鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法及び構造
【課題】２本のプレキャスト梁及び柱を効率よく現場接合するとともに、該プレキャスト部材の鉄筋配置精度を緩和する。
【解決手段】本発明に係る柱梁接合構造１は、２本のプレキャスト梁２，２の端部から突出する梁主筋３，３とプレキャスト柱４の上端から突出する柱主筋５とを、それらの端部が取り合う接合領域６に現場打設されてなるモルタル７に埋設して構成してあり、かかるモルタル７は、セメント、シリカフューム、水、減水剤、細骨材及び高張力繊維で構成するとともに、セメントを、Ｃ３Ｓが４０．０〜７５．０質量％、Ｃ３Ａが２．７質量％未満含有され、かつ４５μｍふるい残分が８．０質量％未満となるように構成し、細骨材を、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群が１５〜８５質量％で、かつ０．０７５ｍｍ以下の粒群が３〜２０質量％含有された常温養生可能な超高強度繊維補強モルタルを硬化させて構成する。
【解決手段】本発明に係る柱梁接合構造１は、２本のプレキャスト梁２，２の端部から突出する梁主筋３，３とプレキャスト柱４の上端から突出する柱主筋５とを、それらの端部が取り合う接合領域６に現場打設されてなるモルタル７に埋設して構成してあり、かかるモルタル７は、セメント、シリカフューム、水、減水剤、細骨材及び高張力繊維で構成するとともに、セメントを、Ｃ３Ｓが４０．０〜７５．０質量％、Ｃ３Ａが２．７質量％未満含有され、かつ４５μｍふるい残分が８．０質量％未満となるように構成し、細骨材を、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群が１５〜８５質量％で、かつ０．０７５ｍｍ以下の粒群が３〜２０質量％含有された常温養生可能な超高強度繊維補強モルタルを硬化させて構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物をプレキャスト化する際に適用される鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法及び構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート構造物を構築するにあたり、工期短縮のためのさまざまな技術開発が数多くなされているが、その一つであるプレキャスト化は、配筋作業や現場でのコンクリート打設を省略ないしは低減することができるため、施工能率を大幅に改善することができる。
【０００３】
ここで、従来のプレキャスト工法においては、柱や梁をプレキャスト部材として工場製作し、これらを現地に搬入して仮組した後、それらの取合い箇所に配筋を施してコンクリートを打設することにより、柱梁を相互に接合することが多いが、鉄筋コンクリート構造物の柱梁接合部、いわゆるパネルゾーンは、柱主筋や梁主筋あるいは補強筋などの各種鉄筋が狭隘なスペースに複雑に交錯する箇所であるため、配筋に時間がかかるとともにコンクリート充填にも配慮が必要となり、全体の施工能率が低下しがちとなる。
【０００４】
かかる状況下、柱や梁のみならず、柱梁接合部についてもプレキャスト部材として工場製作して現地で組み立てるプレキャスト工法が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−０４２５３４号公報
【特許文献２】特許第３８３７３９０号公報
【特許文献３】特開平１１−２９３７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２記載のプレキャスト工法においては、梁主筋が両端から水平に突出するように構成されてなるプレキャスト（以下、ＰＣ）梁と、一方の側面から他方の側面に抜ける水平挿通孔と上面から底面に抜ける鉛直挿通孔とが梁主筋位置と柱主筋位置にそれぞれ貫通形成されてなるＰＣ仕口パネル部材と、該ＰＣ仕口パネル部材の鉛直挿通孔に挿通される中継筋と、該中継筋の端部が差し込まれる挿入孔が上端又は下端に形成されてなるＰＣ柱とを組み立てるようになっており、かかる構成においては、ＰＣ仕口パネル部材を挟み込むようにしてその両側方にＰＣ梁をそれぞれ配置して該各ＰＣ梁の端部から突出する梁主筋をＰＣ仕口パネル部材の水平挿通孔に各側面からそれぞれ挿入するとともに、ＰＣ仕口パネル部材の鉛直挿通孔に中継筋を挿通してその下端を下階に配置されたＰＣ柱の上端に形成された挿入孔に差し込み、次いで、ＰＣ仕口パネル部材の水平挿通孔と梁主筋との隙間、同じく鉛直挿通孔と中継筋の隙間、及びＰＣ柱の挿入孔と中継筋との隙間にグラウト材を充填する。
【０００７】
このようにすれば、柱梁接合部を構築する際の現場での配筋やコンクリート打設が省略されることとなり、構造物全体の施工能率が大幅に向上するとともに、柱梁架構を先行して組み上げつつ、該工程とは独立した形でスラブ施工を並行させることができるため、構造物全体の施工能率がさらに向上する。
【０００８】
しかしながら、上述したＰＣ仕口パネル部材は、その水平挿通孔をＰＣ梁の主筋位置に一致させ、かつ中継筋が挿入される鉛直挿通孔を同じく中継筋が挿入されるＰＣ柱の挿入孔に一致させる必要があるため、高い製作精度が求められるという問題を生じていた。
【０００９】
一方、柱梁接合部を現場打ち繊維補強モルタルで構成する提案もなされているが（特許文献３）、繊維補強モルタルの引張強度が不十分であり、鉄筋同士の接合が比較的容易な上端筋については機械継手や圧接継手など従来の継手が推奨されていることからもわかる通り、鉄筋を突き合わせただけの配置構成では、引張力を確実に伝達することが困難であるという問題を生じていた。
【００１０】
また、繊維補強材料として引張強度に優れた繊維補強モルタルが開発されてはいるが、かかる繊維補強モルタルは熱養生が必要となるため、工場でのプレキャスト製作が前提となり、現場での適用は難しいという問題も生じていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、２本のプレキャスト梁及び柱を効率よく現場接合することが可能でかつそれらプレキャスト部材の鉄筋配置精度を緩和することが可能な鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法及び構造を提供することを目的とする。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法は請求項１に記載したように、２本のプレキャスト梁及び柱をそれらの端部が取り合う箇所に接合領域が形成されるように配置し、
前記２本のプレキャスト梁の端部から突出する梁主筋と前記柱の上端から突出する柱主筋とが埋設されるように前記接合領域にモルタル又はコンクリートを現場打設する鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法において、
前記モルタル又はコンクリートを、セメントとシリカフュームと水と減水剤と細骨材と高張力繊維とが含まれたフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートを硬化させて形成するとともに、前記セメントを、Ｃ３Ｓが４０．０〜７５．０質量％、Ｃ３Ａが２．７質量％未満含有され、かつ４５μｍふるい残分が８．０質量％未満となるように構成し、前記細骨材を、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群が１５〜８５質量％で、かつ０．０７５ｍｍ以下の粒群が３〜２０質量％含有されるように構成したものである。
【００１３】
また、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法は、前記各梁主筋の材軸が平行になりかつそれらの端部が該各材軸に沿った方向に離間するように前記２本のプレキャスト梁をそれぞれ構成したものである。
【００１４】
また、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法は、前記柱主筋のうち、前記モルタル又はコンクリートを貫通して上方に延びる先端部を上階のプレキャスト柱の下端に形成された鉄筋挿入穴に挿入するとともに該鉄筋挿入穴の内面と先端部の周面との間にグラウト材を注入するものである。
【００１５】
また、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法は、上階に配置される柱の下方に延びる柱主筋を前記モルタル又はコンクリートに埋設するものである。
【００１６】
