(57)【要約】【課題】水セメント比が小さく、気泡をほとんど含まない、高強度なコンクリート成形体を、従来よりも短時間で得られる製造方法を提供する。【解決手段】未硬化のコンクリートを作製し、その後、型枠内へ打設し、所定時間、前記コンクリートが存する雰囲気を減圧状態とし、前記コンクリートに含まれる水分量を減少させて、前記コンクリートの水セメント比を低下させることで、高強度のコンクリート成形体を得る。【選択図】図１
2013166353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未硬化のコンクリートを作製し、その後、型枠内へ打設し、所定時間、前記コンクリートが存する雰囲気を減圧状態とし、前記コンクリートに含まれる水分量を減少させて、前記コンクリートの水セメント比を低下させることで、高強度のコンクリート成形体を得るコンクリート成形体の製造方法。
【請求項２】
前記減圧状態としている際に、打設された前記コンクリートに対して加振することを特徴とする請求項１に記載のコンクリート成形体の製造方法。
【請求項３】
前記加振は、振動発生機を用いて行うことを特徴とする請求項２に記載のコンクリート成形体の製造方法。
【請求項４】
前記加振は、超音波加振機を用いて行うことを特徴とする請求項２に記載のコンクリート成形体の製造方法。
【請求項５】
前記コンクリートは、減水剤を用いないコンクリートであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコンクリート成形体の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のコンクリート成形体の製造方法により製造されたコンクリート成形体。
【請求項７】
コンクリート成形体の製造装置であって、
未硬化のコンクリートを打設する型枠と、
型枠を内部に含むことができる密閉容器と、
前記密閉容器の内部を減圧状態にする減圧機と、
を備え、請求項１〜５のいずれかに記載のコンクリート成形体の製造方法を行うことができることを特徴とするコンクリート成形体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高強度コンクリート成形体を得ることを目的とした方法が、いくつか提案されている。
例えば特許文献１には、堰板の表面に脱水・脱気シートを貼付した型枠で枠組を構成し、その脱水・脱気シートの貼付面を内側にした前記型枠の枠組内にコンクリートを打ち込んだ後、前記脱水・脱気シートの内側に減圧状態を形成することを特徴とするコンクリート打設方法が記載されている。
【０００３】
また、例えば特許文献２には、モルタル発泡体を高圧水蒸気養生して軽量気泡コンクリートを製造するに先だち、モルタル発泡体を密閉容器に入れて発泡体温度の飽和水蒸気圧以下に減圧にして水分を蒸発させる軽量気泡コンクリートの真空脱気処理方法において、前記発泡体から蒸発した水分量を指標にして真空脱気処理の終点を設定することを特徴とする軽量気泡コンクリートの真空脱気処理方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３０９６６３号公報
【特許文献２】特開平５−１０５５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者は、特許文献１〜２に記載のような従来法ではコンクリート成形体の表面の硬化は促進されるが、十分に強度が高いコンクリート成形体を短時間で得難いことを見出した。
【０００６】
本発明の目的は、従来よりも強度が高いコンクリート成形体を、従来よりも短時間で得られる製造方法を提供することにある。また、このような製造方法を実施することができる製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記のように、従来法では十分に強度が高いコンクリート成形体を短時間で得難い原因を鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は以下の（１）〜（７）である。
（１）未硬化のコンクリートを作製し、その後、型枠内へ打設し、所定時間、前記コンクリートが存する雰囲気を減圧状態とし、前記コンクリートに含まれる水分量を減少させて、前記コンクリートの水セメント比を低下させることで、高強度のコンクリート成形体を得るコンクリート成形体の製造方法。
（２）前記減圧状態としている際に、打設された前記コンクリートに対して加振することを特徴とする上記（１）に記載のコンクリート成形体の製造方法。
（３）前記加振は、振動発生機を用いて行うことを特徴とする上記（２）に記載のコンクリート成形体の製造方法。
（４）前記加振は、超音波加振機を用いて行うことを特徴とする上記（２）に記載のコンクリート成形体の製造方法。
