JPH07266315A - 高強度コンクリートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造方法が簡単で、高耐久性、かつ高強度を
有する高強度コンクリートの製造方法の提供 【構成】 本発明の高強度コンクリートの製造方法は、
型枠３に、鉄材１と、砂利又は砕石２との混合物を入
れ、この混合物を圧搾し、ついで圧搾後に存在する隙間
に型枠の下方からモルタル５を圧入し、得られたコンク
リート部材を硬化した後、蒸気養生することを特徴とす
るもので、圧搾圧力が５０Ｍｐａ〜２００Ｍｐａであ
り、モルタルの圧入圧が５〜１００気圧である。また粗
骨材の粒径が１５ｍｍ〜２０ｍｍである。鉄材と、砂利
又は砕石との混合比は１：０．１〜１：５の割合であ
る。モルタルのセメントに鋼製の球状体を含んでおり、
この鋼製の球状体の粒径が０．０８ｍｍ〜５ｍｍであ
る。蒸気養生を４０℃〜８５℃、養生時間２時間〜３６
時間行うことを特徴とする。図１は、本発明の方法を実
施する装置であり、６はモルタルポンプ、７は油圧ジャ
ッキである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高強度コンクリートの
製造方法に関するものであり、更に詳しくは簡単に製造
され、しかも高強度かつ耐久性を有する高強度コンクリ
ートの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンクリート構造物は、コンクリ
ートを単に型枠に流し込みバイブレーターで締固めるこ
とにより構築され、またコンクリートの二次製品は、前
記方法と共に遠心力を利用して締固めることにより製造
することが一般的である。またこの他の方法としては、
即脱型する方法（即時脱型法といわれる）があり、この
方法は、パサパサのノースランプ（超硬練り）コンクリ
ートを型枠に詰め、加圧、振動加圧、タンピングなどに
より締固め、成形と同時に脱型する方法で、生産性の高
い工法として建築用空洞ブロックや土木用製品に応用さ
れている。また粗骨材のみ予め型枠に詰め、モルタル又
はペーストを上部から充填する方法で、プレパックド法
と呼ばれ、優れた現場製作の例として、最近、本州と四
国を結ぶ本四架橋の橋台の構築に実施された方法があ
る。これら従来の方法は、いづれもモルタルの水セメン
ト比は４０％〜６０％である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如き方法は、いづれも粗骨材とモルタル部分の界面が最
大の弱点部となり、圧縮強度で１００Ｍｐａ以上を得る
ことは極めて難しいという問題があり、またプレパック
ド法は、これらの中でも比較的優れているものの、水セ
メント比が４５％で、モルタルの圧縮強度が３０〜４０
Ｍｐａと弱いことと、粗骨材の寸法が４０ｍｍ〜１５０
ｍｍと大きく、したがってモルタルと粗骨材との界面の
面積が多くモルタル強度の８０〜９０％の圧縮強度しか
得られないという問題があった。

【０００４】そこで、本発明者は、このような問題点に
ついて、十分な圧縮強度を得るべく種々検討した結果、
粗骨材として鉄材を用いると共に、鉄材と他の粗骨材と
の混合物の圧搾下、モルタルを圧入し、得られたコンク
リート部材を蒸気養生することにより簡単に優れた圧縮
強度を有し、かつ耐久性に優れたコンクリート構造物を
製造することができることを見出し、ここに本発明をす
るに至った。よって本発明が解決しようとする課題は、
製造方法が簡単で、高耐久性、かつ高強度を有する高強
度コンクリートの製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明が解決しようとす
る課題は、以下の各発明によって達成される。

