JPH0653629B2 - コンクリート塊及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、コンクリート塊及びその製造方法に関するも
のである。詳言すれば、本発明は製造されたコンクリー
ト塊がとくに凍結亀裂に関連してコンクリートの大きな
気候抵抗を示す型式からなるコンクリート塊の製造方法
に関する。これは本発明によればコンクリート塊への添
加剤によって得られる。

コンクリート用添加剤はコンクリートの抵抗を増大する
のに使用されかつ空気を混入したコンクリートまたは水
を減少または可塑性を付与する添加剤、分散剤を得るた
めの型式からなる。最後に述べたグループには最高の可
塑性付与剤または液化剤が入れられる。

空気混入コンクリートによってコンクリート中の凍結亀
裂による有利な作用は４０年代にアメリカ合衆国におい
て偶然に発見された。しかしながら、最初に７０年代に
コンクリート中の空気孔の作用が分析された。とくに近
年において空気混入コンクリートがコンクリート構造に
おける気候抵抗を保証するのに使用されるべきであると
いう要望が、例えば当局からあった。

空気孔形成剤として使用し得る異なる起源の表面活性物
質がある。これらの物質のうち、天然木材油、植物およ
び動物からの脂肪およびオイル、硫酸化およびスルオン
化された有機物質のアルカリ塩のごとき湿潤剤、水溶性
石ケンおよび石油製品からの誘導体が述べられることが
できる。これらの物質は孔内で水に溶融可能でかつ沈澱
かつ固化されることができる。溶融可能な物質はコンク
リート粒子の表面吸収される。両加工方法は空気孔の安
定性を増大する作用を付与する。上述した空気孔形成剤
は最も使用されている型の非結合剤であり、かつそれら
の作用はしばしば炭素化合物例えばフライアッシュのご
ときの添加剤の不都合な方法において左右される。それ
らはまたコンクリート塊を液状にするための化学剤また
はコンクリート塊を吸い上げ可能にするための添加剤に
よって左右される。前記状況は意図された作用に非信頼
性を生じかつ幾つかの場合には空気孔の形成が発生しな
い。更に、他の制限は便利な空気混入コンクリート形成
剤がさらにコンクリート中の砂が一定寸法の粒子を十分
な量で含有すべきであることに依存しているということ
である。実質上0.2〜0.6mmの断片の砂粒子は混合作業中
空気孔を形成することにより活動的であり、かつまたそ
れらは安定剤として作用し、そして空気孔を互いに分離
し、かつ孔の結合を阻止する。

本発明の目的は、公知のかつこれまで使用されている添
加剤に関連する上述した欠点を除去することにより、以
前に達成されたコンクリート塊により高い気候抵抗かつ
とくに凍結亀裂に対して高い抵抗を有するコンクリート
製造のために作られるコンクリート塊を得るようなコン
クリート塊の製造方法を達成することにある。

ある目的は、他の添加剤、例えばコンクリート塊を液体
コンクリート塊の形での吸上げを可能にするための添加
剤とともに孔を形成することにより信頼し得る作用を付
与する空気孔形成剤を達成することにある。

