JP7712149B2 - Steel Fiber Reinforced Concrete - Google Patents
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Description
本発明は、鋼繊維補強コンクリートに関する。 The present invention relates to steel fiber reinforced concrete.
近年、超高強度と、高流動性、高耐火性および高靭性とを合わせ持ち、合成繊維と鋼繊維を複合して用いた繊維補強コンクリートが開発・実用化されている。繊維補強コンクリートは、普通コンクリートと比較して、曲げや引張靭性等の力学的特性を向上させることができる。また、繊維の分散性・配向性は繊維補強コンクリートの曲げ・引張靭性等に影響を及ぼすことが知られている。 In recent years, fiber-reinforced concrete, which combines ultra-high strength with high fluidity, high fire resistance, and high toughness, and uses a combination of synthetic and steel fibers, has been developed and put into practical use. Compared to ordinary concrete, fiber-reinforced concrete can improve mechanical properties such as bending and tensile toughness. It is also known that the dispersion and orientation of the fibers affect the bending and tensile toughness of fiber-reinforced concrete.
例えば、コンクリートの脆性破壊を改善するために、コンクリートに鋼繊維（直径０．６２ｍｍ～０．７５ｍｍ、長さ３０ｍｍ～６０ｍｍ程度）を入れた鋼繊維補強コンクリートが知られている。
鋼繊維の原体としては、一般的に、取り扱いの容易さや、鋼繊維が塊状になるファイバーボールの発生を抑制するために、鋼繊維の束が用いられている。鋼繊維の束は、複数本の鋼繊維が水溶性の接着剤によって固着されて、形成されている。鋼繊維をコンクリート中に分散するには、鋼繊維の束をコンクリートに混入し、ミキサやアジテータ車で一定時間撹拌する。これにより、コンクリート中で上記の接着剤が溶けるとともに、骨材等による衝撃が加わることで鋼繊維の束がばらばらになり、鋼繊維がコンクリート中に分散する（例えば、特許文献１参照）。
For example, steel fiber reinforced concrete, in which steel fibers (diameter 0.62 mm to 0.75 mm, length 30 mm to 60 mm) are added to concrete, is known as a concrete material to improve the brittle fracture of the concrete.
Generally, steel fiber bundles are used as the raw material for steel fibers because they are easy to handle and prevent the generation of fiber balls, which are clumps of steel fibers. Steel fiber bundles are formed by fixing multiple steel fibers with a water-soluble adhesive. To disperse steel fibers in concrete, the bundles of steel fibers are mixed into the concrete and stirred for a certain period of time with a mixer or an agitator vehicle. As a result, the adhesive dissolves in the concrete, and the bundles of steel fibers break apart due to the impact of aggregates, etc., and the steel fibers are dispersed in the concrete (see, for example, Patent Document 1).
コンクリート中での鋼繊維の分散性は、鋼繊維補強コンクリートの力学的特性に影響を及ぼすことが知られている。例えば、鋼繊維を８０ｋｇ／ｍ３用い、設計基準強度が１２０Ｎ／ｍｍ２である超高強度繊維補強コンクリートの場合、鋼繊維の分散性が低い場合に、力学的特性である圧縮強度、曲げ強度および曲げタフネスが低下する傾向があるという課題があった。 It is known that the dispersion of steel fibers in concrete affects the mechanical properties of steel fiber reinforced concrete. For example, in the case of ultra-high strength fiber reinforced concrete that uses 80 kg/ m3 of steel fibers and has a design standard strength of 120 N/ mm2 , there was a problem that the mechanical properties, namely compressive strength, flexural strength and flexural toughness, tend to decrease when the dispersion of steel fibers is low.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、鋼繊維の分散性が高く、圧縮強度、曲げ強度および曲げタフネスに優れる鋼繊維補強コンクリートを提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a steel fiber reinforced concrete that has high dispersion of steel fibers and excellent compressive strength, flexural strength and flexural toughness.
本発明は以下の態様を有する。
［１］セメントと、水と、粗骨材と、細骨材と、化学混和剤と、鋼繊維と、を含み、下記の式（１）で定義される前記鋼繊維の分散率が６０％以上であり、前記鋼繊維の含有量が、４０ｋｇ／ｍ
３
以上８０ｋｇ／ｍ
３
以下であり、前記鋼繊維のうち、束になっていない鋼繊維の直径が０．５０ｍｍ以上１．００ｍｍ以下、長さが３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下、アスペクト比（長さ／直径）が４０以上８０以下である、鋼繊維補強コンクリート。
［２］セメントと、水と、粗骨材と、細骨材と、化学混和剤と、鋼繊維と、を含み、下記の式（１）で定義される前記鋼繊維の分散率が６０％以上であり、鋼繊維を８０ｋｇ／ｍ
３
用い、設計基準強度が１２０Ｎ／ｍｍ
２
である場合、前記鋼繊維の分散率が１００％の場合に対して、圧縮強度、曲げ強度および曲げタフネスが９０％以上であり、前記鋼繊維のうち、束になっていない鋼繊維の直径が０．５０ｍｍ以上１．００ｍｍ以下、長さが３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下、アスペクト比（長さ／直径）が４０以上８０以下である、鋼繊維補強コンクリート。
[1] A steel fiber reinforced concrete comprising cement, water, coarse aggregate, fine aggregate, a chemical admixture, and steel fibers, wherein the dispersion rate of the steel fibers defined by the following formula (1) is 60% or more, the content of the steel fibers is 40 kg/m3 or more and 80 kg/m3 or less, and the diameter of unbundled steel fibers among the steel fibers is 0.50 mm or more and 1.00 mm or less, the length is 30 mm or more and 80 mm or less, and the aspect ratio (length/diameter) is 40 or more and 80 or less .