また、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造は請求項５に記載したように、２本のプレキャスト梁の端部から突出する梁主筋と柱の上端から突出する柱主筋とを、前記２本のプレキャスト梁及び前記柱の端部が取り合う接合領域に現場打設されてなるモルタル又はコンクリートに埋設して構成した鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造において、
前記モルタル又はコンクリートを、セメントとシリカフュームと水と減水剤と細骨材と高張力繊維とが含まれたフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートを硬化させて形成するとともに、前記セメントを、Ｃ３Ｓが４０．０〜７５．０質量％、Ｃ３Ａが２．７質量％未満含有され、かつ４５μｍふるい残分が８．０質量％未満となるように構成し、前記細骨材を、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群が１５〜８５質量％で、かつ０．０７５ｍｍ以下の粒群が３〜２０質量％含有されるように構成したものである。
【００１７】
また、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造は、前記各梁主筋の材軸が平行になりかつそれらの端部が該各材軸に沿った方向に離間するように前記２本のプレキャスト梁をそれぞれ構成したものである。
【００１８】
本出願人は、従来の繊維補強モルタルにおいては熱養生が不可欠であるために現場への適用が困難であるという問題点を踏まえ、圧縮強度が１８０Ｎ／ｍｍ2以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ2以上、練り混ぜ直後のスランプフローが８００ｍｍ程度と、強度特性及び流動性に優れかつ常温養生で足りる超高強度繊維補強コンクリートの開発に成功するとともに（特許文献１）、さらに具体的な適用検討を行った結果、従来のモルタルやコンクリートではなし得なかった柱梁接合部における鉄筋接合の不要化に成功したものである。
【００１９】
すなわち、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法及び構造においては、２本のプレキャスト梁及び柱をそれらの端部が取り合う箇所に接合領域が形成されるように配置し、次いで、２本のプレキャスト梁の端部から突出する梁主筋と柱の上端から突出する柱主筋とが埋設されるように上述の接合領域にモルタル又はコンクリートを現場打設するにあたり、上述のモルタル又はコンクリートを、セメントとシリカフュームと水と減水剤と細骨材と高張力繊維とが含まれたフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートを硬化させて形成するとともに、セメントを、Ｃ３Ｓが４０．０〜７５．０質量％、Ｃ３Ａが２．７質量％未満含有され、かつ４５μｍふるい残分が８．０質量％未満となるように構成し、細骨材を、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群が１５〜８５質量％で、かつ０．０７５ｍｍ以下の粒群が３〜２０質量％含有されるように構成する。
【００２０】
このようにすると、上述のフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートを硬化させる際、熱養生が不要で常温養生で足りるため、２本のプレキャスト梁及び柱を現場で接合することが可能となる。
【００２１】
また、上述のモルタル又はコンクリートは、引張力に対し高強度及び高靭性を有するため、梁主筋間に生じる引張力を伝達する荷重伝達部材として機能し得ることとなり、梁主筋同士を、重ね継手、圧接継手、機械継手といった継手を介して接合する必要がなくなる。
【００２２】
また、引張力を支持できるだけの付着力が確保されるように各梁主筋がモルタル又はコンクリートに埋設あるいは定着される限り、梁主筋同士の相対位置関係は任意となるため、現場における柱梁接合部の施工能率が飛躍的に高まるとともに、プレキャスト梁を製作する際の鉄筋配置精度も大幅に緩和される。
【００２３】
ここで、梁主筋の相対位置関係は上述したように任意であって、引張力に見合うだけの付着力が確保できるように２本の梁主筋をモルタル又はコンクリートにそれぞれ埋設あるいは定着すれば足り、従来の重ね継手と同様の配置形態としたり、重ね継手の状態から材軸直交方向に離間させた配置形態とすることができるが、各梁主筋の材軸が平行、例えば直列状になりかつそれらの端部が該各材軸に沿った方向に例えば鉄筋径の２倍に相当する寸法だけ離間するように２本のプレキャスト梁をそれぞれ構成した場合においては、断面設計の際、各プレキャスト梁の端部からそれぞれ突出する梁主筋同士の干渉を考慮する必要がなくなり、太径鉄筋の採用が容易になるとともに、施工時においては、鉄筋の交錯状態が緩和されてコンクリート打設がさらに容易になる。
【００２４】
２本のプレキャスト梁の端部と取り合う柱はプレキャスト柱であってもよいし、現場打ちの柱でもよい。なお、柱主筋については、これを接合領域の下方から上方に貫通されるように配置するか、その上端が接合領域内にとどまるように配置するかは任意であって、前者の場合には例えば、柱主筋のうち、モルタル又はコンクリートを貫通して上方に延びる先端部を上階のプレキャスト柱の下端に形成された鉄筋挿入穴に挿入するとともに該鉄筋挿入穴の内面と先端部の周面との間にグラウト材を注入する構成を採用することができる。
【００２５】
また、後者の場合には例えば、上述の梁主筋及び柱主筋に加えて、上階に配置される柱の下方に延びる柱主筋が埋設されるように上述のモルタル又はコンクリートを現場打設する構成を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造の図であり、(a)は水平断面図、(b)はＡ−Ａ線に沿った鉛直断面図。
【図２】変形例に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造の鉛直断面図。
【図３】別の変形例に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造の鉛直断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法及び構造の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造を示した断面図である。同図でわかるように、本実施形態に係る柱梁接合構造１は、２本のプレキャスト梁２，２の端部から突出する梁主筋３，３とプレキャスト柱４の上端から突出する柱主筋５とを、２つのプレキャスト梁２，２及びプレキャスト柱４の端部が取り合う接合領域６に現場打設されてなるモルタル７に埋設して構成してある。
【００２９】
各プレキャスト梁２は、それらをプレキャスト柱４の頂部両側方に架け渡したとき、梁主筋３，３が直列状にかつそれらの端部が所定の離間寸法ｄを隔てて互いに対向するように製作してある。
【００３０】
離間寸法ｄは、例えば梁主筋３の直径の２倍程度とすることにより、梁主筋３，３同士の干渉を確実に回避してプレキャスト梁２，２の架設を容易にするとともに、後述するフレッシュモルタルを打設する際の充填性を高めるようにするのがよい。
【００３１】
本実施形態に係る柱梁接合構造１を構築するには、まず、工場製作され現地で立設されたプレキャスト柱４の頂部両側方にプレキャスト梁２，２を架け渡し、これらを仮保持する。
【００３２】
次に、プレキャスト梁２，２及びプレキャスト柱４の端部が取り合う接合領域６にモルタル７を打設することができるよう、型枠（図示せず）を建て込む。
【００３３】
一方、上述した手順とは別にフレッシュモルタルを作製する。フレッシュモルタルは、セメント、シリカフューム、水、減水剤、細骨材及び高張力繊維が含まれるように配合する。
【００３４】
ここで、セメントは、Ｃ３Ｓの含有量が４０．０〜７５．０質量％、好ましくは４５．０〜７３．０質量％、より好ましくは４８．０〜７０．０質量％となるように、Ｃ３Ａの含有量が２．７質量％未満、好ましくは２．３質量％未満となるように構成する。これは、Ｃ３Ｓの含有量が４０．０質量％未満だと、圧縮強度及び引張強度が低くなる傾向があり、７５．０質量％を超えると、セメントの焼成自体が困難となる傾向があるからであり、Ｃ３Ａの含有量が２．７質量％以上では引張強度が低くなるからである。なお、Ｃ３Ａの含有量の下限値は、例えば０．１質量％程度を目安とする。
【００３５】
なお、セメントにおけるＣ２Ｓの含有量は、好ましくは９．５〜４０．０質量％、より好ましくは１４．０〜３５．０質量％であり、Ｃ４ＡＦの含有量は、好ましくは９．０〜１８．０質量％、より好ましくは１０．０〜１５．０質量％である。これは、フレッシュモルタルにおいて高い流動性を確保できるとともに、フレッシュモルタルの硬化物であるモルタルにおいて、高靭性、高圧縮強度及び高引張強度を確保することができるからである。
