(57)【要約】【課題】遠心成形において、排出スラリーを極力抑え、しかも内面仕上げ等の優れた性能のコンクリート製品を得ることがでる遠心成形法によるコンクリート製品の製造法を提供することを目的とする。【解決手段】 コンクリートを詰めた型枠を回転させて遠心力によりコンクリート製品を製造する方法において、コンクリート製品内に生成したスラリーにホルマイト系粘土鉱物を投入して、さらに前記型枠を回転させて前記スラリーをコンクリート製品内面に凝固せしめることを特徴とする遠心力成形法によるコンクリート製品の製造法を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートを詰めた型枠を回転させて遠心力によりコンクリート製品を製造する方法において、コンクリート製品内に生成したスラリーにホルマイト系粘土鉱物を投入して、さらに前記型枠を回転させて前記スラリーをコンクリート製品内面に凝固せしめることを特徴とする遠心力成形法によるコンクリート製品の製造法。
【請求項２】
コンクリートを詰めた型枠を回転させて遠心力によりコンクリート製品を製造する方法において、コンクリート製品内に生成したスラリーにホルマイト系粘土鉱物及び高吸水性樹脂を投入して、さらに前記型枠を回転させて前記スラリーをコンクリート製品内面に凝固せしめることを特徴とする遠心力成形法によるコンクリート製品の製造法。
【請求項３】
コンクリートを詰めた型枠を回転させて遠心力によりコンクリート製品を製造する方法において、コンクリート製品内に生成したスラリーにホルマイト系粘土鉱物、その他無機質粉末及び高吸水性樹脂を投入して、さらに前記型枠を回転させて前記スラリーをコンクリート製品内面に凝固せしめることを特徴とする遠心力成形法によるコンクリート製品の製造法。
【請求項４】
ホルマイト系粘土鉱物が、セピオライト粘土鉱物であることを特徴とする請求項１乃至３記載の遠心力成形法によるコンクリート製品の製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心力成形法によるコンクリート製品の製造法に関し、さらに詳しくは遠心力による締め固め時に生成するスラリーをホルマイト系粘土鉱物粉末の添加によりコンクリート製品内面に凝固させ、排出スラリーが出ないように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
遠心力成形法によりコンクリート製品を製造する場合には、コンクリートを遠心力によって締め固める時に余分な水とセメントなどの微粉末からなるスラリー（排出スラリー：ノロとも呼ばれる）が、製品である筒の内側ににじみ出ていた。従来、この排出されるスラリーに対する方策としては、(1)廃棄、(2)排出スラリーの低減及び防止、及び、(3)排出スラリーの再利用に大別される。(1)の場合、排出スラリーをそのまま廃棄すると環境汚染、公害の問題となるため、固形分を沈澱回収して廃棄し、上澄み水を中和処理して放流する方法、あるいは排出スラリーをフイルタープレスにてケーク状にして廃棄する方法などが行われていたが、これらの方法では広大な投棄場所、多額の費用が必要とされるなどの問題がある。(2)の場合、コンクリート材料配合中に予め微粉末などを混入して保水性を高める等により排出スラリーを低減防止する方法があるが、単位セメント量の増大、単位水量の増大及び養生時間の増大などコストアップとなり、また製品強度の管理が難しくなるなどの問題がある。
【０００３】
