JP4634248B2 - 吸着機能を有するモルタル又はコンクリートの製造法 - Google Patents
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Description
本発明は、吸着性、更にはイオン交換性等の機能を有し、必要に応じて通気性及び通水性を示すモルタル又はコンクリートの製造法に関する。
従来、ゼオライト等の多孔質材料を配合し、該多孔質材料の吸着性機能を期待したモルタル又はコンクリート、更には、該多孔質材料を配合し、内部に連続した空隙を設けたポーラスコンクリートが提案されている。
このような多孔質材料を有するモルタル又はコンクリートは、例えば、特許文献１〜３等に記載されるように、多孔質材料をそのまま他のモルタル又はコンクリート材料と同時に混練して製造されている。
しかし、このような製造法では、多孔質材料の細孔や表面が、他のモルタル又はコンクリート材料により被覆され、該多孔質材料の吸着能力が低下するという問題が生じ、所望の吸着作用を得るためには多量の多孔質材料を含有させる必要が生じる。また、多孔質材料としてゼオライトを用いてモルタル又はコンクリート中に含有させる場合、該ゼオライト等のイオン交換作用により、セメントの水和反応に影響し、モルタル又はコンクリートの偽凝結が発生する恐れも生じる。
このような多孔質材料を有するモルタル又はコンクリートは、例えば、特許文献１〜３等に記載されるように、多孔質材料をそのまま他のモルタル又はコンクリート材料と同時に混練して製造されている。
しかし、このような製造法では、多孔質材料の細孔や表面が、他のモルタル又はコンクリート材料により被覆され、該多孔質材料の吸着能力が低下するという問題が生じ、所望の吸着作用を得るためには多量の多孔質材料を含有させる必要が生じる。また、多孔質材料としてゼオライトを用いてモルタル又はコンクリート中に含有させる場合、該ゼオライト等のイオン交換作用により、セメントの水和反応に影響し、モルタル又はコンクリートの偽凝結が発生する恐れも生じる。
一方、特許文献４には、低融点合金、パラフィン炭化水素類、熱可塑性プラスチック、寒天等の、加温養生温度又は加温加圧養生温度以下の融点を有する融解性物質を配合したポーラスコンクリート組成物を、加温養生又は加温加圧養生し、所望の空間を所望の割合で形成させることができるポーラスコンクリートの製造法が提案されている。
しかし、該方法は、吸着性の多孔質材料を使用する方法ではない。
特開平８−３２５０７６号公報
特開２００４−３５２８５号公報
特開２００４−７５４８９号公報
特開平１１−３２２４６４号公報
しかし、該方法は、吸着性の多孔質材料を使用する方法ではない。
本発明の課題は、ゼオライト等の多孔質材料における吸着機能の低下を抑制し、優れた吸着能、更にはイオン交換機能等を有するモルタル又はコンクリートやポーラスコンクリートを、効率良く製造することができる吸着機能を有するモルタル又はコンクリートの製造法を提供することにある。
本発明によれば、吸着性多孔質材料に液体を付着、凍結し、吸着性多孔質材料周囲に凍結層を設ける工程(A)、前記凍結層外周に、無機粉末含有被覆層を設け、吸着性材料(X)を調製する工程(B)、及び前記吸着性材料(X)と、水硬性材料及び水を含むモルタル又はコンクリート組成物とを一体的に成形硬化させる工程(C)を含むことを特徴とする吸着機能を有するモルタル又はコンクリート(以下、単に「コンクリート等」と略記することがある)の製造法が提供される。
本発明の吸着機能を有するコンクリート等の製造法は、吸着性多孔質材料に液体を付着、凍結し、吸着性多孔質材料周囲に凍結層を設ける工程(A)と、前記凍結層外周に、無機粉末含有被覆層を設け、吸着性材料(X)を調製する工程(B)とを含むので、コンクリート等の製造時に、多孔質材料の細孔及び表面が、セメント等の材料により被覆され、吸着能の低下を有効に抑制する。従って、本発明の製造法では、優れた吸着能、更にはイオン交換機能等を有するコンクリート等やポーラスコンクリートを得ることができ、これらは、特に、水質浄化ブロック等の２次製品や、護岸コンクリート等の現場打ちコンクリートに有用である。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明の製造法は、まず、吸着性多孔質材料に液体を付着、凍結し、各吸着性多孔質材料周囲に凍結層を設ける工程(A)を行う。