[2] A steel fiber reinforced concrete comprising cement, water, coarse aggregate, fine aggregate, chemical admixture, and steel fibers, the dispersion rate of the steel fibers defined by the following formula (1) being 60% or more, and when 80 kg/m3 of steel fibers are used and the design standard strength is 120 N/mm2 , the compressive strength, bending strength, and bending toughness are 90% or more compared to when the dispersion rate of the steel fibers is 100%, and the diameter of the unbundled steel fibers among the steel fibers is 0.50 mm or more and 1.00 mm or less, the length is 30 mm or more and 80 mm or less, and the aspect ratio (length/diameter) is 40 or more and 80 or less.
本発明によれば、鋼繊維の分散性が高く、圧縮強度、曲げ強度および曲げタフネスに優れる鋼繊維補強コンクリートを提供することができる。 The present invention provides steel fiber reinforced concrete that has high dispersion of steel fibers and is excellent in compressive strength, flexural strength, and flexural toughness.
以下、本発明の実施形態による鋼繊維補強コンクリートについて説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
Hereinafter, steel fiber reinforced concrete according to an embodiment of the present invention will be described.
It should be noted that the present embodiment is specifically described to allow a better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.
［鋼繊維補強コンクリート］
本実施形態の鋼繊維補強コンクリートは、セメントと、水と、粗骨材と、細骨材と、化学混和剤と、鋼繊維と、を含む。
[Steel fiber reinforced concrete]
The steel fiber reinforced concrete of the present embodiment contains cement, water, coarse aggregate, fine aggregate, chemical admixtures, and steel fibers.
セメントとしては、水和熱が低い点で、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメントが好ましい。 As for cement, moderate heat Portland cement and low heat Portland cement are preferred because they have low heat of hydration.
水の含有量は、例えば、水結合材比が１５質量％以上６５質量％以下であってよい。水結合材比が低いほど、鋼繊維補強コンクリートの圧縮強度が高くなる。 The water content may be, for example, a water-to-binder ratio of 15% by mass or more and 65% by mass or less. The lower the water-to-binder ratio, the higher the compressive strength of the steel fiber reinforced concrete.
粗骨材としては、硬質砂岩砕石、安山岩砕石、流紋岩砕石等が挙げられる。
粗骨材の表乾密度は、例えば、２．５５ｇ／ｃｍ３以上２．７ｇ／ｃｍ３以下であってよい。
粗骨材の粗粒率は、例えば、６以上６．６以下であってよい。
Examples of coarse aggregate include crushed hard sandstone, crushed andesite, and crushed rhyolite.
The surface dry density of the coarse aggregate may be, for example, 2.55 g/cm 3 or more and 2.7 g/cm 3 or less.
The coarse aggregate may have a coarse particle ratio of, for example, 6 or more and 6.6 or less.
粗骨材の最大寸法は、典型的には２５ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以下であることがより好ましい。粗骨材の最大寸法は、粗骨材の９０質量％以上が通る篩のうち、最小寸法の篩の呼び寸法で示される寸法である。
最大寸法が２０ｍｍ以下の粗骨材としては、例えば、最大寸法が２０ｍｍの粗骨材、最大寸法が１５ｍｍの粗骨材、最大寸法が１３ｍｍの粗骨材等が市販されている。
The maximum dimension of the coarse aggregate is typically preferably 25 mm or less, and more preferably 20 mm or less. The maximum dimension of the coarse aggregate is the nominal dimension of the smallest sieve among sieves through which 90% by mass or more of the coarse aggregate passes.
As coarse aggregate having a maximum dimension of 20 mm or less, for example, coarse aggregate having a maximum dimension of 20 mm, coarse aggregate having a maximum dimension of 15 mm, coarse aggregate having a maximum dimension of 13 mm, etc. are commercially available.
