(57)【要約】【課題】コンクリート成形体の製造に際し、短時間で脱型可能な圧縮強度を発現するためのセメントコンクリート用硬化促進材、及び、それを用いた、短時間で脱型可能な圧縮強度を発現しうるコンクリート組成物及び、高品質なコンクリート成形体の生産性が良好な製造方法を提供する。【解決手段】硫酸塩とシリカとを含有する硫酸塩系材料、及び、カルシウムアルミネートを含有するアルミネート系材料を含有するセメントコンクリート用硬化促進材及びこれとポルトランドセメントとを含有する速硬性コンクリート組成物である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸塩とシリカとを含有する硫酸塩系材料、及び、カルシウムアルミネートを含有するアルミネート系材料を含有するセメントコンクリート用硬化促進材。
【請求項２】
ポルトランドセメントと、請求項１に記載の硬化促進材と、を含有する速硬性コンクリート組成物。
【請求項３】
前記コンクリート組成物含まれる全結合材に対する前記アルミネート系材料の含有量が、２質量％以上１０質量％以下であり、且つ、前記硫酸塩系材料の含有量が１質量％以上５質量％以下である請求項２に記載の速硬性コンクリート組成物。
【請求項４】
前記アルミネート系材料が、非晶質カルシウムアルミネート（１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３）及びフッ化物を含むカルシウムアルミネート（１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２）から選択される材料を含有し、前記硫酸塩系材料が、硫酸カルシウム及び硫酸アルミニウムから選択される材料を含有する請求項２又は請求項３に記載の速硬性コンクリート組成物。
【請求項５】
コンクリート成形体用である請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の速硬性コンクリート組成物。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のコンクリート組成物に水を添加して混練りし、型枠に注入する工程と、型枠に注入されたコンクリート組成物が自己発熱して硬化する工程とを含むコンクリート成形体の製造方法。
【請求項７】
さらに、型枠に注入されたコンクリート組成物を加熱する工程を含む請求項６に記載のコンクリート成形体の製造方法。
【請求項８】
前記型枠に注入されたコンクリート組成物を加熱する工程が、昇温速度３０℃／ｈ以上１５０℃／ｈ以下、且つ、加熱到達温度４５℃以上６５℃以下の条件で、型枠への注入完了後１時間以内に加熱を開始する工程である請求項７に記載のコンクリート成形体の製造方法。
【請求項９】
前記コンクリート成形体の製造３時間後の圧縮強度が、１０Ｎ／ｍｍ２以上である請求項６から請求項８のいずれか１項に記載のコンクリート成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート用硬化促進材、コンクリート組成物、及び、それを用いたコンクリート成形体の製造方法に関し、詳細には、型枠注入後、短時間で脱型可能な強度を発現しうる速硬性のコンクリート組成物、それに用いる硬化促進材及び該コンクリート組成物を用いた、生産性に優れるコンクリート成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木建築構造物に使用されるセメントコンクリートからなる成形体は、通常、コンクリートを型枠に打設した後、所定時間静置することで脱型可能な強度を発現する。例えば、モルタルやコンクリート製のプレキャスト部材などを製造するためには、スランプが３ｃｍ〜１０ｃｍ程度のコンクリート組成物を型枠内に充填した後、所定時間静置した後、蒸気などにより昇温し、５０℃〜７０℃程度に保持したまま数時間放置し、脱型可能な強度、例えば、圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ２〜２５Ｎ／ｍｍ２程度となった後脱型して成形体を得るものであるが、コンクリート組成物の配合から成形体を得るまでには、少なくとも５時間程度を要するために生産性に劣るのみならず、脱型可能になるまで保存するための広いスペースを必要とするために、短時間で高強度の成形体を得る手段が望まれている。
【０００３】
