JP4002153B2 - 橋梁上部構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，超高強度コンクリートを用いたＰＣコンクリート板をウエブとして箱桁を構築する橋梁上部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下床版と上床版をウエブで繋いで箱桁とする橋梁の上部構造では，ウエブは大きなせん断力を受けるので，これをコンクリートパネルで構成する場合，パネルを厚くする必要がある。
【０００３】
しかし，下床版と上床版を現場打ちコンクリートで構築する場合には，コンクリートパネルを薄くして軽くする方が施工性の面でも費用の面でも有利である。だが，箱桁のコンクリートウエブを薄くするには，大きなせん断力に耐える材質でなければならない。
【０００４】
従来より，建築の分野では，１００〜１５０Ｎ／ｍｍ2級の超高強度コンクリートの適用実績がある。しかし，土木分野での実績はなく，通常の橋梁上部工において，プレキャスト部材として使用されるウエブに対して超高強度コンクリートを用いた例は少ない。僅かに，粗骨材を含まず，２ｍｍ以下の粒子と金属繊維もしくは樹脂系繊維で構成された特殊なセメント系複合材料を使用した実績がある程度である。しかし，この複合材料は強度は高いがコストも高い。前記の建築分野で実績のある圧縮強度１００〜１５０Ｎ／ｍｍ2レベルのコンクリートは自己収縮が大きいので，そのままでは，橋梁上部工のウエブには不適である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
橋梁上部工のウエブをコンクリートで構成する場合，補強鋼材を増やしてコンクリートによる強度不足を補うこともできるが，ウエブではコンクリートの圧縮破壊が先行するようになるため，ウエブの厚さをあまり薄くできない。このためにコンクリートパネルでウエブを構成するには基本的に無理がある。またプレテンション構造のコンクリートパネルとする場合には，ＰＣ鋼材の定着は鋼材とコンクリートの付着によるが，通常は定着のために必要な長さが長くなり，非効率である。
【０００６】
したがって，本発明は，このような問題を解決してコンクリートパネルで橋梁上部工のウエブを構成することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は，下床版と上床版の間にウエブを取付けて箱桁を構成する橋梁上部構造において，上下方向にＰＣ鋼材を緊張してなるプレストレストコンクリート板で前記のウエブを構成し，該プレストレストコンクリート板のコンクリートが２８日圧縮強度１００〜１８０Ｎ／ｍｍ2の超高強度コンクリートであることを特徴とする。ＰＣ鋼材を緊張してなる該ＰＣコンクリート板は，工場または現場製作ヤードで製作し，これを架設場所に運搬して箱桁のウエブにあたる位置に設置し，下床版および上床版を場所打ちすることによって箱桁を構築する。
【０００８】
該ウエブに用いるＰＣコンクリート板の超高強度コンクリートは，材齢６０日での自己収縮量が１ｍあたり４００μｍ以下のものを使用する。このような超高強度コンクリートは，水，セメントを含む結合材，細骨材，最大寸法２０ｍｍ以下の粗骨材，JIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に従う減水剤，ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤を，水セメント比１５〜２５％，粗骨材量２００〜４００Ｌ／ｍ3，空気量３％未満のもとで練り混ぜて作製されたものであり，そのさい，(1) 前記の粗骨材の一部として，吸水率５〜２０％，圧壊荷重１０００〜２０００Ｎ，絶乾比重１.４〜２.０の人工骨材を使用することによって作製することができる。また，(2) 膨張材を１０〜３０Ｋｇ／ｍ3配合する，或いは(3) 収縮低減剤を，セメントを含む結合材量の１〜４重量％配合する，ことを併用することができる。
【０００９】
【実施の形態】
図１に本発明に従う橋梁上部構造の例を示した。図示のように，この上部構造は，下床版１と上床版２との間の側部にウエブ３を取り付けて箱桁を構築するものであり，下床版１と上床版２は現場打ちコンクリートで形成され，これらの床版内部には内ケーブル４が埋設されると共に，箱桁内部の空洞を利用して外ケーブル５が適宜張りめぐらされる。
【００１０】
