【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高流動性を有し自己充填機能をもって成型を行うことができ、しかも圧縮強度が９０〜１５０Ｎ／ｍｍ２の超高強度で、かつ無罅の耐久性の有る低収縮超高強度コンクリート組成物及びそれを用いて得られる通水蓋等のコンクリート製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複雑又は肉薄のコンクリート製品を容易に得るために自己充填機能を向上させるための研究が為されている。また、肉薄で超高強度のコンクリート製品を得るために圧縮強度９０Ｎ／ｍｍ２以上の強度を有する超高強度コンクリートの研究が為されている。
【０００３】
従来の圧縮強度９０〜１５０Ｎ／ｍｍ２の超高強度のコンクリートは、水に対する粉体比を２０〜３５％程度の低い値として、セメントおよびほかのポゾラン反応特性を有する粉体の単位使用量を５００ｋｇ／ｍ３以上としている。このよにう多量の反応性微粉末を保有するコンクリートは超高強度とはなるものの自己収縮等による罅割れ（以下、罅又はひびと称す）が発生しやすく、全体強度を低下すると共に耐久性に問題を生じる。
【０００４】
硬化組成物の表面に収縮により発生する微細なひび割れは、外観上の欠陥となる他に、ひび割れが誘発する凍結融解による劣化作用や、塩害、各種ガスの進入など物理的、化学的影響を受けてコンクリート組成物を早期に劣化させる。従って、表面にひび割れを生じたコンクリート製品は、耐久性が無く、品質劣化にて商品たり得ない。
【０００５】
図４は、本発明の実施例において比較例として用いた従来の超高強度コンクリートの表面の電子顕微鏡写真（５００倍）である。図において、縦方向に深いひび割れが見える。このように、従来の超高強度コンクリートは、高流動性を得るため水に対する粉体比を２０〜３５％程度の低い値としているので、必ず目視可能なひび割れを生じていた。
【０００６】
コンクリートの収縮によるひび割れを少なくするためには、膨張特性を有するひび割れ低減材等の添加等の対策が取られるものの、なお反応性粉体を多量保有し、自己収縮が相当大きく、これにより構造物に起こる収縮ひび割れを抑制するに至っておらず、耐久性向上の課題が残されている。
【０００７】
また、未硬化の生コンクリートを型枠内に均等、かつ確実に充填する目的でスランプフロー値１８ｃｍ以下の普通コンクリートと、スランプフロー値５０ｃｍ以下の中流動コンクリートと、スランプフロー値５０〜７０ｃｍ程度の高流動コンクリートの夫々について、夫々充填機能の改善が図られつつあるが、少なくとも超高強度の高流動コンクリートについては未だ満足すべき域に達していない。充填機能の改良はコンクリート工学の今日的課題でもある。
【０００８】
超高強度を必要とするコンクリート製品の一例としては、厚み制限のあるコルゲートボックスや道路側溝の蓋、特に通水蓋等の例が有る。道路側溝の蓋において、車両の輪荷重のみに限定される通常蓋の場合は、従来の鉄筋コンクリートの許容応力度で十分対応が可能であり、経済的にも有利である。従って、通常蓋については、重量的には問題残るも、現状側溝の多くには、鉄筋コンクリート蓋が殆ど用いられている。しかし、輪荷重と路面排水機能を同時に要求される通水蓋は、排水機能を確保するために多数のスリットを必要とし、従来の鉄筋コンクリートでは強度不足のためこれに対応できず、鉄筋コンクリート製蓋より価格的には３〜４倍高価な鋼製又はレジンコンクリート製のグレーチングと呼ばれる格子状の通水蓋のみが対象とされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に鑑みて、超高強度、かつ高流動性として自己充填機能を高くしながらも、低収縮特性を有し無ひびの成型品とすることができる低収縮超高強度コンクリート組成物及びそれにより得られるコンクリート製品を提供することを目的とする。
【００１０】
また、低収縮超高強度コンクリート製品の一例として、超高強度、肉薄軽量で安価に製造できるコンクリート製通水蓋を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することのできる本発明の低収縮超高強度コンクリート組成物は、コンクリート１ｍ２あたり５００ｋｇ以上のセメントと、不活性微粉末、粗骨材、細骨材、並びに水を配合し、これに適量の減水剤、混和剤、収縮低減剤、並びに膨張剤を加え、特に、前記不活性微粉末のブレーン値を３０００ｃｍ２／ｇ以上とすると共に、前記セメント配合物の比表面積と前記不活性微粉末配合物の比表面積の総和を２５００００ｍ２〜５０００００ｍ２としたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の低収縮超高強度コンクリート組成物は、コンクリート１ｍ３あたり５００ｋｇ以上の普通セメントあるいは高炉セメントと、不活性の微粉末と、絶乾比重２．５以上、吸水率１．０％以下の粗骨材及び細骨材と、収縮低減材、膨張剤、高性能減水剤および水を混練して組成される。
【００１３】