近年、鉄筋コンクリート建築物の生産性を向上するために，構造部材を分割して組み立てるプレキャスト工法が行われている。この方法によれば、施工現地で構造部材の建て方を行い、鉄筋をジョイントして目地部分をグラウトするだけであるため、従来工法、すなわち鉄筋と型枠を組み立てた後にコンクリートを流し込み、所定の強度が発現するのを待つのに比べて非常に短期間に構造物を構築することができる。しかしながら、プレキャスト工法に使用する部材を工場で事前に製造する際の生産性を改良しない限り、全体の生産性向上は望めず、このようなプレキャスト工法に使用するコンクリート成形体の生産性向上が求められている。
【０００４】
コンクリート成形体を短時間で得るために、練り混ぜ後数時間で脱型可能な強度を有する速硬性セメント組成物が用いられている。公知の速硬性セメント組成物としては、酸と塩基の中和反応により硬化速度を向上させる（１）リン酸マグネシウムセメント、カルシウムアルミネートを１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２で表される化合物としてセメントクリンカー中に生成させ、これにセッコウ等を添加して製造した（２）ジェットセメント、或いは、非晶質のカルシウムアルミネート１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３を粉砕したものにセッコウ等を添加した混和剤をポルトランドセメントに添加してなる（３）速硬性混和材を用いたセメント組成物が知られている。
【０００５】
これらのうち、（１）リン酸マグネシウムセメントは硬化体がアルカリ性を示さないため鉄筋に対する防錆作用を持たず、このため、鉄筋コンクリート構造物には使用し難く、用途が限定されている。
（２）ジェットセメント、（３）速硬性混和材を用いたセメントのいずれも練り混ぜ後数時間で脱型可能な強度を発現でき、鉄筋コンクリート構造物に使用することができるが、速硬性混和剤である１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２や１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３は、主にエトリンガイトの生成により早期強度の発現を可能としているが、この反応が進むと同時にポルトランドセメント、特にポルトランドセメント中のエーライトと呼ばれるカルシウムシリケート３ＣａＯ・ＳｉＯ２の反応も促進される。その結果、きわめて発熱が大きく、熱ひび割れ等の問題を引き起こしたり、急激に硬化したコンクリート成型体表面にエトリンガイトに起因すると考えられる白色の斑点が現れ、美観が損なわれるといった問題があり、セメントやコンクリート組成物の処方のみでコンクリート成形体の生産性を向上させるのは困難であるのが現状である。
【０００６】
任意のコンクリート組成物を用いてコンクリート成形体を効率よく生産する方法として、予め加熱した型枠内にコンクリート組成物を充填し、硬化が開始した時点で、底板のみを残して脱型するというコンクリート二次製品の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法によれば、脱型までの時間は短縮できるものの、底板との接触面積が硬化に影響を与えるために成型しうる形状が限定され、体積の大きい成形体には適用し難いという問題があり、また、底板を残して脱型した場合にも、脱型直後に搬送可能な程度の強度に達しない場合もあり、使用範囲が限定されていた。
また、蒸気養生を併用することを前提とした超硬混和材としては，硫酸塩カルシウム，硫酸アルミニウム，シリカ等を主成分とするモルタル組成物が提案されており（例えば、特許文献２参照。）、この文献によれば、蒸気養生を行うことで４時間後に２０Ｎ／ｍｍ２程度の圧縮強度発現が得られるとされている。しかしながら、上記のような上記養生技術を適用しても、使用する材料によってコンクリートの強度発現は異なるため、たとえモルタルを用いた成形体で４時間後に２０Ｎ／ｍｍ２の強度が発現したとしても、一般にコンクリート組成物による成形体はモルタルによる成形体よりも強度が低くなることから、目的とする強度のコンクリート成形体は得難く、３時間で吊り上げ可能な強度を発現できるようなコンクリート組成物やそれを用いた成形体の製造方法は確立されていないのが現状である。コンクリート組成物により安定的に練り混ぜ後３時間で吊り上げ可能な強度１０Ｎ／ｍｍ２〜１２Ｎ／ｍｍ２を発現する成形体が得られれば、１日の稼働時間約８時間の間に成形品を２回以上製造することが可能となる。建設業の生産性向上のためには、１日複数サイクルの成形品の製造が可能なコンクリート組成物及びそれを用いた成形体の製造技術が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２６０１１１公報
