(57)【要約】【課題】原料が低コストで長期保存に耐え、コンクリートの諸性能の制御が容易な、コンクリートの製造方法、並びにコンクリート用粉体及び繊維混和材を提供する。【解決手段】水、セメント、骨材以外でコンクリートの材料となる、セメント混和用ポリマー、減水剤、収縮低減剤、膨張剤、ＡＥ剤、消泡剤、短繊維等の粉体及び繊維混和材のうちのいずれか二種以上をプレミックスし、プレミックスした粉体及び繊維混和材を、水、セメント、及び骨材とともに練り混ぜることを特徴とするコンクリートの製造方法。また、このような製造方法に用いられるコンクリート用粉体及び繊維混和材。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水、セメント、骨材以外でコンクリートの材料となる、セメント混和用ポリマー、減水剤、収縮低減剤、膨張剤、ＡＥ剤、消泡剤、短繊維等の粉体及び繊維混和材のうちのいずれか二種以上をプレミックスし、
前記プレミックスした粉体及び繊維混和材を、前記水、セメント、及び骨材とともに練り混ぜることを特徴とするコンクリートの製造方法。
【請求項２】
前記プレミックスされる材料が、細骨材及び粉末状石灰石の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項３】
前記プレミックスした粉体及び繊維混和材は、所定量を容器に封入されて当該容器単位で使用される前記セメントの当該一以上の容器単位分と練り混ぜるべき当該粉体及び繊維混和材の単位量が、前記コンクリートが所定の性能を有するように決定されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項４】
前記所定の性能は、まだ固まっていない前記コンクリートが有する所定のフレッシュ性状、前記固化又は硬化後のコンクリートが有する所定の強度及び収縮率等であることを特徴とする請求項３に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項５】
前記一以上の単位量分の前記プレミックスした粉体及び繊維混和材を、前記一以上の容器単位分の前記セメントとともに練り混ぜることを特徴とする請求項３又は４に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項６】
前記プレミックスした粉体及び繊維混和材は、前記単位量ずつ圧縮固化されてなることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載のコンクリートの製造方法。
【請求項７】
前記プレミックスした粉体及び繊維混和材には、再乳化形粉末樹脂、又はポリマーディスパージョンが添加されていることを特徴とする請求項６に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項８】
前記プレミックスした粉体及び繊維混和材は、前記単位量ずつ所定の容器に封入されてなることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載のコンクリートの製造方法。
【請求項９】
前記所定の容器は、水溶性高分子を原料としてなることを特徴とする請求項８に記載のコンクリートの製造方法。
【請求項１０】
前記セメント混和用ポリマーを含んでプレミックスされてなる前記粉体及び繊維混和材における当該ポリマーの含有量及び分子量は、前記単位量ごとに制御されていることを特徴とする請求項３乃至９のいずれかに記載のコンクリートの製造方法。
【請求項１１】
水、セメント、骨材以外でコンクリートの材料となる、セメント混和用ポリマー、減水剤、収縮低減剤、膨張剤、ＡＥ剤、消泡剤、短繊維等の粉体及び繊維混和材のうちのいずれか二種以上をプレミックスしてなることを特徴とするコンクリート用粉体及び繊維混和材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレミックスされた粉体及び繊維混和材を使用するコンクリートの製造方法、並びにこのような粉体及び繊維混和材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
商品として一般に販売されているコンクリート用セメントには、セメントを含む各種の粉体と細骨材とが一つの袋の中に封入された形態をとっているものがある。例えば、ポリマーコンクリート用として、セメント、細骨材、セメント混和用ポリマー、減水剤、収縮低減剤、膨張剤、ＡＥ剤、消泡剤、短繊維等の乾燥状態にある材料が、コンクリートの所定の性能を発現させる比率で予め混合（以後、プレミックスと称する）されて袋詰めされている（例えば、特許文献１参照。）。但し、一部の材料、例えばセメント混和用ポリマーに関しては、粉体としてプレミックスせず、当該ポリマーを水に分散させてポリマーエマルジョンとすることもある。このポリマーエマルジョンは、コンクリートの練り混ぜ時に添加する形態をとったり、容器に別途収納し現場にて計量して添加する形態をとったりもする。
