JP2005263566A

JP2005263566A - シリカフュームの圧密固化防止方法

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Publication number: JP2005263566A
Application number: JP2004079426A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Watanabe; 芳春渡邉
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: JP4249643B2

Abstract

【課題】シリカフュームの圧密固化を防止すると共に、嵩密度を大きくし、その取り扱い性を容易にしたり、強度の増大効果を助長するなどの効果を奏する、シリカフュームの圧密固化防止方法を提供する。
【解決手段】シリカフュームとポリアルキレングリコール類とを配合し、混合粉砕するシリカフュームの圧密固化防止方法、ポリアルキレングリコール類が、シリカフューム100部に対して、0.1〜10部である該シリカフュームの圧密固化防止方法、シリカフューム、ポリアルキレングリコール類、及び水を配合し、混合粉砕するシリカフュームの圧密固化防止方法、並びに、水が、シリカフューム100部に対して、10部以下である該シリカフュームの圧密固化防止方法を構成とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、シリカフュームの圧密固化防止方法に関し、詳しくは、シリカフュームにポリアルキレングリコール類を配合して、混合粉砕することによって、袋やフレコンなどに詰めた場合の、シリカフュームの圧密固化を防止し、嵩密度を大きくして取り扱いやすくする方法に関する。

シリカフュームはセメント混和材として多用されているが、粒子が極めて細かく嵩密度が小さいために、産地から消費地への運搬や輸送が非合理的である。また、静電気を帯びやすいために、袋やフレコンに詰め、それを段積みすると圧密して固化する。さらに、シリカフュームと、石膏、炭カル、フライアッシュ、高炉スラグ、粘土鉱物、及び膨張材等、セメント混和材として使用される他の成分とを配合してセメント混和材を製造する場合でも、製品として出荷するために、袋やフレコンに詰めると圧密固化する場合がある等々の課題があった。

運搬や輸送が非合理的であるという課題に関しては、静電造粒などにより造粒して嵩密度を大きくする方法が一般化し、産地からの輸送については改善されているが、そのままセメント混和材としてコンクリートに添加した場合は、分散性が低下するという課題が新たに発生している。

また、圧密して固化するという課題に対しては、シリカフュームの特性を把握した専用のサイロを設計・製作して対応したり、適当な濃度で水に分散させてスラリー化する方法が提案されている。
しかしながら、シリカフュームは嵩密度が小さいために、専用サイロは大型化しなければならないことと、全ての生コン工場に経済的に専用サイロを設置することは困難であり、スラリー化は水を運搬することにもなるので不経済となるばかりでなく、攪拌を止めると固化するという課題がある。

一方、ポリアルキレングリコール類は、木材の防腐剤として使用されたり(特許文献１参照)、セメント・コンクリートの世界ではポリアルキレングリコール類の一つであるポリプロピレングリコールの低分子量(100〜800)のものは収縮低減剤として提案されたり、高分子量(1,000以上)のものもは高性能減水剤のスランプロス低減に用いることも提案されている(特許文献２参照)が、シリカフュームの圧密固化防止や嵩密度を大きくする作用効果については知られていないし、そのための方法も提案されていない。

本発明者は、シリカフュームに、ポリアルキレングリコール類を添加して、又は、シリカフュームに、ポリアルキレングリコール類と水を添加して、一緒に粉砕することによって圧密固化を防止することが可能であることを知見し本発明を完成するに至った。

特開昭６３−２９０７０３号公報特開昭５９−１５２２５３号公報

本発明が解決しようとする課題は、シリカフュームの圧密固化を防止すると共に、嵩密度を造粒しないで大きくして取り扱いやすくする方法を提供するものである。

本発明は、シリカフュームとポリアルキレングリコール類とを配合し、混合粉砕するシリカフュームの圧密固化防止方法であり、ポリアルキレングリコール類が、シリカフューム100部に対して、0.1〜10部である該シリカフュームの圧密固化防止方法であり、シリカフューム、ポリアルキレングリコール類、及び水を配合し、混合粉砕するシリカフュームの圧密固化防止方法であり、水が、シリカフューム100部に対して、10部以下である該シリカフュームの圧密固化防止方法である。

