凝結時間

- 122 -

4.3.3 実験結果および考察

- 123 -

4.3.3.2 前置き養生時間が圧縮強度に及ぼす影響 (1) 各 前 置 き 養 生 時 間 後 の 圧 縮 強 度

図4-16に 前 置 き 養 生 時 間 後 の 圧 縮 強 度 試 験 結 果 は 示 す ． 水 セ メ ン ト 比30%の 場 合 の 前 置 き 養 生 後 の 圧 縮 強 度 は ， 終 結 直 後 の18時 間 で 1.7N/mm²を 示 し ， 養 生 時 間 に 比 例 し て 強 度 は 増 加 し ， そ の 後 ，72時 間 で71.1N/mm²と な っ た ．

水 セ メ ン ト 比40%の 場 合 は ， 終 結 直 後 の12時 間 で4.6N/mm²を 示 し ， 養 生 時 間 に 比 例 し て 強 度 は 増 加 し ，72時 間 で42.1N/mm²と な っ た ．水 セ メ ン ト 比30%の 場 合 と 比 較 す る と ，40%の ほ う が 強 度 増 加 の 割 合 は 緩 や か で あ り ， 水 セ メ ン ト 比30%の 場 合 の 方 が 強 度 発 現 の 直 線 的 で 勾 配 が 大 き か っ た ．な お ，28時 間 程 度 ま で は 水 セ メ ン ト 比40%の 場 合 の 方 が ， 強 度 が 高 く な る の は ， 高 性 能AE減 水 剤 の 添 加 量 の 影 響 で あ る ．

0 10 20 30 40 50 60 70 80

0 12 24 36 48 60 72

圧縮強度(N/mm2 )

前置き養生時間(hrs.) W/C:30%

W/C:40%

図4-16 各前置き養生時間後の圧縮強度

- 124 -

(2) 常圧蒸気養生後の圧縮強度

図4-17に 水 セ メ ン ト 比30%の 場 合 に お け る 各 前 置 き 養 生 時 間 ご と に 実 施 し た 常 圧 蒸 気 養 生 後 の 圧 縮 強 度 試 験 結 果 を 示 す ． そ の 結 果 に よ れ ば ， 圧 縮 強 度 は 前 置 き 養 生 時 間 が6時 間 の 場 合 で16.9N/mm²，12時 間 の 場 合 で65.1N/mm²と な っ た ．3時 間 の 場 合 は 凝 結 固 化 し て お ら ず ， 脱 型 が で き ず 圧 縮 強 度 は 測 定 で き な か っ た た め ，前 置 き 養 生 時 間 が6時 間 の 場 合 の 圧 縮 強 度 を1.00と す る と ，12時 間 の 場 合 で は3.85と 前 置 き 養 生 時 間 が12時 間 ま で は ， 常 圧 蒸 気 養 生 後 の 圧 縮 強 度 が 大 き く 増 進 す る こ と が 認 め ら れ た ．

し か し ， 前 述(1)「 各 前 置 き 養 生 時 間 後 の 圧 縮 強 度 」 で 述 べ た 前 置 き 養 生 後 の 直 線 的 な 強 度 発 現 の 傾 向 と は 異 な り ， 終 結 時 間 以 降 の 強 度 増 進 の 割 合 は 小 さ く ， 前 置 き 養 生12時 間 の 場 合 を1.00と し た 場 合 ， そ れ 以 降 の 前 置 き 養 生 時 間 ご と の 圧 縮 強 度 発 現 率 は ，18時 間 で1.08，36時 間 で1.22， 最 も 前 置 き 養 生 時 間 が 長 い72時 間 の 場 合 で も1.49と な っ た ．

図4-17 各前置き養生時間ごとに実施した

常圧蒸気養生後の圧縮強度(水セメント比30%) 0

20 40 60 80 100

3 6 12 18 24 36 48 72

圧縮強度(N/mm2)

前置き養生時間(hrs.) 前置き養生後

蒸気養生後 W/C：30%

- 125 -

次 に ， 水 セ メ ン ト 比40%の 場 合 に お け る 各 前 置 き 養 生 時 間 ご と に 実 施 し た 常 圧 蒸 気 養 生 後 の 圧 縮 強 度 試 験 結 果 を 図4-18に 示 す ． こ の 結 果 に よ る と ， 圧 縮 強 度 は 前 置 き 養 生 時 間 が3時 間 で43.8N/mm²，24時 間 で 46.5 N/mm²と ，3時 間 か ら24時 間 程 度 ま で は 前 置 き 養 生 時 間 に 関 わ ら ず ほ ぼ 同 等 の 圧 縮 強 度 と な っ た ．

