JP5165873B2 - 鉄筋継手用充填材を用いた鉄筋継手充填施工方法 - Google Patents
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Description
(1)セメント、膨張材、ポゾラン微粉末、減水剤及び細骨材を含有してなり、前記膨張材が、カルシウムアルミノフェライト系膨張材であり、前記ポゾラン微粉末が、二酸化珪素(SiO2)含有率が90%以上で水素イオン濃度が酸性領域にあるシリカ質微粉末であり、及び前記減水剤が、ポリカルボン酸系減水剤であり、かつ、前記カルシウムアルミノフェライト系膨張材が、ブレーン比表面積値で、2,000〜6,000cm2/gであり、セメント、カルシウムアルミノフェライト系膨張材及びポゾラン微粉末からなる結合材100部中、1〜4部であり、前記ポゾラン微粉末が、セメント、カルシウムアルミノフェライト系膨張材及びポゾラン微粉末からなる結合材100部中、5〜15部であり、前記減水剤が、セメント、カルシウムアルミノフェライト系膨張材及びポゾラン微粉末からなる結合材100部に対して、0.24〜0.40部である鉄筋継手用充填材に、セメント、カルシウムアルミノフェライト系膨張材及びポゾラン微粉末からなる結合材100部に対して、22〜30部の水を加えて練り混ぜることを特徴とする鉄筋継手充填施工方法である。
(2)さらに、前記鉄筋継手用充填材に、消泡剤を含有してなることを特徴とする前記(1)の鉄筋継手充填施工方法である。
(3)前記鉄筋継手用充填材中の前記細骨材が、密度3.0g/cm3以上の重量骨材であることを特徴とする前記(1)又は(2)の鉄筋継手充填施工方法である。
(4)ハンドミキサ、高速グラウトミキサ又は強制ミキサにて練り混ぜることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか一項の鉄筋継手充填施工方法である。
本発明で使用する部や%は特に規定のない限り質量基準である。
CaO原料としては石灰石や消石灰等が、Al2O3原料としてはボーキサイトやアルミ残灰等が、Fe2O3原料としては銅カラミや市販の酸化鉄等が、そして、CaSO4原料としては二水石膏、半水石膏、及び無水石膏等が挙げられる。
C4AF膨張材の使用量は、結合材100部中1〜4部が好ましく、2〜3部がより好ましい。1部未満では良好な膨張性や保水性が得られない場合があり、4部を超えると同様に良好な膨張性が得られない場合がある。
シリカ質微粉末の製造方法は、例えば金属シリコン微粉末を火炎中で酸化させる方法や高温火炎中でシリカ質原料微粉末を溶融する方法において原料の熱処理条件を調整し、捕集温度を550℃以上にすることによって製造することができる。また、電気炉においてジルコンサンドを電融した際にサイクロンなどで捕集した後分級して製造されるものもある。
その平均粒子径は、1μm以下の超微粒子である。
減水剤の使用形態は粉体、液体のいずれでも使用できるがプレミックス製品として使用する際には粉体が好ましく、鉄筋継手用充填材100部に対するポリカルボン酸系減水剤の使用量は、粉体で0.05〜0.20部が好ましく、0.07〜0.15部がより好ましい。
ポリカルボン酸系減水剤が0.05部未満では高流動が得られない場合があり、0.20部を超えると泡が発生したり凝結遅延を起こす場合がある。また、本発明の効果を阻害しない範囲でメラミンスルホン酸系減水剤、リグニンスルホン酸系減水剤を併用することができる。
細骨材の使用量は、結合材100部に対して、70〜150部が好ましい。70部未満では収縮量が多くなる場合があり、150部を超えると強度や流動性が低下する場合がある。
ハンドミキサ又は高速グラウトミキサでの練り混ぜは、ペール缶等練り容器又はミキサにあらかじめ所定の水を入れ、その後ミキサを回転させながら前記結合材と細骨材を混合したセメントモルタル組成物を投入し2分以上練り混ぜる。また、強制ミキサでの練り混ぜは、あらかじめ前記混合したセメントモルタル組成物をミキサに投入しミキサを回転させながら所定の水を投入し少なくとも2分以上練り混ぜる。練り混ぜ時間が2分未満では、練り不足のため適切なセメントモルタルの流動性が得られ難い場合がある。
練り混ぜられたセメントモルタルは、通常、ダイヤフロム式手押しポンプ、あるいは、スクイズ式等モルタルポンプにより鉄筋継手に充填施工される。
結合材100部中、表1に示す膨張材、及びポゾラン微粉末a12部、結合材100部に対し、ポリカルボン酸系減水剤0.24部、消泡剤0.04部、及び細骨材100部を混合してセメントモルタル材料を調製し、水/結合材比が22%となるように水を添加して高速ハンドミキサを用い2分間練り混ぜしセメントモルタルを作製し、20℃、80%RHの恒温恒湿室でその流動性を測定した。
