JP3628157B2 - コンクリート製品の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンクリート二次製品の製造方法に関し、詳しくは凝結硬化促進剤（材）を添加したモルタルやコンクリートを効率良く製造して短時間に脱型できるコンクリート製品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンクリート製品の製造方法は、振動成形による方法ではスランプが５〜１２ｃｍ程度のコンクリートを練混ぜた後、型枠に投入して振動成形し、約２時間前置き養生してブリージングが止まってからコテ仕上げをした後、１〜２時間掛けて加熱昇温し、最高温度（６５〜７５℃）に達してから２〜３時間保持して取り出し、３０分〜１時間冷却してから脱型している。
【０００３】
また、振動成形と遠心力成形を併用した中空の斜壁等の場合では、１０ｃｍ程度のスランプのコンクリートを型枠に投入して振動成形と軽度の遠心力成形を行ってから、１〜２時間前置き養生してブリージングが止まってから上部をコテ仕上げした後、１時間程度を掛けて昇温し、最高温度に達してから２〜３時間保持して取り出し、３０分〜１時間冷却してから脱型している。
【０００４】
即ち、コンクリート製品の製造は、コンクリートの練混ぜから脱型までに５〜８時間程度の長時間を要しているのが現状であり、脱型強度はコンクリート製品の形状や吊り方、重量によって異なるが、小型の製品で数Ｎ／ｍｍ２ 〜１０Ｎ／ｍｍ２ 、大型の製品でも１０〜１５Ｎ／ｍｍ２ 程度は必要である。なお、最近は高流動コンクリートによる無振動での製造方法も検討されており、益々、脱型までの時間は延長される傾向にある。
【０００５】
しかしながら、コンクリート製品は多品種・多品目であり、同じ種類の製品でも種々のサイズがあるにも拘わらず、一度に大量に出荷されることから、これらの需要に答えるためには多種多数の高価な型枠を保有しなければならないし、広大な製品ヤードも必要である等の宿命的な課題を有している。
【０００６】
これらの課題を解決するためには、通常、水硬性が高く早期に強度を発現し易いセメントを使用するか、加えて塩化物等で代表される凝結促進剤等を添加してコンクリートの凝結硬化を速めて生産効率を上げることが考えられるが、水硬性の高いセメントや凝結促進剤を使用する場合は、コンクリートのスランプドロップも著しく大きくなるので、練混ぜたコンクリートは速い時間内に処理する必要がある。したがって、一度に大量にコンクリートを練ることは出来なく、作業可能な時間と成形可能なコンクリート製品の数からコンクリートのボリュームを計算して小刻みにコンクリートを練混ぜる必要があり、作業効率が悪いことが大きな課題となっている。
【０００７】
特に、型枠の組立、配筋、コンクリートの成形、加熱養生、脱型、掃除、組立の製造サイクルを連続して自動又は半自動のシステムで行おうとした場合、始めに一度に大量のコンクリートを練混ぜてしまうと、スランプドロップにより型詰めが不可能となり、途中でコンクリートを廃棄しなければならなくなるだけでなく、システムがストップすることになる。
【０００８】
さらに、凝結促進剤を用いてセメントの凝結硬化を促進し、加えて加熱養生することは、短時間で脱型強度は得られても長期強度が低下する等の課題がある。
【０００９】
本発明者らは、上記課題の内、短時間強度の増大と長期強度の低下防止という二律背反を解決するために、セッコウと、硫酸アルミニウムやミョウバン石と、亜硫酸ナトリウム等を組み合わせたエトリンガイトを生成するセメント混和材を提案した。（特開平４−１６００４２号公報）
しかしながら、この中では、コンクリートの製造方法を言及した作業効率の改善までは示されていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らはコンクリートの製造方法により作業効率を改善したコンクリート製品の製造方法と、短時間強度の増進と長期強度の低下防止という課題を解決するために鋭意研究した結果、始めに練混ぜる一次コンクリート（凝結促進剤（材）は添加しない）を超硬練りとして、その中からコンクリート製品の製造に必要な分を適宜別に秤り取り、水、減水剤、凝結促進剤（材）を添加して任意の軟らかさの二次コンクリートを練混ぜ、型枠に成形後、４０〜１００℃の加熱養生をすることにより、作業効率が良く、短時間で脱型可能なコンクリート製品の製造方法を知見して本発明を完成させたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、単位水量が１００ｋｇ／ｍ３ 以下の超硬練りコンクリートを練混ぜて一次コンクリートを作製する工程、該一次コンクリートを適当量秤りとり、少なくとも水、減水剤及び凝結促進剤（材）を添加して再度練混ぜて軟練りの二次コンクリートを作製する工程、該二次コンクリートを型枠に成型する工程を有することを特徴とするコンクリート製品の製造方法である。
【００１２】
前記一次コンクリートを作製する工程が１回に対して、二次コンクリートを作製する工程が複数回であるのが好ましい。
前記一次コンクリートを練り置きし、該練り置きした一次コンクリートを複数回に分けて秤りとり二次コンクリートを作製するのが好ましい。
前記一次コンクリートを、複数回に分けて時間的に間隔を置いて適当量秤りとり二次コンクリートを作製するのが好ましい。
【００１３】
前記凝結促進剤（材）がエトリンガイトを生成する成分及びチオ硫酸塩、ロダン酸塩、蟻酸塩、硝酸塩の中の塩類の一種又は二種以上からなるのが好ましい。
前記二次コンクリートを型枠に成型後、４０〜１００℃の加熱養生を行うのが好ましい。
前記一次コンクリートは凝結促進剤（材）を含有しないのが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明のコンクリート製品の製造方法は、始めに練混ぜる一次コンクリートは単位水量を１００ｋｇ／ｍ３ 以下の超硬練りコンクリートとし、次いで任意の時間にその中の適当量を秤りとり、水、減水剤、凝結促進剤（材）を添加して再度練混ぜて軟練りの二次コンクリートとしてから型枠に成型する方法である。
【００１５】
本発明における一次コンクリートは、凝結促進剤（材）は添加しないで、セメントと骨材（粗骨材と細骨材）、必要に応じて適量の減水剤や、むしろ凝結遅延剤等が任意に配合されて練り混ぜられるが、単位水量が１００ｋｇ／ｍ３ 以下であり、スランプとしては０ｃｍ以下で、状態としては濡れた砂と骨材を混合したようなバサバサのコンクリートとするものである。
【００１６】
凝結遅延剤としては、例えばオキシカルボン酸、多価カルボン酸、多価オキシカルボン酸などの有機酸及びその塩類、オリゴ糖類、及び、ホウ酸、リン酸、ケイフッ化物等の無機塩類等が挙げられる。
【００１７】
そして、単位水量を１００ｋｇ／ｍ３ 以下に限定する理由は、１００ｋｇ／ｍ３ を超えるとコンクリート配合の違いに拘らず、練混ぜ時にコクリートが部分的に増粒されダンゴ状になる場合があるので好ましくなく、１００ｋｇ／ｍ３ 以下でダンゴ状とならなければ特に下限は限定されないが、後述する二次コンクリートの製造において減水剤の後添加による減水率の向上作用も期待する場合は、骨材の表面水量程度の単位水量で練混ぜるのが好ましく、粉塵を抑える程度の湿分は一次コンクリートの均一性保持の観点からも好ましい。
【００１８】
即ち、通常の製造工程を考慮した場合、骨材は表面乾燥状態や絶乾状態には出来なく、骨材全体で１〜５重量％程度の表面水を有していることから、単位水量に換算して２０〜９０ｋｇ／ｍ３ で練混ぜるのが最も好ましい。
【００１９】
本発明によればこの様な一次コンクリートは、処理時間が多少長くなって水和反応が進んだとしても逆に簡単にほぐれるし、運搬や計量等のハンドリング性はむしろ良くなるものであり、大量に練り置くことが可能になることと、二次コンクリートを練る際に減水剤を使用することで全体の単位水量を減少させることができ、かつ、この減水剤の後添加による単位水量の低減作用は一次コンクリートの練り置き時間が長くなるほど大きくなる利点がある。
