コンクリート組成物の製造方法とその装置
【課題】２種類の水溶性低分子化合物を組み合わせて成る増粘性混和剤とコンクリート用化学混和剤とが配合されたコンクリート組成物を確実に製造する。
【解決手段】水計量器２７の槽を第１及び第２の計量槽２７ａ，２７ｂに仕切り、第１の計量槽２７ａにカチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物を希釈する希釈水を投入してその水量を計量した後、第１の計量槽２７ａに予め計量した第１の水溶性低分子化合物を投入し、第２の計量槽２７ｂに予め計量したアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを投入して水計量器２７に投入された単位水量を計量し、しかる後に、セメントと細骨材の混合物に、第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを添加して混練し、この混練物に第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを投入して混練するようにした。
【解決手段】水計量器２７の槽を第１及び第２の計量槽２７ａ，２７ｂに仕切り、第１の計量槽２７ａにカチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物を希釈する希釈水を投入してその水量を計量した後、第１の計量槽２７ａに予め計量した第１の水溶性低分子化合物を投入し、第２の計量槽２７ｂに予め計量したアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを投入して水計量器２７に投入された単位水量を計量し、しかる後に、セメントと細骨材の混合物に、第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを添加して混練し、この混練物に第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを投入して混練するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート組成物の製造方法とその装置に関するもので、特に、増粘性混和剤として２種類の水溶性低分子化合物を組み合わせて成る増粘性混和剤を用いたコンクリート組成物の製造方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高流動コンクリートや水中不分離性コンクリート（水中コンクリート）に好適に使用される、流動性や早強性に優れるとともに、耐水性にも優れた早強性耐水コンクリート組成物が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このコンクリート組成物は、セメント、水、粗骨材、細骨材に、コンクリート用化学混和剤を配合するとともに、増粘性混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物とを組み合わせて成る２液性の増粘性混和剤を用いて作製される。
前記第１の水溶性低分子化合物と第２の水溶性低分子化合物とがコンクリート中にある一定の割合で混入されると、第１の水溶性低分子化合物と第２の水溶性低分子化合物とが電気的に配列して擬似ポリマーを形成することより、増粘性混和剤は増粘剤として機能する。これにより、例えば、シールド直打ち工法に好適に用いられる、流動性や早強性に優れるとともに、優れた耐水性を有するコンクリート組成物を得ることができる。
【０００３】
前記コンクリート組成物を製造する際には、まず、コンクリートプラントのミキサーにて、セメント、水、細骨材に、コンクリート用化学混和剤と第２の水溶性低分子化合物とを添加して練り混ぜ、しかる後、この混練物に第１の水溶性低分子化合物を添加して再度混練し、最後に粗骨材を加えて混練する。
これは、第１の水溶性低分子化合物と第２の水溶性低分子化合物とを同時に添加すると、第１の水溶性低分子化合物と第２の水溶性低分子化合物とが不均質な状態で擬似ポリマーを形成してしまうので、擬似ポリマーを均質な状態で形成させて所望の特性を得るためには長時間の混練が必要となるためである。また、第１の水溶性低分子化合物を先に加えると、混練の際に泡が発生してコンクリート組成物中の空気量が多くなり、強度の低下や比重の減少等が起こる場合があるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８１０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、コンクリート組成物に優れた流動性、早強性、耐水性を付与するためには、第１の水溶性低分子化合物と第２の水溶性低分子化合物とは、単位水量に対して、それぞれ、０．５〜５重量％配合され、かつ、第１の水溶性低分子化合物の配合量と第２の水溶性低分子化合物の配合量とは、ある一定の割合（例えば、２：５〜５：２）で配合される必要がある。
しかしながら、第１の水溶性低分子化合物は粘性が高く、計量器内に残存し易いため、現状では、必ずしも、正確な計量ができているとはいえなかった。そのため、従来のように、第１の水溶性低分子化合物を計量する計量器から直接に混練機に第１の水溶性低分子化合物を供給する方法では、第１の水溶性低分子化合物の配合量と第２の水溶性低分子化合物の配合比が異なってしまったり、単位水量が予定よりも足りなくなったりして、所望の特性が得られない場合があった。
【０００６】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、２種類の水溶性低分子化合物を組み合わせて成る増粘性混和剤とコンクリート用化学混和剤とが配合されたコンクリート組成物を確実に製造する方法とその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明は、セメント、水、細骨材、粗骨材に、コンクリート用化学混和剤と、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物とを組み合わせて成る増粘性混和剤とを添加して混練するコンクリート組成物の製造方法であって、前記第１の水溶性低分子化合物とこの第１の水溶性低分子化合物を希釈する希釈水とを収納する第１の計量槽と、この第１の計量槽から前記第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを排出する第１の排出弁と、前記第２の水溶性低分子化合物と前記コンクリート用化学混和剤と混練水とを収納する第２の計量槽と、この第２の計量槽から前記第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを排出する第２の排出弁とを備えた水計量器を使用し、予め計量した希釈水を第１の計量槽に投入して計量する第１の工程と、この希釈水が投入された第１の計量槽に予め計量した第１の水溶性低分子化合物を投入する第２の工程と、予め計量した第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤とを第２の計量槽に投入する第３の工程と、前記第１〜第３の工程の全ての工程が終了した後に、前記第２の計量槽に混練水を投入して、単位水量である、前記混練水と希釈水と第１及び第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤との総量を計量する第４の工程と、前記第４の工程の後に設けられて、混練機に予め投入されて混合されたセメントと細骨材とに、前記第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを添加して混練する第５の工程と、前記第５の工程の後に設けられて、前記混練機に前記第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを投入して混練する第６の工程とを備えたことを特徴とする。これにより、第１及び第２の水溶性低分子化合物の添加量と単位水量とを精度よく計量することができるとともに、セメントと細骨材と第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤との混練物に所定量の第１の水溶性低分子化合物を投入できるので、所望の特性のコンクリート組成物を確実に製造することができる。
【０００８】
また、本願発明は、前記第５の工程と前記第６の工程との間に、前記混練機に、粗骨材を投入して混練する工程を設けたので、第６の工程の後に粗骨材を投入して混練する工程を設ける場合に比較して混練時間を短縮できる。したがって、コンクリート組成物の製造効率を向上させることができる。
また、本願発明は、前記希釈水の量を前記第１の水溶性低分子化合物の添加量の１．５倍〜３倍としたので、混練水の量を不要に減らすことなく、第１の水溶性低分子化合物の粘度を適度に低下させることができる。したがって、混練機に投入される第１の水溶性低分子化合物の添加量が減少するのを防ぐことができるとともに、セメントと細骨材と第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤とに適度な混練水を混合して混練することができる。
