(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
練り混ぜ水を一次水と二次水とに分け、骨材に一次水を加えて調整練りを行い、粉状の水硬性物質を加えてキャピラリー状態で一次練りを行って骨材周囲に造殻を形成した後に、二次水を加えて二次練りを行うことにより、モルタルあるいはコンクリートを製造する分割練り混ぜ工法において、
調整練り後に、造殻を形成するためのセメントを加えて一次練りを行い、該セメントによって骨材周囲に造殻を形成した後に、残りの水硬性物質とともに二次水を加えて二次練りを行うようにしたことを特徴とする分割練り混ぜ工法。
【請求項２】
請求項１記載の分割練り混ぜ工法において、
セメントと混和材を合わせた全水硬性物質量に占めるセメントの重量割合が７５％未満である場合に、調整練り後に、セメントの一部を加えて一次練りを行って骨材周囲に造殻を形成した後に、残りの水硬性物質とともに二次水を加えて二次練りを行うことを特徴とする分割練り混ぜ工法。
【請求項３】
請求項１記載の分割練り混ぜ工法において、
粉状の水硬性物質がセメント単体であり、調整練り後に、造殻を形成するためのセメントの一部を加えて一次練りを行い、該セメントの一部によって骨材周囲に造殻を形成した後に、残りのセメントとともに二次水を加えて二次練りを行うことを特徴とする分割練り混ぜ工法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の分割練り混ぜ工法において、
予め一次水に水硬性物質の硬化を促進する硬化促進剤を混ぜておくことを特徴とする分割練り混ぜ工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分割練り混ぜ工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、モルタルやコンクリートは、所望の物理的性質に応じて決められた所定量の水（練り混ぜ水）と骨材（細骨材、粗骨材）とセメント（粉状の水硬性物質）を練り混ぜて製造される。また、ワーカビリティやポンパビリティの改善、強度・耐久性の向上、凝結速度の調整など、未硬化時、硬化後の物理的性質を向上させるために各種の混和材料（混和材、混和剤）を混合して製造される。なお、混和材は、水和反応に伴う初期温度の上昇を抑えたり、流動性を改善したり、組織を緻密にするなどの目的で使用される。
【０００３】
一方、本願の出願人は、練り混ぜ水を一次水と二次水とに分け、骨材に一次水を加えて調整練りを行った後に、セメントを加えて混練り（一次練り）し、最後に、二次水を加えて混練り（二次練り）することで、物理的性質に優れたモルタルやコンクリートを製造できるようにした発明についての出願を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
具体的に、この発明（分割練り混ぜ工法）では、骨材に一次水を加えて調整練りを行うと、骨材周囲に水分が均等に付着する。そして、セメントを加えて一次練りを行うと、骨材周囲に比較的水セメント比の小さいセメントペーストが固着して造殻（造殻層）が形成され、造粒される（造粒体が形成される）。このように造殻された骨材とセメントに対し、投入すべき全配合水量（練り混ぜ水量）から一次水を差し引いた量の二次水を加えて二次練りを行うことで、均質なモルタルやコンクリートを得ることができる。
【０００５】
そして、このように製造したモルタルやコンクリートは、従来の一括練り混ぜで製造したものと比較し、骨材周囲に造殻が形成されることで造粒体が立体網目構造を形成するため、モルタルやコンクリート内の水分の上昇が抑制され、材料分離、ブリーディングが低減する。また、造殻層が骨材と強固に付着し、さらに二次練り時にセメントペーストが均一に造粒体の間に充填されるため、モルタルやコンクリートとしての強度特性（圧縮強度等）が向上する。さらに、骨材周囲の造殻層が骨材同士の摩擦を低減することで、振動下での流動性が向上し、ワーカビリティ、ポンパビリティが向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４２４９１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の本願の出願人による分割練り混ぜ工法では、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフュームなどの水硬性の混和材料（混和材）を加える場合や、超高強度コンクリートなどのセメント富配合で単位水量が少ない場合に対し、確実に骨材周囲に強固な造殻を形成して物理的特性を向上させることについて、改善の余地が残されていた。
【０００８】