【００２０】
本発明において、この様な一次コンクリートを必要分秤り取り、少なくとも水、減水剤及び凝結促進剤（材）を添加して、二次コンクリートを任意の軟らかさに練混ぜる。
【００２１】
本発明において、コンクリートの水セメント比は５０ｗｔ％以下とする。但し、水セメント比の水の量は、最終的な二次コンクリートに含有される水の量を示す。
【００２２】
水セメント比が小さいほど短時間強度や長期強度の発現が大きくなるが、好ましくは４５ｗｔ％以下、最も好ましくは４２〜２０ｗｔ％である。５０ｗｔ％を超えると短時間強度が得られ難く、また、２０ｗｔ％未満とするには単位セメント量が多くなり過ぎて、適正なスランプ又はスランプフローを得るために必要な減水剤量も多くなるので凝結遅延性が大きくなり短時間強度が得られ難くなるので好ましくない。
【００２３】
本発明において、二次コンクリートの軟らかさは、打設可能であれば限定されないが、振動成形ではスランプ５ｃｍ以上が好ましく、スランプフローで５０〜７０ｃｍとした高流動コンクリートとすることもできる。
【００２４】
本発明において、常法で行われるように、コンクリートの水セメント比及びスランプの調節や高流動化を行うため、さらにはブリージングの発生や、骨材の沈下を防止するために高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤、増粘剤が適宜使用される。
高性能減水剤とは、例えばナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物系やメチルナフタレンスルホンホルマリン縮合物系およびアントラセンスルホン酸ホルマリン縮合物系等やこれらとリグニンの共縮合物系等のポリアルキルアリルスルホン酸塩系や、メラミンホルマリン樹脂スルホン塩系等の減水剤であり、比較的多量に添加しても空気連行性がなく、減水率も大きく、凝結の過遅延や異常凝結などを生じないものである。
【００２５】
また、高性能ＡＥ減水剤とはポリカルボン酸塩系の空気連行性のある減水率の大きい減水剤である。
【００２６】
これら減水剤の添加量も特に限定されないが、通常の使用量から高性能減水剤の好ましい範囲は固形分でセメント１００重量部に対して０．４〜１．５重量部、高性能ＡＥ減水剤は高減水性と同時に凝結遅延性もあるのでメーカー指定量の最大値の２倍程度までが好ましい。
【００２７】
本発明において凝結促進剤（材）は、エトリンガイトを生成する成分及びチオ硫酸塩、ロダン酸塩、蟻酸塩、硝酸塩等の中の塩類の一種又は二種以上を使用する。
【００２８】
エトリンガイトを生成する成分（以下、ＡＦｔ成分等という）とは、ＡＦｔ（Ｃ３ Ａ・３ＣａＳＯ４ ・３２Ｈ２ Ｏ，Ｃ＝ＣａＯ，Ａ＝Ａｌ２ Ｏ３ ）の分子式が示すように、可溶性または反応性の硫酸塩化合物の単独添加又は硫酸塩化合物とカルシウムアルミネートやアルミン酸塩化合物の組み合わせであれば特に制限されない。
【００２９】
具体的には、セッコウ類と、Ｃ３ ＡやこれにＮａ２ ＯやＫ２ Ｏを固溶させたアルミネート、ＣＡ，Ｃ１２Ａ７ ，Ｃ３ Ａ３ ＣＳ（Ｓ＝ＳＯ３ ）等を主成分とする結晶質またはそれらの化学成分を有する非晶質のカルシウムアルミネート及びアルミン酸ナトリウムやカリウム等のアルミン酸塩化合物（以下、Ｃ−Ａ等という）等の一種または二種以上の組み合わせがある。
【００３０】
また、硫酸塩化合物の中で硫酸アルミニウムやミョウバン及びミョウバン石（仮焼品も含む、以下、バン土類という）は単独添加も可能であり、それ自身がセメントの水和反応によって放出される消石灰と瞬時に反応してＡＦｔを生成させて凝結硬化も促進させるが、セッコウ類及び／又はＣ−Ａ等との併用添加も可能である。
【００３１】
なお、セッコウ類の単独添加はセメント中のＣ３ Ａ，Ｃ４ ＡＦ等のカルシウムアルミネート等と反応してＡＦｔを生成させるが、アリット（Ａｌｉｔｅ）の水和速度を遅延させ、結果的に長期強度は増大するが短時間強度の発現を遅延させるので好ましくないが、セッコウ類はＣ−Ａやバン土類と併用添加することにより短時間強度と長期強度の増大の両立を達成するものである。
【００３２】
さらに、本発明において、従来から凝結促進剤として知られているチオ硫酸塩、ロダン酸塩、蟻酸塩、硝酸塩等のナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム塩（以下、チオ硫酸塩等という）も使用可能である。
【００３３】
チオ硫酸塩等はＡＦｔは生成させないが、アリット（Ａｌｉｔｅ）の水和反応を促進し、単独添加では添加量が多くなるほど短時間強度を高めるが長期強度を害するようになるので、セッコウ類や、その他のエトリンガイトを生成する成分と併用することにより長期強度の低下を防止又は低減できるので単独添加よりは併用添加の方がより好ましい。
【００３４】
以上において、セッコウ類はその種類には特に限定されなく、不溶性や難溶性のＩＩ型無水セッコウの他に、二水セッコウ、半水セッコウ、ＩＩＩ型無水セッコウが使用されるが、長期強度の伸びから好ましいのは不溶性や難溶性セッコウと呼称されるＩＩ型無水セッコウである。
【００３５】
セッコウ類の添加量は、Ｃ−Ａ等や、バン土類等及びチオ硫酸塩等の中の１種又は２種以上と併用添加する場合において、セメント１００重量部に対してＣａＳＯ４ 換算で、多くても９重量部であり、０．５〜６重量部が好ましく、１〜４重量部が最も好ましい。９重量部を超えるようになるとアリット（Ａｌｉｔｅ）の水和の遅延作用が大きくなり過ぎて短時間強度が得られ難くし長期強度の伸びも抑制されるようになる。また、０．５重量部未満では長期強度の増大効果が小さくなるので好ましくない。
【００３６】
Ｃ−Ａ等やバン土類等は、いずれの場合も急結や偽凝結を生じさせない範囲で使用するのが好ましい。
例えば、Ｃ−Ａ等の中でカルシウムアルミネートの添加量はセメント１００重量部に対して３重量部以下として、セッコウ類をＣ−Ａ等の量の０．５〜３倍（重量部）、両者合量の添加量を１２重量部以下とするのが好ましい。より好ましくはＣ−Ａ等／セッコウ類の重量比で１／０．８〜１／２倍で、合量の添加量は１．８〜９重量部である。また、セッコウとの配合比率に拘わらずＣ−Ａ等の量が３重量部を超えると急結が生じ易く、両者合量の添加量が１．８重量部未満では短時間強度も長期強度も得られ難くなり、１２重量部を超えるとセッコウ類の比率が大きくなり過ぎ、短時間強度が得られ難くなるものである。
【００３７】
Ｃ−Ａ等の中でアルミン酸塩化合物の場合は、共存するセッコウ類の多少に拘らずセメント１００重量部に対して多くても１重量部であり、多くても０．８重量部が好ましく、０．２〜０．５重量部がより好ましい。１重量部を超えるようになると急結が生ずる場合があり、０．２重量部未満では短時間強度が小さくなる。
【００３８】
また、バン土類等の添加量は、それぞれ単独添加の場合も、セッコウ類やセッコウ類とＣ−Ａ等とを併用して添加した場合も、その無水物換算の合計量で、セメント１００重量部に対して多くても２．５重量部であり、０．１〜２．０重量部が好ましく、最も好ましくは０．２〜１．５重量部である。０．１重量部未満では短時間強度の発現効果が小さくなるので好ましくなく、２．５重量部を超えるようになると長期強度の低下が著しく、また、同じ種類のセメントでも、その銘柄やロットの違いによっても急結する場合もあるので好ましくない。
【００３９】
さらに、チオ硫酸塩等の添加量は、セッコウ類や、セッコウ類とＣ−Ａ等、バン土類等や、バン土類等とセッコウ類、バン土類等とセッコウ類とＣ−Ａ等との併用の有無に拘らずセメント１００重量部に対して無水物換算で０．１〜３重量部であり、好ましくは０．２〜２重量部、最も好ましくは０．３〜１．５重量部である。０．１重量部未満では短時間強度は得られ難く、３重量部を超えるとセッコウ類と併用しても長期強度の低下が著しくなるだけでなく急結する成分もあるので好ましくない。
【００４０】
