JP7337674B2 - セメント材料の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、セメント材料の製造方法に関する。

これまで粉体原料を用いたセメント材料の製造方法について様々な開発がなされてきた。この種の技術として、例えば、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、中空微小球を封入した水溶紙からなる袋体を、コンクリートに後添加し、練り混ぜる方法が記載されている（特許文献１の請求項１等）。

特開２０１７－１５９５３２号公報

しかしながら、本発明者が検討した結果、上記特許文献１に記載のセメント材料の製造方法において、粉塵防止、作業効率、及び圧送性の点で改善の余地があることが判明した。

上記の特許文献１に記載の水溶紙からなる袋体は、通常、作業者の人力によって搬送されていた。このため、搬送量の増加は、作業者への負担増となっていた。

本発明者は新しい粉体原料の搬送方法を検討したところ、袋に収容された粉体原料を、パイプを用いて吸引・圧送する方法を使えば、作業効率を向上できることを見出した。
しかしながら、粉体原料を含む袋を開封し、その開封口から吸引する当該方法では、粉体原料が粉塵化し、作業性を低下させてしまうことが判明した。また、粉体原料の特性によっては吸引圧送し難いものが存在することが分かった。

このような知見に基づきさらに鋭意研究したところ、凝集度が５０％以下の粉体原料を使用することによって袋中からの吸引圧送が可能となり、パイプの先端に連結したノズルを袋内部に刺し込むことによって、袋を開封せずに、袋内から粉体原料を吸引・圧送できるため、作業効率を向上させつつも、粉塵化を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明によれば、
下記の手順で求められる凝集度が５０％以下の粉体原料を含む袋を準備する準備工程と、
前記袋にノズルを刺し込んだ状態で、前記ノズルから前記粉体原料を吸引して、前記ノズルに連結されたパイプを通って、容器中に前記粉体原料を圧送する圧送工程と、
を含む、セメント材料の製造方法が提供される。
（手順）
（１）前記粉体原料を用いて、次のようにして、ゆるめ嵩密度Ａ、かため嵩密度Ｐを求め、Ａ、Ｐを用いて、式Ｉ：（Ａ＋Ｐ）／２から平均嵩密度を求める。
まず、前記粉体原料を目開き７１０μｍの篩を通して測定用サンプルを得る。得られた測定用サンプルを１００ｃｃの容器に充填し、タッピングせずにすり切りした後、容器中の評価用サンプルにおけるゆるめ嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）を測定した。続いて、得られた測定用サンプルを１００ｃｃの容器に充填し、上下方向に１８０回の条件でタッピングし、すり切りした後、前記容器中の評価用サンプルにおける、前記かため嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）を測定する。
（２）（１）で得られた平均嵩密度の数値に対応する３段の篩を、次の基準に基づいて選択する。
平均嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ^３以下の場合、目開き３５０μｍの上段篩、目開き２５０μｍの中段篩、目開き１５０μｍの下段篩を選択し、平均嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ^３超え０．９ｇ／ｃｍ^３未満の場合、目開き２５０μｍの上段篩、目開き１５０μｍの中段篩、目開き７５μｍの下段篩を選択し、平均嵩密度が０．９ｇ／ｃｍ^３以上の場合、目開き１５０μｍの上段篩、目開き７５μｍの中段篩、目開き４５μｍの下段篩を選択する。
（３）前記粉体原料の２ｇを、（２）で選択した３段の篩の上段篩に載せ、振幅：１ｍｍ、次のように算出される振動時間Ｔの条件で、前記３段の櫛を備える振動ふるい装置を用いて振とうする。
振動時間Ｔ（秒）は、式ＩＩ：Ｔ＝２０＋［（１．６－Ｗ）／０．０１６］から算出する。
式ＩＩ中の動的かさ密度Ｗ（ｇ／ｃｍ^３）は、式ＩＩＩ：Ｗ＝（Ｐ－Ａ）×Ｃ／１００＋Ａから算出する。
式ＩＩＩ中の圧縮度Ｃ（％）は、式ＩＶ：Ｃ＝（Ｐ－Ａ）／Ｐ］×１００から算出する。
（４）（３）の後、上段、中段、下段の各々の篩上に残存する前記粉体原料の重量（ｇ）を測定し、それぞれ、Ｘ、Ｙ、Ｚとする。得られたＸ、Ｙ、Ｚを用いて、次の式Ｖから、前記粉体原料の凝集度（％）を算出する。
式Ｖ：凝集度％＝［（Ｘ／２）×１００］＋［（Ｙ／２）×１００×（３／５）］＋［（Ｚ／２）×１００×（１／５）］

