(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の混和材料（admixture material）を含むコンクリート、モルタルまたはグラウト用添加剤（additive）であって、
当該添加剤は、固体担体に吸着された液体混和材料を含むコンパクト化ユニット（compacted unit）の形態を有しており、
当該コンパクト化ユニットは、混和材料の圧縮化または破砕化を容易にするための不活性充填剤を含み、粉末またはフレーク状混和材料のコーティングを有し、そして取扱い及び貯蔵を容易にするために少なくとも６４．５１立方センチメートルの体積を有していることを特徴とする、
取扱い及び貯蔵の間の構造安定性を維持するが、セメント組成物の湿潤混練環境下で機械的撹拌時に溶解性または破砕性を有する、添加剤。
【請求項２】
コンパクト化ユニットが、結合剤を含む、請求項１記載の添加剤。
【請求項３】
コンパクト化ユニットが、気体放出剤を含む、請求項１記載の添加剤。
【請求項４】
気体放出剤が、酸および炭酸塩を含む発泡系である、請求項３記載の添加剤。
【請求項５】
コンパクト化ユニットが、耐水性材料または水不溶性材料のコーティングを有する、請求項１記載の添加剤。
【請求項６】
コンパクト化ユニットが、１〜２立方メートルのセメント組成物中へ効果的に分散するための混和材料を含む、請求項１記載の添加剤。
【請求項７】
コンパクト化ユニットが、４立方メートルのセメント組成物中へ効果的に分散するための混和材料を含む、請求項１記載の添加剤。
【請求項８】
コンパクト化ユニットが、構造的に安定したフラクションに分離できる、請求項１記載の添加剤。
【請求項９】
（ａ）固体担体に吸着された液体混和材料であって、その圧縮化または破砕化を容易にするための不活性充填剤を含むものを調製し、（ｂ）当該混和材料を、取扱い及び貯蔵を容易にするために少なくとも６４．５１立方センチメートルの体積を有し、かつ、取扱い及び貯蔵の間の構造安定性を維持するが、セメント組成物の湿潤混練環境下で機械的撹拌時に溶解性または破砕性を有するコンパクト化ユニットに圧縮し、そして（ｃ）得られたコンパクト化ユニットに対して粉末またはフレーク状混和材料のコーティングを施すことを特徴とする方法により製造される、コンクリート、モルタルまたはグラウト用添加剤。
【請求項１０】
圧縮に押出し成形と打錠の少なくともいずれかが含まれる、請求項９記載の添加剤。
【請求項１１】
（ａ）少なくとも１種のセメント組成物と液体を準備し、（ｂ）当該セメント組成物と当該液体を少なくとも部分的に混合し、（ｃ）当該少なくとも部分的に混合されたセメント組成物に対して、請求項１に記載の少なくとも１種の添加剤を加え、そして（ｄ）当該少なくとも部分的に混合されたセメント組成物と当該少なくとも１種の添加剤を混和して、当該添加剤に含まれる少なくとも１種のコンパクト化ユニットを溶解および／または破砕し、当該コンパクト化ユニットに含まれる混和材料をセメント組成物全体に実質的に分散させることを特徴とする、セメント混合物の製造方法。
【請求項１２】
（ａ）成分として、i）少なくとも１種のセメント組成物、ii）請求項１に記載の少なくとも１種の添加剤、およびiii）液体を準備し、（ｂ）成分i）、ii）およびiii）を合わせ、そして（ｃ）成分i）、ii）およびiii）を混合することにより、成分ii）に含まれる少なくとも１種のコンパクト化ユニットを溶解および／または破砕し、当該コンパクト化ユニットに含まれる混和材料を成分i）およびiii）の全体に実質的に分散させることを特徴とする、セメント混合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、混和材料およびそれらをセメント、モルタルまたはグラウト中へ導入する方法に関するものである。さらに特定すれば、本発明は、予め選ばれた量での混和材料のコンパクト化（締固め）ユニットを含む物品、および前記物品をセメント質組成物中へ導入することにより生成されるセメント質製品の特性を修飾または向上させる方法に関するものである。
発明の背景
当業界で知られているように、混和剤とは、水硬セメント、水、および骨材以外の物質であって、コンクリートまたはモルタルの成分として使用され、その混練直前または途中にバッチに添加されるものである。混和剤を使用することにより、コンクリート特性が修飾されて、特定目的または経済的にいっそう適したものとなる。
混和剤は、使用時点で混練作業を必要とする水溶性固体または粉末、またはバルク混合の場所で加えられる即使用可能な液体として市販されている。混和剤が効果的に使用されるか否かは、それらが製造および計量される際の正確さに左右される。バッチング（計量）とは、コンクリートまたはモルタルのバッチについて成分を秤量または容積測定し、それらをミキサー中に導入させることを意味する。計量中に加えられる混和剤の量は、慎重に制御されなければならない。添加される混和剤の量が不正確だと、計量されているコンクリートの特性および性能に顕著な影響が及ぼされ、混和剤を含ませる当初の目的が損なわれる場合さえあり得る。作業に要求される混和剤の量が比較的少量だけですむ場合、混和剤が固体またはたとえ液体であってもバッチに加えられる量を測定する際に正確さが特に厳しく要求される。
固体粉末混和剤は、慣用的方法により袋、箱およびドラムに包装されて、販売され、さらに慣用的方法で、混和剤は、包装を開け、コンクリート混練操作中に、コンクリートミキサーまたは類似装置中へ直接、混和剤をシャベルですくうか投げ降ろすことにより、コンクリート混合物に添加される。この労働集約的仕事は煩雑な場合が多く、特定ミキサートラック内および／または異なるトラック間では正確さを欠きやすい。従って、セメント質組成混合物全体にわたって混和剤を均一に分散または分布させるにあたり、これまでより労働集約性も低く、煩雑さも少なく、より効果的な混和剤の分散方法が望ましい。
スミスらによる米国特許第４９６１７９０号は、湿式ミキサー中で撹拌時に放出される水溶性容器に入れられた固体または粉末コンクリート混和剤を開示している。水溶性容器に入れられ予め秤量された混和剤を導入し、混合物を撹拌することにより、コンクリートは修飾される。水溶性容器または袋は、使用前まで水不溶性置き場に貯蔵される。スミスらは、粉末固体混和剤の場合、追加のはかりまたは秤量装置を常時携帯しなければならないため、作業現場で固体混和剤の必要量を秤量することが特に煩わしいと指摘している。スミスらは、固体混和剤を取扱い、予め秤量する際に人的誤差を最小限にとどめるためコンクリート混和剤用の予め測定された袋の使用を提案した。
ヴァレらによる米国特許第５２０３６２９号は、紙パッケージに入れた固体混和剤を生コンクリート中に導入し、バッチ型ミキサー中で生コンクリートを混合することにより包装材料を分解させ、生コンクリート全体に混和剤を分布させる方法を開示している。
デマースらによる米国特許第５３２０８５１号は、半流動体または流動体コンクリートおよびセメント混和剤用のゼラチンまたは蝋封入包装および分配システムについて開示している。半流動体、流動体または恐らくは固体の混和剤の封入カプセルは、機械的撹拌時および／またはセメント質組成物に曝した時に分解または破裂することが意図されたものである。以下、米国特許４９６１７９０、５２０３６２９および５３２０８５１の開示を詳細に引用して説明の一部とする。
