(57)【要約】【課題】  重量が軽減されたコンクリ−ト棒部材を提供すること。【解決手段】  セメント、平均粒径１μｍ以下のポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の細骨材、有機繊維、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、粒度１ｍｍ以下の繊維状粒子および／または薄片状粒子、減水剤および水を含む配合物を用いて作製したコンクリ−ト棒部材であって、該有機繊維（繊維の長さが２ｍｍ以上、かつ、長さ／直径比が２０以上であること）の配合量が配合物の体積の０．１〜１．０％であること。【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、平均粒径１μｍ以下のポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の細骨材、有機繊維、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、粒度１ｍｍ以下の繊維状粒子および／または薄片状粒子、減水剤および水を含む配合物を用いて作製したコンクリ−ト棒部材であって、
該有機繊維の配合量が配合物の体積の０．１〜１．０％であることを特徴とするコンクリ−ト棒部材。
【請求項２】
前記有機繊維の長さが２ｍｍ以上、かつ、長さ／直径比が２０以上であることを特徴とする請求項１に記載のコンクリ−ト棒部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ストラット部材として好適に使用できるコンクリ−ト棒部材に関し、特に、軽量化を図ることができるコンクリ−ト棒部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、車両の増加により高速道路、車道などの新設・拡幅工事が行われ、特に、市街地・山間部では構造物、例えば、橋梁建設工事の占める割合が増加傾向にある。
橋梁建設には、ＰＣ箱桁橋が多く採用されており、特に、死荷重の軽減、経済性などを考慮したストラット付ＰＣ箱桁橋も公表されている。
ストラット付ＰＣ箱桁は、等間隔に配置した斜めのストラットで、張出し床版を支持する形式の箱桁である。一般に、
1)従来のＰＣ箱桁より張出し床版の幅が狭くなり、
2)主桁の断面積が小さく上部構造が軽い、
3)底板の幅が狭くなるので、橋梁断面積や基礎の規模を小さくできる、
などのメリットがある。
【０００３】
上記ストラットは、従来からコンクリ−ト製および鋼製のストラットが知られている。  コンクリ−ト製ストラットの使用例として、直径：３０ｃｍ、長さ：約５ｍのプレキャストコンクリ−ト製ストラットを約３ｍ間隔で施工されたストラット付ＰＣ箱桁橋が挙げられる（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】「第二東名高速道路  内牧高架橋（ＰＣ上部工）工事」（カタログ）    著者  ＪＨ静岡建設局 静岡工事事務所および鹿島建設・安部工 業所・ド−ピ−建設工業内牧高架橋（ＰＣ上部工）工事共同企業体
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来のプレキャストコンクリ−ト製ストラットは、圧縮強度が５０ＭＰａ程度のコンクリ−トを使用し、重量が約９００ｋｇもあった。そのため、ストラットの搬送および施工にあたり、該重量に耐え得る車両や取付け設備を配さねばならず手間がかかる、という問題点を有していた。
【０００５】
本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであって、その目的（課題）は、
・重量が軽減されたコンクリ−ト棒部材
を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明（コンクリ−ト棒部材）は、前記目的（課題）を達成する技術的構成として、
