钢筋混凝土的制作方法

专利名称：钢筋混凝土的制作方法
技术领域：
本发明涉及内部埋设有钢筋的混凝土，即所谓钢筋混凝土。
想要提高钢筋混凝土的强度，就要在提高混凝土本身强度的同时，也要提高混凝土和钢筋的握裹力。
按照这样的观点，作为提高钢筋和混凝土握裹力的一种技术，就是利用在钢筋表面上形成有肋状或凹凸状的所谓异形棒钢为钢筋，依靠扩大钢筋和混凝土的接触面积来提高握裹力。
但在把这种异形棒钢用作钢筋时，例如从微观上看，它的表面上存在有很小的凹凸部，而形成于此种钢筋表面上之凹部本身的表面，它与混凝土之间存在着间隙，钢筋与混凝土的握裹力便可以看作是由于这两者所限定的接触面积所产生的。
本发明即是以前述观点为基础而提出的，其目的在于提供一种高强度的钢筋混凝土，即意图通过一方面保持住前述那种由水泥与钢筋表面所产生的握裹力，另一方面来增大钢筋与混凝土的接触面积，以达到提高钢筋与混凝土的整体握裹力。
为了达到这一目的，在权利要求1中所述的发明是含有水泥和细骨料的混凝土，在这种混凝土内埋设有钢筋，其中，将煤炭燃烧时排出的粉煤灰(fly ash)不加破碎，按其原状以20微米以下的粒径进行分级，并将按此分级而得到的细粒成分掺加到上述的混凝土内。
根据权利要求1内所述的发明，在前述的钢筋表面上形成的微观凹部中填入掺加到混凝土内的上述粉煤灰，由此可以扩大钢筋表面和混凝土的接触面积，从而提高两者之间的握裹力。
这种粉煤灰，是将煤炭燃烧时排出的粉煤灰不加破碎，按其原状以20微米以下的粒径进行分级，并按此分级而得到的细粒成分，因而难以阻碍水泥颗粒和钢筋表面的接触，而且由于这种粉煤灰呈球状，容易填入钢筋表面和水泥颗粒的间隙空间内，所以能有效地使两者的接触面积增大。
此外，这种粉煤灰是凝硬性物质，因此它本身通过硬化便会附着于钢筋表面上，使钢筋表面和混凝土能牢靠的附着。
这样，在上述的钢筋和混凝土之间不会阻碍先前那种水泥颗粒和钢筋表面的附着，同时还能扩大接触面积，以进行牢靠的附着，因此也就增大了两者之间的整体握裹力。
如上所述，按照权利要求1中所述的发明，在前述钢筋表面上形成的微观凹部内填充了掺加于混凝土中的上述粉煤灰，从而可以扩大钢筋表面和混凝土的接触面积，因此可以提高两者之间的握裹力。
这种粉煤灰是将煤炭燃烧时排出的粉煤灰不加破碎，按照原状以20微米以下的粒径进行分级，并按此分级而得到的细粒成分，因此难于阻碍水泥颗粒和钢筋表面的接触，而且由于这种粉煤灰呈球状，因而容易填充在钢筋表面和水泥颗粒的间隙空间内，可有效地使两者间的接触面积增大。
此外，这种粉煤灰是凝硬性物质(pozzolan)，因此它本身会通过硬化而附着于钢筋表面上，使钢筋表面与混凝土能牢靠地附着。
这样，在钢筋和混凝土之间不会妨碍，如以往那样的水泥颗粒与钢筋表面的附着，同时扩大了接触面积，以使附着牢靠，因此可增大这两者之间的整体握裹力。
对附图
的简要说明如下
第1图是本发明的实施例中，钢筋混凝土内钢筋表面和混凝土的附着构造说明图。第2图是实施例中所用钢筋的斜视图。第3图是关于钢筋表面的微小凹部，(a)是与水泥颗粒的关系说明图，(b)是与分级粉煤灰的关系说明图。第4图是本发明中所使用的分级粉煤灰的粒度分布图，(a)表示FA20的情况;(b)表示FA10的情况;(c)表示FA5的情况。第5图是未经分级而采集的粉煤灰的粒度分布图。第6图是在混凝土中用粉煤灰置换水泥时，强度的变化情况的说明图。
1-钢筋;
3-V形沟;
4-混凝土;
5-水泥颗粒;
6-粉煤灰颗粒。
下面，对实施例进行说明。
首先，在本实施例中用于钢筋的钢材(以下称为钢筋1)，是如第2图所示的那样将肋2a、2b与周围表面形成一体的所谓异型棒钢。它是符合JIS(日本工业标准)G3112的制品，按SD35形成，命名为D16。
在钢筋1的表面上，宏观地去看，以适当的间距形成了上述的肋2a、2b，但是若以数十微米程度的量级(即有规则排列)微观地去看，则纵横地形成了无数的凹凸部。
在这无数的凹凸部中，本申请视为问题的是在钢筋1的表面上形成的凹部。
这些微细的凹部通常可鉴别为断面呈三角形的V形沟状(以下称为V形沟3)，在其断面的两个侧面所成的角(以下称为夹角)具有各种数值。
埋设这种钢筋1的混凝土4是按以下所示组成。
