JP6329884B2 - セメントコンクリートの養生方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、低温環境下の工事では、セメントの水和反応が遅れ、充分に養生期間を確保できない場合があった。また、夏場等、高温環境下の工事では、コンクリートからの水分逸散が激しく、乾燥の影響を受け、脱型後、比較的早い時期にひび割れが生じる場合があった。
この方法は、脱型後、粘着剤の付いたプラスチックフィルムをコンクリート表面に貼り付けて養生するものであり、水分の蒸発を抑制できるが、急激な温度変化を緩和する効果は小さく、温度応力ひび割れには効果的ではない。また、トンネルのようなアーチ状のコンクリート構造物に、隙間が発生しないように、また、浮きがないように密着させるには労力を必要とするなどの課題があった。
これらの装置や設備等を使用した養生方法では、いずれも覆工コンクリートの乾燥を防ぐことが可能であるが、アーチ状の移動式架台が必要であり、バルーン内に空気を供給するためのコンプレッサ、散水管に水を供給するためのポンプなどの機器、又は、空気や水の配管設備等が必要であり、自動散水設備を使用する場合は、排水設備も必要となり、保湿養生のための設備が大規模となり、設備コストがかかるという課題があった。
しかしながら、この方法は、水分が蒸発して薄いポリエステル皮膜を形成するものであり、皮膜養生剤の粘性が低いので垂れや雫ができて均一な膜が得にくく、養生後に斑が生じやすいという課題があった。
積層シートを用いる養生方法は、発泡ウレタンを有する積層シートを用いて養生する技術であり、ある決まった大きさの積層シートを並べることで養生するが、並べた際の隙間より水分が蒸発する場合があった。
また、マスコンクリートの断熱養生方法は、型枠の外側にウレタンフォームを吹付けにより形成し、型枠を脱型した後もコンクリート表面にウレタンフォームを形成して養生する技術である。この技術は、脱型前後で2回、ウレタンフォームを形成するものであり本発明と養生方法が異なり、詳細な説明には、35kg/m3のウレタンフォームを使用したと記載されていることから、発泡倍率としては20倍以上のウレタンフォームを使用したと考えられ、空隙率が大きすぎて水分逸散の抑制効果が低下していると考えられる。
しかしながら、このセメントコンクリート用耐雨性養生塗装剤は、あくまでも降雨時の施工を可能とすることを目的とするもので、乾燥収縮を抑制することについては全く記載がなく、ウレタン樹脂の発泡倍率の規定もない。
(1)セメントコンクリートを型枠内に打設し、硬化後に脱型して調製したセメントコンクリート硬化体表面に、活性水素含有物質としてジエン系ポリオールと、発泡剤と、触媒を含有するA液と、ジイソシアネートを含有するB液とを原料として得られる、発泡倍率1.2〜8倍の発泡ポリウレタン樹脂を150〜1,500g/m2被覆して、セメントコンクリート硬化体表面に発泡硬化皮膜を形成して被覆セメントコンクリート硬化体を調製し、養生するセメントコンクリートの養生方法である。
(2)さらに、養生終了時、形成した発泡硬化皮膜を剥がす前記(1)のセメントコンクリートの養生方法である。
(3)トンネル建設における二次覆工コンクリートの養生に使用する前記(2)のセメントコンクリートの養生方法である。
(4)前記発泡硬化皮膜の熱伝導率が0.040〜0.15W/mKである前記(1)〜(3)のうちのいずれか1のセメントコンクリートの養生方法である。
(5)前記発泡硬化皮膜を被覆して養生した材齢28日のセメントコンクリート硬化体の長さ変化率が、前記発泡硬化皮膜を被覆しないで養生した材齢28日のセメントコンクリート硬化体の長さ変化率と比べて、40%以上の低減率を示す前記(1)〜(4)のうちのいずれか1のセメントコンクリートの養生方法である。
(6)前記発泡硬化皮膜の皮膜厚が、0.5〜10mmである前記(1)〜(5)のうちのいずれか1のセメントコンクリートの養生方法である。
また、本発明のセメントコンクリートとは、セメントペースト、モルタル、及びコンクリートを総称するものである。
ジエン系ポリオールとしては、分子中にポリブタジエン構造及び2つの水酸基を有するものが好ましく、鎖状のポリブタジエン構造の両端にそれぞれ水酸基を有するものがより好ましい。