【００３６】
セメントは、４５μｍふるい残分が上限で８．０質量％未満、好ましくは７．０質量％、より好ましくは６．０質量％、下限で０．０質量％、好ましくは１．０質量％、より好ましくは２．０質量％となるように構成する。これは、フレッシュモルタルにおいて適度な粘性を確保し高張力繊維を十分に分散させることができるからであり、モルタルにおいて、高い引張強度を確保できるからである。
【００３７】
また、セメントは、そのブレーン比表面積が好ましくは２５００〜４８００ｃｍ2／ｇ、より好ましくは２８００〜４０００ｃｍ2／ｇ、更に好ましくは３０００〜３６００ｃｍ2／ｇとなるように構成する。これは、セメントのブレーン比表面積が２５００ｃｍ2／ｇ未満では、モルタルの強度が低くなる傾向があり、４８００ｃｍ2／ｇを超えると、フレッシュモルタルにおける低水セメント比での流動性が低下する傾向があるからである。
【００３８】
シリカフュームは、金属シリコン、フェロシリコン、電融ジルコニア等を製造する際に発生する排ガス中のダストを集塵して得られる副産物であって、主成分は、アルカリ溶液中で溶解する非晶質のＳiＯ２であり、その平均粒子径が、好ましくは０．０５〜２．０μｍ、より好ましくは０．１０〜１．５μｍ、更に好ましくは０．１８〜０．２８μｍとなるように構成する。これは、モルタルにおいて高靭性、高圧縮強度及び高引張強度を確保することができるとともに、フレッシュモルタルにおいて高流動性を確保することができるからである。
【００３９】
また、シリカフュームは、その含有量がセメントとシリカフュームの合計量に対し、好ましくは３〜３０質量％、より好ましくは５〜２０質量％、更に好ましくは１０〜１８質量％となるように構成し、セメントとシリカフュームと細骨材の合計量に対する含有量が、好ましくは３〜３０質量％、より好ましくは５〜２０質量％、更に好ましくは１０〜１８質量％となるように構成する。
【００４０】
減水剤は、その添加量が、セメントとシリカフュームの合量１００質量部に対し、好ましくは０．５〜６．０質量部、より好ましくは１．０〜４．０質量部、更に好ましくは２．５〜３．５質量部となるように構成する。
【００４１】
また、減水剤は、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、アミノスルホン酸系、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等を使用することができる。低水セメント比での流動性確保の観点から、減水剤として、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を用いることが好ましく、ポリカルボン酸系の高性能減水剤を用いることがより好ましい。
【００４２】
なお、本実施形態に係るフレッシュモルタルは、上述した減水剤とともに消泡剤を併用することが好ましい。消泡剤としては、ポリアルキレン誘導体、疎水性シリカ、ポリエーテル系等が挙げられる。この場合、消泡剤は、その添加量が、セメントとシリカフュームの合量１００質量部に対し、好ましくは０．０１〜２．０質量部、より好ましくは０．０２〜１．５質量部、更に好ましくは０．０３〜１．０質量部となるように構成する。
【００４３】
細骨材は、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群が１５〜８５質量％、好ましくは２０〜７０質量％、さらに好ましくは２５〜４５質量％で、かつ０．０７５ｍｍ以下の粒群が３〜２０質量％、好ましくは５〜１５質量％となるように構成する。
【００４４】
これは、細骨材の含有量が１５質量％未満では、フレッシュモルタルの粘性が低すぎるため、高張力繊維が十分に分散しないいおそれがあるからであり、細骨材の含有量が８５質量％を超えると、微粉量が多すぎて粘性が高くなり、所定のフローを出すためには水セメント比を増やす必要があるため、強度低下に繋がるおそれがあるからである。なお、微粒分の調製方法は、特に限定されないが、例えば、２種類以上の粒度の異なる細骨材を混ぜ合わせることによって調製可能である。
【００４５】
細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、石灰石骨材、高炉スラグ細骨材、フェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材等を使用することができる。
【００４６】
なお、細骨材は、フレッシュモルタル中の細骨材量が、好ましくは４００〜１０００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは４３０〜８５０ｋｇ／ｍ３、更に好ましくは５００〜７５０ｋｇ／ｍ３となるように構成する。
【００４７】
高張力繊維は、その繊維径が、０．０５〜１．２０ｍｍ、好ましくは０．０８〜０．７０ｍｍ、より好ましくは０．１０〜０．３５ｍｍとなるように、その繊維長が、３〜６０ｍｍ、好ましくは５〜３５ｍｍ、より好ましくは７〜２０ｍｍとなるように、アスペクト比（繊維長／繊維径）が、４０〜２５０、好ましくは５０〜２００、より好ましくは８０〜１７０となるように、その引張強度が、１００〜１００００Ｎ／ｍｍ2、好ましくは５００〜５０００Ｎ／ｍｍ2、より好ましくは２０００〜３０００Ｎ／ｍｍ2となるように、その密度が、１〜２０ｇ／ｃｍ３、好ましくは５〜１０ｇ／ｃｍ３となるようにそれぞれ構成する。
【００４８】
これは、モルタルにおいて高靭性、高圧縮強度及び高引張強度を確保することができるとともに、フレッシュモルタルにおいて高流動性を付与することができるからである。
【００４９】
また、高張力繊維は、フレッシュモルタルに対し、その添加量が外割りで０．３〜４．０体積％、好ましくは０．５〜３．０体積％、より好ましくは１．０〜２．５体積％となるように構成する。
【００５０】
これは、高張力繊維の添加量が０．３体積％未満では、擬似ひずみ硬化を示すような高い靭性が得られない場合があり、４．０体積％を超えると、フレッシュモルタルの練混ぜが困難になる場合があるからである。
【００５１】
高張力繊維は、金属繊維、炭素繊維、アラミド繊維及び高強度ポリエチレン繊維（例えば東洋紡績株式会社から「ダイニーマ」（登録商標）の商品名で市販されているもの）等から適宜選択することが可能であり、金属繊維としては、鋼繊維、ステンレス繊維、アモルファス合金繊維等を使用することが可能である。
【００５２】
本実施形態に係るフレッシュモルタルは、有機繊維がさらに含有されるように構成することにより、高い耐火性能を得ることが可能である。有機繊維としては、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ビニロン繊維等が挙げられる。
【００５３】
有機繊維は、その繊度が、１．０〜２０ｄｔｅｘ、好ましくは１．５〜１５ｄｔｅｘ、より好ましくは２．０〜４．０ｄｔｅｘとなるように、その引張強度が、１〜６ｃＮ／ｄｔｅｘ、好ましくは１．５〜５ｃＮ／ｄｔｅｘ、より好ましくは２〜４ｃＮ／ｄｔｅｘとなるように、その伸度が、４００％以下、好ましくは３００％以下、より好ましくは５０〜２００％となるように、その繊維長が３〜３０ｍｍ、好ましくは４〜２０ｍｍ、より好ましくは５〜１５ｍｍとなるように、その密度が、０．８〜１．５ｇ／ｃｍ３、好ましくは０．８〜１．３ｇ／ｃｍ３、より好ましくは０．８５〜０．９５ｇ／ｃｍ３となるように、そのアスペクト比（繊維長／繊維径）が、２００〜９００、好ましくは３００〜８００、より好ましくは４００〜７００となるようにそれぞれ構成する。
【００５４】
これは、フレッシュモルタルにおいて高流動性を確保するとともに、モルタルにおいて高靭性、高圧縮強度及び高引張強度に加え、高い耐火性能をを確保することができるからである。
【００５５】
また、有機繊維は、その添加量がフレッシュモルタルに対し外割りで０．０５〜３体積％、好ましくは０．１〜２体積％、より好ましくは０．３〜１体積％となるように構成する。
【００５６】
これは、０．０５体積％未満では十分な耐火爆裂性が得られない場合があり、３体積％を超えると、フレッシュモルタル中への練混ぜが困難になる場合があるからである。
【００５７】
水は、その添加量が、セメントとシリカフュームの合量１００質量部に対し、１０〜２５質量部、好ましくは１２〜２０質量部、より好ましくは１３〜１８質量部となるように構成するとともに、フレッシュモルタル中の単位水量が、１８０〜２８０ｋｇ／ｍ３、好ましくは２００〜２７０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは２１０〜２６０ｋｇ／ｍ３となるように構成する。
