JP4420517B2

JP4420517B2 - コンクリート用添加材

Info

Publication number: JP4420517B2
Application number: JP2000064422A
Authority: JP
Inventors: 秀三中村
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2000-03-09
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2020-03-09
Also published as: JP2001253741A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリカフュームなどの粉体状無機混和材に分散剤を加えて造粒することによって、その取り扱い性を高めると共にコンクリートに添加した後は速やかに分散するようにしたコンクリート用添加材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリカフューム等の微細な粉体状無機材料をコンクリートに添加することによって、モルタルやコンクリート（以下、総称してコンクリートと云う）の組織を緻密にし、その強度や水密性を改善することが知られている。しかし、このような粉末材料は単体では嵩張るうえに飛散しやすく、また、ビンに貯蔵すると棚吊りの状態を生じやすく容易に排出できないなど取扱いが難しいと云う問題があった。
【０００３】
そのため、(イ)シリカフューム等の粉体材料に湿り気を与えて飛散を防止する方法、(ロ)スラリー状にして取り扱う方法、(ハ)セメントに混合して取り扱う方法などが実際のコンクリート製造現場で行われている。しかしながら、湿分を与える上記(イ)の方法は飛散の防止には効果的であるが、貯蔵ビン等からの排出に際して棚吊りの現象を招きやすいと云う問題がある。また、空気圧送性が著しく低下する。しかも、これらの問題が生じないような湿分に調整するのは非常に難しい。一方、シリカフューム等の粉体材料を他の材料に混ぜて取り扱う上記(ロ)(ハ)の方法は混合した材料がコンクリートを製造するうえで障害となることが多いなどの問題がある。
【０００４】
例えば、シリカフュームをスラリーにして用いる場合にはその水分がコンクリートに対して好ましくない影響を与えたり、あるいはこれを予めセメントに混合して用いる場合には、その混合割合を現場で任意に変更することができないなどの問題がある。具体的には、例えば、シリカフュームをスラリーにして用いる場合には、これを絶えず攪拌していなければ流動状態を均一に保つことができず、その水分量が変動してコンクリートに悪影響を与える懸念がある。また、シリカフュームを予めセメントに混合して用いる場合には、シリカフュームの混合量やセメントの品種を現場で任意に変更することができず、シリカフュームの添加量やセメントの品種が異なるものを製造するには、別途、これらに対応する混合物を用意しなければならず製造工程上非常に不経済である。しかも、セメントとシリカフュームは反応性が高いのでこれらを混合して長く保存すると固結して使用不能になるので保存期間にも限界がある。
【０００５】
【本発明が解決しようとする問題】
本発明は、従来の上記問題を解決したものであって、粉体状の混和材料を粒状化することによりその取り扱い性を高め、しかもコンクリートに余分な材料を導入することがなく、任意の成分配合のコンクリート製造に対応することができるようにし、しかもコンクリート添加後には分散性に優れたコンクリート添加材を提供することを目的とする。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】
すなわち、本発明は、（１）平均粒径が１μｍ以下の粉体状の無機混和材に、平均粒径が１μｍより大きく１．２ｍｍ以下の粗粒混和材と分散剤とを加えて造粒してなることを特徴とするコンクリート用添加材。本発明の添加材は、平均粒径が１μｍ以下の粉体状の無機混和材に、平均粒径が１μｍより大きく１．２ｍｍ以下の粗粒混和材と分散剤とを加えて造粒して粒状化することによってその取り扱い性を高め、余分な水分などを導入せずに任意の成分配合のコンクリート製造に対応できるようにし、また、予め分散剤を添加して造粒することによってコンクリート添加後は速やかに分散するようにし、その均一な分散を図ってコンクリート強度や水密性を向上できるようにしたものである。
