JP6432811B1 - 超高強度コンクリートの調合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼繊維混入率が高いながらも、間隙通過性及びひび割れ抵抗性に優れた超高強度コンクリート及びその調合方法を提供する。
【解決手段】セメントと、シリカヒュームと、水と、粗骨材と、細骨材と、化学混和剤と、鋼繊維と、有機繊維とを含み、水結合材比が２５質量％以下、前記鋼繊維の混入率が０．５容積％超２容積％以下である超高強度コンクリートであって、前記有機繊維がポリアセタール系繊維を含み、前記粗骨材の最大寸法が１５ｍｍ以下であり、単位粗骨材かさ容積が０．３〜０．４ｍ^３／ｍ^３である、超高強度コンクリート。
【選択図】なし

Description

本発明は、超高強度コンクリート及びその調合方法に関する。

コンクリートにおける水結合材比を低くすることで、コンクリートの圧縮強度を高めることができる。しかし、水結合材比が低くなると、火災時等、コンクリートが高温に曝されたときに、コンクリートの爆裂が生じやすくなる。
爆裂を抑制する手法として、コンクリートに有機繊維を配合する方法が知られており、高強度コンクリートには有機繊維が配合されることが多い。有機繊維としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維（ビニロン繊維）、ポリアセタール系繊維等がある（特許文献１）。
また、コンクリートに有機繊維と鋼繊維とを併有させることが提案されている（特許文献２〜３）。

特許第４６０８１７６号公報 特開２００２−１９３６５４号公報 特許第４０７１９８３号公報

近年、設計基準強度が１００Ｎ／ｍｍ^２以上の超高強度コンクリートが超超高層ＲＣ建物のＲＣ柱等の部材に適用されるようになっている。
超高強度コンクリートに鋼繊維を配合することは、超超高層ＲＣ建物の地震時のひび割れによる長周期化や極大地震時の端部圧壊による耐力低下を抑制するのに有効と考えられる。特に、鋼繊維の混入率を０．５容積％よりも高く、例えば１．０容積％程度にできれば、部材としての性能を著しく向上させることが可能になると考えられる。
しかし、超高強度コンクリートにおいて鋼繊維の混入率を高くすると、密に配筋された柱主筋やせん断補強筋の間隙に確実に充填されるような間隙通過性を確保することが困難である。
間隙通過性を確保するために、粗骨材量を減らすことが考えられる。しかし、間隙通過性を確保できる程度に粗骨材量を減らすと、コンクリートの収縮量が増え、ひび割れ抵抗性の低下につながる。
特許文献１〜３では、コンクリートの間隙通過性とひび割れ抵抗性とを両立するための配合設計について検討されていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、鋼繊維混入率が高いながらも、間隙通過性及びひび割れ抵抗性に優れた超高強度コンクリート及びその調合方法を提供することを目的とする。

