JP4210409B2

JP4210409B2 - 鉄筋継手用充填材

Info

Publication number: JP4210409B2
Application number: JP2000052458A
Authority: JP
Inventors: 雅樹瀧本; 浩志林
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2020-02-28
Also published as: JP2001240447A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート、プレストレスコンクリート、プレキャストコンクリートの各構造物の鉄筋をつなぎ合わせる充填継手材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄筋コンクリート部材をつなぎ合わせる継手は作業員が全て手作業で行うと作業員の能力によって、継手性能がバラついたり作業時間がかかり過ぎるなど品質や工程が一定し難いため、作業現場で特殊作業を要せず、簡単につなぎ合わすことができる継ぎ手を用いた工法が開発され、広く実用に供されている。この工法の代表的なものとして、テーパーのある凹凸面を内側に有する円筒形スリーブに、異形鉄筋を挿入し、生じた勘合空隙を充填材を入れて空隙を埋め、充填材の硬化によって、異形鉄筋相互を一体化するものである。
【０００３】
この充填材は、継ぎ手箇所の僅かな間隙に充填されることから、高い流動性が必要となる他、この充填部で両者のつなぎ合わせを保持することから、できるだけ高い強度が必要であり、更には硬化後の充填部に空隙が生じない為にも、無収縮性が要求される。一方、鉄筋コンクリートなどの構造物の大型化、耐震性能向上に対する要求と共に、継ぎ手部の高強度化、高靱性化も必要となり、鉄筋継ぎ手用充填材としても圧縮強度１００ＭＰａ以上、付着強度２５ＭＰａ以上、曲げ強度１５ＭＰａ以上の性状を発現できる充填材が望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、斯かる強度性状を発現できる充填材料は存在するが、何れも総じて流動性が甚だ低く、狭い空隙深部などには到達困難であり、流動性改善のため水分量を増加するだけでは収縮量が増え、硬化性も低下するので充填材としては適さず、また膨張材を加えても硬化時間が余計にかかる状態は依然解消されない。よって本発明は前記問題点を解決するものであって、水分量を増やさずとも高い流動性を有し、硬化特性も良好で超高強度、高靱性を示す鉄筋継手用充填材を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題解決のため鋭意検討した結果、下記の（１）〜（８）で表す配合物が高流動であり、また硬化後も殆ど収縮せず極めて高い強度と靱性を発現できることを見出し、該配合物を鉄筋継手用充填材としたところ、前記課題を全て解決できたことから本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明は、（１）セメント、ポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の骨材、水、減水剤、並びに金属繊維及び／又は有機繊維からなる配合物を用いた鉄筋継手用充填材であって、
上記各材料の配合割合が、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５０〜２５０重量部、水１０〜３５重量部、減水剤（固型分換算）０．５〜４．０重量部で、金属繊維量が凝結後の体積の４％未満となる量であり、有機繊維量が凝結後の体積の１０％未満となる量であることを特徴とする鉄筋継手用充填材。（２）金属繊維が、径０．０１〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍの鋼繊維である前記（１）の鉄筋継手用充填材。（３）有機繊維が、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、アラミド繊維から選ばれる一種以上の繊維である前記（１）の鉄筋継手用充填材。（４）配合物が、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末を、セメント１００重量部に対して５０重量部以下含む前記（１）〜（３）の何れか記載の鉄筋継手用充填材。（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重量部以下含む前記（１）〜（４）の何れか記載の鉄筋継手用充填材。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に於いて、配合物に必須含有されるセメントは、特に限定されず何れのセメントでも使用でき、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、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等の各種ポルトセンドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントを挙げることができる。
【０００８】
また、本発明に於いて、配合物に必須含有されるポゾラン質微粉末は、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、沈降シリカ等が挙げられる。一般に、シリカフュームやシリカダストでは、その平均粒径は、１．０μｍ以下であり、粉砕により微粉化する必要がないので好適である。比較的粒径の大きいポゾラン物質を用いる場合は予め粉砕を行い、平均粒径１．０μｍ以下に調整したものを配合使用するのが望ましい。
【０００９】
ポゾラン質微粉末が配合されることにより、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硬化体が緻密化し、圧縮強度が向上する。一方、ポゾラン質微粉末の添加量が多くなると単位水量が増大するので、ポゾラン質微粉末の添加量はセメント１００重量部に対して５〜５０重量部が好ましい。
【００１０】
また、配合物には粒径２ｍｍ以下の骨材、好ましくは粒径１．５ｍｍ以下の骨材、が必須含有される。この場合、骨材の粒径とは８５％（重量）累積粒径であり、従って粒径２ｍｍを超える骨材が多少含まれても良い。全骨材量に対する粒径２ｍｍ以下の骨材量が少なくなると、強度が低下するため、粒径２ｍｍ以下の骨材量は、全骨材量の５０重量％以上が好ましい。
【００１１】
本発明では、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂の何れか１種又は２種以上からなる混合砂が粒径２ｍｍ以下の骨材として使用できる。この骨材の配合量は、強度や耐久性を高める上で、セメント１００重量部に対して５０〜２５０重量部が好ましく、８０〜１８０重量部がより好ましい。
【００１２】