（５）前記コンクリートは、減水剤を用いないコンクリートであることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載のコンクリート成形体の製造方法。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載のコンクリート成形体の製造方法により製造されたコンクリート成形体。
（７）コンクリート成形体の製造装置であって、
未硬化のコンクリートを打設する型枠と、
型枠を内部に含むことができる密閉容器と、
前記密閉容器の内部を減圧状態にする減圧機と、
を備え、上記（１）〜（５）のいずれかに記載のコンクリート成形体の製造方法を行うことができることを特徴とするコンクリート成形体の製造装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水セメント比が小さく、気泡をほとんど含まない、高強度コンクリート成形体を、従来よりも容易に得られる製造方法を提供することができる。また、このような製造方法を実施することができる製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例で用いた装置の概略図である。
【図２】実施例での操作手順を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明について説明する。
本発明は、未硬化のコンクリートを作製し、その後、型枠内へ打設し、所定時間、前記コンクリートが存する雰囲気を減圧状態とし、前記コンクリートに含まれる水分量を減少させて、前記コンクリートの水セメント比を低下させることで、高強度のコンクリート成形体を得るコンクリート成形体の製造方法である。
【００１１】
＜コンクリート＞
本発明においてコンクリートは、少なくともセメントと水とを含む混合物と定義する。したがって、本発明においてコンクリートは、モルタルやセメントペーストを含むものとする。
【００１２】
本発明においてコンクリートはセメントおよび水を含み、その他に骨材や混和材料を含んでよい。
【００１３】
ここでセメントは特に限定されず、例えば従来公知のものを用いることができ、例えばポルトランドセメントを用いることができる。具体的には、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、高炉セメント、低熱ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメントなどを用いることができる。
【００１４】
また、水も特に限定されず、例えば水道水、イオン交換水、純水などを用いることができる。
【００１５】
また、骨材も特に限定されず、例えば従来公知のものを用いることができ、例えば細骨材、粗骨材を用いることができる。ここで細骨材としては、陸砂、川砂、砕砂、海砂、硅砂、スラグ細骨材、軽量細骨材、重量細骨材、再生細骨材またはこれらの混合細骨材が使用できる。また粗骨材としては、川砂利、山砂利、海砂利、砕石、スラグ粗骨材、軽量粗骨材、重量粗骨材、再生粗骨材またはこれらの混合粗骨材が使用できる。
【００１６】
また、混和材料も特に限定されず、例えば従来公知のものを用いることができ、例えば高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフューム、石灰石微粉末、早強型膨張材、高性能減水剤などの混和材を用いることができる。また、強度・ワーカビリティを損なわない範囲で空気連行剤、抑泡剤、消泡剤、発泡剤、増粘剤、防錆剤、顔料などを混和材料としてもよいし、強度を高めるために、さらに金属等の繊維を混和してもよい。
【００１７】
このようなセメントおよび水、ならびに必要に応じて骨材や混和材料を従来公知の混合比で混合して、コンクリートを得ることができる。
例えば水セメント比が４０％以下、好ましくは２０％以下、より好ましくは１７％以下となるように水とセメントとを混合してコンクリートを得ることができる。なお、低熱系ポルトランドセメントを用いたシリカフュームセメント（ＳＦＣ）等の、超高強度コンクリート用セメントを用いる場合には、１５％以下とすることもできる。
ここで水セメント比とは、水とセメントとの質量比の百分率（水／セメント×１００）を意味する。
【００１８】
また、骨材の量は、容積比（（粗骨材＋細骨材）／全容積）で、セメントペーストの場合０％、モルタルの場合４０％程度、コンクリートの場合７０％程度である。また、コンクリートの場合のセメントとの質量比（（セメント／（粗骨材＋細骨材））は１５％程度とすることができる。
【００１９】
また、混和材料の量は、質量比（混和材料／全質量）で０．１％程度から、補強用繊維を用いる場合で１０％程度とすることができる。
【００２０】
また、コンクリートを型枠に打設する際、流動性を確保しつつ水分量を減らすために減水剤を用いることができる。減水剤を用いない場合には水セメント比が４０％程度であるが、減水剤を用いることで水セメント比を予め２０％以下、または１７％以下としたコンクリートを用いることができる。なお、減水剤を用いない場合には、後述する減圧状態の保持時間を伸ばすことで、型枠へ打設後にコンクリートの水セメント比を２０％以下、または１７％以下とすることもできる。なお、上述の超高強度コンクリート用セメントを用いる場合には、１５％以下とすることもできる。