【特許文献２】特開平９−３０９７５４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記問題点を考慮してなされた本発明の目的は、コンクリート成形体の製造に際し、短時間で脱型可能な圧縮強度を発現するためのセメントコンクリート用硬化促進材、及び、それを用いた、短時間で脱型可能な圧縮強度を発現しうるコンクリート組成物を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、短時間で脱型可能な圧縮強度が発現され、高品質なコンクリート成形体の生産性が良好な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、コンクリート成形体を製造する際に用いるコンクリート組成物に特定の２成分を併用してなる硬化促進材を用いることで前記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明の構成は以下に示すとおりである。
＜１＞    硫酸塩とシリカとを含有する硫酸塩系材料、及び、カルシウムアルミネートを含有するアルミネート系材料を含有するセメントコンクリート用硬化促進材。
＜２＞  ポルトランドセメントと、＜１＞に記載の硬化促進材と、を含有する速硬性コンクリート組成物。
＜３＞  前記コンクリート組成物含まれる全結合材に対する前記アルミネート系材料の含有量が、２質量％以上１０質量％以下であり、且つ、前記硫酸塩系材料の含有量が１質量％以上５質量％以下である＜２＞に記載の速硬性コンクリート組成物。
＜４＞  前記アルミネート系材料が、非晶質カルシウムアルミネート（１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３）及びフッ化物を含むカルシウムアルミネート（１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２）から選択される材料を含有し、前記硫酸塩系材料が、硫酸カルシウム及び硫酸アルミニウムから選択される材料を含有する＜２＞または＜３＞に記載の速硬性コンクリート組成物。
【００１０】
＜５＞  コンクリート成形体用である＜２＞〜＜４＞のいずれかに記載の速硬性コンクリート組成物。
【００１１】
＜６＞  ＜２＞〜＜５＞のいずれか１項に記載のコンクリート組成物に水を添加して混練りし、型枠に注入する工程と、型枠に注入されたコンクリート組成物が自己発熱して硬化する工程とを含むコンクリート成形体の製造方法。
＜７＞  さらに、型枠に注入されたコンクリート組成物を加熱する工程を含む＜６＞に記載のコンクリート成形体の製造方法。
＜８＞  前記型枠に注入されたコンクリート組成物を加熱する工程が、昇温速度３０℃／ｈ以上１５０℃／ｈ以下、且つ、加熱到達温度４５℃以上６５℃以下の条件で、型枠への注入完了後１時間以内に加熱を開始する工程である＜７＞に記載のコンクリート成形体の製造方法。
＜９＞  前記コンクリート成形体の製造３時間後の圧縮強度が、１０Ｎ／ｍｍ２以上である＜６＞〜＜８＞のいずれかに記載のコンクリート成形体の製造方法。
【００１２】
本発明の作用は明確ではないが、以下のように推定される。本発明のセメントコンクリート用硬化促進材は、硫酸塩とシリカとを含有する硫酸塩系材料、及び、カルシウムアルミネートを含有するアルミネート系材料を併用するが、これをコンクリート組成物に含有させ、混練りして加熱養生する際に、まず、硫酸塩系材料が急激に反応して発熱する。併用成分であるアルミネート系材料は、熱によりその反応が生起、促進されるために、硫酸塩系材料による熱により、反応が効率よく進行する。通常、アルミネート系材料は含有量が少ないと硬化促進性が十分に得られないところ、本発明によれば、２種の水硬性材料を組み合わせることで初期の硫酸塩系材料の発熱による硬化促進と、カルシウムアルミネート系材料による硬化の促進とが相俟って、コンクリートの硬化が効率よく進行するために、十分な初期硬度が発現されるものと推定される。
