JP2009138339A - コンクリート養生シートおよびコンクリートの養生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリートの乾燥収縮によるひび割れの発生等を防止すると共に、水和作用を促進してコンクリートの初期強度を増進させ、更にコンクリートの凍害を防止することが可能なコンクリート養生シート及びコンクリートの養生方法を提供する。
【解決手段】コンクリートの露出面を覆うために使用するコンクリート養生シートにおいて、蓄熱物質を付与した蓄熱シートが含まれることを特徴とするコンクリート養生シート及び該コンクリート養生シートを使用するコンクリートの養生方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリートの養生、特に寒中コンクリートに対して有効なコンクリートの養生で使用するコンクリート養生シートおよびコンクリートの養生方法に関するものである。

セメントの水和作用によりコンクリートが硬化する際に必要な水を養生水という。コンクリート表面が急速に乾燥すると、内部のコンクリートからも水を引き出し、十分な水和作用が生じないことがある。また、化学反応であるセメントの水和作用は、コンクリート温度が低くなるほど反応は遅くなり、不十分な強度になると共に、固まる前にコンクリートが凍結し、永続的な損傷を受けることもある。

これを回避するためにコンクリートを打ち込んだ後、その露出表面を湿潤状態に保持しコンクリート養生することで、内部のコンクリートから水分が蒸発するのを防ぎ、硬化作用を十分発揮させる湿度、温度を保ち、乾燥収縮によるひび割れの発生等をできるだけ少なくさせる。

また、このようなコンクリートの養生方法は、コンクリートの強度を上げるために若材齢のコンクリートに特に必要であり、養生効果を効率的に発揮させるために、コンクリートを打ち終えてその表面に傷がつかない程度に硬化した後、この若材齢のコンクリートに対してなるべく早い時期に開始することが好ましい。

コンクリートの養生方法は、直射日光や大雨等の気象状況に対してコンクリートの露出面を保護すること、コンクリートを硬化に適した温度に保つこと、あるいは硬化中に十分な湿気を与えること等を目的として行われる。従来から水中養生、堪水養生、散水養生、湿布または濡れムシロ等による養生、湿砂養生などの方法が採用されている。

特に寒中コンクリートについては、コンクリートの凍害を防止するため、その表面を保温性及び保湿性の高いシートで覆う方法や、シートで囲った空間をヒーター等で暖めるなどの養生方法が一般的に採用されている。

また、寒中コンクリートの露出面の保湿性を高めるために、吸水性高分子を含んだ繊維シートで覆うコンクリートの養生方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−８１５７８号公報

従来のコンクリートの養生方法である水中養生では、試験用の試作体や小寸法のプレキャスト部材等には適しているが、一般のコンクリート構造物に対して採用することは難しい。堪水養生は、養生水を貯めるための型枠の設置作業等に手間を必要とするため、その適用範囲が限られるという課題がある。一方、散水養生、湿布または濡れムシロ等による養生、湿砂養生は、いずれも頻繁に散水作業を行って養生水を補給する必要があるためその管理が容易ではないという課題があった。

特に寒中コンクリートに対する従来の養生方法において、コンクリートを覆う保温シート等による方法ではその保温効果に限界があり、シートで囲った空間をヒーターで暖める方法では、コンクリート表面が乾燥されやすいため、一日に何回か散水を行う必要が生じ、その一連の作業管理が煩雑になるという課題があった。吸水性高分子を含んだ繊維シートで覆うコンクリートの養生方法では、保湿性は得られるものの、養生水が凍結する凍害を完全に防止することができないという課題があった。

本発明はこれらの課題を改善し、一般のコンクリート構造物にも適用でき、作業管理が容易なコンクリート養生シートおよびコンクリートの養生方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、特に寒中コンクリートに対して容易に十分な保温効果を保持することで、コンクリート硬化時間の遅延化、及びコンクリート露出面の乾燥を防ぎ、更に養生水の凍結を防止するコンクリート養生シートおよびコンクリートの養生方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、以下の発明を見出した。
（１）コンクリートの露出面を覆うために使用するコンクリート養生シートにおいて、蓄熱物質を付与した蓄熱シートが含まれることを特徴とするコンクリート養生シート、
（２）蓄熱物質がマイクロカプセルに内包されている上記（１）記載のコンクリート養生シート、
（３）蓄熱シートの片面または両面に断熱材を含んでなる断熱シートを貼り合わせてなる上記（１）記載のコンクリート養生シート、
（４）蓄熱シートの片面または両面に保水剤を含んでなる保水シートを貼り合わせてなる上記（１）記載のコンクリート養生シート、
（５）蓄熱シートの片面または両面に、断熱材を含んだ断熱シートと保水剤を含んだ保水シートとを含んでなる積層シートを貼り合わせてなる上記（１）記載のコンクリート養生シート、
（６）コンクリート養生シートの片面または両面を着色してなる上記（１）〜（５）のいずれか記載のコンクリート養生シート。
（７）上記（１）〜（６）のいずれか記載のコンクリート養生シートを使用するコンクリートの養生方法。

