(57)【要約】      （修正有）【課題】高強度軽量な複合コンクリート構造体を提供する。【解決手段】高強度繊維補強コンクリートによって製造された構造部材を有することを特徴とする複合コンクリート構造体であり、例えば、普通コンクリートによって形成されたプレストレスト構造部分と、高強度繊維補強コンクリートによって形成されたウェブ１１等の構造部材とが一体に接合されてなる複合プレストレストコンクリート構造体であって、複数のウェブパネルが並設され、ウェブパネル相互の間に開口部が形成されている複合プレストレストコンクリート構造体。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高強度繊維補強コンクリートによって製造された構造部材を有することを特徴とする複合コンクリート構造体。
【請求項２】
高強度繊維補強コンクリートによって製造された構造部材と、普通コンクリート製構造部材との組合せによって形成された請求項１の複合コンクリート構造体。
【請求項３】
普通コンクリートによって形成されたプレストレスト構造部分と、高強度繊維補強コンクリートによって形成された構造部材とが一体に接合されてなる請求項１または２の何れかに記載する複合プレストレストコンクリート構造体。
【請求項４】
高強度繊維補強コンクリートによって板状のウェブ部材が形成されており、複数の板状ウェブ部材が長手方向に並設され、その上下端が普通コンクリート製のフランジ部分に接合されて梁を形成している請求項３の複合プレストレストコンクリート構造体。
【請求項５】
ウェブ部材が多角形の板状に形成されており、並設されたウェブ部材の相互の間に開口部が形成されている請求項４の複合プレストレストコンクリート構造体。
【請求項６】
高強度繊維補強コンクリートによって製造された構造部材が、（イ）ブレーン比表面積２５００〜５０００ｃｍ２／ｇのセメント１００質量部と、（ロ）ＢＥＴ比表面積５〜２５ｍ２／ｇの微粒子１０〜４０質量部と、（ハ）ブレーン比表面積２５００〜３００００ｃｍ２／ｇで、かつ上記セメントよりも大きなブレーン比表面積を有する無機粒子１５〜５５質量部と、（ニ）金属繊維およびまたは炭素繊維から選ばれる１種以上の繊維と、（ホ）減水剤と、（ヘ）水とを含む配合物の硬化体からなる請求項１〜５の何れかに記載する複合コンクリート構造体。
【請求項７】
上記無機粒子が、ブレーン比表面積５０００〜３００００ｃｍ２／ｇの無機粒子Ａ１０〜５０質量部と、ブレーン比表面積２５００〜５０００ｃｍ２／ｇの無機粒子Ｂ５〜３５質量部とからなる請求項６に記載する複合コンクリート構造体。
【請求項８】
配合物が粒径２ｍｍ以下の細骨材を含む請求項６または７に記載する複合コンクリート構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高強度繊維補強セメント系コンクリート製の構造部材を用いて形成された複合コンクリート構造体に関する。本発明の構造体は高強度かつ軽量であり、建物の梁や橋梁などの構造部材として有用である。
【０００２】
【背景技術】
コンクリートはひび割れが発生すると急激にその耐力を失う脆性的な材料であることが従来から知られている。このため、通常、コンクリート部材の内部には、ひび割れ後の急激な耐力の低下を緩和するために補強鉄筋が設けられている。このため、従来のコンクリート構造体は重量が増し、部材の厚さも嵩むため軽量化が難しいと云う問題があった。
一方、セメント粒子、シリカ等の微粒子、スラグやフライアッシュなどの無機粒子の比表面積および配合量を各々特定範囲に調整し、これに有機繊維ないし炭素繊維を配合させた超高強度繊維補強セメントが最近提案されている（特許文献１）。このセメントによって製造したものは高強度で靱性が高く、また流動性にも優れる利点を有する。
【特許文献１】特開２００２−３４８１６６号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記超高強度繊維補強セメントの特性を利用し、この超高強度繊維補強セメントによって製造した部材を用いて構造体を形成することによって、従来のコンクリート構造体における上記問題を解決したものであり、本発明によれば、従来のコンクリート構造体よりも格段に軽量な複合コンクリート構造体が提供される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は以下の複合コンクリート構造体に関する。