また、初期に添加する硫酸塩系材料とアルミネート系材料の含有量とを好ましい範囲に調整することで、初期の発熱温度上昇が緩やかになり、発熱が適切な範囲に維持されるために、初期の急激な水和発熱に起因するひび割れの発生が抑制され、水和反応速度が適切に保たれることで、緻密な水和組織が形成されやすくなり、長期的に圧縮強度の増進が得られるという副次的効果をも得られるものと推定している。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、コンクリート成形体の製造に際し、短時間で脱型可能な圧縮強度を発現するためのセメントコンクリート用硬化促進材、及び、それを用いた、短時間で脱型可能な圧縮強度を発現しうる速硬性のコンクリート組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、短時間で脱型可能な圧縮強度が発現され、高品質なコンクリート成形体の生産性が良好な製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、速硬性のコンクリート組成物に有用な硬化促進材及び該硬化促進材を含むコンクリート組成物並びに該コンクリート組成物を用いたコンクリート成形体の製造方法に関するものであり、これらについて順次説明する。
＜セメントコンクリート用硬化促進材＞
本発明の硬化促進材は、硫酸塩とシリカとを含有する硫酸塩系材料、及び、カルシウムアルミネートを含有するアルミネート系材料を含有する。
（硫酸塩とシリカとを含有する硫酸塩系材料）
本発明に用いられる硫酸塩系材料としては、少なくとも硫酸塩無水物を含有する材料が好ましく挙げられる。硫酸塩無水物としては、より具体的には、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウムなどの硫酸塩が好ましく挙げられる。硫酸塩系材料は、硫酸塩に加え、シリカなどを含有することができる。
硫酸塩系材料は、市販品としても入手可能であり、例えば、電気化学工業（株）製のデンカエフダック、デンカクイックモールダーなどが挙げられる。
硫酸塩系材料としては、１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
硬化促進材中の含有量としては、１質量％以上５質量％以下の範囲であることが好ましく、２質量％〜４質量％の範囲であることがより好ましい。
【００１５】
（カルシウムアルミネートを含有するアルミネート系材料）
本発明に用いられるカルシウムアルミネート系材料としては、非晶質カルシウムアルミネート（１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３）、フッ物を含むカルシウムアルミネート（１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２）などの化合物を含有する材料を用いることができるが、効果の観点から、非晶質カルシウムアルミネート（１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする材料であることが好ましい。
アルミネート系材料は、市販品としても入手可能であり、例えば、電気化学工業（株）性のデンカコスミックなどが挙げられる。
硬化促進材中の含有量としては、５質量％以上４０質量％以下の範囲であることが好ましく、１０質量％以上３０質量％以下の範囲であることがより好ましい。
また、前記硫酸塩系材料とカルシウムアルミネート系材料との含有比率は、０．５：１〜４：１の範囲であることが好ましく、０．７５：１〜２．５：１の範囲であることがより好ましい。
【００１６】
本発明の硬化促進材には、上記２種の特定材料に加え、本発明の硬化を損なわない限りにおいて公知の添加剤を含有してもよい。
使用しうる添加剤としては、反応調整剤等を挙げることができる。反応調整剤としては、炭酸カルシウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属炭酸塩、クエン酸、グルコン酸などのオキシカルボン酸及びその塩から選択される反応調整剤が挙げられ、これらは、コンクリート組成物の使用目的、或いは、使用される水硬性材料の種類に応じて適宜選択される。
【００１７】
＜速硬性コンクリート組成物＞
本発明のコンクリート組成物は、ポルトランドセメントと、前記した本発明の硬化促進材と、を含有することを特徴とする。
また、必要に応じて、反応調整剤、水、混和材料、骨材などを含有する。
