JP2003306366A

JP2003306366A - 耐爆裂性コンクリート

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Publication number: JP2003306366A
Application number: JP2002107826A
Authority: JP
Inventors: Tateo Mitsui; 健郎三井; Toshio Yonezawa; 敏男米澤; Akio Furuhira; 章夫古平; Hideo Fujinaka; 英生藤中; Hiroshi Takeda; 浩武田
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2003-10-28
Anticipated expiration: 2022-04-10
Also published as: JP4071983B2

Abstract

(57)【要約】【課題】水結合材比が著しく低いコンクリートにおい
ても、流動性を低下させることなく、効果的に火災時の
爆裂を抑制することができる経済性の高い高強度の耐爆
裂性コンクリートを提供する。【解決手段】セメント、水、微粉末混和材料、骨材及
び化学混和剤を含有し、水結合材比が２０％以下である
耐爆裂性コンクリートであって、有機繊維、好ましく
は、５００℃に加熱した時の重量残存率が３０％以下で
あるポリプロピレン、ポリビニルアルコールなどの有機
材料よりなる、直径５〜５００μｍ、長さ５〜４０ｍｍ
の有機繊維を０．０５〜０．５０容量％、及び、金属繊
維、炭素繊維などから選択される１種以上の無機繊維を
０．１〜２．０容量％を含有し、且つ、両者の含有比率
（容量比）が１：０．２〜１：２０の範囲にあることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は建築物やトンネル
等、火災を受ける可能性のある構造物に用いる火災時の
耐爆裂性に優れたコンクリートに関する。

【０００２】

【従来の技術】通常のコンクリートを用いた鉄筋コンク
リート構造物は耐火構造物として認められており、耐火
被覆等の特別な防火対策を施さなくとも、法的に定めら
れた時間内である１〜３時間以内の安全性が保たれてい
る。一方、近年では通常のコンクリートに比べて圧縮強
度を高めた高強度コンクリートが実用化されるようにな
ってきた。コンクリートにおける水と結合材、即ち、セ
メント、スラグ、フライアッシュ、シリカフューム等、
コンクリート中で水和反応する材料、との比率を小さく
すると高強度のコンクリートが得られる。高強度コンク
リートにより、コンクリート造建築物の柱の断面積を小
さくしたり、柱間隔を大きくしたり、建物の超高層化が
可能になるなどの利点が生じる。しかしながら、水の含
有量を低下させてコンクリートを高強度化すると、火災
時等高温環境下で、水蒸気圧や熱応力等により表面のコ
ンクリートが急激に剥離する爆裂現象が生じ易くなり、
種々の問題を生ずる可能性のあることが知られている。
このような高強度コンクリートを用いた建築物の爆裂を
抑制するために、次の技術が知られている。特開平９−
１３５３１号には柱の周囲の、火災を直接受ける表面近
傍に強度の低いコンクリートを使用して爆裂を抑制する
とともに、中央部には高強度コンクリートを利用して、
外力と火災に対して高い抵抗性を保持する構造物が記載
されている。

【０００３】また、構造体に用いるコンクリートそのも
のではないが、建物の内外装用のパネルなどに使用する
高強度の押出し成型板として、例えば、特公昭５７−２
０１２６号には、長さ５〜２０ｍｍ、太さ１〜２５デニ
ールのアセテート、またはレーヨン繊維をセメントアス
ベスト重量の０．５〜２．０％混入した押出し成型板が
記載され、火災時に繊維が蒸発して細孔を形成し、この
部分から水蒸気を逃すことにより爆裂を防止する旨の開
示がある。さらに、特開昭５９−１２８４号には、中空
のポリプロピレン繊維を混入し、この繊維の孔から蒸気
を逃すことにより、爆裂を防止する方法が、同じく、特
公昭６２−１２１９７号には、パーライトやパルプを混
合することにより、空隙率３０〜６０％のアスベストセ
メント中の１〜５μｍの細孔を空隙の１０％以上確保
し、爆裂を防止する方法が記載されている。これらは、
いずれもコンクリートの耐爆裂性にある程度の効果を有
するが、特開平９−１３５３１のように、高強度コンク
リート部材の表面に低強度のコンクリートを使用する方
法は、建築物の柱等の断面積を必然的に大きくせざるを
得ず、高強度コンクリートを利用する効果を減じてしま
うことになり、さらに、少なくとも二種類のコンクリー
トを使用することで、複雑な施工法となり、著しくコス
トが高くなるという問題があった。

