JP5739240B2 - コンクリート養生シートおよび養生方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート構造物の鉛直面及び水平面等の養生に用いられるコンクリート養生シートおよび養生方法に関するものである。

コンクリート養生の目的は、打設後の所定期間、コンクリートの表面の湿度及び温度を適切な状態に保つとともに、有害な力が作用しないように、外気条件である外気温度による寒暖差、日射、風等からコンクリート面を保護するものであり、コンクリートの硬化作用を十分に発揮させて、コンクリートの表面の品質を向上させる上できわめて重要である。

養生方法は、目的により大きく、（１）湿潤養生、（２）温度制御養生、（３）有害な作用に対する保護の３つに分類でき、このうち、湿潤養生には、さらに、水分を供給する方法と水分の蒸発を防止する方法とがある。

コンクリート中のセメントの水和に必要な水分量は、セメント重量の４０％程度であるといわれている。通常のコンクリートは、練上り時にはセメントの水和に対して十分な水分を保有しているが、打ち込まれたコンクリートの露出面から徐々に水分が蒸発し、水和に必要な水が不足する場合がある。また、コンクリートの強度、耐久性、水密性等の品質を高めるためには、できる限り長い湿潤状態を保つ必要がある。しかし、一般の構造物において、長期間湿潤養生を行うことは、施工性および経済性の面から困難である場合が多い。

水分を供給する方法には、水中、湛水、散水(噴霧)、湿布(鍵、養生マット)、湿砂養生などがある。

湿潤養生を比較的早い時期に打ち切ると、水和反応が終了する前にコンクリートは空気中にさらされ、冷たい外気や乾燥の影響により、ひび割れが発生する、または強度発現が遅くなる等の問題が発生するので、従来、このような養生を行うため、打設後のコンクリートの表面にシート若しくはマット等を設置し、水分の逸散防止または水分供給を行っている。

コンクリート養生マットは、発泡ウレタンとＰＰクロス、もしくは発泡ウレタンとＰＰクロスと不織布によるマットが市販されている。

また、コンクリート養生シートとしては、不織布や高吸水性ポリマー等の吸水性材料が使用され、下記特許文献に示すような約５ｍｍの厚さの発泡ポリウレタンシートの両面に不織布をサンドイッチ状に積層した３層構造のものや、高吸水性ポリマー等の吸水性材料を混用した不織布等のシート状物を作製し、打設コンクリート表面にこれを用いるものなどである。
特開昭６０−５１２６３号公報 特開昭６３−７０７６５号公報 特開平６−２１２７９９号公報 特開２００１−４８６７６号公報 特開２００７−７７７５４号公報 特開２００７−４６２７０号公報

前記特許文献１は、不織布とこの不織布とほぼ同一の面積を有する合成樹脂シートとの間に保水性の吸水材を混ぜ込んだ繊維集合体が介装された構造のマットを使用するものであり、吸水材はマグネシウムシリケート粉末等の多孔質硅酸塩粉末などとされる。

特許文献２は、吸水物資として、木材パルプ、レーヨン、木綿その他のセルロース系繊維及び／又は高吸水性ポリマーからなる群より選択されたもので、シート状体であるとされる。

特許文献３は、高吸水性重合体非嵩性成形物を１０〜５０重量％及び熱融着繊維を１５〜４０重量％含有する不織布を含んでおり、該不織布中における高吸水性重合体非嵩性成形物の含有量が不織布の片面から他方の面に向かって厚さ１ｍｍ当たり少なくとも２．５重量％の傾斜を以て減少していることを特徴とするコンクリートの養生シートで、コンクリート型枠を取り外した後の湿潤状態にあるコンクリート打設面に吸水性養生シートを装着し、次いで給水することにより該シートを水膨潤させてコンクリート面に密着せしめると共にコンクリート面を養生期間中湿潤状態に維持し、しかる後上記シートを剥脱する。

特許文献４は、透水性材料と不透水性材料の間に吸水性材料を積層してなるコンクリート養生シートにおいて、該吸水性材料がポリアルキレンオキシドとポリオールとをイソシアネート化合物と反応して得られるポリアルキレンオキシド変性物からなることを特徴とするコンクリート養生シートである。透水性材料が、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂およびポリエステル樹脂からなる群より選ばれた少なくとも１種の不織布、織物または有孔フィルムであり、不透水性材料が、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂およびポリウレタン樹脂からなる群より選ばれた少なくとも１種のフィルムである。

特許文献５は、型枠に予め付設した後、コンクリートを打設して使用されるコンクリートの養生シートにおいて、プラスチックフィルム又はシートの一方表面に水溶性ポリマー層を設けたものである。