「 セメント、平均粒径１μｍ以下のポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の細骨材、有機繊維、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、粒度１ｍｍ以下の繊維状粒子および／または薄片状粒子、減水剤および水を含む配合物を用いて作製したコンクリ−ト棒部材であって、・該有機繊維の配合量が配合物の体積の０．１〜１．０％である」(請求項１)
ことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、
・有機繊維の長さが２ｍｍ以上、かつ、長さ／直径比が２０以上であること（請求項２）を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成によって製造された本発明に係るコンクリ−ト棒部材は、従来のプレキャストコンクリ−ト製ストラット部材に比較して、その重量が４０重量％以上も軽量する、という効果を奏する。
その軽量化に伴い、搬送及び施工を容易にし手間を大幅に軽減し、さらに工期の短縮、という経済上のメリットも期待できる。
しかも、コンクリ−ト棒部材は、高強度を具備しているので、十分にストラット部材としても使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、セメント、各種粉末など特定された原料を使用するとともに、有機繊維の配合量を特定し混合して製造された超高強度を発現するセメントモルタルにすることによって軽量化を図ったコンクリ−ト棒部材であり、特にストラット部材として好適に使用することができる。
以下、本発明で使用する材料、配合量などを詳細に説明する。
【００１０】
本発明の特徴は、有機繊維の配合量を限定したことにある。
その配合量は、配合物全体の体積の０．１〜１．０体積％、好ましくは０．２〜０．８体積％である。
配合量が０．１体積％未満の場合、コンクリ−ト棒部材の引張強度、破壊強度などが低下して、逆に１．０体積％を超える場合、圧縮強度が低下して、いずれの場合もコンクリ−ト棒部材の軽量化を図ることが難しく好ましくない。
【００１１】
前記有機繊維には、具体的に、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維などが挙げられ、１種または２種以上を配合することができる。  ビニロン繊維および／またはポリプロピレン繊維が特に強度に優れ、コストおよび入手し易さの点から好ましい。
【００１２】
上記有機繊維は、長さが２ｍｍ以上、長さ／直径比が２０以上のものが好ましく、前者が２〜３０ｍｍ、後者が２０〜５００のものがより好ましい。
長さが２ｍｍ未満では、強度が低下し、逆に、３０ｍｍを超えると混練のさいファイバ−ボ−ルが生じ分散性が悪く、いずれも好ましくない。
長さ／直径比が２０未満では、同一配合量の場合と比較すると、配合される有機繊維の本数が少なく、強度が低下するので好ましくない。また、５００を超えると、繊維自身の強度が不足し、張力を受けたさい切れ易くなるので好ましくない。
【００１３】
セメントは、慣用のものが使用される。
例えば、普通・早強・中庸熱・低熱ポルトランドセメント、高炉・フライアッシュセメントなどが挙げられる。
セメントを選択するにあたり、早期強度を期待する場合には、早強ポルトランドセメント、また、配合物の流動性を高める場合には、中庸熱・低熱ポルトランドセメントなどの使用が好ましい。
【００１４】
ポゾラン質微粉末には、シリカフュ−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、これらの１種または２種以上を配合する。  該ポゾラン質微粉末は、その平均粒径が１μｍ以下のものを使用する。１μｍを超える場合、強度が低下するので好ましくない。
なお、ポゾラン質微粉末が粗大粒子の場合、粉砕して使用する。シリカフュ−ムおよびシリカダストは、一般的に平均粒径が１μｍ以下であり、そのまま使用できるので経済的である。
【００１５】
ポゾラン質微粉末の配合量は、配合物の流動性、強度の観点から、セメント１００重量部に対して５〜５０重量部配合するのが好ましい。
配合量が上記範囲外の場合、配合物の流動性が悪くなり成形が困難になり、かつ、強度も低下するので好ましくない。
【００１６】
