JP7059061B2

JP7059061B2 - コンクリート構造物の製造方法

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Publication number: JP7059061B2
Application number: JP2018052433A
Authority: JP
Inventors: 匡山内; 一寿近藤; 年浩千賀; 大輝横山
Original assignee: JDC Corp
Current assignee: JDC Corp
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2022-04-25
Anticipated expiration: 2038-03-20
Also published as: JP2019162815A

Description

本発明は、表層部の品質を改質させたコンクリート構造物の製造方法に関するものである。

近年、塩害や中性化等に起因するコンクリート構造物の劣化が深刻な社会問題となっている。

このようなコンクリート構造物の劣化を抑えるためには、コンクリート構造物の表層部を緻密にし、劣化を誘引する因子の浸透を防ぐことが有効であることが知られている。

そのため、従来、コンクリート構造物の表層部を緻密にするためのコンクリート養生技術が種々提案されている。

例えば、コンクリート構造物の製造プロセスにおいて、コンクリートの表面に非透水性基材を貼り付けることにより、養生期間中のコンクリート内の水分の散逸を防ぎ、コンクリート内の水分を利用してセメントの水和反応を進める方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５９１２２０３号

しかしながら、上記技術は、コンクリートを成長させるセメントの水和反応を進めるものであって、コンクリート構造物の表層部の品質を改質させる作用を有するものではない。

そこで、本発明は、コンクリート表層部の性質を改質させ、これにより高い緻密性を獲得できるコンクリート構造物の製造方法を提供することを目的とする。

本発明のコンクリート構造物の製造方法は、アクリル樹脂と混ぜた水溶性のアモルファスシリカを熱処理により第１のシートに保持させ、当該水溶性のアモルファスシリカを保持させた前記第１のシートをコンクリート型枠用のせき板の内面に配置するシート配置工程と、前記第１のシートが配置された前記せき板で形成された型枠にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、前記打設後のコンクリート構造物の表面に前記第１のシートを残置させた状態で前記型枠を脱型する型枠脱型工程と、を有することを特徴とする。また、本発明のコンクリート構造物の製造方法は、さらに、前記第１のシートを前記コンクリート構造物の表面から剥離するシート剥離工程を有していてもよい。

この場合、前記第１のシートは、透水性を有するものである方が好ましく、また、前記アモルファスシリカを２０ｇ／ｍ^２以上含む方が好ましい。

また、前記シート配置工程は、前記せき板の内面と前記第１のシートとの間に、水分保持や保温等の養生を補助又は補完するための第２のシートを配置するものであってもよい。

本発明は、コンクリート構造物の製造プロセスにおいて、水溶性のアモルファスシリカを保持させたシートをコンクリート構造物に接触させ、型枠脱型後も当該シートをコンクリート構造物上に残置させておくものである。そのため、アモルファスシリカと、セメントの水和反応によって生成された水酸化カルシウムとのポゾラン反応により、コンクリート構造物の表層部にケイ酸カルシウム水和物が生成され、これにより高い緻密性を有するコンクリート構造物を獲得できるという効果を有する。

本発明のコンクリート構造物の製造方法において、せき板に第１のシートが配置された状態を示す断面図である。本発明のコンクリート構造物の製造方法において、せき板に第１のシート及び第２のシートが配置された状態を示す断面図である。本発明のコンクリート構造物の製造方法において、第１のシートが配置された石板によって形成された型枠にコンクリートを打設した状態を示す断面図である。本発明のコンクリート構造物の製造方法において、型枠を脱型した状態のコンクリート構造物を示す断面図である。本発明のコンクリート構造物の製造方法において、シートを剥離した状態のコンクリート構造物を示す断面図である。

以下に、本発明のコンクリート構造物の製造方法について説明する。なお、本発明により製造されるコンクリート構造物とは、いわゆる「現場打ち」と呼ばれる、現場で製造される構造物のほか、いわゆる「プレキャスト」と呼ばれる、施行現場に運搬される前に工場等で製造される構造物（例えば、側溝、管、マンホール、くい、橋げた、ブロック、壁、建物の一部など）を含むものである。