前記吸着性多孔質材料としては、ゼオライト、活性炭又はこれらの混合物等が挙げられる。ゼオライトは、天然ゼオライト、合成ゼオライト、人工ゼオライトのいずれでも良く、所望の吸着性及びイオン交換性を示すゼオライトを適宜選択することができる。
吸着性多孔質材料の大きさは、得られるモルタル又はコンクリートの所望の用途に応じて適宜選択することができる。例えば、吸着性能を考慮して粗骨材として機能させる場合には、粒径５ｍｍを超え、４０ｍｍ以下が好ましく、細骨材として機能させる場合には、粒径５ｍｍ以下が好ましく、更には微粉末も望ましく採用することができる。
本発明の製造法は、まず、吸着性多孔質材料に液体を付着、凍結し、各吸着性多孔質材料周囲に凍結層を設ける工程(A)を行う。
前記吸着性多孔質材料としては、ゼオライト、活性炭又はこれらの混合物等が挙げられる。ゼオライトは、天然ゼオライト、合成ゼオライト、人工ゼオライトのいずれでも良く、所望の吸着性及びイオン交換性を示すゼオライトを適宜選択することができる。
吸着性多孔質材料の大きさは、得られるモルタル又はコンクリートの所望の用途に応じて適宜選択することができる。例えば、吸着性能を考慮して粗骨材として機能させる場合には、粒径５ｍｍを超え、４０ｍｍ以下が好ましく、細骨材として機能させる場合には、粒径５ｍｍ以下が好ましく、更には微粉末も望ましく採用することができる。
工程(A)において、吸着性多孔質材料周囲に凍結層を設けるには、吸着性多孔質材料を予め水等の液体に浸漬又は分散させた後に、該液体を凍結させる温度に保持する方法等により行うことができる。得られる凍結層を有する吸着性多孔質材料は、１つの吸着性多孔質材料の周囲に凍結層が形成されたものでも、複数の吸着性多孔質材料の周囲に凍結層が形成されたものでも良い。
吸着性多孔質材料と、凍結層を形成する液体との割合は特に限定されないが、得られるモルタル又はコンクリート中において、吸着作用を効率的に発揮させるために、吸着性多孔質材料と硬化モルタル又は硬化コンクリートとの間に所望の通気性及び／又は通水性を確保し得る間隙が形成されるような割合とすることが好ましい。具体的には、例えば、凍結層の厚さが５〜２０ｍｍ程度の範囲となるように選択することが好ましい。また、得られるコンクリート等の空隙率が１０〜４０％程度の範囲となるように選択することが好ましい。
吸着性多孔質材料と、凍結層を形成する液体との割合は特に限定されないが、得られるモルタル又はコンクリート中において、吸着作用を効率的に発揮させるために、吸着性多孔質材料と硬化モルタル又は硬化コンクリートとの間に所望の通気性及び／又は通水性を確保し得る間隙が形成されるような割合とすることが好ましい。具体的には、例えば、凍結層の厚さが５〜２０ｍｍ程度の範囲となるように選択することが好ましい。また、得られるコンクリート等の空隙率が１０〜４０％程度の範囲となるように選択することが好ましい。
本発明の製造法は、次に、前記凍結層外周に、無機粉末含有被覆層を設け、吸着性材料(X)を調製する工程(B)を行う。
前記無機粉末としては、例えば、セメント、フライアッシュ、石粉等の粉末が挙げられ、例えば、セメント単独、セメントとフライアッシュ及び／又は石粉との混合物等の水硬性粉末を含む無機粉末が好ましい。このようなセメント等の水硬性粉末を用いる場合には、無機粉末含有被覆層の形成にあたり、発熱が生じ、前記凍結層が融解するために、該被覆層の形成速度を速めることが必要になる場合が生じる。このような場合には、無機粉末含有被覆層に硬化促進剤及び／又は急結材等を適宜含有させることができる。
前記無機粉末としては、例えば、セメント、フライアッシュ、石粉等の粉末が挙げられ、例えば、セメント単独、セメントとフライアッシュ及び／又は石粉との混合物等の水硬性粉末を含む無機粉末が好ましい。このようなセメント等の水硬性粉末を用いる場合には、無機粉末含有被覆層の形成にあたり、発熱が生じ、前記凍結層が融解するために、該被覆層の形成速度を速めることが必要になる場合が生じる。このような場合には、無機粉末含有被覆層に硬化促進剤及び／又は急結材等を適宜含有させることができる。
