JP5933297B2 - コンクリートの通電方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリートの通電方法、特に、コンクリートのひび割れ抵抗性を高める方法に関する。

コンクリートの耐久性について、高い関心が寄せられている。この背景には、この１０年内にあった、「耐震偽造問題」、「コンクリート構造物の崩落問題」、「品質確保促進法」等が要因として挙げられる。

コンクリート構造物の安全性、信頼性を高める方法として、コンクリートのひび割れを抑制する方法が種々検討されている。例えば、膨張材を混和する方法（特許文献１〜特許文献４）、収縮低減剤を添加する方法（特許文献５〜特許文献１０）等が挙げられる。しかしながら、コンクリートのひび割れの原因は多岐にわたり、膨張材や収縮低減剤を使用するだけでは抜本的な対策とはならないケースが散見される。

コンクリートは、変形能力に乏しく、脆性的でひび割れやすい。コンクリートは、特に、乾燥収縮や自己収縮等の収縮の影響によって、ひび割れるおそれがある。コンクリートは、収縮による応力がコンクリートの引っ張り強度を上回った段階でひび割れてしまうおそれがある。コンクリートの引っ張り強度を増進する材料も提案されている（特許文献１１）が、その効果は十分でなく、実用化されていない。

コンクリートの変形能力を高めることが出来れば、コンクリートはひび割れにくくなる。したがって、コンクリートの変形能力を高める技術の開発が重要である。しかしながら、これまでコンクリートの変形能力を高める技術の提案は極めて少ない状況にあった。

混和剤や混和材によって、コンクリートの変形性能を改善することも考えられるが、自己収縮が大きくなったり、水和発熱挙動に影響を及ぼしたり、凝結挙動や強度発現性等、他の物性に影響を与える場合が多く、こういった副次的な連行現象でひび割れの発生確率を増す危険性もあり、相対的に有効な方法とならない可能性もある。

そのため、今日では特別な混和剤や混和材を用いなくても、効果的にコンクリートのひび割れ抵抗性を高める方法の提案が強く望まれている。アンモニアを取り除く目的でフレッシュコンクリートに通電処理する方法が提案されている（特許文献１２）。しかしながら、この方法は通電に電極を用いるものであり、具体的にはチタンメッシュを２面に配置し、片方を陰極に、もう一方を陽極に通電する方法である。しかしながら、二重管構造を採用することにより、コンクリートのひび割れ抵抗性を高めることについて、記載はない。コンクリートや木質セメント板を加熱することを目的として通電処理ことも提案されている（特許文献１３や特許文献１４）。しかしながら、特許文献１３や特許文献１４は二重管構造でないために、これらの方法でもひび割れ抵抗性を高めることはできないものであった。

特公昭４２−２１８４０号公報 特公昭５３−３１１７０号公報 特開平０７−２３２９４４号公報 特開平１３−６４０５４号公報 特開昭５６−３７２５９号公報 国際公開ＷＯ８２／００３０７１パンフレット 特開昭５９−２１５５７号公報 特開昭５９−１５２２５３号公報 特開昭５９−１８４７５３号公報 特開昭６０−１６８４６号公報 特開２００４−１４３０３０号公報 特開２００４−１２２６２０号公報 特開昭５４−１０９６６９号公報 特開昭５６−１４００５８号公報

本発明者らは、前記の課題に鑑み、コンクリートのひび割れ抵抗性を向上させる方法について種々の検討を重ねた結果、まだ固まらないコンクリートを二重管容器の外管と内管の間に充填して通電するという、特殊な処理を行うことによって、効果的にコンクリートのひび割れ抵抗性が向上することを知見して本発明を完成するに至った。

本発明は、特別な混和剤や混和材を用いなくても、効果的にコンクリートのひび割れ抵抗性を高める方法を提供する。

本発明は、まだ固まらないフレッシュコンクリートを二重管容器の外管と内管の間に充填し、一方の管を陰極とし、もう一方の管を陽極として直流電流により通電することを特徴とするコンクリートの通電方法であり、練り混ぜから１２０分以内に通電処理を行うことを特徴とする該コンクリートの通電方法であり、通電時間が１２０分以内であることを特徴とする該コンクリートの通電方法であり、０．５アンペア以上で通電することを特徴とする該コンクリートの通電方法であり、該コンクリートの通電方法を使用することによりコンクリートのひび割れ抵抗性を高める方法である。

本発明のコンクリートの通電方法は、特別な混和剤や混和材を用いなくても、効果的にコンクリートのひび割れ抵抗性を高めることができ、幅広い配合のコンクリートにも対応する等の効果を奏する。