本発明は以下の態様を有する。
［１］セメントと、シリカヒュームと、水と、粗骨材と、細骨材と、化学混和剤と、鋼繊維と、有機繊維とを含み、水結合材比が２５質量％以下、前記鋼繊維の混入率が０．５容積％超２容積％以下である超高強度コンクリートであって、
前記有機繊維がポリアセタール系繊維を含み、
前記粗骨材の最大寸法が１５ｍｍ以下であり、
単位粗骨材かさ容積が０．３〜０．４ｍ^３／ｍ^３である、超高強度コンクリート。
［２］前記有機繊維の混入率が０．１〜０．４容積％である前記［１］の超高強度コンクリート。
［３］前記鋼繊維の直径が０．１５〜０．９ｍｍ、長さが１２〜３２ｍｍである前記［１］又は［２］の超高強度コンクリート。
［４］セメントと、シリカヒュームと、水と、粗骨材と、細骨材と、化学混和剤と、鋼繊維と、有機繊維とを配合し、水結合材比が２５質量％以下、前記鋼繊維の混入率が０．５容積％超２容積％以下である超高強度コンクリートを調合する方法であって、
前記有機繊維として少なくともポリアセタール系繊維を用い、
前記粗骨材の最大寸法を１５ｍｍ以下とし、
下記式（１）により前記超高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積の目標値Ｖ’_ｂＧを算出し、前記目標値Ｖ’_ｂＧとなるように前記粗骨材の配合量を設定する、超高強度コンクリートの調合方法。
Ｖ’_ｂＧ＝Ｖ_ｂＧ−（Ｋ_Ｓ・２ｒ_Ｇ／３ｒ_Ｆ−１）・Ｖ_Ｆ／Ｇ_Ｓ （１）
ここで、Ｖ’_ｂＧは、前記超高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積の目標値（ｍ^３／ｍ^３）を示し、
Ｖ_ｂＧは、超高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積（ｍ^３／ｍ^３）の標準値の範囲であって０．５〜０．５６（ｍ^３／ｍ^３）の数を示し、
Ｋ_Ｓは、影響係数であって０．８〜１の数を示し、
ｒ_Ｇは、前記粗骨材を球形と仮定し、前記粗骨材の粒度分布から得られる総粗骨材表面積から算出した前記粗骨材の半径（ｍｍ）を示し、
ｒ_Ｆは、前記鋼繊維を円柱形と仮定して算出した前記鋼繊維の半径（ｍｍ）を示し、
Ｖ_Ｆは、前記鋼繊維の混入率（容積％）を示し、
Ｇ_Ｓは、前記粗骨材の実積率（容積％）を示す。
［５］前記有機繊維の混入率が０．１〜０．４容積％である前記［４］の超高強度コンクリートの調合方法。
［６］前記鋼繊維の直径が０．１５〜０．９ｍｍ、長さが１２〜３２ｍｍである前記［４］又は［５］の超高強度コンクリートの調合方法。

本発明によれば、鋼繊維混入率が高いながらも、間隙通過性及びひび割れ抵抗性に優れた超高強度コンクリート及びその調合方法を提供できる。

実施例にて加振ボックス充填試験に用いたボックス形容器を説明する図である。 実施例における加振ボックス充填試験の結果（加振前及び加振後の充填高さ）を示すグラフである。 実施例における自己収縮ひずみの測定結果を示すグラフである。

以下の用語の定義は、本明細書及び特許請求の範囲にわたって適用される。
「コンクリート」は、フレッシュコンクリート及び硬化コンクリートを包含する。
「超高強度コンクリート」は、設計基準強度が１００Ｎ／ｍｍ^２以上であるコンクリートを示す。
「水結合材比」は、フレッシュコンクリート中の結合材の総質量に対する水の質量の割合（質量％）を示す。
「結合材」は、コンクリート中で水和反応する材料であり、例えばセメント、シリカフューム、スラグ、フライアッシュ等である。
「鋼繊維の混入率」は、コンクリートから鋼繊維及び有機繊維を除いた残部の総容積に対する鋼繊維の容積の割合（容積％）を示す。
「有機繊維の混入率」は、コンクリートから鋼繊維及び有機繊維を除いた残部の総容積に対する有機繊維の容積の割合（容積％）を示す。

（超高強度コンクリート）
本発明の超高強度コンクリート（以下、「本コンクリート」ともいう。）は、セメントと、シリカヒュームと、水と、粗骨材と、細骨材と、化学混和剤と、鋼繊維と、有機繊維とを含む。

セメントとしては、水和熱が低い点で、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が好ましい。

シリカヒュームとしては、コンクリート用として公知のシリカヒュームであってよい。
シリカヒュームの含有量は、セメントの質量に対して９〜２０質量％が好ましい。シリカヒュームの含有量が前記範囲内であれば、本コンクリートの流動性及び間隙通過性がより優れる。

