JP7516385B2 - Process for preparation of concrete equipment, concrete mix, method for preparing concrete mix - Google Patents

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Description

優先権の主張
本出願は、2018年9月1日に出願された仮出願第62/765,597号の優先権を主張し、除外することなく教示する全てのことに関して参照によりその全体が組み込まれる。
CLAIM OF PRIORITY This application claims priority to Provisional Application No. 62/765,597, filed September 1, 2018, which is incorporated by reference in its entirety for all that it teaches without exclusion.

コンクリート特性、例えば、水不透過性、圧縮強度、および耐摩耗性を改善するためにコンクリートに追加のセメント系材料を使用することは周知である。様々な種類の粒子状シリカ、例えばシリカフュームは、水不透過性と圧縮強度を向上させるための追加のセメント系材料として、コンクリートに使用されてきた。シリカの一般的な問題は、シリカがコンクリート配合物の水需要を高める結果、多量のブリーディング水の可能性がより高くなるため、養生中のキャピラリーおよびボイド形成の可能性が増加する可能性があることである。ブリーディング水を減らすために、比較的多量のシリカフュームが使用されている場合でも、水は通常最小限に抑えられる(多くの場合、セメント系材料の5~10重量パーセント)。多くの場合、水は、水:セメント系材料の比率が約0.5未満の相対量で存在するように、注意深く配分される。(Design and Control of Concrete Mixtures、第16版、第2刷(改訂)、Kosmatka, Steven H.;156ページ)。このような少量の水は、一般的にセメント製造業者が推奨する量未満であり、コンクリートミクスのレオロジーを著しく損ない、注入または作業を困難にする可能性がある。このような低含水率では、材料、例えば流動化剤が必要になる場合がある。 The use of additional cementitious materials in concrete to improve concrete properties, such as water impermeability, compressive strength, and abrasion resistance, is well known. Various types of particulate silica, such as silica fume, have been used in concrete as additional cementitious materials to improve water impermeability and compressive strength. A common problem with silica is that it increases the water demand of the concrete mix, which can result in a higher likelihood of large amounts of bleeding water, thus increasing the likelihood of capillary and void formation during curing. Even when relatively large amounts of silica fume are used to reduce bleeding water, the water is usually kept to a minimum (often 5-10 weight percent of the cementitious material). In many cases, the water is carefully apportioned so that the water:cementitious material ratio is present in a relative amount less than about 0.5. (Design and Control of Concrete Mixtures, 16th Edition, 2nd Printing (Revised), Kosmatka, Steven H.; p. 156). Such small amounts of water, typically less than those recommended by cement manufacturers, can significantly impair the rheology of the concrete mix, making it difficult to pour or work with. At such low water contents, materials such as superplasticizers may be required.

先の出願(2019年3月8日に出願された出願第16/501,232号、除外することなく教示する全てのことに関して参照によりその全体が組み込まれる)では、構造上の目的で業界において一般的に使用されているよりもはるかに少ない割合で、セメント系材料の100重量あたりわずか約0.1~約4オンスでセメントに使用される小粒子サイズ、高表面積のアモルファスシリカを含むコンクリートおよび調製方法が開示されている。別の態様では、改良されたコンクリートは、シリカのプロセス固有の添加によって調製される。これらの改良されたコンクリートは、圧縮強度を著しく損なうことなく、セメント製造業者によって推奨される標準量の水、または推奨量を超える水を使用して調製されることができる。このような結果は本当に驚くべきものである。このような量の水を使用したにもかかわらず、養生中にブリーディング水はほとんどまたは全く観察されない。キャピラリーやボイドの形成は最小限に、または本質的に完全に抑制され、養生中により多くの水がコンクリートに保持されるため、より多くの水が長期間にわたって硬化に関与し、圧縮強度が非常に向上する。 In a prior application (Application No. 16/501,232, filed March 8, 2019, incorporated by reference in its entirety for all that it teaches without exclusion), concrete and preparation methods are disclosed that include small particle size, high surface area amorphous silica used in cement at only about 0.1 to about 4 ounces per 100 weight percent of cementitious material, much less than is commonly used in the industry for structural purposes. In another aspect, improved concretes are prepared by process-specific addition of silica. These improved concretes can be prepared using standard amounts of water recommended by the cement manufacturer, or even more than the recommended amount, without significantly compromising compressive strength. Such results are truly surprising. Despite the use of such amounts of water, little or no bleeding water is observed during curing. Capillary and void formation is minimized or essentially completely inhibited, and more water is retained in the concrete during curing, allowing more water to participate in hardening over a longer period of time, resulting in greatly improved compressive strength.

それらの水の比較的多量の許容量にもかかわらず、上記の低シリカコンクリートは、他の改善された特性の中でも、改善された圧縮強度と耐摩耗性を有する。使用されるシリカの量が少ないことを考えると、圧縮強度の改善は驚くべきことであり、一方、公知の方法は、場合によっては非常に少ない利得を達成するために非常に多い量を使用する。さらに、コンクリートの耐摩耗性の大幅な改善は、シリカ、例えばシリカフュームを使用しても、通常使用される量より多い場合でも、一般的に観察されていない(id、159ページ)。前述の出願(米国仮特許出願第62/761,064号)に記載されている低シリカコンクリートは、試験ASTM C944で測定された耐摩耗性を大幅に向上させる(前述の規格に関しては、22pd、98kgの負荷を使用するバージョンが、本明細書において、全てその規格を参照して使用されたことに留意されたい)。標準的なコンクリート(すなわち、以下に説明する高い表面積のアモルファスシリカを含まない)は、約2.5~約4.0グラムの損失の範囲の値を有する可能性がある。本明細書で説明される低シリカコンクリートは、ASTM C944値が1.1グラム以下の損失である可能性がある。 Despite their relatively high water tolerance, the low-silica concretes described above have, among other improved properties, improved compressive strength and abrasion resistance. The improvement in compressive strength is surprising given the low amount of silica used, whereas known methods sometimes use very high amounts to achieve very little gain. Furthermore, significant improvements in the abrasion resistance of concrete have not generally been observed using silica, e.g., silica fume, even in greater amounts than typically used (id, p. 159). The low-silica concretes described in the aforementioned application (U.S. Provisional Patent Application No. 62/761,064) significantly improve abrasion resistance as measured by the test ASTM C944 (with respect to the aforementioned standard, it should be noted that the version using the 22 pd, 98 kg load was used herein with all reference to that standard). Standard concretes (i.e., not containing the high surface area amorphous silica described below) may have values ranging from about 2.5 to about 4.0 grams loss. The low silica concrete described herein may have an ASTM C944 value of 1.1 grams loss or less.

驚くべきことに、本発明の場合、以下に開示されるように、1)上記の出願に開示されているようなアモルファスシリカ、ならびに2)直感に反して、コンクリート再乳化剤(カッティング剤)を含む混合物を用いた混和剤、の両方の使用は、典型的なセメント(すなわち、アモルファスシリカもカッティング剤も使用しないで調製されたセメント)に関しては言うまでもなく、アモルファスシリカのみで調製されたセメントに関してさえ、耐摩耗性を改善することができることが見出された。ASTM C944の損失を0.6グラム以下にまで低くすることができるように、耐摩耗性を改善できることが見出された。さらに、本発明のコンクリートは、一般的に、養生中および養生後の両方で、水の吸収が大幅に減少することが観察されている(養生中の仕上げ水の吸収、および使用中、つまり養生後の水の吸収は、主に、養生中に水が表面に移動するため、養生中のキャピラリー形成の結果である)。場合によっては、養生中および/または養生後の水の吸収を完全に排除することができる。このような結果は、混和剤がコンクリートを再乳化するために一般的に使用される化合物を含むという点で予想外である。コンクリートカッティング剤は、コンクリート業界でコンクリートの製造と加工に使用される装置、例えばレディミクス、電動こて等から、硬化した(つまり硬化した)コンクリート堆積物を溶解するために使用されてきた。硬化コンクリートの構造(C-S-Hマトリックス)を破壊する能力を有する再乳化剤の存在は、養生中に水の移動を可能にすることにより、コンクリートミクスを薄くし、硬化を妨げ、またはコンクリートの硬化構造に悪影響を与えることが予想された。しかし、以下に記載されるようにシリカと組み合わせて使用される場合、コンクリートは硬化するだけでなく、本発明のコンクリートの養生中に通常ブリーディング水がほとんどまたは全く観察されない。さらに、上記のように、硬化コンクリートは、従来のコンクリートはもちろん、シリカ混和剤のみで調製されたコンクリートよりも優れた耐摩耗性を有している。 Surprisingly, in the present case, as disclosed below, it has been found that the use of both 1) amorphous silica as disclosed in the above application, and 2) counterintuitively, admixtures with a mixture containing a concrete re-emulsifier (cutting agent), can improve the abrasion resistance even for cements prepared with only amorphous silica, not to mention for typical cements (i.e., cements prepared without amorphous silica or cutting agents). It has been found that the abrasion resistance can be improved so that the ASTM C944 loss can be as low as 0.6 grams or less. Furthermore, the concrete of the present invention has been observed to generally have a significantly reduced water absorption both during and after curing (finishing water absorption during curing, and water absorption during use, i.e., after curing, are primarily the result of capillary formation during curing, as water migrates to the surface during curing). In some cases, water absorption during and/or after curing can be completely eliminated. Such results are unexpected in that the admixtures include compounds commonly used to re-emulsify concrete. Concrete cutting agents have been used in the concrete industry to dissolve hardened (i.e. cured) concrete deposits from equipment used in the manufacture and processing of concrete, such as ready mixes, power trowels, etc. It was expected that the presence of a re-emulsifier, which has the ability to destroy the structure of hardened concrete (the C-S-H matrix), would thin the concrete mix, impede hardening, or otherwise adversely affect the hardened structure of the concrete by allowing water migration during curing. However, when used in combination with silica as described below, not only does the concrete harden, but little or no bleeding water is typically observed during the curing of the concrete of the present invention. Additionally, as noted above, the hardened concrete has superior abrasion resistance to conventional concrete as well as concrete prepared with silica admixtures alone.

意外なことに、コンクリートは仕上げ工程を受けることなく、高度の水不透過性を得ることができる(例えば、密度と不透過性を示すフーチングの製造について説明している実施例2を参照のこと)。したがって、本発明のコンクリートは、屋外用コンクリート用途に特に好適である。一般的に、屋外用コンクリート、例えば、歩道、縁石、駐車場は、ある程度のこて仕上げが実行される場合もあるが、大規模な仕上げは必要ない。表面の小さな欠陥は通常そのままにしておくことができ、最終的には表面が風化して欠陥の問題は未解決となる。しかし、コンクリートの寿命中の水に対する損傷は、屋外のコンクリートの問題である。取られる対策の1つは、硬化剤およびシール剤の塗布である。これらの化学物質によって与えられる保護は、一般的に短命である。もう1つの対策は、凍結時に吸収された水による損傷を最小限に抑えるように、空気連行コンクリートを使用することである。実際には、どちらの対策も凍結損傷の問題に対する長期的な解決策ではない。しかし、本発明の硬化コンクリートは、通常、ごく僅かな吸水である、または全く吸水しない。別の仕上げもシーラントの塗布も必要ない。さらに、したがって、該コンクリートは、通常、凍結融解による損傷に抵抗するための空気の連行を必要としない。 Surprisingly, concrete can achieve a high degree of water impermeability without undergoing a finishing step (see, for example, Example 2, which describes the production of footings that exhibit density and impermeability). Thus, the concrete of the present invention is particularly suitable for exterior concrete applications. Generally, exterior concrete, e.g., sidewalks, curbs, parking lots, do not require extensive finishing, although some degree of troweling may be performed. Small surface defects can usually be left as they are, and eventually the surface weathers away, leaving the defect problem unresolved. However, water damage during the life of the concrete is a problem for exterior concrete. One measure taken is the application of hardeners and sealants. The protection provided by these chemicals is generally short-lived. Another measure is the use of air-entrained concrete to minimize damage from absorbed water during freezing. In practice, neither measure is a long-term solution to the problem of freeze damage. However, the hardened concrete of the present invention usually absorbs very little or no water at all. Neither separate finish nor sealant application is required. Furthermore, the concrete therefore does not typically require air entrainment to resist freeze-thaw damage.

Rilum試験による屋外セメントの標準の吸水率は20分で約1.5~3mlである。本発明のコンクリートの表面は、仕上げ工程がないにもかかわらず、本質的に水を吸収しなかった。例えば、Rilum試験では、20分で約0~約1.0mlの20分での吸収が得られると予想される。理論に拘束されることを望まないが、本発明のコンクリートは、他のコンクリートで問題となる表面の欠陥およびキャピラリーが発現しないか、または本発明のコンクリートがそれらの発現を大幅に減少させる可能性があると推測される。 Standard water absorption for outdoor cement by the Rilum test is about 1.5 to 3 ml in 20 minutes. The surface of the concrete of the present invention essentially did not absorb water, despite the absence of a finishing step. For example, the Rilum test is expected to provide a 20 minute absorption of about 0 to about 1.0 ml in 20 minutes. Without wishing to be bound by theory, it is speculated that the concrete of the present invention may not develop surface defects and capillaries that are problematic in other concretes, or that the concrete of the present invention may significantly reduce their development.

さらに注目すべきことに、本発明のコンクリートに仕上げを行う場合、発現する表面は、標準的なコンクリートの仕上げと比較した場合、仕上げブレードに対する摩擦量を大幅に減少させる可塑性状であることができる(その程度は、以下で説明するように、仕上げプロセスの詳細によって制御されることができる)。標準的なコンクリート仕上げ速度に対して仕上げ速度を上げると、一般的に、可塑性状の粘度を有する光沢のある表面の達成がさらに促進される。 More notably, when the concrete of the present invention is finished, the surface that develops can be plastic-like (the extent of which can be controlled by the details of the finishing process, as described below) that significantly reduces the amount of friction against the finishing blade when compared to standard concrete finishes. Increasing the finishing speed relative to standard concrete finishing speeds generally further facilitates achieving a glossy surface with a plastic-like consistency.

一般的に、既存の方法と配合物で調製されたコンクリートの仕上げは、表面の滑らかさと平面性を改善し、仕上げ時間を長くすると、ある程度より改善される。このようなコンクリートは、手作業または乗用電動こてで仕上げることができ、乗用電動こての使用は、一般的に、ハンドこてよりも速く、より均一で、より高品質の仕上げを提供する。しかし、選択された仕上げ方法に関係なく、本発明のコンクリートは、一般的に、仕上げプロセスに関して、より速く仕上げ(すなわち、所定の程度の光沢に達するのにより短い時間で済む)、より高い光沢の潜在能力を有する(例えば、光沢計で測定される)。後者に関して、従来よりも速い速度を使用すると(特に、低速で本質的に光沢の向上を停止するポイントに表面が到達すると)、既存のコンクリートで可能な光沢を超える光沢を得ることが期待できる。 Generally, the finish of concrete prepared with existing methods and formulations improves surface smoothness and planarity, and to some extent improves with increased finishing time. Such concretes can be finished by hand or with a riding power trowel, with the use of a riding power trowel generally providing a faster, more uniform, and higher quality finish than a hand trowel. Regardless of the finishing method selected, however, the concretes of the present invention generally finish faster (i.e., require less time to reach a given degree of gloss) and have higher gloss potential (e.g., as measured by a gloss meter) with respect to the finishing process. With respect to the latter, it can be expected that the use of faster speeds than conventional (especially once the surface reaches a point where gloss enhancement essentially stops at lower speeds) will result in glosses that exceed those possible with existing concretes.

そのような速い仕上げ速度は、摩擦が減少するため、一般的に、本発明のコンクリートで使用するのがより容易である。さらに、本明細書に示す混和剤は、一般的に、仕上げプロセス全体を通して、仕上げ面を得るために、より少ない仕上げ労力を必要とするコンクリートを提供する。仕上工がハンドこてでまたは乗用電動こてで作業するかに関係なく、仕上工は通常、こてまたは仕上げブレードの間の摩擦の違いを感じることができ、その床面の摩擦は一般的に、本発明の混和剤の使用しない床面よりも大幅に少ない。一般的に、仕上げ機で床面を所定の光沢度まで仕上げるのに必要な時間は、所定の仕上げ機の速度(rpm)で短縮される。さらに、通常の仕上げ速度(約180~約190rpm)が用いられるよりも速い仕上げ速度(約190~210rpm)が必要になる場合があるが、表面を通常従来のコンクリート表面よりも高い光沢に仕上げることができる。業界内では、速い仕上げ速度は必要ないと明らかに考えられているため、新しい仕上げ機は、古い機械(200rpmまたは210rpm)よりも遅い最高速度(180rpmまたは190rpm)とすることができる。したがって、本発明のコンクリートで得られる優れた表面を得るために、古いモデルの機械を使用する必要がある場合がある。 Such faster finishing speeds are generally easier to use with the concrete of the present invention because of reduced friction. Additionally, the admixtures provided herein generally provide concrete that requires less finishing effort throughout the finishing process to obtain a finished surface. Whether the finisher is working with a hand trowel or a riding power trowel, the finisher can typically feel the difference in friction between the trowel or finishing blade, and the friction of the floor surface is generally significantly less than a floor surface without the admixture of the present invention. Generally, the time required to finish a floor surface to a given gloss with a finisher is reduced for a given finisher speed (rpm). Additionally, a faster finishing speed (about 190-210 rpm) may be required than would normally be used for finishing speeds (about 180-about 190 rpm), but the surface can be finished to a higher gloss than a conventional concrete surface. Newer finishers may have slower top speeds (180 or 190 rpm) than older machines (200 or 210 rpm) because it is apparently believed within the industry that fast finishing speeds are not necessary. Therefore, it may be necessary to use older model machines to get the excellent surface that is obtained with the concrete of this invention.

理論に拘束されることを望まないが、硬化熱は、高表面積のアモルファスシリカと「再乳化」混和剤の成分との間の反応を促進して、コンクリート全体に可塑性状の成分を形成すると考えられる。高速で仕上げると、表面でのこの反応が促進され、表面での熱放散により、コンクリートバルク内でその反応がある程度起こらないようにする可能性がある。理論に拘束されることを望まないが、速い仕上げ速度(すなわち、一般的に200rpm以上)での仕上げによって発生する熱によって促進される可塑性状の物質の形成は、従来のコンクリートで可能な光沢と比べて改善された光沢を有する表面をもたらすと考えられる。 While not wishing to be bound by theory, it is believed that the heat of curing promotes a reaction between the high surface area amorphous silica and the components of the "re-emulsified" admixture to form a plastic-like component throughout the concrete. Finishing at high speeds promotes this reaction at the surface and may prevent some of that reaction from occurring within the bulk of the concrete due to heat dissipation at the surface. While not wishing to be bound by theory, it is believed that the formation of a plastic-like material promoted by the heat generated by finishing at high finishing speeds (i.e., typically 200 rpm or greater) results in a surface with an improved gloss compared to that possible with conventional concrete.

当技術分野では、コンクリート表面の仕上げは、スラブの水不透過性に影響を与える可能性があることに留意されたい。「スラブを閉じる」、すなわち、当技術分野で周知の仕上げ機械の反復的で方向性のある適用を含む技術を使用してスラブを仕上げることは、水透過性を低下させることができる仕上げ方法である。このような方法は、本発明のコンクリートに適用されることができるが、本発明のコンクリートは、驚くほど高い水不透過性、またはさらに仕上げ工程がなくても完全な水不透過性を示す。 It is noted in the art that the finishing of the concrete surface can affect the water impermeability of the slab. "Closing the slab," i.e., finishing the slab using techniques that involve the repetitive, directional application of finishing machinery known in the art, is a finishing method that can reduce water permeability. While such methods can be applied to the concrete of the present invention, the concrete of the present invention exhibits surprisingly high water impermeability, or complete water impermeability even without further finishing steps.

本発明のコンクリートの表面は、一般的に、従来の方法および配合物のコンクリートよりも硬いことにも留意されたい。一般的に、ほとんどのコンクリートは養生時間とともに硬度が増す。例えば、既存の方法に従って調製されたほとんどのコンクリートは、注入後約28日でモース硬度スクラッチ試験に関して約4~約5の範囲の硬度を有する。本発明のコンクリートが、注入後約3~約8日(約72~約192時間)の範囲の時間長の後にそのような硬度を達成することは珍しいことではない。約28日後、本発明のコンクリートが約6~約9の範囲の硬度を有すること、または多くの場合、約7~約8の範囲の硬度を有することは珍しいことではない。 It should also be noted that the surface of the concrete of the present invention is generally harder than concrete of conventional methods and formulations. Generally, most concretes increase in hardness with curing time. For example, most concretes prepared according to existing methods have a hardness in the range of about 4 to about 5 on the Mohs Hardness Scratch Test about 28 days after pouring. It is not uncommon for the concrete of the present invention to achieve such hardness after a length of time in the range of about 3 to about 8 days (about 72 to about 192 hours) after pouring. After about 28 days, it is not uncommon for the concrete of the present invention to have a hardness in the range of about 6 to about 9, or in many cases, a hardness in the range of about 7 to about 8.

