JP2018165021A - コンクリートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】混練時間を短くすることができるシリカフューム含有コンクリートの製造方法を提供する。【解決手段】セメント、シリカフューム、細骨材、粗骨材、および水を含むコンクリートの製造方法であって、上記細骨材と、上記粗骨材と、上記水を混合して、セメントを含まない混合物を得る第一の工程、および、上記セメントを含まない混合物と、上記セメントおよび上記シリカフュームを混練して、上記コンクリートを得る第二の工程を含み、かつ、上記第二の工程が、上記セメントおよび上記シリカフュームを２回以上に分けて供給し、かつ各回毎に流動化状態に達するまで混練を行うものであるコンクリートの製造方法。【選択図】なし

Description

本発明は、コンクリートの製造方法に関する。

従来、シリカフュームを含むセメント組成物が知られている。
例えば、特許文献１には、セメント、ＢＥＴ比表面積が１５〜２５ｍ^２／ｇのシリカフューム、５０％累積粒径が０．８〜５μｍの無機粉末、最大粒径が１．２ｍｍ以下の骨材Ａ、高性能減水剤、消泡剤及び水を含むセメント組成物であって、上記セメント、上記シリカフューム及び上記無機粉末の合計量１００体積％中、上記セメントの割合が５５〜６５体積％、上記シリカフュームの割合が５〜２５体積％、上記無機粉末の割合が１５〜３５体積％であることを特徴とするセメント組成物が記載されている。
また、シリカフュームを含み、かつ、混練時間の短いセメント組成物として、特許文献２には、ポルトランドセメント６５〜９０質量％、シリカフューム５〜１５質量％、および、石灰石微粉末５〜２０質量％を含むセメント組成物であって、前記シリカフュームのＢＥＴ比表面積は５〜１８ｍ^２／ｇであり、前記石灰石微粉末の粒度分布は、粒径１０μｍ以下の粒子が９９体積％以上、粒径５μｍ以下の粒子が９５体積％以上、粒径２μｍ以下の粒子が７０〜９３体積％、粒径１μｍ以下の粒子が２７〜５０体積％、および、粒径０．５μｍ以下の粒子が１５体積％以下であるセメント組成物が記載されている。

特開２０１７−２４９７４号公報 特開２０１４−８８２９４号公報

シリカフュームを含むセメント組成物を用いてコンクリートを製造する場合（特に、水の量と、セメントおよびシリカフュームの量の質量比（水／（セメント＋シリカフューム））が小さい（例えば、０．３以下）場合）、混練に要する時間が増加する、あるいは、混練ができなくなるという問題があった。
本発明の目的は、混練時間を短くすることができるシリカフューム含有コンクリートの製造方法を提供することである。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、細骨材と、粗骨材と、水を混合して、セメントを含まない混合物を得る第一の工程、および、該混合物と、セメントおよびシリカフュームを混練して、コンクリートを得る第二の工程を含み、かつ、第二の工程が、セメントおよびシリカフュームを２回以上に分けて供給し、かつ各回毎に流動化状態に達するまで混練を行うものであるコンクリートの製造方法によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［４］を提供するものである。
［１］ セメント、シリカフューム、細骨材、粗骨材、および水を含むコンクリートの製造方法であって、上記細骨材と、上記粗骨材と、上記水を混合して、セメントを含まない混合物を得る第一の工程、および、上記セメントを含まない混合物と、上記セメントおよび上記シリカフュームを混練して、上記コンクリートを得る第二の工程を含み、かつ、上記第二の工程が、上記セメントおよび上記シリカフュームを２回以上に分けて供給し、かつ各回毎に流動化状態に達するまで混練を行うものであることを特徴とするコンクリートの製造方法。
［２］ 上記第二の工程において、上記セメントおよび上記シリカフュームの供給の回数が、２〜１０回であり、かつ、各回の最大の供給量が、上記セメントおよび上記シリカフュームの全量の３／４以下である前記［１］に記載のコンクリートの製造方法。
［３］ 上記水の量と、上記セメントおよび上記シリカフュームの量の質量比（水／（セメント＋シリカフューム））が、０．３０以下である前記［１］又は［２］に記載のコンクリートの製造方法。
［４］ 上記セメントと上記シリカフュームの全量中の上記シリカフュームの量の割合が、５〜３０質量％である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のコンクリートの製造方法。

