JP2013508261A - 床スラブ及びラフト用の複合コンクリート - Google Patents

床スラブ及びラフト用の複合コンクリート Download PDF

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Abstract

本発明は建築の分野に属し、工業用床及び基礎スラブの構築に使用できる。セメント、砂−石混合物、水、可塑剤、ナノサイズのポゾラン、収縮低減添加剤並びに鋼及び／又は合成繊維を含む本発明の複合コンクリート混合物は、薄く、完全目地無しで面積制限がなく大きな複合コンクリートスラブの構築を可能にし、収縮ひび割れもカールも見られない。

Description

本発明は、建築に関し、工業用床材及びラフトの構築に使用できる。
コンクリート床材は、プレーンコンクリート又は補強コンクリート（ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ）で作られている。補強材の量又は補強材の不使用は一般に予想荷重及び荷重強度によって決定され、より厚いプレーンコンクリートスラブがより薄い補強コンクリート床材と同程度に満足な機能を果たせると示すこともできる。
コンクリートを補強するもう１つの理由は、拘束収縮、曲げモーメント、塑性地盤沈下及び点荷重による打ち抜きによって引き起こされるコンクリートのひび割れを制御するためである。
ひび割れ発生率及びひび割れ幅を減少させるためには、コンクリート床材を隣接したより小さいスラブに分割して、収縮による収縮移動の部分が、望ましくないひび割れを形成するのではなく、目地に集まり、位置できるようにするのが普通である。目地は、各方向に５〜１５ｍの間隔のソーカット（ｓａｗｎ ｃｕｔ）又は全深度施工目地（ｆｕｌｌ ｄｅｐｔｈ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｊｏｉｎｔ）などの種々の型である。
コンクリート床材の目地は、それらが経時的に開くという予想のもとに設計されている。収縮は目地を著しく開かせる可能性があり、収縮が下部よりも表面層で大きい場合にはスラブの端部にカールが観察されることがある。スラブは、薄いほど早く急速にカールし、目地端部の崩壊を引き起こし、床材を横断する装置に損傷を与える可能性が増大する。
コンクリート床材の補強は、適用の型に応じて、単層、２層又はそれ以上で設置される鋼金網の鉄筋で構成できる。
コンクリート床材の補強は、コンクリート中に繊維をランダムに混合することによって達成することもできる。金網及び鉄筋を用いても用いなくても、繊維は、鋼線若しくは鋼切粉又は合成繊維、あるいは場合によっては両型の繊維から構成できる。繊維を用いる利点は、ひび割れをより良く制御できること、及びほとんどの場合鉄筋又は金網の設置の必要性をなくすことができることによるより簡単なスラブ構造にある。
鋼繊維を複合コンクリート中に添加すると、工業用床材及び基礎スラブのひび割れを減少させることができる。文献によれば、鋼繊維は、複合コンクリート１ｍ3当たり４０ｋｇの添加率で、自由収縮を１５％まで減少させることができる。
鋼繊維は、コンクリートのひび割れをよりよく制御できるため、過去２５年の間、ベストプラクティスに従って、目地を含まない３５００ｍ2以下のスラブサイズの目地無しコンクリート床材の補強としてのみ使用されてきた。しかし、これらの適用においては、収縮もひび割れも排除されていない。
本発明に最も近い先行技術は、ＥＰ０１３７０２４に記載された床スラブ用複合コンクリート組成物である。既知の複合コンクリートは、セメント、水、砂−石混合物、ナフタレンメラミンスルホネート溶液及び直径１ｍｍ及び長さ６０ｍｍの鋼繊維を含む。複合コンクリート１ｍ3中の成分含量は、以下の通りである：
セメント ３１０ｋｇ
水 １５５ｋｇ
粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物 １５５０ｋｇ
