(57)【要約】【課題】施工現場にてひび割れの少ない健全な現場打ちジオポリマー硬化体を構築することの可能な、現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法を提供する。【解決手段】施工現場にて打設したジオポリマー組成物を硬化させて現場打ちジオポリマー硬化体を構築するための、現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法であって、現場打設後のジオポリマー組成物を遮水シートで覆った後、遮水シートとは別体に成形された加熱シートを遮水シート上に積層し、加熱シートで加熱しつつ養生する工程と、養生開始から所定時間経過後に加熱シートを撤去し、遮水シートを残置して常温で養生する工程と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
施工現場にて打設したジオポリマー組成物を硬化させて現場打ちジオポリマー硬化体を構築するための、現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法であって、
現場打設後の前記ジオポリマー組成物を遮水シートで覆った後、該遮水シートとは別体に成形された加熱シートを前記遮水シート上に積層し、該加熱シートで加熱しつつ養生する工程と、
養生開始から所定時間経過後に前記加熱シートを撤去し、前記遮水シートを残置して常温で養生する工程と、を備えることを特徴とする現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法において、
前記加熱シートを、養生開始から６〜２４時間経過後に撤去することを特徴とする現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、施工現場にて打設したジオポリマー組成物を硬化させて現場打ちジオポリマー硬化体を構築するための、現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、通常のセメントコンクリートに比べて、耐酸性・耐熱性が高いコンクリートとして、特許文献１で示すように、フライアッシュや高炉スラグ微粉末等のフィラーと水ガラス等のアルカリ活性剤とを混合して縮重合させる、ジオポリマー技術を利用したセメントを用いないコンクリートが製造されている。この技術は、ＣＯ2排出量の低減や産業廃棄物の有効活用にも寄与できることから、建設分野において様々な活用技術が検討されている。
【０００３】
これらジオポリマー技術を利用したジオポリマーコンクリートは、養生期間中の初期段階において常温で養生すると、縮重合反応が遅く圧縮強度も十分に発現されないため、一般には加熱しつつ養生を行う。一方で、養生期間の全期間にわたって加熱すると、水分の蒸発を誘発しやすく、乾燥収縮によるひび割れの原因となることから好ましくない。このように、ジオポリマーコンクリートは養生期間中の取扱いが煩雑なため、その利用形態の多くが、養生期間の管理が容易な工場で蒸気養生により製作するプレキャスト部材としての利用にとどまっている。
【０００４】
このような中、コンクリートを加熱養生することのできる装備として、寒中コンクリート用の養生シートが知られている。例えば、特許文献２では、不織布の上に発熱シートおよび防水シートを重ねて一体成形し、養生に使用する際には不織布の面をコンクリートに向けて被覆する養生シートが開示されている。
【０００５】
この養生シートは、不織布を利用して給水することによりコンクリート打設面の湿潤状態を維持する機能と、給熱シートを利用して熱を放出することによりシート内の温度を１０℃前後に保持する機能とを備えている。また、不織布と発熱シートが一体成形されていることから、養生の全期間にわたって打設面の湿潤状態と１０℃前後の養生温度を維持できるため、水和反応により硬化するセメントを用いた寒中コンクリートに適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許５０９１５１９号公報
【特許文献２】特許２０００−２７４０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、この養生シートを、ジオポリマーコンクリートの養生に転用すると、様々な不都合が生じる。具体的には、発熱シートが一体化されていることから、養生期間中に加熱が不要になっても撤去できないため、発熱シートを再利用することができず非効率である。また、発熱シートが放熱する温度は、ジオポリマーコンクリートを加熱するには十分な高温とは言えない。さらに、不織布は遮水機能を有しないことから、未硬化のジオポリマーコンクリート中から蒸発しようとする水分を保持することができず、乾燥収縮を生じさせやすい。
