JP6039366B2 - 生コンクリートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は生コンクリートの製造方法に関し、中でも、液泡状体を含有する生コンクリートの製造方法に関する。

生コンクリートは通常、ワーカビリティーの向上や硬化後の耐凍害性の向上を目的として、微細な気泡が連行されるように調製される。生コンクリート中に微細な気泡を連行させておくことで、例えば硬化後、寒冷地において自由水が凍結膨張した際に発生する圧力を気泡中に逃すことができ、膨張圧によるコンクリートの破壊を防止することができる。一方で、気泡の含有量が多すぎるとコンクリートの強度が低下してしまうため、生コンクリート中の気泡の含有量を調整することが必要となる。

一般には、微細な気泡を連行するために、生コンクリートの混練時にＡＥ剤が添加される。所望の程度の気泡量を得るためには、ＡＥ剤の添加量が重要となるが、気泡量は混練後、経時的に減少するため、特に生コンクリートを製造した後、現場に運搬して打設する場合には、運搬中に気泡含量が低下してしまうという問題があった。

そのため、従来から、練り上げられた生コンクリートが施工現場まで搬送される際に生じる空気量のロス分を予め予測し、このロス量に応じてＡＥ剤等の材料の増減を調整することが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

しかしながら、これら従来のＡＥ剤を使用した生コンクリートの製造方法においては、ロス分を予測して多めの空気量を入れるように対応するため、ＡＥ剤の使用量の見込幅にばらつきが生じ、品質が不安定となる可能性があった。また、場合によっては必要以上のＡＥ剤を使用することになり、無駄が生じる可能性があった。

一方で、コンクリートの打設直前に、予めシェービングクリーム状に発泡させた微細気泡を連行させることによって、コンクリート中の気泡量の管理を厳密に行うことができるようにしたコンクリートの空気量調整方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、この方法でも、打設直前の段階で、発泡させた微細気泡を生コンクリート中に加える必要があるために、適用場面が限られてしまっていた。

特開２０１１−２５４２６号公報 特公平４−３４９２３号公報 特許第３４７８５７１号公報

上記のような、予めシェービングクリーム状に発泡させた微細気泡（以下、液泡状体と称することがある）をコンクリート中に連行させる方法は、混練時にＡＥ剤を添加する方法に比べて、所望の空気量を的確にコンクリート中に連行できる点で優れる。しかしながら、液泡状体によって微細気泡を連行した後は、やはり時間の経過とともに空気量が減少してしまうため、連行後すぐに打設を行わなくてはならないという欠点があった。このようなことから、生コンクリートの調製後、打設するまでの運搬等により時間が経過しても、所望の程度の空気量を維持できる生コンクリートの製造方法が未だ望まれているのが現状である。

そこで本発明は、上記のような現状に鑑み、生コンクリート工場から打設現場までの運搬を経ても、空気量の減少が少ない液泡状体含有生コンクリートの製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するにあたり、本発明者らは鋭意検討を行った結果、製造後の生コンクリートが供される予定の運搬時間や運搬手段、また、生コンクリートの練上がり温度といった各種条件に応じて、液泡状体を作製するための起泡剤溶液中の成分濃度を予め適宜に調整しておくことにより、生コンクリート工場から打設現場までの運搬を経ても、空気量の減少が少ない液泡状体含有生コンクリートを効率的に製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、上記課題を解決するため、本発明は、耐凍害性の向上を目的として空気連行剤を添加する生コンクリートの製造方法において、 少なくともセメント、骨材、及び水を混合して、混合物を調製する工程と、少なくとも空気連行剤及びカプセル基剤を含む起泡剤溶液と、圧縮空気とを気液混合して、液泡状体を作製する工程と、前記混合物と、前記液泡状体とを混合して、液泡状体を含有する生コンクリートを得る工程とを含み、 前記液泡状体を作製する工程が、打設現場までの生コンクリートの運搬時間及び打設現場までの生コンクリートの運搬手段に対応する前記起泡剤溶液中の空気連行剤及びカプセル基剤の含有量との関係に基づいて、前記起泡剤溶液中の空気連行剤及びカプセル基剤の含有量を調整することを含む。

前記起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量の調整にあたっては、打設現場までの生コンクリートの運搬時間が長くなるほど、起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量を増やすことが好ましい。また、運搬手段の生コンクリートに対する撹拌力が大きくなるほど、起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量を増やすことが好ましい。また、生コンクリートの練上がり温度が高くなるほど、起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量を増やすことが好ましい。

起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量は、運搬前の生コンクリート中の空気量、及び、運搬後の生コンクリート中の空気量が、いずれも４．０％〜６．０％の範囲内となるように調整することが好ましい。また、起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量を、空気連行剤０．１質量％〜１２質量％、カプセル基剤４質量％〜５０質量％の範囲内で調整することが好ましい。

本発明によれば、運搬時間や運搬手段、また、練上がり温度といった各種条件が異なっている場合であっても、各々に対応させた適切な濃度の起泡剤溶液を使用して液泡状体を作製することにより、生コンクリート工場から打設現場までの運搬を経ても、空気量の減少が少ない液泡状体含有生コンクリートを製造することが可能となる。また、本発明によれば、予め生コンクリート工場で液泡状体を含む生コンクリートを製造してから、打設現場に運搬することが可能となるため、打設直前に気泡を混ぜ込むといった従来の現場における煩雑な作業が不要となる。また、本発明では、所望の空気量を得るために、予め起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の濃度を調整しておけば足りるため、運搬時間、運搬手段、生コンクリートの練上がり温度といった各種条件が異なる場合であっても、液泡状体作製時の気液混合割合等を逐一変更する必要がなく、液泡状体発生装置における設定の変更が少なくすむという利点がある。また、本発明によれば、運搬時間、運搬手段、生コンクリートの練上がり温度といった各種条件に応じて、それぞれ必要最小限の濃度の起泡剤溶液を使用すればよいため合理的であり、空気量の減少を予測して予め多めにＡＥ剤を添加しておく等の材料の無駄を省くことができ、費用面でも有利である。

