(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾胴式ミキサーを用いてコンクリートを製造する製造方法において、目標スランプ値を１８ｃｍと設定して、当初の設計条件を基に示方配合によって算出されたセメント量の７０％から８５％を一次投入セメント量とし、水、細骨材、粗骨材、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤と共に一次混練時間を２４０秒から４８０秒として混練して一次混練生コンクリートを得、次に当該一次混練生コンクリートに残量セメントを添加した後、二次混練時間を６０秒として混練してコンクリートを製造することを特徴とする、エントレインドエアの比率を高めたコンクリートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、コンクリート配合物に含まれるエントレインドエアの含有比率を高めることによって、耐凍害性、ワーカビリティ、硬化コンクリートの外観特性などを向上し得る、コンクリートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セメントコンクリート中に目標空気量が設計されている場合には、ＡＥ剤及びＡＥ減水剤を用いるのが一般的である。ここで、ＡＥ剤としては、脂肪酸塩系、樹脂酸塩等の石鹸系、硫酸エステル系、エーテル系、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル系、ベタイン系、イミダゾリンベタイン系などが知られ、ＡＥ減水剤としては、リグニンスルフォン酸塩系、オキシカルボン酸塩系、アルキルアリールスルフォン酸塩系、ポリオール複合体系などが知られている。当該ＡＥ減水剤は減水機能と空気連行機能を併せ持った混和剤である。ここで連行される気泡であるが、当該気泡には微細な球形のエントレインドエアと共に上記コンクリート配合物の性能向上には無益な粗く不定型な気泡であるエントラップトエアも混在したものである。従って、通常、ＡＥ減水剤の使用により設計値の空気含有量に不足する場合には、次にＡＥ剤を添加してエントレインドエアを連行して目標値に不足の空気量を補填するようにしている。
【０００３】
一方、耐凍害性のある耐寒用コンクリートを製造するものとして、特開平１０−２５９０５０号が、更に、凍結融解抵抗性及び収縮低減性を向上させた高耐久性セメント配合物の製造方法として、特開平１１−３４９３６７号が知られている。
【０００４】
先ず、特開平１０−２５９０５０号に係る耐寒用コンクリートの要旨は、亜硝酸リチウムを主成分とする防凍剤と、微細気泡生成用のＡＥ剤又はＡＥ減水剤が混入されているものであった。ここで、亜硝酸リチウムは、硝酸リチウム１〜３％、微量なアルカリイオンを含み、水への溶解性が高く、結晶は吸湿性を有し、アルカリ骨材反応を抑制するものであったが、当該亜硝酸リチウムの混和によりエントラップドエアの混入が多くなり、逆に微細な気泡であるエントレインドエアが少なくなるという欠点があり、この欠点を解決するために上記ＡＥ剤又はＡＥ減水剤を併せて混和するようにして、エントレインドエアを人為的にコンクリート内に連行するようにして、当該コンクリートの耐久性を改善したものであった。
【０００５】
次に、特開平１１−３４９３６７号に係る高耐久性セメント配合物の製造方法の要旨は、水、セメント及び骨材を含む配合物に、空気連行性混和剤（ＡＥ剤、ＡＥ減水剤及び高性能ＡＥ減水剤及びそれらと同等の性能を有する化合物）を添加、混合して練り上げた後、有機系収縮低減剤を添加して二次混合することを要旨とするものであった。ここで、有機系収縮低減剤はセメント配合物の乾燥収縮を低減させる添加剤であり、従来より公知の界面活性剤の他、ポリオキシアルキレン化合物が使用できるというものであった。そして、当該製造方法の特徴は、従来、空気連行性混和剤と収縮低減剤を一括添加した場合、凍結融解抵抗性が極端に悪くなるという欠点を解消するために、空気連行性混和剤と収縮低減剤の投入時期を分け、セメント配合物に空気連行性混和剤を添加して混練後、次に有機系収縮低減剤を添加して二次混合する方法により収縮低減性を確保するようにしたところにある。
【０００６】
