(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントとアウイン系膨張材とを含有するセメント組成物を混練したコンクリートを成型し、温度が１００℃を越え、圧力が２．５〜１０気圧とされた高温高圧の養生水中で養生することを特徴とするケミカルプレストレス部材の製造方法。
【請求項２】
耐圧容器内に封入した高温高圧な養生水中でコンクリート成形品を養生する高温高圧水中養生装置であって、
コンクリート成形品を収納する開閉可能な複数の耐圧容器を備え、
該各耐圧容器には、容器内部に養生水として水または温水を供給する養生水供給手段と、容器内部に圧縮空気を供給して内部の養生水を加圧する圧縮空気供給手段と、容器内部に供給された養生水を加熱して所定温度に維持するヒータと、容器上部に設けられ内部を大気開放する脱気バルブとが設けられると共に、その下部には他の耐圧容器の任意箇所に繋がり開閉バルブを介して該他の耐圧容器に連通されて養生水を送り出す移送管が設けられる一方、その任意箇所には他の耐圧容器の下部に繋がり開閉バルブを介して該他の耐圧容器に連通されて養生水を受け入れる移送管が設けられ、
該各耐圧容器は前記２つの移送管により相互に循環路を形成するように連結されていることを特徴とするコンクリート成形品の高温高圧水中養生装置。
【請求項３】
前記養生水の受け入れ側の移送管が各耐圧容器の上部に位置して設けられていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のコンクリート成形品の高温高圧水中養生装置。
【請求項４】
請求の範囲第２項又は第３項に記載の高温高圧水中養生装置を用いたコンクリート成形品の養生方法であって、
前記耐圧容器内を養生水で満たし、該養生水を前記ヒータで１３０〜１８０℃の範囲内の温度に維持するとともに前記圧縮空気供給手段から圧縮空気を供給して該耐圧容器内の圧力を２．５〜１０気圧にし、容器内部に収納したコンクリート成形品を所定期間養生する養生工程と、
該養生工程の終了後に、該耐圧容器の前記送り出し側の移送管の開閉バルブを開いて、
該耐圧容器内に満たされた高温高圧の養生水を該送り出し側の移送管を通じて他の耐圧容器に移し替え、該養生水の移し替えの終了後、該送り出し側移送管の開閉バルブを閉じる養生水の移し替え工程と、
該移し替え工程の終了後に、内部から養生後のコンクリート成形品を取り出して養生前のコンクリート成形品に入れ替えた後、他の耐圧容器からの養生水の受け入れを待つ待機工程と
を有し、
該各耐圧容器毎に該各工程をずらして順次繰り返して、前記養生水を循環路を形成するように繋がれた複数の耐圧容器に移し替えながらコンクリート成形品を養生することを特徴とするコンクリート成形品の高温高圧水中養生方法。
【請求項５】
前記養生水の移し替え工程において、前記他の耐圧容器はその脱気手段により内部が大気開放されることを特徴とする請求の範囲第４項に記載のコンクリート成形品の高温高圧水中養生方法。
【請求項６】
前記養生水の移し替え工程において、前記養生工程の終了した耐圧容器の前記圧縮空気供給手段から圧縮を供給して、内部に残存する養生水を強制的に該他の耐圧容器に移し替えることを特徴とする請求の範囲第４項または第５項のいずれかに記載のコンクリート成形品の高温高圧水中養生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、土木・建築分野において使用されるケミカルプレストレスを導入したコンクリート成形品の製造方法、詳しくは、導入ケミカルプレストレス量が大きく、ケミカルプレストレスの損失が小さい高強度なケミカルプレストレスコンクリート成形品の製造方法、およびコンクリート成形品を高温高圧な養生水中にて養生するのに用いて好適な高温高圧水中養生装置、並びにその装置を用いた養生方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
現在、ヒューム管やボックスカルバートなどに利用されているコンクリート成形品には、その曲げ耐力が向上するため、膨張材を混入してケミカルプレストレスが導入されている（第７回コンクリート工学年次講演会論文集、３３〜３６頁、１９８５）。
【０００３】
しかしながら、このようなケミカルプレストレスは、材齢の経過と共にコンクリートに生じるクリープ、乾燥収縮、及び鉄筋のリラクセーション等によって損失するといった課題があった（長瀧重義監修、コンクリートの高性能化、技報堂発行、４３〜４６頁、１９９７）。
【０００４】
一方、コンクリート成形品の初期強度を高める方法として、オートクレーブ養生（高温高圧蒸気養生）が知られている。このオートクレーブ養生は、２日程度の養生であっても、同一のコンクリートを２０℃程度の水中にて養生する場合の材齢２８日程度に相当する強度が得られるといった利点があり、このことから、コンクリートパイルなどのコンクリート二次製品の製造等において、工業的に現在多用されている。そして、養生終了後以降の乾燥収縮が低減され、また、養生終了後以降のクリープも軽減されることから、当該オートクレーブ養生はケミカルプレストレスコンクリート成形品の場合にあっても、その養生後のケミカルプレストレスの損失防止という面では効果的である。
