JP2009138440A - 耐火性コンクリートセグメント - Google Patents

Abstract

【課題】爆裂による表層部分の損傷を抑制することが可能な耐火性コンクリートセグメントを提供する。
【解決手段】耐火性コンクリートセグメント１は、セメントと細骨材２と粗骨材７と水とを含むコンクリート３と、所定の温度（火災時等に耐火性コンクリートセグメント１が達すると想定される温度で、例えば、２５０℃〜５００℃程度）で気化する有機繊維４と、コンクリート３の材料不分離性を良くするための混和材・混和剤５と、硬化後の耐火性コンクリートセグメント１の靭性を向上させるための鋼繊維６とを所定の割合で配合することにより製作される。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐火性能を有するコンクリートセグメントに関する。

コンクリート構造体が火災等で加熱されて高温になると、その表層部が剥離して落下する爆裂現象が発生する。このコンクリート構造体の爆裂を抑制するため、コンクリートに有機繊維を添加する方法が用いられている。この方法によれば、コンクリート構造体が火災等で加熱されて高温になると有機繊維が気化して空洞をつくるとともに、これらの空洞が連結して該空洞部と外部とを連通する通気路がコンクリート構造体に生じ、この通気路からコンクリート構造体内の水蒸気を外部に排出するので爆裂を防止することができる。

例えば、特許文献１には、太さが１０〜２００μｍで、長さが５〜２０ｍｍの有機繊維からなる繊維をコンクリートに添加する方法が開示されている。
特開平５−２２０８８１号公報

しかしながら、本発明者らが実験を行ったところ、太さが１０〜２００μｍで、長さが５〜２０ｍｍの有機繊維を添加して構築されたコンクリート構造体では、加熱されて高温になると、通気路が不均一に生じるとともに、必要な量の通気路は生じなかった。したがって、十分に爆裂を抑制できず、表層部分に損傷箇所が多数生じるという問題点があった。

そこで、本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、爆裂による表層部分の損傷を抑制することが可能な耐火性コンクリートセグメントを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の耐火性コンクリートセグメントは、トンネルの内周に設置される耐火性コンクリートセグメントであって、所定の温度で気化する性質を有するとともに、紐状で、長さと太さの比であるアスペクト比が５００以上７００以下の有機繊維を含むことを特徴とする（第１の発明）。

本発明による耐火性コンクリートセグメントによれば、アスペクト比が５００以上７００以下の有機繊維を含むので、コンクリートセグメントが火災等で加熱されて高温になると有機繊維が気化して微細な多数の空洞をつくるとともに、これらの空洞が連結して該空洞部と外部とを連通する通気路をコンクリートセグメントに容易に形成することができる。そして、この通気路からコンクリートセグメント内の水蒸気を外部に排出するので爆裂を確実に防止することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記有機繊維の太さは、１７．５μｍ以下であることを特徴とする。
本発明による耐火性コンクリートセグメントによれば、有機繊維の太さを１７．５μｍ以下にすることにより、良好な施工性を得ることができるとともに、連通した通気路をつくるために必要な繊維の本数を確保することができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記有機繊維の配合割合は、０．２体積％であることを特徴とする。
本発明による耐火性コンクリートセグメントによれば、有機繊維の配合割合を０．２体積％にすることにより、良好な施工性を得ることができるとともに、連通した通気路をつくるために必要な繊維の本数を確保することができる。

第４の発明は、第１〜第３のいずれかの発明において、前記有機繊維は、ポリプロピレン繊維であることを特徴とする。
本発明による耐火性コンクリートセグメントによれば、ポリプロピレン繊維は市販されているので、入手性が良い。

第５の発明は、第１〜第４のいずれかの発明において、コンクリートの材料不分離性を高めるための混和材又は混和剤を更に含むことを特徴とする。
本発明による耐火性コンクリートセグメントによれば、有機繊維の分散性を高め、あるいは、セグメント型枠への充填性を高めるためにコンクリートを高流動状態にしても、コンクリートの材料不分離性を高める混和材又は混和剤を含むので、コンクリート材料の分離を防ぐことができる。

第６の発明は、第５の発明において、前記混和材又は前記混和剤は、粉末状のフライアッシュ又は増粘剤であることを特徴とする。
本発明による耐火性コンクリートセグメントによれば、フライアッシュや増粘剤は市販されているので、入手性が良い。また、安価なので、コンクリートセグメントを経済的に製作することができる。

