(57)【要約】【課題】火災等による爆裂を防止し、流動性や圧縮強度の低下が小さい高流動性コンクリート用繊維及び高流動性コンクリートを提供する。【解決手段】高流動性コンクリートに混合される繊維補強材にエチレンビニルアルコール共重合体の繊維を用いる。また、前記エチレンビニルアルコール共重合体の繊維を、直径０．０１〜０．１ｍｍ、長さ５〜２０ｍｍとする。そして、繊維補強材としてエチレンビニルアルコール共重合体の繊維が混合された高流動性コンクリートとする。さらに、前記高流動性コンクリートであって、前記繊維補強材を１ｍ３容量部当たり０．５〜５ｋｇまでの範囲で混合する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高流動性コンクリートに混合される繊維補強材であって、エチレンビニルアルコール共重合体で繊維が形成されることを特徴とする繊維補強材。
【請求項２】
前記エチレンビニルアルコール共重合体で形成される前記繊維が、直径０．０１〜０．１ｍｍ、長さ５〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の繊維補強材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された繊維補強材が混合されていることを特徴とする高流動性コンクリート。
【請求項４】
前記繊維補強材が１ｍ３容量部当たり０．５〜５ｋｇまでの範囲で混合されていることを特徴とする請求項３に記載の高流動性コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維補強材及び高流動性コンクリートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にコンクリートは耐火性の良い材料として知られている。このような性質のあるコンクリートは、建物の超高層化に伴い高強度化が進んでおり、また、建物内の空間を快適なものとするために柱等を細くして、自由度の高い居住空間の実現に貢献している。しかし、高強度コンクリートは流動性の高い高流動性コンクリートとして用いられる場合があり、その場合は、通常のコンクリートに比べて組織が緻密であることから、この高強度コンクリートで形成された壁や柱の表面が火災時に爆裂しやすく、部材の耐力低下を生じさせる危険性が大きいとされている。そこで、このような高強度コンクリートについては、火災時の部材の健全性の評価が必要であるため、コンクリート中にポリプロピレンで形成された繊維補強材を混入して爆裂を制御することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２６２０９１０号明細書（［００２０］−［００３１］）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のような高強度コンクリートでは、その組織が緻密であることから、繊維補強材を多く混入させる傾向にあり、そのため流動性が悪くなるという問題があった。そして、この高強度コンクリートを用いて打設を行うと、流動性が悪いことから打設が困難になることや、圧縮強度が低下するといった問題もあった。
【０００５】
そこで、本発明は、火災等による爆裂を防止し、流動性や圧縮強度の低下が小さい繊維補強材及び高流動性コンクリートを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決すべく構成されるものであり、請求項１記載の発明は、高流動性コンクリートに混合される繊維補強材であって、エチレンビニルアルコール共重合体で繊維が形成されることを特徴とする繊維補強材である。
【０００７】
高流動性コンクリートに混合される繊維補強材をエチレンビニルアルコール共重合体の繊維で形成することにより、高流動性コンクリートの流動性を低下させず、圧縮強度の低下を小さくさせ、加熱しても爆裂させなくすることができる。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記エチレンビニルアルコール共重合体で形成される繊維が、直径０．０１〜０．１ｍｍ、長さ５〜２０ｍｍ、であることを特徴とする。
【０００９】
