JPH04317479A - 水硬性物質硬化体の組織緻密化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンクリート二次製品
、現場打設コンクリート部材等に適用される、セメント
のような水硬性物質硬化体の組織緻密化方法に係わるも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高強度コンクリートを使用して、
鉄筋コンクリート造により超高層建築が建設されるよう
になった。この場合、圧縮強度７００ｋｇｆ／ｃｍ２　
程度の高強度コンクリートまで実用化され、更に１００
０ｋｇｆ／ｃｍ２　以上の高強度コンクリートを得るた
めの研究がなされている。このような超高強度コンクリ
ートにおいては、水セメント比を３０％以下、２０％程
度まで低減することによって強度を確保しようとしてい
る。

【０００３】しかし、このような低水セメント比におい
ては、後述のように使用セメントを水和させるのに必要
な水量不足の状態が生じ易く、結果的に、構造部材にお
いて高強度を確保し難いという実験結果がある。一方、
従来のコンクリートの養生方法としては、硬化後の散水
養生、乾燥防止被覆等が行われているのに過ぎない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】セメントと水との反応
では、反応して結合水として水和生成物に取り込まれる
と、水はもとの体積より減少する。普通ポルトランドセ
メントの場合では、結合水はもとの水の体積の約７５％
に減少する。この水の体積の減少分だけ表面及び内部が
自己乾燥状態になる。

【０００５】前記従来の水セメント比が３０％以下の低
水セメント比を有する高強度コンクリートでは、調合し
たコンクリートの水が少ないため、セメントの水和反応
により自己乾燥状態になり、セメントが完全に水和する
ための水分が不足している。また、この低水セメント比
のコンクリートでは硬化後には空隙が少なく緻密である
ため、水の浸透は妨げられる。そのため、従来実施され
ているような硬化後の散水養生、乾燥防止被覆等の養生
を施したのでは、使用セメントを水和させるのに必要な
水量の不足状態が生じ易く、結果的に所要の高強度を確
保し難い。

【０００６】本発明は前記従来技術の有する問題点に鑑
みて提案されたもので、その目的とする処は、従来の養
生方法より遙かに多量の水を内部に吸収せしめ、セメン
トの水和度を高め、組織を緻密化し、セメント硬化体の
強度、その他の物性を向上せしめるセメント硬化体の組
織緻密化方法を提供する点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係るセメント硬化体の組織緻密化方法によ
れば、セメントの水和反応の活発な加速期間において、
打設コンクリートの周辺に水を供給し、セメントの水和
反応によって生じる減圧状態を利用してセメント硬化体
内部に水を浸透せしめるもので、界面にセメント粒子を
ほとんど透過しない程度の透水性シート材が型枠内とコ
ンクリートの界面に介在するようにコンクリートを打設
するなどして、同打設コンクリートの凝結時期にコンク
リートの周辺に水を供給し、セメントの水和反応によっ
て生じる減圧状態を利用してコンクリート内部に吸水せ
しめるものである。また、コンクリート二次製品製造に
て蒸気養生を行う場合にも、コンクリートの周辺に水を
存在せしめた状態で蒸気養生を実施すれば、強度、その
他の物性を向上させるようなコンクリートの組織緻密化
を促進することができる。

【０００８】

【作用】本発明の原理としては、型枠内にコンクリート
を打設し、セメントの水和反応の活発な加速期間におい
て、同打設コンクリートの周辺に水を供給し、セメント
の水和反応によって生じる減圧状態を利用してセメント
硬化体内部に水を浸透せしめ、同セメント硬化体の組織
を緻密化し、強度その他の物性を向上するものである。

