(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨材に一次水を加えて調整練りを行い、その後セメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練り混ぜを行い、更に二次水を加えて二次練り混ぜを行うことでモルタルまたはコンクリートを製造するようにした分割練り混ぜ工法において、
ブリーディング率が最小になる最適一次水から一部の水量を減じたものを一次水として骨材と調整練り混ぜを行う工程と、
前記水硬性物質粉体を投入後に一次練り混ぜを行う工程と、
前記一次練り混ぜの工程において、前記一次水との合計が前記最適一次水量より多くなる量の添加水を加えて前記一次練り混ぜを行う工程と、を備えたことを特徴とする分割練り混ぜ工法。
【請求項２】
全水量から前記一次水と添加水を引いたものを前記二次水として供給して二次練り混ぜを行う工程を備えた請求項１に記載された分割練り混ぜ工法。
【請求項３】
前記添加水の水量は水硬性物質粉体の重量の１０〜２５％としたことを特徴とする請求項１または２に記載された分割練り混ぜ工法。
【請求項４】
骨材と一次水をミキサに供給して調整練りを行い、その後セメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練り混ぜを行い、更に二次水を加えて二次練り混ぜを行うことでモルタルまたはコンクリートを製造するようにした分割練り混ぜ装置において、
ブリーディング率が最小になる最適一次水より少ない一次水を決定し、前記一次水に加えることで最適一次水を超える添加水を決定し、全水から一次水と添加水を除いた二次水を決定し、前記一次水、添加水、二次水の前記ミキサへの供給を指示する水供給手段と、
前記水供給手段からの指示によって前記ミキサへ調整練り時に供給する一次水、一次練り混ぜ時に供給する添加水、二次練り混ぜ時に供給する二次水を計量する水計量手段と、
を備えたことを特徴とする分割練り混ぜ装置。
【請求項５】
前記水供給手段は、前記最適一次水より少ない一次水を決定し、前記一次水に加えることで最適一次水を超える添加水を決定し、全水から一次水と添加水を除いた二次水を決定する水量設定手段と、
前記水量設定手段で設定された前記一次水の前記ミキサへの供給を指示する一次水供給手段と、
前記水量設定手段で設定された前記添加水の前記ミキサへの供給を指示する添加水供給手段と、
前記水量設定手段で設定された前記二次水の前記ミキサへの供給を指示する二次水供給手段とを備えた請求項４に記載された分割練り混ぜ装置。
【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の分割練り混ぜ工法と分割練り混ぜ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリートおよびモルタルの製造方法は、骨材にセメントと水を加え、一括で練り混ぜをする一括練り混ぜ工法が一般に採用されている。
これに対し、一括練り混ぜ工法よりもコンクリートおよびモルタルの特性を改善するために、加えるべき配合水を一次水と二次水に分割して順次加える分割練り混ぜ工法が提案されている。特許文献１及び２に記載された分割練り混ぜ工法では、まず骨材に一次水を加えて調整練りを行い、次にセメントを加えて一次練り混ぜを行って、骨材の表面に水とセメント粒子が均等に混ざったキャピラリー状態の造殻層を形成する。続いて、二次水を加えて二次練り混ぜを行ってスラリー状のセメントペーストを製造し、コンクリートおよびモルタルの流動性を得ている。
【０００３】
ここで、一次練り混ぜによるキャピラリー状態とは、骨材周囲に付着した一次水とセメントの水粉体比が小さいペーストの粒子間が水で満たされ、粒子間の結合力が最も強くなり、練り混ぜエネルギーが最大になる状態をいう。そのため、ミキサによる練り混ぜトルクも大きくなる。このような、キャピラリー練り混ぜを行った後、更に二次水を加えて全配合水を得てスラリー状になったペーストをキャピラリーペーストという。
【０００４】
一度キャピラリー状態で練り混ぜられたセメントは、その後、水を加えてスラリー状のセメントペーストとなってもブリーディングが少ないことから、最適な一次水でキャピラリー練り混ぜを行えば、その後、流動性を与えるために所定の配合水まで二次水を加えてもブリーディング率は増加せず、分割練り混ぜ効果を発揮する。
そのため、分割練り混ぜによって、ブリーディングが少なく振動時の流動性に優れ、分離しにくいなどの優れた特性を持つコンクリートまたはモルタルを製造できる。また、分割練り混ぜによってブリーディングが少なくなるので、ブリーディング発生率は分割練り混ぜが効果的に行えたか否かの判断の指標になる。
【０００５】
