(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋の周辺部に、少なくとも、セメント100重量部に対し、ポゾラン質微粉末5〜50重量部、粒径2mm以下の骨材50〜250重量部、減水剤（固形分換算）0.5〜4.0重量部、平均粒径3〜20μｍの無機粉末20〜35重量部、及び水10〜30重量部を含む配合物を配し、その他の部分にはコンクリートを配して、該配合物と該コンクリートを一体化してなる鉄筋コンクリートであって、上記ポゾラン質微粉末がシリカフューム又はシリカダストであることを特徴とする鉄筋コンクリート。
【請求項２】
該配合物に、金属繊維及び／又は有機質繊維を含む請求項１に記載の鉄筋コンクリート。
【請求項３】
金属繊維が、径0.01〜1.0mm、長さ2〜30mmの鋼繊維である請求項２に記載の鉄筋コンクリート。
【請求項４】
有機質繊維が、径0.005〜1.0mm、長さ2〜30ｍｍのビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維、炭素繊維から選ばれる一種以上の繊維である請求項２に記載の鉄筋コンクリート。
【請求項５】
該配合物に、平均粒度1mm以下の繊維状粒子又は薄片状粒子を含む請求項１〜４のいずれかに記載の鉄筋コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐久性に優れる鉄筋コンクリートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コンクリートは引張強度が小さいため、コンクリートに引張力が作用すると、ひび割れが発生しやすい。そこで、鉄筋コンクリート部材では、基本的に、引張部分に鉄筋を配置して、引張力に対する抵抗を鉄筋に担わせ、コンクリートのひび割れ防止を図っている。
一方、コンクリートは健全な間は、鉄筋を腐食から保護する役割を果たすが、収縮によるひび割れ、二酸化炭素等による中性化、又は海岸付近においては塩化物イオンの侵入による塩害等が進行すれば、コンクリートの鉄筋保護機能は低下し、コンクリートと鉄筋の付着部において錆の生成・成長により、更にひび割れが増大し、鉄筋コンクリートの耐久性は著しく低下する。
そこで、鉄筋コンクリートの耐久性確保のため、従来から、一般に、水セメント比の低減によるコンクリートマトリックスの緻密化や、有機系又は無機系の表面保護材料を用いてコンクリート表面を被覆・塗装等して、中性化や塩害の防止が図られてきた。
【０００３】
しかし、水セメント比を低減してマトリックスを緻密化しても、自己収縮の増大等により、ひび割れは必ずしも低減されず、十分な耐久性の保持効果は得られていなかった。また、表面保護材料は適切な維持・補修を行わなければ、効果の持続が期待できないという欠点があった。
鉄筋コンクリート、特に、曲げ部材の耐久性を高めるためには、主鉄筋の劣化の防止が重要である。そのためには、基本的に、コンクリートの品質を高めること、特に、かぶり部のコンクリートの品質を確保することが効果的である。しかし、高品質なコンクリートを部材全体に用いることは、不経済である一方、かぶり部に限定して用いた場合でも、ひび割れの防止や外来劣化因子の侵入の抑制は、必ずしも十分に達成されず、耐久性の点で課題を残していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、鉄筋の腐食を抑制しうる、耐久性に優れた鉄筋コンクリートを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意研究した結果、鉄筋の周辺部に、少なくとも、セメント100重量部に対し、ポゾラン質微粉末5〜50重量部、粒径2mm以下の骨材50〜250重量部、減水剤（固形分換算）0.5〜4.0重量部、平均粒径3〜20μｍの無機粉末20〜35重量部、及び水10〜30重量部を含む配合物を配し、その他の部分にはコンクリートを配して、該配合物と該コンクリートを一体化してなる鉄筋コンクリートは、外来劣化因子の侵入を完全に防止して、耐久性に優れることを見出し、本発明を完成した。また、該配合物は、金属繊維及び／又は有機質繊維を含んでもよく、更に、繊維状粒子又は薄片状粒子を含んでもよい。該配合物の硬化体は、鉄筋の周りに緻密なマトリックス層を形成するから、本発明の鉄筋コンクリートは、外部から鉄筋への腐食物質の侵入を効果的に遮断しうることに加え、鉄筋との付着が強いので、ひび割れ防止効果が高く、耐久性に優れる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、更に詳細に説明する。