【０００５】
しかしその反面、養生中に部材に著しい収縮ひずみが生じたり、高温下において、鉄筋のリラクセーションが大きくなることによって、ケミカルプレストレスの大半が損失するといった課題があった（中村 厚、最近のセメント、コンクリート製品、工業と製品、Ｎｏ．５３、４２〜５３頁）。これ故、例えば鉄道線路の枕木等のようにプレテンション方式にて作製する必要があるプレストレスト部材に対しては、オートクレーブ養生は不適であった。
【０００６】
また、コンクリート成形品の養生に関し、本願出願人が既に出願した高温高圧水中養生がある（特願平９−３５１２３４号）。この高温高圧水中養生は、耐圧容器内部の圧力を２．５〜１０気圧程度に高めると共に、この耐圧容器内部に充填してある養生水を１３０〜１８０℃程度の高温に維持し、この高温高圧な養生水中にコンクリート部材を沈めて養生するものである。
【０００７】
しかしながら、前記のような高温高圧水中養生では、オートクレーブ装置内をコンクリート部材を沈めることができるだけの水量の養生水で満たすとともに、その養生水を１８０℃程度まで加熱して保温しなければならず、加えて、養生終了後には、内部に収納したコンクリート成形品を取り出すために耐圧容器内を脱気して減圧するとともにこの耐圧容器の前面に設けられたハッチを開放して、内部に溜まっている高温高圧な養生水を排出しなければならない。即ち、コンクリート成形品を入れ替える度に耐圧容器内部を減圧すると共に大量の高温な養生水を排出して、あらためて養生水として大量の水をオートクレーブ装置内に溜めて所定の高温度にまで加熱する必要があり、水と熱エネルギーとの消費量が極めて多大になって養生コストの高騰を招いていた。また、この排出する養生水は、１８０℃程度以下という極めて高温であるため、安全性の確保にも十分な配慮をする必要があった。
【０００８】
【発明の開示】
本発明は以上の問題点を考慮してなされたものであり、その目的の１つは、導入ケミカルプレストレス量が大きく、ケミカルプレストレスの損失が小さい高強度なケミカルプレストレスコンクリート成形品の製造方法を提供することにある。
【０００９】
前記の目的を達成するために、この発明の１つの実施形態に係わるケミカルプレストレスコンクリート成形品の製造方法は、セメントと膨張材とを含有するセメント組成物を混練したコンクリートを成型し、温度が１００℃を越え、圧力が２．５〜１０気圧とされた高温高圧な養生水中で養生することを特徴とする。
【００１０】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明に係る製造方法は、ケミカルプレストレスコンクリート成形品の養生中は、常に部材全体を１００℃を越える高温な養生水に接触させ、雰囲気は高温高圧に保つものである。
【００１１】
ここで高温な養生水とは、温度が１００℃を越える水であり、１２０〜２００℃が好ましく、１４０〜１８０℃がより好ましい。１００℃以下ではケミカルプレストレスの損失の少ないケミカルプレストレス部材を得ることができない可能性があり、２００℃を越えると、本発明の効果は得られるが、経済的に好ましくない。
【００１２】
本発明で使用する高温高圧の養生水は、水を高温高圧下に置くことにより調製でき、従って高温高圧の養生水によってケミカルプレストレス部材を製造する際には、気密な圧力容器が必要となる。
その材質は気密性を有する耐圧容器であれば特に制限されるものではなく、従来のオートクレーブ装置として用いられてきた圧力釜等も使用可能である。
【００１３】
しかしながら、通常このオートクレーブ装置として用いられてきた圧力釜等の圧力容器は横置き型であるため、養生終了後ハッチを開けた際に高温な養生水が流出することが考えられるので、例えば、縦型の圧力容器に高温の養生水を満たし、その中に部材を沈めた状態で養生することが好ましい。
【００１４】
本発明の製造方法において使用するセメント組成物は、セメントと膨張材を含有するものである。
ここで、セメントとしては、普通、低熱、早強、及び超早強等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、シリカ、高炉スラグ、又はフライアッシュを混和した各種混合セメントなどが使用可能である。
また、ポルトランドセメントに、シリカ、高炉スラグ、又はフライアッシュを、ＪＩＳ等によって定められた混和率を越えて配合したものも使用可能であり、シリカフューム等の活性シリカや、メタカオリン等といった粘土鉱物の焼成物や未焼成物を混合したセメントも使用可能である。
【００１５】
本発明の製造方法で使用する膨張材は、アウイン系や酸化カルシウム系などの膨張材が使用可能である。
膨張材の使用量は、セメント１００重量部に対して、２〜１６重量部が好ましく、４〜１２重量部がより好ましい。２重量部未満では、本発明の効果が得られないおそれがあり、１６重量部を越えると過度に膨張が生じ、膨張破壊につながるおそれがある。
【００１６】
本発明の製造方法で使用する骨材の種類や量は特に制限されるものではなく、通常コンクリート分野で使用される程度のものの使用が可能である。
