JP3995087B2

JP3995087B2 - Construction method of steel plate concrete structure

Info

Publication number: JP3995087B2
Application number: JP2002370945A
Authority: JP
Inventors: 修紺谷; 昭浩石澤; 文敏桜本; 晴基百瀬
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: JP2004204436A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，コンクリート廃材から採取される，ＪＡＳＳ５を満足しないような再生骨材を用いた鋼板コンクリート構造物の施工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近，原子力発電所の廃止措置により膨大な量のコンクリート廃棄物（放射化コンクリートとして扱う必要のないもの）が発生する状況にある。これに限らず各所から旧コンクリート構造物の解体処理によるコンクリート廃棄物が恒常的に発生している。
【０００３】
コンクリート廃棄物の従来の主な用途は路盤材であったが，今後は，路盤材需要の低迷とコンクリート廃棄物量の増大，更には最終処分場の逼迫等の事情等から，コンクリート廃棄物の再資源化技術の確立が強く望まれている。
【０００４】
コンクリート廃棄物を再資源化する最も代表的な利用の仕方は，これを再びコンクリート用骨材（「再生骨材」と呼ばれる）として使用することである。その場合，コンクリート廃棄物を粉砕し，その破砕物を，再生粗骨材と再生細骨材に篩分けしてから，それぞれを新たに練り混ぜるコンクリート用の骨材として配合する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
再生骨材は，いったんセメントで固められたものであるから，再生粗骨材および再生細骨材とも，硬化したモルタル分が多分に存在している。硬化したモルタル分は天然骨材に比べて多孔質で吸水性を有するから，硬化したモルタル分を有する再生骨材は吸水率が高い点で，天然骨材とは性質が異なる。骨材の吸水率が高いと，一般にはコンクリート内部の水分量が大きくなるので乾燥収縮が大きくなり，結果的にひび割れが卓越し，コンクリートの耐久性を劣化させるという問題が付随する。
【０００６】
再生粗骨材については，原粗骨材（元の砂利や砕石など）の表面に付着している硬化したモルタル分を出来るだけ除去する処理，例えば，摩砕機を用いて表面のモルタル分を削り落とす処理を行うと，吸水率を下げることできるが，それでも，ＪＡＳＳ５で規定する吸水率３％以下を安定して満足させることは困難である。
【０００７】
したがって，本発明は，このような再生骨材の新しい用途の拡大を図ると共にこのような再生骨材を使用しても，コンクリートの耐久性を損なわないような施工法の開発を目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らの経験によると，ジョークラッシャ−で破砕されたコンクリートガラ（粒径５ｍｍ以上４０ｍｍ以下に分級したもの）では，例えば絶乾密度＝２.２４ｇ/cm³，吸水率＝６.５５％であったものが，これを摩砕機にかけて，表面の硬化モルタル分を除去したものでは，例えば表乾密度＝２.５４ｇ/cm³，吸水率＝３.６６％を示した。このものは，吸水率３％以下というＪＡＳＳ５の粗骨材規格を満足しないが，利用の仕方によっては，すなわち，このような中品質再生骨材を鋼板コンクリート構造物の施工に利用する場合には，コンクリートの乾燥収縮を回避できることがわかった。
【０００９】
本発明はこのような知見に基づくものであり，コンクリート充填用空洞を有する鋼板ユニットにコンクリートを打設する鋼板コンクリート構造物の施工において，コンクリート廃材の破砕時に発生する５ｍｍアンダーの粉状体（破砕粉）またはコンクリート廃材の破砕物（コンクリートガラ）を摩砕機で摩砕するさいに発生する５ｍｍアンダーの粉状体（摩砕微粉）のいずれか一方または両方からなる再生細骨材を用いて高流動コンクリートを練り混ぜ，この高流動コンクリートを前記の空洞に打設することを特徴とする。
【００１０】
ここで，該空洞に打設する高流動コンクリートは，水，セメント，吸水率３〜７％の再生粗骨材，吸水率５〜１５％の再生細骨材および化学混和剤からなり，スランプ値が２１〜２５ｃｍ，スランプフロー値が４０〜７０ｃｍのものとし，使用する再生粗骨材としては，コンクリート廃材の破砕物（コンクリートガラ）を摩砕機で表面を摩砕処理したもの（摩砕粗骨材），使用する再生細骨材としては，コンクリート廃材の破砕時に発生する粉状体（摩砕粉）か，またはコンクリート廃材の破砕物（コンクリートガラ）を摩砕機で摩砕するさいに発生する粉状体（摩砕微粉）のいずれか一方または両方を適用する。化学混和剤には高性能ＡＥ減水剤が含まれる。
【００１１】
【実施の形態】
本発明は，再生骨材を使用した高流動コンクリートを，鋼板ユニットを用いて組み立てた鋼構造物のコンクリート充填用空洞に，打設することを内容とするものである。以下に，本発明で特定する事項，例えば「再生骨材」「高流動コンクリート」「鋼板ユニット」等について個別に説明することにより，本発明に従う「鋼板コンクリート構造物」の特徴を明らかにする。
【００１２】
本発明で使用する「再生骨材」は，コンクリート構造物や製品等の解体処分によって発生するコンクリート廃棄物（コンクリート廃材という）を原料とし，そのコンクリート廃材のうち，鉄筋類や夾雑物（金属片，木片，その他の同伴物）が可能な限り除去されたセメント系硬化体の部分をさらに破砕したものである。その破砕品は，通常は粒径が５〜４０ｍｍのもの（これを「コンクリートガラ」と呼ぶ）と，粒径が５ｍｍ未満のもの（これを「破砕粉」と呼ぶ）として分級され，再生骨材として利用される。
【００１３】
破砕されたままのコンクリートガラには，各粒子の表面（元の粗骨材の表面）に硬化したモルタル層が存在しており，このために吸水率が高く，通常は吸水率７％以上を示す。このモルタル層を完全に分離すれば，元の粗骨材（砂利または砕石等の礫類）に復元するが，完全に分離することは実際には困難である。本発明者らは，破砕品から５〜４０ｍｍに分級されたコンクリートガラを，一例としてスクリュウ式摩砕装置を用いて摩砕したところ，表面のモルタル層の大部分が除去された再生粗骨材（これを「摩砕粗骨材」と呼ぶ）を得ることができた。
【００１４】
使用したスクリュウ式摩砕装置は，太平洋エンジニアリング株式会社により開発されたもので，横置き円筒内でスクリュー羽根が軸回りに回転し，円筒の一方の端部から投入されたコンクリートガラが他方の終端部に向けて移動する間に，粒子同士が狭い空間内で互いに擦り合って摩砕され，排出口から出るときにも，円筒終端部と回転台座との隙間をくぐり抜けるさいの摩擦によって表面が摩砕されるものである。