上記特許では、自由流動している流動体、半流動体または固体混和剤を取扱い、測定し、セメント質組成物中へ導入する際に伴う問題点を克服する試みについて記載しているが、提案された解決策には依然として幾つかの不利な点が残されている。個々のパッケージ、紙袋またはカプセルは各々、個別に秤量、充填および密封されなければならない。セメント質混合物中への導入前に、容器が破れないよう注意しなければならない。早まって破裂が起きた場合、慣用的処理工程に伴う汚染および／または表面粉化問題も生じる。他方、混練されているセメント質混合物または組成物によっては、容器が、混合物中への導入時に破れ得ないか、または混合物の混練および流出停止時に破れることがあり得、混和剤がセメント質組成物間に十分に分散できない場合があり得る。この結果、セメント質製品に関して向上または修飾が意図された特性が獲得されず、また混和剤の未開封または部分分散したパッケージ付近では混和剤の濃度の点で製品が局所的に劣化することになる。
上記特許で取り組まれていない他の問題点には、慣用的コンクリート加工処理工程にとっては本質的なものではないがセメント質混合物中へ導入されている材料、例えば紙袋（ヴァレら）または可溶性袋（スミスら）または蝋カプセル（デマースら）の導入がある。また、これらの特許の場合、扱い易さについては部分的にしか取り組まれていない。例えば、デマースらの多重カプセルの場合、作業者がコンクリートミキサーへの梯子を上りながら取り付けポートへ運んだり平衡を保つのは容易なことではない。上記カプセルの貯蔵はまた、かさばりかつ量的にも不都合である。
従って、本発明の目的は、セメント質組成物中へ導入するためのコンパクト化ユニット形態をした予め選択された量のセメント混和剤品であって、自由流動性物質に伴う表面粉化および汚染問題を回避し、各用量の混和剤を入れる個別パッケージまたは容器の使用の必要性を克服するものを提供することである。このパッケージまたは容器は、目的セメント質製品とは関係の無い材料でてきており、早すぎる破断を起こしやすい。
発明の概要
本発明は、混和剤を生セメント質組成物中へ導入することによる、コンクリート、モルタルまたはグラウトの特性の修飾に関するものである。混和剤は、空気連行性混和剤、空気排除混和剤、硬化促進性混和剤、アルカリ反応性還元剤、超可塑剤、ポンピング助成剤、減水性混和剤、腐食防止剤、浸透性低減化剤、グラウト化剤、起泡剤、遅延性混和剤、付着性混和剤、着色剤、殺生物剤、繊維質、鉱物およびそれらの混合物のうちの少なくとも１つを含み得る。生セメント質組成物に混和剤を導入し、十分な時間混練することにより混和剤が生コンクリート全体に均一に分散される。
本発明は、少なくとも１種の混和材料を含むコンクリート、モルタルまたはグラウト用添加剤であって、混和剤が、取扱いおよび貯蔵中に構造の完全さを維持できる程度に十分な強度を有するが、セメント質組成混合物の湿潤混練環境内における機械的撹拌時に溶解または破片化することによりセメント質組成混合物全体に均一分散し得るほどの十分な溶解性または破砕性を有する、選択された量の混和材料のコンパクト化ユニットを含む添加剤を提供する。
好ましい態様では、混和材料は、ポルトランドセメント用の粉末またはフレーク状混和材料である。別の好ましい態様では、コンパクト化ユニットは、混和材料のコンパクト化または破砕を促進する手段として不活性充填剤を含む。さらに別の好ましい態様では、混和材料は、固体担体に吸着された液体混和材料、例えば不活性充填剤である。別の態様では、ユニットは、選択された構造的に安定したフラクションに分離できる。本発明添加剤の使用による修飾が可能なセメント質組成物の一例は、低強度制御材料（ＣＬＳＭ）である。
さらに本発明は、
ａ）選択された量の混和材料を供給し、および
ｂ）取扱いおよび貯蔵に対する構造安定性を有するが、セメント質組成混合物の湿潤混合環境内における機械的撹拌時に溶解または破片化するのに十分な溶解性または破砕性を保持しているユニットに混和材料をコンパクト化する
ことにより製造されるコンクリート、モルタルまたはグラウト用添加剤を包含する。
上記添加剤は、コンパクト化する前に予め測定された量の粉末またはフレーク混和剤に液体を加えることにより有利に製造され得る。本発明の好ましい態様では、混和材料を不活性充填剤と組み合わせてコンパクト化する。別の好ましい態様では、コンパクト化する前に液体混和剤を固体担体に吸着させる。本発明による添加剤は、鋳型成形、押し出し成形、圧縮成形、錠剤化などによりコンパクト化され得る。
本発明はまた、セメント質混合物の製造方法であって、
ａ）少なくとも１種のセメント質組成物および液体を提供し、
ｂ）セメント質組成物および液体を少なくとも部分的に混合し、
ｃ）少なくとも部分的に混合したセメント質組成物へ少なくとも１種の混和材料を導入し、
（ただし、混和材料は、取扱いおよび貯蔵中に構造の完全さを維持できるほどの十分な強度を有するが、セメント質組成混合物の湿潤混練環境内における機械的撹拌時に溶解または破片化してセメント質組成混合物全体に均一分散するほどの十分な溶解性および破砕性を有する選択された量の混和材料の少なくとも１つのコンパクト化ユニットを含む）
ｄ）少なくとも部分的に混合したセメント質組成物および少なくとも１つのコンパクト化ユニットを混合して、少なくとも１つのコンパクト化ユニットを溶解または破片化させることによりセメント質組成物全体に混和材料を実質的に分散させる
ことを含む方法を包含する。
さらに本発明は、
ａ）成分として
i）少なくとも１種のセメント質組成物
ii）少なくとも１種の混和材料および
iii）液体
（ただし、混和材料は、取扱いおよび貯蔵中に構造の完全さを維持できるほどの十分な強度を有するが、セメント質組成混合物の湿潤混練環境内における機械的撹拌時に溶解または破片化してセメント質組成混合物全体に均一分散するほどの十分な溶解性および破砕性を有する選択された量の混和材料の少なくとも１つのコンパクト化ユニットを含む）
を準備し、そして
ｂ）成分i）、ii）およびiii）を合わせ、そして
ｃ）成分を混合して少なくとも１つのコンパクト化ユニットを溶解または破片化させることにより成分i）およびiii）全体に混和材料を実質的に分散させる
ことを含む、セメント質混合物の製造方法を含む。
一般に、いずれかの順序で成分を合わせ、さらに１回またはそれ以上の混練サイクルの前、途中または後に２種またはそれ以上の成分を合わせることが可能である。
発明の詳細な記載
この明細書で使用されている混和剤の「有効量」という語は、湿潤または乾燥コンクリートにおいて所望の改良をもたらす硬化コンクリート１立方メートル当たりの材料の適量を意味する。多くの場合、複数のユニットの混和材料が、工業用コンクリートミキサー中で加工処理されているセメント質組成物に加えられる。結果として、混和剤の総量は、「累積的には」有効量ということにならなければならない。本発明によると、混和材料をコンパクト化ユニットでセメント質組成混合物に加えるとき、慣用的流出またはポンプシステムに従い加えられるのと同じ有効量の混和材料が加えられる。
この明細書で使用されている「均一な分散」または「均一な分布」の語は、混和剤が、所望の特性、すなわち空気連行性、遅延性、硬化促進性などが、開始、中間および最後のコンクリート混合物から採取された標本において観察または測定され得る状態で分布されていることを意味する。
ここで使用されている「バッチ型コンクリートミキサー」の語は、セメントおよび骨材を徹底的に混練することにより均一な塊を得、セメントペーストで全粒子を被覆するのに適したバッチミキサーを全て包含する。好ましいコンクリートミキサーは、（１）回転ドラムまたは対角軸を中心に回転する四角い箱により構成され、通常混練を改善するためのデフレクターおよびブレードを備え付けた回転式ミキサー、または（２）ミキシングを遂行する移動可能なパドルが付いた固定箱から構成されるパドルミキサーである。回転式ミキサーは本発明での使用に最も好ましい。
