TWI409240B - Reinforcing Bar for Reinforcement and Construction Method for Reinforcing Bar with Reinforcement - Google Patents

Reinforcing Bar for Reinforcement and Construction Method for Reinforcing Bar with Reinforcement Download PDF

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Description

鋼筋接合用填充材及使用其之鋼筋接合填充施工方法
本發明係關於在土木/建築領域中所使用的鋼筋接合用填充材、及使用其之鋼筋接合填充施工方法，詳言之，係關於高流動、高強度、低收縮的鋼筋接合用填充材及使用其之鋼筋接合填充施工方法。
自習知起，土木/建築工事中所使用的水泥砂漿材料，一般係廣泛採取在水泥中添加減水劑者，進一步添加硫鋁酸鈣系膨脹材料或石灰系膨脹材料、或者鋁粉等發泡劑，而形成無收縮材料，並在該等之中調配入河砂或矽砂等，而形成水泥漿或砂漿，特別係使用於對諸如混凝土構造物的細空隙、逆打工法的空隙、構造物的補修或補強、機械裝置的底板下底及軌枕板下底等進行填充的工法等等。
一般在土木/建築工事中，填充施工的砂漿材料被稱為「灌漿」，灌漿有諸如：PC灌漿、預疊混凝土用灌漿、隧道或擋土壁的回填灌漿、預鑄用灌漿、構造物的補修/補強灌漿、鋼筋接合灌漿、橋梁支撐下灌漿、鋪設地板下底灌漿、軌枕板下底灌漿及核能發電所儲存容器下底灌漿等。
近年，就土木/建築構造物所使用的混凝土品質要求高性能化，就對使用為灌漿的砂漿材料所要求性能，亦隨用途而要求高強度、高流動、低收縮等(參照非專利文獻1)。
非專利文獻1：「相關高強度灌漿材填充性的實驗研究」、日本建築學會大會學術演講概要集、No.1313、1995年8月
其中，鋼筋混凝土、預鑄混凝土等的構造物中，在使鋼筋連接的鋼筋接合中所填充的水泥砂漿，係隨鋼筋混凝土構造物的大型化、因應耐震性提升的混凝土高強度化，亦要求接頭部高強度化等接頭耐力的提升，期待配合高流動而展現出高強度性與低收縮性。
另一方面，已知藉由使用組合特定減水劑的水泥系灌漿組成物，便可減少溫度依存性，明顯提高流動性/填充性保持效果，可期待長期性的強度增進效果(參照專利文獻1)。
專利文獻1：日本專利特開2003－171162號公報
專利文獻1中記載有下述發明：「一種水泥系灌漿組成物，其特徵在於：由水泥、細骨材、減水劑、膨脹材料、無機質微粉末及發泡物質所構成的組成物，其中，減水劑調配量係相對於水泥100質量份之下為0.05~4質量份，且該減水劑100質量份中的三聚氰胺磺酸鹽系減水劑係10~30質量份，萘磺酸鹽系減水劑係55~85質量份，木質磺酸鹽系減水劑係5~20質量份。」(申請專利範圍第1項)，且在其申請專利範圍第3項中雖有揭示「如申請專利範圍第1或2項之水泥系灌漿組成物，其中，無機質微粉末係布萊恩比表面積達4000cm2 /g以上，灼燒損失在3.5%以下的飛灰」，但是，並未教示將使用特定二氧化矽含有率、與特定氫離子濃度範圍的二氧化矽質微粉末。此外，膨脹材料雖有揭示係使用「布萊恩比表面積4000cm2 /g(根據JIS R 5201測定)」的鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料(段落[0028])，但是，並非使用聚羧酸系減水劑，且未教示為能獲得具有優異的流動性保持、高強度及低收縮性能的鋼筋接合用填充材，將合併使用特定的二氧化矽質微粉末、鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料及聚羧酸系減水劑。
再者，已知藉由合併使用特定的骨材、矽灰，製造具有高強度砂漿/混凝土的方法(參照專利文獻2)。