【００１５】
このような摩砕装置にコンクリートガラを繰り返し投入することによって，やがてはガラ表面の硬化モルタル層が殆ど除去され，元の粗骨材の表面に近いものとなるであろうが，そのような品質のよい再生粗骨材を製造すればするだけ，発生する微粉（これを「摩砕微粉」と呼ぶ）も多くなるので，コンクリート廃材の再生利用の点では必ずしも好ましいことではない。
【００１６】
本発明の好ましい態様においては，コンクリート廃材からまず「コンクリートガラ」と「破砕粉」を採取し，コンクリートガラを摩砕装置で処理することによって「摩砕粗骨材」と「摩砕微粉」を得ることができる。摩砕粗骨材を得るさいには，摩砕微粉の発生量があまり多くならないように，摩砕装置への繰り返し処理は２〜３回までとする。そのため，摩砕粗骨材の吸水率は３.０％以下にまで高めることは一般には困難であるが，吸水率が５％以下，好ましくは４％以下にまで低減できれば十分である。この「摩砕粗骨材」と，前記の「破砕粉」および／または「摩砕微粉」を高流動コンクリートの骨材として利用する。摩砕粗骨材の粒径は５〜４０ｍｍの範囲内にあり，破砕粉は前記のとおり５ｍｍアンダーである。摩砕微粉はさらに微粉である。摩砕微粉はその粒径が１ｍｍ以下，好ましくは０.１ｍｍ以下，さらに好ましくは１００μｍ以下のものを多く含むので，これを使用することは，高流動コンクリートの流動性の向上に寄与する。
【００１７】
本発明に従う高流動コンクリートは，骨材として前記の「摩砕粗骨材」と「破砕粉」および／または「摩砕微粉」を使用する。再生骨材を用いたコンクリートは一般に練り混ぜ後のスランプロスが大きい等のフレッシュコンクリートの性状に課題がある場合が多い。しかし，本発明においては，高流動のものを得ることを目標とするので，この点は問題とはならない。また閉塞空間である鋼板ユニットの空洞にその高流動コンクリートを充填するので，再生骨材の吸水率が３.０％を超えても特に問題はなく，また摩砕微粉の使用は材料分離を起こさない高流動コンクリートの形成にとって有利に作用する。
【００１８】
しかし，吸水率が大きい多孔質のコンクリートガラをそのまま高流動コンクリートに使用することは，強度の面からあまり好ましいことではないので，粗骨材としては，コンクリートガラよりも摩砕粗骨材を使用するのが好ましい。また，再生細骨材としては「破砕粉」と「摩砕微粉」とを複合して使用することが好ましく，破砕粉：摩砕微粉の重量比が３０：７０〜１０：３０の範囲となるように配合すればよい。
【００１９】
高流動コンクリートに使用するセメントとしては，普通ポルトランドセメント，早強ポルトランドセメント，高炉セメント等を使用することができる。水セメント比は４０〜６０％，好ましくは４５〜５５％とする。粗骨材としては，前記のように吸水率が３〜７％の再生粗骨材（好ましくは摩砕粗骨材）を使用し，細骨材としては前記のように吸水率が５〜１５％の再生細骨材（破砕粉および／または摩砕微粉）を使用し，化学混和剤としては高性能ＡＥ減水剤，ＡＥ減水剤，ＡＥ助剤，消泡剤等を使用して，そのフレッシュコンクリートの性状がスランプ値２１〜２５ｃｍでスランプフロー値４０〜７０ｃｍ，空気量が３〜６％となる配合とするのがよい。
【００２０】
この再生骨材利用の高流動コンクリートを，本発明においては，鋼板コンクリート構造物の施工に用いる。例えば鋼製のウエブプレート間にコンクリート充填用空洞を設けた鋼板ユニットを用いて鋼構造物を組み立てしたあと，それらの空洞に，この再生骨材利用の高流動コンクリートを打設する。
【００２１】
図１に鋼板コンクリート構造物の施工の一例を図解的に示した。図示のように，工場または現地製作ヤードで生産された鋼板ユニット１を，現場に搬送して鋼構造物２に組み立てる。鋼板ユニット１は，鋼製のウエブプレート３ａと３ｂととの間にコンクリート充填用空洞４を有しており，鋼板ユニット１が現場で組み立てられたあと，その空洞４に高流動コンクリートが打設される。空洞４にはリブや配筋或いはスタッド用アンカー等の構造材が複雑に入り組んでおり，これらの隙間に隅々までコンクリートが材料分離を起こすことなく充填されるには，高い自己充填性を有する高流動コンクリートであることが必要である。
【００２２】
以下に本発明者らが行った試験例を挙げて，本発明をさらに説明する。
【００２３】
【実施例】
〔１〕再生粗骨材の製造
材令３０年程の鉄道橋脚コンクリート（コアーボーリングにより圧縮強度が平均３０Ｎ／ｍｍ²）を圧破機と静的破砕機で解体し，ジョークラッシャ−により４０ｍｍ以下に破砕された破砕物を得た。これを，ふるい処理し，粒径が５〜４０ｍｍの「コンクリートガラ」と，５ｍｍアンダーの「破砕粉」を得た。
【００２４】
得られたコンクリートガラを，本文に記載したスクリュウ式摩砕装置を用いて摩砕処理し，粒径が５ｍｍ以上の「摩砕粗骨材」を得た。また，その摩砕処理によって発生した微粉を回収し，５ｍｍアンダーの「摩砕微粉」を得た。
【００２５】
破砕粉（サンプリング数はＮo.１およびＮo.２の２個）の材料試験結果を表１に示した。各破砕粉の絶乾密度は 2.035ｇ/cm³ (Ｎo.1)と 2.030ｇ/cm³ (Ｎo.2), 単位容積質量は 1.310 t/m³(Ｎo.1)と 1.302t/m³ (Ｎo.2)，実積率は 64.5 ％ (Ｎo.1)と 64.1 ％ (Ｎo.2), および平均粒径は3.13mm (Ｎo.1)と3.15mm (Ｎo.2)であった。また，破砕粉の粒度分布（ふるい通過分布率）を図２に示した。
【００２６】
摩砕微粉の材料試験結果を表２に示した。絶乾密度は 2.208ｇ/cm³ (Ｎo.1)と 2.214ｇ/cm³ (Ｎo.2), 単位容積質量は 1.523 t/m³(Ｎo.1)と 1.520t/m³ (Ｎo.2)，実積率は 69.0 ％ (Ｎo.1)と 68.8 ％ (Ｎo.2), および平均粒径は2.39mm (Ｎo.1)と2.40mm (Ｎo.2)であった。また，摩砕微粉の粒度分布（ふるい通過分布率）を図２に併記した。
【００２７】
破砕粉と摩砕微粉を１：１の重量比で混合した混合粉の材料試験結果を表３に示した。混合粉の絶乾密度は 2.059ｇ/cm³ (Ｎo.1)と 2.060ｇ/cm³ (Ｎo.2)であった。また，混合粉の粒度分布（ふるい通過分布率）を図２に併記した。
【００２８】
摩砕粗骨材の材料試験結果を表４に示した。単位容積質量は 1.636 t/m³(Ｎo.1)と 1.634t/m³ (Ｎo.2)，実積率は 66.8 ％ (Ｎo.1)と 66.7 ％ (Ｎo.2), および平均粒径は 6.67mm(Ｎo.1)と6.67mm (Ｎo.2)であった。また，摩砕粗骨材の粒度分布（ふるい通過分布率）を図３に示した。
【００２９】
【表１】

