(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベントナイトと、アルカリ金属のケイ酸塩又はメタケイ酸塩とを主成分とし、コンクリート１ｍ3に対してベントナイト０．５〜１２ｋｇ、さらに、該ベントナイト１００部に対してアルカリ金属のケイ酸塩又はメタケイ酸塩を０．０１〜５０部配合することを特徴とするコンクリート遠心力成形時のノロ低減剤。
【請求項２】
コンクリート１ｍ3に対してベントナイト０．５〜１２ｋｇ／ｍ3、さらに、該ベントナイト１００部に対してアルカリ金属のケイ酸塩又はメタケイ酸塩を０．０１〜５０部配合して練混ぜ、それを遠心力成形することを特徴とする遠心力成形製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はノロ低減剤及びそれを用いたコンクリート遠心力成形製品の製造方法に関し、詳しくはモルタル又はコンクリートを遠心力成形して製造するコンクリートパイル、鋼管・コンクリート複合パイル、ポール、ヒューム管、鋼管ライニング等の遠心力成形製品のノロの発生を低減又は防止するノロ低減剤及びそれを用いた遠心力成形製品の製造方法である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、遠心力成形で製造されるコンクリート製品は、遠心力によってノロが多量に絞り出されてくる。このノロは、水の他に固形分として２０〜４０％のセメントや微粒砂を含み強アルカリ性を呈する。したがって、そのまま工場外に廃棄することは出来ず、セメントペースト濃度の濃いパイル、ポールなどのノロは１〜２ｍ3の容器にとってそのまま固め最終処分場に埋め立てられている。
セメントペースト濃度の薄いヒューム管では、固形分を沈殿濾過した後、さらに脱水機に掛けて水分の少ないケーキ状態として最終処分場で処理され、残ったアルカリ水は中和して下水に流されるが、昨今の事情により固形分は産業廃棄物として処分し難くなっており、アルカリ水の管理も負担となっている。
このため当業界ではノロ低減又は防止剤が切望されている。これに対して、本発明者らはベントナイトを主成分とするノロ低減剤（特開平3-247543号公報など）を提案した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ベントナイトは天然産であるために同じ鉱区でも採掘場所により、膨潤度や不純物の種類と量が異なるためにノロ低減効果が変動する。また、ベントナイトを用いて遠心力成形製品を製造する場合においても、使用する細骨材の種類（砕砂や川砂、海砂）及び粗粒率によってコンクリート全体の保水力が異なってくるので、工場毎にノロ低減効果が変動する。さらに同じ材料を用いたコンクリートでもバッチ毎のスランプの大きさによってノロ低減効果が変動するなどの課題があった。
一方、アルカリ金属のケイ酸塩及びメタケイ酸塩とはＲ2Ｏ・ｎＳｉＯ2（Ｒ：Ｎａ、Ｋ、Ｌｉなどのアルカリ金属）の一般式で表わされるものであり、当業界ではセメントの急結剤として多用されているが、遠心力成形においてベントナイトのノロ低減効果を強化することは知られていない。
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究した結果、ベントナイト自身のノロ低減効果の変動（低下）や使用条件によってノロ低減効果が変動するのを軽減できる成分を知見し、本発明を完成するに至った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、（１）ベントナイトと、アルカリ金属のケイ酸塩又はメタケイ酸塩とを主成分とし、コンクリート１ｍ3に対してベントナイト０．５〜１２ｋｇ、さらに、該ベントナイト１００部に対してアルカリ金属のケイ酸塩又はメタケイ酸塩を０．０１〜５０部配合することを特徴とするコンクリート遠心力成形時のノロ低減剤であり、（２）コンクリート１ｍ3に対してベントナイト０．５〜１２ｋｇ／ｍ3、さらに、該ベントナイト１００部に対してアルカリ金属のケイ酸塩又はメタケイ酸塩を０．０１〜５０部配合して練混ぜ、それを遠心力成形することを特徴とする遠心力成形製品の製造方法である。
なお、本発明で使用する配合割合や添加量を示す部、％は質量単位である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
【０００６】
本発明で使用されるベントナイトは、モンモリロナイトを主成分とする粘土鉱物であり、ブック状の層状の結晶構造の中に水を取り込んで膨潤するものである。
