複合部材
【課題】
本発明は、製造が容易で、耐荷力や耐久性に優れる複合はり部材を提供することを目的とする。
【解決手段】
（Ａ）セメント、ＢＥＴ比表面積が３〜２５ｍ２／ｇの微粉末、細骨材、繊維、水、及び減水剤を含む配合物の硬化体からなるＵ字型埋設型枠と、
（Ｂ）普通コンクリート、を一体化してなる複合はり部材であって、
前記Ｕ字型埋設型枠の底面部に鉄筋が配置されていることを特徴とする複合はり部材、を提供する。さらに、配合物が、ブレーン比表面積３５００〜１００００ｃｍ２／ｇの無機粉末を含む上記複合はり部材、を提供する。
本発明は、製造が容易で、耐荷力や耐久性に優れる複合はり部材を提供することを目的とする。
【解決手段】
（Ａ）セメント、ＢＥＴ比表面積が３〜２５ｍ２／ｇの微粉末、細骨材、繊維、水、及び減水剤を含む配合物の硬化体からなるＵ字型埋設型枠と、
（Ｂ）普通コンクリート、を一体化してなる複合はり部材であって、
前記Ｕ字型埋設型枠の底面部に鉄筋が配置されていることを特徴とする複合はり部材、を提供する。さらに、配合物が、ブレーン比表面積３５００〜１００００ｃｍ２／ｇの無機粉末を含む上記複合はり部材、を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高強度繊維補強コンクリートからなるＵ字型埋設型枠と、普通コンクリートを一体化してなる複合はり部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高強度繊維補強コンクリートは、セメントを主成分として細粒系材料が細密充填するように配合設計された材料であり、非常に緻密な硬化体組織を有し、高強度の鋼繊維を混入した材料である。そのため、超高強度繊維補強コンクリートは２００Ｎ／ｍｍ２程度の高い圧縮強度、高い耐久性、高い変形能力を有した材料であり、さらに設計に見込めるほどの高い引張抵抗力を有している。
このような特徴に着目して、せん断補強された鉄筋コンクリートはりと超高強度繊維補強コンクリートを一体化させ、引張縁が超高強度繊維補強コンクリートとなる複合はり部材が提案されており、破壊挙動や変形挙動に有意性があることが報告されている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「静的載荷および一定持続載荷されたＲＰＣ補強ＲＣ梁部材の変形挙動に関する実験的検討」コンクリート工学年次論文集 Ｐ２４７〜２５２ ＶＯＬ．３１ Ｎｏ２ ２００９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、非特許文献１の複合はり部材は、多数のせん断補強筋が配置されているため、その製造に手間がかかるという問題がある。
そこで、本発明は、製造が容易で、耐荷力や耐久性に優れる複合はり部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、超高強度繊維補強コンクリートからなるＵ字型埋設型枠と、普通コンクリートを一体化してなる複合はり部材であれば、せん断補強筋が不要であり上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［４］を提供するものである。
【０００６】
［１］（Ａ）セメント、ＢＥＴ比表面積が３〜２５ｍ２／ｇの微粉末、細骨材、繊維、水、及び減水剤を含む配合物の硬化体からなるＵ字型埋設型枠と、
（Ｂ）普通コンクリート、を一体化してなる複合はり部材であって、
前記Ｕ字型埋設型枠の底面部に鉄筋が配置されていることを特徴とする複合はり部材。
【０００７】
［２］配合物が、ブレーン比表面積３５００〜１００００ｃｍ２／ｇの無機粉末を含む［１］記載の複合はり部材。
【０００８】
［３］配合物が、収縮低減剤を含む［１］、又は［２］に記載の複合はり部材。
【０００９】
［４］上記Ｕ字型埋設型枠が、内面の全面に略均一に、高さが３ｍｍ以上である複数の凸部分及び／又は深さが３ｍｍ以上である複数の凹部分を有する［１］〜［３］のいずれかに記載の複合はり部材。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の複合はり部材は、せん断補強筋を配置する工程が省けるので製造が簡単である。また、曲げ破壊荷重とひび割れ発生荷重に優れるので断面積を小さくできるうえ、耐荷力や耐久性に優れる複合はり部材とすることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の複合はり部材を構成するＵ字型埋設型枠について説明する。
【００１２】
本発明のＵ字型埋設型枠に使用する配合物は、セメント、ＢＥＴ比表面積が３〜２５ｍ２／ｇの微粉末、細骨材、金属繊維又は有機質繊維等の繊維、減水剤及び水を必須成分として含むものである。
【００１３】
セメントの種類としては、特に限定されないが、例えば、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を使用することができる。
本発明において、配合物の硬化後の早期強度を向上させようとする場合には、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させようとする場合には、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。
【００１４】
ＢＥＴ比表面積が３〜２５ｍ２／ｇの微粉末としては、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、石灰石粉末等が挙げられる。一般に、シリカフュームやシリカダストは、そのＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇであり、粉砕等をする必要がないので、本発明の微粉末として好適である。また、被粉砕性や流動性等の観点から、石灰石粉末も本発明の微粉末として好適である。
【００１５】
上記微粉末のＢＥＴ比表面積は、３〜２５ｍ２／ｇ、好ましくは５〜１５ｍ２／ｇである。
微粉末のＢＥＴ比表面積が上記範囲外では、硬化後の強度、緻密性や耐久性等が低下することがあり、複合はり部材の耐荷力や耐久性も低下するおそれがある。また、ＢＥＴ比表面積が２５ｍ２／ｇを越えるものは入手が困難である。
上記微粉末の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５〜５０質量部、より好ましくは１０〜４０質量部である。配合量が上記範囲外では、硬化後の強度、緻密性や耐久性等が低下することがあり、複合はり部材の耐荷力や耐久性も低下するおそれがある。
【００１６】
細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂等又はこれらの混合物が挙げられる。
本発明においては、細骨材としては、配合物の流動性や硬化体の強度、緻密性や耐久性等から、最大粒径が２．０ｍｍ以下、より好ましくは１．５ｍｍ以下のものを用いることが好ましい。また、流動性や作業性等から、細骨材中の０．１５ｍｍ未満の粒子の割合が５．０質量％以下であることが好ましい。
細骨材の配合量は、配合物の流動性や施工性、硬化後の強度、耐久性の観点、さらには、自己収縮や乾燥収縮の低減、水和発熱量の低減等の観点から、セメント１００質量部に対して、好ましくは５０〜２５０質量部、より好ましくは８０〜１８０質量部である。
【００１７】
水としては、水道水等を使用することができる。
本発明において、水／セメント比は、配合物の流動性や施工性、硬化体の強度、緻密性や耐久性等から、１２〜３０質量％が好ましく、１５〜２５質量％がより好ましい。
【００１８】
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、高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。なかでも、ポリカルボン酸系の高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましい。減水剤を配合することによって、配合物の流動性や施工性、硬化体の緻密性、強度や耐久性等が向上する。
