JP2012176870A - コンクリートの養生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリート打設の際の、初期欠陥の発生を防ぐ。
【解決手段】含水又は飽水状態の極めて吸水性の高い生分解性高分子吸水ゲルを、コンクリートを打設後の極初期材齢において、コンクリート表面に散布又は塗布し（Ｓ１１０）、コンクリート表面に生分解性高分子吸水ゲル層を形成する（Ｓ１２０）。そして、生分解性高分子吸水ゲル自体が既に吸水している水を、先行して逸散することにより、極初期材齢において、コンクリートの表層部からの水分損失の進行時期を遅延させ、極初期材齢におけるコンクリートの表層部からの乾燥を防止する。しかも、生分解性高分子吸水ゲル層により、極初期材齢におけるコンクリートの表層部からの乾燥を抑制すると共に、生分解性高分子吸水ゲルがコンクリートの表層部からも余剰水を吸水することにより、コンクリートの表層組織が緻密となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリートの養生方法に関し、特に、初期材齢におけるコンクリートの養生方法に関するものである。

従来から、コンクリートを施工する際には、初期欠陥の発生の防止及び強度発現を促進するために、表層部の養生を行っている。この養生は、通常は、打込まれたコンクリートの打設後から材齢１日程度までの、極初期材齢の時点では行えず、コンクリートの硬化を待って（通常は打設の翌日）、コンクリート表面を湿潤マットで覆い（本説明では、「マット養生」という。）、或いは、灌水によって、水分の損失速度を調整するものである（例えば、特許文献１）。

特開２００９−１７９７０６号公報

ところで、打設されたコンクリート表面が硬化していない極初期材齢において、急激な乾燥を受けた場合には、コンクリート表面のひび割れの発生や、表層品質の低下が生じやすくなる。しかしながら、このような極初期材齢における乾燥を抑制するため、硬化初期の時点からビニールシートにより表面を覆う方法や、被膜養生剤を散布する等の養生を行うと、例えば、海洋構造物等の比較的乾燥条件の厳しい環境の場合、前者はシートが飛散し、移動・変動して、コンクリート表面が荒らされてしまうおそれがある。一方、後者の場合であっても、十分な乾燥抑制効果が得られず、コンクリート表面のひび割れの発生や表層品質の低下を十分に回避できないといった問題がある。

本発明は、上記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、コンクリート打設の際の、初期欠陥の発生を防ぐと共に、コンクリートの表層組織をより緻密とし、強度発現性や耐久性を向上させることにある。
併せて、コンクリートの打設による、陸上及び海洋環境へ与える環境負荷を低減させ、可能な限り作業工程を削減することにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）コンクリートを打設した後の極初期材齢において、打設したコンクリート表面に生分解性高分子吸水ゲル層を形成するコンクリートの養生方法（請求項１）。
本項に記載のコンクリートの養生方法は、含水又は飽水状態の極めて吸水性の高い生分解性高分子吸水ゲルを、コンクリートを打設後の極初期材齢において、コンクリート表面に散布又は塗布し、コンクリート表面に生分解性高分子吸水ゲル層を形成する。この、生分解性高分子吸水ゲル自体が既に吸水している水を、先行して逸散することにより、その間コンクリートの表層部からの水分損失の進行時期を遅延させる。そして、極初期材齢におけるコンクリートの表層部からの乾燥を防止するものである。しかも、生分解性高分子吸水ゲル層により、極初期材齢におけるコンクリートの表層部からの乾燥を抑制すると共に、生分解性高分子吸水ゲル自体が既に吸水している水が先行して逸散する過程で、生分解性高分子吸水ゲルがコンクリートの表層部からも余剰水を吸水することにより、コンクリートの表層組織が緻密となる。又、生分解性高分子吸水ゲルは、バクテリア等の微生物により、数日から数ヶ月の間に自然に分解されるため、陸上および海洋環境へ与える環境負荷が小さく、その除去工程も必須ではなくなる。なお、本説明において、コンクリート表層部とは、コンクリートの最表面から、かぶり（鉄筋からコンクリート表面までの最短距離）程度の深さを意味している。

