まとめ

本 章 は ， 実 際 の 製 造 現 場 で 使 用 さ れ て い る オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 装 置 を 用 い て ，従 来 の オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度180°Cの 場 合 と 提 案 し た 新 し い オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 方 法 に よ る 養 生 温 度150°Cの 場 合 に お け る 環 境 負 荷 の 低 減 効 果 の 確 認 をCO2排 出 量 に よ り 比 較 検 討 し た ．そ の 結 果 ， 以 下 に 示 す 知 見 が 得 ら れ た ．

1) 従 来 の オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度180°Cの 場 合 のCO2排 出 量 は 3.66(t-CO2)で あ っ た の 対 し ，提 案 し て い る 養 生 温 度150°Cの 場 合 の CO2排 出 量 は3.00(t-CO2)と ， 約18%のCO2削 減 効 果 が 認 め ら れ た ．

2) オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に よ り 燃 料 コ ス ト は ，CO₂排 出 量 と 同 様 に ， 従 来 の オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度180°Cの 場 合 に 対 し て ，提 案 し て い る 養 生 温 度150°Cの 場 合 で は 約18%の 燃 料 コ ス ト 削 減 が 可 能 で あ る こ と を 示 し た ． し か し こ れ は ， 重 油 使 用 量 か ら 算 出 し たCO₂排 出 量 と 同 様 に 算 出 し た た め で あ り ， 使 用 圧 力 が ， 従 来 の オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 条 件180°Cの 場 合 の1MPaに 対 し て ，提 案 し て い る150°C の オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に お い て は ， 約 半 分 の0.5MPaと な る こ と か ら ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 槽 の 維 持 管 理 費 や メ ン テ ン ス 費 の 削 減 の 効 果 も 考 慮 す れ ば 更 な る 削 減 効 果 が 期 待 で き る ．

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参考文献[第６章]

6-1) 環境省・経済産業省：温室効果ガス排出量算定・報告マニュアル，2013.5.

6-2) 日本ヒューム株式会社：日本ヒューム株式会社苫小牧工場オートクレーブ

養生装置

6-3) 村田二郎：コンクリート技術100講，p.400，(株)山海堂, 1990.

6-4) 丸山武彦，土田伸治，川崎徹：オートクレーブ養生，コンクリート，Vol.32，

No.3，pp.64-65， (社)コンクリート工学協会，1994.

6-5) 経済産業省資源エネルギー庁･省エネルギーセンター：改正 省エネ法の概

要パンフレット，2010．

6-6) 向井憲一：温室効果ガスの算定と報告－工場又は事務所その他の事業所の

排出量について，財団法人省エネルギーセンター，2011.

6-7) 資源エネルギー庁独立行政法人経済産業研究所：「統合エネルギー統計の解

説」，2010．

6-8) 環境省：「2008年度(平成20年度)の温室効果ガス排出量(確定値)について (お知らせ)」(2010).

6-9) 経済産業省･環境省令，経済産業省･環境省令第三号 特定排出者の事業活動

に 伴 う 温 室 効 果 ガ ス の 排 出 量 の 算 定 に 関 す る 省 令 ， 最 終 改 正 平 成 22 年 3 月 31 日 ．

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第７章

総 括

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本 論 文 は ，こ れ ま で に 研 究 例 の な い 地 中 杭 を は じ め と し た コ ン ク リ ー ト 二 次 製 品 を 対 象 と し た オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に よ る 高 強 度 化 要 因 の 解 明 と ，養 生 温 度 を180°Cと す る 現 行 の オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 の 低 温 化 に よ り 環 境 へ の 負 荷 を 低 減 す る 新 し い オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 方 法 の 提 案 の 二 つ を 目 的 と し た 実 験 検 討 を 行 っ た も の で あ る ． 各 章 で 得 ら れ た 結 論 を 以 下 に ま と め る ．

第1章 「 緒 論 」 で は ， 研 究 の 背 景 な ら び に 既 往 の 研 究 に お い て ， 現 代 の オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に よ る 高 強 度 コ ン ク リ ー ト の 製 造 方 法 か ら ， 約50年 前 に 総 説 さ れ た オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に よ る コ ン ク リ ー ト の 高 強 度 化 理 論 に 関 し て ， そ の 詳 細 に つ い て 述 べ 本 研 究 の 意 義 を 明 確 に し た ． そ し て ， こ れ ま で に 研 究 例 の な い 地 中 杭 を は じ め と し た コ ン ク リ ー ト 二 次 製 品 を 対 象 と し た オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に よ る 高 強 度 化 要 因 の 解 明 と ， 現 行 の オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 の 低 温 化 に よ り 環 境 へ の 負 荷 を 低 減 す る 新 し い オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 方 法 の 提 案 の 二 つ を 目 的 と す る 本 研 究 論 文 の 目 的 を 述 べ た ． さ ら に ， 本 論 文 の 概 要 な ら び に 構 成 を 示 し た ．