前記エチレンビニルアルコール共重合体で形成される繊維を、直径０．０１〜０．１ｍｍ、長さ５〜２０ｍｍ、とすることにより、高流動性コンクリートの流動性を低下させず、圧縮強度の低下を小さくさせ、加熱しても爆裂させることがないようにすることができる。
【００１０】
そして、請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載された繊維補強材が混合されていることを特徴とする高流動性コンクリートである。
【００１１】
繊維補強材であるエチレンビニルアルコール共重合体で形成される繊維を混合した高流動性コンクリートは、高い流動性が確保され、圧縮強度の低下を小さくし、加熱時に載荷された状態であっても爆裂させることがないようにすることができる。
【００１２】
そして、請求項４記載の発明は、請求項３に記載の高流動性コンクリートであって、前記繊維補強材を１ｍ３容量部当たり０．５〜５ｋｇまでの範囲で混合することを特徴とする。
【００１３】
前記繊維補強材を１ｍ３容量部当たり０．５〜５ｋｇまでの範囲で混合することにより、高流動性コンクリートの流動性の低下を小さくさせることができ、かつ、圧縮強度の低下を小さくさせることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
本発明の高流動性コンクリートは、高強度であり、コンクリート自体を構成するベースコンクリートに繊維補強材を混合させて生成され、主に構造物の柱に用いられるものである。ここで、高流動性コンクリートに混入される繊維補強材には、ベースコンクリートとの混和性に優れ、ベースコンクリートの流動性への影響が小さいエチレンビニルアルコール共重合体の繊維を用いる。これは、融点が１６０度〜１９０度程度であるエチレンビニルアルコール共重合体が、水との親水性の高いＯＨ基を有し、かつ、ヤング率が小さいという性質を有しているからである。このエチレンビニルアルコール共重合体の繊維を混入した高流動性コンクリートは、所定の荷重が作用した状態で、火災により熱せられた場合にも爆裂しないようになっている。これは、前記高流動性コンクリートが火災により高温となると、混入された繊維補強材であるエチレンビニルアルコール共重合体の繊維が溶融し、繊維補強材の存在した部分が高流動性コンクリート中の水分の抜け道となって内部の水蒸気圧力の増大を防止することで、高流動性コンクリートの爆裂を低減させることができる。
【００１５】
このエチレンビニルアルコール共重合体で繊維が形成される繊維補強材は、直径０．０１〜０．１ｍｍ、長さ５〜２０ｍｍとなる範囲とすることが好適であることが各種実験により確認された。
この繊維補強材の直径を０．０１〜０．１ｍｍとしたのは、直径が０．０１ｍｍより細いと流動性コンクリートの流動性が著しく悪くなるからであり、直径が０．１ｍｍより太くなると、爆裂防止の効果が小さくなるからである。
【００１６】
また、繊維補強材の長さを５〜２０ｍｍとしたのは、長さが５ｍｍより短いと爆裂防止の効果が小さくなるからであり、長さが２０ｍｍより長いと高流動性コンクリートの流動性が悪くなるからである。
【００１７】
このように、エチレンビニルアルコール共重合体の繊維で形成された繊維補強材は、高流動性コンクリートに１ｍ３容量部当たり０．５〜５ｋｇまでの範囲で混合することが好適である。この繊維補強材を高流動性コンクリートに１ｍ３容量部当たり０．５〜５ｋｇまでの範囲で混合するとしたのは、繊維補強材を０．５ｋｇより少なく高流動性コンクリートに混合すると、爆裂防止の効果が小さくなるからであり、繊維補強材を５ｋｇより多く高流動性コンクリートに混合すると、高流動性コンクリートの流動性が悪くなるとともに、圧縮強度の低下が大きくなるからである。
【００１８】
なお、ベースコンクリートを主に構成する水、結合材（セメント）、粗骨材、細骨材は、建築工事標準仕様書又はコンクリート標準示方書、日本工業規格に適合したものを使用する。
【００１９】
これにより、火災で熱せられても爆裂せず、流動性の低下や圧縮強度の低下の小さい高流動性コンクリートを生成することができる。
【００２０】
【実施例】
これより、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
［使用材料］
