JP2012153539A - Explosion prevention super strength precast concrete and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超高強度コンクリートの爆裂防止技術、特に超高強度プレキャストコンクリートの爆裂防止技術に関する。 The present invention relates to explosion prevention technology for ultra-high strength concrete, and particularly to explosion prevention technology for ultra-high strength precast concrete.
高強度コンクリート、特に設計基準強度が150N/mm２を越えるような超高強度コンクリートは、火災時にコンクリート表面が飛び散って剥落する爆裂を生じやすい。
この爆裂現象は鉄筋コンクリートの断面の欠損およびコンクリート内部温度の早期上昇を招くことが知られている。
High-strength concrete, especially ultra-high-strength concrete whose design standard strength exceeds 150 N / mm 2 , tends to cause explosions in which the concrete surface scatters and peels off in the event of a fire.
It is known that this explosion phenomenon leads to a loss of the cross section of reinforced concrete and an early rise in concrete internal temperature.
このため、この爆裂現象を生じさせない、若しくは、その程度を低減させる対策のひとつとして、養生後ある程度自然乾燥を経た、圧縮強度が約80N/mm２以上の高強度コンクリート構造体を、内部に抵抗発熱体を敷設した通気性シート状物で覆い通電することにより、構造体の表面温度が40〜60℃の範囲で電熱乾燥する高強度コンクリートの爆裂防止方法（特許文献１）が提案されている。 For this reason, as one of the measures to prevent or reduce the level of explosion, a high-strength concrete structure with a compressive strength of about 80 N / mm 2 or more that has undergone some natural drying after curing is internally resisted. A method for preventing explosion of high-strength concrete (Patent Document 1) has been proposed in which the surface temperature of the structure is electrothermally dried in a range of 40 to 60 ° C. by covering with a breathable sheet-like material on which a heating element is laid and energizing. .
しかし、この高強度コンクリートの爆裂防止方法は、加熱処理が養生後ある程度自然乾燥を経た構造体に対して行われるものであるため、コンクリート強度の向上は期待することができない。
また、加熱が構造体の表面温度40〜60℃の範囲で行われるため、この方法を圧縮強度が150N/mm２以上の超高強度コンクリートに適用した場合、水分の除去程度が低く爆裂防止効果がほとんど期待できないという問題がある。
However, this method for preventing explosion of high-strength concrete cannot be expected to improve the strength of the concrete because the heat treatment is performed on the structure that has undergone some natural drying after curing.
In addition, since the heating is performed in the range of the surface temperature of the structure 40 to 60 ° C, when this method is applied to ultra high strength concrete with a compressive strength of 150 N / mm 2 or more, the degree of moisture removal is low and the explosion prevention effect. There is a problem that can hardly be expected.
また、爆裂防止コンクリートとして、好ましくは10〜100μｍの直径及び好ましくは8〜20ｍｍの長さを有し火災時に加熱されることにより毛細管孔を形成する合成樹脂繊維、特にＰＰ（ポリプロピレン）繊維を添加した火災攻撃下での耐スポーリング性プレキャストコンクリート（特許文献２）が提案されている。 In addition, as explosion-proof concrete, synthetic resin fibers, particularly PP (polypropylene) fibers, which preferably have a diameter of 10 to 100 μm and preferably a length of 8 to 20 mm and form capillary holes when heated in a fire, are added. A spalling-resistant precast concrete (Patent Document 2) under fire attack has been proposed.
しかしながら、コンクリートにＰＰ繊維を混入させると強度が低下するほか、まだ固まらないフレッシュコンクリートの流動性が低下して施工性が低下する。そして、混入量が多いほど爆裂抑止性能は増加するものの、強度低下や施工性低下が大きくなる傾向が強まる。
したがって、圧縮強度が150N/mm２以上の耐爆裂性を有する超高強度コンクリートを製作するためには、ＰＰ繊維混入量をなるべく少なくする必要がある。しかしながら、そうすると爆裂防止性能が低下してしまうという問題が発生する。
また、この発明の合成樹脂繊維は、火災が発生してコンクリート構造体が火災にて加熱されたとき、合成樹脂繊維が溶融、分解して毛細管孔を形成するもので、コンクリート構造体に毛細管孔が形成されるまで、火災発生の時点からある程度の時間を要することから、超高強度コンクリートの場合、合成樹脂繊維を添加しても、火災時のように急速に加熱されると表層が剥離するような爆裂を生じてしまうことがある。
However, when PP fibers are mixed into concrete, strength is lowered, and fluidity of fresh concrete that has not yet hardened is lowered, resulting in poor workability. And although the explosion suppression performance increases as the mixing amount increases, the tendency for the strength reduction and workability deterioration to increase increases.
Therefore, in order to produce ultra-high strength concrete having an explosion resistance of compressive strength of 150 N / mm 2 or more, it is necessary to reduce the amount of PP fibers mixed in as much as possible. However, if it does so, the problem that explosion prevention performance will fall will generate | occur | produce.
Further, the synthetic resin fiber of the present invention is one in which when a fire occurs and the concrete structure is heated by a fire, the synthetic resin fiber melts and decomposes to form a capillary hole. It takes a certain amount of time from the time of the fire to form, so in the case of ultra-high-strength concrete, even if synthetic resin fibers are added, the surface layer peels off when heated rapidly like in a fire Such explosion may occur.
