JP2009007925A - Floor slab for steel bridge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、桁と床版とからなる橋梁の上部構造において、桁が鋼製としてある鋼橋の鋼桁上に設置される床版に関するもので、詳しくは、シリカヒュームと膨張剤と鋼繊維が混入されている高強度繊維補強コンクリートを構成材料として製作して橋梁に用いるようにする鋼橋用床版に関するものである。 The present invention relates to a floor slab installed on a steel girder of a steel bridge in which the girder is made of steel in a superstructure of a bridge composed of a girder and a floor slab, and more particularly, silica fume, an expansion agent, and a steel fiber. The present invention relates to a steel bridge slab that is made of high-strength fiber reinforced concrete mixed with steel as a constituent material and used for a bridge.
橋梁の上部構造は、桁と床版の材質により、たとえば、桁と床版をすべてコンクリートで成形しているコンクリート橋と、桁を鋼製とした鋼橋に分けられている。 The superstructure of the bridge is divided into, for example, a concrete bridge in which the girder and floor slab are all made of concrete, and a steel bridge in which the girder is made of steel, depending on the material of the girder and floor slab.
上記鋼橋の鋼桁上に架設する床版としては、鉄筋コンクリート床版（ＲＣ床版）や、プレストレストコンクリート床版（ＰＣ床版）からなるコンクリート系床版と、鋼製型枠にコンクリートを打設してなる合成床版と、鋼床版に分類される。更に、上記ＲＣ床版やＰＣ床版は、予め工場で製作して現場へ搬入して鋼桁上に架設するプレキャスト床版と、現場でコンクリートを打設する場所打ち床版に分類されることも知られている。 The floor slabs installed on the steel girders of the steel bridge are concrete slabs made of reinforced concrete slabs (RC slabs), prestressed concrete slabs (PC slabs), and concrete is cast on steel molds. It is classified into a composite slab and a steel slab. Furthermore, the above RC floor slab and PC floor slab are classified into precast floor slabs that are manufactured in advance at the factory and then transported to the site and installed on steel girders, and cast-in-place slabs where concrete is placed on site. Is also known.
図８は従来のコンクリート橋の上部構造の一例を示すもので、並列された桁部材１と、該桁部材１の上端面間に連結させる上床版２と、桁部材１の下端面間を連結させる下床版３と、桁部材１と上床版２及び下床版３との接合構造を構成する接合部材４とからなる桁構造とし、更に、上記桁部材１は、圧縮強度が１５０Ｎ／ｍｍ２以上、曲げ引張強度が２５Ｎ／ｍｍ２以上、割裂引張強度が１０Ｎ／ｍｍ２以上の力学的特性をもつ繊維補強セメント系混合材料によって製作し、上記上床版２と下床版３は、鉄筋コンクリート又はプレストレストコンクリートによって製作するものとしてある。これにより、桁構造の軽量化と維持管理費の削減が図れるものとしてある（たとえば、特許文献１参照）。
FIG. 8 shows an example of the upper structure of a conventional concrete bridge. The
又、図９も同じくコンクリート橋の上部構造の他の例を示すもので、現場打ちコンクリートで形成される下床版５と上床版６の間に桁部材（ウエブ）７を取り付けて箱桁を構成する橋梁上部構造において、上下方向にＰＣ鋼材９を緊張してなるプレストレストコンクリート板８で上記桁部材７を構成し、該プレストレストコンクリート板８のコンクリート１０を、材齢２４時間後の圧縮強度が１００〜１８０Ｎ／ｍｍ２の超高強度コンクリートとしたものとしてある（たとえば、特許文献２参照）。
FIG. 9 also shows another example of the upper structure of the concrete bridge. A girder member (web) 7 is attached between the lower floor slab 5 and the upper floor slab 6 made of cast-in-place concrete, and the box girder is attached. In the bridge superstructure to be constructed, the
一方、図示してないが、鋼橋の上部構造は、コンクリート系床版のうちのＲＣ床版もしくはＰＣ床版を用いた場合、一般に圧縮強度２４〜５０Ｎ／ｍｍ２の普通コンクリートによるものである。たとえば、鋼主桁連続合成桁橋のＰＣ床版では、材齢２８日における圧縮強度が４０Ｎ／ｍｍ２の普通コンクリートを用いた部材厚さ３００〜５００ｍｍの床版に、約１００〜２００ｍｍ間隔で鉄筋が配置され、更に、５００ｍｍ程度の間隔でＰＣ鋼材が配置された構成のＰＣ床版を鋼橋の床版として用い、鋼桁とＰＣ床版とをスタッドジベルを介して連結し、橋梁の上部構造を構築するようにしたものがある。 On the other hand, although not shown in the drawing, the upper structure of the steel bridge is generally made of ordinary concrete having a compressive strength of 24 to 50 N / mm 2 when an RC floor slab or a concrete PC slab is used. . For example, in a PC slab of a steel main girder continuous composite girder bridge, a floor slab with a member thickness of 300 to 500 mm using ordinary concrete having a compressive strength of 40 N / mm 2 at an age of 28 days is provided at intervals of about 100 to 200 mm. A PC slab with a structure in which rebars are arranged and PC steel materials are arranged at intervals of about 500 mm is used as a steel slab floor slab, and the steel girder and PC slab are connected via a stud gibber. There is a thing which built superstructure.
