【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木用骨格構造体用基礎体および該基礎体を組み立ててなる土木用骨格構造体に関し、特に、素材を特定して作製した基礎体、およびその基礎体を用いた骨格構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、道路、盛土、護岸、人工島などの陸上・水中構造物の土木工事は、施工順序を大まかに言えば、基盤を施工整備したのち、その上に「構造物」の軸に相当する“骨格構造体”を構築し、最終的に目的に応じた路盤、擁壁などを施工する方法が採られている。
【０００３】
その場合、上記“骨格構造体”は、鉄筋コンクリ−トで一体的に構築する方法が多く採用されている。
他の方法として、最近、数種のシンプルな形状（例：一文字形、多角形、ブロック形）の基礎体（いわゆるセグメント）を多数製造し、それらの１種または複数を繋ぎ組み合わせて“骨格構造体”を構築し施工する方法が開発されている。
【０００４】
例えば、該基礎体として骨ピ−ス、パネルピ−ス、ブロックピ−スなど（以下「ピ−ス類」という）が知られ、それらを巧みに係止して“骨格構造体”を組み立て、前述した「構造物」を構築することが提案されている。
図３は、従来法のピ−ス類およびその組み立て方を示したものであり、（ａ）は骨ピ−ス、（ｂ）は方形パネルピ−スの各斜視図であり、（ｃ）は該方形パネルピ−スを山状構造体（１０）に組み立てたときの１例を示す部分的斜視図である。
図３に示すように、骨ピ−ス（６）は、中間部（７）およびその端部に貫通孔（８）からなる一文字形であり、方形パネルピ−ス（９）は、中間部（７）および隅部に貫通孔（８）を有する四角形である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−６４９８７号公報（請求項１、請求項７〜８、請求項１２、［０００８］［００５７］［００８６］［００９９］第１図（ｃ）、第４０図（ｃ）、第４２図）
【０００６】
上記ピ−ス類は、例えば、図３（ｃ）に例示するように、方形パネルピ−ス（９）の隅部の貫通孔（８）を軸にしてピ−ス類を３次元方向に積層し、該貫通孔に丸棒、パイプなどの貫通部材（１１）を挿入して方形パネルピ−ス（９）を一体化することにより山状構造体（１０）の“骨格構造体”を組み立てる。
上記のように、ピ−ス類を用いて施工をすることにより、
・施工現場への建設資材の搬入効率を向上させ、かつ、
・基礎体の形状がシンプルなため、構築時の取り扱いを容易にする、
という効果を有している（例えば、前掲の特許文献１参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記ピ−ス類は、コンクリ−トなどのセメント系固化材、プラスチックなどの合成樹脂を主材とし、必要に応じて鉄筋などの補強材を埋め込んで製造されている（例えば、前掲の特許文献１参照）。
これら材料を用いて作製したピ−ス類は、侵食が小さく、化学的耐久性に優れている。
【０００８】
“骨格構造体”は、例えば、土中に埋設した場合には土圧を、また、水中に構築した場合には水圧をあらゆる角度から受け続ける。ピ−スへの圧力は大きく、しかも圧力の方向と大きさが経時的に変動する、という条件のもとに置かれている。
そのような条件下の“骨格構造体”は、その組み立てに使用されるピ−ス類（基礎体）それ自体、高強度を具備していることが要求される。
しかるに、前記従来法のピ−ス類は、合成樹脂などで製造された場合、それ自体の強度が比較的小さい。そのため、組み立てられる“骨格構造体”の使用箇所は、土圧や水圧の最高圧が低く、しかも構造体全体にかかる圧力の高低差が小さく、経時変動が小さい「構造物」への施工に限られていた。また、通常のコンクリ−トで製造した場合、耐久性などを考慮して大型化するために、ピ−ス類の重量が大きくなり取り扱いが困難であった。
【０００９】
本発明は、上記従来法の問題点を考慮しなされたものであって、その目的は、
・土木用構造物の構築に用いる骨格構造体用基礎体の強度を改良すること
にあり、これにより、
組み立てられる土木用骨格構造体全体の強度および安全度を向上できる土木用骨格構造体用基礎体を提供をすることにあり、もって、
“骨格構造体”の用途の拡大に繋げるものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明（土木用骨格構造体用基礎体）は、
「・セメント、
・平均粒径１μｍ以下のポゾラン質微粉末、
・粒径２ｍｍ以下の細骨材、
・繊維、
・平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、
・平均粒度１ｍｍ以下の繊維状粒子および／または薄片状粒子、
・減水剤、および、
・水
を含む配合物を用いて作製したものであること」（請求項１）
である。
【００１１】
そして、上記本発明は、
・繊維の長さが２ｍｍ以上および長さ／直径比が２０以上の鋼繊維であること（請求項２）、および
・基礎体がパネルまたは骨ピ−スであること（請求項３）
さらに、土木用骨格構造体が
・土木用骨格構造体用基礎体を組み立ててなること」（請求項４）
を特徴とする。
【００１２】
本発明を大まかに言えば、土木用骨格構造体の組み立てに用いる基礎体を製造するために、数種の粉粒体（素材）を配合した特定のセメントモルタルを使用することにある。
