JPS5949166B2 - 鋼繊維補強セメント質管の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼繊維で補強した遠心力成形セメント質管の製
造方法に関するものである。

遠心力成形セメント質管の補強は、旧来、回転型枠を使
用して、編成した鉄筋籠をセメント質の内部に埋入する
ことによシ、あるいは鉄筋籠を用いず鋼繊維を埋入する
ことによシ行われていた。

後者は前者に対して、 １ 鉄筋篭編成を要しない、 ２ 靭性に富み、耐衝撃性が高く、ひびわれ発生強度が
高い、 等の利点を有しておシ、用いられる鋼繊維は一般に直径
０．２乃至０．５ Ｗｍ、長さ２５乃至３Ｃ）＋ｍ程度
のものである。

後者の方法によって、鋼繊維でセメント質管を補強する
に際して、鋼繊維を埋入すべき個所は管に対する内圧お
よび外圧の作用を考慮して決定するのが望ましい。

すなわち、セメント質管に内圧が作用した場合には、引
張り応力は管の軸心を通る断面に垂直の方向に均一に発
生するので、第１図のように鋼繊維は均一に混合するこ
とが望ましく、外圧が作用した場合にも、引張応力は管
の軸心を通る断面に垂直の方向に発生するが、その大き
さは管の内周面および外周部で大となるので、第２図お
よび第３図のようにこれらの部分を鋼繊維で補強し、中
間部をセメント質物とする積層管の方が同一外圧強度に
対して必要とする鋼繊維量が少なくてすむので望ましい
。

この様な鋼繊維で補強したセメント質管を製造する方法
としては、ミキサで鋼繊維とセメント質物とを混練した
ものを成形する方法（以下、プレミックス法と称す）が
知られている。

しかしながら、鋼繊維をセメント質物中に均一に分散混
入することによって硬化体を強化する場合、鋼繊維の混
入率（以下、鋼繊維の混入率とはセメント質管又はセメ
ント質成形物の全体の容積に対する鋼繊維の容積百分率
をいう）を増加させることが希望されるが、プレミック
ス法では混入率を増加するとミキサでの混練中に鋼繊維
が互にもつれあうので均一に分散させにくくなシ、期待
した程の性能が得られない欠点があり、セメント質物と
してコンクリートを用いた場合には鋼繊維の混入率の限
度は約２．５ Ｖｏ１％である。

また、セメント質物がモルタルの場合においても、例え
ば特許出願公告昭５２−４１２８４号に示されるように
、鋼繊維の混入率は３Ｖｏ１％が限度で、これを超える
とモルタル中に分散させることが難かしく長時間を要し
、しかも偏在、空気泡の混在の怖れが生ずると云われて
いる。

鋼繊維をプレミックス法よシも更に多量に、かつ均一に
セメント質物に混合させる方法として、鋼繊維とセメン
ト質物とを別々に、かつ、同時に回転型枠中に投入する
方法（以下同時投入法と称す）が提案されている。

本性は鋼繊維とセメント質物とをミキサで混練する必要
がなく、セメント質物の配合を適宜選択することにより
鋼繊維をプレミックス法よシ多量に混入し得ることも考
えられる。

しかしながら、鋼繊維は一般に所定の長さに切断された
状態で使用者に供給されるので互に絡み合っておシ、こ
れを解きほぐしながら型枠内に投入するので鋼繊維の投
入量を常に一定に保つことは極めて困難であシ、従って
同時投入法では鋼繊維とセメント質物との混合割合を一
定に保つことは実際上不可能である。

また、鋼繊維とモルタルとを、別々に、かつ、交互に型
枠内に投入する方法（以下同時投入法と称す）も提案さ
れてお択この方法は型枠を回転させながら、先ずモルタ
ルを型枠に投入して締め固めたのち、鋼繊維を型枠に投
入して締め固めたモルタルの表面に広げ、以後、モルタ
ルの投入と鋼繊維の投入とを交互に繰返しモルタルを鋼
繊維堆積層に進入せしめる方法で、例えば特願昭５０−
７１４５５号（特開昭５１−１１６９１７号）には、セ
メントに対する細骨材（砂）の重量割合（以下、Ｓ／Ｃ
と称す）が３あるいは６のモルタルによる鋼繊維補強セ
メント質管の製造方法が例示されている。