また、本願発明は、前記コンクリート用化学混和剤として、前記増粘性添加剤との相溶性に優れたカルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤を用いたので、優れた流動性や早強性を確実に発揮させることができる。
【０００９】
また、本願発明は、セメント、水、細骨材、粗骨材に、コンクリート用化学混和剤と、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物とを組み合わせて成る増粘性混和剤とを添加して混練する混練機を備えたコンクリート組成物の製造装置であって、前記第１の水溶性低分子化合物の添加量を計量する第１の計量器と、前記第２の水溶性低分子化合物の添加量を計量する第２の計量器と、前記コンクリート用化学混和剤の添加量を計量する第３の計量器と、水計量器と、前記水計量器に混練水と希釈水とを供給する水タンクと、材料供給制御手段とを備え、前記水計量器は、前記第１の計量器で計量された第１の水溶性低分子化合物とこの第１の水溶性低分子化合物を希釈する希釈水とを収納する第１の計量槽と、この第１の計量槽から前記第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを排出する第１の排出弁と、前記第２の計量器で計量された第２の水溶性低分子化合物と前記第３の計量器で計量されたコンクリート用化学混和剤と混練水とを収納する第２の計量槽と、この第２の計量槽から前記第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを排出する第２の排出弁とを備え、材料供給制御手段は、セメントと細骨材の混練後に、前記第２の排出弁を開放して、前記第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを前記混練機に排出し、前記セメントと細骨材と第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水との混練後に、前記第１の排出弁を開放して、前記第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを前記混練機に排出する制御を行うことを特徴とする。
このような構成のコンクリート組成物の製造装置を用いることにより、請求項１に記載のコンクリート組成物の製造方法を確実に実現できるので、例えば、シールド直打ち工法に好適に用いられる、流動性や早強性に優れるとともに、優れた耐水性を有するコンクリート組成物を確実に製造することができる。
【００１０】
なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係るコンクリート組成物の製造装置を示す図である。
【図２】添加剤の計量手順を示すフローチャートである。
【図３】コンクリート組成物の配合量を示す表である。
【図４】本発明の製造方法により作製したコンクリート組成物と、従来の高流動コンクリート及び水中コンクリートの高流動性、早強性、耐水性とを比較した表である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１３】
本例では、セメント系混合物として、シールド工法の直打ちコンクリートライニング材などに使用されるコンクリート組成物の製造方法を例にとって説明する。
図１は、本実施の形態に係るコンクリート組成物の製造装置１を示す図で、同図において、１０はセメント・骨材供給部、２０は水・添加剤供給部、３０は混練部、４０は材料供給制御手段である。
セメント・骨材供給部１０はセメントサイロ１１と、セメント計量器１２と、砂ホッパー１３と、砂計量器１４と、砂利ホッパー１５と、砂利計量器１６とを備える。
水・添加剤供給部２０は水槽２１と、水タンク２２と、第１及び第２の増粘剤タンク２３Ａ，２３Ｂと、第１及び第２の計量器２４Ａ，２４Ｂと、化学混和剤タンク２５と、第３の計量器２６と、水計量器２７とを備える。
混練部３０は混練機としてのコンクリートミキサー３１を備える。
【００１４】
セメントサイロ１１にはセメントが貯蔵される。セメントとしては、特に限定されるものではなく、石灰石・粘土・酸化鉄などを原料とした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，白色ポルトランドセメントなどの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，シリカセメントなどの混合セメントを用いることができる。本例では、早強ポルトランドセメントを用いた。
セメント計量器１２は、セメントサイロ１１から図示しないポンプにより搬送された早強ポルトランドセメントを予め設定した重量だけ計量するもので、この計量された早強ポルトランドセメント（以下、セメントという）は、セメント計量器１２の下部に設けられた排出弁１２ｍから排出されて、コンクリートミキサー３１に投入される。
【００１５】
砂ホッパー１３と砂利ホッパー１５には、細骨材である砂と粗骨材である砂利とがそれぞれ貯蔵される。細骨材は、１０ｍｍ網ふるいを全て通過し、５ｍｍ網ふるいを８５重量％以上通過する骨材であり、粗骨材は、５ｍｍ網ふるいを８５重量％以上通過しない骨材であって、いずれも、川砂から得られたものや、海砂，山砂，砕石などから得られたものが用いられる。
砂計量器１４と砂利計量器１６は、それぞれ、砂ホッパー１３と砂利ホッパー１５とから、図示しない計量コンベヤにより搬送された、砂（細骨材）と砂利（粗骨材）を予め設定した重量だけ計量するもので、この計量された砂（細骨材）と砂利（粗骨材）は、それぞれ、各計量器１４，１６の下部に設けられた排出弁１４ｍ，１６ｍから排出されて、コンクリートミキサー３１に投入される。
【００１６】
水槽２１には、セメントや骨材に混合したり、第１の水溶性低分子化合物を希釈したりするための水が貯留される。この水は、水槽２１に設けられたポンプ２１Ｐにより、水計量器２７近傍に配置された水タンク２２に供給される。水タンク２２には、水槽２１から供給された水が貯蔵される。水タンク２２の水は、水タンク２２の下部に設けられた第１及び第２の排出弁２２ｍ，２２ｎから排出されて、水計量器２７に投入される。
本発明の増粘性混和剤は、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物とを組み合わせて成る２液性の増粘性混和剤であるので、これら第１及び第２の水溶性低分子化合物は、それぞれ、別個に貯蔵しておく必要がある。
【００１７】
第１の増粘剤タンク２３Ａには前記第１の水溶性低分子化合物が貯蔵される。この第１の水溶性低分子化合物は、第１の増粘剤タンク２３Ａに設けられたポンプ２３Ｐにより、第１の計量器２４Ａに供給される。前記第１の水溶性低分子化合物としては、４級アンモニウム塩型カチオン性界面活性剤が好ましく、特に、アルキルアンモニウム塩を主成分とする添加剤が好ましい。
第２の増粘剤タンク２３Ｂには前記第２の水溶性低分子化合物が貯蔵される。この第２の水溶性低分子化合物は、第２の増粘剤タンク２３Ｂに設けられたポンプ２３ｐにより、第２の計量器２４Ｂに供給される。前記第２の水溶性低分子化合物としては、芳香環を有するスルフォン酸塩が好ましく、特に、アルキルアリルスルホン酸塩を主成分とする添加剤が好ましい。
【００１８】
化学混和剤タンク２５にはコンクリート用化学混和剤が貯蔵される。このコンクリート用化学混和剤は、化学混和剤タンク２５に設けられたポンプ２５Ｐにより、第３の計量器２６に供給される。前記コンクリート用化学混和剤としては、リグニン系、ポリカルボン酸系、メラミン系、ナフタリン系、あるいは、アミノスルホン酸系などのポリエーテル系減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤などの、コンクリート用化学混和剤の中から適宜選択することができる。本例では、コンクリート用化学混和剤として、前記増粘性混和剤との相溶性に優れたカルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤を用いている。
【００１９】
第１及び第２の計量器２４Ａ，２４Ｂは、それぞれ、第１及び第２の増粘剤タンク２３Ａ，２３Ｂから供給される第１及び第２の水溶性低分子化合物を予め設定した重量だけそれぞれ計量するもので、この計量された第１及び第２の水溶性低分子化合物は、それぞれ、第１及び第２の計量器２４Ａ，２４Ｂの下部に設けられた排出弁２４ｍ，２４ｎからそれぞれ排出されて、水計量器２７に投入される。
第３の計量器２６は、化学混和剤タンク２５から供給されるコンクリート用化学混和剤を予め設定した重量だけ計量するもので、この計量されたコンクリート用化学混和剤は、第３の計量器２６の下部に設けられた排出弁２６ｍから排出されて、水計量器２７に投入される。
【００２０】
水計量器２７は、１つの槽を、仕切板２７ｋにより仕切られた第１及び第２の計量槽２７ａ，２７ｂを備える。これら第１及び第２の計量槽２７ａ，２７ｂは、仕切板２７ｋにより、互いに連通する箇所がないように仕切られており、第１の計量槽２７ａの下部と第２の計量槽２７ｂの下部とには、それぞれ、第１及び第２の排出弁２７ｍ，２７ｎが設けられている。これにより、第１の計量槽２７ａに投入された材料と第２の計量槽２７ｂに投入された材料とは、混合されることなく、それぞれ、第１及び第２の排出弁２７ｍ，２７ｎから水計量器２７の外部に排出される。なお、水計量器２７は、槽が第１の計量槽２７ａと第２の計量槽２７ｂとの２つに分かれているが、計量器（計測器）は１個である。