【０００３】
例えば、コンクリートの打設現場において、前記袋を開封してプレミックスされたセメントをミキサ内に投入し、さらに定められた量の水を添加して当該ミキサで練り混ぜれば、一定の品質が保証されるコンクリートが得られることがわかっている。このように、セメントを含む乾燥状態にある材料をプレミックスして袋詰めする主たる目的は、コンクリートの打設現場における正確な計量が容易でないが故に発生し得る配合間違いを防止することにある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１３９５１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セメントを詰める袋の封止性が完全ではないことや、当該袋内にも既に水蒸気が含まれていることから、セメントが水蒸気と反応し風化する恐れがあるために、長期間保存ができないという問題があった。また、練り上がったコンクリートの柔らかさや可使時間等の制御には、主として練り混ぜ水の量を調節することで対応していた。例えば、大気温度の高い夏期には、コンクリートの流動性が低下する傾向にあることから、練り混ぜ水量を増量することでこれに対応していた。従って、コンクリートの性能を制御する方法が限定され、当該制御が容易ではないという問題があった。また、セメントの品質を保証する上で、練り混ぜ水が増量された場合を想定しているため、所要の品質に対して過剰に設計されており、この分だけ高コストになるという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、原料が低コストで長期保存に耐え、コンクリートの諸性能の制御が容易な、コンクリートの製造方法、並びにコンクリート用粉体及び繊維混和材を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、水、セメント、骨材以外でコンクリートの材料となる、セメント混和用ポリマー、減水剤、収縮低減剤、膨張剤、ＡＥ剤、消泡剤、短繊維等の粉体及び繊維混和材のうちのいずれか二種以上をプレミックスし、前記プレミックスした粉体及び繊維混和材を、前記水、セメント、及び骨材とともに練り混ぜることを特徴とするコンクリートの製造方法である。
このような製造方法によれば、前記プレミックスした粉体及び繊維混和材は、前記セメントを含まない。よって、前記水、セメント、及び骨材とともに練り混ぜる前に、前記粉体及び繊維混和材の周囲の例えば水蒸気によって固化するといった風化が抑制される。従って、前記プレミックスした粉体及び繊維混和材は、セメントを含んでプレミックスされてなる従来の混和材に比べて、より長期間にわたり保存できる。
ここで、前記プレミックスされる材料が細骨材及び粉末状石灰石の少なくとも一つを含むことが好ましい。
前記粉体及び繊維混和材は、前記セメントの種類を変えて前記水と骨材とともに練り混ぜることにより、例えば早強セメントを用いることにより早強性を付与したり、低熱ポルトランドセメントを用いることにより、発熱を抑制することが可能となる。また、骨材セメント比（Ｓ／Ｃ）を変化させることで、任意の強度のコンクリートを製造することが可能となる。
また、前記粉体及び繊維混和材は、前記プレミックスしてあるが故に、例えば、コンクリート打設現場における前記練り混ぜが簡便となり、前記粉体及び繊維混和材の種類に応じて発現し得る前記コンクリートの性能を制御し易くなる。    さらに、水の増量を想定して予め混和材等を増量していた従来の場合に対して、本発明の方法においては、このような増量の必要がなく、低コストとなる。    加えて、もし、前記セメント単体を適宜な容器に収納すれば、当該セメントの風化が抑制され、例えば骨材セメント比（Ｓ／Ｃ）の制御が容易、且つ正確となり得る。
【０００８】
また、本発明における前記プレミックスした粉体及び繊維混和材は、所定量を容器に封入されて当該容器単位で使用される前記セメントの当該一以上の容器単位分と練り混ぜるべき当該粉体及び繊維混和材の単位量が、前記コンクリートが所定の性能を有するように決定されてなることが好ましい。このような粉体及び繊維混和材であれば、前記セメントと練り混ぜるべき当該粉体及び繊維混和材の量が、前記単位量の倍数で表わされる。従って、例えば、前記コンクリートにおける前記セメントと前記粉体及び繊維混和材との配合比の見積もりが容易になる。
【０００９】