交互投入法による、第２図に示した鋼繊維補強層とモル
タル層とよりなる積層管の製造工程を第４図に、第３図
に示した鋼繊維補強層とコンクリート層とよりなる積層
管の製造工程を第５図に示した。

しかし、交互投入法には下記の如き欠点がある。

（１） モルタルと鋼繊維を交互に投入する必要があ
るため、工程が繁雑で成形時間が長く生産量の低下を余
儀なくされる。

（２）鋼繊維層が厚いと、モルタル中のペーストが鋼繊
維層に進入しにくいので空隙を生ずる危険性があり、そ
のため１回の鋼繊維投入で成形可能な厚さは１０ｍで、
これ以上厚い鋼繊維補強層が必要な場合には鋼繊維およ
びモルタルを交互に投入する回数を増す必要があり、製
造工程は更に繁雑となる。

（３）モルタル中のペーストが鋼繊維層に進入し、細骨
材はセメントよシ粒径が大きいので鋼繊維層に進入しに
くく、このため鋼繊維補強層の内側に細骨材が多い強度
の低いモルタル層を形成し、従って成形された管の強度
も低下する。

（４）鋼繊維の混入量を変えることによって所望の内圧
強さの管を成形する場合、鋼繊維は全体に均一に混入す
ることが望まれるが、交互投入法では鋼繊維の混入密度
（以下、鋼繊維の混入密度とは鋼繊維補強層の容積に対
する鋼繊維の容積百分率をいう）は一定になるので、管
全体に対してこの一定の混入密度で成形する場合以外は
、交互投入法は使用し得ない。

（５）鋼繊維の混入量を変えることによって所望の外圧
強さの積層管を成形する場合、鋼繊維補強層の鋼繊維混
入密度を変える方法と鋼繊維補強層の厚さを変える方法
とがあるが、交互投入法では鋼繊維の混入密度は一定と
なるので、鋼繊維補強層の厚さを変えることでしか外圧
強さを変えることが出来ない。

（６） 鋼繊維補強層とセメント質層とよりなる積層
管においては、セメント質層が第２図に示したモルタル
層の場合よシも第３図に示したコンクリート層の場合の
方が製品の収縮が少ないとともに材料費も低減し得るが
、第３図に示した積層管を交互投入法で製造する場合に
はその製造工程は第５図に示すように、モルタルの混練
以外にコンクリートの混線も必要とし更に繁雑となる。

本発明は上述の種々の欠点を解決した、鋼繊維補強セメ
ント質管の製造方法を提供することを主たる目的とし、
詳しくは鋼繊維を多量に混入する方法を提供し、また鋼
繊維混入密度を均一に、かつ、所要の値にする方法を提
供するものであり、更にまた鋼繊維補強層とコンクリー
ト層とからなる積層管の製造工程を簡略化する方法を提
供するものである。

本発明は遠心力成形による鋼繊維補強セメント質管の製
造において、型枠内に投入した未凝固のセメント質物に
働く遠心力と重力とが約９合う回転速度以上で、かつ、
未凝固のセメント質物が締め固まらない回転速度（以下
、第１回転速度と称す）にて型枠を回転せしめつつ、未
凝固のセメント質物を型枠内に投入して型枠内面に広げ
、引続き第１回転速度にて型枠を回転せしめつつ鋼繊維
と未凝固のセメント質物よシ比重が大きい粗骨材とを、
別々かつ交互に型枠内に投入して未凝固のセメント質物
内に進入せしめ、次に型枠の回転速度を上げて（以下、
第２回転速度と称す）締め固め成形する方法を提供する
ものである。

