JP3608128B2 - 鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシールド工法によりトンネルを構築する際に、覆工体材としてあるいは覆工体と地山との間の空隙を充填する裏込注入材として用いられる鋼繊維補強コンクリートに係わり、さらに詳しくは高流動性（練上り直後のスランプフローが６０〜７０ｃｍ）でかつ高流動性の保持性（練上り３時間経過後のスランプフローが５５ｃｍ以上）が優れ、材料分離抵抗性が優れ、空隙に密実に充填でき、かつ材齢初期に高い強度を発現でき、しかも高強度である鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にトンネル工法の一種としてシールド工法が知られている。このシールド工法は、シールドのフード部で地山の掘削する工程と、テール部で覆工を行う工程を備え、これらの工程を連続してあるいは一定のサイクルで行うトンネル構築法である。また、ここでの覆工法としては、覆工体としてコンクリート製セグメントを用い、該セグメントを地山に沿って組立てていくとともにその後方に生じるセグメントと地山との間の隙間（テールボイド）にコンクリートを裏込注入していく方法や、覆工体としてセグメントの代わりに現場打ちコンクリートを用いるＥＣＬ工法などがある。
【０００３】
ところが前述のシールド工法において覆工体材としてあるいは裏込注入材としてコンクリートを用いた場合、乾燥収縮により打設したコンクリートにクラックが生じたり、地山の土質によってはコンクリートに曲げ応力が働くため、コンクリートの強度に不満があった。
このような問題を解決するために、打設するコンクリートに鉄筋を配筋することにより対処している。しかしながら、鉄筋を配筋することは、覆工体の構造や覆工工程を複雑にし、施工費を増大せしめるうえ、打設サイクルを大幅に遅らせ、施工工程が長くなるという不都合があった。また、前記鉄筋はサイクル毎に配筋されることから、覆工体に打継目が生じ、該打継目が漏水の原因となることがあった。
【０００４】
そこで、これらの問題を解決するために鋼繊維補強コンクリートを用いる方法が考えられている。この鋼繊維補強コンクリートは、セメントと、細骨材と、粗骨材と、鋼繊維とから構成されているもので、従来からコンクリート構造体に発生するひび割れの減少あるいはひび割れが発生した場合にひび割れの分散効果や、コンクリートの靱性や曲げ強度を増大させ、コンクリート構造体の鉄筋量を減少させる等の目的で用いられているものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の鋼繊維補強コンクリートにあっては、練上り後短時間で流動性が消失し、打設むらができたり、コンクリートポンプ等の打設設備が使用できなくなるため、混練後短時間のうちに打設しなければならず、打設作業が困難になるという問題があった。一方、流動性を高くすると、初期強度の発現が大幅に遅れたり、十分な強度が得られないなどの欠点があった。
従って、鋼繊維補強コンクリートを覆工体材としてあるいは裏込注入材として用いる場合には、高流動性を練上り後３時間程度の長時間経過しても保持でき、硬化までの材料分離が殆どなく、空隙に密実に充填でき、打設後は早期（２４時間程度まで）に荷重に対して耐え得る強度を発現でき、高強度であるという性能が要求されるが、これらの性能をすべて満足できる鋼繊維補強コンクリートは未だ開発されていなかった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高流動性でかつ高流動性の保持性が優れ、材料分離抵抗性が優れ、空隙に密実に充填でき、かつ材齢初期に高い強度を発現でき、しかも高強度である鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、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てなり、前記フライアッシュの配合量はセメントとフライアッシュからなる結合材量の１５〜２０重量％の範囲であり、かつ前記高性能ＡＥ減水剤の配合量は、コンクリートの練上り温度が１０℃から３５℃までの範囲で上昇するに応じて、１．８重量％から２．４重量％まで増加され、かつ細骨材率が６２％以上であることを特徴とする鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法を前記課題の解決手段とした。
また、請求項２記載の発明は、高性能ＡＥ減水剤がポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤であるとき、メチルセルロースを主成分とする増粘剤が、前記コンクリートの練上り温度の上昇に応じて単位増粘剤量９００ｇ／ｍ ３ から１２００ｇ／ｍ ３ まで増加して配合されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法を前記課題の解決手段とした。
【０００８】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法において、水が単位水量１８５〜１９５ｋｇ／ｍ３の範囲内となるように添加されてなることを特徴とする鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法を前記課題の解決手段とした。
また、請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法において、結合材量が水結合材比で３４．２〜３９％の範囲内となるように添加されてなることを特徴とする鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法を前記課題の解決手段とした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法について詳しく説明する。
本発明の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法は、セメントと、粗骨材と、細骨材と、鋼繊維と、フライアッシュと、高性能ＡＥ減水剤と、増粘剤とが少なくとも配合されてなるものである。
【００１０】
前記セメントとしては、鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの材齢２４時間の目標圧縮強度を２００ｋｇｆ／ｃｍ２程度とする場合、早強ポルトランドセメントが好適に用いられ、このようなセメントが配合されていると、コンクリートの打設後２４時間程度の早期に荷重に対して耐え得る強度を発現できる。また、コンクリートの初期強度のレベルを２００ｋｇｆ／ｃｍ２より下げる場合には、普通ポルトランドセメントなどの使用も可能である。
【００１１】
前記粗骨材としては、特に限定されず、川砂利、砕石などが用いられる。
前記粗骨材の大きさとしては、本発明の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートを打設するのに用いる圧送配管の配管径によって異るが、配管径が４インチの場合、最大寸法２０ｍｍ以下、好ましくは１５ｍｍ以下のものが用いられる。粗骨材の最大寸法が２０ｍｍを超えると、流動性が低下したり、鋼繊維と絡み合い、鋼繊維を含む骨材部分とモルタル部分とに材料分離が生じ易くなるからである。
【００１２】
前記細骨材としては、特に限定されず、川砂、砕砂、山砂、海砂などが用いられる。
また、細骨材率は６２％以上、好ましくは６２％〜７４％程度である。細骨材率が６２％未満であると、粗骨材が多くなり、そのため、粗骨材が鋼繊維と絡み合い、鋼繊維を含む骨材部分とモルタル部分とに材料分離が生じ易くなるからである。
【００１３】
前記鋼繊維としては、例えば、径０．６ｍｍのインデント型鋼繊維、径０．６ｍｍあるいは径０．５ｍｍの両端フック付き結束型鋼繊維などが用いられる。このような鋼繊維が配合されていると、本発明の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートが硬化して得られるコンクリート硬化体に発生するひび割れの減少あるいはひび割れが発生した場合にひび割れの分散効果や、コンクリート硬化体の靱性や曲げ強度を増大させることができる。