本発明で使用できる鉄筋は、鉄筋コンクリート用棒鋼（JIS G 3112）、鉄筋コンクリート用再生棒鋼（JIS G 3117）、ＰＣ鋼棒（JIS G 3109）、一般構造用圧延鋼材（JIS G 3101）等の、通常用いられている鉄筋を挙げることができる。
【０００７】
また、本発明の配合物において用いられるセメントの種類は限定されない。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や高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントを使用することができる。
【０００８】
本発明において、配合物の早期強度を向上しようとする場合は、早強ポルトランドセメントを使用することが好ましく、配合物の流動性を向上しようとする場合は、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。
【０００９】
配合物に含めるポゾラン質微粉末としては、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では、その平均粒径は、１．０μｍ以下であり、粉砕等をする必要がないので本発明のポゾラン質微粉末として好適である。
【００１０】
ポゾラン質微粉末を配合することにより、そのマイクロフィラー効果及びセメント分散効果により配合物の硬化体が緻密化し、圧縮強度が向上する。一方、ポゾラン質微粉末の添加量が多くなると単位水量が増大するので、ポゾラン質微粉末の添加量はセメント１００重量部に対して５〜５０重量部が好ましい。
【００１１】
本発明において、配合物には、粒径２ｍｍ以下の骨材を使用する。ここで、骨材の粒径とは、８５％（重量）累積粒径である（２ｍｍより大きい骨材が含まれていても良い）。骨材の粒径が２ｍｍを超えると、強度が低下する。
なお、配合物の分離抵抗性、硬化後の強度等から、最大粒径が２ｍｍ以下の骨材を用いることが好ましく、最大粒径が１．５ｍｍ以下の骨材を用いることがより好ましい。
【００１２】
骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂及びこれらの混合物を使用することができる。
骨材の配合量は、配合物の作業性や分離抵抗性、硬化後の強度やクラックに対する抵抗性等から、セメント１００重量部に対して５０〜２５０重量部が好ましく、８０〜１８０重量部がより好ましい。
【００１３】
配合物に含める減水剤としては、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。これらの中でも、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。減水剤の添加量は、配合物の流動性や分離抵抗性、硬化後の強度、さらにはコスト等から、セメント１００重量部に対して、固形分換算で、０．５〜４．０重量部が好ましい。
【００１４】
本発明において、配合物の水／セメント比は、配合物の流動性や分離抵抗性、硬化体の強度や耐久性等から、１０〜３０％が好ましく、１５〜２５％がより好ましい。
【００１５】
また、本発明の鉄筋コンクリートに使用するコンクリートは、JASS 5でいう普通コンクリートの他、軽量コンクリート、高強度コンクリート、プレストレストコンクリート等を挙げることができる。
【００１６】
本発明においては、硬化体の曲げ強度を高める観点から、配合物に金属繊維及び／又は有機質繊維を含ませることが好ましい。
金属繊維としては、鋼繊維、アモルファス繊維等が挙げられるが、中でも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ものである。金属繊維は、径０．０１〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのものが好ましい。径が０．０１ｍｍ未満では繊維自身の強度が不足し、張力を受けた際に切れやすくなる。径が１．０ｍｍを超えると、同一配合量での本数が少なくなり、硬化体の曲げ強度が低下する。長さが３０ｍｍを超えると、混練の際ファイバーボールが生じやすくなる。長さが２ｍｍ未満ではマトリックスとの付着力が低下し曲げ強度が低下する。
