JP2017222165A - 型材およびコンクリート成形用型枠 - Google Patents

Abstract

【課題】表面気泡を低減するために、より直接的な指標で要件を規定した型材及びコンクリート成形用型枠の提供。【解決手段】流体材料を成形するために用いる型材であって、型材の表面を水平な状態から徐々に傾斜させる場合に、型材の表面に付着した液滴が滑落し始めるときの水平からの傾斜角で定義され、型材の表面に付着した液滴の滑りやすさを表す滑落角が２０°以下であり、型材の表面から液体を剥がす際に必要な仕事量を表す付着エネルギーが１０．０（ｍＪ／ｍ２）以下である型材からなるコンクリート成形用型枠。【選択図】図１

Description

本発明は、表面気泡を効果的に低減することのできる高滑落性または低付着エネルギー性の型材およびコンクリート成形用型枠に関するものである。

従来、型材に例えばフレッシュコンクリートなどの流体を流し込んで成形する際に、気泡を巻き込むことで、図１１に示すような表面気泡が硬化体の表面に生ずることがある。また、流体に対して鉛直面で接する型材においては、流体の流し込み時に振動機などを使用して気泡の低減を図る場合があるが、表面気泡は完全にはなくならないことが多い。製品の場合には、表面に気泡が現れてしまったものは不良品として扱われる場合もあり、補修もしくは廃棄の必要が生じてしまう。

建設業においては、コンクリートがこの対象となる。近年、表面気泡がコンクリートの品質を示す指標の一つとなる場合があり、表面気泡を低減する技術の需要は高まりつつある。

一方、コンクリート成形用型枠に関して、本出願人は既に特許文献１および２に示すような技術を提案している。特許文献１は、型面の少なくとも一部に、疎水性酸化物微粒子から形成される多孔質層を備えるものである。これによれば、優れた離型性能を持続的に発揮できるとともに、繰り返し使用が可能で、成形後のコンクリート表面の意匠性を向上することができる。また、特許文献２は、型面の少なくとも一部に、水に対する接触角が１３０°以上の撥水層を備えるものである。これによれば、コンクリート表面の空気あばたの原因となる気泡を、より確実に低減することができる。

特開２０１５−１９３２４５号公報 特開２０１６−００８４０５号公報

ところで、上記の従来の表面気泡を低減する型材の要件は、表面の素材や接触角などで規定されている。しかしながら、こうした素材や接触角などによらずして、より直接的な指標で要件を規定することが望まれていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、表面気泡を低減するために、より直接的な指標で要件を規定した型材およびコンクリート成形用型枠を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る型材は、流体材料を成形するために用いる型材であって、型材の表面に付着した液滴の滑りやすさを表す滑落角が２０°以下であることを特徴とする。

また、本発明に係る他の型材は、上述した発明において、滑落角は、型材の表面を水平な状態から徐々に傾斜させる場合に、型材の表面に付着した液滴が滑落し始めるときの水平からの傾斜角であることを特徴とする。

また、本発明に係る他の型材は、流体材料を成形するために用いる型材であって、型材の表面から液体を剥がす際に必要な仕事量を表す付着エネルギーが１０．０（ｍＪ／ｍ^２）以下であることを特徴とする。

また、本発明に係るコンクリート成形用型枠は、コンクリート成形用の型枠であって、上述した型材からなることを特徴とする。

本発明に係る型材によれば、流体材料を成形するために用いる型材であって、型材の表面に付着した液滴の滑りやすさを表す滑落角が２０°以下であるので、表面気泡を低減するために、より直接的な指標で要件を規定した型材を提供することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の型材によれば、流体材料を成形するために用いる型材であって、型材の表面から液体を剥がす際に必要な仕事量を表す付着エネルギーが１０．０（ｍＪ／ｍ^２）以下であるので、表面気泡を低減するために、より直接的な指標で要件を規定した型材を提供することができるという効果を奏する。

また、本発明に係るコンクリート成形用型枠によれば、コンクリート成形用の型枠であって、上述した型材からなるので、表面気泡を低減するために、より直接的な指標で要件を規定したコンクリート成形用型枠を提供することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の効果の検証実験に使用した型枠の一例を示す写真図であり、（１）は番号０の型枠（塗装合板）、（２）は番号１の型枠である。 図２は、実験に使用した型枠表面の滑落角を示す図である。 図３は、実験に使用した型枠表面の付着エネルギーを示す図である。 図４は、実験に使用した型枠を示す概略斜視図である。 図５は、実験に使用したフレッシュコンクリートを示す写真図である。 図６は、表面気泡率の算定方法の説明図である。 図７は、脱型後のコンクリートの表面気泡を示す写真図である。 図８は、式（２）により算定した表面気泡率の違いを示す図である。 図９は、表面気泡率と滑落角の関係を示す図である。 図１０は、表面気泡率と付着エネルギーの関係を示す図である。 図１１は、従来のコンクリートの表面気泡の例を示す図である。

