JP4889549B2

JP4889549B2 - 遠心成形コンクリート製品

Info

Publication number: JP4889549B2
Application number: JP2007094130A
Authority: JP
Inventors: 達治棚橋; 誠一長岡
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2008247709A

Description

本発明は遠心成形コンクリート製品に関し、さらに詳しくは、遠心成形時におけるスラッジの発生が少ない上、内面仕上がり性が良好で、かつ高強度の遠心成形コンクリート製品に関する。

パイル、ポール、ヒューム管等の円筒形状を呈するコンクリート製品の製造方法としては、遠心成形方法が広く採用されている。この方法はコンクリートの充填された型枠を、長軸を回転軸として回転させた際に発生する遠心力を締固めに利用するものである。
ところで、圧縮強度１００Ｎ／ｍｍ²以上の高強度コンクリート製品を得る方法として、セメントに硫酸カルシウムと平均粒径1μｍ以下のシリカフュームを併用して加え、水／セメント比０．２５以下のコンクリート配合物を調製し、成形後蒸気養生する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、このようなコンクリート配合物は、水／結合材比が極めて小さいことや、比表面積の非常に大きいシリカフュームを混和するために、コンクリートの粘性が著しく大きくなる。このようにコンクリートの粘性が大きいコンクリート配合物を使用して遠心成形した場合、コンクリートの締め固めが極めて難しく、場合によっては締め固めによる成形が不可能となる。また、成形できた場合にも、固形分の多いスラッジ水が多く排出され、内面の仕上がりが悪いばかりでなく、スラッジ水にはコンクリートの強度発現に寄与するセメントやシリカフュームが多く含まれる。したがって、高強度の遠心成形コンクリート製品を得るには、スラッジ固形分の排出が少ないコンクリート配合物を使用する必要がある。また、排出されるスラッジ水はセメントなどの固形分を多く含むためその処理が大きな問題となっている。
一方、シリカフュームは、コンクリートに混和すると、その高いポゾラン活性やマイクロフィラー効果により硬化体が緻密化されることから、コンクリートの強度発現に大きく寄与し、また、ボールベアリング効果により低水／結合材比においてもコンクリートの練混ぜが可能となるという利点がある。

特開昭５９−２０２８１０号公報

本発明は、このような状況下で、低水結合材比下でも流動性が良好なコンクリート配合物を用い、遠心成形時におけるスラッジの発生が少ない上、内面仕上がり性が良好で、かつ高強度の遠心成形コンクリート製品を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定比率のシリカフュ−ムとフライアッシュＩ種と硫酸カルシウムとを、セメントに対して特定の割合で用いることによりその目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成にするに至った。
すなわち、本発明は、
（１）（Ａ）セメント、（Ｂ）硫酸カルシウム、（Ｃ）シリカフューム、（Ｄ）フライアッシュＩ種、（Ｅ）骨材及び水を含むコンクリート配合物を遠心成形してなるコンクリート製品であって、前記（Ｂ）成分、（Ｃ）成分、（Ｄ）成分を１００：［５５〜６５］：［３５〜４５］の質量比で含有し、これら３成分の合計量が（Ａ）成分のセメント１００質量部に対し１０〜２０質量部であり、かつ、コンクリート配合物において、水／［（Ａ）成分＋（Ｂ）成分＋（Ｃ）成分＋（Ｄ）成分］質量比が０．２５未満であることを特徴とする遠心成形コンクリート製品、
（２）コンクリート配合物が、さらに（Ｅ）減水剤を含む上記（１）に記載の遠心成形コンクリート製品、
（３）ＪＩＳＡ１１３６「遠心力締固めコンクリートの圧縮試験方法」に準じて測定した圧縮強度が１１０〜１３０Ｎ／ｍｍ²程度である上記（１）又は（２）に記載の遠心成形コンクリート製品、
を提供するものである。

本発明によれば、低水／結合材比下でも流動性が良好なコンクリート配合物を用い、遠心成形時におけるスラッジの発生が少ない上、内面仕上がり性が良好で、かつ高強度の遠心成形コンクリート製品を提供することができる。

