特開 2023-38655 水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法、及び水硬性組成物の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023038655

(43)【公開日】2023-03-17

(54)【発明の名称】水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法、及び水硬性組成物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 28/02 20060101AFI20230310BHJP

   C04B 38/08 20060101ALI20230310BHJP

   C04B 28/26 20060101ALI20230310BHJP

   C04B 14/04 20060101ALI20230310BHJP

   C04B 22/08 20060101ALI20230310BHJP

   C04B 16/02 20060101ALI20230310BHJP

   C04B 22/12 20060101ALI20230310BHJP

   C04B 22/06 20060101ALI20230310BHJP

   C04B 14/16 20060101ALI20230310BHJP

   C04B 18/14 20060101ALI20230310BHJP

【ＦＩ】

C04B28/02

C04B38/08 B

C04B28/26

C04B14/04

C04B22/08 A

C04B16/02 Z

C04B22/12

C04B22/06 Z

C04B14/16

C04B18/14 A

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021145490

(22)【出願日】2021-09-07

(71)【出願人】

【識別番号】510239646

【氏名又は名称】株式会社日東コンクリート工業

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】松井 隆哉

【テーマコード（参考）】

4G019

4G112

【Ｆターム（参考）】

4G019LA02

4G019LB02

4G019LD01

4G112MB08

4G112PA03

4G112PA07

4G112PA22

4G112PA29

4G112PB03

4G112PB06

4G112PB09

(57)【要約】

【課題】多様な機能を付加する。
【解決手段】水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法は、容積比で、１５％～４０％の範囲で調製された水と、２０％～７０％の範囲で調製された骨材と、０．１％～１５％の範囲で調製されたセルロースナノファイバーと、０．２％～２０％の範囲で調製された機能性材料と、１０％～３０％の範囲で調製されたセメント粉体及び０％～２０％の範囲で調製されたセメント粉体以外の結合材、又は１０％～３０％の範囲で調製されたセメント粉体以外の結合材及び２％～２０％の範囲で調製された硬化剤、若しくは１％～１０％の範囲で調製されたセメント粉体及び１０％～３０％の範囲で調製されたセメント粉体以外の結合材並びに２％～２０％の範囲で調製された硬化剤と、を混合して硬化前材料を生成する混合工程を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

容積比で、
１５％～４０％の範囲で調製された水と、
２０％～７０％の範囲で調製された骨材と、
０．１％～１５％の範囲で調製されたセルロースナノファイバーと、
０．２％～２０％の範囲で調製された機能性材料と、
１０％～３０％の範囲で調製されたセメント粉体及び０％～２０％の範囲で調製されたセメント粉体以外の結合材、又は１０％～３０％の範囲で調製されたセメント粉体以外の結合材及び２％～２０％の範囲で調製された硬化剤、若しくは１％～１０％の範囲で調製されたセメント粉体及び１０％～３０％の範囲で調製されたセメント粉体以外の結合材並びに２％～２０％の範囲で調製された硬化剤と、
を混合して硬化前材料を生成する混合工程を備える水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項2】

前記混合工程は、前記機能性材料として多孔質性を有する材料を混合する工程を含んでいる、
請求項１に記載の水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項3】

前記混合工程は、前記機能性材料として二酸化炭素を吸着する性質を有する材料を混合する工程を含んでいる、
請求項２に記載の水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項4】

前記混合工程は、前記機能性材料として二酸化炭素の吸着により変色する性質を有する材料を混合する工程を含んでいる、
請求項３に記載の水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項5】

前記混合工程は、前記機能性材料として前記セメント粉体と水又は前記結合材と水との水和反応を促進する性質を有する材料を混合する工程を含んでいる、
請求項１から４のいずれか一項に記載の水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項6】

前記混合工程は、前記骨材を乾燥状態で混合する工程を含んでいる、
請求項１から５のいずれか一項に記載の水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載の製造方法を用いて生成された前記硬化前材料を用いて水硬性組成物を製造する方法であって、
前記混合工程と、
前記混合工程で生成された前記硬化前材料を型に注入する注型工程と、
前記注型工程で前記型に注入された前記硬化前材料を硬化させる硬化工程と、
を備える水硬性組成物の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法、及び水硬性組成物の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、セメントコンクリートやジオポリマーコンクリート等の水硬性組成物においては、従来から要求されていた軽量化等はもちろん、その他の多様な機能を付加したいとのニーズが高まっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－２０３１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