【００２１】
第１の計量槽２７ａには、第１の計量器２４Ａで計量された第１の水溶性低分子化合物と、水タンク２２から供給されて第１の水溶性低分子化合物を希釈する希釈水とが投入される。これら第１の水溶性低分子化合物と希釈水とは、後述する単位水量の計量後に、第１の排出弁２７ｍから排出されて、コンクリートミキサー３１に投入される。
ここで、単位水量は、混練水と希釈水と第１及び第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤との総量をいう。なお、この単位水量の値は、細骨材及び粗骨材が乾燥状態にあるとしたときの理論値で、実際に使用する水の量は、細骨材及び粗骨材の表面に付着している水の量を別途測定し、この水の量を前記単位水量から差し引いた値となる。
一方、第２の計量槽２７ｂには、第２の計量器２４Ｂで計量された第２の水溶性低分子化合物と、第３の計量器２６で計量されたコンクリート用化学混和剤と、水タンク２２から供給される混練水とが投入される。混練水は、セメントと骨材とを混練するために用いる水のうち、前記希釈水を除く水を指す。これら第２の水溶性低分子化合物、コンクリート用化学混和剤、及び、混練水とは、単位水量の計量後に、第２の排出弁２７ｎから排出されて、コンクリートミキサー３１に投入される。
【００２２】
コンクリートミキサー３１は、材料供給制御手段４０により制御された順序に従って投入される、早強ポルトランドセメント、砂（細骨材）、砂利（粗骨材）、混練水、希釈水、第１及び第２の水溶性低分子化合物、及び、コンクリート用化学混和剤を混練してコンクリート組成物を製造するもので、本例では、コンクリートミキサー３１として、２軸ミキサーを用いている。なお、混練の手順については後述する。
材料供給制御手段４０はセメント計量器１２、砂計量器１４、及び、砂利計量器１６の各排出弁１２ｍ，１４ｍ，１６ｍと、第１〜第３の計量器２４Ａ，２４Ｂ，２６の各排出弁２４ｍ，２４ｎ，２６ｍと、水タンク２２の排出弁２２ｍ，２２ｎと、水計量器２７の排出弁２７ｍ，２７ｎとの開閉のタイミングを制御して、セメント、砂（細骨材）、砂利（粗骨材）、希釈水で希釈された第１の水溶性低分子化合物、及び、混練水とこの混練水に添加された第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤とを、予め設定した所定の順序で、コンクリートミキサー３１に投入する制御を行う。コンクリートミキサー３１への投入は、（１）セメントと細骨材、（２）第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水、（３）粗骨材、（４）第１の水溶性低分子化合物と希釈水の順に行う。なお、投入は、先に投入した材料を所定時間混練した後に行う。
【００２３】
次に、コンクリート組成物の製造装置１を用いて、シールド工法の直打ちコンクリートライニング材などに使用されるコンクリート組成物を製造する方法について説明する。
セメント・骨材供給部１０は、セメント計量器１２、砂計量器１４、及び、砂利計量器１６を用いて、予め設定された配合量のセメント、砂（細骨材）、砂利（粗骨材）を計量する。そして、計量されたセメントと砂とをコンクリートミキサー３１に投入する。
一方、水・添加剤供給部２０では、第１の計量器２４Ａで第１の水溶性低分子化合物を計量し、第２の計量器２４Ｂで第２の水溶性低分子化合物を計量し、第３の計量器２６でコンクリート用化学混和剤を計量した後、水計量器２７で、希釈水量と単位水量とを計量する。
【００２４】
水計量器２７における希釈水量と単位水量との計量方法について、図２のフローチャートを参照して説明する。なお、図２において、Ｗ1〜Ｗ4は各ステップにおける水計量器２７への投入物の積算量で、最終ステップにおける積算量Ｗ4が単位水量Ｗとなる。
始めに、水タンク２２の第１の排出弁２２ｍを開いて、水タンク２２から第１の計量槽２７ａに、希釈水となる水を投入しながら水計量器２７の槽内（ここでは、第１の計量槽２７ａのみ）の水量を計量し、計量された水量が予め設定された希釈水の水量がｗ1になった時点で、水タンク２２の第１の排出弁２２ｍを閉じて、水タンク２２からの水の投入を停止する（ステップＳ１）。これにより、希釈水の水量を計量できる。
この希釈水の量としては、第１の水溶性低分子化合物の添加量ｗaの１．５倍〜３倍とすることが好ましい。これにより、混練水の量を不要に減らすことなく、第１の水溶性低分子化合物の粘度を適度に低下させることができる。
次に、この第１の計量槽２７ａに、第１の計量器２４Ａで計量した添加量ｗaの第１の水溶性低分子化合物を投入する（ステップＳ２）。
【００２５】
次に、第２の計量槽２７ｂに、第２の計量器２４Ｂで計量した添加量ｗbの第２の水溶性低分子化合物と第３の計量器２６で計量した添加量ｗcのコンクリート用化学混和剤を投入する（ステップＳ３）。
最後に、水タンク２２の第２の排出弁２２ｎを開いて、水タンク２２から第２の計量槽２７ｂに、混練水となる水を投入しながら水計量器２７の槽内（今度は、第１の計量槽２７ａと第２の計量槽２７ｂの両方）の水量を計量し、計量された水量が予め設定された単位水量Ｗになった時点で、水タンク２２の第２の排出弁２２ｎを閉じて、水タンク２２からの水の投入を停止する（ステップＳ４）。これにより、混練水の水量ｗ2と単位水量Ｗとを計量できる。
混練水の水量ｗ2は、ｗ2＝Ｗ−（ｗ1＋ｗa＋ｗb＋ｗc）により求めることができる。
なお、ステップＳ１は必ずステップＳ２の前に行うことが好ましいが、ステップＳ２とステップＳ３では計量を行わないので、ステップＳ３を、ステップＳ１とステップＳ２との間に行ったり、最初にステップＳ３を行い、次に、ステップＳ１とステップＳ２とを行うようにしても何ら問題ない。
【００２６】
セメント・骨材供給部１０で計量されたセメントと砂（細骨材）とは、コンクリートミキサー３１に投入され、所定時間（ここでは、約１０秒）空練りされる。
空練りの終了後には、第２の計量槽２７ｂから、第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とが、コンクリートミキサー３１に投入され、所定時間（ここでは、約２０秒）混練される。
次に、セメント・骨材供給部１０で計量された砂利（粗骨材）がコンクリートミキサー３１に投入され、所定時間（ここでは、約３０秒）混練される。
最後に、第１の計量槽２７ａから、希釈水で希釈された第１の水溶性低分子化合物がコンクリートミキサー３１に投入され、所定時間（ここでは、約３０秒）混練される。
【００２７】
第１の水溶性低分子化合物は、希釈水で希釈され粘度が低下しているので、希釈しない状態で投入した場合に比較して、コンクリートミキサー３１中で均一に分散する。したがって、増粘性混和剤の増粘機能を早期にかつ均質に発揮させることができるので、所望の配合比のコンクリート組成物を効率よく製造することができる。また、第１の計量槽２７ａからコンクリートミキサー３１までの配管の内壁に付着することがないので、投入された第１の水溶性低分子化合物の配合量の減少を確実に防止することができる。
コンクリートミキサー３１で混練されたコンクリート組成物は、コンクリートシュート３２からミキサー車３３に搭載され、打設現場まで搬送される。
【００２８】
このように、本実施の形態によれば、水計量器２７の槽を互いに連通する箇所がない第１及び第２の計量槽２７ａ，２７ｂに仕切り、第１の計量槽２７ａに、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物を希釈する希釈水を所定量投入してこの希釈水の水量を計量した後、第１の計量槽２７ａに第１の計量器２４Ａで計量した第１の水溶性低分子化合物を投入し、第２の計量槽２７ｂに、第２の計量器２４Ｂで計量したアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物、第３の計量器２６で計量したコンクリート用化学混和剤、及び、混練水を投入して水計量器２７に投入された単位水量を計量し、しかる後に、コンクリートミキサー３１で混合されたセメントと細骨材の混合物に、第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを添加して混練し、この混練物に第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを投入して混練してコンクリート組成物を製造するようにしたので、第１及び第２の水溶性低分子化合物の添加量と単位水量とを精度よく計量することができるとともに、セメント、水、砂、砂利、第２の水溶性低分子化合物、及び、コンクリート用化学混和剤との混練物に、所定量の第１の水溶性低分子化合物を確実に投入することができる。
また、第１の水溶性低分子化合物は、希釈水で希釈され粘度が低下しており、コンクリートミキサー３１中で均一に分散し易いので、増粘性混和剤の増粘機能を早期にかつ均質に発揮させることができる。したがって、所望の配合比のコンクリート組成物を効率よく製造することができるとともに、第１の計量槽２７ａからコンクリートミキサー３１までの配管内への第１の水溶性低分子化合物の付着を防止できるので、所望の配合比のコンクリート組成物を確実に製造することができる。