本発明において、凝結促進剤（材）は粉末状態で添加しても良いが、懸濁液や水溶液で添加するとコンクリートへの分散性が良くなり、コンクリートの強度発現効果も向上し、短時間強度や長期強度も高くなるので好ましい。この際、懸濁又は溶解する水は一次コンクリートを練るのに残った練混ぜ水の一部又は全量を用いても良く、減水剤を適量添加しても良い。また、懸濁液や水溶液の作製はコンクリートを練混ぜる直前に行っても、凝結促進剤（材）の組み合わせによっては数日前から予め作製して置いても性能は変化しない場合もあるので適宜運用するものである。
【００４１】
本発明の二次コンクリートは、必要に応じた軟度（スランプ又はスランプフロー）に練混ぜられて型枠に成形された後、加熱養生される。この際、最高温度は４０〜１００℃であり、最高温度が高いほど短時間で脱型強度は得られるが、１００℃を超えると長期強度の伸びが阻害される傾向が強くなり、４０℃未満では短時間強度の発現が遅れるので好ましくなく、４５〜９０℃が好ましく、５０〜８０℃が最も好ましい。
【００４２】
また、成形後から加熱養生までの時間や、昇温時間や昇温方法には特に制限はなく、斜壁のように円錐系の型枠で拘束が強い場合はすぐ加熱養生を行ってもコンクリートは熱膨張しないし、上部が全てオープンで拘束の無いプレキャスト板の場合でも４０〜５０℃程度の熱膨張しない温度範囲で３０分〜１時間プレ養生して凝結硬化を促進させてから高温で養生することによって熱膨張の防止と、短時間での脱型強度と優れた長期強度が得られるものである。
【００４３】
なお、加熱方法も、特に制限されないが、具体的には常法のように蒸気による加熱でも良いし、養生槽床面にパイプを配してその中に温度をコントロールした熱湯や熱い油を通し、雰囲気温度をコントロールさせても良い。さらに型枠をジャケットにしてその中に温度をコントロールした熱湯や熱い油を循環しても良い。また、型枠を直接的、間接的に電気抵抗を利用して加熱する等の方法や電磁波等により直接コンクリート内部を加熱する方法等も採用される。
【００４４】
本発明において、より長期強度を向上させるためにシリカフュームやメタカオリン及び酸性白土、活性白土、ゼオライト、ベントナイト等の粘土鉱物の焼成物（以下、活性シリカ等という）の中の１種又は２種以上を併用することは好ましい。この場合、シリカフュームや粘土鉱物の焼成物の単独添加する場合の量及び併用添加する場合の合量で、セメント１００重量部に対して１０重量部以下、好ましくは６重量部以下、より好ましくは０．２〜３重量部である。０．２重量部未満では長期強度の改善効果は小さく、１０重量部を超えて添加してもより一層の改善効果は期待出来ないし、不経済となるので好ましくない。
なお、活性シリカ等の添加は、一次コンクリート又は二次コンクリートのいずれの練り混ぜ時でも良いものである。
【００４５】
本発明のコンクリート製品の製造方法は、第一工程で先ず単位水量が１００ｋｇ／ｍ３ 以下の超硬練りコンクリートを練混ぜて一次コンクリートを作製する。次に、第二工程で一次コンクリートを適当量秤りとり、少なくとも水、減水剤及び凝結促進剤（材）を添加して再度練混ぜて軟練りの二次コンクリートを作製する。さらに第三工程で二次コンクリートを型枠に成型する。
【００４６】
上記の様に、本発明は、第一工程で一次コンクリートを練り置きしておき、第二工程でその練り置きした一次コンクリートを随時に複数回に分けて秤りとり二次コンクリートを作製することができる。具体的には、一次コンクリートを作製する第一工程を１回行なって一次コンクリートを練り置きしておくのに対して、二次コンクリートを作製する第二工程は複数回行なうことができる。
【００４７】
さらに、本発明において、特に、コンクリート配合は限定されない。即ち、現在使用されているコンクリート配合に本発明の凝結促進剤（材）を添加して、減水剤の添加量によって水セメント比を一定に保つことにより、無混和のコンクリートよりも短時間に脱型強度が得られ、かつ、無混和の場合と同等以上の長期強度が得られるものである。
【００４８】
また、本発明におけるセメントとは、各種ポルトランドセメント、ビーライトセメントの他に、高炉スラグやフライアッシュ、シリカ等の混和材料を混合した混合セメントであり、Ｃ１１Ａ７ ＣａＦ２ や、非晶質Ｃ１２Ａ７ およびＣＡを多量に含有する急硬性を呈するセメントに対しては使用できない。
【００４９】
本発明のコンクリート製品の製造方法は、振動成形や遠心力成形するコンクリート製品の製造に好適であり、例えば、ヒューム管、マンホール（斜壁）、セグメント、プレキャスト板、ボックスカルバート、ポンツーン、Ｕ字溝、Ｌ型擁壁、梁、桁、道路や陸路用品及び各種ブロック等が挙げられるが、これらに限られるものではない。
【００５０】
【実施例】
以下、本発明を実施例で詳細に説明するが、これらに限られるものではない。
【００５１】
実施例１
表１のコンクリートの基本配合においてコンクリートを調製した。
セメント、表面水が５％の細骨材（砂）と０．５％の粗骨材（砕石）を用いて（単位水量で４６ｋｇ／ｍ３ ）、２０リットル分のコンクリートを練混ぜて一次コンクリートとした。２０分後、一次コンクリートの中のセメント分に対して、表２〜７に示す様に相当量のＡＦｔ生成成分であるセッコウ類と、硫酸アルミニウム、仮焼ミョウバン、ミョウバン石を６００℃で仮焼したもの（バン土類等）及びＣ−Ａ等やチオ硫酸塩等の凝結促進剤（材）を任意に組み合わせて、さらに添加量も変えて、残りの練混ぜ水（単位水量で１１６ｋｇ／ｍ３）および減水剤を添加して二次コンクリートを練混ぜた。この際、スランプは減水剤原液の添加量の加減で調整し、記録した。
【００５２】
【表１】
【００５３】
練混ぜた二次コンクリートをキャップレスのφ１０ｃｍ×２０ｃｍの型枠に棒状バイブレーターで成型して、打ち込み面は厚さ２ｃｍの鉄板を乗せて抑えてから、既に６５℃に設定してある蒸気養生槽に入れ、２．５時間で取り出し脱型して、直ちに圧縮強度を測定した。また、２．５時間で脱型した別の供試体を標準養生して２８日強度を測定した。その結果を表２〜７に示す。
【００５４】
なお、いずれのコンクリートも練混ぜは２０±３℃の室内で行い、凝結促進剤（材）等は一次コンクリートに直接粉末状態で添加して２０秒間空練りしてから前述の要領で、容量３０リットルのパン型の強制練りミキサーにより１２０秒間練り混ぜた。
【００５５】
また、すべての実施例において、セッコウ類等の凝結促進剤（材）はセメント１００重量部に対して無水物換算した重量部で添加し、さらにバン土類等のミョウバン石については純度も換算して添加した。
【００５６】
《使用材料》
（１）コンクリート材料
イ：セメント：普通ポルトランドセメント（日本セメント（株）製）
ロ：砂 ：新潟県姫川産
ハ：砕石 ：新潟県姫川産砕石
ニ：減水剤 ：デンカＦＴ５００（電気化学工業（株）製、ポリアルキルアリルスルホン酸塩系、液体，固形分４３重量％）
【００５７】
（２）凝結促進剤（材）
Ａ：セッコウ類
Ａ−１：ＩＩ型無水セッコウ（フッ酸セッコウ，粉末度６０００ｃｍ２／ｇ）
Ａ−２：二水セッコウ（試薬，粉末度３０００ｃｍ２／ｇ）
Ａ−３：半水セッコウ（試薬，粉末度５４００ｃｍ２／ｇ）
Ａ−４：ＩＩＩ型無水セッコウ（Ａ−２を１８０℃で熱処理）
【００５８】
Ｂ：バン土類等
Ｂ−１：硫酸アルミニウム（１８水塩、工業原料，顆粒状）
Ｂ−２：仮焼ミョウバン石（勝光山産，純度９０％，粉末度１５００ｃｍ２／ｇ）
Ｂ−３：カリウムミョウバン（仮焼品）
【００５９】
Ｃ：Ｃ−Ａ等
Ｃ−１：Ｃ１２Ａ７組成物を熔融して急冷して非晶質としたもの（粉末度で６０００ｃｍ２／ｇ）
Ｃ−２：ＣＡ，市販のアルミナセメント（アルミナ２号，電気化学工業（株）製）
Ｃ−３：アルミン酸ナトリウム（試薬）
【００６０】
Ｄ：チオ硫酸塩等
Ｄ−１：チオ硫酸塩ナトリウム（試薬）
Ｄ−２：蟻酸カルシウム （試薬）
Ｄ−３：硝酸カルシウム （試薬）
Ｄ−４：ロダン酸ナトリウム
【００６１】
Ｅ：活性シリカ等
Ｅ−１：シリカフューム（エルケム社産）
Ｅ−２：酸性白土の８００℃焼成品（関東ベントナイト鉱業社産のものを焼成粉砕，粉末度８５００ｃｍ２／ｇ）
【００６２】
【表２】
【００６３】
【表３】
【００６４】
【表４】
【００６５】
【表５】
【００６６】
【表６】
【００６７】
【表７】
【００６８】
（注）
