JPS5811384B2 - コンクリ−ト打設工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコンクリート打設工法に関し、その目的は作業
性が良く、能率のよい打設工法を提供することにあり、
他の目的は打設後のコンクリート構造物が強度的に優れ
たものとなる打設工法を提供するにある。

さて一般にコンクリート構造物を築造するにあたり、セ
メントに細骨材、粗骨材を添加し水で混練したのち、た
とえば型枠の中に流しこむと云う打設工法が採用されて
いることは周知の通りである。

ところでこのような打設工法にあたっては前記混練物が
型枠の空間を隙間なくうめつくすことが必要であり、空
隙が残るようであるとそのコンクリート構造物は圧縮お
よび張力等の応力を５げた際前記空隙部分から破壊が生
じやすくなり、また該空隙部分に雨水等が侵入すれば、
寒暑など気象条件によって侵入水の氷化膨張や化学的侵
食を生ずるなどの問題が生ずる。

従ってコンクリート打設にあたっては、前記細、粗骨材
が球や立方形に近い形状のものを用いることが推奨され
ている。

しかしながら近時コンクリート構造物の建造が多くなる
につれて、形状や品質のよい細、粗骨材の入手が困難に
なり、止むを得ず形状の悪いものや品質の悪い細、粗骨
材が用いられているのが現状である。

即ちコンクリート用の細、粗骨材は多量に用いられるた
め、経済性の点から需要地に近かい場所で採掘される川
砂、海砂、山砂などの天然細骨材、また近辺で得られる
水滓、砕石、高炉スラグ砕石、人工軽量骨材などの人造
細骨材などが細骨材として使用され、また粗骨材として
は川砂利、海砂利や砕石、冶金炉滓等が用いられている
が、前述のように形状のよいものや品質の優れたものを
需要地において入手することは環境、交通、公害等の諸
問題から著しく困難になっている。

そこで入手可能な細、粗骨材を用いてコンクリート打設
が行なわれることになるが、形状の悪いものは、流動性
が悪く、充填にあたり水を多く必要とするためコンクリ
ートの強度および耐久力が低下し、またバイブレータ−
を用いてのコンクリート打設作業に費やす時間が長くな
るなど問題が多くなるうえ、建築されたコンクリート構
造物に欠点が残る率が高くなる。

そこで、本発明者等は血路が安く、しかも高品質で多量
に供給することが可能な人工砂を用いとれを流動性改善
材として添加することにより作業能率がすぐれ、また建
造されたコンクリート構造物の欠点がすくないコンクリ
ート打設工法を開発したもので、その要旨はセメントに
粗・細骨材および水を添加してなる生コンクリートを打
設する際に、５ｉＯ２３１〜４２％、ＣａＯ３６〜４５
％、Ａ１２Ｏ３９〜１７％、ＭｇＯ３〜１３％を主成分
として、非晶質部７０％以上、比重２．７〜３．０、圧
砕粉化率１．０以下、粒径０．１５〜１０ｍｍの滑らか
な曲表面を有する球状硬質人工砂からなる流動性改善材
を細、粗骨材に対する重量比で５〜５０％添加混合した
のち打設することを特徴とするコンクリート打設工法に
ある。

本発明にかかる流動性改善材の構成素材である人工砂の
製造方法およびその特性について詳細に説明する。

従来、人工砂様の物質つまり粒滓の製造手段としては第
１図あるいは第２図に示すような処理装置によって行な
われることが一般的であった。

即ち第１図は溶融した状態の高温環１（以下溶融した状
態の滓を高温環と云い細化され凝固もしくは半凝固した
状態の滓を粒滓と云う）を回転ドラム２の遠心力で空中
に飛翔させることにより冷却しながら小球形を造形した
後、集積場３に落下せしめるものであるが、該装置で効
果的に粒滓を製造するには高温環１が空中を飛翔する間
にその温度を凝固点以下に低下させねばならない。

このためには回転ドラム２の径を大きくするか回転数を
高くせねばならないことがら粒滓の飛散範囲が広くなり
、当然広大な広さの集積場３を必要としその回収効率は
すこぶる悪いものであった。

また回転ドラム２の遠心力を大きくするには実用的見地
から自ずと限界があるため、高温環１が空中飛翔の間に
完全に凝固せず集積場３に落下後再融着する状態も多く
発生し、効果的な粒滓の製造には問題が多かった。

