JP4039709B2

JP4039709B2 - 遠心力成形体及びその製造方法

Info

Publication number: JP4039709B2
Application number: JP9664297A
Authority: JP
Inventors: 文敏新沼; 篤雄白石; 将裕加藤
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: JPH10272615A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フライアッシュを多量に活用した強度発現の良好な遠心力成形体、詳しくは盛り込み式によりコンクリートを型枠に盛り込み投入して遠心力により締め固めた遠心力成形体及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電所の微粉炭燃焼ボイラから副産物として多量に産出されるフライアッシュは、セメント混和材やコンクリート用骨材等に一部有効利用されているものの、大部分が埋め立て等の廃棄処分されている。セメント混和材として用いられるフライアッシュは、フライアッシュ粒子が平滑かつ球状であるためコンクリートのワーカビリティーが向上すること、コンクリート組織が緻密化し、長期強度が増大すると共に、水密性、化学薬品に対する抵抗性等が向上することなど、コンクリートとして優れた特性を多く有している。しかし、フライアッシュをコンクリートに多量に混合した場合には、凝結の遅延、初期強度の低下、低温環境下における強度発現の遅れ等の問題があり、自ずとその混合量には制限があり、フライアッシュの大量使用には結びついていないのが現状である。
【０００３】
一方、従来遠心力成形によって製造されるコンクリートパイルは、その製造時に遠心力によってスラッジを発生させる。このスラッジは、セメントや砂などの微粉部分を２０〜４０重量％も含有し、強アルカリ性であるため、工場外にそのまま廃棄することは公害防止上できず、固形分を沈殿濾過した後、上澄み液は中和処理して排水し、沈殿物は産業廃棄物として投棄しているが、この処理に多くの時間と経費を掛けている。また近年、産業廃棄物としての投棄が各種規制強化により困難な状況となっている。
【０００４】
ところで、近年、スラッジを皆無にする混和材が開発、商品化され、一部で使用されている。例えば、商品名「スラリーロック」（（株）小野田製）、商品名「アサノＮＳ」（日本セメント（株）製）、商品名「デンカ・プラスメリット」（電気化学工業（株）製）がある。しかしながら、材料コストが高くなるということからポール・パイル業界に浸透はしてない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記二つの課題を解決すべく鋭意研究の結果、産業廃棄物であるフライアッシュ原粉を大量使用するにも係わらず、強度発現の良好な遠心力成形コンクリート製品を提供すると共に、製造工程において、スラッジの排出を殆ど皆無にし、スラッジ処理の手間及び費用を著しく低減し、且つ材料コストの高くない遠心力成形体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、コンクリートを型枠に盛り込み投入して、遠心力によりコンクリートを締め固めて製造される遠心力成形体において、コンクリート１ｍ³ 当たりセメントを２００〜５００ｋｇ、フライアッシュを６０〜４００ｋｇ用いることを特徴とする遠心力成形体を提供する。
【０００７】
また本発明はコンクリートを型枠に盛り込み投入して、遠心力によりコンクリートを締め固めて製造される遠心力成形体において、ノロ層の占める割合が遠心力成形体の厚みの１５〜３５％であることを特徴とする遠心力成形体を提供する。
【０００８】
この発明において、フライアッシュ／セメント重量比を３０〜１５０％とすることが好ましく、さらに水セメント比を３５〜７０とし、コンクリート１ｍ^３当たりフライアッシュを１００〜３００ｋｇ、セメントを２５０〜４００ｋｇ用いることがより好ましい。
【０００９】
