JP7477954B2

JP7477954B2 - コンクリート圧送方法

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Publication number: JP7477954B2
Application number: JP2019189208A
Authority: JP
Inventors: 康一郎佐藤; 恵司春見; 雅成武田
Original assignee: TAKE CITE CO.,LTD; Asahi Kasei Advance Corp
Current assignee: TAKE CITE CO.,LTD; Asahi Kasei Advance Corp
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2024-05-02
Anticipated expiration: 2039-10-16
Also published as: JP2021062570A

Description

本発明は、コンクリート圧送方法に関する。

固まる前のフレッシュコンクリート（以下、単に「コンクリート」ともいう。）は、セメント、水、細骨材、粗骨材及び必要に応じて加える混和材料の混合物であり、液体としての性質と固体としての性質を併せ持っている。圧送する際には、フレッシュコンクリートは鋼管内で固体栓を形成し、管内壁と摩擦を生じながら圧送される。この際に、主に粗骨材が鋼管の中心に位置し、主に水やセメントペーストが鋼管の内壁側に位置し、内壁側に位置する水等が圧送の際に生じる摩擦抵抗を緩衝しつつ圧送が進行する。コンクリートの圧送性は、その種類などによって異なる。例えば、水分量が少ないなど粘性が高いものは摩擦抵抗が大きく鋼管の閉塞につながり、水分量が多いものは固体と液体が分離しやすく鋼管の閉塞や圧送されたコンクリートの品質低下を生じさせやすくなる。

一般的に、フレッシュコンクリートの圧送には、鋼管が用いられる（例えば、特許文献１参照）。鋼管は必要に応じてジョイントで接続され、任意の打設場所までフレッシュコンクリートを圧送する。直管である鋼管は、長さが１、２、３ｍ程度であり、鋼管の耐圧性能が高いほど管壁が厚くなり重くなる。例えば、高圧用の３ｍの鋼管の場合、その重さは６５ｋｇほどになる。そのため、工事現場では一つの鋼管を複数人で扱うことが必要となる。

特開2019-085741号公報

鋼管を用いてフレッシュコンクリートを圧送する場合には、圧送開始に先立ち、圧送管内の潤滑性の保持とコンクリートの品質を確保するために先送り材を用いる。先送り材には、水、セメントペースト、モルタルなどが使用される。また、高強度コンクリートなどを圧送する場合には、同様の配合で粗骨材を抜いたものを使用することもある。先送り材を用いずにフレッシュコンクリートの圧送を開始すると、フレッシュコンクリート中のペースト分が圧送管内に付着し、次第にフレッシュコンクリートの先頭部分が砂利っぽくなり、摩擦抵抗が増大し、最終的には配管の閉塞をもたらす。

先送り材の必要量は、圧送管の径と長さによって定められ、圧送距離が長いほど多量の先送り材が必要となる。先送り材を使用する場合には、まず先送り材を圧送し、先送り材が適切に圧送できると、次にフレッシュコンクリートを圧送する。先送り材は、圧送開始時のコンクリートに混入し、コンクリートの強度や品質に影響を及ぼすため。そのため、圧送管から排出された先送り材や、先送り材が混入したコンクリートは廃棄される。

圧送管を閉塞させずにフレッシュコンクリートを圧送するためには先送り材は必要であるものの、先送り材の使用は多量の廃棄物を生じさせるという問題がある。そのため、先送り材を使用せずにフレッシュコンクリートを圧送する方法が望まれている。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、先送り材を必要としないコンクリート圧送方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した。その結果、超高分子量ポリエチレンの円筒体を用い、端部に所定の構造を有するコンクリート圧送管であれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、以下のとおりである。
〔１〕
内面に先送り材が付着していない、一の又は複数連結したコンクリート圧送管の一端からコンクリートを圧送する工程と、
圧送した前記コンクリートの前記コンクリート圧送管内の位置を前記コンクリート圧送管の外側から目視により確認する工程と、
前記コンクリート圧送管の他端から前記コンクリートを排出する工程と、を有し、
前記コンクリート圧送管として、金属管を有しない樹脂からなるコンクリート圧送管を用いる、
コンクリート圧送方法。
〔２〕
前記コンクリートの圧送圧が、０．０１～３０ＭＰａである、
〔１〕に記載のコンクリート圧送方法。
〔３〕
前記コンクリート圧送管による前記コンクリートの圧送距離が、１０～１９００ｍである、
〔１〕又は〔２〕に記載のコンクリート圧送方法。
〔４〕
前記コンクリートが、セメント、粗骨材、細骨材、水、混和剤、繊維、粉体材料を、求められる性能に合わせて、組み合わせた物からなる、
〔１〕～〔３〕のいずれか一項に記載のコンクリート圧送方法。
〔５〕
前記コンクリート圧送管が、樹脂の円筒体である、
〔１〕～〔４〕のいずれか一項に記載のコンクリート圧送方法。