【０００６】（１）型枠に、鉄材と、砂利又は砕石との
混合物を入れ、この混合物を圧搾し、ついで圧搾後に存
在する隙間に型枠の下方からモルタルを圧入し、得られ
たコンクリート部材を硬化した後、蒸気養生することを
特徴とする高強度コンクリートの製造方法。 （２）圧搾圧力が５０Ｍｐａ〜２００Ｍｐａであること
を特徴とする前記第１項に記載の高強度コンクリートの
製造方法。 （３）モルタルの圧入圧が５〜１００気圧であることを
特徴とする前記第１項又は第２項のいづれかに記載の高
強度コンクリートの製造方法。 （４）鉄材の形状が球状、円筒状、角柱状から選択され
た少なくとも１種であることを特徴とする前記第１項乃
至第３項のいづれかに記載の高強度コンクリートの製造
方法。 （５）粗骨材の粒径が１５ｍｍ〜２０ｍｍであることを
特徴とする前記第１項乃至第４項のいづれかに記載の高
強度コンクリートの製造方法。 （６）鉄材と、砂利又は砕石との混合比は１：０．１〜
１：５の割合であることを特徴とする前記第１項乃至第
４項のいづれかに記載の高強度コンクリートの製造方
法。 （７）モルタルがセメントに鋼製の球状体を含んでいる
ことを特徴とする前記第１項乃至第４項のいづれかに記
載の高強度コンクリートの製造方法。 （８）鋼製の球状体の粒径が０．０８ｍｍ〜５ｍｍであ
ることを特徴とする前記第７項に記載の高強度コンクリ
ートの製造方法。 （９）蒸気養生を４０℃〜８５℃、養生時間２時間〜３
６時間行うことを特徴とする前記第１項乃至第８項のい
づれかに記載の高強度コンクリートの製造方法。

【０００７】以下、本発明高強度コンクリートの製造方
法について、更に詳しく説明すると、本発明の高強度コ
ンクリートの製造方法は、型枠に、鉄材と、砂利又は砕
石（以下砂利等ともいう。）との混合物を入れ、この混
合物を圧搾し、ついで圧搾後に存在する隙間に型枠の下
方からモルタルを圧入し、得られたコンクリート部材を
硬化した後、蒸気養生することを特徴とするもので、特
に鉄材と砂利等との混合物を圧搾した状態でモルタルを
浸透させているので、圧縮強度が強く、また耐久性にも
優れており、その製造方法が簡単である。また蒸気養生
することによりいっそう圧縮強度に優れたものが得られ
る。該モルタルは、水セメント比が２０％以下で用いる
ことが好ましく、更に該モルタルがセメントに鋼製の球
状体を含んでいるものでは、圧縮強度がいっそう強くな
るという優れた効果を奏する。

【０００８】本発明の製造方法で製造された高強度コン
クリートの奏する効果として、耐久性が優れているが、
この耐久性は、中性化防止、塩分浸透防止、更には凍害
防止等や紫外線、風雨、更には酸性雨等の耐候性の等の
諸効果を含む意味である。本発明で製造される高強度コ
ンクリートを構成する素材としては、セメント及び水か
らなるモルタルであり、前記セメントとしては、普通ポ
ルトランドセメントを始め、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などのポルトランドセ
メント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシ
ュセメント等の混合セメント、アルミナセメント等の任
意のものが用いられる。またこのモルタルには、鋼製の
球状体を含んでいることが好ましく、これにより低い水
セメント比で流動性の優れたモルタルを得ることができ
る。更にモルタルには、流動性を損なわない範囲でワラ
ストナイト、石綿等の無機繊維、パルプ等の天然有機繊
維又は合成繊維等の繊維を添加してもよい。

【０００９】本発明の製造方法においては、粗骨材とし
て、鉄材と、砂利又は砕石から選ばれた少なくとも１種
が用いられ、即ち鉄材と砂利、特に天然の砂利との組合
せ、鉄材と砕石、特に天然の砕石との組合せが好まし
い。また鉄材と砂利と砕石との組合せでもよい。この粗
骨材として用いられる鉄材は、通常鉄筋として使用され
るものでよく、粒状体からなるのがよく、その形状が球
状、円筒状、角柱状から選択された少なくとも１種であ
り、具体的には図２に示されている。図２は、各種形状
の鉄材の斜視図であり、図２のａは、球状体である。勿
論楕円形でもよい（図示さず）。図２のｂは、円柱状で
あり、図２のｃは、立方体であり、また図２のｄは、円
柱状でかつ側壁が凹凸を有するものである。更に図２の
ｅは、断面Ｃの字形の円柱状であり、図２のｆは、断面
六角形の円柱状であり、更に図２のｇは、円柱状かつそ
の中心が空洞であるもの、図２のｈは、断面六角形の円
柱状かつその中心が空洞であるものである。この他にも
粒状体ならば、その形状には特に関係なく使用される。