本発明は、コンクリートの養生を行う際、若材齢のコンクリート露出面をコンクリート養生シートで覆い使用するコンクリート養生シートに関するものである。本発明のコンクリート養生シートを使用することにより、コンクリート露出面から養生水が離水し大気中に蒸発することを防ぐと共に、コンクリートが硬化する際の水和熱及び太陽光による熱を蓄熱シート部で蓄熱することにより、大気へのコンクリート内部熱の放出を極力小さくし、コンクリート温度低下による硬化時間の遅延化を防ぐと共に、養生水の凍結を防止する効果を発揮する。

本発明のコンクリート養生シートとは、蓄熱物質を付与した蓄熱シートが含まれるコンクリート養生シートである。

蓄熱物質は、養生したコンクリート中の水分が凍結しない温度に相変化温度を持ち、−１０〜４０℃、好ましくは−５〜２０℃の範囲が相変化温度である物質を使用するのが好ましい。具体的には、炭素数が１０〜２０のｎ−パラフィン類や、無機系共晶物及び無機系水和物、オクタン酸等の脂肪酸類、ベンゼン、ｐ−キシレン等の芳香族炭化水素化合物、ミリスチン酸ブチル、パルミチン酸イソプロピル等のエステル化合物、デカノール等のアルコール類等の化合物が挙げられ、化学的、物理的に安定で、安価なものが用いられる。これらは混合しても良いし、必要に応じ過冷却防止剤、比重調整剤、劣化防止剤等を添加することができる。また、融点の異なる蓄熱物質を混合して使用することも可能である。

蓄熱シートは、蓄熱物質と一緒に必要に応じてバインダー、断熱性を高めるための合成または天然の中空粒子、保水性を保つ薬剤や保水性ポリマー等を添加して、シート状支持体に塗工または含浸または吹き付けして作製する。シート状支持体の具体例として、硬質ポリウレタン樹脂、発泡ポリスチレン樹脂、発泡ポリエチレン樹脂、ガラス繊維シート、羊毛シート、石綿などが使用可能であるが、好ましくは、アクリル繊維、ナイロン等のポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン繊維、ビニロン繊維、ポリウレタン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、アセテート繊維、キュプラ繊維、レーヨン繊維、セルロース繊維等を乾式もしくは湿式で抄造した不織布、織布、編物等の布帛が用いられる。なおシート状支持体は必要に応じて、厚み、面積を適宜選択する。

また、蓄熱物質を界面活性剤で分散したエマルジョンや、蓄熱物質を内包したマイクロカプセルを蓄熱物質に用いると、シート状支持体への塗工または含浸または吹きつけ加工がより容易になる。

蓄熱物質を分散したエマルジョンは、使用する蓄熱物質との相性に応じて界面活性剤を適宜選択して作製することができる。

一般に、蓄熱物質をマイクロカプセル化する方法としては、複合エマルジョン法によるカプセル化法（特開昭６２−１４５２号公報）、蓄熱物質粒子の表面に熱可塑性樹脂を噴霧する方法（特開昭６２−４５６８０号公報）、蓄熱物質粒子の表面に液中で熱可塑性樹脂を形成する方法（特開昭６２−１４９３３４号公報）、蓄熱物質粒子の表面でモノマーを重合させ被覆する方法（特開昭６２−２２５２４１号公報）、界面重縮合反応によるポリアミド皮膜マイクロカプセルの製法（特開平２−２５８０５２号公報）等に記載されている方法を用いることが可能である。

マイクロカプセル膜材としては、界面重合法、インサイチュー法、ラジカル重合法等の手法で得られるポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ（メタ）アクリレート、ポリアミド、ポリアクリルアミド、エチルセルロース、ポリウレタン、ポリウレア、アミノプラスト樹脂、ゼラチンとカルボキシメチルセルロースもしくはアラビアゴムとのコアセルベーション法を利用した合成あるいは、天然樹脂が用いられる。このうち、メラミンホルマリン樹脂、尿素ホルマリン樹脂、ポリアミド、ポリウレア、ポリウレタンウレアが好ましく、さらに、物理的、化学的に安定で、良好な品質のマイクロカプセルが得られるインサイチュー法によるメラミンホルマリン樹脂、尿素ホルマリン樹脂を用いたマイクロカプセルを使用することが特に好ましい。