細骨材は、川砂、陸砂、砕砂、海砂、珪砂など慣用のものが使用される。
その細かさは、２ｍｍ以下の粒径のものでなければならない。２ｍｍを超える場合、強度が低下するので好ましくない。
なお、好ましいのは、粒径が１．５ｍｍ以下の細骨材である。
【００１７】
細骨材の配合量は、配合物の流動性、強度の点から、セメント１００重量部に対して５０〜２５０重量部配合するのが好ましく、８０〜１８０重量部がより好ましい。
【００１８】
石英粉末について説明する。
石英粉末としては、石英粉末、非晶質石英粉末のほか、オパ−ル質・クリストバライト質シリカ含有粉末が挙げられる。
石英粉末は、平均粒径が３〜２０μｍの細かさのものを用いる。平均粒径が該範囲外の場合、配合物の流動性および強度発現性が低下し好ましくない。好ましい平均粒径は、４〜１０μｍである。
【００１９】
石英粉末の配合量は、配合物の流動性および強度発現性の観点から、セメント１００重量部に対して５〜５０重量部、好ましくは８〜４５重量部である。
【００２０】
繊維状粒子および薄片状粒子について説明する。
具体的には、
・繊維状粒子；ウォラストナイト、ボ−キサイト、ムライトなど、
・薄片状粒子；マイカフレ−ク、タルクフレ−ク、バ−ミキュライトフレ−ク、  アルミ  ナフレ−クなど
が挙げられる。
これら繊維状粒子および薄片状粒子は、１種または２種以上を混合して配合することができる。
それらの粒子は、粒度が１ｍｍ以下のものを用いる。１ｍｍを超えると、強度が低下するので好ましくない。なお、ここで、粒度とは、最大寸法（特に、繊維状粒子では、その長さ）を示す。
【００２１】
繊維状粒子および／または薄片状粒子の配合量は、配合物の流動性、強度、靱性などの点から、セメント１００重量部に対して４〜３５重量部が好ましく、４〜３０重量部がより好ましい。
なお、繊維状粒子は、靱性を高める観点から針状度（＝長さ／直径比）が３以上のものが好ましい。
【００２２】
減水剤は、慣用のリグニン系・ナフタレンスルホン酸系・メラミン系・ポリカルボン酸系減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤などが使用できる。これらの中で、特に、減水効果の大きいポリカルボン酸系の高性能減水剤および高性能ＡＥ減水剤が好ましい。
なお、減水剤は、液状、粉末状いずれも使用できる。
【００２３】
減水剤の配合量は、セメント１００重量部に対し固形分換算で０．１〜４．０重量部が好ましい。より好ましいのは、０．１〜１．５重量部である。
配合量が０．１重量部未満では、配合物の流動性が低下し混練が困難になり成形性も悪く好ましくない。逆に、４．０重量部を超えると強度が低下するので、やはり好ましくない。
【００２４】
水量は、セメント１００重量部に対して１０〜３０重量部が好ましく、より好ましくは１５〜２５重量部である。１０重量部未満では、配合物の流動性が低下し混練が困難になり、また３０重量部を超えると強度が低下するので、いずれも好ましくない。
【００２５】
配合物の混練方法は、特に限定するものではないが、例えば、
１）水、有機繊維および減水剤を除く材料を混合して「プレミックス」を調製したのち、該プレミックス、有機繊維、減水剤および水をミキサに投入し混練する方法、
２）有機繊維および水を除く材料（ただし、減水剤は粉末を使用する）を混合して「プレミックス」を調製したのち、該プレミックス、有機繊維および水をミキサに投入し混練する方法、
３）各材料を個別にミキサに投入し混練する方法
などが挙げられる。
ミキサは、コンクリ−ト原料の混練に用いる慣用のもの、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使用できる。
【００２６】
本発明のコンクリ−ト棒部材は、前述した原材料を混練して配合物（モルタル混練物）を製造し、その後は慣用手段にしたがって型枠に打設し脱型し養生し硬化させることにより作製することができる。
なお、コンクリ−ト棒部材の断面形状は、特に限定するものではない。
【００２７】
該配合物（モルタル混練物）は、「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)11．フロ−試験」に規定される方法（注）で測定した場合、フロ−値が２３０ｍｍ以上の高流動性を示し、打設が容易である。