又、高強度の鋼繊維補強コンクリートについては、セメントと、粗骨材、と細骨材と、長さ３０ｍｍ以下の鋼繊維と、フライアッシュと、ポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤とが少なくとも配合され、かつメチルセルロースを主成分とする増粘剤を配合してなる鋼繊維補強高流動コンクリートがあり、トンネルの覆工体材もしくは裏込め注入材として用いることで、鉄筋量の削減や打設作業の短縮を図ったようなものがある（たとえば、特許文献３参照）。 For high-strength steel fiber reinforced concrete, cement, coarse aggregate, fine aggregate, steel fibers with a length of 30 mm or less, fly ash, and polycarboxylic acid-based high-performance AE water reducing agent There is a steel fiber reinforced high-fluidity concrete blended with at least a thickener containing methylcellulose as a main component. By using it as a tunnel lining material or backfilling material, the amount of reinforcing bars can be reduced and hammered. There is something that shortens the installation work (see, for example, Patent Document 3).
ところが、図８に示す桁構造における桁部材１は、繊維補強セメント系混合材料によって製作されているものであり、又、図９に示す橋梁上部構造における桁部材７は、超高強度コンクリートを用いたプレストレストコンクリート板で構成されているものであり、鋼製の桁を有するものではない。又、図４に示される上床版２及び下床版３は、従来の一般的な圧縮強度を有した鉄筋コンクリート又はプレストレストコンクリートで形成され、図９に示される下床版５及び上床版６も、従来の一般的な圧縮強度を有した現場打ちコンクリートで形成されているものである。
However, the
又、上記図８や図９に示されている如き桁に用いる繊維補強セメント系混合材料や超高強度コンクリート部材は、要求された強度発現を確保するため、好ましくは打ち込み後に特殊設備による給熱養生が必要となる理由から、主に工場製作されるプレキャスト部材を対象としており、建設現場での大規模な場所打ちコンクリート施工には対応することが困難という問題を有している。 Also, the fiber-reinforced cement-based mixed materials and ultra-high-strength concrete members used in the girders as shown in FIGS. 8 and 9 are preferably supplied with heat by a special facility after being placed in order to ensure the required strength. Because of the necessity of curing, it mainly targets precast members manufactured in factories, and has a problem that it is difficult to cope with large-scale cast-in-place concrete construction at a construction site.
更に、従来一般的に床版に用いられている圧縮強度５０Ｎ／ｍｍ２以下の普通コンクリートによるＲＣ床版もしくはＰＣ床版は、設計荷重による作用曲げモーメントに対する床版の断面力を確保するため、多量の橋軸方向鉄筋、橋軸直角方向鉄筋及びＰＣ鋼材を用いていることから、床版自体の重量が重くなっており、これに伴う鋼桁の断面力確保のため鋼桁の断面を増加させる必要が生じる。又、部分的に過密鉄筋箇所も生じてコンクリートの充填不備による施工不良が発生するおそれも生じていた。 Furthermore, RC floor slabs or PC floor slabs made of ordinary concrete with a compressive strength of 50 N / mm 2 or less, which is generally used for floor slabs in the past, ensure the cross-sectional force of the slab against the acting bending moment due to the design load. Since a large amount of bridge axis rebars, bridge axis perpendicular rebars and PC steel are used, the floor slab itself is heavier and the steel girder cross section is increased to ensure the cross-sectional force of the steel girder. Need to be made. In addition, there is a possibility that an overcrowded rebar part is partially generated, resulting in poor construction due to insufficient filling of concrete.
又、特許文献３では、シールド工法の裏込め材として、コンクリートに鋼繊維とフライアッシュを混入して鋼繊維補強高流動高強度コンクリートを得ることが提案されている。 Patent Document 3 proposes that steel fiber reinforced high-fluidity high-strength concrete is obtained by mixing steel fibers and fly ash into the concrete as a back-filling material for the shield method.
この特許文献３では、コンクリートに、鋼繊維とフライアッシュを混入し、かつメチルセルロース系の増粘剤を用いており、これによりコンクリート流動性を高めかつ強度を高めることができる。 In Patent Document 3, steel fibers and fly ash are mixed into concrete and a methylcellulose-based thickener is used, whereby the concrete fluidity and strength can be increased.
しかしながら、この鋼繊維補強高流動高強度コンクリートは、シールド工法の裏込め材には適しているものの鋼橋用床版には適していない。 However, although this steel fiber reinforced high-flow high-strength concrete is suitable for the backfill material of the shield method, it is not suitable for the steel slab floor slab.
すなわち、シールド工法の裏込め材は打設後に大気中にさらされる面積が少ないため、塩化物イオンの侵入や中性化などの劣化が生じにくいことに対して、鋼橋床版は、コンクリート打設し、型枠を外した後は大気中にさらされるため、飛来塩分や凍結防止剤による塩化物イオンの侵入や、大気中の二酸化炭素との反応による中性化により、内部の鉄筋の腐食が促進され、部材の耐久性が損なわれる。 In other words, since the backfill material of the shield method has a small area exposed to the atmosphere after placement, steel bridge floor slabs are less susceptible to deterioration such as chloride ion penetration and neutralization. After the formwork is removed, it is exposed to the atmosphere. Corrosion of internal reinforcing bars due to intrusion of chloride ions by incoming salt and anti-freezing agents and neutralization by reaction with carbon dioxide in the atmosphere. Is promoted, and the durability of the member is impaired.