液泡状体製造添加装置の一例を示すブロック図である。 アジテータ車による運搬を行った際の、生コンクリート中の空気量の経時変化を示すグラフである。 ベルトコンベアによる運搬を行った際の、生コンクリート中の空気量の経時変化を示すグラフである。 コンクリートバケットによる運搬を行った際の、生コンクリート中の空気量の経時変化を示すグラフである。

本発明の生コンクリートの製造方法は、少なくともセメント、骨材、及び水を混合して、混合物を調製する工程（混合物調製工程）と、少なくとも空気連行剤及びカプセル基剤を含む起泡剤溶液と、圧縮空気とを気液混合して、液泡状体を作製する工程（液泡状体作製工程）と、前記混合物と、前記液泡状体とを混合して、液泡状体を含有する生コンクリートを得る工程（生コンクリート製造工程）とを含む。なお、前記混合物調製工程と前記液泡状体作製工程の順番はいずれが先に行われてもよく、また両工程が同時並行で行われても構わない。

前記混合物調製工程では、少なくともセメント、骨材（細骨材及び粗骨材を含む）、及び水を混合して混合物を調製する。混合材料としては、通常の生コンクリートに使用され得る材料であれば特に制限なく使用することができ、上記以外にも、例えば、混和材、混和剤を使用することができる。

セメントとしては、例えば、普通セメント、中庸熱セメント、低熱セメント、早強セメント、超早強セメント、耐硫酸塩セメント等の各種ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等の各種混合セメント、超速硬セメント、アルミナセメント、白色セメント、油井セメントなどを使用することができる。

細骨材としては、例えば、川砂、山砂、海砂、砕砂等を使用することができる。また、粗骨材としては、例えば、川砂利、砕石、軽量骨材等を使用することができる。

混和材としては、例えば、膨張材、高炉スラグ微粉末、石灰石微粉末や、フライアッシュ等の人工ポゾラン、火山灰等の天然ポゾランなどを使用することができる。

混和剤としては、例えば、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等として市販されているセメント分散剤を使用することができる。前記セメント分散剤に含まれる成分としては、例えば、リグニンスルホン酸塩、グルコン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物塩、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物塩、ポリカルボン酸塩等が挙げられる。中でもセメント分散剤としては、水溶性ビニル共重合体を主成分とするポリカルボン酸塩系のものが好ましい。また、促進剤、遅延剤、防錆剤、収縮低減剤、水和熱低減剤等も、混和剤として使用することができる。

混合される各材料の使用量としては、特に制限はないが、各材料の単位量が、生コンクリート１ｍ^３当たり以下となるように混合することが好ましい。セメント２００〜４００ｋｇ／ｍ^３、細骨材５００〜１０００ｋｇ／ｍ^３、粗骨材７００〜１７００ｋｇ／ｍ^３、混和材０〜４００ｋｇ／ｍ^３、混和剤０．１〜２０ｋｇ／ｍ^３。

各材料の混合は、公知の方法により行うことができる。例えば、各材料をミキサーに投入して３０秒〜２分間練り混ぜる方法、或いは、混和剤及び水以外の各材料をミキサーに投入して空練りした後、混和剤及び水を投入して３０秒〜２分間練り混ぜる方法等が挙げられる。ミキサーとしては、パン型強制ミキサー、２軸強制ミキサー、可傾式ミキサー等を使用することができる。

前記液泡状体作製工程では、起泡剤溶液と、圧縮空気とを気液混合して液泡状体を作製する。起泡剤溶液は、少なくとも空気連行剤、カプセル基剤、及び水を含み、更に抑泡剤を含んでいてもよい。これらの各成分を、発泡装置へ供することにより、多数の微細気泡を含有する液泡状体を作製することができる。

起泡剤溶液に含まれる空気連行剤としては、（１）脂肪酸石鹸、アルケニルコハク酸石鹸、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ジアルキルスルホサクシネート塩、（ポリ）オキシアルキレンアルキルエーテルスルホン酸塩、（ポリ）オキシアルキレンアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、天然油脂の硫酸化物の塩、（ポリ）オキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルリン酸エステル塩、（ポリ）オキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル塩等のアニオン界面活性剤、（２）ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエステル、ポリオキシアルキレンヒマシ油、ポリオキシアルキレン硬化ヒマシ油、ポリオキシアルキレンアルキルアミノエーテル等のポリオキシアルキレン基を有する非イオン界面活性剤、（３）ソルビタンモノラウレート、ソルビタントリオレート、グリセリンモノラウレート、ジグリセリンジラウレート等の多価アルコール部分エステル型の非イオン界面活性剤、（４）アルキルジメチルベタイン、アルキルイミダゾリンのベタイン化合物等の両性界面活性剤、（５）アルキルトリメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルエチルアンモニウム塩、アルキルイミダゾリニウム塩等のカチオン界面活性剤などが挙げられる。中でも、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、（ポリ）オキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩が好ましい。

起泡剤溶液に含まれるカプセル基剤としては、（１）ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル等の合成高分子、（２）ゼラチン、カゼイン、でんぷん、グアーガム、キサンタンガム等の天然高分子、３）メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、可溶性でんぷん、アルギン酸塩等の半合成高分子などが挙げられる。中でも、ポリビニルアルコール、メチルセルロースが好ましい。

起泡剤溶液に含まれる抑泡剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル系抑泡剤、ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル系抑泡剤、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール系抑泡剤、シリコーン系抑泡剤等が挙げられる。中でも、ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル系抑泡剤が好ましい。

前記液泡状体作製工程では、起泡剤溶液中の各成分（空気連行剤、及び、カプセル基剤、場合により更に抑泡剤）の含有量を調整することにより、運搬を経ても生コンクリート中の空気量を所望の程度に維持することができるような液泡状体を作製する。起泡剤溶液中の各成分の含有量を調整することによって、液泡状体に含まれる空気量や液泡状体の膜厚が変更されて、運搬時の撹拌や振動を受けても液泡状体が破壊されづらくなり、生コンクリート中の空気量の減少が抑制されると考えられる。

