ボックスカルバート及びその製造方法
【課題】 高いケミカルプレストレスを安定して導入でき、外圧負荷に十分耐え得るような曲げ強度を発現し、且つ水密性が確保されたボックスカルバートの提供を課題とする。またこのようなボックスカルバートを容易に得るための製造方法の提供を課題とする。
【解決手段】 （Ａ）粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％以上の生石灰粒又は遊離生石灰を有効成分とするクリンカ粉砕粒、（Ｂ）ポゾラン反応性物質、（Ｃ）減水剤、（Ｄ）セメント及び（Ｅ）骨材を含有してなるコンクリートの成形物であって、該成形物の内表面がポリマー樹脂で形成されてなるボックスカルバート。
【解決手段】 （Ａ）粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％以上の生石灰粒又は遊離生石灰を有効成分とするクリンカ粉砕粒、（Ｂ）ポゾラン反応性物質、（Ｃ）減水剤、（Ｄ）セメント及び（Ｅ）骨材を含有してなるコンクリートの成形物であって、該成形物の内表面がポリマー樹脂で形成されてなるボックスカルバート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート系のボックスカルバート及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボックスカルバートやヒューム管などコンクリート二次製品の中には常時外圧負荷を受ける状態で使用されるものがある。外圧負荷に耐えるコンクリート製品を得る上で旧来より、結合成分であるセメント配合量を増すことや配合水量の低減により高強度化を図ったり、部材厚みを増すことで耐圧強度の確保が行われてきた。一方で、セメント配合量の増加は蓄積される水和熱が増大し、温度ひび割れを生じる可能性が高まる。水配合量の低減は混練作業性の抵抗となる他、流動性低下による製品型枠充填性の低下やノロ発生の虞がある。部材を厚くすることは重量増大に伴う搬送や設置作業の負荷が増え、また製造面や製品仕様の制約からも限界がある。このため、部材厚みやセメント量を増大することなく、また水量も低減しない方策として、プレストレスを導入したコンクリートの使用が行われている。コンクリートへのプレストレス導入方法のうち、専用の導入装置や手間の掛かる導入作業或いは導入方向の制約などが無い方法として、特定の膨張材を用いてケミカルプレストレスを導入することで、曲げや引張り強度の向上が図られ、必要な耐力を確保又は向上できることが知られている。（例えば、特許文献１参照。）この場合、膨張材により、コンクリートの収縮も抑制でき、収縮ひび割れの抑止や製品形状の安定化が行い易いという利点もある。
【０００３】
コンクリート製品の外圧負荷に対する耐力、特に曲げや引張り強度の向上はケミカルプレストレスの導入で大幅に改善できるが、地中に埋設されるボックスカルバートでは高い水密性も要求される。水密性の確保には、一般にポリマーコンクリートを使用する方策が行われている。（例えば特許文献２参照。）しかるに、膨張材をポリマーコンクリートに混和させると、膨張力は発現されるものの、組織内に形成されたポリマー層の弾性作用により、蓄積されるべきストレスの一部が吸収される可能性があり、プレストレスが十分導入され難くなる。この結果、外圧負荷に対抗しうる強度が得られないことがある。膨張材の配合量を増加させたり、強力な水和反応活性を有する膨張成分を用いると、膨張力が増大できるため、一定のプレストレスの確保を行える可能性はあるものの、過膨張による膨張破壊や、ポップアウトと云われるコンクリート表面近傍での遅発膨張により局所的な表面劣化を生じることがある他、製造時の配合水量の調整が困難になる。また、膨張材種によっては水硬性結合成分の凝結始発前に膨張圧が生起されたり、凝結終結後にも高い膨張圧が加わり続けて破壊亀裂を生じることもあり、高いプレストレスを導入するのに有効な膨張力が効率良く発現できないことがある。
【特許文献１】特開平７−２９１６９２号公報
【特許文献２】特開平１−３９７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明は、高いケミカルプレストレスを安定して導入でき、外圧負荷に十分耐え得るような曲げ強度を発現し、且つ水密性が確保されたボックスカルバートの提供を課題とする。またこのようなボックスカルバートを容易に得るための製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は前記課題解決のため検討を重ねた結果、ケミカルプレストレスの導入効率を高められるような膨張発現性状を備えた特定の生石灰系物質を膨張成分とし、また内部組織を緻密化することで水密性を高めると共により高いケミカルプレストレスの導入も可能となって高い曲げ強度が発現でき、このような性状を備えたコンクリート成形物の内表面に耐水性に優れたポリマーを形成させることでより完全な水密性が確保されたボックスカルバートを得ることができるという知見から、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明は、次の（１）で表すボックスカルバートであり、また次の（２）で表すボックスカルバートの製造方法である。