(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸性白土を2.5〜10kg/m3および増粘作用を有する水溶性高分子物質を0.01〜0.2kg/m3含有させた、スランプ13.0cm以下のコンクリ−ト混練物を遠心力成形することを特徴とする遠心力成形品の製造方法。
【請求項２】
前記水溶性高分子物質が、ポリアクリルアミドおよび／または微生物醗酵多糖類であることを特徴とする請求項１記載の遠心力成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心力成形品の製造方法に関し、特に、ポ−ル，パイル，ヒュ−ム管，鋼管複合パイルなど、遠心力を利用して製造するコンクリ−ト成形品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の製造方法によってコンクリ−ト混練物を遠心力成形したさい、ノロが発生する。そのノロは強アルカリ性を呈し、廃棄することができないので、従来、ノロを低減する一つの方法として混和剤の利用が提案されている。
その混和剤には、有機物質からなるものおよび無機物質と有機物質とを組み合わせたものがある。例えば、前者に該当するものとして特開昭61−201649号公報、後者のそれには特開平5−105496号公報が挙げられる。
【０００３】
前掲の特開昭61−201649号公報(実施例、第２表参照)には、スランプの範囲が3.0〜4.0cmおよび8.0〜10.5cmのコンクリ−ト混練物を15Gまたは30Gの遠心力でコンクリ−ト管を成形するにあたり、その原料に混和剤としてセルロ−ス系化合物および／またはポリアクリルアミド系化合物を添加(0.1〜2.0kg/m3)して、ノロの発生を低減させることが開示されている。それら化合物として、セルロ−ス系では、ヒドロキシエチルセルロ−ス，カルボキシメチルセルロ−ス，メチルセルロ−スなど、ポリアクリルアミド系では、ポリアクリルアミド，ポリメタアクリルアミドなど、いわゆる水溶性高分子物質が多数示されている。
【０００４】
前掲の特開平5−105496号公報には、水溶性高分子物質(ポリアクリルアミド，デンプン類など)およびベントナイト(注)を含有する遠心力成形用ノロ低減剤が開示されている。それらの使用量は、前者が0.5kg/m3以下および後者が10kg/m3以下である。
該低減剤を原料配合物と混練したスランプ6±2cmのコンクリ−ト混練物を35Gの遠心力で成形した場合、ノロの発生を低減でき、かつ強度低下もない旨(実施例１参照)、さらに、その配合物に水を加えスランプ10±2cmにしてノロが発生しやすい状況にし、40Gの遠心力で成形した場合も、安定してノロ低減効果が得られ、スランプの変動に影響されない旨(実施例３参照)が示されている。
(注)：モンモリロナイトを主構成物とした、膨潤度5〜40程度の市販品。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術において、水溶性高分子物質のみを添加した場合、該高分子物質の増粘作用によりコンクリ−ト混練物の粘性が添加量の増大と共に高くなり、遠心力成形時のノロ発生の防止、材料分離の改良等々の利点がある。
その反面、無添加の場合と比較して、混練物の粘性が高くなるため、ミキサ−の動力源(モ−タ−)の負荷が大きくなるので、十分に混練するには負荷を小さく、すなわち混練量を減らさなければならなかった。
【０００６】
また、水溶性高分子物質とベントナイトとを併用する混和剤は、ベントナイトの有する膨潤性がノロの発生防止をより確実にする効果があった。
しかし、ベントナイトの使用は、コンクリ−ト混練物の設定スランプを維持するために、単位水量を増加させる必要があった。その結果、水溶性高分子物質の利点である増粘作用を減ずると言う欠点があった。
【０００７】
以上のように、水溶性高分子物質のみを添加した場合は、粘性上昇に基づいてコンクリ−ト混練物の混練量を減少させ、コストの上昇を招き(つまり、生産性の低下)、また、ベントナイトと水溶性高分子物質の併用は、ベントナイトの使用による単位水量の増加が水溶性高分子物質の増粘作用を減ずると共に、圧縮強度の低下を誘因すると言う問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点、欠点などを解消すべくなされたものであって、その目的は、35G以上の高速遠心力で成形しても生産性を維持し、ノロを発生させず、かつ高強度(少なくとも60N/mm2)を発現させることのできる遠心力成形品の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、特定量の酸性白土および水溶性高分子物質を含有させた特定のスランプ範囲のコンクリ−ト混練物を調製し、遠心力成形することを特徴とし、これによって、前記ベントナイトのように併用する水溶性高分子物質の添加効果を阻害することなく、前記した目的とする遠心力成形品の製造方法を提供するものである。