【００２９】
なお、前記実施の形態では、シールド工法の直打ちコンクリートライニング材などに使用されるコンクリート組成物の製造方法について説明したが、高流動コンクリートや水中コンクリートなどの他の用途に使用されるコンクリート組成物についても適用可能であることはいうまでもない。
また、本発明のコンクリート組成物の製造装置１は、シールド工法の直打ち工法用だけでなく、通常のコンクリートとして使用する場合や、ダムや橋脚、湾岸用のコンクリートを製造する場合にも適用可能である。
また、希釈した第１の水溶性低分子化合物をコンクリートミキサー３１に投入する方法として、別途第１の水溶性低分子化合物を希釈して第１の増粘剤タンク２３Ａに貯蔵し、第１の計量器２４Ａにて第１の水溶性低分子化合物の希釈液を計量する方法も考えられるが、第１の増粘剤タンク２３Ａに希釈液を補充する方法では、補充の方法が難しいだけでなく、希釈の度合いが安定しないので、本例のように、水計量器２７の第１の計量槽２７ａにて第１の水溶性低分子化合物を希釈することが好ましい。
【００３０】
また、前記例では、セメント、砂（細骨材）、混練水とこの混練水に添加された第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤とを混練した混練物に、砂利（粗骨材）を投入して混練した後に、希釈水で希釈された第１の水溶性低分子化合物を投入して混練したが、先に希釈水で希釈された第１の水溶性低分子化合物を投入して混練し、しかる後に、砂利（粗骨材）を投入して混練してもよい。この場合、第１の水溶性低分子化合物と第２の水溶性低分子化合物とが形成する擬似ポリマーの均質度が若干高くなるものの、粗骨材投入前の混練物の粘度が高くなるので、実施の形態よりも混練時間がかかるので、本例のように、最後に希釈水で希釈された第１の水溶性低分子化合物を投入して混練する方が好ましい。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は何ら実施例に限定されるものではない。
図３は、本発明による製造装置を用いて製造されるコンクリート組成物の配合量を示す表である。なお、表において、増粘剤Ａは第２の水溶性低分子化合物で、増粘剤Ｂは第１の水溶性低分子化合物である。
セメントＣとしては、早強ポルトランドセメント（密度；３．１４g/cm3）を用い、この早強ポルトランドセメント５４３kg/m3に、川砂から得られた細骨材Ｓ（密度；２．６３g/cm3）５８４kg/m3を加え、１０秒間空練りした後、コンクリート用化学混和剤ＡＤ（花王株式会社製、カルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤、商品名「マイティ４０００ＦＡ」）１７．４kg/m3と、第２の水溶性低分子化合物であるアルキルアリルスルホン酸塩を主成分とする増粘剤Ａ（花王株式会社製、商品名「ビスコトップ１００ＦＡ」）７．６kg/m3とに、単位水量Ｗが１９０kg/m3になるように計量した混練水１４２．４kg/m3を加えたものを配合して２０秒間練り混ぜる。
混練後、この混練物に、川砂から得られた粒径が１３ｍｍ以下の粗骨材Ｇ（密度；２．５６g/cm3）９３１kg/m3を加えて３０秒間混練し、最後に、第１の水溶性低分子化合物であるアルキルアンモニウム塩を主成分とする増粘剤Ｂ（花王株式会社製、商品名「ビスコトップ１００ＦＢ」）７．６kg/m3を希釈水１５kg/m3で希釈したものを添加して再度混練し、コンクリート組成物を作製した。
なお、単位水量Ｗは１９０kg/m3であり、水セメント比（Ｗ/Ｃ）は３５％である。
作製されたコンクリート組成物につき、高流動性、早強性、耐水性を調べたところ、図４の表に示すように、流動性については、従来の高流動コンクリートや水中コンクリートと同等の特性を持ちながら、水中コンクリートよりも早強性に優れ、高流動コンクリートよりも耐水性に優れたコンクリート組成物を得ることができた。
【００３２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上説明したように、本発明によれば、シールド直打ち工法等に好適に用いられる、流動性や早強性に優れるとともに、優れた耐水性を有するコンクリート組成物を確実に製造することができるので、コンクリート製造プラントの運営をスムースに行うことができる。
【符号の説明】
【００３４】
１ コンクリート組成物の製造装置、
１０ セメント・骨材供給部、１１ セメントサイロ、１２ セメント計量器、
１３ 砂ホッパー、１４ 砂計量器、１５ 砂利ホッパー、１６ 砂利計量器、
２０ 水・添加剤供給部、２１ 水槽、２２ 水タンク、２３Ａ 第１の増粘剤タンク、２３Ｂ 第２の増粘剤タンク、２４Ａ 第１の計量器、２４Ｂ 第２の計量器、
２５ 化学混和剤タンク、２６ 第３の計量器、２７ 水計量器、
３０ 混練部、３１ コンクリートミキサー、３２ コンクリートシュート、
３３ ミキサー車。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート組成物の製造方法とその装置に関するもので、特に、増粘性混和剤として２種類の水溶性低分子化合物を組み合わせて成る増粘性混和剤を用いたコンクリート組成物の製造方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高流動コンクリートや水中不分離性コンクリート（水中コンクリート）に好適に使用される、流動性や早強性に優れるとともに、耐水性にも優れた早強性耐水コンクリート組成物が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このコンクリート組成物は、セメント、水、粗骨材、細骨材に、コンクリート用化学混和剤を配合するとともに、増粘性混和剤として、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物とを組み合わせて成る２液性の増粘性混和剤を用いて作製される。
前記第１の水溶性低分子化合物と第２の水溶性低分子化合物とがコンクリート中にある一定の割合で混入されると、第１の水溶性低分子化合物と第２の水溶性低分子化合物とが電気的に配列して擬似ポリマーを形成することより、増粘性混和剤は増粘剤として機能する。これにより、例えば、シールド直打ち工法に好適に用いられる、流動性や早強性に優れるとともに、優れた耐水性を有するコンクリート組成物を得ることができる。
【０００３】
前記コンクリート組成物を製造する際には、まず、コンクリートプラントのミキサーにて、セメント、水、細骨材に、コンクリート用化学混和剤と第２の水溶性低分子化合物とを添加して練り混ぜ、しかる後、この混練物に第１の水溶性低分子化合物を添加して再度混練し、最後に粗骨材を加えて混練する。
これは、第１の水溶性低分子化合物と第２の水溶性低分子化合物とを同時に添加すると、第１の水溶性低分子化合物と第２の水溶性低分子化合物とが不均質な状態で擬似ポリマーを形成してしまうので、擬似ポリマーを均質な状態で形成させて所望の特性を得るためには長時間の混練が必要となるためである。また、第１の水溶性低分子化合物を先に加えると、混練の際に泡が発生してコンクリート組成物中の空気量が多くなり、強度の低下や比重の減少等が起こる場合があるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８１０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、コンクリート組成物に優れた流動性、早強性、耐水性を付与するためには、第１の水溶性低分子化合物と第２の水溶性低分子化合物とは、単位水量に対して、それぞれ、０．５〜５重量％配合され、かつ、第１の水溶性低分子化合物の配合量と第２の水溶性低分子化合物の配合量とは、ある一定の割合（例えば、２：５〜５：２）で配合される必要がある。
しかしながら、第１の水溶性低分子化合物は粘性が高く、計量器内に残存し易いため、現状では、必ずしも、正確な計量ができているとはいえなかった。そのため、従来のように、第１の水溶性低分子化合物を計量する計量器から直接に混練機に第１の水溶性低分子化合物を供給する方法では、第１の水溶性低分子化合物の配合量と第２の水溶性低分子化合物の配合比が異なってしまったり、単位水量が予定よりも足りなくなったりして、所望の特性が得られない場合があった。