（１）（Ａ）粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％以上の生石灰粒又は遊離生石灰を有効成分とするクリンカ粉砕粒、（Ｂ）ポゾラン反応性物質、（Ｃ）減水剤、（Ｄ）セメント及び（Ｅ）骨材を含有してなるコンクリートの成形物であって、該成形物の内表面がポリマー樹脂で形成されてなるボックスカルバート。（２）（Ａ）粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％以上の生石灰粒又は遊離生石灰を有効成分とするクリンカ粉砕粒、（Ｂ）ポゾラン反応物質、（Ｃ）減水剤、（Ｄ）セメント及び（Ｅ）骨材を含有してなる水性コンクリートを成形型枠に充填し、脱型後の成形物の内表面にポリマー樹脂を付着又は含浸させ、次いで養生することを特徴とするボックスカルバートの製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高い水密性と外圧に対する耐久性を備えたボックスカルバートを、外観や他の性状に支障を及ぼすこと無く、容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のボックスカルバートは、水和膨張成分により生起された膨張圧でプレストレスを導入することで高い曲げ引張り強度を付与するものである。このような水和膨張成分として本発明では、（Ａ）粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％以上の生石灰粒又は遊離生石灰を有効成分とするクリンカ粉砕粒を使用する。このうち、粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％以上の生石灰粒は、何れの製法で得られたものでも良く、例えば石灰岩を軟焼〜硬焼して得られる生石灰や高純度に精製された化学試薬でも用いることができる。使用する生石灰の粒度は、粒径９０μｍ以下の粒子を９０重量％以上含むこととする。好ましくは、全て粒径９０μｍ以下とする。粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％未満の生石灰では、粗粒分が水和反応で過膨張を起こすことがある他、モルタルやコンクリート硬化後の表面に未反応の生石灰粗粒分が留り易くなり、そこに水分が付着するとポップアウト現象を生じて表面強度の低下や外観に支障を生じるので好ましくない。また好ましくは、粒径９０μｍ以下の粒子を９０重量％以上含み且つ粒径１０μｍ以下の粒子が５０〜９０重量％とする。粒径１０μｍ以下の粒子が９０重量％を超えるとセメントの凝結始発前や凝結初期に水和膨張する粒子が過多となり、５０重量％未満ではセメントの凝結始発よりも遅れて水和反応する生石灰の割合が増し、何れも膨張圧をコンクリートに的確に付与できないことがある。また遊離生石灰を有効成分とするクリンカ粉砕粒は、例えば少なくとも生石灰源となる石灰石等の鉱石を原料とし、これをおよそ１０００〜１６００℃で焼成して得られるクリンカの粉砕物で、主要生成相として遊離生石灰が存在するものであれば、他の成分が共存生成するものでも良い。共存成分は特に限定されないが、例えば、カルシウムシリケート、硫酸カルシウム、カルシウムアルミネート、カルシウムアルミノシリケート、カルシウムフェライト、カルシウムアルミノフェライト、アーウィン等を挙げられる。クリンカ中の遊離生石灰含有量は好ましくは４０重量％以上とする。４０重量％未満では必要とされるケミカルプレストレス導入量確保のための膨張力が不足することがある。また、該クリンカの粉砕による粉末度は、ブレーン比表面積で２０００〜５０００ｃｍ2／ｇが好ましい。ブレーン比表面積が５０００ｃｍ2／ｇを超える場合は反応活性が低下し、高い膨張力が得られないことがある。また、ブレーン比表面積が２０００ｃｍ2／ｇ未満では水和反応が過激になり、セメントの凝結開始前に水和膨張が発現される虞がある。粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％以上の生石灰粒又は遊離生石灰を有効成分とするクリンカ粉砕粒の含有量はセメント１００重量部に対し、４〜２０重量部が好ましい。４重量部未満では膨張力が不足し、高いケミカルブレストレスの導入量が確保できず、また２０重量部を超えると過膨張により膨張亀裂を生じる虞がある。
【０００９】
また、本発明のボックスカルバートは、水密性を付与する手段として組織を高緻密化するために、（Ｂ）ポゾラン反応性物質を使用する。ポゾラン反応性物質は特に限定されるものではらく、例えばシリカフューム類、フライアッシュ微粉、メタカオリン微粉等を挙げることができる。ポゾラン反応性物質の含有量はセメント１００重量部に対し、１０〜３０重量部が好ましい。１０重量部未満では高緻密な組織が得られ難くなり、また３０重量部を超えると強度発現が遅れ、ボックスカルバートとして要求されるＪＩＳ Ｒ ５２１３で規定された強度規格値に到達できないことがある。