本発明によれば、先送り材を必要としないコンクリート圧送方法を提供することができる。

本実施形態のコンクリート圧送管を円筒の中心線で切断した断面図である。本実施形態のコンクリート圧送管の使用時において、内部のコンクリートが視認できるイメージを示す図である。

以下、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」という。）について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

〔コンクリート圧送方法〕
本実施形態のコンクリート圧送方法は、内面に先送り材が付着していない、一の又は複数連結したコンクリート圧送管の一端からコンクリートを圧送する工程と、圧送した前記コンクリートの前記コンクリート圧送管内の位置を前記コンクリート圧送管の外側から目視により確認する工程と、前記コンクリート圧送管の他端から前記コンクリートを排出する工程と、を有し、前記コンクリート圧送管として、金属管を有しない樹脂からなるコンクリート圧送管を用いる。

従来、コンクリートの圧送には鋼管などの金属管が用いられてきた。これは、圧送されるコンクリートが重く、圧送には相応の圧力が必要であることから、安全な圧送には金属管が適していると考えられているからであると推察される。

しかしながら、金属管はコンクリートの圧送に適したものとはいえないことが分かってきた。例えば、金属管は一つ一つが重く、複数の作業員で事故が起こらないよう注意して取り扱う必要がある。そのため、作業の安全性と現場の作業工数の点から課題がある。

また、金属管とコンクリートの動摩擦係数は比較的に高いため、通常は先送り材を用いて金属管にコンクリートを送り込むが、先送り材の廃材量は多量であり、先送り材を使用する工数の削減がでず、また、先送り材の多量の廃棄コストを削減することができない。その上、動摩擦係数が高いことに起因して、圧送中にコンクリートの成分が分離し、圧送管出口から排出されるコンクリート組成が変動しやすい。このような変動が生じると建築物の強度等に大きな影響があるため、組成が変動したコンクリートは廃棄しなければならないため廃棄コストがさらに膨大になる。

さらに、金属管ではその内部を視認することが不可能であるため、コンクリートがコンクリート圧送管のどの位置まで到達したのかをすぐに確認することができず、コンクリートがコンクリート圧送管の途中で詰まり閉塞を生じていることに気が付くことができない。このような閉塞が生じると、コンクリート圧送管の破裂による事故が生じるほか、工数をかけて配置したコンクリート圧送管を破棄し、再配置させる必要があるため、作業が大幅に遅れる可能性がある。さらに、閉塞等が生じた場合の金属管の破裂は、予想できない位置で突然生じることも、作業上の危険性を増大させる。

これに対して、本実施形態のコンクリート圧送管は、従来の鋼管などの金属管を備えない樹脂からなるコンクリート圧送管を用いる。鋼管などの金属管を備えないことにより、重く、取り扱い性に問題のあるコンクリート圧送管とは異なり、軽く、作業現場においてより安全に取り扱うことのできるコンクリート圧送管を実現することができる。

また、本実施形態のコンクリート圧送管は、樹脂からなるコンクリート圧送管を用いることで、先送り材を使用する必要がない。そのため、先送り材を使用する工程自体を削減できるほか、先送り材の使用及び廃棄コストを大幅に削減することが可能である。また、圧送中にコンクリートの成分が分離することも抑制することができ、組成が変動したコンクリートの破棄にかかるコストも大幅に削減することができる。

その上、本実施形態においては、樹脂からなるコンクリート圧送管を用いることにより、円筒体内の内容物の視認性も確保することが可能となる。これにより、仮に、コンクリートがコンクリート圧送管の途中で詰まっていた場合でも、閉塞をいち早く確認することが可能となり、破裂事故を抑制することができる。その上、樹脂円筒体は、内圧が高くなると破損する前に目視ですぐにわかる程度に外側に膨れる。これにより、現場の作業員は破裂する可能性のある位置をすぐに認識することができ、適切に退避することが可能となる。以下、本実施形態のコンクリート圧送方法について詳説する。

〔圧送工程〕
圧送工程は、内面に先送り材が付着していない、一の又は複数連結したコンクリート圧送管の一端からコンクリートを圧送する工程である。本実施形態の方法では、圧送にあたり先送り材を使用しない。そのため、内面に先送り材が付着していない状態で、コンクリート圧送管の一端からコンクリートを圧送する。