以下、本発明の該基礎体作製用の粉粒体（素材）および配合について詳細に説明する。
【００１３】
セメントは、一般土木施工用のものが使用され、特に限定しない。
例えば、普通・早強・中庸熱・低熱ポルトランドセメント、高炉・フライアッシュセメントなどが例示される。
セメントを選択するにあたり、早期強度を求める場合には早強ポルトランドセメント、またモルタル混練物の流動性を高める場合には中庸熱・低熱ポルトランドセメントなどの使用が好ましい。
【００１４】
本発明で使用するポゾラン質微粉末は、シリカフュ−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、沈殿シリカなどであり、これらの１種または２種以上を混合して使用する。
該ポゾラン質微粉末は、その平均粒径が１μｍ以下のものを使用する。平均粒径が１μｍを超える場合、硬化体の強度が低下し好ましくないので、粉砕して使用する。
なお、シリカフュ−ムおよびシリカダストは、平均粒径が１μｍ以下であり、粉砕を要せず、そのまま使用できるので経済的に有利である。
【００１５】
ポゾラン質微粉末の配合量は、配合物の流動性、硬化体の強度の観点から、セメント１００重量部に対して５〜５０重量部配合するのが好ましい。
配合量が５重量部未満および５０重量部を超える場合、配合物の流動性が悪くなり基礎体の成形が困難になり、かつ、強度も低下するので好ましくない。
【００１６】
細骨材は、川砂、陸砂、砕砂、海砂、珪砂など慣用のものが使用される。
その細かさは、最大粒径が２ｍｍ以下でなければならない。該粒径が２ｍｍを超える場合、強度が低下するので好ましくない。
なお、好ましいのは、最大粒径が１．５ｍｍ以下の細骨材である。
【００１７】
細骨材の配合量は、配合物の流動性、硬化体の強度の点から、セメント１００重量部に対して５０〜２５０重量部配合するのが好ましく、８０〜１８０重量部がより好ましい。
【００１８】
繊維としては、金属繊維、有機質繊維などが使用される。
金属繊維および有機質繊維の混合使用は、相互に繊維が絡まり分散しないので好ましくない。
以下、上記繊維を個別に説明する。
１）金属繊維：
鋼繊維、アモルファス繊維などが挙げられる。特に、鋼繊維は、強度に優れ、入手し易く経済的であり好ましい。
【００１９】
金属繊維は、長さが２ｍｍ以上、長さ／直径比が２０以上のものが好ましく、さらに前者が２〜３０ｍｍ、後者が２０〜２００のものがより好ましい。
長さが２ｍｍ未満の場合、曲げ強度の改良効果が低下するので、また、３０ｍｍを超える場合、配合物を混練したさいにファイバ−ボ−ルが生じ分散しにくくなるので、いずれの場合も好ましくない。
長さ／直径比が２０未満では、同一配合量の場合と比較すると、配合される金属繊維の本数が少なく、曲げ強度を改良する効果が低下するので好ましくない。２００を超えると、金属繊維自身の強度が不足し、張力を受けたさいに切れ易くなるので好ましくない。
【００２０】
金属繊維の配合量は、配合物の全体積の０．１〜４体積％、好ましくは０．５〜３．５体積％である。
該配合量が少なすぎると曲げ強度が低下し、逆に過多になると混練時の作業性を確保するために単位水量を増加させるので強度低下を招き好ましくない。
【００２１】
２）有機質繊維：
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、炭素繊維などが挙げられる。
これら繊維は、１種または２種以上を配合することができる。ビニロン繊維およびポリプロピレン繊維の２つの繊維は、特に強度に優れ、またコストの面および入手し易さの点から好ましい。
【００２２】
上記有機質繊維は、長さが２ｍｍ以上、長さ／直径比が２０以上のものが好ましく、前者が２〜３０ｍｍ、後者が２０〜５００のものがより好ましい。
長さが２ｍｍ未満では、強度の改良効果が低くなり、逆に、３０ｍｍを超えると混練のさいファイバ−ボ−ルが生じ分散しにくくなり、いずれも好ましくない。 長さ／直径比が２０未満では、同一配合量の場合と比較すると、配合される有機質繊維の本数が少なく、強度を改良する効果が低下するので好ましくない。また、５００を超えると、繊維自身の強度が不足し、張力を受けたさい切れ易くなるので好ましくない。
【００２３】
有機質繊維の配合量は、配合物の体積の０．１〜１０体積％、好ましくは０．５〜８．０体積％である。
該配合量が少ないと破壊エネルギ−が低下し、多すぎると混練時の作業性確保のため単位水量を増加しなければならず、強度や耐久性の低下を招くので、いずれも好ましくない。
【００２４】
次いで、石英粉末について説明する。
石英粉末は、具体的に石英粉末、非晶質石英粉末のほか、オパ−ル質・クリストバライト質シリカ含有粉末が挙げられる。
配合する石英粉末は、平均粒径が３〜２０μｍの細かさのものを用いる。好ましくは、４〜１０μｍである。平均粒径が該範囲外の場合、配合物の流動性および強度発現性が低下し好ましくない。
【００２５】
石英粉末の配合量は、配合物の流動性および強度発現性の観点から、セメント１００重量部に対して５〜５０重量部、好ましくは８〜４５重量部である。
【００２６】
次に、繊維状粒子および薄片状粒子について説明する。
具体的には、
・繊維状粒子；ウォラストナイト、ボ−キサイト、ムライトなど、
・薄片状粒子；マイカフレ−ク、タルクフレ−ク、バ−ミキュライトフレ−ク、アルミナフレ−クなど
が挙げられる。
これらは、繊維状粒子および薄片状粒子を１種または２種以上を混合して配合することができる。
