JP4167373B2

JP4167373B2 - ハンドホール

Info

Publication number: JP4167373B2
Application number: JP2000021420A
Authority: JP
Inventors: 稔吉本
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2020-01-31
Also published as: JP2001218349A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力や通信などの地中配線の際に用いられる超高強度コンクリート系の硬化体を用いたハンドホールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力ケーブル、通信ケーブル、光ファイバー等のケーブルを地中に構築する場合、ケーブルを中継し、敷設作業や点検溝となるボックス型のハンドホールが適宜間隔毎の中継点に設けられている。このハンドホールは、側壁を貫通してケーブルをボックス内に導くための寸法精度の優れた貫通孔を所要量必要とするために、造形性に優れたコンクリート製やプラスチック製のものが使用され、生産性を高めている。コンクリート製ハンドホールは、プラスチック製と比較して、比較的安価で、耐久性、耐火性に優れるが、一方で、部材重量が大きく扱い難いことや、ひび割れを生じ易い欠点がある。特に、コンクリートの曲げ強度やせん断強度の観点から、部材断面をある程度大きくせざるを得ず、必然的に製品重量が大となり、大型ハンドホールにあっては、運搬や施工等において大きな機械力を使用しなければならない欠点を持っている。また、コンクリートが耐久性に優れているとはいえ、例えば、寒冷地において凍害対策を取るとしても、凍結融解による剥離の発生等、長期的な使用には課題が残る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、この発明は、前記コンクリートの優れた特性を保持しつつ、さらに、超高強度特性、高靭性、耐衝撃性及び高耐久性を有する超高強度コンクリート系の硬化体を用いることにより、断面厚さを低減して施工性を改善すると共に極めて耐久性に優れたハンドホールを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明のハンドホールによれば、セメント１００重量部に対し、ポゾラン質微粉末５〜５０重量部、粒径２ｍｍ以下の骨材粒子５０〜２５０重量部、水１０〜３０重量部、及び減水剤（固型分換算）０．５〜４．０重量部である配合物の硬化体からなるハンドホールであって、前記ポゾラン質微粉末がシリカフュームであり、前記配合物中の単位セメント量が５００〜１０００ｋｇ／ｍ ³ であること（請求項１）、配合物が、配合物の凝結後の硬化体体積の４％未満となる量の金属繊維又は配合物の凝結後の硬化体体積の１０％未満となる量の有機繊維を含むこと（請求項２）、金属繊維が、径０．０１〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍの鋼繊維であること（請求項３）、有機質繊維が、径０．００５〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、炭素繊維から選ばれる一種以上の繊維であること（請求項４）、配合物が、平均粒径３〜２０μｍの無機粉末を、セメント１００重量部に対して５０重量部以下含むこと（請求項５）、配合物が、平均粒径１ｍｍ以下のウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト、マイカフレーク、タルクフレーク、バーミキュライトフレーク、アルミナフレークから選ばれた１種以上の粒子を、セメント１００重量部に対して３５重量部以下含むこと（請求項６）、を特徴とする。以下、この発明を詳しく説明する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
この発明のハンドホールを構成する硬化体に使用するセメントは、ポルトランドセメント、混合セメント、速硬セメントなどの各種のセメントを使用することができる。ポルトランドセメントは、普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩、低熱、白色などの各種ポルトランドセメントがいずれも使用できるが、中庸熱、耐硫酸塩、低熱の各ポルトランドセメントは、アルミネート鉱物（Ｃ₃Ａ）の含有量が少なく、流動性が良いので好ましい。フライアッシュセメント、高炉セメント、シリカセメント等の混合セメントは、組成物中のポルトランドセメント分が他のセメントより相対的に少ないので流動性を高める点では好ましい。また、硬化体の早期強度を向上しようとする場合は、早強ポルトランドセメントを使用することが好ましく速硬セメントは短時間で硬化するので流動性が早く失われるが、早期に強度の発現を求められる場合には効果的である。