各成分の含有量の調整は、具体的には、打設現場までの生コンクリートの運搬時間が長くなるほど、起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量を増やすことにより行う。また、運搬手段の生コンクリートに対する撹拌力が大きくなるほど、起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量を増やすことにより行う。また、生コンクリートの練上がり温度が高くなるほど、起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量を増やすことにより行う。上記手段を組み合わせて、前記起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量を調整してもよい。

空気連行剤は、主に泡を形成する作用を有するため、空気連行剤の含有量を多く調整することによれば、泡が多く形成されることにより、生コンクリート中の空気量が増加すると考えられる。そのため、長時間の運搬時間が予定される場合や撹拌力の大きい運搬手段を選択する場合には、空気連行剤の含有量を多くする方向に調整することが望ましい。予め空気を多く導入しておけば、運搬中にある程度泡が破壊されたとしても、所望の程度の空気量が維持できるためである。逆に、短時間の運搬時間が予定される場合や撹拌力の小さい運搬手段を選択する場合には、空気連行剤の含有量を少なくする方向に調整すればよい。必要以上の剤を使用せずにすみ、少ない剤量で所望の空気量を得ることができる。起泡剤溶液中の空気連行剤の含有量は、０．１質量％〜１２質量％の範囲内で調整されることが望ましい。

カプセル基剤は、主に気泡膜を厚くする作用を有するため、カプセル基剤の含有量を多く調整することによれば、泡の膜厚が厚くなり、液泡状体の強度が高まって、運搬中の液泡状体の破壊、消失が抑制されると考えられる。そのため、長時間の運搬時間が予定される場合や撹拌力の大きい運搬手段を選択する場合には、カプセル基剤の含有量を多くする方向に調整することが望ましい。泡の膜厚を厚くすることで、泡の強度が増し運搬中の撹拌による泡の破壊、消失が防げるため、運搬前後での空気量を大きく変化させずに生コンクリートを運搬に供することができる。カプセル基剤の含有量を多くして泡の膜厚を厚くすることによれば、運搬によるロス分を考慮して予め多めに空気を導入しておく必要がなく、最初から所望の程度の空気量を導入しておけばよいために空気量の調整がしやすい。また、ロス分を考慮した無駄な成分を使用せずにすむため合理的である。したがって、効率的な空気量調節のためには、主に、カプセル基剤の含有量を調整して泡の膜厚を厚くすることが有効であると考えられる。また、逆に、短時間の運搬時間が予定される場合や撹拌力の小さい運搬手段を選択する場合には、カプセル基剤の含有量を少なくする方向に調整すればよい。必要以上の剤を使用せずにすみ、少ない剤量で所望の空気量を得ることができる。起泡剤溶液中のカプセル基剤の含有量は、４質量％〜５０質量％の範囲内で調整されることが望ましい。

なお、前記液泡状体作製工程では、起泡剤溶液中の空気連行剤及びカプセル基剤のいずれか一方のみの濃度を調整してもよいし、双方の濃度を調整してもよい。また、いずれか一方のみの濃度を調整する場合には、カプセル基剤の濃度を調整することがより好ましい。液泡状体の膜厚を調整することができ、運搬時間、運搬手段等に応じた必要気泡膜厚を確保することにより、空気の抜けを抑制しつつ、かつ空気連行剤の使用量を少なくできるためである。

抑泡剤は、主に泡を少なくする効果を有するため、抑泡剤の量を多く調整することによれば、空気量が少なくなると考えられる。そのため、長時間の運搬時間が予定される場合や撹拌力の大きい運搬手段を選択する場合には、抑泡剤の含有量を少なくする方向に調整することが望ましい。また、逆に、短時間の運搬時間が予定される場合や撹拌力の小さい運搬手段を選択する場合には、抑泡剤の含有量を多くする方向に調整すればよい。なお、抑泡剤は任意成分であり、必ずしも使用しなくともよい。起泡剤溶液中の抑泡剤の含有量は、０質量％〜５質量％の範囲内で調整されることが望ましい。

起泡剤溶液中の各成分の含有量を調整するための要因となる、生コンクリートの運搬時間は、練り混ぜから荷降ろしまで９０分以内とされている（ＪＩＳ Ａ５３０８）。この運搬時間の長短によって空気量の減少度合いは異なり、運搬時間が長いほど、空気量は減少しやすいといえる。生コンクリートの運搬にあたっては、現場までの運搬時間がある程度予測できる場合がほとんどであると考えられるため、本発明では、予測される運搬時間に応じて、適宜、起泡剤溶液の成分含量を調整することができる。運搬予定時間が不明な場合等には、成分含量を多めに（例えば９０分を想定して）調整してもよい。なお、本発明では、運搬時間は、液泡状体含有生コンクリートの製造直後から荷下し開始までの時間をいうものとする。

また、起泡剤溶液中の各成分の含有量を調整するための要因となる、生コンクリートの運搬手段としては、例えば、アジテータ車、ベルトコンベア、コンクリートバケット等がある。撹拌力の大きさとしては、アジテータ車、ベルトコンベア、コンクリートバケットの順番となり、これらの順に生コンクリート中の空気量が減少しやすい運搬手段であるということができる。また、運搬手段としては、上記に限られるものではなく、例えば、コンクリートポンプやシュート等も使用できる。これらの運搬手段を使用する際にも、生コンクリート中の空気量の減少量に応じて起泡剤溶液の成分含量を調整すればよい。なお、アジテータ車を使用する場合であっても、例えば撹拌機能を作動させないまま運搬する場合等には、空気量の減少は比較的少ないと考えられるため、例えばベルトコンベアを使用する際と同様にして起泡剤溶液の成分含量を調整することができる。運搬時の生コンクリートにかかる撹拌力の大きさを予測して、適宜、起泡剤溶液の成分含量を調整することができる。