前記鋼繊維の大きさとしては、長さが３０ｍｍ以下、好ましくは２５〜３０ｍｍのものが用いられ、例えば、径０．６ｍｍのインデント型鋼繊維を用いる場合は２５ｍｍ、あるいは３０ｍｍ、径０．５ｍｍおよび０．６ｍｍの両端フック付き結束型鋼繊維を用いる場合には３０ｍｍのものが好適に用いられる。鋼繊維の長さが３０ｍｍを超えると、流動性が低下したり、粗骨材と絡み合い、鋼繊維を含む骨材部分とモルタル部分とに材料分離が生じ易くなるからである。
【００１４】
前記フライアッシュとしては、ＪＩＳに適合したものであれば特に限定されない。
前記フライアッシュの配合量は、前記セメントと該フライアッシュからなる結合材量の１５〜２０重量％の範囲内である。フライアッシュの配合量が結合材量の１５重量％未満であると、練上り後短時間で流動性が低下してしまい、また、覆工体と地山との間の空隙に密実に充填しにくく、一方、結合材量の２０重量％を超えると、配合量が多過ぎて、要求するような初期強度を満足しない恐れが大となるからである。
【００１５】
前記高性能ＡＥ減水剤としては、ポリカルボン酸系またはナフタリン系のものが好適に用いられる。
前記高性能ＡＥ減水剤の配合量は、前記結合材量の１．８〜２．４重量％の範囲内であり、かつコンクリートの練上り温度に応じて前述の範囲内で変更される。
下記表１に、コンクリートの練上り温度に応じたポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の配合量の例を示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
また、下記表２に、コンクリートの練上り温度に応じたナフタリン系高性能ＡＥ減水剤の配合量の例を示す。
【００１８】
【表２】
【００１９】
上記表１、表２中の高性能ＡＥ減水剤の配合量は、セメントとフライアッシュからなる結合材量を１００重量％としたとき、これに対する高性能ＡＥ減水剤の重量の割合である。
なお、表１、表２に示したコンクリートの練上り温度とこれに応じた高性能ＡＥ減水剤の配合量は、試験練りを実施して決定したものであり、また、この際練上り後３時間までの経時変化試験を行い、フレッシュコンクリートの性状を確認した。この経時変化試験を行ったときの雰囲気温度は３０℃であった。
【００２０】
高性能ＡＥ減水剤の配合量が、表１あるいは表２に示したコンクリートの練上り温度に応じた配合量より少ないと、流動性が不十分であるうえ練上り後短時間で流動性が低下してしまい、一方、表１あるいは表２に示したコンクリートの練上り温度に応じた配合量より多いと、流動性が高くなり過ぎて、材料分離を生じたり、初期強度の発現が大幅に遅れたりするからである。
【００２１】
本発明の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートには、材料分離抵抗性をより向上させるために、高性能ＡＥ減水剤がポリカルボン酸系であるときメチルセルロースを主成分とする増粘剤、あるいは高性能ＡＥ減水剤がナフタリン系であるとき水溶性ポリサッカライドを主成分とする増粘剤が配合されていることが好ましい。
前記メチルセルロースを主成分とする増粘剤の配合量は、単位増粘剤量９００ｇ／ｍ３〜１２００ｇ／ｍ３の範囲内であり、かつコンクリートの練上り温度およびポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じて前述の範囲内で変更される。
【００２２】
下記表３に、コンクリートの練上り温度およびポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じたメチルセルロースを主成分とする増粘剤の配合量の例を示す。
【００２３】
【表３】
【００２４】
また、前記水溶性ポリサッカライドを主成分とする増粘剤の配合量は、単位増粘剤量３００ｇ／ｍ３〜４００ｇ／ｍ３の範囲内であり、かつコンクリートの練上り温度およびナフタリン系の高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じて前述の範囲内で変更される。
【００２５】
下記表４に、コンクリートの練上り温度およびナフタリン系の高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じた水溶性ポリサッカライドを主成分とする増粘剤の配合量の例を示す。
【００２６】
【表４】
【００２７】
前記増粘剤の配合量が、表３あるいは表４に示したコンクリートの練上り温度および高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じた配合量より少ないと、コンクリート粘性が不足することにより、材料分離を生ずる恐れがある。一方、表３あるいは表４に示したコンクリートの練上り温度および高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じた配合量より多いと、粘性が過多になり流動性が不十分であったり、流動性の保持に支障をきたすからである。
【００２８】
本発明の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートには、必要に応じてその他の混和材料が添加されていてよい。ここで用いられるその他の混和材料としては、シリカフュームや高炉スラグ微粉末、石灰石微粉末、メラミン系およびアミノスルホン酸系の高性能ＡＥ減水剤や、アクリル系バイオポリマー系の増粘剤などが挙られる。
本発明の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートをシールド工法において覆工体材としてあるいは裏込注入材として使用する時には、例えば、鋼繊維補強高流動高強度コンクリートに、水と、必要に応じてその他の混和材料を添加し、混練した後、該混練物をシールドのテイル部で打設あるいはセグメントと地山との間の隙間に裏込注入する。
【００２９】
ここで用いられる水の添加量は、高流動性をより向上させるため、 単位水量１８５〜１９５ｋｇ／ｍ３範囲内、好ましくは１９０ｋｇ／ｍ３程度となるように添加されるのが好ましい。単位水量が１８５ｋｇ／ｍ３未満であると、練上り直後に十分な流動性が得られなかったり、流動性の保持性が低下する恐れがある。一方、単位水量が１９５ｋｇ／ｍ３を超えると、練上り直後に材料分離を引き起こしたり初期強度の発現に不利となるからである。
さらに、ここでの結合材量は、初期強度をより早期に発現できるようにするため、水結合材比が３４．２〜３９％の範囲内、好ましくは３８％程度となるように添加されるのが好ましい。水結合材比が３４．２％未満であると、粘性が過多になり過ぎて流動性の保持に支障をきたす恐れがある。一方、水結合材比が３９％を超えると、材料分離を生じたり、初期強度の発現に不利となるからである。
【００３０】
前述の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートにあっては、特に、結合材としてセメント以外にフライアッシュが結合材量の１５〜２０重量％の範囲となるように配合され、かつポリカルボン酸系あるいはナフタリン系の高性能ＡＥ減水剤がコンクリートの練上り温度に応じて前記結合材量の１．８〜２．４重量％の範囲内で配合量を変更して配合されたことにより、高流動性を示すものとなり、その上、練上り直後のスランプフローと練上り後３時間経過後のスランプフローとの差が小く、高流動性の保持性が優れており、さらにセグメントと地山との間の隙間などに密実に充填することができ、従って混練後直ぐに打設しなくてもよいうえ、打設むらの発生を防止でき、しかも、コンクリートポンプ等の打設設備も使用できるので、打設作業あるいは注入作業が容易になるという利点がある。
【００３１】