使用するセメントは普通セメントあるいは高炉セメントのほかに、中庸熱セメント、低熱セメント、フライアッシュセメントなどがいずれも使用できるが、早強セメントは初期の水和熱が大きく、ひび割れが発生しやすく好ましくない。セメントの単位容積当りの使用量は、５００〜７００ｋｇ／ｍ３とすることが好ましい。単位セメント使用量が５００ｋｇ／ｍ３より少なくなると、コンクリートの圧縮強度６０Ｎ／ｍｍ２以上の高強度又は超高強度を得るのが難しくなる。また、使用量が７００ｋｇ／ｍ３を超えると、コンクリートの自己収縮が大きくなり、ひび割れの原因となる。
【００１４】
不活性微粉末としては、例えば石灰石微粉末など、通常の良質な岩石の砕石微粉末を使用することができる。鉱滓スラグ、石炭フライアッシュ、天然ポゾランなど潜在水硬性を有する物質の微粉末は自己収縮抑止の効果がなく、本発明には適用できない。
【００１５】
不活性微粉末のブレーン値は使用セメントの粉末より大きくし、３０００ｃｍ２／ｇ以上とする。このブレーン値は、４０００〜８０００ｃｍ２／ｇが適当である。８０００ｃｍ２／ｇ以下だと、コンクリートのひび割れ抑止の効果が無い。８０００ｃｍ２／ｇより大きくすると、材料コストが高くなり、不経済となる。
【００１６】
ここで、本発明者は、多数の実験と試行錯誤の結果、次の不活性微粉末の利用効果に関する一つの法則（比表面積総和の法則）を見出した。即ち、セメント配合物の比表面積（Ｓｃ）ｍ２、プレーン値４０００〜８０００ｃｍ２／ｇの不活性微粉末の配合物の比表面積（Ｓｔ）ｍ２、両配合物の比表面積の総和をΣＳとするとき、不活性微粉末の比表面積Ｓｔは、Ｓｃ×０．４５±０．２、より好ましくはＳｃ×０．４５±０．１が適切で、かつ総和ΣＳを２５００００ｍ２〜５０００００ｍ２とすれば、高流動化によっても分離せず、自己充填が可能で、かつ低収縮特性を有し、ひび割れ抑止効果が高い。別の見方をすれば、比表面積総和の法則を基準として、不活性微粉末の量Ｓｔは、ΣＳ−Ｓｃで定める。
【００１７】
勿論、他の配合物も適切に定められなければならないが、一部に配合変更があっても、この法則は守られる。従って、この法則に従って、セメント及び不活性微粉末を適切に採択し、配合管理すれば、自己充填機能を用いて低収縮、無ひびで超高強度のプレキャストコンクリート製品を作ることができる。
【００１８】
一般に、圧縮強度６０Ｎ／ｍｍ２以上のものを高強度、９０Ｎ／ｍｍ２以上のものを超高強度と呼んでいる。本発明では、超高強度と称するも、前述比表面積総和の法則を基本とする発明であり、６０Ｎ／ｍｍ２以上の高強度コンクリートをも含むものである。圧縮強度６０Ｎ／ｍｍ２以上の高強度コンクリートは、コンクリート１ｍ３あたりに使用するセメント量を５００〜６００ｋｇ以上必要とする。これに高性能減水剤や、収縮低減剤などの添加だけでは、水和反応過程で組成物に生ずる微細な収縮ひび割れの発生現象を抑止できない。本発明では、セメント量が５５０ｋｇ以上〜６５０ｋｇと大量であってもセメント量から持ち込まれる微粒子の総表面積Ｓｃと、不活性微粉末から持ち込まれる微粒子の総表面積Ｓｔとを加えた比表面積の総和ΣＳが、２５００００ｍ２以上、５０００００ｍ２未満の範囲に調整して混合されれば、分散効果によってコンクリート硬化体の自己収縮や乾燥収縮に伴う微細なひび割れ現象を抑止できる。
【００１９】
本発明の低収縮超高強度コンクリート製品は、以上示した組成物を、スランプフロー値５０ｃｍ以上の高流動性組成物とし、これを自己充填機能をもって型枠内に充填し、圧縮強度９０〜１５０Ｎ／ｍｍ２、かつ無ひびで耐久性の高いコンクリート製品としたことを特徴とする。
【００２０】
本製品の例としては、制限された厚みの中で高強度を必要とするコンクリート製品として、ボックスカルバートや薄手の側溝蓋、地形的又は形状的に部材断面の縮小化や制約を受ける地中埋設函梁、プレキャスト橋桁、プレキャスト床版、カーテンウォール、その他小断面、高強度部材のプレキャストコンクリート製品等の例がある。
【００２１】
本発明の低収縮超高強度コンクリート製品の一例としての通水蓋は、上記組成物をスランプフロー値５０ｃｍ以上の高流動性組成物とし、これを自己充填機能をもって型枠内に充填し、総面積に対する排水開口の部分の面積が１５〜２１％であり、該排水開口部分を６〜１０本のスリット開口部分に配分して成る通水蓋としたことを特徴とする。又、この通水蓋は、スリット穿設方向と直交する方向に沿って加わる集中線荷重に対し、２７ｋＮ〜６０ｋＮの曲げ耐力を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明の通水蓋は、高流動性を持たせ、自己充填機能をもって容易にプレキャスト成型できる。総面積に対する排水開口部分の面積を１５〜２１％とするので、道路側溝において、充分な排水機能を果す。また、排水開口部分は、６〜１０本のスリット開口部分に配分するので、スリット状の単位排水開口幅は、十分小さくすることができ、この間にハイヒールや車椅子のタイヤ等が入り込むようなことが無い。
【００２３】
また、本発明の通水蓋は、スロット穿設方向と直交する方向（一般には道路方向又は蓋配置方向）に沿って加わる集中線荷重に対し、２７ｋＮ〜６０ｋＮの曲げ耐力を有するよう、超高強度コンクリート組成物を用いて無ひびで成型される。従って、道路側溝の蓋として利用したとき、車両の輪荷重によって破損する恐れは無く、耐久性の高い通水蓋として実現できる。
【００２４】
