JPH07121526B2

JPH07121526B2 - コンクリ−ト製造方法

Info

Publication number: JPH07121526B2
Application number: JP61303415A
Authority: JP
Inventors: 克彦木村; 定小野; 和也亀崎
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1986-12-19
Publication date: 1995-12-25
Anticipated expiration: 2010-12-25
Also published as: JPS63154305A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、コンクリートの製造方法に係わり、特に、
マスコンクリート部材等に用いられて好適なコンクリー
ト製造方法に関する。

「従来の技術」ダムや橋脚、原子炉施設等に使用される、いわゆるマス
コンクリート部材の施工にあたっては、セメントの水和
熱に起因する温度応力によって、このマスコンクリート
部材にひび割れが生じやすいため、これを防止すること
がコンクリートの品質管理上重要な課題となっている。

前記マスコンクリート部材のひび割れを防止するために
は、このコンクリートの練り上がり温度を下げておくこ
とでセメントの水和熱に起因する部材内のコンクリート
温度の変化量及び温度差を抑える、プレクーリング工法
と呼ばれる工法や、水和熱による温度上昇を同じにして
コンクリートの強度を増加させることによりひび割れに
対する抵抗性を増す方法などが採られる。

前記プレクーリング工法は、冷水や冷風、あるいは氷を
用いてコンクリートの各構成材料を混合前に予め冷却
し、この冷却された材料を混合してコンクリートの練り
上がり温度を下げ、このようにして得られたコンクリー
トを打設することで、温度応力によるひび割れを低減す
るような工法である。

近年、コンクリートの練りまぜ水を氷の細粒に置換する
ことで、各コンクリート構成材料を均一に分散させてコ
ンクリート強度の増加を図ると共に、氷の潜熱により前
記プレクーリングと同様にコンクリートの練り上がり温
度を低下させるような工法が提案、実施されている。

また、特開昭61-201681号公報あるいは特開昭61-220806
号公報に示されるように、液化ガスを静止状態にある骨
材に向け噴射することで該骨材を冷却する方法が提案さ
れている。

「発明が解決しようとする問題点」しかしながら、前記従来のマスコンクリートのひび割れ
を防止する方法は、以下に挙げるような問題点を抱えて
いた。すなわち、プレクーリング工法においては、コン
クリートの各構成材料を冷却する冷却媒体として、冷
水、冷風、あるいは氷を用いているが、冷水を冷却媒体
とした場合、この冷却媒体自体の温度が０℃程度までに
しか下がらない。従って、コンクリート練り上がり温度
の低下量を大きくする場合には、各コンクリート構成材
料を十分に所定温度にまで冷却できないことがある。

また、練りまぜ水を氷で置換した場合、特に使用する氷
の大きさや使用量によっては、練りまぜ後もこの氷がコ
ンクリート中に残存することや、練りまぜ時間が長くな
ることがあるため、その使用量に限界がある。従って、
冷水を用いた場合と同様に、コンクリートの練り上がり
温度を十分に低下できないおそれがある。

さらに、液化ガスを用いて静止状態の骨材を冷却する方
法では、骨材全体を満遍なく冷却することが困難であ
り、この方法もコンクリートの練り上がり温度の低下に
は有効ではないという問題があった。

この発明は、このコンクリートの練りまぜ水を氷の細粒
に置換するという思想を更に発展させたもので、コンク
リートの練り上がり温度の低下とコンクリート強度の増
加とを同時に実現することで、コンクリートのひび割れ
を従来工法以上に低減でき、かつ、秋〜冬〜春等厳しい
施工条件下においても、その効果が不変なコンクリート
製造方法を提供せんとするものである。

「問題点を解決するための手段」前記問題点を解決するために、この発明は、コンクリー
トの構成要素であるセメントと、骨材と、水または氷の
少なくとも一方とを混合してコンクリートを製造するコ
ンクリート製造方法において、混合前の骨材を、振動す
る移送体上で移動させつつ冷却しその表面水を凍らせる
ことによって該骨材の表面に予め氷層を形成しておくこ
とを特徴としている。

「作用」この発明では、骨材が、移送体で順次移動されながらし
かも該移送体の振動により振動し跳躍しかつ回転した状
態で冷却させられることになるため、骨材同士の固着状
態での表面水の凍結を防止して各個の骨材すべてに均一
な氷層を形成することができる。したがって、各個の骨
材すべてに形成された氷層の持つ潜熱と骨材自身の冷熱
とにより、コンクリートの練り上がり温度を効果的に低
下させることができる。また、各個の骨材すべてに均一
な氷層を形成することができることから、混合の際に各
個の骨材すべての氷層にセメント粒子を満遍なく付着さ
せることができるため、セメント粒子が均一に分散され
て単位水量が削減でき、これにより得られたコンクリー
トの強度を増加させることができると同時に、練り混ぜ
時に骨材の表面に密なセメントペーストが形成されて骨
材間の付着強度が増加され、この面からもさらにコンク
リートの強度を増加させることができる。

