(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバー及び平均粒径１μｍ以下の微細シリカを含み、最大粒径が０．５〜３ｍｍの骨材を使用し、骨材の配合量が８００〜１５００ｋｇ／ｍ３であり、かつ、水／結合材比が１３〜３０重量％に配合され、下記測定方法によるフロー値が２３０〜３１０ｍｍであるモルタル・コンクリート混練物を、樹脂製型枠に充填し、硬化させることを特徴とするモルタル・コンクリート製品の製造方法。
（フロー値の測定方法）
モルタル・コンクリート混練物のフロー値は、「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメント物理試験方法）」の手順中、混練物を充填したコーンを引き上げ、混練物が流動しなくなった時点におけるその広がりの直径を測定した数値である。コーンの引き上げ後、フローテーブルの上下動は行わない。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モルタル・コンクリ−ト製品の製造方法に関し、特に、強度のバラツキが小さく、かつ、高強度を要求される複雑な形状・構造を有するモルタル・コンクリ−ト製品を量産できる製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複雑な形状を有するモルタル・コンクリ−ト製品を製造する方法としては、次のようなものが開示されている。
特開平１−２６９５０３号公報には、透明な合成樹脂製（例；硬質塩化ビニル）を用いて、底面にレリ−フ模様を付した型枠に、セメント、スラグ粉末（ブレ−ン値；９２１０ｃｍ2／ｇ）、スラグ粒（最大粒径；1.2ｍｍ）および高性能減水剤を配合した混練物を流し込む方法によって、セメント製品（例；灰皿）を製造する、旨が記載されている。
【０００３】
また、特開昭４９−１６７１７号公報には、予め成形した合成樹脂発砲材料（例；発砲スチロ−ル）からなる型枠にコンクリ−ト材料（混練物）をバイブレ−タ−などを利用しながら流し込み、蓋をして密封し、養生後、型枠を取り外すコンクリ−ト製品（例；ブロック）の製造方法が記載されている。
この製法では、
・該発砲材料の断熱効果によってセメントと水との化学的作用により発生する熱を断熱して混練物を気温より高い状態に置くことができる、また、
・混練物を密封することによって混練物の水分が常に一定量含有される
などにより、早期に凝結硬化が良好になし得られる、旨も示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、コンクリ−ト製品に対するニ−ズの多様化に伴い、従来以上に複雑な形状・構造を有する該製品に対する要望が高まり、その製造方法の開発が要請されている。
この種の製品を製造するのに使用された型枠は、当初鉄製のものであった。
しかし、鉄製型枠を使用した場合には、
▲１▼脱型時における剥離が必ずしも容易でないために、型枠面に離型剤を塗布する必要があること、および、脱型後のコンクリ−ト製品表面の補修が必要となること、
▲２▼型枠を繰り返し使用するため、掃除その他のメンテナンスが必要であること、
▲３▼製品の形状・構造が複雑であるほど、型枠自体の製造コストが高くなること、などから、生産性が低下するだけでなく、コンクリ−ト製品のコストアップを招く原因となっており、
また、
▲４▼従来は、粒径；１０ｍｍを超える骨材を用い、スランプ値；５〜８ｃｍ程度に混練したコンクリ−ト混練物を流し込み成形していたので、型枠の細部には該混練物のペ−ストのみが充填されることが多く、結果として、製品の各部位の特性（強度、収縮率など）に著しいバラツキが生じること、
などの欠点があった。
【０００５】
鉄製型枠には、上記のように多くの欠点があるために鉄に代わる材料として、前述した樹脂が開発された。
その樹脂製型枠は、剥離が容易なので離型剤が不要であり、そのため掃除なども簡単である。しかも、鉄に比して成形が著しく容易であるため、製品のある部位が鋭角・鈍角形状又はそれらが複雑に組み合わされた構造であっても、また、いかなる曲面構造をも自在に成形することができる。
型枠については、上記のように樹脂を利用することにより、ほぼ所望の形状・構造のものが作製できるようになった。
そして、前記レリ−フ模様が形成された灰皿、ブロックなどのように、比較的強度を要しない製品を製造するときに、樹脂製型枠が専ら使用されていた。
【０００６】
