(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート製セグメントの製造方法において、
コンクリートに使用する結合材中のカルシウムとケイ素との含有比率を調整し、
この含有比率に応じた所要の温度で、前記コンクリートをオートクレーブ処理することによって、
水和物中の水酸化カルシウムおよび低結晶質のケイ酸カルシウム水和物の生成量を低減したことを特徴とする、
難カルシウム溶出性コンクリート製セグメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、難カルシウム溶出性コンクリート製セグメントの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート製の構造物に用いられるコンクリートセグメントなどのコンクリート部材は、経年するとカルシウムイオンを溶出することが知られている。
このことからコンクリート部材を用いた構造物の周囲は、溶出するカルシウムイオンの影響により、環境条件が時事変化し安定しないことが知られている。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
前述したコンクリート部材から溶出するカルシウムイオンにより、例えば放射性廃棄物処理施設の場合には、周囲に設置した難透水性の粘土層の性状が変化したり、放射性核種の溶解度に変化が生じることが分かった。
【０００４】
本発明は以上の問題点を解決するためになされたもので、コンクリートの水和物中の水酸化カルシウム、低結晶質のケイ酸カルシウムの生成量を低減させる、難カルシウム溶出性コンクリート製セグメン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】
本発明は、コンクリート製セグメントの製造方法において、コンクリートに使用する結合材中のカルシウムとケイ素との含有比率を調整し、この含有比率に応じた所要の温度で、前記コンクリートをオートクレーブ処理することによって、水和物中の水酸化カルシウムおよび低結晶質のケイ酸カルシウム水和物の生成量を低減したことを特徴とする、難カルシウム溶出性コンクリート製セグメントの製造方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態１】
以下図面を参照しながら、本発明の難カルシウム溶出性コンクリート製セグメントの製造方法について説明する。
【０００７】
＜イ＞カルシウムおよびケイ素の含有率調整工程
コンクリートに使用する結合材に含まれるカルシウムおよびケイ素は、水和反応により水酸化カルシウムおよび結晶性の低いケイ酸カルシウム水和物を生成するため、製造されたセグメントからカルシウムイオンが溶出されてしまう。
そこで、コンクリートの水和物中に水酸化カルシウムおよび低結晶質のケイ酸カルシウム水和物以外の鉱物を生成し、水酸化カルシウムおよび低結晶質のケイ酸カルシウム水和物の生成量を低減させため、セグメントの製造に用いるコンクリートに使用する結合材中のカルシウムおよびケイ素の含有率の調整を行う。
詳しくは、コンクリートの硬化過程において水和反応に消費されるカルシウムとケイ素との比率を調整することにより、後述するオートクレーブ処理工程によりコンクリートに水和反応を起した際に、水酸化カルシウムおよび結晶性の低いケイ酸カルシウム水和物を生成せず、図１に示す鉱物のうち一つもしくは複数を生成する。
【０００８】
＜ロ＞オートクレーブ処理工程
前記工程により結合材中のカルシウムおよびケイ素の含有率の調整を行ったコンクリートを混練後、オートクレーブ処理し、水和反応を促進する。
オートクレーブ処理は、例えば図１中に示すように前記工程によりカルシウムとシリカとの含有比率を調整したコンクリートの水和反応により生成しようとする鉱物に合わせて、オートクレーブの温度を設定して処理を行う。
この工程により、図１に示すような水酸化カルシウムおよび低結晶質のケイ酸カルシウム水和物の生成量を抑えることが可能となり、製造されたコンクリート部材からカルシウムイオンが溶出することを防止する。
【０００９】
【実施例】