空気は空気孔形成剤が添加されるかどうかに拘らず新た
なコンクリートの混合の結果として塊およびコンクリー
ト内に混入される。撹拌により空気はそれが旋回運動等
の結果として混合器の周辺から中心に向って移動してい
るとき材料内に入れられる。すなわち異なる速度がせん
断が生じる或る面に導かれた空気によりかつ締め付けら
れる面により塊内に作用される。定められた空気孔の形
成、分散および安定化は一般にエマルジョンの形成によ
る基本的方法である。他側において強力な撹拌によりか
つとくに乱流が発生するとき幾つかの孔は多分大きな孔
が形成されるように衝突する。このような合体は表面の
減少を示し、かつ装置内の自由エネルギの減少に向けら
れるので当然である。空気混入剤の作用の原理は混合、
搬送、凝結および固化の間中の合体を阻止することであ
る。これは、孔の壁が、空気−水面の吸収により、変形
可能なフイルムを形成している場合に得られることがで
き、かつ同時に撥水性を付与する静電荷を得ることがで
きる。その仕組みは空気孔形成剤中の分子が互いに分離
されたハイドロフアイルおよびハイドロフォーブ部分を
有するという事実に基いている。すなわち、それらは空
気に向けて内方に向けられたハイドロフォーブを有する
空気−水面に吸収される表面活性物質からなっている。
表面活性物質のさらに他の作用は水の表面張力を低下さ
せることにある。この作用によって大きな空気孔はせん
断により、より小さく分割されることができる。しかし
ながら、水面中の孔からの空気の拡散はまた孔装置内の
孔寸法の分布に定められた重要性を有する。孔内の空気
圧は孔径に相互に比例する。径が小さくなれば小さくな
る程空気圧はより高くなる。より高い圧力が増加された
濃度差を意味するので拡散速度は増大され、それにより
小さな孔は急速に消滅し、かつより大きな孔が寸法にお
いて増大する。それゆえ、拡散は硬化したコンクリート
の抵抗が増大するという特性からは生じない粗大空気孔
装置を結果として生じる通常コンクリートの凍結亀裂抵
抗の判断は一般に固形材料の点から最も近い孔面への最
も密接した距離に関しての用語である「距離要因」の決
定に基礎を置いている。

凍結により水容積は９％増加する。増加した水の容積が
同化されることができる少なくともこのような容積の空
気充填孔でない場合に材料は氷の形成により亀裂が入る
かもしれない。凍結により水はコンクリートペースト内
の狭い毛細管チャンネルを通して圧縮させられる。液体
の圧力は空気孔の表面に対する距離により増加しかつこ
の距離が大きいならばコンクリートは亀裂を生じる。そ
れゆえ、それは存在する空気孔間の臨界または最大距離
である。この距離は空気孔の一定の容積に関して空気孔
の寸法が小さければ小さい程より小さい。強度によれば
出来るだけ小さい空気容積を有することが重要である。
一般に１％の空気容積の増加は５％の圧縮強度の減少に
対応する。それゆえ考え得る最小の孔寸法を有する安定
した空気孔装置を得ることが非常に重要である。それに
より結果は考え得る最低の強度の減少となる。

毛細管現象による水吸収および水吸蔵の臨界度に達する
習慣における可能性は空気孔装置を導入することにより
減じられる。空気孔を導入することによって、更に他の
重要な作用は空気孔間の材料の構造的形成により生じ
る。水結合範囲または水凝縮はコンクリート内の外壁か
ら距離についてより孔壁に最も近い層において、より高
い。硬化により空気孔間の支持材料は全体のコンクリー
トに関する平均値に対する関係を有するより、その低い
有孔性により強力である。低い有孔性はまた毛細管チャ
ンネルがより小さい径を有するので、低い毛細管吸収速
度を付与する。これは空気孔系を有する材料内のかつと
くに小さい空気孔を有する系内のより遅い毛細管吸収速
度に更に寄与する理由である。

その幾何学的構造に最適である空気孔系の存在は必要で
あるが、良好な抵抗特性を達成するのに十分でない。撥
水性を有しない孔壁を有する空気孔系はその孔壁がハイ
ドロフォーブである空気孔系と同じ凍結亀裂に対する抵
抗をコンクリートに付与することが見い出された。空気
孔形成剤による作用の方法は、そのハイドロフォーブ端
が孔内の空気に向けられるという結果を生ずる。水和が
開始されるとき空気孔の表面はそれらの性質にハイドロ
ファイルがある水和生成物で多少被覆される。大きい分
子の表面活性物質、重合粒子および他の性質は水和生成
物によってハイドロフォーブ特性の高度を保持すること
ができる。

