(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸アルミニウム無水物とセメントの合計量を１００質量％とした場合に、硫酸アルミニウム無水物の固体を０．５〜２．０質量％添加した（ただし、セッコウは添加しない。）コンクリートを１０℃以下の環境温度で混練して成形した後に１０℃以下の環境温度で前養生を行ない、該前養生が終了した後に蒸気養生してコンクリートを製造する、コンクリートの製造方法。
【請求項２】
コンクリートを成形した後、蒸気養生し、脱型するまでの時間が１５時間未満である、請求項１に記載の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、長期強度の発現性に優れたコンクリートの製造方法に関する。ただし、本発明において長期強度とは、材齢が９１日（約３か月）以上のコンクリートの圧縮強度をいう。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート製品の製造現場では、製造効率を高める上で、型枠の回転数（使用回数）を増やすことが必要なため、一般に、コンクリートを型枠に打設してから数時間後に、脱型可能な強度が発現するよう蒸気養生が行われている。ちなみに、該蒸気養生の工程は、主として、前養生工程、昇温工程、温度維持工程、および降温工程から構成される。
ところで、繁忙期には、さらに型枠の回転数を増やすために、前養生工程の短縮、昇温工程や降温工程の省略や短縮等が行われる。しかし、コンクリート製品の強度が数時間で脱型可能なレベルになったとしても、前養生工程等を短縮した蒸気養生では、蒸気養生を終えた後の強度が伸びず、保管や運搬時におけるコンクリート製品の角欠けや、出荷時の強度不足よる不良品の発生等の問題が生じ易い。特に、蒸気養生がコンクリートに及ぼす悪い影響として、後記の非特許文献１に示すように、長期材齢（例えば、材齢３か月以降）での強度自体の減少または強度発現性の低下が広く知られている。
【０００３】
そこで、非特許文献１では、蒸気養生によるコンクリートの強度低下が数量的に明らかになれば、コンクリートの配合（調合）により該強度低下をカバーできるとの予想の下、種々の配合および蒸気養生条件から、コンクリートの強度に影響する因子を抽出して、強度を推定する式を提案している。ところで、該文献の３４〜３５頁の表−１１に示すように、蒸気養生を行ったコンクリートでは、材齢１３週（約３か月）で強度がピークに達し、少なくとも材齢１年で強度自体が減少している例が多くみられる。
一方、特許文献１に記載のセメント成形体の製造方法は、リチウム、アルミニウム、ガリウム、およびタリウムの硫酸塩等の１種以上を所定量添加したセメント配合物を高温養生する方法である。しかし、特許文献１に記載の方法では、７頁の表８に示すように、蒸気養生した供試体であるＴＲ３Ｓ、およびＴＲ３Ｈの圧縮強度が材齢２８日でピークに達し、少なくとも３か月以降は強度が減少して、長期強度の増進を図ることができない。
また、特許文献２に記載のコンクリート製品の製造方法は、硫酸アルミニウム等のエトリンガイトを生成する成分を添加したコンクリートを型枠内で成形した後、該型枠の雰囲気温度を７５℃以上に昇温し、その雰囲気温度を長くとも１．５時間保持して脱型する方法である。しかし、特許文献２の実施例では、硫酸アルミニウム１８水塩（水和物）のみが使用されており、硫酸アルミニウム無水物については具体的な記載がない。また、特許文献２の７頁の表２等には、屋外曝露養生した材齢２８日の圧縮強度は記載されているが、これより長期における材齢の圧縮強度は記載されていないため、該製造方法において、長期強度の増進の有無は不明である。
さらに、特許文献３に記載のコンクリート製品の製造方法は、硫酸アルミニウム、ミョウバン、およびミョウバン石から選択された１種以上を添加したコンクリートを型枠に成形後、３５〜６０℃で第一段階の加熱養生を行い、次いで、６０℃を超え１００℃以下で第二段階の加熱養生を行う方法である。しかし、特許文献３の実施例でも、硫酸アルミニウム１８水塩（水和物）のみが使用されており、硫酸アルミニウム無水物については具体的な記載がない。また、特許文献３の６頁の表２等には、２０℃±３℃の室内で混練および養生したコンクリートの材齢２８日の圧縮強度は記載されているが、これより後の圧縮強度は記載されていないため、該製造方法において、長期強度の増進の有無は不明である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】中西  正俊、外１名、”蒸気養生されたコンクリートの圧縮強度について”、［online］、清水建設、［平成２６年１０月４日検索］、インターネット<ＵＲＬ：https://www.shimz.co.jp/tw/sit/report/vol8/pdf/8_003.pdf>