水の含有量は、水結合材比が２５質量％以下となる量である。水結合材比は、１５〜２５質量％が好ましく、１５〜２０質量％がより好ましい。
水結合材比が２５質量％以下であれば、１００Ｎ／ｍｍ^２を超える圧縮強度を得やすい。水結合材比が１５質量％以上である場合、鋼繊維の混入率が間隙通過性に与える影響が大きく、本発明の有用性が高い。

粗骨材としては、硬質砂岩砕石、安山岩砕石、流紋岩砕石等が挙げられる。
粗骨材の表乾密度は、例えば２．５５〜２．７ｇ／ｃｍ^３であってよい。
粗骨材の粗粒率は、例えば６〜６．６であってよい。

粗骨材の最大寸法は、１５ｍｍ以下である。粗骨材の最大寸法は、粗骨材の９０質量％以上が通るふるいのうち最小寸法のふるいの呼び寸法で示される寸法である。粗骨材の最大寸法が１５ｍｍ以下であれば、単位粗骨材かさ容積を０．３ｍ^３／ｍ^３以上にしても、間隙通過性を確保できる。
最大寸法が１５ｍｍ以下の粗骨材としては、例えば、最大寸法が１５ｍｍの粗骨材、最大寸法が１３ｍｍの粗骨材等が市販されている。

粗骨材の含有量は、本コンクリートの単位粗骨材かさ容積が０．３〜０．４ｍ^３／ｍ^３となる量である。単位粗骨材かさ容積は、０．３３〜０．３７ｍ^３／ｍ^３が好ましい。
単位粗骨材かさ容積が０．３ｍ^３／ｍ^３以上であれば、ひび割れ抵抗性が優れる。単位粗骨材かさ容積が０．４ｍ^３／ｍ^３以下であれば、間隙通過性が優れる。

細骨材としては、砕砂、山砂、陸砂等が挙げられる。
細骨材の表乾密度は、例えば２．５５〜２．７ｇ／ｃｍ^３であってよい。

化学混和剤としては、公知のものを使用でき、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等が挙げられる。これらの化学混和剤はいずれか１種を単独で用いてもよく２種以上を組み合わせて用いてもよい。

本コンクリートは、化学混和剤として少なくとも、高性能減水剤を含むことが好ましい。高性能減水剤としては、例えば主成分がポリカルボン酸エーテル系のもの、主成分がポリカリボン酸コポリマーのもの等が挙げられる。
高性能減水剤の含有量は、主成分の固形分率３０％程度の場合、例えば、セメントの質量に対して１〜５質量％程度である。

鋼繊維を構成する鋼材としては、普通鋼材、ステンレス鋼等が挙げられ、耐アルカリ性を有するものが好ましい。
また、防錆の観点から、鋼材表面に亜鉛めっきを施したものが好ましい。
鋼繊維の形状としては、フック型、ストレート型、波型等が挙げられる。コンクリートと鋼繊維の付着向上、コンクリートの靭性向上の点では、フック型が好ましい。
鋼繊維としては、例えば、鋼繊維補強コンクリート用の鋼繊維として市販されているものを使用できる。

鋼繊維の長さは、１２〜３２ｍｍが好ましく、２４〜３２ｍｍがより好ましい。鋼繊維の長さが前記範囲内であれば、コンクリートの間隙通過性及びひび割れ抵抗性がより優れる。鋼繊維の長さは、ノギス等により測定される。
鋼繊維の直径は、０．１５〜０．９ｍｍが好ましく、０．３８〜０．７５ｍｍがより好ましい。鋼繊維の直径が前記範囲内であれば、コンクリートの間隙通過性及びひび割れ抵抗性がより優れる。鋼繊維の直径は、ノギス等により測定される。

本コンクリートにおいて、鋼繊維の混入率は、０．５容積％超２容積％以下が好ましく、０．７〜１．２容積％がより好ましい。鋼繊維の混入率が０．５容積％超であれば、本コンクリートの靭性及びひび割れ抵抗性が優れる。鋼繊維の混入率が２容積％以下であれば、充分な間隙通過性を確保できる。