專利文獻2：日本專利特開平5－58701號公報
在專利文獻2中記載有下述發明：「一種砂漿/混凝土之製造方法，其特徵在於：使用以石英或長石為主成分，且具有比重2.58以上、蕭氏硬度90以上、壓縮強度2000kgf/cm2 以上之物理性質的骨材，依水結合材比25%以下，將混和材之含有SiO2 90%以上的矽灰，混合入水泥重量的5~20%，且使用高性能AE減水劑進行調配」(申請專利範圍第1項)，但是，相關矽灰僅記載SiO2 含有率而已(段落[0006]、[0007]、[0009])，就氫離子濃度完全無記載，且，並非屬於為流動性的提升而刻意使用。此外，雖使用高性能AE減水劑，但並非合併使用膨脹材料，並無教示合併使用矽灰、鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料及聚羧酸系減水劑，製造出具有優異的流動性保持、高強度及低收縮性能的鋼筋接合用填充材。
再者，已知具有水泥分散劑(其主成分係高貝萊土系水泥、矽灰、以及具有聚伸烷二醇鏈的聚羧酸系高分子化合物)、石灰系混和材或有機系收縮抑制劑、產生壓力(該壓力係對抗因該高貝萊土系水泥的水合反應所造成收縮力)的物質、以及比重3.4以上且吸水率0.5~1.5%的細骨材的水泥組成物，可獲得流動性保持與高強度(參照專利文獻3)。
專利文獻3：日本專利特開2003－286064號公報
專利文獻3中記載有「含有以高貝萊土系水泥為必要成分」(段落[0014])，並記載有在將水泥含有水泥分散劑(其主成分係矽灰、具有聚伸烷二醇鏈的聚羧酸系高分子化合物)、石灰系混和材、產生壓力(該壓力係對抗因該高貝萊土系水泥的水合反應所造成收縮力)的物質(碳系發泡劑)、以及比重3.4以上且吸水率0.5~1.5%的細骨材之水泥組成物，施行利用既定水量進行攪拌混合的物性評估中，未使用高貝萊土系水泥的配方(使用普通水泥)，在攪拌混合後經60分鐘的流度值未滿140mm，無法獲得安定的高流動性(段落[0049]、[0051]、[0054])，並教示除高貝萊土系水泥以外的水泥，無法提供具有良好流動性、高壓縮強度及良好無收縮性的水泥組成物。此外，相關此處所使用的矽灰，雖記載有平均粒度、碳含有量(段落[0038])，但並無相關氫離子濃度的記載。且，合併使用矽灰與聚羧酸系減水劑者係石灰系膨脹材料(段落[0018])，並未教示合併使用矽灰、鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料及聚羧酸系減水劑，獲得具有優異流動性保持、高強度及低收縮性能的鋼筋接合用填充材。
再者，已知為能製造出製造作業中的處置簡便、且使用較少減水劑便可具有高強度與高工作性的砂漿/混凝土，便使用由以二氧化矽(SiO2 )為主成分，且含有氧化鋯為其中一成分的微粒子所構成粉體(參照專利文獻4)。
專利文獻4：日本專利特開2004－203733號公報
專利文獻4係有記載下述發明：「一種砂漿/混凝土之製造方法，係使用將水泥、細骨材及以二氧化矽(SiO2 )為主成分且含有以氧化鋯為其中一成分的微粒子所構成粉體進行攪拌混合而形成的混合物，進行調配。」(申請專利範圍第2項)，並揭示該微粒子(特殊二氧化矽質微粉末)係使用「SiO2 ：92.74重量%、ZrO2 ：4.76重量%、Fe2 O3 ：0.35重量%、Al2 O3 ：未滿0.01重量%、TiO2 ：0.05重量%、H2 O：0.18重量%、Na2 O：0.02重量%、pH：4.2、及依BET法所測得比表面積：9.22m2 /g。」)、「密度：2.45g/cm3 、SiO2 ：94.5重量%、ZrO2 ：4.0重量%、pH：3至4、平均粒徑：1 μm、及依BET法所測得比表面積：8.7m2 /g」物(段落[0025]與[0055])，並使用聚羧酸系減水劑(段落[0054])，但是，如下述所記載「本實施形態的混凝土之製造方法中，因混和材的特殊二氧化矽質微粉末粒徑較大，相較於使用粒徑較小矽灰的習知情況下，因為混和材的飛散現象較少，因而可獲得正確的調配比，且作業較簡便。」