特開 2025-11629 セメント組成物の流動性向上システム、及び、セメント組成物の流動性向上方法

(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】P2025011629

(43)【公開日】2025-01-24

(54)【発明の名称】セメント組成物の流動性向上システム、及び、セメント組成物の流動性向上方法

(51)【国際特許分類】

   B28C 5/48 20060101AFI20250117BHJP

   B01F 23/40 20220101ALI20250117BHJP

   B01F 35/222 20220101ALI20250117BHJP

   B01F 35/93 20220101ALI20250117BHJP

   B01F 31/441 20220101ALI20250117BHJP

   B01F 35/90 20220101ALI20250117BHJP

   B01F 31/87 20220101ALI20250117BHJP

   B01F 31/86 20220101ALI20250117BHJP

   B01F 101/28 20220101ALN20250117BHJP

【ＦＩ】

B28C5/48

B01F23/40

B01F35/222

B01F35/93

B01F31/441

B01F35/90

B01F31/87

B01F31/86

B01F101:28

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023113853

(22)【出願日】2023-07-11

(71)【出願人】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(71)【出願人】

【識別番号】000124959

【氏名又は名称】株式会社カイジョー

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】太田 健司

(72)【発明者】

【氏名】桜井 邦昭

(72)【発明者】

【氏名】藤原 達央

【テーマコード（参考）】

4G035

4G036

4G037

4G056

【Ｆターム（参考）】

4G035AB43

4G035AE01

4G035AE13

4G035AE15

4G036AB02

4G036AB22

4G037CA03

4G037CA04

4G037EA10

4G056AA06

4G056CC31

(57)【要約】

【課題】セメント組成物の流動性を効率的に短時間で向上させつつ、流動性の持続性を高めること。
【解決手段】骨材を有する流動状態のセメント組成物を収容する第１収容部、及び、媒体を収容する第２収容部を備え、所定方向に長さを有する収容器と、前記セメント組成物に振動を付与する振動付与装置と、前記媒体を介して前記セメント組成物に超音波を照射する超音波照射装置と、を有することを特徴とするセメント組成物の流動性向上システム。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

骨材を有する流動状態のセメント組成物を収容する第１収容部、及び、媒体を収容する第２収容部を備え、所定方向に長さを有する収容器と、
前記セメント組成物に振動を付与する振動付与装置と、
前記媒体を介して前記セメント組成物に超音波を照射する超音波照射装置と、
を有することを特徴とするセメント組成物の流動性向上システム。

【請求項2】

請求項１に記載のセメント組成物の流動性向上システムであって、
前記セメント組成物は、前記第１収容部の前記所定方向の一方側から他方側へ流れ、
前記超音波照射装置は、前記第１収容部の前記所定方向の前記一方側に対応する位置から前記他方側に対応する位置まで、連続して又は間欠的に設けられていることを特徴とするセメント組成物の流動性向上システム。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のセメント組成物の流動性向上システムであって、
前記セメント組成物は、前記第１収容部の前記所定方向の一方側から他方側へ流れ、
前記振動付与装置は、前記第１収容部の前記所定方向の前記一方側に設けられていることを特徴とするセメント組成物の流動性向上システム。

【請求項4】

請求項１又は２に記載のセメント組成物の流動性向上システムであって、
流動状態の前記セメント組成物を前記第１収容部に供給する供給装置と、
前記第１収容部から前記セメント組成物を受け入れて打設場所に送り出す送出装置と、
を有することを特徴とするセメント組成物の流動性向上システム。

【請求項5】

請求項４に記載のセメント組成物の流動性向上システムであって、
前記第１収容部は、前記所定方向における前記供給装置側から前記送出装置側に向かって下方に傾斜していることを特徴とするセメント組成物の流動性向上システム。

【請求項6】

請求項４に記載のセメント組成物の流動性向上システムであって、
前記第１収容部の前記セメント組成物を、前記所定方向における前記供給装置側から前記送出装置側に向かって搬送する搬送機構を有することを特徴とするセメント組成物の流動性向上システム。

【請求項7】

請求項１又は２に記載のセメント組成物の流動性向上システムであって、
前記振動付与装置は、振動子によって振動し、且つ前記セメント組成物の面方向に広がる治具を有することを特徴とするセメント組成物の流動性向上システム。

【請求項8】

請求項１又は２に記載のセメント組成物の流動性向上システムであって、
前記媒体を冷却する冷却装置と、前記媒体を循環する循環装置とのうちの、少なくとも一方を有することを特徴とするセメント組成物の流動性向上システム。

【請求項9】

請求項１又は２に記載のセメント組成物の流動性向上システムであって、
前記媒体は脱気液体であることを特徴とするセメント組成物の流動性向上システム。

【請求項10】

骨材を有する流動状態のセメント組成物に振動を付与する振動付与工程と、
媒体を介して前記セメント組成物に超音波を照射する超音波照射工程と、
を有することを特徴とするセメント組成物の流動性向上方法。

【請求項11】

請求項１０に記載のセメント組成物の流動性向上方法であって、
前記超音波照射工程は、前記振動付与工程と重複する期間を有することを特徴とするセメント組成物の流動性向上方法。

【請求項12】

請求項１０又は１１に記載のセメント組成物の流動性向上方法であって、
前記超音波照射工程において、超音波を照射する時間は６００秒以下であることを特徴とするセメント組成物の流動性向上方法。