なお、本発明においてコンクリート組成物とは、コンクリート、モルタル、グラウト等をすべて包含するものである。
【００１８】
本発明においては、異なる２種の水硬性材料を組み合わせて用い、それぞれの水硬性材料とポルトランドセメントとの水和反応のみならず、硫酸塩系材料の発熱により、併用されるカルシウムアルミネート系材料の機能を促進させるため、予め組成の異なる２種の水硬性材料の混合物を調製し、セメントや種々の添加剤とこれらを混合して、速硬性コンクリート組成物が得られる。
【００１９】
（ポルトランドセメント）
本発明に用いられるポルトランドセメントには特に制限はなく、コンクリート組成物の使用目的に応じて、各種セメント類の中から、適宜選択することができ、早強ポルトランドセメント、普通ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、混合セメントすなわち、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフュームなどをポルトランドセメントの一部に置換したセメントなどが使用できる。
【００２０】
ポルトランドセメントの添加量は、初期硬化性・初期強度、長期強度、コンクリート成形体の使用目的等を考慮して適宜選択されるが、通常は、成形体を構成するコンクリート組成物中に、総量で２７０ｋｇ／ｍ３〜６５０ｋｇ／ｍ３含有することが好ましく、３２０ｋｇ／ｍ３〜５３０ｋｇ／ｍ３含有することがさらに好ましい。
【００２１】
（硬化促進材）
本発明のコンクリート組成物に含まれる硬化促進材は、前記本発明の硬化促進材であり、その含有量は目的に応じて選択されるが、例えば、早期強度を、脱型して吊り上げに必要な１０Ｎ／ｍｍ２以上とする場合には、コンクリート組成物含まれる全結合材に対するアルミネート系材料の含有量が、１質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、２質量％以上１０質量％以下であることがさらに好ましく、且つ、全結合材に対する硫酸塩系材料の含有量が１質量％以上１０質量％以下であることが好ましく、２質量％以上５質量％以下であることがより好ましい。アルミネート系材料、硫酸塩系材料の各成分の含有量がこの範囲となることで、初期の硬化促進性が良好となり、発熱が適正な範囲に維持される。ここで、全結合材とは、コンクリート組成物に含まれるセメントと、アルミネート系材料と、硫酸塩系材料と、の総量を指す。
【００２２】
（反応調整剤）
本発明のコンクリート組成物は、所要の速硬性が得られる範囲で水硬性材料の反応調整剤を含んでもよい。
反応調整剤としては、アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸カリウムが、オキシカルボン酸としては、クエン酸、グルコン酸等を主成分とする化合物が挙げられ、なかでも、反応性を効果的に制御しうるといった観点からは、前記化合物の複合物、即ち、アルカリ金属炭酸塩とオキシカルボン酸との双方を適度に含むことが好ましい。このような反応調整剤は、市販品としても入手可能であり、例えば、電気化学工業（株）社、コスミック反応調節剤：デンカセッターＤ２００（有効成分として炭酸カリウム、クエン酸、及び、グルコン酸塩を含有する）などが挙げられる。
前記反応調整剤の添加量は、前記ポルトランドセメントと水硬性材料との全質量（総量）に対し、０.４質量％〜１.８質量％の範囲にあることが好ましく、０.６質量％〜１.５質量％の範囲にあることがより好ましい。添加量を上記範囲とすることで、スランプを５ｃｍ〜１８ｃｍ程度のハンドリング性に優れた範囲に保持することが可能である。
【００２３】
（遅延剤）
コンクリート組成物には、セメントの水和反応を遅延させる性能を有する遅延剤を用いてもよく、遅延剤としては、例えば、オキシカルボン酸塩を主成分とするもの、オキシカルボン酸と変性リグニンスルホン酸化合物の複合体を主成分とするもの等を用いることができる。
ここで、オキシカルボン酸としては、クエン酸、グルコン酸、グリコール酸、乳酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコヘプトン酸などが挙げられ、これらは塩の形態であってもよい。また、オキシカルボン酸化合物のみならず、オキシカルボン酸とともに、リグニンスルホン酸、変性リグニンスルホン酸或いはその塩などのリグニンスルホン酸化合物やショ糖などを含む複合体を主成分とするものも、好適に用いられる。
