(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
型枠内にコンクリートを打設する第１工程と、
打設されたコンクリートを養生槽内で蒸気養生する第２工程と、
を含み、
前記第２工程は、前記養生槽内の雰囲気温度を第１温度まで昇温する昇温工程と、前記養生槽内の雰囲気温度を前記第１温度から下降させる降温工程と、前記昇温工程と前記降温工程との間に前記養生槽内の雰囲気温度を前記第１温度で維持する維持工程と、打設されたコンクリートに対して液体の水を供給する給水工程と、を含み、
前記給水工程は、前記養生槽内の雰囲気温度が昇温して前記第１温度に到達すると同時に開始することを特徴とする、コンクリート製品の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記給水工程は、打設されたコンクリートの上方からコンクリートの上面に液体の水を供給することを特徴とする、コンクリート製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気養生中のコンクリートの乾燥を防ぐコンクリート製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プレキャストコンクリート製品は、現場におけるコンクリートの養生を必要とせず、製品の製造時間が短縮されるため、型枠内にコンクリートを打設した後、養生槽内で蒸気にて加熱養生する蒸気養生が採用されている。一般に、蒸気養生を実施したコンクリートは、その後、二次養生として気中保管を行っている場合が多いが、気中保管においてコンクリート表層から乾燥することがわかっている（例えば、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】寺川麻美、外３名、「プレキャストコンクリート製品の細孔構造に及ぼす養生条件の影響」、コンクリート工学年次論文集、２０１２年度、３４巻、２号、４６９ページ−４７４ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、二次養生における乾燥ではなく、蒸気養生中におけるコンクリートの乾燥に着目し、本発明に至った。本発明は、蒸気養生中のコンクリートの乾燥を防ぐことができるコンクリート製品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】
【０００５】
［適用例１］
本適用例に係るコンクリート製品の製造方法は、
型枠内にコンクリートを打設する第１工程と、
打設されたコンクリートを養生槽内で蒸気養生する第２工程と、
を含み、
前記第２工程は、前記養生槽内の雰囲気温度を第１温度まで昇温する昇温工程と、前記養生槽内の雰囲気温度を前記第１温度から下降させる降温工程と、前記昇温工程と前記降温工程との間に前記養生槽内の雰囲気温度を前記第１温度で維持する維持工程と、打設されたコンクリートに対して液体の水を供給する給水工程と、を含み、
前記給水工程は、前記養生槽内の雰囲気温度が昇温して前記第１温度に到達すると同時に開始することを特徴とする。
【０００６】
本適用例によれば、蒸気養生中のコンクリートの乾燥を防ぐことができる。
【００１５】
［適用例２］
本適用例に係るコンクリート製品の製造方法において、
前記給水工程は、打設されたコンクリートの上方からコンクリートの上面に液体の水を供給することができる。
【００１６】
本適用例によれば、コンクリートの上面に直接的に液体の水を供給することで、コンクリートの上面の温度を低下させると共に、コンクリートの上面の乾燥を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るコンクリート製品の製造方法は、蒸気養生中のコンクリートの乾燥を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態に係るコンクリートの製造方法における時間と温度との関係を示すグラフである。
【図２】一実施形態に係るコンクリートの製造方法における給水工程を模式的に示す縦断面図である。
【図３】実施例１及び比較例１〜３の圧縮強度試験結果を示すグラフである。
【図４】実施例１及び比較例１の細孔量を示すグラフである。
【図５】実施例１及び比較例１の細孔量を示すグラフである。
