(57)【要約】  本発明は、水硬性セメントを含むセメント性組成物中の混和剤を分散するための粒子添加剤および方法に関し、このセメント性組成物と水とを混合する際の混和剤の活性化を提供し、ここで、粒子添加物は、ポラゾル材料を含むキャリアおよび粉末キャリアに結合する混和剤を含み、ここで、この混和剤の粒子は、セメント性組成物中で使用されるセメントのメジアン粒子サイズの１／１０と１／２との間のメジアン粒子サイズを有する。さらなる局面において、本発明は、水硬性セメントおよび粒子性添加剤を含む水硬性セメントバインダーに関し、ここで、粒子性添加剤の粒子は、ポゾラン材料からなるキャリアおよび微粒子キャリアの表面に結合した添加剤を含み、ここで、添加剤の粒子は、セメント性組成物において使用されるセメントのメジアン粒子サイズの１／１０〜１／２、好ましくは１／１０〜１／３の間のメジアン粒子サイズを有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント性組成物中で混和剤を分散させるための粒子性添加剤であって、該セメント性組成物は、水硬性セメントを含んでおり、該添加剤は、該セメント性組成物と水とを混合する際に該混和剤の活性化を提供するためのものであり、ここで該粒子性添加剤の粒子は、ポゾラン材料を含むキャリアおよび該粒子性キャリアに結合する混和剤を含み、ここで、該添加剤の粒子は、該セメント性組成物中で使用されるセメントのメジアン粒子サイズの１／１０〜１／２の間のメジアン粒子サイズを有する、粒子性添加剤。
【請求項２】
前記添加剤のメジアン粒子サイズが、前記セメントのメジアン粒子サイズの１／１０〜１／３である、請求項１に記載の粒子性添加剤。
【請求項３】
前記添加剤のメジアン粒子サイズが、前記セメントのメジアン粒子サイズの１／５〜１／３の範囲内である、請求項１に記載の粒子性添加剤。
【請求項４】
前記添加剤の粒子サイズの分布が、ほぼ正常である、請求項１に記載の、粒子性添加剤。
【請求項５】
前記キャリアが、少なくとも５０容量％のポゾラン材料を含む、請求項２に記載の粒子性添加剤。
【請求項６】
前記キャリアが、該キャリア成分の少なくとも８０容量％の量のポゾラン材料および該キャリアの２０容量％までの量の石灰材料を含む、請求項２に記載の粒子性添加剤。
【請求項７】
前記ポゾラン材料が、フライアッシュである、請求項５に記載の粒子性添加剤。
【請求項８】
前記混和剤が、水分散可能な固体である、請求項６に記載の、粒子性添加剤。
【請求項９】
前記混和剤が、流体力学的特性のモディファイヤー、凝固モディファイヤー、および硬化したコンクリートの特性を改変する混和剤からなる群より選択される、請求項２に記載の、粒子性添加剤。
【請求項１０】
前記混和剤が、水還元剤、高範囲水還元剤、凝固遅延剤、凝固促進剤、およびこれらの２つ以上の混和剤からなる群から選択される、請求項２に記載の粒子性添加剤。
【請求項１１】
前記混和剤が、ＡＥ剤を含む界面活性化剤からなる群より選択される、請求項２に記載の粒子性添加剤。
【請求項１２】
前記混和剤が、ポゾラン反応を増強する混和剤からなる群から選択される、請求項２に記載の粒子性添加剤。
【請求項１３】
前記混和剤が、前記キャリアの０．５〜５重量％の範囲の量で存在する、請求項２に記載の粒子性添加剤。
【請求項１４】
前記混和剤が、該混和剤と共に前記キャリアを機械的にミルする方法によって該キャリアに結合される、請求項２に記載の粒子性添加剤。
【請求項１５】
前記キャリアが添加水の非存在下で、前記混和剤と共にミルされる、請求項１４に記載の粒子性添加剤。
【請求項１６】
水硬性セメント含むをバインダーおよび請求項２に記載の添加剤を含む、セメント性組成物。
【請求項１７】
前記キャリアが、前記水硬性セメント成分の１５〜５０容量％の量で存在する請求項１３に記載のセメント性組成物。
【請求項１８】
セメント性組成物を介して混和剤を分散させる方法であって、該セメント性組成物は、水硬性セメントを含んでおり、該混和剤は、水と共に該セメント性組成物を混合する際に、該セメント性組成物に影響を及ぼすよう作用しており、該方法は、以下；
ポゾラン材料を含む微粒子キャリアに該混和剤を結合することによって粒子性添加剤を形成する工程であって、ここで、該添加剤の粒子は、該セメント性組成物中で使用されるセメントのメジアン粒子サイズの１／１０〜１／３の間のメジアン粒子サイズであるメジアン粒子サイズを有し、該粒子性添加剤を形成する、工程、および
該セメント性組成物を介して該粒子性添加剤を分散させる工程であって、これによって、使用の際に、該混和剤が、該分散された粒子性添加剤を取り込む該セメント性組成物と水との混合の際に該キャリアから放出されるように作用している、工程、
を包含する、方法。
【請求項１９】
前記粒子性添加剤が、前記キャリアおよび混和剤を同時ミルすることによって形成される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記同時ミルが、アトリターミルまたはボールミルにおいて、水を添加することなく実施される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記キャリアが、少なくとも５０容量％のポゾラン材料を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記混和剤が、前記キャリアの０．５〜５重量％の量で存在し、かつ前記添加剤が、水硬性セメントの１５〜５０容量％の量で存在する、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、水硬性セメントにおける分散混和剤についての添加剤、添加剤を含むセメント性組成物ならびにそのようなセメントにおける分散混和剤についての方法および組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
モルタルおよびコンクリートの主要な成物は、セメントまたはセメント質バインダー、砂および石などの凝集物、ならびに水である。フライアッシュおよび石灰のような添加剤は、セメント質バインダーにたびたび組み込まれる。水還元剤、空気混入剤および凝固モディファイヤーのような混合剤が、たびたび、モルタルおよびコンクリートに加えられる。通常の調製順序は、乾燥した固体成分をブレンドし、次いで、液体成分を加え、次に２種の成分をよく混合する。さらに詳細には、コンクリートミキサーを始動させ、砂および石を加え、次にバインダー、水および任意の混和剤を加える。セメントおよびフライアッシュのようなバインダー成分を別個に添加し得る。あらかじめ混合したコンクリートを作製する「乾燥バッチ」法と呼ばれるような、いくつかの場合において、異なる順序が、種々の実用上の理由のために使用され得る。ミキサーおよびコンクリートの性質に依存して、コンクリートを、代表的には１〜６分間混合し、次に、コンクリート生成物を生成するために使用する。あらかじめ混合したコンクリートの場合において、使用前に、コンクリートをより長い間混合し得る。
【０００３】
