JPH07279312A - Concrete filler member - Google Patents
Concrete filler memberInfo
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- JPH07279312A JPH07279312A JP6971794A JP6971794A JPH07279312A JP H07279312 A JPH07279312 A JP H07279312A JP 6971794 A JP6971794 A JP 6971794A JP 6971794 A JP6971794 A JP 6971794A JP H07279312 A JPH07279312 A JP H07279312A
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- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
- Reinforcement Elements For Buildings (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、鋼管の内部にコンクリ
ートが充填されているコンクリート充填部材に係り、特
に、超高層建築物またはその他の大型建造物などにおい
て、高耐力かつ高靱性の構造部材として有利に用いられ
るコンクリート充填部材に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a concrete filling member in which a steel pipe is filled with concrete, and particularly to a structural member having high yield strength and high toughness in a super high-rise building or other large building. The present invention relates to a concrete filling member that is advantageously used as
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、超高層建築物またはその他の大型
建造物の構築がますます盛んになる趨勢にあるが、この
ような大型建造物においては、その構造部材、特に柱状
の構造部材、すなわち柱部材に作用する応力が非常に大
きくなるので、それの断面寸法を大きくする必要があ
る。しかし、柱部材の断面寸法を大きくすると、その自
重が増大してさらに応力が高まるという不都合が生ずる
ため、この柱部材の断面寸法を小さくして自重の軽減を
図ることが重要となってくる。したがって最近では、断
面寸法が小さくても高耐力かつ高靱性である柱部材とし
て、鋼管の内部にコンクリートが充填されているコンク
リート充填部材が広く採用される傾向にある。2. Description of the Related Art In recent years, the construction of super high-rise buildings or other large-scale buildings has become more and more popular, but in such large-scale buildings, the structural members, especially columnar structural members, namely, Since the stress acting on the column member becomes very large, it is necessary to increase the cross-sectional dimension thereof. However, if the cross-sectional dimension of the pillar member is increased, the weight of the pillar member increases, which further increases the stress. Therefore, it is important to reduce the cross-sectional size of the pillar member to reduce its own weight. Therefore, recently, there has been a tendency that a concrete filling member in which concrete is filled in a steel pipe is widely used as a column member having high yield strength and high toughness even if the cross-sectional dimension is small.
【0003】このようなコンクリート充填部材では、軸
方向に作用する圧縮力を管内部に充填されているコンク
リートが単独に、または鋼管と共同して負担すると共
に、この圧縮力の作用時に発生する円周方向引張力を鋼
管が負担することによって、三次元応力状態で高耐力か
つ高靱性を発揮させることを狙っている。このように、
コンクリート充填部材は、引張力に対しては弱いが圧縮
力に対しては極めて強いコンクリートと、これと逆の特
性を有する鋼管とがそれぞれ長所を発揮して、両者の短
所を互いに補い合うという特徴を有する。また、このコ
ンクリート充填部材を構成する鋼管は、コンクリートの
打込み用型枠として好都合に利用できるという利点も備
えている。In such a concrete filling member, the compressive force acting in the axial direction is borne by the concrete filled in the pipe alone or jointly with the steel pipe, and a circle generated when the compressive force acts. The steel pipe bears the tensile force in the circumferential direction so that the steel pipe exhibits high yield strength and high toughness in a three-dimensional stress state. in this way,
Concrete filling members are characterized by the fact that concrete, which is weak against tensile force but extremely strong against compressive force, and steel pipes having the opposite characteristics exert their respective advantages and complement each other's shortcomings. Have. Further, the steel pipe constituting the concrete filling member has an advantage that it can be conveniently used as a concrete driving mold.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このような優れた特性
を有するコンクリート充填部材において、上述のような
優れた機械的特性をさらに向上させることが望まれてい
るが、その手段の1つとして、管内部に充填するコンク
リートの高強度化がある。これは、管内部に充填するコ
ンクリートとして300〜1000kgf/cm2 程度
の圧縮強度を有する高強度コンクリートを用いることに
よって、コンクリート充填部材の耐力の向上を図ること
を目的としている。しかし、コンクリートは、元来、靱
性に富んだものではなく、しかも、高強度になる、靱性
は概して低下する傾向にあるため、管内部に充填するコ
ンクリートの高強度化は、コンクリート充填部材の高靱
性化に必ずしも結びつかず、さらに時間がたつにつれて
高耐力をも失われるという欠点を有している。すなわ
ち、鋼管の変形能力は、コンクリートの変形能力よりも
非常に大きいので、高応力の作用下では鋼管は大きく変
形するのに対して、充填されている高強度コンクリート
