(57)【要約】【課題】温度上昇による膨張および乾燥による収縮のコンクリートへの影響を抑制する。【解決手段】水和反応によるセメントの温度上昇に伴い収縮する物質（負膨張物質）を、セメント、水、および骨材と混合する。負膨張物質には、例えば、チタン酸アルミニウムやマンガン窒素化合物などのＡサイト秩序型ペロブスカイト酸化物が挙げられる。また負膨張物質は、逆ペロブスカイト構造を有しないものであってもよい。例えば、負膨張物質は、各種のアモルファス状の無機物質であってもよい。この場合、アモルファスがガラス転移点を超える温度になるまで加熱され結晶化することにより温度上昇に伴って収縮すればよい。負膨張物質として、逆ペロブスカイト構造を有するマンガン窒素化合物を用いた場合には、混合により得られる混合物に占めるこの負膨張物質の体積は、１％以上２％以下であることが望ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水和反応によるセメントの温度上昇に伴い収縮する物質を、前記セメント、水、および骨材と混合する
ことを特徴とするコンクリートの製造方法。
【請求項２】
前記物質は、逆ペロブスカイト構造を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項３】
前記物質は、マンガン窒素化合物である
ことを特徴とする請求項２に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項４】
前記混合により得られる混合物に占める前記物質の体積が１％以上２％以下である
ことを特徴とする請求項３に記載のコンクリートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートは、フレッシュ状態から打設し硬化するまでの間に熱による膨張、乾燥による収縮等が発生する。そのため、硬化後にコンクリート内部に応力が生じることとなり、この応力がクラックやひび割れの原因となることがある。このようなコンクリート製造過程におけるひび割れ等を防止する技術が検討されている。
【０００３】
特許文献１には、乾燥収縮を低減させてひび割れを防止するために、セメント、水、骨材と、単位量で３０〜７３キログラム毎立方メートルの尿素とを混練されてなるセメント系材料が記載されている。
特許文献２には、予め収縮処理が施されたＰＶＡ短繊維を使用して、養生時収縮によるひび割れ発生リスクが低減された繊維補強コンクリートが記載されている。
特許文献３には、硬化前のセメントペースト、モルタル、コンクリート等のセメント混和物において、二水石膏と収縮低減剤とが併存することを特徴とする低自己収縮性セメント混和物が記載されている（請求項１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２０６２５号公報
【特許文献２】特開２００９−１０２１８３号公報
【特許文献３】特開平１１−１２０１３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、例えば特許文献１に記載された技術の効果は限定的であり、例えば、温度抑制効果として１〜２度程度である。また、特許文献２に記載された技術では、ＰＶＡ短繊維のアスペクト比調整が困難であるため、フレッシュコンクリート内の短繊維を均一に分散させられない。また、特許文献３に記載された技術も、二水石膏と収縮低減剤の各添加量の調整は困難である。
【０００６】
本発明の目的の１つは、温度上昇による膨張および乾燥による収縮のコンクリートへの影響を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明の請求項１に係るコンクリートの製造方法は、水和反応によるセメントの温度上昇に伴い収縮する物質を、前記セメント、水、および骨材と混合することを特徴とする。
本発明の請求項２に係るコンクリートの製造方法は、請求項１に記載された態様において、前記物質は、逆ペロブスカイト構造を有することを特徴とする。
本発明の請求項３に係るコンクリートの製造方法は、請求項２に記載された態様において、前記物質は、マンガン窒素化合物であることを特徴とする。
本発明の請求項４に係るコンクリートの製造方法は、請求項３に記載された態様において、前記混合により得られる混合物に占める前記物質の体積が１％以上２％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、温度上昇による膨張および乾燥による収縮のコンクリートへの影響を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】温度上昇降下履歴を示す図。
【図２】ひずみ計による計測結果を示す図。
【図３】乾燥収縮量の経時変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明では、コンクリートの製造において水和反応によるセメントの温度上昇に伴い収縮する物質を用いる。通常の物質が温度上昇に伴って膨張するところ、この物質は収縮するため「負の熱膨張性」を有する物質と呼ばれる。以下、この物質を負膨張物質という。
【００１１】