本発明に用いるセメント質物としては、セメントと水と
を混練したペースト、セメントと細骨材と水とを混練し
たモルタル、およびセメントと細骨材と粗骨材と水とを
混練したコンクリートのいずれでも使用可能であるが、
モルタルが好適である。

Ｓ／Ｃが０．５〜２．０のモルタルを用いた場合に特に
著しい効果を発揮する。

セメントの二次製品工場で一般に行われている程度の遠
心力（通常５０Ｇ以下）で、モルタルは十分締め固める
ことができるのに対し、ペーストは締め固めることがで
きないので、型枠の回転を停止した時に型枠内面よシペ
ーストが剥落しないようにするためには、急結剤を用い
て型枠の回転中に凝固せしめる方法もあるがこの方法で
は急結剤を必要とし、また、モルタルは十分締め固まる
ので管の内面表層部のみモルタルで仕上げることも考え
られるが、この場合にはペーストのほかにモルタルも準
備する必要があり工程が繁雑となる。

また、コンクリートを用いると粗骨材の存在のため、鋼
繊維および積層管においてコンクリート層を形成させる
粗骨材の、コンクリート中への進入は、Ｓ／Ｃが０．５
〜２．０のモルタルを用いた場合に比較し困難である。

セメントとしては、普通セメント、早強セメント等のポ
ルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセ
メント等の混合ポルトランドセメントのような水硬性セ
メントのいずれもが使用可能であるが、型枠の使用効率
、価格等の点から早強セメントを使用するのが一般に好
適である。

細骨材は粗粒率が２〜３．５程度、粗骨材は粒径が５〜
２０閣程度の通常用いられる一般的なものが使用可能で
あるが、積層管においてコンクリート層を形成させる粗
骨材を遠心力により未凝固のセメント質物中に進入させ
るために、その比重が未凝固のセメント質物よシ大きい
ことが必要である。

鋼繊維は直径が０．１ｍ以上であれば未凝固のセメント
質物中に進入するが、成形した管の性能を考慮すると直
径が０．３乃至０．５ｍ、長さが２０乃至３５Ｗ程度の
ものが最も適している。

なお、鋼繊維の長軸に直角な断面の形は円に限定される
ものでなく、正方形、矩形等であっても差支えない。

モルタルにおけるＳ／Ｃは、０．５未満ではペーストと
同様に締め固めることができず、また、２．０を超える
と第７図に示したように鋼繊維を多量に混入することが
できない。

従って、モルタルのＳ／Ｃは好適には０．５乃至２．０
である。

モルタルのＳ／Ｃをこの範囲内で適宜選択することによ
シ、所望の混入密度を持った鋼繊維をモルタル中に均一
に進入させることができる。

モルタルのコンシスチンシーは、鋼繊維の進入を容易に
するために軟らかくする必要があるが、軟らかすぎると
モルタルの細骨材が分離しやすいので、「プレパツクド
コンクリートの注入モルタルのコンシスチンシー試験方
法Ｊ（Ｐロート）（土木学会）で測定した流下時間を３
０乃至１８０秒とするのが適している。

コンシスチンシーは鋼繊維の混入密度にも影響を及ぼす
が、上記の範囲内であればその影響は非常に小さい。

モルタルのコンシスチンシーを軟らかくすると、製品の
強度低下および乾燥収縮の増大のような悪影響が懸念さ
れるが、遠心力成形においては第２回転速度で締め固め
ることにより余剰水を絞り出してしまうので、このよう
な影響は小さい。

モルタルに減水剤を用いると、所要のコンシスチンシー
を得るのに必要な水セメント比を小さくすることができ
、モルタルの粘性が高くなり細骨材の分離を防ぐととも
に製品の品質も向上するから好ましい。

減水剤としては一般のセメント製品用減水剤を用いるこ
とができるが、ポリアルキルアリールスルホン酸塩また
は多環アロマスルホン酸塩を主成分とする減水剤は特に
好適である。