（１）高強度繊維補強コンクリートによって製造された構造部材を有することを特徴とする複合コンクリート構造体。
（２）高強度繊維補強コンクリートによって製造された構造部材と、普通コンクリート製構造部材との組合せによって形成された上記（１）の複合コンクリート構造体。
（３）普通コンクリートによって形成されたプレストレスト構造部分と、高強度繊維補強コンクリートによって形成された構造部材とが一体に接合されてなる上記（１）または（２）の何れかに記載する複合プレストレストコンクリート構造体。
（４）高強度繊維補強コンクリートによって板状のウェブ部材が形成されており、複数の板状ウェブ部材が長手方向に並設され、その上下端が普通コンクリート製のフランジ部分に接合されて梁を形成している上記（３）の複合プレストレストコンクリート構造体。
（５）ウェブ部材が多角形の板状に形成されており、並設されたウェブ部材の相互の間に開口部が形成されている上記（４）の複合プレストレストコンクリート構造体。
（６）高強度繊維補強コンクリートによって製造された構造部材が、（イ）ブレーン比表面積２５００〜５０００ｃｍ２／ｇのセメント１００質量部と、（ロ）ＢＥＴ比表面積５〜２５ｍ２／ｇの微粒子１０〜４０質量部と、（ハ）ブレーン比表面積２５００〜３００００ｃｍ２／ｇで、かつ上記セメントよりも大きなブレーン比表面積を有する無機粒子１５〜５５質量部と、（ニ）金属繊維およびまたは炭素繊維から選ばれる１種以上の繊維と、（ホ）減水剤と、（ヘ）水とを含む配合物の硬化体からなる上記（１）〜（４）の何れかに記載する複合コンクリート構造体。
（７）  上記無機粒子が、ブレーン比表面積５０００〜３００００ｃｍ２／ｇの無機粒子Ａ１０〜５０質量部と、ブレーン比表面積２５００〜５０００ｃｍ２／ｇの無機粒子Ｂ５〜３５質量部とからなる上記（６）に記載する複合コンクリート構造体。
（８）配合物が粒径２ｍｍ以下の細骨材を含む上記（６）または（７）に記載する複合コンクリート構造体。
【０００５】
本発明の構造体は、高強度繊維補強コンクリート製の構造部材を構造体の一部または全部に用いたものであり、具体的には、例えば、高強度繊維補強コンクリートによって製造された構造部材と、普通コンクリート製構造部材との組合せによって形成された複合コンクリート構造体、普通コンクリートによって形成されたプレストレスト構造部分と、高強度繊維補強コンクリートによって形成された構造部材とが一体に接合されてなる複合プレストレストコンクリート構造体である。
【０００６】
上記複合プレストレストコンクリート構造体のさらに具体的な例としては、普通コンクリートによって形成されたプレストレスト構造部分と、高強度繊維補強コンクリートによって形成された構造部材とが一体に接合されてなる複合プレストレストコンクリート構造体、高強度繊維補強コンクリートによって板状のウェブ部材が形成されており、複数の板状ウェブ部材が長手方向に並設され、その上下端が普通コンクリート製のフランジ部分に接合されて梁を形成している複合プレストレストコンクリート構造体、ウェブ部材が多角形の板状に形成されており、並設されたウェブ部材の相互の間に開口部が形成されている複合プレストレストコンクリート構造体などである。
【０００７】
この高強度繊維補強コンクリートは強度が高く、破壊エネルギーが極めて大きいので補強筋が不要であり、普通コンクリート製部材よりも部材を軽量化することができ、従って構造体全体の重量を大幅に低減することができる。また、高強度繊維補強コンクリート製構造部材を予め工場生産し、施工現場で一体に組立てることによって構造体を形成することができるので、現場作業の負担を格段に軽減することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態に即して具体的に説明する。
本発明の構造体は、高強度繊維補強コンクリートによって製造された構造部材を有することを特徴とする複合コンクリート構造体であり、具体的には、例えば、高強度繊維補強コンクリートによって製造された構造部材と、普通コンクリート製構造部材との組合せによって形成された構造体などである。