また、鋼繊維補強高流動高強度コンクリートを配管径が４インチの圧送配管を用いて打設するとき、配合する粗骨材の最大寸法を２０ｍｍ以下とし、鋼繊維の長さを３０ｍｍ以下とし、かつ細骨材率を６２％以上としたことにより、粗骨材と絡み合うことがなくなり、よって鋼繊維を含む骨材部分とモルタル部分とに材料分離が生じにくく、材料分離抵抗性が優れたものとなるので、打設あるいは注入する際の作業性がよく、据え付け後の寸法変化を少なくすることができる。
さらに、鋼繊維が配合されたことにより、この鋼繊維補強高流動高強度コンクリートが硬化して得られるコンクリート硬化体にひび割れが発生しにくくなり、あるいはひび割れが発生した場合にもひび割れの分散効果が期待でき、さらにまた、コンクリートの曲げ強度や靱性を向上させることができる。
また、早強ポルトランドセメントが配合されたことにより、打設後は早期に荷重に対して耐え得る強度を発現でき、施工工期の短縮が可能である。
【００３２】
また、前述の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートに、メチルセルロースを主成分とする増粘剤が、コンクリートの練上り温度およびポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じて単位増粘剤量９００ｇ／ｍ３〜１２００ｇ／ｍ３の範囲内で配合量を変更して配合されたもの、あるいは水溶性ポリサッカライドを主成分とする増粘剤が、コンクリートの練上り温度およびナフタリン系の高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じて単位増粘剤量３００ｇ／ｍ３〜４００ｇ／ｍ３の範囲内で配合量を変更して配合されたものにあっては、材料分離抵抗性をより向上させることができる。
また、前述の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートに、水が単位水量１８５〜１９５ｋｇ／ｍ３の範囲内となるように添加されたものにあっては、適度な材料分離抵抗性を有しつつ、かつ高流動性を実現できる。
また、前述の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートに、結合材が水結合材比で３４．２〜３９％の範囲内となるように添加されたものにあっては、打設後はより早期に荷重に対して耐え得る強度を発現できる。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実験例１）
下記表５に示す配合の鋼繊維補強高流動高強度コンクリート（実施例１〜５）を調整した。このとき、高性能ＡＥ減水剤はコンクリートの練上り温度に応じて配合量を変更して配合し、メチルセルロース系の増粘剤はコンクリートの練上り温度およびおよび高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じて配合量を変更して配合した。
【００３４】
【表５】
【００３５】
上記表５中、高性能ＡＥ減水剤はポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤、増粘剤はメチルセルロース系増粘剤を示し、鋼繊維の長さは３０ｍｍであった。
【００３６】
次に、調整した実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートについて、それぞれスランプフロー試験方法（ＪＳＣＥ−Ｆ５０３）に準じて練上り後のスランプフローの経時変化を測定することにより流動性を評価した。その結果を図１に示す。図１は、実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの練上り後の経過時間（ｈｒ）とスランプフロー（ｃｍ）との関係を示すグラフである。
【００３７】
図１から明らかなように、実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートは練上り直後のスランプフローで６０〜７０ｃｍを達成しており、高流動性を示すものが得られていることが分り、また、材料分離がなく、ワーカビリティーが良好であった。また、実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートは練上り３時間後においても５５ｃｍ以上のスランプフローを達成しており、練上り直後のスランプフローと練上り後３時間程度経過後のスランプフローとの差が小さく、高流動性の保持性が優れていることが分る。
【００３８】
（実験例２）
実施例４の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの流動性とその保持性能について、スランプフローの経時変化試験とポンプ圧送試験を行うことにより調べた。 ここでのスランプフローの経時変化試験は、施工現場において実施例４の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの練上り温度を３０℃とし、この鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの練上り後のスランプフローを測定した。
ここでのポンプ圧送試験では、実施例４の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートを後述する配管内に圧送する前と圧送後のスランプフローをそれぞれ測定した。また、実施例４の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートを３時間配管内に滞留させ、その後に再度該コンクリートを圧送量５ｍ３／ｈで圧送した後のスランプフローを測定した。
【００３９】
図２にポンプ圧送試験の配管概要の平面図を示す。図２中符号１はコンクリートポンプ、３は内径１０ｃｍの鋼管、４は内径１０ｃｍフレキシブル管、５は内径１０ｃｍのベント管、６はローターバルブ、７はピンバルブ、８はコンクリートバケット、１０は圧力計設置位置、１２は立ち上がり部である。また、図２の配管の長さは、Ｌ１＝１．０ｍ、Ｌ２＝６．０ｍ、Ｌ３＝６．０ｍ、Ｌ４＝９．０ｍ、Ｌ５＝３．０ｍ、Ｌ６＝２．０ｍ、Ｌ７＝２．０ｍ、Ｌ８＝３．６ｍ、Ｌ９＝８．０ｍであった。
また、図３に図２の配管のローターバルブおよび立ち上がり部の詳細図を示す。図３（Ａ）は側面図、図３（Ｂ）は上面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＩ−Ｉ線矢視方向から見たローターバルブの図である。図３中符号１６はビティ足場である。図３の立ち上がり部の高さは、Ｈ１＝０．１ｍ、Ｈ２＝０．６５ｍ、Ｈ３＝３．０ｍであった。
スランプフローの経時変化と、圧送試験の結果を図４に示す。図４は、実施例４の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの練上り後からの経過時間（分）とスランプフロー（ｃｍ）との関係を示すグラフである。
【００４０】
図４に示した経時変化試験の結果から明らかなように、実施例４の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートは、練上り後１８０分（３時間）経過しても５５ｃｍ以上のスランプフローを確保しており、高流動性の保持性が優れていることが分る。また、ポンプ圧送試験の結果から明らかなように、配管内に圧送する前のスランプフローは約６２ｃｍであり、圧送後のスランプフローは６０ｃｍであり、配管内を容易に圧送できることが分る。また、配管内に３時間滞留後圧送した場合でも５０ｃｍ以上のスランプフローを確保しており、練上りから２８０分経過しても、流動性が損なわれておらず、コンクリートポンプ等の打設設備をもちいて打設作業を容易に行うことが分る。
【００４１】
（実験例３）
実験例１で調整した実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートについて初期強度の発現性について調べた。ここでの初期強度の発現性は、実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートを表５に示す練上り温度で練上げた後、養生温度３０℃で養生して５種の供試体を作製し、材齢２４時間後の圧縮強度（ｋｇｆ／ｃｍ２）をコンクリートの圧縮強度試験方法（ＪＩＳ Ａ １１０８）に準じて測定した。その結果を図５に示す。図５は、実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリート（練上り温度）の材齢２４時間後の圧縮強度を示すグラフである。