上記の表２〜７に示す実験において、２．５時間で強度が出ていない場合は、蒸気養生槽から取り出して２０℃の室内で翌日まで養生してから脱型し、その後、標準養生した。
【００６９】
表２に示されるように、減水剤のみの比較例及びＡＦｔを生成させる成分としてセッコウ類のみを添加した参考例では添加量が多くなるほど２８日強度は高くなるが、２．５時間で脱型強度は全く得られなく（実験Ｎｏ．１−１〜１−７）、好ましくないことが示される。
【００７０】
バン土類は単独添加でもＡＦｔを生成させ、添加量が多くなるほど脱型強度を高める。脱型強度は添加量が０．１重量部を超え、０．２重量部以上で顕著に増大するが、１．５重量部を超えるようになると２８日強度が低下するようになり、２．５重量部以下が好ましく、２．０重量部以下がより好ましく、１．５重量部以下が最も好ましいことが示される（実験Ｎｏ．１−８〜１−１４）。
【００７１】
セッコウ類とバン土類を併用した場合は、バン土類の添加量が多くなってもセッコウ類の添加量を多くすることによって２８日強度は伸びるが、多くなり過ぎると伸びなくなり、セッコウ類は９重量部以下が好ましく、０．５〜６重量部がより好ましく、１〜４重量部が最も好ましいことが示される（実験Ｎｏ．１−１５〜１−２１）。
【００７２】
セッコウ類の添加量に対してバン土類等の添加量が多い場合は、２．５時間の脱型強度は高いが、２８日強度の伸びが抑えられ、逆の場合は２．５時間の脱型強度は抑えられるが、２８日強度は伸びる傾向となっている。（実験Ｎｏ．１−２２〜１−２５）。
【００７３】
セッコウ類の種類を変えた場合もバン土類等との併用では、２．５時間の脱型強度及び２８日強度はほぼ同様の値が示されるが、ＩＩ型無水セッコウの２８日強度のみ高くなる傾向が示される。（実験Ｎｏ．１−１７、実験Ｎｏ．１−２６〜１−２８）。バン土類等の種類を変えた場合も２．５時間の脱型強度と２８日強度の発現は同様の傾向となっている（実験Ｎｏ．１−１５〜１−２１、実験Ｎｏ．１−２９〜１−３８）。
【００７４】
Ｃ−Ａ等がカルシウムアルミネートの場合はセッコウ類の配合割合が少なくなると長期強度が伸びなくなり、多くなると短時間強度が小さくなる傾向が示され、Ｃ−Ａ等／セッコウ類の重量比で１／０．８〜１／２の範囲が最も良いことが示される（実験Ｎｏ．１−３９〜１−４３）。
【００７５】
また、Ｃ−Ａ等とセッコウ類の合量では短時間強度と長期強度のバランスから１．８〜１２重量部の範囲が好ましいことが示される（実験Ｎｏ．１−４４〜１−４９）。
【００７６】
また、適量のセッコウ類とバン土類とＣ−Ａ等の組み合わせ、及び、バン土類とＣ−Ａ等の組み合わせでは短時間強度がより高くなり、かつ、長期強度の伸びに大きな影響を与えないのでより好ましいものである（実験Ｎｏ．１−５０，１−５１，１−５３）。
【００７７】
チオ硫酸塩等は添加量が多くなるほど短時間強度の発現を促進するが、長期強度は低下する傾向が示され、特に、０．３重量部以上で短時間強度は高くなり、１．５重量部を超えると長期強度の低下が大きくなる（実験Ｎｏ．１−５４〜１−６１）。セッコウ類との併用では長期強度の低下が防止でき、短時間強度と長期強度のバランスが良くなることが示される（実験Ｎｏ．１−６５〜１−６８）。
【００７８】
なお、適量のチオ硫酸塩等とセッコウ類、バン土類、Ｃ−Ａ等１又は２種以上の組み合わせは短時間強度がより高くなり、かつ、長期強度の伸びに大きな影響を与えないのでより好ましい（実験Ｎｏ．１−６９〜１−７２）。
【００７９】
実施例２
実施例１の実験Ｎｏ．１−１６の凝結促進剤（材）の配合例を用いて、細骨材と粗骨材の表面水を調節して、単位水量に換算して０，２０，３０，６０，７０，９０，１００，１２０ｋｇ／ｍ３ として一次コンクリートを練り混ぜた以外は、実施例１と同様の試験を行った結果を表８に示す。
【００８０】
【表８】
【００８１】
一次コンクリートの単位水量を増加させて行くと、二次コンクリートでは同一全水量で同一スランプを得るのに減水剤量が少なくなる傾向が示され、それに伴って短時間強度の発現と長期強度の伸びが改善されるが、多くなり過ぎると一次コンクリートは増粒し、二次コンクリートの練り混ぜで良く分散しないためか、短時間強度も長期強度も低下するようになり、単位水量の上限は１００ｋｇ／ｍ３ であることが示される。なお、発塵防止と骨材の表面水だけで簡単に練り混ぜるという観点から２０〜９０ｋｇ／ｍ３ が好ましい。
【００８２】
実施例３
実験Ｎｏ．１−１０，１−１７，１−４１，１−５０，１−６９の凝結促進剤（材）を、練り混ぜ水に懸濁して二次コンクリートを練り混ぜた以外は実施例１と同様の試験を行った。その結果を表９に示す。
【００８３】
【表９】
【００８４】
実施例１の粉末添加に対して、懸濁液で添加した方が短時間強度も長期強度も高くなる傾向が示され、懸濁液での添加はより好ましいものである。
【００８５】
実施例４
実施例１の実験Ｎｏ．１−１８の凝結促進剤（材）の配合例を用いて、養生温度を４０，４５，５０，７０，８０，９０，１００℃に設定した養生槽で養生した以外は実施例１と同様の試験を行った結果を表１０に示す。
【００８６】
【表１０】
【００８７】
蒸気養生温度は高くなるほど短時間強度は発現するが、高くなり過ぎると長期強度の伸びを害すようになり、両者のバランスでより好ましくは４５〜９０℃、最も好ましくは５０〜８０℃であるとが示される。
【００８８】
実施例５
実施例２の実験Ｎｏ．２−５の一次コンクリートを放置して３０，４０，６０，９０分後に二次コンクリートを練混ぜた以外は実施例１と同様の試験を行った結果を表１１に示す。
【００８９】
【表１１】
【００９０】
一次コンクリートの放置時間が長くなるほど二次コンクリートでは同一全水量で同一スランプを得るのに減水剤量は少なくなる傾向があり、短時間強度も高くなるが長期強度は僅かづつ低下する。しかしながら、処理時間が９０分程度であれば特に、問題ないことが示される。これによりコンクリートの連続的に供給と処理が可能となり、自動化等のラインを構築する場合は作業効率が著しく向上するものである。
【００９１】
実施例６
実施例１の実験Ｎｏ．１−１８の凝結促進剤（材）の配合例を用いて、活性シリカ等の種類と添加量を変えた以外は実施例１と同様の試験を行った結果を表１２に示す。なお、活性シリカ等の添加によりスランプが小さくなる場合は減水剤原液の後添加で調整した。また、活性シリカ等は一次コンクリートを練混ぜるときに添加した。
【００９２】
【表１２】
（注）活性シリカ等の添加量（重量部）はセメント１００重量部に対しての添加量である。
【００９３】
活性シリカ等は０．２重量部の少ない添加量が短時間強度と長期強度の増大効果を示すが、６重量部を超えて添加すると短時間強度は低下する傾向が認められる。これは同一スランプとするために必要な減水剤量が増加するためである。さらに長期強度の伸びも頭打ちとなることが示される。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、一次コンクリートの単位水量を１００ｋｇ／ｍ３ 以下として超硬練りコンクリートとし、そこから適宜必要分のコンクリートを秤り取り、減水剤と凝結促進剤（材）と残りの練混ぜ水で軟練りコンクリートを練混ぜて成形することにより、作業効率の良いコンクリート製品の製造が可能となる。
また、このコンクリートを４０〜１００℃で加熱養生することにより、短時間強度と長期強度の優れたコンクリート製品の製造が可能となる。
【発明の属する技術分野】
本発明はコンクリート二次製品の製造方法に関し、詳しくは凝結硬化促進剤（材）を添加したモルタルやコンクリートを効率良く製造して短時間に脱型できるコンクリート製品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンクリート製品の製造方法は、振動成形による方法ではスランプが５〜１２ｃｍ程度のコンクリートを練混ぜた後、型枠に投入して振動成形し、約２時間前置き養生してブリージングが止まってからコテ仕上げをした後、１〜２時間掛けて加熱昇温し、最高温度（６５〜７５℃）に達してから２〜３時間保持して取り出し、３０分〜１時間冷却してから脱型している。
