JP2930707B2 - 遠心成形コンクリート製造用セメント - Google Patents

遠心成形コンクリート製造用セメント

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秀樹 温井
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、型枠を回転させて遠心力によりコンクリ
ートを締め固め、遠心成形コンクリート製品を得る遠心
成形法に用いられるセメントに係り、詳しくは遠心力に
よる締め固め時に生じるスラッジの量を極力低減させ、
かつ強度の増進を図った遠心成形コンクリート製造用セ
メントに関する。
「従来の技術」 従来よりコンクリート製品の製造方法としては、得ら
れる製品の強度が高く、また円柱状の製品を製造する際
の成形性に適していることなどから遠心成形法が広く採
用されている。この遠心成形法は、その成形用型枠を高
速回転させて得られる遠心力により硬化前のコンクリー
トを締め固め、混練水を絞り出すことによって密実なコ
ンクリート製品を得る方法である。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながらこの遠心成形法にあっては、製品製造量
の増加に伴って大量のスラッジを生じ、これによりスラ
ッジの処理費が増大するといった問題がある。ここでス
ラッジとは、遠心成形時に硬化前のコンクリートから絞
り出される水が、コンクリート中の微粉部分を同伴して
分離させたスラリーである。そして、工場等の現場では
このスラッジを埋め立て用土砂や産業廃棄物として処理
するため、多額の費用を費やしているのである。
このようなスラッジが生じるのを防ぐために、メチル
セルロースなどの高分子増粘剤や種々の凝集剤を添加し
て水と固形分に分離する方法などが提案されている。し
かし、増粘剤の使用は製品の強度低下を招くといった問
題があり、また凝集剤を使用する場合には凝集剤散布用
設備への多額の投資が必要となるとともに、凝集剤をコ
ンクリート練り混ぜ水に添加して用いると、スラッジ回
収水中に凝集剤が濃縮されることによってセメントの水
和が遅延し、結果として製品の製造コスト増を招くとい
った大きな欠点がある。
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、増粘剤や凝集剤を用いることなく、
得られるコンクリート製品の強度を高め、かつ遠心成形
によって生じるスラッジの固形分量を低減し得る遠心成
形コンクリート製造用セメントを提供することにある。
「課題を対決するための手段」 この発明の遠心成形コンクリート製造用セメントで
は、粒径5μm以下の粒子の体積割合が20%以下、粒径
22μm以上の粒子の体積割合が30%以下、粒径44μm以
上の粒子の体積割合が5%以下であり、粒径が5μmよ
りも大きく、22μmよりも小さい粒子の体積割合が65%
以下であることを上記課題の解決手段とした。
すなわち、遠心成形によって生じるスラッジの固形分
は、コンクリートに配合されたセメントの微粉部分(主
に5μm以下の微粒子)が大部分であり、一方得られる
成形体(製品)の強度低下を招くのは粗粉部分の量に起
因することに着目し、本発明者は鋭意研究を重ねた結
果、これら微粉部分および粗粉を除くことがスラッジ中
の固形分の低減、および強度増加に大きな効果があるこ
と見いだし、本発明を完成したのである。
以下、この発明の遠心成形コンクリート製造用セメン
トを詳しく説明する。
この発明の遠心成形コンクリート製造用セメントは、
セメントの粒度調整を行ない、微粉部分および粗粉部分
を特定量まで低減したものである。
上記セメントとしては、普通ポルトランド、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等の公
知のポルトランドセメントや、これらポルトランドセメ
ント等に高炉スラグ、フライアッシュ、珪石、シリカフ
ューム等のセメント用混和材を1種類もくしは2種類以
上添加混合して小さくなるからである。また、粒径22μ
m以上の粒子の体積割合を30%以下としたのは、30%を
越えると製品の強度低下を招くからであり、さらに粒径
44μm以上の粒子の体積割合を5%以下したのは、5%
を越えると得られるコンクリート製品の強度(圧縮強度
等)が十分に高いものとならないからである。なお、こ
の粒度調整においては、粒径5μm以下の粒子の体積割
合を15%以下、粒径22μm以上の粒子の体積割合を20%
以下、粒径44μm以上の粒子の体積割合を1%以下とす
るのが、スラッジ固形分の低減効果および製品の強度向
