(57)【要約】  【課題】化学合成に係る手間や当該化学合成のための設備に係るコストを有効に削減し得るコンクリート用遅延剤、並びに当該コンクリート用遅延剤の製造方法を提供する。  【解決手段】本発明に係るコンクリート用遅延剤Ｘの製造方法は、有機不純物ｙを含む土砂たる山砂Ｙとアルカリ性溶液１とを接触させることにより有機不純物ｙ中に存在する有機遅延物質ｙａをアルカリ性溶液１中に抽出する有機遅延物質抽出工程Ｓ１を少なくとも有することを特徴としている。  【選択図】図１
2008001559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機不純物を含む土砂とアルカリ性溶液とを接触させることにより前記有機不純物中に存在する有機遅延物質を前記アルカリ性溶液中に抽出する有機遅延物質抽出工程を少なくとも有することを特徴とするコンクリート用遅延剤の製造方法。
【請求項２】
前記アルカリ性溶液を、ｐＨ１０〜１４の水酸化ナトリウム水溶液としている請求項１記載のコンクリート用遅延剤の製造方法。
【請求項３】
前記有機遅延物質抽出工程により前記有機遅延物質を抽出した抽出液を中和する中和工程をさらに有するものとしている請求項１又は２記載のコンクリート用遅延剤の製造方法。
【請求項４】
前記有機遅延物質抽出工程により前記有機遅延物質を抽出した抽出液を濃縮又は希釈する濃度調節工程をさらに有するものとしている請求項1、２又は３記載のコンクリート用遅延剤の製造方法。
【請求項５】
前記有機遅延物質抽出工程により前記有機遅延物質を抽出した抽出液を多孔質材料に接触させて前記有機遅延物質を前記多孔質材料に吸着させる有機遅延物質吸着工程をさらに有するものとしている請求項1、２、３又は４記載のコンクリート用遅延剤の製造方法。
【請求項６】
前記多孔質材料を、活性炭又はケイ酸カルシウム水和物を含むものとしている請求項５記載のコンクリート用遅延剤の製造方法。
【請求項７】
前記多孔質材料のＢＥＴ比表面積を、３０ｍ2／ｇ以上としている請求項５又は６記載のコンクリート用遅延剤の製造方法。
【請求項８】
前記土砂を、山砂としている請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のコンクリート用遅延剤の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載のコンクリート用遅延剤の製造方法によって製造されたことを特徴とするコンクリート用遅延剤。
【請求項１０】
土砂に含まれる有機不純物中に存在する有機遅延物質を少なくとも具備することを特徴とするコンクリート用遅延剤。
【請求項１１】
前記土砂を、山砂としている請求項１０記載のコンクリート用遅延剤。
【請求項１２】
前記有機遅延物質を溶解させ得る液体をさらに具備している請求項１０又は１１記載のコンクリート用遅延剤。
【請求項１３】
前記有機遅延物質を吸着させ得る多孔質材料をさらに具備している請求項１０又は１１記載のコンクリート用遅延剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート材料に添加することによりセメントの硬化を遅延させるコンクリート用遅延剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリート用の遅延剤が提案されている。当該遅延剤は、例えばセメントコンクリート材料に、遅延剤を所要の量を添加することによって、硬化までの時間を遅延させることによって、施工条件に応じた作業時間を確保するために用いられるものである。
【０００３】
遅延剤はその殆どが、主に化学合成された有機化合物を主体としたものである。そして当該有機化合物の組成や組み合わせを種々検討することによって、作業性を好適に確保し得るものが開発され、開示されている（例えば、特許文献1参照）。
【特許文献１】特開２００４−２６２７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような遅延剤はどのようなものにおいても、製造に際しては化合物の合成に係る種々の工程を経ることとなる。そして、化合物の合成には格別の設備が必要となる。そのため、このような化学合成を行うための種々の工程に費やされる費用や化合物の合成に必要とされる設備に費やされる費用は、遅延剤の生産コストに含まれることとなる。