本発明によれば、粉塵防止、作業効率、及び圧送性優れたセメント材料の製造方法が提供される。

袋中の粉体原料を吸引・圧送する方法を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは一致していない。

本実施形態のセメント材料の製造方法を概説する。

セメント材料の製造方法は、下記の手順で求められる凝集度が５０％以下の粉体原料を含む袋を準備する準備工程と、袋にノズルを刺し込んだ状態で、ノズルから粉体原料を吸引して、ノズルに連結されたパイプを通って、容器中に粉体原料を圧送する圧送工程と、を含む。

本発明者の知見によれば、パイプの先端に連結したノズルを、未開封の袋に刺し込むことで、袋を開封せずに、袋から粉体原料を吸引し、パイプを介して所定の容器まで圧送できるため、粉体原料の粉塵化を抑制しつつも、袋自体搬送する場合と比較して作業効率を高められることが分かった。

また、本発明者の知見によれば、凝集度が所定値以下の粉体原料を使用することによって、袋中からの吸引圧送が可能となることが判明した。

以下、粉体原料の粉体特性と吸引圧送の技術的関係について検討した結果を詳述する。

本発明者は、袋中に封入された粉体原料の複数種について吸引圧送を実施したところ、吸引圧送可能なものだけでなく、吸引の途中で詰まりが発生するものがあることが分かった。また、詰まりによって圧送が中断されることもあった。

このような粉体の詰まりについて、粉体特性との関係を鋭意検討した。その結果、一般的に流動性の指標となる圧縮度などを採用し、圧縮度が小さいものを選択したものの、そのような粉体について安定的に吸引圧送することができなかった。

さらに検討を進めた結果、指標として凝集度を採用し、その凝集度を所定値以下とすることによって、粉体の吸引圧送について安定的に実現できることを知見した。詳細なメカニズムは定かではないが、この凝集度は、一般的な流動性の指標ではないものの、袋中に封入された粉体原料の吸引圧送プロセスにおいて、ポンプ内やホース内における詰まり等の不具合を抑制できるなど、圧送安定性を評価できる指標となる。

本発明者は、上記の知見を得るに当たって、具体的に以下のような試験を行った。結果を表１に示す。
まず、上記の表１の嵩密度を有する粉体サンプル１～４を準備した。サンプル１は凝結調整材（主成分がアルミニウムスルホン酸塩）、サンプル２は普通セメント、サンプル３は中空微小球、サンプル４はシリカフュームを使用した。

続いて、以下の手順（１）～（４）に基づいて粉体サンプル１～４の凝集度（％）を求めた。

（１）粉体サンプル１～４（粉体原料）を用いて、次のようにして、ゆるめ嵩密度Ａ、かため嵩密度Ｐを求め、Ａ、Ｐを用いて、式Ｉ：（Ａ＋Ｐ）／２から平均嵩密度を求めた。
まず、粉体サンプル１を目開き７１０μｍの篩を通して測定用サンプルを得た。得られた測定用サンプルを、２０～３０秒で山盛りになるように、１００ｃｃの容器に充填し、タッピングせずに、山盛り部分を水平なヘラですり切りした後、容器中の評価用サンプルにおける前記ゆるめ嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）を測定した。
続いて、得られた測定用サンプルを、キャッピングホルダーを取り付けた１００ｃｃの容器に充填し、上下方向に１８０回の条件でタッピングし、その後、キャッピングホルダーを取り外し、山盛り部分を水平なヘラですり切りした後、容器中の評価用サンプルにおける、かため嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）を測定した。
タッピング途中で容器の上部まで評価用サンプルの高さが落ちた場合には、評価用サンプルを追加して、再度、１８０回のタッピングを行った。

（２）（１）で得られた平均嵩密度の数値に対応する３段の篩を、次の基準に基づいて選択した。
３段の篩１：平均嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ^３以下の場合、目開き３５０μｍの上段篩、目開き２５０μｍの中段篩、目開き１５０μｍの下段篩を選択する。
３段の篩２：平均嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ^３超え０．９ｇ／ｃｍ^３未満の場合、目開き２５０μｍの上段篩、目開き１５０μｍの中段篩、目開き７５μｍの下段篩を選択する。
３段の篩３：平均嵩密度が０．９ｇ／ｃｍ^３以上の場合、目開き１５０μｍの上段篩、目開き７５μｍの中段篩、目開き４５μｍの下段篩を選択する。
表１に示すように、粉体サンプル１は３段の篩２、粉体サンプル２は３段の篩３、粉体サンプル３は３段の篩１、粉体サンプル４は３段の篩２を選択した。

