JPS6121951A - 超高強度内圧管 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は超高強度内圧管に関し、さらに詳述すると、特
定の組成を有し、振動遠心成形した超高強度モルタル又
はコンクリートで構成した超高強度内圧管に関する。

［従来の技術］ 従来、コンクリート製の内圧管には、無筋コンクリート
管、鉄筋コンクリート管、およびロール転圧鉄筋コンク
リート管等があり、上下水道、農業用水、地下水道等に
用いられている。しかしながら、これらには次の様な欠
点があった。

■内圧管に使用するコンクリートの引張強度が小さいた
め、内圧管自体の内水圧耐力が低い。最大内水圧は、ロ
ール転圧鉄筋コンクリート管（ＪＩＳ　Ａ　５３３２）
で、６　ｋｇ／ａｌｔである。

■内圧管に使用するコンクリートの水密性が低いため、
内圧管の内側から水が浸透して鉄筋を腐食させる。

■内圧管内側の水がコンクリートに浸透するため、水の
くさび作用によって、コンクリートが引き裂れ、構造的
な破壊に到る前に、管内側の水の漏水が始まる。

■海洋・沿岸部では、海水の塩素イオンが内圧管のコン
クリートに浸透するため、塩害によるひびわれ・はくり
等が発生する。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者等は、上記事情に鑑み種々検討した結果、セメ
ントに超微粉と高性能減水剤を組み合せ且つ振動遠心成
形することにより１モルタル又はコンクリートの水密性
を高めるとともに、モルタル又はコンクリートの空隙を
超微粉で埋め、欠陥の少ない構造にすることにより、高
い内水圧に耐え得る超高強度内圧管を見い出し１発明を
完成するに到った。

即ち、本発明は第１発明としてセメント１００重量部に
対して超微粉を３〜５０重量部及び高性能減水剤を１０
重量部以下水セメント比を０．２５以下にて混合し、振
動遠心成形した超高強度モルタル又はコンクリートで構
成してなることを特徴とする超高強度内圧管であり、第
２発明としてセメント１００重量部に対して超微粉を３
〜５０重量部、高性能減水剤を１０重量部以下及び硫酸
カルシウムを１〜２０重量部水セメント比を０．２５以
下にて混合し、振動遠心成形した超高強度モルタル又は
コンクリートで構成してなることを特徴とする超高強度
内圧管からなるものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

先ず、本発明の第１発明の超高強度内圧管はセメント、
超微粉、高性能減水剤、骨材及び水を含む特定組織の超
高強度モルタル又はコンクリートで構成される。

セメントとしては、普通、早強、超早強もしくは白色等
の各種ポルトランドセメントが一般的に用いられる。さ
らに膨張セメントや、高炉セメント、フライアッンユセ
メント等の混合セメント等を用いることもできる。

超微粉は好ましくは平均粒径１μ以下の粉末であり、成
分的な制限は特にないが、水に易溶性のものは適さない
。本発明ではシリコン、含シリコン合金及びジルコニア
を製造する際に副生ずるシリカダスト（シリカヒユーム
）やシリカ質ダストが特に好適であり、フライアッシュ
、炭酸カルシウム、シリカゲル、オパール質珪石、酸化
チタン、酸化アルミニウムなども使用できる。

本発明に使用する超微粉の使用量はセメント１００重量
部に対し３〜５０重量部、好ましくは１０〜４０重量部
で、５０重量部を超えると、超高強度モルタル又はコン
クリートの流動性が著しく低下し、成形する事が困難と
なり、かつ強度発現も不十分となり、３重量部未満では
強度発現が不十分である。

高性能減水剤にはセメントに多量添加しても凝結の過遅
延や過度の空気連行を伴わないで分散能力が大である界
面活性剤が用いられ、具体例を示すとメラミンスルホン
酸ホルムアルデヒド縮台物の塩、ナフタリンスルホン酸
ホルムアルデヒド縮合物の塩、高分子量りゲニンスルホ
ン酸塩、ポリカルボン酸塩などを主成分とするものがあ
げられる。