【０００６】
セメントの使用量は、後述するポゾラン質微粉末の使用量と併せて決定されるが、配合物中の単位セメント量が５００〜１０００ｋｇ／ｍ³、好ましくは７００〜８５０ｋｇ／ｍ³ の範囲とすることにより、各種配合物との作用と相俟って、圧縮強度が１５０ＭＰａ以上、特に２００ＭＰａ以上の超高強度用硬化体を得ることができる。単位セメント量が５００ｋｇ／ｍ³ を下回ると、目的とする超強度硬化体を得ることが困難となり、又、セメント使用量が１０００ｋｇ／ｍ³ を超えると、ポゾラン質微粉末の使用と併せて、配合物の練り混ぜが困難となり好ましくない。
【０００７】
次に、ポゾラン質微粉末は、セメントとのポゾラン反応に関与する微粉末であり、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ等の平均粒径が１．５μｍ未満のものが用いられる。中でもシリカフュームは、平均粒径が１．０μｍ以下であり、粉砕する必要がなく、ポゾラン反応に好適である。ポゾラン質微粉末は、そのマイクロフィラー効果及びセメント分散効果によりコンクリートが緻密化し、圧縮強度が向上する。一方、微粉末の添加量が多くなると単位水量を増大するので、ポゾラン質微粉末量はセメント１００重量部に対して５〜５０重量部が好ましい。
【０００８】
この発明において、骨材は通常のコンクリートに使用されている砂、例えば、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂及びこれらの混合物をを用いることができるが、粒径は２ｍｍ篩通過量が８５重量％以上、好ましくは１．５ｍｍ篩通過量が８５重量％以上、さらに好ましくは１．２ｍｍ篩通過量が８５重量％以上のものを使用する。このような骨材粒子を使用することにより、配合物の分離抵抗性を高めると共に、硬化体の充填度及び強度を高めることができる。上記骨材の配合量は、セメント１００重量部に対して、５０〜２５０部の範囲、好ましくは８０〜１８０重量部の範囲とすることにより、コンクリートの作業性や分離抵抗性に優れ、硬化後の強度やクラックに対する抵抗性を保持しつつ、経済的な硬化体を得ることができる。
【０００９】
また、この発明においては、上記骨材に加えて、平均粒径３．０〜２０μｍ、好ましくは４〜１０μｍの無機粉末を配合することにより、さらに硬化体の充填密度を高めることができる。無機粉末としては、石英粉末、例えば、石英や非晶質石英、オパール質やクリストバライト質のシリカ含有粉末、あるいは、岩石粉末、石灰石粉末、高炉スラグ、火山灰、分級フライアッシュ、さらにはＡｌ₂Ｏ₃等の酸化物粉末、ＳｉＣ₂等の炭化物粉末、ＳｉＮ等の窒化物粉末が使用できるが、中でも、石英粉末はコストや硬化体の品質安定性の面から好ましいものである。無機粉末は、セメント１００重量部に対して無機粉末が５０重量部以下の範囲、好ましくは２０〜３５重量部の範囲で含まれると、流動性が良く、硬化体が強度に優れた緻密な充填構造を形成しやすいものとなる。
【００１０】
次に、この発明は減水剤を併用する。減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。中でも、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましい。この発明においては、従来のコンクリートと比べて硬化体中に占める微粉体の体積が多いことが特徴の一つであるが、この場合においても、減水剤の添加量を適切に調整することにより、コンクリートに所定の流動性を与えることができる。減水剤の添加量（セメントに対して外割）は、コンクリートの流動性や分離抵抗性、硬化後の強度、さらにはコスト等から、セメントに対して、固形分換算で、０．１〜１０重量％、好ましくは０．５〜４．０重量％とする。添加量が０．１重量％未満では減水効果が実質上無く、またこれを１０重量％越えて添加しても減水性、流動性の改善効果が頭打ちとなる。
【００１１】
この発明において、水／セメント比は、コンクリートの流動性や分離抵抗性、硬化体の強度や耐久性等から、１０〜３０重量％が好ましく、１５〜２５重量％がより好ましい。
【００１２】