【００１０】
すなわち、本発明は、
「酸性白土を2.5〜10kg/m3および増粘作用を有する水溶性高分子物質を0.01〜0.  2kg/m3含有させた、スランプ13.0cm以下のコンクリ−ト混練物を遠心力成形することを特徴とする遠心力成形品の製造方法。」(請求項１)
を要旨とするものである。
また、前記水溶性高分子物質が“ポリアクリルアミドおよび／または微生物醗酵多糖類”であることを特徴とするものである(請求項２)。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る遠心力成形品の製造方法は、前記したポ−ル，パイルなど、遠心力を利用したコンクリ−ト成形品の製造に適用するものであるが、特に、コンクリ−ト混練物を35G以上の高速遠心力においても、生産性を低下させることなく、また、ノロの発生もなく成形することができる。
（なお、本願出願人は、酸性白土のみを混和材としたスランプ13cm以下のコンクリ−ト混練物を、30Gの遠心力で成形する製造方法の発明を内容とする特許出願を先に行ったが(特願平8−309616号)、本発明は、35G以上の高速遠心力での成形においても生産性を維持し、ノロを発生させず、60N/mm2以上の圧縮強度の発現を可能にした、つまり前記発明を改良し適用範囲を拡大したものである。）
【００１２】
本発明は、スランプが13.0cm以下のコンクリ−ト混練物の遠心力成形品に適用する。当該混練物のスランプが13.0cmを超えた場合、酸性白土および水溶性高分子物質を含有していてもノロが発生し、強度が著しく低下して、含有させた効果が生じない。
上記“スランプ13.0cm以下のコンクリ−ト混練物”とは、常用のコンクリ−ト原料、並びに、本発明で併用する酸性白土および水溶性高分子物質を混練したのちの混練物のスランプが13.0cm以下であることを意味する。（なお、コンクリ−ト混練物をポンプ圧送する場合には、スランプ3.0cm以上のものがスム−スに輸送できる。）
【００１３】
本発明で使用される酸性白土は、主にケイ酸アルミニウムからなり、主要鉱物はモンモリロナイトである。
市販の酸性白土の細かさは、ブレ−ンで大体4,000〜19,000cm2/gであるが、本発明では、5,000〜15,000cm2/gのものが好ましい。
【００１４】
通常、酸性白土は、水に分散させ懸濁液にしたとき、産地・鉱脈の相違により酸性(ｐＨ５程度)からアルカリ性(ｐＨ９程度)まで広い範囲のｐＨ値を呈するが、本発明では、如何なるｐＨ値を呈するものも使用可能である。
また、酸性白土の配合量が少ないため、セメントの水和反応の阻害や鉄筋の腐食については、実用上、無視できる程度である。なお、本発明では、ｐＨ値の異なる２種以上の酸性白土を併用することも可能である。
【００１５】
また、酸性白土は、水に分散させた場合、通常、水を吸収・吸着して多少膨潤する。その膨潤度(注)は、ベントナイトの膨潤度(5〜40)に比して著しく小さく、大部分が１以下(稀に３程度のものも存在する)なので、規定量の酸性白度を配合しても、単位水量を修正したり、吸水によって強度低下を生じさせたり、あるいは水溶性高分子物質の増粘作用に影響したりすることはない。
(注)：American Colloid Campany規格。
【００１６】
酸性白土の配合量は、2.5〜10kg/m3である。好ましい範囲は3.5〜8.5kg/m3であり、特に好ましいのは4.0〜7.5kg/m3である。
配合量が2.5kg/m3未満の場合、高速遠心力(35G以上)で成形したとき、ノロが発生するので好ましくない。一方、10kg/m3を超える場合、単位水量が極端に多くなり、圧縮強度が低下するので、やはり好ましくない。
【００１７】
本発明で使用する増粘作用を有する水溶性高分子物質としては、市販されているポリアクリルアミド，ポリメタアクリルアミドなどのアクリルアミド系化合物、メチルセルロ−ス，カルボキシメチルセルロ−ス，ヒドロキシエチルセルロ−スなどのセルロ−ス系化合物および微生物醗酵多糖類(注)が挙げられる。当該水溶性高分子物質は、２種以上を組み合わせて配合することもできる。
