KR20140137020A

KR20140137020A - 콘크리트 성형체의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140137020A
Application number: KR20147031647A
Authority: KR
Inventors: 쓰토무 다키자와; 히로키 마에다
Original assignee: 가부시키가이샤 에스이
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2014-12-01
Also published as: EP2839940A1; US9156186B2; US20150141552A1; JPWO2014024259A1; WO2014024259A1; EP2839940A4; EP2839940B1; JP5358750B1; KR101510174B1

Abstract

본 발명은, 고강도인 콘크리트 성형체를 얻을 수 있는 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 물 시멘트비를 14∼20%로 조정한 콘크리트 조성물을 감압 분위기 내로 유지하여, 탈포 콘크리트를 얻는 탈포 단계[1]과, 물 시멘트비를 14% 이상으로 조정한 시멘트 용액에 침지한 탄소 섬유를 감압 분위기 내로 유지하여, 탈포 섬유를 얻는 탈포 단계[2]와, 상기 탈포 콘크리트 및 상기 탈포 섬유를 형틀 내에 타설한 후, 양생하여, 고강도의 콘크리트 성형체를 얻는 성형 단계를 포함하는 콘크리트 성형체의 제조 방법에 의해 해결한다.

Description

콘크리트 성형체의 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCING CONCRETE FORMED BODY}

본 발명은, 콘크리트 성형체의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 고강도 콘크리트 성형체를 얻는 것을 목적으로 한 방법이, 몇 가지 제안되어 있다.

예를 들면, 특허 문헌 1에는, 거푸집 널(sheathing board)의 표면에 탈수·탈기(脫氣) 시트를 접착한 형틀(shuttering)에 의해 틀조(formwork)를 구성하고, 그 탈수·탈기 시트의 접착면을 내측으로 한 상기 형틀의 틀조 내에 콘크리트를 타입(打入; placing)한 후, 상기 탈수·탈기 시트의 내측에 감압 상태를 형성하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 타설(打設) 방법이 기재되어 있다.

또한, 예를 들면, 특허 문헌 2에는, 모르타르 발포체를 고압 수증기 양생(養生)하여 경량 기포 콘크리트를 제조하기에 앞서, 모르타르 발포체를 밀폐 용기에 넣어 발포체 온도의 포화 수증기압 이하로 감압으로 하여 수분을 증발시키는 경량 기포 콘크리트의 진공 탈기 처리 방법에 있어서, 상기 발포체로부터 증발한 수분량을 지표(指標)로 하여 진공 탈기 처리의 종점(終点)을 설정하는 것을 특징으로 하는 경량 기포 콘크리트의 진공 탈기 처리 방법이 기재되어 있다.

일본 공개특허 평4―309663호 공보 일본 공개특허 평5―105545호 공보

그러나, 본 발명자는, 특허 문헌 1∼2에 기재된 바와 같은 종래법에서는, 충분히 강도가 높은 콘크리트 성형체를 얻기 어려운 것을 발견하였다.

본 발명의 목적은, 종래보다 강도가 높은 콘크리트 성형체를 얻을 수 있는 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명자는, 상기한 바와 같이, 종래법으로는 충분히 강도가 높은 콘크리트 성형체를 얻기 어려운 원인을 예의(銳意) 검토하여, 본 발명을 완성시켰다.

본 발명은 이하의 (1)∼(34)이다.

(1) 물 시멘트비를 14∼20%로 조정한 콘크리트 조성물을 감압 분위기 내로 유지하여, 탈포(脫泡) 콘크리트를 얻는 탈포 단계[1]과,

물 시멘트비를 14% 이상으로 조정한 시멘트 용액에 침지한 탄소 섬유를 감압 분위기 내로 유지하여, 탈포 섬유를 얻는 탈포 단계[2]와

상기 탈포 콘크리트 및 상기 탈포 섬유를 형틀 내에 타설한 후, 양생하여, 고강도의 콘크리트 성형체를 얻는 성형 단계

를 포함하는 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(2) 상기 콘크리트 조성물이, 유기계 합성 섬유를 더 포함하는, 상기 (1)에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(3) 상기 탄소 섬유가, 표면에 발수성(撥水性) 유기 재료를 가지고 있지 않은, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(4) 상기 콘크리트 조성물이 혼화제(混和劑) 및 혼화 재료를 포함하는, 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(5) 상기 탄소 섬유의 길이가 30㎜ 이상인, 상기 (1)∼(4) 중 어느 하나에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(6) 상기 탈포 단계[2]에 있어서, 상기 탄소 섬유가 시트형(sheet type) 직물의 형태로 되어 있는, 상기 (1)∼(5) 중 어느 하나에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(7) 상기 탈포 단계[1]이,

상기 콘크리트 조성물의 제작시의 물 시멘트비에 기초하여 마이크로파의 조사(照射) 시간을 구하고, 감압 분위기 내의 상기 콘크리트 조성물에 대하여 상기 조사 시간, 마이크로파를 조사하고, 상기 탈포 콘크리트를 얻는 단계인, 상기 (1)∼(6) 중 어느 하나에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(8) 상기 탈포 단계[1]에 있어서, 감압 상태로 한 후, 제1 소정 시간 경과 후에 상기 마이크로파의 조사를 개시하는 것을 특징으로 하는 상기 (7)에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(9) 상기 탈포 단계[1]에 있어서, 상기 마이크로파의 조사 후, 제2 소정 시간, 상기 감압 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 상기 (7) 또는 (8)에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(10) 상기 감압 상태 시 및/또는 상기 마이크로파의 조사 시에, 상기 콘크리트 조성물에 대하여 가진(加振)하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(9) 중 어느 하나에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(11) 상기 가진은, 진동 발생기를 사용하여 행하는 것을 특징으로 하는 상기 (10)에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(12) 상기 가진은, 초음파 가진기(加振機)를 사용하여 행하는 것을 특징으로 하는 상기 (10)에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(13) 상기 (1)∼(12) 중 어느 하나에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법에 의해 제조된 콘크리트 성형체.

(14) 콘크리트 조성물을 제작하고, 그 후, 형틀 내에 타설하고, 굳혀, 고강도의 콘크리트 성형체를 얻는 콘크리트 성형체의 제조 방법으로서,

상기 콘크리트 조성물의 제작시의 물 시멘트비에 기초하여, 마이크로파의 조사 시간을 구하고,

상기 콘크리트 조성물을 형틀 내에 타설한 후, 상기 콘크리트 조성물이 존재하는 분위기를 감압 상태로 하고, 상기 콘크리트 조성물에 대하여 상기 조사 시간, 마이크로파를 조사하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(15) 상기 감압 상태로 한 후, 제1 소정 시간 경과 후에 상기 마이크로파의 조사를 개시하는 것을 특징으로 하는 상기 (14)에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(16) 상기 마이크로파의 조사 후, 제2 소정 시간, 상기 감압 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 상기 (14) 또는 (15)에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(17) 상기 조사 시간은, 상기 마이크로파 조사 후의 상기 콘크리트 조성물의 물 시멘트비가 20% 이하가 되도록 구하는 것을 특징으로 하는 상기 (14)∼(16) 중 어느 하나에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(18) 상기 감압 상태의 시 및/또는 상기 마이크로파의 조사 시에, 타설된 상기 콘크리트 조성물에 대하여 가진하는 것을 특징으로 하는 상기 (14)∼(17) 중 어느 하나에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(19) 상기 가진은, 진동 발생기를 사용하여 행하는 것을 특징으로 하는 상기 (18)에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(20) 상기 가진은, 초음파 가진기를 사용하여 행하는 것을 특징으로 하는 상기 (18)에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(21) 상기 콘크리트 조성물은, 감수제(減水劑)를 포함하지 않는 콘크리트 조성물인 것을 특징으로 하는 상기 (14)∼(20) 중 어느 하나에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(22) 콘크리트 조성물을 형틀 내에 타설하고, 굳혀, 고강도의 콘크리트 성형체를 얻는 콘크리트 성형체의 제조 방법으로서,

콘크리트 조성물을 형틀 내에 타설한 후, 상기 콘크리트 조성물이 존재하는 분위기를 감압 상태로 하고, 상기 콘크리트 조성물의 표면의 수분 농도가 일정값 이상으로 되도록 관리하면서, 상기 콘크리트 조성물에 마이크로파를 조사하는, 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(23) 상기 콘크리트 조성물의 표면의 수분 농도가 15 질량% 이상으로 되도록 관리하는, 상기 (22)에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(24) 상기 콘크리트 조성물의 표면 저항값을 측정하여, 상기 콘크리트 조성물의 표면의 수분 농도가 일정값 이상으로 되도록 관리하는, 상기 (22) 또는 (23)에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(25) 상기 콘크리트 조성물의 표면 저항값이 40 kΩ/□ 이하로 되도록 관리함으로써, 상기 콘크리트 조성물의 표면의 수분 농도를 일정값 이상으로 관리하는, 상기 (24)에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(26) 상기 (14)∼(25) 중 어느 하나에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법에 의해 제조된 콘크리트 성형체.

(27) 콘크리트 성형체의 제조 장치로서,

콘크리트 조성물을 타설하는 형틀과,

형틀을 내부에 포함할 수 있는 밀폐 용기와,

상기 밀폐 용기의 내부를 감압 상태로 하는 감압기와,

상기 형틀 내에 타설된 상기 콘크리트 조성물에 대하여 마이크로파를 조사하는 마이크로파 발진기

를 포함하고, 상기 (14)∼(25) 중 어느 하나에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법을 행할 수 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 성형체의 제조 장치.

(28) 콘크리트 조성물을 제작하고, 그 후, 형틀 내에 타설하고, 소정 시간, 상기 콘크리트 조성물이 존재하는 분위기를 감압 상태로 하고, 상기 콘크리트 조성물에 포함되는 수분량을 감소시켜, 상기 콘크리트 조성물의 물 시멘트비를 저하시킴으로써, 고강도의 콘크리트 성형체를 얻는 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(29) 상기 감압 상태로 하고 있을 때, 타설된 상기 콘크리트 조성물에 대하여 가진하는 것을 특징으로 하는 상기 (28)에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(30) 상기 가진은, 진동 발생기를 사용하여 행하는 것을 특징으로 하는 상기 (29)에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(31) 상기 가진은, 초음파 가진기를 사용하여 행하는 것을 특징으로 하는 상기 (29)에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(32) 상기 콘크리트 조성물은, 감수제를 포함하지 않는 콘크리트 조성물인 것을 특징으로 하는 상기 (28)∼(31) 중 어느 하나에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법.

(33) 상기 (28)∼(32) 중 어느 하나에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법에 의해 제조된 콘크리트 성형체.

(34) 콘크리트 성형체의 제조 장치로서,

콘크리트 조성물을 타설하는 형틀과,

형틀을 내부에 포함할 수 있는 밀폐 용기와,

상기 밀폐 용기의 내부를 감압 상태로 하는 감압기

를 포함하고, 상기 (28)∼(32) 중 어느 하나에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법을 행할 수 있는 것을 특징으로 하는 콘크리트 성형체의 제조 장치.

본 발명에 의하면, 종래보다 강도가 높은 콘크리트 성형체를 얻을 수 있는 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 제조 방법에 의해 얻어진 콘크리트 성형체의 단면(斷面) 확대 사진이다.
도 2는 본 발명의 제1 제조 방법에 있어서 사용할 수 있는 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 제조 방법에서의 조작 수순의 예를 나타낸 플로우차트이다.
도 4는 본 발명의 제2 제조 방법의 실시예에서 사용한 장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제2 제조 방법의 실시예에 있어서의 조작 수순을 나타낸 플로우차트이다.
도 6은 본 발명의 제3 제조 방법의 실시예에서 사용한 장치의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제3 제조 방법의 실시예에 있어서의 조작 수순을 나타낸 플로우차트이다.