工程(B)において、工程(A)で設けた凍結層外周に、無機粉末含有被覆層を形成するには、工程(A)で得られた凍結層を有する吸着性多孔質材料と、無機粉末等とを混合する方法等により行うことができる。
凍結層を有する吸着性多孔質材料と、無機粉末等との混合割合は、例えば、該凍結層の外周に、無機粉末含有被覆層が通常０．１〜５mm厚程度、好ましくは０．５〜３ｍｍ厚程度となるように形成される割合とすることができる。
工程(B)により得られる吸着性材料(X)は、次の工程(C)に用いる前に、必要に応じて、凍結層を維持するために再凍結することもできる。
凍結層を有する吸着性多孔質材料と、無機粉末等との混合割合は、例えば、該凍結層の外周に、無機粉末含有被覆層が通常０．１〜５mm厚程度、好ましくは０．５〜３ｍｍ厚程度となるように形成される割合とすることができる。
工程(B)により得られる吸着性材料(X)は、次の工程(C)に用いる前に、必要に応じて、凍結層を維持するために再凍結することもできる。
本発明の製造法は、次に、前記吸着性材料(X)と、水硬性材料及び水を含むモルタル又はコンクリート組成物とを一体的に成形硬化させる工程(C)を行う。
前記水硬性材料としては、通常セメント系材料、例えば、普通ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、フライアッシュセメント等を用いることができる。
前記水は、水硬性材料に対して、通常、質量比で２０〜６５％程度となるように配合することができる。
前記モルタル又はコンクリート組成物には、必要に応じて骨材、例えば、細骨材、粗骨材、微粉末等を適宜配合することができる。
前記水硬性材料としては、通常セメント系材料、例えば、普通ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、フライアッシュセメント等を用いることができる。
前記水は、水硬性材料に対して、通常、質量比で２０〜６５％程度となるように配合することができる。
前記モルタル又はコンクリート組成物には、必要に応じて骨材、例えば、細骨材、粗骨材、微粉末等を適宜配合することができる。
工程(C)において、前記吸着性材料(X)と、前記水硬性材料とは、所望の吸着性や空隙率を勘案してその割合を適宜選択できるが、通常、水硬性材料１００質量部に対して吸着性材料(X)が１０〜９００質量部の割合となるように配合することができる。
工程(C)において成形硬化は、例えば、所望形態の型枠に、前記吸着性材料(X)を投入し、次いで、前記組成物を練混ぜたものを流し込み、吸着性材料(X)の周囲を組成物の混練物で覆うように硬化させる方法等により行うことができる。
工程(C)において成形硬化は、例えば、所望形態の型枠に、前記吸着性材料(X)を投入し、次いで、前記組成物を練混ぜたものを流し込み、吸着性材料(X)の周囲を組成物の混練物で覆うように硬化させる方法等により行うことができる。
本発明の製造法により得られるモルタル又はコンクリートは、含有される前記吸着性材料(X)の凍結層が、モルタル又はコンクリートの硬化、更には無機粉末含有被覆層の硬化に伴う発熱により融解し、加えて、前記無機粉末含有被覆層の一部が破壊され、流れ出ることにより空隙が形成される。そして、内部のゼオライト等の吸着性多孔質材料は、その細孔や表面にセメントペースト等が直接接触しない状態で全体が硬化するので、優れた吸着性等が維持され、所望の効果が発揮される。
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
実施例１
水１０質量部に、粒径３〜５ｍｍのゼオライト粒子１０質量部を分散させ、凍結し、３ｃｍ核の凍結物を多数調整した。各凍結物表面に、セメント９質量部及び急結材(電気化学工業(株)製、商品名「デンカナトミック T-5」)１質量部の割合で混合し、凍結物の外周にセメント含有被覆層を形成した。被覆層は約１〜５ｍｍ厚程度であった。
次に前記被覆層を設けた凍結物４個を、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの金属製簡易型枠に入れた。続いて、セメント７２質量部及び水３６質量部を混合したセメントペーストを流し込み、硬化させてモルタルを製造した。
