JP6506807B2 - コンクリートとその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、エポキシ樹脂を含有してなるコンクリートとその製造方法に関するものである。
従来、コンクリートの圧縮強度の向上においては、例えば、特許文献１に記載されているように、練り上がったセメント混練物を真空装置に移し替え、振動を加え若しくは攪拌するとともに、空気の進入を防ぐため真空装置に接続した供給装置から水などを供給している。また、特許文献２に記載されているように、その有機繊維に水溶性エポキシ樹脂を含むものが知られている（特許文献２参照）。
しかし、特許文献１の製造方法では特殊な製造設備と工程が必要であって実用性に難がある。また、特許文献２の製造方法では、液状のエポキシ樹脂をコンクリート成分として含有させる場合には、液状であるとエポキシ樹脂の樹脂主材と硬化剤とを混ぜて調整しなければならず、手間が掛かって扱いにくいとともに、高粘度でコンクリートのフレッシュ性を損なう。そこで、従来のコンクリート製造方法に対して、真空装置などの機材を必要とせず、空気量調整剤と粒度調整した固形のエポキシ樹脂を添加することで、高強度のコンクリートを得るようにすることが望まれる。本発明に係るコンクリートとその製造方法は、このような課題を解決するために提案されたものである。
本発明に係るコンクリートの上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、セメントと、細骨材と、水と、混和剤と、消泡剤と、繊維補強材と、結合材として前記セメント以外に少なくとも含有するエポキシ樹脂とを、混練してなるコンクリートにおいて、前記エポキシ樹脂は、固形粉末材であってその軟化点が１３０℃以上であり、その含有量が、全体重量の０＜エポキシ樹脂の重量％≦０．４（重量％）であることである。
前記エポキシ樹脂の粒度は、直径２００〜３００（μｍ）であることを含むものである。
本発明に係るコンクリートの製造方法の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、エポキシ樹脂とセメントとを少なくとも含有してなる結合材と、細骨材とを混合して空練りし、その後、混和剤と消泡剤と水とを混ぜて混練し、その後、繊維補強材を投入して混練し、これらを型枠に投入し、蒸気養生して所要の強度を発現させて製造する製造方法であって、前記エポキシ樹脂は、固形粉末材であってその軟化点が１３０℃以上で、その含有量が全体重量の０＜エポキシ樹脂の重量％≦０．４（重量％）であることである。
前記エポキシ樹脂の粒度は、直径２００〜３００（μｍ）であることである。
前記蒸気養生は、エポキシ樹脂が軟化しないようにすべく、温度が９０℃〜１００℃であることを含むものである。
本発明のコンクリートとその製造方法によれば、固形粉末材のエポキシ樹脂（ｅｐと表示することあり、以下同じ）をセメントおよび消泡剤とともに混練して製造することで、空気量の削減とモルタル組織の緻密化により、コンクリートの圧縮強度が向上する。更に、固形粉末のエポキシ樹脂なので、液体の場合に比べて扱いやすく、製造工程における混練作業が、手間が掛からず従来よりも作業効率が良く、製造時間の低減、製造コストの低減となると言う優れた効果を奏するものである。
本発明に係るコンクリート１は、エポキシ樹脂を固形粉末材にして混合して混練し、製造されるものである。
前記コンクリート１の成分は、まず、セメントとして、シリカヒュームセメント（ＳＦＣ）がある。このシリカヒュームセメントは、配合量の割合が、全体の約６０（重量％）である。
細骨材としては、珪砂５号（Ｓ５：遠賀産）であり、配合の割合が、全体の３０（重量％）である。
水（ｗ）は、上水道水を使用し、その配合の割合が、全体の７．４４（重量％）である。
混和剤としては、一例として一液型高性能減水剤（ｄ）であり、その配合の割合が、全体の１．５３（重量％）である。
