JP2001302309A - 即時脱型コンクリート製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】充填終了直後の脱型を行っても、可能製品の変
形や角欠けが起こらない即時脱型コンクリート製品の製
造方法を提供すること。 【解決手段】硬練りコンクリートを型枠に投入して振動
締め固め又は振動加圧締め固めを行った後、直ちに脱型
する即時脱型コンクリート製品の製造方法において、上
記硬練りコンクリートに、亜硝酸カルシウム、硝酸カル
シウム、又は亜硝酸カルシウムと硝酸カルシウムとの混
合物をセメント重量の0.25〜2.5％、並びにアニオン界
面活性混和剤、非イオン界面活性混和剤のうちの少なく
とも１つを添加することを特徴とする即時脱型コンクリ
ート製品の製造方法を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は即時脱型コンクリー
ト製品の製造方法に関し、特に、建築用、土木用あるい
は道路用等、広い分野で利用される各種ブロック類等
の、硬練りコンクリートを用いた即時脱型コンクリート
製品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリート製品を製造する際の生産性
の向上と製造価格の低減とを目的として、水セメント比
が小さい硬練りコンクリートを型枠に投入し、これに振
動又は振動と圧力とを加えて締め固めを行い、締め固め
終了後、直ちに型枠を取り外すコンクリート製品の製造
方法、すなわち即時脱型方法は公知であり（例えば、特
許第606164号公報参照)、各種のブロック等の製造にお
いて広く実施されてきた。

【０００３】この即時脱型方法は、初期には小型の積み
ブッロク等を対象製品としていたが、近年生産性の向上
や原価低減がますます厳しく要求されてきたため、大型
の製品や薄厚の複雑な部材等にも適用範囲が拡大してき
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】即時脱型コンクリート
製品の製造においては、硬練りコンクリート、すなわ
ち、水分が少なく流動性がほとんど無い状態の未硬化コ
ンクリートに強力な振動や圧縮力を加えて締め固めを行
い、直ちに脱型するため、該コンクリートに対して、充
填しやすく、脱型も容易で、脱型後に変形や角欠けが起
きないことが要求される。また我が国においては、コン
クリートの外観が問題になることも多い。

【０００５】即時脱型コンクリートが小型の積みブロッ
ク等を対象製品としていた時期においては、製品の強度
や外観に対する要求も厳しくなく、また何よりも製品が
小さく、形状が単純であったため、極端に硬練りのコン
クリートに強力な振動を加えることによって、製品化が
可能であったが、上記のように大型製品や複雑形状の製
品に適用範囲が広がると、そのような超硬練りコンクリ
ートの型枠への充填が困難になってきた。このため潤
滑、湿潤、乳化、分散、気泡形成等といった効果を期待
して、界面活性剤や助剤を幾つか組み合わせた混和剤の
利用が近年多くなっている。

【０００６】上記のように、生産性が高く、低価格化が
可能な即時脱型コンクリート製品製造方法を大型製品や
複雑形状製品にまで適用して、コンクリート製品の低価
格化を実現するためには、適度の硬練りコンクリートを
用いて即時脱型を行うことが必要である。すなわち、型
枠に十分充填できる程度の硬練りコンクリートを型枠に
充填し、充填が終了すると直ちに脱型し、かつ短時間で
パレットから外して養生地に運ぶことができなければな
らない。しかしながら、上記のような従来の技術では、
製品の変形や角欠けを完全に無くすためには、締め固め
終了後から脱型するまでの時間や、製品をパレットから
外すまでの時間を長く設定しなければならず、期待通り
に時間を短縮することが困難であった。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、その課題は、充填終了直後の脱型を行っても、可
能製品の変形や角欠けが起こらない即時脱型コンクリー
ト製品の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、請求項１に記載のように、硬練りコンク
リートを型枠に投入して振動締め固め又は振動加圧締め
固めを行った後、脱型する即時脱型コンクリート製品の
製造方法において、上記硬練りコンクリートに、亜硝酸
カルシウム、硝酸カルシウム、又は亜硝酸カルシウムと
硝酸カルシウムとの混合物をセメント重量の0.25〜2.5
％、並びにアニオン界面活性混和剤、非イオン界面活性
混和剤のうちの少なくとも１つを添加することを特徴と
する即時脱型コンクリート製品の製造方法を構成する。