実際に、0.125mmより小さい粒子及び0.2〜0.6mmの範囲
の粒子の著しく低い含有量を有する砂を含むコンクリー
トが凍結亀裂に対して有効でない孔系を有することが良
く知られている。そのような場合に十分に大きな空気容
積および所望の孔の分布を得ることができない。これに
反して、定められたより良好な結果は高度の充填剤部が
0.2〜0.6mmの断片の粒子によって置き換えられるとき得
られる。

本発明が基礎に置いている物質のグループは従来公知の
空気形成剤が関連する幾つかの欠点を除去する。混合手
順中に入り込む空気により本発明の利用によってペース
トまたはコンクリート中の粒子の断片がどのように選ば
れるかは重要でない。これは簡単な方法においてセメン
トペーストのみ、すなわちセメントおよび水を提案され
た添加剤とともに混合することによって証明されること
ができる。それにより、予め定めた容積の空気孔系およ
び正しい孔分布が得られる。同一混合器の利用により対
応する空気系は他の従来公知の空気孔剤がそれに代って
使用される場合に得ることができない。公知のほとんど
の添加剤により空気孔系は少しも発生されない。更に、
当該空気孔形成剤はセメントペース中の孔を保証し、孔
壁を強化し、かつ孔間の空気拡散を防止することにより
空気孔を安定化するという重要な特性が得られる。

従って、本発明の目的は、結果として生じる最終のコン
クリート構造の品質の増加により前記した特性の達成を
可能にするコンクリート塊の製造方法およびコンクリー
ト塊自体を提供することにある。

本発明の目的は、簡単に言えば空気混入コンクリートを
得るための添加剤として穀物貯蔵プロテインの使用によ
って得られる。

穀物貯蔵プロテインは独特の表面化学性質を有する。最
良の公知例は小麦からのグルテンプロテインであり、そ
れは幾つかの型の食物（パンの焼成、ペースト製品の製
造等により）において利用されるゼラチンを水と共に付
与する。グルテンプロテインは小麦穀粒の重量の約１０
％に対応し、そしてスターチおよびグルテン断片の分離
は種々の方法、例えばアルファ・ラバル−ラジオプロセ
ス（Ａｌｆａ Ｌａｖａｌ−Ｒａｓｉｏｐｒｏｃｅｓ
ｓ）によって、工業的規模において作られる。他の穀
物、例えばライ麦、ライ小麦、大麦またはオート麦から
の貯蔵プロテインは遠心分離によって水中に分散された
穀粉からのスターチの還元によって得られることができ
る。穀物からこれらの水に不溶のプロテインは貯蔵養分
の形であり、それにより表現「貯蔵プロテイン」を採
り、そして、それらはしばしばグルテンプロテインとし
て示される。以下の明細書において、表現「グルテン」
により通常の工業的方法によって製造されることができ
る前記種類のプロテインが示される。このグルテンによ
りプロテイン含有量は約７０重量％である。残部は脂質
（６〜８％）、スターチ（１０％）および水分（８〜１
５％）からなる。また、種々の型のグルテンによりグル
テンの起源、例えば小麦グルテン、ライ麦グルテンが示
される。

意外にもコンクリートへの小量のグルテンの混合がコン
クリート中の増大した抵抗を結果として生じる孔寸法の
所望の減成において、安定した空気孔形成を付与するこ
とが示された。更に、グルテンはコンクリート塊を可塑
化している。すなわち、水分の減少は一定の濃度により
可能であるか、又は一定の水セメント比による良好な濃
度は安定性の増大および含有材料の分離の中和によって
得られる。最大の効果は小麦グルテンによって得られる
が、同様な結果はまた他の種類により得られる。適用し
得る乾燥重量におけるグルテンの量はセメント重量の0.
05〜２％かつ好ましくは0.1〜１％の範囲にある。グル
テンは粉末の形で添加されるか、又は液体中に予め分散
されることができる。以下の例はコンクリート塊になら
びに袋内に包装されるか又バルクで分布された予め混合
した乾燥製品に添加し、且つまた混合に関連して添加す
るための原理を示すのに選ばれる。

