JP5373677B2 - 高強度プレキャストコンクリートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高強度プレキャストコンクリートの製造方法に関するものである。特に、圧縮強度が１３０Ｎ／ｍｍ^２を超える超高強度プレキャストコンクリート部材の製造方法に関するものである。

近年、超高層建築構造物等の用途に用いられるコンクリートとして、圧縮強度８０〜１２０Ｎ／ｍｍ^２又はそれ以上の高強度コンクリートが実用化されている。このような高強度コンクリートを用いたプレキャスト部材は、品質管理の行き届いた工場で製造されている。圧縮強度１１０〜１３０Ｎ／ｍｍ^２クラスの高強度プレキャストコンクリート部材は、コンクリート打設成形後、常温で４〜６時間前養生を行った後、１５〜２０℃／ｈの昇温速度で最高温度６０〜９０℃まで昇温し、最高温度で３〜９時間保持した後、８〜１２時間かけて徐冷し、脱型して気中又は水中養生を行うのが一般的である（例えば特許文献１）。前養生時間や昇温速度などにより広い範囲の記載がなされた特許文献も見られるが、いずれの場合も実施例は前記の範囲に収まっている（例えば特許文献２〜４）。

一方、圧縮強度が１３０Ｎ／ｍｍ^２を超えるような超高強度コンクリートでは、凝結始発まで１２時間以上かかるため、それまでに昇温を始めると十分な強度が得られないことが知られており、１２時間〜２日間の前養生時間が設けられている（例えば非特許文献１、２）。

最近では、圧縮強度が１３０Ｎ／ｍｍ^２を超える超高強度プレキャストコンクリート部材の需要が高まってきているが、１２時間以上の前養生を行う現行の養生方法では、部材の製造方法としては非効率である。

特開２００９−０７３７００号公報 特開２００７−２３８４３９号公報 特開２００８−２４７７０９号公報 特開２００８−１５６１６８号公報

日本建築学会大会学術講演梗概集（中国）２００８年９月，ｐｐ．８２９−８３０ 日本建築学会大会学術講演梗概集（東北）２００９年８月，ｐｐ．８８９−８９０

圧縮強度が１３０Ｎ／ｍｍ^２を超える超高強度プレキャストコンクリート部材を蒸気養生等の高温履歴を与えて促進養生することにより製造しようとするときに、凝結始発までに昇温すると強度低下が起こるため、１２時間以上の前養生が必要となり、効率的な製造ができなかった。したがって、十分な圧縮強度を発現することができ、かつ養生時間を短縮して効率的に、圧縮強度が１３０Ｎ／ｍｍ^２を超える超高強度プレキャストコンクリート部材を製造する方法が望まれている。

そこで、上記のような問題点に鑑みて、本発明は、１３０Ｎ／ｍｍ^２を超える圧縮強度の発現性を確保しつつ、養生時間を短縮して効率的に製造することのできる高強度プレキャストコンクリートの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、低発熱形セメントとポゾラン質微粉末とを含む結合材を用いた高強度プレキャストコンクリートの製造方法であって、コンクリートを打設成形した後、常温にて２〜４時間前養生し、５〜１０℃／ｈの昇温速度で最高温度６０〜９０℃まで昇温し、最高温度で３〜９時間保持した後、常温まで冷却して脱型することを特徴とする高強度プレキャストコンクリートの製造方法を提供する（請求項１）。

上記発明（請求項１）によれば、圧縮強度の低下を引き起こすことなく、前養生時間を短縮することができるため、概ね２４時間以内の脱型が可能となり、圧縮強度が１３０Ｎ／ｍｍ^２を超える超高強度プレキャストコンクリート部材を効率的に製造することができる。

なお、本発明において「コンクリート部材」には、例えば、細骨材及び粗骨材を含まないセメントペースト部材；少なくとも細骨材を含み、粗骨材を含まないモルタル部材；少なくとも細骨材及び粗骨材を含むコンクリート部材等が含まれる。

本発明によれば、前養生時間の短縮による圧縮強度の低下を引き起こすことなく、１３０Ｎ／ｍｍ^２を超える圧縮強度の発現性を確保しつつ、養生時間を短縮して効率的に製造することのできる高強度プレキャストコンクリートの製造方法を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について詳細に説明する。
本実施形態に係る高強度プレキャストコンクリートの製造に用いる結合材は、低発熱形セメントとポゾラン質微粉末とを含むものであり、高強度コンクリート用セメントとして市販されているもの（例えば、太平洋セメント社製：ＳＦＰＣ）を用いることができる。