粒径１６〜２５ｍｍの砂−石混合物 ３９０ｋｇ
ナフタレンメラミンスルホネート溶液 セメント質量の約１．２％
直径１ｍｍ及び長さ６０ｍｍの鋼繊維 ３０ｋｇ
先行技術の複合コンクリート組成物を用いて設置されるスラブの設計及び構築は、種々の国のいくつかの技術規格、例えば、ＡＣＩ ３６０（米国）、ＴＲ３４（英国）、ＴＲ３４（英国）、ＣＵＲ３６（オランダ）、ＣＵＲ１１１（オランダ）、ＡＣＩ２２３（米国）、ＡＣＩ５４４（米国）に記載されている。しかし、先行技術の複合コンクリート組成物を用いるスラブが、床スラブの長期ひび割れ及び床スラブ端部のカールのために複合コンクリートスラブのサイズが制限される、目地が開く、スラブを少なくとも１５ｃｍの厚さまで設置しなければならないのでセメントの消費量が比較的多いといった欠陥を有することを実際に示している。
本発明の目的は、薄く、完全目地無しで面積制限がなく、収縮ひび割れがなく、端部のカールがない複合コンクリート床スラブ及び基礎ラフトスラブを設置する可能性を提供することである。このような厚さ及び性質を兼ね備えた床スラブはこれまで知られていない。
セメント、水、粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物、繊維、可塑剤を含む床スラブ及びラフト用の既知の複合コンクリート組成物に、本発明に従って、遊離石灰、エチレングリコール及びスルホアルミン酸カルシウムを含む群から選択される、混入される少なくとも１種の収縮低減添加剤の添加によって補充を行う。これに関して、複合コンクリート１ｍ3中の成分含量は、以下の通りである：
セメント ２４０〜３６０ｋｇ
水 １１０〜１６５ｋｇ
粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物 １７００〜１９００ｋｇ
可塑剤 セメント含量の０．５〜２％
収縮低減添加剤 ５〜７０ｋｇ
鋼及び／又は合成繊維 ０．６〜６０ｋｇ
ＣＥＭＩ、ＣＥＭＩＩ又はＣＥＭＩＩＩ型セメントを用いる必要があり、これが少なくとも７５％のクリンカーを含む必要があることが実験的に確認された。収縮低減添加剤を混入して、複合コンクリートの収縮を補償し、収縮応力を防ぐ。本発明の複合コンクリート組成物は、薄く、完全目地無しで面積制限がなく、収縮ひび割れも端部カールも見られない複合コンクリート床スラブを設置する可能性を正確に提供することが実験的に証明されている。
可塑剤は、ナフタレン、メラミン、ナフタレン−メラミン、リグノスルホネート又はポリカルボキシレートを含む群から選択できる。更に、ナノサイズのポゾラン微粉（ｐｏｚｚｏｌａｎｉｃ ｄｕｓｔ）を、複合コンクリート組成物中に混入できる。複合コンクリート１ｍ3中の成分含量は以下の通りである：
セメント ２４０〜３６０ｋｇ
水 １１０〜１６５ｋｇ
粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物 １７００〜１９００ｋｇ
可塑剤 セメント含量の０．５〜２％
収縮低減添加剤 ５〜７０ｋｇ
繊維 ０．６〜６０ｋｇ
ナノサイズのポゾラン微粉 ５〜１５ｋｇ
複合コンクリート中のナノサイズのポゾラン微粉は、セメントと砂−石粒子との間隙を完全に埋め、より均質な複合コンクリートをもたらす。
直径０．７５〜１ｍｍ及びアスペクト比５０〜７０の鋼繊維を複合コンクリート中に混入できる。複合コンクリート１ｍ3当たりの鋼繊維の含量は２５〜６０ｋｇである。
複合コンクリートへの鋼繊維の使用により、スラブの耐荷重能力及びひび割れ安定性が確実となる。５０〜７０のアスペクト比を選択したが、これは、複合コンクリートへのこのような繊維の添加が比較的容易であるためである。
複合コンクリート中には、直径２０００ｄｎの合成繊維を混入できる。複合コンクリート１ｍ3当たりの合繊繊維の含量は０．６〜４ｋｇである。