セメントペーストの分割練り混ぜ工法において、全配合水Ｗ＝一次水Ｗ１＋二次水Ｗ２とし、セメント量をＣとして、Ｗ／Ｃ＝５０％のセメントペーストの分割練り混ぜの試験を行った。この場合、図９において、一次水セメント比Ｗ１／Ｃを１５％〜３５％まで５％きざみで変化させると、セメントペーストのブリーディング率（４００ｃｃの混練物の体積に対するブリーディング水の体積の割合）は図９に示すように変化することが確かめられている。この試験結果では、一次水セメント比Ｗ１／Ｃが２５％のときに、セメントペーストのブリーディング率が極小値で約１．８％となる。このときのキャピラリーペーストの練り混ぜはミキサーの攪拌トルクが最も大きくなるのでキャピラリー状態といえ、その一次水Ｗ１が最適一次水Ｗ１ｘとなる。なお、同一材料割合で、一括練り混ぜ工法の場合にはブリーディング率は約８％であるから、セメントペーストのブリーディング率は一括練り混ぜ工法の約２０％に低減したことになる。
【０００６】
また、図１０は配合水とセメントの比をＷ／Ｃ＝５５％（●印）と、Ｗ／Ｃ＝６５％（○印）の２種類に設定し、一次水Ｗ１を変化させたときのコンクリートのブリーディング率（全配合水に対するブリーディング水の割合）を示す図である。この例では、Ｗ１＝０の場合が一括練り混ぜの場合であり、ブリーディング率はＷ／Ｃ＝５５％で２．８％、Ｗ／Ｃ＝６５％で３．４％であった。また、分割練り混ぜでは、一次水Ｗ１を１０％〜５０％の範囲で５％きざみに変化させた場合のブリーディング率を示している。図１０に示す分割練り混ぜ工法において、ブリーディング率はＷ／Ｃが５５％と６５％のいずれの場合もＷ１／Ｃ＝３０％で極小値を示すと共に、その前後を含む２０％〜４０％の範囲でブリーディング率が小さい領域を示した。このとき、ブリーディング率が小さい領域はセメントペーストの場合よりも広く、一括練り混ぜに対する分割練り混ぜのブリーディング率は約３０％であった。
ここで、コンクリートにおける最適一次水セメント比（Ｗ１ｘ／Ｃ＝３０％）が、セメントペーストにおける最適一次水セメント比Ｗ１ｘ／Ｃ＝約２５％と異なるのは骨材の拘束水の影響による。
【０００７】
なお、モルタルもコンクリートも使用する骨材の最大径が異なるだけで、いずれもセメントペーストと骨材で構成される混練物である。骨材はブリーディングの発生要素とならないので、ブリーディングの主要な原因はセメントペースト中から水が分離して発生するためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４２４９１７６号公報
【特許文献２】特許第４７８１４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のようにコンクリートやモルタルは骨材とセメントペーストで構成されるが、これらのブリーディングはセメントペーストの水が分離して発生するので、セメントペーストのブリーディング特性に依存する。
図９に示すセメントペーストの分割練り混ぜ工法の場合、一括練り混ぜに対するブリーディングの減少率は約２０％で、その極小値をとるＷ１／Ｃは約２５％であり、一次水セメント比Ｗ１／Ｃの変化に対してブリーディング率の変化が大きく、ブリーディング率が極小値または極小値に近い値を取るＷ１／Ｃの範囲は狭い。
一方、図１０に示すコンクリートの分割練り混ぜ工法の場合、一括練り混ぜに対するブリーディングの減少率の値は約３０％で、その極小値をとるＷ１／Ｃは約３０％であり、その近辺の一次水セメント比Ｗ１／Ｃの変化に対してブリーディング率の変化が小さく、極小値または極小値に近い値を取るＷ１／Ｃの範囲は広い。
しかし、分割練り混ぜ工法におけるコンクリートの場合、セメントペーストの場合に比べて、一括練り混ぜに対するブリーディング率の割合が大きくなるという欠点があった。
【００１０】
即ち、コンクリートの場合の分割練り混ぜの一括練り混ぜに対するブリーディング率の改善の度合いが小さく、極小値をとるＷ１／Ｃの範囲が広い理由は、一次練り混ぜにおいて、骨材の表面全ての場所で同時に水とセメントをキャピラリー状態になるよう練ることができないためといえる。具体的には、骨材の表面に一次水が分布している状態でミキサー内にセメントを投入しても、全ての骨材表面で、一次水とセメントの割合がセメント投入直後に一様にならず、全ての領域でキャピラリー状態に調整できない。
【００１１】
そのため、上述したように、骨材の表面のセメントペーストは、図１１に示すように、キャピラリー状態より水とセメントの割合が小さいフェニキュラー状態の部分と、キャピラリー状態より水分の含有量が大きいスラリー状態の部分が存在すると考えられる。例えば、最適一次水Ｗ１ｘを投与しても、セメントペーストに最適一次水セメント比Ｗ１／Ｃより水セメント比Ｗ／Ｃが小さい部分と大きい部分とが混在するため、最適一次水セメント比Ｗ１／Ｃの値よりその前後で離れた部分はブリーディング率が悪化し、さらにスラリー状態の部分はその後に水を添加して練り混ぜても改善しないという欠点があった。
【００１２】
これを改善するために、一次練り混ぜ時間を長くすることが考えられるが、その場合でも、キャピラリー状態より水量が多い部分は上述した理由によってブリーディング率は改善しない。しかも、キャピラリー状態より水量が多いスラリー状態の部分から水量の比較的少ないフェニキュラー状態の部分に水が移動してキャピラリー状態になる割合は小さく、顕著な改善にならなかった。