このような箱桁におけるウエブ３を構成する材料として，本発明では，上下方向にＰＣ鋼材６を緊張してなるプレストレストコンクリート板７（ＰＣコンクリート板という）を使用する。このＰＣコンクリート板７のコンクリートには自己収縮量の少ない超高強度コンクリート８を用いる。ＰＣコンクリート板７そのものは工場または現場製作ヤードで製作する。これを架設場所に搬入し，所定の位置に設置し，下床版１および上床版２を場所打ちする。
【００１１】
ＰＣコンクリート板７の製作に用いる超高強度コンクリート８は，２８日圧縮強度１００〜１８０Ｎ／ｍｍ2レベルのものであり，材齢６０日での自己収縮量が１ｍあたり４００μｍ以下，好ましくは３００μｍ以下のものである。
【００１２】
以下に，この超高強度コンクリートについて説明する。自己収縮量が少なくて且つ１００〜１８０Ｎ／ｍｍ2級の圧縮強度を示す超高強度コンクリートを得るために，本発明においては，水，セメントを含む結合材（ポルトランドセメントまたはポゾラン系混和材料を含む混合セメント，特殊処理されたシリカフューム等を包含する），細骨材，最大寸法２０ｍｍ以下の粗骨材，JIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に従う減水剤，ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種を，水セメント比１５〜２５％，粗骨材量２００〜４００Ｌ／ｍ3および空気量３％未満，の配合を基本とし，この基本配合のもとで，次の手段を採用する。
(1) 粗骨材の一部として，吸水率５〜２０％，圧壊荷重１０００〜２０００Ｎ，絶乾比重１.４〜２.０の人工骨材を使用する。
また，以下の手段を併用することができる。
(2) 膨張材を１０〜３０Ｋｇ／ｍ3配合する。
(3) 収縮低減剤を単位セメント量（セメントを含む結合材）の１〜４重量％配合する。
【００１３】
前記(1) のような物性をもつ人工骨材は，例えば石炭灰と頁岩とを原料とし，これらの粉状体を所定の割合，例えば石炭灰：頁岩＝５：５〜７：３の重量比で混合し，水またはバインダーを加えて造粒し，その造粒品を高温（１１００℃以上）で焼成し，その焼成条件並びに焼成温度からの冷却過程を適正に調節することによって得ることができる。得られた焼成品はこれを粉砕・分級することによって，細骨材分と粗骨材分とに分別することができる。粗骨材分については最大粒径１５ｍｍ以下として，本発明の超高強度コンクリートを得るための粗骨材の一部として利用する。
【００１４】
コンクリートの自己収縮は，コンクリート内部におけるセメントの水和反応の進行によって細孔空隙中の水が消費され，水面がより細孔径の小さな空隙に移動し，これによって水の表面張力に起因する毛細管張力が増大することによって起こる現象であると説明されている。いわゆる「自己乾燥」が原因である。水セメント比の小さな高強度コンクリートではとくにこれが顕著となり，シリカフューム等を用いて組織を緻密化するとさらに毛細管張力が大きくなり，収縮量も大きくなる。前記(1) のような物性をもつ吸水した人工骨材を用いると，この自己乾燥を低減する作用を果たす。すなわち，人工骨材がコンクリート中の「貯水池」として機能し，水和反応によって消費される水分を補償し，細孔空隙中の乾燥を低減する「セルフキュアリング効果」を発揮することによって，自己収縮や乾燥収縮の低減を図ることができる。
【００１５】
前記(1) のような物性をもつ人工骨材の代表的な製造例を挙げると，下記の化学成分をもつ火力発電所副生の石炭灰粗粉（ａ）と下記の化学成分をもつ頁岩の微粉末（ｂ）とを（ａ）：（ｂ）の重量比がほぼ６：４の割合で混合し，バインダーを加えて造粒したあと，これをロータリキルンで約１１００〜１２００℃で焼成し，その冷却過程においてほぼ１００〜２００℃から水中に急冷する。得られた焼成品は粗砕し分級して５ｍｍ以下の細骨材分と５〜１５ｍｍの粗骨材分とに分別することができる。
（ａ）石炭灰の化学成分値（質量％）＝ＳｉＯ2：約５４％，Ａｌ2Ｏ3 ：約２９％，Ｆｅ2Ｏ3 ＋ＦｅＯ：約４.５％，ＣａＯ：約３.５％，ＭｇＯ：約１.０％，強熱減量：約４.７％
（ｂ）頁岩の化学成分値（質量％）＝ＳｉＯ2：約７０％，Ａｌ2Ｏ3 ：約１３％，Ｆｅ2Ｏ3 ＋ＦｅＯ：約４.２％，ＣａＯ：約１.６％，ＭｇＯ：約１.６％，強熱減量：約５.６％
【００１６】