一方、コンクリート打設の現場において、現場に搬入された生コンクリートに目標空気量が設定されている場合の受入検査方法は、ＪＩＳ・Ａ・１１２８（空気室圧力方法）を用いるのが一般的である。この方法は、コンクリート配合物に含有されている空気量を測定するものであるが、当該空気量はコンクリート配合物に含まれるエントラップトエアとエントレインドエアの両方からなるものである。ここで、エントラップトエアは主にコンクリート配合物の混練時に巻込まれた空気による気泡であって、その気泡の大きさは８０〜１００μｍ以上で、気泡の形状が不定型で被膜を持たず、硬化後のコンクリートの表面に気泡孔が形成されるため外観が損なわれるものであった。これに対して、エントレインドエアはＡＥ剤、ＡＥ減水剤などで連行された空気による気泡であって、その気泡の大きさは２０〜４０μｍのものが多く、この微細な気泡はコンクリート配合物中の細骨材の周辺でボールベアリング作用を生じて、混練コンクリートの流動性を高めワーカビリティを向上させると共に、分離抵抗性を高めコンクリートに対する耐凍害性を改善し、硬化コンクリートの外観特性を向上するものとされている。従って、以上のようにコンクリート配合物に含有されている総空気量を測定するＪＩＳ・Ａ・１１２８によっては、生コンクリートの真の機能特性が評価できないという欠点があった。
【０００７】
更に、ＪＩＳ・Ａ・５３０８（レディミクストコンクリート）によって、生コンクリートの気泡含有量の管理幅は±１．５％と規定されており、例えば目標空気量率を４．５％とした場合には、当該生コンクリートの気泡含有量は３．０〜６．０％内で管理する必要がある。しかしながら、上記測定の空気量はエントラップトエアとエントレインドエアの両方からなるものであり、運搬工程を経て打設されるに伴い経時的に消泡して減少するとされるエントラップトエアの比率が高い場合には、練り上り時の気泡含有量に比べ打設時の気泡含有量が極めて低下して、ワーカビリティやスランプに支障を生じるという場合もあった。
【０００８】
続いて更に、ＡＥ減水剤のように減水機能と空気連行機能を併せ持つような場合も、エントラップトエアとエントレインドエアの両方の気泡種が含まれており、生コンクリート中の総気泡含有量の測定による限り真の機能特性が評価できず、測定結果に信頼性がなく製品の性能にバラツキが生じるという欠点があった。また、コンクリート配合物として使用される人工骨材の中で特に砕砂を使用する場合にも、当該骨材の不定型な形状から混練時にエントラップトエアを形成する空気が巻き込まれやすく、この場合にも総気泡含有量の測定によっては当該生コンクリートの真の品質特性が評価できず、製品の性能にバラツキが生じるという欠点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の技術の項に記載の欠点等に鑑み種々の研究と実験の結果から得た知見に基づき成されたものであり、その目的とするところは、コンクリートの製造過程でエントラップトエアを消失させる一方、ＡＥ剤から生成されるエントレインドエアによって目標空気量を構成するようにした、エントレインドエアの比率を高めたコンクリートの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
先ず、本発明者は、スランプ値の変化に伴う生コンクリートに含有される総空気量内におけるエントレインドエアとエントラップトエアの割合の変化に着眼したものである。低スランプ生コンクリートの総空気量内におけるエントラップトエアは高い割合を示すのに対して、スランプ値が高いものになるにつれて、エントラップトエアの割合が低下しているものである。これは、主に当初の各種配合物の投入・混練時に巻込まれたエントラップトエアが高スランプ状態では一部消泡することが原因と推定した。しかしながら一方、現在のコンクリート標準示方書によればコンクリートのスランプは最大２１ｃｍであって、その値を超えるものについては実際には使用できないものである。そこで、本発明者は分割混練によって上記目的の達成を検討した。つまり、当初の設計条件を基に示方配合によって算出されたセメント量を一次投入分と二次投入分に分割するように着想し、先ず、一次投入セメント、水、細骨材、粗骨材、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤を一次混練すると共に通常の混練時間より長めの混練時間によって練り上げて、含有空気中のエントラップトエアの消泡を促すと共に必要な含有空気量をエントレインドエアによって生成した高スランプの一次混練生コンクリートを作り、次に当該一次混練生コンクリートに二次投入セメントを添加して二次混練を行い当初設計の水セメント比になる生コンクリートを得るように計画した。
【００１１】