【００１０】
また、本発明のボックスカルバートは、型枠成形に適した適度な流動性を確保し、配合成分の混合性を高め、また脱型後の製品表面の仕上がり状態を向上させるため、（Ｃ）減水剤を使用する。本発明で使用する減水剤は、モルタルやコンクリートに使用できるものなら何れのものでも良く、通常の減水剤の他、流動化剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等と称されるものでも良く、本発明ではその総称として減水剤と云う。好ましくは、メラミンスルホン酸系減水剤或いはメラミンスルホン酸系とポリカルボン酸系の混合減水剤では成形品の多孔質化を阻止できる可能性が高いことからその使用が推奨される。メラミンスルホン酸系とポリカルボン酸系減水剤を併用する場合の混合割合は重量比（固型分）で概ねメラミンスルホン酸系：ポリカルボン酸系＝２：１〜１：１が推奨される。セメント１００重量部に対する減水剤の配合量は、固型分換算で、０．５〜３．５重量部が好ましい。０．５重量部未満では配合効果が殆ど得られず、また３．５重量部を超えると凝結が遅延し、強度発現性も低下することがある。
【００１１】
また、本発明のボックスカルバートに使用する（Ｄ）セメントは、水硬性のセメントであれば何れのものでも良く、例えば、普通ポルトランドセメントを始めとする各種ポルトランドセメント、アルミナセメントやエコセメントなどの特殊セメント、高炉セメントなどの混合セメントを挙げることができる。本発明のボックスカルバート製造時の単位セメント量は通常のコンクリート二次製品製造の際と概ね同程度で良いが、２６０ｋｇ／ｍ3以上にすると、ケミカルプレストレスを導入できるマトリックス強度が安定して確保できるため推奨され、３００ｋｇ／ｍ3以上にすると更にマトリックスの高強度化が達成できるのでより好ましい。ワーカビリティに支障を及ぼさないために上限はおよそ４５０ｋｇ／ｍ3とするのが適当である。
【００１２】
更に本発明のボックスカルバートに使用する（Ｅ）骨材は、天然、人工、再生の如何を問わず、その化学成分も含めて、モルタルやコンクリートに使用できるものなら何れのものでも良い。骨材の粒径は制限されないが、好ましくは約２５ｍｍ以下が適当である。コンクリート１０００リットルに対する骨材の配合量は、２０００〜２６００Ｋｇ／ｍ3が好ましい。２０００Ｋｇ／ｍ3未満では弾性係数が低下したり収縮ひび割れが発生し易くなり、２６００Ｋｇ／ｍ3を超えると緻密性や強度が低下することがある。
【００１３】
本発明のボックスカルバートに使用する水の配合量は、例えば使用するセメント種、骨材量等の配合成分やその配合割合によって適値を定められ、一概に規定されるものではないが、通常は、セメント１００重量部に対しおよそ２５〜６０重量部、より好ましくは３５〜５５重量部を目安に使用する。
【００１４】
また、本発明のボックスカルバートには、前記以外の成分も、本発明のボックスカルバートの性状効果を喪失させない範囲で配合使用することができ、例えば、モルタルやコンクリートに使用可能な、スラグ微粉等の潜在水硬性物質、珪石粉、収縮低減剤、防錆剤、防水剤、消泡剤、繊維、顔料、凝結調整剤、増粘剤、ブリージング防止剤、白華防止剤等の混和成分を挙げることができる。
【００１５】
本発明のボックスカルバートの製造方法は、前記（Ａ）〜（Ｅ）の各成分と水、更には必要に応じて他の混和成分を、例えば強制二軸練りミキサやパン型ミキサ等の混合装置に投入し、混練する。各成分の投入量は前記の範囲で行えば良いが、強度低下を起こさせることなく成形型枠への充填性を高めるために、好ましくはスランプフロー値が５０〜８０ｃｍとなるように適宜調整する。混練後の混練物はボックスカルバート用成形型枠に流し込む。ここで使用する型枠の形状寸法は制限されないが、型枠内面にワックス、消泡剤等の離型剤を塗布するのが望ましい。混練物が流し込まれた型枠は凝結開始前に、振動機等を用いて適度な振動を加え、気泡を摘出し、また沈下を防いでおくのが望ましい。次いで、大気中で１〜３時間程度前置き放置した後、蒸気養生処理する。蒸気養生条件はコンクリート製品を製造する上で通常行われている条件であれば特に限定されず、例えば約６５℃で３時間程度蒸気養生すれば良い。養生後は脱型し、水密性を更に確実なものにするため、成形物の内表面をポリマーで覆うことで、本発明のボックスカルバートを得ることができる。使用するポリマーは、常温大気中で実質的に分解又は反応しないものであれば特に限定されなず、吸湿性に乏しく耐水性に優れているものが望ましい。このようなポリマーとしては、例えば天然又は合成ゴムラテックス、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、再乳化形粉末樹脂等が挙げられ、より好ましい具体例としてはアクリル酸エステル系単量体、メタクリル酸エステル系単量体、スチレン系単量体、スチレン系重合体（単独重合体及び共重合体の総称を表す。以下、「重合体」との表記はこれに準ずる。）ジエン系単量体、ジエン系重合体、エチレン酢酸ビニル系重合体等を挙げることができる。該ポリマーで外表面を含む成形物全表面を覆うことは、組織内部に残存する微小含水の乾燥気化を妨げる虞があるので、例えば強制乾燥処理を経たものを除き、好ましくない。成形物内表面をポリマーで覆う方法は何等限定されないが、比較的簡易な方法として、液化又はスラリー化したポリマーを塗布や散布することでポリマー層を付着形成させたり、コンクリート表層に含浸形成させる方法や、前記のようなポリマーからなるフィルムを貼付ける方法が例示される。