遅延剤は市販品としても入手可能であり、例えば、オキシカルボン酸塩を主成分とする反応調整剤としては、（株）フローリック社製、フローリックＴが、変性リグニンスルホン酸化合物とオキシカルボン酸化合物の複合体を主成分とする反応調整剤としては、（株）エヌエムビー社製、ポゾリスＮｏ．８９などが挙げられる。
【００２４】
遅延剤の添加量としては、オキシカルボン酸塩を主成分とするものであれば、ポルトランドセメントの全質量に対して０．３質量％〜１．０質量％の範囲であることが好ましく、この添加量の範囲において、ポルトランドセメントの水和反応の開始時期を、添加から６時間〜３０時間遅延させることができる。また、変性リグニンスルホン酸化合物とオキシカルボン酸化合物の複合体を主成分とするものであれば、添加量はポルトランドセメント全質量に対して０．６質量％〜１．２質量％の範囲であることが好ましく、この添加量において、ポルトランドセメントの水和反応の開始時期を、添加から３時間〜１２時間遅延させることができる。
【００２５】
本発明に係るコンクリート組成物には、通常セメント系組成物に配合されている各種添加剤、例えば減水剤、空気連行剤、消泡剤などを、適宜配合することができる。
コンクリート組成物中の水とセメントの重量比は、形成されるコンクリート組成物からなる成型体の用途に応じて適宜選択することができるが、最終的に得られるコンクリート成形体の圧宿強度として、２４Ｎ／ｍｍ２以上の強度を発現することが好ましく、また、大気中の二酸化炭素との炭酸化反応を抑制し鉄筋の腐食から保護されることが好ましいため、そのような観点からは、水と結合材の重量比は５０％以下が好ましく、より好ましくは４５％以下である。
前記硬化体を形成するためのコンクリート組成物においては、水、セメント、混和材料、骨材、化学混和剤などの各種材料の重量比を適宜調整することで強度や物性を調整することもできる。
【００２６】
硬化促進材、水硬性材料の反応調節剤、遅延剤の種類、添加量は、上記に限定するものではなく、コンクリート組成物により形成されるコンクリート成形体の形状、用途、必要な強度など、それぞれ所定の性能を満足する種類、添加量を適宜選定すればよい。
【００２７】
本発明のコンクリート組成物には、目的に応じて骨材を添加することができる。骨材は、硬化反応に対して影響を及ぼすものではないため、添加のタイミングは特に制限されない。
本発明に用いうる骨材としては、特に制限はなく、コンクリート成形体の目的に応じて、公知の細骨材、粗骨材を用いることができ、その配合量もまた、一般的なコンクリート組成物の範囲内で任意に選択することができる。
コンクリート成形体の使用目的によっては、骨材を必要とせず、その場合には、骨材を添加せずにコンクリート組成物が調製される。
混練りは公知のミキサにより行えばよい。
【００２８】
コンクリート組成物を用いてコンクリート成形体を製造するには、少なくとも硬化促進材、所望により用いられる反応調整剤及びポルトランドセメントを添加して、ミキサで練り混ぜ、十分に混合した後、水を添加すればよい。粗骨材の混入量は、経済性，ハンドリング性を考慮して適宜選択されるが、通常は、コンクリート１００体積部対して、５ｍｍ以上のサイズの粗骨材の混入量は２５体積部〜４５体積部の範囲であることが好ましい。
通常、混合時間は、１分〜３分間程度である。
このようにして、本発明のコンクリート成形体を形成するコンクリート組成物を得ることができる。このようにして調製されたコンクリート組成物は、そこに均一に含まれる複硬化促進材や反応調整剤がポルトランドセメントに作用することにより、混合後３０分間程度、コンクリート組成物のスランプを、型枠への充填に適する５ｃｍ〜１８ｃｍに保持することができる。
このようにして得られた本発明のコンクリート組成物は、速硬性に優れるため、種々の用途に好適に使用しうる。例えば、コンクリート成形体の製造に適用することで、工場におけるプレキャストコンクリート成形体に代表されるコンクリート成形体の生産性を向上しうる。また、サイトで打ち込んで蒸気養生や加熱シート等による養生を行うことで、速硬性が発現するため、コンクリートによる構造物構築の施工期間を短縮しうる。
【００２９】
＜コンクリート成形体の製造方法＞
前記本発明のコンクリート組成物を適切な型枠中に充填、打設して硬化させることで本発明のコンクリート成形体を得ることができる。
