(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合プラントからコンクリートスラリーが搬送されている建設現場への運送中に回転可能なミキサードラム中にある間に、プロセッサ装置を使用して自動的にコンクリートスラリーのスランプ値を監視することであって、該コンクリートスラリーはセメント結合剤、水、凝集体、及び粘土を含んでなり、粘土は、粘土緩和剤の非存在下で化学物質添加物を吸収し、かつ、コンクリートスラリー中に添加されたセメント分散剤若しくは他の化学物質添加物の投与効率を低下させるのに十分な量でコンクリートスラリー中に存在する、
を含んでなるコンクリートへの投与方法であって；
ここで、自動化スランプ監視プロセッサ装置が
（ｉ）運送中の時間の期間（ｔ）にわたる回転可能なミキサードラム中のコンクリートスラリーのスランプ値の低下（ｄＳ）を測定して、測定されたｄＳ／ｄｔ値を得、
（ｉｉ）測定されたｄＳ／ｄｔ値を、プロセッサ装置によりアクセスされるメモリ位置に保存されている閾値ｄＳ／ｄｔ値と比較し、及び
（ｉｉｉ）測定されたｄＳ／ｄｔ値が保存されている閾値ｄＳ／ｄｔ値に一致する若しくはこれを越える場合を検出し；並びに
それに際して、プロセッサ装置が、測定されたｄＳ／ｄｔ値が保存されているｄＳ／ｄｔ閾値に一旦一致若しくはこれを越えれば、運送中に回転可能なミキサードラム内のコンクリート中への粘土緩和剤（ＣＭＡ）の制御された投与量の投与を開始する、ただし、投与されるＣＭＡは自動化スランプ値プロセッサ装置により測定されるところのｄＳ／ｄｔ値を低下させるのに有効である、
上記方法。
【請求項２】
スランプ値監視プロセッサ装置が段階（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を反復し、それにより粘土緩和剤が運送中に最低２回のずらされた場合にコンクリート中に投与される、請求項１に記載のコンクリートへの投与方法。
【請求項３】
スランプ監視コンピュータプロセッサがコンクリート中に粘土緩和剤（ＣＭＡ）を投与することを開始し、それにより、コンクリートスラリー中に添加されるＣＭＡの総容量の最低２１％及び１００％までが、コンクリートが回転可能な混合ドラム中にバッチ処理された混合プラントでよりもむしろ運送中に投与される、請求項２に記載のコンクリートへの投与方法。
【請求項４】
スランプ値監視コンピュータプロセッサが、コンクリート中に粘土緩和剤（ＣＭＡ）を投与することを開始し、それにより、コンクリートスラリー中に添加されるＣＭＡの総容量の最低５１％及び１００％までが、コンクリートが回転可能な混合ドラム中にバッチ処理された混合プラントでよりもむしろ運送中に投与される、請求項２に記載のコンクリートへの投与方法。
【請求項５】
スランプ値監視コンピュータプロセッサが、コンクリート中に粘土緩和剤（ＣＭＡ）を投与することを開始し、それにより、コンクリートスラリー中に添加されるＣＭＡの総容量の最低８１％及び１００％までが、コンクリートが回転可能な混合ドラム中にバッチ処理された混合プラントでよりもむしろ運送中に投与される、請求項２に記載のコンクリートへの投与方法。
【請求項６】
運送中の最低２回の異なる場合にＣＭＡに加え最低１種の他の化学物質添加物を運送中にコンクリート中に投与することを更に含んでなる、請求項１に記載のコンクリートへの投与方法。
【請求項７】
最低１種の他の化学物質添加物が、中範囲減水剤若しくは高範囲減水剤から選択される
セメント分散剤である、請求項６に記載のコンクリートへの投与方法。
【請求項８】
セメント分散剤が運送中の最低２回のずらされた場合にＣＭＡと同時に投与される、請求項７に記載のコンクリートへの投与方法。
【請求項９】
セメント分散剤が、ＣＭＡが運送中の最低２回のずらされた場合に投与される後に投与される、請求項７に記載のコンクリートへの投与方法。
【請求項１０】
運送中のコンクリートスラリーの温度を測定すること及び温度データを得ること、並びに保存されている閾値ｄＳ／ｄｔ値を得られた温度データに基づき調節することを更に含んでなる、請求項１に記載のコンクリートへの投与方法。
【請求項１１】
コンクリートスラリーの空気含量を運送中に監視しかつ空気含量データを得、そして保存されている閾値ｄＳ／ｄｔ値の調節が得られた空気含量データに基づく、請求項１に記載のコンクリートへの投与方法。
【請求項１２】
回転可能なミキサードラムが、ミキサードラムの回転中にコンクリートスラリーを撹拌するための最低２枚の混合ブレードを螺旋状に据え付けられている内壁を有する、請求項１に記載のコンクリートへの投与方法。
【請求項１３】
コンクリートスラリー中へのＣＭＡの最低２回のバッチ処理後の投与のそれぞれの後に、自動化スランプ値監視プロセッサ装置が、コンクリートスラリー中への制御された量の水若しくはＣＭＡ以外の最低１種の化学物質添加物の添加を開始する、請求項２に記載のコンクリートへの投与方法。
【請求項１４】
自動化スランプ値監視プロセッサ装置が、コンクリートスラリー中への制御された量の最低１種の化学物質添加物の別個の添加を開始し、該最低１種の化学物質添加物は、セメント分散剤、空気運行剤、空気排出添加物及びそれらの混合物よりなる群から選択される、請求項１３に記載のコンクリーへの投与方法。
【請求項１５】
（ｉ）コンクリートスラリー中へのＣＭＡの最低２回の添加の前及び後；（ｉｉ）コンクリートスラリー中への最低１種の化学物質添加物の最低２回の添加の前及び後のコンクリートスラリーの運送歴、並びに（ｉ）及び（ｉｉ）双方の運送歴を、プロセッサがアクセス可能なメモリ中に保存することを更に含んでなる、請求項１４に記載のコンクリートへの投与方法。
【請求項１６】
（ｉ）及び（ｉｉ）双方の運送歴を図解で具体的に説明することを更に含んでなる、請求項１５に記載のコンクリートへの投与方法。
【請求項１７】
ＣＭＡが、四級アミン、ポリ四級アミン、ジメチルアミンとエピクロロヒドリンの重縮合物、官能性化アミン、カルボン酸グラフトポリマー、陽イオン性コポリマー並びにそれらの混合物及び誘導体よりなる群から選択される、請求項１に記載のコンクリートへの投与方法。
【請求項１８】
ミキサードラム中に含有される所定のコンクリート積荷中に添加されるＣＭＡの累積的総量の一部分が混合プラントで添加され、バッチ処理プラントで添加される該部分がＣＭＡの累積的総量の４９パーセント以下を含んでなる、請求項１に記載のコンクリートへの投与方法。
【請求項１９】
ＣＭＡが、新鮮なコンクリート中に単独で投与される場合に粘土の非存在下でそれ自体
最低限の減水能力を持つか若しくは全く持たない（ＡＳＴＭ  Ｃ４９４−１３中の減水剤についての標準規格に従って）、請求項１に記載のコンクリートへの投与方法。
【請求項２０】
ポリカルボン酸高範囲減水剤（ＨＲＷＲ）添加物を運送中にコンクリートスラリー中に添加すること；
ポリカルボン酸高範囲減水添加物の添加直後の時間の期間にわたるコンクリートスラリーのスランプ値の増加（ｄＳ）を監視して、ＨＲＷＲの前記添加後の期間のｄＳ値を得ること；及び
得られたｄＳ値を、プロセッサ装置によりアクセスされるメモリ位置に保存されている第二の閾値ｄＳ値と比較すること；
得られたｄＳ値がメモリ位置に保存されている第二の閾値ｄＳ値に一致若しくはこれを越えることに失敗する場合を検出すること；並びに、第二の閾値ｄＳ値に一致しないことの検出に際して、
請求項１に記載の（ｉｉ）に記述される保存されている閾値ｄＳ／ｄｔ値を調節すること、コンクリートスラリー中に投与されるべき粘土緩和剤（ＣＭＡ）の制御された投与量を調節すること、若しくは双方
を更に含んでなる、請求項１に記載のコンクリートへの投与方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート中で使用される粘土鉱物を含む（ｃｌａｙ−ｂｅａｒｉｎｇ）凝集体の処理、並びにより具体的には、コンクリート積荷中に投与される（ａｄｍｉｎｉｓｔｅｒｅｄ）化学物質添加物及び／若しくは水の添加量（ｄｏｓａｇｅ）効率に対する粘土の有害な影響を緩和するための作用剤の制御されたバッチ処理後（ｐｏｓｔ−ｂａｔｃｈｉｎｇ）添加のための自動化コンクリート搬送（ｄｅｌｉｖｅｒｙ）監視方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び２（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．−Ｃｏｎｎ．により所有される）において、Ｊａｒｄｉｎｅらは、コンクリート中で使用される分散剤の添加量効率が粘土の存在により低減され得ることを開示した。コンクリート内にセメント粒子を分散させるために使用されるオキシアルキレンポリマーが、コンクリートの作成において使用される砂及び／若しくは他の凝集体に含まれ、もしくはそれらにより運ばれた粘土粒子により吸収される傾向があったことが発見された。
