JP2001253745A - 繊維補強コンクリート - Google Patents

繊維補強コンクリート

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JP2001253745A
JP2001253745A JP2000064729A JP2000064729A JP2001253745A JP 2001253745 A JP2001253745 A JP 2001253745A JP 2000064729 A JP2000064729 A JP 2000064729A JP 2000064729 A JP2000064729 A JP 2000064729A JP 2001253745 A JP2001253745 A JP 2001253745A
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Makoto Katagiri
誠 片桐
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Taiheiyo Cement Corp
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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
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/38Fibrous materials; Whiskers
    • C04B14/48Metal
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 繊維のかぶり厚さが十分に確保できない場合
又は中性化が進行した場合でも、繊維が発錆しにくく、
曲げ強度及び圧縮強度の低下がない繊維補強コンクリー
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、粒径2mm以下の骨材、水、及び減水剤を含む配合
物の硬化体であって、更にステンレス鋼繊維及び/又は
アモルファス金属繊維を含むことを特徴とする繊維補強
コンクリートを提供する。また、本発明の繊維補強コン
クリートには、無機粉末や繊維状粒子又は薄片状粒子を
含めてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐食性に優れた超
高強度の繊維を含有してなる繊維補強コンクリートに関
する。
【0002】
【従来の技術】従来から鋼繊維補強コンクリートは、主
に曲げ強度の向上を目的に使用されている。しかし、鋼
繊維のかぶり厚さが十分に確保できない場合又はコンク
リートの中性化が進行した場合には、鋼繊維が発錆しや
すく、錆の膨張圧によってコンクリートにひび割れが生
じて、曲げ強度のみならず、圧縮強度も低下するととも
に、コンクリートの劣化を更に促進する等の問題があっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、繊
維のかぶり厚さが十分に確保できない場合又は中性化が
進行した場合でも、繊維が発錆しにくく、曲げ強度及び
圧縮強度の低下がない繊維補強コンクリートを提供する
ことを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決するため鋭意研究した結果、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、水、及
び減水剤を含む配合物の硬化体であって、更にステンレ
ス鋼繊維及び/又はアモルファス金属繊維を含むことを
特徴とする繊維補強コンクリートは、繊維が発錆しにく
く、曲げ強度及び圧縮強度の低下がないことを見出し、
本発明を完成した。また、本発明の繊維補強コンクリー
トには、無機粉末や繊維状粒子又は薄片状粒子を含めて
もよい。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明において用いられるセメントの種類は限定
されない。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。
【0006】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。
【0007】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.
0μm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。
【0008】ポゾラン質微粉末を配合することにより、
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100
重量部に対して5〜50重量部が好ましい。
【0009】本発明においては粒径2mm以下の骨材が
用いられる。ここで、骨材の粒径とは、85%(重量)
累積粒径である(2mmより大きい骨材が含まれていて
も良い)。骨材の粒径が2mmを超えると、強度が低下
する。なお、コンクリートの分離抵抗性、硬化後の強度
等から、最大粒径が2mm以下の骨材を用いることが好
ましく、最大粒径が1.5mm以下の骨材を用いること
がより好ましい。
【0010】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。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】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。それらの中でも高性能減水剤又
は高性能AE減水剤を使用するのが好ましい。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、さらにはコスト等から、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。
【0012】本発明において、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%が好ましく、15〜25%がより
好ましい。
【0013】本発明で使用しうる耐食性に優れた繊維と
して、有機繊維、ステンレス鋼繊維又はアモルファス金
属繊維等が挙げられるが、中でもステンレス綱繊維及び
アモルファス金属繊維は、強度及び剛性に優れているた
め好ましい。両者は、単独で使用しても、また、併用し
てもよい。
【0014】ステンレス鋼繊維又はアモルファス金属繊
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30m
m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。