次に第２図の実施例は樋４より落下する高温環１にノズ
ル５を介して圧縮空気、不活性ガスあるいは水蒸気、高
圧水等を吹付けることによって細化すると共に空中に飛
翔させた後冷却槽６に落下させて凝固させ、然る後コン
ベア７で前記粒滓を回収するものである。

該装置においても、前記実施例と同様に広大な設置面積
を必要とすると共に粒滓回収のための設備が大掛かりと
なり、さらに粒化された高温環１は急激に冷却されるた
め粒滓はガラス化率が高いがポーラスなものになり強度
、比重、吸水率、形状の点からコンクリート用としては
好ましいものでなく処理水の浄化が前述のように難儀な
ものであった。

そこで本発明者は製造簡易で、しかも環境問題等におい
て難点がすくない人工砂を用いる打設工法の改良を行な
った。

以下その具体的な構成について個々に詳細に説明する。

第３図は本発明に用いる人工砂即ち粒滓製造装置の一実
施例を示す構成断面図である。

図において鍋８に貯留された高温環１は鍋８の出口樋８
ａより流下する際ブロワ−９および吹付ノズル１０から
なる細化装置１１によって細化される。

即ち出口樋８ａより流下する高温環１は吹付ノズル１０
からの吹付空気によって吹飛ばされて細化され、風洞１
２内に飛翔する。

風洞１２内に飛翔した高温環１は誘引ブロワ−１３の吸
引力によって風洞におよび導出管１４内を矢印ａ方向に
吸引搬送され、かつ該吸引搬送される間に凝固点以下ま
で冷却されて導出管１４の後端部に設置された分離槽１
５で前記空気と分離され粒滓は分離槽１５の取出口１５
ａより回収され、また、空気は吸引管１６を介して誘引
ブロワ−１３より大気中へ排出される。

風洞１２および導出管１４は細化装置１１に連設され、
細化された高温環１を効率よく飛翔させながら搬送する
もので本発明で称する筒状体とは該風洞１２、導出管１
４等を含めて太うものであり、又細化高温環１を該筒状
体を介して分離槽１５まで吸引搬送する吸引装置とは吸
引管１６および誘引ブロワ−１３を含めて云うものであ
る。

以上の如く本発明の人工砂はその製造手段の一つが細化
され、筒状体に飛翔した高温環１を吸引搬送する手段と
することを特徴の一つとするものであり、細化装置１１
としては本実施例の空気吹付手段に限ることなく、たと
えば不活性ガス等を吹付けることでも差支えない。

さて該細化装置１１と筒状体の設置位置の関係は細化装
置１１で飛翔される高温環１が筒状体、即ち風洞１２内
に効率的に飛翔されるように細化装置１１０種類、特性
に応じて適宜決定する必要がある。

風洞１２内に飛翔された高温環１は風洞１２の開放部よ
り吸引される空気および吹付空気あるいは不活性ガス、
水蒸気等を搬送気体として風洞１２から導出管１４に集
合されつつ搬送されるが、本実施例では前記風洞１２内
に飛翔した高温環１を効率的に集合させるために風洞１
２の端部にア−チ形の衝突板１７を設け、該衝突板１７
に飛翔した高温滓１を衝突させて落下させると共に搬送
気体の流動抵抗をより少なくして流速の速い導出管１４
に吸引させた。

而して高温滓１を吸引搬送させることにより前述の如く
風洞５内に広く飛翔された高温滓１も口径を比較的小さ
くした導出管１４に容易に集合できるため、一定の位置
、即ち本実施例の分離槽１５で効率的に回収でき、設備
全体ヲ非常にコンパクトにできる。

また細化装置１１の遠心力あるいは飛翔力が小さい場合
でも、高温用１の空中飛行距離は誘引ブロワ−１３の吸
引力によって比較的長くでき、該空中飛行の間に充分な
冷却が行えるため粒化された高温滓１の再融着の問題が
大巾に改善された。

尚風洞１２の壁面および衝突板１７における高温滓１の
付着を防止するために風洞１２の壁面および衝突板１７
を水冷構造とすることや研摩加工あるいはメッキ仕上を
行うことや、さらに壁面に沿って圧縮空気を流通せしめ
る等の手段また衝突板１７を粒滓の飛翔軌道に直角に配
置する手段を講することが効果的である。