そこで、多様な機能を付加することのできる水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法、及び水硬性組成物の製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態による水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法は、容積比で、１５％～４０％の範囲で調製された水と、２０％～７０％の範囲で調製された骨材と、０．１％～１５％の範囲で調製されたセルロースナノファイバーと、０．２％～２０％の範囲で調製された機能性材料と、１０％～３０％の範囲で調製されたセメント粉体、又は１０％～３０％の範囲で調製されたセメント粉体以外の結合材及び２％～２０％の範囲で調製された硬化剤、の一方又は両方と、を混合して硬化前材料を生成する混合工程を備える。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態について、水硬性組成物の製造方法の工程を示すフローチャート

【図2】実施形態について、混合工程で生成される硬化前材料の構成比率の一例を示す図

【図3】実施形態について、機能性材料の一例を示す図

【図4】実施形態について、結合材の一例を示す図

【図5】実施形態について、硬化剤の一例を示す図

【図6】実施例について、各構成要素の平均値、最大値、及び最小値を示す図

【図7】実施例１～実施例１７の構成比率を示す図

【図8】実施例１８～実施例３４の構成比率を示す図

【図9】実施例３５～実施例４７の構成比率を示す図

【図10】実施例４８～実施例６２の構成比率を示す図

【図11】実施例６３～実施例６７及び参考例１～参考例３の構成比率を示す図

【図12】参考例及び実施例により製造された水硬性組成物を示す図

【図13】実施例により製造された水硬性組成物を示す図

【図14】実施例により製造された水硬性組成物を示す図

【発明を実施するための形態】

【0007】

本実施形態の水硬性組成物の製造方法は、例えばセメントコンクリートやジオポリマーコンクリート等の水硬性組成物の製造に適用することができる。すなわち、本明細書において、水硬性組成物の概念には、セメントコンクリート、ジオポリマーコンクリート、及び複合コンクリートが含まれる。複合コンクリートは、セメントコンクリートとジオポリマーコンクリートとを複合したものである。本実施形態の水硬性組成物の製造方法で製造される水硬性組成物は、例えば建築物等の構造体としてだけでなく、例えばコンクリートレンガ、コンクリートタイル、コンクリート瓦、プランター、車止め、自転車止め、建材等の構造体以外の各種製品に適用することができる。本実施形態の水硬性組成物の製造方法は、図１に示すように、例えばステップＳ１１の混合工程と、ステップＳ１２の注型工程と、ステップＳ１３の硬化工程と、を順に実行する。以下、工程毎に説明する。

【0008】

［混合工程］
ステップＳ１１の混合工程は、水と、骨材と、セルロースナノファイバーと、機能性材料と、セメント粉体、又は結合材及び硬化剤と、の一方又は両方と、を所定の割合で混合して水硬性組成物用の硬化前材料、いわゆる生モルタルや生コンクリートを生成する工程である。混合工程は、例えばプレキャスト製品の場合は工場で行われても良いし、例えば現場打の場合は現場で行われても良い。また、混合工程においてセメント粉体を含めかつ硬化剤を含めない場合、製造される水硬性組成物はセメントコンクリートとなる。一方、混合工程においてセメント粉体を含めず結合材及び硬化剤を含める場合、製造される水硬性組成物はジオポリマーコンクリートとなる。

【0009】

図２に示す構成比率は、混合工程で生成される硬化前材料すなわちモルタル若しくは生コンクリートの全体の容積に占める各構成の容積の比率である。図２に示す構成比率は、各構成材料とは別に１％～３％程度の空気を考慮したものとすることができる。すなわち、本実施形態の混合工程では、図２に示す各構成の比率の合計が９７％～９９％となるように各構成の比率が調製される。

【0010】

水は、容積比で１５％～４０％の範囲で調製される。骨材は、容積比で２０％～６５％の範囲に調製される。骨材は、普通骨材、軽量骨材、重量骨材のいずれかを単独で又は混合して利用可能であるが、水硬性組成物の軽量化を図る場合は軽量骨材を含めることが好ましい。軽量骨材は、例えば頁岩やフライアッシュ、膨張スラグ、シラス、軽石、火山れき等のように多孔質の材料や廃ガラス等の再生材を原料に構成されたものを用いることができ、その比重は、普通骨材よりも小さい０．７～１．８ｇ／ｃｍ３程度である。なお、普通骨材の比重は２．５～２．６ｇ／ｃｍ３程度であり、重量骨材の比重は３～５ｇ／ｃｍ３程度である。また、本実施形態の混合工程では、セルロースナノファイバーの保水力により、骨材を乾燥状態で混合することができる。

