專利名稱：鋼筋混凝土的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)部埋設(shè)有鋼筋的混凝土，即所謂鋼筋混凝土。
想要提高鋼筋混凝土的強(qiáng)度，就要在提高混凝土本身強(qiáng)度的同時(shí)，也要提高混凝土和鋼筋的握裹力。
按照這樣的觀點(diǎn)，作為提高鋼筋和混凝土握裹力的一種技術(shù)，就是利用在鋼筋表面上形成有肋狀或凹凸?fàn)畹乃^異形棒鋼為鋼筋，依靠擴(kuò)大鋼筋和混凝土的接觸面積來提高握裹力。
但在把這種異形棒鋼用作鋼筋時(shí)，例如從微觀上看，它的表面上存在有很小的凹凸部，而形成于此種鋼筋表面上之凹部本身的表面，它與混凝土之間存在著間隙，鋼筋與混凝土的握裹力便可以看作是由于這兩者所限定的接觸面積所產(chǎn)生的。
本發(fā)明即是以前述觀點(diǎn)為基礎(chǔ)而提出的，其目的在于提供一種高強(qiáng)度的鋼筋混凝土，即意圖通過一方面保持住前述那種由水泥與鋼筋表面所產(chǎn)生的握裹力，另一方面來增大鋼筋與混凝土的接觸面積，以達(dá)到提高鋼筋與混凝土的整體握裹力。
為了達(dá)到這一目的，在權(quán)利要求1中所述的發(fā)明是含有水泥和細(xì)骨料的混凝土，在這種混凝土內(nèi)埋設(shè)有鋼筋，其中，將煤炭燃燒時(shí)排出的粉煤灰(fly ash)不加破碎，按其原狀以20微米以下的粒徑進(jìn)行分級(jí)，并將按此分級(jí)而得到的細(xì)粒成分摻加到上述的混凝土內(nèi)。
根據(jù)權(quán)利要求1內(nèi)所述的發(fā)明，在前述的鋼筋表面上形成的微觀凹部中填入摻加到混凝土內(nèi)的上述粉煤灰，由此可以擴(kuò)大鋼筋表面和混凝土的接觸面積，從而提高兩者之間的握裹力。
這種粉煤灰，是將煤炭燃燒時(shí)排出的粉煤灰不加破碎，按其原狀以20微米以下的粒徑進(jìn)行分級(jí)，并按此分級(jí)而得到的細(xì)粒成分，因而難以阻礙水泥顆粒和鋼筋表面的接觸，而且由于這種粉煤灰呈球狀，容易填入鋼筋表面和水泥顆粒的間隙空間內(nèi)，所以能有效地使兩者的接觸面積增大。
此外，這種粉煤灰是凝硬性物質(zhì)，因此它本身通過硬化便會(huì)附著于鋼筋表面上，使鋼筋表面和混凝土能牢靠的附著。
這樣，在上述的鋼筋和混凝土之間不會(huì)阻礙先前那種水泥顆粒和鋼筋表面的附著，同時(shí)還能擴(kuò)大接觸面積，以進(jìn)行牢靠的附著，因此也就增大了兩者之間的整體握裹力。
如上所述，按照權(quán)利要求1中所述的發(fā)明，在前述鋼筋表面上形成的微觀凹部?jī)?nèi)填充了摻加于混凝土中的上述粉煤灰，從而可以擴(kuò)大鋼筋表面和混凝土的接觸面積，因此可以提高兩者之間的握裹力。
這種粉煤灰是將煤炭燃燒時(shí)排出的粉煤灰不加破碎，按照原狀以20微米以下的粒徑進(jìn)行分級(jí)，并按此分級(jí)而得到的細(xì)粒成分，因此難于阻礙水泥顆粒和鋼筋表面的接觸，而且由于這種粉煤灰呈球狀，因而容易填充在鋼筋表面和水泥顆粒的間隙空間內(nèi)，可有效地使兩者間的接觸面積增大。
此外，這種粉煤灰是凝硬性物質(zhì)(pozzolan)，因此它本身會(huì)通過硬化而附著于鋼筋表面上，使鋼筋表面與混凝土能牢靠地附著。
這樣，在鋼筋和混凝土之間不會(huì)妨礙，如以往那樣的水泥顆粒與鋼筋表面的附著，同時(shí)擴(kuò)大了接觸面積，以使附著牢靠，因此可增大這兩者之間的整體握裹力。
對(duì)附圖
的簡(jiǎn)要說明如下
第1圖是本發(fā)明的實(shí)施例中，鋼筋混凝土內(nèi)鋼筋表面和混凝土的附著構(gòu)造說明圖。第2圖是實(shí)施例中所用鋼筋的斜視圖。第3圖是關(guān)于鋼筋表面的微小凹部，(a)是與水泥顆粒的關(guān)系說明圖，(b)是與分級(jí)粉煤灰的關(guān)系說明圖。第4圖是本發(fā)明中所使用的分級(jí)粉煤灰的粒度分布圖，(a)表示FA20的情況;(b)表示FA10的情況;(c)表示FA5的情況。第5圖是未經(jīng)分級(jí)而采集的粉煤灰的粒度分布圖。第6圖是在混凝土中用粉煤灰置換水泥時(shí)，強(qiáng)度的變化情況的說明圖。