(段落[0038])，僅教示二氧化矽質微粉末粒徑係屬重要因素，但就為能獲得優異的流動性保持、高強度及低收縮性能的鋼筋接合用填充材，而使用「二氧化矽(SiO2 )含有率90%以上、且氫離子濃度在酸性區域的二氧化矽質微粉末」的技術思想則並無揭示。此外，專利文獻4所記載的發明，因為避免使用膨脹材料(段落[0006])，因而合併使用上述特定二氧化矽質微粉末與鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料，惟此技術難謂屬於熟習此技術者無法輕易思及。
再者，亦已知有經調配入重量骨材的重量砂漿，將可獲得具有良好流動性，且亦無材料分離情形，並抑制溫度上升之砂漿的發明(參照專利文獻5)。
專利文獻5：日本專利特開2005－47772號公報
專利文獻5記載有：「一種砂漿組成物，其特徵在於：經調配入結合材(其係含有水泥、膨脹材料及卜作嵐(pozzolan)微粉末)、細骨材、以及減水劑而形成，且細骨材係含有粒徑0.15mm以下者在10~20%，且比重3.0以上、粒徑2.5mm以下，相對於結合材100份將含有200~300份。」(申請專利範圍第1項)，並揭示卜作嵐微粉末係使用矽灰(段落[0020])，減水劑係使用聚羧酸系減水劑(段落[0025])，但是，膨脹材料則僅例示硫鋁酸鈣系物(段落[0011])而已，相關鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料並無記載，且相關矽灰，針對其二氧化矽含有率、氫離子濃度亦無記載，並非屬於解決藉由合併使用鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料、特定卜作嵐微粉末及聚羧酸系減水劑，而獲得具有優異流動性保持、高強度及低收縮性能之鋼筋接合用填充材的課題。
再者，亦已知有即便水－水泥比偏低的情況，仍可具有高流動性，且硬化體材齡28日的壓縮強度達80N/mm2 以上的高強度，骨材等將不會發生材料分離情形，且若合併使用膨脹材料，便可適當地使用為高強度無收縮灌漿砂漿(grout mortar)的砂漿發明(參照專利文獻6)。
專利文獻6：日本專利特開2005－119885號公報
專利文獻6記載有：「一種砂漿組成物，係含有：(A)水泥、(B)粒狀水泥熟料、以及(C)從減水劑、超微粉及比重2.7以上的骨材中選擇1種或2種以上。」(申請專利範圍第1項)，並揭示使用鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料(段落[0020])，減水劑係使用聚羧酸系減水劑(段落[0014])，超微粉係使用矽灰(段落[0015])，但實際所使用的卻是萘磺酸系減水劑與石灰系膨脹材料(段落[0024])，相關矽灰，就其二氧化矽含有率、氫離子濃度均無記載，並無揭示為獲得具有優異流動性保持、高強度及低收縮性能的鋼筋接合用填充材，而合併使用鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料、與特定矽灰及聚羧酸系減水劑。此外，如上述專利文獻4所記載發明，因為避免使用膨脹材料，因而合併使用膨脹材料的專利文獻6所記載發明中，超微粉將使用專利文獻4所記載的特殊二氧化矽質微粉末，難謂屬於熟習此技術者無法輕易思及的技術。
本發明係為解決上述習知技術未揭示的課題而完成，課題在於提供能獲得優異流動性及保持，且具有高強度、低收縮性能的鋼筋接合用填充材、及使用其之鋼筋接合填充施工方法。
本發明者為解決上述課題而經深入各種探討，結果發現藉由採用合併使用鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料、特定卜作嵐微粉末及聚羧酸系減水劑，且含有細骨材的鋼筋接合用填充材，便可解決上述課題，遂完成本發明。