본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명에는, 다음에 나타내는 3가지 태양(態樣)이 포함된다.

본 발명의 제1 태양은, 물 시멘트비를 14∼20%로 조정한 콘크리트 조성물을 감압 분위기 내로 유지하여, 탈포 콘크리트를 얻는 탈포 단계[1]과, 물 시멘트비를 14% 이상으로 조정한 시멘트 용액에 침지한 탄소 섬유를 감압 분위기 내로 유지하여, 탈포 섬유를 얻는 탈포 단계[2]와, 상기 탈포 콘크리트 및 상기 탈포 섬유를 형틀 내에 타설한 후, 양생하여, 고강도의 콘크리트 성형체를 얻는 성형 단계를 포함하는 콘크리트 성형체의 제조 방법이다.

이와 같은 콘크리트 성형체의 제조 방법을, 이하에서는 「본 발명의 제1 제조 방법」이라고도 한다.

본 발명의 제1 제조 방법에 의하면, 종래보다 벤딩 강도가 높은 콘크리트 성형체를 얻을 수 있다. 이 성형체는 강재(鋼材)를 사용하지 않아도 강도가 높고, 강재를 사용하지 않는 경우에는, 외부로부터 침입한 염분 등에 의한 강재 부식이 발생하지 않으므로, 내구성(耐久性)도 우수하다.

본 발명의 제2 태양은, 콘크리트 조성물을 제작하고, 그 후, 형틀 내에 타설하고, 굳혀, 고강도의 콘크리트 성형체를 얻는 콘크리트 성형체의 제조 방법으로서, 상기 콘크리트 조성물의 제작시의 물 시멘트비에 기초하여, 마이크로파의 조사 시간을 구하고, 상기 콘크리트 조성물을 형틀 내에 타설한 후, 상기 콘크리트 조성물이 존재하는 분위기를 감압 상태로 하고, 상기 콘크리트 조성물에 대하여 상기 조사 시간, 마이크로파를 조사하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 성형체의 제조 방법이다.

이와 같은 콘크리트 성형체의 제조 방법을, 이하에서는 「본 발명의 제2 제조 방법」이라고도 한다.

본 발명자는, 종래법으로는 충분히 강도가 높은 콘크리트 성형체를 단시간에 얻기 어려운 원인을 예의 검토했다.

그리고, 콘크리트 조성물이 서서히 경화되는 과정에 있어서는 일정하게 경화가 시작되고, 경화에 의해 수분 이동의 경로가 막히므로, 콘크리트에 마이크로파를 조사한 경우, 시간의 경과와 함께 내부의 수분이나 기포가 외부로 쉽게 빠져나가지 않는 원인인 것을 발견하였다.

또한, 종래법에서는 마이크로파의 조사는 콘크리트 성형체를 가열하기 위해 사용하고, 콘크리트 성형체의 온도를 상승시킴으로써 콘크리트의 경화를 촉진시키는 것이다. 그러나, 본 발명의 제2 제조 방법에 관한 마이크로파의 조사는 감압 상태에 있어서 행하므로, 타설된 콘크리트 조성물 내의 수분의 비점(沸点)이 저하되어, 상기 콘크리트 조성물의 온도가 상승하기 전에 수분이 기화한다. 따라서, 상기 콘크리트 조성물은 온도 상승을 수반하지 않고 물 시멘트비를 저하시킬 수 있다.

본 발명의 제2 제조 방법에 의하면, 물 시멘트비가 작고, 기포를 거의 포함하지 않는, 고강도 콘크리트 성형체를, 종래보다 용이하게 얻을 수 있는 제조 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 제3 태양은, 콘크리트 조성물을 제작하고, 그 후, 형틀 내에 타설하고, 소정 시간, 상기 콘크리트 조성물이 존재하는 분위기를 감압 상태로 하고, 상기 콘크리트 조성물에 포함되는 수분량을 감소시켜, 상기 콘크리트 조성물의 물 시멘트비를 저하시킴으로써, 고강도의 콘크리트 성형체를 얻는 콘크리트 성형체의 제조 방법이다.

이와 같은 콘크리트 성형체의 제조 방법을, 이하에서는 「본 발명의 제3 제조 방법」이라고도 한다.

본 발명의 제3 제조 방법에서는, 상기 콘크리트 조성물이 존재하는 분위기를 감압 상태로 하여, 수분량과 함께 기포도 감소시킬 수 있다.

본 발명의 제3 제조 방법에 의하면, 물 시멘트비가 작고, 기포를 거의 포함하지 않는, 고강도 콘크리트 성형체를, 종래보다 용이하게 얻을 수 있는 제조 방법을 제공할 수 있다.

이하에 있어서, 단지 「본 발명의 제조 방법」이라고 기재한 경우, 본 발명의 제1 제조 방법, 본 발명의 제2 제조 방법, 및 본 발명의 제3 제조 방법의 모두를 의미하는 것으로 한다.

<콘크리트 조성물>

먼저, 본 발명의 제조 방법에 있어서 사용하는 콘크리트 조성물에 대하여 설명한다.

본 발명의 제조 방법에 있어서 콘크리트 조성물은, 적어도 시멘트와 물을 포함하는 미경화의 혼합물을 의미하는 것으로 한다. 따라서, 본 발명에 있어서 콘크리트 조성물은, 일반적인 모르타르나 시멘트 페이스트를 포함할 수 있다.

본 발명의 제조 방법에 있어서 콘크리트 조성물은 시멘트 및 물을 포함하고, 그 외에 골재, 혼화 재료, 혼화제를 포함해도 된다. 또한, 콘크리트 조성물은, 혼화 재료로서 실리카 흄(silica fume)을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 제조 방법에서의 콘크리트 조성물은 상기 혼화 재료 및 상기 혼화제를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 시멘트는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 종래 공지의 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 포틀랜드 시멘트를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 보통 포틀랜드 시멘트, 조강(早强) 포틀랜드 시멘트, 용광로 시멘트, 저열 포틀랜드 시멘트, 중용열(中庸熱) 포틀랜드 시멘트 등을 사용할 수 있다.

물도 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 수도수(水道水), 이온 교환수, 순수(純水) 등을 사용할 수 있다.

골재도 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 종래 공지의 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 잔골재, 굵은 골재를 사용할 수 있다.

잔골재로서는, 육상 모래, 강모래, 부순 모래, 바다 모래, 규사, 슬래그(slag) 잔골재, 경량 잔골재, 중량 잔골재, 재생 잔골재 또는 이들의 혼합 잔골재를 사용할 수 있다.

굵은 골재로서는, 강자갈, 산자갈, 바다 자갈, 쇄석(碎石), 슬래그 굵은 골재, 경량 굵은 골재, 중량 굵은 골재, 재생 굵은 골재 또는 이들의 혼합 굵은 골재를 사용할 수 있다.

혼화 재료 및 혼화제도 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 종래 공지의 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 용광로 슬러그 미분말(微粉末), 플라이 애시(fly ash), 실리카 흄, 석회석 미분말, 조강형 팽창재 등의 혼화 재료(고체)를 사용할 수 있다. 또한, 강도·워커빌리티(workability)를 손상시키지 않는 범위에서, 감수제, 공기 연행제(連行劑), 억포제(抑泡劑), 소포제(消泡劑), 발포제, 증점제, 방청제(rust―preventive agent), 안료 등의 혼화제(액체)를 혼화해도 된다. 강도를 높이기 위해, 또한 금속 등의 섬유를 혼화해도 된다.

이와 같은 시멘트 및 물, 및 필요에 따라 골재, 혼화 재료, 혼화제 등을 혼합하여, 콘크리트 조성물을 얻을 수 있다.

본 발명의 제1 제조 방법에 있어서 사용하는 콘크리트 조성물을 얻을 때는, 물 시멘트비가 14∼20%로 되도록 물과 시멘트와의 혼합비를 조정한다. 여기서 물 시멘트비는 19% 이하인 것이 바람직하고, 18% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 물 시멘트비는 15% 이상인 것이 바람직하고, 16% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 17% 이상인 것이 가장 바람직하다.

물 시멘트비가 이와 같은 범위이면, 본 발명의 제1 제조 방법에 의해 얻어지는 콘크리트 성형체의 압축 강도·벤딩 강도·인장(引張) 강도가 더욱 높아지는 경향이 있기 때문이다.

본 발명의 제2 제조 방법 또는 본 발명의 제3 제조 방법에 있어서 사용하는 콘크리트 조성물은, 예를 들면, 물 시멘트비가 40% 이하, 바람직하게는 20% 이하, 더욱 바람직하게는 17% 이하가 되도록 물과 시멘트를 혼합하여 얻을 수 있다. 그리고, 저열계 포틀랜드 시멘트를 사용한 실리카 흄 시멘트(SFC) 등의, 초고강도 콘크리트용 시멘트를 사용하는 경우에는, 15% 이하로 할 수도 있다.

본 발명의 제조 방법에 있어서, 물 시멘트비란, 물 및 혼화제와 시멘트와의 질량비의 백분율[(물의 질량＋혼화제의 질량)/시멘트의 질량×100]를 의미한다.

본 발명의 제1 제조 방법에서의 콘크리트 조성물에 있어서 골재의 함유 비율은, 시멘트와 혼화 재료와의 합계 질량에 대한 질량비[골재의 질량/(시멘트의 질량＋혼화 재료의 질량)×100]로, 20%∼80%인 것이 바람직하고, 30%∼70%인 것이 바람직하고, 40%∼60%인 것이 더욱 바람직하고, 50% 정도인 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 제2 제조 방법 또는 본 발명의 제3 제조 방법에서의 콘크리트 조성물에 있어서 골재의 함유 비율은, 용적비[(굵은 골재＋잔골재)/전체 용적×100]와, 시멘트 페이스트의 경우 0%, 모르타르의 경우 40% 정도, 콘크리트의 경우 70% 정도로 할 수 있다. 또한, 콘크리트의 경우의 시멘트와의 질량비[시멘트/(굵은 골재＋잔골재)×100]는 15% 정도로 할 수 있다.

본 발명의 제1 제조 방법에서의 콘크리트 조성물에 있어서 혼화 재료의 함유 비율은, 시멘트의 질량에 대한 질량비(혼화 재료의 질량/시멘트의 질량×100)로, 1%∼30%인 것이 바람직하고, 5%∼15%인 것이 더 바람직하고, 8%∼12%인 것이 더욱 바람직하고, 10% 정도인 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 제2 제조 방법 또는 본 발명의 제3 제조 방법에서의 콘크리트 조성물에 있어서 혼화 재료의 함유 비율은, 질량비(혼화 재료의 질량/전체 질량×100)로 0.1% 정도∼10% 정도로 할 수 있다. 또한, 보강용 섬유를 사용하는 경우에 10% 정도로 할 수 있다.

본 발명의 제1 제조 방법에서의 콘크리트 조성물에 있어서 혼화제의 함유 비율은, 시멘트와 혼화 재료와의 합계 질량에 대한 질량비[혼화제의 질량/(시멘트의 질량＋혼화 재료의 질량)×100]로, 0.1∼5%인 것이 바람직하고, 0.5∼4%인 것이 더 바람직하고, 1∼3%인 것이 더욱 바람직하고, 2% 정도인 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 제2 제조 방법 또는 본 발명의 제3 제조 방법에서의 콘크리트 조성물에 있어서 혼화제의 함유 비율은, 시멘트와 혼화 재료와의 합계 질량에 대한 질량비[혼화제의 질량/(시멘트의 질량＋혼화 재료의 질량)×100]로, 0.1∼5%인 것이 바람직하고, 0.5∼4%인 것이 더욱 바람직하고, 1∼3%인 것이 더욱 바람직하고, 2% 정도인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 제1 제조 방법에 있어서, 콘크리트 조성물은 혼화제로서 감수제를 포함하는 것이 바람직하다. 콘크리트 조성물의 유동(流動性)을 유지하면서, 수분량을 감소시킬 수 있어, 얻어지는 콘크리트 성형체의 인장 강도가 더욱 높아지는 경향이 있기 때문이다.

