JP2005263579A - コンクリート材料、コンクリート部材、およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】普通ポルトランドセメントと、珪砂と、水と、気泡剤と、ポリカルボン酸系減水剤と、有機酸および/またはその塩からなる遅延剤と、中空部を有するフライアッシュと、耐熱性ポリプロピレン繊維および/またはアラミド繊維と、カルシウムアルミネート系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、気泡剤、減水剤、遅延剤および前記フライアッシュ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前記繊維材を添加し混練して繊維材入りスラリーペーストを生成し(ST3)、さらに、この繊維材入り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(ST4)、打設した後に養生する(ST6、ST7)。
【選択図】 図5
Description
本発明の請求項1に記載のコンクリート材料は、普通ポルトランドセメントと、珪砂と、水と、気泡剤と、ポリカルボン酸系減水剤と、有機酸および/またはその塩からなる遅延剤と、中空部を有するフライアッシュと、耐熱性ポリプロピレン繊維および/またはアラミド繊維からなる繊維材と、カルシウムアルミネート系化合物からなる急硬材とを備えたことを特徴とする。
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、コンクリート製品の成形性や、オートクレーブ養生後の長期寸法安定性を向上させることができる。
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、コンクリート部材を様々な用途に用いることができる。
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。
図1〜4には、それぞれ本実施形態のコンクリート部材である外壁材1を製造する製造装置10が示されている。また、図5には、外壁材1の製造方法のフローチャート(ST1〜ST6)が示されている。
製造装置10は、図1に示すように、各材料(後述)を貯蔵するタンク(貯蔵装置)11と、このタンク11内の各材料を計量して所定量だけ取り出す計量器(計量装置)12と、この計量器12で計量された各材料を混練する混練手段であるミキサー13,14と、このミキサー(スラリーミキサー)13で混練りされたスラリーペーストをコンクリート型枠2に打設する打設装置15とを備えている。ここで、タンク11および計量器12によって、本発明の供給手段が構成されている。
これらの各材料のうち、普通ポルトランドセメント、珪砂、水、気泡剤、減水剤、遅延剤、フライアッシュバルーン、および繊維材は、計量器12を介してミキサー13に供給されるようになっている。また、水、遅延剤、および急硬材は、一旦ミキサー14で撹拌された後に、ミキサー13に供給されるようになっている。
そして、図3に示すように、脱型可能な程度まで硬化した外壁材1は、反転装置18で反転されて脱型され、さらにローラコンベヤ16で搬送され、昇降機19によって養生ラック20にセットされ、養生ラック20とともに養生室21内に搬入されて養生される。
所定時間だけ養生された外壁材1は、図4に示すように、再び昇降機19によって次の養生ラック20にセットされ、養生ラック20とともにオートクレーブ養生室22内に搬入されてオートクリーブ養生され、この後、乾燥室23に搬入されて乾燥される。乾燥が終了した外壁材1は、昇降機19によってローラコンベヤ16に載置されて塗装装置24まで搬送され、塗装装置24により表裏両面に塗装された後、温調ドーム25に送られて乾燥されるようになっている。
先ず、第1混練工程(ST1)では、普通ポルトランドセメントと、珪砂と、気泡剤と、水と、減水剤と、遅延剤(遅延剤A)と、フライアッシュバルーンとを攪拌ミキサー13で混練してスラリーペーストを生成する。
次に、繊維材添加工程(ST2)では、ST1で生成されたスラリーペーストに繊維材を添加する。
そして、第2混練工程(ST3)では、繊維材が添加されたスラリーペーストを攪拌ミキサー13で混練して繊維材入りスラリーペーストを生成する。
さらに、第3混練工程(ST4)では、急硬材と、水と、遅延剤(遅延剤B)とを、先ずミキサー14で撹拌し、混練りした後に、この混練りしたペーストを攪拌ミキサー13に送り、第2混練工程(ST3)で生成された繊維材入りスラリーペーストに添加して混練りする。このとき、急硬材の割合を適宜調整する。
そして、養生工程(ST6)では、養生ラック20にセットされた外壁材1を養生室21内に搬入し、湿潤状態で養生する。
続いて、オートクレーブ養生工程(ST7)では、外壁材1をオートクレーブ養生室22内に搬入し、オートクレーブ養生する。これに続いて、乾燥室23で外壁材1を乾燥させた後、塗装装置24で外壁材1に塗装し、温調ドーム25で乾燥させて製造が完了する。
(1)ポリカルボン酸系減水剤を用いたので、水粉体比を低下させることができるから、コンクリート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カルシウムアルミネート系化合物からなる急硬材と、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、初期強度の調整や意匠付与等の付加価値が高められ、外壁材1の生産性を向上できる。また、骨材として軽量で強度が高い中空部を有したフライアッシュを用いたので、圧縮強度を確保できるとともに、密度を小さくすることもできる。また、耐熱性ポリプロピレン繊維からなる繊維材を添加したことで、脱型時の応力に伴う欠けや割れを防止し、養生後の長期寸法安定性を向上できるとともに、曲げ弾性率も向上してハンドリングが容易になる等、作業性や施工性が向上し、乾燥収縮によるクラックを防止することもできる。
(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、外壁材1のみならず様々な用途、例えば、下水道、河川暗渠水道、橋梁、カーテンウォール、外壁仕上材、床版や屋根版などのスラブ部材等のコンクリート部材に応用できる。
[材料]
1.粉体
普通ポルトランドセメント
:35±5重量%(3000cm2/g、太平洋セメント製)
珪砂 :30±5重量%(3800cm2/g、(株)三栄シリカ製)