液体中にグルテンを分散することにより、液体が好まし
くは中性でないが、ｐＨの指数が7.5より高いか、又は
低い液体であることが示された。この液体は、従って塩
基性又は酸性にすることができる。以下の２つの例にお
いて分散がどのように調合されるかが示される。コンク
リートそれ自体は塩基性であり且つ調合用塩基性液体を
使用することにより従ってこの点において液体とコンク
リートとの間に協力が生じる。酸性の液体が使用される
と、一定の中和が塩の形成を結果として生じる。生成さ
れた塩は幾らかの使用環境中一定の値からなることがで
きる一定の可塑化作用を示した。

示されたように穀物貯蔵プロテインかつ好ましくはグル
テンが空気混入コンクリート内における空気孔形成剤と
して極めて有利な作用を有する。このようなプロテイン
は有機物質であるが、これにも拘らず他の有機物質に対
比して極めて安定な物質である。不安定な物質はコンク
リートへの添加物として回避されねばならない。例えば
カゼインはカゼインの集積によりアンモニアを製造する
好気性の微生物用の栄養物である。グルテンはその列に
おいてこのような不都合な作用を招来しない。

空気孔を形成するように空気混入コンクリート内にグル
テンとして穀物貯蔵プロテインを使用することにより、
孔形成は他の種類の添加物によるようなコンクリート塊
中の充填剤の断片に依存しない。以下の例において示さ
れるように、また極めて細かい格付けの充填剤が使用さ
れることができ、そして充填剤からより細かい断片を分
離するか、又は集合体を形成することによってより細か
い粒子の品質を良くする必要はない。

例１ 粉末形状の小麦のグルテン ａ）小麦グルテンは調合されるコンクリート塊に含まれ
る乾燥材料中の粉末として直接計量され且つ混合され
る。混合は乾燥混合物中の他の成分中に同様にグルテン
を分配する混合器内で行なわれる。また、グルテンはセ
メントのような結合剤または他の添加物と共にセメント
に混合されることができる。乾燥混合後混合物は更に貯
蔵又は包装するために分配されることができ、且つまた
他の考え得る添加物が使用のため容易に混合されること
ができる。

ｂ）小麦グルテンは、水の添加前、同時にまた後に乾燥
混合物として調製された乾燥生成物に加えられる。

ｃ）小麦グルテンはバラスト又は他の材料が乾燥してい
るかどうかに拘りなく選択によって他の材料に混合中加
えられる。多くの場合にバラストは一定量の水分を含有
している。すなわち材料はその使用状態において一定の
水分含量を有している。

粉末形状におけるグルテンの分散は水がセメントに加え
られるときに実質上発生し、そしてＰＨの指数は増加す
る。

例２ 脂肪がそれから除去される小麦のグルテンが粉末
の形で添加される。

同一添加シーケンスが例１に記載されたと同様に使用さ
れる。

例３ 予め調製された懸濁液中のライ麦グルテン ライ麦グルテンはミルク状懸濁に約１０％の濃度におい
て水中で撹拌される。このコロイド溶液は材料が混合器
に充填されるときモルタル又はコンクリートに添加さ
れ、同時に水が加えられ且つ水に注入されるかまたは水
に混合されるかまたは混合の終りの時期に別個に加えら
れる。最後の場合において混合周期は空気孔系の形成の
ために十分に長いことが重要である。

例４ 貯蔵のため調製された塩基性懸濁液中のグルテン ２０重量％の小麦グルテンが８０重量％のエチルアルコ
ール（９６パーセンテージ）に加えられる。撹拌中、エ
チルアルコール：水酸化ナトリウムの比率が重量で７
５：２５であるように９０重量％の水内に１０重量％の
水酸化ナトリウムの溶液が加えられる。これは重量によ
る関係が含有されたグルテンが７５部（１６％）、水−
エチルアルコール（４：９６）３００（６３％）及び水
−水酸化ナトリウム（９０：１０）１００部（２１％）
であることを意味する。このグルテン分散は安定であり
且つ貯蔵用懸濁液として利用されるか、又はモルタル又
はコンクリートに直接加えられることができる。この添
加は例３に記載されたと同様に生じることができる。貯
蔵用の安定な懸濁液は大きな精度により投与し易い。懸
濁液中の高いｐＨ指数によってグルテンの表面活性が強
力にされる。