【０００４】また、特公昭５７−２０１２６号や特開昭
５９−１２８４号等のように、コンクリートに繊維など
の充填材を混入する方法は、高強度のコンクリートに適
用可能であるが、爆裂を抑制する効果がある有効量を混
入するとコンクリートの流動性が低下し、施工現場で型
枠中に打設するのが困難になる。特公昭６２−１２１９
７号のようにアスベストセメント中に空隙を確保する技
術を高強度コンクリートに適用した場合、多量の空隙を
形成することにより必然的に強度が低下してしまい、高
強度コンクリートの本質的な目的が達成できなくなる。

【０００５】その他の方法として、鉄鋼構造の耐火被覆
工法として一般に用いられている、セメント、セラミッ
クス等の不燃性物質とロックウール等を水とともに吹付
ける吹付け耐火被覆工法や、繊維混合珪酸カルシウム
板、繊維混合石膏ボード等を貼り付ける張り付け工法、
耐火塗料等を施す工法をそのまま適用する方法も考えら
れる。これらの工法はコンクリートの爆裂防止にある程
度の効果を有するが、特開平９−１３５３１号のような
方法は柱部材の断面積を結果的に大きくすることとな
り、高強度コンクリートを利用する効果を減じてしまう
欠点がある。また吹付け耐火被覆工法、張り付け工法、
耐火塗料等の方策は、いずれも費用が高い等の問題があ
る。

【０００６】これに対して、本願出願人らは、先に特開
２０００−１４３３２２公報、特開平１１−３０３２４
５公報などにより、高強度コンクリート中に予め、火災
時の高温条件下で溶融・蒸発するような直径５μｍ〜５
００μｍ、長さ５〜４０ｍｍの有機繊維を０．０５〜
０．５０容量％混入してなる耐爆裂性コンクリートを提
案した。この方法は、耐火被覆等に比べ費用が安く、施
工が容易であり、またコンクリート部材の断面積が変わ
らないという利点を有している。この方法によれば、水
結合材比２０％程度以上のコンクリートにおいては、圧
縮強度１２０Ｎ／ｍｍ²程度までの高強度コンクリート
柱での火災時の爆裂を低減し、載荷加熱試験においても
３時間の耐火時間を確保できることが確認され、一応の
成果を上げることができた。

【０００７】しかしながら、水結合材比をさらに低減さ
せた高強度コンクリートを得ようとする場合、所定量の
有機繊維の添加のみでは十分な効果が得られず、このた
め、有機繊維の量を増やす試みもなされたが、有機合成
繊維の量を増加させると組成物の流動性が低下して作業
性が著しく低下し、さらには、コンクリート強度自体に
も影響を及ぼすことがわかってきた。さらに、有機繊維
の爆裂防止効果も低下することがわかってきた。この理
由として水結合材比２０％程度以下の高強度コンクリー
トでは、有機繊維が蒸発して形成される細孔による水蒸
気圧の緩和効果のみでは不充分であり、爆裂のもうひと
つの要因である熱応力に対する抵抗性の増大も必要にな
るためと考えられる。一方、特開平１０−１８３７６４
号公報においては、高強度コンクリートの耐爆裂性を確
保するため、金属繊維を０．２〜１．０容量％添加する
技術が提案されている。ここでは、金属繊維を充填剤と
して強度を確保するとともに、金属繊維の熱伝導性を利
用して火災時の熱を分散し、局所的な熱応力を防止する
ことで耐爆裂性を得ようとしている。しかしながら、本
発明者らの検討によれば、熱伝導性の低いコンクリート
に少量の金属繊維を添加するのみでは耐爆裂性を確保し
得るような効率的熱伝導性確保が不充分であることがわ
かった。

