JP2020200228A - 鋼繊維入り高強度コンクリート及びその調合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼繊維混入率が高いながらも材料分離抵抗性が確保され、施工性に優れた、設計基準強度６０Ｎ／ｍｍ２以下の鋼繊維入り高強度コンクリート及びその調合方法を提供する。【解決手段】セメントと水と粗骨材と細骨材と化学混和剤と鋼繊維とを含み、水結合材比が３０〜６０質量％、前記鋼繊維の混入率が０．５０容積％超２容積％以下である鋼繊維入り高強度コンクリートであって、前記化学混和剤が、高性能減水剤及び高性能ＡＥ減水剤のいずれか一方又は両方と、増粘剤とを含み、単位粗骨材かさ容積が０．３〜０．５ｍ３／ｍ３である、鋼繊維入り高強度コンクリート。【選択図】なし

Description

本発明は、鋼繊維入り高強度コンクリート及びその調合方法に関する。

ＲＣ梁を構成する高強度コンクリートに鋼繊維を混入することは、ＲＣ建物の地震時のひび割れによる長周期化や極大地震時の端部圧壊による耐力低下の抑制に有効である。特に、鋼繊維の添加量を１．０容量％程度まで多くできれば、部材としての性能を著しく向上させることが可能となる。しかし、鋼繊維の添加量を増やすと、その調合設計に高度な技術を要することになる。
一般的にＲＣ梁を構成する高強度コンクリートの設計基準強度は６０Ｎ／ｍｍ^２以下（３６〜６０Ｎ／ｍｍ^２）となる。

鋼繊維を１．０容量％程度含むコンクリートとして、設計基準強度１００Ｎ／ｍｍ^２以上を想定した水結合材比２５％以下の超高強度コンクリート（特許文献１）や、水結合材比２０％以下の耐爆裂性コンクリート（特許文献２）が提案されている。

特許第６４３２８１１号公報 特許第４０７１９８３号公報

特許文献１〜２のように水結合材比が低い場合は、単位セメント量が８００ｋｇ／ｍ^３以上と多く、コンクリートの粘性が大きいため、鋼繊維を混入しても、コンクリートの材料分離抵抗性を充分に確保できる。
しかし、設計基準強度が６０Ｎ／ｍｍ^２以下（３６〜６０Ｎ／ｍｍ^２）の場合、水結合材比が高いため、単位セメント量が７００ｋｇ／ｍ^３以下と少なく、コンクリートの粘性が小さい。そのため、鋼繊維を１．０容量％程度混入すると、コンクリートの材料分離抵抗性を充分に確保できず、材料分離が生じることがある。特に、設計基準強度３６〜４８Ｎ／ｍｍ^２（単位セメント量５００ｋｇ／ｍ^３以下）では、材料分離が顕著である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、鋼繊維混入率が高いながらも材料分離抵抗性が確保され、施工性に優れた、設計基準強度６０Ｎ／ｍｍ^２以下の鋼繊維入り高強度コンクリート及びその調合方法を提供することを目的とする。

