JP2019171679A

JP2019171679A - コンクリートの製造方法

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Publication number: JP2019171679A
Application number: JP2018062507A
Authority: JP
Inventors: 隆之早川; Takayuki Hayakawa; 浜中　昭徳; Akinori Hamanaka; 昭徳浜中; 康秀肥後; Yasuhide Higo
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2038-03-28
Also published as: JP7050548B2

Abstract

【課題】材料として石炭灰及びＡＥ剤を含むコンクリートであっても、簡易かつ低コストで、コンクリートの空気量を適切な量にすることができるコンクリートの製造方法を提供する。【解決手段】セメント、細骨材、石炭灰、ＡＥ剤、及び水を混練して、均一な混合物としての組成を有するモルタルを得るモルタル調製工程と、モルタル、及び粗骨材を混練して、コンクリートを得るコンクリート調製工程、を含むコンクリートの製造方法。モルタル調製工程における混練時間は、好ましくは３０秒間以上である。コンクリート調製工程における混練時間は、好ましくは１５秒間以上である。【選択図】なし

Description

本発明は、コンクリートの製造方法に関する。

従来、石炭灰及びＡＥ剤を含むコンクリートが知られている。
石炭灰及びＡＥ剤を含むコンクリートの製造方法として、特許文献１には、石炭灰を含有するコンクリートの製造方法において、セメント、骨材にＡＥ剤またはＡＥ減水剤または高性能ＡＥ減水剤のいずれか一種以上と混練水を添加し、混練後、石炭灰を添加し、混練す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。

特開平１１−２２１８２１号公報

石炭灰に含まれる未燃カーボンはＡＥ剤を吸着するため、未燃カーボンの量が多い（強熱減量が大きい）石炭灰を含むコンクリートは、一般的なＡＥ剤を標準的な量（例えば、セメント１００質量部に対して、０．０１質量部）で使用しても、コンクリート中に適正量の空気（特に、エントレインドエア）が連行されにくいため、凍結融解抵抗性（耐凍害性）の低いものになりやすいという問題がある。
これに対して、石炭灰（特に、フライアッシュ）を含むコンクリート用の、空気連行性に優れたＡＥ剤が知られているが、該ＡＥ剤は価格が高く、新たに設備が必要になる等、製造にかかるコストが高くなり、かつ、製造において空気量の管理が難しくなる等の問題がある。
本発明の目的は、材料として石炭灰及びＡＥ剤を含むコンクリートであっても、簡易かつ低コストに、コンクリートの空気量を適切な量にすることができるコンクリートの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、セメント、細骨材、石炭灰、ＡＥ剤、及び水を混練して、均一な混合物としての組成を有するモルタルを得た後、該モルタル及び粗骨材を混練してコンクリートを得る方法によれば、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］〜［８］を提供するものである。
［１］セメント、細骨材、石炭灰、ＡＥ剤、及び水を混練して、均一な混合物としての組成を有するモルタルを得るモルタル調製工程と、上記モルタル、及び粗骨材を混練して、コンクリートを得るコンクリート調製工程、を含むことを特徴とするコンクリートの製造方法。
［２］上記モルタル調製工程における混練時間が、３０秒間以上である前記［１］に記載のコンクリートの製造方法。
［３］上記コンクリート調製工程における混練時間が、１５秒間以上である前記［１］又は［２］に記載のコンクリートの製造方法。
［４］上記石炭灰は、強熱減量が１質量％以上のものであり、かつ、上記ＡＥ剤の量が、セメント１００質量部に対して０．０２質量部以下である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のコンクリートの製造方法。
［５］上記コンクリートの水セメント比が、４０％以上である前記［１］〜［４］のいずれかに記載のコンクリートの製造方法。

［６］上記コンクリートの空気量は、「ＪＩＳＡ１１２８：２００５」に規定する方法で測定した値として、３．８％以上である前記［１］〜［５］のいずれかに記載のコンクリートの製造方法。
［７］上記コンクリートのスランプは、「ＪＩＳＡ１１０１：２００５」に規定する方法で測定した値として、１５ｃｍ以上である前記［１］〜［６］のいずれかに記載のコンクリートの製造方法。
［８］上記モルタル調製工程において、上記各材料と共に増粘剤を混練する前記［１］〜［７］のいずれかに記載のコンクリートの製造方法。

