JP6497085B2

JP6497085B2 - 高強度フレッシュコンクリートの製造方法

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Publication number: JP6497085B2
Application number: JP2015012069A
Authority: JP
Inventors: 康成榎; 伊藤　智章; 智章伊藤; 智也浅野
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2019-04-10
Anticipated expiration: 2035-01-26
Also published as: JP2016137575A

Description

本発明は，スラッジ水を有効活用した高強度フレッシュコンクリートの製造方法に関する。

近年、持続的社会構築の観点から環境保全への意識が高まり、コンクリート分野においても再生材の利用が徐々に増えつつある。再生材の中で、生コン工場での戻りコンや洗浄水から得られるスラッジ水がコンクリートの練混ぜ水の一部として使用されている。しかしながら、ＪＡＳＳ５やＪＩＳ A ５３０８では高強度コンクリートへのスラッジ水の使用が認められていない。
一方、都市部においては、高強度コンクリートの出荷比率が高く、また産廃処理もますます困難な状況が予想され、スラッジ水が使用できれば、再生材の有効利用拡大に繋がるが、高強度コンクリートに練混ぜ水の一部としてスラッジ水を使用すると、上水道水を使用した高強度コンクリートと比較して、時間の経過とともにコンクリートの粘性が増大し、締固めや仕上げ作業が困難となり、作業性が低下する。また、長距離配管等、ポンプ圧送時の管内圧力損失が大きくなり、閉塞等の問題が生じる。

以上の問題を解決するために、例えば特許文献１では、生コン搬送用ドラムを遅延剤含有水で洗浄後、ドラム内の上澄水のみを排出しコンクリートに練混ぜ水として使用する方法が開示されている。

また、特許文献２では、スラッジ水にポリカルボン酸系のセメント減水剤を添加し再利用する方法が開示されている。

特開２００８−１６８５４８号公報特開２０１０−２１４９０９号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、ドラム内の上澄水を分離する工程が発生するため、作業が繁雑になる。

また、特許文献２の方法では、スラッジ添加剤の添加量の調整が難しく、過剰添加するとコンクリートの凝結を遅延するおそれがある。

そこで、本発明は、添加量が多少過剰であってもコンクリートの凝結遅延が発生せず、強度や流動性が十分得られ、かつ、工程も簡便な高強度フレッシュコンクリートの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは，上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、トラックアジテータドラム用にコンクリートが付着するのを防止するのを目的で使用される付着モルタル安定剤を、練混ぜ水の一部として使用するスラッジ水に添加することで、上記目的を達成出来ることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、固形分濃度１０〜３０％のスラッジ水と、JIS A 5308「レディーミクストコンクリート」附属書D「トラックアジテータのドラム内に付着したモルタルの使用方法」の規定に適合する付着モルタル安定剤とを混合し練混ぜ水を調製する工程と、前記練混ぜ水と、セメント、細骨材、粗骨材及び高性能ＡＥ減水剤とを混合し、高強度フレッシュコンクリートを調製する工程とを含む、高強度フレッシュコンクリートの製造方法に関する。

上記製造方法によれば、コンクリートの凝結遅延が発生せず、強度や流動性が十分確保出来るコンクリートの製造方法を提供することが可能である。

また、前記付着モルタル安定剤は、オキシカルボン酸を含む高分子である、高強度フレッシュコンクリートの製造方法に関する。

また、前記高強度フレッシュコンクリートの水セメント比が０．２５〜０．４５である、高強度フレッシュコンクリートの製造方法に関する。

また、前記高強度フレッシュコンクリート１ｍ^３中、スラッジ水を１０〜２００ｋｇ、セメントを３５０〜６５０ｋｇ、細骨材を６００〜９５０ｋｇ及び粗骨材を６００〜９５０ｋｇ含み、高性能ＡＥ減水剤をセメントに対して質量比で０．５〜１．５質量％含む、高強度フレッシュコンクリートの製造方法に関する。

本発明によれば，コンクリートの所要のスランプフローを得るための高性能AE減水剤量を低減でき、スランプフローの保持性を確保出来る。また、凝結遅延が発生せず、強度が十分確保出来る。

フレッシュコンクリートのスランプフロー保持率を示す図である。フレッシュコンクリート練り上がり直後のＶ漏斗流下時間を示す図である。フレッシュコンクリート練り上がりから60分経過後のＶ漏斗流下時間を示す図である。フレッシュコンクリートの凝結時間を示す図である。コンクリートの圧縮強度を示す図である。

