JP2007076023A - 遠心力成形用仕上げ材及び遠心力成形コンクリート製品の製造方法 - Google Patents
遠心力成形用仕上げ材及び遠心力成形コンクリート製品の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 スラッジを低減できる遠心力成形用仕上げ材及び遠心力成形コンクリート製品の製造方法の提供。
【解決手段】 遠心力成形コンクリート製品の製造に使用する、最大粒径０．３ｍｍ以下の骨材及び急結剤を含有してなる遠心力成形用仕上げ材。遠心力成形用仕上げ材には、さらにセメントや細骨材を含有してもよい。遠心力成形コンクリート製品を製造する工程において、遠心力成形コンクリート製品内に生成するスラッジに、前記遠心力成形用仕上げ材を投入することを特徴とする遠心力成形コンクリート製品の製造方法。
【選択図】 なし
【解決手段】 遠心力成形コンクリート製品の製造に使用する、最大粒径０．３ｍｍ以下の骨材及び急結剤を含有してなる遠心力成形用仕上げ材。遠心力成形用仕上げ材には、さらにセメントや細骨材を含有してもよい。遠心力成形コンクリート製品を製造する工程において、遠心力成形コンクリート製品内に生成するスラッジに、前記遠心力成形用仕上げ材を投入することを特徴とする遠心力成形コンクリート製品の製造方法。
【選択図】 なし
Description
本発明は、遠心力成形用仕上げ材及び遠心力成形コンクリート製品の製造方法に関する。
パイル、ポール、ライニング管及びヒューム管等のコンクリート製品は、遠心力成形によって製造されている。遠心力成形する工程で、コンクリート中の水は遠心力によって脱水され、管の内側にはセメントや細骨材等の微粉末と水の混合物（以下、スラッジという）が発生している。このスラッジは強アルカリであるため公害防止の点から、そのまま工場外に排出できず、多くの時間と費用を掛けて、固形分処理や排水中和処理等をしている。
また、コンクリートを遠心力成形すると、コンクリートは遠心力で硬く締まり、コンクリートの内側にはコンクリートから脱水された水の層が形成されるが、遠心力成形を止めると、このコンクリートの内側に張り付いている水が落下して底部に溜まり、スラッジが生成する。例えば、ヒューム管は、スラッジ排出後に内面仕上げする際に、セメントを粉体又はスラリーとして投入し、仕上げ棒で凹凸が無くなるように均し、最後に刷毛で仕上げる。この仕上げ作業はヒューム管等を回転しながら行うため、危険が伴い、熟練が必要である。しかしながら、作業員を育てるには時間を要する。そのため、遠心力成形コンクリート製品工場では熟練作業員が不足し、人員確保に苦慮している。
この改善策としてスラッジの量を低減する方法が挙げられる。例えば、凝結促進剤と非（陰）イオン界面活性剤とにより、遠心力成形で生ずるスラッジ中の固形分をコンクリート内面に凝結させて、スラッジから水を分離し、コンクリート内面のコテ仕上げを容易にし、かつ、平滑にする方法（特許文献１）、アルカリ性で水溶性となるカルボキシル基を有する高分子を酸性の水溶液中に微粒子状に分散させた液を、遠心力成形中のセメント製品の仕上げ層に添加する方法（特許文献２）、スラッジの発生を低減又は防止する遠心力成形方法により遠心力成形した後、遠心力成形体内面に形成された柔らかいペースト又はモルタル層の表面に、急硬性成分のスラリー、吸水性物質を回転させながら投入して硬化させ、平均厚さ０．２〜１０ｍｍのライニング層を形成する内面仕上げ方法（特許文献３〜５）が知られている。しかしながら、経済性の点で、更にスラッジの発生を低減することが求められている。
特開昭５６−１６０３５８号公報
特開平０４−０７７３７６号公報
特開平１１−２０７７２５号公報
特開昭６１−２６８４０６号公報
特開昭６２−２５７８１１号公報
