超高強度繊維補強コンクリート
「サクセム®」
超高強度、高じん性および超高耐久性を併せ持つコンクリート
サクセムは、日本国内の材料と技術で構築した超高強度繊維補強コンクリートです。セメントと特殊混和材を含むプレミックス粉体、細骨材、特殊鋼繊維、特殊減水剤及び水とで構成されています。水結合材比は16%程度で水和反応によって化学的に緻密化された硬化体を形成し、通常のコンクリートに比べて格段に高い圧縮強度(180N/mm2)及び耐久性を実現しています。また、特殊鋼繊維を混入することにより高い引張強度と高い靭性を有し、サクセムが引張応力を負担することができるため構造物に鉄筋を配置する必要がありません。
先端材料技術協会 製品・技術賞
土木学会 技術評価証
平成26年度プレストレストコンクリート工学会賞 技術開発部門
- キーワード
- 超高強度繊維補強コンクリート、鋼繊維、引張強度、耐久性、軽量化
サクセムの特徴
普通コンクリートではひび割れ発生と同時に破壊に至るのに対して、サクセムでは、ひび割れ発生後も鋼繊維の補強効果により変形性能に優れた破壊挙動を示します。このような力学特性から、サクセム部材の設計においては引張強度を期待して設計することができ、鉄筋補強を必要としない構造部材が実現可能となります。
サクセムの塩化物イオンの見掛けの拡散係数は0.002と小さく、80N/mm2の高強度コンクリートと比較しても1/100程度の値となっています。サクセムの組織の緻密性により物質移動に対する抵抗性が格段に優れており、過酷な気象条件下でも、100年以上の耐久性が保証されます。
サクセムは流動性が高く、自己充塡性を有するため、薄い部材や複雑な形状の部材でも容易に製作が可能です。
特長・メリットココがポイント
合理的な構造物を実現
高い圧縮強度を活かして高いプレストレスを導入することができ、鉄筋補強を必要としないため、より合理的な構造の構築が可能となります。
- 高い圧縮強度を有するため、従来のPC橋に比べて半分の桁高のPC橋を実現できます。
- 部材を薄くできるため、従来のPC橋に比べて半分程度の軽量化を実現できます。
ライフサイクルコストの低減が可能
高い耐久性を活かすことによりライフサイクルコストを低減することができます。
- 遮塩性が極めて高く、内部鋼材の発錆を防ぎます。
- 透気係数が極めて小さく、通常の環境下では中性化しません。
- 凍結融解作用に対して優れた抵抗性を有し、自然環境化では凍害劣化が生じません。
適用実績
デンカ小滝川橋
場所:新潟県糸魚川市
竣工年:2015年5月
発注者:電気化学工業
規模:橋長39.0m 桁高1.3m 幅員5.2m
羽田D滑走路桟橋部床版
場所:東京都大田区
竣工年:2010年10月
発注者:国土交通省関東地方整備局
規模:長さ3.61m×幅7.82m/枚 797枚
リバーサイド千秋連絡橋
場所:新潟県長岡市
竣工年:2007年8月
発注者:ユニー
規模:橋長30.5m 桁高0.5m 幅員4.1m
国道163号線水路橋
場所:京都府木津川市
竣工年:2010年7月
発注者:京都府山城南土木事務所
規模:橋長23.75m 桁高0.6m 幅員0.64m
学会論文発表実績
- 「デンカ小滝川橋の設計 ─場所打ちによるUFC製道路橋─」,プレストレストコンクリート57巻1号,2015年1月
- 「超高強度繊維補強コンクリート(UFC)を場所打ちで施工したPC橋 ─小滝川橋─」,コンクリート工学,2015年7月
- 「デンカ小滝川橋の設計・施工」,橋梁と基礎,2015年7月
- 「超高強度繊維補強コンクソート製型枠を用いた高耐震性橋脚の適用」,橋梁と基礎,2012年5月
- 「リバ-サイド千秋連絡橋(仮称)の設計と施工 ─超高強度繊維補強コンクリ-トおよび橋脚の制震工法を用いた歩道橋─」,橋梁と基礎,2007年12月
- 「超高強度繊維補強コンクリートを用いた下路式歩道橋の施工時検討」,第21回プレストレストコンクリートの発展に関するシンポジウム,2012年10月
