JP2004216739A

JP2004216739A - コンクリートの製造方法

Info

Publication number: JP2004216739A
Application number: JP2003007605A
Authority: JP
Inventors: Tomoko Urano; 知子浦野; Akira Niimura; 亮新村; Shigeru Aoki; 茂青木
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】取扱い易く、膨張量を正確に制御でき、低コストで、ポップアップ現象等が発生し難い安定した膨張コンクリートを製造する方法を提供する。
【解決手段】膨張材が添加されてなるコンクリートの製造方法であって、膨張材と水とを、膨張材と水とがまだ固まっていないコンクリートに対して所定の割合を有するように、互いに混合してスラリー状膨張材を形成する工程と、スラリー状膨張材を、まだ固まっていないコンクリートに添加する工程とを備えることを特徴とする。この方法により、膨張材の取扱いが容易になり、膨張材を前記まだ固まっていないコンクリートに低コストで添加できる。また、膨張材の添加量も正確となる。さらに、コンクリート内での膨張材の分散が高くなり、コンクリートの固化又は硬化時に発生する恐れのあるポップアップ現象が抑制される。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膨張材が添加されるコンクリートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コンクリートには、乾燥収縮のみならず、水和過程での硬化収縮（自己収縮）や、水和発熱に起因した温度収縮等が発生する。例えば、乾燥収縮の場合は、この収縮が発生する一方でコンクリートの引張り強度が小さいために、コンクリートにはひび割れが発生し易い。
【０００３】
このようなひび割れの原因となる収縮を抑制するために、従来より、粉体からなる膨張材がコンクリートに添加されてきた（例えば、特許文献１参照。）。以後、膨張材が添加されたコンクリートを膨張コンクリートと言うこととする。膨張コンクリートのほとんどは、まだ固まっていないコンクリートを製造する工場（以後、生コン工場と言う）等において製造されてきた。膨張コンクリートの従来の製造方法のほとんどは、この生コン工場において、袋詰めされた膨張材を人力によってミキサや細骨材ホッパに直接投入する方法であった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−９７２４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、人力で膨張材を投入する方法による限り、コンクリートの大量打設のためには高い人件費を要してきた。また、膨張材が粉塵となって飛散し、周囲を汚染するだけでなく、当該膨張材の投入量が不正確になり、膨張量が制御し難くなるという恐れがあった。
【０００６】
そこで、もし、このような人力の作業を回避するとすれば、例えば、生コンのプラント外部とプラント内部のミキサとを接続すべく配管して、この管を通じてプラント外部からミキサへ膨張材を圧送する方法も考えられる。しかしながら、このような方法には、前記配管やミキサ周辺設備への削孔等の工事が必要となるために、生コン工場への負担が大きく、現実的ではなかった。また、生コン工場において膨張コンクリートを製造することにより、通常出荷している他のコンクリートに対して、スランプフローや空気量の変動等の影響が生じる恐れもあった。
【０００７】
さらに、粉体からなる膨張材を直接ミキサに投入する場合には、コンクリートの混練持に、膨張材がミキサへ付着したり、固結したりして、膨張材がコンクリート内部に十分に分散されない恐れがあった。このように局所的な膨張材の固まりが形成されたコンクリートにおいては、その固化又は硬化持に、当該固まりが破裂する恐れがあった（ポップアップ現象）。
