JP7049592B2

JP7049592B2 - セメント成形体の養生方法

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Publication number: JP7049592B2
Application number: JP2017212955A
Authority: JP
Inventors: 裕一小田部; 尚齋藤; 沙友里西山
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2017-11-02
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2022-04-07
Anticipated expiration: 2037-11-02
Also published as: JP2019084706A

Description

本発明は、セメント成形体を養生する際に用いられる養生方法に関する。

従来から、セメントを含むセメント組成物と水とを混練して形成される混練物を型枠等に打設して所定形状に成形することで、セメント成形体が製造されている。斯かるセメント成形体において所定の強度を迅速に発現させるべく、セメント成形体が種々の方法で促進養生される。

セメント成形体を促進養生する具体的な方法としては、セメント成形体を加熱して養生する方法が知られている。例えば、セメント成形体と高温の蒸気とを接触させる方法（特許文献１参照）やオートクレーブを用いて高圧高温で養生する方法が知られている。そして、促進養生された後のセメント成形体は、外気に曝された状態で保管されることになる。このように、促進養生後のセメント成形体が外気に曝された状態になると、セメント成形体の温度が低下することになるが、温度低下の速度によっては、セメント成形体の内部と表面の温度差が大きくなり、セメント成形体にひび割れ（以下、温度ひび割れとも記す）が生じる虞がある。セメント成形体の温度低下の速度は、セメント成形体の温度と外気の温度との差が大きい程速くなり、温度ひび割れが生じる確率が高くなる。

このような温度ひび割れが生じるのを抑制する方法としては、促進養生後のセメント成形体に急激な温度低下が生じないように、温度管理を行うことが考えられる。例えば、セメント成形体を外気に曝す前に、一定温度の環境に保管し、所定温度になるまで静置した後、外気に曝す方法が考えられる。

特開２００６－６２１０２号公報

しかしながら、上記のように、セメント成形体の温度が所定温度になるまで温度管理する方法では、セメント成形体を保管するための設備や敷地などが必要であるため、セメント成形体の製造費用が嵩むことになる。また、所定温度になるまで保管する時間が必要であるため、セメント成形体の出荷が滞る要因になる。

そこで、本発明は、促進養生後のセメント成形体の温度と外気の温度との差に起因して生じるひび割れ（温度ひび割れ）を抑制することができるセメント成形体の養生方法を提供することを課題とする。

本発明に係るセメント成形体の養生方法は、セメントを含むセメント組成物と水とが混練されてなる混練物が成形されることで形成されるセメント成形体を加熱することによって促進養生するセメント成形体の養生方法であって、前記セメント成形体を促進養生する際の最高温度Ｔと外気の温度Ｔａとの差ΔＴが下記（１）式を満たす。

ΔＴ≦２６．６＋１．２７×Ｔａ－２６．３×ｔ・・・（１）
（ΔＴ＝Ｔ－Ｔａ）
（ｔはセメント成形体の最小寸法である）

斯かる構成によれば、促進養生する際の最高温度Ｔと外気の温度Ｔａとの差ΔＴが上記の（１）式を満たすことで、混練物が成形されてなるセメント成形体の温度と外気の温度との差に起因して生じるひび割れ（以下、温度ひび割れとも記す）を抑制することができる。

本発明に係るセメント成形体の養生方法は、セメントを含むセメント組成物と水とが混練されてなる混練物が成形されることで形成されるセメント成形体を加熱することによって促進養生するセメント成形体の養生方法であって、前記セメント成形体を促進養生する際の最高温度Ｔを下記（２）式を用いて決定する。

Ｔ≦２６．６＋２．２７×Ｔａ－２６．３×ｔ・・・（２）
（ｔはセメント成形体の最小寸法である）

斯かる構成によれば、上記の（２）式を用いてセメント成形体を促進養生する際の最高温度Ｔを決定することで、温度ひび割れが生じ難い促進養生の最高温度Ｔを容易に把握することができる。

以上のように、本発明によれば、促進養生後のセメント成形体の温度と外気の温度との差に起因して生じるひび割れ（温度ひび割れ）を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明に係るセメント成形体の養生方法は、セメントを含むセメント組成物と水とが混練されてなる混練物が成形されることで形成されるセメント成形体を加熱することによって促進養生するものである。なお、混練物が型枠に打設されてセメント成形体が形成される場合には、該セメント成形体は、促進養生を行う際に、型枠内に存在してもよく、型枠から取り出された状態であってもよい。