【0011】

セルロースナノファイバーは、容積比で０．１％～１５％の範囲に調製される。なお、本明細書及び図面では、セルロースナノファイバーの略称としてＣＮＦと称することがある。ＣＮＦは、植物繊維をナノサイズまで微細化したものであり、高い比表面積によって優れた保水性能や吸着性能を示す。ＣＮＦは、セルロースをＴＥＭＰＯによって酸化することで得たいわゆるＴＥＭＰＯ酸化セルロースナノファイバーであっても良い。ＣＮＦの原料としては、セルロースを含むものであれば特に限定されず、たとえば各種木材パルプ、非木材パルプ、バクテリアセルロース、古紙パルプ、コットン、バロニアセルロース、ホヤセルロース等が挙げられる。また、ＣＮＦには、市販されている各種セルロース粉末、微結晶セルロース粉末、ゲル状セルロース、液状セルロースを使用できる。

【0012】

機能性材料は、容積比で０．２％～２０％の範囲に調製される。機能性材料は、製造された水硬性組成物に所定の機能を付加するためのものである。機能性材料は、要求する機能に応じて、単一種類のものを用いても良いし、複数種類を併用しても良い。複数の機能性材料を用いる場合、各機能性材料の合計が、容積比で０．２％～２０％の範囲に調製される。

【0013】

機能性材料は、例えば多孔質性を有する材料を含んだものとすることができる。また、機能性材料は、例えば二酸化炭素を吸着する性質を有する材料を含んだものとすることができる。また、機能性材料は、例えば二酸化炭素の吸着により変色する性質を有する材料を含んだものとすることができる。また、機能性材料は、例えばセメント粉体と水又は結合材と水との水和反応を促進する性質を有する材料を含んだものとすることができる。

【0014】

機能性材料の具体例としては、例えば図３に示すように、リソライム、ゼオライト、水ガラス系、苛性ソーダ系、塩化リチウム系、シラスバルーン、顔料、及び芳香材等がある。なお、機能性材料としては、特定の機能を付加するものであれば上述したものに限られず、例えば塩化アルミニウムや塩化アルミ３六水和物等の化学薬品等を用いることができる。また、多孔質性を有する機能性材料には、例えばリソライム、ゼオライト、シリカゲル等の水ガラス系の乾燥体、シラスバルーン等がある。シラスバルーンは、シラスを高温加熱して発泡させた微細な中空の微粒子で、その粒径は２μｍ～数百μｍ程度であり、かさ比重が小さい、不燃性、高融点、低熱伝導率、白色、無害、有毒ガスの発生がないといった特徴を有する。

【0015】

二酸化炭素を吸着する性質を有する機能性材料には、リソライム、ゼオライト、水ガラス系、苛性ソーダ系、リチウム系、及びシラスバルーン等がある。二酸化炭素の吸着により変色する性質を有する機能性材料には、リソライム、苛性ソーダ系等がある。セメント粉体と水又は結合材と水との水和反応を促進する性質を有する材料としては、水ガラス系や苛性ソーダ系がある。顔料は、水硬性組成物を彩色する機能を有する。そして、芳香材は、水硬性組成物に香りを付ける機能を有する。芳香材には、例えば液体のアロマオイル等の精油、若しくは粒状や粉末状の香料等を用いることができる。

【0016】

セメントコンクリートを製造する場合、図２に示すように、セメント粉体が１０％～３０％の範囲で調製されるとともに、セメント粉体を除くその他の結合材が０～２０％の範囲で調製される。この場合、硬化剤は含まれない。また、ジオポリマーコンクリートを製造する場合、図２に示すように、セメント粉体を除くその他の結合材が１０％～３０％の範囲で調製され、硬化剤が２％～２０％の範囲で調製される。この場合、セメント粉体は含まれない。そして、複合コンクリートを製造する場合、図２に示すように、セメント粉体が１％～１０％の範囲で調製され、セメント粉体を除くその他の結合材が１０～３０％の範囲で調製されるとともに、硬化剤が２％～２０％の範囲で調製される。