【００１０】本発明の製造方法において、粗骨材の粒径
は１５ｍｍ〜２０ｍｍであり、該粒径が１５ｍｍ未満で
は、十分な圧縮強度を得ることができないし、また粒径
が２０ｍｍを越えるときは、モルタルとの界面が多くな
りモルタル強度以下の圧縮強度しか得られない。また粗
骨材は、その粒径が１５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であれ
ば、粗骨材の粒度を揃えて用いても良く、また異なる粒
度の粗骨材を１種又は２種以上混合して用いてもよい。
更に粗骨材の一方の鉄材と他方の粗骨材の粒度をそれぞ
れ揃えても、また鉄材の粒度と砂利等の粗骨材の粒度と
をそれぞれ異ならせてもよい。更に鉄材の粒度を揃え、
砂利等の粗骨材の粒度を異ならせてもよく、これとは逆
に鉄材の粒度を異ならせ、砂利等の粗骨材の粒度を揃え
ることもできる。鉄材と砂利等との混合比は１：０．１
〜１：５の割合であり、該混合比が１：０．１より小さ
いときは、砂利等に対して鉄材が多くなり経済性の点か
ら不利であり、また該の混合比が１：５より大きくなる
と砂利の量が多くなり鉄材による補強という点からみて
補強効果が発揮されない。したがって高強度コンクリー
トが得られない。

【００１１】本発明の高強度コンクリートの製造方法
は、粗骨材である鉄材と砂利等を型枠に入れた後、圧力
５０Ｍｐａ〜２００Ｍｐａで、好ましくは圧力８０Ｍｐ
ａ〜１８０Ｍｐａで圧搾するもので、これにより鉄材と
砂利等の接点を密着することができ、粗骨材による骨組
みが密となり、したがって強固な鉄材と砂利等の骨組み
ができあがる。この骨組みの状態下でモルタルを型枠の
下部から５〜１００気圧をかけて圧入する。この圧入圧
はモルタルが圧搾下の粗骨材中を下部から上部へ浸透さ
せるに十分な圧力であり、粗骨材中において隙間を残す
ことなく浸透し得る圧力である。また粗骨材中を下部か
ら上部へ浸透させるため、粗骨材中の隙間は実質的にモ
ルタルで充填される。これによりモルタルは前記骨組み
の隙間に侵入して隙間を埋めるので、強度に優れたコン
クリートが得られる。またこの際モルタルに鋼製の球状
体を加えた、いわゆる重量モルタルを使用することによ
り、更にモルタル部分の高強度化を図ることができる。

【００１２】この鋼製の球状体の粒径は、０．０８ｍｍ
〜５ｍｍの範囲のものが好ましく、この粒径が０．０８
ｍｍ未満ではモルタル部分の高強度化を図ることが難し
く、またこの粒径が５ｍｍを越えるときは、モルタルの
充填性が損なわれ、高強度化が図れない。本発明の製造
方法で得られた高強度コンクリートは、セメントと水と
を混練した後、十分混練して均一な混練物としたモルタ
ルを、前述の如く鉄材と砂利等の骨組みに圧入した後、
養生室に入れて蒸気養生される。この蒸気養生は、高温
の蒸気を養生室へ送って大気圧下で、温度４０℃〜８５
℃、養生時間は２時間〜３６時間で行われる。この際昇
温速度は１２℃／ｈ〜３３℃／ｈで、最高温度６０℃〜
７５℃が好ましい。蒸気養生するまでの前置き時間は１
時間〜１２時間が望ましい。またこの養生は必要に応じ
て繰り返すことができる。

【００１３】

【作用】本発明の高強度コンクリートの製造方法は、粗
骨材である鉄材と砂利等との混合物に圧力をかけて圧搾
することにより、粗骨材の弱点といわれている角部が破
壊されると同時にその部分が密着して全体が密となり、
強度が得られる。更にこの状態下で下部から隙間にモル
タルを圧入することによりモルタルが隙間を残すことな
く充填され、従来のようにモルタルの注入されないとこ
ろがなくなり、十分な圧縮強度が得られる。また得られ
たコンクリート部材は、蒸気養生されることによりモル
タル成分の反応が促進される。またモルタルに鋼状の球
状体を加えるこによりモルタルの強度が上がると共にモ
ルタルの充填性が良好となり粗骨材の隙間に十分侵入す
ることができ、その結果高強度のコンクリートが得られ
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の高強度コンクリートの製造方
法を実施例を挙げて更に詳しく説明するが、本発明は、
この例によって限定されるものではない。

