JP3558973B2 - チキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物及びその製造方法並びにそれを用いたコンクリートの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、フライアッシュを高濃度で含有し、チキソトロピー(thixotropy)性を有し、高品質で高強度のコンクリートを製造することができる、チキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物及びその製造方法並びにそれを用いたコンクリートの製造方法に関するものである。
更に詳しくは、フライアッシュを高濃度で含有し、チキソトロピー性を有しており、固体成分と液体成分とが長時間分離せずに長時間流動性を保持することができることから、液状輸送や貯蔵・計量が容易で、セメントに対して正確な配合割合で均一に配合することができるために、高品質で高強度のコンクリートを製造することができる、チキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物及びその製造方法並びにそれを用いたコンクリートの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
平成10年3月に発行された財団法人エネルギー総合工学研究所「平成9年度石炭灰有効利用拡大技術調査報告書」によると、石炭を燃料とする火力発電所から副産物として生産される石炭灰(フライアッシュ)の生産量は、1997年においては450〜500万トンであったが、2010年においては一般産業も含めて1,300万トンにも達することが予測されている。
この様な石炭火力発電所から副産物として生産される石炭灰は、各種用途に有効利用されてはいるが、余りにもその生産量が多いために、現在でも全石炭灰の50%程度の量しか有効利用されていなく、その大部分を埋め立て処分しているのが現状である。
しかし、全生産量の3%程度の石炭灰(フライアッシュ)がコンクリート混和材として有効利用されている。
けれども、この石炭灰(フライアッシュ)は、一般に粒径が50μm程度の微粉末で、密度が軽いことから、袋を開封すると、微粉末が浮遊し、周囲に飛散するとの特徴があり、その様な性状であることから、その取扱性に難があり、需要が伸び悩んでいるのが現状である。
それ故、残りの約50%程度の量の有効利用されていない石炭灰は多額の費用をかけて廃棄・埋め立て処分されている。
しかしながら、近年、石炭灰の埋め立て処分地の確保が困難な状況となっいることに加えて、1999年6月に改正された「廃棄物の処理及び清掃に関する法律」により、更に一層埋め立て処分地に関する制約条件が厳しくなったことから、今後も増加する石炭灰を全て埋め立て処分することは益々困難な状況となってきた。
【0003】
一方、石炭灰(フライアッシュ)は、コンクリート用混和材としてセメントの種々の欠点を補うことができる材料であるとの数多くの研究データが提出されていることから、コンクリート用混和材としての評価が高く、確固たる信頼を各方面から得ている。
しかしながら、石炭灰(フライアッシュ)は、セメント・コンクリートの品質改善に大いに貢献してきたけれども、今まで、その用途として、低・中・高層建築物、学校、老人ホーム、コミュニティーセンター等の一般建築物には使用されず、主として耐久性が要求されるダム、橋梁、トンネル等の土木構造物の、特にダム工事等の特殊な工事において好んで使用されるだけであった。
けれども、近年、上記一般建築物や土木構造物等の各種分野の工事においても、なお一層の耐久性の向上が要求されるようになってきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、石炭灰(フライアッシュ)は、上記の如き特性を有する微粉末であることから、取り扱い性に難点があり、広く工業的に使用されることは無かった。
また、上記粉体状のフライアッシュを配合するコンクリートの製造工程においては、粉体状のフライアッシュの運搬・貯蔵・計量の際にもセメントと同様の設備を必要としたが、粉体状のフライアッシュが凝集性を示すことから、圧搾空気による移送においてもアーチアクション作用等でアーチを形成するので、貯蔵サイロ、貯蔵ビン(ヘッドタンク)、計量ビン等からの取り出しが困難となったり、移送作業の継続が不可能になることがあった。
従って、粉体状のフライアッシュを使用する際には、上記の如き問題が発生するので、それを防止するフライアッシュ専用の貯蔵サイロ、フライアッシュ専用の貯蔵ビン、フライアッシュ専用の計量器を完備していることが必須であるが、この様な設備を備えているコンクリート製造工場は非常に希で、上記の如きの特殊な工事の場合のみに備えられていた。