本発明のコンクリートの製造方法によれば、材料として石炭灰及びＡＥ剤を含むコンクリートであっても、簡易かつ低コストに、該コンクリート中の空気量を適切な量にすることができる。

本発明のコンクリートの製造方法は、セメント、細骨材、石炭灰、ＡＥ剤、及び水を混練して、均一な混合物としての組成を有するモルタルを得るモルタル調製工程と、該モルタル、及び粗骨材を混練して、コンクリートを得るコンクリート調製工程を含むものである。
以下、各工程について詳細に説明する。
［モルタル調製工程］
本工程は、セメント、細骨材、石炭灰、ＡＥ剤、及び水を混練して、均一な混合物としての組成を有するモルタルを得る工程である。
セメントの例としては、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、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、混合セメントや、エコセメント等が挙げられる。
細骨材としては、特に限定されず、例えば、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、スラグ細骨材、及び軽量細骨材、またはこれらの混合物等が挙げられる。

石炭灰の例としては、フライアッシュ、及びクリンカアッシュ等が挙げられる。中でも、コンクリートの流動性および強度発現性の観点から、フライアッシュが好ましい。
フライアッシュの例としては、火力発電所等での微粉炭の燃焼によって生じる石炭灰を電気集塵機等で回収したもの、もしくはそれらを分級または粉砕したもの等が挙げられる。
コンクリート用フライアッシュは、その品質（強熱減量、４５μｍ篩残分、ブレーン比表面積、フロー値等）に応じて、「ＪＩＳＡ６２０１：２０１５（コンクリート用フライアッシュ）」によって、フライアッシュＩ種、ＩＩ種、ＩＩＩ種、及びＩＶ種に区分されている。
また、石炭灰の強熱減量は、入手の容易性や、本発明の効果をより大きく発揮する観点から、好ましくは１質量％以上、より好ましくは２〜８質量％、特に好ましくは３〜６質量％である。

ＡＥ剤としては、コンクリートの製造において使用されている、一般的な各種ＡＥ剤を使用することができる。
なお、本明細書中、「ＡＥ剤」の語には、ＡＥ剤（狭義）、ＡＥ減水剤、及び、高性能ＡＥ減水剤が含まれるものとする。
セメント１００質量部に対するＡＥ剤の量は、コンクリートの製造における一般的な使用量でよいが、材料にかかるコストをより低減する観点からは、好ましくは０．０２質量部以下、より好ましくは０．０１５質量部以下、特に好ましくは０．０１２質量部以下である。また、コンクリート中の空気量をより大きくする観点からは、好ましくは０．００１質量部以上、より好ましくは０．００２質量部以上、さらに好ましくは０．００４質量部以上、さらに好ましくは０．００６質量部以上、特に好ましくは０．００８質量部以上である。

本工程において、コンクリートの空気量をより大きくする観点から、上述したセメント等の各材料と共に、さらに増粘剤を混練してもよい。
増粘剤の例としては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、及びヒドロキシエチルメチルセルロース等のセルロース系や、β−１，３グルカン、プルラン、ウェランガム、キサンタンガム、グアガム、カラギーナン、ガラクトマンナン、ペクチン、メチルスターチ、エチルスターチ、プロピルスターチ、メチルプロピルスターチ、ヒドロキシエチルスターチ、ヒドロキシプロピルスターチ、及びヒドロキシプロピルメチルスターチ等の増粘多糖類；アクリルアミドの単独重合体、アクリルアミドの共重合体等のアクリル系増粘剤；グリコール系増粘剤等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
セメント１００質量部に対する増粘剤の量は、好ましくは０．０１〜２質量部、より好ましくは０．０１５〜１質量部、特に好ましくは０．０２〜０．５質量部である。該量が０．０１質量部以上であれば、コンクリート中の空気量をより大きくすることができる。該量が５質量部以下であれば、材料にかかるコストをより低減することができる。

また、本工程において、必要に応じて他の材料を混練してもよい。必要に応じて混練する他の材料としては、減水剤、及び高性能減水剤等の各種混和剤や、フライアッシュ、シリカフューム、及び高炉スラグ微粉末等の各種混和材等が挙げられる。