また、水も特に制限されるものではなく、通常コンクリート分野で使用される程度のものの使用が可能である。
【００１７】
これらの材料を通常の方法で混練し、型枠に投入して成型する。
部材を成型した後、本発明の養生を行うまで前置きする時間（前置き時間）は、ケミカルプレストレス部材が型枠から脱型できる材齢以降であれば特に制限されるものではない。
【００１８】
高温水まで加熱する昇温時間は特に限定されるものではないが１〜５時間程度が好ましく、３時間程度がより好ましい。
最高温度に達してからその温度を保持する時間（保持時間）は特に限定されるものではないが１〜８時間が好ましく、２〜５時間程度がより好ましい。
また、その後常温まで冷却する時間（冷却時間）は、ケミカルプレストレス部材が常温まで冷却されるに充分な時間であれば特に限定されるものではない。
【００１９】
本発明の他の目的の１つは、高温高圧な養生水を無駄に捨てることなく再利用することが可能で、エネルギー効率と安全性とに優れるコンクリート成形品の高温高圧水中養生装置およびこの養生装置を用いたコンクリート成形品の養生方法を提供することにある。
【００２０】
前記の目的を達成するために、この発明の１つの実施形態に係わる養生装置では、耐圧容器内に封入した高温高圧な養生水中でコンクリート成形品を養生する高温高圧水中養生装置を以下のように構成する。
【００２１】
即ち、コンクリート成形品の高温高圧水中養生装置はコンクリート成形品を収納する開閉可能な複数の耐圧容器を備え、該各耐圧容器には、容器内部に養生水として水または温水を供給する養生水供給手段と、容器内部に圧縮空気を供給して内部の養生水を加圧する圧縮空気供給手段と、容器内部に供給された養生水を加熱して所定温度に維持するヒータと、容器上部に設けられ内部を大気開放する脱気バルブとが設けられると共に、その下部には他の耐圧容器の任意箇所に繋がり開閉バルブを介して該他の耐圧容器に連通されて養生水を送り出す移送管が設けられる一方、その任意箇所には他の耐圧容器の下部に繋がり開閉バルブを介して該他の耐圧容器に連通されて養生水を受け入れる移送管が設けられ、該各耐圧容器は前記２つの移送管により相互に循環路を形成するように連結されていることを特徴とする。
【００２２】
ここで、前記養生水の受け入れ側の移送管は各耐圧容器の上部に位置して設けられていることが望ましい。
【００２３】
また、前記の目的を達成するために、この発明の１つの実施形態に係わる養生方法では、前記コンクリート成形品の高温高圧水中養生装置を用いたコンクリート成形品の養生方法であって、前記耐圧容器内を養生水で満たし、該養生水を前記ヒータで１３０〜１８０℃の範囲内の温度に維持するとともに前記圧縮空気供給手段から圧縮空気を供給して該耐圧容器内を高圧にし、容器内部に収納したコンクリート成形品を所定期間養生する養生工程と、該養生工程の終了後に、該耐圧容器の前記送り出し側の移送管の開閉バルブを開いて、該耐圧容器内に満たされた高温高圧の養生水を該送り出し側の移送管を通じて他の耐圧容器に移し替え、該養生水の移し替えの終了後、該送り出し側移送管の開閉バルブを閉じる養生水の移し替え工程と、該移し替え工程の終了後に、内部から養生後のコンクリート成形品を取り出して養生前のコンクリート成形品に入れ替えた後、他の耐圧容器からの養生水の受け入れを待つ待機工程とを有し、該各耐圧容器毎に該各工程をずらして順次繰り返して、前記養生水を循環路を形成するように繋がれた複数の耐圧容器に移し替えながらコンクリート成形品を養生することを特徴とする。
【００２４】
ここで、前記養生水の移し替え工程において、前記他の耐圧容器はその脱気手段により内部を大気開放することが望ましい。
【００２５】
またさらに、前記養生水の移し替え工程において、前記養生工程の終了した耐圧容器の前記圧縮空気供給手段から圧縮空気を供給して、内部に残存する養生水を強制的に該他の耐圧容器に移し替えることが望ましい。
【００２６】
なお、この養生装置および養生方法はケミカルプレストレスの導入の如何を問わずコンクリート成形品の養生に適用できるものである。
【００２７】
以上の構成でなる本発明のコンクリート成形品の高温高圧水中養生装置およびその装置を用いた養生方法では、各耐圧容器は、それぞれ養生水の送り出し側の移送管と受け入れ側の移送管とが開閉バルブを介して他の耐圧容器に相互に循環路を形成するように連結されているので、これらの開閉バルブを全て閉じることによって、各耐圧容器をそれぞれ独立した養生装置として使用することができると共に、養生水の移送管で繋がった２つの耐圧容器間を途中の開閉バルブを開放することによって連通することができる。即ち、２つの耐圧容器の一方が養生工程終了後の耐圧容器となり、他方を新たなコンクリート成形品を収納した待機工程の耐圧容器となるようにしておくことで、一方の耐圧容器内部に溜まっている高温高圧な養生水を、前記開閉バルブを開放するだけで容易に他方の常圧の耐圧容器内に移し替えることができる。従って、一度使用した養生水を複数の耐圧容器間で順次に移し替えて繰り返し循環させて再使用することができるため、コンクリート成形品を入れ替える都度に新たに高温高圧な養生水を準備して耐圧容器内に満たす必要がなく、多量の水を節約できると共に加熱する手間とその熱エネルギーをも大幅に削減でき、極めて効率の良い養生が行え、コンクリート成形品の養生コストの可及的な低減化を図ることができる。