「実施例」以下、この発明の一実施例であるコンクリート製造方法
について、第１図ないし第３図を参照して、工程順に説
明する。

まず、第１図ないし第２図は、表面水が凍結されること
で、その表面に氷層が形成された砂を製造するための装
置を示す図であり、第１図ないし第２図において、符号
Ａは基台Ｇ上に設置された振動シューターである。この
振動シューターＡは、砂４を移送する断面略Ｕ字状の移
送体１と、基台Ｇ上に設けられ、この移送体１を下方か
ら支持する振動機構２及びバネ３、３、…とにより概略
構成されている。前記移送体１は、その始端がやや上方
となるように、その全体が傾斜され、さらに、前記振動
機構２及びバネ３、３、…によって、上下方向に振動さ
れるように構成されている。この移送体１の始端側の上
方、及び終端側の下方には、砂４を貯留するサイロ５、
６がそれぞれ配設されている。これらサイロ５、６の下
端部には、開閉自在な蓋７、８が設けられている。ま
た、これらサイロ５、６のうち、移送体１の終端側に位
置するサイロ６の上端部には、保冷効果を高めるための
蓋９が設けられている。この蓋９は、砂４の自重により
開口すると共に、砂４の供給が無い場合に自動的に閉塞
するように、例えば硬質ゴム等で形成されることが好ま
しい。なお、このサイロ６は、例えば、その壁面等に断
熱材が施工されることで、その断熱効果が向上されたよ
うなサイロが好ましい。

前記移送体１には、その始端部及び終端部、すなわちサ
イロ５、６との砂４受け渡し部を除いて、その全体を覆
う筒状の凍結ダクト16が設けられている。この凍結ダク
ト16の移送体１終端側は、上方に屈曲された連結ダクト
17を介して、冷風ダクト18に連通されている。この冷風
ダクト18内部には、送風機19、19が設けられている。冷
風ダクト18は、その途中で分岐され、一方が分岐管20と
して、粗骨材が貯留されたサイロ（図示略）に接続され
ると共に、他方が前記移送体１の始端側に位置するサイ
ロ５の下方に向けられている。

また、前記移送体１には、この上面を移送される砂４に
液化窒素を吹き付けて、これを冷却する冷却装置Ｂが設
けられている。この冷却装置Ｂは、基台Ｇ上あるいは別
の場所に設置された液化窒素貯蔵タンク10と、このタン
ク10から供給される液化窒素の供給量を制御する制御装
置11と、この制御装置11から移送体１に向けて液化窒素
を供給する供給管12と、この供給管12にフレキシブル継
手13を介して連通され、前記凍結ダクト16の移送体１上
方に長手方向に沿って敷設された配管14、14と、これら
配管14、14の長手方向に所定間隔を置いて設けられ、前
記液化窒素を移送体１内方へ吹き出す吹付ノズル15、1
5、…とから構成されている。

次に、以上説明した装置の使用方法について説明する。
始めに、振動シューターＡの振動機構２を駆動して、移
送体１を予め上下方向に振動させておく。ここで、この
移送体１の振動数及びストロークは任意であり、これら
を適宜調節することで、移送体１上での滞留時間を調節
することができる。

次に、サイロ５内に貯留されていた砂４を、蓋７を開放
することで、移送体１の始端部に落下させる。これによ
り、移送体１に落下された砂４は、その上面において振
動しつつ、跳躍し、かつ回転しながらこの移送体１上を
移送されて、終端部から前記サイロ６内に投入される。