【0017】

セメント粉体は、図４に示すように例えばポルトランドセメント・混合セメントを用いることができるが、これに限られない。ポルトランドセメント・混合セメントには、例えば高炉セメントＢ種等がある。また、セメント粉体以外の結合材つまりその他の結合材は、例えば高炉スラグ微粉末やミクロサイズの真球酸化物微粒子等を用いることができる。また、その他の結合材は、高炉スラグ微粉末やミクロサイズの真球酸化物微粒子に加えて、シラスバルーン、カーボンリサイクル材、フライアッシュ微粉末、炭酸カルシウム微粉末のうちいずれか１つ以上を用いることができる。なお、その他の結合材は、上述したものに限られない。

【0018】

ミクロサイズの真球酸化物微粒子としては、例えば株式会社アドマテックス社製のアドマファイン（登録商標）等がある。その他の結合材として例えば高炉スラグ微粉末及び真球酸化物微粒子を用いる場合、結合材全体の容積を１００％とした場合において、例えば高炉スラグ微粉末は６０％～８０％の範囲で調製され、真球酸化物微粒子は２０％～４０％の範囲で調製される。また、高炉スラグ微粉末及び真球酸化物微粒子に加えてシラスバルーン、カーボンリサイクル材、フライアッシュ微粉末、炭酸カルシウム微粉末のうちいずれか１つ以上を用いる場合、シラスバルーンは例えば０％～３０％の範囲で調製され、カーボンリサイクル材は例えば０％～４０％の範囲で調製され、フライアッシュ微粉末は例えば０％～３０％の範囲で調製され、炭酸カルシウム微粉末は例えば０％～３０％の範囲で調製される。

【0019】

また、硬化剤は、図５に示すように、例えばケイ酸ナトリウム・オルトケイ酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、及び塩化カリウムを用いることができる。この場合、硬化剤全体の容積を１００％とした場合において、例えばケイ酸ナトリウム・オルトケイ酸ナトリウムは５５％～６０％の範囲で調製され、水酸化ナトリウムは３５％～４０％の範囲で調製され、塩化カリウムは０％～１０％の範囲で調製される。なお、硬化剤は、上述したものの他に、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム無水、水酸化カリウム、ケイ酸カリウム等を用いることができる。

【0020】

また、混合工程は、容積比で０．１％～５％の化学混和剤を更に混合して硬化前材料を生成する工程を含んでいても良い。化学混和剤としては、ＡＥ剤、減水剤、硬化促進剤、ＡＥ減水剤、流動化剤等がある。化学混和剤は、例えばポリカルボン酸コポリマー、ポリカルボン酸系化合物、変性リグニンスルホン酸化合物とポリカルボン酸系化合物との複合体、ポリカルボン酸系化合物と特殊エーテル系化合物の複合体等を用いることができるが、これらに限られない。

【0021】

［注型工程］
ステップＳ１２の注型工程は、ステップＳ１１の混合工程で生成したモルタルや生コンクリート等の硬化前材料を、型枠内に注入して打ち込む工程である。注型工程は、プレキャスト製品の場合は工場で行うことができ、現場打ちの場合は現場で行うことができる。注型工程は、振動機や加圧振動機等で硬化前材料を押圧して締め固める押し固め作業を含んでいても良い。押し固め作業は、硬化前材料に振動と押圧力を与えることで、硬化前材料を型枠の隅々まで行き渡らせるとともに硬化前材料に含まれる余分な気泡を排除し、これにより水硬性組成物の性能を引き出すことができる。

【0022】

［硬化工程］
ステップＳ１３の硬化工程は、ステップＳ１２の注型工程で型内に注入された硬化前材料を硬化させる工程である。硬化工程では、製造する水硬性組成物のサイズや結合材の性質等に合わせて適切な方法で養生を行うことができる。硬化工程で行う養生は、例えば湿潤養生の一態様である水中養生、湛水養生、散水養生、湿布養生、湿砂養生、又は噴霧養生や、保水養生の一態様である膜養生又はシート養生、促進養生の一態様である蒸気養生又は高温高圧養生、その他、保温断熱養生、加熱養生、冷却養生、封緘養生等を適用することができる。また、本実施形態において硬化前材料には保水力の高いセルロースナノファイバーが含まれている。このため、セルロースナノファイバーに含まれる保水力で硬化前材料の硬化が十分に行われる場合は、硬化工程において水を用いる養生を行わなくても良い。

