(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一次練りを行って骨材周囲に強固な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、
予め一次水に水硬性物質の硬化を促進もしくは増進する硬化促進剤を混ぜておき、該硬化促進剤を含む一次水を加えて調整練りを行い、セメント及び水硬性のある混和材の一部、あるいは水硬性のある混和材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、残りの混和材と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】
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一次練りを行って骨材周囲に強固な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、
予め一次水に水硬性物質の硬化を促進もしくは増進する硬化促進剤を混ぜておき、該硬化促進剤を含む一次水を加えて調整練りを行った後に、セメント及び水硬性のある混和材、あるいは水硬性のある混和材を全て加えて一次練りを行って、骨材周囲に造殻を形成するようにした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圧縮強度等の強度特性が向上する。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】
ところで、セメントは、その製造時に、特にクリンカの焼成工程で、大量の二酸化炭素が発生し、セメント１ｔを製造するために約７７２ｋｇの二酸化炭素が排出されると言われている。また、高炉スラグやフライアッシュはそれぞれ、廃棄物材料の活用に伴う二酸化炭素の排出量が１ｔ当たり約２４ｋｇ（高炉スラグ）、約１８ｋｇ（フライアッシュ）とされ、セメントよりも大幅に二酸化炭素排出量が少ない。このため、セメントと置換して、高炉スラグやフライアッシュ、シリカフュームなどの水硬性のある混和材の使用を促進させることにより、大きな環境負荷の低減効果を得ることができる。
【０００８】
一方、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、上記の本願の出願人による分割練り混ぜ工法において、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た場合には、強固な造殻を形成することができなくなり、分割練り混ぜの優れた特性が得られないおそれが生じる。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】
このため、分割練り混ぜ工法において、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を使用した場合であっても、確実に骨材周囲に強固な造殻を形成し物理的特性を向上させることを可能にする手法の開発が強く望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１１】
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一次練りを行って骨材周囲に強固な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、予め一次水に水硬性物質の硬化を促進もしくは増進する硬化促進剤を混ぜておき、該硬化促進剤を含む一次水を加えて調整練りを行い、セメント及び水硬性のある混和材の一部、あるいは水硬性のある混和材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、残りの混和材と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。
【００１２】
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、セメントや水硬性のある混和材を加えて一次練りを行うと、これらの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、水硬性物質として硬化反応が遅い混和材を用いた場合であっても、硬化促進剤によって確実に強固な造殻を形成することが可能になる。
【００１３】
また、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一次練りを行って骨材周囲に強固な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、予め一次水に水硬性物質の硬化を促進もしくは増進する硬化促進剤を混ぜておき、該硬化促進剤を含む一次水を加えて調整練りを行った後に、セメント及び水硬性のある混和材、あるいは水硬性のある混和材を全て加えて一次練りを行って、骨材周囲に造殻を形成するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
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、セメント及び水硬性のある混和材、あるいは水硬性のある混和材を全て加えて一次練りを行った場合でも、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、水硬性物質として硬化反応が遅い混和材を用いた場合であっても、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。
【００１５】
なお、本発明に係る「水硬性のある混和材」とは、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフュームなどであり、この本発明に係る「水硬性のある混和材」は、一種の混和材（混和材単体）だけでなく、複数種の混和材を混合した混合体を含む。
【発明の効果】
【００１６】
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ある混和材を用いた場合でも、硬化促進剤によって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。これにより、分割練り混ぜ工法に混和材を適用した場合に、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。
【００１７】
そして、このように高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフュームなどの混和材を用い、セメントの使用量が少なくても（あるいはセメントを使用しなくても）、分割練り混ぜの優れた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り、結果として、二酸化炭素の排出量を削減でき、低環境負荷の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】
【００１８】