なお、運搬手段の種類によって、撹拌力の大きさのみならず、運搬時にかかる振動の大きさも変わり得る。振動の大きさとしても、アジテータ車、ベルトコンベア、コンクリートバケットの順番となり、これらの順に生コンクリート中の空気量が減少しやすい運搬手段であるといえる。このような運搬時の振動の大きさも、起泡剤溶液中の成分含量を調整するための要因となり得る。

アジテータ車は、生コンクリートを撹拌しながら輸送することができる、荷台部分にミキシング・ドラムを備えた貨物自動車であり、その機能に大きな差はないが、最大積載量２〜１１ｔ級のものがあり、用途に応じて使い分けられている。ベルトコンベアは、コンベアベルトにより搬送する設備であり、その種類に特に制限はないが、例えば、水平ベルトコンベア、傾斜ベルトコンベア、垂直ベルトコンベア、箱型ベルトコンベアなどが挙げられる。その他スクリューコンベア等も同等のものである。コンクリートバケットは、コンクリートを運搬する容器であり、アジテータ車とは異なり運搬中にミキシングは行わない。

本発明では、上記のような異なる運搬時間、運搬手段を経ても、打設時の生コンクリート中の空気量が所望の程度となるように、起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量を調整する。

具体的には、一つの態様では、起泡剤溶液中の空気連行剤及びカプセル基剤の含有量は、打設現場までの生コンクリートの運搬時間、及び、運搬手段に応じて、下記表１に基づき以下の（Ａ）〜（Ｄ）から選択される。なお、この場合の練上がり温度は５〜２０℃を想定している。本態様では、空気連行剤の含有量はあまり変化させず、カプセル基剤の含有量を変化させることで、それぞれの運搬時間、及び運搬手段に対応させた起泡剤溶液とする。カプセル基剤の含有量が増えることで、泡の膜厚が厚くなり、泡の強度が増して運搬中の撹拌による泡の破壊、消失が防げると考えられる。
（Ａ）超低濃度：空気連行剤０．５質量％以上１．５質量％以下、カプセル基剤４質量％以上１０質量％未満
（Ｂ）低濃度：空気連行剤０．５質量％以上１．５質量％以下、カプセル基剤１０質量％以上２０質量％未満
（Ｃ）中濃度：空気連行剤０．５質量％以上１．５質量％以下、カプセル基剤２０質量％以上３０質量％未満
（Ｄ）高濃度：空気連行剤０．５質量％以上１．５質量％以下、カプセル基剤３０質量％以上５０質量％未満

また、別の態様では、起泡剤溶液中の空気連行剤及びカプセル基剤の含有量は、打設現場までの生コンクリートの運搬時間、及び運搬手段に応じて、下記表２に基づき以下の（ａ）〜（ｄ）から選択される。なお、この場合の練上がり温度は５〜２０℃を想定している。本態様では、カプセル基剤の含有量はあまり変化させず、空気連行剤の含有量を変化させることで、それぞれの運搬時間、及び運搬手段に対応させた起泡剤溶液とする。空気連行剤の含有量を多くすることで、予め空気が多く導入され、運搬中にある程度泡が破壊されたとしても、所望の程度の空気量が維持できると考えられる。
（ａ）超低濃度：空気連行剤０．１質量％以上０．５質量％未満、カプセル基剤１０質量％以上２０質量％以下
（ｂ）低濃度：空気連行剤０．５質量％以上１．５質量％未満、カプセル基剤１０質量％以上２０質量％以下
（ｃ）中濃度：空気連行剤１．５質量％以上６．０質量％未満、カプセル基剤１０質量％以上２０質量％以下
（ｄ）高濃度：空気連行剤６．０質量％以上１２．０質量％未満、カプセル基剤１０質量％以上２０質量％以下

また、本発明では、生コンクリートの練上がり温度も、起泡剤溶液中の各成分の含有量を調整するための要因となる。練上がり温度が高いほど、気泡の膜が壊れやすく、生コンクリート中に空気が入りにくくなる。そのため、練上がり温度が高い場合には、起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量を多く設定することが好ましく、中でも空気連行剤の含有量を多く設定することがより好ましい。なお、生コンクリートの練上がり温度は、外気温や材料温度によって決まり、温度計により測定することができる。また、本発明においては、上記の混合物調製工程で調製した混合物（液泡状体を含まない状態の生コンクリート）の練上がり温度を測定し、それを練上がり温度としてもよい。

具体的には、練上がり温度が２０℃を超えた場合、アジテータ車による運搬（運搬時間：０〜３０分）を行う際の各成分の空気連行剤及びカプセル基剤の好ましい含有量は、一例において、下記表３のとおりである。

なお、実際の配合においては、空気連行剤、及び、カプセル基剤（必要に応じて更に抑泡剤）の濃度は、その他の要因、例えば、コンクリートの材料特性、運搬時の気温、液泡状体混入のタイミング、打設環境等も考慮して、上記したような範囲内において適切に調整することができる。

起泡剤溶液の作製方法に特に制限はないが、予め、空気連行剤及びカプセル基剤の含有量が異なる２種類の溶液を調製しておき、前記２種類の溶液を混合することにより、又はいずれか一方の溶液を水で希釈することにより、所望の空気連行剤及びカプセル基剤の含有量を有する起泡剤溶液を作製することが好ましい。このように、予め調製しておいた濃度の異なる２種類の溶液を用いることで、運搬条件等が変更される都度、新たに一から各成分を計量して起泡剤溶液を作製する手間が省け、より効率的に所望の性質の液泡状体を作製することができる。

