JP5663683B1 - 一括練り混ぜ方法と一括練り混ぜ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
練り混ぜ後に発生したブリーディング水はコンクリートやモルタルの骨材の間を水道(みずみち)を作りながら上昇する。この一部が頂部表面に行き着く前に骨材下面で拘束されて留まり、硬化後に骨材下面界面の欠陥(マイクロクラック等)の原因となり圧縮強度を低下させている。そのため、セメントペーストのブリーディング率が小さいほどコンクリートやモルタルの強度を向上させることができる。
本発明による一括練り混ぜ方法によれば、予め骨材に配合水を加えて第一練り混ぜすることで、骨材の表面全体を水で均等に且つ万遍なく分布させて濡らすことができ、その後にセメント等の水硬性物質粉体を供給して第二練り混ぜすると、骨材表面の均一な水とセメント粉体の塊とが混ざることで、水セメント比がキャピラリー状態より小さいフェニキュラー状態の部分が多く発生でき、更にこれらを練り混ぜすることでセメント混練物がセメントのない骨材表面と接触して水セメント比を次第に大きくしながらセメント粉体が広がってゆき、水セメント比が均一化していく(図1参照)。そして、この過程でセメント混練物がフェニキュラー状態からキャピラリー状態になる練り混ぜが行われる部分が増加することで、ブリーディング率を改善することができる。
セメントと水のペーストにおいて、配合水の一部(初期水)を供給して練り混ぜた混練物に残りの配合水を加えて練り混ぜた練り混ぜ方法における、ブリーディング率と一部の配合水(初期水)との関係を図2に示す。図2に示すグラフにおいて、一部の配合水(初期水)とセメントとの比W1/Cが約25%付近でブリーディング率が極小値をとる。この約25%の水セメント比(W1/C)で練られた混練物をキャピラリー状態という。
このことから、一度、キャピラリー状態の練り混ぜを経たスラリー状のペーストはブリーディング率が極小値をとることが分かる。
図3には配合水の一部を加えて練り混ぜを行い、さらに何度かに分けて水を追加して練り混ぜた混練物の累積した配合水セメント比(Wn/C)と水とセメントの比がW/C=50%となるよう最後に水を加え練り混ぜたペーストのブリーディング率を示している。
例えば、図3の凡例で示すように、初めに加えた一部の配合水(初期水)とセメントの比W/Cを10%、30%、35%の3種に設定した場合について説明する。この場合、図3において、W/C=10%の場合では、最初に配合水の一部(Wnとする)をセメントに対して水セメント比がWn/C =10%となるよう加えて一次練り混ぜを行った。そして、このWn/C =10%の混練り物の一部を取り出して、これに残りの水(W−Wn)を何度かに分けてまたは連続して加えて二次練り混ぜを行い、得られたW/C=50%のセメントペーストのブリーディング率は7.1%であった。
このような手順で混練り物に順次配合水を追加して練り混ぜ、その都度、混練り物の一部を取り出して残りの配合水を加えて練り混ぜを行い、最終的に得られた各W/C=50%のセメントペーストのブリーディング率を求めてそれぞれを図3に示すグラフにプロットした。なお、図の横軸は5%ずつ加水した累積の一次水量(Wn)とセメント(C)の比(Wn/C)であり、縦軸は配合水を全て加えて得られたセメントペーストのブリーディング率である。
最初に加えた配合水の量がWn/C=25%の場合(キャピラリー状態)より小さいと、徐々に配合水を加えて練り混ぜることによりブリーディング率は低減し、Wn/C=25%のキャピラリー状態を過ぎて増大してもブリーディング率は極小値より増加しないで極小値を維持する。
一方、最初の水の量がWn/C=30%や35%のようにW/C=25%(キャピラリー状態)より大きいと、ブリーディング率はW/C=25%の極小値より大きくなるという現象を呈する。
即ち、W/C=25%(キャピラリー状態)かこれより少ない配合水を加えたフェニキュラー状態から、これらの骨材と配合水を練り混ぜながら徐々に残りの配合水を加えると、W/C=25%(キャピラリー状態)より累積の配合水の量が多くなっても(この状態をスラリー状態という)ブリーディング率はキャピラリー状態より増加しない。