本実施形態の鋼繊維補強コンクリートにおける粗骨材の含有量は、鋼繊維補強コンクリートの単位粗骨材かさ容積が０．３ｋｇ／ｍ３以上０．５ｋｇ／ｍ３以下となる量であることが好ましく、０．３３ｋｇ／ｍ３以上０．４３ｋｇ／ｍ３以下となる量であることがより好ましい。鋼繊維補強コンクリートの単位粗骨材かさ容積が前記下限値以上であると、材料分離抵抗性が優れる。
本実施形態の鋼繊維補強コンクリートにおける粗骨材の実積率は、例えば、５８容積％、さらには５８容積％以上６４容積％以下である。
The content of the coarse aggregate in the steel fiber reinforced concrete of this embodiment is preferably an amount such that the unit coarse aggregate bulk volume of the steel fiber reinforced concrete is 0.3 kg/ m3 or more and 0.5 kg/ m3 or less, and more preferably an amount such that the unit coarse aggregate bulk volume of the steel fiber reinforced concrete is 0.33 kg/ m3 or more and 0.43 kg/ m3 or less. When the unit coarse aggregate bulk volume of the steel fiber reinforced concrete is equal to or more than the lower limit, the material separation resistance is excellent.
The actual volume ratio of the coarse aggregate in the steel fiber reinforced concrete of this embodiment is, for example, 58 volume %, or further, 58 volume % or more and 64 volume % or less.
細骨材としては、砕砂、山砂、陸砂等が挙げられる。
細骨材の表乾密度は、例えば、２．５５ｇ／ｃｍ３以上２．７ｇ／ｃｍ３以下であってよい。
細骨材の含有量は、細骨材率を考慮して設定される。
Examples of fine aggregate include crushed sand, mountain sand, and land sand.
The surface dry density of the fine aggregate may be, for example, 2.55 g/cm 3 or more and 2.7 g/cm 3 or less.
The content of fine aggregate is set taking into consideration the fine aggregate ratio.
本実施形態の鋼繊維補強コンクリートにおける細骨材率は、例えば、３５％以上６５％以下であってよい。 The fine aggregate ratio in the steel fiber reinforced concrete of this embodiment may be, for example, 35% or more and 65% or less.
化学混和剤は、高性能減水剤および高性能ＡＥ減水剤の少なくとも一方（以下、これらを総称して「高性能（ＡＥ）減水剤」とも記す。）と、増粘剤と、を含む。
化学混和剤は、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、他の化学混和剤を含んでいてもよい。
The chemical admixture contains at least one of a high-range water reducing agent and a high-range air-entraining water reducing agent (hereinafter, these are also collectively referred to as "high-range (AE) water reducing agent"), and a thickener.
The chemical admixture may contain other chemical admixtures as necessary within the range not impairing the effects of the present invention.
高性能（ＡＥ）減水剤は、本実施形態の鋼繊維補強コンクリートの施工性を高める目的で用いられる。
高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤それぞれの定義は、ＪＩＳ Ａ ６２０４に準ずる。
高性能減水剤としては、例えば、主成分がポリカルボン酸エーテル系のもの、主成分がポリカリボン酸コポリマーのもの等が挙げられる。
高性能ＡＥ減水剤としては、例えば、主成分がポリカルボン酸系のものが挙げられる。
The high performance (AE) water reducing agent is used for the purpose of improving the workability of the steel fiber reinforced concrete of this embodiment.
The definitions of high-range water reducing agents and high-range air-entraining water reducing agents are in accordance with JIS A 6204.
Examples of high-performance water-reducing agents include those whose main component is a polycarboxylate ether, those whose main component is a polycarboxylate copolymer, and the like.
Examples of high-performance air-entraining water-reducing agents include those whose main component is a polycarboxylic acid.
増粘剤は、本実施形態の鋼繊維補強コンクリートの粘性を高め、材料分離抵抗性を高める目的で用いられる。
増粘剤としては、コンクリートに配合可能なものであれば特に限定されない。増粘剤としては、例えば、主成分がセルロース系のものが挙げられる。
The viscosity enhancer is used for the purpose of increasing the viscosity of the steel fiber reinforced concrete of this embodiment and increasing the resistance to material separation.
The thickener is not particularly limited as long as it can be mixed into concrete. For example, a thickener whose main component is cellulose may be used.
高性能（ＡＥ）減水剤および増粘剤は、別々に本実施形態の鋼繊維補強コンクリートの調合に供されてもよく、増粘剤を含有した高性能（ＡＥ）減水剤（以下、「増粘剤含有高性能（ＡＥ）減水剤」とも記す。）として、本実施形態の鋼繊維補強コンクリートの調合に供されてもよい。好ましくは、増粘剤含有高性能（ＡＥ）減水剤として、本実施形態の鋼繊維補強コンクリートの調合に供される。 The high performance (AE) water reducing agent and the thickener may be used separately in the preparation of the steel fiber reinforced concrete of this embodiment, or may be used in the preparation of the steel fiber reinforced concrete of this embodiment as a high performance (AE) water reducing agent containing a thickener (hereinafter also referred to as a "thickener-containing high performance (AE) water reducing agent"). Preferably, they are used in the preparation of the steel fiber reinforced concrete of this embodiment as a thickener-containing high performance (AE) water reducing agent.