【0005】
一方、粉体状のフライアッシュは、上記の如き問題が発生するので、フライアッシュを予めペースト状とし、使用する方法も知られている。しかし、このペースト状のフライアッシュは比較的早く沈殿して、固体と液体とが分離し易く、配管の詰まり等のトラブルが起こり易いので、常時攪拌状態を維持し続けなければ使用上不具合が生じたり、供給配管のポンプアップ配管が必ず詰まったりした。
また、ペースト状とするには、ペースト製造装置が必要で、該ペースト製造装置は、粉末フライアッシュの貯蔵サイロ、フライアッシュの貯蔵ビンと計量器、水のヘッドタンクと計量器、混練用ミキサー、ペースト貯蔵サイロ等の各設備が必要で、その設置場所の確保や設備工事費・動力エネルギーの維持管理費等の製造工程における管理項目が増えるために、高コストなものとなってしまう。
【0006】
そこで、本発明者は、先に特願平10−363350号(特開2000−185951号公報)として、フライアッシュに、ナフタリンスルホン酸と変性リグニンとの共縮合物系流動化剤及びポリカルボン酸塩高分子化合物系高性能減水剤から選ばれる混和剤と、ベントナイトと、水とを配合したチキソトロピー性を有するフライアッシュペーストを製造するコンクリート混和用フライアッシュの使用方法について出願した。
しかし、この様なフライアッシュペーストはフライアッシュ100重量部に対して保水成分としてのベントナイトを3〜5重量部も配合しなければならないために十分な高強度のコンクリートを製造することができなかった。
また、最近、JIS A−6201−1999「コンクリート用フライアッシュ」が公示されて、フライアッシュの原粉が1種〜4種に分級されるようになり、益々有効利用される体制作りがなされて、市場拡大の方向を歩もうとしている状況である。
【0007】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明者は、上記各種用途の中でも、フライアッシュの大量処理に適しており、しかも、使用することによって優れた効果が得られることが既に立証されているセメント・コンクリート分野での有効利用をより一層推進することが急務であるとの着想の下に鋭意研究を行った結果、粉体状のフライアッシュに特定量のシリカフュームと特定な種類のコンクリート用化学混和剤と水とを特定な割合で配合したものは、チキソトロピー性を示し、長期保存性を有し、液体として取り扱えることから、セメントと調合する際にも粉塵が舞い上がらず、取り扱いが容易で、正確な量を計測できるので、高品質で高強度のコンクリートを製造することができるとの知見を得て本発明に至ったものである。
すなわち、本発明のチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物は、下記の成分(A)〜成分(D)からなること、を特徴とするものである。
成分(A):粉体状のフライアッシュ 100重量部
成分(B):シリカフューム 1〜150重量部
成分(C):AE減水剤、高性能AE減水剤、及び、流動化剤から選択される少なくとも一種のコンクリート用化学混和剤 0.1〜 15重量部
成分(D):水 40〜160重量部
【0008】
本発明のもう一つの発明であるチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物の製造方法は、粉体状のフライアッシュ100重量部に対して、粉塵状のシリカフューム1〜150重量部を混合させた後、AE減水剤、高性能AE減水剤、及び、流動化剤から選択される少なくとも一種のコンクリート用化学混和剤0.1〜15重量部を加えた水40〜160重量部を添加混合すること、を特徴とするものである。
【0009】
本発明のもう一つの発明であるコンクリートの製造方法は、セメント、細骨材、粗骨材及び水を混合してコンクリートを製造する方法において、セメント100重量部に対して、下記の成分(A)〜成分(D)からなるチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物を30〜100重量部配合すること、を特徴とするものである。
成分(A):粉体状のフライアッシュ 100重量部
成分(B):シリカフューム 1〜150重量部
成分(C):AE減水剤、高性能AE減水剤、及び、流動化剤から選択される少なくとも一種のコンクリート用化学混和剤 0.1〜 15重量部
成分(D):水 40〜160重量部
【0010】
【発明の実施の形態】
[I] チキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物
(1) 構成成分
(A) 粉体状のフライアッシュ(成分(A))
