JP2013036769A - 超高強度コンクリートの自己収縮ひずみの予測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、超高強度コンクリートの自己収縮ひずみを、下記の(1)〜(3)式を用いて予測する、超高強度コンクリートの自己収縮ひずみの予測方法を提供する。
ε’ as=γ×3070×exp{−7.2×(W/P)}×{1−exp(−a×tb} …(1)
a=2.79×exp{−10.1×(W/P)} …(2)
b=0.11×exp{7.92×(W/P)} …(3)
(式中、ε’ asは自己収縮ひずみ(×10−6)を表し、γは実験定数(0.45)を表し、W/Pは水粉体比(%)を表し、tは超高強度コンクリートの凝結始発時を起点とする該コンクリートの材齢(日)を表す。)
【選択図】図2
Description
この収縮ひび割れには、主に、コンクリートの乾燥により生じる乾燥収縮ひずみと、コンクリート中のセメントの水和に起因して生じる自己収縮ひずみとがある。そして、コンクリートの圧縮強度が高くなるに従い、自己収縮ひずみが収縮ひび割れの主因となって、無視できなくなることが知られている。したがって、特に、超高強度コンクリートの収縮ひび割れを制御するためには、主因となる自己収縮ひずみを事前に把握する必要がある。
そこで、例えば、非特許文献1では、自己収縮ひずみを時間の関数として予測することができる、下記の一連の式(4.3.5)、および、式(解4.3.3)〜式(解4.3.8)が提案されている(53頁、54頁)。
したがって、前記予測式を、水セメント比が30%未満の(超)高強度コンクリートの自己収縮ひずみの予測に用いた場合、後掲する図2に示すように、その予測曲線は実測値と大きく乖離して、予測に供することはできない。
したがって、前記予測式を、結合材や水結合材比が異なる超高強度コンクリートの自己収縮ひずみの予測に用いた場合、その予測精度は十分ではないと予想される。
[1]超高強度コンクリートの自己収縮ひずみを、下記の(1)〜(3)式を用いて予測する、超高強度コンクリートの自己収縮ひずみの予測方法。
ε’ as=γ×3070×exp{−7.2×(W/P)}×{1−exp(−a×tb)} …(1)
a=2.79×exp{−10.1×(W/P)} …(2)
b=0.11×exp{7.92×(W/P)} …(3)
(式中、ε’ asは自己収縮ひずみ(×10−6)を表し、γは実験定数(0.45)を表し、W/Pは水粉体比(%)を表し、tは超高強度コンクリートの凝結始発時を起点とする該コンクリートの材齢(日)を表す。)
[2]前記超高強度コンクリートが、中庸熱ポルトランドセメントおよび/または低熱ポルトランドセメントと、シリカフュームと、骨材と、水とを少なくとも含む、前記[1]に記載の超高強度コンクリートの自己収縮ひずみの予測方法。
[3]前記超高強度コンクリートの水粉体比が10〜25%である、前記[1]または[2]に記載の超高強度コンクリートの自己収縮ひずみの予測方法。
ここで、水粉体比とは、超高強度コンクリートに含まれる、骨材由来の粉体を除いた粉体の質量に対する水の質量の比をいい、単位は%である。また、該粉体は、例えば、セメント、シリカフューム等のポゾラン物質、高炉スラグ等の潜在水硬性物質、石灰石および石膏等から選ばれる、少なくとも1種以上である。
以下に、本発明について詳細に説明する。なお、%は特に示さない限り、質量%である。
本発明において、自己収縮ひずみを予測する対象となるコンクリートは、超高強度コンクリートである。
そして、前記超高強度コンクリートは、通常、中庸熱ポルトランドセメントおよび/または低熱ポルトランドセメントと、シリカフュームと、骨材と、水とを少なくとも含むものである、
また、前記シリカフュームのBET比表面積は5〜15m2/gが好ましく、7〜13m2/gがより好ましい。該値が5m2/g未満では、シリカフュームの反応性が低下し、超高強度コンクリートの初期の強度発現性が不十分になるおそれがあり、該値が15m2/gを超えると、超高強度コンクリートの流動性が低下するおそれがある。
また、粉体中のシリカフュームの含有率は5〜30%が好ましく、8〜25%がより好ましい。該値が5%未満では、水粉体比が、例えば、17%以下、特に15%以下と低い場合に、超高強度コンクリートの粘性が上昇して流動性が低下するおそれがある。また、該値が30%を超えると、超高強度コンクリートの強度発現性が低下するおそれがある。