（３）粉体サンプル１～４の２ｇを、（２）で選択した３段の篩の上段篩に載せ、振幅：１ｍｍ、次のように算出される振動時間Ｔ（表１）の条件で、３段の櫛を備える振動ふるい装置（ホソカワミクロン社製 パウダーテスタ ＴＹＰＥ ＰＴ－Ｅ）を用いて振とうした。
振動時間Ｔ（秒）は、式ＩＩ：Ｔ＝２０＋［（１．６－Ｗ）／０．０１６］から算出。
式ＩＩ中の動的かさ密度Ｗ（ｇ／ｃｍ^３）は、式ＩＩＩ：Ｗ＝（Ｐ－Ａ）×Ｃ／１００＋Ａから算出。
式ＩＩＩ中の圧縮度Ｃ（％）は、式ＩＶ：Ｃ＝（Ｐ－Ａ）／Ｐ］×１００から算出。

（４）（３）の後、上段、中段、下段の各々の篩上に残存する粉体サンプル１～４の重量（ｇ）を測定し、それぞれ、Ｘ、Ｙ、Ｚとする。得られたＸ、Ｙ、Ｚを用いて、次の式Ｖから、粉体サンプル１～４の凝集度（％）を算出した。結果を表１に示す。
式Ｖ：凝集度％＝［（Ｘ／２）×１００］＋［（Ｙ／２）×１００×（３／５）］＋［（Ｚ／２）×１００×（１／５）］

以上にように平均嵩密度を用いて、算出した振動時間を採用し、それに応じた３種類の３段の篩を適切に選択することによって、凝集度について安定的に求めることが可能になる。

表１に示す凝集度を有する粉体サンプル１～４について、図１に示すように、袋内に封入し、袋からノズルを用いて吸引圧送する評価を行った。その結果、粉体サンプル１～３は、ポンプやホースに詰まりがなく最後まで吸引圧送が可能であったが、粉体サンプル４は、ポンプに詰まりが発生したため、吸引圧送が中断するという結果を示した。

以上の試験結果から、凝集度が上記上限値以下の粉体原料を使用することによって、袋中からの吸引圧送が可能となり、圧送安定性を高められることが知見された。

粉体原料の凝集度の上限は、５０％以下、好ましくは４０％以下、より好ましくは３０％以下である。これにより、圧送安定性を向上できる。一方、粉体原料の凝集度の下限は、特に限定されないが、例えば、１％以上でもよく、５％以上でもよい。これによって、粉体原料の搬送性や他の成分との混練性等を向上できる。

本実施形態によれば、粉体原料の吸引圧送が可能であり、粉体原料の搬送時の作業効率および作業環境性を向上できる、セメント材料の製造方法を実現できる。

以下、本実施形態のセメント材料の製造方法を詳述する。

図１は、セメント材料の製造方法の一例として、袋２０中の粉体原料１０を吸引・圧送する方法を模式的に示す図である。

まず、セメント材料の製造方法は、準備工程を行う。
準備工程は、図１に示すように、粉体原料１０を含む袋２０を準備する。

粉体原料１０は、セメント材料を構成する成分の一部を少なくとも含む粉末物であれば、特に限定されない。粉体原料１０は、一または二以上の成分を含んでもよい。

粉体原料１０の一例は、中空微小球を含んでもよい。粉体原料１０として、中空微小球の他にも、例えば、セメント粉末、石灰粉、膨張材、急結材、急硬材、凝結調整材などの混和材等のセメント材料に用いられる各種成分の粉末物が挙げられる。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

粉体原料１０の平均粒子径Ｄ_５０の下限は、例えば、１０μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上である。粉体原料１０の平均粒子径Ｄ_５０の上限は、例えば、５００μｍ以下、好ましくは１１０μｍ以下、より好ましくは９０μｍ以下である。

平均粒子径Ｄ_５０は、レーザー回折散乱法により測定される体積頻度粒度分布において、累積値が５０％となる粒子径を意味する。

粉体原料１０のかため密度の下限は、例えば、０．０５ｇ／ｃｍ^３以上、好ましくは０．０８ｇ／ｃｍ^３μｍ以上、より好ましくは０．０８ｇ／ｃｍ^３μｍ以上である。粉体原料１０のかため密度の上限は、例えば、２．０ｇ／ｃｍ^３以下、好ましくは１．９ｇ／ｃｍ^３以下、より好ましくは１．８ｇ／ｃｍ^３以下である。

中空微小球は、有機材料および／または無機材料を含むように構成されてもよい。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。有機材料として、樹脂などが挙げられる。無機材料として、炭酸カルシウムやセメント等が挙げられる。

中空微小球は、中空構造を有する軽量フィラーで、土木・建築分野や自動車分野などで使用されてもよい。中空微小球は、弾力性や断熱性を有していてもよく、一例として、寒冷地において、耐凍結融解性等の耐久性が優れるセメント硬化体を得られる等の凍結融解抵抗性を有していてもよい。