【００２１】
＜減圧＞
上記のようなコンクリートを所望の態様の型枠内へ打設した後、コンクリートが存する雰囲気を減圧状態とする。例えば未硬化のコンクリートを打設した型枠ごと密閉容器内へ入れ、密閉容器内を減圧機（減圧ポンプ等）を用いて減圧することで減圧状態とすることができる。減圧状態は、所定時間保持する。当該所定時間は、例えば３分から２０分とすることができ、５分から１０分とすることが好ましい。減圧状態とすることで水の沸点が低下し、コンクリート中の水分が水蒸気となりやすくなり、その結果コンクリートの水セメント比を打設後に低下させることができる。つまり、打設されたコンクリートの強度を高くすることができる。
減圧の程度は特に限定されないが、未硬化のコンクリートが打設された型枠が存する雰囲気の圧力が、５〜６０Ｔｏｒｒであることが好ましく、５〜４０Ｔｏｒｒであることがより好ましく、５〜３０Ｔｏｒｒであることがさらに好ましい。
【００２２】
減圧雰囲気では、未硬化のコンクリートの表面から水分が放出される。また、コンクリート内部から外部へ、水分を含む気泡が放出される。その結果、コンクリート内の水分が減少する。
ここでコンクリートの表面部分は内部よりも先に硬化し易いため、硬化した部分が気泡の放出を妨害することがある。
このコンクリート表面部分の硬化を防止するために、密閉容器内に加振機を設置し、未硬化のコンクリートが打設された型枠に振動を加えることができる。つまり、コンクリートの表面部分にも振動が加えられることで硬化が阻害され、気泡の放出が妨害されない。また、コンクリート内部からの気泡の放出が促進される。ここで、加振機として、振動発生機を用いて型枠を振動させてもよいし、超音波加振機を用いて型枠を振動させてもよい。
【００２３】
ここで、コンクリートの水分量をより細かく管理するために、コンクリートの表面部分の水分が一定値以上となるように管理しつつ減圧状態とすることで、コンクリートの表面部分が内部からの気泡の放出を妨げないようにして、効率的にコンクリート内部の水分を取り除くようにしてもよい。
また、上記のコンクリートの表面部分の水分濃度を管理して、１５質量％以上とすることが好ましく、１４質量％以上であることがより好ましく、１３質量％以上であることがより好ましく、１２質量％以上であることがさらに好ましい。効率的にコンクリート内部の水分を取り除くことができるからである。
【００２４】
例えば、前記コンクリートの表面抵抗値を測定することで前記コンクリートの表面の水分濃度が一定値以上となるように管理することができる。具体的には、前記コンクリートの表面抵抗値が４０ｋΩ／□以下となるように管理することで、前記コンクリートの表面の水分濃度を一定値以上に管理できる。この表面抵抗値は３５ｋΩ／□以下であることが好ましく、３０ｋΩ／□以下であることがより好ましく、２５ｋΩ／□以下であることがより好ましく、２０ｋΩ／□以下であることがさらに好ましい。
【００２５】
上記のようにコンクリートの表面の抵抗値を測定する等により、当該部分の水分濃度の管理を行い、水分濃度が所定値よりも小さくなる場合は、コンクリートの表面部分を攪拌したりする。攪拌すると、コンクリートの内部部分と混ざるため水分濃度は高くなる。
水分濃度が所定値より小さくなる場合は、霧吹きなどを用いてコンクリートの表面部分に水分を加えてもよい。
【００２６】
このような本発明のコンクリート成形体の製造方法は、未硬化のコンクリートを打設する型枠と、型枠を内部に含むことができる密閉容器と、前記密閉容器の内部を減圧状態にする減圧機と、を備えるコンクリート成形体の製造装置によって実施することができる。このようなコンクリート成形体の製造装置は、後述する実施例において用いる図１に示す態様のものであってよい。このような装置によって、本発明のコンクリート成形体を製造することができる。
【実施例】
【００２７】
＜実施例１＞
図１に示す装置を用意した。図１に示す装置１０は、密閉容器１２、減圧ポンプ２０、および加振機２６で構成される。また、密閉容器１２には、真空計２２、および空気バルブ２４が設けられている。ここで、密閉容器１２内にはコンクリート１が打設された型枠１４が設置可能となっている。
【００２８】
密閉容器１２は、５〜１５Ｔｏｒｒ程度の減圧状態を維持することができればよく（つまり、３０Ｔｏｒｒ、４０Ｔｏｒｒ、および６０Ｔｏｒｒよりも真空度が低い減圧状態（すなわち、大気圧に近い減圧状態。）も維持可能である。）、ステンレス等の金属、およびガラス等の容器を用いることができる。また、密閉容器１２の内部は、コンクリート１を流し込んだ型枠１４を設置することができる。密閉容器１２には、型枠１４の設置後に気密状態を保持可能な開口部が設けられている。さらに、密閉容器１２には、減圧ポンプ２０、真空計２２、および空気バルブ２４が接続され、それぞれ気密が保たれている。なお、密閉容器１２にステンレス等の金属製の容器を用いる場合には、内部のコンクリート１の状態が観察できるように観察窓を設けることが望ましい。