このようにして得られた５〜１５ｍｍの粗骨材分は，絶乾比重＝１.５２，熱間吸水率＝１５％，JIS Z 8841に従う圧壊荷重＝１１３０Ｎを示す。ここで，熱間吸水率とは，この人工骨材の焼成過程において１００〜２００℃から水冷した後，常温状態にて，これを表乾状態で吸水率を測定した値を言う。このものは，細孔半径５０〜６０００ｎｍにおいて細孔量がほぼ均等に分布しており，累積細孔量（総細孔量）は約１１０ｍ3／ｇに達する。このことが，低比重でありながら高強度化に寄与し且つ保水性能を高めるのに有効に作用する。同様の原理に従い，原材料の選定と焼成条件の適正な制御を行うことによって，JIS Z 8841に従う圧壊荷重が１０００〜２０００Ｎの範囲，絶乾比重が 1.4〜2.0 の範囲，吸水率が５〜20％の範囲にある人工骨材を製造することができ，この人工骨材を用いることによって，自己収縮量が少ない超高強度コンクリートを製造することができる。
【００１７】
人工骨材の圧壊荷重が１０００Ｎ未満では１００Ｎ／ｍｍ2以上のコンクリート強度を得ることができず，逆に２０００Ｎを超えるものでは十分な細孔量を確保できなくなり，このために吸水率が低下するので自己収縮量の低減に寄与することができない。したがって，本発明で用いる人工骨材の圧壊荷重は１０００〜２０００Ｎ，好ましくは１２００〜１８００Ｎである。また，該人工骨材の絶乾比重が 1.4未満では圧壊荷重１０００Ｎ以上を確保するのが困難となり，該比重が 2.0を超えると十分な吸水率を確保するのが困難となるので，本発明で用いる人工骨材の絶乾比重は 1.4〜2.0 好ましくは1.50〜1.70であるのがよい。吸水率については５％未満ではコンクリートの自己収縮や乾燥収縮に対する改善効果が十分に現れず，２０％を超えると比重 2.0以下で圧壊強度１０００Ｎ以上を確保するのが困難となるので，本発明で用いる人工骨材の吸水率は５〜２０％であるのが好ましい。
【００１８】
このような人工骨材を，コンクリート用骨材の一部として，例えば全粗骨材の５〜３０重量％として使用し，水セメント比が１５〜２５％, 全粗骨材量が２００〜４００Ｌ／ｍ3，空気量３％未満となるように配合すると共に，化学混和剤としてJIS A 6204に従う減水剤，ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種を使用してコンクリートを練り混ぜることにより，圧縮強度が１００〜１５０Ｎ／ｍｍ2で自己収縮量が１ｍあたり４００μｍ以下の低収縮超高強度コンクリートが得られる。
【００１９】
このコンクリートは，自己収縮量が少ないのでプレストレスのロスを小さくすることができる。したがって，極めて高強度でひび割れ抵抗の強いＰＣコンクリート板を得ることができ，このＰＣコンクリート板を用いてウエブを構成することにより，補強鋼材を増やしてウエブ厚みを薄くすることが可能となり，その結果，従来より施工性・経済性に優れた箱桁構造を実現できる。
【００２０】
次に，前記(2) の膨張材の配合によって超高強度コンクリートの自己収縮率を低減する場合について説明する。
【００２１】
膨張材は，水と反応してエトリンガイトと呼ばれる針状結晶を生成し，これが通常のセメント反応生成物よりも粗な組織を形成するために，見かけの体積が大きくなることを利用してコンクリートを膨張させるものである。本発明においてはこの膨張材による膨張効果で超高強度コンクリートの自己収縮量を補償するものであり，前述の超高強度コンクリートの基本配合，すなわち，水，セメントを含む結合材（ポルトランドセメントまたはポゾラン系混和材料を含む混合セメント，特殊処理されたシリカフューム等を包含する），細骨材，最大寸法２０ｍｍ以下の粗骨材，JIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に従う減水剤, ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種を，水セメント比１５〜２５％，粗骨材量２００〜４００Ｌ／ｍ3，空気量３％未満のもとで練り混ぜするさいに，市販の膨張材を１０〜３０Ｋｇ／ｍ3の量で添加することによって，この超高強度コンクリートの自己収縮量を１ｍあたり４００μｍ以下，好ましくは３５０μｍ以下にすることができることがわかった。
【００２２】
市販の膨張材としては，例えばデンカ株式会社製の商品名パワーＣＳＡ，パワーＣＳＡ type Ｒ等が挙げられる。
【００２３】