【０００３】
Ｊａｒｄｉｎｅ等は、この粘土の問題を、粘土粒子によって犠牲作用剤のように吸収される所定の化合物の配置により緩和することを提案し、さもなくば粘土粒子はオキシアルキレンセメント分散剤分子を吸収してコンクリート混合物中のセメント粒子分散剤としての機能を利用不能にする。
【０００４】
本発明者は、本明細書で、頭字語「ＣＭＡ（１種若しくは複数）」を使用して、別の方法で粘土緩和剤と呼ばれる粘土活性修飾剤を指す。
【０００５】
Ｊａｒｄｉｎｅらは、ＣＭＡの添加の順序がＣＭＡの化学的性質に依存したことを教示した。従って、ＣＭＡが陽イオン若しくは極性有機分子を含有した場合、該ＣＭＡは好ましくは水を粘土に導入する前に粘土に添加された（非特許文献２、要約書、第１４−１６行を参照されたい）。
【０００６】
四級アミン（例えばポリ四級アミン）のような、粘土に対する非常に高い親和性を有するＣＭＡについて、Ｊａｒｄｉｎｅらは、こうしたＣＭＡを、水を導入する前、その間若しくは後に粘土鉱物を含む凝集体に添加すべきであり（特許文献２、要約書、第１６−２０行でを参照されたい）かつ／又はそれらはセメント分散剤を添加すると同時若しくはその前に添加し得た（特許文献２、第６欄、第４８−５８行でを参照されたい）ことを記述した。
【０００７】
特許文献３（Ｌａｆａｒｇｅ  Ｓ．Ａ．により所有される）において、Ｊａｃｑｕｅｔらは、好ましくは高性能流動化剤（ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ）の過剰の使用を予防するために最初に砂に、採石場若しくは生コンクリートプラントで粘土鉱物を含む砂に好ましくは添加されるべきであった不活化剤の使用を教示した。
【０００８】
ＣＭＡを使用して採石場で凝集体を処理するという概念は、Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．−Ｃｏｎｎ．により共同所有される特許文献４及び５において更に強調された。
【０００９】
本発明に至るまで、最も効果的なＣＭＳ添加様式は、凝集体を水及び／若しくはセメント分散剤と混合する前の、採石場若しくは生コンクリートプラントのいずれかでの、粘土鉱物を含む凝集体への直接添加であったと一般に考えられていた。この別個のかつ事前の
添加は、一方でＣＭＡ並びに他方で水及び／若しくはセメント分散剤の間のいかなる競合も回避するとみられた。
【００１０】
セメント分散剤がＣＭＡに比較してはるかにより低い粘土親和性を有した場合であっても、ＣＭＡのこの別個のかつ事前の添加は好ましかった。最も重要な目的がコンクリートの流動学的性能及び強度を最大にすることであったからである。
【００１１】
ＣＭＡの粘土による吸着が不可逆的であるという仮定もまた従来の思考の基礎となった。その場合、コンクリート搬送過程を迅速に処理するという目的上、セメント分散剤をコンクリート混合物中に導入する前に粘土鉱物を含む凝集体若しくはコンクリートに最初にＣＭＡを導入することが道理にかなっていた。
【００１２】
しかしながら、本発明は根本的に予期されない方法でこの慣習的思考を変える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第６，３５２，９５２号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６７０，４１５号明細書
【特許文献３】米国特許第８，２５７，４９０  Ｂ２号明細書
【特許文献４】第１４／３９５，６０３号明細書（米国公開第２０１５／００６５６１４号明細書）
【特許文献５】第１４／３７８，１５８号明細書（米国公開第２０１５／００６５６１４号明細書）
【発明の概要】
【００１４】
従来技術のアプローチの欠点を克服するために、本発明は、コンクリートが最初にバッチ処理される混合プラントから、凝集体に含まれる粘土を有するコンクリート混合物の建築現場への運送中の、最低１種の粘土緩和剤（ＣＭＡ）のバッチ処理後投与（ｐｏｓｔ−ｂａｔｃｈｉｎｇ  ｄｏｓｉｎｇ）を達成するための自動化コンクリート搬送監視工程およびシステムを提供し、それによって、運送中の所望の作業性および化学物質添加物（および／または水）の投与効率（ｄｏｓａｇｅ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）が達成される。
【００１５】
本発明者等は驚くべきことに、運送中の、水、セメント分散剤、空気連行剤、空気排出添加物（ａｉｒ  ｄｅｔｒａｉｎｉｎｇ  ａｄｍｉｘｔｕｒｅ）、または他の化学物質のコンクリート混合物への制御された添加の投与効率がコンクリート混合物中の粘土の存在によって低下すること、またはそうでなければ有害な影響を受けること、それは、例え粘土が、生コンクリート輸送トラックが混合プラントを出発して仕事の現場への搬送における輸送段階（ｐｈａｓｅ）に入る前に、まずＣＭＡで処理されていてもそうであることを見出した。
【００１６】
本発明者等は更に驚くべきことに、バッチ処理後（輸送中の）ＣＭＡ添加が、投与された全容量（ｔｏｔａｌ  ｖｏｌｕｍｅ  ｄｏｅｓｄ）において、運送段階前のバッチ混合プラントにおけるＣＭＡの一度の前添加（ａ  ｏｎｅ−ｔｉｍｅ，ｕｐｆｒｏｎｔ  ｄｏｓｅ）に比べて、比較的により効果的である得ることを見出した。効率は、ＣＭＡ、水、分散剤、空気運行剤、空気排出添加物、又はコンクリートの製造及び搬送操作中のある種のコンクリートの特性若しくは性能パラメータ（例えばスランプ値若しくは他の流動学的値、空気含量など）を維持するために投与されることが必要とされる他の化学物質添加物の総添加量の量を視野に入れて測定される。
【００１７】
本発明のコンクリートへの例示的投与（ｄｏｓｉｎｇ）方法は：混合プラントからコン
クリートスラリーが搬送されている建設現場への運送中に回転可能なミキサードラム中にある間にコンクリートスラリーのスランプ値をプロセッサ装置を使用する自動化に基づき監視することを含んでなり、該コンクリートスラリーは、セメント結合剤、水、凝集体、及び粘土を含んでなり、粘土は、粘土緩和剤の非存在下で化学物質添加物を吸収し、かつ、セメント分散剤若しくはコンクリートスラリー中に添加される他の化学物質の投与効率を低下させるのに十分な量でコンクリートスラリー中に存在する；ここで、自動化スランプ値監視プロセッサ装置は、（ｉ）測定されるｄＳ／ｄｔ値を得るための運送中の時間の期間（ｔ）にわたる回転可能なミキサードラム中のコンクリートスラリーのスランプ値の低下（ｄＳ）を測定し、（ｉｉ）測定されたｄＳ／ｄｔ値をプロセッサ装置によりアクセスされるメモリ位置に保存されている閾値ｄＳ／ｄｔ値と比較し、並びに（ｉｉｉ）測定されたｄＳ／ｄｔ値が保存されている閾値ｄＳ／ｄｔ値に一致若しくはこれを越える場合を検出し；並びに、それに際して、プロセッサ装置は、測定されたｄＳ／ｄｔ値が保存されているｄＳ／ｄｔ閾値に一旦一致若しくはこれを越えれば、運送中の回転可能なミキサードラム内のコンクリート中への制御された添加量の粘土緩和剤（ＣＭＡ）の投与を開始し、投与されるＣＭＡは自動化スランプ値プロセッサ装置により測定されるところのｄＳ／ｄｔ値を低下させるのに有効である。
【００１８】
メモリに保存されかつ運送中のＣＭＡ添加を開始するためにプロセッサ装置により使用される閾値ｄＳ／ｄｔ値は、所定のコンクリートバッチのため使用されるところのある種類の粘土鉱物を含む凝集体を処理するために必要とされるＣＭＡの推定される量での経験的証拠若しくは個人の経験に基づくように使用者により選択されうる。例えば、ＣＭＡの添加量は、業界で既知のところのメチレンブルー値（ＭＢＶ）測定（例えばＡＳＴＭ  Ｃ１７７７−１４を参照されたい）に基づき、又はベルト若しくは他の連続的方法により貯蔵庫若しくはトラックに運搬される凝集物での自動化ＭＢＶ測定（例えば米国特許第８，５６１，４８８号明細書を参照されたい）を使用して、手動で決定し得る。粘土含量は時間もわたり所定の凝集体供給源内で劇的かつランダムに変化し得る。更に、コンクリートプラントはしばしば凝集体のいくつかの供給源を使用し、実務ではトラックごとの粘土含量を追跡するいかなる能力も弱体化させる傾向がある。粘土の量は通常未知であるため、バッチプロセス中にＣＭＡ（１種若しくは複数）を正確に添加する能力が著しく妨害される。