一方、配合水を骨材の表面に均等に分布させて、その骨材の一部にセメントを団塊状で遭遇させると、水セメント比W/Cが25%より小さいフェニキュラー状態の部分が多くできる。さらに練り混ぜて残りの配合水を加えることにより、配合水が均一に分散する過程でブリーディング率の小さいモルタルやコンクリートを製造できる。
本発明によれば、第一供給手段によってミキサー内に骨材と配合水を加えて第一練り混ぜすることで、骨材の表面全体に水を均等に分布させることができ、その後にセメントを含む水硬性物質粉体を第二供給手段によってミキサーに加えて、第二練り混ぜすることで、骨材表面の均一な水とセメント粉体の塊とが混ざり水セメント比がキャピラリー状態より小さいフェニキュラー状態の部分が多く発生し、更にセメント混練物がセメントのない水に濡れた骨材表面と接触して水セメント比を次第に大きくしながらセメント粉体が広がってゆき、水セメント比が均一化していくためにブリーディング率を改善することができる。
ブリーディング率の小さいモルタルやコンクリートは、振動時の流動性に優れると共に分離しにくい等の優れた特性を呈するため強度が高いことが知られている。そのため、ブリーディング率はモルタル及びコンクリートの品質の指標として重要な要素になっている。特に一般的な一括練り混ぜ方法において、骨材とセメントと配合水の全量Wを一度に投与して練り混ぜして得られるモルタルやコンクリートは、分割練り混ぜ工法と比較して、製造が簡単でしかも短時間で製造できるが、ブリーディング率は比較的大きく強度が比較的小さいことが知られている。
即ち、本発明による練り混ぜ方法では、図1のフローチャートに示すように、まず最初に投入時間が長くかかる骨材を投入し、骨材に配合水の全量を投入して第一練り混ぜを行う。これによって骨材の表面全体に満遍なく均一に水が付着する。
なお、このような練り混ぜ方法を骨材・水先練り法というものとする。
本実施形態における水硬性物質粉体は、セメント単独からなるもの、或いはセメントに加えて、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフューム、石灰石微粉末のうちの少なくとも1または複数の種類を添加して混合させた混合粉体からなるもののいずれかを用いるものとする。そのため、混和剤粉末サイロにはセメントに代えて混合材料からなる水硬性物質粉体が貯留されていてもよく、本明細書ではセメントのみの場合を含めて水硬性物質粉体という。
また、フェニキュラー状態とは、キャピラリー状態より粉体粒子間に含まれる水分が少なく気泡等が残留可能であり、粒子間の結合力がキャピラリー状態より小さい状態をいう。
図4は本発明の実施形態による練り混ぜ装置1を示すものである。
図4に示す練り混ぜ装置1は、コンクリートまたはモルタルを本発明による練り混ぜ方法によって製造するためのバッチャープラントであり、例えばタンクローリー車から供給される水硬性物質粉体としてのセメントを貯留するセメントサイロ2と、同じく水硬性物質粉体に含まれる混和剤粉末を貯留する混和剤粉末サイロ3とを備えている。セメントサイロ2のホッパと混和剤粉末サイロ3のホッパから供給されるセメントと混和剤粉末をスクリュウフィーダ4を介して水硬性物質粉体計量ホッパ5に供給することになる。
これら水硬性物質粉体計量ホッパ5、細骨材計量ホッパ9、粗骨材計量ホッパ11、水計量ホッパ14では、計量された各材料を制御手段18によって選択的にミキサー20に供給してミキシングを行うようになっている。ミキサー20は例えば二軸強制練りミキサーを備えている。
また、骨材供給手段22と配合水供給手段30によって骨材と配合水Wをミキサー20に供給した状態で、ミキサー20を第一練り混ぜするミキサー作動手段31を備えている。ミキサー作動手段31では、水硬性物質粉体供給手段23から水硬性物質粉体Cをミキサー20に供給した状態で、ミキサー20を第二練り混ぜすることでモルタルまたはコンクリートを製造するようにしている。