そ の 後 ， 圧 縮 強 度 は 緩 や か に 増 加 し ， 前 置 き 養 生 時 間48時 間 の 場 合 で61.0 N/mm²，72時 間 の 場 合 で63.0N/mm²を 示 し た ． 水 セ メ ン ト 比 が 30%の 場 合 は ， 前 置 き 養 生 時 間 が12時 間 ま で は 急 激 に 圧 縮 強 度 が 増 加 し ， そ れ 以 降 は 緩 や か に 増 加 す る 傾 向 で あ っ た の に 対 し ， 水 セ メ ン ト 比 が40%の 場 合 は ，前 置 き 養 生 が3時 間 か ら24時 間 ま で の 圧 縮 強 度 の 変 化 は 小 さ く ，前 置 き 養 生 時 間 が 短 い3時 間 の 場 合 に 対 し ，最 も 前 置 き 養 生 時 間 が 長 い72時 間 の 場 合 と 比 べ そ の 増 加 の 割 合 は 小 さ か っ た ． そ の 割 合 は ， 前 置 き 養 生 時 間 が3時 間 の 場 合 の 圧 縮 強 度 を1.00と し た 場 合 ， 72時 間 の 圧 縮 強 度 発 現 率 は1.44程 度 で あ っ た ．

0 20 40 60 80 100

3 6 12 18 24 36 48 72

圧縮強度(N/mm2)

前置き養生時間(hrs.) 前置き養生後

蒸気養生後 W/C：40%

図4-18 各前置き養生時間ごとに実施した

常圧蒸気養生後の圧縮強度(水セメント比40%)

- 126 -

そ こ で ，図4 - 1 9に 水 セ メ ン ト 比 が3 0 %の 場 合 と4 0 %の 場 合 に お け る 各 前 置 き 養 生 ご と に 実 施 し た 常 圧 蒸 気 養 生 後 の 圧 縮 強 度 結 果 を ま と め た ．

こ の 結 果 に よ る と ， 水 セ メ ン ト 比 が3 0 %の 場 合 は ， 前 置 き 養 生 時 間 が1 2時 間 ま で の 強 度 増 加 が 大 き い が ， そ れ 以 降 の 強 度 増 加 は 小 さ い ． こ れ に 対 し ， 水 セ メ ン ト 比 が4 0 %場 合 は ， 前 置 き 養 生 時 間 の 短 い3時 間 か ら 最 も 前 置 き 養 生 時 間 が 長 い7 2時 間 ま で の 強 度 増 加 の 割 合 は 緩 や か な 直 線 的 な 増 加 傾 向 で あ っ た ．

こ れ ら は ， 一 般 的 に セ メ ン ト 硬 化 体 の 水 和 初 期 に 常 圧 蒸 気 養 生 を す る と 短 期 強 度 は 増 大 す る が ， 長 期 に お け る 強 度 が 伸 び に く く な る こ と が 一 般 的^{4 - 1 5 )}で あ る こ と か ら ， 本 研 究 に お い て は 水 セ メ ン ト 比 が3 0 %の 場 合 に お い て ，前 置 き 養 生 時 間 が 短 い3時 間 な ら び に1 2時 間 の 場 合 に お い て は ， 同 様 の 挙 動 を 示 し た も の で あ る と 考 え る ．

図4-19 各前置き養生時間ごとに実施した常圧蒸気養生後の圧縮強度

0 20 40 60 80 100

0 12 24 36 48 60 72

圧縮強度(N/mm2)

前置き養生時間(hrs.)

W/C:30%

W/C:40%

- 127 -

(3) オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 後 の 圧 縮 強 度

図4 - 2 0に 水 セ メ ン ト 比3 0 %に お け る 各 前 置 き 養 生 ご と に 実 施 し た オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 後 の 圧 縮 強 度 試 験 結 果 を 示 す ． オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 の 養 生 温 度 が 従 来 の1 8 0Cの 場 合 ， 終 結 後 の 1 8時 間 で 1 6 3 . 6 N / m m²の 圧 縮 強 度 が 認 め ら れ た ．

し か し ， そ れ 以 降 の 大 き な 圧 縮 強 度 増 進 は 認 め ら れ ず ， 前 置 き 養 生 時 間72時 間 の 場 合 の167.9N/ mm²と ほ ぼ 同 等 で あ っ た ． オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 が150Cお よ び130Cの 場 合 は ，18時 間 以 降 も 強 度 の 増 加 が 認 め ら れ ，72時 間 ま で 緩 や か な 強 度 増 進 が 認 め ら れ た ．150Cの 場 合 は36時 間 で159.4N/mm²と ，180Cに 対 し て 約95%の 強 度 発 現 が 認 め ら れ た ．

図4-20 各前置き養生時間ごとに実施した

オートクレーブ養生後の圧縮強度(水セメント比30%) 75

100 125 150 175

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 圧縮強度(N/mm2)

前置き養生時間(hrs.)

