(57)【要約】【課題】高強度プレキャストコンクリートの製造において、型枠の存置期間が短く、また温度ひび割れが生じ難い製造方法を提供する。【解決手段】低熱ポルトランドセメントがベースセメントであるシリカフューム混合セメントに、促進型高性能減水剤を配合したセメント組成物を用いたプレキャストコンクリートの製造方法であって、コンクリートを型枠に打設し、３０〜５０℃で６〜９時間の前養生を行って凝結始発時間を早めた後に、引続き、昇温勾配１０〜２０℃/ｈの割合で養生温度を高め、最高温度６０〜９０℃で２時間〜４時間保持させた後に自然冷却して脱型する温度履歴を経ることを特徴とする高強度プレキャストコンクリートの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低熱ポルトランドセメントがベースセメントであるシリカフューム混合セメントに粗骨材、細骨材、促進型高性能減水剤を配合したコンクリート組成物を用いたプレキャストコンクリートの製造方法であって、コンクリートを型枠に打設し、３０〜５０℃で６〜９時間の前養生を行って凝結始発時間を早めた後に、引続き、昇温勾配１０〜２０℃/ｈの割合で養生温度を高め、最高温度６０〜９０℃で２時間〜４時間保持させる蒸気養生を行い、その後に自然冷却して脱型する温度履歴を経ることを特徴とする高強度プレキャストコンクリートの製造方法。
【請求項２】
促進型高性能減水剤を結合材に対して１〜６質量％含有し、膨張材を単位量で２〜２０kg/ｍ３含有するコンクリート組成物を用いる請求項１に記載する高強度プレキャストコンクリートの製造方法。
【請求項３】
コンクリートの表面温度と内部温度との温度差が２０℃以下、およびコンクリートの表面温度と外気温との温度差が２０℃以下になった後に脱型する請求項１に記載する高強度プレキャストコンクリートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高強度プレキャストコンクリートの製造において、型枠の存置期間が短く、また温度ひび割れが生じ難い製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレキャストコンクリートを用いた工法は、予め製作したコンクリート製品を施工現場で組み立て構造体を構築する工法であり、通常、コンクリート製品は専用工場で製作されるので、天候に左右されることなく、高品質で品質の安定したコンクリート製品を製造でき、工事期間の短縮化、施工現場の省力化ができるなどの利点を有しており、広く実施されている。
【０００３】
プレキャストコンクリートの製造について、製造時間の短縮や製品の圧縮強度を高めるための検討がなされており、例えば、以下の製造方法が知られている。
(イ) 特開２０００−７１２３２号公報（特許文献１）には、前養生温度を４０℃にすることで蒸気養生サイクルを短縮した製造方法が記載されている。
(ロ) 特開２０１３−１４４４７号公報（特許文献２）には、シリカフューム混入セメントを結合材としたセメント組成物において、水結合材比を０.２以下にして混練、成型し、７０〜１００℃の温度範囲で２〜７２時間蒸気養生する第１の養生工程と、常圧を超え２２ＭＰａ以下の加圧条件下で１００〜４００℃の温度範囲で２〜７２時間加熱する第２の養生工程を行うことによって、圧縮強度３００Ｎ/ｍｍ２以上の高強度セメント硬化体を得ることが記載されている。
(ハ) 特開２０１１−１９５３５４号公報（特許文献３）には、低発熱型セメントとポゾラン質物質を含む結合材を用いた高強度プレキャストコンクリートの製造において、常温で２〜４時間前養生した後に、５〜１０℃/ｈの昇温勾配で最高温度６０〜９０℃まで昇温して３〜９時間保持した後に常温まで冷却する製造方法が記載されている。この製造方法は前養生時間を短縮できるので概ね２４時間以内に脱型できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−７１２３２号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４４４７号公報
