(57)【要約】【課題】長距離圧送性や、高温度環境下でのフレッシュ特性、充填性およびセルフレベリング性を備えた充填材を提案する。【解決手段】初期スランプフローが７００ｍｍから８００ｍｍの範囲内となるように設定されて、４０℃から６０℃の高温度環境下において使用される充填材２０であって、セメント、フライアッシュ、膨張材および石灰石微粉末とからなる粉体と、前記粉体に対する重量比率が０．７０％から０．７５％の範囲内で添加される標準形高性能ＡＥ減水剤と、前記粉体に対する重量比率が０．２０％以上となるように添加される超遅延性減水剤と、細骨材と、水と、を混合して得られる充填材２０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
初期スランプフローが７００ｍｍから８００ｍｍの範囲内となるように設定されて、４０℃から６０℃の高温度環境下において使用される充填材であって、
セメントと、フライアッシュと、膨張材と、石灰石微粉末と、細骨材と、水と、標準形高性能ＡＥ減水剤と、超遅延性減水剤と、を混合して得られることを特徴とする、充填材。
【請求項２】
前記セメント、前記フライアッシュ、前記膨張材及び前記石灰石微粉末からなる粉体に対する前記標準形高性能ＡＥ減水剤の重量比率が０．７０％から０．７５％の範囲内にあって、
前記粉体に対する前記超遅延性減水剤の重量比率が０．２０％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の充填材。
【請求項３】
前記標準形高性能ＡＥ減水剤が、ポリカルボン酸エーテル系化合物と配向ポリマーの複合体を主成分とした混和剤であって、
前記超遅延性減水剤が、変性リグニンスルホン酸化合物とオキシカルボン酸化合物の複合体を主成分とした混和剤であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の充填材。
【請求項４】
前記セメント、前記フライアッシュおよび前記膨張材からなる結合材に対する水の重量比率が４０％から５０％の範囲内にあって、かつ、前記粉体に対する前記水の重量比率が２４．９％から３１．３％の範囲内であることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の充填材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温度条件下において使用される充填材に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼コンクリート合成構造からなる沈埋トンネルの沈埋函の製作、鋼コンクリート合成構造の橋梁床版の製作、橋脚等の施工や放射性廃棄物処分施設の施工では、練り上がったセメント系材料からなる充填材を、長距離圧送する場合がある。
【０００３】
従来、このような長距離圧送に対応可能な充填材として、高流動性を長時間保持し、高い充填性を確保することが可能な充填材が多数開発されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６９９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、屋外の製作ヤードや施工現場において鋼コンクリート合成構造の構造物を製作する場合は、太陽光により鋼材が高温に熱せられている場合がある。また、火山、温泉等の付近での基礎構造の施工や、発熱性の廃棄体を一部含むことが考えられる放射性廃棄物処分施設における充填材の充填も、高温度環境下における施工となる。
【０００６】
そのため、充填材に対して、高温度環境下においての施工性、充填性およびセルフレベリング性を備えていることが要求される場合がある。
【０００７】
そのため、本発明は、長距離圧送性や、高温度環境下でのフレッシュ特性、充填性およびセルフレベリング性を備えた充填材を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、初期スランプフローが７００ｍｍから８００ｍｍの範囲内となるように設定されて、４０℃から６０℃の高温度環境下において使用される充填材であって、セメントと、フライアッシュと、膨張材と、石灰石微粉末と、細骨材と、水と、標準形高性能ＡＥ減水剤と、超遅延性減水剤と、を混合して得られることを特徴としている。
【０００９】
前記充填材において、前記セメント、前記フライアッシュ、前記膨張材及び前記石灰石微粉末からなる粉体に対する前記標準形高性能ＡＥ減水剤の重量比率が０．７０％から０．７５％の範囲内とし、前記粉体に対する前記超遅延性減水剤の重量比率を０．２０％以上となるように配合するのが望ましい。
【００１０】
かかる充填材によれば、標準形高性能ＡＥ減水剤が混入されているため、練り上がり時の初期スランプフローが、７００ｍｍから８００ｍｍの範囲内を満足することができる。また、減水剤超遅延剤が混入されていることで、練り上がり後６０分以降においても、スランプフローの低下が抑制される。さらに、当該充填材は、高温度環境下においても、施工性、充填性およびセルフレベリング性を備えている。
【００１１】