急硬材 : 4±1重量%(カルシウムアルミネート系化合物 例えばカルシウムアルミネート・石膏急硬材、電気化学工業(株)製)
フライアッシュ
:30±5重量%(メタスフィアー#50、東海工業(株)製)
繊維材 : 1±0.5重量%(例えば、アラミド繊維、帝人(株)製、ポリプロ繊維、ダイワボウ製)
減水剤 :粉体に対して0.3重量%(スーパー300N、グレースケミカルズ(株)製)
気泡剤 :水に対して0.3重量%(AE−140D、グレースケミカルズ(株)製)
遅延剤A:普通ポルトランドセメントに対して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0.4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40重量%
第1混練工程
:普通ポルトランドセメントと、珪砂と、水と、気泡剤と、減水剤と、遅延剤Aと、フライアッシュとを撹拌ミキサー13にて混練してスラリーペーストを生成した。この際、混練時間は約2分間とした。
繊維材添加工程
:第1混練工程にて生成したスラリーペーストに、繊維材を添加した。
第2混練工程
:繊維材入りスラリーペーストを混練した。この際、混練時間は約1分間とした。
第3混練工程
:予め混練した急硬材、水、遅延剤Bを、第2混練工程にて生成した繊維材入りスラリーペーストに添加し、混練した。この際、混練時間は約30秒間とした。
打設工程:第2混練工程にて生成したスラリーペーストをコンクリート型枠に打設し、温調ドームで養生した。この際、脱型までの養生は、温度約25℃以上で約40分以上の気中養生とした。
養生工程:外壁材を型枠から脱型し、養生室において、温度約40℃で約10時間の湿潤養生した。
オートクレーブ養生工程
:外壁材をオートクレーブ養生室にてオートクレーブ養生した。この際、温度40℃から170〜180℃まで上げて6時間、温度170〜180℃で8時間保持し、温度170〜180℃から40℃まで下げて7時間とした。
以上の材料および製造条件で製造した外壁材について、絶乾密度と圧縮強度との関係を図6に示し、絶乾密度と曲げ強度との関係を図7に示す。また、オートクレーブ養生時間と、普通ポルトランドセメントおよび珪砂に含まれる珪酸の反応率との関係を図8に示し、粉体に対する流体の重量比(W/P)と、珪酸の反応率から計算される珪酸に対する珪酸カルシウム水和物の比との関係を図9に示す。
図6、7より、絶乾密度0.75〜0.9で、圧縮強度23N/mm2以上、曲げ強度4N/mm2の外壁材が得られることを確認することできた。
また、図8、9より、粉体に対する流体の重量比(W/P)が高いほど、珪砂の水和反応が進行することが分かり、オートクレーブ養生を行うことで、珪酸の化学反応が促進され、短時間に最終強度発現ができる上に、外壁材の成形性、寸法安定性が確保できることが確認できた。
[発明の効果]
請求項1に記載のコンクリート材料、請求項2に記載のコンクリート部材、および請求項3に記載のコンクリート部材の製造方法によれば、ポリカルボン酸系減水剤を用いたので、水粉体比を低下させることができるから、コンクリート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カルシウムアルミネート系化合物からなる急硬材と、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、初期強度の調整や意匠付与等の付加価値が高められ、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が高い中空部を有したフライアッシュを用いたので、圧縮強度を確保できるとともに、密度を小さくすることもできる。また、繊維材を添加したことで、脱型時の応力に伴う欠けや割れを防止し、養生後の長期寸法安定性を向上できるとともに、曲げ弾性率も向上してハンドリングが容易になる等、作業性や施工性が向上し、乾燥収縮によるクラックを防止することもできる。
ST1 第1混練工程
ST2 繊維材添加工程
ST3 第2混練工程
ST4 第3混練工程
ST5 打設工程
ST6 養生工程
ST7 オートクレーブ養生工程。
Claims (6)
- 普通ポルトランドセメントと、珪砂と、水と、気泡剤と、ポリカルボン酸系減水剤と、有機酸および/またはその塩からなる遅延剤と、中空部を有するフライアッシュと、耐熱性ポリプロピレン繊維および/またはアラミド繊維からなる繊維材と、カルシウムアルミネート系化合物からなる急硬材とを備えたことを特徴とするコンクリート材料。
- 普通ポルトランドセメントと、珪砂と、水と、気泡剤と、ポリカルボン酸系減水剤と、有機酸および/またはその塩からなる遅延剤と、中空部を有するフライアッシュと、耐熱性ポリプロピレン繊維および/またはアラミド繊維からなる繊維材と、カルシウムアルミネート系化合物からなる急硬材とを備えたコンクリート材料から形成されることを特徴とするコンクリート部材。
- 普通ポルトランドセメントと、珪砂と、水と、気泡剤と、ポリカルボン酸系減水剤と、有機酸および/またはその塩からなる遅延剤と、中空部を有するフライアッシュと、耐熱性ポリプロピレン繊維および/またはアラミド繊維からなる繊維材と、カルシウムアルミネート系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、気泡剤、減水剤、遅延剤および前記フライアッシュ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前記繊維材を添加し混練して繊維材入りスラリーペーストを生成し、さらに、この繊維材入り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、打設した後に養生することを特徴とするコンクリート部材の製造方法。 - 請求項3に記載のコンクリート部材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部材の製造方法。 - 請求項3または請求項4に記載のコンクリート部材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/mm2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部材の製造方法。 - 請求項3から請求項5のいずれかに記載のコンクリート部材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部材。
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