繊維状粒子および薄片状粒子は、平均粒度が１ｍｍ以下のものを用いる。１ｍｍを超えると、強度が低下するので好ましくない。
なお、ここで、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）を示す。
【００２７】
繊維状粒子および／または薄片状粒子の配合量は、配合物の流動性、強度や靱性の点から、セメント１００重量部に対して４〜３５重量部が好ましく、４〜３０重量部がより好ましい。
なお、繊維状粒子は、靱性を高める観点から針状度（＝長さ／直径比）が３以上であることが好ましい。
【００２８】
減水剤は、慣用のリグニン系・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、高性能ＡＥ減水剤が使用できる。これらの中で、特に、減水効果の大きい高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤が好ましい。
なお、減水剤は、液状、粉末状いずれも使用できる。
【００２９】
減水剤の配合量は、セメント１００重量部に対し固形分換算で０．１〜４．０重量部が好ましい。より好ましいのは、０．３〜１．５重量部である。
配合量が０．１重量部未満では、配合物の流動性が低下し、混練が困難になり成形性も悪く好ましくなく、逆に４．０重量部を超えると強度が低下するので、やはり好ましくない。
【００３０】
水量は、セメント１００重量部に対して１０〜３０重量部が好ましく、より好ましくは１５〜２５重量部である。１０重量部未満では、配合物の流動性が低下し混練が困難になり、また３０重量部を超えると強度が低下し、いずれも好ましくない。
【００３１】
配合物の混練方法は、特に限定するものではないが、例えば、
１）水および減水剤を除く材料を混合してプレミックスを製造したのち、該プレミックス、水および減水剤をミキサに投入し混練する方法
２）水を除く材料（減水剤は、粉末状のものを使用する）を混合してプレミックスを製造したのち、該プレミックスおよび水をミキサに投入し混練する方法
３）各材料を個別にミキサに投入し混練する方法
などが挙げられる。
ミキサとしては、コンクリ−トの混練に用いる慣用のもの、例えば、振動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサなどが使用できる。
【００３２】
次に、前記材料を含む配合物を用いて作製する土木用骨格構造体用基礎体について説明する。
該基礎体として、前述した骨ピ−ス、パネルなど（図３（ａ）および（ｂ）参照）のほか、それらの変形が挙げられる。
図１は、本発明に係る粉粒体（素材）を用いて作製した土木用骨格構造体用基礎体（パネル）を示すものであって、図１（ａ）は、各隅部付近に係止用孔（３）を設けた平面が方形の板状体、および図１（ｂ）は、同図（ａ）の板状体の軽量化を意図してその中央に正８角形の穴（２）を設けた板状体、それぞれを示す斜視図である。
なお、図１では、基礎体（パネル）（１）が正方形のものを示したが長方形であっても良い。また、同図（ｂ）の中央の穴（２）は、パネルの中心にあって、左右上下対称の角形（四角以上）が好ましく、特に正８角形が好ましい。
【００３３】
基礎体は、前述した素材の配合物を混練してモルタル混練物を製造し、その後は慣用手段にしたがって型枠に充填し、脱型し、養生することによって作製することができる。
【００３４】
該モルタル混練物は、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロ−試験」に記載される方法において、１５回の落下運動を省略して測定したフロ−値が２３０ｍｍ以上を有する流動性に優れたものである。
また、本発明の配合物の硬化体は、１２０ＭＰａ以上の圧縮強度と２０ＭＰａ以上の曲げ強度を発現するうえ、極めて緻密質となるため塩害などに対する耐久性にも優れている。
【００３５】
前記配合物（モルタル混練物）から、図１（ａ）（ｂ）および図３（ａ）（ｂ）に示すような基礎体を作製し、土木用骨格構造体を組み立てることができる。
土木用骨格構造体は、前述したように道路、盛土などの陸上・水中構造物の骨格となる。
図２は、本発明に係る粉粒体（素材）を配合し作製した基礎体（図１（ｂ）に示す正８角形の穴を有するパネル）を用いて組み立てた土木用骨格構造体（５）を示した正面図（側面図、背面図も同じであるため、それら図面は省略した）である。
該土木用骨格構造体（５）は、Ｌ型鋼を溶接し製作された鉄製支持体（図示せず）の外側に、基礎体（パネル）（１）をボルト、ビスなどの係止具（４）で固定することにより組み立てることができる。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
下記要領で基礎体を作製し、骨格構造体を組み立てた。
１．使用材料
（１）基礎体（パネル）
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−ム（平均粒径；０．２５μｍ）
３）細骨材：珪砂５号（最大粒径；２ｍｍ以下）
４）繊維：鋼繊維（直径；０．２ｍｍ、長さ；１５ｍｍ）
５）石英粉末：（平均粒径；７μｍ）
６）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）
７）減水剤：ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
８）水：水道水
【００３７】