特許文献６は、型枠に予め付設した後コンクリートを打設して使用されるコンクリートの養生シートにおいて、プラスチックフィルム又はシートと繊維シートとを積層してなるコンクリートの養生シートで、繊維シートは、不織布、織布又は網状のシート材から選択された１又は２以上の材料からなるか、ＰＥ、ＰＰ、ＰＥＴ又はナイロンの中の１種類若しくは２種類以上の材質からなる。

コンクリート養生として十分な水分を供給するために、頻繁に散水するのでは水の管理のための人件費等が高騰し、散水設備等の費用がかかる。

また、従来のコンクリート養生マットは、保湿性・保水性は主として発泡ウレタンが受け持つが、すぐに水分が蒸発してしまい、十分な湿潤養生ができない。

前記特許文献１に記載された吸水性シートでは、未だ充分な乾燥防止効果を発揮しない。この吸水シートは型枠を用いないスラブのコンクリート打設の際に用いられ、コンクリートの打設後、コンクリートの固まらない間に敷き詰められ、ブリージング水を除去し、一旦取り外した後にコンクリート面の仕上げを行う。更にその後、ブリージング水を含んだ養生シートをもう一度スラブの上に載置し乾燥を防止するものである。従って、この養生シートは取り付け時に既に吸水しているため、重くまた取扱い難い。そのため、スラブの上に置くことはできるが、スラブ下、柱面、梁面、壁面等に取り付けることは至難である。また、たとえこのように既に吸水膨潤してしまっている養生シートをコンクリート面に取り付けて散水しても、養生シートとコンクリート面を密着させることはできない。

さらに、吸水性シートを打設コンクリート表面に接触させ、コンクリート表面のブリージング水をいち早く吸収除去した上、シートを取り除き、露出したコンクリート面にセルフレベリング材を流布し効果的なセルフレベリングを達成しようとするもので、打設コンクリート表面を養生期間中、保湿・保水することを本来目的としておらず、又それを示唆もしていない。

特許文献２以下のコンクリート養生シートも同様であり、不織布では吸水性能が不十分であり、高吸水性ポリマー等の吸水性材料では、一度、吸水作用を行わせると、再利用できるものではない。さらに、有機物質であり、現場では有害なごみとなる。

本発明の目的は前記した従来工法の不都合を解消し、保水性を高め、湿潤作用が長く続くようにして、確実な養生が可能となるとともに、再利用が可能で経済性に富み、また、廃棄する際にも有害な物質となることがないコンクリート養生シートおよび養生方法を提供することにある。

前記目的を達成するため請求項１記載の本発明は、環境に害のない、再生可能な無機系材料としてベントナイト若しくはセピオライトによる膨潤性が高く、高い吸水性と保水性を有する粘土鉱物を使用し、該粘土鉱物の層の下側に吸水性を発揮するコンクリート養生マット層を設けたことを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、保水性の高い粘土鉱物をコンクリート養生マットと組み合わせることで、コンクリート養生マットのみの場合に比べて湿潤効果を長く発揮でき、確実な養生が可能となる。また、粘土鉱物は無機物であるから、廃棄する際にも有害な物質とならない。しかも、粘土鉱物の保水は何度も繰り返して行うことができ、再利用が可能である。

請求項２記載の本発明は、コンクリート養生マット層の養生マットは、発泡ウレタンとＰＰクロス、もしくは発泡ウレタンとＰＰクロスと不織布によることを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、養生マットは市販のものを利用でき、安価ですむ。

請求項３記載の本発明は、粘土鉱物の層の上側にも養生マット層を設け、粘土鉱物の層は、養生マットで挟み込むことを要旨とするものである。

請求項３記載の本発明によれば、粘土鉱物の層は、養生マットで挟み込むことでマット状もしくはシート状に成形が容易なものとなり、取扱いも簡単になる。

請求項４記載の本発明は、表面にアルミシート等の遮熱性の高いシートを組み合わせることを要旨とするものである。

請求項４記載の本発明によれば、遮熱性の高いシート（例えばアルミシート）と組み合わせることで、水分の蒸発を防ぐことができ、より保水性が高いものとなる。

請求項５記載の本発明は、コンクリート型枠を取り外した後の湿潤状態にあるコンクリート打設面に散水し、その上に、請求項１記載のコンクリート養生シートを敷設することを要旨とするものである。

請求項５記載の本発明によれば、コンクリート型枠を取り外した後の湿潤状態にあるコンクリート打設面に散水することでコンクリート打設面には十分な水があり、その上からベントナイト若しくはセピオライトによる粘土鉱物の層の下側に吸水性を発揮するコンクリート養生マット層を設けたコンクリート養生シートを敷設することで、前記水をまず、コンクリート養生マットが吸水し、それを粘土鉱物が吸水してここに保水される。