コンクリートの拘束供試体を示す模式図である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明では、まだ固まらないフレッシュコンクリートを二重管容器の外管と内管の間に充填した後、一方の管を陰極とし、もう一方の管を陽極として直流電流により通電することを特徴とする。本発明では、硬化する前に、まだ固まらないフレッシュコンクリートの状態として通電することが好ましい。本発明では、内管が陰極の場合は外管を陽極とし、外管が陰極の場合は内管を陽極とする。硬化してから通電したのでは、本発明の効果は得られない。本発明は、二重管容器を電極の代わりに、例えば、二重電極として、用いることが重要である。電極として棒状のものを用いたり、チタンメッシュやボードのような面状のものを用いたりしても、本発明の効果は得られない。

二重管容器は、外管と内管からなる容器である。二重管容器の内部は、中空であることが好ましい。ここで二重管容器の形状は、箱型でも良いし、筒型でも良い。通電処理した後、スムーズに施工へ移す観点から、筒型が好ましい。

陰極と陽極の距離は特に限定されるものではないが、通常、１００ｃｍ以下が好ましく、５０ｃｍ以下がより好ましく、２０ｃｍ以下が最も好ましい。陰極と陽極の距離が１００ｃｍを超えると、通電時間が長くなったり、ひび割れ抵抗性の向上効果が十分に得られなかったりする場合がある。

陰極や陽極は、メッシュ状、ラス状、テープ状のものを適用することで、面と面で通電することができ、効率良くコンクリートに通電処理を行うことができる。ラスとは、土木・建築で用いられる金網の１種である。メッシュ状あるいはラス状の格子のサイズは、効率良い通電の観点から、１辺の長さが３０ｃｍ以下であることが好ましく、１０ｃｍ以下であることがより好ましい。テープ状の場合には、その幅が５ｃｍ以上であることが好ましく、１０ｃｍ以上であることがより好ましい。

本発明では、練り混ぜ直後から１２０分以内に通電処理を行うことが好ましい。最も好ましいのは、練り混ぜ直後から通電することである。練り混ぜ直後から１２０分を超えて通電すると、ひび割れ抵抗性の向上効果が十分に得られない場合がある。

直流電流を通電する際の電流は、特に限定されるものではないが、短期間で除塩を完了する観点から、０．５アンペア以上であることが好ましく、１アンペア以上であることがより好ましい。ただし、安全性を重視する場合には、低い電流値で長い時間をかけて通電することもできる。

通電時間は、コンクリートの配合にも影響されるため、一義的に定まるものではないが、通常、３０〜１２０分が好ましい。通電時間が３０分未満では、ひび割れ抵抗性の向上効果が十分に得られない場合があり、通電時間が１２０分を超えると、コンクリートの凝結時間と施工に要する時間との関係で、施工が困難となる場合がある。ただし、凝結遅延剤を併用し、凝結時間を長く設定した上で、通電時間を１２０分以上確保することも可能である。

本発明のコンクリートの通電方法を行う際、夏季を中心として気温が高い時期に行うことが、効果がより顕著である観点から、好ましい。具体的には、平均気温が１０℃以上の時期に行うことが望ましい。ただし、気温が１０℃以下の時期は、コンクリートの凝結時間が長く、通電時間を長く確保することができるため、好ましい点もある。施工計画との兼ね合いで、寒い時期に本発明のコンクリートの通電方法を行うことも可能である。

コンクリートに通電すると、コンクリート中のＮａイオンが陰極側に集積するため、セメント中のＮａ量が減少する。Ｎａ含有量が小さいセメントは引張強度が増進する。本発明のコンクリートの通電方法により、ひび割れ抵抗性が高まる理由は不明だが、セメントの引張強度が増進することと関係があると考えられる。

コンクリートの配合は特に限定されるものではなく、あらゆる配合のコンクリートで適用可能である。ただし、コンクリートのコンシステンシーにはやや影響を及ぼす。具体的には、コンクリートのスランプ値が大きい場合、本発明の効果は大きい。スランプ値は８ｃｍ以上が好ましく、１２ｃｍ以上がより好ましく、１８ｃｍ以上が最も好ましい。