第７の発明は、第１〜第６のいずれかの発明において、鋼繊維を更に含むことを特徴とする。
本発明による耐火性コンクリートセグメントによれば、鋼繊維を含むことにより、コンクリートセグメントの靭性を大きくすることができる。

本発明の耐火性コンクリートセグメントを用いることにより、火災時等の爆裂をほとんど抑制することができ、表層部分に損傷が生じない。

以下、本発明に係る耐火性コンクリートセグメントの好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る耐火性コンクリートセグメント１を示す断面図である。図１に示すように、耐火性コンクリートセグメント１は、セメントと細骨材２と粗骨材７と水とを含むコンクリート３と、所定の温度（火災時等に耐火性コンクリートセグメント１が達すると想定される温度で、例えば、２５０℃〜５００℃程度）で気化する有機繊維４と、コンクリート３の材料不分離性を高めるための混和材又は混和剤（以下、混和材・混和剤という）５と、コンクリート３が硬化した後の耐火性コンクリートセグメント１の靭性を向上させるための鋼繊維６とを所定の割合で配合することにより製作される。

コンクリート３を、水セメント比が３６．０％になるように、また、コンクリートの流動状態が高流動性のものは、スランプフロー値が５００ｍｍ〜６００ｍｍの範囲内に含まれるように作製し、中流動性のものは、スランプ値が１８ｃｍになるように作製する。

有機繊維４は、本実施形態においては、紐状のポリプロピレン繊維を用いた。有機繊維４は、火災時の熱で気化して耐火性コンクリートセグメント１内に微細な多数の空洞をつくる。そして、有機繊維４の気体が膨張することにより有機繊維４の長手方向に沿って、耐火性コンクリートセグメント１内の空洞間にひびが入り、空洞同士が連通して、耐火性コンクリートセグメント１内に空洞と外部とを連通する通気路が生じる。この通気路は、耐火性コンクリートセグメント１内の水蒸気を外部に排出するとともに、耐火性コンクリートセグメント１の表層部の熱応力を緩和する役割を果たし、その表層部の爆裂を防止する。

なお、本実施形態においては、有機繊維４としてポリプロピレン繊維を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、所定の温度、例えば、２５０℃〜５００℃程度で気化する有機繊維であれば良い。

この有機繊維４は、長さと太さの比であるアスペクト比が５００以上７００以下の範囲内で、好ましくは、太さが１７．５μｍ以下のものを用いる。さらに、有機繊維４の配合割合を０．２体積％に調整する。これらの要件を満たすように有機繊維４を用いることで、互いに連通した通気路をつくるために必要な有機繊維４の本数を確保できるとともに、良好な施工性を得ることができる。

混和材・混和剤５は、本実施形態においては、粉末状のフライアッシュと増粘剤を用いた。フライアッシュ及び増粘剤の添加量は設計等により適宜決定される。

なお、本実施形態では、混和材としてフライアッシュを使用したが、これに限定されるものではなく、例えば、高炉スラグ微粉末やシリカフューム等を使用してもよい。

鋼繊維６は、本実施形態においては、市販の紐状の普通鋼材を用いた。鋼繊維６の形状、太さ及び長さも設計等により適宜決定される。

次に、有機繊維４を含む耐火性コンクリートセグメント１の耐火性能について検討した結果を説明する。有機繊維４を含む複数のコンクリート試験体を製作し、これらのコンクリート試験体を所定の加熱条件にしたがって加熱する耐火試験を実施し、加熱後のコンクリート試験体の爆裂状態を確認した。まず、各コンクリート試験体を構成する材料の配合割合について説明し、次に、各コンクリート試験体の試験結果について説明する。

図２は、コンクリート試験体の形状を示す図である。図２に示すように、コンクリート試験体は、普通ポルトランドセメントと細骨材２、粗骨材７と水とを含むコンクリート３と、有機繊維４であるポリプロピレン繊維と、混和材・混和剤５と、鋼繊維６とを所定の割合で配合して製作されている。
コンクリート試験体は板状で、横×高さ×奥行の長さがそれぞれ１０００ｍｍ×２００ｍｍ×５００ｍｍである。
有機繊維４のアスペクト比及び上記各材料の配合割合の異なる複数のコンクリート試験体を製作した。