前記(3) の収縮低減剤の配合によって超高強度コンクリートの自己収縮率を低減する場合について説明すると，収縮低減剤は細孔中の水の表面張力を低減する効果をもち，これが収縮の原因となる毛細管張力を低減させることによって，自己収縮や乾燥収縮を低減する効果を発揮する。本発明においては，前述の超高強度コンクリートの基本配合，すなわち，水，セメントを含む結合材（ポルトランドセメントまたはポゾラン系混和材料を含む混合セメント，特殊処理されたシリカフューム等を包含する），細骨材，最大寸法２０ｍｍ以下の粗骨材，JIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に従う減水剤, ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種を，水セメント比１５〜２５％，粗骨材量２００〜４００Ｌ／ｍ3，空気量３％未満のもとで練り混ぜするさいに，市販の収縮低減剤を，セメントを含む結合材の１〜４重量％配合することによって，この超高強度コンクリートの自己収縮量を１ｍあたり４００μｍ以下，好ましくは３５０μｍ以下にすることができることがわかった。
【００２４】
市販の収縮低減剤としては，例えば太平洋マテリアル株式会社製の商品名テトラガードＡＳ２１等が使用できる。
【００２５】
このように，膨張材または収縮低減剤を適量配合することによって，前記(1) と場合と同様に，自己収縮量が少ないのでプレストレスのロスを小さくすることができる。したがって，極めて高強度でひび割れ抵抗の強いＰＣコンクリート板を得ることができ，このＰＣコンクリート板を用いてウエブを構成することにより，補強鋼材を増やしてウエブ厚みを薄くすることが可能となり，その結果，従来より施工性・経済性に優れた箱桁構造を実現できる。
【００２６】
前記の吸水率５〜２０％の高強度人工骨材の使用に加え，膨張材または収縮低減剤の配合を組合せて適用することもできる。
【００２７】
本発明の超高強度コンクリートに用いる結合材としては，ポルトランドセメントのほか，次のような結合材例えば，シリカフューム，フライアッシュ，石炭ガス化フライアッシュ，高炉スラグ微粉末などを使用することができる。
【００２８】
本発明の超高強度コンクリートに用いる化学混和剤（JIS A 6204に従う減水剤, ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種）としては，ポリカルボン酸系，ポリエーテル系，ナフタレン系，メラミンスルホン酸系，アミノスルホン酸系等のものが使用できるが，とくにポリカルボン酸系もしくはポリエーテル系のものが好ましい。また，その助剤として消泡剤を使用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によると，超高強度ＰＣコンクリート板を箱桁のウエブとしたものであるから，箱桁の施工が容易化し且つコストも安価となる。したがって，橋梁上部工の施工性および経済性の両面でこれまでのものにはない実用的な効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う橋梁上部構造の箱桁の例を示す一部切欠斜視図である。
【符号の説明】
１ 下床版
２ 上床版
３ ウエブ
４ 内ケーブル
５ 外ケーブル
６ ＰＣ鋼材
７ ＰＣコンクリート板
８ 超高強度コンクリート
【発明の属する技術分野】
本発明は，超高強度コンクリートを用いたＰＣコンクリート板をウエブとして箱桁を構築する橋梁上部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下床版と上床版をウエブで繋いで箱桁とする橋梁の上部構造では，ウエブは大きなせん断力を受けるので，これをコンクリートパネルで構成する場合，パネルを厚くする必要がある。
【０００３】
しかし，下床版と上床版を現場打ちコンクリートで構築する場合には，コンクリートパネルを薄くして軽くする方が施工性の面でも費用の面でも有利である。だが，箱桁のコンクリートウエブを薄くするには，大きなせん断力に耐える材質でなければならない。
【０００４】
従来より，建築の分野では，１００〜１５０Ｎ／ｍｍ2級の超高強度コンクリートの適用実績がある。しかし，土木分野での実績はなく，通常の橋梁上部工において，プレキャスト部材として使用されるウエブに対して超高強度コンクリートを用いた例は少ない。僅かに，粗骨材を含まず，２ｍｍ以下の粒子と金属繊維もしくは樹脂系繊維で構成された特殊なセメント系複合材料を使用した実績がある程度である。しかし，この複合材料は強度は高いがコストも高い。前記の建築分野で実績のある圧縮強度１００〜１５０Ｎ／ｍｍ2レベルのコンクリートは自己収縮が大きいので，そのままでは，橋梁上部工のウエブには不適である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
