JP4500371B2

JP4500371B2 - Compact cement admixture unit

Info

Publication number: JP4500371B2
Application number: JP50723997A
Authority: JP
Inventors: バリー，ジェフリー; ファクター，デイビッド・イー
Original assignee: Construction Research and Technology GmbH
Current assignee: Construction Research and Technology GmbH
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2016-07-26
Also published as: JPH10506876A; MX9702294A; CA2201124C; WO1997005079A1; CA2201124A1; EP0784602A1

Description

発明の技術分野
本発明は、混和材料およびそれらをセメント、モルタルまたはグラウト中へ導入する方法に関するものである。さらに特定すれば、本発明は、予め選ばれた量での混和材料のコンパクト化（締固め）ユニットを含む物品、および前記物品をセメント質組成物中へ導入することにより生成されるセメント質製品の特性を修飾または向上させる方法に関するものである。
発明の背景
当業界で知られているように、混和剤とは、水硬セメント、水、および骨材以外の物質であって、コンクリートまたはモルタルの成分として使用され、その混練直前または途中にバッチに添加されるものである。混和剤を使用することにより、コンクリート特性が修飾されて、特定目的または経済的にいっそう適したものとなる。
混和剤は、使用時点で混練作業を必要とする水溶性固体または粉末、またはバルク混合の場所で加えられる即使用可能な液体として市販されている。混和剤が効果的に使用されるか否かは、それらが製造および計量される際の正確さに左右される。バッチング（計量）とは、コンクリートまたはモルタルのバッチについて成分を秤量または容積測定し、それらをミキサー中に導入させることを意味する。計量中に加えられる混和剤の量は、慎重に制御されなければならない。添加される混和剤の量が不正確だと、計量されているコンクリートの特性および性能に顕著な影響が及ぼされ、混和剤を含ませる当初の目的が損なわれる場合さえあり得る。作業に要求される混和剤の量が比較的少量だけですむ場合、混和剤が固体またはたとえ液体であってもバッチに加えられる量を測定する際に正確さが特に厳しく要求される。
固体粉末混和剤は、慣用的方法により袋、箱およびドラムに包装されて、販売され、さらに慣用的方法で、混和剤は、包装を開け、コンクリート混練操作中に、コンクリートミキサーまたは類似装置中へ直接、混和剤をシャベルですくうか投げ降ろすことにより、コンクリート混合物に添加される。この労働集約的仕事は煩雑な場合が多く、特定ミキサートラック内および／または異なるトラック間では正確さを欠きやすい。従って、セメント質組成混合物全体にわたって混和剤を均一に分散または分布させるにあたり、これまでより労働集約性も低く、煩雑さも少なく、より効果的な混和剤の分散方法が望ましい。
スミスらによる米国特許第４９６１７９０号は、湿式ミキサー中で撹拌時に放出される水溶性容器に入れられた固体または粉末コンクリート混和剤を開示している。水溶性容器に入れられ予め秤量された混和剤を導入し、混合物を撹拌することにより、コンクリートは修飾される。水溶性容器または袋は、使用前まで水不溶性置き場に貯蔵される。スミスらは、粉末固体混和剤の場合、追加のはかりまたは秤量装置を常時携帯しなければならないため、作業現場で固体混和剤の必要量を秤量することが特に煩わしいと指摘している。スミスらは、固体混和剤を取扱い、予め秤量する際に人的誤差を最小限にとどめるためコンクリート混和剤用の予め測定された袋の使用を提案した。
ヴァレらによる米国特許第５２０３６２９号は、紙パッケージに入れた固体混和剤を生コンクリート中に導入し、バッチ型ミキサー中で生コンクリートを混合することにより包装材料を分解させ、生コンクリート全体に混和剤を分布させる方法を開示している。
デマースらによる米国特許第５３２０８５１号は、半流動体または流動体コンクリートおよびセメント混和剤用のゼラチンまたは蝋封入包装および分配システムについて開示している。半流動体、流動体または恐らくは固体の混和剤の封入カプセルは、機械的撹拌時および／またはセメント質組成物に曝した時に分解または破裂することが意図されたものである。以下、米国特許４９６１７９０、５２０３６２９および５３２０８５１の開示を詳細に引用して説明の一部とする。
上記特許では、自由流動している流動体、半流動体または固体混和剤を取扱い、測定し、セメント質組成物中へ導入する際に伴う問題点を克服する試みについて記載しているが、提案された解決策には依然として幾つかの不利な点が残されている。個々のパッケージ、紙袋またはカプセルは各々、個別に秤量、充填および密封されなければならない。セメント質混合物中への導入前に、容器が破れないよう注意しなければならない。早まって破裂が起きた場合、慣用的処理工程に伴う汚染および／または表面粉化問題も生じる。他方、混練されているセメント質混合物または組成物によっては、容器が、混合物中への導入時に破れ得ないか、または混合物の混練および流出停止時に破れることがあり得、混和剤がセメント質組成物間に十分に分散できない場合があり得る。この結果、セメント質製品に関して向上または修飾が意図された特性が獲得されず、また混和剤の未開封または部分分散したパッケージ付近では混和剤の濃度の点で製品が局所的に劣化することになる。
上記特許で取り組まれていない他の問題点には、慣用的コンクリート加工処理工程にとっては本質的なものではないがセメント質混合物中へ導入されている材料、例えば紙袋（ヴァレら）または可溶性袋（スミスら）または蝋カプセル（デマースら）の導入がある。また、これらの特許の場合、扱い易さについては部分的にしか取り組まれていない。例えば、デマースらの多重カプセルの場合、作業者がコンクリートミキサーへの梯子を上りながら取り付けポートへ運んだり平衡を保つのは容易なことではない。上記カプセルの貯蔵はまた、かさばりかつ量的にも不都合である。
従って、本発明の目的は、セメント質組成物中へ導入するためのコンパクト化ユニット形態をした予め選択された量のセメント混和剤品であって、自由流動性物質に伴う表面粉化および汚染問題を回避し、各用量の混和剤を入れる個別パッケージまたは容器の使用の必要性を克服するものを提供することである。このパッケージまたは容器は、目的セメント質製品とは関係の無い材料でてきており、早すぎる破断を起こしやすい。
発明の概要
本発明は、混和剤を生セメント質組成物中へ導入することによる、コンクリート、モルタルまたはグラウトの特性の修飾に関するものである。混和剤は、空気連行性混和剤、空気排除混和剤、硬化促進性混和剤、アルカリ反応性還元剤、超可塑剤、ポンピング助成剤、減水性混和剤、腐食防止剤、浸透性低減化剤、グラウト化剤、起泡剤、遅延性混和剤、付着性混和剤、着色剤、殺生物剤、繊維質、鉱物およびそれらの混合物のうちの少なくとも１つを含み得る。生セメント質組成物に混和剤を導入し、十分な時間混練することにより混和剤が生コンクリート全体に均一に分散される。
本発明は、少なくとも１種の混和材料を含むコンクリート、モルタルまたはグラウト用添加剤であって、混和剤が、取扱いおよび貯蔵中に構造の完全さを維持できる程度に十分な強度を有するが、セメント質組成混合物の湿潤混練環境内における機械的撹拌時に溶解または破片化することによりセメント質組成混合物全体に均一分散し得るほどの十分な溶解性または破砕性を有する、選択された量の混和材料のコンパクト化ユニットを含む添加剤を提供する。
好ましい態様では、混和材料は、ポルトランドセメント用の粉末またはフレーク状混和材料である。別の好ましい態様では、コンパクト化ユニットは、混和材料のコンパクト化または破砕を促進する手段として不活性充填剤を含む。さらに別の好ましい態様では、混和材料は、固体担体に吸着された液体混和材料、例えば不活性充填剤である。別の態様では、ユニットは、選択された構造的に安定したフラクションに分離できる。本発明添加剤の使用による修飾が可能なセメント質組成物の一例は、低強度制御材料（ＣＬＳＭ）である。
さらに本発明は、
ａ）選択された量の混和材料を供給し、および
ｂ）取扱いおよび貯蔵に対する構造安定性を有するが、セメント質組成混合物の湿潤混合環境内における機械的撹拌時に溶解または破片化するのに十分な溶解性または破砕性を保持しているユニットに混和材料をコンパクト化する
ことにより製造されるコンクリート、モルタルまたはグラウト用添加剤を包含する。
上記添加剤は、コンパクト化する前に予め測定された量の粉末またはフレーク混和剤に液体を加えることにより有利に製造され得る。本発明の好ましい態様では、混和材料を不活性充填剤と組み合わせてコンパクト化する。別の好ましい態様では、コンパクト化する前に液体混和剤を固体担体に吸着させる。本発明による添加剤は、鋳型成形、押し出し成形、圧縮成形、錠剤化などによりコンパクト化され得る。
本発明はまた、セメント質混合物の製造方法であって、
ａ）少なくとも１種のセメント質組成物および液体を提供し、
ｂ）セメント質組成物および液体を少なくとも部分的に混合し、
ｃ）少なくとも部分的に混合したセメント質組成物へ少なくとも１種の混和材料を導入し、
（ただし、混和材料は、取扱いおよび貯蔵中に構造の完全さを維持できるほどの十分な強度を有するが、セメント質組成混合物の湿潤混練環境内における機械的撹拌時に溶解または破片化してセメント質組成混合物全体に均一分散するほどの十分な溶解性および破砕性を有する選択された量の混和材料の少なくとも１つのコンパクト化ユニットを含む）
ｄ）少なくとも部分的に混合したセメント質組成物および少なくとも１つのコンパクト化ユニットを混合して、少なくとも１つのコンパクト化ユニットを溶解または破片化させることによりセメント質組成物全体に混和材料を実質的に分散させる
ことを含む方法を包含する。
さらに本発明は、
ａ）成分として
i）少なくとも１種のセメント質組成物
ii）少なくとも１種の混和材料および
iii）液体
（ただし、混和材料は、取扱いおよび貯蔵中に構造の完全さを維持できるほどの十分な強度を有するが、セメント質組成混合物の湿潤混練環境内における機械的撹拌時に溶解または破片化してセメント質組成混合物全体に均一分散するほどの十分な溶解性および破砕性を有する選択された量の混和材料の少なくとも１つのコンパクト化ユニットを含む）
を準備し、そして
ｂ）成分i）、ii）およびiii）を合わせ、そして
ｃ）成分を混合して少なくとも１つのコンパクト化ユニットを溶解または破片化させることにより成分i）およびiii）全体に混和材料を実質的に分散させる
ことを含む、セメント質混合物の製造方法を含む。
一般に、いずれかの順序で成分を合わせ、さらに１回またはそれ以上の混練サイクルの前、途中または後に２種またはそれ以上の成分を合わせることが可能である。
発明の詳細な記載
この明細書で使用されている混和剤の「有効量」という語は、湿潤または乾燥コンクリートにおいて所望の改良をもたらす硬化コンクリート１立方メートル当たりの材料の適量を意味する。多くの場合、複数のユニットの混和材料が、工業用コンクリートミキサー中で加工処理されているセメント質組成物に加えられる。結果として、混和剤の総量は、「累積的には」有効量ということにならなければならない。本発明によると、混和材料をコンパクト化ユニットでセメント質組成混合物に加えるとき、慣用的流出またはポンプシステムに従い加えられるのと同じ有効量の混和材料が加えられる。
この明細書で使用されている「均一な分散」または「均一な分布」の語は、混和剤が、所望の特性、すなわち空気連行性、遅延性、硬化促進性などが、開始、中間および最後のコンクリート混合物から採取された標本において観察または測定され得る状態で分布されていることを意味する。
ここで使用されている「バッチ型コンクリートミキサー」の語は、セメントおよび骨材を徹底的に混練することにより均一な塊を得、セメントペーストで全粒子を被覆するのに適したバッチミキサーを全て包含する。好ましいコンクリートミキサーは、（１）回転ドラムまたは対角軸を中心に回転する四角い箱により構成され、通常混練を改善するためのデフレクターおよびブレードを備え付けた回転式ミキサー、または（２）ミキシングを遂行する移動可能なパドルが付いた固定箱から構成されるパドルミキサーである。回転式ミキサーは本発明での使用に最も好ましい。
本発明の方法により、選択された量のフレークまたは粉末混和剤を、固体コンパクト化ユニットとして都合良く、経済的および正確に湿式ミキサー中へ添加または分配させることができる。さらに、本発明によると、下記で詳述されているように、慣用的液体混和材料を固体コンパクト化ユニットとして湿式ミキサー中へ添加または分散させることができる。
混和剤の中には生コンクリート、モルタルおよびグラウトの流動特性の修飾に使用されるものもあれば、硬化コンクリート、モルタルおよびグラウトの修飾に使用されるものもある。本発明で使用されている様々な混和剤は、次に列挙する目的のためにコンクリート、モルタルまたはグラウトで使用され得る材料である。すなわち、（１）含水量の増加を伴わないワーカビリティーの増加または同じワーカビリティーでの含水量の減少、（２）初期凝結時間の遅延または促進、（３）完成材料の沈澱の低減化もしくは阻止またはその軽微な膨張の誘発、（４）ブリージングに関する速度および／または吸収力の修正、（５）構成成分の分離の低減化、（６）浸透力および圧送性の改善、（７）スランプ喪失速度の低減化、（８）初期硬化中における放熱の遅延または低減化、（９）初期段階での強度発現速度の加速、（１０）完成材料の強度（圧縮力、張力または曲げ剛性）の増加、（１１）凍結防止塩の適用を含む大気に曝される際の過酷な条件に対する耐久性または抵抗性の増加、（１２）材料内における水の毛管流出の減少、（１３）液体に対する材料の透水性の減少、（１４）ある種の骨材成分とアルカリの反応により誘発される膨張の制御、（１５）気泡コンクリートの生成、（１６）鋼鉄補強要素へのコンクリートの接合の増強、（１７）新旧コンクリート間の接合の増強、（１８）完成材料の衝撃耐性および摩食耐性の改良、（１９）埋め込み金属の腐食阻止、（２０）着色コンクリートまたはモルタルの生成、および（２１）天然または合成繊維質の導入によるコンクリートの補強。
コンクリート混和剤は、機能によって次の通り分類される。硬化促進剤は、コンクリートの凝結および初期強度発現の促進に使用される。この機能の達成に使用され得る一般的材料には、塩化カルシウム、トリエタノールアミン、チオシアン化ナトリウム、蟻酸カルシウム、硝酸カルシウムおよび亜硝酸カルシウムがある。
凝結遅緩性または凝結遅延性混和剤は、コンクリートの凝結速度を遅緩、遅延または減速するのに使用される。それらは、初期計量時または時には水和プロセスが始まった後にコンクリート混合物に添加され得る。凝結遅緩剤を使用することにより、コンクリート凝結に対する暑い天候の硬化促進作用が相殺され、または難しい設置条件または作業現場への送達問題が生じたときにコンクリートもしくはグラウトの初期凝結が遅延され、または特別な仕上げ加工処理のために時間が与えられ、または作業日の最後に残余したコンクリートの再生が助長される。ほとんどの凝結遅緩剤はまた減水剤として作用し、コンクリート中へある程度の空気を連行するのにも使用され得る。リグノスルホン酸塩、ヒドロキシル化カルボン酸類、リグニン、ホウ砂、グルコン酸、酒石酸および他の有機酸並びにそれらの対応する塩類、ホスホネート、ある種の炭水化物およびそれらの混合物が、凝結遅緩性混和剤として使用され得る。
空気排除剤は、コンクリート混合物における空気含有率を減らすのに使用される。トリブチルホスフェート、ジブチルフタレート、オクチルアルコール、炭酸およびほう酸の水不溶性エステル、およびシリコーンが、この効果の達成に使用され得る一般的材料に含まれる。
空気連行性混和剤は、故意に微細気泡をコンクリート中へ連行するのに使用される。空気連行処理により、氷結および解凍サイクル中に湿気に曝されるコンクリートの耐久性が劇的に改善される。さらに、連行空気は、化学除氷剤により誘発される表面スケーリングに対するコンクリート耐性を大きく改善する。空気連行処理はまた、生コンクリートのワーカビリティーを高め、分離およびブリージングを削減または低減化する。これらの所望の効果の達成に使用される材料は、樹脂の塩類、（ヴィンゾール樹脂）、若干の合成デタージェント、スルホン酸リグニンの塩類、石油酸の塩類、タンパク質物質の塩類、脂肪および樹脂酸およびそれらの塩類、アルキルベンゼンスルホネート、およびスルホン化炭化水素の塩類から選択され得る。
アルカリ反応性還元剤は、これらの還元剤のアルカリ−骨材膨張を低減化させ得、ポゾラン類（フライアッシュ、シリカフューム）、溶鉱炉スラグ、リチウムおよびバリウムの塩類、および他の空気連行剤も特に有効である。
付着性混和剤は、普通ポルトランドセメント混合物に添加されることにより、新旧コンクリート間の付着強度を高めるもので、有機材料、例えば生ゴム、ポリビニルクロリド、ポリビニルアセテート、アクリル樹脂、スチレンブタジエンコポリマーおよび他の粉末ポリマーが含まれる。
減水性混和剤は、ある種のスランプのコンクリートを製造するのに必要とされる混合水の量を減らすか、水およびセメントの比率を滅らすか、またはスランプを増やすのに使用される。典型的には、減水剤は、コンクリート混合物の含水率を約５％〜１０％低減化させる。
超可塑剤は、高性能減水剤または減水性混和剤である。それらをコンクリートに添加することによって、高度スランプ流動性コンクリートが生成され、すなわち水−セメント比が減少する。これらの混和剤により、モルタルまたはコンクリートにおける過度の凝結遅延または空気連行を誘発することなく大量の減水または多大な流動性がもたらされる。超可塑剤として使用され得る材料には、スルホン化メラミンホルムアルデヒド縮合物、スルホン化ナフタレンホルムアルデヒド縮合物、ある種の有機酸、リグノスルホネート類および／またはそれらの混合物がある。
天然および合成混和剤は、美観上および安全上の理由によりコンクリートの着色に使用される。これらの着色性混和剤は、通常顔料により構成され、カーボンブラック、酸化鉄、フタロシアニン、アンバー、酸化クロム、酸化チタンおよびコバルトブルーが含まれる。
コンクリートにおける腐食防止剤は、高度アルカリ性であるため埋め込まれた補強用鋼鉄を腐食から保護するのに有用である。コンクリートは高度アルカリ性であるため、不動の非腐食性保護酸化膜を鋼鉄上に形成させる。しかしながら、炭酸塩化または凍結防止剤または海水からの塩素イオンの存在により、膜が破壊または貫通され、その結果腐食が誘発され得る。腐食防止性混和剤は、この腐食反応を化学的に阻止する。腐食阻止に最も常用される材料は、硝酸カルシウム、硝酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム、ある種のホスフェートまたはフルオロシリケート、フルオロアルミネート、アミン類および関連化学物質である。
防湿性混和剤は、低いセメント含有率、高い水−セメント比または骨材における微粉の欠乏を伴うコンクリートの透水性を低下させる。これらの混和剤は、乾燥コンクリートへの湿気の浸透を遅らせ、ある種の石鹸、ステアレートおよび石油製品を含む。
グラウト化剤、例えば空気連行性混和剤、硬化促進剤、凝結遅緩剤並びに非収縮およびワーカビリティー改良剤は、グラウト特性を調節して、特定の適用に関する所望の結果を達成させる。例えば、ポルトランドセメントグラウトは、多様な異なる目的に使用され、基礎を安定化させ、機械基部を設置し、コンクリート工事におけるクラックおよび接合部を塞ぎ、油井を接着し、石造りの壁のコアを充填し、圧縮応力を与える腱およびアンカーボルトをグラウト仕上げし、および予め置いた骨材コンクリートにおける隙間を埋めるのに各々異なる薬剤を必要とし得る。