本発明のチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物を構成する粉体状のフライアッシュ(成分(A))としては、煙道ガス中の細かい灰の粒子を集塵機等で採取したものであり、具体的には、火力発電所その他における微粉炭の燃焼によって生成される副産物の灰であり、一般にJIS−A6201−1999「コンクリート用フライアッシュ」に規定される「5.品質」の表1の「フライアッシュの品質」に適合するI種、II種、III種、IV種のいずれのものでも使用することができる。
【0011】
粉体状のフライアッシュは、原料となる微粉炭の品質や燃焼方法、及び、フライアッシュの採取設備等によってその品質が若干相違するが、一般に、平均粒径が5〜100μm程度、好ましくは6〜50μm、特に好ましくは7〜20μmの微粒子の粉体が好適である。
比表面積が一般に1,500cm2/g以上、好ましくは2,500〜7,000cm2/g、密度が1.95g/cm3以上、好ましくは2.09〜2.34g/cm3から成るものが好適である。
該フライアッシュの化学成分としては、酸化珪素が一般に30〜70重量%、好ましくは50〜65重量%、酸化アルミニウムが一般に10〜35重量%、好ましくは15〜25重量%、酸化鉄(Fe2O3)が一般に1.5〜15重量%、好ましくは2〜10重量%から成り、相組成としては、ガラス質が一般に30〜95重量%、好ましくは75〜80重量%、石英が一般に2〜12重量%、好ましくは5〜8重量%、ムライトが一般に5〜18重量%、好ましくは7〜10重量%のものである。
上記粉体状のフライアッシュの粒径の測定方法としては、湿式篩い分けによる粒度分布測定法(No.325篩残分)又はX線沈殿法によって求めることができる。また、上記粉体状のフライアッシュの比表面積の測定方法としては、ブレーン法又は窒素ガス吸着法によって求めることができる。
【0012】
(B) シリカフューム(成分(B))
本発明のチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物を構成するシリカフューム(成分(B))としては、一般にシリカフラワ(silica flower)、アモルファスシリカ(amorphoas silica)等とも呼ばれるもので、シリコン(Si),フェロシリコン(ferosilicon:FeSi):珪素鉄のことで、鉄と珪素の合金で、脆く、銀白色の光沢を示すものである。
工業的には、金属シリコンやフェロシリコンを電気炉等で製造する際に、廃ガス中に含まれるSiO2の超微粒子(窒素ガス吸着法で比表面積150,000〜250,000cm2/g、好ましくは190,000〜200,000cm2/g)を集塵機等で捕集することにより、副産物として生成されるものである。
【0013】
シリカフュームの粒径は、それを製造する方法や原料により、及び、シリカフュームの採取設備等によってその品質が若干相違するが、一般に、平均粒径が0.004〜1μm、好ましくは0.05〜0.5μm、特に好ましくは0.1〜0.3μmの超微粒子状のものである。
シリカフュームの化学成分としては、一般に、二酸化珪素(SiO2)が一般に63〜96重量%、好ましくは87〜94重量%、酸化鉄(Fe2O3)が一般に0.1〜11重量%、好ましくは0.5〜2.0重量%、酸化アルミニウム(Al2O3)が一般に0.1〜6重量%、好ましくは0.6〜1.4重量%、炭素(C)が一般に0.1〜3.5重量%、好ましくは0.8〜2.0重量%、酸化ナトリウム(Na2O)が一般に0.1〜2.5重量%、好ましくは0.2〜0.7重量%、酸化カリウム(K2O)が一般に0.1〜2.5重量%、好ましくは0.4〜1.0重量%からなるものである。
シリカフュームの粒径の測定方法としては、レーザー光散乱法(マイクロトラック)により粒度分布を測定し、重量で50%に相当するd50をもって平均粒径を求めることができる(「セメント・コンクリート」誌,No495,May,1988,P20〜29,「超微粉を用いた高強度セメントの硬化と破壊」参照)。また、場合により透過型電子顕微鏡(TEM)で平均粒径を測定することもできる。
【0014】
(C) コンクリート用化学混和剤(成分(C))
本発明のチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物を構成するコンクリート用化学混和剤(成分(C))としては、AE減水剤、高性能AE減水剤、及び、流動化剤から選択される少なくとも一種のコンクリート用化学混和剤である。
(a) 高性能AE減水剤
上記高性能AE減水剤としては、ポリカルボン酸塩系、アミノスルホン酸系、ナフタリン系、メラミン系、ポリカルボン酸塩系等の高性能AE減水剤を挙げることができる。
これらの中でもポリカルボン酸塩系、又は、アミノスルホン酸系の高性能AE減水剤を用いることが好ましい。