以下，本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

本実施形態に係る高強度フレッシュコンクリートの製造方法は、固形分濃度１０〜３０％のスラッジ水と、JIS A 5308「レディーミクストコンクリート」附属書D「トラックアジテータのドラム内に付着したモルタルの使用方法」の規定に適合する付着モルタル安定剤とを混合し練混ぜ水を調製する工程と、前記練混ぜ水と、セメント、細骨材、粗骨材及び高性能ＡＥ減水剤とを混合し、高強度フレッシュコンクリートを調製する工程とを備える。

スラッジ水の固形分濃度は、１５〜２５％であることが好ましく、１８〜２３％であることがより好ましい。この範囲であれば、コンクリートの凝結遅延が発生せず、強度や流動性が十分確保出来る。

前記付着モルタル安定剤は、オキシカルボン酸を含む高分子である。凝結遅延性を示す薬剤としては、本発明に係るオキシカルボン酸を含む高分子以外にも、特開２００８−１６８５４１号公報に記載のグルコン酸ソーダがあるが、強度低下、添加量の調整の難しさの観点から好ましくない。

前記高強度フレッシュコンクリートの水セメント比は、０．２５〜０．４５であることが好ましく、０．２８〜０．４０であることがより好ましい。この範囲であれば、コンクリートの凝結遅延が発生せず、強度や流動性が十分確保出来る。

前記高強度フレッシュコンクリート１ｍ^３中、スラッジ水を１０〜２００ｋｇ含むことが好ましく、５０〜１９０ｋｇ含むことがより好ましく、１５０〜１８０ｋｇ含むことがさらに好ましい。この範囲であれば、コンクリートの凝結遅延が発生せず、強度や流動性が十分確保出来る。

また、セメントを３５０〜６５０ｋｇ含むことが好ましく、４００〜６００ｋｇ含むことがより好ましく、５００〜５５０ｋｇ含むことがさらに好ましい。この範囲であれば、コンクリートの凝結遅延が発生せず、強度や流動性が十分確保出来る。

また、細骨材を６００〜９５０ｋｇ含むことが好ましく、７００〜９００ｋｇ含むことがより好ましく、８００〜８５０ｋｇ含むことがさらに好ましい。この範囲であれば、コンクリートの凝結遅延が発生せず、強度や流動性が十分確保出来る。

粗骨材を６００〜９５０ｋｇ含むことが好ましく、７００〜９００ｋｇ含むことがより好ましく、８００〜９００ｋｇ含むことがさらに好ましい。この範囲であれば、コンクリートの凝結遅延が発生せず、強度や流動性が十分確保出来る。

高性能ＡＥ減水剤をセメントに対して質量比で０．５〜１．５質量％含むことが好ましく、０．８〜１．４質量％含むことがより好ましく、１．０〜１．３質量％含むことがさらに好ましい。この範囲であれば、コンクリートの凝結遅延が発生せず、強度や流動性が十分確保出来る。

本発明について実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。

［１］使用材料
（１）セメント
普通ポルトランドセメント（宇部興産社製、密度３．１６／ｃｍ^３）
（２）骨材
（２．１）細骨材
山砂（表乾密度：２．６２／ｃｍ^３）
（２．２）粗骨材
石灰石骨材（表乾密度：２．６９／ｃｍ^３）
（３）化学混和剤
高性能ＡＥ減水剤（シーカメント１１００ＮＴ：日本シーカ株式会社製）
（４）練混ぜ水
（４．１）上水道水
（４．２）スラッジ水
スラッジ水は安定した品質を保つために模擬スラッジ水を調製し実験に供した。まず、質量比で、普通ポルトランドセメント：石灰石微粉末（１００メッシュアンダー品）：山砂（０．６ｍｍ未満）＝９：０．５：０．５となるようにしてこれらの材料をプラスチック製の円形容器に投入し、次に固形分濃度２０質量％となるように水を加え攪拌機により攪拌状態で一夜間保管し、模擬スラッジ水とした。
（５）添加剤
（５．１）付着モルタル安定剤（以下安定剤と略記する）
デルボクリーン１１０（オキシカルボン酸系、ＢＡＳＦジャパン株式会社製）
＊「デルボクリーン１１０」はＪＩＳＡ５３０８「レディーミクストコンクリート」付属書Ｄ「トラックアジテータのドラム内に付着したモルタルの使用方法」の規定に適合する安定剤である。
（５．２）回収水改質剤（以下改質剤と略記する）
リカバー（オキシカルボン酸系、グレースケミカルズ株式会社製）
＊「リカバー」はＪＩＳＡ６２０４（コンクリート用化学混和剤）の「減水剤遅延形Ｉ種」に性能に適合する改質剤である。