以上の如く風洞１２および導出管１４は筒状体の主要な
構成部材であり、前述の効果を有するものであるが筒状
体としては図示はしないけれども全体を同一形状、たと
えば風洞１２のみを筒状体とし、風洞１２の後端部に前
記風洞１２より断面形状を大きくした分離槽１５を設置
し、搬送気体の流速を高温滓１を搬送し得る限界搬送流
速以下に落すことによって粒滓の回収を行う構造とする
ことでも差支えない。

さらに風洞１２の大きさおよび長さを細化装置１１の特
性に応じて適切に設定することにより高温滓１は風洞１
２内の飛翔中にその表面温度が解実に凝固温度以下まで
低下するため後述する実験例でも判明するように物理的
性質の非常に秀れた粒滓が得られ、またこの場合高温滓
１が風洞１２を通過した後の導出管１４あるいは風洞１
２の後端部の適宜な場所で散水等の強制冷却を行っても
その性質に変化はなく該散水手段の採用は粒滓の完全冷
却が行え、大容量処理にも適している。

ただし、前記散水は、得られる粒滓が直ちに乾固する程
度にとどめることが好ましい。

次に第４図は高温滓１との接触でＳＯｘ等のガスを含ん
だ搬送気体を分離槽１５と吸引管１６を介して誘引ブロ
ワ−１３との間に設置された脱硫装置１８で完全に無害
化処理した後、大気中に放散するようにしたものである
。

第１表は前記第３図の実施例における諸元を示す。

本実施例で得られた粒滓は添付の参考写真に示すように
緻密な組織で表面形状のなめらかな球形あるいは球形に
近い形状となり、前記実施例における粒度分布の一例は
第２表に示す通りであった。

本発明に用いる人工砂即ち粒滓の製造手段の要点につき
さらに詳細に説明する。

第５図は吹付ノズル１０′の異なった一実施例の詳細と
取付状態を示す側面図であり、流下する高温滓１に対し
て、吹付空気の吹出口１σａの位置を段々にずらした多
段式吹付ノズル１σを示すものである。

該多段式吹付ノズル１０′の吹出ｑ１０′ａの横巾は高
温滓１の流下中より若干広い程度で該多段式吹付ノズル
１０′の中心線を水平線に対して１０〜４５°の範囲の
傾斜角θで上向きに装着すれば飛行距離も長くなり、拡
散効果も非常に優れ、前記条件を満足するためには吹出
口１０′ａが単数の場合より本実施例の１０′ａ。

１０″ａ、１０′″ａの如く複数個の方が効果的である
ことが確認された。

第５図において複数の点１００で示すものは、小粒に分
散し、表面張力によって球状化し空気中を飛翔する凝固
前の粒滓である。

この空気中における飛翔距離が長く滞空時間が充分にと
れれば前述の風洞１２や導出管１４を用いなくとも良い
。

さて、吹付ノズル１０′で効果的に人工砂をつくる要点
の一つは高温滓１を出口樋８ａから流下せしめる際に、
該高温滓１を層流とし、流下せしめることにある。

即ち第６図に示すように出口樋８ａから流下する高温滓
１の厚みｔはたとえば５〜３５ｍｍ程度とする。

このようにすると高温滓１は細粒に分割され、各々の細
粒は表面張力によって球状化して吹付ノズル１０′から
の吹付空気流に乗って空気中を飛翔する間に表面が凝固
する。

而して落下するまで適宜の時間を持たせれば落下しても
形状が崩れる心配はすくない。

本発明の特徴の一つは、このように空気中を飛翔する間
に表面張力による球状化とその後、飛翔中もしくは落下
によって他物に接触した際に大きな形状変化を起こさせ
ない程度に凝固を進行せしめる点にある。

さて前に述べたように高温滓１に水蒸気や水蒸気と空気
を混合した気体を吹きつける手段は周知であるが、空気
を吹きつけて実験した結果、吹付けの風速によって粒滓
の製造に最適範囲のあることを見出した。

即ち第７図は横軸に吹付ノズル１０′からの吹付空気の
風速（ｍ／ｓ）をとり、縦軸に鉱滓綿発生率（％）（重
量比率）をとったものであるが、風速が２００ｍ／ｓを
こえると急激に鉱滓綿となる率が高くなり粒滓の生産に
非常な障害をひきおこす、と云うのは鉱滓綿は比重が軽
いため、比率としては僅かであっても容積的に多量なも
のとなり、その処理に多大の労力を必要とするのみなら
ず、粒滓との分離や、該鉱滓綿の処理設備も高額なもの
となるためであり、また得られる人工砂も極めて細砂分
が多くなって、目的に反する。