即ち、本発明のコンクリート成形体の製造方法は、前記本発明の速硬性コンクリート組成物に水を添加して混練りし、型枠に注入する工程と、型枠に注入されたコンクリート組成物が自己発熱して硬化する工程とをこの順に含み、さらに、所望により、型枠に注入されたコンクリート組成物を加熱する工程を含む。
以下、プレキャストコンクリート成形体の製造を例に挙げて、本発明のコンクリート成形体の製造方法を工程順に詳細に説明するが、本発明の製造方法はプレキャストコンクリート成形体の製造方法に限定されるものではない。
本発明の製造方法において、コンクリート組成物を混練りすると、硫酸塩系材料の機能により発熱し、その熱で水和反応とカルシウムアルミネート系材料の活性が行われ、硬化が促進されるために、特に加熱工程の必要はないが、短時間に脱型可能な強度を達成するためには、加熱工程を行うことが好ましい。
【００３０】
加熱工程としては、昇温速度が３０℃／ｈ以上１５０℃／ｈ以下であることが好ましく、さらに好ましくは、６０℃／ｈ以上１００℃／ｈ以下である。また、加熱到達温度は４５℃以上６５℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは、５０℃以上６０℃以下の範囲である。また、加熱のタイミングとしては、打ち込み後、即ち、前工程においてコンクリートを型枠に注入した後、１時間以内に加熱を開始することがより好ましい。
このような製造方法によれば、型枠内に打設したコンクリート組成物は、ここに含まれる硬化促進材、反応調整剤がポルトランドセメントに複合的に作用することにより、成形体にクラックを生じさせるような高温に達する温度上昇もなく、迅速に硬化反応が進行するため、打設後３時間経過した後の圧縮強度が、１０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは、１２Ｎ／ｍｍ２以上となり、その時点で型枠を取り外した場合でも、搬送に耐える圧縮強度を実現するものである。
従って、型枠内での硬化時間が従来の半分程度に短縮され、生産性に優れたコンクリート成形体の製造が可能になる。
【００３１】
本発明のコンクリート成形体は、短時間で脱型可能であり、生産性に優れるために、構造材などの形成に用いることで、工期を短縮することができる。また、プレキャストコンクリート部材に適用した場合にも、養生が短時間ですむため、生産性に優れる。また、急激な温度上昇による温度ひび割れの発生を抑え、初期の高温履歴を受けることによる長期強度発現の停滞が無くなるなどの利点を有するために、その応用範囲は広い。
本発明のコンクリート成形体の製造方法によれば、コンクリート成形体を短時間で効率よく製造することができる。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明を、実施例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に制限されるものではない。
〔実施例１〕
（コンクリート組成物の配合）
以下の処方で速硬性コンクリート組成物を調整した。まず、下記組成物１の処方のうち水を除いた各材料をミキサ中で３０秒間攪拌し、その後水を加え、さらに、ミキサにより３分間練り混ぜで、コンクリート組成物を得た。
ポルトランドセメントとしては住友大阪セメント製早強セメントを使用した。
【００３３】
（コンクリート組成物１）
・前記ポルトランドセメント                                      ３８４ｋｇ／ｍ３
・カルシウムアルミネート系材料
（電気化学工業（株）製  デンカコスミック）              ２０．６３ｋｇ／ｍ３
・硫酸塩系材料
（電気化学工業（株）製  デンカエフダック  ）              ８．２５ｋｇ／ｍ３
・粗骨材（八王子産硬砂岩砕石）                                  ９５４ｋｇ／ｍ３
・細骨材（君津産山砂）                                          ７８１ｋｇ／ｍ３
・減水剤（ＦＴ−３Ｓ  グレースケミカルズ製
スルホン化メラミン縮合物）                                ９．４９ｋｇ／ｍ３
・水                                                            １６５ｋｇ／ｍ３
（水結合材比＝４０％）
【００３４】
（コンクリート組成物の物性）
１．スランプ試験