本発明のコンクリート構造物の製造方法は、水溶性のアモルファスシリカを保持させた第１のシート11をコンクリート型枠用のせき板21の内面22に配置するシート配置工程と、第１のシート11が配置されたせき板21で形成された型枠２にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、打設後のコンクリート構造物３の表面に第１のシート11を残置させた状態で型枠２を脱型する型枠脱型工程と、を有することを特徴とする。

［シート配置工程］
シート配置工程は、図１に示すように、水溶性のアモルファスシリカを保持させた第１のシート11を、コンクリート型枠用のせき板21の内面22に配置する工程である。ここで、せき板21の内面22とは、せき板21を構成する面のうち、コンクリートが打設される側の面を指す。なお、せき板21の材料としては、特に限定されるものではなく、木材、合板、鋼材、軽金属、樹脂などを適宜用いることができる。

第１のシート11のせき板21の内面22への配置は、型枠２を組み立てる前に行ってもよいし、型枠２を組んで所定の設置をした後に行ってもよい。当該配置は、第１のシート11がせき板21の内面22に固定されるものであればどのような手段で行っても構わないが、例えば、両面テープ等の、所定の接着力を有する基材を用いて、せき板21の内面22に第１のシート11の裏面を貼り付けて行えばよい。なお、この場合の接着力は、せき板21と第１のシート11との接着力が、第１のシート11とコンクリート構造物３との接着力よりも小さいほうが好ましい。本発明における型枠脱型工程は、コンクリート構造物３の表面に第１のシート11を残置させた状態で行うため、当該工程の作業を容易にするためである。

また、シート配置工程は、図２に示すように、せき板21の内面22と第１のシート11との間に、水分保持や保温等の養生のための第２のシート12を配置してもよい。第２のシート12の配置は、上述した第１のシート11の場合と同様に行うことができる。この場合、第１のシート11は、第２のシート12に固定することにより第２のシート12を介してせき板21の内面22に配置されてもよいし、せき板21の内面22に直接固定することにより配置されてもよい。

第１のシート11は、コンクリート打設工程によりコンクリートが打設された後、コンクリート構造物３の表面に接触することで、コンクリート構造物３に水溶性のアモルファスシリカを供給することができるものである。

第１のシート11の素材としては、特に限定されるものではないが、透水性を有するものであることが好ましく、例えば、不織布やメッシュ状の織物等を用いることができる。これにより、養生時にコンクリート構造物の外部から供給される水分を、コンクリート構造物３の表面に十分に行き渡らせることができ、気泡や余剰水を排出することで、コンクリート構造物表面のあばたの発生を抑制することができるからである。

なお、この場合、シートの平均孔径や空隙率は、良好な透水性や含水性等を考慮して決定すれば良い。

上述した第１のシート11の素材に用いる原料としては、養生に適した耐候性を有するものであればどのようなものであってもよいが、耐熱性、耐水性、耐薬品性に優れるものが好ましい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミド等の熱可塑性樹脂を用いることができる。

また、第１のシート11は、型枠脱型後の養生時や、コンクリート構造物３からの剥離時に耐えうる所定の強度を有していることが好ましい。

第１のシート11に保持される水溶性のアモルファスシリカは、第１のシート11をコンクリート構造物３から剥離する前までに、少なくとも一部が溶解するものであればどのようなものでも良い。

第１のシート11に水溶性のアモルファスシリカを保持させる方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、水溶性のアモルファスシリカを混ぜたアクリル樹脂を第１のシート11にローラーで圧着させた後、熱処理をする方法が挙げられる。また、水溶性のアモルファスシリカを含む溶液に第１のシート11を含浸させる方法や、水溶性のアモルファスシリカの粒子を第１のシート11に吹き付ける方法等が挙げられる。

この場合、単位面積当たりのアモルファスシリカの保持量は、コンクリート構造物３の表層部が緻密であると判断されるために、２０ｇ／ｍ^２以上である方が良く、好ましくは２５ｇ／ｍ^２以上であることが良く、更に好ましくは２８ｇ／ｍ^２以上が良い。

第２のシート12は、せき板21の内面22と前記第１のシート11との間に配置されることにより、水分保持や保温等の養生を補助又は補完するものである。

第２のシート12としては、水分保持や保温等の養生を補助又は補完する機能を有するものであればどのようなものであってもよいが、例えば、第１のシート11で上述したのと同様の理由により透水性や含水性を有するものであって、さらに、保温性を有するものであることが好ましい。

