JP2007076944A - 自己充填コンクリートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な設備によって短時間で高品質な自己充填コンクリートを製造できる自己充填コンクリートの製造方法の提供を課題とする。
【解決手段】少なくとも細骨材、粉体状の結合材料、水を含み、細骨材の各粒子の表面に粉体状の結合材料が付着した顆粒状のモルタルを生成し、前記顆粒状のモルタルを普通コンクリートに加え、前記普通コンクリートと前記顆粒状のモルタルとを混練することにより、自己充填コンクリートを製造する。本発明では、顆粒状のモルタルに含まれる粉体状の結合材料より粒径の大きい細骨材を核とし、この細骨材の周りに粉体状の結合材料を満遍なく付着させる。これにより、細骨材及びその周りに付着している粉体状の結合材料が、短時間の混練で普通コンクリート内に十分に分散されるので、高品質の自己充填コンクリートを簡単な混練装置で単時間に製造でき、コストダウンできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、土木・建築物、一般ＲＣ構造物、プレストレスコンクリート構造物、プレキャストコンクリート製品などの構築に好適な自己充填コンクリートの製造方法に関する。

最近、自己充填コンクリートが普及している。この自己充填コンクリートは、コンクリート中に粉体状の結合材料、例えばセメント、フライアッシュ、高炉スラグなどを一種類以上加えることによって、自己充填性を高めて、コンクリート打設時に締め固め作業を不要にしたものである。

この自己充填コンクリートは、コンクリート打設時に締め固め作業を行わないため、初期欠陥を少なくする必要がある。このためには、セメントの水和発熱や硬化および乾燥による収縮が小さいこと（無収縮性）が必要である。また、自己充填コンクリートは、構造物に使用されるため、高強度であると共に高耐久性を備えていることが必要である。

このような自己充填コンクリートを製造するためには、特殊セメントや粉体状の結合材料（混和材）、高性能ＡＥ減水材、水、粗骨材、細骨材などを十分に混練することが必要になる。

従来、自己充填コンクリートは、特殊セメントや粉体状の結合材料、高性能ＡＥ減水剤などを貯蔵・計量することが可能な各種の設備の整った生コンプラントで製造されていた。

これは、自己充填コンクリートが、上記のように高性能を要求されるため、各成分の割合を比較的正確に管理することが必要であると共に、各成分を十分に混練する必要があるからである。

また、アジテータトラックなどの簡単な混練装置を用いて、普通コンクリート中に粉体材料（膨張材や顔料など特殊な混和材料）を粉のままで投入し、普通コンクリートと粉体材料を高速攪拌することによって、無収縮コンクリートやカラーコンクリートなどの特殊コンクリートを製造することが行われていた。

更に、建築現場などで、普通コンクリートに流動化剤を混入したり、増粘剤及び流動化剤を混入することによって、自己充填コンクリートを製造することが行われていた。

しかしながら、従来の普通コンクリート製造用の生コンプラントを自己充填コンクリートの製造設備に改造しようとすると、特殊セメントや混和材（フライアッシュ、高炉スラグなど）を入れるサイロの増設、高性能ＡＥ減水剤等の貯蔵・計量設備の増設が必要であり、コストアップになるという問題があった。

また、アジテータトラックなどの簡単な混練装置によって、普通コンクリートと粉体状の結合材料とを混練する方法では、アジテータトラックなどの混練能力が低く、粉体状の結合材料が塊状になり易いため、粉体状の結合材料を普通コンクリート中に十分に分散するのが困難であった。このため、攪拌に要する時間が長くなるという問題があった。

場合によっては、普通コンクリートと粉体状の結合材料とが十分に攪拌されず、粉体状の結合材料が塊（又はダマ）となり、この塊の発生によってコンクリート強度の低下や耐久性の悪化を招き、結果としてコンクリートの高品質化を妨げるおそれがあった。

また、現場で、普通コンクリートに流動化剤を混入したり、或いは増粘剤及び流動化剤を混入する方法では、普通コンクリートの流動性や粘性など一部の特性を向上させることができるものの、自己充填コンクリートに要求される自己充填性、高強度、高耐久性などを十分に満足することはできず、品質面で問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、簡単な設備によって短時間で高品質な自己充填コンクリートを製造できる自己充填コンクリートの製造方法の提供を課題とする。

本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
（１）本発明は、少なくとも細骨材、セメント、粉体状の結合材料、水を含み、前記載骨材における各粒子の表面に前記粉体状の結合材料が付着した顆粒状のモルタルを生成し、
前記顆粒状のモルタルを普通コンクリートに加え、
前記普通コンクリートと前記顆粒状のモルタルとを混練することにより、自己充填コンクリートを製造することを特徴とする。

