(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高流動性を有しかつ鋼繊維が配合された高流動鋼繊維補強コンクリートの配合設計を行うに際し、
高流動鋼繊維補強コンクリートのフレッシュコンクリートにおける単位粗骨材絶対容積とロート流下時間との関係を鋼繊維混入率をパラメータとして予め求めておき、
高流動鋼繊維補強コンクリートの配合設計にあたっては、要求品質に基づいて鋼繊維混入率を決定するとともにその鋼繊維混入率に対応する単位粗骨材絶対容積の配合量を上記関係に基づいて仮設定を行って暫定配合し、
暫定配合した試料に対してロート流下試験を実施してその変形性能をロート流下時間により評価し、該ロート流下時間が所定の設定値を満足するように鋼繊維混入量に対応する単位粗骨材絶対容積の配合量を増減して再設定することを特徴とする高流動鋼繊維補強コンクリートの配合設計方法。
【請求項２】
前記ロート流下試験をＶロートを用いて行うとともに前記ロート流下時間の設定値を３０秒以下とすることを特徴とする請求項１記載の高流動鋼繊維補強コンクリートの配合設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高流動性を有しかつ鋼繊維が配合された高流動鋼繊維補強コンクリートの配合設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、高流動コンクリートはフレッシュコンクリートの状態において材料分離が生じることのない良好な材料分離特性を維持しつつ著しい流動性（たとえばスランプが２５ｃｍ以上、スランプフローが５０ｃｍ以上）を有するものであって、自重のみで型枠の隅々まで充填される自己充填性を有することから近年多用されるようになってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の高流動コンクリートにさらに鋼繊維を配合して曲げ強度やひび割れ抵抗性を高めることが検討されている。そのような高流動鋼繊維補強コンクリートにおいては通常の高流動コンクリートと同様の高流動性と鋼繊維についての良好な分離特性が要求されるものであることはもとより、フレッシュコンクリートの変形性能が良好であることも要求される。フレッシュコンクリートの変形性能は、スランプやスランプフローにより評価される流動性能とは異なり、いわば狭隘部を通過する際における流れ易さの指標である。したがって高流動鋼繊維補強コンクリートの配合設計に当たっては流動性や分離特性のみならず変形性能についても考慮する必要があるが、高流動鋼繊維補強コンクリートといった特殊なコンクリートに対する有効な配合設計手法は未だ確立されていないことが実状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記事情に鑑み、請求項１の発明は、高流動性を有しかつ鋼繊維が配合された高流動鋼繊維補強コンクリートの配合設計を行うに際し、高流動鋼繊維補強コンクリートのフレッシュコンクリートにおける単位粗骨材絶対容積とロート流下時間との関係を鋼繊維混入率をパラメータとして予め求めておき、高流動鋼繊維補強コンクリートの配合設計にあたっては、要求品質に基づいて鋼繊維混入率を決定するとともにその鋼繊維混入率に対応する単位粗骨材絶対容積の配合量を上記関係に基づいて仮設定して暫定配合し、暫定配合した試料に対してロート流下試験を実施してその変形性能をロート流下時間により評価し、該ロート流下時間が所定の設定値を満足するように鋼繊維混入量に対応する単位粗骨材絶対容積の配合量を増減して再設定するようにしたものである。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１の発明におけるロート流下試験をＶロートを用いて行うとともに、その場合におけるロート流下時間の設定値を３０秒以下としたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態である配合設計方法の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示されるように、本実施形態の配合設計方法はフレッシュコンクリートの変形性能をＶロート（詳細後述）を用いたロート流下試験により評価することとし、そのロート流下時間が所定の設定値となるように単位粗骨材絶対容積を鋼繊維混入率と関連づけて決定することを主眼としている。