図３は、各コンクリート試験体を構成する材料及びそれらの配合割合を示す一覧図であり、図４は、試験に用いた有機繊維４の各アスペクト比の太さ及び長さを示す一覧図である。

図３及び図４に示すように、アスペクト比の異なる有機繊維４と、普通ポルトランドセメントと、細骨材２と、粗骨材７と、水と、混和材・混和剤５と、鋼繊維６とをそれぞれ所定の割合で配合して、１５種類のコンクリート試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５を製作した。すべてのコンクリート試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５において、有機繊維４、鋼繊維６の混入率、水セメント比は同一になるように調整した。

＜アスペクト比１１４の有機繊維４を含むコンクリート試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３について＞
図３及び図４に示すように、アスペクト比が１１４で、太さ及び長さが１７．５μｍ×２ｍｍの有機繊維４を含む３種類のコンクリート試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２及びＮｏ．３を製作した。
具体的には、コンクリート試験体Ｎｏ．１は、アスペクト比１１４の有機繊維４と、普通ポルトランドセメントと、鋼繊維６と、細骨材２と、粗骨材７と、水とを混合した中流動性のコンクリート試験体である。また、コンクリート試験体Ｎｏ．２は、コンクリート試験体Ｎｏ．１の材料に混和材・混和剤５である増粘剤を添加し、この増粘剤により高い材料不分離性を有する高流動性のコンクリート試験体である。そして、コンクリート試験体Ｎｏ．３は、コンクリート試験体Ｎｏ．１の材料に混和材・混和剤５である石灰石微粉末を添加し、この石灰石微粉末により高い材料不分離性を有する高流動性のコンクリート試験体である。

＜アスペクト比２８１の有機繊維４を含むコンクリート試験体Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６について＞
図３及び図４に示すように、アスペクト比が２８１で、太さ及び長さが４２．７μｍ×１２ｍｍの有機繊維４を含む３種類のコンクリート試験体Ｎｏ．４、Ｎｏ．５及びＮｏ．６を製作した。
具体的には、コンクリート試験体Ｎｏ．４は、アスペクト比２８１の有機繊維４と、普通ポルトランドセメントと、鋼繊維６と、細骨材２と、粗骨材７と、水とを混合した中流動性のコンクリート試験体である。また、コンクリート試験体Ｎｏ．５は、コンクリート試験体Ｎｏ．４の材料に混和材・混和剤５である増粘剤を添加し、この増粘剤により高い材料不分離性を有する高流動性のコンクリート試験体である。そして、コンクリート試験体Ｎｏ．６は、コンクリート試験体Ｎｏ．４の材料に混和材・混和剤５である石灰石微粉末を添加し、この石灰石微粉末により高い材料不分離性を有する高流動性のコンクリート試験体である。

＜アスペクト比４１０の有機繊維４を含むコンクリート試験体Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１０について＞
図３及び図４に示すように、アスペクト比が４１０で、太さ及び長さが４８．８μｍ×２０ｍｍの有機繊維４を含む４種類のコンクリート試験体Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎｏ．９及びＮｏ．１０を製作した。
具体的には、コンクリート試験体Ｎｏ．７は、アスペクト比４１０の有機繊維４と、普通ポルトランドセメントと、鋼繊維６と、細骨材２と、粗骨材７と、水とを混合した中流動性のコンクリート試験体である。また、コンクリート試験体Ｎｏ．８は、コンクリート試験体Ｎｏ．７の材料に混和材・混和剤５である増粘剤を添加し、この増粘剤により高い材料不分離性を有する高流動性のコンクリート試験体である。そして、コンクリート試験体Ｎｏ．９は、コンクリート試験体Ｎｏ．７の材料に混和材・混和剤５である石灰石微粉末を添加し、この石灰石微粉末により高い材料不分離性を有する高流動性のコンクリート試験体である。また、コンクリート試験体Ｎｏ．１０は、コンクリート試験体Ｎｏ．７の材料に混和材・混和剤５であるフライアッシュを添加し、このフライアッシュにより高い材料不分離性を有する高流動性のコンクリート試験体である。