起泡剤または起泡性薬剤は、コンクリートおよびグラウトに非常に少量で添加された場合、硬化前に軽微な膨張を誘発することもある。膨張量は、使用される起泡性材料の量および生混合物の温度により異なる。アルミニウム粉末、樹脂石鹸および植物性または動物性にかわ、サポニンまたは加水分解タンパク質が、起泡剤として使用され得る。
透水性低下剤の使用により、加圧下で水がコンクリートを透過する速度が低減化される。シリカフューム、フライアッシュ、グラウンドスラグ、天然ポゾラン、減水剤およびラテックスを使用することにより、コンクリートの透水性が低減化され得る。ポゾランは珪質または珪質および明ばん物質であり、本来はセメント的価値を殆どまたは全くもたないものである。しかしながら、微細分割形態で湿気の存在下では、ポゾランは通常温度で化学的に水酸化カルシウムと反応することにより、セメント特性を有する化合物を生成する。
ポンピング促進剤をコンクリート混合物に添加すると、圧送性が改善される。これらの混和剤は、流動コンクリートを増粘する、すなわち、その粘稠性を高めることにより、ペーストの脱水性を低下させ、その間それはポンプからの加圧下におかれる。コンクリート中ポンピング促進剤として使用される材料には、有機および合成ポリマー、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）または分散剤と混合したＨＥＣ、有機凝集剤、パラフィンの有機エマルジョン、コールタール、アスファルト、アクリル樹脂、ベントナイトおよび発熱性シリカ、天然ポゾラン、フライアッシュおよび消石灰がある。
硬化コンクリート上または中における細菌および真菌の生長は、殺真菌剤、殺菌剤および殺虫剤混合物の使用を通して部分制御され得る。これらの目的に最も有効な材料は、ポリハロゲン化フェノール類、ジアルドリンエマルジョンおよび銅化合物である。
誤った混合比率またはある種の骨材特性、例えば粒子形状および不適当な粒度が原因で、たまに生コンクリートがざらつくことも有り得る。これらの条件下において、滑沢剤と同様に作用する連行空気は、操業性改良剤として使用され得る。他の操業性改良剤は、減水剤およびある種の微細分割混和剤である。
微細分割鉱物混和剤は、混練工程前または途中にコンクリートに加えられる粉末または微粉形態の物質であって、ポルトランドセメントコンクリートの塑性または硬化特性の幾つかを改良または変更するものである。当業界で使用されているポルトランドセメントとは、クリンカーの微粉化により製造される水硬セメントであって、本質的に水硬性珪酸カルシウムにより構成され、全て通常ＡＳＴＭ型、I、II、III、IVまたはVを伴う地中間添加物として１種またはそれ以上の硫酸カルシウム形態を含有するものである。微細分割鉱物混和剤は、それらの化学または物理特性に従い結合材、ポゾラン類、ポゾラン性および結合材、並びに名目的な不活性物質として分類され得る。結合材は、単独で水硬性セメント特性を有し、水の存在下で凝結および硬化する材料である。結合材には、粉末高炉スラグ、天然セメント、水硬性消石灰およびこれらおよび他の材料の組み合わせが含まれる。上記で検討されているところによると、ポゾランは、セメント的価値を殆どまたは全くもたないが、水の存在下および微細分割形態では、ポルトランドセメントの水和により放出される水酸化カルシウムと化学的に反応してセメント特性をもつ物質を生成する珪質またはアルミノ珪酸性物質である。珪藻土、オパール様チャート、粘土、頁岩、フライアッシュ、シリカフューム、凝灰岩および軽石は、公知ポゾラン類に含まれる。ある種の粉末高炉スラグおよび高カルシウムフライアッシュは、ポゾランおよびセメントの両特性を有する。通常、不活性物質には、微細分割粗石英、苦灰石、石灰岩、大理石、花崗岩なども含まれ得る。
建築分野においては、何年にもわたって多くのコンクリート強化方法が開発されてきた。一現行法では、繊維質を生コンクリート混合物全体に分布させる。硬化すると、このコンクリートは繊維質補強コンクリートと称される。繊維は、ジルコニウム材料、鋼鉄、ガラス繊維または合成材料、例えばポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレン、ポリエステル、レーヨン、高強度アラミド（すなわち、ケブラー（商標））またはそれらの混合物から生成され得る。本発明の好ましい繊維質は、合成繊維である。
２種またはそれ以上の混和剤の混合物もまた、本発明に包含される。
本発明は、コンクリート、モルタルまたはグラウト用の液体または固体、例えば粉末またはフレーク混和剤をセメント質組成物に導入する手段を提供する。セメント質組成物は、コンクリート、モルタルまたはグラウト製造用セメント組成物を含み得るが、好ましくは水硬セメントであり、最も好ましくはポルトランドセメントである。
セメント質組成混合物を形成するための他の可能な成分には、骨材、砂、ポゾラン類、フライアッシュ、繊維、プラスチックなどがある。液体、主として水は、セメント質組成混合物の一成分である。
本発明の一態様によると、混和剤は、一般的には円筒形またはレンガ形状ユニットに圧縮または他の方法で加圧成形された粉末またはフレーク材料を含む。ユニットの特定形状は厳密ではないが、貯蔵要件を最適化するために最小用量で包装され得る形状を有するのが有利である。上記の有利な一形状は、立方体または方形多角形である。
「乾燥」しすぎて構造的に安定したコンパクトを形成し得ない混和材料の場合、液体、例えば（ポリ）エチレングリコールまたは（ポリ）プロピレングリコール、液体結合剤、および／または好ましくは水を、予め測定された量の粉末またはフレーク混和剤に加えるのが望ましいことがある。その量は、混和材料を加圧下で湿らせ、すなわち付着力を与えるのに十分ではあるが、湿潤セメント質組成混合物環境中へ導入する前に混和材料を溶解したりコンパクト化ユニットを破片化してしまうことのない程度である。混和材料の構造安定性を維持するための一手段である適当な結合剤には、セルロース、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびエチルセルロース、前ゼラチン化澱粉を含む澱粉類、デキストリン、マルトデキストリン、天然ゴム類、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、（ポリ）エチレングリコール、（ポリ）プロピレン、粘土、例えばベントナイト、糖類、例えば液体グルコース、ゼラチン、グアールガム、アラビアゴム、アルギン酸、アルギン酸塩、例えばアルギン酸ナトリウム、珪酸アルミニウムマグネシウム、架橋ポリアクリレート、例えばカーボマー、ポリビニルピロリドン、例えばポビドン、およびゼインがあるが、これらに限定されるわけではない。
コンパクト化するために混和材料へ不活性充填剤を添加することが好ましく、それにより、i）物理的取扱いおよび貯蔵に関して個々のユニットを構造上物理的に安定したものにし、および／またはii）機械的に混合または撹拌されている（湿潤）セメント質組成混合物（例、セメント、骨材、水など）に加えられたときユニットの溶解および／または破片化による急速な破壊を促す。これらの特性は、不活性充填剤の付加パーセンテージおよび締固め圧のバランスをとることにより獲得され、所望の物理的完全さおよび安定性、並びに所望の溶解性、破砕性または破片化性を有する混和材料ユニットが与えられる。従って、充填剤は、混和材料の構造安定性を維持するための手段並びに溶解および破片化を促すための手段として含まれる。
適当な充填剤の例には、シリカサンド、シリカフューム、他の天然または合成シリカ基剤物質、ミクロ−セルＥシリカ（セライト・コーポレイテッド）、シリケート、アルミノ珪酸カルシウム、アルミノシリケート、粘土、アルミナ、アランダムアルミノ珪酸塩（ノートン）、ゼオライト、セラミック球体、フライアッシュ、炭酸カルシウム（石灰石粉末）、微細分割または粉末プラスチック、硫酸カルシウム、圧縮性糖、精製糖、デキストレート、デキストリン、デキストロース、二塩基性燐酸カルシウム２水和物、硬化植物油、カオリン、乳糖、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、マルトデキストリン、マンニトール、セルロース、ポリメタクリレート、塩化カリウム、粉末セルロース、澱粉、タルクおよび三塩基性燐酸カルシウムが含まれる。
粉末またはフレーク固体材料の公知締固め方法を用いることにより、コンパクト化混和材料ユニットが製造され得る。前記方法の例としては、混和材料の押し出し成形、プレス加工、打出しまたは錠剤化、および鋳造、例えば結合剤または充填剤を添加または添加せずに、溶解させて成形鋳型に注入することによる方法がある。後記の成形技術は、結合剤の存在下ではあるが、コンパクト化せずに使用されることにより、ユニット化混和剤製品が製造され得る。
固まるのを防ぐため、ケーキング防止剤が使用され得る。適当な材料には、フュームシリカ、コロイド状二酸化珪素、三珪酸マグネシウム、タルク、三塩基性燐酸カルシウム、二塩基性燐酸カルシウム２水和物およびベントナイトが含まれるが、これらに限定されるわけではない。
滑剤もまた、本発明のコンパクト化ユニットの形成に有用であり得る。適当な材料には、コロイド状二酸化珪素、三珪酸マグネシウム、粉末セルロース、澱粉、タルクおよび三塩基性燐酸カルシウムがあるが、これらに限定されるわけではない。
コンパクト化ユニットの形成には、滑沢剤の使用が望まれ得る。適当な滑沢剤には、ステアリン酸カルシウム、グリセリンモノステアレート、硬化ひまし油、軽鉱油、硬化植物油、ステアリン酸マグネシウム、鉱油、ポリエチレングリコール、安息香酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ステアリルフマル酸ナトリウム、ステアリン酸、タルクおよびステアリン酸亜鉛があるが、これらに限定されるわけではない。
本発明のコンパクト化混和材料の崩壊を促進するのが望ましい場合、コンパクト化する前に崩壊剤が混和剤に添加され得る。大まかには、有用であり得る２タイプの崩壊剤が存在する。すなわち、
i）水と接触すると膨張する物質−水との接触時にこれらの物質が膨張すると、コンパクト化ユニットに対するストレスが生じることによって、その崩壊が助長される。
ii）適当なｐＨで水と接触すると気体を発生する物質、すなわち気体放出剤−気体放出により、コンパクト化ユニットの崩壊が促進される。
セメント質混合物に悪影響を及ぼさない限り、水と接触したとき膨張する物質であれば全て使用され得る。適当な物質には、アルギン酸およびその塩類、例えばアルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースカルシウムまたはナトリウム、コロイド状二酸化珪素、クロスカーメロースナトリウム、グアールガム、珪酸アルミニウムマグネシウム、メチルセルロース、微晶性セルロース、澱粉、ベントナイトおよび超吸収性ポリマー、例えば架橋ポリ（ビニルピロリドン）、例えばクロスポビドン、架橋ポリアクリル酸またはポリアクリレート、無水マレイン酸コポリマー、セルロース性ポリマー、ポリビニルアルコールおよび類似物質があるが、これらに限定されるわけではない。
適当な気体放出剤には、酸素放出剤、例えば過酸化水素、過酸化ナトリウム、有機過酸化物、過ほう素酸ナトリウム１水和物および過炭酸ナトリウム、水素放出剤、例えば水素化ほう素ナトリウム、アルミニウム粉末、水素化アルミニウムリチウムおよび水素化カルシウム、および、発泡性系、例えば酸および炭酸塩間の反応産物として二酸化炭素を放出するものがある。酸供給源として有用な物質には、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、アジピン酸、こはく酸、酸無水物、例えば燐酸二水素ナトリウム、ピロ燐酸二水素二ナトリウムおよび重亜硫酸ナトリウムがあるが、これらに限定はされない。炭酸供給源としては、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、炭酸カリウム、セスキ炭酸ナトリウムおよびグリシン炭酸ナトリウムがあるが、これらに限定はされない。
本発明の別の態様では、液体混和材料を担体に吸着させることにより、液体混和材料を固体コンパクト化ユニットに加工処理する。担体は、有利には上記の不活性充填剤であり得る。担体を液体混和材料により接触させ、混和剤含有担体をコンパクト化する前に、例えば風乾により好ましくは少なくとも部分的に乾燥する。
本発明のさらに別の態様において、可溶性固体混和材料を適当な液体溶媒、例えば水に溶かし、生成した溶液を担体と接触させ、混和剤含有担体をコンパクト化する前に、好ましくは少なくとも部分的に乾燥することにより、溶液を担体に含浸または吸着させる。担体は、有利には上記の不活性充填剤であり得る。同様に、不溶性固体混和剤を液体中でスラリー化し、担体をスラリーと接触させて、コンパクト化前に被覆担体を形成させる。
本発明によると、混和材料ユニットを一定の大きさに製造することにより、予め測定された有効混和材料の選択量が所望または標準化容量のセメント質組成混合物に送達される。混和剤は、中央バッチプラントのバッチ型コンクリートミキサーでセメント質混合物に添加され得るが、ここで慣用的混和材料の場合は秤量、測定および注入しなければならず、本発明を有利に利用した場合には、作業現場でバッチ型コンクリートミキサートラックまたはレディーミックストラックに直接添加され得る。慣用的混和材料とは異なり、作業現場で混和材料のコンパクト化ユニットを加える場合、秤量および注入は必要とはされないため、ダスティング、こぼれおよび汚染は回避される。
所定用量のセメント質組成混合物に関する複合ユニットの使用も、本発明の範囲内に含まれる。さらに、混和材料を、例えばコンパクトユニットなどの目打ちを付すことによって分離できるユニットにコンパクト化したり、小容量のセメント質組成混合物に関して上質の構造上安定性のあるフラクションを供給したり、または最初の導入から時間が経過し、所望の効果が減少するために必要とされ得る混和剤の補足用量を供給するのも本発明の範囲内に含まれる。
この利点は、スミスら、ヴァレら、特にデマースらにより報告されたパッケージ化混和剤では得られないものであって、これらの場合、パッケージが壊れることにより、未使用固体または液体混和剤がこぼれ、潜在的に汚染が誘発される。
実際的に考える場合、箱または他の容器１個当たりのユニットに関して最も効率よくユニットをパッキングするためには、ユニットの大きさは小さいのが好ましい。作業現場で取扱い得るためには小さなサイズが好ましく、例えば、幾つかの小型ユニットであれば、作業者のポケットに入れられたまま運ばれ得、作業者は梯子でバッチ型コンクリートミキサー（トラック）へ上りユニット（複数も可）をミキサー中に送達させることができる。ユニットの好ましい大きさは、１ユニットにつき少なくとも１〜２立方メートルのセメント質組成混合物に関して活性混和材料を送達するのに十分なものである。分離可能なユニットを使用する場合、それは、有利には少なくとも４立方メートルのセメント質組成混合物に関して十分な活性混和材料を供給できる大きさに成形され、２個またはそれ以上の上質の構造的に安定したフラクションに分離され得る。
作業現場での混和剤導入が望ましい一例として、低強度制御材料（ＣＬＳＭ）の場合、レディーミックストラックにおけるセメント質組成混合物の出発バッチは、典型的には４〜６立方メートルであり得る。空気連行性混和剤を混合物に添加するとき、それは、２０−３５％空気発生を伴い、体積にして８〜１０立方メートルに膨張する。中央バッチプラントでの添加が要求される場合、十分な容量を空気と共にトラックにより作業現場へ輸送することが必要とされる。本発明によって、さらに小さい容量でも輸送され得、空気連行に起因する体積膨張は作業現場で達成され、扱いにくい混和剤測定および分配装置を現場から現場へ輸送する必要がない。
扱い易くかつ貯蔵可能にするため、混和材料コンパクト化ユニットはある程度耐湿性を有するべきである。かかる耐湿性は、コンパクト化ユニットの形成における結合剤の使用により付与され得、湿潤セメント質組成混合物においてユニットが経験するｐＨ、すなわちｐＨ１１およびそれ以上で分解するものが好ましい。コンパクト化ユニットを実質的水不含有環境で貯蔵しなければならない状況の場合、ユニットは個々にではあるが、好ましくは全部で、密封可能なプラスチック袋、例えばジップ-ロックバッグに入れて貯蔵され得る。しかしながら、水不溶性容器であれば全て、それが不透水性であって、水分解性でなければ、上記貯蔵に適している。
本発明の一態様では、コンパクト化ユニットを少なくとも部分的に水不溶性である物質でコーティングする。実質的に水不溶性の物質、例えばセルロース、粘土、部分加水分解澱粉、ラテックス、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリウレタンなどでコーティングすると、湿潤環境におけるコンパクト化ユニットの貯蔵能力が高められ、または他の方法でハイドロスコープ的混和材料が保護される。しかしながら、上記の水不溶性コーティングは、セメント質組成物の高ｐＨの撹拌混合環境において崩壊または溶解できなければならず、好ましくは薄く、約１−１０ミル程度である。また、この物質は、最終生成物に望ましい特性にとって有害なものであってはならない。コーティングは、コンパクト化ユニットを保護、および／または不利な物質から使用者を保護するように選択され得る。
セメント質混合物は、本発明によると、少なくとも１種のセメント質組成物、例えば水硬セメントおよび好ましくはポルトランドセメント、および液体、例えば水を準備し、セメント質組成物および液体を少なくとも部分的に混合し、少なくとも１つの混和材料コンパクト化ユニットを少なくとも部分的に混合したセメント質組成物中へ導入し、生成したものを合わせて混合し、ユニットを溶解および／または破片化することによって混和材料をセメント質組成物全体に分散させることにより製造され得る。他の物質、例えば骨材、砂、繊維質補強剤などを含む上記成分も適当な時点で混合物に添加され得る。
別の態様において、成分i）少なくとも１種のセメント質組成物、ii）少なくとも１つの混和材料コンパクト化ユニット、およびiii）液体を、混合サイクルの前、途中または後に合わせた後、混合してコンパクト化ユニットを溶解および／または破片化し、および／または他の成分全体に混和材料を実質的に分散させることにより、セメント質組成混合物が形成され得る。
実施例
取扱いおよび貯蔵に関する構造的完全さを有するが、機械的撹拌または混合時に溶解および／または破片化するだけの溶解性または破砕性を保持している混和材料の強力なコンパクト化ユニットを混和材料から製造することにより、本発明を立証した。
実施例Ａ
混和材料、線形ドデシルベンゼンスルホネート（ウィトコネートＬＸ、ニューヨーク、ニューヨークのウィトコ・ケミカルから入手）を、ブレイン・セルおよびプランジャーを用いて物理的ユニットにコンパクト化した。３．０グラムのドデシルベンゼンスルホネートを、重い指圧を用いてセルでコンパクト化した。材料を丈夫な小型シリンダーでコンパクト化した。
実施例Ｂ
不活性充填剤を添加および添加せずに、いくつかの物質を用いて混和材料粉末のコンパクト化を評価した。混和剤粉末および充填剤（ある場合）を予め混合した後、閉鎖容器中で激しくゆすることによりコンパクト化した。コンパクト化プロセスでは、ブレイン・セルおよび針入度計を使用して、既知圧縮荷重を適用した。ブレイン・セルを粉末で満たして軽くたたき、材料を固めた。プランジャーを挿入し、針入度計において２番ピンを用いて荷重を適用した。プランジャー直径は１．２６ｃｍであり、３．１７ｃｍ³の表面積を有するコンパクト化ユニットまたはペレットが得られた。
この明細書全体に記載されている針入度計圧縮荷重は、下表Ａに従いメガ・パスカル（ＭＰａ）で表されている。