본 발명의 제2 제조 방법 또는 본 발명의 제3 제조 방법에 있어서, 콘크리트 조성물을 형틀에 타설할 때, 유동성을 확보하면서 수분량과 기포를 감소시키기 위해 혼화제로서 감수제를 사용할 수 있다. 감수제를 이용하지 않는 경우에는 물 시멘트비가 40% 정도로 하는 것이 바람직하지만, 감수제를 사용함으로써 물 시멘트비를 미리 20% 이하, 또는 17% 이하로 한 콘크리트 조성물을 사용할 수 있다. 그리고, 감수제를 이용하지 않는 경우에는, 후술하는 감압 상태의 유지 시간을 늘림으로써, 형틀에 타설한 후에 콘크리트 조성물의 물 시멘트비를 20% 이하, 또는 17% 이하로 할 수도 있다. 그리고, 전술한 초고강도 콘크리트용 시멘트를 사용하는 경우에는, 15% 이하로 할 수도 있다.

본 발명의 제1 제조 방법에서의 콘크리트 조성물은, 유기계 합성 섬유를 더 포함하는 것이 바람직하다.

유기계 합성 섬유로서는, PVA(polyvinyl alcohol) 섬유, PP(polypropylene) 등을 들 수 있다.

그리고, 본 발명의 제1 제조 방법에 있어서 사용하는 탄소 섬유는, 유기계 합성 섬유에는 포함되지 않다.

상기 유기계 합성 섬유는 탄소 섬유나 콘크리트에 비해 늘어나기 쉬우므로, 상기 콘크리트 조성물이 유기계 합성 섬유를 포함하면, 본 발명의 제1 제조 방법에 의해 얻어진 콘크리트 성형체에 균열이 생겨도, 균열의 확대를 억제할 수 있다. 또한, 콘크리트 성형체의 항복 후의 강도가 높아져, 파괴시의 폭렬(爆裂)을 방지할 수 있다.

본 발명의 제1 제조 방법에서의 콘크리트 조성물에 있어서 상기 유기계 합성 섬유의 함유 비율은, 시멘트와 혼화 재료와의 합계 질량에 대한 질량비[유기계 합성 섬유/(시멘트 질량＋혼화 재료 질량)×100]로, 0.1∼5%인 것이 바람직하고, 0.3∼3%인 것이 더 바람직하고, 0.5∼2%인 것이 더욱 바람직하고, 1% 정도인 것이 가장 바람직하다.

<본 발명의 제1 제조 방법>

본 발명의 제1 제조 방법이 포함하는 각각의 단계에 대하여 설명한다.

[탈포 단계[1]]

본 발명의 제1 제조 방법에 있어서 탈포 단계[1]은, 물 시멘트비를 14∼20%로 조정한 콘크리트 조성물을 감압 분위기 내로 유지하여, 탈포 콘크리트를 얻는 단계이다.

탈포 단계[1]에서는, 물 시멘트비를 소정 범위 내로 조정하고, 혼합하여 얻은 상기 콘크리트 조성물을, 감압 분위기 내로 유지한다.

예를 들면, 물 시멘트비를 소정 범위 내로 조정한 후, 혼련기(混練機) 등을 사용하여 혼합하여 얻은 상기 콘크리트 조성물을, 원하는 태양의 용기 내에 장입(裝入; charge)한다. 그리고, 상기 콘크리트 조성물을 장입한 용기를 밀폐 용기 내로 넣고, 밀폐 용기 내를 감압기(감압 펌프 등)를 사용하여 감압함으로써, 상기 콘크리트 조성물을 감압 분위기 내로 유지할 수 있다.

상기 콘크리트 조성물을 감압 분위기 내로 유지하는 시간은 특별히 한정되지 않지만, 3∼30분인 것이 바람직하고, 10∼20분인 것이 더욱 바람직하고, 15분 정도인 것이 가장 바람직하다.

감압 분위기의 감압의 정도는 특별히 한정되지 않지만, 5∼60 Torr인 것이 바람직하고, 5∼40 Torr인 것이 더욱 바람직하고, 5∼30 Torr인 것이 가장 바람직하다.

상기 콘크리트 조성물을 감압 분위기 내로 유지하면, 물의 비점이 저하되고, 콘크리트 조성물 중의 수분이 수증기로 되어, 콘크리트 조성물로부터 수분이 방출된다. 또한, 콘크리트 내부로부터 외부로 수분을 포함하는 기포가 방출된다. 그 결과, 콘크리트 내의 수분이 감소한다.

또한, 감압 분위기 내에 있어서 콘크리트 조성물에 진동을 부여하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 밀폐 용기 내에 가진기를 설치하고, 콘크리트 조성물이 장입된 용기를 그 위에 설치하고, 가진기를 작동시킴으로써 진동을 가할 수 있다. 콘크리트 조성물에 진동이 가해지므로, 콘크리트 조성물의 내부로부터 기포의 방출이 촉진된다.

여기서, 가진기로서, 진동 발생기나 초음파 가진기를 사용할 수 있다.

또한, 감압 분위기 내의 콘크리트 조성물의 표면 부분의 수분이 일정값 이상으로 되도록 관리하면서 감압 상태로 함으로써, 콘크리트 조성물의 내부로부터의 기포의 방출을 방해하지 않도록 하여, 효율적으로 콘크리트 조성물의 내부의 수분을 제거할 수 있다.

콘크리트 조성물의 표면 부분의 수분 농도를 관리하여, 15 질량% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 14 질량% 이상으로 하는 것이 더 바람직하고, 13 질량% 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 12 질량% 이상으로 하는 것이 가장 바람직하다. 효율적으로 콘크리트 조성물의 내부의 수분을 제거하는 것이 가능하기 때문이다 .

예를 들면, 감압 분위기 내의 상기 콘크리트 조성물의 표면 저항값을 측정함으로써, 상기 콘크리트 조성물의 표면의 수분 농도가 일정값 이상으로 되도록 관리할 수 있다. 구체적으로는, 상기 콘크리트 조성물의 표면 저항값이 40 kΩ/□ 이하가 되도록 관리함으로써, 상기 콘크리트 조성물의 표면의 수분 농도를 일정값 이상으로 관리할 수 있다. 이 표면 저항값은 35 kΩ/□ 이하로 하는 것이 바람직하고, 30 kΩ/□ 이하로 하는 것이 더 바람직하고, 25 kΩ/□ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하고, 20 kΩ/□ 이하로 하는 것이 가장 바람직하다.

상기한 바와 같이 감압 분위기 내의 상기 콘크리트 조성물의 표면의 저항값을 측정하는 등에 의해, 상기 부분의 수분 농도의 관리를 행하고, 수분 농도가 소정값보다 작아지는 경우에는, 콘크리트 조성물의 표면 부분 등을 교반해도 된다.

수분 농도가 소정값보다 작아지는 경우에는, 분무 등을 사용하여 콘크리트 조성물의 표면 부분에 수분을 가해도 된다.

상기 탈포 단계[1]은, 상기 콘크리트 조성물의 제작시의 물 시멘트비에 기초하여 마이크로파의 조사 시간을 구하고, 감압 분위기 내의 상기 콘크리트 조성물에 대하여 상기 조사 시간, 마이크로파를 조사하고, 상기 탈포 콘크리트를 얻는 단계인 것이 바람직하다.

즉, 상기 탈포 단계[1]은, 물 시멘트비를 14∼20%로 조정한 콘크리트 조성물의 제작시의 물 시멘트비에 기초하여 마이크로파의 조사 시간을 구하고, 상기 콘크리트 조성물을 감압 분위기 내로 유지하고, 감압 분위기 내의 상기 콘크리트 조성물에 대하여 상기 조사 시간, 마이크로파를 조사하고, 탈포 콘크리트를 얻는 단계인 것이 바람직하다.

마이크로파의 조사 시간 t(s)는, 콘크리트 조성물의 제작에 사용한 물(감수제 등의 수분도 포함함) Wa의 질량 Wam(g), 목표로 하는 물 시멘트비로부터 구한 물 Wb의 질량 Wbm(g), 물의 기화열(40.8 kJ/mol), 물 1mol의 질량 18g, 마이크로파 발진기의 출력 P(W), 및 마이크로파의 효율 η[0.6∼0.7로 할 수 있고 0.65로 하는 것이 바람직하다(콘크리트의 경우)]로부터, 하기에 나타낸 식(I)을 사용하여 구할 수 있다.

식(I) … t =[(Wam―Wbm)×40800/18]/(P×η)

이와 같은 식(I)을 사용하여 상기 콘크리트 조성물의 제작시의 물 시멘트에 기초하여, 마이크로파의 조사 시간 t을 구한다. 그리고, 전술한 바와 같이 상기 콘크리트 조성물을 감압 분위기 내로 유지한 후, 감압 분위기 내의 상기 콘크리트 조성물에, 상기 식(I)에서 구한 조사 시간 t만큼 마이크로파를 조사하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 콘크리트 조성물을 제1 소정 시간(예를 들면, 3분 내지 20분 정도이며, 3분 내지 10분이 바람직하고, 3분 내지 5분인 것이 더욱 바람직하다), 감압 분위기 내로 유지하고, 그 후, 상기 식(I)에서 구한 조사 시간 t만큼 마이크로파를 조사하는 것이 더욱 바람직하다.

감압 분위기에 있어서 상기 콘크리트 조성물에 마이크로파를 조사하면, 콘크리트 조성물로부터 수분이 방출된다. 또한, 콘크리트 조성물의 내부로부터 외부로, 수분을 포함하는 기포가 방출된다. 그 결과, 콘크리트 조성물 내의 수분이 감소한다.

여기서 마이크로파의 주파수는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 주파수 900∼2500 MHz, 출력 100W∼30kW의 것을 사용할 수 있다.

또한, 상기 콘크리트 조성물에 마이크로파를 조사하면서, 콘크리트 조성물이 장입된 용기 등에 진동을 가하는 것이 바람직하다. 진동을 가하는 방법에 대해서는 전술과 바와 마찬가지로 할 수 있다.

또한, 콘크리트 조성물의 수분량를 더욱 미세하게 관리하면서, 구체적으로는, 콘크리트 조성물의 표면 부분의 수분이 일정값 이상으로 되도록 관리하면서, 마이크로파를 조사함으로써, 콘크리트 조성물의 내부로부터의 기포의 방출을 방해하지 않도록 하여, 효율적으로 콘크리트 내부의 수분을 없애도록 해도 된다.

전술한 바와 같이 상기 콘크리트 조성물에 마이크로파를 조사하면서, 상기 콘크리트 조성물의 표면 부분의 수분 농도를 관리하여, 15 질량% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 14 질량% 이상으로 하는 것이 더 바람직하고, 13 질량% 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 12 질량% 이상으로 하는 것이 가장 바람직하다. 효율적으로 콘크리트 조성물의 내부의 수분을 제거하는 것이 가능하기 때문이다 .

예를 들면, 전술한 바와 마찬가지로, 상기 콘크리트 조성물의 표면 저항값을 측정함으로써 상기 콘크리트 조성물의 표면의 수분 농도가 일정값 이상으로 되도록 관리할 수 있다.