【図６】実施例１及び比較例１の吸水率を示すグラフである。
【図７】実施例１及び比較例１の吸水率を示すグラフである。
【図８】実施例１及び比較例１〜３の中性化速度係数を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するもので
はない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２０】
１．コンクリートの製造方法
図１を用いて本実施形態に係るコンクリートの製造方法について説明する。図１は、本実施形態に係るコンクリートの製造方法における時間と温度との関係を示すグラフであって、横軸を時間、縦軸を温度として、養生槽内の雰囲気温度とコンクリートの表面温度の各工程における温度推移を示す。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態に係るコンクリート製品の製造方法は、型枠内にコンクリートを打設する第１工程と、打設されたコンクリートを養生槽内で蒸気養生する第２工程と、を含み、第２工程は、打設されたコンクリートに対して液体の水を供給する給水工程を含むことを特徴とする。本製造方法によれば、蒸気養生中のコンクリートの乾燥を防ぐことができる。
【００２２】
１−１．第１工程
第１工程は、型枠内にコンクリートを打設する。型枠は、第１工程に先立ってあらかじめ用意する。型枠は、通常、複数の鉄製のパーツを組み立てて構成される。型枠は、上部に開口を有し、打設されたコンクリートの上面がその開口に露出する。
【００２３】
第１工程におけるコンクリートは、セメントに砂や砂利などの骨材と水を適当な割合で混ぜた混合物である。骨材は、公知のものを製品に合わせて適宜選択することができる。第１工程では、コンクリートを所定の形状に組み立てられた型枠内に流し込んで打設する。型枠内のコンクリートの上面に対して表面仕上げを行うこともできる。第１工程は、養生槽内で行うが、養生槽とは異なる場所で打設して養生槽内に配置してもよい。
【００２４】
第１工程において養生槽内の雰囲気温度は、例えば外気温とほぼ同じである。養生槽内の雰囲気温度は適当な室温に設定してもよい。
【００２５】
第１工程における前置時間は、例えば０．５時間〜３時間に設定することができる。
【００２６】
１−２．第２工程
第２工程は、第１工程で型枠内に打設されたコンクリートを養生槽内で蒸気養生する。第２工程は、型枠内にコンクリートが打設された状態のまま行う。養生槽内の雰囲気温度は、所定の温度に制御された高温の水蒸気によって所定の温度に制御される。養生槽内は、大気圧における飽和水蒸気中で、例えば１００℃以下の温度範囲、好ましくは６５℃以下に設定される。養生槽内の雰囲気温度における相対湿度が１００％に維持される。
【００２７】
図１に示すように、第２工程は、昇温工程、維持工程及び降温工程を含み、工程ごとに所定の設定温度に養生槽内の雰囲気温度が設定されている。第２工程は、維持工程を含む方が製品の品質の面から好ましいが、例えば、昇温工程と降温工程とからなっていてもよい。
【００２８】
１−２−１．昇温工程
第２工程は、養生槽内の雰囲気温度を第１温度まで昇温する昇温工程を含む。第１温度は、第２工程における養生槽内の雰囲気温度の最高温度である。第１温度は、例えば１００℃以下の温度範囲に設定することができ、好ましくは４５℃〜６５℃の温度範囲である。第１温度が４５℃以上であれば工業化における生産性の観点から好ましく、１００℃以下であれば常圧での蒸気養生が可能だからである。
【００２９】
昇温工程は、初期温度である例えば室温から第１温度まで昇温する際の昇温速度が１０℃／時間〜３０℃／時間に設定することができ、好ましくは１０℃／時間〜２０℃／時間に設定することができる。昇温速度が１０℃／時間以上であれば生産性の観点から好ましく、３０℃／時間以下であれば製品の品質に悪影響が少ないため好ましい。初期温度が外気温と同じ場合には昇温の時間で調整すればよい。
【００３０】
この昇温工程の間、コンクリートは水和反応によって発熱しながら硬化する。コンクリートは熱容量が大きいので養生槽内の雰囲気温度の昇温よりも遅れて昇温し始めるが、やがて水和反応による発熱によって養生槽内の雰囲気温度を超えて上昇する。そして、昇温工程の末期又は次に説明する維持工程の初期における養生槽内の雰囲気温度とコンクリートの温度差は、コンクリートの熱容量が大きいため、維持工程においても維持され、降温工程においても徐々に小さくなるものの維持される。