最近のニ−ズの多様化に伴って、複雑な形状・構造を有するコンクリ−ト製品であっても、用途に応じた特性（例えば、製品の局部に圧縮応力が集中して作用する場合など）を具備する必要がある。
しかしながら、前記従来のコンクリ−トのように、複雑な形状・構造を有する製品を成形するとき、それに使用する材料および配合割合について、ほとんど考慮されていなかった。
そのため、樹脂製型枠を使用し、複雑な形状・構造を有する成形体（製品）が製造できたとしても、それが用途に適応した特性を必ずしも具備していないために使用することができない、という問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、
・複雑な形状・構造を有するモルタル・コンクリ−ト製品の各部位間の強度のバラツキを小さく、かつ、高強度を発現することのできる、
モルタル・コンクリ−ト製品の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、樹脂製型枠を用いてモルタル・コンクリ−ト製品を製造する方法であって、使用する材料および配合を特定して混練し充填することを特徴とし、これにより、
上記目的を達成することのできるモルタル・コンクリ−ト製品の製造方法を提供するものである。
【０００９】
すなわち、本発明（モルタル・コンクリ−ト製品の製造方法）は、
「・ファイバー及び平均粒径１μｍ以下の微細シリカを含み、
・最大粒径が０．５〜３ｍｍの骨材を使用し、
・骨材の配合量が８００〜１５００ｋｇ／ｍ３であり、かつ、
・水／結合材比が１３〜３０重量％に配合され、
・下記測定方法によるフロー値が２３０〜３１０ｍｍである
モルタル・コンクリ−ト混練物を、樹脂製型枠に充填し、硬化させること
（フロー値の測定方法）
モルタル・コンクリート混錬物のフロー値は、「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメント物理試験方法）」の手順中、混錬物を充填したコーンを引き上げ、混錬物が流動しなくなった時点におけるその広がりの直径を測定した数値である。コーンの引き上げ後、フローテーブルの上下動は行わない。」（請求項１）、を要旨とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、慣用の樹脂類で造った型枠を使用して、複雑な形状・構造のモルタル・コンクリ−ト製品の製造に適した方法である。
例えば、複雑な形状・構造を有するとは、製品の外観上、部分的に鋭角部，鈍角部，曲線部などを一つまたはいくつか組み合わされて構成されたものであり、具体的には、断面形状が卵型、星型などのほか、雄・雌ネジのような精巧な構造をも含むものである。
【００１２】
モルタル・コンクリ−ト製品の製造に使用する基本材料は、セメント，骨材，高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤，および水である。
本発明において、特に重要なのは、最大粒径；５ｍｍ以下の骨材を使用すること、混練物の水／結合材比；３５重量％以下に配合すること（結合材については、後記する）、および、混練物のフロ−値を２００〜３５０ｍｍに調整することである。
【００１３】
使用する骨材の最大粒径が５ｍｍを超えた場合、骨材が流し込み成形過程で分離し、製品の各部位の配合割合が配合設計通りにならず、部位間の特性（特に、強度）にバラツキを生じさせるので好ましくない。
骨材の最大粒径は、打設時の作業性およびモルタル・コンクリ−ト製品の各部位の特性の均斉化の点から、０．５〜３ｍｍの範囲が好ましい。
【００１４】
前記水／結合材比が３５重量％を超えた場合、上記骨材の場合と同様に、材料分離が生じ各部位間の特性が不均等になり、随所に脆弱な部位が形成される。このような部位は、脱型時に欠け（割れ、欠損など）が発生し、補修作業が必要となり、モルタル・コンクリ−ト製品の生産性を著しく低下させるので好ましくない。
また、上記特性の不均等は、特に、高強度が要求されるモルタル・コンクリ−ト製品には好ましくない現象である（例えば、製品が雄ネジの場合、強度不足からネジ部に欠けが発生し使用不可能となる）。
なお、水／結合材比の好ましい範囲は、作業性，強度発現性および製品の耐久性の観点から、１３〜３０重量％が好ましい。
【００１５】
モルタル・コンクリ−ト混練物は、「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１」に規定されたフロ−試験方法の操作を一部変更して測定したフロ−値（注）が２００〜３５０ｍｍの広がりになるように、より好ましくは２３０〜３１０ｍｍに調整する。
