JP2013184355A - Method of passing electric current through concrete - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンクリートの通電方法、特に、コンクリートのひび割れ抵抗性を高める方法に関する。 The present invention relates to a method for energizing concrete, and more particularly to a method for increasing crack resistance of concrete.
コンクリートの耐久性について、高い関心が寄せられている。この背景には、この１０年内にあった、「耐震偽造問題」、「コンクリート構造物の崩落問題」、「品質確保促進法」等が要因として挙げられる。 There is much interest in the durability of concrete. This is because of the “seismic forgery problem”, “collapse problem of concrete structure”, “quality assurance promotion law”, etc., which were within the last 10 years.
コンクリート構造物の安全性、信頼性を高める方法として、コンクリートのひび割れを抑制する方法が種々検討されている。例えば、膨張材を混和する方法（特許文献１〜特許文献４）、収縮低減剤を添加する方法（特許文献５〜特許文献１０）等が挙げられる。しかしながら、コンクリートのひび割れの原因は多岐にわたり、膨張材や収縮低減剤を使用するだけでは抜本的な対策とはならないケースが散見される。
Various methods for suppressing cracks in concrete have been studied as methods for enhancing the safety and reliability of concrete structures. For example, a method of mixing an expansion material (
コンクリートは、変形能力に乏しく、脆性的でひび割れやすい。コンクリートは、特に、乾燥収縮や自己収縮等の収縮の影響によって、ひび割れるおそれがある。コンクリートは、収縮による応力がコンクリートの引っ張り強度を上回った段階でひび割れてしまうおそれがある。コンクリートの引っ張り強度を増進する材料も提案されている（特許文献１１）が、その効果は十分でなく、実用化されていない。 Concrete has poor deformability, is brittle and easily cracked. In particular, concrete may crack due to shrinkage such as drying shrinkage or self-shrinkage. Concrete may crack when the stress due to shrinkage exceeds the tensile strength of the concrete. A material for increasing the tensile strength of concrete has also been proposed (Patent Document 11), but its effect is not sufficient and has not been put into practical use.
コンクリートの変形能力を高めることが出来れば、コンクリートはひび割れにくくなる。したがって、コンクリートの変形能力を高める技術の開発が重要である。しかしながら、これまでコンクリートの変形能力を高める技術の提案は極めて少ない状況にあった。 If the deformability of the concrete can be increased, the concrete will be less likely to crack. Therefore, it is important to develop technologies that increase the deformation capacity of concrete. However, until now, there have been very few proposals for techniques for increasing the deformability of concrete.
混和剤や混和材によって、コンクリートの変形性能を改善することも考えられるが、自己収縮が大きくなったり、水和発熱挙動に影響を及ぼしたり、凝結挙動や強度発現性等、他の物性に影響を与える場合が多く、こういった副次的な連行現象でひび割れの発生確率を増す危険性もあり、相対的に有効な方法とならない可能性もある。 It is conceivable to improve the deformation performance of concrete by using admixtures and admixtures, but it increases self-shrinkage, affects hydration exothermic behavior, and affects other physical properties such as setting behavior and strength development. There is also a risk of increasing the probability of occurrence of cracks due to such a secondary entrainment phenomenon, which may not be a relatively effective method.
そのため、今日では特別な混和剤や混和材を用いなくても、効果的にコンクリートのひび割れ抵抗性を高める方法の提案が強く望まれている。アンモニアを取り除く目的でフレッシュコンクリートに通電処理する方法が提案されている（特許文献１２）。しかしながら、この方法は通電に電極を用いるものであり、具体的にはチタンメッシュを２面に配置し、片方を陰極に、もう一方を陽極に通電する方法である。しかしながら、二重管構造を採用することにより、コンクリートのひび割れ抵抗性を高めることについて、記載はない。コンクリートや木質セメント板を加熱することを目的として通電処理ことも提案されている（特許文献１３や特許文献１４）。しかしながら、特許文献１３や特許文献１４は二重管構造でないために、これらの方法でもひび割れ抵抗性を高めることはできないものであった。 Therefore, today, there is a strong demand for a method for effectively increasing the crack resistance of concrete without using a special admixture or admixture. A method of applying current to fresh concrete for the purpose of removing ammonia has been proposed (Patent Document 12). However, this method uses an electrode for energization. Specifically, a titanium mesh is disposed on two surfaces, and one side is energized to the cathode and the other is energized to the anode. However, there is no description about improving the crack resistance of concrete by adopting a double pipe structure. It has also been proposed to conduct energization for the purpose of heating concrete or wood cement board (Patent Document 13 and Patent Document 14). However, since Patent Document 13 and Patent Document 14 do not have a double-pipe structure, the crack resistance cannot be increased even by these methods.