コンクリートの圧送圧は、好ましくは０．０１～３０ＭＰａである。圧送工程中の圧送圧は一定である必要はなく、上記範囲内で変動してもよい。また、コンクリート圧送管によるコンクリートの圧送距離は、好ましくは１０～１９００ｍである。圧送距離は現場によって異なるが、本実施形態の方法によれば、このような圧送距離であっても、安定してコンクリートを圧送することができる。

本実施形態の方法により、圧送するコンクリートの種類は特に制限されないが、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、高炉セメント、及びフライアッシュセメント、繊維補強コンクリート、軽量コンクリート、富配合コンクリート、貧配合コンクリート、高強度コンクリート、又は高流動コンクリートなどが挙げられる。

各コンクリートは、種類によっても圧送がしやすいものと、圧送しにくいものに、定性的に分類できるが、同じ種類の中でも組成によって、圧送がしやすいものと、圧送しにくいものがある。本実施形態の方法は、上記の中でも圧送し難いものでも先送り材を用いなくとも圧送することが可能であるため、いずれのコンクリートの圧送に対しても好適に用いることができる。なお、コンクリートとしては、一般に知られているものを用いることができ、例えば、セメント、粗骨材、細骨材、水、混和剤、繊維、粉体材料を、求められる性能に合わせて、組み合わせた物が挙げられる。

〔確認工程〕
確認工程は、圧送したコンクリートのコンクリート圧送管内の位置をコンクリート圧送管の外側から目視により確認する工程である。本実施形態においては、金属管を有しないコンクリート圧送管を用いることにより、円筒体内の内容物の視認性も確保することが可能となる。これにより、仮に、コンクリートがコンクリート圧送管の途中で詰まっていた場合でも、閉塞をいち早く確認することが可能となり、破裂事故を抑制することができる。また、確認工程は、圧送したコンクリートのコンクリート圧送管において破裂する可能性のある位置をコンクリート圧送管の外側から目視により確認してもよい。本実施形態で用いるコンクリート圧送管は内圧が高くなると破損する前に目視ですぐにわかる程度に外側に膨れる。これにより、現場の作業員は破裂する可能性のある位置をすぐに認識することができ、適切に退避することが可能となる。

〔排出工程〕
排出工程は、コンクリート圧送管の他端からコンクリートを排出する工程である。

〔コンクリート圧送管〕
コンクリート圧送管として、金属管を有しない樹脂からなるコンクリート圧送管を用いる、図１に、本実施形態で用いるコンクリート圧送管を円筒の中心線で切断した断面図を示す。コンクリート圧送管１０は、金属管を有さず、樹脂からなる円筒体１を有し、その両端にジョイントで結合するためのフランジ２を有していてもよい。本実施形態のコンクリート圧送管１０は、樹脂からなる円筒体を用いることにより、使用中において、円筒体内の内容物（コンクリート３）の視認性も確保することが可能となる（図２）。以下、樹脂の円筒体であるコンクリート圧送管について説明する。

（樹脂組成）
コンクリート圧送管を構成する樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂が挙げられる。また、当該樹脂には、紫外線吸収剤などの添加材が添加されていてもよい。

熱可塑性樹脂としては、特に制限されないが、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアリレート、液晶ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、エチレン酢酸ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル－スチレン共重合体樹脂、ポリメチルメタアクリレート、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、フッ素系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルファイドなどが挙げられる。

また、熱硬化性樹脂としては、特に制限されないが、例えば、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アリル樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。

これらの中でも、賦形性、二次加工性等の観点から熱可塑性樹脂が好ましい。更に熱可塑性樹脂の中でも、安価であること、耐薬品性に優れること、加工性に優れること、素材の吸湿性・吸水性が低いこと等から、ポリエチレン、ポリプロピレンに代表されるポリオレフィン系樹脂が好ましい。

ポリオレフィン系樹脂としては、特に制限されないが、例えば、エチレンの単独重合体；エチレンとプロピレン、ブテン－１、ヘキセン－１、オクテン－１のような１種以上のα－オレフィンとの共重合体；エチレンと酢酸ビニル、アクリル酸、メタアクリル酸、アクリル酸エステル、メタアクリル酸エステルなどとの共重合体；プロピレンの単独重合体；プロピレンとエチレン、ブテン－１の様な１種以上のα－オレフィンとの共重合体等が挙げられる。

ポリオレフィン系樹脂の中でも、安価であること、摩擦係数が小さいこと、成形後の加工性に優れること、耐薬品性に優れること、素材自身の吸湿吸水性が低いこと等の理由から、ポリエチレンが最も好ましい。