安定剤または改質剤は上述した模擬スラッジ水作製後、２時間後に添加した。安定剤の添加量は、固形分濃度２０％の模擬スラッジ水、２０リットルに対して０．１、０．３、０．５質量％とし、それぞれ２０、６０、１００ｃｃ添加した。

改質剤の添加量は、固形分濃度２０％の模擬スラッジ水、２０リットルに対して０．2％質量とし、４０ｃｃ添加した。

［フレッシュコンクリートの調製］
上記のセメント及び細骨材を水平二軸形強制ミキサ内に投入して１５秒間攪拌混合した後、スラッジ水または上記の安定剤または減水剤を添加したスラッジ水、混和剤と上水道水を混合した練混ぜ水を当該ミキサ内に投入して１２０秒間攪拌し、上記の粗骨材をさらに投入して１２０秒攪拌を行い５分間静置した後に３０秒間攪拌することによって、フレッシュコンクリートを製造した。

フレッシュコンクリートの配合は、高性能ＡＥ減水剤を用いた高強度コンクリート（Ｗ／Ｃ：３０％、目標スランプフロー６５ｃｍ）とした。実験では上水道水、スラッジ水及び安定剤または改質剤の添加量を変えたスラッジ水を比較した。スラッジ固形分（密度２．１ｇ／ｃｍ^３と仮定）は細骨材に置換し、所要のスランプフローを得るための調整は、高性能ＡＥ減水剤量により行った。フレッシュコンクリートの測定は、練混ぜ直後のスランプフロー値と、３０分後及び６０分後のスランプフロー値を測定した。また、施工性の評価を定量的に行うためにＶ漏斗とストップウォッチを用いて、コンクリートの全量がＶ漏斗から排出されるまでに要した時間を測定した。

圧縮強度試験は、標準水中養生とし、材齢は７、28日とした。

表１に実験水準及び実験結果を示す。なお、表１中の「スラッジ固形分率」とは、上述した模擬スラリー中の固形分とセメント（Ｃ）との質量比（模擬スラリー中の固形分の質量÷セメントの質量）である。ここで固形分率３％の割合になるように、模擬スラッジ水の使用量を調整した。

スランプフローの測定は、ＪＩＳＡ１１５０「コンクリートのスランプフロー試験方法」に準じて行った。空気量の測定は、ＪＩＳＡ１１２８「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法（空気圧力方法）」に準じて行った。凝結試験は、ＪＩＳＡ１１４７「コンクリートの凝結時間試験方法」に準じて行った。Ｖ漏斗流下時間は、ＪＡＳＳ５Ｍ−７０２「高強度コンクリート用混和剤の性能判定基準」に準じて行った。圧縮強度試験は、ＪＩＳＡ１１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準じて行った。

また、図１は、練り混ぜ水に上水道水、固形分率3％のスラッジ水（安定剤無添加）、固形分率3％のスラッジ水に安定剤をそれぞれ０．１、０．３、０．５％添加したスラッジ水、並びに、固形分率3％のスラッジ水に改質剤を０．２％添加したスラッジ水を使用した場合の６０分後の漏斗流下時間のグラフである。

図２は、練り混ぜ水に上水道水、固形分率3％のスラッジ水（安定剤無添加）、固形分率3％のスラッジ水に安定剤をそれぞれ０．１、０．３、０．５％添加したスラッジ水を使用した場合の経過時間に伴うスランプフロー保持率を表したグラフである。

ここで、スランプフロー保持率とは、コンクリートの経過時間のコンシステンシーの変化量としての指標であるスランプフロー保持性について練り上り直後のスランプフロー値に対する経過時間３０分後及び６０分後のスランプフロー値の割合である。図２及び図３に示す漏斗流下時間は施工性の指標とした練り上り直後と６０分後のコンクリートの流下時間の測定値である。

図３及び図４は、練り混ぜ水に上水道水、固形分率3％のスラッジ水（安定剤無添加）、固形分率3％のスラッジ水に安定剤をそれぞれ０．１、０．３、０．５％添加したスラッジ水を使用した場合の練り上り直後の漏斗流下時間と６０分後の漏斗流下時間のグラフである。