そして、この砂４が移送体１上を移送されている間に、
前記冷却装置Ｂによって、液化窒素を砂４に吹き付け
る。具体的には、制御装置11により、タンク10から供給
管12を介して液化窒素を配管14、14に供給する。これに
より、液化窒素が吹付ノズル15、15を介して砂４に吹き
付けられ、この砂４が零度以下にまで冷却される。よっ
て、砂４の表面にある表面水が凍結され、この砂４の表
面に氷層が形成される。ここで、通常コンクリートの製
造に使用される砂４は、５〜10％程度の表面水を持って
いるが、その表面水量が不足していると思われた場合に
は、事前に砂４に散水する等して、その表面水量を調整
しておくことが好ましい。また、前記吹付ノズル15、1
5、…による液化窒素の吐出量は任意であるが、この吐
出量及び前記移送体１の振動数、ストロークを適宜選択
することで、移送体１上での滞留時間を調節して、冷却
される材料の種類に合わせて希望の冷却温度に対応させ
ることができる。このようにして、砂４の表面水量や冷
却条件が適宜変化されると、砂４の表面水は砂４の粒子
表面に氷層を形成したり、あるいはその一部が砂４粒子
から分離して微細な氷粒となって砂４粒子間に混在する
場合もある。

また同時に、冷風ダクト18内の送風機19、19を駆動する
ことで、第１図に示す矢印方向、すなわち、凍結ダクト
16から冷風ダクト18に向って流通する気流を発生させ
る。これにより、前記砂４を冷却した低温の気体が、凍
結ダクト16、連結ダクト17、冷風ダクト18の順に流通さ
れ、その一部が前記分岐管20を通って、粗骨材が貯留さ
れたサイロに供給されることで、この粗骨材を冷却し、
残りが前記サイロ５の下方に供給されることで、砂４の
予冷を行うことができる。

この後、以上の如く表面に氷層が形成された砂４と、砂
利（粗骨材）、セメント、水あるいは氷の細粒とを混合
し、さらに必要に応じ、各種混和材を混合して、コンク
リートを製造する。これら各コンクリートの構成材料の
混合方法は任意であるが、一例として、最初に前記砂４
をコンクリートミキサー等の混練機内に投入し、次い
で、セメント、砂利、水あるいは氷の細粒の順番で前記
混練機に投入し、これらを練り混ぜることでコンクリー
トを製造するような方法が好ましい。また、これらを一
度に混練機内に投入しても良いことは勿論である。さら
に、前記砂４にセメントをまぶせて、砂４の氷層表面に
セメント粒子を満遍無く分散させ、これを砂利、水ある
いは氷の細粒と一緒に前記混練機内に投入するような方
法も好ましい。この場合、練りまぜ水の一部を氷の細粒
に置換することにより、前記従来の方法と同様に、コン
クリートの練り上がり温度を低下させ、コンクリート強
度を増加させることが可能である。

以上説明した方法により、コンクリートを製造すること
ができる。ここで、このコンクリート製造方法において
は、コンクリートの構成材料である砂４の表面に氷層が
形成されているので、コンクリート練り上がり温度の低
減及びコンクリート強度の増加などの効果を、同一工程
で得ることができる。すなわち、砂４の表面に氷層が形成されていることから、氷の持
つ潜熱と砂４そのものの持つ冷熱とにより、コンクリー
トの練り上がり温度を低下させることができ、前記従来
のプレクーリング工法と同様の効果を得ることができ
る。例えば、砂４が持つ表面水の割合を５％、単位細骨
材量を850kg/m³（20℃）とすれば、この表面水を全て凍
結することにより、練りまぜ水に42.5kg/m³の氷を使用
するか、あるいは170kg、20℃の水を０℃としたのと同
等以上の効果を得ることができる。

各種コンクリート構成材料混合時において、各砂４粒
子の表面には、第３図に示すように、氷21の層を介して
セメント粒子22、22、…が多数付着している。従って、
前記コンクリート構成材料混合物内において、セメント
粒子が均一に分散され、いわゆるベアリング効果を示す
ため、所望の物性値を得るための単位水量を削減するこ
とができ、単位セメント量を同一とすれば、得られたコ
ンクリートの強度を増加させることが可能となる。ま
た、砂４表面に付着したセメント粒子22、22、…の存在
により、練りまぜ時にこの砂４粒子の表面に密なセメン
トペーストが形成され、従って、砂４間、あるいは他の
砂利等の粗骨材と砂４との間の付着強度が増加するた
め、この面からもコンクリートの強度を増加することが
可能となる。

従って、この実施例によれば、コンクリートの練り上が
り温度の低下とコンクリート強度の増加とを同時に実現
でき、よって、このコンクリートのひび割れを従来工法
以上に低減することができる。

また、このコンクリート製造方法は、練りまぜ水に氷を
用いなくとも、コンクリートの練り上がり温度を低下さ
せ、かつ、コンクリートの強度を増加させることができ
るので、前記従来の練り混ぜ水の一部を氷の細粒に置換
する方法と異なり、暑中以外の比較的コンクリート温度
が高くない時においても、得られたコンクリート内に氷
が残存するおそれがない。従って、秋〜冬〜春等厳しい
施工条件下においても、前述の効果が不変である。

