(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント混合物を型枠に充填し、蒸気養生して脱型するセメント成型体の製造方法において、
前記セメント混合物が、ポルトランドセメントと、格子定数が１．１９７１〜１．１９９０ｎｍである１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2組成物を４０重量％以上含有してなる焼結体を含有することを特徴とするセメント成型体の製造方法。
【請求項２】
セメント混合物を型枠に充填し、蒸気養生して脱型するセメント成型体の製造方法において、
前記セメント混合物が、ポルトランドセメントと、格子定数が１．１９８２〜１．１９９０ｎｍである１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2組成物を４０重量％以上含有してなる焼結体を含有することを特徴とするセメント成型体の製造方法。
【請求項３】
前記セメント混合物が、硫酸ナトリウムと、無水石膏とを含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント成型体の製造方法。
【請求項４】
前記セメント組成物が、前記ポルトランドセメント１００重量部に対して、前記焼結体１〜１３重量部、前記硫酸ナトリウム１重量部以下、前記無水石膏８重量部以下の割合で配合されてなることを特徴とする請求項３記載のセメント成型体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ボックスカルバート、ヒューム管、コンクリートブロック、Ｌ型擁壁、Ｕ字溝、カーテンウォール等のコンクリート二次製品等に用いられるセメント成型体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このようなセメント成型体は、セメント混合物を型枠に充填および成形し、ブリーディングの終了を待ち、表面のこて仕上げを行った後、常温にて２〜４時間の前養生を行い、さらに常圧蒸気養生により１５〜２５℃／時間の加熱速度で６０〜７０℃まで昇温し、同条件下で３〜５時間程度保持した後、自然冷却して脱型する、という製造方法によって製造されている。
【０００３】
しかしながら、上記のような製造方法は、蒸気養生等に長時間を要するために１サイクルの工程を行うのに約１日かかることとなり、生産性に劣るものである。
そのため、早強セメントを用いて、前養生の時間を充分とることなくセメントの打設直後から蒸気養生にて昇温し、３時間程度で脱型するという方法が行われることもある。しかし、このような早強セメントを用いて短時間で過酷な蒸気養生を実施した場合には、蒸気養生が不充分となる虞があり、セメント成型体に亀裂が発生したり、長期的な強度増進率が著しく低下するという問題がある。
【０００４】
また、アルミナセメント・石膏系混和材や、硫酸アルミニウム、ミョウバンなどの硫酸塩を短時間脱型用混和材として使用する技術が知られているが、かかる短時間脱型用混和材を用いて打設後２〜３時間において脱型強度を得るためには、７０℃以上という高温での蒸気養生を実施する必要がある。
しかしながら、冬季などの低温時においては、高温での蒸気養生後に脱型する際にセメント成型体が寒気に晒されることとなるため、セメント成型体の表面が急冷却されることによって収縮し、表面にひび割れが発生する虞がある。
【０００５】
さらに、上述のような長時間又は高温での蒸気養生には、加熱のための膨大なエネルギーが必要となるため、このような蒸気養生に必要なエネルギーの低減が望まれている。
【０００６】
また、セメントの硬化を促進する他の方法として、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2を含有する市販のジェットセメントを添加する方法も考えられる。
しかし、ジェットセメントは急硬性成分である１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2組成物の含有比率が２５重量％程度と少ないために、ベースセメントに対する添加量を多くせざるを得ず、セメント成型体の製造コストが大幅に増大するという問題点がある。
また、市販のジェットセメントを添加する場合には、凝結時間の予想が困難となり、異常凝結や凝結遅延を招く場合があると考えられる。
このような理由により、これまで１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2を含有するセメントを添加した蒸気養生法は実現化されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的は、低温かつ短時間の養生を行った場合にも、脱型に要する充分な強度を安定的に発現させることができ、且つ、製造コストがより安価となるようなセメント成型体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】
本発明の解決手段は、セメント混合物を型枠に充填し、蒸気養生して脱型するセメント成型体の製造方法において、前記セメント混合物が、ポルトランドセメントと、格子定数が１．１９７１〜１．１９９０ｎｍである１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2組成物を４０重量％以上含有してなる焼結体を含有することを特徴とするセメント成型体の製造方法にある。