本発明者らは、前記の課題に鑑み、コンクリートのひび割れ抵抗性を向上させる方法について種々の検討を重ねた結果、まだ固まらないコンクリートを二重管容器の外管と内管の間に充填して通電するという、特殊な処理を行うことによって、効果的にコンクリートのひび割れ抵抗性が向上することを知見して本発明を完成するに至った。 In view of the above-mentioned problems, the present inventors have made various studies on methods for improving the crack resistance of concrete, and as a result, filled concrete that has not yet solidified between the outer tube and the inner tube of the double tube container. As a result of performing a special treatment of energizing the concrete, it has been found that the crack resistance of concrete is effectively improved, and the present invention has been completed.
本発明は、特別な混和剤や混和材を用いなくても、効果的にコンクリートのひび割れ抵抗性を高める方法を提供する。 The present invention provides a method for effectively increasing the crack resistance of concrete without using a special admixture or admixture.
本発明は、まだ固まらないフレッシュコンクリートを二重管容器の外管と内管の間に充填し、一方の管を陰極とし、もう一方の管を陽極として直流電流により通電することを特徴とするコンクリートの通電方法であり、練り混ぜから１２０分以内に通電処理を行うことを特徴とする該コンクリートの通電方法であり、通電時間が１２０分以内であることを特徴とする該コンクリートの通電方法であり、０．５アンペア以上で通電することを特徴とする該コンクリートの通電方法であり、該コンクリートの通電方法を使用することによりコンクリートのひび割れ抵抗性を高める方法である。 The present invention is characterized in that fresh concrete that has not yet solidified is filled between an outer tube and an inner tube of a double tube container, and one tube is used as a cathode and the other tube is used as an anode to be energized by a direct current. A method of energizing concrete, wherein the energizing process is performed within 120 minutes after mixing, and the energizing method of the concrete is characterized in that the energizing time is within 120 minutes. There is a method for energizing the concrete characterized by energizing at 0.5 ampere or more, and a method for increasing the crack resistance of the concrete by using the method for energizing the concrete.
本発明のコンクリートの通電方法は、特別な混和剤や混和材を用いなくても、効果的にコンクリートのひび割れ抵抗性を高めることができ、幅広い配合のコンクリートにも対応する等の効果を奏する。 The method for energizing concrete according to the present invention can effectively increase the cracking resistance of concrete without using a special admixture or admixture, and has effects such as adaptability to a wide range of blends.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明では、まだ固まらないフレッシュコンクリートを二重管容器の外管と内管の間に充填した後、一方の管を陰極とし、もう一方の管を陽極として直流電流により通電することを特徴とする。本発明では、硬化する前に、まだ固まらないフレッシュコンクリートの状態として通電することが好ましい。本発明では、内管が陰極の場合は外管を陽極とし、外管が陰極の場合は内管を陽極とする。硬化してから通電したのでは、本発明の効果は得られない。本発明は、二重管容器を電極の代わりに、例えば、二重電極として、用いることが重要である。電極として棒状のものを用いたり、チタンメッシュやボードのような面状のものを用いたりしても、本発明の効果は得られない。 In the present invention, fresh concrete that has not yet solidified is filled between the outer tube and the inner tube of the double-tube container, and then one tube is used as a cathode and the other tube is used as an anode to be energized by direct current. To do. In the present invention, it is preferable to energize in the state of fresh concrete that has not yet hardened before curing. In the present invention, when the inner tube is a cathode, the outer tube is an anode, and when the outer tube is a cathode, the inner tube is an anode. The effect of the present invention cannot be obtained if electricity is applied after curing. In the present invention, it is important to use a double tube container instead of an electrode, for example, as a double electrode. The effect of the present invention cannot be obtained even if a rod-shaped electrode is used as the electrode, or a planar material such as a titanium mesh or board is used.