即这种混凝土4的配合条件如以下表1所示。
表1水与结合材料比 50%粉煤灰掺加率 15%坍落度 12厘米(Cm)空气量 4%而且，这种混凝土4的配合在上述表1所示条件下，是按下列表2组成的。
该表2表示出了本申请的实施例中FA20、FA10和FA5三种混凝土的配合组成，与此同时，还表示出了比较例的没有FA和非分级FA两种混凝土的配合组成。
而且，即使是在这些比较例中，也遵守前述表1的配合条件。
表2中所示的水泥是普通硅酸盐水泥(portland cement)，水泥的平均粒径为25微米左右。
用砂(平均粒径为2.7毫米)为细骨料，而用砾石(平均粒径为6.8毫米)为粗骨料。
作为加气减水剂，例如使用日曹营造师股份公司(日曹マスタ-ピルダ-ズ株式会社)制的“波佐利斯70号(ポゾリスNo.70)(商品名)”，或适当地使用加气剂(如日曹营造师股份公司制的，商品名AE-775)，以调整配合条件。
粉煤灰是以电力集尘机的方法从燃煤锅炉等的烟道气体中采集的。在这些实施例和比较例中，对这样得到的粉煤灰是不经破碎而使用的。
而且，在比较例中的非分级FA的情况下，是将这样采集的原粉灰按其原来状态掺入的。这种原粉灰的粒度分布如第5图所示。原粉灰的平均粒径约为20微米。
由第5图中可知粉煤灰的原粉灰的粒度分布(在第5图中由白色柱状图表示)，是与同时用黑色柱状图表示的上述水泥的粒度分布差不多相同。
又，在本申请实施例中的FA20、FA10、FA5的情况下，如上所述，将由电力集尘机采集的原粉灰用分级机分别按所定的粒径进行分级，只将它的细粒成分(以下称为分级粉煤灰)掺加进去。
这样的各种分级粉煤灰，原则上是所定粒径以下的球状颗粒。
在FA20的情况下，应掺加的粉煤灰是将以粒径20微米分级的细粒成分的分级粉煤灰，其作为混凝土的配合成分被掺加进去。在FA10的情况下，是将以粒径10微米分级的分级粉煤灰;在FA5的情况下，是将以粒径5微米的分级粉煤灰，它们作为混凝土的配合成分被掺加进去。
这样的各种分级粉煤灰的平均粒径，在FA20的情况下，约为7微米;在FA10的情况下，约为3.5微米;在FA5的情况下，约为2微米。它们的粒度分布如第4图(a)～(c)所示。
在这些图中，为便于与水泥比较，将水泥的粒度分布用黑色柱状图一并表示出来。
此外，在上述表2及以后的说明中，将掺有上述分级粉煤灰的混凝土材料分别记为FA20、FA10或FA5。
将这样组成的各种混凝土4搅拌后，埋设钢筋1，则形成如第1图所示情况。
第1图表示出上述FA20情况下的与钢筋1的表面的边界组织模型。
在FA10或FA5的情况下，与钢筋1表面之间的边界组织基本上是相同的，但是随着所掺加的分级粉煤灰的粒径变小，在混凝土4和钢筋1之间形成的空间形状从几何学上来看也是变小的，因此将如以后所述，在混凝土4和钢筋1表面间的握裹力会更进一步提高(参照表3)。
第1图所示为，在钢筋1表面上形成的上述微观的V形沟3有较大夹角的情况。在此V形沟3内不能安置从几何学上看去粒径大于V形沟3的细骨料和粗骨料，结果便在V形沟3内只填充了小于V形沟3的组成物的水泥颗粒5和分级粉煤灰颗粒6。
这就是说，在本申请实施例中的FA20的情况下，和先前一样，V形沟3内同样疏散地分布有水泥颗粒5，同时在水泥颗粒5和V形沟3之间形成的空隙内还填充有粒径小于水泥颗粒5、呈球状的分级粉煤灰6，而且在该分级粉煤灰6与上述V形沟之间形成的空隙内，充填有粒径更小的分级粉煤灰6，因此，这些水泥颗粒5和分级粉煤灰6硬化后形成的混凝土4与钢筋1表面上的V形沟3之间，接触面就加大了。
如上所述，这些分级粉煤灰6的粒径比水泥颗粒5的小，因此难以阻碍水泥颗粒5和钢筋1的表面接触，而水泥颗粒5和钢筋1两者的表面之间就能同以往一样地进行附着。
另外，这些分级粉煤灰6也是凝硬性物质，因此混凝土4能牢靠地附着于钢筋1上的V形沟3内的表面上，提高了混凝土4和钢筋1的握裹力。
与此相反，先有技术不过是第1图中只有水泥颗粒5位于V形沟3内的情况，因此不过是粒径大的水泥颗粒5疏散地分布于以往的V形沟3内附着，与本申请相比，混凝土4在钢筋1的表面上的握裹力显然是小的。
在V形沟3的夹角小的情况，如第3图所示。