本発明において、好ましい水溶性高分子物質は、ポリアクリルアミドおよび／または微生物醗酵多糖類である。
(注)：例えば、グルコ−スを培地にしてアルカリゲネス菌株のATTC 31555菌体により醗酵させ、菌体外に産出された微生物起源の多糖類を精製した乾燥粉末(例、ウェランガム)がある。
【００１８】
当該水溶性高分子物質の配合量は、0.01〜0.2kg/m3である。好ましい範囲は、0.015〜0.1kg/m3であり、特に好ましいのは0.02〜0.05kg/m3である。
配合量が0.01kg/m3未満の場合、高速遠心力(35G以上)で成形したとき、ノロが発生するので好ましくない。一方、0.2kg/m3を超える場合、コンクリ−ト混練物が極端に高粘性となるため、混練量の減量、つまりは生産量が低下し、コストも上昇する(すなわち、生産性の低下)ので、好ましくない。
なお、２種以上の水溶性高分子物質を併用する場合は、その合量が上記範囲内になければならない。
【００１９】
前述した酸性白土および水溶性高分子物質の各所定量を配合・混練してコンクリ−ト混練物を製造する方法としては、
▲１▼酸性白土及び水溶性高分子物質を前以て混合した混合物を、または両者を個別に、その他のコンクリ−ト原料と配合し、混練して混練物を製造する方法、
▲２▼予め、上記その他のコンクリ−ト原料を混練し、その混練過程で当該混合物をまたは前記両者を個別に配合し、更に混練を継続して混練物を製造する方法、
など、慣用の方法が示される。
要するに、配合された酸性白土および水溶性高分子物質が、混練終了後のコンクリ−ト混練物中に均一に分散していることが肝要であり、本発明はそれらの方法について、特に限定するものではない。
【００２０】
上記の混合物は、水溶性高分子物質が混練水に接すると直ちに溶解するので、酸性白土に必ずしも均一に分散していなくても良い。
上記▲１▼に示した酸性白土および水溶性高分子物質を個別に、その他のコンクリ−ト原料と配合・混練して混練物を製造する方法は、混練時間が最も短いので、生産性の点から好ましい配合・混練方法である。この場合、他のコンクリ−ト原料と同様にそれらをミキサ−に順次投入することもできるが、特に、水溶性高分子物質の配合量が少量であるために、その全量を混練水に予め溶解させて配合するようにしても良い。
【００２１】
遠心力成形方法は、低・中速で予備締固めを行なったのち、高速で遠心力成形が行なわれる。
本発明は、特に、酸性白土と水溶性高分子物質を併用したことにより、35G以上の高速遠心力での成形が可能となった。そのために、前記したポ−ル，パイルなどをより高強度に成形することができる。高速での成形時間は1〜5分である。なお、酸性白土および水溶性高分子物質を併用して35G以下の遠心力で成形することも可能であり、その場合もノロは発生しない。
予備締固めは、一般的に行なわれているように、1〜3Gの低速で1〜3分間、3〜15Gの中速で1〜5分間行なう。
【００２２】
コンクリ−トの生産性は、コンクリ−ト原料の混練終了時におけるミキサ−の動力源に接続した電流計が指示した電流値をもって判断し得る。
コンクリ−ト原料をミキサ−に投入し稼働し混練したとき、起動時に高電流値を示すが、混練が進むにしたがい急減し、再び緩やかに上昇し始め、ほぼ一定で推移し混練終了となる。その終了時の電流値を電流計で読み取る。
【００２３】
使用するミキサ−の容量は一定であるから、コンクリ−ト原料をミキサ−に定量投入し混練すると、混練の進行に伴って、混練物の粘性が変化する。
動力源に供給される電力は、粘性の変化に対応して変化するが、定電圧のもとでは、その変化は電流の変化となって表れる。したがって、高粘性の混練物では、負荷が大きくなり、高電流が流れ、高くなりすぎると、モ−タ−(動力源)が停止したり、場合によっては焼損する。それを避けるために、混練量を減量し、低負荷にし、低電流にする必要がある。その結果、生産性は低下する。
【００２４】
本発明において、使用されるセメントは、普通・早強・超早強・中庸熱ポルトランドセメント、それらポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ，シリカなどを混合した混合セメントなどが挙げられる。
また、粗骨材，細骨材，減水剤(高性能減水剤を含む)などは、慣用のものが使用され、特に限定しない。
【００２５】