本発明は、上述した種々の課題を解決するために創作されたもので、圧縮強度（設計基準強度として）が150N/mm２以上であり、かつ、爆裂を防止することが可能な超高強度プレキャストコンクリート及びその製造方法を提供することを目的とするものである。この際に、添加する合成樹脂繊維の添加量を大幅に減らし、コンクリート圧縮強度の低下と流動性の低下を大幅に減らすことも目的とする。 The present invention was created to solve the various problems described above, has a compressive strength (as a design reference strength) of 150 N / mm 2 or more, and an ultra-high strength capable of preventing explosions. It aims at providing precast concrete and its manufacturing method. In this case, the addition amount of the synthetic resin fiber to be added is greatly reduced, and an object is also to greatly reduce the decrease in concrete compressive strength and the decrease in fluidity.
請求項１に係る発明は、コンクリートの内部に混入された合成樹脂繊維の少なくとも一部が溶融し、セメント硬化体の微小空隙に吸収されて形成された空洞を有する、爆裂が抑制された、超高強度プレキャストコンクリートとした。 In the invention according to claim 1, at least a part of the synthetic resin fibers mixed in the concrete is melted and has a cavity formed by being absorbed into the microvoids of the hardened cement body. High-strength precast concrete was used.
請求項２に係る発明は、前記超高強度プレキャストコンクリートが、鋼繊維が混入されたものであることを特徴としている。 The invention according to claim 2 is characterized in that the ultra-high-strength precast concrete is a mixture of steel fibers.
請求項３に係る発明は、コンクリートの内部に混入された合成樹脂繊維の少なくとも一部が溶融し、セメント硬化体の微小空隙に吸収されて形成された微細な空洞を有する、爆裂が抑制された、超高強度プレキャストコンクリートの製造方法であって、前記合成樹脂繊維が混入された生コンクリートフレッシュコンクリートを打設・脱型した硬化コンクリートをセメントの事故自己発熱・温水・温風等高温履歴養生した後、乾燥炉内でコンクリート温度が低くとも前記混入した合成樹脂繊維が溶融する温度以上で養生し、溶融した合成樹脂を養生中のコンクリートの微小空隙に吸収させることにより、前記合成樹脂の占有空間の少なくとも一部をセメント硬化体の空洞に変化させる、爆裂が抑制された、超高強度プレキャストコンクリートの製造方法とした。 In the invention according to claim 3, at least a part of the synthetic resin fibers mixed in the concrete is melted and has fine cavities formed by being absorbed into the fine voids of the cemented body, and the explosion is suppressed. A method for producing ultra-high-strength precast concrete, in which the above-mentioned ready-mixed fresh concrete mixed with synthetic resin fiber was cast and demolded, and the hardened concrete was subjected to high-temperature history curing such as cement accident self-heating, hot water, hot air, etc. After that, even if the concrete temperature is low in the drying furnace, it is cured at a temperature higher than the temperature at which the mixed synthetic resin fiber melts, and the molten synthetic resin is absorbed into the minute gaps of the concrete being cured, thereby occupying the space occupied by the synthetic resin. Of ultra-high-strength precast concrete with reduced explosion, changing at least part of And the production method.
請求項１に係る発明によれば、設計基準強度が150N/mm２を超える極めて緻密なセメント硬化体から構成された超高強度コンクリート部材であっても、コンクリートの内部に混入された合成樹脂繊維の少なくとも一部が、コンクリート養生時において溶融し、セメント硬化体に存在するの微小空隙に吸収されて、火災前に予め形成された毛細管状の空洞が、火災時における水蒸気圧や温度応力の逃げ場となって爆裂を加熱された直後から効果的に防ぐことになる。また、上記毛細管状の空洞の生成には、合成樹脂繊維は伸延されて製造されることから、融点近くまで上げることにより、繊維を構成する高分子のひずみが除去（アニーリング）によるせいぜい数％とわずかであるが繊維自体の体積収縮も寄与するとも考えられる。
この点、従来のコンクリート内部に混入されたＰＰ繊維が、火災発生後に溶融、分解して消失するものとは著しく異なるところである。
According to the first aspect of the present invention, even if it is an ultra-high-strength concrete member composed of an extremely dense hardened cement having a design standard strength exceeding 150 N / mm 2 , the synthetic resin fiber mixed in the concrete At least part of the melted during concrete curing and absorbed in the microscopic voids present in the hardened cement body, the capillary cavities formed in advance of the fire are the escape points for water vapor pressure and temperature stress during the fire Thus, the explosion is effectively prevented immediately after being heated. In addition, since the synthetic resin fiber is produced by being stretched to produce the capillary cavities, by raising the polymer resin to near the melting point, strain of the polymer constituting the fiber is removed (annealing) at most several percent. It is also considered that the volume shrinkage of the fiber itself contributes slightly.
In this respect, the PP fibers mixed in the conventional concrete are remarkably different from those which melt and decompose after the occurrence of a fire.
請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明の効果に加えて、混入された鋼繊維がコンクリートの引張強度を向上させることによりさらに爆裂防止効果を高くすることができる。 According to the invention according to claim 2, in addition to the effect of the invention according to claim 1, the mixed steel fibers can further enhance the explosion prevention effect by improving the tensile strength of the concrete.