実施例１
水１０質量部に、粒径３〜５ｍｍのゼオライト粒子１０質量部を分散させ、凍結し、３ｃｍ核の凍結物を多数調整した。各凍結物表面に、セメント９質量部及び急結材(電気化学工業(株)製、商品名「デンカナトミック T-5」)１質量部の割合で混合し、凍結物の外周にセメント含有被覆層を形成した。被覆層は約１〜５ｍｍ厚程度であった。
次に前記被覆層を設けた凍結物４個を、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの金属製簡易型枠に入れた。続いて、セメント７２質量部及び水３６質量部を混合したセメントペーストを流し込み、硬化させてモルタルを製造した。
得られたモルタルについて、以下のＣＥＣ試験を行った。結果を表１に示す。
まず、モルタル試料を乾燥させた後、重量を測定する。次に試料をポリエチレン容器に入れ、１ｍｏｌ／Ｌ塩化カリウム溶液に２４時間放置して十分に含浸させる。
続いて、試料をバット上に取り出し、３０分間放置した後、８０％エチルアルコールで過剰の塩化カリウム溶液を洗い流す。
次に、試料を新たなポリエチレン容器に入れ、１ｍｏｌ／Ｌ塩化アンモニウム溶液を固液比１０の条件で浸し、１時間後溶液をよく攪拌して１０ｍｌ分取する。これを溶液Ａとする。更に、１週間浸漬した後の溶液をよく攪拌して１０ｍｌ分取する。これを溶液Ｂとする。これら溶液Ａ及びＢのカリウムイオン濃度を原子吸光光度法にて測定し、試料のイオン交換容量を計算する。結果を表１に示す。
まず、モルタル試料を乾燥させた後、重量を測定する。次に試料をポリエチレン容器に入れ、１ｍｏｌ／Ｌ塩化カリウム溶液に２４時間放置して十分に含浸させる。
続いて、試料をバット上に取り出し、３０分間放置した後、８０％エチルアルコールで過剰の塩化カリウム溶液を洗い流す。
次に、試料を新たなポリエチレン容器に入れ、１ｍｏｌ／Ｌ塩化アンモニウム溶液を固液比１０の条件で浸し、１時間後溶液をよく攪拌して１０ｍｌ分取する。これを溶液Ａとする。更に、１週間浸漬した後の溶液をよく攪拌して１０ｍｌ分取する。これを溶液Ｂとする。これら溶液Ａ及びＢのカリウムイオン濃度を原子吸光光度法にて測定し、試料のイオン交換容量を計算する。結果を表１に示す。
実施例２
水８質量部に、粒径３〜５ｍｍのゼオライト粒子１０質量部を分散させ凍結し、３ｃｍ核の凍結物を多数調整した。各凍結物表面に、セメント９質量部及び急結材(電気化学工業(株)製、商品名「デンカナトミック T-5」)１質量部の割合で混合し、凍結物の外周にセメント含有被覆層を形成した。被覆層は約１〜５ｍｍ厚程度であった。
次に前記被覆層を設けた凍結物４個を、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの金属製簡易型枠に入れた。続いて、セメント７２質量部及び水３６質量部を混合したセメントペーストを流し込み、硬化させてモルタルを製造した。得られたモルタル試料について、実施例１と同様にＣＥＣ試験を行った。結果を表１に示す。
水８質量部に、粒径３〜５ｍｍのゼオライト粒子１０質量部を分散させ凍結し、３ｃｍ核の凍結物を多数調整した。各凍結物表面に、セメント９質量部及び急結材(電気化学工業(株)製、商品名「デンカナトミック T-5」)１質量部の割合で混合し、凍結物の外周にセメント含有被覆層を形成した。被覆層は約１〜５ｍｍ厚程度であった。
次に前記被覆層を設けた凍結物４個を、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの金属製簡易型枠に入れた。続いて、セメント７２質量部及び水３６質量部を混合したセメントペーストを流し込み、硬化させてモルタルを製造した。得られたモルタル試料について、実施例１と同様にＣＥＣ試験を行った。結果を表１に示す。
実施例３
水８質量部に、粒径３〜５ｍｍのゼオライト粒子５質量部を分散させ、凍結し、３ｃｍ核の凍結物を多数調整した。各凍結物表面に、セメント９質量部及び急結材(電気化学工業(株)製、商品名「デンカナトミック T-5」)１質量部の割合で混合し、凍結物の外周にセメント含有被覆層を形成した。被覆層は約１〜５ｍｍ厚程度であった。