【００３０】
【表２】

【００３１】
【表３】

【００３２】
【表４】

【００３３】
表１〜４の材料試験結果および図２〜３の粒度分布の結果から，吸水率の点を除けば摩砕粗骨材および混合粉はほぼ粗骨材および細骨材としての機能を有していることがわかる。
【００３４】
〔２〕再生骨材を用いたコンクリートの製造
使用材料は次のとおりである。
・セメント（記号Ｃ）：早強ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製密度 3.14 ｇ/cm³)
・再生粗骨材（記号Ｇ）：〔１〕で得た摩砕粗骨材（ＦＭ＝6.67，表乾密度＝2.54kg/L, 吸水率＝3.66％)
・再生細骨材 (記号ＳＡ) ：〔１〕で得た摩砕微粉（ＦＭ＝2.40，表乾密度＝2.39kg/L, 吸水率＝8.24％)
・再生細骨材 (記号ＳＢ) ：〔１〕で得た破砕粉（ＦＭ＝3.14，表乾密度＝2.27kg/L, 吸水率＝11.77 ％)
・化学混和剤 (記号Ａd)：高性能ＡＥ減水剤（ポゾリス物産製の商品名レオビルドＳＰ−８ＬＳ），ＡＥ減水剤（ポゾリス物産製Ｎo.７０），ＡＥ助剤（ポゾリス物産製Ｎo.２０２），消泡剤（ポゾリス物産製Ｎo.４０４）
【００３５】
前記の材料により，最大骨材寸法２５ｍｍ，スランプ１８ｃｍ以上，目標空気量４.５±１.５％の調合設計条件で，高性能ＡＥ減水剤の使用を原則とし，その添加量はワーカビリティを確認しながら調整して，再生骨材利用のコンクリート（「再生コンクリート」と略称する）を練り混ぜた。表５にそれらの調合例を示した。表５には，各調合の再生コンクリートについて，フレッシュ性状を測定した結果も併記した。
【００３６】
【表５】

【００３７】
〔対照例〕（普通コンクリートの製造）
比較のために，表６に示す調合の普通コンクリートを練り混ぜた。普通コンクリートの調合設計条件はスランプ＝１８ｃｍ，最大骨材寸法＝１０ｍｍであり，セメントには早強ポルトランドセメントを使用した。水セメント比＝５９.５％，細骨材率（ｓ／ａ）＝４６.２％である。
【００３８】
【表６】