すなわち、例えば高炉スラグは、セメントと比較して強度発現（水硬性）が遅いため、上記の製造方法（分割練り混ぜ工法）を用いた場合であっても、調整練り後に高炉スラグをセメントと合わせて加え、一次練りによって造殻させると、強固な造殻を形成することができなくなるおそれがある。特に、高炉スラグをセメントより多く使用する配合では、強固な造殻を形成することが困難になる。
【０００９】
また、例えば、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度コンクリートを製造する場合には、強度が水セメント比で決まるため、１０００ｋｇ／ｍ３以上の多量の単位セメント量に対し、全配合水量が非常に少なくなる。そして、全配合水量より、造殻を形成するための一次水が多くなってしまい、上記の製造方法（分割練り混ぜ工法）を用いることができなくなったり、上記の製造方法を用いて強固な造殻を形成することができなくなってしまう。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、より強固な造殻を骨材周囲に形成することを可能にして、優れた物理的特性を有するモルタルあるいはコンクリートの製造を可能にする分割練り混ぜ工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１２】
本発明の分割練り混ぜ工法は、練り混ぜ水を一次水と二次水とに分け、骨材に一次水を加えて調整練りを行い、粉状の水硬性物質を加えてキャピラリー状態で一次練りを行って骨材周囲に造殻を形成した後に、二次水を加えて二次練りを行うことにより、モルタルあるいはコンクリートを製造する分割練り混ぜ工法において、調整練り後に、造殻を形成するためのセメントを加えて一次練りを行い、該セメントによって骨材周囲に造殻を形成した後に、残りの水硬性物質とともに二次水を加えて二次練りを行うようにしたことを特徴とする。
ここで、一次練りにおけるキャピラリー状態とは、骨材周囲に固着した一次水と水硬性物質（粉体）の水粉体比が小さいペーストの粒子間の結合力が最も強くなり、練り混ぜエネルギーが最大となる状態をいう。
【００１３】
この発明においては、例えば水硬性物質がセメントと硬化反応が遅い高炉スラグなどの混和材である場合であっても、調整練り後に、造殻を形成するためのセメント（水硬性物質の一部）を加えてキャピラリー状態で一次練りを行うことにより、このセメントによって骨材周囲に確実に強固な造殻を形成することが可能になる。
【００１４】
また、例えば超高強度コンクリートの製造時など、セメントあるいはセメントと混和材の水硬性物質の配合量が多く、調整練り後に全水硬性物質を加えて一次練りを行って造殻を形成する際に要する一次水よりも練り混ぜ水が少なくなる場合においても、調整練り後に、造殻を形成するためのセメント（セメントの一部）を加え、この一部のセメント量（水硬性物質量）に応じた量の一次水を加えて一次練りを行うことで、骨材周囲に確実に強固な造殻を形成することができる。そして、一次練り後に、残りの水硬性物質を加えるとともに二次水を加えて二次練りを行うことで、物理特性に優れたモルタルあるいはコンクリートを製造することが可能になる。
【００１５】
また、本発明の分割練り混ぜ工法においては、セメントと混和材を合わせた全水硬性物質量に占めるセメントの重量割合が７５％未満である場合に、調整練り後に、セメントの一部を加えて一次練りを行って骨材周囲に造殻を形成した後に、残りの水硬性物質とともに二次水を加えて二次練りを行うことが望ましい。
【００１６】
この発明においては、全水硬性物質量に占めるセメントの重量割合が７５％未満である場合に、一次練りを行って造殻を形成した後に混和材を加えるとともに二次水を加えて二次練りを行うようにすることで、構成材料を一括練りした場合（一括練り）や、調整練り後にセメントと混和材を加えて一次練りを行う場合（全粉体造殻）と比較し、より強固な造殻を形成することが可能になる。
【００１７】
さらに、本発明の分割練り混ぜ工法においては、粉状の水硬性物質がセメント単体であり、調整練り後に、造殻を形成するためのセメントの一部を加えて一次練りを行い、該セメントの一部によって骨材周囲に造殻を形成した後に、残りのセメントとともに二次水を加えて二次練りを行うようにしてもよい。
【００１８】
この発明においては、粉状の水硬性物質としてセメントだけを用いる場合に、調整練り後、セメントの一部を加えて一次練りを行うことで、骨材周囲に確実に強固な造殻を形成することができる。
【００１９】
また、本発明の分割練り混ぜ工法においては、予め一次水に水硬性物質の硬化を促進する硬化促進剤を混ぜておくことがより望ましい。
【００２０】