有機繊維は、ポリアセタール系繊維を含む。
ポリアセタール系繊維は、ポリアセタール樹脂を含む繊維である。
ポリアセタール樹脂は、［−ＣＨ_２−Ｏ−］で示されるオキシメチレン単位を有するホモポリマーまたはコポリマーである。ポリアセタール樹脂は、分解開始温度および分解終了温度が比較的低く、短時間で分解が終了する。そのため、ポリアセタール系繊維は、他の有機繊維に比べて、少ない混入率で充分な爆裂防止効果を発揮する。

ポリアセタール系繊維は、ポリアセタール樹脂のみから成るものでもよく、ポリアセタール樹脂と他の樹脂とを含む繊維でもよい。
他の樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等が挙げられる。
ポリアセタール系繊維中のポリアセタール樹脂の割合は、ポリアセタール系繊維の総質量に対し、４５質量％以上が好ましい。

ポリアセタール系繊維のメルトマスフローレイト（ＭＦＲ）は、爆裂防止効果の点から、５ｇ／１０分以上が好ましく、２０ｇ／１０分以上がより好ましい。
ポリアセタール系繊維のＭＦＲは、ＪＩＳ Ｋ ６７５８に従い、１９０℃、荷重２１．２Ｎの条件で測定される値である。

ポリアセタール系繊維の乾燥密度は、１．４１ｇ／ｃｍ^３が好ましい。乾燥密度が前記範囲内であれば、コンクリート中の繊維の分散性がより優れる。乾燥密度はＪＩＳ Ｌ １０１５により測定される。

ポリアセタール系繊維の長さは、９〜１１ｍｍが好ましく、９．５〜１０．５ｍｍがより好ましい。ポリアセタール系繊維の長さが前記範囲内であれば、間隙通過性、コンクリート中の繊維の分散性がより優れる。ポリアセタール系繊維の長さは、ＪＩＳ Ｌ １０１５により測定される。
ポリアセタール系繊維の水分率は、２０〜４０％が好ましく、３０〜４０％がより好ましい。ポリアセタール系繊維の水分率が前記範囲内であれば、コンクリート中の繊維の分散性がより優れる。ポリアセタール系繊維の水分率は、ＪＩＳ Ｌ １０１５により測定される。

ポリアセタール系繊維の断面形状は、円形、異形及び中空等のいずれであってもよい。
ポリアセタール系繊維が他の樹脂を含む場合、ポリアセタール系繊維は、ポリアセタール樹脂と他の樹脂との混合樹脂からなる繊維でもよく、ポリアセタール樹脂からなる層と他の樹脂からなる層とを有する複合繊維であってもよい。複合繊維の形態としては、並列型、芯鞘型、分割型等が挙げられる。
ポリアセタール系繊維は、例えば、特許第４６０８１７６号公報に記載の方法により製造できる。

鋼繊維とポリアセタール系繊維との容積比（鋼繊維／ポリアセタール系繊維）は、１２．５〜２００が好ましく、５０〜１００がより好ましい。鋼繊維とポリアセタール系繊維との容積比が前記範囲内であれば、コンクリートの耐爆裂性、靭性、ひび割れ抵抗性がより優れる。

本コンクリートにおいて、有機繊維の混入率は、０．１〜０．４容積％が好ましく、０．２〜０．３容積％がより好ましい。有機繊維の混入率が０．１容積％以上であれば、耐爆裂性が優れる。有機繊維の混入率が０．４容積％以下であれば、充分な間隙通過性を確保しやすい。

本コンクリートは、所定の水結合材比、鋼繊維の混入率、単位粗骨材かさ容積等を満たすように、セメントと、シリカヒュームと、水と、粗骨材と、細骨材と、化学混和剤と、鋼繊維と、有機繊維と、必要に応じて他の成分と、を配合することにより調合できる。