減水剤の配合量は、配合物の流動性や分離抵抗性、硬化体の緻密性、強度や耐久性、コスト等の面から、セメント１００質量部に対して固形分換算で、０．１〜２．０質量部が好ましく、０．１〜１．０質量部がより好ましい。減水剤の配合量が上記範囲外では、硬化後の強度、緻密性や耐久性等が低下することがあり、複合はり部材の耐荷力や耐久性も低下するおそれがある。
【００１９】
本発明においては、硬化後の曲げ強度や破壊エネルギーを向上するために、配合物に繊維を含ませる。繊維としては、鋼繊維、アモルファス繊維等の金属繊維や、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維等の有機質繊維や、炭素繊維を使用することができる。中でも、強度、コスト、入手のし易さ等の面から、金属繊維としては、鋼繊維が好ましく、有機質繊維としては、ビニロン繊維が好ましい。
本発明で使用する繊維は、直径０．０１〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのものが好ましく、直径０．１〜０．５ｍｍ、長さ１０〜２０ｍｍのものがより好ましい。直径が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易くなる。直径が１．０ｍｍを超えると、同一配合量での本数が少なくなり、硬化体の曲げ強度等を向上する効果が低下する。長さが２ｍｍ未満では、マトリックスとの付着力が低下して、曲げ強度等を向上する効果が低下する。長さが３０ｍｍを超えると、混練の際にファイバーボールが生じ易くなる。
【００２０】
繊維の配合量は、金属繊維の場合には、配合物の体積の０．１〜４．０％が好ましく、０．５〜３．５％がより好ましい。また、有機質繊維又は炭素繊維の場合には、配合物の体積の０．１〜１０％が好ましく、１．０〜７．０％がより好ましい。
繊維の配合量は、流動性と硬化後の曲げ強度や破壊エネルギーの観点から定められる。すなわち、一般に、繊維の含有量が多くなると、曲げ強度や破壊エネルギーが向上する反面、流動性を確保するために単位水量が増大する。そのため、繊維の配合量は、上記の数値範囲内とするのが好ましい。
【００２１】
本発明においては、配合物は、ブレーン比表面積が３５００〜１００００ｃｍ２／ｇの無機粉末を含有することができる。該無機粉末を含有することにより、流動性や硬化後の強度発現性、緻密性や、耐久性等を高めることができる。
【００２２】
無機粉末としては、スラグ、石灰石粉末、長石類、ムライト類、アルミナ粉末、石英粉
末、フライアッシュ、火山灰、シリカゾル、炭化物粉末、窒化物粉末等が挙げられる。な
かでも、スラグ、フライアッシュ、石灰石粉末、石英粉末は、コストの点や硬化後の品質
安定性の点で好ましく用いられる。
【００２３】
無機粉末のブレーン比表面積は３５００〜１００００ｃｍ２／ｇが好ましく、４０００〜９０００ｃｍ２／ｇがより好ましく、５０００〜９０００ｃｍ２／ｇが特に好ましい。無機粉末のブレーン比表面積が３５００ｃｍ２／ｇ未満では、硬化後の強度、緻密性や、耐久性等が低下するため好ましくない。一方、該値が１００００ｃｍ２／ｇを越えると、流動性が低下したり、硬化後の強度、緻密性や、耐久性等が低下することがある。さらに、この場合、コストも増大する。
【００２４】
無機粉末の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５５質量部以下、より好ましくは１０〜５０質量部である。配合量が５５質量部を越えると、流動性が低下し、また、硬化後の強度、緻密性や、耐久性等が低下することがある。
【００２５】
本発明においては、配合物は、収縮低減剤を含有することができる。収縮低減剤を含有することにより、複合はり部材の耐荷力（特にひび割れ発生荷重）を向上することができる。
【００２６】
収縮低減剤としては、化学式（１）；Ｒ１Ｏ（Ａ１Ｏ）ｎ１Ｈで示される化合物を主成分とする収縮低減剤が好ましい。ここで、化学式（１）中のＲ１は、水素又は炭素数１〜６の直鎖もしくは分岐のアルキル基である。このような基としては、水素、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｉｓｏ−ペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｉｓｏ−ヘキシル基等が挙げられる。これらのうち好ましいのは、炭素数１〜４のアルキル基であり、より好ましいのは、メチル基及び直鎖もしくは分岐の各種ブチル基である。また、化学式（１）中のＡ１は、炭素数２〜３の１種又は２種のアルキレン基であり、Ａ１Ｏはオキシアルキレン基であり、通常、エチレンオキサイド及び／又はプロピレンオキサイドの付加により形成される。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを供用付加する場合は、任意の割合（例えば、モル比が、１〜９９／９９〜１）でよく、ブロック付加形式でもランダム付加形式でも差し支えない。供用付加の形式として好ましいものは、ブロック付加である。さらに、化学式（１）中のｎ１は、１〜１０の整数である。
【００２７】
本発明において、収縮低減剤には、前記（１）式で示される化合物１００重量部に対して、化学式（２）；Ｒ２Ｏ（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎ２Ｈで示される化合物を０．０１〜１重量部含むことが好ましい。ここで、化学式（２）中のＲ２は炭素数１〜４の直鎖もしくは分岐のアルキル基である。このような基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等が挙げられる。これらのうち好ましいのは、直鎖もしくは分岐の各種ブチル基である。また、化学式（２）中のｎ２は、１０を超える１００までの整数である。
【００２８】
更に、本発明において、低減収縮剤には、下記化学式（３）；ＲＯ−［（ＥＯ）ｍ／（ＰＯ）ｎ］−Ｈ で示されるオキシアルキレン化合物からなるセメント用自己収縮低減剤が、好適に用いられる。式（３）中、Ｒは炭素数８〜１４のアルキル基を表す。ＥＯはオキシエチレン基を、ＰＯはオキシプロピレン基を表し、［（ＥＯ）ｍ／（ＰＯ）ｎ］全体としてはエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドの単独付加、またはこれらを併用する場合はブロック状もしくはランダム状の付加を表し、そのブロック付加の順序は問わない。ｍはエチレンオキシドの平均付加モル数を表し０〜１０の数であり、ｎはプロピレンオキシドの平均付加モル数を表し０〜５の数であり、但しｍとｎの合計量は１〜１０の数である。
化学式（３）で、Ｒは、炭素数８〜１４のアルキル基であり、直鎖又は分岐のオクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、トリデシル基、ペンタデシル基及びデトラデシル基等が挙げられる。化学式（３）の具体例としては、２−エチル−１−ヘキサノールのエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。
【００２９】
収縮低減剤の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは０．１〜５質量部、より好ましくは０．３〜４質量部、特に好ましくは０．５〜３質量部である。
上記のように、収縮低減剤の添加で、複合はり部材の耐荷力（特にひび割れ発生荷重）を向上することができる。
【００３０】
本発明においては、配合物の硬化後の靭性を向上するために、配合物に繊維状粒子もしくは薄片状粒子を含有することができる。繊維状粒子としては、例えば、ウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト等が挙げられ、薄片状粒子としては、例えば、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。