請求項３に係る発明によれば、コンクリートに混入した合成樹脂繊維を養生後直ちに合成樹脂の溶融温度よりも高い温度で加熱するという簡易な方法により、確実にコンクリート内に予め毛細管状の空洞を形成して、火災時における爆裂を防止あるいは抑制した150N/mm2超の超高強度プレキャストコンクリートを提供することができる。
また、この高温加熱処理は、コンクリートの強度発現を促進することができる効果もある。さらに、混入された合成樹脂繊維が少量でも爆裂防止に有効に働き、合成樹脂の添加量を大幅に減らすことができることから、合成樹脂繊維の添加による強度低下と施工性の低下を最小限に留めることができ、繊維を除いた同一コンクリート配合でも、大幅に強度の高いプレキャストコンクリート部材を提供することができる。
According to the third aspect of the present invention, the capillary cavity is surely formed in the concrete in advance by a simple method of heating the synthetic resin fibers mixed in the concrete immediately after curing at a temperature higher than the melting temperature of the synthetic resin. It is possible to provide ultra-high-strength precast concrete of over 150 N / mm 2 that is formed and prevents or suppresses explosion in the event of a fire.
In addition, this high-temperature heat treatment also has an effect of promoting the strength development of concrete. Furthermore, even if a small amount of mixed synthetic resin fiber is used, it effectively works to prevent explosions, and the amount of synthetic resin added can be greatly reduced. Therefore, the decrease in strength and workability due to the addition of synthetic resin fibers is kept to a minimum. Even with the same concrete composition excluding fibers, it is possible to provide a precast concrete member with significantly high strength.
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
本実施形態に係る超高強度コンクリートは、少なくとも結合材と、水と、細骨材と、粗骨材と、熱可塑性合成樹脂からなる繊維を含んだ混合体により構成されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
The ultra-high-strength concrete according to the present embodiment is composed of a mixture including at least a binder, water, fine aggregate, coarse aggregate, and fibers made of a thermoplastic synthetic resin.
結合材は、低熱セメントとフライアッシュまたは珪石粉とシリカフュームとを含んでいる。結合材は、予め所定の配合で混合されたプレミックス品を使用してもよいし、コンクリート製造時に混合してもよい。各粉体にはＣａ（カルシウム）やＳｉ（ケイ素）が含まれており、化学組成から考えた最適な各粉体の混合バランスは、養生温度によって異なる場合があるが、本実施形態の配合によれば、設計基準強度で150N/mm２以上の圧縮強度を確保することができる。 The binder includes low heat cement and fly ash or silica powder and silica fume. As the binder, a premixed product previously mixed in a predetermined composition may be used, or may be mixed during concrete production. Each powder contains Ca (calcium) and Si (silicon), and the optimum mixing balance of each powder considered from the chemical composition may vary depending on the curing temperature. According to this, it is possible to ensure a compressive strength of 150 N / mm 2 or more in terms of design standard strength.
低熱セメントは、いわゆる低熱ポルトランドセメントである。低熱ポルトランドセメントは、中庸熱ポルトランドセメントと比較して、水和発熱量が小さく、長期強度が大きいという特性を有している。
本実施形態では、低熱セメントを、コンクリート混合体１ｍ３当たり２５０〜３１０Ｌ（リットル）の範囲内で添加することが好ましい。
ここで、低熱セメントの添加量が２５０〜３１０Ｌ／ｍ３の範囲を外れると、各粉体（低熱セメント、フライアッシュまたは珪石粉、シリカフューム）の化学組成のバランスや粒度分布のバランスが崩れ、高強度を達成できなくなるおそれがある。
The low heat cement is so-called low heat Portland cement. Low heat Portland cement has the characteristics that the calorific value of hydration is small and the long-term strength is large as compared with medium heat Portland cement.
In this embodiment, it is preferable to add the low heat cement within a range of 250 to 310 L (liter) per 1 m 3 of the concrete mixture.
Here, when the addition amount of the low heat cement is out of the range of 250 to 310 L / m 3 , the balance of the chemical composition and the particle size distribution of each powder (low heat cement, fly ash or quartzite powder, silica fume) is lost. The strength may not be achieved.
フライアッシュとしては、ＪＩＳ規格II種の一般的なコンクリート用フライアッシュを使用する。本実施形態では、フライアッシュを、コンクリート混合体１ｍ３当たり１２５〜１７０Ｌの範囲内で添加することが好ましい。なお、フライアッシュに替えて、珪石微粉（累積５０％粒子の粒径１０μｍ程度以下）を使用してもよい。
ここで、フライアッシュの添加量が１２５〜１７０Ｌ／ｍ３の範囲を外れると、各粉体（低熱セメント、フライアッシュまたは珪石粉、シリカフューム）の化学組成のバランスや粒度分布のバランスが崩れ、高強度を達成できなくなるおそれがある。
As fly ash, JIS standard type II general fly ash for concrete is used. In this embodiment, it is preferable to add fly ash within a range of 125 to 170 L per 1 m 3 of the concrete mixture. In place of fly ash, fine silica powder (cumulative 50% particle diameter of about 10 μm or less) may be used.
