JPS6116806A - 薄肉多重型容器の製造方法 - 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】 イ０発明の目的 本発明は薄肉多重型容器の製造方法に関する。

本発明はコンクリート工業分野で有用であり、本発明で
製造される薄肉多重型容器は従来の振動成形方法、ある
いは遠心成形方法で製造された容器に（らべて緻密であ
り圧縮強度が高く且つ胴部と底部が一体に成形されてい
るので特殊容器、例えば放射性廃棄物処理処分用容器と
して利用される。

本発明で使用する用語゛°薄肉多重型容器ＩＩとは外枠
としての金属製容器に厚さ５〜３０１１のコンクリート
を内張すした容器と定義する。

ドラム罐内面に鋼繊維補強コンクリート（以下”５ＦＲ
Ｃ’”　と略記する場合がある）又は鋼繊維補強ポリマ
ー含浸コンクリート（以下”５ＦＲＰＩＣ’“と略記す
る場合がある）を打設して製造した多重型容器を低・中
レベル放射性廃棄物の処理、処分用容器として使用する
場合諸物性に極めて高度の健全性が要求されるのはもと
より出来るだけ内容積を大きくすることが指向されてい
る。

コンクリート厚さが５〜３０ｍｍの薄肉多重型容器を従
来の手詰め流し込み一振動締め固め法で製造しようとす
る場合外殻としてのドラム罐と中型枠との空隙が狭いた
めコンクリートを充分充填することが出来ないという欠
点がある。この欠点を解決する方法としては；■スラン
プの増加、即ち水の量および減水剤量の増加；■振動力
の増加又は振動時間の延長；■鋼繊維の短尺化等が考え
られるが■は採用した場合、材料分離あるいは乾燥ひび
われを■は材料分離をそして■は靭性の低下を惹起する
恐れがあり採用することは出来ない。

又、従来の遠心成形法によるコンクリート容器の製造方
法は中型枠を用いないで行うため胴部のみが成形され、
その後底部を打設していた。そのため胴部と底部の接着
が十分でなく、放射性廃棄物の処理、処分用容器として
は十分な健全性が保証されなかった。

発明が解決しようとする問題点 本発明によって、薄肉の多重型容器の製造において従来
の製造法に付随していた材料分離、靭性の低下が惹起さ
れるという問題が解決される。

更に、本発明によって、胴部を金属製外殻容器内側に打
設した後底部を打設するという従来の多重型容器の遠心
成形法に付随していた胴部と底部の一体性の不完全さが
解決される。

口０発明の構成 上述した問題点は、セメント、水、骨材および補強材か
ら主として成る原材料を適当な比率で配合して混練し、
外型枠としての金属製容器と該金属製容器の中に設置さ
れた適当な中型枠との間隙に５〜３０酊の厚さで打設し
た後金属製容器を回転させ遠心力を利用してコンクリー
トを締固ることから成る方法によって解決される。

本発明に従って遠心力締固めを行うことによって水が絞
り出され、締固め後の水／セメント比が低くなるので、
コンクリートの圧縮強度は、従来の振動締固め法による
コンクリートに比べて１０〜２０％程度高くなる。金属
製容器の回転速度をあげると締固め効果は増すが、あま
り速度をあげると材料の分離などの弊害を伴うので、初
速、中速、高速と次第に回転を高める方法をとり、一般
に３０〜５０ｇが適当な遠心力である。

本発明は、上記の如（遠心成形法によって締固められた
コンクリートに重合性モノマーを含浸させたのち該モノ
マーを重合させることによってコンクリートの強度を高
め且つ不透水性、耐薬品性、耐海水性、耐酸性、耐食性
および密実性等を改善させる発明も包含する。

本発明で使用する用語“コンクリート１１とはセメント
および水を混練したセメントペーストおよびセメント、
砂および水を混練したモルタルをも包含するものである
が、便宜上１１コンクリート１１と総括する。

本発明で製造される多重型容器の外殻としての°′金属
製容器゛の材質としては鋼、ステンレススチール、アル
ミニウム等積々の金属が又形状としてはドラム、が考え
られるが、それらは容器に収納される内容物および容器
が管理される環境、条件等により適宜選択されるべきで
ある。本発明で好ましく使用されるのは金属製ドラム罐
であって、就中好ましい態様としては例えばＪＩＳＺ１
６００の厚さ１．２〜１．６龍、容量２００１！の鋼製
オープンドラムが使用されるが、要するに一枚の金属板
を円筒形に成形したのち、シーム溶接又は突合せ溶接に
よって接合された胴体、該胴体に巻き締められている地
板および該胴体に締め付けられている天ぶたから構成さ
れていて、溶接及び締付けが良好で、内外面にきす、し
わ、さびなど使用上有害な欠点がなく、気密が保持され
るドラム罐であれば、その材質、大きさ等にかかわらず
如何なるものでも使用され得る。