これら高性能AE減水剤は、具体的には、ポリカルボン酸塩系高性能AE減水剤として、例えば、サンフロー(株)製「サンフロー HS−700」として市販されている。また、アミノスルホン酸系の高性能AE減水剤として、例えば、エフ・ピー・ケー(株)製「パリックFP200S」として市販されている。
【0015】
(b) 流動化剤
上記流動化剤としては、ナフタリンスルホン酸系、メラミン系、改良リグニンスルホン酸塩系等の流動化剤を挙げることができる。
これらの中でもナフタリンスルホン酸系、又は、メラミン系の流動化剤を用いることが好ましい。
【0016】
これら流動化剤は、具体的には、ナフタリンスルホン酸系流動化剤として、例えば、サンフロー(株)製「サンフロー FBF」として市販されている。また、メラミン系の流動化剤として、例えば、サンフロー(株)製「サンフロー MS」として市販されている。
【0017】
(c) AE減水剤
上記AE減水剤としては、JIS A−6204コンクリート用化学混和剤の規格をクリヤーできるリグニンスルホン酸塩系、オキシカルボン酸塩系、アルキルナフタリンスルホン酸塩系等のAE減水剤を挙げることができる。
これらの中でもリグニンスルホン酸塩系のAE減水剤を用いることが好ましい。
これらAE減水剤は、具体的には、リグニンスルホン酸塩系のAE減水剤として、例えば、サンフロー(株)製「サンフローK」等として市販されている。
これらコンクリート用化学混和剤は二種以上を併用することもできるが、それぞれ単独で使用することが好ましい。
これらコンクリート用化学混和剤の中でも、高性能AE減水剤、及び、流動化剤を用いることが好ましく、特に高性能AE減水剤を用いることが好ましい。
【0018】
(D) 水(成分(D))
本発明のチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物を構成する水(成分(D))としては、上水道、地下水等が用いられる。
【0019】
(E) その他の配合剤(任意成分)
上記必須の構成成分(成分(A)〜成分(D))以外に任意成分として、カルボキシメチルセルローズ(CMC)、AE剤、硬化促進剤、硬化遅延剤、起泡剤、発泡剤、抑泡剤、消泡剤、防水剤、乾燥収縮低減剤、防錆剤、耐寒剤、防凍剤、分離低減剤、粉塵防止剤、膨張剤、水和熱抑制剤、剥離剤、無機質防水材、耐アルカリガラス繊維、炭素繊維等の各種添加剤(材)を配合することができる。
上記その他の配合剤(任意成分)は、必要に応じて、本発明の効果が著しく損なわれない範囲内で適量が添加される。
【0020】
(2) 配合割合
本発明のチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物における上記構成成分の配合割合としては、成分(A)の粉体状のフライアッシュ100重量部に対して、成分(B)のシリカフュームが1〜150重量部、好ましくは5〜120重量部、更に好ましくは通常の高強度のコンクリートを得るためには15〜70重量部を配合されるが、又、コストは上昇するが80N/mm2以上の超高強度のコンクリートとするには70〜120重量部、特に80〜100重量部とすることが好ましい。また、成分(C)のAE減水剤、高性能AE減水剤、及び、流動化剤から選択される少なくとも一種のコンクリート用化学混和剤が0.1〜15重量部で、特にコンクリート用化学混和剤の種類により異なり、AE減水剤の場合は好ましくは0.1〜1.2重量部、特に好ましくは0.5〜1.0重量部で、高性能AE減水剤の場合は好ましくは1.5〜15重量部、特に好ましくは1.7〜10重量部で、流動化剤の場合は好ましくは0.7〜8重量部、特に好ましくは1〜5重量部であり、成分(D)の水が40〜160重量部、好ましくは45〜155重量部、特に好ましくは50〜150重量部である。
【0021】
上記成分(B)のシリカフュームが上記範囲を超過すると必要以上の過分な水量を必要とし、圧縮強度の増加が見られなくなり、更にコストの上昇となる。また、上記範囲未満であるとチキソトロピー性状が現れないために分離・沈殿現象が早期に生じる。
上記成分(C)のAE減水剤、高性能AE減水剤、及び、流動化剤から選択される少なくとも一種のコンクリート用化学混和剤が上記範囲を超過するとコンクリートの硬化に悪影響を与えるとの問題が生じ、また、上記範囲未満であると分散効果が不足するために比較的早く流動性を失うとの問題が生じる。
上記成分(D)の水が上記範囲を超過すると、コンクリートを製造する際に細骨材の表面水率の測定値が8%程度以上になると必要とする水の計量値を超過してしまうため製品の特性値であるスランプ値が不安定になる。特に硬めのスランプの製品を得るのが難しくなる。また、上記範囲未満であると流動性が著しく低下して使用に耐えられなくなるとの問題が生じる。
【0022】