繊維状粒子もしくは薄片状粒子の平均粒度は１ｍｍ以下である。前記粒度の繊維状粒子もしくは薄片状粒子を配合することによって、配合物の硬化後の靭性が向上し、複合はり部材の耐荷力や耐久性も向上する。平均粒度が１ｍｍを超えると、配合物の流動性や硬化後の強度が低下するので好ましくない。なお、本発明における粒子の粒度とは、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。
繊維状粒子もしくは薄片状粒子の配合量は、配合物の流動性、硬化後の強度や靭性等の面から、セメント１００質量部に対して３５質量部以下が好ましく、１〜２５質量部がより好ましい。
なお、繊維状粒子においては、硬化後の靭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。
【００３１】
本発明においては、配合物の混練方法は、特に限定されるものではない。
また、混練に用いる装置も特に限定されるものではなく、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。
上記混練した配合物を成形し、養生・硬化させることによって、Ｕ字型埋設型枠を製造することができる。
【００３２】
成形方法は、特に限定されるものではなく、流し込み成形等の慣用の成形方法を採用することができる。
養生方法も特に限定されるものではなく、常温養生や蒸気養生等を行なえばよい。
なお、上記材料を混練して得られる配合物は、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載される方法において、１５回の落下運動を行わないで測定したフロー値が、２００ｍｍ以上と流動性に優れるものであり、型枠への投入等の作業性に優れるものである。
【００３３】
本発明においては、上記Ｕ字型埋設型枠の底面部に鉄筋を配置する。鉄筋を配置することにより、部材全体としての強度等を高めることができる。鉄筋としては、「ＪＩＳ Ｇ ３１１２」に規定されている鉄筋、「ＪＩＳ Ｇ ３１１２」に規定されていないＳＤ ６８５相当、ＳＤ ７８５相当、ＳＤ １２７５相当を使用することができる。
鉄筋の量は、底面部の断面積に対する鉄筋面積が２〜１５％とするのが好ましく、２〜１０％とするのがより好ましい。
【００３４】
本発明においては、上記Ｕ字型埋設型枠は、普通コンクリートとの付着性を高めるために、内面の全面に略均一に、高さが３ｍｍ以上である複数の凸部分及び／又は深さが３ｍｍ以上である複数の凹部分を有することが好ましい。
【００３５】
本発明において、上記凸部分及び／又は凹部分は、該凸部分の３ｍｍの高さ又は凹部分の３ｍｍの深さにおける切断面（但し、上記凸部分の高さが３ｍｍ又は上記凹部分の深さが３ｍｍの場合は、表面積）の面積が、上記凸部分又は凹部分を有する内面の投影面積に対して１０〜８０％であり、かつ、上記凸部分及び／又は凹部分を有する内面の全表面積（Ｓ１）と、上記凸部分及び／又は凹部分を有する内面の投影面積（Ｓ２）との面積比（Ｓ１／Ｓ２）が１．２〜７．０であることが好ましい。
【００３６】
本発明のＵ字型埋設型枠は、Ｕ字型埋設型枠の内面の全面に略均一に、特定の形状の凸部分及び／又は凹部分を有することによって、Ｕ字型埋設型枠の凸部分及び／又は凹部分を有する内面と、後打ち普通コンクリートとの付着強度を１Ｎ／ｍｍ２以上に向上させることができる。
【００３７】
上記凸部分及び／又は凹部分は、本体部と同じ配合材料を用いて一体的に形成することもできる。
上記凸部分及び／又は凹部分を形成する方法としては、例えば、特定の凹形状及び／又は凸形状を備えた型枠内に、上記本体部を構成する配合物を打設し硬化して、脱型することによって、硬化体（Ｕ字型埋設型枠）内面に凸部分及び／又は凹部分を形成する方法が挙げられる。
【００３８】
（ｉ）Ｕ字型埋設型枠の内面に形成される凸部分の高さ又は凹部分の深さは、Ｕ字型埋設型枠１の内面（基準面）から、３ｍｍ以上であり、Ｕ字型埋設型枠の強度やコスト等の観点から、好ましくは３〜１０ｍｍ、より好ましくは４〜９ｍｍである（図１側面図、図２参照）。
凸部分の高さ又は凹部分の深さが３ｍｍ未満では、Ｕ字型埋設型枠と後打ちコンクリートとの付着力が低下し、１Ｎ／ｍｍ２以上の付着強度が得られ難い。凸部分の高さ又は凹部分の深さが１０ｍｍを超えても、Ｕ字型埋設型枠と後打ちコンクリートとの付着力は、それほど向上しない。そればかりか、凸部分の高さが１０ｍｍを超えると、運搬や工事現場に設置の際に、凸部分に欠け等が生じやすくなる。また、凹部分の深さが１０ｍｍを超えると、Ｕ字型埋設型枠の強度を保つために、部材（本体部）を厚くする必要があり、コスト高になる。
なお、付着強度が１Ｎ／ｍｍ２未満では、後打ちコンクリートの厚さにもよるが、後打
ちコンクリートの剥離が生じる可能性があり、好ましくない。
【００３９】
本発明のＵ字型埋設型枠は、Ｕ字型埋設型枠の内面の全面に略均一に、複数の凸部分及び／又は凹部分を有する。複数の凸部分及び／又は凹部分が、Ｕ字型埋設型枠の内面に、部分的に集中して形成されている場合や、一方に偏って形成されている場合は、Ｕ字型埋設型枠の内面の凸部分及び／又は凹部分が形成されていない部分（平面部分）と、後打ちコンクリートとの付着力が小さくなり、該部分におけるＵ字型埋設型枠と後打ちコンクリートの界面に剥離が生じやすくなるので、好ましくない。
【００４０】
なお、Ｕ字型埋設型枠の内面の全面に略均一に、複数の凸部分及び／又は凹部分を有する形態とは、凸部分（又は凹部分）を有する内面を、１００ｃｍ２（１０ｃｍ×１０ｃｍ）に区分けし、１つの区域における凸部分（又は凹部分）の個数と、他の１つの区域における凸部分（又は凹部分）の個数との差が、５個以内になるように、複数の凸部分（又は凹部分）が、Ｕ字型埋設型枠の内面に形成されている形態をいう。上記凸部分（又は凹部分）は、Ｕ字型埋設型枠の内面の全面に、等間隔で均等に形成することが好ましい。
【００４１】
本発明においては、上記凸部分の３ｍｍの高さ又は凹部分の３ｍｍの深さにおける切断面（但し、上記凸部分の高さが３ｍｍ又は上記凹部分の深さが３ｍｍの場合は、表面積）の面積が、上記凸部分又は凹部分を有する内面（全体）の投影面積に対して１０〜８０％であり、好ましくは２０〜７０％であり、より好ましくは３０〜６５％である。
上記数値が、１０％未満では、Ｕ字型埋設型枠と後打ちコンクリートとの付着力が低下し、１Ｎ／ｍｍ２以上の付着強度が得られ難い。上記数値が８０％を超えるものは、製造が困難であるうえに、凸部分又は凹部分を有する面に欠けやひび割れ等が生じやすくなる。
上記凸部分の３ｍｍの高さ又は凹部分の３ｍｍの深さにおける切断面とは、上記凸部分の高さが３ｍｍ以上又は凹部分の深さが３ｍｍ以上の場合に、各々の凸部分の３ｍｍの高
さ又は凹部分の３ｍｍの深さにおける切断面の面積を合計した面積（Ｃａ）をいう。また
、上記凸部分の高さが３ｍｍであり又は上記凹部分の深さが３ｍｍである場合の表面積と
は、各々の凸部分の３ｍｍの高さ又は凹部分の３ｍｍの深さにおける表面積を合計した面
積（Ｓａ）をいう。
なお、本明細書においては、便宜上、上記凸部分の３ｍｍの高さ又は凹部分の３ｍｍの深さにおける切断面（但し、上記凸部分の高さが３ｍｍ又は上記凹部分の深さが３ｍｍの場合は、表面積）の面積（Ｃａ又はＳａ）と、上記凸部分又は凹部分を有する内面（全体）の投影面積（Ｓ２）との比を断面積率（Ｃａ／Ｓ２×１００％、又は、Ｓａ／Ｓ２×１００％）と称する。
【００４２】
上記凸部分及び／又は凹部分を有する内面の全表面積（Ｓ１）と、上記凸部分及び／又は凹部分を有する内面の投影面積（Ｓ２）との面積比（Ｓ１／Ｓ２）が１．２〜７．０であり、好ましくは１．２５〜６．０であり、より好ましくは１．３〜５．０である。面積比が１．２未満では、Ｕ字型埋設型枠と後打ちコンクリートとの付着力が低下し、１Ｎ／ｍ
ｍ２以上の付着強度が得られ難い。面積比が７．０を超えるものは、製造が困難であるうえに、凸部分又は凹部分を有する面に欠けやひび割れ等が生じやすくなる。
【００４３】
なお、面積比とは、次の式のように算出される値である。