本発明で水は、ジイソシアネートとの反応により、二酸化炭素を発生し発泡剤として作用する。
発泡剤の使用量は、適度の倍率の発泡を得るため、また、充分な養生効果が得られる点から、ジエン系ポリオール100部に対して、0.005〜0.5部が好ましい。
ジイソシアネートの使用量は、発泡硬化皮膜を剥がすときに剥がれやすい点、また、発泡硬化被膜を剥がすときに切れにくい点から、ジエン系ポリオール100部に対して、20〜50部が好ましい。
触媒の使用量は、反応時間を適当な長さにできる点から、また、均一な発泡硬化皮膜が形成できる点から、ジエン系ポリオール100部に対して、0.1〜3部が好ましい。
発泡ポリウレタン樹脂の発泡倍率は、発泡剤の量を変えることによって、所定の倍率にすることが可能である。
発泡ポリウレタン樹脂の被覆量は、150〜1,500g/m2が好ましく、200〜1,200g/m2がより好ましい。この範囲より少ないと充分な養生効果が得にくく、この範囲より多いと使用効果は頭打ちとなり、使用量に応じた効果が得られない。また、この範囲より多いと経済性の点で好ましくなく、発泡硬化皮膜を剥がした後の廃棄量が増加する。
発泡ポリウレタン樹脂の熱伝導率は、通常、断熱材として使用する場合、0.02〜0.035W/mKであり、発泡倍率としては20倍以上の発泡体を使用している。発泡倍率が大きくなると断熱性能向上の効果を示すが、発泡体の引張強度が低下し、空隙量が増加することになる。そのため、発泡硬化皮膜が切れることなく剥がすことができ、水分の逸散を抑制できる点から、発泡倍率と熱伝導率の関係を見極めて、適度の発泡倍率と熱伝導率を設定することが好ましい。
本発明では、発泡硬化皮膜を被覆して養生した材齢28日のセメントコンクリート硬化体の長さ変化率が、発泡硬化皮膜を被覆しないで養生した材齢28日のセメントコンクリート硬化体の長さ変化率と比較して40%以上の低減率を示すことが好ましい。
ここで、低減率とは、長さ変化の低減率で、発泡ポリウレタン樹脂未塗布の試験体(発泡硬化皮膜を被覆しないで養生した材齢28日のセメントコンクリート硬化体)の長さ変化率に対して、発泡ポリウレタン樹脂を塗布した試験体(発泡硬化皮膜を被覆して養生した材齢28日のセメントコンクリート硬化体)の長さ変化率の減少度合いであり、次の式で算出できる。
低減率(%)=(発泡ポリウレタン樹脂未塗布の試験体の長さ変化率−発泡ポリウレタン樹脂を塗布した試験体の長さ変化率)/(発泡ポリウレタン樹脂未塗布の試験体の長さ変化率)×100
本発明では、圧縮強度向上、ひび割れ防止の点から、低減率は40%以上が好ましい。
20℃、湿度60%の条件で、単位量が、セメント309kg/m3、細骨材820kg/m3、粗骨材1,064kg/m3、減水剤3.1kg/m3、及び水170kg/m3で、最大骨材寸法が20mm、W/Cが55%、s/aが44%、並びに、目標スランプが15±2.5cmのコンクリート配合のコンクリートを製造し、両端部に長さ変化測定用のアタッチメントを取り付けた縦10cm×横10cm×長さ40cmの型枠内に流し込んで柱状試験体を作製した。脱型は16時間後に行い、底面以外の面を水分が逸散しないように専用テープで被覆した。底面の開放面に、表1に示す発泡ポリウレタン樹脂を塗布し、発泡硬化皮膜を形成し、被覆コンクリート硬化体を調製し、長さ変化率、圧縮強度、及び発泡硬化皮膜の熱伝導率を測定した。結果を表1に併記する。
なお、市販されているコンクリート養生保水テープを本発明の発泡ポリウレタン樹脂の代わりに被覆した場合についても同様に評価した。
セメント :電気化学工業社製、普通ポルトランドセメント、3.15g/cm3
細骨材 :新潟県糸魚川産砕砂、密度2.62g/cm3
粗骨材 :新潟県糸魚川産砕石、密度2.67g/cm3
減水剤 :グレースケミカル社製、AE減水剤、リグニンスルホン酸塩系
水 :水道水
発泡ポリウレタン樹脂a:A液α(ジエン系ポリオール)とB液αとを配合比3:1で混合したもの
発泡ポリウレタン樹脂b:A液α(ジエン系ポリオール100部に発泡剤0.003部と触媒0.5部配合)とB液αとを配合比3:1で混合し、発泡倍率1.1倍に調整したもの、発泡硬化皮膜密度1,000kg/m3
