加速硬化

促進養生とは、コンクリートの初期強度を高める方法です。これらの技術はプレハブ業界で特に有用で、初期強度が高いと24時間以内に型枠を外すことができるため、サイクルタイムが短縮され、コスト削減につながります。^[1]最も一般的に採用されている養生技術は、大気圧での蒸気養生、温水養生、沸騰水養生、オートクレーブ養生です。

典型的な硬化サイクルには、2〜5時間の「遅延期間」と呼ばれる予熱段階、最高温度50〜82℃に達するまで22℃/時間または44℃/時間の速度で加熱、その後最高温度を維持し、最後に冷却期間が含まれます。サイクル全体は18時間を超えないようにする必要があります。^{[2] [3]}

温度が上昇すると、水和反応がより速く進み、ケイ酸カルシウム水和物結晶の形成がより速くなります。ゲルとコロイドの形成がより速く、ゲルの拡散速度も速くなります。しかし、反応がより速いため、水和生成物が適切に配置される時間が短くなり、そのため、通常養生されたコンクリートと比較して、後期強度または最終圧縮強度が低くなります。これはクロスオーバー効果と呼ばれています。^[4]

最適温度は65～70℃であることが分かっており、それを超えると後年の強度低下がかなり大きくなることが分かっています。^[3]

加速養生技術では、必ず高温が伴います。これにより、コンクリートに熱応力が生じる可能性があります。さらに、細孔内の水は高温で圧力をかけ始めます。細孔圧と熱応力の複合効果により、コンクリート本体内に引張応力が生じます。コンクリートを注入した直後に加速養生プロセスを開始すると、コンクリートは強度を得るのに時間がかかるため、引張応力に耐えることができません。さらに、形成されたこれらの微小亀裂により、準安定モノサルフェートの変化によって形成されるエトリンガイトの形成が遅れる場合があります。エトリンガイトの形成が遅れると (DEF)、コンクリートが膨張し、コンクリートが弱くなります。DEF は、水が入り込みやすい亀裂の形成によって促進されます。したがって、養生プロセスを開始する前に遅延期間を設け、コンクリートが一定の最小引張強度を得られるようにします。コンクリートの硬化時間は、遅延期間を決定するための重要な基準です。一般的に、遅延期間は初期設定時間と等しく、満足のいく結果が得られることがわかっています。遅延期間が短いと、圧縮強度が低下します。^[1]

温度が高すぎると、「クロスオーバー」効果により圧縮強度が低下します。温度が高ければサイクルタイムが短縮され、製造プロセスの経済性が向上しますが、得られる圧縮強度も低下します。したがって、コスト削減のメリットと圧縮強度の低下はトレードオフの関係にあります。プロジェクトの種類と経済的考慮に応じて、サイクルタイムはコンクリートミックスに合わせて設計されるか、その逆になります。^[3]

ポゾローナは水酸化カルシウムと反応してそれをケイ酸カルシウム水和物 (CSH) に変えることで、コンクリートの後期強度を高めます。しかし、ポルトランドポゾローナセメントは活性化エネルギーが高いため、普通ポルトランドセメント (OPC) に比べて水和速度が遅くなります。このため、OPC に比べて初期強度が低くなります。加速養生技術は強度増加率を大幅に高めるのに役立ちます。Halit ら^{[5]は、蒸気養生によって高容量フライアッシュコンクリート混合物 (置換}フライアッシュ40%、50%、60%) の 1 日圧縮強度値が10MPa から約 20MPa に向上することを示しました。これは型枠の除去を可能にするのに十分な値であり、プレキャストコンクリート業界に大いに役立ちます。