本発明者らは、遠心力成形コンクリート製品において、特定の遠心力成形用仕上げ材を使用することによって、スラッジを低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、（１）遠心力成形コンクリート製品の製造に使用する、最大粒径０．３ｍｍ以下の骨材及び急結剤を含有してなる遠心力成形用仕上げ材、（２）さらに、セメントを含有してなる前記遠心力成形用仕上げ材、（３）さらに、細骨材を含有してなる前記遠心力成形用仕上げ材、（４）遠心力成形コンクリート製品を製造する工程において、遠心力成形コンクリート製品内に生成するスラッジに、前記遠心力成形用仕上げ材を投入することを特徴とする遠心力成形コンクリート製品の製造方法、である。
本発明の遠心力成形用仕上げ材及び遠心力成形コンクリート製品の製造方法を用いることによって、スラッジを低減することができる。
本発明のスラッジの固形分濃度は１５〜５５質量％が好ましく、２５〜３５質量％がより好ましい。この範囲外だとスラッジの硬化、付着が不十分な場合がある。
本発明で使用する骨材（以下、微粉材という）は、無機系の材質で、最大粒径が０．３ｍｍ以下であることが好ましく、さらに０．１〜０．３ｍｍ以下であることが好ましく、さらに０．１〜０．２ｍｍ以下であることがより好ましい。０．３ｍｍを超えると遠心力成形工程の際に、スラッジ水の発生を防止する効果が小さい。
微粉材の調整方法は、特に限定するものでなく、例えば、通常のコンクリートに使用される粗骨材や細骨材を粉砕し、分級し、最大粒径０．３ｍｍ以下に調整したものを使用できるし、粒度調整した市販品として入手できるものも使用できる。例えば、微粉材としては、硅砂、鉱さい及び石灰砂等が挙げられる。
微粉材の使用量は、セメント１００質量部に対して５０〜１５０質量部が好ましく、７５〜１２５質量部がより好ましい。５０質量部未満だとスラッジ水の発生を防止する効果が小さく、遠心力成形によりスラッジが内面に流出する場合があり、１５０質量部を超えると遠心力成形によるペースト、モルタル、コンクリートの伸びが悪くなり内面が平滑にならず、遠心力成形体内面に波が生じる（例えば、内径が不均一になる）場合がある。
本発明で使用する急結剤としては、例えば、アルミン酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、ミョウバン類、カルシウムアルミネート等が挙げられる。ミョウバン類としては、カリウムミョウバン、ナトリウムミョウバン及び鉄ミョウバン等が挙げられ、無水塩や結晶水を持つもの何れも使用できる。中でも、カルシウムアルミネート、硫酸アルミニウム、ミョウバン類などが好ましく、カルシウムアルミネートがより好ましい。
カルシウムアルミネートとしては、例えば、ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３、これらのＣＡにハロゲン元素やアルカリ金属元素が固溶した、３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２、１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２、１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・Ｎａ２Ｏ等が挙げられる。また、これら化合物の形態は、結晶質、非晶質の何れでもよい。
急結剤の使用量は、セメント１００質量部に対して０．５〜２０質量部が好ましく、１〜１５質量部がより好ましい。０．５質量部未満だと仕上げ時間が長くなり、製造効率が悪くなる場合がある。２０質量部を超えると内面の硬化が速くなり、遠心力成形体内面に波が生じる場合がある。
本発明で使用するセメントは、特に限定されるものではなく、通常のセメントが使用でき、具体的には、普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ又はシリカを混合した各種混合セメント、石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末を混合したフィラーセメント、廃棄物利用型セメント、いわゆるエコセメント等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が併用できる。膨張材や減水剤も併用できる。