この発明においては、予め一次水に硬化促進剤を加えておくことにより、調整練り後の骨材の周囲に一次水とともに硬化促進剤が付着する。このため、調整練り後に、セメントを加えて一次練りを行うと、このセメント（水硬性物質の一部）が骨材周囲の一次水と硬化促進剤に練り混ぜられて、硬化促進剤を含む造殻が形成される。これにより、水硬性物質として、セメント単体を用いた場合には勿論、硬化反応が遅い混和材（残りの水硬性物質）を用いた場合であっても、硬化促進剤によって、より確実に強固な造殻を形成することが可能になる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の分割練り混ぜ工法においては、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフュームなどの水硬性の混和材料（混和材）を加える場合や、超高強度コンクリートなどのセメント富配合で単位水量が少ない場合であっても、確実に骨材周囲に強固な造殻を形成することが可能になる。
【００２４】
これにより、本発明の分割練り混ぜ工法によれば、混和材を加える場合やセメント富配合の場合であっても、材料分離抵抗性の向上、ブリーディングの低減、強度特性（圧縮強度等）の向上、ワーカビリティ、ポンパビリティの向上など、優れた物理的特性を有するモルタルあるいはコンクリートを製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る分割練り混ぜ工法の優位性を示す実験結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の第１実施形態に係る分割練り混ぜ工法について説明する。ここで、本実施形態では、粉状の水硬性物質が、セメントと、高炉スラグやフライアッシュ、シリカフュームなどの混和材（他の水硬性物質）であるものとして説明を行う。
【００２７】
本実施形態の分割練り混ぜ工法では、骨材をミキサに投入するとともに一次水を投入して、調整練りを行う。次に、セメント（水硬性物質の一部）を投入して一次練りを行い、骨材周囲に造殻を形成する。
【００２８】
このとき、一次水量は、トルク試験と遠心力試験によって決定する方法の例で説明する。トルク試験では、添加する水量を変化させながらセメントと水を練り混ぜ、セメントペーストの粒子間の結合力が最も強くなり、練り混ぜエネルギーが最大となる（キャピラリー状態になる）水量を求める。一方、遠心力試験では、一次練りのときに、一次水の一部が骨材に吸着されるため、実際にモルタルを製造してこの吸着水量を求める。
【００２９】
そして、トルク試験で求めた粉状の水硬性物質（水硬性物質粉体）がキャピラリー状態となる水粉体比αと、遠心力試験で求めた細骨材の吸着水率βＯＨを下記の式（１）に当てはめて、最適一次水量Ｗ１を求める。なお、式（１）中のＳは単位細骨材量、Ｐは単位粉体量を示す。
Ｗ１＝α×Ｐ＋βＯＨ×Ｓ・・・・・・（１）
【００３０】
このように決定した一次水量を投入して調整練りを行うことにより、骨材界面に一様に一次水が配される。このため、セメントを投入して一次練りを行うと、骨材界面の一次水とセメントが混合して一様なキャピラリー状態となり、強固な造殻が形成される。
【００３１】
本実施形態では、骨材に一次水（Ｗ１）を投入して調整練りを行い、セメント（セメントの一部；水硬性物質の一部）を投入して一次練りを行って造殻を骨材周囲に形成した後に、混和材（セメントと混和材；残りの水硬性物質）を投入する。これにより、一次練りで、硬化反応が遅い混和材を含まずに強固な造殻が形成されることになる。
【００３２】
さらに、全配合水量（全練り混ぜ水量）から一次水量を差し引いた量の二次水（Ｗ２）を投入し、二次練りを行う。このとき、混和材を配合して製造する場合であっても、骨材周囲に強固な造殻が形成されているため、均質なモルタル、コンクリートが得られる。また、このように製造したモルタルやコンクリートは、骨材周囲に強固な造殻が形成され、確実に造粒体が立体網目構造を形成するため、モルタルやコンクリート内の水分の上昇が抑制され、材料分離、ブリーディングが低減する。さらに、造殻層が骨材と強固に付着し、二次練り時にセメントペーストが造粒体の間に充填されるため、モルタル、コンクリートとしての圧縮強度等の強度特性が向上する。また、骨材周囲の造殻層が骨材同士の摩擦を低減し、振動下での流動性を向上させ、ワーカビリティ、ポンパビリティが向上する。
【００３３】
ここで、図１を参照して説明する。これは、構成材料（水Ｗ、セメントＣ、混和材Ｓｇ、骨材（細骨材Ｓ、粗骨材Ｇ））を一括してミキサに投入し一度で練り混ぜて製造したコンクリート（一括練り）と、調整練り後にセメントと混和材を合わせて投入して製造したコンクリート（全粉体造殻）と、調整練り後にセメントを投入して一次練りを行った後に混和材を投入して製造したコンクリート（セメント先造殻；本発明）の圧縮強度を確認した結果を示している。
なお、混和材は高炉スラグとし、下記の表１に示す配合で各コンクリートを製造した。また、表１に示すように、単位セメント量と単位高炉スラグ量を合わせた量を３００ｋｇ／ｍ３で一定にしながら、単位セメント量と単位高炉スラグ量の割合を段階的に変化させて各コンクリートを製造した。