混和剤は、できたばかりかまたは硬化したモルタルおよびコンクリートの性質を改変するために使用される。それらは、代表的には固相（詳細にはバインダー粒子）、液相（詳細には水）およびそれらの相の間の相互作用の全てまたはいずれかに作用することによって、改変を行う。それらは、高い影響力の成分であり、通常は、それらが作用する相に関して少量で、使用される。例えば、一般的流体力学的助剤の代表的適用量は、セメントの０．４質量％と０．８質量％との間である。調合および分散を容易にするために、混和剤は、一般的に、濃縮水溶液として提供される（例えば、前記の流体力学的助剤は、代表的には、４０質量％の固体セメントを含む水溶液として提供される）。混和剤は、通常は、上記の混合プロセスの終わり頃に加えられる。
【０００４】
混合剤が効果的に機能するために、それらは、マクロレベル（砂または集合粒子以上のレベル）およびマイクロレベル（それらが、作用するレベル）の両方で、適切に分散されなければならない。
【０００５】
混和剤は、通常は、単位質量基準または単位体積基準で、モルタルおよびコンクリートの断然高価な成分である。
【０００６】
コンクリート産業において代表的に使用される混合プロセスは、マクロレベルでの分散の観点で比較的低い効率である。例えば、水と混合された場合、セメントまたはバインダー粒子は、表面張力効果のために、セメント粒の直径の１０〜３０倍の塊を形成することが公知である。これらの塊は、通常のミキサーで壊され得ない。混和剤が、通常の方法で加えられた場合、混和剤は、それらの塊に浸透し得ず、セメントまたはこの塊中の他のバインダー粒子に作用し得ず、そしてこのため適切に機能し得ない。事実上、混和剤は、マクロレベルで完全に拡散されない。
【０００７】
例えば、シリカフュームのようなより小さい粒子が、ファンデルワールス力として公知の粒子間引力のために、徹底的に混合してさえ完全には壊れない塊を形成することもまた、公知である。上述の流体力学的助剤のような混和剤小粒子を拡散させることによって、またはそのような粒子が凝結するのを妨げることによって作用するが、通常の方法で加えられる場合、混和剤がそのような塊に浸透し得る場合でさえ、混和剤は完全に塊の中の粒子に作用し得ない。なぜならば、この引力は、非常に強く、そしてこのために適切に機能し得ないからである。
【０００８】
コンクリートが、十分な時間の間混合されない場合、混和剤が、マクロレベルにおいてさえ分散され得ない危険性がある。いずれかの場合において、混和剤は、効果的に機能し得ない。
【０００９】
１つの減少技術は、水および混和剤を高せん断混合機で混合し、その後これを砂および石と共に従来のミキサーで混合することである。これは、塊の第１カテゴリーに関していうと技術的に有効であるが、それは、余計な処理工程および余計な資本設備を必要とする。この技術に関するバリエーションは、スラリーの形態で、シリカフュームのような非常に細かいバインダー成分を提供することである。これは、塊の第２カテゴリーに関していうと技術的に有効であるが、余分な現場を離れた処理工程および余計な資本設備および余分な現場の資本機器を含む。
【００１０】
別の減少技術は、コンクリートを作成するためにバインダー、砂および石と共に混合された水中の混和剤をあらかじめ希釈することである。しかし、この目的に必要な水の量はバッチ毎に異なり、一方、必要な混和剤の量はバッチ毎に異ならず、このことは、この混和剤が必要な水の全量であらかじめ希釈され得ないことを意味する。このことは、不均一性の別の原因を生じる。上述の流体力学的助剤のようないくらかの混合剤はまた、この方法で加えられた場合でさえ、時期尚早に、且つ選択的にセメント粒上に吸着され、それらの有効性を減じる。水が加えられ、そしてセメント粒子が湿らされた後にそのような混和剤を加えることは、これを軽減するが、それは、混合サイクルを相当長くする。あらかじめ混合されたコンクリートにおいて、製造されたコンクリートとは対照的に、この困難は、現場で混和剤を加えることによって対処され得るが、これは、混和剤の投入および混合時間の両方の正確さの制御のレベルを減少させる。さらに、いずれの技術もバインダー塊形成の問題を軽減しない。
【００１１】
一般的な減少技術は、簡単には過剰の混和剤を加えることである。しかし、混合プロセスが、マクロレベルで均一でない場合、問題は、さらに悪化する。さらに、これは、バインダー塊の形成を軽減しない。
【００１２】
多くの混和剤は、過剰に使用された場合、負の効果を有する。例えば、上記の流体力学的助剤は、過剰に使用された場合、セメントが水和する速度を遅らせる。金属アルカリは、過剰に使用された場合、特定のタイプの砂または石との膨張反応を生じ得、そしてコンクリートにひびを生じ得る。全体的な過剰投入は、構造物を危うくし得る。過剰な局所濃度は、構造物を危うくする程度まで、コンクリートの局所性能を悪化させ得る。
【００１３】
混和剤の使用に関する実際問題がある。金属アルカリのようなそれらの内のいくつかは、濃縮形態において使用される場合、危険である。建築業において一般的である条件において、そのような材料を扱うことは常に容易ではなくまた、これは、コンクリートのバッチングにおける使用を困難にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の第１の局面の目的は、混和剤および水硬性セメントにおけるこれらの使用に改良点を提供することである。特別な目的は、混和剤の取り扱いおよび／または効果を改善するために、セメント性組成物に混和剤を分散するための改良された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（発明の要旨）
本発明の１つの局面は、水とセメント性組成物の混合の際に添加剤および混和剤の活性化を提供する水硬性セメントを含むセメント性組成物中に添加剤を分散するための粒子性添加剤に関し、ここで、粒子性添加剤の粒子は、ポゾラン（ｐｏｚｚｏｌａｎｉｃ）材料含むキャリアおよびキャリアに結合した添加剤を含み、ここで、添加剤の粒子は、セメント性組成物において使用されるセメントのメジアン粒子サイズの１／１０〜１／２、好ましくは１／１０〜１／３のメジアン粒子サイズを有する。
【００１６】
本発明の別の局面は、水硬性セメントを含むセメント性組成物に混和剤を分散させる方法に関し、この混和剤は、水とセメント性組成物の混合の際に、セメント性組成物に影響を与える効果があり、その方法は、以下の工程を含包する；ポゾラン材料を含む粒子キャリアに混和剤を結合することによって粒子性添加剤を形成する工程であって、ここで、添加剤の粒子は、粒子性添加剤の形成のために、セメント性組成物において使用されるセメントのメジアン粒子サイズの１／１０〜１／２、好ましくは１／１０〜１／３の間のメジアン粒子サイズを有する工程、およびこの粒子性添加剤をセメント性組成物に分散させる工程であって、それのより、使用中、この混和剤は、水と分散された粒子性添加剤が組み込まれたセメント性組成物とが混和されると、キャリアから放出される効果がある、工程。
【００１７】
さらなる局面において、本発明は、水硬性セメントおよび粒子性添加剤を含む水硬性セメントバインダーに関し、ここで、粒子性添加剤の粒子は、ポゾラン材料からなるキャリアおよび微粒子キャリアの表面に結合した添加剤を含み、ここで、添加剤の粒子は、セメント性組成物において使用されるセメントのメジアン粒子サイズの１／１０〜１／２、好ましくは１／１０〜１／３の間のメジアン粒子サイズを有する。
【００１８】
（発明の詳細な説明）
本明細書は、多くの専門用語は、セメント産業およびコンクリート産業において一般的に使用される多くの用語を使用する。本明細書中で使用される場合、以下の用語は、示された意味を有する。
【００１９】
水硬性セメントは、粉末材料であり、水と混合される場合、固まって固体材料を生成する（硬化する）。