【請求項13】

請求項１０又は１１に記載のセメント組成物の流動性向上方法であって、
前記振動付与工程において、前記セメント組成物に振動を付与する時間は６０秒未満であることを特徴とするセメント組成物の流動性向上方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セメント組成物の流動性向上システム、及び、セメント組成物の流動性向上方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、フレッシュコンクリート、フレッシュモルタル及びフレッシュセメントペーストのいずれかである材料に対して、水等の媒体を介して超音波を照射することで、材料の流動性が向上することを確認する試験が開示されている。また、超音波を照射しない材料に比べて、超音波照射を行った材料の方が、フロー性状が維持される試験結果も示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１４７１９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されている試験では１．５リットル程度の少量の材料（セメントペースト）を対象としている。そのため、超音波照射装置の出力が１００～６００Ｗ程度と小さく、超音波の照射時間も３～５分程度と短くとも、材料の流動性を向上させることができていた。しかし、実際の施工現場等では多量のセメント組成物の流動性を向上させなければならない。そのためには非常に大きな超音波のエネルギーが必要となり、超音波照射装置を大型化したり、長時間に亘り超音波を照射したりしなければならない。そのため、セメント組成物に超音波を照射することで流動性の持続性を高められるものの、現実に実装することが困難であった。

【0005】

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、セメント組成物の流動性を効率的に短時間で向上させつつ、流動性の持続性を高めることである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

かかる目的を達成するために本発明は、
骨材を有する流動状態のセメント組成物を収容する第１収容部、及び、媒体を収容する第２収容部を備え、所定方向に長さを有する収容器と、
前記セメント組成物に振動を付与する振動付与装置と、
前記媒体を介して前記セメント組成物に超音波を照射する超音波照射装置と、
を有することを特徴とするセメント組成物の流動性向上システムである。
本発明の他の特徴については、本明細書の記載により明らかにする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、セメント組成物の流動性を効率的に短時間で向上させつつ、流動性の持続性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】流動性向上システム１の全体斜視図である。

【図2】流動性向上システム１の一部の概略断面図である。

【図3】振動付与装置２０の斜視図である。

【図4】図４Ａは試験装置４０の概略断面図であり、図４Ｂは試験装置４０の概略上面図である。

【図5】セメントペーストを試料とした試験１の結果を示すグラフである。

【図6】モルタルを試料とした試験２の結果を示すグラフである。

【図7】モルタルを試料とした試験２の結果を示すグラフである。

【図8】コンクリートを試料とした試験３の結果を示すグラフである。

【図9】流動性向上システム１の変形例の説明図である。

【図10】図１０Ａ及び図１０Ｂは流動性向上システム１の変形例の説明図である。

【図11】セメント組成物２の流動性向上方法のフローを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
（態様１）
骨材を有する流動状態のセメント組成物を収容する第１収容部、及び、媒体を収容する第２収容部を備え、所定方向に長さを有する収容器と、前記セメント組成物に振動を付与する振動付与装置と、前記媒体を介して前記セメント組成物に超音波を照射する超音波照射装置と、を有することを特徴とするセメント組成物の流動性向上システムである。

【0010】

態様１によれば、振動付与装置によりセメント組成物の凝集を解きつつ、セメント組成物に超音波を付与できる。したがって、振動付与装置と超音波照射装置の一方のみを作用させる場合に比べて、セメント組成物の流動性を効率的に短時間で向上させることができる。また、セメント組成物に超音波を付与することで、流動性の持続性を高めることができる。

【0011】

（態様２）態様１に記載のセメント組成物の流動性向上システムであって、
前記セメント組成物は、前記第１収容部の前記所定方向の一方側から他方側へ流れ、前記超音波照射装置は、前記第１収容部の前記所定方向の前記一方側に対応する位置から前記他方側に対応する位置まで、連続して又は間欠的に設けられている。

【0012】

態様２によれば、セメント組成物が所定方向に流れて移動する期間に、超音波を付与でき、流動性を向上させることができる。

【0013】

（態様３）態様１又は２に記載のセメント組成物の流動性向上システムであって、
前記セメント組成物は、前記第１収容部の前記所定方向の一方側から他方側へ流れ、前記振動付与装置は、前記第１収容部の前記所定方向の前記一方側に設けられている。

【0014】

態様３によれば、セメント組成物が流れ始めた段階で、振動付与装置による振動を付与できる。ゆえに、凝集が解かれたセメント組成物に超音波を付与しやすくなり、より効率的にセメント組成物の流動性を向上させることができる。

【0015】

（態様４）態様１～３の何れかに記載のセメント組成物の流動性向上システムであって、
流動状態の前記セメント組成物を前記第１収容部に供給する供給装置と、前記第１収容部から前記セメント組成物を受け入れて打設場所に送り出す送出装置と、を有する。

【0016】

態様４によれば、セメント組成物が供給装置から送出装置に移動する期間を利用して、セメント組成物の流動性を向上させることができる。

【0017】

（態様５）態様４に記載のセメント組成物の流動性向上システムであって、
前記第１収容部は、前記所定方向における前記供給装置側から前記送出装置側に向かって下方に傾斜している。

【0018】

態様５によれば、セメント組成物の重力によってセメント組成物を所定方向に流すことができる。

【0019】

（態様６）態様４又は５に記載のセメント組成物の流動性向上システムであって、
前記第１収容部の前記セメント組成物を、前記所定方向における前記供給装置側から前記送出装置側に向かって搬送する搬送機構を有する。

【0020】

態様６によれば、セメント組成物を所定方向に搬送できる。セメント組成物が所定方向に流れる速度を調整しやすく、振動や超音波を付与する時間を調整しやすくなる。

【0021】

（態様７）態様１～６の何れかに記載のセメント組成物の流動性向上システムであって、
前記振動付与装置は、振動子によって振動し、且つ前記セメント組成物の面方向に広がる治具を有する。

【0022】

態様７によれば、面方向の広範囲に亘るセメント組成物に、治具を介して、振動子の振動を付与できる。ゆえに、セメント組成物の流動性をより確実に向上させることができる。

【0023】

（態様８）態様１～７の何れかに記載のセメント組成物の流動性向上システムであって、
前記媒体を冷却する冷却装置と、前記媒体を循環する循環装置とのうちの、少なくとも一方を有する。

【0024】

態様８によれば、媒体の温度を下げたり、超音波照射装置の稼働熱による媒体の温度上昇を抑制したりできる。ゆえに、媒体の密度を高めることができ、超音波をより効率的にセメント組成物に伝搬できる。