この発明においては、硬化体の曲げ強度を高める観点から、配合物に金属繊維及び／又は有機質繊維を含ませることが好ましい。金属繊維としては、鋼繊維、アモルファス繊維等が挙げられるが、中でも鋼繊維は強度に優れており、またコストや入手のし易さの点からも好ましいものである。金属繊維は、径０．０１〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのものが好ましい。径が０．０１ｍｍ未満では繊維自身の強度が不足し、張力を受けた際に切れやすくなる。径が１．０ｍｍを超えると、同一配合量での本数が少なくなり、コンクリートの曲げ強度が低下する。長さが３０ｍｍを超えると、混練の際ファイバーボールが生じやすくなる。長さが２ｍｍ未満ではマトリックスとの付着力が低下し曲げ強度が低下する
【００１３】
金属繊維の配合量は凝結後の硬化体体積の４％未満が好ましく、より好ましくは３．５％未満である。金属繊維の含有量は、流動性と硬化体の曲げ強度の観点から定められる。一般に、金属繊維の含有量が多くなると曲げ強度が向上するが、一方、流動性を確保するために単位水量も増大するので、金属繊維の含有量は前記の量が好ましい。
【００１４】
有機質繊維としては、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、炭素繊維等が挙げられる。有機質繊維は、径０．００５〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのものが好ましい。有機質繊維の含有量は、凝結後の硬化体体積の１０％未満が好ましく、７％未満がより好ましい。
【００１５】
この発明においては、硬化体の靱性を高める観点から、平均粒度が１ｍｍ以下の繊維状粒子又は薄片状粒子を含ませることが好ましい。ここで、粒子の粒度とはその最大寸法の大きさ（特に、繊維状粒子ではその長さ）である。繊維状粒子としては、ウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト等が、薄片状粒子としては、マイカフレーク、タルクフレーク、バーミキュライトフレーク、アルミナフレーク等が挙げられる。繊維状粒子又は薄片状粒子の配合量は、コンクリートの流動性、硬化体の強度や靱性等から、セメント１００重量部に対して３５重量部以下が好ましく、１０〜２５重量部がより好ましい。なお、繊維状粒子においては、硬化体の靱性を高める観点から、長さ／直径の比で表される針状度が３以上のものを用いるのが好ましい。
【００１６】
尚、以上説明した配合成分のほかに、この発明は、通常、コンクリートにおいて用いられる急硬・急結材、高強度混和剤、水和促進剤、凝結調整剤などの各種コンクリート混和材料も使用できる。
【００１７】
また、前記各成分の混合及び混練方法に制限は無く、均一に混合混練できれば良く、オムニミキサ、パン型ミキサ、二軸練りミキサ、傾胴ミキサ等、各種のミキサを使用することができる。さらに、配合成分の添加順序にも特に制限されるものではない。尚、配合物の成形及び養生は、通常のコンクリートにおける各種の成形方法及び養生方法が適用可能であり、特に側壁を貫通してケーブルを内部に導くための寸法精度の優れた貫通孔を所要量必要とするハンドホールの製造にあって、配合物の極めて優れた充填性により、通常の流し込み成形のほか、管状体にあっては遠心成形等も適用でき、生産性が向上すると共に、仕上がり精度の良いハンドホールとすることができる。また、養生は常温養生、高温養生、常圧蒸気養生、高温高圧養生のいずれの方法も採用でき、必要ならば、これらの組合わせを行ってより超高強度硬化体とすることができる。さらに、従来のコンクリートと同様に配筋し、加えてプレストレスト導入製品とすることも可能である。
【００１８】
上述した配合物を含む硬化体は、従来のコンクリート製ハンドホールと同様に、プレキャスト製品として、部材断面厚さを低減した薄肉とし、超高強度特性、高靭性、耐衝撃性及び高耐久性を有するハンドホールとすることができる。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例を挙げてこの発明を説明する。
（使用材料）
セメント：低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製）
ポゾラン質微粉末：シリカフューム（平均粒径０．７μｍ）
骨材：珪砂４号と珪砂５号の２：１（重量比）混合品（２ｍｍ篩通過量が１００重量％）
金属繊維：鋼繊維（直径：０．２ｍｍ、長さ：１５ｍｍ）
高性能ＡＥ減水剤：ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
水：上水道水
石英粉（平均粒径７μｍ）
繊維状粒子：ウォラストナイト（平均長さ０．３ｍｍ、長さ／直径の比４）
【００２０】
実施例１
