JP5053883B2 - 混合細骨材の製造方法及びモルタル又はコンクリートの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、フライアッシュを含むモルタル又はコンクリートを製造した際に、同一材料を用いた従来方法に比して、強度向上を可能にし、且つフライアッシュ専用の貯蔵設備を必要としない、モルタル又はコンクリートの製造方法及び該方法に用いる、フライアッシュを含む、モルタル又はコンクリート用混合細骨材の製造方法に関する。
近年、川砂等の良質な細骨材の枯渇化に伴い、粒径、粒度分布等が悪い、砕砂、スラグ等の低品質の細骨材の使用量が増大している。このような低品質の細骨材を使用した場合、単位水量の増大、ワーカビリティーの低下、ポンプ圧送性の低下等の問題が生じる。
このような問題を解決するために、例えば、特許文献１に、コンクリートのワーカビリティーや強度等の硬化後における物性改善や、コンクリート組成物の流動性を改善するために、フライアッシュを細骨材の一部に置換してコンクリートを製造する方法が提案されている。
従来、モルタル又はコンクリートの製造プラントにおける混合において、フライアッシュ等の混和材の供給方法としては、(1)セメントと予め混合して混合セメントとして供給する方法、並びに上記特許文献１に示されるような(2)混和材として供給する方法が知られている。前者は、セメントの一部をフライアッシュに置換する場合に用いられる方法であり、後者は、細骨材の一部をフライアッシュに置換する方法である。このような場合、水、セメント、フライアッシュ、細骨材、粗骨材、混和剤等は、それぞれ所定量計量され、ミキサに投入して所定時間混合撹拌されているのが現状である。
上記プラントにおいてフライアッシュは、貯蔵及び計量のために専用の設備を必要とするため、その設置場所の確保や高コスト化が問題である。
このような問題を解決するために、例えば、特許文献１に、コンクリートのワーカビリティーや強度等の硬化後における物性改善や、コンクリート組成物の流動性を改善するために、フライアッシュを細骨材の一部に置換してコンクリートを製造する方法が提案されている。
従来、モルタル又はコンクリートの製造プラントにおける混合において、フライアッシュ等の混和材の供給方法としては、(1)セメントと予め混合して混合セメントとして供給する方法、並びに上記特許文献１に示されるような(2)混和材として供給する方法が知られている。前者は、セメントの一部をフライアッシュに置換する場合に用いられる方法であり、後者は、細骨材の一部をフライアッシュに置換する方法である。このような場合、水、セメント、フライアッシュ、細骨材、粗骨材、混和剤等は、それぞれ所定量計量され、ミキサに投入して所定時間混合撹拌されているのが現状である。
上記プラントにおいてフライアッシュは、貯蔵及び計量のために専用の設備を必要とするため、その設置場所の確保や高コスト化が問題である。
ところで、セメントを用いたモルタルやコンクリートは、ポゾラン反応を利用して硬化することが良く知られている。また、フライアッシュは、その構成成分中のCaO割合が低いので、自己水硬性を示さず、セメントの水和反応によって供給されるCa(OH)2等のカルシウムイオンを利用して硬化反応することが知られている。このため、フライアッシュと細骨材を予め混合しても反応が生じるとは考えられておらず、予め混合するメリットがあるとは考えられていない。
従って、従来、フライアッシュを用いたモルタル又はコンクリートの製造にあたって、フライアッシュを予め細骨材と混合しておくような余計な工程を追加して実施されることはなかった。
特開２００７−１５８９２号公報
従って、従来、フライアッシュを用いたモルタル又はコンクリートの製造にあたって、フライアッシュを予め細骨材と混合しておくような余計な工程を追加して実施されることはなかった。
本発明の課題は、フライアッシュを含むモルタル又はコンクリートを製造した際に、同一材料を用いた従来方法に比して、強度向上を可能にし、且つフライアッシュ専用の貯蔵設備を必要としないモルタル又はコンクリートの製造方法を提供することにある。
本発明の別の課題は、上記本発明のモルタル又はコンクリートの製造方法等に利用可能なモルタル又はコンクリート用混合細骨材を提供することにある。
本発明の別の課題は、上記本発明のモルタル又はコンクリートの製造方法等に利用可能なモルタル又はコンクリート用混合細骨材を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、モルタル又はコンクリートの製造において、従来実施されていない、フライアッシュ及び細骨材を、セメント及び水を含む材料と混合する以前に予め混合する工程を実施することで、上記課題解決に利用できる混合細骨材が得られることを見出し、本発明を完成した。