【０００３】
また、振動成形と遠心力成形を併用した中空の斜壁等の場合では、１０ｃｍ程度のスランプのコンクリートを型枠に投入して振動成形と軽度の遠心力成形を行ってから、１〜２時間前置き養生してブリージングが止まってから上部をコテ仕上げした後、１時間程度を掛けて昇温し、最高温度に達してから２〜３時間保持して取り出し、３０分〜１時間冷却してから脱型している。
【０００４】
即ち、コンクリート製品の製造は、コンクリートの練混ぜから脱型までに５〜８時間程度の長時間を要しているのが現状であり、脱型強度はコンクリート製品の形状や吊り方、重量によって異なるが、小型の製品で数Ｎ／ｍｍ２ 〜１０Ｎ／ｍｍ２ 、大型の製品でも１０〜１５Ｎ／ｍｍ２ 程度は必要である。なお、最近は高流動コンクリートによる無振動での製造方法も検討されており、益々、脱型までの時間は延長される傾向にある。
【０００５】
しかしながら、コンクリート製品は多品種・多品目であり、同じ種類の製品でも種々のサイズがあるにも拘わらず、一度に大量に出荷されることから、これらの需要に答えるためには多種多数の高価な型枠を保有しなければならないし、広大な製品ヤードも必要である等の宿命的な課題を有している。
【０００６】
これらの課題を解決するためには、通常、水硬性が高く早期に強度を発現し易いセメントを使用するか、加えて塩化物等で代表される凝結促進剤等を添加してコンクリートの凝結硬化を速めて生産効率を上げることが考えられるが、水硬性の高いセメントや凝結促進剤を使用する場合は、コンクリートのスランプドロップも著しく大きくなるので、練混ぜたコンクリートは速い時間内に処理する必要がある。したがって、一度に大量にコンクリートを練ることは出来なく、作業可能な時間と成形可能なコンクリート製品の数からコンクリートのボリュームを計算して小刻みにコンクリートを練混ぜる必要があり、作業効率が悪いことが大きな課題となっている。
【０００７】
特に、型枠の組立、配筋、コンクリートの成形、加熱養生、脱型、掃除、組立の製造サイクルを連続して自動又は半自動のシステムで行おうとした場合、始めに一度に大量のコンクリートを練混ぜてしまうと、スランプドロップにより型詰めが不可能となり、途中でコンクリートを廃棄しなければならなくなるだけでなく、システムがストップすることになる。
【０００８】
さらに、凝結促進剤を用いてセメントの凝結硬化を促進し、加えて加熱養生することは、短時間で脱型強度は得られても長期強度が低下する等の課題がある。
【０００９】
本発明者らは、上記課題の内、短時間強度の増大と長期強度の低下防止という二律背反を解決するために、セッコウと、硫酸アルミニウムやミョウバン石と、亜硫酸ナトリウム等を組み合わせたエトリンガイトを生成するセメント混和材を提案した。（特開平４−１６００４２号公報）
しかしながら、この中では、コンクリートの製造方法を言及した作業効率の改善までは示されていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らはコンクリートの製造方法により作業効率を改善したコンクリート製品の製造方法と、短時間強度の増進と長期強度の低下防止という課題を解決するために鋭意研究した結果、始めに練混ぜる一次コンクリート（凝結促進剤（材）は添加しない）を超硬練りとして、その中からコンクリート製品の製造に必要な分を適宜別に秤り取り、水、減水剤、凝結促進剤（材）を添加して任意の軟らかさの二次コンクリートを練混ぜ、型枠に成形後、４０〜１００℃の加熱養生をすることにより、作業効率が良く、短時間で脱型可能なコンクリート製品の製造方法を知見して本発明を完成させたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、単位水量が１００ｋｇ／ｍ３ 以下の超硬練りコンクリートを練混ぜて一次コンクリートを作製する工程、該一次コンクリートを適当量秤りとり、少なくとも水、減水剤及び凝結促進剤（材）を添加して再度練混ぜて軟練りの二次コンクリートを作製する工程、該二次コンクリートを型枠に成型する工程を有することを特徴とするコンクリート製品の製造方法である。
【００１２】
前記一次コンクリートを作製する工程が１回に対して、二次コンクリートを作製する工程が複数回であるのが好ましい。
前記一次コンクリートを練り置きし、該練り置きした一次コンクリートを複数回に分けて秤りとり二次コンクリートを作製するのが好ましい。
前記一次コンクリートを、複数回に分けて時間的に間隔を置いて適当量秤りとり二次コンクリートを作製するのが好ましい。
【００１３】
前記凝結促進剤（材）がエトリンガイトを生成する成分及びチオ硫酸塩、ロダン酸塩、蟻酸塩、硝酸塩の中の塩類の一種又は二種以上からなるのが好ましい。
前記二次コンクリートを型枠に成型後、４０〜１００℃の加熱養生を行うのが好ましい。
前記一次コンクリートは凝結促進剤（材）を含有しないのが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明のコンクリート製品の製造方法は、始めに練混ぜる一次コンクリートは単位水量を１００ｋｇ／ｍ３ 以下の超硬練りコンクリートとし、次いで任意の時間にその中の適当量を秤りとり、水、減水剤、凝結促進剤（材）を添加して再度練混ぜて軟練りの二次コンクリートとしてから型枠に成型する方法である。
【００１５】
本発明における一次コンクリートは、凝結促進剤（材）は添加しないで、セメントと骨材（粗骨材と細骨材）、必要に応じて適量の減水剤や、むしろ凝結遅延剤等が任意に配合されて練り混ぜられるが、単位水量が１００ｋｇ／ｍ３ 以下であり、スランプとしては０ｃｍ以下で、状態としては濡れた砂と骨材を混合したようなバサバサのコンクリートとするものである。
【００１６】
凝結遅延剤としては、例えばオキシカルボン酸、多価カルボン酸、多価オキシカルボン酸などの有機酸及びその塩類、オリゴ糖類、及び、ホウ酸、リン酸、ケイフッ化物等の無機塩類等が挙げられる。
【００１７】
そして、単位水量を１００ｋｇ／ｍ３ 以下に限定する理由は、１００ｋｇ／ｍ３ を超えるとコンクリート配合の違いに拘らず、練混ぜ時にコクリートが部分的に増粒されダンゴ状になる場合があるので好ましくなく、１００ｋｇ／ｍ３ 以下でダンゴ状とならなければ特に下限は限定されないが、後述する二次コンクリートの製造において減水剤の後添加による減水率の向上作用も期待する場合は、骨材の表面水量程度の単位水量で練混ぜるのが好ましく、粉塵を抑える程度の湿分は一次コンクリートの均一性保持の観点からも好ましい。
【００１８】
即ち、通常の製造工程を考慮した場合、骨材は表面乾燥状態や絶乾状態には出来なく、骨材全体で１〜５重量％程度の表面水を有していることから、単位水量に換算して２０〜９０ｋｇ／ｍ３ で練混ぜるのが最も好ましい。
【００１９】
本発明によればこの様な一次コンクリートは、処理時間が多少長くなって水和反応が進んだとしても逆に簡単にほぐれるし、運搬や計量等のハンドリング性はむしろ良くなるものであり、大量に練り置くことが可能になることと、二次コンクリートを練る際に減水剤を使用することで全体の単位水量を減少させることができ、かつ、この減水剤の後添加による単位水量の低減作用は一次コンクリートの練り置き時間が長くなるほど大きくなる利点がある。
【００２０】
本発明において、この様な一次コンクリートを必要分秤り取り、少なくとも水、減水剤及び凝結促進剤（材）を添加して、二次コンクリートを任意の軟らかさに練混ぜる。
【００２１】
本発明において、コンクリートの水セメント比は５０ｗｔ％以下とする。但し、水セメント比の水の量は、最終的な二次コンクリートに含有される水の量を示す。
【００２２】
水セメント比が小さいほど短時間強度や長期強度の発現が大きくなるが、好ましくは４５ｗｔ％以下、最も好ましくは４２〜２０ｗｔ％である。５０ｗｔ％を超えると短時間強度が得られ難く、また、２０ｗｔ％未満とするには単位セメント量が多くなり過ぎて、適正なスランプ又はスランプフローを得るために必要な減水剤量も多くなるので凝結遅延性が大きくなり短時間強度が得られ難くなるので好ましくない。
