JPS63118430A

JPS63118430A - 鉄筋コンクリ−ト構造物

Info

Publication number: JPS63118430A
Application number: JP26198086A
Authority: JP
Inventors: 稔沢出; 登石川; 純一池谷; 可児　良弘
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Taihei Chemical Industrial Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Taihei Chemical Industrial Co Ltd
Priority date: 1986-11-05
Filing date: 1986-11-05
Publication date: 1988-05-23
Anticipated expiration: 2009-11-16
Also published as: JPH0692668B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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楕遺物に関する。

（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Ｍ筒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Ｍｆｌｌ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、はうろ
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Ｆ！Ａ膨張１１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＃！街材層中の
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ＩＩｍ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間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ｍ
＊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１面を参照しながら具体的に説
明する。

第１Ｉ２Ｉ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６１１１１１、長さ６００Ｉ１１曽の鉄筋
の１１本を５０ｍｍ間隔で配列して、縦、横６００ｍ（
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８０μ−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Ｈａ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１
５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ｗｉ街材（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ＨＩ衝材の例を
以下に例示する。

（例１）の　　　に　　−スフ１　・・　　　　・　　　　　　
　　　　。

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％。

ＢｚＯｓ：１６．６重量％、Ａ１．Ｏ，：４．１重量％
、ＳｉＯ２：９，５重量％、Ｎａｐ：４．４重量％、（
軟化温度：３６０℃、熱膨張係数：８，８ｌ０−ａ ■　Ｐ　ｇｏｓ：２７　、７重量％、ＡＩ□０３：１８
．５重量％、ＮａｚＯ＋１２．８重量％、Ｂ、０．：１
９゜３重量％、ＳｉＯ２：１１．２重量％、Ｆａｌｌ。

１重皿％、（軟化温度＝５８０℃、熱膨張係数＝１０．
２Ｘ１０−’） ■　ＰｂＯ：１７．１重量％、　Ｓ　ｉ　Ｏｘ　：　５
２　、３重量％、ＮａＯ：１７．７重量％、Ｋ、Ｏ：１
．９重量％、Ｌ　ｉｚｏ　ニア　、　３重量％、Ａ１□
０３：３．７重量％（軟化温度：６３０℃、熱膨張係数
＝９．７ＸＩＯ−’）（例２）の　　に１ン　塩ガースを・　　　」生乳。

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１、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。

■　（ＮａＰＯｊ）ｎ　　（軟化温度＝５７０℃）■　
（Ｎａｏ、　ｓＫｏ、　＊ＰＯ＊＞ｎ　　又は０．６（
ＮａＰｏ　３）＋　０　、４　（Ｋ　Ｐ　Ｏ１）ｆｆｌ
　合＜軟化温度＝４８０℃） ■　Ｎａ２Ｏ：２５　、２重量％、Ｌ　ｉ２０　：　３
　、　Ｏ’ＥＬＭ％　、　　Ｐ２Ｏ５二　５７．７　　
重ｉ％　　、　　Ｂ２０．：１４゜１重量％　　（軟化
温度：３３０℃） ■　Ｎａ２Ｏ：　１７　、７重量％、ＰｂＯ：２７．３
重量％、Ｐ　２０５：４０　、４重量％、５ｉ０２：１
４゜６重量％　　（軟化温度：５４０℃） ■　Ｎ　ａ２０　：　１１．７重量％、Ｚｎ○ニア、２
重量％、Ｐ　２０　Ｓ：　６２．６重量％、Ｓ　ｉｏ　
２：４　、２重量％、ＣａＯ：１１．６重量％、Ａ　Ｉ
２０　）：　２　。

７重量％　　（軟化温度：６６０℃）（例３）の　　こ　セメン　こ１ン　　　４えて−。　したペーストを・　　　　る　。

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池水溶性金属リン
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％
へ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！Ｉ量部−３０％第
１リン酸マグネシウム３５１ｉ量部−フリット６０重量
部、なお、普通ポル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、鉄筋をドブ漬は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。

以上各側の熱膨張Ｍ筒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１
００重量部、シャモット骨材２０　　。

０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
、各側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、４０
０℃付近において、コンクリートにひび割れが生じ、７
００℃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［部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。

Claims

【特許請求の範囲】

（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）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）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）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横遺
物。
（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。（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。