本發明為解決上述課題而採用下述手段：(1)一種鋼筋接合用填充材，係含有水泥、膨脹材料、卜作嵐微粉末、減水劑及細骨材的鋼筋接合用填充材，其中，上述膨脹材料係鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料；上述卜作嵐微粉末係二氧化矽(SiO2 )含有率90%以上且氫離子濃度位於酸性區域的二氧化矽質微粉末；且上述減水劑係聚羧酸系減水劑。
(2)如上述(1)之鋼筋接合用填充材，其中，上述鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料依布萊恩比表面積值計為2,000~6,000cm2 /g。
(3)如上述(1)或(2)之鋼筋接合用填充材，其中，上述鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料係在由水泥、膨脹材料及卜作嵐微粉末所構成的結合材100份中，含有1~4份。
(4)如上述(1)~(3)項中任一項之鋼筋接合用填充材，其中，上述卜作嵐微粉末係在由水泥、膨脹材料及卜作嵐微粉末所構成的結合材100份中，含有5~15份。
(5)如上述(1)~(4)項中任一項之鋼筋接合用填充材，係更進一步含有消泡劑。
(6)如上述(1)~(5)項中任一項之鋼筋接合用填充材，其中，上述細骨材係密度3.0g/cm3 以上的重量骨材。
(7)一種鋼筋接合填充施工方法，係將如上述(1)~(6)項中任一項之鋼筋接合用填充材，相對於由水泥、膨脹材料及卜作嵐微粉末所構成的結合材100份之下，添加20~30份的水，並施行攪拌混合。
(8)如上述(7)之鋼筋接合填充施工方法，係利用手動拌和機、高速灌漿拌和機或強制式拌和機施行攪拌混合。
藉由使用本發明的鋼筋接合用填充材，並攪拌混合，可提供保持良好流動性，且具有高強度、低收縮性能的鋼筋接合用填充材及使用其之鋼筋接合填充施工方法。
以下，針對本發明進行詳細說明。
本發明所使用的「份」或「%」在無特別聲明的前提下，係指質量基準。
再者，本發明中，所謂「水泥砂漿」亦涵蓋水泥漿。
本發明係將由含有水泥、鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料、特定卜作嵐微粉末、聚羧酸系減水劑及細骨材所構成的水泥砂漿組成物，與水進行混練，而調製成水泥砂漿，並填充於鋼筋接合中。
膨脹材料係可舉例如硫鋁酸鈣系膨脹材料(以下稱「CSA膨脹材料」)、鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料及石灰系膨脹材料等，惟本發明主要從膨脹性、流動性及保水性保持的層面，係使用鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料。
膨脹材料係將CaO原料、Al2 O3 原料、Fe2 O3 原料及CaSO4 原料，依形成既定比例的方式進行調配，並使用電爐或旋轉爐等，一般係在1,100~1,600℃下施行熱處理而進行製造。當熱處理溫度未滿1,100℃時，所獲得膨脹材料的膨脹性能將有嫌不足的情況，反之，若超過1,600℃，將有無水石膏出現分解的情況。
CaO原料係有石灰石或消石灰等，Al2 O3 原料係有鋁土礦或鋁殘灰(residual ash)等，Fe2 O3 原料係有冰銅(copper matte)或市售氧化鐵等，CaSO4 原料係有二水石膏、半水石膏及無水石膏等。
所謂「鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料」(以下稱「C4 AF膨脹材料」)，係指將CaO原料、Al2 O3 原料、Fe2 O3 原料及CaSO4 原料施行熱處理而所獲得的物質，屬於含有游離石灰、鈣鋁肥粒鐵及無水石膏的膨脹物質，相關其比例雖無特別的限制，但最好在膨脹物質100份中，含有游離石灰30~60份，尤以40~50份為佳。且，鈣鋁肥粒鐵最好10~40份，尤以15~35份為佳。無水石膏最好10~40份，尤以20~35份為佳。
