JP2004123429A

JP2004123429A - コンクリートおよびその製造方法

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Publication number: JP2004123429A
Application number: JP2002288409A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Abiko; 安孫子　春彦; Taku Mita; 三田　卓
Original assignee: Misawa Homes Co Ltd
Current assignee: Misawa Homes Co Ltd
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】密度が小さくかつ所定の圧縮強度を有するコンクリートの製造方法を提供すること。
【解決手段】コンクリートの製造方法は、普通ポルトランドセメントと、珪砂と、水と、スルホン基を付加したポリカルボン酸エステルを含む減水剤と、有機酸およびその塩の希釈水からなる遅延剤と、フライアッシュバルーン（セノスフィア）と、カルシウムアルミネート化合物からなる急硬材とを用い、ポルトランドセメント、珪砂、水、減水剤および遅延剤を混練してスラリーペーストを生成し、このスラリーペーストにフライアッシュバルーン（セノスフィア）を混入し、さらに、このスラリーペーストに急硬材、水および遅延剤を添加して攪拌した後、養生する。
【選択図】　　　　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、建築分野や土木分野において構造物に用いられるコンクリートおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、コンクリートは、内部に異形鉄筋を埋設して補強した鉄筋コンクリートとして、建物の梁、柱、基礎等の構造を形成するために利用されている（例えば、特許文献１）。このようなコンクリートは、密度０．５〜０．９のものは、圧縮強度２〜１０Ｎ／ｍｍ^２であり、密度１．０〜１．８のものは、圧縮強度８〜５０Ｎ／ｍｍ^２となっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−２１６７４７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的な建築物に用いられる構造用コンクリートは、建築基準法により圧縮強度１２Ｎ／ｍｍ^２以上必要とされている。したがって、密度が約１．２以上となってしまい、建物の自重が大きくなっていた。
【０００５】
本発明の目的は、密度が小さくかつ所定の圧縮強度を有するコンクリートおよびその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のコンクリートおよびその製造法は、次の構成を採用する。
本発明を図面を参照して説明すると、請求項１に記載のコンクリートの製造方法は、普通ポルトランドセメントと、珪砂と、水と、スルホン基を付加したポリカルボン酸エステルを含む減水剤と、有機酸およびその塩の希釈水からなる遅延剤と、フライアッシュバルーン（セノスフィア）と、カルシウムアルミネート化合物からなる急硬材とを用い、前記ポルトランドセメント、珪砂、水、減水剤および遅延剤を混練してスラリーペーストを生成し（ＳＴ１）、このスラリーペーストにフライアッシュバルーン（セノスフィア）を混入し（ＳＴ２）、さらに、このスラリーペーストに前記急硬材、水および遅延剤を添加して攪拌した後（ＳＴ３）、養生する（ＳＴ５，６）ことを特徴とする。
【０００７】
ここで、フライアッシュバルーン（セノスフィア）とは、火力発電所の微粉炭の燃焼により発生した灰分が溶けた灰白色の微粉である。また、珪砂の粉末は、ブレーン値で３３００〜８０００ｃｍ^２／ｇが好ましく、３７００〜３９００ｃｍ^２／ｇがより好ましい。
この発明によれば、スルホン基を付加したポリカルボン酸エステルを含む減水剤を用いたので、水セメント比を低下させることができるから、コンクリートの強度を高めることができる。また、コンクリートの硬化を促進する急硬材と、コンクリートの硬化を抑制する遅延剤とを用いたので、コンクリートが急激に硬化してクラック等が発生するのを防止するとともに、意匠等の作業時間を確保でき付加価値を向上できるほか、コンクリート製品の生産性を向上できる。また、骨材として軽量で強度の高いフライアッシュバルーン（セノスフィア）を用いたので、強度を確保できるとともに密度を小さくできる。