本発明は以下の態様を有する。
［１］セメントと水と粗骨材と細骨材と化学混和剤と鋼繊維とを含み、水結合材比が３０〜６０質量％、前記鋼繊維の混入率が０．５０容積％超２容積％以下である鋼繊維入り高強度コンクリートであって、
前記化学混和剤が、高性能減水剤及び高性能ＡＥ減水剤のいずれか一方又は両方と、増粘剤とを含み、
単位粗骨材かさ容積が０．３〜０．５ｍ^３／ｍ^３である、鋼繊維入り高強度コンクリート。
［２］前記鋼繊維の直径が０．１５〜０．９ｍｍ、長さが１２〜３２ｍｍである前記［１］の鋼繊維入り高強度コンクリート。
［３］２０±５℃における塑性粘度が６０〜８５Ｐａ・ｓである前記［１］又は［２］の鋼繊維入り高強度コンクリート。
［４］セメントと水と粗骨材と細骨材と化学混和剤と鋼繊維とを配合し、水結合材比が３０〜６０質量％、前記鋼繊維の混入率が０．５容積％超２容積％以下である鋼繊維入り高強度コンクリートを調合する方法であって、
前記化学混和剤として少なくとも、高性能減水剤及び高性能ＡＥ減水剤のいずれか一方又は両方と、増粘剤とを用い、
下記式（１）により前記鋼繊維入り高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積の目標値Ｖ’_ｂＧを算出し、前記目標値Ｖ’_ｂＧとなるように前記粗骨材の配合量を設定する、鋼繊維入り高強度コンクリートの調合方法。
Ｖ’_ｂＧ＝Ｖ_ｂＧ−（Ｋ_Ｓ・２ｒ_Ｇ／３ｒ_Ｆ−１）・Ｖ_Ｆ／Ｇ_Ｓ （１）
ここで、Ｖ’_ｂＧは、前記鋼繊維入りコンクリートの単位粗骨材かさ容積の目標値（ｍ^３／ｍ^３）を示し、
Ｖ_ｂＧは、ベースとする高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積（ｍ^３／ｍ^３）の標準値の範囲であって０．５３〜０．６５（ｍ^３／ｍ^３）の数を示し、
Ｋ_Ｓは、影響係数であって１．０〜１．３５の数を示し、
ｒ_Ｇは、前記粗骨材を球形と仮定し、前記粗骨材の粒度分布から得られる総粗骨材表面積から算出した前記粗骨材の半径（ｍｍ）を示し、
ｒ_Ｆは、前記鋼繊維を円柱形と仮定して算出した前記鋼繊維の半径（ｍｍ）を示し、
Ｖ_Ｆは、前記鋼繊維の混入率（容積％）を示し、
Ｇ_Ｓは、前記粗骨材の実積率（容積％）を示す。
［５］前記鋼繊維の直径が０．１５〜０．９ｍｍ、長さが１２〜３２ｍｍである前記［４］の鋼繊維入り高強度コンクリートの調合方法。
［６］前記鋼繊維入り高強度コンクリートの２０±５℃における塑性粘度が６０〜８５Ｐａ・ｓとなるように、前記増粘剤の配合量を設定する前記［４］又は［５］の鋼繊維入り高強度コンクリートの調合方法。

本発明によれば、鋼繊維混入率が高いながらも材料分離抵抗性が確保され、施工性に優れた、設計基準強度６０Ｎ／ｍｍ^２以下の鋼繊維入り高強度コンクリート及びその調合方法を提供できる。

４６−０．６０−０−ＳＰ１の材料分離抵抗性の評価結果を示す写真である。 ３７−０．５８−０−ＳＰ１の材料分離抵抗性の評価結果を示す写真である。 ２８−０．５６−０−ＳＰ１の材料分離抵抗性の評価結果を示す写真である。 ４６−０．６０−８０−ＳＰ４の材料分離抵抗性の評価結果を示す写真である。 ４６−０．６０−８０−ＳＰ４’の材料分離抵抗性の評価結果を示す写真である。 ４６−０．６０−８０−ＳＰ１の材料分離抵抗性の評価結果を示す写真である。 ４６−０．４０−８０−ＳＰ３の材料分離抵抗性の評価結果を示す写真である。 ４６−０．４０−８０−ＳＰ４の材料分離抵抗性の評価結果を示す写真である。 ４６−０．４０−８０−ＳＰ２の材料分離抵抗性の評価結果を示す写真である。 ３７−０．３０−８０−ＳＰ４の材料分離抵抗性の評価結果を示す写真である。 ２８−０．３０−８０−ＳＰ４の材料分離抵抗性の評価結果を示す写真である。

以下の用語の定義は、本明細書及び特許請求の範囲にわたって適用される。
「コンクリート」は、フレッシュコンクリート及び硬化コンクリートを包含する。
「水結合材比」は、フレッシュコンクリート中の結合材の総質量に対する水の質量の割合（質量％）を示す。
「結合材」は、コンクリート中で水和反応する材料であり、例えばセメント、シリカフューム、スラグ、フライアッシュ等である。
「高強度コンクリート」は、設計基準強度が３６Ｎ／ｍｍ^２以上であるコンクリートを示す。
「鋼繊維の混入率」は、鋼繊維入り高強度コンクリートのベースとする高強度コンクリートの総容積に対する鋼繊維の容積の割合（容積％）を示す。
「ベースとする高強度コンクリート」とは、鋼繊維を含まない以外は鋼繊維入り高強度コンクリートと同じ組成のコンクリート（鋼繊維入り高強度コンクリートから鋼繊維を除いた残部）を示す。