【0023】

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。図７～図１１に示すように、実施例１～実施例６７及び参考例１～３について、図７～図１１に示す構成比率でステップＳ１１～Ｓ１３の各工程を行い、水硬性組成物を得た。実施例１～実施例６７はＣＮＦを含む構成であり、参考例１～３はＣＮＦを含まない構成である。実施例１～実施例６７における各構成比率の平均値、最大値、及び最小値は、図６に示す通りである。

【0024】

図１２では例えば参考例１の水硬性組成物の写真を示しているが、ＣＮＦを含まない参考例１～参考例３においては硬化後の水硬性組成物において骨材等の構成要素の大きな分離が見られた。一方で、図１２から図１４にはＣＮＦを含む実施例１～実施例６７のうち一部の実施例による水硬性組成物の写真を示しているが、いずれも硬化後の水硬性組成物において骨材等の構成要素の大きな分離は見られなかった。このように、ＣＮＦを混ぜることで、比重の異なる構成要素を均一に練り混ぜることができ、また、形成後の硬化体でも構成要素の分離を抑制して均一なものとすることができる。

【0025】

以上説明した水硬性組成物の製造方法は、混合工程と、注型工程と、硬化工程と、を備える。混合工程は、容積比で、１５％～４０％の範囲で調製された水と、２０％～７０％の範囲で調製された骨材と、０．１％～１５％の範囲で調製されたＣＮＦと、０．２％～２０％の範囲で調製された機能性材料と、１０％～３０％の範囲で調製されたセメント粉体及び０％～２０％の範囲で調製されたセメント粉体以外の結合材、又は１０％～３０％の範囲で調製されたセメント粉体以外の結合材及び２％～２０％の範囲で調製された硬化剤、若しくは１％～１０％の範囲で調製されたセメント粉体及び１０％～３０％の範囲で調製されたセメント粉体以外の結合材並びに２％～２０％の範囲で調製された硬化剤と、を混合して硬化前材料を生成する工程を含む。注型工程は、硬化前材料を型に注入する工程を含む。硬化工程は、型に注入された硬化前材料を硬化させる工程を含む。

【0026】

ここで、水硬性組成物の製造においては、材料の分離が課題となることが多い。材料の分離は、練り混ぜた硬化前材料に含まれる各要素が均質性を失って、各要素が偏ったり離れたりすることを言う。材料の分離が生じると、硬化した水硬性組成物に、局所的な強度の低下や耐久性の低下、又は水密性の低下等を招くことがあり、好ましくない。

【0027】

材料分離は、硬化前材料の粘性、及び硬化前材料に含まれる各構成要素の密度差が主な要因であることがわかっている。例えば粘性が足りなかったり各構成要素の密度差が大きかったりすると、分離が生じ易い。また、硬化前材料の運搬や打込み、締固めの条件によっては、各構成要素のサイズや密度差の影響が大きくなり、更に分離を起こし易くなることがある。

【0028】

これに対し、本実施形態の硬化前材料には０．１％～１５％の範囲で調製されたＣＮＦが混合される。このため、ＣＮＦの保水作用やＣＮＦが絡みつく作用によって、密度つまり比重の異なる複数の構成要素、例えば機能性材料と骨材等のように比重の異なる複数の構成要素を均一に練り混ぜることができる。また、形成後の硬化体でも、機能性材料や骨材等のように比重の異なる構成要素の分離を抑制して、各構成要素を全体的に均一に分散させることができる。その結果、水硬性組成物の例えば表面全体に、機能性材料により発揮させたい機能を発現させることができる。

【0029】

また、本実施形態の硬化前材料には０．１％～１５％の範囲で調製されたＣＮＦが混合されることにより、硬化前材料の運搬や打ち込み、締固めの作業においても各構成要素の分離を抑制することができる。更に、ＣＮＦの作用により、形成後の硬化体でも、比重の異なる構成要素の分離を抑制して、各構成要素を全体的に均一に分散させることができる。そのため、本実施形態によれば、硬化前材料の運搬や打ち込み、締固めの作業性が向上するとともに、硬化した水硬性組成物の性能を引き出すことができる。

【0030】

混合工程は、機能性材料として多孔質性を有する材料を混合する工程を含んでいる。すなわち、機能性材料は、例えば多孔質性を有する材料を用いることができる。通常、多孔質性を有する材料は、同一の材料で多孔質性を有さないものに比べてかさ比重が小さいため、水硬性組成物全体の軽量化を図ることができる。また、機能性材料に多孔質性を有する材料を用いることで、多孔質性による吸湿作用や気体の吸着作用を発揮させることができる。

