JPH0692668B2 - 鉄筋コンクリ−ト構造物 - Google Patents

鉄筋コンクリ−ト構造物

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JPH0692668B2
JPH0692668B2 JP26198086A JP26198086A JPH0692668B2 JP H0692668 B2 JPH0692668 B2 JP H0692668B2 JP 26198086 A JP26198086 A JP 26198086A JP 26198086 A JP26198086 A JP 26198086A JP H0692668 B2 JPH0692668 B2 JP H0692668B2
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稔 沢出
登 石川
純一 池谷
良弘 可児
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Taihei Chemical Industrial Co Ltd
Shimizu Corp
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Shimizu Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、鉄筋コンクリート構造物にかかり、特に高温
加熱を受けてもコンクリートに亀裂が生じない改善され
た鉄筋コンクリート構造物に関する。
(従来の技術) コンクリートの利用分野はビル、家屋等建築物のみでな
く、近年では、原子炉、反応炉、加熱炉等の各種加熱工
場設備にも及んでいる。
そうした加熱工場設備等においては、コンクリートはそ
の組成を耐熱セメント及び耐熱骨材を配合したコンクリ
ートとなすと同時に、コンクリートの引張強度を高める
ため、鉄筋を入れている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、高温時における鉄筋とコンクリートとの
熱膨張率は大きく相異し、300〜500℃ではコンクリート
の熱膨張率は鉄筋の60〜70%であるとされている。
このため、加熱工場設備、ビル等の加熱時あるいは火災
時においては、鉄筋が大いに熱膨張してコンクリートに
引張応力として作用し、本来圧縮応力には非常に強いが
引張応力には弱いコンクリートに亀裂を与える結果、設
備、建築物等を破壊する危険が発生する。
(問題点を解決するための手段) 本発明者は以上の問題に鑑み鋭意研究の結果、通常は鉄
筋とコンクリートとが強く結合してコンクリート構造物
の必要強度を十分に保持し、高温加熱時においては、熱
膨張によるコンクリートへの亀裂が生じない特性をもっ
た鉄筋コンクリート構造物を開発した。
すなわち本発明は、鉄筋コンクリート構造物において、
鉄筋とコンクリートとの間に200℃以上で軟化、溶融す
る熱膨張緩衝材層を介在せしめて構成したことを特徴と
する鉄筋コンクリート構造物である。
本発明においては、鉄筋とコンクリートとの間に、軟化
温度が200℃以上の熱膨張緩衝材層を介在させる点が特
徴であるが、熱膨張緩衝材としては、200〜700℃程度に
おいて軟化するガラスフリット又はリン酸塩ガラス、あ
るいはこれらにセメントを混合したもの等の無機質材料
が好ましい。
コンクリート及び鉄筋の両者の熱膨張差は加熱を受けて
温度が上昇すると増大するが、通常は200℃より低い温
度においてコンクリートにひび割れが生じることは無
い。
本発明によれば、通常のコンクリート構造物では鉄筋と
コンクリートとの間に熱膨張差による大きな歪みを生じ
てコンクリートに亀裂が生じ始める200℃以上の温度に
おいては、熱膨張緩衝材層が軟化、溶融し、鉄筋とコン
クリートとの間の歪を消去してしまう作用が発揮され
る。
本発明において用いられる上記のような無機質材料は、
コンクリートと類似の物質であるため、両者は接合性が
よく、常時は強固な鉄筋コンクリートとなっている。