【０００８】もともと、高強度コンクリートは、セメン
ト等の結合材に対する水の量の比率を小さくして高い強
度を達成しているが、水結合材比の低下とともに、塑性
粘度が大きくなり、作業性が低下することから、高強度
セメント用の分散剤としての界面活性剤の開発や、ガラ
ス質シリカの超微粒子であるシリカフュームの利用等に
より所要の流動性を確保しているものである。したがっ
て、爆裂に対する抵抗性を確保するために、繊維を多量
に混入して、流動性が低下することは実用上も好ましく
なく、繊維の混入が爆裂防止に有効であるとしても、高
強度コンクリートの流動性の低下を最小限に抑制できる
ものでなければならない。上記のように水結合材比の著
しく小さい高強度コンクリートの爆裂を防止しようとす
る各種の技術は、各々ある程度の効果を有する反面、高
強度コンクリートに適用した場合には種々の課題を有し
ており、未だ実用上好ましい成果を得られないのが現状
である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような現状を考慮
した本発明の目的は、水結合材比の著しく低い高強度コ
ンクリートにおいて、流動性を低下させることなく、爆
裂を抑制することができ、経済性の高い高強度コンクリ
ートを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願発明者らは、上記問
題に鑑みて、剛性を有する無機繊維と、熱により溶融す
る有機繊維とを所定量添加することにより、上記目的を
達成し得ることを見出し、本発明を完成した。即ち、本
発明の耐爆裂性コンクリートは、セメント、水、微粉末
混和材料、骨材及び化学混和剤を含有し、水結合材比が
２０％以下である耐爆裂性コンクリートであって、有機
繊維を０．０５〜０．５０容量％、及び、無機繊維を
０．１〜２．０容量％を含有し、且つ、両者の含有比率
（容量比）が１：０．２〜１：２０の範囲にあることを
特徴とする。ここに用いられる有機繊維としては、直径
５〜５００μｍ、長さ５〜４０ｍｍであり、５００℃に
加熱した時の重量残存率が３０％以下である有機材料に
より構成される繊維が好ましく、より具体的には、ポリ
プロピレン、ポリビニルアルコールからなる群より選択
される１種以上の有機材料よりなる有機繊維であること
が好ましい。また、併用される無機繊維としては長さ５
〜４０ｍｍであり、且つ、引張強度６００Ｎ／ｍｍ²以
上、直径が５０〜２０００μｍであることものが好まし
く、素材を考慮すれば、鋼繊維、ステンレス繊維、炭素
繊維、ガラス繊維及びこれらのストランドより選択され
る１種以上であることが好ましい。

【００１１】本発明の作用は明確ではないが、有機繊維
に所定の剛性（可撓性）を有する無機繊維を併用するこ
とで、柔軟な有機繊維のみを混入した場合に生じるコン
クリート組成物の流動性の低下を効果的に抑制するとと
もに、無機繊維の剛性と強度とがコンクリート強度の低
下を抑制する。ここで無機繊維は加熱時の熱応力に抵抗
し、有機繊維の水蒸気圧緩和効果と相乗作用を発揮して
爆裂を抑制する。このときの両者の混合比を１：０．２
〜１：２０の範囲とすることにより、両者の相乗効果が
得られて、少量の繊維の添加により爆裂を効果的に防止
することができるものと考えられる。なお、このような
加熱時における速やかな空隙の形成には、５００℃に加
熱した時の重量残存率（非蒸発量)が３０％以下である
有機繊維が好ましく用いられる。また、無機繊維として
は、鋼やステンレスなどの金属繊維等が好ましく用いら
れる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい構成につ
いて詳細に説明する。高強度コンクリートの近年の設計
値によれば、水結合材比２０％程度のコンクリートを使
用する部材の設計基準強度はおよそ１００〜１２０Ｎ／
ｍｍ²程度であり、これにより５０階〜７０階程度の超
高層鉄筋コンクリート造建築物の実用化が可能となって
いる。さらに高層な建築物を実現するためには、より高
強度のコンクリートが必要とされ、水結合材比をさらに
低減し、１６％程度とするような超高強度コンクリート
の実用化が必要とされている。本発明のコンクリート組
成物は、このような目的の水結合材比２０％以下のコン
クリートに適用される。本発明において、コンクリート
に添加する有機繊維は、火災などの熱印可時に速やかに
溶融して空隙を形成し、コンクリートマトリックス中で
発生する水蒸気を拡散させて爆裂を防止し得るものであ
れば、特に制限はなく、一般的な熱可塑性高分子からな
る有機繊維が使用できるが、効果の観点からは、５００
℃に加熱した時の重量残存率が３０％以下である有機材
料により形成されたものが好ましい。