(3) 物 性
この様な本発明のチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物は、上記構成成分の固体と液体とを配合したスラリー状の混合物のあることから、攪拌を継続していないと固体と液体とが分離してしまうものが得られると考えるのが普通である。
【0023】
チキソトロピー性状
しかしながら、本発明のチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物は、化学混和剤を溶解した水性分と、微細な粉末のフライアッシュと超微細な粉末のシリカフュームの粉体状固形分とからなるものであるが、上記予想に反して分離し難く、長期間に亘って流動性を保つことができるものである。
上記スラリー状の混合物は、攪拌後、静止状態で120分程度が経過するとチキソトロピー性状を示すゲル状となり、各種容器の形状に合致した形状に賦形することができるようになる。
これはフライアッシュ粒子が水中に均一に分散し、事実上集塊がみられないような状態のフライアッシュペーストができ、その状態で長時間維持し得る様になるからである。
従って、このフライアッシュペーストをコップに入れた状態で、90度程度に傾斜させた程度ではゲル状態を維持することができる。
しかし、攪拌等によって再び振動を与えたり、弱い衝撃力を与えると、ゲル状物から液状物に変化して再びスラリー状となるために、ポンプ等により移送することができるようになる。
また、上記ゲル状態で1週間程度以上保持することができるので、ポンプ等による移送中に停電等の緊急事態が起きても、或いは、週休2日程度の休日期間中にポンプが使用不能となることはない。
【0024】
本発明のチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物は、成分(A)〜成分(D)の構成成分を捏和させた組成物を直径50mm×高さ100mmの容器に入れて120分程度靜置した後、その容器を90度横に倒して組成物がゆっくり移動を始めたり、全く移動が生じない場合、軽く容器に振動を10回程度与えるとゆっくりと組成物の移動が確認され、その後、積極的に流動が始まる状態の物性値を示すものとなることが好ましい。
化学混和剤を溶解した水性分と、微細な粉末のフライアッシュの粉体状固形分との混合物は、分離し易いものであるが、超微細な粉末のシリカフュームを一定の割合で配合することにより分離し難いものとなる。
この様な現象は、その原因については詳細には不明であるが、フライアッシュの粒子に比べてその平均粒径が1オーダー程度小さい0.1μm程度のシリカフュームを組み合わせた場合に、サスペンジョンを維持するチクソトロピー性を示す状態のものに変化したことによるものと考えられる。
【0025】
[II] チキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物の製造方法
(1) フライアッシュとシリカフュームの混合(固体成分の混合)
粉体状のフライアッシュ100重量部に対して、粉塵状のシリカフューム1〜150重量部を混合させる。
混合は一般に可傾式ミキサーを用いることにより行われる。混合される粉体状のフライアッシュと粉塵状のシリカフュームとは異なる粒径のものではあるが、粉体同士の混合なので、比較的容易に均一に混合することができる。
【0026】
(2) コンクリート用化学混和剤と水との混合(液体成分の混合)
水40〜160重量部に対して、AE減水剤、高性能AE減水剤、及び、流動化剤から選択される少なくとも一種のコンクリート用化学混和剤0.1〜15重量部を加えた後に攪拌することにより混合される。
上記コンクリート用化学混和剤は水溶性の液体であることから容易に均一に混合することができる。
【0027】
(3) 固体成分と液体成分の混合
上記固体成分の混合によって得られたフライアッシュとシリカフュームの混合物に、上記液体成分の混合によって得られたコンクリート用化学混和剤と水との混合物を添加し攪拌することにより、本発明のチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物を製造することができる。
【0028】
[III] コンクリートの製造
上記チキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物を、セメントや砂等の細骨材、砕石等の粗骨材等と配合することにより、コンクリートを製造することができる。
(1) 配合材
(A) セメント
上記セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、アルミナセメント、低熱ポルトランドセメント、ハイフローセメント等を挙げることができる。
(B) 細骨材
