JPH0449005A - コンクリート充填部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼管の内部に硬化コンクリートが充填されて
いるコンクリート充填部材に関し、特に超高層建築物の
構造部材として有利に用いられるコンクリート充填部材
に関するものである。

〔従来の技術］ 近年は超高層ビルまたはその他の大型の超高層建築物の
構築が益々盛んになる趨勢にあるが、このような超高層
建築物では、その構造部材に作用する応力が甚大になる
ため、この構造部材の自重の軽減を計ることが重要とな
っている。そこで断面寸法が小さくても高靭性かつ高耐
力の柱部材として、鋼管の内部にコンクリートが充填さ
れているコンクリート充填部材が今日広く採用されてい
る。このようなコンクリート充填部材は、それの軸方向
に作用する圧縮力に対する耐力を内部の充填コンクリー
トが単独にまたは主として負担するとともに、この圧縮
力の作用時に生ずる円周方向引張力に対する引張力を鋼
管が負担して、三次元応力状態で高靭性かつ高耐力を発
揮するものであって、引張力に対しては弱いが、圧縮力
に対しては強いコンクリートと、この逆の特性を有する
鋼材とがそれぞれ長所を発揮してそれらの短所を互いに
補い合う特徴を有するうえにコンクリートを囲む鋼管を
型枠としても好都合に利用できるという利点も備えてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

このコンクリート充填部材のような合成部材において上
述のように優れた機械的強度を発揮させるためには、そ
の内部の硬化コンクリートと周囲の鋼管との間に十分な
付着力が存在して、両者の優れた一体性を確保すること
が望まれるが、鋼管内にコンクリートを打設してコンク
リート充填部材を製造する場合には、 ■　鋼管内部に充填されるコンクリートにブリージング
が発生するのを避けるのは困難であり、このブリージン
グによって硬化コンクリートと鋼管との付着力が低下し
て、両者の間で所期の一体性を得ることが困難となるう
えに、コンクリート中で粗骨材の分離が起きて、硬化コ
ンクリートの軸方向に関する強度にバラツキを生し、そ
れによって硬化コンクリート自体の部分的な圧縮強度の
低下、したがってコンクリート充填部材の強度低下をも
たらし、 ■　上方からコンクリートを投入するか、あるいは下方
からコンクリートを圧入して側管内にコンクリートを一
度に打設するに当たって、この鋼管が長尺であると、鋼
管内でコンクリートが移動しなければならない距離が長
くなるため、コンクリート中で骨材分離が生じやすくな
り、したがって硬化コンクリートの軸方向に関する強度
にバラツキが生じて、上記のようなコンクリート充填部
材の強度低下を招き、また ■　第３図に示されるように、梁部材５と鋼管２′との
接合用ブラケット６が鋼管内面に突出していたり、ある
いはコンクリートの沈下を防止するためにダイヤフラム
４が鋼管内面に突出して設けられている鋼管２°にコン
クリート１°を充填すると、従来のコンクリートではそ
の流動性および充填性が必ずしも十分でないため、これ
らのブラケット６またはダイヤフラム４の周辺、特にそ
の下面にそれぞれ空隙７または８を生じこれらの空隙が
硬化コンクリートの断面寸法を少なくしてコンクリート
充填部材の強度低下を引き起こす、という問題があった
。

