(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
含フッ素量が１重量％以下の不溶性無水せっこう１〜３重量％および高炉スラグ微粉末１５〜４０重量％を含み、残部がポルトランドセメントから構成されるセメント成分と、該セメント成分１００重量部当たり０．１〜５重量部の有機質系セメント混和剤と、２０重量部以下の高強度コンクリート用混和材とを含有するコンクリート混練物を遠心成形する遠心成形製品の製造方法であって、
前記コンクリート混練物は前記セメント成分１００重量部当たり２９．４〜３２．５重量部の混練水を含み、
前記コンクリート混練物は１ｍ3当たり６５８〜６８４ｋｇの細骨材と１１４６〜１１６５ｋｇの粗骨材を含む
ことを特徴とする遠心成形製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パイル、ポール、ヒューム管等の、遠心力を利用して実施されるコンクリート成型製品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パイル、ポール、ヒューム管等の円柱形状を呈するコンクリート製品の製造方法としては、遠心成形方法が採用されている。この方法は、コンクリート又はモルタルの充填された型枠を長軸を回転軸として高速回転させた際に発生する遠心力を締め固めに利用するものである。
この方法は、製品形状に適した方法であることから、製品強度の高いものを得ることが可能な優れた方法であるが、成形時に、コンクリート微粒成分を含んだ水であるスラッジ、所謂「ノロ」が発生し、該ノロは、強アルカリ性であるためその処理が問題となる。ノロ発生を抑制するために、種々の技術が開示されている。例えば、特開平４−３４２４４９号公報には、フライアッシュ、水和酸化鉄及び高性能減水剤を添加する方法が開示されている。また、特開平５−３０１７４８号公報には、構成粒子の粒径分布及びせっこう量を規定したセメントを使用する例が開示されている。更に、特開平１０−２３０５０７号公報には、特定量の酸性白土及び水溶性高分子を含有させたコンクリート、混練物を使用する例が開示されている。
これ等は、何れもノロ発生量の抑制には効果を示すが、混和剤添加量、水セメント比、乾燥収縮歪み量低減の面、更にはこれ等要素の総合的な発現として、成型過程における不良率の低減が望まれているものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、遠心成形性を低下させることなくノロ発生量が低減され、製造特性に優れているだけでなく、同一強度レベルで比較した場合には、乾燥収縮、クリープ性、耐薬品性等の製品特性的にも普通ポルトランドセメント使用した方法と同等以上の特性を持つ硬化体を与える遠心成形方法の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ポルトランドセメント、特定範囲のフッ素量を含む無水せっこうおよび無機混和材とを特定の割合で含んで成るセメント成分と、有機質系セメント混和剤とを含むコンクリート混練物を使用する遠心成型法が、上記課題を解決した成形法となることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、含フッ素量が１重量％以下の不溶性無水せっこう１〜３重量％および高炉スラグ微粉末１５〜４０重量％を含み、残部がポルトランドセメントから構成されるセメント成分と、該セメント成分１００重量部当たり０．１〜５重量部の有機質系セメント混和剤と、２０重量部以下の高強度コンクリート用混和材とを含有するコンクリート混練物を遠心成形する遠心成形製品の製造方法である。
その特徴ある構成は、コンクリート混練物はセメント成分１００重量部当たり２９．４〜３２．５重量部の混練水を含み、そのコンクリート混練物は１ｍ3当たり６５８〜６８４ｋｇの細骨材と１１４６〜１１６５ｋｇの粗骨材を含むところにある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明では、セメント成分として、ポルトランドセメントと、含フッ素量が１重量％以下の不溶性無水せっこうと、高炉スラグ等の無機混和材との混合物を使用することを第一の特徴とする。ここで、ポルトランドセメントとしては、ＪＩＳ Ｒ ５２１０「ポルトランドセメントの品質規定」に記載されているものは何れも問題なく使用出来るが、初期強度の面から、早強ポルトランドセメントの使用が特に好ましい。