（鋼繊維入り高強度コンクリート）
本発明の鋼繊維入り高強度コンクリート（以下、「本コンクリート」ともいう。）は、セメントと水と粗骨材と細骨材と化学混和剤と鋼繊維とを含む。
本コンクリートは、これら以外の他の成分をさらに含んでいてもよい。

セメントとしては、水和熱が低い点で、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が好ましい。

水の含有量は、水結合材比が３０〜５２質量％となる量である。水結合材比が低いほど、圧縮強度が高くなる。水結合材比が３０〜５２質量％であれば、設計基準強度３６〜６０Ｎ／ｍｍ^２を達成できる。設計基準強度が３６〜４８Ｎ／ｍｍ^２の場合、水結合材比は、３７〜５２質量％が好ましい。

粗骨材としては、硬質砂岩砕石、安山岩砕石、流紋岩砕石等が挙げられる。
粗骨材の表乾密度は、例えば２．５５〜２．７ｇ／ｃｍ^３である。
粗骨材の粗粒率は、例えば６〜６．６である。

粗骨材の最大寸法は、典型的には２０ｍｍ以下である。粗骨材の最大寸法は、粗骨材の９０質量％以上が通るふるいのうち最小寸法のふるいの呼び寸法で示される寸法である。
最大寸法が２０ｍｍ以下の粗骨材としては、例えば、最大寸法が２０ｍｍの粗骨材、最大寸法が１５ｍｍの粗骨材、最大寸法が１３ｍｍの粗骨材等が市販されている。

粗骨材の含有量は、本コンクリートの単位粗骨材かさ容積が０．３〜０．５ｍ^３／ｍ^３となる量である。単位粗骨材かさ容積は、０．３３〜０．４３ｍ^３／ｍ^３が好ましい。単位粗骨材かさ容積が０．３ｍ^３／ｍ^３以上であれば、材料分離抵抗性が優れる。
本コンクリートの粗骨材の実積率は、例えば５８容積％、さらには５８〜６４容積％である。

細骨材としては、砕砂、山砂、陸砂等が挙げられる。
細骨材の表乾密度は、例えば２．５５〜２．７ｇ／ｃｍ^３である。

化学混和剤は少なくとも、高性能減水剤及び高性能ＡＥ減水剤のいずれか一方又は両方（以下、これらを総称して「高性能（ＡＥ）減水剤」とも記す。）と増粘剤とを含む。
化学混和剤は、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、他の化学混和剤を含んでいてもよい。

高性能（ＡＥ）減水剤は、本コンクリートの施工性を高める目的で用いられる。
高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤それぞれの定義はＪＩＳ Ａ ６２０４のとおりである。
高性能減水剤としては、例えば主成分がポリカルボン酸エーテル系のもの、主成分がポリカリボン酸コポリマーのもの等が挙げられる。
高性能ＡＥ減水剤としては、例えば主成分がポリカルボン酸系のものが挙げられる。

増粘剤は、本コンクリートの粘性を高め、材料分離抵抗性を高める目的で用いられる。
増粘剤としては、コンクリートに配合可能なものであればよい。増粘剤の一例は、主成分がセルロース系のものである。

高性能（ＡＥ）減水剤及び増粘剤は、別々に本コンクリートの調合に供されてもよく、増粘剤を含有した高性能（ＡＥ）減水剤（以下、「増粘剤含有高性能（ＡＥ）減水剤」とも記す。）として本コンクリートの調合に供されてもよい。好ましくは、増粘剤含有高性能（ＡＥ）減水剤として本コンクリートの調合に供される。