【００５８】
本実施形態に係るフレッシュモルタルには、必要に応じて、膨張材、収縮低減剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、増粘剤、ガラス繊維、合成樹脂粉末、ポリマーエマルジョン、ポリマーディスパージョン等を１種以上添加してもよい。
【００５９】
次に、従来のフレッシュモルタル作製手順と同様、これらの配合材料を混合するとともに攪拌ミキサーで適宜混練し、フレッシュモルタルとする。
【００６０】
次に、接合領域６を取り囲むように建て込まれた型枠内に上述のフレッシュモルタルを充填する。
【００６１】
次に、フレッシュモルタルを適宜養生するが、従来の超高強度繊維補強モルタルのように熱養生する必要はなく、通常モルタルと同様、常温養生で足りる。
【００６２】
フレッシュモルタルが常温養生を経て硬化しモルタル７となったならば、型枠を適宜解体撤去する。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造１によれば、フレッシュモルタルを硬化させる際に熱養生が不要で常温養生で足りるため、現場施工が可能となり、かくして２本のプレキャスト梁２，２及びプレキャスト柱４を現場で接合することが可能となる。
【００６４】
また、硬化後においては、モルタル７が高い引張強度と靭性を有するため、該モルタルは、梁主筋３，３間に生じる引張力を伝達する荷重伝達部材として機能し得ることとなり、梁主筋３，３同士を、重ね継手、圧接継手、機械継手といった継手を介して接合する必要がなくなる。
【００６５】
また、本実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造１によれば、プレキャスト梁２，２をプレキャスト柱４の頂部両側方に架け渡したとき、梁主筋３，３が直列状にかつそれらの端部が所定の離間寸法ｄを隔てて互いに対向するように製作したので、断面設計の際、各プレキャスト梁２，２の端部からそれぞれ突出する梁主筋３，３同士の干渉を考慮する必要がなくなり、設計の制約が緩和されて太径鉄筋の採用も容易になるとともに、プレキャスト梁２を製作する際の鉄筋配置精度も大幅に緩和される。また、現場施工時においては、梁主筋３，３同士の干渉が確実に回避されることとなり、プレキャスト梁２，２の架設が容易になるとともに、梁主筋３の鉄筋交錯状態が緩和されてフレッシュモルタルの打設が容易になる。
【００６６】
本実施形態では、接合領域６にフレッシュモルタルを打設するようにしたが、フレッシュモルタルに粗骨材を加えてなるフレッシュコンクリートを用いるようにしてもよい。かかる構成においては、粗骨材量や水量を、目標圧縮強度、靭性、目標スランプ等に応じて適時変更する。粗骨材としては、砂利、砕石、石灰石骨材、高炉スラグ粗骨材、電気炉酸化スラグ粗骨材等を使用することが可能であり、５ｍｍの篩いに８５質量％以上とどまる粗骨材がより好ましい。
【００６７】
また、本実施形態では、梁主筋３，３を直列状にかつ離間配置するようにしたが、平行でかつ非直列となるよう、例えば千鳥状に配置してもかまわない。
【００６８】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、柱主筋５については、これを接合領域６の下方から上方に貫通されるように配置するか、その上端が接合領域６内にとどまるように配置するかは任意である。
【００６９】
図２は、柱主筋５に関する変形例を示した鉛直断面図である。同図でわかるように、変形例に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造を構築するには、柱主筋５のうち、モルタル７を貫通して上方に延びる先端部を、上階のプレキャスト柱４′の下端に形成された鉄筋挿入穴２１に挿入するとともにグラウト孔２２を介して該鉄筋挿入穴の内面と柱主筋５の先端部の周面との間にグラウト材を注入する。
【００７０】
かかる変形例においては、柱主筋５が接合領域６を貫通するため、該接合領域内での鉄筋接合による諸問題は本来的に発生しない。
【００７１】
図３は、別の変形例に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造を示したものであり、同図に示した鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造を構築するには、梁主筋３，３及び柱主筋５に加えて、上階に配置されるプレキャスト柱４′の下端から突出する柱主筋５′が柱主筋５と直列状にかつそれらの端部が所定の離間寸法を隔てて互いに対向するように、プレキャスト柱４，４′を製作する。
【００７２】
かかる変形例においては、柱主筋５，５′が直列状にかつそれらの端部が所定の離間寸法を隔てて互いに対向するようにプレキャスト柱４，４′が製作されるので、プレキャスト梁２，２と同様、断面設計の際、各プレキャスト柱４，４′の端部からそれぞれ突出する柱主筋５，５′同士の干渉を考慮する必要がなくなり、設計の制約が緩和されて太径鉄筋の採用も容易になるとともに、プレキャスト柱４，４′を製作する際の鉄筋配置精度も大幅に緩和される。また、現場施工時においては、柱主筋５，５′同士の干渉が確実に回避されることとなり、プレキャスト柱４，４′の立設が容易になるとともに、柱主筋５，５′の鉄筋交錯状態が緩和されてフレッシュモルタルの打設が容易になる。
【符号の説明】
【００７３】
１ 鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造
２ プレキャスト梁
３ 梁主筋
４ プレキャスト柱（柱）
４′ プレキャスト柱
５、５′ 柱主筋
６ 接合領域
７ モルタル
２１ 鉄筋挿入穴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物をプレキャスト化する際に適用される鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法及び構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート構造物を構築するにあたり、工期短縮のためのさまざまな技術開発が数多くなされているが、その一つであるプレキャスト化は、配筋作業や現場でのコンクリート打設を省略ないしは低減することができるため、施工能率を大幅に改善することができる。
【０００３】
ここで、従来のプレキャスト工法においては、柱や梁をプレキャスト部材として工場製作し、これらを現地に搬入して仮組した後、それらの取合い箇所に配筋を施してコンクリートを打設することにより、柱梁を相互に接合することが多いが、鉄筋コンクリート構造物の柱梁接合部、いわゆるパネルゾーンは、柱主筋や梁主筋あるいは補強筋などの各種鉄筋が狭隘なスペースに複雑に交錯する箇所であるため、配筋に時間がかかるとともにコンクリート充填にも配慮が必要となり、全体の施工能率が低下しがちとなる。
【０００４】
かかる状況下、柱や梁のみならず、柱梁接合部についてもプレキャスト部材として工場製作して現地で組み立てるプレキャスト工法が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−０４２５３４号公報
【特許文献２】特許第３８３７３９０号公報
【特許文献３】特開平１１−２９３７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２記載のプレキャスト工法においては、梁主筋が両端から水平に突出するように構成されてなるプレキャスト（以下、ＰＣ）梁と、一方の側面から他方の側面に抜ける水平挿通孔と上面から底面に抜ける鉛直挿通孔とが梁主筋位置と柱主筋位置にそれぞれ貫通形成されてなるＰＣ仕口パネル部材と、該ＰＣ仕口パネル部材の鉛直挿通孔に挿通される中継筋と、該中継筋の端部が差し込まれる挿入孔が上端又は下端に形成されてなるＰＣ柱とを組み立てるようになっており、かかる構成においては、ＰＣ仕口パネル部材を挟み込むようにしてその両側方にＰＣ梁をそれぞれ配置して該各ＰＣ梁の端部から突出する梁主筋をＰＣ仕口パネル部材の水平挿通孔に各側面からそれぞれ挿入するとともに、ＰＣ仕口パネル部材の鉛直挿通孔に中継筋を挿通してその下端を下階に配置されたＰＣ柱の上端に形成された挿入孔に差し込み、次いで、ＰＣ仕口パネル部材の水平挿通孔と梁主筋との隙間、同じく鉛直挿通孔と中継筋の隙間、及びＰＣ柱の挿入孔と中継筋との隙間にグラウト材を充填する。
【０００７】
このようにすれば、柱梁接合部を構築する際の現場での配筋やコンクリート打設が省略されることとなり、構造物全体の施工能率が大幅に向上するとともに、柱梁架構を先行して組み上げつつ、該工程とは独立した形でスラブ施工を並行させることができるため、構造物全体の施工能率がさらに向上する。
