JP2006181759A

JP2006181759A - 減水剤の使用方法

Info

Publication number: JP2006181759A
Application number: JP2004375451A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nishimura; 正西村; Seiji Nakamura; 聖二中村
Original assignee: GRACE CHEMICALS KK
Current assignee: GRACE CHEMICALS KK
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】モルタルやコンクリートの練混ぜ水の一部として、スラッジ水を使用する場合に、減水剤の使用量が増加しがちであったが、減水剤の使用量の増加を低減させて、大量に減水剤を用いた場合と同等のコンシステンシーを有する生コンを得る。
【解決手段】スラッジ水をフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートの練混ぜ水の一部として再使用する工程において、予め、スラッジ水に減水剤、好ましくは高性能減水剤の一部を一次添加し、次いで、本格的練混ぜを行い、該本格的練混ぜ時に、上記スラッジ水、セメント、清水、骨材及び二次添加する減水剤を混練する。更に、この清水には必要に応じ、他のセメント混和剤を同時に添加することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、生コン工場、コンクリート二次製品製造工場等、セメントを使用する工場、モルタル又はコンクリート打設現場、アジテータ車を洗浄する工場等において、発生するセメントを含むスラッジ水をフレッシュモルタルやフレッシュコンクリートの練混ぜ水として再使用する場合に、少量の減水剤を用いて良好なコンシステンシーが長く持続し、且つ、凝結時間が遅延しない減水剤の使用方法に関する。

従来、生コン工場等でアジテータ車を洗浄したり、セメントが付着した装置を洗浄したりして廃棄されるセメントの量は、国内におけるセメント総生産量の１％にも達していた。このような現状からモルタルやコンクリートの練混ぜ水の一部として、セメントを含むスラッジ水を配合することにより、従来廃棄されていたセメントを再使用する技術が開発された。特許文献１には、すでに水和が進行して、そのままでは再使用が困難な半水和スラッジ水に高性能セメント減水剤を添加して再生させる方法が開示されている。
特開平１０−２７８０３３号公報

しかしながら、セメント練混ぜ水の一部にスラッジ水を添加して混練して得られたモルタル又はコンクリートは、清水のみを用いた場合と比して、コンシステンシーが低下し、スランプが小さく空気量も減少している。コンクリートの強度は水セメント比に依存すると言われる現状から良質のモルタル、コンクリートを得るためには水セメント比を高くすることはできない。したがって、スランプの低下はセメント減水剤を更に多く添加して流動性を向上させる必要があった。

セメント混和剤の使用量は少量であるが、生コン工場にあっては、原料価格を少しでも低減させたい現状にある。その中で、セメント混和剤の使用量も低減させたい。特に減水剤は主要なセメント混和剤であり、減水剤の使用量を減少させて、なお低い水セメント比と良好なコンシステンシーを維持することは経営上重要な課題であった。
本発明は、フレッシュモルタル又はコンクリートの練混ぜ水の一部としてスラッジ水を使用しても、減水剤の使用量の増加を極力少量に押さえて、清水のみを練混ぜ水として使用した場合と同等の、良好なコンシステンシーを有するモルタル又はコンクリートを得ることを目的とする。更に、この良好なコンシステンシーが長く持続し、且つ、凝結時間が遅延することもなく、経済的なモルタル又はコンクリートを得ることを目的とする。

本発明の構成は、スラッジ水をフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートの練混ぜ水の一部として再使用する工程において、予め、スラッジ水に減水剤、好ましくは高性能減水剤の一部を一次添加し、次いで、本格的練混ぜを行うことを特徴とし、本格的練混ぜ時に、上記スラッジ水、セメント、骨材及び二次添加する減水剤を配合した清水とを混練することを特徴とする。更に、この清水には必要に応じ、他のセメント混和剤を同時に添加することができる。

すなわち、本発明は再使用するスラッジ水に前もって減水剤の一部を添加するものである。本発明で言及するモルタルやコンクリートはセメント、骨材、セメント混和剤を添加した清水及びスラッジ水を混合、混練して得られるものである。本発明者らはこの場合に使用すべき減水剤の一部を、予めスラッジ水に添加しておくと、全体としての減水剤の使用量の増加を極力抑制して、良好なコンシステンシーを有し、この良好なコンシステンシーが持続し、且つ、凝結が遅延することのない経済的なモルタルやコンクリートが得られることを発見し、本発明を完成したものである。