低熱ポルトランドセメント１００重量部、シリカフューム３２．５重量部、骨材１２０重量部、高性能ＡＥ減水剤をセメントに対して１．０重量％（固形分）、水／セメント比２２重量％の条件で各材料を、二軸練りミキサに一括投入して混練りした。次いで、前置き（２０℃）４８時間後、９０℃で４８時間蒸気養生して、直径５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの円柱（圧縮試験用）、及び幅４０ｍｍ、長さ１６０ｍｍ、厚さ４０ｍｍの棒状（曲げ試験用）成形品を得た。得られた成形品の圧縮強度は、２１０ＭＰａ、曲げ強度は２５ＭＰａであった。尚、混練物のフロー値は２７０ｍｍであった。
【００２１】
実施例２
鋼繊維を配合物中の体積の２％を加えたほかは実施例１と同様にして成形品を得た。得られた成形品の圧縮強度は、２１０ＭＰａ、曲げ強度は４７ＭＰａ、混練物のフロー値は２５０ｍｍであった。
【００２２】
実施例３
実施例２の配合物に石英粉を３０重量部、ウォラストナイトを２４重量部を加えたほかは実施例１と同様にして成形品を得た。尚、得られた成形品の圧縮強度は、２３０ＭＰａ、曲げ強度は４７ＭＰａ、混練物のフロー値は２５０ｍｍであった。
【００２３】
比較例
セメントとして普通ポルトランドセメント１００重量部、骨材として細骨材１６０重量部（山形産砕砂）、粗骨材３００重量部（秩父産砕石）を用い、水／セメント比４０重量％としたほかは実施例１と同様に成形品を得た。得られた成形品の圧縮強度は６０ＭＰａ、曲げ強度は７ＭＰａ、混練物のスランプフロー値は５５０ｍｍであった。
【００２４】
実施例４
実施例1〜３、及び比較例で得た成形品を用いて耐摩耗及び耐衝撃試験を行った。耐摩耗試験はピンオンディスク法により摩耗重量を測定し、また、耐衝撃試験は、シャルピー法で行った。測定結果は、実施例１の成形品摩耗量を１００とすると、実施例2、３のそれは１１０、１１０であり、比較例では６０であった。また、実施例１におけるエネルギー吸収率を１とすると、実施例2、３は、それぞれ８０、100であり、比較例では１／５であった。
【００２５】
実施例５
実施例1〜３、及び比較例で得た成形品を用いて凍結融解試験を行い、成形品の劣化度を凍結融解サイクル数と動弾性係数に基づく相対動弾性係数比を計測することにより調べた。測定結果は、凍結融解サイクル数１０００回での実施例１〜３の動弾性係数を１００とすると、比較例では７０であった。
【００２６】
【発明の効果】
この発明は、側壁を貫通してケーブルをボックス内に導くための寸法精度の優れた貫通孔を所要量必要とするハンドホールの製造にあって、配合物の優れた充填性により生産性が向上すると共に、仕上がり精度の良いハンドホールとすることができる。またこの発明により、圧縮強度を２００ＭＰａ以上、曲げ強度は２０ＭＰａ以上、さらには４０ＭＰａ以上とした超緻密な硬化体とすることが可能であり、耐摩耗や耐表面侵食に極めて優れ、超耐用性のあるハンドホールとすることができる。さらに、この発明によれば、その超高強度特性及び耐衝撃特性により、部材寸法を薄く、軽量化ができるほか、乾燥収縮が小さく、寸法精度も優れ、この発明のハンドホール使用による地中ケーブル設備の構築に当たって、極めて施工性が優れるものである。

Claims

セメント１００重量部に対し、ポゾラン質微粉末５〜５０重量部、粒径２ｍｍ以下の骨材粒子５０〜２５０重量部、水１０〜３０重量部、及び減水剤（固型分換算）０．５〜４．０重量部である配合物の硬化体からなるハンドホールであって、
前記ポゾラン質微粉末がシリカフュームであり、
前記配合物中の単位セメント量が５００〜１０００ｋｇ／ｍ ³ であることを特徴とするハンドホール。
配合物が、配合物の凝結後の硬化体体積の４％未満となる量の金属繊維又は配合物の凝結後の硬化体体積の１０％未満となる量の有機繊維を含む請求項１に記載のハンドホール。
金属繊維が、径０．０１〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍの鋼繊維である請求項２記載のハンドホール。
有機質繊維が、径０．００５〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、炭素繊維から選ばれる一種以上の繊維である請求項２記載のハンドホール。
配合物が、平均粒径３〜２０μｍの無機粉末を、セメント１００重量部に対して５０重量部以下含む請求項１〜４のいずれかに記載のハンドホール。
配合物が、平均粒径１ｍｍ以下のウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト、マイカフレーク、タルクフレーク、バーミキュライトフレーク、アルミナフレークから選ばれた１種以上の粒子を、セメント１００重量部に対して３５重量部以下含む請求項１〜５のいずれかに記載のハンドホール。