また、近年、いわゆるセメントの凝結促進剤を添加することにより、スラリーの生成量及びスラリー中の固形分含有割合を低減せしめる方法（特開昭56−161108号、特開05-306151  栗田工業）、あるいは、遠心成形時に生ずるスラリー中の固形分をコンクリート内面に凝固せしめるために用いられる凝結促進剤と界面活性剤から成る、遠心力下でのスラリー処理及びコテ仕上げ向上の為の薬剤（特開昭56−160358号）、が提案されているが、これらはなおスラリーの発生に伴う後処理及び内面コテ仕上げ処理を必要とする問題があつた。また、排出スラリー清澄剤として、特定有機化合物及び／又は水溶性高分子とモンモリナイト系粘土鉱物を添加し、排出スラリー中固形分の排出量を抑え、内面仕上がりも良好とさせる方法（特開平11-130501）が開示されているが、多量の特定有機物が少なくともコンクリート一立方あたり３Ｋｇ、水溶性高分子２Ｋｇ、モンモリロナイト系粘土鉱物２Ｋｇ等単位体積あたりの添加材及び添加剤量が比較的大量に必要となるとの問題があった。
【０００４】
(3)の場合、排出スラリーと高炉スラグ、排煙脱硫石膏を結合材とするコンクリートへの利用、また、コンクリートへの一部置換使用等多くの文献があるが、それらのほとんどが研究段階であり、遠心成形下で排出されるスラリーの水セメント比及びスラリー成分などが大きく変動する等のため、非常に取扱いづらいという問題がある。現在、これらの方策のうち、(1)の処理方法が大部分を占めているようである。
【特許文献１】特開昭56−161108号
【特許文献２】特開05-306151号
【特許文献３】特開昭56−160358号
【特許文献４】特開平11-130501号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、遠心成形締め固め時に排出されるスラリーの処理は、煩雑な後処理及び費用の発生を伴うという問題のある方法によって行われていた。従って、それらの問題点のない遠心成形法によるコンクリート製品の製造法の出現が強く望まれていた。
本発明は、上記問題点に鑑み、排出スラリーを極力抑え、しかも内面仕上げ等の優れた性能のコンクリート製品を得ることがでる遠心成形法によるコンクリート製品の製造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】
【０００６】
前記目的を達成する本発明の構成は、コンクリートを詰めた型枠を回転させて遠心力によりコンクリート製品を製造する方法において、コンクリート製品内に生成したスラリーにホルマイト系粘土鉱物、を投入して、さらに前記型枠を回転させて前記スラリーをコンクリート製品内面に凝固せしめることを特徴とする遠心力成形法によるコンクリート製品の製造法である（請求項1）。さらに、コンクリートを詰めた型枠を回転させて遠心力によりコンクリート製品を製造する方法において、コンクリート製品内に生成したスラリーにホルマイト系粘土鉱物及び高吸水性樹脂を投入して、さらに前記型枠を回転させて前記スラリーをコンクリート製品内面に凝固せしめることを特徴とする遠心力成形法によるコンクリート製品の製造法（請求項2）。
【０００７】
さらにまた、コンクリートを詰めた型枠を回転させて遠心力によりコンクリート製品を製造する方法において、コンクリート製品内に生成したスラリーにホルマイト系粘土鉱物、その他無機質粉末及び高吸水性樹脂を投入して、さらに前記型枠を回転させて前記スラリーをコンクリート製品内面に凝固せしめることを特徴とする遠心力成形法によるコンクリート製品の製造法（請求項3）。ホルマイト系粘土鉱物として、セピオライト粘土鉱物を用いることを特徴とする請求項１乃至３記載の遠心力成形法によるコンクリート製品の製造法（請求項4）。
【０００８】
以下、本発明の構成を詳しく説明する。
本発明の方法が適用されるコンクリートの配合は、従来行われていた通常の遠心成形に用いる配合でよく、例えば、単位セメント量300〜700Kg／m3、単位水量120〜180Kg／m3、細骨材率30〜45％、減水剤0.3〜4.0％（対セメント）その他必要に応じて各種の混和材料を使用したスランプ２〜20cmのものである。また、遠心成形の条件は、ホルマイト系粘土鉱物、これと高吸水性樹脂、又はこれと高吸水性樹脂と無機質粉末（ホルマイト粘土鉱物を除く。）を添加する前の段階では特に限定されることなく、所謂所定の遠心力負荷、すなわち従来行われていた通常の遠心力負荷条件、例えば、2.5G〜40Gにて合計５〜10分程度のような条件でよい。
