JPH10121488A

JPH10121488A - 建物用コンクリート基礎

Info

Publication number: JPH10121488A
Application number: JP28211996A
Authority: JP
Inventors: Tooru Imanara; 徹今奈良; Mitsuharu Tezuka; 光晴手塚; Moriyasu Nakamura; 守康中村; Hisashi Aoyanagi; 久志青柳
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1996-10-24
Filing date: 1996-10-24
Publication date: 1998-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】破断強度を超える強い負荷がかかった場合で
も破断分離しにくく高い靱性を有する建築用コンクリー
ト基礎を提供する。【解決手段】繊維強化材を配合したコンクリートおよ
び基礎の長手方向に埋設した長尺の棒からなる建物用コ
ンクリート基礎。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、住宅などの建物用コン
クリート基礎に関する。

【０００２】

【従来の技術】住宅などの建物用基礎に繊維強化材を配
合したコンクリートを打設、硬化させると、繊維強化材
の働きにより鉄筋を埋設した場合と同等あるいはそれ以
上の強度を発現させることが可能である。この場合、鉄
筋を配設する必要がないので、通常の鉄筋コンクリート
基礎と比較して工数削減が可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、繊維強化材を
配合したコンクリートからなる基礎の場合、地盤の不同
沈下や地震により基礎に亀裂が入った際に基礎自体が破
断分離し、建物性能に支障を来す恐れがある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは破
断強度を超える強い負荷がかかった場合でも破断分離し
にくく、高い靱性を有する建物用コンクリート基礎を提
供するべく検討した結果、基礎の内部に基礎の長手方向
に長尺の棒を埋設することにより靱性が向上し、破断分
離しにくくなることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。すなわち、本発明の要旨は、繊維強化材を配合した
コンクリートおよび基礎の長手方向に埋設した長尺の棒
からなる建物用コンクリート基礎に存する。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明のコンクリート基礎は、図
１に示すように繊維強化コンクリート製の基礎の内部の
長手方向に長尺の棒を埋設したものである。長尺の棒は
破断伸度が繊維強化コンクリートの破断伸度より少なく
とも０．０２％は大きく、繊維強かコンクリート破断時
に長尺の棒が破断しないものであればよい。長尺の棒の
破断伸度が上記よりの範囲より小さいとコンクリートが
破断する前に長尺の棒が破断してしまうので好ましくな
い。長尺の棒の破断強度は、通常１５〜３００kg/mm2で
ある。また、棒の直径は必要な棒の強度により適宜選択
されるが、通常０．５〜３０mm、好ましくは１〜２０m
m、本数は１本以上である。長尺の棒は、複数の棒を繋
げて長尺にする場合には、通常１０mm以上、好ましくは
２０mm以上、より好ましくは３０mm以上重ねて繋ぐと、
十分な強度が確保できる。長尺の棒の長さは、建物用コ
ンクリート基礎の長手方向の長さと同等の長さであるこ
とが好ましい。

【０００６】長尺の棒の材質は金属、高分子、繊維強化
材料のいずれでもよい。金属としては、鋼、鉄、ステン
レス、アルミニウム、銅等が挙げられる。高分子として
は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、
ＡＢＳ、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテ
レフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド等が挙げ
られる。繊維強化材としては、例えば炭素繊維、ガラス
繊維などを長手方向に引きそろえて熱硬化性または熱可
塑性高分子などで固定した複合材などが挙げられる。長
尺の棒の形状は円柱状でも角柱状でもよく、表面は滑ら
かでも突起があってもよい。

【０００７】長尺の棒を埋設する位置は所定のかぶり厚
を確保できればどこでもよい。かぶり厚は、例えば、長
尺の棒が鉄である場合は、通常１０ｍｍ以上、好ましく
は２０mm以上、より好ましくは３０mm以上あればよい。
長尺の棒を埋設する高さは基礎の上部、中部、下部のい
ずれでもよい。基礎の上方から曲げ荷重がかかった場
合、棒を上部に埋設すれば、圧縮耐力に寄与し、下部に
埋設すれば、引張耐力寄与する。中部に埋設すると、耐
力上の寄与は小さいが、破断分離しにくくなるので、繊
維強化コンクリートの性質や形状、基礎への応力のかか
り方により、適宜埋設位置を選定できる。本発明の長尺
の棒は、単に基礎の内部に埋設するだけで、強度を向上
させることができるものであり、従来の補強用の鉄筋と
は、区別される。従来の補強用の鉄筋は、コンクリート
にかかる負荷に対応して長手方向の主筋とこれと直行す
る測筋（あばら筋）とをバランスよく配置して結束線で
結束して組み立てたものである。

