JP2007283724A - 減水剤適正使用量の推測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モルタルやコンクリートの練混ぜ水の一部として、スラッジ水を使用する場合に、減水剤を一次と二次に分けて添加することにより減水剤使用量の総量を減少することができる。この場合に、減水剤を一次添加した後、二次添加すべき減水剤の量を推測する手段を提供する。
【解決手段】スラッジ水をフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートの練混ぜ水の一部として再使用するにあたり、予め、スラッジ水に減水剤を一次添加し、次いで、該スラッジ水と、セメント、骨材、清水及び二次添加する減水剤とを混練する減水剤の使用方法において、一次添加する減水剤に還元糖、好ましくはグルコースを配合する一方、グルコースオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、及びｏ−トリジンからなる試薬をろ紙に吸着させて乾燥した試験紙を、減水剤を二次添加する前のスラッジ水に浸漬して取出し、その呈色の程度により二次添加すべき減水剤の量を推測する。
【選択図】 なし

Description

本出願人は生コン工場、コンクリート二次製品製造工場等、セメントを使用する工場、モルタル又はコンクリート打設現場、アジテータ車を洗浄する工場等において、発生するセメントを含むスラッジ水をフレッシュモルタルやフレッシュコンクリートの練混ぜ水として再使用する場合に、減水剤を２回に分けて添加することにより減水剤の使用量が減少することを見出した。この方法を更に発展させ、減水剤を一次添加した後、二次添加すべき減水剤の適正量を推測する方法を提供するものである。

従来、生コン工場等でアジテータ車を洗浄したり、セメントが付着した装置を洗浄したりして廃棄されるセメントの量は、国内におけるセメント総生産量の１％にも達していた。このような現状からモルタルやコンクリートの練混ぜ水の一部として、セメントを含むスラッジ水を配合することにより、従来廃棄されていたセメントを再使用する技術が開発された。特許文献１には、混練後、時間が経過したセメントを含有するスラッジ水に、遅延剤を添加して保存し、翌日以降のフレッシュコンクリートの練混ぜ水として再使用する技術が開示されている。

本出願人は特許文献２において減水剤の一部を予めスラッジ水に一次添加し、次いで、該スラッジ水と、セメント、骨材、清水及び二次添加する減水剤とを混練することにより使用する減水剤の総量を減少させる技術を開示した。
更に、特許文献３においてスラッジ水を保存するために添加する遅延剤に、還元糖、特にグルコースを配合し、還元糖の量に応じて呈色する試験紙を使用してスラッジ水中のセメントの活性度を測定する技術を開示した。
特開平３−２６５５５０号公報 特願２００４−３７５４５１号公報 特開平１１−２２３６２８号公報

一般に、練混ぜ水の一部にスラッジ水を添加して混練して得られたモルタル又はコンクリートは、清水のみを用いた場合と比して、コンシステンシーが低下し、スランプが小さく空気量も減少している。したがって、スラッジ水を再使用する場合には減水剤の使用量も増加する傾向にある。本出願人は使用する減水剤を２分し、一部をスラッジ水に前もって添加し、次いで、このスラッジ水と、セメント、骨材、清水及び二次添加する減水剤とを混練することにより、全体としての減水剤の使用量を減少させることに成功した。しかしながら、一次添加する減水剤の種類、量、スラッジ水自体の濃度、セメントの活性度等も相違し、これらに応じて二次添加する減水剤の適正な量も変動するため、二次添加する減水剤の適正な量を推測するのが困難であった。

本発明は上記課題を解決することを目的とし、その構成は、減水剤をスラッジ水に一次添加し、次いで全混練材料に二次添加する減水剤を混合するモルタル、コンクリートの製法において、一次添加する減水剤に還元糖、好ましくはグルコースを配合してなるスラッジ水の再利用に使用する減水剤である。スラッジ水をフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートの練混ぜ水の一部として再使用し、予めスラッジ水に減水剤を一次添加し、次いで、該スラッジ水と、セメント、骨材、清水及び二次添加する減水剤とを混練する減水剤の使用方法において、一次添加する減水剤に還元糖、好ましくはグルコースを配合する一方、グルコースオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、及びｏ−トリジンからなる試薬をろ紙に吸着させて乾燥した試験紙を、減水剤を二次添加する前のスラッジ水に浸漬して取出し、その呈色の程度により二次添加すべき減水剤の量を推測することを特徴とする。