増粘剤含有高性能（ＡＥ）減水剤としては、市販品を用いることができる。増粘剤含有高性能減水剤の市販品としては、例えば、花王社の「マイティ２１－Ｖ」が挙げられる。増粘剤含有高性能ＡＥ減水剤の市販品としては、例えば、ＢＡＳＦジャパン社の「マスターグレニウム６５２０」が挙げられる。 As the thickener-containing high-performance (AE) water-reducing agent, commercially available products can be used. An example of a commercially available thickener-containing high-performance water-reducing agent is "Mighty 21-V" from Kao Corporation. An example of a commercially available thickener-containing high-performance AE water-reducing agent is "Mastergranium 6520" from BASF Japan.
高性能（ＡＥ）減水剤、増粘剤それぞれの含有量は、高性能（ＡＥ）減水剤、増粘剤それぞれの種類に応じて、所望の効果が得られるように適宜選定できる。
高性能（ＡＥ）減水剤および増粘剤の合計の含有量、または増粘剤含有高性能（ＡＥ）減水剤の含有量は、例えば、固形分換算で、セメントの全質量に対して０．３質量％以上０．９質量％以下程度である。
The contents of the high performance (AE) water reducing agent and the thickener can be appropriately selected so as to obtain the desired effect depending on the type of the high performance (AE) water reducing agent and the thickener.
The total content of the high performance (AE) water reducing agent and the thickener, or the content of the thickener-containing high performance (AE) water reducing agent, is, for example, approximately 0.3 mass % or more and 0.9 mass % or less, calculated as solid content, relative to the total mass of the cement.
鋼繊維を構成する鋼材としては、普通鋼材、ステンレス鋼等が挙げられる。前記の鋼材は、耐アルカリ性を有するものが好ましい。
また、防錆の観点から、鋼材表面に亜鉛めっきを施したものが好ましい。
鋼繊維の形状としては、フック型、ストレート型、波型等が挙げられる。コンクリートと鋼繊維の付着向上、コンクリートの靭性向上の点では、フック型が好ましい。
鋼繊維としては、例えば、鋼繊維補強コンクリート用の鋼繊維として市販されているものを使用できる。
Examples of the steel material constituting the steel fibers include ordinary steel, stainless steel, etc. The steel material is preferably one having alkali resistance.
From the viewpoint of rust prevention, it is preferable that the steel material surface is zinc plated.
The shape of the steel fibers may be hook-shaped, straight, wavy, etc. From the viewpoints of improving the adhesion between the concrete and the steel fibers and improving the toughness of the concrete, the hook-shaped fibers are preferred.
As the steel fibers, for example, those commercially available as steel fibers for steel fiber reinforced concrete can be used.
本実施形態の鋼繊維補強コンクリートは、鋼繊維の束と、鋼繊維の束がばらばらになった、束になっていない鋼繊維と、を含む。 The steel fiber reinforced concrete of this embodiment includes bundles of steel fibers and unbundled steel fibers, which are separate bundles of steel fibers.
本実施形態の鋼繊維補強コンクリートでは、下記の式（１）で定義される鋼繊維の分散率が６０％以上であり、８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。鋼繊維の分散率が６０％以上であると、鋼繊維補強コンクリートの圧縮強度、曲げ強度および曲げ靱性係数が優れる。
なお、鋼繊維の分散性を評価する方法としては、規準化された方法がない。そこで、本実施形態では、以下のように分散性を評価する鋼繊維分散率を定義する。ＪＳＣＥ－Ｆ ５５４－１９９９「鋼繊維補強コンクリートの鋼繊維混入率試験方法」に規定される洗い分析試験方法によって、金属製円筒状の容量６Ｌ以上の容器に入れた鋼繊維補強コンクリートを水で洗いながら、鋼繊維を分離・収集し、乾燥させる。乾燥させた鋼繊維を、束になっている鋼繊維と束になっていない鋼繊維に選別し、下記の式（１）で、鋼繊維の分散率を算出する。
In the steel fiber reinforced concrete of this embodiment, the dispersion rate of the steel fibers defined by the following formula (1) is 60% or more, preferably 80% or more, and more preferably 90% or more. When the dispersion rate of the steel fibers is 60% or more, the compressive strength, flexural strength, and flexural toughness coefficient of the steel fiber reinforced concrete are excellent.
There is no standardized method for evaluating the dispersibility of steel fibers. Therefore, in this embodiment, the steel fiber dispersion rate for evaluating the dispersibility is defined as follows. According to the washing analysis test method specified in JSCE-F 554-1999 "Test method for steel fiber mixing rate in steel fiber reinforced concrete", steel fiber reinforced concrete placed in a cylindrical metal container with a capacity of 6 L or more is washed with water, and the steel fibers are separated, collected, and dried. The dried steel fibers are sorted into bundled steel fibers and unbundled steel fibers, and the dispersion rate of the steel fibers is calculated by the following formula (1).