その理由は、製品がいかなる形状・構造の場合であっても、混練物を流し込んだ後の振動締め固め作業が不要であり、材料分離も生ぜず、各部位とも均質に製造することができるからである。
（注）ＪＩＳ規格のフロ−試験方法の手順中、混練物を充填したコ−ンを引き上げ、混練物が流動しなくなった時点におけるその広がりの直径を測定した数値である。コ−ンの引き上げ後、フロ−テ−ブルの上下動は行なわない（規格では、１５回の上下動を行なう）。
【００１６】
混練物のフロ−値は、後記高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤を適宜増減することにより、容易に調整することができる。
【００１７】
次に、モルタル・コンクリ−ト製品の製造に使用する材料について説明する。
セメントとしては、慣用の普通・早強・中庸熱・低熱ポルトランドセメントなどのほか、高炉・フライアッシュセメントなどの混合セメントが使用できる。
また、該セメントの一部を石灰石粉末、微細シリカなどで置換したもの、該セメントに石膏を添加したものなども使用できる。
なお、本発明では、ポルトランドセメント、混合セメント、セメントの一部置換のもの（添加の場合も含む）などを総称して“結合材”と称する。
【００１８】
好ましい結合材は、セメントの一部を微細シリカで置換して含ませた結合材である。
微細シリカとしては、例えば、シリカフュ−ム、シリカダストが挙げられる。その平均粒径は、１０μｍ以下、好ましくは６μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下のものを使用するのが、材料分離が生じ難いことや、脱型時の離型性、作業性、強度発現性、耐久性などの点から好ましい。本発明では平均粒径が１μｍ以下の微細シリカを使用する。
なお、セメントに対する微細シリカの置換率は、２〜３０重量％（内割）が好ましい。
【００１９】
骨材としては、珪砂、砕砂、川砂、山砂などが挙げられ、これらの混合物も使用することができる。
骨材の配合量は、８００〜１５００ｋｇ／ｍ3である。
【００２０】
高性能減水剤及び高性能ＡＥ減水剤としては、アルキルアリルスルホン酸系、ナフタレンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系、ポリカルボン酸系などの公知のいずれのものも使用できる。これらは、液状，粉末状どちらでも良い。
その添加量は、結合材に対して０．５〜５重量％（固形分換算）が好ましい。
【００２１】
ファイバ−について、説明する。
前記本発明の基本材料に各種ファイバ−（金属製，有機物製など）、特に、スチ−ルファイバ−を配合するのが好ましい。
繊維の大きさは、製品の形状・寸法を勘案して決めれば良く、特に、本発明では限定しない。
スチ−ルファイバ−の配合は、製品の曲げ強度，引張り強度，耐久性などが一層向上するので好ましい。
【００２２】
次いで、樹脂製型枠について説明する。
型枠の材料として樹脂を採用する理由は、
▲１▼型枠面に離型剤を塗布しなくても、モルタル・コンクリ−ト製品（成形体）の表面が型枠面に沿って容易に離型できる（脱型時に、製品の表面に欠けができないので、その補修作業が必要ない）、
▲２▼型枠は使い捨てであるため、型枠の掃除その他のメンテナンスが不要である、
▲３▼所望の形状・構造を有する型枠用の金型をつくれば、その金型は半永久的に使用できるので、型枠を安価に大量生産できる、および
▲４▼使い捨てたのちの型枠を再資源化（リサイクル）できる、
などの利点が挙げられる。
その結果、モルタル・コンクリ−ト製品の生産性が向上する。その他型枠費用が低減されるので、該製品自体のコストの低減にもつながる。
【００２３】
樹脂としては、
・ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリスチレン，ポリ酢酸ビニル，ポリカ−ボネイトなどの熱可塑性樹脂、
・フェノ−ル樹脂，尿素樹脂，メラミン樹脂，エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。
【００２４】
次に、混練・充填・養生方法について、説明する。
モルタル・コンクリ−ト材料の混練方法、混練物の充填方法（例；流し込み方法）、養生方法（例；常温養生、オ−トクレ−ブ養生）などは、特に限定するものではなく、慣用の方法にしたがう。
なお、混練物の充填方法として、必要に応じて充填物に振動をかけて脱泡処理を行いながら充填するのがこのましい場合がある。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