本発明で使用する細骨材は、前記微粉材以外のもので、通常のモルタル、コンクリートに使用できるものが挙げられる。
細骨材の使用量は、セメント１００質量部に対して５０〜１５０質量部が好ましく、８０〜１２０質量部がより好ましい。５０質量部未満だと仕上げ時間が長くなり、製造効率が悪くなる場合がある。１５０質量部を超えると内面の硬化が速くなり、遠心力成形体内面に波が生じる場合がある。
本発明の遠心力成形コンクリート製品に使用するコンクリートの配合としては、例えば、単位セメント量３００〜７００ｋｇ／ｍ３、単位水量１２０〜１８０ｋｇ／ｍ３、細骨材率３０〜４５％、必要に応じて他の材料を使用し、スランプ２〜２０ｃｍにした配合が挙げられる。
本発明の遠心力成形コンクリート製品の製造方法は、例えば、以下の通りである。Ｇは重力加速度を表している。
回転台上に型枠を置いて、通常のコンクリートを投入し、低速（Ｇ５×５分）、中速（Ｇ２０×３分）、高速（Ｇ３０×５分）の三段階の遠心力成形条件で遠心力成形体を成形する。成形終了後、遠心力成形体をＧ１０以下で回転し、発生したスラッジを管外に排出させない状態にして、遠心力成形用仕上げ材を投入する。
遠心力成形用仕上げ材の使用量は、スラッジ１００質量部に対して１５０〜２５０質量部が好ましく、１８０〜２２０質量部がより好ましい。１５０質量部未満だと仕上げ時間が長くなり、製造効率が悪くなる場合がある。２５０質量部を超えると内面の硬化が速くなり、遠心力成形体内面に波が生じる場合がある。
遠心力成形用仕上げ材の投入条件は、Ｇ１０以下が好ましく、Ｇ５以下がより好ましい。Ｇ１０を超えるとスラッジが内面に張り付き、遠心力成形用仕上げ材と良く混ざらず、内面が平滑にならない場合がある。遠心力成形体を仕上げる時に使用する仕上げ棒としては、例えば、通常の金属製の仕上げ棒、先端がヘラ状や櫛状の形状の仕上げ棒を使用する。遠心力成形用仕上げ材が硬化する前に、仕上げとして、刷毛等で内面を均す。遠心力成形用仕上げ材が硬化後、遠心力成形を終了する。
特記しない限り、試験は温度２０℃で実施した。先ず、表１に示す配合のコンクリートを遊星型強制練りミキサ（容量５０リットル）で３分間練混ぜ、３０リットル分のコンクリートを作製した。そのコンクリートを、遠心力成形用試験体（直径２０ｃｍ×長さ３０ｃｍ×厚さ４ｃｍ）に投入し、遠心力の低速（Ｇ５×５分）、中速（Ｇ２０×２分）、高速（Ｇ３０×５分）の三段階の遠心力成形条件で成形した。その後、遠心力を低速（Ｇ５）に減速し、セメント１００質量部、細骨材１００質量部、表２に示す最大粒径の微粉材１００質量部及び急結剤１０質量部からなる遠心力成形用仕上げ材を以下の通り投入して内面仕上げを実施した。
発生したスラッジ（固形分濃度約３０質量％）を管外に排出させない状態にして、遠心力成形用仕上げ材をスラッジ１００質量部に対して２００質量部均等に投入し、低速（Ｇ５×５分）で混合し、さらに低速（Ｇ５）で表面の凹凸が一定になるまで締め固めて遠心力成形を終了し、遠心力成形コンクリート製品を製造した。測定結果を表２に示す。
発生したスラッジ（固形分濃度約３０質量％）を管外に排出させない状態にして、遠心力成形用仕上げ材をスラッジ１００質量部に対して２００質量部均等に投入し、低速（Ｇ５×５分）で混合し、さらに低速（Ｇ５）で表面の凹凸が一定になるまで締め固めて遠心力成形を終了し、遠心力成形コンクリート製品を製造した。測定結果を表２に示す。
［使用材料］
セメント：普通ポルトランドセメント（電気化学工業社製）、比重３．１４
微粉材：N６０号硅砂（日瓢鉱業社製）を最大粒径が所定の値になるように粉砕したもの
急結剤ａ：１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３の組成の非晶質、ブレーン５８００ｃｍ2／ｇ
細骨材：天然砂（新潟県姫川水系産）、比重２．６２
粗骨材：砕石（新潟県姫川水系産）、比重２．６４
セメント：普通ポルトランドセメント（電気化学工業社製）、比重３．１４
微粉材：N６０号硅砂（日瓢鉱業社製）を最大粒径が所定の値になるように粉砕したもの