本発明の方法は、(以下の「コンクリート性能を改善するための新規組成物」と題する節に記載のように調製されるコンクリート配合物のような)アモルファスシリカを含むコンクリート配合物との混和剤として使用されることが好ましい。前述の節の組成物と共に使用する混和剤が本明細書に記載されており、これらの配合物におけるその使用方法が完全に記載されている。理論に拘束されることを望まないが、本明細書に記載されていない、例えば本明細書に記載されているよりも大きい粒子径を有するシリカの使用は、本発明の何らかの限られた効果をもたらす可能性があるが、低粒子径、高表面積のアモルファスシリカで調製されたコンクリートよりも、注入、加工、および仕上げが難しい可能性が高い。 The method of the present invention is preferably used as an admixture with concrete mixes containing amorphous silica (such as those prepared as described in the section below entitled "Novel Compositions for Improving Concrete Performance"). Admixtures for use with the compositions of the foregoing section are described herein, and methods for their use in these mixes are fully described. Without wishing to be bound by theory, it is believed that the use of silicas not described herein, e.g., having particle sizes larger than those described herein, may provide some limited benefit of the invention, but will likely be more difficult to pour, process, and finish than concretes prepared with low particle size, high surface area amorphous silica.

100重量あたりE5 Internal Cure4オンスを含むコンクリートスラブを示す。E5 Finishは、典型的には1ガロンあたり1000平方フィートの割合で仕上げとして表面に使用される。バニシングプロセスは、仕上げ工程の終了直後に開始された。図1は、27インチのバーニッシャーが2500rpmで動作しているにもかかわらず、損傷していない表面を示す。写真は局所に塗布されたE5 Finishのものであるが、示すように、E5 Finishの混和剤適用でも同じ結果が得られる。Shown is a concrete slab containing 4 ounces of E5 Internal Cure per 100 weight percent. E5 Finish is typically used on surfaces as a finish at a rate of 1000 square feet per gallon. The burnishing process was started immediately after the finishing step was completed. Figure 1 shows an undamaged surface despite a 27 inch burnisher operating at 2500 rpm. The photo is of topically applied E5 Finish, but as shown, an admixture application of E5 Finish will produce the same results. 表面がほぼグレード1からほぼグレード2に変わったことを示す。写真は局所に塗布されたE5 Finishのものであるが、示すように、E5 Finishの混和剤適用でも同じ結果が得られる。It shows the surface changed from about Grade 1 to about Grade 2. The photo is of E5 Finish applied topically, but as shown, an admixture application of E5 Finish would achieve the same results.

以下は、本発明で使用することができる混和剤配合物の詳細な説明である。この仮出願で開示された発明は、Tate’s Soaps and Surfactantsから2017年3月20日に販売可能な配合物のKorkay Concrete Dissolver(「Korkay」)に言及しているが、当業者は、Korkayおよびその水希釈物は化学配合物であり、ならびにこのような化学配合物は様々な異なる原料および/または方法によって調製されることができ、ならびに本発明の利益を得るために本発明での使用に好適であることを認識するであろう。一実施形態では、混和剤組成物は、Korkayの水希釈物を含むか、または本質的にそれからなる。 The following is a detailed description of the admixture formulations that can be used in the present invention. Although the invention disclosed in this provisional application refers to Korkay Concrete Dissolver ("Korkay"), a formulation available on March 20, 2017 from Tate's Soaps and Surfactants, those skilled in the art will recognize that Korkay and its aqueous dilutions are chemical formulations, and that such chemical formulations can be prepared by a variety of different ingredients and/or methods and are suitable for use in the present invention to obtain the benefits of the present invention. In one embodiment, the admixture composition comprises or consists essentially of an aqueous dilution of Korkay.

Korkayの同じ化学成分またはその水希釈物を含む配合物は、その中に水を含まない1つまたは複数の成分の濃度が、Korkayまたはその水希釈物に対する濃度から、それぞれKorkayまたはその水希釈物の重量に対して、それぞれ50、40、30、20、10または5重量%未満外れることが本発明において有用であることができることを認識するべきである。このような化学組成物を、上記の推奨される量および割合で使用することができる。 It should be recognized that formulations containing the same chemical components of Korkay or aqueous dilutions thereof may be useful in the present invention in which the concentration of one or more components not including water therein deviates from the concentration relative to Korkay or aqueous dilutions by less than 50, 40, 30, 20, 10 or 5 weight percent, respectively, based on the weight of Korkay or aqueous dilutions thereof. Such chemical compositions may be used in the amounts and proportions recommended above.

別の実施形態では、混和剤は、水を含むか、水、アルファ-ヒドロキシ酸、グリコールアルキルエーテル、および約500~約1500mwの範囲の平均分子量を有するポリエチレングリコールを含む、または本質的にそれらからなる。更なる実施形態では、アルファ-ヒドロキシ酸は約5~約1個の範囲の炭素を含有し、グリコール酸が好ましい。グリコール酸はChemsolvから市販されている。グリコールアルキルエーテルは、好ましくはポリプロピレンメチルエーテルであり、ジプロピレングリコールメチルエーテルが好ましい。ジプロピレングリコールメチルエーテルは、多くの供給元、例えば、Dow Chemical、Lyondell Bassell、Shellから市販されている。約500~約1500の分子量の範囲の平均分子量を有するポリエチレングリコールは、約750~約1250の分子量の範囲の平均分子量を有するポリエチレングリコールであることが好ましく、約950~約1050の分子量の範囲がさらにより好ましい。好適なポリエチレングリコールの一例は、PEG(1000)である。 In another embodiment, the admixture comprises water, or comprises or consists essentially of water, an alpha-hydroxy acid, a glycol alkyl ether, and a polyethylene glycol having an average molecular weight in the range of about 500 to about 1500 mw. In a further embodiment, the alpha-hydroxy acid contains in the range of about 5 to about 1 carbon, with glycolic acid being preferred. Glycolic acid is commercially available from Chemsolv. The glycol alkyl ether is preferably polypropylene methyl ether, with dipropylene glycol methyl ether being preferred. Dipropylene glycol methyl ether is commercially available from a number of sources, e.g., Dow Chemical, Lyondell Bassell, Shell. The polyethylene glycol having an average molecular weight in the range of about 500 to about 1500 molecular weight is preferably polyethylene glycol having an average molecular weight in the range of about 750 to about 1250 molecular weight, with a molecular weight range of about 950 to about 1050 being even more preferred. One example of a suitable polyethylene glycol is PEG(1000).

別の実施形態では、アルファ-ヒドロキシ酸は、約5~約20重量パーセントの範囲で混和剤中に存在することが好ましく、約10~約15重量パーセントの範囲の重量パーセントがより好ましい。グリコールアルキルエーテルの重量パーセントは、約5~約20重量パーセントの範囲が好ましくは、約10~約15重量パーセントの範囲がより好ましい。ポリエチレングリコールの重量パーセントは、約1~約15重量パーセントの範囲が好ましく、約1~約9重量パーセントの範囲の比がより好ましい。水は、約70~約80重量パーセントの範囲で存在し、約71~約77重量パーセントの範囲がより好ましい。 In another embodiment, the alpha-hydroxy acid is preferably present in the admixture in a range of about 5 to about 20 weight percent, with a weight percent in the range of about 10 to about 15 weight percent being more preferred. The weight percent of the glycol alkyl ether is preferably in a range of about 5 to about 20 weight percent, with a weight percent in the range of about 10 to about 15 weight percent being more preferred. The weight percent of the polyethylene glycol is preferably in a range of about 1 to about 15 weight percent, with a ratio in the range of about 1 to about 9 weight percent being more preferred. Water is present in a range of about 70 to about 80 weight percent, with a weight percent in the range of about 71 to about 77 weight percent being more preferred.

更なる実施形態では、混和剤は、以下の4つの部分:
1)74%の水、
2)13%のグリコール酸、
3)8%のジプロピレングリコールメチルエーテル(DPMグリコールエーテル)、
4)5%のポリエチレングリコール(PEG 1000タイプ)、
の混合物の水希釈物を含むか、それからなるか、または本質的にそれからなり、希釈は、約4~約20部の水に対して1部の混合物を含むか、それからなるか、または本質的にそれからなることが好ましく、約5~約12部の水の希釈がより好ましく、約6~約8部の水の希釈がさらにより好ましく、約6.5~約7.5、またはさらに約6.8~約7.2の範囲が特に好適である。このような希釈に相当する成分、つまり「成分等価物」とは、混和剤が前述と同じ成分および相対比率を含む、それらからなる、または本質的にそれらからなるが、混和剤が所定の希釈によって調製されなかったことを意味する。
In a further embodiment, the admixture comprises the following four parts:
1) 74% water,
2) 13% glycolic acid;
3) 8% dipropylene glycol methyl ether (DPM glycol ether);
4) 5% polyethylene glycol (PEG 1000 type);
Preferably, the dilution comprises, consists of, or consists essentially of 1 part mixture to about 4 to about 20 parts water, with a dilution of about 5 to about 12 parts water being more preferred, a dilution of about 6 to about 8 parts water being even more preferred, with a range of about 6.5 to about 7.5, or even about 6.8 to about 7.2 being especially preferred. By components equivalent to such dilutions, or "component equivalents," it is meant that the admixture comprises, consists of, or consists essentially of the same components and relative proportions as set forth above, but that the admixture was not prepared by the specified dilution.

他の実施形態では、コンクリートミクスに添加される混和剤(例えば、米国仮出願62/765,597に記載されているか、または本明細書に列挙されている量のアモルファスシリカによって調製され、それを含むコンクリート混合物を含むレディミクスに添加する)は、約4~約20重量部の水に対して1重量部のKorkayを含む、それからなる、またはそれから本質的になり、約5~約12重量部の水の希釈がより好ましく、約6~約8重量部の水の希釈がさらにより好ましい。(E5 Finish配合物は、約1部のKorkayに対して約7部の水を含む混合物を生成することによって形成されることができる)。いくつかの実施形態では、混和剤は、E5 Finish配合物を含む。他の実施形態では、混和剤は、E5 Finishまたは前述の化学的に同一の調製物の水希釈あるいは水除去濃縮を含む。他の実施形態では、混和剤は、E5 Finishを含む、または本質的にそれからなる。更なる実施形態では、前述の混和剤は、セメント100ポンドあたり約0.5~約8オンスの範囲の量でレディミクスに添加され、セメント100ポンドあたり約2~約5オンスが好ましく、セメント100ポンドあたり約2.5~約3.5オンスがさらにより好ましく、セメント100ポンドあたり約2.8~約3.2オンスが最も好ましい。 In other embodiments, the admixture added to the concrete mix (e.g., prepared with the amount of amorphous silica described in U.S. Provisional Application No. 62/765,597 or recited herein and added to the ready mix containing the concrete mix) comprises, consists of, or consists essentially of about 4 to about 20 parts by weight of Korkay to 1 part by weight of water, with about 5 to about 12 parts by weight of water being more preferred, and about 6 to about 8 parts by weight of water being even more preferred. (The E5 Finish formulation can be formed by producing a mixture containing about 7 parts by weight of water to about 1 part by weight of Korkay). In some embodiments, the admixture comprises the E5 Finish formulation. In other embodiments, the admixture comprises a water-diluted or water-removed concentrate of E5 Finish or a chemically identical preparation as described above. In other embodiments, the admixture comprises, or consists essentially of E5 Finish. In further embodiments, the aforementioned admixtures are added to the ready mix in an amount ranging from about 0.5 to about 8 ounces per 100 pounds of cement, with about 2 to about 5 ounces per 100 pounds of cement being preferred, with about 2.5 to about 3.5 ounces per 100 pounds of cement being even more preferred, and with about 2.8 to about 3.2 ounces per 100 pounds of cement being most preferred.

セメント系材料100重量あたり約5オンスのE5 Finishを超えるE5 Finishの量の場合、またはセメント系材料100重量あたり約5オンスを超えるアモルファスシリカの量の場合、場合によっては、脆性の増加および圧縮強度の減少が観察され得るという点で、本発明の観察された利点が減少し始める可能性がある。本明細書に示される好ましい(または最も広い)範囲内のアモルファスシリカ(またはE5 Internal Cure)およびKorkay(またはE5 Finish)の所与の含有量について、一般的に、アモルファスシリカの量を100重量あたり約4オンスから、またはE5 Finishの量を100重量あたり約3オンスから変更すると、耐摩耗性、水不透過性、および圧縮強度がいくらか低下すると予想され得る。 For amounts of E5 Finish above about 5 ounces per 100 weight of cementitious material, or for amounts of amorphous silica above about 5 ounces per 100 weight of cementitious material, the observed benefits of the present invention may begin to diminish in that, in some cases, increased brittleness and decreased compressive strength may be observed. For a given content of amorphous silica (or E5 Internal Cure) and Korkay (or E5 Finish) within the preferred (or broadest) ranges set forth herein, generally, some decrease in abrasion resistance, water impermeability, and compressive strength may be expected when varying the amount of amorphous silica from about 4 ounces per 100 weight, or the amount of E5 Finish from about 3 ounces per 100 weight.

配合物は一般的に混和剤として使用され、したがってそれらは所定の比率で調製され、バルクコンクリート混合物に添加される、例えば小さな粒子径のアモルファスシリカ、例えば以下に説明するコンクリート混合物を含むコンクリート混合物を含むレディミクスに添加する、ことに留意されたい。このような混和剤の添加は最も好ましい。ただし、混和剤の成分を個別に添加することは許容される場合がある。例えば、水、グリコール酸、ジプロピレングリコールメチルエーテル、またはポリエチレングリコール成分のうちの1つまたは複数の一部もしくは全部を、特に混合物が十分に練り混ぜられた後、混和剤の残部を加える前に、コンクリート混合物に加えることが許容されてもよい。例えば、コンクリート混合物は、混和剤に割り当てられる水の少なくとも一部を用いて調製されることができる。このような状況では、コンクリート混合物および混和剤中の水の量を確認する際に、水の総量は、2つの部分量の合計とみなす必要があることを理解されたい。その1つはコンクリート混合物に許容される水の総量の範囲内であり、もう1つは混和剤に許可された水の総量の範囲内である。成分のこのような別個の添加は、本発明のいくらかの効果を与える場合がある。しかし、最適な結果のために、本明細書に記載されるように、混和剤の実施形態を使用することが非常に好ましい。その成分の混合物、すなわちアルファ-ヒドロキシ酸、グリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールおよび水を含む混合物が、以下に記載されるように、アモルファスシリカを含む混合コンクリート混合物を含むレディミクスに添加される。 It should be noted that the formulations are generally used as admixtures, and therefore they are prepared in a predetermined ratio and added to the bulk concrete mix, e.g., small particle size amorphous silica, e.g., ready mixes, including concrete mixes described below. Such addition of the admixture is most preferred. However, it may be acceptable to add the components of the admixture separately. For example, it may be acceptable to add part or all of one or more of the water, glycolic acid, dipropylene glycol methyl ether, or polyethylene glycol components to the concrete mix, especially after the mix has been thoroughly mixed and before adding the remainder of the admixture. For example, the concrete mix can be prepared with at least a portion of the water allocated to the admixture. In such a situation, it should be understood that in ascertaining the amount of water in the concrete mix and the admixture, the total amount of water should be considered as the sum of two partial amounts, one of which is within the total amount of water permitted for the concrete mix and the other is within the total amount of water permitted for the admixture. Such separate addition of the components may provide some of the benefits of the invention. However, for optimal results, it is highly preferred to use an embodiment of the admixture as described herein. A mixture of its components, namely, a mixture containing alpha-hydroxy acid, glycol alkyl ether, polyethylene glycol and water, is added to a ready mix containing a mixed concrete mixture containing amorphous silica, as described below.

理論に拘束されることを望まないが、コンクリート養生中に発生する熱は、(コンクリートの調製に混和剤を使用した結果)混和剤の成分の結果として、養生中にコンクリート全体に強靭な可塑性状のマトリックスの形成を助け、コンクリート中のアモルファスシリカと相互作用すると考えられる。このような結果は、E5 Internal Cureを容器内で熱を加えてE5 Finishと直接練り混ぜ、マトリックスの物質と考えられるような強靭な半透明または透明な物質が得られる実験によって示される。 Without wishing to be bound by theory, it is believed that the heat generated during concrete curing (as a result of the admixtures used in preparing the concrete) aids in the formation of a tough, plastic-like matrix throughout the concrete during curing as a result of the admixture's components interacting with the amorphous silica in the concrete. Such a result is demonstrated by experiments in which E5 Internal Cure was mixed directly with E5 Finish under heat in a container, resulting in a tough, translucent or transparent material believed to be a matrix material.

混和剤は、必要に応じて、E5 Internal cureとして加えられることができるアモルファスシリカを含むコンクリートミクスに混合される。一般的に、コンクリートミクスは、約55nm未満の平均粒子径、およびいくつかの実施形態では約7.8nm未満の平均粒子径、または別の実施形態では約5~約55nmもしくは約5~約7.9nmの平均粒子径の粒子を有し、ならびに、約430~約900m/gの範囲の表面積を有し、ならびに、コンクリート中において、セメント(すなわち、水、骨材、砂、またはその他の添加剤を含まない)100ポンドあたりアモルファスシリカ約0.1~約4オンスの重量比で存在するアモルファスシリカを含む。 The admixture is mixed into the concrete mix, optionally including amorphous silica, which can be added as E5 Internal cure. Typically, the concrete mix includes amorphous silica having particles with an average particle size of less than about 55 nm, and in some embodiments less than about 7.8 nm, or in other embodiments from about 5 to about 55 nm or from about 5 to about 7.9 nm, and having a surface area in the range of about 430 to about 900 m2 /g, and present in the concrete in a weight ratio of about 0.1 to about 4 ounces of amorphous silica per 100 pounds of cement (i.e., not including water, aggregate, sand, or other additives).

上記の粒子径パラメーターによって特徴付けられる限り、他の供給源からのアモルファスシリカが好適であってもよい。好適なアモルファスシリカの非限定的な例には、コロイダルシリカ、沈殿シリカ、シリカゲルおよびヒュームドシリカが挙げられ、コロイダルシリカまたはシリカゲルが好ましい。平均粒子径が約25nm未満の粒子を使用することがより好ましく、約7.9nm未満の平均粒子径がさらにより好ましい。より好ましいコンクリート中の重量比率は、セメント(水、骨材、砂、またはその他の添加剤を含まない)100ポンドあたりアモルファスシリカ約0.1~約3オンスである。さらにより好ましいコンクリート中の重量比率は、セメント(先と同様に、水、骨材、砂、またはその他の添加剤を含まない)100ポンドあたりアモルファスシリカ約0.1~約1オンスである。 Amorphous silica from other sources may be suitable as long as it is characterized by the particle size parameters above. Non-limiting examples of suitable amorphous silica include colloidal silica, precipitated silica, silica gel, and fumed silica, with colloidal silica or silica gel being preferred. It is more preferred to use particles having an average particle size of less than about 25 nm, and even more preferred to have an average particle size of less than about 7.9 nm. A more preferred weight ratio in concrete is about 0.1 to about 3 ounces of amorphous silica per 100 pounds of cement (not including water, aggregate, sand, or other additives). An even more preferred weight ratio in concrete is about 0.1 to about 1 ounce of amorphous silica per 100 pounds of cement (again not including water, aggregate, sand, or other additives).

さらに他の実施形態では、約50~約900m/グラムの範囲の表面積を有するアモルファスシリカが好ましく、約150~約900m/グラムがより好ましく、約400~約900m/グラムがさらにより好ましい。アルカリ性pHを有するアモルファスシリカが好ましく、8~11の範囲のpHがより好ましい。 In yet another embodiment, amorphous silicas having a surface area in the range of about 50 to about 900 m2 /gram are preferred, with about 150 to about 900 m2 /gram being more preferred, and about 400 to about 900 m2 /gram being even more preferred. Amorphous silicas having an alkaline pH are preferred, with a pH in the range of 8 to 11 being more preferred.