【０００５】
本発明は、このような点に着目したものであり、化学合成に係る手間や当該化学合成のための設備に係るコストを有効に削減し得るコンクリート用遅延剤、並びに当該コンクリート用遅延剤の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。すなわち、本発明に係るコンクリート用遅延剤の製造方法は、有機不純物を含む土砂とアルカリ性溶液とを接触させることにより前記有機不純物中に存在する有機遅延物質を前記アルカリ性溶液中に抽出する有機遅延物質抽出工程を少なくとも有することを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、特に山砂等の土砂に含まれる有機不純物にはコンクリートの硬化を遅延させることができる有機遅延物質が存在している事が知られており、当該有機遅延物質は、フミン酸を主体としている。フミン酸は、土壌や若い地質年代の堆積物に含まれており、分子量が数百〜数千または数万と言われ、分子構造は明らかになっていないが、タンパク質の分解生成物と炭化水素等の結合によって生成された高分子化合物であるといわれている。
【０００８】
このようなものであれば、従来のように化学合成に係る種々の工程を経ることや化学合成のための格別の設備の利用を有効に回避して化学合成並びに設備に係るコストの招来を有効に可否し得るものとなる。そうすることにより、安価にコンクリート用遅延剤を製造することが可能である。さらに、山砂などの土砂に含まれる有機不純物中に通常存在する有機遅延物質を有効に利用することができる。
【０００９】
有機遅延物質を好適に抽出するためには、アルカリ性溶液を、ｐＨ１０〜１４の水酸化ナトリウム水溶液とすることが望ましい。
【００１０】
有機遅延物質抽出工程により前記有機遅延物質を抽出した抽出液を扱いやすい態様とするためには、抽出液を中和する中和工程をさらに設けることが望ましい。さらに、斯かるコンクリート用遅延剤を、均一な品質で製造するためには、前記抽出液を濃縮又は希釈する濃度調節工程をさらに設けることが望ましい。
【００１１】
そして、斯かるコンクリート用遅延剤を固形状のものとして使用しやすいものとするためには、前記抽出液を多孔質材料に接触させて前記有機遅延物質を前記多孔質材料に吸着させる有機遅延物質吸着工程をさらに設けることが望ましい。
【００１２】
そして前記多孔質材料として、活性炭又はケイ酸カルシウム水和物を採用すれば、有効に有機遅延物質を吸着させることができる。
【００１３】
ここで、ケイ酸カルシウム水和物粉末としては公知の合成ケイ酸カルシウム水和物及び天然ケイ酸カルシウム水和物から選ばれる少なくとも１種の粉末を用いることができる。合成ケイ酸カルシウム水和物としては、例えば石灰原料とケイ酸原料とから水熱反応により得られたゾノトライト、トバモライト、フォシャジャイト、ジャイロライト、ヒレブタンライト、ローゼンハナイト、トラスコタイト、リエライト、カルシオコンドロダイト、アフィライト、準結晶質ケイ酸カルシウム水和物（Ｃ−Ｓ−Ｈｎ）等が挙げられる。
【００１４】
ここで多孔質材料としては、ＢＥＴ比表面積値３０ｍ2／ｇ以上のものを用いる必要があり、好ましくはＢＥＴ比表面積値６０ｍ2／ｇ以上のものを用いる。
【００１５】
多孔質材料のＢＥＴ比表面積値３０ｍ2／ｇ以上とすることより粒子表面よりも粒子の空隙中に有機不純物を吸着させることができ、６０ｍ2／ｇ以上のものとすることにより、更に多くの有機不純物を吸着させることが可能である。
【００１６】
なお、本発明におけるＢＥＴ比表面積は、窒素ガスの吸着量に基づいて求めたＢＥＴ法による比表面積値を意味する。
【００１７】
そして、本発明に係るコンクリート用遅延剤は、上述したコンクリート用遅延剤の製造方法によって製造されたものであることを特徴としている。
【００１８】