【００１３】
また、図１０に示すコンクリートの場合では、セメントペーストに比べてブリーディング率が極小値または極小値に近い値を取る一次水セメント比Ｗ１／Ｃの範囲が２０％〜４０％と広いが、これはコンクリートの分割練り混ぜ工法において、セメントペーストのみの分割練り混ぜの場合と異なり、骨材を介してセメントペーストを練り混ぜるので、最適一次水セメント比Ｗ１/Ｃ付近でキャピラリーペーストの割合を大きくできないことが要因である。
【００１４】
本発明は、このような実情に鑑みて、キャピラリー状態をより均一に形成させて一層ブリーディング率の小さいモルタルやコンクリートを得られるようにした分割練り混ぜ工法と分割練り混ぜ装置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】
【００１５】
本発明による分割練り混ぜ工法は、骨材に一次水を加えて調整練りを行い、その後セメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練り混ぜを行い、更に二次水を加えて二次練り混ぜを行うことでモルタルまたはコンクリートを製造するようにした分割練り混ぜ工法において、ブリーディング率が最小になる最適一次水から一部の水量を減じたものを一次水として骨材と調整練り混ぜを行う工程と、水硬性物質粉体を投入後に一次練り混ぜを行う工程と、一次練り混ぜの工程において、一次水との合計が最適一次水量より多くなる量の添加水を添加して一次練り混ぜを行う工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、一次練り混ぜ開始時における一次水は最適一次水より少ないため、各骨材の表面の多くはフェニキュラー状態にあり、キャピラリー状態に至っている部分は少ないので、その後、添加水を加えて一次練り混ぜを行うと、骨材表面に付着する水が増大して水硬性物質粉体と水の結合力が高くなり、骨材粒子間が水で満たされて粒子間の結合力が最大になって、フェニキュラー状態からキャピラリー状態への変化が良く進むことになる。そのため、キャピラリー状態となった部分は、一次水に添加水を加えた水量（Ｗ１＋Ｗａ）が最適一次水Ｗ１ｘを超えても極小値のブリーディング率を悪化させることなく維持でき、キャピラリーペーストの割合が増加する。
【００１６】
また、全水量から一次水と添加水を引いたものを二次水として供給して二次練り混ぜを行う工程を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、二次水を加えて二次練り混ぜを行うことで、一次水と添加水の和が最適一次水の値を超えてもブリーディング率を極小値に維持できているため、二次練り混ぜによってブリーディング率が最小で、振動下での流動性に優れると共に分離しにくい特性を発揮できるモルタルまたはコンクリートを製造することができる。
【００１７】
また、添加水の水量は水硬性物質粉体の重量の１０〜２５％とすることが好ましい。
添加水の水量をセメント等の水硬性物質粉体の重量の１０〜２５％の範囲に設定すれば、モルタルまたはコンクリートのブリーディング率を一層低減させることができる。
【００１８】
本発明による分割練り混ぜ装置は、骨材と一次水をミキサに供給して調整練りを行い、その後セメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練り混ぜを行い、更に二次水を加えて二次練り混ぜを行うことでモルタルまたはコンクリートを製造するようにした分割練り混ぜ装置において、ブリーディング率が最小になる最適一次水より少ない一次水を決定し、この一次水に加えることで最適一次水を超える添加水を決定し、全水量から一次水と添加水を除いた二次水を決定し、一次水、添加水、二次水の前記ミキサへの供給を指示する水供給手段と、水供給手段からの指示によってミキサへ調整練り時に供給する一次水、一次練り混ぜ時に供給する添加水、二次練り混ぜ時に供給する二次水を計量する水計量手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、水供給手段によって最適一次水より少ない一次水を決定し、更に添加水を決定することで、水計量手段によって一次水や添加水を順次計量してミキサに投入して一次練り混ぜを行うことができるため、骨材表面の水分が十分でないフェニキュラー状態から、添加水を徐々に加えることで骨材表面に十分な水と水硬性物質粉体を満たしたキャピラリー状態に良く移行させることができる。そのため、一次水と添加水とで最適一次水を超えてもブリーディング率を低減状態に維持することができる。
【００１９】
また、水供給手段は、予め設定された最適一次水より少ない一次水を決定し、一次水に加えることで最適一次水を超える添加水を決定し、全水から一次水と添加水を除いた二次水を決定する水量設定手段と、水量設定手段で設定された一次水のミキサへの供給を指示する一次水供給手段と、水量設定手段で設定された添加水のミキサへの供給を指示する添加水供給手段と、水量設定手段で設定された二次水のミキサへの供給を指示する二次水供給手段とを備えている。