またこの発明において、ポリカルボン酸系高性能減水剤を（セメント＋フライアッシュ）量の０．４〜１．６％用いることが好ましく、フライアッシュの特性が、ブレーン比表面積で２５００〜６０００ｃｍ²／ｇとすることが好ましい。
【００１０】
さらに本発明は、スランプ２ｃｍ〜１０ｃｍのコンクリートを型枠に盛り込み投入して遠心力によりコンクリートを締め固めて遠心力成形コンクリート製品を製造する方法において、フライアッシュをコンクリート１ｍ³ 当たり６０〜４００ｋｇを用いることを特徴とする遠心力成形体の製造方法を提供する。
【００１１】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明で使用するフライアッシュは、ＪＩＳで規定されるフライアッシュは勿論、通常原粉と称されるフライアッシュが使用でき、これらフライアッシュを分級等により粒度を調整したものであっても良い。フライアッシュのブレーン比表面積は、２５００〜６０００ｃｍ²／ｇがよく、好ましくは３０００〜５５００ｃｍ²／ｇがよい。ブレーン比表面積が２５００ｃｍ²／ｇ未満ではフライアッシュの粒径が悪く、未燃カーボンが多く、セメント減水剤を多量に添加しなければ所定スランプ得られない。しかし、一方セメント減水剤を多量に添加すればコンクリートは凝結遅延を起こし、所定の圧縮強度が得られなくなる。またブレーン比表面積６０００ｃｍ²／ｇを越えるものは、粉砕および分級等の工程を経なければならず産業廃棄物であるフライアッシュを加工する手間やコストがかかり過ぎて有効利用が難しくなる。
【００１３】
コンクリート混練りに用いるセメントは、各種ポルトランドセメント、各種混合セメントのいずれをも用いることができるが、通常は普通ポルトランドセメントを用いる。
【００１４】
本発明で用いるポリカルボン酸系セメント分散剤としては、市販されているものでよく、例えば、商品名チューポールＨＰ−１１（竹本油脂社製）、ダーレックス・スーパー２００（グレースジャパン社製）、マリアリムＡ−６０（日本油脂社製）、マリアリムＡ−２０（日本油脂社製）、マイティー２０００ＷＨＺ（花王社製）、レオビルドＳＰ−８Ｓ（ポゾリス物産社製）等が上げられる。上記ポリカルボン酸系のセメント分散剤は、セメント粒子の分散型を保持し、粒子間摩擦を低減させる。分散剤の量は（セメント＋フライアッシュ）量の０．４〜１．６％が好ましく、１．６％以上では製造コストが高くなり好ましくない。また、０．４％以下ではスランプが２ｃｍ以下となり作業性が悪化する。
【００１５】
本発明の製造方法は盛り込み式遠心力成形法である。コンクリートパイル等の中空コンクリート製品を製造する際に、従来より行われている盛り込み式遠心力成形法は、型枠を二つ割にして一方の型枠に組立られた鋼線を挿入し、この半割り状型枠内に混練りした硬練りコンクリートをベルトコンベヤーやスクリュウーコンベヤー等により投入した後、他方の型枠と一体化させて、この型枠を高速回転させることにより、遠心力でコンクリートを締め固め、混練り水の一部を絞り取ることにより密実なコンクリート製品を得るというものである。
【００１６】
また、盛り込み式では、ポンプ圧送式とは異なり型枠に打ち込んだコンクリートが流れ出さないようにすると共に、排出スラッジ量をできるだけ減らそうとして、単位水量を著しく減らしている。その結果盛り込み式はスランプ２〜６ｃｍのコンクリートが用いられている。従って、遠心力成形による排出スラッジ量はポンプ圧送式と比べると少なくはなるが、それでも４５〜６０ｋｇ／ｍ³発生している。一方、スランプを２ｃｍ未満（特にゼロスランプ）にすれば排出スラッジ量を大幅に減らせるが作業性の面で問題がでてくる。
【００１７】
本発明の製造方法を実施するには、単位セメント量２００〜５００ｋｇ／ｍ³、フライアッシュ６０〜４００ｋｇ／ｍ³ を砂の容積置換で用いる。フライアッシュの添加量が６０ｋｇ／ｍ³ 未満では遠心成形中に供試体内面に集まってくるスラッジを内面に張り付けておくだけの粉体量ではなく、遠心力成形後、多量のスラッジが排出される。また、フライアッシュの添加量が４００ｋｇ／ｍ³ を越えると、セメント減水剤を多量に添加しなければ所定スランプが得られなくなる。セメント量を減らしてフライアッシュを４００ｋｇ／ｍ³ を超える量でコンクリートが練れたとしても蒸気養生後及びオートクレーブ養生後の強度が規格値を大幅に下回ってしまう。