例えば、４Ｌ（リットル）の液泡状体を生成する場合には、以下のように、ベースとなるＩ液（上記した中濃度（Ｃ）に相当）及びＩＩ液を準備し、Ｉ液の濃度を水で薄めることにより低濃度溶液（Ｂ）、超低濃度溶液（Ａ）を、Ｉ液とＩＩ液を混合することで高濃度溶液（Ｄ）を生成することができる。ここでは、空気連行剤の濃度は一定とし、カプセル基剤の濃度を調整する場合を示す。

［Ｉ液（２Ｌ）］
空気連行剤 ：０．０３Ｌ （１．５質量％）
カプセル基剤 ：０．５０Ｌ （２５質量％）
抑泡剤 ：０．０３Ｌ （１．５質量％）
水 ：１．４４Ｌ （７２質量％）
［ＩＩ液（２Ｌ）］
空気連行剤 ：０．０３Ｌ （１．５質量％）
カプセル基剤 ：１．３０Ｌ （６５質量％）
抑泡剤 ：０．０３Ｌ （１．５質量％）
水 ：０．６４Ｌ （３２質量％）

Ｉ液、ＩＩ液、及び水を組み合わせることで、以下のように簡便に濃度調整をすることができる。
Ｉ液（１Ｌ）＋水（３Ｌ） → 超低濃度（Ａ）
Ｉ液（２Ｌ）＋水（２Ｌ） → 低濃度 （Ｂ）
Ｉ液（２Ｌ）＋Ｉ液（２Ｌ） → 中濃度 （Ｃ）
Ｉ液（２Ｌ）＋ＩＩ液（２Ｌ） → 高濃度 （Ｄ）

上記のように各成分（空気連行剤、及び、カプセル基剤、場合により更に抑泡剤）の含有量を調整した起泡剤溶液を、圧縮空気と混合することにより、所望の性質を有する液泡状体を作製することができる。液泡状体は、公知の発泡装置を使用して作製することができるが、中でも、図１に示すような液泡状体製造添加装置を使用することにより、好適に液泡状体を作製し、続いてそれを生コンクリートに添加することができる。

以下、図１を参照しながら液泡状体の作製方法を説明するが、前記液泡状体作製工程はこれらに限定されるものではない。図１は、液泡状体の製造添加装置の一例を示すブロック図であり、１は計量された起泡剤溶液を貯留する起泡剤溶液槽、２は起泡剤溶液を加圧する加圧ポンプ、３は加圧ポンプの吐出し側に設けられた逆止弁、４は減圧する圧力値を設定できる圧力調整弁、５は（電動または空気圧駆動の）起泡剤溶液供給用の開閉弁、６は液圧力センサー、７は液流量を調整することができる液流量調整弁、８は加圧空気の接続口（圧縮空気が築圧されたレシーバタンク等に接続されている）、９は減圧する圧力値を設定できる圧力調整弁、１０は（電動または空気圧駆動の）気体供給用の開閉弁、１１は気体流量を調整することができる気体流量調整弁、１２は気体圧力センサー、１３は逆止弁、１４は起泡剤溶液に気体を混合する発泡器、１５はフィルタ、１６は微細気泡生成器、１７は生コンクリート製造プラント、１８は液泡状体製造添加装置の制御器、１９は生コンクリート製造プラントの制御器を示す。１８と１９の間の両矢印は制御器間の信号伝達回路を示す。

起泡剤溶液槽１には、１回（１バッチ）の生コンクリートの製造に必要な量の起泡剤溶液が計量されて貯留される。起泡剤溶液の濃度の調整方法には、上記のように、２種類の起泡剤溶液の混合比を変更する方法や１種類の起泡剤溶液と水の混合比を変更する方法等がある。計量はコンクリート製造プラントに設けられている添加剤計量タンクで計量する方法や、作業員が計量カップを用いて手作業で計量する方法等があるが、いずれの方法であっても適度に攪拌する等して、均一な液体としておくことが望ましい。

起泡剤溶液槽１の起泡剤溶液は、添加開始信号を受けて起動する加圧ポンプ２によって液供給ラインＡへと送り出される。起泡剤溶液槽１内の起泡剤溶液には、気泡が混入していることが多く、泡の塊が加圧ポンプ２に吸入されると、吐出圧が低下する。このとき、加圧ポンプへの逆流が起こらないように、その吐出口に逆止弁３が設けられている。

加圧ポンプ２の停止は、タイマによって行われる。起泡剤溶液槽１の起泡剤溶液を何回かに分けて供給するときは、制御器からの供給開始信号による加圧ポンプ２の起動と、タイマによる加圧ポンプの停止とが繰り返される。供給終了時のタイマの設定は、長めにして起泡剤溶液槽１の起泡剤溶液がすべて液供給ラインＡに吐出されるようにする。起泡剤溶液槽１に液面計を設けて、その液面計で起泡剤溶液槽１が空になったことを検出するようにしたときは、その検出信号によって加圧ポンプ２を停止する。

加圧ポンプから送り出された起泡剤溶液は、圧力調整弁４で設定圧に減圧されて開閉弁５を通る。起泡剤溶液供給用の開閉弁５は、加圧ポンプ２の運転開始信号によって開かれ、運転停止信号によって閉じられる。開又は閉信号を受けた後、開閉弁５はゆっくりとした動作で管路を開閉する。これによって急激な弁の開閉による圧力変動を避け、起泡剤溶液と空気との混合が安定的にかつ均一に行われるようにしている。開閉弁５の開動作及び閉動作に要する時間が加圧ポンプ２の吐出圧の立ち上がり時間及び立ち下がり時間とマッチングするように開閉弁５の開閉動作を設定することにより、起泡剤溶液の発泡及び供給を安定的に行うことができる。

液圧力センサー６は、液供給ラインＡ内の圧力を検出している。この圧力が設定された圧力に達したときに、気体供給用の開閉弁１０を開いて、発泡器１４に発泡用空気を供給する。液流量調整弁７は、供給される起泡剤溶液の流量を制御している。液供給ラインＡの圧力調整値は、０．１〜４ＭＰａ、流量調整値は０．１〜０．３リットル／ｓｅｃの範囲内であることが好ましい。