【０００９】例えば普通ポルトランドセメント（以下セ
メントと略す）の理論水和率は、セメントを構成してい
る各セメント鉱物（エーライト、ビーライト、アルミネ
ート相、フェライト相）の水和反応の化学量論から求め
る事ができ、完全水和によりセメント重量の２５％の水
が結合して非蒸発水（結合水）となる。このとき、水は
最初の体積の７５％に減少し、この減少した分だけ表面
及び内部が乾燥した、水和に伴う自己乾燥状態となる。 水和によって生成するセメント水和物（セメントゲル）
にはセメント重量の１５％がゲル水として存在し、非蒸
発水（結合水）、ゲル水以外の水は毛管水としてメント
硬化体中に存在する。完全水和するための水セメント比
は、非蒸発水２５％とゲル水１５％の和で４０％となる
。（第２図参照、Ｗ．Ｃｚｅｒｎｉｎ著、徳根吉郎訳：
「セメント・コンクリート化学」技報堂発行）水セメン
ト比は４０％では、完全水和すれば未水和セメントは無
くなるが、４０％以下の水セメント比では完全水和する
ための水量が不足し、未水和セメントが残る。

【００１０】しかし、前記したように非蒸発水となって
体積が減少した分の水を供給すれば、体積減少に伴いセ
メントペースト内部が減圧状態になり、内外の圧力差に
よりセメントペーストの見掛けの体積は変わらない状態
で外部に供給した水が内部に浸透して未水和セメントと
反応し、セメントゲルの生成量は増加する。この反応に
よってまた体積減少を生じ、水が供給されると更にセメ
ントは水和する。このような体積の減少が連続的に生起
し、十分な水の供給があれば、内部の減圧状態により水
が内部に浸透して、最終的には体積減少分の空隙がなく
なるまで水和は進行する。

【００１１】従って図２における水セメント比４０％未
満の領域では、外部から水を供給することによって完全
水和させれば、体積減少による空隙は０になり、未水和
セメントが減少してセメントゲルが増加し、これに伴っ
てセメント硬化体が緻密になることがわかる。図３は、
水セメント比の異なるセメントペーストについて、２０
℃室内にて打設直後からペースト上面に水をはり、吸水
量を測定した結果である。練り上がり直後から１２時間
までは、セメントペーストの水セメント比の如何にかか
わらずほぼ同じ吸水速度（１２時間までの吸水率で１．
６％）である。

【００１２】図１は２０℃におけるセメントの水和反応
の進行を示す水和発熱量の変化の一例であるが、セメン
トの水和は５段階に分かれる。第１段階では注水直後に
急激に発熱し、続く第２段階は反応が殆ど停止する誘導
期であり、誘導期の終わりが凝結の始発に相当する。第
３段階では再び反応が活発になり加速期と呼ばれ、この
期間中に凝結の終結がすぎて硬化が始まる。その後発熱
速度がピークを過ぎると減速期（第４段階）に入り、２
０時間以後は反応は非常に遅くなる（第５段階）。

【００１３】第３段階の加速期の終了によりセメント硬
化体の基本構造がほぼ形成され、それは図３に示される
練り上がり直後から１２時間までの、水セメント比にか
かわらないほぼ同じ吸水速度の時期に相当する。この時
期までは、ペースト組織はまだ密ではないため水の浸透
は容易であり、吸水速度はセメントと水の反応速度に支
配される。その後の吸水率の経時変化は、水セメント比
の小さい方が吸水率が早く停滞し、水セメント比の大き
い方が吸水率は大きくなる。この現象の差異は次のよう
に説明できる。水セメント比の小さい場合の方が打設直
後のペーストの組織はセメント粒子同志が近接していて
、もともとのセメント粒子間の空隙が小さい。そのため
、水和反応の進行により空隙が減少すると、水セメント
比の小さい方が硬化組織が早く緻密になり、緻密化した
硬化組織内部へ減圧力により水が浸透することが困難と
なり、吸水率が停滞する。一方、水セメント比の大きい
場合には、フレッシュ状態でのセメントペーストのセメ
ント粒子間の空隙が元来大きいために、水和反応の進行
に伴い硬化組織がある程度緻密になるまで水が浸透する
。