【０００９】
本発明の方法においては、ホルマイト系粘土鉱物、高吸水性樹脂、又は高吸水性樹脂と無機質粉末（ホルマイト粘土鉱物を除く。）は、従来になく少量の使用で通常の遠心成形の最終段階にて生成したセメント組成物であるスラリーを数分以内、好ましくは１〜２分以内に急激に固化させる性能を有するものである。
ここで、ホルマイト系粘土鉱物の形態としては、例えば、繊維状、粉末状、粒状が挙げられる。中でも、繊維状のホルマイト系粘土鉱物は、これを排出スラリーに添加した場合は、チキソトロピー性（揺変性）を発現させるため、排出スラリーのスラリー特性が変化する。なお、チキソトロピー性（揺変性）とは、剪断抵抗力を大きくすると粘度が小さくなり、逆に、剪断抵抗力を小さくすると粘度が大きくなる性質をいう。遠心成形時の荷重負荷に対しては、粘度が高くなる性質を有する。
【００１０】
ホルマイト系粘土鉱物の具体例としては、例えば、セピオライト（主成分：含水マグネシウムシリケート  Mg8 Si12 O30 (OH2)4 (OH)4・8H2O）、アタパルジャイト（主成分：含水マグネシウムアルミニウムシリケート）、パルゴスカイト（主成分：含水マグネシウムアルミニウムシリケート）等が挙げられる。中でも、セピオライトは、原石を加工する過程で解繊することによって、繊維状の形態とすることができる。そして、繊維状のセピオライトは、次のような利点を有する。すなわち、第一に、繊維状のセピオライトはこれを排出スラリーに添加すると、チキソトロピー性（揺変性）が付与され、材料分離抵抗性、および水分吸収特性（セピオライト繊維内の連続空隙内への定着性）を示す。チキソトロピー性と繊維形状、特に長径／短径比（アスペクト比）には、一定の相関関係があり、アスペクト比の大きなセピオライトほど、剪断抵抗力がまし、大きなチキソトロピー性を有することが判明した。繊維状セピオライトの内部の結晶構造が、蜂の巣のようなチャンネル構造になっており、このチャンネル構造中の多数の細長い細孔が、高い吸水力および保水力を発揮するため、繊維状のセピオライトは、吸水性、保水性に優れる。
【００１１】
本発明で用いるセピオライト（特に繊維状のもの）を調製するには、まず、天然鉱物であるセピオライト原石を粗砕機で粉砕した後、さらに微粉砕機（例えば、ハンマーミル、レイモンドミル、竪型ローラミル、ボールミル等）で粉砕し解繊する。解繊後、必要に応じて、水簸、篩分け、および分級の操作のいずれか単独またはこれらの２つ以上の操作の組み合わせによって、繊維形状を有するものの純度を高めるような処理を行なう。こうして得られたセピオライトを用いて、一層優れた排出スラリー低減防止効果を得ることができる。
【００１２】
また、充分な吸水性能を付与するセピオライトを得るためには、粉砕条件を打撃力から剪断力を主とするものに限定すると効果的である。例えば、チューブミルで粉砕する場合、粉砕媒体に関し、セピオライト原石等に過度の衝撃力を与えず、揉み解すようなセン断力で解繊するものとなるように、条件を限定する必要がある。また、原石を粗砕後、水中で長時問かけて解繊する方法を採ることもできる。
【００１３】
本発明で用いる繊維状のセピオライトの長さ（繊維長）は、１４μｍ以上のものが好適である。繊維状のセピオライトは、粉砕による繊維の折れが少なく、結果的にアスペクト比が大きく、チキソトロピー性が大きく、しかも保水性能が大きく、本発明において好適に用い得る材料である。
【００１４】
その測定方法として、繊維状のセピオライトを１０質量％のスラリーとし、その粘度をＢ型粘度計で測定すると、ロータが回転し始めて３回転目の粘度は、１，５００ｃＰｓ（センチポイズ）以上である。このように１ ，５００ｃＰｓ以上の粘度を有するスラリーをうることのできるセピオラオは、有効な遠心成形時の排出スラリーを固定、保水する有効な添加材として用いることができる。
【００１５】