フライアッシュは、シリカとアルミナを主成分とし、これに酸化第二鉄、酸化マグネシウム、酸化カルシウムなどが混入しており、フライアッシュの混入により、ポゾラン反応を起こしてコンクリートの強度を高めることができるが、湿潤養生が不十分であったり反応に寄与しないフライアッシュが残存すると、塩化物イオンの拡散の程度や中性化速度が増大して、床版の劣化がはやまる。特許文献４では、コンクリートをポンプ注入の裏込め材とするため、大量のフライアッシュを混入（セメントとフライアッシュからなる結合材に対して１５〜２０重量％のフライアッシュ混入）しており、このため水和反応に寄与しないフライアッシュが残存する可能性が高く、上記した問題は避けられない。 Fly ash contains silica and alumina as the main components, and ferric oxide, magnesium oxide, calcium oxide, etc. are mixed in it, and the mixing of fly ash can cause pozzolanic reaction and increase the strength of concrete. However, if the wet ash is insufficient or the fly ash that does not contribute to the reaction remains, the degree of diffusion of the chloride ions and the neutralization rate increase, and the deterioration of the slab stops. In Patent Document 4, in order to use concrete as a backfill material for pumping, a large amount of fly ash is mixed (15 to 20% by weight of fly ash is mixed with a binder composed of cement and fly ash). Therefore, there is a high possibility that fly ash that does not contribute to the hydration reaction remains, and the above-described problems are unavoidable.
一方、シリカヒュームは、電気炉にてガス化したシリカ（ＳｉＯ２）を集塵機で回収したもので、平均粒径が０．１μｍ程度の超微粒子のため、コンクリートに混和材として混入すれば、セメント粒子の間を充填し組織を緻密化させるため、高強度コンクリートや高耐久コンクリートに用いられる。しかしながら、高強度化を図る目的で、セメント量を増加したり、シリカヒュームを多量に混入したりすると、コンクリートの自己収縮ひずみが過大に発生し、初期に有害な収縮ひび割れを発生してしまう可能性が高い。 On the other hand, silica fume is obtained by collecting silica (SiO 2 ) gasified in an electric furnace with a dust collector and is an ultrafine particle having an average particle size of about 0.1 μm. Used for high-strength concrete and high-durability concrete because it fills the space between particles and densifies the structure. However, if the amount of cement is increased or a large amount of silica fume is mixed for the purpose of increasing the strength, the self-shrinkage strain of the concrete may be excessively generated and harmful shrinkage cracks may be generated in the initial stage. High nature.
そこで、本発明は、床版に用いるコンクリート自体の強度をより高めるようにして床版の厚さの減少、使用鉄筋量の減少を図ると共に、これに伴う床版全体重量を低減して鋼桁断面の削減が図れるようにし、更に、コンクリートの組織を緻密化することで内部にある鉄筋腐食に対する耐久性を高めるようにし、更に、コンクリートに発生する自己収縮ひずみを抑えることで有害なひび割れを抑制するようにし、更に、コンクリートに十分な流動性および材料分離抵抗性を有するものとして現場でのコンクリートポンプ車にて施工できるようにした鋼橋用床版を提供しようとするものである。 Accordingly, the present invention aims to reduce the thickness of the floor slab and the amount of reinforcing bars used by increasing the strength of the concrete itself used for the floor slab, and to reduce the overall weight of the floor slab, thereby reducing the steel girder. The cross-section can be reduced, and the concrete structure is made denser to increase the durability against corrosion of reinforcing bars in the interior. Further, the self-shrinkage strain generated in the concrete is suppressed, and harmful cracks are suppressed. Furthermore, the present invention intends to provide a steel slab floor slab that can be constructed by a concrete pump truck on site as having sufficient fluidity and material separation resistance in concrete.
本発明は、上記課題を解決するために、鋼桁と、該鋼桁上に設置されるコンクリート床版とからなる鋼橋用床版において、上記床版を、コンクリートに、シリカヒュームと膨張材と鋼繊維が混入された高強度繊維補強コンクリートを主要構成材料として構成してなることを特徴とする鋼橋用床版とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a steel bridge floor slab comprising a steel girder and a concrete slab installed on the steel girder. A steel bridge floor slab comprising high strength fiber reinforced concrete mixed with steel fibers as a main constituent material.
更に、高強度繊維補強コンクリートは、材齢２８日における圧縮強度が７０Ｎ／ｍｍ２以上、曲げ強度が７．０Ｎ／ｍｍ２以上、破壊エネルギーが３．５Ｎ／ｍｍ以上の特徴をもち、且つコンクリートポンプ車による圧送施工を可能とする流動性および材料分離抵抗性を有するものとする。
シリカヒュームは、結合材の総重量に対して７〜１４％で混入されるのが好ましい。
Furthermore, the high strength fiber reinforced concrete compressive strength at age of 28 days 70N / mm 2 or more, a bending strength of 7.0 N / mm 2 or more, fracture energy has more features than 3.5 N / mm, and concrete It shall have fluidity and material separation resistance to enable pumping work by a pump car.
Silica fume is preferably mixed at 7 to 14% with respect to the total weight of the binder.
又、膨張材は、結合材の総重量に対して３〜６％で混入されるのが好ましい。 Further, the expansion material is preferably mixed in 3 to 6% with respect to the total weight of the binder.
又、水の結合材に対する重量比率は、２７〜３５％、好ましくは３３％とするのが良い。 The weight ratio of water to the binder is 27 to 35%, preferably 33%.