〔研究に基づく知見事項〕

そこで、本発明者は、上記の問題に鑑みて種々研究を重
ねた結果、 ■　鋼管の内部に充填するコンクリートとして、０．２
〜０．５　ｋｇ／ｒｄの配合割合の水溶性増粘剤を含有
しているコンクリートを用いると、水：１５２ｋｇ／ボ
、セメント：３４６ｋｇ／ＩＴｆ、粒径５ｗ以下の砂：
８４１ｋｇ＃ｒｆおよび粒径５〜２０５ｍ＋の粗骨材：
９６７　ｋｇ／ｎ（の配合割合を有するコンクリートに
含有させる水溶性増粘剤：メチルセルロースの配合量（
Ｍ）を種々変化させた場合に、混練後の放置時間（日数
：Ｄ）に対してブリージング率二Ｂ（％）（このブリー
ジング率は混合水量に対するブリージング水量をもって
表す）がどのように変わるかを調べてグラフに表した第
４図に見られるように、このコンクリートにおけるブリ
ージングが著しく抑制されて、ブリージングに起因する
鋼管と硬化コンクリートとの付着力の低下およびコンク
リート中の粗骨材の分離が防止される結果、コンクリー
ト充填部材における前述のような不十分な一体性および
コンクリートの軸方向に関する品質のバラツキ、したが
って強度低下が回避されること、 ■　上記のように水溶性増粘剤を含有するコンクリート
は非常に粘稠性に冨んで、材料分離抵抗性が向上するた
め、打設時に移動するコンクリートの移動距離が長い場
合でも骨材分離が起こり難くなること、 ■　このコンクリートは既に大きな流動性および充填性
を備えているが、これに０，３〜１．５．ｋｇ／ｍの配
合割合のＡＥ！水剤をさらに加えると、この流動性およ
び充填性は一層改善されて、突起物またはダイヤフラム
等が突出している複雑な内面形状を呈する鋼管内部にも
空隙を残すことなく、隅々までコンクリートを充填でき
ること、■　コンクリート中に含有される水溶性増粘剤
の量が０．２　ｋｇ／ｍ３未満ではブリージングの発生
および粗骨材の分離が満足に抑制されず、一方その含有
量が０．５ｋｇ／ｍを越えると、ブリージングの発生お
よび粗骨材の分離は抑制されるけれども、硬化コンクリ
ートの圧縮強度が、水溶性増粘剤を加えてないコンクリ
ートの圧縮強度よりもかえって低下する場合も起こり得
るほど、低下すること、および ■　コンクリート中に添加されるＡＥｆＩｉ水剤の量が
０．３　ｋｇ／ボ未満では、流動性および充填性におけ
る前記の一層の改善効果が得られず、一方その添加量が
１．５　ｋｇ／ボを越えると、骨材分離や異常凝結を生
じる場合があること、 を見出した。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記知見に基づいて発明されたもので、鋼管
と、この鋼管内部に充填された硬化コンクリートからな
るコンクリート充填部材において、鋼管と硬化コンクリ
ートとの付着力を増大させて、両者の一体性を高めると
ともに、全体として高靭性かつ高耐力を備えたコンクリ
ート充填部材を提供することを目的とし、 （１）コンクリートが硬化することによって生成した硬
化コンクリートが鋼管の内部に充填されているコンクリ
ート充填部材において、前記コンクリートが０．２〜０
．５　ｋｇ／ｒｆｆの配合割合の水溶性増粘剤を含有し
ていることを特徴とする、コンクリート充填部材、およ
び （２）コンクリートが硬化することによって生成した硬
化コンクリートが鋼管の内部に充填されているコンクリ
ート充填部材において、前記コンクリートが０．２〜０
．５　ｋｇ／ｒｒｆの配合割合の水溶性増粘剤および０
．３〜１．５　ｋｇ／ｎｌの配合割合のＡＥ減水剤を含
有していることを特徴とする、コンクリート充填部材 に係るものである。

〔発明の詳細な説明〕

水溶性増粘剤は、前述のように、コンクリートにおける
ブリージングの発生、したがって鋼管に対するコンクリ
ートの付着力の低下、および粗骨材の分離、したがって
硬化コンクリートの軸方向に関する圧縮強度のバラツキ
を防止するとともにコンクリートの流動性および充填性
を改善する作用を有するが、この水溶性増粘剤としては
、本発明の技術分野において従来用いられているいずれ
の水溶性増粘剤も用いることができ、その中でも、例え
ばメチルセルロース、アニオン性ポリアクリルアミドお
よびヒドロキシエチルセルロースがそれぞれ好ましく用
いられ、また、これらの増粘剤は２種以上併用すること
もできる。

水溶性増粘剤の含有量は、０．２〜０．５　ｋｇ／ｍ３
であることが重要である。この含有量の単位は、水、セ
メント、細骨材および粗骨材からなる混合物すなわちコ
ンクリート１ボに対して配合される増粘剤の軸重量を意
味している。

鋼管としては、本発明の技術分野において従来用いられ
ている、あらゆる成分組成からなる鋼材で造られた、ど
のような形状および寸法を有する鋼管でも用いることが
でき、例えば、角形鋼管や丸形鋼管が好都合に用いられ
る。

また、必要に応じて、本発明のコンクリートに添加され
るＡＥＩ水剤は、コンクリートのスランプフロー値を適
切に調整して、そのコンクリートの流動性および充填性
を一層改善する作用を有するので、このＡＥ減水剖を本
発明の範囲内で含有するコンクリートは、打設に際して
振動締固めを若干施すか、または全く施さなくても、内
部に空洞や豆板を生しることなく、鋼管内部に充填する
ことができ、施工が極めて容易になる。

このＡＥｆｉ水剤としては、本発明の技術分野において
従来用いられてきた、とのＡＥ減水剤でも採用できるが
、例えばりゲニンスルホン酸系化合物、高縮合トリアジ
ン系化合物、アニオン系化合物、オキンカルボン酸系化
合物などが好ましく用いられる。

