(57)【要約】      （修正有）【課題】ひび割れ抵抗性と放射線遮蔽性に優れたコンクリートの製造方法及びコンクリートの提供。【解決手段】尿素を含む水溶液に軽量骨材を含浸させるステップと、含浸させた後の軽量骨材と、セメントと、水とを混練するステップと、混練した後、所定期間養生して硬化させるステップとを備えるコンクリートを製造する方法。さらに、所定期間養生する前または途中のコンクリート表面に、コンクリート中の水分の蒸発を抑制するための表面保護材をさらに設けるステップを備えるコンクリートの製造方法。この製造方法によって製造する放射線遮蔽コンクリート。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートを製造する方法であって、
尿素を含む水溶液に軽量骨材を含浸させるステップと、
含浸させた後の軽量骨材と、セメントと、水とを混練するステップと、
混練した後、所定期間養生して硬化させるステップとを備えることを特徴とするコンクリートの製造方法。
【請求項２】
所定期間養生する前または途中のコンクリートの表面に、コンクリート中の水分の蒸発を抑制するための表面保護材を設けるステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコンクリートの製造方法によって、放射線を遮蔽するための放射線遮蔽コンクリートを製造することを特徴とするコンクリートの製造方法。
【請求項４】
尿素を含んだ軽量骨材と、セメントと、水とを含有することを特徴とするコンクリート。
【請求項５】
放射線を遮蔽するための放射線遮蔽コンクリートとして用いられることを特徴とする請求項４に記載のコンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートの製造方法およびコンクリートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、放射線利用施設で発生する放射線は、Ｘ線、γ線および中性子線であり、Ｘ線とγ線は発生源に違いはあるものの、基本的に同じ電磁波である。そのため、遮蔽設計の対象として考慮すべきはγ線と中性子線となる。
【０００３】
コンクリートは鉛、鉄に次ぐ放射線遮蔽性能を有しており、その有効活用が期待されている。例えば、図８に示すように、厚さ４５ｃｍのコンクリートでセシウムによるγ線の透過率を１／１００とすることができ、また、図９に示すように、厚さ６５ｃｍのコンクリートで高速中性子線の透過率を１／１００にすることができる。
【０００４】
一方、放射線遮蔽性能を高めた従来のコンクリートとして、例えば重量骨材または結合水を多く含有する骨材を用いたものが知られている（例えば、特許文献１〜４を参照）。前者は、骨材の絶乾密度が４．０ｇ／ｃｍ３前後以上の骨材を使用し、コンクリートの気乾単位容積質量を増加させることで、γ線の透過率を下げるものである。後者は、骨材の結合水率が１０％前後以上の骨材を使用することで、中性子線の透過率を下げるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２３１４５０号公報
【特許文献２】特開２０１４−２５７２２号公報
【特許文献３】特開２００８−１５７８０１号公報
【特許文献４】特開２０１０−８３７２６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】田中博一ほか：尿素を用いた低収縮コンクリートの実構造物への適用、コンクリート工学年次論文集、Ｖｏｌ.３３、Ｎｏ.１、ｐｐ.４９１−４９６、２０１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したようなコンクリートを放射線遮蔽体として使用する場合の問題点として、以下のようなものがある。
（１）水和熱によるひび割れからの放射線の侵入
（２）乾燥収縮によるひび割れからの放射線の侵入
（３）コンクリート中に含まれる水分には限界があり、γ線と比較して、中性子線の透過率が大きい
（４）乾燥（水分逸散）による中性子線の減衰性能の長期的な低下
【０００８】
このような問題点を解決するため、ひび割れ抵抗性と放射線遮蔽性に優れたコンクリートが求められていた。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ひび割れ抵抗性と放射線遮蔽性に優れたコンクリートの製造方法およびコンクリートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るコンクリートの製造方法は、コンクリートを製造する方法であって、尿素を含む水溶液に軽量骨材を含浸させるステップと、含浸させた後の軽量骨材と、セメントと、水とを混練するステップと、混練した後、所定期間養生して硬化させるステップとを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る他のコンクリートの製造方法は、上述した発明において、所定期間養生する前または途中のコンクリートの表面に、コンクリート中の水分の蒸発を抑制するための表面保護材を設けるステップをさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