【０００９】
本発明において高強度繊維補強コンクリートとは、高強度を発現するように粒度調整および配合量が調整されたセメント、シリカフュームやシリカダストなどの微粒子、スラグや石灰石粉末などの無機粒子、金属繊維や炭素繊維、および減水剤を含む高強度繊維補強セメント系配合物に水を加えて混錬して得たコンクリート硬化体が、１３０ＭＰａ以上の圧縮強度、１５ＭＰａ以上の曲げ強度、１０ＫＪ／ｍ２以上の破壊エネルギーを有するものを云う。
【００１０】
上記高強度繊維補強セメント系配合物の具体例としては、（イ）ブレーン比表面積２５００〜５０００ｃｍ２／ｇのセメント１００質量部と、（ロ）ＢＥＴ比表面積５〜２５ｍ２／ｇの微粒子１０〜４０質量部と、（ハ）ブレーン比表面積２５００〜３００００ｃｍ２／ｇで、かつ上記セメントよりも大きなブレーン比表面積を有する無機粒子１５〜５５質量部と、（ニ）金属繊維およびまたは炭素繊維から選ばれる１種以上の繊維と、（ホ）減水剤とを含むものである。
【００１１】
上記コンクリートに用いるセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、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等の各種ポルトランドセメントが挙げられる。なお、本セメントを用いて製造した構造部材の早期強度を向上させようとする場合には、早強ポルトランドセメントを使用することが好ましく、硬化前の配合物の流動性を向上させようとする場合には、中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
【００１２】
上記セメントのブレーン比表面積は２５００〜５０００ｃｍ２／ｇが適当であり、３０００〜４５００ｃｍ２／ｇが好ましい。この比表面積が２５００ｃｍ２／ｇ未満であると水和反応が不活発になって硬化体の強度が低下する等の欠点があり、５０００ｃｍ２／ｇを超えると、セメントの粉砕に時間がかかり、また、所定の流動性を得るための水量が多くなるため、硬化体の強度が低下する等の欠点がある。
【００１３】
上記コンクリートに用いる微粒子としては、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ等が挙げられる。一般にシリカフュームやシリカダストは、そのＢＥＴ比表面積が５〜２５ｃｍ２／ｇであり、粉砕等をする必要がないので本発明の微粒子として好適である。
【００１４】
上記微粒子のＢＥＴ比表面積は５〜２５ｍ２／ｇが適当であり、８〜２５ｍ２／ｇが好ましい。この比表面積が５ｍ２／ｇ未満であると、配合物を構成する粒子の充填性に緻密さを欠くため、構造部材の強度が低下する等の欠点があり、一方、上記比表面積が２５ｍ２／ｇを超えると、所定の流動性を得るための水量が多くなるため、硬化体の強度が低下する等の欠点がある。
【００１５】
微粒子の配合量はセメント１００質量部に対して１０〜４０質量部が適当であり、２０〜４０質量部が好ましい。この配合量が１０〜４０質量部の範囲外では、所定の流動性を得るための水量が多くなるため、硬化体の強度が低下する等の欠点がある。
【００１６】
上記コンクリートに用いる無機粒子は、セメント以外の無機粒子であり、スラグ、石灰石粉末、長石類、ムライト類、アルミナ粉末、石英粉末、フライアッシュ、火山灰、シリカゾル、炭化物粉末、窒化物粉末等が挙げられる。中でも、スラグ、石灰石粉末、石英粉末は、コストの点や硬化後の品質安定性の点で好ましく用いられる。
【００１７】
上記無機粒子はブレーン比表面積２５００〜３００００ｃｍ２／ｇのものが適当であり、好ましくは４５００〜２００００ｃｍ２／ｇであってかつセメント粒子よりも大きなブレーン比表面積を有するものがよい。無機粒子のブレーン比表面積が２５００ｃｍ２／ｇ未満であると、セメントとのブレーン比表面積の差が小さくなり、所定の流動性を得るための水量が多くなるため、硬化体の強度が低下する等の欠点があり、一方、３００００ｃｍ２／ｇを超えると、粉砕に手間がかかるため材料が入手し難くなったり、所定の流動性を得るための水量が多くなるため、硬化体の強度が低下する等の欠点がある。
【００１８】