【００２８】
さらに、高温高圧で取り扱いの危険な養生水を養生工程の終了した一方の耐圧容器から待機中の他方の耐圧容器に移し替えるにあたっては、これら両耐圧容器を繋ぐ養生水の移送管の途中に設けた開閉バルブを開放させるだけの操作で、高温高圧な養生水を閉ざされた装置の中に溜めておいたまま等圧になるまで移し替えることができ、さらに高温高圧な養生水が外部に排出されることがないため、作業の安全性が格段に高まる。
【００２９】
また、繰り返し使用する高温高圧な養生水の移し替えに際しては、移送管の開閉バルブを開放させるだけで、養生工程終了後の耐圧容器内から高温高圧な養生水を常圧となっている待機工程の耐圧容器内に、それらの内圧が平衡状態になるまで移動させることができ、また、養生工程終了後の送り出し側の耐圧容器内に残存する養生水は、当該養生終了後の耐圧容器に設けられた圧縮空気供給手段からその内部に圧縮空気を供給する一方、他方の待機工程の耐圧容器に設けられた脱気バルブを開放させることで容易にそのほぼ全量を移送することができる。ここで、前記移送管はこれを繋ぐ受け入れ側の耐圧容器の上部に接続させると、受け入れ側の耐圧容器内に移送済みの養生水の重量による圧力の影響を受けることなく養生水を移送することができ、送り出し側の耐圧容器の圧縮空気供給手段にかかる負荷の軽減化が図れると共に、移送時間の短縮化が図れるようになる。
【００３０】
つまり、本発明の養生装置によれば、高温高圧な養生水を移送するための装置を別途に特別に設けることなく、２つの耐圧容器内の圧力差を利用して養生水の多くを移動させることができ、受け入れ側の耐圧容器における脱気バルブの開放操作を伴わせることで圧縮空気供給手段に依存する養生水の移動量を可及的に少なく抑制し得、もって圧縮空気供給手段の運転時間の短縮化が図れ、当該圧縮空気供給手段の消費エネルギーを抑えて効率良く養生水を移し替えることができる。
【００３１】
また、単一の耐圧容器のみからなる高温高圧水中養生装置にも、その機能上開閉バルブを介して給水手段と、脱気手段と、圧縮空気供給手段とがそれぞれ備えられ、さらに耐圧容器内の養生水の水温を上昇または保温するヒータも有しているから、このような既存の耐圧容器を複数用いて、それらを開閉バルブを介して養生水の移送管で相互に循環路を形成するように繋ぐだけという簡易な構造で構成でき、多大な設備投資をすることなく極めて安価に、かつ容易に本発明の高温高圧水中養生装置を得ることができる。
【００３２】
さらに、前記のように移送管で相互に循環路を形成するように連結した複数の耐圧容器のうち、少なくとも１つの耐圧容器は常に養生水が満たされていない待機状態にして、各耐圧容器の工程をずらすことで、養生工程の終了した耐圧容器内の高温高圧な養生水を順次に待機工程の耐圧容器に移し替えて養生を繰り返すことができるため、熱エネルギーの損失を大幅に削減して、エネルギーおよび時間の両面で極めて効率よく養生作業を行うことができる。
【００３３】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、実験例により本発明にかかるケミカルプレストレスコンクリート成形品の製造方法について詳細に説明する。
【００３４】
《実験例１》
水／（セメント＋膨張材）比（Ｗ／Ｂ）３５％、細骨材率（Ｓ／ａ）４２％で、表１に示すセメント量と膨張材量、細骨材６８４ｋｇ／ｍ３、粗骨材９４６ｋｇ／ｍ３、水１７３ｋｇ／ｍ３、及び減水剤６．３８ｋｇ／ｍ３のコンクリート配合を用いて、コンクリートを調製し、材齢１日で脱型後、１８０℃、１０気圧の高温高圧な養生水中で５時間養生し、その硬化体の拘束状態での長さ変化の測定を行い、ケミカルプレストレスを算出し、曲げ強度と圧縮強度を測定した。結果を表１に併記する。
なお、比較のため、材齢１日で脱型後、１８０℃、１０気圧のオートクレーブ養生５時間と、材齢１日で脱型後、２０℃、１気圧の常温水中養生４８時間を同様に行った。
【００３５】
＜使用材料＞
セメント ：普通ポルトランドセメント、比重３．１６、ブレーン値３，２２０ｃｍ２／ｇ
膨張材ａ ：酸化カルシウム系、市販品、ブレーン値３，１００ｃｍ２／ｇ
膨張材ｂ ：アウイン系膨張材、市販品、ブレーン値２，９５０ｃｍ２／ｇ
膨張材ｃ ：アウイン系膨張材、試薬一級のＣａＣＯ３、Ａｌ２Ｏ３、及びＣａＳＯ4をＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３モル比６．５〜１８で、ＣａＳＯ４／Ａｌ２Ｏ3モル比１．５〜４となるよう配合し、１，３５０℃の電気炉で１時間焼成し、生成したクリンカーをブレーン値３，０００±２００ｃｍ２／ｇに調整
細骨材 ：風化花崗岩系山砂、比重２．５６、吸水率１．８７、粗粒率２．４５
粗骨材 ：流紋岩質砕石、比重２．６７、吸水率１．２０、粗粒率７．１９、最大骨材寸法２０ｍｍ
減水剤 ：ポリカルボン酸系高分子界面活性剤、市販品
【００３６】
＜測定方法＞