このようにして、表面に遮熱性の高いシート（例えばアルミシート）を設ける場合などで、上からの散水では十分マットまたはシートに水を十分行き渡らせることができない場合でも、保水を簡単かつ有効に行うことができる。

以上述べたように本発明のコンクリート養生シートおよび養生方法により、コンクリート養生マットだけの場合と比較して、保水性を高め、湿潤作用を長く維持することが可能となり、それによって確実な養生を可能とし、さらに廃棄の際に有害な物質を排出することもない。

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態を示す断面図で、ベントナイト若しくはセピオライトによる粘土鉱物１の層の下側に吸水性を発揮するコンクリート養生マット２の層を設けた。

ベントナイトは，海底・湖底に堆積した火山灰や溶岩が変質することで出来上がった粘土鉱物の一種で、ベントナイトという名称は、岩石名（鉱物集合体の総称）であり、その成分は地域や場所によって異なる。

成分構成としてはモンモリロナイトという鉱物を主成分とし、他に石英や雲母、長石、ゼオライト等の鉱物を含んでいる。多くの鉱物が混ざっているが、モンモリロナイトの持つ特異的な物性がそのままベントナイトの物性となっている。

ベントナイトの物性としては、膨潤性・増粘性、粘結性・吸水性、吸着性・懸濁安定性、陽イオン交換性、チクソトロピー性を挙げることができるが、Na型とCa型の２種類があり、それぞれの特性は異なり、Na型は、特に膨潤性・増粘性・懸濁安定性に優れ、Ca型は特に粘結性に優れている。

モンモリロナイトの結晶は、鉱物学的には八面体型含水層状珪酸塩鉱物で、理想的には次の化学式で表現される。
(Al_2-yMg_y)Si₄O₁₀(OH)₂・(M⁺.M_1/2 ²⁺)_ynH₂O
y＝0.2〜0.6
M:交換性陽イオンNa, K, Ca, Mg, Hなど
n :層間水の量

セピオライトは、含水マグネシウム珪酸塩を主成分とする粘土鉱物であり、化学組織は、Mg₈Si₁₂O₃₀(OH₂)₄(OH)₄ 6〜8H₂Oで、吸着性能、揺変性や可塑性に特異なレオロジー特性、乾燥固結性の三つの基本性質がある。

ベントナイトもセピオライトも膨潤性が高く、高い吸水性と保水性を有する粘土鉱物である。

ベントナイトの膨潤性を図７について説明すると、モンモリロナイトの層間陽イオンの種類により、膨潤のメカニズムが異なる。層間陽イオンがNa⁺の場合、結晶層を引きつける力がCa²⁺より弱く、当初Na⁺の水和力で水分子が入り込み、水の供給が充分であれば次々と水分子が入り込む。このようにして層間隔が増大し無限に膨潤する。一方、層間陽イオンがCa²⁺の場合、結晶層を引きつける力がNa⁺より強いものの、水和エネルギーがNa⁺より５倍強く２層の水分子までは容易に形成される。しかしながら、水の供給が充分であっても結晶層を引きつける力に制限されて層間には３分子層までに限定される。

セピオライトの吸水性について説明すると、セピオライトの単位格子は、1つずつずれた配置を繰り返して図８のように鎖状に繋がっている。カオリンやベントナイトなどが層状粘土と呼ばれるのに対し、セピオライトは鎖状粘土に分類されている。

格子間には規則的な隙間（図９斜線部分）があり、斜線部分の小さな細孔は、大きさが5.6×11Å程度になる。図の垂直方向に結晶は成長して繊維状となり、繊維内には細長い空孔が生じる。セピオライトには繊維内の細孔のほかに、繊維間に出来た空隙（図中α）がある。大きさが200Åぐらいで、液状のものを毛細管現象で吸い上げるような性質があり、水を掛けると短時間で水を吸収する。

ベントナイトやセピオライトは完全無機鉱物なので、それ自体が腐敗することはなく、土壌環境基準や日本薬局方などの基準に合致しており、人体にも環境にも優しい材料であることが保証されている。

コンクリート養生マット層のコンクリート養生マット２は、市販のものでよく、ＰＰクロス+発泡ウレタン+不織布の三層構造のシート、もしくは、発泡ウレタンとＰＰクロスシートの二層構造のシートである。