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開６０−２１８３９号公報
【特許文献２】特開平１０−１０１４５５号公報
【特許文献３】特開平１０−２０３８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は、蒸気養生を必須の工程に含むコンクリートの製造方法であって、材齢が９１日以上の長期強度の発現性に優れたコンクリートの製造方法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】
【０００７】
そこで、本発明者らは、前記長期強度の発現性に優れたコンクリートの製造方法を検討したところ、下記の構成を有するコンクリートの製造方法は、前記目的を達成できることを見い出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は以下のとおりである。
［１］硫酸アルミニウム無水物とセメントの合計量を１００質量％とした場合に、硫酸アルミニウム無水物の固体を０．５〜２．０質量％添加したコンクリートを混練して成形した後に、蒸気養生してコンクリートを製造する、コンクリートの製造方法。
［２］コンクリートを成形した後、蒸気養生し、脱型するまでの時間が１５時間未満である、前記［１］に記載のコンクリートの製造方法。
［３］環境温度が１０℃以下においてコンクリートを製造する、前記［１］または［２］に記載のコンクリートの製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のコンクリートの製造方法によれば、長期強度の発現性に優れたコンクリートを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例において用いた蒸気養生の温度履歴を示した図である。
【図２】コンクリートの材齢と、実施例の圧縮強度／比較例の圧縮強度の比を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明のコンクリートの製造方法について詳細に説明する。
本発明のコンクリートの製造方法は、前記のとおり、硫酸アルミニウム無水物とセメントの合計量を１００質量％とした場合に、硫酸アルミニウム無水物を０．５〜２．０質量％添加したコンクリートを混練して成形した後に、蒸気養生してコンクリートを製造する方法である。次に、硫酸アルミニウム、コンクリートの構成材料とその配合、コンクリートの混練方法と成形方法、およびコンクリートの蒸気養生方法に分けて本発明を説明する。
【００１１】
１．硫酸アルミニウム
本発明において用いる硫酸アルミニウムは無水物で、かつ固体である。硫酸アルミニウムには、無水物以外に、６水和物、１０水和物、１６水和物、１８水和物、および２７水和物があるが、これらの水和物（水塩）では、早期にセメントの凝結が始まりコンクリートを混練することが困難になる。ここで、前記固体とは粉体または粒体を意味する。当該固体の粒径は、好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下、さらに好ましくは３００μｍ以下である。また、当該固体の平均粒径は、好ましくは５〜３０μｍ、より好ましくは１０〜２０μｍである。硫酸アルミニウム無水物の粒径が１ｍｍ以下の場合に、コンクリートの混練が容易で、かつ長期強度の発現性が高い。なお、前記粒径および平均粒径の測定には、精度の高さや測定の容易さから、好ましくは、レーザ回折式粒度分布測定装置を用いる。
硫酸アルミニウム無水物は、硫酸アルミニウム無水物とセメントの合計量を１００質量％とした場合に、硫酸アルミニウム無水物の固体を０．５〜２．０質量％コンクリートに添加して用いる。後掲の表３に示すように、該添加量が前記範囲を外れると強度発現性の向上効果は低下する。なお、硫酸アルミニウム無水物の添加量は、好ましくは、硫酸アルミニウム無水物とセメントの合計量を１００質量％とした場合に、硫酸アルミニウム無水物は１．０〜１．８質量％である。
【００１２】
２．コンクリート構成材料とその配合
本発明の製造方法により製造されるコンクリートは、少なくとも、セメント、細骨材、粗骨材、水、および減水剤を構成材料として含む。以下、セメント、細骨材、粗骨材、水、および減水剤等について説明する。
