JP2017047550A - セメント組成物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空気量を増加させたセメント組成物（例えば、軽量モルタル）を得ることができる製造方法を提供する。
【解決手段】水と、骨材と、空気を導入するための混和剤とからなる骨材含有混合物に、セメントを投入して混練し、セメント組成物を得るセメント組成物調製工程を含むセメント組成物の製造方法。空気を導入するための混和剤は、好ましくは、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、発泡剤または起泡剤である。セメント組成物は、セメント以外の他の粉体材料を含むことができ、この場合、他の粉体材料は、セメント組成物調製工程において、セメントと共に骨材含有混合物に投入される。
【選択図】なし

Description

本発明は、セメント組成物の製造方法に関する。

モルタルやコンクリート等のセメント組成物の一般的な製造方法として、セメントや骨材等の粉粒体材料を混合した後、得られた混合物に水を加えて混練する方法が挙げられる。
一方、一般的な製造方法とは異なる方法（材料の混合の順序が異なる方法）で、セメント組成物を製造することも知られている。例えば、特許文献１には、セメント組成物を製造する際に、材料の投入順序を調整することで、より優れた物性を有するセメント組成物を得る方法として、鉱物質微粉末を多量に混合するコンクリートの製造方法において、予め骨材と一次水を混練する工程と、セメントを混合する工程と、鉱物質微粉末を混合する工程と、残部の水（二次水）を添加して混練する工程を備えることを特徴とするコンクリートの製造方法が記載されている。該製造方法によれば、従来の材料投入順序による混練と比較して、ブリーディング特性を改善し、かつ、硬化後のコンクリートの強度を増進することができる。

特開平１０−２７２６１８号公報

本発明の目的は、空気量を増加させたセメント組成物（軽量モルタルまたは軽量コンクリート）を得ることができる製造方法を提供することである。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、水と、骨材と、空気を導入するための混和剤とからなる骨材含有混合物に、セメントを投入して混練し、セメント組成物を得るセメント組成物の製造方法によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［４］を提供するものである。
［１］ 水と、骨材と、空気を導入するための混和剤とからなる骨材含有混合物に、セメントを投入して混練し、セメント組成物を得るセメント組成物調製工程を含むことを特徴とするセメント組成物の製造方法。
［２］ 上記空気を導入するための混和剤が、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、発泡剤および起泡剤から選ばれる一種以上である前記［１］に記載のセメント組成物の製造方法。
［３］ 上記セメント組成物は、セメント以外の他の粉体材料を含まない、または、セメント以外の他の粉体材料を含むものであり、かつ、セメント以外の他の粉体材料を含む場合に、上記セメント組成物調製工程において、上記他の粉体材料を上記骨材含有混合物に投入する前記［１］または［２］のいずれかに記載のセメント組成物の製造方法。
［４］ 上記セメント組成物調製工程の前に、上記水と、上記骨材と、上記空気を導入するための混和剤を混合し、上記骨材含有混合物を得る骨材含有混合物調製工程、を含む前記［１］〜［３］のいずれかに記載のセメント組成物の製造方法。

本発明のセメント組成物の製造方法によれば、空気量を増加させたセメント組成物（軽量モルタルまたは軽量コンクリート）を得ることができる。
本発明で得られるセメント組成物は、例えば、中層または高層の建物の床スラブ等の材料として用いることができ、この場合、地震への抵抗力等を向上させることができる。

本発明のセメント組成物の製造方法は、水と、骨材と、空気を導入するための混和剤とからなる骨材含有混合物に、セメントを投入して混練し、セメント組成物を得るセメント組成物調製工程を含むものである。
以下、詳しく説明する。

［セメント組成物調製工程］
本工程は、水と、骨材と、空気を導入するための混和剤とからなる骨材含有混合物に、セメントを投入して混練し、セメント組成物を得る工程である。
水としては、水道水、工業用水等を使用することができる。
水の配合量は特に限定されるものではなく、モルタルやコンクリート等のセメント組成物における一般的な配合量であればよい。例えば、水の配合量は、水と、セメント及び他の粉体材料（全結合材）の質量比（水／全結合材）の値として、６０％以下（好ましくは２０〜５５％）に定めればよい。

骨材としては、細骨材のみ、または、細骨材と粗骨材の組み合わせが挙げられる。
細骨材としては、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、人工軽量細骨材、またはこれらの混合物等が挙げられる。
粗骨材としては、川砂利、山砂利、陸砂利、砕石、人工軽量粗骨材、重量骨材、再生骨材またはこれらの混合物等が挙げられる。

骨材の単位量（セメント組成物１ｍ^３あたりの配合量）は、特に限定されるものではなく、モルタルやコンクリート等のセメント組成物における一般的な単位量（例えば、５００〜２，０００ｋｇ／ｍ^３）であればよい。

空気を導入するための混和剤としては、セメント組成物中に空気を導入することができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、発泡剤、及び起泡剤等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
中でも、得られるセメント組成物の空気量をより大きくする観点から、ＡＥ剤と起泡剤のいずれか一方または両方を用いることが好ましい。本発明における好ましい実施形態の例として、例えば、ＡＥ減水剤とＡＥ剤の組み合わせ、または、ＡＥ減水剤と起泡剤の組み合わせが挙げられる。
上記混和剤の配合量は、混和剤の種類によっても異なるが、セメント及び他の粉体材料の合計量（結合材の合計量）１００質量部に対して、通常、０．００１〜５質量部である。

セメントとしては、特に限定されるものではなく、例えば、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、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや、エコセメント等を使用することができる。
また、本工程においては、セメントと共に他の粉体材料を用いることができる。セメント以外の他の粉体材料（セメント以外の結合材）としては、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、石灰石粉末等が挙げられる。全結合材中のセメントの割合は、特に限定されるものではないが、通常、３０質量％以上である。

