【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
「産業上の利用分野」
本発明は、超重量コンクリートに関する。
「従来の技術と発明が解決しようとする課題」
商業用原子力発電所、研究用原子炉、ホツトラ
ボ等の施設では、発生する放射線からの人体の保
護及び測定機器への干渉の回避等を目的としてコ
ンクリート製等の放射線遮蔽壁が設けられる。
この放射線遮蔽壁には、研究用原子炉やホツト
ラボ等の場合、要求される壁厚が大きいにもかか
わらず、実験孔の長さや放射線遮蔽窓の厚さに限
度があることから、普通コンクリートの比重では
要求される放射線遮蔽性能が満足できないため、
重量コンクリート（比重3.5程度）を使用して比
重を大きくすることにより、制限内の壁厚で所要
の放射線遮蔽性能を確保しており、この重量コン
クリートには、粗骨材として、比重が大きく性質
が安定した鉄鉱石等の鉱石が用いられている。
しかし、ときにはより高い放射線遮蔽性能を要
する場合があり、また、安全性等からすれば放射
線遮蔽性能は高ければ高いほどよい。従つて、近
年、比重5.0程度の超重量コンクリートが使用さ
れるようになつてきている。
この超重量コンクリートの場合、鉱石を粗骨材
としたのでは如何様にしても必要な比重を確保で
きないため、パチンコ玉、クリンカー粉砕用鋼球
等の鋼球や鋼片等を粗骨材に利用することが行わ
れている（特開昭62−158181号公報）。
しかし、これらの粗骨材は、要求される放射線
遮蔽性能は満たすものの、表面が滑らかな球体等
であることから、通常の砂利、砕石、鉱石等に比
べ、モルタルとの接合力が弱くかつ付着面積が小
さくて、モルタルとの付着性が悪く、コンクリー
ト打設時の材料分離抵抗性が小さく、また、コン
クリートにおける破壊性状が劣り、重要な構造体
の一部として健全性を確保するには問題が生ず
る。更に、甚だ高価ともなる。
鉛や鉛の化合物の粗骨材を用いれば、その放射
線遮蔽性能をより高くし得るものと考えられる
が、これらの粗骨材は、モルタルとの接合力が一
層弱く、また、膨張率が大きいためにコンクリー
トに亀裂や歪が生じ易く、更には、セメントと反
応してその境界面に炭酸鉛の結晶を形成し、これ
がその接合力を益々低下させるばかりでなく、そ
のコンクリートの亀裂や歪の発生を増大させて、
コンクリートの強度を低下させ、結局、放射線遮
蔽性能を落すことになり、そのままでは実用に供
し得ない。
これを実用化するものとして、その鉛や鉛の化
合物から成る粗骨材の表面に合成樹脂をコーテイ
ングすることが考えられた（特公昭47−35529号
公報）。
しかし、これとてセメントとの反応を阻止する
に止まり、適切な解決策を与えるものではない。
勿論、斯る粗骨材では、コンクリートの破壊性
状、力学性能等は鋼球や鉄片よりも劣り、益々コ
スト高ともなる。
ところで、軽量コンクリートの分野では、表面
に凹凸、リブ等を有するアルミ合金、合成樹脂等
から成る中空で軽量の球等を用いるものがある
（実開昭50−52264号公報）。この場合、表面の凹
凸、リブ等によりモルタルとの付着力を増大させ
ることができるものと考えられる。
しかし、超重量コンクリートに斯る軽量コンク
リートの技術をそのまま応用することは、不可能
であり、不合理である。仮に、鋼球や鉄片に凹凸
やリブを設けるものとしても、ただ漫然と凹凸や
リブを設けたのでは、凹部の隅やリブの脇にモル
タルが十分に廻り込まないで空白部を生ずること
があり、また、却つて亀裂を誘発し易くなつた
り、疲労耐力が低下したりして、放射線遮蔽性能
及び力学性能が悪くなるおそれがあり、そして、
力学的な破壊モードが特殊なものとなつて構造体
の設計が困難ともなる。更に、そのような特殊な
粗骨材を工業的に生産するとなると、かなりのコ
スト高を招くことになる。
本発明は、これらのことを十分に考慮し、これ
ら従来の問題点を一掃した優れた超重量コンクリ
ートを提供しようとするものであり、放射線遮蔽
用の構造壁に具合よく適用できるようにしようと
するものである。
「課題を解決するための手段」
本発明は、異形棒鋼をその直径と同等程度の長
さに極短く切断した多量の短小断片を粗骨材とし
てモルタルと混成させたことを特徴とする。
異形棒鋼は、市販されている長尺のものを用い
る。
「作用」
異形棒鋼の短小断片は、鉄筋としての機能を排
して、粗骨材へと変態し、粗骨材としてのみの機
能を有するにいたり、斯る短小断片の粗骨材は表
面にリブ及び節を有するので、モルタルとの付着
応力を十分に確保し、コンクリートの破壊性状を
砕石、鉱石等の場合とほぼ同等の強固なものと
し、そして、その超重量コンクリート構造体に
は、異形棒鋼が有する性能を活して十分な耐力を
確保させるとともに、十分な放射線遮蔽性能を発
揮させる。
「実施例」
異形棒鋼の径は、最大粗骨材寸法により選定す
る。例えば、最大粗骨材寸法が40mmを基準とする
場合には、直径38mm〜40mmのものを、最大粗骨材
寸法が25mmを基準とする場合には、直径22mm〜25
mmのものを用いるのが良い。
入手した長尺の異形棒鋼は、シヤー切断型の鉄
筋切断機により、粗骨材寸法の長さに切断し、第
２図に示す短小断片１を多量に作製する。
コンクリートとしての施工は、レデーミクスト
コンクリートとする場合には、バツチヤープラン
トの製造や運搬方法に問題があることから、移動
式のプラント（いわゆる連続ミキサー）を使用す
る。
また、プレパクトコンクリートとする場合と、
ポストパクトコンクリートとする場合との二通り
の考え方がある。ここでは、プレパクトコンクリ
ートを例として、第３図〜に従い施工手順を
説明する。
まず、下部の躯体２の工事を完了させ、所定
箇所から鉄筋３を組み立てる。
次に、型枠４を組み、モルタル注入管５を挿
入する。
その型枠４内に、あらかじめ作製しておいた
多量の上記短小断片１を投入し、実績率が高く
なるよう突き固めながら敷き込む。
その後、モルタル注入管５から充填用注入モ
ルタル６を注入し、その進行に従いモルタル注
入管５を徐々に引き抜く。
かくして、所要の養生期間が経過して所定強度
が発現したところで型枠４を撤去し、第１図に示
す超重量コンクリート遮蔽壁Ａを構築する。斯る
超重量コンクリートに関し、力学性状について実
験したところ、別表第１および第２に示す優れた
結果が得られた。
なお、別表第１に係る試料の粗骨材、試験方法
は、次の通りである。
粗骨材
異形棒鋼の短小断片（異形棒鋼をそれぞれ直径
と同じ長さに切断したもの）
直径29mm・長さ29mm
試験方法
粗骨材の単位容積質量試験
JIS Ａ 1104
粗骨材の実績率試験
JIS Ａ 1104
コンクリートの単位容積質量試験
JIS Ａ 1116
圧縮強度試験
土木学会基準
ヤング係数試験
ASTM Ｃ 469−65
ポアソン比
ASTM Ｃ 469−65
また、別表第２に係る試料の粗骨材、試験方法
は、次の通りである。
粗骨材
異形棒鋼の短小断片（異形棒鋼を直径と同じ長
さに切断したもの）
直径29mm・長さ29mm
試験方法
引張強度試験
JIS Ａ 1113
曲げ強度試験
JIS Ａ 1106
付着強度試験
日本コンクリート会議法