【００２０】
バインダーは、水硬性セメントおよび同様のサイズまたはより細かいサイズの他の粉末材料の組成物である。７５μｍのふるいを通過する全組成物中の乾燥固体粒子の組み合わせとして、通常定義される。
【００２１】
ペーストは、バインダーおよび水のよく混和された組成物である。
【００２２】
コンクリートは、一緒に成長するかまたは、部分により形成される固体の塊である。用語コンクリートは、一般的にバインダー、砂（細かい凝集剤）および石（粗い凝集剤）を含む組成物を言及するために使用される。用語モルタルは、一般に、粗い凝集物を含まない同様の組成物を言及するために使用される。用語コンクリートは、本明細書では、より特定の意味において、モルタルおよびセメントの両方を含むと解釈される。
【００２３】
流体力学は、せん断ひずみ速度の関数としての流体の粘度特性の研究である。この科学の目的は、せん断応力とせん断ひずみ率との間の関係を確立することである。有限せん断ひずみを生じるために必要とされる最小せん断応力は、降伏応力と呼ばれる。せん断ひずみ速度に対するせん断応力の割合は、粘度と呼ばれる。水および蜂蜜のような流体は、限界降伏強度を有さないが、有限粘度を有し、そしてニュートン流体と呼ばれる。あわ立てたクリームのような流体；できたばかりのセメントペーストおよびできたばかりのコンクリートは、有限降伏強度および有限粘度を有し、そしてビンガム流体（Ｂｉｎｇｈａｍ  ｆｌｕｉｄ）と呼ばれる。堅いコンクリートは、標準的な流体力学試験を使用して定量的に述べられ得ないが、流体力学および土質力学のコンセプトは、それらの挙動の有用な定性的理解を提供するために共に使用され得る。セメンとぺースト、モルタルおよびコンクリートの流体力学的性質は、処理費に対する決定的効果を有する。
【００２４】
水硬性セメントとしては、普通ポルトランドセメントおよび混合ポルトランドセメントの両方、スラッグセメントならびに高アルミナセメントが挙げられる。普通ポルトランドセメントおよび混合ポルトランドセメントは、本発明の使用のために好ましいセメントである。
【００２５】
バインダーとは、セメント状（例えば、ポルトランドセメン）、補助セメント（例えば、フライアッシュのようなポゾラン、シリカフューム、天然ポゾランおよびメタカオリンのような加工天然材料）、または非反応性（例えば、石灰石）の凝集物微粉および顔料を含む組成物をいう。結晶シリカおよび石灰石のようないくつかの明らかに非反応性のシリカ材料および石灰材料は、例えば、５ミクロ以下のオーダーの粒子サイズまで細かく粉砕された場合、水の存在下で、セメントの成分とまたは水和生成物、特に水酸化カルシウムと反応し、促進効果もしくは補助セメント効果のいずれかまたは両方を生じ、その結果、これらの特徴は、反応時間において不明瞭となる。セメントは、代表的にバインダーの主要な部分を形成する。セメント状成分以外の全てのバインダー成分が、添加剤として定義される。
【００２６】
ポゾランは、それ自体に、セメントの価値をほとんど有さないかまたは、全く有さないが、細かく拡散した形態および水の存在において、通常の温度で水酸化カルシウムと反応し、セメント性質を有する化合物を形成するシリカまたはシリカおよびアルミ材料として定義される。ポゾランは、工業的副産物（フライアッシュ、濃縮シリカフュームならびに溶鉱炉スラッグのような天然材料（珪藻土、火山灰、オパールチャート頁岩（ｏｐａｌｉｎｅ  ｃｈｅｒｔｚ  ｓｈａｌｅ））およびゼオライトならびに改変天然材料（例えば、メタカオリン）を含む。上記の注釈の観点において、用語ポゾランは、本明細書で、結晶シリカ（例えば、水晶、シリカ砂、岩粉など）を含む細かく分散された形態の材料を含むことが取り上げられている。
【００２７】
添加剤は、ペーストの流体力学的性質、水和反応、ポゾラン反応または硬化コンクリートの性質の全てまたはいずれかに影響を与えるためにバインダーに組み込まれる材料である。添加剤は、代表的にはセメントの粒子サイズと同じかまたはそれより小さい粒子サイズを有する粉末である。これらを使用して、ペーストを希釈または広げ、バインダーの密度を高め、ペーストの降伏強度または粘度を制御し、水和反応の間の熱の放出割合を制御し、コンクリートの凝固または硬化の割合を制御し、コンクリートの強度または耐久性を増加させるなどのことを行い得る。
【００２８】
混和剤は、真新しいペーストの流体力学的性質、水和反応、ポゾラン反応または硬化コンクリートの性質の全てまたはいずれかに影響を与えるために真新しいペーストに組み込まれる材料である。混和剤は、習慣的に（しかし、必ずではなく）水性混和剤として処方される。これらを使用して、ペーストの降伏強度または粘度を制御し、水和反応の間の熱の放出の割合を制御し、コンクリートの凝固または硬化の割合を制御し、塊粒とペーストとの間の結合を高め、塊粒とペーストとの間の移行帯を濃縮し、強化鋼の腐食を防止し、コンクリートの強度または耐久性を増加させ、セメント性組成物と他の任意の含有物（例えば、ワイヤー、網、マット、紐または繊維）との間の相互作用を改変し、後日にセメント性組成物に浸透し得る任意の物質の性質または拡散割合を改変するなどのことを行い得る。
【００２９】
塊は、代表的には挿入材料である。これらは、軽量または通常の重量であり得る。代表的な通常重量の塊としては、天然の砂、破砕された塊または破砕された岩が挙げられる。軽量の塊は、人工材料（例えば、拡張されたポリスチレンビーズ）、天然材料（例えば、スコリアまたは軽石）あるいは加工された天然材料（例えば、拡張された粘土、バーミキュライトまたは頁岩）から作製され得る。
【００３０】
本発明は、セメント性組成物内に混和剤を拡散させるために希釈および配置の２つの主要な機構を採用する。混和剤は、始めに粒子キャリア内に希釈および結合され、添加剤を形成する。次に、添加剤は、セメント内に希釈され、バインダーを形成する。続いて、バインダーは、砂中に希釈され、そして塊水が、加えられ、全組成物が、混和剤が完全に拡散されるセメント性組成物を形成するために混合される。この順序は、混和剤の最も効果的な拡散を与えることであると本発明者らによって見なされるが、他の順序は、本発明の利点を、無駄にすることなく使用され得る。
【００３１】
粒子性添加剤のメジアン粒子サイズは、バインダー中のセメントのメジアン粒子サイズの１／１０〜１／２の範囲、好ましくは１／１０〜１／３の範囲である。さらに好ましくは、メジアン粒子サイズは、セメントのメジアン粒子サイズの１／５〜１／３の範囲である。例えば、１２μｍのメジアン粒子サイズを有するセメントについて、組成物の粒子は、１．２〜４μｍおよび好ましくは２．４〜４μｍの範囲の平均サイズを有する。１０μｍのメジアン粒子サイズを有するセメントについて、組成物の粒子のメジアン粒子サイズは、１〜３．３μｍおよび好ましくは２〜３．３μｍの範囲の平均サイズを有する。このことは、添加粒子がバインダーのセメント粒子の間の間隙空間に位置し、混和剤の配置およびバインダーの拡散の両方を可能する。混和剤の配置は、それが作用する相に混合剤の接近を改善するか、または容易にする。バインダーの高密度化は、ペーストの流体力学的性質、コンクリートの強度の達成の割合および硬化コンクリートの性質の全てまたはいずれかの改善点を改善するか、あるいは容易にする。これは、セメントに対して使用されない場合よりもセメントに対して使用されるキャリアのより大きな容量を可能にする。これは、バインダー内の混和剤の希釈を改善し、従ってセメント性組成物内の拡散を改善する。