1-鋼筋;
3-V形溝;
4-混凝土;
5-水泥顆粒;
6-粉煤灰顆粒。
下面，對(duì)實(shí)施例進(jìn)行說明。
首先，在本實(shí)施例中用于鋼筋的鋼材(以下稱為鋼筋1)，是如第2圖所示的那樣將肋2a、2b與周圍表面形成一體的所謂異型棒鋼。它是符合JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))G3112的制品，按SD35形成，命名為D16。
在鋼筋1的表面上，宏觀地去看，以適當(dāng)?shù)拈g距形成了上述的肋2a、2b，但是若以數(shù)十微米程度的量級(jí)(即有規(guī)則排列)微觀地去看，則縱橫地形成了無數(shù)的凹凸部。
在這無數(shù)的凹凸部中，本申請(qǐng)視為問題的是在鋼筋1的表面上形成的凹部。
這些微細(xì)的凹部通?？设b別為斷面呈三角形的V形溝狀(以下稱為V形溝3)，在其斷面的兩個(gè)側(cè)面所成的角(以下稱為夾角)具有各種數(shù)值。
埋設(shè)這種鋼筋1的混凝土4是按以下所示組成。
即這種混凝土4的配合條件如以下表1所示。
表1水與結(jié)合材料比 50%粉煤灰摻加率 15%坍落度 12厘米(Cm)空氣量 4%而且，這種混凝土4的配合在上述表1所示條件下，是按下列表2組成的。
該表2表示出了本申請(qǐng)的實(shí)施例中FA20、FA10和FA5三種混凝土的配合組成，與此同時(shí)，還表示出了比較例的沒有FA和非分級(jí)FA兩種混凝土的配合組成。
而且，即使是在這些比較例中，也遵守前述表1的配合條件。
表2中所示的水泥是普通硅酸鹽水泥(portland cement)，水泥的平均粒徑為25微米左右。
用砂(平均粒徑為2.7毫米)為細(xì)骨料，而用礫石(平均粒徑為6.8毫米)為粗骨料。
作為加氣減水劑，例如使用日曹營(yíng)造師股份公司(日曹マスタ-ピルダ-ズ株式會(huì)社)制的“波佐利斯70號(hào)(ポゾリスNo.70)(商品名)”，或適當(dāng)?shù)厥褂眉託鈩?如日曹營(yíng)造師股份公司制的，商品名AE-775)，以調(diào)整配合條件。
粉煤灰是以電力集塵機(jī)的方法從燃煤鍋爐等的煙道氣體中采集的。在這些實(shí)施例和比較例中，對(duì)這樣得到的粉煤灰是不經(jīng)破碎而使用的。
而且，在比較例中的非分級(jí)FA的情況下，是將這樣采集的原粉灰按其原來狀態(tài)摻入的。這種原粉灰的粒度分布如第5圖所示。原粉灰的平均粒徑約為20微米。
由第5圖中可知粉煤灰的原粉灰的粒度分布(在第5圖中由白色柱狀圖表示)，是與同時(shí)用黑色柱狀圖表示的上述水泥的粒度分布差不多相同。
又，在本申請(qǐng)實(shí)施例中的FA20、FA10、FA5的情況下，如上所述，將由電力集塵機(jī)采集的原粉灰用分級(jí)機(jī)分別按所定的粒徑進(jìn)行分級(jí)，只將它的細(xì)粒成分(以下稱為分級(jí)粉煤灰)摻加進(jìn)去。
這樣的各種分級(jí)粉煤灰，原則上是所定粒徑以下的球狀顆粒。
在FA20的情況下，應(yīng)摻加的粉煤灰是將以粒徑20微米分級(jí)的細(xì)粒成分的分級(jí)粉煤灰，其作為混凝土的配合成分被摻加進(jìn)去。在FA10的情況下，是將以粒徑10微米分級(jí)的分級(jí)粉煤灰;在FA5的情況下，是將以粒徑5微米的分級(jí)粉煤灰，它們作為混凝土的配合成分被摻加進(jìn)去。
這樣的各種分級(jí)粉煤灰的平均粒徑，在FA20的情況下，約為7微米;在FA10的情況下，約為3.5微米;在FA5的情況下，約為2微米。它們的粒度分布如第4圖(a)～(c)所示。
在這些圖中，為便于與水泥比較，將水泥的粒度分布用黑色柱狀圖一并表示出來。