増粘剤含有高性能（ＡＥ）減水剤としては、市販品を用いることができる。増粘剤含有高性能減水剤の市販品としては、例えば花王社の「マイティ２１−Ｖ」が挙げられる。増粘剤含有高性能ＡＥ減水剤の市販品としては、例えばＢＡＳＦジャパン社の「マスターグレニウム６５２０」が挙げられる。

高性能（ＡＥ）減水剤、増粘剤それぞれの含有量は、高性能（ＡＥ）減水剤、増粘剤それぞれの種類に応じて、所望の効果が得られるように適宜選定できる。
高性能（ＡＥ）減水剤及び増粘剤の合計の含有量又は増粘剤含有高性能（ＡＥ）減水剤の含有量は、例えば、固形分換算で、セメントの質量に対して０．３〜０．９質量％程度である。

鋼繊維を構成する鋼材としては、普通鋼材、ステンレス鋼等が挙げられ、耐アルカリ性を有するものが好ましい。
また、防錆の観点から、鋼材表面に亜鉛めっきを施したものが好ましい。
鋼繊維の形状としては、フック型、ストレート型、波型等が挙げられる。コンクリートと鋼繊維の付着向上、コンクリートの靭性向上の点では、フック型が好ましい。
鋼繊維としては、例えば、鋼繊維補強コンクリート用の鋼繊維として市販されているものを使用できる。

鋼繊維の長さは、１２〜３２ｍｍが好ましく、２４〜３２ｍｍがより好ましい。鋼繊維の長さが前記範囲内であれば、フレッシュコンクリート中の鋼繊維の分散性と硬化コンクリートの曲げ靭性がより優れる。鋼繊維の長さは、ノギス等により測定される。
鋼繊維の直径は、０．１５〜０．９ｍｍが好ましく、０．３８〜０．７５ｍｍがより好ましい。鋼繊維の直径は、ノギス等により測定される。

本コンクリートにおいて、鋼繊維の混入率は、０．５容積％超２容積％以下が好ましく、０．７〜１．２容積％がより好ましい。鋼繊維の混入率が０．５容積％超であれば、本コンクリートの靭性及びひび割れ抵抗性が優れる。鋼繊維の混入率が２容積％以下であれば、充分な材料分離抵抗性を確保できる。

他の成分としては、例えば、セメント以外の結合材（シリカフューム、スラグ、フライアッシュ等）、有機繊維（ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維等のポリオレフィン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリアセタール系繊維等）等が挙げられる。
有機繊維は一般的に、水結合材比の低いコンクリートに耐爆裂性を付与するために用いられる。本コンクリートは水結合材比が３０質量％以上と高いため、典型的には、有機繊維を含まない。

本コンクリートは、所定の水結合材比、鋼繊維の混入率、単位粗骨材かさ容積等を満たすように、セメントと水と粗骨材と細骨材と化学混和剤と鋼繊維と、必要に応じて他の成分と、を配合することにより調合できる。

本コンクリートの２０±５℃における塑性粘度は、６０〜８５Ｐａ・ｓが好ましく、６５〜７５Ｐａ・ｓがより好ましい。塑性粘度が６０Ｐａ・ｓ以上であれば、材料分離抵抗性がより優れる。塑性粘度が８５Ｐａ・ｓ以下であれば、施工性がより優れる。
塑性粘度は、後述する実施例に記載の測定方法により測定される。
塑性粘度は、増粘剤の配合量により調整できる。

本コンクリートは、下記式（２）により算出される塑性粘度の増加率が、１０〜２０％であることが好ましく、１３〜１７％であることがより好ましい。塑性粘度の増加率１０％以上であれば、材料分離抵抗性がより優れる。塑性粘度の増加率が２０％以下であれば、施工性がより優れる。
塑性粘度の増加率（％）＝（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐ２×１００ （２）
ここで、Ｐ１は、本コンクリートの２０±５℃における塑性粘度（Ｐａ・ｓ）を示し、
Ｐ２は、本コンクリートの高性能（ＡＥ）減水剤及び増粘剤を高性能（ＡＥ）減水剤に置換した比較品の２０±５℃における塑性粘度（Ｐａ・ｓ）を示す。
塑性粘度の増加率は、増粘剤の配合量により調整できる。