【００３９】
〔３〕鋼板ユニットの製造
ＳＭ４９０の２枚の鋼板（いずれも２５００ｍｍ×８００ｍｍ，厚み＝２.３ｍｍ）を２３０ｍｍの間隔を開けて互いに対向配置してなる鋼板ユニットを製造した。この鋼板ユニットを，長さ２５００ｍｍ方向を垂直の方向に，８００ｍｍ方向を水平の方向として立て掛け，その空洞内に上部からコンクリートを充填することによって，鋼板コンクリートの試験体を作成するものとする。そのさい，空洞内に，下縁から高さ２５０ｍｍのレベルの位置に第一リブ，高さ１０５０ｍｍの位置に第二リブ，高さ１４５０ｍｍの位置に第三リブ，高さ２２５０ｍｍの位置に第四リブを水平に架け渡し，第一リブと第二リブの間の空洞（幅８００×高さ８００ｍｍ×間隙長２３０ｍｍ）を圧壊試験に供する「下部空洞」とし，第三リブと第四リブの間の空洞（幅８００×高さ８００ｍｍ×間隙長２３０ｍｍ）を圧壊試験に供する「上部空洞」とする。下部空洞内および上部空洞内には，スタッド用の棒鋼（φ＝５ｍｍ）が所定の間隔で水平方向に設置してある。
【００４０】
この鋼板ユニットは，鋼板厚比（壁厚Ｔｗと鋼板厚ｔｗの比）を，ＳＣ耐震壁として標準的な値であるＴｗ／ｔｗ＝１００とし，ウエブ鋼板厚はスタッドの施工性を考慮して標準で２.３ｍｍとしたものである。また，中央２点集中加力の単純支持梁型試験体として，加力装置の載荷容量の都合上，梁幅２３０ｍｍから規定される試験体の壁長さは８００ｍｍとし，シア・スパン比を１.０としたものである。
【００４１】
〔４〕鋼板ユニットへのコンクリートの充填
前記の鋼板ユニットを長さ２５００ｍｍの方向を高さ方向として，垂直に立て掛け，上端の開口から前記表５のＮo.２の再生コンクリートおよび対照例の普通コンクリートを打設した。再生コンクリートは，鋼板ユニットの上端開口からサニーホースを通して打設した。普通コンクリートについてはミキサー車からポンプ車にコンクリートを移したあと，ポンプ車のホース（外形１００ｍｍ）を鋼板ユニットの半分程度まで挿入し，コンクリートを流し込む形で打設した。打設したコンクリートの機械的性質を表７に示した。
【００４２】
【表７】

【００４３】
〔５〕鋼板コンクリートの載荷試験
前記〔４〕のようにして，鋼板ユニットの内部空洞にコンクリートを打設した鋼板コンクリート試験体（普通コンクリートを打設した普通コンクリート試験体と，再生コンクリートを打設した再生コンクリート試験体）を，５０００ｋＮアムスラー型試験機に，長さ２５００ｍｍ方向を水平方向とし，第一リブと第四リブの位置を支持点として，二点支持で広面側を垂直にして設置した。このように板状の鋼板コンクリート試験体の広面側を垂直にして横長に設置した状態で，その上辺における第二リブの位置と第三リブの位置に上方から荷重を負荷し，はり型試験体の中央二点を集中加力することにより，左右の試験部分，すなわち前記の下部空洞と上部空洞とに相当する部分に，せん断力を導入した。
【００４４】
荷重は単調載荷とし，最大耐力後は試験部分のせん断変形角で 0.03radを超えるまで加力を継続した。荷重の計測は, 中央２点の加力点に取付けた 300tfロードセルとアムスラー内臓のロードセルを用いて行った。変形の計測は, 加力点および支持点の鉛直と水平変位, および各試験部分の対角線の変位を電気式変位計で計測した。加力点および支持点の鉛直と水平変位とは反力ベットからの絶対変位として計測した。
【００４５】
〔６〕載荷試験結果
普通コンクリート試験体および再生コンクリート試験体のせん断力（Ｑ）とせん断変形角（γ）の関係を図４および図５に示した。各試験体には２つの試験部分（打設時に下側となる下部空洞部分と，上側となる上部空洞部分）があるため，両図とも，各試験部分の名称を併記した。せん断変形各γは，試験部分の対角線にセットした静ひずみ測定器により測定した値を用いた。両図には，実験時のひび割れ発生点，ウエブ鋼板引張降伏点，最大荷重点を表示の記号で示し，さらにＳＣ構造技術指針により計算した降伏耐力と終局耐力を示した。
【００４６】
図６に，普通コンクリート試験体と再生コンクリート試験体のせん断応力度（τ）とせん断変形角（γ）の関係を比較して示した。また，参考のために，鋼板ウエブ厚２.３ｍｍの場合のＳＣ構造技術指針により計算した降伏耐力および終局耐力も併記した。
【００４７】
これらの試験結果に見られるように，再生コンクリートの方が普通コンクリートより２００ｋＮ程度大きな最大荷重を示したが，初期せん断剛性を比較すると，強度特性とは逆に普通コンクリート試験体の方が再生コンクリートのものよりも大きくなっている。これは，再生コンクリートの圧縮強度は普通コンクリートより大きいが，弾性係数は逆に普通コンクリートの方が大きいことに起因していると考えられる。
【００４８】
表８に，普通コンクリート試験体および再生コンクリート試験体の実験値と計算値とを比較して示した。ここで，せん断ひび割れ荷重実験値は，せん断ひび割れが生じた直後の値であり，降伏荷重実験値は，加力点および支持点に最も近いひずみゲージが両方とも降伏に達した時の値である。計算値については，材料試験結果の値を用い，「ＳＣ構造技術指針」における「ＳＣ構造耐震壁の復元力特性の評価法」により計算した。表８の結果にみられるように，せん断ひび割れ荷重については実験値／計算値が１を下回っているが，比較的ばらつきが大きい。降伏荷重については，計算値は実験値の下限を与え，実験値／計算値は約１.４となっている。最大荷重については実験値／計算値＝１.１〜１.２となり，計算値は実験値を安全側に評価している。このことから，再生コンクリートを用いた鋼板コンクリート構造物は，普通コンクリートを用いた鋼板構造物と同様に「ＳＣ構造技術指針」に従って評価できることがわかる。
【００４９】
【表８】