高性能減水剤の使用量はセメント１００重量部に対して
１０重量部以下、好ましくは２〜５重量部であり、１０
重量部をこえると超高強度モルタル又はコンクリートを
低水セメント比で得るため−の減水効果が添加量の増大
に伴わなくなり、逆に硬化に悪影響を与えるために好ま
しくない。

骨材は普通モルタル又はコンクリートに用いらている通
常骨材が用いられるが、さらに高強度が要求される場合
にはモース硬度６以上、好ましくは７以上、またはヌー
プ圧子硬度７００ｋｇ／１ｍ２以上のいずれかの基準で
選定された硬質骨材を用いるのが好ましい。

前記基準を満足する硬質骨材を例示すると、珪石、黄鉄
鉱、赤鉄鉱、磁鉄鉱、黄玉、ローソン石、コランダム、
ツェナサイト、スピネル、緑柱石、全縁石、電気石、花
崗岩、紅柱石、十字石、ジルコン、焼成ボーキサイト、
炭化硼素、炭化タングステン、フェロシリコンナイトラ
イド、窒化珪素、溶融シリカ、電融マグネシア及び炭化
珪素等がある。

これ等の中でフェロシリコンナイトライド及び窒化珪素
等の窒化物、電融マグネシア等はアルカリと反応してコ
ンクリートと骨材の界面の接着強度を高めるために高強
度かつ耐摩耗性に優れた超高強度モルタル又はコンクリ
ートを得ることができる。他方、価格、入手の容易性を
考慮すると各種の鉄鉱石が好適である。

以上の材料を配合して超高強度モルタル又はコンクリー
トを調整するが、その際の水量は水セメント比で０゜２
５以下、好ましくは０．１５〜０．２３であり、０．２
５を越える水量では、本配合の場合、軟らかすぎて、製
管が困難となる。

本発明の超高゛強度内圧管は以上に説明した各組成分に
より調整された超高強度モルタル又はコンクリートで構
成する。また、一般にモルタル又はコンクリートは、補
強材と組合せた複合材料として使用することが好ましく
、本発明の超高強度内圧管も、補強材で補強することが
好ましい。

補強材としては鉄筋及び／又は長繊維が用いられる。鉄
筋は従来の内圧管に使用されているもので十分であり、
又使用量も従来と同様でさしつかえない。

長繊維はロービングで、材質としては、鉄、カーボン及
び耐アルカリガラス等の無機繊維、並びにポリビニルア
ルコール、ポリエステル及びポリプロピレン等の有機合
成繊維などの内少なくとも１種以上のものが用いられる
。

長繊維の添加量は多くとも内圧管総重量の３重量％以下
、好ましくは０．３〜２重量％で、３重量％を越えて添
加しても補強効果の増加はない。長繊維は、内圧管の外
周部、内周部およびその中間部の任意の位置に、一層又
は二層以上配置できる。

また、長繊維に代えて短繊維も使用できるが、使用量は
増加する。

次に、本発明の第２発明は、第１発明において用いられ
るセメント、超微粉、高性能減水剤、骨材及び水を含む
同一組成の配合物にセメント１００重量部に対して硫酸
カルシウムを１〜２０重量部添加してなる組成の超高強
度モルタル又はコンクリート部材で構成してなる超高強
度内圧管であり、第１発明と同様に、補強材で補強する
ことが好ましい。

超微粉の使用量は第１発明と同様にセメント１００重量
部に対して３〜５０重量部であるが、特に硫酸カルシウ
ムと併用する場合には４〜１５重量部が好ましい。

硫酸カルシウムを用いると管体の強度を高めることがで
き、硫酸カルシウムは無水塩又は２水塩の少なくとも一
種、好ましくは不溶性無水石膏を使用するのがよい。硫
酸カルシウムを主成分とする市販の高強度混和剤として
、例えば電気化学工業（株）商品名「デンカシグマ１０
００４．日本セメント（株）商品名［アサノスーパーミ
ックス」、昭和鉱業（株）商品名「ダイミックスｊなど
も使用可能である。