マイクロカプセルに内包する蓄熱物質は、養生したコンクリート中の水分が凍結しない温度に相変化温度を持ち、且つマイクロカプセルに封入できるものを選択する。

本発明に使用するマイクロカプセルの体積平均粒子径は、シート状支持体にマイクロカプセルを塗工または含浸または吹き付け加工して蓄熱シートを作製するため、１０μｍ以下、特に好ましくは５μｍ以下に設定することが好ましい。マイクロカプセルの体積平均粒子径は、乳化剤の種類と濃度、乳化時の乳化液の温度、乳化比（水相と油相の体積比率）、乳化機、分散機等と称される微粒化装置の運転条件（攪拌回転数、時間等）等を適宜調節して所望の体積平均粒子径に設定する。体積平均粒子径が１０μｍを超えると、マイクロカプセルが外圧で容易に壊れやすくなったり、蓄熱材の比重が分散媒のそれと大きく差がある場合など、浮遊したり沈降したりし易くなり、取り扱う上で不都合を生じるので好ましくない。体積平均粒子径とはマイクロカプセル粒子の体積換算値の平均粒子径を表わすものであり、原理的には一定体積の粒子を小さいものから順に篩分けし、その５０％体積に当たる粒子が分別された時点での粒子径を意味する。体積平均粒子径の測定は顕微鏡観察による実測でも測定可能であるが、市販の電気的、光学的粒子径測定装置を用いることにより自動的に測定可能であり、後述する実施例における体積平均粒子径は、米国コールター社製粒度測定装置マルチサイザーII型を用いて測定したものである。

マイクロカプセルとともに必要があれば、バインダー、緩衝剤、分散剤、消泡剤、染料、顔料などの着色剤、吸湿剤、酸化防止剤、難燃剤、香料などを添加し、蓄熱シートを作製することができる。

上記蓄熱シートへの蓄熱物質の塗布、含浸量は、必要に応じて適宜変えることができる。

蓄熱シートの片面または両面に、断熱性を高めるために合成又は天然の中空粒子等を塗布し、断熱性を付与することもできる。また、上記蓄熱シートの片面または両面に、断熱性を有する断熱材シートを貼り合わせて断熱性を付与することもできる。より効率的に断熱性を高めるためには、中空粒子等の塗布または断熱材シートの貼り合わせは、蓄熱シートのコンクリートと非接触の片面のみに行うことが好ましい。

蓄熱シートの片面または両面に付着させる断熱材の具体例としては、ポリエチレン系樹脂、ポリエポキシ系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリウレタン系樹脂等の樹脂である。また、蓄熱シートの片面または両面に貼り合わせる断熱材シートの具体例としては、ポリエチレン系樹脂、ポリエポキシ系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリウレタン系樹脂等のシートまたはフォーム等である。

上記蓄熱シートの片面または両面に、保水性を保つ薬剤や保水性ポリマーを塗工または含浸または付着させた保水シートを貼り合わせ、保水性を付与することもできる。例えば、セルロース・アクリルニトリル重合体、デンプン、デンプン・アクリルニトリル重合体、アクリル酸・ビニルアルコール共重合体、アクリル酸塩重合体、アクリル酸塩・アクリルアミド共重合体、ポリエチレンオキサイド変成物、イソブチレン・無水マレイン酸共重合体、カルボキシメチルセルロース架橋体、ポリアクリロニトリル加水分解物、変性ポリビニルアルコール、アクリル酸重合体などを使用することができる。また、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート系樹脂からなる吸水性発泡シートなどの吸水性多孔性シートを使用することもできる。

更に上記蓄熱シートの片面または両面に、断熱性を有するシートと保水シートを含んでなる積層シートを貼り合わせ、断熱性と保水性の両方を付与することもできる。

コンクリート養生シートの片面または両面を着色することで、太陽光熱を効率よく蓄熱シートに蓄熱させることができ、コンクリートの硬化を促進させると共に、コンクリート養生水の凍結を防止することが可能になる。色は黒色であることが好ましい。着色方法としては、コンクリート養生シートの最表層にくるシート（蓄熱シート、断熱シートまたは保水シート）を印刷、染色等の手段で着色する方法が挙げられる。

本発明のコンクリート養生方法は、コンクリートを打ち終わってその表面に傷が付かない程度に硬化したならば、この若材齢のコンクリートに対して、この天井部分に位置する型枠に覆われていないコンクリート露出面を、本発明のコンクリート養生シートで覆う方法である。