本発明において、セピオライトの好適な保水率は、２００％以上である。ここで、保水率とは、一定量のセピオライトを秤量し、大型濾紙上に載置した後、セピオライトがブリーディングを発生し始める時点まで水を加えて、その時点における質量の増加量を測定し、その結果算出されるセピオライトに保持された水量（質量）を、当初のセピオライトの質量で除することによって得られる値をいう。なお、水を加える際、濾紙上に挟持する形でセピオライトを支持し、ブリーディングによって発生した水は、一定の圧力を加えて、保持の不完全な水とともに濾紙に沁み込ませることによって除去される。高保水性能は、高水分吸収性能、チキソトロピー性に繋がる基本的性能とおもわれる。
【００１６】
その他、ホルマイト系粘土鉱物、高吸水性の樹脂とともに用いる無機質粉末としては、普通セメント、早強セメント、超早強セメント、中庸熱セメント、耐硫酸塩セメント、高炉セメント、フライアツシユセメント、シリカセメント、ジエツトセメント、その他の水硬性セメント、仮焼明バン、スラグ粉末、フライアツシユ、ベントナイト、アルミン酸ソーダ、炭酸ソーダ、シリカ粉末、石灰石粉末、モンモリロナイト・ハロイサイト等のホルマイト系粘土鉱物以外の粘土鉱物粉末、珪石粉末、珪藻土、などであり、これらの中から１種あるいは２種以上混合して用いてもよい。
【００１７】
また、この無機質粉末は、細かいものほど良く、概してそのブレーン比表面積が1500cm2／ｇ以上のものが好ましい。しかし、セピオライトと併用する場合は、750cm3程度の比表面のものでも十分に用いることができる。
【００１８】
また、高吸水性樹脂としてはポリアクリル酸系、酢ビ・アクリル酸塩共重合体、イソブチレン・無水マレイン酸共重合体、PVA・無水マレイン酸共重合体、ポリアクリロニトリル系ケン化物、ポリエチレンオキサイド系、デンプン・アクリロニトリルグラフト重合体、デンプン・アクリル酸グラフト重合体、CMC架橋物などを主成分とするもので、吸水倍率が50倍程度以上の吸水能力を有するものが用いられる。これらの高吸水性樹脂は、細かいものほどよく、粒径300μｍ以下のものが好ましい。しかし、セピオライトと併用する場合は
1000μｍ程度のものでも十分にその効果が得られる。
【００１９】
本発明方法においては、所定の遠心力を負荷させてコンクリートを締め固めた後、減速（好ましくは２〜10G）してからスラリーにセピオライト粉末、又はこれと高吸水性樹脂、さらにこれと高吸水性樹脂と無機質粉末（セピオライト粉末を除く。）を投入し、さらに0.5〜２分回転させることによりスラリーをコンクリート製品の内面に固化させる。投入した後の遠心力負荷は2G〜10Gが好ましいが、これは2Gより小さいと均一に分散し難くなり、10Gをこえると製品内面の固化に好ましくない。セピオライトに剪断力を与えることとなるからである。
【００２０】
ホルマイト系粘土鉱物、高吸水性樹脂、無機質粉末（セピオライト粉末を除く。）の使用量は、遠心成形時に生成したスラリーを所望時間内に固化させるに必要十分な量であれば良い。ホルマイト系粘土鉱物、高吸水性樹脂及び無機質粉末（セピオライト粉末を除く。）の種類並びにコンクリートの配合あるいは生成スラリーの量及び水セメント比等により適宜選択される。つまり、コンクリートを締め固めた後のスラリー発生の少ないもの及びスラリー中の水比の小さいものは、少量の添加でより強固に固化させることができる。一般的なコンクリート配合の場合には、生成スラリー量が使用コンクリート量の３重量％前後であるので、添加量は、後の実験例で示すように使用コンクリート量に対して、セピオライト単独で使用する場合は、0.10重量％以上、セピオライトと高吸収性樹脂を併用する場合は、セピオライトを0.05重量％以上、好ましくは0.10〜0.3重量％の範囲のもの及び高吸水性樹脂が0.01重量％以上、好ましくは0.015〜0.03重量％の範囲のものの組合せが使用される。さらに、セピオライトと高吸水性樹脂と無機粉末（セピオライト粉末を除く。）を併用する場合は、セピオライトを0.07重量％以上、好ましくは0.10〜0.3重量％の範囲のもの、高吸水性樹脂が0.01重量％以上、好ましくは0.015〜0.03重量％の範囲のもの、無機質粉末（セピオライト以外のもの。）を0.1重量％以上、好ましくは0.15〜0.3重量％以上の範囲のものを組み合わせて使用する。