【００１３】各種有機繊維における５００℃に加熱した
時の重量残存率には、各種あるが、重量残存率の大きい
繊維を使用した場合には、火災時に、繊維の蒸発によっ
て形成される爆裂防止用のコンクリート中の水蒸気の逃
し穴が十分形成されず、爆裂防止に対する繊維の効果
は、大きくそこなわれてしまう懸念があり、本発明者ら
の検討によれば、５００℃に加熱した時の重量残存率の
小さい繊維程、火災時によく蒸発し、効果的に水蒸気の
逃し穴を形成することができ、少ない繊維で有効に爆裂
を防止できることになる。蒸発により蒸発前の繊維体積
に匹敵する容積の大きな空孔が形成され、その空孔が水
蒸気逃し穴としてよく機能し、好ましい耐爆裂性を発現
するという観点からは、５００℃に加熱した時の重量残
存率が３０％以下の繊維が望ましい。

【００１４】本発明における、５００℃に加熱した時の
重量残存率の測定方法について説明する。まず、有機繊
維の気乾質量を測定して６〜７ｍｇを秤量し、示差走査
熱分析法により測定を行う。具体的な測定条件として
は、示差走査熱量天秤（ＴＡＳ２００、理学電気社製）
を用いて、アルミナ製サンプルホルダーにて、温度上昇
率：５．０℃／分、測定時間間隔：０．６秒にて測定す
る。

【００１５】有機材料との関係でいえば、比較的溶融・
蒸発温度の低い繊維であるポリプロピレン、ポリビニル
アルコールを前記条件で測定すると、それぞれ重量残存
率が１４％、１８％であり、本発明に特に好適に使用し
得ることがわかる。これに対して、ポリ塩化ビニル、ア
クリル繊維は重量残存率が３０％を超えるため、十分な
耐爆裂性の効果を期待することはできない。このような
観点から、例えば、ポリプロピレン系、ポリビニルアル
コール系、ビニリデン系などの有機材料からなる有機繊
維が好ましく挙げられる。

【００１６】また、有機繊維の形状についていえば、加
熱時の耐爆裂性をもたらす水蒸気拡散用の細孔の作用を
検討して選択されるべきであるが、爆裂防止に適した繊
維の直径は５〜５００μｍであることが望ましい。繊維
直径が小さすぎると水蒸気の経路として好ましい大きさ
の空孔を形成し難く、多きすぎる場合には、高密度コン
クリートに対して十分な耐爆裂性を発現し難く、また、
強度が低下する傾向がある。

【００１７】また、繊維の長さは、５〜４０ｍｍである
ことが好ましい。この範囲で、好ましい耐爆裂効果と均
一分散性が得られる。繊維長が長すぎる場合、コンクリ
ート組成物中での分散性が悪化し、均一なコンクリート
を得難くなると共に、局所的な耐爆裂効果の低下が懸念
される。これらの有機繊維は、コンクリート中で凝集す
ることなく、それぞれが均一に分散が可能であれば、モ
ノフィラメントでもストランド状の繊維でも使用するこ
とができる。また、モノフィラメントの場合でも、必ず
しも円柱形でなくてもよく、流動性を損なわない限り
は、中空繊維や異形断面繊維、表面に細孔や微細な分岐
が存在する繊維であってもよい。

