JP2021020315A - 軽量コンクリートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量骨材用サイロを有しない生コンクリート工場の周辺であっても、軽量コンクリートを製造することのできる軽量コンクリートの製造方法を提供する。【解決手段】打設現場以外の場所（例えば、生コンクリート工場）でモルタルを調製するモルタル調製工程と、アジテータ車のドラム内に上記モルタルを収容した後、上記アジテータ車を打設現場に移動させるモルタル運搬工程と、上記打設現場において、上記アジテータ車の上記ドラム内に軽量粗骨材を投入して、上記モルタルと上記軽量粗骨材を混合し、軽量コンクリートを得るコンクリート調製工程を含む、軽量コンクリートの製造方法。【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。

従来、軽量粗骨材を用いて、軽量コンクリートを製造する方法が知られている。
例えば、特許文献１に、結合材に対してモンモリロナイト系粘土を１．０〜５．０重量％含有し、かつ３０Ｇ以上の遠心力で、１０分間以上遠心分離を行った際の分離水が３重量％以下であるモルタルを、軽量粗骨材を除くすべての材料を全量用いて予め作製し、該モルタルに、表面乾燥飽水状態の含水率よりも少なく、かつ５重量％以下の含水率の軽量粗骨材を投入して混練し、スランプ１２ｃｍ以上の軽量コンクリートを製造することを特徴とする軽量コンクリートの製造方法が記載されている。

特開平１１−１９９２０号公報

軽量コンクリートは、圧縮強度が小さいなどの理由で、適用可能な用途が限定されている。このため、軽量コンクリートの需要は、小さく留まっており、それに応じて、生コンクリート工場には、軽量コンクリートの材料である軽量骨材を保管するための専用のサイロ（軽量骨材用サイロ）が設置されていないことが多い。
しかし、軽量骨材用サイロを有しない生コンクリート工場が多いことは、軽量コンクリートの需要がある場合に、その需要に十分に応えていない原因にもなっており、軽量コンクリートの普及を妨げている。
本発明の目的は、軽量骨材用サイロを有しない生コンクリート工場の周辺であっても、軽量コンクリートを製造することのできる軽量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、打設現場以外の場所でモルタルを調製し、次いで、このモルタルをアジテータ車のドラム内に収容して、アジテータ車を打設現場に移動させ、最後に、打設現場において、アジテータ車のドラム内に軽量粗骨材を投入して、モルタルと軽量粗骨材を混合すれば、少なくとも非構造用（例えば、嵩上げ用のコンクリート）の用途に用いることのできる軽量コンクリートが得られることを見出し、本発明を完成した。

本発明は、以下の［１］〜［６］を提供するものである。
［１］ 打設現場以外の場所でモルタルを調製するモルタル調製工程と、アジテータ車のドラム内に上記モルタルを収容した後、上記アジテータ車を打設現場に移動させるモルタル運搬工程と、上記打設現場において、上記アジテータ車の上記ドラム内に軽量粗骨材を投入して、上記モルタルと上記軽量粗骨材を混合し、軽量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軽量コンクリートの製造方法。
［２］ 上記モルタル調製工程において、上記打設現場以外の場所が、生コンクリート工場であり、かつ、上記モルタルが、軽量細骨材を含まないものであり、上記モルタル運搬工程において、上記打設現場への上記アジテータ車の移動時間が、６０分間以内である、上記［１］に記載の軽量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いて、上記軽量粗骨材の投入の開始の時点から、上記軽量粗骨材の投入の終了の時点までの時間が、３０秒間以上である、上記［１］又は［２］に記載の軽量コンクリートの製造方法。
［４］ 上記コンクリート調製工程において、上記軽量粗骨材の投入の前、途中、または後に、上記ドラム内にセメント混和剤を投入する、上記［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［１］〜［４］のいずれかに記載の軽量コンクリートの製造方法によって、上記軽量コンクリートを得た後、上記打設現場に上記軽量コンクリートを打設して、軽量コンクリート硬化体を形成させることを特徴とする軽量コンクリート硬化体の製造方法。
［６］ 上記コンクリート調製工程における上記軽量粗骨材の投入の終了の時点から、上記打設現場における上記軽量コンクリートの打設の終了の時点までのコンクリート使用時間が、８０分間以内であり、上記モルタル運搬工程における上記打設現場への上記アジテータ車の移動時間と、上記コンクリート使用時間の合計の時間が、９０分間以内である、上記［５］に記載の軽量コンクリート硬化体の製造方法。