【０００６】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、２種類の水溶性低分子化合物を組み合わせて成る増粘性混和剤とコンクリート用化学混和剤とが配合されたコンクリート組成物を確実に製造する方法とその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明は、セメント、水、細骨材、粗骨材に、コンクリート用化学混和剤と、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物とを組み合わせて成る増粘性混和剤とを添加して混練するコンクリート組成物の製造方法であって、前記第１の水溶性低分子化合物とこの第１の水溶性低分子化合物を希釈する希釈水とを収納する第１の計量槽と、この第１の計量槽から前記第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを排出する第１の排出弁と、前記第２の水溶性低分子化合物と前記コンクリート用化学混和剤と混練水とを収納する第２の計量槽と、この第２の計量槽から前記第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを排出する第２の排出弁とを備えた水計量器を使用し、予め計量した希釈水を第１の計量槽に投入して計量する第１の工程と、この希釈水が投入された第１の計量槽に予め計量した第１の水溶性低分子化合物を投入する第２の工程と、予め計量した第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤とを第２の計量槽に投入する第３の工程と、前記第１〜第３の工程の全ての工程が終了した後に、前記第２の計量槽に混練水を投入して、単位水量である、前記混練水と希釈水と第１及び第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤との総量を計量する第４の工程と、前記第４の工程の後に設けられて、混練機に予め投入されて混合されたセメントと細骨材とに、前記第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを添加して混練する第５の工程と、前記第５の工程の後に設けられて、前記混練機に前記第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを投入して混練する第６の工程とを備えたことを特徴とする。これにより、第１及び第２の水溶性低分子化合物の添加量と単位水量とを精度よく計量することができるとともに、セメントと細骨材と第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤との混練物に所定量の第１の水溶性低分子化合物を投入できるので、所望の特性のコンクリート組成物を確実に製造することができる。
【０００８】
また、本願発明は、前記第５の工程と前記第６の工程との間に、前記混練機に、粗骨材を投入して混練する工程を設けたので、第６の工程の後に粗骨材を投入して混練する工程を設ける場合に比較して混練時間を短縮できる。したがって、コンクリート組成物の製造効率を向上させることができる。
また、本願発明は、前記希釈水の量を前記第１の水溶性低分子化合物の添加量の１．５倍〜３倍としたので、混練水の量を不要に減らすことなく、第１の水溶性低分子化合物の粘度を適度に低下させることができる。したがって、混練機に投入される第１の水溶性低分子化合物の添加量が減少するのを防ぐことができるとともに、セメントと細骨材と第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤とに適度な混練水を混合して混練することができる。
また、本願発明は、前記コンクリート用化学混和剤として、前記増粘性添加剤との相溶性に優れたカルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤を用いたので、優れた流動性や早強性を確実に発揮させることができる。
【０００９】
また、本願発明は、セメント、水、細骨材、粗骨材に、コンクリート用化学混和剤と、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物とを組み合わせて成る増粘性混和剤とを添加して混練する混練機を備えたコンクリート組成物の製造装置であって、前記第１の水溶性低分子化合物の添加量を計量する第１の計量器と、前記第２の水溶性低分子化合物の添加量を計量する第２の計量器と、前記コンクリート用化学混和剤の添加量を計量する第３の計量器と、水計量器と、前記水計量器に混練水と希釈水とを供給する水タンクと、材料供給制御手段とを備え、前記水計量器は、前記第１の計量器で計量された第１の水溶性低分子化合物とこの第１の水溶性低分子化合物を希釈する希釈水とを収納する第１の計量槽と、この第１の計量槽から前記第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを排出する第１の排出弁と、前記第２の計量器で計量された第２の水溶性低分子化合物と前記第３の計量器で計量されたコンクリート用化学混和剤と混練水とを収納する第２の計量槽と、この第２の計量槽から前記第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを排出する第２の排出弁とを備え、材料供給制御手段は、セメントと細骨材の混練後に、前記第２の排出弁を開放して、前記第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを前記混練機に排出し、前記セメントと細骨材と第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水との混練後に、前記第１の排出弁を開放して、前記第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを前記混練機に排出する制御を行うことを特徴とする。
このような構成のコンクリート組成物の製造装置を用いることにより、請求項１に記載のコンクリート組成物の製造方法を確実に実現できるので、例えば、シールド直打ち工法に好適に用いられる、流動性や早強性に優れるとともに、優れた耐水性を有するコンクリート組成物を確実に製造することができる。
【００１０】
なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係るコンクリート組成物の製造装置を示す図である。
【図２】添加剤の計量手順を示すフローチャートである。
【図３】コンクリート組成物の配合量を示す表である。
【図４】本発明の製造方法により作製したコンクリート組成物と、従来の高流動コンクリート及び水中コンクリートの高流動性、早強性、耐水性とを比較した表である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１３】
本例では、セメント系混合物として、シールド工法の直打ちコンクリートライニング材などに使用されるコンクリート組成物の製造方法を例にとって説明する。
図１は、本実施の形態に係るコンクリート組成物の製造装置１を示す図で、同図において、１０はセメント・骨材供給部、２０は水・添加剤供給部、３０は混練部、４０は材料供給制御手段である。
セメント・骨材供給部１０はセメントサイロ１１と、セメント計量器１２と、砂ホッパー１３と、砂計量器１４と、砂利ホッパー１５と、砂利計量器１６とを備える。
水・添加剤供給部２０は水槽２１と、水タンク２２と、第１及び第２の増粘剤タンク２３Ａ，２３Ｂと、第１及び第２の計量器２４Ａ，２４Ｂと、化学混和剤タンク２５と、第３の計量器２６と、水計量器２７とを備える。
混練部３０は混練機としてのコンクリートミキサー３１を備える。
【００１４】
セメントサイロ１１にはセメントが貯蔵される。セメントとしては、特に限定されるものではなく、石灰石・粘土・酸化鉄などを原料とした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，白色ポルトランドセメントなどの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，シリカセメントなどの混合セメントを用いることができる。本例では、早強ポルトランドセメントを用いた。
セメント計量器１２は、セメントサイロ１１から図示しないポンプにより搬送された早強ポルトランドセメントを予め設定した重量だけ計量するもので、この計量された早強ポルトランドセメント（以下、セメントという）は、セメント計量器１２の下部に設けられた排出弁１２ｍから排出されて、コンクリートミキサー３１に投入される。
【００１５】
砂ホッパー１３と砂利ホッパー１５には、細骨材である砂と粗骨材である砂利とがそれぞれ貯蔵される。細骨材は、１０ｍｍ網ふるいを全て通過し、５ｍｍ網ふるいを８５重量％以上通過する骨材であり、粗骨材は、５ｍｍ網ふるいを８５重量％以上通過しない骨材であって、いずれも、川砂から得られたものや、海砂，山砂，砕石などから得られたものが用いられる。
砂計量器１４と砂利計量器１６は、それぞれ、砂ホッパー１３と砂利ホッパー１５とから、図示しない計量コンベヤにより搬送された、砂（細骨材）と砂利（粗骨材）を予め設定した重量だけ計量するもので、この計量された砂（細骨材）と砂利（粗骨材）は、それぞれ、各計量器１４，１６の下部に設けられた排出弁１４ｍ，１６ｍから排出されて、コンクリートミキサー３１に投入される。
【００１６】
水槽２１には、セメントや骨材に混合したり、第１の水溶性低分子化合物を希釈したりするための水が貯留される。この水は、水槽２１に設けられたポンプ２１Ｐにより、水計量器２７近傍に配置された水タンク２２に供給される。水タンク２２には、水槽２１から供給された水が貯蔵される。水タンク２２の水は、水タンク２２の下部に設けられた第１及び第２の排出弁２２ｍ，２２ｎから排出されて、水計量器２７に投入される。
