JP7148895B2

JP7148895B2 - 水硬性材料の混練方法

Info

Publication number: JP7148895B2
Application number: JP2019060518A
Authority: JP
Inventors: 博之亀島
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2022-10-06
Anticipated expiration: 2039-03-27
Also published as: JP2020157636A

Description

本発明は、細骨材と粗骨材と水硬性材料と水とを混練して硬化性混練物を形成するための水硬性材料の混練方法に関する。

従来から、セメント等の水硬性材料と、骨材と、水とが混練されて形成される硬化性混練物（例えば、レディーミクスコンクリート等）が知られている。斯かる硬化性混練物に含まれる骨材は、硬化性混練物を形成する直前の状態において表面水を有する場合がある。例えば、レディーミクスコンクリート等の硬化性混練物を大量に生産する場合、骨材を大量に貯蔵しておく必要がある。このため、骨材は、表面水が蒸発し難い環境に置かれることになり、表面水を有する骨材が硬化性混練物の形成に用いられることになる。

ここで、上記のような硬化性混練物は、経時的に硬化することによって硬化体となる。斯かる硬化体は、乾燥によって収縮するため、内部にひずみ（乾燥収縮ひずみ）が生じることになる。このような乾燥収縮ひずみは、硬化体の強度を低下させる要因となる。このため、乾燥収縮ひずみを低減する方法が種々提案されている。例えば、水硬性材料と、骨材と、水とを混練して混練物を形成するに際し、膨張材も一緒に混練する方法が知られている（特許文献１参照）。

斯かる方法では、水硬性材料と骨材と膨張材とを混合して混合物を形成し、該混合物と水とを混練することで硬化性混練物が形成されている。このように、膨張材を用いることで、硬化性混練物が膨張する（見掛け体積が増加する）ため、硬化体の乾燥収縮が抑制される。

特開２０１７－１２４９５０号公報

しかしながら、上記のように、水硬性材料、骨材、及び、膨張材を含む混合物と、水とを混練する方法では、所望する膨張材の効果（膨張量）を得ることができず、硬化体の乾燥収縮ひずみを所望する程度に低減できない場合がある。

そこで、本発明は、硬化性混練物の膨張量の低下を抑制することができる水硬性材料の混練方法を提供することを課題とする。

本発明に係る水硬性材料の混練方法は、細骨材と粗骨材と水硬性材料と膨張材と水とを混練して硬化性混練物を得るための水硬性材料の混練方法であって、細骨材と粗骨材と水硬性材料とが混合された水硬性混合物と、膨張材と、水とを混練して硬化性混練物を得る工程を備える。

斯かる構成によれば、細骨材と粗骨材と水硬性材料とが混合された水硬性混合物と、膨張材と、水とを混練して硬化性混練物を得る工程を備えることで、硬化性混練物の膨張量の低下を抑制することができる。

このような効果が得られる要因の全てが明確ではないが、一つの要因としては、以下のものが挙げられる。具体的には、水硬性混合物は、細骨材と粗骨材と水硬性材料とが混合されたものであるため、細骨材及び粗骨材の周囲には水硬性材料が存在することになる。このため、水硬性混合物と膨張材と水とを混練した際に、細骨材及び粗骨材の表面水と膨張材との接触が抑制される。これにより、細骨材及び粗骨材の表面水の影響によって生じる膨張量の低下を抑制することができる。

水硬性混合物からなる第一混合物と膨張材とを混合して第二混合物を得る工程と、第二混合物と水とを混練して硬化性混練物を得る工程とを備えてもよい。

水硬性混合物と水とを混練して第一混練物を得る第一混練工程と、第一混練物と膨張材とを混練して第二混練物である硬化性混練物を得る第二混練工程とを備えてもよい。

細骨材の表面水率が０．１％以上１０％以下であり、粗骨材の表面水率が０％以上３％以下であってもよい。

斯かる構成によれば、細骨材及び粗骨材の表面水率が上記の範囲であったとしても、水硬性混合物と膨張材と水とを混練することで、得られる硬化性混練物の膨張量の低下を抑制することができる。

水硬性材料は、セメント、珪酸カルシウム、カルシウムアルミネート、カルシウムフルオロアルミネート、カルシウムサルフォアルミネート、カルシウムアルミノフェライト、リン酸カルシウム、半水石膏、無水石膏、及び、石灰からなる群から選択される少なくとも一つの粉体であってもよい。