以上説明した本コンクリートにあっては、化学混和剤として高性能（ＡＥ）減水剤と増粘剤とを含み、単位粗骨材かさ容積が０．３〜０．４ｍ^３／ｍ^３であるため、水結合材比が３０〜６０質量％と高く、鋼繊維の混入率が０．５容積％超２容積％以下と高いながらも、充分な材料分離抵抗性が確保され、施工性に優れる。また、水結合材比が３０〜６０質量％であるため、設計基準強度３６〜６０Ｎ／ｍｍ^２を達成できる。さらに、鋼繊維の混入率が０．５容積％超２容積％以下と高いため、靭性及びひび割れ抵抗性に優れる。

（鋼繊維入り高強度コンクリートの調合方法）
本発明の鋼繊維入り高強度コンクリートの調合方法（以下、「本調合方法」ともいう。）は、セメントと水と粗骨材と細骨材と化学混和剤と鋼繊維とを配合し、水結合材比が３０〜６０質量％、前記鋼繊維の混入率が０．５容積％超２容積％以下である鋼繊維入り高強度コンクリートを調合する方法である。
セメント、粗骨材、細骨材、化学混和剤、鋼繊維とともに他の成分を配合してもよい。

本調合方法では、下記式（１）により鋼繊維入り高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積の目標値Ｖ’_ｂＧを算出し、この目標値Ｖ’_ｂＧとなるように粗骨材の配合量を設定する。
Ｖ’_ｂＧ＝Ｖ_ｂＧ−（Ｋ_Ｓ・２ｒ_Ｇ／３ｒ_Ｆ−１）・Ｖ_Ｆ／Ｇ_Ｓ （１）
ここで、Ｖ’_ｂＧは、前記鋼繊維入り高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積の目標値（ｍ^３／ｍ^３）を示し、
Ｖ_ｂＧは、ベースとする高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積（ｍ^３／ｍ^３）の標準値の範囲であって０．５３〜０．６５（ｍ^３／ｍ^３）の数を示し、
Ｋ_Ｓは、影響係数であって１．０〜１．３５の数を示し、
ｒ_Ｇは、前記粗骨材を球形と仮定し、前記粗骨材の粒度分布から得られる総粗骨材表面積から算出した前記粗骨材の半径（ｍｍ）を示し、
ｒ_Ｆは、前記鋼繊維を円柱形と仮定して算出した前記鋼繊維の半径（ｍｍ）を示し、
Ｖ_Ｆは、前記鋼繊維の混入率（容積％）を示し、
Ｇ_Ｓは、前記粗骨材の実積率（容積％）を示す。

Ｖ_ｂＧの範囲は、日本建築学会：コンクリートの調合設計指針・同解説、日本建築学会：高強度コンクリート施工指針・同解説に基づき設定した。
セメント、粗骨材、細骨材、化学混和剤、鋼繊維、他の成分はそれぞれ前記したとおりである。
水結合材比、鋼繊維の混入率の好ましい範囲は前記と同様である。
細骨材、化学混和剤等の好ましい配合量は前記と同様である。
粗骨材の実積率はＪＩＳ Ａ １１０４により測定される。
本調合方法においては、得られる鋼繊維入り高強度コンクリートの２０±５℃における塑性粘度又は塑性粘度の増加率が前記した好ましい範囲内となるように増粘剤の配合量を設定することが好ましい。

以上説明した本調合方法にあっては、化学混和剤として少なくとも高性能（ＡＥ）減水剤と増粘剤とを用い、前記式（１）により算出した目標値Ｖ’_ｂＧとなるように粗骨材の配合量を設定するため、水結合材比が３０〜６０質量％と高く、鋼繊維の混入率が０．５容積％超２容積％以下と高いながらも、充分な材料分離抵抗性が確保され、施工性に優れた鋼繊維入り高強度コンクリートを調合できる。また、得られる鋼繊維入り高強度コンクリートは、水結合材比が３０〜６０質量％であるため、設計基準強度３６〜６０Ｎ／ｍｍ^２を達成できる。さらに、鋼繊維の混入率が０．５容積％超２容積％以下と高いため、靭性及びひび割れ抵抗性に優れる。