無機粒子がセメントよりも大きなブレーン比表面積を有することによって、この無機粒子がセメントと微粒子との間隙を埋める粒度を有することになり、硬化前には高い流動性（自己充填性）を確保することができるうえ、硬化後も高強度を発現することができる。無機粒子とセメントとのブレーン比表面積の差は、硬化前の流動性と硬化後の強度発現性の観点から、１０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、２０００ｃｍ２／ｇ以上がより好ましい。
【００１９】
無機粒子の配合量はセメント１００質量部に対して１５〜５５質量部が適当であり、２０〜５０質量部が好ましい。この配合量が１５〜５５質量部の範囲外では、所定の流動性を得るための水量が多くなるため、硬化体の強度が低下する等の欠点がある。
【００２０】
本発明においては、無機粒子として、異なる２種の無機粒子Ａと無機粒子Ｂを併用することができる。この場合、無機粒子Ａと無機粒子Ｂは、同じ種類の粉末（例えば、石灰石粉末）を使用してもよいし、異なる種類の粉末（例えば、石灰石粉末及び石英粉末）を使用してもよい。
【００２１】
無機粒子Ａはブレーン比表面積５０００〜３００００ｃｍ２／ｇのものが適当であり、６０００〜２００００ｃｍ２／ｇのものが好ましい。また、無機粒子Ａはセメントおよび無機粒子Ｂよりもブレーン比表面積が大きいものである。無機粒子Ａのブレーン比表面積が５０００ｃｍ２／ｇ未満であると、セメントや無機粒子Ｂとのブレーン比表面積の差が小さくなり、前記の１種の無機粒子を用いる場合と比べて、流動性等を向上させる効果が小さくなるばかりか、２種の無機粒子を用いているために、材料の準備に手間がかかるので、好ましくない。一方、このブレーン比表面積が３００００ｃｍ２／ｇを超えると、粉砕に手間がかかるため、材料が入手し難くなったり、所定の流動性を得るための水量が多くなるため、硬化体の強度が低下する等の欠点がある。
【００２２】
また、無機粒子Ａがセメントおよび無機粒子Ｂよりも大きなブレーン比表面積を有することによって、無機粒子Ａが、セメントおよび無機粒子Ｂと、微粒子との間隙を埋めるような粒度を有することになり、より優れた流動性や強度発現性等を確保することができる。無機粒子Ａとセメントおよび無機粒子Ｂとのブレーン比表面積の差（換言すれば、無機粒子Ａと、セメントと無機粒子Ｂのうちブレーン比表面積の大きい方とのブレーン比表面積の差）は、硬化前の流動性と硬化後の強度発現性の観点から、１０００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、２０００ｃｍ２／ｇ以上がより好ましい。
【００２３】
無機粒子Ｂのブレーン比表面積は２５００〜５０００ｃｍ２／ｇが適当である。また、セメントと無機粒子Ｂとのブレーン比表面積の差は、硬化前の流動性と硬化後の強度発現性の観点から、１００ｃｍ２／ｇ以上が好ましく、２００ｃｍ２／ｇ以上がより好ましい。無機粒子Ｂのブレーン比表面積が２５００ｃｍ２／ｇ未満であると流動性が低下して自己充填性が得られ難くなる等の欠点があり、一方、５０００ｃｍ２／ｇを超えると、ブレーン比表面積が無機粒子Ａに近いため、流動性等を向上させる効果が小さく、しかも２種の無機粒子を用いるために材料の準備に手間がかかるので好ましくない。また、セメントと無機粒子Ｂとのブレーン比表面積の差が１００ｃｍ２／ｇ以上であることによって、配合物を構成する粒子の充填性が向上し、より優れた流動性や強度発現性等を確保することができる。
【００２４】
無機粒子Ａの配合量はセメント１００質量部に対して１０〜５０質量部が適当であり、１５〜４０質量部が好ましい。無機粒子Ｂの配合量はセメント１００質量部に対して５〜３５質量部が適当であり、１０〜３０質量部が好ましい。無機粒子Ａおよび無機粒子Ｂの配合量が前記の数値範囲外では流動性や強度発現性等を向上させる効果が小さく、しかも２種の無機粒子を用いているために材料の準備に手間がかかるので好ましくない。
【００２５】
無機粒子Ａと無機粒子Ｂの合計量はセメント１００質量部に対して１５〜５５質量部が適当であり、２５〜５０質量部が好ましい。合計量が１５〜５５質量部の範囲外では、所定の流動性を得るための水量が多くなるため、硬化体の強度が低下する等の欠点がある。