長さ変化率：ＪＩＳ Ａ ６２０２−１９８０「コンクリート膨張材」参考１「膨張コンクリートの拘束膨張及び収縮試験方法 Ｂ法」に準拠して、拘束状態、２０℃一定の条件下で、養生を行う直前（材齢１日）と、冷却時間が終了した直後（材齢３日）に長さを測定し、その差を長さ変化とし、長さ変化を測定間距離である３８５ｍｍで除した値を長さ変化率とした。
【００３７】
ケミカルプレストレス：σ＝εＥｓ（Ａｓ／Ａｃ）（ただし、σはケミカルプレストレス、εは長さ変化率測定方法により測定したコンクリート部材のひずみ（＝長さ変化率）、Ｅｓは鋼材の弾性係数で２．０６×１０5Ｎ／ｍｍ２、Ａｓは鋼材の断面積で１．１×１０２ｍｍ２、Ａｃはコンクリート部材の断面積で９９×１０２ｍｍ２）の式より算出
曲げ強度 ：ＪＩＳ Ａ ６２０２−１９８０「コンクリート膨張材」参考１「膨張コンクリートの拘束膨張及び収縮試験方法 Ｂ法」に準拠して供試体を作成し、材齢１日で脱型し、その後、各々養生を行い、ＪＩＳ Ａ １１０６「コンクリートの曲げ強度試験方法」に準拠して材齢３日の曲げ強度を測定、また、各々の養生後、温度２０℃、湿度５０％ＲＨの条件で養生を行い、材齢２８日で曲げ強度を測定
圧縮強度 ：ＪＩＳ Ａ １１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準拠、成型後材齢１日で脱型し、材齢３日で測定
【００３８】
0004038332.tif 000002
【００３９】
表より、本発明の製造方法を用いることでケミカルプレストレスが多く導入され、曲げ強度が向上していること、また、初期に圧縮強度が発現していることが明らかである。
【００４０】
《実験例２》
表２に示す養生終了後、温度２０℃、湿度５０％ＲＨの条件で養生し、長さ変化率を材齢３日を基点として表２に示すように測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００４１】
0004038332.tif 000003
【００４２】
表から明らかなように、ケミカルプレストレス部材に導入された膨張ひずみは乾燥収縮下においても長期にわたりほとんど減少しておらず、これは導入されたケミカルプレストレスの損失が極めて小さいことを示している。
【００４３】
《実験例３》
セメント１００重量部に対して、表３に示す膨張材ｂを配合し、高温水中養生を行ったこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に併記する。
【００４４】
0004038332.tif 000004
【００４５】
表から明らかなように、膨張材の混入量が多くなるにつれ膨張ひずみも大きくなる。しかしながら、膨張材の混入量が多くなりすぎると曲げ強度が低下する。
【００４６】
《実験例４》
表４に示すセメントと膨張材を使用し、表４に示す養生温度と養生時間で養生し、長さ変化率と圧縮強度を測定したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に併記する。
【００４７】
0004038332.tif 000005
【００４８】
表から、１００℃を越える養生温度で高温水中養生を行うことにより、従来の１８０℃、１０ａｔｍのオートクレーブ養生に比較して、大きな膨張ひずみと高い圧縮強度を得ることができることが明らかである。
また、保持時間が一定の場合、養生温度は、１２０〜２００℃が好ましく、１６０℃では、最も大きな膨張ひずみと圧縮強度が得られることが明らかである。
さらに、養生温度が一定の場合、保持時間は、２〜５時間で大きな膨張ひずみと圧縮強度が得られることが明らかである。
【００４９】
次に、本発明に係る高温高圧水中養生装置の好適な一実施形態について、添付の第１図ないし第４図を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、説明の便宜上本発明の高温高圧水中養生装置の最小単位である２つの耐圧容器を用いた形態を例にして説明する。
【００５０】
図示するように、本発明の高温高圧水中養生装置２は、内部にコンクリート成形品を収納するための閉空間を区画形成すると共に、前部に開閉自在なハッチ５を有する円筒形の２つの耐圧容器４Ａ、４Ｂを備える。各耐圧容器４Ａ、４Ｂの上部には、その内部に養生水として水あるいは温水を供給する養生水供給手段６と、圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段８、並びに容器内部を大気開放して減圧させる脱気手段１０とが設けられ、さらに各耐圧容器４の内部には、内部に供給された水または養生水を加熱して所定温度に維持するためのヒータ１２が設けられている。ここで前記圧縮空気供給手段８は共通のコンプレッサ８ａから切換弁８ｂを介して各耐圧容器４Ａ、４Ｂに個別に圧縮空気が切換供給されるようになっており、その切換弁８ｂから各耐圧容器４Ａ、４Ｂを結ぶ供給管路８ｃには別途にそれぞれ開閉バルブ８ｄが設けられている。また、養生水供給手段６と脱気手段１０にも各々開閉バルブ６ａ、脱気バルブ１０ａが備えられている。
【００５１】