さらに別の実施形態では、アモルファスシリカは、Specification Products LLCから市販されている添加剤であるE5 INTERNAL CUREを使用することによって提供される。一実施形態では、E5 INTERNAL CUREのセメントに対する重量比は、セメント(水、砂、骨材、またはその他の添加剤を含まない)100ポンドに対してE5 INTERNAL CURE約1~約20オンスの範囲である。E5 INTERNAL CUREのセメントに対する重量比は、セメント(水、砂、骨材、またはその他の添加剤を含まない)約100ポンドに対してE5 INTERNAL CURE約1~約10オンスの範囲であることがより好ましい。E5 INTERNAL CUREのセメントに対する重量比は、セメント(水、砂、骨材、またはその他の添加剤を含まない)約100ポンドに対してE5 INTERNAL CURE約1~約5オンスの範囲であることがさらにより好ましい。理想的な値は、約3~5の範囲、または100重量あたり約4オンスである。 In yet another embodiment, the amorphous silica is provided by using E5 INTERNAL CURE, an additive commercially available from Specification Products LLC. In one embodiment, the weight ratio of E5 INTERNAL CURE to cement ranges from about 1 to about 20 ounces of E5 INTERNAL CURE to 100 pounds of cement (not including water, sand, aggregate, or other additives). More preferably, the weight ratio of E5 INTERNAL CURE to cement ranges from about 1 to about 10 ounces of E5 INTERNAL CURE to about 100 pounds of cement (not including water, sand, aggregate, or other additives). Even more preferably, the weight ratio of E5 INTERNAL CURE to cement ranges from about 1 to about 5 ounces of E5 INTERNAL CURE to about 100 pounds of cement (not including water, sand, aggregates, or other additives). The ideal value is in the range of about 3 to 5, or about 4 ounces per 100 pounds by weight.

驚くべきことに、セメント(水、砂、骨材、またはその他の添加剤を含まない)約100ポンドに対して約20オンスを超えるE5 INTERNAL CUREを使用すること、またはセメント(水、砂、骨材、またはその他の添加剤を含まない)約100ポンドに対して約5オンスを超えるアモルファスシリカを使用することにより、有益な水または圧縮強度の利点が観察されない場合がある、または最小限しか観察されない場合があるという点で、利点がなくなる可能性がある。 Surprisingly, using more than about 20 ounces of E5 INTERNAL CURE per about 100 pounds of cement (not including water, sand, aggregates, or other additives) or more than about 5 ounces of amorphous silica per about 100 pounds of cement (not including water, sand, aggregates, or other additives) may result in no benefit in that no or only minimal beneficial water or compressive strength benefits may be observed.

アモルファスシリカおよび混和剤(非限定的な例として、それぞれE5 Internal CureおよびE5 Finish)の添加の順序は、本発明のプロセス、組成物、およびコンクリートから最大の利益を実現するために重要である。例えば、カッティング剤含有混和剤を添加する前に、アモルファスシリカをセメントミクスに添加することが非常に好ましい。 The order of addition of the amorphous silica and admixtures (non-limiting examples include E5 Internal Cure and E5 Finish, respectively) is important to realize maximum benefit from the process, composition, and concrete of the present invention. For example, it is highly preferred to add the amorphous silica to the cement mix before adding the cutting agent-containing admixture.

アモルファスシリカは、以下の「コンクリート性能を改善するための新規組成物」と題する節に従って、セメント混合物と混合されることが好ましい。 The amorphous silica is preferably mixed with the cement mixture in accordance with the section below entitled "Novel Compositions for Improving Concrete Performance."

コンクリートミクスは、ある量のa)乾燥セメントミクス、b)水、c)アモルファスシリカ、d)骨材および/または砂を含む成分から作製される。 Concrete mix is made from ingredients including certain amounts of a) dry cement mix, b) water, c) amorphous silica, d) aggregates and/or sand.

乾燥コンクリートミクスは、一般的に、望ましい注入特性および硬化特性の組み合わせを有するコンクリートミクスを提供する水/セメント比を与える推奨される含水量を有する。場合によっては、推奨される含水量は広範囲の含水量にわたる。以下に示すように、注入前のコンクリートミクスの初期含水量は、養生中および仕上げ中に、結果として生じるコンクリート設備(スラブ、フーチング等)の品質を低下させる問題を引き起こす可能性がある。硬化コンクリート中の水媒介構造欠陥を低減するために、減水対策、例えば「減水剤」および流動化剤が使用されるのが一般的である。本発明の利点は、水分含有量が製造業者によって推奨されたものよりも減少している状況において明白であるはずであるが、本発明は、コンクリートミクスに含まれる水が、乾燥セメントミクスの製造業者によって指定された量以上である状況において、本発明のコンクリートを与えるために使用されることができることに留意されたい。コンクリートミクス中の減水剤は一般的に不要である。 Dry concrete mixes generally have a recommended water content that provides a water/cement ratio that provides the concrete mix with a combination of desirable pouring and hardening properties. In some cases, the recommended water content spans a wide range of water contents. As shown below, the initial water content of the concrete mix before pouring can cause problems during curing and finishing that reduce the quality of the resulting concrete installation (slab, footing, etc.). To reduce water-borne structural defects in the hardened concrete, water-reducing measures, such as "water reducers" and superplasticizers, are typically used. Although the advantages of the present invention should be apparent in situations where the water content is reduced from that recommended by the manufacturer, it should be noted that the present invention can be used to provide a concrete of the present invention in situations where the water included in the concrete mix is equal to or greater than that specified by the manufacturer of the dry cement mix. Water reducers in the concrete mix are generally not required.

したがって、広い側面では、セメントミクスおよび水は、以下の比率でコンクリートミクスに存在する。
水の量および乾燥セメントミクスの量、前記セメントミクスは、
i)製造業者が推奨する水/セメント比の値;ここで、前記推奨された比率は、約0.35~約0.65の範囲にあり、水の量と混合すると、水/セメント比は、推奨値よりも約10%少ない値に相当する値よりも大きいが、推奨値よりも約30%大きい値に相当する値よりも小さい、
または、
ii)製造業者が推奨する水/セメント比の範囲;上限値と下限値を有し、水の量と混合すると、水/セメント比は、下限値よりも約10%少ない値に相当する値よりも大きく、上限値よりも約30%大きい値に相当する値以下である、
または、
iii)水の量と混合すると、水/セメント比が約0.35~0.65の範囲にあるような量、
を特徴とする。
Thus, in broad aspects, the cement mix and water are present in the concrete mix in the following proportions:
The amount of water and the amount of dry cement mix, said cement mix comprising:
i) a water/cement ratio value recommended by the manufacturer; wherein the recommended ratio is in the range of about 0.35 to about 0.65, and when mixed with an amount of water, the water/cement ratio is greater than a value corresponding to about 10% less than the recommended value, but less than a value corresponding to about 30% more than the recommended value;
or
ii) a range of water/cement ratios recommended by the manufacturer, having upper and lower limits, which, when mixed with an amount of water, will result in a water/cement ratio greater than a value corresponding to about 10% less than the lower limit and less than or equal to a value corresponding to about 30% more than the upper limit;
or
iii) an amount such that when mixed with the amount of water, the water/cement ratio is in the range of about 0.35 to 0.65;
It is characterized by:

本発明の利点は、一般的に、商業的に有用なタイプのポルトランドセメントを使用することにより明らかになると予想される。セメントミクスは、建設で一般的に使用される1つまたは複数のタイプ、例えば、タイプI、II、III、IVおよびVのポルトランドセメントである。 The advantages of the present invention are expected to be apparent generally through the use of commercially available types of Portland cement. The cement mix may be one or more types commonly used in construction, e.g., Types I, II, III, IV and V Portland cement.

上記の水の量がセメントミクスに加えられる。この量は、シリカの含水配合物、例えばコロイド、分散液、エマルジョン等の場合にシリカと共に導入される水、ならびにカッティング剤含有混和剤で導入される水を除いて、少なくともセメントミクスを含むコンクリートミクスと混合される全ての水が含まれる。以下でさらに詳細に説明するように、水は、複数の部分、例えば、第1の部分の水がコンクリートミクスと混合され、しばらくの間攪拌された後、第2の部分の水(例えば、「テールウォーター」)の添加で少なくともセメントミクスを含むコンクリートミクスと混合されることができる。コンクリートが部分的に硬化した後、コンクリートの表面に水をかけて、収縮を引き起こす可能性のある表面の早期の乾燥、ならびに後の加工および仕上げの困難を防ぐこともあることに留意されたい。この「仕上げ」水は、水の量には含まれない。他の実施形態では、水/セメント比は、約0.38~0.55の範囲、またはより具体的な実施形態では、約0.48~約0.52の範囲、または約0.38~約0.42の範囲である。 The amount of water mentioned above is added to the cement mix. This amount includes all water mixed with the concrete mix including at least the cement mix, except for water introduced with silica in the case of water-containing formulations of silica, such as colloids, dispersions, emulsions, etc., as well as water introduced with cutting agent-containing admixtures. As described in more detail below, water can be mixed with the concrete mix including at least the cement mix in multiple portions, for example, a first portion of water is mixed with the concrete mix and stirred for a period of time, followed by the addition of a second portion of water (e.g., "tail water") to mix with the concrete mix including at least the cement mix. It should be noted that after the concrete has partially set, water may be applied to the surface of the concrete to prevent premature drying of the surface, which may cause shrinkage, and subsequent processing and finishing difficulties. This "finishing" water is not included in the amount of water. In other embodiments, the water/cement ratio is in the range of about 0.38 to 0.55, or in more specific embodiments, in the range of about 0.48 to about 0.52, or in the range of about 0.38 to about 0.42.

上記のi)、ii)、およびiii)に関連して、より好ましい実施形態では、水およびセメントミクスは、乾燥セメントミクスの量と水の量との混合時の配合比でコンクリートミクス中に存在し、水/セメント比は、
推奨値以上、ただし推奨値より30%多い値に相当する値以下、または、
推奨範囲の上限値以上、ただし上限値より約30%より多い値に相当する値以下、もしくは少なくとも0.35以上、0.65以下である。
In relation to i), ii) and iii) above, in a more preferred embodiment, the water and cement mix are present in the concrete mix in a ratio at the time of mixing of the amount of dry cement mix to the amount of water, the water/cement ratio being:
At least the recommended value, but not exceeding the value equivalent to 30% more than the recommended value, or
The preferred range is equal to or greater than the upper limit, but equal to or less than a value equivalent to more than about 30% above the upper limit, or at least 0.35 and 0.65.

アモルファスシリカの粒子径は特に重要である。一般的に、微粒子化シリカ中に見つけられるものなどのより大きな粒子径により、本明細書で規定されるサイズのアモルファスシリカが規定量で使用される場合に見られる程度までは、キャピラリーおよびボイドの形成を低減させない。本発明のコンクリートミクスは、好ましくはa)のセメントの100重量(cwt)当たり約0.1~約7.0オンスの範囲の量で存在するアモルファスナノシリカの量を含み、平均シリカ粒子径が約1~約55ナノメートルの範囲にあるような粒子径を有し、かつ/または、シリカ粒子の表面積は、約300~約900m/gの範囲、または他の実施形態では、約450~約900m/gの範囲である。 The particle size of the amorphous silica is particularly important. Larger particle sizes, such as those found in micronized silica, generally do not reduce the formation of capillaries and voids to the extent seen when amorphous silica of the size specified herein is used in the specified amounts. The concrete mix of the present invention preferably comprises an amount of amorphous nanosilica present in an amount ranging from about 0.1 to about 7.0 ounces per 100 weight (cwt) of cement of a) and has a particle size such that the average silica particle size is in the range of about 1 to about 55 nanometers, and/or the surface area of the silica particles is in the range of about 300 to about 900 m 2 /g, or in other embodiments, in the range of about 450 to about 900 m 2 /g.

様々な原料からのアモルファスシリカは、上記の粒子径および表面積パラメーターによって特徴付けられる限り、一般的に好適である。好適なアモルファスシリカの非限定的な例には、コロイダルシリカ、沈殿シリカ、シリカゲルおよびヒュームドシリカが挙げられる。しかし、コロイダルアモルファスシリカおよびシリカゲルが好ましく、コロイダルアモルファスシリカが最も好ましい。 Amorphous silica from a variety of sources is generally suitable, so long as it is characterized by the particle size and surface area parameters described above. Non-limiting examples of suitable amorphous silica include colloidal silica, precipitated silica, silica gel, and fumed silica. However, colloidal amorphous silica and silica gel are preferred, with colloidal amorphous silica being most preferred.

更なる実施形態では、シリカ粒子径は、約5~約55nmの範囲にある。平均粒子径が約25nm未満の粒子が好ましく、平均粒子径が約10nm未満である粒子がより好ましく、平均粒子径が約7.9nm未満である粒子がさらにより好ましい。コンクリート中の好ましい重量比は、セメント(水、骨材、砂、またはその他の添加剤を含まない)100ポンドあたりアモルファスシリカ約0.1~約3オンスである。コンクリート中のより好ましい重量比は、セメント(先と同様に、水、骨材、砂、またはその他の添加剤を含まない)100ポンドあたりアモルファスシリカ約0.1~約1オンスである。さらにより好ましくは、セメント(先と同様に、水、骨材、砂、またはその他の添加剤を含まない)100ポンドあたりアモルファスシリカ約0.45~約0.75オンスである。驚くべきことに、セメントミクス100ポンドあたりアモルファスナノシリカが約3~約4オンスを超えると、コンクリートミクスの注入または加工が困難になる可能性があり、非シリカのコントロールに関してさえ、圧縮強度が大幅に低下する可能性がある。それ以外の場合は、一般的に、セメント100ポンドあたり約1オンスを超える量は、セメント100ポンドあたりアモルファスシリカ約0.45~約0.75オンスの好ましい範囲に関して、圧縮強度の増加を減少させる。所定の好ましい範囲は、最も経済的に実現可能な範囲であり、すなわち、それを超えると、シリカの追加単位あたりの圧縮強度の増加は少なくなり、圧縮強度の増加単位あたりのシリカのコストは、コンクリートのコストを法外に高くする可能性がある。 In further embodiments, the silica particle size is in the range of about 5 to about 55 nm. Particles having an average particle size of less than about 25 nm are preferred, particles having an average particle size of less than about 10 nm are more preferred, and particles having an average particle size of less than about 7.9 nm are even more preferred. A preferred weight ratio in concrete is about 0.1 to about 3 ounces of amorphous silica per 100 pounds of cement (without water, aggregate, sand, or other additives). A more preferred weight ratio in concrete is about 0.1 to about 1 ounce of amorphous silica per 100 pounds of cement (again without water, aggregate, sand, or other additives). Even more preferred is about 0.45 to about 0.75 ounces of amorphous silica per 100 pounds of cement (again without water, aggregate, sand, or other additives). Surprisingly, above about 3 to about 4 ounces of amorphous nano-silica per 100 pounds of cement mix, the concrete mix may become difficult to pour or process, and compressive strength may be significantly reduced, even relative to non-silica controls. Otherwise, amounts above about 1 ounce per 100 pounds of cement generally reduce the increase in compressive strength relative to the preferred range of about 0.45 to about 0.75 ounces of amorphous silica per 100 pounds of cement. The given preferred range is the most economically feasible range, i.e., beyond which the increase in compressive strength per additional unit of silica becomes less, and the cost of silica per unit of increase in compressive strength may make the cost of concrete prohibitive.

約50~約900m/グラムの範囲の表面積を有するアモルファスシリカが好ましく、約150~約900m/グラムがより好ましく、約400~約900m/グラムがさらにより好ましく、450~700m/グラムまたは500~600m/グラムがさらにより好ましい。アルカリ性pH(約pH7以上)を有するアモルファスシリカが好ましく、8~11の範囲のpHがより好ましい。 Amorphous silicas having a surface area in the range of about 50 to about 900 m2 /gram are preferred, with about 150 to about 900 m2 /gram being more preferred, with about 400 to about 900 m2 /gram being even more preferred, with 450 to 700 m2 /gram or 500 to 600 m2 /gram being even more preferred. Amorphous silicas having an alkaline pH (above about pH 7) are preferred, with a pH in the range of 8 to 11 being more preferred.

さらに別の実施形態では、アモルファスシリカは、Specification Products LLCから市販され、約85重量%の水中に約15重量%のアモルファスシリカを含む添加剤であるE5 INTERNAL CUREを使用することによって提供される。シリカ粒子の特性は、平均粒子径が約10nm未満(BET法で測定)、表面積が約550m/gである。一実施形態では、E5 INTERNAL CUREのセメントに対する重量比は、セメント(水、砂、骨材、またはその他の添加剤を含まない)100ポンドに対してE5 INTERNAL CURE約1~約20オンスの範囲である。E5 INTERNAL CUREのセメントに対する重量比は、セメント(水、砂、骨材、またはその他の添加剤を含まない)約100ポンドに対してE5 INTERNAL CURE約1~約10オンスの範囲であることがより好ましい。E5 INTERNAL CUREのセメントに対する重量比は、セメント約100ポンドに対してE5 INTERNAL CURE約1~約5オンスの範囲であることがより好ましく、セメント(水、砂、骨材、またはその他の添加剤を含まない)約100ポンドに対してE5 INTERNAL CURE約3~約5オンスの範囲であることがさらにより好ましい。驚くべきことに、セメント(先と同様に、水、砂、骨材、またはその他の添加剤を含まない)約100ポンドに対して約20オンスを超えるE5を使用することにより、追加の有益な水または圧縮強度の利点が観察されない場合がある、また最小限しか観察されない場合があるという点で、利点がなくなる可能性がある。得られたコンクリートミクスは注入が難しい場合があり、得られたコンクリートは品質が悪い場合がある。コンクリートの品質は、セメント100ポンドあたり約3~約5オンスの好ましい範囲からの離れるにつれて低下するが、圧縮強度は、E5 INTERNAL CUREコロイダルアモルファスシリカがない場合よりもなお改善される可能性があることに留意されたい。好ましい実施形態では、コンクリートミクスに添加されるコロイダルシリカは、約40から約98重量%のシリカの範囲であり、60~95重量%が好ましく、70~92重量%がより好ましく、75~90重量%がさらにより好ましい。 In yet another embodiment, the amorphous silica is provided by using E5 INTERNAL CURE, an additive available from Specification Products LLC, which contains about 15% amorphous silica by weight in about 85% water by weight. The silica particles are characterized by an average particle size of less than about 10 nm (as measured by the BET method) and a surface area of about 550 m2 /g. In one embodiment, the weight ratio of E5 INTERNAL CURE to cement ranges from about 1 to about 20 ounces of E5 INTERNAL CURE to 100 pounds of cement (without water, sand, aggregate, or other additives). More preferably, the weight ratio of E5 INTERNAL CURE to cement ranges from about 1 to about 10 ounces of E5 INTERNAL CURE to about 100 pounds of cement (without water, sand, aggregate, or other additives). More preferably, the weight ratio of E5 INTERNAL CURE to cement ranges from about 1 to about 5 ounces of E5 INTERNAL CURE to about 100 pounds of cement, and even more preferably, from about 3 to about 5 ounces of E5 INTERNAL CURE to about 100 pounds of cement (without water, sand, aggregates, or other additives). Surprisingly, using more than about 20 ounces of E5 to about 100 pounds of cement (again without water, sand, aggregates, or other additives) can be beneficial in that no, or only minimal, additional beneficial water or compressive strength benefits may be observed. The resulting concrete mix may be difficult to pour, and the resulting concrete may be of poor quality. It is noted that while the quality of the concrete decreases as one moves away from the preferred range of about 3 to about 5 ounces per 100 pounds of cement, the compressive strength may still be improved over that without the E5 INTERNAL CURE colloidal amorphous silica. In a preferred embodiment, the colloidal silica added to the concrete mix ranges from about 40 to about 98% silica by weight, with 60-95% being preferred, 70-92% being more preferred, and 75-90% being even more preferred.