【００２６】
金属繊維としては、鋼繊維、ステンレス繊維、アモルファス繊維等が挙げられる。このうち鋼繊維は強度に優れており、またコストや入手のし易さの点からも好ましい。金属繊維の寸法は、配合物中における金属繊維の材料分離の防止や、ウェブ部材の曲げ強度や靭性の向上の点から、直径０．０１〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍが好ましく、直径０．０５〜０．５ｍｍ、長さ５〜２５ｍｍがより好ましい。また、金属繊維のアスペクト比（繊維長／繊維直径）は２０〜２００が好ましく、４０〜１５０がより好ましい。
【００２７】
金属繊維の形状は、直線状よりも、何らかの物理的付着力を付与する形状（例えば、螺旋状や波形）が好ましい。螺旋状等の形状にすれば、金属繊維とマトリックスとが互いに引っかかって応力を確保するために曲げ強度が向上する。
【００２８】
金属繊維の好適な例としては、例えば、直径０．５ｍｍ以下、引張強度１〜３．５ＧＰａの鋼繊維からなり、かつ１２０ＭＰａの圧縮強度を有するセメント系硬化体のマトリックスに対する界面付着強度（付着面の単位面積当たりの最大引張力）が３ＭＰａ以上であるものが挙げられる。この金属繊維は波形または螺旋形の形状に加工することができる。また、金属繊維の周面上にマトリックスに対する運動（長手方向の滑り）に抵抗するための溝または突起を付けてもよい。さらに、金属繊維は鋼繊維の表面に鋼繊維のヤング係数よりも小さなヤング係数を有する金属層（例えば、亜鉛、錫、銅、アルミニウム等から選ばれる１種以上からなるもの）を設けたものでもよい。
【００２９】
金属繊維の配合量は、配合物中の体積百分率で、０．１〜６％が適当であり、０．５〜５．５％が好ましく、１．０〜５．０％がより好ましい。この配合量が０．１％未満では構造部材の曲げ強度や靭性が低下するので好ましくない。一方、配合量が６％を越えると、流動性等を確保するために単位水量が増大するうえ、配合量を増やしても金属繊維の補強効果が向上しないために経済的でなく、また、混練物中でいわゆるファイバーボールを生じ易くなるので、好ましくない。
【００３０】
炭素繊維としてはＰＡＮ系炭素繊維やピッチ系炭素繊維が挙げられる。炭素繊維の寸法は、配合物中におけるこれら繊維の材料分離の防止や硬化後の曲げ強度や靭性の向上の点から、直径０．００５〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍが好ましく、直径０．０１〜０．５ｍｍ、長さ５〜２５ｍｍがより好ましい。また、炭素繊維のアスペクト比（繊維長／繊維直径）は２０〜２００が好ましく、３０〜１５０がより好ましい。
【００３１】
炭素繊維の配合量は、配合物中の体積百分率で、０．５〜１０．０％が適当であり、１．０〜９．０％が好ましく、２．０〜８．０％がより好ましい。この配合量が０．５％未満では構造部材の曲げ強度や靭性が低下するので好ましくない。一方、この配合量が１０．０％を超えると、流動性等を確保するために単位水量が増大するうえ、配合量を増やしても繊維の増強効果が向上しないため、経済的でなく、さらに混練物中にいわゆるファイバーボールを生じ易くなるので、好ましくない。
【００３２】
減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。これらのうち、減水効果の大きな高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましく、特に、ポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましい。
【００３３】
減水剤の配合量は、セメント、微粒子および無機粒子の合計量１００質量部に対して、固形分換算で０．１〜４．０質量部が好ましく、０．１〜２．０質量部がより好ましい。配合量が０．１質量部未満では、混練が困難になるとともに、流動性が極端に低下し、ウェブ部材の製造に手間がかかる等の欠点がある。配合量が４．０質量部を超えると、材料分離や著しい凝結遅延が生じ、また、硬化体の強度等が低下することもある。なお、減水剤は、液状または粉末状のいずれでも使用することができる。
【００３４】