消泡剤（ａｆｋ）としては、一例として、ＡＦＫ−２（竹本油脂社製）で、その配合の割合が、全体の０．０３（重量％）である。連行された微細な気泡の発生を抑制するものである。
繊維補強材（ｐ）としては、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）繊維であり、一例として、クラレ社製、ＲＦ４００＊１２、繊維長１２ｍｍ、直径０．２ｍｍである。その配合の割合が、全体の０．９（重量％）である。
結合材として前記セメント以外に少なくとも含有するエポキシ樹脂（ｅｐ）は、密着性と耐薬品性のある固形粉末材である。かかるエポキシ樹脂は、液状のものを使用すると、高粘度であるが故にフレッシュ性を著しく損なう危険性があるからである。
そして、前記エポキシ樹脂の軟化点を１３０℃以上のものとする。一例として、ＤＩＣ社製の、ＥＰＩＣＲＯＮ ＨＭ−０９１を使用する。このフレーク状のエポキシ樹脂を、粉砕機で粉砕処理する。このエポキシ樹脂の軟化点が１３５〜１５０℃である。コンクリートの蒸気養生（例えば、９５℃）の養生工程で、エポキシ樹脂（ｅｐ）が軟化しない様に選定される。
前記エポキシ樹脂のその含有量は、全体重量の０＜エポキシ樹脂の重量％≦０．４（重量％）である。更に、前記エポキシ樹脂の粒度は、直径２００〜３００（μｍ）である。更に、粘度（２５℃）は、Ｚ３−Ｚ５であり、エポキシ当量（ｇ／ｅｑ）は、２２００−２９００である。
前記結合材として、前記セメント（ＳＦＣ）とエポキシ樹脂（ｅｐ）との以外に、石灰石微粉末（ｃｆ）が混合される。これは、一例として、カルファインダー９０（近江鉱業社製、５０００ブレーン）である。この石灰石微粉末の配合の割合が、全体の０．２５（重量％）である。
上記に記載したコンクリート成分を纏めると、以下のようになる。
ａ：結合材（エスコンプレミックス）である、セメント（ＳＦＣ）＋エポキシ樹脂（ｅｐ）＋石灰石微粉末（ｃｆ）が、全体として１５００（ｋｇ／ｍ ３）、全体の６０．１（重量％）、
ｂ：水（ｗ）が、１８６（ｋｇ／ｍ ３）で、全体の７．４４（重量％）、
ｃ：珪砂５号（ｓ５）が、７５０（ｋｇ／ｍ ３）で、全体の３０（重量％）、
ｄ：ＰＶＡ繊維（ｐ）が、２２．５（ｋｇ／ｍ ３）で、全体の０．９（重量％）、
ｅ：混和剤（ｄ）が、３８．２５（ｋｇ／ｍ ３）で、全体の１．５３（重量％）、
ｆ：消泡剤（ＡＦＫ）が、０．７５（ｋｇ／ｍ ３）で、全体の０．０３（重量％）、
上記コンクリート成分の合計が、２４９７．５（ｋｇ／ｍ ３）で、全体１００（重量％）である。なお、コンクリート強度試験において、上記エポキシ樹脂（ｅｐ）の添加量の増大に伴い、その増加分だけセメント量を減じている。
ａ：結合材（エスコンプレミックス）である、セメント（ＳＦＣ）＋エポキシ樹脂（ｅｐ）＋石灰石微粉末（ｃｆ）が、全体として１５００（ｋｇ／ｍ ３）、全体の６０．１（重量％）、
ｂ：水（ｗ）が、１８６（ｋｇ／ｍ ３）で、全体の７．４４（重量％）、
ｃ：珪砂５号（ｓ５）が、７５０（ｋｇ／ｍ ３）で、全体の３０（重量％）、
ｄ：ＰＶＡ繊維（ｐ）が、２２．５（ｋｇ／ｍ ３）で、全体の０．９（重量％）、
ｅ：混和剤（ｄ）が、３８．２５（ｋｇ／ｍ ３）で、全体の１．５３（重量％）、
ｆ：消泡剤（ＡＦＫ）が、０．７５（ｋｇ／ｍ ３）で、全体の０．０３（重量％）、
上記コンクリート成分の合計が、２４９７．５（ｋｇ／ｍ ３）で、全体１００（重量％）である。なお、コンクリート強度試験において、上記エポキシ樹脂（ｅｐ）の添加量の増大に伴い、その増加分だけセメント量を減じている。
このような成分のコンクリートを製造する製造方法は、図２に示すように、まず、固形粉末材であってその軟化点が１３０℃以上でその含有量が全体重量の０＜エポキシ樹脂の重量％≦０．４（重量％）であるエポキシ樹脂（ｅｐ）と、セメント（ＳＦＣ）と、石灰石微粉末（ｃｆ）を含有してなる結合材と、細骨材（ｓ５）とを混合して空練りを５分間行う。
その後、混和剤（ｄ）である減水剤と、消泡剤（ＡＦＫ）と、水（ｗ）とを混ぜて、１０分間混練する。その後、繊維補強材（ｐ）であるエスコン（ＥＳＣＯＮ：登録商標、以下同じ）ファイバー（ＰＶＡ繊維）を投入して、３分間混練する。