【００１８】本発明の耐爆裂性コンクリートにおける有
機繊維の混入量については、多いほど水蒸気拡散性は向
上するが、一方、コンクリートの強度や硬化前のコンク
リート組成物の流動性は低下する傾向にあり、これらを
考慮すると０．０５〜０．５０容量％の範囲であること
が好ましい。本発明に用いられる有機繊維の如く、高温
で速やかに蒸発がおこり、有効な空隙を形成しやすい繊
維を用いた場合においても０．０５容量％未満では爆裂
防止効果が不十分となる傾向がある。

【００１９】本発明のコンクリートにおいては、前記有
機繊維に加えて無機繊維を含有することを特徴とする。
無機繊維は、コンクリート組成物中に有機繊維とともに
混入され、有機繊維による流動性の低下を抑制すると共
に、コンクリートマトリックス中にあって、火災時のコ
ンクリート表面に発生する熱応力に抵抗してコンクリー
トの剥離を抑制することにより耐爆裂を発現する機能を
有する。このような観点から、使用される無機繊維の長
さは、コンクリートの混合、打ち込み時の物性を考慮す
れば、骨材の最大寸法と同等もしくはより大きいものが
好ましく、得られる爆裂抑制効果も大きい。具体的に
は、超高強度コンクリートの骨材の最大寸法は一般に５
〜２５ｍｍ程度であるが、骨材の最大寸法は同寸法の篩
い目を通過するものとして表されるため、実際には扁平
な骨材など最大寸法以上の骨材が相当量含まれている。
このような観点から、無機繊維の長さは５〜４０ｍｍの
範囲が望ましい。無機繊維長が短すぎるとコンクリート
の拘束による補強硬化が低下し、一方、これらの繊維が
長すぎるとフレッシュコンクリートの流動性を低下させ
る傾向があり、作業性の確保が困難である。実用上から
は無機繊維の長さは５〜４０ｍｍ程度であることが爆裂
防止効果と流動性の双方の観点からより好ましい。

【００２０】無機繊維はモノフィラメントでも、収束さ
れたストランド状のものでもよいが、有機繊維の耐爆裂
性の確保と流動性の低下抑制効果の観点から、直径は５
０〜２０００μｍ程度のものが好適である。無機繊維の
形状は必ずしも円柱形でなくてもよく、長さと最大径が
上記好ましい範囲であれば、紡錘状や針状でもよく、異
形断面繊維でもよく、アスペクト比が適度で、且つ、表
面積の大きいものや、端部をフック状に変形したファイ
バー等がコンクリートとの接合性の観点から好ましい。
上記の無機繊維としては、鋼繊維、ステンレス繊維など
に代表される金属繊維や、炭素繊維、ガラス繊維などが
挙げられる。効果や入手容易性の観点からは金属繊維が
好ましいが、高温環境下において強度低下のない炭素繊
維やガラス繊維などの非金属無機繊維もまた本発明にお
いては、好ましい効果を上げることが確認されている。
金属繊維としては、例えば、鋼繊維補強コンクリートに
用いられる鋼繊維なども好適に使用することができ、円
柱状のカットワイヤータイプの他、せん断ファイバー、
切削ファイバー、メルトエクストラクションフィバーな
どの変形繊維も本発明に好適に使用され、これらは例え
ば、（株）ブリヂストン製のタフグリップ、日本鋼管
（株）製のテスサ、神戸製鋼（株）製のシンコーファイ
バー、日本冶金（株）製のＮＡＳファイバーなどの市販
品としても入手可能である。

【００２１】なお、この無機繊維は、コンクリートを拘
束し、熱応力に抵抗して剥離を抑制する補強材としての
機能を果たすため、適度な引張耐力（引張強度）が必要
となる。爆裂防止に有効な引張耐力は６００Ｎ／ｍｍ²
以上であり、好ましくは６００Ｎ／ｍｍ²〜３０００Ｎ
／ｍｍ²の範囲である。このような強度を有する無機繊
維であれば高温加熱条件下でもコンクリートに対する十
分な拘束力が確保され、有効である。なお、ここで引張
強度は、土木学会コンクリート用鋼繊維品質規格Ｊ
ＳＣＥ−Ｅ１０１に記載の方法により測定することが
できる。