複合コンクリートへの合成繊維の使用により、スラブのミクロなひび割れに対する抵抗性が確実となる。このような複合コンクリート組成物は、軽荷重に曝される構造中のスラブに使用できる。
直径０．７５〜１ｍｍ及びアスペクト比５０〜７０の鋼繊維及び直径２０００ｄｎの合成繊維を一緒に複合コンクリート中に混入できる。これに関して、複合コンクリート１ｍ3当たりの繊維の含量は以下の通りである：
直径０．７５〜１ｍｍ及びアスペクト比５０〜７０の鋼繊維 ３０〜５０ｋｇ
直径２０００ｄｎの合成繊維 ０．６〜４ｋｇ
複合コンクリートへの鋼繊維及び合成繊維の併用により、スラブの耐荷重能力及びマクロなひび割れ及びミクロなひび割れに対する安定性が確実となる。
本発明の目的は更に、本発明の複合コンクリート組成物を用いてサブベース（ｓｕｂ ｂａｓｅ）上に設置される一体型床スラブ（ｍｏｎｏｌｉｇｈｉｃ ｆｌｏｏｒ ｓｌａｂ）を提供することである。
本発明の目的は、完全目地無しで面積制限がなく（技術的に面積が無制限であり）、ＳＩＡ１６２に従って測定されるエネルギー吸収が少なくとも１０００Ｊであり且つ１５０日間硬化後に無収縮である、厚さが少なくとも５０ｍｍの一体型複合コンクリート床スラブを提供することである。
また、本発明の複合コンクリート組成物を用いて基礎上に注がれる一体型ラフトスラブを提示する。
更に、完全目地無しで面積制限がなく（技術的に面積が無制限であり）、ＳＩＡ１６２に従って測定されるエネルギー吸収が少なくとも１０００Ｊであり且つ１５０日間硬化後に無収縮である、厚さが少なくとも５０ｍｍの一体型複合コンクリートラフトスラブも本発明の対象である。
従来、完全目地無しの、技術的に無制限の面積で、このような高いエネルギー吸収能力を有し、収縮が実質的に排除されたこのような薄い複合コンクリート床及びラフトスラブを構築することは可能でなかった。
本発明のいくつかの実施例を以下に示す。他の実施例も可能である。
１２０ｍｍ床スラブ用の複合コンクリート組成物は、セメントＣＥＭＩＩ、粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物、水、可塑剤：ナフタレン−メラミン、ナノサイズのポゾラン微粉、収縮低減添加剤：エチレングリコール、直径０．７５ｍｍ及び長さ５０ｍｍの鋼繊維並びに直径２０００ｄｎ及び長さ１５ｍｍの合成繊維を含み、複合コンクリート１ｍ3当たりの成分含量（ｋｇ）は以下の通りである：
セメントＣＥＭＩＩ ３３０
粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物 １８００
水 １４０
ナフタレン−メラミン ２
ナノサイズのポゾラン微粉 １０
エチレングリコール ５
直径０．７５ｍｍ及び長さ５０ｍｍの鋼繊維 ２５
直径２０００ｄｎ及び長さ１５ｍｍの合成繊維 ２
複合コンクリートの混合手順は以下の通りである。複合コンクリート１ｍ3を得るためには、セメントＣＥＭＩＩ ３３０ｋｇ、粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物１８００ｋｇ及び水１３０ｋｇを混合し、コンクリートを得る（このようなコンクリートは、注文を受け、ほとんどの生コンクリートプラント（ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｒｅａｄｙ−ｍｉｘ ｐｌａｎｔ）から配達可能である）。床又はラフトスラブを設置する現場で、粉末ナフタレン−メラミン２ｋｇ（セメント容量の０．６１％）、ナノサイズのポゾラン微粉１０ｋｇ、エチレングリコール５ｋｇ及び水１０ｋｇのスラリーを別個に混合し、得られた混合物を、調製済みの（又は配達された）あらかじめ混合されたコンクリートに加える。コンクリートにスラリー混合物を加える際に、トラックドラムは１２回転／分の最低速度で回転すべきである。全混合時間は、コンクリート１ｍ3に対して少なくとも１分である。次に、直径０．７５ｍｍ及び長さ５０ｍｍの鋼繊維２５ｋｇ並びに直径２０００ｄｎ及び長さ１５ｍｍの合成繊維２ｋｇをコンクリートに加える。繊維をコンクリートに加えている間に、ドラムは１２回転／分の最低速度で回転する。全混合時間は、複合コンクリート１ｍ3に対して少なくとも１分である。最終加工性クラスはＦ５又はＦ６である。複合コンクリートのサンプルは、現場で採取すべきであり、次にスイス規格ＳＩＡ１６２に従って試験して、曲げ−打ち抜きパラメーター（ｂｅｎｄｉｎｇ−ｐｕｎｃｈｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を決定する。