＜アスペクト比５７０の有機繊維４を含むコンクリート試験体Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１４について＞
図３及び図４に示すように、アスペクト比が５７０で、太さ及び長さが１７．５μｍ×１０ｍｍの有機繊維４を含む４種類のコンクリート試験体Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１３及びＮｏ．１４を製作した。
具体的には、コンクリート試験体Ｎｏ．１１は、アスペクト比５７０の有機繊維４と、普通ポルトランドセメントと、鋼繊維６と、細骨材２と、粗骨材７と、水とを混合した中流動性のコンクリート試験体である。また、コンクリート試験体Ｎｏ．１２は、コンクリート試験体Ｎｏ．１１の材料に混和材・混和剤５である増粘剤を添加し、この増粘剤により高い材料不分離性を有する高流動性のコンクリート試験体である。そして、コンクリート試験体Ｎｏ．１３は、コンクリート試験体Ｎｏ．１１の材料に混和材・混和剤５である石灰石微粉末を添加し、この石灰石微粉末により高い材料不分離性を有する高流動性のコンクリート試験体である。また、コンクリート試験体Ｎｏ．１４は、コンクリート試験体Ｎｏ．１１の材料に混和材・混和剤５であるフライアッシュを添加し、このフライアッシュにより高い材料不分離性を有する高流動性のコンクリート試験体である。

次に、耐火試験方法について説明する。
図５は、各コンクリート試験体の耐火試験方法を示す概略図であり、図６は、本耐火試験における加熱方法のＲＡＢＴ加熱曲線を示す図である。
図５に示すように、各コンクリート試験体を耐火炉８にそれぞれ設置し、各コンクリート試験体の加熱面を加熱した。
加熱方法は、トンネル火災を想定して、図６に示すように、加熱開始後５分間で１２００℃まで昇温するＲＡＢＴ曲線にしたがって加熱した。

次に、各コンクリート試験体の耐火試験結果について説明する。
図７〜図２１は、耐火試験後の各コンクリート試験体の加熱面の状態を示す図であり、図２２〜図３６は、各コンクリート試験体の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。

＜アスペクト比１１４の有機繊維４を含むコンクリート試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３の場合＞
図７〜図９、図２２〜図２４に示すように、コンクリート試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３は、加熱面を含む表層部で爆裂が生じ、損傷が加熱面に広い範囲で見られた。具体的には、コンクリート試験体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の損傷面積率がそれぞれ２１．２％、５６．７％、３５．９％、平均爆裂深さがそれぞれ１．０ｍｍ、５．７ｍｍ、３．４ｍｍ、最大爆裂深さがそれぞれ１２．０ｍｍ、２８．０ｍｍ、１７．０ｍｍであった。

＜アスペクト比２８１の有機繊維４を含むコンクリート試験体Ｎｏ．４〜Ｎｏ．６の場合＞
図１０〜図１２、図２５〜図２７に示すように、コンクリート試験体Ｎｏ．４、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１１は、表層部で爆裂が生じ、損傷が加熱面に広い範囲で見られた。具体的には、コンクリート試験体Ｎｏ．４、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１１の損傷面積率がそれぞれ４３．７％、７１．４％、６９．３％、平均爆裂深さがそれぞれ２．３ｍｍ、８．９ｍｍ、５．８ｍｍ、最大爆裂深さがそれぞれ２０．０ｍｍ、３５．０ｍｍ、２１．０ｍｍであった。

＜アスペクト比４１０の有機繊維４を含むコンクリート試験体Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１０の場合＞
図１３〜図１６、図２８〜図３１に示すように、コンクリート試験体Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎｏ．９、Ｎｏ．１０は、表層部でわずかに爆裂が生じ、損傷が加熱面に部分的に見られた。具体的には、コンクリート試験体Ｎｏ．７、Ｎｏ．８、Ｎｏ．９、Ｎｏ．１０の損傷面積率がそれぞれ８．７％、１２．６％、６．１％、１４．３％、平均爆裂深さがそれぞれ０．１ｍｍ、０．４ｍｍ、０．１ｍｍ、０．４ｍｍ、最大爆裂深さがそれぞれ３．０ｍｍ、７．０ｍｍ、４．０ｍｍ、８．０ｍｍであった。