以上示した通水蓋と同様に通常の蓋を肉薄、軽量化して設計できる。即ち、本発明のコンクリートは、流動性高くして自己充填機能を有するのみならず、超高強度で、特に無ひび製品とすることができる。従って、通常蓋を厚み４０％以上減少させて設計しても、通常コンクリートと同一強度とすることができ、薄く、５０％近く軽量化した通常蓋を作ることができる。現状の通常蓋の代わりに利用する場合には、高さを合わせるために足部を設ければ良い。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、配合例、及び設計例等の実施例を挙げつつ、本発明の実施の形態を説明する。まず、本発明の低収縮超高強度コンクリート組成物は、１ｍ３のコンクリートあたり５００ｋｇ以上のセメントと、不活性微粉末、粗骨材、細骨材、並びに水を配合し、これに適量の減水剤、混和剤、収縮低減剤、並びに膨張剤を加え、特に、前記不活性微粉末のブレーン値を３０００ｃｍ２／ｇ以上とすると共に、前記セメント配合物の比表面積と前記不活性微粉末配合物の比表面積の総和を２５００００ｍ２〜５０００００ｍ２としたことを特徴とする。配合は、既に示した比表面積総和の法則に従って行う。表１に、実施例配合１及び２を比較例１及び２と共に示した。比較例１、２のセメント配合量は、実施例１、２のものと同一となるよう夫々が対応するよう配合している。
【００２６】
【表１】
表１において、セメントは、太平洋セメント株式会社のブレーン値３３００ｃｍ２／ｇの普通セメントを用いた。不活性微粉末は、同太平洋セメント株式会社製のプレーン値５１５０ｃｍ２／ｇの石灰石微粉末を用いた。粗骨材は、粒径５ｍｍ以上の大分県津久見産の砕石を用いた。膨張材は、商品名Ｎ・ＥＸとして販売されている石灰系膨張剤であるカルシュームサルフォアルミネート系膨張剤を用いた。収縮低減剤としては、商品名ＡＳ２１として販売されているアルキレンオキシド系収縮低減剤を用いた。高性能減水剤としては、商品名マイティ２１ＷＨとして販売されているカルボキシル基含有ポリエーテル系化合物を用いた。その他、少量のシリカフュームを用いている。
【００２７】
表１に示したセメントの比表面積Ｓｃ及び不活性微粉末の比表面積Ｓｔの関係を示すと、表２の通りである。
【００２８】
【表２】
表２に示すように、本発明では、コンクリート１ｍ３あたりに使用するセメントの比表面積Ｓｃと不活性微粉末の比表面積Ｓｔの総和ΣＳを２５万〜５０万（ｍ２）とする。表２に示した配合により得られる各コンクリートの性状を表３に示す。
【００２９】
【表３】
表３に示すように、実施例１、２のコンクリートは、スランプフロー値を夫々６９ｃｍ、７２ｃｍとして高流動化し自己充填機能をもって均一に型枠に充填することができ、圧縮強度１０８Ｎ／ｍｍ２、１２１Ｎ／ｍｍ２を出すことができる。充填中において分離することも無く、隅々までよく行き亘る。ここで、重要な点は、実施例のものは無ひびである点である。実施例１、比較例１の表面電子顕微鏡写真を夫々図１、図５に示す。比較例のものは、全てひびを生じ、製品劣化し、耐久性を阻害している。
【００３０】
図２は、表１に示す各配合により作られたコンクリートの収縮率を示している。横軸は材齢（週）を、縦軸は収縮率（％）を示す。
【００３１】
図２から明らかなように、不活性微粉末を用い、セメント及び不活性微粉末の比表面積Ｓｃ、Ｓｔの総和ΣＳを２５万〜５０万ｍ２とする実施例にあっては、明らかに比較例と異なり、８週間経っても０．０２５％以下でひびが発生しない。比較例では材齢２週間でひび発生する。実施例のものにあっては、収縮率は、６ヶ月経過後もほとんど増加しないことも確認されている。
【００３２】
図３は、上記実施例１のコンクリート組成物を、自己充填機能をもって成型して作った通水蓋１を示す。本例の通水蓋１は、道路に布設された側溝（図示せず）の蓋のうち、集水部分に設置されるコンクリート製の蓋である。本通水蓋１の設計は、本発明の低収縮超高強度コンクリート組成物の出現により、始めて設計可能となったものである。ここでは、本通水蓋１をＳＱＣタイプと称している。長さＬｃｍと、呼び名に対する幅寸法ｂ１（ｂ２）が定められ、排水開口部には、６本のスリット開口部２が切られ、スリット間には矩形の滑り止めマット３が設けられ、高さ合せのための足部４が設けられ、足部４には防音ゴム５が設けられている。寸法、重量は、表４に示す通りである。強度別には、９０Ｎ／ｍｍ２、１１０Ｎ／ｍｍ２の２通りが設計できる。６０Ｎ／ｍｍ２高強度コンクリートのものも設計できる。特性を表５に示す。
【００３３】
【表４】
【表５】
表４及び表５において、高さｔ１は、スリット開口部２の無い通常の側溝蓋（図示せず）が必要とする高さと同一である。本例の通水蓋１は、足部４を設け、本体部分の厚み（高さ）ｔ２を２５ｍｍ〜４０ｍｍだけ小さくしている。従って、重量的には、通常の側溝蓋に対し、スリット開口分と、高さ減少分だけ減少させることができる。この減少分を重量換算すると、通常蓋に対し２５〜４５％の軽量化を図ることができる。
【００３４】
表５において、強度は、図３に示す通水蓋１の中央でスリット穿設方向と直交する方向（蓋設置方向）に長さ２００ｍｍの線荷重をかけ、測定した。スリット開口部２で区切られるリブ１本当りの曲げ耐力は１３〜２０ｋＮであり、全体では４０〜６０ｋＮの荷重に耐えることができた。この値は、規格値２７〜３０ｋＮに十分対応できる値である。しかも、前述のように、通水蓋１とされたコンクリートの表面は、図１に示す通り均一で無ひびであり、耐久性が極めて高い。試算によれば、耐久年数１００年以上とされる。