また風早が５０ｍ／ｓ以下になると高温滓１が細粒に分
離する効率が著しく低下し、粒滓とならず、塊状物とな
って本発明の目的に用いられがたいものとなる。

また前述の流下する高温滓の厚みｔを５〜３５ｍｍに限
定する理由は、前述の実験において厚みｔを５朋以下に
することは出口樋８ａでの凝固が著しく流下が困難にな
ることと、鉱滓綿の発生が多くなることが、その限定理
由であり、また３５ｍｍ以上にすると風速を変化させて
も細化が不充分となり一定風量当りの処理滓量に限界が
あることから塊状物が多くなるか飛翔が充分性なわれな
くなり、本発明の目的とする粒度が揃っておりしかも強
度のすぐれた低価格の溶滓即ち人工砂の供給が害される
からである。

さらに前記高温滓１の温度は熱電対による直接測定で１
３００〜１４５０℃の温度範囲にあることが良いことが
確かめられた。

即ち１３００℃以下では細化が困難になり、１４５０℃
以上では鉱滓綿の発生率が高くなって目的を害する。

次に吹付ノズルによって細化し、空気中を飛翔する、球
状の粒滓の滞空時間そあるが、本発明者等の測定によれ
ばほぼ２〜７秒でよく、前記吹付ノズルのみによる飛翔
の場合の飛翔距離で云えば水平距離において１．５ｍ以
上であれば充分であるが、落下時における球状粒滓の温
度が比較的高い場合は、粒滓相互の再溶着を防ぐため、
落下地点において前述の通り撒水するとかあるいは広範
囲に散乱させ粒滓相互があまり接触しないなどの工夫が
効果的である。

次に本発明にがかる粒滓即ち人工砂と比較材との物性に
ついて説明する。

第３表は本発明にかかる人工砂（以下単に粒滓と云う）
と天然砂、水滓等の物理的性質との対比、並びに構準値
、あるいは基準値との対比表である。

さて通常高炉スラグと称せられる高炉滓は次の第４表に
示すような組成を有し、固化後破砕することによって砂
のような粒状体となりやすい性質を有することは周知の
通りである。

而して本発明は価格が安く、しかも高品質の流動性改善
材を用いることを特徴とし、さらに前記流動性改善材が
運搬貯蔵が容易で使用しやすい点が特色である。

本発明に用いられる人工砂の成分は通常の高炉滓が有す
るもので、本発明は特に成分について改質の必要性がな
く、本発明者等の実験では前記成分の限定範囲において
性状、品質について確実な再現性が認められた。

本発明における粒滓の詳細成分を次の第５表に示す。

ＭｎＯやＴｉＯ２、Ｓ、Ｆｅなどの成分は比較的含有量
がすくなく、これらの変動が人工砂の前記物性に及ぼす
影響はすくない。

しかしながらＦｅ分が多くなると物性には変化が出てく
るものと推定される。

而して本発明にがかる粒滓の特徴の一つは製造ままの粒
径が１０ｍｍ以下で球状もしくはそれに近い形状をなし
ていることであり、さらに第６表の粒度分布の表に示す
通り０．６〜５ｍｍ径のものが大部分であって流動性改
善材としては極めて好適なものであって現在までに例が
ない。

次に本発明にかかる人工砂（粒滓）の物性についてさら
に説明する。

第７表は圧砕粉化率（％）の比較例である。

而して前記圧砕粉化率とは１５０φ、１５０ｈのモール
ドにある粒度範囲の尿試料を軽装し、荷重１ｔｏｎを１
５ｓｅｃ維持したのち、試料を取り出し、元の粒度範囲
より小さく粉砕されたものの重量割合を百分率で表わし
たものである。

第７表から明らかなように、本発明の人工砂は天然の川
砂に勝る圧砕粉化率を有するもので、換言すると、川砂
以上に硬く、緻密な物性を有しかかる人工砂が工業的規
模で供給された実例はない。