本発明者らは、何故にスラッジ水が減水剤を消耗するかを考え続けた。そして、スラッジ水に予め減水剤の一部を添加したところ、混練時における製品コンクリートのスランプが大きいことを見出した。これは一部水和が進行しているセメントが、減水剤を表面に付着させて減水剤を無駄に消耗させていたものと推量する。前もってスラッジ水に減水剤を添加することにより、水和が進行し始めているセメント粒子による減水剤の無駄な消耗を解消し、減水剤が有効に利用されるものと推量する。

本発明により、モルタルやコンクリートの練混ぜ水の一部として、スラッジ水を使用しても、減水剤の使用量の増加を極力抑制することが可能になった。

本発明におけるセメントとは、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、耐硫酸性ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントの他、フライアッシュセメント、高炉セメント、シリカセメント等の各種混合セメントを挙げることができる。中でも普通ポルトランドセメントが一般的である。

本発明におけるスラッジ水とは、セメントを含有する排水である。通常、スラッジ水中のセメント粒子は水と接触した後、何時間か経過している。モルタルやコンクリートの練混ぜ水として使用するためには、粗骨材は勿論、砂や微砂も除去されていることが好ましい。固形分濃度は１ないし４０％、好ましくは５〜２０％であり、１％未満では、排出するスラッジ水を使用しきれない。また、４０％を越えると取扱いが困難になる。

本発明における骨材とは、モルタルにおいては砂等の細骨材、コンクリートにおいては細骨材と砕石等の粗骨材である。これら骨材は野積みにされるため、通常水分を含有している。その量は変動するので、現実の配合に際しては、骨材の水分含有量を測定し、骨材から供給される水の量を、配合すべき清水の量から差引いて配合している。その結果、標準配合として単位水量が記載されていても、現実には清水を添加していない場合もある。本発明における清水とは、上記のように、骨材から供給される清水をも包含する概念である。清水としては、水道水、河川水、井戸水、雨水等、常識的意味での水である。
更に、細骨材、特に微細な細骨材を、予め使用するセメントと混練すると、同一配合であっても、高強度を得ることができる。

減水剤としては、一般に使用される減水剤はすべて使用できる。例えば、リグニンスルホン酸又はその塩、或いはその誘導体を主成分とするリグニン系減水剤、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物又はその塩、或いはその誘導体を主成分とするメラミン系減水剤、ナフタリンスルホン酸又はその塩、或いはその誘導体やホルマリン縮合物を主成分とするナフタリン系減水剤、ポリカルボン酸又はその塩、或いはその誘導体等のポリカルボン酸系減水剤、オキシカルボン酸又はその塩等のオキシカルボン酸系減水剤、アミノスルホン酸又はその塩等のアミノスルホン酸系減水剤、スチレンスルホン酸又はその塩等のスチレンスルホン酸系減水剤、グルコース等の単糖類、二糖類、三糖類、オリゴ糖、ペンタエリスリトール等のポリオール系減水剤等を挙げることができる。

スラッジ水に一次添加する減水剤は、後に二次添加する減水剤と同一であっても異なっていてもよい。一般には、ナフタリン系減水剤、ポリカルボン酸系減水剤等の高性能減水剤を一次添加用減水剤として使用することが好ましい。
一次添加する減水剤の量と二次添加する減水剤の量の比率は、特に限定しないが、一次添加する減水剤の量は二次添加する減水剤の量の１／２以下、好ましくは１／３以下である。一般に、二次添加する減水剤は添加する清水に溶解して用いるが、清水中に必要に応じて膨張剤、促進剤、発泡剤、遅延剤、ＡＥ剤、グラウト剤等の他のセメント混和剤を配合することは差し支えない。

スラッジ水中に減水剤を一次添加する時期は、スラッジ水がセメントや清水や細骨材や粗骨材と混合される前であればよい。現実には、直後から１０時間の期間が許容され、好ましくは３０秒から４時間程度である。
以下、実施例、比較例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