本発明の熱膨張緩衝材は、特に広範囲の高温加熱温度に
おいて軟化状態を保持するものが好ましく、各種軟化温
度のガラスフリット等無機質材料を混合したものを使用
することは特に好ましい。
特にほうろう用ガラスフリットを使用した場合、ほうろ
う用ガラスフリットは本来鉄と結合性がよいものであ
り、かつコンクリートとも接合性がよいため、本発明の
鉄筋コンクリートの熱膨張緩衝材としては非常に好適な
ものである。
更に熱膨張緩衝材は、単一材料でなく、各種複合材料で
あってもよい。
例えばリン酸塩ガラスにセメントを混合したものであっ
てもよく、この場合はコンクリートの高温加熱時におい
て、鉄筋とコンクリートとの間の熱膨張緩衝材層中のセ
メントは例えばガラスフリットが軟化、溶融して液体と
なった場合、多孔質体となって熱膨張緩衝材層の空間形
状を保持する。
したがって、高温加熱時においては、多孔質部体が鉄筋
とコンクリートとの隙間に残存する結果、鉄筋がコンク
リート内で遊動してそれらの位置関係を変えるようなこ
とにならない。
また、例えばリン酸塩ガラス生成物粉末にカオリン、炭
素等の高融点材料粉末を混合したものも好適な熱膨張緩
衝材となる。その理由は、リン酸塩ガラスが溶融して
も、混在している高融点材料粉末のために該熱膨張緩衝
材は低粘度流動体とはならず、よって高温加熱時におい
ても鉄筋とコンクリートとの間から流失することがな
く、そのスペースを保持するためである。
(実施例) 次に、本発明の実施例を図面を参照しながら具体的に説
明する。
第1図は、本発明による実施例の鉄筋コンクリート構造
の要部断面図を示し、1は鉄筋、2は熱膨張緩衝材層、
3はコンクリートである。
これは、直径6mm、長さ600mmの鉄筋の11本を50mm間隔で
配列して、縦、横600mm、深さ30mmの内径寸法の型枠内
に配し、これにコンクリートを流し混んで打設、硬化し
たものである。
コンクリートの組成配合は、早強ポルトランドセメント
100重量部、磁器粉(粒径80μm以下)150重量部、磁器
粉(粗粒)50重量部、カーボン粉末15重量部、水57重量
部からなるものである。
また上記において、熱膨張緩衝材用ペーストとしては、 (1)アルミナセメント100重量部、リン酸塩系ガラス
粉末(融点250℃)100重量部、カーボン粉末15重量部、
水40重量部からなるペースト、 (2)カオリン100重量部、リン酸塩ガラス100重量部、
カーボン粉末15重量部、水30重量部からなるペースト、 を使用した。
実験の結果、熱膨張緩衝材(1)又は(2)を塗布した
鉄筋を配した鉄筋コンクリートは、800℃に加熱した後
においても、亀裂は全く生じないか、又はほとんど認め
られなかった。
なお、(2)のペーストは鉄筋に塗布した際、その硬化
が遅いけれども、これを更に水−セメント比50%程のセ
メントペースト中にドブ漬けすることによって、
(1)、(2)の場合と同様、早急に硬化させることが
できる。
これに対して、熱膨張緩衝材で表面付着処理をしなかっ
た鉄筋を配したコンクリートは、800℃に加熱した後に
おいては、大小多数の亀裂が生じていた。
つぎに鉄筋表面に付着処理される熱膨張緩衝材の例を以
下に例示する。
(例1) 鉄筋の表面にガラスフリットを付着処理する例。
こうしたもので処理を行った鉄筋を配したコンクリート
は、加熱時において、鉄筋表面に付着されたガラスフリ
ットが軟化、溶融することで、コンクリートと鉄の熱膨
張差による歪みを緩衝させコンクリートへのひび割れ発
生を防止できる。
ガラスフリットを鉄筋へ付着させるには、ガラスフリッ
トにCMC、フェノール樹脂系等の結合剤を加え、乾式法
(例えば静電塗装で)あるいは吹付け、浸漬、刷毛塗り
等による湿式法によって行うことができる。なお、ガラ
スフリットは、軟化温度が200〜700℃の範囲のガラスフ
リットを用いることができ、例えば下記〜組成、物
性のものが挙げられる。
PbO:61.2重量%,ZnO:4.2重量%,B2O3:16.6重量%、A