【0015】また、アモルファス金属繊維の種類は、耐
食性に加え、強度及び剛性にも優れていることから、Co
-Fe-Cr-Si-B系、Fe-Si-B系、又はCo-Fe-Si-B系が好適で
ある。
【0016】ステンレス綱繊維及び/又はアモルファス
金属繊維の配合量は、凝結後のコンクリート体積の4%
未満が好ましく、より好ましくは3.5%未満である。
当該繊維の含有量は、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、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、繊維の含有量は上記の量が好ま
しい。
【0017】本発明においては、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の無機粉末を含ませることが好ま
しい。無機粉末としては、石英粉末、石灰石粉末、Al
23等の酸化物粉末、SiC等の炭化物粉末等、SiN
等の窒化物粉末等が挙げられるが、中でも、石英粉末
は、コストや硬化体の品質安定性の点から好ましい。な
お、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。無機粉末の配合量は、コンクリートの流動性、硬化
体の強度等から、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。
【0018】本発明においては、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、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。
【0019】本発明においては、コンクリートの混練方
法は特に限定するものではない。また、混練に用いる装
置も特に限定するものではなく、オムニミキサ、パン型
ミキサ、二軸練りミキサ、傾胴ミキサ等の慣用のミキサ
を使用することができる。
【0020】上記混練したコンクリートを成形し、養生
・硬化させることで、本発明の繊維補強コンクリートを
製造することができる。なお、成形方法は特に限定する
ものではなく、流し込み成形等慣用の成形方法で行うこ
とができる。また、コンクリートの養生方法も特に限定
するものではなく、常温養生や蒸気養生等を行えばよ
い。
【0021】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【0022】以下に記載する実施例及び比較例におい
て、繊維以外の使用材料及び試験方法は下記の通りであ
る。 (使用材料) 1)セメント ;低熱ポルトランドセメント(太平洋セメント社製) 2)ポゾラン質微粉末;シリカフューム(平均粒径0.7μm) 3)骨材 ;珪砂4号と珪砂5号の2:1(重量比)混合品 4)高性能AE減水剤;ポリカルボン酸系高性能AE減水剤 5)水 ;水道水 6)石英粉(平均粒径7μm) 7)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)
【0023】(試験方法)二軸練りミキサに繊維以外の
材料を一括投入して混練し、流動性が発現した後に繊維
を添加し、再度混練した。その後、コンクリートを型枠
に打設し、20℃で48時間前置きし、90℃で48時
間蒸気養生して、直径5cm、高さ10cmの供試体及
び縦4cm、横4cm、長さ16cmの供試体を成形
し、腐食性試験の前後において、前者は圧縮強度、後者
は4点曲げ強度の測定に供した。腐食性試験は、両供試
体の側面を、粒度140番のダイヤモンド砥石を用いて
研削盤により研削加工を行なった後、JIS Z2371塩水噴
霧試験方法に準じて、5重量パーセント食塩水を1週間
噴霧し続けた。1週間経過後に、供試体を割裂し、内部
の繊維の発錆状況を目視により観察した。また、再度混
練したコンクリートのフロー試験方法は、「JIS R
5201(セメントの物理試験方法)11.フロー試
験」に準じて測定した。ただし、15回の落下運動は行
わずに測定した。
【0024】実施例1 (使用繊維)繊維は、ステンレス鋼繊維(種類:SUS316
L、直径:0.02mm、長さ:6mm)を使用した。 (配合条件) 低熱ポルトランドセメント;100重量部 シリカフューム ;32.5重量部 骨材 ;120重量部 高性能AE減水剤 ;1重量部(固形分) 水/セメント比 ;22% 繊維 ;コンクリート中の体積の2% これらの材料を使用して上記の試験方法に従い、フロー
値、圧縮強度、及び曲げ強度を測定し、また、発錆状況
を観察した。これらの測定結果は表1に示した。
【0025】実施例2 (使用繊維)繊維は、ステンレス鋼繊維(種類:SUS43
0、直径:0.3mm、長さ:20mm)を使用した。 (配合条件) 低熱ポルトランドセメント;100重量部 シリカフューム ;32.5重量部 骨材 ;120重量部 高性能AE減水剤 ;1重量部(固形分) 水/セメント比 ;22% 繊維 ;コンクリート中の体積の2% これらの材料を使用して上記の試験方法に従い、フロー
値、圧縮強度、及び曲げ強度を測定し、また、発錆状況
を観察した。これらの測定結果は表1に示した。
【0026】実施例3 (使用繊維)繊維は、アモルファス金属繊維(種類:、
Co-Fe-Cr-Si-B系、直径:0.125mm、長さ:7.
5mm)を使用した。 (配合条件) 低熱ポルトランドセメント;100重量部 シリカフューム ;32.5重量部 骨材 ;120重量部 石英粉 ;30重量部 ウォラストナイト ;24重量部 高性能AE減水剤 ;1重量部(固形分) 水/セメント比 ;22% 繊維 ;コンクリート中の体積の2% これらの材料を使用して上記の試験方法に従い、フロー
値、圧縮強度、及び曲げ強度を測定し、また、発錆状況
を観察した。これらの測定結果は表1に示した。
【0027】比較例 繊維は、炭素鋼繊維(直径:0.3mm、長さ:20m
m)を使用した以外は、実施例2と同じ配合条件で試験
し、フロー値、圧縮強度、及び曲げ強度を測定し、ま
た、発錆状況を観察した。これらの測定結果は表1に示
した。
【0028】
【表1】
【0029】表1から分かるように、全ての実施例にお
いて、塩水の噴霧前後で、圧縮強度及び曲げ強度は、殆
ど変わらず、繊維の発錆は認められなかった。一方、比
較例(繊維を除き実施例2に相当)では、塩水の噴霧後
に、圧縮強度及び曲げ強度の低下及び発錆が認められ
た。
【0030】
【発明の効果】本発明の繊維補強コンクリートは、繊維
が発錆しにくく、高い圧縮強度及び曲げ強度を維持する
ことができ耐久性に優れる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 14:06 C04B 14:06 Z 14:48) 14:48) A 103:32 103:32 111:24 111:24