急結剤ａ：１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３の組成の非晶質、ブレーン５８００ｃｍ2／ｇ
細骨材：天然砂（新潟県姫川水系産）、比重２．６２
粗骨材：砕石（新潟県姫川水系産）、比重２．６４
［測定方法］
最大粒径：粗骨材や微粉材の粒度分布をＪＩＳ Ａ １１０２に準じて測定することにより得られた累積積算粒度分布において、累積１００質量％に達した粒径を最大粒径とした。
スランプ：ＪＩＳ Ａ １１０１に準じて測定した。
空気量：ＪＩＳ Ａ １１２８に準じて測定した。
スラッジの発生量：遠心力成形終了後に排出されたスラッジの量をメスシリンダを用いて測定した。
波の発生高さ：遠心力成形終了後に、遠心力成形コンクリート製品の内面の波の高さ（凹凸）をノギスを用いて測定した。
仕上げ時間：低速（Ｇ５）で、表面の凹凸が一定になるまで締め固めた時間で示した。
最大粒径：粗骨材や微粉材の粒度分布をＪＩＳ Ａ １１０２に準じて測定することにより得られた累積積算粒度分布において、累積１００質量％に達した粒径を最大粒径とした。
スランプ：ＪＩＳ Ａ １１０１に準じて測定した。
空気量：ＪＩＳ Ａ １１２８に準じて測定した。
スラッジの発生量：遠心力成形終了後に排出されたスラッジの量をメスシリンダを用いて測定した。
波の発生高さ：遠心力成形終了後に、遠心力成形コンクリート製品の内面の波の高さ（凹凸）をノギスを用いて測定した。
仕上げ時間：低速（Ｇ５）で、表面の凹凸が一定になるまで締め固めた時間で示した。
表２より、微粉材の最大粒径が０．３ｍｍ以下だと、スラッジの発生が無く、また、波の発生高さが小さいので内面仕上げが良好な遠心力成形コンクリート製品が得られることが分かる。
セメント１００質量部、細骨材１００質量部、表３に示す量の最大粒径０．３ｍｍの微粉材及び急結剤からなる遠心力成形用仕上げ材を投入したこと以外は、実施例１と同様に行った。測定結果を表３に示す。
また、実験Ｎｏ．２−１０は、セメントと細骨材を使用せず、最大粒径０．３ｍｍの微粉材１００質量部及び急結剤１０質量部からなる遠心力成形用仕上げ材を使用したものであり、実験Ｎｏ．２−１１は、細骨材を使用せず、セメント１００質量部、最大粒径０．３ｍｍの微粉材１００質量部及び急結剤１０質量部からなる遠心力成形用仕上げ材を使用したものである。
また、実験Ｎｏ．２−１０は、セメントと細骨材を使用せず、最大粒径０．３ｍｍの微粉材１００質量部及び急結剤１０質量部からなる遠心力成形用仕上げ材を使用したものであり、実験Ｎｏ．２−１１は、細骨材を使用せず、セメント１００質量部、最大粒径０．３ｍｍの微粉材１００質量部及び急結剤１０質量部からなる遠心力成形用仕上げ材を使用したものである。
表３より、微粉材を使用することにより、スラッジの発生量が少なくでき、遠心力成形による仕上げができる。微粉材を適量使用することにより、波の発生高さをが小さくできることが分かる。
また、微粉材及び急結剤からなる遠心力成形用仕上げ材（実験Ｎｏ．２−１０）を使用すると、セメントと細骨材を使用しなくても、実験Ｎｏ．２−１よりも、スラッジの発生量を少なくでき、仕上げ時間が短くできる。さらに、遠心力成形用仕上げ材にセメントを含有させる（実験Ｎｏ．２−１１）と、実験Ｎｏ．２−１０よりも、スラッジの発生量をより少なくでき、仕上げ時間をより短くできることが分かる。
また、微粉材及び急結剤からなる遠心力成形用仕上げ材（実験Ｎｏ．２−１０）を使用すると、セメントと細骨材を使用しなくても、実験Ｎｏ．２−１よりも、スラッジの発生量を少なくでき、仕上げ時間が短くできる。さらに、遠心力成形用仕上げ材にセメントを含有させる（実験Ｎｏ．２−１１）と、実験Ｎｏ．２−１０よりも、スラッジの発生量をより少なくでき、仕上げ時間をより短くできることが分かる。
セメント１００質量部、細骨材１００質量部、最大粒径０．３ｍｍの微粉材１００質量部及び表４に示す量の急結剤からなる遠心力成形用仕上げ材を投入したこと以外は、実施例１と同様に行った。測定結果を表４に示す。
［使用材料］
急結剤ｂ：硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウム１８水塩（工業用）、市販品