骨材および砂を、通常、建設目的の当技術分野で公知の量で本発明のコンクリートに使用することができる。一実施形態では、骨材の量および/または砂の量は、それらが合計で約400から約700重量%bwocの範囲の量になるように使用される。一般的に、コンクリートミクスは、セメントミクス、水、および好ましくは、骨材ならびに砂(当技術分野では、それぞれ「粗骨材」および「細骨材」と呼ばれることもある)の量を含む成分で調製される。コンクリートミクスは、2つのうちの1つのみ、例えば砂のみまたは骨材のみを含むことが許容されるが、ミクスは少なくともそれぞれの量を含むことが好ましい。砂と骨材は、セメント混合物のシリカ含有量に寄与する可能性があり、したがって、コンクリートミクスの要水量に影響を与える(つまり、いくらか上昇させる)可能性がある。一般的に、コンクリートを使用する用途に適したほとんどの種類の骨材を使用できる。粗骨材、例えば、粗い、砕いた石灰石の砂利、より大きな大きさのきれいな砕石等が、ならびに細骨材、例えば、より小さな大きさのきれいな砕石、細かい石灰石の砂利等が含まれる。同様に、多くの種類の砂、例えば、山(粗)砂、川砂等を使用することができる。一般的に、コンクリート用途では、モルタルでの使用に適していることが知られている「さらさらな砂」よりも「粗砂」が好ましい。ただし、一般的に、さらさらな砂は、コンクリートの調製に使用する場合、粗い砂とは異なる要水量を有すと予想される。当技術分野で公知のように、重量を支える用途は、粗い、砕いた石灰石などの粗骨材を必要とする場合がある。このような粗骨材は、注入されたコンクリート用途に好ましく、特に注入された建築スラブでの使用には、粗骨材、例えば、粗い砕いた石灰石砂利およびより大きな大きさのきれいな砕石、ならびに山砂である。 Aggregates and sand can be used in the concrete of the present invention in amounts generally known in the art for construction purposes. In one embodiment, the amount of aggregate and/or the amount of sand are used such that they total in amounts ranging from about 400 to about 700% bwoc by weight. Generally, the concrete mix is prepared with ingredients including a cement mix, water, and preferably an amount of aggregate and sand (sometimes referred to in the art as "coarse aggregate" and "fine aggregate", respectively). It is acceptable for the concrete mix to contain only one of the two, e.g., only sand or only aggregate, although it is preferred that the mix contains at least an amount of each. Sand and aggregate can contribute to the silica content of the cement mix and therefore affect (i.e., somewhat increase) the water requirement of the concrete mix. Generally, most types of aggregates suitable for the application in which the concrete is to be used can be used. Coarse aggregates include coarse, crushed limestone gravel, larger size clean crushed stone, etc., as well as fine aggregates, smaller size clean crushed stone, fine limestone gravel, etc. Similarly, many types of sand can be used, such as mountain (coarse) sand, river sand, etc. In general, for concrete applications, "coarse sand" is preferred over "free-flowing sand" which is known to be suitable for use in mortars. However, free-flowing sand is generally expected to have a different water requirement than coarse sand when used in the preparation of concrete. As is known in the art, weight-bearing applications may require coarse aggregates, such as coarse, crushed limestone. Such coarse aggregates are preferred for poured concrete applications, particularly for use in poured building slabs, such as coarse crushed limestone gravel and larger size clean crushed stone, as well as mountain sand.

セメントの重量(bwoc)に基づく骨材と砂の比率は、乾燥セメントミクス1ヤードあたり約2000~約4000ポンドの範囲であることが好ましく(1ヤードあたり約520~約610ポンドの範囲、または1ヤードあたり約560~約570ポンドであることがより好ましく、1ヤードあたり約564ポンドがさらにより好ましい)。骨材と砂の混合比率は、乾燥セメントミクス1ヤードあたり約2700~約3300ポンドの範囲がより好ましい。乾燥セメントミクス1ヤードあたり約2900~約3100ポンドの範囲がより好ましい。別の実施形態では、骨材および砂の重量は、コンクリートの重量に基づいて50~90重量%であり、約70から約85重量%の範囲が好ましい。骨材と砂の相対量は重要ではないが、砂と骨材の混合重量に基づいて約20重量%~約70重量%の砂の範囲が好ましく、約40重量%~約50重量%の砂が好ましい。 The aggregate to sand ratio based on weight of cement (bwoc) is preferably in the range of about 2000 to about 4000 pounds per yard of dry cement mix (more preferably about 520 to about 610 pounds per yard, or about 560 to about 570 pounds per yard, and even more preferably about 564 pounds per yard). More preferably, the aggregate to sand mix ratio is in the range of about 2700 to about 3300 pounds per yard of dry cement mix. More preferably, the aggregate to sand mix ratio is in the range of about 2900 to about 3100 pounds per yard of dry cement mix. In another embodiment, the aggregate and sand weight is 50 to 90% by weight based on the weight of the concrete, with a range of about 70 to about 85% by weight being preferred. The relative amounts of aggregate and sand are not critical, but a range of about 20% to about 70% by weight sand based on the weight of the sand and aggregate mix is preferred, with a range of about 40% to about 50% by weight sand being preferred.

特に商業規模の注入において、開示された利益をもたらすために必要な少量のアモルファスナノシリカでさえ、水の前にセメントミクスに添加された場合、コンクリートミクスの注入性にも得られたコンクリートの品質にも有害であり、コンクリートを不適切にさえする可能性があることが分かった。本発明のプロセスは、一般的に、アモルファスナノシリカの量を添加する前に水の量の少なくとも一部を加え、アモルファスシリカの添加前に水を分配するために、添加と添加との間に少なくとも一定時間の攪拌を伴う状況を含む。実際には、必要に応じて、調製プロセスの後半で水を加えることができる。例えば、水を2つ(またはそれ以上)の部分で添加すること、例えば、第1の部分の添加および攪拌の後に1部分を「テールウォーター」として添加する慣行が知られている。一実施形態では、アモルファスシリカは、コロイダルシリカとして第2の部分の水とともに添加される。好ましい一実施形態では、コロイダルシリカは、2つの部分で加えられた水の添加後に添加され、各部分の添加後に攪拌される。 It has been found that even the small amounts of amorphous nanosilica necessary to provide the disclosed benefits, especially in commercial scale injections, can be detrimental to the injectability of the concrete mix and to the quality of the resulting concrete, even rendering the concrete unsuitable, if added to the cement mix before the water. The process of the present invention generally includes situations in which at least a portion of the amount of water is added before the amount of amorphous nanosilica is added, with at least a period of stirring between additions to distribute the water before the addition of the amorphous silica. In practice, water can be added later in the preparation process, if desired. For example, it is known practice to add water in two (or more) portions, e.g., one portion as "tail water" after the addition and stirring of the first portion. In one embodiment, the amorphous silica is added as colloidal silica with the second portion of water. In a preferred embodiment, the colloidal silica is added after the addition of water, which is added in two portions, with stirring after the addition of each portion.

したがって、より一般的には、水の量を、その全量で加える、または、水の量の約20重量%~約95重量%の範囲を含む最初の部分と、残りを含むテールウォーター部と、を含む部分で加えることができ、最初の部分の水は、セメントミクスおよび骨材/砂成分の量と混合されて第1のミクスを形成し、アモルファスシリカは、セメントミクス、骨材/砂成分、および最初の部分の水の量を含むミクスに添加されて第2のミクスを形成する。最初の部分は、水の量の35~約60重量%の範囲を含むことがさらにより好ましい。 Thus, more generally, the amount of water can be added in its entirety or in portions including an initial portion including a range of about 20% to about 95% by weight of the amount of water and a tail water portion including the remainder, the initial portion of water being mixed with the amount of cement mix and aggregate/sand component to form a first mix, and the amorphous silica being added to the mix including the cement mix, aggregate/sand component, and the initial portion of water amount to form a second mix. Even more preferably, the initial portion includes a range of 35 to about 60% by weight of the amount of water.

(以下の3つの状況(すなわち、「状況1」、「状況2」および「状況3」)は、それぞれ、i)テールウォーターの添加後のシリカの添加、ii)テールウォーターの添加前にシリカを添加、iii)シリカとテールウォーターの同時添加、に対応する) (The following three situations (i.e., "Situation 1", "Situation 2" and "Situation 3") correspond to i) adding silica after adding tail water, ii) adding silica before adding tail water, and iii) adding silica and tail water simultaneously, respectively.)

分割水を添加する実施形態では、テールウォーターは1)第1のミクスに加えられる、または2)第2のミクスに加えられる、または3)第1のミクスにアモルファスシリカと共に加えられ、アモルファスシリカおよびテールウォーターは、必要に応じて互いに混合され、1)第1のミクスは、テールウォーターの添加前に時間t11の間、テールウォーターの添加後、しかしアモルファスシリカの添加前に時間t12の間、およびアモルファスシリカの添加後、しかし混和剤の添加前に時間t13の間攪拌される、または、2)第2のミクスは、アモルファスシリカの添加前に時間t21の間、アモルファスシリカの添加後、しかしテールウォーターの添加前に時間t22の間、およびテールウォーターの添加後、しかし混和剤の添加前に時間t23の間攪拌される、または、3)第2のミクスは、アモルファスシリカおよびテールウォーターの同時添加の前に時間t31の間攪拌され、そして、シリカの添加後、しかし混和剤の添加前に、コンクリートミクスは時間t32の間攪拌される。 In the embodiment where split water is added, the tail water is 1) added to the first mix, or 2) added to the second mix, or 3) added to the first mix with the amorphous silica, the amorphous silica and the tail water being mixed together as necessary, and 1) the first mix is stirred for a time t11 before the addition of the tail water, for a time t12 after the addition of the tail water but before the addition of the amorphous silica, and for a time t13 after the addition of the amorphous silica but before the addition of the admixture, or 2) the second mix is stirred for a time t21 before the addition of the amorphous silica, for a time t22 after the addition of the amorphous silica but before the addition of the tail water, and for a time t23 after the addition of the tail water but before the addition of the admixture, or 3) the second mix is stirred for a time t21 before the simultaneous addition of the amorphous silica and the tail water. 31 and then after addition of the silica but before addition of the admixtures, the concrete mix is stirred for a time t 32 .

状況1)では、第2の部分の水(テールウォーター)が、第1の部分の水、セメントミクスおよび砂/骨材成分の量を含むコンクリートミクスに加えられ、好ましくは約2~約5rpmの範囲の練り混ぜ速度(例えば、レディミクスにおいて)で、t11は約2~約8分の範囲が好ましく、約3~約6分がより好ましい。時間t12は、約2~約5rpmの範囲の練り混ぜ速度で、約0.5~約4分の範囲が好ましく、約1~2分の範囲がより好ましい。時間t13は、混和剤を加える前に約12~約15rpmの範囲の速度での比較的速い練り混ぜ速度で、約2~約10分の範囲が好ましく、約5~約10分の範囲がより好ましい。以下に説明するように混和剤を添加して練り混ぜた後、例えば、注入部への輸送時間などの時間の間、速度を約2~約5rpmの範囲の速度に下げることができる。輸送時間の基準は、the American Concrete Instituteによって設定されている。例えば、コンクリートは、温度が90F以上の場合は高速練り混ぜの終了から60分以内に、温度が90F未満の場合は90分以内に注入されなければならない。 In situation 1), the second portion of water (tail water) is added to a concrete mix containing the first portion of water, cement mix, and sand/aggregate components, preferably at a mixing speed (e.g., in a ready mix) ranging from about 2 to about 5 rpm, with t 11 preferably ranging from about 2 to about 8 minutes, more preferably from about 3 to about 6 minutes. Time t 12 preferably ranging from about 0.5 to about 4 minutes, more preferably ranging from about 1 to about 2 minutes, with a mixing speed ranging from about 2 to about 5 rpm. Time t 13 preferably ranging from about 2 to about 10 minutes, more preferably ranging from about 5 to about 10 minutes, with a relatively high mixing speed at a speed ranging from about 12 to about 15 rpm before adding the admixtures. After adding the admixtures and mixing as described below, the speed can be reduced to a speed ranging from about 2 to about 5 rpm for a period such as, for example, transport time to the injection site. Delivery time standards are set by the American Concrete Institute: for example, concrete must be poured within 60 minutes of the end of high speed mixing if the temperature is 90 F or above, and within 90 minutes if the temperature is below 90 F.

状況2)では、第2の部分の水(テールウォーター)が、第1の部分の水、セメントミクスおよび砂/骨材成分の量、ならびにアモルファスシリカを含むコンクリートミクスに添加され、好ましくは約2から約5rpmの範囲の練り混ぜ速度(例えば、レディミクスにおいて)で、t21は約2~約8分の範囲が好ましく、約3~約6分がより好ましい。時間t22は、約2~約5rpmの範囲の練り混ぜ速度で、約0.5~約2分の範囲が好ましく、約0.5~1分の範囲がより好ましい。時間t23、混和剤を添加する直前の時間は、約12~約15rpmの範囲の速度での比較的速い練り混ぜ速度で、約2~約10分の範囲が好ましく、約5~約10分の範囲がより好ましい。以下に説明するように混和剤を添加して練り混ぜした後、例えば、注入部への輸送時間などの時間の間、速度を約2~約5rpmの範囲の速度に下げることができる。上記のように、輸送時間の基準は、the American Concrete Instituteによって設定されている。 In situation 2), the second portion of water (tail water) is added to a concrete mix containing the first portion of water, the amount of cement mix and sand/aggregate components, and amorphous silica, preferably at a mixing speed (e.g., in a ready mix) ranging from about 2 to about 5 rpm, with t 21 preferably ranging from about 2 to about 8 minutes, more preferably from about 3 to about 6 minutes. Time t 22 preferably ranging from about 0.5 to about 2 minutes, more preferably from about 0.5 to 1 minute, with a mixing speed ranging from about 2 to about 5 rpm. Time t 23 , the time immediately prior to adding the admixture, preferably ranging from about 2 to about 10 minutes, more preferably from about 5 to about 10 minutes, with a relatively fast mixing speed at a speed ranging from about 12 to about 15 rpm. After adding the admixture and mixing as described below, the speed can be reduced to a speed ranging from about 2 to about 5 rpm for a period such as, for example, transport time to the injection site. As noted above, shipping time standards are set by the American Concrete Institute.

状況3)では、テールウォーターは、第1のミクスにアモルファスシリカと一緒に添加され、アモルファスシリカおよびテールウォーターは、必要に応じて互いに混合され、好ましくは約2~約5rpmの範囲の練り混ぜ速度(例えば、レディミクスにおいて)で、t31は、約2分~約8分の範囲が好ましく、約3~約6分がより好ましい。時間t32、混和剤を添加する直前の時間は、約12~約15rpmの範囲の速度での比較的速い練り混ぜ速度で、約2~約10分の範囲が好ましく、約5~約10分の範囲がより好ましい。以下に説明するように混和剤を添加して練り混ぜた後、例えば、注入部への輸送時間などの時間の間、速度を約2~約5rpmの範囲の速度に下げることができる。上記のように、輸送時間の基準は、the American Concrete Instituteによって設定されている。 In situation 3), the tail water is added to the first mix together with the amorphous silica, and the amorphous silica and tail water are mixed together as necessary, preferably at a mixing speed (e.g., in the ready mix) ranging from about 2 to about 5 rpm, with t 31 preferably ranging from about 2 minutes to about 8 minutes, more preferably from about 3 to about 6 minutes. Time t 32 , the time immediately prior to adding the admixture, is at a relatively high mixing speed at a speed ranging from about 12 to about 15 rpm, preferably ranging from about 2 to about 10 minutes, more preferably ranging from about 5 to about 10 minutes. After adding the admixture and mixing as described below, the speed can be reduced to a speed ranging from about 2 to about 5 rpm for a period such as, for example, transport time to the injection site. As noted above, transport time standards are set by the American Concrete Institute.

別の実施形態では、全量の水がセメントミクスと骨材/砂成分の量に加えられミクスを形成すると、アモルファスシリカを添加する前に、前記ミクスを時間tの間攪拌し、そして、混和剤を添加する前に、コンクリートミクスを時間tの間攪拌する。ウェットバッチプロセスの場合、一度に全量の水を追加すると便利である。時間tは、約2~約5rpmの範囲の練り混ぜ速度(例えば、レディミクスにおいて)で、好ましくは約2分~約8分の範囲であり、より好ましくは約3~約6分である。時間tは、約12~約15rpmの範囲の速度での比較的速い練り混ぜ速度で、好ましくは約2~約10分の範囲であり、より好ましくは約5~約10分の範囲である。以下に説明するように混和剤を添加して練り混ぜた後、例えば、注入部への輸送時間などの時間の間、速度を約2~約5rpmの範囲の速度に下げることができる。上記のように、輸送時間の基準は、the American Concrete Instituteによって設定されている。本発明の利点は、一般的に、水の一度の添加の場合に観察されるが、実際には、水を2つの部分に分割するのが一般的に順守される。第1の部分を含むコンクリートミクスの攪拌後、第2の部分の使用は、バレルの口の近くから不十分に練り混ぜられたセメントミクスのレディミクスの残部中に洗い流すという利点を有する。 In another embodiment, once the entire amount of water has been added to the cement mix and aggregate/sand component amounts to form a mix, the mix is stirred for a time t a before adding the amorphous silica, and the concrete mix is stirred for a time t b before adding the admixtures. For wet batch processes, it is convenient to add the entire amount of water at once. Time t a is preferably in the range of about 2 minutes to about 8 minutes, more preferably about 3 minutes to about 6 minutes, with a mixing speed (e.g., in a ready mix) in the range of about 2 to about 5 rpm. Time t b is preferably in the range of about 2 minutes to about 10 minutes, more preferably about 5 minutes to about 10 minutes, with a relatively fast mixing speed in the range of about 12 to about 15 rpm. After adding and mixing the admixtures as described below, the speed can be reduced to a speed in the range of about 2 to about 5 rpm for a period such as, for example, transport time to the injection site. As mentioned above, standards for transport times are set by the American Concrete Institute. The advantages of the invention are generally observed in the case of a single addition of water, but in practice, splitting the water into two parts is generally adhered to. After mixing of the concrete mix containing the first part, the use of the second part has the advantage of washing out the poorly mixed cement mix from near the mouth of the barrel into the remainder of the ready mix.

混和剤は、好ましくは、混合物がシリカを含む点で添加され、シリカ含有混合物は、混和剤の添加前に完全に練り混ぜられている。したがって、シリカ添加に関する上記の推奨事項に加えて、同様に、カッティング剤含有混和剤の添加の前後で、しかし注入前に、の推奨事項がある。これらの条件は、上記の条件と一致している。好ましい実施形態では、シリカ含有混合物は、約6RPMを超える1つまたは複数の速度で少なくとも3分間の合計時間練り混ぜられる。より好ましい実施形態では、シリカ含有混合物は、約7RPM~約15RPMの範囲、およびより好ましくは約12~約15RPMの範囲の1つまたは複数の速度で、約5分~約15分の範囲、より好ましくは約5分~約10分の範囲の時間練り混ぜられる。前述の練り混ぜ工程の後、カッティング剤含有混和剤が添加される。好ましい実施形態では、カッティング剤含有混合物を含む混合物は、約6RPMを超える1つまたは複数の速度で少なくとも3分間の合計時間練り混ぜられる。より好ましい実施形態では、カッティング剤含有混合物は、約7RPM~約15RPMの範囲、およびより好ましくは約12~約15RPMの範囲の1つまたは複数の速度で、約5分~約15分の範囲、より好ましくは約5分~約10分の範囲の時間練り混ぜられる。 The admixture is preferably added at the point where the mixture contains silica, and the silica-containing mixture is thoroughly mixed before the addition of the admixture. Thus, in addition to the above recommendations regarding silica addition, there are similar recommendations before and after the addition of the cutting agent-containing admixture, but before injection. These conditions are consistent with those described above. In a preferred embodiment, the silica-containing mixture is mixed at one or more speeds in the range of about 6 RPM and above for a total time of at least 3 minutes. In a more preferred embodiment, the silica-containing mixture is mixed at one or more speeds in the range of about 7 RPM to about 15 RPM, and more preferably in the range of about 12 to about 15 RPM, for a time in the range of about 5 minutes to about 15 minutes, more preferably in the range of about 5 minutes to about 10 minutes. After the aforementioned mixing step, the cutting agent-containing admixture is added. In a preferred embodiment, the mixture including the cutting agent-containing mixture is mixed at one or more speeds in the range of about 6 RPM and above for a total time of at least 3 minutes. In a more preferred embodiment, the cutting agent-containing mixture is mixed at one or more speeds in the range of about 7 RPM to about 15 RPM, and more preferably in the range of about 12 to about 15 RPM, for a time period in the range of about 5 minutes to about 15 minutes, and more preferably in the range of about 5 minutes to about 10 minutes.