硫酸カルシウムの添加量はセメント１００重量部に対し
１〜２０重量部で、１重量部未満では強度を高める効果
はなく、２０重量部をこえて混和してもより高い効果を
得る事はできない。

上記各配合物の混合及び混線方法には、特に制限がなく
、通常方法が使用できる。又、混合及び混線順序も制限
はない。

次に、第１発明及び第２発明からなる本発明の１例とし
て長繊維補強を施した超高強度内圧管の製法について説
明する。先ず、２〜５Ｇ程度で回転中の型枠の円周方向
に連続的に長繊維とセメントペーストおよび／又はセメ
ントモルタルを共に吹き付けて固定してから超高強度モ
ルタル又はコンクリートを投入した後、更に上記と同様
に長繊維とセメントペーストを吹き付は所定の肉厚にす
□る。型枠は更に回転を続け、３０〜５０Ｇ程度に増加
して締め固めてから回転を停止し、必要ならば充分なる
前置時間、例えば２時間以上をとった後、蒸気養生例え
ば６０〜８０℃、４時間程度を行なった後、型枠から製
品を取り出す。

コンクリートの締め固め方法は、遠心成形に振動を付与
する振動遠心成形を用いる。

振動遠心成形としては、遠心成形が行なわれている間に
振動を与える方法で、振動はコンクリート全体に行き渡
る様にし、振巾としては、０．１ｎｔｎ−１０ｍｍ、振
動数としては毎分５００−８，０００が適当である。振
巾や振動数は、型枠を含めたコンクリート全体の大きさ
や重量によって、適宜選定されるが、作業の安全性から
上記範囲内が好ましい。また、振動の与え方は、回転中
の型枠にモルタル又はコンクリートを全量供給後に約１
０〜２０２０秒与ば振動による締め固め効果は出るが、
通常１〜５分程公租動すればより完全である。

又、５分以上振動を継続しても効果は増加しない。

振動を与える時の型枠の回転数は、特に制限されるもの
ではないが、作業安全上から初速回転（１〜５Ｇ程度）
もしくは、中速回転（５〜３０Ｇ程度）で振動を与える
のが好ましい。また、モルタル又はコンクリートの肉厚
が大きい場合は、モルタル又はコンクリートを何層かに
分割して供給し、その都度所要の振動を与えることによ
っても、充分に締め固められ、目的は達せられる。

さらに、上記製法において得られる超高強度内圧管の耐
水性を高めるために、内周部および／または外周部に被
覆層を形成することも好ましい。

被覆層の材質として、セメントペースト又はセメントモ
ルタルあるいは、エポキシ樹脂やアクリル系樹脂などの
合成樹脂を用いることが出来る。次に、実施例及び比較
例を示し本発明をさらに′具体的に説明する。

［実施例］ （実施例１〜８） 表１に示すコンクリートを配合して内径６００圃、管厚
６０＋ｎｍ、長さ２，２５０ｍｎの内圧管を振動遠心成
形で製造した。耐アルカリガラス長繊維を管の総重量に
対し１．５重量％とじ、これに超高強度コンクリートを
調整して２〜５Ｇ程度で回転中の型枠の円周方向に連続
的に長繊維と普通セメントモルタルを共に吹き付け、固
定してから超高強度コンクリートを投入した後、再度長
繊維を円周方向に連続的に吹き付けてから、超高強度コ
ンクリートをもう一度投入した。そして、更に、前記と
同様に、長繊維と普通セメントペーストを吹き付けて所
定の肉厚にした。振動条件として、コンクリート全量投
入後、型枠の回転数を緩やかに上げ、２５Ｇの中速回転
で振巾４ＩＩＷ１１、振動数２゜７００回／分の振動を
９０秒与えた。その後、緩やかに回転数を上げ、高速回
転４０Ｇで締め固めた。