例５ 貯蔵用酸性懸濁液中のグルテン 大麦からのグルテンプロテインは好ましくは湿死方法に
おいてスターチから分離される。それによりグルテンプ
ロテインは水中でそれらの約２倍の重量で結合してい
る。調製されたゲルに酢酸がグルテン濃度が５重量％及
び酢酸濃度が容易な分散において２モルになるように加
えられる。

貯蔵用懸濁液により、有機物質、例えば銅が塩化銅にお
けるような原子価を有する小量（0.1％）の銅塩の減衰
に反作用する保持用添加物が加えられる。

モルタル又はコンクリート塊によりまた砂または破砕岩
材料に代えてポゾラン、スラグまたは不活性の細かな粒
子材料のような材料が使用される結合剤を有する混合物
が含まれる。

一般に、グルテンは好ましくは容易に混合される乾燥混
合物の予備製造により粉末として且つコンクリート塊の
混合により直接加えることにより懸濁液として使用され
る。

以下のデータはセメント好ましくは結合剤としてポート
ランドセメントを有するモルタルに関する試験結果を示
す。完全な試験はセメントペースト並びにコンクリート
を含んでいる。

セメントペーストはコンクリートの一部であり且つコン
クリートは粗いバラストがペーストに加えられるときの
結果である。粗いバラストへのコンクリート技術におい
ては４mmから且つそれ以上の粒子寸法を有するすべての
材料が計量される。空気孔系はセメントペースト内に置
かれるとき驚くべき現象が発生しないが、セメントペー
ストにおいて得られる特性はまたコンクリートに対する
関連を有する。

試験データ１ 0.31の水セメント比を有するコンクリー
ト ペースト（ポートランドセメント） グルテン添加物はセメント重量のパーセントで計算され
る。混合はセメント試験用の標準混合器において行なわ
れた。グルテンは水を添加する前に乾燥セメント中に粉
末として添加された。

同一結果は0.28の水セメント比を有するより硬い粘稠度
のセメントペーストにより得られた。

試験データ２ ポートランドセメントのセメントペース
ト ５００ｇ 標準ポートランドセメント ５００ｇ ０〜0.5mmの普通の砂 ５００ｇ 0.5〜１mmの普通の砂 ５００ｇ １−２mmの普通の砂 ２５０ｇ 水 有孔性（空気孔容積）は以下にしたがって小麦グルテン
によって調節された。

試験データ３ 水セメント比を変化することにより一定
量の添加による比較 試験において２つの異なる液化体（リキダイザ）が使用
され、液添加物１はメラミンに基礎が置かれ、そして液
化添加物２はナフタレンに基礎が置かれている。小麦グ
ルテンの量はセメント重量の0.18％でかつペーストの比
は重量部において１：３（セメント：砂）である。砂は
試験２において引用された断片を有した。液化体の量は
セメント重量にしたがって乾燥重量１％であった 試験データ４ 空気孔（小麦グルテン量）の異なる含量
及び試験時間によるセメント−モルタル１：３、水セメ
ント比＝0.50に関する曲げ緊張強度及び圧縮強度 試験体の寸法：４０×４０×１６０mm 掃引電子顕微鏡によるセメントペースト及びセメントモ
ルタルの構造の検討は孔寸法及び孔寸法の断片が３０〜
６０μｍの範囲にあることが証明された。更に、空気孔
の表面において薄板構造によって空気孔の定められた保
証メカニズムが示される。