＜アスペクト比５７０の有機繊維４を含むコンクリート試験体Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１４の場合＞
図１７〜図２０及び図３２〜図３５に示すように、わずかに爆裂が生じた結果と全く爆裂が生じなかった結果が得られた。
わずかな爆裂は、図１７、図１９、図３２、図３４に示すように、コンクリート試験体Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１３に見られた。これらのコンクリート試験体Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１３では、表層部でわずかに爆裂が生じ、損傷が加熱面に局部的に見られた。具体的には、コンクリート試験体Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１３の損傷面積率がそれぞれ５．２％、９．５％、平均爆裂深さがそれぞれ０．１ｍｍ、０．３ｍｍ、最大爆裂深さがそれぞれ０．１ｍｍ、８．０ｍｍであった。
一方、図１８、図２０、図３３、図３５に示すように、コンクリート試験体Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１４では、ほとんど爆裂は生じず、加熱面への損傷も全くなかった。具体的には、コンクリート試験体Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１４の損傷面積率がそれぞれ０％、３．５％、平均爆裂深さは共に０ｍｍ、最大爆裂深さも共に０ｍｍであった。
アスペクト比５７０のコンクリート試験体Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１４のうち、コンクリート試験体Ｎｏ．１２及びＮｏ．１４は、爆裂が全く発生していないので、増粘剤又はフライアッシュを含むことにより、爆裂を抑制できることがわかる。

＜アスペクト比８５７の有機繊維４を含むコンクリート試験体Ｎｏ．１５の場合＞
図２１、図３６に示すように、コンクリート試験体Ｎｏ．１５は、表層部でわずかに爆裂が生じ、損傷が加熱面に部分的に見られた。具体的には、損傷面積率が１７．３％、平均爆裂深さが０．７ｍｍ、最大爆裂深さが１４．０ｍｍであった。
アスペクト比８５７の有機繊維４を含むコンクリート試験体Ｎｏ．１５の損傷面積率、平均爆裂深さ及び最大爆裂深さは、アスペクト比４１０の有機繊維４を含むコンクリート試験体Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１０と同程度であった。
上述したすべての耐火試験結果より、アスペクト比５７０の有機繊維４を含むコンクリート試験体Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１４の損傷面積率、平均爆裂深さ及び最大爆裂深さが最も小さく、ほぼ爆裂が抑制されていることがわかる。

また、アスペクト比を１１４から５７０まで増加させると、コンクリート試験体の損傷面積率、平均爆裂深さ及び最大爆裂深さは、徐々に小さくなる。したがって、アスペクト比が１１４から５７０まで増加すると、爆裂を抑制する効果は高くなることがわかる。
さらに、アスペクト比を５７０よりも大きい８５７にすると、コンクリート試験体の損傷面積率、平均爆裂深さ及び最大爆裂深さは、大きくなる。したがって、アスペクト比が８５７まで増加すると、爆裂を抑制する効果はアスペクト比５７０の場合よりも低くなることがわかる。
すなわち、コンクリート試験体は、アスペクト比５７０付近の有機繊維４を含むことにより、爆裂を効果的に抑制できることがわかる。そこで、耐火性コンクリートセグメント１に用いる有機繊維４のアスペクト比の下限をアスペクト比４１０と５７０とのほぼ中間値の５００とし、また、上限をアスペクト比５７０と８５７のほぼ中間値の７００として、アスペクト比５００以上７００以下の有機繊維４を用いることにより、爆裂を効果的に抑制することができると考えられる。

次に、コンクリート試験体の損傷が最も抑制されるアスペクト比が５７０で、かつ、フライアッシュを含む場合において、有機繊維４の配合量の違いによる耐火性能について検討した結果を示す。
具体的には、有機繊維４の配合量がそれぞれ０．１体積％、０．２体積％のコンクリート試験体Ｎｏ．１６、Ｎｏ．１７を作製して耐火試験を行った。コンクリート試験体Ｎｏ．１６、Ｎｏ．１７を構成する材料及びそれらの配合割合を図３の下部に示している。コンクリート試験体Ｎｏ．１６、Ｎｏ．１７は、上記各コンクリート試験体Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１５と同様に、有機繊維４、鋼繊維６の混入率、水セメント比を同一にし、また、コンクリート３のスランプフロー値は同程度となるように作製した。
なお、有機繊維４の配合量を０．３体積％以上にするとコンクリート３の流動性が低下してコンクリート試験体の作製が困難になるので、有機繊維４の混入率をそれぞれ０．１体積％、０．２体積％とした。

