(57)【要約】【課題】コンクリート製造時の外部環境による化学混和剤の作用の不安定を抑制して、化学混和剤の添加による優れた減水効果を確保する。【解決手段】セメントと水に化学混和剤を添加してコンクリートを混練する際に、あらかじめ化学混和剤を加温する。凝縮した化学混和剤の分子３が加温によってほぐれ、互いに分散した状態でセメント粒子１の表面に付着し、静電気的な反発力を生じる面積が大きくなるため、高い分散効果が得られ、流動性が向上する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと水に化学混和剤を添加してコンクリートを混練する際に、あらかじめ前記化学混和剤を加温することを特徴とするコンクリートの製造方法。
【請求項２】
化学混和剤の温度を３０〜８０℃とすることを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントと水及び骨材に化学混和剤を添加して混練することによってコンクリートを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
よく知られているように、建物や橋梁など、種々の構造体の施工に用いられるコンクリートは、目的とする品質に応じた添加比率でセメントと水、粗骨材、細骨材などの骨材を混合し、これに少量の減水剤などの化学混和剤を添加し、ミキサー等で混練することによって製造される（例えば下記の特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、減水剤などの化学混和剤は、その分子がセメント粒子の界面に吸着し、静電気的な反発力を持たせることによってセメント粒子を分散させる界面活性剤として作用するものであり、このためコンクリートの流動性を高めて、型枠等へのコンクリート打設の際の施工性を向上させることができる。また、コンクリートの強度は水セメント比（セメントに対する水の量）の値が高いほど流動性が高まる反面、コンクリート強度が低下するが、減水剤の添加によって流動性を確保することで、水セメント比の値を低くすることができるので（減水効果）、コンクリートの強度を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１００１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コンクリート製造工場などでコンクリートを製造する際に添加する減水剤は、一般に、所定の減水効果を得るための添加量として単位セメントに対する割合で管理される。また、コンクリートの流動性を高めるために、現場でコンクリートに流動化剤と呼ばれる化学混和剤を後添加する場合があるが、後添加する化学混和剤の量は増加させたいスランプ値と単位セメント量から一律で決められるものである。したがって、コンクリート製造時の外気温度や湿度といった外部環境により変化する化学混和剤の状態を詳細に把握した上で使用されているとはいえない。
【０００６】
具体的には、例えばコンクリートの練り上がり温度は外気温度により変動するため、同じ添加のコンクリートを製造していても、朝晩のコンクリートのフレッシュ性状（スランプや空気量）と昼間のコンクリートのフレッシュ性状は異なることがある。また、セメントの水和反応が進むことによりフレッシュ性状が変化してスランプロス（スランプの低下現象）やワーカビリティの低下を生じるが、この現象も外気温度や湿度といった外部環境の影響を大きく受ける。
【０００７】
さらに、打設時のコンクリートの流動性を高めるために、現場でコンクリートに流動化剤と呼ばれる化学混和剤を後添加する場合があるが、後添加する化学混和剤の量は増加させたいスランプ値と単位セメント量から一律で決められるため、所定の混和剤量を添加しても、外気温度などの環境によっては希望通りのスランプ値が得られない場合もある。これらの現象は化学混和剤の作用に起因するものであるが、従来、外部環境による化学混和剤への影響を考慮した化学混和剤の使用方法は存在しなかった。
【０００８】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、コンクリート製造時の外部環境による化学混和剤の作用の不安定を抑制して、化学混和剤の添加による優れた減水効果を確保することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係るコンクリートの製造方法は、セメントと水に化学混和剤を添加してコンクリートを混練する際に、あらかじめ前記化学混和剤を加温することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明に係るコンクリートの製造方法は、請求項１に記載の方法において、化学混和剤の温度を３０〜８０℃とすることを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、化学混和剤の温度の下限を３０℃とする理由は、３０℃未満では化学混和剤の分子鎖がほぐれないからであり、また、化学混和剤の温度の上限を８０℃とする理由は、８０℃超では分子鎖が分解してしまうと共に、化学混和剤中の水分が蒸発して濃度が変化する可能性が高くなるからである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るコンクリートの製造方法によれば、コンクリートを混練する際に添加する化学混和剤をあらかじめ加温しておくだけで、所定のコンクリートのスランプ値や流動性を得るための化学混和剤の使用量を大幅に削減することができると共に、安定したコンクリートの性状を得ることができ、製造コストを大幅に低減することができる。しかも、コンクリートの性状が安定することによって、建設現場でのコンクリート打設時において発生する充填不足や美観の低下を未然に防ぐことができる。このため、コンクリート打設によるコンクリート構造物の不具合を低減することができ、品質及び耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】セメント粒子と水を混合した状態を示す模式図である。