【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によると，吸水率がＪＡＳＳ５の規格を満たさない再生骨材であっても，これをコンクリート用骨材として鋼板コンクリート構造物を施工することができる。このため，コンクリート廃材の再利用を図ることができると共に，次世代の構造・工法として注目されている工場生産された大型鋼板パネルを現場で組み立て，パネル内部にコンクリートを打設する鋼板コンクリート構造物の発展に大きく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う鋼板コンクリート構造物の施工の一例を示す斜視図である。
【図２】再生骨材としての摩砕微粉，破砕粉，およびその混合粉の粒度分布の例を示す図である。
【図３】再生骨材としての摩砕粗骨材の粒度分布の例を示す図である。
【図４】普通コンクリートを用いた鋼板コンクリート試験体のせん断力−せん断変形角の関係を示す図である。
【図５】再生骨材使用コンクリート（再生コンクリート）を用いた鋼板コンクリート試験体のせん断力−せん断変形角の関係を示す図である。
【図６】普通コンクリートと再生コンクリートを用いた鋼板コンクリート試験体のせん断変形角とせん断応力度の関係を対比して示した図である。
【符号の説明】
１鋼板ユニット
２鋼構造物
３鋼製のウエブプレート
４コンクリート充填用空洞[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for constructing a steel plate concrete structure using recycled aggregate that does not satisfy JASS5, which is collected from waste concrete.
[0002]
[Prior art]
Recently, a huge amount of concrete waste (those that do not need to be treated as activated concrete) has been generated due to the decommissioning of nuclear power plants. Not limited to this, concrete waste is constantly generated from various places by dismantling of old concrete structures.
[0003]
Previously, the main use of concrete waste was roadbed materials, but in the future, due to factors such as sluggish demand for roadbed materials, an increase in the amount of concrete waste, and the tightness of final disposal sites, etc. The establishment of resource recycling technology is strongly desired.
[0004]
The most typical way to recycle concrete waste is to use it again as aggregate for concrete (called “recycled aggregate”). In that case, the concrete waste is crushed, the crushed material is sieved into recycled coarse aggregate and recycled fine aggregate, and then each is mixed as a new aggregate for concrete.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Since recycled aggregates are once hardened with cement, there are many hardened mortars in both recycled coarse aggregates and recycled fine aggregates. Since hardened mortar is more porous and water-absorbing than natural aggregate, regenerated aggregate with hardened mortar is different in nature from natural aggregate in that it has a high water absorption rate. If the water absorption rate of the aggregate is high, the moisture content in the concrete generally increases, so that the drying shrinkage increases, resulting in the problem of cracking and deterioration of the durability of the concrete.
[0006]
For recycled coarse aggregate, a process that removes the hardened mortar adhering to the surface of the raw coarse aggregate (original gravel, crushed stone, etc.) as much as possible, for example, grinding the surface mortar with a grinder. Although the water absorption rate can be lowered by performing the dropping process, it is still difficult to stably satisfy the water absorption rate of 3% or less specified in JASS5.
[0007]
Accordingly, the present invention aims to expand the new application of such recycled aggregate and to develop a construction method that does not impair the durability of concrete even if such recycled aggregate is used. It is.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the experience of the present inventors, in concrete crushed with a jaw crusher (classified to a particle size of 5 mm or more and 40 mm or less), for example, absolutely dry density = 2.24 g / cm ³ , water absorption rate = 6.55. However, when the surface of the cured mortar was removed using a grinder, the surface dry density was 2.54 g / cm ³ and the water absorption was 3.66%. This material does not satisfy the JASS5 coarse aggregate standard of water absorption of 3% or less, but depending on how it is used, that is, when such medium-quality recycled aggregate is used for the construction of steel plate concrete structures. It was found that drying shrinkage of concrete can be avoided.
[0009]
The present invention is based on such knowledge, and in the construction of a steel plate concrete structure in which concrete is placed in a steel plate unit having a concrete filling cavity, a 5 mm under powdery material (crushing) Using recycled fine aggregate consisting of either or both of 5mm under powder (milled fine powder) generated when grinding powder or concrete waste material (concrete glass) with a grinder. Fluidized concrete is mixed and this highly fluidized concrete is placed in the cavity.
[0010]
Here, the high-fluidity concrete to be placed in the cavity is composed of water, cement, recycled coarse aggregate having a water absorption rate of 3 to 7%, recycled fine aggregate having a water absorption rate of 5 to 15%, and a chemical admixture. Is 21 to 25 cm, slump flow value is 40 to 70 cm, and the recycled coarse aggregate used is a crushed material of concrete waste (concrete glass) whose surface is ground with a grinder (ground coarse bone) Recycled fine aggregate to be used is generated when crushing waste concrete (crushed powder) or crushed concrete waste (concrete glass) with a grinder. Apply one or both of the powders (milled fines). Chemical admixtures include high performance AE water reducing agents.
[0011]
[Embodiment]
The present invention is characterized in that high-fluidity concrete using recycled aggregate is placed in a concrete filling cavity of a steel structure assembled using a steel plate unit. Hereinafter, the features of the “steel concrete structure” according to the present invention will be clarified by individually explaining matters specified by the present invention, for example, “recycled aggregate”, “highly fluidized concrete”, “steel plate unit”, and the like.
[0012]
The “recycled aggregate” used in the present invention is made of concrete waste (concrete waste) generated by dismantling and disposal of concrete structures and products. Among the concrete waste, reinforcing bars and foreign substances (metal fragments) , Wood chips, and other accompanying materials) are removed as much as possible, and the cemented hardened body is further crushed. The crushed products are usually classified as those having a particle size of 5 to 40 mm (referred to as “concrete glass”) and those having a particle size of less than 5 mm (referred to as “crushed powder”). Used as a material.