発泡ポリウレタン樹脂c:A液α(ジエン系ポリオール100部に発泡剤0.005部と触媒0.5部配合)とB液αとを配合比3:1で混合し、発泡倍率1.2倍に調整したもの、発泡硬化皮膜密度917kg/m3
発泡ポリウレタン樹脂d:A液α(ジエン系ポリオール100部に発泡剤0.008部と触媒0.5部配合)とB液αとを配合比3:1で混合し、発泡倍率1.5倍に調整したもの、発泡硬化皮膜密度734kg/m3
発泡ポリウレタン樹脂e:A液α(ジエン系ポリオール100部に発泡剤0.05部と触媒0.5部配合)とB液αとを配合比3:1で混合し、発泡倍率2.0倍に調整したもの、発泡硬化皮膜密度550kg/m3
発泡ポリウレタン樹脂f:A液α(ジエン系ポリオール100部に発泡剤0.2部と触媒0.5部配合)とB液αとを配合比3:1で混合し、発泡倍率4.0倍に調整したもの、発泡硬化皮膜密度275kg/m3
発泡ポリウレタン樹脂g:A液α(ジエン系ポリオール100部に発泡剤0.25部と触媒0.5部配合)とB液αとを配合比3:1で混合し、発泡倍率5.0倍に調整したもの、発泡硬化皮膜密度221kg/m3
発泡ポリウレタン樹脂h:A液α(ジエン系ポリオール100部に発泡剤0.3部と触媒0.5部配合)とB液αとを配合比3:1で混合し、発泡倍率6.0倍に調整したもの、発泡硬化皮膜密度183kg/m3
発泡ポリウレタン樹脂i:A液α(ジエン系ポリオール100部に発泡剤0.5部と触媒0.5部配合)とB液αとを配合比3:1で混合し、発泡倍率8.0倍に調整したもの、発泡硬化皮膜密度138kg/m3
発泡ポリウレタン樹脂j:A液α(ジエン系ポリオール100部に発泡剤0.55部と触媒0.5部配合)とB液αとを配合比3:1で混合し、発泡倍率9.0倍に調整したもの、発泡硬化皮膜密度122kg/m3
発泡ポリウレタン樹脂k:A液β(ポリエーテル系ポリオール100部に発泡剤0.07部と触媒0.5部配合)とB液αとを配合比3:1で混合し、発泡倍率2.0倍に調整したもの、発泡硬化皮膜密度565kg/m3
ジエン系ポリオール:1,3-ブタジエンがトランス1,4結合したポリブタジエン構造を有するジエン系ポリオール(ジエン系ポリオール1分子当たりの水酸基の数は2.2)
A液β :ポリテトラメチレングリコール(ポリエーテル系ポリオール)
B液α :4,4-ジフェニルメタンジイソシアネート、NCO含有量22.9%
触媒 :1-イソブチル2-メチルイミダゾール
発泡剤 :水
コンクリート保水養生テープ:住友スリーエム社製ポリオレフィン系粘着保水養生テープ、品番2227HP、膜厚0.11mm
専用テープ:市販のアルミクロステープ、基材−アルミ泊・ポリエチレンクロス、粘着剤−アクリル系粘着剤、幅50mm
空隙率 :発泡剤を加えないで反応させた発泡倍率0の硬化皮膜密度と所定量の発泡剤を加えて反応させたときの各発泡倍率の発泡硬化皮膜の密度を求め、下記のように算出した。
空隙率(%)=(発泡倍率0の硬化皮膜密度―発泡硬化皮膜密度)/(発泡倍率0の硬化皮膜密度)×100
長さ変化率:JIS A 1129-3に準拠した。
低減率 :長さ変化の低減率、発泡ポリウレタン樹脂未塗布の試験体の長さ変化率に対して、発泡ポリウレタン樹脂を塗布した試験体の長さ変化率の減少度合い。
低減率(%)=(発泡ポリウレタン樹脂未塗布の試験体の長さ変化率−発泡ポリウレタン樹脂を塗布した試験体の長さ変化率)/(発泡ポリウレタン樹脂未塗布の試験体の長さ変化率)×100
圧縮強度 :JIS A 1114に準拠した。縦10cm×横10cm×長さ40cmの試験体を成形し、材齢28日における圧縮強度を測定した。
熱伝導率 :圧縮強度測定終了後に試験体より、縦8cm以上、横3cm以上の切れ目のない発泡硬化皮膜を剥がし、迅速熱伝導率計(京都電子工業社製QTM-500、測定原理:ボックス式プローブ法)で測定した。
コンクリート保水養生テープを被覆した比較例は、長さ変化率の低減率を向上させる効果(水分逸散抑制効果)はあるが、圧縮強度を向上する効果はない。
本発明は、適度に発泡した発泡硬化皮膜を被覆して養生することから、熱伝導率が小さく、水和反応によって生じた反応熱を逃がしにくいことが影響し強度発現性の向上に寄与しており、発泡硬化皮膜の代わりにコンクリート保水養生テープを使用した比較例よりも表層が緻密化された高品質なコンクリートを得ることができる。