상기한 바와 같이 콘크리트 조성물의 표면의 저항값을 측정하는 등에 의해, 상기 부분의 수분 농도의 관리를 행하고, 수분 농도가 소정값보다 작아지는 경우에는, 전술한 바와 마찬가지로, 콘크리트 조성물의 표면 부분 등을 교반해도 된다.

조사 시간 t이 경과했으면 마이크로파의 조사를 멈추어도 되고, 동시에 가진 및 감압을 멈추어도 된다. 여기서 마이크로파의 조사를 멈춘 후, 바람직하게는 가진 및 감압을 계속하면서, 제2 소정 시간(예를 들면, 2분 내지 5분 정도이며, 3분 내지 5분인 것이 바람직하다), 감압 상태를 유지해도 된다.

이와 같이 콘크리트 조성물에 마이크로파를 조사하는 경우에는, 후술하는 본 발명의 제2 제조 방법에 있어서 사용할 수 있는 도 4에 나타낸 태양의 장치를 사용하여, 탈포 단계[1]을 행할 수 있다.

이와 같은 탈포 단계[1]에 의해, 탈포 콘크리트를 얻을 수 있다.

[탈포 단계[2]]

본 발명의 제1 제조 방법에 있어서 탈포 단계[2]는, 물 시멘트비를 14% 이상으로 조정한 시멘트 용액에 침지한 탄소 섬유를 감압 분위기 내로 유지하여, 탈포 섬유를 얻는 단계이다.

탈포 단계[2]에 있어서 사용하는 시멘트 용액은, 상기 콘크리트 조성물이 포함하는 시멘트 및 물을 사용하고, 이것을 물 시멘트비가 14% 이상으로 되도록 혼합하여 얻을 수 있다.

시멘트 용액에서의 물 시멘트비는 20% 이상인 것이 바람직하고, 25% 이상인 것이 더 바람직하고, 30% 이상인 것이 더 바람직하고, 35% 이상인 것이 더 바람직하고, 40% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 45% 이상인 것이 가장 바람직하다. 또한, 물 시멘트비는 70% 이하인 것이 바람직하고, 60% 이하인 것이 더 바람직하고, 50% 이하인 것이 더 바람직하고, 40% 이하인 것이 더욱 바람직하고, 30% 이하인 것이 가장 바람직하다.

시멘트 용액에서의 물 시멘트비가 이와 같은 범위이면 본 발명의 제1 제조 방법에 의해 얻어지는 콘크리트 성형체의 벤딩 강도가 더욱 높아지는 경향이 있기 때문이다.

시멘트 용액은, 시멘트 및 물을 포함하는 것이지만, 그 외의 것을 포함해도 된다. 예를 들면, 상기 콘크리트 조성물이 포함해도 된다 상기 골재, 상기 혼화 재료, 상기 혼화제를 포함해도 된다.

시멘트 용액에 있어서, 시멘트 및 물의 합계 함유율이 70 질량% 이상인 것이 바람직하고, 80 질량% 이상인 것이 더 바람직하고, 90 질량% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 95 질량% 이상인 것이 가장 바람직하다. 또한, 시멘트 용액은, 실질적으로 시멘트, 실리카 흄 및 물로 이루어지는 것이 바람직하다.

탈포 단계[2]에서는, 상기 시멘트 용액에 탄소 섬유를 침지한다.

탄소 섬유는 탄소를 주성분으로 하는 섬유를 의미한다.

탄소 섬유의 형태는 특별히 한정되지 않는다.

탄소 섬유의 길이는 30㎜ 이상인 것이 바람직하고, 50㎜ 이상인 것이 더 바람직하고, 70㎜ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 100㎜ 이상인 것이 가장 바람직하다. 또한, 긴 섬유의 탄소 섬유를 사용해도 되고, 예를 들면, 10cm∼수십m 정도의 긴 섬유를 사용해도 되고, 그 이상의 길이의 긴 섬유를 사용해도 된다. 탄소 섬유의 길이는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 길이 8km 정도의 긴 섬유를 콘크리트 성형체 중에 균일하게 배치(arrange, laid) 해도 된다. 본 발명의 제1 제조 방법에 의해 얻어지는 콘크리트 성형체의 벤딩 강도가 더욱 높아지는 경향이 있기 때문이다.

탄소 섬유의 단면의 직경은 3∼15㎛인 것이 바람직하고, 5∼11㎛인 것이 더 바람직하고, 6∼8㎛인 것이 더욱 바람직하고, 7㎛인 것이 가장 바람직하다. 본 발명의 제1 제조 방법에 의해 얻어지는 콘크리트 성형체의 벤딩 강도가 더욱 높아지는 경향이 있기 때문이다.

그리고, 탄소 섬유의 단면이 원형이 아닌 경우, 단면의 직경은, 투영 면적 원(圓) 상당의 직경을 의미하는 것으로 한다.

상기 탄소 섬유는 시트형의 직물의 형태인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 탄소 섬유를 세로 방향 및 가로 방향으로 짜여져 이루어지는, 두께가 0.01∼0.1㎜ 정도의 시트형의 직물을 들 수 있다. 또한, 50∼200 g/㎡의 질량의 시트형의 직물이 예시된다.

이와 같은 탄소 섬유를 상기 시멘트 용액에 침지한다. 예를 들면, 용기에 상기 시멘트 용액을 넣어 탄소 섬유를 침지시킨다. 그리고, 탄소 섬유를 용기 내의 시멘트 용액에 침지시킨 상태에서, 용기와 모두 밀폐 용기 내로 넣고, 밀폐 용기 내를 감압기(감압 펌프 등)를 사용하여 감압함으로써, 상기 탄소 섬유를 감압 분위기 내로 유지할 수 있다. 또한, 먼저 감압하여 감압 분위기를 얻은 후, 미리 밀폐 용기 내에 재치된 탄소 섬유를, 같은 밀폐 용기 내의 시멘트 용액에 침지시키는 것이 바람직하다.

탄소 섬유는, 표면에 에폭시 수지 등의 발수성 유기 재료가 도포된 것이라도 되지만, 발수성 유기 재료가 도포되어 있지 않은 것인 것이 바람직하다. 즉, 상기 탄소 섬유는, 표면에 발수성 유기 재료를 가지고 있지 않은 것이 바람직하다. 본 발명의 제1 제조 방법에 의해 얻어지는 콘크리트 성형체의 벤딩 강도가 더욱 높아지는 경향이 있기 때문이다.

발수성 유기 재료란, 소수성의 유기 재료를 의미하는 것으로 한다.

상기 탄소 섬유를 감압 분위기 내로 유지하는 시간은 특별히 한정되지 않지만, 1∼30분인 것이 바람직하고, 10∼20분인 것이 더욱 바람직하고, 15분 정도인 것이 가장 바람직하다. 감압기의 성능이 높으면 유지 시간을 짧게 할 수 있다. 그리고, 대기압으로부터 감압 가능한 일반적인 로터리 펌프 등을 사용하는 경우에는, 유지 시간을 10∼20분 정도로 할 수 있다.

상기 탄소 섬유를 감압 분위기 내로 유지함으로써, 탄소 섬유의 기포가 방출되고, 대기압에 해방시켰을 때, 탄소 섬유의 내부까지 시멘트 용액이 침입하는 것으로 추정된다. 그리고, 콘크리트 성형체의 내부에서의 탄소 섬유와 콘크리트 조성물에서의 시멘트 등과의 친화성이나 밀착성이 높아져, 콘크리트 성형체의 벤딩 강도가 더욱 높아지는 것으로 추정된다.

도 1에, 본 발명의 제1 제조 방법에 의해 얻어진 콘크리트 성형체의 단면의 확대 사진을 나타낸다. 이것은 콘크리트 성형체의 단면을, 광학 현미경(키엔스사, 디지털 현미경 VHX―1000)을 사용하여, 1000배로 확대한 사진이다. 탄소 섬유가 그 주변에 존재하는 시멘트 등과 간극없이 밀착되어 있는 것을 확인할 수 있다.

이와 같은 탈포 단계[2]에 의해, 탈포 섬유를 얻을 수 있다.

[성형 단계]

본 발명의 제1 제조 방법에 있어서 성형 단계는, 상기 탈포 콘크리트 및 상기 탈포 섬유를 형틀 내에 타설한 후, 양생하여, 고강도의 콘크리트 성형체를 얻는 단계이다.

성형 단계에서는, 처음에, 상기 탈포 콘크리트와 상기 탈포 섬유를 형틀 내에 타설한다.

형틀은 특별히 한정되지 않고, 콘크리트를 타설할 때 통상 사용하는, 종래 공지의 재질(예를 들면, 스테인레스, 유리, 콘크리트 형틀용 목재)로 이루어지는 종래 공지의 태양의 형틀을 사용할 수 있다.

전술한 탈포 단계[2]에 있어서 탄소 섬유로서 시트형의 직물을 사용한 경우, 성형 단계에서는, 시트형의 직물(탄소 섬유)을 적절한 형상으로 변형시켜 형틀 내에 장입한 후, 탈포 콘크리트를 시트형의 직물의 사이를 메우도록 타설하는 것이 바람직하다.

전술한 탈포 단계[2]에 있어서 탄소 섬유로서, 로프형의 탄소 섬유를 사용한 경우, 성형 단계에서는, 예를 들면, 콘크리트 형틀용 목재로 제작한 형틀에, 메탈 행거를 장착한 목각재(木角材)를 장착하고, 메탈 행거에 시멘트 용액에 침지한 탈포 섬유를 눕힌(laid) 후, 탈포 콘크리트를 타설한다. 그리고, 로프형의 탄소 섬유는, 망형의 용기(잘 등)에 넣어 시멘트 용액이 들어간 다른 용기에, 망형의 용기마다 침지하여 탈포 단계[2]에 제공하는 것이 바람직하다.

상기 탈포 콘크리트 및 상기 탈포 섬유를 형틀 내에 타설한 후에는, 종래 공지의 방법으로 양생한다. 예를 들면, 표준 양생이나 수중 양생을 행한다. 형틀을 벗기지 않고 표준 양생을 행한 후, 형틀을 벗기고 수중 양생을 행하는 것이 바람직하다.

양생 시간도 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 시간으로 할 수 있다. 예를 들면, 48시간 정도의 표준 양생을 행할 수 있다. 또한, 예를 들면, 21일간 정도의 수중 양생을 행할 수 있다.

이와 같은 성형 단계에 의해, 콘크리트 성형체를 얻을 수 있다.

이와 같은 본 발명의 제1 제조 방법에 의해 얻어지는 콘크리트 성형체는, 종래보다 벤딩 강도가 높다

본 발명의 제1 제조 방법은, 상기 콘크리트 조성물을 장입한 상기 용기를 내부에 포함할 수 있는 밀폐 용기(A)와, 상기 밀폐 용기(A)의 내부를 감압 상태로 하는 감압기(A)와, 상기 탄소 섬유를 침지한 상기 시멘트 용액을 넣은 용기를 내부에 포함할 수 있는 밀폐 용기(B)와, 상기 밀폐 용기(B)의 내부를 감압 상태로 하는 감압기(B)를 구비하는 콘크리트 성형체의 제조 장치에 의해 실시할 수 있다.

밀폐 용기(A)와 밀폐 용기(B)와는 동일해도 되고, 상이한 것이라도 된다.

감압기(A)와 감압기(B)와는 동일해도 되고, 상이한 것이라도 된다.

이와 같은 제조 장치로서, 도 2에 나타낸 태양의 것을 예시할 수 있다.

도 2에 나타낸 장치(10)는, 밀폐 용기(12) 및 감압 펌프(20)를 구비하고 있다. 또한, 밀폐 용기(12)에는, 진공계(22), 및 공기 밸브(24)가 설치되어 있다. 여기서, 밀폐 용기(12) 내에는, 콘크리트 조성물(1)이 장입된 용기(14), 및 시멘트 용액에 침지한 탄소 섬유를 넣은 용기(16)가 설치 가능하게 되어 있다.