また、本発明における前記所定の性能は、まだ固まっていない前記コンクリートが有する所定のフレッシュ性状、前記固化又は硬化後のコンクリートが有する所定の強度及び収縮率等であることが好ましい。このようにすれば、例えば、フレッシュ性状が良好で、強度が高く、収縮し難いコンクリートを製造することができる。
【００１０】
また、本発明のコンクリートの製造方法においては、前記一以上の単位量分の前記プレミックスした粉体及び繊維混和材を、前記一以上の容器単位分の前記セメントとともに練り混ぜることが好ましい。このようにすれば、例えば、コンクリート打設現場において練り混ぜるべき、前記プレミックスした粉体及び繊維混和材と前記セメントとの計量が容易、且つ正確となる。従って、前記粉体及び繊維混和材の種類に応じて発現し得る前記コンクリートの性能の制御が容易、且つ正確となる。
【００１１】
また、前記プレミックスした粉体及び繊維混和材は、前記単位量ずつ圧縮固化されてなることが好ましい。このような粉体及び繊維混和材は、コンパクトとなる。従って、例えば、コンクリート打設現場までの前記プレミックスした粉体及び繊維混和材の運搬コストが低くて済む。
【００１２】
また、前記プレミックスした粉体及び繊維混和材には、再乳化形粉末樹脂、又はポリマーディスパージョンが添加されていることが好ましい。このような粉体及び繊維混和材は、効果的に圧縮固化することができる。
【００１３】
また、前記プレミックスした粉体及び繊維混和材は、前記単位量ずつ所定の容器に封入されてなることが好ましい。このような粉体及び繊維混和材は、コンパクトで、運搬が容易となる。
【００１４】
また、前記所定の容器は、水溶性高分子を原料としてなることが好ましい。このような容器に封入された前記プレミックスした粉体及び繊維混和材は、当該容器ごと、前記水、セメント、及び骨材と練り混ぜることができる。従って、コンクリートの製造作業が簡便となる。
【００１５】
また、前記セメント混和用ポリマーを含んでプレミックスされてなる前記粉体及び繊維混和材における当該ポリマーの含有量及び分子量は、前記単位量ごとに制御されていることが好ましい。このようにすれば、前記コンクリートに添加すべき前記ポリマーの含有量及び分子量の選択が容易、且つ正確となる。従って、前記コンクリートの例えば流動性や粘性を容易、且つ正確に制御できる。
【００１６】
また、本発明は、水、セメント、骨材以外でコンクリートの材料となる、セメント混和用ポリマー、減水剤、収縮低減剤、膨張剤、ＡＥ剤、消泡剤、短繊維等の粉体及び繊維混和材のうちのいずれか二種以上をプレミックスしてなることを特徴とするコンクリート用粉体及び繊維混和材である。
このようなコンクリート用粉体及び繊維混和材は、低コストであり、長期間の保存に耐える。また、前記混和材を使用して製造される前記コンクリートは、その性能が、よく制御されたものとなる。さらに、もし単体で保存されれば、前記セメントの風化は抑制され、骨材セメント比等の制御が容易、且つ正確となり得る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
＝＝＝プレミックス混和材の配合＝＝＝
本実施の形態における、コンクリート、及び粗骨材を添加する前のモルタルの製造方法について述べる。
本実施の形態における実施例１のコンクリートは、水、セメント、並びに細骨材及び粗骨材（骨材）と、ポリマー（セメント混和用ポリマー）、高性能減水剤（減水剤）、収縮低減剤、及び膨張材の計４種類の粉体状の混和材がプレミックスされたプレミックス混和材（プレミックスした粉体及び繊維混和材）と、現場にてミキサ中で混合する繊維（短繊維）とからなる。尚、本実施の形態においては、繊維（短繊維）を現場で混合しているが、これに限定されるものではなく、例えばこの繊維をプレミックス混和材に加えてもよい。
【００１８】
前記の実施例１のコンクリートにおける水、セメント、及び骨材の配合を表１に示し、プレミックス混和材及び繊維の配合を表２に示す。さらに、本実施の形態における、実施例２のモルタル、及び、ポリマーを含んでいないモルタルにおける配合についても、同様に表１及び２に示す。
【００１９】
【表１】
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【表２】
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【００２０】
本実施の形態におけるセメント及び骨材に関して、より具体的には、セメント（表１の「Ｃ」）はポルトランドセメントであり、細骨材（表１の「Ｓ」）の最大寸法はおよそ５ｍｍ（５乃至７号）であり、粗骨材（表１の「Ｇ」）の最大寸法はおよそ１０ｍｍである。尚、表１における「Ｗ」は水を表わす。