以上のような計画に基づき種々の実験の結果に得られた成果、即ち、上記目的を達成するための本発明に係るエントレインドエアの比率を高めたコンクリートの製造方法は、傾胴式ミキサーを用いてコンクリートを製造する製造方法において、目標スランプ値を１８ｃｍと設定して、当初の設計条件を基に示方配合によって算出されたセメント量の７０％から８５％を一次投入セメント量とし、水、細骨材、粗骨材、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤と共に一次混練時間を２４０秒から４８０秒として混練して一次混練生コンクリートを得、次に当該一次混練生コンクリートに残量セメントを添加した後、二次混練時間を６０秒として混練してコンクリートを製造することを要旨とする。
【００１２】
【作用】
本発明に係る、一次混練生コンクリートは各コンクリート配合物全量値から推定される生コンクリートのスランプに比べ、高スランプ生コンクリートであり、主に各種配合物の投入、混練によって巻込まれた粗大不定形で無膜なエントラップトエアが消泡し易い状態である。更に、実験の結果、混練時間が長いほど上記エントラップトエアの消泡は促進されるものであるが、通常設定時間の４倍ほどでほぼ消泡による低下が終息するので、上記のように一次混練の混練時間は、通常設定の混練時間の２倍〜４倍と規定する必要がある。
【００１３】
更に実験の結果、一次投入セメント量は、当初の設計条件を基に示方配合によって算出されたセメント量の８０％程度が良好なピークであり、概ね８５％を超えると一次混練生コンクリートのスランプ値が上がらずエントラップトエアが消泡し難い状態となってしまうものである。一方逆に、概ね７０％を下回ると気象条件など各種の要因も関係するものではあるが、材料分離が生ずるようになるので、上記のように、当初の設計条件を基に示方配合によって算出されたセメント量の７０％から８５％に規定する必要がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施例及び比較例について説明するものとする。
【００１５】
実施例、比較例において用いられた使用材料は次の通りである。
セメント（Ｃ）：普通ポルトランドセメント（ＪＩＳ  Ｒ  ５２１０、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１、密度３．１６、電気化学工業社製）
細骨材（Ｓ）：砕砂（ＪＩＳ  Ａ  ５００５、表乾密度２．６３、吸水率０．８８、粗粒率２．８０、いわき市門前産  管野興産社製）
粗骨材（Ｇ）：砕石（ＪＩＳ  Ａ  ５００５、表乾密度２．６６、実績率６０．０、骨材最大寸法２ｍｍ、いわき市門前産  管野興産社製）
混和剤（Ａｄ）：ＡＥ減水剤、商品名  パリックＳａ（ＪＩＳ  Ａ  ６２０４）エフ・ピー・ケー社製
混和剤（ＡＥ）：ＡＥ剤、商品名  パリックＡＥ２００（ＪＩＳ  Ａ  ６２０４）エフ・ピー・ケー社製
【００１６】
上記の使用材料により、目標スランプ値を１８ｃｍ、１５ｃｍ、８ｃｍとして、各種混練した。ここで、混和剤はコンクリートの含有空気量が４．５容量％になるように適宜調整した。
【００１７】
更に、コンクリートの混練方法については、試験用ミキサ（傾胴式・３切）を使用して、次のような一括混練と分割混練により行った。
一括混練・・・粗骨材（Ｇ）の投入、水（Ｗ）に混和剤（Ａｄ）、（ＡＥ）を溶解したものを投入、細骨材（Ｓ）１／２量投入、セメント（Ｃ）を投入、細骨材（Ｓ）１／２量投入、上記ミキサにより１８０秒混練。
分割混練・・・粗骨材（Ｇ）の投入、水（Ｗ）に混和剤（Ａｄ）、（ＡＥ）を溶解したものを投入、細骨材（Ｓ）１／２量投入、セメント一次投入分（Ｃ１＝Ｃ×８０％）投入、細骨材（Ｓ）１／２量投入、上記ミキサにより３６０秒混練、一旦ミキサを停止し、セメント二次投入分（Ｃ２＝Ｃ×２０％）投入後、上記ミキサで６０秒混練。
【００１８】
次に、上記の試験結果は表１に示す通りである。
【００１９】
【表１】
0004723101.tif 000002
【００２０】
続いて、上記表１の結果から、同じ分割混練方法においてＡＥ剤の有無による、目標スランプ値と実測空気量の関係を図１に示した。
【００２１】
【図１】
【００２２】
上記図１において、実施例１の実測空気量４．３％と比較例３の実測空気量２．５％との差である１．８％は、実施例１の混練で添加されたＡＥ剤０．１２３２Ｋｇ／ｍ３によって生成されたエントレインドエアであることが分かる。同様に、実施例２の実測空気量４．８％と比較例５の実測空気量２．８％によって、実施例２の混練で添加のＡＥ剤０．１１８０Ｋｇ／ｍ３によって生成されたエントレインドエアは２．０％、そして、実施例３の実測空気量４．７％と比較例７の実測空気量３．２％によって、実施例３の混練で添加のＡＥ剤０．０５４８Ｋｇ／ｍ３によって生成されたエントレインドエアは１．５％である。