【実施例】
【００１６】
［使用材料］ 次のＡ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ２、Ｃ１〜Ｃ２、Ｄ、Ｅ１〜Ｅ２、Ｆから選定される材料を使用した。尚、生石灰粒の粒度調整はボールミル粉砕した中焼生石灰粉末を空気分級機（機種名；ターボクラシファイアＴＣ−１５Ｎ、日清エンジニアリング株式会社製）を用いて行った。
Ａ１；９０μｍ以下の粒子含有率が９９重量％且つ１０μｍ以下の粒子含有率が６３重量％の生石灰粒
Ａ２；９０μｍ以下の粒子含有率が１００重量％且つ１０μｍ以下の粒子含有率が８５重量％の生石灰粒
Ａ３；遊離生石灰５６重量％、エーライト２３重量％、無水石膏２０重量％及び残部不可避不純物を生成相として含有するブレーン比表面積約３０００ｃｍ2／ｇのクリンカ粉砕粒。
Ａ４；９０μｍ以下の粒子含有率が７２重量％の生石灰粒。
Ｂ１；シリカフューム（ＢＥＴ比表面積１５ｍ2／ｇの市販品）
Ｂ２；フライアッシュ微粉（平均粒径２５μｍ、ブレーン比表面積２６００ｃｍ2／ｇ）
Ｃ１；メラミンスルホン酸系減水剤（商品名「マイティ１５０ＶＴ」、花王社製）
Ｃ２；メラミンスルホン酸系減水剤（商品名「マイティ１５０ＶＴ」、花王社製）とポリカルボン酸系減水剤（商品名「１１００Ｎ」、日本シーカ社製）の等重量（固型分換算）混合物。
Ｄ；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）
Ｅ１；細骨材（胎内産川砂、Ｆ．Ｍ．＝３．１０）
Ｅ２；粗骨材（胎内産砕石（Ｆ．Ｍ．＝６．９７）７０重量％と荒川産砕石（Ｆ．Ｍ．＝６．１９）３０重量％の混合物）
Ｆ；スチレン−ブタジエン系共重合体（商品名「ＣＸＢ」、太平洋マテリアル社製）
【００１７】
［混練物の作製と該混練物から作製した硬化試験体の性状］ 前記材料及び水を用い、表１に記す配合量になるようパン型強制ミキサに一括投入し、約２分間混練した。この混練物を使用し、内寸１００×１００×３８５ｍｍの角柱状型枠と直径１００ｍｍ高さ２００ｍｍの円柱状型枠にそれぞれ流し込み、これを温度２０℃で湿度８０％の環境下で２時間前養生した後、毎時約２０℃の昇温速度で６５℃まで加熱し、当該温度で４時間蒸気養生を行い、自然放冷した。放冷後脱型して得た各試験体を、約２０℃の水中で最長材齢１４日まで養生した。養生後の試験体は、角柱状試験体についてはＪＩＳ Ａ １１０６に準じた方法で曲げ強度を測定し、円柱状試験体についてはＪＩＳ Ａ １１０８に準じた方法で圧縮強度を測定した。又、材齢１４日の各試験体表面のポップアウト発生の有無及びひび割れ発生の有無を目視で観察した。更に、材齢１４日の試験体について、２０℃でインプット法により水の浸透係数を測定した。以上の結果を表２に表す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
［ボックスカルバートの製造とその水密特性］ 前記作製した混練物のうち、表１のＭ１を用い、これを内面にワックス系離型剤を塗布した内寸８００ｍｍ×８００ｍｍのボックスカルバート用の型枠に流し込んだ。流し込み１時間後に、振動機で型枠を約１０秒間振動し、約２０℃の大気中で２時間前養生した後、毎時約２０℃の昇温速度で６５℃まで加熱し、当該温度で４時間蒸気養生を行い、自然放冷し、脱型した。脱型後の成形物の内表面全体をエチレン酢酸ビニルで塗布し、１日間２０℃の大気中で乾燥してボックスカルバートを得た。得られたボックスカルバートの内表面から外表面への透水性については、ボックスカルバート内に水を充填し、これを蓄圧タンクを用いて２気圧で６時間加圧し、その間のボックスカルバート外表面への漏水状況を目視で調べた。その結果、漏水は全く見られず、優れた水密性を有していた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート系のボックスカルバート及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボックスカルバートやヒューム管などコンクリート二次製品の中には常時外圧負荷を受ける状態で使用されるものがある。外圧負荷に耐えるコンクリート製品を得る上で旧来より、結合成分であるセメント配合量を増すことや配合水量の低減により高強度化を図ったり、部材厚みを増すことで耐圧強度の確保が行われてきた。