本発明の軽量コンクリートの製造方法によれば、生コンクリート工場ではなく、打設現場において、軽量粗骨材を用いるので、軽量骨材用サイロを有しない生コンクリート工場の周辺であっても、軽量コンクリートを製造することができる。

本発明の軽量コンクリートの製造方法は、（Ａ）打設現場以外の場所（例えば、生コンクリート工場）でモルタル（例えば、細骨材として、軽量骨材ではない細骨材のみを含むもの）を調製するモルタル調製工程と、（Ｂ）アジテータ車（「アジテータ・トラック」、「生コン車」等と称されることもある。）のドラム（「ミキシング・ドラム」等と称されることもある。）内に上記モルタルを収容した後、上記アジテータ車を打設現場に移動させるモルタル運搬工程と、（Ｃ）上記打設現場において、上記アジテータ車の上記ドラム内に軽量粗骨材を投入して、上記モルタルと上記軽量粗骨材を混合し、軽量コンクリートを得るコンクリート調製工程、を含む。
以下、工程毎に説明する。

［（Ａ）モルタル調製工程］
工程（Ａ）は、打設現場以外の場所でモルタルを調製する工程である。
打設現場以外の場所の例としては、生コンクリート工場等が挙げられる。
モルタルの材料の例としては、セメント、細骨材、水、及び、必要に応じて配合される混和材が挙げられる。
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等が挙げられる。
中でも、普通ポルトランドセメントは、入手が容易であって汎用性に優れ、また、軽量コンクリートの用途で多い小規模の量での打設に適している等の観点から、本発明において好ましく用いられる。

細骨材としては、軽量骨材を含まないものや、軽量骨材を部分的に含むものや、軽量骨材のみを含むものが挙げられる。
中でも、軽量骨材を含まない細骨材は、軽量骨材用サイロを有しない生コンクリート工場であっても、本発明で用いるモルタルを調製することができるので、本発明において好ましく用いられる。
細骨材の量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは１５０〜３５０質量部、より好ましくは１７０〜３３０質量部、特に好ましくは１８０〜３１０質量部である。該量が１５０質量部以上であれば、後で調製されるコンクリートにおけるモルタル部分と粗骨材の材料分離を、より効果的に抑制することができる。該量が３５０質量部以下であれば、後で調製されるコンクリートの流動性を、より向上させることができる。

水としては、水道水等を使用することができる。
水の量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは４５〜６５質量部（水セメント比で４５〜６５％）、より好ましくは４７〜６３質量部、特に好ましくは４８〜６２質量部である。該量が４５質量部以上であれば、モルタルの流動性がより向上し、後で調製されるコンクリートの流動性をより向上させることができる。該量が６５質量部以下であれば、後で調製されるコンクリートの圧縮強度を、より高めることができる。

混和材の例としては、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフューム等が挙げられる。
混和材の量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは１５質量部以下、より好ましくは１０質量部以下、特に好ましくは５質量部以下である。該量が１５質量部以下であれば、モルタルの物性の均一性を向上させることができ、モルタルの品質の管理が、より容易となる。

モルタルを調製する方法としては、特に限定されないが、例えば、モルタルを構成する各材料を一括して混練する方法や、セメントと細骨材を混合して、固体混合物を得た後、該固体混合物と水を混練する方法、等が挙げられる。
モルタルの調製時に用いる混練装置としては、特に限定されないが、例えば、オムニミキサ、パン型ミキサ、二軸練りミキサ、傾胴ミキサ等の慣用のミキサが挙げられる。

［（Ｂ）モルタル運搬工程］
工程（Ｂ）は、アジテータ車のドラム内に、工程（Ａ）で得られたモルタルを収容した後、アジテータ車を打設現場に移動させる工程である。
アジテータ車のドラム内にモルタルを収容する方法は、アジテータ車のドラム内に生コンクリート（打設現場でそのまま使用可能なレディーミクストコンクリート）を収容する既存の方法と同じである。
打設現場へのアジテータ車の移動時間（ドラム内へのモルタルの投入の終了時から、打設現場にアジテータ車が到着する時までの所要時間）は、打設現場に到着した後におけるドラム内への軽量粗骨材の投入及び混合に要する時間を考慮すると、好ましくは６０分間以内、より好ましくは５０分間以内、さらに好ましくは４０分間以内、特に好ましくは３０分間以内である。
該移動時間の下限値は、特に限定されないが、通常、５分間である。