以上説明した本コンクリートにあっては、有機繊維がポリアセタール系繊維を含み、粗骨材の最大寸法が１５ｍｍ以下であり、単位粗骨材かさ容積が０．３〜０．４ｍ^３／ｍ^３であるため、水結合材比が２５質量％以下と低く、鋼繊維の混入率が０．５容積％超２容積％以下と高いながらも、間隙通過性及びひび割れ抵抗性に優れる。
これは以下の理由によると考えられる。
有機繊維がポリアセタール系繊維を含むため、超高強度コンクリートに求められる耐爆裂性を確保しつつ、有機繊維の混入率を減らして、本コンクリートから鋼繊維を除いた残部の流動性が高めることができる。
また、最大寸法が１５ｍｍ以下である粗骨材は、最大寸法が１５ｍｍ超、例えば２０ｍｍの粗骨材に比べて、コンクリートの収縮抑制効果に優れる。そのため、ひび割れ抵抗性を充分に確保しつつ、単位粗骨材かさ容積を０．３〜０．４ｍ^３／ｍ^３と少なくして、本コンクリートから鋼繊維を除いた残部の流動性が高めることができる。なお、一般的な超高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積は０．５〜０．５６ｍ^３／ｍ^３程度である。
本コンクリートから鋼繊維を除いた残部の流動性が高いため、鋼繊維を多く含みながらも充分な流動性を確保できる。
さらに、本コンクリートにあっては、水結合材比が２５質量％以下と低く、鋼繊維の混入率が０．５容積％超２容積％以下と高いため、優れた強度（例えば、ＪＩＳ Ａ １１０８に従って測定される、材齢２８日（４週）または、材齢５６日（８週）における圧縮強度として１１０〜１８０Ｎ／ｍｍ^２）が得られる。また、有機繊維を含むため、耐爆裂性も有する。

（超高強度コンクリートの調合方法）
本発明の超高強度コンクリートの調合方法は、セメントと、シリカヒュームと、水と、粗骨材と、細骨材と、化学混和剤と、鋼繊維と、有機繊維とを配合し、水結合材比が２５質量％以下、前記鋼繊維の混入率が０．５容積％超２容積％以下である超高強度コンクリートを調合する方法である。
セメント、シリカヒューム、粗骨材、細骨材、化学混和剤、鋼繊維、有機繊維とともに、他の成分を配合してもよい。

本発明の調合方法では、有機繊維として少なくともポリアセタール系繊維を用いる。また、粗骨材の最大寸法を１５ｍｍ以下とする。
また、本発明の調合方法では、下記式（１）により前記超高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積の目標値Ｖ’_ｂＧを算出し、前記目標値Ｖ’_ｂＧとなるように前記粗骨材の配合量を設定する。

Ｖ’_ｂＧ＝Ｖ_ｂＧ−（Ｋ_Ｓ・２ｒ_Ｇ／３ｒ_Ｆ−１）・Ｖ_Ｆ／Ｇ_Ｓ （１）
ここで、Ｖ’_ｂＧは、前記超高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積の目標値（ｍ^３／ｍ^３）を示し、
Ｖ_ｂＧは、超高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積（ｍ^３／ｍ^３）の標準値の範囲であって０．５〜０．５６（ｍ^３／ｍ^３）の数を示し、
Ｋ_Ｓは、影響係数であって０．８〜１の数を示し、
ｒ_Ｇは、前記粗骨材を球形と仮定し、前記粗骨材の粒度分布から得られる総粗骨材表面積から算出した前記粗骨材の半径（ｍｍ）を示し、
ｒ_Ｆは、前記鋼繊維を円柱形と仮定して算出した前記鋼繊維の半径（ｍｍ）を示し、
Ｖ_Ｆは、前記鋼繊維の混入率（容積％）を示し、
Ｇ_Ｓは、前記粗骨材の実積率（容積％）を示す。
粗骨材の実積率はＪＩＳ Ａ １１０４により測定される。