気体供給用開閉弁１０が開かれると、加圧気体接続口８に接続された加圧気体が圧力調整弁９で設定圧に減圧されて、気体供給ラインＢ上の、気体流量調整弁１１、気体圧力センサー１２及び逆止弁１３を通って発泡器１４に供給される。気体供給ラインＢの圧力調整値は、０〜１ＭＰａ、流量調整値は０．１〜０．６リットル／ｓｅｃの範囲内であることが好ましい。

発泡器１４には、絡みあった細い金属線の塊が充填されていて、通過する起泡剤溶液と混合した気体が細かい気泡となって突出される。発泡器１４での起泡剤溶液と気体の混合状態は、溶液と気体の圧力バランスなどによって変化する。そこで、所望の均質な発泡体が得られるように、各圧力設定弁４、９及び／又は流量調整弁７、１１を事前に調整しておくことが好ましい。また、長期間の運転では誤差が生じるので適時キャリブレーション（校正）することが望ましい。ここで、所望の液泡状体を得るために、各圧力センサー６、１２の測定値により流量調整弁を適時調整する方法もあるが、制御が複雑であり、均質な発泡体を得ることは難しい。

発泡器１４で発泡した起泡剤溶液は、フィルタ１５を通り、更に微細気泡生成器１６を通って生コンクリート製造プラント１７に投入される。微細気泡生成器１６は、発泡器１４と同様に絡まり合った細い金属線の塊が充填されており、ここを通過する発泡液の気泡を微細化し、かつその大きさ及び分布を均一化する作用をしている。

例えば、１ｍ^３のコンクリートに対して導入する空気量を４％とした場合の、液泡状体製造添加装置の調整方法を説明する。起泡剤溶液槽１に４リットルの起泡剤溶液を計量して貯留する。起泡剤溶液は添加開始信号を受けて加圧ポンプ２で０．５ＭＰａの圧力で液供給ラインＡへと送りだされる。一方、加圧空気は０．６ＭＰａの圧縮空気が蓄圧されたレシーバタンクに接続されている。１ｍ^３のコンクリートに対して導入する空気量が４％（４０リットル）の場合、液泡状体は４４（４０＋４）リットル必要となるので、加圧ポンプ２の運転により、起泡剤溶液が４リットル発泡器に送られる間に、発泡器で気体供給ラインＢの加圧空気と混合されて微細気泡生成器を経由して生成される液泡状体が４４リットル得られるように、各圧力調整弁４、９、流量調整弁７、１１の設定値を調整する。調整結果としての各調整値は、例えば、液供給ラインＡの圧力調整値が０．３ＭＰａ、流量調整値が０．２リットル／ｓｅｃに対して、気体供給ラインＢの圧力調整値が０．５ＭＰａ、流量調整値が０．５リットル／ｓｅｃである。なお、圧力と流量の調整は微妙なバランスにより成立しているので、設定値は極力変更しないことが好ましい。

なお、運搬に伴う空気量の減少を防ぐためには、生コンクリート中の気泡はできるだけ微細な独立気泡とすることが望ましい。また、運搬に伴う空気量の減少を防ぐためには、液泡状体の気泡膜厚は運搬中に気泡がつぶれることなく維持できる程度の厚さを保持することが望ましい。気泡径及び膜厚は、例えば、光学顕微鏡により測定することができる。ただし、気泡径や膜厚は限定されるものではなく、上記のように運搬条件に応じて適宜に起泡剤溶液の成分量を調整することで、必要以上の量の成分を使用することなく、それぞれの運搬条件に適した性質を有する液泡状体が結果として得られることとなる。

このようにして得られた液泡状体と、前記混合物調製工程で得られた混合物とを混合して、液泡状体を含有する生コンクリートを製造する。液泡状体は、前記混合物調製工程で得られた混合物１ｍ^３あたり０．１〜２０ｋｇの割合となるように混合することが好ましく、１〜５ｋｇとなるように混合することがより好ましい。液泡状体の混合物への添加は、例えば、図１に示すような液泡状体製造添加装置により行うことができる。

得られた生コンクリート中の空気量（運搬前）は、４．０％〜６．０％の範囲内であることが好ましく、４．０％〜５．０％の範囲内であることがより好ましい。なお、生コンクリート中の空気量は、エアメータにより測定することができる。得られた生コンクリートは、その後、打設現場まで運搬に供される。運搬時間、運搬手段としては上記の通りである。また、運搬後（打設前）の生コンクリート中の空気量も、運搬前と同じく、４．０％〜６．０％の範囲内であることが好ましく、４．０％〜５．０％の範囲内であることがより好ましい。すなわち、運搬前と比較して運搬後の生コンクリート中の空気量が大きく減少していないことが好ましく、例えば、運搬前の空気量に対する運搬後の空気量の減少割合は、０％〜０．５％の範囲内であることが好ましい。

また、得られた生コンクリートのスランプ値は、３〜１８ｃｍであることが好ましく、５〜１２ｃｍであることがより好ましい。

運搬後、生コンクリートは打設されて所望のコンクリート成形体とされる。打設は従来公知の手法により行うことができ、例えば、予め離型剤を塗布した型枠に打設した後、蒸気養生することによりコンクリート成形体を得ることができる。

以下、本発明を具体的に示すために実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

＜実施例１：アジテータ車による運搬時の空気量の経時変化＞
実施例１では、成分含量を変化させた４種類の起泡剤溶液を使用して、それぞれについて液泡状体を作製し、得られた液泡状体を含有する生コンクリートについて、アジテータ車による運搬を行った際の生コンクリート中の空気量の経時的な変化を調べた。

−混合物の調製−
下記表４に示す配合で、生コンクリートを製造した。下記配合は、寒冷地でのトンネル覆工に供するためのコンクリートとしての配合を想定した。５０Ｌのパン型強制ミキサーに、セメント、膨張材、細骨材、及び粗骨材を順次投入し、更にＡｄ１（混和剤）及び水を投入して、２０℃で１．５分間練り混ぜ、混合物を調製した。

