JP2007191336A

JP2007191336A - セメント混和材、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

Info

Publication number: JP2007191336A
Application number: JP2006009786A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Tomioka; 茂富岡; Kazuhiro Aizawa; 一裕相澤
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】スラッジの排出量を低減でき、曲げ強度を増加させることができる遠心力成形用仕上げ材や遠心力成形コンクリート製品の製造方法を提供すること。
【解決手段】スルホコハク酸塩、カルシウムアルミネート、石膏類、及び凝結調節剤を含有してなるセメント混和材、セメントと該セメント混和材を含有してなるセメント組成物、細骨材を含有してなる該セメント組成物、セメント、スルホコハク酸塩、カルシウムアルミネート、石膏類、及び凝結調節剤を含有してなるセメント組成物、該セメント組成物からなる遠心力成形用仕上げ材、該遠心力成形用仕上げ材と練り水とを投入してなる遠心力成形コンクリート製品の製造方法、並びに、その遠心力成形コンクリート製品を構成とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、セメント混和材、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、詳しくは、コンクリートを用いて遠心力成形した後、その内側を遠心力成形用仕上げ材を用いて内面処理する遠心力成形コンクリート製品の製造方法、それに用いる遠心力成形用仕上げ材に関する。

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し、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）が発生する。
このスラッジは強アルカリ性であるため、公害防止の面から、そのまま工場外に排出することができず、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行っている。

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。

これら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、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１参照）、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２参照）、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〜特許文献５参照）等が知られている。しかしながら、経済性の面から、さら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

本発明者は、遠心力成形コンクリート製品の製造において、特定の遠心力成形用仕上げ材を使用することによって、スラッジの排出量を低減できることや遠心力成形コンクリート製品の曲げ強度（外圧強度）を増加できることを知見し、本発明を完成するに至った。

本発明は、スルホコハク酸塩、カルシウムアルミネート、石膏類、及び凝結調節剤を含有してなるセメント混和材であり、セメントと該セメント混和材を含有してなるセメント組成物であり、細骨材を含有してなる該セメント組成物であり、セメント、スルホコハク酸塩、カルシウムアルミネート、石膏類、及び凝結調節剤を含有してなるセメント組成物であり、該セメント組成物からなる遠心力成形用仕上げ材であり、該遠心力成形用仕上げ材と練り水とを投入してなる遠心力成形コンクリート製品の製造方法であり、その遠心力成形コンクリート製品である。

本発明の遠心力成形用仕上げ材や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、スラッジの排出量を低減すること、曲げ強度、即ち、外圧強度を増加させることが可能である。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。

本発明で使用するスルホコハク酸塩（以下、コハク酸塩という）としては、例えば、スルホコハク酸ラウリル二ナトリウム、ポリオキシエチレンスルホコハク酸ラウリル二ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸二ナトリウム、及びスルホコハク酸ジオクチルナトリウムなどが挙げられ、そのうち、スルホコハク酸ジオクチルナトリウムが好ましい。
コハク酸塩は、セメント、カルシウムアルミネート、及び石膏類からなる結合材100部に対して、固形分換算で0.1〜５部が好ましく、0.3〜３部がより好ましい。0.1部未満ではスラッジ発生低減効果が得られない場合があり、５部を超えても増量の効果が期待できない場合がある。

本発明で使用するカルシウムアルミネート（以下、ＣＡという）は、CaOとAl₂O₃を主成分とする化合物を総称するものであり、その具体例としては、例えば、CaO・2Al₂O₃、CaO・Al₂O₃、12CaO・7Al₂O₃、11CaO・7Al₂O₃・CaF₂、及び3CaO・3Al₂O₃・CaF₂などと表される結晶質や、CaOとAl₂O₃成分を主成分とする非晶質が挙げられ、強度発現の面から、非晶質が好ましい。
ＣＡの粒度は特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積値（以下、ブレーン値という）で3,000〜9,000cm²/gが好ましく、4,000〜8,000cm²/gがより好ましい。3,000cm²/g未満では初期強度発現性が充分でない場合があり、9,000cm²/gを超えると流動性や可使時間の確保が困難になる場合がある。
ＣＡの使用量は、結合材100部中、1.5〜20部が好ましく、３〜15部がより好ましい。1.5部未満では仕上げ時間が長くなり、製造効率が悪くなる場合があり、20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。

本発明で使用する石膏類としては、無水、半水、又は二水の各石膏が挙げられ、強度発現性の面から、無水石膏又は半水石膏が好ましく、無水石膏がより好ましい。
石膏類の粒度は特に限定されるものではないが、通常、ブレーン値で3,000〜9,000cm²/gが好ましく、4,000〜8,000cm²/gがより好ましい。3,000cm²/g未満では寸法安定性が悪くなる場合があり、9,000cm²/gを超えると流動性の確保が困難になる場合がある。
石膏類の使用量は、結合材100部中、１〜20部が好ましく、５〜15部がより好ましい。１部未満では内面の硬化が速く、遠心力成形体内面に波が生じる場合があり、20部を超えると仕上げ時間が長くなり、スラッジが多くなる場合がある。