以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
使用材料を表１に示す。

（試験例１）
本試験例では、鋼繊維を１．０容量％の混入率で混入した鋼繊維入り高強度コンクリート（設計基準強度Ｆｃ：３６〜６０Ｎ／ｍｍ^２）について、調合を検討した。

＜鋼繊維入り高強度コンクリートの調合＞
表２に鋼繊維入り高強度コンクリートの調合を示す。調合名は、「Ｗ／Ｃ−単位粗骨材かさ容積（ｍ^３／ｍ^３）−鋼繊維の混入量（ｋｇ／ｍ^３）−化学混和材の種類」で構成されている。
Ｗ／Ｃは、セメント（Ｃ）に対する水（Ｗ）の質量割合であり、水結合材比に相当する。Ｗ／Ｃは、設計基準強度３６〜６０Ｎ／ｍｍ^２を想定して設定した。鋼繊維の混入量８０ｋｇ／ｍ^３は混入率１．０容量％に相当する。「ＳＰ量」は、セメント（Ｃ）１００質量％に対する割合（質量％）である。
表２中、「スランプ又はスランプフロー」は、目標スランプ又は目標スランプフローを示し、「空気量」は目標空気量を示す。「ｓ／ａ」は細骨材率を示す。

調合に際しては、適切な単位粗骨材かさ容積の目安として、下記式（１）により単位粗骨材かさ容積の目標値Ｖ’_ｂＧを算出し、この目標値Ｖ’_ｂＧとなるように粗骨材の配合量を設定した。
Ｖ’_ｂＧ＝Ｖ_ｂＧ−（Ｋ_Ｓ・２ｒ_Ｇ／３ｒ_Ｆ−１）・Ｖ_Ｆ／Ｇ_Ｓ （１）
Ｖ_ｂＧ、Ｋ_Ｓ、ｒ_Ｇ、ｒ_Ｆ、Ｖ_Ｆ、Ｇ_Ｓそれぞれの定義は前記したとおりである。
本調合において採用したＶ_ｂＧ、Ｋ_Ｓ、ｒ_Ｇ、ｒ_Ｆ、Ｖ_Ｆ、Ｇ_Ｓそれぞれの値と、算出されたＶ’_ｂＧの値を表３に示す。

＜練混ぜ＞
練混ぜには、公称容量０．０５５ｍ^３の２軸強制練りミキサ（大平洋機工製、型式ＳＤ−５５型）を用いた。セメント（Ｃ）及び細骨材（Ｓ）を投入し、空練りした後、水（Ｗ）及び化学混和剤（ＳＰ）を投入及び混練し、モルタルとした。次いで、粗骨材（Ｇ）を投入及び混練し、高強度コンクリートとした。さらに、鋼繊維（ＳＴ）を投入し、１２０秒間混練して鋼繊維入り高強度コンクリートとした。

＜評価＞
各調合の鋼繊維入り高強度コンクリートについて、フレッシュコンクリート特性（スランプ、スランプフロー、フロー時間（５０ｃｍ及び停止）、空気量、コンクリート温度、塑性粘度（２０±５℃）、材料分離抵抗性）及び硬化コンクリート特性（圧縮強度（材齢２８日）、弾性係数（材齢２８日）、曲げ靭性係数（材齢２８日）、封かん養生での自己収縮（材齢９１日））を評価した。
スランプはＪＩＳ Ａ １１０１、スランプフローとフロー時間はＪＩＳ Ａ １１５０、空気量はＪＩＳ Ａ １１２８、コンクリート温度はＪＩＳ Ａ １１５６、材料分離抵抗性はＪＩＳ Ａ １１６０、圧縮強度はＪＩＳ Ａ １１０８、弾性係数はＪＩＳ Ａ １１４９、曲げ靭性係数はＪＳＣＥ−Ｇ５５２−２０１３に従って評価した。
塑性粘度は、回転翼型粘度計を用いて、鋼繊維を入れる前のベースとなる高強度コンクリートについて、回転翼型粘度計の回転翼の回転数とトルクの関係を測定し、それらの関係を示すグラフの傾きの値で評価した（参考文献：和美広喜・笠井浩・柳田克巳・亀田泰弘、「回転翼型粘度計による高強度コンクリートの流動特性値測定方法に関する実験的研究」、コンクリート工学論文集、第１巻、第１号、ｐｐ．１３３−１４１、１９９０．１）。
自己収縮は、日本コンクリート工学協会：超流動コンクリート研究委員会報告書（ＩＩ）、ｐｐ．２０９−２１０、１９９４．５の［付録１］（仮称）高流動コンクリートの自己収縮試験方法に準拠し、東京測器研究所製の埋込み型ひずみ計ＫＭ−１００ＢＴを１０×１０×４０ｃｍ供試体の中心部に設置して、自己収縮ひずみを測定した。
評価結果を表４に示す。また、図１〜１１に、４６−０．３０−８０−ＳＰ２以外の各調合の材料分離抵抗性の評価結果（スランプフロー試験後のフレッシュコンクリートの状態）を示す。