本発明の方法により、選択された量のフレークまたは粉末混和剤を、固体コンパクト化ユニットとして都合良く、経済的および正確に湿式ミキサー中へ添加または分配させることができる。さらに、本発明によると、下記で詳述されているように、慣用的液体混和材料を固体コンパクト化ユニットとして湿式ミキサー中へ添加または分散させることができる。
混和剤の中には生コンクリート、モルタルおよびグラウトの流動特性の修飾に使用されるものもあれば、硬化コンクリート、モルタルおよびグラウトの修飾に使用されるものもある。本発明で使用されている様々な混和剤は、次に列挙する目的のためにコンクリート、モルタルまたはグラウトで使用され得る材料である。すなわち、（１）含水量の増加を伴わないワーカビリティーの増加または同じワーカビリティーでの含水量の減少、（２）初期凝結時間の遅延または促進、（３）完成材料の沈澱の低減化もしくは阻止またはその軽微な膨張の誘発、（４）ブリージングに関する速度および／または吸収力の修正、（５）構成成分の分離の低減化、（６）浸透力および圧送性の改善、（７）スランプ喪失速度の低減化、（８）初期硬化中における放熱の遅延または低減化、（９）初期段階での強度発現速度の加速、（１０）完成材料の強度（圧縮力、張力または曲げ剛性）の増加、（１１）凍結防止塩の適用を含む大気に曝される際の過酷な条件に対する耐久性または抵抗性の増加、（１２）材料内における水の毛管流出の減少、（１３）液体に対する材料の透水性の減少、（１４）ある種の骨材成分とアルカリの反応により誘発される膨張の制御、（１５）気泡コンクリートの生成、（１６）鋼鉄補強要素へのコンクリートの接合の増強、（１７）新旧コンクリート間の接合の増強、（１８）完成材料の衝撃耐性および摩食耐性の改良、（１９）埋め込み金属の腐食阻止、（２０）着色コンクリートまたはモルタルの生成、および（２１）天然または合成繊維質の導入によるコンクリートの補強。
コンクリート混和剤は、機能によって次の通り分類される。硬化促進剤は、コンクリートの凝結および初期強度発現の促進に使用される。この機能の達成に使用され得る一般的材料には、塩化カルシウム、トリエタノールアミン、チオシアン化ナトリウム、蟻酸カルシウム、硝酸カルシウムおよび亜硝酸カルシウムがある。
凝結遅緩性または凝結遅延性混和剤は、コンクリートの凝結速度を遅緩、遅延または減速するのに使用される。それらは、初期計量時または時には水和プロセスが始まった後にコンクリート混合物に添加され得る。凝結遅緩剤を使用することにより、コンクリート凝結に対する暑い天候の硬化促進作用が相殺され、または難しい設置条件または作業現場への送達問題が生じたときにコンクリートもしくはグラウトの初期凝結が遅延され、または特別な仕上げ加工処理のために時間が与えられ、または作業日の最後に残余したコンクリートの再生が助長される。ほとんどの凝結遅緩剤はまた減水剤として作用し、コンクリート中へある程度の空気を連行するのにも使用され得る。リグノスルホン酸塩、ヒドロキシル化カルボン酸類、リグニン、ホウ砂、グルコン酸、酒石酸および他の有機酸並びにそれらの対応する塩類、ホスホネート、ある種の炭水化物およびそれらの混合物が、凝結遅緩性混和剤として使用され得る。
空気排除剤は、コンクリート混合物における空気含有率を減らすのに使用される。トリブチルホスフェート、ジブチルフタレート、オクチルアルコール、炭酸およびほう酸の水不溶性エステル、およびシリコーンが、この効果の達成に使用され得る一般的材料に含まれる。
空気連行性混和剤は、故意に微細気泡をコンクリート中へ連行するのに使用される。空気連行処理により、氷結および解凍サイクル中に湿気に曝されるコンクリートの耐久性が劇的に改善される。さらに、連行空気は、化学除氷剤により誘発される表面スケーリングに対するコンクリート耐性を大きく改善する。空気連行処理はまた、生コンクリートのワーカビリティーを高め、分離およびブリージングを削減または低減化する。これらの所望の効果の達成に使用される材料は、樹脂の塩類、（ヴィンゾール樹脂）、若干の合成デタージェント、スルホン酸リグニンの塩類、石油酸の塩類、タンパク質物質の塩類、脂肪および樹脂酸およびそれらの塩類、アルキルベンゼンスルホネート、およびスルホン化炭化水素の塩類から選択され得る。
アルカリ反応性還元剤は、これらの還元剤のアルカリ−骨材膨張を低減化させ得、ポゾラン類（フライアッシュ、シリカフューム）、溶鉱炉スラグ、リチウムおよびバリウムの塩類、および他の空気連行剤も特に有効である。
付着性混和剤は、普通ポルトランドセメント混合物に添加されることにより、新旧コンクリート間の付着強度を高めるもので、有機材料、例えば生ゴム、ポリビニルクロリド、ポリビニルアセテート、アクリル樹脂、スチレンブタジエンコポリマーおよび他の粉末ポリマーが含まれる。
減水性混和剤は、ある種のスランプのコンクリートを製造するのに必要とされる混合水の量を減らすか、水およびセメントの比率を滅らすか、またはスランプを増やすのに使用される。典型的には、減水剤は、コンクリート混合物の含水率を約５％〜１０％低減化させる。
超可塑剤は、高性能減水剤または減水性混和剤である。それらをコンクリートに添加することによって、高度スランプ流動性コンクリートが生成され、すなわち水−セメント比が減少する。これらの混和剤により、モルタルまたはコンクリートにおける過度の凝結遅延または空気連行を誘発することなく大量の減水または多大な流動性がもたらされる。超可塑剤として使用され得る材料には、スルホン化メラミンホルムアルデヒド縮合物、スルホン化ナフタレンホルムアルデヒド縮合物、ある種の有機酸、リグノスルホネート類および／またはそれらの混合物がある。
天然および合成混和剤は、美観上および安全上の理由によりコンクリートの着色に使用される。これらの着色性混和剤は、通常顔料により構成され、カーボンブラック、酸化鉄、フタロシアニン、アンバー、酸化クロム、酸化チタンおよびコバルトブルーが含まれる。
コンクリートにおける腐食防止剤は、高度アルカリ性であるため埋め込まれた補強用鋼鉄を腐食から保護するのに有用である。コンクリートは高度アルカリ性であるため、不動の非腐食性保護酸化膜を鋼鉄上に形成させる。しかしながら、炭酸塩化または凍結防止剤または海水からの塩素イオンの存在により、膜が破壊または貫通され、その結果腐食が誘発され得る。腐食防止性混和剤は、この腐食反応を化学的に阻止する。腐食阻止に最も常用される材料は、硝酸カルシウム、硝酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、ある種のホスフェートまたはフルオロシリケート、フルオロアルミネート、アミン類および関連化学物質である。
防湿性混和剤は、低いセメント含有率、高い水−セメント比または骨材における微粉の欠乏を伴うコンクリートの透水性を低下させる。これらの混和剤は、乾燥コンクリートへの湿気の浸透を遅らせ、ある種の石鹸、ステアレートおよび石油製品を含む。
グラウト化剤、例えば空気連行性混和剤、硬化促進剤、凝結遅緩剤並びに非収縮およびワーカビリティー改良剤は、グラウト特性を調節して、特定の適用に関する所望の結果を達成させる。例えば、ポルトランドセメントグラウトは、多様な異なる目的に使用され、基礎を安定化させ、機械基部を設置し、コンクリート工事におけるクラックおよび接合部を塞ぎ、油井を接着し、石造りの壁のコアを充填し、圧縮応力を与える腱およびアンカーボルトをグラウト仕上げし、および予め置いた骨材コンクリートにおける隙間を埋めるのに各々異なる薬剤を必要とし得る。
起泡剤または起泡性薬剤は、コンクリートおよびグラウトに非常に少量で添加された場合、硬化前に軽微な膨張を誘発することもある。膨張量は、使用される起泡性材料の量および生混合物の温度により異なる。アルミニウム粉末、樹脂石鹸および植物性または動物性にかわ、サポニンまたは加水分解タンパク質が、起泡剤として使用され得る。