このような充填材には、例えば、セメントとして低熱ポルトランドセメント、フライアッシュとしてフライアッシュII種、細骨材として石灰砕砂を使用すればよい。
【００１２】
前記充填材に用いられる前記標準形高性能ＡＥ減水剤として、ポリカルボン酸エーテル系化合物と配向ポリマーの複合体を主成分とした混和剤を使用し、前記超遅延性減水剤として、変性リグニンスルホン酸化合物とオキシカルボン酸化合物の複合体を主成分とした混和剤を使用するとよい。
【００１３】
前記充填材において、前記セメント、前記フライアッシュおよび前記膨張材からなる結合材に対する水の重量比率が４０％から５０％の範囲内にあって、かつ、前記粉体に対する前記水の重量比率が２４．９％から３１．３％の範囲内であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、長距離圧送性や、高温度環境下でのフレッシュ特性、充填性およびセルフレベリング性を備えた充填材を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る沈埋函を模式的に示す斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る充填材について行った実証実験結果を示すグラフである。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、第一の比較実験結果を示すグラフである。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、第二の比較実験結果を示すグラフである。
【図５】第三の比較実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の好適な実施形態について説明する。
本実施形態では、図１に示すように、鋼コンクリート合成構造からなる沈埋函１の構築に本発明に係る充填材を使用する場合について説明する。
【００１７】
沈埋函１は、各種鋼材を組み合わせることにより形成された鋼製枠１０と、鋼製枠１０の各鋼材により形成された隙間に充填された充填材２０と、により構成されている。
【００１８】
沈埋函１は、屋外の製作ヤードにおいて製作するものとし、鋼製枠１０を組み立てた後、充填材２０を充填することにより形成する。
【００１９】
鋼製枠１０は、鋼板を組み合わせて沈埋函１の軸方向に所定の間隔をあけて並設された複数の主桁１１，１１，…と、隣り合う主桁１１，１１間において沈埋函１の軸に沿って配置された鋼板からなる複数の縦リブ１２，１２，…と、を備えて構成されている。鋼製枠１０の外面は角筒状に形成されたスキンプレートからなる外殻１３により覆われており、鋼製枠１０の内面はスキンプレートからなる内殻１４により覆われている。
【００２０】
なお、鋼製枠１０の構成は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。また、主桁１１および縦リブ１２を構成する鋼材や配置ピッチ等は限定されるものではない。
【００２１】
鋼製枠１０の主桁１１と縦リブ１２とにより形成された各格子１０ａ内には鉄筋１５が配筋されている。
なお、沈埋函１の形状は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
【００２２】
充填材２０は、外殻１３と内殻１４との隙間であって、主桁１１と縦リブ１２により形成された空間（格子１０ａ）内に充填される高流動コンクリートである。
【００２３】
充填材２０には、練り上がりから打設が完了するまでの間、スランプフローが７００ｍｍから８００ｍｍの範囲内を維持できるように配合されたものを使用する。
【００２４】
充填材２０は、鉄筋が配筋された格子内であって、スキンプレートにより挟まれた狭隘部に充填されるため、自己充填性やセルフレベリング性が要求される。
また、沈埋函１は、屋外において製作されるため、太陽光により高温に熱せられた鋼製枠１０の隙間に充填される充填材２０は、高温度環境下においても充填性を維持できる性質である必要がある。
さらに、充填材２０は、生成してから製作ヤードまでの運搬にともなう長距離圧送や、大規模な構造物への打設による長時間施工に対して分離しない性質が求められている。
【００２５】
このような性質を備えた充填材２０として、本実施形態では、セメントと、フライアッシュと、膨張材と、石灰石微粉末と、細骨材と、水と、標準形高性能ＡＥ減水剤と、超遅延性減水剤と、を混合することで生成したものを使用する。
【００２６】
セメントには、低熱ポルトランドセメントを使用する。なお、充填材２０に使用されるセメントは限定されるものではないが、例えば、密度が３．２２ｇ／ｃｍ３で比表面積が３６３０ｃｍ２／ｇのものを使用する。
【００２７】
フライアッシュには、フライアッシュII種を使用する。本実施形態では、フライアッシュとして密度が２．１９ｇ／ｃｍ３で比表面積が３８１０ｃｍ２／ｇのものを使用するが、充填材２０に使用するフライアッシュは前記のものに限定されない。
【００２８】
膨張材には、例えば密度が３．０５ｇ／ｃｍ３のものを使用すればよい。
【００２９】
石灰石微粉末には、例えば密度が２．７ｇ／ｃｍ３で比表面積が５３９０ｃｍ２／ｇのものを使用する。
【００３０】