本發明中所謂「鈣鋁肥粒鐵」，係指CaO－Al2 O3 －Fe2 O3 系化合物的總稱，並無特別的限制，一般若將CaO設為C，將Al2 O3 設為A，將Fe2 O3 設為F，已知有C4 AF或C6 AF2 等所示化合物。通常最好認為依C4 AF形式存在。
C4 AF膨脹材料的粉末度係依布萊恩比表面積值(以下稱「布萊恩值」)計，最好在2,000cm2 /g以上，尤以2,000~6,000cm2 /g為佳。若未滿2,000cm2 /g，則膨脹量較大，且易容易滲出，反之，若超過6,000cm2 /g，將有保持良好流動性的時間將縮短的傾向。
C4 AF膨脹材料的使用量係在結合材100份中，最好含有1~4份，尤以2~3份為佳。若未滿1份，將有無法獲得良好膨脹性與保水性的情況，反之，若超過4份，同樣的將有無法獲得良好膨脹性的情況。
本發明所使用的卜作嵐微粉末特別係為能依低水比，獲得良好流動性與滲出防止，並突顯強度而使用，屬於二氧化矽(SiO2 )含有率達90%以上且氫離子濃度位於酸性區域的二氧化矽質微粉末。此處所謂「氫離子濃度」係指將二氧化矽質微粉末20g放入純水100g中，經利用電磁攪拌器施行5分鐘攪拌後，再利用PH儀測量懸浮液中的氫離子濃度值。
二氧化矽質微粉末之製造方法係例如將金屬矽微粉末在火焰中進行氧化的方法，或在高溫火焰中將二氧化矽質原料微粉末進行熔融的方法，藉由調整原料的熱處理條件，並將捕捉溫度設定在550℃以上便可進行製造。此外，在電爐中，於將鋯砂施行電融合(electrofused)之際，經利用旋流器等進行捕捉後，再分級便可進行製造。
平均粒子徑係1 μm以下的超微粒子。
卜作嵐微粉末的使用量係在結合材100份中，最好5~15份。若未滿5份，將有強度顯現不足，無法形成滾珠軸承效應，造成攪拌混合時的負荷變大的情況，反之，若超過15份，將有攪拌混合時的負荷變大，無法依既定水量獲得優異流動性的情況。
本發明中最好使用消泡劑。消泡劑並無特別的限制，有聚氧乙烯烷基醚系、Pluronic系化合物等。使用量係相對於結合材100份，最好0.005~0.05份。若未滿0.005份，將有消泡效果不足，陷入的空氣(entrapped air)與減水劑的輸入空氣(entrained air)無法脫除，導致強度不足或不易出現流動性的情況。反之，若超過0.05份，將有在水泥砂漿表面出現大量經消泡之泡沫的情況。
本發明中，為能獲得攪拌混合後的水泥砂漿初期膨脹，可合併使用水、與攪拌混合時將產生氣體的發泡劑。
本發明所使用的水泥係可舉例如：普通、早強、超早強、低熱及中熱等各種卜特蘭水泥；在該等卜特蘭水泥中混合入高爐爐渣、飛灰、二氧化矽或石灰石微粉等的各種混合水泥；以及廢棄物利用型水泥、所謂的環保水泥等，其中，就從攪拌混合性及強度顯現的層面而言，最好為普通或早強水泥。
本發明所使用的減水劑係對水泥具有分散作用與輸氣作用，且將進行流動性改善與強度增進物的總稱，具體係有萘磺酸系減水劑、三聚氰胺磺酸系減水劑、木質磺酸系減水劑及聚羧酸系減水劑等，在本發明中係使用聚羧酸系減水劑。藉由使用聚羧酸系減水劑，便可形成良好的流動性保持。
減水劑的使用形態係可使用粉體或液體中任一者，但當使用為預混產品時，最好為粉體，相對於鋼筋接合用填充材100份之下的聚羧酸系減水劑使用量，最好粉體為0.05~0.20份，尤以0.07~0.15份為佳。
若聚羧酸系減水劑未滿0.05份，將有無法獲得高流動的情況，反之，若超過0.20份，將有發生泡沫或出現凝固延遲的情況。此外，在不阻礙及本發明效果的範疇內，可合併使用三聚氰胺磺酸系減水劑、木質磺酸系減水劑。