図５から明らかなように、実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートは、いずれも、材齢２４時間後の圧縮強度が２００ｋｇｆ／ｃｍ２以上となり、高い初期強度の発現性が認められる。
【００４２】
（実験例４）
実験例１で調整した実施例２の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートについて曲げ強度、曲げ靱性、ひび割れの発生の防止効果について調べた。また、比較のため下記表６に示す配合の鋼繊維混入率が０であるコンクリート（比較例１）を調整し、曲げ強度、曲げ靱性、ひび割れの発生の防止効果について調べた。
【００４３】
【表６】
【００４４】
上記表６中、高性能ＡＥ減水剤はポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤、増粘剤はメチルセルロースを主成分とする増粘剤を示す。
【００４５】
ここでの曲げ強度は、実施例２の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートと、比較例１のコンクリートを用いて、２種の供試体を作製し、これら供試体の材齢１日後と材齢７日後の曲げ強度をコンクリートの曲げ強度試験方法（ＪＩＳ Ａ １１０６）に準じて測定した。その結果を図６に示す。図６は、鋼繊維混入率と曲げ強度との関係を示すグラフである。
図６から明らかなように実施例２の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートは、材齢１日後ならびに材齢７日後の両方において曲げ強度が、比較例１のコンクリートよりも優れており、鋼繊維を配合することにより曲げ強度の向上効果が認められる。
また、実施例２の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートは、比較例１のコンクリートに比べて曲げ靱性の向上効果も認められる。
さらに、実施例２の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートは、比較例１のコンクリートに比べてひび割れの発生の防止効果があり、また、ひび割れが発生した場合にもその分散効果が期待できることを確認できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法は、特に、結合材としてセメント以外にフライアッシュが結合材量の１５〜２０重量％の範囲となるように配合され、かつポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤は、コンクリートの練上り温度が１０℃から３５℃までの範囲で上昇するに応じて、１．８重量％から２．４重量％まで増加されるようにしたため、高流動性を示すものとなり、その上、練上り直後のスランプフローと練上り後３時間程度経過後のスランプフローとの差が小さく、高流動性の保持性が優れており、さらにセグメントと地山との間の隙間などに密実に充填することができ、従って混練後直ぐに打設しなくてもよいうえ、打設むらの発生を防止でき、しかも、コンクリートポンプ等の打設設備も使用できるので、打設作業あるいは注入作業が容易になるという利点がある。
【００４７】
また、鋼繊維の長さを３０ｍｍ以下とし、かつ細骨材率を６２％以上としたものであるので、粗骨材と絡み合うことがなくなり、従って鋼繊維を含む骨材部分とモルタル部分とに材料分離が生じにくく、材料分離抵抗性が優れたものとなるので、打設あるいは注入する際の作業性がよく、据え付け後の寸法変化を少なくすることができる。
さらに、鋼繊維が配合されたことにより、この鋼繊維補強高流動高強度コンクリートが硬化して得られるコンクリート硬化体にひび割れが発生しにくくなり、あるいはひび割れが発生した場合にもひび割れの分散効果が期待でき、さらにまたコンクリートの曲げ強度や靱性を向上させることができる。
また、セメントとして早強ポルトランドセメントが配合されたものにあっては、打設後早期に荷重に対して耐え得る強度を発現でき、施工工期の短縮が可能である。
【００４８】
また、請求項２記載の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法は、メチルセルロースを主成分とする増粘剤が、コンクリートの練上り温度の上昇に応じて単位増粘剤量９００ｇ／ｍ ３ から１２００ｇ／ｍ ３ まで増加して配合されるようにしたものであるため、材料分離抵抗性をより向上させることができる。
また、請求項３記載の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法にあっては、水が単位水量１８５〜１９５ｋｇ／ｍ３の範囲内となるように添加されたものであるので、適度な材料分離抵抗性を有しつつかつ高流動性を実現することができる。
また、請求項４記載の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法にあっては、結合材量が水結合材比で３４．２〜３９．０％の範囲内となるように添加されたものであるので、打設後はより早期に荷重に対して耐え得る強度を発現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの練上り後の経過時間とスランプフローとの関係を示すグラフである。
【図２】実験例２のポンプ圧送試験の配管の概要を示す平面図である。
【図３】図２の配管のローターバルブおよび立ち上がり部の詳細図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は（Ａ）のＩ−Ｉ線矢視方向から見たローターバルブの図である。
【図４】実施例４の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの練上り後からの経過時間とスランプフローとの関係を示すグラフである。
【図５】実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリート（練上り温度）の材齢１日後の圧縮強度を示すグラフである。
【図６】鋼繊維混入率と曲げ強度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・コンクリートポンプ、３・・・鋼管、４・・・フレキシブル管、５・・・ベント管、６・・・ローターバルブ、７・・・ピンバルブ、８・・・コンクリートバケット、１０・・・圧力計設置位置、１２・・・立ち上がり部、１６・・・ビティ足場、Ｌ１〜Ｌ９・・・長さ、Ｈ１〜Ｈ３・・・高さ。
【発明の属する技術分野】
本発明はシールド工法によりトンネルを構築する際に、覆工体材としてあるいは覆工体と地山との間の空隙を充填する裏込注入材として用いられる鋼繊維補強コンクリートに係わり、さらに詳しくは高流動性（練上り直後のスランプフローが６０〜７０ｃｍ）でかつ高流動性の保持性（練上り３時間経過後のスランプフローが５５ｃｍ以上）が優れ、材料分離抵抗性が優れ、空隙に密実に充填でき、かつ材齢初期に高い強度を発現でき、しかも高強度である鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にトンネル工法の一種としてシールド工法が知られている。このシールド工法は、シールドのフード部で地山の掘削する工程と、テール部で覆工を行う工程を備え、これらの工程を連続してあるいは一定のサイクルで行うトンネル構築法である。また、ここでの覆工法としては、覆工体としてコンクリート製セグメントを用い、該セグメントを地山に沿って組立てていくとともにその後方に生じるセグメントと地山との間の隙間（テールボイド）にコンクリートを裏込注入していく方法や、覆工体としてセグメントの代わりに現場打ちコンクリートを用いるＥＣＬ工法などがある。