本発明のコンクリートの製造方法によれば、混練時間を短くすることができる。特に、水の量と、セメントおよびシリカフュームの量の質量比（水／（セメント＋シリカフューム））が小さい（例えば、０．３以下）場合であっても、混練時間を短くすることができる。

本発明のコンクリートの製造方法は、セメント、シリカフューム、細骨材、粗骨材、および水を含むコンクリートの製造方法であって、上記細骨材と、上記粗骨材と、上記水を混合して、セメントを含まない混合物を得る第一の工程、および、上記セメントを含まない混合物と、上記セメントおよび上記シリカフュームを混練して、上記コンクリートを得る第二の工程を含み、かつ、上記第二の工程が、上記セメントおよび上記シリカフュームを２回以上に分けて供給し、かつ各回毎に流動化状態に達するまで混練を行うものである。

［１．本発明の製造方法で使用する材料］
本発明で用いられるセメントの例としては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメント等が挙げられる。
本発明で用いられるシリカフュームのＢＥＴ比表面積は、好ましくは１０〜２５ｍ^２／ｇ、より好ましくは１２〜２２ｍ^２／ｇ、特に好ましくは１５〜２０ｍ^２／ｇである。該比表面積が１０ｍ^２／ｇ以上であれば、コンクリートの硬化体の強度をより大きくすることができる。該比表面積が２５ｍ^２／ｇ以下であれば、硬化前のコンクリートの流動性をより向上させることができる。
本発明において、セメントとシリカフュームの全量中のシリカフュームの量の割合は、好ましくは５〜３０質量％、より好ましくは８〜２５質量％、特に好ましくは１０〜２０質量％である。該含有率が５質量％以上であれば、コンクリートの硬化体の強度をより大きくすることができる。該含有率が３０質量％以下であれば、硬化前のコンクリートの流動性をより向上させることができる。

本発明で用いられる細骨材の例としては、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、またはこれらの２種以上の混合物等が挙げられる。
細骨材の配合量は、特に限定されず、コンクリートの製造における一般的な配合量であればよいが、例えば、セメントとシリカフュームの合計量１００質量部に対して、好ましくは１０〜７００質量部、より好ましくは１５〜５００質量部、特に好ましくは２０〜４００質量部である。

本発明で用いられる粗骨材の例としては、川砂利、山砂利、海砂利、砕石、またはこれらの２種以上の混合物等が挙げられる。
粗骨材の配合量は、特に限定されず、コンクリートの製造における一般的な配合量であればよいが、例えば、セメントとシリカフュームの合計量１００質量部に対して、好ましくは４０〜７００質量部、より好ましくは５０〜６５０質量部、特に好ましくは６０〜６００質量部である。
また、細骨材率は、好ましくは２５〜６０％、より好ましくは３５〜５０％である。細骨材率が前記範囲内であれば、コンクリートのワーカビリティや成形のし易さがより向上する。

本発明で用いられる水の例としては、水道水等が挙げられる。
本発明において、水の量と、セメントおよびシリカフュームの量の質量比（水／（セメント＋シリカフューム））は、好ましくは０．３０以下、より好ましくは０．０５〜０．２５以下、特に好ましくは０．１０〜０．２０である。該質量比が０．３０以下であれば、コンクリートの硬化体の強度がより大きくなる。
通常、上記質量比が小さくなると、混練時間が長くなる傾向にあるが、本発明の製造方法によれば、上記質量比が小さい（０．３０以下）場合であっても、混練時間を短くすることができる。