以下の実施例、比較例は新潟県の生コン工場において行った結果であり、使用材料は次の通りである。
セメント：普通ポルトランドセメント（密度３．１５、太平洋セメント社製）
細骨材：新潟県姫川産川砂（５ｍｍ以下、密度２．６１）
粗骨材：新潟県姫川産砕石（２０〜５ｍｍ、密度２．６４）
減水剤１：ポリカルボン酸系高性能減水剤、市販品
減水剤２：減水剤、ＷＲＤＡ（グレースケミカルズ社製、リグニンスルホン酸系減水剤を含有する市販品）
スラッジ水：同工場から排出した固形分１０質量％のスラッジ水

コンクリートの配合は下記の通りであった。
単位水量：１８０ｋｇ／ｍ³
セメント：３１０ｋｇ／ｍ³
細骨材量：８２０ｋｇ／ｍ³
粗骨材量：９２６ｋｇ／ｍ³
減水剤２添加量：３．１ｋｇ／ｍ³
スラッジ水量：１００ｋｇ／ｍ³（スラッジ水から供給される水分は清水に、固形分はセメントにそれぞれ加算した。）

コンクリート練混ぜ機の直前で、固形分１０％のスラッジ水に、減水剤１を０．１４ｋｇ／ｍ³の割合で添加し、３分後に練混ぜ機に到達するようにした。前欄に記載した割合でコンクリートを練混ぜたところ、スランプ１８．５、空気量５．０％の生コンクリートが得られた。この生コンのコンシステンシーを表２に記載した。
比較例１−１としてスラッジ水を使用することなく、清水のみで練混ぜ、減水剤１を添加しない以外は実施例１と同様にして生コンを得た。この生コンのコンシステンシーを表２に併記した。

比較例１−２として、スラッジ水に減水剤１を添加しなかった以外は、実施例１と同様にして生コンを得た。この生コンのコンシステンシーを表２に併記した。
比較例１−３として、スラッジ水に減水剤を添加せず、清水のみで練混ぜた比較例１−１と同様のスランプを得るために必要な減水剤１を減水剤２と共に添加して練混ぜて生コンを得た。この生コンのコンシステンシーを表２に併記した。
表１には実施例１及び比較例１−１、１−２、１−３の清水、スラッジ水、減水剤２及び減水剤１の添加量を示した。

減水剤１として、ポリカルボン酸系減水剤に代えて、減水剤２と同一の減水剤を用いて試験を行い、実施例２とした。この場合、スラッジ水に前もって０．６ｋｇ／ｍ³の減水剤１を余分に添加するのみで清水のみで練混ぜたときと同様に、１８．５ｃｍのスランプを得ることができた。また、比較例２−３として比較例１−３と同様、清水のみで練混ぜた場合と同様の１８．５ｃｍのスランプを得られる量の減水剤を一度に添加したところ、更に、１．１ｋｇ／ｍ³の減水剤２を余分に添加する必要があった。表３から明らかなように、減水剤の一部を前もってスラッジ水に添加することにより、全体として減水剤の使用量が顕著に減少することが判明した。更に、得られたモルタル又はコンクリートのコンシステンシーは良好で、持続性に富み、しかも凝結が遅延しないことが判明した。

Claims

スラッジ水をフレッシュモルタル又はフレッシュコンクリートの練混ぜ水の一部として再使用する工程において、
予め、スラッジ水に減水剤を一次添加し、次いで、該スラッジ水と、セメント、骨材、清水及び二次添加する減水剤とを混練することを特徴とする減水剤の使用方法。
減水剤を一次添加したスラッジ水と、二次添加する減水剤と他のセメント混和剤を添加した清水と、セメントと、骨材とを配合して混練することを特徴とする請求項１記載の減水剤の使用方法。
減水剤が、リグニン系減水剤、メラミン系減水剤、ナフタリン系減水剤、ポリカルボン酸系減水剤、オキシカルボン酸系減水剤、アミノスルホン酸系減水剤、スチレンスルホン酸系減水剤及びポリオール系減水剤からなる群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１又は２記載の減水剤の使用方法。
一次添加する減水剤が高性能減水剤であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載する減水剤の使用方法。
一次添加する減水剤がポリカルボン酸系減水剤であることを特徴とする請求項４に記載する減水剤の使用方法。