一方で、セメント配合量の増加は蓄積される水和熱が増大し、温度ひび割れを生じる可能性が高まる。水配合量の低減は混練作業性の抵抗となる他、流動性低下による製品型枠充填性の低下やノロ発生の虞がある。部材を厚くすることは重量増大に伴う搬送や設置作業の負荷が増え、また製造面や製品仕様の制約からも限界がある。このため、部材厚みやセメント量を増大することなく、また水量も低減しない方策として、プレストレスを導入したコンクリートの使用が行われている。コンクリートへのプレストレス導入方法のうち、専用の導入装置や手間の掛かる導入作業或いは導入方向の制約などが無い方法として、特定の膨張材を用いてケミカルプレストレスを導入することで、曲げや引張り強度の向上が図られ、必要な耐力を確保又は向上できることが知られている。（例えば、特許文献１参照。）この場合、膨張材により、コンクリートの収縮も抑制でき、収縮ひび割れの抑止や製品形状の安定化が行い易いという利点もある。
【０００３】
コンクリート製品の外圧負荷に対する耐力、特に曲げや引張り強度の向上はケミカルプレストレスの導入で大幅に改善できるが、地中に埋設されるボックスカルバートでは高い水密性も要求される。水密性の確保には、一般にポリマーコンクリートを使用する方策が行われている。（例えば特許文献２参照。）しかるに、膨張材をポリマーコンクリートに混和させると、膨張力は発現されるものの、組織内に形成されたポリマー層の弾性作用により、蓄積されるべきストレスの一部が吸収される可能性があり、プレストレスが十分導入され難くなる。この結果、外圧負荷に対抗しうる強度が得られないことがある。膨張材の配合量を増加させたり、強力な水和反応活性を有する膨張成分を用いると、膨張力が増大できるため、一定のプレストレスの確保を行える可能性はあるものの、過膨張による膨張破壊や、ポップアウトと云われるコンクリート表面近傍での遅発膨張により局所的な表面劣化を生じることがある他、製造時の配合水量の調整が困難になる。また、膨張材種によっては水硬性結合成分の凝結始発前に膨張圧が生起されたり、凝結終結後にも高い膨張圧が加わり続けて破壊亀裂を生じることもあり、高いプレストレスを導入するのに有効な膨張力が効率良く発現できないことがある。
【特許文献１】特開平７−２９１６９２号公報
【特許文献２】特開平１−３９７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明は、高いケミカルプレストレスを安定して導入でき、外圧負荷に十分耐え得るような曲げ強度を発現し、且つ水密性が確保されたボックスカルバートの提供を課題とする。またこのようなボックスカルバートを容易に得るための製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は前記課題解決のため検討を重ねた結果、ケミカルプレストレスの導入効率を高められるような膨張発現性状を備えた特定の生石灰系物質を膨張成分とし、また内部組織を緻密化することで水密性を高めると共により高いケミカルプレストレスの導入も可能となって高い曲げ強度が発現でき、このような性状を備えたコンクリート成形物の内表面に耐水性に優れたポリマーを形成させることでより完全な水密性が確保されたボックスカルバートを得ることができるという知見から、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明は、次の（１）で表すボックスカルバートであり、また次の（２）で表すボックスカルバートの製造方法である。（１）（Ａ）粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％以上の生石灰粒又は遊離生石灰を有効成分とするクリンカ粉砕粒、（Ｂ）ポゾラン反応性物質、（Ｃ）減水剤、（Ｄ）セメント及び（Ｅ）骨材を含有してなるコンクリートの成形物であって、該成形物の内表面がポリマー樹脂で形成されてなるボックスカルバート。（２）（Ａ）粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％以上の生石灰粒又は遊離生石灰を有効成分とするクリンカ粉砕粒、（Ｂ）ポゾラン反応物質、（Ｃ）減水剤、（Ｄ）セメント及び（Ｅ）骨材を含有してなる水性コンクリートを成形型枠に充填し、脱型後の成形物の内表面にポリマー樹脂を付着又は含浸させ、次いで養生することを特徴とするボックスカルバートの製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高い水密性と外圧に対する耐久性を備えたボックスカルバートを、外観や他の性状に支障を及ぼすこと無く、容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のボックスカルバートは、水和膨張成分により生起された膨張圧でプレストレスを導入することで高い曲げ引張り強度を付与するものである。このような水和膨張成分として本発明では、（Ａ）粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％以上の生石灰粒又は遊離生石灰を有効成分とするクリンカ粉砕粒を使用する。