【０００７】
すなわち、本実施形態では、配合設計すべき高流動鋼繊維補強コンクリートに要求される品質に基づき、まず鋼繊維混入率と単位粗骨材絶対容積の適切な組み合わせ（詳細後述）を仮に選定する。この際、要求品質として鋼繊維混入率が指定されることが通常であるから、指定された鋼繊維混入率に対応する適切な単位粗骨材絶対容積を選択することになる。
【０００８】
そして、暫定配合を行って高性能ＡＥ減水剤および増粘剤の添加量の設定を行い、スランプフローの適正範囲の設定（通常は５５〜６５ｃｍ）を行う。そして、暫定配合による試料を調製してそれに対して通常のスランプフロー試験を行い、それが設定値を満足しなければ高性能ＡＥ減水剤の添加量の調整を行う。スランプフローが設定値を満足すればこの高流動鋼繊維補強コンクリートに要求される流動性能が確保されることになる。
【０００９】
次に、Ｋロート流下試験を行う。Ｋロートは図２に示す規格のもので、両端が開放された全長５００ｍｍの断面円形のものとされ、上部１６０ｍｍの範囲が直径７０ｍｍ、下部６０ｍｍの範囲が直径３０ｍｍ、中間部分２８０ｍｍの範囲が滑らかなテーパ状に漸次縮径したものである。このＫロートを鉛直姿勢として内部に試料を充填し、両端を開放した状態で試料の全量が流下するに要する時間（Ｋロート流下時間）を測定する。Ｋロート流下時間は鋼繊維の分離性能の指標となり、一般にはＫロート流下時間が１３秒以上であれば鋼繊維の分離特性が良好であると評価できるので、本実施形態においてもＫロート流下時間が１３秒以上となるように増粘剤の添加量を調整して良好な分離特性を確保する。
【００１０】
以上により、高流動鋼繊維補強コンクリートに要求される基本的な性能である流動性と鋼繊維の分離特性が満足したものとなるので、最後にＶロート試験により変形性能の評価を行う。Ｖロートは図３に示すように断面寸法が急激に変化する狭隘部を有するロートであって、全高５７５ｍｍ、厚さが７５ｍｍの扁平な形態をなし、上部４２５ｍｍの範囲においては側面形状が上底５００ｍｍで下底７５ｍｍの逆台形状（斜辺の勾配が１：２）をなし、下部１５０ｍｍの範囲が７５ｍｍ×７５ｍｍの角筒状とされたものである（日本土木学会：高流動コンクリート施工指針「漏斗を用いた流下試験方法」に規定されている）。このＶロートを鉛直姿勢として内部に試料を充填し、両端を開放した状態で試料の全量が流下するに要する時間（Ｖロート流下時間）を測定する。Ｖロート流下時間はフレッシュコンクリートが狭隘部を通過する際における流れ易さ、すなわち変形性能の指標となり、次に述べるようにＶロート流下時間が３０秒以下であれば変形性能が良好であると評価できる。
【００１１】
Ｖロート流下時間により評価される変形性能は鋼繊維混入量と単位粗骨材絶対容積に依存するものであり、単位粗骨材絶対容積の値を鋼繊維混入量と関連づけて適切に設定することで良好な変形性能を確保できるものである。そのことについて図４を参照して説明する。
【００１２】
図４は、鋼繊維混入量をパラメータとして単位粗骨材絶対容積とＶロート流下時間との関係を求めた実験結果を示すものである。図４から、単位粗骨材絶対容積が大きくなるほどＶロート流下時間が増加して変形性能が低下（変形し難くなる）し、また鋼繊維混入率が高いほど変形性能の低下が顕著であることがわかる。たとえば、鋼繊維混入率が０．５％の場合には単位粗骨材絶対容積が３００ｌ／ｍ3を越えるとＶロート流下時間が急増して変形性能が著しく低下するが、鋼繊維混入率が０．７５％の場合には単位粗骨材絶対容積が２５０ｌ／ｍ3を越えるとＶロート流下時間の急激な低下が生じる。そして、いずれにしても、鋼繊維混入率が０．５〜１．０％の範囲内では、Ｖロート流下時間がほぼ３０秒を越えると急激に変形性能が低下して閉塞に到る傾向にある。
【００１３】
