JPS59502017A - セメント−コンクリ−ト生成方法及びプラント - 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】 セメント−コンクリート生成方法及びプラント本発明は、骨材、セメント、任意 充てん材及び水から成る成分のうち、微粒骨材部分を除く残シの成分を混合して から該微粒骨材部分を加えることにょシ、粗粒骨材成分を、該微粒部分を吸収し たセメント、任意充てん材及び水から成るペーストで、該粗粒骨材部分を被覆す る様にした、前記成分をコンクリートミキサで充分混合してセメント−コンクリ ートを生成する方法に関する。

この種の方法は、本願と同一の発明者によって成され、本願出願人に譲渡された 、スウェーデン国特許明細書第７７０００５２−９号、公告第４１５３４９号に 記載されている。該特許は、粗粒部分（通常、粒径が３２乃至４ｍ！＋１１の石 材）及び微粒部分（粒径が４朋までの砂）を含む、全量の骨材を、セメントと共 にコンクリートミキサに加え、一定時間混合してから水を加える様にする、伝統 的コンクリート混合技法とは根本的に相反するものである。また、骨材、水及び セメントをこの順序で加えたシ、又はその代りに、水とセメントとをペースト状 に混合し、これを骨材に加えるやり方もある。

充てん材含量が多く、セメント含量が少なく、また粗粒骨材（石）含量が多い、 セメント−コンクリート塊（マス）を生成するという竹異目的を有する、上記ス ウェーデン国特許による方法は、先ず粗粒骨材部分をミキサに入れてから、セメ ント、充てん材及び水をペースト状にするか、又は前後して加えると、生成され る充てん材含有セメントペーストの一部が、粗粒骨材部分に含まれる粒子を被覆 し、一方残余部分が、自由に流動するペーストを形成し、その後、連続混合で、 微粒骨材部分を加えると、その粒子がペーストに吸収包囲され、粗粒部分粒子を 被覆する様になるという仮説に基づいている。

微粒部分粒子は、充てん材含量によって本来高くなっているペーストの粘度をさ らに高めるが、ペーストは液体のままである。混合中、セメントペーストに組込 まれる微粒部分の量の増加と共に、コンクリートの圧縮強さと加工性とが高まる と思われる。

上記特許明細書に記載の方法によると、相当量の充てん材を使用しても、骨材と セメントとの量が変わらない、従来の乾燥混合法に比して、水／セメント比を低 減することができる。

一部コンクリート混合物内の、水とセメントの重量比率を表わす水／セメント比 が、コンクリートの強さの度合を測る上で極めて重要であることは、周知の事実 であるため、水／セメント比を小さくすることが望ましい。

夫々１３ｋｇのコンクリート混合物を用いて、実験室規模で行ったテスト結果を 示す、上記特許明細書の図面は、充てん材を加え、混合順序を変えると、コンク リートの強度が向上することを確証している様に思われる。しかしこれは充てん 材の添加によるところが大きかった。

上記特許明細書による混合方法は実用化されなかった。

スウェーデンのあるコンクリート会社は、有望な実験室試験を基礎として、産業 規模の試験を実施した。その際、既存の充分試験法の混合プラントとコンクリー ト配合法を適用したが、上記特許明細書の教示に従って、添加順序を変更、即ち 、微粒骨材部分を添加する前に、残余成分を混合した。しかし、セメントペース トに全量の砂を均質に吸収させるのは不可能であることが実証された。

セメントペーストの部分排水が観察され、混合時間を延長しても均質なコンクリ ートにならず、強度の改善が見られなかった。従って、根強い偏見を克服する上 で、非常な貢献をするものと期待された、混合順序を変えるという提案に見込み があると当業者に確証させることができなかった。

本発明は、上記特許明細書で切望された結果を達成するには、２つの先入観を克 服する必要があり、また強度を改善するには必ずしも充てん材を加える必要がな いという意外な発見に存している。