【００３２】
粒子性添加剤および本明細書に引用されるそれらの間の物理的相互関係を決定するために使用されるセメントのメジアン粒子サイズは、現実的な理由で、水性スラリーのレーザー回析粒子サイズ解析を使用して決定される。水溶性スラリーにおいて、添加剤中の混和剤成分の一部または全ては、キャリア表面から分離されるか、または溶解されることにより添加剤から取り除かれ得る。従って、厳密にいえば、これは、添加剤のキャリア成分をより密接に反映した粒子に対して決定が行われることを意味する。しかし、実施の観点において、キャリア粒子（代表的には４ミクロンのオーダーの平均サイズを有する）のサイズに対する、混和剤成分（代表的には、キャリアの重要でない成分（例えば、質量の０．５％））の影響は、有意ではなく、そして一般にスラリーにおけるレーザー粒子サイズ測定のために商業的に利用される機器の検出レベルより小さい。
【００３３】
添加剤粒子の平均サイズは、小さすぎてはならない。なぜなら、シリカフュームのような非常に細かい粒子は、セメント粒子の表面に付着する傾向にあり、これによりペーストの流体力学的性質を損ない、そして、互いに付着する傾向があり、従って有効サイズを増加させ、そして、それらがセメント粒子間に配置および拡散されることを防止し、ペーストの力学的性質、水和反応、ポゾラン反応および硬化コンクリートの性質の全てまたはいずれかに対する適切な効果を有することを防止する。
【００３４】
添加剤粒子のサイズ分布は、好ましくはバインダー中の充填密度および粒子サイズ分布の最適の組み合わせを可能にするためのセメント粒子の組成物に対して、ペーストの流体力学的性質、コンクリートの強度の達成の割合および硬化コンクリートの性質の全てまたはいずれかの観点から選択される。この目的のために最適な添加剤の粒子サイズ分布を正確に決定することは、セメントの粒子サイズ分布は変化するために、不可能である。しかし、添加剤およびセメントのメジアン粒子サイズの比が、上記の好ましい範囲内である場合、およびセメントの粒子サイズ分布が、偏っているかまたは狭い（これは、良くあるケースである）場合、次に、およそ標準的かつ比較的広い添加剤中の粒子サイズ分布は、当業者に対してあきらかな理由のために同程度にされる所望の組み合わせを可能にする傾向にあることが例として記載される。これは、この場合と異なる場合よりも、セメントに対して使用されるキャリアの容量をより大きいくすることを可能にする。これはさらに、セメント性組成物内の混和剤の拡散を改善し、そしてそのような混和剤の用量におけるさらなる減少をたびたび可能にする。
【００３５】
本発明の方法は、実質的な実益を有する。この方法は、キャリアと一緒にバインダー中に保有される混和剤の種々の性質を有するキャリアの拡散、配置および高密度化を組み合わせる。この組み合わせ形態において、混和剤は、最も効果的な場所に配置され得、従って混和剤が無駄になるリスクを減少するかまたは、セメント性組成物に直接、濃縮形態で加えられる場合に起こり得るような一般的なセメント水和工程に対する所望でない効果を生じる。本発明者らは、たびたび、この方法が、セメント性組成物に対する同様の効果を生じるために通常必要とされる混和剤の用量の減少を可能にすることを見出した。
【００３６】
粒子性添加剤のキャリア成分は、ポゾラン材料を含む。ポゾラン材料は、複数のポゾランおよび必要に応じて他の材料を含み得る。キャリアは、代表的にはポゾラン材料の少なくとも５０容量％および好ましくは８０容量％含む。キャリア中に存在し得る添加可能材料は、石灰質材料を含む。これらは、好ましくは２０容量％までの量で存在する。細かい状態の場合、キャリアは、任意または全てのセメント、セメント成分あるいは水和物（特に、水酸化カルシウム）と共に水の存在下で反応し、凝固促進作用または追加の結合効果のいずれか、あるいはその両方を生じる。このことは、この場合と異なる場合より、セメントに対して使用されるキャリアの容量をより大きくすることを可能にする。このことはさらに、セメント性組成物内の混和剤の拡散を改善し、そして、たびたびそのような混和剤の容量のさらなる減少を可能にする。
【００３７】
この混和剤は、粒子性添加剤の成分であり、そして水と共にセメント性組成物を混合する際に、キャリア粒子、他のバインダー粒子、粒子セメントまたはセメント性組成物の水相と相互作用するに作動可能である。混和剤をこのように使用して、真新しいペーストの流体力学的性質、水和反応、ポゾラン反応あるいは硬化コンクリートの性質の全てまたはいずれかに影響を与え得る。この混和剤は、水拡散性または水溶性である。
【００３８】
ペーストの流体力学的性質を制御する適切な化合物としては、リグノスルホネートのような水還元剤、スルホン化メラミンホルムアルデヒド縮合物およびスルホン化ナフタレンホルムアルデヒド縮合物のような高レンジ水還元剤（超塑性化剤と呼ばれる）、ウェランドガム、プロピレンカーボネートおよびセルロースエーテルのような増粘剤ならびにステアリン酸およびビンソル（ｖｉｎｓｏｌ）樹脂のような界面活性剤（空気導入混和剤を含む）が挙げられる。本発明の混和剤成分は、１つ以上の化合物を含み得、水軟化による通常固化、凝固評価、凝固促進、水還元および凝固遅延または水還元ならびに凝固促進混和剤を提供する。そのような混和剤は、１つ以上の成分を含み得る。高レンジ水軟化はとの組み合わせはまた、通常、遅延されたまたは促進された凝固特性を提供するために使用され得る。リグノスルホネートの遅延効果は、例えば、関連する糖を取り除くことおよび／またはトリエタノールアミンのような穏やかな促進剤をそこに組み合わせて含むことによって減少され得る。
【００３９】
水和反応を制御する適切な混和剤としては、凝固モディファイヤー（すなわち、凝固促進剤および凝固遅延剤）が挙げられる。適切な凝固促進剤としては、亜硝酸塩、ホルメート、チオシアネート、ケイ酸塩、アルミネート、フッ素ならびに硫酸塩からなる群から選択される対イオンのナトリウムおよびカリウム塩；塩化カルシウム、亜硝酸塩、硝酸塩、アルミネートおよびフォルメート；塩化アルミニウム；トリエタノールアミンなどが挙げられる。適切なセメント凝固遅延剤は、一般的にカルシウムとキレートを形成する化合物である。遅延剤の特定の例としては、糖、炭水化物誘導体、ヒドロキシカルボン酸、カルシウムリグノスルフォネートおよびナトリウムリグノスルフォネートのようなリグノスルフォネート、アミノトリ（メチレンリン酸）およびその塩のような有機リン酸塩、可溶性亜鉛塩、水溶性ホウ素などが挙げられる。
【００４０】
ポゾラン反応を増強する適切な混和剤としては、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩などが挙げられる（混和剤のこの分類の正味の効果は、凝固および硬化を促進することであり、そして、それらは、凝固促進剤として同等に分類され得る）。
【００４１】
適切な金属腐食防止剤としては、アルカリ金属亜硝酸塩、フッ素、ホスフェートおよびベンゾネートが挙げられる。さらに混和剤のこの分類としては、蒸気相防止剤が挙げられる。
【００４２】
適切なアルカリ塊反応性防止剤としては、リチウム塩が挙げられる。
【００４３】
適切な複合化剤としては、アルカリ金属亜硝酸塩が挙げられる。
【００４４】