以下、本発明を詳しく説明する。
なお、本発明で使用する部又は％は特に規定のない限り質量基準である。

本発明で使用するシリカフューム(以下、ＳＦという)とは、金属シリコンやフェロシリコンなどのシリコンアロイを電気炉で製造する際に、アーク熱で一度気化したSiO₂が煙道で冷却される過程で固化し副生する球形の、直径が１μｍ以下の微粒子で、主成分は非晶質の反応性の高いSiO₂であり、副生したＳＦの嵩密度は0.2〜0.4g/cm³と小さく、輸送を合理化するために造粒して消費地へ運搬するのが一般化している。
そして、副生したままのＳＦは嵩密度は小さく、圧密固化しやすく、造粒したＳＦは嵩密度は大きくなり、圧密固化しにくくなるが、粉砕すると圧密固化しやすくなる。

本発明で使用するポリアルキレングリコール類(以下、ＰＡＧという)とは、主に圧密固化防止と嵩密度を大きくする効果があり、造粒して顆粒状となったＳＦに対しても、また、副生したままの嵩密度の小さいＳＦに対しても同様の効果を示すものであり、具体的には、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びポリブチレングリコールなどが挙げられ、これらの一種又は二種以上が使用可能である。
ＰＡＧの平均分子量は、100〜6,000の範囲に入るが、分子量が大きいものは固形化するものもあるので、使用可能なものは粘性が高くても液体の状態のものである。
ＰＡＧ使用量は、その効果と経済性の面から、ＳＦ100部に対して、0.1〜10部が好ましく、0.3〜８部がより好ましく、0.5〜５部が最も好ましい。0.1部未満では圧密防止効果や嵩密度を大きくする効果は小さく、10部を超えて使用しても圧密防止効果や嵩密度を大きくする効果は変わらないし、ＰＡＧと粉砕費用の価格でＳＦの価格が高くなるので経済的に好ましくない。

さらに、本発明では、水をＰＡＧと併用して、一緒に混合粉砕することが好ましい。
ＳＦに水を単独で、例えば、10部も添加するとそれだけで粉砕機の中で既に圧密固化して粉砕することもできないが、本発明のようにＰＡＧと一緒に混合粉砕すると圧密固化しないし、モルタルやコンクリートに添加したときの分散性はむしろよくなるために、フローやスランプは大きくなり、強度も増大する。
水の使用量は、ＳＦ100部に対して、10部以下が好ましく、８部以下がより好ましく、２〜６部が最も好ましい。水を10部を超えて使用しても、それ以上のスランプアップや強度の増大効果は頭打ちとなるので好ましくない。

なお、水の中に、セメント分散剤、界面活性剤、並びに、促進剤や遅延剤、その他セメントに使用される混和剤である各種水溶性の塩類を溶解した水溶液を併用することは、コンクリートにＳＦを使用したときの分散性をより良くしたり、少量の混和剤を均一に嵩密度の小さいＳＦの中に分散させることが可能であるのでより好ましい。

本発明において、まず、ＳＦとＰＡＧ、又は、ＳＦ、ＰＡＧ、及び水を混合するが、混合には、ナウターミキサやＶブレンダー、その他の混合機の使用が可能である。
また、粉砕機は振動ミルやボールミルなどの磨砕形式の粉砕機も剪断破壊粉砕形式の粉砕機も、いずれも使用可能である。また、粉砕条件は常法でよく、特に制限されない。

この際、例えば、ＳＦをベルトコンベアーで定量フィードしながら薬注ポンプなどでＰＡＧやＰＡＧと水をＳＦの上に定量的に滴下し、そのままミルにフィードする方法が煩雑でなく最も好ましい。

本発明方法により、ＳＦの圧密固化を防止すると共に、嵩密度を大きくし、その取り扱い性を容易にしたり、強度の増大効果を助長するなどの効果を奏する。

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらに限られるものではない。

造粒したＳＦαを床に広げ、ＳＦ100部に対して、表１に示すＰＡＧを添加し、ナイロン袋で手混合し、二筒式の連続粉砕する小型振動ミルで１kg/１分のフィード量で混合粉砕した。
ＳＦαの変わりに、副生したままのＳＦとフライアッシュとの等量混合物であるＳＦβを使用して同様に行った。
混合粉砕物の圧密固化の程度を観察し、嵩密度を測定した。結果を表１に併記する。

＜使用材料＞
ＳＦα ：エルケム社製ＳＦ、粉末を顆粒状にしたもの、嵩密度0.4g/cm³
ＳＦβ ：ＳＫＷ社製ＳＦ、粉末、嵩密度0.3g/cm³とフライアッシュとの等量混合物
ＰＡＧイ：ポリプロピレングリコール、平均分子量1,000
ＰＡＧロ：ポリプロピレングリコール、平均分子量3,000

