トップ :: B 処理操作 運輸 :: B28 セメント,粘土,または石材の加工

【発明の名称】 セメント系混合物の混練方法
【発明者】 【氏名】佐藤 孝一

【氏名】金森 誠治

【氏名】野中 英

【要約】 【課題】2種類の水溶性低分子化合物を組合わせて成る増粘性混和剤と減水剤とが配合されたセメント系混合物の特性をそのまま維持するとともに、一方の水溶性低分子化合物のみを添加して混練した一次混練物の性状を練り置きやポンプ圧送が可能な性状とすることのできるセメント系混合物の混練方法を提供する。

【解決手段】セメント系混合物を製造する際に、セメントと骨材、一次練り水、アニオン性芳香族化合物から選ばれる第2の水溶性低分子化合物(B)を混練して一次混練物を製造し、この一次混練物に、カチオン性界面活性剤から選ばれる第1の水溶性低分子化合物(A)、減水剤などの後添加剤と二次練り水とを投入して、再度混練してセメント系混合物を作製するようにした。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
セメント、水、骨材とに、減水剤と、第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)とを含有する添加剤であり、上記化合物(A)と化合物(B)とが、両性界面活性剤から選ばれる化合物(A)とアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物(B)との組み合わせ、または、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物(A)とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物(B)との組み合わせ、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物(A)と臭素化合物から選ばれる化合物(B)との組み合わせ、から選択される添加剤のうちのいずれかの添加剤を含有する増粘性混和剤とを配合して成るセメント系混合物の混練方法であって、セメントと骨材とに一次練り水と上記第2の水溶性低分子化合物(B)とを添加して一次練りした一次混練物を作製した後、この一次混練物に二次練り水と減水剤と上記第1の水溶性低分子化合物(A)とを添加して二次練りして上記セメント系混合物の混練物を製造することを特徴とするセメント系混合物の混練方法。
【請求項2】
上記一次練り水の量と二次練り水の量の総量である総水量のセメントに対する比を30〜70%としたことを特徴とする請求項1に記載のセメント系混合物の混練方法。
【請求項3】
上記二次練り水の量を総水量の25%以下としたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のセメント系混合物の混練方法。
【請求項4】
上記増粘性混和材として、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物(A)とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物(B)とを含有する混和剤を用いるとともに、上記化合物(A)と上記化合物(B)とを、上記総水量に対して、それぞれ0.1〜5.0重量%の割合で配合したことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のセメント系混合物の混練方法。
【請求項5】
上記減水剤をカルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤とするとともに、この減水剤を、セメントに対して、0.1〜5.0重量%の割合で配合することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載のセメント系混合物の混練方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、コンクリートやモルタルなどのセメント系混合物の混練方法に関するもので、特に、増粘性混和剤として2種類の水溶性低分子化合物から成る増粘性混和剤を用い、かつ、上記2種類の水溶性低分子化合物の一方のみを添加して混練した後、上記混練物に他方の水溶性低分子化合物を添加して再度混練して作製されるセメント系混合物の混練方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、高流動コンクリートや水中不分離性コンクリートに好適に使用される、流動性や早強性に優れるとともに、耐水性にも優れた早強性耐水コンクリート組成物が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。