밀폐 용기(12)로서는, 5∼15 Torr 정도의 감압 상태를 유지할 수 있으면 되고[즉, 30 Torr, 40 Torr, 및 60 Torr보다 진공도가 낮은 감압 상태(즉, 대기압에 가까운 감압 상태)도 유지 가능하다], 스테인레스 등의 금속, 및 유리 등으로 이루어지는 밀폐 용기를 사용할 수 있다. 또한, 밀폐 용기(12)의 내부는, 콘크리트 조성물(1)을 유입(流入)한 용기(14), 및 시멘트 용액에 침지한 탄소 섬유를 넣은 용기(16)를 설치할 수 있다. 밀폐 용기(12)에는, 용기(14)의 설치 후에 기밀(氣密) 상태를 유지할 수 있는 개구부가 형성되어 있다. 또한, 밀폐 용기(12)에는, 감압 펌프(20), 진공계(22), 및 공기 밸브(24)가 접속되고, 각각 기밀을 유지할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고, 밀폐 용기(12)에 스테인레스 등의 금속제의 용기를 사용하는 경우에는, 내부의 콘크리트 조성물(1) 상태를 관찰할 수 있도록 관찰창을 설치하는 것이 바람직하다.

용기(14)는, 그 내부에 콘크리트 조성물(1)을 장입할 수 있는 것이면 되고, 강제(鋼製) 형틀, 및 목제 형틀 등을 사용할 수 있다. 공장에 있어서 프리캐스트품을 제작하는 경우에는, 비용면으로부터 강제 형틀이 바람직하다.

용기(16)에 대해서도 마찬가지이며, 시멘트 용액을 넣은 후, 시멘트 용액에 탄소 섬유를 침지할 수 있는 것이면 된다.

감압 펌프(20)는, 감압기이며 밀폐 용기(12) 내를 감압한다. 감압 펌프(20)는, 다이어프램 펌프, 및 로터리 펌프 등의 대기압으로부터 작동하는 타입의 것을 사용할 수 있다. 또한, 소정값까지 감압 가능한 감압기이면, 상기한 펌프에 한정되지 않고, 각종 감압기를 사용해도 된다.

진공계(22)는, 밀폐 용기(12) 내의 압력을 측정한다. 진공계(22)에는, 부르동 관(Bourdon tube) 게이지, 다이어프램 게이지 등의 기계식 압력계를 사용할 수 있다. 진공계(22)는, 대기압으로부터 5∼15 Torr 정도의 압력을 계측할 수 있는 것이면, 다른 것을 사용해도 된다.

공기 밸브(24)는, 이른바 진공 밸브라는 것이며, 밀폐 용기(12) 내를 감압 상태로 할 때 폐쇄되고, 감압된 밀폐 용기(12) 내의 압력을 대기압으로 되돌릴 때 해방된다.

상기한 장치(10)를 사용하여, 도 3에 나타낸 수순으로 콘크리트 성형체를 제조할 수 있다.

처음에, 용기(14)의 내부에 콘크리트 조성물(1)을 장입, 즉 유입하고, 콘크리트 조성물(1)을 유입한 용기(14)를, 밀폐 용기(12) 내의 바닥면 위에 설치한다(스텝 S10).

다음에, 공기 밸브(24)를 닫은 후, 감압 펌프(20)에 의해 밀폐 용기(12)의 내부의 감압을 개시하고, 진공계(22)로 압력을 확인하면서, 밀폐 용기(12)의 내부를 20 Torr 정도까지 감압한다(스텝 S12).

이와 같은 조작에 의해, 콘크리트 조성물을 제작할 때 말려들게 한 공기를 폭기(曝氣; aerate)하고, 발생한 수증기를 콘크리트 조성물(1)로부터 배출시키는 것이 가능하다. 그 후, 공기 밸브(24)를 개방하여, 밀폐 용기(12) 내를 대기압으로 되돌린다(스텝 S14).

다음에, 용기(16)에 시멘트 용액을 넣고, 이 시멘트 용액에 탄소 섬유를 침지시킨다. 그리고, 탄소 섬유를 침지시킨 시멘트 용액을 넣은 용기(16)를, 밀폐 용기(12) 내의 바닥면 위에 설치한다(스텝 S20).

다음에, 공기 밸브(24)를 닫은 후, 감압 펌프(20)에 의해 밀폐 용기(12)의 내부의 감압을 개시하고, 진공계(22)로 압력을 확인하면서, 밀폐 용기(12)의 내부를 20 Torr 정도까지 감압한다(스텝 S22).

이와 같은 조작에 의해, 탄소 섬유가 포함하고 있던 공기를 배출시키는 것이 가능하다. 그 후, 공기 밸브(24)를 개방하여, 밀폐 용기(12) 내를 대기압으로 되돌린다(스텝 S24).

다음에, 탈포 콘크리트와 상기 탈포 섬유를 형틀 내에 타설한다(스텝 S30).

그리고, 양생하여(스텝 S32), 콘크리트 성형체를 얻을 수 있다.

<본 발명의 제2 제조 방법>

본 발명의 제2 제조 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 제2 제조 방법에서는, 상기 콘크리트 조성물을 제작한 후, 상기 콘크리트 조성물의 제작시의 물 시멘트비에 기초하여, 마이크로파의 조사 시간을 구한다.

마이크로파의 조사 시간 t(s)은, 콘크리트 조성물의 제작에 사용한 물(감수제 등의 수분도 포함함) Wa의 질량 Wam(g), 목표로 하는 물 시멘트비로부터 구한 물 Wb의 질량 Wbm(g), 물의 기화열(40.8 kJ/mol), 물 1mol의 질량 18g, 마이크로파 발진기의 출력 P(W), 및 마이크로파의 효율 η[0.6∼0.7로 할 수 있고, 0.65로 하는 것이 바람직하다(콘크리트의 경우)]으로부터, 하기에 나타낸 식(II)을 사용하여 구할 수 있다.

식(II)… t= [(Wam―Wbm)×40800/18]/(P×η)

[감압과 마이크로파 조사]

상기와 같은 콘크리트 조성물을 원하는 태양의 형틀 내에 타설한 후, 콘크리트 조성물이 존재하는 분위기를 감압 상태로 한다. 예를 들면, 콘크리트 조성물을 타설한 형틀마다 밀폐 용기 내로 넣고, 밀폐 용기 내를 감압기(감압 펌프 등)를 사용하여 감압함으로써 감압 상태로 할 수 있다. 여기서, 제1 소정 시간(예를 들면, 3분 내지 20분 정도이며, 3분 내지 10분이 바람직하고, 3분 내지 5분인 것이 더욱 바람직하다), 감압 상태를 유지해도 된다.

감압의 정도는 특별히 한정되지 않지만, 콘크리트 조성물이 존재하는 분위기의 압력이, 5∼60 Torr인 것이 바람직하고, 5∼40 Torr인 것이 더욱 바람직하고, 5∼30 Torr인 것이 가장 바람직하다.

이와 같이 하여 상기 콘크리트 조성물이 존재하는 분위기를 감압 상태로 하고, 바람직하게는 상기한 바와 같이 제1 소정 시간, 감압 상태를 유지한 후, 상기 식(II)에서 구한 조사 시간 t만큼 상기 콘크리트 조성물에 마이크로파를 조사한다. 여기서 마이크로파의 주파수는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 주파수 900∼2500 MHz, 출력 100W∼30kW의 것을 사용할 수 있다.

감압 분위기에 있어서 상기 콘크리트 조성물에 마이크로파를 조사하면, 콘크리트 조성물의 표면으로부터 수분이 방출된다. 또한, 콘크리트 조성물의 내부로부터 외부로, 수분을 포함하는 기포가 방출된다. 그 결과, 콘크리트 조성물 내의 수분이 감소한다.

또한, 콘크리트 조성물이 서서히 경화되는 과정에 있어서는, 일정하게 경화가 시작되어 수분 이동의 경로가 막히므로, 콘크리트에 마이크로파를 조사한 경우, 시간 경과와 함께 내부의 수분이나 기포가 외부로 빠지는 것을 방해할 가능성이 있다.

예를 들면, 상기 콘크리트 조성물의 표면 저항값을 측정함으로써 상기 콘크리트 조성물의 표면의 수분 농도가 일정값 이상으로 되도록 관리할 수 있다. 구체적으로는, 상기 콘크리트 조성물의 표면 저항값이 40 kΩ/□ 이하가 되도록 관리함으로써, 상기 콘크리트 조성물의 표면의 수분 농도를 일정값 이상으로 관리할 수 있다. 이 표면 저항값은 35 kΩ/□ 이하인 것이 바람직하고, 30 kΩ/□ 이하인 것이 더 바람직하고, 25 kΩ/□ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 20 kΩ/□ 이하인 것이 가장 바람직하다.

감압 상태로부터 대기압으로 되돌린 후에는, 통상의 콘크리트 제작 단계와 마찬가지로 양생을 행함으로써 콘크리트 성형체를 얻을 수 있다. 그리고, 가진은 감압 상태에 있을 때 항상 행해도 되고, 마이크로파의 조사 때만 행해도 된다. 또한, 항상 행하지 않고, 일정 시간 간격으로 간헐적으로 가진해도 된다.

이와 같은 본 발명의 콘크리트 성형체의 제조 방법은, 콘크리트 조성물을 타설하는 형틀과, 형틀을 내부에 포함할 수 있는 밀폐 용기와, 상기 밀폐 용기의 내부를 감압 상태로 하는 감압기와, 상기 형틀 내에 타설된 콘크리트에 대하여 마이크로파를 조사하는 마이크로파 발진기를 구비하는 콘크리트 성형체의 제조 장치에 의해 실시할 수 있다. 이와 같은 콘크리트 성형체의 제조 장치는, 후술하는 실시예에 있어서 사용하는 도 4에 나타낸 태양의 것으로 해도 된다. 이와 같은 장치에 의해 콘크리트 성형체를 제조할 수 있다.

<본 발명의 제3 제조 방법>

본 발명의 제3 제조 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 제3 제조 방법에서는, 상기 콘크리트 조성물을 제작한 후, 형틀 내에 타설하고, 소정 시간, 상기 콘크리트가 존재하는 분위기를 감압 상태로 한다.

[감압]

상기와 같은 콘크리트 조성물을 원하는 태양의 형틀 내에 타설한 후, 콘크리트 조성물이 존재하는 분위기를 감압 상태로 한다. 예를 들면, 콘크리트 조성물을 타설한 형틀마다 밀폐 용기 내로 넣고, 밀폐 용기 내를 감압기(감압 펌프 등)를 사용하여 감압함으로써 감압 상태로 할 수 있다. 감압 상태는, 소정 시간 유지한다. 상기 소정 시간은, 예를 들면, 3분 내지 20분으로 할 수 있고, 5분 내지 10분으로 하는 것이 바람직하다. 감압 상태로 함으로써 물의 비점이 저하되어, 콘크리트 조성물 중의 수분이 수증기로 쉽게 되고, 그 결과, 콘크리트 조성물의 물 시멘트비를 타설한 후에 저하시킬 수 있다. 즉, 타설된 콘크리트 조성물의 강도를 높게 할 수 있다.

감압의 정도는 특별히 한정되지 않지만, 콘크리트 조성물이 타설된 형틀이 존재하는 분위기의 압력이, 5∼60 Torr인 것이 바람직하고, 5∼40 Torr인 것이 더욱 바람직하고, 5∼30 Torr인 것이 가장 바람직하다.