＜試験方法＞
圧密固化の程度：紙袋に粉砕ＳＦを20kg詰め、それを床の上に置き、板を乗せてその上に25kgセメント袋を10袋乗せて、20℃、湿度80％以上の室内で保管して、１ケ月後、一番下のＳＦの圧密固化の程度を観察
嵩密度：1,000ccのガラスのシリンダーに900〜1,000ccのＳＦを入れ、叩いて空気を追い出したときの容積と重量を測定して嵩密度を計算

表１より、ＳＦを粉砕しただけでは固く圧密固化し、嵩密度もそれほど高くならない(実験No.1-1)が、ＳＦ100部に対して、ＰＡＧを0.2部添加することにより圧密固化する程度は緩和され、さらに、ＰＡＧの添加量が多くなるほど全く圧密固化しなくなるだけでなく、ＰＡＧの添加量が３部を超えると、ＰＡＧの添加量が増加するほどＳＦの流動性が大きくなり、発塵性も大きくなる。また、添加量の増加に伴って嵩密度も順次大きくなるが、８部を超えると嵩密度は少し低下する傾向が認められる(実験No.1-2〜実験No.1-11)。
圧密固化や流動性(取り扱い性)の程度や、嵩密度の推移と経済性から、ＰＡＧの添加量は、好ましくは0.3〜８部、より好ましくは0.5〜５部と考えられる。
また、ＳＦとフライアッシュの２成分系の混和材を想定し、その中のＳＦ100部に対して、ＰＡＧを添加した場合も同様の効果が示される(実験No.1-12〜実験No.1-20)。

ＳＦβに、表２に示すＰＡＧと水を添加したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表２に併記する。

＜使用材料＞
高性能ＡＥ減水剤：ポリカルボン酸塩系高性能ＡＥ減水剤、市販品
ＰＡＧハ：ポリエチレングリコール、平均分子量400
水ａ：工業用水
水ｂ：工業用水に高性能ＡＥ減水剤を内割り10％溶解した水溶液

表２より、ＰＡＧと水を添加した場合は圧密固化はしないが発塵性は抑えられる(実験No.1-21〜実験No.1-34)。

実施例１の実験No.1-12、実験No.1-16とNo.1-17、及び実験No.1-21〜No.1-34の混和材を用いてモルタル試験を行い、モルタルフローと圧縮強度を測定した。
モルタル配合は普通ポルトランドセメント100部に対して、前記混和材10部、細骨材150部、水30部、及び実施例２で使用した高性能ＡＥ減水剤1.0部を練り混ぜ、モルタルフローと圧縮強度を測定した。結果を表３に併記する。

＜測定方法＞
モルタルフロー：JIS R 5201に準じて測定
圧縮強度：φ５×10cmの供試体を成形し、４時間、前養生してから、20℃から80℃まで３時間で上げて、そのまま５時間保持してから蒸気を止めて、養生槽の中で翌日まで徐々に冷却して脱型し、材齢１日の圧縮強度を測定

表３より、ＰＡＧの単独添加はモルタルフローや圧縮強度の向上は影響を与えないが(実験No.2-1〜No.2-3)、水や高性能ＡＥ減水剤を溶解した水溶液と併用添加することによりモルタルフローと圧縮強度の増大効果が示される。
水の添加量は多くなるほどモルタルフローも圧縮強度も順次高くなるが、10部を超えて添加しても、それ以上のスランプアップや強度の増大効果は頭打ちとなる。８部以下が好ましく、２〜６部がより好ましい(実験No.2-4〜No.2-13)。
また、ＰＡＧの種類ではポリエチレングリコールの圧縮強度の増加は小さく、ポリプロピレングリコールが最も大きい。

Claims

シリカフュームとポリアルキレングリコール類とを配合し、混合粉砕することを特徴とするシリカフュームの圧密固化防止方法。
ポリアルキレングリコール類が、シリカフューム100部に対して、0.1〜10部であることを特徴とする請求項１に記載のシリカフュームの圧密固化防止方法。
シリカフューム、ポリアルキレングリコール類、及び水を配合し、混合粉砕することを特徴とするシリカフュームの圧密固化防止方法。
水が、シリカフューム100部に対して、10部以下であることを特徴とする請求項３に記載のシリカフュームの圧密固化防止方法。