【０００８】
請求項２に記載のコンクリートの製造方法は、前記養生（ＳＴ６）は、オートクレーブ養生であることを特徴とする。
ここで、オートクレーブ養生とは、高温・高圧蒸気下で行う養生をいう。
この発明によれば、オートクレーブ養生を行ったので、普通ポルトランドセメントとケイ酸の化学反応が促進されて短期間に強度発現できるうえに、コンクリート構造体の成形性、寸法安定性を確保できる。
【０００９】
請求項３に記載のコンクリートの製造方法は、請求項１または２に記載のコンクリートの製造方法において、硬化後のコンクリートの圧縮強度が１２Ｎ／ｍｍ^２以上になるように前記急硬材の割合を調整することを特徴とする。
この発明によれば、低密度かつ所定の強度のコンクリートが得られるから、コンクリート構造体を様々な用途に用いることができる。
【００１０】
請求項４に記載のコンクリートは、請求項１から３のいずれかに記載のコンクリートの製造方法で形成されたことを特徴とする。
この発明によれば、下水道、河川暗渠水道、橋梁、カーテンウォール、外壁仕上材等の様々なコンクリート構造物に応用できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係るコンクリートの製造方法のフローチャート（ＳＴ１〜ＳＴ６）が示されている。
ＳＴ１では、普通ポルトランドセメントと、珪砂と、水と、スルホン基を付加したポリカルボン酸エステルを含む減水剤と、有機酸およびその塩の希釈水からなる遅延剤とを攪拌ミキサーで混練してスラリーペーストを生成する。
ＳＴ２では、ＳＴ１で生成されたスラリーペーストにフライアッシュバルーン（セノスフィア）を混入する。
ＳＴ３では、ＳＴ２で生成されたスラリーペーストに、カルシウムアルミネート化合物からなる急硬材と、水と、有機酸およびその塩の希釈水からなる遅延剤とを添加して攪拌する。このとき、急硬材の割合を適宜調整する。
【００１２】
ＳＴ４では、ＳＴ３で生成されたスラリーペーストをコンクリート型枠に打設し、養生する。
ＳＴ５では、コンクリート構造体を脱型し、湿潤状態で養生する。
ＳＴ６では、コンクリート構造体をオートクレーブ養生する。
【００１３】
したがって、本実施形態によれば以下の効果がある。
（１）スルホン基を付加したポリカルボン酸エステルを含む減水剤を用いたので、水セメント比を低下させることができるから、コンクリートの強度を高めることができる。また、コンクリートの硬化を促進する急硬材と、コンクリートの硬化を抑制する遅延剤とを用いたので、コンクリートが急激に硬化してクラック等が発生するのを防止するとともに、意匠等の作業時間を確保でき付加価値を向上できるほか、コンクリート製品の生産性を向上できる。骨材として軽量で強度の高いフライアッシュバルーン（セノスフィア）を用いたので、強度を確保できるとともに密度を小さくできる。
【００１４】
（２）オートクレーブ養生を行ったので、普通ポルトランドセメントとケイ酸の化学反応が促進されて短期間に強度発現できるうえに、コンクリート構造体の成形性、寸法安定性を確保できる。
（３）急硬材の割合を調整したので、低密度かつ所定の強度のコンクリートが得られるから、コンクリート構造体を様々な用途に用いることができる。
（４）下水道、河川暗渠水道、橋梁、カーテンウォール、外壁仕上材等の様々なコンクリート構造物に応用できる。
【００１５】
【実施例】
上述した手順に従って、以下の条件でコンクリート構造体を形成した。
［材料］
１．粉体
普通ポルトランドセメント：５６．７重量％（３０００ｃｍ^２／ｇ、太平洋セメント製）
珪砂　　：　７．８重量％（３８００ｃｍ^２／ｇ、（株）三栄シリカ製）
急硬材　：　５．５重量％（カルシウムアルミネート系化合物　例えばデンカ１号（Ａｌ２Ｏ３が５０％以上で、粉末度残分８８μが５％以下のもの）、電気化学工業（株）製）
フライアッシュバルーン：３０．０重量％（メタスフィアー＃５０、東海工業（株）製）
【００１６】
珪砂の水和反応が不足すると、ゲル状の物質が生成して挙動不安定となるので、安定な結晶体を得るために、珪砂のブレーン値を３８００ｃｍ^２／ｇとした。図２は、粉体に対するセメントの重量％と、コンクリートの圧縮強度との関係を示す図である。図２より、セメントが６２重量％近傍のときにコンクリートの強度が最も高くなることが分かる。したがって、本実施例では、普通ポルトランドセメントを５６．７重量％とした。
【００１７】
２．流体
減水剤　：粉体に対して０．７５重量％（ＳＰ８ＨＥ、（株）エヌエムビー製）
遅延剤Ａ：セメントと珪砂の和に対して０．３重量％（有機酸およびその塩の希釈水、例えば、オキシカルボン酸アルカリ金属塩）