【００１９】
あるいは、ｄＳ／ｄｔ値は、該装置により監視されるところの過去の（ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ）スランプ値データに基づき運送中の自動化スランプ値監視装置のプロセッサ装置により計算かつ／若しくは調節され得る。例えば、ＶＥＲＩＦＩ  ＬＬＣから入手可能なような自動化スランプ値監視装置は、凝集体物質に含まれる粘土の性質、セメントの性質及び反応性、周囲温度、コンクリート温度並びに他の因子のようないずれかの数の変数を考慮するようプログラムし得る。
【００２０】
コンクリートスラリーのスランプ値はまた、空気含量、並びにコンクリート混合中に投与される分散剤及び／若しくは空気制御剤を考慮に入れることによっても監視しかつ調節しうる（例えば、ＫｏｅｈｌｅｒとＲｏｂｅｒｔｓの米国特許第８，４９１，７１７号明細書及び同第８，７６４，２７３号明細書（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．−Ｃｏｎｎ．により所有される）を参照されたい）。
【００２１】
本発明の更なる例示的方法において、スランプ値監視プロセッサ装置は段階（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を反復し、それにより粘土緩和剤が運送中の最低２回の異なる段階で（ｉｎｓｔａｎｃｅ）にコンクリート中に投与される。
【００２２】
なお更なる例示的方法において、スランプ値監視コンピュータプロセッサがコンクリート中に粘土緩和剤（ＣＭＡ）を投与することを開始し、それにより、コンクリートスラリ
ー中に添加されるＣＭＡの総容量の最低２１％及び１００％まで、より好ましくは最低５１％及び１００％まで、並びに最も好ましくは最低８１％及び１００％までが、コンクリートを回転可能な混合ドラム中にバッチ処理した混合プラントでよりもむしろ運送中に添加される。
【００２３】
更なる例示的態様において、バッチ処理後添加若しくは運送中のコンクリートスラリー中へのＣＭＡの添加は、化学物質添加物（例えばセメント分散剤、具体的には高性能流動化剤）のコンクリートスラリー中への添加に付随しうる。こうした同時添加様式は、ＣＭＡの粘土に対する親和性（若しくは粘土上への吸着の速度）が化学物質添加物に比較してはるかにより大きい場合に行うことができる。別の例示的態様において、バッチ処理後ＣＭＡ添加は、コンクリート中への水及び／又は化学物質添加物（例えばセメント分散剤、空気制御添加物若しくはこれらの混合物）のその後の添加と分離しかつそれに先行することができる。ＣＭＡ及び化学物質添加物若しくは水のバッチ処理後の別個の添加（１若しくは複数）を反復する場合、ミキサードラムが、ＣＭＡの投与量（ｄｏｓｅ）（若しくは以前に添加されたいずれかの他の化学物質添加物）をコンクリート中に完全に混合されかつコンクリート混合物内の粘土粒子上に吸収される（以下で「ずらされた（ｓｔａｇｇｅｒｅｄ）添加」と称される）ことを可能にするのに十分に回転することを可能にすることが好ましい。
【００２４】
本発明はまた、上述されたバッチ処理後ＣＭＡ添加過程を達成するための自動化コンクリート監視装置も提供する。例えば、上の方法は、Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．−Ｃｏｎｎ．の子会社のＶｅｒｉｆｉ，ＬＬＣ、米国マサチューセッツ州ケンブリッジから商業的に入手可能であるスランプ値制御装置にプログラムしうる。
【００２５】
本発明者は、ＣＭＡの上のバッチ処理後添加（１若しくは複数）（この場合、バッチ処理後コンクリート若しくはモルタル混合中）を、スランプ値若しくは他の性能パラメータを延長するためにプレキャスト若しくはプレストレストコンクリート業界で使用されるパンミキサーのような静止混合機に同様に適用し得ることを企図している。これゆえに、本発明の例示的方法及び装置は、ミキサー（プレキャストコンクリートプラント若しくはプレストレストコンクリートプラントにおける静止混合機のような）中でのＣＭＡのバッチ処理後添加の最低１場合を有することを含んでなり、これにより、コンクリート中に添加されるＣＭＡ（１種若しくは複数）の総容量の最低２１％及び１００％まで、より好ましくは最低５１％及び１００％まで、並びに最も好ましくは最低８１％及び１００％までが、コンクリートスラリーを形成するために、水、セメント結合剤及び粘土鉱物を含む凝集体の初期バッチ処理後にコンクリートに添加される。
【００２６】
本発明の更なる利点及び利益を下に更に詳細に記述する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明の更なる利点及び特徴は、例示的態様の以下の詳細な記述を付録として付けられる図面と共に解釈する場合により容易に理解されることができ、ここで、
【図１】３種のコンクリート調合の時間（分）にわたるスランプ値（インチ）の図解であり、その２種（点線で示される）は、本発明の教示に従ってＣＭＡ（１種若しくは複数）及び「ＰＣ」分散剤の混合中にバッチ処理後添加により処理された（混合期間は搬送運送時間に近似する）が、しかしその１種（実線で示される）は、分散剤単独が混合中に添加される従来技術のアプローチに従って処理され；
【図２】それによりＣＭＡ及び分散剤が、相対的に一定のスランプ値／時間挙動を維持するため混合中のずらされた点で添加される、本発明の教示に従って添加されたコンクリートのスランプ値／時間挙動と比較した、ＣＭＡで事前に（搬送運送時間に近似する混合期間の前）添加され、次いで分散剤単独を添加した（２本の下向きに傾斜する曲線により具体的に説明される）コンクリート調合の時間にわたるスランプ値の図解であり；
【図３】ＣＭＡのずらされた添加が、比較的大きいＣＭＡの１回添加量が事前にのみ投与されかつ分散剤単独が混合中に添加された一番上の点線の曲線により具体的に説明される従来技術の方法と比較して、比較的より低い累積添加量の量をもたらした、本発明の２つの例示的方法（プロトコル１及び３）の図解であり；並びに
【図４】分散剤を含有するコンクリートの混合中のＣＭＡ添加がスランプ値低下を阻止しかつ逆転させることを示した、本発明の例示的一方法の図解である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
例示的態様の詳細な記述
本発明は、自動化コンクリート監視方法及び装置（ｓｙｓｔｅｍ）を提供し、それらは粘土が化学物質添加物の投与効率に及ぼす有害な影響を低減または回避するためであり、化学物質添加物は例えばセメント分散剤（減水剤若しくは高性能流動化剤とも称される）、空気制御剤（空気連行剤、空気排出添加物を包含する）、水、及びこれらの混合物であり、それらは、生コンクリート（ｒｅａｄｙ−ｍｉｘ）プラント（コンクリートの構成要素が搬送トラックの回転可能なミキサードラムにバッチ処理される）から、コンクリート混合物が搬送（注入）される建築現場まで輸送されるコンクリート混合物中に投与される。
【００２９】
「運送（ｔｒａｎｓｉｔ）」及び「輸送（ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）」という用語は、生コンクリート搬送トラック（回転可能なミキサードラムを有する）中でコンクリートスラリーを形成するための構成要素のバッチ処理後かつコンクリート混合物が搬送されている建設現場でコンクリートバッチ混合物がミキサードラムから放出される注入事象までの搬送業務の段階を指すのに使用される。
【００３０】
バッチ処理後ＣＭＡ添加を必要とする本発明の方法は、プレキャスト及びプレストレストコンクリート業界で使用されるであろうところの静止混合機を使用してもまた実践し得る一方、本発明の最も重大な影響は生コンクリートコンクリート業界で感じられるとみられることが考えられる。何故なら運送中に混合ドラム中で回転するコンクリート中に含有される粘土粒子に課される累積的剪断エネルギーが、高性能流動化剤として知られる高価な高範囲減水剤（ＨＲＷＲ）の添加量効率を達成することに関する懸念のより大きな原因であるからである。
