250mmであった。また、圧縮強度
と曲げ強度も実施例１と同様に測定した。その結果、圧
縮強度は230MPa、曲げ強度は47MPaであった。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のコンクリ
ート製セグメントにおいては、流動性に優れる配合物を
用いて製造するので、セグメントの成形などの作業が容
易となる。また、圧縮強度が200MPaを超える配合物を用
いて製造するので、セグメントの断面の減少が可能とな
り、その結果セグメントを軽量化することができる。さ
らに、本発明のコンクリート製セグメントを使用するこ
とにより、掘削断面の減少が可能となり、工事全体の経
済性向上や工期の短縮も図れるものである。

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以下の細骨材、減水剤、及び
水を含む配合物の硬化体からなることを特徴とするコン
クリート製セグメント。
【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に記載のコンクリート製セグメント。
【請求項３】金属繊維が、径0.01〜1.0mm、長さ2〜30
mmの鋼繊維である請求項２記載のコンクリート製セグメ
ント。
【請求項４】有機質繊維が、径0.005〜1.0mm、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１種以
上の繊維である請求項２記載のコンクリート製セグメン
ト。
【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コンクリート製
セグメント。
【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
のコンクリート製セグメント。