【0031】

この場合、混合工程は、機能性材料として二酸化炭素を吸着する性質を有する材料を混合する工程を含んでいても良い。すなわち、機能性材料として、二酸化炭素を吸着する性質を有する材料を用いることができる。これにより、本発明の製造方法で製造された水硬性組成物が設置されている周辺の空気環境を改善することができる。

【0032】

また、混合工程は、機能性材料として二酸化炭素の吸着により変色する性質を有する材料を混合する工程を含んでいても良い。すなわち、機能性材料は、例えば二酸化炭素を吸着することにより変色する性質を有する材料を用いることができる。例えばリソライムは、二酸化炭素を吸着するとともに、二酸化炭素の吸着により白色系の色から青紫系の色に変色する。これによれば、水硬性組成物のユーザ等に対して、二酸化炭素のいわゆる見える化といった新たな付加価値を提供することができる。

【0033】

また、混合工程は、機能性材料としてセメント粉体と水又は結合材と水との水和反応を促進する性質を有する材料を混合する工程を含んでいても良い。すなわち、機能性材料は、例えば水ガラス系や苛性ソーダ系等のように、セメント粉体と水又は結合材と水との水和反応を促進する性質を有する材料を用いることができる。これによれば、硬化前材料の硬化時間の短縮化を図ることができる。そして、水和反応を促進する性質を有する材料とＣＮＦとを併用することで、水和反応を促進する性質を有する材料を硬化前材料の全体に対して均一に分散させることができる。これにより、硬化前材料の硬化を早めるとともに部分的な硬化の進行のばらつきが低減される。

【0034】

なお、本発明は上記し且つ図面に記載した実施形態又は実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
また、上記各実施形態は、適宜組み合わせることができる。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【手続補正書】

【提出日】2022-07-29

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

容積比で、
１５％～４０％の範囲で調製された水と、
２０％～７０％の範囲で調製された骨材と、
０．１％～１５％の範囲で調製されたセルロースナノファイバーと、
０．２％～２０％の範囲で調製された機能性材料と、
１０％～３０％の範囲で調製されたセメント粉体及び０％～２０％の範囲で調製されたセメント粉体以外の結合材と、
を混合して硬化前材料を生成する混合工程を備える水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項2】

容積比で、
１５％～４０％の範囲で調製された水と、
２０％～７０％の範囲で調製された骨材と、
０．１％～１５％の範囲で調製されたセルロースナノファイバーと、
０．２％～２０％の範囲で調製された機能性材料と、
１０％～３０％の範囲で調製されたセメント粉体以外の結合材及び２％～２０％の範囲で調製された硬化剤と、
を混合して硬化前材料を生成する混合工程を備える水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項3】

容積比で、
１５％～４０％の範囲で調製された水と、
２０％～７０％の範囲で調製された骨材と、
０．１％～１５％の範囲で調製されたセルロースナノファイバーと、
０．２％～２０％の範囲で調製された機能性材料と、
１％～１０％の範囲で調製されたセメント粉体及び１０％～３０％の範囲で調製されたセメント粉体以外の結合材並びに２％～２０％の範囲で調製された硬化剤と、
を混合して硬化前材料を生成する混合工程を備える水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項4】

前記混合工程は、前記機能性材料として多孔質性を有する材料を混合する工程を含んでいる、
請求項１から３のいずれか一項に記載の水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項5】

前記混合工程は、前記機能性材料として二酸化炭素を吸着する性質を有する材料を混合する工程を含んでいる、
請求項４に記載の水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項6】

前記混合工程は、前記機能性材料として二酸化炭素の吸着により変色する性質を有する材料であるリソライムを混合する工程を含んでいる、
請求項５に記載の水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項7】

前記混合工程は、前記機能性材料として前記セメント粉体と水又は前記結合材と水との水和反応を促進する性質を有する材料を混合する工程を含んでいる、
請求項１から６のいずれか一項に記載の水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項8】

前記混合工程は、前記骨材を乾燥状態で混合する工程を含んでいる、
請求項１から７のいずれか一項に記載の水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載の製造方法を用いて生成された前記硬化前材料を用いて水硬性組成物を製造する方法であって、
前記混合工程と、
前記混合工程で生成された前記硬化前材料を型に注入する注型工程と、
前記注型工程で前記型に注入された前記硬化前材料を硬化させる硬化工程と、
を備える水硬性組成物の製造方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0010】