【０００８】
本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、施工現場にてひび割れの少ない健全な現場打ちジオポリマー硬化体を構築することの可能な、現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するため本発明の現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法は、施工現場にて打設したジオポリマー組成物を硬化させて現場打ちジオポリマー硬化体を構築するための、現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法であって、現場打設後の前記ジオポリマー組成物を、遮水シートで覆った後、該遮水シートとは別体に成形された加熱シートを前記遮水シート上に積層し、該加熱シートで加熱しつつ養生する工程と、養生開始から所定時間経過後に前記加熱シートを撤去し、前記遮水シートを残置して常温で養生する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法によれば、加熱シートを用いて加熱することから、急速な縮重合反応を促して硬化させるまでの期間を短縮できる。これにより、ジオポリマー組成物中の水分の消失を低減させ、乾燥に起因する収縮ひび割れを抑制することができるとともに、早期に高い圧縮強度を発現させることが可能となる。
【００１１】
また、加熱時および常温時のいずれの段階においても、遮水シートを用いて養生するため、加熱によるポリマー組成物中の水分の消失だけでなく、常温養生時の表面乾燥をも抑制することができ、健全な現場打ちジオポリマー硬化体を構築することが可能となる。
【００１２】
さらに、加熱養生開始から所定時間経過後に加熱シートを撤去するため、過剰な加熱に伴うジオポリマー組成物の乾燥を防止することが可能となるとともに、撤去した加熱シートを、例えば現場敷地内の他のジオポリマー組成物の打設エリアに再利用することができる等、施工効率を向上することが可能となる。
【００１３】
本発明の現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法は、前記加熱シートを、養生開始から６〜２４時間経過後に撤去することを特徴とする。
【００１４】
本発明の現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法によれば、養生期間のうち、加熱することによりひび割れの抑制と圧縮強度の早期発現に寄与できる初期の期間のみ加熱を行うため、省力化をはかりつつ健全な現場打ちジオポリマー硬化体を構築することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、施工現場に打設されたジオポリマー組成物を、遮水シートを用いることで水分が消失しないよう管理し、また遮水シートとは別体に成形した加熱シートを用いることで加熱する期間を調整することにより、施工現場にてひび割れの少ない健全な現場打ちジオポリマー硬化体を構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法を示す図である。
【図２】本発明の加熱シートと遮水シートよりなる養生設備を示す図である。
【図３】本発明の現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法にて養生したジオポリマーコンクリートの２４時間後の打設面の様子を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、施工現場にて打設したジオポリマー組成物を、水分を管理しつつ加熱期間を調整しながら養生して硬化させ、ひび割れの少ない健全な現場打ちジオポリマー硬化体を構築する方法である。
【００１８】
ジオポリマー硬化体は、ジオポリマー組成物中に混合されているアルカリに活性なフィラーとアルカリ溶液とを縮重合させる、いわゆるジオポリマー技術を利用した硬化体であり、セメント系硬化材を使用しないコンクリートもしくはモルタルとして、建設分野等で一般に用いられている。
【００１９】
フィラーとしては、フライアッシュや高炉スラグ微粉末等が採用され、また、アルカリ溶液としては、珪酸ナトリウム水溶液や水酸化ナトリウム等が採用される。そして、これらと細骨材もしくは細骨材と粗骨材を混合することによりジオポリマー組成物を作製し、このジオポリマー組成物を施工現場に打設して養生し硬化させることにより、ジオポリマーモルタルもしくはジオポリマーコンクリート等の現場打ちジオポリマー硬化体を構築する。