本実施の形態におけるプレミックス混和材に関して、より具体的には、ポリマー（表２の「Ｐ」）はアクリル系の粉体であり、高性能減水剤（表２の「ＳＰ」）はポリカルボン酸系の粉体であり、収縮低減剤（表２の「ＳＲＡ」）は高分子系の粉体であり、膨張材（表２の「ＣＳＡ」）はセメント系の粉体である。
また、本実施の形態における繊維は、直径がおよそ０．２ｍｍで長さがおよそ２５ｍｍのビニロン繊維、及び／又は、直径がおよそ１３μｍで長さがおよそ２５ｍｍのガラス繊維である。
尚、表１及び２における原料以外に、本実施の形態におけるコンクリート及びモルタルには、アルカリフリーな液体状の急結剤を添加することもできる。
【００２１】
＝＝＝ブロック形状のプレミックス混和材の調製＝＝＝
本実施の形態における、実施例１のコンクリート、及び実施例２のモルタルに関して、表２に配合が示されたプレミックス混和材は、ブロック形状をなしている。このブロック１個の重量（単位量）は、１袋２５ｋｇ（所定量）詰めを単位として計量されるセメント（容器単位で使用されるセメント）の総重量に対して、表２に従って添加するのに必要なプレミックス混和材の総重量が、前記ブロック１個の重量の整数倍となるように設定される。
ここで、表２におけるプレミックス混和材の配合は、コンクリート及びモルタルが所要のフレッシュネス性状、即ち、所要の流動性及び粘性（所定の性能）を示すように設定されている。従って、本実施の形態においては、前記ブロック１個の重量も、当該ブロックとセメントとを練り混ぜて製造されるコンクリート及びモルタルの所要の流動性及び粘性が実現されるように設定されていると言える。
【００２２】
前述のようにブロック１個の重量を設定し、ブロック単位で計量したプレミックス混和材と袋単位で計量したセメントとを練り混ぜたところ、本実施の形態においては、コンクリート及びモルタルのスランプフローが、外気がおよそ１０乃至３０℃において、およそ２５０乃至３００ｍｍを示した。また、本実施の形態においては、傾斜流量計によって測定されたコンクリート及びモルタルの流下時間が、外気がおよそ１０乃至３０℃において、およそ１０乃至１５秒を示した。図１において、本実施の形態のコンクリート及びモルタルのスランプフロー及び流下時間の外気温度依存性のグラフを示す。特に、スランプフローが、およそ３０℃という夏期に相当する温度においても低下していないことがわかる。従って、本実施の形態におけるコンクリート及びモルタルは、所要の流動性及び粘性を満足していると言える。
【００２３】
尚、前記ブロック１個の重量は、当該ブロックとセメントとを練り混ぜて製造されるコンクリート及びモルタルの所要の強度及び収縮率が実現されるように設定されてもよい。
前述のブロック形状は、主として再乳化形粉末樹脂又はポリマーディスパージョンの添加によって実現される。本実施の形態における実施例１のコンクリート、及び実施例２のモルタルには、既に、アクリル系のポリマー（Ｐ）として添加されている。
再乳化形粉末樹脂としては、例えば、酢酸ビニル・ビニルバーサテート（ＶＡＶｅｏＶＡ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリアクリル酸エステル（ＰＡＥ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等が挙げられる。
【００２４】
本実施の形態における実施例１のコンクリート、及び実施例２のモルタルについては、このような再乳化形粉末樹脂と、高性能減水剤、収縮低減剤、及び膨張材とを、ともに粉体混合機にて混合した後に、得られた粉体を鋳物型枠中で圧縮固化してブロックを得た。ここで、前記粉体混合機による混合のし方としては、エアーブロア方式や強制ミキシング方式等が挙げられる。
【００２５】
一方、ポリマーディスパージョンとしては、例えば、天然ゴムラテックスや、ＳＢＲ等の合成ゴムラテックスといったゴムラテックス、又は、ＰＡＥ、ＥＶＡ等の熱可塑性樹脂エマルジョンや、アスファルト、ゴムアスファルト等の瀝青質エマルジョンといった樹脂エマルジョン、あるいはこれらの混合物が挙げられる。混和材を粉体混合機にて混合して得られた粉体と、これらのポリマーディスパージョンとを鋳物型枠中で圧縮固化してブロックを得てもよい。
【００２６】
尚、混和材としての前述のポリマーは、ブロック毎にその含有量及び分子量を概ね揃えておいてもよい。
また、プレミックス混和材を圧縮固化して得られる形状は、ブロック状に限らず、シート状、スティック状であってもよい。図２ａにおいて、プレミックス混和材を圧縮固化した形態の例を示す。また、図２ａにおけるブロック状、シート状、及びスティック状のプレミックス混和材は、これらの形状の単位を保持しつつ、複数個が一体となっていてもよい（図２ｂ）。図２ｂに示されるように、プレミックス混和材は、必要量だけ折り取る、又は切り取ることによって使用される。
【００２７】