本発明の高流動性コンクリート及び比較例で使用するベースコンクリートの材料は、結合材には高強度用３成分セメント（第一セメント社製、ＶＫＣ１００ＳＦ、密度２．９９ｇ／ｃｍ３）、細骨材には安山岩砕砂（表乾密度２．６６ｇ／ｃｍ３、吸水率２．８８％）、粗骨材には安山岩砕石（表乾密度２．６０ｇ／ｃｍ３、吸水率２．２８％）、化学混和剤にはポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤ＳＰ（エヌエムビー社製、レオビルドＳＰ８ＨＵ）を使用している。
【００２１】
また、本発明の高流動性コンクリートに混合される繊維補強材及び比較例の繊維補強材に用いた材料は、エチレンビニルアルコール共重合体（クラレ社製、密度１．１４ｇ／ｃｍ３）、比較例としてポリプロピレン（ダイワボウ社製、密度０．９１ｇ／ｃｍ３）とビニロン（クラレ社製、密度１．３０ｇ／ｃｍ３）とを用いている。
【００２２】
［ベースコンクリートの配合］
ベースコンクリートの配合について説明する。
下記表１に示すように、ベースコンクリートの配合は、水の単位量が１４５（ｋｇ／ｍ３）、結合材の単位量が１０００（ｋｇ／ｍ３）、粗骨材の単位量が８４５（ｋｇ／ｍ３）、細骨材の単位量が４９５（ｋｇ／ｍ３）、化学混和剤の単位量が２６（ｋｇ／ｍ３）となっている。このベースコンクリートに、各繊維補強材を混入した。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
［繊維補強材の混合量］
（実施例１及び実施例２）
実施例１，２は、下記表２に示すように、繊維補強材として長さ１０ｍｍのエチレンビニルアルコール共重合体を用い、それぞれの混合量を０．２６容量％（３．０ｋｇ／ｍ３）、０．４４容量％（５．０ｋｇ／ｍ３）としてベースコンクリートに混合させたものである。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
（比較例１〜６）
そして、表２に示すように、比較例１及び比較例２は、繊維補強材として長さ１２ｍｍのビニロンを用い，それぞれの混合量を０．２２容量％（２．８ｋｇ／ｍ３）、０．３３容量％（４．３ｋｇ／ｍ３）としてベースコンクリートに混合させたものである。
また、比較例３及び比較例４は、繊維補強材として長さ１０ｍｍのポリプロピレンを用い，それぞれの混合量を０．３３容量％（３．００ｋｇ／ｍ３）、０．４４容量％（４．０ｋｇ／ｍ３）としてベースコンクリートに混合させたものである。
また、比較例５及び比較例６は、繊維補強材として長さを２０ｍｍのポリプロピレンを用い，それぞれの混合量を０．２２容量％（２．０ｋｇ／ｍ３）、０．３３容量％（３．０ｋｇ／ｍ３）としてベースコンクリートに混合させたものである。
これら各実施例及び各比較例に対して各試験を行った。
【００２７】
［試験］
（スランプフロー試験：ＪＩＳ  Ａ  １１５０）
実施例１，２及び比較例１〜６について、スランプフロー試験を行った。
図１は、スランプフロー試験の試験結果を示しており、スランプフロー（ｃｍ）を縦軸、繊維補強材の高流動性コンクリートへの混合量（容量％）を横軸として平面上に試験値をプロットしたものである。図１における各直線について、実施例１，２は、試験結果に基づいて各点を直線で結んだものである。また、比較例１，２、比較例３，４、比較例５，６については各実施例の試験結果に基づいて各点を直線で結んだものである。
この試験結果によると、実施例１のスランプフローは６１．８ｃｍ、実施例２のスランプフローは５１．８ｃｍとなった。
【００２８】
これによると、実施例１，２の直線を比較例１及び比較例２における直線と、比較例３及び比較例４における直線と、比較例５及び比較例６における直線と、で比較したところ、実施例１，２の直線がこれら各比較例に対応する各直線よりも上方に位置するものとなった。つまり、本発明の高流動性コンクリートは、比較例のコンクリートよりも流動性が確保されていることを確認することができた。
【００２９】
例えば、比較例３における長さ１０ｍｍのポリプロピレンを混合したものはスランプフローが５２．５ｃｍであるが、エチレンビニルアルコール共重合体の混合量を比較例３と同じ混合量とした場合は、スランプフローが約５８ｃｍになり流動性が向上することが推測される。また、長さ１２ｍｍのビニロンを混合した比較例１及び比較例２によるスランプフローの直線は、実施例１，２の直線よりはるかに下方に位置することとなった。したがって、高流動性コンクリートに同様の混合量で繊維補強材を混合する場合は、ポリプロピレンやビニロンよりエチレンビニルアルコール共重合体を用いた方が流動性を高く確保することができるといえる。