中空微小球中の樹脂は、具体的には、アクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フェノール、ポリメチルメタクリレート、メタクリロニトリル、ポリスチレン、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、及びポリフェノールなどを含んでもよい。これらの共重合体や架橋体等の高分子（ポリマー）を含んでもよい。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

また、中空微小球は、高分子球形弾性体で構成されてもよい。
中空微小球は、高含水タイプあるいは低含水タイプのいずれかで構成されてもよい。
高含水タイプの中空微小球は、例えば、その含水率が８５％以上を有する。これにより、火災等に対する安定性を高められる。

低含水タイプの中空微小球は、生産性と保管性を高められる。
低含水タイプの中空微小球の含水率は、例えば、０．５～１０％であり、０．５～５％が好ましい。上記下限値とすることで、飛散を予防できる。上記上限値以下とすることで、セメント等の他の成分と混合した場合とき、セメントの硬化性の低下を抑制したり、混合物中における分散性の低下を抑制できる。

粉体原料１０は、有機材料および無機材料を含むように構成されてもよい。
この中空微小球の一例は、樹脂を含む有機材料で構成された樹脂コア粒子の表面に、炭酸カルシウム及びセメントの少なくとも一方を含む無機材料で構成された無機層を有してもよい。無機層は、樹脂コア粒子の表面の一部または全体を被覆するように形成されてもよい。これにより、粉体原料１０の飛散を抑制できる。また、材料分離の少ないセメント材料が得られる。

上記の中空微小球は、例えば、樹脂製の中空微小球の材質中に液状炭化水素を含有したものを、微粉の炭酸カルシウムやセメントとともに１７０℃程度まで加熱することで、得られる。

中空微小球中の炭酸カルシウムの含有量は、中空微小球中の樹脂１００部に対して、例えば、１００～８００部が好ましく、２００～８００部がより好ましい。
また、中空微小球中のセメントの含有量は、中空微小球中の樹脂１００部に対して、例えば、１００～９００部が好ましく、２００～９００部がより好ましい。
炭酸カルシウムとセメントを併用する場合、中空微小球中の炭酸カルシウム及びセメントの合計含有量は、例えば、中空微小球の樹脂１００部に対して、炭酸カルシウムとセメントの合計が２００～８５０部が好ましい。

中空微小球中のセメントとしては、各種ポルトランドセメント、混合セメント、アルミナセメント、及び白色セメントを用いることが可能である。このセメント中に石膏が含まれてもよい。石膏は、接水時の流動性が損なわれないことから無水石膏が好ましい。

袋２０は、粉体原料１０を収容し、内部を密封する袋体である。

袋２０は、その材料が特に限定されないが、セメントの分野で通常使用されるものを用いてもよい。この袋２０は、水溶性を有しなくてもよい。

袋２０の一例は、クラフト紙や樹脂フィルム等で構成されてもよい。
具体的な袋２０としては、例えば、１または２層以上のクラフト紙で構成されたクラフト紙袋、クラフト紙を重ねた間に樹脂フィルムを配置した樹脂フィルム入りクラフト紙袋、これらの最内層をラミネート加工したラミネート紙袋、１または２以上の樹脂フィルムで構成された樹脂フィルム袋等が挙げられる。
この中でも、袋２０の一例は、単層または複数層で構成される樹脂フィルムを有してもよい。

樹脂の材料としては、例えば、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）等のＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＰ（ポリプロピレン）等が挙げられる。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

袋２０は、最内層に、帯電防止処理などの表面処理がなされていてもよい。
粉体原料１０を内部に導入するための袋２０の弁口は、ヒートシールされていてもよいし、接着剤で密封されていてもよい。
袋２０は、内部に含まれる粉体原料１０の量が目視できる程度に透明性を有していてもよい。

袋２０の厚みは、適宜決定することができるが、例えば、０．１ｍｍ～３ｍｍでもよく、０．２ｍｍ～２ｍｍでもよく、０．３ｍｍ～１ｍｍでもよい。上記上限値以下とすることで、突き刺し易さを向上できる。一方、上記下限値以上とすることで、粉体原料１０の収容時の保管安定性を向上できる。
袋２０の引裂伝播抵抗の下限は、例えば、１ｇ以上、好ましくは５０ｇ以上、より好ましくは１００ｇ以上である。これにより、袋２０の破損を抑制できる。袋２０の引裂伝播抵抗の上限は、例えば、４００ｇ以下としてもよい。これにより、袋２０の突き刺し易さを高められる。

袋２０の引張強度の下限は、例えば、５０ＭＰａ以上、好ましくは２００ＭＰａ以上、より好ましくは７００ＭＰａ以上である。袋２０の引張強度の上限は、例えば、２５００ＭＰａ以下である。このような範囲内とすることで、袋２０の機械的強度とノズルの突き刺し易さのバランスを図ることができる。