本発明の方法は、セメント性組成物に対する混和剤の結合を導入するために使用され得る。また、本発明の方法を、従来の方法または当業者に公知の他の方法と組み合わせて使用して、セメント性組成物に混和剤を導入し得る。
【００４５】
混和剤は、バインダーに水を加えた直後にか、またはすぐにキャリアから放出されるように作用し得る。代替の形態において、混和剤は、セメント性組成物の形成の間に制御された様式で放出されるように設計され得る。このことは、キャリア構造への混和剤の吸収によって、または外側遅延放出を水溶性膜をコートした粒子組成物を含むことによって、または混和剤の溶解特性を改変することなどによって達成され得る。
【００４６】
キャリアの割合に対する混和剤は、特定の混和物の有効性、調製されるセメント性組成物における所望の結果、およびセメントまたはバインダーに対するキャリアの割合に依存する。これらの相互作用は、複雑であるが、一般的な法則として、混和剤が、ポゾラン反応に影響を与えるよう設計される場合、相互関係を決定することは、混和剤とキャリアのポゾラン成分との間にある傾向にあり、そして、キャリアに対する混和剤の割合は、セメントに対するキャリアの割合によって決定されると言える。混和剤が、水和反応に影響を与えるように設計される場合、相互関係を決定することは、混和剤とセメントとの間にある傾向にありまた、キャリアに対する混和剤の割合はセメントに対するキャリアの割合によって決定される。混和剤が、ペーストの流体力学的性質に影響を与えるように設計される場合、相互関係を決定することは、混和剤とバインダーとの間にある傾向にあり、そして、キャリアに対する混和剤の割合は、バインダーに対するキャリアの割合によって決定される。これらのいずれの場合においても、代表的には、混和剤の総量は、キャリアの０．５〜５質量％の間を含む。
【００４７】
代表的かつ好ましくはキャリアは、バインダーの実質的な部分を形成する。この方法において、キャリアは、添加剤をバインダーと混合し、そしてセメント性組成物を水と混合する前に、混和剤の最大希釈を提供することによって、セメント性組成物内の混和剤の分散を容易にするように操作的である。本発明者らは、このセメントが、比較的狭い粒子サイズ分布を有する場合、キャリアのメジアン粒子サイズが、セメントの１／３のオーダー内であり、かつ、このキャリアの粒子サイズの分布が、ほぼ正常でおよび比較的広いことを発見しまた、最適なパッキング密度および粒子サイズ分布の両方（従ってペーストの最適な流体力学的特性および硬化コンクリートの特性）を提供するセメントに対するキャリアの割合は、４０容量％のオーダーであることを発見した。実施において使用され得るバインダーに対するキャリアの割合は、このキャリアの物理的性質および化学的性質、このセメントの物理的性質および化学的性質、混和剤の効力ならびに調製されたバインダーにおける所望の結果に依存する。本発明者らは、代表的にはキャリアが、セメントの１５容量％と５０容量％との間で構成されることを発見した。
【００４８】
混和剤とキャリアとの間の結合の性質は、物理的、化学的または電気的あるいは任意の２つまたは３つ全てであり得る。１つの形態において、混和剤は、キャリア上にコートされる。このコーティングは、完全エンベロープであり得るか、その表面のほんの一部にわたって広げられ得る。１つの形態において、混和剤は、まだキャリアに結合している一方で、キャリアから分離され得る。
【００４９】
混和剤が、キャリアに結合する工程は、任意の適切な手段（機械的磨砕、液浸および乾燥、流動化ベッドコーティングなどによってであり得る。しかし、本発明者らは、本発明の組成物は、本発明の添加剤が、機械的にキャリアを乾燥混和剤または液体形態（媒質の量が、磨砕工程の間、蒸発するのに十分少ない場合）の混和剤と共にすり潰すことによって調製された場合、特に有効であることを見出した。本発明者らは、この方法が可動性でありかつ効果的であることを見出した。この工程は、キャリア粒子の平均サイズおよびサイズ分布（そのようなことが必要である場合）の両方を調節する手段を提供し、結果として、混和剤は、キャリア粒子にしっかりと結合される。この表現「機械的ミル」は、ボールミル、旋回ミル、タワーミル、プラネタリーミル、振動ミル、摩擦ミル、重力依存型ボールミル、ジェットミル、ロッドミル、高圧研磨ミルなどを含むことが理解されるべきだある。例として、ボールミルは、機械的エネルギーの入力によって連続的比較モニターの状態で維持された研磨媒質を含む容器である。この研磨媒体は、代表的には、鋼またはセラミックボールである。十分なエネルギーが、ボール−粒子−ボールおよびボール−粒子−ミルの衝突によってボールミル内の粒子に伝えられ、混和剤の摩滅、キャリア粒子の摩滅および／または摩耗、ならびに混和剤のキャリアへの結合を生じる。
【００５０】
理論によって束縛することを望まないが、本発明者らは、好ましい結合の性質が、化学的でも電気的でもなく物理的であり、そしてこれは、セメント性組成物中に分散される場合、混和剤をより効果的に放出し得る。
【００５１】
液浸および乾燥を含む技術は、実現可能であるが、いくらかの制限を有する。例えば、メタカオリンまたはゼオライトのような多孔質キャリアは、亜硫酸塩ナトリウムのような液体混和剤に浸漬され得、そして次に、その表面または本体の孔内に無水混和剤を保持するために乾燥される。しかし、これらの技術は、追加のプロセスを必要とする。また、水酸化アルカリ金属および塩のようないくつかの混和剤は、水和反応（ポゾラン反応）の間ではなく結合工程の間、キャリアとまたは互いと反応し得、従って企図した目的を達成しないか、またはほとんど達成しない。
【００５２】
通常、全ての混和剤が、上記プロセスによって完全にキャリアに結合されるわけではなく、そのうちの少量が、キャリア中に漠然と拡散され得ることが理解されるべきである。
【００５３】
混和剤が、それらの成分の共磨砕によりキャリアに結合されることは、本発明の添加剤の調製において、特に好ましい。混和剤が、乾燥固体または磨砕工程の間に蒸発する濃縮溶液の形態であるのが、特に好ましい。なぜなら、これは、結合を達成することおよびコンクリートの性能の両方において優れた結果を提供するからである。磨砕は、好ましくは攪拌された摩擦ミルまたはボールミルを用いて実施される。摩擦ミルまたはボールミルにおいて使用される研磨媒体は、好ましくは２〜５ｍｍの間の直径を有し、攪拌アームの削り速度は、代表的には２〜１０メ−ター／秒である。ミルの内部温度は、代表的には２５０℃以下であり、好ましくは１００℃以下である。本発明者らは、高温のいくつかの混和剤が、キャリアと反応するか、またはそれらの放出もしくは機能性を損なうような方法で分解されることを発見した。
【００５４】
さらなる局面において、本発明は、上記の方法の任意の形態において使用されるように設計された微粒子組成物を提供する。
【００５５】
好ましい形態において、キャリアは、ポゾランまたは複数のポゾランであり、そして添加剤は、乾燥固体または磨砕工程の間に蒸発する濃縮溶液の形態の混合物とキャリアとの同時研磨により調製された、摩擦ミルまたはボールミルにおいて、上に引用された範囲内のメジアン粒子サイズを有するキャリア、ならびに最適パッキング密度を提供する粒子サイズ分布およびバインダーの粒子サイズ分布を提供し、そして、混和剤をキャリアに結合する。特定の好ましい形態において、キャリアは、フライアッシュである。ミルは、好ましくは水の添加無しで行われる。
【００５６】