配合物を調製する際の水の量は、セメント、微粒子および無機粒子の合計量１００質量部に対して、１０〜３０質量部が好ましく、１２〜２５質量部がより好ましい。水の量が１０質量部未満では、混練が困難になるとともに、流動性が極端に低下し、ウェブ部材の製造に手間がかかる等の欠点がある。一方、水の量が３０質量部を超えると硬化体の強度等が低下する。
【００３５】
上記各成分を含む配合物には細骨材を加えることができる。この細骨材としては川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂等、またはこれらの混合物を使用することができる。細骨材の大きさは粒径２ｍｍ以下が適当であり、１．５ｍｍ以下が好ましい。なお、この細骨材の粒径とは８５％質量累積粒径である。細骨材の粒径が２ｍｍを超えると硬化後の強度等が低下するので好ましくない。また、細骨材は７５μｍ以下の粒子の含有量が２．０質量％以下のものが適当であり、１．５質量％以下のものが好ましい。この含有量が２．０質量％を超えると、配合物の流動性が極端に低下し、構造部材の製造に手間がかかるので好ましくない。
【００３６】
細骨材の配合量は、配合物の流動性や硬化後の強度等の観点から、セメント、微粒子、無機粒子の合計量１００質量部に対して１３０質量部以下が適当であり、自己収縮や乾燥収縮の低減、水和発熱量の低減等の観点から、１０〜１３０質量部が好ましく、さらには３０〜１３０質量部がより好ましく、４０〜１３０質量部が特に好ましい。
【００３７】
上記配合物のペーストまたはモルタルのフロー値は概ね２３０ｍｍ以上であり、好ましくは２４０ｍｍ以上である。また、無機粒子として無機粒子Ａおよび無機粒子Ｂを用いた場合、このフロー値は概ね２４０ｍｍ以上であり、好ましくは２５０ｍｍ以上である。特に７５μｍ以下の粒子の含有量が２．０質量％以下である細骨材を用いた場合には、このフロー値は好ましくは２５０ｍｍ以上、より好ましくは２６５ｍｍ以上、特に好ましくは２７０ｍｍ以上である。なお、ここでフロー値とは、日本工業規格〔「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」〕に記載される方法において、１５回の落下運動を行なわないで測定した値（本明細書中において「０打フロー値」とも云う）である。また、前記フロー試験において、フロー値が２００ｍｍに達する時間は、好ましくは１０．５秒以内、より好ましくは１０．０秒以内である。
【００３８】
上記配合物によって形成されるコンクリート硬化体の圧縮強度は、概ね１３０ＭＰａ以上であり、好ましくは１５０ＭＰａ以上、より好ましくは１６０ＭＰａ以上である。また、このコンクリート硬化体の曲げ強度は概ね１５ＭＰａ以上であり、好ましくは２０ＭＰａ以上、より好ましくは２３ＭＰａ以上、特に好ましくは２５ＭＰａ以上である。特に、金属繊維を含む硬化体の曲げ強度は、好ましくは３０ＭＰａ以上、より好ましくは３２ＭＰａ以上、特に好ましくは３５ＭＰａ以上である。また、このコンクリート硬化体の破壊エネルギーは概ね１０ＫＪ／ｍ２以上であり、より好ましくは２０ＫＪ／ｍ２以上である。
【００３９】
配合物の混練方法は、特には限定されない。例えば、（Ｉ）水、減水剤、繊維
以外の材料（具体的には、セメント、微粒子、無機粒子および細骨材）を予め混合して、プレミックス材を調製しておき、該プレミックス材、水、繊維および減水剤をミキサに投入して混練する方法、（ＩＩ）粉末状の減水剤を用意し、水、繊維以外の材料（具体的には、セメント、微粒子、無機粒子、減水剤及び細骨材）を予め混合して、プレミックス材を調製しておき、該プレミックス材、繊維および水をミキサに投入して混練する方法、（ＩＩＩ）各材料を各々個別にミキサに投入して混練する方法などを採用することができる。混練に用いるミキサは通常のコンクリートの混練に用いられるどのタイプのものでもよく、例えば、揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサなどが用いられる。
【００４０】
ウェブ部材などの構造部材の製造は、上記配合物を所定の型枠に流し込んで硬化させ、養生することにより行うことができる。前述したように、本発明に係る上記配合物は、０打フロー値が２３０ｍｍ以上であって流動性に優れ、自己充填性を有するので、構造部材の製造、特に成形を容易に行なうことができる。養生方法も特に限定されず、気中養生や蒸気養生などを行うことができる。