［（Ｃ）コンクリート調製工程］
工程（Ｃ）は、打設現場において、アジテータ車のドラム内に軽量粗骨材を投入して、モルタルと軽量粗骨材を混合し、軽量コンクリートを得る工程である。
工程（Ｃ）において、軽量粗骨材の投入の前、途中、または後に、アジテータ車のドラム内にセメント混和剤を投入することができる。
セメント混和剤の例としては、ＡＥ減水剤、ＡＥ剤、高性能ＡＥ減水剤等が挙げられる。これらのセメント混和剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
中でも、ＡＥ剤は、モルタル（または、軽量粗骨材の投入後の軽量コンクリート）中に、多数の微細な空気泡を連行する作用（空気連行性）を有し、軽量コンクリートのワーカビリティを向上させること、及び、他のセメント混和剤に比べて低コストであることから、本発明において、好ましく用いられる。
ＡＥ剤を用いる場合、ＡＥ剤の量は、適度の空気連行性を得る観点から、セメント１００質量部に対して、好ましくは０．００１〜０．００８質量部、より好ましくは０．００２〜０．００６質量部である。
ＡＥ減水剤を用いる場合、ＡＥ減水剤の量は、適度の空気連行性、及び、適度の減水効果を得る観点から、セメント１００質量部に対して、好ましくは０．１〜４質量部、より好ましくは０．２〜３質量部である。

工程（Ｃ）において、セメント混和剤の投入の時期は、軽量粗骨材の投入の前、途中、または後である。
該時期が軽量粗骨材の投入の前であることは、セメント混和剤の作用及び効果が早期に現れる点で、好ましい。
工程（Ｃ）において、軽量粗骨材の投入の開始の時点から、軽量粗骨材の投入の終了の時点までの時間は、モルタルの中に軽量粗骨材をより均一に分布させる観点から、好ましくは３０秒間以上、より好ましくは６０秒間以上、特に好ましくは９０秒間以上である。
該時間の上限値は、該時間が長過ぎると、軽量コンクリートの使用可能時間（換言すると、軽量粗骨材の投入が終了して、軽量コンクリートが使用可能になった時から、流動性が低下して、打設が不適になるまでの時間）が短くなってしまうという観点から、好ましくは５分間、より好ましくは４分間、特に好ましくは３分間である。

［軽量コンクリート硬化体の製造］
本発明において、アジテータ車のドラム内で調製された軽量コンクリートは、打設現場で打設することによって、軽量コンクリート硬化体となる。
なお、本明細書中、「打設現場」の語は、アジテータ車のドラム内に軽量粗骨材を投入する場所（例えば、嵩上げコンクリートの打設箇所の近くの駐車可能な道路等の場所）と、軽量コンクリートを実際に打設する場所（例えば、土木工事における嵩上げコンクリートの打設箇所）の両方を包含するものである。つまり、「打設現場」の語は、軽量コンクリートの打設のために駐車するアジテータ車の駐車場所と、アジテータ車から軽量コンクリートが供給されて、軽量コンクリート硬化体が形成される場所の両方を包含するものである。

工程（Ｃ）（コンクリート調製工程）における軽量粗骨材の投入の終了の時点（軽量コンクリートの調製が完了した時点）から、打設現場における軽量コンクリートの打設の終了の時点までの時間（コンクリート使用時間）は、工程（Ｂ）（モルタル運搬工程）及び工程（Ｃ）（コンクリート調製工程）の各々で要する時間を考慮すると、好ましくは８０分間以内、より好ましくは７０分間以内、特に好ましくは６０分間以内である。
該時間（コンクリート使用時間）の下限値は、特に限定されないが、アジテータ車のドラム内の生コンクリート（硬化前の流動性を有する軽量コンクリート）の体積の大きさ等を考慮すると、通常、１０分間である。
工程（Ｂ）（モルタル運搬工程）における打設現場へのアジテータ車の移動時間と、上記コンクリート使用時間（軽量コンクリートの調製が完了した時点から、打設の終了の時点までの時間）の合計の時間は、工程（Ａ）（モルタル調製工程）で調製されたモルタルの使用可能時間を考慮すると、好ましくは９０分間以内である。