その膨潤の程度は、層構造の間に交換性の陽イオンとしてアルカリ金属塩の入っているナトリウムベントナイト、カリウムベントナイト及びリチウムベントナイトが大きく、カルシウム及びマグネシウムなどのアルカリ土類塩を取り込んでいるベントナイトやアルミニウムイオンを取り込んでいるものは小さい。
さらに、膨潤性はモンモリロナイトの含有量で異なり、モンモリロナイトの含有量の多い方が膨潤性は大きく、この膨潤性をＡＣＣ法では膨潤度で表し、天然産のベントナイトの膨潤度は５〜３０程度であるが、精製してモンモリロナイトの含有量を高めることでより高い膨潤度（膨潤度８０程度のものも市販されている)とすることも可能である。
【０００７】
本発明はベントナイトの遠心力成形時のノロ低減効果を強化する発明であり、いずれの膨潤度のベントナイトも使用できる。例外もあるが一般的にはノロ低減効果は膨潤度の大きいほうが高く、膨潤度が大きいと添加量は少なくて済む傾向を示し、膨潤度が小さいと添加量は多く必要となる。そして、ベントナイトはコンクリート１ｍ3に対してベントナイトの添加量は０．５〜１２ｋｇが好ましく、０．５ｋｇ未満では膨潤度が高くても実用的なノロ低減又は防止効果は小さく、１２ｋｇを超えて添加すると膨潤度が小さくても単位水量が増加して強度低下が大きくなる場合がある。そして、好ましい添加量はベントナイトの膨潤度によって適量が選択される。
【０００８】
本発明のベントナイトのノロ低減効果を強化するアルカリ金属のケイ酸塩又はメタケイ酸塩(以下、単にケイ酸塩という)は、前記した一般式で表わされるケイ酸ナトリウム、カリウム、リチウム塩である。一般式Ｒ2Ｏ・ｎＳｉＯ2の中のｎは連続的に変化するが、安価であるために急結剤として最も多用されているケイ酸ナトリウム（通常、水ガラスともいわれる）の場合は、ｎ＝２が１号（Ｎａ2Ｏ含有量が１７〜１８％）、ｎ＝２．５は２号（Ｎａ2Ｏ含有量が１４〜１５％）、ｎ＝３が３号（Ｎａ2Ｏ含有量が９〜１０％）、ｎ＝４は４号（Ｎａ2Ｏ含有量が６〜７％）ケイ酸ソーダと呼称され、さらにメタケイ酸ソーダ（Ｎａ2Ｏ含有量が２８．５〜３０％）に分類（品質規格値）されて市販されている。
【０００９】
本発明において、ケイ酸塩はＮａ2Ｏ含有量が多いほど少量の配合でベントナイトのノロ防止力を強化するが上限となる配合量も低い方にシフトし、Ｎａ2Ｏ含有量が少ないほどノロ低減効果を強化する配合量も多くなるが上限の配合量も高くなるものである。したがって、ケイ酸塩はその種類によって、ベントナイト１００部に対して０．０１〜５０部の範囲で適宜配合され、かつ、コンクリートが急結しない範囲で配合することが好ましい。
そして、ケイ酸塩のＮａ2Ｏ含有量が多くても０．０１部未満ではノロ低減効果を強化する効果は小さく、Ｎａ2Ｏ含有量が少なくても５０部を超えて配合するとノロ低減効果は急に低下する場合がある。
なお、本発明のケイ酸塩は、ベントナイトと併用しないで単に減水剤と併用した場合はノロ発生量はむしろ多くなり、全くノロ低減効果は示さない。
【００１０】
本発明において、コンクリートを練混ぜる際に、ベントナイトは粉末状態又は練混ぜ水の一部や全量でスラリーの形で添加する。また、ケイ酸塩は予めベントナイトに混ぜ込んでも、ベントナイトとは別々に添加してもよい。
さらに、使用するセメントの種類は特に限定されないが、ベントナイトは単位水量を増加させるので減水剤の使用が好ましく、減水剤はリグニンスルホン酸塩系やポリオール系などの一般的な減水剤や高減水率を発揮し、かつ、凝結の遅延性の小さい高性能減水剤及びポリカルボン酸塩系の高性能ＡＥ減水剤が使用されるが、特に好ましいのは高性能減水剤である。高性能減水剤はポリアルキルアリルスルホン酸塩系やメラミン樹脂スルホン酸塩系の二種類に大別される。
また、コンクリート配合に拘わる限定もなく、無水石膏系の高強度混和材やポゾラン反応によって強度を高めるシリカフュームやアルミノケイ酸塩系の粘土鉱物粉末及びセメント膨張材との併用は、コンクリート自身の保水力を大きくするので、むしろ好ましい。
【００１１】
遠心力成形方法は、ノロの発生が低減又は防止され、かつ、遠心成形体の締まりがよく、運搬時の振動や衝撃などで脱落しなければ特に限定されない。通常は、コンクリートを軸方向に延ばすために１０Ｇ以下の低速回転の中で１〜３段階に分けて遠心力を掛け、次いで粗骨材を円周方向に移動させ、かつ、締め固めるために１０Ｇを超え２０Ｇの範囲の中速回転の中で１〜２段階に分けて掛け、さらに、強固に締め固めるために２０Ｇを超え４５Ｇの範囲の高速回転の中で１〜２段階に分けて回転させる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明を実施例にて詳細に説明するが、これらに限られるものではない。