【００３０】
また、実施例２と比較例３との繊維補強材の混入量を比較すると、実施例２のスランプフローが５１．８ｃｍであり、比較例３のスランプフローが５３ｃｍであることから、実施例２と比較例３との流動性をほぼ同等とすると、ほぼ同等の流動性を有しているにもかかわらず、実施例２は、比較例３より多くの繊維補強材を混入することができるといえる。
【００３１】
（圧縮強度試験：ＪＩＳ  Ａ  ５３０８）
次に、実施例１，２、比較例３〜６について、圧縮強度試験を行った。なお、この圧縮強度試験において、実施例１，２との比較には、爆裂防止として実績があるポリプロピレンを繊維補強材として用いている比較例３〜６を用いる。
【００３２】
図２は、圧縮強度試験の試験結果を示しており、圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）を縦軸、繊維補強材の高流動性コンクリートへの混合量（容量％）を横軸として平面上に試験値をプロットしたものである。図２における各直線について、実施例１，２は、試験結果に基づいて結んだ直線である。また、比較例３，４、比較例５，６については各実施例の試験結果に基づいて各点を直線で結んだものである。
この試験結果によると、実施例２の圧縮強度は１５７（Ｎ／ｍｍ２）、実施例４の圧縮強度は１５６（Ｎ／ｍｍ２）となった。
【００３３】
これによると、実施例１，２による直線を、比較例３及び比較例４における直線と、比較例５及び比較例６における直線と、で比較したところ、これら各比較例に対応する各直線よりも、直線の傾きが小さくなるものとなった。つまり、本発明の高流動性コンクリートは、比較例のコンクリートよりも圧縮強度の低下を小さくすることを確認することができた。
【００３４】
例えば、比較例３及び比較例４における直線は、繊維補強材を多く混合させるほど圧縮強度が顕著に低下することが確認されるが、繊維補強材の混合量を０．４４容量％と同一にした場合、長さ１０ｍｍのポリプロピレンの繊維補強材を混合した高流動性コンクリートの圧縮強度（１４８Ｎ／ｍｍ２）より、長さ１０ｍｍのエチレンビニルアルコール共重合体の圧縮強度（１５６Ｎ／ｍｍ２）の方が強度が大きいということを確認することができる。したがって、高流動性コンクリートに比較的に多量な混合量で繊維補強材を混合する場合は、ポリプロピレンよりエチレンビニルアルコール共重合体を用いた方が圧縮強度の低下を小さくすることができるといえる。
【００３５】
（載荷加熱試験：ＩＳＯ８３４）
実施例３と比較例７について、図３及び表３に示す条件を有する試験体を用いて、載荷加熱試験を行った。なお、この載荷加熱試験において、実施例３との比較には、爆裂防止として実績がある長さ２０ｍｍのポリプロピレンが混合されている比較例７を用いる。
【００３６】
【表３】
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【００３７】
載荷加熱試験の試験体の形状は、実施例３、比較例５共に同一の形状であって、水平断面寸法ａが縦４００ｍｍ、横４００ｍｍとする正方形で、高さｂが８００ｍｍの四角柱の形状をしている。また、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、その内部には、複数の軸方向主鉄筋とその周囲を取り囲む複数のフープ筋とが配筋されている。
各試験体の製作から載荷加熱試験を行うまでの自然乾燥期間は、３ヶ月としている。
【００３８】
ここで、載荷加熱試験を行う前に、コア供試体の圧縮強度試験を行い、実施例３及び比較例７についての圧縮強度を確認した。コア供試体とは、載荷加熱試験に用いる試験体とは別に製作された同一形状の試験体から直径１００ｍｍのコアを抜き取り、長さ２００ｍｍに切断整形したものである。実施例３及び比較例７について、このコア供試体を作成して、圧縮強度を確認したところ、実施例３の圧縮強度は、１６９（Ｎ／ｍｍ２）であり、比較例７の圧縮強度は１６２（Ｎ／ｍｍ２）であった。
【００３９】
そして、実施例３及び比較例７について載荷加熱試験を次の手順で行った。
