JP2020200196A

JP2020200196A - 軽量コンクリートの製造方法

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Publication number: JP2020200196A
Application number: JP2019105691A
Authority: JP
Inventors: 浩丸田; Hiroshi Maruta; 康秀肥後; Yasuhide Higo; 隆之早川; Takayuki Hayakawa; 葵当銘; Aoi Tomei
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2019-06-05
Filing date: 2019-06-05
Publication date: 2020-12-17
Anticipated expiration: 2039-06-05
Also published as: JP7436152B2

Abstract

【課題】硬化前のコンクリートの経時的な流動性の低下の小さいコンクリートを製造することができる方法を提供する。【解決手段】絶乾状態の軽量粗骨材と、水にパラフィンを分散させてなるパラフィン分散液を混合して、軽量粗骨材の表面に分散液を被覆させてなるパラフィン被覆軽量粗骨材を得る被覆工程と、パラフィン被覆軽量粗骨材とセメントと細骨材と水を混合して、軽量コンクリートを得る混合工程を含む軽量コンクリートの製造方法。パラフィン分散液中のパラフィンの好ましい含有率は０．１〜５．０質量％である。【選択図】なし

Description

本発明は、軽量コンクリートの製造方法に関する。

近年、コンクリート構造物の重量の低減や、輸送コストの削減等の観点から、軽量骨材を用いたコンクリートが利用されている。
軽量骨材は、その内部に空隙が多く存在し吸水性に優れるため、コンクリートの材料として、絶乾（絶対乾燥）状態にある軽量骨材を用いた場合、コンクリートの各材料を混練した後、時間が経過するにつれて、該軽量骨材が練り混ぜ水を吸水して、硬化前のコンクリートの流動性の低下が大きくなったり、コンクリートの単位容積質量が増大するという問題がある。
このため、予め十分に吸水（例えば、２４時間程度の吸水：「プレウェッティング」ともいう。）を行った軽量骨材（含水品）を、コンクリートの材料として用いることが一般的である。該軽量骨材を用いることで、硬化前のコンクリートの経時的な流動性の低下を小さくすることができる他、軽量骨材内部の水分がセメントペースト部に供給される自己養生（外部から養生水を供給する代わりに、材料（軽量骨材）自体が養生水を供給する）の効果や、乾燥収縮を低減する効果を得ることができる。

一方、プレウェッティングを行った軽量骨材を用いた場合、コンクリートの凍結融解抵抗性が低下するという問題がある。また、絶乾状態にある軽量骨材と比較して、プレウェッティングを行った軽量骨材の見かけ密度は大きくなるため、コンクリートの軽量化という観点からは、プレウェッティングを行った軽量骨材を使用することは好ましくない。
吸水性の低い軽量骨材を製造する方法として、特許文献１には、軽量骨材原料を焼成発泡して得られる焼成物を徐冷する工程において、該焼成物の表面温度が１００〜３００℃となった時点で、該焼成物を固形分が１０〜４０ｗｔ％になるように希釈した樹脂エマルションに浸漬することを特徴とする、低吸水性軽量骨材の製造方法が記載されている。

特開２００２−２７４９０１号公報

本発明の目的は、硬化前のコンクリートの経時的な流動性の低下の小さいコンクリートを製造することができる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、絶乾状態の軽量粗骨材とパラフィン分散液を混合して、パラフィン被覆軽量粗骨材を得る工程と、該軽量粗骨材とセメントと細骨材と水を混合して、軽量コンクリートを得る工程を含む軽量コンクリート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］〜［５］を提供するものである。
［１］絶乾状態の軽量粗骨材と、水にパラフィンを分散させてなるパラフィン分散液を混合して、上記軽量粗骨材の表面に上記分散液を被覆させてなるパラフィン被覆軽量粗骨材を得る被覆工程と、上記パラフィン被覆軽量粗骨材とセメントと細骨材と水を混合して、軽量コンクリートを得る混合工程、を含むことを特徴とする軽量コンクリートの製造方法。
［２］上記パラフィン分散液中のパラフィンの含有率が０．１〜５．０質量％である、前記［１］に記載の軽量コンクリートの製造方法。
［３］上記被覆工程において、上記軽量粗骨材１００質量部に対する上記パラフィン分散液の量が２〜１０質量部である、前記［１］又は［２］に記載の軽量コンクリートの製造方法。
［４］上記被覆工程と上記混合工程の間に、上記被覆工程で得られた上記パラフィン被覆軽量粗骨材の表面を乾燥させる乾燥工程を含む、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の軽量コンクリートの製造方法。
［５］上記パラフィン分散液中のパラフィンの粒度分布が、粒度が０．１〜２．０μｍであるパラフィンの含有率が７５質量％以上であるものである、前記［１］〜［４］のいずれかに記載の軽量コンクリートの製造方法。