急結剤ｃ：ミョウバン類、カリウムミョウバン乾燥物（食品用）、市販品
急結剤ｄ：３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２の組成に対応、非晶質、ブレーン５８００ｃｍ2／ｇ
急結剤ｂ：硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウム１８水塩（工業用）、市販品
急結剤ｃ：ミョウバン類、カリウムミョウバン乾燥物（食品用）、市販品
急結剤ｄ：３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２の組成に対応、非晶質、ブレーン５８００ｃｍ2／ｇ
表４により、急結剤を使用することにより、スラッジの発生量が少なくでき、遠心力成形による仕上げができ、波の発生高さを小さくできることが分かる。
また、カルシウムアルミネート以外の急結剤を使用しても同様の結果が得られるが、急結剤の中では、仕上げ時間が短くできる点で、カルシウムアルミネートが好ましいことが分かる。
また、カルシウムアルミネート以外の急結剤を使用しても同様の結果が得られるが、急結剤の中では、仕上げ時間が短くできる点で、カルシウムアルミネートが好ましいことが分かる。
遠心力を低速（表５に示す重力加速度）に減速し、セメント１００質量部、細骨材１００質量部、最大粒径０．３ｍｍの微粉材１００質量部及び急結剤１０質量部からなる遠心力成形用仕上げ材を投入して内面仕上げを実施したこと以外は、実施例１と同様に行った。測定結果を表５に示す。
表５により、遠心力成形用仕上げ材の投入条件を５Ｇ以下にすることにより、スラッジの発生量が少なくでき、波の発生高さを小さくできることが分かる。
本発明の遠心力成形用仕上げ材は、スラッジの発生量を低減することができ、遠心力成形コンクリート製品に幅広く適用できる。
Claims (4)
- 遠心力成形コンクリート製品の製造に使用する、最大粒径０．３ｍｍ以下の骨材及び急結剤を含有してなる遠心力成形用仕上げ材。
- さらに、セメントを含有してなる請求項１記載の遠心力成形用仕上げ材。
- さらに、細骨材を含有してなる請求項２記載の遠心力成形用仕上げ材。
- 遠心力成形コンクリート製品を製造する工程において、遠心力成形コンクリート製品内に生成するスラッジに、請求項１〜３のいずれか１項記載の遠心力成形用仕上げ材を投入することを特徴とする遠心力成形コンクリート製品の製造方法。
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|---|---|---|---|---|
| JP2008296470A (ja) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Grace Chemicals Kk | 遠心成形コンクリート製品の製造法 |
| KR101895804B1 (ko) * | 2018-06-05 | 2018-09-07 | 합자회사 동서콘크리트 | 원심력 콘크리트 슬러지와 유무기성 부산물을 이용한 시멘트 조성물, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 콘크리트 블록 |
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Citations (1)
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| JPS61268406A (ja) * | 1984-12-21 | 1986-11-27 | 太平洋セメント株式会社 | 遠心力成形法によるコンクリ−ト成形品の製法 |
-
2005
- 2005-09-12 JP JP2005263314A patent/JP4691423B2/ja active Active
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