合成短繊維の添加によるコンクリート片剥落防止効果の確認試験 立会い試験結果報告書 製品名 : シムロック SX 平成 22 年 11 月 宇部日東化成株式会社 シムロック は 宇部日東化成株式会社の登録商標です
目次 1. はじめに -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 2. 実施工程 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 3. 合成短繊維 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 4. 使用材料とコンクリート配合 ----------------------------------------------------------------------------------------- 4 5. 試験項目 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 6. 試験結果 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 6.1 打撃試験 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 (1) フレッシュ試験結果 -------------------------------------------------------------------------------------------- 7 (2) 圧縮強度試験結果 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 9 (3) 打撃試験結果 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 10 6.2 分散性確認試験 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 14 (1) フレッシュ試験結果 ----------------------------------------------------------------------------------------- 14 (2) 圧縮強度試験結果 -------------------------------------------------------------------------------------------- 15 (3) 分散性確認試験結果 ----------------------------------------------------------------------------------------- 15 7. おわりに ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 18
1. はじめに 本試験は 東日本旅客鉄道株式会社編 土木工事標準仕様書付属書 8-5 合成短繊維の添加による剥落防止効果 ( 打撃試験 ) および分散性確認方法 (2006 年 4 月 )( 以下 JR 東日本 土木工事標準仕様書 と呼ぶ ) に準じて コンクリート片の剥落を防止するための合成短繊維 ( 製品名 : シムロック SX) の適切な添加量および分散性の確認を目的とした 打撃試験における合成短繊維の添加量は コンクリートの容積に対して 0%( 基準 ) を含めて 3 ケース (0% 0.04% 0.05%) とした 分散性確認試験は 打撃試験の結果から決定した設計添加量を用いて実施した 試験立会者 : 東日本旅客鉄道株式会社建設工事部構造技術センター木野副課長様 佐藤様 1
2. 実施工程 本試験の作業実施工程を表 -1 に示す 実施項目 表 -1 作業の実施工程 日付 材齢 ( 日 ) 打撃試験用供試体の作製 9/29 ( 水 ) 0 膨張材の充填 10/ 4 ( 月 ) 5 打撃試験 10/ 8 ( 金 ) 9 分散性確認試験 10/22 ( 金 ) 2
3. 合成短繊維 使用した合成短繊維の仕様および形状を表 -2 および写真 -1 に示す 表 -2 合成短繊維の仕様 製造元製品名称材質断面形状直径長さ 宇部日東化成 シムロック SX ポリプロピレン X 字型 φ0.37mm 20mm 断面形状 10mm 写真 -1 合成短繊維シムロック SX 3