【特許文献３】特開２０１１−１９５３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献３に開示されている製造方法は、小型の供試体レベルでは所要の強度発現をするものの、実大寸法のプレキャストコンクリートでの部材温度は、高温が数日間推移しており、型枠存置期間が長期化する傾向にある。また、特許文献１〜３の製造方法も同様であるが、一般に部材温度が十分に低下していない段階で脱型すると、特に粉体量の多い超高強度コンクリートの内部は高温になっており内部温度応力によるひび割れや、脱枠時の外気と部材表面の温度差によりヒートクラックを生じる可能性がある。
【０００６】
本発明は、従来の製造方法における上記課題を解決したものであり、型枠から短時間で脱型することができ、型枠の回転率を高め、かつ温度ひび割れが生じ難い高強度プレキャストコンクリートを製造する方法を提供する。
【０００７】
本発明は、以下の構成によって上記課題を解決した高強度プレキャストコンクリートの製造方法に関する。
〔１〕低熱ポルトランドセメントがベースセメントであるシリカフューム混合セメントに粗骨材、細骨材、促進型高性能減水剤を配合したコンクリート組成物を用いたプレキャストコンクリートの製造方法であって、コンクリートを型枠に打設し、３０〜５０℃で６〜９時間の前養生を行って凝結始発時間を早めた後に、引続き、昇温勾配１０〜２０℃/ｈの割合で養生温度を高め、最高温度６０〜９０℃で２時間〜４時間保持させる蒸気養生を行い、その後に自然冷却して脱型する温度履歴を経ることを特徴とする高強度プレキャストコンクリートの製造方法。
〔２〕促進型高性能減水剤を結合材に対して１〜６質量％含有し、膨張材を単位量で２〜２０kg/ｍ３含有するコンクリート組成物を用いる上記[１]に記載する高強度プレキャストコンクリートの製造方法。
〔３〕コンクリートの表面温度と内部温度との温度差が２０℃以下、およびコンクリートの表面温度と外気温との温度差が２０℃以下になった後に脱型する上記[１]に記載する高強度プレキャストコンクリートの製造方法。
【０００８】
本発明の製造方法は、コンクリートを型枠に打設した後に直ちに断熱シートで覆い、３０〜５０℃で６〜９時間前置養生を行うことによって、コンクリートの凝結始発時間が促進される。一般的な養生方法は、特許文献３に記載されている製造方法のように、凝結始発に到達後に蒸気養生を行うが、本発明の製造方法は、常温よりやや高い温度で前養生を行って凝結始発時間を早める。引続き、昇温勾配１０〜２０℃/ｈの割合で養生温度を高め、最高温度６０〜９０℃で２時間〜４時間保持させる方法であり、前養生時間（約６〜９時間）と昇温時間（約３０分〜６時間）と高温保持時間（２〜4時間）と、コンクリートの表面温度と内部温度との温度差が２０℃以下、およびコンクリートの表面温度と外気温との温度差が２０℃以下に到達するまでに要する自然冷却時間の合計養生時間は概ね４０時間〜４８時間であり、短時間に脱型することができる。
【０００９】
本発明の製造方法は、コンクリートを型枠に打設後４０時間〜４８時間経過後の同一時間におけるコンクリートの表面温度と内部温度の温度差が従来の製造方法よりも小さい。また、本発明の製造方法によれば、コンクリートの表面温度と内部温度との温度差が２０℃以下、およびコンクリートの表面温度と外気温との温度差が２０℃以下になった後に脱型することによって、温度ひび割れが生じ難い高強度プレキャストコンクリートを得ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の製造方法は、温度ひび割れやヒートクラックを抑制した高強度のプレキャストコンクリートを製造することができる。また、前養生温度を常温よりやや高くして、促進型高性能減水剤を配合したセメント組成物の凝結始発時間を早めるので、型枠からの脱型時間を短縮することができ、効率よく高強度プレキャストコンクリートを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明における蒸気養生の温度履歴の一例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明する。