【００３５】
本発明は、上記通水蓋１に加えて、通常の側溝蓋（通常蓋）にも適用できる。即ち、本発明の低収縮超高強度コンクリート組成物は、スランプフロー値５０ｃｍ以上として高流動性をもたせ、自己充填機能をもって無ひびの超高強度のプレキャスト製品を作ることができるので、図３に示した通水蓋１から、スリット開口部２、滑り止めマット３を除いた形の足部４の付いた通常蓋を作ることができる。
【００３６】
この足部４の付いた通常蓋は、同一強度を保ちながら本体厚みを肉薄とした形であり、その分軽量化することができる。また、現状の厚みの有るコンクリートに代えて、そのまま設置することができる。
【００３７】
本例の軽量化された通常蓋は、従来の蓋より重量を４０％程度軽減できる。全国市町村では、湿度が高くなり病害虫がはびこり易い季節には住民が中心となって清掃を行っている。ところが、住民の高齢化に伴い、厚さ１０ｃｍ、重さ２０〜４０ｋｇ程の重い側溝の蓋の取り外しが負担と成っている。清掃ともなると、１軒あたり２０個前後をはぐり上げねばならず、相当大変である。そのため、住民の声として、軽量化量が待望されていた。ここに、本発明の低収縮超高強度コンクリート製の側溝蓋（通常蓋、通水蓋）は、厚み５〜６ｃｍ程度にて、４０〜５０％まで軽量化可能であり、前記住民の声に答えて、容易にはぐり上げることのできる側溝蓋とすることができる。
【００３８】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変形することができ、各種態様で実施できる。
【００３９】
【発明の効果】
以上の通り、本発明は、コンクリート１ｍ３あたり５００ｋｇ以上のセメントにブレーン値３０００ｃｍ２／ｇ以上の不活性微粉末を加えると共に、セメント及び不活性微粉末の比表面積の総和を２５万〜５０万ｍ２とすることを特徴とする高流動、自己充填機能をもった低収縮超高強度コンクリート組成物であるので、複雑又は厚みの薄いプレキャストコンクリートを均一に無ひびで、しかも超高強度で成型することができる。
【００４０】
本発明の低収縮超高強度コンクリート製品によれば、無ひびとすることができるので、ひび割れが誘発する凍結融解による劣化作用、塩害、各種ガスの進入による劣化作用が発生せず、長期の耐久性を保障できる。
【００４１】
本発明の通水蓋及び他の側溝蓋（通常蓋）によれば、規格強度以上の強度を得ながら肉薄製品として成型することができるので、軽量化でき、理想的なコンクリート製の蓋を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る低収縮超高強度コンクリートの表面の電子顕微鏡写真（倍率５００倍）である。
【図２】本発明の実施例に係る低収縮超高強度コンクリートの材齢に対する収縮率を比較例と共に示す特性線図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る通水蓋を示し、（ａ）図は平面図、（ｂ）図はその正面側面図、（ｃ）図は底面図、（ｄ）図は右側面図である。
【図４】本発明の比較例として示した従来の超高強度コンクリートの表面の電子顕微鏡写真（倍率５００倍）である。
【符号の説明】
１ 通水蓋
２ スリット開口部
３ 滑り止めマット
４ 足部
５ 防音ゴム
Ｓｃ セメントの比表面積
Ｓｔ 不活性微粉末の比表面積
ΣＳ 比表面積の総和[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention has a high fluidity, can be molded with a self-filling function, has a compressive strength of 90 to 150 N / mm 2, an ultra-high strength, and a low-shrink ultra-high strength with no cracks. The present invention relates to a concrete composition and a concrete product such as a water cover obtained using the same.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, studies have been made to improve the self-filling function in order to easily obtain a complex or thin concrete product. In addition, in order to obtain a thin and ultra-high-strength concrete product, ultra-high-strength concrete having a compressive strength of 90 N / mm 2 or more has been studied.