以下に、本発明に係る型材およびコンクリート成形用型枠の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

本発明に係る型材は、流体材料（例えばフレッシュコンクリート）を成形するために用いる型材であって、型材の表面に付着した液滴の滑りやすさを表す滑落角が２０°以下のものである。これによれば、表面気泡を低減するために、より直接的な指標で要件を規定した型材を提供することができる。より好ましくは、型材の表面に付着した液滴の滑りやすさを表す滑落角が１０°以下であることが好ましく、さらに好ましくは５°以下であることが好ましい。

また、このようにする代わりに、本発明の型材を、型材の表面から液体を剥がす際に必要な仕事量を表す付着エネルギーが１０．０（ｍＪ／ｍ^２）以下の型材として構成してもよい。また、型材の表面から液体を剥がす際に必要な仕事量を表す付着エネルギーはより好ましくは５．０（ｍＪ／ｍ^２）以下、さらに好ましくは３．０（ｍＪ／ｍ^２）以下であることが好ましい。

すなわち、本発明は、型材の表面に生じる表面気泡を低減するために、型材の表面を上記の要件を満たすように加工処理することで、流体材料中の気泡が上昇しやすくなるようにしている。すなわち、気泡が型材に沿って上昇するためには、型材と付着した液滴を剥がす仕事が必要であるため、それに必要な仕事量を低減するようにしている。

本発明は、上述したように滑落角または付着エネルギーにより型材の要件を規定する。滑落角は型材の表面に付着した液滴の滑りやすさを表す指標であり、付着エネルギーは型材の表面から液体を剥がす際に必要な仕事量を表している。滑落角としては、型材の表面を水平な状態から徐々に傾斜させる場合に、型材の表面に付着した液滴が滑落し始めるときの水平からの傾斜角を用いることができる。

なお、流体材料が接する型材の表面については、例えば上記の特許文献２のように水に対する接触角が所定角度以上（例えば１３０°以上）の撥水層で形成してもよい。撥水層の構成素材は限定するものではなく、例えば疎水性シリカ微粉末や、フッ素系コート剤、シリコン系コート剤、シラン系コート剤などから構成されていてもよい。もちろん、上記の特許文献１のように、水性酸化物微粒子から形成される多孔質層で形成してもよい。

本発明によれば、型材の表面に高い滑落性を付与することで付着エネルギーが小さくなるので、型材が接する流体材料の表面の気泡を効果的に低減することできる。また、従来、気泡の低減の際に要していた人件費、道具費、補修費などを削減することが可能となるので、型材によって成形製造される製品の製造コストを従来よりも低減することが可能である。

また、本発明に係るコンクリート成形用型枠は、コンクリート成形用の型枠であって、上述した型材により構成することができる。これによれば、表面気泡を低減するために、より直接的な指標で要件を規定したコンクリート成形用型枠を提供することができる。

（本発明の効果の検証）
次に、本発明の効果を検証するために行った実験について説明する。この実験では、型枠（型材）に流し込む流体材料としてコンクリートを使用した。

（１）使用した型枠および評価方法
本実験では、表１に示す番号０〜１５の型枠を使用した。各型枠は、表１に示すような基材とその表面に設けたコートにより構成され、表面処理が施されている。コートは基材の上に設けられる１層目（下塗り）と、１層目の上に設けられる２層目（上塗り）からなる。型枠の鉛直面の大きさは、図１に示すようにＡ４用紙サイズのものを使用した。番号０の型枠は、コンクリートの型枠として一般的に使用される塗装合板に相当する。

滑落角は、型枠を水平な状態から徐々に傾斜させる場合に、液滴が滑落し始めるときの水平からの傾斜角を計測し、この計測値により評価した。なお、滑落角の小さな型枠の表面は液体との付着性が弱く、液除去性（滑落性）が良いと考えられる。

各型枠の滑落角、および式（１）によって算出した付着エネルギーは、図２および図３に示すとおりである。付着エネルギーは、型枠表面から液体を剥がす際の仕事量を表している（例えば、参考文献１を参照）。なお、評価に用いる液滴は２０μｌとした。

Ｅ＝（ｍｇ ｓｉｎα）／２πｒ ・・・（１）

ここに、Ｅ：付着エネルギー、α：滑落角、r：着液半径、m：液滴質量、g：重力加速度

［参考文献１］ 村瀬平八、「新しい概念によるはっ水表面の形成と滑水機構の考察」、色材協会誌、Ｖｏｌ．７３（２０００）Ｎｏ．２、ｐ．６０−６６

（２）実験方法
図４に示すような有底角筒状の型枠に、図５に示すようなフレッシュコンクリート（空気量５．０％、スランプ１６．０ｃｍ、温度２１℃）を、型枠の上部から打込んだ。なお、型枠の内側の鉛直面には表１の各番号の型枠を用いている。