【０００９】コンクリートを充填後直ちに型枠を外すた
めには、締め固めを行った直後のコンクリートに全く変
形を起こさないように形状を保持させることが必要であ
る。また、コンクリートを型枠に緊密に充填するために
は、振動締め固め時に、振動によってコンクリートの流
動性が増すように、凝結初期のコンクリートにチキソト
ロピー性を保持させておくことが必要である。また、短
時間で製品をパレットより外して養生地に運ぶためには
速やかに硬化を進行させなければならない。さらに、凝
結、硬化が速くても、製品の最終的な強度が低下せず十
分高いことが必要である。すなわち、高品質の即時脱型
コンクリート製品を製造するには、凝結初期すなわち締
め固め中におけるチキソトロピー性の保持、締め固め直
後に脱型可能な保形性、高速硬化性および高強度の全て
を備えたコンクリートを造り出す技術を開発しなければ
ならない。

【００１０】コンクリートを締め固めた後、時間をおか
ず即時脱型を行うことができる程度に保形性を高めるに
は、フレッシュコンクリートの水セメント比を極端に低
くした超硬練りコンクリート組成とすればよいが、この
ようにするとコンクリートの充填性が低下し、内部も外
観も共に粗悪な製品となる。特に上記のように、大型製
品や複雑形状の製品の場合には超硬練りコンクリートで
は品質の優れた製品は得られない。したがって、この欠
点を解消するためには、極端な超硬練りを避け、十分型
枠に充填できる適度の硬練りで即時脱型が行えるように
コンクリート組成を改良しなければならない。この課題
に対しては、コンクリートの凝結、硬化を促進する促進
剤を効果的に使用することが極めて有効である。

【００１１】コンクリートの凝結、硬化促進剤には、塩
化カルシウム等の塩素化合物、亜硝酸塩、硝酸塩、チオ
硫酸塩、チオシアン酸塩等がある。塩化カルシウムは優
れた硬化促進剤であるが、塩素による鉄筋の腐蝕やアル
カリ骨材反応の助長等の問題があり、現在使用が制限さ
れている。またチオ硫酸塩、チオシアン酸塩等のイオウ
の含有量が高い化合物もコンクリートに悪影響を及ぼす
恐れがあり、多量に使用するのは好ましくない。したが
って亜硝酸塩や硝酸塩が促進剤として適当である。ただ
し、従来の実験結果によると、これらの塩類のコンクリ
ートの硬化促進性能は、塩素系化合物やチオ硫酸塩等に
比して劣っている。

【００１２】一方、コンクリートの硬化を著しく促進す
る作用がある混和剤として急結剤がある。急結剤にはア
ルミン酸塩、炭酸塩等があり、トンネル内の吹き付け用
モルタルのような急結を要求されるものに使用されてい
る。

【００１３】コンクリートの急速硬化に関する研究によ
ると、初期強度はセメントの初期水和物であるエトリン
ガイト（3CaO・Al_２O_３・3CaSO_４・32H_２O）の生成に依
存していることが明らかになっている。急結剤の急硬性
能は、無機塩＜カルシウムアルミネート＜カルシウムス
ルフォアルミネートのような順序であって、急硬性能と
いう点ではアルミネートが優れており、無機塩は劣って
いる。ただし、即時脱型コンクリート製品の製造には、
反応が著しく速いアルミネート等の急結剤は使い勝手が
悪く、使用が難しいため、反応速度を制御しやすい無機
塩が適している。

【００１４】即時脱型コンクリート製品の製造に凝結、
硬化促進剤として無機塩を使用する場合には、上記のよ
うに、亜硝酸塩や硝酸塩がよいと考えられるが、これら
の塩は、促進効果が低い、多量に使うには高価である、
等のために、現在コンクリート分野では、促進剤として
の利用は少なく、鉄筋の防錆剤や寒冷期におけるコンク
リートの凍結防止剤として使用されている。

【００１５】亜硝酸カルシウムや硝酸カルシウムは水に
溶けてアルカリ性又はほぼ中性を示す無機塩である。こ
れらの化合物はセメントクリンカーを構成する組成物の
うち、水和反応速度が最も大きいアルミン酸三カルシウ
ム（3CaO・Al_２O_３）に作用してエトリンガイトの生成
を促進すると考えられる。エトリンガイトは針状結晶
で、CaO濃度が高くかつ水素イオン濃度が低い溶液（ア
ルカリ性溶液）では長い結晶には成長せず、小さな細か
い結晶になることが知られている（後藤、大門：セメン
ト化学雑論［13］エトリンガイト：57頁（昭和60
年）)。すなわち、乾燥状態のコンクリート組成物に水
を加えると直ちにエトリンガイトの針状結晶が生成する
が、亜硝酸カルシウムや硝酸カルシウムはこの反応を促
進し、その際エトリンガイトは細かい針状結晶として生
成すると考えられる。エトリンガイトの生成によってコ
ンクリートのゲル化、すなわち凝集が急速に進むが、該
エトリンガイトが細かい針状結晶であるとゲル化による
チキソトロピー性の低下は長い針状結晶が生成した場合
に比して大幅に抑えられる。したがって、このエトリン
ガイトの細かい針状結晶が生成し始めた凝結初期のコン
クリートに振動を加えると該コンクリートの流動性が増
し、高密度の充填が実現する。この際界面活性物質はコ
ンクリートの流動性を助ける重要な役割を果たしてい
る。