図５は、練り混ぜ水に上水道水、固形分率3％のスラッジ水（安定剤無添加）、固形分率3％のスラッジ水に安定剤をそれぞれ０．１、０．３、０．５％添加したスラッジ水を使用した場合の凝結時間のグラフである。

図６は、練り混ぜ水に上水道水、固形分率3％のスラッジ水（安定剤無添加）、固形分率3％のスラッジ水に安定剤をそれぞれ０．１、０．３、０．５％添加したスラッジ水を使用した場合の7日及び28日材齢の圧縮強度のグラフである。

表１に示す結果から、所要のスランプフローを得るための高性能ＡＥ減水剤量は、固形分率3％のスラッジ水の場合、上水道水の場合に比べ添加量が増大した。固形分率3％のスラッジ水に安定剤をそれぞれ０．１、０．３、０．５％添加したスラッジ水を使用した場合は、固形分率3％のスラッジ水（安定剤無添加）の場合と比べて、安定剤の添加率が多くなるほど高性能ＡＥ減水剤量が減少した。

図１に示す結果から、60分後のＶ漏斗流下時間は、安定剤を添加したスラッジ水を使用した場合、安定剤の添加量が増大するほど流下時間が早い結果となった。改質剤を０．２％添加したスラッジ水を使用した場合は、安定剤を0.１％、0.３％及び0.５％添加したスラッジ水を使用した場合の何れと比較しても、60分後のＶ漏斗流下時間は遅くなった。この結果より、安定剤を添加した方がＶ漏斗流下時間が早くなり流動性改善に効果的であることがわかる。

図２に示す結果から、スラッジ水（安定剤無添加）を使用した場合や、安定剤を０．１、０．３％添加したスラッジ水を使用した場合は、上水道水を使用した場合と比べて同等のスランプフロー保持率となったが、安定剤を０．５％添加したスラッジ水を使用した場合は、３０分後、６０分後と保持率が若干小さくなった。

図３及び４に示す結果から、スラッジ水（安定剤無添加）を使用した場合は、練り上り直後と６０分後の流下時間は長い結果となり、粘性が大きくなる傾向が認められた。スラッジ水に安定剤をそれぞれ０．１、０．３、０．５％添加したスラッジ水を使用した場合、安定剤の添加率が多くなるほど練り上り直後と６０分後の流下時間は早い結果となり、粘性が小さくなる傾向が認められた。０．５％添加したスラッジ水を使用した場合、練り上り直後と６０分後の流下時間は上水道水と比較して同等であり、粘性が低減できた。

図５に示す結果から、スラッジ水（安定剤無添加）を使用した場合は、上水道水と比べて、約４０分早い結果となった。スラッジ水に安定剤をそれぞれ０．１、０．３、０．５％添加したスラッジ水を使用した場合、安定剤の添加率が多くなるほど凝結時間は遅い結果となった。しかしながら、最大で５０分であり、仕上げや打ち継ぎ等の施工上の問題となるような結果ではないと考えられる。

図６に示す結果より、強度結果においては、安定剤を０．１、０．３、０．５％添加したいずれの条件においても上水道水と比べて差異はなかった。

Claims

固形分濃度１０〜３０％のスラッジ水と、JIS A 5308「レディーミクストコンクリート」附属書D「トラックアジテータのドラム内に付着したモルタルの使用方法」の規定に適合する付着モルタル安定剤とを混合し練混ぜ水を調製する工程と、
前記練混ぜ水と、セメント、細骨材、粗骨材及び高性能ＡＥ減水剤とを混合し、高強度フレッシュコンクリートを調製する工程とを含むことを特徴とする高強度フレッシュコンクリートの製造方法。
前記付着モルタル安定剤は、オキシカルボン酸を含む高分子である、請求項１記載の高強度フレッシュコンクリートの製造方法。
前記高強度フレッシュコンクリートの水セメント比が０．２５〜０．４０である、請求項１又は２記載の高強度フレッシュコンクリートの製造方法。
前記高強度フレッシュコンクリート１ｍ^３中、スラッジ水を１０〜２００ｋｇ、セメントを３５０〜６５０ｋｇ、細骨材を６００〜９５０ｋｇ及び粗骨材を６００〜９５０ｋｇ含み、高性能ＡＥ減水剤をセメントに対して質量比で０．５〜１．５質量％含む、請求項１〜３の何れか１項記載の高強度フレッシュコンクリートの製造方法。