本発明では、上記各種セメントの一部を石灰石，ケイ石，シリカヒュ−ム，高炉スラグなどの天然・人工鉱物質微粉末で置換することができる。その置換比率は、遠心力成形品に求められている特性に応じて決められる。
さらに、酸化カルシウム，石こう，その他を主成分とする膨張剤、強度促進剤などを併用することもできる。
なお、コンクリ−トの混練方法，養生方法などは常法にしたがって行い、本発明では特に限定しない。
【００２６】
本発明に係る遠心力成形品の製造方法で配合される酸性白土および水溶性高分子物質を、遠心力を利用しない一般的成形法によるコンクリ−ト製品(例、ボックスカルバ−ト，マンホ−ル側塊)の製造のさいに配合すると、ブリ−ジング，沈下ひび割れなどの改良に有効である。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
使用した材料は、次のとおりである。
0003678874.tif 000002
【００２８】
(実施例１〜４６、比較例１〜１３)
表１〜３(実施例１〜４２)および表４(比較例１〜１３)に示す配合にしたがい、前記材料を、順次(酸性白土および水溶性高分子物質は個別に)、２軸強制攪拌型ミキサ−(0.1m3)に投入し、1.5分間混練してコンクリ−ト混練物0.1m3を調製した。（なお、比較例１２および１３は、酸性白土に変えてベントナイトを配合したものである。）
【００２９】
表３に示す実施例４３〜４６では、最初に、酸性白土および水溶性高分子物質を除く前記材料を上記ミキサ−に投入・混練し、1.5分経過後、次いで酸性白土および水溶性高分子物質を順次投入し、引き続き混練を1.0分間継続して、同量のコンクリ−ト混練物を調製した。
【００３０】
それぞれの混練物15kgを円筒型枠(内径20×長さ30cm)に投入し、低速(1G)で2分間、中速(4G)で2分間の予備締固めを行ったのち、表１〜４に示す高速条件(30〜45G)で2分間、遠心力成形を行った。
成形後、2時間前置きし、昇温速度20℃/hrで65℃に昇温し、該温度で4時間蒸気養生し、自然冷却し、脱型し、空気中に材令7日まで放置して、肉厚5cmのコンクリ−ト管を製造した。
【００３１】
実施例３１および３２は、セメントの一部を鉱物質微粉末(高炉スラグ)で置換したものである。すなわち、実施例３１は実施例５の単位セメント量を、実施例３２は実施例１７の単位セメント量を、それぞれ50kg/m3置換したものである。
【００３２】
上記製造過程および製造後において、下記の測定方法にしたがって各特性を測定し、得た結果を表１〜３に併記した。
(1) スランプ(cm)：「JIS A 1101(コンクリ−トのスランプ試験方法)」に準じて測定した。
(2) ノロ量(重量％)：成形終了後に、円筒型枠を傾斜させて排出したノロ発生量(重量)を測定し、コンクリ−ト全重量に対する割合を算出した。
(3) 圧縮強度(N/mm2；材令7日)：「JIS A 1108(コンクリ−トの圧縮強度試験方法)」に準じて測定した。
(4) 電流値(A)：混練終了時におけるミキサ−の動力源に接続した電流計が指示した電流値をもって、混練物の粘性を示す指標とした。
(5) 遠心力(G)：円筒型枠の回転数から計算した(例、40G；670rpm)。
【００３３】
【表１】
0003678874.tif 000003
【００３４】
【表２】
0003678874.tif 000004
【００３５】
【表３】
0003678874.tif 000005
【００３６】
【表４】
0003678874.tif 000006
【００３７】
上記表１〜４から、本発明の“特定量の酸性白土および水溶性高分子物質を含有させた特定のスランプ範囲のコンクリ−ト混練物を調製し、遠心力成形した”実施例１〜４６では、電流値は殆ど変わらず、ノロは発生せず、かつ高圧縮強度の成形体が得られた。
【００３８】
これに対し、上記特定のスランプ範囲において、本発明で規定する範囲より酸性白土または水溶性高分子物質を少量配合した比較例４〜７では、いずれの場合もノロが発生した。
そして、それらに対応する実施例２および１４(酸性白土の場合)、ならびに実施例３および１５(水溶性高分子物質の場合)から、酸性白土および水溶性高分子物質それぞれに目的を達成するうえで最少の配合量があることが判った。
【００３９】
一方、酸性白土または水溶性高分子物質を規定範囲より過量に配合すれば、ノロの発生は防止することができるが、酸性白土についての比較例８および９では圧縮強度が低下することが、また、水溶性高分子物質についての比較例１０および１１では電流値が異常に上昇することが認められた。