【００２３】
更にまた、上記表１の結果から、目標スランプ値と実測スランプ値との差を表２に示すと共に、目標スランプ値に対する各試験における実測スランプ値と目標スランプ値との差を図２に示した。
【００２４】
【表２】
0004723101.tif 000003
【００２５】
【図２】
【００２６】
上記の表２及び図２の結果から、本願発明に係るコンクリートの製造方法は、従来の一括混練によるコンクリートの製造方法に比べスランプ値の向上が見受けられる。
【００２７】
一方、目標スランプ値１８ｃｍ、上記分割混練における一次混練時の混練時間を通常設定時間の１２０秒、二倍の２４０秒、三倍の３６０秒、四倍の４８０秒、五倍の６００秒とした場合の実測空気量を下記の表３に示した。
【００２８】
【表３】
0004723101.tif 000004
【００２９】
上記表３の結果から、混練時間がほぼ２４０秒までは含有空気量の内でエントラップトエアの消泡は促進され、その後当該エントラップドエアの消失が約３６０秒までにはほぼ完結して一定に近い含有空気量を示し、更に混練時間が延長され約４８０秒まで経過するとエントレインドエア分についても消泡するようになり含有空気量の低下傾向が表れ始めるものと推測されるものである。
【００３０】
また、目標スランプ値１８ｃｍ、上記分割混練におけるセメント一次投入分とセメント二次投入分の割合を、９０％対１０％、８５％対１５％、７５％対２５％、７０％対３０％、６５％対３５％とした場合の、目標スランプ値に対する目標スランプ値と実測スランプ値との差を表４に示した。
【００３１】
【表４】
0004723101.tif 000005
【００３２】
上記表４の結果からは、セメント一次投入分とセメント二次投入分の割合が約８５％対１５％までは、目標スランプ値と実測スランプ値との差が小さくワーカビリティの改善が見られないが、当該割合が８５％対１５％から７５％対２５％については、目標スランプ値と実測スランプ値との差が２〜３ｃｍであってワーカビリティの改善が見られる。更に、当該割合が６５％対３５％に至るとブリージングが生じるようになり、以上の結果から、セメント一次投入分とセメント二次投入分の割合については適用範囲を７０％対３０％から８５％対１５％とした。
【００３３】
【本発明の効果】
本発明は、上記に詳述したよう構成されていることから、以下に記載されるような効果を奏す。
【００３４】
本発明に係るエントレインドエアの比率を高めたコンクリートの製造方法によれば、一般の生コンクリート工場、コンクリート二次製品工場において、特別な機能改良剤などの添加を要せず従来の原材料により、エントレインドエアが招来する耐凍害性の向上、ワーカビリティの向上、更に生コンクリート車などによる生コンクリートの運搬工程における含有空気量の大幅な減少の防止、即ち当該運搬工程時のエントラップトエアの消失を原因とする許容範囲を下回るスランプ値の低下の防止が図られた、高品位の生コンクリートを製造できるという効果がある。
【００３５】
また、本発明に係るエントレインドエアの比率を高めたコンクリートの製造方法によれば、エントラップトエアの含有比率が低いことから、硬化コンクリート表面に生じるボイドを減少させることができるため、硬化コンクリートの美観の改善にも効果がある。
【００３６】
更に、本発明に係るエントレインドエアの比率を高めたコンクリートの製造方法によれば、上記に記述のような運搬工程におけるエントラップトエアの消失に伴う含有空気量の不側の減少といった支障がないため、生コンクリートの品質を検査・管理するために規定されているＪＩＳ  Ａ  １１２８（空気室圧力方法）による、測定値への信頼性が回復されるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】分割混練方法においてＡＥ剤の有無による、目標スランプ値と実測空気量の関係を示した図。
【図２】目標スランプ値に対する各試験における実測スランプ値と目標スランプ値との差を示した図。
【図１】
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【図２】
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