細骨材には、石灰砕砂を使用する。密度が２．６６ｇ／ｃｍ３で粗粒率（ＦＭ）が２．７６のものを使用する。なお、細骨材の種類は前記のものに限定されない。
【００３１】
標準形高性能ＡＥ減水剤（高性能ＡＥ減水剤（標準形））は、ポリカルボン酸エーテル系化合物と配向ポリマーの複合体を主成分とした混和剤であって、粉体（セメント、フライアッシュ、膨張材および石灰石微粉末）に対する重量比率が０．７０％から０．７５％の範囲内で添加されている。
【００３２】
超遅延性減水剤（減水剤超遅延性）は、変性リグニンスルホン酸化合物とオキシカルボン酸化合物の複合体を主成分とした混和剤であって、粉体（セメント、フライアッシュ、膨張材および石灰石微粉末）に対する重量比率が０．２０％以上となるように添加されている。
【００３３】
水は、結合材（セメント、フライアッシュおよび膨張材）に対して重量比率が４５％程度であって、かつ、粉体（セメント、フライアッシュ、膨張材および石灰石微粉末）に対する重量比率が２８．１％程度となるように添加されている。なお、結合材に対する水の重量比率および粉体に対する水の重量比率は前記のものに限定されるものではないが、それぞれ４０％から５０％の範囲内および２４．９％から３１．３％の範囲内に設定するのが望ましい。
【００３４】
充填材２０は、標準形高性能ＡＥ減水剤を、粉体に対して重量比率で０．７０％〜０．７５％の範囲内で添加していることで、練り上がり時のスランプフロー（初期スランプフロー）が７００ｍｍから８００ｍｍの範囲内となるように生成される。
【００３５】
また、充填材２０は、超遅延性減水剤を粉体に対して重量比率で０．２０％以上添加していることで、スランプフローが低下することを遅延させている。これにより、練り上がりから運搬に要する時間（約６０分）および打設開始から打設完了に要する時間（約６０分）の間（計約１２０分）、所望のスランプフロー管理値（７００ｍｍ〜８００ｍｍの範囲内）を維持することを可能としている。
【００３６】
超遅延性減水剤の添加量は、練り上がりから打設完了までに必要な時間等を勘案して決定すればよいが、超遅延性減水剤を多量に添加すると、スランプフローの低下を長時間遅延させることが可能であるものの、凝結時間が長くなりすぎると材料分離が発生するおそれがある。また、添加量を増やすと材料費がかさむおそれもある。これらを勘案すると、減水剤の添加量は、０．３０％以下にすることが望ましい。
従って、超遅延性減水剤の添加量は、０．２０％〜０．３０％の範囲内で設定するのが望ましい。
【００３７】
充填材２０は、太陽光等により鋼製枠１０が高温になることで高温度環境下への充填に対しても、スランプフローが低下することが抑制されているため、自己充填性、セルフレベリング性に優れている。
【００３８】
また、充填材２０は、前記配合により生成されているため、流動性に優れており、練り上がり後の運搬や、製作ヤード内での打設箇所まで長距離圧送を行っても分離することがない。また、狭隘部への充填も可能である。
【００３９】
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ことはいうまでもない。
【００４０】
例えば、セメント、フライアッシュ、膨張材、石灰石微粉末、細骨材等に使用する材料は、適宜選定して採用すればよい。また、各材料の密度や比表面積等は前記実施形態で示したものに限定されるものではない。
【００４１】
また、前記実施形態では沈埋トンネルの鋼コンクリート合成構造空なる沈埋函１の製作時に、直射日光により高温度となる鋼製枠の狭隘部分に打設するコンクリートについて本発明の充填材を使用する場合について説明したが、充填材の用途は前記実施形態の場合に限定されるものではなく、あらゆる長距離圧送を伴う高温度環境下での充填に使用可能である。例えば、鋼コンクリート合成構造の橋梁床版のように、太陽光により高温となった鋼床版上の狭隘個所へのコンクリート打設や、火山地帯や温泉地帯の近傍の高温度環境下における橋脚基礎等の地下構造物のコンクリート打設や、放射性廃棄物処分施設における廃棄体同士の隙間への充填材の充填等においても、本発明に係る充填材を使用してもよい。
【実施例】
【００４２】
以下、本実施形態に係る充填材の性質について実証実験を行った結果を説明する。
本実証実験では、環境温度を４０℃、６０℃の２水準として、スランプフロー試験（ＪＩＳ  Ａ  １１５０−２００１）を行った。試験には、通常のコンクリート用スランプフローコーンを使用した。
【００４３】
試験は、施工時の練り上がりから運搬を経て打設開始までにおよそ６０分かかることを考慮して、練りあがりから６０分間は環境温度を２０℃により試験を行い、６０分経過後は湯せんにより所定の環境温度下（４０℃または６０℃）として試験を行った。
【００４４】
超遅延性減水剤の添加量を０．３０％で一定とし、標準形高性能ＡＥ減水剤の添加量を０．７０％と０．７５％にした場合について、それぞれ環境温度４０℃と６０℃として、スランプフローの経時変化を測定した。また、比較例として、超遅延性減水剤を添加しない場合についても環境温度６０℃で試験を実施した（試料１−６）。試験において使用した各試料の粉体に対する標準形高性能ＡＥ減水剤または超遅延性減水剤の重量比率は表１に示す。