表１は、この方法に従い試験される混和材料について記載しており、コンパクト化前の物理形態、大まかな重量、使用されるコンパクト化圧、使用される充填剤レベル（あるとすれば）、および生成されるペレットの特徴が含まれる。実施例Ｂ−２〜Ｂ−４の混和材料は、ステパン・ケミカル・カンパニー（ノースフィールド、イリノイ）から入手された。
実施例Ｃ
セメント質混合物０．７６５立方メートルにつき９０グラムのα−オレフィンスルホネート粉末（バイオ-タージＡＳ−９０Ｂ）を導入するために必要とされるコンパクト化ペレットの大きさについて評価した。コンパクト化ペレットは実施例Ｂ−２の方法に従い製造されたが、ただし、ペレットは８１．７Ｋｇの圧力に圧縮された。大体の重量３グラムの混和材料からは、直径１．２６ｃｍ長さ２．０６ｃｍ、または２．５８立方センチメートルのペレットが形成された。コンパクト化密度は１立方センチメートルにつき１．１６３グラムであった。直径２．５４ｃｍを有する９０グラムのコンパクト化ユニットの場合、７７．３８６立方センチメートルが必要とされる。６．２１ＭＰａ（針入度計−８１．７Ｋｇ）より大きいコンパクト化圧での直径２．５４ｃｍ円筒形ユニットは、１５．２７ｃｍの高さを有するユニットを必要とすることが見積もられた。
代表的混和材料、バイオ-タージＡＳ９０Ｂα−オレフィンスルホネート粉末に関するコンパクト化ユニットの大きさ要件の試験を、微細シリカサンド充填剤の存在または非存在下、様々なコンパクト化荷重、有効重量必要条件および円筒形ユニット直径で行った。これらは、得られたコンパクト化混和材料ユニットに関して示された有効重量および円筒形直径について要求される円筒形コンパクト化ユニットの高さと共に表IIに報告されている。