上をより図るうえで望ましい。
また、本発明の遠心成形コンクリート製造用セメント
においては、その成分中の石膏が全体の2〜8重量%で
あるのが好ましい。なぜなら、石膏の割合が2重量%未
満ではセメントとしての十分な自硬性が得られず、一方
8重量%を越えると、著しく製品の強度低下を招くから
である。なお、本発明のセメント中に含有される石膏と
しては、特に限定されることなく、2水石膏、半水石
膏、得られた混合セメントが用いられる。また、このセ
メントはその粒度構成が、粒径5μm以下の粒子の体積
割合が20%以下、粒径22μm以上の粒子の体積割合が30
%以下、粒径44μm以上の粒子の体積割合が5%以下と
なるように調整されてなるものである。ここで粒度調整
としては、分級により微粉粒子すなわち粒径5μm以下
の粒子と、粗粉粒子すなわち粒径44μm以上の粒子とを
それぞれ除去して上記範囲となるよう調整する方法や、
予め分級操作により粒度分布の幅(範囲)が狭いものを
何種類か作製しておき、これらを適宜ブレンドして上記
範囲となるよう調整する方法などが採用される。なお、
分級法としては、重力分級機、遠心分級機、慣性分級機
などによる方法が好適であるが、ふるいによる分級法な
ども採用可能であるのはもちろんである。
上記粒度構成において粒径5μm以下の粒子の体積割
合を20%以下としたのは、20%を越えるとセメント中に
含まれる微粉部分が多くなるため、遠心成形時における
スラッジ固形分の低減効果が無水石膏のいずれを用いて
もよい。
「実施例」 以下、実施例によりこの発明をさらに具体的に説明す
る。
本発明のセメントを単独で配合した例として、第1表
中実施例1,2,3,4に示す配合のコンクリート材料を得
た。なお、これら実施例において用いたセメントは、普
通ポルトランドセメントをその粒度構成が第1表中の粒
度分布に示した通りとなるよう予め調整したものであ
る。また、これらセメントにおいてその石膏分は、実施
例1のものでは全体の2重量%、実施例2のものでは全
体の2重量%、実施例3のものでは全体の2重量%、実
施例4のものでは全体の2重量%である。
また、細骨材としては鹿島産砂、粗骨材としては栃木
産砕石(最大寸法20mm)、高性能減水剤としてはマイテ
ィー150(商品名;花王株式会社製)をそれぞれ用い
た。
このような配合物を用い、コンクリートのスランプが
20cmになるように第1表に示す割合で配合し、120秒間
強制撹拌ミキサーで混練した。得られた混練物のスラン
プを測定し、その結果を第1表に併記する。
次いで、この混練物を内径200mm、長さ300mmの円筒状
の試験用遠心成形型枠に投入し、低速2Gで2分間、中速
10Gで3分間、高速30Gで6分間の遠心成形条件にて遠心
成形を行なった。
その後、成形終了時点で排出されたスラッジを採取
し、これを110℃で乾燥固化してスラッジ中の固形分量
を測定した。
また、遠心成形して得たコンクリートを、成形後室温
で3時間放置し、次いで蒸気養生槽に入れて1時間に20
℃の割合で昇温し、70℃に到達した後この温度で4時間
の蒸気養生を行ない、その後室温まで放冷した。
さらに、このようにして得られた成形体の圧縮強度を
測定した。
排出されたスラッジ中の固形分量、および蒸気養生後
の圧縮強度を第1表に併記する。
また、比較のため、第1表に比較例1,2,3,4,5,6を併
記した。ここで、これら比較例はいずれも、セメントと
して市販の普通ポルトランドセメントを用いたものであ
り、その粒度構成が第1表中の粒度分布に示した通りと
なるよう予め調整したものである。なお、これら比較例
において第1表に示す各骨材は、すべて実施例と同一の
ものを用いた。また、各測定値についても、実施例と同
一の試験によって得た。
第1表より、比較例1では遠心成形後に排出されるス
ラッジ量が成形されたコンクリート1m3に対して87kg、
スラッジ固形分量量が49kgであるが、実施例1〜4では
コンクリート1m3に対してスラッジ量が42〜62kg、スラ
ッジ固形分量が9〜21kgであり、比較例1に比べて排出
スラッジ量の40〜50%が、またスラッジ固形分量の60〜
80%が低減された。また、実施例1〜4では、コンクリ
ート成形品の圧縮強度についても、比較例1に比べて15
〜25%の増進が得られた。これは、実施例ではスラッジ
となって出てくるセメントの微粉部分の量が少なくなっ
ているためスラッジ量が減少し、またスラッジ中の水分
量が多いので遠心成形後のセメント水比が低くなり、強
度の増進が得られたものと推察される。
また、比較例2〜4も、実施例1〜4に比べ排出スラ
ッジの固形分量が多く、また比較例5,6では排出スラッ