別の好ましい形態において、キャリアは、複数のポゾランであり、多くのフライアッシュならびにシリカフュームまたはメタカオリンのような少数の非常に細かい粒子からなり、そして添加剤は、上述のように調製される。
【００５７】
別の好ましい形態において、キャリアは、多くのポゾランならびに少数の石灰材料から構成される；そして、添加剤は、キャリアを混和剤または上記の混和剤と共に同時研磨することによって調製される。特に好ましい形態において、ポゾランは、フライアッシュであり、そして石灰材料は、炭酸カルシウムである。
【００５８】
別の好ましい形態において、キャリアおよびコーティング工程は、上記のとうりであり、そしてキャリア粒子は、上記のような１つ以上の他の混和剤と共にポゾラン反応を促進するように操作可能なベース混和剤として本明細書に引用されている少なくとも１つの混和剤でコーティングされる。このベース混和剤は、硬化の遅延について部分または全体のいずれかで補正し、そして硬化工程は、セメントが、セメントそれ自身によってではない添加剤で置換された場合、起こる。これは、セメントに対して使用される多量のキャリアを可能にする。これはさらに、セメント性組成物内で、バインダーの凝縮およびキャリアに結合され得る他の混和剤の分散の両方の改善点を改善するか、またはそれらの改善を容易にする。特に好ましい形態において、ベース混和剤は、水酸化ナトリウムおよび／または炭酸ナトリウムであり、これらは、ポゾラン反応を促進と考えられる。ベース混和剤のためのナトリウム化合物の使用は、有益である。なぜなら、それらは、高価ではなくかつ、フライアッシュのようなシリカキャリアに結合しやすいからである。
【００５９】
別の好ましい形態において、キャリアおよびコーティングプロセスは、上記のとうりであり、そして、キャリア粒子は、上記のベース混和剤でコーティングされ、そして他の混和剤は、従来方式で混合の時点でセメント性組成物に加えられる。特に好ましい形態において、ベース混和剤は、水酸化ナトリウムおよび／または炭酸ナトリウムであり、これらは、ポゾラン反応を促進すると考えられる。
これらの配置は、、適切な組成、サイズおよびサイズ分布の粒子からなるキャリアを混和剤と組み合わせて、粒子性添加剤を形成する点で、実質的に実用的な利点を有し、得られるセメント性組成物の特性に影響を与えることにおいて、キャリアおよび添加剤の両方の有効性が、改善され得る。
【００６０】
本発明のさらに好ましい実施形態は、コンクリートを調製する際の使用のためのバインダー組成物を提供する。このバインダーは、水硬性セメントおよび本発明の粒子性添加剤を含む（ここでセメントに対するキャリアの割合が、１５〜５０容量％の範囲内、好ましくは２５〜４０容量％の範囲である）。バインダーは、バインダーにおける使用のために、一般に当該分野で公知の型のさらなる成分（例えば、シリカフューム）を含み得る。本発明に関連して使用される場合、シリカフュームが、他の場合より所定の効果を達成するためにほとんど必要とされないことに注意すべきである。本発明の方法の配置および分散の利点を利用するために（別個に、バインダー中ではなく）添加剤中にシリカフュームを含めることが好ましいことが、一般的にまた注意されるべきである。
【００６１】
本発明はまた、コンクリートを作製する方法を提供し、この方法は、粒子性添加剤および水硬性セメントを含むバインダー成分ならびにシリカフュームのような可能な他のバインダー成分を提供する工程、このバインダーを砂、塊および水と組み合わせる工程、ならびにフレッシュコンクリートを形成するために組成物を混合する工程を含む。
【００６２】
本発明の方法は、実質的な実施利得を有する。この方法は、キャリアの配置、拡散および凝縮特性と混和剤の種々の特性を組み合わせ、キャリアに沿ってバインダー中に運ばれる。この結合形態において、混和剤は、それが最も効果的でまた、最も効率よく拡散される場所に配置され得、従って、混合工程の間、濃縮形態のセメント性組成物に添加される場合に起こり得るようにそれが無駄となる危険性を減らすか、または一般的セメント水和工程に対する望ましくない影響を生じる。
【００６３】
最適粒子サイズおよびサイズ分布の優良ポゾランキャリアを使用することによって、比較的大きい量のキャリアが、使用され得、添加剤が、セメントまたはセメント性組成物に加えられる前に、有意に希釈され得る。これは、少量の混和剤が、大量のセメント性組成物に加えられ、そしてコンクリートを混合するのに通常使用され得る混合工程で比較的短い時間の間混合される場合、起こり得る不均一性の危険性を減少する利点を有する。
【００６４】
本発明はまた、腐食性または危険な混和剤が、使用される場合、職員に対する危険のリスクを減少させる。
【００６５】
混和剤のキャリアへの結合は有意な利点を有しており、この結合は、保存、操作または拡散の間、混和剤の分離のリスクを排除し、従ってキャリア中の分散でさえも保証し、そして、セメント性組成物中の正確な配置を容易にする。
【００６６】
この結果はまた、混和剤の改良された拡散および配置の両方、ならびにバインダーの凝集（これは、多くの混和剤についての必要性をたびたび減少させる）によるその効果を最適化することによって混和剤の用量を最小にし得、従って、過量によって起こり得る混和剤の有害効果のリスクを減少させる。例えば、本発明者らは、コンクリートの初期強度の観点から水酸化アルカリ金属の好ましい適用量が、キャリアの質量にして一般的に０．１〜２％、好ましくは０．１〜１％であり、より好ましくは約０．５％でり、コンクリートと混合するためにフライアッシュを活性化する方法を記載したＪＰ  ７−３５１４６９と比較して、このような方法は、５％までのアルカリ塩固体が、細かい挽きのフライアッシュの調製の間に加えられることで特徴付けられる見出した。これは、非常に高レベルのアルカリ塩固体であり、実施の多くのコードにおいて、受容可能でない。
【００６７】
キャリア内で水溶性混和剤を拡散することおよびキャリアに混和剤を結合することは、水が、混合の前または混合の間に形成されるバインダーの塊に浸透するのを助ける。従って、それは、塊を破壊するのを助け、それによって、混合の間、バインダーおよび混和剤の両方の拡散を改善する。
【００６８】
シリカフュームのような微細粒子をキャリア中に含むこと、およびそれらを本発明のプロセスに供することは、従来の手段によって扱われ、バッチされ、そして混合される場合生じる傾向にあるこのような粒子の凝集を軽減し、混和剤をそのような粒子に対して効果的に働くことを可能にしまた、粒子自体がより効果的に機能することを可能にする。
【００６９】
本発明の添加剤は、セメントのメジアン粒子サイズの１／１０〜１／２であり、好ましくは、そのセメント成分の１／１０〜１／３、最も好ましくは１／５〜１／３の範囲のメジアン粒子サイズを有する。調べる粒子サイズは、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｌｔｄ（ｗｗｗ．ｍａｌｖｅｒｎ．ｃｏ．ｕｋ）から入手可能なＭａｌｖｅｒｎ  Ｍａｓｔｅｒｉｚｅｒ  ２０００のような市販の装置を使用して、添加剤の水溶性懸濁液のレーザー回析によって決定されるものを言う。
【００７０】
水溶性混和剤が、水性懸濁液を形成することにおいて少なくとも一部分取り除かれることが、当業者に理解されている：従って、厳密に言えば、このことは、決定が、添加剤のキャリア成分をより厳密に反映して、粒子について行われることを意味する。しかし、現実問題として、キャリア粒子のサイズ（それは、代表的には４ミクロンのオーダーのメジアンサイズを有する）に対する混和剤成分（それは、代表的には例えば０．５質量％というキャリアのうちの微量成分である）の効果は、有意ではなく、一般的に、スラリーにおいてレーザー粒子サイズ測定のために商業的に使用される機器の検出レベル未満である。