4. 使用材料とコンクリート配合 使用材料およびコンクリート配合を表 -3 および表 -4 に示す コンクリート配合は JR 東日本 土木工事標準仕様書 に準拠した配合とした 練混ぜには強制二軸練りミキサ ( 定格容量 50 L) を使用した 繊維補強コンクリートは ベースコンクリート練り上がり後 ミキサ内に繊維を所定量投入し 30 秒間追い練りをおこなって製造した 表 -3 使用材料 材料名 仕 様 セメント 普通ポルトランドセメント 密度 3.15g/cm 3 細骨材 1 陸砂 : 神栖産密度 2.60g/cm 3 FM=2.20 細骨材 2 砕砂 : 佐野産密度 2.67g/cm 3 FM=3.00 粗骨材 砕石 : 佐野産密度 2.71g/cm 3 G max =20mm 混和剤 AE 減水剤 ( 標準形 ) 水 工業用水 繊 維 シムロック SX L=20mm φ0.37mm 備考 ) 細骨材混合比陸砂 : 砕砂 =60:40 表 -4 コンクリート配合 呼び強度 (N/mm 2 ) セメント種類 スランプ (cm) 空気量 (%) G max (mm) W/C (%) s/a (%) 単位量 (kg/m 3 ) W C S G 繊維 (vol.%) 本試験 36 普通ポルトランドセメント 8.0 ±2.5 4.5 ±1.5 20 46.5 42.3 164 353 757 1063 0 ( 基準 ) 0.04 0.05 JR 東日本基準 27 以上 普通ポルトランドセメント 8.0 ±2.5 4.5 ±1.5 20 以下 50 以下 0% を含めて 3 ケース以上 4
5. 試験項目 試験項目を表 -5 に示す 表 -5 試験項目分類項目方法スランプ JIS A 1101 フレッシュコンクリート 空気量 JIS A 1128 温度 棒状温度計 分散性確認試験 JR 東日本分散性確認試験方法 硬化コンクリート 打撃試験供試体 n=3 圧縮強度 n=3 φ10 20cm JIS A 1108 JR 東日本打撃試験方法 < フレッシュ試験 > 1スランプ試験スランプ試験は スランプコーン ( 上端内直径 :100mm 下端内直径:200mm 高さ:300mm) 突き棒 スランプ測定器 水密性平板 ハンドスコップを用いて JIS A 1101 コンクリートのスランプ試験方法 に規定されている試験方法に準じて実施した 2 空気量試験空気量の測定は 空気量測定器 突き棒 スコップ 木槌 均し定規を用いて JIS A 1128 フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法 に規定されている試験方法に準じて実施した 3 コンクリート温度 コンクリート温度の測定は ガラス製棒状温度計を用いて JIS A 1156 フレッシュコンクリ ートの温度測定方法 に規定されている試験方法に準じて実施した < 圧縮強度試験 > 圧縮強度試験は JIS A 1108 コンクリートの圧縮強度試験方法 に規定されている試験方法に従って実施した 試験には φ10 20cm の円柱供試体を使用した 試験体数は各ケース 3 本とし 平均値を試験値とした 5
< 打撃試験 > 打撃試験は JR 東日本 土木工事標準仕様書 の打撃試験方法に従って実施した 試験ケースは 繊維添加量の異なる 3 ケース (0 0.04 0.05vol.%) であり 試験体数は各ケース 3 体とし その平均値を試験値とした 打撃試験は 質量 770g 程度の打撃ハンマーを用いて 同一試験者にて実施した なお 供試体に充填した膨張材は JIS A 6202 に適合したものを使用し 水膨張材比 W/P=40% で混練した < 分散性確認試験 > 分散性確認試験は 打撃試験の結果を基に決定した設計添加量を用いて JR 東日本 土木工事標準仕様書 の分散性確認方法に従って実施した 使用したコンクリートの使用材料と配合は打撃試験の供試体作製時と同一である ( 表 -3 表-4) 大型アジテータ車 (4.5m 3 積 ) に設計添加量の繊維を水溶性風袋 (1 袋で繊維 1m 3 分 ) に詰めて連続投入し 高速攪拌を 3 分間おこなった アジテータ車から最初に排出される部分を 前半部 約 2m 3 排出された時の部分を 中間部 最後の 1m 3 部分を 後半部 とし 各 3 箇所から 3 個の供試体 (φ10cm H20cm: 約 3.8kg) を採取して繊維の洗い出し試験を実施し 供試体 3 個の平均値を各箇所の試験値とした 繊維投入前後でスランプ試験と空気量測定試験を実施し 繊維添加によるスランプロスが施工性に影響しないことを確認した 繊維の洗い出し試験には 専用の洗い試験機を使用した 6