180℃

150℃

130℃

終結時間：17時間37分

- 128 -

次 に ，図4-21に 水 セ メ ン ト 比40%に お け る 各 前 置 き 養 生 時 間 ご と に 実 施 し た オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 後 の 圧 縮 強 度 試 験 結 果 を 示 す ． オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度180Cの 場 合 は ，終 結 直 後 の12時 間 で100.1N/mm²の 強 度 発 現 が 認 め ら れ た が ， 水 セ メ ン ト 比30%の 場 合 と 同 様 に ， そ れ 以 降 の 圧 縮 強 度 の 増 進 は 認 め ら れ ず ，72時 間 の101.0N/mm²と ほ ぼ 同 等 の 値 と な っ た ． オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 が150C，130Cの 場 合 は ， 水 セ メ ン ト 比30%の 場 合 と は 異 な り ，12時 間 以 降 の 圧 縮 強 度 の 増 加 は 認 め ら れ ず ， 72時 間 の 場 合 と ほ ぼ 同 等 の 値 と な っ た ． 水 セ メ ン ト 比40%の 場 合 は ， 養 生 温 度 に 関 わ ら ず ， あ る 一 定 の 前 置 き 養 生 ま で は 強 度 増 加 が 認 め ら れ る が ， 以 降 は 強 度 増 進 が 認 め ら れ な い 結 果 と な っ た ．

図4-21 各前置き養生時間ごとに実施した

オートクレーブ養生後の圧縮強度(水セメント比40%) 60

70 80 90 100 110 120

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 圧縮強度(N/mm2)

前置き養生時間(hrs.)

180℃

150℃

130℃

終結時間：9時間30分

- 129 - 60

80 100 120 140 160 180

圧縮強度(N/mm2 )

積算温度(℃+10)×h 180℃

150℃

130℃

1000 2000 3000 4000 5000

図4-22 積算温度と圧縮強度(水セメント比30%)

以 上 の 結 果 よ り ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 の 低 温 化 ， つ ま り 実 製 造 で 従 来 行 わ れ て い る オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 が180Cの 場 合 と 圧 縮 強 度 を 得 る た め に は ， 十 分 な 前 置 き 養 生 時 間 の 確 保 が 必 要 で あ る こ と を 示 し て お り ， 終 結 時 間 を 一 つ の 目 安 と す る こ と を 明 ら か に し た ．

(4) 積 算 温 度 と 圧 縮 強 度 の 関 係

図4-22に 水 セ メ ン ト 比30%の 前 置 き 養 生 ，常 圧 蒸 気 養 生 ，オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に よ る 積 算 温 度 と 圧 縮 強 度 の 関 係 を 示 す ． な お ， こ こ で 積 算 温 度 を-10Cを 基 準 温 度 と す る 以 下 の(4.1)に 示 す 積 算 温 度 式^{4 - 1 6 )}で 算 出 し た ．

M = Σ(T＋10)Δt ･･･(4.1) こ こ で ，

M： 積 算 温 度(C・h) T： 部 材 温 度(C)

Δt： 温 度T(C)で あ る 期 間(h)

- 130 -

こ の 結 果 に よ れ ば ， ど の オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 の 場 合 に お い て も ， 積 算 温 度 に 比 例 し て 強 度 は 増 加 し ， 養 生 温 度1 8 0Cの 場 合 ， 2 5 0 0 (C･h )ま で 強 度 増 進 が 認 め ら れ た が ， 養 生 温 度1 5 0Cお よ び 1 3 0Cの 場 合 は3 0 0 0 (C･h )程 度 ま で 強 度 は 増 進 し た ．

次 に ， 図4 - 2 3に 示 す 水 セ メ ン ト 比 が4 0 %の 場 合 ， 養 生 温 度1 3 0C お よ び1 5 0Cの 積 算 温 度 が2 0 0 0 (C･h )程 度 ま で 圧 縮 強 度 は 増 加 し ， 養 生 温 度1 8 0Cの 場 合 も 同 様 に は2 1 0 0 (C･h )程 度 ま で 圧 縮 強 度 は 増 加 し た が ， そ れ 以 降 の 強 度 増 加 が 見 ら れ な か っ た ．

オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 が1 8 0Cの 場 合 ，1 5 0C，1 3 0Cの 場 合 に 比 べ て 同 じ 積 算 温 度 で も 圧 縮 強 度 が 大 き く な る 傾 向 が 顕 著 と な り ，同 一 積 算 温 度 に お い て も 強 度 発 現 性 が 早 い こ と が 認 め ら れ た ． こ れ ら の 結 果 か ら ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 に よ る 高 強 度 の 発 現 は ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 の 温 度 依 存 性 が 高 い こ と を 示 す も の と 考 え ら れ る ．