コンクリート混合物は、ウェット(「セントラルミクス」)またはドライ(「トランジットミクス」)バッチ状況で調製されることができる。ウェットバッチモードでは、上記の方法の1つで、乾燥成分を水の量と練り混ぜ、続いてアモルファスシリカを練り混ぜてコンクリートミクスを得る。ミクスは、上記のように攪拌されるか、またはレディミクスに導入され、上記のようにその中で攪拌される。本質的に、ウェットバッチおよびドライバッチの状況は同様であるが、ただし、ウェットバッチの手順の一部はレディミクスの外部で(例えば、プラントで)実行される。ドライバッチ処理(「トランジットミクス」)が多少好ましい。例えば、バッチで使用されるコンクリートミクス、砂および粗骨材の調製に利用される水の総量の40±20%、または更なる実施形態では、±10%が、レディミクス中に入れられる。セメントミクス、粗骨材、および砂を一緒に練り混ぜて、レディミクスに入れる。そして、残りの水はレディミクス中に入れられる。乾燥成分および水が完全に練り混ぜられると、アモルファスシリカが添加され、混合物は5~10分間練り混ぜられる。練り混ぜは、比較的速いドラム回転速度、例えば、約12~約15rpmの範囲の速度で行われることが好ましい。より高速な練り混ぜが行われると、次にバッチを注入することができる。ただし、高速練り混ぜから注入までの時間、例えば注入部までの運搬時間を有することは許容される。一般的に、コンクリートが低速、例えば約3~約5rpmで練り混ぜられる限り、約1~約60分の範囲の高速練り混ぜから注入までの時間は許容される。 Concrete mixes can be prepared in wet ("central mix") or dry ("transit mix") batch situations. In the wet batch mode, the dry ingredients are mixed with the amount of water in one of the ways described above, followed by mixing with the amorphous silica to obtain the concrete mix. The mix is stirred as described above, or introduced into the ready mix and stirred therein as described above. In essence, the wet batch and dry batch situations are similar, except that some of the wet batch procedures are performed outside the ready mix (e.g., at the plant). The dry batch process ("transit mix") is somewhat preferred. For example, 40±20%, or in a further embodiment, ±10%, of the total amount of water utilized in the preparation of the concrete mix, sand and coarse aggregate used in the batch is placed in the ready mix. The cement mix, coarse aggregate, and sand are mixed together and placed in the ready mix. The remaining water is then placed in the ready mix. Once the dry ingredients and water are thoroughly mixed, the amorphous silica is added and the mixture is mixed for 5 to 10 minutes. Mixing is preferably done at a relatively high drum rotation speed, for example, in the range of about 12 to about 15 rpm. Once the faster mixing is done, the batch can then be poured. However, it is acceptable to have a time between high speed mixing and pouring, for example, transportation time to the pouring section. Generally, as long as the concrete is mixed at a low speed, for example, about 3 to about 5 rpm, a time between high speed mixing and pouring in the range of about 1 to about 60 minutes is acceptable.

一実施形態では、レディミクスが注入部に到着したら、水、セメント、および他の乾燥成分を含むレディミクスにシリカを添加することが特に便利である。アモルファスシリカが添加された後、コンクリート/シリカ混合物は、注入前に、しばらくの間、最も好ましくは少なくとも約5~約10分間練り混ぜられるべきであることがさらに見出された。しかし、本発明の利益を少なくとも部分的に得ることに関して、他の期間が許容されてもよい。 In one embodiment, it is particularly convenient to add silica to the ready mix, which includes water, cement, and other dry ingredients, once the ready mix arrives at the injection site. It has further been found that after the amorphous silica has been added, the concrete/silica mixture should be mixed for a period of time, most preferably at least about 5 to about 10 minutes, before injection. However, other periods may be acceptable with respect to at least partially obtaining the benefits of the present invention.

本発明の利益は、前述のプロセスの商業的に使用される変形例において、乾燥成分と第1の部分および第2の部分の水と(または第2の部分の水と)を練り混ぜした後、アモルファスシリカが最後に添加され、ならびにシリカを添加した混合物が、注入前に本明細書で指定する時間練り混ぜられる限り、期待できる。 The benefits of the present invention can be expected in commercially used variations of the aforementioned process so long as the amorphous silica is added last after blending the dry ingredients with the first and second portions of water (or with the second portion of water) and the mixture with added silica is blended for the times specified herein before injection.

好ましい一実施形態では、レディミクスが注入部に到着したら、水、セメント、および他の乾燥成分を含むレディミクスにシリカを添加することが特に便利である。さらに、アモルファスシリカが添加された後、コンクリート/シリカ混合物は、例えば、レディミクスミキサーを用いて、しばらくの間、最も好ましくは少なくとも約5~約10分間、好ましくは高速で、例えば12~15rpmで、練り混ぜられるべきであることが見出された。しかし、本発明の利益を少なくとも部分的に得ることに関して、他の期間および他の速度が許容されてもよい。 In a preferred embodiment, it is particularly convenient to add the silica to the ready mix, which includes water, cement, and other dry ingredients, once the ready mix has arrived at the injection site. Furthermore, it has been found that after the amorphous silica has been added, the concrete/silica mixture should be mixed, for example with a ready mix mixer, for a period of time, most preferably at least about 5 to about 10 minutes, preferably at high speed, for example 12 to 15 rpm. However, other periods and other speeds may be acceptable with respect to at least partially obtaining the benefits of the present invention.

コンクリート混合物は、必要に応じて、ウェットまたはドライバッチ状況で調製されることができる。例えば、バッチで使用されるセメント、砂、および粗骨材を十分に湿らせるのに必要な水の40±15%、または別の実施形態では±10%が、レディミクス中に入れられる。セメントミクス、粗骨材、および砂を一緒に練り混ぜて、レディミクスに入れる。そして、残りの水はレディミクス中に入れられる。 The concrete mix can be prepared in wet or dry batch conditions, as desired. For example, 40±15%, or in another embodiment ±10%, of the water required to fully wet the cement, sand, and coarse aggregates used in the batch is placed in a ready mix. The cement mix, coarse aggregates, and sand are mixed together and placed in the ready mix. The remaining water is then placed in the ready mix.

乾燥成分と水が練り混ぜられたら、アモルファスシリカが添加され、混合物は約3~約15分の範囲、より好ましくは約5分~約10分の範囲の時間、好ましくは比較的速いドラム回転速度で、例えば、約8~約20rpm、より好ましくは約12~約15rpmの範囲の速度で、練り混ぜられる。高速練り混ぜからシリカ添加までの時間、例えば注入部までの運搬時間を有することは許容される。一般的に、コンクリートが低速、例えば約3~約5rpmで練り混ぜられる限り、約1~約60分の範囲である高速練り混ぜからシリカ添加までの時間は許容される。一実施形態では、シリカを含むセメント混合物は、混和剤を添加する前に十分に練り混ぜられることが好ましい。高速練り混ぜが行われると、次に混和剤を、例えばレディミクスに添加することができる。シリカがミクスに添加され、十分に混合されると、混和剤を30分以内にバッチに添加することが好ましく、20分以内がより好ましく、10分以内がさらにより好ましい。混和剤が、混合されたアモルファスシリカ成分を含むコンクリート混合物に添加されると、次に、混和剤含有混合物は、約1~約18rpmの範囲の速度で、約2~約20分の範囲の時間練り混ぜられることができる。 Once the dry ingredients and water are mixed, the amorphous silica is added and the mixture is mixed for a time ranging from about 3 to about 15 minutes, more preferably from about 5 to about 10 minutes, preferably at a relatively fast drum rotation speed, e.g., from about 8 to about 20 rpm, more preferably from about 12 to about 15 rpm. It is acceptable to have a time from high speed mixing to silica addition, e.g., transportation time to the injection site. Generally, a time from high speed mixing to silica addition ranging from about 1 to about 60 minutes is acceptable, as long as the concrete is mixed at a low speed, e.g., from about 3 to about 5 rpm. In one embodiment, the cement mixture containing silica is preferably thoroughly mixed before adding the admixture. Once the high speed mixing has been performed, the admixture can then be added, e.g., to the ready mix. Once the silica has been added to the mix and thoroughly mixed, it is preferable to add the admixture to the batch within 30 minutes, more preferably within 20 minutes, and even more preferably within 10 minutes. Once the admixture is added to the concrete mixture containing the mixed amorphous silica component, the admixture containing the admixture can then be mixed at a speed ranging from about 1 to about 18 rpm for a time ranging from about 2 to about 20 minutes.

上に示したように、コンクリートは、分割水添加と、すなわち、乾燥成分の添加前に加えられた部分の水と練り混ぜられるのが一般的であり、および第1の部分の後に加えられた部分と乾燥成分はしばらくの間一緒に練り混ぜられる。本発明の利益は、以下のプロセスである限り、全ての商業的に使用される変形において期待されることができる。
1)乾燥成分と水を一緒に練り混ぜた後、水と他のコンクリート成分のバッチ処理(つまり、完全な練り混ぜ)から約60分以内に、アモルファスシリカを添加する(水が1度にまたは2度以上で添加されるかに関係なく)。
2)シリカ含有混合物を、比較的速いドラム回転速度(例えば、約3~約15分の範囲の時間で、約8~約20rpmの範囲の1つまたは複数の速度)で練り混ぜる。
3)混和剤をシリカ含有混合物に添加し、得られた混合物を、約2~約20分の範囲の時間、約1rpmを超える範囲の1つまたは複数の速度で練り混ぜる。これは、好ましくは、約10rpmを超える速度で、より好ましくは約12rpm~約15rpmの範囲で、少なくとも1分、ただし18分の長さ、またはそれ以上の時間を含む。
4)コンクリート混合物を3)の練り混ぜから約60分以内に注入する。
As indicated above, concrete is generally mixed with split water addition, i.e., one portion of water is added before the addition of the dry ingredients, and the portion added after the first portion and the dry ingredients are mixed together for a period of time. The benefits of the present invention can be expected in all commercially used variants, as long as the process is as follows:
1) After the dry ingredients and water have been mixed together, and within about 60 minutes of batching (i.e., thoroughly mixing) the water and other concrete ingredients, the amorphous silica is added (whether the water is added in one addition or in two or more additions).
2) The silica-containing mixture is mixed at a relatively high drum rotation speed (eg, one or more speeds ranging from about 8 to about 20 rpm for a time ranging from about 3 to about 15 minutes).
3) Adding the admixture to the silica-containing mixture and kneading the resulting mixture at one or more speeds in the range of greater than about 1 rpm for a time in the range of about 2 to about 20 minutes, preferably greater than about 10 rpm, more preferably in the range of about 12 rpm to about 15 rpm, for a time period of at least 1 minute, but as long as 18 minutes or more.
4) The concrete mixture is poured within approximately 60 minutes of mixing in 3).

本発明の組成物および方法から形成されるコンクリートの耐摩耗性は、一般的に、標準的な方法および組成物から形成されるコンクリート(すなわち、アモルファスシリカおよび混和剤を添加せずに調製)と比べて増加する。本発明のコンクリートを耐摩耗性試験ASTM C944を受けることにより、一般的に、実質的に同じ方法であるが、アモルファスシリカおよび混和剤がない方法で調製された標準的なコンクリートよりも小さな重量損失結果をもたらす。例えば、実施例1および3に示すように、標準的なコンクリートは、本発明のコンクリートよりも高い摩耗損失を有する。実施例3の標準的なコンクリートは、1.1グラムの摩耗損失を示すが、本発明の組成物からそして本発明の方法によって形成されるコンクリートは、0.6グラムの損失をもたらす。一般的に、本発明のコンクリートは、標準的なコンクリートに対して50パーセントまたはさらにそれ以上低減される摩耗損失をもたらす可能性がある。標準的なコンクリートとは、同等の方法、成分、および成分の比率によって調製されたコンクリートを意味するが、開示されたアモルファスシリカおよび開示された混和剤は添加されていない。 The abrasion resistance of concrete formed from the compositions and methods of the present invention is generally increased compared to concrete formed from standard methods and compositions (i.e., prepared without the addition of amorphous silica and admixtures). Subjecting the concrete of the present invention to the abrasion resistance test ASTM C944 generally results in less weight loss than standard concrete prepared in substantially the same manner, but without the amorphous silica and admixtures. For example, as shown in Examples 1 and 3, the standard concrete has a higher abrasion loss than the concrete of the present invention. The standard concrete of Example 3 exhibits an abrasion loss of 1.1 grams, while the concrete formed from the compositions and methods of the present invention results in a loss of 0.6 grams. Generally, the concrete of the present invention may result in an abrasion loss that is reduced by 50 percent or even more relative to the standard concrete. By standard concrete, it is meant concrete prepared by the same method, ingredients, and ratios of ingredients, but without the addition of the disclosed amorphous silica and the disclosed admixtures.

以下は、本発明の利点が明らかにされる仕上げ工程の手順の詳細な説明である。詳細な手順の説明に伴い、本発明の方法および配合物による違いに重点を置いて、工程が進行するにつれての表面の変化の視覚的な説明がある。屋内使用のためのコンクリートの仕上げは、一般的に、注入されたスラブが硬化し始めた後、こて仕上げ、混合、および最終仕上げ工程の3つの連続する工程を含む。それぞれが特定の硬化段階で行われ、各工程をいつ開始するかについての確認は、施工者の熟練した判断の範囲内である。多くの、またはほとんどのスラブが新しい建設物の最初の要素であることが多いため、外部要素、例えば温度、相対湿度、風速が決定に影響する。「コンクリート性能を改善するための新規組成物」と題する節で説明したように、コンクリートを調製するための特定のプロセスにおいて、特定のタイプのアモルファスシリカを使用すると、硬化に及ぼす外部要素の影響の多くを最小限に抑える。したがって、標準の3工程の仕上げプロセスは非常に簡単で、多くの場合、各工程で必要なエネルギーが少なくて済み、仕上げ中のコンクリートの損傷のリスクも少ない。例えば、ほとんどの住宅および商業建設の基礎となる建設スラブのコンクリートの標準仕上げを得るには、一般的に、3つ全てが必要である。本発明において、こて仕上げは、以下に記載されるコンクリートの優れた保水特性のために、一般的に、標準的なコンクリートよりも容易である。こて仕上げは、当技術分野で公知の方法、例えば、ハンドこて、手押し式こて、乗用電動こてによって、または36、48、もしくは60インチのパンもしくはフロートシューズを使用して行うことができる。一般的に、ブレードと表面との間の摩擦が減少するため、従来のコンクリートをならすに必要な労力に比べて、ならすのに必要な労力が軽減され、したがって、機械の速度は、既存の方法で作製されたコンクリートをならすのに必要な速度よりも大幅に遅くなり、コンクリート表面への損傷の可能性を最小限に抑えることができる。 Below is a detailed description of the steps of the finishing process in which the advantages of the present invention are evident. Accompanying the detailed step descriptions are visual illustrations of the changes in the surface as the process progresses, with emphasis on the differences due to the method and formulation of the present invention. Finishing concrete for indoor use generally involves three successive steps after the poured slab begins to harden: troweling, mixing, and a final finishing step. Each is performed at a specific stage of hardening, and the determination of when to begin each step is within the skilled judgment of the builder. Since many or most slabs are often the first elements of a new construction, external factors such as temperature, relative humidity, and wind speed influence the decision. As explained in the section entitled "Novel Compositions for Improving Concrete Performance," the use of certain types of amorphous silica in certain processes for preparing concrete minimizes many of the effects of external elements on hardening. Thus, the standard three-step finishing process is very simple, often requires less energy at each step, and there is less risk of damage to the concrete during finishing. For example, all three are generally required to obtain a standard finish for concrete in the construction slabs that underpin most residential and commercial construction. Troweling in the present invention is generally easier than standard concrete due to the excellent water retention properties of concrete described below. Troweling can be done by methods known in the art, such as a hand trowel, a push trowel, a riding power trowel, or using a 36, 48, or 60 inch pan or float shoe. Generally, less effort is required for smoothing compared to the effort required to smooth conventional concrete due to reduced friction between the blade and the surface, and therefore machine speeds can be significantly slower than those required to smooth concrete made by existing methods, minimizing the potential for damage to the concrete surface.

そして、一般的に混合工程は、当技術分野で公知のように、例えば、コンビネーションブレードを備える乗用電動こてまたは手押し式こてにより実行される。一般的に表面の可塑性状の性質がより明白になり、顕著になるのはこの工程の間である。この表面は一般的に、1)本明細書に開示される本発明のアモルファスシリカ量、粒子径、および表面積、ならびに2)本明細書に開示される本発明の混和剤配合物、の両方を含むというわけではないコンクリートによって混合中に発現した表面とは明らかに異なる。この効果は、本発明者らによって「可塑性状」であると説明されている。この表面は、本明細書に開示される本発明の調合法およびプロセスの詳細を用いていない、仕上げの同様の段階で広く使用されているコンクリート配合物と比較した場合、より滑らかな外観を発現させ、それは一般的に、混合時間とともにある程度増し、この表面は、大きな細孔の発生率が減少し、ならびに平坦性が向上する。「可塑性状」とは、表面が少なくともコーティングの外観を有することを意味し、前記コーティングは、一般的に、混合中に鮮やかさが高いのではなく、ある程度まで、混合の進行および/またはコンビネーションブレード速度の増加とともに、減少させることができる程度まで、ある程度閉塞されている。混合中の後半では、後の仕上げ工程と同様に、ガラスのような質感とさらに優れた鮮やかさが得られる場合と得られない場合とがある。従来のコンクリートで使用されるよりも速い混合速度(約190rpm以上)を使用すると、鮮やかさおよび光沢に関して改善された仕上がりが得られる場合があるが、必ずしもそうとは限らない(混合が行われない、または不要とみなされる場合があることに留意されたい)。この場合も、コンクリートのその表面に保持される水分量が多いと、一般的に表面とコンビネーションブレードとの間の摩擦が少なくなり、それにより機械が所定の速度を維持するために必要なエネルギーが少なくなる。表面への機械の損傷のリスクは、一般的に大幅に減少する。 And the mixing step is typically performed as known in the art, for example with a riding power trowel or a push trowel with a combination blade. It is during this step that the plastic-like nature of the surface typically becomes more evident and noticeable. This surface is typically distinctly different from the surface developed during mixing by concrete that does not include both 1) the inventive amorphous silica amount, particle size, and surface area disclosed herein, and 2) the inventive admixture formulation disclosed herein. This effect is described by the inventors as "plastic-like." The surface develops a smoother appearance, which typically increases somewhat with mixing time, when compared to commonly used concrete formulations at a similar stage of finishing that do not utilize the inventive recipe and process details disclosed herein, and the surface exhibits a reduced incidence of large pores as well as improved flatness. By "plastic-like" it is meant that the surface has at least the appearance of a coating, said coating generally being somewhat occluded, to the extent that the brightness is not high during mixing, but can decrease with the progress of mixing and/or with increasing combination blade speed. Later during mixing, a glass-like texture and even better brightness may or may not be obtained, as may subsequent finishing steps. Using faster mixing speeds (about 190 rpm or higher) than those used with conventional concrete may, but does not necessarily, result in an improved finish in terms of brightness and gloss (note that mixing may not be performed or may be deemed unnecessary). Again, the greater the amount of moisture retained on the concrete's surface, the less friction there is between the surface and the combination blade, which in turn requires less energy for the machine to maintain a given speed. The risk of machine damage to the surface is generally greatly reduced.

その後、仕上げ工程を実施できる。当技術分野で公知の方法、例えば、仕上げブレードを備える乗用電動こて、または手押し式こてを使用することができる。本発明のコンクリートを使用して作業した人々は、仕上げ工程で、表面がだんだんガラス質の特性を得る、例えば、当技術分野で知られ同じ方法で調製されたコンクリートよりも鮮やかさが増すと述べるが、一般的にバニシング工程で得られるほど鮮やかではない。理論に拘束されることを望まないが、鮮やかさの増加は、本明細書に開示されるような本発明のシリカの含有に起因する、コンクリート表面における水分の保持の結果であると考えられる。仕上げ工程後に達成可能な鮮やかさ、光沢、および平坦性は、一般的に、「グレード1」仕上げとしての品質に十分である。従来のコンクリート(すなわち、調合された配合物および開示されたアモルファスシリカの、開示された表面での使用または混和剤の使用が用いられない場合)では、仕上げ工程は、約190rpmの従来の最高仕上げ速度で、このガラス質、すなわち、高められた鮮やかさおよび/または光沢を必ずしも与えるとは限らない。 Finishing can then be performed. Methods known in the art, such as a riding power trowel with a finishing blade, or a hand trowel, can be used. People who have worked with the concrete of the present invention have noted that the finishing process causes the surface to acquire increasingly vitreous characteristics, e.g., more vibrant than concretes known in the art and prepared in the same manner, but generally not as vibrant as that obtained with a burnishing process. While not wishing to be bound by theory, it is believed that the increased vibrant is the result of moisture retention at the concrete surface due to the inclusion of the silica of the present invention as disclosed herein. The vibrant, gloss, and flatness achievable after the finishing process is generally sufficient to qualify as a "Grade 1" finish. In conventional concretes (i.e., without the formulated mix and disclosed use of amorphous silica in the disclosed surface or admixtures), the finishing process does not necessarily impart this vitreous, i.e., enhanced vibrant and/or gloss, at conventional maximum finishing speeds of about 190 rpm.