型枠の回転速度については、未凝固のセメント質物を型
枠に投入して広げ、引続き鋼繊維または粗骨材を投入し
てセメント質物内に進入させる時の回転速度（第１回転
速度）は、セメント質物が型枠内面よシ剥落しないよう
に、型枠内のセメント質物に働く遠心力と重力とが釣り
合う回転速度以上にする必要があるが、回転速度が大き
過ぎるとセメント質物が締め固まシ、鋼繊維またはコン
クリート層を形成させる粗骨材がセメント質物に進入し
得ないので、セメント質物が締め固まらない回転速度に
抑える必要がある。

第１回転速度の上限値はセメント質物の配合によって異
るが、本発明のモルタルにおいては遠心力で１５Ｇ以下
で３乃至７Ｇ程度が適している。

他方、締め固める時の回転速度（第２回転速度）は遠心
力で３０Ｇ程度が適当である。

次に、本発明による鋼繊維補強セメント質管の製造工程
を説明する。

第３図に示すような鋼繊維補強層とコンクリート層とよ
シなる積層管を、第６図に示した装置によシ、モルタル
を用いて製造する工程を第８図に示した。

即ち、駆動ローラ６によシ型枠１を第１回転速度にて回
転せしめつつ、所定配合のモルタルの管の寸法に基づい
た所定量を、コンクリートポンプ２によシ型枠内に投入
しその内面に均一に広げ、引続き型枠を第１回転速度に
て回転せしめつつ、鋼繊維補強層Ｆ！に要する所定量の
鋼繊維、コンクリート層Ｃに要する所定量の未凝固のモ
ルタルよシ比重の大きい粗骨材、および鋼繊維層Ｆ２に
要する所定量の鋼繊維を、ファイバーデスペンサー３、
骨材投入機５、およびベルトコンベヤ４によシ逐次型枠
内に投入してモルタル内に進入させ、次に型枠の回転速
度を第２回転速度に上げて締め固める。

モルタル、鋼繊維および粗骨材は別々に所定量を投入し
得るので、鋼繊維補強層およびコンクリート層の厚さ、
ならびに鋼繊維補強層における鋼繊維混合密度を目標値
に正しく保つことができる。

また、セメント質管の乾燥収縮および材料費の低減に寄
与するコンクリート層を、コンクリートを別途混練して
投入し形成する必要がないので、製造工程は第５図に示
した交互投入法による場合よシ大幅に簡略化され、成形
に要する時間は約し屯短縮することができる。

さらに、成形中のモルタルのコンシスチンシーの変化も
少なく作業が容易になり、種々の厚さおよび鋼繊維混入
密度を持つ鋼繊維が均一に混合された鋼繊維補強層と、
種々の厚さのコンクリート層とよシなる鋼繊維補強セメ
ント質管を経済的に製造することができる。

次に本発明の実施例を示すが、本発明はその要旨を超え
ない限りこれらに限定されるものではない。

実施例 １ 本実施例はモルタルのＳ／Ｃと鋼繊維の混入密度および
曲げ強度の関係を示すものである。

なお、鋼繊維は第１図に示すように均一に混入した。

（１） 使用材料 鋼繊維：寸法０．２５ Ｘｏ、５０ Ｘ２５咽セメント
：早強ポルトランドセメント 減水剤：ポリアルキルアリールスルホン 酸塩系（花王石鹸製、マイティ １５０） 細骨材：富士月産 川砂（比重２．５８゜吸水率２．１
０％、粗粒率２．８０） （２）遠心力 モルタルおよび鋼繊維投入時：５Ｇ 締め固め時：３０Ｇ （３）供試体寸法 内径２４ｃｍ、管厚３ｃｒｎ、長さ３０ＣｒｒＩ（４）
供試体の養生方法 ＪＩＳ Ａ１１３２ｒコンクリートの強度試験用供試
体の作り方」による標準養生２８日 （５）強度試験方法 ＪＩＳ Ａ３３０３ ｒ遠心力鉄筋コンクリート管」
による外圧試験 （６）実験結果 第１表および第７図に示す。