本発明において、軽量コンクリートの物性は、以下のとおりである。
軽量コンクリートのスランプは、「ＪＩＳ Ａ １１５０：２００７（コンクリートのスランプフロー試験方法」に記載されているスランプの測定方法で得られる軽量コンクリートの調製直後（軽量粗骨材の投入の終了の直後）の値として、好ましくは１５．５ｃｍ以上、より好ましくは１６．０ｃｍ以上、特に好ましくは１６．５ｃｍ以上である。
該値が１５．５ｃｍ以上であると、軽量コンクリートの使用可能時間がより大きくなり、また、打設箇所の隅々まで軽量コンクリートを充填させ易くなる。
該スランプの上限値は、軽量コンクリートを構成する材料の種類及び量によっても異なり、特に限定されないが、通常、２０．５ｃｍである。

軽量コンクリートの気乾単位容積質量は、軽量コンクリートの調製完了時（軽量粗骨材の投入の終了時）から１４日経過後の値として、好ましくは２．０ｔ（トン）／ｍ^３以下、より好ましくは１．９ｔ／ｍ^３以下、特に好ましくは１．８ｔ／ｍ^３以下である。
該値が２．０ｔ／ｍ^３以下であれば、軽量コンクリート１種で規定している気乾単位容積質量の範囲の上限値（２．１ｔ／ｍ^３）未満であり、十分な軽量性を確保することができる。
該気乾単位容積質量の下限値は、通常、１．７ｔ／ｍ^３である。

軽量コンクリートの圧縮強度は、「ＪＩＳ Ａ １１０８：２００６（コンクリートの圧縮強度試験方法」に記載されている方法による、軽量コンクリートの調製完了時（軽量粗骨材の投入の終了時）から２８日経過後（材齢２８日）の値として、好ましくは１８．０Ｎ／ｍｍ^２以上である。
該値が１８．０Ｎ／ｍｍ^２以上であれば、嵩上げコンクリート等の用途における十分な強度を確保することができる。
該圧縮強度の上限値は、水セメント比によって異なるが、水セメント比が５０％の場合で、通常、３０．０Ｎ／ｍｍ^２である。

本発明の軽量コンクリートは、土木工事における嵩上げコンクリートや、建築工事におけるシンダーコンクリート（例えば、ビルの屋上の防水層の上方に形成されるコーティング層や、小規模の橋梁床版の上部の補修等）等の用途に用いることができる。

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］
（ａ）セメント（普通ポルトランドセメント；密度：３．１６ｇ／ｃｍ^３；太平洋セメント社製）
（ｂ）粗骨材Ａ（人工軽量粗骨材；膨張頁岩；表乾密度：１．６５ｇ／ｃｍ^３；商品名：太平洋アサノライト；関西太平洋鉱産社製）
（ｃ）粗骨材Ｂ（人工軽量粗骨材；膨張頁岩；表乾密度：１．７２ｇ／ｃｍ^３；商品名：メサライト；日本メサライト工業社製）
（ｄ）細骨材（山砂；表乾密度：２．５９ｇ／ｃｍ^３；千葉県市原市産）
（ｅ）ＡＥ剤（商品名：マスターエア２０２；ＢＡＳＦジャパン社製）
（ｆ）ＡＥ減水剤（商品名：マスターポリヒード１５Ｓ；ＢＡＳＦジャパン社製）
（ｇ）水（水道水）

［実施例１］
生コンクリート工場内で、表１に示すセメント、細骨材及び水を、二軸練りミキサに一括して投入し、１分間、混練して、モルタル（体積：２ｍ^３）を調製した。
得られたモルタルをアジテータ車のドラム内に供給した後、該ドラムを２０分間、緩やかに回転させた。なお、この所定時間の緩やかな回転は、アジテータ車を生コンクリート工場から打設現場まで２０分間で移動させることに相当する。
次いで、アジテータ車のドラムの回転速度を、打設現場での通常の回転速度（アジテータ車の移動中の回転速度よりも大きいもの）と同じになるように速めて、表１に示す混和剤（ＡＥ剤）を１０秒間でドラムに投入した。
混和剤の投入の終了の直後、表１に示す粗骨材を１２０秒間でドラム内に投入し、軽量コンクリートを得た。
なお、ドラム内への粗骨材の投入を終えた後も、ドラムの回転は、混和剤の投入時の回転速度を保ったまま、維持した。