すなわち、本発明は再使用するスラッジ水に、還元糖、好ましくはグルコースを配合した減水剤の一部をスラッジ水に前もって添加するものである。本発明で前提とするモルタルやコンクリートは、スラッジ水とセメント、骨材、セメント減水剤、その他の混和剤及び清水を混合、混練して得られるものである。この場合に使用すべき減水剤の一部を、予めスラッジ水に添加しておくと、全体としての減水剤の使用量の増加を極力抑制して、良好なコンシステンシーを有し、この良好なコンシステンシーが持続し、且つ、凝結が遅延することのない経済的なモルタルやコンクリートが得られることを発見し、特許文献２に開示した。

本出願人は前記技術を実施するにあたり、二次添加すべき減水剤の適正な量を推測し難い事実を見出した。すなわち、スラッジ水に一次添加した減水剤の種類、量、スラッジ水の濃度、スラッジ水中のセメントの活性度等の要因に起因して、二次添加すべき減水剤の適正量は変動する。
このような状況下にあって、減水剤と共に還元糖を一次添加すると半水和状態のセメント粒子に減水剤が吸着すると共に、それにほぼ比例して還元糖も消費される事実を見出した。その結果、還元糖の量に応じて呈色する試験紙を浸漬して取出し、その呈色の程度から二次添加すべき減水剤の適正量を推測することができる。
言い換えれば、スラッジ水が呈色する程度に一次添加する減水剤量を調整することにより、二次添加する減水剤量を一定にすることも可能となる。

本発明により、モルタルやコンクリートの練混ぜ水の一部として、スラッジ水を使用しても、減水剤の使用量の増加を極力抑制することができる。更に、還元糖を配合した減水剤を一次添加した後、試験紙の呈色程度により、二次添加すべき減水剤の適正量を推測することが可能になり、減水剤の使用量を過不足なく必要な最小量に抑えることが可能になった。

本発明におけるセメントとは普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸性ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントの他、フライアッシュセメント、高炉セメント、シリカセメント等の各種混合セメントを挙げることができる。中でも普通ポルトランドセメントが一般的である。

本発明におけるスラッジ水とは、セメントを含有する排水である。通常、スラッジ水中のセメント粒子は水と接触した後、何時間か経過している。モルタルやコンクリートの練混ぜ水として再使用するためには、粗骨材は勿論、砂や微砂も除去されていることが好ましい。固形分濃度は１ないし４０％、好ましくは５〜２５％であり、１％未満では、排出するスラッジ水を使用しきれない。また、４０％を越えると取扱いが困難になる。

本発明における骨材とは、モルタルにおいては砂等の細骨材、コンクリートにおいては細骨材と砕石等の粗骨材である。これら骨材は野積みにされるため、無視できない量の水分を含有している。その量は変動するので、現実の配合に際しては、骨材の水分含有量を測定し、骨材から供給される水の量を、配合すべき清水の量から差引いて配合している。その結果、標準配合として単位水量が記載されていても、現実には清水を添加していない場合もあり得る。
本発明における清水とは、上記のように、骨材から供給される清水をも包含する概念である。清水としては、水道水、河川水、井戸水、雨水等、常識的意味での水である。

減水剤としては、一般に使用される減水剤はすべて使用できる。例えば、リグニンスルホン酸又はその塩、或いはその誘導体を主成分とするリグニン系減水剤、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物又はその塩、或いはその誘導体を主成分とするメラミン系減水剤、ナフタリンスルホン酸又はその塩、或いはその誘導体やホルマリン縮合物を主成分とするナフタリン系減水剤、ポリカルボン酸又はその塩、或いはその誘導体等のポリカルボン酸系減水剤、オキシカルボン酸又はその塩等のオキシカルボン酸系減水剤、アミノスルホン酸又はその塩等のアミノスルホン酸系減水剤、スチレンスルホン酸又はその塩等のスチレンスルホン酸系減水剤、単糖類、二糖類、三糖類、オリゴ糖、ペンタエリスリトール等のポリオール系減水剤等を挙げることができる。

還元糖とは、グルコース、果糖、乳糖、麦芽糖、転化糖等遊離の還元性基を有する糖類である。これらの還元糖にはその還元性を利用して各種の検出方法がある。例えば、酵素法は、グルコースオキシダーゼやガラクトースオキシダーゼ等の酵素を用いて酵素吸収量や生成する過酸化水素を生化学的或いは化学的方法で検出する。中でも、グルコースはグルコースオキシダーゼにより過酸化水素を生じ、次いで、ペルオキシダーゼの作用によりｏ−トリジンを酸化し、グルコースの濃度に応じて黄色から青色に呈色する。この反応は鋭敏で短時間にグルコースを検出することができ、グルコースに特異的である。
これら反応液を紙に吸着させ、乾燥させた試験紙を用いる方法は、簡便で現場作業に好ましい方法である。

