(57)【要約】【課題】フレッシュコンクリート等に含まれる空気量を少なくでき、例えば、微細空気泡を含有して十分なワーカビリティー及び凍結融解抵抗性を有した高強度のフレッシュコンクリート等を容易に製造できるフレッシュコンクリート等の製造方法等を提供する。【解決手段】骨材、石炭灰のうちの一方又は両方とセメントと水と蒸気とをミキサー１内に供給して、蒸気環境下で、骨材、石炭灰のうちの一方又は両方とセメントと水とを混錬することによって、フレッシュコンクリート又はフレッシュモルタル又はセメントペーストを製造することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨材、石炭灰のうちの一方又は両方とセメントと水と蒸気とをミキサー内に供給して、
蒸気環境下で、骨材、石炭灰のうちの一方又は両方とセメントと水とを混錬することによって、フレッシュコンクリート又はフレッシュモルタル又はセメントペーストを製造することを特徴とするフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタル又はセメントペーストの製造方法。
【請求項２】
混錬中にミキサー内の蒸気濃度を制御することを特徴とする請求項１に記載のフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタル又はセメントペーストの製造方法。
【請求項３】
蒸気環境下でフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタル又はセメントペーストを製造するための製造装置であって、
骨材、石炭灰のうちの一方又は両方とセメントと水とを混錬するためのミキサーと、
蒸気をミキサー内に供給するための蒸気供給手段と、
ミキサー内への蒸気の供給量を調整する蒸気供給量調整手段とを備えたことを特徴とするフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタル又はセメントペーストの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物を構築したり、セメント二次製品を成型するための、フレッシュコンクリート又はフレッシュモルタル又はセメントペーストを製造する方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミキサー内に材料となる少なくとも骨材とセメントと水とを供給して混錬することでフレッシュコンクリート（生コン）を製造することが知られている（特許文献１，２等参照）。
一端的に、コンクリート中に空気が混入されることによってセメントペーストの体積が増大してワーカビリティー（作業性）は良好になること、また、コンクリート中の空気量がコンクリート体積の１％多くなる毎にコンクリートの強度が５％程度低下すること、また、凍結融解抵抗性（耐凍害性）を確保するためにはコンクリート中に空気量がコンクリート体積の３％以上必要であることを考慮して、コンクリートのワーカビリティー及び凍結融解抵抗性の確保と、コンクリートの強度低下を抑制するため、コンクリート中の空気量は、コンクリート体積の３〜６％の範囲とすることが望ましいとされている。
また、ミキサー内に材料となる少なくとも石炭灰とセメントと水とを供給して混錬することでフレッシュモルタル又はセメントペーストを製造することも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７１２２１号公報
【特許文献２】特開２００６−  ７６０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタル又はセメントペースト（以下、フレッシュコンクリート等という）の製造方法では、材料内に混入していた空気、及び、混錬時に巻き込まれた空気が、フレッシュコンクリート等の中に残ってしまって、フレッシュコンクリート等に含まれる空気量が多くなり、フレッシュコンクリート等の強度が低下してしまう虞があるという課題があった。
特に、石炭灰の粒子とセメントの粒子は、形状及び比重等が似ており、粒子間の隙間に空気が残留しやすくなるため、フレッシュコンクリート等に含まれる空気量が多くなりやすいという課題があった。
