JP3756830B2

JP3756830B2 - コンクリート製品の製造方法

Info

Publication number: JP3756830B2
Application number: JP2002057437A
Authority: JP
Inventors: 隆司石川
Original assignee: Nippon High Strength Concrete Co Ltd
Current assignee: Nippon High Strength Concrete Co Ltd
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2022-03-04
Also published as: JP2003251622A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート製品の製造方法に関する。さらに詳しくは、密閉形の手詰め型枠内で成形するコンクリート製品であって、気泡のない密実なコンクリート製品を製造する技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、トンネルのライニングに用いるプレキャストコンクリートセグメントピースは、高い水密性を要し、密実なコンクリート製品であることが要請されている。このため従来、遠心成形法によって、特に外周側が密実なコンクリート製品を製造することが行われている。遠心成形は、大型の装置を要し、直径の異なる製品を製造するときは、個々の異なる装置を必要とするので、大量の同形製品を製造するような場合でないと採算性が乏しいという問題がある。
【０００３】
手詰め方式の密閉型枠を用いてプレキャストコンクリートセグメントピースなどのコンクリート製品を製造する場合には、型枠上面に蓋をし、その最上部に設けた注入口よりコンクリートを流し込み成形していた。このとき、コンクリートの流下移動中にコンクリート中に含まれている空気がコンクリートの上面に集まり、コンクリート上面及びその近傍に多数の気泡が生じ、欠陥となる。これを防止する対策として、コンクリート中の空気や水を抜くキャンバス等の気泡抜きシートをコンクリートと接する型枠内面に貼着したり、型枠内を真空にしてコンクリート中の空気を脱気させながらコンクリート打ちを行ったり、コンクリートの配合や添加剤に工夫を凝らし、また、打設後のコンクリート表面をこて仕上げするなど、多大な時間と労力を要していた。従って、コストの上昇を招くという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決したコンクリート製品の新規な製造方法を開発し、これを提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、次の技術手段を講じたことを特徴とするコンクリート製品の製造方法である。すなわち、本発明は、コンクリートミキサから排出したコンクリートを、逆円錐テーパを有する縦型容器内に装入し、該容器を鉛直中心軸周りに回転させ、遠心力の加速度が３ｇ〜１５ｇ（ｇは重力の加速度）となる回転数で２〜１５分遠心力を該コンクリートに付与してコンクリートを圧密処理した後、該圧密処理したコンクリートを、振動を付与しつつ型枠内に注入し、密実なコンクリート製品を製造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。
【０００６】
本発明の最も特徴とするところは、コンクリートを型枠内に投入する直前に、鉛直中心軸周りに回転する回転円筒容器内で圧密処理を行い、コンクリート中の空気を絞り出して品質を改善し、改善したコンクリートを型枠内に注入する点にある。このコンクリートは回転する縦型容器の内周壁面に貼り付いた状態で圧密され、空気や水が絞り出される。従って、空気が抜け、密実で塑性に富み、適度の流動性を持ったコンクリートが振動供給によって、型枠内に供給され、型枠の隅々や型枠の上面まで密に充填される。
【０００７】
本発明では、縦型容器は遠心力の加速度が３ｇ〜１５ｇ（ｇは重力の加速度）となる回転数で回転させ、２〜１５分保持した後、型枠内に注入すると、最もよくコンクリートの特性が改善される。コンクリートに加える遠心力の加速度が３ｇ未満では、コンクリートを圧密して気泡を除去する効果が十分でない。遠心力の加速度が１５ｇを上回るほど与えると、骨材とセメントペーストが分離を起し、コンクリートの均一性が阻害されるので不可である。遠心力付加時間は２分未満では効果が十分でなく、１５分を越えても効果が飽和し却って不経済となるので、１５分を上限とする。