上記の不成功に終った試験で実証され、かつ以下の実験例から明らかな様に、単 にセメント−コンクリート塊（マス）の各成分を加える順序を変えるだけでに不 適切である。混合中、自由流動セメントペースト及びペーストの一部に、微粒部 分粒子を均質吸収させて、粗粒子を被覆するには、従来の様に、粒子を短時間で 一度に加えて混合する代りに、微粒部分調合手段によって、流量調整された材料 に、順次に添加することが肝要である。従って本発明方法の特徴は、微粒部分を 調合手段で流量調整して、順次に添加する点にある。

以下の試験結果から判る様に、この様にすると、混合時間を実質的に短縮し、さ らに微粒部分の添加に基づくセメントペーストにより得られる被覆効果によって 、ミキサのエネルギ消費量及び摩耗を低減できると共に特に均質なコンクリート を生成できる。

本発明の方法で得られるコンクリートは、均質化の改善に加え、分離傾向の軽減 を示し、しかも、セメントペーストが石をきれいに包囲するため、自由決方の蓄 積、いわゆる“召集”が見られない。また該コンクリートは振動の前後に、少量 の水しか遊離しないため、コンクリート表面への滲出及び強度低下を防止できる 。さらに圧縮強さ測定は、通常方法によるコンクリートに比して、標準強度偏差 が小さいことを示している。コンクリート均質性の向上及び標準強度偏差の低下 によって、一定コンクリート混合物中のセメント含量を減らしても、強度を保つ ことができる。

上記スウェーデン特許を、産業規模で再現した場合の欠点を、微粒部分の流量を 調整するだけで排除できるということは上記の記述から明らかである。しかし、 この様に調整することは、ミキサがその働きをするが故に、バッチ成分をできる だけ早めに添加して、混合できる様にする必要があるという考えに即して、長年 実施されて来たコンクリート混合技法と根本的に相反するものであることに留意 しておく必要がある。

コンクリート分野における近年の発明は、他分乳の当業者より保守的なコンクリ ート技法を批判しようとせず、もっばら、混合法の機械的部分の効率の改善、微 粒部分の粒度分布の変更、又は特殊な混和材を添加して、良質の生成物を得よう とすることに終始していたように思われる。

上記特許明細書簡７７０００５２−９号による当業者に否認された方法を、単に 微粒部分調合手段を修正して、物質流量を調整するだけで完全なものにし得ると いうことは、当業者の予想をはるかにしのぐものと考えるべきである。

この簡単な修正の重要性は、実際の混合方法をよシ良く観察すればさらに理解で きる。一般的な乾燥混合法によると、セメントペーストの含水量は、混合中、給 水開始による零値から、所望水／セメント比に相当する最終値まで増加する。即 ちコンクリートは混合中、乾燥状態から湿潤状態に移行していく。

反対に、セメントペーストは微粒部分添加開始から、予定量の水を含んでおり、 全セメント粒子は予備粉砕され、恐らくは粗粒部分との混合によって活性化され る。

微粒部分を順次添加することにより、水は微細粒間の水メニスカスの形成によっ て結合される。これによって、ぺ°−スト粘度及び混合物中の微粒子物量が増加 する。従って、混合中、コンクリートは高湿潤状態から低湿潤状態に移行する。

均質性及び加工性等のコンクリート塊の質は微粒部分量の増加と共に向上し、レ ディコンクリートの品質を向上させる。

制御振動法、即ち、いわゆる振動フィーダを用いることにより、微粒部分は特に 適宜に添加される。

この種の振動フィーダは、製糖工場におけるグラニユー糖の運搬から、高炉内の ペレット充てんに至る種々の材料取扱ライン内で広範の用途を有している。

本発明の方法に、振動フィーダを適用することにより、要件に応じて調整できる 微粒部分の流量を、特に効果的に制御できる。

種々のコンクリート混合物の調査から、ペースト被覆粗粒部分および自由流動セ メントペーストを含む塊（マス）が、材料流を押圧し、従って圧延中の粒子を押 圧する様な混合手段の外圧によって、材料流中を移動するミキサゾーンで、微粒 部分を加えると、最適な混合及び最高品質のコンクリート塊（マス）が得られる ことが実証された。材料流に微粒部分粒子を順次加えるとこれらは材料流に引入 れられ、また混合手段による粗粒部分粒子間の圧力及び粒子の個々の動きによっ て、微粒部分粒子は、“粉砕”されて粗粒部分を被覆するペーストに吸収される 。