このような混合細骨材は、フライアッシュと細骨材とが単に混合された状態では無く、従来、考えられていないセメントの不存在下においても、フライアッシュに含まれるナトリウム等のアルカリ成分が、細骨材の表面水に接することでイオン化し、フライアッシュ自体が反応等していること、このような混合細骨材を、セメント及び水と共に混合してポゾラン反応が進むと、細骨材との界面の付着性状が改善され、更にはポゾラン反応自体も多少促進されること、によって、上記課題が解決できるものと考えられる。
このような混合細骨材は、フライアッシュと細骨材とが単に混合された状態では無く、従来、考えられていないセメントの不存在下においても、フライアッシュに含まれるナトリウム等のアルカリ成分が、細骨材の表面水に接することでイオン化し、フライアッシュ自体が反応等していること、このような混合細骨材を、セメント及び水と共に混合してポゾラン反応が進むと、細骨材との界面の付着性状が改善され、更にはポゾラン反応自体も多少促進されること、によって、上記課題が解決できるものと考えられる。
本発明によれば、混合撹拌直前の細骨材の表面水率を１〜７％に制御した細骨材８０〜９５質量％及びフライアッシュ５〜２０質量％を混合撹拌する工程(A)を含むことを特徴とするモルタル又はコンクリート用混合細骨材の製造方法が提供される。
また本発明によれば、上記工程(A)と、得られた混合細骨材、水、セメントを含むモルタル又はコンクリート材料を混合する工程(B)と、を含むことを特徴とするモルタル又はコンクリートの製造方法が提供される。
また本発明によれば、上記工程(A)と、得られた混合細骨材、水、セメントを含むモルタル又はコンクリート材料を混合する工程(B)と、を含むことを特徴とするモルタル又はコンクリートの製造方法が提供される。
本発明のモルタル又はコンクリートの製造方法では、セメント及び水と混合する以前に、予めフライアッシュと細骨材とを混合撹拌する上記工程(A)を実施するので、フライアッシュを含む同一材料を用いてモルタル又はコンクリートを製造した際に、フライアッシュ及び細骨材をセメント及び水と同時に混合する従来方法に比して、強度向上を可能にすることができる。また、細骨材として、予めフライアッシュと細骨材を混合撹拌した混合細骨材を用いるので、フライアッシュ専用の貯蔵設備を必要としないという効果を奏する。更に本発明の製造方法により得られる混合細骨材を用いることによって、同一空気量を得るためのＡＥ剤添加量を通常使用する量よりも２０質量％程度低減できるという効果を奏する。
また、本発明の混合細骨材の製造方法は、上記工程を実施することで、本発明のモルタル又はコンクリートの製造方法に利用可能な混合細骨材を効率よく製造することができる。
また、本発明の混合細骨材の製造方法は、上記工程を実施することで、本発明のモルタル又はコンクリートの製造方法に利用可能な混合細骨材を効率よく製造することができる。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明のモルタル又はコンクリートの製造方法、並びに本発明の混合細骨材の製造方法は、特定割合の細骨材及びフライアッシュを混合撹拌する工程(A)を含む。
前記細骨材としては、川砂、砕砂、スラグ等のコンクリートに通常使用される細骨材を用いることができる。細骨材は、通常、１０ｍｍふるいを全部通り、５ｍｍふるいを質量で８５％以上通る骨材をいう。
本発明のモルタル又はコンクリートの製造方法、並びに本発明の混合細骨材の製造方法は、特定割合の細骨材及びフライアッシュを混合撹拌する工程(A)を含む。
前記細骨材としては、川砂、砕砂、スラグ等のコンクリートに通常使用される細骨材を用いることができる。細骨材は、通常、１０ｍｍふるいを全部通り、５ｍｍふるいを質量で８５％以上通る骨材をいう。
工程(A)において、フライアッシュと混合撹拌する細骨材は、所望の効果を効率的に得るために、該混合撹拌直前の細骨材の表面水率を、通常、１〜７％、特に３〜５％に制御することが好ましい。該表面水が１％未満では、運搬、保管中のフライアッシュの分離、飛散の恐れがあり、７％を超えると、運搬保管中に水が分離し、浮き、染み出しが生じる。
ここで、表面水率とは、骨材粒の表面についている水、骨材に含まれる水から骨材粒の内部の水を差し引いたものの表面乾燥飽水状態の骨材質量に対する百分率を意味する。この表面水率は、JIS A 1125 骨材の含水率試験方法及び含水率に基づく表面水率の試験方法に基づいて測定することができる。
混合細骨材の表面水率は、例えば、混合前の細骨材の表面水率を測定し、目標とする表面水率となるように加水することで制御することができる。
