JPH03122037A - セメント二次製品の遠心締め固め成形方法 - 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） この発明は、遠心締め固め成形によるセメント二次製品
の材料中に石炭灰の如き微細粒子を混入することで、製
品の強度増加およびまたは、コスト低減を果し得る、セ
メント二次製品の遠心締め固め成形方法に関するもので
ある。

（従来の技術） セメント二次製品であるパイル、ポール、ヒユーム管等
の製造工場では、遠心力によりコンクリート及びモルタ
ルの締め固め、成形を行なっている。

遠心締め固めは、コンクリート及びモルタルが密実とな
り、また、コンクリート及びモルタル中の、余剰水が絞
り出される等の効果により、同一配合の場合には、普通
の振動締め固めと比較して間強度となる事が一般に知ら
れている。

（発明が解決しようとする課題） コンクリート及びモルタルを遠心締め固めする際に、質
量の軽い微粒子や、かなり多量のセメント等の結合材が
分離したり、あるいは余剰水と一緒に絞り出されている
。

これまでの試験結果によると、コンクリートの遠心締め
固めで絞り出される、余剰水、結合材及び骨材の微細粒
子は、コンクリート質量の４〜６％であり、その中の５
０〜６０％が固形物で、この固形物中の７０〜８０％が
セメント等の結合材であることが知られている。

この絞り出されたものの中の主たる結合材の流出は製品
強度の低下を招くものであるが、遠心締め固めによる強
度増加が著しいことから、止むを得ないものとして見逃
されている点に問題があり、本類はこの点に着目して、
余剰水とともに絞り出される結合材の置換物をあらかじ
め混練物に混入しておいてこの置換物を結合材の代りに
流出させることにより結合材を製品中に残留させて有効
活用し、製品の強度増加およびまたは、コスト低減が得
られる、セメント二次製品の遠心締め固め成形方法を提
供することを目的とするものである（課題を解決するた
めの手段） 前記の目的を達するためのこの発明は、セメント二次製
品を遠心締め固めする材料たる混練物中に、該混練物に
混入される結合材よりも質量およびまたは比重の小なる
無機質または金、属質の微細粒子を２００ｋｇ／＝以下
の量混入する、セメント二次製品の遠心締め固め成形方
法である。

上記結合材はセメント及びセメント混和材（例えば市販
品の小野田Σ１０００、昭和鉱業グイミンクス等）で、
各種コンクリートおよび各種モルタルに混入して、粗骨
材、細骨材等を水和反応あるいは化学反応で接着または
結合させるものを言い、上記微細粒子は、例えばフライ
アッシュを含む石炭灰、高炉スラグの微細粒子、シリカ
ヒユーム、けい石粉末等で、コンクリートおよびモルタ
ルに悪影響を及ぼさないものを言う。

この微細粒子の混入量は小量では充分な効果が得られず
、多量に過ぎると製品中に多量残存することとなり、こ
の微細粒子自体は強度的に弱い場合もあるため製品強度
を低下させることもあると思われる。従って混入量は遠
心締め固め時に絞り出される結合剤の量と同等でよい道
理であり、これが目安となり、試験の結果微細粒子の混
入量は２．００ｋｇ／ｒｒｒ以下であり、好ましくは６
０ｋｇ／ｒｒｆ前後であることがわかった。

（作用） 石炭灰、高炉スラブの微細粒子、シリカヒユーム、けい
石粉等の微細粒子は、結合材であるセメント・セメント
混和材よりも同一粒子径の場合質量、比重とも軽い。

この結合材よりも質量およびまたは比重の軽い石炭灰等
の微細粒子を、遠心締め固め成形するコンクリートまた
はモルタルを混練するとき適量を結合材とともにミキサ
ーに投入して混練する。

こうして得られたコンクリートまたはモルタル混線材を
遠心締め固めすると、セメント等の結合材よりも質量お
よびまたは比重の軽い石炭灰等の微細粒子の方が、コン
クリートおよびモルタルから分離しやすくて余剰水と一
緒に絞り出されることとなるため、セメント等の結合材
のほとんどがコンクリートまたはモルタル中に残存する
こととなる。