本発明の多重型容器の内殻コンクリートを補強するため
に使用される１゛補強材１１は鋼繊維、ガラス繊維、炭
素繊維あるいはラス、鉄筋等が包含されるが、就中鋼繊
維が好ましい。鋼繊維の場合０．５〜２．０容量係配合
される。これら補強材を使用することによってコンクリ
ートのじん性が著しく改善され、耐衝撃性、疲労性状お
よび耐火性等が向上する。本発明では補強材の使用によ
って得られる効果をコンクリートの°“補強°°と総括
する。

本発明の多重型容器の内殻コンクリートを強化するため
に含浸される“含浸剤１′はメタクリル酸メチル、アク
リル酸メチル、アクリル酸エチル等の不飽和ポリエステ
ル、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロントリル
、エポキシ樹脂等のラジカル重合性モノマーの一種ある
いは二種以上の混合物または架橋型樹脂およびエチルシ
リケート、メチルシリケート、水ガラス、硫黄等の無機
物質が包含される。ラジカル重合性モノマーを使用する
場合通常使用されているジビニルベンゼン、トリメチロ
ールプロパントリメタクリレート、ポリエチレングリコ
ールジメタクリレート等の架橋剤を使用してもよく又、
これらのモノマーや樹脂に他のポリマーを添加使用して
もよい。本発明では鋼繊維等で補強したコンクリートに
上述した含浸剤を含浸させることによって強度を高め且
つ不透水性、耐薬品性、耐海水性、耐酸性、耐食性およ
び密実性等を改善する。本発明では含浸剤によって得ら
れるこれらの効果をコンクリートの°゛強化°“と総括
する。

本発明の好ましい態様の一つは外殻の金属製容器として
鋼製ドラム罐を、補強材として鋼繊維を、含浸剤として
重合性モノマーを使用する場合である。従って、以下、
その好ましい態様を以って本発明の多重型容器の構造お
よび製造方法を説明する。

本発明の多重型容器の外殻の内面にライニングされるコ
ンクリートは鋼繊維補強ポリマー含浸コンクＩＪ−）　
（ＳＦＲＰＩＣ）である。即ち、普通コンクリートを鋼
繊維で補強することによってじん性の著しい改善を図っ
て、耐衝撃性、疲労性状および耐火性等を改善すると共
に、さらにポリマーを含浸することによって高強度で高
い不透水性、耐薬品性、耐海水性、耐酸性および処理廃
液とセメント組織との反応に対する耐食性および密実性
を改善して放射性物質の浸出を防止すると同時に製品の
均一化を図ったものである。本発明の容器の内殻、即ち
５ＦＲＰＩＣの厚さは好ましくは胴部で５〜３０　ｍｍ
ｓ底部で２５〜４０朋、そして蓋部で２５〜３０ｍｍの
範囲で、収納される廃棄物の種類、形状および遮蔽性能
等の諸条件に応じて適宜決定される。この様に内殻コン
クリートの肉厚を極めて薄く出来、従って内容量が大き
くとれるということも本発明の多重型容器の構造上の特
徴の一つである。ドラム罐を外殻として用いた従来の多
重構造容器はライニングしたコンクリートが５０〜１０
０＋ｍと厚いため内容積が小さいものであった。例えば
、壁厚５０朋では内容積が約１１４１であり、壁厚１０
０ｍｍの容器では内容積が約７１１！で有効内容積がそ
れぞれ５７チと３５％に低減する。本発明の多重型容器
の様に内殻コンクリートの肉厚を薄くして内容積を大き
くすることによって、一度により大量の放射性廃棄物お
よび産業廃棄物を収納出来、作業の効率、迅速化が図ら
れる。本発明では内殻の鋼繊維補強コンクＩＪ　−トに
含浸させた重合性モノマーを適当な手段により重合・硬
化させることによって多重型容器の内殻構造自体の耐薬
品性、耐食性、不透水性、耐久性、密実性等を向上させ
て長期にわたるＲＩの浸出防止を行うと同時に、多重型
容器の外殻ドラム罐と内殻コンクリートの間隙に充填さ
れた含浸剤が同時に重合され、ポリマーフィルムが形成
されるので外殻ドラム罐と内殻コンクリートが確実に付
着結合し多重型容器としての一体性が確保されろと同時
にドラム罐の腐食後もコンクリートの耐久性や水密性の
向上に寄与する。このことも本発明の多重型容器の構造
上の特徴の一つである。従って、外殻金属製容器と内殻
コンクリートの間隙に形成されるポリマーフィルムに着
眼するならば、本発明の多重型容器は外殻としての金属
製容器、該金属製容器の内面にライニングされ補強材で
補強され更に含浸剤にて強化されたコンクリートおよび
該外殻金属製容器と該内殻コンクリートの間隙に形成さ
れたポリマーフィルムの３重構造を有するということも
出来る。