【００２３】
本発明において、二次コンクリートの軟らかさは、打設可能であれば限定されないが、振動成形ではスランプ５ｃｍ以上が好ましく、スランプフローで５０〜７０ｃｍとした高流動コンクリートとすることもできる。
【００２４】
本発明において、常法で行われるように、コンクリートの水セメント比及びスランプの調節や高流動化を行うため、さらにはブリージングの発生や、骨材の沈下を防止するために高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤、増粘剤が適宜使用される。
高性能減水剤とは、例えばナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物系やメチルナフタレンスルホンホルマリン縮合物系およびアントラセンスルホン酸ホルマリン縮合物系等やこれらとリグニンの共縮合物系等のポリアルキルアリルスルホン酸塩系や、メラミンホルマリン樹脂スルホン塩系等の減水剤であり、比較的多量に添加しても空気連行性がなく、減水率も大きく、凝結の過遅延や異常凝結などを生じないものである。
【００２５】
また、高性能ＡＥ減水剤とはポリカルボン酸塩系の空気連行性のある減水率の大きい減水剤である。
【００２６】
これら減水剤の添加量も特に限定されないが、通常の使用量から高性能減水剤の好ましい範囲は固形分でセメント１００重量部に対して０．４〜１．５重量部、高性能ＡＥ減水剤は高減水性と同時に凝結遅延性もあるのでメーカー指定量の最大値の２倍程度までが好ましい。
【００２７】
本発明において凝結促進剤（材）は、エトリンガイトを生成する成分及びチオ硫酸塩、ロダン酸塩、蟻酸塩、硝酸塩等の中の塩類の一種又は二種以上を使用する。
【００２８】
エトリンガイトを生成する成分（以下、ＡＦｔ成分等という）とは、ＡＦｔ（Ｃ３ Ａ・３ＣａＳＯ４ ・３２Ｈ２ Ｏ，Ｃ＝ＣａＯ，Ａ＝Ａｌ２ Ｏ３ ）の分子式が示すように、可溶性または反応性の硫酸塩化合物の単独添加又は硫酸塩化合物とカルシウムアルミネートやアルミン酸塩化合物の組み合わせであれば特に制限されない。
【００２９】
具体的には、セッコウ類と、Ｃ３ ＡやこれにＮａ２ ＯやＫ２ Ｏを固溶させたアルミネート、ＣＡ，Ｃ１２Ａ７ ，Ｃ３ Ａ３ ＣＳ（Ｓ＝ＳＯ３ ）等を主成分とする結晶質またはそれらの化学成分を有する非晶質のカルシウムアルミネート及びアルミン酸ナトリウムやカリウム等のアルミン酸塩化合物（以下、Ｃ−Ａ等という）等の一種または二種以上の組み合わせがある。
【００３０】
また、硫酸塩化合物の中で硫酸アルミニウムやミョウバン及びミョウバン石（仮焼品も含む、以下、バン土類という）は単独添加も可能であり、それ自身がセメントの水和反応によって放出される消石灰と瞬時に反応してＡＦｔを生成させて凝結硬化も促進させるが、セッコウ類及び／又はＣ−Ａ等との併用添加も可能である。
【００３１】
なお、セッコウ類の単独添加はセメント中のＣ３ Ａ，Ｃ４ ＡＦ等のカルシウムアルミネート等と反応してＡＦｔを生成させるが、アリット（Ａｌｉｔｅ）の水和速度を遅延させ、結果的に長期強度は増大するが短時間強度の発現を遅延させるので好ましくないが、セッコウ類はＣ−Ａやバン土類と併用添加することにより短時間強度と長期強度の増大の両立を達成するものである。
【００３２】
さらに、本発明において、従来から凝結促進剤として知られているチオ硫酸塩、ロダン酸塩、蟻酸塩、硝酸塩等のナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム塩（以下、チオ硫酸塩等という）も使用可能である。
【００３３】
チオ硫酸塩等はＡＦｔは生成させないが、アリット（Ａｌｉｔｅ）の水和反応を促進し、単独添加では添加量が多くなるほど短時間強度を高めるが長期強度を害するようになるので、セッコウ類や、その他のエトリンガイトを生成する成分と併用することにより長期強度の低下を防止又は低減できるので単独添加よりは併用添加の方がより好ましい。
【００３４】
以上において、セッコウ類はその種類には特に限定されなく、不溶性や難溶性のＩＩ型無水セッコウの他に、二水セッコウ、半水セッコウ、ＩＩＩ型無水セッコウが使用されるが、長期強度の伸びから好ましいのは不溶性や難溶性セッコウと呼称されるＩＩ型無水セッコウである。
【００３５】
セッコウ類の添加量は、Ｃ−Ａ等や、バン土類等及びチオ硫酸塩等の中の１種又は２種以上と併用添加する場合において、セメント１００重量部に対してＣａＳＯ４ 換算で、多くても９重量部であり、０．５〜６重量部が好ましく、１〜４重量部が最も好ましい。９重量部を超えるようになるとアリット（Ａｌｉｔｅ）の水和の遅延作用が大きくなり過ぎて短時間強度が得られ難くし長期強度の伸びも抑制されるようになる。また、０．５重量部未満では長期強度の増大効果が小さくなるので好ましくない。
【００３６】
Ｃ−Ａ等やバン土類等は、いずれの場合も急結や偽凝結を生じさせない範囲で使用するのが好ましい。
例えば、Ｃ−Ａ等の中でカルシウムアルミネートの添加量はセメント１００重量部に対して３重量部以下として、セッコウ類をＣ−Ａ等の量の０．５〜３倍（重量部）、両者合量の添加量を１２重量部以下とするのが好ましい。より好ましくはＣ−Ａ等／セッコウ類の重量比で１／０．８〜１／２倍で、合量の添加量は１．８〜９重量部である。また、セッコウとの配合比率に拘わらずＣ−Ａ等の量が３重量部を超えると急結が生じ易く、両者合量の添加量が１．８重量部未満では短時間強度も長期強度も得られ難くなり、１２重量部を超えるとセッコウ類の比率が大きくなり過ぎ、短時間強度が得られ難くなるものである。
【００３７】
Ｃ−Ａ等の中でアルミン酸塩化合物の場合は、共存するセッコウ類の多少に拘らずセメント１００重量部に対して多くても１重量部であり、多くても０．８重量部が好ましく、０．２〜０．５重量部がより好ましい。１重量部を超えるようになると急結が生ずる場合があり、０．２重量部未満では短時間強度が小さくなる。
【００３８】
また、バン土類等の添加量は、それぞれ単独添加の場合も、セッコウ類やセッコウ類とＣ−Ａ等とを併用して添加した場合も、その無水物換算の合計量で、セメント１００重量部に対して多くても２．５重量部であり、０．１〜２．０重量部が好ましく、最も好ましくは０．２〜１．５重量部である。０．１重量部未満では短時間強度の発現効果が小さくなるので好ましくなく、２．５重量部を超えるようになると長期強度の低下が著しく、また、同じ種類のセメントでも、その銘柄やロットの違いによっても急結する場合もあるので好ましくない。
【００３９】
さらに、チオ硫酸塩等の添加量は、セッコウ類や、セッコウ類とＣ−Ａ等、バン土類等や、バン土類等とセッコウ類、バン土類等とセッコウ類とＣ−Ａ等との併用の有無に拘らずセメント１００重量部に対して無水物換算で０．１〜３重量部であり、好ましくは０．２〜２重量部、最も好ましくは０．３〜１．５重量部である。０．１重量部未満では短時間強度は得られ難く、３重量部を超えるとセッコウ類と併用しても長期強度の低下が著しくなるだけでなく急結する成分もあるので好ましくない。
【００４０】
本発明において、凝結促進剤（材）は粉末状態で添加しても良いが、懸濁液や水溶液で添加するとコンクリートへの分散性が良くなり、コンクリートの強度発現効果も向上し、短時間強度や長期強度も高くなるので好ましい。この際、懸濁又は溶解する水は一次コンクリートを練るのに残った練混ぜ水の一部又は全量を用いても良く、減水剤を適量添加しても良い。また、懸濁液や水溶液の作製はコンクリートを練混ぜる直前に行っても、凝結促進剤（材）の組み合わせによっては数日前から予め作製して置いても性能は変化しない場合もあるので適宜運用するものである。
【００４１】
本発明の二次コンクリートは、必要に応じた軟度（スランプ又はスランプフロー）に練混ぜられて型枠に成形された後、加熱養生される。この際、最高温度は４０〜１００℃であり、最高温度が高いほど短時間で脱型強度は得られるが、１００℃を超えると長期強度の伸びが阻害される傾向が強くなり、４０℃未満では短時間強度の発現が遅れるので好ましくなく、４５〜９０℃が好ましく、５０〜８０℃が最も好ましい。