前記セメントとしては、特に限定されず、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸性ポルトランドセメント等のＪＩＳＲ５２１０：２００９に規定されるポルトランドセメント、ＪＩＳＲ５２１１：２００９に規定される高炉セメント、ＪＩＳＲ５２１３：２００９に規定されるフライアッシュセメント、ＪＩＳＲ５２１２：２００９に規定されるシリカセメント及びＪＩＳＲ５２１４：２００９に規定されるエコセメント等を例示することができ、これらの単独で又は混合して用いることができる。

また、前記セメント組成物は、混和材を含むものであってもよい。例えば、セメント組成物は、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、シリカヒューム、石灰石粉末、石英粉末、二水石膏、半水石膏、Ｉ型及びＩＩ型及びＩＩＩ型無水石膏等を一つ又は複数含むものであってもよい。

また、前記セメント組成物は、粗骨材、及び／又は、細骨材を含むものであってもよい。粗骨材としては、例えば、粒径２．５～４０ｍｍの砂利、砕石等の公知の粗骨材、これらの混合物や軽量骨材等が挙げられる。また、細骨材としては、山砂、川砂、陸砂、砕砂、海砂、珪砂３～７号等の比較的粒径の細かい細骨材、ＪＩＳＡ５０１１：２００３に記載される高炉スラグ骨材、フェロニッケルスラグ骨材、銅スラグ骨材、電気炉酸化スラグ骨材または珪砂粉、石灰石粉等の微粉末等の公知の細骨材等が挙げられる。なお、粗骨材、及び／又は、細骨材がセメント組成物に含まれない場合には、粗骨材、及び／又は、細骨材と、セメント組成物と、水とを混練して混練物を形成してもよい。

また、前記セメント組成物は、各種添加剤を含むものであってもよい。例えば、添加剤としては、無機混和材、ＡＥ剤、減水剤、凝結遅延剤、硬化促進剤、消泡剤、防錆剤、防凍剤、着色剤、空気連行剤等の混和材や、耐久性を向上させるための炭素繊維や鋼繊維や化学繊維等の補強材等が挙げられる。

前記混練物を形成する際の水／セメント比（質量比）としては、特に限定されるものではなく、使用するセメント等材料の種類や配合により変化させることができる。例えば、水／セメント比（質量比）としては、３０％以上６０％以下であることが好ましく、３５％以上５０％以下であることがより好ましい。

前記セメント成形体の大きさ（体積）としては、特に限定されるものではなく、０．０６４ｍ^３以上３０ｍ^３以下であることが好ましく、０．１ｍ^３以上２０ｍ^３以下であることがより好ましい。０．２ｍ^３以上１０ｍ^３以下であることが更に好ましい。

セメント成形体を促進養生する方法としては、公知の任意の加熱方法を適用することができる。例えば、ボイラーで発生された蒸気を養生室に通気し、例えば型枠内のセメント成形体（コンクリート成形体）を加湿加温する方法が挙げられる。促進養生は、最高温度（セメント成形体を促進養生する際にセメント成形体が配置される環境の最高温度）Ｔと外気の温度Ｔａとの差（以下、外気温差とも記す）ΔＴが下記の（１）式を満たすように行われる。また、セメント成形体の促進養生を行う際には、下記の（２）式を用いて促進養生の最高温度Ｔを決定する。

ΔＴ≦２６．６＋１．２７×Ｔａ－２６．３×ｔ・・・（１）
（ΔＴ＝Ｔ－Ｔａ）
（ｔはセメント成形体の最小寸法である）

Ｔ≦２６．６＋２．２７×Ｔａ－２６．３×ｔ・・・（２）
（ｔはセメント成形体の最小寸法である）

また、前記促進養生は、前記外気温差ΔＴが下記の（３）式を満たすように行われてもよい。また、セメント成形体の促進養生を行う際には、下記の（４）式を用いて促進養生の最高温度Ｔを決定してもよい。

１０≦ΔＴ≦２６．６＋１．２７×Ｔａ－２６．３×ｔ・・・（３）
（ΔＴ＝Ｔ－Ｔａ）
（ｔはセメント成形体の最小寸法である）

１５≦Ｔ≦２６．６＋２．２７×Ｔａ－２６．３×ｔ・・・（４）

なお、最小寸法とは、セメント成形体における対向する２面間の寸法のうち、最も短い寸法をいう。例えば、板状のセメント成形体である場合には、厚みが最小寸法ｔとなる。又は、一対の正方形の端面を有する四角柱状のセメント成形体である場合には、側面を構成する二対の対向面のうち一方の対向面間の間隔が最小寸法ｔとなる。また、セメント成形体が立方体状である場合には、何れか一対の対向面間の間隔が最小寸法ｔとなる。