すなわち、本発明に係る遅延剤は、土砂に含まれる有機不純物中に存在する有機遅延物質を少なくとも具備することを特徴している。
【００１９】
このようなものであれば、化学合成のための種々の工程に係るコストや化学合成のための格別の設備に係るコストの招来を有効に可否して、安価に製造することができるコンクリート用遅延剤を提供することが可能である。さらに、山砂に含まれる有機不純物中に通常存在する有機遅延物質を有効に利用することができる。
【００２０】
そして、液剤として好適に使用しうるものとするためには、有機遅延物質を溶解させ得る液体をさらに具備していることが望ましい。
【００２１】
例えば粉剤といった固形状の態様として、扱いやすいものとするためには、有機遅延物質を吸着させ得る多孔質材料をさらに具備していることが望ましい。そして多孔質材料としては、上述の通り、活性炭又はケイ酸カルシウム水和物を採用することが望ましい。
【００２２】
そして、前記土砂として山砂を採用したものとすれば、上述のフミン酸といった有機遅延物質を簡便に利用し得るものとなるのみならず、自然界に豊富に存在する山砂を有効に利用することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、化学合成のための種々の工程に係るコストや化学合成のための格別の設備に係るコストの招来を有効に可否して、安価に製造することができるコンクリート用遅延剤を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
本実施形態に係るコンクリート用遅延剤の製造方法における一連の工程を図１、図２及び図３に模式的に示す。
【００２６】
ここで、本実施形態に係るコンクリート用遅延剤（以下、遅延剤と記す）Ｘの製造方法は、有機不純物ｙを含む土砂たる山砂Ｙとアルカリ性溶液１とを接触させることにより有機不純物ｙ中に存在する有機遅延物質ｙａをアルカリ性溶液１中に抽出する有機遅延物質抽出工程Ｓ１を少なくとも有することを特徴としている。
【００２７】
以下、製造方法における一連の工程について説明する。
【００２８】
当該製造方法は、上述の有機遅延物質抽出工程Ｓ１と、中和工程Ｓ２と、濃度調節工程Ｓ３とを有している。また、遅延剤Ｘとして固形状遅延剤Ｘ２を製造する場合には、有機遅延物質吸着工程Ｓ４と乾燥工程Ｓ５とをさらに有しているものである。
【００２９】
有機遅延物質抽出工程Ｓ１は、図１に示すように、有機不純物ｙの判定試験で有害となる山砂Ｙの重量に対して２倍の重量を有するアルカリ性溶液１、具体的には１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液に６時間浸漬する浸漬手順Ｓ１１と、浸漬手順Ｓ１１の後に山砂Ｙを濾過する山砂濾過手順Ｓ１２とを含んでいる。そして当該山砂濾過手順Ｓ１２を経た後の濾液を抽出液１ｙとしてその後の各工程に供するものである。なお当該アルカリ性溶液１は１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液に限られるものではなく、ｐＨ１０〜１４の水酸化ナトリウム水溶液や、他のアルカリ性を示す化合物の水溶液としても良い。
【００３０】
ここで、山砂Ｙに含まれる有機不純物ｙにはコンクリートの硬化を遅延させることができる有機遅延物質ｙａが存在している事が知られており、当該有機遅延物質ｙａは、フミン酸を主体としている。フミン酸は、土壌や若い地質年代の堆積物に含まれており、分子量が数百〜数千または数万と言われ、分子構造は明らかになっていないが、タンパク質の分解生成物と炭化水素等の結合によって生成された高分子化合物であるといわれている。なお、１回の有機遅延物質抽出工程Ｓ１によって得た抽出液１ｙにおける有機不純物ｙのＴＯＣ（全有機体炭素）濃度は３６０ｐｐｍであった。
【００３１】
中和工程Ｓ２は、図２に示すように、有機遅延物質抽出工程Ｓ１により有機遅延物質ｙａを抽出した抽出液１ｙを中和する濾液を、本実施形態では酸性を呈する液体である１Ｎ塩酸ＨＣｌで中和することによって、中性を呈する中性抽出液１ｎｙとする工程である。ここで当該中和工程Ｓ２に際しては、１Ｎ塩酸ＨＣｌを用いる態様に限定されるものではなく、他の種々の酸性を呈する化合物を採用することができる。また中性抽出液１ｎｙは正確に中性を呈する態様に限定されるものではない。例えば、以後の各工程において安全に取り扱いうるｐＨを呈し得るものとすればよい。