（２）鉄製支持体および係止具
１）鉄製支持体：Ｌ型鋼（１００×１００ｍｍ）
２）係止具：ボルト（Ｍ８）
【００３８】
２．パネル（基礎体）の作製
低熱ポルトランドセメント１００重量部、シリカフュ−ム３０重量部、珪砂５号１２０重量部、石英粉末３２重量部、ウォラストナイト２４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）、水道水２２重量部および全配合物の体積の２％に相当する鋼繊維を二軸練りミキサに投入し混練してモルタル配合物（混練物）を製造した。
次いで、中央に正８角形の穴を有する型枠に該配合物（混練物）を充填し、脱型し、図１（ｂ）に示すような正方形（縦５０×横５０×厚１．０ｃｍ）の板状基礎体（パネル）を作製した。なお、正８角形の穴の寸法は、１辺１５．６ｃｍである。
【００３９】
基礎体（パネル）の作製と平行して、上記配合物のフロ−値および圧縮・曲げ強度を測定した。
１）フロ−値は、前述した測定方法（段落番号［３２］）にしたがって測定した結果、２５０ｍｍであった。
２）圧縮・曲げ強度は、前記配合物を型枠に流し込み、２０℃、４８時間前置き後、脱型し、９０℃、４８時間蒸気養生して得た供試体の強度を測定した（供試体の寸歩は、圧縮強度の場合がφ５０×１００ｍｍ、曲げ強度の場合が４×４×１６ｃｍであった）。その結果、圧縮強度は；２００ＭＰａ、曲げ強度；４５ＭＰａであった（なお、各強度は、３本の供試体の測定値の平均値である）。
【００４０】
３．土木用骨格構造体の組み立て
予めＬ型鋼を溶接して製作しておいた鉄製支持体（図示せず）の外側面に前記基礎体（パネル）をボルトで固定し、図２に示すような縦１．０×横１．０×高さ１．５ｍの土木用骨格構造体を組み立てた。基礎体（パネル）は、該側面の１面あたり６枚（４面合計２４枚）ある。
該構造体は、上載荷重；１ｔおよび構造体の上端部への横荷重；１ｔを加えても破壊されなかった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、土木用骨格構造体用基礎体を、特定の粒度を有するポゾラン質微粉末、細骨材、石英粉末および繊維状・薄片状粒子を配合し、かつ、繊維を混合したセメントモルタル配合物で作製することを特徴とし、これにより、
土木用構造物の構築に使用する骨格構造体用基礎体の
・強度が改良できる、および
・軽量化が図れる、
という効果を奏する。
【００４２】
その結果、該基礎体を用い製作される土木用骨格構造体全体の強度の向上、および軽量化も図ることができ、構造上の安全度が高められるので、骨格構造体の用途が拡大でき、土木施工に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る粉粒体（素材）を用いて作製した土木用骨格構造体用基礎体（パネル）を示すものであって、図１（ａ）は、各隅部付近に係止用孔（３）を設けた平面が方形の板状体、および図１（ｂ）は、同図（ａ）の板状体の軽量化を意図してその中央に正８角形の穴を設けた板状体、それぞれを示す斜視図である。
【図２】本発明に係る粉粒体（素材）を配合し作製した基礎体（図１（ｂ）に示す正８角形の穴を有するパネル）を用いて組み立てた土木用骨格構造体を示した正面図（側面図、背面図も同じである）である。
【図３】従来法のピ−ス類およびその組み立て方を示したものであり、（ａ）は骨ピ−ス、（ｂ）は方形パネルピ−スの各斜視図であり、（ｃ）は該方形パネルピ−スを山状構造体に組み立てたときの１例を示す部分的斜視図である。
【符号の説明】
１ 基礎体（パネル）
２ 穴
３ 係止用孔
４ 係止具
５ 土木用骨格構造体
６ 骨ピ−ス
７ 中間部
８ 貫通孔
９ 方形パネルピ−ス
１０ 山状構造体
１１ 貫通部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a foundation for a civil skeleton structure and a civil skeleton structure obtained by assembling the foundation, and more particularly, to a foundation made by specifying a material, and a skeleton structure using the foundation. Things.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, civil engineering works for land and underwater structures such as roads, embankments, seawalls, artificial islands, etc. are roughly equivalent to the axis of "structures" after construction and maintenance of the foundation, roughly speaking in construction order A method of constructing a "skeleton structure" and finally constructing a subbase and a retaining wall according to the purpose is adopted.