6. 試験結果 6.1 打撃試験 (1) フレッシュ試験結果 フレッシュ試験の結果を表 -6 に示す また 試験時の状況を写真 -2 に示す 試験の結果 フレッシュ性状は所定の品質管理基準を満足する結果であった 表 -6 フレッシュ試験結果 No. 繊維添加量 (vol.%) スランプ (cm) 空気量 (%) コンクリート温度 ( ) 1 0( 基準 ) 10.5 5.0 23 2 0.04 10.5 5.5 23 3 0.05 10.5 5.4 23 JR 東日本基準 8.0±2.5 4.5±1.5 No.1( 繊維添加量 0vol.%) No.2( 繊維添加量 0.04vol.%) 写真 -2 フレッシュ試験結果 7 No.3( 繊維添加量 0.05vol.%)
打撃試験用供試体の寸法確認状況を写真 -3 に示す また 打撃試験用および圧縮強度試験用の供試 体採取状況を写真 -4 に示す 写真 -3 打撃試験用供試体の寸法確認 打撃試験用 (0.05vol.%) 圧縮強度試験用 (0.05vol.%) 写真 -4 供試体の採取 8
(2) 圧縮強度試験結果材齢 5 日 ( 膨張材充填日 ) での圧縮強度試験の結果を表 -7 写真-5 に示す 試験の結果 圧縮強度の値は各ケースとも 27N/mm 2 より大きく 35N/mm 2 未満の値であり 基準を満足する結果であった なお 繊維添加による圧縮強度への影響はみられなかった No. 表 -7 繊維添加量 (vol.%) 圧縮強度試験結果 膨張材充填時 材齢 5 日 (N/mm 2 ) 1 0 ( 基準 ) 29.5 30.2 30.3 平均 30.0 31.1 2 0.04 3 0.05 30.8 30.4 31.3 30.7 31.1 JR 東日本基準 平均 30.8 平均 31.0 27<f c <35 写真 -5 圧縮強度試験の結果 (0.05vol.%) 9
(3) 打撃試験結果打撃試験の結果を表 -8 に示す 試験の結果 基準となる繊維添加量 0vol.% の打撃回数は平均 4.3 回となった また 繊維添加量 0.04vol.%(364g/m 3 ) の打撃回数は平均 93.3 回 ( 基本回数の 21.7 倍 ) 繊維添加量 0.05vol.%(455g/m 3 ) の打撃回数は平均 163.3 回 ( 基本回数の 38.0 倍 ) となった 結果の判定 判定基準 : 打撃回数が基本回数 ( 平均 4.3 回 ) の 8 倍以上 (34.4 回 ) になる繊維添加量を確認し その添加量を設計添加量とする 結果判定 : 繊維添加量 0.04 および 0.05vol.% ともに所定の基準を満足する結果であった 繊維添加後の分散性や試験結果のばらつきなどを考慮して シムロック SX の設計添加量は 0.05vol.%(455g/m 3 ) とした 表 -8 打撃試験結果 No. 繊維添加量 (vol.%) 打撃回数 ( 回 ) 打撃回数 / 基本回数 1 0 ( 基準 ) 1 5 2 3 3 5 平均 4.3 (<50) 4.3 ( 基本回数 ) 1 81 2 0.04 2 104 平均 93.3 93.3 / 4.3 = 21.7 倍 3 95 1 200 以上 3 0.05 2 118 平均 163.3 163.3 / 4.3 = 38.0 倍 3 172 合格基準 8 倍 10
立会い試験 ( 打撃試験 ) の状況を写真 -6~8 に示す 写真 -6 繊維添加量 0vol.%( 基準 ) 打撃状況および打撃試験結果 11
写真 -7 繊維添加量 0.04vol.% 打撃状況および打撃試験結果 12
写真 -8 繊維添加量 0.05vol.% 打撃状況および打撃試験結果 13
6.2 分散性確認試験 (1) フレッシュ試験結果 フレッシュ試験の結果を表 -9 に示す また 試験時の状況を写真 -9 に示す 試験の結果 フレッシュ性状は所定の品質管理基準を満足する結果であった 表 -9 スランプ (cm) フレッシュ試験結果 空気量 (%) コンクリート温度 ( ) 繊維投入前 10.0 3.8 24 繊維投入後 (0.05vol.%) 9.0 3.8 24 JR 東日本基準 8.0±2.5 4.5±1.5 繊維投入前 繊維投入後 写真 -9 フレッシュ試験結果 14