面積比＝（凸部分及び／又は凹部分を有する内面の全表面積；Ｓ１）／（凸部分又は凹部分を有する内面の投影面積；Ｓ２）
なお、Ｕ字型埋設型枠の凸部分又は凹部分を有する内面の投影面積（Ｓ２）は、凸部
分又は凹部分を有しない場合のＵ字型埋設型枠の内面（全体）の面積と同一である。
【００４４】
本発明において、Ｕ字型埋設型枠が内面に凸部分を有するものである場合は、該凸部分は、直径が４〜２５ｍｍの円柱形状又は１辺の長さが４〜２５ｍｍの四角柱形状を有するものであることが好ましい。凸部分が、直径が４ｍｍ未満の円柱形状又は１辺の長さが４ｍｍ未満の四角柱形状を有するものであると、凸部分に欠けや割れ等が生じやすくなるので、好ましくない。一方、凸部分が、直径が２５ｍｍを超える円柱形状又は１辺の長さが２５ｍｍを超える四角柱形状を有するものであると、Ｕ字型埋設型枠の面積比（Ｓ１／Ｓ２）が小さくなる場合があり、Ｕ字型埋設型枠と後打ちコンクリートとの付着力が低下し、１Ｎ／ｍｍ２以上の付着強度が得られなくなる場合がある。
【００４５】
本発明において、Ｕ字型埋設型枠が内面に凹部分を有するものである場合は、該凹部分は、直径が５〜２５ｍｍの円柱形状又は１辺の長さが５〜２５ｍｍの四角柱形状を有するものであることが好ましい。凹部分が、直径が５ｍｍ未満の円柱形状又は１辺の長さが５ｍｍ未満の四角柱形状を有するものであると、後打ちコンクリートが凹部分に入り込むことが困難となり、Ｕ字型埋設型枠と後打ちコンクリートとの付着力が低下し、１Ｎ／ｍｍ２以上の付着強度が得られ難い。一方、凹部分が、直径が２５ｍｍを超える円柱形状又は１辺の長さが２５ｍｍを超える四角柱形状を有するものであると、Ｕ字型埋設型枠の面積比（Ｓ１／Ｓ２）が小さくなる場合があり、Ｕ字型埋設型枠と後打ちコンクリートとの付着力が低下し、１Ｎ／ｍｍ２以上の付着強度が得られなくなる場合がある。
【００４６】
本発明において、上記凸部分同士及び／又は凹部分同士の間隔は、好ましくは２ｍｍ以上であり、より好ましくは３ｍｍ以上であり、特に好ましくは４ｍｍ以上である。凸部分同士又は凹部分同士の間隔が２ｍｍ未満の場合は、製造が困難であるうえに、製造時や運搬時、工事現場への設置の際に、凸部分や凹部分に欠け等が生じやすくなる。
凸部分同士又は凹部分同士の間隔が大きすぎると、Ｕ字型埋設型枠と後打ちコンクリートとの付着力が低下し、１Ｎ／ｍｍ２以上の付着強度が得られ難いので、凸部分同士及び／又は凹部分同士の間隔は、２０ｍｍ以下であることが好ましい。
なお、本明細書において、凸部分同士の間隔とは、凸部分と凸部分の間の空隙の距離をいう。また、凹部分同士の間隔とは、凹部分と凹部分の間の距離をいう。
【００４７】
本発明の複合はり部材を構成する普通コンクリートは、通常使用されているコンクリートのことであって、２８日標準養生時の圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２以下のものを言う。この普通コンクリートを前記詳述したＵ字型埋設型枠と一体化する。
【実施例】
【００４８】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに説明するが、本発明は、これら実施例により限定されるものではない。
１．Ｕ字型埋設型枠用材料
以下に示す材料を使用した。
（ａ）セメント：低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製）
（ｂ）微粉末：シリカフューム（ＢＥＴ比表面積１１ｍ２／ｇ）
（ｃ）無機粉末：石英粉末（ブレーン比表面積７０００ｃｍ２／ｇ）
（ｄ）細骨材：珪砂（粒径０．１５〜０．６ｍｍ）
（ｅ）減水剤：ポリカルボン酸系高性能減水剤
（ｆ）水：水道水
（ｇ）補強用繊維：鋼繊維（直径０．２ｍｍ、長さ１５ｍｍ）
（ｈ）収縮低減剤：２−エチル−１−ヘキサノールのエチレンオキサイド３．５モル付加物
【００４９】
２．配合物の調製
上記材料を使用して、以下の２配合の配合物を調製した。
（ａ）配合物１：低熱ポルトランドセメント１００質量部、シリカフューム３０質量部、石英粉末３０質量部、細骨材１０５質量部、高性能減水剤０．５質量部（固形分換算）、水２４質量部、及び鋼繊維（配合物の全量中で２体積％）を強制パン型ミキサに投入し、混練した。
（ｂ）配合物２：低熱ポルトランドセメント１００質量部、シリカフューム３０質量部、石英粉末３０質量部、細骨材１０５質量部、高性能減水剤０．５質量部（固形分換算）、水２２質量部、収縮低減剤２質量部、及び鋼繊維（配合物の全量中で２体積％）を強制パン型ミキサに投入し、混練した。
なお、配合物１の圧縮強度（２０℃で４８時間封緘養生後、さらに９０℃で４８時間蒸気養生）は２２０Ｎ／ｍｍ２、配合物２の圧縮強度は２０５Ｎ／ｍｍ２である。
【００５０】
３．Ｕ字型埋設型枠の製造
上記各配合物を型枠に投入し、２０℃で４８時間封緘養生後、さらに９０℃で４８時間蒸気養生して、図１の寸法（単位はｍｍ）のＵ字型埋設型枠１１を製造した。
なお、Ｕ字型埋設型枠には、図２に示すように、底面部に鉄筋１３（Ｄ１３ ＳＤ２９５Ａ）を３本配置した（底面部の断面積に対する鉄筋面積は６．３％である）。
また、Ｕ字型埋設型枠の内面の全面に、直径１５ｍｍで高さ１０ｍｍの突起１１１を設けて、凸部を形成した（なお、突起の中心間間隔は３０ｍｍである）。
【００５１】
４．複合はり部材の製造
上記Ｕ字型埋設型枠内に、普通コンクリートを打ち込み、２０℃で７日間封緘養生して、複合はり部材１０を製造した。
なお、普通コンクリート１２の配合は、早強ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）１００質量部、細骨材（山砂）２４５質量部、粗骨材（硬質砂岩）２９７質量部、ＡＥ減水剤１．０質量部、水５０質量部であり、該コンクリートの圧縮強度（標準養生材齢７日）は３８Ｎ／ｍｍ２である。
【００５２】
５．複合はり部材の評価
非特許文献１の「２．３載荷試験」の方法で、複合はり部材の載荷試験を行った。図1中の矢印は、載荷試験の荷重力の方向を示す。即ち、試験体幅は、１５０ｍｍであり、スパンの３等分点に載荷する２点載荷方式とした。
その結果、配合物１のＵ字型埋設型枠を使用した複合はり部材のひび割れ発生荷重は３０（ｋＮ）、最大荷重は１４０（ｋＮ）であった。また、配合物２のＵ字型埋設型枠を使用した複合はり部材のひび割れ発生荷重は４８（ｋＮ）、最大荷重は１４３（ｋＮ）であった。
さらに、両複合はり部材とも、せん断補強筋を配置していないにもかかわらず、延性的挙動を示すことが確認された。
なお、圧縮強度が３８Ｎ／ｍｍ２のコンクリートで本実施例と同寸法・同鉄筋量のはり部材（ＲＣはり）を製造した場合、該ＲＣはりのひび割れ発生荷重は８．５（ｋＮ）、最大荷重は８２（ｋＮ）と算出される。
【００５３】
上記のように、本発明の複合はり部材の曲げ破壊荷重とひび割れ発生荷重は、同一寸法と仮定したＲＣはりを大きく上回っている。
また、配合物が収縮低減剤を含むことにより、複合はり部材のひび割れ発生荷重が大幅に向上した。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】複合はり部材の正面図と側面断面図である。正面図は、左右が中心線対称であり、中心線より左半分を示す。
【図２】Ｕ字型埋設型枠の断面を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 複合はり部材
１１ Ｕ字型埋設型枠
１１１ 突起部
１２ 普通コンクリートを用いた後打ちコンクリート
１３ Ｕ字型埋設型枠底面部鉄筋
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高強度繊維補強コンクリートからなるＵ字型埋設型枠と、普通コンクリートを一体化してなる複合はり部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高強度繊維補強コンクリートは、セメントを主成分として細粒系材料が細密充填するように配合設計された材料であり、非常に緻密な硬化体組織を有し、高強度の鋼繊維を混入した材料である。そのため、超高強度繊維補強コンクリートは２００Ｎ／ｍｍ２程度の高い圧縮強度、高い耐久性、高い変形能力を有した材料であり、さらに設計に見込めるほどの高い引張抵抗力を有している。