여기서, 콘크리트 조성물의 수분량를 더욱 미세하게 관리하면서, 구체적으로는, 콘크리트 조성물의 표면 부분의 수분이 일정값 이상으로 되도록 관리하면서, 마이크로파를 조사함으로써, 콘크리트 조성물의 내부로부터의 기포의 방출을 방해하지 않도록 하여, 효율적으로 콘크리트 조성물의 내부의 수분을 제거할 수 있다.

또한, 상기한 콘크리트 조성물의 표면 부분의 수분 농도를 관리하여, 15 질량% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 14 질량% 이상으로 하는 것이 더 바람직하고, 13 질량% 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 12 질량% 이상으로 하는 것이 가장 바람직하다. 효율적으로 콘크리트 조성물의 내부의 수분을 제거하는 것이 가능하기 때문이다 .

예를 들면, 상기 콘크리트 조성물의 표면 저항값을 측정함으로써 상기 콘크리트 조성물의 표면의 수분 농도가 일정값 이상으로 되도록 관리할 수 있다. 구체적으로는, 상기 콘크리트 조성물의 표면 저항값이 40 kΩ/□ 이하가 되도록 관리함으로써, 상기 콘크리트 조성물의 표면의 수분 농도를 일정값 이상으로 관리할 수 있다. 이 표면 저항값은 35 kΩ/□ 이하인 것이 바람직하고, 30 kΩ/□하인 것이 더 바람직하고, 25 kΩ/□하인 것이 더욱 바람직하고, 20 kΩ/□하인 것이 가장 바람직하다.

수분 농도가 소정값보다 작아지는 경우에는, 분무 등을 이용하여 콘크리트 조성물의 표면 부분에 수분을 가해도 된다.

이와 같은 본 발명의 제3 제조 방법은, 콘크리트 조성물을 타설하는 형틀과, 형틀을 내부에 포함할 수 있는 밀폐 용기와, 상기 밀폐 용기의 내부를 감압 상태로 하는 감압기를 구비하는 콘크리트 성형체의 제조 장치에 의해 실시할 수 있다. 이와 같은 콘크리트 성형체의 제조 장치는, 후술하는 실시예에 있어서 사용하는 도 6에 나타낸 태양의 것으로 해도 된다. 이와 같은 장치에 의해 콘크리트 성형체를 제조할 수 있다.

실시예

<태양 1>

본 발명의 제1 제조 방법에 해당하는 실험예에 대하여 설명한다.

처음에, 다음에 나타내는 원료를 준비하였다.

·포틀랜드 시멘트(형번: 보통 포틀랜드 시멘트, 태평양 시멘트사 제조)

·실리카 흄(형번: 메이코 MS610, BASF 포조리스사 제조)

·규사(잔골재): 규사 3호, 규사 5호

·감수제(형번: 레오비르트 SP―8 HU, BASF 포조리스사 제조)

·PVA 섬유(상품명: RECS100L×12㎜, 구라레사 제조)

·물(정제수)

그리고, 이하에서는, 시멘트: 1000g에 대하여,

실리카 흄: 100g(시멘트비: 10%),

규사 3호: 275g(시멘트＋실리카 흄 중량비: 25%),

규사 5호: 275g(시멘트＋실리카 흄 중량비: 25%),

감수제: 22g(시멘트＋실리카 흄 중량비: 2%),

PVA 섬유: 11g(시멘트＋실리카 흄 중량비: 1%),

물: 174.9g(시멘트 중량＋실리카 흄 중량―감수제 중량)

을 가하는 배합을 기본 배합으로 한다.

다음에, 상기한 원료를 모르타르 믹서를 사용하여 혼합하였다. 구체적으로는, 다음에 나타내는 조작을 행하였다.

처음에, 상기한 기본 배합에 기초하여, 시멘트(2000g), 실리카 흄(200g), 규사 3호(550g), 규사 5호(550g)를, 모르타르 믹서에 투입하였다. 그리고, 저속(62rpm)에 의해 1분간 교반하였다.

다음에, 물(349.8g)과 감수제(44g)를 혼합하여 반죽수(kneading water)를 얻었다. 그리고, 얻어진 반죽수를 모르타르 믹서에 투입하고, 저속(62rpm)으로 1분간 교반한 후, 고속(125rpm)으로 2분간 교반하였다.

다음에, PVA 섬유(22g)를 투입하고, 저속(62rpm)으로 2분간 교반하였다.

그리고, 여기서 사용한 모르타르 믹서(호바트형 믹서 KC―8, 가부시키가이샤 간사이 기기 세이사쿠쇼사 제조)의 사양은, 다음과 같다.

용량: 약 5L

회전 속도

저속: 공전 62rpm 자전 141rpm

고속: 교점(交点) 125rpm 자전 284rpm

자재(自在): 공전 12∼180rpm 자전 27∼410rpm

전원: AC100/110V 전원 설비 용량 2kVA

중량: 약 70kg

이와 같은 조작을 행하여 콘크리트 조성물[1]을 얻었다.

다음에, 얻어진 콘크리트 조성물[1]을 폴리 용기에 넣고, 또한 그것을 폴리카보네이트 데시케이터(polycarbonate desiccator)에 넣었다. 그리고, 밀폐한 후, 진공 펌프를 작동시켜, 진공 흡인을 15분간 행하였다. 여기서 폴리카보네이트 데시케이터 내의 압력은 30 Torr로 조정하였다.

이와 같은 감압 처리를 콘크리트 조성물[1]에 행하여 얻어진 것을, 이하에서는 탈포 콘크리트[1]이라고 한다.

그리고, 진공 펌프(형번: GLD―051, ULVAC사 제조)의 사양은, 하기에 나타낸 것과 같다.

PUMPING SPEED: 50 L/min(50 Hz시), 60 L/min(60 Hz시)

ULTIMATE PRES. : 6.7×10^―2(Pa)

OIL CAPACITY: 500∼800 mL

상기한 바와 같이 원료를 혼합하고, 또한 얻어진 콘크리트 조성물[1]로부터 탈포 콘크리트[1]을 얻는 조작을 3회 반복하여 행하고, 탈포 콘크리트[1]을 충분한 양, 얻었다.

다음에, 시트형의 탄소 섬유(BT70―20 100C 50, 도레이사 제조)를 준비하였다. 그리고, 이것을 380㎜×500㎜의 사이즈로 커팅하였다.

다음에, 전술한 포틀랜드 시멘트(보통 포틀랜드 시멘트, 태평양 시멘트사 제조)와 물(정제수)을, 물 시멘트비가 25%∼50%로 되도록 혼합하여 시멘트 용액을 5kg 얻었다.

그리고, 이 시멘트 용액을 용기에 넣고, 그 용기 내로, 커팅한 탄소 섬유를 다시 넣고, 탄소 섬유를 시멘트 용액에 침지시켰다.

다음에, 시멘트 용액에 탄소 섬유를 침지한 용기를 폴리카보네이트 데시케이터에 넣었다. 그리고, 밀폐한 후, 진공 펌프를 작동시켜, 진공 흡인을 15분간 행하였다. 여기서 폴리카보네이트 데시케이터 내의 압력은 30Torr로 조정하였다.

그리고, 폴리카보네이트 데시케이터 및 진공 펌프는, 전술한 콘크리트 조성물[1]을 조정할 때 사용한 것과 같은 것을 사용하였다.

이와 같은 탈포 처리를 탄소 섬유에 행한 후의 것을, 이하에서는, 탈포 섬유[1]이라고도 한다.

다음에, 휨 시험용 형틀(KC―183A, 폭100×높이100×길이400㎜, 간사이 기기 세이사쿠쇼사 제조)에, 탈포 콘크리트[1]과 탈포 섬유[1]을 장입했다.

구체적으로는 다음과 같은 조작을 행하였다.

처음에, 휨 시험용 형틀에 탈포 콘크리트[1]을, 바닥으로부터 5㎜의 높이까지 타설하였다.

다음에, 적절한 형상으로 변형시킨 탈포 섬유[1]을 장입한 후, 또한 탈포 콘크리트[1]을 타설하였다. 여기서 탈포 섬유[1]의 사이에 탈포 콘크리트[1]을 장입하여 공극(空隙)이 비워지지 않도록 했다. 그리고, 탈포 섬유를 완전히 탈포 콘크리트[1] 중에 침지시켰다.

그리고, 휨 시험용 형틀의 외면을 랩으로 덮어 48시간의 표준 양생을 행한 후, 탈형하고, 얻어진 공시체(供試體)를 양생 수조(수온 20℃±2℃)에 넣고, 재령(材齡; material age) 21일째까지 수중 양생했다.

이와 같이 하여 콘크리트 성형체[1]을 얻었다.

다음에, 얻어진 콘크리트 성형체[1]에 대하여, JIS A 1106에 규정되는 콘크리트의 벤딩 강도 시험 방법에 준거하여, 벤딩 강도의 측정을 행하였다. 그 결과, 벤딩 강도는 38.3 MPa였다.

다음에, 전술한 감압 처리를 행하기 전의 콘크리트 조성물[1]을, 전술한 휨 시험용 형틀에 장입했다. 탄소 섬유는 장입하지 않았다. 그리고, 콘크리트 성형체[1]을 얻는 경우와 마찬가지로 하여, 휨 시험용 형틀의 외면을 랩으로 덮어 48시간의 표준 양생을 행한 후, 탈형하고, 얻어진 공시체를 양생 수조(수온 20℃±2℃에 넣고, 재령 21일째까지 수중 양생하여, 콘크리트 성형체[2]를 얻었다.

그리고, 얻어진 콘크리트 성형체[2]에 대하여, 콘크리트 성형체[1]의 경우와 마찬가지로 하여 벤딩 강도의 측정을 행했던 바, 벤딩 강도는 14.5 MPa였다.

다음에, 전술한 휨 시험용 형틀에, 탈포 콘크리트[1]과 전술한 감압 처리를 행하기 전의 탄소 섬유를 장입했다. 장입 방법은, 콘크리트 성형체[1]을 얻은 경우와 마찬가지로 하였다.

그리고, 콘크리트 성형체[1]을 얻은 경우와 마찬가지로 하여, 휨 시험용 형틀의 외면을 랩으로 덮어 48시간의 표준 양생을 행한 후, 탈형하고, 얻어진 공시체를 양생 수조(수온 20℃±2℃)에 넣고, 재령 21일째까지 수중 양생하여, 콘크리트 성형체[3]을 얻었다.

그리고, 얻어진 콘크리트 성형체[3]에 대하여, 콘크리트 성형체[1]의 경우와 마찬가지로 하여 벤딩 강도의 측정을 행했던 바, 벤딩 강도는 19.0 MPa였다.

다음에, 전술한 탈포 콘크리트[1]을, 전술한 휨 시험용 형틀에 장입했다. 탄소 섬유는 장입하지 않았다. 그리고, 콘크리트 성형체[1]을 얻는 경우와 마찬가지로 하여, 휨 시험용 형틀의 외면을 랩으로 덮어 48시간의 표준 양생을 행한 후, 탈형하고, 얻어진 공시체를 양생 수조(수온 20℃±2℃)에 넣고, 재령 21일째까지 수중 양생하여, 콘크리트 성형체[4]를 얻었다.

그리고, 얻어진 콘크리트 성형체[4]에 대하여, 콘크리트 성형체[1]의 경우와 마찬가지로 하여 벤딩 강도의 측정을 행했던 바, 벤딩 강도는 16.6 MPa였다.

<태양 2>

본 발명의 제2 제조 방법에 해당하는 실험예에 대하여 설명한다.