第2章「 け い 石 微 粉 末 を 用 い た オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に よ る 強 度 の 発 現 性 」 で は ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 を 低 温 化 し て も 従 来 の 養 生 温 度 180°Cの オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 の 場 合 と 同 等 の 高 強 度 が 得 ら れ る 最 適 な 材 料 選 定 を 導 く こ と に 主 眼 を 置 い た 基 礎 的 な 実 験 検 討 を 行 っ た ． 具 体 的 に は ， ケ イ 酸 源 と し て 汎 用 的 な 比 表 面 積4000cm²/g程 度 の 「 け い 石 微 粉 末 」を 混 和 し ，オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 が 従 来 の 養 生 温 度180C の 場 合 と30C低 温 化 し た150Cの 場 合 の 強 度 の 発 現 性 の 比 較 を 圧 縮 強 度 試 験 に よ り 確 認 し た ． さ ら に ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に よ る 高 強 度 化 に は 必 須 と さ れ る11Å Tobermoriteの 生 成 確 認 に 関 す る 検 討 を 粉 末X線 回 折 に よ り 行 っ た ．

そ の 結 果 ， ケ イ 酸 源 と し て 比 表 面 積4000cm²/g程 度 の け い 石 微 粉 末 を 用 い た 場 合 ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に よ る 強 度 の 発 現 性 を 得 る た め に は ，従 来 の オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 条 件 と な る180Cの 養 生 温 度 が 必 要

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で あ る こ と を 示 し た ． つ ま り ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 の 低 温 化 に は ， 従 来 の オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 が ，180C以 下 の 場 合 で も 反 応 す る 高 活 性 な ケ イ 酸 源 の 選 定 が 必 要 で あ る こ と を 明 ら か に し た ． さ ら に ， 本 実 験 条 件 に お い て は ，け い 石 微 粉 末 置 換 率25%以 上 の 場 合 は 過 剰 添 加 に よ る 強 度 低 下 を 起 こ し た こ と か ら ， 高 活 性 な ケ イ 酸 源 の 選 定 に 加 え ， そ の 反 応 性 を 考 慮 し た ケ イ 酸 源 の 添 加 量 も 考 慮 す る 必 要 性 を 明 ら か に し た ．

ま た ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に よ る 高 強 度 化 に は 必 須 条 件 と さ れ る 11Å Tobermoriteの 生 成 確 認 の 検 討 に お い て は ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に よ る 強 度 の 発 現 が 顕 著 に 認 め ら れ た 従 来 の 養 生 条 件180Cの 場 合 の お い て も ，11Å Tobermoriteの 生 成 は 認 め ら れ な か っ た ． こ の こ と か ら ，11Å Tobermoriteよ り も 結 晶 性 の 低 いCSH等 の 水 和 物 に も 着 目 し た 検 討 が 必 要 で あ る こ と を 示 し た ．

第3章「 シ リ カ フ ュ ー ム 混 入 プ レ ミ ッ ク ス 粉 末 を 用 い た オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 の 低 温 化 」で は ，第2章 の 結 果 よ り ，「 比 表 面 積4000cm²/g 程 度 の け い 石 微 粉 末 を 用 い た 場 合 ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 が 従 来 の 養 生 温 度180°Cで は 反 応 す る が ， そ れ 以 下 の 養 生 温 度150°Cで は 反 応 し な い 」 こ と を 示 し た ． さ ら に ，「 養 生 温 度180°Cの 場 合 に お い て も け い 石 微 粉 末 の 過 剰 添 加 は ， 圧 縮 強 度 を 低 下 さ せ る 」 こ と を 示 し た ． そ こ で 第3章 で は ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 が 従 来 の 養 生 温 度180°C以 下 で も 反 応 す る ケ イ 酸 源 の 選 定 を 目 的 と し て ， 高 活 性 な シ リ カ 質 混 和 材 で あ る シ リ カ フ ュ ー ム が 予 め 混 合 さ れ て い る 「 シ リ カ フ ュ ー ム 混 入 プ レ ミ ッ ク ス 粉 末 」 を 用 い た 実 験 を 行 っ た ．