第１表および第７図に示すように、モルタルＣ８／Ｃを
変えることによシ鋼繊維の混入密度を訓節することがで
きる。

実施例 ２ 本実施例は、減水剤の効果を示すものである。

実験条件は、減水剤として実施例１に用いたもののほか
に多環アロマスルホン酸塩系のもの（ホゾリス物産製、
ホゾリスＮＬ１４４０）も用いたほかは、実施例１と同
様である。

実験結果を減水剤を用いない比較例とともに第２表に示
す。

Ａ・・・ポリアルキルアリールスルホン酸塩系Ｂ・・・
多環アロマスルホン酸塩系 １・・・セメント量に対する ｗｔ ％第２表に示す
ように、減水剤を用いることによシシ所要のコンシスチ
ンシーを得るのに必要な水セ ・メント比を小さくでき
るので、曲げ強度を増大させることができる。

実施例 ３ 本実施例は第３図に示す積層管を成形して外圧試験を行
ったものである。

実験条件は、コンクリート層を形成さそるだめ粗骨材と
して相模用砕石６号（比重２．７４、吸水率１．４１％
、粗粒率６．３４゜最大寸法１５１１ｍ）を用いたほか
は、実施例１と同様である。

実験結果を第３表に示す。

Ｆｌ、Ｆ２：鋼繊維補強層 Ｃ：コンクリート
層厚さの異る鋼繊維補強層とコンクリート層とよシなる
セメント質積層管を簡単な工程で製造することができた
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図はそれぞれ異る態様におけ
る鋼繊維補強セメント質管の軸心に直角な断面の部分図
で、第１図は鋼繊維を均一に混入したもの、第２図は鋼
繊維補強層とモルタル層とよシなる積層管、第３図は鋼
繊維補強層とコンクリート層とよりなる積層管を示す。 第４図および第５図は交互投入法におけるそれぞれ異る
態様を示す工程図である。 第６図は本発明の方法の実施に用いる装置の１例の概略
図である。 第７図は本発明に用いるモルタルのＳ／Ｃと鋼繊維混入
密度との関係を示すグラフである。 第８図は本発明の方法における鋼繊維補強層とコンクリ
ート層とよシなる積層管の製造工程図である。 主要部分の符号の説明、Ｆ１％Ｆ２・・・・・・鋼繊維
補強層、Ｍ・・・・・・モルタル層、Ｃ・・・・・・コ
ンクリート層、１・・・・・・型枠、２・・・・・・コ
ンクリートポンプ、３・・・・・・ファイバーデスペン
サー、４・・・・・・ベルトコンベア、５・・・・・・
骨材投入機、６・・・・・・駆動ローラ、７・・・・・
・成形中のセメント質管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 遠心力成形による鋼繊維補強セメント質管の製造に
   おいて、型枠内に投入した未凝固のセメント質物に働く
   遠心力と重力とが約９合う回転速度以上で、かつ未凝固
   のセメント質物が締め固まらない回転速度にて型枠を回
   転せしめつつ、未凝固のセメント質物を型枠内に投入し
   て型枠内面に広げ、引続き該回転速度にて型枠を回転せ
   しめつつ鋼繊維と、未凝固のセメント質物よシ比重が大
   きい粗骨材とを、別々かつ交互に型枠内に投入して未凝
   固のセメント質物内に進入せしめ、次に型枠の回転速度
   を上げて締め固め、鋼繊維補強層とコンクリート層とを
   交互に層状に成形せしめることを特徴とする方法。 ２ セメント質物がモルタルであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ モルタルにおけるセメントに対する細骨材の重量比
   が０．５乃至２．０であることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項に記載の方法。 ４ モルタルのコンシスチンシーが３０乃至１８０秒で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の方
   法。 ５ モルタルが減水剤を含有することを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載の方法。 ６ 減水剤がポリアルキルアリールスルホン酸塩または
   多環アロマスルホン酸塩を主成分とするものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の方法。