このコンクリート組成物は、増粘性混和剤として、第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)とを含有する添加剤であり、上記化合物(A)と化合物(B)とが、両性界面活性剤から選ばれる化合物(A)とアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物(B)の組み合わせ、または、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物(A)とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物(B)との組み合わせ、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物(A)と臭素化合物から選ばれる化合物(B)との組み合わせ、から選択される添加剤のうちのいずれかの添加剤を用いたもので、上記第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)とがある一定の割合でコンクリートまたはモルタル中に混入されると、上記第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)とが電気的に配列して擬似ポリマーを形成することにより、上記添加剤は増粘剤として機能する。これにより、流動性や早強性に優れるとともに、優れた耐水性を有するコンクリート組成物を得ることができる。
【0003】
上記コンクリート組成物を製造する際には、まず、セメント、水、骨材に上記第2の水溶性低分子化合物(B)と、上記増粘性混和剤との相溶性に優れた及びカルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤を添加して混練した後、上記混練物(一次混練物)に上記第1の水溶性低分子化合物(A)を添加して再度混練してコンクリート組成物を製造するようにしている。これは、上記第1の水溶性低分子化合物(A)と上記第2の水溶性低分子化合物(B)とを同時に添加すると、上記第1の水溶性低分子化合物(A)と上記第2の水溶性低分子化合物(B)とが不均質な状態で擬似ポリマーを形成してしまうので、擬似ポリマーを均質な状態で形成させて所望の特性を得るためには長時間の混練が必要となるためである。
また、上記第1の水溶性低分子化合物(A)を先に加えると、混練の際に泡が発生してコンクリートの空気量が多くなり、強度の低下や比重の減少等が起こる場合がある。
【0004】
ところで、コンクリート組成物に上記のような増粘性混和剤を添加すると、材料分離抵抗性は向上するが、粘性が高くなることから、混練後、コンクリートミキサーの表面に上記コンクリート組成物が付着し易く、洗浄に手間と時間がかかってしまっていた。
そこで、コンクリートミキサーの洗浄を軽微にするため、コンクリートミキサーでは、洗浄が容易である成分、具体的には、水、セメント、骨材に減水剤や上記化合物(A),(B)のうち先に添加することが好ましい化合物(B)のみを添加して混練して一次混練物を作製し、しかる後に、コンクリートやモルタルの付着があっても洗浄が容易であるホッパー、もしくは、洗浄に時間がかかってもプラントの運営に支障のないアジテータ車などのプラント外の混練装置にて、残りの水溶性化合物である上記化合物(A)を添加するようにしていた。
【特許文献1】特開2005−281088号公報
【特許文献2】特開2005−281089号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記第1の水溶性低分子化合物(A)を添加する前の一次混練物は激しい分離を伴うため、練り置きやポンプ圧送が不可能であった。そこで、上記一次混練物の作製後には、上記一次混練物を直ちにホッパーもしくはアジテータ車などに投入して上記化合物(A)を添加して再混練する必要があるが、この場合には、上記一次混練物の製造量を、洗浄済みのホッパーやアジテータ車などのプラント外の混練装置の数または容量により制限せざるを得ないといった問題点があった。
一方、上記一次混練物の分離を抑制するため、最初の混練において添加する水の量を減らして粘度等の調整を行うようにすれば、上記一次混練物を練り置きに適した状態にすることも考えられる。
そこで、実際に最初に混練する際に添加する水量を変化させて一次混練物を作製し、その性状を測定したところ、スランプフロー(または、スランプ)や粘性が添加される水量の変化に対して大きく変化してしまうことがわかった。このように、一次混練物を作製する際の添加水量の調整のみでは、上記一次混練物を安定して作製することは困難である。
また、通常のレディーミックスコンクリート工場でのコンクリート混練では、僅かな水量の変化がコンクリートの性状に大きな影響を与えるような配合のコンクリート製造は、出荷に安定性に欠けるといった問題点がある。
【0006】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、2種類の水溶性低分子化合物を組合わせて成る増粘性混和剤と減水剤とが配合された、流動性、セルフレベリング性、水中不分離性などに優れたセメント系混合物の特性をそのまま維持するとともに、一方の水溶性低分子化合物のみを添加して混練した一次混練物の性状を練り置きやポンプ圧送が可能な性状とすることのできるセメント系混合物の混練方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、鋭意検討した結果、上記一次混練物が添加水量の変化に対して敏感なのは、上記第2の水溶性低分子化合物(B)とともに添加される減水剤が最初の混練時に添加されていることによるためで、この減水剤の添加を、上記第1の水溶性低分子化合物(A)を添加する再混練時に行うようにすれば、上記一次混練物の性状を練り置きやポンプ圧送が可能な性状とすることができるとともに、得られたセメント系混合物についても、上記の優れた特性を発揮させることができることを見出し本発明に到ったものである。