【０００８】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、取扱い易く、膨張量を正確に制御でき、低コストで、ポップアップ現象等が発生し難い安定した膨張コンクリートを製造する方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、膨張材が添加されてなるコンクリートの製造方法であって、前記膨張材と水とを、当該膨張材と当該水とが前記まだ固まっていないコンクリートに対して所定の割合を有するように、互いに混合してスラリー状膨張材を形成する工程と、前記スラリー状膨張材を、前記まだ固まっていないコンクリートに添加する工程とを備えることを特徴とする。このようなコンクリートの製造方法によれば、前記スラリー状膨張材は、スラリー状であるが故に、前記まだ固まっていないコンクリートへ人力作業で投入するとしても、粉塵等を発生させ難い。従って、例えば、コンクリート打設現場においても前記投入が容易である。また、粉塵が発生し難いことから、前記膨張材の計量も容易、且つ正確であり、前記コンクリートの膨張量を容易、且つ正確に制御できる。さらに、前記スラリー状膨張材を前記まだ固まっていないコンクリートに添加するための例えば供給管の構成も簡単なものとできる。加えて、前記スラリー状膨張材は、スラリー状であるが故に前記コンクリート内での前記膨張材の分散が高くなる。従って、前記コンクリートの固化又は硬化時に発生する恐れのあるポップアップ現象が抑制される。
【００１０】
また、本発明における前記コンクリートは、減水剤が添加されてなることが好ましい。ここで、前記スラリー状膨張材を、前記まだ固まっていないコンクリートに添加する際に、当該まだ固まっていないコンクリートの有する水に、当該スラリー状膨張材の有する水が加えられることとなる。この全体の水の量を、従来の方法によって製造される場合の水の量と同程度とすることによって、前記固化後のコンクリートの所定の強度を保持するためには、前記まだ固まっていないコンクリートの有する水の量を、前記スラリー状膨張材の有する水の分だけ減じておかなければならない。しかも、十分な膨張効果を得るべく前記スラリー状膨張材をより大量に添加する場合、前記減じる水の量もより増大する。これにより、前記まだ固まっていないコンクリートのスランプフローが低下、即ち流動性が低下する恐れがある。しかし、前記減水剤によれば、前記まだ固まっていないコンクリートの所定の流動性を保持しつつ、必要な水の量を低減させることができる。従って、前記まだ固まっていないコンクリートの所定の流動性を保持しつつ、前記固化後のコンクリートの所定の強度も保持できる。
【００１１】
また、本発明における前記膨張材は、酸化カルシウムを主成分とし、主としてケイ酸カルシウム塩によって被覆された粒子を含んでなることが好ましい。このような粒子を被覆するケイ酸カルシウム塩と水との反応は緩やかであるために、前記膨張材と水とを混合すると、高分散で安定したスラリー状膨張材となり得る。従って、このようなスラリー状膨張材は取扱い易く、当該スラリー状膨張材が添加されたコンクリートは、ポップアップ現象を発生させ難く安定となる。また、前記膨張材の主成分たる酸化カルシウムにより、前記コンクリートは効果的に膨張することができる。
【００１２】
また、本発明における前記所定の割合は、前記まだ固まっていないコンクリートの所定の流動性と、前記固化後のコンクリートの所定の強度とが保持されるように決定されることが好ましい。このようにして前記所定の割合を決定すれば、取扱い易く、高強度のコンクリートを得ることができる。
【００１３】
また、本発明における前記所定の割合は、前記スラリー状膨張材における前記膨張材に対する前記水の割合がおよそ５０乃至２００％となるように決定されることが好ましい。このようにして前記所定の割合を決定すれば、高い膨張性を保持しつつ、適宜な水セメント比を有するコンクリートを得ることができる。
【００１４】
また、本発明においては、前記スラリー状膨張材を形成する工程の後、およそ６０分間以内に、当該スラリー状膨張材を、前記まだ固まっていないコンクリートに添加する工程が実施されることが好ましい。このようにして、高い膨張性を有するコンクリートを得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