【００１４】このことからセメントでは、セメント硬化
組織形成前である加速期間内に吸水させることによって
、反応水の体積減少による自己乾燥を防止し、水和反応
を進行させることができ、これによって組織が緻密化さ
れることがわかる。本発明は前記した知見に基いて提案
されたもので、型枠内にコンクリートを打設し、セメン
トの水和反応の活発な加速期間において、同打設コンク
リートの周辺に水を供給し、セメントの水和反応によっ
て生じる減圧状態を利用してセメント硬化体内部に水を
浸透せしめ、同セメント硬化体の組織を緻密化し、強度
その他の物性を向上するものである。

【００１５】而して本発明においては型枠内にコンクリ
ートを打設する際、ろ紙の如きセメント粒子を透過しな
い透水性シート材を界面に介在せしめるなどの方法によ
り、セメントの凝結以前に水を供給して、コンクリート
内部に十分に吸水するとともに、水の供給によって未硬
化状態の組織を乱さないようにするものである。

【００１６】

【実施例】以下本発明を図示の実施例について説明する
。図４はコンクリートの給水養生方法の各例を示し、Ａ
はコンクリート打設後給水を施さない場合を示し、Ｂは
型枠１内に打設したコンクリート２の上面にセメント粒
子は透過しない透水性のろ紙３を配設し、同ろ紙３の上
面に給水４し、コンクリート内部にその凝結時期におい
て、上面より水を吸水せしめるものである。

【００１７】Ｃは前記ろ紙３を型枠１の内面にも配設し
、同面からも吸水せしめることができるようにしたもの
である。なお前記ろ紙３の代りにセメント粒子は透過す
ることなく透水性のよい軟質ウレタン製のマットを配設
し、同マットに十分に水を含ませることによって、コン
クリート内に吸水させることもできる。また、表面は多
少荒れるが、硬練りにするとか加水養生を行なう時間を
ずらすなどして直接コンクリート表面を水で覆うように
することも可能である。

【００１８】コンクリートに対する給水養生の期間は、
打込み直後からなるべく長いことが望ましいが、最低期
間としては、図１に示した時間と水和速度との関係図に
おける第３段階のコンクリートの凝結硬化反応の期間が
必要である。この期間は水和反応が活発な過程であり、
セメント及び混和材料の種類、養生温度により時間が異
なる。この例では練り上がりから３〜１０時間の間とな
る。

【００１９】この期間はコンクリート中の水分とセメン
トとが反応して水分が結合し、このとき結合した水の体
積が収縮してコンクリート内部は負圧となり、これによ
ってコンクリート硬化後の散水養生等による場合より遙
かに多量の水をコンクリート内部に吸水させることがで
きる。この結果セメント硬化体の水和度が高まり、組織
が緻密化し、従ってセメント硬化体の強度その他の物性
が向上する。

【００２０】なお適用水セメント比の範囲は、図２から
明らかなように、未水和セメントが残る水セメント比４
０％以下とする。図２から判るように、水セメント比が
小さい程、未水和セメントの比率が大きくなっている。 従って、水セメント比が小さい程、本発明による給水養
生が有効となる。

【００２１】次に本発明の実験例を挙げる。供試体の調
合例は下記表−１に示すとおりで、水セメント比は３０
％と小さく、単位セメント量は５３３ｋｇ／ｃｍ３　と
大きい。

【００２２】

【表１】 前記コンクリートを練り混ぜたのち、φ１０×２０ｃｍ
の型枠に打込み、図４のＡ，Ｂ，Ｃの方法で２４時間養
生した。この結果は養生方法と重量変化率の関係を示す
図５から明らかなように、Ａに示す給水養生をしなかっ
たものは水分が蒸発したのに対して、Ｂで示す上面給水
養生、Ｃで示す上面側面給水養生併用のものは給水率が
大きくなっている。

【００２３】その後、脱型して水中養生及び空中乾燥養
生を施したが、図６の養生方法と重量変化率の関係図に
示すように、初期給水養生による吸水量の差はほぼその
ままである。また材令２８日圧縮強度は、図７の初期養
生条件と圧縮強度との関係図に示すように、水中養生、
空中養生共、初期給水養生をしたもの程高くなっている
。また初期吸水率と圧縮強度との関係は図８に示したよ
うに、吸水率が高い程、圧縮強度も高くなっていて、初
期給水養生が圧縮強度の向上に及ぼす効果が高いことが
判る。