例証するために特定の一混和材料に関するコンパクト化ユニットの大きさを含めるが、他の混和材料のコンパクト化ユニットの大きさはこれらの大きさに限定されるわけではない。コンパクト化ユニットの大きさに関する厳密な制約は、所定量のセメント質組成混合物に所望の特性を付与するのに必要とされる活性物質の用量、構造安定性および溶解性／破片化性を付与するのに要望される不活性充填剤の量、並びに安定性はあるが可溶性／破砕性のコンパクトを製造するのに有用なコンパクト化圧力の範囲だけである。
実施例Ｄ
低強度制御材料（ＣＬＳＭ）として知られている高度空気含有レディーミックスモルタルを生成する混和剤液体、粉末およびコンパクト化粉末ユニット試料の用量応答を評価した。セメント質組成混合物は、高フライアッシュ含有量を用いて製造され、混和材料は、下記で検討されている通り、活性について補正された均等用量８８．７ｍＬおよび１７７．４ｍＬで製造された。さらに、コンクリート混合物中で液体および粉末混和材料を用いる有効混合時間は、５分および８分で評価された。１２および１７分の混合時間で、ペレットを破片化および溶解させ得るコンパクト化またはペレット化混和材料を評価した。
表IIIに関して述べると、これを立証するために、同定された混和材料組成物を使用した。表IIIは、混和材料の活性パーセント、並びに市販の液体混和材料（コカミドＤＥＡ）８８．７ｍＬおよび１７７．４ｍＬに各々相当する量を供給するのに必要な調整グラム量を示す。また、８８．７ｍＬおよび１７７．４ｍＬの上記比較混和材料に相当する、セメント４５．４Ｋｇ当たりの活性パーセント、および１立方メートル当たりのグラム数並びに７９．４Ｋｇバッチ当たりの活性グラム数を含む、混合案で使用される物質用量についても記載する。

表IVは、実施例Ｄによる試験に使用されるセメント質組成混合物案について記載したもので、成分、１立方メートル当たりのキログラム量、体積および重量パーセント並びに７９．４Ｋｇバッチにおける量およびその対応容量が記載されている。
実施例Ｄ−５では、粉末および不活性充填剤を含むペレットの大きさを、２ペレットが上記８８．７ｍＬ均等物と同じ用量を送達する程度にし、８１．７Ｋｇ（針入度計）にコンパクト化されるように、実施例Ｄ−２の混和材料のコンパクト化ペレットを製造した。２．９２グラムのα−オレフィンスルホネートおよび．５８グラムのシリカ細粉が試験に使用された。
セメント質組成混合材料は全て１分間バッチ混練され、各混練は同じ含水量により行われた。次に、液体、粉末およびコンパクト化混和材料を添加し、さらに４分間（コンパクト化ユニットの場合さらに１１分間）混練し、試験した。収率について調節はしなかった。次いで、混和剤含有混合物をさらに３分間（コンパクト化ユニットの場合５分間）混練し、空気連行性について試験した。試験および試験結果を表Vに列挙する。これおよび下記実施例における空気パーセントを、ＡＳＴＭＣ２３１型Ｂ圧力計により測定した。
これらの試験は、混和材料のコンパクト化ユニットが液体および粉末混和剤と均等の特性を与え得ることを立証している。実施例Ｄ−５では、使用された特定充填剤、シリカ粉が微細すぎ、６．２１ＭＰａを越えるコンパクト化圧が高すぎると、同等の混合時間で均等内容の成果を達成できないことが測定された。その後、充填剤タイプおよびコンパクト化圧を調節すると、硬度が低いため、より容易に破片化および溶解するコンパクト化ユニットが製造され、セメント質組成混合物にとって必要な混合時間が低減化されることが示された。

比較点として、実施例Ｄ１およびＤ３の液体混和材料を、米国特許第５３２０８５１号に開示されている通りカプセル中のセメント質組成混合物中へ慣用法により送達させる。上記試験のため、外部カプセルを用いないで、混和材料を混合物へ直接送達させた。実施例Ｄ１およびＤ３の場合にカプセルが混和剤の送達に使用された場合も、カプセルを破壊し混和剤を分散させるのに追加の混合時間が必要とされた。
実施例Ｅ
８８．７ｍＬのコカミドＤＥＡに相当する１ユニット空気連行混和剤用量を、アッシュグローブＩ型セメントを含む低強度制御材料（ＣＬＳＭ）混合物に添加した。混和剤は下記の通りである。
Ｅ−１バイオ-タージＡＳ−９０Ｂ α−オレフィンスルホネート粉末。
Ｅ−２２．１４ＭＰａで３０重量％シリカサンド充填剤を含むＥ−１コンパクト化粉末。
Ｅ−３コカミドＤＥＡ液体表面活性剤（カプセルから除去）。
各混合物について混合水含有量は一定に保持され、各混和材料は１分後湿潤混合物に添加された。ＡＳＴＭＣ２３１タイプＢ圧力計および重量測定法により空気含有量を測定し、５および８分の混合後にスランプを測定した。試験結果を表VIに示す。

Ｅ−３は、これらの試験条件下で、締固めＥ−２ほど混合しなくても空気量を達成したが、混合物へ直接添加されるという点でＥ−３は有利な傾向を有していた。これによって、空気発生に要する時間から粘調性界面活性剤のカプセル破壊および漸進的放出が除かれた。
粉末表面活性剤Ｅ−１は、同量の混合について液体よりも高い空気含有値を達成した。従って、連続混合すると、コンパクト化ユニットＥ−２はＥ−１により発生される値と少なくとも均等の空気含有値を生じ、すなわちＥ−３に関する値を越えるものと予測される。
実施例Ｆ
粉末およびコンパクト化形態の空気連行混和剤を含むセメント質組成混合物に対する混合時間の影響を検討した。全般的混合案は、下記の通りであった。
成分Ｋｇ／ｍ ³
セメント１７８
砂１３２４
水１８４
混和剤（８８．７ｍＬ均等量）
１分で混和剤を湿潤混合物に添加した。５分め、次いで３分間隔で試験を行った。混和剤バイオ-タージＡＳ９０Ｂアルファ-オレフィンスルホネートを下記要領で製造した。

試験結果は表VIIに列挙されており、空気発生パーセント（重量によって測定）は、低および中程度コンパクト化ユニット対粉末につき混合時間に対して示されている。混合時間を３分増すだけで、低圧コンパクト化混和剤が均等量の粉末と同様の空気発生レベルに到達したことがわかる。
実施例Ｇ
試験を実施することにより、混和剤処理セメント質組成混合物に存在する空気の量を経時的に測定した。実施例Ｆの混和剤表面活性剤は、粉末およびコンパクト化ユニットとして下記セメント質組成混合物に均等用量で添加された。コンパクト化ユニットは、２７．２２Ｋｇ針入度計圧力（２．１４ＭＰａ）で３０％シリカサンドにより製造された。全般的混合案は下記の通りであった。
成分Ｋｇ／ｍ ³
セメント１７８
砂１３２４
水１８４

試験されたこれらの混合物については、水含有量パーセントを一定に保った。１分目に混和剤を湿潤混合物に加えた。混合物を一定混練速度で５および８分目に、次に緩慢な混練速度で１５分間隔で試験すると、ある一定期間にわたりバッチ型コンクリートミキサートラックにおける空気喪失が立証された。試験結果は、低圧充填剤含有コンパクト化ユニットが、粉末空気連行混和材料の場合と実質的に同じセメント質混合物での空気含有量に到達したことを示している。
上記の空気連行性実施例に関していえば、セメント質組成混合物への追加成分、すなわちフライアッシュおよび／または砂は、各実施例内で同じタイプおよび粒度を有していた。フライアッシュの存在、タイプおよび品質は、空気発生および喪失、凝固時間、および圧縮強度に影響を及ぼし得ることに留意すべきである。砂の粒度はまた、空気含有量および水需要に影響し、凝固時間および圧縮強度による効率に影響を与え得る。
実施例Ｈ
実施例Ｆの空気連行混和剤粉末のコンパクト化ユニットを製造して、試料の完全溶解に要する時間に対する充填剤レベルおよびコンパクト化荷重の影響を評価した。３つのコンパクト化荷重および３つの充填剤レベルを下記に示す。３００ｍＬの２１℃生水を含むビーカーにユニット試料を入れ、低速で機械的に撹拌した。マルチプルポジション磁気撹拌プレートの使用により、同一条件下で同時に５試料の評価ができた。試料の全体的溶解に要する時間を記録した。この試験における水量に溶解する混和剤の量は、実際のＣＬＳＭ混合条件下の場合より実質的に多く（２．４６ｇ／３００ｍＬ対９０．０ｇ／１３６Ｋｇ）、この試験では溶解性の相対比較が提供されるに過ぎないことに注意すべきである。それは、セメント質組成混合物をペレット上で砕き、その分解を促進するために、混合物中に存在するところの砂または骨材が試験中には存在しなかったためである。すなわち、時間は、現場で経験されるよりも長い。
締固め荷重（針入度計）充填剤レベル（重量％）
非常に低い針入度18.1Kg（1.42MPa）なし
低い針入度27.2Kg（2.14MPa）２０％
中程度の針入度36.3（2.87MPa）４０％
締固め荷重が増加すると、充填剤を含まない試料の溶解時間も増加する。非常に低い締固め荷重の場合、充填剤を添加しても溶解時間に対する影響は殆どなかった。締固め荷重が低いか中程度の場合、２０％充填剤を添加すると、溶解時間に顕著な影響があった。これらの締固め荷重の場合、４０％充填剤を加えても、溶解時間の低減化に関して２０％の場合を凌ぐ点は見いだされなかった。
実施例Ｉ
実施例Ｆの混和材料のコンパクト化円筒形ユニットを製造し、様々な貯蔵条件下でのそれらの物理的安定性を評価した。ウィール-パックまたはジップロックのプラスチックバッグに多数の試料を入れることにより、実際の貯蔵状態に密接な刺激を与える外部包装からある程度保護した。
低度（２．１４ＭＰａ）、中程度（２．８５ＭＰａ）および高度（３．５６ＭＰａ）という３つの圧縮荷重レベルを用いてユニットを締固めた。試料は全て、２０重量％の不活性充填剤を含有していた。この混和材料のコンパクト化シリンダーは、ろうそくまたはクレヨンの手触りまたは「感触」を有していた。
評価された貯蔵条件は、２１℃、３２℃、４９℃および多湿（湿度１００％）室内での２１℃であった。物理条件を経時的にモニターし、具体的にはある種の特性、例えば軟化性、感触（粘着性）、融合性（バッグ中における試料の膠着）および全般的分解を評価した。全「乾燥」温度条件の場合、４２日後、コンパクト化ユニットは、軟化性または融合性、良い感触（非粘着性）および分解を全く呈しなかった。多湿室内試験の結果を下記に列挙する。