【００３１】
１−２−２．維持工程
第２工程は、昇温工程と降温工程との間に、養生槽内の雰囲気温度を第１温度で維持する維持工程を含んでもよい。維持工程は、養生槽内の雰囲気温度が第１温度で維持するように制御されるが、雰囲気温度としてのわずかな温度変動を許容するものである。
【００３２】
維持工程は、例えば０．５時間〜１０時間の間、第１温度で維持することができる。維持工程が０．５時間以上であれば製品の強度を向上することができ、１０時間以下であれば生産性の観点から好ましい。維持工程では、雰囲気温度が第１温度で維持されてもコンクリートの温度は水和反応により発熱し続けて第１温度を超えて上昇する。使用するコンクリートの条件にもよるが、コンクリートの温度は、第１温度より５℃〜１０℃高い温度まで上昇する。コンクリートの温度上昇が終わるとその温度を維持工程と同じ時間維持するか、又は徐々に降温し始める。
【００３３】
１−２−３．降温工程
第２工程は、養生槽内の雰囲気温度を第１温度から下降させる降温工程を含む。降温工程は、第１温度から第１工程の温度（室温）まで徐々に降下させる。降温工程における雰囲気温度の降下も、所定の温度に制御された水蒸気の導入によって行う。降温工程における降温速度は、例えば−５℃／時間〜−３０℃／時間に設定することができる。降温速度が−５℃／時間以上であれば生産性の観点から好ましく、−３０℃／時間以下であれば製品の品質に悪影響が少ないため好ましい。降温工程において雰囲気温度が下がると、少し遅れてコンクリートの温度が下がる。コンクリートは熱容量が大きいためである。降温工程は、例えば外気温まで雰囲気温度を下げる。
【００３４】
降温工程が完了して得られたコンクリート製品は、第１工程における混合物を水和反応により硬化したものである。
【００３５】
１−２−４．給水工程
給水工程は、第２工程において行われるものであって、第１工程で打設されたコンクリートに対して液体の水を供給する。給水工程では液体の水をコンクリートに対して供給するため養生中の水蒸気と異なり、コンクリート表面に直接接触し続けるので、蒸気養生中のコンクリートの乾燥を防ぐことができる。
【００３６】
給水工程は、降温工程中に行うことができる。給水工程が少なくとも降温工程中に行われることで、降温工程中における養生槽内の雰囲気温度とコンクリートの温度との差によるコンクリートの乾燥を防ぐことができる。
【００３７】
コンクリートの乾燥について説明する。第１工程で打設されたコンクリートは、第２工
程の昇温工程によって養生槽内の雰囲気温度が上昇するのに伴って昇温する。コンクリートは、熱容量が大きいため温まりにくく、養生槽内の雰囲気温度の上昇よりも少し遅れて昇温する。また、コンクリートは、セメントと水とが水和反応して硬化する際にその反応熱が発生する。そのため、養生槽の雰囲気温度が第１温度に達して維持工程に推移しても、コンクリートは反応熱によって第１温度よりも高い温度まで昇温する。ここで、養生槽内の相対湿度は１００％を維持していたとしても、養生槽内の雰囲気よりも高い温度を有するコンクリートの相対湿度は例えば８０％を下回る状態となる。コンクリートの水和反応には８０％以上の相対湿度が必要とされているが、このように８０％を下回ることになるとコンクリート中の水和反応が停止又は遅延する。これが蒸気養生中におけるコンクリートの乾燥である。言い換えれば、コンクリート中の水分が蒸発して養生槽の雰囲気へと移行する。
【００３８】
降温工程においては、養生槽内の雰囲気温度を降温させるため、雰囲気温度とコンクリートの温度との差がさらに大きくなる。コンクリートは熱容量が大きいので養生槽内の雰囲気温度が下がり始めても下がりにくいからである。したがって、降温工程においてはコンクリートの温度と養生槽内の雰囲気温度との差は縮まりにくいため、降温工程での乾燥を防ぐことが好ましい。また、降温工程では既にコンクリートの表面がある程度硬化しているため、液体の水を供給しても表面に悪影響を与えない。
【００３９】
蒸気養生中のコンクリートの乾燥は、コンクリートの体積の減少（乾燥収縮）として現れるが、給水工程によってコンクリートの体積の減少を抑えることができる。また、蒸気養生中のコンクリートの乾燥は、コンクリート製品の耐久性の低下としても現れるが、給水工程によってコンクリートの耐久性（中性化等）を向上できる。コンクリートの耐久性は、コンクリートの組織の緻密さに現れる。