【００１５】実施例１ 本発明で製造される高強度コンクリートは、図１の斜視
図で示される製造装置で製造されるが、この装置は略図
で示されている。図１において、本発明の高強度コンク
リートを製造するための型枠３は、簡単に内容物が取り
出せる構成になっており、側壁の低部でモルタル混練機
１０と接続部材９を介して接続されている。型枠３に
は、粗骨材である鉄材として、図２のｄに示されている
円筒状でその側壁に凹凸部１１を有する粗骨材（直径２
０ｍｍ×２５ｍｍ）と砕石（平均粒径１５ｍｍ、アスペ
クト比１）とを１：１で均一に混合した混合物を入口付
近まで入れ、ついで、この型枠３に、鋼製の押板を用い
て蓋をする。更に上部より油圧ジャッキにより１００Ｍ
ｐａの圧力をかけた。こようにして得られた粗骨材は、
図３及び図４に示されるように、鉄材１に砕石２の角が
破壊された状態で接触しており、従来のように砕石２の
角が他の粗骨材に軽く接触しているものとは異なってい
る。

【００１６】一方モルタル混練機１０は、パイプ９を有
し、その端部は型枠の側部の下部に接続されている。こ
のモルタル混練機１０には、セメントと水を水セメント
比２０％のモルタル５を入れ、十分混練する。このモル
タル５を前記の型枠３に１０気圧で圧入した。モルタル
５は、粗骨材１及び２でできた隙間１３に下から侵入し
て充填される。このようにして得られたコンクリートが
硬化した後、側板を外して該コンクリート部材を取り出
し、蒸気養生した。この蒸気養生は、このコンクリート
部材を蒸気養生室を搬入し、大気圧下、前置き時間４時
間、昇温速度１５℃／時間で温度６０℃、養生時間１６
時間で行った。得られたコンクリート部材を試供体とし
た。この試供体の大きさは、１，０００×８０×３００
ｍｍ（高さ）である。また比較としては、前記の平均粒
径１５ｍｍの砕石を型枠にいれ、水セメント比４０％の
モルタルを上部から浸透させた後、バイブレーターによ
り締固めを行い、硬化後、取り出し試供体としてそのま
まの状態で放置した。これらの両方の試供体を７日気中
養生したものの圧縮強度を測定した。得られた結果を表
１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】実施例２ 実施例１において、圧搾圧力を７０Ｍｐａ、８０Ｍｐａ
０、１００Ｍｐａ、１５０Ｍｐａ、２００Ｍｐａとした
以外は、実施例１と同様にしてコンクリート製品を製造
した。これらの圧搾圧力においても優れた圧縮強度を有
するものが得られた。圧縮強度はそれぞれ順に２８５Ｍ
ｐａ、３０５Ｍｐａ、３２０Ｍｐａ、２８０Ｍｐａ、２
７０Ｍｐａであった。

【００１９】実施例３ 実施例１において、モルタルの圧入圧を５、３０、５
０、８０、１００気圧で行った以外は、実施例１と同様
にしてコンクリート製品を製造した。これらの気圧にお
いても圧縮強度に優れたものが得られた。圧縮強度はそ
れぞれ順に２８５Ｍｐａ、３０５Ｍｐａ、３２０Ｍｐ
ａ、３２０Ｍｐａ、３２０Ｍｐａであった。

【００２０】実施例４ 実施例１において、粗骨材である鉄材１として、図２に
示されているａ，ｂ，ｃ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈの各形状のも
のを用いた以外は、実施例１と同様にしてコンクリート
製品を製造した。これらの粗骨材を使用したものも圧縮
強度は、それぞれ２００Ｍｐａ〜３２０Ｍｐａと優れた
ものが得られた。

【００２１】実施例５ 実施例１において、粗骨材である鉄材１として、図２の
ｄに示されている形状のものを用い、該鉄材１の粒径が
それぞれ平均粒径１５ｍｍ×１５ｍｍと２０ｍｍ×２０
ｍｍの２種を用いた以外は、実施例１と同様にしてコン
クリート製品を製造した。これらの粗骨材を使用したも
のも圧縮強度は、それぞれ２８５Ｍｐａ、３２０Ｍｐａ
と優れたものが得られた。