すなわち、本願の請求項1に記載の発明は、セメント、水、骨材とに、減水剤と、第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)とを含有する添加剤であり、上記化合物(A)と化合物(B)とが、両性界面活性剤から選ばれる化合物(A)とアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物(B)との組み合わせ、または、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物(A)とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物(B)との組み合わせ、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物(A)と臭素化合物から選ばれる化合物(B)との組み合わせ、から選択される添加剤のうちのいずれかの添加剤を含有する増粘性混和剤とを配合して成るセメント系混合物の混練方法であって、セメントと骨材とに一次練り水と上記第2の水溶性低分子化合物(B)とを添加して一次練りした一次混練物を作製した後、この一次混練物に二次練り水と減水剤と上記第1の水溶性低分子化合物(A)とを添加して二次練りして上記セメント系混合物の混練物を製造することを特徴とする。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のセメント系混合物の混練方法において、上記一次練り水の量と二次練り水の量の総量である総水量のセメントに対する比を30〜70%としたことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のセメント系混合物の混練方法において、上記二次練り水の量を総水量の25%以下としたことを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれかに記載のセメント系混合物の混練方法において、上記増粘性混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物(A)とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物(B)とを含有する増粘性混和剤を用いるとともに、上記化合物(A)と上記化合物(B)とを、上記総水量に対して、それぞれ0.1〜5.0重量%の割合で配合したことを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求項4のいずれかに記載のセメント系混合物の混練方法において、上記減水剤をカルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤とするとともに、この減水剤を、セメントに対して、0.1〜5.0重量%の割合で配合することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物(A)とアニオン性芳香族化合物から選ばれる化合物(B)との組み合わせなど、から選択される第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)とを含有する添加剤が増粘性添加剤として添加されたセメント系混合物を製造する際に、セメント、水、骨材に、第2の水溶性低分子化合物(B)を添加して混練した後、この一次混練物に第1の水溶性低分子化合物(A)と減水剤とを添加して再度混練するようにしたので、流動性、セルフレベリング性、水中不分離性などに優れたセメント系混合物を確実に製造することができるだけでなく、一次混練物の練り置きやポンプ圧送が可能となる。したがって、生産調整を容易に行うことができるとともに、ポンプ圧送を用いて上記ベースコンクリートを搬送することができるので、搬送効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明の最良の形態について説明する。
本例では、セメント系混合物として、シールド工法の直打ちコンクリートライニング材などに使用される、自己充填性、早強性に優れるとともに、水中不分離性にも優れたコンクリート組成物の製造方法を例にとって説明する。
図1は、本発明の最良の形態に係るセメント系混合物の混練方法の概要を示す図で、本例では、まず、セメントと細骨材、粗骨材とをコンクリートミキサー1に投入し所定時間(約15sec.)空練りした後、一次練り水とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第2の水溶性低分子化合物(B)とを上記コンクリートミキサー1に投入して所定時間(約60sec.)混練(一次練り)し、一次混練物(以下、ベースコンクリート)を得る。
