JPH03181325A - 水硬性複合材料用顆粒状組成物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、モルタル、コンクリート等の水硬性腹合材料
に用いる顆粒状組成物並びにその製造方法に関する。

［背景技術］ シリカ質微粉末、フライアッシュ微粉末等の無機質微粉
末を結合材の一部として用いると、コンクリートの強度
、水密性等を高め、耐久性が向上することが知られてい
る。しかしながら、これらの無機質微粉体は、−船釣に
かさ比重が小さく、取り扱い、輸送およびコンクリート
への使用の点において多くの解決されるべき問題点を有
する。即ち、レディーミクストコンクリートプラントや
建設現場でコンクリートを製造する際に添加使用する場
合などにおいて、取り扱いおよび計量の問題、多量使用
する場合の輸送コストと貯蔵場所の問題、作業時の粉塵
問題等があり、これらの無機質微粉体をそのまま使用す
ることは実用上不可能に近い。

これまでに、シリカ質微粉末をスラリー状に分散させた
流動性を有する水溶液は、市販されているが、シリカ質
微粉末、フライアッシュ微粉末等の無機質微粉体は、一
般に高強度および高耐久性を得る目的で水セメント比の
低いセメント組成物を調製するのに使用されることが多
く、スラリーの水分含量が多いために、配合する上でト
ラブルの原因となることが多い。また、シリカ質微粉末
をスラリー状に分散させた流動性を有する水溶液は、ス
ラリーの長期安定性が悪く、長間間にわたって必要とさ
れる流動性を確保することが難しい。

また、シリカ質微粉末をａ粒化する方法も考えられてい
る。これは、シリカ質微粉末の造粒化によりかさ比重を
増大させ、それにより取扱い性を向上し、粉塵問題を低
減させる技術である。かさ比重を増大させるためには、
造粒化した粒子−個当りの比重を増加する必要があるが
、比重を過度に大きくすると、造粒化した粒子に含まれ
るシリカ質微粉末間の凝集力の増大を導き、コンクリー
トに添加した場合の再分散性の低下となるという欠点を
有している。従って、再分散性を維持しながら、かさ比
重を増大するためには自ずと限度が生じ、得られる効果
が少ない結果となり、これが実用化を妨げる一因となっ
ている。

上記の如き欠点を解決することは、現在、この技術分野
における重要な技術的ｔＪ題とされている。

［発明の開示］ 本発明者らは、水硬性複合材料′用の無機質微粉体につ
いて前記の移送や取り扱い等の問題点を改善するため、
種々研究を行った結果、上記の如き無機質微粉体に後述
の如き特殊処理を施して顆粒状となし、顆粒−個当りの
比重を必要以上に大きくすることなく、かさ比重を大き
くすることにより、この処理を施さない同一組成の組成
物に対比して、粉体の流動性を向上せしめ、定量輸送や
計量等を安定して行うことができ、粉塵問題も著しく低
減した優れた顆粒状組成物が得られることを見出した。

本発明は、かかる知見に基づきなされたものである。

すなわち、本発明は、ビンを表面に持つ回転体による混
合機で、水硬性複合材料用無機質微粉体を、その混合機
内へ連続的に供給しながら、その回転体の回転運動によ
る遠心力により均質な飛散分布状態にある条件の下で、
落下せしめ、その落下中に、セメント添加剤を含有する
水、もしくは、それを含有しない水を、該無機質微粉体
１００重量部あたり１０〜３０重量部の量で使用して、
該無機質微粉体に対し均質に噴霧し、その間に剪断作用
を受けさせる処理に付することを特徴とする水硬性複合
材料用顆粒状組成物の製造方法ならびに該方法で製造さ
れた顆粒状組成物を提供するものである。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明方法においては、水硬性複合材料用の無機質微粉
体を後記の如き特殊処理に付するが、この特殊処理に付
される無機質微粉体の種類は、格別に特定されるもので
はない。すなわち、水硬性材料用に通常、水硬性材料用
に使用し得る各種の無機質微粉体は、いずれも本発明方
法における処理に付する原材料として使用することがで
きる。