上記の（１）式は、以下の手順によって導き出すことができる。具体的には、２次元ＦＥＭ温度応力解析を行うことで、「外気温差ΔＴ」と「セメント成形体の最小寸法ｔ」とに対応した「温度ひび割れ指数Ｉ」を求める。更に、下記の（５）式を用いて、「外気温差ΔＴ」と「セメント成形体の最小寸法ｔ」とに対応した「温度ひび割れ発生確率Ｐｃ」を求める。

Ｐｃ＝［１－ｅｘｐ｛－（Ｉ／０．９２）^{－４．２９}｝］Ｊ×１００・・・（５）

そして、「温度ひび割れ発生確率Ｐｃ」を目的変数ｙとし、「外気の温度Ｔａ」を説明変数ｘ１とし、「セメント成形体の最小寸法ｔ」を説明変数ｘ２とし、「外気温差ΔＴ」を説明変数ｘ３として重回帰分析を行い、目的変数ｙである「温度ひび割れ発生確率Ｐｃ」が所定値以下になる場合の関係式（以下、第一関係式とも記す）を得る。

そして、得られた第一関係式における「外気温差ΔＴ」が目的変数となるように第一関係式を変換することで、上記の（１）式が得られる。更に、「促進養生の最高温度Ｔ」が目的変数ｙとなるように上記の（１）式を変換することで、上記の（２）式が得られる。

具体的な「外気温差ΔＴ」としては、例えば、１０℃以上７０℃以下であってもよく、２０℃以上６０℃以下であってもよく、２０℃以上４０℃以下であってもよい。また、具体的な「外気の温度Ｔａ」としては、例えば、－５℃以上４０℃以下であってもよく、５℃以上３０℃以下であってもよい。また、具体的な「促進養生の最高温度Ｔ」としては、例えば、１５℃以上９０℃以下であってもよく、３５℃以上９０℃以下であってもよく、４５℃以上８０℃以下であってもよい。また、具体的な「セメント成形体の最小寸法ｔ」としては、例えば、０．２ｍ以上３．０ｍ以下であってもよく、０．４ｍ以上１．５ｍ以下であってもよく、０．４ｍ以上１．０ｍ以下であってもよい。

なお、外気の温度Ｔａとは、セメント成形体の促進養生が終了した直後（具体的には、促進養生が終了した後６０分以内）にセメント成形体が曝される環境の温度である。例えば、セメント成形体が型枠内で促進養生される場合には、促進養生後、型枠から取り出された直後にセメント成形体が曝される環境の温度であり、セメント成形体が型枠を用いずに促進養生される場合には、促進養生後が終了した直後にセメント成形体が曝される環境の温度である。

以上のように、本発明に係るセメント成形体の養生方法によれば、促進養生後のセメント成形体の温度と外気の温度との差に起因して生じるひび割れ（温度ひび割れ）を抑制することができる。

即ち、セメント成形体を加熱して促進養生する際の最高温度Ｔと外気の温度Ｔａとの差ΔＴが上記の（１）式を満たすことで、セメント成形体の温度と外気の温度との差に起因して生じるひび割れ（以下、温度ひび割れとも記す）を抑制することができる。

また、上記の（２）式を用いてセメント成形体を促進養生する際の最高温度Ｔを決定することで、温度ひび割れが生じ難い促進養生の最高温度Ｔを容易に把握することができる。

なお、本発明に係るセメント成形体の養生方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、上記した複数の実施形態の構成や方法等を任意に採用して組み合わせてもよく（１つの実施形態に係る構成や方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよく）、さらに、他の各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

以下、試験例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の試験例に限定されるものではない。

＜二次元ＦＥＭ温度応力解析＞
株式会社計算力学研究センターの「ＡＳＴＥＡＭＡＣＳ」という温度応力解析プログラムを用いて、二次元ＦＥＭ温度応力解析を実施した。
解析モデルは、セメント成形体の寸法を縦２ｍ×横２ｍ×表中のｔの値（最小寸法）とした。
なお、解析条件としては、使用セメントを普通ポルトランドセメントとし、セメント水比を２．０５９とし、単位セメント量を３５０ｋｇ／ｍ^３とし、初期のコンクリート温度を下記表１の「外気の温度Ｔａ」に相当する温度と同等にした。
その他の解析条件については、「マスコンクリートのひび割れ制御指針２００８（コンクリート工学会）」に準拠にした。