透水性低下剤の使用により、加圧下で水がコンクリートを透過する速度が低減化される。シリカフューム、フライアッシュ、グラウンドスラグ、天然ポゾラン、減水剤およびラテックスを使用することにより、コンクリートの透水性が低減化され得る。ポゾランは珪質または珪質および明ばん物質であり、本来はセメント的価値を殆どまたは全くもたないものである。しかしながら、微細分割形態で湿気の存在下では、ポゾランは通常温度で化学的に水酸化カルシウムと反応することにより、セメント特性を有する化合物を生成する。
ポンピング促進剤をコンクリート混合物に添加すると、圧送性が改善される。これらの混和剤は、流動コンクリートを増粘する、すなわち、その粘稠性を高めることにより、ペーストの脱水性を低下させ、その間それはポンプからの加圧下におかれる。コンクリート中ポンピング促進剤として使用される材料には、有機および合成ポリマー、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）または分散剤と混合したＨＥＣ、有機凝集剤、パラフィンの有機エマルジョン、コールタール、アスファルト、アクリル樹脂、ベントナイトおよび発熱性シリカ、天然ポゾラン、フライアッシュおよび消石灰がある。
硬化コンクリート上または中における細菌および真菌の生長は、殺真菌剤、殺菌剤および殺虫剤混合物の使用を通して部分制御され得る。これらの目的に最も有効な材料は、ポリハロゲン化フェノール類、ジアルドリンエマルジョンおよび銅化合物である。
誤った混合比率またはある種の骨材特性、例えば粒子形状および不適当な粒度が原因で、たまに生コンクリートがざらつくことも有り得る。これらの条件下において、滑沢剤と同様に作用する連行空気は、操業性改良剤として使用され得る。他の操業性改良剤は、減水剤およびある種の微細分割混和剤である。
微細分割鉱物混和剤は、混練工程前または途中にコンクリートに加えられる粉末または微粉形態の物質であって、ポルトランドセメントコンクリートの塑性または硬化特性の幾つかを改良または変更するものである。当業界で使用されているポルトランドセメントとは、クリンカーの微粉化により製造される水硬セメントであって、本質的に水硬性珪酸カルシウムにより構成され、全て通常ＡＳＴＭ型、I、II、III、IVまたはVを伴う地中間添加物として１種またはそれ以上の硫酸カルシウム形態を含有するものである。微細分割鉱物混和剤は、それらの化学または物理特性に従い結合材、ポゾラン類、ポゾラン性および結合材、並びに名目的な不活性物質として分類され得る。結合材は、単独で水硬性セメント特性を有し、水の存在下で凝結および硬化する材料である。結合材には、粉末高炉スラグ、天然セメント、水硬性消石灰およびこれらおよび他の材料の組み合わせが含まれる。上記で検討されているところによると、ポゾランは、セメント的価値を殆どまたは全くもたないが、水の存在下および微細分割形態では、ポルトランドセメントの水和により放出される水酸化カルシウムと化学的に反応してセメント特性をもつ物質を生成する珪質またはアルミノ珪酸性物質である。珪藻土、オパール様チャート、粘土、頁岩、フライアッシュ、シリカフューム、凝灰岩および軽石は、公知ポゾラン類に含まれる。ある種の粉末高炉スラグおよび高カルシウムフライアッシュは、ポゾランおよびセメントの両特性を有する。通常、不活性物質には、微細分割粗石英、苦灰石、石灰岩、大理石、花崗岩なども含まれ得る。
建築分野においては、何年にもわたって多くのコンクリート強化方法が開発されてきた。一現行法では、繊維質を生コンクリート混合物全体に分布させる。硬化すると、このコンクリートは繊維質補強コンクリートと称される。繊維は、ジルコニウム材料、鋼鉄、ガラス繊維または合成材料、例えばポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレン、ポリエステル、レーヨン、高強度アラミド（すなわち、ケブラー（商標））またはそれらの混合物から生成され得る。本発明の好ましい繊維質は、合成繊維である。
２種またはそれ以上の混和剤の混合物もまた、本発明に包含される。
本発明は、コンクリート、モルタルまたはグラウト用の液体または固体、例えば粉末またはフレーク混和剤をセメント質組成物に導入する手段を提供する。セメント質組成物は、コンクリート、モルタルまたはグラウト製造用セメント組成物を含み得るが、好ましくは水硬セメントであり、最も好ましくはポルトランドセメントである。
セメント質組成混合物を形成するための他の可能な成分には、骨材、砂、ポゾラン類、フライアッシュ、繊維、プラスチックなどがある。液体、主として水は、セメント質組成混合物の一成分である。
本発明の一態様によると、混和剤は、一般的には円筒形またはレンガ形状ユニットに圧縮または他の方法で加圧成形された粉末またはフレーク材料を含む。ユニットの特定形状は厳密ではないが、貯蔵要件を最適化するために最小用量で包装され得る形状を有するのが有利である。上記の有利な一形状は、立方体または方形多角形である。
「乾燥」しすぎて構造的に安定したコンパクトを形成し得ない混和材料の場合、液体、例えば（ポリ）エチレングリコールまたは（ポリ）プロピレングリコール、液体結合剤、および／または好ましくは水を、予め測定された量の粉末またはフレーク混和剤に加えるのが望ましいことがある。その量は、混和材料を加圧下で湿らせ、すなわち付着力を与えるのに十分ではあるが、湿潤セメント質組成混合物環境中へ導入する前に混和材料を溶解したりコンパクト化ユニットを破片化してしまうことのない程度である。混和材料の構造安定性を維持するための一手段である適当な結合剤には、セルロース、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびエチルセルロース、前ゼラチン化澱粉を含む澱粉類、デキストリン、マルトデキストリン、天然ゴム類、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、（ポリ）エチレングリコール、（ポリ）プロピレン、粘土、例えばベントナイト、糖類、例えば液体グルコース、ゼラチン、グアールガム、アラビアゴム、アルギン酸、アルギン酸塩、例えばアルギン酸ナトリウム、珪酸アルミニウムマグネシウム、架橋ポリアクリレート、例えばカーボマー、ポリビニルピロリドン、例えばポビドン、およびゼインがあるが、これらに限定されるわけではない。
コンパクト化するために混和材料へ不活性充填剤を添加することが好ましく、それにより、i）物理的取扱いおよび貯蔵に関して個々のユニットを構造上物理的に安定したものにし、および／またはii）機械的に混合または撹拌されている（湿潤）セメント質組成混合物（例、セメント、骨材、水など）に加えられたときユニットの溶解および／または破片化による急速な破壊を促す。これらの特性は、不活性充填剤の付加パーセンテージおよび締固め圧のバランスをとることにより獲得され、所望の物理的完全さおよび安定性、並びに所望の溶解性、破砕性または破片化性を有する混和材料ユニットが与えられる。従って、充填剤は、混和材料の構造安定性を維持するための手段並びに溶解および破片化を促すための手段として含まれる。
適当な充填剤の例には、シリカサンド、シリカフューム、他の天然または合成シリカ基剤物質、ミクロ−セルＥシリカ（セライト・コーポレイテッド）、シリケート、アルミノ珪酸カルシウム、アルミノシリケート、粘土、アルミナ、アランダムアルミノ珪酸塩（ノートン）、ゼオライト、セラミック球体、フライアッシュ、炭酸カルシウム（石灰石粉末）、微細分割または粉末プラスチック、硫酸カルシウム、圧縮性糖、精製糖、デキストレート、デキストリン、デキストロース、二塩基性燐酸カルシウム２水和物、硬化植物油、カオリン、乳糖、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、マルトデキストリン、マンニトール、セルロース、ポリメタクリレート、塩化カリウム、粉末セルロース、澱粉、タルクおよび三塩基性燐酸カルシウムが含まれる。