<실시예 2―1>

도 4에 나타낸 장치를 준비하였다. 도 4에 나타낸 장치(30)는, 밀폐 용기(32), 마이크로파 발진기(36), 도파관(導波管)(36a), 감압 펌프(40), 가진기(46), 및 턴테이블(48)로 구성된다. 또한, 밀폐 용기(32)에는, 스티러 팬(stirrer fan)(37), 진공계(42), 및 공기 밸브(44)가 설치되어 있다. 여기서, 밀폐 용기(32) 내에는 콘크리트 조성물(3)이 타설된 형틀(34)이 설치 가능하게 되어 있다.

장치(30)는, 또한 형틀(34) 내의 콘크리트 조성물(3)의 표면의 수분량을 계측하기 위한 표면 저항계(38), 및 전극(39)을 가진다.

밀폐 용기(32)는, 5∼15 Torr 정도의 감압 상태를 유지할 수 있으면 되고[즉, 30 Torr, 40 Torr, 및 60 Torr보다 진공도가 낮은 감압 상태(즉, 대기압에 가까운 감압 상태)도 유지 가능하다], 스테인레스 등의 금속, 및 유리 등의 용기를 사용할 수 있다. 또한, 밀폐 용기(32)의 내부는, 콘크리트 조성물(3)을 유입한 형틀(34)을 설치할 수 있다. 밀폐 용기(32)에는, 형틀(34)의 설치 후에 기밀 상태를 유지할 수 있는 개구부가 형성되어 있다. 또한, 밀폐 용기(32)에는, 마이크로파 발진기(36)에 접속되는 도파관(36a), 전극(39), 감압 펌프(40), 진공계(42), 및 공기 밸브(44)가 접속되고, 각각 기밀을 유지할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고, 밀폐 용기(32)에 스테인레스 등의 금속제의 용기를 사용하는 경우에는, 내부의 콘크리트 조성물(3) 상태를 관찰할 수 있도록 관찰창을 설치하는 것이 바람직하다.

형틀(34)은, 그 내부에 콘크리트 조성물(3)을 타설할 수 있는 것이면 되고, 강제 형틀, 및 목제 형틀 등을 사용할 수 있다. 공장에 있어서 프리캐스트품을 제작하는 경우에는, 비용면으로부터 강제 형틀이 바람직하다.

마이크로파 발진기(36)는, 주파수 900∼2500 MHz, 출력 100W∼30kW의 것을 사용할 수 있고, 제작하는 콘크리트 성형체의 크기 등에 맞추어, 주파수 및 출력을 적절히 선택한다. 마이크로파 발진기(36)로부터 발신된 마이크로파는 도파관(36a)을 통하여, 밀폐 용기(32) 내로 방사된다.

스티러 팬(37)은, 도파관(36a)으로부터 방사된 마이크로파를, 효율적으로 밀폐 용기(32) 내에 확산시킨다. 이로써, 마이크로파는 형틀(34)의 각각의 방향으로부터 대략 균등하게 조사된다.

표면 저항계(38)는, 형틀(34)에 타설된 콘크리트 조성물(3)의 표면의 저항을 전극(39)을 사용하여 측정하고, 콘크리트 조성물(3)의 표면의 수분량을 계측한다. 전극(39)은, 표면 저항계(38)에 접속되고, 콘크리트 조성물(3)의 표면에 접촉된다. 표면 저항계(38)로서는, 예를 들면, 로레스타 MCP―T610(미쓰비시가가쿠사 제조)를 사용할 수 있다.

감압 펌프(40)는, 감압기이며 밀폐 용기(32) 내를 감압한다. 감압 펌프(40)는, 다이어프램 펌프, 및 로터리 펌프 등의 대기압으로부터 작동하는 타입의 것을 사용할 수 있다. 또한, 5∼15 Torr 정도까지 감압 가능한 감압기이면, 상기한 펌프에 한정되지 않고, 각종 감압기를 사용해도 된다.

진공계(42)는, 밀폐 용기(32) 내의 압력을 측정한다. 진공계(42)에는, 부르동 관 게이지, 다이어프램 게이지 등의 기계식 압력계를 사용할 수 있다. 진공계(42)는, 대기압으로부터 5∼15 Torr 정도의 압력을 계측할 수 있는 것이면, 다른 것을 사용해도 된다.

공기 밸브(44)는, 이른바 진공 밸브라는 것이며, 밀폐 용기(32) 내를 감압 상태로 할 때 폐쇄되고, 감압된 밀폐 용기(32) 내의 압력을 대기압으로 되돌릴 때 해방된다.

가진기(46)는, 밀폐 용기(32) 내의 후술하는 턴테이블(48) 상에 설치되고, 가진기(46) 상에 설치된 형틀(34)에 대하여 진동을 가한다. 가진기(46)에는, 각종 진동 발생기를 사용할 수 있고, 예를 들면, 동전형 가진기, 압전형(壓電型) 가진기, 및 유압식 가진기 등을 사용할 수 있다. 또한, 초음파 가진기를 사용해도 된다. 그리고, 가진기(46)는 마이크로파에 대하여 차폐되어 있다.

턴테이블(48)은, 밀폐 용기(32) 내에 설치되고, 밀폐 용기(32) 내에 방사되는 마이크로파가 형틀(34)에 타설된 콘크리트 조성물(3)에 불균일하지 않게 조사되도록 회전한다. 턴테이블(48)의 상부에는, 가진기(46) 및 형틀(34)이 탑재된다. 또한, 회전이 어려운 대형 콘크리트 성형체를 제작하는 경우, 또는 가진기(46)의 전원 케이블 등이 회전에 대응할 수 없는 경우에는, 1축으로 왕복 운동(예를 들면, X축 상을 왕복하는 운동)을 행하는 이동대를 사용해도 된다.

또한, 장치(30)에는, 형틀(34)에 유입한 콘크리트 조성물(3)의 표면 부분을 교반에 의해 혼합시킬 수가 있는 교반봉(stirring rod)(도시하지 않음)을 구비하고 있고, 이 교반봉을 밀폐 용기(32)의 외부로부터 조작하여, 형틀(34)에 유입한 콘크리트 조성물(3)의 표면 부분을 교반에 의해 혼합시킬 수가 있다. 또한, 콘크리트 조성물(3)의 표면에 물을 분무하는 분무기를 구비하고 있어도 된다.

상기한 장치(30)를 사용하여 고강도 콘크리트를 제조하였다. 이하, 도 5에 나타낸 플로우차트에 따라 설명한다.

처음에, 형틀(34)의 내부에 콘크리트 조성물(3)을 타설, 즉 유입하고, 콘크리트 조성물(3)을 유입한 형틀(34)을, 밀폐 용기(32) 내의 가진기(46)(턴테이블(48) 위에 설치하였다(스텝 S50).

여기서 콘크리트 조성물(3)은, 다음에 나타내는 시멘트, 실리카 흄, 규사, 감수제, 물을 충분히 혼합한 것(이른바, 모르타르)이다.

·포틀랜드 시멘트(형번: 보통 포틀랜드 시멘트, 태평양 시멘트사 제조): 1200g

·실리카 흄(형번: 메이코 MS610, BASF 포조리스사 제조): 120g

·규사(잔골재): 규사 3호 330g, 규사 5호 330g

·감수제(형번: 레오빌드 SP―8 HU, BASF 포조리스사 제조): 26.4g

·물(정제수): 237.6g

·물 시멘트비: 20%

그리고, 상기를 혼합하고, 1개 450g의 원기둥형 공시체를 3개 제작하였다.

또한, 유입한 콘크리트 조성물(3)의 표면에 전극(39)을 설치하고, 표면 저항계(38)에 의해 콘크리트 조성물(3)의 표면의 저항을 계속적으로 측정 가능하도록 하였다.

다음에, 공기 밸브(44)를 닫은 후, 감압 펌프(40)에 의해 밀폐 용기(32)의 내부의 감압을 개시하고, 진공계(42)와 압력을 확인하면서, 밀폐 용기(32)의 내부를 20 Torr 정도까지 감압했다(스텝 S52).

여기서, 소정의 압력까지 감압한 후, 제1 소정 시간(예를 들면, 3분 내지 10분 정도) 가진하기 위해, 가진기(46)를 작동시켰다. 이로써, 콘크리트 조성물 제작시에 말려들게 한 공기를 마이크로파 조사 전에 폭기할 수 있다.

이어서, 마이크로파 발진기(36)를 주파수 2450MHz, 출력 200W와, 식(II)에서 구한 조사 시간 t만큼 작동시켜, 형틀(34)에 타설된 콘크리트 조성물(3)에 대하여 마이크로파를 조사하는 동시에, 턴테이블(48)의 구동을 개시하였다(스텝 S54). 그리고, 가진기(46)는 계속 작동 상태로 하고 있다.

이 때, 가진기(46)에 의한 가진에 의해, 콘크리트 조성물(3)(표면 부분을 포함함)을 교반에 의해 혼합되어, 표면의 수분량이 너무 저하하는 것이 방지된다. 가진에 의해서도 그리고, 콘크리트 조성물(3)의 표면 부분의 수분량이 저하되는 경우에는, 교반봉을 사용하여 콘크리트 조성물(3)의 표면 부분을 긁어 혼합함으로써, 수분량의 저하를 방지할 수 있다.

그리고, 콘크리트 조성물(3)의 수분량을 더욱 미세하게 관리하기 위해, 마이크로파를 조사하고 있는 동안은, 항상 표면 저항계(38)에 의해 콘크리트 조성물(3)의 표면의 저항값을 측정하였다. 이 때, 표면 저항값이 40 kΩ/□를 초과하지 않도록 관리하였다. 구체적으로는, 표면 저항값이 높은 경우에는 교반봉을 사용하여 콘크리트 조성물(3)의 표면 부분을 긁어 혼합하고, 이 부분의 수분이 너무 저하되지 않도록 조정하거나, 가진기(46)의 출력을 조정함으로써, 가진력의 조정을 행하였다. 그리고, 콘크리트 조성물(3)의 수분량을 미세하게 관리하지 않아도 바람직한 경우에는, 표면 저항계(38) 및 전극(39)은 없어도 된다.

제1 소정 시간 경과 후, 조사 시간 t만큼 마이크로파를 조사하였다. 마이크로파의 조사가 종료되면, 마이크로파 발진기(36) 및 턴테이블(48)을 정지시켰다. 그 후, 제2 소정 시간(예를 들면, 3분 내지 5분 정도) 경과 후에, 가진기(46)를 정지시켜 공기 밸브(44)를 개방하여, 밀폐 용기(32) 내를 대기압으로 되돌렸다(스텝 S56).

이어서, 콘크리트 조성물(3) 및 형틀(34)을 밀폐 용기(32)로부터 인출하여 실온에서 1일 방치하였다(스텝 S58). 그 후, 증기 양생(90℃에서 4시간) 및 냉각(실온에서 14시간 방치)을 행하였다(스텝 S60). 또한, 수중 양생을 19일간 행하고(스텝 S62), 재령 21일의 공시체를 얻었다.

이와 같이 마이크로파의 조사 시간 t을 조정하여, 물 시멘트비가 19.6%의 콘크리트 성형체(공시체)를 얻었다.

다음에, 얻어진 공시체에 대하여, 콘크리트 전자동 압축 시험기 CONCRETO 2000(시마즈 제작소사 제작)를 사용하여 압축 강도의 측정을 행하였다. 그 결과, 압축 강도는 172.2 MPa(공시체 3개의 평균값)였다.

<비교예 2―1>

다음에, 비교예 2―1로서, 상기한 실시예 2―1에 있어서 사용한 것과 동일한 콘크리트 조성물을 형틀(34)의 내부에 유입하고, 실온 방치 후에 수중 양생을 행하여 재령 21일의 공시체를 얻었다. 그 후, 실시예 2―1과 마찬가지의 방법으로 압축 강도를 측정한 바, 압축 강도는 114.6 MPa(공시체 3개의 평균값)였다.