Claims (5)

    【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、粒径2mm以下の骨材、水、及び減水剤を含む配合
    物の硬化体であって、更にステンレス鋼繊維及び/又は
    アモルファス金属繊維を含むことを特徴とする繊維補強
    コンクリート。
  2. 【請求項2】 ステンレス鋼繊維又はアモルファス金属
    繊維が、径0.01〜1.0mm、長さ2〜30mmで
    ある請求項1に記載の繊維補強コンクリート。
  3. 【請求項3】 アモルファス金属繊維が、Co-Fe-Cr-Si-
    B系、Fe-Si-B系、又はCo-Fe-Si-B系であることを特徴と
    する請求項1に記載の繊維補強コンクリート。
  4. 【請求項4】 配合物に、平均粒径3〜20μmの無機
    粉末を含む請求項1〜3のいずれかに記載の繊維補強コ
    ンクリート。
  5. 【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請求項1〜4のいずれかに記
    載の繊維補強コンクリート。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060040929A (ko) * 2004-11-08 2006-05-11 삼성물산 주식회사 박판 매설거푸집 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 시공방법
JP2011513186A (ja) * 2008-03-03 2011-04-28 ユナイテッド・ステイツ・ジプサム・カンパニー セメントベースの装甲パネルの製造プロセス
JP2011513185A (ja) * 2008-03-03 2011-04-28 ユナイテッド・ステイツ・ジプサム・カンパニー 強度成長が制御され、硬化時点で超高圧縮強度を有するセルフレベリングセメント質組成物およびそれから製造される物品
US10011954B1 (en) * 2017-03-15 2018-07-03 John K Martin Rail seat crown and concrete rail tie having the same

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