このうち、粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％以上の生石灰粒は、何れの製法で得られたものでも良く、例えば石灰岩を軟焼〜硬焼して得られる生石灰や高純度に精製された化学試薬でも用いることができる。使用する生石灰の粒度は、粒径９０μｍ以下の粒子を９０重量％以上含むこととする。好ましくは、全て粒径９０μｍ以下とする。粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％未満の生石灰では、粗粒分が水和反応で過膨張を起こすことがある他、モルタルやコンクリート硬化後の表面に未反応の生石灰粗粒分が留り易くなり、そこに水分が付着するとポップアウト現象を生じて表面強度の低下や外観に支障を生じるので好ましくない。また好ましくは、粒径９０μｍ以下の粒子を９０重量％以上含み且つ粒径１０μｍ以下の粒子が５０〜９０重量％とする。粒径１０μｍ以下の粒子が９０重量％を超えるとセメントの凝結始発前や凝結初期に水和膨張する粒子が過多となり、５０重量％未満ではセメントの凝結始発よりも遅れて水和反応する生石灰の割合が増し、何れも膨張圧をコンクリートに的確に付与できないことがある。また遊離生石灰を有効成分とするクリンカ粉砕粒は、例えば少なくとも生石灰源となる石灰石等の鉱石を原料とし、これをおよそ１０００〜１６００℃で焼成して得られるクリンカの粉砕物で、主要生成相として遊離生石灰が存在するものであれば、他の成分が共存生成するものでも良い。共存成分は特に限定されないが、例えば、カルシウムシリケート、硫酸カルシウム、カルシウムアルミネート、カルシウムアルミノシリケート、カルシウムフェライト、カルシウムアルミノフェライト、アーウィン等を挙げられる。クリンカ中の遊離生石灰含有量は好ましくは４０重量％以上とする。４０重量％未満では必要とされるケミカルプレストレス導入量確保のための膨張力が不足することがある。また、該クリンカの粉砕による粉末度は、ブレーン比表面積で２０００〜５０００ｃｍ2／ｇが好ましい。ブレーン比表面積が５０００ｃｍ2／ｇを超える場合は反応活性が低下し、高い膨張力が得られないことがある。また、ブレーン比表面積が２０００ｃｍ2／ｇ未満では水和反応が過激になり、セメントの凝結開始前に水和膨張が発現される虞がある。粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％以上の生石灰粒又は遊離生石灰を有効成分とするクリンカ粉砕粒の含有量はセメント１００重量部に対し、４〜２０重量部が好ましい。４重量部未満では膨張力が不足し、高いケミカルブレストレスの導入量が確保できず、また２０重量部を超えると過膨張により膨張亀裂を生じる虞がある。
【０００９】
また、本発明のボックスカルバートは、水密性を付与する手段として組織を高緻密化するために、（Ｂ）ポゾラン反応性物質を使用する。ポゾラン反応性物質は特に限定されるものではらく、例えばシリカフューム類、フライアッシュ微粉、メタカオリン微粉等を挙げることができる。ポゾラン反応性物質の含有量はセメント１００重量部に対し、１０〜３０重量部が好ましい。１０重量部未満では高緻密な組織が得られ難くなり、また３０重量部を超えると強度発現が遅れ、ボックスカルバートとして要求されるＪＩＳ Ｒ ５２１３で規定された強度規格値に到達できないことがある。
【００１０】
また、本発明のボックスカルバートは、型枠成形に適した適度な流動性を確保し、配合成分の混合性を高め、また脱型後の製品表面の仕上がり状態を向上させるため、（Ｃ）減水剤を使用する。本発明で使用する減水剤は、モルタルやコンクリートに使用できるものなら何れのものでも良く、通常の減水剤の他、流動化剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等と称されるものでも良く、本発明ではその総称として減水剤と云う。好ましくは、メラミンスルホン酸系減水剤或いはメラミンスルホン酸系とポリカルボン酸系の混合減水剤では成形品の多孔質化を阻止できる可能性が高いことからその使用が推奨される。メラミンスルホン酸系とポリカルボン酸系減水剤を併用する場合の混合割合は重量比（固型分）で概ねメラミンスルホン酸系：ポリカルボン酸系＝２：１〜１：１が推奨される。セメント１００重量部に対する減水剤の配合量は、固型分換算で、０．５〜３．５重量部が好ましい。０．５重量部未満では配合効果が殆ど得られず、また３．５重量部を超えると凝結が遅延し、強度発現性も低下することがある。
【００１１】
また、本発明のボックスカルバートに使用する（Ｄ）セメントは、水硬性のセメントであれば何れのものでも良く、例えば、普通ポルトランドセメントを始めとする各種ポルトランドセメント、アルミナセメントやエコセメントなどの特殊セメント、高炉セメントなどの混合セメントを挙げることができる。本発明のボックスカルバート製造時の単位セメント量は通常のコンクリート二次製品製造の際と概ね同程度で良いが、２６０ｋｇ／ｍ3以上にすると、ケミカルプレストレスを導入できるマトリックス強度が安定して確保できるため推奨され、３００ｋｇ／ｍ3以上にすると更にマトリックスの高強度化が達成できるのでより好ましい。ワーカビリティに支障を及ぼさないために上限はおよそ４５０ｋｇ／ｍ3とするのが適当である。