従って、セメント等の結合材の使用量が、従来のものと
同一配合であれば、石炭灰等の微細粒子を混入した本発
明方法によるものの方がより高強度の製品が得られ、ま
た製品強度を従来と同一にする場合は、締め固め成形時
に石炭灰等の微細粒子により流出置換される分だけ、セ
メント等の結合材の使用量を滅して製品のコストを下げ
ることができる。

なお、微細粒子として使用する石炭灰は、火力発電所等
より多量に発生し、その半分以上が産業廃棄物として処
理費用をかけて処理されているのが現状で、その有効利
用が課題とされており、経済的にを利な微細粒子である
。石炭灰以外の前記した高炉スラグの微細粒子、シリカ
ヒユーム、けい石粉も試験的に使用した結果石炭灰と同
様に有効であった。

（実施例） 第５図は従来方法と本発明方法とを比較した工程ブロッ
ク図で、その違いは材料において本発明に微細粒子を加
えた点と、遠心締め固めにより絞り出された材料に従来
例では結合材が多量に存在し、本発明には結合材は微量
で、代りに微細粒子が、大量に存在する点で、本発明の
微細粒子が、従来方法で絞り出される結合材の大部分が
置換されていることを示している。

次に本発明の成果を確認するために、ｒＪＩＳＡ１１３
６遠心締め固めコン遠心−トの圧縮強度試験法」に規定
した供試体を各種配合で製作して、同法により試験を行
った実施例を説明する。

なお、圧縮強度は、供試体３本の平均値である。

本実施例に使用した材料は次の通りである。

■結合材 セメント・・・小野田ポルトランドセメント混和材・・
・・小野田Σ１０００ ■微細粒子 石炭灰・・・・中国電力（株）新手野田火力発電所より
発生した、原粉 ■細骨材・・・・・砕砂、けい砂、海砂■粗骨材・・・
・・砕石 本実施例の養生条件は次の通りである。

■空中養生・・・・夏季、１日強度から１４日強度まで ■−次養生（蒸気養生） 最高温度・・・７５°Ｃ 養生変時・・・１２００°Ｃ時 ■二次養生（オートクレーブ養生） 最高温度・・・１８３　”Ｃ 最高気圧・・・１０気圧 養生時間・・・１５時間 実施例１ 微細粒子の添加が遠心締め固めコンクリートに与える強
度的な影響を確認するだめの試験で、セメント使用量、
細骨材率を同一とし、スランプもできるだけ同じとなる
ように配合して、微細粒子である石炭灰の混入量をＯｋ
ｇ／ｒｒｒ、６０ｋｇ／ｒｎ、１２０ｋｇ／ｒｒｆ、１
８０　ｋｇ／　ｒｎ、２４０　ｋｇ／　ｒｒｆと変化さ
せた５種類の配合で供試体を製作して石炭灰の混入量と
強度との関係を調べた。その配合と強度を別表１に、強
度の比較を第１図に棒グラフとして示した。

その結果、１４日強度においては、石炭灰を混入しない
配合と比較して、６０ｋｇ／ｒｒ？及び、１２０ｋｇ／
ｒｒｆ石炭灰を混入した配合の方が、強度が高いという
結果が得られた。

特に、石炭灰を６０ｋｇ／ｍ混入した配合について強度
を考えてみれば、１日強度において６４ｋｇ／ｃＬ　　
１４日強度において７４　ｋｇ　／　ｃｉもの、強度の
増加が、石炭灰を混入することによって得られる事が明
らかとなった。

さらに興味深いのは、石炭灰を６０ｋｇ／ｒｒｆ以上コ
ンクリートに混入すると、明らかに石炭灰の混入量の増
加量に伴って、比例的にコンクリート強度が、前記した
本発明者の推測通り減少している点であろう。

実施例２ 実施例１において微細粒子としての石炭灰の混入量が６
０ｋｇ／ｒｒｆが好結果を得たことにより、石炭灰を６
０ｋｇ／ｒｒｆ混入し、結合材たるセメントを減少させ
て経済性を追求するための試験であって、配合のＮｏ、
１は比較の基準として、実施例１におけるＮｏ、１と同
じく石炭灰を混入せず、セメント使用量を５００ｋｇ／
ｒｒｆとしたもの、Ｎｏ。