【００１６】凝結、硬化促進剤を含有するコンクリート
では、締め固め中もコンクリートの凝結に対して促進剤
が働き、該コンクリートが水セメント比が低い硬練りコ
ンクリートであることと相俟って、締め固め終了ととも
に即時脱型が可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明者らは基礎的な実験を積み
重ねた結果、アルカリ土類金属の亜硝酸塩や硝酸塩、特
にカルシウム塩が、アニオン界面活性混和剤又は非イオ
ン界面活性混和剤の存在下で、即時脱型コンクリートを
製造する際の硬化促進剤として極めて優れていることを
見出した。すなわち、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウ
ム、又は亜硝酸カルシウムと硝酸カルシウムとの混合物
を、アニオン界面活性混和剤、非イオン界面活性混和剤
のうちの少なくとも１つと共に添加したコンクリート
は、型枠への充填が容易でありながら、締め固め直後に
脱型可能な保形性があり、しかも硬化反応が速く、反応
熱により外部から熱を加えなくても、工場内に静置した
状態で温度が上昇して硬化が速やかに進行し、脱型後５
時間以内で製品をパレットから外して養生地に運ぶこと
ができた。上記、添加効果を有するアニオン界面活性混
和剤としては各種アニオン界面活性剤および各種アニオ
ン界面活性減水剤があり、非イオン界面活性混和剤とし
ては非イオン界面活性剤および非イオン界面活性減水剤
がある。

【００１８】亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウム、又は
亜硝酸カルシウムと硝酸カルシウムとの混合物の添加量
はセメント重量の0.25〜2.5％が良好であった。アニオ
ン又は非イオン界面活性混和剤をコンクリート重量の0.
2〜0.8％添加したコンクリートに、亜硝酸カルシウムや
硝酸カルシウムを0.25％添加すると、コンクリート練混
ぜ後室温で15分経た時点で十分脱型可能であった。上記
カルシウム塩の添加量がこれよりも少ないと製品が脱型
後の応力に十分耐える程度に凝集するのに時間を要し、
即時脱型の目的が達せられなかった。また、上記カルシ
ウム塩の添加量が2.5％を越えると、練混ぜたコンクリ
ートを型枠に投入して締め固めを行っている最中に凝集
が進み過ぎて作業性が低下することが分かった。

【００１９】即時脱型コンクリートの製造には、セメン
トとして普通ポルトランドセメント、早強セメント、超
早強セメント等を使用する。骨材としては川砂、海砂、
川砂利、砕骨材等を使用する。また混和材として石灰石
微粉末、高炉スラッグ微粉末、フライアッシュ、シリカ
フューム等の粉末を使用することができる。またアニオ
ン界面活性混和剤又は非イオン界面活性混和剤として
は、各種のアニオン系あるいは非イオン系の界面活性剤
や、各種のアニオン系あるいは非イオン系の界面活性減
水剤から適宜選択して使用することができる。さらに、
本発明においては上記のコンクリート組成物にカルシウ
ムの亜硝酸塩、硝酸塩又は亜硝酸塩と硝酸塩との混合物
を添加する。

【００２０】即時脱型コンクリートは水セメント比（Ｗ
/Ｃ）が極めて低いのが特徴である。したがって、この
コンクリートはスランプ零の硬練りコンクリートであ
る。本発明を適用すると、コンクリート練混ぜ後15分程
度経過した時点で脱型可能であり、また室温で数時間放
置すると製品の移動が可能な程度に硬化が進行するが、
特に硬化を速めたいときには高温蒸気養生を行ってもよ
い。

【００２１】

【実施例】次に本発明の実施の形態を実施例により比較
例を引用しながら示す。

【００２２】本実施例および比較例においては、即時脱
型コンクリート製品として片面歩車道境界ブロックＣ
（JIS規格のJIS A 5307）を作製した。

【００２３】表１に実施例1および2と比較例1〜3のコン
クリート配合を示した。比較例2は通常の即時脱型コン
クリート製品を製造する際の配合と同じである。実施
例、比較例とも供試体は３個ずつ作製した。