【００２２】無機繊維の添加量は、水結合材比が小さく
圧縮強度が高いほど多く、部材に加わる応力が高いほど
多いことが好ましい。したがってコンクリートの水結合
材比および設計応力に応じて、爆裂抑制効果が発揮され
る範囲でもっとも少ない量を選択することが望ましい。
このような観点から、本発明の如き水結合材比が２０％
以下の高強度コンクリートの場合には、添加量は０．１
〜２．０容量％の範囲で耐爆裂性能とフレッシュコンク
リートの流動性のバランスのよい組成物が得られる。な
お、フレッシュコンクリートの流動性低下抑制の観点か
らは、有機繊維と無機繊維の上記好ましい添加量の他、
両者の比率も重要であり、１：０．２〜１：２０の範囲
であることが好ましい。また、この配合比であれば、無
機繊維で補強されたコンクリートマトリックス及び、そ
のマトリックス中に均一に配置された有機繊維の機能に
より、高温加熱時のコンクリートの熱応力による剥離防
止効果と水蒸気の拡散効果のいずれもが好適に発揮され
る。また、同様の観点から、有機繊維の直径を１とした
とき、無機繊維の直径はその５〜２００倍であることが
好ましい。この範囲において、有機繊維のさらに好まし
い分散を達成しうる。

【００２３】本発明の耐爆裂性コンクリートは、前記の
水結合材比、及び有機繊維、無機繊維の添加以外の成
分、具体的には、セメント、水、微粉末混和材料、骨
材、化学混和剤などについては特に制限はなく、一般的
な公知のコンクリート組成物のいずれにも目的に応じて
適用することができる。以下、これらの成分について順
次説明する。

【００２４】本発明に使用する結合材は、セメントおよ
び混和材を含む。本発明が適用できるセメントの種類は
特に限定されるものではなく、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あるいは高炉セメン
ト、フライアッシュセメント等の混合セメントのいずれ
をも適宜選択して用いることができる。なお、コンクリ
ートの水結合材比が３０％を上回る如き通常のコンクリ
ートの場合には火災時にコンクリートに生ずる爆裂の影
響が問題にならないレベルであり、また、本発明の目的
である高強度、且つ、爆裂防止効果の向上を考慮すれ
ば、本発明は、水結合材比が２０％以下の高強度コンク
リートに適用して特に有用であり、この水結合材比は本
発明において必須の構成であることはいうまでもない。

【００２５】微粉末混和材料としては、シリカフュー
ム、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ等をの公知の混
和材料を用いることができる。なかでも、近年、高強度
発現性に優れた混和材料として注目されている、特開平
６−２１１５５０号公報などに記載のガラス質シリカを
含有する微粒子シリカフュームが好ましく用いられる。
これらのシリカフュームはセメント粒子表面に凝集して
これらを被覆し、水結合材比率の小さいフレッシュコン
クリートの流動性確保に有用である。

【００２６】骨材は、公知の粗骨材、細骨材を目的に応
じて配合することができるが、高強度の発現しやすい硬
質砂岩、石英片岩、安山岩等が有効である。配合量もま
た、公知の範囲で適宜選択することができる。化学混和
剤としては、高強度コンクリートに汎用される高性能減
水剤を用いることが好ましい。このような化学混和剤と
しては、例えば、ナフタレンスルホン酸ホルマリン高縮
合物塩、水溶性ビニル共重合体などが挙げられ、公知の
ものを適宜選択して使用できる。なかでも、特許第２６
４６４４９号公報に記載の（メタ）アクリル酸系構造単
位を含む特定水溶性ビニル共重合体などが好ましく用い
られる。