本発明は、フレッシュコンクリート等に含まれる空気量を少なくできるフレッシュコンクリート等の製造方法等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタル又はセメントペーストの製造方法は、骨材、石炭灰のうちの一方又は両方とセメントと水と蒸気とをミキサー内に供給して、蒸気環境下で、骨材、石炭灰のうちの一方又は両方とセメントと水とを混錬することによって、フレッシュコンクリート又はフレッシュモルタル又はセメントペーストを製造することを特徴とするので、フレッシュコンクリート等に含まれる空気量を少なくでき、例えば、微細空気泡を含有して十分なワーカビリティー及び凍結融解抵抗性を有した高強度のフレッシュコンクリート等を容易に製造できるようになる。
また、混錬中にミキサー内の蒸気濃度を制御するので、フレッシュコンクリート等に含まれる微細空気泡の大きさを調整できるようになり、例えば、微細空気泡を含有して十分なワーカビリティー及び凍結融解抵抗性を有した高強度のフレッシュコンクリート等を容易に製造できるようになる。
本発明に係るフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタル又はセメントペーストの製造装置は、蒸気環境下でフレッシュコンクリート又はフレッシュモルタル又はセメントペーストを製造するための製造装置であって、骨材、石炭灰のうちの一方又は両方とセメントと水とを混錬するためのミキサーと、蒸気をミキサー内に供給するための蒸気供給手段と、ミキサー内への蒸気の供給量を調整する蒸気供給量調整手段とを備えたので、フレッシュコンクリート等に含まれる空気量を少なくでき、例えば、微細空気泡を含有して十分なワーカビリティー及び凍結融解抵抗性を有した高強度のフレッシュコンクリート等を容易に製造できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】フレッシュコンクリート等の製造装置の概要を示すブロック構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
実施形態に係るフレッシュコンクリート等の製造方法は、骨材、石炭灰のうちの一方又は両方とセメントと水と蒸気とをミキサー内に供給して、蒸気環境下で、骨材、石炭灰のうちの一方又は両方とセメントと水とを混錬することによって、フレッシュコンクリート（所謂「生コン」）、又は、フレッシュモルタル、又は、セメントペーストを製造するようにした。
即ち、材料となる骨材とセメントと水、あるいは、材料となる石炭灰とセメントと水、あるいは、材料となる骨材と石炭灰とセメントと水を、ミキサー内に供給するとともに、当該ミキサー内に蒸気を供給して、蒸気環境下において材料を混錬（撹拌）してフレッシュコンクリート等を製造する。
尚、骨材とは、細骨材、粗骨材、砂、砂利、玉石、砕砂、砕石等のことである。
また、石炭灰とは、フライアッシュ又はクリンカアッシュのことである。
【０００８】
尚、実施形態に係るフレッシュコンクリート等の製造方法では、ミキサー内に材料と蒸気とを供給して蒸気環境下で材料を混錬するため、決められた水セメント比となるように材料を計量してミキサー内に供給したとしても、材料と蒸気との温度差が大きい場合、蒸気が凝縮して水量が増加してしまうため、所望の水セメント比のフレッシュコンクリート等を製造できなくなってしまう虞がある。
そこで、実施形態では、材料を蒸気の温度に近い温度になるまで予め温めた後に、ミキサー内に供給することにより、蒸気が凝縮して水量が増加してしまうことを抑制でき、所望の水セメント比のフレッシュコンクリート等を容易に製造できるようにした。
尚、材料を事前に温める方法は、例えば、蒸気熱又は火熱等を材料に加えればよい。
【０００９】
このように、ミキサー内において蒸気環境下で材料を混錬してフレッシュコンクリート等を製造した場合、材料内にもともと混入していた空気泡内の空気、及び、撹拌動作で材料中に混入した空気泡内の空気は、ミキサー内に供給された蒸気と置換される。
【００１０】