本発明において、必要に応じて他の材料を配合してもよい。他の材料の例としては、セメント分散剤、及び、空気量調整剤等が挙げられる。
セメント分散剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系等の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。
セメント分散剤の配合量は、セメントとシリカフュームの合計量１００質量部に対して、液状の場合の値として、好ましくは０．０１〜３．０質量部、より好ましくは０．０２〜２．５質量部、特に好ましくは０．０３〜２．０質量部である。該量が０．０１質量部以上であれば、硬化前のコンクリートの流動性が向上する。該量が３．０質量部以下であれば、材料にかかるコストを低減することができる。また、粉末等の固体の場合の値（固形分換算値）として、好ましくは０．００３〜０．９質量部、より好ましくは０．００６〜０．７５質量部、特に好ましくは０．００９〜０．６質量部である。該量が０．００３質量部以上であれば、硬化前のコンクリートの流動性が向上する。該量が０．９質量部以下であれば、材料にかかるコストを低減することができる。
空気量調整剤の配合量は、コンクリートの空気量を調整する（例えば、２．０％以下）観点から、セメントとシリカフュームの合計量１００質量部に対して、好ましくは０．００１〜１．０質量部、より好ましくは０．００５〜０．５質量部である。

［２．本発明の製造方法を構成する工程］
以下、本発明のコンクリートの製造方法における各工程について詳しく説明する。
［第一の工程］
本工程は、上述した細骨材と、粗骨材と、水を混合して、セメントを含まない混合物を得る工程である。
各材料を混合する方法は特に限定されるものではなく、例えば、（ｉ）各材料を同時に混合する方法、（ｉｉ）細骨材または粗骨材と、水を混合した後、残りの材料を添加し、混合する方法、（ｉｉｉ）細骨材と粗骨材を混合した後、水を添加し、混合する方法、等が挙げられる。

［第二の工程］
本工程は、第一の工程で得られたセメントを含まない混合物と、上述したセメントおよびシリカフュームを混練して、コンクリートを得る工程である。本工程において、セメントおよびシリカフュームは、２回以上に分けて供給され、かつ、各回毎に、混練物（セメントを含まない混合物とセメントとシリカフュームを混合してなるもの）が、流動化状態に達するまで混練が行われる。
ここで、「流動化状態」とは、混練によって、混練物（第二の工程で用いるすべての原料からなる混合物）が、粉が混ざった状態から、粉が混ざらない状態に変化して、全体が一体化して動きうるようになった状態をいう。
各材料を混練する方法の例としては、（ｉ）予め、セメントおよびシリカフュームを混合して混合物（シリカフューム含有セメント）を得た後、該混合物を２回以上に分けて、セメントを含まない混合物に供給して混練する方法、（ｉｉ）セメントの一部およびシリカフュームの一部を、同時にまたは別々に、セメントを含まない混合物に供給して混練し、その後、セメントおよびシリカフュームの各々の残部について、同様の動作を１回以上繰り返して行う方法、等が挙げられる。

本工程において、セメントおよびシリカフュームを供給する回数は、２回以上、好ましくは２〜１０回、より好ましくは２〜８回、特に好ましくは２〜６回である。該回数が１０回以下であれば、混練時間をより短くすることができ、また、本工程の手間が過大になるのを避けることができる。
セメントおよびシリカフューム（以下、「セメント等」ともいう。）を供給する各回において、供給されるセメントおよびシリカフュームの量（合計量）は、均等であっても不均等であってもよい。
ここで、均等とは、セメント等を供給する各回における、セメント等の供給量が同じであることをいう。例えば、本工程におけるセメント等の供給回数が２回であり、かつ、セメント等を均等に供給する場合、一回に供給されるセメントおよびシリカフュームの量（合計量）は、本発明の製造方法で使用されるセメントおよびシリカフュームの全量中の５０質量％となる量である。