【００１３】
実施例１
最大骨材寸法１５ｍｍ、スランプ１０±２ｃｍ、空気量２±０．５％，単位水量１４５ｋｇ／ｍ3、普通ポルトランドセメント（電気化学工業株式会社製）４６０ｋｇ／ｍ3、新潟県姫川流域産川砂７９９ｋｇ／ｍ3、同砕石１０００ｋｇ／ｍ3、高性能減水剤（ポリアルキルアリルスルホン酸塩系、花王株式会社製マィティ１５０）６．４ｋｇ／ｍ3の基本コンクリート配合に表１に示す様に、ベントナイトの種類と添加量と、ケイ酸塩の種類と添加量を変えて３０リットル分のコンクリートを遊星型ミキサで練混ぜ、そのコンクリートをφ２０×３０Ｌ×５ｃｍの遠心力成形型枠に１７．０ｋｇ仕込んで、低速を１．５Ｇで１分、６ＧＧで３分、中速を１５Ｇで２分、高速Ｉを２５Ｇで２分、高速IIを３５Ｇで５分と１０分の条件で遠心力成形し、発生するノロ量を測定した。
なお、ケイ酸塩は予めベントナイトと一緒に練混ぜ水の一部とスラリーを作製しておいて、コンクリートの練混ぜ時に減水剤を添加した後にミキサに投入した。
また、減水剤の添加方式は後添加とし、コンクリートの練混ぜ時間を３分と長めにした。
【００１４】
ベントナイトの添加量による単位水量の変動と成形後のノロ発生量の測定、及び２０℃で４時間前養生してから７５℃まで３時間で昇温し、そのまま５時間保持してから蒸気バルブを止め、翌日まで養生槽内に自然放冷し、脱型後、１８０℃のオートクレーブ養生（昇温３時間、保持時間は４時間、翌日までオートクレーブ内で自然放冷）した、材齢２日の圧縮強度測定結果を表１に示す。
【００１５】
「使用材料」
Ａ．ベントナイト
ａ．膨潤度  ５（Ｃａベントナイト、天然産）
ｂ．膨潤度１５（Ｎａベントナイト、天然産）
ｃ．膨潤度２４（Ｎａベントナイト、天然産）
ｄ．膨潤度８０（Ｎａベントナイト、精製品）
Ｂ．ケイ酸塩
イ．メタケイ酸ナトリウム（試薬）、Ｎａ2Ｏ含有量２９．０％
ロ．１号ケイ酸ナトリウム（試薬）、Ｎａ2Ｏ含有量１７．６％
ハ．２号ケイ酸ナトリウム（試薬）、Ｎａ2Ｏ含有量１４．７％
ニ．３号ケイ酸ナトリウム（試薬）、Ｎａ2Ｏ含有量９．５％
ホ．４号ケイ酸ナトリウム（試薬）、Ｎａ2Ｏ含有量６．７％
【００１６】
「測定方法」
ノロ発生量：３５Ｇで５分間回転させてから止めて、発生したノロを型枠から取り出しシリンダーで容積を測定した（回転時間５分のノロ発生量）。さらに、３５Ｇで５分追加して回転させ、同様にノロの容積を測定して前記５分のノロ量に加算して回転時間１０分のノロ量とした。投入したコンクリートの容積に対して（リットル／m3）に換算して表した。
圧縮強度：ＪＩＳ  Ａ  １１０８
【００１７】
【表１】
0004837180.tif 000002
【００１８】
【表２】
0004837180.tif 000003
【００１９】
表1の実験No.1-4〜1-34、表２の実験No.2-1〜2-9より、ケイ酸塩はＮａ2Ｏ含有量が多いほど少量の配合でベントナイトのノロ低減効果を強化するが、上限となる配合量も低い方にシフトし、Ｎａ2Ｏ含有量が少ないほどノロ低減効果を強化する配合量も多くなり、上限の配合量も高くなることが示される。
表１の実験No.1-3と1-4の比較より、Ｎａ2Ｏ含有量が多いケイ酸塩においても、配合量が０．０１部未満ではノロ低減効果を強化する効果は小さくなることが容易に推察される。また、表２の実験No.2-9より、Ｎａ2Ｏ含有量が少なくても５０部を超えて配合するとノロ低減効果は、低下することが推察される。
【００２０】
また、本発明のケイ酸塩はベントナイトの膨潤度に関係なくノロ低減効果を強化することが、表２の実験No.2-10〜2-18と2-19〜2-26の比較で示される。そして、表２の実験No.2-26より、ベントナイトの膨潤度が大きくても０．５ｋｇ／コンクリート１ｍ3未満ではノロ低減効果は強化されないことが推察される。表２の実験No.2-19より、１２ｋｇを超えて添加すると膨潤度が小さくても単位水量が増加して強度低下が大きくなることが推察される。
【００２１】
【発明の効果】
ベントナイトにケイ酸塩のアルカリ金属塩を適量配合してコンクリートを練混ぜ、そのコンクリートを用いて遠心力成形品を製造することにより、どのような膨潤度のベントナイトを使用してもノロ低減効果を強化することが可能となり、
▲１▼ベントナイトの品質変動によるノロ低減効果の変動に対応できる、
▲２▼コンクリートのスランプの変動や使用材料の違いによる工場間のノロ低減効果の差をカバーできる、
▲３▼少量添加でノロ低減が可能となる、
▲４▼ノロの発生を完全に低減することが容易となり、産業廃棄物としてのノロを無くすことができ、地球環境保全に役立つ、
などの効果を奏する。