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技術 コンクリートの耐久性向上工法

出願人 日本車輌製造株式会社
発明者 神頭峰磯平野泰博
出願日 2018年8月29日 (2年4ヶ月経過) 出願番号 2018-159965
公開日 2020年3月5日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-033209
状態 未査定
技術分野 セメント、コンクリート、人造石、その養生 後処理、加工、供給、排出、その他の装置
主要キーワード 養生初期 セラミックス素子 温水供給装置 養生マット 透気係数 高強度コンクリート硬化体 線状ヒーター 加温養生
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

簡易養生方法耐久性の向上が可能なコンクリートの耐久性向上工法の提供。

解決手段

打設されたコンクリート30の上面を、コンクリート30の内部に含まれる水分が蒸発することを防ぐ養生手段である養生マット10によって覆い、コンクリート30の養生を行うコンクリート30の耐久性向上工法において、養生マット10により養生されたコンクリート30の温度を上昇させるための加温手段となる温水供給装置20を備え、コンクリート30を打設した後、養生マット10により養生し、温水供給装置20によってコンクリート30の初期養生温度を20℃以上とし、初期養生の期間を過ぎた後は、気中養生を行う。

概要

背景

コンクリート製の構造物建造するにあたり、コンクリートを打設した段階で適切に養生することが好ましいことが分かっている。この際に要求される品質を確保するために様々な試みが行われている。

特許文献1には、基礎コンクリート養生方法に関する技術が開示されている。住宅の基礎型枠にコンクリートを打設し、この基礎型枠をPTC特性の複数のセラミックス素子電熱線で繋いで線状としたPTC線状ヒーターを内蔵した電熱養生シートで覆い、この電熱養生シートを加熱制御してコンクリートを所定温度で養生させる。加熱養生によって、7日間の養生期間中、基礎コンクリートや型枠の温度が10℃から15℃程度の温度を維持している。これによって、1.5日間の養生期間でコンクリート強度圧縮強度)は脱型に必要な50kg/cm2を超え、養生期間の短縮が可能となる。

この様にコンクリートを加熱養生することにより冬季寒冷地などで住宅を作るにあたって、打設したコンクリート内部の水分が凍結してコンクリートの圧縮強度が出ないなどといった事態を防ぐことができる。

特許文献2には、高強度コンクリート組成物及び高強度コンクリート硬化体の製造方法に関する技術が開示されている。セメントシリカヒュームなどの無機質微細粉末と、細骨材と、粗骨材と、減水剤及び消泡剤とを組み合わせ、更に微少金属微粉末混入し、コンクリートを打設した上で、15〜25℃の気中で1日間〜5日間養生を行う前養生工程と、20℃〜60℃の水中または気中で1日間〜7日間養生を行う一次養生工程と、80℃〜200℃の水中または気中で1日間〜21日間養生を行う二次養生工程を経て、高強度コンクリート生成物を得ている。

概要

簡易な養生方法で耐久性の向上が可能なコンクリートの耐久性向上工法の提供。打設されたコンクリート30の上面を、コンクリート30の内部に含まれる水分が蒸発することを防ぐ養生手段である養生マット10によって覆い、コンクリート30の養生を行うコンクリート30の耐久性向上工法において、養生マット10により養生されたコンクリート30の温度を上昇させるための加温手段となる温水供給装置20を備え、コンクリート30を打設した後、養生マット10により養生し、温水供給装置20によってコンクリート30の初期養生温度を20℃以上とし、初期養生の期間を過ぎた後は、気中養生を行う。

目的

本発明はこの様な課題を解決する為に、簡易な養生方法で耐久性の向上が可能なコンクリートの耐久性向上工法の提供を目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

打設されたコンクリートの上面を、該コンクリートの内部に含まれる水分が蒸発することを防ぐ養生手段によって覆い、前記コンクリートの養生を行うコンクリートの耐久性向上工法において、前記養生手段により養生された前記コンクリートの温度を上昇させるための加温手段を備え、前記コンクリートを打設した後、前記養生手段により養生し、前記加温手段によって前記コンクリートの初期養生温度を20℃以上とし、前記初期養生の期間を過ぎた後は、気中養生を行うこと、を特徴とするコンクリートの耐久性向上工法。