【図２】セメント粒子と水の混合物に、混和剤を混合した状態を示す模式図である。
【図３】セメント粒子と水の混合物に、加温しない混和剤を混合した場合の作用を示す模式図である。
【図４】本発明に係るコンクリートの製造方法として、セメント粒子と水の混合物に、あらかじめ加温した混和剤を混合した場合の作用を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明によるコンクリートの製造方法の実施の形態について説明する。まず、あらかじめ、混練の際に添加する化学混和剤を３０〜８０℃の温度に加温しておく。適用される化学混和剤は、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤に分類される界面活性剤であり、成分としてはカルボン酸塩、エステル塩、アミン塩、アミノ酸型、ポリエチレングリコール、多価アルコールからなるものである。商品の一般名称としてはＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能AE減水剤、流動化剤と呼ばれ市販されているものから選択される。
【００１５】
図１に示すように、たとえばセメント粒子１と水２だけを混合した場合は、水中ではセメント粒子１，１間に凝集力が作用するため、撹拌してもセメント粒子１は水中に一様に分散しにくく、多数のセメント粒子１が互いに凝集した状態となって、流動性が低いものとなる。
【００１６】
これに対し、セメント粒子１と水２の混合物に化学混和剤を加えた場合は、その界面活性作用によって、図２に示すように、化学混和剤の分子３がセメント粒子１の表面に付着して負電荷の帯電による静電気的な反発力を持たせることができる。セメントペースト、モルタルやコンクリートの流動性は、加える水の量により決まるものであるが、上述のように、化学混和剤の添加によってセメント粒子１が水中で分散することで、流動性を高めることができる。すなわち、所要のコンクリートの流動性すなわちスランプ値を得るための水の量を減らすことができる（減水効果）。
【００１７】
しかしながら、化学混和剤は、その製造において、運搬時の体積を減らす目的で材料を濃縮あるいは凝集させる工程が行われるため、架橋された鎖状高分子が複雑に絡み合って凝集した状態にある。したがって、化学混和剤をそのままセメント粒子１と水２の混合物に添加した場合は、図３に示すように、化学混和剤の分子３が互いに凝集した状態でセメント粒子１の表面に付着するため、静電気的な反発力による分散力が小さい。
【００１８】
これに対し、化学混和剤をあらかじめ３０〜８０℃に加温すると、凝縮した鎖状高分子がほぐれ、図４に示すように、化学混和剤の分子３が互いに分散した状態でセメント粒子１の表面に付着し、静電気的な反発力を生じる面積が大きくなるため、高い分散効果が得られ、流動性を向上させて高い減水効果を得ることができる。
【００１９】
ここで、コンクリート中の化学混和剤の添加量は、１ｍ３あたり数ｋｇ〜十数ｋｇ程度であり、セメントと水及び骨材など他のコンクリート構成材料と比べると非常に少ないため、化学混和剤をあらかじめ加温しておいても、これをコンクリート混練時に添加すると、他のコンクリート構成材料との混合によってその温度はすぐに低下してしまう。しかしながら、加温によって化学混和剤の鎖状高分子がほぐれた状態となるのは構造的なものであり、温度の高低による収縮や膨張とは異なるため、他のコンクリート構成材料との混合によって温度が低下しても分子が元の凝縮した状態に戻ることはなく、外気温度が変化しても、化学混和剤の鎖状高分子がほぐれた状態が維持されるので、安定した減水効果が得られる。
【００２０】
例として、コンクリートを施工現場で製造する場合は、セメントと、水と、砂、砂利、砕石等の骨材をそれぞれ計量してコンクリートミキサーで混合し、これに加温した適量の化学混和剤を添加する。このようにすれば、コンクリートをコンクリートポンプで圧送して型枠内などへ打設する際にコンクリートの流動性が向上し、施工が容易になる。
【実施例】
【００２１】
モルタルでの基本的な確認実験を実施したので、その結果について説明する。この実験では、モルタルの配合は、水264ｋｇ/ｍ３、セメント（普通ポルトランドセメント）528ｋｇ/ｍ３、山砂1483ｋｇ/ｍ３、化学混和剤としてポリカルボン酸系の高性能減水剤をセメント量×1.0％使用した。各材料は20℃の恒温室にあらかじめ置いておき、一定の温度にした。比較例は、各材料を上述の配合率で練り混ぜ、実施例は、比較例と同様の配合条件とし、容器に入れた化学混和剤を50℃の温水に漬けておき、50℃に温められた混和剤を使用して練り混ぜた。
【００２２】
練り混ぜ直後のモルタルの温度は、比較例、実施例とも20℃であった。暖めた化学混和剤であっても、配合全体に占める割合は小さいため、練り上がりの温度そのものには影響しない。練り混ぜたモルタルについてモルタルフロー試験を行ったところ、フロー値は比較例において152ｍｍ、実施例において210ｍｍが得られた。同様の練り混ぜを３回行ったが、同様に比較例と比較して実施例ではフロー値が50〜60ｍｍ程度大きくなる結果が得られ、あらかじめ加温した化学混和剤を添加することで、加温しない場合よりも流動性が向上することが確認された。
【符号の説明】
【００２３】
１  セメント粒子
２  水
３  化学混和剤の分子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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