【００３４】
【表１】
0004668357.tif 000002
【００３５】
そして、図１に示すように、セメントと高炉スラグの全結合材量（全水硬性物質量）に対する高炉スラグ量の割合（高炉スラグ量比；Ｓｇ／（Ｃ＋Ｓｇ））が２０％、２５％（すなわち、全結合材量に対するセメント量の割合（セメント量比；Ｃ／（Ｃ＋Ｓｇ））が８０％、７５％）の場合には、一括練りよりも全粉体造殻、全粉体造殻よりもセメント先造殻の圧縮強度が高くなることが確認された。
【００３６】
また、高炉スラグ量比が３０％（セメント量比が７０％）の場合には、一括練りと全粉体造殻の圧縮強度に大きさ差がなく、セメント先造殻の圧縮強度が高くなることが確認された。さらに、高炉スラグ量比が５０％、７０％（セメント量比が５０％、３０％）の場合には、一括練りよりも全粉体造殻の圧縮強度が低くなり、セメント先造殻の圧縮強度が一括練り（及び全粉体造殻）よりも高くなることが確認された。
【００３７】
なお、高炉スラグ量比７０％（セメント量比３０％）で、高炉スラグを調整練り後に投入して一次練りを行い、その後、セメントを投入した結果も図１に示している。そして、この場合には、一括練り、全粉体造殻よりも圧縮強度が低くなることが確認された。
【００３８】
この結果から、一括練りを含め、調整練り後にセメントと混和材を合わせて投入した場合よりも、調整練り後にセメントを投入して一次練りを行った後に混和材を投入することにより、より強固な造殻が骨材周囲に形成されることが確認された。また、セメント量比が７５％未満である場合に、一括練りや全粉体造殻よりも強固な造殻を確実に形成できることが確認された。
【００３９】
したがって、本実施形態の分割練り混ぜ工法においては、セメントよりも硬化発現が遅い高炉スラグなどの混和材（水硬性物質）を配合する場合であっても、調整練り後にセメント（セメントの一部；水硬性物質の一部）を加えて骨材周囲に造殻を形成した後に、混和材（セメントと混和材；残りの水硬性物質）を加えて二次練りを行うようにすることで、硬化反応が遅い高炉スラグなどの混和材を含んで造殻が形成されることがなく、セメントと一次水からなる強固な造殻を形成することが可能になる。
【００４０】
また、このとき、セメントと混和材を合わせた全結合材量（全水硬性物質量）に占めるセメントの重量割合が７５％未満である場合に、一次練りを行って造殻を形成した後に混和材を加えるとともに二次水を加えて二次練りを行うようにすると、構成材料を一括練りした場合（一括練り）や、調整練り後にセメントと混和材を加えて一次練りを行う場合（全粉体造殻）と比較し、より強固な造殻を形成することが可能になる。
【００４１】
よって、本実施形態の分割練り混ぜ工法によれば、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフュームなどの水硬性の混和材料（混和材）を加える場合であっても、確実に骨材周囲に強固な造殻を形成することが可能になり、材料分離抵抗性の向上、ブリーディングの低減、強度特性（圧縮強度等）の向上、ワーカビリティ、ポンパビリティの向上など、優れた物理的特性を有するモルタルあるいはコンクリートを製造することが可能になる。
【００４２】
以上、本発明に係る分割練り混ぜ工法の第１実施形態について説明したが、本発明は上記の第１実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４３】
例えば、本実施形態では、本発明に係る造殻を形成するための水硬性物質の一部がセメントであり、残りの水硬性物質が混和材（及びセメント）であるものとして説明を行った。これに対し、粉状の水硬性物質がセメント単体であり、調整練り後に、造殻を形成するためのセメントの一部を加えて一次練りを行い、このセメントの一部によって骨材周囲に造殻を形成した後に、残りのセメントとともに二次水を加えて二次練りを行うようにしてもよい。そして、このように、粉状の水硬性物質としてセメントだけを用いる場合においても、調整練り後、セメントの一部を加えて一次練りを行うことで、骨材周囲に確実に強固な造殻を形成することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２実施形態に係る分割練り混ぜ工法について説明する。ここで、本実施形態は、第１実施形態と同様、水（練り混ぜ水）を一次水と二次水とに分け、骨材に一次水を加えて調整練りを行った後に、粉状の水硬性物質の一部を加えて混練り（一次練り）し、最後に、残りの水硬性物質とともに二次水を加えて混練り（二次練り）することで、モルタルやコンクリートを製造する方法に関するものである。
【００４５】