このような特徴に着目して、せん断補強された鉄筋コンクリートはりと超高強度繊維補強コンクリートを一体化させ、引張縁が超高強度繊維補強コンクリートとなる複合はり部材が提案されており、破壊挙動や変形挙動に有意性があることが報告されている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「静的載荷および一定持続載荷されたＲＰＣ補強ＲＣ梁部材の変形挙動に関する実験的検討」コンクリート工学年次論文集 Ｐ２４７〜２５２ ＶＯＬ．３１ Ｎｏ２ ２００９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、非特許文献１の複合はり部材は、多数のせん断補強筋が配置されているため、その製造に手間がかかるという問題がある。
そこで、本発明は、製造が容易で、耐荷力や耐久性に優れる複合はり部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、超高強度繊維補強コンクリートからなるＵ字型埋設型枠と、普通コンクリートを一体化してなる複合はり部材であれば、せん断補強筋が不要であり上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［４］を提供するものである。
【０００６】
［１］（Ａ）セメント、ＢＥＴ比表面積が３〜２５ｍ２／ｇの微粉末、細骨材、繊維、水、及び減水剤を含む配合物の硬化体からなるＵ字型埋設型枠と、
（Ｂ）普通コンクリート、を一体化してなる複合はり部材であって、
前記Ｕ字型埋設型枠の底面部に鉄筋が配置されていることを特徴とする複合はり部材。
【０００７】
［２］配合物が、ブレーン比表面積３５００〜１００００ｃｍ２／ｇの無機粉末を含む［１］記載の複合はり部材。
【０００８】
［３］配合物が、収縮低減剤を含む［１］、又は［２］に記載の複合はり部材。
【０００９】
［４］上記Ｕ字型埋設型枠が、内面の全面に略均一に、高さが３ｍｍ以上である複数の凸部分及び／又は深さが３ｍｍ以上である複数の凹部分を有する［１］〜［３］のいずれかに記載の複合はり部材。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の複合はり部材は、せん断補強筋を配置する工程が省けるので製造が簡単である。また、曲げ破壊荷重とひび割れ発生荷重に優れるので断面積を小さくできるうえ、耐荷力や耐久性に優れる複合はり部材とすることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の複合はり部材を構成するＵ字型埋設型枠について説明する。
【００１２】
本発明のＵ字型埋設型枠に使用する配合物は、セメント、ＢＥＴ比表面積が３〜２５ｍ２／ｇの微粉末、細骨材、金属繊維又は有機質繊維等の繊維、減水剤及び水を必須成分として含むものである。
【００１３】
セメントの種類としては、特に限定されないが、例えば、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を使用することができる。
本発明において、配合物の硬化後の早期強度を向上させようとする場合には、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させようとする場合には、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。
【００１４】
ＢＥＴ比表面積が３〜２５ｍ２／ｇの微粉末としては、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、石灰石粉末等が挙げられる。一般に、シリカフュームやシリカダストは、そのＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇであり、粉砕等をする必要がないので、本発明の微粉末として好適である。また、被粉砕性や流動性等の観点から、石灰石粉末も本発明の微粉末として好適である。
【００１５】
上記微粉末のＢＥＴ比表面積は、３〜２５ｍ２／ｇ、好ましくは５〜１５ｍ２／ｇである。
微粉末のＢＥＴ比表面積が上記範囲外では、硬化後の強度、緻密性や耐久性等が低下することがあり、複合はり部材の耐荷力や耐久性も低下するおそれがある。また、ＢＥＴ比表面積が２５ｍ２／ｇを越えるものは入手が困難である。
上記微粉末の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５〜５０質量部、より好ましくは１０〜４０質量部である。配合量が上記範囲外では、硬化後の強度、緻密性や耐久性等が低下することがあり、複合はり部材の耐荷力や耐久性も低下するおそれがある。
【００１６】
細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂等又はこれらの混合物が挙げられる。
本発明においては、細骨材としては、配合物の流動性や硬化体の強度、緻密性や耐久性等から、最大粒径が２．０ｍｍ以下、より好ましくは１．５ｍｍ以下のものを用いることが好ましい。また、流動性や作業性等から、細骨材中の０．１５ｍｍ未満の粒子の割合が５．０質量％以下であることが好ましい。
細骨材の配合量は、配合物の流動性や施工性、硬化後の強度、耐久性の観点、さらには、自己収縮や乾燥収縮の低減、水和発熱量の低減等の観点から、セメント１００質量部に対して、好ましくは５０〜２５０質量部、より好ましくは８０〜１８０質量部である。
【００１７】
水としては、水道水等を使用することができる。
本発明において、水／セメント比は、配合物の流動性や施工性、硬化体の強度、緻密性や耐久性等から、１２〜３０質量％が好ましく、１５〜２５質量％がより好ましい。
【００１８】
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、高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。なかでも、ポリカルボン酸系の高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましい。減水剤を配合することによって、配合物の流動性や施工性、硬化体の緻密性、強度や耐久性等が向上する。
減水剤の配合量は、配合物の流動性や分離抵抗性、硬化体の緻密性、強度や耐久性、コスト等の面から、セメント１００質量部に対して固形分換算で、０．１〜２．０質量部が好ましく、０．１〜１．０質量部がより好ましい。減水剤の配合量が上記範囲外では、硬化後の強度、緻密性や耐久性等が低下することがあり、複合はり部材の耐荷力や耐久性も低下するおそれがある。
【００１９】
本発明においては、硬化後の曲げ強度や破壊エネルギーを向上するために、配合物に繊維を含ませる。繊維としては、鋼繊維、アモルファス繊維等の金属繊維や、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維等の有機質繊維や、炭素繊維を使用することができる。中でも、強度、コスト、入手のし易さ等の面から、金属繊維としては、鋼繊維が好ましく、有機質繊維としては、ビニロン繊維が好ましい。
本発明で使用する繊維は、直径０．０１〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのものが好ましく、直径０．１〜０．５ｍｍ、長さ１０〜２０ｍｍのものがより好ましい。直径が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易くなる。直径が１．０ｍｍを超えると、同一配合量での本数が少なくなり、硬化体の曲げ強度等を向上する効果が低下する。長さが２ｍｍ未満では、マトリックスとの付着力が低下して、曲げ強度等を向上する効果が低下する。長さが３０ｍｍを超えると、混練の際にファイバーボールが生じ易くなる。
【００２０】