"Industrial Application Field" The present invention relates to super heavy concrete. "Problems to be solved by conventional technology and inventions" In facilities such as commercial nuclear power plants, research reactors, and hot laboratories, the purpose of protecting the human body from the radiation generated and avoiding interference with measuring equipment is to Radiation shielding walls made of concrete etc. will be installed. Although the wall thickness required for this radiation shielding wall is large in the case of research nuclear reactors and hot laboratories, there are limits to the length of the experimental hole and the thickness of the radiation shielding window, so ordinary concrete cannot be used. Because the required radiation shielding performance cannot be satisfied with the specific gravity,
By using heavy concrete (specific gravity of about 3.5) and increasing the specific gravity, the required radiation shielding performance is secured with a wall thickness within the limit. Ore such as iron ore, which has stable properties, is used. However, higher radiation shielding performance is sometimes required, and from the standpoint of safety etc., the higher the radiation shielding performance, the better. Therefore, in recent years, super heavy concrete with a specific gravity of about 5.0 has come into use. In the case of this super heavy concrete, it is impossible to secure the required specific gravity by using ore as coarse aggregate, so steel balls such as pachinko balls, steel balls for clinker crushing, steel pieces, etc. are used as coarse aggregate. It is being used (Japanese Unexamined Patent Publication No. 158181/1981). However, although these coarse aggregates meet the required radiation shielding performance, because they are spherical with smooth surfaces, they have a weak bonding force with mortar and are difficult to adhere to compared to ordinary gravel, crushed stone, ore, etc. The area is small, the adhesion with mortar is poor, the material separation resistance during concrete placement is low, and the fracture properties of concrete are poor, making it difficult to ensure the integrity of an important structure. occurs. Furthermore, it is also extremely expensive. It is thought that the radiation shielding performance can be improved by using coarse aggregate made of lead or lead compounds, but these coarse aggregates have a weaker bonding force with mortar and a higher expansion rate. This tends to cause cracks and distortions in the concrete, and furthermore, it reacts with cement to form lead carbonate crystals on the interface, which not only further reduces the bonding strength but also causes cracks and distortions in the concrete. increase the occurrence,
This reduces the strength of the concrete and ultimately reduces its radiation shielding performance, making it unsuitable for practical use as it is. In order to put this into practical use, it was considered to coat the surface of coarse aggregate made of lead or lead compounds with a synthetic resin (Japanese Patent Publication No. 35529/1983). However, this only prevents the reaction with cement and does not provide a suitable solution.
