実用的な200狈/尘尘?超高强度コンクリートを开発
―超高层住宅のさらなる高品质化を推进―
■概 要
三井住友建設株式会社（本社：東京都中央区佃2-1-6 社長 則久 芳行）は、住宅高品質高機能化委員会の活動の一環として、超高強度コンクリートの開発に取り組んできました。この度、鉄筋コンクリート造の超高層住宅に使用される超高強度コンクリートについて、すでに达成している200狈/尘尘2の超高强度コンクリートに対して、安定した强度発现および流动性や自己収缩の问题を改善、これらをプレキャスト部材に适用する际に必要な品质管理手法を确立し、居住性?安全性?耐久性に优れた超高层住宅の実现に向けにさらに前进いたしました。
■背 景
当社では、平成20年度より住宅高品質高機能化委員会を立ち上げ、得意分野である集合住宅の高品質化および高機能化を目指して、全社一丸となって取り組んできました。その一環として、数多くの実績を誇る鉄筋コンクリート造の超高層住宅の居住性?安全性?耐久性のさらなる向上を目的として、超高強度コンクリートの開発に注力してきました。その結果、200 N/mm2を超える超高强度のコンクリートを开発、2008年9月に対外発表いたしました。
当社は现在までに、设计基準强度で150狈/尘尘2までの高强度コンクリートについて国土交通大臣认定を取得しており、设计基準强度で120狈/尘尘2の高強度コンクリートを52階建ての超高層住宅に適用した実績があります。また、プレキャスト工法への展開については、部材の製造工場で (社)プレハブ建筑協会の「PC部材認定(H認定)*1」を取得しています。
■超高强度コンクリートとは
一般的に、高强度のコンクリートを使用するほど、柱本数の减少や部材のスリム化による居住性向上、部材の高强度化による安全性の向上、緻密な构造による耐久性の向上を図ることができます。従って、国土交通大臣认定を取得している150狈/尘尘2コンクリートの强度を大きく上回る超高强度のコンクリートを用いることにより、超高层住宅の居住性?安全性?耐久性をさらに向上することができます。
超高强度コンクリートでは、高い强度を発现させるため、通常のコンクリートの约2～4倍の结合材*2を使用しますが、结合材は粉体であるため、その量を多くするとコンクリートの流动性が低下します。さらに、コンクリートが硬化する际に结合材が化学反応して缩む现象(自己収缩*3)によって、コンクリートにひび割れが発生する场合もあります。すなわち、超高强度というメリットがある反面、流动性や自己収缩の问题を克服しなければ実用に供することはできません。
■当社の超高强度コンクリートの特徴
すでに达成している200狈/尘尘2の超高强度コンクリートに対して、流动性の确保や自己収缩の抑制を达成した上で、安定した强度発现を得ることに成功しました。试験用に作成するテストピースではなく、実际の柱部材のコンクリートから切り出した试験体(コア试験体)による圧缩强度で、200狈/尘尘2以上の強度を安定して確保しています。これにより設計基準強度で200 N/mm2を达成しました。
材料的には、结合材の一つとしてジルコニア起源シリカフューム*4)を、细骨材としてフェロニッケルスラグ*5を使用していることが特徴で、このことにより以下のメリットがあります。
- ジルコニア起源シリカフュームを用いることにより粘性を抑え、结合材を多くしても高い流动性が得られることに成功。鉄筋が多い部材でもコンクリートが确実に充填され、高品质な部材の製造が可能です。
- 细骨材に用いるフェロニッケルスラグ*5砕砂は、安定した原材料の入手が可能です。また产业副产物であるため、环境负荷を低减できます。
また、プレキャスト部材の製造では、温度と湿度をコントロールした品质管理が特徴で、このことにより以下のようなメリットがあります。
- 部材製造の際の温度?湿度をコントロールするため、季節要因などに左右されず安定して200 N/mm2以上の高强度を実现しています。
- 结合材の选定、および温湿度コントロール养生により、自己収缩によるひび割れを防ぎます。
- 养生に必要な温度?湿度のコントロールは、プレキャスト工场の既存の设备(蒸気养生装置)で可能です。
■今后の展开
当社は、関连会社としてプレキャストコンクリート製造会社*6を有しています。また、独自のプレキャスト工法を开発*7し、数多くの超高层住宅へ适用してまいりました。今回开発した超高强度コンクリートは、当社の得意分野である超高层住宅において、プレキャスト部材として幅広く适用することが期待されます。
今后は、プレキャスト工场での製造性?経済性を追求し、プレキャスト部材としての供给体制を整えることで、より高品质で高い居住性と耐久性を併せ持つ超高层住宅の提供をさらに促进していきます。
■开発体制
本開発は、東京大学大学院工学系研究科 野口准教授、および住友大阪セメント株式会社との共同研究开発により進めています。プレキャスト部材製造に関しては、三井プレコン株式会社、SMCコンクリート株式会社の協力を得ています。
摆补足説明闭
*1 :(社)プレハブ建筑協会におけるPC(プレキャストの意味)部材品質認定制度に基づく認定で、設計基準強度で60N/mm2以下を対象とした「狈认定」、および60狈/尘尘2を超え120狈/尘尘2以下を対象とした「贬认定」があります。
*2 :水と反応し、コンクリートの強度発現に寄与する物質を生成するものの総称
(セメント、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフュームなど)
*3 :コンクリートは、セメントと水が反応（水和反応）することで時間と共に強度が高くなりますが、このとき同時に体積が縮みます。この体積が収縮する現象を、自己収縮といいます。自己収縮が鉄筋などにより拘束されると、コンクリートには引張り力が作用し、ひび割れが発生します。一般に、自己収縮は高強度コンクリートほど大きくなることが知られています。
（JIS A 0203での用語）
?セメントの水和の进行によって、コンクリート、モルタル及びセメントペーストの体积が减少し、収缩する现象?
*4 :ジルコニア(二酸化ジルコニウム：ZrO2）を製造する过程で生产されるシリカフューム。フェロシリコン製造时に発生する一般的なシリカフュームの平均粒径0.1～0.2μ尘程度と比较して、1μ尘程度と大きい。そのため、コンクリートに添加すると、粘性が过大にならず流动性高くなります。
*5 :フェロニッケルスラグは、ニッケル鉱石からステンレスの原料となるフェロニッケルを製錬する際に発生する副産物です。溶融状態のスラグを冷却し砕いて細かくすることで得られる人工砂製品です。通常の骨材に代えて、細骨材にフェロニッケルスラグ細骨材を使用することで、優れたワーカビリティと高強度化を達成できます。
（JIS A 0203での用語）
?炉でフェロニッケルと同時に生成する溶融スラグを除冷し、又は水、空気などによって急冷し、粒度調整した細骨材」（JIS A 0203）
*6 :三井プレコン株式会社、SMCコンクリート株式会社(連結決算対象)
*7 :柱、梁、およびその接合部をプレキャスト化したフルプレキャスト工法。(スクライム工法およびスクライム－H工法※)
（※スクライム工法およびスクライム－贬工法は、尝搁痴工法および尝搁痴-贬工法（大林组）との工法统一を行い、両社共同にて特许を保有?出愿）
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写真-3 ジルコニア起源シリカフューム |
<お问い合わせ先>
リリースに记载している情报は発表时のものです。