本発明で使用する凝結調節剤は、結合材の凝結調節が可能であるものであれば特に限定されるものではなく、その具体例としては、例えば、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、及びグルコン酸等のオキシカルボン酸又はそれらのナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アンモニウム、及びアルミニウムなどの塩の有機酸、さらに、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、及び炭酸カリウムのアルカリ金属炭酸塩、炭酸アンモニウム、重炭酸リチウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、並びに、重炭酸アンモニウムなどの炭酸塩類が挙げられ、これらの一種又は二種以上が使用可能であり、本発明では、充分な可使時間と初期強度発現性の双方を満足する面から、有機酸とアルカリ金属炭酸塩の併用が好ましい。
凝結調節剤の使用量は特に限定されるものではないが、通常、結合材100部に対して、0.2〜3.0部が好ましく、0.5〜2.5部がより好ましい。0.2部未満では可使時間の確保が困難な場合があり、3.0部を超えると強度発現性が悪くなる場合がある。

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る。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などが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。

遠心力成形コンクリート製品を遠心力成形するコンクリートに使用する骨材は特に限定されるものではない。
本発明の遠心力成形用仕上げ材で使用する細骨材は、通常のモルタルやコンクリートに使用できるものが挙げられ特に限定されるものではないが、通常、珪砂が使用される。
遠心力成形用仕上げ材に使用する細骨材の使用量は、結合材100部に対して、50〜300部が好ましく、100〜200部がより好ましい。50部未満では仕上げ時間が長くなり、製造効率が悪くなる場合があり、300部を超えると流動性が悪くなり、遠心力成形体内面に波が生じる場合がある。

本発明では、遠心力成形用仕上げ材として、セメント、スルホコハク酸塩、ＣＡ、石膏類、凝結調節剤、及び細骨材の他、減水剤を使用することも可能である。

本発明の遠心力成形用仕上げ材を混練する練り水は、モルタル又はコンクリートに通常使用可能なものやスラッジ中のものが使用可能である。
スラッジは遠心力成形時に発生するもので、固形分が30％未満であればそのまま使用可能であり、固形分が30％以上の場合は、固形分が30％未満になるよう水で薄めて使用することが可能である。
練り水の使用量は特に限定されるものではないが、結合材100部に対して、30〜50部程度が好ましい。

本発明の遠心力成形コンクリート製品の製造方法は特に限定されるものではないが、通常、低速Ｇ１〜５で３〜７分、中速Ｇ８〜15で１〜５分、及び高速Ｇ20〜40で５〜15分の常法で、外層となる遠心力成形コンクリート製品を遠心力成形し、スラッジを排出する。ついで、Ｇ2.5で遠心力成形用仕上げ材を投入し、内面仕上げを行い、ペーストやモルタルが管内に張り付き伸びたのを確認後、Ｇ30で10分間締め固め遠心力成形を終了する。ここで、Ｇは重力加速度を表す。

以下、実験例に基づき本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実験例１
各材料の単位量を、セメントは450kg/m³、水は170kg/m³、細骨材Ａは612kg/m³、粗骨材は1,145kg/m³、及び減水剤は2.7kg/m³で、スランプ８cm、s/a35％、及びW/C37.8％のコンクリート配合を用い、容量50リットルの遊星型強制練りミキサで３分間練混ぜ、30リットル分のコンクリートを作製した。測定したフロー値を表１に併記する。
作製したコンクリートを、直径20cm×長さ30cm×厚さ５cmの遠心力成形用型枠に厚さ４cmになるよう投入し、遠心力の低速Ｇ2.5で５分、中速Ｇ10で２分、高速Ｇ30で７分の三段階の遠心力成形条件でコンクリート管を成形した。
その後、セメント80部、ＣＡ10部、及び石膏類10部と、セメント、ＣＡ、及び石膏類からなる結合材100部に対して、固形分換算で表１に示すコハク酸塩Ａと、凝結調節剤0.7部と、細骨材Ｂ150部と、水45部とを配合し、２リットル練りのモルタルミキサーを使用し練り混ぜ、モルタルを調製した。
調製したモルタルを、低速Ｇ2.5で、内層が６mm厚になるように投入し、モルタルが管内に張り付き伸びたのを確認後、高速Ｇ30で10分の条件で遠心力成形コンクリート製品の内面仕上げを実施した。成形後、発生したスラッジの量を測定した。
養生は、前置き５時間、昇温20℃／時間、65℃×５時間保持以後自然降温とした。
なお、比較として、セメント100部、細骨材Ｂ150部、及び水45部を混合してプレーンモルタルを調製し、同様に内層を成形した。
モルタルの硬化時間と、成形したコンクリート管の曲げ強度（外圧強度）を測定し、プレーンモルタルのスラッジ固形分と外圧強度から、スラッジ固形分比率と外圧強度比を算出した。結果を表１に併記する。なお、特記しない限り、実験は、温度20℃で行った。