又、細骨材率は、５８〜６３％、好ましくは６０％とするのが良い。 The fine aggregate rate is 58 to 63%, preferably 60%.
又、鋼繊維は、全体容積に対して０．５〜１．５％、好ましくは１．０％で混入されるのがよい。 Further, the steel fibers should be mixed at 0.5 to 1.5%, preferably 1.0% with respect to the total volume.
コンクリートに、シリカヒュームと膨張材と鋼繊維が混入された高強度繊維補強コンクリートを、コンクリートポンプ車で圧送して鉄筋が組まれた床版用の型枠内に打設して鋼橋用床版を形成するようにする。 Steel bridge floor by placing high-strength fiber reinforced concrete in which silica fume, expansion material and steel fiber are mixed into concrete into a formwork for a floor slab that is pumped with a concrete pump car and assembled with reinforcing bars. Try to form a plate.
本発明の鋼橋用床版によれば、鋼桁と、該鋼桁上に設置されるコンクリート床版とからなる鋼橋用床版において、上記床版を、コンクリートに、シリカヒュームと膨張材と鋼繊維が混入された高強度繊維補強コンクリートを主要構成材料として構成してなることを特徴とする鋼橋用床版とし、高強度繊維補強コンクリートは、材齢２８日における圧縮強度が７０Ｎ／ｍｍ２以上、曲げ強度が７．０Ｎ／ｍｍ２以上、破壊エネルギーが３．５Ｎ／ｍｍ以上の特徴をもち、且つコンクリートポンプ車による圧送施工を可能とする流動性および材料分離抵抗を有するものとしてあるので、次の如き優れた効果を奏し得る。 According to the steel slab floor slab of the present invention, in the steel bridge slab comprising a steel girder and a concrete slab installed on the steel girder, the floor slab is made of concrete, silica fume and expansion material. A steel bridge floor slab characterized by comprising high-strength fiber reinforced concrete mixed with steel fibers as a main constituent material. The high-strength fiber reinforced concrete has a compressive strength of 70 N / day at the age of 28 days. It has features of mm 2 or more, bending strength of 7.0 N / mm 2 or more, fracture energy of 3.5 N / mm or more, and fluidity and material separation resistance that enables pumping work with a concrete pump car. Therefore, the following excellent effects can be obtained.
（１）本発明の鋼橋用床版に用いる高強度繊維補強コンクリートは、水結合材比を抑え、且つ、シリカヒュームを混入することから、床版に用いるコンクリートの圧縮強度が、従来の普通コンクリートを用いたコンクリート系床版の２〜４倍程度となることから、所定の断面力を満たすために必要な床版厚さを薄くでき、床版自体の重量を軽くすることができる。 (1) The high-strength fiber reinforced concrete used for the steel slab floor slab of the present invention suppresses the water binder ratio and mixes silica fume. Since it is about 2 to 4 times as much as the concrete-based floor slab using concrete, the floor slab thickness necessary for satisfying a predetermined sectional force can be reduced, and the weight of the floor slab itself can be reduced.
（２）本発明の鋼橋用床版に用いる高強度繊維補強コンクリートは、鋼繊維を混入することで、曲げ強度が７．０Ｎ／ｍｍ２以上、破壊エネルギーが３．５Ｎ／ｍｍ以上の性能をもつものとなり、従来の普通コンクリートを用いたコンクリート系床版で用いられている鉄筋が負担する引張力を、鋼繊維が分担できることから、床版内の鉄筋の使用量を従来のコンクリート系床版よりも減少させることができ床版重量の軽減少化を図ることができる。 (2) The high-strength fiber reinforced concrete used for the steel slab floor slab of the present invention has a bending strength of 7.0 N / mm 2 or more and a fracture energy of 3.5 N / mm or more by mixing steel fibers. Because the steel fibers can share the tensile force that the reinforcing bars used in conventional concrete floor slabs using ordinary concrete have, the amount of reinforcing bars used in the floor slabs can be reduced. It can be reduced more than the plate, and the floor plate weight can be reduced lightly.
（３）上記（１）（２）により、橋梁全体構造として、支間長の長スパン化、低桁高な橋梁の製作化が可能となる。 (3) According to the above (1) and (2), it is possible to make the span span longer and to manufacture a bridge with a low digit height as the entire bridge structure.
（４）本発明の鋼橋用床版に用いる高強度繊維補強コンクリートは、適量の膨張材を混入することから、結合材量の増加に伴い過大に発生する自己収縮ひずみを減少させ、初期のひび割れを抑制することができ、耐久性に優れた構造物とすることができる。 (4) Since the high-strength fiber reinforced concrete used in the steel slab floor slab of the present invention mixes an appropriate amount of expansion material, it reduces the self-shrinkage strain that occurs excessively with an increase in the amount of binder, Cracks can be suppressed and a structure having excellent durability can be obtained.
（５）本発明の鋼橋用床版に用いる高強度繊維補強コンクリートは、シリカヒュームを混入し、且つ、適度な細骨材率に調整することから、材料分離することなく十分な初期流動性を有するものとしてあるため、コンクリートポンプ車による圧送施工を可能とし、更に、薄い部材に対しても十分な充填性を確保でき、ジャンカや未充填等の施工不良を防ぐことができる。 (5) The high-strength fiber reinforced concrete used for the steel slab floor slab of the present invention is mixed with silica fume and adjusted to an appropriate fine aggregate rate, so that sufficient initial fluidity is achieved without material separation. Therefore, it is possible to carry out a pressure-feeding operation using a concrete pump car, and also to ensure sufficient filling properties even for a thin member, thereby preventing a construction failure such as a junker or unfilled.