ＪＩＳ  Ａ  １１０１（２００５年）コンクリートのスランプ試験法に準じて実施例したところ、スランプは１９．５ｃｍであり、十分な流動性を有していた。
２．空気量
ＪＩＳ  Ａ  １１２８（２００５年）フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法−空気室圧力方法に準じて測定したところ、空気量は４．３であった。
【００３５】
（コンクリート成形体の製造）
ＪＩＳ  Ａ  １１３２（コンクリートの強度試験体用供試体の作り方）に準拠して、型枠として直径１０ｃｍ、高さ２０ｃｍのブリキ製の軽量サミットモールドを用いて成形体を作製した。即ち、得られたコンクリート組成物を前記型枠内に注入した。
その後、加熱して養生を行った。加熱条件は、型枠注入後、０．５５時間で加熱を開始し、加熱条件としては、昇温速度４５℃／ｈｒ（実測値４４．８℃／ｈｒ）、加熱到達温度５６．８℃にて加熱し、加熱完了後に外気温（約２５℃）で暴露養生し、コンクリート成形体を得た。
型枠投入後３時間で脱型して、得られた成形体の圧縮強度を測定したところ、１２．５Ｎ／ｍｍ２であり、脱型に十分な強度であることが確認された。
この成形体を保存し、材齢２８日における圧縮強度を測定したところ、４４．６Ｎ／ｍｍ２であり、長期強度にも優れることが確認された。
【００３６】
〔実施例２〜実施例７〕
実施例１において成形体を製造する際の養生条件を下記表１に記載のように変えた他は、実施例1と同様にして成形体を作製し、実施例１と同様にして得られた成形体の圧縮強度を測定した。その結果を下記表２に示す。
【００３７】
〔比較例１〕
前記コンクリート組成物１において、カルシウムアルミネート系材料を添加せず等量のセメントを使用した他は、同様の組成物である比較例１のコンクリート組成物を用いた他は、実施例１と同様にして成形体を作製し、実施例１と同様にして成形体の圧縮強度を測定した。結果を下記表２に併記する。
〔比較例２〕
前記コンクリート組成物１において、硫酸塩系材料を添加せず等量のセメントを使用した他は、同様の組成物である比較例２のコンクリート組成物を用いた他は、実施例１と同様にして成形体を作製し、実施例１と同様にして成形体の圧縮強度を測定した。結果を下記表２に併記する。
〔比較例３〕
前記コンクリート組成物１において、カルシウムアルミネート系材料および硫酸塩系材料を添加せず等量のセメントを使用した他は，同様の組成物である比較例３のコンクリート組成物を用い実施例１と同様にして成形体を作製した。加熱養生はプレキャスト製品工場で実施されている方法で，前養生を打ち込み後７時間まで行い，１０時間までに２５℃まで加熱し，その後、２次養生として、２時間をかけて５０℃まで加熱する方法とし，実施例１と同様にして成形体の圧縮強度を測定した。結果を下記表２に併記する。
【００３８】
【表１】
2011032107.tif 000002
【００３９】
【表２】
2011032107.tif 000003
【００４０】
表２に明らかなように、本発明のコンクリート組成物を用いて作製した実施例１〜実施例７の成形体は、３時間で脱型可能な圧縮強度である１０Ｎ／ｍｍ２以上を実現し、且つ、長期的な養生により実用に耐える高圧縮強度を達成することが明らかとなった。従って、このコンクリート組成物を用いてプレキャストコンクリート成形体を製造することで、従来の脱型までに５時間以上の養生を必要とするコンクリート組成物に比較して、高い生産性を実現しうることがわかる。
型枠に所要の鉄筋や打ち込み金物等を１時間程度で設置した後，打ち込み後３時間で吊り上げや脱型が可能となるため，従来は１日１回しか製造できなかった成形体を８時間の作業で１日２回，作業をラップさせ効率良く工夫すれば３回目の打ち込みまで僅かな作業時間の延長で可能となる。建物に必要な成形体の数が同じであれば，１／２〜１／３の時間で成形体を作成でき，同型の型枠数も１／２〜１／３に低減することができるうえ，従来の養生期間も短くすることができる。
【００４１】
他方、本発明の硬化促進材を含まず、従来の水硬性材料を用いた比較例１及び比較例２のコンクリート組成物で成形体を作製した場合、脱型可能な圧縮強度である１０Ｎ／ｍｍ２以上となるのに、少なくとも４時間，５時間程度を要し、成形体を１日１回しか製造することができないため，高い生産性を達成し得ないことがわかる。
また，比較例３に示すように、従来のコンクリートを従来の方法で蒸気養生した場合には、成形体の作製は、１日１回しかできないために、生産性が低いことは明らかである。