【００２７】

【実施例】以下に、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制限されるものではな
い。（実施例１〜４、比較例１〜６）（１）コンクリートの材料セメント：低熱ポルトランドセメント細骨材：砕砂（最大寸法５ｍｍ、表乾密度２．６７ｇ／ｃｍ³、吸水
率１．７５％、実積率５４．９％ｍ、粗粒率２．７８）粗骨材：硬質砂岩砕石（最大寸法２０ｍｍ、表乾密度２．６６ｇ／ｃｍ³、吸
水率１．７５％、実積率５９．９％ｍ）混和材：粉体シリカフューム（比重２．２、比表面積１４ｍ²／ｇ、ＳｉＯ₂含有量９
４％）混和剤：ポリカルボン酸塩系高性能ＡＥ減水剤（竹本油脂社製、高性能減水剤ＳＳＰ−１０４）有機繊維：ポリプロピレン繊維（比重１．０、耐熱温度１６０℃、付着水分率３０％、
５００℃に加熱した時の重量残存率１４％、繊度１７ｄ
ｔｅｘ、繊維直径０．１ｍｍ、長さ１０ｍｍ）無機繊維：鋼繊維（比重７．７５、繊維直径０．８ｍｍ、長さ３０ｍｍ）（２）コンクリートの調合下記表１に示す調合により、水結合材比が１５％の高強
度コンクリートを基材として実験した。コンクリート
は、練り上がり時のスランプフロー値が６５ｃｍ±５ｃ
ｍとなるよう高性能減水剤の量により調整した。

【００２８】

【表１】

【００２９】（３）コンクリートの製造練混ぜは強制２軸型ミキサで行った。１バッチの練り混
ぜ量は１００リットル以下とした。細骨材、セメント、
シリカフュームを１５秒空練りした後、水と混和剤を投
入し１分練混ぜた後、粗骨材を投入した。粗骨材投入後
の練混ぜ時間を２分とし、粗骨材投入後、６０秒間練り
混ぜ後に有機繊維及び無機繊維を混入し、さらに６０秒
間練り混ぜてコンクリートを得た。

【００３０】（４）コンクリートの流動性試験スランプフロー６０ｃｍのコンクリートのＬフロー速度
を、特許登録第２５８９７５７号に記載のＬフロー試験
方法によりＬフロー初速度を測定し、コンクリートの流
動性を判定した。流動速度の大きいものは粘性が低く、
流動性に優れたコンクリートといえる。結果を下記表２
に示した。また、有機繊維及び無機繊維を全く混入しな
かったものをコントロール（比較例１）とし、水結合材
比の高いもの（水結合材比２３％）を対象例として、同
様の測定を行った結果も表２に併記した。

【００３１】（５）耐火試験耐火試験は、直径１５ｃｍ、高さ３０ｃｍの円柱供試体
として、直径に対して垂直方向中心部に直径１３ｍｍの
異形鉄筋を配した円柱試験体により行った。試験体は打
設後、室内に静置し、所定の材齢（２６週）が経過した
後、加熱試験を行った。試験時には、ＪＡＳＳ５Ｎ
Ｔ−６０２に準じた試験方法で含水率を計測した。試験
は、試験体を耐火試験用載荷加熱炉の中央に設置し、Ｉ
ＳＯ８３４（旧建設省告示２９９９号）に定められた標
準加熱温度曲線Ｔ＝３４５ｌｏｇ（８ｔ＋１）＋２０
（ｔ：時間（分））に沿って、６０分間加熱を継続し、
破壊の状況を確認した。供試体の加熱前の重量および所
定時間加熱後の重量を測定し、加熱による重量減少率で
爆裂の程度を評価した。即ち爆裂しやすいコンクリート
は、爆裂により供試体の表面からコンクリートが飛散し
失われるため、加熱前後の重量減少率が大きいと言え
る。

【００３２】重量減少率は下式で表す。供試体の重量減少率（％）＝［〔加熱前の重量（ｇ）−
加熱後の重量（ｇ）〕／加熱前の重量（ｇ）］下記表２に載荷加熱試験の結果を併記する。１種類につ
き３本の供試体の試験を行い、３本の供試体の重量減少
率の平均値を試験結果とした。