第２のシート12の素材としては、上記機能を考慮して決定すれば良い。例えば、不織布やメッシュ状の織物等を用いることができる。

第２のシート12の素材に用いる原料としては、上述した第１のシート11の場合と同様に、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミド等の熱可塑性樹脂を用いることができる。

また、第２のシート12は、型枠脱型後の養生時や、コンクリート構造物３からの剥離時に耐えうる所定の強度を有していることが好ましい。

［コンクリート打設工程］
コンクリート打設工程は、第１のシート11が配置されたせき板21で形成された型枠２にコンクリートを打設する工程である。図３に、コンクリート３を打設した状態の一例を断面図で示す。

打設は、従来から公知の任意の方法で行うことができる。例えば、コンクリートを型枠２に流し込む「打ち込み」を行った後、突き棒による突き固めや、バイブレーターによる絞め固めを行えばよい。

［型枠脱型工程］
型枠脱型工程は、打設後のコンクリート構造物３の表面に第１のシート11を残置させた状態で型枠２を脱型する工程である。コンクリート構造物３の表面に第１のシート11を残置させることにより、型枠２を外した後も、コンクリート構造物３に水溶性のアモルファスシリカを供給することができ、かつ、コンクリート構造物３を養生することができる。図４に、型枠を脱型した状態のコンクリート構造物３の一例を断面図で示す。

型枠脱型は、打設したコンクリート３の硬化が進み、コンクリート構造物３が所定の強度を発現した後に行う。コンクリート構造物３が所定の強度を発現している状態においては、コンクリートの硬化に伴って、コンクリート構造物３と第１のシート11とが適度に癒着している。そのため、コンクリート構造物３が所定の強度を発現した後であれば、コンクリート構造物３の表面に第１のシート11を残置させた状態で、型枠２を容易に取り外すことが可能である。なお、せき板21の内面22と第１のシート11との接着力が、コンクリート構造物３と第１のシート11との癒着力を上回る場合であっても、適宜、型枠２の取り外しを行えばよい。

型枠脱型後は、コンクリート構造物３の表面に第１のシート11を残置させた状態で、所定の期間、養生を行ってもよい。養生は、噴霧や散水による給湿養生のほか、従来から公知の任意の方法により適宜行えばよい。

［シート剥離工程］
本発明のコンクリート構造物の製造方法は、上述した各工程に加え、第１のシート11をコンクリート構造物３の表面から剥離するシート剥離工程を有していてもよい。図５に、第１のシート11を剥離した状態のコンクリート構造物３の一例を断面図で示す。

シート剥離は、型枠脱型後、所定の養生期間が経過した後に行うのが好ましい。

以下に、本発明のコンクリート構造物の製造方法が、コンクリート構造物の表層部に与える影響を調べた試験について、実施例により説明する。

［水溶性のアモルファスシリカを保持させたシートの製造］
水溶性のアモルファスシリカ（富士シリシア化学（株）社製、商品番号：ＦＨＤ－３０）を混ぜたアクリル樹脂を、ポリエステル樹脂を原料とした不織布にローラーで圧着させた後、熱処理を行って、水溶性のアモルファスシリカを保持させたシートを得た。このとき、シートに保持された水溶性のアモルファスシリカの最大粒径は０．２ｍｍとした。また、水溶性のアモルファスシリカの保持量は２８ｇ／ｍ^２以上とした。

［コンクリート構造物の製造］
内径が１５ｃｍ×１５ｃｍ×１２ｃｍとなるように型枠を設置し、せき板の内面に、上述した水溶性のアモルファスシリカを保持させたシートを両面テープで貼り付けた。

次に、型枠内にコンクリートを打設した。なお、コンクリートとしては、スランプ１５ｃｍのコンクリートを用い、打設は２層に分け、一層あたり２５回の突き固めを行った。

打設の翌日、水溶性のアモルファスシリカを保持させたシートをコンクリート構造物に残置させた状態で型枠脱型し、当該シートを擁する面が浸漬するようにして６日間の水中養生を行った。