【０００６】
不溶性無水せっこう中に含まれるフッ素の量は１重量％以下とする。せっこう中の過剰のフッ素の存在は、初期強度発現性に悪い影響を与える。
また、不溶性無水せっこうの量は、水硬性成分全体の１〜３重量％とする。量が少ないと十分な添加効果が発現せず、多すぎると、硬化後成形体の圧縮強度低下に繋がる。
【０００７】
本発明に用いる無機混和材は、混和剤必要量の低減に効果があり、結果としてコスト低減に好ましい結果をもたらす。特に、水結合材比が低くなるパイル製造における効果は大であり、その使用は特に好ましい結果をもたらす。しかし、過剰の添加は強度、流動性に悪影響を及ぼすことから、その添加量は、セメントの１５〜４０重量％とする。
【０００８】
無機混和材としては、高炉スラグ微粉末、石灰石微粉末、フライアッシュ等の公知のものが使用されるが、粒度的には、２０００〜１００００ｃｍ2／ｇのブレーン比表面積を有する微粉末を使用するのが、添加効果発現性の面から好ましい。
本発明においては、この、ポルトランドセメントとフッ素含量を規定したせっこうおよび無機混和材よりなるセメント成分をＳＣと呼ぶことにする。
【０００９】
本発明の方法においては、成分分離を抑制しつつ高い流動性を維持するために、有機質系セメント混和剤の添加が必要である。有機質系セメント混和剤としては、ＪＩＳ Ａ ６２０４「コンクリート用化学混和材」に規定されるＡＥ剤、ＡＥ減水剤、（高性能）減水剤および高性能ＡＥ減水剤が使用できる。中でも、（高性能）減水剤および高性能ＡＥ減水剤が減水率が高く、流動性およびコンクリートコストの両面から、好ましい材料である。
【００１０】
有機質系セメント混和剤は、添加量が少ないと十分な流動性が発現せず、一方、添加量が多すぎると初期強度発現にマイナス要因として働くだけでなく、高価な混和剤の浪費に繋がり不経済である。
本発明の遠心成形方法においては、有機質系セメント混和剤の添加量は、対象製品に依存して、ＳＣ１００重量部に対して０．１〜５重量部の範囲で、調節することになる。
【００１１】
また、高強度コンクリート用混和材や膨張材等、市販の無機質系セメント混和材を、セメント成分１００重量部当たり２０重量部以下添加することができる。
【００１２】
本発明においては、必須成分であるＳＣと有機質系セメント混和剤に、また、必要に応じて無機質系セメント混和材を加えたものに、一般のコンクリート同様、細骨材、粗骨材を適宜加え、更に混練水を加えて混練したコンクリート混練物として使用する。又、凝結調整剤、ＡＥ剤、消泡剤、増粘剤等、一般のコンクリート製品の製造に常用される各種添加材を使用することも当然可能である。
【００１３】
上述した各成分を公知の方法で混合した後、生成コンクリート混練物は、公知の遠心成形法で成形し、製品に仕上げることになる。すなわち、コンクリート混練物を所望の型枠に充填した後、遠心機の車輪上に設置し、回転を付与して成形を行う。
【００１４】
遠心成形の回転数は、予め設定されたプログラムに従ってコントロールされるが、例えば、２〜１０Ｇで２〜５分の初期回転を加えた後、２５〜３５Ｇ程度で５〜１０分の高速回転を加え締め固めを行う。初期回転の後、１０〜２０Ｇ程度の中速回転を１〜３分加えても良い。
【００１５】
遠心成形処理後、脱型して得られた成形体には、必要に応じて従来公知の条件下での養生を加え、遠心成形製品を得ることができる。
【００１６】
【実施例】
以下に、具体例として、パイルおよびヒューム管の製造例を挙げて、本発明を更に詳しく説明する。
（１）使用材料
次の材料を使用したが、無機質系セメント混和材を除き、パイル、ヒューム管に共通の材料である。
▲１▼セメント（パイル、ヒューム管に共通の使用材料）
・ＳＣ［早強ポルトランドセメント：７４重量部＋不溶性無水せっこう（Ｆ含有量：０．５重量％）：１重量％＋無機混和材（高炉スラグ微粉末）：２５重量％、密度：３．０７ｇ／ｃｍ3、比表面積：４５６０ｃｍ2／ｇ］
・ＮＣ（普通ポルトランドセメント  密度：３．１５ｇ／ｃｍ3、比表面積：３３００ｃｍ2／ｇ）
▲２▼細骨材：海砂（密度：２．５９ｇ／ｍ3、吸水率：１．１５％、粗粒率：２．７９）
▲３▼粗骨材：硬質砂岩砕石２００５（密度：２．７１／ｃｍ３、吸水率：０．５４％、粗粒率：６．７６）
▲４▼無機質系セメント混和材：