Here, when the addition amount of fly ash is out of the range of 125 to 170 L / m 3 , the balance of the chemical composition and the particle size distribution of each powder (low heat cement, fly ash or quartzite powder, silica fume) is lost. The strength may not be achieved.
シリカフュームとしては、粉末状のいわゆるコンクリート用シリカフュームを使用するものとする。
本実施形態では、コンクリート混合体１ｍ３当たり７５〜１００Ｌの範囲内でシリカフュームを添加することが好ましい。
ここで、シリカフュームの添加量が７５〜１００Ｌ／ｍ３の範囲を外れると、各粉体（低熱セメント、フライアッシュまたは珪石粉、シリカフューム）の化学組成のバランスや粒度分布のバランスが崩れ、高強度を達成できなくなるおそれがある。
As the silica fume, powdery so-called concrete silica fume is used.
In the present embodiment, it is preferable to add silica fume within a range of 75 to 100 L per 1 m 3 of the concrete mixture.
Here, if the addition amount of silica fume is out of the range of 75 to 100 L / m 3 , the balance of the chemical composition and the particle size distribution of each powder (low heat cement, fly ash or silica stone powder, silica fume) is lost, and the high strength is obtained. May not be achieved.
水は、低熱セメントとフライアッシュ（珪石粉）とシリカフュームとを含む結合材に対して、重量比が１１〜１３％となるように添加することが好ましい。
ここで、水の結合材に対する重量比が１１％未満だと、練混ぜることができなくなるおそれがある。一方、水の結合材に対する重量比が１３％よりも大きいと、高強度を達成できなくなるおそれがある。
It is preferable to add water so that a weight ratio may become 11 to 13% with respect to a binder containing low heat cement, fly ash (silica powder), and silica fume.
Here, if the weight ratio of water to the binder is less than 11%, kneading may not be possible. On the other hand, if the weight ratio of water to the binder is greater than 13%, high strength may not be achieved.
細骨材として、本実施形態では珪砂６号を使用するが、細骨材を構成する材料は、粒径が０．５〜０．６ｍｍ以下のものであれば限定されるものではなく、例えば、川砂、山砂等の天然骨材や砕砂、高炉スラグ細骨材等も採用可能である。
本実施形態では、コンクリート混合体１ｍ３当たり１５０〜２６０Ｌの範囲内で細骨材を添加することが好ましい。
ここで、細骨材の添加量が１５０Ｌ／ｍ３未満だと、配合的に細骨材から置換される粗骨材が多くなりすぎ、鋼繊維などと干渉して良好な流動性を得られなくなるおそれがある。一方、細骨材の添加量が２６０Ｌ／ｍ３よりも大きいと、添加可能な粗骨材が少なくなりすぎてコンクリートとしての収縮が大きくなるおそれがある。
As the fine aggregate, silica sand No. 6 is used in the present embodiment, but the material constituting the fine aggregate is not limited as long as the particle diameter is 0.5 to 0.6 mm or less, for example, Natural aggregates such as river sand and mountain sand, crushed sand, blast furnace slag fine aggregate, etc. can also be used.
In this embodiment, it is preferable to add a fine aggregate within a range of 150 to 260 L per 1 m 3 of the concrete mixture.
Here, if the amount of fine aggregate added is less than 150 L / m 3, the amount of coarse aggregate to be replaced from the fine aggregate is excessively increased, and good fluidity can be obtained by interference with steel fibers. There is a risk of disappearing. On the other hand, if the amount of fine aggregate added is greater than 260 L / m 3, the amount of coarse aggregate that can be added is too small, and the shrinkage as concrete may increase.
粗骨材には、砂利または砕石を使用する。本実施形態では、砕石（大月砕石）を使用するものとし、コンクリート混合体１ｍ３当たり９５〜１２０Ｌの範囲内で添加することが好ましい。
ここで、粗骨材の添加量が９５Ｌ／ｍ３未満だと、コンクリートとしての収縮が大きくなるおそれがある。一方、粗骨材の添加量が１２０Ｌ／ｍ３よりも大きいと、鋼繊維などと干渉して良好な流動性を得られなくなるおそれがある。
Gravel or crushed stone is used for coarse aggregate. In this embodiment, crushed stone (Otsuki crushed stone) shall be used, and it is preferable to add in the range of 95 to 120 L per 1 m 3 of the concrete mixture.
Here, if the amount of coarse aggregate added is less than 95 L / m 3 , shrinkage as concrete may increase. On the other hand, when the addition amount of coarse aggregate is larger than 120 L / m 3 , there is a possibility that good fluidity cannot be obtained due to interference with steel fibers and the like.
鋼繊維は、コンクリート混合体に対して、外割りの容積比で０．５〜２％程度となるように混入することが好ましい。
本実施形態では、長さが１３±２ｍｍ、直径が０．１６ｍｍ、断面積が０．０２０ｍ２、質量が１００本あたり２０４．１ｍｇ±１５％のものを使用する。なお、鋼繊維の形状寸法は限定されるものではなく、例えば、長さが６±２ｍｍのものを使用してもよい。
ここで、鋼繊維の容積比が０．５％未満だと、繊維の補強効果が減少し、良好は強度が得られなくなるおそれがある。一方、鋼繊維の容積比が２％よりも大きいと、コンクリートの流動性が大きく低下するおそれがある。
なお、鋼繊維は後述するＰＰ繊維の添加による強度低下を補完する目的で添加されているが、ＰＰ繊維の添加を少なくした場合には、鋼繊維の添加により、圧縮強度が高くなることもある。
The steel fibers are preferably mixed so that the outer volume ratio is about 0.5 to 2% with respect to the concrete mixture.