【０００８】本発明でいう建物用基礎の形状は特に制限
されるものではなく、ベタ基礎、布基礎、独立基礎のい
ずれであってもよい。更にプリキャストコンクリート基
礎を製造する際にも本発明は適用可能である。一般的に
は建築基準法、同法施行令をはじめとする関係法令、規
則、細則、告示、通達、条例や住宅金融公庫融資基準な
どで規定されているものが好ましい。本発明に用いられ
るコンクリートは、実質的にセメント原料、粗骨材およ
び細骨材からなる。本発明においてコンクリートに用い
るセメント原料としては、特に限定されず、通常ポルト
ランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポ
ルトランドセメント、中庸熱セメント、アルミナセメン
ト等どれでも良い。添加量は、土木用および建築用とし
て用いられる通常の調合であれば特に問題なく、２００
〜１０００kg/m³の範囲がよい。

【０００９】粗骨材（砂利）としては、種類、径は、特
に限定されず、砕石、人工軽量粗骨材、酸化鉄鉱石など
どれでもよい。好ましくは、径が５０mm以下の砕石がよ
い。添加量は土木用および建築用として用いられる通常
の調合であれば特に問題なく、好ましくは３０〜６０％
が良い。細骨材（砂）としては、砂、珪石、砂利、シラ
スバルーン、フライアッシュ、シリカフューム等が挙げ
られる。添加量は土木用または建築用として用いられる
通常の調合であれば特に問題なく、好ましくは１５００
kg/m³以下がよい。細骨材率（砂率）は、土木用および
建築用として用いられる通常の調合であれば特に問題な
く、好ましくは３０〜６０％が良い。

【００１０】コンクリートに配合する繊維強化材として
は特に制限されるものではなく、通常、炭素繊維、有機
高分子繊維、金属繊維および鉱物繊維の群から選ばれた
ものが好適に用いられる。炭素繊維は軽量で導電率があ
り、発錆しないなどの特長があり、好ましい材料であ
る。炭素繊維のセメントへの混入量は通常０．５〜４容
量％程度である。有機高分子繊維には、ポリエチレン繊
維、ポリプロピレン繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維
等があり、一般に軽量であるが、引張強度、ヤング率、
耐熱性が低い。しかし、アラミド繊維のように強度、耐
熱性ともに金属に匹敵するものもある。

【００１１】金属繊維としては、例えば、鋼繊維が挙げ
られ、鋼繊維には鋼系とステンレス系があり、ほとんど
短繊維である。セメントに対する混入率は１％前後であ
るが、この混入によってコンクリートの引張強度、曲げ
強度、靱性を向上させ、耐衝撃性、耐疲労性、耐熱性を
大幅に向上させる。欠点としては、鋼繊維の場合、発錆
によって強化コンクリートの表面が汚染されることが挙
げられる。鉱物繊維には石綿繊維（アスベスト）、岩綿
繊維（ロックウール）、ガラス繊維などが挙げられる。
アスベストは強度、耐熱性、耐火性、経済性に優れ。セ
メントとの接合性にも優れているが、近年発ガン性の問
題から種々の規制が行われている。ガラス繊維として
は、耐アルカリガラス繊維が好ましい。セメントやコン
クリートはアルカリ性であり、通常のＦＲＰ用のＥガラ
スや断熱材用のグラスウールなどは使用困難である。耐
アルカリガラスとは、基本的にはＺｒＯ２が多量に含ま
れているものである。