本発明の遠心成形コンクリート製品は、（Ａ）セメント、（Ｂ）硫酸カルシウム、（Ｃ）シリカフューム、（Ｄ）フライアッシュＩ種、（Ｅ）骨材及び水を含
むコンクリート配合物を遠心成形してなるコンクリート製品であり、まず、前記コンクリート配合物について説明する。
［コンクリート配合物］
当該コンクリート配合物において、（Ａ）成分として用いられるセメントについては特に制限はなく、従来遠心成形コンクリート製品に使用されているセメントの中から、コンクリート製品の用途に応じて、適宣選択することができる。
このようなセメントとしては、例えば、普通、中庸熱、低熱、早強、超早強、耐硫酸塩など各種ポルトランドセメント、高炉セメントやフライアッシュセメントおよびシリカセメントなどの混合セメントなどから選ばれる少なくとも一種を挙げることができる。

当該コンクリート配合物において、（Ｂ）成分の硫酸カルシウムとしては、例えば石膏を用いることができ、この場合は無水、二水、半水いずれも用いることができる。また、ブレーン値は３０００〜８０００ｃｍ²／ｇの範囲にあるものが好ましい。

当該コンクリート配合物において、（Ｃ）成分として用いられるシリカフュームは、金属シリコンやフェロシリコンの製造時に副生される非晶質二酸化珪素を主成分とする粒径約０．１〜０．３μｍの球状超微粒子材料であり、コンクリートに混和すると、その高いポゾラン活性やマイクロフィラー効果により硬化体が緻密化され、強度が増進する。しかし、前述の如く、比表面積の非常に大きいシリカフュームは、コンクリートの粘性を著しく大きくし、遠心成形性を悪くする。

そこで、本発明においては、シリカフュームとともに（Ｄ）成分としてフライアッシュＩ種を使用する。フライアッシュＩ種は、石炭火力発電の副産物である
フライアッシュのうち、４５μｍふるい残分（網ふるい法）が１０％以下であり、比表面積（ブレーン方法）が５０００ｃｍ²／ｇ以上の粉末度を有し、シリカ及びアルミナを主成分とする球形の微粒子混和材料である。
当該フライアッシュＩ種は、シリカフュームより大きい粒径の球形微粒子であ
り、これをシリカフュームとともに使用することで本発明のコンクリート配合物は粘性が低減でき、遠心成形時におけるスラッジ水の発生が抑えられる。また、フライアッシュＩ種は、シリカフュームと同様、ポラゾン活性を有するためコン
クリートの強度増進に寄与し、ボールベアリング効果により低水／結合材比であってもコンクリート配合物の流動性が改善できる。
本発明で使用するフライアッシュＩ種は、コンクリート配合物の粘性低減効果
および初期強度の発現性の観点から最大粒径２０μｍ以下に粒度調整されたものであることが好ましい。

遠心成形に適し、かつ高強度の遠心成形コンクリート製品が得られる本発明のコンクリート配合物は、上記（Ｂ）成分、（Ｃ）成分、（Ｄ）成分を１００：［５５〜６５］：［３５〜４５］の質量比で含有し、これら３成分の合計量が（Ａ）成分のセメント１００質量部に対し１０〜２０質量部であることを特徴とする。
これらの配合比率をはずれると、固形分の多いスラッジ水が多く排出され、内面の仕上がりが悪くなるなど遠心成形性が不良となったり、遠心成形コンクリートの強度が不十分になったりする。

当該コンクリート配合物において、（Ｅ）成分として用いられる骨材には細骨材及び粗骨材がある。前記細骨材としては、例えば、通常のモルタルやコンクリートに使用されている山砂、陸砂、海砂、川砂、砕砂、高炉スラグ細骨材、フェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材や電気炉酸化スラグ等が挙げられる。上記細骨材は、ＪＩＳＡ１１０３「骨材の微粒分量試験方法」の方法により求められる微粒分量が５質量％以下であるものが好ましく、さらに好ましくは、３質量％以下である。一方、粗骨材としては、例えば、川砂利、山砂利、陸砂利、海砂利、砕石、高炉スラグ粗骨材、電気炉酸化スラグ等が挙げられる。
また、使用する細骨材、粗骨材ともに所要強度を満足できる品質を持ったものを選定する。

当該コンクリート配合物における、セメント、細骨材及び粗骨材の含有量については特に制限はないが、高強度コンクリートであることを考慮し、水／［（Ａ）成分＋（Ｂ）成分＋（Ｃ）成分＋（Ｄ）成分］質量比は、０．２５未満であることが好ましい。該質量比が０．２５未満であれば、所望の強度を有する遠心成形コンクリート製品を得ることができる。該質量比の下限は、練り混ぜに要する労力や練り上がったコンクリートのハンドリング性などを考慮すると、通常０．１５程度である。