上記普通コンクリートは、粗骨材として河砂利や砕石、高炉スラグ砕石、細骨材として川砂や砕砂、スラグ砂などの普通骨材を使用したものであり、最も使用比率の高いコンクリートである。

また、上記顆粒状のモルタルは、粉体状の結合材料の粒子より粒径の大きい細骨材を核とし、この細骨材の表面に粉体状の結合材料を付着させたものである。この顆粒状のモルタルは、予め水で僅かに湿らせた細骨材に、粉体状の結合材料を加えて攪拌し、細骨材の各粒子の表面全体に粉体状の結合材料を付着させる（まぶす）ことによって製造する。

なお、細骨材の粒径は０．７５〜５ｍｍ程度である。

この顆粒状のモルタルを普通コンクリートに加えて混練すると、比較的短時間で顆粒状のモルタルに含まれる細骨材の各粒子が普通コンクリート中に十分に分散される。そして、細骨材における各粒子の周囲に付着した粉体状の結合材料が、水などによって細骨材の粒子から剥がされる。これにより、粉体状の結合材料が塊となることなく、コンクリート中に十分に分散される。

このように短時間の混練によって、粉体状の結合材料が普通コンクリート中に十分に分散されるため、簡単な構造で混練能力の低い混練装置によって、自己充填性、高強度、高耐久性、無収縮性などの特性の一部又は全部を備えた高品質な自己充填コンクリートを製造できる。

（２）前記粉体状の結合材料としては、セメント、フライアッシュ、高炉スラグ、石灰石微粉末、膨張材などを例示できる。これらの粉体状の結合材料は、一種類を単独で使用してもよく又は複数種類をプレミックスしたものを使用しても良い。

（３）前記顆粒状のモルタルに含まれる前記細骨材と、前記粉体状の結合材料と、前記水との重量比は、１００〜６００：１００〜１１００：１０〜１００であることが好まし
い。

このような配合とすることにより、細骨材の周囲に粉体状の結合材料を満遍なく付着させることができると共に、粉体状の結合材料が大量に塊状で残留するのを防止できる。

（４）前記顆粒状のモルタルにおける前記粉体状の結合材料には、前記セメント、前記フライアッシュ、前記高炉スラグを含むことができる。この場合は、自己充填コンクリートの高強度化を図ることができる。

（５）前記顆粒状のモルタルにおける前記粉体状の結合材料には、前記石灰石微粉末を含むことができる。この場合は、自己充填コンクリートの低発熱化を図ることができる。

（６）前記顆粒状のモルタルにおける前記粉体状の結合材料には、前記セメント、前記石灰石微粉末、前記膨張剤を含むことができる。この場合は、自己充填コンクリートの無収縮化を図ることができる。

（７）前記顆粒状のモルタルにおける前記粉体状の結合材料には、前記高炉スラグを含むことができる。

（８）前記顆粒状のモルタルにおける前記粉体状の結合材料には、前記フライアッシュを含むことができる。

（９）前記普通コンクリートのスランプが５〜２０ｃｍ、好ましくは８〜１８ｃｍであることが望ましい。

以上説明したように、本発明によれば、普通コンクリートに顆粒状のモルタルを加え、短時間の混練をすることによって、顆粒状のモルタルに含まれる粉体状の結合材料を普通コンクリート中に十分に分散できる。

従って、簡単な構造で混練能力の低い混練装置を用いて、短時間で高品質な自己充填コンクリートを製造でき、コストダウンが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本発明に係る自己充填コンクリートの製造方法では、例えばアジテータトラック１０に設けられたアジテータ（混練装置）１１に、所定量の普通コンクリート１２が投入される。

次に、アジテータ１１に、顆粒状のモルタル１３が所定量だけ投入される。そして、アジテータ１１が駆動され、普通コンクリート１２と顆粒状のモルタル１３とが十分に混練される。これによって、高品質な自己充填コンクリートが製造される。

上記普通コンクリート１２には、粗骨材として河砂利や砕石、高炉スラグ砕石を使用できる。また、この普通コンクリート１２には、細骨材として川砂や砕砂、スラグ砂などの普通骨材を使用することができる。

次に、上記各構成要素について説明する。図２（ａ）は、本発明で使用される普通コンクリート１２の成分を示す。また、図２（ｂ）は、本実施形態の普通コンクリート１２の成分の一例を示す。

図２（ａ）に示すように、普通コンクリート１２は、水、普通ポルトランドセメント、細骨材、粗骨材、ＡＥ減水剤を含んでいる。また、この普通コンクリート１２は、スランプが５〜２０ｃｍ、好ましくは８〜１８ｃｍ、圧縮強度が１８〜４０Ｎ／ｍｍ² 程度である。