ところで、一方の耐圧容器４Ａの下部には、途中の開閉バルブ１４Ａを介して他方の耐圧容器４Ｂの上部に連通される移送管１６Ａが設けられ、さらに、この耐圧容器４Ａの上部には、途中の開閉バルブ１４Ｂを介して他方の耐圧容器４Ｂの下部に連通される移送管１６Ｂが設けられていて、２つの耐圧容器４Ａ、４Ｂは相互に２つの移送管１６Ａと１６Ｂとによって循環路を形成するように連結されている。
【００５２】
また、各耐圧容器４Ａ、４Ｂ内にはこれらに接続された送り出し側の移送管１６Ａ、１６Ｂとの連通部分の上方を覆って、ストレーナをなす網部材１８が設けられていて、この網部材１８によりコンクリートの破片等が移送管１６Ａ、１６Ｂ内に流入することを防止している。さらに各耐圧容器４Ａ、４Ｂの最下端部には清掃時等のための水抜管２０およびその開閉バルブ２０ａが設けられている。
【００５３】
また、前記養生水供給手段６の開閉バルブ６ａ、脱気手段１０の脱気バルブ１０ａ、ヒータ１２、圧縮空気供給手段８のコンプレッサ８ａと切換弁８ｂおよびその開閉弁８ｄ等は遠隔操作盤２２によって電気的にその作動が遠隔操作されるようになっている。
【００５４】
次に、この高温高圧水中養生装置２を用いたコンクリート成形品の養生方法について説明する。
【００５５】
先ず最初に、例えば耐圧容器４Ａで高温高圧水中養生する場合の始動準備工程について説明する。この始動準備工程では、耐圧容器４Ａに養生前のコンクリート成形品を収納配置すると共に、養生水の２つの移送管１６Ａ、１６Ｂの開閉バルブ１４Ａ、１４Ｂの他、この耐圧容器４Ａに連通している全ての配管系の開閉バルブ、つまり養生水供給手段６の開閉バルブ６ａ、圧縮空気供給手段８の開閉バルブ８ｄ、脱気手段１０の脱気バルブ１０ａ、および水抜きバルブ２０を閉塞させて、耐圧容器４Ａのハッチ５を閉め、その内部を完全密閉する。次に、耐圧容器４Ａにおける養生水供給手段６の開閉バルブ６ａを開閉操作して当該耐圧容器４Ａ内部に養生水として所定量の水または温水を供給する。以上が始動準備工程である。
【００５６】
この始動準備工程が終了したならば、耐圧容器４Ａは養生工程に移行する。この養生工程では、内部に溜められた水または温水の養生水を耐圧容器内４Ａに設けられたヒータ１２によって加熱して、１００℃を越える所定の設定温度、好ましくは１３０〜１８０℃程度の範囲内の温度にまで高めると共に、圧縮空気供給手段８のコンプレッサ８ａ、切換弁８ｂ、開閉弁８ｄを操作して耐圧容器４Ａ内にコンプレッサ８ａで圧縮した圧縮空気を供給してその内部圧力を１気圧より高い値、好ましくは２．５〜１０気圧程度に高め、これにより養生水を加圧して高圧にし、かつその温度が前記設定温度に保たれるようにヒータ１２を断続的に作動させて、この高温高圧な養生水中でコンクリート成形品を所定の期間が経過するまで養生する。養生期間は通常、約５時間程度である。
【００５７】
そして、耐圧容器４Ａでの養生工程が終了したならば、高温高圧な養生水の移し替え工程に入る。この移し替え工程では、待機中の養生前のコンクリート成形品を収納配置した耐圧容器４Ｂにおける脱気手段１０の脱気バルブ１０ａを開放して内部を大気圧状態にすると共に、それ以外のバルブを閉じて養生工程の終了した耐圧容器４Ａにおける送り出し側の移送管１６Ａの開閉バルブ１４Ａを開放する。すると、養生工程の終了した耐圧容器４Ａ内の高温高圧状態の養生水が、大気圧となっている他方の耐圧容器４Ｂ内に移送管１６Ａを通じて流れ込み、両耐圧容器４Ａ、４Ｂの内部圧力がほぼ平衡状態になるまで（正確には耐圧容器４Ｂ内は大気開放されているので、耐圧容器４Ａ内の圧力が移送管１６Ａの水頭圧に等しくなるまで）、耐圧容器４Ａから耐圧容器４Ｂに向けて養生水が流れ込む。
【００５８】
爾後、養生工程終了側の耐圧容器４Ａの圧縮空気供給手段８によって、当該耐圧容器４Ａ内の圧力を高めてその内部に残存している養生水を待機工程側の耐圧容器４Ｂ内に移送し、そのほぼ全量の養生水を移し替え終えたところで圧縮空気供給手段８のコンプレツサ８ａの作動を止めてその開閉バルブ８ｄを閉じると共に、移送管１６Ａの開閉バルブ１４Ａを閉じ、さらに耐圧容器４Ｂの脱気手段１０の脱気バルブ１０ａも閉じて、耐圧容器４Ａでの高温高圧な養生水の移し替え工程を終了する。
【００５９】
そして前記養生水の移し替え工程が終了した耐圧容器４Ａでは、次の待機工程に移行する一方、養生水を受け入れた耐圧容器４Ｂは養生工程に移行する。ここで、耐圧容器４Ｂにおける養生工程は前述した養生工程と同じであるが、養生水の量が不足している場合等には適宜に養生水供給手段６から水または温水の補充を受けることができる。
【００６０】
待機工程では、耐圧容器４Ａ内に圧縮空気が残存する場合、先ず耐圧容器４Ａの脱気バルブ１０ａを開いて、残存する圧縮空気を大気開放する。その後、必要に応じ、耐圧容器４Ａの温度が下がるのを待って、内部に収容されている養生後のコンクリート成形品を、耐圧容器４Ａのハッチ５を開いて取り出し、次に養生するコンクリート成形品をその内部に収納配置する。そして、この耐圧容器４Ａ内に連通する全ての配管系のバルブ６ａ、８ｄ、１０ａ、１４Ａ、１４Ｂ、２０ａが閉じられているのを確認して、耐圧容器４Ａのハッチ５を閉じ、耐圧容器４Ｂでの養生工程が終了するのを待ち、養生工程終了後は高温高圧な養生水の移し替え工程に移行する。
【００６１】