【００１７】
金属繊維の配合量は、凝結後の配合物の体積の４％未満が好ましく、より好ましくは３．５％未満である。金属繊維の含有量は、流動性と硬化体の曲げ強度の観点から定められる。一般に、金属繊維の含有量が多くなると曲げ強度が向上するが、一方、流動性を確保するために単位水量も増大するので、金属繊維の含有量は前記の量が好ましい。
【００１８】
有機質繊維としては、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、炭素繊維等が挙げられる。有機質繊維は、径０．００５〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのものが好ましい。
有機質繊維の含有量は、凝結後の配合物の体積の１０％未満が好ましく、７％未満がより好ましい。
なお、本発明においては、金属繊維と有機質繊維を併用することは差し支えない。
【００１９】
本発明においては、硬化体の充填密度を高める観点から、平均粒径３〜２０μｍ、より好ましくは平均粒径４〜１０μｍの無機粉末を含ませることが好ましい。
無機粉末としては、石英粉末、石灰石粉末、Ａｌ2Ｏ3等の酸化物粉末、ＳｉＣ等の炭化物粉末、ＳｉＮ等の窒化物粉末等が挙げられるが、中でも、石英粉末は、コストや硬化体の品質安定性の点から好ましい。
石英粉末としては、石英や非晶質石英、オパール質やクリストバライト質のシリカ含有粉末等が挙げられる。
無機粉末の配合量は、配合物の流動性、硬化体の強度等から、セメント１００重量部に対して５０重量部以下が好ましく、２０〜３５重量部がより好ましい。
【００２０】
本発明においては、硬化体の靱性を高める観点から、平均粒度が１ｍｍ以下の繊維状粒子又は薄片状粒子を含ませることが好ましい。ここで、粒子の粒度とは、
その最大寸法の大きさ（特に、繊維状粒子ではその長さ）である。
繊維状粒子としては、ウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト等が、薄片状粒子としては、マイカフレーク、タルクフレーク、バーミキュライトフレーク、アルミナフレーク等が挙げられる。
繊維状粒子又は薄片状粒子の配合量は、配合物の流動性、硬化体の強度や靱性等から、セメント１００重量部に対して３５重量部以下が好ましく、１０〜２５重量部がより好ましい。
なお、繊維状粒子においては、硬化体の靱性を高める観点から、長さ／直径の比で表される針状度が３以上のものを用いるのが好ましい。
【００２１】
本発明においては、配合物の混練方法は特に限定するものではない。
また、混練に用いる装置も特に限定するものではなく、オムニミキサ、パン型ミキサ、二軸練りミキサ、傾胴ミキサ等の慣用のミキサを使用することができる。
【００２２】
上記の混練した配合物やコンクリートを成形し、養生・硬化させることで、本発明の鉄筋コンクリートを製造することができる。
なお、成形方法は特に限定するものではなく、流し込み成形等慣用の成形方法で行うことができる。
また、配合物やコンクリートの養生方法も特に限定するものではなく、常温養生や蒸気養生等を行えばよい。
【００２３】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を説明する。
尚、以下に記載する実施例及び比較例における使用材料及び試験方法は、下記の通りである。
（使用材料）
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；シリカフューム（平均粒径０．７μｍ）
３）骨材            ；珪砂４号と珪砂５号の２：１（重量比）混合品（珪砂混合物）
；JIS A 5005に適合する砕石1505
４）金属繊維        ；鋼繊維（直径：０．２ｍｍ、長さ：１５ｍｍ）
５）有機質繊維      ；ビニロン繊維（直径：０．６ｍｍ、長さ：１５ｍｍ）
６）高性能ＡＥ減水剤；ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
７）水              ；水道水
８）無機粉末        ；石英粉（平均粒径７μｍ）
９）繊維状粒子      ；ウォラストナイト（平均長さ０．３ｍｍ、長さ／直径の比４）