＝＝＝スラリー状膨張材の調製工程＝＝＝
本実施の形態において製造される膨張コンクリート（コンクリート）について述べる。
本実施の形態における膨張コンクリートに添加される膨張材は、生石灰（酸化カルシウム）を主成分とする微粒子からなる粉体である。また、生石灰の微粒子の表面には被膜が形成されているが、この被膜は、ケイ酸二石灰（ケイ酸カルシウム塩）を主成分とする。
このケイ酸二石灰によって表面を被覆された生石灰の微粒子からなる粉体を、水と混合してこれを攪拌し、スラリー状又はペースト状膨張材とした（以後、本実施の形態においては、スラリー状とペースト状とは同義とする）。スラリー化の後に、例えば、攪拌を断続的に行なうと、このスラリー状膨張材は、沈殿することのない、粘性の低い溶液となった。
一般に、ケイ酸二石灰と水との反応が数時間の反応時間を要する緩やかなものであるために、本実施の形態におけるスラリー状膨張材中の微粒子どうしは、水に容易には溶けずに互いに反発し合う。よって、スラリー状膨張材は高分散となる。従って、このスラリー状膨張材を添加して、後述する方法によって製造される膨張コンクリートには、固化又は硬化時にポップアップ現象が生じ難い。また、生石灰はコンクリートを効果的に膨張させることがわかっている。
【００１６】
＝＝＝スラリー状膨張材の添加工程＝＝＝
以後、スラリー状膨張材が添加される対象としての、まだ固まっていないコンクリートを「ベースコンクリート」と言い、膨張材が既に添加されている、まだ固まっていないコンクリートを「生コン」と言うこととする。
【００１７】
本実施の形態におけるスラリー状膨張材を使用すれば、粉塵を発生させることなく、ベースコンクリートに膨張材を添加することができる。スラリー状膨張材は、ベースコンクリートに対して、例えば次の３つの方法によって添加できる。
【００１８】
（１）コンクリートを打設する工事現場において、ベースコンクリートを輸送する生コン車のアジテータホッパに、スラリー状膨張材を投入する。この場合、工事現場においてスラリー状膨張材を調製した直後にこれをアジテータホッパに投入すべく、スラリー状膨張材の調製手段と圧送手段とを設けてもよい。即ち、適宜な攪拌装置を備えた適宜な容器に対して流量計を介して供給管を設ける。そして、ポンプ等によって、供給管を通じてスラリー状膨張材をアジテータホッパに向けて圧送する。
尚、膨張材量が少なく、その結果、スラリー状膨張材量が少ない場合は、容器を用いて、人力による投入、あるいは、アジテータホッパへの高所からの流し込みによる方法としてもよい。
【００１９】
（２）コンクリートを製造する工場において、ベースコンクリートを混練するミキサに、スラリー状膨張材を投入する。この場合、スラリー状膨張材を調製するための、適宜な攪拌装置を備えた適宜な容器を設け、当該容器からミキサまでに、流量計を介して供給管を配設する。そして、ポンプ等によって、当該供給管を通じてスラリー状膨張材をミキサに向けて圧送する。
【００２０】
（３）ベースコンクリートを圧送する主供給管に対して、当該主供給管からＹ字形状又はＴ字形状をなして枝分かれする副供給管を設け、当該副供給管において、スラリー状膨張材を圧送する。この時、２つの供給管が枝分かれした領域において、ベースコンクリートとスラリー状膨張材とが互いに混合される。ここで、枝分かれした領域においてベースコンクリートとスラリー状膨張材とに乱流を形成すべく、当該領域に、ピン形状をなす障害物を設けてもよいし、当該領域を局所的に広げてもよい。このようにして、乱流が発生すると、ベースコンクリートとスラリー状膨張材との混合が促進されることがわかっている。
【００２１】
もし、供給管等を通じて粉体からなる膨張材を圧送するとすれば、その圧送設備が大規模となり得る。しかし、スラリー状膨張材の場合には、前述のようなより簡便な手段にもかかわらず、より正確な量の膨張材を添加できる。これにより、本実施の形態における膨張コンクリートは、低コストで製造でき、膨張量をより正確に制御できる。
【００２２】
＝＝＝膨張コンクリートの配合＝＝＝
表１において、本実施の形態におけるスラリー状膨張材を添加してなる、膨張コンクリートの配合を示す。
【００２３】
【表１】