【0025】

（態様９）態様１～８の何れかに記載のセメント組成物の流動性向上システムであって、
前記媒体は脱気液体である。

【0026】

態様９によれば、媒体の密度を高めることができ、超音波をより効率的にセメント組成物に伝搬できる。

【0027】

（態様１０）
骨材を有する流動状態のセメント組成物に振動を付与する振動付与工程と、媒体を介して前記セメント組成物に超音波を照射する超音波照射工程と、を有することを特徴とするセメント組成物の流動性向上方法である。

【0028】

態様１０によれば、振動付与装置によりセメント組成物の凝集を解きつつ、セメント組成物に超音波を付与できる。したがって、振動付与工程と超音波照射工程の一方のみを実施する場合に比べて、セメント組成物の流動性を効率的に短時間で向上させることができる。また、セメント組成物に超音波を付与することで、流動性の持続性を高めることができる。

【0029】

（態様１１）態様１０に記載のセメント組成物の流動性向上方法であって、
前記超音波照射工程は、前記振動付与工程と重複する期間を有する。

【0030】

態様１１によれば、振動付与工程により凝集が解かれているセメント組成物に超音波を照射できる。ゆえに、セメント組成物の流動性をより効率的に向上させることができる。

【0031】

（態様１２）態様１０又は１１に記載のセメント組成物の流動性向上方法であって、
前記超音波照射工程において、超音波を照射する時間は６００秒以下である。

【0032】

態様１２によれば、超音波を照射する時間が６００秒よりも長い場合に比べて、省エネルギー化を図ることができる。また、照射時間を必要以上に長くしないことで、セメント組成物の流動性を向上させつつ、材料分離（骨材の沈降、凝集）を抑制できる。

【0033】

（態様１３）態様１０～１２の何れかに記載のセメント組成物の流動性向上方法であって、
前記振動付与工程において、前記セメント組成物に振動を付与する時間は６０秒未満である。

【0034】

態様１３によれば、振動を付与する時間が６０秒以上である場合に比べて、省エネルギー化を図ることができる。また、振動の付与時間を必要以上に長くしないことで、セメント組成物の流動性を向上させつつ、材料分離（骨材の沈降、凝集）を抑制できる。

【0035】

＜＜＜実施形態＞＞＞
＝＝＝流動性向上システム１の概要＝＝＝
図１は流動性向上システム１の全体斜視図である。図２は流動性向上システム１の一部の概略断面図である。図３は振動付与装置２０の斜視図である。セメント組成物の流動性向上システム１は、収容器１０と、振動付与装置２０と、超音波照射装置３０とを有する。

【0036】

収容器１０は、骨材を有する流動状態のセメント組成物２を収容する第１収容部１１、及び、媒体３を収容する第２収容部１２を備える。また、収容器１０は、所定方向に延在して、所定方向に長さを有する。図１に例示する第１収容部１１は、所定方向に直交する幅方向に対向する一対の壁部と底部で囲われ、上方が開口した部位である。第２収容部１２は、第１収容部１１の下方に位置して、媒体３を密閉可能な箱形状の部位である。

【0037】

流動状態とは、セメント組成物が固まる前の状態を意味する。また、骨材を有するセメント組成物としては、コンクリート、モルタル等を例示できる。

【0038】

コンクリートは、セメント、水、細骨材、粗骨材、混和剤及び必要に応じて混和材を構成材料として含むものである。本実施形態に係るコンクリートにおいて、水とセメントの質量比（Ｗ／Ｃ）が、０．１～０．６５であることが好ましく、０．３５～０．５５であることがより好ましく、０．４０～０．５０であることがさらに好ましい。また骨材（細骨材及び粗骨材）とセメントの質量比（（Ｓ＋Ｇ）／Ｃ）が、０．５～４．０であることが好ましく、０．６～３．５であることがより好ましく、０．８～３．０であることがさらに好ましい。

【0039】

モルタルは、セメント、水、細骨材、混和剤及び必要に応じて混和材を構成材料として含むものである。本実施形態に係るモルタルにおいて、水とセメントの質量比（Ｗ／Ｃ）が、０．１～０．６５であることが好ましく、０．３５～０．５５であることがより好ましく、０．４０～０．５０であることがさらに好ましい。また細骨材とセメントの質量比（Ｓ／Ｃ）が、０．５～４．０であることが好ましく、０．６～３．５であることがより好ましく、０．８～３．０であることがさらに好ましい。

【0040】

セメントとしては、特に限定されず、公知慣用のものを用いればよく、例えば、ポルトランドセメント（普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超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、低熱ポルトランドセメント等）、混合セメント（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を混ぜ合わせたセメント等）、エコセメント、特殊セメント（白色ポルトランドセメント、アルミナセメント、超速硬セメント、グラウト用セメント、油井セメント等）等が挙げられる。これらのセメントは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【0041】

骨材としては、特に限定されず、公知慣用のものを用いればよく、例えば、天然骨材（川砂や川砂利、陸砂や陸砂利、山砂や山砂利、海砂等）、人工骨材（砕石や砕砂、人工軽量骨材、高炉スラグ骨材等）、再生骨材等を挙げることができる。これらの骨材は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
細骨材としては、目開き１０ｍｍの篩を通過し、かつ、目開き５ｍｍの篩を８５質量％以上通過する骨材を用いることができる。また粗骨材としては、目開き５ｍｍの篩を８５質量％以上とどまる骨材を用いることができる。

【0042】

混和剤としては、特に限定されず、公知慣用のものを用いればよく、例えば、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤等の化学混和剤が挙げられる。

【0043】

また混和材としては、特に限定されず、公知慣用のものを用いればよく、例えば、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカヒューム、石灰石微粉末等の砕石粉、スラッジ粉、廃コンクリート微粉末、膨張剤等が挙げられる。