解析の境界条件は、下記の通りである。
境界の熱伝達率：１４［Ｗ／（ｍ^２・℃）］

解析の環境温度は、下記の通りである。
下記表１の「外気の温度Ｔａ」に相当する温度で３時間に設定、その後、「外気の温度Ｔａ」と「外気温差ΔＴ」の和となる各最高温度まで２０℃／ｈで温度上昇させ、練り混ぜ開始からの積算温度が４００℃・ｈとなる最高温度保持時間を経過した後、再度「外気の温度Ｔａ」に相当する温度で解析終了まで設定した。

上記の二次元ＦＥＭ温度応力解析によって、「外気温差ΔＴ」と「セメント成形体の最小寸法ｔ」とに対応した「温度ひび割れ指数Ｉ」を求めた。求めた「温度ひび割れ指数Ｉ」は、下記表１に示す。また、「外気の温度Ｔａ」、「外気温差ΔＴ」、及び、「セメント成形体の最小寸法ｔ」は下記表１，２に示す。

＜温度ひび割れ発生確率Ｐｃ＞
下記の（６）式を用いて、「外気温差ΔＴ」と「セメント成形体の最小寸法ｔ」とに対応した「温度ひび割れ発生確率Ｐｃ」を求めた。求めた「温度ひび割れ発生確率Ｐｃ」は、下記表２に示す。

Ｐｃ＝［１－ｅｘｐ｛－（Ｉ／０．９２）^{－４．２９}｝］Ｊ×１００・・・（６）

＜重回帰分析＞
そして、下記表２の「温度ひび割れ発生確率Ｐｃ」を目的変数ｙとし、「外気の温度Ｔａ」を説明変数ｘ１とし、「セメント成形体の最小寸法ｔ」を説明変数ｘ２とし、「外気温差ΔＴ」を説明変数ｘ３として重回帰分析を行い、目的変数ｙである「温度ひび割れ発生確率Ｐｃ」が所定値以下になる場合の関係式（以下、第一関係式とも記す）を得た。該第一関係式は、下記の（７）式である。なお、重回帰分析には、分析ソフトＯｒｉｇｉｎ（ライトストーン社製）を用いた。

Ｐｃ≧－４．８４－０．４７Ｔａ＋９．７５ｔ＋０．３７ΔＴ・・・（７）
（ΔＴ＝Ｔ－Ｔａ）

ここで、「温度ひび割れ発生確率Ｐｃ」を５％以下に設定し、「外気温差ΔＴ」が目的変数ｙとなるように第一関係式を変換して第二関係式を得た。該第二関係式は、下記の（８）式である。更に、「促進養生の最高温度Ｔ」が目的変数となるように、第二関係式を変換することで、下記の（９）式を得た。

ΔＴ≦２６．６＋１．２７×Ｔａ－２６．３×ｔ・・・（８）
（ΔＴ＝Ｔ－Ｔａ）

Ｔ≦２６．６＋２．２７×Ｔａ－２６．３×ｔ・・・（９）

＜まとめ＞
外気温差ΔＴが上記の（８）式を満たす場合、表２を見ると、セメント成形体の各最小寸法において、温度ひび割れ発生確率が５％以下になる傾向が認められる。つまり、セメント成形体を加熱して促進養生を行う際に、外気温差ΔＴが上記の（８）式を満たすような促進養生の最高温度Ｔとすることで、温度ひび割れの発生を抑制することができる。このため、上記の（９）式を用いて促進養生の最高温度Ｔを決定することで、温度ひび割れが生じ難い促進養生の最高温度Ｔを容易に把握することができる。

Claims

セメントを含むセメント組成物と水とが混練されてなる混練物が成形されることで形成されるセメント成形体を加熱することによって促進養生するセメント成形体の養生方法であって、
前記セメント成形体を促進養生する際の最高温度Ｔと外気の温度Ｔａとの差ΔＴが下記（１）式を満たし、
前記外気の温度Ｔａが２０℃以上である、セメント成形体の養生方法。

ΔＴ≦２６．６＋１．２７×Ｔａ－２６．３×ｔ・・・（１）
（ΔＴ＝Ｔ－Ｔａ）
（ｔは、セメント成形体の最小寸法（単位：ｍ）であって、０．６以上０．８以下である）
セメントを含むセメント組成物と水とが混練されてなる混練物が成形されることで形成されるセメント成形体を加熱することによって促進養生するセメント成形体の養生方法であって、
前記セメント成形体を促進養生する際の最高温度Ｔを下記（２）式を用いて決定するセメント成形体の養生方法。

Ｔ≦２６．６＋２．２７×Ｔａ－２６．３×ｔ・・・（２）
（ｔはセメント成形体の最小寸法（単位：ｍ）であって、０．６以上０．８以下である）
（Ｔａは外気の温度であって、２０℃以上である）