本発明の増粘性混和剤は、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物とを組み合わせて成る２液性の増粘性混和剤であるので、これら第１及び第２の水溶性低分子化合物は、それぞれ、別個に貯蔵しておく必要がある。
【００１７】
第１の増粘剤タンク２３Ａには前記第１の水溶性低分子化合物が貯蔵される。この第１の水溶性低分子化合物は、第１の増粘剤タンク２３Ａに設けられたポンプ２３Ｐにより、第１の計量器２４Ａに供給される。前記第１の水溶性低分子化合物としては、４級アンモニウム塩型カチオン性界面活性剤が好ましく、特に、アルキルアンモニウム塩を主成分とする添加剤が好ましい。
第２の増粘剤タンク２３Ｂには前記第２の水溶性低分子化合物が貯蔵される。この第２の水溶性低分子化合物は、第２の増粘剤タンク２３Ｂに設けられたポンプ２３ｐにより、第２の計量器２４Ｂに供給される。前記第２の水溶性低分子化合物としては、芳香環を有するスルフォン酸塩が好ましく、特に、アルキルアリルスルホン酸塩を主成分とする添加剤が好ましい。
【００１８】
化学混和剤タンク２５にはコンクリート用化学混和剤が貯蔵される。このコンクリート用化学混和剤は、化学混和剤タンク２５に設けられたポンプ２５Ｐにより、第３の計量器２６に供給される。前記コンクリート用化学混和剤としては、リグニン系、ポリカルボン酸系、メラミン系、ナフタリン系、あるいは、アミノスルホン酸系などのポリエーテル系減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤などの、コンクリート用化学混和剤の中から適宜選択することができる。本例では、コンクリート用化学混和剤として、前記増粘性混和剤との相溶性に優れたカルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤を用いている。
【００１９】
第１及び第２の計量器２４Ａ，２４Ｂは、それぞれ、第１及び第２の増粘剤タンク２３Ａ，２３Ｂから供給される第１及び第２の水溶性低分子化合物を予め設定した重量だけそれぞれ計量するもので、この計量された第１及び第２の水溶性低分子化合物は、それぞれ、第１及び第２の計量器２４Ａ，２４Ｂの下部に設けられた排出弁２４ｍ，２４ｎからそれぞれ排出されて、水計量器２７に投入される。
第３の計量器２６は、化学混和剤タンク２５から供給されるコンクリート用化学混和剤を予め設定した重量だけ計量するもので、この計量されたコンクリート用化学混和剤は、第３の計量器２６の下部に設けられた排出弁２６ｍから排出されて、水計量器２７に投入される。
【００２０】
水計量器２７は、１つの槽を、仕切板２７ｋにより仕切られた第１及び第２の計量槽２７ａ，２７ｂを備える。これら第１及び第２の計量槽２７ａ，２７ｂは、仕切板２７ｋにより、互いに連通する箇所がないように仕切られており、第１の計量槽２７ａの下部と第２の計量槽２７ｂの下部とには、それぞれ、第１及び第２の排出弁２７ｍ，２７ｎが設けられている。これにより、第１の計量槽２７ａに投入された材料と第２の計量槽２７ｂに投入された材料とは、混合されることなく、それぞれ、第１及び第２の排出弁２７ｍ，２７ｎから水計量器２７の外部に排出される。なお、水計量器２７は、槽が第１の計量槽２７ａと第２の計量槽２７ｂとの２つに分かれているが、計量器（計測器）は１個である。
【００２１】
第１の計量槽２７ａには、第１の計量器２４Ａで計量された第１の水溶性低分子化合物と、水タンク２２から供給されて第１の水溶性低分子化合物を希釈する希釈水とが投入される。これら第１の水溶性低分子化合物と希釈水とは、後述する単位水量の計量後に、第１の排出弁２７ｍから排出されて、コンクリートミキサー３１に投入される。
ここで、単位水量は、混練水と希釈水と第１及び第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤との総量をいう。なお、この単位水量の値は、細骨材及び粗骨材が乾燥状態にあるとしたときの理論値で、実際に使用する水の量は、細骨材及び粗骨材の表面に付着している水の量を別途測定し、この水の量を前記単位水量から差し引いた値となる。
一方、第２の計量槽２７ｂには、第２の計量器２４Ｂで計量された第２の水溶性低分子化合物と、第３の計量器２６で計量されたコンクリート用化学混和剤と、水タンク２２から供給される混練水とが投入される。混練水は、セメントと骨材とを混練するために用いる水のうち、前記希釈水を除く水を指す。これら第２の水溶性低分子化合物、コンクリート用化学混和剤、及び、混練水とは、単位水量の計量後に、第２の排出弁２７ｎから排出されて、コンクリートミキサー３１に投入される。
【００２２】
コンクリートミキサー３１は、材料供給制御手段４０により制御された順序に従って投入される、早強ポルトランドセメント、砂（細骨材）、砂利（粗骨材）、混練水、希釈水、第１及び第２の水溶性低分子化合物、及び、コンクリート用化学混和剤を混練してコンクリート組成物を製造するもので、本例では、コンクリートミキサー３１として、２軸ミキサーを用いている。なお、混練の手順については後述する。
材料供給制御手段４０はセメント計量器１２、砂計量器１４、及び、砂利計量器１６の各排出弁１２ｍ，１４ｍ，１６ｍと、第１〜第３の計量器２４Ａ，２４Ｂ，２６の各排出弁２４ｍ，２４ｎ，２６ｍと、水タンク２２の排出弁２２ｍ，２２ｎと、水計量器２７の排出弁２７ｍ，２７ｎとの開閉のタイミングを制御して、セメント、砂（細骨材）、砂利（粗骨材）、希釈水で希釈された第１の水溶性低分子化合物、及び、混練水とこの混練水に添加された第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤とを、予め設定した所定の順序で、コンクリートミキサー３１に投入する制御を行う。コンクリートミキサー３１への投入は、（１）セメントと細骨材、（２）第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水、（３）粗骨材、（４）第１の水溶性低分子化合物と希釈水の順に行う。なお、投入は、先に投入した材料を所定時間混練した後に行う。
【００２３】
次に、コンクリート組成物の製造装置１を用いて、シールド工法の直打ちコンクリートライニング材などに使用されるコンクリート組成物を製造する方法について説明する。
セメント・骨材供給部１０は、セメント計量器１２、砂計量器１４、及び、砂利計量器１６を用いて、予め設定された配合量のセメント、砂（細骨材）、砂利（粗骨材）を計量する。そして、計量されたセメントと砂とをコンクリートミキサー３１に投入する。
一方、水・添加剤供給部２０では、第１の計量器２４Ａで第１の水溶性低分子化合物を計量し、第２の計量器２４Ｂで第２の水溶性低分子化合物を計量し、第３の計量器２６でコンクリート用化学混和剤を計量した後、水計量器２７で、希釈水量と単位水量とを計量する。
【００２４】
水計量器２７における希釈水量と単位水量との計量方法について、図２のフローチャートを参照して説明する。なお、図２において、Ｗ1〜Ｗ4は各ステップにおける水計量器２７への投入物の積算量で、最終ステップにおける積算量Ｗ4が単位水量Ｗとなる。
始めに、水タンク２２の第１の排出弁２２ｍを開いて、水タンク２２から第１の計量槽２７ａに、希釈水となる水を投入しながら水計量器２７の槽内（ここでは、第１の計量槽２７ａのみ）の水量を計量し、計量された水量が予め設定された希釈水の水量がｗ1になった時点で、水タンク２２の第１の排出弁２２ｍを閉じて、水タンク２２からの水の投入を停止する（ステップＳ１）。これにより、希釈水の水量を計量できる。
この希釈水の量としては、第１の水溶性低分子化合物の添加量ｗaの１．５倍〜３倍とすることが好ましい。これにより、混練水の量を不要に減らすことなく、第１の水溶性低分子化合物の粘度を適度に低下させることができる。
次に、この第１の計量槽２７ａに、第１の計量器２４Ａで計量した添加量ｗaの第１の水溶性低分子化合物を投入する（ステップＳ２）。
【００２５】
次に、第２の計量槽２７ｂに、第２の計量器２４Ｂで計量した添加量ｗbの第２の水溶性低分子化合物と第３の計量器２６で計量した添加量ｗcのコンクリート用化学混和剤を投入する（ステップＳ３）。
最後に、水タンク２２の第２の排出弁２２ｎを開いて、水タンク２２から第２の計量槽２７ｂに、混練水となる水を投入しながら水計量器２７の槽内（今度は、第１の計量槽２７ａと第２の計量槽２７ｂの両方）の水量を計量し、計量された水量が予め設定された単位水量Ｗになった時点で、水タンク２２の第２の排出弁２２ｎを閉じて、水タンク２２からの水の投入を停止する（ステップＳ４）。これにより、混練水の水量ｗ2と単位水量Ｗとを計量できる。
混練水の水量ｗ2は、ｗ2＝Ｗ−（ｗ1＋ｗa＋ｗb＋ｗc）により求めることができる。
なお、ステップＳ１は必ずステップＳ２の前に行うことが好ましいが、ステップＳ２とステップＳ３では計量を行わないので、ステップＳ３を、ステップＳ１とステップＳ２との間に行ったり、最初にステップＳ３を行い、次に、ステップＳ１とステップＳ２とを行うようにしても何ら問題ない。
【００２６】
セメント・骨材供給部１０で計量されたセメントと砂（細骨材）とは、コンクリートミキサー３１に投入され、所定時間（ここでは、約１０秒）空練りされる。