二重管容器は、外管と内管からなる容器である。二重管容器の内部は、中空であることが好ましい。ここで二重管容器の形状は、箱型でも良いし、筒型でも良い。通電処理した後、スムーズに施工へ移す観点から、筒型が好ましい。 The double tube container is a container composed of an outer tube and an inner tube. The inside of the double tube container is preferably hollow. Here, the shape of the double tube container may be a box shape or a cylinder shape. From the viewpoint of smoothly moving to the construction after the energization treatment, a cylindrical shape is preferable.
陰極と陽極の距離は特に限定されるものではないが、通常、１００ｃｍ以下が好ましく、５０ｃｍ以下がより好ましく、２０ｃｍ以下が最も好ましい。陰極と陽極の距離が１００ｃｍを超えると、通電時間が長くなったり、ひび割れ抵抗性の向上効果が十分に得られなかったりする場合がある。 The distance between the cathode and the anode is not particularly limited, but is usually preferably 100 cm or less, more preferably 50 cm or less, and most preferably 20 cm or less. If the distance between the cathode and the anode exceeds 100 cm, the energization time may become long, or the effect of improving crack resistance may not be sufficiently obtained.
陰極や陽極は、メッシュ状、ラス状、テープ状のものを適用することで、面と面で通電することができ、効率良くコンクリートに通電処理を行うことができる。ラスとは、土木・建築で用いられる金網の１種である。メッシュ状あるいはラス状の格子のサイズは、効率良い通電の観点から、１辺の長さが３０ｃｍ以下であることが好ましく、１０ｃｍ以下であることがより好ましい。テープ状の場合には、その幅が５ｃｍ以上であることが好ましく、１０ｃｍ以上であることがより好ましい。 By applying a mesh-like, lath-like, or tape-like cathode or anode, electricity can be passed between the surfaces, and the concrete can be efficiently energized. Lath is a kind of wire mesh used in civil engineering and construction. The size of the mesh-like or lath-like lattice is preferably 30 cm or less, more preferably 10 cm or less, from the viewpoint of efficient energization. In the case of a tape shape, the width is preferably 5 cm or more, and more preferably 10 cm or more.
本発明では、練り混ぜ直後から１２０分以内に通電処理を行うことが好ましい。最も好ましいのは、練り混ぜ直後から通電することである。練り混ぜ直後から１２０分を超えて通電すると、ひび割れ抵抗性の向上効果が十分に得られない場合がある。 In the present invention, it is preferable to perform the energization treatment within 120 minutes immediately after mixing. The most preferable is to energize immediately after mixing. If the current is applied for more than 120 minutes immediately after kneading, the effect of improving crack resistance may not be sufficiently obtained.
直流電流を通電する際の電流は、特に限定されるものではないが、短期間で除塩を完了する観点から、０．５アンペア以上であることが好ましく、１アンペア以上であることがより好ましい。ただし、安全性を重視する場合には、低い電流値で長い時間をかけて通電することもできる。 The current when the direct current is applied is not particularly limited, but is preferably 0.5 ampere or more and more preferably 1 ampere or more from the viewpoint of completing the salt removal in a short period of time. . However, when safety is important, it can be energized with a low current value over a long period of time.
通電時間は、コンクリートの配合にも影響されるため、一義的に定まるものではないが、通常、３０〜１２０分が好ましい。通電時間が３０分未満では、ひび割れ抵抗性の向上効果が十分に得られない場合があり、通電時間が１２０分を超えると、コンクリートの凝結時間と施工に要する時間との関係で、施工が困難となる場合がある。ただし、凝結遅延剤を併用し、凝結時間を長く設定した上で、通電時間を１２０分以上確保することも可能である。 The energization time is not uniquely determined because it is affected by the blending of the concrete, but usually 30 to 120 minutes are preferable. If the energization time is less than 30 minutes, the effect of improving crack resistance may not be sufficiently obtained. If the energization time exceeds 120 minutes, the construction is difficult due to the relationship between the setting time of concrete and the time required for construction. It may become. However, it is also possible to ensure a current-carrying time of 120 minutes or more after setting the setting time to be long by using a setting retarder.