（６）上記（２）のように鋼繊維を混入することで、コンクリートは、曲げ強度が７．０Ｎ／ｍｍ２以上、破壊エネルギーが３．５Ｎ／ｍｍ以上の性能をもつものとなり、発生するひび割れが分散されて、ひび割れ幅が小さくなり、コンクリートの長期耐久性を向上させることができる。 (6) By mixing steel fibers as in (2) above, the concrete has a performance with a bending strength of 7.0 N / mm 2 or more and a fracture energy of 3.5 N / mm or more. Cracks are dispersed, crack width is reduced, and the long-term durability of concrete can be improved.
（７）シリカヒュームを混入することで、セメントペーストの組織を緻密化することから、飛来塩分や凍結防止剤による塩化物イオンの侵入や、大気中の二酸化炭素との反応による中性化による内部の鉄筋の腐食を抑制し、構造物の劣化速度を低減することが可能となる。 (7) Since the structure of the cement paste is made dense by mixing silica fume, internalization by neutralization due to intrusion of chloride ions by incoming salt and antifreeze agents and reaction with carbon dioxide in the atmosphere It is possible to suppress corrosion of the reinforcing bars and reduce the deterioration rate of the structure.
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。 A preferred embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
本発明の鋼橋用床版は、鋼橋上に設置する床版のうち、コンクリート系床版におけるＲＣ床版やＰＣ床版に適用することができるほか、合成床版にも適用することができ、更に、これらの形態における現場で施工される場所打ち床版や、工場で製作されるプレキャスト床版へも適用することができる。 The steel slab slab of the present invention can be applied to RC slabs and PC slabs in concrete slabs among floor slabs installed on steel bridges, and can also be applied to composite slabs. Furthermore, the present invention can be applied to a cast-in-place slab constructed in the field in these forms and a precast slab produced in a factory.
図１は、その一例として、上記コンクリート系床版における場所打ちＰＣ床版に本発明を適用したものを示すもので、橋軸方向に延びる２本もしくは２本以上の鋼製の主桁１２を鋼製の横桁１３で連結してなる鋼桁１１上にて、本発明の特徴をなす高強度繊維補強コンクリートを場所打ちして、ＰＣ床版１４を構築してなる構成とする。
FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to a cast-in-place PC floor slab in the concrete floor slab. Two or more steel
すなわち、本発明の鋼橋用床版を構成する上記場所打ちＰＣ床版１４に用いる高強度繊維補強コンクリートは、水、セメント、シリカヒューム、膨張材、細骨材、最大寸法２０ｍｍ以下の粗骨材、高性能ＡＥ減水剤又は高性能減水剤、空気量調整剤、３０ｍｍ以下の鋼繊維を、水結合材比２７〜３５％、細骨材率５８〜６３％、空気量４．０％以下として混練して、且つシリカヒュームを結合材の総重量に対して７〜１４％、かつ滑膨張材を結合材の総重量に対して３〜６％、かつ鋼繊維の混入量を容積比で０．５〜１．５％の範囲で混練して作製することにより、練り上がり時のスランプ値が１５〜２２ｃｍ、且つ骨材や鋼繊維が材料分離することのない優れた初期施工性を有するものとし、材齢２８日における圧縮強度が７０Ｎ／ｍｍ２以上の特徴を有するものとする。
That is, the high-strength fiber reinforced concrete used for the cast-in-place
セメントとして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を用いることができる。 The cement is not limited, and various Portland cements such as ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, medium heat Portland cement, and low heat Portland cement can be used.
シリカヒュームとしては、ＪＩＳ Ａ ６２０８５に規定する比表面積が約１５０，０００ｃｍ２／ｇ、ＳｉＯ２量が８５％以上のものを使用できる。 As silica fume, those having a specific surface area of about 150,000 cm 2 / g and a SiO 2 content of 85% or more as defined in JIS A 62085 can be used.
更に、上記混入する鋼製の繊維は、長さを２０〜６０ｍｍ、好ましくは３０ｍｍとし、直径を０．４〜０．８ｍｍ、好ましくは０．６ｍｍと、更にフック方に端部が処理された形状のものを、コンクリート全容積に対して０．５〜１．５％、好ましくは１．０％混入する。 Furthermore, the steel fibers to be mixed have a length of 20 to 60 mm, preferably 30 mm, a diameter of 0.4 to 0.8 mm, preferably 0.6 mm, and the end portion is further processed toward the hook. The shaped material is mixed in an amount of 0.5 to 1.5%, preferably 1.0%, based on the total volume of the concrete.
このコンクリート強度は、材齢２８日における圧縮強度が７０Ｎ／ｍｍ２以上、曲げ強度が７．０Ｎ／ｍｍ２以上、破壊エネルギーが３．５Ｎ／ｍｍ以上の特徴をもつ。 The concrete strength is compressive strength at age of 28 days 70N / mm 2 or more, a bending strength of 7.0 N / mm 2 or more, fracture energy has more features than 3.5 N / mm.