【００１２】炭素繊維は特に軽量で高弾性率を必要とす
る場合に、またアラミド繊維はさらに耐衝撃性を必要と
する場合に用いられることが多い。ガラス繊維はこれら
の物性と価格のバランス（コストパフォーマンス）がよ
いことから広く用いられている。鋼繊維強化コンクリー
ト（ＳＦＲＣ）は比較的断面寸法の大きな構造材に用い
られる。また、ベルギーのＢｅｋａｅｒｔ社が開発した
鋼繊維（商品名ドラミックス）のように直径０．４〜
０．８ｍｍ、長さ３０ｍｍ、６０ｍｍで両端がかぎ状に
曲げられた波形が付いたものも知られている。炭素繊維
としては、好ましくは引張強度が３００ｋｇ／ｍｍ²以
上、伸度は１％以上であれば使用でき、例えばコールタ
ールピッチ、石油ピッチ、石炭液化物、ポリアクリロニ
トリル、セルロース等を原料とした炭素繊維を用いるこ
とができる。ここでいう、伸度とは炭素繊維の引張強度
をその引張弾性率で除した値である。

【００１３】繊維の長さとしては、使用される粗骨材の
最大寸法に対して１倍以上のもの、好ましくは２倍以上
がよく、実際の長さで言えば２０ｍｍ以上のもの、好ま
しくは３０ｍｍ以上のものである。繊維長が２０ｍｍ未
満であると、複合材料としての臨界繊維長に達していな
いため、補強効果が小さい。なお、２０ｍｍ以上の繊維
との混合であれば、２０ｍｍ未満の繊維を添加しても良
い。繊維を糸径としては、５〜３０μｍ、好ましくは６
〜１８μｍのものが用いられる。繊維ストランド１束の
本数としては、少ないほど補強効果が著しい。これは載
荷時に負担する繊維ストランドの本数が単純に増加する
ためである。

【００１４】繊維のサイジング剤の種類としては、特に
限定しないが、好ましくは、コンクリートに投入したと
きに、繊維ストランドの周囲すなわちマトリックス中の
セメントペーストの水分を容易に吸収しないものが用い
られる。それを知る指標としては、内径９ｃｍ±１ｃｍ
の円筒状容器を用いて、骨材／セメント比が１００／１
００、水／セメント比が５０／１００、混和剤／セメン
トが１／１００（いずれも重量比）のセメントモルタル
２００ｃｃ中に投入して、半径２ｃｍの撹拌翼を１５０
ｒｐｍの回転で１分間回転させ、投入前に対して繊維の
重量上昇を測定する。重量上昇が１０倍以下であること
が好ましい。また、ロッド状のものと違うため、２倍以
上であることが好ましい。なお、重量の測定は、繊維ス
トランドをモルタル中から取り出して、升目４２０μｍ
のメッシュ上に１分間静置してから行う。

【００１５】また、水分吸収を少なくするためには、繊
維ストランド中の単糸間を開きにくくすることが好まし
く、そのためには単糸間に存在するサイジング剤の接着
が強いことが望まれる。この強さは、ストランドの風合
いに反映され、それが硬いほど効果が大きい。硬さを計
る指標としては、ストランドを地面と水平にして５０ｃ
ｍ長の繊維ストランドの一端だけを固定して、１分間以
上静置したとき、自重によって反対側の端がもとの水平
の位置から垂れることがないものが好ましい。具体的な
種類としては、水溶性以外で、硬化剤を使用しないもの
が良く、例えば、エピビス型エポキシ樹脂エマルジョン
であれば、そのエマルジョン中の乳化剤量が１５％未
満、好ましくは１０％未満であることが好ましい。ま
た、その分子量は８００以上であることが好ましい。

【００１６】繊維の添加量は、コンクリートの０．０５
容量％以上、好ましくは０．３容量％以上が良い。減水
剤としてはトリアジン環系高縮合物塩を主成分とする特
殊界面活性剤、特殊スルホン基カルボキシル基含有多元
ポリマー、アニオン型特殊高分子活性剤、ナフタレンス
ルホン酸縮合物、リグニンスルホン酸又はその誘導体、
オキシカルボン酸等が挙げられる。添加量はセメント１
００重量部に対して１〜５重量部混入する。また、分散
剤、減水剤の他に消泡剤、発泡剤等の混和剤も適宜添加
できる。