【００２１】
下限値より少ないと十分な効果が得られず、また好ましい範囲の上限を超えて使用しても効果の増加が小さい。これらのセピオライト粉末、高吸水性樹脂又は無機質粉末（セピオライト粉末を除く。）は、別々に添加してもよいが、あらかじめ混合してから添加した方が、よい効果を得ることができる。
【００２２】
ここで、セピオライト粉末を用いない場合、無機質粉末又は高吸水性樹脂のどちらかを単独で使用した場合には上記の好ましい範囲以上に添加しても排出スラリーをごく短時間以内に固化させることは不可能である。本発明において、無機質粉末に替えてセピオライト粉末を採用すると少量のセピオライト粉末単独でもスラリーを固化する特性が得られる。より簡便に、排出スラリーを固化できる。また、高吸水性樹脂とを組合せて使用することにより、高吸水性樹脂が排出スラリーの含有水を吸収して膨潤すると共に、セピオライト粘土鉱物が膨潤した樹脂及び水セメント比の小さくなつたスラリーと混在一体化して緻密な組織となって成形品の内面に保持されるので、排出スラリーを単時間に固化させることが可能となる。また、セピオライト粉末は、高吸水性樹脂の使用量がすくない状態でも、その効果を発揮することができる。さらに、高吸水性樹脂が極度に少ない条件で、セピオライトと超速硬セメント等の無機物質の組み合わせを選択することにより、排出スラリー固化が実現する。
【００２３】
以上説明したように本方法を適用した製品は、従来より少量の固化材添加により、遠心力成形時に生成したスラリーが成形品の内面に均一に分散分布し、固化し、保持される。成形後のスラリー排出をより簡便な方法で実現することができる。
【００２４】
成形処理した成形品は、その後、通常の養生工程を経て最終製品となる。すなわち、必要に応じて、65℃程度の温度で常圧蒸気養生し、及び／または180℃、10気圧程度の高温高圧のオートクレープ養生して最終製品となる。このようにして、得られる最終製品は内面にスラリーを均一に固定されたものであり、固定スラリー層にひびわれも見られず、従来技術にかかる遠心成形法によって得られるコンクリート製品と比べて同等以上の性能を有するものである。また生成スラリーが製品内面に均一に分布凝固されるので、製造過程での移動並びに製品の運搬及びストック工程で製品に対する変形や偏心を考慮する必要がなく、取扱いも従来のものと同等でよい。
【００２５】
なお、本発明の方法は、遠心力を利用して成形する全てのコンクリート製品の製造に適用できる。例えばRCくい、PCくい、ポストテンシヨンPCくい、高強度PCくい、鋼管などの複合くいなどのくい類並びにPCポール、カラーポールなどのポール類の製造に好適に使用できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の方法によれば、遠心力成形の工程にて発生するスラリーを少量の固化材添加で、製品の内面に凝固させることができるので、遠心力成形法で行われていた排出スラリーの処理あるいは廃棄の工程とその費用が一層節減できる。また、製造過程での移動並びに製品の運搬及びストックの過程で製品に対する変形や偏心を考慮する必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、実施例とともに本発明をさらに詳しく説明する。
実験例  １
水セメント比1.5のスラリー125ｇにセピオライト粉末所定量を添加、混合し、固化性を試験した。ここで使用したセピオライト粉末は、太平洋セメント社製であり、この添加率は、コンクリート重量の３％のスラリーが発生するものと仮定した対コンクリート重量百分率で示した。