この点に鑑み、混合中、コンクリート塊（マス）中に高圧及び低圧ゾーンを形成 する様に、混合手段を構成し、かつわん開路を設けることが特に有益である。こ れは、例えば、混合ショベルを対で駆動して、遊星移動させる固定混合パンを用 いることによシ達成される。

微粒部分の順次添加は、混合手段の回転に関連して、微粒部分が先に添加された が、未だにペーストに吸収されず、従って塊に均質加工しにくい２層の微粒部分 材料を形成する恐れがある微粒部分材料に遭遇しない様に有益に調整される。

スウェーデン特許明細書第４１５，３４９号とは異なシ、本発明の方法では必ず しも充てん材を用いる必要性はないが、とシわけ、セメントペースト粘度を調整 するには、充てん材を加えた方が良い。この種の調整は充てん材調合手段に結合 された、ペースト粘度測定手段により達成される。

ここで使用されている“充てん材”なる語は、最も広い意味で使用されているも のであり、粒径が１／４　ｔｎｍ以下の微粒部分の材料のみならず、シリカ、フ ライアッシュ、火山灰等の鉱物質混和材、さらに染料及び微粉砕石英等の不活性 充てん材等の特殊混和材をも含む。充てん材は通常セメントと共に加えられ、か つ／又は後の調整に使用される。

本発明の方法では、次の２種類の混和材のうち何れのものもコンクリートの生成 に用いることができる。

１、゛　普通可塑材及び蔑可塑材を含む可塑材、及び界面活性剤のごときエアー エントレーニンク（ＡＥ）混和材的に活性な混和材、及び ２．水とセメントとを反応させる、促進剤又は凝結遅緩これらの混和材は通常、 微粒部分添加前に水の最終部分と共に添加され、セメントとその表面の水とを反 応させる。

また、最適品質のセメントを生成するには、セメント、任意光てん材及び残りの 水を加える前に、粗粒骨材部分に一部の水を有益に吸湿させ得ることが判った。

まだ、微粒部分を順次添加する前に、適切な予備混合時間を設定しておくことが 肝要であり、これによって、セメントペーストの品質及び塊（マス）の加工性が 改善される。

本発明はさらに、コンクリート環（マス）成分調合手段、混合手段及び吐出手段 を備える混合コンテナから成る、セメントコンクリート生成プラントに関し、該 プラントの特徴は、前記調合手段が微粒部分の流れを調整する装置を備えている 点にある。

前記調合手段は、好適には、非常に正確な調合制御を行らと共に、当該コンクリ ート環の組成及び品質に応じて、調合時間を相違させる様に調整できる振動フィ ーダである。

所望の場合は調合手段により、１つ以上のミキサゾーンで、微粒部分を添加でき る。例えば、これは、２台以上の調合手段又は転向自在調合装置により達成でき る。

充てん材を用いて、セメントペーストの粘度を調整する本発明の方法の実施例で は、本プラントはさらに、充てん材調合手段に結合されたセメントペースト粘度 測定手段を備えて、充てん材の流量を制御する。

微粒部分を効果的に混合するには、ミキサ内の材料流に、混合手段からの外圧を 加えることにより、コンクリート環（マス）中に高圧及び低圧ゾーンを形成し、 高凪ゾーンで微粒部分を加えることが肝要である。圧力ゾーンの圧力を微粒子材 料流量の増減により増減できるという事実に加え、本発明プラントの混合手段は 、わん開路に沿って運動、たとえば遊星運動する混合手段により、さらに補助で きる交互に増減する圧力ゾーンを形成する様に構成されている。

本発明は、目的及び強度が異なる何、れのコンクリートの生成にも適用し得る。

当業者であれば組成物、混合材の粒径、セメントの種類、混和材、混合時間等を 変えることにより、所定コンクリートの最適混合方法を決定で微粒骨材部分材料 （０乃至４　ｍａｎの砂）の順次添加の重要性を実証するため、４個のショベル 及びパンとショベルとを反対方向に回転させる２個のサイドスクレーパを備える 実験室パンミキサで試、験した。使用した基本的混合物の組成は次の通りである 。