（２）上記（１）項において、前記コンクリートの極初期材齢は、ブリーディング水の発生が終了する時点から、マット養生が可能となる時点までの材齢であるコンクリートの養生方法（請求項２）。
本項に記載のコンクリートの養生方法は、極初期材齢において、コンクリート表面に生分解性高分子吸水ゲル層を形成して養生を行うことで、コンクリートの表層部からの乾燥を抑制すると共に、生分解性高分子吸水ゲル自体が既に吸水している水が先行して逸散する過程で、コンクリートの表層部から余剰水を吸水するものである。コンクリートの打設後、コンクリート表面に余分なブリーディング水が浮いてくる段階では、打設されたコンクリート内部で生ずる不可避の成分分離により、水分がコンクリート表面へと浮くことで、残余のコンクリート成分は締固められ、形状が安定する。よって、ブリーディング水の発生が終了する時点以降、マット養生が可能となる時点までに、生分解性高分子吸水ゲルをコンクリート表面に付与しても、コンクリート表面が、生分解性高分子吸水ゲルによって荒らされることはない。
なお、コンクリートの材齢のカウントは、コンクリートの打設完了時から始めるものであり、本発明においては、コンクリートの打設場所の条件や天候条件にもよるが、通常は、打設完了後１日経過するよりも早い時点で、コンクリート表面に生分解性高分子吸水ゲル層を形成するものである。

（３）上記（１）、（２）項において、前記生分解性高分子吸水ゲル層を、ガルボキシメチルセルロースに対し、電子線又はγ線を照射して製造される粉末状の生分解性高分子吸水ゲルに、質量比３０〜１０００倍の水を加えて含水又は飽水状態にした後、撹拌機を用いてペースト状にしたものを、コンクリート表面に散布又は塗布して、形成するコンクリートの養生方法（請求項３）。
本項に記載のコンクリートの養生方法は、上記の如くペースト状にしたものを用いることで、それをコンクリート表面に散布又は塗布する際の塗布性を確保し、生分解性高分子吸水ゲル層がコンクリート表面の表面出来形に悪影響を及ぼすことを回避する。又、生分解性高分子吸水ゲル層に適切な保水性を与え、コンクリートの表層部からの乾燥を抑制すると共に、生分解性高分子吸水ゲル自体が既に吸水している水が先行して逸散する過程で、コンクリートの表層部から余剰水を吸水するものである。なお、生分解性高分子吸水ゲルをコンクリート表面に散布又は塗布する手法としては、例えば、スプレーによる散布等が挙げられる。

（４）上記（１）から（３）項において、マット養生が可能となる時点で、更に、前記生分解性高分子吸水ゲル層を湿潤マットで被覆するコンクリートの養生方法（請求項４）。
本項に記載のコンクリートの養生方法は、マット養生すなわち湿潤マットの敷設が可能となる時点で、生分解性高分子吸水ゲル層を湿潤マットで被覆することにより、コンクリート表面の生分解性高分子吸水ゲルが乾燥した後の、コンクリート表面に必要な湿潤状態を、生分解性高分子吸水ゲル及び湿潤マットの双方で確保するものである。なお、湿潤マットは、例えば、従来のマット養生に用いていたものを利用することができる。

（５）上記（１）から（４）のいずれか１項記載の養生工程を経て、表層部の細孔径を小さくしかつ総細孔容積を減少させるコンクリートの養生方法（請求項５）。
本項に記載のコンクリートの養生方法は、生分解性高分子吸水ゲル層により、極初期材齢におけるコンクリートの表層部からの乾燥を抑制すると共に、生分解性高分子吸水ゲル自体が既に吸水している水が先行して逸散する過程で、生分解性高分子吸水ゲルにより、コンクリートの表層部から余剰水を吸水する。そして、表層部の細孔径を小さくし、かつ、単位体積あたりの総細孔容積を減少させ、コンクリートの表層組織を緻密にすることで、強度低下を抑制する。

本発明はこのように構成したので、コンクリート打設の際の、初期欠陥の発生を防ぐと共に、コンクリートの表層組織をより緻密とし、強度発現性や耐久性を向上させることが可能となる。又、コンクリートの打設による、陸上及び海洋環境へ与える環境負荷を低減させ、可能な限り作業工程を削減することが可能となる