表現「セメント」は前記においてそのより広い意味にお
いて使用され、そして前記ポートランドセメント型によ
り、アルミネートセメント、スラグセメント、アルカリ
活性スラグ、プラスタその他のごとき他のハイドロ−リ
ックバインダ（水硬性結合剤）を含む。「セメントモル
タル」、「セメントペースト」その他の用語は対応する
広い意味を有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライフ ベルンドソン スウエーデン国，エス‐416 52 エーテ ボリ，タグマスタレガータン 10 (56)参考文献 特公 昭54−28857（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セメントのごとき結合剤、石材のごときバ
   ラストおよび水のごとき液体および空気孔形成剤を含む
   コンクリート塊において、前記空気孔形成剤としてグル
   テンのごとき穀物貯蔵プロテインを含有したことを特徴
   とするコンクリート塊。
2. 【請求項２】小麦グルテンを結合剤の0.05〜２％、好ま
   しくは乾燥重量で計量された0.1〜１％の量で含ませた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のコンク
   リート塊。
3. 【請求項３】充填剤には0.2〜0.6mmの断片の粒子を含有
   させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項に記載のコンクリート塊。
4. 【請求項４】結合剤、バラストおよび空気孔形成物質お
   よび結合剤の活性用液体を混合してなるコンクリート塊
   の製造方法において、グルテンのごとき穀物貯蔵プロテ
   イン又はその分散を空気孔形成物質として使用し、且つ
   前記混合物内に含有させたことを特徴とするコンクリー
   ト塊の製造方法。
5. 【請求項５】グルテンのごとき穀物貯蔵プロテインを実
   質上如何なるガゼインの添加もなく使用することを特徴
   とする特許請求の範囲第４項に記載のコンクリート塊の
   製造方法。
6. 【請求項６】乾燥混合物の形での成分の中間貯蔵を液体
   を含むキャスティング塊の調製前に形成し、穀物貯蔵プ
   ロテインを乾燥物中に含有させ且つ実質上乾燥粉末の形
   式で添加することを特徴とする特許請求の範囲第４項又
   は第５項に記載のコンクリート塊の製造方法。
7. 【請求項７】穀物貯蔵プロテインを液体とともに分散の
   形式添加させたことを特徴とする特許請求の範囲第４項
   又は第５項に記載のコンクリート塊の製造方法。
8. 【請求項８】液体としてそのｐＨ指数が7.5以上または
   それ以下の液体を使用することを特徴とする特許請求の
   範囲第６項に記載のコンクリート塊の製造方法。
9. 【請求項９】液体を実質上以下の条件、すなわちグルテ
   ンとして穀物貯蔵プロテイン
   ７５重量部 濃度４：９６の水−エチルアルコール溶液 ３００重量部 濃度９０：１０の水、水酸化ナトリウム溶液 １００重量部 の成分を含有すべく調製された分散により塩基性にし、
   それによりまず穀物貯蔵プロテインおよびエチルアルコ
   ール溶液を混合させ、その後得られた混合物を水酸化ナ
   トリウム溶液に添加させることを特徴とする特許請求の
   範囲第８項に記載のコンクリート塊の製造方法。
10. 【請求項１０】液体を実質上以下の条件、すなわち 穀物貯蔵プロテイン １重量部 ２モルの酢酸 １９重量部 の成分を含有すべく調製された分散により酸性にさせた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載のコンク
    リート塊の製造方法。
11. 【請求項１１】穀物貯蔵プロテインを結合剤の0.05〜２
    ％、好ましくは乾燥重量で計量させる0.1〜１％の量に
    おいて添加させることを特徴とする特許請求の範囲第４
    項乃至第１０項に記載のコンクリート塊の製造方法
12. 【請求項１２】充填剤として0.2〜0.6mmの断片の粒子を
    含有させることを特徴とする特許請求の範囲第４項乃至
    第１１項のいずれか１項に記載のコンクリート塊の製造
    方法。