る他のコンクリートの製造方法は、上述したコンクリートの製造方法によって、放射線を遮蔽するための放射線遮蔽コンクリートを製造することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るコンクリートは、尿素を含んだ軽量骨材と、セメントと、水とを含有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る他のコンクリートは、上述した発明において、放射線を遮蔽するための放射線遮蔽コンクリートとして用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るコンクリートの製造方法によれば、コンクリートを製造する方法であって、尿素を含む水溶液に軽量骨材を含浸させるステップと、含浸させた後の軽量骨材と、セメントと、水とを混練するステップと、混練した後、所定期間養生して硬化させるステップとを備えるので、ひび割れ抵抗性と放射線遮蔽性に優れたコンクリートを得ることができるという効果を奏する。
【００１６】
また、本発明に係る他のコンクリートの製造方法によれば、所定期間養生する前または途中のコンクリートの表面に、コンクリート中の水分の蒸発を抑制するための表面保護材を設けるステップをさらに備えるので、コンクリートの放射線遮蔽性能をより向上することができるという効果を奏する。
【００１７】
また、本発明に係る他のコンクリートの製造方法によれば、上述したコンクリートの製造方法によって、放射線を遮蔽するための放射線遮蔽コンクリートを製造するので、ひび割れ抵抗性と放射線遮蔽性に優れた放射線遮蔽コンクリートを提供することができるという効果を奏する。
【００１８】
また、本発明に係るコンクリートによれば、尿素を含んだ軽量骨材と、セメントと、水とを含有するので、ひび割れ抵抗性と放射線遮蔽性に優れたコンクリートを提供することができるという効果を奏する。
【００１９】
また、本発明に係る他のコンクリートによれば、放射線を遮蔽するための放射線遮蔽コンクリートとして用いられるので、ひび割れ抵抗性と放射線遮蔽性に優れた放射線遮蔽コンクリートを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明に係るコンクリートの実施例の計画調合を示す図である。
【図２】図２は、コンクリート温度の上昇を低減する様子を示す図である。
【図３】図３は、断熱温度上昇値を示す図である。
【図４】図４は、乾燥収縮ひずみ（比較対象は非特許文献１より引用）を示す図である。
【図５】図５は、質量変化率を示す図である。
【図６】図６は、質量変化率（養生剤有無）を示す図である。
【図７】図７は、乾燥収縮ひずみ（非特許文献１より引用）を示す図である。
【図８】図８は、γ線の遮蔽性能を示す図である。
【図９】図９は、中性子線の遮蔽性能を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明に係るコンクリートの製造方法およびコンクリートの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
本実施の形態に係るコンクリートの製造方法は、尿素を含む水溶液に軽量粗骨材（軽量骨材）を含浸させるステップＳ１と、含浸させた後の軽量粗骨材と、セメントと、水とを混練するステップＳ２と、混練した後、所定期間養生して硬化させるステップＳ３とを備える。
【００２３】
ステップＳ１では、まず、尿素を水に溶解させて飽和水溶液（例えば、２０℃で溶解度１０８ｇ／１００ｇＨ２Ｏ）を作製する。そして、作製した飽和水溶液を軽量粗骨材（軽量骨材）に含浸（プレソーキング）させることによって、軽量粗骨材の水分率を所定値以上（例えば、１５％以上）にする。
【００２４】
ステップＳ２では、上記の軽量粗骨材とセメントと水とを所定の調合で混練する。計画調合としては、例えば図１に示すような調合を用いることができる。なお、図１において、セメント種類Ｎは普通ポルトランドセメント、Ｗ／Ｃは水セメント比、ｓ／ａは細骨材率、Ｗ、Ｃ、Ｓ、Ｇはそれぞれ単位水量、単位セメント量、単位細骨材量、単位粗骨材量（絶乾状態）（いずれも単位はｋｇ／ｍ３）である。混和剤としてＡＥ減水剤を添加している。
【００２５】
例えば、尿素の飽和水溶液（密度１．１４ｇ／ｃｍ３）を軽量粗骨材に１５％吸水させた場合、コンクリート１ｍ３中に計算上含まれる尿素は３６ｋｇ、水は３９ｋｇとなる。
【００２６】
ステップＳ３では、混練して作製したフレッシュコンクリートを所定の型枠に打設した後、所定期間養生して硬化させてから脱型する。こうすることで、本実施の形態に係るコンクリートを得ることができる。
【００２７】
なお、コンクリートの表面に水分の蒸発を抑制するための表面保護材を設け、養生時の乾燥を防止してもよい。この表面保護材としては、コンクリート表面に塗布される塗布型の被膜養生剤を使用することができる。表面保護材を設けることで、コンクリートの乾燥が抑制されるとともにコンクリート内部の水が保持される。これによって中性子線はさらに減衰される。したがって、コンクリートの放射線遮蔽性能をさらに向上することができる。