Of course, with such coarse aggregate, the fracture properties and mechanical performance of concrete are inferior to those of steel balls or iron pieces, and the cost becomes higher. By the way, in the field of lightweight concrete, there are some that use hollow, lightweight balls made of aluminum alloy, synthetic resin, etc. that have irregularities, ribs, etc. on the surface (Japanese Utility Model Publication No. 50-52264). In this case, it is thought that the surface irregularities, ribs, etc. can increase the adhesion force with the mortar. However, it is impossible and unreasonable to apply the technology of lightweight concrete to ultra-heavy concrete as it is. Even if unevenness or ribs are provided on a steel ball or piece of iron, if the unevenness or ribs are simply created carelessly, the mortar may not be able to fully wrap around the corners of the recessed parts or the sides of the ribs, resulting in blank areas. In addition, there is a risk that the radiation shielding performance and mechanical performance will deteriorate due to the fact that it becomes easier to induce cracks and the fatigue strength decreases.
The mechanical failure mode becomes special, making it difficult to design the structure. Furthermore, industrial production of such special coarse aggregates would result in a considerable increase in costs. The present invention takes these matters into full consideration and attempts to provide an excellent ultra-heavy concrete that eliminates these conventional problems, and is intended to be suitably applied to structural walls for radiation shielding. It is something to do. "Means for Solving the Problems" The present invention is characterized in that a large number of short and small pieces obtained by cutting a deformed steel bar extremely short into lengths approximately equal to the diameter thereof are mixed with mortar as coarse aggregate. As the deformed steel bar, a commercially available long bar is used. "Function" The short and small fragments of the deformed steel bar eliminate their function as reinforcing bars and transform into coarse aggregate, and as they function only as coarse aggregate, the coarse aggregate of such short and small fragments Because it has ribs and knots, it ensures sufficient adhesion stress with mortar, and the fracture properties of concrete are almost as strong as those of crushed stone, ore, etc., and the ultra-heavy concrete structure has Utilizing the properties of the steel bar, it ensures sufficient strength and exhibits sufficient radiation shielding performance. "Example" The diameter of the deformed steel bar is selected based on the maximum coarse aggregate size. For example, if the maximum coarse aggregate size is 40 mm, use 38 mm to 40 mm in diameter, and if the maximum coarse aggregate size is 25 mm, use 22 mm to 25 mm in diameter.
It is better to use mm. The obtained long deformed steel bar is cut into lengths corresponding to the coarse aggregate size using a shear cutting type reinforcing bar cutting machine to produce a large number of short and small pieces 1 shown in FIG. 2. When constructing ready-mixed concrete, a mobile plant (so-called continuous mixer) is used because there are problems with the manufacturing and transportation methods of batcher plants. In addition, when using prepact concrete,
There are two ways to think about it: using post-pact concrete. Here, the construction procedure will be explained using prepact concrete as an example, according to FIGS. First, construction of the lower frame 2 is completed, and reinforcing bars 3 are assembled from predetermined locations. Next, the formwork 4 is assembled and the mortar injection pipe 5 is inserted. A large amount of the above-mentioned short and small pieces 1 prepared in advance are put into the formwork 4 and laid while being compacted so that the actual performance rate is high. Thereafter, filling injection mortar 6 is injected from the mortar injection pipe 5, and as the filling progresses, the mortar injection pipe 5 is gradually pulled out. After the required curing period has elapsed and a predetermined strength has been achieved, the formwork 4 is removed and the ultra-heavy concrete shielding wall A shown in FIG. 1 is constructed. When conducting experiments on the mechanical properties of such super heavy concrete, excellent