粉末またはフレーク固体材料の公知締固め方法を用いることにより、コンパクト化混和材料ユニットが製造され得る。前記方法の例としては、混和材料の押し出し成形、プレス加工、打出しまたは錠剤化、および鋳造、例えば結合剤または充填剤を添加または添加せずに、溶解させて成形鋳型に注入することによる方法がある。後記の成形技術は、結合剤の存在下ではあるが、コンパクト化せずに使用されることにより、ユニット化混和剤製品が製造され得る。
固まるのを防ぐため、ケーキング防止剤が使用され得る。適当な材料には、フュームシリカ、コロイド状二酸化珪素、三珪酸マグネシウム、タルク、三塩基性燐酸カルシウム、二塩基性燐酸カルシウム２水和物およびベントナイトが含まれるが、これらに限定されるわけではない。
滑剤もまた、本発明のコンパクト化ユニットの形成に有用であり得る。適当な材料には、コロイド状二酸化珪素、三珪酸マグネシウム、粉末セルロース、澱粉、タルクおよび三塩基性燐酸カルシウムがあるが、これらに限定されるわけではない。
コンパクト化ユニットの形成には、滑沢剤の使用が望まれ得る。適当な滑沢剤には、ステアリン酸カルシウム、グリセリンモノステアレート、硬化ひまし油、軽鉱油、硬化植物油、ステアリン酸マグネシウム、鉱油、ポリエチレングリコール、安息香酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ステアリルフマル酸ナトリウム、ステアリン酸、タルクおよびステアリン酸亜鉛があるが、これらに限定されるわけではない。
本発明のコンパクト化混和材料の崩壊を促進するのが望ましい場合、コンパクト化する前に崩壊剤が混和剤に添加され得る。大まかには、有用であり得る２タイプの崩壊剤が存在する。すなわち、
i）水と接触すると膨張する物質−水との接触時にこれらの物質が膨張すると、コンパクト化ユニットに対するストレスが生じることによって、その崩壊が助長される。
ii）適当なｐＨで水と接触すると気体を発生する物質、すなわち気体放出剤−気体放出により、コンパクト化ユニットの崩壊が促進される。
セメント質混合物に悪影響を及ぼさない限り、水と接触したとき膨張する物質であれば全て使用され得る。適当な物質には、アルギン酸およびその塩類、例えばアルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースカルシウムまたはナトリウム、コロイド状二酸化珪素、クロスカーメロースナトリウム、グアールガム、珪酸アルミニウムマグネシウム、メチルセルロース、微晶性セルロース、澱粉、ベントナイトおよび超吸収性ポリマー、例えば架橋ポリ（ビニルピロリドン）、例えばクロスポビドン、架橋ポリアクリル酸またはポリアクリレート、無水マレイン酸コポリマー、セルロース性ポリマー、ポリビニルアルコールおよび類似物質があるが、これらに限定されるわけではない。
適当な気体放出剤には、酸素放出剤、例えば過酸化水素、過酸化ナトリウム、有機過酸化物、過ほう素酸ナトリウム１水和物および過炭酸ナトリウム、水素放出剤、例えば水素化ほう素ナトリウム、アルミニウム粉末、水素化アルミニウムリチウムおよび水素化カルシウム、および、発泡性系、例えば酸および炭酸塩間の反応産物として二酸化炭素を放出するものがある。酸供給源として有用な物質には、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、アジピン酸、こはく酸、酸無水物、例えば燐酸二水素ナトリウム、ピロ燐酸二水素二ナトリウムおよび重亜硫酸ナトリウムがあるが、これらに限定はされない。炭酸供給源としては、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、炭酸カリウム、セスキ炭酸ナトリウムおよびグリシン炭酸ナトリウムがあるが、これらに限定はされない。
本発明の別の態様では、液体混和材料を担体に吸着させることにより、液体混和材料を固体コンパクト化ユニットに加工処理する。担体は、有利には上記の不活性充填剤であり得る。担体を液体混和材料により接触させ、混和剤含有担体をコンパクト化する前に、例えば風乾により好ましくは少なくとも部分的に乾燥する。
本発明のさらに別の態様において、可溶性固体混和材料を適当な液体溶媒、例えば水に溶かし、生成した溶液を担体と接触させ、混和剤含有担体をコンパクト化する前に、好ましくは少なくとも部分的に乾燥することにより、溶液を担体に含浸または吸着させる。担体は、有利には上記の不活性充填剤であり得る。同様に、不溶性固体混和剤を液体中でスラリー化し、担体をスラリーと接触させて、コンパクト化前に被覆担体を形成させる。
本発明によると、混和材料ユニットを一定の大きさに製造することにより、予め測定された有効混和材料の選択量が所望または標準化容量のセメント質組成混合物に送達される。混和剤は、中央バッチプラントのバッチ型コンクリートミキサーでセメント質混合物に添加され得るが、ここで慣用的混和材料の場合は秤量、測定および注入しなければならず、本発明を有利に利用した場合には、作業現場でバッチ型コンクリートミキサートラックまたはレディーミックストラックに直接添加され得る。慣用的混和材料とは異なり、作業現場で混和材料のコンパクト化ユニットを加える場合、秤量および注入は必要とはされないため、ダスティング、こぼれおよび汚染は回避される。
所定用量のセメント質組成混合物に関する複合ユニットの使用も、本発明の範囲内に含まれる。さらに、混和材料を、例えばコンパクトユニットなどの目打ちを付すことによって分離できるユニットにコンパクト化したり、小容量のセメント質組成混合物に関して上質の構造上安定性のあるフラクションを供給したり、または最初の導入から時間が経過し、所望の効果が減少するために必要とされ得る混和剤の補足用量を供給するのも本発明の範囲内に含まれる。
この利点は、スミスら、ヴァレら、特にデマースらにより報告されたパッケージ化混和剤では得られないものであって、これらの場合、パッケージが壊れることにより、未使用固体または液体混和剤がこぼれ、潜在的に汚染が誘発される。
実際的に考える場合、箱または他の容器１個当たりのユニットに関して最も効率よくユニットをパッキングするためには、ユニットの大きさは小さいのが好ましい。作業現場で取扱い得るためには小さなサイズが好ましく、例えば、幾つかの小型ユニットであれば、作業者のポケットに入れられたまま運ばれ得、作業者は梯子でバッチ型コンクリートミキサー（トラック）へ上りユニット（複数も可）をミキサー中に送達させることができる。ユニットの好ましい大きさは、１ユニットにつき少なくとも１〜２立方メートルのセメント質組成混合物に関して活性混和材料を送達するのに十分なものである。分離可能なユニットを使用する場合、それは、有利には少なくとも４立方メートルのセメント質組成混合物に関して十分な活性混和材料を供給できる大きさに成形され、２個またはそれ以上の上質の構造的に安定したフラクションに分離され得る。
作業現場での混和剤導入が望ましい一例として、低強度制御材料（ＣＬＳＭ）の場合、レディーミックストラックにおけるセメント質組成混合物の出発バッチは、典型的には４〜６立方メートルであり得る。空気連行性混和剤を混合物に添加するとき、それは、２０−３５％空気発生を伴い、体積にして８〜１０立方メートルに膨張する。中央バッチプラントでの添加が要求される場合、十分な容量を空気と共にトラックにより作業現場へ輸送することが必要とされる。本発明によって、さらに小さい容量でも輸送され得、空気連行に起因する体積膨張は作業現場で達成され、扱いにくい混和剤測定および分配装置を現場から現場へ輸送する必要がない。