セメント等を供給する各回における、セメント等の供給量が不均等である場合、一回目の供給量が最も大きくなるように、セメント等を供給することが好ましい。中でも、一回目のセメント等の供給量は、セメント等の供給量の全量中の割合で、好ましくは４０〜７５質量％、より好ましくは４５〜７０質量％、特に好ましくは５０〜６５質量％である。該割合が上記数値範囲内であれば、混練時間をより短くすることができる。
本工程における各回のセメント等の供給量は、セメント等の供給量の全量中の割合で、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１０質量％以上である。該割合が５質量％以上であれば、セメント等の供給回数を小さくしつつ、混練時間をより短くすることができる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［使用材料］
（１）セメント：中庸熱ポルトランドセメント
（２）シリカフューム：ＢＥＴ比表面積１６ｍ^２／ｇ
（３）細骨材：砕砂、表乾密度２．６３ｇ／ｃｍ^３
（４）粗骨材：砕石、表乾密度２．６３ｇ／ｃｍ^３
（５）高性能ＡＥ減水剤：ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「ＳＰ８ＨＵ」
（６）空気量調整剤：ＢＡＳＦジャパン社製、商品名「マスターエア４０４」
（７）シリカフューム含有セメント：上記セメントと上記シリカフュームを、シリカフューム含有セメント中のシリカフュームの含有率が１５質量％となる配合で混合したもの

［実施例１］
上記材料を、表１に示す量で混練して、コンクリートを製造した。混練は、以下のようにして行った。なお、混練した材料の合計量は３０リットルであった。
最初に、細骨材と、粗骨材と、予め高性能ＡＥ減水剤と空気量調整剤を溶解させた水を水平２軸形強制練りミキサ（容量６０リットル）に投入して、１５秒混合して、混合物を得た。
該混合物に、シリカフューム含有セメントの全量中の割合で５０質量％となる量のシリカフューム含有セメントを供給して、ミキサー内の混練物が流動化状態となるまで混練した。該混練において、流動化状態となるまでに要した混練時間は４０秒であった。
次いで、残りのシリカフューム含有セメント（全量中の割合で５０質量％の量のシリカフューム含有セメント）を供給して、流動化状態となるまで混練した。該混練において、流動化状態となるまでに要した混練時間は２分であった。
流動化状態となった後、流動化状態を安定させる目的で、さらに１分３０秒混練を行い、コンクリートを得た。
混練開始時（具体的には、シリカフューム含有セメントの最初の供給時）から、シリカフューム含有セメントの最後の供給後に流動化状態となるまでに要した時間（表２中、「流動化時間の合計」と示す。）、および、細骨材等と水の混合の開始時から、コンクリートを得るまでに要した時間（表２中、「製造時間」と示す。）を表２に示す。
得られたコンクリートのスランプフローを、「ＪＩＳ Ａ １１５０（コンクリートのスランプフロー試験方法）」に準拠して測定した。
また、得られたコンクリートの空気量を、「ＪＩＳ Ａ １１２８（フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法−空気室圧力方法）」に準拠して測定した。
結果を表２に示す。

［実施例２］
混練を以下のようにして行う以外は、実施例１と同様にしてコンクリートを製造した。なお、混練した材料の合計量は３０リットルであった。
最初に、細骨材等を水平２軸形強制練りミキサに投入して、１５秒混合して、混合物を得た。
該混合物に、シリカフューム含有セメントの全量中の割合で６６．６質量％となる量のシリカフューム含有セメントを供給して、ミキサー内の混練物が流動化状態となるまで混練した。該混練において、流動化状態となるまでに要した混練時間は１分２０秒であった。
次いで、残りのシリカフューム含有セメント（全量中の割合で３３．３質量％の量のシリカフューム含有セメント）を供給して、流動化状態となるまで混練した。該混練において、流動化状態となるまでに要した混練時間は１分１０秒であった。
流動化状態となった後、流動化状態を安定させる目的で、さらに１分３０秒混練を行い、コンクリートを得た。
流動化時間の合計、および製造時間、並びに、実施例１と同様にして測定したスランプフローおよび空気量を表２に示す。

［実施例３］
混練を以下のようにして行う以外は、実施例１と同様にしてコンクリートを製造した。なお、混練した材料の合計量は３０リットルであった。
最初に、細骨材等を水平２軸形強制練りミキサに投入して、１５秒混合して、混合物を得た。
該混合物に、シリカフューム含有セメントの全量中の割合で２５質量％となる量のシリカフューム含有セメントを供給して、ミキサー内の混練物が流動化状態となるまで混練した。該混練において、流動化状態となるまでに要した混練時間は１５秒であった。
さらに、全量中の割合で２５質量％の量のシリカフューム含有セメントを供給して、ミキサー内の混練物が流動化状態となるまで混練することを３回繰り返した。各回において、流動化状態となるまでに要した混練時間は、それぞれ、２０秒、５０秒、１分１０秒であった。
流動化状態となった後、流動化状態を安定させる目的で、さらに１分３０秒混練を行い、コンクリートを得た。
流動化時間の合計、および製造時間、並びに、実施例１と同様にして測定したスランプフローおよび空気量を表２に示す。