【００２２】実施例６ 実施例１において、粗骨材である鉄材１と砕石２との混
合比として、それぞれ１：０．１、１：２、１：３、
１：５の割合で使用した以外は、実施例１と同様にして
コンクリート製品を製造した。これらのコンクリート製
品の圧縮強度は優れたものであった。圧縮強度はそれぞ
れ順に２８５Ｍｐａ、３２０Ｍｐａ、２８５Ｍｐａ、２
５５Ｍｐａであった。

【００２３】実施例７ 実施例１において、モルタル５に金属製細骨材として、
平均粒径が０．１５ｍｍの鋼製の球状体をモルタル５に
対して５０重量％添加した以外は、実施例１と同様にし
てコンクリート製品を製造した。このコンクリート構造
物は圧縮強度が２００Ｍｐａと優れていた。

【００２４】

【発明の効果】本発明の高強度コンクリートの製造方法
は、鉄材と砂利等との混合物を型枠に入れて圧搾したの
で、密な状態となって弱点部がなくなると共に、この圧
搾物の隙間にモルタルが下部から侵入しているので、高
強度のコンクリートが簡単に製造される。更に得られた
コンクリート部材を蒸気養生したので、圧縮強度がいっ
そう大きいものが得られた。またコンクリートが高強度
となるため部材を薄くすることができるので、コンクリ
ート製品の軽量化が図れる。また耐久性、特に中性化、
塩分浸透性及び急速凍結融解性に優れているという格別
顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられる高強度コンクリートの製造
装置の略斜視図である。

【図２】本発明に用いられる粗骨材の形状を示した斜視
図である。

【図３】本発明に用いられる粗骨材の圧縮状態を示した
部分斜視図である。

【図４】本発明に用いられる粗骨材の圧縮状態を拡大し
て示した部分斜視図である。

【符号の説明】

１ 粗骨材（鉄材） ８ 攪拌部材 ２ 粗骨材（砂利） ９ パイプ ３ 型枠 １０ モルタル混
練機 ４ 押板（蓋） １１ 凹凸部 ５ 高強度モルタル １２ 破壊部分 ６ モルタルポンプ １３ 隙間 ７ 油圧ジャッキ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠井 英志 埼玉県大宮市北袋町一丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社セメント研究所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 型枠に、鉄材と、砂利又は砕石との混合
   物を入れ、この混合物を圧搾し、ついで圧搾後に存在す
   る隙間に型枠の下方からモルタルを圧入し、得られたコ
   ンクリート部材を硬化した後、蒸気養生することを特徴
   とする高強度コンクリートの製造方法。
2. 【請求項２】 圧搾圧力が５０Ｍｐａ〜２００Ｍｐａで
   あることを特徴とする請求項１に記載の高強度コンクリ
   ートの製造方法。
3. 【請求項３】 モルタルの圧入圧が５〜１００気圧であ
   ることを特徴とする請求項１又は請求項２のいづれかに
   記載の高強度コンクリートの製造方法。
4. 【請求項４】 鉄材の形状が球状、円筒状、角柱状から
   選択された少なくとも１種であることを特徴とする請求
   項１乃至請求項３のいづれかに記載の高強度コンクリー
   トの製造方法。
5. 【請求項５】 粗骨材の粒径が１５ｍｍ〜２０ｍｍであ
   ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいづれかに
   記載の高強度コンクリートの製造方法。
6. 【請求項６】 鉄材と、砂利又は砕石との混合比は１：
   ０．１〜１：５の割合であることを特徴とする請求項１
   乃至請求項５のいづれかに記載の高強度コンクリートの
   製造方法。
7. 【請求項７】 モルタルがセメントに鋼製の球状体を含
   んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいづ
   れかに記載の高強度コンクリートの製造方法。
8. 【請求項８】 鋼製の球状体の粒径が０．０８ｍｍ〜５
   ｍｍであることを特徴とする請求項７に記載の高強度コ
   ンクリートの製造方法。
9. 【請求項９】 蒸気養生を４０℃〜８５℃、養生時間２
   時間〜３６時間行うことを特徴とする請求項１乃至請求
   項８のいづれかに記載の高強度コンクリートの製造方
   法。