[0003]
The conventional ultra-high-strength concrete having a compressive strength of 90 to 150 N / mm 2 has a low powder ratio of water of about 20 to 35%, and uses a unit amount of cement and other powders having pozzolanic reaction characteristics. 500 kg / m 3 or more. Concrete containing such a large amount of reactive fine powder has ultra-high strength, but is susceptible to cracks (hereinafter referred to as cracks or cracks) due to self-shrinkage, etc., reducing the overall strength and durability. Cause problems.
[0004]
Fine cracks generated by shrinkage on the surface of the cured composition are not only defects in appearance but also physical and chemical effects such as deterioration caused by freezing and thawing induced by cracks, salt damage, penetration of various gases, etc. The concrete composition at an early stage. Therefore, a concrete product having a crack on its surface is not durable and cannot be sold due to quality deterioration.
[0005]
FIG. 4 is an electron micrograph (× 500) of the surface of a conventional ultra-high-strength concrete used as a comparative example in the example of the present invention. In the figure, deep cracks are visible in the vertical direction. As described above, in the conventional ultra-high-strength concrete, the powder ratio to water is set to a low value of about 20 to 35% in order to obtain high fluidity.
[0006]
In order to reduce cracks due to concrete shrinkage, measures such as the addition of a crack-reducing material having expansion properties are taken.However, they still contain a large amount of reactive powder and have a considerable amount of self-shrinkage. However, the problem of improvement in durability remains.
[0007]
Also, for the purpose of uniformly and surely filling the uncured ready-mixed concrete into the formwork, ordinary concrete having a slump flow value of 18 cm or less, medium-fluid concrete having a slump flow value of 50 cm or less, and slump flow value of about 50 to 70 cm. Although the filling function of each of the high-fluid concretes is being improved, at least the ultra-high-strength high-fluid concrete has not yet reached a satisfactory range. Improving the filling function is also a challenge in concrete engineering today.
[0008]
Examples of concrete products requiring ultra-high strength include corrugated boxes having a thickness limitation and lids on road gutters, especially water-permeable lids. In the case of a cover for a road gutter, which is a normal cover limited to only the wheel load of the vehicle, the allowable stress of the conventional reinforced concrete can sufficiently cope with the cover, which is economically advantageous. Therefore, although the usual lid still has a problem in weight, a reinforced concrete lid is mostly used in many of the current side grooves. However, the water flow cover, which requires wheel load and road surface drainage function at the same time, requires a large number of slits to secure the drainage function, and conventional reinforced concrete cannot cope with this due to insufficient strength. Only a grid-like water cover called a grating made of steel or resin concrete, which is 3 to 4 times more expensive in terms of price, is targeted.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above prior art, the present invention provides an ultra-high strength, low-shrink ultra-high strength that can be formed into a crack-free molded product having a low shrinkage property while enhancing the self-filling function as high fluidity. It is an object to provide a concrete composition and a concrete product obtained thereby.
[0010]
It is another object of the present invention to provide a concrete water-through lid which is ultra-high-strength, thin, lightweight, and inexpensive to manufacture as an example of a low-shrink ultra-high-strength concrete product.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The low-shrinkage ultra-high-strength concrete composition of the present invention capable of solving the above-mentioned problems comprises a cement of 500 kg or more per m 2 of concrete, an inert fine powder, a coarse aggregate, a fine aggregate, and water, An appropriate amount of a water reducing agent, an admixture, a shrinkage reducing agent, and a swelling agent are added thereto. Particularly, the Blaine value of the inert fine powder is set to 3000 cm 2 / g or more, and the specific surface area of the cement composition and the sum of the specific surface area of the active powder blend is characterized in that the 250000m 2 ~500000m 2.