アジテータ車のドラム内への粗骨材の投入を終えた時を始点（０分後）として、０分後、１５分後、３０分後の各時点におけるスランプを、「ＪＩＳ Ａ １１５０：２００７（コンクリートのスランプフロー試験方法」に準じて測定した。
また、上述の始点から１４日経過後の軽量コンクリートの気乾単位容積質量を測定した。
さらに、上述の始点（０分後）から７日経過後及び２８日経過後の各時点における軽量コンクリートの圧縮強度を、「ＪＩＳ Ａ １１０８：２００６（コンクリートの圧縮強度試験方法」に準じて測定した。

［実施例２〜３］
表１に示す材料を用いた以外は実施例１と同様にして実験した。
［参考例１〜２］
生コンクリート工場内で、表１に示すセメント、細骨材、粗骨材、セメント混和剤（表１中、「混和剤」と略している。）、及び水を、二軸練りミキサに一括して投入し、１分間、混練して、軽量コンクリートを調製した。なお、モルタル部分（セメント、細骨材、及び水）の体積は、実施例１と同じ（２ｍ^３）になるように定めた。
得られた軽量コンクリートをアジテータ車のドラム内に供給した後、実施例１と同様に、該ドラムを２０分間、緩やかに回転させた。
次いで、実施例１と同様に、アジテータ車のドラムの回転速度を速めて、この速めた時点を始点（０分後）として、実施例１と同様に、０分後、１５分後、３０分後の各時点におけるスランプを測定した。
また、実施例１と同様に、軽量コンクリートの気乾単位容積質量及び圧縮強度を測定した。
結果を表２に示す。

表２から、本発明の方法で製造された軽量コンクリート（実施例１〜３）は、打設現場で軽量粗骨材等を投入するという方法を採用しているにもかかわらず、流動性（スランプ）、軽量性（気乾単位容積質量）、及び強度（圧縮強度）のすべてにおいて、生コンクリート工場で製造される従来の軽量コンクリート（参考例１〜２）とほぼ同等の良好な結果を得ていることがわかる。

Claims (6)

1. 打設現場以外の場所でモルタルを調製するモルタル調製工程と、
   アジテータ車のドラム内に上記モルタルを収容した後、上記アジテータ車を打設現場に移動させるモルタル運搬工程と、
   上記打設現場において、上記アジテータ車の上記ドラム内に軽量粗骨材を投入して、上記モルタルと上記軽量粗骨材を混合し、軽量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軽量コンクリートの製造方法。
2. 上記モルタル調製工程において、上記打設現場以外の場所が、生コンクリート工場であり、かつ、上記モルタルが、軽量細骨材を含まないものであり、
   上記モルタル運搬工程において、上記打設現場への上記アジテータ車の移動時間が、６０分間以内である、請求項１に記載の軽量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いて、上記軽量粗骨材の投入の開始の時点から、上記軽量粗骨材の投入の終了の時点までの時間が、３０秒間以上である請求項１又は２に記載の軽量コンクリートの製造方法。
4. 上記コンクリート調製工程において、上記軽量粗骨材の投入の前、途中、または後に、上記ドラム内にセメント混和剤を投入する請求項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。
5. 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によって、上記軽量コンクリートを得た後、上記打設現場に上記軽量コンクリートを打設して、軽量コンクリート硬化体を形成させることを特徴とする軽量コンクリート硬化体の製造方法。
6. 上記コンクリート調製工程における上記軽量粗骨材の投入の終了の時点から、上記打設現場における上記軽量コンクリートの打設の終了の時点までのコンクリート使用時間が、８０分間以内であり、
   上記モルタル運搬工程における上記打設現場への上記アジテータ車の移動時間と、上記コンクリート使用時間の合計の時間が、９０分間以内である、請求項５に記載の軽量コンクリート硬化体の製造方法。