準備工程において、粉体原料１０を含む袋２０を、平面台の上に静置させた状態で保持してもよいが、吊り下げた状態で保持してもよい。

平面上に静置した時の、粉体原料１０を収容した袋２０の形状は、特に限定されないが、例えば、略直方体形状でもよく、略円柱状でもよい。平面上に置くことで、袋２０の位置や形状を安定させた状態で、次の圧送工程を行うことができる。

本明細書中、「略」という用語は、特に明示的な説明の無い限りは、製造上の公差やばらつき等を考慮した範囲を含むことを表す。

吊り下げた状態の袋２０は、その下方２２の一部が膨らむように構成されてもよく、例えば、袋２０の下部の両端が外側に膨らみ、下部の中央部が内側に凹むように構成されてもよい。

吊り下げる方法として、図１に示すように、取付治具９２に袋２０を取り付ける方法が挙げられる。取付治具９２に袋２０を、公知の固定手段で固定する。固定手段として、例えば、ひもやフックなどが挙げられる。

吊り下げられた袋２０の下部は、地面から離れた位置で保持されるこのため、次の圧送工程において、袋２０の下方２２からノズル３０を刺し込みやすくなる。

続いて、セメント材料の製造方法は、圧送工程を行う。

圧送工程は、ノズル３０の刺込工程の後、ノズル３０の吸引工程を行う。
ノズル３０の刺込工程は、袋２０の内部に袋２０を刺し込むものであればよく、袋２０の上方、側面、下方２２のいずれに刺し込んでもよい。

ノズル３０を刺し込む方法は、特に限定されない。
例えば、袋２０の一部に、所定の切断手段によって切り込みを入れた後、その切り込みにノズル３０を刺し込んでもよい。また、ノズル３０の先端を袋２０の表面に当てて、ノズル３０を押し込むことによって、袋２０を突き破りつつ、袋２０の内部に進入させることができる。

ノズル３０の先端によって袋２０を突き刺す場合、ノズル３０は、先端に向かって徐々に縮径する円錐台形状となる先端部５０を有することが好ましい。これによって、袋２０に先端部５０を突き刺しつつも、突き刺した周囲から粉体原料１０が漏れ出ることを抑制できる。また、槍のような先端部５０によって、突き刺し易さを高められる。

また、先端部５０の先端は、略半球状に構成されてもよい。先端部５０の先端のアールを適度に小さくなることで、突き刺し易さを高められる。

袋２０に刺し込んだノズル３０は、袋２０に固定してもよい。例えば、ノズル３０の先端部５０と袋２０の一部とをアタッチメント９０で固定してもよい。アタッチメント９０は、筒状を有し、先端部５０を袋２０に突き刺した時に、粉体原料１０が漏れ出すことを防止できる治具であってもよい。

図１では、吊り下げた袋２０の下方２２にノズル３０を刺し込み、袋２０とノズル３０とをアタッチメント９０で固定した状態となる。この状態で次の吸引工程を行う。袋２０の下方２２に向かって粉体原料１０が集まるため、吸引効率を高められる。また、アタッチメント９０で固定されているため、吸引時でも、粉体原料１０の漏れを抑制することができる。

ノズル３０は、少なくとも粉体原料１０を吸引する吸引口５６を有する。ポンプ７０が作動することで生じた負圧によって、吸引口５６から粉体原料１０を吸引する。吸引された粉体原料１０は、ノズル３０に接続されたパイプ６０を通って、容器４０中に圧送される。

ノズル３０は、図１に示すように、内側管５４と外側管５２とを有する二重管ノズルで構成されてもよい。二重管ノズルの先端部５０において、外側管５２と内側管５４とを貫通するように設けられた、空気を吹き出す吹出口５８と、外側管５２を貫通するが内側管５４を貫通しないように設けられた、粉体原料１０を吸引する吸引口５６を備える。

袋２０中の粉体原料１０は、ポンプ７０が作動することで生じた負圧によって、吸引口５６から、外側管５２と内側管５４との間、パイプ６０を通って、容器４０中に圧送される。先端部５０からポンプ７０までのパイプ６０内部は、真空状態であってもよい。

吸引口５６は、先端部５０に複数設けられていてもよい。また、吸引口５６の形状は、特に限定されないが、スリット状に形成されてもよい。これによって、吸引効率を高めることができる。

吹出口５８から吹き出す空気は、ポンプ７２が作動することで生じた正圧によって、パイプ６２を介して、パイプ６２に接続された内側管５４を通って、袋２０内部に導入される。吹出口５８からの空気は、袋２０の粉体原料１０を流動化させるためのエアレーションを行うことができる。これによって、吸引効率を一層高めることが可能になる。