水量設定手段で決定した一次水を一次水供給手段で指示して水計量手段で計量させてミキサに投入して調整練り混ぜを行うことができ、更に一次練り混ぜ工程において、水硬性物質粉体を加えることでフェニキュラー状態にし、更に添加水を添加水供給手段で指示して水計量手段で計量させてミキサに投入して一次練り混ぜを行うことで、十分な水とセメントを骨材の表面で結合させてフェニキュラー状態からキャピラリー状態に移行させることができるので、ブリーディングを低減状態に維持できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による分割練り混ぜ工法と分割練り混ぜ装置によれば、添加水によって、セメント等の水硬性物質粉体と水を骨材の表面で満たして結合力を最大にできて、フェニキュラー状態からキャピラリー状態に十分移行させることができるので、ブリーディング率を極小値に減少させて維持できて、振動時の流動性に優れて分離しにくいモルタルまたはコンクリートを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態と従来例による分割練り混ぜ工法における、セメントペーストでの一次水セメント比とブリーディング率との関係を示す図である。
【図２】実施形態における一次水と添加水の添加による一次練り混ぜによってブリーディング率を改善する原理を示す概念図である。
【図３】本発明の実施形態による分割練り混ぜ装置を示す概略構成図である。
【図４】図３における制御手段のブロック図である。
【図５】本発明の実施形態における調整練り混ぜ工程、一次練り混ぜ工程、二次練り混ぜ工程の各工程と配合水の供給量との関係を示すタイミングチャートである。
【図６】実施形態による分割練り混ぜ工法のフローチャートを示す図である。
【図７】従来の分割練り混ぜ工法と、本発明の実施形態による分割練り混ぜ工法における、モルタルでの、添加水を５％間隔で変化させた場合とブリーディング率との関係を示す図である。
【図８】従来の分割練り混ぜ工法と、本発明の実施形態による分割練り混ぜ工法とにおける、コンクリートでのブリーディング率を示す図である。
【図９】セメントペーストにおいて、従来の分割練り混ぜ工法における一次水セメント比とブリーディング率との関係を示す図である。
【図１０】コンクリートにおいて、セメントに対する配合水の比が５５％と６５％の場合における一次水セメント比とブリーディング率との関係を示す図である。
【図１１】コンクリートおよびモルタルの一次練り混ぜ工程における骨材表面のセメントペーストの含水量の分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
まず、本発明による分割練り混ぜ工法の原理について図１に基づいて説明する。
分割練り混ぜ工法で製造されたモルタル及びコンクリートは、モルタル及びコンクリートのブリーディング率が小さく、振動時の流動性に優れると共に分離しにくい等の優れた特性を呈することが知られている。そのため、ブリーディング率は分割練り混ぜ工法によるモルタルまたはコンクリートの品質の指標として重要な要素になっている。特に分割練り混ぜ工法を用いると一括練り混ぜ工法と比較してブリーディング率の小さな優れたモルタルまたはコンクリートが得られることが知られている。
【００２３】
しかしながら、図１においてセメントペーストでのブリーディング率の試験結果を示すように、従来の分割練り混ぜ工法（○印）では、一次水をＷ１、セメントをＣとして、ブリーディング率が極小値となるのは、一次水セメント比Ｗ１／Ｃ＝２５％の極めて狭い範囲に限られており、この時の一次水を最適一次水Ｗ１ｘというものとする。最適一次水Ｗ１ｘによる一次水セメント比Ｗ１／Ｃの前後ではブリーディング率は鋭く悪化するという特性を呈している。
これは、最適一次水より多い一次水量で一次練り混ぜを行い、さらに二次水を加えて二次練り混ぜを行う場合にはブリーディング率が増加することを示しており、最適一次水Ｗ1ｘでのキャピラリー練り混ぜを行わないで、いきなり過剰な一次水で一次練り混ぜを行うとブリーディングは極小値とならないことを意味する。
【００２４】
図１における本発明の実施形態による分割練り混ぜ工法において、●印に示すように、最初にセメントに一次水Ｗ１として一次水セメント比Ｗ１／Ｃ ＝１０％となるよう水を加えて一次練り混ぜを行った。そして、このＷ１／Ｃ ＝１０％の混練り物の一部を取り出して、これに残りの二次水（Ｗ−Ｗ１）を加えて二次練り混ぜを行い、得られたセメントペーストのブリーディング率は７．１％であった。
次に、残った一次水セメント比Ｗ１／Ｃ ＝１０％のセメントの混練り物に、さらにセメント量の５％の水を追加して練り混ぜを行った。そして、このＷ１／Ｃ＝１５％の混練り物の一部を取り出して、これに残りの二次水（Ｗ−Ｗ１）を加えて練り混ぜを行い、得られたセメントペーストのブリーディング率は３．５％であった。