本発明の実施の形態に係る、初期材齢におけるコンクリートの養生方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態により得られる、コンクリート表層部の乾燥抑制効果を示すものであり、（ａ）はコンクリートの打設後の経過時間と、コンクリート表層部の水分損失量との関係を示す折れ線グラフ、（ｂ）は（ａ）にて比較された各条件をまとめた図表である。 本発明の実施の形態により得られる、コンクリート表層部の品質改善効果を示すものであり、（ａ）は条件設定と、コンクリート表層部の圧縮強度との関係を示す棒グラフ、（ｂ）は（ａ）にて比較された各条件をまとめた図表である。 本発明の実施の形態により得られる、コンクリート表層部の品質改善効果を示すものであり、（ａ）は細孔直径と細孔容積との関係を示す折れ線グラフ、（ｂ）は細孔直径と積算細孔容積との関係を示す折れ線グラフである。 コンクリート表層部のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察像であり、（ａ）は養生なしの場合のＳＥＭ観察像、（ｂ）は本発明の実施の形態に係るＳＥＭ観察像であり、夫々、１０００倍、５０００倍に拡大したものを示している。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態に係る初期材齢におけるコンクリートの養生方法は、図１に示される通りであり、以下に順を追って説明する。
Ｓ１００：コンクリートを打設する。
Ｓ１１０：打設したコンクリートの極初期材齢において、生分解性高分子吸水ゲルを、コンクリート表面に散布又は塗布する。本発明の実施の形態において、コンクリートの極初期材齢は、コンクリートの打設後にコンクリート表面に余分なブリーディング水が浮いてくる時点から、該ブリーディング水が蒸発する時点までの材齢が該当する。又、生分解性高分子吸水ゲル層は、一例として、ガルボキシメチルセルロースと水を混合し、電子線又はγ線を照射して製造される粉末状の生分解性高分子吸水ゲルに、質量比３０〜１０００倍の水を加えて含水又は飽水状態にした後、撹拌機を用いてペースト状にしたものである。生分解性高分子吸水ゲルをコンクリート表面に散布又は塗布する手法としては、スプレーによる散布等が挙げられる。

Ｓ１２０：コンクリート表面に生分解性高分子吸水ゲル層を形成する。なお、生分解性高分子吸水ゲル層の厚みは、より厚いほど、後述の効果を十分に得ることが可能であるが、使用量の増加に伴うコストアップも考慮して、適宜決定することとする。一例として、生分解性高分子吸水ゲル層の膜厚を３ｍｍとする。
Ｓ１３０：必要に応じ、湿潤マット等の敷設が可能となる（例えば、コンクリートを打設後の材齢２日〜７日）の時点で、生分解性高分子吸水ゲル層を湿潤マットで被覆する。湿潤マットは、例えば、従来のマット養生に用いていたものを、そのまま利用することができる。
Ｓ１４０：必要に応じ、所定の材齢にて、生分解性高分子吸水ゲル層、湿潤マットを除去する。湿潤マットを併用しない場合には、生分解性高分子吸水ゲル層は、バクテリア等の微生物により、数日から数ヶ月の間に自然に分解されるが、必要に応じ、その以前に除去しても良い。又、湿潤マットは自然分解されないが、コンクリートが最終的に土砂等で被覆されるような環境であれば、適宜、湿潤マットを残したまま、コンクリートの埋設を行うこととしても良い。
Ｓ１５０：以上の手順により、コンクリート施工が完了する。

以上の如く、本発明の実施の形態によれば、含水又は飽水状態の極めて吸水性の高い生分解性高分子吸水ゲルを、コンクリートを打設後の極初期材齢において、コンクリート表面に散布又は塗布し（Ｓ１１０）、コンクリート表面に生分解性高分子吸水ゲル層を形成する（Ｓ１２０）。そして、生分解性高分子吸水ゲル自体が既に吸水している水を、先行して逸散することにより、極初期材齢において、コンクリートの表層部からの水分損失の進行時期を遅延させるものである。そして、極初期材齢におけるコンクリートの表層部からの乾燥を防止することができる。しかも、生分解性高分子吸水ゲル層により、極初期材齢におけるコンクリートの表層部からの乾燥を抑制すると共に、生分解性高分子吸水ゲル自体が既に吸水している水が先行して逸散する過程で、生分解性高分子吸水ゲルがコンクリートの表層部からも余剰水を吸水することにより、コンクリートの表層組織が緻密となる。又、生分解性高分子吸水ゲルは、バクテリア等の微生物により、数日から数ヶ月の間に自然に分解されるため、陸上および海洋環境へ与える環境負荷が小さく、その除去工程も必須ではなくなり（Ｓ１４０）、可能な限り作業工程を削減することができる。
又、マット養生が可能となる時点で、生分解性高分子吸水ゲル層を湿潤マットで被覆することとすれば（Ｓ１３０）、コンクリート表面の生分解性高分子吸水ゲルが乾燥した後の、コンクリート表面に必要な湿潤状態を、生分解性高分子吸水ゲル及び湿潤マットの双方で確保することができ、コンクリートの強度発現性や耐久性の更なる向上を図ることができる。