［比較例１］
混練を以下のようにして行う以外は、実施例１と同様にしてコンクリートを製造した。なお、混練した材料の合計量は３０リットルであった。
最初に、シリカフューム含有セメント（全量）と細骨材を水平２軸形強制練りミキサ（容量６０リットル）に投入して、１５秒混合して、混合物を得た。
該混合物に、予め高性能ＡＥ減水剤と空気量調整剤を溶解させた水を供給して、ミキサー内の混練物が流動化状態となるまで混練した。該混練において、流動化状態となるまでに要した混練時間は７分３０秒であった。
次いで、粗骨材を供給して、１分３０秒混練を行い、コンクリートを得た。
流動化時間の合計、および製造時間、並びに、実施例１と同様にして測定したスランプフローおよび空気量を表２に示す。
なお、比較例１における流動化時間は、水の供給時から、ミキサー内の混練物が流動化状態となるまでに要した時間である。

［比較例２］
混練を以下のようにして行う以外は、実施例１と同様にしてコンクリートを製造した。なお、混練した材料の合計量は３０リットルであった。
最初に、細骨材等を水平２軸形強制練りミキサに投入して、１５秒混合して、混合物を得た。
該混合物に、シリカフューム含有セメントの全量を供給して、ミキサー内の混練物が流動化状態となるまで混練した。該混練において、流動化状態となるまでに要した混練時間は５分であった。
流動化状態となった後、流動化状態を安定させる目的で、さらに１分３０秒混練を行い、コンクリートを得た。
流動化時間の合計、および製造時間、並びに、実施例１と同様にして測定したスランプフローおよび空気量を表２に示す。

表２から、本発明の製造方法（実施例１〜３）の製造時間（４分１５秒〜４分２５秒）は、一般的なコンクリートの製造方法を用いた比較例１の製造時間（９分３０秒）や、比較例２の製造時間（６分４５秒）よりも短いことがわかる。また、実施例１〜３のスランプフロー値および空気量は比較例１〜２と同程度であることがわかる。
特に、シリカフューム含有セメントを均等かつ２回に分けて供給した実施例１の製造時間（４分２５秒）よりも、シリカフューム含有セメントを不均等かつ２回に分けて供給した実施例２の製造時間（４分１５秒）や、シリカフューム含有セメントを均等かつ４回に分けて供給した実施例３の製造時間（４分２０秒）のほうが、短いことがわかる。

Claims (4)

1. セメント、シリカフューム、細骨材、粗骨材、および水を含むコンクリートの製造方法であって、
   上記細骨材と、上記粗骨材と、上記水を混合して、セメントを含まない混合物を得る第一の工程、および、
   上記セメントを含まない混合物と、上記セメントおよび上記シリカフュームを混練して、上記コンクリートを得る第二の工程を含み、かつ、
   上記第二の工程が、上記セメントおよび上記シリカフュームを２回以上に分けて供給し、かつ各回毎に流動化状態に達するまで混練を行うものであることを特徴とするコンクリートの製造方法。
2. 上記第二の工程において、上記セメントおよび上記シリカフュームの供給の回数が、２〜１０回であり、かつ、各回の最大の供給量が、上記セメントおよび上記シリカフュームの全量の３／４以下である請求項１に記載のコンクリートの製造方法。
3. 上記水の量と、上記セメントおよび上記シリカフュームの量の質量比（水／（セメント＋シリカフューム））が、０．３０以下である請求項１又は２に記載のコンクリートの製造方法。
4. 上記セメントと上記シリカフュームの全量中の上記シリカフュームの量の割合が、５〜３０質量％である請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンクリートの製造方法。