前記した難カルシウム溶出性コンクリート製セグメントの製造方法のオートクレーブ処理時における、処理温度ならびにケイ酸質材料の添加量の計算例について説明する。
【００１０】
▲１▼処理温度を基準とした計算例
先ず、オートクレーブ処理を行う際の、処理温度を決定する。
続いて、図１のカルシウムとケイ素との比率と、オートクレーブ温度による生成物を示す表より、前記処理温度における生成鉱物を定める。
前記処理温度において生成する鉱物を得るための、カルシウムとケイ素との比率を求め、以下説明する計算により、ケイ酸質材料の添加量を求める。
【００１１】
ａ．使用材料について
例えば、セメント材料として、普通ポルトランドセメントのみを用い、その使用量はＣ（kg/m3 ）とする。
骨材は、細骨材と粗骨材とを合せて取り扱う。
例えば、添加するケイ酸質材料は、オートクレーブ時に、シリカ（ＳｉＯ2 ）分のみが反応するものを使用する。
セメントの化学組成は、以下の通りである。
【表１】
0003543190.tif 000002
【００１２】
骨材と添加するケイ酸質材料の成分の一例を以下に示す。
【表２】
0003543190.tif 000003
【００１３】
ｂ．ケイ酸質材料の添加量の計算
ｂ−１．反応するカルシウム（ＣａＯ）量をＣｃとした場合の補正の計算は、以下の通りである。
【数１】
0003543190.tif 000004
但し、ＳＯ3 の式量を８０、ＣａＯの式量を５６、Ａｌ2 Ｏ3 の式量を１０２、Ｆｅ2 Ｏ3 の式量を１６０とする。
【００１４】
ｂ−２．反応するシリカ（ＳｉＯ2 ）量をＣｓとした場合の計算は、以下の通りである。
【数２】
0003543190.tif 000005
但し、ＳｉＯ2 の式量を６０とする。
【００１５】
前記したカルシウム量の補正の計算において、ＳＯ3 は、ＡｌとＦｅを平均的に固溶するモノサルフェートを生成する。
【化１】
0003543190.tif 000006
この際、モノサルフェートを１モルを生成するために、４モルのカルシウムが必要となる。
【００１６】
また、ＡｌとＦｅとは、モノサルフェートとして消費される分を除き、アルミン酸三カルシウム水和物の固溶体を生成する。
【化２】
0003543190.tif 000007
この際、アルミン酸三カルシウム水和物の固溶体を１モル生成するために、３モルのカルシウムが必要となる。
前記のような鉱物の生成を考慮して、コンクリート中のカルシウムのうち、ケイ酸カルシウム水和物を構成するカルシウム量を補正する。
これは、セメントおよび骨材とも同様に実施が可能である。
【００１７】
ｂ−３．ケイ酸質材料量の計算
オートクレイブにより生成されるケイ酸カルシウム水和物のカルシウム（ＣａＯ）／シリカ（ＳｉＯ2 ）のモル比をＭとすると、
【数３】
0003543190.tif 000008
但し、ＳｉＯ2 の式量を６０とする。
【００１８】
となり、これより添加するケイ酸質材料（Ｓｉｌｉｃａ）量は、以下の式により求まる。
【数４】
0003543190.tif 000009
但し、ＳｉＯ2 の式量を６０とする。
【００１９】
▲２▼カルシウムとシリカとの比率を基準とした計算例
前述した処理温度を基準とした計算例に対し、先ずカルシウム（ＣａＯ）／シリカ（ＳｉＯ2 ）のモル比をＭを決定し、前記ケイ酸質材料の添加量の計算を行って添加量を決定し、図１に示す表を参照して処理温度を決めることも考えられる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞  コンクリート製セグメントから溶出するカルシウムイオン量を低減させることにより、コンクリート製セグメントを配置した周囲地盤などの性状に影響を与えないなど、周辺環境の安定性を確保できる。
詳しくは、本発明の方法により製造したコンクリート製セグメントを、例えば放射性廃棄物処理施設に用いた場合、施設周囲に設置した難透水性の粘土層の性状が変化せず、高い難透水性を保つことが可能となり、また放射性核種の溶解度への影響も起こらない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る、セグメント製造に用いるコンクリート中の結合材の化学組成により生成される鉱物の一覧表図
【図１】
0003543190.tif 000010