測定結果を図２（ａ）に示す。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
図２（ａ）に示すように、標準形高性能ＡＥ減水剤と超遅延性減水剤を組み合わせて使用すれば、練り上がり後６０〜１２０分の間も所望のスランプ値の範囲内（７００ｍｍ〜８００ｍｍ）に収まることが実証された。
一方、試料１−５に示すように、超遅延性減水剤を添加しない場合は、６０分を経過すると、スランプ値が急激に低下し、１２０分の段階では測定不能となった。したがって、超遅延性減水剤を添加することで、高温度環境下において長時間、充填材の流動性および充填性を確保することが可能となることが実証された。
【００４７】
次に、標準形高性能ＡＥ減水剤の添加量を０．７５％で一定とし、超遅延性減水剤の添加量を０．２０％、０．２５％、０．３０％に変化させた場合について、それぞれ環境温度４０℃と６０℃で試験を行った。試験において使用した各試料の粉体に対する標準形高性能ＡＥ減水剤または超遅延性減水剤の重量比率は表２に示す。通りである
環境温度４０℃で行った結果を図２（ｂ）に、環境温度６０℃で行った結果を図２（ｃ）にそれぞれ示す。
【００４８】
【表２】
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【００４９】
図２（ｂ）および（ｃ）に示すように、練り上がりから１２０分経過をしても、全ての試料がスランプ値が７００ｍｍ〜８００ｍｍの範囲内に収まることが実証された。したがって、超遅延性減水剤を０．２０％以上添加することで、充填材が打設完了まで所望のスランプ値を確保することが可能であることが実証された。
【００５０】
図３（ａ）および（ｂ）に、比較例として、混和剤として、１種類のみを使用した従来の高流動モルタルについて、第一の比較実験を行った結果を示す。表３に、第一の比較実験において使用した試料の混和材の粉体に対する重量比と試験時の環境温度を示す。
【００５１】
【表３】
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【００５２】
図３（ａ）に示すように、混和剤として、ポリカルボン酸エーテル系化合物と配向ポリマーの複合体からなる高性能ＡＥ減水剤のみを使用した場合、常温では、初期スランプフローを長時間維持できるものの、高温条件下では、急激にスランプフロー値が低下する結果となった。そのため、発熱性の廃棄体の周囲への充填には不向きであることが実証された。
また、図３（ｂ）に示すように、混和材として、カルボキシル基含有ポリエーテル系化合物からなる高性能ＡＥ減水剤のみを使用した場合は、練りあがり後６０分を経過すると、スランプフロー値が低下する結果となった。従って、練りあがりから打設完了まで長時間時間を要する構造物や施設等への充填には不向きであることが実証された。
【００５３】
また、第二の比較実験として、遅延形高性能ＡＥ減水剤（高性能ＡＥ減水剤（遅延形））と超遅延性減水剤（減水剤超遅延性）とを組み合わせて添加したモルタルについて、実験を行った。表４に試料の粉体に対する各混和材の重量比率を示す。
図４（ａ）および（ｂ）に第二の比較実験の結果を示す。
【００５４】
【表４】
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【００５５】
図４（ａ）に示すように、遅延形高性能ＡＥ減水剤を使用した場合、初期スランプフロー値が小さく、スランプフロー管理値（７００ｍｍ〜８００ｍｍ）を確保できないことが実証された。また、超遅延性減水剤（試料６−５）を使用しない場合には、スランプ値が時間の経過とともに低下してしまうことが実証された。
【００５６】
また、図４（ｂ）に示すように、遅延形高性能ＡＥ減水剤の添加量を一定とし、超遅延性減水剤の添加量を０．３０％（試料７−１）または０．２５％（試料７−２）とした場合であっても、練りあがり時においてスランプフロー管理値（７００ｍｍ〜８００ｍｍ）を確保できない結果となった。
【００５７】
従って、遅延形高性能ＡＥ減水剤を使用しても、スランプフロー管理値を満足することができないことが実証された。
【００５８】
また、第三の比較実験として、標準形高性能ＡＥ減水剤が添加されたモルタル（８−１）と遅延形高性能ＡＥ減水剤が添加されたモルタル（８−２）について、高性能ＡＥ減水剤の添加率とブリーディング率との関係を測定し、比較を行った。図５に第三の比較実験の結果を示す。
【００５９】
図５に示すように、遅延形高性能ＡＥ減水剤を使用した場合（８−２）は、ブリーディング率が大きく、材料分離傾向が強くなる結果となった。そのため、練り上がりから打設完了まで長時間必要とし、かつ、長距離圧送する必要のある充填材には不向きであることが実証された。
一方、標準型高性能ＡＥ減水剤を使用した場合（８−１）は、ブリーディング率が小さく、充填材として所望の品質を確保できることが実証された。
【符号の説明】
【００６０】
１    沈埋函
１０  鋼製枠
２０  充填材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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