図３に示すように、コンクリート試験体Ｎｏ．１６、Ｎｏ．１７は、アスペクト比５７０の有機繊維４と、普通ポルトランドセメントと、鋼繊維６と、細骨材２と、粗骨材７と、水と、フライアッシュとを所定の割合で混合した。
なお、コンクリート試験体Ｎｏ．１７の各材料の配合割合は、コンクリート試験体Ｎｏ．１４とほぼ同一とした。これはコンクリート試験体Ｎｏ．１４の耐火試験の結果得られた爆裂を抑制する効果の再現性を確認するために、再度、同一の配合割合で耐火試験を行った。

図３７及び図３８は、耐火試験後の各コンクリート試験体の加熱面の状態を示す図であり、図３９及び図４０は、各コンクリート試験体の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。

図３７、図３９に示すように、コンクリート試験体Ｎｏ．１６は、表層部でわずかに爆裂が生じ、損傷が加熱面に局部的に見られた。具体的には、損傷面積率が１１．７％、平均爆裂深さが７．０ｍｍ、最大爆裂深さが０．７ｍｍであった。
一方、図３８、図４０に示すように、コンクリート試験体Ｎｏ．１７は、爆裂はほとんど生じなかったが、加熱面への損傷がわずかに見られた。具体的には、損傷面積率が２．２％、平均爆裂深さが０．０ｍｍ、最大爆裂深さが２．０ｍｍであった。
これらの結果より、コンクリート試験体Ｎｏ．１７の損傷面積率、平均爆裂深さ及び最大爆裂深さは、コンクリート試験体Ｎｏ．１６のそれよりも小さい。したがって、有機繊維４を０．２体積％配合した方が爆裂を抑制できることがわかる。

また、コンクリート試験体Ｎｏ．１７の損傷面積率、平均爆裂深さ及び最大爆裂深さは、コンクリート試験体Ｎｏ．１４の損傷面積率、平均爆裂深さ及び最大爆裂深さとほぼ同程度であり、爆裂を抑制する効果を再現することができた。

上述したように、本耐火試験により、アスペクト比が５００以上７００以下で、かつ、太さが１７．５μｍ以下の有機繊維４を用いた場合に爆裂が生じにくく、表層部の損傷が少なくなることがわかる。さらに、有機繊維４を０．２体積％の割合で配合した場合は、より効果的に爆裂を抑制することができることがわかる。

また、混和材・混和剤５であるフライアッシュや増粘剤を含むことにより、爆裂をほとんど抑制することができることがわかる。

以上説明した本実施形態における耐火性コンクリートセグメント１によれば、所定の温度で気化するとともに、アスペクト比が５００以上７００以下の有機繊維４であるポリプロピレン繊維を含むので、耐火性コンクリートセグメント１が火災等で加熱されて高温になると有機繊維４が気化して微細な多数の空洞をつくるとともに、有機繊維４の気体が膨張することにより空洞間にひびが入り、空洞同士が連通して、耐火性コンクリートセグメント１内に空洞と外部とを連通する通気路が生じる。この通気路は、耐火性コンクリートセグメント１内の水蒸気を外部に排出するとともに、耐火性コンクリートセグメント１の表層部の熱膨張力を緩和する役割を果たし、その表層部の剥離を防止する。

また、有機繊維４の太さを１７．５μｍ以下にすること及び配合量を０．２体積％にすることで、コンクリート３打設の良好な施工性を得ることができるとともに、連通した通気路をつくるために必要な繊維の本数を確保することができる。
さらに、フライアッシュを含むことにより、耐火性コンクリートセグメント１製作時におけるコンクリート３の材料不分離性が高くなるのでコンクリートを流動状態にしても、有機繊維４を均一に配合することができる。また、有機繊維４を均一に配合した状態で、コンクリート３の流動性を高めることができるので、ワーカビリィティが良好になり、充填作業を効率的に実施することができる。

有機繊維４、フライアッシュ及び増粘剤は市販されているので、入手性が良い。また、これらは安価なので耐火性コンクリートセグメント１を経済的に製作することができる。
さらに、鋼繊維６を含むことにより、耐火性コンクリートセグメント１の靭性を大きくすることができる。
なお、本実施形態においては、加熱方法として、一般的に行われているＲＡＢＴ曲線に基づく加熱方法を採用したが、これに限定されるものではなく、現場条件等に応じて他の加熱方法を採用しても良い。