上記低発熱形セメントとしては低熱ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント、石灰石微粉末を混合したセメントなどがあげられる。特に、高強度コンクリートの流動性や長期強度発現性に優れる点で、２ＣａＯ・ＳｉＯ_２含有量が３０〜６０質量％、３ＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３含有量が７質量％以下、３ＣａＯ・ＳｉＯ_２含有量が５０質量％以下のポルトランドセメントを用いることが好ましい。また、上記ポゾラン質微粉末も特に限定されるものではないが、例えば、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ等が挙げられる。一般に、シリカフュームやシリカダストは、その平均粒径が１．０μｍ以下であり、高強度コンクリート用セメントを調製するに際して粉砕等をする必要がなく、好適に用いることができる。高強度コンクリートの流動性の観点から、ポゾラン質微粉末のＢＥＴ比表面積は５〜２５ｍ^２／ｇ、特に好ましくは５〜１５ｍ^２／ｇであり、上記結合材中のポゾラン質微粉末の配合割合は５〜２５質量％であるのが好ましい。さらに、上記結合材には、低発熱形セメントに由来する石膏に、さらに石膏を加えて、ＳＯ_３換算で３〜６質量％の石膏を含むことが好ましい。

上記結合材に、水及び細骨材、並びに所望により粗骨材や各種混和剤を配合して混練し、型枠に打設して養生を行い、高強度プレキャストコンクリートの硬化体を得ることができる。

上記水の配合量（水結合材比）は特に限定されないが、結合材の全量に対して９〜２０質量％であるのが好ましい。水結合材比が９質量％未満であると、所望の流動性を確保するために減水剤の添加率を増加させる必要があり、それによりコストアップや凝結遅延が生じるおそれがある。また、２０質量％を超えると、硬化体の圧縮強度が十分に得られないおそれがある。

本実施形態において使用し得る細骨材としては、特に限定されず、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂等の砂系細骨材；各種スラグ細骨材；各種軽量細骨材；各種重量細骨材；再生細骨材又はこれらの混合物等を用いることができる。

本実施形態において所望により配合され得る粗骨材としては、特に限定されるものではなく、砂利、砕石、各種軽量粗骨材、各種重量粗骨材、各種スラグ粗骨材、再生粗骨材又はこれらの混合物等を用いることができる。

また、本実施形態において所望により配合され得る各種混和剤としては、特に水の配合量を極めて少なくし（９〜２０質量％）、かつ所定のフロー（モルタルフロー、スランプフロー等）を確保するために、減水剤を用いるのが好ましい。なお、減水剤の配合量は、所定のフローを確保し得るように適宜決定すればよい。

当該減水剤としては、例えば、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

さらに高強度プレキャストコンクリート部材が硬化後に収縮し、ひび割れ、変形等を生じることを防ぐため、収縮低減剤及び／又は膨張材を添加しても良い。その配合量は、収縮を抑える効果が得られるように適宜決定すればよい。当該収縮低減剤としては、例えば、低級アルキレンオキシド付加物系、グリコールエーテル系、ポリエーテル系等が上げられるが、これらに限定されるものではない。当該膨張材としては、例えば、石灰系、エトリンガイト系、石灰−エトリンガイト複合系等が上げられるが、これらに限定されるものではない。

本実施形態に係る高強度プレキャストコンクリートの使用材料の投入順序、使用するミキサ、練り混ぜ時間等は特に限定されず、プレキャストコンクリート部材の製造で通常行われている条件を採用することができる。練り混ぜたコンクリートは、鉄筋を配筋された又は無筋の型枠内に打設し、成形する。高強度プレキャストコンクリート部材がパイル、ポール、ヒューム管等の場合には遠心成形を行う。コンクリートの打設成形、遠心成形の方法やスランプフロー等の条件も特に限定されず、通常行われている方法、条件を採用することができる。

型枠に打設、成形されたコンクリート成形体は、常温、例えば１０〜３５℃の温度範囲で２〜４時間前養生を行った後、高温履歴を与えて促進養生を行う。促進養生は、例えば蒸気を用いて、５〜１０℃／ｈの昇温速度で最高温度６０〜９０℃まで昇温し、最高温度で３〜９時間保持した後、常温まで冷却する。

昇温速度が１０℃／ｈを超えると、高強度プレキャストコンクリート部材の圧縮強度の低下を招くおそれがあり、好ましくない。昇温速度が５℃／ｈに満たない時は、養生時間の短縮効果が十分に得られないので好ましくない。