＝＝＝モルタルの湿式吹付けシステム＝＝＝
図３において、本実施の形態における実施例２のモルタルの湿式吹付けシステム１００の概念図を示す。本実施の形態においては、モルタルの原料として、４袋のセメント１０と、２個のブロック形状をなすプレミックス混和材２０と、細骨材３０と、補強繊維（短繊維）４０とが準備されている。水（不図示）、セメント１０、プレミックス混和材２０、及び細骨材３０がミキサ１０１にて混合され、さらに、繊維切断機１０２にて切断された補助繊維４０がミキサ１０１に投入され、これらが練り混ぜられる。本実施の形態においては、セメント１０とプレミックス混和材１０との計量が、それぞれ袋単位及びブロック単位で行なわれるために、モルタルの配合が容易、且つ正確であり、練り混ぜも簡便である。
【００２８】
前記練り混ぜられたモルタルは、モルタルポンプ１０３に投入され、急結剤５０が投入された急結剤ポンプ１０４とコンプレッサ１０５とからそれぞれ圧送される急結剤５０及び空気が、ノズル１０６にてモルタルと合流する。このようにして、ノズル１０６から、例えば、構造物の補修のためにモルタルが吹付けられる。
【００２９】
ここで、本実施の形態における、ブロック形状をなすプレミックス混和材２０は、少なくともセメント１０を含まないために、ブロックの周囲の水蒸気によって固化するといった風化が抑制される。従って、長期間にわたり保存できる。また、モルタル吹付け現場までのブロックの輸送は容易である。
【００３０】
また、本実施の形態における、セメント１０及びプレミックス混和材２０は、モルタル吹付け現場における練り混ぜが簡便であるために、例えば、異なる配合のプレミックス混和材２０を使用すれば、モルタルの性能を容易に制御できる。
【００３１】
従来は、特に温度の高い夏期にはスランプフローが低下する傾向にあるのでミキサ１０１中の練り混ぜ水の増量を想定して予め混和材等を増量したプレミックスセメントが提供されていた。しかし、本実施の形態のプレミックス混和材２０を使用すれば、図１に示すように、スランプフローはおよそ３０℃においても許容値にあるため、このような増量の必要がない。従って、練り混ぜ水の増量に対応すべくプレミックス混和材２０の量を過剰に設定する必要もないため、低コストである。
【００３２】
尚、プレミックス混和材２０としての前述のポリマーにおいて、ブロック毎にその含有量及び分子量が概ね揃えられていれば、多様な含有量及び分子量を有するポリマーを含んだブロックを提供できるために、モルタルの所望の粘性に合わせて、プレミックス混和材２０を選択することができる。
【００３３】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
前述の実施の形態においては、圧縮固化してブロック形状をなすプレミックス混和材を使用したが、単位量のプレミックス混和材を、例えば、カプセル（容器）被膜してもよい。この場合、カプセル被膜を、天然又は合成による水溶性高分子を原料として形成してもよい。天然の高分子としては、例えば、ゼラチン、膠、セルロース誘導体、でんぷん等が好ましい。また、合成による高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール等が好ましい。このようにカプセル被膜されたプレミックス混和材は、当該カプセルごと、水、セメント、及び骨材と練り混ぜることができる。従って、コンクリートやモルタルの製造作業が簡便となる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、原料が低コストで長期保存に耐え、コンクリートの諸性能の制御が容易な、コンクリートの製造方法、並びにコンクリート用粉体及び繊維混和材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態におけるコンクリート及びモルタルのスランプフロー及び流下時間の外気温度依存性を示すグラフである。
【図２】本実施の形態におけるコンクリート及びモルタルの圧縮固化の形態を示す図である。
【図３】本実施の形態におけるモルタルの湿式吹付けシステムを示す概念図である。
【符号の説明】
１０  セメント
２０  プレミックス混和材
３０  細骨材
４０  補強繊維
５０  急結剤
１００  モルタルの湿式吹付けシステム
１０１  ミキサ
１０２  繊維切断機
１０３  モルタルポンプ
１０４  急結剤ポンプ
１０５  コンプレッサ
１０６  ノズル
【図１】
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【図２】
2004299127.tif 000006
【図３】
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