本発明の多重型容器の製造方法の一態様を説明する。本
発明に従って、主としてセメント、水、骨材および鋼繊
維から成る原材料を適当な比率で配合し混練し、ドラム
罐自体を外型枠として用いその中にドラム罐との空隙が
５〜３０ｍｍになる様に適当な素材の中型枠を配置して
成る型枠中に流し込み５〜３０關の厚さで打設する。尚
、原材料の配合に当ってはコンクリートのクラック発生
防止のため膨張材を適当量使用してもよい。コンクリー
ト打設後最初に２〜３Ｇの低速、ついで１０〜１２Ｇの
中速最後に３５〜４０Ｇの高速でドラム罐を回転してコ
ンクリートを締固める。締固め後約６０℃で３時間蒸気
養生することによって薄肉コンクリート容器が製造され
ろ。そしてかかるコンクリートをポリマーで強化する場
合には、養生終了後中型枠を除去し、１１０〜１５０℃
で８〜２４時間乾燥する。乾燥工程後、天ぶたを閉じて
真空ポンプにより減圧して容器内部を真空にする。この
真空工程は天ぶたをおさえるだけで特別な装置を必要と
しない。又、内殻コンクリートが強度を有しているので
、ドラム罐が変形する恐れはない。真空工程終了後減圧
手段を利用してそのまま重合性モノマーを注入する。含
浸工程終了後、余剰の重合性モノマーを適当な手段によ
り除去し、加熱重合法あるいは放射線重合法により重合
性モノマーを重合させ製品検査を経て製品と成る。内殻
コンクリートに含浸させた含浸剤が有機モノマーの場合
、重合に当っては従来から使用されている重合開始剤例
えば、アゾピソイソプチロニトリル等の有機窒素化合物
、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルヒドロパーオ
キサイド等有機過酸化物等が使用される。重合工程が密
閉系で行われるために容器表面のモノマーの気化が少な
く、特に外殻ドラム罐と内殻コンクリートの間隙ではポ
リマーフィルムが形成されて最終容器としての耐久性の
向上が図れる。従って本発明の方法は特別な含浸装置を
必要としないため安価な容器の製造が可能となる上に、
従来ドラム罐を使用していた原子力施設の設備を何ら変
更することなく、長期の耐久性、ＲＩの浸出防止性など
に優れた多重型容器が製造できるメリットがある。又、
含浸剤がエチルシリケート、メチルシリケート、水ガラ
ス、硫黄等の無機物質の場合は重合時の特別な触媒を必
要としない程度で基本的な工程に相違はない。

本発明の多重型容器は従来より用いられている鋼製ドラ
ム罐の長所を十分に生かすと共に、短所を補う容器であ
る。０ＥＣＤ−ＮＢＡ　のガイドラインに記載されてい
る如き従来の多重構造容器がドラム罐の内側に単に５０
〜１００ｍｍの普通コンクリートを打設しただけである
が、本発明者等はドラム罐の内側に繊維補強コンクリー
トを薄肉に打設して緻密でピンホールのない構造とする
ため、混練方法と成形方法に工夫をこらし、さらに含浸
工程の前処理として行う乾燥時のクラック発生を防止す
ると同時ｆドラム罐を含浸用容器として有効利用するん
ど種々の工夫をこらすことによって本発明を完成したも
のである。

以下参考例および実施例により本発明の構成および効果
を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形ないし
修飾が考えられる事は当業者のよく理解する所である。

例えば、使用する金属製容器の材質および形状、補強材
および含浸剤あるいは原材料の配合比率等に関しては実
施例以外に種々の態様が考えられる。

参考例−１ 鋼板の厚さ１．２朋のドラム罐の底部にコンクリートを
流し込まないように工夫した中型枠をドラム罐との空隙
が１５順になるように設置する。セメント４５０　”４
／ｍ　ｓ水１８７　Ｋｇ／ｍ、砂８６５Ｖ４／ｒｒｌ　
、砂利７７０　ｈ／ｒｒｌ、鋼繊維８０Ｋｐ／ｍ、減水
剤３Ｋｇ／ｍ”の配合で、ミキサーにより混練し、型枠
中に投入後、振動成形を行い締固めを行い、２時間前置
後、６０℃で３時間蒸気養生を施こした。）３日放置後
ドラム罐を切除して、円筒型コンクリートを取出した。