本発明の実施形態に係る耐火性コンクリートセグメントを示す断面図である。 コンクリート試験体の形状を示す図である。 各コンクリート試験体を構成する材料及びそれらの配合割合を示す一覧図である。 試験に用いた有機繊維の各アスペクト比の太さ及び長さを示す一覧図である。 各コンクリート試験体の耐火試験方法を示す概略図である。 本耐火試験における加熱方法のＲＡＢＴ加熱曲線を示す図である。 耐火試験後のコンクリート試験体Ｎｏ．１の加熱面の状態を示す図である。 耐火試験後のコンクリート試験体Ｎｏ．２の加熱面の状態を示す図である。 耐火試験後のコンクリート試験体Ｎｏ．３の加熱面の状態を示す図である。 耐火試験後のコンクリート試験体Ｎｏ．４の加熱面の状態を示す図である。 耐火試験後のコンクリート試験体Ｎｏ．５の加熱面の状態を示す図である。 耐火試験後のコンクリート試験体Ｎｏ．６の加熱面の状態を示す図である。 耐火試験後のコンクリート試験体Ｎｏ．７の加熱面の状態を示す図である。 耐火試験後のコンクリート試験体Ｎｏ．８の加熱面の状態を示す図である。 耐火試験後のコンクリート試験体Ｎｏ．９の加熱面の状態を示す図である。 耐火試験後のコンクリート試験体Ｎｏ．１０の加熱面の状態を示す図である。 耐火試験後のコンクリート試験体Ｎｏ．１１の加熱面の状態を示す図である。 耐火試験後のコンクリート試験体Ｎｏ．１２の加熱面の状態を示す図である。 耐火試験後のコンクリート試験体Ｎｏ．１３の加熱面の状態を示す図である。 耐火試験後のコンクリート試験体Ｎｏ．１４の加熱面の状態を示す図である。 耐火試験後のコンクリート試験体Ｎｏ．１５の加熱面の状態を示す図である。 コンクリート試験体Ｎｏ．１の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。 コンクリート試験体Ｎｏ．２の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。 コンクリート試験体Ｎｏ．３の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。 コンクリート試験体Ｎｏ．４の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。 コンクリート試験体Ｎｏ．５の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。 コンクリート試験体Ｎｏ．６の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。 コンクリート試験体Ｎｏ．７の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。 コンクリート試験体Ｎｏ．８の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。 コンクリート試験体Ｎｏ．９の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。 コンクリート試験体Ｎｏ．１０の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。 コンクリート試験体Ｎｏ．１１の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。 コンクリート試験体Ｎｏ．１２の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。 コンクリート試験体Ｎｏ．１３の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。 コンクリート試験体Ｎｏ．１４の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。 コンクリート試験体Ｎｏ．１５の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。 耐火試験後のコンクリート試験体Ｎｏ．１６の加熱面の状態を示す図である。 耐火試験後のコンクリート試験体Ｎｏ．１７の加熱面の状態を示す図である。 コンクリート試験体Ｎｏ．１６の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。 コンクリート試験体Ｎｏ．１７の加熱面における損傷の分布状態を示すコンター図である。

符号の説明

１ 耐火性コンクリートセグメント
２ 細骨材
３ コンクリート
４ 有機繊維
５ 混和材・混和剤
６ 鋼繊維
７ 粗骨材
８ 耐火炉

Claims (7)

1. トンネルの内周に設置される耐火性コンクリートセグメントであって、
   所定の温度で気化する性質を有するとともに、紐状で、長さと太さの比であるアスペクト比が５００以上７００以下の有機繊維を含むことを特徴とする耐火性コンクリートセグメント。
2. 前記有機繊維の太さは、１７．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の耐火性コンクリートセグメント。
3. 前記有機繊維の配合割合は、０．２体積％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐火性コンクリートセグメント。
4. 前記有機繊維は、ポリプロピレン繊維であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の耐火性コンクリートセグメント。
5. コンクリートの材料不分離性を高めるための混和材又は混和剤を更に含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の耐火性コンクリートセグメント。
6. 前記混和材又は前記混和剤は、粉末状のフライアッシュ又は増粘剤であることを特徴とする請求項５に記載の耐火性コンクリートセグメント。
7. 鋼繊維を更に含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の耐火性コンクリートセグメント。