本発明の軽量コンクリートの製造方法によれば、パラフィン分散液を被覆していない絶乾状態の軽量粗骨材を用いた場合と比較して、硬化前のコンクリートの経時的な流動性の低下の小さいコンクリートを製造することができる。
また、本発明の軽量コンクリートの製造方法に用いられるパラフィン被覆軽量粗骨材は、その表面を、防水性を有するパラフィン分散液によって被覆されているため、その内部に水が入りにくく、軽量粗骨材のプレウェッティングを行わなくてもよいため、プレウェッティングを行った軽量粗骨材を用いた場合と比較して、コンクリートの軽量化を図り、硬化後のコンクリートの凍結融解抵抗性を向上することができる。

本発明の軽量コンクリートの製造方法は、絶乾状態の軽量粗骨材と、水にパラフィンを分散させてなるパラフィン分散液（懸濁液）を混合して、軽量粗骨材の表面にパラフィン分散液を被覆させてなるパラフィン被覆軽量粗骨材を得る被覆工程と、パラフィン被覆軽量粗骨材とセメントと細骨材と水を混合して、軽量コンクリートを得る混合工程を含むものである。
以下、工程ごとに詳しく説明する。

［被覆工程］
本工程は、絶乾状態の軽量粗骨材と、水にパラフィンを分散させてなるパラフィン分散液を混合して、軽量粗骨材の表面にパラフィン分散液を被覆させてなるパラフィン被覆軽量粗骨材を得る工程である。
本発明で用いられる軽量粗骨材の例としては、膨張頁岩、真珠岩、抗火石、及び黒曜石等から選ばれる１種以上を主原料として製造した人工軽量粗骨材や、火山れき等の天然軽量粗骨材等が挙げられる。
また、軽量粗骨材としては、コンクリートの軽量化や、作業時間を短縮する（プレウェッティングを行うのに必要な時間を削減する）観点から、絶乾状態のものが用いられる。

パラフィン分散液は、予め、水とパラフィンを混合することによって得られたものである。
パラフィン分散液中のパラフィンの含有率は、好ましくは０．１〜５．０質量％、より好ましくは０．５〜４．５質量％、特に好ましくは２．０〜４．０質量％である。該含有率が０．１質量％未満であると、硬化前のコンクリートの経時的な流動性の低下が大きくなる。該含有率が５．０質量％を超えると、材料にかかるコストが過度に上昇する。
パラフィン分散液中のパラフィンの粒度分布は、粒度（粒子径）が０．１〜２．０μｍ（好ましくは０．１５〜１．５μｍ、より好ましくは０．２〜１．０μｍ）であるパラフィンの含有率が７５質量％以上（好ましくは８５質量％以上、より好ましくは９０質量％以上）であるものが好ましい。上記粒度分布が上記数値範囲内であれば、パラフィンを水により均一に分散させてなるパラフィン分散液を得ることができる。
なお、パラフィンは、一般的にコンクリートに用いられているシラン系の防水剤や撥水剤と比較して安価なものである。

軽量粗骨材１００質量部に対するパラフィン分散液の量は、好ましくは２〜１０質量部、より好ましくは４〜９質量部、特に好ましくは５〜８質量部である。該量が２質量部以上であれば、軽量粗骨材の表面に十分な量の分散液を被覆させて、硬化前のコンクリートの経時的な流動性の低下をより小さくすることができる。該量が１０質量部以下であれば、コンクリートをより軽量化することができる。また、材料にかかるコストの過度な上昇を防ぐことができる。

［乾燥工程］
本工程は、被覆工程と混合工程（後述）の間に任意で設けられる工程であって、被覆工程で得られたパラフィン被覆軽量粗骨材の表面を乾燥させる工程である。
パラフィン被覆軽量粗骨材の表面を乾燥させることによって、硬化前のコンクリートの経時的な流動性の低下の程度をより小さくすることができる。
パラフィン被覆軽量粗骨材の表面の乾燥は、軽量粗骨材の表面に被覆されたパラフィン分散液から水分が蒸発して、軽量粗骨材の表面が固体状のパラフィンで被覆された状態になるまで行うことが好ましい。

［混合工程］
本工程は、前工程（被覆工程または乾燥工程）で得られたパラフィン被覆軽量粗骨材とセメントと細骨材と水を混合して、軽量コンクリートを得る工程である。
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、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。

細骨材の例としては、川砂、山砂、海砂、砕砂、珪砂、スラグ細骨材、及び軽量細骨材等が挙げられる。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。
なお、細骨材として軽量細骨材を使用する場合において、軽量粗骨材と同様にして、軽量細骨材の表面にパラフィン分散液を被覆させてもよい。