まず、実施例３及び比較例７について行った各コア供試体の圧縮強度試験から得られた圧縮強度に、載荷加熱試験に用いられる試験体の断面積を乗じて得られた値の０．３倍に相当する荷重を軸力として、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す四角柱の各試験体に載荷する。次に、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線に従って、試験体を加熱し、加熱開始から４時間後に加熱及び載荷を終了する。
このような条件の下で、実施例３と比較例５について、ＩＳＯ８３４に規定されている載荷加熱試験を行った。
【００４０】
（載荷加熱試験のフープ筋位置の温度の推移）
実施例３及び比較例７の各試験体のフープ筋位置において、図３（ａ）に示す熱電対を用いて温度を測定した。その結果を図４に示す。
【００４１】
【表４】
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【００４２】
実施例３の試験体の温度曲線は、爆裂防止効果が確認されている長さ２０ｍｍのポリプロピレンが混合された比較例７の温度曲線より上回る、ほぼ同等の性能を有しているので、本発明の長さ１０ｍｍのエチレンビニルアルコール共重合体の繊維補強材を混合している高流動性コンクリートが爆裂を防止することができる性能を有すると確認することができる。
【００４３】
（載荷加熱試験の軸方向変位の推移）
また、実施例３と比較例７について、図３に示す試験体を用いて載荷加熱試験の軸方向変位（縮み量）の推移を測定した。その結果を図５に示す。
経過時間に伴う実施例３の試験体の軸方向変位の推移は、約３０分までは軸方向変位がなく、２４０分ではマイナス５ｍｍの変位を確認することができた。これは、爆裂防止効果が確認されている長さ２０ｍｍのポリプロピレンが混合された比較例５のコンプリートとほぼ同等の性能を有しているので、本発明の長さ１０ｍｍのエチレンビニルアルコール共重合体の繊維補強材を混合している高流動性コンクリートが爆裂を防止することができる性能を有すると確認することができる。
【００４４】
前記記載の各試験結果から、エチレンビニルアルコール共重合体の繊維補強材を混合している高流動性コンクリートには、高い流動性が確保され、圧縮強度の低下が小さく、加熱時に載荷された状態であっても爆裂しないという性能があることが確認された。また、このエチレンビニルアルコール共重合体の繊維補強材は、高流動性コンクリートに混合しても、流動性を低下させず、圧縮強度の低下を小さくさせ、加熱しても爆裂しないことが確認された。
【００４５】
【発明の効果】
高流動性コンクリートに混合される繊維補強材をエチレンビニルアルコール共重合体の繊維で形成することにより、高流動性コンクリートの流動性を低下させず、圧縮強度の低下を小さくさせ、加熱しても爆裂させなくすることができる。
【００４６】
また、前記エチレンビニルアルコール共重合体の繊維を、直径０．０１〜０．１ｍｍ、長さ５〜２０ｍｍとすることにより、高流動性コンクリートの流動性を低下させず、圧縮強度の低下を小さくさせ、加熱しても爆裂させることがないようにすることができる。
【００４７】
また、繊維補強材であるエチレンビニルアルコール共重合体を混合した高流動性コンクリートは、高い流動性が確保され、圧縮強度の低下を小さくし、加熱時に載荷された状態であっても爆裂させることがないようにすることができる。
【００４８】
また、前記繊維補強材を１ｍ３容量部当たり０．５〜５ｋｇまでの範囲で混合することにより、高流動性コンクリートの流動性の低下を小さくさせることができ、かつ、圧縮強度の低下を小さくさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スランプフローの試験結果を示すグラフである。
【図２】圧縮強度試験の試験結果を示すグラフである。
【図３】（ａ）は、載荷加熱試験の試験体の平断面の概略を示す概略図であり、（ｂ）は、載荷加熱試験の試験体の側断面の概略を示す概略図である。
【図４】載荷加熱試験によるフープ筋位置の温度の推移を示すグラフである。
【図５】載荷加熱試験による試験体の軸方向変位の推移を示すグラフである。
【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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