厚さ１２０ｍｍの複合コンクリートスラブを設置し、ベストプラクティスに従って仕上げる。サブベース要件：Ｗｅｓｔｅｒｇａａｒｄによる平板載荷試験、０．０８Ｎ／ｍｍ2以上及び許容差±５〜１０ｍｍの水平度。目地無しの複合コンクリートスラブの面積は、制限がない。サイズにかかわらず、面積全体にわたって床スラブを構築できる。設置及び仕上げ後、ベストプラクティスに従って水を用いた複合コンクリートスラブの硬化が必要である。
得られた、厚さ１２０ｍｍの一体型目地無し複合コンクリートスラブは以下のパラメーターを有することが実験的に実証された：目地から最も遠い中央の極限静的点荷重強度（ｕｌｔｉｍａｔｅ ｓｔａｔｉｃ ｐｏｉｎｔ ｌｏａｄｉｎｇ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）：９００ｋＮ；自由端部の極限／最大静的点荷重強度：５００ｋＮ（したがって、使用状態において、このようなスラブはスラブ上のいかなる点においても持続する２００ｋＮ点荷重強度に耐えることができるので「ヘビーデューティー」クラスで設置できる）；最大使用荷重強度４０ｋＮ／ｍ2及び背中合わせラックレグ（ｂａｃｋ ｔｏ ｂａｃｋ ｒａｃｋ ｌｅｇ）計１２０ｋＮ；フォークリフトトラック車軸に対する最大荷重５０ｋＮ。
２５ｍｍ撓み時の総破壊エネルギーは少なくとも１０００Ｊであり（スイス規格ＳＩＡ１６２に従って試験した）、相対湿度５０％及び２０℃における複合コンクリートサンプルの収縮は、人工気候室中での１５０日間硬化後に０である（米国規格ＡＳＴＭ Ｃ１５７に従って測定した）ことが実験的に示された。
設置する軽荷重床スラブ中の複合コンクリート組成物は、セメントＣＥＭＩＩ、粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物、水、可塑剤としてのポリカルボキシレート、収縮低減添加剤としての遊離石灰、並びに直径２０００ｄｎ及び長さ１５ｍｍの合成繊維を含む。複合コンクリート１ｍ3中の成分含量（ｋｇ）は以下の通りである：
セメントＣＥＭＩＩ ２８０
粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物 １９００
水 １５０
ポリカルボキシレート １．５
遊離石灰 ５０
直径２０００ｄｎ及び長さ１５ｍｍの合成繊維 ４
複合コンクリートの混合及び複合コンクリート床スラブの設置は、実施例１の場合と同様である。
記載した複合コンクリートは、荷重が２０ｋＮ／ｍ2以下で且つ点荷重が２５ｋＮ未満の商業エリアで使用される複合コンクリートスラブの構築に適する。
サブベース支持力（ｓｕｂ−ｂａｓｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ）は、少なくとも０．０３Ｎ／ｍｍ2でなければならない。
規格ＳＩＡ１６２に従って計算し、実験することによって、低荷重支持床用の複合コンクリートスラブの最小厚さは５０ｍｍ（以前に設計された１２５〜１５０ｍｍではない。）であることが確認された。厚さ５０ｍｍの複合コンクリート床スラブは、完全目地無しで、面積制限がなく（技術的に面積が無制限であり）、ＳＩＡ１６２に従って測定されたエネルギー吸収が少なくとも１０００Ｊであり、１５０日間硬化後に無収縮である。