橋梁上部工のウエブをコンクリートで構成する場合，補強鋼材を増やしてコンクリートによる強度不足を補うこともできるが，ウエブではコンクリートの圧縮破壊が先行するようになるため，ウエブの厚さをあまり薄くできない。このためにコンクリートパネルでウエブを構成するには基本的に無理がある。またプレテンション構造のコンクリートパネルとする場合には，ＰＣ鋼材の定着は鋼材とコンクリートの付着によるが，通常は定着のために必要な長さが長くなり，非効率である。
【０００６】
したがって，本発明は，このような問題を解決してコンクリートパネルで橋梁上部工のウエブを構成することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は，下床版と上床版の間にウエブを取付けて箱桁を構成する橋梁上部構造において，上下方向にＰＣ鋼材を緊張してなるプレストレストコンクリート板で前記のウエブを構成し，該プレストレストコンクリート板のコンクリートが２８日圧縮強度１００〜１８０Ｎ／ｍｍ2の超高強度コンクリートであることを特徴とする。ＰＣ鋼材を緊張してなる該ＰＣコンクリート板は，工場または現場製作ヤードで製作し，これを架設場所に運搬して箱桁のウエブにあたる位置に設置し，下床版および上床版を場所打ちすることによって箱桁を構築する。
【０００８】
該ウエブに用いるＰＣコンクリート板の超高強度コンクリートは，材齢６０日での自己収縮量が１ｍあたり４００μｍ以下のものを使用する。このような超高強度コンクリートは，水，セメントを含む結合材，細骨材，最大寸法２０ｍｍ以下の粗骨材，JIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に従う減水剤，ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤を，水セメント比１５〜２５％，粗骨材量２００〜４００Ｌ／ｍ3，空気量３％未満のもとで練り混ぜて作製されたものであり，そのさい，(1) 前記の粗骨材の一部として，吸水率５〜２０％，圧壊荷重１０００〜２０００Ｎ，絶乾比重１.４〜２.０の人工骨材を使用することによって作製することができる。また，(2) 膨張材を１０〜３０Ｋｇ／ｍ3配合する，或いは(3) 収縮低減剤を，セメントを含む結合材量の１〜４重量％配合する，ことを併用することができる。
【０００９】
【実施の形態】
図１に本発明に従う橋梁上部構造の例を示した。図示のように，この上部構造は，下床版１と上床版２との間の側部にウエブ３を取り付けて箱桁を構築するものであり，下床版１と上床版２は現場打ちコンクリートで形成され，これらの床版内部には内ケーブル４が埋設されると共に，箱桁内部の空洞を利用して外ケーブル５が適宜張りめぐらされる。
【００１０】
このような箱桁におけるウエブ３を構成する材料として，本発明では，上下方向にＰＣ鋼材６を緊張してなるプレストレストコンクリート板７（ＰＣコンクリート板という）を使用する。このＰＣコンクリート板７のコンクリートには自己収縮量の少ない超高強度コンクリート８を用いる。ＰＣコンクリート板７そのものは工場または現場製作ヤードで製作する。これを架設場所に搬入し，所定の位置に設置し，下床版１および上床版２を場所打ちする。
【００１１】
ＰＣコンクリート板７の製作に用いる超高強度コンクリート８は，２８日圧縮強度１００〜１８０Ｎ／ｍｍ2レベルのものであり，材齢６０日での自己収縮量が１ｍあたり４００μｍ以下，好ましくは３００μｍ以下のものである。
【００１２】
以下に，この超高強度コンクリートについて説明する。自己収縮量が少なくて且つ１００〜１８０Ｎ／ｍｍ2級の圧縮強度を示す超高強度コンクリートを得るために，本発明においては，水，セメントを含む結合材（ポルトランドセメントまたはポゾラン系混和材料を含む混合セメント，特殊処理されたシリカフューム等を包含する），細骨材，最大寸法２０ｍｍ以下の粗骨材，JIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に従う減水剤，ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種を，水セメント比１５〜２５％，粗骨材量２００〜４００Ｌ／ｍ3および空気量３％未満，の配合を基本とし，この基本配合のもとで，次の手段を採用する。
(1) 粗骨材の一部として，吸水率５〜２０％，圧壊荷重１０００〜２０００Ｎ，絶乾比重１.４〜２.０の人工骨材を使用する。
また，以下の手段を併用することができる。
(2) 膨張材を１０〜３０Ｋｇ／ｍ3配合する。
(3) 収縮低減剤を単位セメント量（セメントを含む結合材）の１〜４重量％配合する。
【００１３】