【００７１】
本発明の実施形態を以下の実施例を参照して本明細書の以下に記載することは便利である。それに関する説明における実施例の詳細は、本発明の先行する広範な説明の一般性に取って代わるものではないことが理解されるべきであることが認識される。
【実施例】
【００７２】
（実施例１）
この実施例において、ある範囲の混和剤を、この明細書において上記に記載される好ましい操作パラメーター内で、アトリターミルにおいて範囲のキャリアと共にドライミルして、キャリアのメジアン粒子サイズを減じ、そのサイズ分布を、おおよそ標準かまたは比較的広くなるように調整し、混和剤をキャリア内で希釈し、そしてそれをキャリアに結合する。電子顕微鏡（ＳＥＭ）解析と結合び付けたＸ線光電子分光光度学的（ＸＰＳ）解析を、そのようにして形成された添加剤について実施した。これは、キャリア粒子の表面が、キャリア粒子の本体と比較して混和剤に富んでおり、そして混和剤は、緩く分散した形態では存在し得ないことを示した。ＳＥＭ解析は、個々のキャリア粒子の均一なコーティングが、現実的でないという仮定を示し、そしてより複雑なシナリオが、見込みがあり、混和剤の粒子は、塊の表面に留まり、ある場合において、個々のキャリア粒子に結合されることを示した。いくつかの添加剤は、キャリア粒子の塊内に留まり得る。これと一致して、９０％もの多くの混和剤が、室温で脱イオン水を使用してキャリアから洗浄され得る。これらの試験の結果を、表１に示す。
【００７３】
【表１】
2005510442.tif 000002
これらの結果は、本発明の方法を使用して、ある範囲の混和剤をある範囲のキャリアに結合し、そしてそれらをある範囲のキャリアから放出することが可能であることを示す。この結果はまた、特定の混和剤が、化学的手段と言うよりはむしろ物理的手段によってキャリアに結合されたこと、本発明の方法によって有意には変化してなかったこと、およびセメント性組成物において普通に行うことを期待し得ることを示す。さらに、これの結果は、本発明の方法が、ほとんどの混和剤についてうまくいくことが期待し得ることを示す。
【００７４】
（実施例２）
この実施例において、添加剤を、明細書において上記に記載される好ましい操作パラメーター内でアトリターミルにおいて１５ミクロンのメジアン粒子サイズを有する微細クラスのＦフライアッシュをドライミルすることにより作製し、フライアッシュのメジアン粒子サイズを４ミクロンに減少させ、およそ通常および比較的広くなるようにその粒子サイズ分布を調整した。混和剤を、使用しなかった。添加剤を従来のスランプコンクリートのバインダーにおいて、スランプを１００ｍｍに一定に保持しながら使用した場合、効果は、強度が増大させながら、水要求を減少させることであった。この試行の結果を、表２に示す。
【００７５】
【表２】
2005510442.tif 000003
同様の試行を、水−バインダー比を０．３３で一定に保った同様の混和剤について実施した。コントロールの混和剤は、セメントの１６質量％のフライアッシュを有し、試行の混和剤は、セメントの２４質量％の添加剤を有した。効果は、初期強度および後期強度の両方を２５％と５０％との間だけ増大させながらも、スランプを７０ｍｍから１００ｍｍへと増加させることであった。
【００７６】
これは、本発明の方法が、スランプコンクリートにおいて、セメントに対して増加した比のキャリアを使用することを可能にすることを示す。
【００７７】
（実施例３）
この実施例において、添加剤を、この明細書において上記に記載される好ましい操作パラメーター内でアトリターミルにおいて１５ミクロンのメジアン粒子サイズおよび無水硫酸ナトリウムの１質量％を有する微細クラスのＦフライアッシュをドライミルすることにより作製し、フライアッシュのメジアン粒子サイズを４ミクロンに減少させ、およそ通常および比較的広くなるようにそのサイズ分布を調整し、そしてキャリア内で混和剤を希釈し、そしてこれをキャリア粒子に結合させる。硫酸ナトリウム対フライアッシュの比は、先の試験において、モルタルの初期強度の獲得率に関して最適よりも高いことが示されている。
【００７８】
砂、セメント、添加剤（１２．５ミクロンのメジアン粒子サイズ）および水（０．４８の水／バインダー比、および全乾燥混合成分の質量の２５％の全バインダー含量を有する）モルタルの２８日目の圧縮強度を、表３に示す。
【００７９】
【表３】
2005510442.tif 000004
これは、この実施例の混和剤が、本発明の方法に供された後、モルタルにおいて有利に機能することを示す。
【００８０】
（実施例４）
この実施例において、添加剤を、この明細書において上記に記載される好ましい操作パラメーター内でアトリターミルにおいて１５ミクロンのメジアン粒子サイズおよび無水水酸化ナトリウムの０．５質量％を有する微細クラスのＦフライアッシュをドライミルすることにより作製し、フライアッシュのメジアン粒子サイズを４ミクロンに減少させ、およそ通常および比較的広くなるようにそのサイズ分布を調整し、そしてキャリア内で水酸化ナトリウムを希釈し、そしてキャリア粒子に結合させる。水酸化ナトリウム対フライアッシュの比率は、初期の試験において、コンクリートの初期強度の獲得率に関して最適なものであることが示されている。
【００８１】
モルタルにおけるこの実施例の添加剤の効果を、Ａｕｓｔｒａｌｉａｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ３５８３．６−１９９５、Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  ｔｅｓｔ  ｆｏｒ  ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｆｏｒ  ｕｓｅ  ｗｉｔｈ  Ｐｏｒｔｌａｎｄ  ｃｅｍｅｎｔ、Ｍｅｔｈｏｄ  ６：Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｗａｔｅｒ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｓｔｒｅｎｇｔｈを用いて評価した。
【００８２】
この試験において、コントロールモルタルを指定の流れを与える要求された水量を使用して調製する。コントロールモルタルを、添加剤を添加することなく選択したポルトランドセメント＋砂を用いて調製する。同様の流れを有する試験モルタルを調製し、そして相対的水要求量を、各混和剤について水添加の割合から計算する。試験モルタルを、添加剤とコントロールモルタルのために使用したポルトランドセメントとの混和剤をコントロール＋モルタルのために使用した同じ量の砂を用いて調製した。圧縮強度の測定を、コントロールモルタルから作製された柱状標本および相対的水要求量の測定についてと同様の様式で調製された試験モルタルについて実施する。
【００８３】
上のような添加剤を試験モルタルを作製するために使用し、そして上の試験に供した場合、その効果は、相対的水要求を減少させることであり、そして相対的強度を増大させた。このセメントのメジアン粒子サイズは、１２．５ミクロンであった。結果を表４に示す。
【００８４】