【００１３】
（１）セメント
前記セメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強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、耐硫酸塩ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、石炭灰含有セメント、シリカセメント、白色セメント、およびエコセメントからなる群より選ばれる１種以上が挙げられる。また、前記セメントの単位量（コンクリート１ｍ３中におけるセメントの質量）は、特に制限されない。
【００１４】
（２）細骨材
前記細骨材は、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、硅砂、スラグ細骨材、および軽量細骨材等からなる群より選ばれる１種以上が挙げられる。また、細骨材は天然骨材のほか再生骨材を用いることができる。また、細骨材の単位量は、特に制限されない。
【００１５】
（３）粗骨材
前記粗骨材は、川砂利、山砂利、砕石、スラグ粗骨材、および軽量粗骨材等からなる群より選ばれる１種以上が挙げられる。また、前記粗骨材は天然骨材のほか、人工骨材や再生骨材を用いることができる。また、粗骨材の単位量は、特に制限されない。
【００１６】
（４）水
前記水は、コンクリートの強度や流動性等の物性に悪影響を与えないものであれば用いることができ、例えば、上水道水、工業用水、および生コンクリートの回収水等からなる群より選ばれる１種以上が挙げられる。また、水の単位量は、特に制限されない。
【００１７】
（５）減水剤
前記減水剤は、高性能ＡＥ減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤等からなる群より選ばれる１種以上が挙げられる。また、減水剤の種類（化合物）は、ポリカルボン酸、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、リグニンスルホン酸等、およびこれらの塩からなる群より選ばれる１種以上が挙げられる。そして、減水剤は、好ましくはコンクリートの混練水に予め溶解して用いる。
前記減水剤の添加量は、コンクリートの流動性を確保する観点から、好ましくはセメント１００質量部に対し０．５〜３．０質量部である。
【００１８】
（６）任意の構成成分としての混和剤および混和材
さらに、前記コンクリートは、収縮低減剤、ＡＥ剤、水和熱抑制剤、白華防止剤、遅延剤、硬化促進剤等の混和剤や、高炉スラグ、フライアッシュ、石炭灰、シリカフューム、石灰石粉末、シリカ質粉末、膨張材等の混和材を含んでもよい。
【００１９】
３．コンクリートの混練方法および成形方法
コンクリートの混練方法は、特に限定されない。また、用いるミキサも、特に限定されず、強制練りミキサ、重力式ミキサ等が使用できる。また、コンクリートの成形方法も、特に限定されない。
【００２０】
４．コンクリートの蒸気養生方法
コンクリートの蒸気養生の一般的な方法は、例えば、図１のパターンＡに示すように、前養生工程、昇温工程、温度維持工程、および降温工程を含むものであり、降温工程終了後に脱型を行う。一般的な蒸気養生の方法では、成形から脱型までの１サイクルが概ね１５〜１８時間程度である。
本発明のコンクリートの製造方法においては、上記の一般的な蒸気養生を行うこともできるが、成形から脱型までの１サイクルの時間を１５時間未満に短縮した蒸気養生を行うこともできる。
本発明において型枠の回転数を増やすために、蒸気養生の１サイクルの時間は、好ましくは１５時間未満、より好ましくは５〜１０時間である。
【００２１】
１サイクルの時間を短縮する蒸気養生方法は、特に限定されないが、例えば、（１）前養生時間を短くする方法、（２）昇温速度を大きくして昇温工程を短くする方法、（３）昇温工程を省略して、前養生終了直後のコンクリートを入れた型枠を、所定温度に設定した養生装置内に設置する方法、（４）降温速度を大きくして降温工程を短くする方法、（５）降温工程を省略して、温度維持工程終了直後のコンクリートを入れた型枠を養生装置内から取り出し脱型する方法、およびこれらを適宜組み合わせた方法等が挙げられる。
そして、１サイクルの時間を短縮した蒸気養生方法の一例が図１のパターンＢである。
なお、本発明においては、上記温度維持工程を２段階以上の温度で行っても良い（例え
ば、図１のパターンＢに示すような４０℃と７０℃）。
【００２２】