【０００３】
ところが前述のシールド工法において覆工体材としてあるいは裏込注入材としてコンクリートを用いた場合、乾燥収縮により打設したコンクリートにクラックが生じたり、地山の土質によってはコンクリートに曲げ応力が働くため、コンクリートの強度に不満があった。
このような問題を解決するために、打設するコンクリートに鉄筋を配筋することにより対処している。しかしながら、鉄筋を配筋することは、覆工体の構造や覆工工程を複雑にし、施工費を増大せしめるうえ、打設サイクルを大幅に遅らせ、施工工程が長くなるという不都合があった。また、前記鉄筋はサイクル毎に配筋されることから、覆工体に打継目が生じ、該打継目が漏水の原因となることがあった。
【０００４】
そこで、これらの問題を解決するために鋼繊維補強コンクリートを用いる方法が考えられている。この鋼繊維補強コンクリートは、セメントと、細骨材と、粗骨材と、鋼繊維とから構成されているもので、従来からコンクリート構造体に発生するひび割れの減少あるいはひび割れが発生した場合にひび割れの分散効果や、コンクリートの靱性や曲げ強度を増大させ、コンクリート構造体の鉄筋量を減少させる等の目的で用いられているものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の鋼繊維補強コンクリートにあっては、練上り後短時間で流動性が消失し、打設むらができたり、コンクリートポンプ等の打設設備が使用できなくなるため、混練後短時間のうちに打設しなければならず、打設作業が困難になるという問題があった。一方、流動性を高くすると、初期強度の発現が大幅に遅れたり、十分な強度が得られないなどの欠点があった。
従って、鋼繊維補強コンクリートを覆工体材としてあるいは裏込注入材として用いる場合には、高流動性を練上り後３時間程度の長時間経過しても保持でき、硬化までの材料分離が殆どなく、空隙に密実に充填でき、打設後は早期（２４時間程度まで）に荷重に対して耐え得る強度を発現でき、高強度であるという性能が要求されるが、これらの性能をすべて満足できる鋼繊維補強コンクリートは未だ開発されていなかった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高流動性でかつ高流動性の保持性が優れ、材料分離抵抗性が優れ、空隙に密実に充填でき、かつ材齢初期に高い強度を発現でき、しかも高強度である鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、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てなり、前記フライアッシュの配合量はセメントとフライアッシュからなる結合材量の１５〜２０重量％の範囲であり、かつ前記高性能ＡＥ減水剤の配合量は、コンクリートの練上り温度が１０℃から３５℃までの範囲で上昇するに応じて、１．８重量％から２．４重量％まで増加され、かつ細骨材率が６２％以上であることを特徴とする鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法を前記課題の解決手段とした。
また、請求項２記載の発明は、高性能ＡＥ減水剤がポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤であるとき、メチルセルロースを主成分とする増粘剤が、前記コンクリートの練上り温度の上昇に応じて単位増粘剤量９００ｇ／ｍ ３ から１２００ｇ／ｍ ３ まで増加して配合されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法を前記課題の解決手段とした。
【０００８】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法において、水が単位水量１８５〜１９５ｋｇ／ｍ３の範囲内となるように添加されてなることを特徴とする鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法を前記課題の解決手段とした。
また、請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法において、結合材量が水結合材比で３４．２〜３９％の範囲内となるように添加されてなることを特徴とする鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法を前記課題の解決手段とした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法について詳しく説明する。
本発明の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法は、セメントと、粗骨材と、細骨材と、鋼繊維と、フライアッシュと、高性能ＡＥ減水剤と、増粘剤とが少なくとも配合されてなるものである。
【００１０】
前記セメントとしては、鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの材齢２４時間の目標圧縮強度を２００ｋｇｆ／ｃｍ２程度とする場合、早強ポルトランドセメントが好適に用いられ、このようなセメントが配合されていると、コンクリートの打設後２４時間程度の早期に荷重に対して耐え得る強度を発現できる。また、コンクリートの初期強度のレベルを２００ｋｇｆ／ｃｍ２より下げる場合には、普通ポルトランドセメントなどの使用も可能である。
【００１１】
前記粗骨材としては、特に限定されず、川砂利、砕石などが用いられる。
前記粗骨材の大きさとしては、本発明の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートを打設するのに用いる圧送配管の配管径によって異るが、配管径が４インチの場合、最大寸法２０ｍｍ以下、好ましくは１５ｍｍ以下のものが用いられる。粗骨材の最大寸法が２０ｍｍを超えると、流動性が低下したり、鋼繊維と絡み合い、鋼繊維を含む骨材部分とモルタル部分とに材料分離が生じ易くなるからである。
【００１２】
前記細骨材としては、特に限定されず、川砂、砕砂、山砂、海砂などが用いられる。
また、細骨材率は６２％以上、好ましくは６２％〜７４％程度である。細骨材率が６２％未満であると、粗骨材が多くなり、そのため、粗骨材が鋼繊維と絡み合い、鋼繊維を含む骨材部分とモルタル部分とに材料分離が生じ易くなるからである。
【００１３】
前記鋼繊維としては、例えば、径０．６ｍｍのインデント型鋼繊維、径０．６ｍｍあるいは径０．５ｍｍの両端フック付き結束型鋼繊維などが用いられる。このような鋼繊維が配合されていると、本発明の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートが硬化して得られるコンクリート硬化体に発生するひび割れの減少あるいはひび割れが発生した場合にひび割れの分散効果や、コンクリート硬化体の靱性や曲げ強度を増大させることができる。
前記鋼繊維の大きさとしては、長さが３０ｍｍ以下、好ましくは２５〜３０ｍｍのものが用いられ、例えば、径０．６ｍｍのインデント型鋼繊維を用いる場合は２５ｍｍ、あるいは３０ｍｍ、径０．５ｍｍおよび０．６ｍｍの両端フック付き結束型鋼繊維を用いる場合には３０ｍｍのものが好適に用いられる。鋼繊維の長さが３０ｍｍを超えると、流動性が低下したり、粗骨材と絡み合い、鋼繊維を含む骨材部分とモルタル部分とに材料分離が生じ易くなるからである。
【００１４】
前記フライアッシュとしては、ＪＩＳに適合したものであれば特に限定されない。
前記フライアッシュの配合量は、前記セメントと該フライアッシュからなる結合材量の１５〜２０重量％の範囲内である。フライアッシュの配合量が結合材量の１５重量％未満であると、練上り後短時間で流動性が低下してしまい、また、覆工体と地山との間の空隙に密実に充填しにくく、一方、結合材量の２０重量％を超えると、配合量が多過ぎて、要求するような初期強度を満足しない恐れが大となるからである。