扱い易くかつ貯蔵可能にするため、混和材料コンパクト化ユニットはある程度耐湿性を有するべきである。かかる耐湿性は、コンパクト化ユニットの形成における結合剤の使用により付与され得、湿潤セメント質組成混合物においてユニットが経験するｐＨ、すなわちｐＨ１１およびそれ以上で分解するものが好ましい。コンパクト化ユニットを実質的水不含有環境で貯蔵しなければならない状況の場合、ユニットは個々にではあるが、好ましくは全部で、密封可能なプラスチック袋、例えばジップ-ロックバッグに入れて貯蔵され得る。しかしながら、水不溶性容器であれば全て、それが不透水性であって、水分解性でなければ、上記貯蔵に適している。
本発明の一態様では、コンパクト化ユニットを少なくとも部分的に水不溶性である物質でコーティングする。実質的に水不溶性の物質、例えばセルロース、粘土、部分加水分解澱粉、ラテックス、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリウレタンなどでコーティングすると、湿潤環境におけるコンパクト化ユニットの貯蔵能力が高められ、または他の方法でハイドロスコープ的混和材料が保護される。しかしながら、上記の水不溶性コーティングは、セメント質組成物の高ｐＨの撹拌混合環境において崩壊または溶解できなければならず、好ましくは薄く、約１−１０ミル程度である。また、この物質は、最終生成物に望ましい特性にとって有害なものであってはならない。コーティングは、コンパクト化ユニットを保護、および／または不利な物質から使用者を保護するように選択され得る。
セメント質混合物は、本発明によると、少なくとも１種のセメント質組成物、例えば水硬セメントおよび好ましくはポルトランドセメント、および液体、例えば水を準備し、セメント質組成物および液体を少なくとも部分的に混合し、少なくとも１つの混和材料コンパクト化ユニットを少なくとも部分的に混合したセメント質組成物中へ導入し、生成したものを合わせて混合し、ユニットを溶解および／または破片化することによって混和材料をセメント質組成物全体に分散させることにより製造され得る。他の物質、例えば骨材、砂、繊維質補強剤などを含む上記成分も適当な時点で混合物に添加され得る。
別の態様において、成分i）少なくとも１種のセメント質組成物、ii）少なくとも１つの混和材料コンパクト化ユニット、およびiii）液体を、混合サイクルの前、途中または後に合わせた後、混合してコンパクト化ユニットを溶解および／または破片化し、および／または他の成分全体に混和材料を実質的に分散させることにより、セメント質組成混合物が形成され得る。
実施例
取扱いおよび貯蔵に関する構造的完全さを有するが、機械的撹拌または混合時に溶解および／または破片化するだけの溶解性または破砕性を保持している混和材料の強力なコンパクト化ユニットを混和材料から製造することにより、本発明を立証した。
実施例Ａ
混和材料、線形ドデシルベンゼンスルホネート（ウィトコネートＬＸ、ニューヨーク、ニューヨークのウィトコ・ケミカルから入手）を、ブレイン・セルおよびプランジャーを用いて物理的ユニットにコンパクト化した。３．０グラムのドデシルベンゼンスルホネートを、重い指圧を用いてセルでコンパクト化した。材料を丈夫な小型シリンダーでコンパクト化した。
実施例Ｂ
不活性充填剤を添加および添加せずに、いくつかの物質を用いて混和材料粉末のコンパクト化を評価した。混和剤粉末および充填剤（ある場合）を予め混合した後、閉鎖容器中で激しくゆすることによりコンパクト化した。コンパクト化プロセスでは、ブレイン・セルおよび針入度計を使用して、既知圧縮荷重を適用した。ブレイン・セルを粉末で満たして軽くたたき、材料を固めた。プランジャーを挿入し、針入度計において２番ピンを用いて荷重を適用した。プランジャー直径は１．２６ｃｍであり、３．１７ｃｍ3の表面積を有するコンパクト化ユニットまたはペレットが得られた。
この明細書全体に記載されている針入度計圧縮荷重は、下表Ａに従いメガ・パスカル（ＭＰａ）で表されている。
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表１は、この方法に従い試験される混和材料について記載しており、コンパクト化前の物理形態、大まかな重量、使用されるコンパクト化圧、使用される充填剤レベル（あるとすれば）、および生成されるペレットの特徴が含まれる。実施例Ｂ−２〜Ｂ−４の混和材料は、ステパン・ケミカル・カンパニー（ノースフィールド、イリノイ）から入手された。
実施例Ｃ
セメント質混合物０．７６５立方メートルにつき９０グラムのα−オレフィンスルホネート粉末（バイオ-タージ ＡＳ−９０Ｂ）を導入するために必要とされるコンパクト化ペレットの大きさについて評価した。コンパクト化ペレットは実施例Ｂ−２の方法に従い製造されたが、ただし、ペレットは８１．７Ｋｇの圧力に圧縮された。大体の重量３グラムの混和材料からは、直径１．２６ｃｍ長さ２．０６ｃｍ、または２．５８立方センチメートルのペレットが形成された。コンパクト化密度は１立方センチメートルにつき１．１６３グラムであった。直径２．５４ｃｍを有する９０グラムのコンパクト化ユニットの場合、７７．３８６立方センチメートルが必要とされる。６．２１ＭＰａ（針入度計−８１．７Ｋｇ）より大きいコンパクト化圧での直径２．５４ｃｍ円筒形ユニットは、１５．２７ｃｍの高さを有するユニットを必要とすることが見積もられた。
代表的混和材料、バイオ-タージＡＳ９０Ｂα−オレフィンスルホネート粉末に関するコンパクト化ユニットの大きさ要件の試験を、微細シリカサンド充填剤の存在または非存在下、様々なコンパクト化荷重、有効重量必要条件および円筒形ユニット直径で行った。これらは、得られたコンパクト化混和材料ユニットに関して示された有効重量および円筒形直径について要求される円筒形コンパクト化ユニットの高さと共に表IIに報告されている。
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例証するために特定の一混和材料に関するコンパクト化ユニットの大きさを含めるが、他の混和材料のコンパクト化ユニットの大きさはこれらの大きさに限定されるわけではない。コンパクト化ユニットの大きさに関する厳密な制約は、所定量のセメント質組成混合物に所望の特性を付与するのに必要とされる活性物質の用量、構造安定性および溶解性／破片化性を付与するのに要望される不活性充填剤の量、並びに安定性はあるが可溶性／破砕性のコンパクトを製造するのに有用なコンパクト化圧力の範囲だけである。
実施例Ｄ
低強度制御材料（ＣＬＳＭ）として知られている高度空気含有レディーミックスモルタルを生成する混和剤液体、粉末およびコンパクト化粉末ユニット試料の用量応答を評価した。セメント質組成混合物は、高フライアッシュ含有量を用いて製造され、混和材料は、下記で検討されている通り、活性について補正された均等用量８８．７ｍＬおよび１７７．４ｍＬで製造された。さらに、コンクリート混合物中で液体および粉末混和材料を用いる有効混合時間は、５分および８分で評価された。１２および１７分の混合時間で、ペレットを破片化および溶解させ得るコンパクト化またはペレット化混和材料を評価した。