そ こ で ま ず ， シ リ カ フ ュ ー ム 混 入 プ レ ミ ッ ク ス 粉 末 で 作 製 し た モ ル タ ル を 用 い て ，オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 が 従 来 の 養 生 温 度180Cの 場 合 と30C低 温 化 し た150Cの 場 合 の 圧 縮 強 度 の 比 較 検 討 を 行 っ た ．そ の 結 果 ， 従 来 の 養 生 温 度180Cの 圧 縮 強 度 に 対 す る150Cの 場 合 の 相 対 圧 縮 強 度 は 約90%で あ り ， 養 生 温 度 が 従 来 の 180Cの 場 合 と30C低 温 化 し た150Cの 場 合 で ほ ぼ 同 等 の 圧 縮 強 度 が 得 ら れ た ．こ れ ら の こ と か ら ， プ レ ミ ッ ク ス 粉 末 に 混 入 さ れ て い る シ リ カ フ ュ ー ム が ， オ

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ー ト ク レ ー ブ 養 生 の 低 温 化 に は 有 効 と な る こ と を 示 し た ．

次 に ， 養 生 温 度 が 従 来 の180Cの 場 合 と30C低 温 化 し た150Cの 場 合 で ほ ぼ 同 等 の 圧 縮 強 度 が 得 ら れ た シ リ カ フ ュ ー ム 混 入 プ レ ミ ッ ク ス 粉 末 を 用 い て ， さ ら な る 高 強 度 化 を 目 的 と し て ， 前 置 き 養 生 の 養 生 時 間 お よ び オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 と 時 間 に 着 目 し 検 討 を 行 っ た ． 前 置 き 養 生 時 間 に 関 す る 検 討 を 行 っ た 結 果 ， ケ イ 酸 源 に シ リ カ フ ュ ー ム を 用 い る こ と で 従 来 の 前 置 き 養 生 時 間3時 間 の 場 合 で も ，オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 を 低 温 化 し て も 十 分 な 圧 縮 強 度 は 得 ら れ る が ， 前 置 き 養 生 時 間 を 十 分 に 確 保 す る こ と で ， 従 来 の 養 生 温 度180Cと150Cの 圧 縮 強 度 の 差 は 小 さ く な り ， 前 置 き 養 生 時 間72時 間 の 場 合 で 同 等 の 圧 縮 強 度 が 得 ら れ る こ と を 明 ら か に し た ． つ ま り ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 の 低 温 化 に は ， 前 置 き 養 生 時 間 の 確 保 が 有 効 な 手 段 の 一 つ と な る こ と を 示 し た ． 次 に ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 と 養 生 時 間 に 関 す る 検 討 に お い て は ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 の 養 生 温 度130Cお よ び 110Cの 低 温 度 領 域 で は ，圧 縮 強 度 は 大 き く 低 下 す る が ，同 養 生 温 度 の 場 合 で も オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 時 間 を 長 く す る こ と で ，従 来 の180C の 場 合 と 同 等 の 圧 縮 強 度 を 得 る こ と を 明 ら か に し た ．こ の こ と か ら ， 圧 縮 強 度 に 限 定 し た 場 合 ，養 生 温 度130C-0.27MPaの 場 合 で も 十 分 な 圧 縮 強 度 が 得 ら れ ，50Cの 低 温 化 を 可 能 と す る が ， 本 研 究 の 目 的 の 一 つ で あ る 環 境 負 荷 の 低 減 の 観 点 か ら ， 長 時 間 に よ る 化 石 燃 料 の 消 費 量 や 製 造 工 程 へ 及 ぼ す 影 響 を 考 慮 す る 必 要 が あ る こ と を 示 し た ．

な お ， こ れ ら 種 々 の 検 討 に お い て ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に よ る 高 強 度 化 に は 必 須 条 件 と さ れ る11 Å Tob er morit eの 生 成 確 認 に 関 す る 検 討 を 水 銀 圧 入 式 ポ ロ シ メ ー タ ー に よ る 細 孔 空 隙 の 測 定 ， な ら び に 粉 末X線 回 折 ，走 査 型 電 子 顕 微 鏡 に よ る 生 成 水 和 物 の 形 態 観 察 を 行 っ た 結 果 ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に よ る 圧 縮 強 度 の 向 上 は ， 水 熱 反 応 の 進 行 に よ っ て ゲ ル 空 隙 が 増 加 し ， 全 空 隙 量 が 減 少 す る 緻 密 化 に よ る も の で あ る こ と を 明 ら か に し た ．そ し て ，11ÅTobermoriteの 生 成 は オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に よ る 高 強 度 化 の 必 須 条 件 で は な く ，C S Hの 生 成 だ け で も 非 常 に 高 い 強 度 を 発 現 す る こ と を 明 ら か に し た ．