−液泡状体の作製−
下記（Ａ）〜（Ｄ）に示すようにカプセル基剤濃度を変化させた４種類の起泡剤溶液（生コンクリート１ｍ^３あたり４Ｌ）を調製し、図１に示す液泡状体製造添加装置を用いて液泡状体を作製した。４種類の起泡剤溶液は、上記したように、予め成分濃度の異なるＩ液（中濃度に相当）及びＩＩ液を準備し、Ｉ液の濃度を水で薄めることにより低濃度溶液、超低濃度溶液を調製し、Ｉ液とＩＩ液を混合することにより高濃度溶液を調製した。ここで、液泡状体製造添加装置は、液供給ラインＡの圧力調整値が０．３ＭＰａ、流量調整値が０．２リットル／ｓｅｃに対して、気体供給ラインＢの圧力調整値が０．５ＭＰａ、流量調整値が０．５リットル／ｓｅｃとなるように設定し、圧力と流量の設定値は一定とした。
（Ａ）超低濃度：空気連行剤（１．５質量％）、カプセル基剤（７質量％）、水（残量）
（Ｂ）低濃度：空気連行剤（１．５質量％）、カプセル基剤（１５質量％）、水（残量）
（Ｃ）中濃度：空気連行剤（１．５質量％）、カプセル基剤（２５質量％）、水（残量）
（Ｄ）高濃度：空気連行剤（１．５質量％）、カプセル基剤（４０質量％）、水（残量）
なお、空気連行剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩を使用し、カプセル基剤としては、ポリビニルアルコールを使用した。

−液泡状体含有生コンクリートの製造−
上記で調製した混合物に、上記で作製した各液泡状体（Ａｄ２）を下記表４に示す割合で添加し、混合して、液泡状体含有生コンクリートを製造した。混合は、５０Ｌのパン型強制ミキサーで２０℃で１．５分間練り混ぜることにより行った。練上がり温度は２２℃であった。また、比較対照として、液泡状体の代わりに従来のＡＥ剤（商品名：マイクロエア２０２、製造元：ＢＡＳＦジャパン社製）を用い、同様に混合物に添加、混合して、生コンクリートを製造した。

表４中、各成分としては以下を使用した。
・セメント：太平洋セメント社製、中庸熱ポルトランドセメント、密度：３．２１ｇ／ｃｍ^３
・膨張材：電気化学工業社製、デンカパワーＣＳＡ、密度：３．１５ｇ／ｃｍ^３
・細骨材：５ｍｍ以下、表乾密度２．５８ｇ／ｃｍ^３、Ｆ．Ｍ：２．８５
・粗骨材：２５ｍｍ〜５ｍｍ、表乾密度：２．５７ｇ／ｃｍ^３、実積率：６３．５％
・Ａｄ１（混和剤）：高性能ＡＥ減水剤（ＢＡＳＦジャパン社製、ＳＰ８ＳＢＭ）
・Ａｄ２（混和剤）：上記で作製した液泡状体（超低濃度、低濃度、中濃度、若しくは高濃度）、又は、比較対照としての従来のＡＥ剤（商品名：マイクロエア２０２、製造元：ＢＡＳＦジャパン社製）

得られた液泡状体含有生コンクリート（２．０ｍ^３）を、アジテータ車により撹拌しながら運搬し、０分（製造直後）、３０分、６０分、及び９０分経過後の生コンクリート中の空気量を測定した。空気量の測定はエアメータにより行った。なお、上記時間は液泡状体含有生コンクリートの製造直後から荷下し開始までの時間とした。結果を図２に示す。

経時３０分では、カプセル基剤濃度が低濃度、中濃度、高濃度のいずれの場合であっても、空気量の低下はあまり見られなかった。一方、経時６０分では、カプセル基剤濃度が低濃度の場合に空気量の低下が見られたが、中濃度、高濃度では、空気量の低下はほとんど見られなかった。また、経時９０分では、カプセル基剤濃度が低濃度、中濃度の場合に空気量の低下が見られたのに対し、高濃度では空気量の低下は見られず、所望の程度の空気量を維持していた。

図２の結果から、アジテータ車による運搬に供する場合、生コンクリート製造時に使用される起泡剤溶液中のカプセル基剤濃度は、運搬時間が３０分以内と予想される場合には低濃度とし、運搬時間が３０分を超えて６０分以内と予想される場合には中濃度とし、運搬時間が６０分を超えて９０分以内（或いは９０分を超える）と予想される場合には高濃度とすることがよいことがわかる。

＜実施例２：ベルトコンベアによる運搬時の空気量の経時変化＞
実施例２では、ベルトコンベアによる運搬を行った際の、生コンクリート中の空気量の経時変化を調べた。実施例１と同様に液泡状体含有生コンクリートを製造し、得られた生コンクリート（２．０ｍ^３）を、傾斜ベルトコンベアにより運搬し、０分（製造直後）、３０分、６０分、及び９０分経過後の生コンクリート中の空気量を上記同様に測定した。結果を図３に示す。

経時３０分では、カプセル基剤濃度が超低濃度の場合に空気量の低下が見られたが、低濃度、中濃度では、空気量の低下はほとんど見られなかった。一方、経時６０分では、カプセル基剤濃度が低濃度の場合に空気量の低下が見られたが、中濃度では、空気量の低下はほとんど見られなかった。また、中濃度では、経時９０分であっても空気量の低下は見られず、所望の程度の空気量を維持していた。

図３の結果から、ベルトコンベアによる運搬に供する場合、生コンクリート製造時に使用される起泡剤溶液中のカプセル基剤濃度は、運搬時間が３０分以内と予想される場合には低濃度とし、運搬時間が３０分を超えて６０分以内と予想される場合には中濃度とし、運搬時間が６０分を超えて９０分以内（或いは９０分を超える）と予想される場合にも中濃度とすることがよいことがわかる。