ほとんどの利用可能な仕上げ機は約190rpmの最高速度に制限されるが、一部の古い機械は約220rpmの最高速度を達成できる。本発明の配合物の混和剤または表面での使用のいずれかの使用で多くの場合見られる1つの特徴は、従来使用されていた速度(例えば、180~200rpm)よりも速い仕上げブレード速度(例えば、200~220rpm)を用いると、従来の速度で達成可能なものよりも仕上げを改善することができ、表面は低速で達成可能なものよりもさらに優れた光沢と鮮やかさを帯びる。それによって得られる表面は、多くの場合依然として「グレード1」仕上げであるが、このような増加した速度で仕上げられていない本発明の表面と比べて増加した鮮やかさおよび光沢を有する。本発明者が知る限り、より高速でのこのような鮮やかさの向上は、本発明のコンクリート表面に特有である。 Most available finishers are limited to a maximum speed of about 190 rpm, although some older machines can achieve a maximum speed of about 220 rpm. One feature often observed in the use of either the admixtures or surfaces of the formulations of the present invention is that the use of faster finishing blade speeds (e.g., 200-220 rpm) than previously used speeds (e.g., 180-200 rpm) can improve the finish beyond that achievable at the previous speeds, with the surface taking on a greater luster and brightness than achievable at the lower speeds. The resulting surface is often still a "Grade 1" finish, but at such increased speeds has increased brightness and luster compared to unfinished surfaces of the present invention. To the inventor's knowledge, such improved brightness at higher speeds is unique to the concrete surfaces of the present invention.

仕上げ時間は、表面が所望の外観を有するまでである。例えば、優れた鮮やかさ、光沢、および平坦性を備える仕上げを観察するために、2回のパスが必要になる場合がある。仕上げは、混合工程中に、よりマットな外観を呈する可能性があることに留意されたい。これは、必要に応じて、最終仕上げ工程を実行しないことによって保持されることができる。よりガラス状の外観および質感を有する仕上げを得るためには、一般的に、最終仕上げ段階に進む必要がある。 The finishing time is until the surface has the desired appearance. For example, two passes may be required to observe a finish with excellent vibrancy, gloss, and flatness. Note that the finish may take on a more matte appearance during the blending process. This can be preserved, if desired, by not performing a final finishing step. To obtain a finish with a more glassy appearance and texture, it is generally necessary to proceed to the final finishing stage.

仕上げは、コンクリート表面の望ましい光沢および鮮やかさに基づいて、様々なグレードで行われることができる。上記のように、および業界で行われているように、仕上げ機を最高速度190rpmで使用して仕上げると、当技術分野で周知のように、一般的に「グレード1」の仕上げになる。「グレード2」または「グレード3」の仕上げを発現させるために、当技術分野でも周知のバニシングマシンを使用することにより、表面の品質のさらなる向上、すなわち、光沢および鮮やかさの向上を一般的に得ることができる。当業者は、一般的に、仕上げ面の目視検査によって仕上げのグレードを確認することができる(様々なグレードに対応するおおよそのRA(粗さ平均)の読み取り値:グレード1は一般的に50~20のRAに対応し、グレード2は一般的に19~11のRAに対応し、グレード3は一般的に5~0のRAに対応する)。バニシング時の仕上げの品質は、仕上げ工程によって得られる仕上げの品質に依存し、これにより、通常、グレード1の表面が得られることに留意されたい。バニシングによって得られるより高いグレードの仕上げは、一般的にそれらに洗練された外観を有する。従来のコンクリートとは異なり、本発明の磨かれた床の光沢は、保護剤またはシーラントを使用せずに得られることに留意されたい。 Finishing can be done in various grades based on the desired gloss and brightness of the concrete surface. As mentioned above and as practiced in the industry, finishing using a finishing machine at a maximum speed of 190 rpm generally results in a "Grade 1" finish, as is known in the art. Further improvements in surface quality, i.e., improved gloss and brightness, can generally be obtained by using a burnishing machine, also known in the art, to develop a "Grade 2" or "Grade 3" finish. Those skilled in the art can generally ascertain the grade of the finish by visual inspection of the finished surface (approximate RA (roughness average) readings corresponding to the various grades: Grade 1 generally corresponds to an RA of 50-20, Grade 2 generally corresponds to an RA of 19-11, and Grade 3 generally corresponds to an RA of 5-0). It should be noted that the quality of the finish when burnished depends on the quality of the finish obtained by the finishing process, which typically results in a Grade 1 surface. Higher grade finishes obtained by burnishing generally have a polished appearance to them. Note that unlike traditional concrete, the shine of the polished floors of the present invention is achieved without the use of protectants or sealants.

床バニシング機は仕上げ機よりもはるかに高速(rpm)で動作するため、従来、仕上げ面にバニシングマシンを使用する前に、終了後、少なくとも約3~4日程度、および最長で28日またはさらにそれ以上など、待つ必要があった。早期の使用は、一般的に、仕上げ面に重大な損傷、例えば引っかき傷(非常に深くなる可能性がある:2~4mm)および骨材の露出のリスクにさらすことが当技術分野で公知である。注目すべきことに、本明細書に開示および記載されているように、アモルファスシリカ、ならびに本明細書に開示および記載の配合物の混和剤または表面仕上げを用いて調製されたコンクリートは、コンクリート表面に損傷を与えることなく、必要に応じて仕上げ後すぐに磨くことができる。 Because floor burnishing machines operate at much higher speeds (rpm) than finishing machines, it has traditionally been necessary to wait at least about 3-4 days after finishing, and up to 28 days or even longer, before using the burnishing machine on a finished surface. Early use is known in the art to generally expose the finished surface to significant damage, such as scratches (which can be very deep: 2-4 mm) and risk of aggregate exposure. Notably, as disclosed and described herein, concrete prepared with amorphous silica and admixtures or surface finishes of the formulations disclosed and described herein can be polished immediately after finishing, if desired, without damage to the concrete surface.

さらに詳細には、本明細書または米国仮出願62/761,064(参照により本明細書に組み込まれ、含まれる)に記載されるようにアモルファスシリカを用いて調製され、さらに本明細書に記載のKorkayまたはE5 Finish含有配合物を用いた混和剤を用いて調製されるコンクリートは、コンクリートの表面を傷つけることなく、仕上げ工程の直後に磨かれることができる。 More specifically, concrete prepared with amorphous silica as described herein or in U.S. Provisional Application No. 62/761,064, incorporated herein by reference, and further prepared with admixtures using Korkay or E5 Finish-containing formulations as described herein, can be polished immediately after the finishing step without damaging the surface of the concrete.

例えば、図1は100重量あたりE5 Internal Cureを4オンス含むコンクリートスラブを示す。E5 Finishは、1ガロンあたり1000平方フィートの割合で仕上げとして局所用に使用される。バニシングプロセスは、仕上げ工程の終了直後に開始された。図1は、27インチのバーニッシャーが2500rpmで動作しているにもかかわらず、損傷していない表面を示す。図2は、表面がほぼグレード1からほぼグレード2に変わったことを示す。両方の図はカッティング剤を表面で使用することに対応しているが、その効果はカッティング剤を用いた混和剤の場合に見られる効果と視覚的に区別できない。 For example, Figure 1 shows a concrete slab containing 4 ounces of E5 Internal Cure per 100 weight percent. E5 Finish is used topically as a finish at a rate of 1000 square feet per gallon. The burnishing process was started immediately after the finishing step was completed. Figure 1 shows an undamaged surface despite a 27 inch burnisher operating at 2500 rpm. Figure 2 shows that the surface has changed from nearly Grade 1 to nearly Grade 2. Although both figures correspond to the use of cutting agents on the surface, the effect is visually indistinguishable from the effect seen with an admixture with cutting agents.

バニシング機は一般的に3つのサイズ(直径17、20、27インチ)で提供され、より大きな直径のマシンは2500rpmの高速に達する。一般的に、速度が速いほど、鮮やかさと光沢が向上する。本発明の1つの注目すべき特徴は、従来の方法で調製されたコンクリートは、一般的に、グレード2またはグレード3の光沢品質を実現するために、バニシングの前にガードまたはシーラーを塗布する必要があり、バニシングを開始できるまでに多くの場合28日間待機する。本発明のコンクリートは、コンクリート表面を損傷させることなく、ガードまたはシーラーの塗布なしに、仕上げの直後にバニシングされることができる。特定の理論に束縛されるものではないが、仕上げおよびバニシングの工程により、アモルファスシリカが表面用配合物または混和剤配合物と反応してガラス状の物質または相を生成すると考えられ、より高い仕上げ機およびバニシング機のrpmに関連してより完全な反応を伴う。また、仕上げ工程と同様に、機械と床の間に存在する摩擦が少なく、RA(粗さ平均)の数値がより低くなり、バニシングパッドの寿命が長くなることも認められている。 Burnishing machines generally come in three sizes (17, 20, and 27 inch diameter), with the larger diameter machines reaching speeds as high as 2500 rpm. Generally, the faster the speed, the better the brightness and gloss. One notable feature of the present invention is that concrete prepared by conventional methods generally requires the application of a guard or sealer prior to burnishing to achieve a grade 2 or grade 3 gloss quality, often with a 28 day wait before burnishing can begin. The concrete of the present invention can be burnished immediately after finishing without the application of a guard or sealer, without damaging the concrete surface. Without being bound to a particular theory, it is believed that the finishing and burnishing process causes the amorphous silica to react with the surfacing or admixture formulation to produce a glassy material or phase, with a more complete reaction associated with higher finisher and burnisher rpm. It has also been observed that, as with the finishing process, less friction exists between the machine and the floor, resulting in a lower RA (roughness average) number and a longer burnishing pad life.

使用されるバニシングパスの数は、一般的に、単に鮮やかさおよび光沢を実現するために必要な数である。グレード1の仕上げをグレード2の仕上げに変えるために必要とされるパスの数は、最少3~4、または最大4~20の場合がある。グレード1をグレード2に変えるには、表面の1000平方フィートごとに、約20分の高速バニシングが必要になる場合がある。仕上げ中に床に光沢が出現しなければ、磨きにくいことがわかっている。経験によれば、仕上げ後しばらくの時間、例えば1~24時間、またはそれ以上待機してバニシングを開始すると、状況によっては、バニシングによる鮮やかさが向上する場合がある。 The number of burnishing passes used is generally simply the number required to achieve the brightness and gloss. The number of passes required to transform a Grade 1 finish into a Grade 2 finish may be as low as 3-4, or as high as 4-20. Transforming a Grade 1 into a Grade 2 may require approximately 20 minutes of high speed burnishing for every 1000 square feet of surface. It has been found that if a floor does not develop a gloss during finishing, it is difficult to polish. Experience has shown that waiting some time after finishing, for example 1-24 hours or more, before beginning burnishing can improve the brightness of the burnishing in some circumstances.

本発明の方法における混和剤なしのシリカの使用の結果である他の利点(2019年3月8日に出願された出願番号第16/501,232号は、それが教示する全てについて除外することなく、参照により組み込まれる)は、一般的に、混和剤を使用しても減少しない。好ましい実施形態では、コンクリートミクスは、例えばフーチングまたはスラブの調製など、工業規模の注入において形成され、攪拌される。別の実施形態では、コンクリートミクスは、それが作製されている場合にミクスを保持し、ミクス、例えばレディミクスを攪拌する能力も有する装置を使用して、および装置内で作製される。 Other benefits resulting from the use of admixture-free silica in the methods of the present invention (Application No. 16/501,232, filed March 8, 2019, is incorporated by reference without exclusion for all it teaches) are generally not diminished by the use of admixtures. In a preferred embodiment, the concrete mix is formed and mixed in an industrial scale pour, such as for preparing a footing or slab. In another embodiment, the concrete mix is made using and in an apparatus that holds the mix as it is being made and also has the ability to mix the mix, e.g., ready mix.

本発明のプロセスの利点は、例えば、本発明に従って配合されるコンクリート構造中、例えばスラブ中の水が、蒸発によって失われるのではなく、構造内に固定化されているように見えることである。この多くの水の期待できる結果は、キャピラリーおよびボイドを形成するのではなく、長期間にわたって水和に関与することである。したがって、厚さに関係なく、コンクリートスラブ、壁、およびその他の構造は、ボイドおよびキャピラリーの減少またはないこと、および圧縮強度の相関的な増加を示すことが期待される。本発明のコンクリートを用いて、改善された構造および圧縮強度を有する最大約20フィートの厚さのコンクリート構造を形成することができる。 An advantage of the process of the present invention is that the water in concrete structures, e.g., slabs, formulated according to the present invention, appears to be immobilized within the structure, rather than being lost through evaporation. The expected result of this much water is that it will participate in hydration over an extended period of time, rather than forming capillaries and voids. Thus, regardless of thickness, concrete slabs, walls, and other structures are expected to exhibit reduced or absent voids and capillaries, and a correlated increase in compressive strength. Using the concrete of the present invention, concrete structures up to about 20 feet thick can be formed with improved structure and compressive strength.

本発明のプロセスの利点は、注入されたコンクリートが、環境条件、例えば温度、相対湿度、および空気の動き、例えば風によって引き起こされる乾燥による損傷が少ないことである。例えば、高品質のコンクリートは、最高50mphの風速、最高120°F、最低10°Fの温度、最低5%、最高85%以上の相対湿度で製造されることができる。 An advantage of the process of the present invention is that the poured concrete is less damaged by drying caused by environmental conditions such as temperature, relative humidity, and air movement such as wind. For example, high quality concrete can be produced with wind speeds of up to 50 mph, temperatures of up to 120°F, and temperatures as low as 10°F, with relative humidity as low as 5% and as high as 85% or higher.

本発明の方法によって形成されたコンクリートの圧縮強度は、一般的に、水、セメントミクス、および充填材(骨材、砂等)の練り混ぜ後のシリカの添加を除いて、類似の方法、または好ましくは同じ方法によって形成されたコンクリートに対して増加する。「類似」または「同じ」は、圧縮強度の増加の評価に関して、環境条件、例えば風速、相対湿度、温度プロファイル、およびその他の環境要因、例えば遮光や熱放射環境に適用される。注入者が制御できる要因、例えば練り混ぜ時間およびパラメーター、注入パラメーター(つまり、スラブの寸法)、は、より簡単に説明される。圧縮強度の増加は、好ましくは、アモルファスシリカの添加を除いて同一である注入から評価される。好ましい一実施形態では、評価は、同じ量の同じ成分から、同時に、しかし別々のレディミクス内で調製され、並べて、同時に、しかし別々のレディミクスを使用して注入される、注入されることにより行われる。このような注入は「実質的に同一」である。 The compressive strength of concrete formed by the method of the present invention is generally increased relative to concrete formed by a similar or preferably the same method, except for the addition of silica after mixing of water, cement mix, and filler (aggregate, sand, etc.). "Similar" or "same" refers to the environmental conditions, such as wind speed, relative humidity, temperature profile, and other environmental factors, such as shading and thermal radiation, with respect to the evaluation of the increase in compressive strength. Factors that the pourer can control, such as mixing time and parameters, pouring parameters (i.e., slab dimensions), are more easily explained. The increase in compressive strength is preferably evaluated from pours that are identical except for the addition of amorphous silica. In a preferred embodiment, the evaluation is performed by pouring from the same components in the same amounts, prepared at the same time but in separate ready mixes, and poured side-by-side, at the same time but using separate ready mixes. Such pours are "substantially identical".

圧縮強度の増加は、一対の実質的に同一の注入のシリカを含まない注入の圧縮強度に基づいて、約5~約40%、または更にそれ以上の範囲にあることができる。より一般的に観察される実施形態では、実質的に同一の注入によって評価される圧縮強度の増加は、約10~約30%の範囲である。 The increase in compressive strength can range from about 5 to about 40%, or even more, based on the compressive strength of a pair of substantially identical injections that do not contain silica. In more commonly observed embodiments, the increase in compressive strength evaluated from substantially identical injections ranges from about 10 to about 30%.

本発明のコンクリートは、一般的に、流し込みコンクリート、例えば、スラブ、フーチング等を必要とする用途に使用されることができる。本発明の利点は、そこから調製されるコンクリートが、一般的に、透水耐性が高いことであり、したがって、特に湿気にさらされやすく、関連する損傷、例えばフーチングを受けやすい注入用途で使用されることができることである。 The concrete of the present invention can be used generally in applications requiring poured concrete, e.g., slabs, footings, etc. An advantage of the present invention is that the concrete prepared therefrom generally has high resistance to water penetration and therefore can be used in pouring applications that are particularly susceptible to exposure to moisture and associated damage, e.g., footings.

以下に示すように、本発明は、ナノシリカが、コンクリートミクスに、好ましくはコロイダルシリカとして、少なくとも部分の水の添加後に添加される場合、改善された特性、例えば耐摩耗性および透水性の中でも、圧縮強度が改善されたセメントが得られるという発見を含む。 As shown below, the present invention involves the discovery that when nanosilica is added to a concrete mix, preferably as colloidal silica, after the addition of at least a portion of water, a cement having improved properties, such as improved compressive strength, among other properties, such as wear resistance and water permeability, is obtained.

当技術分野で使用される添加コンクリート構成要素、例えば砂および骨材のサイズは、概ね、本発明によって提供される利点を損なうことなく、本発明のコンクリートに使用されることができる。 The sizes of additive concrete components, such as sand and aggregates, used in the art can generally be used in the concretes of the present invention without detracting from the benefits provided by the present invention.

したがって一般的に、欠陥がない、そうでなければ、多量の移動水を含むコンクリートからのコンクリートに関連付けられる、コンクリートの調製において、水和、注入、および作業のために十分な水を含むコンクリートを利用することが可能である。本発明の組成物は、アモルファスシリカが添加されていないコンクリートよりも露出した表面が早く乾燥する可能性が低いように水を保持するコンクリートをもたらす。相対的な保水効果は、表面が通常乾燥しやすい周囲条件下でさえも確認される。したがって、コンクリートは、標準的なコンクリートよりも広い範囲の環境条件下で注入されることができる。したがって、表面は、表面水の量を減らすことで、または場合によっては表面水を追加せずに、仕上げることができる。 Thus, in preparing concrete that is generally free of defects otherwise associated with concretes containing large amounts of mobile water, it is possible to utilize concrete that contains sufficient water for hydration, pouring, and working. The compositions of the present invention result in concrete that retains water such that the exposed surface is less likely to dry out quickly than concrete without the addition of amorphous silica. The relative water retention effect is observed even under ambient conditions where surfaces would normally tend to dry out. Thus, the concrete can be poured under a wider range of environmental conditions than standard concrete. Thus, the surface can be finished with reduced amounts of surface water, or in some cases, without the addition of surface water.

収縮は一般的に、同量の水を含むコンクリートに比べて減少する。さらに驚くべきことに、圧縮強度が増加する。一般的に、アモルファスシリカがない場合、キャピラリーおよびボイドが形成される危険性のある量の移動水がコンクリートに含まれている場合でさえも、この結果が得られる。 Shrinkage is generally reduced compared to concretes containing the same amount of water. Even more surprising is the increase in compressive strength. This result is generally obtained even when the concrete contains a quantity of mobile water that, in the absence of amorphous silica, risks the formation of capillaries and voids.

理論に拘束されることを望まないが、アモルファスシリカは、養生中に水を固定化して、水が移動するのを妨げ、蒸発、ならびにキャピラリーおよびボイドの形成を遅らせる可能性があると推測される。驚くべきことに、固定化は、水が長期間、長期の水和に関与することを妨げず、それは圧縮強度の予想外の増加をもたらす。 Without wishing to be bound by theory, it is speculated that the amorphous silica may immobilize water during curing, preventing it from migrating and retarding evaporation, as well as the formation of capillaries and voids. Surprisingly, the immobilization does not prevent the water from participating in long-term, prolonged hydration, which results in an unexpected increase in compressive strength.