[0013]
In concrete crushed concrete, there is a hardened mortar layer on the surface of each particle (the surface of the original coarse aggregate). Therefore, the water absorption rate is high, and usually the water absorption rate is 7% or more. Show. If this mortar layer is completely separated, it will be restored to the original coarse aggregate (gravels such as gravel or crushed stone), but it is actually difficult to separate completely. The inventors of the present invention crushed concrete glass classified into 5 to 40 mm from the crushed product using a screw-type grinding device as an example, and the recycled coarse aggregate from which most of the surface mortar layer was removed. (This is called “crushed coarse aggregate”).
[0014]
The screw-type grinding device used was developed by Taiheiyo Engineering Co., Ltd., and the screw blades rotate around the axis in a horizontal cylinder, and the concrete glass loaded from one end of the cylinder is the other end. As the particles move toward each other, the particles rub against each other in a narrow space and are ground, and when they exit the discharge port, the surface is abraded by friction that passes through the gap between the cylinder end and the rotating base. It will be crushed.
[0015]
By repeatedly putting concrete glass into such a grinding device, eventually the hardened mortar layer on the surface of the glass will be almost removed, and it will be close to the surface of the original coarse aggregate. The amount of fine powder generated (referred to as “milled fine powder”) increases only by producing a good recycled coarse aggregate, which is not necessarily preferable in terms of recycling concrete waste.
[0016]
In a preferred embodiment of the present invention, first, “concrete glass” and “crushed powder” are collected from the concrete waste material, and the “crushed coarse aggregate” and “milled fine powder” are obtained by treating the concrete glass with a grinding device. Obtainable. When obtaining the coarse aggregate, repeat the treatment to the grinding device 2 to 3 times so that the generation amount of fine grinding powder does not increase too much. For this reason, it is generally difficult to increase the water absorption rate of the ground coarse aggregate to 3.0% or less, but it is sufficient if the water absorption rate can be reduced to 5% or less, preferably 4% or less. This “ground coarse aggregate” and the above “crushed powder” and / or “ground fine powder” are used as the aggregate of the high-fluidity concrete. The particle size of the ground coarse aggregate is in the range of 5 to 40 mm, and the crushed powder is under 5 mm as described above. The ground fine powder is further fine. Since the ground fine powder contains many particles having a particle size of 1 mm or less, preferably 0.1 mm or less, more preferably 100 μm or less, the use of this contributes to the improvement of the fluidity of the high fluidity concrete.
[0017]
The high-fluidity concrete according to the present invention uses the above-mentioned “ground coarse aggregate” and “crushed powder” and / or “ground fine powder” as aggregates. In general, concrete using recycled aggregates often has problems with properties of fresh concrete such as a large slump loss after kneading. However, in this invention, since it aims at obtaining a high flow thing, this point is not a problem. Moreover, since the high fluidity concrete is filled into the cavity of the steel plate unit, which is a closed space, there is no particular problem even if the water absorption rate of the recycled aggregate exceeds 3.0%, and the use of fine grinding powder causes material separation. It works favorably for the formation of high fluidity concrete.
[0018]
However, it is not preferable from the viewpoint of strength to use porous concrete glass with a large water absorption rate as it is for high-fluidity concrete. Therefore, coarse aggregate is used as coarse aggregate rather than concrete glass. It is preferable to do this. Further, it is preferable to use a combination of “crushed powder” and “milled fine powder” as the recycled fine aggregate, and the weight ratio of crushed powder: milled fine powder is in the range of 30:70 to 10:30. What is necessary is just to mix | blend.
[0019]
As the cement used for the high fluidity concrete, ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, blast furnace cement, and the like can be used. The water cement ratio is 40 to 60%, preferably 45 to 55%. As the coarse aggregate, recycled coarse aggregate (preferably ground coarse aggregate) having a water absorption rate of 3 to 7% as described above is used, and as the fine aggregate, the water absorption rate is 5 to 15 as described above. % Recycled fine aggregate (crushed powder and / or ground fine powder), and high-performance AE water-reducing agent, AE water-reducing agent, AE auxiliary agent, antifoaming agent, etc. as chemical admixture. It is preferable that the concrete has a slump value of 21 to 25 cm, a slump flow value of 40 to 70 cm, and an air amount of 3 to 6%.
[0020]
In the present invention, this recycled aggregate using high fluidity concrete is used for the construction of a steel plate concrete structure. For example, after assembling steel structures using steel plate units with concrete filling cavities between steel web plates, high-fluidity concrete using recycled aggregate is placed in those cavities.
[0021]
FIG. 1 schematically shows an example of construction of a steel plate concrete structure. As shown in the figure, a steel plate unit 1 produced at a factory or a local production yard is transported to the site and assembled into a steel structure 2. The steel plate unit 1 has a concrete filling cavity 4 between the