上記の無機質微粉体としては、必要に応じて各種の組成
物を単体でまたは組み合わせて使用することができるが
、シリカ質微粉末、フライアッシュ微粉末または珪石微
粉末からなる群から選ばれる１種または複数種の粉末材
料を混合してなる無機質微粉体を使用することが好まし
い。

この無機質微粉体の比表面積は、少なくともブレーン値
で５０００ｃｍ２７ｇ、好ましくは５００００ｃｍ２７
ｇ、更に好ましくは１０００００ｃｍ２／ｇ以上である
ことが好ましい。

この無機質微粉体は、ビンを表面に持つ回転体による混
合機により、その無機質微粉体を、その混合機内へ連続
的に供給しながら、その回転体の回転運動による遠心力
により均質な飛散分布状態にある条件の下で、落下せし
め、その落下中に、セメント添加剤を含有する水、もし
くは、それを含有しない水を、通常、上記無機質微粉体
１ｏｏｉｉ量部あたり１０〜３０重量部の範囲の量で使
用して、該無機質微粉体に対して噴霧する。よって、見
かけ上の１個の粒子は、その内部に相当量の空気を含有
しているので疑似粒子の比重は極めて小さいが、上記の
処理を行うことにより空気を追い出し、更に凝集させる
ことにより、顆粒状組成物を得ることができる。

更に又、上記の混合機で製造される顆粒状組成物は、粒
度分布の幅が狭い単一粒度からなるのではなく、広い幅
を持った粒度分布を有するため、一定容積の中に密に粒
子が入る状態となり、顆粒状組成物−個当りの比重は小
さいが、得られた顆粒状組成物全体のかさ比重は大きい
結果となる。

この噴霧は、水分あるいはセメント添加剤を含む演が均
質に分布するようにして行うことが好ましい。この噴霧
する量が前記の無機質微粉体１００重量部あたり、１０
重量部未満である場合、バインダーとして働く力が乏し
く、顆粒状となり難く、かさ比重も大きくならず、粉体
の流動性、輸送時のコスト低減等の向上にならない。ま
た、噴霧する量が３０１［置部を超える場合、処理され
た無機質微粉体が堅い大きな塊となり、容易に分散する
ことができなくなり、無機質微粉体がコンクリート中の
微細空隙を充填する本来の効果が失われてしまい、不適
となる。上記の水分あるいはセメント添加剤を含む液の
噴霧量は、より好ましくは、前記の無機質微粉体１００
′ｊｉｉ量部あたり１０〜２０重量部である。このよう
に特殊処理された前記の無機質微粉体は、顆粒状となり
かさ比重が大きくなる幅の広い粒度分布を持った水硬性
複合材料用組成物を形成する。

使用されるセメント添加剤としては、−船釣に水硬性材
料用に使用される各種の添加剤が、任意、適宜に遺択さ
れる。

例えば、グルコン酸塩、リグニンスルホン酸塩、デキス
トリン、炭酸アルカリ塩、クエン酸塩、β−ナフタリン
スルホン酸塩のホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸
塩のホルマリン縮合物、芳香族アミ／スルホン酸系高分
子化合物、ポリスチレンスルホン酸塩、ヒドロキシポリ
アクリレート、α、β−不飽和ジカルボン酸とオレフィ
ンの共重合体、ポリエチレングリコールモノアリルエー
テルとマレイン酸系単量体から導かれる共重合体、イン
ブチレン−スチレンマレイン酸系、インブチレン−アク
リル酸エステル−マレイン酸系、インブチレン−スチレ
ン−アクリル酸エステル−マレイン酸系の共重合体等が
あげられる。また、セメント技術において慣用される他
のセメント添加剤、例えば凝結促進剤、凝結遅延剤、強
度増進剤、空気ｍ調整剤、耐寒剤、防凍剤、顔料等も任
意、適宜に遺択、使用することができる。