次に前記被覆層を設けた凍結物４個を、直径５cm、高さ１０ｃｍの金属製簡易型枠に入れた。続いて、セメント７２質量部及び水３６質量部を混合したセメントペーストを流し込み、硬化させてモルタルを製造した。得られたモルタル試料について、実施例１と同様にＣＥＣ試験を行った。結果を表１に示す。
水８質量部に、粒径３〜５ｍｍのゼオライト粒子５質量部を分散させ、凍結し、３ｃｍ核の凍結物を多数調整した。各凍結物表面に、セメント９質量部及び急結材(電気化学工業(株)製、商品名「デンカナトミック T-5」)１質量部の割合で混合し、凍結物の外周にセメント含有被覆層を形成した。被覆層は約１〜５ｍｍ厚程度であった。
次に前記被覆層を設けた凍結物４個を、直径５cm、高さ１０ｃｍの金属製簡易型枠に入れた。続いて、セメント７２質量部及び水３６質量部を混合したセメントペーストを流し込み、硬化させてモルタルを製造した。得られたモルタル試料について、実施例１と同様にＣＥＣ試験を行った。結果を表１に示す。
比較例１
粒径３〜５ｍｍのゼオライト粒子１００質量部について、実施例１と同様にＣＥＣ試験を行った。結果を表１に示す。
粒径３〜５ｍｍのゼオライト粒子１００質量部について、実施例１と同様にＣＥＣ試験を行った。結果を表１に示す。
比較例２
セメント４０質量部と、粒径３〜５ｍｍのゼオライト粒子１２０質量部と、水２０質量部とを混練して、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの金属製簡易型枠に入れ、硬化させてモルタルを製造した。得られたモルタル試料について、実施例１と同様にＣＥＣ試験を行った。結果を表１に示す。
セメント４０質量部と、粒径３〜５ｍｍのゼオライト粒子１２０質量部と、水２０質量部とを混練して、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの金属製簡易型枠に入れ、硬化させてモルタルを製造した。得られたモルタル試料について、実施例１と同様にＣＥＣ試験を行った。結果を表１に示す。
比較例３
セメント４０質量部と、粒径５ｍｍ以下の川砂１２０質量部と水２０質量部とを混練して、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの金属製簡易型枠に入れ、硬化させてモルタルを製造した。得られたモルタル試料について、実施例１と同様にＣＥＣ試験を行った。結果を表１に示す。
セメント４０質量部と、粒径５ｍｍ以下の川砂１２０質量部と水２０質量部とを混練して、直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの金属製簡易型枠に入れ、硬化させてモルタルを製造した。得られたモルタル試料について、実施例１と同様にＣＥＣ試験を行った。結果を表１に示す。
Claims (5)
- 吸着性多孔質材料に液体を付着、凍結し、吸着性多孔質材料の周囲に凍結層を設ける工程(A)、
前記凍結層外周に無機粉末含有被覆層を設け、吸着性材料(X)を調製する工程(B)、及び
前記吸着性材料(X)と、水硬性材料及び水を含むモルタル又はコンクリート組成物とを一体的に成形硬化させる工程(C)を含むことを特徴とする吸着機能を有するモルタル又はコンクリートの製造法。 - 前記吸着性多孔質材料が、ゼオライト及び／又は活性炭である請求項１記載の製造法。
- 前記無機粉末が、水硬性粉末を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の製造法。
- 前記無機粉末被覆層が、硬化促進剤及び／又は急結剤を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の製造法。
- 前記コンクリート組成物が、吸着性材料(X)以外の骨材を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の製造法。
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2005
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