繊維の配合量は、金属繊維の場合には、配合物の体積の０．１〜４．０％が好ましく、０．５〜３．５％がより好ましい。また、有機質繊維又は炭素繊維の場合には、配合物の体積の０．１〜１０％が好ましく、１．０〜７．０％がより好ましい。
繊維の配合量は、流動性と硬化後の曲げ強度や破壊エネルギーの観点から定められる。すなわち、一般に、繊維の含有量が多くなると、曲げ強度や破壊エネルギーが向上する反面、流動性を確保するために単位水量が増大する。そのため、繊維の配合量は、上記の数値範囲内とするのが好ましい。
【００２１】
本発明においては、配合物は、ブレーン比表面積が３５００〜１００００ｃｍ２／ｇの無機粉末を含有することができる。該無機粉末を含有することにより、流動性や硬化後の強度発現性、緻密性や、耐久性等を高めることができる。
【００２２】
無機粉末としては、スラグ、石灰石粉末、長石類、ムライト類、アルミナ粉末、石英粉
末、フライアッシュ、火山灰、シリカゾル、炭化物粉末、窒化物粉末等が挙げられる。な
かでも、スラグ、フライアッシュ、石灰石粉末、石英粉末は、コストの点や硬化後の品質
安定性の点で好ましく用いられる。
【００２３】
無機粉末のブレーン比表面積は３５００〜１００００ｃｍ２／ｇが好ましく、４０００〜９０００ｃｍ２／ｇがより好ましく、５０００〜９０００ｃｍ２／ｇが特に好ましい。無機粉末のブレーン比表面積が３５００ｃｍ２／ｇ未満では、硬化後の強度、緻密性や、耐久性等が低下するため好ましくない。一方、該値が１００００ｃｍ２／ｇを越えると、流動性が低下したり、硬化後の強度、緻密性や、耐久性等が低下することがある。さらに、この場合、コストも増大する。
【００２４】
無機粉末の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５５質量部以下、より好ましくは１０〜５０質量部である。配合量が５５質量部を越えると、流動性が低下し、また、硬化後の強度、緻密性や、耐久性等が低下することがある。
【００２５】
本発明においては、配合物は、収縮低減剤を含有することができる。収縮低減剤を含有することにより、複合はり部材の耐荷力（特にひび割れ発生荷重）を向上することができる。
【００２６】
収縮低減剤としては、化学式（１）；Ｒ１Ｏ（Ａ１Ｏ）ｎ１Ｈで示される化合物を主成分とする収縮低減剤が好ましい。ここで、化学式（１）中のＲ１は、水素又は炭素数１〜６の直鎖もしくは分岐のアルキル基である。このような基としては、水素、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｉｓｏ−ペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｉｓｏ−ヘキシル基等が挙げられる。これらのうち好ましいのは、炭素数１〜４のアルキル基であり、より好ましいのは、メチル基及び直鎖もしくは分岐の各種ブチル基である。また、化学式（１）中のＡ１は、炭素数２〜３の１種又は２種のアルキレン基であり、Ａ１Ｏはオキシアルキレン基であり、通常、エチレンオキサイド及び／又はプロピレンオキサイドの付加により形成される。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを供用付加する場合は、任意の割合（例えば、モル比が、１〜９９／９９〜１）でよく、ブロック付加形式でもランダム付加形式でも差し支えない。供用付加の形式として好ましいものは、ブロック付加である。さらに、化学式（１）中のｎ１は、１〜１０の整数である。
【００２７】
本発明において、収縮低減剤には、前記（１）式で示される化合物１００重量部に対して、化学式（２）；Ｒ２Ｏ（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎ２Ｈで示される化合物を０．０１〜１重量部含むことが好ましい。ここで、化学式（２）中のＲ２は炭素数１〜４の直鎖もしくは分岐のアルキル基である。このような基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等が挙げられる。これらのうち好ましいのは、直鎖もしくは分岐の各種ブチル基である。また、化学式（２）中のｎ２は、１０を超える１００までの整数である。
【００２８】
更に、本発明において、低減収縮剤には、下記化学式（３）；ＲＯ−［（ＥＯ）ｍ／（ＰＯ）ｎ］−Ｈ で示されるオキシアルキレン化合物からなるセメント用自己収縮低減剤が、好適に用いられる。式（３）中、Ｒは炭素数８〜１４のアルキル基を表す。ＥＯはオキシエチレン基を、ＰＯはオキシプロピレン基を表し、［（ＥＯ）ｍ／（ＰＯ）ｎ］全体としてはエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドの単独付加、またはこれらを併用する場合はブロック状もしくはランダム状の付加を表し、そのブロック付加の順序は問わない。ｍはエチレンオキシドの平均付加モル数を表し０〜１０の数であり、ｎはプロピレンオキシドの平均付加モル数を表し０〜５の数であり、但しｍとｎの合計量は１〜１０の数である。
化学式（３）で、Ｒは、炭素数８〜１４のアルキル基であり、直鎖又は分岐のオクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、トリデシル基、ペンタデシル基及びデトラデシル基等が挙げられる。化学式（３）の具体例としては、２−エチル−１−ヘキサノールのエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。
【００２９】
収縮低減剤の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは０．１〜５質量部、より好ましくは０．３〜４質量部、特に好ましくは０．５〜３質量部である。
上記のように、収縮低減剤の添加で、複合はり部材の耐荷力（特にひび割れ発生荷重）を向上することができる。
【００３０】
本発明においては、配合物の硬化後の靭性を向上するために、配合物に繊維状粒子もしくは薄片状粒子を含有することができる。繊維状粒子としては、例えば、ウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト等が挙げられ、薄片状粒子としては、例えば、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。
繊維状粒子もしくは薄片状粒子の平均粒度は１ｍｍ以下である。前記粒度の繊維状粒子もしくは薄片状粒子を配合することによって、配合物の硬化後の靭性が向上し、複合はり部材の耐荷力や耐久性も向上する。平均粒度が１ｍｍを超えると、配合物の流動性や硬化後の強度が低下するので好ましくない。なお、本発明における粒子の粒度とは、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。
繊維状粒子もしくは薄片状粒子の配合量は、配合物の流動性、硬化後の強度や靭性等の面から、セメント１００質量部に対して３５質量部以下が好ましく、１〜２５質量部がより好ましい。
なお、繊維状粒子においては、硬化後の靭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。
【００３１】
本発明においては、配合物の混練方法は、特に限定されるものではない。
また、混練に用いる装置も特に限定されるものではなく、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。
上記混練した配合物を成形し、養生・硬化させることによって、Ｕ字型埋設型枠を製造することができる。
【００３２】
成形方法は、特に限定されるものではなく、流し込み成形等の慣用の成形方法を採用することができる。
養生方法も特に限定されるものではなく、常温養生や蒸気養生等を行なえばよい。
なお、上記材料を混練して得られる配合物は、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載される方法において、１５回の落下運動を行わないで測定したフロー値が、２００ｍｍ以上と流動性に優れるものであり、型枠への投入等の作業性に優れるものである。