遅延剤Ｂ：急硬材に対して０．８重量％（有機酸およびその塩の希釈水、例えば、オキシカルボン酸またはその金属塩と無機弱酸アルカリ金属塩との組み合わせ）
水　　　：粉体に対し３０重量％
【００１８】
図３は、粉体に対する水の重量比と、コンクリートの圧縮強度との関係を示す図である。図３より、粉体に対する水の重量比が低いほど、コンクリートの圧縮強度が高くなることが分かる。
また、図４は、オートクレーブ養生時間と珪砂の水和反応率との関係を示す図である。図４より、粉体に対する水の重量比が高いほど、珪砂の水和反応が進行することが分かる。
以上の点を考慮して、本実施例では、水を粉体に対して３０重量％とした。
【００１９】
［製造条件］
普通ポルトランドセメントと、珪砂と、水と、減水剤と、遅延剤Ａとの混練時間は２分以上とした。急硬材と、水と、遅延剤Ｂとを添加した後の攪拌時間は、３０秒以上とした。脱型までの養生は、温度２５℃以上で４０分以上の気中養生とした。脱型後の養生は、温度４０℃で１０時間の湿潤養生とした。オートクレーブ養生は、温度４０〜１８０℃で６時間、１８０℃で８時間、１８０〜４０℃で７時間とした。
【００２０】
［結果］
絶乾密度０．８〜０．９、圧縮強度４０Ｎ／ｍｍ^２のコンクリートを得ることができた。
【００２１】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明のコンクリートおよびコンクリートの製造方法によれば、次のような効果が得られる。
請求項１に記載のコンクリートの製造方法によれば、スルホン基を付加したポリカルボン酸エステルを含む減水剤を用いたので、水セメント比を低下させることができるから、コンクリートの強度を高めることができる。また、コンクリートの硬化を促進する急硬材と、コンクリートの硬化を抑制する遅延剤とを用いたので、コンクリートが急激に硬化してクラック等が発生するのを防止するとともに、意匠等の作業時間を確保でき付加価値を向上できるほか、コンクリート製品の生産性を向上できる。また、骨材として軽量で強度の高いフライアッシュバルーン（セノスフィア）を用いたので、強度を確保できるとともに密度を小さくできる。
【００２３】
請求項２に記載のコンクリートの製造方法によれば、オートクレーブ養生を行ったので、普通ポルトランドセメントとケイ酸の化学反応が促進されて短期間に強度発現できるうえに、コンクリート構造体の成形性、寸法安定性を確保できる。
【００２４】
請求項３に記載のコンクリートの製造方法によれば、低密度かつ所定の強度のコンクリートが得られるから、コンクリート構造体を様々な用途に用いることができる。
【００２５】
請求項４に記載のコンクリートによれば、下水道、河川暗渠水道、橋梁、カーテンウォール、外壁仕上材等の様々なコンクリート構造物に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るコンクリートの製造方法を示すフローチャートである。
【図２】前記実施形態に係る粉体に対するセメントの重量％と、コンクリートの圧縮強度との関係を示す図である。
【図３】前記実施形態に係る粉体に対する水の重量比と、コンクリートの圧縮強度との関係を示す図である。
【図４】前記実施形態に係るオートクレーブ養生時間と珪砂の水和反応率との関係を示す図である。
【符号の説明】
ＳＴ１　　　第１混練工程
ＳＴ２　　　フライアッシュバルーン（セノスフィア）混入工程
ＳＴ３　　　第２混練工程
ＳＴ５　　　養生工程
ＳＴ６　　　オートクレーブ養生工程

Claims

普通ポルトランドセメントと、珪砂と、水と、スルホン基を付加したポリカルボン酸エステルを含む減水剤と、有機酸およびその塩の希釈水からなる遅延剤と、フライアッシュバルーン（セノスフィア）と、カルシウムアルミネート化合物からなる急硬材とを用い、
前記ポルトランドセメント、珪砂、水、減水剤および遅延剤を混練してスラリーペーストを生成し、このスラリーペーストにフライアッシュバルーン（セノスフィア）を混入し、さらに、このスラリーペーストに前記急硬材、水および遅延剤を添加して攪拌した後、養生することを特徴とするコンクリートの製造方法。
請求項１に記載のコンクリートの製造方法において、
前記養生は、オートクレーブ養生であることを特徴とするコンクリートの製造方法。
請求項１または２に記載のコンクリートの製造方法において、
硬化後のコンクリートの圧縮強度が１２Ｎ／ｍｍ^２以上になるように前記急硬材の割合を調整することを特徴とするコンクリートの製造方法。
請求項１から３のいずれかに記載のコンクリートの製造方法で形成されたことを特徴とするコンクリート。