さて、本発明に用いられる人工砂の比重について絶乾比
重で比較した例を第８表に示す。

本発明の人工砂は著しく比重が高く、これに匹敵するの
は、転炉滓（ＦｅＯの含有率が高い）を添加（この例で
は４％添加）した高炉滓を自然放置し破砕して得た細粒
のみであるが、該細粒は第７表の圧砕粉化率の表から明
らかなように本発明の人工砂に比較して砕けやすい物性
を有する。

次に単位体積重量（ｋｇ／ｍ３）比較を第９表に、吸水
量（％）の比較を第１０表に示す。

さて、本発明にかかる人工砂は参考写真に示すように球
状でしかも平滑な表面を有することが特徴の一つである
が、非晶質（ガラス化率）の度合が高いことも特徴とし
ている。

次の第１１表にサイズ別のガラス化率の１例を示す。

即ち本発明にかかる人工砂は他の人工砂と比較して著し
くガラス化率の高いことが特徴であってこれ以上のガラ
ス化率を示すものに周知の水滓がある。

ここでガラス化率は人工砂を８８〜６２μに粉砕したも
のを偏光顕微鏡で見てガラスと結晶を区別しガラスの割
合を百分率で示したものである。

本発明のかかる人工砂はこのようにガラス化率が高いの
にかかわらず、強度が高く、しかも吸水率が低く、比重
が高い点に著しい特色を有するものであることは前記第
７表〜第１１表から明白であって、このような性質は前
述の通りコンクリート用の流動性改善材として、また細
骨材の特性も兼ねている点でまさに最適な性質である。

即ちコンクリート用細骨材は球形または立方形に近いも
のが所要のウォーカビリチーのコンクリートを造るため
にセメントペーストが少なくて済むと云う利点があるが
、本発明の流動性改善材は殆んど球状であって、平滑な
面を有しており極めて流動性のよいことは前述の通りで
ある。

また、コンクリートに用いられる材料即ち細、粗骨材は
風雨や寒暑など気象作用をうけても崩壊することがすく
ないことが望まれ、軟弱で吸水量が多いもの、こわれや
すいもの、また水で飽和したとき膨張するようなものは
不適当とされているが、本発明にかかる流動性改善材は
そのような懸念は一切ない。

前述のように本発明にかかる人工砂は硬質で強度が高く
、球形もしくは球形に近い形状をしており、粒度も揃っ
ているので、粒径０．１５〜５ｍｍのものを流動性改善
材としてコンクリート打設にあたり、細、粗骨材に対し
５〜５０％（重量％）添加混合すればウォーカービリテ
ィを著しく向上させることが可能になる。

次の第１２表に実験例を示す。

５％以下の添加では流動性改善効果がうすく、また５０
％以上では効果が飽和して経済性を失なう。

以上詳細に説明したように、本発明のコンクリート打設
工法は極めて堅固なコレクリート建物の製造を可能とす
る有用な工法である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来、一般的に用いられていた周
知の粒滓の製造手段を示すもので第１図は回転ドラム式
、第２図は高圧気体あるいは高圧液体吹付式の製造装置
を示す断面図である。 第３図〜第４図は本発明の実施例を示すもので第３図お
よび第４図はそれぞれ異なった実施例を示す粒滓製造装
置の構成断面図および部分図、第５図は吹付ノズル詳細
説明図、第６図は高温環流下要領概要説明図、第７図は
風速と鉱滓線発生率の対比グラフである。 １：高温環、２：回転ドラム、３：集積場、４：樋、５
：ノズル、６：冷却槽、７：コンベア、８：鍋、８ａ：
出口樋、９ニブロワー、１０：吹付ノズル、１１：細化
装置、１２：風洞、１２ａ：ホッパー、１３：誘引ブロ
ワ−１１３ａ：誘引ファン、１４：導出管、１５：分離
槽、１５ａ：取出口、１６：吸引管、１７：衝突板、１
８：脱硫装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セメントに粗・細骨材および水を添加してなる生コ
   ンクリートを打設する際に、５ｉＯ２３１〜４２％、Ｃ
   ａＯ３６〜４５％、Ａ１２Ｏ３９〜１７％、ＭｇＯ３〜
   １３％を主成分として、非晶質部７０％以上、比重２．
   ７〜３．０、圧砕粉化率１．０以下、粒径０．１５〜１
   ０ｍｍの滑らかな曲表面を有する球状硬質人工砂からな
   る流動性改善材を、細、粗骨材に対する重量比で５〜５
   ０％添加混合したのち打設することを特徴とするコンク
   リート打設工法。