は変形できずに微細なひびわれを多数発生し、その結
果、鋼管の変形に追従できなくなって、両者の間に隙間
が生じ、三次元応力状態が保持できなくなる。このた
め、初期のコンクリート充填部材で保有されていた高耐
力が、時間が経つにつれて急減するという問題点があっ
た。In a concrete-filled member having such excellent properties, it is desired to further improve the excellent mechanical properties as described above. There is an increase in the strength of the concrete filled inside the pipe. This is intended to improve the yield strength of the concrete filling member by using high-strength concrete having a compressive strength of about 300 to 1000 kgf / cm 2 as the concrete to be filled inside the pipe. However, since concrete is not originally rich in toughness and has a high strength, the toughness generally tends to decrease. Therefore, it is necessary to increase the strength of the concrete filled inside the pipe by increasing the strength of the concrete-filled member. It has the drawback that it does not necessarily lead to toughness, and also loses its high yield strength over time. That is, since the deformation capacity of steel pipe is much larger than that of concrete, the steel pipe is greatly deformed under the action of high stress, whereas the filled high-strength concrete cannot be deformed and is cracked finely. As a result, it becomes impossible to follow the deformation of the steel pipe, a gap is created between the two, and the three-dimensional stress state cannot be maintained. For this reason, there has been a problem that the high proof stress possessed by the initial concrete filling member decreases sharply with time.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者は上述の問題点
を解決するために種々検討を重ねた結果、導管の内部に
充填する高強度コンクリートに、0.5〜3容量%の短
繊維を添加すると、コンクリートの圧縮強度を損なわず
に、コンクリートの変形能力(伸び能力)を改善できる
結果、このようなコンクリートが鋼管に充填されている
コンクリート充填部材は、高耐力と高靱性の両方を長時
間保持できることを見出した。As a result of various studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has found that 0.5 to 3% by volume of short fibers is added to the high-strength concrete to be filled inside the conduit. As a result, the deformation capacity (elongation capacity) of concrete can be improved without impairing the compressive strength of concrete, and as a result, concrete-filled members in which such concrete is filled in steel pipes have both high yield strength and high toughness. It was found that it can be held for a long time.
【0006】従って、本発明は、高耐力と高靱性の両方
を有し、かつこれらの特性を長時間保持できるコンクリ
ート充填部材を提供することを目的とし、鋼管の内部に
コンクリートが充填されているコンクリート充填部材に
おいて、前記コンクリートが、コンクリートを基にして
0.5〜3容量%の短繊維を含有している高強度コンク
リートであることを特徴とする、コンクリート充填部材
に係るものである。Therefore, an object of the present invention is to provide a concrete filling member which has both high yield strength and high toughness and can maintain these characteristics for a long time, and the inside of a steel pipe is filled with concrete. In the concrete filling member, the concrete is a high-strength concrete containing 0.5 to 3% by volume of short fibers based on the concrete, and relates to the concrete filling member.
【0007】本発明においては、高強度コンクリートと
は、約300〜約1000kgf/cm2 、好ましくは
400〜800kgf/cm2 の圧縮強度を有するコン
クリートを意味し、このような圧縮強度を有するコンク
リートであればいずれのコンクリートも使用でき、例え
ば、水、セメント、細骨材および粗骨材からなるもの、
また、これらにさらに、コンクリートのワーカビリティ
ーおよび耐久性を向上させることを目的としてAE剤、
AE減水剤または高性能AE減水剤を加えたもの、ま
た、コンクリートの強度を増加させることおよび耐久性
を向上させることを目的として、シリカフュームまたは
フライアッシュを加えたものが挙げられる。In the present invention, high strength concrete means concrete having a compressive strength of about 300 to about 1000 kgf / cm 2 , preferably 400 to 800 kgf / cm 2 , and concrete having such a compressive strength. Any concrete can be used provided that it consists of water, cement, fine aggregate and coarse aggregate,
Further, in addition to these, an AE agent for the purpose of improving the workability and durability of concrete,
Examples thereof include those to which an AE water reducing agent or high-performance AE water reducing agent has been added, and those to which silica fume or fly ash has been added for the purpose of increasing the strength and durability of concrete.