〔実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

実施例１ 粒径５閣以下の細骨材、粒径５〜２０■の粗骨材および
ＡＥ減水剤としてリグニンスルホン酸系化合物を用いて
、第１表に示されるような水セメント比、細骨材率およ
び配合量を有する本発明コンクリート１〜４（メチルセ
ルロースを含む）およヒ比較コンクリート１〜２（メチ
ルセルロースを含まず）をそれぞれ製造して、これらの
コンクリート試料のスランプ値および空気量を測定し、
ついでこれらのコンクリートをそれぞれ直径３１８．５
閣、厚み６．９閣の丸形鋼管内に充填した後、２８日間
標準養生させて、いずれも第１図に示されるように、こ
の丸形鋼管２内にコンクリート１が充填された構造を有
する本発明コンクリート充填部材１〜４および比較コン
クリート充填部材１〜２を製造した。

ついで、これらのコンクリート充填部材における硬化コ
ンクリートと鋼管との付着強度を調べるために、変位針
および鋼管に貼付したひずみ計によって硬化コンクリー
トと鋼管とのすべり量（■）が０．０５．０．１０．０
．１５．０．２０および０．２５となったときの付着応
力度（ｋｇｆ／ｃｄ）と最大付着応力度（ｋｇｆ／ｃｊ
）　とを測定した。

以上のようにして測定されたスランプ値および空気量の
値を第１表に示す一方、種々のすべり量に対する付着応
力度および最大付着応力度の値を第２表に示した。

第２表に示される結果から、本発明コンクリート充填部
材１〜４のすべり量に対する付着応力度および最大付着
応力度は、いずれも充填部材１〜２の種々のすべり量に
対する付着応力度および最大付着応力度よりも大きく、
本発明コンクリート充填部材（１〜４）は比較コンクリ
ート充填部材１〜２（従来のコンクリート充填部材）よ
りも、内部コンクリートと周囲の鋼管との付着強度が大
きく、一体性に優れた合成部材であることがわかる。

実施例２ 実施例１において製造した本発明コンクリート１および
比較コンクリート１を６００閣×４５０■×１８００閣
の型枠内に投入して２８日間標準養生させた後、脱型後
の硬化コンクリートの下端からそれぞれ２０Ｃ１１，６
０１，１００ＣＩ、１４０ｃｍおよび１８０１隔てた位
置で採取した直径１００■×高さ２００■のコア供試体
の各圧縮強度を一軸圧縮強度試験方法により測定して、
その結果をコア採取高さ：ｈ（ａｍ）に対するコア供試
体の圧縮強度：Ｓ（ｋｇｆ／ｃｄ）のグラフの形で第２
図に示した。

第２図に示された本発明コンクリートｌに関するグラフ
ａおよび比較コンクリート１に関するグラフｂから、比
較コンクリート１では、コア採取高さ：ｈが高くなるほ
どブリージングや粗骨材分離の発生および圧密作用によ
ってコンクリートの圧縮強度が益々低下するのに対し、
本発明コンクリート１ではコア採取高さが高くなっても
コア供試体の圧縮強度が低下することなく、充填コンク
リートの下端から上端に至るまでほぼ均一な高い圧縮強
度が維持されており、本発明コンクリート１ではブリー
ジングおよび骨材の分離が阻止されて、軸方向に関して
強度のバラツキを生じない、優れた強度のコンクリート
充填部材を形成できることがわかる。

〔発明の効果〕

以上述べた説明から明らかなように、本発明によると、
鋼管内に充填されるコンクリートにおいてブリージング
の発生および骨材の分離が抑制されて、鋼管と硬化コン
クリートとの付着力が向上するとともに、軸方向の品質
、したがって強度の均一化が図られる結果、全体として
高靭性かつ高耐力のコンクリート充填部材が提供され、
特に超高層建築物の建造に適した構造部材を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明または従来技術によって製造されるコ
ンクリート充填柱を示す部分縦断側面図、第２図は本発
明および従来技術によるコンクリート充填部材の内部コ
ンクリートの高さ対圧縮強度の関係を示すグラフ、第３
図は内面に種々の突起物を有する鋼管内部に従来のコン
クリートを充填した場合に生ずる空隙を示すための縦断
面図、そして第４図は経時的に変化するコンクリートの
ブリージング率が、水溶性増粘剤の添加量に対してどの
ように変化するかを示すグラフである０図において、 １、　１　　・・・コンクリート、２．２　・・・ａ管
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンクリートが硬化することによって生成した硬
   化コンクリートが鋼管の内部に充填されているコンクリ
   ート充填部材において、前記コンクリートが０．２〜０
   ．５ｋｇ／ｍ＾３の配合割合の水溶性増粘剤を含有して
   いることを特徴とする、コンクリート充填部材。
2. （２）コンクリートが硬化することによって生成した硬
   化コンクリートが鋼管の内部に充填されているコンクリ
   ート充填部材において、前記コンクリートが０．２〜０
   ．５ｋｇ／ｍ＾３の配合割合の水溶性増粘剤および０．
   ３〜１．５ｋｇ／ｍ＾３の配合割合のＡＥ減水剤を含有
   していることを特徴とする、コンクリート充填部材。