上記細骨材としては、一般的に山砂、陸砂、砕砂、軽量細骨材(メラサイト砂)等の砂を挙げることができる。
(C) 粗骨材
上記粗骨材としては、一般的に砂利、砕石等を挙げることができる。
(D) 水
上記各配合材を配合した際に不足の水が添加されることがある。上記水としては、一般的に上水道、地下水等を挙げることができる。
【0029】
(2) 配合割合
セメント100重量部に対して、上記チキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物を一般に5〜150重量部、好ましくは30〜100重量部、特に好ましくは40〜95重量部、細骨材を一般に50〜500重量部、好ましくは80〜400重量部、特に好ましくは100〜350重量部、粗骨材を一般に80〜500重量部、好ましくは90〜450重量部、特に好ましくは100〜400重量部、水を一般に15〜90重量部、好ましくは20〜80重量部配合する。
【0030】
(3) 配合方法
上記配合材の配合方法としては、以下に示す▲1▼〜▲5▼の順番で添加し混合される。
▲1▼ 細骨材、
▲2▼ セメント、
▲3▼ チキソトロピー性を有するコンクリート配合用組成物(フライアッシュスラリー)、
▲4▼ 水、
▲5▼ 粗骨材、
【0031】
(4) コンクリート
(A) 物 性
上記配合により調製されたコンクリートは、粉体のセメントと微粉体のフライアッシュと、そして超微粉体のシリカフュームとが、セメント重量に対して正確な配合割合で配合され、正確に計量・混練されるので、得られるコンクリートの品質が一定であり、高品質で高強度のコンクリートを製造することができる。
【0032】
(B) 性 能
この様なコンクリートは、チキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物の成分(A)が持っている基本特性の長期強度の増大、単位水量の減少、作業性の改善、乾燥収縮の減少、水密性の向上、水和熱の減少、化学抵抗性の向上等、又、成分(B)の流動性の向上、分離抵抗性の増大、高強度発現性、又、成分(C)の流動性の向上、18%以上の大幅な単位水量の減少等の性能から、高流動コンクリート、高強度コンクリート、高耐久性コンクリートを製造することができる。
【0033】
【実施例】
以下に示す実施例及び比較例によって、本発明を更に具体的に説明する。
[I] 評価方法
〔フライアッシュスラリーのフロー試験方法〕
フライアッシュスラリーのフロー試験方法としては、JIS−A6201の付属書2(規定)フライアッシュのモルタルによるフロー値比及び活性度指数の試験方法の6.3フロー試験に規定される方法によって実施した。
フロー容器は直径50mm、高さ100mmとし、室内温度20℃にて行った。
【0034】
〔コンクリートの評価方法〕
圧縮強度の測定
JIS−A1132(コンクリートの強度試験用供試体の作り方)に従い製造した直径10cm×高さ20cmの円柱供試体を材齢1日で脱型した後、所定の材齢まで20℃±3℃の水中養生を行った。材齢が7日、28日、91日に達した時、JIS−A1108(コンクリートの圧縮試験方法)に従い測定した。
なお、同一条件に対して3〜9本の供試体の圧縮強度を測定した。
スランプフローの測定
コンクリートのスランプフローをJIS−A1101の「コンクリートのスランプ試験方法」に従って測定した。
空気量
コンクリートの空気量をJIS−A1128の「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法」に従って測定した。
【0035】
[II] 実施例及び比較例
実施例1〜6及び比較例1〜3
[チキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物の調製]
下記の原料を表1に示す配合割合で配合し、下記の混合方法にて混合することによりスラリー組成物▲1▼〜▲6▼及びXI〜XIII(チキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物)を調製した。
この得られたチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物▲1▼〜▲6▼及びXI〜XIII(フライアッシュスラリー)のフロー試験を実施した。
その結果を図1に示す。
【0036】
〔原 料〕
成分(A)
フライアッシュ:中国電力(株)新小野田火力発電所製フライアッシュ原粉、密度2.34
成分(B)
シリカフューム:エルケム(株)製「マイクロシリカ」940U、密度2.20
【0037】
成分(C)
高性能AE減水剤:ポリカルボン酸塩系高性能AE減水剤(サンフロー(株)製「サンフロー HS−700」)、密度1.07、pH:8