In this embodiment, the length is 13 ± 2 mm, the diameter is 0.16 mm, the cross-sectional area is 0.020 m 2 , and the mass is 204.1 mg ± 15% per 100 pieces. In addition, the shape dimension of steel fiber is not limited, For example, you may use a length of 6 +/- 2mm.
Here, if the volume ratio of the steel fibers is less than 0.5%, the reinforcing effect of the fibers decreases, and there is a possibility that the strength cannot be obtained satisfactorily. On the other hand, if the volume ratio of the steel fibers is larger than 2%, the fluidity of the concrete may be greatly reduced.
Steel fibers are added for the purpose of supplementing strength reduction due to the addition of PP fibers, which will be described later. However, when the addition of PP fibers is reduced, the compression strength may be increased by the addition of steel fibers. .
また、本実施形態では、鋼繊維として、引張強度が２０００Ｎ／ｍｍ２以上の高張力鋼繊維、アモルファス鋼繊維、ステンレス繊維などの公知の鋼繊維から適宜選定して使用する。
鋼繊維の形状は、限定されるものではなく、円形断面、矩形断面や多角形断面等の異形断面の他、変形する断面径状を有したものを使用することが可能である。
In this embodiment, the steel fiber is appropriately selected from known steel fibers such as high-tensile steel fibers having a tensile strength of 2000 N / mm 2 or more, amorphous steel fibers, and stainless steel fibers.
The shape of the steel fiber is not limited, and it is possible to use a deformed cross-sectional diameter shape in addition to a deformed cross section such as a circular cross section, a rectangular cross section, or a polygonal cross section.
ＰＰ繊維は、コンクリート混合体に対して、外割りの容積比で０．０５％〜０．６％となるように混入されることが好ましい。より好ましくは、外割りの容積比で０．０５％〜０．２％である。
本実施形態では、ＰＰ繊維として、直径４８μｍ、長さ２０ｍｍのものを使用するが、例えば直径１８μｍ、長さ１０ｍｍのものを使用するなど、ＰＰ繊維の寸法は限定されるものではない。
ここで、ＰＰ繊維の容積比が０．０５％未満だと、耐火繊維の効果が減少し、火災時の爆裂抑制効果が得られなくなるおそれがある。一方、ＰＰ繊維の容積比が０．６％よりも大きいと、コンクリートの流動性が大きく低下するとともに、高強度が得られなくなるおそれがある。なお、外割りの容積比で０．５５％のＰＰ繊維を添加すると、３０Ｎ／ｍｍ２程度の圧縮強度の低下を生じる。
It is preferable that PP fiber is mixed with the concrete mixture so as to be 0.05% to 0.6% in an outer volume ratio. More preferably, the outer volume ratio is 0.05% to 0.2%.
In this embodiment, PP fibers having a diameter of 48 μm and a length of 20 mm are used, but the dimensions of the PP fibers are not limited, for example, those having a diameter of 18 μm and a length of 10 mm are used.
Here, if the volume ratio of the PP fiber is less than 0.05%, the effect of the refractory fiber is reduced, and the explosion suppressing effect at the time of fire may not be obtained. On the other hand, if the PP fiber volume ratio is larger than 0.6%, the fluidity of the concrete is greatly lowered and high strength may not be obtained. In addition, when 0.55% PP fiber is added in an externally divided volume ratio, a decrease in compressive strength of about 30 N / mm 2 occurs.
ＰＰ繊維の形状は、限定されるものではなく、円形断面、矩形断面や多角形断面等の異形断面を有したものを使用することが可能である。 The shape of the PP fiber is not limited, and one having an irregular cross section such as a circular cross section, a rectangular cross section, or a polygon cross section can be used.
次に、本実施形態のコンクリート部材の製造方法について、説明する。
本実施形態では、混練工程、打設工程、型枠養生工程、第一養生工程および第二養生工程により、コンクリート部材を製造する。
Next, the manufacturing method of the concrete member of this embodiment is demonstrated.
In this embodiment, a concrete member is manufactured by a kneading process, a placing process, a mold curing process, a first curing process, and a second curing process.
混練工程は、セメントと、フライアッシュと、シリカフュームと、細骨材と、粗骨材と、水と、混和剤、ＰＰ繊維および鋼繊維を練り混ぜる工程である。 The kneading step is a step of kneading cement, fly ash, silica fume, fine aggregate, coarse aggregate, water, admixture, PP fiber, and steel fiber.
本実施形態の混練工程は、コンクリート配合の細骨材と粉体部分を練り混ぜる乾燥混練と、乾燥混練により練り混ぜられた部分に液体部分を投入して練り混ぜる湿潤混練と、湿潤混練により練り混ぜられたモルタルに粗骨材と繊維（鋼繊維およびＰＰ繊維）を投入して練り混ぜる繊維混練と、を含んでいる。 The kneading step of the present embodiment includes dry kneading in which the fine aggregate mixed with the concrete and the powder portion are kneaded, wet kneading in which the liquid portion is added to the kneaded portion by dry kneading, and kneading by wet kneading. And fiber kneading in which coarse aggregates and fibers (steel fibers and PP fibers) are put into the mixed mortar and kneaded.