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第4章「 シ リ カ フ ュ ー ム を 用 い た オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 の 低 温 化 」で は ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 の 低 温 化 に よ る 高 強 度 コ ン ク リ ー ト の 作 製 条 件 の 最 適 化 を 目 的 と し た 検 討 を 行 っ た ． 具 体 的 に は ， 水 セ メ ン ト 比 お よ び シ リ カ フ ュ ー ム の 添 加 量 の 違 い が ， 圧 縮 強 度 に 及 ぼ す 影 響 に つ い て 検 討 ， な ら び に コ ン ク リ ー ト の 凝 結 時 間 に 着 目 し た 前 置 き 養 生 時 間 に 関 す る 検 討 を 行 っ た ．こ れ ら を 検 討 し た 理 由 は ，第3章 で 得 ら れ た 知 見 が 「(公 社)土 木 学 会 編 超 高 強 度 繊 維 補 強 コ ン ク リ ー ト の 設 計・施 工 指 針(案)」に 準 拠 し た 標 準 材 料 と な る シ リ カ フ ュ ー ム 混 入 プ レ ミ ッ ク ス 粉 末 を 用 い た 結 果 で あ り ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 の 低 温 化 の 技 術 の 実 製 造 現 場 へ の 適 用 に は ， 水 セ メ ン ト 比 や シ リ カ フ ュ ー ム の 添 加 量 な ど の 配 合 条 件 の 導 入 が 必 要 と な る た め で あ る ． さ ら に ，第3章 で は「 前 置 き 養 生 時 間 の 確 保 が 有 効 な 手 段 の 一 つ と な る こ と 」 を 示 唆 し て お り ， さ ら に ， 硬 化 初 期 に 高 温 履 歴 を 受 け る と セ メ ン ト 硬 化 体 の 強 度 増 進 に 影 響 が あ る と の 既 往 の 研 究 に よ り ， コ ン ク リ ー ト の 凝 結 時 間 に 着 目 し 検 討 を 行 っ た ． な お ， こ れ ら の 検 討 は ， 圧 縮 強 度 試 験 に 加 え ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に よ る 高 強 度 の 発 現 要 因 に 関 す る 検 討 と し て ， 水 銀 圧 入 式 ポ ロ シ メ ー タ ー に よ る 細 孔 空 隙 の 測 定 ，な ら び に 粉 末X線 回 折 ，走 査 型 電 子 顕 微 鏡 に よ る 生 成 水 和 物 の 形 態 観 察 を 行 っ た ．

こ れ ら を 検 討 し た 結 果 ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 の 低 温 化 に 最 適 な 配 合 条 件 は ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に よ る 高 強 度 化 の 要 因 の 一 つ で あ る ゲ ル 空 隙 量 の 増 加 が ，シ リ カ フ ュ ー ム の 添 加 率 が10%と20%で 大 き な 変 化 を 示 さ な い こ と ， さ ら に 実 製 造 に お け る 製 造 コ ス ト も 考 慮 す れ ば ，シ リ カ フ ュ ー ム の 添 加 率 は セ メ ン ト 質 量 比10%以 上 と し ，水 セ メ ン ト 比30%と す れ ば 良 い こ と を 示 し た ． そ し て ， 前 置 き 養 生 時 間 は ， コ ン ク リ ー ト の 終 結 時 間 以 上 と し ，オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 を150C と す る 新 し い 低 温 オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 方 法 を 提 案 し た ． 次 に ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 の 低 温 化 を 可 能 と す る 高 強 度 の 発 現 は ， シ リ カ フ ュ ー ム の 添 加 に よ るCSHの 生 成 を 主 因 と す る ゲ ル 空 隙 量 の 増 加 ， な ら び に 全 空 隙 量 が 減 少 し た こ と で あ る こ と を 示 し た ． ま た ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 の 温 度 変 化 が ， ゲ ル 空 隙 量 す な わ ちCSH生 成 量 の 変 化 に