【０００８】
しかしながら、上述したＰＣ仕口パネル部材は、その水平挿通孔をＰＣ梁の主筋位置に一致させ、かつ中継筋が挿入される鉛直挿通孔を同じく中継筋が挿入されるＰＣ柱の挿入孔に一致させる必要があるため、高い製作精度が求められるという問題を生じていた。
【０００９】
一方、柱梁接合部を現場打ち繊維補強モルタルで構成する提案もなされているが（特許文献３）、繊維補強モルタルの引張強度が不十分であり、鉄筋同士の接合が比較的容易な上端筋については機械継手や圧接継手など従来の継手が推奨されていることからもわかる通り、鉄筋を突き合わせただけの配置構成では、引張力を確実に伝達することが困難であるという問題を生じていた。
【００１０】
また、繊維補強材料として引張強度に優れた繊維補強モルタルが開発されてはいるが、かかる繊維補強モルタルは熱養生が必要となるため、工場でのプレキャスト製作が前提となり、現場での適用は難しいという問題も生じていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、２本のプレキャスト梁及び柱を効率よく現場接合することが可能でかつそれらプレキャスト部材の鉄筋配置精度を緩和することが可能な鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法及び構造を提供することを目的とする。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法は請求項１に記載したように、２本のプレキャスト梁及び柱をそれらの端部が取り合う箇所に接合領域が形成されるように配置し、
前記２本のプレキャスト梁の端部から突出する梁主筋と前記柱の上端から突出する柱主筋とが埋設されるように前記接合領域にモルタル又はコンクリートを現場打設する鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法において、
前記モルタル又はコンクリートを、セメントとシリカフュームと水と減水剤と細骨材と高張力繊維とが含まれたフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートを硬化させて形成するとともに、前記セメントを、Ｃ３Ｓが４０．０〜７５．０質量％、Ｃ３Ａが２．７質量％未満含有され、かつ４５μｍふるい残分が８．０質量％未満となるように構成し、前記細骨材を、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群が１５〜８５質量％で、かつ０．０７５ｍｍ以下の粒群が３〜２０質量％含有されるように構成したものである。
【００１３】
また、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法は、前記各梁主筋の材軸が平行になりかつそれらの端部が該各材軸に沿った方向に離間するように前記２本のプレキャスト梁をそれぞれ構成したものである。
【００１４】
また、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法は、前記柱主筋のうち、前記モルタル又はコンクリートを貫通して上方に延びる先端部を上階のプレキャスト柱の下端に形成された鉄筋挿入穴に挿入するとともに該鉄筋挿入穴の内面と先端部の周面との間にグラウト材を注入するものである。
【００１５】
また、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法は、上階に配置される柱の下方に延びる柱主筋を前記モルタル又はコンクリートに埋設するものである。
【００１６】
また、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造は請求項５に記載したように、２本のプレキャスト梁の端部から突出する梁主筋と柱の上端から突出する柱主筋とを、前記２本のプレキャスト梁及び前記柱の端部が取り合う接合領域に現場打設されてなるモルタル又はコンクリートに埋設して構成した鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造において、
前記モルタル又はコンクリートを、セメントとシリカフュームと水と減水剤と細骨材と高張力繊維とが含まれたフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートを硬化させて形成するとともに、前記セメントを、Ｃ３Ｓが４０．０〜７５．０質量％、Ｃ３Ａが２．７質量％未満含有され、かつ４５μｍふるい残分が８．０質量％未満となるように構成し、前記細骨材を、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群が１５〜８５質量％で、かつ０．０７５ｍｍ以下の粒群が３〜２０質量％含有されるように構成したものである。
【００１７】
また、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造は、前記各梁主筋の材軸が平行になりかつそれらの端部が該各材軸に沿った方向に離間するように前記２本のプレキャスト梁をそれぞれ構成したものである。
【００１８】
本出願人は、従来の繊維補強モルタルにおいては熱養生が不可欠であるために現場への適用が困難であるという問題点を踏まえ、圧縮強度が１８０Ｎ／ｍｍ2以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ2以上、練り混ぜ直後のスランプフローが８００ｍｍ程度と、強度特性及び流動性に優れかつ常温養生で足りる超高強度繊維補強コンクリートの開発に成功するとともに（特許文献１）、さらに具体的な適用検討を行った結果、従来のモルタルやコンクリートではなし得なかった柱梁接合部における鉄筋接合の不要化に成功したものである。
【００１９】
すなわち、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法及び構造においては、２本のプレキャスト梁及び柱をそれらの端部が取り合う箇所に接合領域が形成されるように配置し、次いで、２本のプレキャスト梁の端部から突出する梁主筋と柱の上端から突出する柱主筋とが埋設されるように上述の接合領域にモルタル又はコンクリートを現場打設するにあたり、上述のモルタル又はコンクリートを、セメントとシリカフュームと水と減水剤と細骨材と高張力繊維とが含まれたフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートを硬化させて形成するとともに、セメントを、Ｃ３Ｓが４０．０〜７５．０質量％、Ｃ３Ａが２．７質量％未満含有され、かつ４５μｍふるい残分が８．０質量％未満となるように構成し、細骨材を、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群が１５〜８５質量％で、かつ０．０７５ｍｍ以下の粒群が３〜２０質量％含有されるように構成する。
【００２０】
このようにすると、上述のフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートを硬化させる際、熱養生が不要で常温養生で足りるため、２本のプレキャスト梁及び柱を現場で接合することが可能となる。
【００２１】
また、上述のモルタル又はコンクリートは、引張力に対し高強度及び高靭性を有するため、梁主筋間に生じる引張力を伝達する荷重伝達部材として機能し得ることとなり、梁主筋同士を、重ね継手、圧接継手、機械継手といった継手を介して接合する必要がなくなる。
【００２２】
また、引張力を支持できるだけの付着力が確保されるように各梁主筋がモルタル又はコンクリートに埋設あるいは定着される限り、梁主筋同士の相対位置関係は任意となるため、現場における柱梁接合部の施工能率が飛躍的に高まるとともに、プレキャスト梁を製作する際の鉄筋配置精度も大幅に緩和される。
【００２３】
ここで、梁主筋の相対位置関係は上述したように任意であって、引張力に見合うだけの付着力が確保できるように２本の梁主筋をモルタル又はコンクリートにそれぞれ埋設あるいは定着すれば足り、従来の重ね継手と同様の配置形態としたり、重ね継手の状態から材軸直交方向に離間させた配置形態とすることができるが、各梁主筋の材軸が平行、例えば直列状になりかつそれらの端部が該各材軸に沿った方向に例えば鉄筋径の２倍に相当する寸法だけ離間するように２本のプレキャスト梁をそれぞれ構成した場合においては、断面設計の際、各プレキャスト梁の端部からそれぞれ突出する梁主筋同士の干渉を考慮する必要がなくなり、太径鉄筋の採用が容易になるとともに、施工時においては、鉄筋の交錯状態が緩和されてコンクリート打設がさらに容易になる。
【００２４】