l2O3:4.1重量%、SiO2:9.5重量%、NaO:4.4重量%、
(軟化温度:360℃、熱膨張係数:8.8×10-6) P2O5:27.7重量%,Al2O3:18.5重量%、Na2O:12.8重量
%、B2O3:19.3重量%、SiO2:11.2重量%、F:11.1重量
%、(軟化温度:580℃、熱膨張係数:10.2×10-6) PbO:17.1重量%,SiO2:52.3重量%、NaO:17.7重量
%、K2O:1.9重量%、Li2O:7.3重量%、Al2O3:3.7重量%
(軟化温度:630℃、熱膨張係数:9.7×10-6) (例2) 鉄筋の表面にリン酸塩ガラスを付着処理する例。
リン酸塩ガラスを鉄筋へ付着させるには、下記〜の
ような組成、物性のリン酸塩ガラスを、乾式法(静電塗
装で)あるいは吹付け、浸漬、刷毛塗り等による湿式法
によって行うことができる。
なお、リン酸塩ガラスは、軟化温度が200〜700℃の範囲
の、iアルカリ金属を1種又は2種以上含むリン酸塩ガ
ラス、iiアルカリ金属リン酸塩ガラスを主成分とし更に
金属酸化物及び非金属酸化物の中の1種又は2種以上含
むリン酸塩ガラスが、好ましく用いられる。
リン酸塩ガラスは、加熱により容易に鉄筋表面に酸化防
止被膜を形成し、かつ、鉄筋とコンクリートとの良好な
結合剤となる(一部はコンクリートと反応し、中間層を
生成する)ので、これは好ましいものの例である。
{NaPO3}n(軟化温度:570℃) {Na06K04PO3}n又は0.6(NaPO3)+0.4(KPO3)混
合(軟化温度:480℃) Na2O:25.2重量%、Li2O:3.0重量%、P2O5:57.7重量
%、B2O3:14.1重量%(軟化温度:330℃) Na2O:17.7重量%、PbO:27.3重量%、P2O5:40.4重量
%、SiO2:14.6重量%(軟化温度:540℃) Na2O:11.7重量%、ZnO:7.2重量%、P2O5:62.6重量
%、SiO2:4.2重量%、CaO:11.6重量%、Al2O3:2.7重量
%(軟化温度:660℃) (例3) 鉄筋の表面に、セメントにリン酸塩化合物を加えて調製
したペーストを付着処理する例。
セメント化合物としては、ポルトランドセメント、アル
ミナセメント等の単味セメント、高炉セメント、シリカ
セメント等の混合セメントが用いられる。
リン酸塩化合物としては、リン酸ナトリウム、リン酸カ
リウム、リン酸アルミニウム、リン酸マグネシウム、リ
ン酸カルシウム、リン酸亜鉛及びその他水溶性金属リン
酸塩化合物の1種又は2種以上の混合物であって、少な
くともコンクリートの軟化点以下の高温において、軟
化、溶融するものが用いられ、またそれらは正リン酸塩
又は縮合リン酸塩化合物であってもよい。
そしてそれらは、好ましくは5〜60%水溶液として用い
られる。
ペーストの調製としは、(1)セメント100重量部に対
し、リン酸塩化合物(無水物として)を5重量部以上、
望ましくはセメント100重量部に対し10〜150重量部配合
することができる。
また、(2)該ペースト無水物に対し、5倍重量まで
の、無機粉末(カオリン、珪石、雲母、アルミナ、カレ
ット、フリット等)を混合したものとすることができる
(5倍以上では、付着硬化物がひび割れし、剥がれ
る)。
これらペーストは、自硬性があるため鉄筋表面を容易に
被覆することができ、酸化防止膜となり、そして加熱に
より脱水、縮合して多孔質被膜層となるので、好適な熱
膨張緩衝材である。
(組成例1)アルミナセメント30重量部−40%第1リン
酸マグネシウム30重量部、 (組成例2)ポルトランドセメント40重量部−15%第1
リン酸ナトリウム25重量部−12%ポリリン酸カリウム75
重量部、 (組成例3)シリカセメント50重量部−20%第1リン酸
アルミニウム50重量部−第2リン酸亜鉛粉末10重量部、 (組成例4)ポルトランドセメント20重量部−35%ヘキ
サメタリン酸ナトリウム40重量部−カオリン20重量部、 (組成例5)アルミナセメント20重量部−30%第1リン