【図１】本発明の一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。
【図２】本発明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】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態に係る分割練り混ぜ工法について説明する。
【００２０】
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、粉状の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。
【００２１】
そして、本実施形態では、粉状の水硬性物質として、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とを用い、調整練り後に、これらセメント及び混和材（一種の混和材（混和材単体）あるいは複数種の混和材を混合した混合体）の一部を加えて一次練りを行う。
【００２２】
ここで、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水硬性物質と水を練り混ぜ、水硬性物質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（水硬性物質と水と細骨材の混合物）を製造してこの吸着水量を求める。
【００２３】
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）
【００２４】
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、水硬性物質を投入して一次練りを行うと、骨材界面の一次水と水硬性物質が混合して一様なキャピラリー状態となり、造殻が形成される。
【００２５】
一方、一次練りによって骨材周囲に造殻を形成するための水硬性物質に、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ある混和材が含まれていると、例えばセメントと比較して強度発現が遅い等の理由から、強固な造殻を形成できなくなる。
【００２６】
これに対し、本実施形態の分割練り混ぜ工法では、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ておき、硬化促進剤を含む一次水を加えて調整練りを行い、この調整練り後に、セメント及び混和材を加えて一次練りを行うようにする。
【００２７】
高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフュームなどの潜在水硬性、ポゾラン活性のある混和材は、例えば水酸化カルシウムを硬化促進剤として混合すると、酸化カルシウムと二酸化ケイ素がアルカリ刺激を受けて水硬性を発現したり、可溶性の二酸化ケイ素と水酸化カルシウムが化合して安定なケイ酸カルシウムを生成し、硬化が促進（あるいは増進）する。
【００２８】
また、石膏や硫酸バンドなどを硬化促進剤として混合すると、エトリンガイトやモノサルフェート水和物が生成されて硬化が促進（あるいは増進）する。
【００２９】
このため、本実施形態の分割練り混ぜ工法では、硬化促進剤を含む一次水を加えて調整練りを行うことで、骨材の周囲に一次水とともに硬化促進剤が付着し、この調整練り後の骨材の周囲に硬化促進剤が付着した状態で、セメント及び混和材の一部を加えて一次練りを行うことで、これら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、硬化促進剤を含む造殻が形成される。これにより、水硬性物質として硬化反応が遅い混和材を用いた場合であっても、硬化促進剤によって硬化が促進（あるいは増進）され、確実に骨材周囲に強固な造殻が形成されることになる。
【００３０】
そして、本実施形態では、一次練りを行って造殻を骨材周囲に形成した後に、残りの混和材を投入する。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を投入し、二次練りを行う。
【００３１】
このとき、混和材を配合して製造する場合であっても、従来の分割練り混ぜと同様、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、二次練り時に水硬性物質の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。
【００３２】
すなわち、本実施形態の分割練り混ぜ工法においては、調整練り後に、混和材を含む一部の水硬性物質を加えて一次練りを行うようにしても、従来と同様の分割練り混ぜの優れた特性を有するモルタルあるいはコンクリートが製造される。
【００３３】
ここで、例えば図１に示すように、硬化後のモルタルあるいはコンクリートは、ある一定以上の圧縮力を載荷すると、細骨材や粗骨材と、骨材の界面に接するセメント、高炉スラグやフライアッシュ等の水硬性物質のペーストとの間に微小クラックが発生し、圧縮力のさらなる増大に伴い、微小クラック同士が徐々に連結し、さらに、荷重増大とともに発生した新たなクラックが骨材近傍の微小クラックに向けて延び、このクラックと微小クラックが連結して成長し、最終的に圧縮破壊が発生する（例えば、「岡田清、最新コンクリート工学、株式会社オーム社、昭和６１年３月３０日、ｐ．２２〜２４」参照）。また、練り混ぜ時（製造時）に、骨材の表面に微小な空気（気泡）が付着し、この練り混ぜた後に残った微小な気泡が微小クラックを誘発する一つの要因となる。
【００３４】
これに対し、本実施形態の分割練り混ぜ工法では、練り混ぜエネルギーが最大となるキャピラリー状態で一次練りを行うことで、骨材表面の空気を剥がしながら練り混ぜが行われ、微小な気泡を包含していない状態で骨材周囲に造殻が形成される。これにより、水、セメント、骨材等の構成材料を一括してミキサに投入し一度で練り混ぜを行う従来の一括練り混ぜと比較し、載荷時に微小クラックの発生を抑止することができる（微小クラックの発生量を低減できる）。
【００３５】
また、一次練りによって骨材周囲に造殻が形成されていることにより、荷重増大とともに発生し、圧縮破壊の主原因となるクラックの進展を抑止する効果が得られる。
【００３６】
一方、一括練り混ぜで製造したブリーディングの多いコンクリート（あるいはモルタル）は、ブリーディング水の上昇に伴い、骨材の直下に水が溜まり、硬化後にこの水が空隙となる場合が多々ある。そして、このような空隙が発生したコンクリートは、載荷時に、骨材が空隙の下のペースト部分を押し切り、この裂け目が広がることによってクラックが進展しやすくなる。
【００３７】
これに対し、本実施形態の分割練り混ぜ工法では、一次練りで骨材周囲に造殻が形成されることにより、ブリーディングの少ないコンクリート（あるいはモルタル）を製造することができる。これにより、骨材周囲の造殻と外側のペーストとの間に明確な空隙が形成されることがなく、載荷時に、この空隙に起因したクラックの進展が抑止される。なお、造殻と外側のペーストとの間に小さな空隙が形成された場合であっても、この空隙には水セメント比の小さいペーストが充填されることになる。このため、クラックを押し広げることに対しては、この水セメント比が小さいペーストがクッション材として作用し、クラックの進展が抑止される。