【0008】このような高強度コンクリートの構成成分
として用いられる水、セメント、細骨材および粗骨材、
ならびに必要な助剤、例えばAE剤、AE減水剤、高性
能AE減水剤としては、本発明の技術分野において従来
から用いられている、いずれのものも使用することがで
きる。水としては例えば、水道水、河、湖の水のような
淡水は勿論、無筋コンクリート構造物であれば、海水を
用いることができる。セメントとしてはポルトランドセ
メント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシ
ュなどのほか、高炉スラグ、フライアッシュなどの無機
質粉末、さらに石粉、シリカフュームなどのポゾラン反
応を有するものが挙げられ、これらは単独でまたは2種
以上組み合わせて使用される。Water, cement, fine aggregate and coarse aggregate used as constituent components of such high strength concrete,
As the necessary auxiliary agent such as AE agent, AE water reducing agent, and high-performance AE water reducing agent, any of those conventionally used in the technical field of the present invention can be used. As the water, for example, not only tap water, fresh water such as river water and lake water, but also seawater can be used as long as it is a reinforced concrete structure. Examples of the cement include Portland cement, blast-furnace cement, silica cement, fly ash, and other inorganic powders such as blast-furnace slag and fly ash, as well as those having a pozzolanic reaction such as stone powder and silica fume, which are used alone or in combination of two kinds The above is used in combination.
【0009】細骨材としては、10mm網ふるいを全部
通過し、かつ5mm網ふるいを85重量%以上通過する
骨材を用いることができ、また粗骨材としては、5mm
網ふるい上に85重量%以上とどまる骨材を用いること
ができる。As the fine aggregate, it is possible to use an aggregate that passes through a 10 mm mesh sieve and 85 mm% or more of a 5 mm mesh sieve, and as a coarse aggregate, 5 mm.
It is possible to use an aggregate that stays on the screen at 85% by weight or more.
【0010】AE剤としては、スルホン酸炭化水素、天
然樹脂酸塩などが挙げられる。AE減水剤としては、リ
グニンスルホン酸化合物、ポリオール複合体、オキシカ
ルボン酸塩などが挙げられる。Examples of the AE agent include sulfonic acid hydrocarbons and natural resin acid salts. Examples of the AE water reducing agent include a lignin sulfonic acid compound, a polyol complex, and an oxycarboxylic acid salt.
【0011】高性能AE減水剤としては、例えば、ナフ
タレンスルホン酸ホルマリン高縮合物、メラミンスルホ
ン酸ホルマリン高縮合物、ポリカルボン酸塩などが挙げ
られる。Examples of the high-performance AE water-reducing agent include naphthalenesulfonic acid formalin highly condensed products, melaminesulfonic acid formalin highly condensed products, polycarboxylic acid salts and the like.
【0012】本発明において、短繊維とは、各種の材料
を原料とする不連続の繊維状に加工されたコンクリート
またはモルタルの補強材料を意味し、それはコンクリー
ト充填部材の靱性を著しく改善する作用を有する。本発
明においては、従来知られている短繊維のいずれも使用
することができ、例えば、鋼繊維、ポリプロピレン繊
維、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ビニロン繊
維、ポリエチレン繊維などが挙げられるが、この中、鋼
繊維、炭素繊維、ビニロン繊維またはアラミド繊維が好
ましく、鋼繊維が特に好ましい。これらの短繊維は、単
独で、また2種以上組み合わせて使用できる。In the present invention, the short fiber means a reinforcing material of concrete or mortar processed from various materials as raw materials and processed into a discontinuous fiber shape, which has an action of remarkably improving the toughness of the concrete filling member. Have. In the present invention, any of the conventionally known short fibers can be used, and examples thereof include steel fibers, polypropylene fibers, glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, vinylon fibers, and polyethylene fibers. Medium, steel fibers, carbon fibers, vinylon fibers or aramid fibers are preferred, and steel fibers are particularly preferred. These short fibers can be used alone or in combination of two or more.