実験例1と同じコンクリート配合でコンクリートを練混ぜ、実機規模の厚み30cm×幅100cm×高さ100cmの上面を開放した箱型枠を組んで、18〜22℃で打設し(コンクリート温度21℃)、上面をコテ仕上げした。16時間後に専用テープで打設面の上面を被覆し、幅100cm×高さ100cmの一面の型枠を脱型し、所定の発泡ポリウレタン樹脂を吹付け機で噴霧し、発泡硬化皮膜を形成し、被覆コンクリート硬化体を作製した。この被覆コンクリート硬化体を試験体とし、各種状態を観察・評価し、表層部の緻密性を確認するために中性化試験も実施した。打設は屋内で実施し、養生期間中は18〜22℃に温度管理した。
比較のために、発泡硬化皮膜を形成する代わりに、コンクリート保水養生テープや、粘着層がないポリエチレン製養生シートを被覆して同様に評価した。結果を表2に示す。
ポリエチレン製養生シート:市販品、厚み70μm
皮膜厚 :形成した発泡硬化皮膜を28日後に剥がし、膜厚ゲージで測定。10箇所の平均値で示した。
耐水性 :発泡硬化皮膜を形成した翌日より1日に1回水を試験体に吹きかけて発泡硬化皮膜の付着状態を28日後まで観察した。発泡硬化皮膜の剥がれや膨れが認められない場合を「良」、端部に剥がれが認められる場合を「可」、密着性良く貼り付けることができず、散水によって発泡硬化皮膜の剥がれ部分が生じる場合を「不可」とした。
剥離後の表面状態:28日後、発泡硬化皮膜を剥離したときのコンクリート硬化体の表面状態を観察した。ペースト層が剥離せず乱されておらず、色むらもない場合を「優」、ペースト層は剥離しないが、発泡ポリウレタン樹脂の残渣物が表面に少し残る場合を「良」、ペースト層が剥離する場合や、発泡ポリウレタン樹脂の残渣物が表面に残る場合を「可」、発泡硬化皮膜が密着していない部分があるため色むらが生じる場合を「不可」とした。
中性化深さ:材齢28後、試験体をφ10cmのコアドリルで削孔し、φ10cm×高さ10cmの供試体に成形した。発泡硬化皮膜を形成させた面を残し全面にエポキシ樹脂を塗布し、被覆した発泡硬化皮膜を剥がし、JIS A 1153に準拠して、温度30℃、湿度60%、及び炭酸ガス濃度5%の中性化促進条件で、促進中性化試験を行った。中性化深さの測定はJIS A 1152に準拠した。
圧縮強度 :中性化用供試体と同様にφ10cmのコアドリルで削孔し、φ10cm×高さ20cmに成形し、JIS A 1108に準拠して圧縮強度を測定した。測定材齢は29日。
温度管理をしないこと以外は実験例2と同様に行った。養生期間中の外気温は、最低温度2℃−最高温度14℃であった。結果を表3に示す。
Claims (6)
- セメントコンクリートを型枠内に打設し、硬化後に脱型して調製したセメントコンクリート硬化体表面に、活性水素含有物質としてジエン系ポリオールと、発泡剤と、触媒とを含有するA液と、ジイソシアネートを含有するB液とを原料として得られる、発泡倍率1.2〜8倍の発泡ポリウレタン樹脂を150〜1,500g/m2被覆して、セメントコンクリート硬化体表面に発泡硬化皮膜を形成して被覆セメントコンクリート硬化体を調製し、養生することを特徴とするセメントコンクリートの養生方法。
- さらに、養生終了時、形成した発泡硬化皮膜を剥がすことを特徴とする請求項1に記載のセメントコンクリートの養生方法。
- トンネル建設における二次覆工コンクリートの養生に使用することを特徴とする請求項2に記載のセメントコンクリートの養生方法。
- 前記発泡硬化皮膜の熱伝導率が0.040〜0.15W/mKであることを特徴とする請求項1〜請求項3のうちのいずれか1項に記載のセメントコンクリートの養生方法。
- 前記発泡硬化皮膜を被覆して養生した材齢28日のセメントコンクリート硬化体の長さ変化率が、前記発泡硬化皮膜を被覆しないで養生した材齢28日のセメントコンクリート硬化体の長さ変化率と比べて、40%以上の低減率を示すことを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載のセメントコンクリートの養生方法。
- 前記発泡硬化皮膜の皮膜厚が、0.5〜10mmであることを特徴とする請求項1〜5のうちのいずれか1項に記載のセメントコンクリートの養生方法。
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