水としては、特に限定されるものではなく、例えば、水道水、スラッジ水等が挙げられる。
水セメント比は、特に限定されるものではなく、コンクリートの製造における一般的な水セメント比であればよい。例えば、水セメント比は、好ましくは３０〜７０％、より好ましくは４０〜６５％、特に好ましくは４５〜６０％である。該比が３０％以上であれば、作業性がより向上する。該比が７０％以下であれば、硬化後のコンクリートの強度がより大きくなる。
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、さらに、セメント分散剤を原料として用いてもよい。セメント分散剤を配合することにより、分散作用によって硬化前のコンクリートの流動性や作業性をより向上させ、硬化後のコンクリートの強度をより大きくすることができる。
セメント分散剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、またはポリカルボン酸系等の、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤等が挙げられる。中でも、硬化前のコンクリートの流動性および作業性をより向上させて、硬化後のコンクリートの強度をより大きくする観点から、ＡＥ減水剤又は高性能ＡＥ減水剤が好ましい。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。
セメント１００質量部に対するセメント分散剤の量（複数の種類を用いる場合、合計量）は、固形分換算で、好ましくは０．０５〜２．０質量部、より好ましくは０．１〜１．５質量部、特に好ましくは０．２〜１．０質量部である。該量が０．０５質量部以上であれば、硬化前のコンクリートの流動性および作業性をより向上させて、硬化後のコンクリートの強度をより大きくすることができる。該量が２．０質量部以下であれば、原料にかかるコストを低減することができる。

また、本工程において、微細な空気泡を連行することにより空気量を調整して、コンクリートのワーカビリティや凍結融解抵抗性を向上させる観点から、ＡＥ剤を用いてもよい。
セメント１００質量部に対するＡＥ剤（通常、液状）の配合量は、好ましくは０．００１〜１．０質量部、より好ましくは０．００２〜０．５質量部、特に好ましくは０．００３〜０．２質量部である。

本工程における軽量コンクリートの調製方法の例としては、以下の（ａ）〜（ｃ）の方法等が挙げられる。
（ａ）セメントと細骨材を空練りして、混合物を得た後、該混合物と水を混合して、モルタルを調製し、該モルタルとパラフィン被覆軽量粗骨材を混合して、軽量コンクリートを調製する方法
（ｂ）セメントと細骨材を空練りして、混合物を得た後、該混合物と水とパラフィン被覆軽量粗骨材を混合して、軽量コンクリートを調製する方法
（ｃ）セメントと細骨材と水とパラフィン被覆軽量粗骨材を同時に混合して、軽量コンクリートを調製する方法
また、本工程においてセメント分散剤およびＡＥ剤の少なくともいずれか一方を使用する場合、原料である水とセメント分散剤等を、予め混合して使用することが好ましい。

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、密度：３．１６ｇ／ｃｍ^３
（２）細骨材；山砂、静岡県掛川産、表乾密度：２．５７ｇ／ｃｍ^３、表乾状態のもの
（３）軽量粗骨材；太平洋セメント社製、商品名「アサノライト」、粒度５〜２０ｍｍ、絶乾密度：１．２５ｇ／ｃｍ^３、絶乾状態のもの
（４）ＡＥ減水剤；ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターポリヒード１５Ｓ」
（５）ＡＥ剤；ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターエア２０２」
（６）パラフィン；太平洋マテリアル社製、商品名「太平洋ＮＮ」、粒度が０．２〜１．０μｍであるパラフィンの含有率：９０質量％以上
（７）水；上水道水

［実施例１］
容量５５リットルのパン型ミキサ内に、軽量粗骨材、及び、パラフィンの含有率が３．０質量％であるパラフィン分散液（予め、パラフィンと水を混合、撹拌して得られた分散液：表１中、「分散液」と示す。）を投入した後、６０秒間混合して、軽量粗骨材の表面に分散液を被覆させてなるパラフィン被覆軽量粗骨材を得た。
また、容量５５リットルのパン型ミキサに、細骨材及びセメントを投入して、１５秒間空練りを行った。次いで、水、ＡＥ減水剤及びＡＥ剤を投入し、１２０秒間混練を行い、モルタルを得た。
次いで、傾胴ミキサに、パラフィン被覆軽量粗骨材、及び、モルタルを投入して、６０秒間混練を行い、コンクリート（軽量コンクリート）を得た。
なお、各材料の量は表１に示すとおりである。