本発明による混和材料のコンパクト化ユニットのさらなる利点は、液体または半液体混和材料の低温で凍結、スラッシュまたは分離しようとする傾向が回避されることである。上記で述べたところによると、本発明による混和剤のコンパクト化ユニットを使用すると、粉末混和材料に伴う作業現場ダスティング問題が克服され、液体または固体遊離流動性混和材料に用いられる作業現場でのかさ高な測定分配装置の使用が回避され、慣用的混和材料に伴う流出懸念が克服される。
すなわち、本発明の目的にかなうことが立証されている。上記で列挙されている例は、説明を目的とするものにすぎず、本発明がそれらに限定されるわけではない。他の混和剤、充填剤、セメント質組成物なども本発明に従って使用され得ること、すなわち本明細書に開示および記載されている発明の精神から逸脱することなく特定成分の選択が決定され得るものと理解すべきである。すなわち、本発明の範囲は、後記請求の範囲および均等内容の態様の中に含まれ得る修正および変形を全て包含するものとする。
実施例Ｊ
遅延性混和剤のコンパクト化ユニットを６個製造した。混和材料を結合剤ベントナイトと予め混合し、次いでコンパクト化ユニットに圧縮した。場合によっては、クエン酸／重炭酸ナトリウムの発泡性混合物を使用することにより、コンパクト化ディスクの溶解が促進された。クエン酸はまた、セメント質混合物用の公知凝結遅延剤であることが注目される。表VIIIは、使用された材料、量、締固め圧力、生成したディスクの重量および直径並びに４００ｍｌ飽和石灰溶液におけるコンパクト化ディスクの溶解時間を示しているが、ただし実施例Ｊ−３では、コンパクト化シリンダーを１０リットルの飽和石灰溶液に加えた。溶解時間を視覚的に測定した。実施例Ｊ−１およびＪ−２は、５．１ｍｍ／秒の速度での圧縮モードで、４５３６Ｋｇ荷重セルを備えたインストロン材料試験機械、４２０２型を用いてコンパクト化された。実施例Ｊ−３は、サテック・システムズ、インコーポレイテッド（グローブ・シティー、ペンシルバニア）から入手できるバルドウィン・ユニバーサル・テスティング・システム制御装置を使用したサテック圧縮機４００ＣＴＬ型を用いて圧縮され、実施例Ｊ−４、Ｊ−５およびＪ−６は液圧ブエーラーハンドプレス機を用いてハンドプレスされた。