２本のプレキャスト梁の端部と取り合う柱はプレキャスト柱であってもよいし、現場打ちの柱でもよい。なお、柱主筋については、これを接合領域の下方から上方に貫通されるように配置するか、その上端が接合領域内にとどまるように配置するかは任意であって、前者の場合には例えば、柱主筋のうち、モルタル又はコンクリートを貫通して上方に延びる先端部を上階のプレキャスト柱の下端に形成された鉄筋挿入穴に挿入するとともに該鉄筋挿入穴の内面と先端部の周面との間にグラウト材を注入する構成を採用することができる。
【００２５】
また、後者の場合には例えば、上述の梁主筋及び柱主筋に加えて、上階に配置される柱の下方に延びる柱主筋が埋設されるように上述のモルタル又はコンクリートを現場打設する構成を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造の図であり、(a)は水平断面図、(b)はＡ−Ａ線に沿った鉛直断面図。
【図２】変形例に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造の鉛直断面図。
【図３】別の変形例に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造の鉛直断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法及び構造の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造を示した断面図である。同図でわかるように、本実施形態に係る柱梁接合構造１は、２本のプレキャスト梁２，２の端部から突出する梁主筋３，３とプレキャスト柱４の上端から突出する柱主筋５とを、２つのプレキャスト梁２，２及びプレキャスト柱４の端部が取り合う接合領域６に現場打設されてなるモルタル７に埋設して構成してある。
【００２９】
各プレキャスト梁２は、それらをプレキャスト柱４の頂部両側方に架け渡したとき、梁主筋３，３が直列状にかつそれらの端部が所定の離間寸法ｄを隔てて互いに対向するように製作してある。
【００３０】
離間寸法ｄは、例えば梁主筋３の直径の２倍程度とすることにより、梁主筋３，３同士の干渉を確実に回避してプレキャスト梁２，２の架設を容易にするとともに、後述するフレッシュモルタルを打設する際の充填性を高めるようにするのがよい。
【００３１】
本実施形態に係る柱梁接合構造１を構築するには、まず、工場製作され現地で立設されたプレキャスト柱４の頂部両側方にプレキャスト梁２，２を架け渡し、これらを仮保持する。
【００３２】
次に、プレキャスト梁２，２及びプレキャスト柱４の端部が取り合う接合領域６にモルタル７を打設することができるよう、型枠（図示せず）を建て込む。
【００３３】
一方、上述した手順とは別にフレッシュモルタルを作製する。フレッシュモルタルは、セメント、シリカフューム、水、減水剤、細骨材及び高張力繊維が含まれるように配合する。
【００３４】
ここで、セメントは、Ｃ３Ｓの含有量が４０．０〜７５．０質量％、好ましくは４５．０〜７３．０質量％、より好ましくは４８．０〜７０．０質量％となるように、Ｃ３Ａの含有量が２．７質量％未満、好ましくは２．３質量％未満となるように構成する。これは、Ｃ３Ｓの含有量が４０．０質量％未満だと、圧縮強度及び引張強度が低くなる傾向があり、７５．０質量％を超えると、セメントの焼成自体が困難となる傾向があるからであり、Ｃ３Ａの含有量が２．７質量％以上では引張強度が低くなるからである。なお、Ｃ３Ａの含有量の下限値は、例えば０．１質量％程度を目安とする。
【００３５】
なお、セメントにおけるＣ２Ｓの含有量は、好ましくは９．５〜４０．０質量％、より好ましくは１４．０〜３５．０質量％であり、Ｃ４ＡＦの含有量は、好ましくは９．０〜１８．０質量％、より好ましくは１０．０〜１５．０質量％である。これは、フレッシュモルタルにおいて高い流動性を確保できるとともに、フレッシュモルタルの硬化物であるモルタルにおいて、高靭性、高圧縮強度及び高引張強度を確保することができるからである。
【００３６】
セメントは、４５μｍふるい残分が上限で８．０質量％未満、好ましくは７．０質量％、より好ましくは６．０質量％、下限で０．０質量％、好ましくは１．０質量％、より好ましくは２．０質量％となるように構成する。これは、フレッシュモルタルにおいて適度な粘性を確保し高張力繊維を十分に分散させることができるからであり、モルタルにおいて、高い引張強度を確保できるからである。
【００３７】
また、セメントは、そのブレーン比表面積が好ましくは２５００〜４８００ｃｍ2／ｇ、より好ましくは２８００〜４０００ｃｍ2／ｇ、更に好ましくは３０００〜３６００ｃｍ2／ｇとなるように構成する。これは、セメントのブレーン比表面積が２５００ｃｍ2／ｇ未満では、モルタルの強度が低くなる傾向があり、４８００ｃｍ2／ｇを超えると、フレッシュモルタルにおける低水セメント比での流動性が低下する傾向があるからである。
【００３８】
シリカフュームは、金属シリコン、フェロシリコン、電融ジルコニア等を製造する際に発生する排ガス中のダストを集塵して得られる副産物であって、主成分は、アルカリ溶液中で溶解する非晶質のＳiＯ２であり、その平均粒子径が、好ましくは０．０５〜２．０μｍ、より好ましくは０．１０〜１．５μｍ、更に好ましくは０．１８〜０．２８μｍとなるように構成する。これは、モルタルにおいて高靭性、高圧縮強度及び高引張強度を確保することができるとともに、フレッシュモルタルにおいて高流動性を確保することができるからである。
【００３９】
また、シリカフュームは、その含有量がセメントとシリカフュームの合計量に対し、好ましくは３〜３０質量％、より好ましくは５〜２０質量％、更に好ましくは１０〜１８質量％となるように構成し、セメントとシリカフュームと細骨材の合計量に対する含有量が、好ましくは３〜３０質量％、より好ましくは５〜２０質量％、更に好ましくは１０〜１８質量％となるように構成する。
【００４０】
減水剤は、その添加量が、セメントとシリカフュームの合量１００質量部に対し、好ましくは０．５〜６．０質量部、より好ましくは１．０〜４．０質量部、更に好ましくは２．５〜３．５質量部となるように構成する。
【００４１】
また、減水剤は、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、アミノスルホン酸系、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等を使用することができる。低水セメント比での流動性確保の観点から、減水剤として、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を用いることが好ましく、ポリカルボン酸系の高性能減水剤を用いることがより好ましい。
【００４２】
なお、本実施形態に係るフレッシュモルタルは、上述した減水剤とともに消泡剤を併用することが好ましい。消泡剤としては、ポリアルキレン誘導体、疎水性シリカ、ポリエーテル系等が挙げられる。この場合、消泡剤は、その添加量が、セメントとシリカフュームの合量１００質量部に対し、好ましくは０．０１〜２．０質量部、より好ましくは０．０２〜１．５質量部、更に好ましくは０．０３〜１．０質量部となるように構成する。
【００４３】
細骨材は、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群が１５〜８５質量％、好ましくは２０〜７０質量％、さらに好ましくは２５〜４５質量％で、かつ０．０７５ｍｍ以下の粒群が３〜２０質量％、好ましくは５〜１５質量％となるように構成する。
【００４４】
これは、細骨材の含有量が１５質量％未満では、フレッシュモルタルの粘性が低すぎるため、高張力繊維が十分に分散しないいおそれがあるからであり、細骨材の含有量が８５質量％を超えると、微粉量が多すぎて粘性が高くなり、所定のフローを出すためには水セメント比を増やす必要があるため、強度低下に繋がるおそれがあるからである。なお、微粒分の調製方法は、特に限定されないが、例えば、２種類以上の粒度の異なる細骨材を混ぜ合わせることによって調製可能である。
【００４５】
細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、石灰石骨材、高炉スラグ細骨材、フェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材等を使用することができる。
【００４６】
なお、細骨材は、フレッシュモルタル中の細骨材量が、好ましくは４００〜１０００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは４３０〜８５０ｋｇ／ｍ３、更に好ましくは５００〜７５０ｋｇ／ｍ３となるように構成する。
【００４７】