この手順で混練り物に順次水を追加して練り混ぜ、その都度、混練り物の一部を取り出して二次水を加えて二次練り混ぜを行い、得られた各セメントペーストのブリーディング率を求めてそれぞれを図１に示すグラフにプロットした。なお、図の横軸は５％ずつ加水した累積の一次水量（Ｗ１）とセメント（Ｃ）の比（Ｗ１／Ｃ）である。
【００２５】
この結果から、最適一次水Ｗ１ｘより少ない各一次水量Ｗ１（Ｗ１／Ｃ＝１０％、１５％、２０％）をセメントに加えて練り混ぜを行い、さらに水を加えて最適一次水Ｗ１ｘにして練り混ぜすると、二次水を加えて練り混ぜた後のセメントペーストのブリーディング率は最低値をとり、その後、最適一次水Ｗ１を超えて水を加えてもブリーディング率は増加しないことがわかった。
このように、一度、キャピラリー状態で練り混ぜられ、さらに加水されたペースト状ものがキャピラリーペーストである。したがって、最適一次水量Ｗ１ｘ未満の一次水で練り始めたペーストは追加加水の練り混ぜでキャピラリーペーストにすることができ、ブリーデリング率の改善が行える。
しかし、最適一次水量Ｗ１ｘ以上の一次水Ｗ１をセメントに加えて一次練り混ぜを始めたペーストは、ブリーディング率が最適一次水Ｗ１ｘの場合に比べ大きく、追加加水して練り混ぜを行ってもブリーディングの改善はできない。
【００２６】
即ち、セメントペーストにおいて、一次水Ｗ１としてブリーディング率が極小値になる最適一次水Ｗ１ｘより少ない量を付加してセメントと共に均一なフェニキュラー状態に練り混ぜておき、その後、添加水Ｗａを加水することで、一次水セメント比Ｗ１/Ｃ＝２５％の段階で、従来と同様にブリーディング率が極小値になる。更に添加水を、最適一次水Ｗ１ｘを越えて加水しながら練り混ぜてキャピラリーペーストを作り出す。そのため、水セメント比Ｗ１/Ｃ＝２５％を超えて水分が増大しても、ブリーディング率は悪化することなく、極小値を維持するという現象を呈するものである。その後、二次水を加えることでキャピラリーペーストは維持されてスラリー状になり、これを用いたモルタルまたはコンクリートは骨材表面のセメントペーストのキャピラリーペーストの割合を増加させてブリーディング率を低減させるという優れた特性を得られることになる。
【００２７】
具体的には、モルタルおよびコンクリートの場合では、図２に示すように、骨材に対して一次水Ｗ１を、ブリーディング率が極小となる最適一次水Ｗ１ｘ/Ｃより少ない値（例えばＷ１/Ｃ＝２０％）に設定して調整練り混ぜを行って骨材の表面に水分をよく付着させる。そして、更にセメントを投入した後、一次練り混ぜを行うと多くの骨材表面のペーストはキャピラリー状態に至らず、キャピラリー状態より骨材表面に付着する水分が少ないためフェニキュラー状態にある。
【００２８】
その後、一次練り混ぜを行いながら追加の水Ｗａ（以下、添加水という）を追加すると一次水Ｗ１と添加水Ｗａの和は最適一次水Ｗ１ｘより多くなるため、フェニキュラー状態からキャピラリー状態を経てスラリー状態に移行することとなって、図２に示すように理論上、造殻部のセメントペーストがほとんど一度はキャピラリー状態になる。
キャピラリー状態を経ることで骨材の周囲のペーストはキャピラリーペーストとなり、
ブリーディング率等の特性の改善ができる。
【００２９】
本発明はこのような原理に基づくものであり、一次水Ｗ１をブリーディング率が極小値となる最適一次水Ｗ１ｘより小さい量に設定して骨材に加えて調整練りを行い、次に一次水Ｗ１との合計量が最適一次水Ｗ１ｘを越えるような添加水Ｗａを加えることで、最適一次水Ｗ１ｘの一次水セメント比Ｗ１ｘ／Ｃを越えても最小のブリーディング率を維持する。そして、二次水Ｗ２（＝Ｗ−Ｗ１−Ｗａ）を加えて二次練りを行うことで、得られるモルタルまたはコンクリートのブリーディング特性を向上させたものである。
【００３０】
ここで、本明細書で用いる用語について説明すると、水硬性物質の粉体とは、水と水和反応により硬化して水に溶けない物質となる粉体をいうものである。水硬性物質としてセメントが代表的であるが、他にも採用され得るものがある。即ち、水硬性物質粉体のうち、水硬性反応が早いものとしてセメント、水硬性反応が比較的遅いものとして高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフューム等がある。水硬性反応がないものとして石灰石微粉末等がある。これらは混和材である。これらセメント以外の適宜の水硬性物質をセメントに混ぜて全体を水硬性物質として用いることができる。
本実施形態における水硬性物質粉体は、セメント単独からなるもの、或いはセメントに加えて、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフューム、石灰石微粉末のうちの少なくとも１または複数の種類を添加して混合させた混合粉体からなるもののいずれかを用いるものとする。そのため、混和材粉末サイロにはセメントに代えて混合材料からなる水硬性物質粉体が貯留されていてもよく、本明細書ではセメントのみの場合を含めて水硬性物質粉体という。
【００３１】
また、造殻とは、水硬性物質粉体を水と混合させて粉体粒子間の結合力を強固な状態にした混合体を細骨材Ｓや粗骨材Ｇからなる骨材の界面に殻として吸着させた層をいうものとする。
