JP6749812B2 - 遠心力成型コンクリート製品のスラッジ発生防止材用のセメント混和材及びスラッジ発生防止材 - Google Patents

Description

本発明は、遠心力成型コンクリート製品の製造に際に発生するスラッジを防止する、セメント混和材及びスラッジ発生防止材に関する。

遠心力成型によって製造されている、パイル、ポール、ライニング管、及びヒューム管等のコンクリート製品は、遠心力成型の工程で、コンクリート中の水は遠心力によって脱水され、管の内側にセメントや細骨材等の微粉末と水の混合物（以下、スラッジという）が発生する。このスラッジは強アルカリであるため公害防止の点から、そのまま工場外に排出できず、多くの時間と費用を掛けて、固形分処理や排水中和処理等をしている。

コンクリートを遠心力成型すると、コンクリートは遠心力で硬く締まり、コンクリートの内側にはコンクリートから脱水された水の層が成型されるが、遠心力成型を止めると、このコンクリートの内側に張り付いている水が落下して底部に溜まり、スラッジが生成する。例えば、ヒューム管は、スラッジ排出後に内面仕上げする際に、セメントを粉体又はセメントスラリーとして投入し、仕上げ棒で凹凸が無くなるように均し、最後に刷毛で仕上げる。この仕上げ作業はヒューム管等を回転しながら行うため、危険が伴い、熟練が必要である。さらに作業員を育てるには時間を要する。そのため、遠心力成型コンクリート製品工場では熟練作業員が不足し、人員確保に苦慮している。

改善策としてスラッジ量を低減する方法が挙げられる。
例えば、凝結促進剤と非（陰）イオン界面活性剤とにより、遠心力成型で生ずるスラッジ中の固形分をコンクリート内面に凝結させて、スラッジから水を分離し、コンクリート内面のコテ仕上げを容易にし、かつ、平滑にする方法（特許文献１）、アルカリ性で水溶性となるカルボキシル基を有する高分子を酸性の水溶液中に微粒子状に分散させた液を、遠心力成型中のコンクリート製品の仕上げ層に添加する方法（特許文献２）、スラッジの発生を低減又は防止する遠心力成型方法により遠心力成型した後、遠心力成型体内面に形成された柔らかいペースト又はモルタル層の表面に、急硬性成分のスラリー、吸水性物質を回転させながら投入して硬化させ、平均厚さ０．２〜１０ｍｍのライニング層を形成する内面仕上げ方法（特許文献３〜５）、ベントナイトを主成分としたスラッジ低減材、それを使用した遠心力成型体およびその製造方法が知られている（特許文献６）。
しかしながら、経済性の点やコンクリートの配合によってはスラッジ発生の低減効果が半減するなどから、更にスラッジの発生を低減することが求められている。

特開昭５６−１６０３５８号公報 特開平０４−０７７３７６号公報 特開平１１−２０７７２５号公報 特開昭６１−２６８４０６号公報 特開昭６２−２５７８１１号公報 特開平０３−２４７５４３号公報

本発明は、スラッジ発生の低減効果を向上した、遠心力成型コンクリート製品のスラッジ発生防止材用のセメント混和材及びスラッジ発生防止材を提供する。

すなわち、（１）ベントナイト、増粘剤、及び廃活性白土焼却ハイクレーを含有してなる、遠心力成型コンクリート製品のスラッジ発生防止用のセメント混和材、（２）（１）のセメント混和材と水を含有してなるスラリーである、遠心力成型コンクリート製品のスラッジ発生防止材、（３）セメント混和材が、ベントナイト７０〜９０質量％、増粘剤０．１〜１．０質量％、廃活性白土焼却ハイクレー９．９〜３０質量％である、（２）の遠心力成型コンクリート製品のスラッジ発生防止材、（４）セメントと（１）のセメント混和材を含有してなるセメント組成物、である。

本発明により、遠心力成型コンクリート製品のスラッジ発生を顕著に低減することが可能となる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で使用する部や％は特に規定のない限り質量基準である。

本発明で使用するベントナイトは、粘土鉱物の１種であり、モンモリロナイトを主成分とする。ベントナイトとしては、カルシウムベントナイト、ナトリウムベントナイト、カリウムベントナイト等が挙げられる。膨潤度はＡ．Ｃ．Ｃ．法による膨潤度（Ａｃｃ法ｍｌ／２ｇ）が５を超え、粒子径は１００μｍ以下が好ましい。

本発明で使用する増粘剤は、セルロースエーテル、デュ−タンガム、ポリアクリルアミド等が挙げられる。これらの内でとくにデュ−タンガムが好ましい。デュータンガムは、２個のグルコース、１個のグルクロン酸、及び３個のラムノースを構成単位とする天然高分子多糖類である。

本発明で使用する廃活性白土焼却ハイクレーは、例えば、食用油等の精製に使用された後の廃活性白土や廃酸性白土から、油脂成分を除いたものをいう。

スラッジ発生防止材中の各成分の使用量は、特に限定されるものではなく、スラッジ防止増進の観点から決定する。
ベントナイトの使用量は、スラッジ発生防止用のセメント混和材１００部中、７０〜９０部が好ましく７５部〜８５部がより好ましい。
増粘剤の使用量は、スラッジ発生防止用のセメント混和材１００部中、０．１〜１．０部が好ましく０．２０〜０．９０部がより好ましい。０．１部未満では十分なスラッジ発生防止性の増進が得られない場合があり１．０部を超えるとスラリーの粘度が上がり分散性が悪くなりスラッジ防止性の増進が期待できない場合がある。
廃活性白土焼却ハイクレーの使用量は、スラッジ発生防止用のセメント混和材１００部中９．９〜３０部が好ましく１４．８部〜２５部がより好ましい、１０部未満ではスラリーの粘度が上がり分散性が悪くなりスラッジ発生防止性の増進が期待できない場合がある。３０部を超えると十分なスラッジ発生防止性の増進が得られない場合がある。