【００１２】
更に本発明のボックスカルバートに使用する（Ｅ）骨材は、天然、人工、再生の如何を問わず、その化学成分も含めて、モルタルやコンクリートに使用できるものなら何れのものでも良い。骨材の粒径は制限されないが、好ましくは約２５ｍｍ以下が適当である。コンクリート１０００リットルに対する骨材の配合量は、２０００〜２６００Ｋｇ／ｍ3が好ましい。２０００Ｋｇ／ｍ3未満では弾性係数が低下したり収縮ひび割れが発生し易くなり、２６００Ｋｇ／ｍ3を超えると緻密性や強度が低下することがある。
【００１３】
本発明のボックスカルバートに使用する水の配合量は、例えば使用するセメント種、骨材量等の配合成分やその配合割合によって適値を定められ、一概に規定されるものではないが、通常は、セメント１００重量部に対しおよそ２５〜６０重量部、より好ましくは３５〜５５重量部を目安に使用する。
【００１４】
また、本発明のボックスカルバートには、前記以外の成分も、本発明のボックスカルバートの性状効果を喪失させない範囲で配合使用することができ、例えば、モルタルやコンクリートに使用可能な、スラグ微粉等の潜在水硬性物質、珪石粉、収縮低減剤、防錆剤、防水剤、消泡剤、繊維、顔料、凝結調整剤、増粘剤、ブリージング防止剤、白華防止剤等の混和成分を挙げることができる。
【００１５】
本発明のボックスカルバートの製造方法は、前記（Ａ）〜（Ｅ）の各成分と水、更には必要に応じて他の混和成分を、例えば強制二軸練りミキサやパン型ミキサ等の混合装置に投入し、混練する。各成分の投入量は前記の範囲で行えば良いが、強度低下を起こさせることなく成形型枠への充填性を高めるために、好ましくはスランプフロー値が５０〜８０ｃｍとなるように適宜調整する。混練後の混練物はボックスカルバート用成形型枠に流し込む。ここで使用する型枠の形状寸法は制限されないが、型枠内面にワックス、消泡剤等の離型剤を塗布するのが望ましい。混練物が流し込まれた型枠は凝結開始前に、振動機等を用いて適度な振動を加え、気泡を摘出し、また沈下を防いでおくのが望ましい。次いで、大気中で１〜３時間程度前置き放置した後、蒸気養生処理する。蒸気養生条件はコンクリート製品を製造する上で通常行われている条件であれば特に限定されず、例えば約６５℃で３時間程度蒸気養生すれば良い。養生後は脱型し、水密性を更に確実なものにするため、成形物の内表面をポリマーで覆うことで、本発明のボックスカルバートを得ることができる。使用するポリマーは、常温大気中で実質的に分解又は反応しないものであれば特に限定されなず、吸湿性に乏しく耐水性に優れているものが望ましい。このようなポリマーとしては、例えば天然又は合成ゴムラテックス、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、再乳化形粉末樹脂等が挙げられ、より好ましい具体例としてはアクリル酸エステル系単量体、メタクリル酸エステル系単量体、スチレン系単量体、スチレン系重合体（単独重合体及び共重合体の総称を表す。以下、「重合体」との表記はこれに準ずる。）ジエン系単量体、ジエン系重合体、エチレン酢酸ビニル系重合体等を挙げることができる。該ポリマーで外表面を含む成形物全表面を覆うことは、組織内部に残存する微小含水の乾燥気化を妨げる虞があるので、例えば強制乾燥処理を経たものを除き、好ましくない。成形物内表面をポリマーで覆う方法は何等限定されないが、比較的簡易な方法として、液化又はスラリー化したポリマーを塗布や散布することでポリマー層を付着形成させたり、コンクリート表層に含浸形成させる方法や、前記のようなポリマーからなるフィルムを貼付ける方法が例示される。
【実施例】
【００１６】
［使用材料］ 次のＡ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ２、Ｃ１〜Ｃ２、Ｄ、Ｅ１〜Ｅ２、Ｆから選定される材料を使用した。尚、生石灰粒の粒度調整はボールミル粉砕した中焼生石灰粉末を空気分級機（機種名；ターボクラシファイアＴＣ−１５Ｎ、日清エンジニアリング株式会社製）を用いて行った。
Ａ１；９０μｍ以下の粒子含有率が９９重量％且つ１０μｍ以下の粒子含有率が６３重量％の生石灰粒
Ａ２；９０μｍ以下の粒子含有率が１００重量％且つ１０μｍ以下の粒子含有率が８５重量％の生石灰粒
Ａ３；遊離生石灰５６重量％、エーライト２３重量％、無水石膏２０重量％及び残部不可避不純物を生成相として含有するブレーン比表面積約３０００ｃｍ2／ｇのクリンカ粉砕粒。
Ａ４；９０μｍ以下の粒子含有率が７２重量％の生石灰粒。
Ｂ１；シリカフューム（ＢＥＴ比表面積１５ｍ2／ｇの市販品）
Ｂ２；フライアッシュ微粉（平均粒径２５μｍ、ブレーン比表面積２６００ｃｍ2／ｇ）
Ｃ１；メラミンスルホン酸系減水剤（商品名「マイティ１５０ＶＴ」、花王社製）