以上のように、本発明によれば、硬化性混練物の膨張量の低下を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明に係る水硬性材料の混練方法は、細骨材と粗骨材と水硬性材料と膨張材と水とを混練して硬化性混練物を得るものである。具体的には、本発明に係る水硬性材料の混練方法は、細骨材と粗骨材と水硬性材料とが混合された水硬性混合物と、膨張材と、水とを混練して硬化性混練物を得る工程を備える。硬化性混練物を得る工程が完了するまでの時間としては、特に限定されるものではなく、例えば、１２０秒以下であることが好ましく、９０秒以下であることがより好ましい。このような時間とすることで、硬化性混練物の良好な施工性を確保することができる。

また、硬化性混練物を得る工程は、水硬性混合物からなる第一混合物と膨張材とを混合して第二混合物を得る工程と、第二混合物と水とを混練して硬化性混練物を得る工程とを備えてもよい。

又は、硬化性混練物を得る工程は、水硬性混合物と水とを混練して第一混練物を得る第一混練工程と、該第一混練物と膨張材とを混練して第二混練物である硬化性混練物を得る第二混練工程とを備えてもよい。斯かる場合には、第一混練物を作製した後、該第一混練物と膨張材とを混練する工程までの時間としては、特に限定されるものではなく、例えば、９０秒以下であることがより好ましく、６０秒以下であることがより好ましい。

細骨材の表面水率としては、特に限定されるものではなく、例えば、０％以上１０％以下であることが好ましく、１％以上５％以下であることがより好ましい。硬化性混練物の全体量に対する細骨材の配合量としては、特に限定されるものではなく、例えば、６００ｋｇ／ｍ^３以上８００ｋｇ／ｍ^３以下であってもよく、５００ｋｇ／ｍ^３以上９００ｋｇ／ｍ^３以下であってもよい。なお、細骨材としては、例えば、１０ｍｍのふるい目をすべて通過し、５ｍｍのふるい目を通過するものが８５質量％以上となるサイズのものを用いることができる。具体的には、細骨材としては、例えば、山砂、川砂、陸砂、及び、海砂等の天然砂や、砂岩，石灰岩等を人工的に破砕して形成された砕砂（より詳しくは、石灰砕砂等）が挙げられる。

粗骨材の表面水率としては、特に限定されるものではなく、例えば、０％以上３％以下であることが好ましく、０％以上１％以下であることが好ましい。硬化性混練物の全体量に対する粗骨材の配合量としては、特に限定されるものではなく、例えば、７５０ｋｇ／ｍ^３以上１０００ｋｇ／ｍ^３以下であってもよく、７００ｋｇ／ｍ^３以上１２００ｋｇ／ｍ^３以下であってもよい。なお、粗骨材としては、例えば、５ｍｍのふるい目を通過しないものが８５質量％以上となるサイズのものを用いることができる。具体的には、粗骨材としては、例えば、砕石、玉砂利（川砂利）、天然軽量粗骨材（パーライト、ヒル石等）、副産軽量粗骨材、人工軽量粗骨材、再生骨材等が挙げられる。

なお、上記の細骨材及び粗骨材のサイズは、ＪＩＳＡ１１０２に従う骨材のふるい分け試験方法によって測定されるもので、ＪＩＳＺ８８０１－１の試験用ふるい目を表したものである。また、細骨材及び粗骨材の表面水率は、ＪＩＳＡ１１１１及びＪＩＳＡ１８０３に基づいて測定されるものである。

水硬性材料としては、水と接触して硬化するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、セメント、珪酸カルシウム、カルシウムアルミネート、カルシウムフルオロアルミネート、カルシウムサルフォアルミネート、カルシウムアルミノフェライト、リン酸カルシウム、半水石膏、無水石膏、及び、石灰からなる群から選択される少なくとも一つの粉体を用いることができる。なお、水硬性材料として、例えば、セメントを用いる場合には、硬化性混練物は、所謂、レディーミクスコンクリートに相当するものとなる。