空練りの終了後には、第２の計量槽２７ｂから、第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とが、コンクリートミキサー３１に投入され、所定時間（ここでは、約２０秒）混練される。
次に、セメント・骨材供給部１０で計量された砂利（粗骨材）がコンクリートミキサー３１に投入され、所定時間（ここでは、約３０秒）混練される。
最後に、第１の計量槽２７ａから、希釈水で希釈された第１の水溶性低分子化合物がコンクリートミキサー３１に投入され、所定時間（ここでは、約３０秒）混練される。
【００２７】
第１の水溶性低分子化合物は、希釈水で希釈され粘度が低下しているので、希釈しない状態で投入した場合に比較して、コンクリートミキサー３１中で均一に分散する。したがって、増粘性混和剤の増粘機能を早期にかつ均質に発揮させることができるので、所望の配合比のコンクリート組成物を効率よく製造することができる。また、第１の計量槽２７ａからコンクリートミキサー３１までの配管の内壁に付着することがないので、投入された第１の水溶性低分子化合物の配合量の減少を確実に防止することができる。
コンクリートミキサー３１で混練されたコンクリート組成物は、コンクリートシュート３２からミキサー車３３に搭載され、打設現場まで搬送される。
【００２８】
このように、本実施の形態によれば、水計量器２７の槽を互いに連通する箇所がない第１及び第２の計量槽２７ａ，２７ｂに仕切り、第１の計量槽２７ａに、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物を希釈する希釈水を所定量投入してこの希釈水の水量を計量した後、第１の計量槽２７ａに第１の計量器２４Ａで計量した第１の水溶性低分子化合物を投入し、第２の計量槽２７ｂに、第２の計量器２４Ｂで計量したアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物、第３の計量器２６で計量したコンクリート用化学混和剤、及び、混練水を投入して水計量器２７に投入された単位水量を計量し、しかる後に、コンクリートミキサー３１で混合されたセメントと細骨材の混合物に、第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを添加して混練し、この混練物に第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを投入して混練してコンクリート組成物を製造するようにしたので、第１及び第２の水溶性低分子化合物の添加量と単位水量とを精度よく計量することができるとともに、セメント、水、砂、砂利、第２の水溶性低分子化合物、及び、コンクリート用化学混和剤との混練物に、所定量の第１の水溶性低分子化合物を確実に投入することができる。
また、第１の水溶性低分子化合物は、希釈水で希釈され粘度が低下しており、コンクリートミキサー３１中で均一に分散し易いので、増粘性混和剤の増粘機能を早期にかつ均質に発揮させることができる。したがって、所望の配合比のコンクリート組成物を効率よく製造することができるとともに、第１の計量槽２７ａからコンクリートミキサー３１までの配管内への第１の水溶性低分子化合物の付着を防止できるので、所望の配合比のコンクリート組成物を確実に製造することができる。
【００２９】
なお、前記実施の形態では、シールド工法の直打ちコンクリートライニング材などに使用されるコンクリート組成物の製造方法について説明したが、高流動コンクリートや水中コンクリートなどの他の用途に使用されるコンクリート組成物についても適用可能であることはいうまでもない。
また、本発明のコンクリート組成物の製造装置１は、シールド工法の直打ち工法用だけでなく、通常のコンクリートとして使用する場合や、ダムや橋脚、湾岸用のコンクリートを製造する場合にも適用可能である。
また、希釈した第１の水溶性低分子化合物をコンクリートミキサー３１に投入する方法として、別途第１の水溶性低分子化合物を希釈して第１の増粘剤タンク２３Ａに貯蔵し、第１の計量器２４Ａにて第１の水溶性低分子化合物の希釈液を計量する方法も考えられるが、第１の増粘剤タンク２３Ａに希釈液を補充する方法では、補充の方法が難しいだけでなく、希釈の度合いが安定しないので、本例のように、水計量器２７の第１の計量槽２７ａにて第１の水溶性低分子化合物を希釈することが好ましい。
【００３０】
また、前記例では、セメント、砂（細骨材）、混練水とこの混練水に添加された第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤とを混練した混練物に、砂利（粗骨材）を投入して混練した後に、希釈水で希釈された第１の水溶性低分子化合物を投入して混練したが、先に希釈水で希釈された第１の水溶性低分子化合物を投入して混練し、しかる後に、砂利（粗骨材）を投入して混練してもよい。この場合、第１の水溶性低分子化合物と第２の水溶性低分子化合物とが形成する擬似ポリマーの均質度が若干高くなるものの、粗骨材投入前の混練物の粘度が高くなるので、実施の形態よりも混練時間がかかるので、本例のように、最後に希釈水で希釈された第１の水溶性低分子化合物を投入して混練する方が好ましい。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は何ら実施例に限定されるものではない。
図３は、本発明による製造装置を用いて製造されるコンクリート組成物の配合量を示す表である。なお、表において、増粘剤Ａは第２の水溶性低分子化合物で、増粘剤Ｂは第１の水溶性低分子化合物である。
セメントＣとしては、早強ポルトランドセメント（密度；３．１４g/cm3）を用い、この早強ポルトランドセメント５４３kg/m3に、川砂から得られた細骨材Ｓ（密度；２．６３g/cm3）５８４kg/m3を加え、１０秒間空練りした後、コンクリート用化学混和剤ＡＤ（花王株式会社製、カルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤、商品名「マイティ４０００ＦＡ」）１７．４kg/m3と、第２の水溶性低分子化合物であるアルキルアリルスルホン酸塩を主成分とする増粘剤Ａ（花王株式会社製、商品名「ビスコトップ１００ＦＡ」）７．６kg/m3とに、単位水量Ｗが１９０kg/m3になるように計量した混練水１４２．４kg/m3を加えたものを配合して２０秒間練り混ぜる。
混練後、この混練物に、川砂から得られた粒径が１３ｍｍ以下の粗骨材Ｇ（密度；２．５６g/cm3）９３１kg/m3を加えて３０秒間混練し、最後に、第１の水溶性低分子化合物であるアルキルアンモニウム塩を主成分とする増粘剤Ｂ（花王株式会社製、商品名「ビスコトップ１００ＦＢ」）７．６kg/m3を希釈水１５kg/m3で希釈したものを添加して再度混練し、コンクリート組成物を作製した。
なお、単位水量Ｗは１９０kg/m3であり、水セメント比（Ｗ/Ｃ）は３５％である。
作製されたコンクリート組成物につき、高流動性、早強性、耐水性を調べたところ、図４の表に示すように、流動性については、従来の高流動コンクリートや水中コンクリートと同等の特性を持ちながら、水中コンクリートよりも早強性に優れ、高流動コンクリートよりも耐水性に優れたコンクリート組成物を得ることができた。
【００３２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上説明したように、本発明によれば、シールド直打ち工法等に好適に用いられる、流動性や早強性に優れるとともに、優れた耐水性を有するコンクリート組成物を確実に製造することができるので、コンクリート製造プラントの運営をスムースに行うことができる。
【符号の説明】
【００３４】
１ コンクリート組成物の製造装置、
１０ セメント・骨材供給部、１１ セメントサイロ、１２ セメント計量器、
１３ 砂ホッパー、１４ 砂計量器、１５ 砂利ホッパー、１６ 砂利計量器、
２０ 水・添加剤供給部、２１ 水槽、２２ 水タンク、２３Ａ 第１の増粘剤タンク、２３Ｂ 第２の増粘剤タンク、２４Ａ 第１の計量器、２４Ｂ 第２の計量器、
２５ 化学混和剤タンク、２６ 第３の計量器、２７ 水計量器、
３０ 混練部、３１ コンクリートミキサー、３２ コンクリートシュート、
３３ ミキサー車。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、水、細骨材、粗骨材に、コンクリート用化学混和剤と、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物とを組み合わせて成る増粘性混和剤とを添加して混練するコンクリート組成物の製造方法であって、
前記第１の水溶性低分子化合物とこの第１の水溶性低分子化合物を希釈する希釈水とを収納する第１の計量槽と、この第１の計量槽から前記第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを排出する第１の排出弁と、
前記第２の水溶性低分子化合物と前記コンクリート用化学混和剤と混練水とを収納する第２の計量槽と、この第２の計量槽から前記第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを排出する第２の排出弁とを備えた水計量器を使用し、
予め計量した希釈水を第１の計量槽に投入して計量する第１の工程と、