【００２４】また水セメント比を変えて製作した供試体
を、打ち込み直後から２日間水中養生したものと、密封
養生したものを、以後封緘養生して材令９１日で圧縮強
度試験を施した結果を図９及び図１０に示す。これによ
ると、普通ポルトランドセメント、フライアッシュセメ
ントＢ種使用共、打ち込み直後から２日間水中養生した
ものの方が高強度となっている。

【００２５】図１１乃至図１３は本発明の方法を現場打
ちコンクリート鉛直部材の養生に適用した実施例を示し
、図１１は型枠１１内に打設された柱コンクリート１２
の上面及び側面にろ紙１３を配設し、同ろ紙１３の上面
に給水し、同水１４の上面に水蒸発防止マット１５を重
層して、前記打設柱コンクリート１２に同コンクリート
の凝結時点において内部に吸水せしめるものである。

【００２６】図１２に示す実施例においては柱コンクリ
ート１２部分の中央に縦孔１２ａを設け、図１４に示す
ように網状パイプ１６にろ紙１３を巻着したもの、ある
いは図１５に示すように強度の高いろ紙１３を筒状にし
たものを嵌挿して、コンクリート内部より吸水する。こ
の方法によれば低水セメント比のコンクリートの場合の
水和発熱による温度上昇も抑制する効果がある。

【００２７】図中、前記実施例と均等部分には同一符号
が附されている。図１３は本発明を現場打ち壁コンクリ
ートの養生に適用した実施例を示し、前記柱の場合と実
質的に同一の方法で養生が行なわれるもので、壁厚が薄
いことによるひび割れの発生を少なくすることができる
。図中、前記実施例と均等部分には同一符号が附されて
いる。

【００２８】図１６は本発明を現場打ちコンクリート水
平部材の養生に適用した実施例を示し、スラブ及び梁の
コンクリート１２Ａ，１２Ｂの上面及びスラブ型枠１１
内側面にろ紙１３を配設して、前記コンクリート１２Ａ
，１２Ｂに吸水させるものである。図中、前記実施例と
均等部分には同一符号が附されている。

【００２９】この場合、低水セメント比のコンクリート
や夏期の直射日光による水分の急激な蒸発が原因となる
ひび割れの防止効果が発揮される。図１７は柱梁接合部
の養生に本発明の方法を適用した実施例を示し、柱コン
クリート１２Ｃ梁コンクリート１２Ｄの上面だけでなく
、図１２に示した実施例と同様に、内部からも吸水せし
めるものである。

【００３０】図中、前記各実施例と均等部分には同一符
号が附されている。図１８は本発明をプレキャストコン
クリート柱梁の養生に適用した場合を示し、型枠１１内
コンクリート１２の上面及び側面にろ紙１３が配され、
更に上面に水１４をはった状態で蒸気養生槽２０内で全
体を加熱養生することによって、コンクリート１２中に
養生水を吸水するだけでなく、通常の加熱養生時に生起
する乾燥が防止され、長期強度の増進が期待される。

【００３１】また加熱養生終了後、脱型時における部材
と外気温との差による変形やひび割れの発生を防止しう
るものである。図１９は本発明をプレキャストコンクリ
ート板状部材、例えばオムニア板の養生に適用した実施
例を示し、図１６に示した現場打ちコンクリートスラブ
の場合と同様の吸水状態で、加熱養生を実施する。

【００３２】この場合も、加熱養生終了後、脱型時にお
ける部材と外気温との差による反り、ひび割れを防止で
きる。図中２１は鉄筋で、その他前記各実施例と均等部
分には同一符号が附されている。なお特殊な例として図
示の如き鉄筋の一部が板面より突設された合成床板とし
て使用されるオムニア板の製造時に給水養生することに
よって、スラブとして使用する場合は引張り側が、外壁
として使用する場合は、外気に面する側を緻密化するこ
とができ、強度的にも耐久性上も有利なオムニア板を製
造することができる。