【表４】
2005510442.tif 000005
これは、この実施例の混和剤が、本発明の方法に供された後、モルタルにおいて通常に機能するか、または有利に機能することを示す。
【００８５】
上のような添加剤をコンクリートにおいて使用する場合、その効果は、初期圧縮強度および後期圧縮強度の両方を増加させることであった。結果を表５に示す。比較のために、従来の微細クラスＦフライアッシュ（１５ミクロンのメジアン粒子サイズ）およびミルした微細クラスＦフライアッシュ（４ミクロンのメジアン粒子サイズ）を添加剤として用いた同一試験からの結果を含める。全ての混和剤をスランプのない（ｎｏ−ｓｌｕｍｐ）コンクリートを用いて作製し、自由水／バインダー比は０．３１であり、そして全バインダー含量は、全乾燥材料の１４．３質量％であった。セメントのメジアン粒子サイズは、１２．５ミクロンであった。
【００８６】
【表５】
2005510442.tif 000006
非スランプのないコンクリートについての標準的流体力学試験はないが、いわゆる「乾燥キャスト」法によるコンクリート生産物の製造における製造所の試験において、上のとおりの添加剤は、１２．５ミクロンのメジアン粒子サイズを有するセメントの３５質量％の比において使用される場合、表５に示される混和剤において、表５中に示される１５％の通常のフライアッシュを含む混和剤と比較して、新鮮コンクリートの流体力学特性の改善を示した。これは、不良品および欠陥品における測定された５０％の減少、そして生産性におけるおよそ１０％の改善を期待した。
【００８７】
これは、実施例の混和剤が、本発明の方法に供した後、スランプのないコンクリートにおいて通常に機能するかまたは、有利に機能することを示す。これはまた、本発明の方法が、スランプのないコンクリートにおけるセメントに関して増加した比のキャリアを使用することを可能にすることを示す。これはまた、この方法が、少なくとも１つの先行技術（ＪＰ７−３５１４６９（これは、コンクリートと混合するためにフライアッシュを活性化する方法を記載する；この方法は、５％アルカリ塩固体を、微細グランドフライアッシュの調製の間添加する実施例を使用する）と比較して、混和剤の使用において、有意な経済性を可能にすることを示す。。
【００８８】
最後に、種々の変化、改変および／または追加は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく上記の方法または組成物に導入され得ることが理解されるべきである。
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月2日(2004.6.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント性組成物中で混和剤を分散させるための粒子性添加剤であって、該セメント性組成物は、水硬性セメントを含んでおり、該添加剤は、該セメント性組成物と水とを混合する際に該混和剤の活性化を提供するためのものであり、該粒子性添加剤の粒子は、ポゾラン材料を含むキャリアおよび該粒子性キャリアに結合する混和剤を含み、ここで、該添加剤は、混和剤の存在下で該キャリアの乾燥ミルによって形成され、また、該添加剤の粒子は、該セメント性組成物中で使用されるセメントのメジアン粒子サイズの１／１０〜１／２の間のメジアン粒子サイズを有する、粒子性添加剤。
【請求項２】
前記添加剤のメジアン粒子サイズが、前記セメントのメジアン粒子サイズの１／１０〜１／３である、請求項１に記載の粒子性添加剤。
【請求項３】
前記添加剤のメジアン粒子サイズが、前記セメントのメジアン粒子サイズの１／５〜１／３の範囲内である、請求項１に記載の粒子性添加剤。
【請求項４】
前記添加剤の粒子サイズの分布が、ほぼ正常である、請求項１に記載の、粒子性添加剤。
【請求項５】
前記キャリアが、少なくとも５０容量％のポゾラン材料を含む、請求項２に記載の粒子性添加剤。
【請求項６】
前記キャリアが、該キャリア成分の少なくとも８０容量％の量のポゾラン材料および該キャリアの２０容量％までの量の石灰材料を含む、請求項２に記載の粒子性添加剤。
【請求項７】
前記ポゾラン材料が、フライアッシュである、請求項５に記載の粒子性添加剤。
【請求項８】
前記混和剤が、水分散可能な固体である、請求項６に記載の、粒子性添加剤。
【請求項９】
前記混和剤が、流体力学的特性のモディファイヤー、凝固モディファイヤー、および硬化したコンクリートの特性を改変する混和剤からなる群より選択される、請求項２に記載の、粒子性添加剤。
【請求項１０】
前記混和剤が、水還元剤、高範囲水還元剤、凝固遅延剤、凝固促進剤、およびこれらの２つ以上の混和剤からなる群から選択される、請求項２に記載の粒子性添加剤。
【請求項１１】
前記混和剤が、ＡＥ剤を含む界面活性化剤からなる群より選択される、請求項２に記載の粒子性添加剤。
【請求項１２】
前記混和剤が、ポゾラン反応を増強する混和剤からなる群から選択される、請求項２に記載の粒子性添加剤。
【請求項１３】
前記混和剤が、前記キャリアの０．５〜５重量％の範囲の量で存在する、請求項２に記載の粒子性添加剤。
【請求項１４】
前記キャリアが、添加水の非存在下で、前記混和剤と共にミルされる、請求項２に記載の粒子性添加剤。
【請求項１５】
水硬性セメントを含むバインダーおよび請求項２に記載の添加剤を含む、セメント性組成物。
【請求項１６】
前記キャリアが、前記水硬性セメント成分の１５〜５０容量％の量で存在する請求項１３に記載のセメント性組成物。
【請求項１７】
セメント性組成物を介して混和剤を分散させる方法であって、該セメント性組成物は、水硬性セメントを含んでおり、該混和剤は、水と共に該セメント性組成物を混合する際に、該セメント性組成物に影響を及ぼすよう作用しており、該方法は、以下；
該混和剤の存在下で、ポゾラン材料を含む該粒子キャリアを乾燥ミルして、該粒子性キャリアに該混和剤を結合することよって粒子性添加剤を形成する工程であって、ここで、該添加剤の粒子は、該セメント性組成物中で使用されるセメントのメジアン粒子サイズの１／１０〜１／３の間のメジアン粒子サイズであるメジアン粒子サイズを有し、該粒子性添加剤を形成する、工程、および
該セメント性組成物を介して該粒子性添加剤を分散させる工程であって、これによって、使用の際に、該混和剤が、該分散された粒子性添加剤を取り込む該セメント性組成物と水との混合の際に該キャリアから放出されるように作用している、工程、
を包含する、方法。
【請求項１８】
前記粒子性添加剤が、前記キャリアおよび混和剤を同時ミルすることによって形成される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記同時ミルが、アトリターミルまたはボールミルにおいて、水を添加することなく実施される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記キャリアが、少なくとも５０重量％のポゾラン材料を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記混和剤が、前記キャリアの０．５〜５重量％の量で存在し、かつ前記添加剤が、水硬性セメントの１５〜５０容量％の量で存在する、請求項１７に記載の方法。
【国際調査報告】
2005510442.tif 000007
2005510442.tif 000008
2005510442.tif 000009