また、ＡＥ減水剤とＡＥ剤の量は、「ＪＩＳＡ１１０１：２００５（コンクリートのスランプ試験方法）」および「ＪＩＳＡ１１１６：２００５（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））」に準拠して得られた、混練直後のコンクリートのスランプが１８±２．５ｃｍであり、かつ、コンクリートの空気量が４．５±１．５％となる量である。
さらに、水の単位量（１５７ｋｇ／ｍ^３）は、使用した分散液（３３ｋｇ／ｍ^３）のうち、軽量粗骨材に吸収されずに、軽量粗骨材の表面に被覆した状態で存在する分散液（軽量粗骨材１００質量部に対して２質量部となる量（９．４ｋｇ／ｍ^３））を考慮して、水（軽量粗骨材の表面に被覆した状態で存在する分散水を含む）セメント比が５０％となるように定めたものである。

得られたコンクリートのスランプ（混練直後、３０分間後、及び６０分間後）を、「ＪＩＳＡ１１０１：２００５（コンクリートのスランプ試験方法）」に準拠して測定した。得られた数値から、以下の式を用いて、３０分間後及び６０分間後における、スランプ保持率を算出した。
スランプ保持率＝（混練直後のスランプ−３０分間後または６０分間後のスランプ）／混練直後のスランプ×１００％
なお、スランプ保持率が大きいほど、コンクリートの流動性の低下の程度が小さいことを示す。

［実施例２］
パラフィン被覆軽量粗骨材を得た後、２０℃で２４時間静置することで、パラフィン被覆軽量粗骨材を、該粗骨材の表面に被覆されたパラフィン分散液から水分が蒸発して、軽量粗骨材の表面が固体状のパラフィンで被覆された状態になるまで乾燥させ、かつ、混練してモルタルを得る際に、表１に示す量の補正水を投入する以外は実施例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のスランプ保持率を、実施例１と同様にして算出した。
なお、上記補正水は、水セメント比が５０％となるように、乾燥を行った際に蒸発によって失われた量の水（２ｋｇ／ｍ^３）を追加するものである。

［比較例１］
容量５５リットルのパン型ミキサ内に、軽量粗骨材、細骨材及びセメントを投入して、１５秒間空練りを行った。次いで、水、ＡＥ減水剤、ＡＥ剤、及び補正水を投入し、１２０秒間混練を行い、コンクリート（軽量コンクリート）を得た。なお、各材料の量は表１に示すとおりである。
上記補正水は、混練中および混練後に軽量粗骨材に吸水される水を考慮して追加される水である。該水は軽量粗骨材に吸水されることから、水セメント比の算出において考慮しないものとする。また、上記補正水の量は、粗骨材１００質量部に対して３質量部となる量とした。また、上記コンクリートの水セメント比は５０％である。
さらに、ＡＥ減水剤とＡＥ剤の量は、「ＪＩＳＡ１１０１：２００５（コンクリートのスランプ試験方法）」に準拠して得られた、混練直後のコンクリートのスランプが１８±２．５ｃｍであり、かつ、コンクリートの空気量が４．５±１．５％となる量である。
得られたコンクリートのスランプ保持率を、実施例１と同様にして算出した。
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コンクリート（実施例１〜２）のスランプ保持率（３０分間後：６６％、６０分間後：３５〜５０％）は、絶乾状態の軽量粗骨材を用いたコンクリート（比較例１）のスランプ保持率（３０分間後：４３％、６０分間後：２２％）よりも大きいことがわかる。
また、実施例１（乾燥工程を行わないもの）と実施例２（乾燥工程を行うもの）を比較すると、実施例２における６０分間経過後のスランプ保持率（５０％）は、実施例１における６０分間経過後のスランプ保持率（３５％）よりも大きいことがわかる。

Claims

絶乾状態の軽量粗骨材と、水にパラフィンを分散させてなるパラフィン分散液を混合して、上記軽量粗骨材の表面に上記分散液を被覆させてなるパラフィン被覆軽量粗骨材を得る被覆工程と、
上記パラフィン被覆軽量粗骨材とセメントと細骨材と水を混合して、軽量コンクリートを得る混合工程、を含むことを特徴とする軽量コンクリートの製造方法。
上記パラフィン分散液中のパラフィンの含有率が０．１〜５．０質量％である、請求項１に記載の軽量コンクリートの製造方法。
上記被覆工程において、上記軽量粗骨材１００質量部に対する上記パラフィン分散液の量が２〜１０質量部である、請求項１又は２に記載の軽量コンクリートの製造方法。
上記被覆工程と上記混合工程の間に、上記被覆工程で得られた上記パラフィン被覆軽量粗骨材の表面を乾燥させる乾燥工程を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の軽量コンクリートの製造方法。
上記パラフィン分散液中のパラフィンの粒度分布が、粒度が０．１〜２．０μｍであるパラフィンの含有率が７５質量％以上であるものである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の軽量コンクリートの製造方法。