それらに対応する酸性白土についての実施例８および２０、ならびに水溶性高分子物質についての実施例７および１９では、電流値は殆ど変わらず、ノロは発生せず、かつ高圧縮強度を発現することが認められ、酸性白土および水溶性高分子物質ともに配合量に上限があることが判った。
【００４０】
スランプ14.0cmで行なった比較例２および３では、酸性白土および水溶性高分子物質が規定配合範囲内にあっても、ノロは発生し、かつ圧縮強度も低く、それに対し、12.5cmで行なった実施例１０および２２では、電流値は殆ど変わらず、ノロは発生せず、かつ高圧縮強度を発現することが認められた。
【００４１】
また、酸性白土および水溶性高分子物質を規定量含有させた場合、45Gの高速遠心力で成形しても(実施例３３および３４)、あるいは、30Gのような高速遠心力で成形しても(実施例３６および３８)、ノロは発生せず、かつ高圧縮強度を発現することが認められた。
【００４２】
さらに、実施例２７および２８から、ｐＨ値の相違する酸性白土を併用しても同様な効果が生ずること、およびセメントの一部を鉱物質微粉末で置換しても異常が認められないこと、ならびに実施例３９〜４２から、セメントが比較的少ない配合量であっても、酸性白土および水溶性高分子物質を規定量含有させた場合、異常が認められないこと、も判明した。
【００４３】
実施例４３〜４６から、酸性白土および水溶性高分子物質を除くその他のコンクリ−ト原料の混練過程で、それらを投入・混練した場合も異常が認められなかった。
【００４４】
なお、酸性白土に代えて、従来のベントナイトと水溶性高分子物質とを組み合わせて配合した比較例１２および１３では、圧縮強度が低下することが認められた。
【００４５】
以上のことから、本発明の製造方法は、
(1) 特定のスランプの範囲で適用できること
(2) 酸性白土および水溶性高分子物質それぞれに、特定の配合範囲があること
(3) ｐＨ値が相違する酸性白土を併用できること
(4) 35G以上の高速遠心力で成形できること
(5) セメントの配合量が比較的少量でも、またセメントの一部を鉱物質微粉末で置換しても異常が生じないこと
(6) 酸性白土および水溶性高分子物質を、他の原料の混練過程で配合しても異常が認められないこと
(7) 生産性は維持されること(混練量を減量する必要がない)
などが理解できる。
【００４６】
次に、本発明で使用する酸性白土および水溶性高分子物質を用いて、遠心力を利用しない汎用コンクリ−ト成形品(ボックスカルバ−トおよびマンホ−ル側塊)に適用した場合を参考例として示す。
【００４７】
(参考例１〜６)
表５に示す配合設計にしたがい、前記実施例で使用した材料を強制攪拌型ミキサ−(1.5m3)に投入し、1.5分間混練してコンクリ−ト混練物を調製した。
【００４８】
ボックスカルバ−トは、得られた混練物を“呼び名「1800×1800」用の型枠”に打設し、2時間前置きしたのち、昇温速度20℃/hrで65℃に昇温し、その温度で4時間蒸気養生し、自然冷却して製造した。
マンホ−ル側塊は、「JIS A 5317(下水道用マンホ−ル側塊)」に規格化されている“呼び名「600C」用の型枠”に打設し、以後はボックスカルバ−トと同じ手順・条件で製造した。
【００４９】
ボックスカルバ−トおよびマンホ−ル側塊の製造過程で、次のような特性の測定を行なった。得た結果を表５に併記した。
(1) スランプ(cm)：前記実施例に同じ。
(2) ブリ−ジング率(重量％)：「JIS A 1123(コンクリ−トのブリ−ジング試験方法)」に準じて測定した。
(3) 沈下ひび割れ：ボックスカルバ−トは内面ハンチ部を、マンホ−ル側塊は斜壁の首部を目視観察し、沈下ひび割れを“有無”で評価した。
【００５０】
【表５】
0003678874.tif 000007
【００５１】
前記表５から、ボックスカルバ−トおよびマンホ−ル側塊を製造するために、酸性白土および水溶性高分子物質を配合した混練物は、ブリ−ジング率および沈下ひび割れの改良にも効果があることが解る。
【００５２】
【発明の効果】
本発明は、以上詳記したとおり、特定量の酸性白土および水溶性高分子物質を含有させた特定のスランプ範囲のコンクリ−ト混練物を遠心力成形するものであり、これによって、35G以上の高速遠心力で成形しても生産性を維持し、ノロを 発生させず、かつ高圧縮強度を発現させる効果を奏する。