JP7373351B2 - 高温域で使用されるコンクリート構造物の補修工法 - Google Patents
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Description
線膨張係数(α)を、ひずみの変化量(Δε)と温度変化(Δt)から、下記式によって算出することが好ましい。
α=Δε/Δt
また、道路、鉄道、港湾、橋梁、ダムや、ビル等の建築物などの各種コンクリート構造物においても、直射日光により一時的にでもその表面が50℃以上の高温となるものも対象となる。
線膨張係数が未知の場合においては、コンクリート構造物の補修箇所付近からコアドリルなどでコンクリートを採取し、採取コンクリートの線膨張係数を測定する。コンクリートコアの採取が難しい場合は、コンクリート構造物を供用した状態のまま直接的に線膨張係数を測定することもできる。
α=Δε/Δt
細骨材としては、天然砂、珪砂、石灰石細骨材、高炉水砕スラグ細骨材、人工軽量骨材、再生骨材等が使用される。また、必要により繊維を使用することもできる。
セメント混和材料も、その種類によって異なる線膨張率を示すので、これらの種類を変化させることで、線膨張係数を制御することができる。
上記高炉スラグ粉末、フライアッシュ等の無機系混和材は、硬化性を有するので、セメントの一部と置換可能である。この置換率を変化させることによっても、効果的に線膨張係数を制御することができる。
また、上記ポリマーとしては、スチレンブタジエンゴム、ラテックス、エチレン酢酸ビニル、ポリアクリル酸エステルエマルションなどがあるが、これらは混和剤としては比較的多量に使用され得る混和剤なので、これらを選択して配合することによっても、効果的に線膨張係数を制御することができる。
(1)コンクリート断面修復材;
NEM-TP(日鉄セメント社製)
(2)コンクリート断面修復材の原材料;
セメント;
普通ポルトランドセメント(日鉄セメント社製)
早強ポルトランドセメント(日鉄セメント社製)
混和材;
高炉スラグ微粉末(スピリッツ6000、日鉄セメント社製)
フライアッシュ(北電興業社製)
シリカフューム(SKWイーストアジア社製)
石灰石粉(道路用、日鉄セメント社製)
混和剤;
マイテイ100(高性能AE減水剤、花王社製)
LDM7300P(アクリル系ポリマー、日本合成化学社製)
骨材
5号珪砂(SiO2含有量93.7%、東北硅砂社製)
高炉スラグ細骨材(SiO2含有量31.8%、日鉄セメント社製)
石灰石細骨材(SiO2含有量1.6%、尻屋産石灰石)
ボトムアッシュ(SiO2含有量59.5%、日本製鉄社製)
上記原料を表1に示す割合(重量部)で配合して、更に水を、砂60重量部の配合では、セメント100重量部に対して40重量部とし、砂75重量部の配合では、セメント100重量部に対して50重量部とし、砂80重量部の配合では、セメント100重量部に対して55重量部配合し、混練して断面修復材としてのモルタルを調製した。
実施例1~9は、各種の無機系混和材を配合して、セメント置換率を変化することによって、断面修復材の線膨張係数を調整した例である。
この試料を、室温(20℃)から80℃まで20℃上昇毎に長さの変化をコンタクトゲージで測定し、下記式により線膨張係数(α2)を求めた。
α2=(L80-L20)/L20/60℃
ここで、L80、L20はそれぞれ80℃での長さ、20℃での長さである。
実施例1と同様にして、原料を表2に示す割合で配合して、モルタルを調製した。骨材の種類を変更し全材料中の骨材由来SiO2含有量を変化することによって、断面修復材の線膨張係数を調整した例である。実施例18は、有機系混和剤を添加することによって、線膨張係数を調整した例である。
図1、図2に示すとおり、中央に120mm×120mm×50mmの凹部がある300mm×300mm×100mmのコンクリート1を材齢28日まで封緘養生した後,中央凹部に断面修復材2を充填し,さらに28日間封緘養生させて試験体とした。また,比較用に300mm×300mm×100mmのコンクリートを、上記同様に材齢56日まで封緘養生させて比較用試験体とした。
補修箇所のコンクリートの線膨張係数(α1)も、下記式で求めた。
α1=(L80-L20)/L20/60℃
ここで、L80、L20はそれぞれ80℃での長さ、20℃での長さである。
昇降温前の0サイクル時の超音波伝播速度(V0)と28サイクル時の超音波伝播速度(V28)を測定し,高温環境下における線膨張係数の違いによる超音波伝播速度の低下率を求めた。超音波伝播速度の低下率(%)は、下記の式により求めた。その結果を表3に示す
。
(V28-V0)/V0×100
なお,昇降温サイクル試験は水分蒸発に伴う乾燥収縮による収縮応力の影響を除外するため,試験体および比較用試験体の全面をポリエチレンフィルムで覆った状態で行った。超音波伝播速度はコンクリートの圧縮強度と正の相関にあり,この測定はコンクリートの圧縮強度を非破壊で推定することができる。また,超音波はひび割れなどの欠陥がある場合はその部位を迂回して進行することから超音波伝播速度は遅くなる。すなわち,超音波伝播速度の低下は圧縮強度の低下や欠陥が発生したことを意味する。
これに対して、実施例21は、断面修復材としてNEM-TPを使用し、コンクリートの線膨張係数に対して0.1×10-6/℃小さい断面修復材で補修した例である。実施例22は、実施例1の断面修復材を使用し、コンクリートの線膨張係数に対して0.9×10-6/℃大きい断面修復材で補修した例である。断面修復材として、その線膨張係数がコンクリートの線膨張係数と近似したもの、特に-4×10-6/℃~+5×10-6/℃の範囲内とすることで、低下率を小さくでき,圧縮強度の低下やひび割れなどの欠陥を抑制することができる。
2 断面修復材
Claims (5)
- 高温環境に曝されたコンクリート構造物の劣化部分を取り除いた補修箇所にセメント及び骨材を含むセメント系断面修復材を埋め戻して補修するにあたり、補修箇所のコンクリートの線膨張係数を測定又は算定し、補修箇所のコンクリートの線膨張係数の-4×10-6/℃~+5×10-6/℃の範囲の線膨張係数となるセメント系断面修復材を選定、又は調製し、これを断面修復材として使用することを特徴とする補修工法。
- 線膨張係数(α)を、ひずみの変化量(Δε)と温度変化(Δt)から、下記式によって算出する請求項1に記載の補修工法。
α=Δε/Δt - 前記セメント系断面修復材の線膨張係数を、骨材量又は/および全材料中の骨材由来SiO2含有量によって調整する請求項1に記載の補修工法。
- 前記セメント系断面修復材がセメント、骨材及びセメント混和材料を含み、その線膨張係数を、セメント混和材料の種類又は配合量によって調整する請求項1に記載の補修工法。
- 前記セメント混和材料が、無機系混和材又はポリマー系混和剤である請求項4に記載の補修工法。
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