水としては、特に限定されず、水道水、スラッジ水等が挙げられる。
コンクリートの水セメント比は、コンクリートにおける一般的な数値であればよいが、好ましくは４０％以上、より好ましくは４１％以上、さらに好ましくは４２％以上、特に好ましくは４３％以上である。該比が４０％以上であれば、コンクリートの流動性をより向上させることができる。
なお、水セメント比とは、水とセメントの質量比（水／セメント）を百分率（％）で表したものである。

本工程において、上述したセメント等の材料を、均一な混合物としての組成を有するモルタルを得るまで十分に混練した後、コンクリート調製工程（後述）を行うことによって、コンクリートが石炭灰（特に、強熱減量が大きい石炭灰）を含み、かつ、一般的なＡＥ剤を標準的な量（例えば、セメント１００質量部に対して、０．０１質量部）で使用する場合であっても、コンクリート中の空気量を大きくすることができる。
混練手段の例としては、縦型ミキサー、横型ミキサー、ナウターミキサー、傾胴ミキサー、強制ミキサー、二軸ミキサー等が挙げられる。縦型ミキサーの例としては、ホバート社製の「ホバートミキサー」、ヘンシェル社製の「ヘンシェルミキサー」等が挙げられる。横型ミキサーとしては、例えば、レディゲ社製の「レディゲミキサー」等が挙げられる。

本工程における混練時間は、好ましくは３０秒間以上、より好ましくは６０秒間以上、さらに好ましくは９０秒間以上、特に好ましくは１００秒間以上である。該混練時間が３０秒間以上であれば、より十分に混練された（均一な混合物としての組成を有する）モルタルを得ることができる。
該混練時間の上限値は、特に限定されないが、製造の効率の観点からは、好ましくは５分間以内、より好ましくは４分間以内、特に好ましくは３分間（１８０秒間）以内である。

［コンクリート調製工程］
本工程は、モルタル調製工程の後に行われる工程であって、モルタル調製工程で得られたモルタル、及び粗骨材を混練して、コンクリートを得る工程である。
粗骨材としては、特に限定されず、例えば、川砂利、山砂利、陸砂利、海砂利、砕石、スラグ粗骨材、及び軽量粗骨材、又はこれらの混合物等が挙げられる。
ここで、骨材（細骨材及び粗骨材）の配合量は特に限定されず、コンクリートにおける一般的な配合量であればよい。例えば、骨材（細骨材及び粗骨材）の配合量は、セメントの合計量１００質量部に対して、好ましくは１００〜７００質量部、より好ましくは１２０〜４００質量部である。
また、粗骨材を用いる場合、細骨材率は、好ましくは５〜６０％、より好ましくは３０〜５０％である。細骨材率が前記範囲内であれば、コンクリートのワーカビリティや成形のし易さが向上する。

本工程における混練時間は、空気量の増大の観点からは、好ましくは１５秒間以上、より好ましくは２０秒間以上、さらに好ましくは３０秒間以上、さらに好ましくは６０秒間以上、特に好ましくは８０秒間以上である。混練時間が１５秒間以上であれば、コンクリートのスランプおよび空気量をより大きくすることができる。
該混練時間の上限値は、特に限定されないが、製造の効率の観点からは、好ましくは５分間以内、より好ましくは４分間以内、特に好ましくは３分間（１８０秒間）以内である。
得られたコンクリートの空気量は、コンクリートの凍結融解抵抗性をより向上させる観点から、「ＪＩＳＡ１１２８：２００５」に規定する方法で測定した値として、好ましくは３．８％以上、より好ましくは３．９％以上、さらに好ましくは４．２％以上、特に好ましくは４．６％以上である。
また、得られたコンクリートのスランプは、コンクリートのワーカビリティをより向上させる観点から、「ＪＩＳＡ１１０１：２００５」に規定する方法で測定した値として、好ましくは１５ｃｍ以上、より好ましくは１８ｃｍ以上である。