水は、容積比で１５％～４０％の範囲で調製される。骨材は、容積比で２０％～６５％の範囲に調製される。骨材は、普通骨材、軽量骨材、重量骨材のいずれかを単独で又は混合して利用可能であるが、水硬性組成物の軽量化を図る場合は軽量骨材を含めることが好ましい。軽量骨材は、例えば頁岩や膨張スラグ、シラス、軽石、火山れき等のように多孔質の材料や廃ガラス等の再生材を原料に構成されたものを用いることができ、その比重は、普通骨材よりも小さい０．７～１．８ｇ／ｃｍ３程度である。なお、普通骨材の比重は２．５～２．６ｇ／ｃｍ３程度であり、重量骨材の比重は３～５ｇ／ｃｍ３程度である。また、本実施形態の混合工程では、セルロースナノファイバーの保水力により、骨材を乾燥状態で混合することができる。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0014】

機能性材料の具体例としては、例えば図３に示すように、リソライム、ゼオライト、水ガラス系、塩化リチウム系、シラスバルーン、顔料、及び芳香材等がある。なお、機能性材料としては、特定の機能を付加するものであれば上述したものに限られず、例えば塩化アルミニウムや塩化アルミ３六水和物等の化学薬品等を用いることができる。また、多孔質性を有する機能性材料には、例えばリソライム、ゼオライト、シリカゲル等の水ガラス系の乾燥体、シラスバルーン等がある。シラスバルーンは、シラスを高温加熱して発泡させた微細な中空の微粒子で、その粒径は２μｍ～数百μｍ程度であり、かさ比重が小さい、不燃性、高融点、低熱伝導率、白色、無害、有毒ガスの発生がないといった特徴を有する。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0015】

二酸化炭素を吸着する性質を有する機能性材料には、リソライム、ゼオライト、水ガラス系、リチウム系、及びシラスバルーン等がある。二酸化炭素の吸着により変色する性質を有する機能性材料には、リソライム等がある。セメント粉体と水又は結合材と水との水和反応を促進する性質を有する材料としては、水ガラス系がある。顔料は、水硬性組成物を彩色する機能を有する。そして、芳香材は、水硬性組成物に香りを付ける機能を有する。芳香材には、例えば液体のアロマオイル等の精油、若しくは粒状や粉末状の香料等を用いることができる。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0017】

セメント粉体は、図４に示すように例えばポルトランドセメント・混合セメントを用いることができるが、これに限られない。ポルトランドセメント・混合セメントには、例えば高炉セメントＢ種等がある。また、セメント粉体以外の結合材つまりその他の結合材は、例えば高炉スラグ微粉末やミクロサイズの真球酸化物微粒子等を用いることができる。また、その他の結合材は、高炉スラグ微粉末やミクロサイズの真球酸化物微粒子に加えてカーボンリサイクル材、フライアッシュ微粉末、炭酸カルシウム微粉末のうちいずれか１つ以上を用いることができる。なお、その他の結合材は、上述したものに限られない。

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0018】

ミクロサイズの真球酸化物微粒子としては、例えば株式会社アドマテックス社製のアドマファイン（登録商標）等がある。その他の結合材として例えば高炉スラグ微粉末及び真球酸化物微粒子を用いる場合、結合材全体の容積を１００％とした場合において、例えば高炉スラグ微粉末は６０％～８０％の範囲で調製され、真球酸化物微粒子は２０％～４０％の範囲で調製される。また、高炉スラグ微粉末及び真球酸化物微粒子に加えてカーボンリサイクル材、フライアッシュ微粉末、炭酸カルシウム微粉末のうちいずれか１つ以上を用いる場合、カーボンリサイクル材は例えば０％～４０％の範囲で調製され、フライアッシュ微粉末は例えば０％～３０％の範囲で調製され、炭酸カルシウム微粉末は例えば０％～３０％の範囲で調製される。

【手続補正7】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0033】

また、混合工程は、機能性材料としてセメント粉体と水又は結合材と水との水和反応を促進する性質を有する材料を混合する工程を含んでいても良い。すなわち、機能性材料は、例えば水ガラス系等のように、セメント粉体と水又は結合材と水との水和反応を促進する性質を有する材料を用いることができる。これによれば、硬化前材料の硬化時間の短縮化を図ることができる。そして、水和反応を促進する性質を有する材料とＣＮＦとを併用することで、水和反応を促進する性質を有する材料を硬化前材料の全体に対して均一に分散させることができる。これにより、硬化前材料の硬化を早めるとともに部分的な硬化の進行のばらつきが低減される。