図２には、本発明の実施の形態により得られる、コンクリート表層部の乾燥抑制効果が示されている。図２から明らかなように、コンクリート表面に生分解性高分子吸水ゲル層を形成することで、養生なし又はコンクリート表面に皮膜養生材（従来技術）を塗布する場合と比較して、コンクリート表層部の水分損失が遅くなり、かつ、水分損失量も低下する。すなわち、本発明の実施の形態によれば、生分解性高分子吸水ゲル自体が既に吸水している水が先行して逸散することにより、その間コンクリートの表層部からの水分損失の進行時期が遅延するため、コンクリートの打設完了時点から一定時間は、水分損失量がマイナスの値となる。又、その後の水分損失量も減少して、極初期材齢におけるコンクリートの表層部の乾燥を防止することができることが明らかである。

図３には、本発明の実施の形態により得られる、コンクリート表層部の品質改善効果が示されている。図３から明らかなように、コンクリート表面に生分解性高分子吸水ゲル層を形成することで、材齢２８日におけるコンクリート表層部の圧縮強度は、従来の湿潤マットで養生した場合や、ビニールシートで養生した場合と同等の圧縮強度を得ることができる。更に、生分解性高分子吸水ゲルの乾燥後、生分解性高分子吸水ゲル層を湿潤マットで被覆するマット養生を併用することで、更なる強度発現が期待できる。このように、生分解性高分子吸水ゲル層とマットとを併用して養生することで、一般的なマット養生に比べて強度が大きくなることから、初期材齢における生分解性高分子吸水ゲルの養生効果が、より実証されるものである。

更に、図４には、本発明の実施の形態により得られる、コンクリート表層部の品質改善効果が示されている。図４から明らかなように、本発明の実施の形態によれば、細孔直径０．０１μｍ以下の細孔容積が、養生なしの場合に比べて顕著に増加している。一方、本発明の実施の形態による総細孔容積は、養生なしの場合に比べて減少している。これは、生分解性高分子吸水ゲル層により、極初期材齢におけるコンクリートの表層部からの乾燥を抑制すると共に、生分解性高分子吸水ゲル自体が既に吸水している水が先行して逸散する過程で、生分解性高分子吸水ゲルがコンクリートの表層部から余剰水を吸水することにより、コンクリートの表層組織が緻密となった結果である。

なお、図４に示された細孔径分布の試験は、水銀圧入式ポロシメーターを用いて実施したものである。又、細孔径は、以下の（I）式に基づき換算されたものである。
ｄ＝−４γcosθ／Ｐ ‥‥（I）
ｄ：細孔径（直径）
γ：水銀の表面張力（０．４８４Ｎ／ｍ）
θ：水銀と試料との接触角１３０°（cosθ＝−０．６４３）
Ｐ：圧入圧（ＭＰａ）

更に、図５（ａ）の養生なしの場合のＳＥＭ観察像を参酌すると、エトリンガイド（針状結晶）が多く空隙が多いのに対し、（ｂ）は本発明の実施の形態により得られるコンクリートのＳＥＭ観察像は、水和物（Ｃ−Ｓ−Ｈ、Ｃ−Ｈ）が多く緻密であることが解る。

Ｓ１００：コンクリート打設ステップ、Ｓ１１０：生分解性高分子吸水ゲルの塗布ステップ、Ｓ１３０：湿潤マットによる被覆ステップ

Claims (5)

1. コンクリートを打設した後の極初期材齢において、打設したコンクリート表面に生分解性高分子吸水ゲル層を形成することを特徴とするコンクリートの養生方法。
2. 前記コンクリートの極初期材齢は、ブリーディング水の発生が終了する時点から、マット養生が可能となる時点までの材齢であることを特徴とする請求項１記載のコンクリートの養生方法。
3. 前記生分解性高分子吸水ゲル層を、ガルボキシメチルセルロースに対し、電子線又はγ線を照射して製造される粉末状の生分解性高分子吸水ゲルに、質量比３０〜１０００倍の水を加えて含水又は飽水状態にした後、撹拌機を用いてペースト状にしたものを、コンクリート表面に散布又は塗布して、形成することを特徴とする請求項１又は２記載のコンクリートの養生方法。
4. マット養生が可能となる時点で、更に、前記生分解性高分子吸水ゲル層を湿潤マットで被覆することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のコンクリートの養生方法。
5. 請求項１から４のいずれか１項記載の養生工程を経て、表層部の細孔径を小さくしかつ総細孔容積を減少させることを特徴とするコンクリートの養生方法。