このような特徴を有する高強度繊維補強コンクリートを用いて図１に示す床版１４を製作する場合は、鋼桁１１の上側に床版用の型枠を組み付けてから、この型枠内に、ＰＣ鋼材及び鉄筋を橋軸直角方向に、又鉄筋を橋軸方向へ配置する。上記ＰＣ鋼材や鉄筋が配置された型枠内へ上記特徴をもつように練り上げられた高強度繊維補強コンクリートを場所打ちして全域にわたり打設する。
In the case of producing the
この際、上記場所打ちされる高強度繊維補強コンクリートは、シリカヒュームを結合材の総重量に対して、７〜１５％、好ましくは１０％で混入し、且つ、細骨材率を５８〜６３％、好ましくは６０％とすることから、練り上がり時の性状としてスランプ値１５〜２２ｃｍ程度の流動性をもち、かつ鋼繊維や骨材の分離抵抗性も高いことから、コンクリートポンプ車による圧送施工を可能とし、更に狭いところや薄いところへも充填することができる。 At this time, the high-strength fiber reinforced concrete cast in place contains silica fume in an amount of 7 to 15%, preferably 10%, based on the total weight of the binder, and a fine aggregate ratio of 58 to 63. %, And preferably 60%, it has a fluidity with a slump value of about 15 to 22 cm as the properties when kneaded, and has high resistance to separation of steel fibers and aggregates. In addition, it is possible to fill narrow and thin areas.
又、上記高強度繊維補強コンクリートは、前記したように一般的な湿潤養生で材齢２８日における圧縮強度が７０Ｎ／ｍｍ２以上となるようにしてあるものであるため、上記型枠内への場所打ちで打設終了後は、特殊な養生、たとえば、発熱養生等の特殊な養生を施すことなく、一般的な湿潤養生で済ませることが可能である。
Further, the high strength fiber reinforced concrete, the compressive strength of
本発明の鋼橋用床版に用いる高強度繊維補強コンクリートは、鋼繊維が容積比で０．５〜１．５％の範囲内で混入されていて、各鋼繊維が引張力を分担して、曲げ強度が７．０Ｎ／ｍｍ２以上、破壊エネルギーが３．５Ｎ／ｍｍ以上の性能をもつものとしてあることから、混入されている鋼繊維がひび割れを分散させてひび割れ幅を小さくすることができて、ひび割れを抑制することができ、床版１４自体の耐久性を向上させることができることになる。
The high-strength fiber reinforced concrete used for the steel slab floor slab of the present invention has steel fibers mixed in a volume ratio of 0.5 to 1.5%, and each steel fiber shares the tensile force. In addition, since the bending strength is 7.0 N / mm 2 or more and the fracture energy is 3.5 N / mm or more, the mixed steel fiber may disperse cracks and reduce the crack width. And cracking can be suppressed, and the durability of the
特に、本発明においては、シリカヒュームを全体容量比で９〜１５％混入することで、流動性および材料分離抵抗性を向上させ、コンクリートのポンプ圧送が支障なく行えると共に、セメントペーストの組織を緻密化させることから、飛来塩分や凍結防止剤による塩化物イオンの侵入や、大気中の二酸化炭素との反応による中性化による内部の鉄筋の腐食を抑制し、構造物の劣化速度を低減することが可能となる。 In particular, in the present invention, silica fume is mixed in an amount of 9 to 15% in the total volume ratio, thereby improving the fluidity and material separation resistance, enabling the pumping of concrete without hindrance, and making the cement paste structure dense. To reduce the rate of deterioration of the structure by suppressing the invasion of chloride ions by flying salt and anti-freezing agents, and corrosion of internal rebar due to neutralization by reaction with atmospheric carbon dioxide Is possible.
図２は上記した図１に示すコンクリート系床版における場所打ちＰＣ床版１４の一部を切断したときの断面の概念図を示すもので、上記場所打ちＰＣ床版１４に用いられる高強度繊維補強コンクリートは、上記した所要の長さ及び直径を有する鋼繊維１５が任意の配向となるように所要量混入されたものとしてある。図中、１６は鉄筋、１７はスタッドジベルであり、その他図１と同一のものには同一符号が付してある。
FIG. 2 is a conceptual diagram of a cross-section when part of the cast-in-
上記した実施の形態は、コンクリート系床版のうち、場所打ちＰＣ床版１４に本発明を適用した場合を示しているが、コンクリート系床版のうち、工場で製作されるプレキャストＰＣ床版も、図３に示す如く、前記した特徴を有し且つ図２に符号１５で示すように鋼繊維を混入して混練された高強度繊維補強コンクリートによるプレキャストＰＣ床版１８とすることができる。
The embodiment described above shows a case where the present invention is applied to the cast-in-place
すなわち、上記プレキャストＰＣ床版１８は、従来のプレキャスト床版と同様の製作過程におけるコンクリート打設時に、前記した如き材齢２８日における圧縮強度が７０Ｎ／ｍｍ２以上、曲げ強度が７．０Ｎ／ｍｍ２以上、破壊エネルギーが３．５Ｎ／ｍｍ以上となり、且つ優れた初期施工性（流動性）を有する高強度繊維補強コンクリートを打設することにより、工場にて容易に製作することができ、製作後、現場に搬入して鋼桁上に載置させた後、所定位置に位置決めしてから、上記プレキャストＰＣ床版１８に設けてある充填用孔１９から、上記同配合の高強度繊維補強コンクリートを現場で間詰め施工することで、鋼桁上面のスタッドジベル１７を介して鋼桁１１上にプレキャストＰＣ床版１８を接合させるようにする。
That is, the above-mentioned
この際、本発明にある高強度繊維補強コンクリートを用いたプレキャストＰＣ床版は、コンクリートに図２に符号１５として示す如き鋼繊維が混入されていて、該混入されている鋼繊維がウォータジェット等で充填用の孔１９の表面に露出した状態になるように施すことで、接合部の付着力をより高めて床版１８を鋼桁１１に固定することが可能となる。
At this time, in the precast PC floor slab using the high-strength fiber reinforced concrete according to the present invention, steel fibers as indicated by