【００４０】
給水工程は、この蒸気養生中のコンクリートに液体の水を供給するのでコンクリートの表面から蒸発によって失われにくく、乾燥を防ぐことができる。又、給水工程は、コンクリートを冷却する効果もある。
【００４１】
給水工程は、降温工程におけるコンクリートの表面温度が第１温度を超えた後であって、かつ、コンクリートの表面温度が下降し始める前に開始することができる。このようにすることで、降温工程中におけるコンクリートの乾燥を防ぐことができる。特に、コンクリートの乾燥は、養生槽内の雰囲気温度よりも高い温度にあることで発生するため、コンクリートの表面温度が第１温度を超えた後であることが好ましい。また、コンクリートの表面温度は養生槽内の雰囲気温度が下降し始めた後で下がり始めるため、遅くともコンクリートの表面温度が下降し始める前であることが好ましい。
【００４２】
給水工程は、例えば、維持工程から降温工程に切り替わると同時に開始することができる。このようにすることで最も養生槽内の雰囲気温度とコンクリートの温度との差が大きくなる時点から降温工程中におけるコンクリートの乾燥を防ぐことができる。
【００４３】
また、給水工程は、コンクリートの表面温度が第１温度を超えた後に行うことができる。このようにすることで、養生槽内の雰囲気温度とコンクリートの表面温度との差が発生することによるコンクリートの乾燥を防ぐことができる。例えば、給水工程は、昇温工程や維持工程から開始してもよい。
【００４４】
２．コンクリートの製造装置
図２を用いて、本実施形態に係るコンクリートの製造方法に用いる製造装置について説明する。図２は、本実施形態に係るコンクリートの製造方法における給水工程を模式的に示す製造装置の縦断面図である。
【００４５】
図２に示すように、第１工程において型枠２０に打設されたコンクリート３０が養生槽１０内に配置されている。
【００４６】
給水工程は、打設されたコンクリート３０の上方からコンクリート３０の上面３２に液体の水１４を供給することで行う。コンクリート３０の上面３２に直接的に液体の水１４を供給することで、コンクリート３０の上面３２の温度を低下させると共に、コンクリート３０の上面３２の乾燥を防ぐことができる。
【００４７】
型枠２０は、所望の製品の外形を形成する金属製、合成樹脂製又は木製の型であって、内部にコンクリート３０を充填することができる。
【００４８】
コンクリート３０の上方から水を供給するのは、通常、型枠２０に充填されたコンクリート３０の上面３２が型枠２０の開口に曝されるからである。コンクリート３０の上方から水を供給すれば、この上面３２に対して効率よく水を供給することができる。
【００４９】
給水装置１２は、コンクリート３０の上方から液体の状態のまま水を上面３２に供給する。図２における給水装置１２は、散水装置（スプリンクラー）である。給水装置１２を散水装置とすることで、水滴の衝突によって上面３２が荒れることを防止し、霧状の水を上面３２の全体に均等に供給することができる。
【００５０】
３．変形例
図２における給水工程では、型枠２０の開口に曝されるコンクリート３０の上面３２に対して霧状の水を散水したが、コンクリート３０の上面３２が型枠２０の上端よりも低い位置になるようにコンクリート３０を充填し、上面３２と型枠２０の上端との間に液体の水を溜めてもよい。このようにすることで、コンクリート３０の上面３２に水で蓋をするような状態となり、乾燥を確実に防止できる。
【実施例】
【００５１】
（１）使用材料
表１に示す各材料を用いて、コンクリートを調整した。
【表１】
0006375326.tif 000002
【００５２】
（２）コンクリートの調整と養生条件
表２に示す配合に従って、実施例１及び比較例１〜３の供試体（直径１００ｍｍ×高さ２００ｍｍの円柱形）を作製した。実施例１の供試体及び比較例１の供試体の水セメント比（ｗ／ｃ：水量ｗ、セメント量ｃとしたｗ／ｃの百分率）は実際のプレキャストコンクリート製品に合わせて４０％とし、比較例２及び比較例３の供試体の水セメント比は現場
打ち模擬コンクリートに合わせて５０％とした。
【表２】
0006375326.tif 000003
【００５３】