ここで、表面水率とは、骨材粒の表面についている水、骨材に含まれる水から骨材粒の内部の水を差し引いたものの表面乾燥飽水状態の骨材質量に対する百分率を意味する。この表面水率は、JIS A 1125 骨材の含水率試験方法及び含水率に基づく表面水率の試験方法に基づいて測定することができる。
混合細骨材の表面水率は、例えば、混合前の細骨材の表面水率を測定し、目標とする表面水率となるように加水することで制御することができる。
前記フライアッシュは、通常、火力発電所等において集塵装置で採取されたものを使用することができる。特に、安定した効果を得るために、JIS A 6201に規定される物性を充足するフライアッシュの使用が好ましい。
工程(A)において、細骨材とフライアッシュとの混合割合は、これらの合計量に対して、細骨材が８０〜９５質量％、好ましくは８０〜９０質量％、フライアッシュが５〜２０質量％、好ましくは１０〜２０質量％である。
細骨材の混合割合が上記範囲を超える場合には、所望の効果が得られない恐れがある。
細骨材の混合割合が上記範囲を超える場合には、所望の効果が得られない恐れがある。
工程(Ａ)において、混合撹拌は、通常用いられるミキサ等の混合機を用いて行うことができる。混合条件は、各成分が十分に混合される条件を混合機の種類、各成分の配合割合等を勘案して適宜選択することができる。例えば、混合時間は、通常３０秒〜２分間程度である。
上記工程(A)により得られた混合細骨材は、モルタル又はコンクリートの細骨材として用いることができる。該混合細骨材は、フライアッシュを含んでいるので、モルタル又はコンクリートを製造するにあたり、フライアッシュを混合する場合に通常必要とする該フライアッシュを貯蔵及び計量する専用の設備を必要としない。
本発明のモルタル又はコンクリートの製造方法は、工程(A)で得られた混合細骨材、水、セメントを含むモルタル又はコンクリート材料を混合する工程(B)を含む。
工程(B)に用いるセメントは、特に限定されず、通常のモルタル又はコンクリートに使用されるものであればよい。例えば、ポルトランドセメント、混合セメント、アルミナセメントが挙げられる。
コンクリートの製造においては、通常のコンクリートに使用される粗骨材を用いることができる。粗骨材は、通常５ｍｍふるいに質量で８５％以上とどまる骨材を言い、所望する強度等を考慮して、最大寸法２０ｍｍ又は４０ｍｍの粗骨材を用いることができる。
工程(B)に用いるセメントは、特に限定されず、通常のモルタル又はコンクリートに使用されるものであればよい。例えば、ポルトランドセメント、混合セメント、アルミナセメントが挙げられる。
コンクリートの製造においては、通常のコンクリートに使用される粗骨材を用いることができる。粗骨材は、通常５ｍｍふるいに質量で８５％以上とどまる骨材を言い、所望する強度等を考慮して、最大寸法２０ｍｍ又は４０ｍｍの粗骨材を用いることができる。
本発明のモルタル又はコンクリートの製造方法において、モルタル又はコンクリート材料として、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤等の混和剤を加えることができる。また、モルタル又はコンクリート材料として、通常これらに使用される各種添加剤を用いることもできる。
工程(B)において混合は、通常のミキサ等の混合機を用いて行うことができる。
工程(B)におけるモルタル又はコンクリート材料の各配合割合は、所望のモルタル又はコンクリートに応じて適宜決定することができる。
工程(B)において混合は、通常のミキサ等の混合機を用いて行うことができる。
工程(B)におけるモルタル又はコンクリート材料の各配合割合は、所望のモルタル又はコンクリートに応じて適宜決定することができる。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１〜６及び比較例１〜３
(S1)、(S2)又は(S3)の３種の細骨材(S)(表面水率はいずれも３〜５％)と、フライアッシュ(F)としてJIS II又はJIS IVのものとを、容量５０リットルのパン型強制練りミキサーを用いて十分に混合撹拌した。
得られた混合細骨材(細骨材(S)及びフライアッシュ(F)の混合砂)、水(W)、セメント(C)、粗骨材(G)及びＡＥ減水剤からなるコンクリート材料を混合し、コンクリート組成物を調製した。組成、細骨材(S)及びフライアッシュ(F)の種類、並びに骨材全量に対する細骨材とフライアッシュの合計量の割合(s／a)を表１に示す。
また、得られたコンクリート組成物のスランプ値及び空気量を測定した。更に、コンクリート組成物を所定の型枠において成型固化し、材令７日、２８日及び９１日における圧縮強度を測定した。結果を表２に示す。
また、比較として、表１に示す上記と同様な材料を用い、予め細骨材とフライアッシュとを混合せずに、他のコンクリート材料と同時に混合した(従来法とする)以外は上記と同様にコンクリート組成物及びコンクリート成型物を製造し、各測定を行った。結果を表２に示す。