セメントとしては、特に限定されるものではなく、例えば、ＪＩＳＲ５２１０に規定された各種のポルトランドセメント、ＪＩＳＲ５２１１に規定される各種の高炉セメント、ＪＩＳＲ５２１２に規定された各種のシリカセメン卜、及び、ＪＩＳＲ５２１３に規定された各種のフライアッシュセメントから選択される少なくとも一つを用いることができる。前記ポルトランドセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、及び、上記各種のポルトランドセメントの低アルカリ形が挙げられる。また、前記高炉セメントとしては、高炉セメントＡ種、Ｂ種、及び、Ｃ種が挙げられる。また、前記シリカセメン卜としては、シリカセメントＡ種、Ｂ種、及び、Ｃ種が挙げられる。また、前記フライアッシュセメントとしては、フライアッシュセメントＡ種、Ｂ種、及び、Ｃ種が挙げられる。

硬化性混練物を構成する水以外の成分の全体量に対する水硬性材料の配合量としては、特に限定されるものではなく、例えば、１０質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、１５質量％以上２５質量％以下であることがより好ましい。また、水硬性材料に対する水の割合（具体的には、水セメント比）としては、特に限定されるものではなく、例えば、４０質量％以上６０質量％以下であることが好ましく、４５質量％以上５５質量％以下であることがより好ましい。

膨張材としては、特に限定されるものではなく、例えば、ＪＩＳＡ６２０２に規定されたものを用いることができる。具体的には、カルシウムサルフォアルミネート－石灰併用系膨張材、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材、及び、石灰系膨張材等からなる群から選択される少なくとも一つを用いることができる。より詳しくは、膨張材としては、カルシウムサルフォアルミネート－石灰併用系膨張材、又は、石灰系膨張材を用いることが好ましい。

硬化性混練物の全体量に対する膨張材の配合量としては、特に限定されるものではなく、例えば、１０ｋｇ／ｍ^３以上４０ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましく、特には、１５ｋｇ／ｍ^３以上２５ｋｇ／ｍ^３以下であることがより好ましい。

また、第二混練物を構成する他の材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、各種の混和剤が挙げられる。該混和剤としては、例えば、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、流動化剤、分離低減剤、凝結遅延剤、凝結促進剤、急結剤、収縮低減剤、起泡剤、発泡剤、防水剤等が挙げられる。これらは、単独で又は２種類以上を使用することができる。なお、ＡＥ剤、及び、ＡＥ減水剤としては、ＪＩＳＡ６２０４に規定されたものを用いることができる。また、混和剤は、第一混練工程で添加されてもよく、第二混練工程で添加されてもよい。また、混和剤を第一混練工程で添加する場合には、水と他の材料とが混練される前後の何れであってもよく、水と同時であってもよい。

以上のような水硬性材料の混練方法によれば、硬化性混練物（流動性を有する状態、及び、定型性を有する状態を含む）の膨張量の低下を抑制することができる。

即ち、細骨材と粗骨材と水硬性材料とが混合された水硬性混合物と、膨張材と、水とを混練して硬化性混練物を得る工程を備えることで、硬化性混練物の膨張量の低下を抑制することができる。

また、細骨材及び粗骨材の表面水率が上記の範囲であったとしても、水硬性混合物と膨張材と水とを混練することで、得られる硬化性混練物の膨張量の低下を抑制することができる。

なお、本発明に係る水硬性材料の混練方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、上記した複数の実施形態の構成や方法等を任意に採用して組み合わせてもよく（１つの実施形態に係る構成や方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよく）、さらに、各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

上記実施形態において、例えば、硬化性混練物を得る工程は、膨張材と水とが混合された水混合物を水硬性混合物と混練して硬化性混練物を得る工程を備えるように構成されてもよい。

また、上記実施形態において、水硬性材料の混練方法は、硬化性混練物を得る工程の前に、水硬性混合物を得る工程（即ち、細骨材と粗骨材と水硬性材料とを混合する工程）を更に備えてもよい。

以下、実施例および比較例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜使用材料＞
・水硬性材料（Ｃ）：普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント社製、密度：３．１５ｇ／ｃｍ^３）
・水（Ｗ）：上水道水
・細骨材（Ｓ）：山砂（静岡県掛川市産、密度：２．５９ｇ／ｃｍ^３）
・粗骨材（Ｇ）：砂岩砕石（茨城県岩瀬産、密度：２．６４ｇ／ｃｍ^３）
・膨張材（ＥＸ１）：カルシウムサルフォアルミネート－石灰併用系膨張材（太平洋マテリアル社製、密度：３．１０ｇ／ｃｍ^３）
・膨張材（ＥＸ２）：石灰系膨張材（太平洋マテリアル社製、密度：３．１６ｇ／ｃｍ^３）
・高機能型ＡＥ減水剤（Ａｄ１）：製品名：マスターポリヒード１５Ｓ（ＢＡＳＦジャパン社製）
・ＡＥ剤（Ａｄ２）：製品名：マスターエア２０２（ＢＡＳＦジャパン社製）