２とＮ０１３は石炭灰を６０ｋｇ／ｒｒｆ加えた代りに
セメント使用量を３０ｋｇ／イと６０ｋｇ／ｄ減少させ
た上で、細骨材率を同一とし、スランプもできるだけ同
じとなるようにした３種類の配合で供試体を製作して強
度試験を行った。その配合と強度を別表２に、強度の比
較を第２図に棒グラフとして示した。

その結果、石炭灰の混入量と同量のセメント使用量を減
少して４４０ｋｇ／ｎｆとしたＮ０２３の配合が、石炭
灰を混入しないセメント使用量５００ｋｇ／ｒｒｆのＮ
ｏ、１の配合と同一の強度を有することが明らかとなっ
た。従って産業廃棄物であり安価な石炭灰を６０ｋｇ／
ｍ使用することにより、セメントの使用量を同量の６０
ｋｇ／ｎｆＪ少できることとなり、同品質の遠心締め固
めコンクリートをより経済的に得られることが確認でき
た。

実施例３ この実施例３は結合材としてセメントの他にセメント混
和材である小野田Σ１０００を使用した例であって、結
合材の使用量と細骨材率を同一とし、スランプもできる
だけ同じとなるように配合して、石炭灰の混入量をＱ　
ｋｇ　／　ｔｒｉ、６０ｋｇ／ｒｒｉ、１２０ｋｇ／ｍ
と変化させた３種類の配合で試供体を製作して強度を調
べた。その配合と強度を別表３に、強度の比較を第３図
に棒グラフとして示した。

この試験においても実施例１の場合と同様の結果が得ら
れ、特に石炭灰を６０　ｋｇ／　ｍ　？Ｗ大したものは
強度的にかなりの増加をみている。従って強度増加の必
要のない場合には、実施例２と同様に結合材を減少させ
てコスト低減が可能である。

実施例４ この実施例４は結合材をセメントのみとし、養生をパイ
ル等と同様に一次養生後二次養生としてオートクレーブ
養生を行った例である。この場合も結合材の使用量と細
骨材率を同一とし、スランプもできるだけ等しくなるよ
うに配合して、石炭灰の混入量をＯｋｇ　／　ｎ（，６
０ｋｇ／ｍ、１２０に、ｇ／ｍ３と変化させた３種類の
配合で供試体を製作して強度試験を行った。その配合と
強度を別表４に、強度の比較を第４図に棒グラフで示し
た。

この試験においても、実施例１の場合と同様の結果が得
られ、特に石炭灰を６０ｋｇ／ｒｒｒ混入した配合は強
度的にかなりの増加をみている。従って強度増加の必要
のない場合には実施例２と同様に結合材を減少させてコ
スト低減が可能である。

次に上記した実施例１〜４におけるコンクリート供試体
についての総合的な見解を述べる。

圧縮強度試験に用いた、遠心締め固めコンクリート供試
体には、石炭灰を混入したものと、そうでないものとで
大きい相違点があった。

その１は遠心締め固めコンクリート供試体の内面である
。

石炭灰を混入したものは、内面に石炭灰が絞り出されて
、灰色の薄い層をなしており、石炭灰を混入していない
ものは、内面に結合材と思われるものが絞り出され、や
や白色の薄い層をなしていたこれは、本発明が所期の目
的を果していることを裏付ける現象である。