この希釈水が投入された第１の計量槽に予め計量した第１の水溶性低分子化合物を投入する第２の工程と、
予め計量した第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤とを第２の計量槽に投入する第３の工程と、
前記第１〜第３の工程の全ての工程が終了した後に、前記第２の計量槽に混練水を投入して、単位水量である、前記混練水と希釈水と第１及び第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤との総量を計量する第４の工程と、
前記第４の工程の後に設けられて、混練機に予め投入されて混合されたセメントと細骨材とに、前記第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを添加して混練する第５の工程と、
前記第５の工程の後に設けられて、前記混練機に前記第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを投入して混練する第６の工程とを備えたことを特徴とするコンクリート組成物の製造方法。
【請求項２】
前記第５の工程と前記第６の工程との間に、前記混練機に、粗骨材を投入して混練する工程を設けたことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート組成物の製造方法。
【請求項３】
前記希釈水の量を前記第１の水溶性低分子化合物の添加量の１．５倍〜３倍としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンクリート組成物の製造方法。
【請求項４】
前記コンクリート用化学混和剤を、カルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のコンクリート組成物の製造方法。
【請求項５】
セメント、水、細骨材、粗骨材に、コンクリート用化学混和剤と、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物とを組み合わせて成る増粘性混和剤とを添加して混練する混練機を備えたコンクリート組成物の製造装置であって、
前記第１の水溶性低分子化合物の添加量を計量する第１の計量器と、
前記第２の水溶性低分子化合物の添加量を計量する第２の計量器と、
前記コンクリート用化学混和剤の添加量を計量する第３の計量器と、
水計量器と、
前記水計量器に混練水と希釈水とを供給する水タンクと、
材料供給制御手段とを備え、
前記水計量器は、
前記第１の計量器で計量された第１の水溶性低分子化合物とこの第１の水溶性低分子化合物を希釈する希釈水とを収納する第１の計量槽と、この第１の計量槽から前記第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを排出する第１の排出弁と、
前記第２の計量器で計量された第２の水溶性低分子化合物と前記第３の計量器で計量されたコンクリート用化学混和剤と混練水とを収納する第２の計量槽と、この第２の計量槽から前記第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを排出する第２の排出弁とを備え、
材料供給制御手段は、
セメントと細骨材の混練後に、前記第２の排出弁を開放して、前記第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを前記混練機に排出し、
前記セメントと細骨材と第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水との混練後に、前記第１の排出弁を開放して、前記第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを前記混練機に排出する制御を行うことを特徴とするコンクリート組成物の製造装置。
【請求項１】
セメント、水、細骨材、粗骨材に、コンクリート用化学混和剤と、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物とを組み合わせて成る増粘性混和剤とを添加して混練するコンクリート組成物の製造方法であって、
前記第１の水溶性低分子化合物とこの第１の水溶性低分子化合物を希釈する希釈水とを収納する第１の計量槽と、この第１の計量槽から前記第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを排出する第１の排出弁と、
前記第２の水溶性低分子化合物と前記コンクリート用化学混和剤と混練水とを収納する第２の計量槽と、この第２の計量槽から前記第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを排出する第２の排出弁とを備えた水計量器を使用し、
予め計量した希釈水を第１の計量槽に投入して計量する第１の工程と、
この希釈水が投入された第１の計量槽に予め計量した第１の水溶性低分子化合物を投入する第２の工程と、
予め計量した第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤とを第２の計量槽に投入する第３の工程と、
前記第１〜第３の工程の全ての工程が終了した後に、前記第２の計量槽に混練水を投入して、単位水量である、前記混練水と希釈水と第１及び第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤との総量を計量する第４の工程と、
前記第４の工程の後に設けられて、混練機に予め投入されて混合されたセメントと細骨材とに、前記第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを添加して混練する第５の工程と、
前記第５の工程の後に設けられて、前記混練機に前記第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを投入して混練する第６の工程とを備えたことを特徴とするコンクリート組成物の製造方法。
【請求項２】
前記第５の工程と前記第６の工程との間に、前記混練機に、粗骨材を投入して混練する工程を設けたことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート組成物の製造方法。
【請求項３】
前記希釈水の量を前記第１の水溶性低分子化合物の添加量の１．５倍〜３倍としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンクリート組成物の製造方法。
【請求項４】
前記コンクリート用化学混和剤を、カルボキシル基含有ポリエーテル系減水剤としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のコンクリート組成物の製造方法。
【請求項５】
セメント、水、細骨材、粗骨材に、コンクリート用化学混和剤と、カチオン性界面活性剤から選ばれる第１の水溶性低分子化合物とアニオン性芳香族化合物から選ばれる第２の水溶性低分子化合物とを組み合わせて成る増粘性混和剤とを添加して混練する混練機を備えたコンクリート組成物の製造装置であって、
前記第１の水溶性低分子化合物の添加量を計量する第１の計量器と、
前記第２の水溶性低分子化合物の添加量を計量する第２の計量器と、
前記コンクリート用化学混和剤の添加量を計量する第３の計量器と、
水計量器と、
前記水計量器に混練水と希釈水とを供給する水タンクと、
材料供給制御手段とを備え、
前記水計量器は、
前記第１の計量器で計量された第１の水溶性低分子化合物とこの第１の水溶性低分子化合物を希釈する希釈水とを収納する第１の計量槽と、この第１の計量槽から前記第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを排出する第１の排出弁と、
前記第２の計量器で計量された第２の水溶性低分子化合物と前記第３の計量器で計量されたコンクリート用化学混和剤と混練水とを収納する第２の計量槽と、この第２の計量槽から前記第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを排出する第２の排出弁とを備え、
材料供給制御手段は、
セメントと細骨材の混練後に、前記第２の排出弁を開放して、前記第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水とを前記混練機に排出し、
前記セメントと細骨材と第２の水溶性低分子化合物とコンクリート用化学混和剤と混練水との混練後に、前記第１の排出弁を開放して、前記第１の水溶性低分子化合物と希釈水とを前記混練機に排出する制御を行うことを特徴とするコンクリート組成物の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１１４６９（Ｐ２０１１−１１４６９Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５８０３９（Ｐ２００９−１５８０３９）
【出願日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【Ｆターム（参考）】
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