ここで、乾燥混練では、セメントと、フライアッシュと、シリカフュームと、細骨材と、をドライ状態で練り混ぜる。乾燥混練における、各材料の練り混ぜ方法や手段は限定されるものではなく、適宜行えばよい。 Here, in dry kneading, cement, fly ash, silica fume, and fine aggregate are kneaded in a dry state. The method and means for kneading each material in dry kneading are not limited, and may be appropriately performed.
湿潤混練では、細骨材と粉体部分の練り混ぜが完了した後、混和剤入りの水を投入して練り混ぜた後、粗骨材と繊維を投入することで、ミキサーに過負荷をかけることなくフレッシュコンクリートに所定の流動性を発現させる。なお、湿潤混練における練り混ぜ方法や手段は限定されるものではなく、適宜行えばよい。 In wet kneading, after the mixing of the fine aggregate and the powder part is completed, water with an admixture is added and mixed, and then the coarse aggregate and fiber are added to overload the mixer. Without causing the fresh concrete to exhibit a predetermined fluidity. In addition, the kneading method and means in the wet kneading are not limited and may be appropriately performed.
打設工程は、混練工程により、練り混ぜられた繊維を含むまだ固まらないフレッシュコンクリートを、公知の手段により、打設する工程である。
超高強度コンクリートは、コンクリート部材の形状に応じて形成された型枠に打設する。
The placing step is a step of placing, by a known means, fresh concrete that has not yet solidified and contains fibers kneaded by the kneading step.
The ultra high strength concrete is placed in a mold formed according to the shape of the concrete member.
型枠養生工程は、打設工程により打設された超高強度コンクリートを養生する工程である。
本実施形態では、型枠に打設された超高強度コンクリートを、所定の強度が発現するまで（１〜２日程度）、常温（２０℃程度）にて行う。
The mold curing process is a process for curing the ultra-high-strength concrete placed by the placing process.
In this embodiment, the ultra-high-strength concrete cast in the mold is performed at room temperature (about 20 ° C.) until a predetermined strength is exhibited (about 1-2 days).
第一養生工程は、型枠養生工程により所定の強度が発現した超高強度コンクリートを脱型し、温水・温風等を利用して高温履歴養生する工程である。 The first curing process is a process in which ultra-high-strength concrete having a predetermined strength developed by the form-curing process is demolded and subjected to high-temperature history curing using hot water, hot air, or the like.
第一養生工程では、常温よりも高い温度でコンクリートを養生し、水和物の基本組織を構築する工程である。養生の方法は、蒸気養生槽などを用いた９０℃程度の高温養生によるか、オートクレーブ槽を用いた１８０℃程度、１０気圧程度の等温等圧状態を３時間程度保持することにより行う。なお、型枠養生工程の段階で、断熱養生によりセメントの水和熱を利用した養生を行う場合には、これが第一養生工程に相当する。
なお、第一養生工程における養生の温度、気圧、保持時間は、前記の条件に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、型枠養生工程で水和物の基本組織が十分に構築できると判断される場合には、第一養生工程を省略してもよい。また、型枠養生工程において断熱養生を行い、さらに、高温養生や高温高圧養生による第一養生工程を行ってもよい。
In the first curing process, concrete is cured at a temperature higher than room temperature, and a basic structure of hydrate is constructed. The curing method is performed by high temperature curing at about 90 ° C. using a steam curing tank or by maintaining an isothermal isobaric state at about 180 ° C. and about 10 atm using an autoclave tank for about 3 hours. In addition, when performing curing using the heat of hydration of cement by adiabatic curing at the stage of the mold curing process, this corresponds to the first curing process.
The curing temperature, atmospheric pressure, and holding time in the first curing step are not limited to the above conditions, and may be set as appropriate. In addition, when it is determined that the basic structure of hydrate can be sufficiently constructed in the mold curing process, the first curing process may be omitted. In addition, heat insulation curing may be performed in the mold curing process, and further, a first curing process by high temperature curing or high temperature high pressure curing may be performed.
第二養生工程は、型枠養生工程後もしくは第一養生工程後の超高強度コンクリートに乾燥加熱養生を行う工程である。
本実施形態の第二養生工程は、乾燥加熱養生をＰＰの融点１６０〜１７０℃よりやや高温の２００℃程度の温度雰囲気下で５時間行う。乾燥加熱養生方法の諸条件の一例を示す。乾燥炉内を用い、昇温速度１℃／分で２００℃まで上げ５時間保持した後、乾燥炉内で自然放冷する。
The second curing process is a process of performing drying and heating curing on the ultra-high-strength concrete after the mold curing process or after the first curing process.
In the second curing step of the present embodiment, the drying and heating curing is performed for 5 hours in a temperature atmosphere of about 200 ° C. that is slightly higher than the melting point of PP of 160 to 170 ° C. An example of various conditions of the dry heat curing method is shown. Using the inside of a drying furnace, it raises to 200 degreeC with the temperature increase rate of 1 degree-C / min, and hold | maintains for 5 hours, Then, it naturally cools in a drying furnace.