表２の結果より、材令２８日及び９１日における圧縮強度は、全く同様の材料を用いているにもかかわらず、同一組成内の従来法による比較例よりも、混合細骨材を用いた実施例の方が２〜３％程度高いことがわかる。また、実施例５で調製した混合細骨材をＳＥＭ観察したところ、フライアッシュが細骨材に付着(結合)している様子が伺えた。これは、フライアッシュに含まれるNa等のアルカリが細骨材表面の水と反応して生じているものと思われる。
実施例１〜６及び比較例１〜３
(S1)、(S2)又は(S3)の３種の細骨材(S)(表面水率はいずれも３〜５％)と、フライアッシュ(F)としてJIS II又はJIS IVのものとを、容量５０リットルのパン型強制練りミキサーを用いて十分に混合撹拌した。
得られた混合細骨材(細骨材(S)及びフライアッシュ(F)の混合砂)、水(W)、セメント(C)、粗骨材(G)及びＡＥ減水剤からなるコンクリート材料を混合し、コンクリート組成物を調製した。組成、細骨材(S)及びフライアッシュ(F)の種類、並びに骨材全量に対する細骨材とフライアッシュの合計量の割合(s／a)を表１に示す。
また、得られたコンクリート組成物のスランプ値及び空気量を測定した。更に、コンクリート組成物を所定の型枠において成型固化し、材令７日、２８日及び９１日における圧縮強度を測定した。結果を表２に示す。
また、比較として、表１に示す上記と同様な材料を用い、予め細骨材とフライアッシュとを混合せずに、他のコンクリート材料と同時に混合した(従来法とする)以外は上記と同様にコンクリート組成物及びコンクリート成型物を製造し、各測定を行った。結果を表２に示す。
表２の結果より、材令２８日及び９１日における圧縮強度は、全く同様の材料を用いているにもかかわらず、同一組成内の従来法による比較例よりも、混合細骨材を用いた実施例の方が２〜３％程度高いことがわかる。また、実施例５で調製した混合細骨材をＳＥＭ観察したところ、フライアッシュが細骨材に付着(結合)している様子が伺えた。これは、フライアッシュに含まれるNa等のアルカリが細骨材表面の水と反応して生じているものと思われる。
実施例７〜９及び比較例４
(S3)の細骨材(S)(表面水率を１、３及び５％に調整)と、フライアッシュ(F)としてJIS II種のものとを、容量５０リットルのパン型強制練りミキサを用いて十分に撹拌した。得られた混合物を、水(W)、セメント(C)及び粗骨材(G)からなるコンクリート材料を混合し、コンクリート組成物を調製した。組成、混合細骨材の表面水率、並びに骨材全量に対する細骨材とフライアッシュとの合計量の割合を表３に示す。得られたコンクリートの空気量を測定し、ＡＥ剤添加量を調整しながら、所要の空気量４．５％程度が得られるＡＥ剤添加量を求めた。結果を表４に示す。
表４の結果より、所要の空気量を得るためのＡＥ剤添加量は、同一組成の従来法である比較例４よりも予め細骨材とフライアッシュを混合した混合細骨材を用いた実施例７〜９の方が２０％程度低減されることが分かった。
(S3)の細骨材(S)(表面水率を１、３及び５％に調整)と、フライアッシュ(F)としてJIS II種のものとを、容量５０リットルのパン型強制練りミキサを用いて十分に撹拌した。得られた混合物を、水(W)、セメント(C)及び粗骨材(G)からなるコンクリート材料を混合し、コンクリート組成物を調製した。組成、混合細骨材の表面水率、並びに骨材全量に対する細骨材とフライアッシュとの合計量の割合を表３に示す。得られたコンクリートの空気量を測定し、ＡＥ剤添加量を調整しながら、所要の空気量４．５％程度が得られるＡＥ剤添加量を求めた。結果を表４に示す。
表４の結果より、所要の空気量を得るためのＡＥ剤添加量は、同一組成の従来法である比較例４よりも予め細骨材とフライアッシュを混合した混合細骨材を用いた実施例７〜９の方が２０％程度低減されることが分かった。
Claims (3)
- 混合撹拌直前の細骨材の表面水率を１〜７％に制御した細骨材８０〜９５質量％及びフライアッシュ５〜２０質量％を混合撹拌する工程(A)を含むことを特徴とするモルタル又はコンクリート用混合細骨材の製造方法。
- フライアッシュが、JIS A 6201に規定される物性を充足する請求項１記載の製造方法。
- 混合撹拌直前の細骨材の表面水率を１〜７％に制御した細骨材８０〜９５質量％及びフライアッシュ５〜２０質量％を混合撹拌する工程(A)と、得られた混合細骨材、水、セメントを含むモルタル又はコンクリート材料を混合する工程(B)と、を含むことを特徴とするモルタル又はコンクリートの製造方法。
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