＜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3.15
細骨材Ａ：新潟県姫川水系産天然砂、比重2.62
細骨材Ｂ：珪砂、Ｎ40 20部、Ｎ50 40部、及びＮ60 40部の混合品
粗骨材：新潟県姫川水系産砕石、骨材寸法５〜20mm、比重2.64
減水剤：ナフタレン系減水剤、市販品
コハク酸塩Ａ：スルホコハク酸ラウリル二ナトリウム、東邦化学工業社製商品名「コハクールＬ−４０」、固形分26％
ＣＡ：12CaO・7Al₂O₃組成の非晶質、ブレーン値5,800cm²/g
石膏類：無水石膏、市販品、ブレーン値4,000cm²/g
凝結調節剤：試薬１級のクエン酸35部と試薬１級の炭酸カリウム65部の混合物
水：水道水又は固形分25％のスラッジ中の水

＜測定方法＞
スランプ：JIS A 1101に準じて測定
フロー値：JIS R 5202に準じて測定
硬化時間：180ccの容器にモルタルを入れ、そこに熱電対を挿入し水和熱を測定し、その温度が練り上がり温度より４℃昇温した時点を硬化と判断
スラッジ固形分比率：100℃の乾燥機を用いて水分を乾燥した後、計量器で乾燥重量を測定
、プレーンモルタルのスラッジ固形分から、スラッジ固形分比率を算出
外圧強度比：外圧強度試験、製管した、直径20×長さ30cm×厚さ4.6cmの試験体を、材齢14日にマルイ製作所社製商品名「HI-TRITRON(3000KN)圧縮試験機」を使用し、管軸方向に対して直角に上下から載荷して測定、プレーンモルタルの外圧強度から外圧強度比を算出

実験例２
表２に示すコハク酸塩Ｂを使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。

＜使用材料＞
コハク酸塩Ｂ：ポリオキシエチレンスルホコハク酸ラウリル二ナトリウム、東邦化学工業社製商品名「コハクールＬ−３００」、固形分30％

実験例３
表３に示すコハク酸塩Ｃを使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に併記する。

＜使用材料＞
コハク酸塩Ｃ：ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸二ナトリウム、東邦化学工業社製商品名「コハクールＬ−４００」、固形分28％

実験例４
表４に示すコハク酸塩Ｄを使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に併記する。

＜使用材料＞
コハク酸塩Ｄ：スルホコハク酸ジオクチルナトリウム、東邦化学工業社製商品名「エアロールＣＴ−１Ｐ」、固形分70％

実験例５
表５に示すコハク酸塩Ｅを使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表５に併記する。

＜使用材料＞
コハク酸塩Ｅ：コハク酸塩Ｃとコハク酸塩Ｄの等量混合物、固形分49％

実験例６
表６に示すセメント、カルシウムアルミネート、及び石膏類と、結合材100部に対して、コハク酸塩Ａを固形分換算で0.5部、凝結調節剤を0.7部、細骨材Ｂを150部、及び水を45部配合してモルタルを調製したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表６に併記する。

実験例７
表７に示すセメント、カルシウムアルミネート、及び石膏類と、結合材100部に対して、コハク酸塩Ａを固形分換算で0.5部、凝結調節剤を0.7部、細骨材Ｂを150部、及び水を45部配合してモルタルを調製したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表７に併記する。

実験例８
セメント80部、ＣＡ10部、及び石膏類10部と、結合材100部に対して、コハク酸塩Ａを固形分換算で0.5部、表８に示す凝結調節剤、細骨材Ｂを150部、及び水を45部配合してモルタルを調製したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表８に併記する

実験例９
セメント80部、ＣＡ10部、及び石膏類10部と、結合材100部に対して、コハク酸塩Ａを固形分換算で0.5部、凝結調節剤を0.7部、表９に示す細骨材Ｂを150部、及び水を45部配合してモルタルを調製したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表９に併記する

本発明の遠心力成形用仕上げ材は、スラッジの排出量を低減することと曲げ強度を増加させることができ、遠心力成形コンクリート製品に幅広く適用できる。

Claims

スルホコハク酸塩、カルシウムアルミネート、石膏類、及び凝結調節剤を含有してなるセメント混和材。
セメントと請求項１に記載のセメント混和材とを含有してなるセメント組成物。
さらに、細骨材を含有してなる請求項２に記載のセメント組成物。
セメント、スルホコハク酸塩、カルシウムアルミネート、石膏類、及び凝結調節剤を含有してなるセメント組成物。
請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載のセメント組成物からなる遠心力成形用仕上げ材。
コンクリートで遠心力成形した後、その内側に、請求項５に記載の遠心力成形用仕上げ材と練り水とを投入し、遠心力成形する遠心力成形コンクリート製品の製造方法。
請求項６に記載の遠心力成形コンクリート製品の製造方法で製造された遠心力成形コンクリート製品。