ここで、表１において、「Ｗ／Ｃ」は水セメント比、「スランプ」はスランプフロー、「Ｓ／ａ」は細骨材率、「Ｗ」は水、「Ｃ」はセメント、「ＥＸ」は水と混合する前の粉体からなる膨張材、「Ｓ」は細骨材、「Ｇ」は粗骨材、「ＡＥ」は高性能ＡＥ減水剤を示している。
【００２４】
本実施の形態においては、膨張材を添加する前に、水、セメント、細骨材、粗骨材、及び高性能ＡＥ減水剤を混練して、これをベースコンクリート（表１中の「実施例１（ベース）」）とした。一方、前述した膨張材と水とを混合して、スラリー状膨張材を調製した（表１中の「実施例１（スラリー）」）。ここで、表１に示されるように、スラリー状膨張材を構成する膨張材及び水がベースコンクリートに占める割合は、それぞれ２０ｋｇ／ｍ^３とした。よって、スラリー状膨張材を構成する膨張材に対する水の割合は、重量比で１００％である。
【００２５】
本実施の形態においては、前記のスラリー状膨張材を調製した後に直ちにベースコンクリートに添加し、再度混練した。後述するように、スラリー状膨張材を調製した後、これを、およそ６０分間以内にベースコンクリートに添加してもよい。但し、好ましくは、調製後１５分間以内である。
【００２６】
本実施の形態の方法により製造された膨張コンクリートにおける配合を、混練時に粉体からなる膨張材を直接投入する従来の方法により製造される生コンの配合と同じとなるようにした（表１中の「従来例１（生コン）」）。この従来例１の生コンは、固化後に所要の強度を有することがわかっている。表１によれば、実施例１のベースコンクリートの水の量１５５ｋｇ／ｍ^３は、従来例１の生コンの水の量１７５ｋｇ／ｍ^３から、スラリー状膨張材の水の量２０ｋｇ／ｍ^３だけ減じられている。このように、膨張コンクリートを製造するために必要な水の全体量を、ベースコンクリートに使用する水の量と、スラリー状膨張材に使用する水の量とに分割したことにより、最終的に得られた膨張コンクリートの配合は、従来得られてきた膨張コンクリートにおける、所要の強度を保持するための望ましい配合とすることができた。
【００２７】
表１に示されるように、本実施の形態におけるベースコンクリートの水セメント比５１．６％は、従来例１の生コンの５４．６％よりも、スラリー状膨張材に必要な水の分だけ低くなっている。しかし、表１に示されるように、本実施の形態におけるベースコンクリートのスランプフローは１２ｃｍであり、通常の生コン出荷品の標準的なスランプフローの範囲内（８乃至２１ｃｍ）にある。また、スラリー状膨張材を添加した後の水セメント比は５４．６％に回復する。
【００２８】
従って、本実施の形態における膨張コンクリートは、従来例の場合と同様の所要の強度を保持しており、当該膨張コンクリートを製造する際のベースコンクリートの所要の流動性も保持されていると言える。
【００２９】
ところで、粉体からなる膨張材の量は、前述の実施の形態においては２０ｋｇ／ｍ^３としたが、およそ１０乃至４０ｋｇ／ｍ^３が好ましい。また、スラリー状膨張材を構成する膨張材に対する水の割合は、前述の実施の形態においては重量比で１００％としたが、重量比でおよそ５０乃至２００％が好ましい。
例えば、粉体からなる膨張材の量を４０ｋｇ／ｍ^３とし、且つ、当該膨張材に対する水の割合を１００％とする時、スラリー状膨張材の水の量は４０ｋｇ／ｍ^３となる。この場合、膨張コンクリートの強度を保持するためには、ベースコンクリートに使用する水は、従来の場合から４０ｋｇ／ｍ^３減じなければならず、これにより、ベースコンクリートの流動性が低下する恐れがある。しかしながら、本実施の形態においては、ベースコンクリートに高性能ＡＥ減水材を添加しているため、必要な水の量を低減させることができる。従って、前記の流動性を保持することができる。
【００３０】
尚、本実施の形態においては、膨張コンクリートの製造方法が簡便であることから、コンクリートからなる構造物等を、例えば、膨張材の添加されていないコンクリートと、膨張コンクリートとの組み合わせによって構成することが容易にできる。
【００３１】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