(2) 圧縮強度試験結果材齢 28 日での圧縮強度試験の結果を表 -10 に示す 試験の結果 材齢 28 日における圧縮強度の値は 試験方法に記載された基準値 (27N/mm 2 以上 ) を満足し また配合上の呼び強度 36N/mm 2 を上回る結果であった 表 -10 圧縮強度試験結果 圧縮強度 材齢 28 日 (N/mm 2 ) 繊維投入前 繊維投入後 (0.05vol.%) 53.5 53.3 53.3 53.2 53.7 53.1 平均 53.4 平均 53.3 (3) 分散性確認試験結果分散性確認試験結果を表 -11 に示す また 試験状況を写真 -10 に示す 試験の結果 各箇所で採取した繊維の量は 設計添加量 0.05vol.% に対して 前半部 0.052vol.% 中間部 0.050vol.% 後半部 0.048vol.% であった 結果の判定 判定基準 : 試料採取箇所 ( 前半部 中間部 後半部 ) における繊維の添加量が計算上の理論値 (0.05vol.%) の 80% 以上であることを確認する 結果判定 : 全ての採取箇所における繊維添加量が設計添加量の 80% 以上であり 溶け切って ない水溶性袋の固まりや繊維の固まり ( ファイバーボール ) が無く シムロック SX が所定の分散性を有していることを確認した 15
繊維添加量計算式 f ρ c α= C ρf 1000 100(vol.%) α : 繊維添加量 (vol.%) f : 採取繊維重量 (g) C : 採取コンクリート重量 (g) ρ c : コンクリート密度 (kg/ m3 ) ρ f : 繊維比重 試験条件 コンクリート密度 (kg/ m3 ) 表 -11 分散性確認試験結果 繊維比重 設計添加量 (g/ m3 ) 添加量 (g/ 台 ) 設計添加量 (vol.%) 2337 0.91 455 2047.5 0.05 採取部位 NO. 容器重量 (g) 試料 + 容器 (g) 試料重量 (g) 繊維重量 (g) 繊維添加量 (vol.%) 1 305.2 4,082.60 3,777.40 0.75 0.051 前半部 2 305.2 4,093.40 3,788.20 0.79 0.054 3 303.5 4,075.60 3,772.10 0.76 0.052 平均 ( 0.05% 0.8=0.04%) 0.052 1 304.6 4,088.20 3,783.60 0.71 0.048 中間部 2 304.4 4,123.80 3,819.40 0.71 0.048 3 303.1 4,118.30 3,815.20 0.78 0.053 平均 ( 0.05% 0.8=0.04%) 0.050 1 304.8 4,133.40 3,828.60 0.79 0.053 後半部 2 304.6 4,149.40 3,844.80 0.71 0.047 3 303.2 4,141.80 3,838.60 0.68 0.045 平均 ( 0.05% 0.8=0.04%) 0.048 16
繊維投入状況の確認 試料採取確認 繊維洗い出し状況 ( 専用機械を使用 ) 分散性確認試験 ( 前半部 ) 分散性確認試験 ( 中間部 ) 分散性確認試験 ( 後半部 ) 写真 -10 分散性確認試験状況 17
7. おわりに シムロック SX は 東日本旅客鉄道株式会社編 土木工事標準仕様書付属書 8-5 合成短繊維の添加による剥落防止効果 ( 打撃試験 ) および分散性確認方法 (2006 年 4 月 ) に準じて各種試験を実施した結果 コンクリート片の剥落を防止するための適切な添加量は 繊維添加後の分散性や試験結果のばらつきなどを考慮して シムロック SX の設計添加量は 0.05vol.%(455g/m 3 ) とした また 設計添加量 0.05vol.%(455g/m 3 ) を用いて行った分散性確認試験の結果は 繊維添加によるスランプロスが施工性に影響しないこと 全ての採取箇所における繊維添加量が設計添加量の 80% 以上であり 溶け切ってない水溶性袋の固まりや繊維の固まり ( ファイバーボール ) が無く シムロック SX が所定の分散性を有していることを確認した 以上より コンクリート剥落防止対策として添加する合成短繊維に シムロック SX を提案する 18