JP4555975B2 - 高耐久コンクリートとその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)硬化コンクリートが所定強度発現した後、凍結乾燥法によって該コンクリート中の水分を除去する工程、上記コンクリートをセメント水和物と反応するガスに接触させることによって水分を除去した空隙に反応生成物を形成する工程を有することを特徴とする高耐久コンクリートの製造方法。
(2)硬化コンクリートが所定強度発現した後、凍結乾燥法によって該コンクリート中の水分を除去する工程、水分を除去した空隙に超微粒子を充填する工程を有することを特徴とする高耐久コンクリートの製造方法。
(3)硬化コンクリートが所定強度発現した後、凍結乾燥法によって該コンクリート中の水分を除去する工程、上記コンクリートをセメント水和物と反応するガスに接触させることによって水分が除去された空隙に反応生成物を形成する工程、さらに、ガス接触した後の空隙に超微粒子を充填する工程を有することを特徴とする高耐久コンクリートの製造方法。
(4)上記(2)または(3)の方法において、水分を除去した空隙に超微粒子を充填する方法として、空隙の水分を除去したコンクリートを超微粒子懸濁液に加圧下で浸漬する高耐久コンクリートの製造方法。
(5)上記(2)〜(4)の製造方法において、水分を除去した空隙に超微粒子を充填した後に焼結処理する高耐久コンクリートの製造方法。
(6)上記(1)〜(5)の何れかの方法によって製造された高耐久コンクリート。
本発明の処理方法は、硬化コンクリートが所定強度発現した後、凍結乾燥法によって該コンクリート中の水分を除去する。凍結乾燥によって水分を除去する工程は所謂フリーズドライと呼ばれる方法であり、所定の強度に達したコンクリート構造物を容器内に入れて凍結処理し、これを真空加温処理して乾燥することによって水分を除去する工程である。この凍結乾燥法は食品などを凍結したままの状態で乾燥する方法と同じであり、通常の乾燥では液体状態で「蒸発」するのに対して、凍結乾燥では凍結したまま水分子が固体から気体に変化して「昇華」する。このように凍結乾燥は基本的には水分を先ず氷の結晶として凍結させ、それを真空条件下で、エネルギーを加え昇華することによって氷の結晶を水蒸気に変え、除去する方法である。真空を利用するので真空凍結乾燥とも呼ばれる。
図1に示すように、コンクリートは混練し成形した後、設計基準強度が発現するまで水中や蒸気など所定の養生がなされる。強度確認を終えた製品や硬化体はまず凍結処理を行う。凍結はコンクリート硬化体(以下、単にコンクリートとも云う)が凍結する温度環境下にコンクリートを置けば良い。なお、通常の水は0℃以下で凍結するが、微細孔に入った水分は凝固点降下現象が起こるため、これより低い温度が必要である。この冷却温度は概ねマイナス10℃〜マイナス50℃であるが、セメントの水和停止温度がマイナス10℃であることを考慮し、通常マイナス30℃程度で凍結することが経済的に好ましい。
凍結乾燥処理したコンクリート硬化体を密閉容器内に入れ、この容器内にセメント水和物に対して反応性を有するガスを導入してコンクリート硬化体をこの反応性ガスに接触させる。加圧下の接触によってコンクリート硬化体の空隙にガスが浸入し、セメント水和物と反応して空隙内部に反応生成物が形成される。このガス接触の温度は常温でもよく、100℃以下の加温下でも良い。なお、加温して反応を促進させることができる。ガス濃度は100%〜20%が適当であり、通常50%程度が好ましい。ガスは反応によって消費されるために圧力が下がる。そこで、100%ガスを装置内に適宜導入して室内を一定ガス濃度に保つようにすると良い。ガス接触の時間はコンクリート硬化体の大きさにもよるが、30分から6時間程度が適当である。
凍結乾燥処理したコンクリート硬化体を密閉容器内に入れ、加圧下で超微粒子の懸濁液にコンクリート硬化体を浸漬させることによって、水分が除去された空隙に超微粒子を充填することができる。圧力は概ね0.1〜1MPaであれば良く、通常は0.3〜0.5MPa程度で良い。この超微粒子の圧入によれば、上記ガス処理よりも比較的大きな空隙(気孔)を埋めることができる。なお、超微粒子の粒径はコンクリートの空隙の大きさにもよるが、一般的には概ね1μm以下であれば良い。
実施例1の凍結乾燥に代えて加熱乾燥(110℃、24時間)を行い、同様に超微粒子を圧入した。その結果、圧縮強度は48.9MPAであり、圧入前の強度(59.4MPa)と比べ17.7%の圧縮強度の減少となった。
SiF4の窒素希釈ガスによる処理を行わない以外は実施例2と同様の条件でモルタル供試体の凍結乾燥を行い、この供試体について濃度5%のCO2促進中性化試験、乳酸10%溶液中での耐酸性試験を行った。その結果、供試体の中性化深さは、7日後6.36mm、14日後7.32mm、28日後8.64mmであった。また、耐酸性試験の腐食深さは8.84mmであり、実施例2の結果に比べて中性化しやすく、また腐食しやすい。
実施例2の凍結乾燥に代えて加熱乾燥(110℃、24時間)を行い、SiF4ガス処理の後に中性化深さを測定した。その結果、中性化深さは28日後8.42mmであり、未処理の供試体に近い中性化深さであった。また、耐酸性試験の酸性浸食深さは6.4mmであった。
比較例1の処理をしたモルタル供試体を乳酸10%溶液に浸漬して長さ変化と目視による劣化開始時期を判定した。その結果、劣化は1日目から開始し、長さ変化は開始前が3.98cm、3日後が3.72cm、7日後が3.57cmであり、大きな長さ変化と目視変化を示し、耐酸性は非常に悪かった。
比較例1の処理をしたモルタル供試体を実施例5と同様に長さ変化と白華現象を観察した。その結果、収縮率は850μと大きく、実物大のコンクリート製品では乾燥収縮による引張り応力のためにひび割れが生じる大きな収縮率であることが判明した。また屋外暴露5日目の降雨後、翌日の晴天日から白華現象が観察された。
Claims (6)
- 硬化コンクリートが所定強度発現した後、凍結乾燥法によって該コンクリート中の水分を除去する工程、上記コンクリートをセメント水和物と反応するガスに接触させることによって水分を除去した空隙に反応生成物を形成する工程を有することを特徴とする高耐久コンクリートの製造方法。
- 硬化コンクリートが所定強度発現した後、凍結乾燥法によって該コンクリート中の水分を除去する工程、水分を除去した空隙に超微粒子を充填する工程を有することを特徴とする高耐久コンクリートの製造方法。
- 硬化コンクリートが所定強度発現した後、凍結乾燥法によって該コンクリート中の水分を除去する工程、上記コンクリートをセメント水和物と反応するガスに接触させることによって水分を除去した空隙に反応生成物を形成する工程、さらに、ガス接触した後の空隙に超微粒子を充填する工程を有することを特徴とする高耐久コンクリートの製造方法。
- 請求項2または3の方法において、水分を除去した空隙に超微粒子を充填する方法として、空隙の水分を除去したコンクリートを超微粒子懸濁液に加圧下で浸漬する高耐久コンクリートの製造方法。
- 請求項2〜4の製造方法において、水分を除去した空隙に超微粒子を充填した後に焼結処理する高耐久コンクリートの製造方法。
- 請求項1〜5の何れかの方法によって製造された高耐久コンクリート。
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