[0003]
In such a case, a method of integrally constructing the "skeleton structure" with a reinforced concrete is often used.
As another method, recently, a large number of basic bodies (so-called segments) of several kinds of simple shapes (eg, single letter, polygon, block) are manufactured, and one or more of them are connected and combined to form a “skeleton structure”. Methods for constructing and constructing bodies have been developed.
[0004]
For example, bone pieces, panel pieces, block pieces and the like (hereinafter referred to as "pieces") are known as the base body, and these are skillfully locked to assemble a "skeleton structure". It has been proposed to construct such a "structure".
3 (a) and 3 (b) show perspective views of a conventional piece and a method of assembling the same. FIG. 3 (a) is a perspective view of a bone piece, FIG. 3 (b) is a perspective view of a square panel piece, and FIG. It is a partial perspective view which shows an example when the said square panel piece is assembled to a mountain-shaped structure (10).
As shown in FIG. 3, the bone piece (6) is a one-letter shape including a middle part (7) and a through hole (8) at its end, and the square panel piece (9) has a middle part (7). 7) and a square having a through hole (8) at a corner (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-64987 (Claim 1, Claims 7 to 8, Claim 12, [0008] [0057] [0086] [0099] FIG. 1 (c), FIG. 40 (c), FIG. (Fig.)
[0006]
For example, as shown in FIG. 3 (c), the pieces are stacked in a three-dimensional direction around a through hole (8) at the corner of a square panel piece (9). Then, a "skeleton structure" of the mountain-shaped structure (10) is assembled by inserting a penetrating member (11) such as a round bar or a pipe into the through-hole and integrating the square panel piece (9).
As described above, by constructing using pieces,
・ Improve the efficiency of transporting construction materials to the construction site, and
・ Since the shape of the base body is simple, handling during construction is easy,
(For example, see Patent Document 1 mentioned above).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned pieces are mainly made of a cement-based solidifying material such as concrete and a synthetic resin such as plastic, and are manufactured by embedding a reinforcing material such as a reinforcing bar as necessary (for example, the above-mentioned patent document). 1).
Pieces made from these materials have low erosion and are excellent in chemical durability.
[0008]
The “skeletal structure” continuously receives, for example, earth pressure when buried in the soil and water pressure when constructed in water. The pressure on the piece is large, and the direction and magnitude of the pressure vary with time.
Under such conditions, the "skeleton structure" is required to have high strength as a piece (base) itself used for the assembly.
However, when the above-mentioned conventional pieces are made of a synthetic resin or the like, the pieces themselves have relatively low strength. For this reason, the "skeleton structure" to be assembled should be used only on "structures" where the maximum pressure of earth pressure and water pressure is low, the difference in pressure applied to the entire structure is small, and the fluctuation over time is small. Had been. In addition, when manufactured using ordinary concrete, the size of the pieces is increased due to the consideration of durability and the like, so that the weight of the pieces is increased and handling is difficult.
[0009]
The present invention has been made in view of the problems of the above-mentioned conventional method, and its object is to
・ In order to improve the strength of the foundation for the skeletal structure used for the construction of the civil engineering structure,
In order to provide a foundation for a civil engineering skeleton structure that can improve the strength and safety of the entire civil engineering skeleton structure to be assembled,
This leads to the expansion of the use of the “skeleton structure”.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention (foundation for a skeleton structure for civil engineering)
"·cement,
Pozzolanic fine powder having an average particle size of 1 μm or less,
-Fine aggregate having a particle size of 2 mm or less,
·fiber,
A quartz powder having an average particle size of 3 to 20 μm,
Fibrous particles and / or flaky particles having an average particle size of 1 mm or less,
・ Water reducing agent, and
・ Must be prepared using a composition containing water ”(Claim 1)
It is.
[0011]
And the present invention,
-The fiber length is 2 mm or more and the length / diameter ratio is 20 or more (claim 2).-The base body is a panel or a bone piece (claim 3).
Furthermore, the skeletal structure for civil engineering is obtained by assembling a foundation for a skeletal structure for civil engineering. "
It is characterized by.