影響係数Ｋ_Ｓが０．８以上であれば、得られる超高強度コンクリートの間隙通過性が優れる。影響係数Ｋ_Ｓが１未満であれば、得られる超高強度コンクリートのひび割れ抵抗性が優れる。影響係数Ｋ_Ｓは、０．９が好ましい。

設計基準強度が１００Ｎ／ｍｍ^２未満の一般的な高流動鋼繊維補強コンクリートに用いられる粗骨材の最大寸法は２０ｍｍであり、このような高流動鋼繊維補強コンクリートを対象とした等価表面積置換による調合設計手法において、影響係数Ｋ_Ｓは１〜１．３５程度である。
本発明者らは、有機繊維として少なくともポリアセタール系繊維を用い、粗骨材の最大寸法を１５ｍｍ以下とした場合、一般的な高流動鋼繊維補強コンクリートに比べて、間隙通過性を確保するために必要な単位粗骨材かさ容積が小さいことを見出し、影響係数Ｋ_Ｓを０．８以上１未満に設定した。

セメント、シリカヒューム、粗骨材、細骨材、化学混和剤、鋼繊維、有機繊維、他の成分はそれぞれ前記と同様である。
水結合材比、鋼繊維の混入率の好ましい範囲は前記と同様である。
シリカヒューム、細骨材、化学混和剤、有機繊維等の好ましい配合量は、本コンクリートと同様である。

以上説明した本発明の調合方法にあっては、有機繊維として少なくともポリアセタール系繊維を用い、粗骨材の最大寸法を１５ｍｍ以下とし、前記式（１）により算出した目標値Ｖ’_ｂＧとなるように粗骨材の配合量を設定するため、水結合材比が２５質量％以下と低く、鋼繊維の混入率が０．５容積％超２容積％以下と高いながらも、間隙通過性及びひび割れ抵抗性に優れた超高強度コンクリートを調合できる。
また、得られる超高強度コンクリートは、水結合材比が２５質量％以下と低く、鋼繊維の混入率が０．５容積％超２容積％以下と高いため、圧縮強度に優れる。また、有機繊維を含むため、耐爆裂性も有する。

以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。

（使用材料）
実施例での使用材料を表１に示す。

（実施例１〜３、比較例１〜４）
＜超高強度コンクリートの調合＞
表２に従い、各材料を以下の手順で練混ぜて超高強度コンクリートを調合した。
Ｗ／Ｃは、設計基準強度１００Ｎ／ｍｍ^２以上を想定して設定した。Ｗ／Ｃは、シリカフュームプレミックスセメント（Ｃ）に対する水（Ｗ）の質量割合であり、水結合材比に相当する。鋼繊維の混入量４０ｋｇ／ｍ^３及び８０ｋｇ／ｍ^３はそれぞれ、鋼繊維の混入率０．５容量％及び１容量％に相当する。有機繊維（ポリアセタール繊維）の混入量３．１ｋｇ／ｍ^３及び３．９ｋｇ／ｍ^３はそれぞれ、有機繊維の混入率０．２容量％及び０．３容量％に相当する。
練混ぜは、強制二軸練りミキサを用いた。シリカフュームプレミックスセメント（Ｃ）及び細骨材（Ｓ）を投入し、空練りした後、水（Ｗ）及び化学混和剤（ＳＰ）を投入及び混練し、モルタルとした。次いで、粗骨材（Ｇ）を投入及び混練し、コンクリートとした。さらに、ポリアセタール繊維（ＰＡ）及び鋼繊維（ＳＦ）を投入し、９０秒間混練して鋼繊維入り超高強度コンクリートとした。