鋼繊維のうち、束になっていない鋼繊維（ばらばらになった鋼繊維）の直径が０．５０ｍｍ以上１．００ｍｍ以下であることが好ましい。束になっていない鋼繊維の直径が０．５０ｍｍ未満では、単位量に占める鋼繊維の比表面積が大きくなり、鋼繊維補強コンクリートの流動性が乏しくなる。束になっていない鋼繊維の直径が１．００ｍｍ超えると、単位量に占める鋼繊維の本数が少なく、ひび割れ発生時に鋼繊維が架橋することで得られる曲げタフネスが小さくなる。 Of the steel fibers, it is preferable that the diameter of unbundled steel fibers (loose steel fibers) is 0.50 mm or more and 1.00 mm or less. If the diameter of unbundled steel fibers is less than 0.50 mm, the specific surface area of the steel fibers per unit amount will be large, and the fluidity of the steel fiber reinforced concrete will be poor. If the diameter of unbundled steel fibers exceeds 1.00 mm, the number of steel fibers per unit amount will be small, and the bending toughness obtained by the steel fibers bridging when cracks occur will be small.
鋼繊維のうち、束になっていない鋼繊維（ばらばらになった鋼繊維）の長さが３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下であることが好ましい。束になっていない鋼繊維の長さが３０ｍｍ未満では、鋼繊維の定着長が短く、ひび割れ発生時に鋼繊維が架橋することで得られる鋼繊維補強コンクリートの曲げタフネスが小さくなる。束になっていない鋼繊維の長さが８０ｍｍを超えると、狭小部等への鋼繊維補強コンクリートの充填性が悪い。 Of the steel fibers, it is preferable that the length of unbundled steel fibers (loose steel fibers) is 30 mm or more and 80 mm or less. If the length of unbundled steel fibers is less than 30 mm, the anchorage length of the steel fibers is short, and the bending toughness of the steel fiber reinforced concrete obtained by the steel fibers bridging when cracks occur is reduced. If the length of unbundled steel fibers exceeds 80 mm, the filling ability of the steel fiber reinforced concrete into narrow areas, etc. is poor.
本実施形態の鋼繊維補強コンクリートにおける鋼繊維の含有量が、４０ｋｇ／ｍ３以上８０ｋｇ／ｍ３以下であることが好ましい。鋼繊維の含有量が４０ｋｇ／ｍ３未満では、単位量に占める鋼繊維の本数が少なく、ひび割れ発生時に鋼繊維が架橋することで得られる鋼繊維補強コンクリートの曲げタフネスが小さくなる。鋼繊維の含有量が８０ｋｇ／ｍ３を超えると、単位量に占める鋼繊維の本数が多く、鋼繊維補強コンクリートの流動性が乏しくなる。 The steel fiber content in the steel fiber reinforced concrete of this embodiment is preferably 40 kg/ m3 or more and 80 kg/ m3 or less. If the steel fiber content is less than 40 kg/ m3 , the number of steel fibers per unit amount is small, and the bending toughness of the steel fiber reinforced concrete obtained by bridging of the steel fibers when cracks occur is small. If the steel fiber content exceeds 80 kg/ m3 , the number of steel fibers per unit amount is large, and the fluidity of the steel fiber reinforced concrete is poor.
本実施形態の鋼繊維補強コンクリートは、上記の成分以外の他の成分をさらに含んでいてもよい。 The steel fiber reinforced concrete of this embodiment may further contain other components in addition to the above components.
本実施形態の鋼繊維補強コンクリートは、鋼繊維を８０ｋｇ／ｍ３用い、設計基準強度が１２０Ｎ／ｍｍ２である場合、鋼繊維の分散率が１００％の場合に対して、圧縮強度、曲げ強度および曲げタフネスが９０％以上であることが好ましい。 In the steel fiber reinforced concrete of this embodiment, when 80 kg/ m3 of steel fibers are used and the design standard strength is 120 N/ mm2 , it is preferable that the compressive strength, flexural strength and flexural toughness are 90% or more compared to when the steel fiber dispersion rate is 100%.
鋼繊維補強コンクリートの圧縮強度の測定方法としては、例えば、ＪＩＳ Ａ１１０８－２０１８「コンクリートの圧縮強度試験方法」が挙げられる。 Methods for measuring the compressive strength of steel fiber reinforced concrete include, for example, JIS A1108-2018 "Test methods for compressive strength of concrete."
鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度の測定方法としては、例えば、ＪＳＣＥ－Ｇ５５２－２０１３「鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度および曲げタフネス試験方法」（土木学会規準）が挙げられる。 Methods for measuring the bending strength of steel fiber reinforced concrete include, for example, JSCE-G552-2013 "Test methods for bending strength and bending toughness of steel fiber reinforced concrete" (Japan Society of Civil Engineers standard).
鋼繊維補強コンクリートの曲げタフネスの測定方法としては、例えば、ＪＳＣＥ－Ｇ５５２－２０１３「鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度および曲げタフネス試験方法」（土木学会規準）が挙げられる。 Methods for measuring the flexural toughness of steel fiber reinforced concrete include, for example, JSCE-G552-2013 "Test methods for flexural strength and flexural toughness of steel fiber reinforced concrete" (Japan Society of Civil Engineers standard).
以上説明した本実施形態の鋼繊維補強コンクリートにあっては、セメントと、水と、粗骨材と、細骨材と、化学混和剤と、鋼繊維と、を含み、上記の式（１）で定義される鋼繊維の分散率が６０％以上であるため、鋼繊維の分散性が高く、圧縮強度、曲げ強度および曲げタフネスに優れる鋼繊維補強コンクリートを提供することができる。 The steel fiber reinforced concrete of this embodiment described above contains cement, water, coarse aggregate, fine aggregate, chemical admixture, and steel fibers, and the dispersion rate of the steel fibers defined by the above formula (1) is 60% or more, so that it is possible to provide a steel fiber reinforced concrete with high dispersion of the steel fibers and excellent compressive strength, flexural strength, and flexural toughness.
（鋼繊維補強コンクリートの調合方法）
本実施形態の鋼繊維補強コンクリートの調合方法は、セメントと水と粗骨材と細骨材と化学混和剤と鋼繊維とを配合し、上記の式（１）で定義される鋼繊維の分散率が６０％以上である鋼繊維補強コンクリートを調合する方法である。
セメント、粗骨材、細骨材、化学混和剤、鋼繊維とともに他の成分を配合してもよい。
(Method of mixing steel fiber reinforced concrete)
The method for mixing steel fiber reinforced concrete of this embodiment is a method for mixing cement, water, coarse aggregate, fine aggregate, chemical admixtures, and steel fibers to mix steel fiber reinforced concrete in which the dispersion rate of the steel fibers defined by the above formula (1) is 60% or more.
Other ingredients may be mixed with the cement, coarse aggregate, fine aggregate, chemical admixtures, and steel fibers.
本実施形態の鋼繊維補強コンクリートの調合方法では、上記の式（１）で定義される鋼繊維の分散率が６０％以上となるように、セメントと水と粗骨材と細骨材と化学混和剤と鋼繊維とを撹拌、混合する。 In the method for mixing steel fiber reinforced concrete of this embodiment, cement, water, coarse aggregate, fine aggregate, chemical admixtures, and steel fibers are stirred and mixed so that the dispersion rate of the steel fibers defined by the above formula (1) is 60% or more.
本実施形態の鋼繊維補強コンクリートの調合方法では、まず、添加材以外のすべての材料（セメント、水、粗骨材、細骨材、化学混和剤）をミキサに投入し、これらを練り混ぜて、ベースコンクリートを調合する。次いで、ベースコンクリートをトラックアジテータ車に排出し、ベースコンクリートに添加材を投入して、これらを練り混ぜる。次いで、添加材を添加したベースコンクリートに鋼繊維を投入し、投入完了後から、高速撹拌（例えば、１５ｒｐｍ）で所定の練り混ぜを行う。高速撹拌時間を調節することにより、鋼繊維の分散率を目的の範囲内とする。 In the method for mixing steel fiber reinforced concrete of this embodiment, first, all materials other than the additives (cement, water, coarse aggregate, fine aggregate, chemical admixtures) are put into a mixer and mixed to mix the base concrete. Next, the base concrete is discharged into a truck agitator vehicle, and the additives are added to the base concrete and mixed. Next, steel fibers are added to the base concrete to which the additives have been added, and after addition is complete, a specified amount of mixing is performed at high speed (e.g., 15 rpm). The high speed mixing time is adjusted to bring the dispersion rate of the steel fibers into the desired range.
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
試験例における使用材料を表１に示す。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
The materials used in the test examples are shown in Table 1.
（試験例）
本試験例では、鋼繊維を８０ｋｇ／ｍ３の混入量で混入した鋼繊維補強コンクリート（設計基準強度１２０Ｎ／ｍｍ２）について、調合を検討した。
(Test Example)
In this test example, the mix was examined for steel fiber reinforced concrete (design strength 120 N/mm 2 ) containing steel fibers at a mixing rate of 80 kg/m 3 .