【００２０】
本実施の形態では、上記の現場打ちジオポリマー硬化体のうちのジオポリマーコンクリートを、セメント系硬化材を使用したコンクリート躯体の上面に打ち継ぐ場合を事例とし、以下に、図１〜図３を参照しつつ、現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法を説明する。
【００２１】
図１（ａ）（ｂ）で示すように、コンクリート躯体Ｃの上面にジオポリマー組成物Ｇ１を打設して硬化させ、現場打ちのジオポリマーコンクリートＧ２を構築するにあたり、発明者らはジオポリマー組成物Ｇ１について、次の３つの知見を得ている。
【００２２】
第１に、養生期間中の初期段階において高温で養生すると、縮重合反応が促進されて急速な硬化が進むとともに早期に圧縮強度が発現するが、高温での養生を継続しても、反応が収束するに伴って強度発現は頭打ちとなる。
【００２３】
第２に、高温での養生が長期間にわたると、ジオポリマー組成物Ｇ１中の水分が蒸発しやすく、硬化したジオポリマーコンクリート表面に、乾燥収縮ひび割れを生じさせやすい。
【００２４】
第３に、ジオポリマー組成物Ｇ１を工場にて硬化させる場合、約６〜８時間程度の蒸気養生（一般に、最高温度が６５℃程度）を行うことにより、健全な２次製品を製作できる。
【００２５】
そこで、現場にて打設したジオポリマー組成物Ｇ１を養生するにあたっては、水分が蒸発しないように配慮した養生とする。また、養生期間のうち最初の約６〜２４時間は加熱を伴う養生とし、その後は常温で養生する。さらに、加熱するための加熱温度は６０℃とする。
【００２６】
そして、上記の条件で、施工現場に打設したジオポリマー組成物Ｇ１を養生するべく、図２で示す養生設備１を採用することとした。養生設備１は、遮水シート２と、遮水シート２とは別体に成形した加熱シート３とを備えている。
【００２７】
遮水シート２は、ジオポリマー組成物Ｇ１に含有されている水分（例えば、アルカリ溶液中の水分等）が乾燥によって消失することを抑止するために用いる。その素材は、遮水性を有していればいずれを採用してもよいが、本実施の形態ではポリエチレンシートを採用している。
【００２８】
加熱シート３は、遮水シート２を介在させた状態で、ジオポリマー組成物Ｇ１の打設面全面を加熱することができ、かつ、加熱シート３内を６０℃程度まで昇温することが可能であれば、いずれの熱源を装備するものであってもよい。本実施の形態では、平面を形成するように電熱線４を這わせるとともにその上面に断熱材５を積層し、これらを２枚の防水シート６で挟み込み、マット状に形成している。
【００２９】
これらは、遮水シート２の上面に加熱シート３を積層することにより、遮水シートの下面側を加熱することのできる養生設備１として機能する。以下に、この養生設備１を用いた現場打ちジオポリマー硬化体の構築方法を、図１を用いて説明する。
【００３０】
まず、図１（ａ）で示すように、セメント系硬化材を使用したコンクリート躯体Ｃの上面を囲うように型枠７を設置し、その内方にジオポリマー組成物Ｇ１を打設する。そして、打設直後のジオポリマー組成物Ｇ１の打設面を、遮水シート２で覆うとともにその上面に加熱シート３を積層することにより、養生設備１にてジオポリマー組成物Ｇ１の上面全面を被覆する。
【００３１】
この状態で、加熱シート３にてジオポリマー組成物Ｇ１の打設面を６０℃程度に加熱させ、約６〜２４時間の養生を行う。なお、加熱時間は、現場状況や外気温度、もしくはジオポリマー組成物Ｇ１の配合等を考慮し、適宜調整すればよく、あらかじめ試験施工等を行って最適な加熱時間を決定するとよい。
【００３２】
養生を行うにあたって、遮水シート２は、ジオポリマー組成物Ｇ１の打設面全面を単に被覆するだけでもよいが、より好ましくは、遮水シート２の上面端部に重量物を等間隔で設置する、もしくは遮水シート２の端部を型枠７と桟木で挟んで釘打ち等により固定する等により、封緘養生にするとよい。こうすると、遮水シート２をジオポリマー組成物Ｇ１の表面に密着させることができるため、より水分の蒸発を防ぐことが可能となる。
【００３３】
こうして所定時間にわたって約６０℃で加熱することにより、ジオポリマー組成物Ｇ１中のフィラーから溶出した金属イオンとアルカリ溶液との反応が促進されて非晶質の縮重合体が形成され、ジオポリマーコンクリートＧ２となる。
【００３４】
養生開始から所定時間を経過したのち、図１（ｂ）で示すように、養生設備１のうち加熱シート３を撤去し、遮水シート２のみでジオポリマーコンクリートＧ２を被覆し、さらに常温で養生する。養生は、少なくとも７日程度実施するとよい。
【００３５】