<비교예 2―2>

비교예 2―2로서, 상기한 실시예 2―1에 있어서 사용한 것과 동일한 콘크리트를 형틀(34)의 내부에 유입하고, 밀폐 용기(32)의 내부에 설치한 후, 공기 밸브(44)를 폐쇄하여 밀폐하고, 감압 펌프(40)에 의해 밀폐 용기(32)의 내부를 20 Torr 정도까지 감압하고, 실시예 2―1와 같은 시간(제1 소정 시간)만큼 가진기(46)를 작동시키면서 감압 상태를 유지하였다. 제1 소정 시간 경과 후에 대기압으로 되돌려, 실시예 2―1의 스텝 S58로부터 스텝 S62와 마찬가지로 양생을 행하여 재령 21일의 공시체를 얻었다. 그 후, 실시예 2―1와 마찬가지의 방법으로 압축 강도를 측정한 바, 압축 강도는 167.1 MPa(공시체 3개의 평균값)였다.

<비교예 2―3>

비교예 2―3으로서, 상기한 실시예 2―1에 있어서 사용한 것과 동일한 콘크리트를 형틀(34)의 내부에 유입하고, 밀폐 용기(32)의 내부에 설치한 후, 대기압인 채로 가진기(46)를 작동시켜, 마이크로파를 실시예 2―1과 마찬가지의 조사 시간 t만큼 턴테이블(48)을 구동시키면서 조사하였다.

다음에, 공기 밸브(44)를 폐쇄하여 밀폐하고, 실시예 2―1의 마이크로파 조사 정지 후의 감압 상태와 같은 시간(제2 소정 시간)만큼, 감압 펌프(40)에 의해 밀폐 용기(32)의 내부를 감압 상태로 유지했다. 이어서, 대기압으로 되돌려 실시예 2―1의 스텝 S58로부터 스텝 S62와 마찬가지로 양생을 행하여, 재령 21일의 공시체를 얻었다. 그 후, 실시예 2―1과 마찬가지의 방법으로 압축 강도를 측정한 바, 압축 강도는 126.2 MPa(공시체 3개의 평균값)였다.

상기한 실시예 2―1 및 비교예 2―1 ∼ 2―3의 결과로부터, 본 발명의 제2 제조 방법을 적용하면, 종래의 마이크로파 조사와 비교하여, 압축 강도가 현저하게 높은 콘크리트 성형체를 단시간에 얻을 수 있는 것을 확인하였다.

<태양 3>

본 발명의 제3 제조 방법에 해당하는 실험예에 대하여 설명한다.

<실시예 3―1>

도 6에 나타낸 장치를 준비하였다. 도 6에 나타낸 장치(70)는, 밀폐 용기(72), 감압 펌프(80), 및 가진기(86)로 구성된다. 또한, 밀폐 용기(72)에는, 진공계(82), 및 공기 밸브(84)가 설치되어 있다. 여기서, 밀폐 용기(72) 내에는 콘크리트 조성물(5)이 타설된 형틀(74)이 설치 가능하게 되어 있다.

밀폐 용기(72)는, 5∼15 Torr 정도의 감압 상태를 유지할 수 있으면 되고[즉, 30 Torr, 40 Torr, 및 60 Torr보다 진공도가 낮은 감압 상태(즉, 대기압에 가까운 감압 상태)도 유지 가능하다], 스테인레스 등의 금속, 및 유리 등의 용기를 사용할 수 있다. 또한, 밀폐 용기(72)의 내부는, 콘크리트 조성물(5)을 유입한 형틀(74)을 설치할 수 있다. 밀폐 용기(72)에는, 형틀(74)의 설치 후에 기밀 상태를 유지할 수 있는 개구부가 형성되어 있다. 또한, 밀폐 용기(72)에는, 감압 펌프(80), 진공계(82), 및 공기 밸브(84)가 접속되고, 각각 기밀을 유지할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고, 밀폐 용기(72)에 스테인레스 등의 금속제의 용기를 사용하는 경우에는, 내부의 콘크리트 조성물(5) 상태를 관찰할 수 있도록 관찰창을 설치하는 것이 바람직하다.

형틀(74)은, 그 내부에 콘크리트 조성물(5)을 타설할 수 있는 것이면 되고, 강제 형틀, 및 목제 형틀 등을 사용할 수 있다. 공장에 있어서 프리캐스트품을 제작하는 경우에는, 비용면으로부터 강제 형틀이 바람직하다.

감압 펌프(80)는, 감압기이며 밀폐 용기(72) 내를 감압한다. 감압 펌프(80)는, 다이어프램 펌프, 및 로터리 펌프 등의 대기압으로부터 작동하는 타입의 것을 사용할 수 있다. 또한, 5∼15 Torr 정도까지 감압 가능한 감압기이면, 상기한 펌프에 한정되지 않고, 각종 감압기를 사용해도 된다.

진공계(82)는, 밀폐 용기(72) 내의 압력을 측정한다. 진공계(82)에는, 부르동 관 게이지, 다이어프램 게이지 등의 기계식 압력계를 사용할 수 있다. 진공계(82)는, 대기압으로부터 5∼15 Torr 정도의 압력을 계측할 수 있는 것이면, 다른 것을 사용해도 된다.

공기 밸브(84)는, 이른바 진공 밸브라는 것이며, 밀폐 용기(72) 내를 감압 상태로 할 때 폐쇄되고, 감압된 밀폐 용기(72) 내의 압력을 대기압으로 되돌릴 때 해방된다.

가진기(86)는, 밀폐 용기(72) 내의 바닥에 설치되고, 가진기(86) 상에 설치된 형틀(74)에 대하여 진동을 가한다. 가진기(86)에는, 각종 진동 발생기를 사용할 수 있고, 예를 들면, 동전형 가진기, 압전형 가진기, 및 유압식 가진기 등을 사용할 수 있다. 또한, 초음파 가진기를 사용해도 된다.

또한, 장치(70)에는, 형틀(74)에 유입한 콘크리트 조성물(5)의 표면 부분을 교반에 의해 혼합할 수 있는 교반봉(도시하지 않음)을 구비하고 있고, 이 교반봉을 밀폐 용기(72)의 외부로부터 조작하여, 형틀(74)에 유입한 콘크리트 조성물(5)의 표면 부분을 교반에 의해 혼합할 수가 있다. 또한, 콘크리트 조성물(5)의 표면에 물을 분무하는 분무기를 구비하고 있어도 된다.

상기한 장치(70)를 사용하여 고강도 콘크리트를 제조하였다. 이하, 도 7에 나타낸 플로우차트에 따라 설명한다.

처음에, 형틀(74)의 내부에 콘크리트 조성물(5)을 타설, 즉 유입하고, 콘크리트 조성물(5)을 유입한 형틀(74)을, 밀폐 용기(72) 내의 가진기(86) 상에 설치하였다(스텝 S90).

여기서 콘크리트 조성물(5)은, 다음에 나타내는 시멘트, 실리카 흄, 규사, 감수제, 물을 충분히 혼합한 것(이른바, 모르타르)이다.

·실리카 흄(형번: 메이코 MS610, BASF 포조리스사 제조): 120g

·규사(잔골재): 규사 3호 330g, 규사 5호 330g

·감수제(형번: 레오빌드 SP―8 HU, BASF 포조리스사 제조): 26.4g

·물(정제수): 237.6g

·물 시멘트비: 20%

다음에, 공기 밸브(84)를 닫은 후, 감압 펌프(80)에 의해 밀폐 용기(72)의 내부의 감압을 개시하고, 진공계(82)와 압력을 확인하면서, 밀폐 용기(72)의 내부를 20 Torr 정도까지 감압했다(스텝 S92).

여기서, 소정의 압력까지 감압한 후, 소정 시간(예를 들면, 10분 정도) 가진하기 위해, 가진기(86)를 작동시켰다. 이로써, 콘크리트 제작시에 말려들게 한 공기를 폭기하고, 발생한 수증기를 콘크리트로부터 배출시키는 것이 가능하다. 그 후, 가진기(86)를 정지시켜 공기 밸브(84)를 개방하여, 밀폐 용기(72) 내를 대기압으로 되돌렸다(스텝 S94).

이어서, 콘크리트 조성물(5) 및 형틀(74)을 밀폐 용기(72)로부터 인출하여 실온에서 1일 방치하였다(스텝 S96). 그 후, 수중 양생을 19일간 행하여(스텝 S98), 재령 21일의 공시체를 얻었다.

다음에, 얻어진 공시체에 대하여, 콘크리트 전자동 압축 시험기 CONCRETO 2000(시마즈 제작소사 제작)를 사용하여 압축 강도의 측정을 행하였다. 그 결과, 압축 강도는 151.6 MPa(공시체 3개의 평균값)였다.

<비교예 3―1>

다음에, 비교예 3―1로서, 상기한 실시예 3―1에 있어서 사용한 것과 동일한 콘크리트 조성물을 형틀(74)의 내부에 유입하고, 실온 방치 후에 수중 양생을 행하여 재령 21일의 공시체를 얻었다. 그 후, 실시예 3―1과 마찬가지의 방법으로 압축 강도를 측정한 바, 압축 강도는 114.6 MPa(공시체 3개의 평균값)였다.

상기한 실시예 3―1 및 비교예 3―1의 결과로부터, 본 발명의 제3 제조 방법을 적용하면, 압축 강도가 현저하게 높은 콘크리트 성형체를 단시간에 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

1, 3, 5; 콘크리트 조성물
10, 30, 70; 장치
12, 32, 72; 밀폐 용기
14, 16; 용기
34, 74; 형틀
20, 40, 80; 감압 펌프
22, 42, 82; 진공계
24, 44, 84; 공기 밸브
36; 마이크로파 발생기
36a; 도파관
37; 스티러 팬
38; 표면 저항계
39; 전극
46, 86; 가진기
48; 턴테이블

Claims

물 시멘트비를 14∼20%로 조정한 콘크리트 조성물을 감압 분위기 내로 유지하여, 탈포(脫泡) 콘크리트를 얻는 탈포 단계[1];
물 시멘트비를 14% 이상으로 조정한 시멘트 용액에 침지한 탄소 섬유를 감압 분위기 내로 유지하여, 탈포 섬유를 얻는 탈포 단계[2]; 및
상기 탈포 콘크리트 및 상기 탈포 섬유를 형틀(shuttering) 내에 타설한 후, 양생(養生)하여, 고강도의 콘크리트 성형체를 얻는 성형 단계;
를 포함하는 콘크리트 성형체의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 콘크리트 조성물이, 유기계 합성 섬유를 더 포함하는, 콘크리트 성형체의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 탄소 섬유가, 표면에 발수성(撥水性) 유기 재료를 가지고 있지 않은, 콘크리트 성형체의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 콘크리트 조성물이 혼화제(混和劑) 및 혼화 재료를 포함하는, 콘크리트 성형체의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄소 섬유의 길이가 30㎜ 이상인, 콘크리트 성형체의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탈포 단계[2]에 있어서, 상기 탄소 섬유가 시트형(sheet type)의 직물의 형태로 되어 있는, 콘크리트 성형체의 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탈포 단계[1]이, 상기 콘크리트 조성물의 제작시의 물 시멘트비에 기초하여 마이크로파의 조사(照射) 시간을 구하고, 감압 분위기 내의 상기 콘크리트 조성물에 대하여 상기 조사 시간, 마이크로파를 조사하고, 상기 탈포 콘크리트를 얻는 단계인, 콘크리트 성형체의 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 콘크리트 성형체의 제조 방법에 의해 제조된, 콘크리트 성형체.