これらの各種添加剤の添加の時期は、任意に遺択するこ
とができる。すなわち、処理材料としての前記の無機質
微粉体に対し、その配合処方量の全部または一部を前記
の処理に用いる水の中に含有させておくこともでき、ま
た、前述の処理後において、得られた顆粒状組成物に対
し、モルタルもしくはコンクリートの練り混ぜ時に、そ
の配合処方量の全部または一部を添加、混合することも
できる。

本発明方法による顆粒状組成物の製造方法においては、
顆粒化するに必要とする時間は短く、この方法によって
、特定の粒度分布を形成した均一な顆粒が得られる。

本発明方法により得られた顆粒状組成物は、その顆粒状
組成物の中に空隙をもち、コンクリート製造時の混練り
において再分散性に優れている。

本発明方法により得られた顆粒状組成物は、上記の特殊
処理を行なわない同一組成の組成物に対比すると、以下
の如き優れた効果をもたらす。

■　未処理状態では、かさ比重が約０．２〜０゜３の無
機質微粉体を、本発明方法の処理に付することより、か
さ比重を０．３１〜１．　００にすることが可能となり
、輸送と取り扱いコストが大幅に低減する。

顆粒状であるため、粉体の流動性を向上せしめ、定量輸
送や計量等を安定して行える。

顆粒状であるため、粉塵問題もほとんど起り得ない。

■ ■ ■　コンクリート製造過程において、本発明方法による
前記の無機質議粉体を使用する場合、セメント添加剤の
配合処方量の一部を用いて予め、前記の処理により調製
した顆粒状組成物とセメント添加剤の配合処方残量とを
別途に計量して添加することもでき、又、セメント添加
剤の配合処方全量を用いて処理した顆粒状組成物を使用
することにより、操作を簡略化することもできる。

■　顆粒状組成物をコンクリートに使用した場合に、強
度が増進される。

■　水硬性セメントの一部を本発明方法による顆粒状組
成物で置き換えた場合に高耐久性かつ高強度のコンクリ
ートを提供することができる。更に、この場合セメント
より安価な材料が使用されることＳこなり、材料費が著
しく軽減され、しかも、産業副産物であるシリカフニー
ムおよびフライアッシコの有効利用ともなる。

以下に実施例を掲げ、本発明を具体的に説明する。

実施例　ｌ 連続式混合機ニスバイラルピンミキサＳＰＭ−２５Ｄ改
良型（太平洋機工■製〉を使用して、ブレーン値で２３
５０００ｃｍ２／ｇの比表面積を有するシリカ７ユーム
（日本重化学工業側製）を１．６ｋｇ／分で連続式混合
機に供給し、濃度４０．０％の高性能減水剤：β−ナフ
タリンスルホン酸カルシウムのホルマリン縮合物（市販
品）を３８４ｇ／分の供給速度で連続的に供給し、噴霧
した。得られた顆粒状組成物を採取し、かさ比重、粒度
分布および粉体の流動性を測定した。かさ比重の測定は
、ＪＩＳＫ６７２１（塩化ビニル樹脂）に準じて行い、
粒度分布の測定は、ＪＩＳ　　Ａ　　１１０２（骨材の
ふるい分は試験）に準じて行った。また、粉体の流動性
は、以下の試験により安息角を測定することにより行っ
た。この試験は、内径４０．５ｍｍで、高さ１００ｍｍ
の硬質塩化ビニル製の円筒管を平滑なアクリル板上に垂
直に置き、円筒管上端より約３ｃｍの高さより試料を円
筒管内に落し入れ、円筒管より盛り上がった試料はガラ
ス棒ですり落し、円筒管の周囲にこぼれた試料を除いた
後、円筒管をゆっくりと引き上げ、アクリル板上に円錐
堆積した試料の底面直径（Ｄ）と高さ（Ｈ）を測定し、
安息角を求めた。