振動遠心成形の完了後６時間前置き養生してから１５℃
／ｈｒの昇温速度で７０℃まで上げ、そのまま４時間保
持したのち蒸気を止め養生層内で自然放冷して翌日脱型
し、材令２８日まで屋外養生して超高強度内圧管を得た
。この超高強度内圧管の２８日材令に於ける最大水圧と
発汗水圧および振動遠心成形した１０φＸ２０Ｇの供試
体の圧縮強度を測定した。測定結果を表−２に示す。

（比較例１〜４） 表−１に示すコンクリート配合を用いて実施例１と同様
の方法でコンクリート内圧管を製造した。

その結果を表−２に示す。

尚、発汗水圧とは、管の外側に圧力水かにじみ出て１斑
点状になった時の水圧であり、最大水圧とは、内圧管が
破壊もしくはキレンが生じ、内水圧の圧力が上がらなく
なった時の最大水圧である。

（以下余白） ＊１　普通コンクリート ＊２　混線できず。

（注）表中の各成分は下記の通りである。他の表におい
ても同様とする。

セメント：電気化学工業株式会社製　普通ポルトランド
セメント 超微粉ニジリカダスト フェロシリコン副産物　比重２．２ 平均粒径０．５μ 高性能減水剤：電気化学工業株式会社製　ｒＦＴ−５’
ＯＯＪ　　（ナフタリン酸スルホン酸塩系減水剤、有効
成分換算で 添加） 硫酸カルシウム：不溶性無水石膏 ブレーン　５，３６０ａ＆／ｇ 粗骨材Ａ：青梅産硬質砂岩 （比重２．６５．５〜２５ｍｍ、モース硬度的６．５）
〃　Ｂ：赤鉄鉱 （比重４．８．５〜２５■、モース硬度的７．５）ｎｃ
：相模用産玉砂利 （比重２．５８．５〜２５ｍｍ、モース硬度的５）細骨
材Ａ：青梅産硬質砂岩 （比重２．６５．５　ｒｒｒｎ下、モース硬度的６．５
）〃　Ｂ：赤鉄鉱 （比重４．８．５＋ｎ＋ｎ下、モース硬度的７．５）〃
　Ｃ：相模用産川砂 （比重２．５８．５　ｍｎ下、モース硬度的５）Ｇｍａ
ｘ：最大骨材寸法 Ｓ／ａ：細骨材比 Ｗ／Ｃ：水セメント比 （実施例９〜１４） 表−３に示されるコンクリート配合を用いて実施例１と
同様に超高強度内圧管を製造し、強度試験を行なった。

結果を表−４に示す。

（実施例１５） 振動遠心成形の振動条件として、２５Ｇの中速回転で振
巾０．５１１Ｗ１１、振動数３，０００回／分の振動を
１２０秒与えた以外は、実施例１〜８と同様に行なった
。その結果同様の良好な結果が得られた。

［発明の効果コ 以上より、本発明には次の効果があることがわかる。

■本発明の超高強度内圧管は、普通内圧管の２〜３倍の
内水圧耐力を有する。

■本発明の超高強度内圧管は、発汗水圧と破壊水圧がほ
ぼ等しいため、内圧管としての水密性が高く、破壊Ｍ前
まで漏水しない。

■従って、普通内圧管よりも、高圧水をより遠くにまで
運べるパイプラインの設置が可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）セメント１００重量部に対して超微粉を３〜５０重
   量部及び高性能減水剤を１０重量部以下水セメント比を
   ０．２５以下にて混合し、振動遠心成形した超高強度モ
   ルタル又はコンクリートで構成してなることを特徴とす
   る超高強度内圧管。 ２）セメント１００重量部に対して超微粉を３〜５０重
   量部、高性能減水剤を１０重量部以下及び硫酸カルシウ
   ムを１〜２０重量部水セメント比を０．２５以下にて混
   合し、振動遠心成形した超高強度モルタル又はコンクリ
   ートで構成してなることを特徴とする超高強度内圧管。