また、フェニキュラー状態とは、キャピラリー状態より粉体粒子間に含まれる水分が少なく気泡等が残留可能であり、粒子間の結合力がキャピラリー状態より小さい状態をいう。
【００３２】
次に上述した本発明の原理に基づく、実施の形態による分割練り混ぜ装置１と分割練り混ぜ工法について添付図面を参照して説明する。
図３は本発明の実施形態による分割練り混ぜ装置１を示すものである。
図３に示す分割練り混ぜ装置１は、コンクリートまたはモルタルを分割練り混ぜ工法によって製造するためのバッチャープラントであり、例えばタンクローリー車から供給される水硬性物質粉体としてのセメントを貯留するセメントサイロ２と、同じく水硬性物質粉体に含まれる混和材粉末を貯留する混和材粉末サイロ３とを備えている。セメントサイロ２のホッパと混和材粉末サイロ３のホッパから供給されるセメントと混和材粉末をスクリュウフィーダ４を介して水硬性物質粉体計量ホッパ５に供給することになる。
【００３３】
また、天井クレーン７等で搬送される細骨材である砂を細骨材貯留ホッパ８に貯留し、更にベルトコンベアを介して細骨材計量ホッパ９に供給する。更に、天井クレーン７等で搬送される粗骨材である砂利を粗骨材貯留ホッパ１０に貯留し、ベルトコンベアを介して粗骨材計量ホッパ１１に供給する。また、水タンク１３に貯留された水は水計量ホッパ１４(水計量手段)に貯留する。混和材タンク１６に貯留された混和材は計量タンク１７を介して水計量ホッパ１４に供給することになる。
これら水硬性物質粉体計量ホッパ５、細骨材計量ホッパ９、粗骨材計量ホッパ１１、水計量ホッパ１４では、計量された各材料を制御手段１８によって選択的にミキサ２０に供給してミキシングを行うようになっている。ミキサ２０は例えば二軸強制練りミキサーを備えている。
【００３４】
水計量ホッパ１４には、例えばモルタルまたはコンクリートの分割練り混ぜのための総量である配合水(全水)Ｗが貯留されており、配合水Ｗは、骨材に供給して調整練り混ぜを行うための一次水Ｗ１、一次練り混ぜを行うための添加水Ｗａ、二次練り混ぜを行うための二次水Ｗ２とに分割してミキサ２０に順次供給するように、図示しないロードセル等で計量してバルブを開閉制御する。しかも、配合水Ｗ＝一次水Ｗ１＋添加水Ｗａ＋二次水Ｗ２となっている。
【００３５】
また、図４において、制御手段１８には、骨材供給手段２２と水硬性物質粉体供給手段２３と水供給手段２４とを備えている。骨材供給手段２２は、調整練り混ぜのために、細骨材計量ホッパ９において所定量の砂を計量してミキサ２０に供給させる細骨材供給手段２６と、所定量の砂利を計量してミキサ２０に供給させる粗骨材供給手段２７とを備えている。また、水硬性物質粉体供給手段２３では、一次練り混ぜの際に水硬性物質粉体計量ホッパ５でセメントや混和材粉末等を計量してミキサ２０に供給させる。
【００３６】
また、配合水Ｗを一次水Ｗ１と二次水Ｗ２に分割して一次練り混ぜ工程と二次練り混ぜ工程に供給する従来の分割練り混ぜ工法において、製造するモルタルまたはコンクリートのブリーディング率が極小値となる一次水セメント比Ｗ１／Ｃの最適一次水Ｗ１ｘを予め測定しておくものする。
そして、水供給手段２４において、水量設定手段２５では、入力される最適一次水Ｗ１ｘの信号に基づいて、一次水Ｗ１をこの最適一次水Ｗ１ｘより小さい値に設定するものとし、添加水Ｗａは一次水Ｗ１との和が最適一次水Ｗ１ｘを上回る量になるように設定し、二次水Ｗ２を配合水Ｗから一次水Ｗ１と添加水Ｗａを除いた量に設定する。
【００３７】
本実施形態における一次水Ｗ１と添加水Ｗａは上述した条件を満たせば適宜の量に設定できる。添加水Ｗａの量は好ましくはセメント量Ｃの１０〜２５ｗｔ％の範囲であればよく、この範囲であれば製造されたコンクリートやモルタルのブリーディング率を従来の分割練り混ぜ工法よりも良好な範囲に調整できる。
そして、水量設定手段２５で設定された一次水Ｗ１の指示信号を一次水供給手段２９によって水計量ホッパ１４に送信して一次水Ｗ１を計量してミキサ２０に供給させる。同様に、一次練り混ぜのために添加水Ｗａの指示信号を水計量ホッパ１４に送信する添加水供給手段３０と、二次練り混ぜのために二次水Ｗ２の指示信号を水計量ホッパ１４に送信する二次水供給手段３１とを備えている。
【００３８】
本実施形態による分割練り混ぜ装置１は上述の構成を備えており、図５に示すタイムチャートと図６に示すフローチャートに沿って本実施形態による分割練り混ぜ工法について説明する。
分割練り混ぜ装置１において、ブリーディング率を最小にする最適な一次水Ｗ１ｘを、従来の分割練り混ぜ工法における骨材とセメントと一次水及び二次水の試験によって予め求めておき、制御手段１８の水量設定手段２５に入力し、一次水Ｗ１を最適一次水Ｗ１ｘより小さい適宜な水量に設定すると共に、添加水Ｗａの量を、一次水Ｗ１と添加水Ｗａの和が最適一次水Ｗ１ｘより大きい値に設定しておく。なお、添加水Ｗａの量はセメント量の１０％〜２５％の範囲に設定しておくことが好ましい。
【００３９】