ラフトスラブ設置用の複合コンクリート組成物は、セメントＣＥＭＩ、粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物、水、可塑剤としてのリグノスルホネート、収縮低減添加剤としてのエチレングリコール、並びに直径１ｍｍ及び長さ６０ｍｍの鋼繊維を含む。複合コンクリート１ｍ3は以下から構成される（ｋｇ）：
セメントＣＥＭＩ ３００
粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物 １８５０
水 １４０
リグノスルホネート ３
エチレングリコール １０
直径１ｍｍ及び長さ６０ｍｍの鋼繊維 ５０
複合コンクリートの混合及び複合コンクリートラフト基礎スラブの設置は、実施例１の場合と同様である。
記載した複合コンクリートラフトスラブは、厚さ２２０ｍｍまでの構築が可能である。複合コンクリートラフトスラブ上には３ｍ間隔で耐荷重柱（ｌｏａｄ ｂｅａｒｉｎｇ ｃｏｌｕｍｎ）を建てることが可能である。
厚さ２２０ｍｍの複合コンクリートラフトスラブは、完全目地無しで、面積制限がなく（技術的に面積が無制限であり）、ＳＩＡ１６２に従って測定されたエネルギー吸収が少なくとも１０００Ｊであり、１５０日間硬化後に無収縮である。
７０ｍｍ床スラブ設置用の複合コンクリート組成物は、セメントＣＥＭＩＩＩ、粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物、水、ナフタレン可塑剤、収縮低減添加剤としてのエチレングリコール、並びに直径０．８ｍｍ及び長さ５０ｍｍの鋼繊維を含む。複合コンクリート１ｍ3中の成分含量（ｋｇ）は以下の通りである：
セメントＣＥＭＩＩＩ ３２０
粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物 １８９０
水 １６０
ナフタレン ４
エチレングリコール １２
直径０．８ｍｍ及び長さ５０ｍｍの鋼繊維 ３０
複合コンクリートの混合及び複合コンクリート床スラブの設置は、実施例１の場合と同様である。
厚さ７０ｍｍの複合コンクリート床スラブは、完全目地無しで、面積制限がなく（技術的に面積が無制限であり）、ＳＩＡ１６２に従って測定されたエネルギー吸収が少なくとも１０００Ｊであり、１５０日間硬化後に無収縮である。
１００ｍｍ床スラブ設置用の複合コンクリート組成物は、セメントＣＥＭＩＩ、粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物、水、メラミン可塑剤、収縮低減添加剤としての遊離石灰及びスルホアルミン酸カルシウム、直径１ｍｍ及び長さ５０ｍｍの鋼繊維並びに直径２０００ｄｎ及び長さ１５ｍｍの合成繊維を含む。複合コンクリート１ｍ3中の成分含量（ｋｇ）は以下の通りである：
セメントＣＥＭＩＩ ３１０
粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物 １９００
水 １４０
遊離石灰 ３０
スルホアルミン酸カルシウム ４０
メラミン ３
直径１ｍｍ及び長さ５０ｍｍの鋼繊維 ４０
直径２０００ｄｎ及び長さ１５ｍｍの合成繊維 １
複合コンクリートの混合及び複合コンクリート床スラブの設置は、実施例１の場合と同様である。
厚さ１００ｍｍの複合コンクリート床スラブは、完全目地無しで、面積制限がなく（技術的に面積が無制限である）、ＳＩＡ１６２に従って測定されたエネルギー吸収が少なくとも１０００Ｊであり、１５０日間硬化後に無収縮である。
１３０ｍｍ床スラブ設置用の複合コンクリート組成物は、セメントＣＥＭＩＩ、粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物、水、可塑剤としてのポリカルボキシレート、収縮低減添加剤としての遊離石灰及びエチレングリコール、並びに直径０．８ｍｍ及び長さ６０ｍｍの鋼繊維を含む。複合コンクリート１ｍ3当たりの成分含量（ｋｇ）は以下の通りである：
セメントＣＥＭＩＩ ３６０
粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物 １８５０
水 １３０
遊離石灰 ５０
エチレングリコール ８
ポリカルボキシレート ２
直径０．８ｍｍ及び長さ６０ｍｍの鋼繊維 ６０
複合コンクリートの混合及び複合コンクリート床スラブの設置は、実施例１の場合と同様である。
厚さ１３０ｍｍの複合コンクリート床スラブは、完全目地無しで、面積制限がなく（技術的に面積が無制限である）、ＳＩＡ１６２に従って測定されたエネルギー吸収が少なくとも１０００Ｊであり、１５０日間硬化後に無収縮である。

Claims (10)

  1. セメント、水、粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物、繊維及び可塑剤を含む床スラブ及びラフト用の複合コンクリート組成物であって、遊離石灰、エチレングリコール及びスルホアルミン酸カルシウムからなる群から選択される少なくとも１種の収縮低減添加剤を更に含み、これに関して複合コンクリート１ｍ3中の成分含量が、
    セメント ２４０〜３６０ｋｇ
    水 １１０〜１６５ｋｇ
    粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物 １７００〜１９００ｋｇ
    可塑剤 セメント含量の０．５〜２％
    収縮低減添加剤 ５〜７０ｋｇ
    鋼及び／又は合成繊維 ０．６〜６０ｋｇ
    であることを特徴とする組成物。
  2. 前記可塑剤が、ナフタレン、メラミン、ナフタレン−メラミン、リグノスルホネート又はポリカルボキシレートからなる群から選択される、請求項１に記載の組成物。
  3. ナノサイズのポゾラン微粉を更に含み、これに関して複合コンクリート１ｍ3の成分含量が、
    セメント ２４０〜３６０ｋｇ
    水 １１０〜１６５ｋｇ
    粒径１６ｍｍ未満の砂−石混合物 １７００〜１９００ｋｇ
    可塑剤 セメント含量の０．５〜２％
    収縮低減添加剤 ５〜７０ｋｇ
    繊維 ０．６〜６０ｋｇ
    ナノサイズのポゾラン微粉 ５〜１５ｋｇ
    である、請求項１又は２に記載の組成物。
  4. 前記繊維が、直径０．７５〜１ｍｍ及びアスペクト比５０〜７０の鋼繊維であり、これに関して１ｍ3当たりの鋼繊維の含量が２５〜６０ｋｇである、請求項１から３のいずれかに記載の組成物。
  5. 前記繊維が直径２０００ｄｎの合成繊維であり、これに関して１ｍ3当たりの合成繊維の含量が０．６〜４ｋｇである、請求項１から３のいずれか一項に記載の組成物。
  6. 前記繊維が、直径０．７５〜１ｍｍ及びアスペクト比５０〜７０の鋼繊維及び直径２０００ｄｎの合成繊維であり、これに関して１ｍ3当たりの繊維の含量が
    直径０．７５〜１ｍｍ及びアスペクト比５０〜７０の鋼繊維 ２５〜６０ｋｇ
    直径２０００ｄｎの合成繊維 ０．６〜４ｋｇ
    である、請求項１から３のいずれかに記載の組成物。
  7. 請求項１から６のいずれかに記載の複合コンクリート組成物を用いてサブベース上に設置される一体型床スラブ。
  8. 厚さが５０ｍｍ以上であり、完全目地無しで、面積制限がなく（技術的に面積が無制限であり）、ＳＩＡ １６２に従って測定されるエネルギー吸収が少なくとも１０００Ｊであり、１５０日間硬化後に無収縮である、請求項７に記載の床スラブ。
  9. 請求項１から６のいずれかに記載の複合コンクリート組成物を用いてサブベース上に設置される一体型ラフトスラブ。
  10. 厚さが５０ｍｍ以上であり、完全目地無しで、面積制限がなく（技術的に面積が無制限であり）、ＳＩＡ １６２に従って測定されるエネルギー吸収が少なくとも１０００Ｊであり、１５０日間硬化後に無収縮である、請求項９に記載のラフトスラブ。
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