[0012]
The low-shrinkage ultra-high-strength concrete composition of the present invention comprises ordinary cement or blast furnace cement of 500 kg or more per 1 m 3 of concrete, inert fine powder, absolute specific gravity of 2.5 or more, and water absorption of 1.0% or less. It is formed by kneading a coarse aggregate and a fine aggregate, a shrinkage reducing material, a swelling agent, a high performance water reducing agent and water.
[0013]
The cement to be used can be any of ordinary cement or blast furnace cement, medium heat cement, low heat cement, fly ash cement, etc., but the early heat cement has a large initial heat of hydration and cracks easily occur, which is not preferable. . The amount per unit volume of the cement, it is preferable that the 500~700kg / m 3. If the unit cement usage is less than 500 kg / m 3, it becomes difficult to obtain high strength or ultra-high strength of concrete having a compressive strength of 60 N / mm 2 or more. On the other hand, if the amount exceeds 700 kg / m 3 , the self-shrinkage of concrete increases, which causes cracking.
[0014]
As the inert fine powder, for example, crushed stone fine powder of ordinary high-quality rock, such as limestone fine powder, can be used. Fine powder of a substance having a potential hydraulic property such as slag slag, coal fly ash, natural pozzolan, etc. has no effect of suppressing self-shrinkage and cannot be applied to the present invention.
[0015]
The Blaine value of the inert fine powder is larger than that of the cement used, and is set to 3000 cm 2 / g or more. This brane value is suitably from 4000 to 8000 cm 2 / g. If it is 8000 cm 2 / g or less, there is no effect of suppressing cracking of concrete. When it is larger than 8000 cm 2 / g, the material cost is increased, and it becomes uneconomical.
[0016]
Here, as a result of many experiments and trial and error, the present inventor has found one rule (rule of the total specific surface area) regarding the use effect of the following inert fine powder. That is, the specific surface area (Sc) m 2 of the cement composition, the specific surface area (St) m 2 of the composition of the inert fine powder having a plain value of 4000 to 8000 cm 2 / g, and the sum of the specific surface areas of both compositions is ΔS. to time, the specific surface area St of the fine inert fines, Sc × 0.45 ± 0.2, more preferably at appropriate Sc × 0.45 ± 0.1, and them to sum ΣS and 250000m 2 ~500000m 2 For example, it does not separate even by high fluidization, is capable of self-filling, has low shrinkage characteristics, and has a high crack inhibiting effect. From another viewpoint, the amount St of the inert fine powder is determined by ΔS−Sc based on the law of the total specific surface area.
[0017]
Of course, other formulations must also be properly determined, but this rule is maintained even if there are some formulation changes. Therefore, if the cement and the inert fine powder are appropriately adopted and the composition is controlled in accordance with this law, a pre-cast concrete product with low shrinkage, no crack and ultra-high strength can be produced by using the self-filling function.
[0018]
Generally, those having a compressive strength of 60 N / mm 2 or more are called high strength, and those having a compressive strength of 90 N / mm 2 or more are called ultra-high strength. In the present invention, although referred to as ultra-high strength, it is an invention based on the above-mentioned law of the total specific surface area, and includes high-strength concrete of 60 N / mm 2 or more. High-strength concrete having a compressive strength of 60 N / mm 2 or more requires 500 to 600 kg of cement to be used per 1 m 3 of concrete. Addition of a high-performance water reducing agent, a shrinkage reducing agent, and the like to the composition alone does not prevent the occurrence of fine shrinkage cracks occurring in the composition during the hydration reaction. In the present invention, even when the cement amount is as large as 550 kg or more to 650 kg, the total specific surface area ΣS obtained by adding the total surface area Sc of the fine particles brought in from the cement amount and the total surface area St of the fine particles brought in from the inert fine powder. There, 250000M 2 or more, if it is mixed is adjusted to a range of less than 500000M 2, can be suppressed fine cracks phenomenon due to autogenous shrinkage and drying shrinkage of the concrete hardened body by dispersing effect.
[0019]
The low-shrinkage ultra-high-strength concrete product of the present invention is obtained by converting the composition described above into a highly fluid composition having a slump flow value of 50 cm or more, filling this into a mold with a self-filling function, and having a compressive strength of 90 to 150 N. / Mm 2 , and a concrete product with no cracks and high durability.
[0020]
Examples of this product are concrete products that require high strength in a limited thickness, such as box culverts and thin gutters, and burial underground where topographical or geometrical reductions in member cross-sections and restrictions occur. Examples include box beams, precast bridge girders, precast floor slabs, curtain walls, and other small-section, high-strength precast concrete products.
[0021]
The water cover as an example of the low-shrinkage ultra-high-strength concrete product of the present invention is a high-flowable composition having a slump flow value of 50 cm or more, which is filled into a mold with a self-filling function. The area of the drainage opening portion with respect to the area is 15 to 21%, and the drainage opening portion is formed as a water passage lid which is distributed to 6 to 10 slit opening portions. Further, the water-permeable lid is characterized in that it has a bending strength of 27 kN to 60 kN against a concentrated line load applied along a direction orthogonal to the slit drilling direction.