例えば、ミキサー内の蒸気濃度を１００％とした場合、材料中の気泡内の空気がすべて蒸気に置換される（１００％置換）ので、空気を含まないフレッシュコンクリート等を製造できる。
尚、空気と置換された蒸気は１００℃以下になると結露して水分となる。このため、この結露する水分量も考慮して、水セメント比を決めるようにする。
【００１１】
ミキサー内の蒸気濃度を１００％として製造した空気を含まないフレッシュコンクリート等は高強度となるが、空気を含まないために、ワーカビリティー及び凍結融解抵抗性に劣る。
そこで、ミキサー内の蒸気濃度を１００％としてフレッシュコンクリート等を製造する際には、製造されるフレッシュコンクリート等に含まれる空気量が製造されるフレッシュコンクリート等の体積の３〜６％の範囲となるように、例えばＡＥ剤等の空気連行剤を添加して混錬することにより、十分なワーカビリティー及び凍結融解抵抗性を有したフレッシュコンクリート等、即ち、微細空気泡が混入した高強度のフレッシュコンクリート等を製造することが可能となる。つまり、微細空気泡を含有して十分なワーカビリティー及び凍結融解抵抗性を有した高強度のフレッシュコンクリート等を容易に製造できるようになる。
【００１２】
また、ミキサー内の蒸気濃度を１００％よりも少なくした場合、製造されるフレッシュコンクリート等に含まれる気泡内の蒸気分が水分となって空気泡が小さくなるので、ＡＥ剤等の空気連行剤を添加することなく、十分なワーカビリティー及び凍結融解抵抗性を有したフレッシュコンクリート等、即ち、微細空気泡が混入した高強度のフレッシュコンクリート等を製造することが可能となる。
【００１３】
つまり、ミキサー内の蒸気濃度が低いとミキサー内の空気濃度が高くなり、製造されたフレッシュコンクリート等に含まれる気泡の径が大きくなり、反対に、ミキサー内の蒸気濃度が高いとミキサー内の空気濃度が低くなり、製造されたフレッシュコンクリート等に含まれる気泡の径が小さくなる。
即ち、ミキサー内に蒸気を供給した蒸気環境下で材料を混錬してフレッシュコンクリート等を製造することにより、フレッシュコンクリート等に含まれる空気量を少なくでき、ミキサー内の蒸気濃度を調整することにより、微細空気泡の大きさを調整できるようになるので、微細空気泡を含有して十分なワーカビリティー及び凍結融解抵抗性を有した高強度のフレッシュコンクリート等を製造することが可能となる。
【００１４】
次に、実施形態に係るフレッシュコンクリート等の製造方法を実現するためのフレッシュコンクリート等の製造装置の一例について説明する。
図１に示すように、当該コンクリート製造装置は、材料となる少なくとも骨材、石炭灰のうちの一方又は両方とセメントと水とを混錬するための撹拌翼等の撹拌手段１Ａを備えたミキサー１と、ミキサー１にセメントを供給するためのセメント供給手段２と、ミキサー１に骨材、石炭灰のうちの一方又は両方を供給するための骨材等供給手段３と、ミキサ―１内に水を供給するための水供給手段４と、蒸気供給手段５と、蒸気供給量調整手段６とを備える。
【００１５】
セメント供給手段２は、セメント貯留部２１と、セメント貯留部２１からミキサー１にセメントを供給するための供給路となるセメント供給路２２とを備えて構成される。
尚、セメント供給路２２の途中には、ミキサー１による１回の混錬作業に必要な所定量のセメントを計量してミキサー１に供給するためのセメント計量部２３を備え、このセメント計量部２３で計量された所定量のセメントがミキサー１に供給される。
【００１６】
骨材等供給手段３は、骨材、石炭灰のうちの一方又は両方を貯留する骨材等貯留部３１と、骨材等貯留部３１からミキサー１に骨材、石炭灰のうちの一方又は両方を供給するための供給路となる骨材等供給路３２とを備えて構成される。
尚、骨材等供給路３２の途中には、ミキサーによる１回の混錬作業に必要な所定量の骨材、石炭灰のうちの一方又は両方を計量してミキサー１に供給するための骨材等計量部３３を備え、この骨材等計量部３３で計量された所定量の骨材、石炭灰のうちの一方又は両方がミキサー１に供給される。
【００１７】
水供給手段４は、貯水部４１と、貯水部４１からミキサー１に水を供給するための供給路となる水供給路４２とを備えて構成される。