なお、上記ＡＥ減水剤とは、周知のように、空気連行性能（コンクリートの中に多数の微細な独立した空気泡を一様に分布させる性能）と、減水性能（セメント粒子の分散や初期の水和反応を抑制し、ワーカビリティを落とさずに、水の量を減らして強度を増加させる性能）とを兼ね備えた混和剤である。

また、上記混和剤とは、セメント、水、骨材以外の材料で、コンクリートなどに特別の性質を与えるために、打ち込みを行う前までに加える材料である。このＡＥ減水剤（混和剤）は、一般的なものを使用できる。

本実施形態では、図２(ｂ)に示すように、普通コンクリート１２の体積１ｍ³当たり、
水を１６５ｋｇ、普通ポルトランドセメントを３００ｋｇ、海砂（細骨材）を３８１ｋｇ、砕石(粗骨材)を１０８８ｋｇ、ＡＥ減水剤を３ｋｇ含んでいる。

また、普通コンクリート１２の配合条件は、スランプが１０±５ｃｍ、好ましくは１２±２．５ｃｍ、空気量が４．５±１．５％、水セメント比が５５％、細骨材率が４２％である。

上記顆粒状のモルタル１３には、図３（ａ）に示すように、粉体状の結合材料、砂などの細骨材、高性能ＡＥ減水剤、水を含んでいる。このうち、粉体状の結合材料としては、セメント、フライアッシュ、高炉スラグ、石灰石微粉末、潤滑剤を例示できる。

なお、フライアッシュは、周知のように、火力発電所の微粉炭燃焼で生成する副産物である。また、高炉スラグは、周知のように、高炉で銑鉄を生産する際に、同時に生成する副産物である。

膨張材は、セメント及び水と共に練り混ぜた後、水和反応によってエトリンガイド（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２０）、水酸化カルシウムなどを生成し、コンクリート又はモルタルを膨張させる混和材である。

上記顆粒状のモルタル１３に含まれる各成分のうち、粉体状の結合材料は、自己充填コンクリートに要求される目的（性能）に応じて、その種類及び普通コンクリート１２に対する使用量が異なる。

上記粉体状の結合材料以外の成分、すなわち細骨材、高性能ＡＥ減水剤、水は、自己充填コンクリートに要求される全ての目的（性能）で、それぞれ所定の範囲から使用量を選択できる。

すなわち、普通コンクリート１２の体積１ｍ³に対して加えるべき顆粒状のモルタル１
３には、細骨材を１００〜６００ｋｇ、高性能ＡＥ減水剤を３〜２０ｋｇ、水を１０〜１００ｋｇ含める。

また、顆粒状のモルタル１３に含まれる粉体状の結合材料は、上記のように、自己充填コンクリートに要求される目的（性能）によって、その種類及び使用量が決められるが、総体的には、顆粒状モルタル１３に含まれる細骨材、粉体状の結合材料、水の重量比は、
１００〜６００：０〜１１００：１０〜１００である。

なお、高性能ＡＥ減水剤の使用量は、高性能ＡＥ減水剤の種類によって大きく変わるが、製造された自己充填コンクリートのスランプが最終的に５０〜７５ｃｍ、好ましくは５５〜７０ｃｍとなるように、その使用量を設定する。

また、例えば、自己充填コンクリートの高強度化を目的とする場合は、粉体状の結合材料に、セメント、フライアッシュ、高炉スラグを含める。

この場合は、普通コンクリート１２の体積１ｍ³に対して加えるべき顆粒状のモルタル
１３には、セメントを１００〜３００ｋｇ、フライアッシュを０〜４００ｋｇ、高炉スラグを０〜４００ｋｇ含める。

また、自己充填コンクリートの低発熱化を目的とする場合は、粉体状の結合材料に石灰石微粉末を含める。

この場合は、普通コンクリート１２の体積１ｍ³に対して加えるべき顆粒状のモルタル
１３に、石灰石微粉末を１００〜６００ｋｇ含める。

また、自己充填コンクリートの無収縮化を目的とする場合は、粉体状の結合材料に、セメント、石灰石微粉末、膨張材を含める。

この場合は、普通コンクリート１２の体積１ｍ³に対して加えるべき顆粒状のモルタル
１３に、石灰石微粉末を１００〜６００ｋｇ含める。

また、特に粉体状の結合材料として高炉スラグを使用するように要求があった場合などには、普通コンクリート１２の体積１ｍ³に対して加えるべき顆粒状のモルタル１３に、
高炉スラグを１００〜６００ｋｇ含める。

また、特に粉体状の結合材料としてフライアッシュを使用するように要求があった場合などには、普通コンクリート１２の体積１ｍ³に対して加えるべき顆粒状のモルタル１３
に、フライアッシュを１００〜６００ｋｇ含める。