本発明のコンクリート養生方法では、本発明のコンクリート養生シートにより養生水の蒸発を押さえると共に、水和熱及び太陽光熱を蓄えたコンクリート養生シートにより保温効果が発揮され、外部への熱放出を小さくすることで、温度低下によるコンクリート硬化時間の遅延化を防ぎ、更に養生水の凍結を防止する効果を発揮する。寒冷地にコンクリート構造物を建設するため寒中コンクリートを打設する際に、コンクリートの乾燥収縮による初期応力やひび割れの発生を防止すると共に、水和熱及び太陽光熱を蓄えた蓄熱シートにより保温効果を発揮し、水和作用を促進してコンクリートの初期強度を増進させ、更にコンクリートの凍害の防止することが可能となる。

以下に本発明の実施例について、図１〜５を用いて説明する。

実施例１
メラミン粉末１２質量部に３７質量％ホルムアルデヒド水溶液１５．４質量部と水４０質量部を加え、ｐＨを８に調整した後、約７０℃まで加熱してメラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液を得た。ｐＨを４．５に調整した１０質量％スチレン−無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水溶液１００質量部中に、蓄熱物質として、ｎ−テトラデカン（融点５〜６℃）８０質量部を激しく撹拌しながら添加し、粒子径が３．０μｍになるまで乳化を行い、乳化液を得た。

得られた乳化液に、上記メラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液全量を添加し７０℃で２時間撹拌を施した後、ｐＨを９まで上げて水を添加して乾燥固形分濃度４０％の蓄熱物質を内包したマイクロカプセル分散液を得る。このマイクロカプセル分散液１００部にバインダーとしてガラス転移点温度−１０℃のアクリル樹脂ラテックスを固形質量で８部添加しマイクロカプセル塗工液を得た。

このマイクロカプセル塗工液をディップ塗工装置にて、厚さ３．１ｍｍ、坪量１１０ｇ／ｍ²のポリエステル製不織布（密度０．０３５ｇ／ｃｍ³、熱伝導率０．０３３ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・ｄｅｇ）に固形質量塗工量が８００ｇ／ｍ²になるように塗工し熱風乾燥を施してして厚さ４ｍｍの蓄熱シート１１を得た。

上記蓄熱シート１１と黒色に着色した発泡ポリエチレンシートである断熱材シート１２を貼り合わせ、コンクリート養生シート３を作製した。

作製したコンクリート養生シート３で型枠によって覆われていないコンクリート露出面２に覆い、コンクリートの養生を行った。蓄熱シート１１がコンクリート露出面２と接するようにした。

コンクリート養生シート３は、コンクリート露出面２を全面覆うことが好ましいが、必要な部位において部分的に覆うことも可能である。

コンクリート養生シート３で覆ったコンクリートを直射日光の当たる屋外に１０日間静置（２００７年１０月１日開始、茨城県つくば市）した後、コンクリート養生シート３を剥がしたところ、コンクリート表面に乾燥収縮によるひび割れの発生は見られなかった。比較として、コンクリート養生シート３で覆っていないコンクリートを同様に試験したところ、ひび割れが確認された。

また、コンクリート養生シート３で覆ったコンクリートを２０℃で１６時間静置した後、温度を−１０℃に変え、コンクリート中央部に差し込んだ熱電対で温度が−５℃になるまでの時間を測定したところ、６時間であった。比較として、コンクリート養生シート３で覆っていないコンクリートで同様に測定したところ、１．５時間であった。

実施例２
実施例１で製造し、黒色に着色した蓄熱シート１１をそのままコンクリート養生シートとして用い、型枠によって覆われていないコンクリート露出面２を覆ったコンクリートを、実施例１と同様に直射日光の当たる屋外に１０日間静置した後、コンクリート養生シートを剥がしたところ、コンクリート表面に乾燥収縮によるひび割れの発生は見られなかった。また、コンクリート養生シートで覆ったコンクリートを２０℃で１６時間静置した後、温度を−１０℃に変え、コンクリート中央部に差し込んだ熱電対で温度が−５℃になるまでの時間を測定したところ、４時間であった。