【００３２】
濃度調節工程Ｓ３は、図２に示すように、中和工程Ｓ２によって中和した中性抽出液１ｎｙを、本実施形態では有機遅延物質ｙａを含む有機不純物ｙのＴＯＣ濃度が５００００ｐｐｍ、或いは５００００ｐｐｍ以上になるまで濃縮することにより濃縮抽出液１００ｎｙとする濃縮手順Ｓ３１と、当該濃縮手順Ｓ３１を行う際に再結晶によって析出する塩化ナトリウムＮａＣｌを濾過により取り除く塩化ナトリウム除去手順Ｓ３２とを含んでいる。ここで濃縮手順Ｓ３１に係る具体的な手法は、既存の種々の手法を採用することができる。また、濃縮手順Ｓ３１及び塩化ナトリウム除去手順Ｓ３２とは別に、例えば有機不純物ｙのＴＯＣ濃度が所定濃度である５００００ｐｐｍを超えてしまった場合には、必要に応じて水Ｗｈを加えることによって濃縮抽出液１００ｎｙを希釈する希釈手順Ｓ３３を加えることにより、本実施形態では５００００ｐｐｍへとＴＯＣ濃度を調節すればよい。
【００３３】
このように、中性抽出液１ｎｙを濃度調節工程Ｓ３によって有機遅延物質ｙａを含む有機不純物ｙのＴＯＣ濃度を５００００ｐｐｍに調節した水溶液が本実施形態に係る液状遅延剤Ｘ１となる。言い換えれば、液状遅延剤Ｘ１は、有機遅延物質ｙａを含む有機不純物ｙと、上述した所定の濃度となる所定量の液体１０ｎとを具備しているものとなっている。
【００３４】
しかして本実施形態では、図３に示すように、有機遅延物質抽出工程Ｓ１を経た抽出液１ｙを多孔質材料Ｔに接触させることにより有機遅延物質ｙａを多孔質材料Ｔに吸着させる有機遅延物質吸着工程Ｓ４をさらに有するものとしている。
【００３５】
有機遅延物質吸着工程Ｓ４は具体的には、多孔質材料Ｔを抽出液１ｙ中に投入・撹拌して有機遅延物質ｙａを吸着させる吸着手順Ｓ４１と、当該吸着手順Ｓ４１により有機遅延物質ｙａを吸着させた多孔質物質を例えば濾過により取り出す取出手順Ｓ４２とを含むものである。なお取出手順Ｓ４２によって多孔質材料Ｔを取り出した後の濾液はそのまま、或いはｐＨを再調整することによって、アルカリ性溶液１として再度使用することが可能である。
【００３６】
ここで多孔質材料Ｔとしては、本実施形態においてＢＥＴ比表面積値３０ｍ2／ｇ以上という特性を示す活性炭及びケイ酸カルシウム水和物を含むものとしている。また多孔質材料Ｔの種類としては有機遅延物質ｙａを好適に吸着し得るものであれば特に限定されることはないが、多孔質材料Ｔに十分量の有機遅延物質ｙａを吸着・保持させるために、ＢＥＴ比表面積値３０ｍ2／ｇ以上のものとしている。なお有機遅延物質ｙａの吸着量をさらに増すために、ＢＥＴ比表面積値６０ｍ2／ｇ以上のものを用いてもよい。また、ケイ酸カルシウム水和物粉末としては公知の合成ケイ酸カルシウム水和物及び天然ケイ酸カルシウム水和物から選ばれる少なくとも１種の粉末を用いることができる。合成ケイ酸カルシウム水和物としては、例えば石灰原料とケイ酸原料とから水熱反応により得られたゾノトライト、トバモライト、フォシャジャイト、ジャイロライト、ヒレブタンライト、ローゼンハナイト、トラスコタイト、リエライト、カルシオコンドロダイト、アフィライト、準結晶質ケイ酸カルシウム水和物（Ｃ−Ｓ−Ｈｎ）等が挙げられる。
【００３７】
そして乾燥工程Ｓ５は、図３に示すように、有機遅延物質吸着工程Ｓ４を経ることにより有機遅延物質ｙａを吸着させた多孔質材料Ｔを、例えば天日によって乾燥させる工程である。ここで多孔質材料Ｔを乾燥させる方法は天日に限定されることはなく、加熱による方法や、専用の乾燥機或いは別異の乾燥機を流用しても良い。
【００３８】
このようにして製造された固形状遅延剤Ｘ２は、図４に示すように、本実施形態では多孔質材料Ｔとして採用しているため、有機遅延物質ｙａはケイ酸カルシウム水和物の表面並びに粒子表面に形成された孔ｔに有効に有機遅延物質ｙａを保持し得るものとなっている。
【００３９】