吹出口５８は、吸引口５６よりも、先端部５０の先端側に配置されることが好ましい。これによって、吸引を阻害せずに、エアレーションを行うことができる。吹出口５８の形状は、特に限定されないが、丸形状で構成されてもよい。これにより、先端部５０の周囲全体に空気を放出でき、エアレーションの効果を高められる。

パイプ６０やパイプ６２の一例としては、樹脂や金属で構成されたホースが使用できる。
ポンプ７０の一例としては、ダイアフラムなどのポンプが使用できる。
ポンプ７２の一例としては、コンプレッサなどのポンプが使用できる。

その後、容器４０中において、圧送された粉体原料１０と他の成分とを混合することで、セメント材料が得られる。

他の成分の一例として、コンクリート８０が挙げられる。
すなわち、上記の圧送工程は、圧送の前に、容器４０の内部に予めコンクリート８０を収容する工程と、容器４０中において、圧送した粉体原料１０とコンクリート８０とを混合する工程と、含んでもよい。

本実施形態において、コンクリート８０とは、セメントペースト、セメントモルタル、及びセメントコンクリートを総称するものである。

容器４０は、室内に設置された攪拌ミキサーでもよく、コンクリートの運搬と混合を兼ねることができるミキサー車のミキシングドラムであってもよい。

ミキシングドラム中に圧送された粉体原料１０は、コンクリート８０等の他の成分と、ミキサーによって混合され、セメント材料となる。このように、コンクリートの施工現場で、上記の圧送工程を行うことができる。このため、本実施形態のセメント材料の製造方法は、現場でも取り扱い性に優れた方法となる。

コンクリートに使用されるセメントは、特に限定されるものではなく、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱などの各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカ、又は石灰石微粉などを混合した各種混合セメント、並びに、廃棄物利用型セメント、いわゆるエコセメントなどが挙げられる。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

また、各種の用途において、他の成分として、必要に応じて、目的を阻害しない範囲で、骨材、膨張剤、収縮低減剤、フライアッシュやシリカフュームなどのポゾラン物質、防錆剤、メチルセルロースなどの水中不分離混和剤、増粘剤、保水剤、防水剤、発泡剤、防凍剤、沈下抑制剤、抗菌剤及び着色剤等を併用することが可能である。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