【0044】

振動付与装置２０は、セメント組成物２に振動を付与する装置である。図３に示すように、振動付与装置２０は、振動子２１によって振動し、且つセメント組成物２の面方向に広がる治具２２を有する。

【0045】

振動子２１としては、コンクリートの締固め作業時に利用されることの多い棒状バイブレータを例示するが、これに限定されるものではない。振動子２１の振動方向は特に限定されず、例えばセメント組成物２の表面に対して水平方向に振動してもよいし、垂直方向に振動してもよい。また、振動子２１の数は１つに限らず複数であってもよい。治具２２は、格子状の鉄筋であり、所定方向に間隔を空けて配された複数の鉄筋２２１と、所定方向に直交する幅方向に間隔を空けて配された複数の鉄筋２２１とを有する。また治具２２の中央部には、治具２２に振動子２１を連結するための連結治具２２２が設けられている。振動子２１（棒状バイブレータ）の先端部は、連結治具２２２に挿入固定されて、治具２２の格子状の面に対して立設する。

【0046】

超音波照射装置３０は、第２収容部１２の内部（底部）に配置され、第２収容部１２に収容されている水等の媒体３を介して、第１収容部１１に収容されているセメント組成物２に超音波を間接的に照射する。超音波照射装置としては、超音波振動を振動するランジュバン型振動子（ＢＬ振動子）と超音波を発振する超音波発振器３１を用いる装置を例示できるが、特に限定されることなく、別の方式で超音波振動を発振させる装置であってもよい。超音波照射装置３０は、超音波発振器３１とケーブルで接続されており、超音波発振器３１により、超音波の周波数、振幅、出力、オンオフを制御可能とする。

【0047】

＝＝＝試験＝＝＝
図４Ａは試験装置４０の概略断面図であり、図４Ｂは試験装置４０の概略上面図である。実際に試験装置４０を作製して、流動状態のセメント組成物２の流動性についての試験を行った。

【0048】

試験装置４０は、図１に例示した流動性向上システム１と同様に、収容器４１と、振動付与装置４２と、超音波照射装置４３とを有する。収容器４１は、上方が開放されつつ凹んだ容器であり、その凹んだ部位が、セメント組成物２を収容する第１収容部４１１となる。第１収容部４１１を四方から囲う側壁部と底部は中空であり、その中空の空間が、媒体３を収容する第２収容部４１２となる。振動付与装置４２は、図３の振動付与装置２０と同様に、振動子４２１と、振動子４２１に連結された格子状の鉄筋から成る治具４２２とを有する。超音波照射装置４３は、第２収容部４２１の底部に設けられている。

【0049】

なお、振動子４２１としては、エクセン社製の軽便バイブレータＥ３２Ｄ（振動数２００～２５０Ｈｚ）を利用した。超音波照射装置４３としては、株式会社カイジョー製のフェニックス プラス２６ｋＨｚ １２００Ｗを利用した。図４Ｂに示すように第１収容部４１１の所定方向×幅方向の長さ（Ｂ１×Ｂ２）は４３０ｍｍ×４３０ｍｍとした。第２収容部４１２に収容する媒体３として常温の水道水又は脱気水を利用した。

【0050】

［試験１．セメントペーストの流動性］
図５はセメントペーストを試料とした試験１の結果を示すグラフである。先ず、骨材の材質、形状や大きさのばらつきなどの影響を排除するため、骨材が混合されていないセメントペーストを試料として選定した。普通ポルトランドセメントを使用し、水とセメントの質量比（Ｗ／Ｃ）が０．４５である流動状態のセメントペースト３リットルを第１収容部４１１に供給した。なお、試料は必要になるごとに新たに３リットルずつ作製することを繰り返した（試験２も同様である）。

【0051】

そして、図５に示す各条件でセメントペーストに振動や超音波を付与する前後でのフロー値の増加量（変化量）を測定した。フロー値はＪＩＳ Ｒ ５２０１「セメントの物理試験方法」を参考にして測定した。

【0052】

その結果、振動付与装置４２の振動のみを５秒付与する場合と、超音波照射装置４３による超音波（１００ｋＨｚ）のみを６０秒照射する場合に比べて、振動付与装置４２の振動を５秒付与すると共に、同じ周波数（１００ｋＨｚ）の超音波を６０秒照射する方が、フロー値の増加量が大きくなる結果が得られた。つまり、振動付与装置４２のみ或いは超音波照射装置４３のみで流動化させる場合に比べて、振動付与装置４２と超音波照射装置４３を併用することで、フロー値の増加量が大きくなり、セメントペーストの流動性の向上効果が高くなることが分かった。なお、振動付与装置４２と超音波照射装置４３を併用する場合は両装置４２、４３の起動を同時に開始して、超音波照射装置４３の方が長く超音波を照射するようにした（以下に説明する他の試験も同様である）。また、今回の試験では、超音波照射装置４３の超音波発振器４４の出力は１２００Ｗで行った。

【0053】

さらに、超音波照射装置４３の周波数を３８ｋＨｚに下げて、振幅を大きくした場合の試験を行った。この場合も、振動付与装置４２と超音波照射装置４３を併用することで、フロー値の増加量が大きくなり、セメントペーストの流動性の向上効果が高くなった。また、同じように振動付与装置４２と超音波照射装置４３を併用する場合であっても、超音波の周波数を下げて、振幅を大きくすることで、フロー値の増加量が大きくなり、セメントペーストの流動性の向上効果がより高くなることが分かった。

【0054】

［試験２．モルタルの流動性］
図６及び図７はモルタルを試料とした試験２の結果を示すグラフである。次に、水とセメント（普通ポルトランドセメント）の質量比（Ｗ／Ｃ）が０．４５であり、細骨材（木更津産陸砂、表乾密度２．５９ｇ／ｃｍ^３）とセメントの質量比（Ｓ／Ｃ）が１．０である流動状態のモルタル３リットルを第１収容部４１１に供給した。