【００３１】
本発明はすべての種類の粘土の処理に関する。粘土は、限定されるものでないが、２：１型（スメクタイト系粘土のような）若しくは型１：１（カオリナイトのような）又は２：１：１型（緑泥石のような）の膨潤性粘土を挙げることができる。「粘土」という用語は、層状構造を有するフィロケイ酸塩を包含するケイ酸アルミニウム及び／若しくはマグネシウムを指しているが；しかし、本明細書で使用されるところの「粘土」という用語は、無定形粘土のようなこうした構造を有しない粘土もまた指すことができる。
【００３２】
本発明はまた、ポリオキシアルキレン高性能流動化剤（エチレンオキサイド（「ＥＯ」）及び／若しくはプロピレンオキサイド（「ＰＯ」）基を含有するもののような）を吸収する粘土に制限されないが、しかしそれはまた、それらの湿潤状態にあるにしろ硬化状態にあるにしろ、建築材料の特性に直接影響する粘土も包含する。砂中に普遍的に見出される粘土は、例えば、モンモリロナイト、イライト、カオリナイト、白雲母及びクロライトを包含する。これらはまた本発明の方法及び組成物にも包含される。
【００３３】
本発明の方法により処理される粘土鉱物を含む砂（ｃｌａｙ−ｂｅａｒｉｎｇ−ｓａｎｄｓ）及び／又は砕岩若しくは砂利は、水和可能であろうとそうでなかろうとセメント系材料中で使用することができ、そして、こうしたセメント系材料は、モルタル、コンクリート及びアスファルトを包含し、それらは構造建物及び建設の応用、道路、土台、土木工学の応用、並びにプレキャスト及びプレハブ化の応用で使用しうる。
【００３４】
本明細書で使用されるところの「砂」という用語は、コンクリート、モルタル及びアスファルトのような建築材料のため通常使用される凝集体粒子を意味しかつそれらを指すものとし、並びに、これは、典型的に、０ｍｍと８ｍｍの間、好ましくは２ｍｍと６ｍｍの間の平均の大きさの粒状粒子を伴う。砂凝集体は、カルシウム含有鉱物、シリカ質鉱物若しくはシリカ質石灰岩鉱物を含みうる。こうした砂は天然の砂（例えば、粒子が平滑な表面を有するような、典型的に風化されているガラス、沖積若しくは海洋堆積物由来）でありうるか、又は、機械的破砕機若しくは粉砕装置を使用して作成される「人造」型のものでありうる。
【００３５】
本明細書で使用されるところの「セメント」という用語は、水硬性ケイ酸カルシウム、及び同時粉砕（ｉｎｔｅｒｇｒｏｕｎｄ）添加物としての１種若しくはそれ以上の形態の硫酸カルシウム（例えば石膏）よりなるクリンカーを微粉砕することにより製造される水和可能な（ｈｙｄｒａｔａｂｌｅ）セメント及びポルトランドセメントを包含する。典型的には、ポルトランドセメントは、ポルトランドセメント、フライアッシュ、粒状高炉スラグ、石灰石、天然のポゾラン、若しくはそれらの混合物のような１種若しくはそれ以上の補助的なセメント系材料と組合せられ、そしてブレンドとして提供される。「セメント系（ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ）」という用語は、ポルトランドセメントを含んでなるか、又は、そうでなければ微細凝集体（例えば砂）、粗凝集体（例えば砕石、岩、砂利）若しくはそれらの混合物を一緒に保持するための結合剤として機能する物質を指す。
【００３６】
「水和可能な」という用語は、水との化学的相互作用により硬化されるセメント若しくはセメント系材料を指すことを意図している。ポルトランドセメントクリンカーは、水和可能なケイ酸カルシウムから主に構成される部分的溶融塊である。ケイ酸カルシウムは、本質的に、ケイ酸三カルシウム（３ＣａＯ・ＳｉＯ2  セメント化学者の表記で「Ｃ3Ｓ」）及びケイ酸二カルシウム（２ＣａＯ・ＳｉＯ2、「Ｃ2Ｓ」）の混合物であり、ここで、前者が、より少ない量のアルミン酸三カルシウム（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3、「Ｃ3Ａ」）及び四カルシウムアルミノフェライト（４ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｆｅ2Ｏ3、「Ｃ4ＡＦ」）を含む主要な形態である。例えば、Ｄｏｄｓｏｎ，Ｖａｎｃｅ  Ｈ．，Ｃｏｎｃｅｒｅｔｅ
Ａｄｍｉｘｕｔｒｅｓ（Ｖａｎ  Ｎｏｓｔｒａｎｄ  Ｒｅｉｎｈｏｌｄ、ニューヨーク州ニューヨーク  １９９０）、１ページを参照されたい。
【００３７】
「コンクリート」という用語は、水、セメント、砂、通常は砕石、岩若しくは砂利のような粗凝集体、及び任意の化学物質添加物（１種若しくは複数）を含んでなる水和可能なセメント系混合物を指すのに一般に本明細書で使用することができる。
【００３８】
１種若しくはそれ以上の慣習的化学物質添加物を本発明の方法及び組成物中で使用しうることを企図している。これらは、制限なしに、減水剤（リグニンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物（ＮＳＦＣ）、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物（ＭＳＦＣ）、ポリカルボン酸櫛形高分子（「ＥＯ」及び／若しくは「ＰＯ」基のようなアルキレンオキシド基を含有する）、グルコン酸塩など）；硬化遅延剤；硬化促進剤：空気連行剤；空気排出剤（消泡剤としてもまた知られる）；界面活性剤；並びにそれらの混合物を包含する。
【００３９】
添加物のうち、エチレンオキサイド（「ＥＯ」）及び／若しくはプロピレンオキサイド（「ＰＯ」）基並びにポリカルボン酸基を有するＥＯ−ＰＯ系ポリマーが好ましい。本発明の方法及び組成物中での使用に企図されるセメント分散剤は、米国特許第５，３９３，３４３号明細書（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．−Ｃｏｎｎ．に譲渡される）に教示されるポリマーを挙げた、例えばＪａｒｄｉｎｅらの米国特許第６，３５２，９５２  Ｂ１号明細書及び同第６，６７０，４１５  Ｂ２号明細書に記述されるところのＥＯ−ＰＯポリマー及びＥＯ−ＰＯ櫛形高分子を包含する。これらポリマーは、Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．−Ｃｏｎｎ．、米国マサチューセッツ州から商品名ＡＤＶＡ（登録商標）のもとで入手可能である。またＥＯ／ＰＯ基を含有する別の例示的セメント分散剤ポリマーは、米国特許第４，４７１，１００号明細書に教示されるところの無水マレイン酸及びエチレン性重合可能ポリアルキレンの重合により得られる。加えて、ＥＯ／ＰＯ基を含有するセメント分散剤ポリマーが米国特許第５，６６１，２０６号明細書及び米国特許第６，５６９，２３４号明細書に教示されている。これらは慣習的にポリカルボン酸（「ＰＣ」）系セメント分散剤と称される。コンクリート内で使用されるこうしたＰＣ分散剤の量は慣習的使用に従うことができる（例えば、セメント系材料の重量に対する活性ポリマーの重量に基づき０．０５％ないし０．２５％）。
【００４０】
「粘土緩和剤」若しくはＣＭＡという用語は、（１）水性環境内で粘土粒子に対する親和性を有し（例えば、ＣＭＡは粘土粒子に物理的にかつ／若しくは化学的に付着する）；（２）水和可能なセメント系組成物の添加効率及び／若しくは性能に対する粘土の悪影響を軽減（例えば不活化、減少、減弱、回避）する能力を有し；並びに（３）水和可能なセメント性スラリー、または、（存在すれば水若しくは化学物質分散剤を吸収する粘土の不存在下の）それ自身のペースト環境内で最低限の減水能力を持つか若しくは全く持たない、化学物質を一般的に指して本明細書で用いられる。本発明者は、「最低限の減水能力を持つか若しくは全く持たない」という概念を使用することにより、従来の減水剤、とりわけ、いわゆる高性能流動化剤（通常、同一スランプ値を達成しつつ１２％若しくはそれ以上の水を置換するのに有効であると定義される）を包含する中範囲減水剤（ＭＲＷＲ）及び高範囲減水剤（ＨＲＷＲ）と対照的にかつ対比してＣＭＡを定義している。
【００４１】
量的に、ＣＭＡは、本発明の目的上、最小限の減水能力を持つか若しくは全く持たず、かつ、０〜１０％、及びより好ましくは０〜５％の能力を持って、コンクリートのような水和可能なセメント性組成物の水要求量を減少させる、と定義し得る。言い換えれば、本発明で企図されるところのＣＭＡは、ＡＳＴＭ  Ｃ４９４−１３で定義されるところのＨＲＷＲの標準規格に適合しないとみられる（かつ、好ましくは、コンクリート業界で慣習的に理解されるところの最低１２％のはるかに下の減水能力であるとみられる）。