前記(1) のような物性をもつ人工骨材は，例えば石炭灰と頁岩とを原料とし，これらの粉状体を所定の割合，例えば石炭灰：頁岩＝５：５〜７：３の重量比で混合し，水またはバインダーを加えて造粒し，その造粒品を高温（１１００℃以上）で焼成し，その焼成条件並びに焼成温度からの冷却過程を適正に調節することによって得ることができる。得られた焼成品はこれを粉砕・分級することによって，細骨材分と粗骨材分とに分別することができる。粗骨材分については最大粒径１５ｍｍ以下として，本発明の超高強度コンクリートを得るための粗骨材の一部として利用する。
【００１４】
コンクリートの自己収縮は，コンクリート内部におけるセメントの水和反応の進行によって細孔空隙中の水が消費され，水面がより細孔径の小さな空隙に移動し，これによって水の表面張力に起因する毛細管張力が増大することによって起こる現象であると説明されている。いわゆる「自己乾燥」が原因である。水セメント比の小さな高強度コンクリートではとくにこれが顕著となり，シリカフューム等を用いて組織を緻密化するとさらに毛細管張力が大きくなり，収縮量も大きくなる。前記(1) のような物性をもつ吸水した人工骨材を用いると，この自己乾燥を低減する作用を果たす。すなわち，人工骨材がコンクリート中の「貯水池」として機能し，水和反応によって消費される水分を補償し，細孔空隙中の乾燥を低減する「セルフキュアリング効果」を発揮することによって，自己収縮や乾燥収縮の低減を図ることができる。
【００１５】
前記(1) のような物性をもつ人工骨材の代表的な製造例を挙げると，下記の化学成分をもつ火力発電所副生の石炭灰粗粉（ａ）と下記の化学成分をもつ頁岩の微粉末（ｂ）とを（ａ）：（ｂ）の重量比がほぼ６：４の割合で混合し，バインダーを加えて造粒したあと，これをロータリキルンで約１１００〜１２００℃で焼成し，その冷却過程においてほぼ１００〜２００℃から水中に急冷する。得られた焼成品は粗砕し分級して５ｍｍ以下の細骨材分と５〜１５ｍｍの粗骨材分とに分別することができる。
（ａ）石炭灰の化学成分値（質量％）＝ＳｉＯ2：約５４％，Ａｌ2Ｏ3 ：約２９％，Ｆｅ2Ｏ3 ＋ＦｅＯ：約４.５％，ＣａＯ：約３.５％，ＭｇＯ：約１.０％，強熱減量：約４.７％
（ｂ）頁岩の化学成分値（質量％）＝ＳｉＯ2：約７０％，Ａｌ2Ｏ3 ：約１３％，Ｆｅ2Ｏ3 ＋ＦｅＯ：約４.２％，ＣａＯ：約１.６％，ＭｇＯ：約１.６％，強熱減量：約５.６％
【００１６】
このようにして得られた５〜１５ｍｍの粗骨材分は，絶乾比重＝１.５２，熱間吸水率＝１５％，JIS Z 8841に従う圧壊荷重＝１１３０Ｎを示す。ここで，熱間吸水率とは，この人工骨材の焼成過程において１００〜２００℃から水冷した後，常温状態にて，これを表乾状態で吸水率を測定した値を言う。このものは，細孔半径５０〜６０００ｎｍにおいて細孔量がほぼ均等に分布しており，累積細孔量（総細孔量）は約１１０ｍ3／ｇに達する。このことが，低比重でありながら高強度化に寄与し且つ保水性能を高めるのに有効に作用する。同様の原理に従い，原材料の選定と焼成条件の適正な制御を行うことによって，JIS Z 8841に従う圧壊荷重が１０００〜２０００Ｎの範囲，絶乾比重が 1.4〜2.0 の範囲，吸水率が５〜20％の範囲にある人工骨材を製造することができ，この人工骨材を用いることによって，自己収縮量が少ない超高強度コンクリートを製造することができる。
【００１７】
人工骨材の圧壊荷重が１０００Ｎ未満では１００Ｎ／ｍｍ2以上のコンクリート強度を得ることができず，逆に２０００Ｎを超えるものでは十分な細孔量を確保できなくなり，このために吸水率が低下するので自己収縮量の低減に寄与することができない。したがって，本発明で用いる人工骨材の圧壊荷重は１０００〜２０００Ｎ，好ましくは１２００〜１８００Ｎである。また，該人工骨材の絶乾比重が 1.4未満では圧壊荷重１０００Ｎ以上を確保するのが困難となり，該比重が 2.0を超えると十分な吸水率を確保するのが困難となるので，本発明で用いる人工骨材の絶乾比重は 1.4〜2.0 好ましくは1.50〜1.70であるのがよい。吸水率については５％未満ではコンクリートの自己収縮や乾燥収縮に対する改善効果が十分に現れず，２０％を超えると比重 2.0以下で圧壊強度１０００Ｎ以上を確保するのが困難となるので，本発明で用いる人工骨材の吸水率は５〜２０％であるのが好ましい。
【００１８】
このような人工骨材を，コンクリート用骨材の一部として，例えば全粗骨材の５〜３０重量％として使用し，水セメント比が１５〜２５％, 全粗骨材量が２００〜４００Ｌ／ｍ3，空気量３％未満となるように配合すると共に，化学混和剤としてJIS A 6204に従う減水剤，ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種を使用してコンクリートを練り混ぜることにより，圧縮強度が１００〜１５０Ｎ／ｍｍ2で自己収縮量が１ｍあたり４００μｍ以下の低収縮超高強度コンクリートが得られる。