・パイル用：高強度コンクリート用混和材［商品名：ノンクレーブ、住友大坂セメント（株）社製、密度：２．９５ｇ／ｍ3、比表面積：７０００ｃｍ2／ｇ］
・ヒューム管用：膨張材［商品名：デンカＣＳＡ＃２０、電気化学工業（株）製、密度：２．９３、比表面積：２２８０ｃｍ２／ｇ］
▲５▼有機質系セメント混和剤：高性能減水剤［ナフタレンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩（商品名：マイティ１５０，花王（株）社製）］
【００１７】
（２）コンクリート配合
全材料を、パン型強制ミキサ（容量５０リットル）中で２分間混練してコンクリートを調整した。１バッチ当たり２５リットルとした。材料配合比は表１（パイル）および表２（ヒューム管）に示す。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
【表２】
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【００２０】
（３）供試体成形方法
▲１▼遠心成型供試体
径２０ｃｍ×長さ３０ｃｍの遠心成型型枠を使用し、表３に示す条件で遠心成型を行って、供試体を作製した。供試体厚さは４ｃｍである。
▲２▼円柱供試体
ヒューム管用のコンクリートについては、径１０ｃｍ×長さ２０ｃｍの円柱供試体をＪＩＳ Ａ １１３２に準じて作製した。
▲３▼養生方法
各供試体は、３時間の前置後に蒸気養生（昇温２０℃／時間−最高温度８０℃における４時間保持−降温１０℃／時間）を加えた後、試験材齢まで気中養生（２０℃、湿度８５％）を行った。
なお、ヒューム管用コンクリート組成物から作成した円柱供試体については、２０℃における水中養生も実施した。
【００２１】
【表３】
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【００２２】
各コンクリートについては、次の特性評価を行った。
（４）評価：製造特性
▲１▼スランプおよび空気量
混練後のコンクリートのスランプおよび空気量は、それぞれＪＩＳ Ａ １１０１およびＪＩＳ Ａ １１２８に準じて測定した。
▲２▼ノロ発生量
最初に型枠に投入した試料量に対する遠心成形後に排出されるノロの全量の重量割合をノロ発生量とし、また、ノロを１１０℃の乾燥炉で恒量となるまで乾燥させて得られる固形物重量の、乾燥に供した試料重量に対する割合をノロ固形分量として求めた。
▲３▼遠心成型性
蒸気養生後の遠心成型供試体について内面仕上がりを目視観察した。また、強度試験後に、長軸と直交する方向に切断して、断面における骨材分布、空隙の有無についても、目視観察を行った。
【００２３】
（５）評価：硬化体特性
▲４▼乾燥収縮
遠心成形体について、ＪＩＳ Ａ １１２９「コンクリートの長さ変化試験方法」に準じたコンタクトゲージ法により行った。蒸気養生終了後脱型し、２０℃、相対湿度６０％恒温恒湿内に材齢１日まで放置した後の供試体長さを基長とした。試験期間は、乾燥開始後６ヶ月まで
とした。
▲５▼圧縮強度
圧縮強度試験は、遠心成形供試体についてはＪＩＳ Ａ １１３６に準じ、円柱成形体についてはＪＩＳ Ａ １１０８に準じて測定した。測定材齢は、パイル用配合物については材齢１日及び７日のものについて、ヒューム管用配合比については材齢１日、１４日のものについて測定した。
▲６▼耐薬品性（ヒューム管について）
ＪＩＳ原案「コンクリートの溶液浸漬による耐薬品性試験方法（案）」に準じて、５％硫酸溶液及び２％塩酸溶液に浸漬した場合の重量変化を測定した。
【００２４】
コンクリートおよび成形体の特性評価結果を表４（パイル）および表５（ヒューム管）にまとめて示す。また、表４、５に示された結果の中、ノロ量および圧縮強度については、図３〜図４に図示し、ＳＣとＮＣとの対比を分かり易くした。
【００２５】
【表４】
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【００２６】
【表５】
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【００２７】