請求項2

請求項1に記載のコンクリートの耐久性向上工法において、前記初期養生の期間を少なくとも5日とすること、を特徴とするコンクリートの耐久性向上工法。

技術分野

0001

本発明は、コンクリート養生方法に関し、詳しくは加温養生することでコンクリートの耐久性を向上させる工法についての技術に関する。

背景技術

0002

コンクリート製の構造物建造するにあたり、コンクリートを打設した段階で適切に養生することが好ましいことが分かっている。この際に要求される品質を確保するために様々な試みが行われている。

0003

特許文献1には、基礎コンクリートの養生方法に関する技術が開示されている。住宅の基礎型枠にコンクリートを打設し、この基礎型枠をPTC特性の複数のセラミックス素子電熱線で繋いで線状としたPTC線状ヒーターを内蔵した電熱養生シートで覆い、この電熱養生シートを加熱制御してコンクリートを所定温度で養生させる。加熱養生によって、7日間の養生期間中、基礎コンクリートや型枠の温度が10℃から15℃程度の温度を維持している。これによって、1.5日間の養生期間でコンクリート強度圧縮強度)は脱型に必要な50kg/cm2を超え、養生期間の短縮が可能となる。

0004

この様にコンクリートを加熱養生することにより冬季寒冷地などで住宅を作るにあたって、打設したコンクリート内部の水分が凍結してコンクリートの圧縮強度が出ないなどといった事態を防ぐことができる。

0005

特許文献2には、高強度コンクリート組成物及び高強度コンクリート硬化体の製造方法に関する技術が開示されている。セメントシリカヒュームなどの無機質微細粉末と、細骨材と、粗骨材と、減水剤及び消泡剤とを組み合わせ、更に微少金属微粉末混入し、コンクリートを打設した上で、15〜25℃の気中で1日間〜5日間養生を行う前養生工程と、20℃〜60℃の水中または気中で1日間〜7日間養生を行う一次養生工程と、80℃〜200℃の水中または気中で1日間〜21日間養生を行う二次養生工程を経て、高強度コンクリート生成物を得ている。

先行技術

0006

特開平10−220005号公報
特開2016−98140号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、コンクリートで橋梁のような大型の構造物を作る場合には特許文献2のような手法を採ることは難しく、より簡易な方法で養生することが望ましい。大型のコンクリート構造物高温で養生するために、オートクレーブ乾燥機などの装置を用いることは現実的では無く、水中養生を行うこともまた困難である。また、近年、表層コンクリートの緻密性がコンクリートの寿命に影響することが確認されているが、表層品質に対する影響についてはこれまで養生条件に考慮されてこなかった。表層コンクリートの緻密性が高いほど、コンクリートの品質が高くなる傾向にあり、養生条件によってこの緻密性は変化する事が知られている。こうした点を含めてより耐久性を向上可能なコンクリートの養生方法の提供が切望されている。

0008

そこで、本発明はこの様な課題を解決する為に、簡易な養生方法で耐久性の向上が可能なコンクリートの耐久性向上工法の提供を目的とする。

課題を解決するための手段

0009

前記目的を達成するために、本発明の一態様によるコンクリートの耐久性向上工法は、以下のような特徴を有する。

0010

(1)打設されたコンクリートの上面を、該コンクリートの内部に含まれる水分が蒸発することを防ぐ養生手段によって覆い、前記コンクリートの養生を行うコンクリートの耐久性向上工法において、前記養生手段により養生された前記コンクリートの温度を上昇させるための加温手段を備え、前記コンクリートを打設した後、前記養生手段により養生し、前記加温手段によって前記コンクリートの初期養生温度を20℃以上とし、前記初期養生の期間を過ぎた後は、気中養生を行うこと、を特徴とする。

0011

上記(1)に記載の態様によって、コンクリートの初期養生期間に高温での養生を行うことで、コンクリートの圧縮強度を向上させ、表層品質の改善を図る事ができるので、コンクリートの品質改善に寄与できる。従来、高温養生初期強度増進が期待できる一方、長期強度において標準養生(20℃±3℃の飽和水蒸気中で行う養生)した場合よりも低下するとされていた。しかしながら、例えば養生マットなどの養生手段を用いてコンクリートを養生し、初期養生期間に20℃以上の温度となるような養生状態を維持し、その後、気中養生を行うことで、コンクリートの圧縮強度を向上させることができる。またその一方で、この様な初期養生を行うことで、コンクリート表層部分における透気係数の上昇を低く抑えることが可能である事が分かった。