表IIIに関して述べると、これを立証するために、同定された混和材料組成物を使用した。表IIIは、混和材料の活性パーセント、並びに市販の液体混和材料（コカミドＤＥＡ）８８．７ｍＬおよび１７７．４ｍＬに各々相当する量を供給するのに必要な調整グラム量を示す。また、８８．７ｍＬおよび１７７．４ｍＬの上記比較混和材料に相当する、セメント４５．４Ｋｇ当たりの活性パーセント、および１立方メートル当たりのグラム数並びに７９．４Ｋｇバッチ当たりの活性グラム数を含む、混合案で使用される物質用量についても記載する。
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表IVは、実施例Ｄによる試験に使用されるセメント質組成混合物案について記載したもので、成分、１立方メートル当たりのキログラム量、体積および重量パーセント並びに７９．４Ｋｇバッチにおける量およびその対応容量が記載されている。
実施例Ｄ−５では、粉末および不活性充填剤を含むペレットの大きさを、２ペレットが上記８８．７ｍＬ均等物と同じ用量を送達する程度にし、８１．７Ｋｇ（針入度計）にコンパクト化されるように、実施例Ｄ−２の混和材料のコンパクト化ペレットを製造した。２．９２グラムのα−オレフィンスルホネートおよび．５８グラムのシリカ細粉が試験に使用された。
セメント質組成混合材料は全て１分間バッチ混練され、各混練は同じ含水量により行われた。次に、液体、粉末およびコンパクト化混和材料を添加し、さらに４分間（コンパクト化ユニットの場合さらに１１分間）混練し、試験した。収率について調節はしなかった。次いで、混和剤含有混合物をさらに３分間（コンパクト化ユニットの場合５分間）混練し、空気連行性について試験した。試験および試験結果を表Vに列挙する。これおよび下記実施例における空気パーセントを、ＡＳＴＭ Ｃ２３１型Ｂ圧力計により測定した。
これらの試験は、混和材料のコンパクト化ユニットが液体および粉末混和剤と均等の特性を与え得ることを立証している。実施例Ｄ−５では、使用された特定充填剤、シリカ粉が微細すぎ、６．２１ＭＰａを越えるコンパクト化圧が高すぎると、同等の混合時間で均等内容の成果を達成できないことが測定された。その後、充填剤タイプおよびコンパクト化圧を調節すると、硬度が低いため、より容易に破片化および溶解するコンパクト化ユニットが製造され、セメント質組成混合物にとって必要な混合時間が低減化されることが示された。
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比較点として、実施例Ｄ１およびＤ３の液体混和材料を、米国特許第５３２０８５１号に開示されている通りカプセル中のセメント質組成混合物中へ慣用法により送達させる。上記試験のため、外部カプセルを用いないで、混和材料を混合物へ直接送達させた。実施例Ｄ１およびＤ３の場合にカプセルが混和剤の送達に使用された場合も、カプセルを破壊し混和剤を分散させるのに追加の混合時間が必要とされた。
実施例Ｅ
８８．７ｍＬのコカミドＤＥＡに相当する１ユニット空気連行混和剤用量を、アッシュグローブＩ型セメントを含む低強度制御材料（ＣＬＳＭ）混合物に添加した。混和剤は下記の通りである。
Ｅ−１  バイオ-タージＡＳ−９０Ｂ α−オレフィンスルホネート粉末。
Ｅ−２  ２．１４ＭＰａで３０重量％シリカサンド充填剤を含むＥ−１コンパクト化粉末。
Ｅ−３  コカミドＤＥＡ液体表面活性剤（カプセルから除去）。
各混合物について混合水含有量は一定に保持され、各混和材料は１分後湿潤混合物に添加された。ＡＳＴＭ Ｃ２３１タイプＢ圧力計および重量測定法により空気含有量を測定し、５および８分の混合後にスランプを測定した。試験結果を表VIに示す。
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Ｅ−３は、これらの試験条件下で、締固めＥ−２ほど混合しなくても空気量を達成したが、混合物へ直接添加されるという点でＥ−３は有利な傾向を有していた。これによって、空気発生に要する時間から粘調性界面活性剤のカプセル破壊および漸進的放出が除かれた。
粉末表面活性剤Ｅ−１は、同量の混合について液体よりも高い空気含有値を達成した。従って、連続混合すると、コンパクト化ユニットＥ−２はＥ−１により発生される値と少なくとも均等の空気含有値を生じ、すなわちＥ−３に関する値を越えるものと予測される。
実施例Ｆ
粉末およびコンパクト化形態の空気連行混和剤を含むセメント質組成混合物に対する混合時間の影響を検討した。全般的混合案は、下記の通りであった。
成    分 Ｋｇ／ｍ3
セメント                  １７８
砂                      １３２４
水                        １８４
混和剤                  （８８．７ｍＬ均等量）
１分で混和剤を湿潤混合物に添加した。５分め、次いで３分間隔で試験を行った。混和剤バイオ-タージＡＳ９０Ｂアルファ-オレフィンスルホネートを下記要領で製造した。
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試験結果は表VIIに列挙されており、空気発生パーセント（重量によって測定）は、低および中程度コンパクト化ユニット対粉末につき混合時間に対して示されている。混合時間を３分増すだけで、低圧コンパクト化混和剤が均等量の粉末と同様の空気発生レベルに到達したことがわかる。
実施例Ｇ
試験を実施することにより、混和剤処理セメント質組成混合物に存在する空気の量を経時的に測定した。実施例Ｆの混和剤表面活性剤は、粉末およびコンパクト化ユニットとして下記セメント質組成混合物に均等用量で添加された。コンパクト化ユニットは、２７．２２Ｋｇ針入度計圧力（２．１４ＭＰａ）で３０％シリカサンドにより製造された。全般的混合案は下記の通りであった。
成    分 Ｋｇ／ｍ3
セメント                  １７８
砂                      １３２４
水                        １８４
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試験されたこれらの混合物については、水含有量パーセントを一定に保った。１分目に混和剤を湿潤混合物に加えた。混合物を一定混練速度で５および８分目に、次に緩慢な混練速度で１５分間隔で試験すると、ある一定期間にわたりバッチ型コンクリートミキサートラックにおける空気喪失が立証された。試験結果は、低圧充填剤含有コンパクト化ユニットが、粉末空気連行混和材料の場合と実質的に同じセメント質混合物での空気含有量に到達したことを示している。
上記の空気連行性実施例に関していえば、セメント質組成混合物への追加成分、すなわちフライアッシュおよび／または砂は、各実施例内で同じタイプおよび粒度を有していた。フライアッシュの存在、タイプおよび品質は、空気発生および喪失、凝固時間、および圧縮強度に影響を及ぼし得ることに留意すべきである。砂の粒度はまた、空気含有量および水需要に影響し、凝固時間および圧縮強度による効率に影響を与え得る。
実施例Ｈ
実施例Ｆの空気連行混和剤粉末のコンパクト化ユニットを製造して、試料の完全溶解に要する時間に対する充填剤レベルおよびコンパクト化荷重の影響を評価した。３つのコンパクト化荷重および３つの充填剤レベルを下記に示す。３００ｍＬの２１℃生水を含むビーカーにユニット試料を入れ、低速で機械的に撹拌した。マルチプルポジション磁気撹拌プレートの使用により、同一条件下で同時に５試料の評価ができた。試料の全体的溶解に要する時間を記録した。この試験における水量に溶解する混和剤の量は、実際のＣＬＳＭ混合条件下の場合より実質的に多く（２．４６ｇ／３００ｍＬ対９０．０ｇ／１３６Ｋｇ）、この試験では溶解性の相対比較が提供されるに過ぎないことに注意すべきである。それは、セメント質組成混合物をペレット上で砕き、その分解を促進するために、混合物中に存在するところの砂または骨材が試験中には存在しなかったためである。すなわち、時間は、現場で経験されるよりも長い。