ポリエチレンの密度は、好ましくは８９０～９７０ｋｇ／ｍ³であり、より好ましくは９１０～９６０ｋｇ／ｍ³であり、さらに好ましくは９２０～９５０ｋｇ／ｍ³である。密度が８９０ｋｇ／ｍ³以上であることにより、円筒体の剛性がより向上する傾向にある。また、密度が９７０ｋｇ／ｍ³以下であることにより、取扱い性がより向上する傾向にある。ここで、ポリエチレンの密度は、ＪＩＳＫ７１１２：１９９９に準拠し、密度勾配管法（２３℃）により測定して得ることができる。

また、ポリエチレンの粘度平均分子量は、好ましくは１００万～１０００万であり、より好ましくは２００万～１０００万であり、さらに好ましくは３００万～１０００万である。ポリエチレンの粘度平均分子量が上記範囲内であることにより、耐摩耗性がより向上し、高い圧送圧に耐えうる十分な強度が得られる傾向にある。なお、上記のような粘度平均分子量を有するポリエチレンを、本実施形態においては「超高分子量ポリエチレン」という。

粘度平均分子量は、例えば、以下に示す方法によって求めることができる。まず、ポリエチレンをデカリン（デカヒドロナフタレン）に溶解させ、濃度の異なる複数の溶液を作成する。それらの溶液を１３５℃の恒温槽で、ウベローデタイプの粘度計を用いて、それぞれの還元粘度（ηｓｐ／Ｃ）を求める。濃度（Ｃ）とポリマーの還元粘度（ηｓｐ／Ｃ）の直線式を導き、濃度０に外挿した極限粘度（［η］）を求める。この極限粘度（［η］）から以下の式に従い、粘度平均分子量（Ｍｖ）を求めることができる。
Ｍｖ＝５．３４×１０⁴×［η］^1.49

特に、樹脂として超高分子量ポリエチレンを用いることで、円筒体の内面の動摩擦係数を０．０７～０．１５程度に調整することができ、また、２５ＭＰａ耐水圧試験に耐えうる構成とすることが可能で、円筒体の２ｍｍ厚試験片当たりの透過率を１０％以上、円筒体の内面の接触角を６０°以上とすることができる。これにより、先送り材の使用はより不要となり、閉塞が生じにくく、排出されるコンクリート成分の変動をより抑制することができるほか、コンクリートの圧送に十分な機械強度を有し、内容物の視認性もより向上する。傾向にある。

コンクリート圧送管は、原料樹脂が密度及び／又は粘度平均分子量等が異なるポリエチレンの混合原料であっても良く、ポリエチレンとポリエチレン以外の原料樹脂との混合原料であっても良い。

また、本実施形態のコンクリート圧送管は、本実施形態の効果を損なわない範囲で、熱安定剤、紫外線吸収剤、着色顔料、難燃剤等の各種添加剤を樹脂に添加してもよい。

〔外形〕
本実施形態の円筒体は、金属管を備えない樹脂製の管からなるものである。円筒体の構成としては、樹脂製の管からなり、多層の樹脂層からなる多層管や、単層の樹脂層からなる管に任意の内層を設けた多層管の他、単層の樹脂層からなる単層管が挙げられる。この中でも単層管であることが好ましい。

円筒体の外径、内径、及び厚さは、従来のコンクリート圧送管に用いられる大きさであれば特に制限されない。例えば、最大外径Ｒは、好ましくは１００～２５０ｍｍであり、より好ましくは１１０～２４０ｍｍであり、さらに好ましくは１２０～２３０ｍｍである。円筒体の内径ｒは、好ましくは７０～１７０ｍｍであり、より好ましくは８０～１６０ｍｍであり、さらに好ましくは９０～１５０ｍｍである。このような円筒体を用いることで、大小さまざまな固形分を含むコンクリートを効率的に比較的多量に圧送することができ、圧送性能がより向上する傾向にある。

さらに、円筒体の厚さ（Ｒ－ｒ）／２は、好ましくは５～２０ｍｍであり、より好ましくは７．５～１７．５ｍｍであり、さらに好ましくは１０～１５ｍｍである。このような円筒体を用いることで、コンクリート圧送官の寿命がより長くなる傾向にある傾向にある。

また、円筒体の長さについても、従来のコンクリート圧送管に用いられる大きさであれば特に制限されない。例えば、円筒体の全長Ｌｗは、好ましくは０．３～４ｍであり、より好ましくは０．５～３．７ｍであり、さらに好ましくは０．７５～３．５ｍである。