0012

これは、コンクリートは水和反応によって硬化することが知られているが、養生初期において20℃以上の状態を維持することで、打設されたコンクリートの若材齢時に、十分に内部の水和反応が進んで圧縮強度の増進を図る事に繋がったためと考えられるからである。また、一般的に透気係数は材齢と共に高くなる傾向にあるが、初期に高温養生することで水和反応の促進によって表層コンクリートの緻密化が図られ、長期的にも透気係数の変化を抑えられる為だと考えられる。この様に、養生初期における高温養生によって、コンクリートの品質改善に寄与することが可能である。

0013

(2)(1)に記載のコンクリートの耐久性向上工法において、前記初期養生の期間を少なくとも5日とすること、が好ましい。

0014

上記(2)に記載の態様によって、高温養生を行うことで透気係数の上昇を抑えることが可能となる高温養生期間を明確にできる。実際の現場での管理を行うにあたっては、高温養生期間は短期間である事が好ましい。

図面の簡単な説明

0015

本実施形態の、コンクリートの養生方法に関する説明する模式図である。
本実施形態の、初期養生期間を5日とした場合の圧縮強度についてのグラフである。
本実施形態の、初期養生期間を14日とした場合の圧縮強度についてのグラフである。
本実施形態の、初期養生期間を5日とした場合の透気係数についてのグラフである。
本実施形態の、初期養生期間を14日とした場合の透気係数についてのグラフである。

実施例

0016

まず、本発明の実施形態について、図面を用いて説明を行う。図1に、本実施形態の、コンクリートの養生方法に関する説明を模式図にて示す。現場で型枠50内に打設されたコンクリート30の表面を、養生マット10によってコンクリート表面からの水分の出入り、或いは蒸発が無い状態を維持するために覆う。この養生マット10の上には温水12が流される。温水12は、水路11から供給される。

0017

水路11には温水供給装置20が接続されており、一定の温度の温水12がコンクリート30の上面に供給できる構造となっている。なお、温水12は養生マット10の内部に形成される流路に供給されるような構成であっても良い。要は養生マット10によって養生されているコンクリート30の内部温度を、養生期間のうちは所定の温度にコントロールできれば良い。

0018

本実施形態のコンクリートの耐久性向上工法は上記構成であるため、以下に示すような作用及び効果を奏する。

0019

まず、コンクリートの耐久性を向上させることが可能である点が効果として挙げられる。これは、打設されたコンクリート30の上面を、コンクリート30の内部に含まれる水分が蒸発することを防ぐ養生手段である養生マット10によって覆い、コンクリート30の養生を行うコンクリート30の耐久性向上工法において、養生マット10により養生されたコンクリート30の温度を上昇させるための加温手段となる温水供給装置20を備え、コンクリート30を打設した後、養生マット10により養生し、温水供給装置20によってコンクリート30の初期養生温度を20℃以上とし、初期養生の期間を過ぎた後は、気中養生を行うからである。

0020

こうした高温での初期養生を行うことによって、コンクリート30の水和反応の促進を行い、コンクリート30の圧縮強度を高めると共に、コンクリート30の表層部分における透気係数の上昇を抑えることが可能となる。課題で示したとおり表層コンクリートの緻密性が高くなるほど、コンクリート30の品質は向上する。透気係数は低いほど表層コンクリートの緻密性が高いことを意味し、初期養生の条件によってこれが変化する。このことは実験によっても確認されている。

0021

次に、圧縮強度に関する実験の手法と結果などについて説明する。この実験では、φ100mm×200mmの大きさのコンクリート片標準供試体とし、圧縮強度の調査を行っている。この標準供試体は、製作後に20℃で1日封緘して養生した後、以下に示す条件で養生を行った。なお、使用したコンクリートは、普通ポルトラントセメントを用い、水セメント比は48.5%、細骨材率は42.5%としている。これにより、養生条件によって、コンクリート供試体の圧縮強度がどの程度変わるのかが判明した。

0022

次に養生時の条件を列挙する。
(a)脱型し、初期養生と後期養生をそれぞれ20℃水中で行う
(b)初期養生を10℃封緘で行った後、脱型し、後期養生を20℃相対湿度60%で気中養生を行う
(c)初期養生を20℃封緘で行った後、脱型し、後期養生を20℃相対湿度60%で気中養生を行う
(d)初期養生を40℃封緘で行った後、脱型し、後期養生を20℃相対湿度60%で気中養生を行う
(e)脱型し、初期養生と後期養生をそれぞれ20℃気中で行う
この5つの条件を対象に、初期養生期間を5日と14日の2パターンで比較し実験を行っている。なお、実験結果については圧縮強度試験について(a)〜(d)の条件を用い、表層透気試験について(b)〜(e)の条件を用いている。(a)及び(e)はそれぞれの実験の比較例としている。

