JP5592307B2 - 高強度コンクリートおよびコンクリート部材の製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、非特許文献1では、設計基準強度150〜200N/mm2の高強度コンクリートを提供することを目的として、セメントと、2種類の特殊ポリカルボン酸系高性能減水剤と、細骨材と、粗骨材と、ポリプロピレン繊維と、鋼繊維と、の混合体からなるものが開示されている。
ここで、第一養生工程には、高温養生やオートクレーブによる高温高圧養生およびセメントの水和熱を利用した断熱養生を含むものとする。
本実施形態に係る高強度コンクリートは、少なくとも結合材と、水と、細骨材と、粗骨材と、含んだ混合体により構成されている。
本実施形態では、低熱セメントを、細骨材および粗骨材を除いたコンクリート混合体1m3当たり260(より好ましくは290)〜310L(リットル)の範囲内で添加する。
ここで、低熱セメントの添加量が260〜310L/m3の範囲を外れると、各粉体(低熱セメント、フライアッシュまたは珪石粉、シリカフューム)の化学組成のバランスや粒度分布のバランスが崩れ、高強度を達成できなくなるおそれがある。
ここで、フライアッシュの添加量が120〜170L/m3の範囲を外れると、各粉体(低熱セメント、フライアッシュまたは珪石粉、シリカフューム)の化学組成のバランスや粒度分布のバランスが崩れ、高強度を達成できなくなるおそれがある。
本実施形態では、コンクリート混合体1m3当たり70(より好ましくは80)〜100Lの範囲内でシリカフュームを添加する。
ここで、シリカフュームの添加量が70〜100L/m3の範囲を外れると、各粉体(低熱セメント、フライアッシュまたは珪石粉、シリカフューム)の化学組成のバランスや粒度分布のバランスが崩れ、高強度を達成できなくなるおそれがある。
ここで、水の結合材に対する重量比が11%未満だと、練混ぜることができなくなるおそれがある。一方、水の結合材に対する重量比が13%よりも大きいと、高強度を達成できなくなるおそれがある。
本実施形態では、コンクリート混合体1m3当たり150〜250(より好ましくは200)Lの範囲内で細骨材を添加する。
ここで、細骨材の添加量が150L/m3未満だと、調合的に細骨材から置換される粗骨材が多くなりすぎ、鋼繊維などと干渉して良好な流動性を得られなくなるおそれがある。一方、細骨材の添加量が250L/m3よりも大きいと、コンクリートとしての収縮が大きくなるおそれがある。
ここで、粗骨材の添加量が90L/m3未満だと、コンクリートとしての収縮が大きくなるおそれがある。一方、粗骨材の添加量が120L/m3よりも大きいと、鋼繊維などと干渉して良好な流動性を得られなくなるおそれがある。
本実施形態では、長さが13±2mm、直径が0.16mm、断面積が0.020m2、質量が100本あたり204.1mg±15%のものを使用する。なお、鋼繊維の形状寸法は限定されるものではなく、例えば、長さが6±2mmのものを使用してもよい。
ここで、鋼繊維の容積比が0.5%未満だと、繊維の補強効果が減少し、良好は強度が得られなくなるおそれがある。一方、鋼繊維の容積比が2%よりも大きいと、コンクリートの流動性が大きく低下するおそれがある。
なお、鋼繊維は後述するポリプロピレン繊維の添加による強度低下を補完する目的で添加されている。
鋼繊維の形状は、限定されるものではなく、円形断面、矩形断面や多角形断面等の異形断面の他、変形する断面径状を有したものを使用することが可能である。
本実施形態では、ポリプロピレン繊維として、直径48μm、長さ20mmのものを使用するが、例えば直径18μm、長さ10mmのものを使用するなど、ポリプロピレン繊維の寸法は限定されるものではない。
ここで、ポリプロピレン繊維の容積比が0.1%未満だと、耐火繊維の効果が減少し、火災時の爆裂抑制効果が得られなくなるおそれがある。一方、ポリプロピレン繊維の容積比が0.6%よりも大きいと、コンクリートの流動性が大きく低下するとともに、高強度が得られなくなるおそれがある。なお、外割りの容積比で0.55%のポリプロピレン繊維を添加すると、30N/mm2程度の圧縮強度の低下を生じる。
本実施形態では、混練工程、打設工程、型枠養生工程、第一養生工程および第二養生工程により、コンクリート部材を製造する。
高強度コンクリートは、コンクリート構造体の形状に応じた形状に形成された型枠に打設する。
本実施形態では、型枠に打設された高強度コンクリートを、所定の強度が発現するまで(1〜2日程度)、常温(20℃程度)にて行う。
なお、第一養生工程における養生の温度、気圧、保持時間は、前記の条件に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、型枠養生工程で基本組織が十分に構築できると判断される場合には、第一養生工程を省略してもよい。また、型枠養生工程において断熱養生を行い、さらに、高温養生や高温高圧養生による第一養生工程を行ってもよい。
本実施形態の第二養生工程は、乾燥加熱養生を200℃程度の温度環境下で3時間以上行う。
さらに、200℃による乾燥加熱養生を行うことで、圧縮強度が230N/mm2以上のコンクリート部材を製造することができる。
実験1では、高強度コンクリートについて、20℃気中養生後、90℃養生を行った試料Aと、20℃気中養生後、オートクレーブ養生(180℃10気圧)を行った試料Bと、20℃気中養生後、90℃養生を行い、200℃加熱養生を行った試料Cと、20℃気中養生後、オートクレーブ養生(180℃10気圧)を行い、200℃加熱養生を行った試料Dと、について、圧縮強度を測定した。
Claims (2)
- 1m3当たり260〜310Lの範囲内で添加された低熱セメントと、
1m3当たり120〜170Lの範囲内で添加されたフライアッシュまたは珪石粉と、
1m3当たり70〜100Lの範囲内で添加されたシリカフュームと、
1m3当たり150〜250Lの範囲内で添加された細骨材と、
1m3当たり90〜120Lの範囲内で添加された粗骨材と、
前記低熱セメントと前記フライアッシュまたは珪石粉と前記シリカフュームとを含む結合材に対する重量比が11〜13%となるように添加された水と、を混合してなるコンクリート混合体と、
前記コンクリート混合体に対して外割りの容積比で0.5〜2%となるように添加された鋼繊維および外割りの容積比で0.1%〜0.6%添加されたポリプロピレン繊維と、が含まれていることを特徴とする、高強度コンクリート。 - 請求項1に記載の高強度コンクリートを打設する打設工程と、
前記高強度コンクリートを常温よりも高い温度で養生する第一養生工程と、
第一養生工程後に乾燥加熱養生を行う第二養生工程と、を含むことを特徴とする、コンクリート部材の製造方法。
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