【0013】これらの短繊維は直線状で、その断面また
は端部を異形加工した形状を有することができ、その太
さ(断面積の最長部分の長さ)は一般に0.2〜0.8
mm、好ましくは0.3〜0.6mmであり、そして長
さは一般に20〜40mm、好ましくは25〜30mm
である。These short fibers are linear and can have a shape in which their cross-sections or end portions are modified, and their thickness (the length of the longest portion of the cross-sectional area) is generally 0.2 to 0.8.
mm, preferably 0.3-0.6 mm, and the length is generally 20-40 mm, preferably 25-30 mm
Is.
【0014】これらの繊維は直線状、三次元ランダムの
配向状態でコンクリート中に均一に分散されているのが
好ましく、このような状態に短繊維を分散させるのは、
例えばオムニミキサなどを用いてコンクリート材料と一
緒に練り混ぜることにより行なわれる。It is preferable that these fibers are uniformly dispersed in concrete in a linear, three-dimensional random orientation state, and the short fibers are dispersed in such a state.
For example, it is carried out by mixing with a concrete material using an omni mixer or the like.
【0015】本発明において、短繊維は、コンクリート
中に、このコンクリート(短繊維を含む)を基にした容
量比で0.5〜3%、好ましくは1〜3%、特に好まし
くは1〜2.5%添加される。この添加量が0.5容量
%よりも小さいと、コンクリート充填部材の靱性につい
て十分な改善効果が得られず、他方これが3容量%より
大きくなると、高強度コンクリートに短繊維を均質に分
散させることが難しくなって、管に充填されているコン
クリートの均質性が損なわれるようになるところから、
本発明においては、コンクリート中に含有される短繊維
の添加量を、コンクリートを基にして0.5〜3%と定
めた。なお、短繊維の容量とは、コンクリート中に含ま
れる短繊維の容積割合を意味する。In the present invention, the short fibers are contained in concrete in a volume ratio of 0.5 to 3%, preferably 1 to 3%, and particularly preferably 1 to 2 based on the concrete (including short fibers). 0.5% is added. If the addition amount is less than 0.5% by volume, the effect of sufficiently improving the toughness of the concrete filling member cannot be obtained, while if it is more than 3% by volume, the short fibers are uniformly dispersed in the high strength concrete. Becomes difficult, and the homogeneity of the concrete filled in the pipe is impaired,
In the present invention, the addition amount of the short fibers contained in the concrete is set to 0.5 to 3% based on the concrete. The volume of short fibers means the volume ratio of short fibers contained in concrete.
【0016】鋼管としては、本発明の技術分野において
従来から用いられている、いずれのものも使用でき、そ
の成分組成、形状、寸法などを問わないが、好ましく
は、角形鋼管または丸形鋼管が、特に好ましくは断面面
積が5,000〜30,000cm2 の角形鋼管または
丸形鋼管が使用される。As the steel pipe, any of those conventionally used in the technical field of the present invention can be used, and its component composition, shape, size and the like are not limited, but a square steel pipe or a round steel pipe is preferable. Particularly preferably, a square steel pipe or a round steel pipe having a cross-sectional area of 5,000 to 30,000 cm 2 is used.