実施例Ｋ
３種の実験規模のコンクリート混合物を製造することにより、液体遅延性混和剤と本発明による２種のコンパクト化遅延性混和剤の遅延効果を評価および比較した。３種の実験規模混合物は、コンクリート１．０立方フィート当たりの材料重量が下記の通りとなるように製造された。
メデューサＩ型セメント９．８Ｋｇ
コンクリートサンド２５．２Ｋｇ
１”石灰岩骨材３０．３Ｋｇ
水５．４−５．９Ｋｇ
全混合時間は５分であった。
セメント混合物に添加された混和剤は下記の通りであった。
Ｋ−１：２固体ディスク、ブエーラー液圧ハンドプレスを用いて２．５４ｍｍ直径ダイ中４８．３ＭＰａで圧縮された。各ディスクは、０．６４ｇのグルコン酸ナトリウム、０．２４ｇのホスホネート（ＡＤＰＡ−６ＯＳＨ、アルブライトおよびウィルソンから入手可能）および１．１７ｇのベントナイトを含んでいた。
Ｋ−２：２固体ディスク、上記と同様に製造されるが、各ディスクは０．７７ｇのホスホネート（ＡＤＰＡ−６０ＳＨ）、０．４９ｇのクエン酸、０．４９ｇのベントナイトおよび０．９７ｇの重炭酸ナトリウムを含んでいた。
Ｋ−３：０．４７ｇのグルコン酸ナトリウムおよび１．２８ｇのホスホネート（ＡＴＭＰ、モンサントから入手可能）を含有する液体混合物は１実験バッチにつき１２．７ｍＬ（１３０ｍＬ／１００Ｋｇに相当）で添加された。
固体混和剤Ｋ−１およびＫ−２は、コンクリートミキサー始動の３０秒後に各々異なるコンクリートバッチに添加され、液体混和剤Ｋ−３は混合水の部分チャージに前もって添加された。ＡＳＴＭＣ-４０３に従い測定された初期凝固時間は下記の通りであることが見いだされた。
混合物時間
Ｋ−１５時間３５分
Ｋ−２６時間５分
Ｋ−３５時間１５分
温度データ（硬化温度の熱対時間）は、上記コンクリート混合物からスクリーニングされたモルタルに埋め込まれた熱電対に連結されたデータロガーにより２４時間集められた。３混合物に関するグラフは、部分的に一致して似た温度性質を示し、類似した硬化速度遅延性を示していた。
実施例Ｌ
本発明による遅延性混和剤コンパクト化ユニットは、表IXに示された材料を合わせ、３４．５−４１．４ＭＰａで圧縮することにより製造され、約１．４１ｇ／ｃｍ³の締固め密度を有する６．６７ｃｍ直径のディスクが得られた。
材料量（重量％）
炭酸ナトリウム１９．００
ＣａＨＰＯ₄．２Ｈ₂Ｏ３．００
グルコン酸ナトリウム２０．２５
クエン酸３７．５０
ホスホネート（ＡＤＰＡ−６０ＳＨ）７．７５
ポリエチレングリコール３３５０１２．５０
ディスクの溶解時間は４分１０秒であることが見いだされた。溶解時間は、ディスクを約１０リットルの飽和石灰溶液中に入れ、それが溶解するのにかかった時間を視覚的に測定することにより測定された。TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to admixtures and methods for introducing them into cement, mortar or grout. More particularly, the present invention relates to an article comprising a compaction (compacting) unit of admixture in a preselected amount, and a cementitious product produced by introducing said article into a cementitious composition. The present invention relates to a method for modifying or improving the characteristics of
Background of the Invention
As known in the art, an admixture is a substance other than hydraulic cement, water, and aggregate that is used as a component of concrete or mortar and added to the batch just before or during its kneading. Is. By using admixtures, the concrete properties are modified to make them more suitable for specific purposes or economically.
Admixtures are commercially available as water-soluble solids or powders that require kneading operations at the point of use, or ready-to-use liquids that are added at the point of bulk mixing. The effectiveness of admixtures depends on the accuracy with which they are manufactured and metered. By batching (weighing) is meant that the ingredients are weighed or volumetric measured for a concrete or mortar batch and introduced into a mixer. The amount of admixture added during metering must be carefully controlled. Inaccurate amounts of admixture added can have a significant effect on the properties and performance of the concrete being metered and may even detract from the original purpose of including the admixture. If the amount of admixture required for the work is relatively small, accuracy is particularly stringent when measuring the amount added to the batch, even if the admixture is a solid or even a liquid.
Solid powder admixtures are packaged and sold in bags, boxes and drums by conventional methods, and in a more conventional manner, admixtures are opened and put into a concrete mixer or similar equipment during a concrete kneading operation. Directly added to the concrete mixture by scooping or throwing the admixture with a shovel. This labor intensive task is often cumbersome and tends to lack accuracy within a particular mixer truck and / or between different trucks. Therefore, in order to uniformly disperse or distribute the admixture throughout the cementitious composition mixture, a more effective admixture dispersion method is desired that is less labor intensive and less complicated than before.
U.S. Pat. No. 4,961,790 to Smith et al. Discloses a solid or powdered concrete admixture in a water-soluble container that is released upon stirring in a wet mixer. Concrete is modified by introducing a pre-weighed admixture in a water-soluble container and stirring the mixture. The water-soluble container or bag is stored in a water-insoluble storage until use. Smith et al. Point out that weighing the required amount of solid admixture at the work site is particularly troublesome because in the case of powdered solid admixture, additional scales or weighing devices must be carried around at all times. Smith et al. Proposed the use of premeasured bags for concrete admixtures to minimize human error when handling and pre-weighing solid admixtures.
US Pat. No. 5,203,629 by Valet et al. Introduced a solid admixture in a paper package into ready-mixed concrete and mixed the ready-mixed concrete in a batch-type mixer to break down the packaging material and add the admixture to the entire ready-mixed concrete. Is disclosed.
US Pat. No. 5,320,851 to Demers et al. Discloses a gelatin or wax encapsulated packaging and dispensing system for semi-fluid or fluid concrete and cement admixtures. Semi-fluid, fluid or possibly solid admixture capsules are intended to break down or rupture upon mechanical agitation and / or exposure to a cementitious composition. The disclosures of U.S. Pat. Nos. 4,961,790, 5,203,629 and 5,208,851 are hereby incorporated by reference in detail.
The above patent describes an attempt to overcome the problems associated with handling, measuring and introducing a free flowing fluid, semi-fluid or solid admixture into a cementitious composition. There are still some disadvantages to the proposed solution. Each individual package, paper bag or capsule must be individually weighed, filled and sealed. Care must be taken not to tear the container before introduction into the cementitious mixture. If premature rupture occurs, contamination and / or surface dusting problems associated with conventional processing steps also occur. On the other hand, depending on the cementitious mixture or composition being kneaded, the container may not break when introduced into the mixture, or may break when the mixture is kneaded and ceases to flow, and the admixture is cemented composition. There may be a case where it cannot be sufficiently dispersed. As a result, the properties intended for improvement or modification of the cementitious product are not obtained, and the product is locally degraded in terms of admixture concentration near the unopened or partially dispersed package of the admixture. .
Other problems not addressed in the above patent include materials that are not essential to conventional concrete processing processes, but are incorporated into cementitious mixtures, such as paper bags (Vale et al.) Or soluble bags ( Smith et al.) Or wax capsules (Demers et al.). In addition, these patents are only partially addressed for ease of handling. For example, in the case of Demers et al.'S multiple capsules, it is not easy for the operator to carry the ladder up to the concrete mixer to the mounting port and balance it. Storage of the capsules is also bulky and inconvenient in quantity.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a preselected amount of cement admixture in the form of a compacted unit for introduction into a cementitious composition, the surface powdering and contamination problems associated with free flowing materials. And to overcome the need for the use of individual packages or containers containing each dose of admixture. This package or container has been made of a material that has nothing to do with the intended cementitious product and is prone to premature breakage.
Summary of the Invention
The present invention relates to the modification of the properties of concrete, mortar or grout by introducing an admixture into the raw cementitious composition. Admixtures are air-entrained admixtures, air exclusion admixtures, cure accelerating admixtures, alkali-reactive reducing agents, superplasticizers, pumping aids, water-reducing admixtures, corrosion inhibitors, permeability reducers, It may comprise at least one of grouting agents, foaming agents, retarding admixtures, adhesive admixtures, colorants, biocides, fibers, minerals and mixtures thereof. By introducing an admixture into the raw cementitious composition and kneading for a sufficient time, the admixture is uniformly dispersed throughout the raw concrete.
The present invention is an additive for concrete, mortar or grout that contains at least one admixture, and the admixture has sufficient strength to maintain structural integrity during handling and storage, A selected amount of admixture with sufficient solubility or friability to disperse uniformly throughout the cementitious composition mixture by dissolving or fragmenting upon mechanical stirring in a wet kneading environment of the composition composition An additive comprising a compacting unit is provided.
In a preferred embodiment, the admixture is a powder or flaky admixture for Portland cement. In another preferred embodiment, the compacting unit includes an inert filler as a means to facilitate compacting or crushing of the admixture. In yet another preferred embodiment, the admixture is a liquid admixture adsorbed on a solid support, such as an inert filler. In another aspect, the units can be separated into selected structurally stable fractions. An example of a cementitious composition that can be modified by the use of the additive of the present invention is a low strength control material (CLSM).
Furthermore, the present invention provides
a) supplying a selected amount of admixture; and
b) Admixtures in units that have structural stability to handling and storage but retain sufficient solubility or friability to dissolve or fragment when mechanically stirred in a wet mixing environment of the cementitious composition mixture Downsizing
Including additives for concrete, mortar or grout.
The additive can be advantageously manufactured by adding a liquid to a pre-measured amount of powder or flake admixture before compacting. In a preferred embodiment of the invention, the admixture is combined with an inert filler for compaction. In another preferred embodiment, the liquid admixture is adsorbed onto a solid support before compacting. The additive according to the present invention can be compacted by molding, extrusion, compression molding, tableting and the like.
The present invention is also a method for producing a cementitious mixture comprising:
a) providing at least one cementitious composition and a liquid;
b) at least partially mixing the cementitious composition and the liquid;
c) introducing at least one admixture into the at least partially mixed cementitious composition;
(However, the admixture has sufficient strength to maintain structural integrity during handling and storage, but the cementitious composition dissolves or fragments during mechanical agitation in the wet kneading environment of the cementitious composition mixture. (Comprising at least one compaction unit of a selected amount of admixture with sufficient solubility and friability to disperse uniformly throughout the mixture)
d) substantially mixing the admixture throughout the cementitious composition by mixing at least a partially mixed cementitious composition and at least one compacting unit to dissolve or fragment the at least one compacting unit. Disperse
Including the method.
Furthermore, the present invention provides
a) As component
i) at least one cementitious composition
ii) at least one admixture and
iii) Liquid
(However, the admixture has sufficient strength to maintain structural integrity during handling and storage, but the cementitious composition dissolves or fragments during mechanical agitation in the wet kneading environment of the cementitious composition mixture. (Comprising at least one compaction unit of a selected amount of admixture with sufficient solubility and friability to disperse uniformly throughout the mixture)
Prepare and
b) combining components i), ii) and iii), and
c) Substantially disperse the admixture throughout components i) and iii) by mixing the components to dissolve or fragment at least one compaction unit
A method for producing a cementitious mixture.
In general, it is possible to combine the components in any order and then combine two or more components before, during or after one or more kneading cycles.
Detailed description of the invention
As used herein, the term “effective amount” of admixture means an appropriate amount of material per cubic meter of hardened concrete that provides the desired improvement in wet or dry concrete. Often, multiple units of admixture are added to the cementitious composition being processed in an industrial concrete mixer. As a result, the total amount of admixture must be “cumulatively” effective. According to the present invention, when the admixture is added to the cementitious composition mixture in a compacting unit, the same effective amount of admixture is added as is added according to conventional spill or pump systems.
As used herein, the term “uniform dispersion” or “uniform distribution” means that the admixture has the desired properties, ie air entrainment, retardance, accelerating properties, etc. It is distributed in a state that can be observed or measured in specimens taken from concrete mixtures.
As used herein, the term “batch concrete mixer” refers to all batch mixers suitable for obtaining a uniform mass by thoroughly mixing cement and aggregate and coating all particles with cement paste. Include. Preferred concrete mixers are (1) a rotary drum or a square box that rotates around a diagonal axis, usually a rotary mixer equipped with deflectors and blades to improve kneading, or (2) perform mixing It is a paddle mixer composed of a fixed box with a movable paddle. A rotary mixer is most preferred for use in the present invention.
The method of the present invention allows a selected amount of flake or powder admixture to be conveniently added as a solid compacting unit, economically and accurately added or dispensed into a wet mixer. Furthermore, according to the present invention, as described in detail below, conventional liquid admixtures can be added or dispersed as a solid compaction unit in a wet mixer.
Some admixtures are used to modify the flow properties of ready-mixed concrete, mortar and grout, while others are used to modify hardened concrete, mortar and grout. The various admixtures used in the present invention are materials that can be used in concrete, mortar or grout for the purposes listed below. (1) increased workability without increasing water content or decreased water content at the same workability, (2) delayed or accelerated initial setting time, (3) reduced or prevented precipitation of finished material or Induction of minor swelling, (4) Modification of speed and / or absorbency for breathing, (5) Reduction of component separation, (6) Improvement of osmotic force and pumpability, (7) Reduction of slump loss rate (8) Delay or reduction of heat dissipation during initial curing, (9) Acceleration of strength development rate in initial stage, (10) Increase in strength (compression force, tension or bending rigidity) of finished material, (11 ) Increased durability or resistance to harsh conditions when exposed to the atmosphere, including the application of antifreeze salts, (12) Reduced capillary outflow of water within the material, (13) Material resistance to liquid Reduced water, (14) control of expansion induced by reaction of certain aggregate components with alkali, (15) formation of cellular concrete, (16) enhanced bonding of concrete to steel reinforcement elements, (17) Enhanced joints between old and new concrete, (18) improved impact and wear resistance of finished materials, (19) prevention of embedded metal corrosion, (20) production of colored concrete or mortar, and (21) natural or synthetic fibers Reinforce concrete by introducing quality.
Concrete admixtures are classified according to function as follows. Hardening accelerators are used to accelerate the setting and initial strength development of concrete. Common materials that can be used to accomplish this function include calcium chloride, triethanolamine, sodium thiocyanate, calcium formate, calcium nitrate and calcium nitrite.
A slow-setting or slow-setting admixture is used to slow, slow or slow the setting speed of concrete. They can be added to the concrete mixture during initial metering or sometimes after the hydration process has begun. Use of setting retarders offsets the accelerated setting of hot weather on concrete setting, or delays initial setting of concrete or grout when difficult installation conditions or delivery problems to the work site occur, or Time is given for a special finishing process, or regeneration of the remaining concrete at the end of the working day is encouraged. Most setting retarders also act as water reducing agents and can be used to entrain some air into the concrete. Lignosulfonates, hydroxylated carboxylic acids, lignin, borax, gluconic acid, tartaric acid and other organic acids and their corresponding salts, phosphonates, certain carbohydrates and mixtures thereof as setting retarding admixtures Can be used.
Air scavengers are used to reduce the air content in concrete mixtures. Among the common materials that can be used to achieve this effect are tributyl phosphate, dibutyl phthalate, octyl alcohol, water-insoluble esters of carbonic acid and boric acid, and silicones.
Air-entraining admixtures are used to intentionally entrain fine bubbles into concrete. Air-entrained processing dramatically improves the durability of concrete exposed to moisture during the freeze and thaw cycle. Furthermore, entrained air greatly improves the concrete resistance to surface scaling induced by chemical deicers. Air-entrained processing also increases the workability of ready-mixed concrete and reduces or reduces separation and breathing. The materials used to achieve these desired effects include: resin salts, (vinsol resins), some synthetic detergents, sulfonate lignin salts, petroleum acid salts, protein substance salts, fat and resin acids and Their salts, alkyl benzene sulfonates, and salts of sulfonated hydrocarbons may be selected.
Alkali-reactive reducing agents can reduce the alkali-aggregate expansion of these reducing agents, especially pozzolans (fly ash, silica fume), blast furnace slag, lithium and barium salts, and other air entraining agents are also particularly effective It is.
Adhesive admixtures are usually added to Portland cement mixes to increase the bond strength between old and new concrete, organic materials such as raw rubber, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, acrylic resins, styrene butadiene copolymers and other powders Polymer is included.
Water reducing admixtures are used to reduce the amount of mixed water required to produce certain types of slump concrete, destroy the water and cement ratio, or increase slump. Typically, the water reducing agent reduces the moisture content of the concrete mixture by about 5% to 10%.
The superplasticizer is a high performance water reducing agent or water reducing admixture. By adding them to the concrete, highly slump flowable concrete is produced, ie the water-cement ratio is reduced. These admixtures provide a large amount of water reduction or great fluidity without inducing excessive setting delays or air entrainment in the mortar or concrete. Materials that can be used as superplasticizers include sulfonated melamine formaldehyde condensates, sulfonated naphthalene formaldehyde condensates, certain organic acids, lignosulfonates and / or mixtures thereof.
Natural and synthetic admixtures are used to color concrete for aesthetic and safety reasons. These colorable admixtures are usually composed of pigments and include carbon black, iron oxide, phthalocyanine, amber, chromium oxide, titanium oxide and cobalt blue.
Corrosion inhibitors in concrete are highly alkaline and are useful in protecting embedded reinforcing steel from corrosion. Since concrete is highly alkaline, an immobile, non-corrosive protective oxide film is formed on the steel. However, the presence of carbonation or cryoprotectants or chloride ions from seawater can break or penetrate the membrane and consequently induce corrosion. The corrosion-inhibiting admixture chemically blocks this corrosion reaction. The most commonly used materials for corrosion inhibition are calcium nitrate, sodium nitrate, sodium benzoate, certain phosphates or fluorosilicates, fluoroaluminates, amines and related chemicals.
Moisture-proof admixtures reduce the water permeability of concrete with low cement content, high water-cement ratio or lack of fines in the aggregate. These admixtures delay the penetration of moisture into dry concrete and include certain soaps, stearates and petroleum products.
Grouting agents such as air-entrained admixtures, accelerators, set retarders and non-shrink and workability modifiers adjust the grouting properties to achieve the desired result for a particular application. For example, Portland cement grout is used for a variety of different purposes, stabilizing foundations, installing machine bases, closing cracks and joints in concrete work, gluing oil wells and filling stone wall cores. Different agents may be required to grout compressive stressing tendons and anchor bolts and to fill gaps in pre-placed aggregate concrete.
Foaming agents or foaming agents, when added in very small amounts to concrete and grout, can induce minor swelling prior to curing. The amount of expansion depends on the amount of foamable material used and the temperature of the raw mixture. Aluminum powders, resin soaps and vegetable or animal glues, saponins or hydrolyzed proteins can be used as foaming agents.
By using a water permeability reducing agent, the rate at which water permeates the concrete under pressure is reduced. By using silica fume, fly ash, ground slag, natural pozzolans, water reducing agents and latex, the water permeability of concrete can be reduced. Pozzolans are siliceous or siliceous and alum materials that have essentially no or no cementitious value. However, in the finely divided form and in the presence of moisture, pozzolanes chemically react with calcium hydroxide at normal temperatures to produce compounds with cement properties.
The addition of a pumping accelerator to the concrete mixture improves the pumpability. These admixtures reduce the dewaterability of the paste by thickening the fluid concrete, i.e., increasing its consistency, while it is placed under pressure from the pump. Materials used as pumping promoters in concrete include organic and synthetic polymers, HEC mixed with hydroxyethylcellulose (HEC) or dispersant, organic flocculants, organic emulsions of paraffin, coal tar, asphalt, acrylic resin, bentonite and There are pyrogenic silica, natural pozzolana, fly ash and slaked lime.
The growth of bacteria and fungi on or in hardened concrete can be partially controlled through the use of fungicides, fungicides and insecticide mixtures. The most effective materials for these purposes are polyhalogenated phenols, dialaldrin emulsions and copper compounds.
Occasionally rough concrete can become rough due to incorrect mixing ratios or certain aggregate properties such as particle shape and inappropriate particle size. Under these conditions, entrained air that acts like a lubricant can be used as a runnability improver. Other operability improvers are water reducing agents and certain finely divided admixtures.
A finely divided mineral admixture is a substance in powder or fine powder form that is added to concrete before or during the kneading process and improves or changes some of the plasticity or hardening properties of Portland cement concrete. Portland cement used in the industry is a hydraulic cement manufactured by pulverization of clinker, and is essentially composed of hydraulic calcium silicate, which is usually ASTM type, I, II, III, IV Or one containing one or more calcium sulfate forms as an intermediate additive with V. Finely divided mineral admixtures can be classified according to their chemical or physical properties as binders, pozzolans, pozzolanic and binders, and nominally inert substances. A binder is a material that has hydraulic cement properties alone and sets and hardens in the presence of water. Binders include powdered blast furnace slag, natural cement, hydraulic slaked lime and combinations of these and other materials. As discussed above, pozzolan has little or no cementitious value, but in the presence of water and in finely divided form, it is chemically and calcium hydroxide released by hydration of Portland cement. It is a siliceous or aluminosilicic acid substance that reacts to produce a substance with cement properties. Diatomaceous earth, opal-like chart, clay, shale, fly ash, silica fume, tuff and pumice are included in the known pozzolans. Certain powder blast furnace slags and high calcium fly ash have both pozzolanic and cement properties. Usually, inert materials may also include finely divided coarse quartz, dolomite, limestone, marble, granite and the like.
In the architectural field, many concrete strengthening methods have been developed over the years. One current method distributes the fiber throughout the ready-mixed concrete mixture. When set, this concrete is referred to as fiber reinforced concrete. The fibers can be made from zirconium materials, steel, glass fibers or synthetic materials such as polypropylene, nylon, polyethylene, polyester, rayon, high strength aramid (ie Kevlar ™) or mixtures thereof. A preferred fiber of the present invention is a synthetic fiber.
Mixtures of two or more admixtures are also encompassed by the present invention.
The present invention provides a means for introducing a liquid or solid for concrete, mortar or grout, such as a powder or flake admixture, into a cementitious composition. The cementitious composition may comprise a concrete, mortar or grout making cement composition, but is preferably a hydraulic cement, most preferably Portland cement.
Other possible ingredients for forming the cementitious composition mixture include aggregate, sand, pozzolans, fly ash, fibers, plastics and the like. Liquid, mainly water, is a component of the cementitious composition mixture.
According to one aspect of the present invention, the admixture comprises a powder or flake material that is generally compressed or otherwise pressed into a cylindrical or brick-shaped unit. The specific shape of the unit is not critical, but it is advantageous to have a shape that can be packaged with a minimum dose to optimize storage requirements. One advantageous shape is a cube or a rectangular polygon.
For admixtures that cannot be “dried” to form a structurally stable compact, a liquid, such as (poly) ethylene glycol or (poly) propylene glycol, a liquid binder, and / or preferably water, It may be desirable to add to the measured amount of powder or flake admixture. The amount is sufficient to wet the admixture under pressure, i.e. to provide adhesion, but to dissolve the admixture or fragment the compaction unit prior to introduction into the wet cementitious composition mixture environment. It is a level that does not end up. Suitable binders that are a means of maintaining the structural stability of the admixture include cellulose, such as carboxymethylcellulose (CMC) and ethylcellulose, starches including pregelatinized starch, dextrin, maltodextrin, natural gums , Polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, (poly) ethylene glycol, (poly) propylene, clays such as bentonite, sugars such as liquid glucose, gelatin, guar gum, gum arabic, alginic acid, alginates such as sodium alginate, aluminum magnesium silicate, cross-linking There are, but are not limited to, polyacrylates such as carbomers, polyvinylpyrrolidones such as povidone, and zein.
It is preferred to add inert fillers to the admixture for compaction, so that i) the individual units are structurally physically stable with respect to physical handling and storage, and / or ii) the machine When added to a chemically mixed or stirred (wet) cementitious composition mixture (eg, cement, aggregate, water, etc.), it facilitates rapid destruction due to dissolution and / or fragmentation of the unit. These properties are obtained by balancing the addition percentage of the inert filler and the compaction pressure and have the desired physical integrity and stability, as well as the desired solubility, friability or fragmentability. A material unit is given. Thus, fillers are included as a means for maintaining the structural stability of the admixture and as a means for promoting dissolution and fragmentation.
Examples of suitable fillers include silica sand, silica fume, other natural or synthetic silica base materials, micro-cell E silica (Celite Corp.), silicate, calcium aluminosilicate, aluminosilicate, clay, alumina, alumina. Random aluminosilicate (Norton), zeolite, ceramic sphere, fly ash, calcium carbonate (limestone powder), finely divided or powder plastic, calcium sulfate, compressible sugar, refined sugar, dextrate, dextrin, dextrose, dibasic phosphate Calcium dihydrate, hydrogenated vegetable oil, kaolin, lactose, magnesium carbonate, magnesium oxide, maltodextrin, mannitol, cellulose, polymethacrylate, potassium chloride, powdered cellulose, starch, talc and tribasic calcium phosphate It is included.
By using known compaction methods of powder or flake solid materials, compacted admixture units can be produced. Examples of such methods include extruding, pressing, punching or tableting of admixtures, and casting, such as by dissolving and pouring into a mold, with or without the addition of a binder or filler. There is. The molding techniques described below, in the presence of a binder, can be used without compacting to produce unitized admixture products.
An anti-caking agent can be used to prevent it from setting. Suitable materials include, but are not limited to, fumed silica, colloidal silicon dioxide, magnesium trisilicate, talc, tribasic calcium phosphate, dibasic calcium phosphate dihydrate and bentonite. .
Lubricants may also be useful in forming the compacted unit of the present invention. Suitable materials include, but are not limited to, colloidal silicon dioxide, magnesium trisilicate, powdered cellulose, starch, talc and tribasic calcium phosphate.
It may be desirable to use a lubricant to form a compact unit. Suitable lubricants include calcium stearate, glycerin monostearate, hydrogenated castor oil, light mineral oil, hydrogenated vegetable oil, magnesium stearate, mineral oil, polyethylene glycol, sodium benzoate, sodium lauryl sulfate, sodium stearyl fumarate, stearic acid, There are, but are not limited to, talc and zinc stearate.
If it is desirable to promote disintegration of the compacted admixture of the present invention, a disintegrant may be added to the admixture prior to compacting. There are roughly two types of disintegrants that can be useful. That is,
i) Substances that expand on contact with water—Expansion of these substances upon contact with water creates stress on the compacting unit, thereby facilitating its collapse.
ii) Disintegration of the compacting unit is facilitated by a substance that generates a gas upon contact with water at an appropriate pH, ie, a gas releasing agent-gas releasing.
Any substance that swells when contacted with water can be used as long as it does not adversely affect the cementitious mixture. Suitable materials include alginic acid and its salts such as sodium alginate, calcium or sodium carboxymethylcellulose, colloidal silicon dioxide, croscarmellose sodium, guar gum, magnesium aluminum silicate, methylcellulose, microcrystalline cellulose, starch, bentonite and super Absorbent polymers such as, but not limited to, cross-linked poly (vinyl pyrrolidone) such as crospovidone, cross-linked polyacrylic acid or polyacrylate, maleic anhydride copolymers, cellulosic polymers, polyvinyl alcohol and the like. .
Suitable gas releasing agents include oxygen releasing agents such as hydrogen peroxide, sodium peroxide, organic peroxides, sodium perborate monohydrate and sodium percarbonate, hydrogen releasing agents such as sodium borohydride. , Aluminum powder, lithium aluminum hydride and calcium hydride, and effervescent systems such as those that release carbon dioxide as a reaction product between acid and carbonate. Substances useful as acid sources include citric acid, tartaric acid, malic acid, adipic acid, succinic acid, acid anhydrides such as sodium dihydrogen phosphate, disodium dihydrogen pyrophosphate and sodium bisulfite. There is no limitation. Carbonic acid sources include, but are not limited to, sodium bicarbonate, sodium carbonate, potassium bicarbonate, potassium carbonate, sodium sesquicarbonate and sodium glycine carbonate.
In another aspect of the invention, the liquid admixture is processed into a solid compacted unit by adsorbing the liquid admixture onto a carrier. The carrier can advantageously be an inert filler as described above. Before the carrier is brought into contact with the liquid admixture and the admixture-containing carrier is compacted, it is preferably at least partially dried, for example by air drying.
In yet another aspect of the present invention, the soluble solid admixture is dissolved in a suitable liquid solvent, such as water, and the resulting solution is contacted with the carrier and preferably at least partially prior to compacting the admixture-containing carrier. By drying, the support is impregnated or adsorbed on the support. The carrier can advantageously be an inert filler as described above. Similarly, the insoluble solid admixture is slurried in the liquid and the carrier is contacted with the slurry to form a coated carrier prior to compaction.
According to the present invention, the pre-measured selection of effective admixture is delivered to the desired or standardized volume cementitious composition mixture by making the admixture unit to a certain size. Admixtures can be added to the cementitious mixture in a batch concrete mixer at the central batch plant, where conventional admixtures must be weighed, measured and injected, and the invention is advantageously utilized. Can be added directly to the batch concrete mixer truck or ready mix truck at the work site. Unlike conventional admixtures, dusting, spillage, and contamination are avoided when adding a compacted unit of admixture at the work site because weighing and pouring are not required.
The use of composite units for a predetermined dose of cementitious composition mixture is also included within the scope of the present invention. In addition, the admixture can be compacted into units that can be separated, for example, by perforation, such as a compact unit, provide a high-quality structurally stable fraction for a small volume cementitious composition mixture, or the first introduction It is also within the scope of the present invention to provide supplemental doses of admixture that may be needed over time to reduce the desired effect.
This advantage is not obtained with the packaged admixtures reported by Smith et al., Valé et al., Especially Demers et al., In which case the package breaks and spills unused solid or liquid admixture, Potential contamination is induced.
In practical terms, the unit size is preferably small in order to pack the units most efficiently with respect to units per box or other container. Small size is preferred for handling on the job site, for example, some small units can be carried in the operator's pocket and the operator can go to a batch concrete mixer (truck) with a ladder Upstream unit (s) can be delivered into the mixer. The preferred size of the unit is sufficient to deliver the active admixture for a cementitious composition mixture of at least 1-2 cubic meters per unit. When using a separable unit, it is advantageously sized to provide sufficient active admixture for a cementitious composition mixture of at least 4 cubic meters, and two or more quality structurally stable It can be separated into fractions.
As an example where admixture introduction at the work site is desirable, in the case of low strength control materials (CLSM), the starting batch of cementitious composition mixture in the ready mix truck can typically be 4-6 cubic meters. When an air-entraining admixture is added to the mixture, it expands to 8-10 cubic meters in volume with 20-35% air generation. When addition at a central batch plant is required, it is necessary to transport a sufficient volume with air to the work site by truck. With the present invention, even smaller volumes can be transported, and volume expansion due to air entrainment is achieved at the work site, eliminating the need to transport cumbersome admixture measurement and dispensing devices from site to site.
In order to be easy to handle and storable, the admixture compaction unit should have some moisture resistance. Such moisture resistance can be imparted by the use of a binder in the formation of the compacted unit, preferably those that degrade at the pH experienced by the unit in wet cementitious composition mixtures, ie pH 11 and above. In situations where the compacted unit must be stored in a substantially water-free environment, the unit may be stored individually but preferably in total in a sealable plastic bag, such as a zip-lock bag. . However, any water-insoluble container is suitable for storage as long as it is impermeable and not water-degradable.
In one aspect of the invention, the compacting unit is coated with a material that is at least partially water insoluble. Coating with a substantially water-insoluble material, such as cellulose, clay, partially hydrolyzed starch, latex, polyvinyl alcohol, polystyrene, polyurethane, etc., increases the storage capacity of the compacting unit in a wet environment, or otherwise hydrolyzes it. Scope admixture is protected. However, the above water-insoluble coating must be able to disintegrate or dissolve in the high pH stirred and mixed environment of the cementitious composition, and is preferably thin, on the order of about 1-10 mils. Also, this material must not be detrimental to the properties desired for the final product. The coating may be selected to protect the compaction unit and / or protect the user from adverse materials.
The cementitious mixture according to the invention provides at least one cementitious composition, such as hydraulic cement and preferably Portland cement, and a liquid, such as water, and at least partially mixes the cementitious composition and the liquid. The admixture is cemented by introducing at least one admixture compaction unit into the at least partially mixed cementitious composition, mixing the resulting mixture together, and dissolving and / or fragmenting the unit. Can be produced by dispersing it throughout the composition. The above ingredients, including other substances such as aggregates, sand, fibrous reinforcing agents, etc. may also be added to the mixture at an appropriate time.
In another embodiment, component i) at least one cementitious composition, ii) at least one admixture compaction unit, and iii) the liquid is combined before, during or after the mixing cycle and then mixed to be compact A cementitious composition mixture can be formed by dissolving and / or fragmenting the comminuting unit and / or substantially dispersing the admixture throughout the other components.
Example
Produces a powerful compacted unit of admixture from admixture that has structural integrity for handling and storage, but retains solubility or friability to dissolve and / or fragment when mechanically stirred or mixed This proved the present invention.
Example A
The admixture, linear dodecylbenzene sulfonate (Witconate LX, obtained from Witco Chemical, New York, NY) was compacted into a physical unit using a brain cell and plunger. 3.0 grams of dodecylbenzene sulfonate was compacted in the cell using heavy finger pressure. The material was made compact with a sturdy small cylinder.
Example B
Several materials were used to evaluate compacting of the admixture powder with and without the addition of inert filler. The admixture powder and filler (if any) were premixed and then compacted by vigorous shaking in a closed container. In the compacting process, a known compressive load was applied using a brain cell and a penetrometer. The brain cell was filled with powder and tapped to harden the material. A plunger was inserted and a load was applied using a No. 2 pin in the penetration meter. Plunger diameter is 1.26cm, 3.17cm^ThreeA compacted unit or pellet having a surface area of
The penetration meter compressive loads described throughout this specification are expressed in megapascals (MPa) according to Table A below.