【００４２】
米国特許第６，３５２，９５２号明細書及び同第６，６７０，４１５号明細書により全般的に記述される一方、本発明での使用に適するとして企図されるＣＭＡは、無機陽イオン、有機陽イオン、粘土により吸収されることが可能な極性有機分子、粘土分散剤（ポリリン酸のような）若しくはそれらの混合物を包含しうる。別の例として、米国特許第８，２５７，４９０号明細書）、米国特許出願第１１／５７５，６０７号明細書（公開第２００８／００６０５５６  Ａ１号明細書）及び世界知的所有権機関出願（公開第２０１０／１１２７８４  Ａ１号明細書）（Ｌａｆａｒｇａ  Ｓ．Ａ．により所有される）において、Ｊａｃｑｕｅｔらはジアリルジアルキルアンモニウム、四級化ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート、四級化ジアルキルアミノアルキルでＮ−置換された（メタ）アクリルアミドのような四級アミン官能基を包含する、凝集体中の粘土を「不活化する」ための組成物を開示した。ジメチルアミン及びエピクロロヒドリンの重縮合により得られる陽イオン性ポリマーもまた包含された。なお他の例は、世界知的所有権機関出願（公開第２００９／１２７８９３  Ａ２号明細書）（Ｓ．Ｐ．Ｃ．Ｍ．ＳＡにより所有される）に記述されるもののような官能性化（ポリ）アミン、７０〜２５０，０００の重量平均分子量及び２未満のポリオキシアルキレン基に対するカルボン酸のモル比をもつカルボン酸グラフトポリマー（例えば、Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．−Ｃｏｎｎ．及びＬ’Ｂｅｓｔｅ  ＧＡＴ，Ｌｔｄにより共同所有される米国特許公開第２０１５／０１３３５８４号明細書を参照されたい）、米国特許第８，４６１，２４５号明細書（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．−Ｃｏｎｎ．により所有される）及び米国特許出願第１３，０７６，９４４号明細書（公開第２０１２／０２５２９５３  Ａ１号明細書）に記述されるもののような２種若しくはそれ以上の単量体から作成される陽イオン性コポリマー、世界知的所有権機関出願（公開第２０１０／０４０７９６  Ａ１号明細書）（Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＧＭＢＨにより所有される）に記述されるところのイソシアネートと反応性の最低１個の基をもつ疎水性化合物、イソシアネートと反応性の最低１個の基をもつ親水性化合物、並びに最低２個の反応性イソシアネート基をもつ最後の化合物から形成される化合物を包含する。
【００４３】
本発明での使用に適すると思われるコンクリートスランプ値を監視及び調節するための自動化スランプ監視装置は、Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．−Ｃｏｎｎ．の子会社のＶｅｒｉｆｉ  ＬＬＣ、米国マサチューセッツ州ケンブリッジウィットモアアヴェニュー６２から商業的に入手可能である。
【００４４】
スランプ値監視装置はＶｅｒｉｆｉ  ＬＬＣにより著述された特許文献に多様に開示されている。これらは、Ｃｏｍｐｔｏｎらの米国特許第８，１１８，４７３号明細書；Ｃｏｏｌｅｙらの米国特許第８，０２０，４３１号明細書；Ｋｏｅｈｌｅｒらの米国特許第８，４９１，７１７号明細書；Ｃｏｏｌｅｙらの米国特許出願第１０／５９９，１３０号明細書（公開第ＵＳ  ２００７／７０１８５６３６  Ａ１号明細書）；Ｓｏｓｔａｒｉｃらの米国特許出願第１１／８３４，００２号明細書（公開第ＵＳ  ２００９／００３７０２６  Ａ１号明細書）；及びＫｏｅｈｌｅｒらの米国特許出願第２５８，１０３号明細書（公開第２０１２／００１６５２３  Ａ１号明細書）を包含する。スランプ値監視装置は、コンクリート混合物をドラム中で回転させるのに必要とされるエネルギーを相関させること（生コンクリート搬送トラック並びにドラム回転センサー上の圧力チャージ及び放出値についてのセンサーを使用して）並びに監視された値をメモリ中に保存されている情報及び／若しくはデータと比較することにより作動する。該装置は、回転可能なミキサードラム中のコンクリート中への水及び／若しくは化学物質添加物の制御された添加を許容する。
【００４５】
本発明者は、本明細書に開示される教示に基づき運送（混合）中の制御されたバッチ処理後ＣＭＡ添加を達成するために、Ｉ．Ｂ．Ｂ．Ｒｈｅｏｌｏｇｉｅ  Ｉｎｃ．により所有される第ＷＯ  ２０１１／０４２，８８０号明細書及び第ＵＳ  ２０１２／０２０４６２５Ａ１号明細書、若しくはＳｅｎｓｏｃｒｅｔｅの米国第ＵＳ  ２０１１／００７７７７８Ａ１号明細書に記述されるところの応力／歪みプローブセンサーのような他のスランプ値監視装置を使用することが可能でありうることを企図している一方、本発明者は水圧測定を好む。
【００４６】
本発明の例示的装置は、本発明者により本明細書に教示される方法を実施するためにＶｅｒｉｆｉ  ＬＬＣから商業的に入手可能のような自動化スランプ値監視システムをプログラムすることにより得ることができる。
【００４７】
コンクリートへの本発明の例示的投与（ｄｏｓｉｎｇ）方法は：混合プラントからコンクリートスラリーが搬送されている建設現場への運送中に回転可能なミキサードラム中にある間に、プロセッサ装置を使用して自動化に基づきコンクリートスラリーのスランプ値を監視することを含んでなり、コンクリートスラリーは、セメント結合剤、水、凝集体、及び粘土を含んでなり、粘土は、粘土緩和剤の非存在下で化学物質添加物を吸収し、かつ
、セメント分散剤若しくはコンクリートスラリー中に添加された他の化学物質添加物の添加効率を低下させるのに十分な量でコンクリートスラリー中に存在する；ここで、自動化スランプ値監視プロセッサ装置は（ｉ）測定されたｄＳ／ｄｔ値を得るための運送中の時間の期間（ｔ）にわたる回転可能なミキサードラム中のコンクリートスラリー中のスランプ値の低下（ｄＳ）を測定し、（ｉｉ）測定されたｄＳ／ｄｔ値を、プロセッサ装置によりアクセスされるメモリ位置に保存されている閾値ｄＳ／ｄｔ値と比較し、そして（ｉｉｉ）測定されたｄＳ／ｄｔ値が保存されている閾値ｄＳ／ｄｔ値に一致する若しくはこれを越える場合を検出し；並びに、それに際して、プロセッサ装置は、測定されたｄＳ／ｄｔ値が保存されているｄＳ／ｄｔ閾値の値に一旦一致若しくはこれを越えれば、運送の間に回転可能なミキサードラム内のコンクリート中への粘土緩和剤（ＣＭＡ）の制御された添加量の投与を開始し、投与されるＣＭＡは、自動化スランプ値プロセッサ装置により測定されるところのｄＳ／ｄｔ値を低下させるのに有効である。
【００４８】
バッチ混合プラントから搬送（注入）場所へのより長い距離中に、スランプ値監視プロセッサ装置が段階（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を反復して、それにより粘土緩和剤（ＣＭＡ）を（混合プラントから建設／搬送場所まで輸送されるコンクリートの）運送中のずらされた最低２回若しくはそれ以上の異なる場合にコンクリート中に投与することがより好ましいことができる。
【００４９】
本明細書で使用されるところの「ずらされた」という用語は時間により分離されるＣＭＡの最低２回の添加を意味しておりかつこれを指す。混合物の構成要素若しくは化学物質の性質に依存して、添加の間の時間は、コンクリートが効果的に監視されかつその後投与され得る前にＣＭＡの完全な混合が達成される前の１若しくは数回の完全なドラム回転を必要とし得る。
【００５０】
（いずれかの他の化学物質添加物及び水と一緒の）ＣＭＡの一部分を、コンクリートトラックの回転可能なミキサードラム中に導入されるバッチ混合物中に混合プラントで投与し得ることを企図している一方、本発明者は、ほとんど若しくは全部でない場合は少なくとも大部分のＣＭＡを、運送中（搬送トラックが混合プラントを離れかつコンクリートが搬送されている建設現場に向かう期間中）コンクリート積荷（ｌｏａｄ）中に添加することを好む。
【００５１】