- 「UFC床板製作におけうAft系UFCの製造・品質管理」,第19回プレストレスコンクリートの発展に関するシンポジウム,2010年10月
ECC
(ECCショット®、ECCクリート®)
優れた変形追従性・ひび割れ分散性を有する
高靭性セメント複合材料
ECCとは、セメント、水、砂などのモルタル材料を、高強度の有機系繊維で補強した材料です。先端の力学モデルに基づいた配合設計を行うことで、従来の補修材料にないひび割れ分散性能及び高い引張・曲げ変形性能を実現した材料です。
「ECCショット」は湿式吹付け方式用として開発された材料で、「ECCクリート」はバイオ系の高性能増粘剤を使用することで流動性を大きく改善し、準自己充てん性(土木学会指針:自己充てん性ランク3)を有する材料です。
特許登録済
- キーワード
- ECCショット、ECCクリート、吹付け、補修、補強
施工手順・採用工事
「ECCショット」は、現場で製造した材料(ECC)を、スクイズ式のモルタルポンプにて、吹付けノズル先端まで圧送し、 圧搾空気により対象構造物に吹付ける湿式吹付け方式により施工します。「ECCクリート」は、レディミクストコンクリート工場で製造する場所打ちコンクリート、プレキャスト工場で製造するプレキャスト部材と、補修・補強用途などの小規模施工を対象とし、現場で練混ぜが可能なプレミックス材料があり、用途に応じて選ぶことができます。
なお、「ECCショット」および「ECCクリート」は、コンクリート構造物の断面修復、ダム、トンネルなど各種構造物の補修・補強などに多数の施工実績があります。
特長・メリットココがポイント
優れた変形性能
一般的な補修材料は、初期ひび割れが発生した直後に破断してしまいますが、本材料は、ECC特有の多数の微細ひび割れ(ひび割れ幅0.2mm 以下)を発生し、優れた変形性能(引張ひずみで0.2%以上)を示します。
極めて高い耐久性
ECCクリートは極めて高い耐凍害性を実現し、水中凍結水中融解による促進試験でも全く劣化の傾向がありません。促進試験では、試験期間中の水和による組織の緻密化が劣化を上回り、試験後には試験開始時よりも高い相対動弾性係数を示しました。
適用実績
上越線越後川口・小千谷間天王トンネル
(中越地震災害復旧工事)
場所:新潟県北魚沼郡
竣工年:2004年12月
発注者:東日本旅客鉄道
規模:ECCショット施工範囲500m2
本技術は、カジマ・リノベイト社でも取扱いしています。
学会論文発表実績
- 「高靭性セメント複合材料を用いたトンネル補強工法の実大載荷試験」,土木学会年次学術講演会講演概要集,Vol.60,2005年
- 「高靭性セメント複合材料を用いたトンネル補修技術 ─中越地震で被災したトンネル補修工事への適用─」,土木学会年次学術講演会講演概要集,Vol.60,2005年
- 「高靱性セメント複合材料を用いたトンネル補強工法に関する研究」,トンネル工学報告集,Vol.15,2005年
- 「高靱性セメント複合材料で上面増厚した鋼床版箱桁橋の実橋載荷試験」,土木学会年次学術講演会講演概要集,Vol.60,2005年
- 「下面増厚材料の力学的特性および耐久性に関する基礎試験」,コンクリート工学年次論文集,Vol.24,No.1,2002年
長寿命化コンクリート
「EIEN®」
物質遮断性、耐溶脱性に優れたプレキャスト用コンクリート
古代ローマコンクリートや中国大地湾遺跡から発掘されたコンクリートの多くが健全な状態で発見されました。そのコンクリートの分析をしたところ、コンクリートが炭酸化していることが確認されました。つまり、コンクリートが炭酸化することで化学的に安定化して耐久性が向上し、地中や海中に埋没しても健全に存在できたものと考えられています。
「EIEN」は、古代コンクリートの調査結果を、現代の最先端コンクリート技術に反映させた新しいコンクリートです。EIENは緻密であり、塩分など劣化因子の侵入を長期にわたり遮断し、すり減り抵抗性にも優れます。今までのコンクリートでは数十年で鉄筋が腐食し、耐久性が低下してしまう環境においても、100年単位の耐久性を確保することが可能です。
平成16年度日本コンクリート工学会 論文賞