以上、本実施形態の超高強度コンクリートおよびコンクリート部材の製造方法によれば、粗骨材が含有されたコンクリートについて、１５０Ｎ／ｍｍ２を超える超高強度コンクリートを提供することが可能となる。また、水結合材比が重量比で１１〜１３％確保されているため、従来の超高強度コンクリートと比較して流動性が低下することがなく、施工性が低下することもない。 As mentioned above, according to the manufacturing method of the ultra-high-strength concrete and concrete member of this embodiment, it becomes possible to provide the ultra-high-strength concrete exceeding 150 N / mm < 2 > about the concrete containing the coarse aggregate. Moreover, since the water binder ratio is ensured by 11 to 13% by weight, the fluidity is not lowered and the workability is not lowered as compared with the conventional ultra-high strength concrete.
本実施形態の超高強度コンクリートは、常温よりも高い温度での養生（第一養生工程）をすることにより、圧縮強度が２００Ｎ／ｍｍ２以上のコンクリート部材を提供することができる。
さらに、２００℃による乾燥加熱養生を行うことで、圧縮強度が２３０Ｎ／ｍｍ２以上のコンクリート部材を製造することができる。
The ultra high strength concrete of this embodiment can provide a concrete member having a compressive strength of 200 N / mm 2 or more by curing at a temperature higher than room temperature (first curing step).
Furthermore, a concrete member having a compressive strength of 230 N / mm 2 or more can be produced by performing dry heat curing at 200 ° C.
そのため、例えば、高層コンクリート建物の柱として使用すれば、柱としての強度を低下させることなく小断面化が可能となるため、使用空間の自由化が広がる。また、構造物全体の軽量化が可能となるため、全体費用の低減化も可能となる。 Therefore, for example, if it is used as a pillar of a high-rise concrete building, it becomes possible to reduce the cross section without reducing the strength as a pillar, so that the use space can be liberalized. In addition, since the entire structure can be reduced in weight, the overall cost can be reduced.
以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the above-described constituent elements can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
例えば、前記実施形態では、超高強度コンクリートの養生を、常温よりも高い温度での養生と乾燥加熱養生により行う場合について説明したが、いずれかの養生のみを行ってもよい。 For example, in the above-described embodiment, the case where the curing of the ultra-high-strength concrete is performed by curing at a temperature higher than normal temperature and dry heating curing is described, but only one of the curing may be performed.
また、前記実施形態では、コンクリート混合物の混練工程として、細骨材を含む粉体材料を混練してから、液体材料を投入し、さらに混練して所定の流動性が発現してから粗骨材と繊維を混練する方法としたが、混練工程における材料の投入の順序は限定されるものではなく、適宜設定して行えばよい。 Further, in the embodiment, as the kneading step of the concrete mixture, after the powder material containing the fine aggregate is kneaded, the liquid material is added and further kneaded to develop the predetermined fluidity before the coarse aggregate is developed. However, the order in which the materials are charged in the kneading step is not limited and may be set as appropriate.
前記実施形態では、ＰＰ繊維として、同一形状のものを所定量添加するものとしたが、異なる形状のＰＰ繊維を添加してもよい。例えば、直径４８μｍ、長さ２０ｍｍのものと、直径１８μｍ、長さ１０ｍｍのものと、をそれぞれ５０％ずつ使用してもよい。鋼繊維についても同様に、異なる材質や形状のものを組み合わせて添加してもよい。 In the above embodiment, a predetermined amount of PP fibers having the same shape is added, but PP fibers having different shapes may be added. For example, one having a diameter of 48 μm and a length of 20 mm and one having a diameter of 18 μm and a length of 10 mm may be used by 50% each. Similarly, steel fibers may be added in combination with different materials and shapes.
以下、本実施形態に係る超高強度コンクリートの有効性を確認するために実施した実験１の結果を示す。
実験では、超高強度コンクリートについて、２０℃気中養生後、９０℃養生（１８日間）を行った試料をＡ養生、２０℃気中養生後、オートクレーブ養生（１８０℃１０気圧で5時間保持）を行った試料をＢ養生、２０℃気中養生後、９０℃養生を行い、２００℃加熱養生（気中２００℃で５時間保持）を行った試料をＣ養生、２０℃気中養生後、オートクレーブ養生（１８０℃１０気圧）を行い、２００℃加熱養生を行った試料をＤ養生とし、圧縮強度の測定と加熱試験（ISO 834）を実施した。
Hereinafter, the result of Experiment 1 performed to confirm the effectiveness of the ultra-high-strength concrete according to the present embodiment will be shown.
In the experiment, samples subjected to 90 ° C curing (18 days) after curing at 20 ° C in air for ultra-high-strength concrete were cured at A, 20 ° C in air, and then autoclaved (held at 180 ° C at 10 atm for 5 hours) The sample that was subjected to B curing, 20 ° C. air curing, 90 ° C. curing, 200 ° C. heating curing (maintained in air at 200 ° C. for 5 hours), C sample, 20 ° C. air curing, A sample subjected to autoclave curing (180 ° C., 10 atm) and 200 ° C. heat curing was used as D curing, and compression strength measurement and a heating test (ISO 834) were performed.