以上のように、本実施形態係るコンクリート用遅延剤Ｘの製造方法は、有機遅延物質ｙａをアルカリ性溶液１中に抽出する有機遅延物質抽出工程Ｓ１を少なくとも有することを特徴としているので、山砂Ｙに含まれる有機不純物ｙ中に通常存在する有機遅延物質ｙａを有効に利用することができるとともに、化学合成に係る手間や設備に関するコストを含むことなく当該有機遅延物質ｙａから安価にコンクリート用遅延剤Ｘを製造し得るものとなっている。そして、アルカリ性溶液１として、ｐＨ１０〜１４の水酸化ナトリウム水溶液、具体的には１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を用いることによって、有機遅延物質ｙａを好適に抽出し得るものとなっている。さらに抽出液１ｙを中和する中和工程Ｓ２により、抽出液１ｙを作業者が扱いやすい態様である中性抽出液１ｎｙとして、その後の工程が行いやすいものとなっている。加えて、濃度調節工程Ｓ３を経ることにより、斯かるコンクリート用遅延剤Ｘを、均一な品質の液状遅延剤Ｘ１として製造することができる。
【００４０】
一方、有機遅延物質ｙａを前記多孔質材料Ｔに吸着させる有機遅延物質吸着工程Ｓ４によって、現場において扱いやすい例えば粒状・粉状といった固形状遅延剤Ｘ２を好適に製造することが可能にしている。そして具体的には多孔質材料Ｔを活性炭又はケイ酸カルシウム水和物を含むものとし、好適に有機遅延物質ｙａを吸着させ得るものとしている。詳細には、これら多孔質材料ＴのＢＥＴ比表面積を、３０ｍ2／ｇ以上とすることにより、多孔質材料Ｔに有効な量の有機遅延物質ｙａを吸着させるものとなっている。
【００４１】
このように、本実施形態に係るコンクリート用遅延剤Ｘたる液状遅延剤Ｘ１並びに固形状遅延剤Ｘ２は、それぞれ上述の各工程を経て製造されるものであるが、その何れもが、土砂に含まれる有機不純物ｙ中に存在する有機遅延物質ｙａを少なくとも具備することを特徴としている。
【００４２】
液状遅延剤Ｘ１は、本実施形態では５００００ｐｐｍのＴＯＣ濃度を呈する有機不純物ｙを、液体１０ｎ中に保持させた状態とすることにより一定の濃度で有機遅延物質が保持された状態となっているため、液状遅延剤Ｘ１の添加量の調節により正確に有機遅延物質ｙａの添加量を調整することができるものとなっている。
【００４３】
固形状遅延剤Ｘ２は有機遅延物質ｙａとともに、多孔質材料Ｔをさらに具備することによって粒状或いは粉状といった固形状の態様をなしているため、運搬、施用の面で有利に扱いやすいものとなっている。
【００４４】
そして、有機不純物ｙを含む土砂として山砂Ｙを採用することにより、自然界に豊富に存在する山砂Ｙを有効に利用することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００４６】
例えば上記実施形態では多孔質材料をアルカリ性を呈する抽出液に対して導入したが、例えば中性抽出液や濃縮抽出液、或いは液状遅延剤に対して多孔質材料を導入することによって固形状遅延剤を製造してもよい。上述の有機遅延物質抽出工程は有機遅延物質を確実に抽出するために複数回繰り返し行うもので有っても良い。また多孔質材料を用いる有機遅延物質吸着工程に至っても、抽出液へ繰り返し導入するものとしても良い。
【００４７】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係るコンクリート用遅延剤の製造方法を示す説明図。
【図２】同上。
【図３】同上。
【図４】同実施形態に係る固形状遅延剤の構成を示す説明図。
【符号の説明】
【００４９】
１…アルカリ性溶液
１０ｎ…液体
Ｓ１…有機遅延物質抽出工程
Ｓ２…中和工程
Ｓ３…濃度調節工程
Ｓ４…有機遅延物質吸着工程。
【００５０】
Ｙ…土砂、山砂（山砂）
Ｔ…多孔質材料
Ｘ…コンクリート用遅延剤（遅延剤）
Ｘ１…コンクリート用遅延剤（液状遅延剤）
Ｘ２…コンクリート用遅延剤（固形状遅延剤）
ｙ…有機不純物
ｙａ…有機遅延物質
【図１】
2008001559.tif 000003
【図２】
2008001559.tif 000004
【図３】
2008001559.tif 000005
【図４】
2008001559.tif 000006