steel web plates

3a and 3b. After the steel plate unit 1 is assembled on site, high-fluidity concrete is placed in the cavity 4. Is done. The cavity 4 is complicated with structural materials such as ribs, reinforcing bars or stud anchors, and has high self-filling properties so that concrete can be filled into these gaps without causing material separation. It must be a high fluidity concrete.
[0022]
The present invention will be further described below with reference to test examples conducted by the present inventors.
[0023]
【Example】
[1] Production of recycled coarse aggregate Railroad pier concrete (average compressive strength of 30 N / mm ² by core boring) about 30 years old is dismantled with a crusher and static crusher, and 40 mm or less with a jaw crusher A crushed product was obtained. This was sieved to obtain “concrete glass” having a particle size of 5 to 40 mm and “crushed powder” having an under 5 mm size.
[0024]
The obtained concrete glass was ground using a screw-type grinding device described in the text to obtain a “ground coarse aggregate” having a particle size of 5 mm or more. Moreover, the fine powder generated by the grinding treatment was recovered to obtain “milled fine powder” of 5 mm under.
[0025]
Table 1 shows the material test results of the crushed powder (sampling numbers: No. 1 and No. 2). The absolute dry density of each crushed powder is 2.035 g / cm ³ (No.1) and 2.030 g / cm ³ (No.2), and the unit volume mass is 1.310 t / m ³ (No.1) and 1.302 t / m ³ (No. 2), the actual volume ratios were 64.5% (No. 1) and 64.1% (No. 2), and the average particle sizes were 3.13 mm (No. 1) and 3.15 mm (No. 2). In addition, the particle size distribution (screening distribution rate) of the crushed powder is shown in FIG.
[0026]
The material test results of the ground fine powder are shown in Table 2. The absolute dry density is 2.208 g / cm ³ (No.1) and 2.214 g / cm ³ (No.2), and the unit volume mass is 1.523 t / m ³ (No.1) and 1.520 t / m ³ (No.2). ), The actual volume fractions were 69.0% (No.1) and 68.8% (No.2), and the average particle sizes were 2.39mm (No.1) and 2.40mm (No.2). In addition, the particle size distribution (screening distribution rate) of the milled fine powder is also shown in FIG.
[0027]
Table 3 shows the material test results of the mixed powder obtained by mixing the pulverized powder and the milled fine powder at a weight ratio of 1: 1. The absolute dry density of the mixed powder was 2.059 g / cm ³ (No. 1) and 2.060 g / cm ³ (No. 2). In addition, the particle size distribution (sieving distribution rate) of the mixed powder is also shown in FIG.
[0028]
Table 4 shows the material test results of the ground coarse aggregate. Unit volume mass 1.636 t / m ³ (No.1) and 1.634t / m ³ (No.2), Jitsusekiritsu is 66.8% (No.1) and 66.7% (No.2), and the average particle size Were 6.67 mm (No. 1) and 6.67 mm (No. 2). In addition, the particle size distribution (sieving distribution rate) of the coarsely ground aggregate is shown in FIG.
[0029]
[Table 1]

[0030]
[Table 2]

[0031]
[Table 3]

[0032]
[Table 4]

[0033]
From the material test results in Tables 1 to 4 and the particle size distribution results in FIGS. 2 to 3, except for the water absorption rate, the ground coarse aggregate and mixed powder have almost the function of coarse aggregate and fine aggregate. You can see that
[0034]
[2] Materials for manufacturing and using concrete using recycled aggregate are as follows.
Cement (symbol C): Early strong Portland cement (Daily Cement Co., Ltd. density 3.14 g / cm ³ )
・ Recycled coarse aggregate (symbol G): Crushed coarse aggregate obtained in [1] (FM = 6.67, surface dry density = 2.54 kg / L, water absorption rate = 3.66%)
・ Recycled fine aggregate (symbol SA): ground fine powder obtained in [1] (FM = 2.40, surface dry density = 2.39 kg / L, water absorption rate = 8.24%)
・ Recycled fine aggregate (symbol SB): Crushed powder obtained in [1] (FM = 3.14, surface dry density = 2.27 kg / L, water absorption rate = 11.77%)
・ Chemical admixture (symbol Ad): high-performance AE water reducing agent (trade name Leo Build SP-8LS manufactured by Pozzolith Products), AE water reducing agent (Pozoris Products No. 70), AE auxiliary (Pozoris Products No. 202) , Defoaming agent (Pozoris product No.404)
[0035]
Based on the above materials, the use of a high-performance AE water reducing agent is a general rule under the formulation design conditions of a maximum aggregate size of 25 mm, slump of 18 cm or more, and a target air volume of 4.5 ± 1.5%. Adjusting while checking, concrete made from recycled aggregate (abbreviated as “recycled concrete”) was mixed. Table 5 shows examples of their preparation. Table 5 also shows the results of measuring the fresh properties of recycled concrete of each blend.
[0036]
[Table 5]

[0037]
[Control example] (Manufacture of ordinary concrete)
For comparison, ordinary concrete having the composition shown in Table 6 was mixed. The mix concrete design conditions were slump = 18 cm, maximum aggregate size = 10 mm, and early-strength Portland cement was used as the cement. The water-cement ratio is 59.5% and the fine aggregate ratio (s / a) is 46.2%.
[0038]
[Table 6]

[0039]
[3] Manufacture of Steel Plate Unit A steel plate unit was manufactured by placing two SM490 steel plates (both 2500 mm × 800 mm, thickness = 2.3 mm) facing each other with a spacing of 230 mm. The steel plate concrete specimen is prepared by leaning this steel plate unit with the length of 2500 mm in the vertical direction and the 800 mm direction in the horizontal direction and filling the cavity from above with concrete. At that time, in the cavity, the first rib is located at a level of 250 mm from the lower edge, the second rib is located at a height of 1050 mm, the third rib is located at a height of 1450 mm, and the fourth rib is located at a height of 2250 mm. The ribs are bridged horizontally, and the cavity between the first rib and the second rib (width 800 x height 800 mm x gap length 230 mm) is used as the “lower cavity” for the crushing test, and between the third rib and the fourth rib. The cavity (width 800 × height 800 mm × gap length 230 mm) is referred to as an “upper cavity” used for the crushing test. In the lower cavity and the upper cavity, steel bars for studs (φ = 5 mm) are horizontally installed at predetermined intervals.
[0040]
In this steel plate unit, the steel plate thickness ratio (ratio between the wall thickness Tw and the steel plate thickness tw) is set to Tw / tw = 100, which is a standard value for SC earthquake resistant walls, and the web steel plate thickness takes into consideration the workability of studs. The standard is 2.3 mm. In addition, as a simple support beam type test body with central two-point concentrated force, the wall length of the test object specified from the beam width of 230 mm is set to 800 mm and the shear / span ratio is set to 1 for the load capacity of the force device. 0.0.
[0041]
[4] Filling the steel plate unit with concrete The steel plate unit is vertically leaned with the length direction of 2500 mm as the height direction, and the recycled concrete of No. 2 in Table 5 above and the normal concrete of the reference example from the opening at the upper end Was laid. Recycled concrete was cast through a sunny hose from the top opening of the steel plate unit. For ordinary concrete, after the concrete was transferred from the mixer truck to the pump truck, the pump truck hose (outer diameter 100 mm) was inserted to about half of the steel plate unit and poured into the concrete. Table 7 shows the mechanical properties of the cast concrete.
[0042]
[Table 7]