Ｃ２；メラミンスルホン酸系減水剤（商品名「マイティ１５０ＶＴ」、花王社製）とポリカルボン酸系減水剤（商品名「１１００Ｎ」、日本シーカ社製）の等重量（固型分換算）混合物。
Ｄ；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）
Ｅ１；細骨材（胎内産川砂、Ｆ．Ｍ．＝３．１０）
Ｅ２；粗骨材（胎内産砕石（Ｆ．Ｍ．＝６．９７）７０重量％と荒川産砕石（Ｆ．Ｍ．＝６．１９）３０重量％の混合物）
Ｆ；スチレン−ブタジエン系共重合体（商品名「ＣＸＢ」、太平洋マテリアル社製）
【００１７】
［混練物の作製と該混練物から作製した硬化試験体の性状］ 前記材料及び水を用い、表１に記す配合量になるようパン型強制ミキサに一括投入し、約２分間混練した。この混練物を使用し、内寸１００×１００×３８５ｍｍの角柱状型枠と直径１００ｍｍ高さ２００ｍｍの円柱状型枠にそれぞれ流し込み、これを温度２０℃で湿度８０％の環境下で２時間前養生した後、毎時約２０℃の昇温速度で６５℃まで加熱し、当該温度で４時間蒸気養生を行い、自然放冷した。放冷後脱型して得た各試験体を、約２０℃の水中で最長材齢１４日まで養生した。養生後の試験体は、角柱状試験体についてはＪＩＳ Ａ １１０６に準じた方法で曲げ強度を測定し、円柱状試験体についてはＪＩＳ Ａ １１０８に準じた方法で圧縮強度を測定した。又、材齢１４日の各試験体表面のポップアウト発生の有無及びひび割れ発生の有無を目視で観察した。更に、材齢１４日の試験体について、２０℃でインプット法により水の浸透係数を測定した。以上の結果を表２に表す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
［ボックスカルバートの製造とその水密特性］ 前記作製した混練物のうち、表１のＭ１を用い、これを内面にワックス系離型剤を塗布した内寸８００ｍｍ×８００ｍｍのボックスカルバート用の型枠に流し込んだ。流し込み１時間後に、振動機で型枠を約１０秒間振動し、約２０℃の大気中で２時間前養生した後、毎時約２０℃の昇温速度で６５℃まで加熱し、当該温度で４時間蒸気養生を行い、自然放冷し、脱型した。脱型後の成形物の内表面全体をエチレン酢酸ビニルで塗布し、１日間２０℃の大気中で乾燥してボックスカルバートを得た。得られたボックスカルバートの内表面から外表面への透水性については、ボックスカルバート内に水を充填し、これを蓄圧タンクを用いて２気圧で６時間加圧し、その間のボックスカルバート外表面への漏水状況を目視で調べた。その結果、漏水は全く見られず、優れた水密性を有していた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％以上の生石灰粒又は遊離生石灰を有効成分とするクリンカ粉砕粒、（Ｂ）ポゾラン反応性物質、（Ｃ）減水剤、（Ｄ）セメント及び（Ｅ）骨材を含有してなるコンクリートの成形物であって、該成形物の内表面がポリマー樹脂で形成されてなるボックスカルバート。
【請求項２】
（Ａ）粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％以上の生石灰粒又は遊離生石灰を有効成分とするクリンカ粉砕粒、（Ｂ）ポゾラン反応物質、（Ｃ）減水剤、（Ｄ）セメント及び（Ｅ）骨材を含有してなる水性コンクリートを成形型枠に充填し、脱型後の成形物の内表面にポリマー樹脂を付着又は含浸させ、次いで養生することを特徴とするボックスカルバートの製造方法。
【請求項１】
（Ａ）粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％以上の生石灰粒又は遊離生石灰を有効成分とするクリンカ粉砕粒、（Ｂ）ポゾラン反応性物質、（Ｃ）減水剤、（Ｄ）セメント及び（Ｅ）骨材を含有してなるコンクリートの成形物であって、該成形物の内表面がポリマー樹脂で形成されてなるボックスカルバート。
【請求項２】
（Ａ）粒径９０μｍ以下の粒子が９０重量％以上の生石灰粒又は遊離生石灰を有効成分とするクリンカ粉砕粒、（Ｂ）ポゾラン反応物質、（Ｃ）減水剤、（Ｄ）セメント及び（Ｅ）骨材を含有してなる水性コンクリートを成形型枠に充填し、脱型後の成形物の内表面にポリマー樹脂を付着又は含浸させ、次いで養生することを特徴とするボックスカルバートの製造方法。
【公開番号】特開２００６−１８１８９５（Ｐ２００６−１８１８９５Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７８６６２（Ｐ２００４−３７８６６２）
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（５０１１７３４６１）太平洋マテリアル株式会社 (307)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（５０１１７３４６１）太平洋マテリアル株式会社 (307)
【Ｆターム（参考）】
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