【手続補正8】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図3】

【手続補正9】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2022-11-09

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

容積比で、
１５％～４０％の範囲で調製された水と、
２０％～７０％の範囲で調製された骨材と、
０．１％～１５％の範囲で調製されたセルロースナノファイバーと、
０．２％～２０％の範囲で調製された機能性材料と、
１０％～３０％の範囲で調製されたセメント粉体及び０％～２０％の範囲で調製されたセメント粉体以外の結合材と、
を混合して硬化前材料を生成する混合工程を備え、
前記骨材は、普通骨材、軽量骨材、重量骨材のいずれかを単独で又は混合したものであり、
前記機能性材料は、リソライム、ゼオライト、水ガラス、塩化リチウム、シラスバルーン、顔料、芳香材、塩化アルミニウム、塩化アルミ３六水和物、又はシリカゲルから選択されたものであり、
前記セメント粉体は、ポルトランドセメント又は混合セメントで構成されたものであり、
前記セメント粉体以外の結合材は、高炉スラグ微粉末、ミクロサイズの真球酸化物微粒子、カーボンリサイクル材、又は炭酸カルシウム微粉末から選択されたものである、
水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項2】

容積比で、
１５％～４０％の範囲で調製された水と、
２０％～７０％の範囲で調製された骨材と、
０．１％～１５％の範囲で調製されたセルロースナノファイバーと、
０．２％～２０％の範囲で調製された機能性材料と、
１０％～３０％の範囲で調製されたセメント粉体以外の結合材及び２％～２０％の範囲で調製された硬化剤と、
を混合して硬化前材料を生成する混合工程を備え、
前記骨材は、普通骨材、軽量骨材、重量骨材のいずれかを単独で又は混合したものであり、
前記機能性材料は、リソライム、ゼオライト、水ガラス、塩化リチウム、シラスバルーン、顔料、芳香材、塩化アルミニウム、塩化アルミ３六水和物、又はシリカゲルから選択されたものであり、
前記セメント粉体以外の結合材は、高炉スラグ微粉末、ミクロサイズの真球酸化物微粒子、カーボンリサイクル材、又は炭酸カルシウム微粉末から選択されたものであり、
前記硬化剤は、ケイ酸ナトリウム・オルトケイ酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、塩化カリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム無水、水酸化カリウム、又はケイ酸カリウムから選択されたものである、
水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項3】

容積比で、
１５％～４０％の範囲で調製された水と、
２０％～７０％の範囲で調製された骨材と、
０．１％～１５％の範囲で調製されたセルロースナノファイバーと、
０．２％～２０％の範囲で調製された機能性材料と、
１％～１０％の範囲で調製されたセメント粉体及び１０％～３０％の範囲で調製されたセメント粉体以外の結合材並びに２％～２０％の範囲で調製された硬化剤と、
を混合して硬化前材料を生成する混合工程を備え、
前記骨材は、普通骨材、軽量骨材、重量骨材のいずれかを単独で又は混合したものであり、
前記機能性材料は、リソライム、ゼオライト、水ガラス、塩化リチウム、シラスバルーン、顔料、芳香材、塩化アルミニウム、塩化アルミ３六水和物、又はシリカゲルから選択されたものであり、
前記セメント粉体は、ポルトランドセメント又は混合セメントで構成されたものであり、
前記セメント粉体以外の結合材は、高炉スラグ微粉末、ミクロサイズの真球酸化物微粒子、カーボンリサイクル材、又は炭酸カルシウム微粉末から選択されたものであり、
前記硬化剤は、ケイ酸ナトリウム・オルトケイ酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、塩化カリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム無水、水酸化カリウム、又はケイ酸カリウムから選択されたものである、
水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項4】

前記混合工程は、前記骨材を乾燥状態で混合する工程を含んでいる、
請求項１から３のいずれか一項に記載の水硬性組成物用の硬化前材料の製造方法。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の製造方法を用いて生成された前記硬化前材料を用いて水硬性組成物を製造する方法であって、
前記混合工程と、
前記混合工程で生成された前記硬化前材料を型に注入する注型工程と、
前記注型工程で前記型に注入された前記硬化前材料を硬化させる硬化工程と、
を備える水硬性組成物の製造方法。