此外，在上述表2及以后的說明中，將摻有上述分級(jí)粉煤灰的混凝土材料分別記為FA20、FA10或FA5。
將這樣組成的各種混凝土4攪拌后，埋設(shè)鋼筋1，則形成如第1圖所示情況。
第1圖表示出上述FA20情況下的與鋼筋1的表面的邊界組織模型。
在FA10或FA5的情況下，與鋼筋1表面之間的邊界組織基本上是相同的，但是隨著所摻加的分級(jí)粉煤灰的粒徑變小，在混凝土4和鋼筋1之間形成的空間形狀從幾何學(xué)上來看也是變小的，因此將如以后所述，在混凝土4和鋼筋1表面間的握裹力會(huì)更進(jìn)一步提高(參照表3)。
第1圖所示為，在鋼筋1表面上形成的上述微觀的V形溝3有較大夾角的情況。在此V形溝3內(nèi)不能安置從幾何學(xué)上看去粒徑大于V形溝3的細(xì)骨料和粗骨料，結(jié)果便在V形溝3內(nèi)只填充了小于V形溝3的組成物的水泥顆粒5和分級(jí)粉煤灰顆粒6。
這就是說，在本申請(qǐng)實(shí)施例中的FA20的情況下，和先前一樣，V形溝3內(nèi)同樣疏散地分布有水泥顆粒5，同時(shí)在水泥顆粒5和V形溝3之間形成的空隙內(nèi)還填充有粒徑小于水泥顆粒5、呈球狀的分級(jí)粉煤灰6，而且在該分級(jí)粉煤灰6與上述V形溝之間形成的空隙內(nèi)，充填有粒徑更小的分級(jí)粉煤灰6，因此，這些水泥顆粒5和分級(jí)粉煤灰6硬化后形成的混凝土4與鋼筋1表面上的V形溝3之間，接觸面就加大了。
如上所述，這些分級(jí)粉煤灰6的粒徑比水泥顆粒5的小，因此難以阻礙水泥顆粒5和鋼筋1的表面接觸，而水泥顆粒5和鋼筋1兩者的表面之間就能同以往一樣地進(jìn)行附著。
另外，這些分級(jí)粉煤灰6也是凝硬性物質(zhì)，因此混凝土4能牢靠地附著于鋼筋1上的V形溝3內(nèi)的表面上，提高了混凝土4和鋼筋1的握裹力。
與此相反，先有技術(shù)不過是第1圖中只有水泥顆粒5位于V形溝3內(nèi)的情況，因此不過是粒徑大的水泥顆粒5疏散地分布于以往的V形溝3內(nèi)附著，與本申請(qǐng)相比，混凝土4在鋼筋1的表面上的握裹力顯然是小的。
在V形溝3的夾角小的情況，如第3圖所示。
過去，在這種情況下，如第3圖(a)所示，平均粒徑為25微米的水泥顆粒5不會(huì)達(dá)到V形溝3的底部，而與溝底之間形成大的空隙，以致出現(xiàn)許多不能對(duì)鋼筋1產(chǎn)生握裹力的部分。
由于鋼筋1的表面上也存在著很多這樣的V形溝3，因此在以往的這種情況下，從上述意義來講，也可以認(rèn)為接觸面少，而使握裹力受到了限制。
另一方面，如第3圖(b)所示，在該實(shí)施例中不僅摻加了粒徑小于水泥顆粒5的分級(jí)粉煤灰6，而且還含有按照分級(jí)所得到的細(xì)粒成分，因此這些分級(jí)粉煤灰6能夠侵入V形溝3內(nèi)，因此即使在以往不能產(chǎn)生握裹力的這些V形溝3內(nèi)，也能由于分級(jí)粉煤灰而產(chǎn)生握裹力。
在認(rèn)識(shí)到使用這種分級(jí)粉煤灰6能提高對(duì)鋼筋1的握裹力的機(jī)理后，便將上述的鋼筋1埋設(shè)在表2所列各種混凝土4內(nèi)，使其硬化，測(cè)定其拉伸力，從而測(cè)定出各種混凝土4對(duì)鋼筋1的握裹力。
另外，粉煤灰是凝硬性物質(zhì)，需要很多天才能使其完全硬化，因此為了便于試驗(yàn)，規(guī)定在澆灌混凝土后以材料齡期28天為階段內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。
這一問題，例如曾在技報(bào)堂出版股份公司發(fā)行的、財(cái)團(tuán)法人土木學(xué)會(huì)編著的《新體系土木工程學(xué)28混凝土材料》中有明確記載，故可以認(rèn)為按第6圖中所載那樣，其測(cè)定是可靠的。
即第6圖表示的是混凝土中水泥成分的粉煤灰置換率與混凝土抗壓強(qiáng)度的一般關(guān)系，這里以不進(jìn)行粉煤灰置換、只由水泥形成混凝土的抗壓強(qiáng)度作為100來表示的。