［骨材含有混合物調製工程］
本工程は、セメント組成物調製工程の前に設けられる工程であって、水と、骨材と、空気を導入するための混和剤を混合し、骨材含有混合物を得る工程である。
ここで、水と骨材と混和剤の混合方法は、特に限定されるものではなく、水と骨材と混和剤をミキサに一括して投入して混合してもよいし、あるいは、水と混和剤を混合した後、得られた混合物に骨材を投入して混合してもよい。
混合時間は、好ましくは３０秒以上、より好ましくは４０〜３６０秒、さらに好ましくは６０〜３００秒、特に好ましくは８０〜２４０秒である。該時間が３０秒以上であれば、骨材含有混合物中に十分な量の空気が導入され、得られるセメント組成物の空気量をより大きくすることができる。該時間が３６０秒以下であれば、製造に要する時間を短くすることができる。

本発明において、各材料の混練（混合）に用いるミキサとしては、特に限定されるものではなく、パン型ミキサ、二軸ミキサ等の慣用のミキサを用いることができる。
また、本発明の目的を阻害しない範囲内で、必要に応じて、減水剤、収縮低減剤等の各種添加剤を用いてもよい。
各種添加剤は、本発明の製造方法中のどの時点で添加してもよい。

本発明の製造方法によって得られるセメント組成物は、セメント組成物の一般的な製造方法（具体的には、セメントと骨材等の粉粒体材料を混合した後、得られた混合物と水を混練する方法）によって得られたセメント組成物と比べて、空気量の大きいものである。
また、本発明の製造方法によって得られるセメント組成物の空気量は、本発明の目的（空気量の増加）の観点から、混練直後の値で、好ましくは１５体積％以上、より好ましくは１６体積％以上、さらに好ましくは１７体積％以上、特に好ましくは１８体積％以上である。該空気量の上限は、セメント組成物の圧縮強度等の観点から、混練直後の値で、好ましくは２０体積％以下である。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［使用材料］
（１）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
（２）細骨材：人工軽量骨材（絶乾密度：１．５１ｇ／ｃｍ^３）、太平洋セメント社製、商品名「太平洋アサノライト」
（３）ＡＥ減水剤：ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターポリヒード１５Ｓ」
（４）起泡剤：ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「ファインフォーム７０７」
（５）ＡＥ剤：ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターエア３０３Ａ」
（６）水：上水道水

［実施例１］
容量５リットルのホバートミキサ（ホバート社製）内に、水とＡＥ減水剤と起泡剤を投入して混合した後、得られた混和剤含有水に細骨材を投入して、９０秒混練し、骨材含有混合物を得た。次いで、骨材含有混合物にセメントを投入して３０秒混練を行った後、ミキサ内の側壁に付着した混練物を掻き落とし、さらに６０秒混練を行ってモルタルを製造した。なお、混練は常に低速で行った。
各材料の配合量は、得られるモルタルの量が１．５リットルで、かつ、表１の配合１に示す量となるように定めた。

［実施例２］
混和剤含有水と細骨材の混練時間を９０秒から１８０秒に変更した以外は、実施例１と同様にして、モルタルを製造した。
［実施例３］
起泡剤の代わりにＡＥ剤を使用し、かつ、各材料の配合量を表１の配合２に示す量となるように定めた以外は、実施例２と同様にして、モルタルを製造した。

［比較例１］
上記ホバートミキサ（ホバート社製）内に水とＡＥ減水剤と起泡剤を投入して混合した後、さらにセメントを投入して、３０秒混練した。次いで、混練物に細骨材を投入して３０秒混練を行った後、ミキサ内の側壁に付着した混練物を掻き落とし、さらに６０秒混練を行ってモルタルを製造した。
各材料の配合量は、得られるモルタルの量が１．５リットルで、かつ、表１に示す割合（単位量）となるように定めた。
なお、比較例１におけるモルタルの製造方法は、混練を常に低速で行った以外は、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）」に準拠して行った方法である。
得られた各モルタルの空気量（混練直後、混練終了から１５分経過後、及び混練終了から３０分経過後の各時点の値）を、「ＪＩＳ Ａ １１１６：２００５（フレッシュコンクリートの単位容積質量試験方法及び空気量の質量による試験方法（質量方法））」に準拠して測定した。なお、該試験方法に用いる容器としては、「ＪＩＳ Ａ １１７１：２０００（ポリマーセメントモルタルの試験方法）」の「単位容積質量試験」の「試験用機械器具」に規定されているものを用いた。
結果を表２に示す。

表２から、本発明の製造方法によって得られたセメント組成物（実施例１〜３）は、比較例１の製造方法（一般的な製造方法）によって得られたセメント組成物と比べて、空気量が大きく、軽量であることがわかる。

Claims (4)

1. 水と、骨材と、空気を導入するための混和剤とからなる骨材含有混合物に、セメントを投入して混練し、セメント組成物を得るセメント組成物調製工程を含むことを特徴とするセメント組成物の製造方法。
2. 上記空気を導入するための混和剤が、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、発泡剤および起泡剤から選ばれる一種以上である請求項１に記載のセメント組成物の製造方法。
3. 上記セメント組成物は、セメント以外の他の粉体材料を含まない、または、セメント以外の他の粉体材料を含むものであり、かつ、セメント以外の他の粉体材料を含む場合に、上記セメント組成物調製工程において、上記他の粉体材料を上記骨材含有混合物に投入する請求項１又は２に記載のセメント組成物の製造方法。
4. 上記セメント組成物調製工程の前に、上記水と、上記骨材と、上記空気を導入するための混和剤を混合し、上記骨材含有混合物を得る骨材含有混合物調製工程、を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のセメント組成物の製造方法。