速乾セメント　３２５館／ｃｂｍ 水　１５０１ｃ’ｉ　／　ｃｂｍ　Ｗ／Ｃ比０．４６骨材： 砂　０−４ｍｍ　６５０Ａ９／　ｃｂｍ石　４−１６　ｍｍ　１２６　ＯＡ９／ 　ｃｂｍ次の試験を実施した： 石と半量の水とを５秒間混合して石材をしめらせた。

その後、可塑剤を含むセメントと残りの水とを添加し、２０秒間予予備金した。

次に、砂をいつきに加え、６５秒間混合し続けた。全混合時間は９０秒であった 。

■　本発明方法（予備混合時間が長い）可塑剤を含む石、水、及びセメントを試 験Ｉの要領で混合した。次に、期間２０秒かけて砂を加え、４５秒間混合し続け た。全混合時間ｕ９０秒であった。混合終了時、次の測定を行った。

Ｉ　ｎ 空気含量　１２％　１．３％ スランプ　００ スランプ（Ｖｅｂｅ）　４秒　２．５秒混合物■は、均質であり、４秒のＶｅｂ ｅ測度で表わされる加工性を有していた。

混合物■も均質であり、２．５秒のＶｅｂｅ測度で表わされる高加工性を示した 。

夫々混合物完成後１．２日してから、両コンクリートから規格Ｄ’Ｓ　４２３に よる初期圧縮強要測定に用いる前圧縮強度試験結果を次表に示す。比較するため 、従来の混合技法により、同種の速乾セメントで生成されたコンクリートに対し て、標準値を示す。

圧縮強度Ｍ　Ｐ　ａ 期間　Ｉ　Ｉ［標準値 ２１時間　１１．−６　１３（２４時間）２２時間　１０．６ ４４時間　３０．１　２３（４８時間）４５時間　２９３ 上記表から、少くとも時間差を考慮しない限り、試験■の初期強度値が改善され ていることが判る。高圧及び低圧ゾーンを形成するミキサを使用する場合は違い がより大きくなるものと思われる。

産業規模での比較試験 試験は、経験豊かなデンマークのコンクリートメーカーがレディーミクストコン クリートを生成する自社の１５００　１　５ＫＡＫＯミキサを用いて行ったもの である。

該ミキサは、４台のショベルを遊星ギヤボックスで対駆動することにより、固定 パンで混合する対流混合原理に基づいて動作するパンミキサであり、コンクリー トを最活性混合ソーンに導く目的で組込まれた２台のオフサイドスクレーパを備 えている。スクレーパの速度はショベルの約半分である。この特異な対流混合原 理により、コンクリート環（マス）は１０乃至１２秒に約１回転の割合で移動し 、また高圧及び低圧ゾーンをコンクリート塊に連続形成するという効果が得られ る。

次のコンクリート配合表は、標準混合法及び新混合法に従って試験用に選択した ものである。

１）　１５ＭＮ／Ｍ２−コンクリート セメント（ポートランド）　２３０ｋｇ水　１６５１ 砂（０−４ｍｍ）　７１７ｋｇ 砂利（４−８朋）２００ｋｇ 砂利（８−１６朋）　８１８汚 ＡＥ（エアーエントレーニング）混和材　５３ｇ２）　３０　ＭＮ／Ｍ２−コン クリートセメント（ポートランド＞　３３０Ａ？水　１６５Ａ’ 砂（Ｏ−４朋）６６８汚 砂利（４−８闘）　２００＃ 砂利（８−１６朋）　７８９ｋｇ ＡＥ混和材　６０９ ３）パイプコンクリート 砂（０−４ｍｍ）　７６０却 砂利（４−８龍）　２８５＃ 砂利（８−１６朋）　８５５＃ 次の比例サイクルを適用した： 粒径が４乃至ｓ　ｍｕと８乃至１６ｍｍである石材部分と砂とを一度に加えた。

５秒の乾燥混合時間経過後、２０秒かけて水を加え、１５秒間混合してからセメ ントを加えた。全添加時間は約３０秒であり、その後、約３０秒間バッチを混合 した。全混合時間は６０秒であった。