表１に実験で使用したコンクリートの配合を表１に、繊維の配合を表２に示す。なお、繊維は外割りで添加している。なお、高性能減水剤として、BASFポゾリス社製レオビルドSP8HUを46.5kg/m3，消泡剤としてBASFポゾリス社製マイクロエア404を3.1kg/m3添加している。 Table 1 shows the concrete composition used in the experiment in Table 1, and Table 2 shows the fiber composition. In addition, the fiber is added on an external basis. As a high-performance water reducing agent, 46.5 kg / m 3 of Leo build SP8HU manufactured by BASF Pozzolith and 3.1 kg / m 3 of micro air 404 manufactured by BASF Pozzolith are added as an antifoaming agent.
表３に、本実験で使用した低熱セメントの物性値を示す。 Table 3 shows physical property values of the low heat cement used in this experiment.
表４に本実験で使用したフライアッシュの物性を示す。 Table 4 shows the physical properties of the fly ash used in this experiment.
表５に本実験で使用したシリカフュームの物性を示す。 Table 5 shows the physical properties of the silica fume used in this experiment.
表６に本実験で使用した細骨材の物性を示す。 Table 6 shows the physical properties of the fine aggregate used in this experiment.
表７に圧縮強度（JIS A 1108）の測定結果（Φ１０×２０cm円柱試験体の３体の平均値）と試験体を立てた状態で側方１面から加熱（ISO 834の加熱曲線による）した試験結果（Φ１０×２０cm試験体の１体）を示す。評価した範囲は、加熱面側の周長の1/3としている。 Table 7 shows the results of measurement of compressive strength (JIS A 1108) (average value of three Φ10 × 20cm cylindrical test specimens) and the test specimens were heated from one side (according to the heating curve of ISO 834). The test results (one Φ10 × 20 cm specimen) are shown. The evaluated range is 1/3 of the circumference on the heating surface side.
上記実験の結果、表７に示した本件発明の５種類とも圧縮強度が２００Ｎ／ｍｍ２以上で、軽微な爆裂もしくは全く爆裂を生じていない。このように、ＰＰ繊維を混入し、気中でＰＰの融点以上の２００℃まで上げることにより、ＰＰ繊維の少なくとも一部が溶融し、セメント硬化体の微小空隙に吸収されて形成された空洞ができることにより、少量のＰＰ繊維の添加で火災時のコンクリート爆裂を防止することができる。さらには、爆裂の防止に必要なＰＰ繊維の添加が少量ですむので、ＰＰ繊維の添加による流動性の低下と圧縮強度の低下を最小限に留めることができる。また、鋼繊維を添加することにより、爆裂の防止がより図られ、圧縮強度を向上させることもできる。 As a result of the above experiment, all of the five types of the present invention shown in Table 7 have a compressive strength of 200 N / mm 2 or more and no slight explosion or no explosion. Thus, by mixing PP fiber and raising it to 200 ° C. above the melting point of PP in the air, at least a part of PP fiber is melted, and a cavity formed by being absorbed into the microvoids of the hardened cement body is formed. By being able to do it, the concrete explosion at the time of a fire can be prevented by addition of a small amount of PP fiber. Furthermore, since only a small amount of PP fiber is required to prevent explosion, a decrease in fluidity and a decrease in compressive strength due to the addition of PP fiber can be minimized. Further, by adding steel fibers, explosion can be prevented more effectively and the compressive strength can be improved.
故に、本実施の形態に係る超高強度コンクリートおよびコンクリート部材の製造方法により、設計基準強度で１５０Ｎ／ｍｍ２以上、さらにはコンクリート配合等工夫することにより設計基準強度が２５０Ｎ／ｍｍ２を超える耐火性に優れたコンクリート部材を提供可能である。 Therefore, by the ultra high strength concrete and concrete member manufacturing method according to the present embodiment, the design standard strength is 150 N / mm 2 or more, and further, the design standard strength exceeds 250 N / mm 2 by devising concrete blending and the like. It is possible to provide a concrete member having excellent properties.
Claims (3)
前記合成樹脂繊維が混入されたフレッシュコンクリートを打設・脱型した硬化コンクリートをセメントの自己発熱・温水・温風等を利用した高温履歴養生した後、乾燥炉内でコンクリート温度が低くとも前記混入した合成樹脂繊維が溶融する温度以上で養生し、溶融した合成樹脂を養生中のコンクリートの微小空隙に吸収させることにより、前記合成樹脂の占有空間の少なくとも一部をセメント硬化体の空洞に変化させる、爆裂が抑制された、超高強度プレキャストコンクリートの製造方法。 Production of ultra-high-strength precast concrete that has fine cavities formed by melting at least part of the synthetic resin fibers mixed in the concrete and absorbed into the fine voids of the hardened cement paste, and suppressing explosions A method,
Hardened concrete that has been cast and demolded with fresh concrete mixed with synthetic resin fibers is subjected to high temperature history curing using self-heating of cement, hot water, hot air, etc., and then mixed even if the concrete temperature is low in a drying furnace The synthetic resin fiber is cured at a temperature higher than the melting temperature, and the molten synthetic resin is absorbed into the microscopic voids of the concrete being cured, thereby changing at least a part of the occupied space of the synthetic resin into a cavity of the cement cured body. A method for producing ultra-high-strength precast concrete with suppressed explosion.
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