上記した図１に示すコンクリート系床版における場所打ちＰＣ床版１４や、図３に示すコンクリート系床版におけるプレキャストＰＣ床版１８の製作に用いた高強度繊維補強コンクリートの力学的特性は、前記し、又、後述する実施例に示す材料の性能試験結果から明らかなように、材齢２８日における圧縮強度が７０Ｎ／ｍｍ２以上で、従来の鋼橋用床版に用いられている普通コンクリートの圧縮強度に対して倍以上の圧縮強度を有し、更に、材齢２８日における曲げ強度が７．０Ｎ／ｍｍ２以上、破壊エネルギーが３．５Ｎ／ｍｍ以上であり、本来、鉄筋が負担すべき引張力をコンクリートに混入している鋼繊維にも負担させることができる。
The mechanical properties of the high-strength fiber reinforced concrete used in the production of the cast-in-place
このような力学的特性をもつ高強度繊維補強コンクリートを用いて製作される本発明の鋼橋用床版は、図１や図３に示すＰＣ床版１４や１８自体の厚さを薄く、たとえば、２２０〜３５０ｍｍ未満まで薄くすることが可能となり、従来の鋼橋用床版に用いられている普通コンクリートによる場合のＰＣ床版厚３００〜５００ｍｍに対して約２０〜３０％の床版断面積の減少を図ることができると共に、図５に示す高強度コンクリートを用いた床版の厚さよりも薄くすることができる。この重量低減に伴い、このＰＣ床版１４，１８を支える鋼桁１１の断面を、従来の普通コンクリートによる鋼橋用床版を支持する鋼桁よりもスリム化できると共に、鋼橋の長スパン化を図ることができる。
The steel slab floor slab of the present invention manufactured using high-strength fiber reinforced concrete having such mechanical properties has a reduced thickness of the
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、たとえば、本発明の高強度繊維補強コンクリートをコンクリート系床版のうちのＰＣ床版とした場合を例示したが、同様にしてＲＣ床版、合成床版を、高強度繊維補強コンクリート製とすることができること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, For example, although the case where the high-strength fiber reinforced concrete of this invention was used as the PC floor slab among concrete-type floor slabs was carried out similarly, Of course, the RC floor slab and the synthetic floor slab can be made of high-strength fiber reinforced concrete, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
本発明者等は、本発明の高強度繊維補強コンクリート製とした床版の材料の性能試験を次の条件で行った。 The present inventors conducted a performance test of the material of the floor slab made of the high strength fiber reinforced concrete of the present invention under the following conditions.
実施例（１）
水、普通ポルトランドセメント、シリカヒューム、膨張材、細骨材、最大径２０ｍｍの粗骨材、高性能減水剤、長さ３０ｍｍかつ径０．６ｍｍの鋼繊維で構成され、水結合材比を２７および３３％、又シリカヒュームを結合材の総重量に対して１０％、鋼繊維混入量を全体容積の０．５と１．０％で混練された高強度繊維補強コンクリートを製作し、その力学的性能を調べた。ここで混入された鋼繊維は、長さ３０ｍｍ、直径０．６２ｍｍ、両端部がフック型の鋼繊維である。
Example (1)
It is composed of water, ordinary Portland cement, silica fume, expanded material, fine aggregate, coarse aggregate with a maximum diameter of 20 mm, high-performance water reducing agent, steel fiber with a length of 30 mm and a diameter of 0.6 mm, and a water binder ratio of 27 And high-strength fiber reinforced concrete kneaded with silica fume at 10% of the total weight of the binder and steel fibers mixed in 0.5 and 1.0% of the total volume. The performance was examined. The steel fibers mixed here are 30 mm in length, 0.62 mm in diameter, and hook-type steel fibers at both ends.
図７に鋼繊維混入率１．０％の配合における結果を示す。 FIG. 7 shows the results in the case where the steel fiber mixing ratio is 1.0%.
材齢２８日の圧縮強度は、水結合材比３３％の配合で１０１．４Ｎ／ｍｍ２、水結合材比２７％の配合で１１８．６Ｎ／ｍｍ２であった。更に、これらの配合について規定の曲げ引張試験を実施した結果、水結合材比３３％の配合で材齢２８日の曲げ強度は１０．５Ｎ／ｍｍ２、破壊エネルギーは３．７７Ｎ／ｍｍ、水結合材比２７％の配合で曲げ強度は１２．１Ｎ／ｍｍ２、破壊エネルギーは４．１４Ｎ／ｍｍであることが確認された。更に練り上がり後のコンクリートは、規定の試験により、いずれの混入量のコンクリートでもスランプ値が１５〜２２ｃｍで、且つ骨材等の分離がなく、鋼繊維が均一に分散されていることを確認した。
Compressive strength at the age of 28 days is, 101.4N / mm 2 with water binder ratio of 33% of the formulation was 118.6N / mm 2 with
実施例（２）
水、普通ポルトランドセメント、シリカヒューム、細骨材、最大径２０ｍｍの粗骨材、高性能減水剤、空気量調整剤、長さ３０ｍｍの鋼繊維で構成され、結合材比を２７％、鋼繊維混入量を全体容積の１．０％で混練された高強度繊維補強コンクリートに対し、膨張材を混入したものと混入しないものを製作し、その自己収縮ひずみを調べた。
Example (2)
It is composed of water, ordinary Portland cement, silica fume, fine aggregate, coarse aggregate with a maximum diameter of 20 mm, high-performance water reducing agent, air volume regulator, and steel fiber with a length of 30 mm. High-strength fiber reinforced concrete kneaded at a mixing volume of 1.0% of the total volume was produced with and without an expansion material, and the self-shrinkage strain was examined.