Table 1 describes the admixtures that are tested according to this method, including the physical form before compaction, rough weight, compacting pressure used, filler level used (if any), and Includes the characteristics of the pellets produced. The admixtures of Examples B-2 to B-4 were obtained from Stepan Chemical Company (Northfield, Illinois).
Example C
The compacted pellet size required to introduce 90 grams of α-olefin sulfonate powder (Bio-Taj AS-90B) per 0.765 cubic meters of the cementitious mixture was evaluated. Compacted pellets were made according to the method of Example B-2 except that the pellets were compressed to a pressure of 81.7 Kg. From approximately 3 grams of admixture weight, pellets of 1.26 cm diameter, 2.06 cm length, or 2.58 cubic centimeters were formed. The compacted density was 1.163 grams per cubic centimeter. For a 90 gram compacting unit with a 2.54 cm diameter, 77.386 cubic centimeters are required. It was estimated that a 2.54 cm diameter cylindrical unit with a compacting pressure greater than 6.21 MPa (penetration meter—81.7 Kg) would require a unit having a height of 15.27 cm.
Testing the size requirements of a compacting unit for a representative admixture, Bio-Tage AS90Bα-olefin sulfonate powder, in the presence or absence of fine silica sand filler, various compacting loads, effective weight requirements and cylindrical shape Performed at unit diameter. These are reported in Table II along with the required weight and cylindrical diameter height required for the resulting compacted admixture unit.

For purposes of illustration, the size of the compaction unit for one particular admixture is included, but the size of the compaction unit for the other admixture is not limited to these sizes. Strict constraints on the size of the compacting unit give the dose, structural stability and solubility / fragmentability of the active substance needed to give the desired properties to a given amount of cementitious composition mixture It is only the amount of inert filler that is required for this, as well as the range of compacting pressures that are useful to produce a stable but soluble / friable compact.
Example D
The dose response of admixture liquid, powder and compacted powder unit samples to produce a highly air-containing ready mix mortar known as low strength control material (CLSM) was evaluated. The cementitious composition mixture was made with a high fly ash content and the admixture was made with equal doses of 88.7 mL and 177.4 mL corrected for activity as discussed below. Furthermore, the effective mixing time using liquid and powder admixtures in the concrete mixture was evaluated at 5 and 8 minutes. Compacted or pelletized admixtures that could break and dissolve the pellets with mixing times of 12 and 17 minutes were evaluated.
Referring to Table III, the identified admixture composition was used to verify this. Table III shows the percent activity of the admixture and the adjusted gram quantities required to provide the equivalent of 88.7 mL and 177.4 mL of the commercially available liquid admixture (cocamide DEA), respectively. Also, in a mixing plan that includes 88.7 mL and 177.4 mL of the above comparative admixture, the percent activity per 45.4 kg cement, and grams per cubic meter and grams per 79.4 kg batch The substance dose used is also described.

Table IV describes the proposed cementitious composition mixture used for testing according to Example D, listing the ingredients, kilogram quantities per cubic meter, volume and weight percent, and quantities in 79.4 Kg batches and their corresponding capacities. Has been.
In Example D-5, the size of the pellet containing the powder and inert filler was sized so that two pellets delivered the same dose as the 88.7 mL equivalent, compacted to 81.7 Kg (penetration meter). As a result, compacted pellets of the admixture of Example D-2 were prepared. 2.92 grams of α-olefin sulfonate and. 58 grams of fine silica powder was used for the test.
All the cementitious composition mixed materials were batch kneaded for 1 minute, and each kneading was performed with the same water content. Next, liquid, powder and compacted admixture were added and kneaded for an additional 4 minutes (an additional 11 minutes for compacted units) and tested. The yield was not adjusted. The admixture containing mixture was then kneaded for an additional 3 minutes (5 minutes for the compacted unit) and tested for air entrainment. Tests and test results are listed in Table V. The percent air in this and the following examples was measured with an ASTM C231 type B pressure gauge.
These tests demonstrate that the compacted unit of admixture can give properties equivalent to liquid and powder admixtures. In Example D-5, it was determined that if the specific filler used, silica powder was too fine and the compacting pressure above 6.21 MPa was too high, results of equal content could not be achieved in an equivalent mixing time. . Subsequently, adjusting the filler type and compaction pressure produced a compact unit that more easily fragmented and dissolved due to the lower hardness, indicating that the mixing time required for the cementitious composition mixture is reduced. It was.