一方、本実施形態の分割練り混ぜ工法で製造するコンクリート（モルタル）は、例えば、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２以上の超高強度コンクリートである。そして、このような超高強度コンクリートは、例えば下記の表２に示すように、１０００ｋｇ／ｍ３以上の多量の単位セメント量に対し、全配合水量（全練り混ぜ水量）が非常に少なくなる。このため、全配合水量より、造殻を形成するための一次水が多くなってしまう。
【００４６】
【表２】
0004668357.tif 000003
【００４７】
これに対し、本実施形態の分割練り混ぜ工法においては、このようなセメント（あるいはセメントと混和材）の水硬性物質の配合量が多く、調整練り後に全水硬性物質を加えて一次練りを行って造殻を形成する際に要する一次水よりも練り混ぜ水が少なくなる場合に、調整練り後に、水硬性物質（セメントあるいはセメントと混和材）の一部を加えるとともに、この一部の水硬性物質量に応じた量の一次水を加えて一次練りを行うことで造殻を形成する。そして、一次練り後に、残りの水硬性物質を加えるとともに二次水を加えて二次練りを行う。
【００４８】
これにより、超高強度コンクリートの製造時など、セメントあるいはセメントと混和材の水硬性物質の配合量が多く、調整練り後に全水硬性物質を加えて一次練りを行って造殻を形成する際に要する一次水よりも練り混ぜ水が少なくなる場合においても、確実に強固な造殻を形成することが可能になる。
【００４９】
よって、本実施形態の分割練り混ぜ工法によれば、超高強度コンクリートなどのセメント富配合で単位水量が少ない場合であっても、確実に骨材周囲に強固な造殻を形成することが可能になり、材料分離抵抗性の向上、強度特性（圧縮強度等）の向上、ワーカビリティの向上など、優れた物理的特性を有するモルタルあるいはコンクリートを製造することが可能になる。
【００５０】
以上、本発明に係る分割練り混ぜ工法の第２実施形態について説明したが、本発明は上記の第２実施形態に限定されるものではなく、第１実施形態の変更例を含め、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００５１】
次に、本発明の第３実施形態に係る分割練り混ぜ工法について説明する。
【００５２】
本実施形態においても、第１、第２実施形態と同様、水（練り混ぜ水）を一次水と二次水とに分け、骨材に一次水を加えて調整練りを行った後に、粉状の水硬性物質の一部を加えて混練り（一次練り）し、最後に、残りの水硬性物質とともに二次水を加えて混練り（二次練り）することで、モルタルやコンクリートを製造する。
【００５３】
一方、本実施形態の分割練り混ぜ工法においては、予め一次水に、例えばカルシウム、ナトリウム、カリウムの塩化物／水酸化物、硝酸塩、亜硝酸塩、硫黄含有化合物（硫酸塩、チオシアン酸塩など）などの無機系物質、アミン類、有機酸カルシウム塩などの有機系物質といった硬化促進剤を混ぜるようにする。
【００５４】
そして、この場合には、硬化促進剤を加えた一次水を骨材に投入して調整練りを行うと、骨材界面に一次水とともに硬化促進剤が一様に付着する（配される）。このため、調整練り後に、セメント単体や、セメントと混和材の水硬性物質の一部を加えて一次練りを行う際には、水硬性物質が骨材周囲の一次水と硬化促進剤に練り混ぜられることになり、硬化促進剤によって硬化反応が促進される。
【００５５】
これにより、セメント単体の水硬性物質を用いる場合は勿論、セメントと硬化反応が遅い混和材の水硬性物質を用いた場合であっても、水硬性物質を投入して一次練りを行うことにより、硬化促進剤によって強固な造殻を形成することが可能になる。よって、硬化促進剤を予め一次水に混ぜておくことによって、より確実に強固な造殻を形成することが可能になる。
【００５６】
以上、本発明に係る分割練り混ぜ工法の第３実施形態について説明したが、本発明は上記の第３実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【要約】
【課題】より強固な造殻を骨材周囲に形成することを可能にして、優れた物理的特性を有するモルタルあるいはコンクリートの製造を可能にする分割練り混ぜ工法を提供する。
【解決手段】練り混ぜ水を一次水と二次水とに分け、骨材に一次水を加えて調整練りを行い、粉状の水硬性物質を加えてキャピラリー状態で一次練りを行って骨材周囲に造殻を形成した後に、二次水を加えて二次練りを行うことにより、モルタルあるいはコンクリートを製造する分割練り混ぜ工法において、調整練り後に、造殻を形成するためのセメントを加えて一次練りを行い、該セメントによって骨材周囲に造殻を形成した後に、残りの水硬性物質とともに二次水を加えて二次練りを行うようにした。
【選択図】図１【図１】
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