ここで、本発明者等が行った、この発明のコンクリート
製造方法による、コンクリート練り上がり温度低下の予
測結果について説明する。検討したコンクリートの配合
は、下の表に示した通りである。

コンクリートの練り上がり温度の予測は、その施工時期
を主に夏季と想定して、その物性値の選定を行った。な
お、以下の予測結果において、セメント温度…… 60℃ 水温 …… 20℃ 氷温 ……−10℃ と仮定した。予測結果を、細骨材（砂）の温度を横軸
に、コンクリートの練り上がり温度を縦軸に取って、第
４図に示す。なお、予測値の計算は、以下に挙げる４種
類の条件について行った。

Tg＝30℃、ｘ＝ 0％（図中実線31） Tg＝20℃、ｘ＝ 0％（図中鎖線32） Tg＝30℃、ｘ＝30％（図中一点鎖線33） Tg＝20℃、ｘ＝30％（図中二点鎖線34） Tg:粗骨材温度、x:水の氷への置換率いずれの場合においても、細骨材（砂）を零度以下に冷
却して、細骨材の表面に氷層を形成することにより、格
段のコンクリート練り上がり温度の低下を得ることがで
きる。特に、粗骨材をも同時に冷却したり、練りまぜ水
を氷に置換することにより、その効果は絶大なものとな
る。

なお、この発明のコンクリート製造方法は、前記実施例
に限定されない。一例として、砂４を冷却する低温の液
体や気体は、前記実施例の如く液化窒素に限定されず、
例えば、液化窒素より沸点の低い液化ヘリルムで行え
ば、より効率良く砂４を冷却することが可能となる。ま
た、砂４を冷却する方法も、前記実施例の如く、移送体
１の上方から液化窒素を吹き付けるような方法に限定さ
れず、例えば、砂４を低温の液体や気体中を通過させる
ような方法であっても良い。要は、砂４の表面水を凍結
して、この表面に氷層を形成できる手段であれば、周知
の手段から適宜選択されれば良い。そして、その表面に
氷層が形成される骨材は砂４に限らず、砂利等の粗骨材
に対しても、同様に適用できることも言うまでもない。

「発明の効果」以上詳細に説明したように、この発明によれば、骨材
が、移送体で順次移動されながらしかも該移送体の振動
により振動し跳躍しかつ回転した状態で冷却させられる
ことになるため、骨材同士の固着状態での表面水の凍結
を防止して各個の骨材すべてに均一な氷層を形成するこ
とができる。したがって、各個の骨材すべてに形成され
た氷層の持つ潜熱と骨材自身の冷熱とにより、コンクリ
ートの練り上がり温度を効果的に低下させることができ
る。また、各個の骨材すべてに均一な氷層を形成するこ
とができることから、混合の際に各個の骨材すべての氷
層にセメント粒子を満遍なく付着させることができるた
め、セメント粒子が均一に分散されて単位水量が削減で
き、これにより得られたコンクリートの強度を増加させ
ることができると同時に、練り混ぜ時に骨材の表面に密
なセメントペーストが形成されて骨材間の付着強度が増
加され、この面からもさらにコンクリートの強度を増加
させることができる。

したがって、このコンクリート製造方法によれば、コン
クリートの練り上がり温度を効果的に低下させることが
でき、かつ、コンクリートの強度を増加させることがで
きるので、コンクリートのひび割れを低減でき、かつ秋
〜冬〜春等厳しい施工条件下においても、その効果を不
変なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図は、この発明の一実施例であるコン
クリート製造方法に用いられる砂の製造装置を示す図で
あって、第１図は全体構成を示す概略図、第２図は第１
図のII-II′線に沿う断面図、第３図はこの発明の一実
施例であるコンクリート製造方法の途中工程における砂
の状態を示す断面図、第４図は同製造方法によるコンク
リートの練り上がり温度低下の効果を検討した結果を示
す図である。４……砂（骨材）、21……氷、22……セメント。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小野定東京都中央区京橋２丁目16番１号清水建設株式会社内 (72)発明者亀崎和也東京都中央区京橋２丁目16番１号清水建設株式会社内審査官小島隆

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンクリートの構成要素であるセメント
と、骨材と、水または氷の少なくとも一方とを混合して
コンクリートを製造するコンクリート製造方法におい
て、混合前の骨材を、振動する移送体上で移動させつつ冷却
しその表面水を凍らせることによって該骨材の表面に予
め氷層を形成しておくことを特徴とするコンクリート製
造方法。