本発明のコンクリートの通電方法を行う際、夏季を中心として気温が高い時期に行うことが、効果がより顕著である観点から、好ましい。具体的には、平均気温が１０℃以上の時期に行うことが望ましい。ただし、気温が１０℃以下の時期は、コンクリートの凝結時間が長く、通電時間を長く確保することができるため、好ましい点もある。施工計画との兼ね合いで、寒い時期に本発明のコンクリートの通電方法を行うことも可能である。 When performing the method for energizing concrete according to the present invention, it is preferable to perform the method at a time when the temperature is high, mainly in the summer, from the viewpoint of more remarkable effects. Specifically, it is desirable to carry out at a time when the average temperature is 10 ° C. or higher. However, when the temperature is 10 ° C. or lower, the setting time of the concrete is long, and a long energization time can be secured, which is preferable. In consideration of the construction plan, it is also possible to carry out the method of energizing the concrete of the present invention in cold weather.
コンクリートに通電すると、コンクリート中のＮａイオンが陰極側に集積するため、セメント中のＮａ量が減少する。Ｎａ含有量が小さいセメントは引張強度が増進する。本発明のコンクリートの通電方法により、ひび割れ抵抗性が高まる理由は不明だが、セメントの引張強度が増進することと関係があると考えられる。 When electricity is supplied to the concrete, Na ions in the concrete accumulate on the cathode side, so the amount of Na in the cement decreases. Cement with low Na content increases tensile strength. The reason why the cracking resistance is increased by the method of energizing concrete according to the present invention is unknown, but it is considered to be related to the increase in the tensile strength of cement.
コンクリートの配合は特に限定されるものではなく、あらゆる配合のコンクリートで適用可能である。ただし、コンクリートのコンシステンシーにはやや影響を及ぼす。具体的には、コンクリートのスランプ値が大きい場合、本発明の効果は大きい。スランプ値は８ｃｍ以上が好ましく、１２ｃｍ以上がより好ましく、１８ｃｍ以上が最も好ましい。 The blending of concrete is not particularly limited, and can be applied to any blend of concrete. However, it has a slight effect on the consistency of concrete. Specifically, when the concrete slump value is large, the effect of the present invention is large. The slump value is preferably 8 cm or more, more preferably 12 cm or more, and most preferably 18 cm or more.
コンクリートの水セメント比（Ｗ／Ｃ）は、３０〜７０質量％が好ましい。コンクリートの細骨材率（ｓ／ａ）は、３０〜６０容積％が好ましい。 The water-cement ratio (W / C) of concrete is preferably 30 to 70% by mass. The fine aggregate rate (s / a) of concrete is preferably 30 to 60% by volume.
以下、実施例、比較例を挙げてさらに詳細に内容を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, although an example and a comparative example are given and the contents are explained in detail, the present invention is not limited to these.