【0055】

そして、図６及び図７に示す各条件でモルタルに振動や超音波を付与する前後でのフロー値の増加量を測定した。フロー値はＪＩＳ Ａ １１７１「ポリマーセメントモルタルの試験方法」を参考にして測定した。

【0056】

図６に示すように、細骨材を含むモルタルにおいても、セメントペースト（図５）と同様の結果が得られた。つまり、振動付与装置４２のみ或いは超音波照射装置４３のみで流動化させる場合に比べて、振動付与装置４２と超音波照射装置４３を併用することで、フロー値の増加量が大きくなり、モルタルの流動性の向上効果が高くなる。換言すると、振動付与装置４２と超音波照射装置４３を併用することで、所望の流動性を得るために超音波を付与する時間を短くすることができる。また、図６の結果から、超音波照射装置４３の照射条件（周波数（３８ｋＨｚ）、振幅）が同じである場合、６０秒照射するよりも３００秒照射する方が、すなわち照射時間を長くすることで、フロー値の増加量が大きく、流動性が向上する結果が得られた。

【0057】

また、振動付与装置４２のみを使用する場合、モルタルが瞬時に流動化することが確認できたが、振動時間を１秒から１０秒に長くしても、フローの増加量が殆ど変わらず、また流動性も微増に留まった。また、振動付与装置４２の振動時間を長くしていくと、細骨材が沈降や凝集するなどの材料分離の現象が目視にて確認された。

【0058】

超音波照射装置４３のみを使用する場合、図７に示すように、照射時間を３００秒、６００秒と長くしていくと、フローの増加量が大きくなり、モルタルの流動性が向上することが分かった。ただし、６００秒以上の照射時間では、照射時間を長くしても、フローの増加量が殆ど変わらない結果が得られた。また、超音波の照射時間も長くしていくと、材料分離の現象が生じることが確認された。

【0059】

［試験３．コンクリートの流動性］
図８はコンクリートを試料とした試験３の結果を示すグラフである。次に、水とセメント（普通ポルトランドセメント）の質量比（Ｗ／Ｃ）が０．５５であり、スランプが１０ｃｍである流動状態のコンクリートを４０リットル製造し、そのうちの１５リットルを第１収容部４１１に供給した。なお、細骨材（木更津産陸砂、表乾密度２．５９ｇ／ｃｍ^３）とセメントの質量比（Ｓ／Ｃ）は２．５９であり、粗骨材（青梅産砕石、表乾密度２．７１ｇ／ｃｍ^３）とセメントの質量比（Ｇ／Ｃ）は３．０７である。

【0060】

そして、図８に示す各条件でモルタルに振動や超音波を付与する前後でのスランプの増加量を測定した。スランプはＪＩＳ Ａ １１０１：２０２０「コンクリートのスランプ試験方法」を参考にして測定した。

【0061】

図８の結果から、細骨材及び粗骨材を含むコンクリートにおいても、超音波照射装置４３のみで流動化させる場合に比べて、振動付与装置４２と超音波照射装置４３を併用することで、スランプ値の増加量が大きくなり、コンクリートの流動性の向上効果が高くなる結果が得られた。換言すると、振動付与装置４２と超音波照射装置４３を併用することで、所望の流動性を得るために超音波を付与する時間を短くすることができる。

【0062】

さらに、超音波照射装置４３の照射条件（周波数（２６ｋＨｚ）、振幅）が同じであっても、媒体３によって流動性の向上効果が異なることが分かった。図８に示すように、２６ｋＨｚの超音波を常温の水道水（媒体３）を介してコンクリートに１８０秒間照射するよりも、２６ｋＨｚの超音波を常温の脱気水（媒体３）を介してコンクリートに短い時間（６０秒間）照射する方が、スランプ値の増加量が大きく、流動性がより向上する結果が得られた。

【0063】

＝＝＝流動性向上システム１による流動性の向上について＝＝＝
前述したように、図１、図２に例示した流動性向上システム１は、骨材を有する流動状態のセメント組成物２を収容する第１収容部１１、及び、媒体３を収容する第２収容部１２を備え、所定方向に長さを有する収容器１０と、セメント組成物２に振動を付与する振動付与装置２０と、媒体３を介してセメント組成物２に超音波を照射する超音波照射装置３０と、を有する。

【0064】

振動付与装置２０は、自身が振動し、セメント組成物２に挿入されて、セメント組成物２を直接的に振動させる。そのため、振動付与装置２０の作用によりセメント組成物２は瞬時に流動化する。しかし、振動付与装置２０を停止すると同時に、セメント組成物２の流動性も低下してしまう。

【0065】

一方、セメント組成物２に超音波を照射して、超音波振動を付与する場合、セメント組成物２の流動性が向上するとともに、その流動性の持続性が高まることが確認されている。しかし、実工事で使用される多量のセメント組成物の流動性を超音波照射装置３０のみで向上させようとすると、非常に大きな超音波のエネルギーが必要となる。

【0066】

これに対して本実施形態の流動性向上システム１によれば、流動状態のセメント組成物２に振動を付与しつつ、超音波も照射できる。そのため、振動付与装置２０によって瞬間的にセメント組成物２の凝集を解きつつ、超音波を付与できるので、超音波のみを付与する場合に比べて、小さな超音波エネルギーでセメント組成物２の流動性を向上させることができる。実際に行った前述の試験１～３においても振動付与装置２と超音波照射装置３を併用することで、セメント組成物の流動性がより向上することを確認できている。したがって、超音波照射装置３０を小型化したり、超音波の照射時間を短くしたりできる。

【0067】

以上のように、本実施形態の流動性向上システム１によれば、セメント組成物２の流動性を効率的に短時間で向上させることができるので、短時間に多量のセメント組成物２の流動性を向上させなければならない実工事にも実装できる。また、セメント組成物２に超音波を付与することで、セメント組成物２の流動性の持続性が高まる。ゆえに、セメント組成物２の打設場所（型枠内）にセメント組成物２が均一に行き渡りやすくなる。