高張力繊維は、その繊維径が、０．０５〜１．２０ｍｍ、好ましくは０．０８〜０．７０ｍｍ、より好ましくは０．１０〜０．３５ｍｍとなるように、その繊維長が、３〜６０ｍｍ、好ましくは５〜３５ｍｍ、より好ましくは７〜２０ｍｍとなるように、アスペクト比（繊維長／繊維径）が、４０〜２５０、好ましくは５０〜２００、より好ましくは８０〜１７０となるように、その引張強度が、１００〜１００００Ｎ／ｍｍ2、好ましくは５００〜５０００Ｎ／ｍｍ2、より好ましくは２０００〜３０００Ｎ／ｍｍ2となるように、その密度が、１〜２０ｇ／ｃｍ３、好ましくは５〜１０ｇ／ｃｍ３となるようにそれぞれ構成する。
【００４８】
これは、モルタルにおいて高靭性、高圧縮強度及び高引張強度を確保することができるとともに、フレッシュモルタルにおいて高流動性を付与することができるからである。
【００４９】
また、高張力繊維は、フレッシュモルタルに対し、その添加量が外割りで０．３〜４．０体積％、好ましくは０．５〜３．０体積％、より好ましくは１．０〜２．５体積％となるように構成する。
【００５０】
これは、高張力繊維の添加量が０．３体積％未満では、擬似ひずみ硬化を示すような高い靭性が得られない場合があり、４．０体積％を超えると、フレッシュモルタルの練混ぜが困難になる場合があるからである。
【００５１】
高張力繊維は、金属繊維、炭素繊維、アラミド繊維及び高強度ポリエチレン繊維（例えば東洋紡績株式会社から「ダイニーマ」（登録商標）の商品名で市販されているもの）等から適宜選択することが可能であり、金属繊維としては、鋼繊維、ステンレス繊維、アモルファス合金繊維等を使用することが可能である。
【００５２】
本実施形態に係るフレッシュモルタルは、有機繊維がさらに含有されるように構成することにより、高い耐火性能を得ることが可能である。有機繊維としては、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ビニロン繊維等が挙げられる。
【００５３】
有機繊維は、その繊度が、１．０〜２０ｄｔｅｘ、好ましくは１．５〜１５ｄｔｅｘ、より好ましくは２．０〜４．０ｄｔｅｘとなるように、その引張強度が、１〜６ｃＮ／ｄｔｅｘ、好ましくは１．５〜５ｃＮ／ｄｔｅｘ、より好ましくは２〜４ｃＮ／ｄｔｅｘとなるように、その伸度が、４００％以下、好ましくは３００％以下、より好ましくは５０〜２００％となるように、その繊維長が３〜３０ｍｍ、好ましくは４〜２０ｍｍ、より好ましくは５〜１５ｍｍとなるように、その密度が、０．８〜１．５ｇ／ｃｍ３、好ましくは０．８〜１．３ｇ／ｃｍ３、より好ましくは０．８５〜０．９５ｇ／ｃｍ３となるように、そのアスペクト比（繊維長／繊維径）が、２００〜９００、好ましくは３００〜８００、より好ましくは４００〜７００となるようにそれぞれ構成する。
【００５４】
これは、フレッシュモルタルにおいて高流動性を確保するとともに、モルタルにおいて高靭性、高圧縮強度及び高引張強度に加え、高い耐火性能をを確保することができるからである。
【００５５】
また、有機繊維は、その添加量がフレッシュモルタルに対し外割りで０．０５〜３体積％、好ましくは０．１〜２体積％、より好ましくは０．３〜１体積％となるように構成する。
【００５６】
これは、０．０５体積％未満では十分な耐火爆裂性が得られない場合があり、３体積％を超えると、フレッシュモルタル中への練混ぜが困難になる場合があるからである。
【００５７】
水は、その添加量が、セメントとシリカフュームの合量１００質量部に対し、１０〜２５質量部、好ましくは１２〜２０質量部、より好ましくは１３〜１８質量部となるように構成するとともに、フレッシュモルタル中の単位水量が、１８０〜２８０ｋｇ／ｍ３、好ましくは２００〜２７０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは２１０〜２６０ｋｇ／ｍ３となるように構成する。
【００５８】
本実施形態に係るフレッシュモルタルには、必要に応じて、膨張材、収縮低減剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、増粘剤、ガラス繊維、合成樹脂粉末、ポリマーエマルジョン、ポリマーディスパージョン等を１種以上添加してもよい。
【００５９】
次に、従来のフレッシュモルタル作製手順と同様、これらの配合材料を混合するとともに攪拌ミキサーで適宜混練し、フレッシュモルタルとする。
【００６０】
次に、接合領域６を取り囲むように建て込まれた型枠内に上述のフレッシュモルタルを充填する。
【００６１】
次に、フレッシュモルタルを適宜養生するが、従来の超高強度繊維補強モルタルのように熱養生する必要はなく、通常モルタルと同様、常温養生で足りる。
【００６２】
フレッシュモルタルが常温養生を経て硬化しモルタル７となったならば、型枠を適宜解体撤去する。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造１によれば、フレッシュモルタルを硬化させる際に熱養生が不要で常温養生で足りるため、現場施工が可能となり、かくして２本のプレキャスト梁２，２及びプレキャスト柱４を現場で接合することが可能となる。
【００６４】
また、硬化後においては、モルタル７が高い引張強度と靭性を有するため、該モルタルは、梁主筋３，３間に生じる引張力を伝達する荷重伝達部材として機能し得ることとなり、梁主筋３，３同士を、重ね継手、圧接継手、機械継手といった継手を介して接合する必要がなくなる。
【００６５】
また、本実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造１によれば、プレキャスト梁２，２をプレキャスト柱４の頂部両側方に架け渡したとき、梁主筋３，３が直列状にかつそれらの端部が所定の離間寸法ｄを隔てて互いに対向するように製作したので、断面設計の際、各プレキャスト梁２，２の端部からそれぞれ突出する梁主筋３，３同士の干渉を考慮する必要がなくなり、設計の制約が緩和されて太径鉄筋の採用も容易になるとともに、プレキャスト梁２を製作する際の鉄筋配置精度も大幅に緩和される。また、現場施工時においては、梁主筋３，３同士の干渉が確実に回避されることとなり、プレキャスト梁２，２の架設が容易になるとともに、梁主筋３の鉄筋交錯状態が緩和されてフレッシュモルタルの打設が容易になる。
【００６６】
本実施形態では、接合領域６にフレッシュモルタルを打設するようにしたが、フレッシュモルタルに粗骨材を加えてなるフレッシュコンクリートを用いるようにしてもよい。かかる構成においては、粗骨材量や水量を、目標圧縮強度、靭性、目標スランプ等に応じて適時変更する。粗骨材としては、砂利、砕石、石灰石骨材、高炉スラグ粗骨材、電気炉酸化スラグ粗骨材等を使用することが可能であり、５ｍｍの篩いに８５質量％以上とどまる粗骨材がより好ましい。
【００６７】
また、本実施形態では、梁主筋３，３を直列状にかつ離間配置するようにしたが、平行でかつ非直列となるよう、例えば千鳥状に配置してもかまわない。
【００６８】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、柱主筋５については、これを接合領域６の下方から上方に貫通されるように配置するか、その上端が接合領域６内にとどまるように配置するかは任意である。
【００６９】
図２は、柱主筋５に関する変形例を示した鉛直断面図である。同図でわかるように、変形例に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造を構築するには、柱主筋５のうち、モルタル７を貫通して上方に延びる先端部を、上階のプレキャスト柱４′の下端に形成された鉄筋挿入穴２１に挿入するとともにグラウト孔２２を介して該鉄筋挿入穴の内面と柱主筋５の先端部の周面との間にグラウト材を注入する。
【００７０】
かかる変形例においては、柱主筋５が接合領域６を貫通するため、該接合領域内での鉄筋接合による諸問題は本来的に発生しない。
【００７１】
図３は、別の変形例に係る鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造を示したものであり、同図に示した鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造を構築するには、梁主筋３，３及び柱主筋５に加えて、上階に配置されるプレキャスト柱４′の下端から突出する柱主筋５′が柱主筋５と直列状にかつそれらの端部が所定の離間寸法を隔てて互いに対向するように、プレキャスト柱４，４′を製作する。
【００７２】