次に、本実施形態による分割練り混ぜ装置１によって例えばコンクリートを製造する場合、所要量の砂と砂利の供給量を決定して細骨材供給手段２６と粗骨材供給手段２７からの指示信号によって、細骨材計量ホッパ９と粗骨材計量ホッパ１１で所要量の砂と砂利を計量してミキサ２０に投入する（ステップ１０１）。そして、水量設定手段２５で決定された一次水Ｗ１を一次水供給手段２９の指示信号によって水計量ホッパ１４で計量してミキサ２０に供給する（ステップ１０１）。ミキサ２０では、これらの骨材と一次水Ｗ１を調整練り混ぜする(ステップ１０２)。
調整練り混ぜによって、一次水Ｗ１を細骨材や粗骨材の全周に均一に付着させる。
【００４０】
次に、調整練りが終了した後、水硬性物質粉体供給手段２３によって投与量が設定されたセメントに混和材等を含む水硬性物質粉体を水硬性物質粉体計量ホッパ５で計量して、ミキサ２０に供給し（ステップ１０３）、一次練り混ぜを行う(ステップ１０４)。この段階では、一次水Ｗ１は最適一次水Ｗ１ｘより量が少ないので、均一なフェニキュラー状態に調整される。
【００４１】
この状態から、添加水供給手段３０からの指示により、設定された量の添加水Ｗａを水計量ホッパ１４で計量してミキサ２０に徐々に追加供給しながら、一次練り混ぜを行う（ステップ１０５）。すると、材料中の水分が次第に増加するため、フェニキュラー状態から、次第に、ミキサ２０で攪拌される骨材の表面に水とセメント粉体が十分に付着して造殻されていき、骨材の粒子間の結合力が最大になるキャピラリー状態に変わっていく。
しかも、供給される一次水Ｗ１と添加水Ｗａの合計量が最適一次水量Ｗ１ｘとなると、各骨材の表面に付着する水とセメント粉体の割合が増大して付着不足のフェニキュラー状態が更に減少してキャピラリー状態を増大できる。そのため、各骨材の周囲に水とセメントが十分付着して、その多くがキャピラリー状態となって造殻層が形成され、キャピラリーペーストの率が向上するから、最適一次水Ｗ１ｘを越えてもコンクリートのブリーディング率を悪化させることがなく、極小値を維持する（図１参照）。
【００４２】
そして、一次練り混ぜが終了した後、二次水供給手段３１によって二次水Ｗ２を水計量ホッパ１４で計量してミキサ２０に投入し、二次練り混ぜを行う(ステップ１０７)。こうして、ブリーディング率を極小に維持して振動時における流動性が高く分離せず、セメントのだまを減少させた、もったり感のあるコンクリートが得られる。
なお、上述の説明では、コンクリートの製造方法について説明したが、粗骨材を投入しないモルタルの場合でも同様にブリーディング率の低いモルタルを製造する。
【実施例】
【００４３】
次に、本実施形態による分割練り混ぜ方法の試験例について図７及び図８により説明する。
第一の試験例として、モルタルを製造する分割練り混ぜ工法を行い、得られたモルタルについてブリーディング試験を行った。比較例１として配合水Ｗを一次水Ｗ１と二次水Ｗ２に分割して供給した従来の分割練り混ぜ工法を行った。
【００４４】
本発明の実施例は配合水Ｗを一次水Ｗ１と添加水Ｗａと二次水Ｗ２とに分割して供給したものであり、一次水Ｗ１は最適一次水Ｗ１ｘより小さく、一次水Ｗ１＋添加水Ｗａは最適一次水Ｗ１ｘより大きく設定されている。そして、添加水量Ｗａについて、実施例１はセメント量の５％、実施例２は同じく１０％、実施例３は１５％、実施例４は２０％、実施例５は２５％、実施例６は４０％とした。各実施例１〜６における配合水の総量は比較例１、２と同じである。第一の試験例では水セメント比（Ｗ／Ｃ）を５５％、最適一次水（Ｗ１ｘ／Ｃ）を２７．５％として各試験を行った。比較例１、実施例１から６の各材料の量は表１に示す通りとした。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
また、比較例１と実施例１〜６の練り混ぜ手順と時間は表２の通りとした。
【表２】
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【００４７】
比較例１と実施例１〜６について、得られたモルタルのブリーディング量を測定すると図７に示すようになった。
図７に示す結果から、分割練り混ぜ工法におけるブリーディング量（ｇ）は総じて小さかった。しかも、本発明の実施例１〜６は比較例１の分割練り混ぜ工法と比較して、ブリーディング量（ｇ）は一層減少した。また、実施例１〜６におけるブリーディング量を比較すると、実施例４（添加水：２０％）が最も減少しており、最大の効果を発揮した。
【００４８】
実施例４では、最適一次水Ｗ１ｘ／Ｃが２７．５％であるのに対し、セメント重量（５００ｇ）の１０％少ない水量（Ｗ１／Ｃ＝１７．５％）で一次練り混ぜを開始し、添加水Ｗａを１００ｇ（Ｗａ／Ｃ＝２０％）添加して水量（（Ｗ１＋Ｗａ）／Ｃ）が３７．５％になるまで練り混ぜを行った。その後、二次水Ｗ２を加えて二次練り混ぜを行った。
図７に示す試験結果から、本実施形態による分割練り混ぜ工法は、発明の効果が大きい範囲は添加水量Ｗａがセメント量の１０％〜２５％の範囲であることがわかった。
【００４９】