平成12年度土木学会全国大会 優秀講演賞
特許登録済
- キーワード
- 炭酸化、耐久性、溶脱抵抗性、遮塩性、拡散係数、空隙率
技術の詳細
長寿命化コンクリート「EIEN」は、一般的な鉄筋コンクリート構造物においては鉄筋腐食を招く中性化のうち、炭酸化反応に注目しました。このコンクリートは、特殊混和材と炭酸イオンが反応することでセメント硬化体を緻密化し、耐久性を向上させる、新しいコンクリートです。
「EIEN」は表面近傍が緻密化しているため、物質遮断性およびすり減り抵抗性が向上します。物質遮断性に優れているため、波が直接作用する桟橋などの塩害環境下では、長期にわたり劣化因子である塩化物イオンの侵入を防ぐことができます。さらに、炭酸化によって溶脱抵抗性が向上するため、コンクリート中のアルカリが溶出せず、周辺環境のpHの上昇が抑制されるため、環境負荷を低減することができます。また、一般的なコンクリートであれば表面がすり減ってしまい、耐久性が低下してしまいますが、EIENは一般的な普通コンクリート(W/C=45%)よりもすり減り抵抗性が2倍以上あるため、長期にわたり健全性を維持することができます。
「EIEN」の製造方法は、プレキャスト工法と場所打ち工法の2種類の工法があります。プレキャスト工法は、コンクリート製造工場でEIENの打込みおよび炭酸化養生を行います。一方、場所打ち工法は、EIENを場所打ちし、現場で炭酸化養生を行います。
EIENの各工法
また、本技術を利用した舗装用ポーラスコンクリート「EIEN-ROAD」は、炭酸化により、曲げ強度の向上と耐磨耗性の向上が可能となります。また、骨材の種類を変えることで、意匠に合わせてデザインを選定することができます。
特長・メリットココがポイント
優れた耐久性その1:溶脱抵抗性
室内において作用水にコンクリートを浸漬し、作用水のpHを測定することで溶脱抵抗性を評価しました。
- 標準水中養生した供試体の作用水のpHが11.2~12.4であるのに対し、EIENはpHが9.0~11.0と低い値になり、溶脱抵抗性が高いことが確認されました。
優れた耐久性その2:遮塩性
人工海水に28日間浸漬させた後、EPMAによって供試体内部の塩化物イオン濃度を測定し、遮塩性を評価しました。
- 標準水中養生した供試体では表面から深さ15mm程度まで塩化物イオンが浸透しているのに対し、EIENは塩化物イオンの浸透が確認されませんでした。
優れた耐久性その3:すり減り抵抗性
奥田式すりへり試験機を用いた摩耗試験により、すり減り抵抗性を評価しました。
- EIENは普通コンクリート(W/C=45%)に対して約2.8倍、高強度コンクリート(W/C=30%)に比べて約2倍のすり減り抵抗性を有することが確認されました。
適用実績
石油桟橋(プレキャスト工法)
規模:72m2
荷卸し桟橋(プレキャスト工法)
規模:12m2
荷卸し桟橋(場所打ち工法)
規模:26m2
学会論文発表実績
- 「γ-2CaO・SiO2 および各種ポゾランを添加した硬化体の炭酸化反応による空隙充てん機構」,土木学会論文集E2,Vol. 68,No. 1,2012年
- 「γ-2CaO・SiO2 を添加したセメント系材料の各種炭酸化養生条件における物理・化学特性」,土木学会論文集E2,Vol. 68,No. 3,2012年
- 「炭酸化コンクリートの海洋環境下における耐久性評価」,コンクリート工学年次論文集,Vol.34,No.1,2012年
- 「New Renovation Method for Jetty Structure Using High Durability Concrete Form Cured with CO2 Gas」, Journal of Advanced Concrete Technology, 8(3), 2010年
- 「High Durability Cementitious Material with Mineral Admixtures and Carbonation Curing」, Waste Management Volume 26,Issue 7, 2006年