スラッジ水に一次添加する減水剤は、後に二次添加する減水剤と同一であっても異なっていてもよい。一般には、ナフタリン系減水剤、ポリカルボン酸系減水剤等の高性能減水剤を一次添加用減水剤として使用することが好ましい。
一次添加する減水剤の量と二次添加する減水剤の量の比率は、特に限定しないが、一次添加する減水剤の量は二次添加する減水剤の量の１／３以下、好ましくは１／１０以下である。一般に、二次添加する減水剤は添加する清水に溶解して用いるが、清水中に必要に応じて膨張剤、促進剤、発泡剤、遅延剤、ＡＥ剤、グラウト剤等の他のセメント混和剤を配合することは差し支えない。

スラッジ水中に減水剤を一次添加する時期は、スラッジ水が、セメント、清水、骨材等と混合される前であればよい。一般には直前から１０時間の期間が許容され、現実には、前日以前のスラッジ水を使用する日の朝の混練り前に、その日に使用するスラッジ水に一次添加減水剤を混合撹拌する。
現場作業を行うにあたっては、モルタルやコンクリートを混練するに先立ち、使用するスラッジ水に試験紙を浸漬して取出し、その呈色の程度を見て使用すべき二次添加減水剤の量を決定する。この量は一次添加及び二次添加減水剤の種類、スラッジ水の濃度、保存日数、保存方法、モルタルやコンクリートの配合、温度等、種々の条件により変動するため画一的に決定することはできない。しかし、前日以前の実績、予備実験の結果等から、現場作業者なら容易に推測することができ、且つ、好ましい一次添加減水剤の量までも類推することができる。

以下の材料を用いて一次添加減水剤を添加したスラッジ水の呈色の程度と二次添加すべき減水剤の量との関係を調べた。
セメント：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製） 密度３．１６
細骨材 ：大井川産陸砂 粗粒率２．６７ 密度２．５８
粗骨材 ：青梅産砕石 寸法５〜２０ｍｍ 密度２．７０
清水 ：水道水 一次添加減水剤：スーパー１００ｐＨＸ（グレースケミカルズ社製、ポリカルボン酸系高 性能減水剤の２０質量％水溶液）と、
結晶グルコースの３０質量％水溶液の等量混合物
二次添加減水剤：ダラセムＭ（グレースケミカルズ社製、ポリカルボン酸系ＡＥ減水剤の ２０質量％水溶液）

グルコースの検知手段として、グルコースオキシダーゼ４５０単位、ペルオキシダーゼ１４単位及びｏ−トリジン８．４ｍｇの割合で混合した溶液をろ紙に含浸させて乾燥した試験紙を用いた。この試験紙は尿中のグルコース検出用試験紙として用いられ、その最小検知感度はグルコース３０ｍｇ／ｄｌであり、スラッジ水に浸漬して取出して１０秒後に判定可能である。

２０℃で練り混ぜたコンクリートを２時間放置し、２時間後に篩目間隔０．１５ｍｍの篩を通して水洗し、径０．１５ｍｍ以上の骨材を除去した固形分濃度１０質量％のスラッジ水を作成した。このスラッジ水を緩やかな撹拌を継続して保存した。
保存日数１日及び５日のスラッジ水に、表１に示す添加率で一次添加減水剤を添加し、３０分撹拌後３０分放置した。スラッジ水の上澄水に試験紙を浸して取出し、１０秒後の試験紙の呈色の程度を判定し、その結果を表１に示した。
なお、表１中のスラッジ水中の、スラッジ固形分の強熱減量は、スラッジ水を吸引ろ過後、アセトン洗浄と吸引ろ過を繰返した後、１０５℃で恒量に達するまで乾燥し、ＪＩＳ Ｒ ５２０２に準じて測定した。

表１に示すスラッジ水を用い、表２に示す配合により、容量５５Ｌの強制２軸ミキサーを用いてＪＩＳ Ａ １１３８に準拠してコンクリートを作成した。それぞれのコンクリートはスランプが１８±１ｃｍになるように、二次添加減水剤の添加量を調整した。
各コンクリートにつき、スランプ、空気量、凝結時間及び材齢２８日の圧縮強度を測定して表３に示した。
同時にスラッジ水を全く使用せず、清水のみで混練したコンクリートを比較例１として表３に併記した。表３において、コンクリート温度は２０〜２１℃であった。表３より、呈色の程度に応じて二次添加する減水剤の量を加減する目安ができた。