この顆粒状組成物のかさ比重および粒度分布を表−１に
示し、安息角試験結果を表−２に示す。

なお、表−１には、製造直後、６力月後、１２力月後の
試験結果も併記した。また、処理開始後１０分おきに、
この処理により得られた顆粒状組成物を採取し、かさ比
重と強熱減量を測定した。かさ比重の測定は、上記に記
載の方法により行い、強熱減量試験は、ＪＩＳ　　Ａ　
　６２０！　（プライアッンユ）により、１０分後から
１８０分までの１０分おきに試料を採取したものについ
て行った。強熱減量とは、電気炉で７５０℃で１時間強
熱し、水分、有機物の揮発減少量を示すものである。そ
の結果を表−３に示す。

表−１ 表−２ ネ 実施例 で材料として使用した シ リ カフニーム 表−３ 表−１により明らかなように本発明方法による顆粒状組
成物はかさ比重０．９２で、処理材料として使用した市
販のシリカフニームのかさ比重０．２３の４倍となった
。また、経時１２力月後でも各々の値に変化は、はとん
ど認められなかった。

表−２により明らかなように本発明方法による顆粒状組
成物は、処理材料として使用した未処理品に比し、安息
角が著しく小さい。

表−３に示した試験結果より、各試料採取時における組
成物の強熱減量のバラツキは小さい。

実施例　２ 連続式混合機ニスバイラルピンミキサＳＰＭ−２５Ｄ改
良型（太平洋機工■製）を使用し、実施例１で使用した
シリカフニーム（日本重化学工業■製）を１．６ｋｇ／
分で連続式混合機に供給し、これに対しｔ９２ｇ／分で
水を連続的に噴霧して、顆粒状組成物を調製した。

実施例　３ 前記実施例で使用した連続式混合機を使用し、同じシリ
カフニーム１００１ＩＩ置部に対し、６０重量部のフラ
イアッシュ微粉末（電発プライアフシュ■製、比重２．
５４、粉末度８７３０ｃｍ　２／　ｇ）を予め混合し、
その混合物を連続式混合機に供給し、１．６ｋｇ／分に
、１９２ｇ／分で水を連続的に噴霧して、顆粒状のシリ
カフニームとフライアノンコの混合品を調製した。

試験例 ７１１７５モル　ルの 実施例２により得られた顆粒状組成物（表−４中Ｓｌと
して示す）と実施例３により得られた顆粒状組成物（表
−４中８２として示す）を用いて、表−４に示す配合に
従ってセメントモルタルを調製し、温度２０＋１″Ｃ，
湿度８０％以上の恒温室内で、ＪＩＳ　　Ｒ５２０１に
従ってフロー値を測定した。

表−４に示されているように、本発明方法により得られ
た顆粒状組成物を使用した場合のフロー値は、実施例２
で処理材料として使用したシリカフニームに比べ、著し
く大きい値を示している。

実施例　４ 連続式混合機：　スパイラルピンミキサＳＰＭ２５Ｄ改
良型（太平洋機工１１製）を使用し、実施例１で使用し
たシリカフニーム（日本重化学工業０１製）を１．６ｋ
ｇ１分で連続式混合機に供給し、これに対し濃度３０．
８％に調製した高性能減水剤：　β−ナフタリンスルホ
ン酸カルシウムのホルマリン縮合物（市販品）を３３２
．５ｇ／分で連続的に噴霧して、顆粒状組成物を調製し
た。

実施例　５ 同様に、連続式混合機を使用し、前記実施例で使用した
シリカフニーム１００重量部に対し、ｌ）ｑ記　実施例
で使用した連続式混合機に供給し、１．６ｋｇ１分に、
１９２ｇ／分で水を連続的に噴霧して、顆粒状組成物を
ｒＡ製した。

試験例 コンクリート試験 実施例４により得られた顆粒状組成物Ｃ表−５中８３と
して示す）と実施例５により得られた顆粒状組成物（表
−５中８４として示す）を用いて、表−５に示す配合に
従ってコンクリート試験を実施した。直径１０ｃｍＸ　
　高さ２０ｃｍのコンクリート円柱供試体を、温度２０
±１°Ｃ１湿度８０％以上の恒温室内で作製して、圧縮
強度試験を行った。本発明方　法による顆粒状組成物は
、表−５にしめされる試験結果より明かなように、実施
例２の場合と同様に圧縮強度の増大をもたらし、その程
度も同様であることが確認された。