【0068】

さらに、骨材を有するセメント組成物２の場合、振動や超音波を付与する時間を短くすることで、骨材の沈降、凝集（すなわち材料分離）の問題を抑制できる。よって、材料が均一化されたセメント組成物２を打設場所に送出できる。

【0069】

また、第１収容部１１の底部に超音波照射装置３０を取り付けて、第１収容部１１に直接的に超音波を発振するのではなく、媒体３を介して超音波をセメント組成物２に伝搬する。そのため、第１収容部１１の損傷を抑制できる。

【0070】

なお、超音波の周波数は、セメント組成物の組成に応じて適宜決定するとよい。照射される超音波の周波数としては、１０～２００ｋＨｚが好ましく、１５～１００ｋＨｚがより好ましく、１９～５０ｋＨｚがさらに好ましい。超音波の周波数が上記数値範囲内であることにより、セメント組成物２の流動性を向上させることができる。

【0071】

照射される超音波の振幅としては、５～５０μｍが好ましく、５～４０μｍがより好ましく、５～３５μｍがさらに好ましく、６～３０μｍが特に好ましい。超音波の振幅が上記数値範囲の下限値以上であることにより、セメント組成物２の流動性をより短時間で向上させることができ、また上記数値範囲の上限値以下であることにより、セメント組成物において骨材が沈降・凝集するリスクをより低減することができる。

【0072】

超音波照射装置３０で使用する超音波発振器３１の出力は、１０～３０００Ｗが好ましく、対象となるセメント組成物２の質量に応じて適宜設定するとよい。つまり処理するセメント組成物２の質量が増える程、超音波の出力も増大させるとよい。出願人による試験では１０～２０リットルのセメント組成物２に対して１２００Ｗの出力で評価し、流動性が向上することを確認できている。また超音波の照射時間としては、０．１～３０分が好ましく、０．１～１０分がより好ましい。

【0073】

また、超音波を伝搬する媒体３として、水を例示するが、これに限定されない。媒体３は、水以外の液体や、ゲル状物質等であってもよい。また、第２収容部１２は媒体３が第１収容部１１に接触する形状及び配置であればよい。また、第１収容部１１は内部のセメント組成物２に超音波を伝搬可能な材質で形成されていればよく、鋼やその他の金属材料を例示できる。また、図２の断面図では第１収容部１１の下方にのみ媒体３が設けられているが、第１収容部１１を幅方向に区画する側壁部の内部にも媒体３を充填して、幅方向からも超音波を照射してもよい。

【0074】

また、図１、図２に例示する収容器１０は、所定方向に長さを有し、セメント組成物２は、第１収容部１１の所定方向の一方側から他方側へ流れる。さらに、超音波照射装置３０は、第１収容部１１の所定方向の一方側に対応する位置から他方側に対応する位置まで、連続して又は間欠的に設けられていることが望ましい。図２では所定方向に連続して延在する超音波照射装置３０を例示するが、超音波照射装置３０が所定方向に間隔を空けて複数配置されていてもよい。

【0075】

上記によれば、セメント組成物２が所定方向の一方側から他方側に流れる期間に、超音波を照射でき、セメント組成物２の流動性を向上させることができる。この場合、セメント組成物２が所定方向に流れる時間（速度や第１収容部１１の所定方向の長さ）によって、超音波の照射時間を調整できる。

【0076】

なお、第１収容部１１の所定方向の一方側又は他方側に対応する位置とは、第１収容部１１を所定方向に３分割したときの一方側又は他方側の端部とする。その一方側の端部の何れかの位置から他方側の端部の何れかの位置まで、超音波照射装置３０が配されていればよい。

【0077】

また、図１の収容器１０は、所定方向に直交する幅方向よりも所定方向に長く延在しているが、これに限らない。図４に例示する収容器４１のように所定方向と幅方向の長さが同じか、或いは所定方向の長さが幅方向の長さよりも短い収容器であってもよい。また、セメント組成物２は所定方向に流れなくともよく、図４に例示する収容器４１内のセメント組成物２のように、貯留された状態で振動や超音波が付与されてもよい。

【0078】

また、セメント組成物２が第１収容部１１の所定方向の一方側から他方側へ流れる場合、振動付与装置２０は、第１収容部１１の所定方向の一方側に設けられていることが望ましい。具体的には、所定方向における第１収容部１１の中央よりも一方側（上流側）に、振動付与装置２０が設けられていることが望ましい。

【0079】

そうすることで、セメント組成物２が第１収容部１１を流れ始めた段階で、振動付与装置２０による振動をセメント組成物２に付与できる。そのため、振動付与装置２０により瞬間的に凝集が解かれたセメント組成物２に超音波を照射できる。ゆえに、振動付与前の比較的に流動性の低いセメント組成物２に超音波を照射する場合に比べて、超音波による流動性の向上効果を高めることができる。また、振動付与装置２０により流動性が向上した状態が、超音波の照射により維持されやすくなる。

【0080】

さらには振動付与装置２０と超音波照射装置３０が所定方向において重複していることが好ましい。そうすることで、振動付与装置２０によってセメント組成物２に振動を付与すると同時に、超音波を照射できる。ゆえに、振動付与装置２０によって凝集が解かれている状態のセメント組成物２に超音波を照射できるので、超音波による流動性の向上効果をより高めることができる。

【0081】

ただし上記に限定されることなく、第１収容部１１の所定方向の中央や他方側（下流側）に振動付与装置２０が設けられていてもよい。また、振動付与装置２０と超音波照射装置３０が所定方向にずれて配置されていてもよい。

【0082】

また、流動性向上システム１は、図１に示すように、流動状態のセメント組成物２を第１収容部１１に供給する供給装置である生コンクリート車５０（アジテータ車、ミキサー車）と、第１収容部１１からセメント組成物２を受け入れて打設場所に送り出す送出装置であるポンプ車６０とを有することが望ましい。