【００１８】
また、フライアッシュ／セメント重量比を３０％以下にした場合には、スラッジレスにはならない場合があり、また１５０％以上入れた場合、相対的にセメント量が少なくなり強度が不十分となる。
【００１９】
さらに、水セメント比３５〜７０％、フライアッシュを砂の容積置換で１００〜３００ｋｇ且つ単位セメント量を２５０〜４５０ｋｇにすると分散剤の使用量が少なくなり、即ち製造コストが低くなり、また強度的にも充分であり、作業性も良く、より好ましい。
【００２０】
高性能減水剤とフライアッシュとをそれぞれ特定量添加したスランプ２〜１０ｃｍのコンクリートをベルトコンベヤーやスクリューコンベヤーなどにより半割した型枠に投入し、他方の型枠と一体化させて、この型枠を回転させて遠心力成形する。遠心力は最大３５Ｇとするのが好ましく、例えば、初速１〜５Ｇで１〜４分、中速５〜１５Ｇで１〜６分、高速１５〜３５Ｇで１〜４分、とするのが良い。
【００２１】
このようにして遠心力成形を実施すると、遠心力成形により絞り出されたコンクリート中の無機微粉末（セメントや細骨材）とスラッジが一体となって、コンクリート成形体中空部の内周面に一様に張り付く。以下この層をノロ層と呼ぶ。この結果、遠心力成形後に排出されるスラッジが殆ど皆無となる。本発明の遠心力成形体はコンクリート成形体中空部の内周面に一様に張り付いたノロ層の製品厚みに占める割合が１５〜３５％である。コンクリート成形体中空部の内周面に一様に張り付いたノロ層の製品厚みに占める割合が１５％未満というのは、遠心力成形後にスラッジが排出された製品を意味している。ノロ層の占める割合が３５％を越えると、コンクリートの分離が著しくなり、オートクレーブ養生後の強度低下が認められる。
【００２２】
従来の遠心力成形体は製品厚みに占めるノロ層の割合は５％程度である。コンクリートに遠心力が加わると重力差、比重差により外側へ粗骨材、細骨材の一部、セメントの一部が移動する。又、内側へは多量の水、微粉（セメントや細骨材）、減水剤が移動する。最も内側の部分は遠心力によって移動してきた物で水セメント比の大きいペースト状のものである。従来の遠心力成形体の製造方法では、このペースト状のものは内側に張り付いていることができずに内面を滑り落ち、スラッジとして製品の外へ排出される。しかし、本発明の遠心力成形体はフライアッシュが多量に使用されているため、コンクリートに遠心力が加わると、フライアッシュは多量の水と微粉（セメントや細骨材）、減水剤とともに内側へ移動しクリーム状のペーストとなって内側に張り付き、粘性が高いので内面を滑り落ちない。従ってスラッジが発生しない。
【００２３】
また、フライアッシュのほとんどが内側へ移動するためオートクレーブ養生後製品はノロ層とコンクリート層の色がくっきりと別れ、ノロ層とコンクリート層明確に区別できる。
【００２４】
なお、本発明の遠心力成形コンクリートの養生方法は、特に限定されず、通常の養生をすれば良く、水中養生、蒸気養生、オートクレーブ養生などを採用すればよい。
【００２５】
以下本発明を実施例に基づき詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
【００２６】
【実施例】
表１に示すフライアッシュを用い、表２に示すコンクリート原料を混合して、１５０秒間強制ミキサーで混練りし、得られたコンクリートの排出直後のスランプを及び１５分後のスランプを測定した。結果を表３に示す。尚、セメント分散剤は単位水量の一部として用いた。また、表２においてポリカルボン酸系分散剤の添加量は単位セメント量とフライアッシュ量の合量に対する割合を示す。また、細骨材率とは細骨材容積／骨材容積を示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
〈使用材料〉
セメント：普通ポルトランドセメント（秩父小野田社製比重：３．１６）
フライアッシュ：原粉
細骨材：陸砂（静岡産比重：２．５８ＦＭ：２．４８）
粗骨材：砕石（茨城産比重：２．６５ＦＭ：６．６６）
セメント分散剤：ポリカルボン酸系セメント分散剤チューポールＨＰ−１１
（竹本油脂社製）
【００２９】
【表２】