前述の実施の形態においては、スラリー状膨張材を調製した直後に、これをベースコンクリートに添加したが、これに限定されるものではない。例えば、スラリー状膨張材を調製した後、適宜な時間をおいて、これをベースコンクリートに添加してもよい。
【００３２】
粉体からなる膨張材をモルタルに湿式後添加する場合と、スラリー状膨張材を調製した後、適宜な時間をおいてモルタルに添加する場合との２つの場合について、モルタルの膨張量を調べた。さらに、前記の適宜な時間を変化させつつ、モルタルの膨張量を調べた。表２において、本実施の形態におけるモルタルの配合が示されている。
【００３３】
【表２】

【００３４】
本実施の形態においては、セメント、標準砂、及び水を、２分間混練してモルタルのベースとし、当該ベースに対して、調製後１５、３０、４５、及び６０分間経過したスラリー状膨張材を添加してなじませた後に、再度２分間混練して、表２における実施例２乃至５におけるモルタルをそれぞれ得た。また、従来の製造方法に従って、粉体からなる膨張材を、湿式後添加して得たモルタルの配合も表２に示す（「従来例２」）。実施例２乃至５におけるスラリー状膨張材を構成する膨張材と水との割合は、従来例２の場合と同じになるように設定されている。
【００３５】
表３において、本実施の形態におけるモルタルの膨張量（拘束膨張）を示す。
【表３】

【００３６】
表３によれば、調製後１５分間経過したスラリー状膨張材を添加して得たモルタル（実施例２）の膨張量は、粉体からなる膨張材を湿式後添加して得たモルタル（従来例２）の場合に比べて、およそ３０％低下していることがわかる。しかしながら、６０分間おいてスラリー状膨張材が添加されたモルタル（実施例５）の膨張量は、実施例２の１５分間の場合に比べて遜色ない。
【００３７】
前述のモルタルの実験結果を、膨張コンクリートに適用すれば、スラリー状膨張材は、調製直後にベースコンクリートに添加することが好ましいが、およそ７０％の膨張率で十分とする用途については、スラリー状膨張材をおよそ１時間までは作り置きできると結論できる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明におけるコンクリートの製造方法によれば、取扱い易く、膨張量を正確に制御でき、低コストで、ポップアップ現象等が発生し難い安定したコンクリートを提供できる。また、このようなコンクリートは、まだ固まっていない状態では所要の流動性を有し、固化した状態では所要の強度を有する。

Claims

膨張材が添加されてなるコンクリートの製造方法であって、前記膨張材と水とを、当該膨張材と当該水とが前記まだ固まっていないコンクリートに対して所定の割合を有するように、互いに混合してスラリー状膨張材を形成する工程と、
前記スラリー状膨張材を、前記まだ固まっていないコンクリートに添加する工程とを備えることを特徴とするコンクリートの製造方法。
前記コンクリートは、減水剤が添加されてなることを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの製造方法。
前記膨張材は、酸化カルシウムを主成分とし、主としてケイ酸カルシウム塩によって被覆された粒子を含んでなることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリートの製造方法。
前記所定の割合は、前記まだ固まっていないコンクリートの所定の流動性と、前記固化後のコンクリートの所定の強度とが保持されるように決定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のコンクリートの製造方法。
前記所定の割合は、前記スラリー状膨張材における前記膨張材に対する前記水の割合がおよそ５０乃至２００％となるように決定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のコンクリートの製造方法。
前記スラリー状膨張材を形成する工程の後、およそ６０分間以内に、当該スラリー状膨張材を、前記まだ固まっていないコンクリートに添加する工程が実施されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のコンクリートの製造方法。