【0083】

そうすることで、セメント組成物２が生コンクリート車５０からポンプ車６０に移動する期間に、セメント組成物２に振動及び超音波を付与でき、セメント組成物２の流動性を向上させることができる。そして、流動性が向上し且つその持続性の高いセメント組成物２を打設場所に送出できる。

【0084】

また、図２に示すように、第１収容部１１は、所定方向における生コンクリート車５０側（一方側）からポンプ車６０側（他方側）に向かって下方に傾斜していることが望ましい。

【0085】

そうすることで、重力によってセメント組成物２を所定方向に流すことができ、ポンプ車６０にセメント組成物２を搬送できる。この場合、後述の図９に例示する搬送機構７０がなくとも、セメント組成物２を所定方向に流すことができ、流動性向上システム１の構成を簡素化できる。

【0086】

図９は、流動性向上システム１の変形例の説明図である。流動性向上システム１は、第１収容部１１のセメント組成物２を、所定方向における生コンクリート車５０側（一方側）からポンプ車６０側（他方側）に向かって搬送する搬送機構７０を有していてもよい。図９では、搬送機構７０として、第１収容部１１の底部を搬送ベルト７１とした搬送機構７０を例示する。搬送ローラー７２の回転により移動する搬送ベルト７１によって、セメント組成物２を所定方向に搬送できる。

【0087】

このように流動性向上システム１が搬送機構７０を備えることで、セメント組成物２を所定方向に流すことができ、その間に、セメント組成物２に振動及び超音波を付与できる。この場合、図９に示すように収容器１０が水平方向に沿っていてもよい。また、図２に示す傾斜した収容器１０に搬送機構７０を設けてもよい。また、搬送機構７０によってセメント組成物２を搬送する速度を調整できる。したがって、第１収容部１１を流れるセメント組成物２に超音波を照射する時間を調整でき、セメント組成物２の流動性を調整しやすくなる。

【0088】

図３に示すように、振動付与装置２０は、振動子２１（例えば棒状バイブレータ）を有し、その振動子２１によって振動する治具２２であり、且つセメント組成物２の面方向に広がる治具２２を有することが望ましい。

【0089】

棒状バイブレータ等の振動子２１のみでセメント組成物２に振動を付与しても良いが、その場合、振動子２１の周囲のセメント組成物２には振動が付与されるが、振動子２１から離れた領域のセメント組成物２に振動が伝搬し難くなってしまう。そのため、振動子２１に直交する面方向に広がる治具２２を利用することで、セメント組成物２の面方向（表面に沿う方向）の広範囲に亘るセメント組成物２に治具２２を接触させることができ、治具２２を介して振動を伝搬できる。

【0090】

なお、図３では鉄筋が格子状に配された治具２２を例示するが、治具２２の形状や材質等は特に限定されず、面方向に振動を伝搬できるものであればよい。また、図１に示すように、治具２２の幅方向の長さは、第１収容部１１の幅方向（所定方向に直交する方向）の長さと同程度であることが望ましい。そうすることで、第１収容部１１を流れる幅方向の位置に関係なく、セメント組成物２に振動を付与できる。

【0091】

図１０Ａ及び図１０Ｂは流動性向上システム１の変形例の説明図である。実工事においては、長時間に亘り、生コンクリート車５０から第１収容部１１にセメント組成物２が供給されることが多い。第１収容部１１を流れ続けるセメント組成物２に対して超音波を照射すると、超音波照射装置３０の稼働時間も長くなり、発熱し、媒体３の温度も上昇してしまう。流体では、一般的に、温度が上昇すると膨張して密度が低下する。そうすると、媒体３が伝搬する超音波振動が軽減し、超音波の照射効率が低下してしまう。

【0092】

そこで、流動性向上システム１は、媒体３を冷却する冷却装置８１と、媒体３を循環する循環装置８２とのうちの、少なくとも一方を有するとよい。そうすることで、超音波照射装置３０の稼働熱によって媒体３の温度が上昇してしまうことを抑制でき、媒体３の密度低下を抑制できる。ゆえに、超音波振動が軽減し難く、セメント組成物２に効率的に超音波を伝搬することができる。したがって、セメント組成物２の流動性をより向上させたり、超音波照射装置３０のサイズや超音波発振器３１の出力を小さくしたり、超音波の照射時間を短くしたりできる。

【0093】

図１０Ａは冷却装置８１を有する流動性向上システム１の一例を示す。図１０Ａの冷却装置８１では、冷却水や冷媒を流す流路管８１１が第２収容部１２内に設けられている。流路管８１１によって、第２収容部１２内の媒体３の温度を下げることができる。冷却装置８１の構成は特に限定されるものではなく、例えば、圧縮器と凝縮器と膨張弁と蒸発器から成る冷却サイクルを備える装置や、氷等で冷却された冷却水をポンプで流路管８１１に流す装置等を例示できる。

【0094】

図１０Ｂは循環装置８２を有する流動性向上システム１の一例を示す。循環装置８２は、第２収容部１２内の媒体３を排出する排出流路８２１と、排出流路８２１を流れた媒体３を貯蔵するタンク８２２と、ポンプ８２３と、ポンプ８２３によってタンク８２２から第２収容部１２へ流れる媒体３の供給流路８２４とを有する。第２収容部１２から排出された媒体３の温度は超音波照射装置３から離れている間に下がり、第２収容部１２に供給する媒体３の温度を下げることができる。ただし循環装置８２の構成は図１０Ｂに例示するものに限定されるものではない。

【0095】

また、超音波照射装置３０を長時間稼働しない場合であっても、冷却装置８１により媒体３の温度を下げることで、媒体３の密度を高めることができ、セメント組成物２に効率的に超音波を伝搬することができる。媒体３の温度は、媒体３が凍る温度よりも高い温度から常温未満の範囲であることが望ましい。媒体３が水である場合、４℃（厳密には３．９８℃）であるときに最大密度となるため、媒体３を４℃程度にすることが望ましい。