【００１９】
このコンクリートは，自己収縮量が少ないのでプレストレスのロスを小さくすることができる。したがって，極めて高強度でひび割れ抵抗の強いＰＣコンクリート板を得ることができ，このＰＣコンクリート板を用いてウエブを構成することにより，補強鋼材を増やしてウエブ厚みを薄くすることが可能となり，その結果，従来より施工性・経済性に優れた箱桁構造を実現できる。
【００２０】
次に，前記(2) の膨張材の配合によって超高強度コンクリートの自己収縮率を低減する場合について説明する。
【００２１】
膨張材は，水と反応してエトリンガイトと呼ばれる針状結晶を生成し，これが通常のセメント反応生成物よりも粗な組織を形成するために，見かけの体積が大きくなることを利用してコンクリートを膨張させるものである。本発明においてはこの膨張材による膨張効果で超高強度コンクリートの自己収縮量を補償するものであり，前述の超高強度コンクリートの基本配合，すなわち，水，セメントを含む結合材（ポルトランドセメントまたはポゾラン系混和材料を含む混合セメント，特殊処理されたシリカフューム等を包含する），細骨材，最大寸法２０ｍｍ以下の粗骨材，JIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に従う減水剤, ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種を，水セメント比１５〜２５％，粗骨材量２００〜４００Ｌ／ｍ3，空気量３％未満のもとで練り混ぜするさいに，市販の膨張材を１０〜３０Ｋｇ／ｍ3の量で添加することによって，この超高強度コンクリートの自己収縮量を１ｍあたり４００μｍ以下，好ましくは３５０μｍ以下にすることができることがわかった。
【００２２】
市販の膨張材としては，例えばデンカ株式会社製の商品名パワーＣＳＡ，パワーＣＳＡ type Ｒ等が挙げられる。
【００２３】
前記(3) の収縮低減剤の配合によって超高強度コンクリートの自己収縮率を低減する場合について説明すると，収縮低減剤は細孔中の水の表面張力を低減する効果をもち，これが収縮の原因となる毛細管張力を低減させることによって，自己収縮や乾燥収縮を低減する効果を発揮する。本発明においては，前述の超高強度コンクリートの基本配合，すなわち，水，セメントを含む結合材（ポルトランドセメントまたはポゾラン系混和材料を含む混合セメント，特殊処理されたシリカフューム等を包含する），細骨材，最大寸法２０ｍｍ以下の粗骨材，JIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に従う減水剤, ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種を，水セメント比１５〜２５％，粗骨材量２００〜４００Ｌ／ｍ3，空気量３％未満のもとで練り混ぜするさいに，市販の収縮低減剤を，セメントを含む結合材の１〜４重量％配合することによって，この超高強度コンクリートの自己収縮量を１ｍあたり４００μｍ以下，好ましくは３５０μｍ以下にすることができることがわかった。
【００２４】
市販の収縮低減剤としては，例えば太平洋マテリアル株式会社製の商品名テトラガードＡＳ２１等が使用できる。
【００２５】
このように，膨張材または収縮低減剤を適量配合することによって，前記(1) と場合と同様に，自己収縮量が少ないのでプレストレスのロスを小さくすることができる。したがって，極めて高強度でひび割れ抵抗の強いＰＣコンクリート板を得ることができ，このＰＣコンクリート板を用いてウエブを構成することにより，補強鋼材を増やしてウエブ厚みを薄くすることが可能となり，その結果，従来より施工性・経済性に優れた箱桁構造を実現できる。
【００２６】
前記の吸水率５〜２０％の高強度人工骨材の使用に加え，膨張材または収縮低減剤の配合を組合せて適用することもできる。
【００２７】
本発明の超高強度コンクリートに用いる結合材としては，ポルトランドセメントのほか，次のような結合材例えば，シリカフューム，フライアッシュ，石炭ガス化フライアッシュ，高炉スラグ微粉末などを使用することができる。
【００２８】