本実施形態による練り混ぜ装置1によって例えばコンクリートを製造する場合、骨材の供給に時間がかかるため、所要量の砂と砂利の供給量を決定して細骨材供給手段26と粗骨材供給手段27からの指示信号によって、細骨材計量ホッパ9と粗骨材計量ホッパ11で所要量の砂と砂利を計量してミキサー20に投入する(ステップ101)。
第一練り混ぜによって、セメント等の水硬性物質粉体の投入前に、配合水Wを細骨材や粗骨材の表面全体にそれぞれ均一に付着させることができる。
骨材に水を加えて練り混ぜた上で水硬性物質粉体を投入すると、骨材表面に均等に水が付着しているため、キャピラリー状態の練り混ぜ部分を多くすることができる。
まず、セメントを含む水硬性物質粉体の量Cと配合水Wの比である水セメント比W/Cを55%と65%の2種類製造するものとした。
従来例として、骨材にセメントを含む水硬性物質粉体Cと全配合水Wとを同時にミキサー20に投入して、これらを一括して練り混ぜした。この場合、図6に示すように、コンクリートのブリーディング率は、水セメント比W/Cが55%の場合には2.8%、65%の場合には3.4%であった。
なお、上述の実施形態や実施例では、コンクリートの製造方法について説明したが、粗骨材を含まないモルタルの場合でも同様にブリーディング率の低いモルタルを製造することができる。
また、ブリーディング率を極小に維持してモルタルまたはコンクリートの振動時における流動性が高く且つ分離せず、セメントのダマを減少させて、もったり感のある高強度のモルタルまたはコンクリートが得られる。
例えば、予め計量した配合水Wを水タンク13に投入しておいて、配合水供給手段30によってミキサー20に全量を投入するようにしてもよい。
また、本発明による練り混ぜ装置1において、第一供給手段は骨材供給手段22と水供給手段24とを含み、第二供給手段は水硬性物質粉体供給手段23を含むものとする。
また、本発明による練り混ぜ方法と装置1において、第一練り混ぜと第二練り混ぜは連続して行ってもよく、その練り混ぜ工程の途中で水硬性物質粉体を供給してもよい。或いは、第一練り混ぜと第二練り混ぜとの間で練り混ぜ処理を中断させてもよく、その間で水硬性物質粉体をミキサー20に投入するようにしてもよい。
2 セメントサイロ
3 混和材粉末サイロ
5 水硬性物質粉体計量ホッパ
9 細骨材計量ホッパ
11 粗骨材計量ホッパ
14 水計量ホッパ
18 制御手段
20 ミキサー
22 骨材供給手段
23 水硬性物質粉体供給手段
24 水供給手段
29 水量設定手段
30 配合水供給手段
31 ミキサー作動手段
Claims (2)
- 骨材(木片を除く)とセメント等の水硬性物質粉体(急硬性セメントを除く)と配合水とをそれぞれ加えて練り混ぜてモルタルまたはコンクリートを固定式のミキサーを用いて製造する一括練り混ぜ方法において、
前記骨材に配合水を加えて練り混ぜする第一練り混ぜ工程と、
その後、前記水硬性物質粉体を加えて練り混ぜする第二練り混ぜ工程と
を備え、前記第二練り混ぜによって骨材表面の均一な水と前記水硬性物質粉体とが次第に練り混ぜられ、水セメント比がフェニキュラー状態から増大してブリーディング率が極小値となるキャピラリー状態に移行し、その後、更に水セメント比を大きくすることでブリーディング率を低減させるようにしたことを特徴とする一括練り混ぜ方法。 - 骨材(木片を除く)とセメント等の水硬性物質粉体(急硬性セメントを除く)と配合水とをそれぞれミキサーに加えて練り混ぜてモルタルまたはコンクリートを固定式のミキサーを用いて製造する一括練り混ぜ装置において、
前記骨材と配合水をミキサーに加える第一供給手段と、
前記水硬性物質粉体をミキサーに加える第二供給手段と
を備え、前記第一供給手段で骨材と配合水をミキサーに加えて練り混ぜた後、前記第二供給手段で骨材表面の均一な水と前記水硬性物質粉体とを次第に練り混ぜ、水セメント比がフェニキュラー状態から増大してブリーディング率が極小値となるキャピラリー状態に移行し、その後、更に水セメント比を大きくすることでブリーディング率を低減させるようにしたことを特徴とする一括練り混ぜ装置。
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