本發明所使用的細骨材，最好為重量骨材，在能獲得強度顯現性、流動性保持等，且密度達3.0g/cm3 以上的前提下，其餘並無特別的限制，可舉例如磁鐵礦、赤鐵礦、橄欖岩、鉻鐵渣、銅爐渣、電爐氧化爐渣等，本發明可使用該等中之一種或合併使用二種以上。當使用為預混產品之際，最好分別為經乾燥的乾燥砂，且粒度就從流動性層面而言，最好最大粒徑為2.0mm。
細骨材使用量係相對於結合材100份，最好使用70~150份。若未滿70份，將有收縮量變多的情況，反之，若超過150份，將有強度與流動性降低的情況。
本發明所使用的攪拌混合水量並無特別的限制，通常依水/結合材比計，最好20~30%，尤以22~26%為佳。若逾越該範圍外，將有流動性大幅降低、強度降低的情況。
本發明的水泥砂漿之鋼筋接合填充施工方法中，經調配入細骨材的砂漿之攪拌混合並無特別的限制，最好使用旋轉數900r.p.m以上的手動拌和機及普通高速灌漿拌和機、雙螺桿型強制式拌和機。
利用手動拌和機或高速灌漿拌和機的攪拌混合，係預先將既定的水裝入拌漿桶等攪拌容器或拌和機中，然後，一邊使拌和機進行旋轉，一邊投入將上述結合材等與細骨材進行混合的水泥砂漿組成物，並施行2分鐘以上的攪拌混合。此外，利用強制式拌和機的攪拌混合，係預先將上述混合的水泥砂漿組成物投入於拌和機中，一邊使拌和機進行旋轉，一邊投入既定的水，且至少攪拌混合2分鐘以上。若攪拌混合時間未滿2分鐘，因為攪拌不足，將有頗難獲得適當水泥砂漿流動性的情況。
經攪拌混合的水泥砂漿，通常係利用隔膜式手壓泵或擠壓式等砂漿泵，對鋼筋接合施行填充施工。
以下，舉參考例與實施例，針對本發明進行更具體的說明，惟本發明並不僅侷限於該等參考例與實施例。
(參考例1)
在結合材100份中，混合入表1所示膨脹材料與卜作嵐微粉末a 12份，以及相對於結合材100份的聚羧酸系減水劑0.24份、消泡劑0.04份及細骨材100份，而調製成水泥砂漿材料，並依水/結合材比為22%的方式添加水，再使用高速手動拌和機施行2分鐘攪拌混合，而製成水泥砂漿，然後，在20℃、80%RH的恆溫恆濕室中測定流動性。
再者，針對所製得水泥砂漿，在20℃、80%RH的恆溫恆濕室中，灌漿於模框中，並測定長度變化率及壓縮強度。長度變化率、壓縮強度係經1天後並脫模後，施行20℃水中養生直到材齡。結果合併記於表1中。
<使用材料>水泥：普通卜特蘭水泥，市售物膨脹材料A：C4 AF膨脹材料，布萊恩值2,900cm2 /g，市售物膨脹材料B：C4 AF膨脹材料，布萊恩值1,900cm2 /g膨脹材料C：C4 AF膨脹材料，布萊恩值5,830cm2 /g膨脹材料D：C4 AF膨脹材料，布萊恩值6,090cm2 /g膨脹劑E：CSA膨脹劑，布萊恩值2,850cm2 /g，市售物卜作嵐微粉末a：矽灰，PH＝2.90，SiO2 含有率95.2%，市售物消泡劑：聚氧乙烯烷基醚系，市售物減水劑：聚羧酸系減水劑，市售物細骨材：鉻鐵渣，密度3.20g/cm3 ，2.0mm下品，市售物
<測定方法>流動性：依照日本規格協會JIS R5201－1997「水泥之物理試驗方法11.流度試驗」，施行15次落體運動，並測定靜置流度。此處所使用的流錐(flow cone)係設定為依照「附件1水泥之試驗方法－凝固與安定性之測定5.標準軟度試驗」所使用的水泥漿容器。長度變化率：根據日本規格協會JIS A 6202「混凝土用膨脹材料」附件1「膨脹材料利用因砂漿所造成的膨脹性試驗方法」施行測定。材齡7日的測定值壓縮強度：根據土木學會JSCE－G505－1999「使用圓柱供試體的砂漿或水泥漿之壓縮強度試驗方法」施行測定。材齡28日的測定值
由表1中得知，在結合材100份中，含有1~4份依布萊恩值計為2,000~6000cm2 /g之膨脹材料A與膨脹材料C的實驗No.1－2~1－5與參考例No.1－8的水泥砂漿，可獲得優異的流動性保持、適當長度變化率，且壓縮強度較高。
相對於此，含有布萊恩值未滿2000cm2 /g之膨脹材料B的水泥砂漿，雖流動性高，但是壓縮強度偏低，長度變化率過大(實驗No.1－7)，且含有布萊恩值超過6000cm2 /g之膨脹材料D的水泥砂漿，雖壓縮強度較高，但是因為流動性保持將縮短(實驗No.1－9)，因而膨脹材料的比表面積依布萊恩值計最好2,000~6000cm2 /g。