【００４２】
また、成形後から加熱養生までの時間や、昇温時間や昇温方法には特に制限はなく、斜壁のように円錐系の型枠で拘束が強い場合はすぐ加熱養生を行ってもコンクリートは熱膨張しないし、上部が全てオープンで拘束の無いプレキャスト板の場合でも４０〜５０℃程度の熱膨張しない温度範囲で３０分〜１時間プレ養生して凝結硬化を促進させてから高温で養生することによって熱膨張の防止と、短時間での脱型強度と優れた長期強度が得られるものである。
【００４３】
なお、加熱方法も、特に制限されないが、具体的には常法のように蒸気による加熱でも良いし、養生槽床面にパイプを配してその中に温度をコントロールした熱湯や熱い油を通し、雰囲気温度をコントロールさせても良い。さらに型枠をジャケットにしてその中に温度をコントロールした熱湯や熱い油を循環しても良い。また、型枠を直接的、間接的に電気抵抗を利用して加熱する等の方法や電磁波等により直接コンクリート内部を加熱する方法等も採用される。
【００４４】
本発明において、より長期強度を向上させるためにシリカフュームやメタカオリン及び酸性白土、活性白土、ゼオライト、ベントナイト等の粘土鉱物の焼成物（以下、活性シリカ等という）の中の１種又は２種以上を併用することは好ましい。この場合、シリカフュームや粘土鉱物の焼成物の単独添加する場合の量及び併用添加する場合の合量で、セメント１００重量部に対して１０重量部以下、好ましくは６重量部以下、より好ましくは０．２〜３重量部である。０．２重量部未満では長期強度の改善効果は小さく、１０重量部を超えて添加してもより一層の改善効果は期待出来ないし、不経済となるので好ましくない。
なお、活性シリカ等の添加は、一次コンクリート又は二次コンクリートのいずれの練り混ぜ時でも良いものである。
【００４５】
本発明のコンクリート製品の製造方法は、第一工程で先ず単位水量が１００ｋｇ／ｍ３ 以下の超硬練りコンクリートを練混ぜて一次コンクリートを作製する。次に、第二工程で一次コンクリートを適当量秤りとり、少なくとも水、減水剤及び凝結促進剤（材）を添加して再度練混ぜて軟練りの二次コンクリートを作製する。さらに第三工程で二次コンクリートを型枠に成型する。
【００４６】
上記の様に、本発明は、第一工程で一次コンクリートを練り置きしておき、第二工程でその練り置きした一次コンクリートを随時に複数回に分けて秤りとり二次コンクリートを作製することができる。具体的には、一次コンクリートを作製する第一工程を１回行なって一次コンクリートを練り置きしておくのに対して、二次コンクリートを作製する第二工程は複数回行なうことができる。
【００４７】
さらに、本発明において、特に、コンクリート配合は限定されない。即ち、現在使用されているコンクリート配合に本発明の凝結促進剤（材）を添加して、減水剤の添加量によって水セメント比を一定に保つことにより、無混和のコンクリートよりも短時間に脱型強度が得られ、かつ、無混和の場合と同等以上の長期強度が得られるものである。
【００４８】
また、本発明におけるセメントとは、各種ポルトランドセメント、ビーライトセメントの他に、高炉スラグやフライアッシュ、シリカ等の混和材料を混合した混合セメントであり、Ｃ１１Ａ７ ＣａＦ２ や、非晶質Ｃ１２Ａ７ およびＣＡを多量に含有する急硬性を呈するセメントに対しては使用できない。
【００４９】
本発明のコンクリート製品の製造方法は、振動成形や遠心力成形するコンクリート製品の製造に好適であり、例えば、ヒューム管、マンホール（斜壁）、セグメント、プレキャスト板、ボックスカルバート、ポンツーン、Ｕ字溝、Ｌ型擁壁、梁、桁、道路や陸路用品及び各種ブロック等が挙げられるが、これらに限られるものではない。
【００５０】
【実施例】
以下、本発明を実施例で詳細に説明するが、これらに限られるものではない。
【００５１】
実施例１
表１のコンクリートの基本配合においてコンクリートを調製した。
セメント、表面水が５％の細骨材（砂）と０．５％の粗骨材（砕石）を用いて（単位水量で４６ｋｇ／ｍ３ ）、２０リットル分のコンクリートを練混ぜて一次コンクリートとした。２０分後、一次コンクリートの中のセメント分に対して、表２〜７に示す様に相当量のＡＦｔ生成成分であるセッコウ類と、硫酸アルミニウム、仮焼ミョウバン、ミョウバン石を６００℃で仮焼したもの（バン土類等）及びＣ−Ａ等やチオ硫酸塩等の凝結促進剤（材）を任意に組み合わせて、さらに添加量も変えて、残りの練混ぜ水（単位水量で１１６ｋｇ／ｍ３）および減水剤を添加して二次コンクリートを練混ぜた。この際、スランプは減水剤原液の添加量の加減で調整し、記録した。
【００５２】
【表１】
練混ぜた二次コンクリートをキャップレスのφ１０ｃｍ×２０ｃｍの型枠に棒状バイブレーターで成型して、打ち込み面は厚さ２ｃｍの鉄板を乗せて抑えてから、既に６５℃に設定してある蒸気養生槽に入れ、２．５時間で取り出し脱型して、直ちに圧縮強度を測定した。また、２．５時間で脱型した別の供試体を標準養生して２８日強度を測定した。その結果を表２〜７に示す。
【００５４】
なお、いずれのコンクリートも練混ぜは２０±３℃の室内で行い、凝結促進剤（材）等は一次コンクリートに直接粉末状態で添加して２０秒間空練りしてから前述の要領で、容量３０リットルのパン型の強制練りミキサーにより１２０秒間練り混ぜた。
【００５５】
また、すべての実施例において、セッコウ類等の凝結促進剤（材）はセメント１００重量部に対して無水物換算した重量部で添加し、さらにバン土類等のミョウバン石については純度も換算して添加した。
【００５６】
《使用材料》
（１）コンクリート材料
イ：セメント：普通ポルトランドセメント（日本セメント（株）製）
ロ：砂 ：新潟県姫川産
ハ：砕石 ：新潟県姫川産砕石
ニ：減水剤 ：デンカＦＴ５００（電気化学工業（株）製、ポリアルキルアリルスルホン酸塩系、液体，固形分４３重量％）
【００５７】
（２）凝結促進剤（材）
Ａ：セッコウ類
Ａ−１：ＩＩ型無水セッコウ（フッ酸セッコウ，粉末度６０００ｃｍ２／ｇ）
Ａ−２：二水セッコウ（試薬，粉末度３０００ｃｍ２／ｇ）
Ａ−３：半水セッコウ（試薬，粉末度５４００ｃｍ２／ｇ）
Ａ−４：ＩＩＩ型無水セッコウ（Ａ−２を１８０℃で熱処理）
【００５８】
Ｂ：バン土類等
Ｂ−１：硫酸アルミニウム（１８水塩、工業原料，顆粒状）
Ｂ−２：仮焼ミョウバン石（勝光山産，純度９０％，粉末度１５００ｃｍ２／ｇ）
Ｂ−３：カリウムミョウバン（仮焼品）
【００５９】
Ｃ：Ｃ−Ａ等
Ｃ−１：Ｃ１２Ａ７組成物を熔融して急冷して非晶質としたもの（粉末度で６０００ｃｍ２／ｇ）
Ｃ−２：ＣＡ，市販のアルミナセメント（アルミナ２号，電気化学工業（株）製）
Ｃ−３：アルミン酸ナトリウム（試薬）
【００６０】
Ｄ：チオ硫酸塩等
Ｄ−１：チオ硫酸塩ナトリウム（試薬）
Ｄ−２：蟻酸カルシウム （試薬）
Ｄ−３：硝酸カルシウム （試薬）
Ｄ−４：ロダン酸ナトリウム
【００６１】
Ｅ：活性シリカ等
Ｅ−１：シリカフューム（エルケム社産）
Ｅ−２：酸性白土の８００℃焼成品（関東ベントナイト鉱業社産のものを焼成粉砕，粉末度８５００ｃｍ２／ｇ）
【００６２】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
（注）
上記の表２〜７に示す実験において、２．５時間で強度が出ていない場合は、蒸気養生槽から取り出して２０℃の室内で翌日まで養生してから脱型し、その後、標準養生した。
【００６９】
表２に示されるように、減水剤のみの比較例及びＡＦｔを生成させる成分としてセッコウ類のみを添加した参考例では添加量が多くなるほど２８日強度は高くなるが、２．５時間で脱型強度は全く得られなく（実験Ｎｏ．１−１〜１−７）、好ましくないことが示される。
【００７０】
バン土類は単独添加でもＡＦｔを生成させ、添加量が多くなるほど脱型強度を高める。脱型強度は添加量が０．１重量部を超え、０．２重量部以上で顕著に増大するが、１．５重量部を超えるようになると２８日強度が低下するようになり、２．５重量部以下が好ましく、２．０重量部以下がより好ましく、１．５重量部以下が最も好ましいことが示される（実験Ｎｏ．１−８〜１−１４）。