【００１５】
前記高性能ＡＥ減水剤としては、ポリカルボン酸系またはナフタリン系のものが好適に用いられる。
前記高性能ＡＥ減水剤の配合量は、前記結合材量の１．８〜２．４重量％の範囲内であり、かつコンクリートの練上り温度に応じて前述の範囲内で変更される。
下記表１に、コンクリートの練上り温度に応じたポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤の配合量の例を示す。
【００１６】
【表１】
また、下記表２に、コンクリートの練上り温度に応じたナフタリン系高性能ＡＥ減水剤の配合量の例を示す。
【００１８】
【表２】
上記表１、表２中の高性能ＡＥ減水剤の配合量は、セメントとフライアッシュからなる結合材量を１００重量％としたとき、これに対する高性能ＡＥ減水剤の重量の割合である。
なお、表１、表２に示したコンクリートの練上り温度とこれに応じた高性能ＡＥ減水剤の配合量は、試験練りを実施して決定したものであり、また、この際練上り後３時間までの経時変化試験を行い、フレッシュコンクリートの性状を確認した。この経時変化試験を行ったときの雰囲気温度は３０℃であった。
【００２０】
高性能ＡＥ減水剤の配合量が、表１あるいは表２に示したコンクリートの練上り温度に応じた配合量より少ないと、流動性が不十分であるうえ練上り後短時間で流動性が低下してしまい、一方、表１あるいは表２に示したコンクリートの練上り温度に応じた配合量より多いと、流動性が高くなり過ぎて、材料分離を生じたり、初期強度の発現が大幅に遅れたりするからである。
【００２１】
本発明の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートには、材料分離抵抗性をより向上させるために、高性能ＡＥ減水剤がポリカルボン酸系であるときメチルセルロースを主成分とする増粘剤、あるいは高性能ＡＥ減水剤がナフタリン系であるとき水溶性ポリサッカライドを主成分とする増粘剤が配合されていることが好ましい。
前記メチルセルロースを主成分とする増粘剤の配合量は、単位増粘剤量９００ｇ／ｍ３〜１２００ｇ／ｍ３の範囲内であり、かつコンクリートの練上り温度およびポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じて前述の範囲内で変更される。
【００２２】
下記表３に、コンクリートの練上り温度およびポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じたメチルセルロースを主成分とする増粘剤の配合量の例を示す。
【００２３】
【表３】
また、前記水溶性ポリサッカライドを主成分とする増粘剤の配合量は、単位増粘剤量３００ｇ／ｍ３〜４００ｇ／ｍ３の範囲内であり、かつコンクリートの練上り温度およびナフタリン系の高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じて前述の範囲内で変更される。
【００２５】
下記表４に、コンクリートの練上り温度およびナフタリン系の高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じた水溶性ポリサッカライドを主成分とする増粘剤の配合量の例を示す。
【００２６】
【表４】
前記増粘剤の配合量が、表３あるいは表４に示したコンクリートの練上り温度および高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じた配合量より少ないと、コンクリート粘性が不足することにより、材料分離を生ずる恐れがある。一方、表３あるいは表４に示したコンクリートの練上り温度および高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じた配合量より多いと、粘性が過多になり流動性が不十分であったり、流動性の保持に支障をきたすからである。
【００２８】
本発明の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートには、必要に応じてその他の混和材料が添加されていてよい。ここで用いられるその他の混和材料としては、シリカフュームや高炉スラグ微粉末、石灰石微粉末、メラミン系およびアミノスルホン酸系の高性能ＡＥ減水剤や、アクリル系バイオポリマー系の増粘剤などが挙られる。
本発明の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートをシールド工法において覆工体材としてあるいは裏込注入材として使用する時には、例えば、鋼繊維補強高流動高強度コンクリートに、水と、必要に応じてその他の混和材料を添加し、混練した後、該混練物をシールドのテイル部で打設あるいはセグメントと地山との間の隙間に裏込注入する。
【００２９】
ここで用いられる水の添加量は、高流動性をより向上させるため、 単位水量１８５〜１９５ｋｇ／ｍ３範囲内、好ましくは１９０ｋｇ／ｍ３程度となるように添加されるのが好ましい。単位水量が１８５ｋｇ／ｍ３未満であると、練上り直後に十分な流動性が得られなかったり、流動性の保持性が低下する恐れがある。一方、単位水量が１９５ｋｇ／ｍ３を超えると、練上り直後に材料分離を引き起こしたり初期強度の発現に不利となるからである。
さらに、ここでの結合材量は、初期強度をより早期に発現できるようにするため、水結合材比が３４．２〜３９％の範囲内、好ましくは３８％程度となるように添加されるのが好ましい。水結合材比が３４．２％未満であると、粘性が過多になり過ぎて流動性の保持に支障をきたす恐れがある。一方、水結合材比が３９％を超えると、材料分離を生じたり、初期強度の発現に不利となるからである。
【００３０】
前述の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートにあっては、特に、結合材としてセメント以外にフライアッシュが結合材量の１５〜２０重量％の範囲となるように配合され、かつポリカルボン酸系あるいはナフタリン系の高性能ＡＥ減水剤がコンクリートの練上り温度に応じて前記結合材量の１．８〜２．４重量％の範囲内で配合量を変更して配合されたことにより、高流動性を示すものとなり、その上、練上り直後のスランプフローと練上り後３時間経過後のスランプフローとの差が小く、高流動性の保持性が優れており、さらにセグメントと地山との間の隙間などに密実に充填することができ、従って混練後直ぐに打設しなくてもよいうえ、打設むらの発生を防止でき、しかも、コンクリートポンプ等の打設設備も使用できるので、打設作業あるいは注入作業が容易になるという利点がある。
【００３１】
また、鋼繊維補強高流動高強度コンクリートを配管径が４インチの圧送配管を用いて打設するとき、配合する粗骨材の最大寸法を２０ｍｍ以下とし、鋼繊維の長さを３０ｍｍ以下とし、かつ細骨材率を６２％以上としたことにより、粗骨材と絡み合うことがなくなり、よって鋼繊維を含む骨材部分とモルタル部分とに材料分離が生じにくく、材料分離抵抗性が優れたものとなるので、打設あるいは注入する際の作業性がよく、据え付け後の寸法変化を少なくすることができる。
さらに、鋼繊維が配合されたことにより、この鋼繊維補強高流動高強度コンクリートが硬化して得られるコンクリート硬化体にひび割れが発生しにくくなり、あるいはひび割れが発生した場合にもひび割れの分散効果が期待でき、さらにまた、コンクリートの曲げ強度や靱性を向上させることができる。
また、早強ポルトランドセメントが配合されたことにより、打設後は早期に荷重に対して耐え得る強度を発現でき、施工工期の短縮が可能である。
【００３２】
また、前述の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートに、メチルセルロースを主成分とする増粘剤が、コンクリートの練上り温度およびポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じて単位増粘剤量９００ｇ／ｍ３〜１２００ｇ／ｍ３の範囲内で配合量を変更して配合されたもの、あるいは水溶性ポリサッカライドを主成分とする増粘剤が、コンクリートの練上り温度およびナフタリン系の高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じて単位増粘剤量３００ｇ／ｍ３〜４００ｇ／ｍ３の範囲内で配合量を変更して配合されたものにあっては、材料分離抵抗性をより向上させることができる。