高性能AE減水剤:アミノスルホン酸系高分子化合物(エフ・ピー・ケー(株)製「パリックFP200S」)、密度1.13
流動化剤:ナフタリンスルホン酸と変性リグニンとの共縮合物にリグニンスルホン酸誘導体を加えたもの(サンフロー(株)製「サンフロー FBF」)、密度1.15、pH:9
流動化剤:メラミンスルホン酸を主成分とするもの(サンフロー(株)製「サンフロー MS」)、密度1.21、
AE減水剤:リグニンスルホン酸塩系AE減水剤(サンフロー(株)製「サンフローK」)
【0038】
成分(D)
水:地下水
【0039】
〔混合方法〕
粉体よりなる固体成分同士の成分(A)と成分(B)とをさじ等の手練り用練混ぜ器具等を用いてなるべく粉塵が舞い上がらないようにして混合した後、この混合物に成分(D)に成分(C)を溶解した混合物を加えてゆっくりと攪拌することにより混合してフライアッシュスラリーを得た。
【0040】
〔フロー試験〕
このフライアッシュスラリーのフロー試験を上記フロー試験方法と同様の方法により実施した。
【0041】
〔試験結果〕
フロー試験の結果を図1に示す。
図1にて明らかにされるように、成分(B)のシリカフュームと成分(C)のコンクリート用化学混和剤を配合していない比較例1は、フロー試験開始後まもなく材料の密度差に基づく沈殿現象が発生して時間の経過に比例して沈殿物とブリージングの分離形態が明白になった。
しかし、攪拌を繰り返すと元の流動性を回復したが75時間後当たりから徐々に流動性が低下した。これでは配管の詰まりが生じ易いものと思われる。
一方、成分(B)のシリカフュームと成分(C)のコンクリート用化学混和剤を配合した実施例1〜4は何れも200時間経過後も流動性がありかなり高いフロー値を有しており、チクソトロピー・サスペンジョン状態を長く良好に維持していることが明らかである。
【0042】
[コンクリートの製造]
実施例1〜6にて製造したスラリー組成物▲1▼〜▲6▼を下記に示すコンクリート原料に下記に示す混合条件で配合し、練り混ぜ、コンクリートを製造し、下記に示す評価方法で評価した。
その結果を表2に示す。
【0043】
〔コンクリート原料〕
セメント
太平洋セメント(株)製普通ポルトランドセメント、密度3.16、比表面積3,300cm2/g
細骨材:
鹿嶋産陸砂:密度2.58、FM2.69
フライアッシュ:中国電力(株)新小野田火力発電所製フライアッシュ原粉、密度2.34
粗骨材:
砕石:2005、下都賀産、密度2.68、FM6.50
水:
地下水
【0044】
〔混合条件〕
JIS−A1138(試験室におけるコンクリートの作り方)に従い公称能力40リットルの可傾式ミキサーを用いて、下記の順序で配合し、1バッチ20リットルずつ180秒間練り混ぜて製造した。
フライアッシュスラリー使用の場合
▲1▼細骨材、▲2▼セメント、▲3▼フライアッシュスラリー、▲4▼水、▲5▼粗骨材
その場での混合の場合
▲1▼細骨材、▲2▼セメント、▲3▼フライアッシュ粉末、▲4▼シリカヒューム粉末、▲5▼コンクリート混和剤入りの水、▲6▼粗骨材
【0045】
〔評価方法〕
コンクリートの「圧縮強度」、「スランプフロー」、及び、「空気量」を上記「コンクリートの評価方法」に従って測定した。
【0046】
比較例4
スラリー組成物を調製せずに、コンクリート製造時にフライアッシュとシリカヒュームとポリカルボン酸系高性能AE減水剤とをその場で混合してコンクリートを製造した以外は実施例1と同様に実施した。
その結果を表2に示す。
なお、フライアッシュとシリカヒュームとの混合の際には、混合容器が深さ約90cmの内容積40リットルの可傾式ミキサーで開放された容器であった為に、粉体が舞い上がり、その計量にも苦労を要した。
【0047】
比較例5
フライアッシュ100重量部と、ベントナイト((株)豊順洋行製「赤城」、250メッシュ)5重量部と、ポリカルボン酸塩高分子化合物を主成分とする高性能AE減水剤(サンフロー(株)製「サンフローHS−700」)5重量部と、水50重量部とを配合したスラリー組成物XIVを調製した後、実施例1と同様にコンクリートを製造し、評価した。
その結果を表2に示す。
【0048】
【表1】
【0049】
【表2】
【0050】
【発明の効果】
本発明のチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物は、従来廃棄物としてその処理に困っていたフライアッシュを高濃度で含み、固体成分と液体成分とが長時間分離せずに長時間流動性を保持することができることから、長期間の貯蔵も可能であるし、液体として取り扱えるし、液状輸送の時に停電等で輸送が中断しても閉塞することが無いし、開放された状態で粉塵が舞い上がる劣悪な環境下に粉体のまま現場で混合作業を行わなければならなかった従来の方法に比較して、コンクリートを製造する際にも粉塵が舞い上がらずに取り扱いを行うことができるので、正確な計量による、正確な配合割合でコンクリートを製造することができることから、高品質で高強度のコンクリートとすることができる。