また、作製したセメントモルタルを、20℃、80%RHの恒温恒湿室で、型枠に打設し、長さ変化率、及び圧縮強度を測定した。長さ変化率、圧縮強度は1日で脱型後、材齢まで20℃水中養生とした。結果を表1に併記する。
セメント :普通ポルトランドセメント、市販品
膨張材A :C4AF膨張材、ブレーン値2,900cm2/g、市販品
膨張材B :C4AF膨張材、ブレーン値1,900cm2/g
膨張材C :C4AF膨張材、ブレーン値5,830cm2/g
膨張材D :C4AF膨張材、ブレーン値6,090cm2/g
膨張剤E :CSA膨張剤、ブレーン値2,850cm2/g、市販品
ポゾラン微粉末a:シリカフューム、PH=2.90、SiO2含有率95.2%、市販品
消泡剤 :ポリオキシエチレンアルキルエーテル系、市販品
減水剤 :ポリカルボン酸系減水剤、市販品
細骨材 :フェロクロムスラグ、密度3.20g/cm3、2.0mm下品、市販品
流動性 :日本規格協会JIS R5201-1997「セメントの物理試験方法 11.フロー試験」で15回の落下運動を行わない静置フローを測定。ここで使用するフローコーンは、「付属書1 セメントの試験方法−凝結と安定性の測定 5.標準軟度試験」で使用するセメントペースト容器とした。
長さ変化率:日本規格協会JIS A 6202「コンクリート用膨張材」の附属書1「膨張材のモルタルによる膨張性試験方法」に準じて測定。材齢7日の測定値
圧縮強度 :土木学会JSCE-G505-1999「円柱供試体を用いたモルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験方法」に準じて測定。材齢28日の測定値
これに対して、ブレーン値が2000cm2/g未満の膨張材Bを含有したセメントモルタルは、流動性は高いが、圧縮強度が低く、長さ変化率が大きくなりすぎ(実験No.1-7)、また、ブレーン値が6000cm2/gを超えた膨張材Dを含有したセメントモルタルは、圧縮強度は高いが、流動性の保持が短くなる(実験No.1-9)から、膨張材の比表面積は、ブレーン値で2,000〜6000cm2/gが好ましい。
C4AF膨張材は、結合材100部中、1部未満では流動性、圧縮強度は得られるが、長さ変化率は小さく(実験No.1-1、No.1-10)、1部から流動性、圧縮強度にあわせて長さ変化率の効果が顕著になり、4部を超えると流動性は高くなるが、圧縮強度が低下し、長さ変化率が大きくなりすぎる(実験No.1-6)から、1〜4部が好ましい。
また、C4AF膨張材の代わりにCSA膨張材を配合したセメントモルタル(実験No.1-11〜1-12)は、流動性の保持性が悪く、また、長さ変化率はC4AF膨張材に比べ小さく膨張材混和量を多くする必要がある。したがって、本発明の鉄筋継手用充填材(セメントモルタル)では、膨張材としてC4AF系膨張材を使用する。
結合材100部中、膨張材A3部、及び表2に示すポゾラン微粉末、結合材100部に対し、表2に示すポリカルボン酸系減水剤、消泡剤0.04部、及び細骨材100部を混合してセメントモルタル材料を調製したこと以外は参考例1と同様に行った。結果を表2に併記する。
ポゾラン微粉末b:シリカフューム、PH=6.45、SiO2含有率99.9%
ポゾラン微粉末c:シリカフューム、PH=7.73、SiO2含有率96.3%、市販品
ポゾラン微粉末d:シリカフューム、PH=9.49、SiO2含有率89.1%、市販品
これに対して、二酸化珪素(SiO2)含有率が90%以上であるが水素イオン濃度がアルカリ領域であるポゾラン微粉末c、および二酸化珪素(SiO2)含有率が90%未満で水素イオン濃度未がアルカリ領域であるポゾラン微粉末dを含有する実験No.2-7〜2-10の比較例のセメントモルタルは、ポゾラン微粉末aと同等の減水剤量では練り混ぜができず、減水剤量を増して練り混ぜても、泡が多量に発生し、優れた流動性が得にくく、また長さ変化率、圧縮強度が低下する。
したがって、二酸化珪素(SiO2)含有率が90%以上で水素イオン濃度が酸性領域にあるポゾラン微粉末を使用することにより、優れた流動性保持、適当な長さ変化率、高い圧縮強度を有するセメントモルタルの得られることが確認されたので、本発明の鉄筋継手用充填材においては、このようなポゾラン微粉末を使用する。
結合材100部中、膨張材A3部、及びポゾラン微粉末a12部、結合材100部に対し、表3に示す減水剤(ポリカルボン酸系減水剤に代えてナフタレンスルホン酸系減水剤)、消泡剤0.04部、及び細骨材100部を混合してセメントモルタル材料を調製したこと以外は参考例1と同様に行った。結果を表3に併記する。