【０００８】
前記コンクリートを高流動性コンクリートとすれば、空気が抜けても流動性が適正に保たれ、一層好適である。なお、前記コンクリート製品が、コンクリートセグメントピースであると、耐水性に富む高強度高品質の製品を得ることができ最適である。
【０００９】
本発明ではコンクリート打設後、コンクリートからの空気抜きや、コンクリート上面をこて仕上げする工程は全く不要となる。従って、これらの工程を経ることなく直ちに養生する。養生はオートクレーブ養生など通常の工程とすればよい。本発明によれば、従来のキャンバス等を用いる技術や真空技術等を用いることなく気孔のない、すぐれた品質の製品を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図２、図３は定置式の密閉型型枠を用いてコンクリートセグメントピースを製造する従来技術の説明図である。まず図２に示す従来の技術について説明すると、次の通りである。
（ａ）コンクリートミキサ１で混練したコンクリート２を、ホッパ３を介して運搬容器４内に投入する。
（ｂ）運搬容器４をセグメントピースの型枠２０上に運搬し、運搬容器４の下端のゲート５を開けて型枠２０内にコンクリート２を流し込む。型枠２０は例えば振動台等の上に載せて振動を与えることができるようになっている。型枠２０のコンクリート投入口２３から型枠２０内にコンクリートを供給し、振動を与えてコンクリートを密閉型枠内に充満させる。高流動性コンクリートや減水剤等を用いたコンクリートとする。
（ｃ）コンクリートの硬化が始まってから型枠２０の上蓋２１を取外し、作業員６はモルタル等を用いてコンクリートの上面をこて仕上げする。従って、工数と手間を要する。
（ｄ）打設コンクリートを型枠と共に養生室７に収納して養生する。例えばオートクレーブ養生する。
（ｅ）コンクリート製品８を型枠から脱型し、取出す。コンクリート製品８の上面は粗面であったり、水道を生じたり、気孔の跡９があり、また、上面近傍のコンクリート中に多数の気孔があるものとなる。
【００１１】
従って、さらに手入を要することが多い。
【００１２】
図３は、図２の（ｂ）（ｃ）工程を変更した例を示すものである。図３の例では型枠２０の上面に空気抜き上蓋２２を装着してコンクリートを型枠中に投入する。空気抜き上蓋２２は例えば、蓋の背面にキャンバス等を裏張りし、空気や水を吸引する吸引装置又は真空ポンプ等を備えたものである。その後は、図２の（ｄ）（ｅ）工程と同様に養生し、養生後脱型する。脱型後の製品８の上面には、気孔の跡９が生じている。
【００１３】
次に図１を参照して本発明の実施例を説明する。図１は本発明の実施例のコンクリート製品の製造方法を示す工程図である。本発明は次の（Ａ）〜（Ｃ）の３工程から成る
（Ａ）図１（ａ）に示すように、コンクリートミキサ１で混練したコンクリート２を、ホッパ３を経て縦型容器１１中に投入する。縦型容器１１は下方が小径となるような円錐テーパを有する容器で、下端に開閉自在なゲート１３を備えている。この縦型容器１１は鉛直軸まわりに回転自在に形成されている。縦型容器１１には、適切な回転速度で所要時間、回転させる。回転速度と処理時間の条件は、コンクリートの特性に応じて最適値がある。コンクリートの配合や粘度と回転条件及び処理時間の最適値との関係を予め求めておくとよい。その条件に合わせて、縦型容器１１を回転させ、混練中に混入した空気を遠心力を利用して絞り出す。その後縦型容器１１を停止させ、縦型容器１１の壁に振動を与えて壁面に貼り付いた状態のコンクリートを流下させ、縦型容器１１の底部に高流動コンクリート２を集め、次いで縦型容器１１の底部のゲート１３を開き、コンクリートに振動を付与しながら矢印１４で示すように型枠２０内に、静かに流入させる。
【００１４】
縦型容器１１の回転速度と処理時間は、圧密によりコンクリートから充分空気を絞り出すと共に、コンクリートが分離を生じないように定める。例えば、コンクリートに付与する遠心力の加速度は、重力の加速度をｇとしたとき、３ｇ〜１５ｇとし、コンクリート中の空気を絞り出すと共に、コンクリート中の骨材とペーストやレジンとの分離が大きくならないようにする。さらに好ましい遠心力の加速度は８ｇ〜１１ｇが最適である。また、回転を与える処理時間は、２分〜１５分とする。さらに好ましくは、４〜７分が最適である。
【００１５】