【０００７】
本発明の上記添加材は、（２）上記粗粒混和材が、少なくとも９０重量％以上が粒径５μｍ以上であって１．２ｍｍ以下のセメント以外の無機材料であるもの、（３）粉体状の無機混和材と粗粒混和材の割合が、粉体状無機混和材１００重量部に対し粗粒混和材３０〜５００重量部であるものを含む。
【０００８】
本発明の添加材は粉体状の無機混和材としてシリカフュームを用いることができる。また、シリカフュームよりも粗粒な混和材を加えて造粒してもよい。シリカフュームを分散剤と共に造粒して用いることによりセメントへの混合を容易に行うことができ、また粒状化しているので飛散による減量も殆ど無く、正確な量を添加することができる。また、シリカフュームよりも粗粒な混和材料を加えて粒状化することにより、これらの混和材料の添加も同時に行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を具体的な実施形態に基づいて詳しく説明する。
本発明のコンクリート用添加材は、粉体状の無機混和材に分散剤を加えて造粒してなることを特徴とする。この粉体状の無機混和材としては、重量平均粒径（以下、単に平均粒径と云う）が１μm以下のシリカフュームが代表的なものとして用いられる。なお、粉体状無機混和材はシリカフュームに限らず、微細粒子からなる粉体状の無機材料について本発明を適用することができる。
【００１０】
分散剤はコンクリートに一般に使用される高性能減水剤あるいは高性能ＡＥ減水剤を用いることができる。これらの減水剤としては、例えば、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒドの塩あるいはポリカルボン酸系と総称されるオキシアルキレンを分子中に持つ重合体あるいはその塩、具体的には、無水マレイン酸との共重合体や水溶性ビニルとの共重合体などが用いられている。特に、オキシアルキレンを分子中に持つ化合物は粉末状無機混和材の造粒を容易にし、かつ、コンクリートの製造時には微細な上記無機混和材をコンクリート中に均一に分散するので好ましい。
【００１１】
分散剤の添加量はコンクリートに添加した時に無機混和材を均一に分散する量が好ましく、具体的には、粉体状の無機混和材１００重量部に対して少なくとも０.１重量部以上が適当である。分散剤の添加量の上限は特に制限されないが、コンクリートに悪影響を及ぼさないように１００重量部以下が好ましい。
【００１２】
無機混和材粉体の造粒を助けるために適量の水を添加すると良い。この添加水量は無機混和材および分散剤の種類や量によっても異なるが、概ね、無機混和材粉体１００重量部に対して０.５重量部以上〜２０重量部以下が適当である。添加水量が２０重量部を越えると無機混和材がペースト状になり、造粒が難しくなる。なお、造粒時の水分は液体の分散剤を用い、その水分を利用しても良い。
【００１３】
無機粉体の造粒物を容易にし、さらに取り扱い性を高めるために、無機粉体よりも粗粒な無機混和材を加えて造粒しても良い。具体的には、例えば、平均粒径が１μm以下の粉体状の無機混和材に、平均粒径が１μmより大きく５mm以下の粗粒混和材と分散剤とを加えて造粒することにより本発明のコンクリート用添加材としても良い。
【００１４】
粗粒混和材としては、砂、珪砂、珪石微粉末、石灰石砕砂、石灰石微粉末、スラグ砕砂、スラグ微粉末、フライアッシュ等を用いることができる。また、ウォラストナイトや雲母などの容積が嵩張るものも用いることができる。これらの無機材料は二種以上を併用しても良い。なお、粉体状無機混和材としてシリカフュームを用いる場合、このシリカ(SiO₂)と反応可能なカルシウム源を含有する材料は反応性が高いと周囲の湿分を吸収してシリカフュームと反応し、固結を招く懸念がある。このような固結を生じない粗粒混和材としては、例えば、シリカフューム１００重量部に対して、粗粒混和材１００重量部、水１００重量部を練り混ぜものを２０℃で７日間養生したものについて、１０５℃〜９５０℃の強熱減量が養生前に比較し、その増加量が１０％以下の条件に適するものが好ましい。なお、珪砂や珪石微粉末などはシリカフュームと同様その主成分がＳｉＯ₂であり、シリカフュームと反応して固結を生じることがなく、またコンクリートに対して悪影響を与える懸念がないので、粉体状の無機混和材に添加する粗粒混和材として好ましい。
【００１５】