＜実施例３：コンクリートバケットによる運搬時の空気量の経時変化＞
実施例３では、コンクリートバケットによる運搬を行った際の、生コンクリート中の空気量の経時変化を調べた。実施例１と同様に液泡状体含有生コンクリートを製造し、得られた生コンクリート（２．０ｍ^３）を、５．０ｍ^３積みコンクリートバケットにより運搬し、０分（製造直後）、３０分、６０分、及び９０分経過後の生コンクリート中の空気量を上記同様に測定した。結果を図４に示す。

経時３０分、６０分では、カプセル基剤濃度が超低濃度、低濃度のいずれであっても、空気量の低下はほとんど見られなかった。一方、経時９０分では、カプセル基剤濃度が超低濃度の場合に空気量の低下が見られたが、低濃度では、空気量の低下はほとんど見られず、所望の空気量を維持していた。

図４の結果から、コンクリートバケットによる運搬に供する場合、生コンクリート製造時に使用される起泡剤溶液中のカプセル基剤濃度は、運搬時間が６０分以内と予想される場合には超低濃度とし、運搬時間が６０分を超えて９０分以内（或いは９０分を超える）と予想される場合には低濃度とすることがよいことがわかる。

実施例１〜３の結果から、運搬時間、運搬手段に応じて適切に気泡剤溶液中の空気連行剤及びカプセル基剤の濃度を調整することで、所望の空気量を含有したままの状態で、生コンクリートを運搬し、その後の打設に供することができることがわかる。このような生コンクリートの製造方法によれば、運搬時間、運搬手段等の各種条件に対応させて、必要最小限の空気連行剤及びカプセル基剤を使用することで所望の空気量が確保できるため、材料及び費用の無駄を削減することが可能となる。
出願当初の特許請求の範囲に記載された各請求項は、以下の通りであった。
請求項１：
少なくともセメント、骨材、及び水を混合して、混合物を調製する工程と、
少なくとも空気連行剤及びカプセル基剤を含む起泡剤溶液と、圧縮空気とを気液混合して、液泡状体を作製する工程と、
前記混合物と、前記液泡状体とを混合して、液泡状体を含有する生コンクリートを得る工程とを含み、
前記液泡状体を作製する工程が、打設現場までの生コンクリートの運搬時間、打設現場までの生コンクリートの運搬手段、及び生コンクリートの練上がり温度から選択される１以上に応じて、前記起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量を調整することを含む、生コンクリートの製造方法。
請求項２：
前記液泡状体を作製する工程において、打設現場までの生コンクリートの運搬時間が長くなるほど、前記起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量を増やす、請求項１に記載の生コンクリートの製造方法。
請求項３：
前記液泡状体を作製する工程において、前記運搬手段の生コンクリートに対する撹拌力が大きくなるほど、前記起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量を増やす、請求項１又は２に記載の生コンクリートの製造方法。
請求項４：
前記液泡状体を作製する工程において、生コンクリートの練上がり温度が高くなるほど、前記起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量を増やす、請求項１〜３のいずれかに記載の生コンクリートの製造方法。
請求項５：
前記液泡状体を作製する工程において、前記起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量を、運搬前の生コンクリート中の空気量、及び、運搬後の生コンクリート中の空気量が、いずれも４．０％〜６．０％の範囲内となるように調整する、請求項１〜４のいずれかに記載の生コンクリートの製造方法。
請求項６：
前記液泡状体を作製する工程において、前記起泡剤溶液中の空気連行剤及び／又はカプセル基剤の含有量を、空気連行剤０．１質量％〜１２質量％、カプセル基剤４質量％〜５０質量％の範囲内で調整する、請求項１〜５のいずれかに記載の生コンクリートの製造方法。

１：起泡剤溶液槽
２：加圧ポンプ
３：逆止弁
４：圧力調整弁
５：液供給用の開閉弁
６：液圧力センサー
７：液流量調整弁
８：加圧空気の接続口
９：圧力調整弁
１０：気体供給用の開閉弁
１１：気体流量調整弁
１２：気体圧力センサー
１３：逆止弁
１４：発泡器
１５：フィルタ
１６：微細気泡生成器
１７：生コンクリート製造プラント
１８：液泡状体製造添加装置の制御器
１９：生コンクリート製造プラントの制御器
Ａ：液供給ライン
Ｂ：気体供給ライン

Claims (3)

1. 耐凍害性の向上を目的として空気連行剤を添加する生コンクリートの製造方法において、
   少なくともセメント、骨材、及び水を混合して、混合物を調製する工程と、
   少なくとも空気連行剤及びカプセル基剤を含む起泡剤溶液と、圧縮空気とを気液混合して、液泡状体を作製する工程と、
   前記混合物と、前記液泡状体とを混合して、液泡状体を含有する生コンクリートを得る工程とを含み、
   前記液泡状体を作製する工程が、打設現場までの生コンクリートの運搬時間及び打設現場までの生コンクリートの運搬手段に対応する前記起泡剤溶液中の空気連行剤及びカプセル基剤の含有量との関係に基づいて、前記起泡剤溶液中の空気連行剤及びカプセル基剤の含有量を調整することを含む、生コンクリートの製造方法。
2. 打設現場までの生コンクリートの運搬時間及び打設現場までの生コンクリートの運搬手段に対応して、練上がり温度が予め設定された温度を超えている場合と、超えていない場合について、予め空気連行剤及びカプセル基剤の含有量を設定しておくことをさらに含む、請求項１記載の生コンクリートの製造方法。
3. 予め、空気連行剤及びカプセル基剤の含有量が異なる２種類の溶液を調製しておき、前記２種類の溶液を混合することにより、又はいずれか一方の溶液を水で希釈することにより、所望の空気連行剤及びカプセル基剤の含有量を有する起泡剤溶液を作製することをさらに含む、請求項１又は２に記載の生コンクリートの製造方法。