尚、水供給路４２の途中には、ミキサー１による１回の混錬作業に必要な所定量の水を計量してミキサー１に供給するための水計量部４３を備え、この水計量部４３で計量された所定量の水がミキサー１に供給される。
【００１８】
蒸気供給手段５は、蒸気発生手段としてのボイラー５０と、ボイラー５０で発生させた１００℃以上の高温蒸気をミキサー１に供給するための第１蒸気供給路５１と、ボイラー５０で発生させた１００℃以上の高温蒸気をセメント貯留部２１に供給するための第２蒸気供給路５２と、ボイラー５０で発生させた１００℃以上の高温蒸気を骨材等貯留部３１に供給するための第３蒸気供給路５３と、ボイラー５０で発生させた１００℃以上の高温蒸気を貯水部４１に供給するための第４蒸気供給路５４とを備える。
【００１９】
蒸気供給量調整手段６は、ミキサー１に供給する高温蒸気の量を調整するための第１調整手段６０と、セメント貯留部２１に供給する高温蒸気の量を調整するための第２調整手段７０と、骨材等貯留部３１に供給する高温蒸気の量を調整するための第３調整手段８０と、貯水部４１に供給する高温蒸気の量を調整するための第４調整手段９０とを備える。
【００２０】
第１調整手段６０は、第１蒸気供給路５１の途中に設けられた第１流量調整バルブ６１と、ミキサー１内の酸素濃度を計測するための酸素濃度計６２と、ミキサー１内で混錬される混錬中のコンクリートの温度を計測するための放射温度計６３と、酸素濃度計６２及び放射温度計６３の計測値に基づいて第１流量調整バルブ６１を制御する制御装置７とを備えて構成される。
即ち、制御装置７は、ミキサー１内の酸素濃度に基づいてミキサー１内の蒸気濃度を算出し、ミキサー１内の蒸気濃度が所望の設定濃度になるように、さらに、混錬中の材料の温度が所望の設定温度（水の沸点以下）になるように、第１流量調整バルブ６１の開閉を制御してミキサー１内に供給する高温蒸気の量を制御する。
【００２１】
第２調整手段７０は、第２蒸気供給路５２の途中に設けられた第２流量調整バルブ７１と、セメント貯留部２１内のセメントの温度を計測する放射温度計７２と、当該放射温度計７２の計測値に基づいて第２流量調整バルブ７１を制御する制御装置７とを備えて構成される。
【００２２】
第３調整手段８０は、第３蒸気供給路５３の途中に設けられた第３流量調整バルブ８１と、骨材等貯留部３１内の骨材の温度を計測する放射温度計８２と、当該放射温度計８２の計測値に基づいて第３流量調整バルブ８１を制御する制御装置７とを備えて構成される。
【００２３】
第４調整手段９０は、第４蒸気供給路５４の途中に設けられた第４流量調整バルブ９１と、貯水部４１の水の温度を計測する温度計９２と、当該温度計９２の計測値に基づいて第４流量調整バルブ９１を制御する制御装置７とを備えて構成される。
【００２４】
即ち、制御装置７は、セメント貯留部２１内のセメントの温度、骨材等貯留部３１内の骨材、石炭灰のうちの一方又は両方の温度、貯水部４１の水の温度が所望の設定温度になるように、第２，第３，第４流量調整バルブ７１，８１，９１の開閉を制御して、セメント貯留部２１、骨材等貯留部３１、貯水部４１に供給する高温蒸気の量を調整する。
つまり、当該コンクリート製造装置では、材料と蒸気との温度差が小さくなるように、事前に材料の温度をミキサー１内の温度に近い所望の設定温度（水の沸点以下）まで温めておくため、材料の混錬中にミキサー１内の蒸気が凝縮して水量が増加してしまうことを抑制でき、所望の水セメント比のフレッシュコンクリート等を製造できるようになる。
【００２５】
当該製造装置を用いて、ミキサー１内の酸素濃度が０％、即ち、ミキサー１内の空気濃度が０％になるように、ミキサー１内に高温蒸気を供給する。即ち、ミキサー１内に高温蒸気を供給して、ミキサー１内の空気をミキサー１の外に追い出すことで、ミキサー１内の空気をすべて高温蒸気に置換した高温蒸気環境下のミキサー１内において、所定量の骨材、石炭灰のうちの一方又は両方とセメントと水とを混錬することにより、空気を含まないフレッシュコンクリート等を製造できる。
尚、ミキサー１は、密閉された容器ではなく、空気の出入が可能な隙間を有した容器で形成されており、ミキサー１内に高温蒸気を供給すると、ミキサー１内の空気が高温蒸気で押され、隙間を介してミキサー１の外部に押し出される。