【００２８】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
図２は、コンクリートに対する尿素の混入量と、コンクリート温度の関係を示したものである。この図に示すように、尿素は混入量に応じて温度低減効果がある。例えば、尿素３０ｋｇ／ｍ３の場合、約３℃の温度低減効果が得られる。図３は、コンクリートの温度変化を尿素の有無で比較したものである。図中の凡例で「Ｐ」は尿素無しの普通コンクリートの場合、「Ｕ５０」は尿素５０ｋｇ／ｍ３の尿素コンクリートの場合である。この図に示すように、尿素を混入するとコンクリートの断熱温度上昇量が低減する。以上から、尿素は混入量に応じて温度低減効果があり、コンクリートの断熱温度上昇量が低減する。したがって、尿素を混入した本実施の形態によれば、水和熱によるひび割れを低減することができる。
【００２９】
図４は、乾燥収縮ひずみと材齢の関係を比較したものである。図中の凡例で「普通」は、非特許文献１に記載の混合骨材使用普通コンクリート、「尿素３０」は尿素３０ｋｇ／ｍ３の混合骨材使用尿素コンクリート、「軽量」は尿素を含浸させていない軽量コンクリート、「軽量尿素」は軽量粗骨材に尿素を含浸させた軽量コンクリート（本発明の実施例に相当）である。軽量粗骨材の水分率は１５％である。なお、図７は非特許文献１に記載のグラフである。図４では、このグラフのデータを比較対象として引用している。図４に示すように、軽量骨材に尿素を含浸させることにより、乾燥収縮率が低減されるため、乾燥収縮によるひび割れを低減することができる。
【００３０】
図５は、質量変化率と材齢の関係を比較したものである。図中の凡例の各項目は、図４で説明した項目と同様である。この図によれば、普通コンクリートの乾燥時（材齢１８０日）の質量変化率は２．５％程度であり、６０ｋｇ／ｍ３程度の水が乾燥または水和によって失われる。水分率１５％の軽量粗骨材を使用する場合、コンクリートの質量変化率が５．２％となることから、９０ｋｇ／ｍ３程度の水が失われており、単位水量から逸散する水量が変わらないと仮定すると、このうち軽量粗骨材からは３０ｋｇ／ｍ３程度失われるものの、軽量粗骨材が残りの１０ｋｇ／ｍ３程度の水を保有することになる。したがって、この軽量粗骨材を使用したコンクリートは中性子線を減衰させる作用を有する。また、尿素自体（ＣＯ（ＮＨ２）２）も水素原子を多く保有することから、この尿素を混入したコンクリートは中性子線を減衰させる作用を有する。したがって、本実施の形態のコンクリートによれば、中性子線を効果的に減衰することができる。
【００３１】
図６は、質量変化率と材齢の関係を、被膜養生剤の有無で比較したものである。図中の凡例において「被膜養生剤」はコンクリート表面に乾燥を抑制する塗布型の被膜養生剤を塗布したコンクリート（本発明の実施例に相当）、「無養生」は表面に被膜養生剤を塗布しないコンクリートの場合である。この図に示すように、乾燥を抑制する塗布型の被膜養生剤をコンクリート表面に塗布等により設けることにより、被膜養生剤を設けないものと比べてコンクリートの乾燥を４０％程度低減できることがわかる。また、被膜養生剤によってコンクリート内部の水を保持できることから、中性子線をより効果的に減衰することができる。
【００３２】
以上説明したように、本発明に係るコンクリートの製造方法によれば、コンクリートを製造する方法であって、尿素を含む水溶液に軽量骨材を含浸させるステップと、含浸させた後の軽量骨材と、セメントと、水とを混練するステップと、混練した後、所定期間養生して硬化させるステップとを備えるので、ひび割れ抵抗性と放射線遮蔽性に優れたコンクリートを得ることができる。
【００３３】
また、本発明に係る他のコンクリートの製造方法によれば、所定期間養生する前または途中のコンクリートの表面に、コンクリート中の水分の蒸発を抑制するための表面保護材を設けるステップをさらに備えるので、コンクリートの放射線遮蔽性能をより向上することができる。
【００３４】
また、本発明に係る他のコンクリートの製造方法によれば、上述したコンクリートの製造方法によって、放射線を遮蔽するための放射線遮蔽コンクリートを製造するので、ひび割れ抵抗性と放射線遮蔽性に優れた放射線遮蔽コンクリートを提供することができる。
【００３５】
また、本発明に係るコンクリートによれば、尿素を含んだ軽量骨材と、セメントと、水とを含有するので、ひび割れ抵抗性と放射線遮蔽性に優れたコンクリートを提供することができる。
【００３６】
また、本発明に係る他のコンクリートによれば、放射線を遮蔽するための放射線遮蔽コンクリートとして用いられるので、ひび割れ抵抗性と放射線遮蔽性に優れた放射線遮蔽コンクリートを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明に係るコンクリートの製造方法およびコンクリートは、放射線利用施設で発生するγ線や中性子線などの放射線を遮蔽するためのコンクリートに有用であり、特に、放射線遮蔽コンクリートのひび割れ抵抗性を向上するのに適している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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