[0022]
The water cover according to the present invention has high fluidity and can be easily precast with a self-filling function. Since the area of the drain opening portion with respect to the total area is 15 to 21%, a sufficient drain function is achieved in the road gutter. In addition, since the drainage opening portion is allocated to 6 to 10 slit opening portions, the slit-shaped unit drainage opening width can be made sufficiently small, and high heels, wheelchair tires and the like may enter between them. There is no.
[0023]
In addition, the water cover according to the present invention has an ultra-high height so that it has a bending strength of 27 kN to 60 kN against a concentrated line load applied in a direction orthogonal to the slot drilling direction (generally, a road direction or a cover arrangement direction). It is molded without cracks using the high-strength concrete composition. Therefore, when used as a cover for a road side gutter, there is no risk of being damaged by the wheel load of the vehicle, and the durable water cover can be realized.
[0024]
As with the water-permeable lid described above, a normal lid can be designed to be thinner and lighter. That is, the concrete of the present invention not only has a self-filling function by increasing the fluidity, but also has an ultra-high strength, and can be particularly a crack-free product. Therefore, even if the thickness of the ordinary lid is reduced by 40% or more, the same strength as the ordinary concrete can be obtained, and the ordinary lid which is thin and reduced in weight by nearly 50% can be produced. When used in place of the current ordinary lid, a foot portion may be provided to adjust the height.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to examples such as formulation examples and design examples. First, the low-shrinkage ultra-high-strength concrete composition of the present invention is prepared by mixing 500 kg or more of cement per 1 m 3 of concrete, inert fine powder, coarse aggregate, fine aggregate, and water, and adding an appropriate amount of water to the mixture. , An admixture, a shrinkage reducing agent, and a swelling agent. In particular, the inert fine powder has a Blaine value of 3000 cm 2 / g or more, and has a specific surface area of the cement composition and the inert fine powder composition. characterized in that the total specific surface area of was 250000m 2 ~500000m 2. The compounding is performed in accordance with the rule of the total specific surface area already described. Table 1 shows Example Formulations 1 and 2 together with Comparative Examples 1 and 2. The amounts of cement in Comparative Examples 1 and 2 are the same as those in Examples 1 and 2, so that they correspond to each other.
[0026]
[Table 1]
In Table 1, the cement used was ordinary cement having a Blaine value of 3300 cm 2 / g from Taiheiyo Cement Corporation. As the inert fine powder, a limestone fine powder having a plain value of 5150 cm 2 / g manufactured by Taiheiyo Cement Co., Ltd. was used. As the coarse aggregate, crushed stone from Tsukumi, Oita Prefecture having a particle size of 5 mm or more was used. As the expanding material, a calcium swelling aluminate expanding agent, which is a lime expanding agent sold under the trade name N.EX, was used. As the shrinkage reducing agent, an alkylene oxide-based shrinkage reducing agent sold under the trade name AS21 was used. As the high-performance water reducing agent, a carboxyl group-containing polyether compound sold under the trade name Mighty 21WH was used. In addition, a small amount of silica fume is used.
[0027]
Table 2 shows the relationship between the specific surface area Sc of the cement and the specific surface area St of the inert fine powder shown in Table 1.
[0028]
[Table 2]
As shown in Table 2, in the present invention, the total ΔS of the specific surface area Sc of the cement used per 1 m 3 of concrete and the specific surface area St of the inactive fine powder is 250,000 to 500,000 (m 2 ). Table 3 shows the properties of each concrete obtained by the blending shown in Table 2.
[0029]
[Table 3]
As shown in Table 3, the concretes of Examples 1 and 2 had a slump flow value of 69 cm and 72 cm, respectively, were highly fluidized, could be uniformly filled in a mold with a self-filling function, and had a compressive strength of 108 N / mm 2 , 121 N / mm 2 can be obtained. It does not separate during filling and spreads well to every corner. Here, the important point is that the embodiment has no cracks. FIGS. 1 and 5 show surface electron micrographs of Example 1 and Comparative Example 1, respectively. All of the comparative examples cracked, deteriorated the product, and hindered the durability.
[0030]
FIG. 2 shows the shrinkage ratio of the concrete made by each of the formulations shown in Table 1. The horizontal axis shows the age (week) and the vertical axis shows the shrinkage (%).
[0031]
As is clear from FIG. 2, in the example using the inert fine powder and setting the sum ΔS of the specific surface areas Sc and St of the cement and the inert fine powder to 250,000 to 500,000 m 2 , the comparison is clearly made. Unlike the example, no crack occurs at 0.025% or less even after 8 weeks. In the comparative example, cracks occur at the age of two weeks. In the examples, it has been confirmed that the shrinkage rate hardly increases even after 6 months.