【0017】本発明のコンクリート充填部材において
は、短繊維を含有している高強度コンクリートが鋼管内
に可能な限り空隙を残さずに密実に充填されていること
が、コンクリート充填部材の三次元応力状態を十分に発
揮させる上で望ましく、そのためには、硬化前のコンク
リートのコンシステンシーを適度に調整して、硬化前の
コンクリートの流動性および充填性を十分高めた後、そ
れを鋼管内に充填するのが好ましい場合もある。コンク
リートの流動性を高めるためには、例えば、AE減水
剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤、フライアッシュ
などを使用する。In the concrete filling member of the present invention, the high-strength concrete containing short fibers is densely filled in the steel pipe with as little voids as possible. It is desirable to fully exert the condition, and for that purpose, the consistency of the concrete before hardening is appropriately adjusted, and the fluidity and filling property of the concrete before hardening are sufficiently enhanced, and then it is filled into the steel pipe. It may be preferable to do so. In order to improve the fluidity of concrete, for example, an AE water reducing agent, a high performance water reducing agent, a high performance AE water reducing agent, fly ash or the like is used.
【0018】本発明のコンクリート充填部材は、例え
ば、先ず水、セメント、細骨材、粗骨材および短繊維、
ならびに必要な助剤を混合して、短繊維を含む高強度コ
ンクリートを製造し、これを鋼管に充填した後養生する
ことにより製造される。The concrete filling member of the present invention comprises, for example, water, cement, fine aggregate, coarse aggregate and short fibers,
In addition, a high-strength concrete containing short fibers is manufactured by mixing the necessary auxiliary agents, and the steel pipe is filled with the high-strength concrete and then cured.
【0019】[0019]
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されない。EXAMPLES The present invention will be described below based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
【0020】実施例1 水、セメント、粒径5mm以下の細骨材、粒径5〜20
mmの粗骨材およびAE減水剤としてリグニンスルホン
酸系化合物または芳香族アミノスルホン酸系化合物、短
繊維として鋼繊維(鋼材:炭素鋼、形状:直線状、長
さ:30mm、太さ:0.6mm)を用いて、表1に示
される、水セメント比、細骨材率および配合の、未硬化
の短繊維を含む本発明コンクリート1〜4、および短繊
維を含まない比較コンクリート試料1〜2をパン型強制
練り混ぜ二軸ミキサを用いて混合することによってそれ
ぞれ製造した。Example 1 Water, cement, fine aggregate having a particle size of 5 mm or less, particle size 5 to 20
mm coarse aggregate and an AE water-reducing agent as a ligninsulfonic acid compound or an aromatic aminosulfonic acid compound, and short fibers as a steel fiber (steel material: carbon steel, shape: linear, length: 30 mm, thickness: 0. 6 mm), the present concretes 1 to 4 containing uncured short fibers and comparative concrete samples 1 to 2 containing uncured short fibers having a water-cement ratio, a fine aggregate ratio and a mixing ratio shown in Table 1. Were prepared by mixing them using a pan-type forced kneading twin-screw mixer.
【0021】[0021]
【表1】 これらのコンクリートのスランプ値および空気量を測定
して、それらの結果を表2に示す。[Table 1] The slump value and air content of these concretes were measured and the results are shown in Table 2.
【0022】[0022]
【表2】 その後、これらの本発明コンクリート1〜4および比較
コンクリート1〜2を、それぞれ外径114.3mm、
厚み3.2mmの丸形鋼管(鋼材:炭素鋼)内に充填し
た後、28日間標準養生させて、図1に示されるような
丸形鋼管2内にコンクリート1が充填されている本発明
コンクリート充填部材1〜4ならびに比較コンクリート
充填部材1および2を製造した。[Table 2] Thereafter, these concretes 1 to 4 of the present invention and comparative concretes 1 to 2 were respectively given an outer diameter of 114.3 mm,
After being filled in a round steel pipe (steel material: carbon steel) having a thickness of 3.2 mm, standard curing is performed for 28 days, and concrete 1 is filled in the round steel pipe 2 as shown in FIG. Filling members 1-4 and comparative concrete filling members 1 and 2 were produced.
【0023】ついで、図2に示されるように、変位計3
を設置して、載荷板4を介してコンクリート充填部材に
荷重を載荷し、荷重と変位を測定することによって、こ
れらのコンクリート充填部材の耐力および靱性を調べ
た。。Then, as shown in FIG.