次に、本実施形態による分割練り混ぜ方法の第二の試験例として、コンクリートを製造する分割練り混ぜ工法を行い、得られたコンクリートについてブリーディング試験を行った。コンクリートの配合は下記表３に示す通りである。
比較例２として配合水Ｗ（＝１６７ｇ／ｍ３）を一次水Ｗ１と二次水Ｗ２に分割して供給した従来の分割練り混ぜ工法を行った。なお、表３に示す配合例は比較例２によるものである。
また、本発明の実施例を実施例７として、配合水Ｗに対して一次水Ｗ１を６３ｋｇ／ｍ３から１２３ｋｇ／ｍ３の範囲で変化させ、添加水Ｗａをセメント量Ｃ＝３０４ｇ／ｍ３の２０％（＝６０．８ｇ／ｍ３）として練り混ぜを行った。
【００５０】
【表３】
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【００５１】
比較例２、実施例７の練り混ぜの手順と時間は下記表４に示す通りである。
【表４】
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【００５２】
比較例２と実施例７について、得られたコンクリートのブリーディング率を測定すると図８に示すようになった。
図８に示す結果から、比較例２におけるブリーディング率は１．７％、実施例７におけるブリーディング率は１．２％であった。そのため、実施例７は比較例２の従来の分割練り混ぜ工法と比較して３０％ブリーディング率が低減した。
【００５３】
上述のように本実施形態による分割練り混ぜ工法及び分割練り混ぜ装置１によれば、従来の分割練り混ぜ工法と比較して、一次水Ｗ１とセメント等の水硬性物質粉体によってフェニキュラー状態に練り混ぜ、更に添加水Ｗａを加えながら一次練り混ぜをすることで、骨材表面に付着する水とセメント粉を結合力が最大で練り混ぜトルクが最大になるキャピラリー状態に変化させることができる。そのため、最適一次水Ｗ１ｘを超えてもブリーディング率は極小値を維持することができるので、ブリーディング率を低下させることができて分離し難く振動時の流動性に優れるコンクリートやモルタルを製造できる。
【００５４】
なお、本発明による分割練り混ぜ工法と分割練り混ぜ装置１は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等を行うことができ、これらはいずれも本発明の範囲に含まれる。
【００５５】
例えば、上述した実施形態による水計量ホッパ１４と水量設定手段２５は、水計量ホッパ１４として一体の容器と計量手段を設置し、水量設定手段２５で演算した一次水Ｗ１，添加水Ｗａ、二次水Ｗ２を一次水供給手段２９、添加水供給手段３０、二次水供給手段３１によって水計量ホッパ１４のロードセルで各水量を計量してミキサ２０に順次供給するようにしたが、本発明はこのような手段に限定されない。
例えば、変形例１として、水計量ホッパ１４の内部を３つに区画し、供給時に一次水供給手段２９、添加水供給手段３０、二次水供給手段３１の指示信号により、ロードセル等で計量して各水量を各区画に貯留させておくと共に、順次ミキサ２０に投入するようにしてもよい。
【００５６】
また、変形例２として、水計量ホッパ１４を一次水Ｗ１，添加水Ｗａ、二次水Ｗ２毎に個別に設置して、変形例１と同様に計量して供給制御してもよい。或いは、水計量ホッパ１４を一次水Ｗ１と添加水Ｗａ用、二次水Ｗ２用等の２つに分けて設置して、変形例１と同様に一次水Ｗ１，添加水Ｗａ、二次水Ｗ２を計量して供給制御してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１  分割練り混ぜ装置
２  セメントサイロ
３  混和材粉末サイロ
５  水硬性物質粉体計量ホッパ
９  細骨材計量ホッパ
１１  粗骨材計量ホッパ
１４  水計量ホッパ
１８  制御手段
２０  ミキサ
２２  骨材供給手段
２３  水硬性物質粉体供給手段
２４  水供給手段
２５  水量設定手段
２９  一次水供給手段
３０  添加水供給手段
３１  二次水供給手段
【要約】
【課題】キャピラリー状態をより均一に形成させて一層ブリーディング率の小さいモルタルやコンクリートを製造する。
【解決手段】分割練り混ぜ工法は、水量設定手段で、予め設定した最適一次水Ｗ１ｘから一部の水量を減じたものを一次水Ｗ１とし、この一次水に添加水Ｗａを加えたものを最適一次水Ｗ１ｘより大きく設定する。骨材に一次水を加えて調整練りを行う。その後、セメント等の水硬性物質粉体を加えて一次練り混ぜを行い、添加水を加えて更に一次練り混ぜを行う。これによって骨材表面に付着する水とセメント等をフェニキュラー状態から骨材間の結合力が最大になるキャピラリー状態に徐々に移行させ、一次水に添加水を付加して最適一次水を超えても、ブリーディング率を極小値に維持できる。その後、二次水を加えて二次練り混ぜを行うことでブリーディング率の小さいモルタル及びコンクリートを製造できる。
【選択図】図５【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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