[0032]
FIG. 3 shows a water cover 1 formed by molding the concrete composition of Example 1 with a self-filling function. The water cover 1 of this example is a concrete cover installed in a water collecting portion of a cover of a gutter (not shown) laid on a road. The design of the main cover 1 can be designed for the first time with the advent of the low-shrinkage ultra-high-strength concrete composition of the present invention. Here, the main cover 1 is referred to as an SQC type. A length Lcm and a width dimension b1 (b2) for the name are determined, six slit openings 2 are cut in the drain opening, and a rectangular anti-slip mat 3 is provided between the slits, and the height is set. A foot 4 is provided for alignment, and a soundproof rubber 5 is provided on the foot 4. The dimensions and weight are as shown in Table 4. According to the strength, 90 N / mm 2 and 110 N / mm 2 can be designed. 60N / mm 2 can also design of high-strength concrete. Table 5 shows the characteristics.
[0033]
[Table 4]
[Table 5]
In Tables 4 and 5, the height t1 is the same as the height required by a normal gutter cover (not shown) without the slit opening 2. The water-permeable lid 1 of this example is provided with the feet 4, and the thickness (height) t2 of the main body portion is reduced by 25 mm to 40 mm. Accordingly, the weight can be reduced by the amount corresponding to the slit opening and the height reduction with respect to the normal gutter. When this reduced amount is converted into weight, the weight can be reduced by 25 to 45% with respect to the normal lid.
[0034]
In Table 5, the strength was measured by applying a linear load having a length of 200 mm in a direction perpendicular to the slit drilling direction (lid installation direction) at the center of the water flow lid 1 shown in FIG. The bending strength per rib divided by the slit opening 2 was 13 to 20 kN, and the load could withstand a total of 40 to 60 kN. This value is a value that can sufficiently correspond to the standard value of 27 to 30 kN. Moreover, as described above, the surface of the concrete used as the water passage lid 1 is uniform and crack-free as shown in FIG. 1, and has extremely high durability. According to trial calculations, the durability is 100 years or more.
[0035]
The present invention can be applied to a normal gutter cover (normal cover) in addition to the water cover 1 described above. That is, the low-shrinkage ultra-high-strength concrete composition of the present invention has a high flowability with a slump flow value of 50 cm or more, and can produce a super-high-strength precast product without cracks with a self-filling function. From the water-permeable lid 1 shown, it is possible to make a normal lid with a foot 4 without the slit opening 2 and the non-slip mat 3.
[0036]
The normal lid with the feet 4 has a shape in which the thickness of the main body is reduced while maintaining the same strength, and the weight can be reduced accordingly. Further, instead of the existing thick concrete, it can be installed as it is.
[0037]
The weight-reduced ordinary lid of this example can reduce the weight by about 40% compared to the conventional lid. In municipalities nationwide, local residents clean the environment when the humidity is high and pests are easily infested. However, with the aging of the inhabitants, removal of the lid of a heavy gutter having a thickness of 10 cm and a weight of about 20 to 40 kg has become a burden. When it comes to cleaning, it is necessary to lift up around 20 pieces per house, which is quite difficult. For this reason, the voices of the residents have been expected to reduce the weight. Here, the gutter lid (normal lid, water lid) made of low-shrinkage ultra-high-strength concrete of the present invention can be lightened up to 40 to 50% at a thickness of about 5 to 6 cm. In other words, a gutter can be easily lifted up.
[0038]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention, and can be implemented in various modes.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, the present invention adds an inert fine powder having a Blaine value of 3000 cm 2 / g or more to a cement of 500 kg or more per 1 m 3 of concrete, and reduces the total specific surface area of the cement and the inert fine powder to 250,000 to 500,000. high flow, characterized in that the m 2, are the low shrinkage ultrahigh strength concrete compositions having a self-priming function, a complex or thin precast concrete uniformly No cracks thick, moreover molded ultra-high strength can do.
[0040]
According to the low-shrinkage ultra-high-strength concrete product of the present invention, since it can be crack-free, there is no deterioration effect due to freezing and thawing induced by cracking, salt damage, deterioration effect due to penetration of various gases, and long-term durability. Sex can be guaranteed.
[0041]
According to the water-permeable lid and other gutter lids (normal lids) of the present invention, it is possible to mold as a thin product while obtaining strength equal to or higher than the specified strength. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an electron micrograph (magnification: 500 times) of the surface of a low shrinkage ultra-high strength concrete according to an example of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a shrinkage ratio with respect to age of a low-shrinkage ultra-high-strength concrete according to an example of the present invention, together with a comparative example.
3 (a) is a plan view, FIG. 3 (b) is a front side view, FIG. 3 (c) is a bottom view, and FIG. 3 (d) is a right side view. FIG.
FIG. 4 is an electron micrograph (magnification: 500) of the surface of a conventional ultra-high strength concrete shown as a comparative example of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water-flow lid 2 Slit opening 3 Non-slip mat 4 Foot 5 Soundproof rubber Sc Specific surface area of cement St Specific surface area of inert fine powderΣS Total of specific surface area