また、当該コンクリート配合物には、所望により（Ｆ）成分として減水剤を含有させることができる。この減水剤としては、高性能減水剤や、ポリカルボン酸塩系減水剤である高性能ＡＥ減水剤が挙げられ、リグニンスルホン酸塩等の一般的な減水率の小さい減水剤は効果が得られにくい。高性能減水剤とは、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酸塩系のいずれかを主成分とするものである。

ポリアルキルアリルスルホン酸塩系高性能減水剤には、メチルナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、及びアントラセンスルホン酸ホルマリン縮合物等があり、市販品としては電気化学工業（株）社製商品名「ＦＴ−５００」とそのシリーズ、花王（株）社製商品名「マイティ−１００（粉末）」や「マイティ−１５０」とそのシリーズ、第一工業製薬（株）社製商品名「セルフロー１１０Ｐ（粉末）」、竹本油脂（株）社製商品名「ポールファイン５１０Ｎ」など、山陽国策パルプ（株）社製商品名「サンフローＰＳ」とそのシリーズなどが代表的である。藤沢薬品工業（株）社製商品名「パリックＦＰ２００Ｈ」シリーズの芳香族アミノスルホン酸塩系高性能減水剤もこのカテゴリーに入るものである。メラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩系高性能減水剤には、グレースケミカルズ社製商品名「ＦＴ−３Ｓ」、昭和電工（株）社製商品名「モルマスターＦ−１０（粉末）」や「モルマスターＦ−２０（粉末）」が挙げられる。
ポリカルボン酸塩系高性能ＡＥ減水剤としては、（株）エヌエムビー社製商品名「レオビルドＳＰ８」シリーズ、（株）フローリック社製商品名「フローリックＳＦ５００」シリーズ、竹本油脂（株）社製商品名「チュポールＨＰ８，１１」シリーズ、グレースケミカルズ（株）社製商品名「ダーレックススーパー１００，２００，３００，１０００」シリーズ、及び花王（株）社製「マイティ２１ＷＨ，３０００Ｓ」などがあり、その他の市販品も使用される。
高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤の使用量は、前記の（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分、（Ｄ）成分の合計１００質量部に対し、通常１．０〜３．０質量部程度である。

次に、当該コンクリート配合物を用いて、遠心成形コンクリート製品を製造する方法について説明する。
［遠心成形コンクリート製品の製造方法］
まず、当該コンクリート配合物に用いる各成分を、所定の割合の配合で一軸式又は二軸式の強制練りパグミル型ミキサ、強制練りパン型ミキサなどを用いて混練りすることにより、当該コンクリート配合物を調製する。
次いで、このコンクリート配合物を遠心成形型枠に投入して遠心成形を行う。遠心成形の条件に特に制限はなく、得られる遠心成形コンクリート製品の用途に応じて、従来使用されている条件の中から適宜選択すればよい。遠心条件は、通常、０．５Ｇ〜４０Ｇ程度にて５〜４０分間程度であるが、細密充填の面から、低速回転から、順次高速回転にすることが好ましい。
遠心成形終了後、遠心成形体は、室温にて２〜６時間程度放置したのち、蒸気養生を行うことが好ましい。具体的な養生条件としては、１時間当たり、１０〜３０℃程度の昇温速度で、６０〜８０℃程度に昇温して２〜６時間程度保持し、次いで、自然冷却して、成形体を脱型する。
このようにして、ＪＩＳＡ１１３６「遠心力締固めコンクリートの圧縮試験方法」に準じて測定した圧縮強度が１１０〜１３０Ｎ／ｍｍ²程度である遠心成形コンクリート製品を得ることができる。
本発明の遠心成形コンクリート製品は、遠心成形時におけるスラッジの発生が少ない上、内面仕上がり性が良好で、かつ高強度であり、例えばパイル、ポール、ヒューム管などに用いられる。

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが本発明は、これらの例によって、なんら限定されるものではない。
なお、遠心成形性及びコンクリート試験体の圧縮強度は、以下に示す方法に従って求めた。
（１）遠心成形性
遠心成形終了後、コンクリート試験体の内面仕上がり性で評価した。内面の仕上がり性は目視によって判断し、試験体内面にモルタルの波打ちやダレといった現象が見られたものは不良とした。
（２）コンクリ−ト試験体の圧縮強度
蒸気養生後、７日間自然放冷したコンクリート試験体（材齢７日）について、ＪＩＳＡ１１３６「遠心力締固めコンクリート圧縮試験方法」に準じて圧縮試験を行い、圧縮強度を測定した。