本発明の製造方法は、低熱ポルトランドセメントがベースセメントであるシリカフューム混合セメントに、細骨材、粗骨材および促進型高性能減水剤を配合したセメント組成物を用いたプレキャストコンクリートの製造方法であって、コンクリートを型枠に打設し、３０〜５０℃で６〜９時間の前養生を行って凝結始発時間を早めた後に、引続き、昇温勾配１０〜２０℃/ｈの割合で養生温度を高め、最高温度６０〜９０℃で２時間〜４時間保持させた後に、自然冷却してコンクリートの表面温度と内部温度との温度差が２０℃以下、およびコンクリートの表面温度と外気温との温度差が２０℃以下になった後に、脱型する温度履歴を経ることを特徴とする高強度プレキャストコンクリートの製造方法である。
【００１３】
本発明の製造方法は、低熱ポルトランドセメントがベースセメントであるシリカフューム混合セメントを用いたプレキャストコンクリートの製造方法である。低熱ポルトランドセメントはビーライトＣ２Ｓ量を４０質量％以上にして水和熱を抑えたセメントであり、長期強度の発現に優れ、コンクリートの低熱性、高強度性および高流動性に適している。低熱ポルトランドセメントの含有量は、好ましくは、８５.０〜９２.５質量％である。低熱ポルトランドセメントは一般的な鉱物組成を有するものでよく、例えば、Ｃ２Ｓが６０〜８０質量％、Ｃ３Ｓが２０〜３０質量％、Ｃ３Ａが６質量％以下の範囲である。
【００１４】
本発明に用いるシリカフューム混合セメントは、シリカフュームの置換率は、例えば７.５〜１５質量％である。シリカフュームの置換率が７.５質量％未満では流動性および強度を高める効果が不十分であり、この置換率が１５質量％を上回ると、製造工程において多くのシリカフュームを添加する必要があり、製造効率が低下するばかりでなく、相対的にセメント量が少なくなるので強度低下を生じる場合がある。
【００１５】
本発明のコンクリートには、促進型高性能減水剤が添加される。促進型高性能減水剤は、例えば、ポリカルボン酸コポリマーを主成分とし、モルタルやコンクリートが一定の流動性を得るための単位水量を減少すると共にこれらの凝結を促進する効果を有する。
該促進型高性能減水剤の添加量はセメント等の結合材に対して１〜６質量％が好ましい。該促進型高性能減水剤は市販品（竹本油脂社製：チューポールSSP−104Hなど）を用いることができる。促進型高性能減水剤を上記含有量添加することにより、温度が３０〜５０℃の前養生６〜９時間の間に凝結始発時間に到達するように凝結始発時間を短縮することができる。促進型高性能減水剤の添加量が結合材に対して１質量％より少ないと、コンクリートの打設に必要な流動性を得ることができず、凝結始発時間を早める効果も十分に得られない。促進型高性能減水剤の添加量が結合材に対して６質量％より多いと、コンクリートの流動性が過剰となり材料分離を起こすばかりでなく、強度発現性が低下する。
【００１６】
本発明のコンクリートにおいて、粗骨材および細骨材の含有量は一般的な高強度コンクリート組成物の範囲でよく、例えば、粗骨材の単位量４００〜５００kg/ｍ３、細骨材の単位量９００〜１１００kg/ｍ３であり、水セメント比は１０〜２０％が好ましい。水セメント比が１０質量％未満であると、所望の流動性を得るために減水剤の添加量を多く必要し、２０質量％を超えるとコンクリートの十分な強度が得られない。
【００１７】
本発明のコンクリートには、硬化後の収縮やひび割れなどを防止するための収縮低減剤や膨張材などを添加してもよい。これらの収縮低減剤および膨張材は市販品を用いることができる。例えば、膨張材として、太平洋マテリアル社製品の石灰系膨張材（ハイパーエクスパン）などを用いることができる。膨張材の混入量は、単位量で２〜２０kg/ｍ３の範囲が適している。膨張材の単位量が２kg/ｍ３より少ないと膨張効果が十分ではなくひび割れが発生する場合があり、２０kg/ｍ３より多いとコンクリートの強度発現性が悪くなるばかりでなく、異常膨張による膨張ひび割れが発生する場合があるので、好ましくない。
【００１８】
練り混ぜたコンクリートは型枠に打設して養生し、凝結硬化させる。型枠は無筋でもよく、鉄筋を配筋しても良い。
【００１９】