高流動コンクリート
「NVコンクリート」
自己充塡性コンクリートにより構造物の信頼性向上
近年のコンクリート工事では、構造物の形状の複雑化や鉄筋量の増加、熟練作業員の不足等から、コンクリート打込み時に十分な振動締固め作業を行うことが極めて困難な場合が増えています。
「NVコンクリート工法」は、従来のコンクリート材料に高性能AE減水剤や石灰石微粉末等の微粉末を加え、これらの配合比率を工夫することにより施工時の振動締固め作業の省略を可能とした自己充塡・高流動コンクリートであり、これを型枠に流し込むだけで高品質で信頼性の高い構造物を構築する工法です。また、特殊増粘剤を使用することにより、ブリーディングのない安定した品質のコンクリートを比較的簡単に製造することが可能です。
- キーワード
- 高流動コンクリート、高性能AE減水剤、石灰石微粉末、増粘剤、ノンブリーディング、締固め不要、自己充塡性、セルフレベリング
特徴
NVコンクリートは、従来のコンクリート材料に高性能AE減水剤や石灰石微粉末等の微粉末を加え、下表のように配合比率を工夫することによって、強度や流動性、自己充塡性をコントロールします。また、特殊増粘剤を使用することにより、気温や骨材の表面水率の変化に対して安定した品質のコンクリートを比較的簡単に製造することができます。なお、1回の施工量が100m3以下の小規模な工事から、1,000m3以上の大規模な工事まで幅広く適用することが可能です。
特長・メリットココがポイント
優れた充塡性により高い施工性を実現
- 施工が困難である複雑な断面部や、高密度配筋部への打込みが容易に行える高い充塡性を備えています。
- 振動締固め作業を必要としないため、省人化・合理化が図れ、安全で静かな施工を実現します。
- 人が入ることのできない閉鎖された部位にも、注入によりコンクリートを打ち込むことができます。
- 打込み位置から10m程度まで流動させても材料分離を生じないため、頻繁に打込み位置を変える必要がなく、スムーズな施工が行えます。
安定した品質と高い耐久性
- 特殊な増粘剤を使用することにより、安定した品質のコンクリートを容易に製造・供給することが可能です。
- ブリーディングがなく、レイタンスを生じないため、均質で信頼性の高い構造物を構築することができます。
- 従来のコンクリートよりも高い耐久性を有することを20年間の暴露試験で確認しています。
様々な部位・用途への適用が可能
- 結合材種類の選定により、早強性、低発熱性を付与することができます。
- 水セメント比の選定により、20~100N/mm2の様々な強度レベルを設定することができます。
- 各種混和材(剤)を併用することで、無沈下性、低収縮性など様々な性能を付与することができます。
- 市中の生コンプラントで製造することができます。
適用実績
サンマリンブリッジ
場所:静岡県浜名郡
竣工年:1996年3月
発注者:浜名湖競艇企業団
規模:NVコンクリート打設量43m3
矢作川橋(豊田アローズブリッジ)
場所:愛知県豊田市
竣工年:2005年3月
発注者:日本道路公団
規模:NVコンクリート打設量2,300m3
奥三面ダム
場所:新潟県岩船郡
竣工年:2001年8月
発注者:新潟県
規模:NVコンクリート打設量770m3
東京ガス 扇島工場
液化天然ガスPC製貯槽
場所:神奈川県横浜市
竣工年:1996年3月
発注者:東京ガス
規模:NVコンクリート打設量18,200m3
学会論文発表実績
- 「増粘剤ウェランガムを用いた高流動コンクリートの流動性に及ぼす各種材料の影響」,土木学会論文集,No.571/V-36,1997年
- 「流動性を安定するウェランガム<その効果に期待 ─信頼性の高い構造物をつくるNVコンクリート工法」,コンクリートテクノ,Vol.27,No.2,2008年2月
- 「21年間暴露した併用系高流動コンクリートの耐久性」,コンクリート工学論文集,Vol.23,No.1,2012年1月