負膨張物質には、例えば、チタン酸アルミニウムやマンガン窒素化合物などのＡサイト秩序型ペロブスカイト酸化物が挙げられる。これらのＡサイト秩序型ペロブスカイト酸化物は、逆ペロブスカイト構造を有するため、相転移の際に磁気体積効果、電荷移動などを生じ体積が減少すると考えられている。
【００１２】
また負膨張物質は、逆ペロブスカイト構造を有しないものであってもよい。例えば、負膨張物質は、各種のアモルファス状の無機物質であってもよい。この場合、アモルファスがガラス転移点を超える温度まで加熱されて結晶化することにより収縮する。
【００１３】
なお、負膨張物質は、水和反応によりセメントの温度が上昇するときに収縮する物質であるが、水和反応が生じる全範囲にわたって温度上昇に伴い収縮する物質である必要はない。要するに、負膨張物質は、セメントの水和反応によって生じた温度上昇に伴って収縮する物質であればよい。ただし、負膨張物質は、水和反応が終了した時点において水和反応が開始した時点よりも体積が減少していることが望ましい。
【実施例】
【００１４】
（１）配合
表１は、実施例における、水、骨材（粗骨材と細骨材）、および混和剤の配合率を示す表である。表２は、実施例および比較例における負膨張物質の配合率を示す表である。表１および表２に示した配合率に基づき、負膨張物質を、セメント、水、および骨材と混合した。
【表１】
2016150875.tif 000002
【００１５】
【表２】
2016150875.tif 000003
【００１６】
負膨張物質には、高純度科学研究所製のマンガン窒素化合物を用いた。このマンガン窒素化合物は、逆ペロブスカイト構造を有する物質であり、比重は６．７５で、粒形は０．１ミリメートル以上、２ミリメートル以下であった。表２に示す添加量は、負膨張物質を含めて混合により得られる混合物の体積が１．０立方メートルになるときの重量［ｋｇ］である。
【００１７】
水には、水道水を用いた。セメントには、太平洋セメント株式会社製の普通ポルトランドセメントを用いた。粗骨材には、千葉県産の砂利を、細骨材には、福島県産の砂をそれぞれ用いた。
【００１８】
（２）ひずみ量による評価
上述した配合率で混合したコンクリートに対して、それぞれひずみ量を測定した。ひずみ量の測定は、コンクリートを縦１０センチメートル、横２０センチメートルのサミットモールドに打込み、中心部に埋込型ひずみ計を設置して行った。埋込型ひずみ計は株式会社東京測器研究所製のＫＭ−１００ＢＴを用いた。これによりコンクリートを封緘状態として養生して温度上昇降下履歴を与えた。図１は、この温度上昇降下履歴を示す図である。図１の横軸は経過時間［ｈｒ］を示し、縦軸は温度［℃］を示す。温度上昇および温度降下は、２０℃と６０℃との間で、それぞれ１．５日（３６時間）で行った。温度は周期ごとに、最高温度である６０℃および最低温度である２０℃を、それぞれ１日（２４時間）ずつ維持した。すなわち、５日（１２０時間）を１周期として３周期にわたりコンクリートの温度を上下させた。
【００１９】
図２は、ひずみ計による計測結果を示す図である。図２の横軸は、経過時間［ｈｒ］を示し、縦軸はひずみ量［μ］を示す。計測の結果、マンガン窒素化合物の添加により、温度上昇時の発生ひずみが約３割程度、低減されていることがわかった。
【００２０】
マンガン窒素化合物は、負の熱膨張性を有するため、温度変化に伴う体積変化がセメントや骨材と逆である。その結果、マンガン窒素化合物を混合しないコンクリート（比較例１）に比べて、マンガン窒素化合物を混合したコンクリート（実施例１，２）は、ひずみが低下しているものと考えられる。ひずみ量が低減することにより、コンクリート内部の応力が低減していると推察される。
【００２１】
なお、マンガン窒素化合物を４％混合したケース（比較例２）では、２８日経過後においても硬化しなかった。
【００２２】
（３）収縮量による評価
上述した配合率で混合したコンクリートに対して乾燥収縮量の経時変化を計測した。計測はＪＩＳ  Ａ１１９２−２で定義されているコンタクトゲージ方法に従って行った。供試体は、３辺が４０ミリメートル、４０ミリメートル、１６０ミリメートルのものを用いた。ゲージ取り付け位置、すなわち、標点から供試体端面までの距離は３０ミリメートルとした。測定時の温度は２０℃に、湿度は６０％に、それぞれ調整した。１回目の測定は脱型から２４時間が経過した時点で行い、その後、供試体を水中養生して７日おきに測定した。
【００２３】
図３は、乾燥収縮量の経時変化を示す図である。図３の横軸は、材齢［日］を示し、縦軸は乾燥収縮比［×１０-6］を示す。この計測の結果、マンガン窒素化合物を１％混合することにより、乾燥収縮ひずみが約５０％減少し、マンガン窒素化合物を２％混合することにより、乾燥収縮ひずみが約８０％減少することがわかった。
【００２４】
以上の計測結果により、負膨張物質として、逆ペロブスカイト構造を有するマンガン窒素化合物を用いた場合には、混合により得られる混合物に占めるこの負膨張物質の体積が１％以上２％以下であることが望ましいことがわかった。
【図１】
2016150875.tif 000004
【図２】
2016150875.tif 000005
【図３】
2016150875.tif 000006