表４に示すとおり、単位粗骨材かさ容積を低減し、増粘剤含有高性能（ＡＥ）減水剤を配合した調合（４６−０．４０−８０−ＳＰ４、４６−０．４０−８０−ＳＰ２、４６−０．３０−８０−ＳＰ２、３７−０．３０−８０−ＳＰ４、２８−０．３０−８０−ＳＰ４）では、材料分離抵抗性を確保した施工性が良い鋼繊維入り高強度コンクリートを実現できた。

＜考察＞
「単位粗骨材かさ容積の影響」
コンクリートの粘性が小さく、最も材料分離しやすいと考えられる水セメント比４６．０質量％の調合で検討を行った。
４６−０．６０−０−ＳＰ１は鋼繊維無混入で、水セメント比４６．０質量％、単位粗骨材かさ容積０．６０ｍ^３／ｍ^３の調合である。４６−０．６０−８０−ＳＰ１は、４６−０．６０−０−ＳＰ１に鋼繊維を１容積％混入した調合である。４６−０．６０−８０−ＳＰ１では、図６に示すように、スランプが崩れ、粗骨材が分離した。
４６−０．６０−８０−ＳＰ４および４６−０．６０−０−ＳＰ４’は、４６−０．６０−８０−ＳＰ１の高性能減水剤を増粘剤含有高性能減水剤に変更した調合である。図４に示すように、化学混和剤使用量が少ない場合には、材料分離はしないものの、スランプが小さく施工性が悪かった。一方、図５に示すように、施工性を改善するために、化学混和剤使用量を無理に増やした場合には、スランプが崩れ、粗骨材が分離した。
以上のことから、単位粗骨材かさ容積０．６０ｍ^３／ｍ^３では、材料分離抵抗性を確保した施工性が良い鋼繊維入り高強度コンクリートを実現できなかった。

「高性能ＡＥ減水剤の影響」
４６−０．４０−８０−ＳＰ３は、鋼繊維を１容積％混入し、単位粗骨材かさ容積を０．４０ｍ^３／ｍ^３とし、化学混和剤として高性能ＡＥ減水剤を使用した調合である。図７に示すように、スランプ周辺部にモルタルが滲み出し、モルタルが分離した。
以上のことから、単位粗骨材かさ容積を０．４０ｍ^３／ｍ^３としても、一般的な高性能ＡＥ減水剤では、材料分離抵抗性を確保した施工性が良い鋼繊維入り高強度コンクリートを実現できなかった。

「増粘剤含有高性能（ＡＥ）減水剤の種類の影響」
４６−０．４０−８０−ＳＰ４、４６−０．４０−８０−ＳＰ２は鋼繊維を１容積％混入し、単位粗骨材かさ容積を０．４０ｍ^３／ｍ^３とし、増粘剤含有高性能（ＡＥ）減水剤の種類のみが異なる調合である。図８及び図９に示すように、これらの調合ではいずれも、材料分離抵抗性を確保した施工性が良いスランプが得られている。
以上のことから、増粘剤含有高性能（ＡＥ）減水剤の銘柄が変わっても、材料分離抵抗性を確保した施工性が良い鋼繊維入り高強度コンクリートを実現できた。