[0012]
Broadly speaking, the present invention is to use a specific cement mortar in which several kinds of powders (materials) are blended in order to manufacture a base used for assembling a skeletal structure for civil engineering.
Hereinafter, the granular material (material) and the composition for producing the basic body of the present invention will be described in detail.
[0013]
The cement is used for general civil engineering work, and is not particularly limited.
For example, ordinary / early high strength / medium heat / low heat Portland cement, blast furnace / fly ash cement and the like are exemplified.
In selecting a cement, it is preferable to use an early-strength Portland cement in order to obtain early strength, and to use a medium heat / low heat Portland cement in order to increase the fluidity of the mortar kneaded material.
[0014]
The pozzolanic fine powder used in the present invention is silica fume, silica dust, fly ash, slag, volcanic ash, silica sol, precipitated silica, and the like, and one or more of these are used in combination.
The pozzolanic fine powder having an average particle diameter of 1 μm or less is used. When the average particle diameter exceeds 1 μm, the strength of the cured product is undesirably reduced, so that the cured product is used after pulverization.
Silica fume and silica dust are economically advantageous because they have an average particle size of 1 μm or less and can be used as they are without pulverization.
[0015]
The amount of the pozzolanic fine powder is preferably 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of cement from the viewpoint of the fluidity of the compound and the strength of the cured product.
If the compounding amount is less than 5 parts by weight or more than 50 parts by weight, the fluidity of the compound becomes poor, molding of the base body becomes difficult, and strength is unfavorably reduced.
[0016]
Conventional fine aggregates such as river sand, land sand, crushed sand, sea sand, and silica sand are used as the fine aggregate.
Its fineness must have a maximum particle size of 2 mm or less. If the particle size exceeds 2 mm, the strength is undesirably reduced.
Preferably, fine aggregate having a maximum particle size of 1.5 mm or less is used.
[0017]
The amount of the fine aggregate is preferably 50 to 250 parts by weight, more preferably 80 to 180 parts by weight, based on 100 parts by weight of the cement, from the viewpoint of the fluidity of the mixture and the strength of the cured product.
[0018]
As the fibers, metal fibers, organic fibers and the like are used.
Mixing use of metal fibers and organic fibers is not preferable because the fibers are not entangled with each other and dispersed.
Hereinafter, the fibers will be individually described.
1) Metal fiber:
Examples include steel fibers and amorphous fibers. In particular, steel fibers are preferable because they have excellent strength, are easily available, and are economical.
[0019]
The metal fiber preferably has a length of 2 mm or more and a length / diameter ratio of 20 or more, more preferably 2 to 30 mm for the former and 20 to 200 for the latter.
When the length is less than 2 mm, the effect of improving the bending strength is reduced. When the length is more than 30 mm, fiber-balls are formed and difficult to disperse when the compound is kneaded. Absent.
When the length / diameter ratio is less than 20, the number of the metal fibers to be blended is small compared to the case of the same blending amount, and the effect of improving the bending strength is unfavorably reduced. If it exceeds 200, the strength of the metal fiber itself becomes insufficient, and the metal fiber is liable to be cut off under tension, which is not preferable.
[0020]
The amount of the metal fiber is 0.1 to 4% by volume, preferably 0.5 to 3.5% by volume of the total volume of the composition.
If the amount is too small, the flexural strength will decrease. Conversely, if the amount is excessive, the unit water volume will increase to ensure workability during kneading, which is not preferred because the strength will decrease.
[0021]
2) Organic fiber:
Examples include vinylon fiber, polypropylene fiber, polyethylene fiber, aramid fiber, carbon fiber, and the like.
These fibers can be used alone or in combination of two or more. Two fibers, a vinylon fiber and a polypropylene fiber, are particularly excellent in strength, and are preferable in terms of cost and availability.
[0022]
The organic fiber preferably has a length of 2 mm or more and a length / diameter ratio of 20 or more, more preferably 2 to 30 mm for the former and 20 to 500 for the latter.
If the length is less than 2 mm, the effect of improving the strength is reduced, while if it is more than 30 mm, fiber balls are formed during kneading, making it difficult to disperse. When the length / diameter ratio is less than 20, the number of the organic fibers to be blended is small and the effect of improving the strength is unfavorably reduced as compared with the case of the same blending amount. On the other hand, if it exceeds 500, the strength of the fiber itself becomes insufficient, and it becomes easy to cut under tension, which is not preferable.
[0023]
The compounding amount of the organic fiber is 0.1 to 10% by volume, preferably 0.5 to 8.0% by volume of the mixture.
If the compounding amount is too small, the breaking energy decreases, and if it is too large, the unit water amount must be increased in order to secure workability during kneading, which leads to a decrease in strength and durability.
[0024]
Next, the quartz powder will be described.
Specific examples of the quartz powder include quartz powder, amorphous quartz powder, and powder containing opaline and cristobalite silica.