- 「高流動コンクリート(NVコンクリート)によるコンクリート構造物の品質向上」,鹿島技術研究所年報,No.57,2009年9月
浸透性吸水防止材
「マジカルリペラー®」
コンクリートの耐久性を向上させる表面含浸工法
コンクリート構造物は、海岸地域では飛来塩分による塩害、寒冷地域では凍結融解の繰り返し作用による凍害など、環境条件や使用条件によっては早期に劣化が進行します。これらの劣化にはコンクリートに浸透する水が影響しているため、水の浸透を防止することによって劣化の進行を大幅に抑制することができます。
マジカルリペラーは、コンクリート表面にシリコーン樹脂の吸水防止層を形成して、コンクリート内部への水や劣化因子の浸透を防止する材料です。塩害・凍害・アルカリ骨材反応などの劣化進行を遅らせて、コンクリート構造物の耐久性を向上させます。新設構造物の予防保全対策及び補修した構造物の再劣化防止対策のいずれにも適用することができます。
マジカルリペラーはクリーム状であるためコンクリート表面への付着性が良好であり、鉛直面や天井面にも容易に塗布することができます。
特許登録済
- キーワード
- コンクリート構造物、浸透性吸水防止材、表面含浸材、耐久性向上、予防保全、劣化防止、塩害、凍害、アルカリ骨材反応
施工方法
マジカルリペラーは、コンクリート表面に塗布するだけで吸水防止効果を発揮します。施工条件として、コンクリートの表面水分率は5%程度が目安であり、塗布・養生中の外気温は0℃以上であることが必要です。コンクリート表面に付着した汚れを落とす程度(新設構造物では型枠剥離剤を除去する程度)の簡単な下地処理を行った後に、ローラー刷毛またはエアレススプレーを用いて塗布します。マジカルリペラーはペースト状の材料であるため、塗布の際に飛散や液ダレが生じにくく、1回の塗布作業で所定の使用量を付着させることができます。塗布後1日程度は、水に濡れない状態で養生を行います。
特長・メリットココがポイント
優れた吸水防止効果
マジカルリペラーを塗布することで、コンクリート表面に水滴を通さない吸水防止層を形成します。
- 表面から数mm程度まで含浸して吸水防止層を形成するため、長期間にわたる吸水防止効果の持続が期待できます。
- 吸水防止層はコンクリートと化学的に結合するため、塗膜のような浮き・剥離を生じることがありません。
コンクリートの耐久性を向上
マジカルリペラーを塗布するだけで、コンクリート構造物の耐久性が向上します。
- 外部から水滴や塩化物イオンの浸透を防止するので、塩害環境においても内部鉄筋の腐食を防止します。
- コンクリート内部の水分を水蒸気の形で外部へ発散させるため、凍害やアルカリ骨材反応の進行抑制が期待できます。
コンクリートの質感を維持
コンクリートに含浸させたマジカルリペラーは無色透明となるため、コンクリートの質感を変化させません。
- 施工後にコンクリート表面の状態を目視確認できるので、点検や追跡調査などに支障しません。
適用実績
新東名高速道路 引佐地区はく落対策
場所:静岡県浜松市
竣工年:2012年2月
発注者:中日本高速道路
規模:塗布面積 42,197m2
新東名高速道路 富士東はく落対策
場所:静岡県富士市
竣工年:2012年4月
発注者:中日本高速道路
規模:塗布面積 18,810m2
新東名高速道路 掛川地区はく落対策
場所:静岡県島田市、掛川市、磐田市
竣工年:2012年5月
発注者:中日本高速道路
規模:塗布面積 96,485m2
本技術は、カジマ・リノベイト社でも取扱いしています。
学会論文発表実績
- 「シラン・シロキサン系撥水材の開発」,コンクリート工学年次論文集,Vol.22,No.1,2000年
- 「シラン・シロキサン系撥水材の塗布方向に関する一実験」,コンクリート工学年次論文集,Vol.23,No.1,2001年
- 「シラン・シロキサン系浸透性吸水防止材によるコンクリートの耐久性向上に関する検討」,コンクリート工学年次論文集,Vol.24,No.1,2002年
- 「浸透性吸水防止材を塗布したコンクリート海洋環境暴露試験」,土木学会第57回年次学術講演会論文集Ⅴ,2002年9月