図５にコンクリートを打設直後、凝結始発時からの材齢１４４時間までの自己収縮ひずみを計測した結果を示す。膨張材を混入しない配合では６００μ以上の自己収縮ひずみが発生するのに対し、膨張材を３０ｋｇ混入した配合では、初期の自己収縮ひずみは１００μ程度で、その後は膨張ひずみが発生することを確認した。又、膨張材の混入に伴って、圧縮強度や曲げ強度の低下はないことも確認した。 FIG. 5 shows the result of measuring the self-shrinkage strain immediately after the concrete is placed and until the age of 144 hours from the beginning of setting. It was confirmed that the self-shrinkage strain of 600 μm or more was generated in the formulation not containing the expansion material, whereas the initial self-shrinkage strain was about 100 μm in the formulation containing 30 kg of the expansion material, and thereafter the expansion strain was generated. . It was also confirmed that there was no decrease in compressive strength and bending strength with the mixing of the expansion material.
実施例（３）
高強度繊維補強コンクリートのポンプ圧送性能を確認するために、コンクリートポンプ車を使った水平換算距離が約１２０ｍのコンクリート圧送試験を実施した。圧送試験の配管経路を図６に示す。
Example (3)
In order to confirm the pumping performance of high-strength fiber reinforced concrete, a concrete pumping test using a concrete pump truck with a horizontal equivalent distance of about 120 m was conducted. FIG. 6 shows a piping route for the pressure feeding test.
ここで用いた高強度繊維補強コンクリートは、水、普通ポルトランドセメント、シリカヒューム、膨張材、細骨材、最大径２０ｍｍの粗骨材、高性能減水剤、空気量調整剤、長さ３０ｍｍの鋼繊維で構成され、水結合比率を３３％、又細骨材率を６０％、又、シリカヒュームを結合材の総重量に対して１０％となる配合を生コンクリートプラントにおいて製作し、現場でアジテート車にて全体容積の１．０％となる鋼繊維を攪拌した後、荷卸し時のスランプが１８〜２２ｃｍとなるようにしたものである。 The high-strength fiber reinforced concrete used here is water, ordinary Portland cement, silica fume, expanded material, fine aggregate, coarse aggregate with a maximum diameter of 20 mm, high-performance water reducing agent, air amount adjusting agent, and steel with a length of 30 mm. Made of fiber, with a water binding ratio of 33%, a fine aggregate ratio of 60%, and a silica fume blend of 10% based on the total weight of the binder in a ready-mixed concrete plant and agitated in the field After stirring the steel fiber which becomes 1.0% of the whole volume with a car, the slump at the time of unloading is made 18 to 22 cm.
圧送条件としては、５インチ管を使用し、理論吐出量を１５、３０、４５ｍ３／ｈｒと徐々に切り替えるようにし、配管経路内の６箇所に設置した圧力計にて各吐出量での管内圧力を計測した。 As the pumping condition, a 5-inch pipe is used, and the theoretical discharge amount is gradually switched to 15, 30, 45 m 3 / hr, and the pressure gauges installed at six locations in the piping path are used for each discharge amount. The pressure was measured.
圧力計の計測値によって整理された実吐出量と管内圧力損失の関係を図７に示す。 FIG. 7 shows the relationship between the actual discharge amount and the in-pipe pressure loss arranged by the measured value of the pressure gauge.
本発明の鋼橋用床版に用いる高強度繊維補強コンクリートの管内圧力損失は、普通コンクリート同様、実吐出量の増加とともに線形的に増加し、実吐出量が約３４ｍ３／ｈｒの時に０．０２４ＭＰａ／ｍとなり、普通コンクリートと比べて約１．７倍高くなる程度であり、材料の分離や管の閉塞などの問題がなくポンプ圧送施工が可能となることを確認した。又、圧送前後のコンクリートで、圧縮強度の低下や鋼繊維混入量の変化などがないことも確認した。 The pressure loss in the pipe of the high-strength fiber reinforced concrete used for the steel slab of the present invention increases linearly with the increase in the actual discharge rate, as in the case of ordinary concrete, and is about 0.2 m3 when the actual discharge rate is about 34 m 3 / hr. It was 024 MPa / m, which was about 1.7 times higher than that of ordinary concrete, and it was confirmed that pumping work could be performed without problems such as material separation and tube blockage. It was also confirmed that there was no decrease in compressive strength or change in the amount of steel fibers mixed in the concrete before and after pumping.
１１ 鋼桁
１４ 場所打ちＰＣ床版
１５ 鋼繊維
１８ プレキャストＰＣ床版
11
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