60 80 100 120 140 160 180

圧縮強度(N/mm2)

積算温度(℃+10)×h 180℃

150℃

130℃

1000 2000 3000 4000 5000

図4-23 積算温度と圧縮強度(水セメント比40%)

- 131 -

4.3.3.3 細孔空隙

図4-24に 水 セ メ ン ト 比30%に お け る 前 置 き 養 生 時 間 と 各 空 隙 量 の 関 係 を 示 す ．な お ，細 孔 空 隙 は ，脱 型 不 可 の 前 置 き 養 生3時 間 の 場 合 を 除 き 前 置 き 養 生 時 間 が 短 い6時 間 ， 終 結 前 の12時 間 ， 終 結 直 後 の18時 間 ， な ら び に 長 時 間 の72時 間 の 場 合 で 測 定 し た ．

図4-24 オートクレーブ養生温度の違いによる細孔空隙分布の変化 (水セメント比30%の場合)

：1-10μm,

：500nm-1μm,

：100-500nm,

：50-100nm,

：10-50nm,

：6-10nm,

：3-6nm,

：1-10μm,

：500nm-1μm,

：100-500nm,

：50-100nm,

：10-50nm,

：6-10nm,

：3-6nm,

：1-10μm,

：500nm-1μm,

：100-500nm,

：50-100nm,

：10-50nm,

：6-10nm,

：3-6nm,

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0

130℃

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0

150℃

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0

前置き養生時間(hrs.) 180℃

6h 12h 18h 72h

6h 12h 18h 72h

6h 12h 18h 72h

空隙量(%)

- 132 -

ま ず ， 前 置 き 養 生 時 間 と 全 空 隙 量 と の 関 係 は ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 が1 3 0C，1 5 0Cの 場 合 で は ， 前 置 き 養 生 時 間 が 長 く な る ほ ど 全 空 隙 は 減 少 し た ． こ れ に 対 し ， オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 が 1 8 0Cの 場 合 は1 2時 間 で6 . 7 %を 示 し ，そ れ 以 降 の 全 空 隙 の 減 少 は 認 め ら れ ず7 2時 間 の 場 合 と ほ ぼ 同 等 で あ っ た ．

次 に ，前 置 き 養 生 時 間 と3 - 6 n mの ゲ ル 空 隙 量 の 関 係 は ，オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 が1 3 0C，1 5 0Cの 場 合 は ， 前 置 き 養 生 時 間 が 長 く な る ほ ど ゲ ル 空 隙 量 の 増 加 す る 傾 向 で あ っ た が ， 養 生 温 度1 8 0C の 場 合 は ，6時 間 か ら7 2時 間 で ゲ ル 空 隙 量 の 増 加 は 認 め ら れ な か っ た ．

こ れ ら の こ と は ，一 般 に 前 置 き 養 生 時 間 を 短 く す る と ，C3Sの 加 速 期 に お け る 反 応 活 性 の 場 を 少 な く す る と 共 に ， 緻 密 な 内 部 水 和 物 層 の 形 成 に よ っ て 以 後 のC aの 拡 散 反 応 が 抑 制 さ れ る^{4 - 1 7 )}． 前 置 き 養 生 時 間 が 長 い 程 ， こ の よ う な 抑 制 に よ る 影 響 が 小 さ く な っ た こ と が 主 因 と な り ，C aの 拡 散 が 十 分 に 行 わ れ ， ゲ ル 空 隙 量 が 増 加 す る と 推 察 し た ． ま た ， ゲ ル 空 隙 量 の 増 加 に よ る 毛 細 管 空 隙 が 充 填 さ れ ， 全 空 隙 量 が 減 少 し た と 推 察 し た ．

ま た ，オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 が1 8 0Cの 場 合 が ，最 も ゲ ル 空 隙 量 が 増 加 し ， 全 空 隙 量 が 減 少 し た の は オ ー ト ク レ ー ブ 養 生 温 度 が 高 い 方 が よ り 良 好 な ポ ゾ ラ ン 反 応^{4 - 1 8 )}を 起 こ し ， セ メ ン ト の 水 和 反 応 で 生 成 す る 水 酸 化 カ ル シ ウ ム と 反 応 し て 強 固 な 結 晶 体( C S H ) を 生 成 し ， 内 部 の 組 織 を よ り 緻 密 に す る こ と が で き か ら と 考 え ら れ る が ， 本 結 果 に よ り1 5 0Cの 場 合 に お い て も 十 分 にC aの 拡 散 が 行 わ れ て い る こ と が 明 ら か と な っ た ．

ドキュメント内 オートクレーブ養生温度の低温化に関する研究 (ページ 130-142)