実施例３
実施例１で製造し、黒色に着色した蓄熱シート１１に、吸水性発泡ポリスチレン系シートである保水シート１３を貼り合わせ、コンクリート養生シート５を作製した。このコンクリート養生シート５で型枠によって覆われていないコンクリート露出面２を覆い、コンクリートの養生を行った。蓄熱シート１１がコンクリート露出面２と接するようにした。コンクリートを実施例１と同様に直射日光の当たる屋外に１０日間静置した後、コンクリート養生シート５を剥がしたところ、コンクリート表面に乾燥収縮によるひび割れの発生は見られなかった。また、コンクリート養生シート５で覆ったコンクリートを２０℃で１６時間静置した後、温度を−１０℃に変え、コンクリート中央部に差し込んだ熱電対で温度が−５℃になるまでの時間を測定したところ、５時間であった。

実施例４
実施例１で製造した蓄熱シート１１に、黒色に着色した発泡ポリエチレンシートである断熱材シート１２と、発泡ポリスチレンシートである保水シート１３をこの順に貼り合わせ、コンクリート養生シート６を作製した。このコンクリート養生シート６で型枠によって覆われていないコンクリート露出面２を覆い、コンクリートの養生を行った。蓄熱シート１１がコンクリート露出面２と接するようにした。コンクリートを実施例１と同様に直射日光の当たる屋外に１０日間静置した後、コンクリート養生シート６を剥がしたところ、コンクリート表面に乾燥収縮によるひび割れの発生は見られなかった。また、コンクリート養生シート６で覆ったコンクリートを２０℃で１６時間静置した後、温度を−１０℃に変え、コンクリート中央部に差し込んだ熱電対で温度が−５℃になるまでの時間を測定したところ、６．５時間であった。

実施例５
重合度２４００、部分ケン化のポリビニルアルコールの１０質量％水溶液１００質量部に、ｎ−テトラデカン（融点５〜６℃）１００質量部を激しく撹拌しながら添加し、粒子径が３．０μｍになるまで乳化を行い、乳化液を得た。この乳化液をディップ塗工装置にて、厚さ３．１ｍｍ、坪量１１０ｇ／ｍ²のポリエステル製不織布（密度０．０３５ｇ／ｃｍ³、熱伝導率０．０３３ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・ｄｅｇ）に固形質量塗工量が８００ｇ／ｍ²になるように塗工し、熱風乾燥を施してして厚さ４ｍｍの蓄熱シート１４を得た。次いで、黒色に着色した蓄熱シート１４をそのままコンクリート養生シートとして用い、型枠によって覆われていないコンクリート露出面２に覆い、コンクリートの養生を行った。コンクリートを実施例１と同様に直射日光の当たる屋外に１０日間静置した後、コンクリート養生シートを剥がしたところ、コンクリート表面に乾燥収縮によるひび割れの発生は見られなかった。ただし、蓄熱シート使用時に蓄熱材の一部が流出し、養生後のコンクリート露出面に染み込む不具合が生じた。また、コンクリート養生シートで覆ったコンクリートを２０℃で１６時間静置した後、温度を−１０℃に変え、コンクリート中央部に差し込んだ熱電対で温度が−５℃になるまでの時間を測定したところ、４時間であった。

本発明は実施例の態様に限定されるものではなく、種々変更して使用することができる。また、寒中コンクリートへの適用のみならず、一般のコンクリート構造物に対しても適用できる。

コンクリート養生シートの略示図 コンクリート養生シートの略示図 コンクリート養生シートの略示図 コンクリート養生シートの略示図 コンクリート養生シートの略示図

符号の説明

１ コンクリート
２ コンクリート露出面
３ コンクリート養生シート
４ 大気
５ コンクリート養生シート
６ コンクリート養生シート
１１ 蓄熱シート
１２ 断熱材シート
１３ 保水シート
１４ 蓄熱シート

Claims (7)

1. コンクリートの露出面を覆うために使用するコンクリート養生シートにおいて、蓄熱物質を付与した蓄熱シートが含まれることを特徴とするコンクリート養生シート。
2. 蓄熱物質がマイクロカプセルに内包されている請求項１記載のコンクリート養生シート。
3. 蓄熱シートの片面または両面に断熱材を含んでなる断熱材シートを貼り合わせてなる請求項１記載のコンクリート養生シート。
4. 蓄熱シートの片面または両面に保水剤を含んでなる保水シートを貼り合わせてなる請求項１記載のコンクリート養生シート。
5. 蓄熱シートの片面または両面に、断熱材を含んだ断熱シートと保水剤を含んだ保水シートとを含んでなる積層シートを貼り合わせてなる請求項１記載のコンリート養生シート。
6. コンクリート養生シートの片面または両面を着色してなる請求項１〜５のいずれか記載のコンクリート養生シート。
7. 請求項１〜６のいずれか記載のコンクリート養生シートを使用するコンクリートの養生方法。

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