減水剤を一次混練時に添加して得られる従来の一次混練物は分離状態にあったが、本例の一次混練物である、減水剤を一次混練時に添加していないベースコンクリートは、スランプ特性も粘性も良好なので、一般のコンクリート組成物と同様に、練り置きやポンプ圧送が可能である。また、上記ベースコンクリートは、一次練り水の添加量の変化に対するスランプフロー(または、スランプ)や粘性の変化は小さいので、上記ベースコンクリートを安定して製造することができる。
上記コンクリートミキサー1で製造されたベースコンクリートは、ベースコンクリート保管庫2に搬送され保管されるが、本例のベースコンクリートは、ポンプ圧送が可能であるので、搬送効率のよいポンプ圧送にて搬送することができる。
また、コンクリート組成物を作製する際には、上記ベースコンクリート保管庫2に保管されたベースコンクリートを必要に応じて取出して、アジテータ車3に投入した後、カチオン性界面活性剤から選ばれる第1の水溶性低分子化合物(A)と減水剤などの後添加剤と二次練り水とを上記アジテータ車3に投入し、再混練(二次練り)してコンクリート組成物を作製する。なお、アジテータ車3に代えて、小型ミキサを用いて上記の再混練を行ってもよい。
上記再混練して得られたコンクリート組成物の性状は、従来の一次混練物に直ちに上記化合物(A)を添加して再混練したものと同様に、優れた自己充填性、早強性、水中不分離性を示す。
【0011】
このとき、上記一次練り水の量と二次練り水の量の総量である総水量のセメントに対する比としては、30〜50%とすることが好ましい。水セメント比が30%未満であると粘性が高くなり流動性が低下するだけでなく、セメントの割合が多くなるため水和発熱が大きくなり、温度ひび割れが発生し易くなる。また、50%を超えると、上記第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)とを余分に入れたとしても、十分な粘性が得られないので、30〜50%とすることが好ましい。
なお、セメント系混合物としてコンクリートではなく、モルタルやセメントペーストを製造する場合には、水セメント比を70%まであげてもよいが、70%を超えるとセメント量が過小となってブリーディングが大きくなり、必要強度が得られないので、70%以下にする必要がある。
また、上記二次練り水の量については、総水量の25%以下とすることが肝要で、二次練り水の量が25%を超えると、一次練り水の量が少なくなって、ベースコンクリートの粘度が上がってしまい、二次練りが困難になる。
【0012】
また、本発明に用いられる第1の水溶性低分子化合物(A)としては、4級アンモニウム塩型カチオン性界面活性剤が好ましく、特に、アルキルアンモニウム塩を主成分とする添加剤が好ましい。また、第2の水溶性低分子化合物(B)としては、芳香環を有するスルフォン酸塩が好ましく、特に、アルキルアリルスルホン酸塩を主成分とする添加剤が好ましいが、上記第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)としては、ドデカン酸アミドプロピルベタインなどの両性界面活性剤から選ばれる化合物(A)とPOE(3)ドデシルエーテル硫酸エステル塩などのアニオン性界面活性剤から選ばれる化合物(B)の組み合わせ、または、上記カチオン性界面活性剤から選ばれる化合物(A)と臭化ナトリウムなどの臭素化合物から選ばれる化合物(B)との組み合わせであってもよい。
また、上記第1の水溶性低分子化合物(A)と第2の水溶性低分子化合物(B)との配合の割合については、1:1の場合が最適であり、その配合量についても、上記総水量に対して、それぞれ0.1〜5.0重量%の割合で配合すればよい。これにより、優れた自己充填性、早強性、水中不分離性を得ることができる。
また、上記減水剤としては、リグニン系、ポリカルボン酸系、メラミン系、ナフタリン系、あるいは、アミノスルホン酸系などのポリエーテル系減水剤、AE減水剤、高性能AE減水剤などの、通常使用されているセメント混和剤の中から適宜選択することができるが、中でも、上記増粘性混和剤との相溶性に優れたカルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤を、上記セメントに対して、0.1〜5.0重量%、好ましくは0.1〜2.0重量%の割合で配合するようにすれば、セルフレベリング性、高流動性を確実に発揮させることができる。
【0013】
このように、本実施の形態によれば、シールド工法の直打ちコンクリートライニング材などに使用される、自己充填性、早強性に優れるとともに、水中不分離性にも優れたコンクリート組成物を製造する際に、セメントと細骨材、粗骨材、一次練り水、アニオン性芳香族化合物から選ばれる第2の水溶性低分子化合物(B)を混練して、一次混練物であるベースコンクリートを製造し、このベースコンクリートに、カチオン性界面活性剤から選ばれる第1の水溶性低分子化合物(A)、減水剤などの後添加剤と二次練り水とを投入して、再度混練してコンクリート組成物を作製するようにしたので、一次混練物の練り置きやポンプ圧送が可能となる。したがって、生産調整が容易になるだけでなく、再混練してコンクリート組成物を作製する際にも、ポンプ圧送を用いて上記ベースコンクリートを搬送することができるので、搬送効率を向上させることができる。
また、再混練して作製したコンクリート組成物は、従来の一次混練物に直ちに上記化合物(A)を添加して再混練したものと同様の、優れた自己充填性、早強性、水中不分離性を示す。