＜鋼繊維補強コンクリートの調合＞
表２に鋼繊維補強コンクリートの調合を示す。
調合名は、「Ｗ／Ｃ－単位粗骨材かさ容積（ｍ３／ｍ３）－鋼繊維の混入量（ｋｇ／ｍ３）－化学混和材の種類」で構成されている。
Ｗ／Ｃは、セメント（Ｃ）に対する水（Ｗ）の質量割合であり、水結合材比に相当する。Ｗ／Ｃは、設計基準強度１２０Ｎ／ｍｍ２を想定して設定した。鋼繊維の混入量８０ｋｇ／ｍ３は混入率１．０２容量％に相当する。なお、本試験例において、上記の式（１）で定義される鋼繊維の分散率を２０％～１００％とした。
表２中、「ｓ／ａ」は細骨材率を示す。
<Mixing of Steel Fiber Reinforced Concrete>
Table 2 shows the mix ratio of steel fiber reinforced concrete.
The mix name is composed of "W/C - unit coarse aggregate bulk volume (m 3 /m 3 ) - steel fiber content (kg/m 3 ) - type of chemical admixture".
W/C is the mass ratio of water (W) to cement (C), and corresponds to the water-binder ratio. W/C was set assuming a design strength of 120 N/ mm2 . The amount of steel fiber mixed in, 80 kg/ m3 , corresponds to a mixing rate of 1.02 volume %. In this test example, the dispersion rate of steel fiber defined by the above formula (1) was set to 20% to 100%.
In Table 2, "s/a" indicates the fine aggregate ratio.
＜練混ぜ＞
練混ぜには、公称容量０．０５５ｍ３の２軸強制練りミキサ（大平洋機工社製、型式：ＳＤ－５５）を用いた。セメント（Ｃ）および細骨材（Ｓ）を投入し、空練りした後、水（Ｗ）および化学混和剤（ＳＰ）を投入および混練し、モルタルとした。次いで、粗骨材（Ｇ）を投入および混練し、高強度コンクリートとした。さらに、鋼繊維（ＳＴ）を投入し、１０秒～１８０秒間混練して鋼繊維補強コンクリートとした。
<Mixing>
A two-shaft forced mixer with a nominal capacity of 0.055 m3 (manufactured by Pacific Machinery Works, model: SD-55) was used for mixing. Cement (C) and fine aggregate (S) were charged and dry mixed, after which water (W) and chemical admixture (SP) were charged and mixed to form mortar. Next, coarse aggregate (G) was charged and mixed to form high-strength concrete. Furthermore, steel fiber (ST) was charged and mixed for 10 to 180 seconds to form steel fiber reinforced concrete.
＜評価＞
各調合の鋼繊維補強コンクリートについて、圧縮強度、曲げ強度、曲げタフネスを評価した。
圧縮強度は、ＪＩＳ Ａ１１０８－２０１８「コンクリートの圧縮強度試験方法」によって評価した。
曲げ強度は、ＪＳＣＥ－Ｇ５５２－２０１３「鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度および曲げタフネス試験方法」（土木学会規準）によって評価した。
曲げタフネスは、ＪＳＣＥ－Ｇ５５２－２０１３「鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度および曲げタフネス試験方法」（土木学会規準）によって、たわみ２ｍｍまでの曲げ荷重―たわみ曲線で囲まれる面積から曲げ靱性係数を算出し、評価した。
評価結果を図１～図３に示す。
<Evaluation>
The compressive strength, flexural strength, and flexural toughness of each steel fiber reinforced concrete mixture were evaluated.
The compressive strength was evaluated according to JIS A1108-2018 "Test method for compressive strength of concrete".
The bending strength was evaluated according to JSCE-G552-2013 "Test method for bending strength and bending toughness of steel fiber reinforced concrete" (Japan Society of Civil Engineers standard).
Flexural toughness was evaluated by calculating the flexural toughness coefficient from the area enclosed by the bending load-deflection curve up to a deflection of 2 mm in accordance with JSCE-G552-2013 "Test method for flexural strength and flexural toughness of steel fiber reinforced concrete" (Japan Society of Civil Engineers standard).
The evaluation results are shown in FIGS.
図１～図３に示す結果から、鋼繊維を８０ｋｇ／ｍ３用いた設計基準強度が１２０Ｎ／ｍｍ２の鋼繊維補強コンクリートの場合、鋼繊維の分散率を６０％以上とすれば、鋼繊維の分散率が１００％の場合と比較して、圧縮強度、曲げ強度および曲げタフネスを９０％以上確保できることが分かった。 From the results shown in Figures 1 to 3, it was found that in the case of steel fiber reinforced concrete using 80 kg/ m3 steel fiber and having a design standard strength of 120 N/ mm2 , if the steel fiber dispersion rate is 60% or more, it is possible to ensure compressive strength, flexural strength and flexural toughness of 90% or more compared to the case where the steel fiber dispersion rate is 100%.
［実施例］
実際の実施工を想定して、鋼繊維を８０ｋｇ／ｍ３を用いた設計基準強度が１２０Ｎ／ｍｍ２の鋼繊維補強コンクリートを調合した。
実施例における使用材料を表３に示す。
[Example]
Assuming actual construction, steel fiber reinforced concrete was mixed with 80 kg/ m3 of steel fiber and with a design standard strength of 120 N/ mm2 .