「実験例１」
単位セメント量３００ｋｇ／ｍ３、単位水量１７５ｋｇ／ｍ３、ｓ／ａ＝４２％、スランプ値１２ｃｍのコンクリートを調製した。このコンクリートを直径１５ｃｍの二重円筒形の容器に入れ、直流電流により通電した。二重円筒形の二重管容器として、外管の内径１５ｃｍ、内径の外径６．０５ｃｍ、高さ１０ｃｍの鋼製容器、即ち、中空円筒管を使用した。円筒管の内管の内面と、円筒管の外管の外面とに、それぞれ幅５ｃｍのテープ電極を、テープ電極の管への接着面が向かい合わせの位置になるように貼り付けた。内管を陰極とし、外管を陽極とした。電流を１アンペアとし、通電時間を表１に示すように変化させ、通電後のコンクリートを用いてひび割れ抵抗性を評価した。ひび割れ抵抗性の評価は、図１に示すコンクリートの拘束供試体を作製することによって行った。通電後のコンクリートを、２０℃８０％Ｒ．Ｈ．の恒温恒湿室内にて静置し、材齢１日で外管を脱型後、材齢２８日まで２０℃水中養生を行った。材齢２８日に供試体を水中から取り出し、図１に示すコンクリートの拘束供試体を作製した。鋼管１は、二重管容器の内管である。拘束供試体のコンクリート１の側面にひずみゲージ３を貼りつけ、２０℃、６０％Ｒ．Ｈ．の恒温恒湿室内で乾燥養生を行った。この際ひずみゲージをデータロガー（（株）東京測器研究所製ＴＤＳ−５３０）につなげ、乾燥養生開始から連続的にひび割れ発生時までのコンクリートの収縮ひずみを記録した。ひび割れの確認は１日１回目視にて発生の有無を確認することにより行った。比較のために、通電を行わなかった場合の結果も併記した。結果を表１に示す。
"
Concrete having a unit cement amount of 300 kg / m 3 , a unit water amount of 175 kg / m 3 , s / a = 42%, and a slump value of 12 cm was prepared. This concrete was placed in a double cylindrical container having a diameter of 15 cm and energized by a direct current. As a double cylindrical double tube container, a steel container having an inner diameter of 15 cm, an outer diameter of 6.05 cm, and a height of 10 cm, that is, a hollow cylindrical tube was used. A tape electrode having a width of 5 cm was attached to the inner surface of the inner tube of the cylindrical tube and the outer surface of the outer tube of the cylindrical tube so that the adhesive surfaces of the tape electrode to the tube face each other. The inner tube was the cathode and the outer tube was the anode. The current was 1 ampere, the energization time was changed as shown in Table 1, and crack resistance was evaluated using the concrete after energization. The evaluation of crack resistance was performed by preparing a concrete restraint specimen shown in FIG. The concrete after energization is 20 ° C 80% R.D. H. After leaving the outer tube at the age of 1 day, it was cured at 20 ° C. until the age of 28 days. The specimen was taken out of the water on the age of 28 days, and the concrete restraint specimen shown in FIG. 1 was produced. The
（使用材料）
セメント：市販普通ポルトランドセメント、比重３．１６
細骨材：新潟県青海産石灰砂、比重２．６４
粗骨材：新潟県糸魚川市姫川産川砂利、比重２．６５、最大骨材寸法１３ｍｍ
水：水道水
(Materials used)
Cement: Commercial ordinary Portland cement, specific gravity 3.16
Fine aggregate: Niigata Aomi lime sand, specific gravity 2.64
Coarse aggregate: Gravel from Himekawa, Itoigawa City, Niigata Prefecture, specific gravity 2.65, maximum aggregate size 13mm
Water: tap water
（評価方法）
スランプ：ＪＩＳ Ａ １１０１に準じた。
(Evaluation method)
Slump: Conforms to JIS A 1101.
表１より、通電することにより、ひび割れ発生ひずみが大きくなり、伸び能力が高まり、ひび割れ抵抗性が高くなっていることがわかる。通電時間が長くなるほど、ひび割れ抵抗性は高くなっていることがわかる。 From Table 1, it can be seen that, by energization, the crack generation strain increases, the elongation ability increases, and the crack resistance increases. It can be seen that the longer the energization time, the higher the crack resistance.
「実験例２」
通電時間を６０分とし、電流を表２に示すように変化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。
"Experimental example 2"
The test was performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the energization time was 60 minutes and the current was changed as shown in Table 2. The results are also shown in Table 2.
表２より、電流値が高いほど、ひび割れ抵抗性が高くなっていることがわかる。 From Table 2, it can be seen that the higher the current value, the higher the crack resistance.
「実験例３」
通電時間を６０分とし、電流を１アンペアとし、コンクリートのスランプ値を表３に示すように変化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。
"
The test was conducted in the same manner as in Experimental Example 1 except that the energization time was 60 minutes, the current was 1 ampere, and the concrete slump value was changed as shown in Table 3. The results are also shown in Table 3.
表３より、コンクリートのスランプ値が大きい方が、ひび割れ抵抗性が高くなっていることがわかる。 From Table 3, it can be seen that the greater the slump value of concrete, the higher the crack resistance.
「実験例４」
通電時間を６０分とし、陰極と陽極の距離を表４に示すように変化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。
"Experimental example 4"
The test was conducted in the same manner as in Experimental Example 1 except that the energization time was 60 minutes and the distance between the cathode and the anode was changed as shown in Table 4. The results are also shown in Table 4.