Ｂ１本発明による新混合法 粒径が４乃至８闘及び８乃至１６龍ある石材部分を水と共に一度に加えた。５秒 間吸湿させてからセメント配合を開始して約１５秒続け、その後バッチを１０秒 （ペースト混合時間）かけて混合した。次に、５ＫＡＫＯ振動フィーダにより、 １５秒かけて砂を順次添加した。同一の全混合時間を達成するため、さらに１５ 秒かけてバッチを調合したがコンクリートは５秒間調合しただけで均質になった 。

視検の他に３つのシリンダコアを、夫々ｌ　ｃｂｍの各混合物から採取した。

シリンダコアを、２１℃の定温で１４時間水槽に保管した。得られた結果を次表 に示す。

３度の試験から、本発明の方法によシ平均強度が実質的に増し、また強度の標準 偏差及び変動率が小さくなったことが判る。

これは、本発明の方法によると同一強度を保持する標準混合法に比してセメント をかなり節約できることを実証している。

国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．骨材、セメント、任意充てん材及び水をコンクリートミキサ内で良く混合す ることによシセメントーコンクリートを生成する方法で、残余の成分を混合して から微粒骨材部分だけを該ミキサーに加えることにより、粗粒骨材部分を、セメ ント、任意充てん材及び水から成る微粒部分を吸収したペーストで被覆するよう にした方法であって、前記微粒部分の添加を微粒部分調合手段により制御しなが ら順次に行うことを特徴とするセメント−コンクリート生成方法。 ２、請求の範囲第１項に記載の方法であって、前記微粒部分を、制御振動技法に よって、ペーストで被覆された粗粒部分に添加することを特徴とする方法。 ３、請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法であって、前記微粒部分を、前記 ペースト被覆粗粒部分と自由流動セメントペーストから成る塊が、混合手段の外 圧によって材料流内を移動するところのミキサのゾーンに添加することを特徴と する方法。 ４、請求の範囲第３項に記載の方法であって、添加された微粒部分粒子が、直ち に材料流に吸収される様に前記材料流に外圧をかけることを特徴とする方法。 ５　請求の範囲第１項乃至第４項て記載の方法であって、前記微粒部分が、先に 添加されてまだペーストに吸収されていない微粒部分と遭遇しない様に、混合手 段の回転に関連して前記微粒部分の添加を調整することを特徴とする方法。 ６、請求の範囲牙１項乃至牙５項に記載の方法であって、充てん材を添加するこ とにより、前記ペースト被覆粗粒部分の粘度を調整することを特徴とする方法。 Ｚ　請求の範囲矛６項に記載の方法であって、該調整は充てん材調合手段に結合 された測定手段によって行うことを特徴とする方法。 ８、前記請求の範囲いずれかの項に記載の方法であって、セメント、任意充てん 材及び残余水を加える前に粗粒骨材部分を一部の水でしめらすと共に、微粒部分 を加える前にこの混合物を予備混合することを特徴とする方法。 ９　コンクリート塊成分調合手段、混合手段及び吐出手段を備える。混合コンテ ナから成る請求の範囲矛１項に記載の方法を実現するプラントであって、前記微 粒骨材部分調合手段がその流量を調整する装置を備えることを特徴とするプラン ト。 １０、請求の範囲矛９項に記載のプラントであって、前記調合手段が振動フィー ダであることを特徴とするプラント。 １１、請求の範囲矛９項及び矛１０項に記載のプラントであって、前記調合手段 が１つ以上のミキサゾーンに微粒部分な徐加する様に構成されていることを特徴 とするプラント。 １２　請求の範囲牙９項に記載のプラントであって、前記混合手株が、コンクリ ート塊に高圧及び低圧ゾーンを形成する様なわん曲路を移動する様に構成されて いることを特徴とするプラント。 １３、請求の範囲牙７項に記載の方法を特徴する請求の範囲、１−９項に記載の プラントであって、前記光てん材調合手段が、充てん材含量及びセメントペース ト粘度を定量する手段に結合されていることを特徴とするプラント。