また、本発明に於ける配合物は、減水剤を必須含有する。減水剤は、減水効果の大きい高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤が好ましく、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何れかの成分系のものを使用することができる。減水剤の添加量は、配合物の流動性や分離抵抗性、硬化後の強度、更にはコスト等から、セメントに対して固型分換算で０．５〜４．０重量％が好ましい。尚、減水剤は粉末状又は液状の何れであっても良い。
【００１３】
また、本発明に於いて、必須配合する水の量は、含水配合物の流動性や分離抵抗性、また硬化後の強度や性状安定性等からセメント１００重量部に対し１０〜３５重量部が好ましく、１５〜２５重量部がより好ましい。水の配合量が１０重量部未満では流動性が低下して配合物の混練が困難になり、また３５重量部を超えると硬化体収縮が顕著になり、硬化性状も低下するので何れも好ましくない。
【００１４】
また、本発明では、硬化体の曲げ強度を高め、とりわけ靱性を向上させる点から、金属繊維、有機繊維、炭素繊維の何れか１種以上を含んだ配合物を用いるのが好ましい。金属繊維は鋼繊維やアモルファス繊維等が挙げられるが、特に鋼繊維が高強度であって入手し易く、又コスト的にも比較的安価であることから推奨される。金属繊維は、直径０．０１〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのものが好ましい。直径０．０１ｍｍ未満では張力によって切断され易くなり、また直径１．０ｍｍを超えると同一配合量では硬化体に含まれる繊維の数が激減することになるため、強度や靱性の低下が顕著となるので何れも好ましくない。また、繊維長さが３０ｍｍを超えると、混練時にファイバーーボールが生じ易くなるので、好ましくない。繊維長さが２ｍｍ未満ではマトリックスとの付着力が低下するため曲げ強度が低下し好ましくない。金属繊維の配合量は、凝結後の硬化体体積の４％未満に相当する量が好ましく、より好ましくは、３．５％未満に相当する量とする。配合量が４％以上では、流動性が低下し、作業性も低下するので好ましくない。
【００１５】
また、有機繊維は、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維などを挙げることができる。有機繊維と炭素繊維の形状寸法は、直径０．００５〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのものが好ましい。有機繊維及び／又は炭素繊維の配合量は、凝結後の硬化体体積の１０％未満に相当する量が好ましく、より好ましくは７％未満に相当する量とする。配合量が１０％以上では繊維分散性及び強度が低下するので好ましくない。
【００１６】
また、配合物には、硬化後の充填密度を高め、収縮を抑制し、耐久性を高める観点から、平均粒径３〜２０μｍ、より好ましくは平均粒径４〜１０μｍの無機粉末を含むことが好ましい。無機粉末としては石英粉末がコスト的に安価であり、所望の効果を十分発現できることなどから特に推奨される。石英粉末は天然鉱物源とする晶質又は非晶質の石英の他、シリカを主成分とする無機粉末であれば限定されない。該無機粉末の配合量は、セメント１００重量部に対し、５０重量部以下が好ましく、２０〜３５重量部がより好ましい。配合量が５０重量部を超えると配合物の流動性が低下したり、硬化後の強度が低くなるので好ましくない。
【００１７】
また、本配合物は、硬化後の靱性を高めるため、平均長軸径が１ｍｍ以下の針状及び／又は板状の粒子を含むものが好ましい。針状粒子としては、ウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト等の天然若しくは合成の鉱石類からなるものを挙げることができ、板状粒子としては、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を挙げることができる。針状及び／又は板状の粒子の配合量は、セメント１００重量部に対し、最大３５重量部とするのが好ましく、１０〜２５重量部がより好ましい。配合量が３５重量部を超えると、配合物の流動性が低下したり、硬化性が低下することがあるので好ましくない。尚、針状粒子の形状寸法は、針状度、即ち（長軸径／短軸径）の値が３以上のものが望ましい。
【００１８】
本発明に於ける配合物は、膨張材を含むことが好ましい。膨張材は一般にコンクリート用として使用されているものであれば、何れのものでも使用することができる。好ましくは酸化カルシウム系膨張材が良い。また、膨張材の配合量は、セメント１００重量部に対し、３〜１５重量部が好ましく、５〜１２重量部がより好ましい。配合量が３重量部未満では収縮量を補償するほどの効果が殆ど見られず、また１５重量部を超える配合量では過大膨張し、強度低下又は膨張破壊することもあるので何れも好ましくない。
【００１９】
本発明に於いては、配合物が上記成分以外の他の成分、例えば収縮低減剤などを必要に応じて適宜含むものであっても良い。
【００２０】
本充填材を製造する上で、配合物を構成する各成分の配合順序は特に限定されない。一例を挙げれば、各成分を混練機に一括投入して混練する方法や、水と減水剤以外の成分を予混合し、混合物に水と減水剤を加えて混練する、但し粉末状減水剤使用の場合は減水剤もプレミックスしておく、などの方法がある。混練は、一般にコンクリート製造で使用されている混練機なら何れのものを用いて行っても良く、例えば揺動型ミキサ、パン型ミキサ、二軸練りミキサ、傾胴ミキサ等を使用することができる。混練物をもって本発明の鉄筋継手用充填材とすることができる。
【００２１】
本発明の鉄筋継手用充填材の充填方法は、通常のスリーブ工法に準じた方法等で行うことが望ましい。用いる鉄筋は特に限定されないが、好ましくは、ＪＩＳＧ３１１２−１９８７に規定のＳＤ２９５、ＳＤ３４５、ＳＤ３９０の何れかであって、その径がＤ１６〜Ｄ５１のものとする。また、継手使用するスリーブは、用いる鉄筋と概ね同等若しくはそれ以上の強度と靱性を有することが好ましく、更に、降伏点４１２ＭＰａ、引っ張り強さ５８８ＭＰａ、及び伸び６％以上の性状を兼ね備えているものがより好ましい。このような性状を示す材質の一例としてダクタイル銑鉄製のスリーブを挙げることができる。尚、スリーブ形状は公知のものなら限定されず、その寸法は、スリーブ中央の凹部（溝部）で継手使用する鉄筋断面積の１．４倍以上で長さが該鉄筋の１４倍以上となることが好ましい。
【００２２】
【実施例】
普通ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製）、平均粒径０．７μｍのシリカフューム、珪砂４号と５号の重量比２：１からなる混合砂、直径０．０５ｍｍで長さ２ｍｍの鋼繊維、市販のポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤、平均粒径７μｍの天然石英粉末、長軸径０．３ｍｍで長軸径／短軸径＝約４の針状ウォラストナイト、酸化カルシウム系膨張材（商品名：エクスパン、太平洋セメント株式会社製）並びに水から選ばれる材料を、表１に示す配合量となるよう二軸練りミキサに一括投入し、混練を行った。
【００２３】
【表１】