【００３３】

【表２】

【００３４】上記表２に明らかなように、本発明の耐爆
裂性コンクリートである実施例１乃至４では、繊維を混
入しないコンクリート（比較例１）に対して流動性の低
下は少なく、実用上問題のないレベルであることがわか
る。また、耐火試験においては、重量減少率は２０．８
〜２３．５％であり、外観の変化を目視でかんさつした
ところ、供試体の表層が部分的に剥落している状態であ
り、大きな爆裂は生じていなかった。これらは重量変化
が繊維を混入しないコンクリートに比較して著しく低下
しており、十分に爆裂を防止する効果があることがわか
る。一方、有機繊維及び無機繊維のいずれも添加しない
比較例１（コントロールの試料）では、流動性には問題
はないが、このように水結合材比が低いものは、水結合
材比が比較的高い対象例に比べて耐火試験における重量
変化が大きく、外観上も、激しく爆裂を生じ、中心部分
のコンクリートが残っているだけであった。対象例であ
る水結合材比の比較的高い試料は、重量減少率が３５％
であったが、爆裂は表層のみに生じ、水結合材比の低い
比較例１に比べれば爆裂の状態は抑制されている。

【００３５】一方、無機繊維のみを添加した比較例２、
３では、繊維を添加しないものに比べて、流動性はほぼ
同等であるが、耐火試験においては若干の向上が見られ
るものの、いずれも爆裂を生じ、重量減少率からも実用
上十分な爆裂防止効果がみられないことがわかった。ま
た、有機繊維のみを添加した比較例４〜６でも、同様の
傾向が見られ、耐火試験においては有機繊維の添加量の
向上に従って若干の向上が見られるものの、爆裂を生
じ、重量減少率からも実用上十分ではないことがわかっ
た。流動性については、有機繊維の添加量を０．５容量
％とした比較例６において流動性の著しい低下が見られ
た。また、流動性のみに着目すれば、有機繊維を等量含
有する実施例３、４と比較例５との対比において、無機
繊維の併用により、若干ではあるが流動性が向上してお
り、両者の併用による流動性の低下抑制効果が確認され
た。

【００３６】

【発明の効果】本発明は前記構成としたため、水結合材
比が低いコンクリートにおいても、流動性を低下させる
ことなく、爆裂を効果的に抑制することができ、経済性
の高い高強度の耐爆裂性コンクリートを提供しうるとい
う効果を奏する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｅ２１Ｄ 11/10 Ｅ２１Ｄ 11/10 Ｚ // Ｃ０４Ｂ 111:28 Ｃ０４Ｂ 111:28 (72)発明者古平章夫千葉県印西市大塚一丁目５番地１株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者藤中英生千葉県印西市大塚一丁目５番地１株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者武田浩千葉県印西市大塚一丁目５番地１株式会社竹中工務店技術研究所内Ｆターム(参考） 2D055 KA01 KA02 KA03 4G012 PA15 PA17 PA19 PA20 PA24 PC15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント、水、微粉末混和材料、骨材及
び化学混和剤を含有し、水結合材比が２０％以下である
耐爆裂性コンクリートであって、有機繊維を０．０５〜０．５０容量％、及び、無機繊維
を０．１〜２．０容量％を含有し、且つ、両者の含有比
率（容量比）が１：０．２〜１：２０の範囲にあること
を特徴とする耐爆裂性コンクリート。
【請求項２】前記有機繊維が、直径５〜５００μｍ、
長さ５〜４０ｍｍであり、５００℃に加熱した時の重量
残存率が３０％以下である有機材料により構成されるこ
とを特徴とする、請求項１に記載の耐爆裂性コンクリー
ト。
【請求項３】前記有機繊維を構成する有機材料が、ポ
リプロピレン、ポリビニルアルコールからなる群より選
択される１種以上であることを特徴とする、請求項１に
記載の耐爆裂性コンクリート。
【請求項４】前記無機繊維が、長さ５〜４０ｍｍであ
り、且つ、引張強度６００Ｎ／ｍｍ²以上、直径が５０
〜２０００μｍであることを特徴とする、請求項１に記
載の耐爆裂性コンクリート。
【請求項５】前記無機繊維が、鋼繊維、ステンレス繊
維、炭素繊維、ガラス繊維及びこれらのストランドより
選択される１種以上であることを特徴とする、請求項１
に記載の耐爆裂性コンクリート。