【００１７】セメント原料と繊維強化材、水、その他助
剤を混練する混合機としては、通常用いられる全ての混
合機が使用でき、パドル型、プロペラ型、權型、タービ
ン型、パン型、リボン型、スクリュー型、ワーナ型、ニ
ーダー型、２軸型、オムニ型等を使用することができ
る。混合は撹拌翼を有する混合機の場合は、繊維強化材
とセメント原料とを水を加えずにまず混合し、ついで水
を加えて混練する。または、繊維強化材以外の原料を水
とともに練り、普通コンクリートを製造した後に、繊維
強化材を加えて再び混練する。本発明で使用する振動機
としてはミキサーに取り付け可能なものであれば良い
が、振動効率の優れた高周波振動モータを内蔵した振動
機を使用することが好ましい。

【００１８】本発明のコンクリート基礎は建物一般に使
用可能であるが、特に戸建住宅、集合住宅等の住宅工
場、倉庫等に適し、木造、鉄筋スレート等の建築物に適
する。また、基礎の大きさは、目的に応じて設計される
が、法律などの規制があり、それに準じるものとされ
る。例えば、寒冷地では凍結深度により基礎の深さが地
域により細かく規定されている。例えば、関東地方に於
ける布基礎断面の寸法そしては、フーチン部の高さ１５
０mm、幅４５０mmで、その上面の中央部に高さ５２０m
m、幅１２０mmの立ち上がり部が一体に打設されたもの
がある。上記の寸法の布基礎では立ち上がり部の上から
４００mmを地上に残してそれ以下の部分を地中に埋設す
る。布基礎の屋内側ではさらに５０mmの厚さで盛り土を
する。

【００１９】

【実施例】以下、実施例によりさらに詳しく説明する。実施例早強セメント４００kg、水２００kg、細骨材１０８３k
g、粗骨材４８２kg、減水剤６．７kgを混合して全体と
して１立方メートルに調合した混合物に０．７体積％の
割合で炭素繊維（集束数１２Ｋ、繊維長４０mm）を混合
して生コンクリートを調合した。一方、図１（１）およ
び図１（１）におけるＡ−Ａ’断面図である図１（２）
に示すように、長さ２５００mm、高さ３０mm、厚さ１２
０mmの大きさの型枠を用意し、長手方向に沿って、内部
のほぼ中央に鉄製の棒（直径１０mm、長さ２２００mm）
を配置し、上記の生コンクリートを打設した。この後、
室温（２０〜２５℃）で３日間養生し、脱型して試験体
を作製した。

【００２０】上記試験体の４点曲げ試験を行った。支点
間距離は２１００mm、圧子間隔は３００mmであった。試
験結果の荷重−たわみ曲線を図２示す。図２より、本発
明の基礎は、最大荷重後も高い負荷を支持していること
がわかる。比較例鉄製の棒を使用しなかったこと以外は実施例と同様にし
てコンクリート製試験体を作製し、曲げ試験を行った。
試験結果の荷重−たわみ曲線を図３に示す。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、繊維強化材を配合した
コンクリート基礎の信頼性と靱性を更に高めることが出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の試験体の模式図を示す。

【図２】本発明の実施例の荷重−たわみ曲線を示す。

【図３】本発明の比較例の荷重−たわみ曲線を示す。

【符号の説明】

１繊維強化セメント２長尺の棒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青柳久志北九州市八幡西区黒崎城石１番１号三菱化学株式会社黒崎事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維強化材を配合したコンクリートおよ
び基礎の長手方向に埋設した長尺の棒からなる建物用コ
ンクリート基礎。
【請求項２】繊維強化材が炭素繊維、有機高分子繊
維、金属繊維および鉱物繊維の群から選ばれた１種また
は２種以上の混合物である請求項１に記載の建物用コン
クリート基礎。
【請求項３】繊維強化材が炭素繊維である請求項２に
記載の建物用コンクリート基礎。
【請求項４】長尺の棒が鉄または炭素繊維強化プラス
チックからなる請求項１に記載の建物用コンクリート基
礎。
【請求項５】長尺の棒の破断強度が１５〜３００kg/m
m²である請求項１または４に記載の建物用コンクリート
基礎。
【請求項６】長尺の棒の直径が０．５〜３０mmである
請求項１、４または５に記載の建物用コンクリート基
礎。