また、本発明の解決手段は、セメント混合物を型枠に充填し、蒸気養生して脱型するセメント成型体の製造方法において、前記セメント混合物が、ポルトランドセメントと、格子定数が１．１９８２〜１．１９９０ｎｍである１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2組成物を４０重量％以上含有してなる焼結体を含有することを特徴とするセメント成型体の製造方法にある。
【０００９】
１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2組成物を４０重量％以上含有してなる焼結体をポルトランドセメントと混合して使用する場合には、セメント混合物の硬化時間が効果的に短縮されるばかりでなく、セメント成型体の製造工程の管理が極めて容易なものとなる。
これは、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2組成物を４０重量％以上含有してなる焼結体を使用することにより、ベースセメントに対する該焼結体の添加量が少なくて済み、その結果、急硬性成分以外の成分の添加量も減らすことができるため、ベースセメント（ポルトランドセメント）のセメント成分のバランスを大きく崩すことがなくなり、硬化時間が安定する為であると考えられる。
従って、比較的少量の焼結体を安価なポルトランドセメントと混合して使用することができ、更には蒸気養生に要するエネルギーや、その他光熱費、人件費をも減らすことができるため、該セメント成型体を安価に製造することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2組成物を４０重量％以上含有してなる焼結体は、石灰質原料、アルミナ質原料及びフッ化カルシウム質原料からなるカルシウムアルミネート焼結用原料を、目的物である１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2組成物の組成比となるように配合し、さらに添加剤としてＦｅ2Ｏ3とＴｉＯ2を配合した後、焼結させてなるものであり、好ましくはＦｅ2Ｏ3を全原料成分中０．１〜９重量％程度配合し、ＴｉＯ2を全原料成分中０．５〜９重量％程度配合した状態で焼成することにより製造することができ、この場合、１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2組成物は固溶体として生成する。
【００１２】
尚、該焼結体中には、上述した１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2組成物以外の成分として、原料中に含まれる不純物や焼成条件に応じて、１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3、３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3及びＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3等の各種カルシウムアルミネートや非晶質成分が含まれても良い。
【００１３】
焼結体中に含まれる１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2組成物は、その格子定数の相違によって凝結速度が異なるものとなる。
本発明において使用される焼結体は、前記焼結温度を１２２５〜１４１５℃として得られる格子定数１．１９７１ｎｍ〜１．１９９０ｎｍの範囲内の固溶体が好ましく、また前記焼結温度を１３２０〜１４１５℃として得られる格子定数１．１９８２〜１．１９９０ｎｍの範囲内の固溶体が特に好ましい。
【００１４】
このような１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2組成物を４０重量％以上含有してなる焼結体を含有するセメント混合物は、注水後約３０〜６０分経過後に凝結が始まり、その後さらに凝結が促進されて早期に脱型強度を有するものとなる。焼結体中の１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2組成物の含有量が４０重量％未満になると、セメント混合物の凝結時間の予想が困難となり、好ましくない。
また、格子定数が１．１９７１ｎｍ〜１．１９９０ｎｍの範囲内であれば、焼結体の性質にばらつきが生じ難くなり、容易かつ正確に凝結時間をコントロールすることができるものである。中でも、格子定数が１．１９８２ｎｍ〜１．１９９０ｎｍの範囲内であれば、セメント混合物の速硬性により優れたものとなるため、セメント成型体の製造においては製造効率が顕著に改善されることとなる。
従って、セメント混合物を混練して調製し、さらに種々の形状を有する型枠の隅々まで該セメント混合物を充填させるための十分なハンドリングタイムが必要となるセメント成型体の製造方法においては、該焼結体を使用することが特に好ましいものとなる。
【００１５】
次に、上記のようにして得た１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＦ2組成物含有の焼結体と、ポルトランドセメント、硫酸ナトリウム及び無水石膏を加えてセメント混合物を調製する。
ポルトランドセメントの種類については特に限定されず、各種ポルトランドセメントを使用することができる。
また、該セメント混合物の配合は、ポルトランドセメント１００重量部に対し、前記焼結体を１〜１３重量部、硫酸ナトリウムを１重量部以下、無水石膏を８重量部以下とすることが好ましい。
焼結体が１３重量部を超えると凝結が速くなりすぎるが、１重量部より少ないと強度発現性が低下するため好ましくない。また、硫酸ナトリウムが１重量部を越えたり、無水石膏が８重量部を超えたりすると、強度発現性が低下するためにいずれも短時間脱型用混和剤として好ましくない。