以下、本発明を実施例及び比較例を用いてより具体的に説明する。本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。

＜圧送試験の方法＞
コンクリートポンプ車に、実施例又は比較例のコンクリート圧送管をそれぞれジョイントで１０本ずつ接続して、表１に記載の条件下でコンクリートの圧送試験を行った。なお、圧送したコンクリートとしては、普通コンクリートを用いた。また、先送り材を使用する場合、その先送り材としては、モルタルを用いた。先送り材は、コンクリート圧送に先立ってコンクリート圧送管に１０００ｋｇ導入し、コンクリート圧送管の他端から先送り材を排出することで、コンクリート圧送管の内面に付着させた。
ポンプ車からコンクリートを圧送管に供給し、初期圧１．５ＭＰａ、速度１０ｍ³／ｈで２００ｍ³圧送したときの圧送状態を観察した。

＜圧送状態＞
表１に記載の条件で、２００ｍ³圧送するまでに圧送管内に閉塞が発生するかを確認し圧送状態を評価した。閉塞が発生しなければ「良好」、閉塞により圧送完了できなければ「閉塞：とした。

＜コンクリ通過位置の目視確認＞
圧送試験において、晴天下、コンクリート圧送管の外から目視にて内部のコンクリートの位置確認を行い、視認性を評価した。

＜液漏れ＞
表１に記載の条件で、２００ｍ³圧送するまでに、コンクリート圧送管の接続部であるジョイントからのコンクリートの液漏れが生じているかについて確認し、液漏れしているか否かを評価した。

＜排出されるコンクリートの性状＞
表１に記載の条件で、２００ｍ³圧送するまでに、排出されるコンクリートの組成に変動があるか否かを確認し、排出されるコンクリートの性状について評価した。

＜破裂予測・胴膨れ＞
表１に記載の条件で、５０００ｍ³圧送するまでに、コンクリート圧送管の胴部に膨らみが発生しているかについて確認した。膨らみの発生を目視できたときは、圧送を継続して当該箇所が破裂するまでの圧送量を測定し、「胴膨れ後の圧送可能量」とした。

〔実施例１〕
超高分子量ポリエチレンパウダー（旭化成株式会社製、サンファインＵＨ９１０）を用いて、成形することにより円筒体を成型した。この際、紫外線吸収剤として、２－（２’－ヒドロキシ－５’－メチルフェニル）ベンゾトリアゾールを用いた。得られた円筒体を、コンクリート圧送管として用いた。なお、得られた円筒体は、２５ＭＰａの耐水圧を有し、動摩擦係数が０．１２であり、接触角が７４°であり、円筒体の２ｍｍ厚試験片当たりの透過率が５２．４％であった。

〔比較例１〕
市販の鋼管（ライネックス（株）社製、製品名グリーンライン）を比較例のコンクリート圧送管として用いた。なお、鋼管は、２５ＭＰａの耐水圧を有し、動摩擦係数が０．５２であり、接触角が５０°であり、円筒体の２ｍｍ厚試験片当たりの透過率が０％であった。

※廃材数量：コンクリートの圧送に先立ち使用した先送り材の廃材量である。

本発明のコンクリート圧送管は、コンクリートの圧送を行う現場において産業上の利用可能性を有する。

Claims

内面に先送り材が付着していない、一の又は複数連結したコンクリート圧送管の一端からコンクリートを圧送する工程と、
圧送した前記コンクリートの前記コンクリート圧送管内の位置および圧送管の外側への膨れ状態を前記コンクリート圧送管の外側から目視により確認する工程と、
前記コンクリート圧送管の他端から前記コンクリートを排出する工程と、を有し、
前記コンクリート圧送管として、金属管を有しない超高分子量ポリエチレン樹脂の円筒体からなるコンクリート圧送管を用いる、
コンクリート圧送方法。
前期円筒体の内面の動摩擦係数が０．０７～０．１５、円筒体の２ｍｍ厚試験片当たりの透過率を１０％以上、円筒体の内面の接触角を６０°以上とする、
請求項１に記載のコンクリート圧送方法。
前記コンクリートの圧送圧が、０．０１～３０ＭＰａである、
請求項１又は２に記載のコンクリート圧送方法。
前記コンクリート圧送管による前記コンクリートの圧送距離が、１０～１９００ｍである、
請求項１～３のいずれか一項に記載のコンクリート圧送方法。
前記コンクリートが、セメント、粗骨材、細骨材、水、混和剤、繊維、粉体材料を、求められる性能に合わせて、組み合わせた物からなる、
請求項１～４のいずれか一項に記載のコンクリート圧送方法。