当該コンクリート製造装置を用いてミキサー１内の空気をすべて高温蒸気に置換した高温蒸気環境下でフレッシュコンクリート等を製造する場合においては、ＡＥ剤等の空気連行剤を添加して混錬することにより、微細空気泡を含有して十分なワーカビリティー及び凍結融解抵抗性を有した高強度のフレッシュコンクリート等を製造することができる。
尚、製造された高強度のフレッシュコンクリート等は、搬出路１００を介してミキサー１外に搬出される。
【００２６】
また、当該製造装置を用いて、ミキサー１内の酸素濃度が高温蒸気の濃度が１００％未満になるように、ミキサー１内に供給する高温蒸気の量を調整することにより、ＡＥ剤等の空気連行剤を添加することなく、空気泡の大きさを調整できるようになり、微細空気泡を含有して十分なワーカビリティー及び凍結融解抵抗性を有した高強度のフレッシュコンクリート等を製造することも可能となる。
この場合、ミキサー１内の酸素濃度２１％でミキサー１内の空気濃度１００％になるため、製造されるフレッシュコンクリート等に含まれる気泡の径を小さくするためには、ミキサー１内の酸素濃度を２１％未満の状態として材料を混錬する必要がある。
【００２７】
以上説明したように、実施形態に係るフレッシュコンクリート等の製造方法、製造装置によれば、骨材、石炭灰のうちの一方又は両方とセメントと水と蒸気とをミキサー内に供給して、蒸気環境下で、骨材、石炭灰のうちの一方又は両方とセメントと水とを混錬することによって、フレッシュコンクリート又はフレッシュモルタル又はセメントペーストを製造するようにしたので、フレッシュコンクリート等に含まれる空気量を少なくでき、微細空気泡を含有して十分なワーカビリティー及び凍結融解抵抗性を有した高強度のフレッシュコンクリート等を容易に製造できるようになる。
例えば、蒸気下で少なくとも骨材とセメントと水とを混錬することにより、微細空気泡を含有して十分なワーカビリティー及び凍結融解抵抗性を有した高強度のフレッシュコンクリートやフレッシュモルタルを製造できるようになる。
また、蒸気下で少なくとも石炭灰とセメントと水とを混錬することにより、微細空気泡を含有して十分なワーカビリティー及び凍結融解抵抗性を有した高強度のフレッシュモルタルやセメントペーストを製造できるようになる。
また、蒸気下で少なくとも骨材と石炭灰とセメントと水とを混錬することにより、微細空気泡を含有して十分なワーカビリティー及び凍結融解抵抗性を有した高強度の石炭灰入りのフレッシュコンクリートやフレッシュモルタルを製造できるようになる。
【００２８】
本発明に係る製造方法、製造装置を用いて製造されたフレッシュコンクリートは、建築物の主要構造部を構築する生コンとして使用されたり、あるいは、Ｕ字溝、マンホール、ヒューム管、縁石、ＰＨＣ杭等のコンクリート二次製品（セメント二次製品）を製造するための原材料として使用される。
本発明に係る製造方法、製造装置を用いて製造されたフレッシュモルタルは、壁の下地塗りや上塗り、レンガ・ブロックなどの目地塗り、コンクリートの表面仕上げなどに使用されたり、人工砕等を製造するための原材料として使用される。
本発明に係る製造方法、製造装置を用いて製造されたセメントペーストは、建築資材の接着剤、グラウト材等として使用されたり、人工砕石等を製造するための原材料として使用される。
【００２９】
尚、上述したコンクリート製造装置では、セメント貯留部２１、骨材等貯留部３１、貯水部４１に高温蒸気を供給することで、事前に材料を設定温度まで温める構成を例示したが、セメント貯留部２１、骨材等貯留部３１、貯水部４１を、直接に火熱で温める等、蒸気熱以外の加熱方法を用いて、事前に材料を設定温度まで温める構成としてもよい。
特に、比重が大きい骨材等を温めるためには、ボイラーの容量が膨大になるため、比重が大きい骨材等は火熱等の蒸気熱以外の熱で温めた方が効率的である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ミキサー、５  蒸気供給手段、６  蒸気供給量調整手段。
【図１】
2019001025.tif 000003