本発明のコンクリートの製造方法は、後掲の図２に示すように、環境温度が１０℃以下において製造したコンクリートでも強度発現性が顕著であるため、環境温度が１０℃以下においてコンクリートを製造する場合にも適用できる。ここで、環境温度とは、コンクリートを入れた型枠の周辺の温度をいう。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
１．使用材料および配合
表１に試験に用いた材料を示す。また、表２に試験に用いたコンクリートの配合を示す。
【００２４】
【表１】
0006460454.tif 000002
【００２５】
【表２】
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【００２６】
２．圧縮強度試験
（１）環境温度が２０℃での試験（実施例１および２、比較例１）
表２に示す配合のコンクリートに、セメントと硫酸アルミニウム無水物の合計を１００とした場合に、硫酸アルミニウム無水物をそれぞれ０．０質量％（無添加）、０．５質量％、および１．０質量％添加して、２０℃の室内でコンクリートを混練した。なお、該コンクリートは、表２に示す目標スランプおよび目標空気量になるように、高性能ＡＥ減水剤および消泡剤を用いて調整した。
次に、混練したコンクリートは、内径１００ｍｍ、高さ２００ｍｍの型枠に打設し、図１に示すパターンＡの温度履歴で蒸気養生した後、脱型し、２０℃で水中養生を行った。そして、表３に示す材齢でコンクリート供試体を水中から取り出し、その圧縮強度を、ＪＩＳ  Ａ  １１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠して測定した。その結果を表３に示す。また、該圧縮強度の比を図２に示す。
なお、硫酸アルミニウム無水物に代えて、硫酸アルミニウム１４−１８水和物を混練水に溶かし、セメントと硫酸アルミニウム１４−１８水和物の合計を１００とした場合に硫酸アルミニウム１４−１８水和物を１．０質量％添加して、コンクリートを混練したところ、コンクリートはバサバサの状態となり、混練ができなかった。
【００２７】
（２）環境温度が１０℃での試験（実施例３および４、比較例２および３）
セメントと硫酸アルミニウム無水物の合計を１００とした場合に、硫酸アルミニウム無水物をそれぞれ０．０質量％（無添加）、１．０質量％、１．８質量％、および２．５質量％コンクリートに添加したこと、コンクリートの蒸気養生を図１に示すパターンＢの温度履歴（前養生が終了した後に、コンクリートを入れた型枠を４０℃に設定した養生装置に設置し、７０℃での養生を終了した直後にコンクリートを養生装置から取り出して脱型した。）で行ったこと、および、コンクリートの混練および水中養生を１０℃の環境下で行ったこと以外は、環境温度が２０℃での試験と同様にして、コンクリート供試体の圧縮強度を測定した。その結果を表３に示す。また、該圧縮強度の比を図２に示す。
なお、硫酸アルミニウム無水物に代えて、硫酸アルミニウム１４−１８水和物を混練水に溶かし、セメントと硫酸アルミニウム１４−１８水和物の合計を１００とした場合に硫酸アルミニウム１４−１８水和物を１．０質量％添加して、コンクリートを混練したところ、コンクリートはバサバサの状態となり、混練ができなかった。
【００２８】
【表３】
0006460454.tif 000004
【００２９】
３．試験結果について
表３および図２に示すように、硫酸アルミニウム無水物の添加量が０．５〜１．８質量％の範囲の実施例１〜４の圧縮強度は、硫酸アルミニウム無水物を添加していない比較例１、２の圧縮強度と比べ、全ての材齢において高い。
特に、成形から脱型までの１サイクルの時間を５時間に短縮したパターンＢの蒸気養生を行った場合でも、図２の圧縮強度比が示すように、材齢が長くなる程、硫酸アルミニウム無水物を添加したコンクリートの強度発現性は増進し、特に、材齢が９１日以降では圧縮強度の伸びが顕著である。これに対し、硫酸アルミニウム無水物の添加量が２．５質量％の比較例３では、表３に示すように、材齢が２８日以降の圧縮強度の伸びは見られない。
また、実施例１〜４のコンクリートのフレッシュ性状については、比較例１、２とほぼ同じ減水剤の添加量で、概ね同じスランプが得られるため、遅延剤を使用することなく、コンクリートの型枠への打設および締固めを容易に行うことができる。
【図１】
0006460454.tif 000005
【図２】
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