本発明の包括的な利点は、一般的に蒸発により水が失われるため、硬化反応(水和)に過剰な水を使用しない能力である。このような利点は、コンクリートの十分な水和に理論的に必要とされるよりも少ない水量で、および水和に理論的に必要な水量を超える水量で注入されるコンクリートの場合でも得られることができる。 An overarching advantage of the present invention is the ability to avoid using excess water in the setting reaction (hydration) as water is typically lost through evaporation. Such advantages can be obtained with less water than is theoretically required for full hydration of the concrete, and even in the case of concrete that is poured with more water than is theoretically required for hydration.

既存のコンクリートの調製および注入プロセスの問題は、注入が最適な条件に満たないで行われる場合に発生するリスクである。以下に示すように、他の環境要因の中でも、相対湿度、風速、および温度は、コンクリート上およびコンクリート内の様々な場所の水量に影響を与えるため、標準的な注入を常に損なう。これは、含まれる水の量が、セメントミクス製造業者によって指定される水の推奨量に、推奨範囲の値であっても単一の指定された最適値であっても、準拠している場合でさえも発生する可能性がある。本発明は、水関連の問題のリスクを低減して、セメント製造業者が推奨する含水量で操作を可能にする。これらの推奨された値は、一般的に、水和反応が許容可能な程度まで、または場合によっては完了するまで進行することを可能にするために必要とされる水の量に対応する。本発明の実施では、セメント製造業者によって指定された量の水の使用が好ましい。しかし、本発明はまた、含水量が製造業者によって指定されたものから外れている場合でさえ、他のプロセスに関する水問題のリスクを低減する。したがって、いくつかの実施形態では、含水量は、本明細書に記載のコロイダルアモルファスシリカまたは他のシリカを添加する前にセメントに添加される水の重量に基づいて、製造業者の仕様によって指定された最低値の約-30%から製造業者の仕様によって指定された最大値の+30%の範囲内にある。 A problem with existing concrete preparation and pouring processes is the risk that occurs when pouring is performed under less than optimal conditions. As shown below, relative humidity, wind speed, and temperature, among other environmental factors, affect the amount of water at various locations on and in the concrete, thus constantly compromising standard pouring. This can occur even when the amount of water contained complies with the recommended amount of water specified by the cement mix manufacturer, whether it is a recommended range of values or a single specified optimum value. The present invention reduces the risk of water-related problems and allows operation at the water content recommended by the cement manufacturer. These recommended values generally correspond to the amount of water required to allow the hydration reaction to proceed to an acceptable extent, or in some cases to completion. In the practice of the present invention, the use of the amount of water specified by the cement manufacturer is preferred. However, the present invention also reduces the risk of water problems with other processes, even when the water content deviates from that specified by the manufacturer. Thus, in some embodiments, the water content is within the range of about -30% of the minimum value specified by the manufacturer's specifications to +30% of the maximum value specified by the manufacturer's specifications, based on the weight of water added to the cement prior to adding the colloidal amorphous silica or other silicas described herein.

本発明のさらに別の利点は、キャピラリーおよびボイド容器を形成することなく、延長された水和の利益のために水を保持するその配合物の能力から得られる。骨材、砂および他の一般的に含まれる増量および強化材料をセメントに添加してコンクリートを形成することは、一般的に、それらをコンクリートに収容するために追加の水を必要とし、実際にキャピラリー、特にボイド容器の形成を促進する可能性があることが当技術分野で知られている。このような容器は、含まれる材料の表面に関連付けられ、およびそれらに関連して配置される。一般的に、最も好ましい骨材および材料は、それらがそれらの表面積にわたってコンクリートと密接に関連するような品質のものであり、水和中に、圧縮強度の関連する損失と同様に、容器の形成が最小限に抑えられる。しかし、このような高品質の含まれる材料は一般的に不経済である。驚くべきことに、骨材が存在する場合でも、アモルファスシリカ粒子を含有することにより、ボイド容器の形成およびキャピラリーの形成を低減または防止することができる。理論に拘束されることを望まないが、そのような欠陥、特にボイド容器の減少、および関連する圧縮強度の増加は、材料の品質が最適ではないにもかかわらず、高表面積のアモルファスシリカ粒子が含まれる材料との直接的な関連に関与していることを示す傾向がある。この関連付けにより、水が排除され、含まれる材料へのコンクリートの付着が強化される場合がある。 Yet another advantage of the present invention is derived from the ability of its formulations to retain water for the benefit of extended hydration without forming capillaries and void vessels. It is known in the art that the addition of aggregates, sand and other commonly contained bulking and reinforcing materials to cement to form concrete generally requires additional water to accommodate them in the concrete, which may actually promote the formation of capillaries, particularly void vessels. Such vessels are associated with and located in relation to the surface of the contained material. Generally, the most preferred aggregates and materials are of a quality such that they are intimately associated with the concrete over their surface area, and during hydration, vessel formation is minimized, as well as the associated loss of compressive strength. However, such high quality contained materials are generally uneconomical. Surprisingly, the inclusion of amorphous silica particles can reduce or prevent the formation of void vessels and the formation of capillaries, even in the presence of aggregates. Without wishing to be bound by theory, the reduction in such defects, particularly void vessels, and the associated increase in compressive strength tend to indicate that the high surface area of amorphous silica particles is involved in a direct association with the contained material, even though the material quality is not optimal. This association may help exclude water and strengthen the adhesion of the concrete to the materials it contains.

本発明のさらに別の利点は、それから調製されたコンクリート配合物が、いわゆる「流動化剤」を使用せずに注入可能および/または作業可能であることができることである。このような流動化剤の非限定的な例としては、乳濁液、分散液、粉末、または他の化学形態であるかどうかに関わりなく、リグニンスルホン酸塩、スルホン化ナフタレンホルムアルデヒド重縮合物、スルホン化メラミンホルムアルデヒド重縮合物、ポリカルボン酸エーテルおよび他の流動化剤成分が挙げられる。一実施形態では、本発明のコンクリート配合物は、流動化剤を含まずに注入可能であり、流動化剤を含まないか、または本質的に流動化剤を含まない。「本質的に流動化剤を含まない」とは、流動化剤の含有量が、セメントの重量に基づいて約0.1%未満の微量であることを意味する。 Yet another advantage of the present invention is that the concrete mix prepared therefrom can be pourable and/or workable without the use of so-called "superplasticizers". Non-limiting examples of such superplasticizers include lignin sulfonates, sulfonated naphthalene formaldehyde polycondensates, sulfonated melamine formaldehyde polycondensates, polycarboxylic acid ethers and other superplasticizer components, whether in emulsion, dispersion, powder, or other chemical form. In one embodiment, the concrete mix of the present invention is pourable without superplasticizers, free of superplasticizers, or essentially free of superplasticizers. "Essentially free of superplasticizers" means that the content of superplasticizers is a trace amount, less than about 0.1%, based on the weight of the cement.

以下は、本発明で使用されることができる混和剤の非限定的なリストである。あるいは、本発明のコンクリート混合物は、以下の添加剤または他の添加剤のいずれかもしくは全てを含まない可能性がある。以下のリストは、ASTM C494カテゴリに従って整理される。ASTM C-494によって認定されているものと認定されていないものの混和剤は含まれる。 The following is a non-limiting list of admixtures that may be used in the present invention. Alternatively, the concrete mix of the present invention may not contain any or all of the following additives or other additives. The list below is organized according to ASTM C494 categories. Admixtures that are and are not certified by ASTM C-494 are included.

混和剤は、粉末または液体として添加されることができる。
・通常の減水剤および遅延剤(タイプA、B、D)
・公称注入量範囲:0.5~6OZ/C
・流動化剤:通常の凝結および遅延(タイプF、G)
・公称注入量範囲:2~40OZ/C
・硬化促進剤:減水または非減水(タイプC、E)
・公称注入量範囲:2~45OZ/C
・ASTM C494で定義されるタイプS混和剤:
・ミッドレンジの減水剤および遅延剤
・公称注入量範囲:2~45OZ/C
・防せい剤
・公称注入量範囲:0.25~5GAL/YD
・MVRA(水蒸気低減混和剤)
・公称注入量範囲:5~24OZ/C
・SRA(収縮低減混和剤)
・公称注入量範囲:0.25~5GAL/YD
・水和安定剤
・公称注入量範囲:0.5~24OZ/C
・粘度調整剤
・公称注入量範囲:0.25~8OZ/C
・空気連行混和剤;
・公称注入量範囲:空気を連行するために必要なOZ:0.1~36OZ/C
・着色剤;液体および固体
・公称注入量範囲:0.1~20LB/YD
The admixtures can be added as powders or liquids.
- Conventional water reducers and retarders (Types A, B, D)
Nominal injection amount range: 0.5 to 6 OZ/C
Superplasticizer: Normal setting and retardation (Types F, G)
Nominal injection amount range: 2 to 40 OZ/C
- Hardening accelerator: Water-reducing or non-water-reducing (Types C and E)
Nominal injection volume range: 2 to 45 OZ/C
Type S admixture as defined by ASTM C494:
・Mid-range water reducer and retarder ・Nominal injection rate range: 2 to 45 OZ/C
・Rust inhibitor ・Nominal injection amount range: 0.25 to 5 GAL/YD
・MVRA (water vapor reducing admixture)
Nominal injection volume range: 5 to 24 OZ/C
・SRA (shrinkage reducing admixture)
Nominal injection amount range: 0.25 to 5 GAL/YD
- Hydration stabilizer - Nominal injection amount range: 0.5 to 24 OZ/C
・Viscosity adjuster ・Nominal injection amount range: 0.25 to 8 OZ/C
- air entraining admixtures;
Nominal injection range: OZ required to entrain air: 0.1 to 36 OZ/C
Colorants; liquid and solid Nominal injection range: 0.1-20 LB/YD

実施例1
混和剤を含む内部スラブの調製
ASTM-C944で測定された耐摩耗性
注入サイズ:400平方フィート
気象条件:52~78度、湿度約60%、晴れ。注入は午前7時頃に開始され、仕上げは午後1時に完了した。
Example 1
Preparation of interior slab with admixtures Abrasion resistance measured by ASTM-C944 Pour size: 400 sq. ft. Weather conditions: 52-78 degrees, approximately 60% humidity, sunny. Pour started around 7am and finishing was completed by 1pm.

コンクリートを通常の慣行(ACI302)を利用して打設した。ミクスの設計は標準化された(つまり、工程1で説明した標準の6バッグのミクスを使用した)。使用したアモルファスシリカはE5 Internal Cureとして導入された。使用した混和剤はE5 Finishとして導入された。以下の工程1~8に示すように、スラブを調製した。 The concrete was poured using normal practice (ACI 302). The mix design was standardized (i.e., the standard 6 bag mix described in step 1 was used). The amorphous silica used was introduced as E5 Internal Cure. The admixtures used were introduced as E5 Finish. The slabs were prepared as shown in steps 1-8 below.

1-1立方ヤードあたり31ガロンの水(SSD-飽和表面乾燥)に対して6袋(564ポンド)のセメント(合計9立方ヤード)の従来のクラスAコンクリート設計を使用して、非空気連行のコンクリートで4インチの厚さの内部コンクリートスラブを打設した。1立方ヤードあたり約12ガロンの水がレディミクストコンクリートに加えられ、続いて乾燥セメントミクス(1ヤードあたり564ポンド)、骨材および砂(1ヤードあたり1250ポンドの砂、1ヤードあたり1750ポンドの石)が加えられた。水および乾燥成分を1~2分間練り混ぜ、そして1ヤードあたり約19ガロンの追加の水をレディミクスに加えた。混合物を(コンクリートの練り混ぜのために12~15RPMの高速を有するコンクリートドラム内で)5~10分の追加の時間練り混ぜた。運転手がコンクリートを作業場所に運搬する準備ができたら、コンクリートバレルを3~5RPMに減速した。 1-A 4-inch thick interior concrete slab was poured with non-air-entrained concrete using a conventional Class A concrete design of 6 bags (564 lbs) of cement (total of 9 cubic yards) to 31 gallons of water per cubic yard (SSD-saturated surface dry). Approximately 12 gallons of water per cubic yard were added to the ready-mix concrete, followed by the dry cement mix (564 lbs per yard), aggregates and sand (1250 lbs sand per yard, 1750 lbs stone per yard). The water and dry ingredients were mixed for 1-2 minutes, and approximately 19 gallons of additional water per yard were added to the ready-mix. The mixture was mixed (in a concrete drum with a high speed of 12-15 RPM for mixing the concrete) for an additional time of 5-10 minutes. The concrete barrel was slowed to 3-5 RPM when the driver was ready to transport the concrete to the job site.

2-次に、合計203オンスのE5 Internal Cure(4オンス/100ポンドのセメントが、9ヤードが入れられてバッチ処理された後に追加された。先と同様に、1立方ヤードあたり564ポンドのセメントおよび31ガロンの水であった。 2- Next, a total of 203 ounces of E5 Internal Cure (4 ounces/100 lbs of cement) was added after the 9 yards were poured and batched. Again, 564 lbs of cement and 31 gallons of water per cubic yard.

3-チームは、レディミクスドライバーが12~15rpmの速度で5分間バッチを練り混ぜることを許可した。 3- Teams allowed the ready mix driver to mix the batch for 5 minutes at a speed of 12-15 rpm.

4-次に、E5 Finishをレディミクストラックに添加し(セメントの100重量あたり3オンス)、約12~15分間練り混ぜた。練り混ぜは、アイドリング状態のドラム速度(3~5RPM)で2分間のトラックで開始した。その後、残りの時間、ドラム速度を12~15RPMに上げた。 4- E5 Finish was then added to the Ready Mix truck (3 oz per 100 wt. of cement) and mixed for approximately 12-15 minutes. Mixing began with the truck at idle drum speed (3-5 RPM) for 2 minutes. Then the drum speed was increased to 12-15 RPM for the remainder of the time.

5-スラブを打設(注入)し、3時間の待機時間の後、仕上げプロセスを開始した。 5- The slab was poured (injected) and after a 3 hour waiting period the finishing process started.

6-パニング(こて仕上げ)プロセスを行うために、コンクリート手押し式こて機を使用した。こて仕上げプロセスのパン速度は毎分80~130回転であった。このプロセスは1時間半行われ、その時点で、スラブの表面の質感は、次の乗用電動こての準備ができていることを示した。 6- A concrete hand trowel was used to perform the panning process. The panning speed for the troweling process was 80-130 revolutions per minute. This process took 1.5 hours, at which point the surface texture of the slab indicated it was ready for the next ride-on power trowel.

7-手押し式こて電動こてにコンビネーションブレードを装着し、混合プロセスを開始した。スラブの最初の約2回のパスの後、表面は可塑性状の外観になった。ブレード速度は毎分約100~165回転であった。表面は、注入後にE5 Finishが局所に塗布される状況よりもさらに容易に仕上げられ、それ自体、本出願と同じ発明者による別の発見であることに留意されたい。表面は、コンビネーションブレードに対して大幅に減少した摩擦を示した。コンクリートの注入と仕上げに豊富な経験のある仕上工は、摩擦が少ないことに気づき、「マシンに実用的にほとんど抵抗がなく、ボールベアリング面で仕上げているように感じた」とコメントしている。当業者に公知で、当業者によって確認可能であるように、当業者に識別可能な光沢のないぼんやりした状態は仕上げ工程の準備ができていることを示した。 7- Push Trowel A combination blade was attached to the power trowel and the mixing process was started. After about the first two passes of the slab, the surface had a plastic-like appearance. Blade speed was about 100-165 revolutions per minute. Note that the surface was more easily finished than in situations where E5 Finish was applied topically after pouring, which is itself another discovery by the same inventor as in this application. The surface showed greatly reduced friction against the combination blade. A finisher with extensive experience pouring and finishing concrete noted the reduced friction and commented that "there was practically very little resistance to the machine and it felt like I was finishing on a ball bearing surface." A dull, non-shiny condition identifiable to the skilled artisan indicated readiness for the finishing process, as known and identifiable by those skilled in the art.

8-手押し式こて機に仕上げブレードを装着し、表面を約165rpmの速度で仕上げた。仕上工は、「表面が少しガラスのように見え始めた」および「仕上げをすればするほど、仕上がりがクリアになった」と述べた。仕上げ面は、鮮やかさがガラスほど鮮やかではないが、ややガラスのようなコーティングを有しているように見えた。通常のコンクリートよりも、スラブは密度が高く、マトリックス全体で強化されているように見えた。耐摩耗性はASTM-C944に従って測定され、0.6グラムの損失が観察された。経験から、バニシング工程を待機せずに行うことができ、バニシングにより表面コートの鮮やかさが大幅に向上することが期待された。 8- A finishing blade was attached to a push trowel and the surface was finished at a speed of approximately 165 rpm. The finisher stated that "the surface was beginning to look a little like glass" and that "the more finishing was done, the clearer the finish became." The finished surface appeared to have a somewhat glass-like coating, although the brightness was not as bright as glass. The slab appeared to be denser and more reinforced throughout the matrix than normal concrete. Abrasion resistance was measured according to ASTM-C944 and a loss of 0.6 grams was observed. Experience showed that the burnishing step could be done without waiting and it was expected that the burnishing would greatly improve the brightness of the surface coat.

実施例2
混和剤を含むフーチングの調製
フーチングは、建設業界での注入コンクリートの一般的な使用法である。注入されたコンクリートは、一般的に、養生中の土壌接触により、一定の水分にさらされる。このような持続的な接触はまた、硬化コンクリートの場合にも水分源を提供する可能性がある。このような条件下で注入されたコンクリートの特性を観察するために、フーチングが注入された。目的は、フーチングに得られたコンクリートの密度(つまり、キャピラリーとボイドがないこと)を確認し、コンクリートの強度が影響を受けるかを判断することであった。
Example 2
Preparation of Footings with Admixtures Footings are a common use of poured concrete in the construction industry. Poured concrete is generally exposed to constant moisture due to soil contact during curing. Such constant contact may also provide a source of moisture for hardened concrete. Footings were poured to observe the properties of poured concrete under such conditions. The objectives were to ascertain the density of the concrete obtained in the footings (i.e., absence of capillaries and voids) and to determine if the strength of the concrete was affected.

注入サイズ:長さ50フィート、幅2フィート、厚さ30インチ
条件:60度
注入は午前11時に始まり、午後1に完了した。
Pour size: 50 feet long, 2 feet wide, 30 inches thick Conditions: 60 degrees Pour began at 11:00 AM and was completed at 1:00 PM.

1立方ヤード(合計7.5立方ヤード)あたり31ガロンの水(SSD-表面乾燥飽水状態)に5袋(475ポンド)のセメントを使用した。1立方ヤードあたり約12ガロンの水がレディミクストコンクリートに加えられ、続いて乾燥セメントミクス(1ヤードあたり564ポンド)、コンクリート1ヤードあたり粗骨材(石)および細骨材(砂)、1250ポンドの砂および1750ポンドの石が使用された。水および乾燥成分を1~2分間練り混ぜ、1ヤードあたり約19ガロンの追加の水をレディミクスに加えた。前述の全ては、3~5RPMのドラム速度で行われた。次に、E5 Internal Cureがセメント100重量あたり3オンスでレディミクストラックに添加された。そして、混合物を12~15RPMの高速で5~10分の追加の時間練り混ぜた。そして、運転手はコンクリートバレルを3~5RJPMに減速し、試験注入部まで5~10分運転した。次に、E5 Finishをセメント100重量あたり3オンスの割合でレディミクストラックに添加した。ドラム速度を約5~10分間で約12~15RPMに上げ、混合物を注入した。 Five bags (475 lbs) of cement were used with 31 gallons of water (SSD - surface dry saturated) per cubic yard (7.5 cubic yards total). Approximately 12 gallons of water per cubic yard were added to the ready mix concrete, followed by dry cement mix (564 lbs per yard), coarse (stone) and fine aggregates (sand), 1250 lbs of sand and 1750 lbs of stone per yard of concrete. The water and dry ingredients were mixed for 1-2 minutes and approximately 19 gallons of additional water per yard was added to the ready mix. All of the above was done with a drum speed of 3-5 RPM. Next, E5 Internal Cure was added to the ready mix truck at 3 oz per 100 weight of cement. The mixture was then mixed for an additional time of 5-10 minutes at a high speed of 12-15 RPM. The driver then slowed the concrete barrel to 3-5 RPM and drove for 5-10 minutes to the test pour. E5 Finish was then added to the ready mix truck at a rate of 3 ounces per 100 weight percent cement. The drum speed was then increased to approximately 12-15 RPM for approximately 5-10 minutes and the mixture was poured.