使用した材料は、次のとおりである。
1)セメント  ：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント(株)社製）
2)微細シリカ：シリカダスト（平均粒径；０．７μｍ）
3)減水剤    ：ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
4)骨材      ：山形産珪砂（最大粒径；１．２ｍｍ，７．０ｍｍ）
5)繊維      ：スチ−ルファイバ−（直径；０．２ｍｍ、長さ；１５ｍｍ）
6)水        ：水道水
【００２６】
（実施例１、参考例１〜２）下記の方法で、３種類の複雑な形状・構造を有するモルタル製品（Ａ星型、Ｂ雄ネジ型、Ｃ卵型）を製造した。まず、表１に示す材質で作製された形状・構造の異なる３種類の型枠、
Ａ星型（☆）：型枠の材質；ポリエチレン、 製品の寸法；辺の長さ５×厚さ１ｃｍ、先端部の角度３６゜、 ［製品の例；敷石、タイルなど(意匠性を要求されるもの)］
Ｂ雄ネジ型 ：型枠の材質；ポリスチレン、 製品の寸法；直径２２×長さ３０ｃｍ(ネジ部；長さ１５×深さ ５ｃｍ、ピッチ１３ｍｍ) ［製品の例；コンクリ−ト製品の連結用ボルト(雌ネジは鉄製)］
Ｃ卵型 ：型枠の材質；ポリスチレン、 製品の寸法；長径１０×短径５×高さ５ｍｍ ［製品の例；玉砂利の代替品など］
を作製した。
【００２７】
一方、前記材料を使用し、表１に示す配合割合にしたがった各材料をモルタルミキサ−（丸東製作所製；０．００５ｍ3）に一括投入し、５分間混練した（なお、混練後、前記フロ−試験方法にしたがってフロ−値を測定し、結果を同表に併記した）。得た混練物を上記３種類の型枠（離型剤は塗布していない）にそれぞれ流し込んだのち、蒸気養生（９０℃）を行なった。
養生後、直ちに脱型し、得た各モルタル製品（成形体）の任意に選択した部位３箇所について、曲げ試験を行なったほか、モルタル表面の欠けの有無（離型状態）を目視観察し、それぞれの結果を同表に併記した。
【００２８】
【表１】
0004406123.tif 000002
【００２９】
上記の表１、実施例１、参考例１〜２から、骨材の最大粒径、水／結合材比およびフロ−値が規定の範囲内の混練物を樹脂製型枠で成形したモルタル・コンクリ−ト製品は、その形状・構造が相違し複雑であっても、同一製品の部位間の曲げ強度は高く、バラツキも小さいことが、また、該製品の脱型もスム−スでその表面に欠けが生じないこと（補修が不要であること）が認められた。なお、モルタル製雄ネジ（参考例１）を鉄製雌ネジにねじ込んでも欠損せず、特に問題がないことが確認された。
【００３０】
（比較例１、２）前記材料を使用し、表１の配合にしたがい、実施例１、参考例１〜２に示したのと同じ製法によって、後述する２種類の型枠を使用して、山型コンクリ−ト製品およびモルタル製雄ネジを製造した。各製品について、実施例１、参考例１〜２と同様の測定を行い、得た結果を同表に併記した。
【００３１】
型枠は、次のとおりである。
0004406123.tif 000003
【００３２】
前記表１から、比較例１，２とも離型状態は良好であった。
しかし、最大粒径が５ｍｍ以上の骨材を使用した山型コンクリ−ト製品（比較例１）では、外輪(外壁)と中央の突起との間の骨材量の差異が曲げ強度のバラツキを大きくし、好ましくないことが判明した。
また、モルタル製雄ネジ（比較例２）を鉄製雌ネジにねじ込んだところ、数ヶ所に欠損が生じ使用不能となったことから、水／結合材比が大き過ぎると欠けが生じ好ましくないことも判明した。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、以上に詳記したように、モルタル・コンクリ−ト製品を製造するさい、骨材の最大粒径、骨材の配合量、水／結合材比およびフロ−値を特定範囲にし、ファイバーと平均粒径１μｍ以下の微細シリカが配合された混練物を、樹脂製型枠に充填し、硬化させることを特徴とし、これにより、複雑な形状・構造を有する製品の各部位間の強度のバラツキを小さく、かつ、高強度を発現できる、という効果を奏する。
【００３４】
本発明は、特殊な物質・機器を利用するものではなく、現状の材料・方法の最良の条件を見いだし活用したものであるから、別途に技術開発をしなくとも、直ちに実施可能である。
しかも、使用する型枠が樹脂であるため、離型剤が不要なうえ、再資源化（リサイクル）できるメリットがある。