Quartz powder to be compounded has an average particle diameter of 3 to 20 μm. Preferably, it is 4 to 10 μm. If the average particle size is outside the above range, the flowability and strength development of the composition are undesirably reduced.
[0025]
The amount of the quartz powder is 5 to 50 parts by weight, preferably 8 to 45 parts by weight, based on 100 parts by weight of cement, from the viewpoint of fluidity and strength development of the composition.
[0026]
Next, the fibrous particles and the flaky particles will be described.
In particular,
・ Fibrous particles; wollastonite, bauxite, mullite, etc.
Flaky particles such as mica flake, talc flake, vermiculite flake and alumina flake.
These can be blended by mixing one or more of fibrous particles and flaky particles.
The fibrous particles and the flaky particles have an average particle size of 1 mm or less. If it exceeds 1 mm, the strength is undesirably reduced.
Here, the particle size indicates the size of the maximum dimension (particularly, the length of fibrous particles).
[0027]
The compounding amount of the fibrous particles and / or flaky particles is preferably 4 to 35 parts by weight, more preferably 4 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of cement, from the viewpoint of the fluidity, strength and toughness of the compound. .
The fibrous particles preferably have a needleiness (= length / diameter ratio) of 3 or more from the viewpoint of increasing toughness.
[0028]
As the water reducing agent, a conventional lignin-based / naphthalenesulfonic acid-based / melamine-based / polycarboxylic acid-based water reducing agent, an AE water reducing agent, a high performance water reducing agent, and a high performance AE water reducing agent can be used. Among them, a high performance water reducing agent or a high performance AE water reducing agent having a large water reducing effect is particularly preferable.
In addition, as a water reducing agent, any of a liquid form and a powder form can be used.
[0029]
The compounding amount of the water reducing agent is preferably 0.1 to 4.0 parts by weight in terms of solid content based on 100 parts by weight of cement. More preferred is 0.3 to 1.5 parts by weight.
If the compounding amount is less than 0.1 part by weight, the fluidity of the compound decreases, kneading becomes difficult, and the moldability is poor, which is not preferable. On the contrary, if it exceeds 4.0 parts by weight, the strength decreases, so that it is also preferable. Absent.
[0030]
The amount of water is preferably 10 to 30 parts by weight, more preferably 15 to 25 parts by weight, based on 100 parts by weight of cement. If the amount is less than 10 parts by weight, the fluidity of the composition is reduced and kneading becomes difficult. If the amount is more than 30 parts by weight, the strength is reduced, and both are not preferred.
[0031]
The kneading method of the compound is not particularly limited, for example,
1) A method of mixing a material except water and a water reducing agent to produce a premix, and then putting the premix, water and the water reducing agent into a mixer and kneading the mixture 2) Materials except water (the water reducing agent is a powdery material). And mixing the premix and water into a mixer and kneading the mixture. 3) A method in which each material is individually charged into a mixer and kneaded.
As the mixer, a conventional mixer used for kneading concrete, for example, a vibration mixer, a pan mixer, a twin-screw mixer, or the like can be used.
[0032]
Next, a description will be given of a foundation for a skeletal structure for civil engineering, which is produced by using a composition containing the above-mentioned material.
Examples of the base include the bone pieces and panels described above (see FIGS. 3 (a) and 3 (b)) and modifications thereof.
FIG. 1 shows a foundation (panel) for a skeletal structure for civil engineering manufactured using the granular material (material) according to the present invention, and FIG. FIG. 1 (b) shows a plate-like body having a rectangular plane with a hole for stopping (3), and FIG. 1 (b) shows a regular octagonal hole ( It is a perspective view which shows each of the plate-shaped bodies provided with 2).
In FIG. 1, the base body (panel) (1) has a square shape, but may have a rectangular shape. In addition, the center hole (2) in FIG. 3B is located at the center of the panel, and is preferably a symmetrical square (square or more), and particularly preferably a regular octagon.
[0033]
The base body can be manufactured by kneading the mixture of the above-described materials to produce a mortar kneaded material, and thereafter filling the mold with a conventional method, demolding, and curing.
[0034]
The mortar kneaded material is a fluid having a flow value of 230 mm or more measured by omitting 15 dropping motions in the method described in "JIS R 5201 (Physical test method of cement) 11. Flow test". It has excellent properties.
Further, the cured product of the composition of the present invention exhibits a compressive strength of 120 MPa or more and a bending strength of 20 MPa or more, and is extremely dense, and thus has excellent durability against salt damage and the like.
[0035]
From the compound (mortar kneaded material), a base body as shown in FIGS. 1A and 3B and FIGS. 3A and 3B can be prepared to assemble a skeletal structure for civil engineering.
The skeletal structure for civil engineering serves as a skeleton of land and underwater structures such as roads and embankments as described above.
FIG. 2 shows a skeleton structure for civil engineering (5) assembled using a base body (panel having a regular octagonal hole shown in FIG. 1 (b)) prepared by blending the granular material (material) according to the present invention. ) Is the front view (the side view and the rear view are the same, and the drawings are omitted).