１０）鉄筋          ；JIS G 3112に適合するD19(SD295A)
【００２４】
（試験方法）
試験体の製造
先ず、下記の実施例又は比較例にそれぞれ示す配合割合の配合物を、二軸練りミキサに一括投入して混練し、図１に示す下部の斜線部分域まで、配合物を打込み後、図１に示す白部分域まで、JIS A 5308に規定する呼び強度24(24-18-20-N)のコンクリートを打ち継ぎ、更に、図１に示す上部の斜線部分域まで、再度、同じ実施例又は比較例の配合物を打ち継いだ。
打設終了後、20℃の室内に放置して翌日脱型し、20℃で7日間水中養生後、温度20℃湿度60％の恒温恒湿室にて21日間気乾養生を行った。
その後、図１に示すように、硬化体の両側面（縦２００ｍｍ×長さ８００ｍｍの面）にエポキシ樹脂塗装を施し、鉄筋のかぶりが2０ｍｍで、縦２００ｍｍ、横１００ｍｍ、長さ８００ｍｍの鉄筋コンクリートの試験体を製造した。
【００２５】
実施例１
低熱ポルトランドセメント；１００重量部
シリカフューム          ；３２．５重量部
珪砂混合品              ；１２０重量部
高性能ＡＥ減水剤        ；１重量部（固形分）
水／セメント比          ；２２％
【００２６】
実施例２
低熱ポルトランドセメント；１００重量部
シリカフューム          ；３２．５重量部
珪砂混合品              ；１２０重量部
高性能ＡＥ減水剤        ；１重量部（固形分）
水／セメント比          ；２２％
鋼繊維                  ；配合物の体積の２％
【００２７】
実施例３
低熱ポルトランドセメント；１００重量部
シリカフューム          ；３２．５重量部
珪砂混合品              ；１２０重量部
石英粉                  ；３０重量部
ウォラストナイト        ；２４重量部
高性能ＡＥ減水剤        ；１重量部（固形分）
水／セメント比          ；２２重量％
鋼繊維                  ；配合物の体積の２％
【００２８】
比較例１
低熱ポルトランドセメント；１００重量部
珪砂混合品              ；１２０重量部
高性能ＡＥ減水剤        ；１重量部（固形分）
水／セメント比          ；２２％
【００２９】
比較例2
低熱ポルトランドセメント；１００重量部
シリカフューム          ；３２．５重量部
砕石1505               ；１２０重量部
高性能ＡＥ減水剤        ；１重量（固形分）
水／セメント比          ；２２％
【００３０】
比較例3
低熱ポルトランドセメント；１００重量部
珪砂混合品              ；１２０重量部
高性能ＡＥ減水剤        ；１重量部（固形分）
水／セメント比          ；２２％
鋼繊維                  ；配合物の体積の２％
【００３１】
【図１】
0004356853.tif 000002
【００３２】
乾湿繰返し試験
試験体の乾燥工程は、温度40℃湿度50％にて4日間、また、湿潤工程は、温度30℃において人工海水噴霧を3日間行ない、この合計７日間を1サイクルとして、30サイクル及び60サイクルの乾湿繰返し試験を実施した。
次に、30サイクル及び60サイクル経過後に試験体を割裂して鉄筋を取り出し、腐食面積を測定した。また、60サイクル経過後のすべての鉄筋について、引張強さを測定した。その結果を、表１に示した。
【００３３】
【表１】
0004356853.tif 000003
【００３４】
表１から明らかなように、実施例１〜３の試験体中の鉄筋は、６０サイクル経過後でも、腐食が全く認められず、また、引張強さも低下していない。
一方、比較例１〜３の試験体中の鉄筋では、６０サイクル経過後のみならず、３０サイクル経過後でさえも腐食が見られ、また、６０サイクル経過後の引張強さは、顕著に低下している。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、外来の劣化因子の侵入を防止することができ、過酷な鉄筋腐食環境においても、鉄筋は長期にわたって十分に保護されるため、従来にない極めて耐久的な鉄筋コンクリートを得ることができる。