【００３０】
【表３】

【００３１】
次に該コンクリートを１６ｋｇ計り取り、遠心力供試体用型枠（小型試験管：直径２０ｃｍ、長さ３０ｃｍ）に投入し、遠心力によりコンクリートを筒状に成形した。コンクリート練り混ぜから５分後、遠心力は２Ｇで１．５分間、１０Ｇで２分間、１５Ｇで２分間、３０Ｇで１．５分間順次かけて遠心成形した。その後、排出されるスラッジを測定した。この結果を表４に示す。次にコンクリート練り混ぜから１５分後に遠心力は２Ｇで１．５分間、１０Ｇで２分間、１５Ｇで２分間、３５Ｇで１．５分間順次かけて遠心成形した。その後、排出されるスラッジを測定し、遠心力３０Ｇとで排出スラッジ量を比較した。この結果を表４に示す。
【００３２】
【表４】

【００３３】
遠心力により成形した供試管は、常圧蒸気養生後、オートクレーブ養生を行い、次いで蒸気養生後及びオートクレーブ養生後室温まで冷却し、圧縮強度試験を行った。これらの試験結果を表５に示す。常圧蒸気養生条件は、前置き３時間、昇温２０℃／ｈ、最高温度６５℃、最高温度保持時間３ｈ、降温２０℃／ｈとした。オートケレーブ養生条件は昇圧５ｋｇ／ｃｍ² 、保持時間６時間、降圧５ｋｇ／ｃｍ² ＊ｈとした。
【００３４】
【表５】

【００３５】
表３、表４、表５より本発明の遠心力成形体においては、コンクリート練り混ぜから５分後に遠心力成形した場合も、コンクリート練り混ぜから１５分後に遠心力成形した場合もスラッジの排出量は０であることが判る。
比較例１、２からフライアッシュが１００ｋｇ／ｍ³以下ではスラッジが発生し、比較例３、５からフライアッシュが４００ｋｇ／ｍ³以上である場合はスラッジ排出量は０であるが蒸気養生後、およびオートクレーブ養生後共に圧縮強度が小さく、また分散剤を多量に添加しなければ所定スランプが得られないことがわかる。
【００３６】
第１図は実施例１〜１０、比較例１〜５の水セメント比とフライアッシュ／セメント比の関係を示すグラフである。図１において斜線領域がスラッジレスとなる領域である。図１よりスラッジレスとなる範囲はフライアッシュ／セメント比で約３０〜１５０の範囲であることが判る。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、産業副産物であるフライアッシュ原粉を大量に活用できると共に、遠心力成形体の製造において排出されるコンクリートスラッジを皆無にし、従来の遠心力成形製品と同等またはそれ以上の強度を有する遠心力成形体を提供できる。また、高価な混和材を用いることなく低コストに製造可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】スラッジレスとなる領域の水セメント比とフライアッシュ／セメントの関係を示す図である。

Claims

コンクリートを型枠に盛り込み投入して、遠心力によりコンクリートを締め固めて製造される遠心力成形体において、水セメント比を３５〜７０％とし、コンクリート１ｍ^３当たりフライアッシュを１００〜３００ｋｇ、セメントを２５０〜４００ｋｇ及びフライアッシュ／セメント重量比３０〜１５０％のコンクリートを用いることを特徴とする遠心力成形体。
前記コンクリートがスランプ２ｃｍ〜１０ｃｍであることを特徴とする請求項１記載の遠心力成形体。
スランプ２ｃｍ〜１０ｃｍのコンクリートを型枠に盛り込み投入して遠心力によりコンクリートを締め固めて遠心力成形コンクリート製品を製造する方法において、フライアッシュをコンクリート１ｍ^３当たり６０〜４００ｋｇ用いることを特徴とする遠心力成形体の製造方法。