これらを型枠に投入し、蒸気養生して所要の強度を発現させて製造する。型枠にコンクリートを打設した後の養生は、蒸気養生であって、エポキシ樹脂が軟化しないようにすべく、温度が９５℃で、養生時間が８時間とする。なお、供試体のコンクリート強度を測定する実験における条件は、モルタル温度：外気温（室温２０℃＋３〜５℃）、使用ミキサー：レマコム２０Ｌ、練混ぜ量：６Ｌ、蒸気養生は、昇温（１０〜１５℃／ｈ）、９０℃以上で８時間保持する、降温（成りゆき）、としている。
前記コンクリートの製造方法において、コンクリート供試体を形成して圧縮強度試験を行った。前記エポキシ樹脂の添加量を、それぞれ、０、５、１０、１５、２０、２５、５０（ｋｇ／ｍ ３）とした。各添加量において、供試体をそれぞれ、３６本形成して強度試験した。また、このエポキシ樹脂の粒度は、一例として２５０μｍである。尚、結合材（セメント＋エポキシ樹脂＋石灰石微粉末）としては全体で１５００（ｋｇ／ｍ ３：全体の６０重量％）である。コンクリート強度の試験方法は、ＪＩＳ Ａ １１０８ コンクリートの圧縮強度試験方法に沿って行い、万能試験機（マルイ社製、ハイアクティス２０００）を使用し、供試体の材齢を７日としている。
図１に圧縮強度の特性値を示す。図示より明らかに、エポキシ樹脂の含有量の増加に伴い、圧縮強度が増加している。しかしながら、添加量が２０（ｋｇ／ｍ ３）（全体重量の０．８重量％）を超えると、圧縮強度が低下している。固形粉末材のエポキシ樹脂がセメント粒子と細骨材との隙間を埋めることで緻密になり圧縮強度が向上している。そして、エポキシ樹脂の含有量が増えすぎると、かえってセメント粒子との結合力が弱まるものである。
そこで、本発明に係るコンクリートの製造方法では、圧縮強度の増加が確実に見込めるエポキシ樹脂（ｅｐ）の添加量が適正な範囲として、その含有量が、０を超えて、１０（ｋｇ／ｍ ３）→全体重量の０．４重量％迄として、全体重量の０＜エポキシ樹脂の重量％≦０．４（重量％）とするものである。エポキシ樹脂の含有量を、１５（ｋｇ／ｍ ３）（全体重量の０．６重量％）とするのでは、エポキシ樹脂の添加量０の場合とほぼ同じ圧縮強度であるので、適正範囲から省いたものである。
このようにして、コンクリート成分として固形粉末のエポキシ樹脂を適正な添加量で添加することで、コンクリート圧縮強度の向上が図れるものである。
本発明に係るコンクリートとその製造方法によれば、１００Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度のコンクリートを容易に得ることができて、広くコンクリート製造に適用することができる。
１ コンクリート。
Claims (3)
- セメントと、細骨材と、水と、混和剤と、消泡剤と、繊維補強材と、結合材として前記セメント以外に少なくとも含有するエポキシ樹脂とを、混練してなるコンクリートにおいて、
前記エポキシ樹脂は、固形粉末材であってその軟化点が１３０℃以上であり、その含有量が、全体重量の０＜エポキシ樹脂の重量％≦０．４（重量％）であり、
前記エポキシ樹脂の粒度は、直径２００〜３００（μｍ）であること、
を特徴とするコンクリート。 - エポキシ樹脂とセメントとを少なくとも含有してなる結合材と、細骨材とを混合して空練りし、その後、混和剤と消泡剤と水とを混ぜて混練し、その後、繊維補強材を投入して混練し、これらを型枠に投入し、蒸気養生して所要の強度を発現させて製造する製造方法であって、
前記エポキシ樹脂は、固形粉末材であってその軟化点が１３０℃以上で、その含有量が全体重量の０＜エポキシ樹脂の重量％≦０．４（重量％）であり、
前記エポキシ樹脂の粒度は、直径２００〜３００（μｍ）であること、
を特徴とするコンクリートの製造方法。 - 蒸気養生は、エポキシ樹脂が軟化しないようにすべく、温度が９０℃〜１００℃であること、
を特徴とする請求項２のコンクリートの製造方法。
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