＜表面水率の測定＞
細骨材、及び、粗骨材の表面水率は、ＪＩＳＡ１１１１及びＪＩＳＡ１８０３に基づいて測定した。細骨材及び粗骨材の表面水率については、下記表３に示す。

＜硬化性混練物の作製＞
下記表１の配合で上記の各使用材料を混練し、硬化性混練物（具体的には、レディーミクスコンクリート）を作製した。硬化性混練物が得られるまでの工程については、下記表２に示す。

＜最大膨張量の測定＞
作製した硬化性混練物（レディーミクスコンクリート）に対して、最大膨張量の測定を行った。最大膨張量の測定は、ＪＣＩ－Ｓ－００９－２０１２「円筒型枠を用いた膨張コンクリートの拘束膨張試験方法」に規定する方法で行った。最大膨張量の測定結果は、下記表３に示す。また、細骨材及び粗骨材の表面水率が０％である場合（参考例）の最大膨張量（基準値Ｘ）に対して、各実施例及び各比較例の最大膨張量（対象値Ｙ）の割合（Ｙ／Ｘ）を膨張量変化として下記表３に示す。

＜硬化体の強度＞
上記の硬化性混練物（レディーミクスコンクリート）が硬化することで形成される硬化体の圧縮強度の測定を行った。圧縮強度の測定は、ＪＩＳＡ１１０８に規定する方法で行った。圧縮強度の測定結果については、下記表３に示す。

＜まとめ＞
表３を見ると、参考例は、細骨材及び粗骨材の表面水率がそれぞれ０％である。つまり、参考例の最大膨張量は、細骨材及び粗骨材の表面水の影響を受けていないと考えられる。これに対し、各実施例及び各比較例は、細骨材及び粗骨材の少なくとも一方の表面水率が０％を超えるものである。つまり、各実施例及び各比較例の最大膨張量は、細骨材及び粗骨材の表面水の影響を受けたものであると考えられる。

そこで、膨張量変化（Ｙ／Ｘ）を見ると、各実施例の方が各比較例よりも数値が大きいことが認められる。換言すれば、各比較例よりも各実施例の方が参考例の最大膨張量に近い最大膨張量、又は、参考例の最大膨張量を超える最大膨張量となることが認められる。つまり、細骨材と粗骨材と水硬性材料とが混合された水硬性混合物を予め作製し、その水硬性混合物と膨張材と水とを混練することで、得られる硬化性混練物の膨張量に細骨材及び粗骨材の表面水が影響するのが抑制され、これによって、硬化性混練物の膨張量の低下を抑制することができる。

Claims

細骨材と粗骨材と水硬性材料と膨張材と水とを混練して硬化性混練物を得るための水硬性材料の混練方法であって、
細骨材と粗骨材と水硬性材料とがあらかじめ混合された水硬性混合物と、膨張材と、水とを混練して硬化性混練物を得る工程を備え、
硬化性混練物を得る工程が完了するまでの時間は１２０秒以内である水硬性材料の混練方法。
水硬性混合物からなる第一混合物と膨張材とを混合して第二混合物を得る工程と、第二混合物と水とを混練して硬化性混練物を得る工程とを備える請求項１に記載の水硬性材料の混練方法。
水硬性混合物と水とを混練して第一混練物を得る第一混練工程と、第一混練物と膨張材とを混練して第二混練物である硬化性混練物を得る第二混練工程とを備える請求項１に記載の水硬性材料の混練方法。
細骨材の表面水率が０．１％以上１０％以下であり、粗骨材の表面水率が０％以上３％以下である請求項１乃至３の何れか一項に記載の水硬性材料の混練方法。
水硬性材料は、セメント、珪酸カルシウム、カルシウムアルミネート、カルシウムフルオロアルミネート、カルシウムサルフォアルミネート、カルシウムアルミノフェライト、リン酸カルシウム、半水石膏、無水石膏、及び、石灰からなる群から選択される少なくとも一つの粉体である請求項１乃至４の何れか一項に記載の水硬性材料の混練方法。