また、前述の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートに、水が単位水量１８５〜１９５ｋｇ／ｍ３の範囲内となるように添加されたものにあっては、適度な材料分離抵抗性を有しつつ、かつ高流動性を実現できる。
また、前述の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートに、結合材が水結合材比で３４．２〜３９％の範囲内となるように添加されたものにあっては、打設後はより早期に荷重に対して耐え得る強度を発現できる。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実験例１）
下記表５に示す配合の鋼繊維補強高流動高強度コンクリート（実施例１〜５）を調整した。このとき、高性能ＡＥ減水剤はコンクリートの練上り温度に応じて配合量を変更して配合し、メチルセルロース系の増粘剤はコンクリートの練上り温度およびおよび高性能ＡＥ減水剤の配合量に応じて配合量を変更して配合した。
【００３４】
【表５】
上記表５中、高性能ＡＥ減水剤はポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤、増粘剤はメチルセルロース系増粘剤を示し、鋼繊維の長さは３０ｍｍであった。
【００３６】
次に、調整した実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートについて、それぞれスランプフロー試験方法（ＪＳＣＥ−Ｆ５０３）に準じて練上り後のスランプフローの経時変化を測定することにより流動性を評価した。その結果を図１に示す。図１は、実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの練上り後の経過時間（ｈｒ）とスランプフロー（ｃｍ）との関係を示すグラフである。
【００３７】
図１から明らかなように、実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートは練上り直後のスランプフローで６０〜７０ｃｍを達成しており、高流動性を示すものが得られていることが分り、また、材料分離がなく、ワーカビリティーが良好であった。また、実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートは練上り３時間後においても５５ｃｍ以上のスランプフローを達成しており、練上り直後のスランプフローと練上り後３時間程度経過後のスランプフローとの差が小さく、高流動性の保持性が優れていることが分る。
【００３８】
（実験例２）
実施例４の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの流動性とその保持性能について、スランプフローの経時変化試験とポンプ圧送試験を行うことにより調べた。 ここでのスランプフローの経時変化試験は、施工現場において実施例４の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの練上り温度を３０℃とし、この鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの練上り後のスランプフローを測定した。
ここでのポンプ圧送試験では、実施例４の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートを後述する配管内に圧送する前と圧送後のスランプフローをそれぞれ測定した。また、実施例４の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートを３時間配管内に滞留させ、その後に再度該コンクリートを圧送量５ｍ３／ｈで圧送した後のスランプフローを測定した。
【００３９】
図２にポンプ圧送試験の配管概要の平面図を示す。図２中符号１はコンクリートポンプ、３は内径１０ｃｍの鋼管、４は内径１０ｃｍフレキシブル管、５は内径１０ｃｍのベント管、６はローターバルブ、７はピンバルブ、８はコンクリートバケット、１０は圧力計設置位置、１２は立ち上がり部である。また、図２の配管の長さは、Ｌ１＝１．０ｍ、Ｌ２＝６．０ｍ、Ｌ３＝６．０ｍ、Ｌ４＝９．０ｍ、Ｌ５＝３．０ｍ、Ｌ６＝２．０ｍ、Ｌ７＝２．０ｍ、Ｌ８＝３．６ｍ、Ｌ９＝８．０ｍであった。
また、図３に図２の配管のローターバルブおよび立ち上がり部の詳細図を示す。図３（Ａ）は側面図、図３（Ｂ）は上面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＩ−Ｉ線矢視方向から見たローターバルブの図である。図３中符号１６はビティ足場である。図３の立ち上がり部の高さは、Ｈ１＝０．１ｍ、Ｈ２＝０．６５ｍ、Ｈ３＝３．０ｍであった。
スランプフローの経時変化と、圧送試験の結果を図４に示す。図４は、実施例４の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの練上り後からの経過時間（分）とスランプフロー（ｃｍ）との関係を示すグラフである。
【００４０】
図４に示した経時変化試験の結果から明らかなように、実施例４の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートは、練上り後１８０分（３時間）経過しても５５ｃｍ以上のスランプフローを確保しており、高流動性の保持性が優れていることが分る。また、ポンプ圧送試験の結果から明らかなように、配管内に圧送する前のスランプフローは約６２ｃｍであり、圧送後のスランプフローは６０ｃｍであり、配管内を容易に圧送できることが分る。また、配管内に３時間滞留後圧送した場合でも５０ｃｍ以上のスランプフローを確保しており、練上りから２８０分経過しても、流動性が損なわれておらず、コンクリートポンプ等の打設設備をもちいて打設作業を容易に行うことが分る。
【００４１】
（実験例３）
実験例１で調整した実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートについて初期強度の発現性について調べた。ここでの初期強度の発現性は、実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートを表５に示す練上り温度で練上げた後、養生温度３０℃で養生して５種の供試体を作製し、材齢２４時間後の圧縮強度（ｋｇｆ／ｃｍ２）をコンクリートの圧縮強度試験方法（ＪＩＳ Ａ １１０８）に準じて測定した。その結果を図５に示す。図５は、実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリート（練上り温度）の材齢２４時間後の圧縮強度を示すグラフである。
図５から明らかなように、実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートは、いずれも、材齢２４時間後の圧縮強度が２００ｋｇｆ／ｃｍ２以上となり、高い初期強度の発現性が認められる。
【００４２】
（実験例４）
実験例１で調整した実施例２の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートについて曲げ強度、曲げ靱性、ひび割れの発生の防止効果について調べた。また、比較のため下記表６に示す配合の鋼繊維混入率が０であるコンクリート（比較例１）を調整し、曲げ強度、曲げ靱性、ひび割れの発生の防止効果について調べた。
【００４３】
【表６】
上記表６中、高性能ＡＥ減水剤はポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤、増粘剤はメチルセルロースを主成分とする増粘剤を示す。
【００４５】