＜まとめ＞
本検討で得られた知見を以下に示す。
・前記式（１）を用いて粗骨材かさ容積を低減し、増粘剤含有高性能（ＡＥ）減水剤を使用することで、材料分離抵抗性を確保した施工性が良い鋼繊維入り高強度コンクリートを実現できた。また、増粘剤含有高性能（ＡＥ）減水剤の種類は影響しなかった。
・単位粗骨材かさ容積を低減しても、増粘剤含有高性能（ＡＥ）減水剤を使用しなければ、材料分離を生じた。
・増粘剤含有高性能減水剤を使用しても、粗骨材かさ容積を低減しなければ、材料分離を生じた。

Claims (6)

1. セメントと水と粗骨材と細骨材と化学混和剤と鋼繊維とを含み、水結合材比が３０〜６０質量％、前記鋼繊維の混入率が０．５０容積％超２容積％以下である鋼繊維入り高強度コンクリートであって、
   前記化学混和剤が、高性能減水剤及び高性能ＡＥ減水剤のいずれか一方又は両方と、増粘剤とを含み、
   単位粗骨材かさ容積が０．３〜０．５ｍ^３／ｍ^３である、鋼繊維入り高強度コンクリート。
2. 前記鋼繊維の直径が０．１５〜０．９ｍｍ、長さが１２〜３２ｍｍである請求項１に記載の鋼繊維入り高強度コンクリート。
3. ２０±５℃における塑性粘度が６０〜８５Ｐａ・ｓである請求項１又は２に記載の鋼繊維入り高強度コンクリート。
4. セメントと水と粗骨材と細骨材と化学混和剤と鋼繊維とを配合し、水結合材比が３０〜６０質量％、前記鋼繊維の混入率が０．５容積％超２容積％以下である鋼繊維入り高強度コンクリートを調合する方法であって、
   前記化学混和剤として少なくとも、高性能減水剤及び高性能ＡＥ減水剤のいずれか一方又は両方と、増粘剤とを用い、
   下記式（１）により前記鋼繊維入り高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積の目標値Ｖ’_ｂＧを算出し、前記目標値Ｖ’_ｂＧとなるように前記粗骨材の配合量を設定する、鋼繊維入り高強度コンクリートの調合方法。
   Ｖ’_ｂＧ＝Ｖ_ｂＧ−（Ｋ_Ｓ・２ｒ_Ｇ／３ｒ_Ｆ−１）・Ｖ_Ｆ／Ｇ_Ｓ （１）
   ここで、Ｖ’_ｂＧは、前記鋼繊維入り高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積の目標値（ｍ^３／ｍ^３）を示し、
   Ｖ_ｂＧは、ベースとする高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積（ｍ^３／ｍ^３）の標準値の範囲であって０．５３〜０．６５（ｍ^３／ｍ^３）の数を示し、
   Ｋ_Ｓは、影響係数であって１．０〜１．３５の数を示し、
   ｒ_Ｇは、前記粗骨材を球形と仮定し、前記粗骨材の粒度分布から得られる総粗骨材表面積から算出した前記粗骨材の半径（ｍｍ）を示し、
   ｒ_Ｆは、前記鋼繊維を円柱形と仮定して算出した前記鋼繊維の半径（ｍｍ）を示し、
   Ｖ_Ｆは、前記鋼繊維の混入率（容積％）を示し、
   Ｇ_Ｓは、前記粗骨材の実積率（容積％）を示す。
5. 前記鋼繊維の直径が０．１５〜０．９ｍｍ、長さが１２〜３２ｍｍである請求項４に記載の鋼繊維入り高強度コンクリートの調合方法。
6. 前記鋼繊維入り高強度コンクリートの２０±５℃における塑性粘度が６０〜８５Ｐａ・ｓとなるように、前記増粘剤の配合量を設定する請求項４又は５に記載の鋼繊維入り高強度コンクリートの調合方法。