【００３３】
本発明においては、上記Ｕ字型埋設型枠の底面部に鉄筋を配置する。鉄筋を配置することにより、部材全体としての強度等を高めることができる。鉄筋としては、「ＪＩＳ Ｇ ３１１２」に規定されている鉄筋、「ＪＩＳ Ｇ ３１１２」に規定されていないＳＤ ６８５相当、ＳＤ ７８５相当、ＳＤ １２７５相当を使用することができる。
鉄筋の量は、底面部の断面積に対する鉄筋面積が２〜１５％とするのが好ましく、２〜１０％とするのがより好ましい。
【００３４】
本発明においては、上記Ｕ字型埋設型枠は、普通コンクリートとの付着性を高めるために、内面の全面に略均一に、高さが３ｍｍ以上である複数の凸部分及び／又は深さが３ｍｍ以上である複数の凹部分を有することが好ましい。
【００３５】
本発明において、上記凸部分及び／又は凹部分は、該凸部分の３ｍｍの高さ又は凹部分の３ｍｍの深さにおける切断面（但し、上記凸部分の高さが３ｍｍ又は上記凹部分の深さが３ｍｍの場合は、表面積）の面積が、上記凸部分又は凹部分を有する内面の投影面積に対して１０〜８０％であり、かつ、上記凸部分及び／又は凹部分を有する内面の全表面積（Ｓ１）と、上記凸部分及び／又は凹部分を有する内面の投影面積（Ｓ２）との面積比（Ｓ１／Ｓ２）が１．２〜７．０であることが好ましい。
【００３６】
本発明のＵ字型埋設型枠は、Ｕ字型埋設型枠の内面の全面に略均一に、特定の形状の凸部分及び／又は凹部分を有することによって、Ｕ字型埋設型枠の凸部分及び／又は凹部分を有する内面と、後打ち普通コンクリートとの付着強度を１Ｎ／ｍｍ２以上に向上させることができる。
【００３７】
上記凸部分及び／又は凹部分は、本体部と同じ配合材料を用いて一体的に形成することもできる。
上記凸部分及び／又は凹部分を形成する方法としては、例えば、特定の凹形状及び／又は凸形状を備えた型枠内に、上記本体部を構成する配合物を打設し硬化して、脱型することによって、硬化体（Ｕ字型埋設型枠）内面に凸部分及び／又は凹部分を形成する方法が挙げられる。
【００３８】
（ｉ）Ｕ字型埋設型枠の内面に形成される凸部分の高さ又は凹部分の深さは、Ｕ字型埋設型枠１の内面（基準面）から、３ｍｍ以上であり、Ｕ字型埋設型枠の強度やコスト等の観点から、好ましくは３〜１０ｍｍ、より好ましくは４〜９ｍｍである（図１側面図、図２参照）。
凸部分の高さ又は凹部分の深さが３ｍｍ未満では、Ｕ字型埋設型枠と後打ちコンクリートとの付着力が低下し、１Ｎ／ｍｍ２以上の付着強度が得られ難い。凸部分の高さ又は凹部分の深さが１０ｍｍを超えても、Ｕ字型埋設型枠と後打ちコンクリートとの付着力は、それほど向上しない。そればかりか、凸部分の高さが１０ｍｍを超えると、運搬や工事現場に設置の際に、凸部分に欠け等が生じやすくなる。また、凹部分の深さが１０ｍｍを超えると、Ｕ字型埋設型枠の強度を保つために、部材（本体部）を厚くする必要があり、コスト高になる。
なお、付着強度が１Ｎ／ｍｍ２未満では、後打ちコンクリートの厚さにもよるが、後打
ちコンクリートの剥離が生じる可能性があり、好ましくない。
【００３９】
本発明のＵ字型埋設型枠は、Ｕ字型埋設型枠の内面の全面に略均一に、複数の凸部分及び／又は凹部分を有する。複数の凸部分及び／又は凹部分が、Ｕ字型埋設型枠の内面に、部分的に集中して形成されている場合や、一方に偏って形成されている場合は、Ｕ字型埋設型枠の内面の凸部分及び／又は凹部分が形成されていない部分（平面部分）と、後打ちコンクリートとの付着力が小さくなり、該部分におけるＵ字型埋設型枠と後打ちコンクリートの界面に剥離が生じやすくなるので、好ましくない。
【００４０】
なお、Ｕ字型埋設型枠の内面の全面に略均一に、複数の凸部分及び／又は凹部分を有する形態とは、凸部分（又は凹部分）を有する内面を、１００ｃｍ２（１０ｃｍ×１０ｃｍ）に区分けし、１つの区域における凸部分（又は凹部分）の個数と、他の１つの区域における凸部分（又は凹部分）の個数との差が、５個以内になるように、複数の凸部分（又は凹部分）が、Ｕ字型埋設型枠の内面に形成されている形態をいう。上記凸部分（又は凹部分）は、Ｕ字型埋設型枠の内面の全面に、等間隔で均等に形成することが好ましい。
【００４１】
本発明においては、上記凸部分の３ｍｍの高さ又は凹部分の３ｍｍの深さにおける切断面（但し、上記凸部分の高さが３ｍｍ又は上記凹部分の深さが３ｍｍの場合は、表面積）の面積が、上記凸部分又は凹部分を有する内面（全体）の投影面積に対して１０〜８０％であり、好ましくは２０〜７０％であり、より好ましくは３０〜６５％である。
上記数値が、１０％未満では、Ｕ字型埋設型枠と後打ちコンクリートとの付着力が低下し、１Ｎ／ｍｍ２以上の付着強度が得られ難い。上記数値が８０％を超えるものは、製造が困難であるうえに、凸部分又は凹部分を有する面に欠けやひび割れ等が生じやすくなる。
上記凸部分の３ｍｍの高さ又は凹部分の３ｍｍの深さにおける切断面とは、上記凸部分の高さが３ｍｍ以上又は凹部分の深さが３ｍｍ以上の場合に、各々の凸部分の３ｍｍの高
さ又は凹部分の３ｍｍの深さにおける切断面の面積を合計した面積（Ｃａ）をいう。また
、上記凸部分の高さが３ｍｍであり又は上記凹部分の深さが３ｍｍである場合の表面積と
は、各々の凸部分の３ｍｍの高さ又は凹部分の３ｍｍの深さにおける表面積を合計した面
積（Ｓａ）をいう。
なお、本明細書においては、便宜上、上記凸部分の３ｍｍの高さ又は凹部分の３ｍｍの深さにおける切断面（但し、上記凸部分の高さが３ｍｍ又は上記凹部分の深さが３ｍｍの場合は、表面積）の面積（Ｃａ又はＳａ）と、上記凸部分又は凹部分を有する内面（全体）の投影面積（Ｓ２）との比を断面積率（Ｃａ／Ｓ２×１００％、又は、Ｓａ／Ｓ２×１００％）と称する。
【００４２】
上記凸部分及び／又は凹部分を有する内面の全表面積（Ｓ１）と、上記凸部分及び／又は凹部分を有する内面の投影面積（Ｓ２）との面積比（Ｓ１／Ｓ２）が１．２〜７．０であり、好ましくは１．２５〜６．０であり、より好ましくは１．３〜５．０である。面積比が１．２未満では、Ｕ字型埋設型枠と後打ちコンクリートとの付着力が低下し、１Ｎ／ｍ
ｍ２以上の付着強度が得られ難い。面積比が７．０を超えるものは、製造が困難であるうえに、凸部分又は凹部分を有する面に欠けやひび割れ等が生じやすくなる。
【００４３】
なお、面積比とは、次の式のように算出される値である。
面積比＝（凸部分及び／又は凹部分を有する内面の全表面積；Ｓ１）／（凸部分又は凹部分を有する内面の投影面積；Ｓ２）
なお、Ｕ字型埋設型枠の凸部分又は凹部分を有する内面の投影面積（Ｓ２）は、凸部
分又は凹部分を有しない場合のＵ字型埋設型枠の内面（全体）の面積と同一である。
【００４４】
本発明において、Ｕ字型埋設型枠が内面に凸部分を有するものである場合は、該凸部分は、直径が４〜２５ｍｍの円柱形状又は１辺の長さが４〜２５ｍｍの四角柱形状を有するものであることが好ましい。凸部分が、直径が４ｍｍ未満の円柱形状又は１辺の長さが４ｍｍ未満の四角柱形状を有するものであると、凸部分に欠けや割れ等が生じやすくなるので、好ましくない。一方、凸部分が、直径が２５ｍｍを超える円柱形状又は１辺の長さが２５ｍｍを超える四角柱形状を有するものであると、Ｕ字型埋設型枠の面積比（Ｓ１／Ｓ２）が小さくなる場合があり、Ｕ字型埋設型枠と後打ちコンクリートとの付着力が低下し、１Ｎ／ｍｍ２以上の付着強度が得られなくなる場合がある。
【００４５】
本発明において、Ｕ字型埋設型枠が内面に凹部分を有するものである場合は、該凹部分は、直径が５〜２５ｍｍの円柱形状又は１辺の長さが５〜２５ｍｍの四角柱形状を有するものであることが好ましい。凹部分が、直径が５ｍｍ未満の円柱形状又は１辺の長さが５ｍｍ未満の四角柱形状を有するものであると、後打ちコンクリートが凹部分に入り込むことが困難となり、Ｕ字型埋設型枠と後打ちコンクリートとの付着力が低下し、１Ｎ／ｍｍ２以上の付着強度が得られ難い。一方、凹部分が、直径が２５ｍｍを超える円柱形状又は１辺の長さが２５ｍｍを超える四角柱形状を有するものであると、Ｕ字型埋設型枠の面積比（Ｓ１／Ｓ２）が小さくなる場合があり、Ｕ字型埋設型枠と後打ちコンクリートとの付着力が低下し、１Ｎ／ｍｍ２以上の付着強度が得られなくなる場合がある。