以後、上述のようにして各耐圧容器４Ａ、４Ｂ毎に養生工程、移し替え工程、待機工程とをそれぞれ順次繰り返し、二つの耐圧容器４Ａ、４Ｂ間で交互に高温高圧な養生水を移し替えながら当該養生水を継続して再使用しつつ、高温高圧水中養生を繰り返していく。
【００６２】
このようにして、一度加熱して高温にした養生水を両耐圧容器４Ａ、４Ｂ間で順次交互に移送して繰り返し再使用することができるため、コンクリート成形品を入れ替える度に養生水を新たな水に交換したり、その水をヒータ１２等によって低温から加熱したりする必要がなく、このような水の交換や加熱をその都度行う場合に比べ、多量の水を節約できると共に加熱する手間と加熱に要する熱エネルギーも大幅に削減でき、時間的にも熱的にも極めて効率良く養生が行え、コンクリート成形品の製造コストを著しく低減できるようになる。さらに、取り扱い上で安全性に十分な配慮を必要とする高温な養生水を、２つの耐圧容器４Ａ、４Ｂとそれらを繋ぐ２つの移送管１６Ａ、１６Ｂとからなる閉ざされた装置の中に留めておくことができるため、作業者の安全性を格段に向上させることができる。
【００６３】
即ち、本発明の養生装置によれば、高温高圧な養生水を移送させる装置を特別に設けることなく、耐圧容器４Ａ、４Ｂ内の圧力差を利用して養生水の多くを移動させているので、容易に養生水を両耐圧容器４Ａ、４Ｂ間で移し替えることができ、圧縮空気供給手段８によって移送しなければならない養生水の量は少なくなり、圧縮空気供給手段８の作動時間も短くて済み、その作動に要する動力エネルギーをも抑えて効率良く養生水を移し替えることができる。そして、これらのことは、受け入れ側である待機工程中の耐圧容器の鋭気バルブ１０ａを開放させておくことでより顕著になり、しかも開放した脱気バルブ１０ａが空気の抜け孔となるので、圧縮空気供給手段８や耐圧容器４Ａ、４Ｂ、並びに移送管１６Ａ、１６Ｂに過大な負荷をかけることがないため、装置の劣化や破損も防止することができる。
【００６４】
また、単一の耐圧容器からなる高温高圧水中養生装置にあっても、その機能面から各々開閉バルブを介して給水手段と、脱気手段と、圧縮空気供給手段とがそれぞれ備えられ、さらに耐圧容器内の養生水の水温を上昇または保温するためのヒータも有しているので、このような耐圧容器を２つ用いて、それらを開閉バルブ１４Ａ、１４Ｂを介して２つの移送管１６Ａ、１６Ｂで繋ぐだけという簡単な改造で、多大な設備投資をすることなく極めて安価に、かつ容易に本発明の高温高圧水中養生装置２を得ることができる。
【００６５】
なお本実施形態では、前にも述べたように、説明の便宜上、２つの耐圧容器を２つの移送管で相互に循環路を形成するように繋いだ形態について説明したが、連結する耐圧容器の数はこれに限らず、２つ以上であればいくつあっても構わない。その例として、３つの耐圧容器を用いた本発明の第２実施形態について第５図を参照し、第１実施形態と同一部材については、同符号を付して第１実施形態と異なる部分について説明する。
【００６６】
図示するように、第１実施形態と同様の耐圧容器を３つ用いて、第１耐圧容器４Ａの下部には、開閉バルブ１４Ａを介して第２耐圧容器４Ｂの上部に連通される養生水の送り出し側（耐圧容器４Ｂの受け入れ側）の移送管１６Ａを設ける。同様に第２耐圧容器４Ｂの下部には、開閉バルブ１４Ｂを介して第３耐圧容器４Ｃの上部に連通される養生水の送り出し側（耐圧容器４Ｃの受け入れ側）の移送管１６Ｂを設ける。さらに同様に、第３耐圧容器４Ｃの下部には、開閉バルブ１４Ｃを介して第１耐圧容器４Ａに連通される養生水の送り出し側（耐圧容器４Ａの受け入れ側）の移送管１６Ｃを設ける。このようにして３つの耐圧容器４Ａ、４Ｂ、４Ｃを３本の移送管１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃによって相互に循環路を形成するように連結させる。
【００６７】
そして、この高温高圧水中養生装置を用いた養生方法は、前記と同様の手順に従って第２耐圧容器４Ｂで高温高圧水中養生（養生工程）を開始し、次にこれと同様の手順に従って第１耐圧容器４Ａにおいても独立して高温高圧水中養生（養生工程）を開始する。第３耐圧容器４Ｃは、コンクリート成形品を収納配置して、内部を密閉した状態で待機する（待機工程）。
【００６８】
その後、第２耐圧容器４Ｂの養生工程が終了次第、第１実施形態と同様の手順に従って、第２耐圧容器４Ｂ内の高温高圧な養生水を第３耐圧容器内４Ｃに移送し（移し替え工程）、第３耐圧容器４Ｃにて高温高圧水中養生（養生工程）を行う。その後、第２耐圧容器４Ｂの温度が下がるのを待って、内部のコンクリート成形品を養生するコンクリート成形品と入れ替え、内部を密閉状態にして待機する（待機工程）。
【００６９】
そして、第１耐圧容器４Ａの養生工程が終了次第、その高温高圧な養生水を第２耐圧容器４Ｂに移送し（移し替え工程）、第２耐圧容器４Ｂで養生を開始すると共に第１耐圧容器４Ａのコンクリート成形品を入れ替えて待機状態（待機工程）にする。以後、この各工程作業を各耐圧容器４Ａ、４Ｂ、４Ｃ毎にずらして順次繰り返して、前記高温高圧な養生水を循環路を形成するように繋がれた３つの耐圧容器４Ａ、４Ｂ、４Ｃに移し替えながらコンクリート成形品の養生を行う。
【００７０】