【0096】

また、流動性向上システム１は、冷却装置８１と循環装置８２の両方を備えてもよい。図示しないが、例えば図１０Ｂの循環装置８２におけるタンク８２２に貯蔵されている媒体３を冷却装置によって冷却してもよい。そうすることで、第２収容部１２に供給する媒体３の温度をより確実に下げることができる。

【0097】

また、媒体３は脱気水（溶存気体を除去した脱気液体）であることが望ましい。そうすることで、例えば媒体３が水道水である場合に比べて、媒体３の密度を高めることができ、セメント組成物２に効率的に超音波を伝搬することができる。したがって、セメント組成物２の流動性をより向上させたり、超音波照射装置３０のサイズや超音波発振器３１の出力を小さくしたり、超音波の照射時間を短くしたりできる。なお、媒体３を脱気水とするために、例えば、第２収容部１２に脱気水を密封したり、図１０Ｂに示す媒体３の循環経路に脱気装置を設けたりするとよい。

【0098】

以上のように、超音波を伝搬する媒体３は、低温（常温未満）であり、脱気水であることが望ましい。そうすることで、セメント組成物２の流動性をより向上させることができる。脱気水により流動性が向上することは図８の試験３の結果においても確認されている。

【0099】

＝＝＝セメント組成物２の流動性向上方法＝＝＝
図１１は、セメント組成物２の流動性向上方法のフローを示す図である。
本実施形態のセメント組成物２の流動性向上方法は、骨材を有する流動状態のセメント組成物２に振動を付与する振動付与工程（Ｓ０２）と、水等の媒体３を介して、前記セメント組成物２に超音波を照射する超音波照射工程（Ｓ０２）と、を有する。

【0100】

そうすることで、振動付与工程のみ或いは超音波照射工程のみを有する場合に比べて、小さな超音波エネルギーでセメント組成物２の流動性を向上させることができる。したがって、超音波照射装置３０を小型化したり、超音波の照射時間を短くしたりできる。また、超音波照射工程により、セメント組成物２の流動性の持続性が高まる。

【0101】

また、流動状態のセメント組成物２に振動や超音波を付与する。そのため、振動付与工程及び超音波照射工程の前に、工場で既に練り上げられている流動状態のセメント組成物２を、図２の第１収容部１１などの収容器に供給する供給工程（Ｓ０１）を備えるとよい。そうすることで、既に流動状態であるセメント組成物２の流動性をさらに向上させることができる。

【0102】

そして、振動付与工程及び超音波照射工程により流動性が向上したセメント組成物２は、収容器から、ポンプ車や打設場所に向けて送出されるとよい。そうすることで、流動性が向上したセメント組成物２を打設場所に送出できる。

【0103】

さらに、超音波照射工程は、振動付与工程と重複する期間を有することが望ましい。そうすることで、セメント組成物２に振動と超音波を同時に付与できる。つまり、振動付与工程によって凝集が解かれている状態のセメント組成物２に、超音波を照射でき、超音波による流動性の向上効果をより高めることができる。

【0104】

好ましくは、超音波照射工程の前半において、振動付与工程も同時に実施されるとよい。そうすることで、凝集が解かれている状態のセメント組成物２に、より長く超音波を照射できる。ただし上記に限定されることなく、超音波照射工程と振動付与工程が重複せずに、ずれて実施されてもよいし、超音波照射工程の後半において振動付与工程が実施されてもよい。

【0105】

また、超音波照射工程において、超音波を照射する時間は６００秒以下であることが望ましい。そうすることで、超音波を照射する時間が６００秒よりも長い場合に比べて、省エネルギー化を図ることができる。また、図７の試験２において、６００秒よりも長く超音波を照射しても、モルタルの流動性が向上し難い結果が得られた。そのため、超音波の照射時間を６００秒以下にすることで、セメント組成物２の流動性を向上させつつ、照射時間を必要以上に長くすることによるセメント組成物２の材料分離（骨材の凝集や沈降）を抑制できる。

【0106】

また、振動付与工程において、セメント組成物２に振動を付与する時間は６０秒未満であることが望ましい。そうすることで、振動を付与する時間が６０秒以上である場合に比べて、省エネルギー化を図ることができる。また、図６の試験２において、振動付与装置４２によって１秒間振動させた場合と１０秒間振動させた場合とで、装置停止後のセメント組成物２の流動性が殆ど変わらないという結果が得られた。そのため、振動の付与時間を６０秒未満にすることで、セメント組成物２の流動性を向上させつつ、振動時間を必要以上に長くすることによるセメント組成物２の材料分離を抑制できる。

【0107】

その他、前述の流動性向上システム１と同様に、セメント組成物２の流動性向上方法においても、超音波を伝搬する媒体３は、低温（常温未満）であり、脱気水であることが望ましい。そのために、振動付与工程や超音波照射工程を実行すると共に、媒体３を冷却したり、媒体３を循環したりする工程を有していてもよい。また、生コンクリート車５０からポンプ車６０に向けてセメント組成物２を流す期間に、振動付与工程及び超音波照射工程を実行してもよい。

【0108】

以上、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0109】

１ 流動性向上システム、
２ セメント組成物、３ 媒体、
１０ 収容器、
１１ 第１収容部、１２ 第２収容部、
２０ 振動付与装置、
２１ 振動子、２２ 治具、
３０ 超音波照射装置、
３１ 超音波発振器、
４０ 試験装置（流動性向上システム）、
４１ 収容器、
４１１ 第１収容部、４１２ 第２収容部、
４２ 振動付与装置、
４２１ 振動子、４２２ 治具、
４３ 超音波照射装置、
４４ 超音波発振器、
５０ 供給装置、
６０ 送出装置、
７０ 搬送機構、
８１ 冷却装置、８２ 循環装置、

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】