过去，在这种情况下，如第3图(a)所示，平均粒径为25微米的水泥颗粒5不会达到V形沟3的底部，而与沟底之间形成大的空隙，以致出现许多不能对钢筋1产生握裹力的部分。
由于钢筋1的表面上也存在着很多这样的V形沟3，因此在以往的这种情况下，从上述意义来讲，也可以认为接触面少，而使握裹力受到了限制。
另一方面，如第3图(b)所示，在该实施例中不仅掺加了粒径小于水泥颗粒5的分级粉煤灰6，而且还含有按照分级所得到的细粒成分，因此这些分级粉煤灰6能够侵入V形沟3内，因此即使在以往不能产生握裹力的这些V形沟3内，也能由于分级粉煤灰而产生握裹力。
在认识到使用这种分级粉煤灰6能提高对钢筋1的握裹力的机理后，便将上述的钢筋1埋设在表2所列各种混凝土4内，使其硬化，测定其拉伸力，从而测定出各种混凝土4对钢筋1的握裹力。
另外，粉煤灰是凝硬性物质，需要很多天才能使其完全硬化，因此为了便于试验，规定在浇灌混凝土后以材料龄期28天为阶段内进行测定。
这一问题，例如曾在技报堂出版股份公司发行的、财团法人土木学会编著的《新体系土木工程学28混凝土材料》中有明确记载，故可以认为按第6图中所载那样，其测定是可靠的。
即第6图表示的是混凝土中水泥成分的粉煤灰置换率与混凝土抗压强度的一般关系，这里以不进行粉煤灰置换、只由水泥形成混凝土的抗压强度作为100来表示的。
第6图中的各条曲线A、B、C、D表示出分别按所定材料龄期的置换率而得出的抗压强度的变化。A表示材料龄期为28天、B表示材料龄期为91天、C表示材料龄期为6个月、D表示材料龄期为1年的时间点的抗压强度。
从第6图中所示抗压强度的情况可知，在上述实施例的情况下，用粉煤灰置换水泥的置换率为15%(第6图中的虚线位置)，因此，如果材料龄期28天的强度是只用水泥而不进行粉煤灰置换的混凝土强度的约95%的话，那么就可以预想材料龄期为1年的强度为产生比不进行置换的情况高约20%以上的抗压强度。
因此从这一点来看，如果在材料龄期为28天的时间点差不多相同的话，那么就可以认为，即使据此来判断最终的握裹强度会提高很多，也未必是不适当的。
表3
从表3所示测定结果可知在相当于本申请中实施例的FA20、FA10和FA5的情况下，与不在水泥中掺加粉煤灰的情况(没有FA)相比，对于钢筋的握裹力大体上相同或增强。
因此，如果把由于凝硬性物质而增加的握裹力估计在内，和没有FA时的情况相比，便可以判断出会显著地提高对于钢筋的握裹力。
至于掺加有非分级粉煤灰(非分级FA)的混凝土，和FA20相比，在材料龄期为28天的情况下，它与钢筋的握裹力会显著地降低。
可以认为，如第5图所示，这只是粉煤灰的粒径分布与水泥颗粒5的差不多相同，因为所掺加的粉煤灰颗粒阻碍了水泥颗粒5象过去那样与钢筋附着，而且由于粉煤灰的粒径大，从而不能期待本申请中前述那种对钢筋握裹的机理。
在以上说明的实施例中，曾例举异型棒钢作为钢筋进行说明，但是本申请并不限于这种异型棒钢，即使是圆钢等其他钢筋，也可以同样实施。
而且，在混凝土的配合条件和配合组成或使用混合剂等掺加材料等方面都是适宜的，按上述实施例同样实施，同样能够提高混凝土对于钢筋的握裹力，这是不待论的。
权利要求
1.一种钢筋混凝土，是含有水泥和细骨料的混凝土，在这种混凝土中埋设有钢筋，其特征在于将煤炭燃烧时排出的粉煤灰不经破碎，按其原状以20微米以下的粒径进行分级，把按这样分级而得到的细粒成分掺加到上述的混凝土中。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土，其特征在于应添加的粉煤灰是按10微米以下的粒径进行分级的。
3.根据权利要求1所述的钢筋混凝土，其特征在于应添加的粉煤灰是按5微米以下的粒径进行分级的。
全文摘要
在用于制造钢筋混凝土的含水泥和细骨料的混凝土中，掺入煤炭燃烧过程中排出的不作进一步破碎但按20微米以下粒度分级的粉煤灰，或者是10微米或5微米以下粒度分级的粉煤灰。这样能扩大钢筋与水泥的实际接触的表面积，有效地提高了钢筋与水泥间的握裹力。
文档编号C04B18/08GK1057447SQ9110420
公开日1992年1月1日 申请日期1991年6月22日 优先权日1990年6月22日
发明者浮田和明, 石井光裕 申请人:株式会社四国综合研究所