【００４１】
本発明のコンクリート構造体において、高強度繊維補強コンクリートによって形成される構造部材の形状や部材の種類は限定されない。例えば、パネル部材、棒状部材、角形部材、筒形部材、箱形部材、アングル材、パイプなど任意の形状を有することができる。また、これらの構造部材を任意に組み合わせて用いることができる。
また、本発明に係るコンクリート構造体の種類も限定されない。例えば、建築物の大梁、小梁、ラーメン構造、橋桁などを広く含む。
【００４２】
さらに、本発明のコンクリート構造体は、その一部または全部に高強度繊維補強コンクリートによって形成される構造部材を用いたものである。従って、高強度繊維補強コンクリートによって製造された構造部材と、普通コンクリート製構造部材との組合せによって形成されたものを含む。具体的には、例えば、ウェブ部材が高強度繊維補強セメント系コンクリートによって形成され、他の構造部分が普通コンクリートによって形成され、両部材が一体に接合された構造体などである。
【００４３】
また、普通コンクリートによって形成された構造部分をプレストレスト構造部分とし、高強度繊維補強コンクリートによって形成された構造部材と一体に接合することによって複合プレストレストコンクリート構造体を得ることができる。この構造体の具体的な一例は、ウェブ部材が高強度繊維補強コンクリートによって形成されており、一方、フランジ部分が普通コンクリートによって形成されており、両部材が一体に接合されることによって梁を形成している複合プレストレストコンクリート構造体である。
【００４４】
図１（Ａ）（Ｂ）に複合プレストレストコンクリート構造体の一例を示す。図示する構造体１０は、高強度繊維補強コンクリートによって形成された多角形の板状ウェブ部材１１を有し、複数の板状ウェブ部材１１が長手方向に並設され、その上下端部が普通コンクリート製のフランジ部分１２に一体に接合されて梁を形成している。普通コンクリート製のフランジ部分１２には配筋が設けられており、プレストレストが与えられている。高強度の多角形ウェブ部材を形成し、これを並設してウェブ部材の相互の間に開口部が形成することによって、構造体の重量を大幅に軽減することができる。
【００４５】
図示する複合プレストレストコンクリート構造体において、ウェブ部材１１とフランジ部分１２とは強固に接合していることが必要である。このため、図２に示すように、ウェブ部材１１の上下端に歯形状のキー溝１３を形成し、フランジ部分と噛み合わせて接合する方法（キー接合）、ウェブ部材１１の上下端にフランジ部分の配筋に係合する棒鋼を設け、この部分がコンクリートに埋込んで接合する方法（埋込み接合）などを利用するとよい。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に示す。
［１］使用材料
以下に示す材料を使用した。使用材料の配合条件を表１に示す。
（１）セメント；低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント社製；ブレーン比表面積３２００ｃｍ２／ｇ）
（２）微粒子；シリカフューム（ＢＥＴ比表面積１０ｍ２／ｇ）
（３）無機粒子Ａ；石英粉末（ブレーン比表面積７５００ｃｍ２／ｇ）
（４）無機粒子Ｂ；石英粉末（ブレーン比表面積４０００ｃｍ２／ｇ）
（５）骨材；珪砂（最大粒径０．６ｍｍ、７５μｍ以下の粒子の含有量０．３質量％）
（６）金属繊維；鋼繊維（直径：０．２ｍｍ、長さ：１３ｍｍ）
（７）減水剤；ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
（８）水；水道水
【００４７】
【表１】
2005023613.tif 000003
【００４８】
［２］配合物（モルタル）の調製と評価
各材料を個別に二軸練りミキサに投入して混練した。混練後、次のように配合物および硬化体の物性を測定し評価した。この結果を表２に示す。
（１）フロー値：日本工業規格「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載される方法において、１５回の落下運動を行なわないで測定した。