上記処理により、ミキサ出口でコンクリート中に含まれていた約５％の空気は、０．１％以下となり、実質的に０％となった。次に、縦型容器１１から、空気を抱き込ませることなく、コンクリートを型枠内に流下させるには、縦型容器１１にバイブレーターで振動を与え、コンクリート面を水平にし、縦型容器１１の落ち口を型枠２０のコンクリート投入口２３に出来るだけ近づけてゲート１３を開きコンクリートを型枠２０内に注入する。型枠２０には振幅の大きい揺れを与えておくと型枠内の隅々までコンクリートを充填させることができ、しかも骨材分離が生じない。
【００１６】
遠心力の大きさは単位質量に作用する遠心力と重力の大きさとの比すなわち遠心加速度αを用いて
α＝π²Ｎ²ｒ／９００ ……（１）
で表わされる。ここに
Ｎ：回転数（ｒ．ｐ．ｍ）
ｒ：半径（ｍ）
である。適切な遠心加速度αと回転数とから、上式（１）を用いて、縦型容器１１の適切な円筒径を求めることができる。また円筒径が決まれば、回転数を適切に選ぶことによって、遠心加速度αを調整することができる。なお、縦型容器１１の円錐テーパ部の長さやテーパの大きさ等は、コンクリートの組成、性状、打設量等に応じて、設計により定めることができる。
【００１７】
型枠２０内に打設されたコンクリートは、型枠２０内に密実に充填され、型枠２０の上面の蓋２１に接するコンクリート上面及びその近傍のコンクリートも密実で空孔等が全くない状態で充填される。
（Ｂ）養生工程は、型枠２０の上蓋２１等を取外すことなく、そのまま養生室７に収納して所定の養生を行う。
（Ｃ）脱型する。型枠２０から脱型されて取り出されたコンクリートは表面も密実で空孔等が全くない高品質のコンクリートである。従って、従来の表面手入れ等は全く必要がなくなった。
【００１８】
次に実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明する。トンネル軸方向長さ１．５ｍ、内径６ｍ、厚さ０．３ｍのコンクリートセグメントを円周方向で５ピースの異なる形に分割し、各分割したセグメントピースを本発明方法により手詰め方式の型枠で製造した。１個のセグメントは３〜４トンのコンクリートから成る。高流動コンクリートとしてコンクリート１ｍ³当り、水：１６４ｋｇ、セメント：３９０ｋｇ、Ｗ／Ｃ：４２％、高炉スラグ：１６０ｋｇ、細骨材：８９２ｋｇ、粗骨材：８３６ｋｇ、混和剤（商品名マイティ２１ＨＦ：花王石鹸製）：６．６ｋｇの配合のものを用いた。このコンクリートはフロー値が７０ｃｍ級である。
【００１９】
図１に示す工程で内容積２ｍ³の縦型容器にミキサから約１ｍ³のコンクリートを供給し、遠心力の加速度１０ｇ、回転時間５分の圧密処理行った後、２バッチで１個の型枠内に注入した。サンプリングによれば、ミキサ出口のコンクリート中の空気混入量は約５％、縦型容器出口のコンクリート中の空気混入量は０．１％であった。また、コンクリートの圧縮強度は約７３ｋＰａであった。製品として外観も優れ、強度も大で欠陥のないすぐれたセグメントを得ることができた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、縦型容器中で適切に処理され、脱気したコンクリートを型枠内に注入するので、型枠を用いて手詰め密実で高品質の寸法精度の高いコンクリート製品を、簡単な装置で安価に製造することができる。この製品は水密性にも優れ、手仕上げ等の手間を要しない。従って、本発明方法はトンネルのセグメントピースの製造に最適であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の工程図である。
【図２】従来例の工程図である。
【図３】従来例の工程図である。
【符号の説明】
１コンクリートミキサ
２コンクリート
３ホッパ
４運搬容器
５ゲート
６作業員
７養生室
８コンクリート製品
９気泡孔の跡
１１縦型容器
１２回転（矢印）
１３ゲート
１４矢印
２０型枠
２１蓋
２２空気抜き付き蓋
２３投入口

Claims

コンクリートミキサから排出したコンクリートを、逆円錐テーパを有する縦型容器内に装入し、該容器を鉛直中心軸周りに回転させ、遠心力の加速度が３ｇ〜１５ｇ（ｇは重力の加速度）となる回転数で２〜１５分遠心力を該コンクリートに付与してコンクリートを圧密処理した後、該圧密処理したコンクリートを、振動を付与しつつ型枠内に注入し、密実なコンクリート製品を製造することを特徴とするコンクリート製品の製造方法。
前記コンクリートが高流動性コンクリートであることを特徴とする請求項１記載のコンクリート製品の製造方法。
前記コンクリート製品は、コンクリートセグメントピースであ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製品の製造方法。