締固め荷重（針入度計） 充填剤レベル（重量％）
非常に低い針入度18.1Kg（1.42MPa）             なし
低い針入度27.2Kg（2.14MPa）                   ２０％
中程度の針入度36.3（2.87MPa）                 ４０％
締固め荷重が増加すると、充填剤を含まない試料の溶解時間も増加する。非常に低い締固め荷重の場合、充填剤を添加しても溶解時間に対する影響は殆どなかった。締固め荷重が低いか中程度の場合、２０％充填剤を添加すると、溶解時間に顕著な影響があった。これらの締固め荷重の場合、４０％充填剤を加えても、溶解時間の低減化に関して２０％の場合を凌ぐ点は見いだされなかった。
実施例Ｉ
実施例Ｆの混和材料のコンパクト化円筒形ユニットを製造し、様々な貯蔵条件下でのそれらの物理的安定性を評価した。ウィール-パックまたはジップロックのプラスチックバッグに多数の試料を入れることにより、実際の貯蔵状態に密接な刺激を与える外部包装からある程度保護した。
低度（２．１４ＭＰａ）、中程度（２．８５ＭＰａ）および高度（３．５６ＭＰａ）という３つの圧縮荷重レベルを用いてユニットを締固めた。試料は全て、２０重量％の不活性充填剤を含有していた。この混和材料のコンパクト化シリンダーは、ろうそくまたはクレヨンの手触りまたは「感触」を有していた。
評価された貯蔵条件は、２１℃、３２℃、４９℃および多湿（湿度１００％）室内での２１℃であった。物理条件を経時的にモニターし、具体的にはある種の特性、例えば軟化性、感触（粘着性）、融合性（バッグ中における試料の膠着）および全般的分解を評価した。全「乾燥」温度条件の場合、４２日後、コンパクト化ユニットは、軟化性または融合性、良い感触（非粘着性）および分解を全く呈しなかった。多湿室内試験の結果を下記に列挙する。
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本発明による混和材料のコンパクト化ユニットのさらなる利点は、液体または半液体混和材料の低温で凍結、スラッシュまたは分離しようとする傾向が回避されることである。上記で述べたところによると、本発明による混和剤のコンパクト化ユニットを使用すると、粉末混和材料に伴う作業現場ダスティング問題が克服され、液体または固体遊離流動性混和材料に用いられる作業現場でのかさ高な測定分配装置の使用が回避され、慣用的混和材料に伴う流出懸念が克服される。
すなわち、本発明の目的にかなうことが立証されている。上記で列挙されている例は、説明を目的とするものにすぎず、本発明がそれらに限定されるわけではない。他の混和剤、充填剤、セメント質組成物なども本発明に従って使用され得ること、すなわち本明細書に開示および記載されている発明の精神から逸脱することなく特定成分の選択が決定され得るものと理解すべきである。すなわち、本発明の範囲は、後記請求の範囲および均等内容の態様の中に含まれ得る修正および変形を全て包含するものとする。
実施例Ｊ
遅延性混和剤のコンパクト化ユニットを６個製造した。混和材料を結合剤ベントナイトと予め混合し、次いでコンパクト化ユニットに圧縮した。場合によっては、クエン酸／重炭酸ナトリウムの発泡性混合物を使用することにより、コンパクト化ディスクの溶解が促進された。クエン酸はまた、セメント質混合物用の公知凝結遅延剤であることが注目される。表VIIIは、使用された材料、量、締固め圧力、生成したディスクの重量および直径並びに４００ｍｌ飽和石灰溶液におけるコンパクト化ディスクの溶解時間を示しているが、ただし実施例Ｊ−３では、コンパクト化シリンダーを１０リットルの飽和石灰溶液に加えた。溶解時間を視覚的に測定した。実施例Ｊ−１およびＪ−２は、５．１ｍｍ／秒の速度での圧縮モードで、４５３６Ｋｇ荷重セルを備えたインストロン材料試験機械、４２０２型を用いてコンパクト化された。実施例Ｊ−３は、サテック・システムズ、インコーポレイテッド（グローブ・シティー、ペンシルバニア）から入手できるバルドウィン・ユニバーサル・テスティング・システム制御装置を使用したサテック圧縮機４００ＣＴＬ型を用いて圧縮され、実施例Ｊ−４、Ｊ−５およびＪ−６は液圧ブエーラーハンドプレス機を用いてハンドプレスされた。
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実施例Ｋ
３種の実験規模のコンクリート混合物を製造することにより、液体遅延性混和剤と本発明による２種のコンパクト化遅延性混和剤の遅延効果を評価および比較した。３種の実験規模混合物は、コンクリート１．０立方フィート当たりの材料重量が下記の通りとなるように製造された。
メデューサＩ型セメント          ９．８Ｋｇ
コンクリートサンド              ２５．２Ｋｇ
１”石灰岩骨材                  ３０．３Ｋｇ
水                              ５．４−５．９Ｋｇ
全混合時間は５分であった。
セメント混合物に添加された混和剤は下記の通りであった。
Ｋ−１：２固体ディスク、ブエーラー液圧ハンドプレスを用いて２．５４ｍｍ直径ダイ中４８．３ＭＰａで圧縮された。各ディスクは、０．６４ｇのグルコン酸ナトリウム、０．２４ｇのホスホネート（ＡＤＰＡ−６ＯＳＨ、アルブライトおよびウィルソンから入手可能）および１．１７ｇのベントナイトを含んでいた。
Ｋ−２：２固体ディスク、上記と同様に製造されるが、各ディスクは０．７７ｇのホスホネート（ＡＤＰＡ−６０ＳＨ）、０．４９ｇのクエン酸、０．４９ｇのベントナイトおよび０．９７ｇの重炭酸ナトリウムを含んでいた。
Ｋ−３：０．４７ｇのグルコン酸ナトリウムおよび１．２８ｇのホスホネート（ＡＴＭＰ、モンサントから入手可能）を含有する液体混合物は１実験バッチにつき１２．７ｍＬ（１３０ｍＬ／１００Ｋｇに相当）で添加された。
固体混和剤Ｋ−１およびＫ−２は、コンクリートミキサー始動の３０秒後に各々異なるコンクリートバッチに添加され、液体混和剤Ｋ−３は混合水の部分チャージに前もって添加された。ＡＳＴＭ Ｃ-４０３に従い測定された初期凝固時間は下記の通りであることが見いだされた。
混合物 時間
Ｋ−１          ５時間３５分
Ｋ−２          ６時間５分
Ｋ−３          ５時間１５分
温度データ（硬化温度の熱対時間）は、上記コンクリート混合物からスクリーニングされたモルタルに埋め込まれた熱電対に連結されたデータロガーにより２４時間集められた。３混合物に関するグラフは、部分的に一致して似た温度性質を示し、類似した硬化速度遅延性を示していた。
実施例Ｌ
本発明による遅延性混和剤コンパクト化ユニットは、表IXに示された材料を合わせ、３４．５−４１．４ＭＰａで圧縮することにより製造され、約１．４１ｇ／ｃｍ3の締固め密度を有する６．６７ｃｍ直径のディスクが得られた。
材料 量（重量％）
炭酸ナトリウム                        １９．００
ＣａＨＰＯ4．２Ｈ2Ｏ                    ３．００
グルコン酸ナトリウム                  ２０．２５
クエン酸                              ３７．５０
ホスホネート（ＡＤＰＡ−６０ＳＨ）      ７．７５
ポリエチレングリコール３３５０        １２．５０
ディスクの溶解時間は４分１０秒であることが見いだされた。溶解時間は、ディスクを約１０リットルの飽和石灰溶液中に入れ、それが溶解するのにかかった時間を視覚的に測定することにより測定された。