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；山砂、静岡県掛川市産
（３）石炭灰：「ＪＩＳＡ６２０１：２０１５（コンクリート用フライアッシュ）」におけるフライアッシュＩＩ種に相当するもの、強熱減量４〜５質量％
（４）ＡＥ剤：ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターエア３０３Ａ」
（５）粗骨材：硬質砂岩砕石２００５、茨城県桜川市産
（６）減水剤：ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターグレニウム８０００Ｓ_Ｍ」
（７）増粘剤：太平洋マテリアル社製、商品名「太平洋エルコン」
（８）水：水道水

［実施例１］
セメント、細骨材、石炭灰、ＡＥ剤、減水剤、及び水を、表１に示す配合量で、二軸ミキサーに同時に投入した後、１２０秒間混練を行い、均一な混合物としての組成を有するモルタルを得た。次いで、二軸ミキサー内のモルタルに粗骨材を投入し、３０秒間混練を行い、コンクリートを得た。
得られたコンクリートについて、スランプ、及び、空気量を以下の方法に従って測定した。

［コンクリートのスランプの測定］
「ＪＩＳＡ１１０１：２００５」に規定する方法に準拠して測定した。
［コンクリートの空気量の測定］
「ＪＩＳＡ１１２８：２００５」に規定する方法に準拠して測定した。

［実施例２］
モルタルに粗骨材を投入した後、９０秒間混練を行う以外は実施例１と同様にして、コンクリートを得た。
得られたコンクリートについて、スランプ等を実施例１と同様にして測定した。
［実施例３］
セメント等の材料と同時に、増粘剤を二軸ミキサーに投入してモルタルを調製する以外は、実施例１と同様にしてコンクリートを得た。
得られたコンクリートについて、スランプ等を実施例１と同様にして測定した。

［比較例１］
セメント、細骨材、石炭灰、ＡＥ剤、減水剤、粗骨材、及び水を、表１に示す配合量で、二軸ミキサーに同時に投入した後、１５０秒間混練を行い、コンクリートを得た。
得られたコンクリートについて、スランプ等を実施例１と同様にして測定した。
［比較例２］
セメント、細骨材、ＡＥ剤、減水剤、粗骨材、及び水を、表１に示す配合量で、二軸ミキサーに同時に投入した後、９０秒間混練を行い、均一な混合物としての組成を有する混練物を得た。次いで、二軸ミキサー内の混練物に石炭灰を投入し、６０秒間混練を行い、コンクリートを得た。
得られたコンクリートについて、スランプ等を実施例１と同様にして測定した。
結果を表１に示す。

表１から、実施例１〜３において得られたコンクリートの空気量（４．０〜４．９％）は、比較例１〜２において得られたコンクリートの空気量（２．５〜３．６％）よりも大きいことがわかる。
また、実施例１〜３において得られたコンクリートのスランプ（１５．５〜２２．５ｍｍ）は、比較例１〜２において得られたコンクリートのスランプ（１１．０〜１３．０ｍｍ）よりも大きいことがわかる。

Claims

セメント、細骨材、石炭灰、ＡＥ剤、及び水を混練して、均一な混合物としての組成を有するモルタルを得るモルタル調製工程と、
上記モルタル、及び粗骨材を混練して、コンクリートを得るコンクリート調製工程、
を含むことを特徴とするコンクリートの製造方法。
上記モルタル調製工程における混練時間が、３０秒間以上である請求項１に記載のコンクリートの製造方法。
上記コンクリート調製工程における混練時間が、１５秒間以上である請求項１又は２に記載のコンクリートの製造方法。
上記石炭灰は、強熱減量が１質量％以上のものであり、かつ、上記ＡＥ剤の量が、セメント１００質量部に対して０．０２質量部以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンクリートの製造方法。
上記コンクリートの水セメント比が、４０％以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンクリートの製造方法。
上記コンクリートの空気量は、「ＪＩＳＡ１１２８：２００５」に規定する方法で測定した値として、３．８％以上である請求項１〜５のいずれか１項に記載のコンクリートの製造方法。
上記コンクリートのスランプは、「ＪＩＳＡ１１０１：２００５」に規定する方法で測定した値として、１５ｃｍ以上である請求項１〜６のいずれか１項に記載のコンクリートの製造方法。
上記モルタル調製工程において、上記各材料と共に増粘剤を混練する請求項１〜７のいずれか１項に記載のコンクリートの製造方法。