以上の知見に基づき、本実施形態の設計方法では、Ｖロート流下時間が３０秒以下となるように鋼繊維混入率と単位粗骨材絶対容積の組み合わせを設定する。具体的には、図４から、鋼繊維混入率が０．５％の場合には単位粗骨材絶対容積を約２７５ｌ／ｍ3以下、鋼繊維混入率が０．７５％の場合には単位粗骨材絶対容積を約２５０ｌ／ｍ3以下、鋼繊維混入率が１．０％の場合には単位粗骨材絶対容積を約２００ｌ／ｍ3以下とする。
【００１４】
そして、本実施形態の配合設計では、最初に上記のような組み合わせでの仮配合を行い、配合設計の最終段階でＶロート流下試験によりＶロート流下時間が３０秒以下を満足するかの確認を行い、仮にそれを満足しない場合には変形性能を改善させる方向に組み合わせを変更する。具体的には、鋼繊維混入率は要求品質として指定されてこれを変更することはできないから、単位粗骨材絶対容積を減少させる方向に調節する。このようにしてＶロート流下時間が３０秒以下を満足するように配合を調節し、３０秒以下を満足した時点で最終的に配合を決定する。
【００１５】
以上の配合設計方法によれば、スランプフロー試験による流動性の確保と、Ｋロート流下試験による分離特性の確保を行い得ることはもとより、Ｖロート流下試験による変形性能の確保も行い得るものである。すなわち、本実施形態の配合設計方法によれば、流動性と分離特性のみならず変形性能にも優れた高品質でワーカビリティーの良好な高流動鋼繊維補強コンクリートの配合設計を容易にかつ確実に行うことが可能である。
【００１７】
また、上記実施形態では、フレッシュコンクリートの変形性能を評価するためのロート流下試験を上記のような規格のＶロートを用いて行うようにしたので、それにより変形性能を客観的に評価し得るものであるが、本発明の配合設計方法はＶロートに限らず他のロートを用いて変形性能の評価を行うことも妨げるものではない。その場合、使用するロートによる事前の実験により流下時間と鋼繊維混入率および単位粗骨材絶対容積との関係を予め求めて図４に示したような図表を作成し、それに基づき鋼繊維混入率と単位粗骨材絶対容積の適切な組み合わせと流下時間の適切な設定値を決定しておけば良い。
【００１８】
さらに、上記実施形態では流動性および分離特性については通常のスランプフロー試験およびＫロート流下試験により評価し調節することとしたが、これらについても他の手法によることを妨げるものでもない。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１の発明は、高流動鋼繊維補強コンクリートの配合設計を行うに際し、要求品質に基づいてまず鋼繊維混入率を決定するとともに、鋼繊維混入率をパラメータとして予め求めておいた単位粗骨材絶対容積とロート流下時間との関係から、その鋼繊維混入率に対応する単位粗骨材絶対容積の配合量の仮設定を行って暫定配合し、暫定配合したフレッシュコンクリートの変形性能をロート流下時間により評価し、該ロート流下時間が所定の設定値を満足するように鋼繊維混入率に対応する単位粗骨材絶対容積を再設定するようにしたので、所望の変形性能を確保でき、したがって高品質でワーカビリティーに優れた高流動鋼繊維補強コンクリートの配合設計が可能である。
【００２０】
請求項２の発明は、変形性能の評価をＶロートによるＶロート流下試験により行うとともにその場合におけるロート流下時間の設定値を３０秒以下としたので、変形性能を客観的に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態である配合設計方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】  同方法において用いるＫロートを示す図である。
【図３】  同方法において用いるＶロートを示す図である。
【図４】  鋼繊維混入率をパラメータとしてＶロート流下時間と単位粗骨材絶対容積との関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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