表３より、スラッジ水不使用の比較例１とスラッジ水を使用して減水剤を一挙に添加する比較例２及び３を対比すると、スラッジ水を再使用すると使用すべき減水剤の総量は増加していることが明らかである。一次添加する減水剤の量は、二次添加する減水剤の量に比してほとんど無視できる程度に少量である。
表１及び表３を対比すると、一次添加減水剤の添加量により、二次添加する減水剤の量を推測できることは勿論、添加する減水剤の総量を最小にできる一次添加すべき減水剤の量も検討できることが判る。

更に、一次添加減水剤を添加しながら呈色しない場合には、一次添加減水剤を添加しない場合の減水剤使用量の約１割減程度である。淡青緑色に呈色した場合には、一次添加減水剤を添加しない場合の減水剤使用量の約２割減程度である。青緑色に呈色した場合には、一次添加減水剤を添加しない場合の減水剤使用量の約３割減程度である。
これは１例であるが、その他一次添加する減水剤の種類、量、スラッジ水の濃度、スラッジ水の経過日数、コンクリートの配合等、種々の条件により呈色の程度と二次添加する減水剤使用量の減量は変動する。しかしながら、各工場においてこれらの傾向を把握し、淡青緑色以上に呈色する一次添加減水剤量により、二次添加する減水剤の適正な使用量を把握することができる。

厚木市の生コン工場において、実施例１の材料を用いて表２の実験例の配合で実験を行った。この工場においては、再使用するスラッジ水は固形分濃度１０〜２０％であった。 １日経過後で固形分濃度１０％のスラッジ水１００質量部に対し、０．１５質量部の一次添加減水剤を加えた。混練前にスラッジ水の呈色を試験紙で検査したところ、青緑色に呈色した。そこで、二次添加減水剤として実施例１の二次添加減水剤を２．５ｋｇ／ｍ³ 添加した以外は実施例１の表２の実験例と同様の配合でコンクリートを製造した。得られたコンクリートのスランプは１８．５ｃｍであり、材齢２８日の圧縮強度は３８．９Ｎ／ｍｍ² であった。
この工場では、一次添加減水剤を添加しない以外は実施例２と同様にしてコンクリートを製造していた場合には、同様の品質の製品を得るために必要な二次添加減水剤は３．５ｋｇ／ｍ³ 前後であった。

実施例２の工場で、４日保存した固形分１５％のスラッジ水１００質量部に、０．１５質量部の一次添加減水剤を加えた。コンクリート混練前にスラッジ水の呈色を試験紙で検査したところ淡青緑色に呈色した。そこで、二次添加減水剤として実施例１の二次添加減水剤を２．９ｋｇ／ｍ³ 添加し、清水９５ｋｇ／ｍ³ 、セメント３１８ｋｇ／ｍ³ 、細骨材８０８ｋｇ／ｍ³ とした以外は表２の実験例と同様の配合でコンクリートを製造した。得られたコンクリートのスランプは１８．０ｃｍであり、材齢２８日の圧縮強度は３８．７Ｎ／ｍｍ² であった。
この工場では、一次添加減水剤を添加しない以外は実施例３と同様にしてコンクリートを製造していた場合には、同様の品質の製品を得るために必要な二次添加減水剤は３．９ｋｇ／ｍ³ 前後であった。

Claims (4)

1. スラッジ水をフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートの練混ぜ水の一部として再使用し、予めスラッジ水に減水剤を一次添加し、次いで、該スラッジ水と、セメント、骨材、清水及び二次添加する減水剤とを混練する減水剤の使用方法において、
   一次添加する減水剤に還元糖を配合することを特徴とする減水剤適正使用量の推測方法。
2. 還元糖の活性度を視認できる反応を示す試薬を、ろ紙に吸着させて乾燥した試験紙を用いて減水剤を一次添加したスラッジ水の還元糖の活性度を測定し、その程度から二次添加すべき減水剤の量を決定する請求項１に記載する減水剤適正使用量の推測方法。
3. 還元糖がグルコースであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載する減水剤適正使用量の推測方法。
4. ろ紙に、グルコースオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、及びｏ−トリジンからなる試薬を吸着させて乾燥した試験紙を、減水剤を二次添加する直前のスラッジ水に浸漬して取出し、その呈色の程度により二次添加すべき減水剤の量を推測することを特徴とする請求項３に記載する減水剤適正使用量の推測方法。