最高温度及び最高温度での保持時間は、（最高温度）×（保持時間）が、２７０〜５４０℃・ｈとすることが好ましく、４５０〜５００℃・ｈとすることがより好ましい。（最高温度）×（保持時間）が２７０℃・ｈに満たない時は、十分な強度発現が得られないおそれがあり、好ましくない。（最高温度）×（保持時間）が５４０℃・ｈを超えるときは、養生時間の短縮効果が十分に得られないので好ましくない。

冷却は、２０℃／ｈ以下の降温速度で行うことが好ましい。降温速度が２０℃／ｈを超えると、高強度プレキャストコンクリート部材のひび割れや変形の原因となり、好ましくない。８時間以上の時間をかけて放冷することも可能であるが、脱型間での時間を短縮するため、１０〜２０℃／ｈの降温速度で冷却することが好ましい。

常温まで冷却した高強度プレキャストコンクリート部材は、型枠から脱型する。冷却の途中の、例えば４０℃で脱型してもよいが、高温での脱型はやけどなどの危険を伴うとともに、外気温との温度差によりひび割れを生じるおそれがあり、好ましくない。脱型後は、常温で気中養生を行う。脱型は、常温に降温したのち数時間から数日間、常温に放置した後に行っても良い。

上述した本実施形態に係る高強度プレキャストコンクリートの製造方法によれば、前養生の短縮による強度低下を引き起こすことなく、概ね１日の養生で脱型できるため、効率的な高強度プレキャストコンクリート部材の製造が可能となる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等に何ら限定されるものではない。

〔コンクリート組成物の配合〕
低発熱形セメントとポゾラン質微粉末とを含む高強度コンクリート用セメントＣ（太平洋セメント社製，製品名：ＳＦＰＣ）、細骨材Ｓ（砕砂，密度：２．５６ｇ／ｃｍ^３、吸水率：１．３０％）、粗骨材Ｇ（砕石，密度：２．６４ｇ／ｃｍ^３，実績率：５９％，粗骨材最大粒径：１０ｍｍ）、高性能減水剤ＳＰ（ＢＡＳＦポゾリス社製，製品名：ＳＰ−８ＨＵ）及び水Ｗ（水道水）を材料として用い、表１に示す配合に従って、コンクリート組成物を作製した。

［コンクリートの養生］
上述のようにして得られたコンクリート組成物をＪＩＳ−Ａ１１３２に規定される型枠に詰め、封緘状態で表２に示す温度履歴で蒸気養生を行った。２０℃に降温した後は、そのまま放置し、材齢７日（養生開始から１６８時間）で型枠から脱型し、圧縮強度試験に供した。

［圧縮強度の測定］
上述のようにして得られたコンクリート供試体（実施例１、２、比較例１、２）について、ＪＩＳ−Ａ１１０８に準拠して圧縮強度を測定した。
結果を表３に示す。

表３に示すように、前置き３時間、昇温速度２０℃／ｈの比較例１では、凝結始発前に高温に達するために硬化に異常を生じ、十分な圧縮強度が得られないが、前置き３時間であっても昇温速度が５〜１０℃／ｈの実施例１、２では、十分な前置き時間（１２時間）をとった比較例２と同等の圧縮強度が得られた。昇温速度が５〜１０℃／ｈの範囲であれば、凝結始発前に昇温しても硬化に異常を生じることなく強度発現性が得られるものと考えられる。

以上の結果から、低発熱形セメントとポゾラン質微粉末とを含む結合材を用いた１３０Ｎ／ｍｍ^２超クラスの高強度プレキャストコンクリートの製造において、常温での前養生を３時間程度としても、昇温速度を５〜１０℃／ｈの範囲とすることにより、十分な強度発現性を保ちながら、養生時間の短縮が図られることが判明した。

本発明の高強度プレキャストコンクリートの製造方法は、圧縮強度が１３０Ｎ／ｍｍ^２を超える超高強度プレキャストコンクリート部材の効率的な製造方法として有用である。

Claims (1)

1. 低発熱形セメントとポゾラン質微粉末とを含む結合材を用いた高強度プレキャストコンクリートの製造方法であって、
   コンクリートを打設成形した後、常温にて２〜４時間前養生し、５〜１０℃／ｈの昇温速度で最高温度６０〜９０℃まで昇温し、最高温度で３〜９時間保持した後、常温まで冷却して脱型することを特徴とする高強度プレキャストコンクリートの製造方法。