【００３８】
上記のように、本実施形態の分割練り混ぜ工法では、骨材周囲に強固な造殻が形成されることにより、微小クラックの発生、荷重増大に伴うクラックの進展が抑止でき、従来の一括練り混ぜと比較し、モルタルあるいはコンクリートの強度増加（耐久性の向上）を図ることが可能である。
【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、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、セメントや水硬性のある混和材を加えて一次練りを行うと、これらの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、水硬性物質として硬化反応が遅い混和材を用いた場合であっても、硬化促進剤によって確実に強固な造殻を形成することが可能になる。
【００４０】
これにより、混和材を加える場合でも、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。
【００４１】
そして、このように高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフュームなどの混和材を用い、セメントの使用量が少なくても（あるいはセメントを使用しなくても）、分割練り混ぜの優れた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り、結果として、二酸化炭素の排出量を削減でき、低環境負荷の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一実施形態について説明したが、本発明は上記の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、調整練り後に、セメントと混和材の一部を加えて一次練りを行い、硬化促進剤によってこれらセメントと混和材の水硬性物質の硬化を促進（増進）させて、骨材周囲に強固な造殻を形成するようにしているが、調整練り後に、水硬性のある混和材の一部（混和材のみ）を加えて一次練りを行い、硬化促進剤によって混和材の硬化を促進させることで、骨材周囲に強固な造殻を形成するようにしてもよい。
【００４４】
このようにした場合であっても、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ため、この硬化促進剤によって混和材の硬化を促進（増進）させることができ、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。よって、本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００４５】
一方、調整練り後に、セメント及び水硬性のある混和材、あるいは水硬性のある混和材を全て加えて一次練りを行い、硬化促進剤によって混和材の硬化を促進させることで、骨材周囲に強固な造殻を形成するようにしてもよい。
【００４６】
ここで、通常、セメントの使用量が小さい（あるいはセメントを使用しない）場合は、配合設計上、強度の低下を水硬性のある混和材の使用量を大きくして補う傾向となる。そして、多量の水硬性物質（粉体）を投入することで厚い造殻にすると、造殻自体が二次練りで損なわれるおそれがある。このため、造殻の厚さを適切にすることが求められ、一次練りの水硬性物質の量に限度が生じる。
【００４７】
また、例えば高強度コンクリートを製造する場合には、強度が水と水硬性物質の比率で決まるため、多量の水硬性物質量に対し、全配合水量が少なくなる。そして、このような高強度コンクリートの製造時などにおいては、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ケースがある。このため、調整練り後に、造殻を形成するための水硬性物質の一部を加え、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が必要になる（すなわち、水硬性物質を一次練りと二次練りで分けて投入することが必要になる）。
【００４８】
これに対し、上述のように水硬性物質量がそれほど多くなく、あるいは一次水が練り混ぜ水より少ない場合は、水硬性物質を一次練りと二次練りに分けて練り混ぜる必要がなく、全ての水硬性物質を加えて一次練りを行うことができる。
【００４９】
これにより、調整練り後に、セメント及び水硬性のある混和材、あるいは水硬性のある混和材を全て加えて一次練りを行った場合であっても、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ため、この硬化促進剤によって混和材の硬化を促進（増進）させることができ、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。よって、調整練り後に、セメント及び水硬性のある混和材、あるいは水硬性のある混和材を全て加えて一次練りを行うことができ、この場合でも本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
【００５０】
なお、図２は、構成材料（水Ｗ、混和材Ｓｇ、骨材（細骨材）Ｓ、硬化促進剤）を一括してミキサに投入し一度で練り混ぜて製造したモルタル（一括練り；Ｃａｓｅ１）と、本実施形態のように、予め硬化促進剤を混ぜた一次水を骨材に加えて調整練りを行った後、全ての混和材（水硬性物質）を加えて一次練りを行い、さらに二次練りを行って製造したモルタル（本発明の分割練り；Ｃａｓｅ２）の材齢２８日の圧縮強度を示したものである。
【００５１】
また、一括練りと本発明の分割練りによる各モルタルは、硬化促進剤として水酸化カルシウム、水硬性物質として高炉スラグ（混和材単体）を用い、砂１３２４ｇ、水２８９ｇ（内一次水量１４０ｇ）、高炉スラグ５１９ｇ、水酸化カルシウム５８ｇの割合で製造している。
【００５２】
そして、図２に示すように、予め硬化促進剤を混ぜた一次水を骨材に加えて調整練りを行った後、混和材の一部（水硬性物質の一部）を加えて一次練りを行うことで、一括練りよりも圧縮強度が高くなることが確認されている。
【要約】
【課題】混和材を用いた場合であっても、強固な造殻を骨材周囲に形成することを可能にし、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一次練りを行って骨材周囲に強固な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、予め一次水に水硬性物質の硬化を促進もしくは増進する硬化促進剤を混ぜておき、該硬化促進剤を含む一次水を加えて調整練りを行い、セメント及び水硬性のある混和材の一部、あるいは水硬性のある混和材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、残りの混和材と二次水を加えて二次練りを行うようにした。
【選択図】なし【図１】
0004755731.tif 000002
【図２】
0004755731.tif 000003