ジの固形分量は少ないものの、コンクリート成形品の圧
縮強度については実施例1〜4に比べかなり低いものと
なっており、実施例のものがより優れていることが確認
された。
本発明のセメントに珪石(粉末度4000cm2/g、SiO2
有率92%以上)を添加して配合した例として、第2表中
実施例5,6,7,8に示す配合のコンクリート材料を得た。
なお、これら実施例において用いたセメントは、普通ポ
ルトランドセメントをその粒度構成が第2表中の粒度分
布に示した通りとなるよう予め調整したものである。
また、これらセメントにおいてその石膏分は、実施例
5のものでは全体の2重量%、実施例6のものでは全体
の2重量%、実施例7のものでは全体の2重量%、実施
例8のものでは全体の2重量%である。
さらに、実施例1〜4と同一の骨材、減水剤を用い、
かつこれら実施例と同様にして蒸気養生まで行なってコ
ンクリート成形品を得、さらに実施例と同一の測定を行
なってその結果を第2表に併記した。また、第1表に示
した比較例と同様にして比較例7〜12を作製し、同様の
測定を行なった。
第2表に見られるように、珪石を配合した場合にも第
1表に示した結果と同様の結果が得られた。すなわち、
以下に述べるごとく比較例1〜12の場合には、微粉部分
の除去が不十分であったり、粒径が22μm以上の粒子が
多すぎたりすることにより、スラッジの低減効果が低い
ものとなったり、あるいは強度の低下を招くものとなっ
ている。
比較例7では遠心成形後に排出されるスラッジ量が成
形されたコンクリート1m3に対して85kg、スラッジ固形
分量量が37kgであるが、実施例5〜8ではコンクリート
1m3に対してスラッジ量が39〜50kg、スラッシ固形分量
が6〜12kgであり、比較例7に比べて排出スラッジ量の
40〜50%が、またスラッジ固形分量の60〜80%が低減さ
れた。また、実施例5〜8では、コンクリート成形品の
圧縮強度についても、比較例1に比べて15〜25%の増進
が得られた。これも、実施例1〜4の場合と同様に、実
施例5〜8ではスラッジとなって出てくるセメントの微
粉部分の量が少なくなっているためスラッジ量が減少
し、またスラッジ中の水分量が多いので遠心成形後のセ
メント水比が低くなり、強度の増進が得られたものと推
察される。
また、比較例8〜10も、実施例5〜8に比べ排出スラ
ッジの固形分量が多く、また比較例11,12では排出スラ
ッジの固形分量は少ないものの、コンクリート成形品の
圧縮強度については実施例5〜8に比べかなり低いもの
となっており、実施例のものがより優れていることが確
認された。
「発明の効果」 以上説明したようにこの発明の遠心成形コンクリート
製造用セメントは、セメント粒子の粒径を調整してその
微粉部分と粗粉部分を所定量以下に制限したものである
から、このセメント組成物を用いてコンクリートの遠心
成形を行なった場合、排出スラッジ中の固形分量を大幅
に低減することができ、よってスラッジ処理に費やす費
用を大幅に削減して製造コストの低減を図ることができ
る。また、得られるコンクリート製品については、従来
の遠心成形用配合コンクリートに比べその強度を格段に
増進することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 正芳 千葉県船橋市豊富町585番地 住友セメ ント株式会社セメント・コンクリート技 術開発センター内 (72)発明者 温井 秀樹 千葉県船橋市豊富町585番地 住友セメ ント株式会社セメント・コンクリート技 術開発センター内 (72)発明者 國西 健史 千葉県船橋市豊富町585番地 住友セメ ント株式会社セメント・コンクリート技 術開発センター内 (72)発明者 内田 清彦 千葉県船橋市豊富町585番地 住友セメ ント株式会社セメント・コンクリート技 術開発センター内 (56)参考文献 特開 昭59−35050(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 7/02 B28B 1/20 B28B 21/30

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】粒径5μm以下の粒子の体積割合が20%以
    下、 粒径22μm以上の粒子の体積割合が30%以下、 粒径44μm以上の粒子の体積割合が5%以下であり、 粒径が5μmよりも大きく、22μmよりも小さい粒子の
    体積割合が65%以下であることを特徴とする遠心成形コ
    ンクリート製造用セメント。
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