なお、撤去した加熱シート３は、例えば、図１（ｃ）で示すように、現場敷地内の他の打設エリアにおけるジオポリマー組成物Ｇ１の養生に再利用するとよい。また、本実施の形態では、遮水シート２および加熱シート３にて、ジオポリマー組成物Ｇ１の打設面のみを覆ったが、必ずしもこれに限定されるものではなく、型枠７も併せて覆うようにしてもよい。
【００３６】
上記の手順にてジオポリマー組成物Ｇ１を養生すると、加熱シート３を用いて加熱することで、縮重合反応が促進されて硬化するまでの期間を短縮できる。これにより、ジオポリマー組成物Ｇ１中の水分を過剰に消失させることなく、乾燥に起因する収縮ひび割れを抑制することができ、早期に高い圧縮強度を発現させることが可能となる。
【００３７】
また、加熱時および常温時のいずれの段階においても、遮水シート２を用いて養生するため、加熱によるポリマー組成物Ｇ１中の水分の消失や、常温養生時の表面乾燥をも抑制することができるため、健全な現場打ちのジオポリマーコンクリートＧ２を構築することが可能となる。
【００３８】
さらに、養生開始から約６〜２４時間後に加熱シート３を撤去するから、過剰な加熱に伴うジオポリマー組成物Ｇ１の乾燥を防止することが可能となるとともに、撤去した加熱シート３を再利用することができ、施工効率を向上することも可能となる。
【００３９】
上記の手順により硬化させたジオポリマーコンクリートＧ２と、養生期間中の加熱を行なわずに硬化させた比較用ジオポリマーコンクリートＧ３の打設面の様子を、図３に示す。なお、両者はいずれも、現場打設後に２４時間養生したものである。
【００４０】
図３（ａ）をみると、養生期間中の初期段階で加熱を行ったジオポリマーコンクリートＧ２は、表面にひび割れが発生していない様子がわかる。一方、図３（ｂ）をみると、養生期間中の加熱を行っていない比較用ジオポリマーコンクリートＧ３は、縮重合の過程で大きな収縮が生じたものとみられ、ひび割れが発生している様子がわかる。
【００４１】
上記のとおり、現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法によれば、遮水シート２を用いることで乾燥が生じないよう管理し、また遮水シート２とは別体に成形した加熱シートを用いることで加熱する期間を調整することができるため、施工現場にてひび割れの少ない健全な現場打ちジオポリマーコンクリートＧ２を構築することが可能となる。
【００４２】
また、加熱シート３を用いることにより、ジオポリマー組成物Ｇ１の打設面を６０℃程度まで昇温させることができるため、縮重合反応を促進するに最適な温度で加熱養生を行うことが可能となる。
【００４３】
なお、本発明の現場打ちジオポリマー硬化体の施工方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４４】
本実施の形態では、断熱材５を、電熱線４とともに２枚の防水シート６の間に挟み込んで加熱シート３を製作したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、２枚の防水シート６の間に電熱線４のみを挟み込んで加熱シート３を製作し、その上面に断熱材５を別途積層して養生設備１を構成し、ジオポリマー組成物Ｇ１を加熱する方法であってもよい。
【００４５】
また、本実施の形態では、コンクリート躯体Ｃの上面を囲うように設置した型枠７内に、ジオポリマー組成物Ｇ１を打設して打ち継いだが、必ずしも型枠を用いる必要はなく、地中孔に打設されたコンクリート躯体Ｃに孔壁を型枠として利用してジオポリマー組成物Ｇ１を打設し打ち継いでもよい。
【００４６】
さらに、ジオポリマー組成物Ｇ１は、コンクリート表面の保護層として機能させるべく、コンクリート躯体Ｃの上面に打設する態様に限定されるものではない。例えば、地盤を転圧し締固めた盛土構造物上に直接打設する、もしくは、飛行場の滑走路など道路構造をなす表層として打設する等、施工現場においてジオポリマー組成物Ｇ１を打設するものであれば、いずれに本発明の施工方法を採用してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１      養生設備
２      遮水シート
３      加熱シート
４      電熱線
５      断熱材
６      防水シート
７      型枠
Ｃ      コンクリート躯体
Ｇ１    ジオポリマー組成物
Ｇ２    ジオポリマーコンクリート（現場打ちジオポリマー硬化体）
Ｇ３    比較用ジオポリマー硬化体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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