＜評価＞
各例で調合した鋼繊維入り超高強度コンクリートについて、スランプフロー、フロー流動時間、空気量、コンクリート温度、単位容積質量、ボックス形容器への充填時間・高さ及び加振充填時間・高さ、並びに圧縮強度を測定した。また、比較例１から鋼繊維を抜いたもの（鋼繊維混入率０容積％）、比較例１（鋼繊維混入率０．５容積％）、実施例１から鋼繊維を除いたもの（鋼繊維混入率０容積％）、実施例１（鋼繊維混入率１容積％）、及び実施例２から鋼繊維を除いたもの（鋼繊維混入率０容積％）について、自己収縮ひずみを測定した。
スランプフローとフロー流動時間はＪＩＳ Ａ １１５０、空気量はＪＩＳ Ａ １１２８、コンクリート温度はＪＩＳ Ａ １１５６、単位容積質量はＪＩＳ Ａ １１１６、圧縮強度はＪＩＳ Ａ １１０８に従って測定した。
充填時間・高さ、及び加振充填時間・高さは、土木学会規準（ＪＳＣＥ−Ｆ５１１−２０１２、ＪＳＣＥ−Ｆ７０１−２０１６）に準拠した加振ボックス充填試験方法により測定した。
自己収縮ひずみは、日本コンクリート工学協会：超流動コンクリート研究委員会報告書（ＩＩ）、ｐｐ．２０９−２１０、１９９４．５の［付録１］（仮称）高流動コンクリートの自己収縮試験方法に準拠し、東京測器研究所製の埋込み型ひずみ計ＫＭ−１００ＢＴを１０×１０×４０ｃｍ供試体の中心部に設置して測定し、材齢７日の値で評価した。

加振ボックス充填試験では、図１に示すようなボックス形容器１を用いる。ボックス形容器１の底面２は防振用ゴムマット、側壁３は透明アクリル板で構成される。ボックス形容器１の内部は仕切り４によってＡ室とＢ室とに区画されている。Ａ室には棒状のバイブレータ５が配置される。バイブレータ５はＪＩＳ Ａ ８６１０に適合する電動機外部駆動式の手持形振動機で、振動体の呼び径は２８ｍｍ、長さは５８０ｍｍ以上、振動数は２００Ｈｚ程度のものとする。仕切り４の下端にはゲートＧが設けられており、ゲートＧには流動障害６が設けられている。ゲートＧは、仕切り４に沿って配置された仕切り板７を上下させることによって開閉可能となっている。図中の寸法を示す数値の単位はｍｍである。プレキャスト部材に埋設される機械式継手相互の最小あき寸法が４０ｍｍを下回ることがあるため、流動障害６は、障害Ｒ２（Ｄ１３鉄筋×３本，３５ｍｍ間隔）とした。
加振ボックス充填試験では、ゲートＧを閉じた状態で、コンクリートをＡ室の上端まで入れ、バイブレータ５の先端をＡ室の下端から１００ｍｍの高さの位置に設置する。次いで、ゲートＧを開き、バイブレータ５を振動させずに、Ａ室からＢ室へとコンクリートを流入させ、Ｂ室に流入したコンクリートの下端から上端までの高さ（加振前の充填高さ）を測定する。次いで、バイブレータ５を振動させ、Ｂ室に流入したコンクリートの下端から上端までの高さ（加振後の充填高さ）を測定する。

スランプフロー、フロー流動時間、空気量、コンクリート温度、単位容積質量、充填時間・高さ、加振充填時間・高さ、及び圧縮強度の測定結果を表３に示す。また、充填高さ（加振前の充填高さ）及び加振充填高さ（加振後の充填高さ）を図２に示す。自己収縮ひずみの測定結果から、各例の単位粗骨材かさ容積（ｍ_３／ｍ_３）を横軸に、自己収縮ひずみを縦軸にプロットしたグラフを図３に示す。
スランプフロー、空気量及び圧縮強度は所定の品質を満足した。なお、圧縮強度について、鋼繊維混入率１．０容量％の調合は、空気量が圧縮強度に及ぼす影響を考慮すると、鋼繊維混入率０．５容量％の調合と同程度であった。