以上により得られたセメント材料は、各種の施工に用いることが可能である。

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
以下、参考形態の例を付記する。
１． 下記の手順で求められる凝集度が５０％以下の粉体原料を含む袋を準備する準備工程と、
前記袋にノズルを刺し込んだ状態で、前記ノズルから前記粉体原料を吸引して、前記ノズルに連結されたパイプを通って、容器中に前記粉体原料を圧送する圧送工程と、
を含む、セメント材料の製造方法。
（手順）
（１）前記粉体原料を用いて、次のようにして、ゆるめ嵩密度Ａ、かため嵩密度Ｐを求め、Ａ、Ｐを用いて、式Ｉ：（Ａ＋Ｐ）／２から平均嵩密度を求める。
まず、前記粉体原料を目開き７１０μｍの篩を通して測定用サンプルを得る。得られた測定用サンプルを１００ｃｃの容器に充填し、タッピングせずにすり切りした後、前記容器中の評価用サンプルにおける前記ゆるめ嵩密度（ｇ／ｃｍ ^３ ）を測定する。続いて、得られた測定用サンプルを１００ｃｃの容器に充填し、上下方向に１８０回の条件でタッピングし、すり切りした後、前記容器中の評価用サンプルにおける、前記かため嵩密度（ｇ／ｃｍ ^３ ）を測定する。
（２）（１）で得られた平均嵩密度の数値に対応する３段の篩を、次の基準に基づいて選択する。
平均嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ ^３ 以下の場合、目開き３５０μｍの上段篩、目開き２５０μｍの中段篩、目開き１５０μｍの下段篩を選択し、平均嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ ^３ 超え０．９ｇ／ｃｍ ^３ 未満の場合、目開き２５０μｍの上段篩、目開き１５０μｍの中段篩、目開き７５μｍの下段篩を選択し、平均嵩密度が０．９ｇ／ｃｍ ^３ 以上の場合、目開き１５０μｍの上段篩、目開き７５μｍの中段篩、目開き４５μｍの下段篩を選択する。
（３）前記粉体原料の２ｇを、（２）で選択した３段の篩の上段篩に載せ、振幅：１ｍｍ、次のように算出される振動時間Ｔの条件で、前記３段の櫛を備える振動ふるい装置を用いて振とうする。
振動時間Ｔ（秒）は、式ＩＩ：Ｔ＝２０＋［（１．６－Ｗ）／０．０１６］から算出する。
式ＩＩ中の動的かさ密度Ｗ（ｇ／ｃｍ ^３ ）は、式ＩＩＩ：Ｗ＝（Ｐ－Ａ）×Ｃ／１００＋Ａから算出する。
式ＩＩＩ中の圧縮度Ｃ（％）は、式ＩＶ：Ｃ＝（Ｐ－Ａ）／Ｐ］×１００から算出する。
（４）（３）の後、上段、中段、下段の各々の篩上に残存する前記粉体原料の重量（ｇ）を測定し、それぞれ、Ｘ、Ｙ、Ｚとする。得られたＸ、Ｙ、Ｚを用いて、次の式Ｖから、前記粉体原料の凝集度（％）を算出する。
式Ｖ：凝集度％＝［（Ｘ／２）×１００］＋［（Ｙ／２）×１００×（３／５）］＋［（Ｚ／２）×１００×（１／５）］
２． １．に記載のセメント材料の製造方法であって、
前記粉体原料が中空微小球を含む、セメント材料の製造方法。
３． ２．に記載のセメント材料の製造方法であって、
前記中空微小球が、有機材料および無機材料を含む、セメント材料の製造方法。
４． １．～３．のいずれか一つに記載のセメント材料の製造方法であって、
前記粉体原料の平均粒子径Ｄ _５０ が、１０μｍ以上５００μｍ以下である、セメント材料の製造方法。
５． １．～４．のいずれか一つに記載のセメント材料の製造方法であって、
前記粉体原料の前記かため嵩密度が、０．０５ｇ／ｃｍ ^３ 以上２．０ｇ／ｃｍ ^３ 以下である、セメント材料の製造方法。
６． １．～５．のいずれか一つに記載のセメント材料の製造方法であって、
前記ノズルが、先端に向かって徐々に縮径する円錐台形状となる先端部を備える、セメント材料の製造方法。
７． ６．に記載のセメント材料の製造方法であって、
前記ノズルが、二重管ノズルで構成されており、
前記二重管ノズルの前記先端部が、
空気を吹き出す吹出口と、
前記粉体原料を吸引するスリット状の吸引口と、を備える、
セメント材料の製造方法。
８． １．～７．のいずれか一つに記載のセメント材料の製造方法であって、
吊り下げた前記袋の下方に前記ノズルを刺し込み、前記袋と前記ノズルとをアタッチメントで固定した状態で、前記圧送工程を行う、セメント材料の製造方法。
９． １．～８．のいずれか一つに記載のセメント材料の製造方法であって、
前記袋が、単層または複数層の樹脂フィルムを備える、セメント材料の製造方法。
１０． １．～９．のいずれか一つに記載のセメント材料の製造方法であって、
前記袋の引裂伝播抵抗が、１ｇ以上４００ｇ以下である、セメント材料の製造方法。
１１． １．～１０．のいずれか一つに記載のセメント材料の製造方法であって、
前記袋の引張強度が、５０ＭＰａ以上２５００ＭＰａ以下である、セメント材料の製造方法。
１２． １．～１１．のいずれか一つに記載のセメント材料の製造方法であって、
前記圧送工程は、
圧送の前に、前記容器の内部に予めコンクリートを収容する工程と、
前記容器中において、圧送した前記粉体原料と前記コンクリートとを混合する工程と、を含む、セメント材料の製造方法。
１３． １２．に記載のセメント材料の製造方法であって、
前記コンクリートの施工現場で、前記圧送工程を行う、セメント材料の製造方法。

１０ 粉体原料
２０ 袋
２２ 下方
３０ ノズル
４０ 容器
５０ 先端部
５２ 外側管
５４ 内側管
５６ 吸引口
５８ 吹出口
６０ パイプ
６２ パイプ
７０ ポンプ
７２ ポンプ
８０ コンクリート
９０ アタッチメント
９２ 取付治具

Claims (13)