（２）２００ｍｍ到達時間：上記フロー試験において、フロー値が２００ｍｍに達するまでの時間を測定した。
（３）圧縮強度：各混練物を型枠内（φ５０×１００ｍｍ）に流し込み、２０℃で４８時間前置き後、９０℃で４８時間蒸気養生して、硬化体（３本）を作製した後、日本工業規格「ＪＩＳ  Ａ１１０８（コンクリートの圧縮試験方法）」に準じて、該硬化体の圧縮強度を測定した。硬化体３本の測定値の平均値を圧縮強度とした。
（４）曲げ強度：各混練物を型枠内（４×４×１６ｃｍ）に流し込み、２０℃で４８時間前置き後、９０℃で４８時間蒸気養生して、硬化体（３本）を作製した後、日本工業規格「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）」に準じて、該硬化体の曲げ強度を測定した。載荷条件は、下支点間距離１２ｃｍ、上支点間距離４ｃｍの４点曲げとした。硬化体３本の測定値の平均値を曲げ強度とした。
（５）破壊エネルギー：上記曲げ強度試験において、荷重が最大荷重に達してから最大荷重の１／３に低下するまでの荷重−荷重点変位の積分値を、供試体断面積で除した値として算出した。なお、荷重点変位としては曲げ試験機のクロスヘッド変位量を用いた。
【００４９】
表２に示すように、本発明の実施例（Ｎｏ１、Ｎｏ２）は何れもフロー値が２６０ｍｍ以上、圧縮強度２１５Ｍｐａ以上、曲げ強度４３Ｍｐａ以上、破壊エネルギー６１ＫＪ／ｍ２以上であり、比較試料（Ｎｏ３、Ｎｏ４）よりも格段に高い。
【００５０】
【表２】
2005023613.tif 000004
【００５１】
［３］複合コンクリート構造体の製造
表３に示す配合比の高強度繊維補強コンクリートによって図２に示す多角形板状のウェブ部材を形成し、一方、表３に示す配合比の普通コンクリートによってフランジ部分を形成し、これらを一体に接合して図１に示す複合プレストレストコンクリート梁を形成した。この梁について静的単調載荷による載荷試験を行った。この結果を表４に示した（Ｎｏ．５〜Ｎｏ．７）。
【００５２】
［４］複合コンクリート構造体の製造
ウェブ部材の形状を四角形パネルにして、上記［３］と同様に複合コンクリート梁を形成した。この梁について静的単調載荷による載荷試験を行った。この結果を表４に示した（Ｎｏ．８）。
【００５３】
表４に示すように、本発明の複合プレストレストコンクリート梁は何れも高い強度を有しており、ウェブパネルの力学的性能が非常に高いことが確認された。なお、これらのウェブパネルを用いた複合梁と同等の強度を有する梁のウェブ部材を普通コンクリート（６０ＭＰａ）によって製造すると、表４のＮｏ．８の梁の場合、本発明の複合梁に用いたウェブ部材の重量は普通コンクリート製ウェブ部材の重量に対して２０質量％程度であり、従って、ウェブ部材として８０％におよぶ大幅な軽量化が達成される。また、梁全体としては、本発明の複合梁の重量は普通コンクリート製梁の重量に対して４５質量％程度であり、従って、梁全体として５５％に及ぶ軽量化が達成された。
【００５４】
【表３】
2005023613.tif 000005
【００５５】
【表４】
2005023613.tif 000006
【００５６】
【発明の効果】
本発明の複合コンクリート構造体は、少なくともその構造部材の一部が高強度繊維補強コンクリートによって形成されており、このコンクリートは強度が高く破壊エネルギーが極めて大きいので補強筋が不要であり、普通コンクリート製構造部材よりも軽量化することができ、従って構造体全体の重量を大幅に低減することができる。また、高強度繊維補強コンクリート製構造部材を予め工場生産し、施工現場で一体に組立てることによって構造体を形成することができるので、現場作業の負担を格段に軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複合コンクリート梁の断面図であり、（Ａ）は長手方向の縦断面図、（Ｂ）は横方向の縦断面図
【図２】図１の梁に用いたウェブ部材の外観斜視図
【符号の説明】１１−ウェブ部材、１２―フランジ部分、１３−キー溝
【図１】
2005023613.tif 000007
【図２】
2005023613.tif 000008