第6圖中的各條曲線A、B、C、D表示出分別按所定材料齡期的置換率而得出的抗壓強(qiáng)度的變化。A表示材料齡期為28天、B表示材料齡期為91天、C表示材料齡期為6個(gè)月、D表示材料齡期為1年的時(shí)間點(diǎn)的抗壓強(qiáng)度。
從第6圖中所示抗壓強(qiáng)度的情況可知，在上述實(shí)施例的情況下，用粉煤灰置換水泥的置換率為15%(第6圖中的虛線位置)，因此，如果材料齡期28天的強(qiáng)度是只用水泥而不進(jìn)行粉煤灰置換的混凝土強(qiáng)度的約95%的話，那么就可以預(yù)想材料齡期為1年的強(qiáng)度為產(chǎn)生比不進(jìn)行置換的情況高約20%以上的抗壓強(qiáng)度。
因此從這一點(diǎn)來看，如果在材料齡期為28天的時(shí)間點(diǎn)差不多相同的話，那么就可以認(rèn)為，即使據(jù)此來判斷最終的握裹強(qiáng)度會(huì)提高很多，也未必是不適當(dāng)?shù)摹?br> 表3
從表3所示測(cè)定結(jié)果可知在相當(dāng)于本申請(qǐng)中實(shí)施例的FA20、FA10和FA5的情況下，與不在水泥中摻加粉煤灰的情況(沒有FA)相比，對(duì)于鋼筋的握裹力大體上相同或增強(qiáng)。
因此，如果把由于凝硬性物質(zhì)而增加的握裹力估計(jì)在內(nèi)，和沒有FA時(shí)的情況相比，便可以判斷出會(huì)顯著地提高對(duì)于鋼筋的握裹力。
至于摻加有非分級(jí)粉煤灰(非分級(jí)FA)的混凝土，和FA20相比，在材料齡期為28天的情況下，它與鋼筋的握裹力會(huì)顯著地降低。
可以認(rèn)為，如第5圖所示，這只是粉煤灰的粒徑分布與水泥顆粒5的差不多相同，因?yàn)樗鶕郊拥姆勖夯翌w粒阻礙了水泥顆粒5象過去那樣與鋼筋附著，而且由于粉煤灰的粒徑大，從而不能期待本申請(qǐng)中前述那種對(duì)鋼筋握裹的機(jī)理。
在以上說明的實(shí)施例中，曾例舉異型棒鋼作為鋼筋進(jìn)行說明，但是本申請(qǐng)并不限于這種異型棒鋼，即使是圓鋼等其他鋼筋，也可以同樣實(shí)施。
而且，在混凝土的配合條件和配合組成或使用混合劑等摻加材料等方面都是適宜的，按上述實(shí)施例同樣實(shí)施，同樣能夠提高混凝土對(duì)于鋼筋的握裹力，這是不待論的。
權(quán)利要求
1.一種鋼筋混凝土，是含有水泥和細(xì)骨料的混凝土，在這種混凝土中埋設(shè)有鋼筋，其特征在于將煤炭燃燒時(shí)排出的粉煤灰不經(jīng)破碎，按其原狀以20微米以下的粒徑進(jìn)行分級(jí)，把按這樣分級(jí)而得到的細(xì)粒成分摻加到上述的混凝土中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土，其特征在于應(yīng)添加的粉煤灰是按10微米以下的粒徑進(jìn)行分級(jí)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土，其特征在于應(yīng)添加的粉煤灰是按5微米以下的粒徑進(jìn)行分級(jí)的。
全文摘要
在用于制造鋼筋混凝土的含水泥和細(xì)骨料的混凝土中，摻入煤炭燃燒過程中排出的不作進(jìn)一步破碎但按20微米以下粒度分級(jí)的粉煤灰，或者是10微米或5微米以下粒度分級(jí)的粉煤灰。這樣能擴(kuò)大鋼筋與水泥的實(shí)際接觸的表面積，有效地提高了鋼筋與水泥間的握裹力。
文檔編號(hào)C04B18/08GK1057447SQ9110420
公開日1992年1月1日 申請(qǐng)日期1991年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月22日
發(fā)明者浮田和明, 石井光裕 申請(qǐng)人:株式會(huì)社四國(guó)綜合研究所