容器を傾けても固化した内容物が動かなくなるまでの時間を測り、15秒以内◎、16〜30秒○、31〜60秒△、61秒以上×、と判定した。それらの結果を表−１に示した。
実験例  ２
水セメント比1.5のスラリー125ｇにセピオライト粉末、及び高吸水性樹脂を所定量添加、混合し、固化性を試験した。ここで使用したセピオライト粉末は、太平洋セメント社製、高吸水性樹脂は、スミカゲルSP−520（住友化学(株)製）酢ビアクリル酸塩共重合体であり、この添加率は、コンクリート重量の３％のスラリーが発生するものと仮定した対コンクリート重量百分率で示した。
容器を傾けても固化した内容物が動かなくなるまでの時間を測り、15秒以内◎、16〜30秒○、31〜60秒△、61秒以上×、と判定した。それらの結果を表−２に示した。
実験例  ３
水セメント比1.5のスラリー125ｇにセピオライト粉末所定量、高吸水性樹脂を0.005重量％、セピオライト以外の無機物質として超速硬セメントを選定、所定量を混合し、固化性を試験した。ここで使用したセピオライト粉末は、太平洋セメント社製、高吸水性樹脂は、スミカゲルSP−520（住友化学(株)製）酢ビアクリル酸塩共重合体であり、超速硬セメントは、太平洋セメント社製である。この添加率は、コンクリート重量の３％のスラリーが発生するものと仮定した対コンクリート重量百分率で示した。
容器を傾けても固化した内容物が動かなくなるまでの時間を測り、15秒以内◎、16〜30秒○、31〜60秒△、61秒以上×、と判定した。それらの結果を表−３に示した。
【００２８】
【表１】
2005305746.tif 000002
【００２９】
【表２】
2005305746.tif 000003
【００３０】
【表３】
2005305746.tif 000004
高吸水性樹脂  0.005重量％の添加例である。
【００３１】
表−１、２、３に示す〇の条件で、本発明においては、例えば、セピオライト粉末を、0.07重量％以上、高吸水性樹脂0.005重量％、超速硬セメント0.2重量％以上で良好な結果が得られる。即ち本条件で、排出スラリーは、急速に固化する。なお、セピオライトを使用しない場合であって、無機質粉末で0.3％以上高吸水性樹脂で0.03％以上使用しても同程度の固化状態が得られるが、より多くの添加材を要することとなり、効率において本発明は優れている。
さらに、セピオライトを用いない場合、無機質粉末あるいは高吸水性樹脂をどちらか単独で用いても急速には固化しない。
【００３２】
実験例  ４
また、無機質粉末の固化可能な粉末度を把握する為に、珪石粉末のブレーン値を変化させ、排出スラリーの固化性を実験例３と同様の条件で試験した。珪石粉末の添加率は0.3％、スミカゲルSP−520は0.005％とした。このとき、実験例３と同様に判定した。結果を表４に示す。
【００３３】
【表４】
2005305746.tif 000005
【００３４】
実施例  １
粗骨材として最大寸法20mmの茨城県岩瀬産砕石、細骨材として最大寸法５mmの静岡県小笠産川砂を使用し、セメント量460Kg／m3、水量130Kg／m3、細骨材率39％、減水剤マイテー150（商品名、花王石鹸(株)）をセメント重量に対して1.6％配合して、試料コンクリート（スランプ18cm）を調製した。この生コンクリート15Kgを20φ×30cmの遠心成形用型枠に投入し、2.5G〜34Gにて都合７分間締固めた後、5Gにて回転している型枠内にセピオライト粉末30ｇとスミカゲルSP−520（住友化学株式会社製）0.75ｇとを添加し、約60秒間回転させた。得られた遠心成形体には残存スラリーが全く無く、内面に均一に固化していた。この成形体をオートクレーブ養生（30℃／時で昇温し、180℃、10気圧に５時間保持）した。得られた製品の圧縮強度は951Kg／cm2であつた。
なお、参考のため、上記生コンクリートを同様の条件にて成形締め固め、生成したスラリーを排出した後、同様に養生して成形体をえた。この従来技術にかかる成形体の圧縮強度は930Kg／cm2であつた。