【0014】
なお、上記実施の形態では、シールド工法の直打ちコンクリートライニング材などに使用されるコンクリート組成物の製造方法について説明したが、本願の混練方法は、コンクリート組成物に限らず、モルタルやセメントペーストを製造する際にも適用可能であり、セメントに細骨材、一次練り水、アニオン性芳香族化合物から選ばれる第2の水溶性低分子化合物(B)を一次練りして製造されたベースモルタルなどの一次混練物も、練り置きやポンプ圧送が可能な性状を示す。
また、本発明は、高流動性コンクリートや水中不分離性コンクリートなどの他の用途に使用されるコンクリート組成物についても適用可能であることはいうまでもない。
[実験例]
【0015】
急硬性を備えた高流動コンクリートを製造するため、減水剤の添加時を一次練り時とした場合と、二次練り時とした場合のベースコンクリート及び練り上がりコンクリートの性状を比較した実験結果を図2の表に示す。
なお、表中でSPは特殊減水剤(花王株式会社製、カルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤、商品名「マイティ4000FA」登録商標)、VT−Aはアルキルアリルスルホン酸ナトリウムを主成分とする添加剤(花王株式会社製、商品名「ビスコトップ100FA」登録商標)で上記化合物(B)に相当する。また、VT−Bはアルキルアンモニウム塩を主成分とする添加剤(花王株式会社製、商品名「ビスコトップ100FB」登録商標)で上記化合物(A)に相当する。また、B1は急硬材であるが、本実験では、練り上がり品のスランプ特性や粘性を評価するため、急硬材に代えてセメントを配合している。
試料1は、従来の配合条件を作製したベースコンクリートと、このベースコンクリートに直ちに第1の水溶性化合物(A)を投入して二次練りしたものである。
従来の方法では、ベースコンクリートは分離状態にあり練り置きはできないが、練り上げられたコンクリート組成物は優れた自己充填性、早強性、水中不分離性を示す。
試料2は、上記試料1の一次練り水を約50kg/m3減らしたものであるが、ベースコンクリートのスランプ性状はやや改良されたものの粘度も適性値よりも高く、練り置きに適さない状態であったので、二次練りは行わなかった。
試料3は、上記試料2の一次練り水を更に10kg/m3減らしたものであるが、今度は、スランプが小さくなりすぎ粘度も適性値よりも高くなってしまった。この場合も、練り置きに適さない状態であったので、二次練りは行わなかった。
試料4では、上記試料1とほぼ同様の配合で、上記の特殊減水剤を二次練り時に配合したものである。この試料4では、ベースコンクリートのスランプがやや大きいものの、粘度も適性であり、練り置きができない状態ではない。
そこで、上記試料4よりも一次練り水を若干減らして、ベースコンクリート及び練り上がりコンクリートを作製した。その結果、上記ベースコンクリートは練り置きに適した状態となり、練り上がりコンクリートについても、上記試料1と同等の特性を得ることができた。
試料6は上記試料4の一次練り水を更に10kg/m3減らしたもので、これにより、ベースコンクリートのスランプ性状は更に向上し、安定して練り置きに適した状態になった。また、練り上がりコンクリートについても、上記試料1,5と同等の優れた自己充填性、早強性、水中不分離性を示した。
これにより、(1).減水剤を一次練り時に使用すると一次混練物の練り置きができず、かつ、上記一次混練物が添加水量の変化に対して敏感であり、一次混練物を安定して製造することが困難であること、(2).上記減水剤を上記第1の水溶性低分子化合物(A)を添加する再混練時に添加するようにすれば、一次混練物の性状を練り置き可能な性状とすることができるとともに、再混練して得られたセメント系混合物についても、上記の優れた特性を発揮させることができること、が確認された。
【産業上の利用可能性】
【0016】
以上説明したように、本発明によれば、一次混練物の性状を練り置きやポンプ圧送が可能な性状とすることができるとともに、流動性、セルフレベリング性、水中不分離性などに優れたセメント系混合物を確実に製造することができるので、セメント系混合物の製造量を使用量に応じて適正に調整することができ、コンクリートあるいはモルタル製造プラントの運営をスムースに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の最良の形態に係るセメント系混合物の混練方法を示す図である。
【図2】減水剤の添加時を一次練り時とした場合と、二次練り時とした場合のベースコンクリート及び練り上がりコンクリートの性状を比較した結果を示す表である。
【符号の説明】
【0018】
1 コンクリートミキサー、2 ベースコンクリート保管庫、3 アジテータ車。
【出願人】 【識別番号】000001317
【氏名又は名称】株式会社熊谷組
【出願日】 平成19年3月30日(2007.3.30)
【代理人】 【識別番号】100080296
【弁理士】
【氏名又は名称】宮園 純一


【公開番号】 特開2008−246824(P2008−246824A)
【公開日】 平成20年10月16日(2008.10.16)
【出願番号】 特願2007−90532(P2007−90532)