実施例１及び比較例１の供試体の養生条件は、第１工程における練上り温度を２５℃とし、コンクリートを型枠内に打設して昇温開始までの前置時間を２時間とし、第２工程における昇温工程は昇温速度を２０℃／時間で第１温度（養生槽内の雰囲気温度）の６５℃まで昇温し、維持工程は６５℃で３時間とし、降温工程は降温速度を５℃／時間として２５℃まで降温した。実施例１の供試体は、養生槽内の雰囲気温度が６５℃に到達すると同時に給水工程を開始し、降温工程の終了まで給水した。給水工程は、図２に示したように、供試体の上方からスプリンクラーで散水し、供試体の表面に液体の水を十分に供給し続けた。実施例１及び比較例１の供試体は、蒸気養生後は気中保管し、材齢１日と材齢１４日のものについて以下の試験を行った。
【００５４】
比較例２は現場打ちコンクリートを５日間封かん養生した供試体であり、比較例３は現場打ちコンクリートを２８日間水中養生した供試体であった。
【００５５】
（３）圧縮強度試験
実施例１の材齢１日及び材齢１４日の供試体と、比較例１の材齢１日及び材齢１４日の供試体と、比較例２の材齢５日及び材齢１４日の供試体と、比較例３の材齢２８日の供試体とをＪＩＳ  Ａ  １１０８コンクリートの圧縮試験方法に準拠して圧縮強度試験を行った。圧縮強度試験の結果は、図３に示した。
【００５６】
図３に示すように、実施例１の材齢１日の供試体は圧縮強度が２９（Ｎ／ｍｍ２）であり、比較例１の材齢１日の供試体よりも圧縮強度が低かったが、材齢１４日になると逆転し、実施例１の材齢１４日の供試体の方が比較例１の材齢１４日の供試体よりも高い値を示した。
【００５７】
（４）細孔径分布試験
実施例１及び比較例１の材齢１日の供試体と、同材齢１４日の供試体とからコンクリートカッターによって５ｍｍずつ深さ３０ｍｍまでスライスし、スライスしたコンクリートをニッパで細分化し、水和を停止させた後に、水銀ポロシメーターを用いて水銀圧入法により、細孔直径及び細孔容積を測定した。材齢１日の供試体の測定結果を図４に示し、材齢１４日の供試体の測定結果を図５に示した。図４及び図５において「５ｎｍ−５０ｎｍ」、「５０ｎｍ−１００ｎｍ」、「１００ｎｍ−１μｍ」、及び「＞１μｍ」は、測定された細孔の直径を４つの区分に分けて示した。
【００５８】
図４及び図５に示すように、実施例１の供試体の方が比較例１の供試体よりも細孔量（ｍｌ／ｇ）が少なく、コンクリートの組織が緻密であることがわかり、特に、中性化進行に影響する直径が５０ｎｍ以上の細孔の細孔量が少ないことがわかった。
【００５９】
（５）吸水率試験
実施例１及び比較例１の材齢１日の供試体と、同材齢１４日の供試体とを２０℃、相対湿度６０％の恒温室で１日経過後、１００℃で１日乾燥し、２０℃、６時間水中に入れて、乾燥後の質量（Ａ）と水中から取り出した後の質量（Ｂ）から吸水率（１００×（Ｂ−Ａ）／Ａ（％））を求めた。吸水率（％）を図６及び図７に示した。
【００６０】
図６及び図７に示すように、比較例１に比べて実施例１の方が吸水率が低く、コンクリートの組織が緻密であることがわかった。
【００６１】
（６）中性化速度試験
実施例１及び比較例１〜３の供試体について、ＪＩＳ  Ａ  １１５３コンクリートの中性化深さの測定方法に準じて中性化速度試験を行った。促進材齢４週目における中性化速度係数（Ｃ（ｍｍ／√週）＝コンクリート表面からの中性化深さＸ（ｍｍ）／√ｔ（ｔ＝材齢（週）））を求めた。中性化速度係数を図８及び図９に示した。
【００６２】
図８及び図９に示すように、実施例１の供試体の方が比較例１〜３の供試体に比べて中性化速度係数が小さかった。
【００６３】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００６４】
１０…養生槽、１２…給水装置、１４…液体の水、２０…型枠、３０…コンクリート、３２…上面
【図１】
0006375326.tif 000004
【図２】
0006375326.tif 000005
【図３】
0006375326.tif 000006
【図４】
0006375326.tif 000007
【図５】
0006375326.tif 000008
【図６】
0006375326.tif 000009
【図７】
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【図８】
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