本発明のスラッジ発生防止材は、コンクリート１ｍ^３当たり、固形分濃度８〜１２％のスラリーで１０ｋｇ〜３０ｋｇの範囲で使用することが好ましく、固形分濃度１０％のスラリーで１５ｋｇ〜２５ｋｇ）の範囲がより好ましい。１０ｋｇ未満では十分なスラッジ発生防止性の増進が得られない場合がある。３０ｋｇを超えても更なる効果の向上が期待できない。

本発明で使用するセメントは、特に限定されるものではなく、通常のセメントが使用でき、具体的には、普通、早強、超早強、低熱及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ又はシリカを混合した各種混合セメント、石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末を混合したフィラーセメント、廃棄物利用型セメント、いわゆるエコセメント等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が併用できる。膨張材や減水剤も併用できる。

本発明で使用する細骨材は、通常のモルタル、コンクリートに使用できるものが挙げられる。本発明で使用する粗骨材は、通常のコンクリートに使用できるものが挙げられる。

本発明の遠心力成型コンクリート製品に使用するコンクリートの配合としては、例えば、単位セメント量３００〜７００ｋｇ／ｍ^３、単位水量１２０〜１８０ｋｇ／ｍ^３、細骨材率３０〜５０％、必要に応じて減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤を使用し、スランプ２〜２０ｃｍにした配合が挙げられる。

「実験例１」
［使用材料］
セメント：普通ポルトランドセメント（デンカ社製）、比重３．１６
細骨材：天然砂（新潟県姫川水系産）、比重２．６２、最大寸法５ｍｍ
粗骨材：砕石（新潟県姫川水系産）、比重２．６４、最大寸法２５ｍｍ
減水剤：花王社製商品名「マイティー１５０」、（表中ＭＴと記す）
ベントナイト（表中Ｂｎと記す）：市販品、カリウムベントナイト、膨潤度２７．０ｍｌ／２ｇ、
デュータンガム（表中ＤＧと記す）：市販品、三晶社製
廃活性白土焼却ハイクレー（表中ＨＫと記す）：市販品、当栄ケミカル社製、化学成分：ＳｉＯ_２７４．９％、Ａｌ_２Ｏ_３１２．７％、Ｆｅ_２Ｏ_３３．０％

水９０部にスラッジ発生防止用のセメント混和材１０部をハンドミキサーで攪拌してスラリーとしスラッジ発生防止材を製造する。セメント混和材を水に投入するときは、容器に投入した水の中にハンドミキサーを入れ、回転させながら塊にならないように徐々に入れる。コンクリート配合を表１に示す。

特記しない限り、試験は温度２０℃で実施した。先ず、表１に示す配合のコンクリートを遊星型強制練りミキサー（容量５０リットル）で３０リットル分のスラッジ発生防止材のスラリーを投入したコンクリートを３分間練混ぜた。スラッジ発生防止材のスラリーの粘度と分散性、コンクリートのスランプ、さらに発生スラッジの量を測定した。

［測定方法］
（１）粘度：スラッジ発生防止材のスラリーの粘度をＢ型粘度計で測定した。
（２）スランプ：コンクリートのスランプをＪＩＳ Ａ １１０１に準じて測定した。
（３）発生スラッジ：遠心力成型終了後に排出されたスラッジの量（コンクリート６．５リットル当たり）を計量器で測定した。
（４）分散性：スラッジ発生防止材のスラリー中の塊の多さを評価基準として、目視で相対的に判断した。表への表示は、多い（×）、普通（○）、少ない（◎）とする。

練混ぜたコンクリートを、遠心力成型用型枠（直径２０ｃｍ×長さ３０ｃｍ×厚さ５ｃｍ）にコンクリート６．５L（厚み４ｃｍ）を投入し、低速（Ｇ５×５分）、中速（Ｇ２０×３分）、高速（Ｇ３０×５分）の三段階の遠心力成型条件で成型した（Ｇは重力加速度を表す）。スラッジ発生防止材の配合組成と結果を表２に示す。

「実験例２」
スラッジ発生防止用のセメント混和材のベントナイト（Ｂｎ）とハイクレー（ＨＫ）の割合を一定にして増粘剤（ＤＧ）の割合を変えたこと以外は、実験例１と同様に行った。なお、Ｂｎ、ＤＧ、ＨＫの配合組成と結果を表３に示す。

本発明により、遠心力成型コンクリート製品のスラッジ発生を顕著に低減することが可能となるので、土木分野に好適に使用される。

Claims (4)

1. ベントナイト７０〜９０質量％、増粘剤０．１〜１．０質量％、及び廃白土焼却灰９．５〜３０質量％を含有してなり、前記増粘剤が、セルロースエーテル、デュータンガム、及びポリアクリルアミドからなる群から選択される一種以上である、セメント混和材。
2. 請求項１に記載のセメント混和材と水を含有してなるスラリーである、スラッジ発生防止材。
3. セメント混和材が、ベントナイト７０〜９０質量％、増粘剤０．１〜１．０質量％、廃白土焼却灰９．９〜３０質量％である、請求項２に記載のスラッジ発生防止材。
4. セメントと請求項１に記載のセメント混和材を含有してなるセメント組成物。