二層構造のシートは、発泡ウレタンとＰＰクロスシートを工場にて縫製加工で一体化し、軽量で取扱いを容易としたものであり、優れた保温性と保水性を持つ。

三層構造のシートは、ＰＰクロスの強度、ウレタンフォームの保湿性・保水性と不織布の柔軟さを併せ持ち、夏の高温・冬の寒冷期のコンクリート養生に適している。

図２は本発明第２実施形態を示すものであるが、前記ベントナイトもしくはセピオライトによる粘土鉱物１の層の上側（表面側）を例えばアルミシート等の遮熱性の高いシート３で覆うようにしてもよい。このようにアルミシート等の遮熱性の高いシート３を組み合わせることで、水分の蒸発を防ぐことができる。

図３は第３実施形態を示すもので、粘土鉱物１の層の上側にも養生マット２の層を設け、粘土鉱物１の層は、養生マット２で挟み込むようにした。この場合もさらに上側（表面側）をアルミシート等の遮熱性の高いシート３で覆うようにしてもよい。

該第３実施形態は、養生マット２を中央に切れ目をいれて、袋状とし、この中に粘土鉱物１を詰めることで、容易に粘土鉱物１と養生マット２を層として組み合わせることができる。

その際、図６に示すように、下側の養生マット２は格子状の区画に形成し、この区画された凹部４に粘土鉱物１を収める。このようにすれば、粘土鉱物１は小区画に収納され、一か所に偏ることなく、安定して収めることができる。

このようにして、コンクリート型枠を取り外した後の湿潤状態にあるコンクリート打設面に本発明のコンクリート養生シートを敷設するが、その際、敷設してからその上から散水してもよいが、アルミシート等の遮熱性の高いシート３がある場合は上からの散水がこのアルミシート等の遮熱性の高いシート３で遮断されてしまう。

その場合は、図４に示すように、コンクリート５の打設面に散水６をし、その上に、ベントナイト若しくはセピオライトによる粘土鉱物１の層の下側に吸水性を発揮するコンクリート養生マット２の層を設けた本発明のコンクリート養生シートを敷設するようにしてもよい。

本発明によれば、水分はコンクリート養生マット２の層に吸水され、さらに、ここから粘土鉱物１に保水され、本発明のコンクリート養生シートに蓄えられた水分が、コンクリート５の打設面を湿潤させる。

図５は、コンクリート養生マット２のみの場合と、アルミシート等の遮熱性の高いシート３とコンクリート養生マット２との場合と本発明のアルミシート等の遮熱性の高いシート３とコンクリート養生マット２と粘土鉱物１の場合との経過日数に対する質量変化率を示したものである。

コンクリート養生マット２のみの場合ではすぐ水分が蒸発し、アルミシート等の遮熱性の高いシート３とコンクリート養生マット２との場合では２８日後で約４割の水分が蒸発する。

本発明のように粘土鉱物１を用いることでさらに保水性を高めることができ、２８日後の水分の蒸発は約１割となる。

本発明のコンクリート養生シートの第１実施形態を示す縦断側面図である。 本発明のコンクリート養生シートの第２実施形態を示す縦断側面図である。 本発明のコンクリート養生シートの第３実施形態を示す縦断側面図である。 本発明のコンクリート養生シートを用いた養生方法の１実施形態を示す縦断側面図である。 本発明のコンクリート養生シートと従来例の比較を示すグラフである。 本発明のコンクリート養生シートの作製例を示す分解斜視図である。 ベントナイトの膨潤性を示す説明図である。 セピオライト結晶構造図である。 セピオライトの保水性の結晶構造図である。

１ 粘土鉱物 ２ 養生マット
３ アルミシート等の遮熱性の高いシート
４ 凹部
５ コンクリート ６ 散水

Claims (5)

1. 環境に害のない、再生可能な無機系材料としてベントナイト若しくはセピオライトによる膨潤性が高く、高い吸水性と保水性を有する粘土鉱物を使用し、該粘土鉱物の層の下側に吸水性を発揮するコンクリート養生マット層を設けたことを特徴とするコンクリート養生シート。
2. コンクリート養生マット層の養生マットは、発泡ウレタンとＰＰクロス、もしくは発泡ウレタンとＰＰクロスと不織布による請求項１記載のコンクリート養生シート。
3. 粘土鉱物の層の上側にも養生マット層を設け、粘土鉱物の層は、養生マットで挟み込む請求項１または請求項２記載のコンクリート養生シート。
4. 表面にアルミシート等の遮熱性の高いシートを組み合わせる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のコンクリート養生シート。
5. コンクリート型枠を取り外した後の湿潤状態にあるコンクリート打設面に散水し、その上に、請求項１記載のコンクリート養生シートを敷設することを特徴とするコンクリート養生方法。
   

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