前記超高強度コンクリートに用いる骨材は、特に制限されないが、例えば、玄武岩、安山岩、流紋岩、斑レイ岩、石灰石、硬質砂岩、粘板岩、砂岩、花崗岩、角閃岩、凝灰岩および砂利等から選ばれる、少なくとも1種以上が挙げられる。かかる骨材は、天然骨材でも再生骨材でもよい。
前記水粉体比を有する超高強度コンクリートの圧縮強度は、例えば、材齢28日において100N/mm2以上、かつ、材齢91日において120N/mm2超が好ましく、材齢28日において120N/mm2超、かつ、材齢91日において150N/mm2以上がより好ましい。
また、前記超高強度コンクリートにおいて、流動性および強度発現性の向上のために、さらに石膏を添加してもよい。この場合、粉体中の石膏の含有率はSO3換算で10%以下が好ましい。該値が10%を超えると、材料分離が生じやすく、強度が低下するおそれがある。また、石膏としては、無水石膏、半水石膏、二水石膏等から選ばれる、少なくとも1種以上が挙げられる。
さらに、前記超高強度コンクリートは、減水剤、高性能減水剤および高性能AE減水剤などの混和剤を含んでもよい。
該予測は、下記(1)〜(3)式を用いて、自己収縮ひずみを算出することにより行われる。
ε’ as=γ×3070×exp{−7.2×(W/P)}×{1−exp(−a×tb} …(1)
a=2.79×exp{−10.1×(W/P)} …(2)
b=0.11×exp{7.92×(W/P)} …(3)
(式中、ε’ asは自己収縮ひずみ(×10−6)を表し、γは実験定数(0.45)を表し、W/Pは水粉体比(%)を表し、tは超高強度コンクリートの凝結始発時を起点とする該コンクリートの材齢(日)を表す。)
本発明に係る予測式は、上記のとおり、変数として水粉体比とコンクリートの材齢だけを用いるため、自己収縮ひずみを極めて簡易に算出して予測することができる。
[超高強度コンクリートの自己収縮ひずみと圧縮強度の測定]
表5に示す材料を用い、表6に示す配合に従い、超高強度コンクリートの供試体を作製し、その自己収縮ひずみと圧縮強度を測定した。
具体的には、自己収縮ひずみは、日本コンクリート工学協会基準・JCI−SAS2「セメントペースト、モルタルおよびコンクリートの自己収縮および自己膨張試験方法(案)」に準じ、材齢1日で、大きさが100×100×400mmの供試体を脱型した後、該供試体の露出面の全てに、アルミ箔粘着テープを貼付し、20℃の恒温室内で封緘養生を継続しながら、測温機能付き埋込型ひずみ計を用いて測定した。また、圧縮強度については、JIS A 1108「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準じ、標準養生(20℃の水中で養生)した、大きさがφ100×200mmの円柱供試体の、材齢7日、28日および91日における圧縮強度を測定した。
圧縮強度の測定結果を、図1に示す。また、自己収縮ひずみの測定結果と、本発明に係る予測式を用いて得た自己収縮ひずみの予測曲線と、参考例として非特許文献1に記載の予測式を用いて得た自己収縮ひずみの予測曲線とを、図2に示す。
また、図2から分かるように、本発明に係る予測式を用いて算出した予測値(予測曲線)は、骨材の種類に依らず、いずれの水結合材比においても、実測値とよく一致している。
したがって、本発明の予測方法を用いれば、簡易に精度よく、超高強度コンクリートの自己収縮ひずみを予測することができる。
Claims (3)
- 超高強度コンクリートの自己収縮ひずみを、下記の(1)〜(3)式を用いて予測する、超高強度コンクリートの自己収縮ひずみの予測方法。
ε’ as=γ×3070×exp{−7.2×(W/P)}×{1−exp(−a×tb} …(1)
a=2.79×exp{−10.1×(W/P)} …(2)
b=0.11×exp{7.92×(W/P)} …(3)
(式中、ε’ asは自己収縮ひずみ(×10−6)を表し、γは実験定数(0.45)を表し、W/Pは水粉体比(%)を表し、tは超高強度コンクリートの凝結始発時を起点とする該コンクリートの材齢(日)を表す。) - 前記超高強度コンクリートが、中庸熱ポルトランドセメントおよび/または低熱ポルトランドセメントと、シリカフュームと、骨材と、水とを少なくとも含む、請求項1に記載の超高強度コンクリートの自己収縮ひずみの予測方法。
- 前記超高強度コンクリートの水粉体比が10〜25%である、請求項1または2に記載の超高強度コンクリートの自己収縮ひずみの予測方法。
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