results were obtained as shown in Appended Tables 1 and 2. The coarse aggregate and test method of the sample according to Attached Table 1 are as follows. Coarse aggregate Short and small pieces of deformed steel bars (deformed steel bars cut to the same length as the diameter) Diameter 29 mm, length 29 mm Test method Unit volume mass test of coarse aggregate JIS A 1104 Actual rate test of coarse aggregate JIS A 1104 Concrete unit volume mass test JIS A 1116 Compressive strength test Japan Society of Civil Engineers Standard Young's modulus test ASTM C 469-65 Poisson's ratio ASTM C 469-65 In addition, the coarse aggregate and test method of the sample according to Attached Table 2 are as follows. It is as follows. Coarse aggregate Short and small pieces of deformed steel bar (deformed steel bar cut to the same length as the diameter) Diameter 29 mm, length 29 mm Test method Tensile strength test JIS A 1113 Bending strength test JIS A 1106 Bond strength test Japan Concrete Council method
【表】【table】
【表】
「発明の効果」
本発明によれば、次の優れた効果を奏する。
粗骨材に異形棒鋼をその直径と同等程度に極
短く切断した短小断片を使うことにより比重
5.0以上の高比重を確保できる。
粗骨材は、一般に市販されている長尺の異形
棒鋼を原材料として用い、これを極短く切断す
ればよいので、製造コストを安くできる。
異形棒鋼の短小断片による粗骨材は、表面に
リブ及び節を有するので、モルタルとの付着が
良好である。
異形棒鋼の表面にあるリブ及び節は、元来、
鉄筋としてのモルタルとの付着力のみならず、
疲労耐力を考慮した形状になつており、力学性
能が優れているから、短小断面による粗骨材に
もその性能を十分に発揮させることができる。
異形棒鋼は、コンクリート中に打ち込まれる
ことを前提にリブ及び節の形状が決定されてお
り、これらの突起があつてもコンクリートの廻
り込みが良好な形となつているので、短小断片
による粗骨材にあつてもモルタルの充填は容易
かつ的確に行える。
異形棒鋼は、基本形状が円柱形であり、これ
に更にリブ及び節があるから、短小断片による
粗骨材は球状のものに比較して格段に付着面積
が大きく、かつ、コンクリート打設時における
材料分離抵抗性が大きい。
異形棒鋼の短小断片による粗骨材は、普通骨
材に近い形状を有し、力学的な破壊モードが普
通コンクリートと同様であり、従来の設計法が
そのまま適用できる。
従つて、所期の目的を達成することができる。[Table] "Effects of the Invention" According to the present invention, the following excellent effects are achieved. By using short pieces of deformed steel bars cut extremely short to the same diameter as the coarse aggregate, the specific gravity can be improved.
A high specific gravity of 5.0 or higher can be ensured. The coarse aggregate can be produced by using commercially available long deformed steel bars as a raw material and cutting them into extremely short lengths, which can reduce manufacturing costs. Coarse aggregate made of short and small pieces of deformed steel bars has ribs and knots on its surface, so it adheres well to mortar. Ribs and knots on the surface of deformed steel bars are originally
In addition to the adhesion force with mortar as reinforcing steel,
It has a shape that takes fatigue strength into account and has excellent mechanical performance, so it can fully demonstrate its performance even with coarse aggregates with short and small cross sections. The shape of the ribs and joints of deformed steel bars is determined on the assumption that they will be driven into concrete, and even if these protrusions are present, the shape allows the concrete to go around well, so short and small fragments of coarse bone can be removed. Filling with mortar can be done easily and accurately even if the material is made of wood. The basic shape of deformed steel bars is cylindrical, and there are ribs and knots on top of this, so coarse aggregate made up of short and small pieces has a much larger adhesion area than spherical aggregate, and it also has a much larger adhesion area when concrete is placed. High material separation resistance. Coarse aggregate made of short and small pieces of deformed steel bars has a shape similar to that of ordinary aggregate, and its mechanical failure mode is similar to that of ordinary concrete, so conventional design methods can be applied as is. Therefore, the intended purpose can be achieved.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
図面は、本発明の実施例で、第１図は、本発明
による超重量コンクリート遮蔽壁の断面図、第２
図は、異形棒鋼の短小断片の拡大側面図、第３図
は、施工手順を示す説明図である。
１……異形棒鋼の短小断片、２……下部の躯
体、３……鉄筋、４……型枠、５……モルタル注
入管、６……注入モルタル、Ａ……超重量コンク
リート遮蔽壁。
The drawings show an embodiment of the present invention; FIG. 1 is a sectional view of a super heavy concrete shielding wall according to the present invention;
The figure is an enlarged side view of short and small pieces of the deformed steel bar, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing the construction procedure. 1... Short and small pieces of deformed steel bar, 2... Lower frame, 3... Rebar, 4... Formwork, 5... Mortar injection pipe, 6... Injection mortar, A... Super heavy concrete shielding wall.