［発明の効果コ 本発明方法によりＦＩ！！された顆粒状組成物は、以下
に述　べる如き優れた効果を示す。

■　未処理状態では、かさ比重が約０．２〜０゜３の無
機質微粉体を、本発明方法の処理に付することより、か
さ比重を０．３１〜１．００にすることが可能となり、
輸送と取り扱いコストを低減することができる。

■　顆粒状であるため、粉体の流動性を向上せしめ、定
量輸送や計量等を安定して行うことができる。

■　調製に際しては、本発明方法により、それを連続的
にかつ安定的に行うことができる。

■　テｎ粒状であるため、粉塵問題も著しく低減する。

■　品質が長期的に安定している。

■　コンクリート製造過程において、本発明方法による
無機質微粉体とセメント添加剤を使用する場合、セメン
ト添加剤の配合処方量の一部を用いて処理した顆粒状組
成物とセメント添加剤の配合処方残量を別途に計量して
添加することもでき、又、セメント添加剤の配合処方全
量を用いて処理した顆粒状組成物を使用することにより
、操作を簡略化することができる。

■　この顆粒状組成物をコンクリートに使用した場合に
、強度を増進せしめる。

■　水硬性セメントの一部を、この顆粒状組成物で置き
換えて施工した場合に、高耐久性でかつ高強度のコンク
リートを提供することができる。更に、この場合セメン
トより安価な混和材料が使用されることになり、その経
済的効果が大きく、しかも、産業副産物であるシリカフ
ニームおよびフライアッシュの有効利用ともなる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ピンを表面に持つ回転体による混合機で、水硬性複
   合材料用無機質微粉体を、その混合機内へ連続的に供給
   しながら、その回転体の回転運動による遠心力により均
   質な飛散分布状態にある条件の下で、落下せしめ、その
   落下中に、セメント添加剤を含有する水、もしくは、そ
   れを含有しない水を、該無機質微粉体１００重量部あた
   り１０〜３０重量部の量で使用して、該無機質微粉体に
   対し均質に噴霧し、その間に剪断作用を受けさせる処理
   に付することを特徴とする水硬性複合材料用顆粒状組成
   物の製造方法。 ２）前記の無機質微粉体としてシリカ質微粉末、フライ
   アッシュ微粉末または珪石微粉末からなる群から選ばれ
   、ブレーン値で５０００ｃｍ＾２／ｇ以上の比表面積を
   有する粉末材料の１種または複数種を使用する請求項１
   に記載する水硬性複合材料用顆粒状組成物の製造方法。 ３）前記のセメント添加剤として、減水剤、高性能減水
   剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤もしくは高流動化剤
   を使用する請求項１および請求項２各項に記載の水硬性
   複合物用顆粒状組成物の製造方法。 ４）ピンを表面に持つ回転体による混合機で、水硬性複
   合材料用無機質微粉体を、その混合機内へ連続的に供給
   しながら、その回転体の回転運動による遠心力により均
   質な飛散分布状態にある条件の下で落下せしめ、その落
   下中に、セメント添加剤を含有する水、もしくは、それ
   を含有しない水を該無機質微粉体１００重量部あたり１
   ０〜３０重量部の量で使用して、該無機質微粉体に対し
   均質に噴霧し、その間に剪断作用を受けさせる処理に付
   することにより得られる水硬性複合材料用顆粒状組成物
   。 ５）前記の無機質微粉体がシリカ質微粉末、フライアッ
   シュ微粉末または珪石微粉末からなる群から選ばれる１
   種または複数種の粉末材料であってブレーン値で５００
   ０ｃｍ＾２／ｇ以上の比表面積を有するものである請求
   項４に記載の水硬性複合材料用顆粒状組成物。 ６）前記のセメント添加剤が、減水剤、高性能減水剤、
   ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤もしくは高流動化剤であ
   る請求項４および請求項５各項に記載の水硬性複合物用
   顆粒状組成物の製造方法。