また、該配合物の硬化体は、圧縮強度が１２０ＭＰａ以上、曲げ強度が２０ＭＰａ以上を発現する。
さらに、硬化体は、極めて緻密質であるため塩害に対する抵抗性が高く、錆も発生しないので耐久性に優れている。
（注）操作過程での１５回の落下運動は行なわない。
【００２８】
本発明のコンクリ−ト棒部材の施工方法は、従来のコンクリ−ト製ストラット部材の場合と同様に施工され、特にその方法について限定しない。
【００２９】
（試験例）
前述したコンクリ−ト棒部材用原料を用いて供試体を作製し、性能を調べた。
１．使用原料
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）
２）ポゾラン質微粉末：シリカフュ−ム（平均粒径；０．２５μｍ）
３）細骨材：珪砂５号（最大粒径；２ｍｍ以下）
４）有機繊維：ビニロン繊維（直径；０．３ｍｍ、長さ；１５ｍｍ）
５）石英粉末：（平均粒径；７μｍ）
６）繊維状粒子：ウォラストナイト（平均長さ；０．３ｍｍ、針状度；４）
７）減水剤：ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
８）水：水道水
【００３０】
２．配合物（混練物）を下記のような割合で製造した。
・低熱ポルトランドセメント；１００重量部、
・シリカフュ−ム；３０重量部、
・珪砂５号；１２０重量部、
・ビニロン繊維；全配合物の体積の０．５％（体積）
・石英粉末；３２重量部、
・ウォラストナイト；２４重量部、
・高性能ＡＥ減水剤；１．０重量部（セメントに対する固形分）、および
・水道水；２２重量部、
を二軸練りミキサに投入し混練してモルタル配合物（混練物）を製造した。
【００３１】
上記モルタル配合物（混練物）について、フロ−値および強度を測定し、次のような結果を得た。
１）フロ−値；２６５ｍｍ
測定方法；「JIS R 5201(セメントの物理試験方法)11．フロ−試験」に規定された方法にしたがった（ただし、１５回の落下運動は行なわなかった）。
２）圧縮強度；１５５ＭＰａ
供試体の成形方法；前記配合物を所定の型枠に流し込み、２０℃、４８時間前置きし脱型し、６０℃、２４時間蒸気養生し硬化させて供試体を成形したのち、圧縮強度を測定した（供試体の寸法；φ５０×１００ｍｍ）。
３）曲げ強度；２５ＭＰａ
供試体の成形方法；上記圧縮強度と同様にして供試体を成形したのち、曲げ強度を測定した（供試体の寸法；４×４×１６ｃｍ）。
なお、圧縮・曲げ強度とも、３本の供試体の測定値の平均値を示した。
【実施例】
【００３２】
（実施例１）
前記試験例で示した製造方法にしたがって配合物（混練物）を製造し型枠に打設し、２０℃で４８時間前置きし、６０℃で２４時間蒸気養生して、直径２２０ｍｍ×長さ５０００ｍｍの無筋のコンクリ−ト棒部材（ストラット部材用）を作製した。
【００３３】
コンクリ−ト棒部材は、質量：４６７ｋｇであった。
また、中央１点載荷試験を行った結果、ひび割れ発生荷重：１６，９７０Ｎと計測された。
【００３４】
（比較例１）
従来法にしたがい、圧縮強度：５０．５ＭＰａを発現するコンクリ−ト配合物を用い、直径３００ｍｍ×長さ５０００ｍｍ、鉄筋比：０．２％のストラット部材を製造した。    そして、実施例１と同様の測定では、質量：８４８ｋｇ、ひび割れ発生荷重：１３，９００Ｎであった。
【００３５】
実施例１から、本発明のコンクリ−ト棒部材は、従来のストラット部材に比して、その質量が４０％以上も軽量化できることが判明した（４６７／８４８＝５５％）。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明のコンクリ−ト棒部材は、その配合物（混練物）の流動性が高いために型枠への充填もスム−スに行なわれ、高密度に成形でき、圧縮・曲げ強度も著しく高い。しかも、ひび割れ発生荷重が従来のストラット部材に比して高い。
以上のように、本発明のコンクリ−ト棒部材は、軽量という特徴のほかに、高強度を具備し、かつ、ひび割れ抵抗性が高いことから、ＰＣ箱桁橋に使用するストラット部材として十分に利用できる。