0023

図2に、初期養生期間を5日とした場合の圧縮強度についてのグラフを示す。図3に、初期養生期間を14日とした場合の圧縮強度についてのグラフを示す。圧縮強度試験の結果について、何れの結果も本願で規格値とした30N/mm2は満足していたが、特に(d)の試験結果が良好で、(d)では(a)の水中養生をした場合と同程度の圧縮強度が得られる事が分かった。すなわちこれは、(d)の条件で(a)の水中養生をした場合と同じ品質を得られる事を意味する。また、図3に示すように初期養生の期間を長くすると(d)の条件のように高温養生したケースでは、(a)の水中養生供試体に対して7%程度圧縮強度が増進していることが分かる。

0024

次に、透気係数などの比較について実験を行った。図4に、初期養生期間を5日とした場合の透気係数についてのグラフを示す。図5に、初期養生期間を14日とした場合の透気係数についてのグラフを示す。長さと幅は300mmで厚さが60mmのコンクリート片を平面供試体とし、Torrent法によって表面透気係数(kT値)の計測を行っている。養生条件は、(b)〜(e)に示す通りであり、初期養生期間を5日と14日の2パターンで比較している。

0025

表層透気試験の結果について、透気係数は材齢と共に高くなる傾向があることが確認された。初期養生期間を5日とした図4では、(b)〜(e)のいずれも初期には良好であっても材齢が進むと徐々に透気係数が高くなることが確認されている。一方で、初期養生期間を14日とした図5では、(b)の透気係数が一気に高くなっている様子が分かる。これは、初期養生温度が低いために、養生期間中に生じる水和反応が不十分であり、その後の気中養生では表層コンクリートの緻密性が回復に至らなかったためと考えられる。

0026

この事に対して、高温で封緘養生した場合には材齢が進んでも透気係数は変化しにくいことが確認された。図4及び図5の(d)の条件は40℃で初期養生を行っているが、(e)の20℃気中養生の条件と同じような結果になっており、より詳しく見ると、5日間養生より14日間養生の方が良い結果になっていることが分かる。このことから、より高温で初期養生した方がコンクリート30の表層の緻密度が高くなる傾向が確認された。

0027

よって、これらの試験結果から、20℃以上で5日間以上の封緘養生を行うことで、良好なコンクリートの性状が得られる事が確認された。ただし、現場施工において特に橋梁のような大型構造物に封緘養生を行う事は困難であるため、型枠50にコンクリート30を打設した後、養生マット10を利用して、コンクリート30の表面から水分の蒸発を防ぎながら養生をする。この際に、温水供給装置20を利用することにより、コンクリート30の初期養生期間における温度を例えば20℃以上で、より好ましくは40℃程度と高く設定することで、この実験条件に近い初期養生が可能となる。

0028

また、その条件であれば上の実験結果に示される様に透気係数も低く抑えることが可能となるので、コンクリート30の耐久性の向上を図ることが可能である。また、40℃で14日の気中養生を行うと、より圧縮強度を高めることが可能となる。この様な結果から、水中養生でなくとも20℃以上の気中養生を少なくとも5日間程度行うことで、コンクリート30の品質向上が期待でき、耐久性の向上を図ることが可能であるといえる。

0029

この実験結果より、現場では困難であるコンクリート30の水中養生を行ったのと、同等の圧縮強度の向上や表層部の緊密化が、養生マット10や温水供給装置20を利用して高温養生を行うことで、実現出来ることが分かる。この効果は、初期養生期間を少なくとも5日行うことで得られるため、現場で行うのに無理がない範囲でのコンクリートの耐久性向上が期待できる。

0030

以上、本発明に係るコンクリートの耐久性向上工法に関する説明をしたが、本発明はこれに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、本実施形態では養生マット10を用いて養生を行っているが、コンクリート30の表面からの水分の出入りを防ぐ機能があれば良いので、素材を限定するものでは無いし、マット状のものに限らず利用が可能である。また、加温手段について、水路11と温水供給装置20を組み合わせた事例を紹介しているが、コンクリート30の養生温度を維持できれば良いので、電気ヒーターを用いるなど、別の加温手段を利用することを妨げない。

0031

10養生マット
11水路
12温水
30コンクリート
50 型枠

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