【００３３】図２０は遠心成型した杭等のパイプ状部材
の養生に本発明の方法を適用した場合を示し、同部材の
中空内部を利用して給水養生を行なう。図中、前記各実
施例と均等部分には同一符号が附されている。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば前記したように、型枠内
に界面にセメント粒子を透過しない透水性シート材が介
在するようにコンクリートを打設することなどにより、
同打設コンクリートの凝結時期にコンクリートの周辺に
水を供給し、セメントの水和反応によって生起する減圧
状態を利用してコンクリート内部に吸水させることによ
って、従来における硬化後の散水養生等による場合より
、遙かに多量のコンクリート内部に吸水させることがで
きるようにし、この結果、セメント硬化体の水和度の高
め、緻密化し、同硬化体の強度その他の物性を向上し、
水セメント比が低く水和水量不足の状態となる高強度コ
ンクリート、超高強度コンクリートの高強度を確保する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】時間とセメントの水和速度との関係図である。

【図２】セメントの硬化体の構成図である。

【図３】セメントペースト硬化時の吸水率の経時変化を
示す図である。

【図４】型枠内打設コンクリートに対する給水養生方法
の各例を示す説明図である。

【図５】前記各養生方法と重量変化率との関係図である
。

【図６】水中養生及び空中養生時における前記各養生方
法と重量変化率との関係図である。

【図７】初期養生条件と圧縮強度との関係図である。

【図８】初期吸水率と圧縮強度との関係図である。

【図９】コンクリートの水セメント比と圧縮強度との関
係図である。

【図１０】コンクリートの水セメント比と圧縮比との関
係図である。

【図１１】本発明の方法を現場打ちコンクリート柱の養
生に適用した実施例を示す縦断面図である。

【図１２】本発明の方法を現場打ちコンクリート柱の養
生に適用した他の実施例を示す縦断面図である。

【図１３】本発明を現場打ちコンクリート壁の養生に適
用した実施例を示す縦断面図である。

【図１４】柱内部養生用部材の一例を示す斜視図である
。

【図１５】柱内部養生部材の他の例を示す斜視図である
。

【図１６】本発明の方法をスラブの養生に適用した実施
例を示す縦断面図である。

【図１７】本発明の方法を柱梁接合部の養生に適用した
実施例を示す縦断面図である。

【図１８】本発明の方法をプレキャストコンクリート柱
梁の養生に適用した実施例を示す縦断面図である。

【図１９】本発明の方法をオムニア板の養生に適用した
実施例を示す縦断面図である。

【図２０】本発明の方法をパイプ部材の養生に適用した
実施例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１　　　　型枠 ２　　　　コンクリート ３　　　　ろ紙 １１　　型枠 １２　　コンクリート １３　　ろ紙 １４　　水

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　セメントのような水硬性物質粉末と水
   との混合物を結合材とするペースト、モルタル、または
   コンクリートの生配合物について、同生配合物を型枠に
   充填するなどの成型した後、水硬性物質粉末の凝結以前
   に、成型物を損傷しないように成型物の表面を水で覆い
   、水硬性物質粉末の水和反応による反応水の体積減少に
   よって生ずる成型物内部の減圧状態を利用して、成型物
   内部に反応に必要な水を吸水せしめ、もって水和反応に
   消費されて不足することとなった反応体としての水を供
   給して反応せしめることを特徴とする水硬性物質硬化体
   の組織緻密化方法。
2. 【請求項２】　　前記水で覆う方法として、界面に透水
   性シート材が介在するように、前記のペースト、モルタ
   ル、または、コンクリートの生配合物を型枠に打設する
   などの成型を行い、同成型物のセメントの凝結以前に、
   成型物周辺に隙間なく水で覆う方法による請求項１記載
   の水硬性物質硬化体の組織緻密化方法。
3. 【請求項３】　　請求項２記載のシート材は、水を通過
   させて、かつ、セメントのような水硬性物質粉末を透過
   させないフィルター材料より構成された請求項１記載の
   水硬性物質硬化体の組織緻密化方法。