As a comparison point, the liquid admixtures of Examples D1 and D3 are delivered by conventional means into a cementitious composition mixture in capsules as disclosed in US Pat. No. 5,208,851. For the above test, the admixture was delivered directly to the mixture without using an external capsule. Even in the case of Examples D1 and D3, when the capsule was used for admixture delivery, additional mixing time was required to break the capsule and disperse the admixture.
Example E
A 1 unit air-entrained admixture dose corresponding to 88.7 mL of cocamide DEA was added to the low strength control material (CLSM) mixture containing Ash Grove Type I cement. The admixture is as follows.
E-1 Bio-Taj AS-90B α-olefin sulfonate powder.
E-2 E-1 compacted powder with 30 wt% silica sand filler at 2.14 MPa.
E-3 Cocamide DEA liquid surfactant (removed from capsules).
The mixed water content was kept constant for each mixture and each admixture was added to the wet mixture after 1 minute. Air content was measured by ASTM C231 Type B pressure gauge and gravimetric method, and slump was measured after mixing for 5 and 8 minutes. The test results are shown in Table VI.

E-3 achieved air volume under these test conditions without mixing as much as compacted E-2, but E-3 has an advantageous trend in that it is added directly to the mixture. It was. This eliminated capsule breakage and gradual release of viscous surfactant from the time required for air generation.
Powder surfactant E-1 achieved higher air content values than liquid for the same amount of mixing. Thus, with continuous mixing, the compacting unit E-2 is expected to produce an air content value that is at least equal to the value generated by E-1, i.e. exceeding the value for E-3.
Example F
The effect of mixing time on cementitious composition mixtures containing air-entrained admixture in powder and compacted form was investigated. The general mix was as follows:
Component Kg / m ^Three
Cement 178
Sand 1324
Water 184
Admixture (88.7 mL equivalent)
Admixture was added to the wet mixture in 1 minute. The test was conducted at 5 minutes and then at 3 minute intervals. Admixture Bio-Tage AS90B alpha-olefin sulfonate was prepared as follows.

The test results are listed in Table VII, where the percent air generation (measured by weight) is given for the mixing time for low and medium compacted units versus powder. It can be seen that just by increasing the mixing time by 3 minutes, the low pressure compacted admixture reached the same air generation level as an equal amount of powder.
Example G
By performing the test, the amount of air present in the admixture treated cementitious composition mixture was measured over time. The admixture surfactant of Example F was added in equal doses to the following cementitious composition mixture as a powder and compacted unit. The compacting unit was manufactured with 30% silica sand at 27.22 Kg penetrometer pressure (2.14 MPa). The general mix was as follows:
Component Kg / m ^Three
Cement 178
Sand 1324
Water 184

For these mixtures tested, the percent water content was kept constant. At 1 minute, the admixture was added to the wet mixture. Testing the mixture at 5 and 8 minutes at a constant kneading rate and then at 15 minute intervals at a slow kneading rate demonstrated air loss in the batch concrete mixer truck over a period of time. The test results show that the low pressure filler containing compaction unit has reached an air content with substantially the same cementitious mixture as with the powdered air entrained admixture.
With respect to the above air-entraining examples, the additional components to the cementitious composition mixture, fly ash and / or sand, had the same type and particle size within each example. It should be noted that the presence, type and quality of fly ash can affect air generation and loss, clotting time, and compressive strength. Sand particle size also affects air content and water demand and can affect efficiency due to solidification time and compressive strength.
Example H
A compaction unit of the air-entrained admixture powder of Example F was manufactured to evaluate the effect of filler level and compaction load on the time required for complete dissolution of the sample. Three compacting loads and three filler levels are shown below. The unit sample was placed in a beaker containing 300 mL of raw water at 21 ° C. and mechanically stirred at a low speed. By using multiple position magnetic stirring plates, 5 samples could be evaluated simultaneously under the same conditions. The time required for total dissolution of the sample was recorded. The amount of admixture dissolved in the amount of water in this test is substantially higher than under actual CLSM mixing conditions (2.46 g / 300 mL vs. 90.0 g / 136 Kg), which provides a relative comparison of solubility. Note that this is only done. This is because the sand or aggregate present in the mixture was not present during the test in order to break the cementitious composition mixture on the pellet and promote its degradation. That is, the time is longer than experienced in the field.
Compaction load (Penetration meter) Filler level (wt%)
Very low penetration 18.1Kg (1.42MPa) None
Low penetration 27.2Kg (2.14MPa) 20%
Medium penetration 36.3 (2.87 MPa) 40%
As the compaction load increases, the dissolution time of the sample containing no filler also increases. At very low compaction loads, the addition of filler had little effect on dissolution time. When the compaction load was low or moderate, the addition of 20% filler had a significant effect on dissolution time. In the case of these compaction loads, even when 40% filler was added, no point was found over the 20% case in terms of reducing the dissolution time.
Example I
Compacted cylindrical units of the admixture of Example F were manufactured and their physical stability under various storage conditions was evaluated. A number of samples were placed in a wheel-pack or ziplock plastic bag to provide some protection from external packaging that gave a close stimulus to actual storage conditions.
The unit was compacted using three compression load levels: low (2.14 MPa), medium (2.85 MPa) and high (3.56 MPa). All samples contained 20% by weight inert filler. The compacted cylinder of this admixture had a candle or crayon feel or “feel”.
The storage conditions evaluated were 21 ° C., 32 ° C., 49 ° C. and 21 ° C. in a humid (100% humidity) room. Physical conditions were monitored over time, specifically evaluating certain properties such as softness, feel (stickiness), fusion (sample sticking in the bag) and general degradation. For all “dry” temperature conditions, after 42 days the compacted unit did not exhibit any softening or coalescence, good feel (non-tacky) and degradation. The results of the humid chamber test are listed below.

A further advantage of the compacted unit of admixture according to the present invention is that the tendency to freeze, slush or separate liquid or semi-liquid admixtures at low temperatures is avoided. As stated above, the use of an admixture compaction unit according to the present invention overcomes the on-site dusting problems associated with powder admixtures, and can be used in the workplace used for liquid or solid free-flowing admixtures. The use of a tall measurement dispensing device is avoided and the spill concerns associated with conventional admixtures are overcome.
That is, it has been proved that the object of the present invention is met. The examples listed above are for illustrative purposes only and the present invention is not limited thereto. Other admixtures, fillers, cementitious compositions, etc. can also be used in accordance with the present invention, i.e., the selection of specific ingredients can be determined without departing from the spirit of the invention disclosed and described herein. Should be understood. That is, the scope of the present invention includes all modifications and variations that can be included in the scope of claims and equivalent embodiments.
Example J
Six compacted units of delayed admixture were produced. The admixture was premixed with the binder bentonite and then compressed into a compacting unit. In some cases, the use of an effervescent mixture of citric acid / sodium bicarbonate facilitated dissolution of the compacted disc. It is noted that citric acid is also a known set retarder for cementitious mixtures. Table VIII shows the materials used, amount, compaction pressure, weight and diameter of the resulting disc and the dissolution time of the compacted disc in 400 ml saturated lime solution, except in Example J-3. The cylinder was added to 10 liters of saturated lime solution. The dissolution time was measured visually. Examples J-1 and J-2 were compacted using an Instron Material Testing Machine, Model 4202, equipped with a 4536 Kg load cell, in compression mode at a speed of 5.1 mm / sec. Example J-3 is compressed using a Satek compressor 400CTL type using a Baldwin Universal Testing System controller available from Satech Systems, Inc. (Grove City, PA). -4, J-5 and J-6 were hand pressed using a hydraulic baler hand press.

Example K
By producing three experimental scale concrete mixtures, the retarding effect of the liquid retarding admixture and the two compacted retarding admixtures according to the present invention was evaluated and compared. Three experimental scale mixtures were made with material weights per 1.0 cubic feet of concrete as follows:
Medusa type I cement 9.8Kg
Concrete sand 25.2Kg
1 "Limestone aggregate 30.3Kg
Water 5.4-5.9Kg
Total mixing time was 5 minutes.
The admixtures added to the cement mixture were as follows:
Compressed at 48.3 MPa in a 2.54 mm diameter die using a K-1: 2 solid disk, a Bueller hydraulic hand press. Each disc contained 0.64 g sodium gluconate, 0.24 g phosphonate (available from ADPA-6OSH, Albright and Wilson) and 1.17 g bentonite.
K-2: 2 solid discs, manufactured as above, but each disc is 0.77 g phosphonate (ADPA-60SH), 0.49 g citric acid, 0.49 g bentonite and 0.97 g bicarbonate. Contains sodium.
K-3: A liquid mixture containing 0.47 g sodium gluconate and 1.28 g phosphonate (ATMP, available from Monsanto) was added at 12.7 mL (corresponding to 130 mL / 100 Kg) per experimental batch.
Solid admixtures K-1 and K-2 were added to each different concrete batch 30 seconds after the start of the concrete mixer, and liquid admixture K-3 was previously added to the partial charge of the mixed water. The initial clotting times measured according to ASTM C-403 were found to be as follows:
blend time
K-1 5 hours 35 minutes
K-2 6 hours 5 minutes
K-3 5 hours 15 minutes
Temperature data (curing temperature heat versus time) was collected for 24 hours by a data logger connected to a thermocouple embedded in mortar screened from the concrete mixture. The graphs for the three mixtures showed similar temperature properties in partial agreement and similar cure rate retardance.
Example L
A retarding admixture compaction unit according to the present invention is made by combining the materials shown in Table IX and compressing at 34.5-41.4 MPa, about 1.41 g / cm.^ThreeA 6.67 cm diameter disk with a compaction density of 5 was obtained.
material Amount (% by weight)
Sodium carbonate 19.00
CaHPO_Four. 2H₂O 3.00
Sodium gluconate 20.25
Citric acid 37.50
Phosphonate (ADPA-60SH) 7.75
Polyethylene glycol 3350 12.50
The dissolution time of the disc was found to be 4 minutes and 10 seconds. The dissolution time was measured by placing the disc in about 10 liters of saturated lime solution and visually measuring the time it took to dissolve.

Claims

Concrete, mortar or grout additive containing at least one admixture material,
The additive has the form of a compacted unit comprising a liquid admixture adsorbed on a solid support ,
The compacting unit includes an inert filler to facilitate compression or crushing of the admixture, has a coating of powder or flaky admixture, and at least to facilitate handling and storage It has a volume of 64.51 cubic centimeters ,
While maintaining the structural stability during handling and storage, it has a solubility or friable during mechanical agitation in a wet-kneading environment of the cement composition, the additive.

The additive of claim 1, wherein the compacting unit comprises a binder.

The additive of claim 1, wherein the compacting unit comprises a gas releasing agent.

The additive according to claim 3 , wherein the gas releasing agent is a foaming system comprising an acid and a carbonate.

The additive of claim 1, wherein the compaction unit has a coating of a water resistant material or a water insoluble material.

The additive of claim 1 wherein the compacting unit comprises an admixture for effective dispersion into a 1-2 cubic meter cement composition.

The additive of claim 1 wherein the compacting unit comprises an admixture for effective dispersion into a 4 cubic meter cement composition.

The additive of claim 1, wherein the compaction unit is separable into structurally stable fractions.

(A) preparing a liquid admixture adsorbed on a solid support comprising an inert filler to facilitate its compression or crushing; (b) handling and storing the admixture; Has a volume of at least 64.51 cubic centimeters and maintains structural stability during handling and storage, but is soluble or crushed during mechanical stirring in a wet kneading environment of the cement composition For concrete, mortar or grout produced by a method characterized in that it is compressed into a compacting unit having properties and (c) the resulting compacted unit is coated with a powder or flaky admixture Additive.

The additive according to claim 9 , wherein the compression includes at least one of extrusion molding and tableting.

(A) preparing at least one cement composition and a liquid; (b) at least partially mixing the cement composition and the liquid; and (c) for the at least partially mixed cement composition. Adding at least one additive according to claim 1, and (d) admixing the at least partially mixed cement composition with the at least one additive and including in the additive A method for producing a cement mixture, comprising dissolving and / or crushing at least one compacting unit to disperse the admixture contained in the compacting unit substantially throughout the cement composition.

As component (a), i) at least one cement composition, ii) at least one additive according to claim 1, and iii) a liquid, and (b) components i), ii) and iii ), And (c) components i), ii) and iii) are mixed to dissolve and / or crush at least one compaction unit contained in component ii) and be contained in the compaction unit A method for producing a cement mixture, characterized in that said admixture is substantially dispersed throughout components i) and iii).