The materials used in the examples are shown in Table 3.
＜鋼繊維補強コンクリートの調合＞
表４に鋼繊維補強コンクリートの調合を示す。
<Mixing of Steel Fiber Reinforced Concrete>
Table 4 shows the mix ratio of steel fiber reinforced concrete.
＜練混ぜ＞
（使用ミキサ）
練混ぜには、公称容量５ｍ３の２軸強制練りミキサ（光洋機械産業社製）を用いた。
（練混ぜ方法）
添加材以外の材料を、上記２軸強制練りミキサに投入して、３００秒練混ぜを行った。
練混ぜ完了後、トラックアジテータにコンクリートを積み込み、ポリアセタール繊維をトラックアジテータに投入し、トラックアジテータにて高速攪拌１２０秒を行った。
その後、鋼繊維を投入し、同様にトラックアジテータにて高速攪拌を所定の時間まで行った。高速攪拌を途中で停止し、コンクリートを０．１ｍ３分採取し、鋼繊維の分散率を確認した。結果を図４に示す。
図４に示す鋼繊維の分散率と高速撹拌時間の関係から、高速撹拌時間を１８０秒以上とすれば、鋼繊維の分散率が８４．５％となることが分かった。すなわち、高速撹拌時間を１８０秒以上とすれば、得られる鋼繊維補強コンクリートは、鋼繊維の分散率が１００％の場合と比較して、圧縮強度、曲げ強度および曲げタフネスを９０％以上確保できると考えられる。
<Mixing>
(Mixer used)
For mixing, a twin-shaft forced mixing mixer with a nominal capacity of 5 m3 (manufactured by Koyo Machinery Industries Co., Ltd.) was used.
(Mixing method)
All materials except the additives were charged into the twin-shaft forced mixing mixer and mixed for 300 seconds.
After mixing was completed, the concrete was loaded into a truck agitator, the polyacetal fiber was added to the truck agitator, and high-speed mixing was performed with the truck agitator for 120 seconds.
After that, the steel fibers were added, and high-speed mixing was performed for a predetermined time with the truck agitator. The high-speed mixing was stopped halfway through, and 0.1 m3 of concrete was sampled to check the dispersion rate of the steel fibers. The results are shown in Figure 4.
From the relationship between the dispersion rate of steel fibers and the high-speed mixing time shown in Figure 4, it was found that if the high-speed mixing time is 180 seconds or more, the dispersion rate of steel fibers becomes 84.5%. In other words, if the high-speed mixing time is 180 seconds or more, it is considered that the obtained steel fiber reinforced concrete can ensure compressive strength, bending strength and bending toughness of 90% or more compared to the case where the dispersion rate of steel fibers is 100%.
Claims (2)
下記の式（１）で定義される前記鋼繊維の分散率が６０％以上であり、
前記鋼繊維の含有量が、４０ｋｇ／ｍ ３ 以上８０ｋｇ／ｍ ３ 以下であり、
前記鋼繊維のうち、束になっていない鋼繊維の直径が０．５０ｍｍ以上１．００ｍｍ以下、長さが３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下、アスペクト比（長さ／直径）が４０以上８０以下である、鋼繊維補強コンクリート。
The dispersion rate of the steel fibers defined by the following formula (1) is 60% or more,
The content of the steel fibers is 40 kg/m3 or more and 80 kg/m3 or less,
The steel fibers in the steel fiber reinforced concrete have a diameter of 0.50 mm or more and 1.00 mm or less, a length of 30 mm or more and 80 mm or less, and an aspect ratio (length/diameter) of 40 or more and 80 or less .
下記の式（１）で定義される前記鋼繊維の分散率が６０％以上であり、The dispersion rate of the steel fibers defined by the following formula (1) is 60% or more,
鋼繊維を８０ｋｇ／ｍSteel fiber 80kg/m ３3 用い、設計基準強度が１２０Ｎ／ｍｍThe design standard strength is 120 N/mm ２2 である場合、If
前記鋼繊維の分散率が１００％の場合に対して、圧縮強度、曲げ強度および曲げタフネスが９０％以上であり、The compressive strength, bending strength and bending toughness are 90% or more compared to when the dispersion rate of the steel fibers is 100%,
前記鋼繊維のうち、束になっていない鋼繊維の直径が０．５０ｍｍ以上１．００ｍｍ以下、長さが３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下、アスペクト比（長さ／直径）が４０以上８０以下である、鋼繊維補強コンクリート。The steel fibers in the steel fiber reinforced concrete have a diameter of 0.50 mm or more and 1.00 mm or less, a length of 30 mm or more and 80 mm or less, and an aspect ratio (length/diameter) of 40 or more and 80 or less.
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