また、使用した材料を下記に示す。
セメント；普通ポルトランドセメント、密度：３．１６ｇ／ｃｍ³
細骨材；静岡県掛川産、山砂、密度：２．６０ｇ／ｃｍ³
粗骨材；茨城県岩瀬産、砕石、密度：２．６６ｇ／ｃｍ³
硫酸カルシウム；天然無水石膏、ブレーン値：７０００ｃｍ²／ｇ
シリカフューム；Ｅｌｋｅｍ社製マイクロシリカ９４０Ｕ、ＢＥＴ比表面積：１５ｍ²／ｇ
フライアッシュＩ種；ファイナッシュＦＡ２０（四国電力社製、最大粒径２０
μｍに粒度調整されたフライアッシュ）
減水剤；ナフタリンスルホン酸系高性能減水剤（花王社製「マイティ１５０」）

実施例１〜７及び比較例１〜６
表１及び表２に示す配合組成のコンクリート配合物を調製した。材料の投入及び練り混ぜ手順は、まずセメント、細骨材、粗骨材、硫酸カルシウム、シリカフューム及びフライアッシュＩ種を表１及び表２に示す割合で二軸強制練りミキサ
に投入し、３０秒間攪拌したのち、練り混ぜ水及び高性能ＡＥ減水剤を表１に示す割合で投入して３分間練り混ぜ、コンクリート配合物を調製した。
次に、このようにして得られたコンクリート配合物を、遠心成形型枠（直径２０ｃｍ×高さ３０ｃｍ）に投入後、２Ｇ（５分）、６Ｇ（１分）、１２Ｇ（１分）及び２０Ｇ（５分）の条件で遠心成形を行った。成形終了後は内面の仕上がり性を確認した。また、成形の終了したコンクリートは、前置き４時間、昇温速度２０℃／ｈ、最高温度８０℃、最高温度４時間保持の条件で、蒸気養生を行い、自然放冷後に脱型してコンクリート試験体を作製した。コンクリート試験体は7日間気中にて２次養生を行った後に圧縮強度を求めた。
その結果を表２に示す。

表２から分かるように、本発明の遠心成形コンクリート製品（実施例１〜７）は、いずれも遠心成形性が良好であって、圧縮強度が大きい。

実施例８、９及び比較例７、８
表３に示す配合組成のコンクリート配合物を実施例１と同じ手順で調製し、また実施例１と同様に、得られたコンクリート配合物を遠心成形し、コンクリート試験体の圧縮強度を求めた。
その結果を表４に示す。

表２及び表４から分かるように、本発明で規定する質量比で含有された硫酸カルシウム、シリカフューム及びフライアッシュＩ種の合計量が、セメント１００
質量部に対して１０〜２０質量部であるときに本発明の効果が得られる。

本発明の遠心成形コンクリート製品は、遠心成形時におけるスラッジの発生が少ない上、内面仕上がり性が良好で、かつ高強度であり、例えばパイル、ポール、ヒューム管などに用いられる。

Claims

（Ａ）セメント、（Ｂ）硫酸カルシウム、（Ｃ）シリカフューム、（Ｄ）フライアッシュＩ種、（Ｅ）骨材及び水を含むコンクリート配合物を遠心成形してなるコンクリート製品であって、前記（Ｂ）成分、（Ｃ）成分、（Ｄ）成分を１００：［５５〜６５］：［３５〜４５］の質量比で含有し、これら３成分の合計量が（Ａ）成分のセメント１００質量部に対し１０〜２０質量部であり、かつ、コンクリート配合物において、水／［（Ａ）成分＋（Ｂ）成分＋（Ｃ）成分＋（Ｄ）成分］質量比が０．２５未満であることを特徴とする遠心成形コンクリート製品。
コンクリート配合物が、さらに（Ｆ）減水剤を含む請求項１に記載の遠心成形コンクリート製品。
ＪＩＳＡ１１３６「遠心力締固めコンクリートの圧縮試験方法」に準じて測定した圧縮強度が１１０〜１３０Ｎ／ｍｍ²程度である請求項１又は２に記載の遠心成形コンクリート製品。