鋼繊維混入率１．０容量％の調合のうち、単位粗骨材かさ容積が０．４５ｍ^３／ｍ^３である比較例４は、加振ボックス充填試験で閉塞が生じた。これに対し、実施例１〜３は、閉塞が生じず、加振充填高さは３００ｍｍに達しており、間隙通過性に優れていた。
実施例１〜２と実施例３との対比から、水結合材比が小さいほど、加振前の充填高さが高くなる（間隙通過性が高くなる）傾向にあることが確認できた。ベースコンクリートの粘性が間隙通過性に影響したと推察される。
鋼繊維混入率０．５容量％の比較例１〜３においては、間隙通過性の問題は見られなかった。しかし、鋼繊維混入率が低いため、実施例１〜３に比べて、コンクリートの靭性に劣る。
図３中、鋼繊維混入率０容積％の例の対比から、単位粗骨材かさ容積が小さくなると、自己収縮ひずみが大きくなることがわかる。また、比較例１から鋼繊維を抜いたもの、比較例１、実施例１の対比から、鋼繊維の混入率を高くすることで、単位粗骨材かさ容積を小さくしても、単位粗骨材かさ容積が大きい場合と同程度に自己収縮ひずみを抑制できることがわかる。

なお、鋼繊維の混入率Ｖ_Ｆが１（容積％）、鋼繊維入り超高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積Ｖ’_ｂＧが０．４（ｍ^３／ｍ^３）である調合において、前記式（１）における各値は、Ｖ_ｂＧが０．５、ｒ_Ｇが４．２４、ｒ_Ｆが０．３１、Ｖ_Ｆが０．０１０２、Ｇ_Ｓが０．６であり、Ｋ_Ｓは０．９となった。

Claims (3)

1. セメントと、シリカヒュームと、水と、粗骨材と、細骨材と、化学混和剤と、鋼繊維と、有機繊維とを配合し、水結合材比が２５質量％以下、前記鋼繊維の混入率が０．５容積％超２容積％以下である超高強度コンクリートを調合する方法であって、
   前記有機繊維として少なくともポリアセタール系繊維を用い、
   前記粗骨材の最大寸法を１５ｍｍ以下とし、
   下記式（１）により前記超高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積の目標値Ｖ’_ｂＧを算出し、前記目標値Ｖ’_ｂＧとなるように前記粗骨材の配合量を設定する、超高強度コンクリートの調合方法。
   Ｖ’_ｂＧ＝Ｖ_ｂＧ−（Ｋ_Ｓ・２ｒ_Ｇ／３ｒ_Ｆ−１）・Ｖ_Ｆ／Ｇ_Ｓ （１）
   ここで、Ｖ’_ｂＧは、前記超高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積の目標値（ｍ^３／ｍ^３）を示し、
   Ｖ_ｂＧは、超高強度コンクリートの単位粗骨材かさ容積（ｍ^３／ｍ^３）の標準値の範囲であって０．５〜０．５６（ｍ^３／ｍ^３）の数を示し、
   Ｋ_Ｓは、影響係数であって０．８〜１の数を示し、
   ｒ_Ｇは、前記粗骨材を球形と仮定し、前記粗骨材の粒度分布から得られる総粗骨材表面積から算出した前記粗骨材の半径（ｍｍ）を示し、
   ｒ_Ｆは、前記鋼繊維を円柱形と仮定して算出した前記鋼繊維の半径（ｍｍ）を示し、
   Ｖ_Ｆは、前記鋼繊維の混入率（容積％）を示し、
   Ｇ_Ｓは、前記粗骨材の実積率（容積％）を示す。
2. 前記有機繊維の混入率が０．１〜０．４容積％である請求項１に記載の超高強度コンクリートの調合方法。
3. 前記鋼繊維の直径が０．１５〜０．９ｍｍ、長さが１２〜３２ｍｍである請求項１又は２に記載の超高強度コンクリートの調合方法。

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