【００２４】
混練物の流動性をＪＩＳＲ５２０１の「フロー試験」に準じた方法でフロー値を測定することで評価し、該混練物を内径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍの円筒形の鋼製型枠に流し込み、型枠内に密閉して２８日間常温で養生した。型枠内への混練物の充填性を日本土木学会基準ＪＳＣＥ−Ｆ５３１に準じた方法で測定し、硬化後の圧縮強度及び曲げ強度をＪＩＳＲ５２０１に準じた方法で測定した。更に、鋼製型枠への付着強度をＡＳＴＭＣ−２３４に準じた方法により測定した。また硬化体の膨張性の評価として材齢２８日後の長さ変化率をＪＩＳＡ６２０２に準じた方法により測定した。各測定結果を表２に表す。
【００２５】
【表２】

【００２６】
表２に表した結果から本発明に基づく配合物（実施例１〜３）は、従来のコンクリート系充填材用配合物（比較例１）に比べ、何れの強度も著しく勝っており、また充填前の流動性も極めて高く、硬化後の収縮も殆ど起こらないことが分かる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の鉄筋継手用充填材は、高い含水率にすることなく良好な流動性を有するため、極めて狭い間隙などへも深部まで均一に充填することができ、また硬化性も良く、収縮も殆どなく、硬化後は特段に高い強度と靱性を有し、更に鋼を始めとする金属との付着強度も高く、従来適応が困難であった超大型構造物や耐震性能を大きく高める必要がある構造物の鉄筋継手用の充填材として特に適する。

Claims

セメント、ポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の骨材、水、減水剤、並びに金属繊維及び／又は有機繊維からなる配合物を用いた鉄筋継手用充填材であって、
上記各材料の配合割合が、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５０〜２５０重量部、水１０〜３５重量部、減水剤（固型分換算）０．５〜４．０重量部で、金属繊維量が凝結後の体積の４％未満となる量であり、有機繊維量が凝結後の体積の１０％未満となる量であることを特徴とする鉄筋継手用充填材。
金属繊維が、径０．０１〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍの鋼繊維である請求項１記載の鉄筋継手用充填材。
有機繊維が、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、アラミド繊維から選ばれる一種以上の繊維である請求項１記載の鉄筋継手用充填材。
配合物が、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末を、セメント１００重量部に対して５０重量部以下含む請求項１〜３の何れか記載の鉄筋継手用充填材。
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１〜４の何れか記載の鉄筋継手用充填材。