C4 AF膨脹材料若在結合材100份中未滿1份，則雖可獲得流動性、壓縮強度，但是長度變化率較小(實驗No.1－1、No.1－10)，自1份開始，配合流動性、壓縮強度所產生的長度變化率效果將趨於明顯，但是若超過4份，則雖流動性提高，但是壓縮強度將降低，長度變化率將過大(實驗No.1－6)，因而最好為1~4份。
再者，取代C4 AF膨脹材料，改為調配入CSA膨脹材料的水泥砂漿(實驗No.1－11~1－12)，流動性的保持性差，且長度變化率較小於C4 AF膨脹材料，需要增加膨脹材料混和量。所以，本發明的鋼筋接合用填充材(水泥砂漿)中，膨脹材料將使用C4 AF系膨脹材料。
(參考例2)
除在結合材100份中，混合入膨脹材料A 3份、及表2所示卜作嵐微粉末、以及相對於結合材100份的表2所示聚羧酸系減水劑、消泡劑0.04份及細骨材100份，而調製成水泥砂漿材料之外，其餘均如同參考例1般的實施。結果合併計於表2中。
<使用材料>卜作嵐微粉末b：矽灰，PH＝6.45，SiO2 含有率99.9%卜作嵐微粉末c：矽灰，PH＝7.73，SiO2 含有率96.3%，市售物卜作嵐微粉末d：矽灰，PH＝9.49，SiO2 含有率89.1%，市售物
由表2中得知，在結合材100份中，含有5~15份卜作嵐微粉末a與b(其係二氧化矽(SiO2 )含有率達90%以上，且氫離子濃度位於酸性區域)的實驗No.2－1~2－3、No.1－4、參考例No.2－6的水泥砂漿，將可獲得優異流動性保持、適當長度變化率，且壓縮強度高。
相對於此，含有卜作嵐微粉末c(其係二氧化矽(SiO2 )含有率雖達90%以上，但氫離子濃度位於鹼性區域)、及含有卜作嵐微粉末d(其係二氧化矽(SiO2 )含有率未滿90%，且氫離子濃度位於鹼性區域)的實驗No.2－7~2－10之比較例水泥砂漿，無法依與卜作嵐微粉末a同量的減水劑量施行攪拌混合，即便增加減水劑量並施行攪拌混合，仍會產生大量的泡沫，不易獲得優異流動性，且長度變化率、壓縮強度降低。
所以，確認到藉由使用二氧化矽(SiO2 )含有率達90%以上，且氫離子濃度位於酸性區域的作嵐微粉末，便可獲得具有優異流動性保持、適當長度變化率、高壓縮強度的水泥砂漿，因而本發明的鋼筋接合用填充材中，便使用此種卜作嵐微粉末。
(比較例)
除在結合材100份中混合入膨脹材料A 3份、及卜作嵐微粉末a 12份、以及相對於結合材100份的表3所示減水劑(取代聚羧酸系減水劑，改為萘磺酸系減水劑)、消泡劑0.04份、及細骨材100份，而調製成水泥砂漿材料之外，其餘均如同參考例1般的實施。結果合併計於表3中。
<使用材量>減水劑：萘磺酸系減水劑，市售物
由表3中得知，減水劑係使用萘磺酸系減水劑的No.3－1~3－2比較例水泥砂漿，雖使用二氧化矽(SiO2 )含有率達90%以上，且氫離子濃度位於酸性區域的卜作嵐微粉末，但是無法依與聚羧酸系減水劑同量的減水劑量施行攪拌混合，必需增加減水劑量，但會因此而導致產生大量的泡沫，所以最好避免。
如上述比較例所示，使用除聚羧酸系減水劑以外的減水劑，無法獲得具有優異流動性保持、適當長度變化率及高壓縮強度的水泥砂漿，因而本發明的鋼筋接合用填充材中將使用聚羧酸系減水劑。
(參考例3)
除在結合材100份中混合入膨脹材料A 3份、及卜作嵐微粉末a 12份、以及相對於結合材100份的聚羧酸系減水劑0.24份、消泡劑0.04份及細骨材100份，而調製成水泥砂漿材料，並依表4所示水/結合材比進行攪拌混合之外，其餘均如同參考例1般的實施。結果合併計於表4中。
由表4中得知，依水/結合材比計為20~30%進行攪拌混合的實驗No.4－1~4－2、No.1－4水泥砂漿，可獲得優異的流動性保持、適當長度變化率及高壓縮強度。