ここでの曲げ強度は、実施例２の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートと、比較例１のコンクリートを用いて、２種の供試体を作製し、これら供試体の材齢１日後と材齢７日後の曲げ強度をコンクリートの曲げ強度試験方法（ＪＩＳ Ａ １１０６）に準じて測定した。その結果を図６に示す。図６は、鋼繊維混入率と曲げ強度との関係を示すグラフである。
図６から明らかなように実施例２の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートは、材齢１日後ならびに材齢７日後の両方において曲げ強度が、比較例１のコンクリートよりも優れており、鋼繊維を配合することにより曲げ強度の向上効果が認められる。
また、実施例２の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートは、比較例１のコンクリートに比べて曲げ靱性の向上効果も認められる。
さらに、実施例２の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートは、比較例１のコンクリートに比べてひび割れの発生の防止効果があり、また、ひび割れが発生した場合にもその分散効果が期待できることを確認できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法は、特に、結合材としてセメント以外にフライアッシュが結合材量の１５〜２０重量％の範囲となるように配合され、かつポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤は、コンクリートの練上り温度が１０℃から３５℃までの範囲で上昇するに応じて、１．８重量％から２．４重量％まで増加されるようにしたため、高流動性を示すものとなり、その上、練上り直後のスランプフローと練上り後３時間程度経過後のスランプフローとの差が小さく、高流動性の保持性が優れており、さらにセグメントと地山との間の隙間などに密実に充填することができ、従って混練後直ぐに打設しなくてもよいうえ、打設むらの発生を防止でき、しかも、コンクリートポンプ等の打設設備も使用できるので、打設作業あるいは注入作業が容易になるという利点がある。
【００４７】
また、鋼繊維の長さを３０ｍｍ以下とし、かつ細骨材率を６２％以上としたものであるので、粗骨材と絡み合うことがなくなり、従って鋼繊維を含む骨材部分とモルタル部分とに材料分離が生じにくく、材料分離抵抗性が優れたものとなるので、打設あるいは注入する際の作業性がよく、据え付け後の寸法変化を少なくすることができる。
さらに、鋼繊維が配合されたことにより、この鋼繊維補強高流動高強度コンクリートが硬化して得られるコンクリート硬化体にひび割れが発生しにくくなり、あるいはひび割れが発生した場合にもひび割れの分散効果が期待でき、さらにまたコンクリートの曲げ強度や靱性を向上させることができる。
また、セメントとして早強ポルトランドセメントが配合されたものにあっては、打設後早期に荷重に対して耐え得る強度を発現でき、施工工期の短縮が可能である。
【００４８】
また、請求項２記載の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法は、メチルセルロースを主成分とする増粘剤が、コンクリートの練上り温度の上昇に応じて単位増粘剤量９００ｇ／ｍ ３ から１２００ｇ／ｍ ３ まで増加して配合されるようにしたものであるため、材料分離抵抗性をより向上させることができる。
また、請求項３記載の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法にあっては、水が単位水量１８５〜１９５ｋｇ／ｍ３の範囲内となるように添加されたものであるので、適度な材料分離抵抗性を有しつつかつ高流動性を実現することができる。
また、請求項４記載の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法にあっては、結合材量が水結合材比で３４．２〜３９．０％の範囲内となるように添加されたものであるので、打設後はより早期に荷重に対して耐え得る強度を発現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの練上り後の経過時間とスランプフローとの関係を示すグラフである。
【図２】実験例２のポンプ圧送試験の配管の概要を示す平面図である。
【図３】図２の配管のローターバルブおよび立ち上がり部の詳細図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は（Ａ）のＩ−Ｉ線矢視方向から見たローターバルブの図である。
【図４】実施例４の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの練上り後からの経過時間とスランプフローとの関係を示すグラフである。
【図５】実施例１〜５の鋼繊維補強高流動高強度コンクリート（練上り温度）の材齢１日後の圧縮強度を示すグラフである。
【図６】鋼繊維混入率と曲げ強度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・コンクリートポンプ、３・・・鋼管、４・・・フレキシブル管、５・・・ベント管、６・・・ローターバルブ、７・・・ピンバルブ、８・・・コンクリートバケット、１０・・・圧力計設置位置、１２・・・立ち上がり部、１６・・・ビティ足場、Ｌ１〜Ｌ９・・・長さ、Ｈ１〜Ｈ３・・・高さ。
Claims (4)
- 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てなり、前記フライアッシュの配合量はセメントとフライアッシュからなる結合材量の１５〜２０重量％の範囲であり、
かつ前記高性能ＡＥ減水剤の配合量は、コンクリートの練上り温度が１０℃から３５℃までの範囲で上昇するに応じて、１．８重量％から２．４重量％まで増加され、
かつ細骨材率が６２％以上であることを特徴とする鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法。 - 前記高性能ＡＥ減水剤がポリカルボン酸系であるとき、メチルセルロースを主成分とする増粘剤が、前記コンクリートの練上り温度の上昇に応じて単位増粘剤量９００ｇ／ｍ ３ から１２００ｇ／ｍ ３ まで増加して配合されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法。
- 請求項１または２記載の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法において、水が単位水量１８５〜１９５ｋｇ／ｍ３の範囲内となるように添加されてなることを特徴とする鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法。
- 請求項１または２記載の鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法において、結合材量が水結合材比で３４．２〜３９．０％の範囲内となるように添加されてなることを特徴とする鋼繊維補強高流動高強度コンクリートの製造方法。
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| JP7008427B2 (ja) * | 2017-04-27 | 2022-02-10 | 信越化学工業株式会社 | 流動性の高いコンクリート |
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-
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100912385B1 (ko) * | 2007-11-23 | 2009-08-19 | 쌍용양회공업(주) | 초고강도 콘크리트용 저수축 저발열형시멘트 조성물 |
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