粗粒混和材の粒径は、好ましくは、少なくとも９０重量％以上が粒径５μm以上であって５mm以下、更に好ましくは１５０μm以上であって１.２mm以下であるものが良い。なお、この粒子が細かすぎるとコンクリートに添加したときに微細粒子の添加量が相対的に多くなり、コンクリートの流動性を損なうので好ましくない、一方、粒径が粗すぎると微細な無機混和材粉体の造粒が困難になる。
【００１６】
粉体状の無機混和材と粗粒混和材の混合割合は、粉体状無機混和材１００重量部に対し粗粒混和材３０〜５００重量部が適当である。粗粒混和材の混合比が３０重量部未満では混和材粉体の造粒性を改善する効果が十分ではなく、一方、混合比が５００重量部を上回るとこの場合にも造粒が難しくなる。なお、粗粒混和材を加えた場合の添加水量は混和材粉体と粗粒混和材の合計重量１００重量部に対し１５重量部以下が好ましい。この水量が１５重量部を越えると造粒が困難になる。
【００１７】
造粒方法および造粒手段は限定されない。多様な形式の造粒機を用いることができる。粉塵の発生を抑えるには、造粒体の粒子径は、重量平均粒径で１０μm以上、好ましくは２０μm以上、より好ましくは１００μm以上が適当である。なお、実用上、粒径０.６〜５mmの造粒体とすることにより粉塵が発生せず取り扱い性に優れた添加材(混和材)を得ることができる。なお、空気圧送による搬送に適する造粒体の粒子径は１.２mm以下が好ましい。
【００１８】
本発明の添加材(混和材)はコンクリートに添加して用いられる。この添加材はその機能が細骨材と同じであるので、これをコンクリートに添加した分だけ細骨材の量を調整すれば良い。この添加材はコンクリートに添加後、一緒に含有されている分散剤によって微細な無機混和材および粗粒混和材がコンクリート中に均一に分散される。
【００１９】
【発明の効果】
本発明のコンクリート用混和材は、粒状化されているので取り扱いが簡単であり、しかもコンクリート添加後は分散性が良いので、コンクリート強度の増進および水密性の向上を図るうえで効果が大きい。
【００２０】
【実施例】
実施例１
シリカフューム(平均粒径0.2μm)１００重量部および硅石粉末(粒径0.15〜0.3mm)１００重量部に、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤３重量部、水５重量部を混合し、平均径１.２mmに造粒した(実施例試料Ａ)。一方、珪石粉末に代えて普通セメント１００重量部を混合して同様に造粒した(比較例試料Ｂ)。これらをセメント包装用の紙袋に入れて倉庫に１年間保存した。１年後に両者を観察したところ実施例の試料Ａには固結が見られなかったのに対して、比較例の試料Ｂは固結を生じているのが観察された。
【００２１】
実施例２と比較例
シリカフューム（平均粒径０．２μｍ）、硅石粉末（粒径５μｍ〜０．１５ｍｍ）、硅砂Ａ（粒径０．１５〜１．２ｍｍ）、硅砂Ｂ（粒径２．５〜５ｍｍ）、ウォラストナイト（平均粒子長０．３ｍｍ，長方／直径の比：４）、ポリカルボン酸系ＡＥ減水剤、水をそれぞれ表１に示す割合で混合し、パンペレタイザーで造粒してコンクリート用添加材とした。これを単位水量１４０ｋｇ／ｍ３、単位粗骨材量（破砕Ｇｍａｘ：２０ｎｍ）９５０ｋｇ／ｍ３配合のコンクリートに添加した。コンクリート中の空気は消泡剤を用いて消した。これらの添加材について、造粒のし易さ、コンクリートに添加したときのスランプフローならびにコンクリート強度を表１に示した。なお、造粒体（添加材）の添加は砂置換で行った。また、造粒物に添加した分散剤量とコンクリートに添加する分散剤量の和は等しくなるようにした。
【００２２】
表１に示すように、本発明の添加材（実施例試料Ｎｏ．２〜Ｎｏ．５）は何れも造粒性が良く、これを添加したコンクリートは強度が向上しており、スランプフローに示される流動性も良好である。一方、比較例（Ｎｏ．６，Ｎｏ．７）は造粒性が悪く、また何れの比較試料（Ｎｏ．５〜Ｎｏ．９）もそのコンクリート強度が低い。
【００２３】
【表１】

Claims

平均粒径が１μｍ以下の粉体状の無機混和材に、平均粒径が１μｍより大きく１．２ｍｍ以下の粗粒混和材と分散剤とを加えて造粒してなることを特徴とするコンクリート用添加材。
上記粗粒混和材が、少なくとも９０重量％以上が粒径５μｍ以上であって１．２ｍｍ以下のセメント以外の無機材料である請求項１に記載のコンクリート用添加材。
粉体状の無機混和材と粗粒混和材の割合が、粉体状無機混和材１００重量部に対し粗粒混和材３０〜５００重量部である請求項１または２に記載のコンクリート用添加材。