The skeletal structure for civil engineering (5) has a base (panel) (1) attached to a locking member (4) such as a bolt or a screw on the outside of an iron support (not shown) manufactured by welding L-shaped steel. ) Can be assembled by fixing.
[0036]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described based on examples.
A base body was prepared in the following manner, and a skeletal structure was assembled.
1. Materials used (1) Basic body (panel)
1) Cement: Low heat Portland cement (manufactured by Taiheiyo Cement Corporation)
2) Pozzolanic fine powder: silica fume (average particle size: 0.25 μm)
3) Fine aggregate: silica sand No. 5 (maximum particle size: 2 mm or less)
4) Fiber: steel fiber (diameter; 0.2 mm, length; 15 mm)
5) Quartz powder: (average particle size: 7 μm)
6) Fibrous particles: wollastonite (average length; 0.3 mm, length / diameter ratio; 4)
7) Water reducing agent: polycarboxylic acid-based high-performance AE water reducing agent 8) Water: tap water
(2) Iron support and locking device 1) Iron support: L-shaped steel (100 × 100 mm)
2) Locking device: bolt (M8)
[0038]
2. Preparation of panel (base) 100 parts by weight of low heat Portland cement, 30 parts by weight of silica fume, 120 parts by weight of silica sand 5, 32 parts by weight of quartz powder, 24 parts by weight of wollastonite, 1.0 part by weight of high-performance AE water reducing agent Parts (solid content with respect to cement), tap water 22 parts by weight, and steel fiber equivalent to 2% of the volume of the total mixture were charged into a biaxial kneading mixer and kneaded to produce a mortar mixture (kneaded product).
Next, the mixture (kneaded material) was filled in a mold having a regular octagonal hole in the center, and the mold was removed from the mold, and a square (50 × 50 × 1.0 cm) as shown in FIG. ) Was prepared. The size of the regular octagonal hole is 15.6 cm on a side.
[0039]
In parallel with the production of the base body (panel), the flow value and the compressive / bending strength of the above-mentioned composition were measured.
1) The flow value was 250 mm as a result of measurement according to the measurement method described above (paragraph number [32]).
2) The compression / bending strength was measured by pouring the composition into a mold, pre-placing at 20 ° C. for 48 hours, removing the mold, and steam curing at 90 ° C. for 48 hours (sample). The step size was φ50 × 100 mm for the compressive strength and 4 × 4 × 16 cm for the bending strength). As a result, the compression strength was 200 MPa, and the bending strength was 45 MPa (each strength is an average value of the measured values of three specimens).
[0040]
3. Assembling of the skeletal structure for civil engineering The base body (panel) is fixed to the outer surface of an iron support (not shown) manufactured by welding L-shaped steel in advance with bolts, and a vertical as shown in FIG. A skeleton structure for civil engineering having a size of 1.0 × 1.0 × 1.5 m was assembled. There are six base bodies (panels) per side surface (a total of 24 panels on four sides).
The structure was not broken even when an overload; 1 t and a lateral load on the upper end of the structure; 1 t were applied.
[0041]
【The invention's effect】
The present invention relates to a cement mortar in which a foundation for a skeletal structure for civil engineering is mixed with pozzolanic fine powder having a specific particle size, fine aggregate, quartz powder and fibrous / flaky particles, and fibers are mixed. It is characterized by being made of a product,
The strength of the foundation for the skeletal structure used for construction of civil engineering structures can be improved, and the weight can be reduced.
This has the effect.
[0042]
As a result, the strength of the entire skeleton structure for civil engineering manufactured using the base body can be improved, and the weight can be reduced, and the degree of structural safety can be increased. It can contribute to civil engineering work.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a foundation (panel) for a skeletal structure for civil engineering manufactured using the powdered granules (material) according to the present invention, and FIG. FIG. 1 (b) shows a plate-like body having a rectangular flat surface provided with a hole for stopping (3), and a regular octagonal hole in the center of the plate-like body shown in FIG. It is the perspective view which shows the plate-shaped object provided and each.
FIG. 2 shows a skeletal structure for civil engineering assembled using a base body (panel having a regular octagonal hole shown in FIG. 1 (b)) prepared by blending the powdery granules (material) according to the present invention. FIG. 3 is a front view (the same applies to a side view and a rear view).
3 (a) is a perspective view of a bone piece, FIG. 3 (b) is a perspective view of a square panel piece, and FIG. It is a partial perspective view which shows an example when the said square panel piece is assembled to a mountain structure.
[Explanation of symbols]
1 foundation (panel)
2 Hole 3 Locking hole 4 Locking tool 5 Civil skeletal structure 6 Bone piece 7 Intermediate part 8 Through hole 9 Square panel piece 10 Mountain structure 11 Penetrating member