【００２９】
型枠１４は、その内部にコンクリート１を打設できるものであればよく、鋼製型枠、および木製型枠等を用いることができる。工場においてプレキャスト品を作製する場合には、コスト面から鋼製型枠が望ましい。
【００３０】
減圧ポンプ２０は、減圧機であり密閉容器１２内を減圧する。減圧ポンプ２０は、ダイヤフラムポンプ、およびロータリーポンプ等の大気圧から作動するタイプのものを用いることができる。また、５〜１５Ｔｏｒｒ程度まで減圧可能な減圧機であれば、上記のポンプに限られず、各種の減圧機を用いてもよい。
【００３１】
真空計２２は、密閉容器１２内の圧力を測定する。真空計２２には、ブルドン管ゲージ、ダイヤフラムゲージ等の機械式圧力計を用いることができる。真空計２２は、大気圧から５〜１５Ｔｏｒｒ程度の圧力が計測できるものであれば、他のものを用いてもよい。
【００３２】
空気バルブ２４は、いわゆる真空バルブといわれるものであり、密閉容器１２内を減圧状態とするときに閉じられ、減圧された密閉容器１２内の圧力を大気圧に戻すときに解放される。
【００３３】
加振機２６は、密閉容器１２内の底に設置され、加振機２６上に設置された型枠１４に対して振動を加える。加振機２６には、各種の振動発生機を用いることができ、例えば、動電型加振機、圧電型加振機、および油圧式加振機等を用いることができる。また、超音波加振機を用いてもよい。
【００３４】
また、装置１０には、型枠１４へ流し込んだコンクリート１の表面部分をかき混ぜることができる掻混棒（図示せず）を備えており、この掻混棒を密閉容器１２の外部から操作して、型枠１４へ流し込んだコンクリート１の表面部分をかき混ぜることができる。さらに、コンクリート１の表面に水を噴霧する噴霧器を備えていてもよい。
【００３５】
上記の装置１０を用いて高強度コンクリートを製造した。以下、図２に示すフロー図に従って説明する。
初めに、型枠１４の内部へコンクリート１を打設、つまり流し込み、コンクリート１を流し込んだ型枠１４を、密閉容器１２内の加振機２６上へ設置した（ステップＳ１０）。
【００３６】
ここでコンクリート１は、次に示すセメント、シリカヒューム、珪砂、減水剤、水を十分に混合したもの（いわゆる、モルタル）である。
・ポルトランドセメント（型番：普通ポルトランドセメント、太平洋セメント社製）：１２００ｇ
・シリカヒューム（型番：シリカヒューム、ＢＡＳＦポゾリス社製）：１２０ｇ
・珪砂（細骨材）：硅砂３号  ３３０ｇ、硅砂５号  ３３０ｇ
・減水剤（型番：レオビルトＳＰ−８ＨＵ、ＢＡＳＦポゾリス社製）：２６．４ｇ
・水（精製水）：２３７．６ｇ
・水セメント比：２０％
なお、上記のコンクリートを混合し、１本４５０ｇの円柱型供試体を３本作製した。
【００３７】
次に、空気バルブ２４を閉じた後、減圧ポンプ２０によって密閉容器１２の内部の減圧を開始し、真空計２２で圧力を確認しながら、密閉容器１２の内部を２０Ｔｏｒｒ程度まで減圧した（ステップＳ１２）。
ここで、所定の圧力まで減圧した後、所定時間（例えば、１０分程度）加振するために、加振機２６を作動させた。これにより、コンクリート作製時に巻き込んだ空気を曝気し、発生した水蒸気をコンクリートから排出させることができる。その後、加振機２６を停止させて空気バルブ２４を開け、密閉容器１２内を大気圧へ戻した（ステップＳ１４）。
【００３８】
続いて、コンクリート１および型枠１４を密閉容器１２から取り出して室温で１日放置した（ステップＳ１６）。その後、水中養生を１９日間行って（ステップＳ１８）、材齢２１日の供試体を得た。
【００３９】
次に、得られた供試体により、コンクリート全自動圧縮試験機ＣＯＮＣＲＥＴＯ２０００（島津製作所製）を用いて圧縮強度の測定を行った。その結果、圧縮強度は１５１．６ＭＰａ（供試体３本の平均値）であった。
【００４０】
＜比較例１＞
次に、比較例１として、上記の実施例１と同様のコンクリートを型枠１４の内部へ流し込み、室温放置後に水中養生を行なって材齢２１日の供試体を得た。その後、実施例１と同様の方法で圧縮強度を測定したところ、圧縮強度は１１４．６ＭＰａ（供試体３本の平均値）であった。
【００４１】
上記の実施例１および比較例１の結果より、本発明に係る製造方法を適用すると、圧縮強度が格段に高いコンクリート成形体を短時間で得られることが確認できた。
【００４２】
以上、本発明に係るコンクリート成形体の製造方法、およびコンクリート成形体の製造装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００４３】
１    コンクリート
１０    装置
１２    密閉容器
１４    型枠
２０    減圧ポンプ
２２    真空計
２４    空気バルブ
２６    加振機
【図１】
2013166353.tif 000003
【図２】
2013166353.tif 000004