本発明の製造方法は、コンクリートを型枠に打設した後に、直ちに断熱シートで覆い、蒸気養生を行う。蒸気養生の温度変化を図１に示す。図示するように、蒸気を吹き込んで３０〜５０℃にし、この状態を６〜９時間保って前置養生を行う。蒸気を吹き込む代わりに、３０〜５０℃に温度が調整された蒸気養生槽内に投入してもよい。常温よりやや高い温度で前養生を行うことでコンクリートの凝結始発時間が促進される。この前養生温度が３０℃より低いと凝結始発時間を早める効果が不十分となる。効果が不十分であり、一方、前養生温度が５０℃を超えると、凝結始発時間に到達するより前に高温の温度履歴を与えることにより、コンクリートの強度発現が阻害されることになるので好ましくない。
【００２０】
上記前養生の後に、引き続き、昇温勾配１０〜２０℃/ｈの割合で最高温度６０〜９０℃まで養生温度を高める。昇温勾配が１０℃/ｈより低いと、最高温度に達する時間がかかりすぎるので好ましくない。一方、昇温勾配が２０℃/ｈを超えると、コンクリートの表面温度がコンクリート内部よりも急激に高くなり、コンクリートの表面温度と内部温度の温度差が急激に大きくなるため、温度応力によるひび割れを生じやすくなる。
【００２１】
昇温後、この最高温度で２時間〜４時間保持する。最高温度が６０℃未満であり、または保持時間が２時間未満であると、十分な養生効果が得られず圧縮強度が低くなる。一方、最高温度が９０℃を超え、または保持時間が４時間を超えると、養生効果はあまり変わらず、圧縮強度の発現性も頭打ちになり、むしろ打設から脱型するまでの所要時間が長くなるので好ましくない。
【００２２】
上記養生後、自然冷却させ、コンクリートの表面温度と内部温度との温度差が２０℃以下、およびコンクリートの表面温度と外気温との温度差が２０℃以下になった後に脱型する。コンクリートの表面温度と内部温度との温度差が２０℃より高い状態で脱型すると、粉体量の多い超高強度コンクリートは内部応力によるひび割れが生じやすくなり、また、脱型時の外気温とコンクリート表面温度の温度差が２０℃より高いと、ヒートクラックを生じることがあるので好ましくない。
【００２３】
本発明の製造方法では、上記温度履歴の蒸気養生によって、コンクリートの表面温度と外気温との温度差が２０℃以下になる時間が短く、脱型時間を短縮することができる。
【実施例】
【００２４】
〔実施例１〕
表１に示す材料を用い、表２に示す配合条件に従ってコンクリートを調製した。このコンクリートを練り混ぜて、寸法が９００×９００×２０００ｍｍの鋼製型枠に打設した後に、直ちに断熱シートで覆い、蒸気を吹き込んで蒸気養生を行い、養生後、脱型して状態を調べた。また、材齢7日、２８日、５６日、９１日でコンクリートの中央部と端部からコア試験体を採取し、圧縮強度を調べた。養生条件および養生効果を表３に示した。コンクリート表面の状態および圧縮強度を調べた。この結果を表４に示した。表３、表４に示すように、本発明の試料No.１〜４は何れも亀裂の無い良好なコンクリートが得られる。一方、前養生温度が３０℃より低く２０℃と常温である試料No.５は、凝結始発時間の到達に１５時間を要し、打設時間から型枠脱型時間までに５４時間を要した。
前養生温度が５０℃より高く６０℃である試料No.６は、打設時間から型枠脱型時間までに５９.４時間を要した。さらに、コンクリート表面に巣のような欠陥部が発生し、強度発現性が劣る。また、コンクリートの表面温度と内部温度の差が２８℃の試料No.７、および、外気温とコンクリートの表面温度との差が２９℃の試料No.８は何れもコンクリート表面にひび割れや亀裂が発生した。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
【表２】
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【００２７】
【表３】
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【００２８】
【表４】
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【図１】
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