その２は、遠心締め固めにより、絞り出される、余剰水
、結合材、骨材の微細粒子等の混ざった液体の色である
。

石炭灰を混入していないものは、灰色をしているが、石
炭灰を混入したものは、黒色の強い濃灰色をしていた。

これは、石炭灰が、結合材の替わりに絞りだされている
と考えられ、本発明が所期の目的を果していることを裏
付けている現象であると思われる。

その３は、遠心締め固めコンクリートの断面である。

石炭灰を混入したものは、最も内側の骨材の微細粒子や
結合材の層が薄く、石炭灰を混入していないものは、か
なり厚い層をなしていた。

従って、石炭灰を混入したものの方が、結合材がコンク
リート中に、より多く残っていると考えられ、これも本
発明が所期の目的を果していることを裏付けている。

つぎに、本発明の強度増加の主要因が、石炭灰の混入に
起因するポゾラン反応によるものでないことについて説
明する。

その１は、石炭灰の混入量が６０ｋｇ／ｒＴ？程度の場
合、その大半が遠心締め固め中に絞り出され、コンクリ
ート中の存在しているのは、ごく小量と考えられること
。

その２は、石炭灰の混・人による一次養生（蒸気養生）
後の、１日強度の増加が、すでにかなりあること。

普通、石炭灰をコンクリートに混入した場合、長期強度
は増大するものの、３日間程度の短期の場合、ポゾラン
反応の進行が遅いため、強度は低下するといわれている
。よって１日強度の増加はポゾラン反応によるものでは
ないと考えられることその３は、石炭灰を混入したもの
と、混入しないものとの、遠心締め固めコンクリート供
試体の１日強度から、１４日強度への増加がほぼ同じと
いうこと。

もしポゾラン反応が進行しているのなら、石炭灰を混入
した、遠心締め固めコンクリート供試体の、１日強度か
ら１４日強度への増加の方が、混入しないものより大き
いはずである。しかし強度の増加はほぼ同一であり、従
ってポゾラン反応は、はとんど進行していないと考えら
れる。

その４は、石炭灰の混入量が６０ｋｇ／ｒｒ？よりも多
くなり、１２０ｋｇ／ｎ（を越えると、増加量に伴い、
遠心締め固めコンクリート供試体の圧縮強度が、低下す
ること。

もし、強度の増加の主要因が、ポゾラン反応によるもの
ならば、別表１において、セメントの使用量が配合一定
のため、石炭灰の混入量の増加に従い、強度は高くなる
はずである、しかし実際には強度は石炭灰混入量の増加
とともに低下している。

従って、石炭灰混入による遠心締め固めコンクリート供
試体の強度の増加の主要因は、ポゾラン反応によるもの
だとは考えられない。

以上、石炭灰混入による遠心締め固めコンクリート供試
体の強度増加の主要因が、石炭灰のポゾラン反応による
ものではないことを説明したが、強度増加の主要因がポ
ゾラン反応でないとすれば、（作用）の項で説明したよ
うに、遠心締め固め時において、微細粒子（高炉スラグ
の微細粒子、けい石粉、シリカヒユーム等を含む）が結
合材の代わりにコンクリートから分離、あるいは余剰水
等と一緒に絞り出され、従ってコンクリート中に残る結
合材が増加することによって遠心締め固めコンクリート
供試体の強度が増加した事になる。

（発明の効果） 以上説明した本発明方法によれば、微細粒子を遠心締め
固めコンクリート及びモルタルに混入することでコンク
リート及びモルタルの圧縮強度の増加、および、または
結合材の使用量を減少することによる、より経済的な遠
心締め固めコンクリート及びモルタルを、得ることが出
来る。

実施例でも取り上げた石炭灰においては、価値ある商品
となるだけでなく、処分費用の低減にもつながり、経済
的にきわめて有利な発明である。

さらに、遠心締め固めにより、コンクリート及びモルタ
ルを成形しているセメントの２次製品工場においては、
コンクリート及びモルタル強度が、結合材の増加等対策
を行なっても、頭打ちとなり、強度が出ないときには、
微細粒子の混入は、極めて有効な解決策となるし、同程
度の強度を有する、遠心締め固めを行なったコンクリー
ト及びモルタルを、より経済的に得ることが出来るのは
４゜ 、大きなメリットとなる。

以上のように本発明は、微細粒子を産出する火力発電所
等各工場、及び遠心締め固めにより製品を、締め固め、
成形するセメント２次製品工場に大きな利益をもたらす
ものである。

【図面の簡単な説明】

別表１〜４は、それぞれ異った実施例の配合と圧縮強度
を示す表であり、第１図〜４図は別表１〜４のそれぞれ
の圧縮強度を棒グラフで示した図、第５図は遠心締め固
め成形の本発明方法と従来方法とを比較して示した概略
工程ブロック図である。 第 ５ 従来の概略図 本発明の概略図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セメント二次製品を遠心締め固め成形する材料たる混練
   物中に、該混練物に混入される結合材よりも質量および
   または比重の小なる無機質または金属質の微細粒子を２
   ００ｋｇ／ｍ＾３以下の量混入することを特徴とする、
   セメント二次製品の遠心締め固め成形方法。