コンクリートの水セメント比（Ｗ／Ｃ）は、３０〜７０質量％が好ましい。コンクリートの細骨材率（ｓ／ａ）は、３０〜６０容積％が好ましい。

以下、実施例、比較例を挙げてさらに詳細に内容を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

「実験例１」
単位セメント量３００ｋｇ／ｍ^３、単位水量１７５ｋｇ／ｍ^３、ｓ／ａ＝４２％、スランプ値１２ｃｍのコンクリートを調製した。このコンクリートを直径１５ｃｍの二重円筒形の容器に入れ、直流電流により通電した。二重円筒形の二重管容器として、外管の内径１５ｃｍ、内管の外径６．０５ｃｍ、高さ１０ｃｍの鋼製容器、即ち、中空円筒管を使用した。円筒管の内管の内面と、円筒管の外管の外面とに、それぞれ幅５ｃｍのテープ電極を、テープ電極の管への接着面が向かい合わせの位置になるように貼り付けた。内管を陰極とし、外管を陽極とした。電流を１アンペアとし、通電時間を表１に示すように変化させ、通電後のコンクリートを用いてひび割れ抵抗性を評価した。ひび割れ抵抗性の評価は、図１に示すコンクリートの拘束供試体を作製することによって行った。通電後のコンクリートを、２０℃８０％Ｒ．Ｈ．の恒温恒湿室内にて静置し、材齢１日で外管を脱型後、材齢２８日まで２０℃水中養生を行った。材齢２８日に供試体を水中から取り出し、図１に示すコンクリートの拘束供試体を作製した。鋼管１は、二重管容器の内管である。拘束供試体のコンクリート１の側面にひずみゲージ３を貼りつけ、２０℃、６０％Ｒ．Ｈ．の恒温恒湿室内で乾燥養生を行った。この際ひずみゲージをデータロガー（（株）東京測器研究所製ＴＤＳ−５３０）につなげ、乾燥養生開始から連続的にひび割れ発生時までのコンクリートの収縮ひずみを記録した。ひび割れの確認は１日１回目視にて発生の有無を確認することにより行った。比較のために、通電を行わなかった場合の結果も併記した。結果を表１に示す。

（使用材料）
セメント：市販普通ポルトランドセメント、比重３．１６
細骨材：新潟県青海産石灰砂、比重２．６４
粗骨材：新潟県糸魚川市姫川産川砂利、比重２．６５、最大骨材寸法１３ｍｍ
水：水道水

（評価方法）
スランプ：ＪＩＳ Ａ １１０１に準じた。

表１より、通電することにより、ひび割れ発生ひずみが大きくなり、伸び能力が高まり、ひび割れ抵抗性が高くなっていることがわかる。通電時間が長くなるほど、ひび割れ抵抗性は高くなっていることがわかる。

「実験例２」
通電時間を６０分とし、電流を表２に示すように変化したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。

表２より、電流値が高いほど、ひび割れ抵抗性が高くなっていることがわかる。

「実験例３」
通電時間を６０分とし、電流を１アンペアとし、コンクリートのスランプ値を表３に示すように変化したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に併記する。

表３より、コンクリートのスランプ値が大きい方が、ひび割れ抵抗性が高くなっていることがわかる。

「実験例４」
通電時間を６０分とし、陰極と陽極の距離を表４に示すように変化したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に併記する。

表４より、陰極と陽極の距離が短いほど、ひび割れ抵抗性が高くなっていることがわかる。

「実験例５」
通電時間を６０分とし、練り混ぜから通電開始までの時間を表５に示すように変化したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表５に併記する。

表５より、通電開始までの時間が１２０分以内だと、ひび割れ抵抗性が高くなっていることがわかる。通電開始までの時間が短いほど、ひび割れ抵抗性は高くなっていることがわかる。

「実験例６」
単位セメント量３００ｋｇ／ｍ^３、単位水量１７５ｋｇ／ｍ^３、ｓ／ａ＝４２％、スランプ値１２ｃｍのコンクリートを調製した。このコンクリートを直径１５ｃｍの円筒形の容器に入れ、直流電流により通電した。円筒形の容器として、外管の内径１５ｃｍ、高さ１０ｃｍの鋼製容器、即ち、中空部分がなく、円筒管内部が全てコンクリートで充填した円筒管を使用した。円筒管の外管の外面に、幅５ｃｍのテープ電極を貼り付けた。円筒管の中心に、幅５ｃｍのテープ電極を予め配置した。円筒管の中心と、円筒管の外管の外面とに、テープ電極の表面が、向かい合わせの位置になるように配置した。円筒管の中心の電極を陰極とし、外管を陽極とした。電流を１アンペアとし、通電時間を６０分とし、通電後のコンクリートを用いてひび割れ抵抗性を評価した。ひび割れ抵抗性の評価は、拘束供試体が中空でないこと以外は、図１と同じコンクリートの拘束供試体を作製することによって行った。ひび割れ抵抗性の評価は、実験例1と同様に行った。結果を表６に示す。

表６より、中空部分がなく、円筒管内部が全てコンクリートで充填した円筒管を使用した場合、ひび割れ抵抗性は低いことがわかる。

本発明のコンクリートのひび割れ抵抗性を高める方法を適用することにより、特別な混和剤や混和材を用いなくても、効果的にコンクリートのひび割れ抵抗性を高めることができ、幅広い配合のコンクリートにも対応できる等の効果を奏する。

１ 鋼管
２ コンクリート
３ ひずみゲージ

Claims (5)

1. まだ固まらないフレッシュコンクリートを二重管容器の外管と内管の間に充填し、一方の管を陰極とし、もう一方の管を陽極として直流電流により通電することを特徴とするコンクリートの通電方法。
2. 練り混ぜから１２０分以内に通電処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの通電方法。
3. 通電時間が１２０分以内であることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリートの通電方法。
4. ０．５アンペア以上で通電することを特徴とする請求項１〜３のうちの１項に記載のコンクリートの通電方法。
5. 請求項１〜４のうちの１項に記載のコンクリートの通電方法を使用することによりコンクリートのひび割れ抵抗性を高める方法。

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