酸マグネシウム35重量部−フリット60重量部、 なお、普通ポリトランドセメントにリン酸塩ガラスを配
合したものは、急結現象を呈するが、アルミナセメント
にリン酸塩ガラスを配合したものは急結現象を起こさな
いので、鉄筋をドブ漬け処理する場合はアルミナセメン
トにリン酸塩ガラスを配合したペーストを用いることが
好ましい。
以上各例の熱膨張緩衝材で表面付着処理した鉄筋を用意
し、コンクリートとして、普通ポルトランドセメント10
0重量部、シャモット骨材200重量部、カーボン粉末15重
量部、水57重量部、混和剤3重量部を混合したものを使
用して試験を行った。
各種打設コンクリートを型枠から外し、14日間養生硬化
させ、これを試験体とした。
加熱炉内にて昇温試験したところ、800℃になっても、
各例の試験体コンクリートにはひび割れの発生はなかっ
た。
これに対し、比較例として上記緩衝材の付着処理をしな
い鉄筋を使用して得られた比較例試験体の場合は、400
℃付近において、コンクリートにひび割れが生じ、700
℃付近でコンクリートが一部剥がれ落ちた。
(発明の効果) 以上に述べたとおり本発明は、鉄筋コンクリート構造物
において、鉄筋とコンクリートとの間に200℃以上で軟
化、溶融する熱膨張緩衝材層を介在せしめて構成したも
のであるため、通常は鉄筋とコンクリートとが強く結合
してコンクリート構造物の必要強度を十分に保持し、高
温加熱時においては、熱膨張によるコンクリートへの亀
裂が生じないものである。
したがって、コンクリート製の各種加熱工場設備、建造
物等が高温加熱を受けても、コンクリート構造物に亀裂
は入らず、耐用期間も長期化し得る等の優れた効果が発
揮されるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明実施例の鉄筋コンクリート構造の要部
断面図を示す。 1:鉄筋、2:熱膨張緩衝材層、3:コンクリート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池谷 純一 東京都中央区京橋2丁目16番1号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 可児 良弘 大阪府大阪市東区高麗橋詰町18番地 太平 化学産業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鉄筋コンクリート構造物において、鉄筋と
    コンクリートとの間に200℃以上で軟化、溶融する熱膨
    張緩衝材層を介在せしめて構成したことを特徴とする鉄
    筋コンクリート構造物。
  2. 【請求項2】熱膨張緩衝材層が、軟化温度200〜700℃の
    ガラスフリットを主成分とするものであることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の鉄筋コンクリート構造
    物。
  3. 【請求項3】ガラスフリットが、各種軟化温度のものの
    混合物であることを特徴とする特許請求の範囲第2項記
    載の鉄筋コンクリート構造物。
  4. 【請求項4】熱膨張緩衝材層が、軟化温度200〜700℃の
    リン酸塩ガラスを主成分とするものであることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の鉄筋コンクリート構造
    物。
  5. 【請求項5】熱膨張緩衝材層が、セメントにリン酸塩ガ
    ラス生成物を混合したものであることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の鉄筋コンクリート構造物。 【請求項5】熱膨張緩衝材層が、リン酸塩ガラス生成物
    に高融点材料粉末を混合したものであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の鉄筋コンクリート構造
    物。
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