従って、本発明の例示的態様において、スランプ値監視コンピュータプロセッサがコンクリート中に粘土緩和剤（ＣＭＡ）を投与することを開始し、それにより、コンクリートスラリー中に添加されるＣＭＡの総容量の最低２１％及び１００％まで、より好ましくは最低５１％及び１００％まで、並びに最も好ましくは最低８１％及び１００％までが、コンクリートを回転可能な混合ドラム中に（例えば１回若しくはそれ以上の「バッチ処理後」添加（１若しくは複数）として）計量された混合プラントでよりはむしろ運送中に添加される。
【００５２】
他の例示的態様において、ミキサードラム中に含有される所定のコンクリート積荷中に添加されるＣＭＡの累積的総量の一部分が混合プラントで添加され、バッチ処理プラントで添加されている該部分は、好ましくは、搬送されている特定のバッチ処理されたコンクリート混合物中に投与されるＣＭＡの累積的総量の７９％以下、より好ましくは４９％以下、及び最も好ましくは１９％以下（若しくは０％（ｎｏｎｅ）さえ）を含んでなる。
【００５３】
後に続く実施例に示されることができるとおり、所定のバッチ処理されたコンクリート混合物中に投与されるＣＭＡの総累積量が、（運送）中にずらされた間隔で投与されるバッチ処理後添加量により低減され得たことを発見することは、本発明者にとって予期されずかつ驚くことであった。
【００５４】
本発明の他の態様において、本発明者はコンクリートの水和状態を考慮に入れることを好み、その結果、該装置は粘土効果による時間（ｔ）にわたるスランプ値の低下（ｄＳ）についてより正確に監視し得る。コンクリート水和状態の一追跡方法は、回転可能なミキサードラム内のコンクリート調合の温度を測定すること（コンクリートの水和挙動がその発熱挙動に反映されるため）、及びプロセッサがアクセス可能なメモリ位置に保存されている閾値ｄＳ／ｄｔを調節することである。従って、本発明の更なる例示的方法及び装置において、該コンクリート添加法は、運送中にコンクリートスラリーの温度を測定すること及び温度データを得ること、並びに保存されている閾値ｄＳ／ｄｔ値を得られた温度データに基づき調節することを更に含んでなる。
【００５５】
本発明の更なる例示的方法及び装置は、更に、運送中のコンクリートスラリーの空気含量を測定すること及び空気含量データを得ること、並びに保存されている閾値ｄＳ／ｄｔ値を得られた空気含量データに基づき調節することを含んでなる。例えば、コンクリートスラリーの混入された空気含量は、ＡＩＲｔｒａｃTM製品名の下でＣｉＤＲＡ、コネチカット州ウォリンフォードから商業的に入手可能なソーナーに基づく空気測定製品を使用して測定しうる。
【００５６】
「スランプ値」という用語は本明細書で使用され、コンクリートの技術分野で既知のところの標準的１２インチスランプコーンを使用するコンクリートの垂直落下のインチでの測定値を指すが、しかし、この用語がコンクリートの他の流動学的パラメータを指すことができ、その結果この用語が反転されたコーンから放出される場合に鋼プラント上に放出される高度に流動性のコンクリートの水平の広がりを指す「スランプ流」を指すことができることが、平均的なコンクリートの当業者に明らかであろう。例えば、Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．−Ｃｏｎｎ．の子会社であるＶＥＲＩＦＩ  ＬＬＣにより所有されるＫｏｅｈｌｅｒらの米国特許第８８１８５６１号明細書を参照されたい。
【００５７】
本発明の自動化監視方法及び装置で使用される回転可能なコンクリートミキサードラムは、好ましくは、ミキサードラムの回転中にコンクリートスラリーを撹拌するための最低２枚の混合ブレードが螺旋状に据え付けられている内壁を有するべきであり、そしてそれにより水及び／若しくは化学物質添加物をコンクリート積荷中に混合するために有効である。本発明により教示されるバッチ処理後ＣＭＡ添加は、最低１種の他の化学物質添加物（例えば、好ましくはポリカルボン酸系のような高性能流動化添加物を含むセメント分散剤）と同時に投与することができ、そして、化学物質のこうした同時投与は、少なくとも化学物質が完全にミキサードラムによって混合されているコンクリート全体に亘って均一に混合されるためとみなされる時間に対応する期間、離間して実行されるべきである。
【００５８】
ＣＭＡ、及びセメント分散剤のような別の化学物質添加物をバッチ処理後添加により同時に投与することがおそらく最も便宜的である一方、別個のタンク及び分散装置を使用する場合にＣＭＡを他の化学物質添加物（１種若しくは複数）と別個に注入することが可能である。従って、本発明の別の例示的態様において、コンクリートスラリー中への１回若しくはそれ以上のバッチ処理後ＣＭＡ添加後に、自動化スランプ値監視プロセッサ装置が、水、最低１種の化学物質添加物若しくはそれらの混合物のコンクリートスラリー中への１回若しくはそれ以上の制御された添加を開始する。
【００５９】
更なる例示的態様において、該コンクリート投与方法及び装置は、コンクリートスラリー中への（ＣＭＡに加えて）制御された量の最低１種の他の化学物質添加物の別個の添加を開始するために自動化スランプ値監視プロセッサ装置を使用し、該最低１種の化学物質添加物は、セメント分散剤（最も好ましくは高性能流動化剤）、空気運行剤、空気排出添加物若しくはそれらの混合物よりなる群から選択される。
【００６０】
本発明の例示的方法及び装置において、コンクリートスラリーの運送中のバッチ処理後添加に使用されるＣＭＡは、好ましくは、四級アミン及びポリ四級アミン並びにそれらの誘導体；ジメチルアミンとエピクロロヒドリンの重縮合物；カルボン酸グラフトポリマー；官能性化（ポリ）アミン若しくはそれらの混合物よりなる群から選択される。適するＣＭＡ化学の例は、米国特許第６，３５２，９５２号明細書及び同第６，６７０，４１５号明細書（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．−Ｃｏｎｎ．により所有される）、並びに米国特許第８，２５７，４９０号明細書、第１１／５７５，６１２号明細書（公開第２００７／０２８７７９４  Ａ１号明細書）、米国特許出願第１１／５７５，６０７号明細書（公開第２００８／００６０５５６  Ａ１号明細書）、及び世界知的所有権機関出願（公開第ＷＯ２０１０／１１２７８４  Ａ１号明細書）（Ｌａｆａｒｇｅ  Ｓ．Ａ．により所有される）に記述される四級アミン化合物を包含する。ジメチルアミンとエピクロロヒドリンの重縮合物並びに官能性化（ポリ）アミンに基づく適するＣＭＡは第ＷＯ２００９／１２７８９３  Ａ１号明細書（ＳＮＦ  ＳＡＳ及びＳＰＣＭ  ＳＡにより所有される）に記述されている。他の適するＣＭＡ化学は、米国特許第８，４６１，２４５号明細書（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．−Ｃｏｎｎ．により所有される）及び米国特許出願第１３／０７６，９４４号明細書（公開第２０１２／０２５２９５３  Ａ１号明細書）に記述されるところのカルボン酸グラフトポリマーを包含する。別の適するＣＭＡは、米国特許公開第ＵＳ  ２０１５／０１３３５８４号明細書（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．−Ｃｏｎｎ．及びＬ’Ｂｅｓｔｅ  ＧＡＴ  ＬＴＤ．により共同所有される）に記述されるところのカルボン酸グラフトポリマーである。別のＣＭＡは、第ＵＳ  ２０１５／００６５６１４号明細書（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．−Ｃｏｎｎ．により共同所有される）にＫｕｏらにより記述されるところのアミン化合物をエポキシ化合物と反応させることにより形成される官能性化ポリアミンである。別の適するＣＭＡは、第ＷＯ  ２０１０／０４０７９６  Ａ１号明細書（Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＧＭＢＨにより所有される）に記述されるところのイソシアネートと反応性の最低１個の基をもつ疎水性化合物により形成される。
【００６１】
本発明の更なるコンクリート投与方法及び装置において、（ｉ）コンクリートスラリー中へのＣＭＡの最低２回の添加の前及び後；（ｉｉ）コンクリートスラリー中への最低１種の化学物質添加物の最低２回の添加の前及び後のコンクリートスラリーの時間（例えば運送歴）、並びに（ｉｉｉ）（ｉ）及び（ｉｉ）の双方の運送歴にわたるスランプ値を、プロセッサ装置によりアクセス可能であるメモリ位置に保存しうる。例えば（ｉ）及び（ｉｉ）双方の運送歴を、図１−３に具体的に説明される様式でノートパソコン若しくはスマートフォンのようなＰａｌｍデバイスの画面若しくはモニタ上に図解で具体的に説明しうる。ＣＭＡの添加後のコンクリートの挙動を図４に示されるとおり見ることができる。