本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、普通コンクリート１２の体積１ｍ³に対し
て加えるべき顆粒状のモルタル１３に、水を６３ｋｇ、粉体状結合材料として石灰石微粉末を３９１ｋｇ、細骨材として海砂を１５６ｋｇ、砕砂を１６０ｋｇ、粗骨材として砕石を１０８８ｋｇ、高性能ＡＥ減水剤を５．５ｋｇ含める。

上記顆粒状のモルタル１３を製造する場合は、細骨材、高性能ＡＥ減水剤、及び水を練り混ぜて、予め細骨材を水で僅かに湿らせておく。次に、湿らせた細骨材などに粉体状の結合材料を加えて攪拌する。

これにより、図４に示すように、細骨材の各粒子２０の周りに、粉体状の結合材料２１が比較的薄く付着する。なお、図３（ａ）に示したように、各成分の配合を適切に設定することにより、粉体状の結合材料２１が、大量に塊状に残留するのを防止できる。

このようにして製造された顆粒状のモルタル１３を、アジテータ１１内の普通コンクリート１２に投入して混練すると、図５に示すように、細骨材の各粒子２０は塊となることなく、比較的短時間で普通コンクリート１２内に分散される。

そして、普通コンクリート１２内に分散された細骨材の各粒子２０に付着していた粉体状の結合材料２１が、水などによって細骨材の粒子２０から剥がされ、塊となることなく、普通コンクリート１２内に十分に分散される。

上記のように、粉体状の結合材料２１が普通コンクリート１２内に十分に分散されることにより、自己充填性、高強度、高耐久性など各種の特性が付与され、高品質な自己充填コンクリートが製造される。

本実施形態では、圧縮強度が５０Ｎ／ｍｍ² 、スランプ（スランプフロー）５５〜７０ｃｍの自己充填コンクリートを製造できた。

このように、本発明では、細骨材における各粒子の表面に粉体状の結合材料が付着した顆粒状のモルタル１３を生成し、この顆粒状のモルタル１３を普通コンクリート１２に加えて混練することにより、比較的短時間の混練で高品質な自己充填コンクリートを製造できる。

従って、アジテータトラック１０などの簡単な混練装置を使用して短時間に高品質な自己充填コンクリートを製造できるので、コストダウンが可能になる。

本発明に係る自己充填コンクリートの製造方法を示す図である。 本発明に係る普通コンクリートの成分を示す図である。 本発明に係る顆粒状のモルタルの成分を示す図である。 本発明に係る顆粒状のモルタルにおける細骨材の表面に粉体状の結合材料が付着した状態を示す図である。 本発明に係る顆粒状のモルタルにおける細骨材及び粉体状の結合材料が、普通コンクリート内に分散した状態を示す図である。

符号の説明

１０ アジテータトラック
１１ アジテータ
１２ 普通コンクリート
１３ 顆粒状のモルタル
２０ 細骨材の粒子
２１ 粉体状の結合材料

Claims (9)

1. 少なくとも細骨材、粉体状の結合材料、水を含み、前記細骨材における各粒子の表面に前記粉体状の結合材料が付着した顆粒状のモルタルを生成し、
   前記顆粒状のモルタルを普通コンクリートに加え、
   前記普通コンクリートと前記顆粒状のモルタルとを混練して、自己充填コンクリートを製造することを特徴とする自己充填コンクリートの製造方法。
2. 前記粉体状の結合材料は、セメント、フライアッシュ、高炉スラグ、石灰石微粉末、又は膨張材のうち、少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の自己充填コンクリートの製造方法。
3. 前記顆粒状のモルタルに含まれる前記細骨材と、前記粉体状の結合材料と、前記水との重量比は、１００〜６００：１００〜１２００：１０〜１００であることを特徴とする請求項１または２に記載の自己充填コンクリートの製造方法。
4. 前記顆粒状のモルタルにおける前記粉体状の結合材料は、前記セメント、前記フライアッシュ、及び前記高炉スラグを含むことを特徴とする請求項２または３に記載の自己充填コンクリートの製造方法。
5. 前記顆粒状のモルタルにおける前記粉体状の結合材料は、前記石灰石微粉末を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の自己充填コンクリートの製造方法。
6. 前記顆粒状のモルタルにおける前記粉体状の結合材料は、前記セメント、前記石灰石微粉末、及び前記膨張剤を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の自己充填コンクリートの製造方法。
7. 前記顆粒状のモルタルにおける前記粉体状の結合材料は、前記高炉スラグを含むことを特徴とする請求項２または３に記載の自己充填コンクリートの製造方法。
8. 前記顆粒状のモルタルにおける前記粉体状の結合材料は、前記フライアッシュを含むことを特徴とする請求項２または３に記載の自己充填コンクリートの製造方法。
9. 前記普通コンクリートのスランプが５〜２０ｃｍ、好ましくは８〜１８ｃｍであることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の自己充填コンクリートの製造方法。
   

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