コンクリートの平均肉厚は１５ｍｍであった。この供試
体についての圧縮試験を行ったところ、圧縮強度は６０
０に９／ｌｒ？であった。

参考例２ 参考例１と同一の配合設計のコンクリートをドラム罐の
底に投入した後最初２〜３Ｇの低速でついで１０〜１２
Ｇの中速で最後［３５〜４０Ｇの高速でドラム罐を回転
しコンクリートを遠心締固めし成形した後ＪＩＳ　Ａ　
５３０３に規定されている方法に従って蒸気養生した。

ついで底部コンクリートを打設して容器を製造した３日
間放置後ドラム罐を切除して、円筒形コンクリートを取
出した。コンクリートの平均肉厚は１５ｍｍであった。

この供試体について圧縮試験を行ったところ、圧縮強度
は６２０縁／ｒｒ？であった。

実施例１ 参考例１と同一の配合設計のコンクリートを混練し、参
考例１で使用したと同じタイプの型枠の１５酊の空隙中
に投入した後最初２〜３Ｇの低速で、ついで１０〜１２
Ｇの中速で最後に３５〜４０Ｇの高速でドラム罐を回転
しコンクリートを遠心締固めし成形した後ＪＩＳ　Ａ　
５３０３＆Ｃ従って蒸気養生した。ついで底部のドーナ
ツ形の空間に無機材料を充填した底部を打設して容器を
製造した。コンクリート胴部の平均肉厚は１５龍であっ
た。供試体を切除して圧縮強度試験を行ったところ圧縮
強度は６６０　Ｋｙ／Ｗ？であった。

実施例２ セメント（Ｃ）　１０１１　Ｋｇ／ｍ”、水（Ｗ）　１
８７恥／セ、炭素繊維（ＣＦ　）　３２　Ｋｆ／ｍ、メ
チルセルロース（ＭＣ）　　５０６　Ｋｙ／ｍ、消泡剤
（東芝シリコーン）　５０６　Ｋｒ／ｍおよび珪砂（Ｓ
）８号４０４　Ｋｙ／ｒｄの配合のコンクリートをミキ
サーにより混練し、参考例１で使用した型枠の１５ｍｍ
の空隙中に流し込んだ後最初２〜３Ｇの低速で間ついで
１０〜１２Ｇの中速で最後に３５〜４０Ｇの高速でドラ
ム罐を回転してコンクリートを締固めた後３０　ｒｐｍ
　　で回転させながら６０℃の温風で３時間養生した。

翌日１５０℃で１２時間乾燥し、冷却した。ドラム罐に
真空弁と注入弁を取付けた蓋をした後、１　關Ｈｇ以下
で１時間脱気した。メチルメタリル酸メチルモノマーと
熱触媒としてのアゾピソイソプチロントリルが重量比で
１００＝１のモノマー配合物を注入して、大気圧にもど
しく１６） て３時間コンクリートに含浸させた。余剰のモノマーを
排出後、９０℃のスチールにより１時間加熱重合した。

翌日ドラム罐を切除して、円筒形５ＦＲＰＩＣ供試体を
取出した。平均肉厚は実施例１と同じ１５＋ｕであった
。この供試体の材料試験を行ったところ曲げ強度は２３
０　Ｋｇ／ｆｆｌで圧縮強度は１５００Ｋｔ／ｃＩＩｔ
あった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セメント、水、骨材および補強材から主として成る
   原材料を適当な比率で配合して混練し、外型枠としての
   金属製容器と該金属製容器との空隙が５〜３０ｍｍにな
   るように該金属製容器の中に設置された適当な中型枠か
   ら成る型枠に打設した後該金属製容器を回転してコンク
   リートに遠心力を与えてコンクリートを締固めることか
   ら成る薄肉多重型容器を製造する方法。 ２、セメント、水、骨材および補強材から主として成る
   原材料を適当な比率で配合して混練し、外型枠としての
   金属製容器と該金属製容器との空隙が５〜３０ｍｍにな
   るように該金属製容器の中に設置された適当な中型枠か
   ら成る型枠に打設した後該金属製容器を回転してコンク
   リートに遠心力を与えてコンクリートを締固めた後コン
   クリートに重合性モノマーを含浸させ重合することから
   成るポリマーで強化されて成る薄肉多重型容器を製造す
   る方法。