また、火力発電所から副産物として生産される石炭灰(フライアッシュ)を有効利用でき、廃棄・埋立に高費用をかける必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例及び比較例のフライアッシュスラリーのフロー試験の結果を示す図である。
【符号の説明】
1−▲1▼ 実施例1のスラリー組成物▲1▼
2−▲2▼ 実施例2のスラリー組成物▲2▼
3−▲3▼ 実施例3のスラリー組成物▲3▼
4−▲4▼ 実施例4のスラリー組成物▲4▼
5−▲5▼ 実施例5のスラリー組成物▲5▼
6−▲6▼ 実施例6のスラリー組成物▲6▼
比1−XI 比較例1のスラリー組成物XI
比2−XII 比較例2のスラリー組成物XII
比3−XIII 比較例3のスラリー組成物XIII
Claims (12)
- 下記の成分(A)〜成分(D)からなることを特徴とする、チキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物。
成分(A):粉体状のフライアッシュ 100重量部
成分(B):シリカフューム 1〜150重量部
成分(C):AE減水剤、高性能AE減水剤、及び、流動化剤から選択される少なくとも一種のコンクリート用化学混和剤 0.1〜 15重量部
成分(D):水 40〜160重量部 - コンクリート用化学混和剤が、高性能AE減水剤、又は、流動化剤である、請求項1に記載のチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物。
- 高性能AE減水剤が、ポリカルボン酸塩系高性能AE減水剤、又は、アミノスルホン酸系高性能AE減水剤である、請求項1又は2に記載のチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物。
- 流動化剤が、ナフタリンスルホン酸系流動化剤、又は、メラミン系流動化剤である、請求項1〜3のいずれかに記載のチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物。
- 粉体状のフライアッシュ100重量部に対して、粉塵状のシリカフューム1〜150重量部を混合させた後、AE減水剤、高性能AE減水剤、及び、流動化剤から選択される少なくとも一種のコンクリート用化学混和剤0.1〜15重量部を加えた水40〜160重量部を添加混合することを特徴とする、チキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物の製造方法。
- コンクリート用化学混和剤が、高性能AE減水剤又は流動化剤である、請求項5に記載のチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物の製造方法。
- 高性能AE減水剤が、ポリカルボン酸塩系高性能AE減水剤、又は、アミノスルホン酸系高性能AE減水剤である、請求項5又は6に記載のチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物の製造方法。
- 流動化剤が、ナフタリンスルホン酸系流動化剤、又は、メラミン系流動化剤である、請求項5〜7のいずれかに記載のチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物の製造方法。
- セメント、細骨材、粗骨材及び水を混合してコンクリートを製造する方法において、セメント100重量部に対して、下記の成分(A)〜成分(D)からなるチキソトロピー性を有する長期保存可能なコンクリート配合用組成物を30〜100重量部配合することを特徴とする、コンクリートの製造方法。
成分(A):粉体状のフライアッシュ 100重量部
成分(B):シリカフューム 1〜150重量部
成分(C):AE減水剤、高性能AE減水剤、及び、流動化剤から選択される少なくとも一種のコンクリート用化学混和剤 0.1〜 15重量部
成分(D):水 40〜160重量部 - コンクリート用化学混和剤が、高性能AE減水剤又は流動化剤である、請求項9に記載のコンクリートの製造方法。
- 高性能AE減水剤が、ポリカルボン酸塩系高性能AE減水剤、又は、アミノスルホン酸系高性能AE減水剤である、請求項9又は10に記載のコンクリートの製造方法。
- 流動化剤が、ナフタリンスルホン酸系流動化剤、又は、メラミン系流動化剤である、請求項9〜11のいずれかに記載のコンクリートの製造方法。
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