[0043]
[5] Loading test of steel plate concrete As described in [4] above, a steel plate concrete test specimen in which concrete was cast in the internal cavity of the steel plate unit (a normal concrete test specimen in which normal concrete was cast and a recycled concrete was cast. Recycled concrete test specimen) was installed on a 5000kN Amsler type tester with the length of 2500mm as the horizontal direction, the position of the first and fourth ribs as the support points, and the wide surface side being vertical with the two-point support. . In this way, with the wide side of the plate-shaped steel plate concrete test piece placed vertically and placed horizontally, a load is applied from above to the position of the second rib and the position of the third rib on the upper side, and the beam type test piece Shear force was introduced into the left and right test parts, that is, the parts corresponding to the lower and upper cavities.
[0044]
The load was monotonic, and after the maximum proof stress, the applied force was continued until the shear deformation angle of the test part exceeded 0.03 rad. The load was measured using a 300tf load cell attached to the two central loading points and a load cell with built-in Amsler. Deformation was measured by measuring the vertical and horizontal displacements of the applied and supporting points and the diagonal displacement of each test part with an electric displacement meter. The vertical and horizontal displacements of the applied and supporting points were measured as absolute displacements from the reaction force bed.
[0045]
[6] Loading test results The relationship between the shear force (Q) and the shear deformation angle (γ) of the ordinary concrete specimen and the recycled concrete specimen is shown in FIGS. Since each test specimen has two test parts (a lower cavity part on the lower side and an upper cavity part on the upper side when placing), the names of the test parts are shown in both figures. For each shear deformation γ, the value measured by a static strain measuring device set on the diagonal of the test part was used. In both figures, the crack initiation point, the web steel plate tensile yield point, and the maximum load point during the experiment are indicated by the indicated symbols, and the yield strength and ultimate strength calculated according to the SC structure technical guidelines are shown.
[0046]
FIG. 6 shows a comparison of the relationship between the shear stress degree (τ) and the shear deformation angle (γ) of the ordinary concrete specimen and the recycled concrete specimen. For reference, the yield strength and ultimate strength calculated according to the SC structure technical guidelines for a steel plate web thickness of 2.3 mm are also shown.
[0047]
As can be seen from these test results, recycled concrete showed a maximum load of about 200kN greater than that of ordinary concrete. However, when comparing the initial shear stiffness, the specimen of recycled concrete is more reversible than the strength characteristics. It is bigger than the ones. This is thought to be due to the fact that the compressive strength of recycled concrete is greater than that of ordinary concrete, but the modulus of elasticity is conversely greater than that of ordinary concrete.
[0048]
Table 8 shows a comparison between the experimental values and the calculated values of the normal concrete specimen and the recycled concrete specimen. Here, the experimental value of the shear crack load is the value immediately after the occurrence of the shear crack, and the experimental value of the yield load is the value when the strain gauge closest to the applied point and the support point has reached yield. As for the calculated value, the value of the material test result was used, and it was calculated by “Evaluation Method of Restoring Force Characteristics of SC Structural Shear Wall” in “SC Structural Technical Guidelines” As can be seen from the results in Table 8, the experimental value / calculated value is less than 1 for the shear crack load, but the variation is relatively large. For the yield load, the calculated value gives the lower limit of the experimental value, and the experimental value / calculated value is about 1.4. For the maximum load, the experimental value / calculated value is 1.1 to 1.2, and the calculated value evaluates the experimental value on the safe side. From this, it can be seen that a steel plate concrete structure using recycled concrete can be evaluated according to the “SC structure technical guidelines” in the same manner as a steel plate structure using ordinary concrete.
[0049]
[Table 8]

[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a steel plate concrete structure can be constructed using a recycled aggregate that does not satisfy the standard of JASS5 as the aggregate for concrete. For this reason, it is possible to recycle concrete waste materials and to assemble large-scale steel plate panels produced in the factory, which are attracting attention as a next-generation structure and construction method, and to put concrete inside the panels. Can greatly contribute to the development of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of construction of a steel plate concrete structure according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of the particle size distribution of ground fine powder, crushed powder, and mixed powder as recycled aggregate.
FIG. 3 is a diagram showing an example of the particle size distribution of ground coarse aggregate as recycled aggregate.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the shear force and the shear deformation angle of a steel plate concrete specimen using ordinary concrete.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the shear force and the shear deformation angle of a steel plate concrete test specimen using recycled aggregate concrete (recycled concrete).
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the shear deformation angle and the degree of shear stress of a steel plate concrete specimen using ordinary concrete and recycled concrete.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steel plate unit 2 Steel structure 3 Steel web plate 4 Concrete filling cavity

Claims

In the construction of a steel plate concrete structure in which concrete is placed in a steel plate unit having a concrete filling cavity, a 5 mm under powder (crushed powder) or a waste of concrete waste (concrete glass) generated when crushing the concrete waste High-fluidity concrete is kneaded using recycled fine aggregate consisting of either or both of the 5 mm underpowder (milling fines) generated when grinding with a grinder. A construction method of a steel plate concrete structure characterized by being cast in a cavity.

High fluidity concrete is composed of water, cement, recycled coarse aggregate with water absorption of 3-7%, recycled fine aggregate with water absorption of 5-15%, and chemical admixture. Slump value is 21-25cm, slump flow value The method for constructing a steel plate concrete structure according to claim 1, wherein is 40 to 70 cm.

The method for constructing a steel plate concrete structure according to claim 2, wherein the recycled coarse aggregate is a crushed material (concrete glass) of a waste concrete material obtained by grinding the surface (ground coarse aggregate) with a grinder.

The construction method of a steel plate concrete structure according to claim 2 or 3 , wherein the chemical admixture includes a high-performance AE water reducing agent.