なお、比較例として、せき板の内面に特別な施工は行わず、上述と同様に打設、型枠脱型及び養生を行ったものを用意した。

［表面吸水試験］
水中養生後、表面吸水試験を行った。試験は、ＳＷＡＴと呼ばれる手法により行った。当該手法は、円筒状のシリンダーがついた吸水カップをコンクリート表面に密着させ、吸水カップに水を満たした直後からシリンダー内の水位の変化を時々刻々読み取ることで、表層コンクリートの吸水速度を算出し評価する手法である。計測対象のコンクリートに空隙が多い場合、吸水量が多くなり、水位の低下が大きくなることから、水位の低下状況を分析することで、表層コンクリートの緻密さを評価することが可能となる。なお、評価の指標は、注水完了から６００秒後（１０分後）のコンクリートの吸水速度（ｍｌ／ｍ^２／ｓ）を用いて定められており、当該吸水速度が０．２５以下の場合は「良」、０．２５を超えて０．５以下のものは「一般」、０．５を超えるものは「劣」とされている。

測定の結果、注水完了から６００秒後（１０分後）のコンクリートの吸水速度（ｍｌ／ｍ^２／ｓ）は、比較例のコンクリート構造物の表面では０．３０であったのに対し、水溶性のアモルファスシリカを保持させたシートによる施工を行った面では０．０７であった。このことから、水溶性のアモルファスシリカを保持させたシートによる施工を行うことで、コンクリートの表層を、品質グレード「一般」から「良」の評価が得られるものに改質することができ、さらに、その改質の程度が非常に顕著なものであることがわかる。

［表層透気試験］
表面吸水試験の３日後、表層透気試験をおこなった。試験は、トレント法と呼ばれる手法により行った。当該手法は、ダブルチャンバーの吸引によってコンクリート表層を真空状態にし、その後真空ポンプによる吸引を停止し、チャンバー内の気圧が回復するまでの時間から一次元方向の表層コンクリートの透気性を評価する手法である。表層透気係数ｋＴ（×１０^－１６ｍ^２）が小さいほど表層が緻密であることを意味する。なお、評価の指標は、表層透気係数ｋＴ（×１０^－１６ｍ^２）が０．００１～０．０１の場合は「優」、０．０１～０．１の場合は「良」、０．１～１の場合は「一般」、１～１０の場合は「劣」、１０～１００の場合は「極劣」とされている。

測定の結果、表層透気係数ｋＴ（×１０^－１６ｍ^２）は、比較例のコンクリート構造物の表面では０．４２であったのに対し、水溶性のアモルファスシリカを保持させたシートによる施工を行った面では０．００１２であった。このことから、水溶性のアモルファスシリカを保持させたシートによる施工を行うことで、コンクリートの表層を、品質グレード「一般」から「優」の評価が得られるものに改質することができ、さらに、その改質の程度が非常に顕著なものであることがわかる。

以上より、本発明のコンクリート構造物の製造方法は、コンクリート構造物の表層を改質して、非常に高い緻密性を獲得したコンクリート構造物を製造できることがわかる。

２型枠
３コンクリート構造物
11 第１のシート
12 第２のシート
21 せき板
22 内面

Claims

アクリル樹脂と混ぜた水溶性のアモルファスシリカを熱処理により第１のシートに保持させ、当該水溶性のアモルファスシリカを保持させた前記第１のシートをコンクリート型枠用のせき板の内面に配置するシート配置工程と、
前記第１のシートが配置された前記せき板で形成された型枠にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、
前記打設後のコンクリート構造物の表面に前記第１のシートを残置させた状態で前記型枠を脱型する型枠脱型工程と、
を有することを特徴とするコンクリート構造物の製造方法。
前記第１のシートを前記コンクリート構造物の表面から剥離するシート剥離工程を有することを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物の製造方法。
前記第１のシートは、透水性を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載のコンクリート構造物の製造方法。
前記第１のシートは、前記アモルファスシリカを２０ｇ／ｍ^２以上含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のコンクリート構造物の製造方法。
前記シート配置工程は、前記せき板の内面と前記第１のシートとの間に、第２のシートを配置することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のコンクリート構造物の製造方法。