本発明の超高強度コンクリートに用いる化学混和剤（JIS A 6204に従う減水剤, ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種）としては，ポリカルボン酸系，ポリエーテル系，ナフタレン系，メラミンスルホン酸系，アミノスルホン酸系等のものが使用できるが，とくにポリカルボン酸系もしくはポリエーテル系のものが好ましい。また，その助剤として消泡剤を使用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によると，超高強度ＰＣコンクリート板を箱桁のウエブとしたものであるから，箱桁の施工が容易化し且つコストも安価となる。したがって，橋梁上部工の施工性および経済性の両面でこれまでのものにはない実用的な効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う橋梁上部構造の箱桁の例を示す一部切欠斜視図である。
【符号の説明】
１ 下床版
２ 上床版
３ ウエブ
４ 内ケーブル
５ 外ケーブル
６ ＰＣ鋼材
７ ＰＣコンクリート板
８ 超高強度コンクリート
Claims (3)
- 下床版と上床版の間にウエブを取付けて箱桁を構成する橋梁上部構造において，上下方向にＰＣ鋼材を緊張してなるプレストレストコンクリート板で前記のウエブを構成し，該プレストレストコンクリート板のコンクリートが２８日圧縮強度１００〜１８０Ｎ／ｍｍ 2 ，かつ材齢６０日での自己収縮量が１ｍあたり４００μｍ以下の超高強度コンクリートであり，その超高強度コンクリートは，水，セメントを含む結合材，細骨材，最大寸法２０ｍｍ以下の粗骨材およびJIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に従う減水剤，ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種を，水セメント比１５〜２５％，粗骨材量２００〜４００Ｌ／ｍ3，空気量３％未満のもとで練り混ぜて作製されたものであり，そのさい，前記の粗骨材の一部として，吸水率５〜２０％，圧壊荷重１０００〜２０００Ｎ，絶乾比重１.４〜２.０の人工骨材を使用したものであることを特徴とする橋梁上部構造。
- 下床版と上床版の間にウエブを取付けて箱桁を構成する橋梁上部構造において，上下方向にＰＣ鋼材を緊張してなるプレストレストコンクリート板で前記のウエブを構成し，該プレストレストコンクリート板のコンクリートが２８日圧縮強度１００〜１８０Ｎ／ｍｍ 2 ，かつ材齢６０日での自己収縮量が１ｍあたり４００μｍ以下の超高強度コンクリートであり，その超高強度コンクリートは，水，セメントを含む結合材，細骨材，最大寸法２０ｍｍ以下の粗骨材およびJIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に従う減水剤，ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種を，水セメント比１５〜２５％，粗骨材量２００〜４００Ｌ／ｍ3，空気量３％未満のもとで練り混ぜて作製されたものであり，そのさい，さらに膨張材を１０〜３０Ｋｇ／ｍ3配合したものであり，かつ前記の粗骨材の一部として，吸水率５〜２０％，圧壊荷重１０００〜２０００Ｎ，絶乾比重１ . ４〜２ . ０の人工骨材を使用したものであることを特徴とする橋梁上部構造。
- 下床版と上床版の間にウエブを取付けて箱桁を構成する橋梁上部構造において，上下方向にＰＣ鋼材を緊張してなるプレストレストコンクリート板で前記のウエブを構成し，該プレストレストコンクリート板のコンクリートが２８日圧縮強度１００〜１８０Ｎ／ｍｍ 2 ，かつ材齢６０日での自己収縮量が１ｍあたり４００μｍ以下の超高強度コンクリートであり，その超高強度コンクリートは，水，セメントを含む結合材，細骨材，最大寸法２０ｍｍ以下の粗骨材およびJIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に従う減水剤，ＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤の少なくとも１種を，水セメント比１５〜２５％，粗骨材量２００〜４００Ｌ／ｍ3，空気量３％未満のもとで練り混ぜて作製されたものであり，そのさい，さらに収縮低減剤を，セメントを含む結合材量の１〜４重量％配合したものであり，かつ前記の粗骨材の一部として，吸水率５〜２０％，圧壊荷重１０００〜２０００Ｎ，絶乾比重１ . ４〜２ . ０の人工骨材を使用したものであることを特徴とする橋梁上部構造。
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