【００１６】
上述のようにして調製したセメント混合物に水および必要に応じて骨材を添加して混練した後、所定形状の型枠に流し込み、直ちに蒸気養生する。
この場合、添加する水の量は特に限定されるものではないが、セメント成型体としての強度特性および耐久性を考慮すれば、水／セメント比（以下Ｗ／Ｃと略記）が０．２５〜０．５となる量の水を添加することが好ましい。
また、骨材は本発明において必須のものではなく、各種の粗骨材および細骨材を必要に応じて添加すればよい。
【００１７】
また、前記ポルトランドセメント１００重量部に対して１重量部以下の範囲で微量成分を加えてもよい。該微量成分としては、半水石膏や消石灰等を例示することができる。
斯かる微量成分を加えることにより、該焼結体とセメントとの反応において、エトリンガイトを急速に生成し、早期強度発現性が良好なものとなる。
【００１８】
さらに、セメント混合物を水と混練する際には、減水剤を併用することが好ましい。減水剤としては、ナフタリンスルホン酸ホルマリン高縮合物、ナフタリンスルホン酸変性リグニン縮合物、ポリカルボン酸、高縮合トリアジン系化合物等を主成分とするものが使用できる。
斯かる減水剤を併用することにより、セメント混合物の流動性を改善することができる。このようにセメント混合物の流動性を改善することにより、必要なフレッシュ性状を得るためのＷ／Ｃを低減することができ、Ｗ／Ｃを小さくすることにより、早期の強度発現性を著しく改善することができる。
【００１９】
蒸気養生は、従来のように高温で或いは長時間かけて行う必要はなく、５０℃程度で２〜３時間という簡易なものでよい。
【００２０】
本発明の製造方法によれば、このような低温且つ短時間の蒸気養生の終了直後においても十分な脱型強度（８Ｎ／ｍｍ2以上）を得ることができるため、蒸気養生に要するエネルギー消費量を顕著に低減させることができる。
さらに、このような低温で蒸気養生することにより、冬季において脱型直後に寒気にさらされた場合にも、セメント成型体と外気との温度差が減少するため、表面のクラックの発生を防止することが可能となる。
【００２１】
また、長期的な水和反応を阻害するほどの温度履歴を受けていないため、脱型後にもセメント成型体の強度が増進し続け、長期的にも強度発現されるものとなる。従って、従来のように長時間の蒸気養生を施した成形体と比較しても、同等以上の強度を有するものとなる。
【００２２】
また、該焼結体の粉末度を高いものとすれば、早期にエトリンガイトを生成させるため、セメント混合物を型枠に充填した際にブリーディングを生じにくいものとなり、充填と同時に表面のコテ仕上げを行うことが可能となる。これにより、製造時間が短縮できるのみならず、蒸気養生終了後にも表面の薄皮剥離の発生しにくいものとなり、補修を必要としないセメント成型体を製造することが可能となる。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）
下記表１に示す配合のセメント混合物、骨材および減水剤を使用し、骨材／セメント混合物比が１．２、水／セメント比が０．３８となるようにモルタルを調製し、型枠に充填し、５０℃、２時間の蒸気養生を行った後脱型し、４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの供試体を作製した。
尚、焼結体の組成については、表２に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
【表２】
0003907980.tif 000003
【００２６】
（実施例２）
蒸気養生時間を５０℃、３時間とする以外は実施例１と同様にして実施例２の供試体を作製した。
【００２７】
（比較例１）
セメント混合物として、早強ポルトランドセメントのみを使用する以外は実施例１と同様にして比較例１の供試体を作製した。
【００２８】
（比較例２）
セメント混合物として、早強ポルトランドセメントのみを使用する以外は実施例２と同様にして比較例２の供試体を作製した。
【００２９】
（比較例３）
セメント混合物として、早強ポルトランドセメントのみを使用し、且つ標準養生（２０℃、脱型後水中養生）とする以外は実施例１と同様にして比較例３の供試体を作製した。
【００３０】
このようにして作製した実施例および比較例の供試体について、養生終了時、材齢１日および材齢１４日における圧縮強度を測定した。結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】
0003907980.tif 000004
【００３２】
上記表３より明らかなように、本発明に係る実施例１および２の供試体では、養生終了時の圧縮強度が８Ｎ／ｍｍ2以上となっており、脱型が可能となっていることがわかる。一方、比較例１および２の供試体では、いずれも脱型に要する強度が得られておらず、セメントの凝結が不十分であることがわかる。
また、実施例１および２のいずれの供試体についても、材齢１４日における圧縮強度が概ね６０Ｎ／ｍｍ2程度となっており、標準養生を行った比較例３の供試体の圧縮強度と同程度にまで強度が増進していることがわかる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るセメント成型体の製造方法によれば、低温かつ短時間の養生によっても充分な強度を発現させることができるため、セメント成型体の製造時間を短縮し、且つその製造コストを効果的に下げることが可能となる。
【００３４】
また、このような強度発現に要する時間のばらつきが抑えられるため、製造工程の管理が容易なものとなり、セメント成型体を効率良く製造することが可能となる。