【００６２】
本発明の更なる例示的監視方法及び装置において、コンクリートを監視するプロセッサ装置を、時間にわたるスランプ値の変化のわずかな漸次的変化を検出しかつこれに対応し得るように時間にわたるスランプ値の正確な示度を確認するために、多様な他の追加工程を組み込むようプログラムしうる。
【００６３】
例えば、コンクリートスランプ値に影響を及ぼす温度のような水和因子を確認するための工程段階を、時間にわたるコンクリートスランプ値の低下（ｄＳ／ｄｔ値）について検出することの正確性を増大させるために考慮に入れてもよい。
【００６４】
別の例として、コンクリートスラリーの空気含量を監視するための工程段階もまた考慮に入れることができ、それはスランプ値の低下はコンクリート中の空気含量の低下と対応しうるからであるが、とは言え、コンクリート業界における一般的実務は、スランプ値と空気含量の間の確実な対応が常に真実というわけではないという知見を示唆している。し
かしながら、米国特許第８，４９１，７１７号明細書及び同第８，７６４，２７３号明細書（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．−Ｃｏｎｎ．により所有される）において、ＫｏｅｈｌｅｒとＲｏｂｅｒｔｓは、流動性を改変する添加物（例えばポリカルボン酸ポリマーセメント分散剤）及び空気制御剤（例えば空気運行剤）双方の添加を同時に追跡するための装置を開示している。これゆえに、本発明の更なる例示的方法及び装置は、コンクリート積荷中にＣＭＡを投与することとともに分散剤及び空気制御剤双方の添加の監視を含んでなる。
【００６５】
コンクリートスラリー積荷を監視しかつコンクリート中にＣＭＡを投与する場合の温度、空気含量因子若しくは双方を考慮に入れるための例示的一手順を以下の段階に記述する。装置を、コンクリート積荷のスランプ値を測定し、自動化スランプ値監視装置中に使用者により入力された「目標」スランプ値とこれを比較するようプログラムし、そして、測定されたスランプ値と「目標」スランプ値の間の差違を、該差違が装置の使用者若しくはプログラマーにより予め決められている「スランプ値の許容値」の値を越えるかどうかに依存して該装置が一連の工程段階を自動的に開始し得るように比較し、後の一連の段階は、スランプ値低下の速度が予め決められた閾値を超える場合に開始される：
ａ．コンクリートスラリーのスランプ値を測定する。
ｂ．目標スランプ値−測定されたスランプ値＞スランプ値の許容値（例えば０．５”）の場合、段階（ｃ）に継続し、それ以外は段階（ａ）に戻る。
ｃ．スランプ値低下速度を測定する。
ｄ．スランプ値低下速度−目標スランプ値低下速度＞スランプ値低下速度の許容値（例えば１”／ｈｒ閾値）の場合、段階（ｅ）に継続し、それ以外は段階（ｎ）に飛ぶ。
ｅ．コンクリート温度及び温度の変化の速度を測定する。
ｆ．温度及び変化の速度が水和により引き起こされるスランプ値低下を示さない場合、段階（ｇ）に継続する。
ｇ．コンクリートの空気及び空気の変化の速度を測定する。
ｈ．空気及び変化の速度が空気により引き起こされるスランプ値低下を示さない場合、段階（ｉ）に継続する。
ｉ．現在の段階のＣＭＡ投与回数が許容される最大（例えば３回）を越える場合、段階（ｎ）に飛び、それ以外は段階（ｊ）に継続する。
ｊ．（例えば、ＭＢＶにより測定される粘土含量に基づき、若しくは以前の投与量の調節に基づく）ＣＭＡの投与量を添加する。ＣＭＡ投与回数を１だけ増加させる。
ｋ．ＣＭＡをコンクリート中に完全に混合するのに必要とされる時間に基づき、Ｘ数字のドラム回転を待機する。
ｌ．スランプ値低下速度を測定する。
ｍ．スランプ値低下速度が低下しない場合、投与されるべきＣＭＡの投与量を増大し、そして段階（ｊ）に戻る。
ｎ．高範囲減水剤を添加してスランプ値をスランプ値目標内にもたらし、そして段階（ｏ）に継続する。
ｏ．コンクリートのトラック積荷中に分散剤を混合するのに必要とされる時間に基づいてＹ数字の回転を待機し、そして段階（ａ）に戻る。
【００６６】
本発明のなお更なる一態様において、自動化スランプ値装置を、ポリカルボン酸高範囲減水添加物がミキサードラム中に含有されるコンクリートスラリー中に投与された後にコンクリートスラリー中のスランプ値増加について監視するようプログラムし、その結果、プロセッサ装置が、監視されるスランプ値が投与されるＨＲＷＲの量について、さもなければ期待されるであろうとおり増大しないことを検出した場合、プロセッサ装置を、閾値（ｄＳ／ｄｔ）を調節するか、若しくはミキサードラム中に投与されるべきＣＭＡの量を調節（例えば増大）するか、又は双方にプログラムし得る。従って、本発明の更なる例示的一方法は、更に：ポリカルボン酸高範囲減水（ＨＲＷＲ）添加物を運送中にコンクリートスラリー中に添加すること；ポリカルボン酸高範囲減水添加物の添加直後の時間のある期間にわたるコンクリートスラリーのスランプ値の増大（ｄＳ）について監視してＨＲＷＲの前記添加後の期間のｄＳ値を得ること；並びに得られたｄＳ値を、プロセッサ装置によりアクセスされるメモリ位置に保存されている第二の閾値ｄＳ値と比較すること；得られたｄＳ値が、メモリ位置に保存されている保存されている第二の閾値ｄＳ値に一致する若しくはこれを越えることに失敗する場合を検出すること；並びに、第二の閾値ｄＳ値が一致しないことの検出に際して、請求項１の（ｉｉ）に記述される保存されている閾値ｄＳ／ｄｔ値を調節するか、コンクリートスラリー中に投与されるべき粘土緩和剤（ＣＭＡ）の制御された投与量を調節するか、若しくは双方、を含んでなる。
【００６７】
自動化スランプ値監視装置は、ＰＣ分散剤の粘土への更なる吸着を予防するように、ＣＭＡ検出閾値及び／若しくはミキサードラム中に投与されるべきＣＭＡ投与の量を調節するよう、上述された様式でプログラムし得る。好ましくは、指示若しくはアラームが、所定のコンクリートバッチ積荷がこの修正を必要としたという事実を誰かに警告するために、オペレーター、中央制御事務所（コンクリートミキサートラック若しくはスランプ値監視装置について）に対し、自動化スランプ値監視装置により開始されるとみられる。
【００６８】
本発明は制限された数の態様を使用して本明細書に記述される一方、これら特定の態様は本明細書に別の方法で記述及び特許請求されるところの本発明の範囲を制限することを意図していない。記述される態様からの改変及び変法が存在する。より具体的には、以下の実施例は特許請求される本発明の態様の特定の一具体的説明として示される。本発明は実施例に述べられる特定の詳細に制限されないことが理解されるべきである。
【００６９】
実施例中の全部の部分及びパーセンテージは、本明細書及び下に示されうるとおり、別の方法で明記されない限り乾燥重量パーセンテージである。
【実施例１】
【００７０】
本実施例において、３７１ｋｇ／ｍ3のセメント、８６０ｋｇ／ｍ3の砂、１００９ｋｇ／ｍ3の石、０．２％固形物／砂のナトリウムモンモリロナイト粘土、１７８ｋｇ／ｍ3の水、０．１４％固形物／セメントの高範囲減水剤（ＨＲＷＲ）及び８％固形物／粘土の粘土緩和剤（ＣＭＡ）を含有する高範囲減水コンクリート調合デザインを使用した。ＨＷＲＷはＡＤＶＡＣＡＳＴ（登録商標）５７５の商標の下でＧｒａｃｅ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ、米国マサチューセッツ州ケンブリッジから商業的に入手可能である。
【００７１】
混合プロトコルを、０．０３９６ｍ3のコンクリートを使用して実験室スケールのパンミキサー中で実施した。最初に、石、砂及び水を高速で１分間混合し；その後セメントを添加しかつ高速で１分間混合し；その後ＨＲＷＲ＋ＣＭＡを添加しかつ高速で２分間混合した。最初の混合サイクル後にコンクリートをスランプ値について試験した。試験後、コンクリートを高速で追加の５分間混合しかつ化学物質の添加を行った。コンクリートを高速で別の２分間混合しかつスランプ値について試験した。この工程を、合計４回の化学物質添加及び対応するスランプ値測定についてもう２回反復した。
【００７２】