【００４６】
本発明において、上記凸部分同士及び／又は凹部分同士の間隔は、好ましくは２ｍｍ以上であり、より好ましくは３ｍｍ以上であり、特に好ましくは４ｍｍ以上である。凸部分同士又は凹部分同士の間隔が２ｍｍ未満の場合は、製造が困難であるうえに、製造時や運搬時、工事現場への設置の際に、凸部分や凹部分に欠け等が生じやすくなる。
凸部分同士又は凹部分同士の間隔が大きすぎると、Ｕ字型埋設型枠と後打ちコンクリートとの付着力が低下し、１Ｎ／ｍｍ２以上の付着強度が得られ難いので、凸部分同士及び／又は凹部分同士の間隔は、２０ｍｍ以下であることが好ましい。
なお、本明細書において、凸部分同士の間隔とは、凸部分と凸部分の間の空隙の距離をいう。また、凹部分同士の間隔とは、凹部分と凹部分の間の距離をいう。
【００４７】
本発明の複合はり部材を構成する普通コンクリートは、通常使用されているコンクリートのことであって、２８日標準養生時の圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２以下のものを言う。この普通コンクリートを前記詳述したＵ字型埋設型枠と一体化する。
【実施例】
【００４８】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに説明するが、本発明は、これら実施例により限定されるものではない。
１．Ｕ字型埋設型枠用材料
以下に示す材料を使用した。
（ａ）セメント：低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製）
（ｂ）微粉末：シリカフューム（ＢＥＴ比表面積１１ｍ２／ｇ）
（ｃ）無機粉末：石英粉末（ブレーン比表面積７０００ｃｍ２／ｇ）
（ｄ）細骨材：珪砂（粒径０．１５〜０．６ｍｍ）
（ｅ）減水剤：ポリカルボン酸系高性能減水剤
（ｆ）水：水道水
（ｇ）補強用繊維：鋼繊維（直径０．２ｍｍ、長さ１５ｍｍ）
（ｈ）収縮低減剤：２−エチル−１−ヘキサノールのエチレンオキサイド３．５モル付加物
【００４９】
２．配合物の調製
上記材料を使用して、以下の２配合の配合物を調製した。
（ａ）配合物１：低熱ポルトランドセメント１００質量部、シリカフューム３０質量部、石英粉末３０質量部、細骨材１０５質量部、高性能減水剤０．５質量部（固形分換算）、水２４質量部、及び鋼繊維（配合物の全量中で２体積％）を強制パン型ミキサに投入し、混練した。
（ｂ）配合物２：低熱ポルトランドセメント１００質量部、シリカフューム３０質量部、石英粉末３０質量部、細骨材１０５質量部、高性能減水剤０．５質量部（固形分換算）、水２２質量部、収縮低減剤２質量部、及び鋼繊維（配合物の全量中で２体積％）を強制パン型ミキサに投入し、混練した。
なお、配合物１の圧縮強度（２０℃で４８時間封緘養生後、さらに９０℃で４８時間蒸気養生）は２２０Ｎ／ｍｍ２、配合物２の圧縮強度は２０５Ｎ／ｍｍ２である。
【００５０】
３．Ｕ字型埋設型枠の製造
上記各配合物を型枠に投入し、２０℃で４８時間封緘養生後、さらに９０℃で４８時間蒸気養生して、図１の寸法（単位はｍｍ）のＵ字型埋設型枠１１を製造した。
なお、Ｕ字型埋設型枠には、図２に示すように、底面部に鉄筋１３（Ｄ１３ ＳＤ２９５Ａ）を３本配置した（底面部の断面積に対する鉄筋面積は６．３％である）。
また、Ｕ字型埋設型枠の内面の全面に、直径１５ｍｍで高さ１０ｍｍの突起１１１を設けて、凸部を形成した（なお、突起の中心間間隔は３０ｍｍである）。
【００５１】
４．複合はり部材の製造
上記Ｕ字型埋設型枠内に、普通コンクリートを打ち込み、２０℃で７日間封緘養生して、複合はり部材１０を製造した。
なお、普通コンクリート１２の配合は、早強ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）１００質量部、細骨材（山砂）２４５質量部、粗骨材（硬質砂岩）２９７質量部、ＡＥ減水剤１．０質量部、水５０質量部であり、該コンクリートの圧縮強度（標準養生材齢７日）は３８Ｎ／ｍｍ２である。
【００５２】
５．複合はり部材の評価
非特許文献１の「２．３載荷試験」の方法で、複合はり部材の載荷試験を行った。図1中の矢印は、載荷試験の荷重力の方向を示す。即ち、試験体幅は、１５０ｍｍであり、スパンの３等分点に載荷する２点載荷方式とした。
その結果、配合物１のＵ字型埋設型枠を使用した複合はり部材のひび割れ発生荷重は３０（ｋＮ）、最大荷重は１４０（ｋＮ）であった。また、配合物２のＵ字型埋設型枠を使用した複合はり部材のひび割れ発生荷重は４８（ｋＮ）、最大荷重は１４３（ｋＮ）であった。
さらに、両複合はり部材とも、せん断補強筋を配置していないにもかかわらず、延性的挙動を示すことが確認された。
なお、圧縮強度が３８Ｎ／ｍｍ２のコンクリートで本実施例と同寸法・同鉄筋量のはり部材（ＲＣはり）を製造した場合、該ＲＣはりのひび割れ発生荷重は８．５（ｋＮ）、最大荷重は８２（ｋＮ）と算出される。
【００５３】
上記のように、本発明の複合はり部材の曲げ破壊荷重とひび割れ発生荷重は、同一寸法と仮定したＲＣはりを大きく上回っている。
また、配合物が収縮低減剤を含むことにより、複合はり部材のひび割れ発生荷重が大幅に向上した。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】複合はり部材の正面図と側面断面図である。正面図は、左右が中心線対称であり、中心線より左半分を示す。
【図２】Ｕ字型埋設型枠の断面を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 複合はり部材
１１ Ｕ字型埋設型枠
１１１ 突起部
１２ 普通コンクリートを用いた後打ちコンクリート
１３ Ｕ字型埋設型枠底面部鉄筋
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）セメント、ＢＥＴ比表面積が３〜２５ｍ２／ｇの微粉末、細骨材、繊維、水、及び減水剤を含む配合物の硬化体からなるＵ字型埋設型枠と、
（Ｂ）普通コンクリート、を一体化してなる複合はり部材であって、
前記Ｕ字型埋設型枠の底面部に鉄筋が配置されていることを特徴とする複合はり部材。
【請求項２】
配合物が、ブレーン比表面積３５００〜１００００ｃｍ２／ｇの無機粉末を含む請求項１記載の複合はり部材。
【請求項３】
配合物が、収縮低減剤を含む請求項１又は２に記載の複合はり部材。
【請求項４】
上記Ｕ字型埋設型枠が、内面の全面に略均一に、高さが３ｍｍ以上である複数の凸部分及び／又は深さが３ｍｍ以上である複数の凹部分を有する請求項１〜３のいずれかに記載の複合はり部材。
【請求項１】
（Ａ）セメント、ＢＥＴ比表面積が３〜２５ｍ２／ｇの微粉末、細骨材、繊維、水、及び減水剤を含む配合物の硬化体からなるＵ字型埋設型枠と、
（Ｂ）普通コンクリート、を一体化してなる複合はり部材であって、
前記Ｕ字型埋設型枠の底面部に鉄筋が配置されていることを特徴とする複合はり部材。
【請求項２】
配合物が、ブレーン比表面積３５００〜１００００ｃｍ２／ｇの無機粉末を含む請求項１記載の複合はり部材。
【請求項３】
配合物が、収縮低減剤を含む請求項１又は２に記載の複合はり部材。
【請求項４】
上記Ｕ字型埋設型枠が、内面の全面に略均一に、高さが３ｍｍ以上である複数の凸部分及び／又は深さが３ｍｍ以上である複数の凹部分を有する請求項１〜３のいずれかに記載の複合はり部材。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−１５８３（Ｐ２０１３−１５８３Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３１７６１（Ｐ２０１１−１３１７６１）
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（００００００２４０）太平洋セメント株式会社 (1,449)
【Ｆターム（参考）】
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