相對於此，若水/結合材比未滿20%，會有對攪拌混合造成大負荷而導致攪拌混合困難的情況，反之，水/結合材比超過30%的實驗No.4－3，會出現大量的泡沫，雖流動性保持優異，但壓縮強度卻降低。
所以，本發明鋼筋接合用填充材進行攪拌混合時，所使用的水/結合材比最好20~30%。
(實施例1)
使用參考例1的實驗No.1－4(參照表1)之水泥砂漿，評估鋼筋接合性能。
試驗係使用SD590與SD685鋼筋的D25~D51，在相互的接頭中插入鋼筋後，再將經攪拌完成的水泥砂漿利用隔膜式手動泵，從接頭注入口中進行填充，經確認到從空氣排出口中有排出時，便停止砂漿填充。
已填充水泥砂漿的鋼筋接合試驗體，在5℃、20℃的恆溫室中施行養生直到既定材齡後，根據A級(2001年版建築構造物之構造關聯技術基準解說書「鋼筋接合性能判定基準」)所規定的試驗方法，施行接頭試驗。
經20℃養生後的SD590與SD685鋼筋之D38試驗結果，分別如表5與表6所示。
另外，鋼筋試驗體係使用經裁剪為750mm的鋼筋，接頭長度係設定為535mm，有效埋藏長度係設定為235mm。
由表5與表6中得知，經填充入本發明鋼筋接合用填充材(水泥砂漿)的鋼筋接合，並不會改變習知的接頭形狀，且可獲得鋼筋接合性能判定基準的A級性能。
一般已知接頭性能係若在接頭內所埋藏的鋼筋長度相同，便可獲得砂漿壓縮強度較高程度的良好結果。
使用習知物的接頭性能，係當使用SD490鋼筋的情況，填充於接頭中的砂漿壓縮強度為70N/mm2 ，滿足鋼筋接合性能判定基準的A級性能。然而，因為使用SD490鋼筋以上的拉伸強度鋼筋，因而必需提升砂漿壓縮強度、或增加在接頭內所埋藏的鋼筋長度。但是，為增加在接頭內所埋藏的鋼筋長度，便必需拉長接頭，因而需要開發/製造新的接頭，不符經濟效益。
本發明物相較於習知物之下，可獲得更高的壓縮強度，因而可將在接頭內所埋藏的鋼筋長度設為與習知長度相同，即便使用習知接頭仍可獲得良好的接頭性能。
再者，相關使用本發明物填充於接頭中的施工法，因為流動性(流度)的保持性優異，因而泵壓送性優異，即便採取與習知物相同的施工法，仍可顯示出更良好的填充性狀。
(產業上之可利用性)
本發明的鋼筋接合用填充材係如上述，可獲得優異的流動性保持、長度變化率，且壓縮強度較高，因而可使用於土木/建築工事，特別係在鋼筋混凝土、預鑄混凝土等構造物，填充於使鋼筋連接的鋼筋接合中之工法。

Claims (5)

  1. 一種鋼筋接合用填充材，係含有水泥、膨脹材料、卜作嵐(pozzolan)微粉末、減水劑及細骨材而成者，其特徵為，上述膨脹材料係依布萊恩比表面積值計為2,000~6,000cm2 /g的鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料；上述卜作嵐微粉末係二氧化矽(SiO2 )含有率90%以上且氫離子濃度位於酸性區域的平均粒徑為1μm以下之超微粒子的二氧化矽質微粉末；且上述減水劑係聚羧酸系減水劑；上述鈣鋁肥粒鐵系膨脹材料係在由水泥、膨脹材料及卜作嵐微粉末所構成的結合材100份中，含有1~4份；上述卜作嵐微粉末係在上述結合材100份中，含有5~15份；上述聚羧酸系減水劑係相對於上述結合材100份，以粉體計為0.24~0.40份。
  2. 如申請專利範圍第1項之鋼筋接合用填充材，其中，更進一步含有聚氧乙烯烷基醚系消泡劑。
  3. 如申請專利範圍第1項之鋼筋接合用填充材，其中，上述細骨材係密度3.0g/cm3 以上的重量骨材。
  4. 一種鋼筋接合填充施工方法，其特徵為將申請專利範圍第1至3項中任一項之鋼筋接合用填充材，相對於由水泥、膨脹材料及卜作嵐微粉末所構成的結合材100份之下，添加20~30份的水，並施行攪拌混合。
  5. 如申請專利範圍第4項之鋼筋接合填充施工方法，其中，利用手動拌和機、高速灌漿拌和機或強制式拌和機施行攪拌混合。
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