減水剤 :ナフタレンスルホン酸系減水剤、市販品
上記の比較例に示されるように、ポリカルボン酸系減水剤以外の減水剤を使用したのでは、優れた流動性保持、適当な長さ変化率、高い圧縮強度を有するセメントモルタルは得られないので、本発明の鉄筋継手用充填材においては、ポリカルボン酸系減水剤を使用する。
結合材100部中、膨張材A3部、及びポゾラン微粉末a12部、結合材100部に対し、ポリカルボン酸系減水剤0.24部、消泡剤0.04部、及び細骨材100部を混合してセメントモルタル材料を調製し、表4に示す水/結合材比で練り混ぜたこと以外は参考例1と同様に行った。結果を表4に併記する。
これに対して水/結合材比が20%未満では、練り混ぜに大きな負荷がかかり練り混ぜが困難な場合があり、また水/結合材比が30%を超える実験No.4-3では、泡の発生が多量にみられ流動性保持は優れているが圧縮強度が低下する。
したがって、本発明の鉄筋継手用充填材の練り混ぜに使用される水/結合材比は20〜30%が好ましい。
試験は、SD590及びSD685鉄筋のD25〜D51を用い、継手相互に鉄筋を挿入後、練り上げたセメントモルタルをダイヤフラム式手動ポンプで継手の注入口から充填し、空気排出口から排出されるのを確認してモルタル充填を止めた。
セメントモルタルを充填した鉄筋継手試験体は、5℃、20℃の恒温室で所定の材齢まで養生後、A級(2001年版 建築構造物の構造関係技術基準解説書「鉄筋継手性能判定基準」)に定められた試験方法により継手試験を行った。
20℃養生した、SD590及びSD685鉄筋のD38の試験結果を、それぞれ表5及び表6に示す。
なお、鉄筋試験体は、750mmにカットした鉄筋を使用し、継手長さは、535mm、有効埋込長さは235mmとした。
一般に継手性能は継手内に埋込まれた鉄筋の長さが同じであれば、モルタルの圧縮強度が高い程良好な結果が得られることが知られている。
従来品を用いた継手性能は、SD490鉄筋を用いた場合、継手に充填されたモルタルの圧縮強度が70N/mm2で、鉄筋継手性能判定基準のA級の性能を満足する。しかしながら、SD490鉄筋以上の引張強さの鉄筋を用いるためには、モルタルの圧縮強度を上げるか、継手内に埋込まれる鉄筋の長さを長くする必要がある。しかしながら、継手内に埋込まれる鉄筋の長さを長くするためには、継手を長くする必要があるため新たに継手を開発・製造する必要があり、経済的デメリットが大きい。
本発明品は従来品に比べ、より高い圧縮強度が得られるために、継手内に埋込まれる鉄筋の長さを従来の長さと同じにすることができ、従来の継手を用いても良好な継手性能が得られる。
また、本発明品を用い継手に充填する施工法については、流動性(フロー)の保持性に優れているために、ポンプ圧送性に優れ、従来品と同様な施工法を採用した場合においても、より一層良好な充填性状を示す。
Claims (4)
- セメント、膨張材、ポゾラン微粉末、減水剤及び細骨材を含有してなり、前記膨張材が、カルシウムアルミノフェライト系膨張材であり、前記ポゾラン微粉末が、二酸化珪素(SiO2)含有率が90%以上で水素イオン濃度が酸性領域にあるシリカ質微粉末であり、及び前記減水剤が、ポリカルボン酸系減水剤であり、かつ、前記カルシウムアルミノフェライト系膨張材が、ブレーン比表面積値で、2,000〜6,000cm2/gであり、セメント、カルシウムアルミノフェライト系膨張材及びポゾラン微粉末からなる結合材100部中、1〜4部であり、前記ポゾラン微粉末が、セメント、カルシウムアルミノフェライト系膨張材及びポゾラン微粉末からなる結合材100部中、5〜15部であり、前記減水剤が、セメント、カルシウムアルミノフェライト系膨張材及びポゾラン微粉末からなる結合材100部に対して、0.24〜0.40部である鉄筋継手用充填材に、セメント、カルシウムアルミノフェライト系膨張材及びポゾラン微粉末からなる結合材100部に対して、22〜30部の水を加えて練り混ぜることを特徴とする鉄筋継手充填施工方法。
- さらに、前記鉄筋継手用充填材に、消泡剤を含有してなることを特徴とする請求項1に記載の鉄筋継手充填施工方法。
- 前記鉄筋継手用充填材中の前記細骨材が、密度3.0g/cm3以上の重量骨材であることを特徴とする請求項1又は2に記載の鉄筋継手充填施工方法。
- ハンドミキサ、高速グラウトミキサ又は強制ミキサにて練り混ぜることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の鉄筋継手充填施工方法。
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