【００７１】
セッコウ類とバン土類を併用した場合は、バン土類の添加量が多くなってもセッコウ類の添加量を多くすることによって２８日強度は伸びるが、多くなり過ぎると伸びなくなり、セッコウ類は９重量部以下が好ましく、０．５〜６重量部がより好ましく、１〜４重量部が最も好ましいことが示される（実験Ｎｏ．１−１５〜１−２１）。
【００７２】
セッコウ類の添加量に対してバン土類等の添加量が多い場合は、２．５時間の脱型強度は高いが、２８日強度の伸びが抑えられ、逆の場合は２．５時間の脱型強度は抑えられるが、２８日強度は伸びる傾向となっている。（実験Ｎｏ．１−２２〜１−２５）。
【００７３】
セッコウ類の種類を変えた場合もバン土類等との併用では、２．５時間の脱型強度及び２８日強度はほぼ同様の値が示されるが、ＩＩ型無水セッコウの２８日強度のみ高くなる傾向が示される。（実験Ｎｏ．１−１７、実験Ｎｏ．１−２６〜１−２８）。バン土類等の種類を変えた場合も２．５時間の脱型強度と２８日強度の発現は同様の傾向となっている（実験Ｎｏ．１−１５〜１−２１、実験Ｎｏ．１−２９〜１−３８）。
【００７４】
Ｃ−Ａ等がカルシウムアルミネートの場合はセッコウ類の配合割合が少なくなると長期強度が伸びなくなり、多くなると短時間強度が小さくなる傾向が示され、Ｃ−Ａ等／セッコウ類の重量比で１／０．８〜１／２の範囲が最も良いことが示される（実験Ｎｏ．１−３９〜１−４３）。
【００７５】
また、Ｃ−Ａ等とセッコウ類の合量では短時間強度と長期強度のバランスから１．８〜１２重量部の範囲が好ましいことが示される（実験Ｎｏ．１−４４〜１−４９）。
【００７６】
また、適量のセッコウ類とバン土類とＣ−Ａ等の組み合わせ、及び、バン土類とＣ−Ａ等の組み合わせでは短時間強度がより高くなり、かつ、長期強度の伸びに大きな影響を与えないのでより好ましいものである（実験Ｎｏ．１−５０，１−５１，１−５３）。
【００７７】
チオ硫酸塩等は添加量が多くなるほど短時間強度の発現を促進するが、長期強度は低下する傾向が示され、特に、０．３重量部以上で短時間強度は高くなり、１．５重量部を超えると長期強度の低下が大きくなる（実験Ｎｏ．１−５４〜１−６１）。セッコウ類との併用では長期強度の低下が防止でき、短時間強度と長期強度のバランスが良くなることが示される（実験Ｎｏ．１−６５〜１−６８）。
【００７８】
なお、適量のチオ硫酸塩等とセッコウ類、バン土類、Ｃ−Ａ等１又は２種以上の組み合わせは短時間強度がより高くなり、かつ、長期強度の伸びに大きな影響を与えないのでより好ましい（実験Ｎｏ．１−６９〜１−７２）。
【００７９】
実施例２
実施例１の実験Ｎｏ．１−１６の凝結促進剤（材）の配合例を用いて、細骨材と粗骨材の表面水を調節して、単位水量に換算して０，２０，３０，６０，７０，９０，１００，１２０ｋｇ／ｍ３ として一次コンクリートを練り混ぜた以外は、実施例１と同様の試験を行った結果を表８に示す。
【００８０】
【表８】
一次コンクリートの単位水量を増加させて行くと、二次コンクリートでは同一全水量で同一スランプを得るのに減水剤量が少なくなる傾向が示され、それに伴って短時間強度の発現と長期強度の伸びが改善されるが、多くなり過ぎると一次コンクリートは増粒し、二次コンクリートの練り混ぜで良く分散しないためか、短時間強度も長期強度も低下するようになり、単位水量の上限は１００ｋｇ／ｍ３ であることが示される。なお、発塵防止と骨材の表面水だけで簡単に練り混ぜるという観点から２０〜９０ｋｇ／ｍ３ が好ましい。
【００８２】
実施例３
実験Ｎｏ．１−１０，１−１７，１−４１，１−５０，１−６９の凝結促進剤（材）を、練り混ぜ水に懸濁して二次コンクリートを練り混ぜた以外は実施例１と同様の試験を行った。その結果を表９に示す。
【００８３】
【表９】
実施例１の粉末添加に対して、懸濁液で添加した方が短時間強度も長期強度も高くなる傾向が示され、懸濁液での添加はより好ましいものである。
【００８５】
実施例４
実施例１の実験Ｎｏ．１−１８の凝結促進剤（材）の配合例を用いて、養生温度を４０，４５，５０，７０，８０，９０，１００℃に設定した養生槽で養生した以外は実施例１と同様の試験を行った結果を表１０に示す。
【００８６】
【表１０】
蒸気養生温度は高くなるほど短時間強度は発現するが、高くなり過ぎると長期強度の伸びを害すようになり、両者のバランスでより好ましくは４５〜９０℃、最も好ましくは５０〜８０℃であるとが示される。
【００８８】
実施例５
実施例２の実験Ｎｏ．２−５の一次コンクリートを放置して３０，４０，６０，９０分後に二次コンクリートを練混ぜた以外は実施例１と同様の試験を行った結果を表１１に示す。
【００８９】
【表１１】
一次コンクリートの放置時間が長くなるほど二次コンクリートでは同一全水量で同一スランプを得るのに減水剤量は少なくなる傾向があり、短時間強度も高くなるが長期強度は僅かづつ低下する。しかしながら、処理時間が９０分程度であれば特に、問題ないことが示される。これによりコンクリートの連続的に供給と処理が可能となり、自動化等のラインを構築する場合は作業効率が著しく向上するものである。
【００９１】
実施例６
実施例１の実験Ｎｏ．１−１８の凝結促進剤（材）の配合例を用いて、活性シリカ等の種類と添加量を変えた以外は実施例１と同様の試験を行った結果を表１２に示す。なお、活性シリカ等の添加によりスランプが小さくなる場合は減水剤原液の後添加で調整した。また、活性シリカ等は一次コンクリートを練混ぜるときに添加した。
【００９２】
【表１２】
【００９３】
活性シリカ等は０．２重量部の少ない添加量が短時間強度と長期強度の増大効果を示すが、６重量部を超えて添加すると短時間強度は低下する傾向が認められる。これは同一スランプとするために必要な減水剤量が増加するためである。さらに長期強度の伸びも頭打ちとなることが示される。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、一次コンクリートの単位水量を１００ｋｇ／ｍ３ 以下として超硬練りコンクリートとし、そこから適宜必要分のコンクリートを秤り取り、減水剤と凝結促進剤（材）と残りの練混ぜ水で軟練りコンクリートを練混ぜて成形することにより、作業効率の良いコンクリート製品の製造が可能となる。
また、このコンクリートを４０〜１００℃で加熱養生することにより、短時間強度と長期強度の優れたコンクリート製品の製造が可能となる。
Claims (8)
- 単位水量が１００ｋｇ／ｍ３ 以下の超硬練りコンクリートを練混ぜて一次コンクリートを作製する工程、該一次コンクリートを適当量秤りとり、少なくとも水、減水剤及び凝結促進剤（材）を添加して再度練混ぜて軟練りの二次コンクリートを作製する工程、該二次コンクリートを型枠に成型する工程を有することを特徴とするコンクリート製品の製造方法。
- 前記一次コンクリートを作製する工程が１回に対して、二次コンクリートを作製する工程が複数回である請求項１記載のコンクリート製品の製造方法。
- 前記一次コンクリートを練り置きし、該練り置きした一次コンクリートを複数回に分けて秤りとり二次コンクリートを作製する請求項１または２記載のコンクリート製品の製造方法。
- 前記一次コンクリートを、複数回に分けて時間的に間隔を置いて適当量秤りとり二次コンクリートを作製する請求項１乃至３のいずれかの項に記載のコンクリート製品の製造方法。
- 前記凝結促進剤（材）がエトリンガイトを生成する成分及びチオ硫酸塩、ロダン酸塩、蟻酸塩、硝酸塩の中の塩類の一種又は二種以上からなる請求項１記載のコンクリート製品の製造方法。
- 前記凝結促進剤（材）を懸濁液又は水溶液にしてコンクリートに添加して練混ぜる請求項１又は５記載のコンクリート製品の製造方法。
- 前記二次コンクリートを型枠に成型後、４０〜１００℃の加熱養生を行う請求項１記載のコンクリート製品の製造方法。
- 前記一次コンクリートは凝結促進剤（材）を含有しない請求項１記載のコンクリート製品の製造方法。
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