表４より、陰極と陽極の距離が短いほど、ひび割れ抵抗性が高くなっていることがわかる。 From Table 4, it can be seen that the shorter the distance between the cathode and the anode, the higher the crack resistance.
「実験例５」
通電時間を６０分とし、練り混ぜから通電開始までの時間を表５に示すように変化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。
“Experimental Example 5”
The test was performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the energization time was 60 minutes and the time from mixing to the start of energization was changed as shown in Table 5. The results are also shown in Table 5.
表５より、通電開始までの時間が１２０分以内だと、ひび割れ抵抗性が高くなっていることがわかる。通電開始までの時間が短いほど、ひび割れ抵抗性は高くなっていることがわかる。 From Table 5, it can be seen that when the time until the start of energization is within 120 minutes, the crack resistance is high. It can be seen that the shorter the time until the start of energization, the higher the crack resistance.
「実験例６」
単位セメント量３００ｋｇ／ｍ３、単位水量１７５ｋｇ／ｍ３、ｓ／ａ＝４２％、スランプ値１２ｃｍのコンクリートを調製した。このコンクリートを直径１５ｃｍの円筒形の容器に入れ、直流電流により通電した。円筒形の容器として、外管の内径１５ｃｍ、高さ１０ｃｍの鋼製容器、即ち、中空部分がなく、円筒管内部が全てコンクリートで充填した円筒管を使用した。円筒管の外管の外面に、幅５ｃｍのテープ電極を貼り付けた。円筒管の中心に、幅５ｃｍのテープ電極を予め配置した。円筒管の中心と、円筒管の外管の外面とに、テープ電極の表面が、向かい合わせの位置になるように配置した。円筒管の中心の電極を陰極とし、外管を陽極とした。電流を１アンペアとし、通電時間を６０分とし、通電後のコンクリートを用いてひび割れ抵抗性を評価した。ひび割れ抵抗性の評価は、拘束供試体が中空でないこと以外は、図１と同じコンクリートの拘束供試体を作製することによって行った。ひび割れ抵抗性の評価は、実験例1と同様に行った。結果を表６に示す。
"Experimental example 6"
Concrete having a unit cement amount of 300 kg / m 3 , a unit water amount of 175 kg / m 3 , s / a = 42%, and a slump value of 12 cm was prepared. This concrete was put into a cylindrical container having a diameter of 15 cm and energized by a direct current. As the cylindrical container, a steel container having an outer tube inner diameter of 15 cm and a height of 10 cm, that is, a cylindrical tube having no hollow portion and filled entirely with concrete was used. A tape electrode having a width of 5 cm was attached to the outer surface of the outer tube of the cylindrical tube. A tape electrode having a width of 5 cm was previously arranged at the center of the cylindrical tube. The surface of the tape electrode was arranged so as to face each other at the center of the cylindrical tube and the outer surface of the outer tube of the cylindrical tube. The electrode at the center of the cylindrical tube was the cathode, and the outer tube was the anode. The current was 1 ampere, the energization time was 60 minutes, and crack resistance was evaluated using the concrete after energization. Evaluation of crack resistance was performed by producing the same concrete restraint specimen as FIG. 1 except that the restraint specimen was not hollow. Evaluation of crack resistance was carried out in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 6.
表６より、中空部分がなく、円筒管内部が全てコンクリートで充填した円筒管を使用した場合、ひび割れ抵抗性は低いことがわかる。 From Table 6, it can be seen that crack resistance is low when a cylindrical tube having no hollow part and filled with concrete in the cylindrical tube is used.
本発明のコンクリートのひび割れ抵抗性を高める方法を適用することにより、特別な混和剤や混和材を用いなくても、効果的にコンクリートのひび割れ抵抗性を高めることができ、幅広い配合のコンクリートにも対応できる等の効果を奏する。 By applying the method of increasing the crack resistance of the concrete of the present invention, it is possible to effectively increase the crack resistance of the concrete without using a special admixture or admixture. There are effects such as being able to cope.
１ 鋼管
２ コンクリート
３ ひずみゲージ
1
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