1. 粉体原料を収容する袋を準備する準備工程と、
   前記袋にノズルを刺し込んだ状態で、前記ノズルから前記粉体原料を吸引して、前記ノズルに連結されたパイプを通って、容器中に前記粉体原料を圧送する圧送工程と、を含み、
   前記袋に収容される前記粉体原料における、下記の手順で求められる凝集度が５０％以下である、
   セメント材料の製造方法。
   （手順）
   （１）前記粉体原料を用いて、次のようにして、ゆるめ嵩密度Ａ、かため嵩密度Ｐを求め、Ａ、Ｐを用いて、式Ｉ：（Ａ＋Ｐ）／２から平均嵩密度を求める。
   まず、前記粉体原料を目開き７１０μｍの篩を通して測定用サンプルを得る。得られた測定用サンプルを１００ｃｃの容器に充填し、タッピングせずにすり切りした後、前記容器中の評価用サンプルにおける前記ゆるめ嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）を測定する。続いて、得られた測定用サンプルを１００ｃｃの容器に充填し、上下方向に１８０回の条件でタッピングし、すり切りした後、前記容器中の評価用サンプルにおける、前記かため嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）を測定する。
   （２）（１）で得られた平均嵩密度の数値に対応する３段の篩を、次の基準に基づいて選択する。
   平均嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ^３以下の場合、目開き３５０μｍの上段篩、目開き２５０μｍの中段篩、目開き１５０μｍの下段篩を選択し、平均嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ^３超え０．９ｇ／ｃｍ^３未満の場合、目開き２５０μｍの上段篩、目開き１５０μｍの中段篩、目開き７５μｍの下段篩を選択し、平均嵩密度が０．９ｇ／ｃｍ^３以上の場合、目開き１５０μｍの上段篩、目開き７５μｍの中段篩、目開き４５μｍの下段篩を選択する。
   （３）前記粉体原料の２ｇを、（２）で選択した３段の篩の上段篩に載せ、振幅：１ｍｍ、次のように算出される振動時間Ｔの条件で、前記３段の櫛を備える振動ふるい装置を用いて振とうする。
   振動時間Ｔ（秒）は、式ＩＩ：Ｔ＝２０＋［（１．６－Ｗ）／０．０１６］から算出する。
   式ＩＩ中の動的かさ密度Ｗ（ｇ／ｃｍ^３）は、式ＩＩＩ：Ｗ＝（Ｐ－Ａ）×Ｃ／１００＋Ａから算出する。
   式ＩＩＩ中の圧縮度Ｃ（％）は、式ＩＶ：Ｃ＝（Ｐ－Ａ）／Ｐ］×１００から算出する。
   （４）（３）の後、上段、中段、下段の各々の篩上に残存する前記粉体原料の重量（ｇ）を測定し、それぞれ、Ｘ、Ｙ、Ｚとする。得られたＸ、Ｙ、Ｚを用いて、次の式Ｖから、前記粉体原料の凝集度（％）を算出する。
   式Ｖ：凝集度％＝［（Ｘ／２）×１００］＋［（Ｙ／２）×１００×（３／５）］＋［（Ｚ／２）×１００×（１／５）］
2. 請求項１に記載のセメント材料の製造方法であって、
   前記粉体原料が中空微小球を含む、セメント材料の製造方法。
3. 請求項２に記載のセメント材料の製造方法であって、
   前記中空微小球が、有機材料および無機材料を含む、セメント材料の製造方法。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載のセメント材料の製造方法であって、
   前記粉体原料の平均粒子径Ｄ_５０が、１０μｍ以上５００μｍ以下である、セメント材料の製造方法。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載のセメント材料の製造方法であって、
   前記粉体原料の前記かため嵩密度が、０．０５ｇ／ｃｍ^３以上２．０ｇ／ｃｍ^３以下である、セメント材料の製造方法。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載のセメント材料の製造方法であって、
   前記ノズルが、先端に向かって徐々に縮径する円錐台形状となる先端部を備える、セメント材料の製造方法。
7. 請求項６に記載のセメント材料の製造方法であって、
   前記ノズルが、二重管ノズルで構成されており、
   前記二重管ノズルの前記先端部が、
   空気を吹き出す吹出口と、
   前記粉体原料を吸引するスリット状の吸引口と、を備える、
   セメント材料の製造方法。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載のセメント材料の製造方法であって、
   吊り下げた前記袋の下方に前記ノズルを刺し込み、前記袋と前記ノズルとをアタッチメントで固定した状態で、前記圧送工程を行う、セメント材料の製造方法。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載のセメント材料の製造方法であって、
   前記袋が、単層または複数層の樹脂フィルムを備える、セメント材料の製造方法。
10. 請求項１～９のいずれか一項に記載のセメント材料の製造方法であって、
    前記袋の引裂伝播抵抗が、１ｇ以上４００ｇ以下である、セメント材料の製造方法。
11. 請求項１～１０のいずれか一項に記載のセメント材料の製造方法であって、
    前記袋の引張強度が、５０ＭＰａ以上２５００ＭＰａ以下である、セメント材料の製造方法。
12. 請求項１～１１のいずれか一項に記載のセメント材料の製造方法であって、
    前記圧送工程は、
    圧送の前に、前記容器の内部に予めコンクリートを収容する工程と、
    前記容器中において、圧送した前記粉体原料と前記コンクリートとを混合する工程と、を含む、セメント材料の製造方法。
13. 請求項１２に記載のセメント材料の製造方法であって、
    前記コンクリートの施工現場で、前記圧送工程を行う、セメント材料の製造方法。

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