パイル用組成物で同一強度の硬化体を与える水セメント比において、有機質系セメント混和剤添加量とスランプ値の関係をプロットしたのが図１である。有機質系セメント混和剤量は、セメントと、該セメントに対して１２質量％量加えた無機質系セメント混和材（ノンクレーブ）の合量に対する添加割合で示してある。同等スランプ値を得るために必要な有機質系セメント混和剤量はＳＣにおいてＮＣに比して約０．１％少なくて良い。結果を図示していないが、ヒューム管用配合比においても、同様に、同等スランプ値を得るために必要な有機質系セメント混和剤量はＳＣにおいてＮＣに比して約０．１％少なくて良い。
【００２８】
パイル用配合比の組成物について、スランプ値とノロ発生量、ノロ固形分量との関係を夫々図２Ａ、図２Ｂに示す。ＳＣ、ＮＣ何れにおいても、スランプ増加に伴いノロ発生量、ノロ固形分量共に増加するが、その量は前者においては２５％、後者においては２０％、何れもＳＣにおいて少なくなる。
【００２９】
ヒューム管用配合比の組成物については、水結合材比とノロ発生量、ノロ固形分量との関係を図３Ａ、図３Ｂに夫々示す。ノロ発生量については、セメント種による差異は認められないが、同一強度を与える配合比にした場合、ＳＣにおいては普通ポルトランドセメントより水セメント比を４％大きく出来るため、ノロ発生量は約２５％減少する。
【００３０】
図４には、遠心成型品について、硬化体圧縮強度の水セメント比への依存性を示す。同一強度を与える水セメント比は、パイル（図４Ａ）において４％程度、ヒューム管（図４Ｂ）において２％程度、夫々ＳＣにおいてＮＣよりも高く、ＳＣがＮＣより高強度の遠心成形体を与えることが分かる。
型枠への充填法で作製した円柱供試体については結果を図示していないが、パイル、ヒューム管何れにおいても、遠心成型供試体と同様、圧縮強度は水セメント比と共に直線的に小さくなり、ＳＣにおいてＮＣより高い圧縮強度を有する。
【００３１】
図５Ａ、図５Ｂには夫々、パイルとヒューム管について、乾燥収縮ひずみと乾燥時間の関係を示す。発現乾燥収縮ひずみは、パイルにおいてはＳＣと普通ポルトランドセメントにおいて同等であり、ヒューム管においては、ＳＣにおいて明らかに小さいことが分かる。
【００３２】
ヒューム管用配合比で作製した供試体については、耐薬品性評価を行った。結果を、図６に示す。供試体強度が互いに同じになる配合比としたが、ＳＣがＮＣより僅かではあるが耐薬品性に優れていることが分かる。
【００３３】
パイル用配合比で作製した供試体横断面の目視観察では、ＳＣを用いた場合に粗骨材周りに空隙の存在が認められず、パイルに関しては普通ポルトランドセメントより締め固め性に優れていることすなわち、遠心性に優れていることが分かる。一方、ヒューム管用配合比で作成した供試体についての目視観察では、粗骨材周辺の空隙存在率に関しては、ＳＣとＮＣとでは差異は認められず、遠心性に差はない。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べた様に、普通ポルトランドセメント（ＮＣ）に代えて本発明のセメント成分（ＳＣ）を使用する本発明の方法は、同一強度の硬化体を得るための配合比とした場合に、水セメント比を大きく出来ることから、ＮＣ使用に比してノロ発生量の低減が可能であるだけでなく、混和剤添加量も低減され、同等以上の遠心成形性も示し、製造特性に優れている。
また、乾燥収縮、耐薬品性等の製品特性的には、同一強度レベルで比較した場合、ＮＣ使用と同等以上の値を持つ硬化体を与える。
すなわち、本発明は、優れた遠心成形方法を提供するものであり、パイル、ヒューム管の製造等、遠心成形法が適するセメント二次製品の製造において、利用価値は高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機質系セメント混和剤添加量とパイル用コンクリートスランプ値の関係を示す。
【図２】パイル用コンクリートスランプ値と、ノロ発生量の関係（図２Ａ）及びノロ固形分量（図２Ｂ）との関係を示す。
【図３】ヒューム管用コンクリート水セメント比と、ノロ発生量の関係（図３Ａ）及びノロ固形分量（図３Ｂ）との関係を示す。
【図４】コンクリート水セメント比と、圧縮強度の関係を示す。パイル用（図４Ａ）、ヒューム管用（図４Ｂ）。
【図５】硬化体乾燥時間と乾燥収縮歪みの関係を示す。パイル用（図５Ａ）、ヒューム管用（図５Ｂ）。
【図６】ヒューム管用硬化体の耐薬品性試験結果を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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