注入後約35~45分で、可塑性状の表面が確認された。ブリーディングチャネルは明らかではなかった。24時間後、応力亀裂が観察されなかったため、フーチングは収縮の形跡を示さなかった。収縮がないことは、チャネルの閉鎖または詰まりに起因すると考えられる。したがって、表面は非常に緻密であることが観察され、これはシリンダーの圧縮破壊によって確認された。このような結果は、コンクリートが内外の両方で使用される可能性があることを示す傾向があった。 Approximately 35-45 minutes after pouring, a plastic-like surface was observed. No bleeding channels were evident. After 24 hours, the footing showed no evidence of shrinkage as no stress cracks were observed. The absence of shrinkage is believed to be due to closure or clogging of the channels. Thus, the surface was observed to be very dense, which was confirmed by the compression failure of the cylinder. Such results tended to indicate that the concrete could be used both indoors and outdoors.

ASTM C39\Cl23lシリンダーの圧縮破壊の結果は、圧縮強度が28日で30,000psi以上となり、7日で得られたものの25%以上であることを示した。 Compressive failure results for ASTM C39\Cl23l cylinders showed that the compressive strength reached over 30,000 psi in 28 days, 25% more than that achieved in 7 days.

実施例3
混和剤を用いないスラブの調製
ASTM-C944で測定された耐摩耗性
場所:インディアナ州Shelbyville、Shelby Materialsレディミクス工場
環境条件:注入の開始時間は午前7時30分で、開始温度は約60°Fであった。周囲温度は日中80度台の最高気温でピークに達した。相対湿度は18%~67%の範囲であった。風速の範囲は3~18mphであった。
Example 3
Slab Preparation Without Admixtures Abrasion Resistance Measured by ASTM-C944 Location: Shelby Materials Redmix Plant, Shelbyville, Indiana Environmental Conditions: Start time of pour was 7:30 AM with a start temperature of approximately 60°F. Ambient temperatures peaked during the day with highs in the 80s. Relative humidity ranged from 18% to 67%. Wind speeds ranged from 3 to 18 mph.

工程および結果:
1-1立方ヤードあたり31ガロンの水(SSD-表面乾燥飽水状態)に対して6袋(564ポンド)のセメント(合計9ヤード)の従来のクラスAコンクリート設計を使用して、非空気連行のコンクリートで4インチの厚さの内部コンクリートスラブを打設した。1立方ヤードあたり約12ガロンの水がレディミクストコンクリートに加えられ、続いて乾燥セメントミクス(1ヤードあたり564ポンド)、細骨材(砂)および粗骨材(石)(1250ポンドの砂、および1750ポンドの石(1ヤードあたりの粗骨材)が加えられた。水および乾燥成分を1~2分間練り混ぜ、1ヤードあたり約19ガロンの追加の水をレディミクスに加えた。混合物をコンクリートドラム内で12~15RPMで5~10分の追加の時間練り混ぜた。運転手がコンクリートを作業場所に運搬する準備ができたら、コンクリートバレルを3~5RPMに減速した。注入部への運搬時間は約5~10分であった。
Process and Results:
1 - A 4-inch thick interior concrete slab was poured with non-air-entrained concrete using a conventional Class A concrete design of 6 bags (564 lbs) of cement (total of 9 yards) to 31 gallons of water per cubic yard (SSD - surface dry saturated). Approximately 12 gallons of water per cubic yard was added to the ready-mix concrete, followed by the dry cement mix (564 lbs per yard), fine aggregate (sand) and coarse aggregate (stone) (1250 lbs sand, and 1750 lbs stone per yard of coarse aggregate). The water and dry ingredients were mixed for 1-2 minutes, and approximately 19 gallons of additional water per yard was added to the ready-mix. The mixture was mixed in the concrete drum for an additional time of 5-10 minutes at 12-15 RPM. When the driver was ready to transport the concrete to the job site, the concrete barrel was slowed to 3-5 RPM. Transport time to the pour was approximately 5-10 minutes.

2-次に、9ヤードが入れられてバッチ処理された後に、合計380.7オンスのE5 Internal CURE(7.5オンス/100ポンドのセメント)が加えられた。先と同様に、1立方ヤードあたり564ポンドのセメントおよび31ガロンの水であった。 2- Next, after the 9 yards were loaded and batched, a total of 380.7 ounces of E5 Internal CURE (7.5 ounces/100 lbs of cement) was added. Again, 564 lbs of cement per cubic yard and 31 gallons of water.

3-チームは、レディミクストドライバーが12~15rpmで5分間バッチを練り混ぜることを許可した。 3 - Teams allowed the ready mix driver to mix the batch for 5 minutes at 12-15 rpm.

4-そして、コンクリートをスラブ型枠に注入した。 4-Then concrete was poured into the slab form.

5-注入後、スラブは水平であった。そして、ブルフロートを使用して表面を閉じた。表面が機械的仕上げプロセスを開始するのに十分に硬くなったら、好適な方法を使用して仕上げを完了した。 5- After pouring, the slab was level and the surface was closed using a bull float. Once the surface was hard enough to start the mechanical finishing process, finishing was completed using a preferred method.

6-表面を閉じるためのブルフローティングプロセス中に、コンクリートは従来のレディミクストプロセスによって調製されるものよりもはるかに簡単に閉じることができたことに注目される。 6-It is noted that during the bull-floating process to close the surface, the concrete was able to close much easier than that prepared by the conventional ready-mix process.

7-ブリーディング水が一般的に存在する仕上げプロセス中、このプロセスではブリーディング水は発生しなかった。しかし、表面は湿ったままであった。従来のレディミクス製品から調製されたコンクリートとは異なり、驚くべきことに、E5 INTERNAL CUREがない状態でレディミクスを使用して、表面がはるかに乾燥する可能性がある条件下で、水はコンクリート表面内に保持されていた。 7- During the finishing process where bleeding water is typically present, no bleeding water occurred in this process. However, the surface remained wet. Surprisingly, unlike concrete prepared from a conventional Readymix product, water was retained within the concrete surface under conditions where the surface would have been much drier using Readymix without E5 INTERNAL CURE.

8-その後、チームは4時間かけてコンクリート仕上げプロセスを完了した。従来のレディミクスから調製されたコンクリートとは異なり、仕上げプロセスは、コンクリート表面に水分がまだ残っているため、ハーフスロットルで稼働する機械で行われる可能性がある。これにより、E5 INTERNAL CUREを使用しないコンクリートよりもはるかに簡単な仕上げプロセスになる。従来のコンクリートでは、機械を100%のスロットルで稼働させる必要があり、仕上げ中の表面損傷のリスクを高める、より労働集約的なプロセスである。 8 - The team then spent 4 hours completing the concrete finishing process. Unlike concrete prepared from traditional ready mixes, the finishing process could be done with machines running at half throttle as moisture still remains on the concrete surface. This makes the finishing process much easier than concrete without E5 INTERNAL CURE. Traditional concrete requires machines to run at 100% throttle, a more labor-intensive process that increases the risk of surface damage during finishing.

9-耐摩耗性は、関連するシリンダーがASTM-C944を受けることによって測定され、1.1グラムの損失が確認された。 9- Wear resistance was measured by subjecting the relevant cylinders to ASTM-C944 and a loss of 1.1 grams was observed.

Claims (19)

コンクリート設備の調製のためのプロセスであって、前記プロセスは、
A)成分からコンクリートミクスを作製することであって、前記成分は以下の
a)乾燥セメントミクスの量であって、前記セメントミクスは、
i)製造業者が推奨する水/セメント比の値であって、前記推奨された比率は、0.35~0.65の範囲にあり、b)と混合すると、前記水/セメント比は、前記推奨値よりも10%少ない値に相当する値よりも大きく、前記推奨値よりも30%大きい値に相当する値以下である、水/セメント比の値、
または、
ii)製造業者が推奨する水/セメント比の範囲であって、上限値および下限値を有し、以下のb)と混合すると、前記水/セメント比は、下限値よりも10%少ない値に相当する値よりも大きく、前記上限値よりも30%大きい値に相当する値よりも小さい、水/セメント比の範囲、
または、
iii)以下のb)と混合すると、前記水/セメント比が0.35~0.65の範囲にあるような量、
を特徴とする、乾燥セメントミクスの量と、
b)水の量と、
c)a)のセメントの100重量当たり2.8~198.4グラム(0.1~7.0オンス)の範囲のアモルファスシリカの量であって、平均シリカ粒子径は1~55ナノメートルの範囲であり、かつ/または、前記シリカ粒子の表面積は、300~900m/gの範囲である、アモルファスシリカの量と、
d)400~700wt%bwocの範囲の骨材の量および/または砂の量と、
のそれぞれを含む、コンクリートミクスを作製すること、
B)b)の前記水は、その全量で、または前記水の量の少なくとも20重量%を含む最初の部分と、テールウォーター部と、を含む部分で加えられ、前記水の前記最初の部分は、a)およびd)の成分と混合されて、第1のミクスを形成し、前記アモルファスシリカは、a)、d)およびb)の前記最初の部分を含むミクスに添加され、第2のミクスを形成し、
ならびに、
前記テールウォーターは1)前記第1のミクスに加えられる、もしくは2)前記第2のミクスに加えられる、または3)前記第1のミクスに前記アモルファスシリカと共に加えられ、前記アモルファスシリカおよび前記テールウォーターは、加えられ、互いに混合され、そして1)前記第1のミクスは、前記テールウォーターの添加前に時間t11の間、前記テールウォーターの添加後に時間t12の間、および前記アモルファスシリカの添加後に時間t13の間攪拌され、または、2)前記第2のミクスは、前記アモルファスシリカの添加前に時間t21の間、前記アモルファスシリカの添加後、しかし前記テールウォーターの前記添加前に時間t22の間、および前記テールウォーターの前記添加後に時間t23の間攪拌され、または、3)前記第2のミクスは、前記アモルファスシリカおよび前記テールウォーターの同時添加の前に時間t31の間攪拌され、その後、前記コンクリートミクスは時間t32の間攪拌され、
あるいは、
C)前記水の量は、a)およびd)の前記成分に加えられてミクスを形成し、次に前記ミクスは前記アモルファスシリカの前記添加前に時間tの間攪拌され、そして前記コンクリートミクスは時間tの間攪拌され、
B)またはC)の制約を満たす場合、シリカ含有混合物は、B)またはC)から生じ、前記シリカ含有混合物は、少なくとも7RPMの練り混ぜ速度で、5分より長い時間練り混ぜられ、
D)混和剤は、アルファ-ヒドロキシ酸を含み、工程B)または工程C)の後に添加され、混和剤含有混合物を形成し、前記混和剤含有混合物は、6RPMを超える1つまたは複数の速度で少なくとも3分間の合計時間練り混ぜられ、
E)D)の前記コンクリートミクスを注入して、コンクリート設備を形成すること、
の工程を含む、プロセス。
A process for the preparation of a concrete facility, the process comprising the steps of:
A) preparing a concrete mix from the following components: a) an amount of dry cement mix, said cement mix comprising:
i) a water/cement ratio value recommended by the manufacturer, said recommended ratio being in the range of 0.35 to 0.65, and when mixed with b), said water/cement ratio is greater than a value corresponding to 10% less than said recommended value and less than or equal to a value corresponding to 30% more than said recommended value;
or
ii) a range of water/cement ratios recommended by the manufacturer, having upper and lower limits, which, when mixed with b) below, results in a water/cement ratio greater than a value corresponding to 10% less than the lower limit and less than a value corresponding to 30% more than the upper limit;
or
iii) in an amount such that, when mixed with b) below, the water/cement ratio is in the range of 0.35 to 0.65;
A quantity of dry cement mix,
b) the amount of water; and
c) an amount of amorphous silica in the range of 2.8 to 198.4 grams (0.1 to 7.0 ounces) per 100 weight percent of the cement of a), wherein the average silica particle size is in the range of 1 to 55 nanometers and/or the surface area of said silica particles is in the range of 300 to 900 m 2 /g;
d) an amount of aggregate and/or an amount of sand in the range of 400-700 wt% bwoc;
preparing a concrete mix comprising each of
B) the water of b) is added in its entirety or in portions including an initial portion including at least 20% by weight of the amount of water and a tail water portion, and the initial portion of the water is mixed with the components of a) and d) to form a first mix, and the amorphous silica is added to the mix including the initial portion of a), d) and b) to form a second mix;
And,
the tail water is 1) added to the first mix, or 2) added to the second mix, or 3) added to the first mix with the amorphous silica, the amorphous silica and the tail water are added and mixed together, and 1) the first mix is stirred for a time t11 before the addition of the tail water, for a time t12 after the addition of the tail water, and for a time t13 after the addition of the amorphous silica, or 2) the second mix is stirred for a time t21 before the addition of the amorphous silica, for a time t22 after the addition of the amorphous silica but before the addition of the tail water, and for a time t23 after the addition of the tail water, or 3) the second mix is stirred for a time t31 before the simultaneous addition of the amorphous silica and the tail water, and then the concrete mix is stirred for a time t32 ;
or,
C) the amount of water is added to the components of a) and d) to form a mix, then the mix is stirred for a time t a prior to the addition of the amorphous silica, and the concrete mix is stirred for a time t b ;
If the constraints of B) or C) are met, the silica-containing mixture results from B) or C), said silica-containing mixture is mixed for a time period longer than 5 minutes at a mixing speed of at least 7 RPM;
D) an admixture comprising an alpha-hydroxy acid is added after step B) or step C) to form an admixture-containing mixture, said admixture-containing mixture being mixed at one or more speeds greater than 6 RPM for a total time of at least 3 minutes;
E) pouring the concrete mix of D) to form a concrete facility;
A process including the steps of:
前記最初の部分の水は、前記水の量の少なくとも30、40、50、60、70、80、90、または99wt%を含む、請求項1に記載のプロセス。 The process of claim 1, wherein the first portion of water comprises at least 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, or 99 wt% of the amount of water. a)の前記乾燥セメントミクスとb)の前記水とを混合すると、前記水/セメント比は、
i)の前記推奨値以上であるが、前記推奨値より30%多い値に相当する値未満、または、
ii)の前記推奨範囲の前記上限値以上であるが、前記上限値より30%大きい値に相当する値以下、または、
iii)に関して少なくとも0.35であるが、0.65以下である、請求項1に記載のプロセス。
When the dry cement mix of a) is mixed with the water of b), the water/cement ratio becomes:
i) equal to or greater than the recommended value, but less than a value equivalent to 30% more than the recommended value; or
ii) equal to or greater than the upper limit of the recommended range, but equal to or less than a value equivalent to 30% greater than the upper limit; or
3. The process of claim 1, wherein for iii) it is at least 0.35 but not more than 0.65.
前記アモルファスシリカは、コロイダルシリカ溶液として前記第1のミクスに導入され、前記溶液は、50~95重量%のシリカ、および5~50重量%の水を含む、請求項1に記載のプロセス。 The process of claim 1, wherein the amorphous silica is introduced into the first mix as a colloidal silica solution, the solution comprising 50-95% by weight silica and 5-50% by weight water. 前記シリカは、75~90重量%のシリカおよび10~25重量%の水を含む、請求項4に記載のプロセス。 The process of claim 4, wherein the silica comprises 75-90% by weight silica and 10-25% by weight water. 前記アモルファスシリカは、100重量のセメントあたり70.8~155.9グラム(2.5~5.5オンス)の範囲の量で添加される、請求項5に記載のプロセス。 The process of claim 5, wherein the amorphous silica is added in an amount ranging from 70.8 to 155.9 grams (2.5 to 5.5 ounces) per 100 weight percent cement. 前記アモルファスシリカは、100重量のセメントあたり99.2~127.5グラム(3.5~4.5オンス)の範囲の量で添加される、請求項6に記載のプロセス。 The process of claim 6, wherein the amorphous silica is added in an amount ranging from 99.2 to 127.5 grams (3.5 to 4.5 ounces) per 100 weight percent cement. 前記コロイダルシリカは前記テールウォーターの後に添加される、請求項4に記載のプロセス。 The process of claim 4, wherein the colloidal silica is added after the tail water. 前記コンクリートはスラブまたはフーチングに注入される、請求項1に記載のプロセス。 The process of claim 1, wherein the concrete is poured into a slab or footing. 前記プロセスはレディミクスにおいて行われ、前記テールウォーターは、前記第1のミクスが2rpm~18rpmの範囲の速度で15秒~5分の範囲の時間攪拌された後、前記第1のミクスに加えられ、前記テールウォーター添加後、前記ミクスは5rpm~18rpmの範囲の速度で1分~18分の範囲の時間で攪拌され、その後、前記シリカはコロイダルシリカとして前記レディミクスに添加され、前記ミクスは2~18rpmの範囲の速度で1~15分の範囲の時間攪拌される、請求項1に記載のプロセス。 The process of claim 1, wherein the process is carried out in a ready mix, the tail water is added to the first mix after the first mix has been stirred at a speed ranging from 2 rpm to 18 rpm for a time ranging from 15 seconds to 5 minutes, and after the tail water addition, the mix is stirred at a speed ranging from 5 rpm to 18 rpm for a time ranging from 1 minute to 18 minutes, and then the silica is added to the ready mix as colloidal silica, and the mix is stirred at a speed ranging from 2 to 18 rpm for a time ranging from 1 to 15 minutes. プロセスは請求項1に記載のプロセスであり、前記プロセスはレディミクスにおいて行われ、前記テールウォーターは、前記第1のミクスが2rpm~18rpmの範囲の速度で15秒~5分の範囲の時間攪拌された後、前記第1のミクスに加えられ、前記テールウォーター添加後、前記ミクスは5rpm~18rpmの範囲の速度で1分~18分の範囲の時間で攪拌され、その後、前記シリカはコロイダルシリカとして前記レディミクスに添加され、前記ミクスは2~18rpmの範囲の速度で1~15分の範囲の時間攪拌される、請求項4に記載のプロセス。 The process of claim 1, wherein the process is carried out in a ready mix, the tail water is added to the first mix after the first mix has been stirred at a speed ranging from 2 rpm to 18 rpm for a time ranging from 15 seconds to 5 minutes, and after the tail water addition, the mix is stirred at a speed ranging from 5 rpm to 18 rpm for a time ranging from 1 minute to 18 minutes, and then the silica is added to the ready mix as colloidal silica, and the mix is stirred at a speed ranging from 2 to 18 rpm for a time ranging from 1 minute to 15 minutes, and the process of claim 4. 前記混和剤含有混合物は、7RPM~15RPMの範囲の速度で、5分~15分の範囲の時間、練り混ぜられる、請求項1に記載のプロセス。 The process of claim 1, wherein the admixture containing the admixture is mixed at a speed ranging from 7 RPM to 15 RPM for a time ranging from 5 minutes to 15 minutes. 前記混和剤含有混合物は、5分~10分の範囲の時間練り混ぜられる、請求項12に記載のプロセス。 The process of claim 12, wherein the admixture containing the admixture is mixed for a period ranging from 5 minutes to 10 minutes. 前記混和剤含有混合物は、7RPM~15RPMの範囲の1つまたは複数の速度で練り混ぜられる、請求項13に記載のプロセス。 The process of claim 13, wherein the admixture containing the admixture is mixed at one or more speeds ranging from 7 RPM to 15 RPM. 前記混和剤含有混合物は、12~15RPMの範囲の1つまたは複数の速度で練り混ぜられる、請求項14に記載のプロセス。 The process of claim 14, wherein the admixture containing the admixture is mixed at one or more speeds ranging from 12 to 15 RPM. 前記シリカ含有混合物は、5分~15分の範囲の合計時間練り混ぜられる、請求項15に記載のプロセス。 The process of claim 15, wherein the silica-containing mixture is mixed for a total time ranging from 5 minutes to 15 minutes. 前記シリカ含有混合物は、5分~10分の範囲の合計時間練り混ぜられる、請求項16に記載のプロセス。 The process of claim 16, wherein the silica-containing mixture is mixed for a total time ranging from 5 minutes to 10 minutes. 前記シリカ含有混合物は、7RPM~15RPMの範囲の1つまたは複数の速度で練り混ぜられる、請求項17に記載のプロセス。 The process of claim 17, wherein the silica-containing mixture is mixed at one or more speeds ranging from 7 RPM to 15 RPM. 前記シリカ含有混合物は、12~15RPMの範囲の1つまたは複数の速度で練り混ぜられる、請求項18に記載のプロセス。 The process of claim 18, wherein the silica-containing mixture is mixed at one or more speeds ranging from 12 to 15 RPM.
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