【００２４】

【表１】 表１において、セメントは普通ポルトランドセメント
（太平洋セメント(株)製)、砂は多摩川系川砂、粗骨材
は最大粒径25mmの砕石、混和材は石灰石微粉末（秩父石
灰工業(株)製)、混和剤1は亜硝酸カルシウム・硝酸カル
シウム系促進剤（日産化学工業(株)製CANI-45A)、混和
剤2は特殊アニオン系界面活性剤（(株)富士ファインケ
ミカル製ビームグリーンテン)、混和剤3はアニオン系界
面活性混和剤の１種であるメラミンスルホン酸系減水剤
（日産化学工業(株)製アクセリート100）である。

【００２５】水セメント比は約33〜34%で極めて硬練り
であり、スランプは零である。この硬練りコンクリート
は強制練りミキサーで練混ぜて造り、直ちに型枠に投入
して、振動と圧力を加えて締め固めた。また実施例1と
比較例2の供試体それぞれ１個にはコンクリート投入時
に温度測定用の熱電対を埋め込んだ。

【００２６】締め固め終了後直ちに型枠をはずしてパレ
ット上に静置し、供試体の目視による外観評価、温度測
定、強度測定等を行った。強度測定として、JIS規格に
準じて試験片を切り取り（JIS A 1107)、圧縮強度を測
定した（ JIS A 1108)。

【００２７】表２に実施例1および比較例2の供試体の室
温養生中の初期温度変化を示した。

【表２】 温度測定は締め固め終了時を起点として１時間おきに５
時間まで行った。表２にみられるように、工場内に放置
した実施例1の供試体は、２時間後には10℃以上の温度
上昇を示すことが観測された。これに対して比較例２の
供試体では、５時間で5℃程度の変化が認められたに過
ぎない。この結果は亜硝酸カルシウム・硝酸カルシウム
系促進剤によりコンクリートの硬化反応が急速に進行し
て反応熱が生じたことを示している。

【００２８】表３に材令６時間、１日および14日目の圧
縮強度の測定結果を示した。

【００２９】

【表３】 なお比較例2および3においては、材令6時間では試験片
を壊さずに切り出すことができなかったため測定を行わ
なかった。

【００３０】実施例1および2においては、６時間で約15
N/mm^２の圧縮強度が得られ、この時点で製品をパレット
より外して養生地に運ぶことができることが分かった。
これに対して、この時点においては、比較例のいずれも
が、製品をパレットより外して養生地に運ぶに十分な強
度を示さなかった。

【００３１】また、表３から明らかなように、比較例の
すべてにおいて、程度の差はあるものの、角欠けが起こ
っていた。

【００３２】以上の優劣の差は、実施例における硬練り
コンクリートが亜硝酸カルシウムと硝酸カルシウムとの
混合物および界面活性混和剤の両方を含有しているのに
対して、比較例における硬練りコンクリートは上記混和
物のいずれか一方のみを含有しているだけであることに
基づいている。このような、上記混和物の両方を硬練り
コンクリートに添加した場合に現れる優れた効果は、本
発明者らによってはじめて発見されたものであり、いか
なる従来技術からも示唆されるものではない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、充
填終了直後の脱型を行っても、可能製品の変形や角欠け
が起こらない即時脱型コンクリート製品の製造方法を提
供することができる。

【００３４】本発明によって、コンクリートを締め固め
た後直ちに脱型しても変形を起こさず、また角欠け等に
より製品の外観や強度を損なうことがなく、高品質の製
品が得られる即時脱型製品の製造技術が確立されたの
で、コンクリート製品の生産性向上と価格低減とが可能
となり、本発明の効果は極めて著しい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０４Ｂ 111:00 Ｂ２８Ｂ 1/08 Ｂ (72)発明者 小林 映章 東京都府中市寿町１丁目４番３号 セルテ ック株式会社内 (72)発明者 小河 洋征 東京都府中市寿町１丁目４番３号 セルテ ック株式会社内 (72)発明者 堀 孝廣 東京都千代田区神田錦町３丁目７番地１ 日産化学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G012 PA14 4G054 BA29 BA39

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】硬練りコンクリートを型枠に投入して振動
   締め固め又は振動加圧締め固めを行った後、脱型する即
   時脱型コンクリート製品の製造方法において、上記硬練
   りコンクリートに、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウ
   ム、又は亜硝酸カルシウムと硝酸カルシウムとの混合物
   をセメント重量の0.25〜2.5％、並びにアニオン界面活
   性混和剤、非イオン界面活性混和剤のうちの少なくとも
   １つを添加することを特徴とする即時脱型コンクリート
   製品の製造方法。