Was installed, a load was applied to the concrete filling members via the loading plate 4, and the load and the displacement were measured to examine the yield strength and toughness of these concrete filling members. .
【0024】その結果得られた測定値を、各充填部材の
荷重Pと変位Sとの関係を示すグラフとして図3に示
す。図3から明らかなように、本発明コンクリート充填
部材1、2および3、4の最大耐力および変形能力(靱
性)は共に、それぞれ比較コンクリート充填部材1およ
び2に比べていずれも大きく、本発明コンクリート充填
部材は耐力および靱性のいずれにおいても、短繊維を含
まない比較コンクリート充填部材よりも優れた構造部材
であることがわかる。The measured values obtained as a result are shown in FIG. 3 as a graph showing the relationship between the load P and the displacement S of each filling member. As is clear from FIG. 3, both the maximum proof stress and the deformation capacity (toughness) of the concrete filling members 1, 2 and 3, 4 of the present invention are larger than those of the comparative concrete filling members 1 and 2, respectively. It can be seen that the filling member is a structural member superior in both yield strength and toughness to the comparative concrete filling member containing no short fibers.
【0025】実施例2 実施例1において使用した本発明コンクリート1を、外
径318.5mm、厚み6.9mmの丸形鋼管に充填し
て6ヵ月間気中養生させた後、得られたコンクリート充
填部材を図4に示されるように切断してコンクリートの
充填状況を目視で観察した。この結果、鋼管内に空隙は
見られず、本発明コンクリートは、十分な充填性を有し
ていることがわかった。Example 2 The concrete 1 of the present invention used in Example 1 was filled in a round steel pipe having an outer diameter of 318.5 mm and a thickness of 6.9 mm and allowed to cure in air for 6 months. The filling member was cut as shown in FIG. 4 and the filling state of the concrete was visually observed. As a result, no void was found in the steel pipe, and it was found that the concrete of the present invention had a sufficient filling property.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上述べた説明から明らかなように、本
発明によれば、高耐力と高靱性との両方を備え、かつこ
れらの特性を長時間保持できるコンクリート充填部材が
提供され、特に超高層建築物またはその他の大型建造物
の建造に有利な構造部材が提供される。As is clear from the above description, according to the present invention, there is provided a concrete filling member having both high yield strength and high toughness and capable of maintaining these characteristics for a long time, and particularly A structural member is provided that is advantageous for building high-rise buildings or other large buildings.
【図1】 鋼管内にコンクリートが充填されているコン
クリート充填部材の一部切欠縦断面図。FIG. 1 is a partially cutaway vertical sectional view of a concrete filling member in which a steel pipe is filled with concrete.
【図2】 コンクリート充填部材の耐力および靱性を測
定する方法を示す概要図。FIG. 2 is a schematic diagram showing a method for measuring the yield strength and toughness of a concrete filling member.
【図3】 充填部材の荷重と変位の関係を示すグラフ。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the load and the displacement of the filling member.
【図4】 実施例2におけるコンクリート充填部材の切
断方向を示す概要図。FIG. 4 is a schematic diagram showing a cutting direction of a concrete filling member according to a second embodiment.
1 コンクリート 2 鋼管 3 変位計 4 載荷板 1 Concrete 2 Steel pipe 3 Displacement meter 4 Loading plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 14:02 Z 24:18 Z 24:16 14:48) Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location C04B 14:02 Z 24:18 Z 24:16 14:48) Z
Claims (3)
いるコンクリート充填部材において、前記コンクリート
が、このコンクリートを基にして0.5〜3容量%の短
繊維を含有している高強度コンクリートであることを特
徴とする、コンクリート充填部材。1. A concrete filling member in which concrete is filled inside a steel pipe, wherein the concrete is high-strength concrete containing 0.5 to 3% by volume of short fibers based on the concrete. A concrete filling member characterized by the above.
ンクリート充填部材。2. The concrete filling member according to claim 1, wherein the short fibers are steel fibers.
求項1または2記載のコンクリート充填部材。3. The concrete filling member according to claim 1, wherein the short fiber content is 1 to 3% by volume.
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Country | Link |
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JP (1) | JPH07279312A (en) |
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