打込みが完了した後、静置して材齢４日で脱型した。そして、型枠表面に接するコンクリートの表面気泡率を以下に示す手法にて算定した。

・表面気泡率の算定方法
表面気泡率は、鉄筋の錆の腐食面積率の算定方法を参考に、直径１ｍｍ以上の空気泡を表面気泡と定義して、透明なＯＨＰシートに図６のように写し取り、黒白の二値化処理の画像解析から、式（２）により算出した。

Ｒｐ（ｘｙ）＝ＲＡ（ｘｙ）／ＡＡ（ｘｙ）×１００ ・・・（２）

ここに、Ｒｐ（ｘｙ）：表面気泡率（％）
ＲＡ（ｘｙ）：表面気泡部分の面積
ＡＡ（ｘｙ）：型枠の面積

（３）実験結果
打込みによって得られたコンクリートの表面の様子（番号０〜９の場合）を図７に示す。また、コンクリートの表面気泡率を式（２）に従い算出した結果を図８に示す。さらに、表面気泡率と滑落角の関係を図９に、表面気泡率と付着エネルギーの関係を図１０に示す。

図９に示すように、滑落角が２０°以下の型枠で表面気泡率が番号０の型枠と比較して大きく減少することがわかる。また、滑落角が１０°以下の型枠で表面気泡率はより大きく減少し、５°以下でさらに大きく減少することがわかる。なお、滑落角が２０°以下の型枠で表面気泡率が番号０の型枠と比較して大きく減少するのは、番号１、３、７、８、９、１２の型枠である。

また、図１０に示すように、付着エネルギーが１０．０（ｍＪ／ｍ^２）以下の型枠で表面気泡率が番号０の型枠と比較して大きく減少することがわかる。また、付着エネルギーが５．０（ｍＪ／ｍ^２）以下の型枠で表面気泡率はより大きく減少し、３．０（ｍＪ／ｍ^２）以下でさらに大きく減少することがわかる。なお、付着エネルギーが１０．０（ｍＪ／ｍ^２）以下の型枠で表面気泡率が番号０の型枠と比較して大きく減少するのは、番号１、３、７、８、９、１２の型枠である。

したがって、滑落角が２０°以下、より好ましくは１０°以下、さらに好ましくは５°以下の型材を用いれば、表面気泡率を効果的に低減することができる。また、付着エネルギーが１０．０（ｍＪ／ｍ^２）以下、より好ましくは５．０（ｍＪ／ｍ^２）以下、さらに好ましくは３．０（ｍＪ／ｍ^２）以下の型材を用いれば、表面気泡率を効果的に低減することができる。また、型枠の表面のコートの素材は特に限定するものではなく、例えば疎水性シリカ微粉末や、フッ素系コート剤、シリコン系コート剤、シラン系コート剤などから構成されていてもよく、いずれにしても表面気泡率を効果的に低減することができる。

以上説明したように、本発明に係る型材によれば、流体材料を成形するために用いる型材であって、型材の表面に付着した液滴の滑りやすさを表す滑落角が２０°以下であるので、表面気泡を低減するために、より直接的な指標で要件を規定した型材を提供することができる。

また、本発明に係る他の型材によれば、流体材料を成形するために用いる型材であって、型材の表面から液体を剥がす際に必要な仕事量を表す付着エネルギーが１０．０（ｍＪ／ｍ^２）以下であるので、表面気泡を低減するために、より直接的な指標で要件を規定した型材を提供することができる。

また、本発明に係るコンクリート成形用型枠によれば、コンクリート成形用の型枠であって、上述した型材からなるので、表面気泡を低減するために、より直接的な指標で要件を規定したコンクリート成形用型枠を提供することができる。

以上のように、本発明に係る型材およびコンクリート成形用型枠は、表面気泡を低減するのに有用であり、特に、より直接的な指標で要件を規定した型材およびコンクリート成形用型枠を提供するのに適している。

Claims (4)

1. 流体材料を成形するために用いる型材であって、
   型材の表面に付着した液滴の滑りやすさを表す滑落角が２０°以下であることを特徴とする型材。
2. 滑落角は、型材の表面を水平な状態から徐々に傾斜させる場合に、型材の表面に付着した液滴が滑落し始めるときの水平からの傾斜角であることを特徴とする請求項１に記載の型材。
3. 流体材料を成形するために用いる型材であって、
   型材の表面から液体を剥がす際に必要な仕事量を表す付着エネルギーが１０．０（ｍＪ／ｍ^２）以下であることを特徴とする型材。
4. コンクリート成形用の型枠であって、請求項１〜３のいずれか一つに記載の型材からなることを特徴とするコンクリート成形用型枠。