最初の実施例において、第一の場合の化学物質の各添加の量は、５０グラムのすすぎ水を伴う０．０２６％固形物／セメントのＨＲＷＲのみであった。第二及び第三の場合において、各添加の量は同一量のＨＲＷＲであったが、しかし追加の１．５％固形物／粘土の量のＣＭＡを伴った。２種の異なるＣＭＡを第二及び第三の場合に使用した。第一のＣＭＡは、７０〜２５０，０００の重量平均分子量及び２未満のポリオキシアルキレン基に対するカルボン酸のモル比をもつカルボン酸グラフトポリマーであり（例えば米国特許公開第２０１５／０１３３５８４号明細書（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ．−Ｃｏｎｎ．及びＬ
’Ｂｅｓｔｅ  ＧＡＴ，Ｌｔｄ．により共同所有される））；一方、第二のＣＭＡは、世界知的所有権機関出願（公開第ＷＯ  ２００９／１２７８９３  Ａ１号明細書）（Ｓ．Ｐ．Ｃ．Ｍ．ＳＡにより所有される）に記述されるもののような官能性化（ポリ）アミンであった。
【００７３】
結果を時間（分）に対するスランプ値（インチ）としてプロットし、そして図１に示す。
【００７４】
化学物質の添加の時間は１４分、２４分及び３４分でであった。図１に示されるとおり、初回混合後のいずれかのＣＭＡで各ＰＣ添加を補充することは、驚くべきことにスランプ値及び従ってＨＲＷＲの効率を改良する。理論に束縛されずに、本発明者は、これが、コンクリート混合工程中に、より多くの粘土表面が、撹拌されるコンクリートスラリー内で発生する高剪断力により形成されることを示唆していると考える。とりわけ、ＣＭＡ  １及びＣＭＡ  ２が独力でセメント分散能力を有しないことが考えられるためである。更に、双方の種類のＣＭＡ化学は類似の挙動を示し、化学特異的であるものでなく；粘土現象を更に示している。
【実施例２】
【００７５】
本実施例において同一の混合物デザイン及び混合プロトコルを使用した。しかしながら、使用された初回ＣＭＡは場合に依存して異なった。場合１−事前に０．１３％固形物／セメントのＨＲＷＲ及び８％固形物／粘土のＣＭＡ  ２、その後の添加中の０．０２６％固形物／セメントのＨＲＷＲ（混合中の添加でＣＭＡなし）。場合２−事前に０．１３％固形物／セメントのＨＲＷＲ及び８％固形物／粘土のＣＭＡ  ２、その後の添加中に０．０２６％固形物／セメントのＨＲＷＲ及び１．５％固形物／粘土のＣＭＡ  ２。場合３−事前に０．１３％固形物／セメントのＨＲＷＲ及び１２．５％固形物／粘土のＣＭＡ  ２、その後の添加中に０．０２６％固形物／セメントのＨＲＷＲ（混合中の添加でＣＭＡなし）。場合３は場合２で添加されるＣＭＡ  ２の総量を表すが、しかし事前に添加されかつ混合中の添加を伴わない。
【００７６】
結果を時間（分）に対するスランプ値（インチ）としてプロットし、そして図２に示す。
【００７７】
化学物質の添加の時間はそれぞれ１４分、２４分及び３４分でであった。以前に見られたとおり、初回混合後のＣＭＡの添加は驚くべきことにスランプ値及び従ってＨＲＷＲの効率を改良する。加えて、ＣＭＡ添加を初回バッチ処理後に（及び従って事前の添加としてでなく）行うことが好ましい（場合２及び３を比較して）。
【実施例３】
【００７８】
本実施例において、同一の混合物デザインを使用したがしかし異なる混合プロトコルを用いた。１０分ごとの化学物質添加に対する一代替、実験室ミキサーを回転するのに必要とされるトルクを時間にわたり監視した。スランプ値が低下する際により多くのトルクが必要とされる。添加量を、トルクレベルが所定のスランプ値に対応する所定の限界を超えた場合に投与した。従って、スランプ値はある時間後に維持され、添加量は異なる方法について変動可能である。
【００７９】
３種の異なる添加プロトコルを比較した。全３種のプロトコルについて、０．１２％固形物／セメントというＨＲＷＲの１回添加量を事前に使用した。第一のプロトコルは１０％固形物／粘土のＣＭＡの事前の１回添加量を伴った。その後の１回添加量は一定に保ったが、しかしトルクレベルが５３％（モーターの定格トルクの％）を越えた時に依存して異なる時間で搬送した。これら添加は、０．０１％固形物／セメントのＨＲＷＲの１回添
加量及び０．８％固形物／粘土のＣＭＡ  １の１回添加量よりなった。第二のプロトコルは１６％固形物／粘土のＣＭＡ  １の事前の１回添加量を伴った。これは第一のプロトコルで使用されたＣＭＡ  １の総量に対応した。その後の１回添加量は０．０１％固形物／セメントのＨＲＷＲの１回添加量（混合中の添加でＣＭＡなし）のみを伴った。最後のプロトコルはＣＭＡ  １の事前の１回添加量を伴わなかった。その後の添加において、第一のプロトコルに類似の０．０１％固形物／セメントのＨＲＷＲの１回添加量及び０．８％固形物／粘土のＣＭＡ  １の１回添加量を使用した。
【００８０】
時間にわたりコンクリート中に導入されるところの化学物質添加物の累積添加量の量（固形物／セメントに換算された）をプロットしかつ図３に示す。
【００８１】
５４分の終了時にスランプ値を測定した。全３種のプロトコルが同一のスランプ値を有した。見ることができるとおり、全３種のプロトコルは同一の終了スランプ値を維持する一方、ＣＭＡの全部を混合期間中のみに添加する最後のプロトコルは、添加される化学物質の総量の最も効率的な使用を示す。この場合に、ＣＭＡを事前のみに添加する（すなわちコンクリートの輸送中でない）従来技術の方法と比較した場合、本発明のずらされた添加プロトコルを使用して添加される全化学物質に関して１１％の減少が存在する。
【実施例４】
【００８２】
最後の実施例として、現場試験を、Ｖｅｒｉｆｉ  ＬＬＣ（Ｇｒａｃｅ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓの一部門、米国マサチューセッツ州ケンブリッジウィットモアアヴェニュー６２）により商業的に供給されるＶｅｒｉｆｉ（登録商標）スランプ値監視装置を装備された７．６５立方メートルの生コンクリートトラックを用い実施した。
【００８３】
試験のポイントはバッチ処理後にＣＭＡを添加することがスランプ値低下の速度に影響し得ることを示すことであった。３５７ｋｇ／ｍ3のセメント、８９ｋｇ／ｍ3の飛散灰、１０５３ｋｇ／ｍ3の砂、６９６ｋｇ／ｍ3の石、１５３ｋｇ／ｍ3の水及び０．１５％固形物／セメントの高範囲減水剤（ＨＲＷＲ）の形態のセメント分散剤を含有する高範囲減水コンクリート調合デザインを使用した。砂を、メチレンブルーの吸収に基づきナトリウムモンモリロナイト同等粘土含量を測定するＡＳＴＭ  Ｃ１７７７に従って試験した。砂はおよそ１．０％のナトリウムモンモリロナイト同等粘土含量を含有した。粘土緩和剤は計量プロセス中に事前に添加しなかった。
【００８４】
トラックに、水の大部分、次いで石及び砂、次いでセメント及び飛散灰並びに最後に残存する水とともにＨＲＷＲを計量した。バッチ処理後、ドラム速度を３ｒｐｍに設定した。ＶＥＲＩＦＩ（登録商標）監視装置により、正規化された圧（水圧チャージ圧と水圧放出圧の間の差である）並びにドラム速度の双方を監視した。
【００８５】
図４に示されるとおり、コンクリートを計量した後およそ２５分後（ＵＴＣ時間＝１９：３８）、コンクリート調合を回転させるのに必要とされる正規化された水圧が上昇することを開始し、スランプ値低下の増大を示した。ＵＴＣ時間＝１９：４１に、１．８９リットルのＣＭＡ  １をドラムに添加した。これはおよそ１．３％固形物／粘土となるとみられる（初期粘土含量）。結果として、圧増加（すなわちスランプ値低下）の速度は低下し、そして実際の圧力が減少することを開始した。ＣＭＡ  １はスランプ値低下速度に影響することが可能であった。発明された方法に従い、ＵＴＣ＝１９：４５に、セメント分散剤（例えばＨＲＷＲ）を添加してスランプ値を適正目標にもたらした。該装置を、コンクリートスランプ値を監視しかつ所望のスランプ値目標が満たされない場合を検出するようプログラムする。
【００８６】
図４から、混合中にＣＭＡを添加することがスランプ値低下を遅らせかつなお逆転することさえできることが明らかである。
【００８７】
前述の実施例及び態様は具体的説明の目的上のみ提示され、そして本発明の範囲を制限することを意図していない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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