かかる変形例においては、柱主筋５，５′が直列状にかつそれらの端部が所定の離間寸法を隔てて互いに対向するようにプレキャスト柱４，４′が製作されるので、プレキャスト梁２，２と同様、断面設計の際、各プレキャスト柱４，４′の端部からそれぞれ突出する柱主筋５，５′同士の干渉を考慮する必要がなくなり、設計の制約が緩和されて太径鉄筋の採用も容易になるとともに、プレキャスト柱４，４′を製作する際の鉄筋配置精度も大幅に緩和される。また、現場施工時においては、柱主筋５，５′同士の干渉が確実に回避されることとなり、プレキャスト柱４，４′の立設が容易になるとともに、柱主筋５，５′の鉄筋交錯状態が緩和されてフレッシュモルタルの打設が容易になる。
【符号の説明】
【００７３】
１ 鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造
２ プレキャスト梁
３ 梁主筋
４ プレキャスト柱（柱）
４′ プレキャスト柱
５、５′ 柱主筋
６ 接合領域
７ モルタル
２１ 鉄筋挿入穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本のプレキャスト梁及び柱をそれらの端部が取り合う箇所に接合領域が形成されるように配置し、
前記２本のプレキャスト梁の端部から突出する梁主筋と前記柱の上端から突出する柱主筋とが埋設されるように前記接合領域にモルタル又はコンクリートを現場打設する鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法において、
前記モルタル又はコンクリートを、セメントとシリカフュームと水と減水剤と細骨材と高張力繊維とが含まれたフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートを硬化させて形成するとともに、前記セメントを、Ｃ３Ｓが４０．０〜７５．０質量％、Ｃ３Ａが２．７質量％未満含有され、かつ４５μｍふるい残分が８．０質量％未満となるように構成し、前記細骨材を、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群が１５〜８５質量％で、かつ０．０７５ｍｍ以下の粒群が３〜２０質量％含有されるように構成したことを特徴とする鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法。
【請求項２】
前記各梁主筋の材軸が平行になりかつそれらの端部が該各材軸に沿った方向に離間するように前記２本のプレキャスト梁をそれぞれ構成した請求項１記載の鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法。
【請求項３】
前記柱主筋のうち、前記モルタル又はコンクリートを貫通して上方に延びる先端部を上階のプレキャスト柱の下端に形成された鉄筋挿入穴に挿入するとともに該鉄筋挿入穴の内面と先端部の周面との間にグラウト材を注入する請求項１又は請求項２記載の鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法。
【請求項４】
上階に配置される柱の下方に延びる柱主筋を前記モルタル又はコンクリートに埋設する請求項１又は請求項２記載の鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法。
【請求項５】
２本のプレキャスト梁の端部から突出する梁主筋と柱の上端から突出する柱主筋とを、前記２本のプレキャスト梁及び前記柱の端部が取り合う接合領域に現場打設されてなるモルタル又はコンクリートに埋設して構成した鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造において、
前記モルタル又はコンクリートを、セメントとシリカフュームと水と減水剤と細骨材と高張力繊維とが含まれたフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートを硬化させて形成するとともに、前記セメントを、Ｃ３Ｓが４０．０〜７５．０質量％、Ｃ３Ａが２．７質量％未満含有され、かつ４５μｍふるい残分が８．０質量％未満となるように構成し、前記細骨材を、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群が１５〜８５質量％で、かつ０．０７５ｍｍ以下の粒群が３〜２０質量％含有されるように構成したことを特徴とする鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造。
【請求項６】
前記各梁主筋の材軸が平行になりかつそれらの端部が該各材軸に沿った方向に離間するように前記２本のプレキャスト梁をそれぞれ構成した請求項５記載の鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造。
【請求項１】
２本のプレキャスト梁及び柱をそれらの端部が取り合う箇所に接合領域が形成されるように配置し、
前記２本のプレキャスト梁の端部から突出する梁主筋と前記柱の上端から突出する柱主筋とが埋設されるように前記接合領域にモルタル又はコンクリートを現場打設する鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法において、
前記モルタル又はコンクリートを、セメントとシリカフュームと水と減水剤と細骨材と高張力繊維とが含まれたフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートを硬化させて形成するとともに、前記セメントを、Ｃ３Ｓが４０．０〜７５．０質量％、Ｃ３Ａが２．７質量％未満含有され、かつ４５μｍふるい残分が８．０質量％未満となるように構成し、前記細骨材を、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群が１５〜８５質量％で、かつ０．０７５ｍｍ以下の粒群が３〜２０質量％含有されるように構成したことを特徴とする鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法。
【請求項２】
前記各梁主筋の材軸が平行になりかつそれらの端部が該各材軸に沿った方向に離間するように前記２本のプレキャスト梁をそれぞれ構成した請求項１記載の鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法。
【請求項３】
前記柱主筋のうち、前記モルタル又はコンクリートを貫通して上方に延びる先端部を上階のプレキャスト柱の下端に形成された鉄筋挿入穴に挿入するとともに該鉄筋挿入穴の内面と先端部の周面との間にグラウト材を注入する請求項１又は請求項２記載の鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法。
【請求項４】
上階に配置される柱の下方に延びる柱主筋を前記モルタル又はコンクリートに埋設する請求項１又は請求項２記載の鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合方法。
【請求項５】
２本のプレキャスト梁の端部から突出する梁主筋と柱の上端から突出する柱主筋とを、前記２本のプレキャスト梁及び前記柱の端部が取り合う接合領域に現場打設されてなるモルタル又はコンクリートに埋設して構成した鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造において、
前記モルタル又はコンクリートを、セメントとシリカフュームと水と減水剤と細骨材と高張力繊維とが含まれたフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートを硬化させて形成するとともに、前記セメントを、Ｃ３Ｓが４０．０〜７５．０質量％、Ｃ３Ａが２．７質量％未満含有され、かつ４５μｍふるい残分が８．０質量％未満となるように構成し、前記細骨材を、粒径０．１５ｍｍ以下の粒群が１５〜８５質量％で、かつ０．０７５ｍｍ以下の粒群が３〜２０質量％含有されるように構成したことを特徴とする鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造。
【請求項６】
前記各梁主筋の材軸が平行になりかつそれらの端部が該各材軸に沿った方向に離間するように前記２本のプレキャスト梁をそれぞれ構成した請求項５記載の鉄筋コンクリート構造物における柱梁接合構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−６７９９３（Ｐ２０１３−６７９９３Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０７０８８（Ｐ２０１１−２０７０８８）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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