前記のように第２実施形態に示すコンクリート成形品の高温高圧水中養生装置およびその装置を用いた養生方法にあっては、各耐圧容器４Ａ、４Ｂ、４Ｃで行う養生工程の開始時期をずらしつつ、常時少なくとも１つの耐圧容器が待機工程の状態にあるようにすることによって、養生工程の終了した耐圧容器内の養生水を直ぐにその待機工程中の耐圧容器に移し替えて養生工程へと移行させることにより、待機工程での待機時間を減少させることができるため、作業効率よく短時間でより多くのコンクリート成形品の養生を行うことができ、生産効率の向上が図れる。
【００７１】
【産業上の利用可能性】
以上に詳細に説明したように、本発明の製造方法を用いてケミカルプレストレスコンクリート成形品を製造することにより、同一配合を用いた他の養生方法に比較して、導入されるケミカルプレストレス量が大きくなり、さらにケミカルプレストレスの損失が少ない高強度の部材を得ることができる。
【００７２】
また、従来のオートクレーブ養生に比較して、低い養生温度と短い保持時間で、大きな膨張ひずみと圧縮強度を得ることができる。
そして、セメントの硬化を著しく促進するため、短期間で所定の圧縮強度を得ることができる。
さらに、所定のケミカルプレストレスを導入することができるため膨張材の使用量を抑えることが可能であるなどの効果を奏する。
【００７３】
また、本発明のコンクリート成形品の高温高圧水中養生装置およびその装置を用いた養生方法では、以下のような優れた効果を発揮する。
【００７４】
複数の耐圧容器が相互に循環路を形成するように連結されており、開閉バルブを全て閉じることによって、各耐圧容器をそれぞれ独立した養生装置として使用することができると共に、開閉バルブを開放することによって連通することができる。
【００７５】
耐圧容器内部に溜まっている高温高圧な養生水を、前記開閉バルブを開放するだけで容易に他方の常圧の耐圧容器内に移し替えることができる。
【００７６】
一度使用した高温高圧な養生水を複数の耐圧容器間で順次に移し替えて繰り返し循環させて再使用することができるため、コンクリート成形品を入れ替える都度に新たな養生水として水または温水で耐圧容器内を満たす場合に比べ、多量の水を節約できると共に加熱する手間とその熱エネルギーをも大幅に削減でき、時間的にも消費エネルギー的にも極めて効率の良い養生が行える。
【００７７】
開閉バルブを開放させるだけの操作で、高温高圧な養生水を移し替えることができ、高温な養生水が外部に排出されることがないため、作業の安全性を格段に向上させることができる。
【００７８】
移送管の開閉バルブを開放させるだけで、養生工程終了後の耐圧容器内の高温高圧な養生水を常圧となっている待機工程の耐圧容器内に、それらの内圧が平衡状態になるまで移動させることができ、その際、受け入れ側の待機工程の耐圧容器の脱気手段の開閉バルブを開放させることで、送り出し側の養生工程終了後の耐圧容器内の内圧を最大限に利用して可及的に多量の養生水を移動させることができ、更に、送り出し側の養生工程終了後の耐圧容器内に残存する養生水は、当該養生終了後の耐圧容器に設けられた圧縮空気供給手段からその内部に圧縮空気を供給することで他方の待機工程の耐圧容器内に容易にそのほぼ全量を移送することができる。
【００７９】
更に、前記移送管はこれを繋ぐ受け入れ側の耐圧容器に対して、その上部に接続させると、受け入れ側の耐圧容器内に移送済みの養生水の重量による圧力の影響を受けることなく養生水を移送することができ、送り出し側の耐圧容器の圧縮空気供給手段にかかる負荷の軽減化が図れると共に、移送時間の短縮化が図れ、圧縮空気供給手段の運転時間の短縮化が図れ、圧縮空気供給手段の消費エネルギーを抑えて効率良く養生水を移し替えることができる。
【００８０】
既存の耐圧容器を複数用いて、それらを開閉バルブを介して養生水の移送管で相互に循環路を形成するように繋ぐだけという簡易な構造で構成でき、多大な設備投資をすることなく極めて安価に、かつ容易に本発明の高温高圧水中養生装置を得ることができる。
【００８１】
各耐圧容器の工程をずらすことで、養生工程の終了した耐圧容器内の高温高圧な養生水を順次に待機工程の耐圧容器に移し替えて養生を繰り返すことができるため、熱エネルギーの損失を大幅に削減して、エネルギーおよび時間の両面で極めて効率よく養生作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１図は本発明に係るコンクリート成形品の高温高圧水中養生装置の第１実施形態を示す構成モデル図。
【図２】第２図は本発明に係るコンクリート成形品の高温高圧水中養生装置の第１実施形態を示す斜視図。
【図３】第３図は本発明に係るコンクリート成形品の高温高圧水中養生装置の第１実施形態を示す平面図。
【図４】第４図は第３図のＡ−Ａ断面図。
【図５】第５図は本発明に係るコンクリート成形品の高温高圧水中養生装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【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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