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特表2024-517823最適化された強度および粒子充填特性を有するコンクリート材料を製造するための方法およびシステム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-04-23
(54)【発明の名称】最適化された強度および粒子充填特性を有するコンクリート材料を製造するための方法およびシステム
(51)【国際特許分類】
C04B 28/02 20060101AFI20240416BHJP
C04B 20/00 20060101ALI20240416BHJP
C04B 18/08 20060101ALI20240416BHJP
C04B 18/14 20060101ALI20240416BHJP
C04B 14/14 20060101ALI20240416BHJP
C04B 14/10 20060101ALI20240416BHJP
C04B 14/06 20060101ALI20240416BHJP
C04B 18/10 20060101ALI20240416BHJP
C04B 24/18 20060101ALI20240416BHJP
C04B 24/26 20060101ALI20240416BHJP
C04B 20/10 20060101ALI20240416BHJP
B28C 7/04 20060101ALI20240416BHJP
【ＦＩ】
C04B28/02
C04B20/00 B
C04B18/08 Z
C04B18/14 A
C04B14/14
C04B14/10 A
C04B14/06 B
C04B18/10 B
C04B24/18 Z
C04B24/26 E
C04B20/10
B28C7/04
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023567966
(86)(22)【出願日】2021-06-14
(85)【翻訳文提出日】2023-12-15
(86)【国際出願番号】 IB2021055201
(87)【国際公開番号】W WO2022234328
(87)【国際公開日】2022-11-10
(31)【優先権主張番号】202131020255
(32)【優先日】2021-05-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520494471
【氏名又は名称】サロード グリーンバック エルエルピー
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＲＯＤ ＧＲＥＥＮＢＡＣＫ ＬＬＰ
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100217135
【弁理士】
【氏名又は名称】山崎 誠
(72)【発明者】
【氏名】ビノード クマール バウリー
(72)【発明者】
【氏名】サロジ バウリー
(72)【発明者】
【氏名】マラ バウリー
(72)【発明者】
【氏名】ラフナンダン カダバ
【テーマコード（参考）】
4G056
4G112
【Ｆターム（参考）】
4G056AA06
4G056CA00
4G056CB00
4G056CE00
4G112PA04
4G112PA07
4G112PA27
4G112PA29
4G112PA33
4G112PB23
4G112PB25
4G112PB31
4G112PB35
(57)【要約】
本発明は、最適化された強度および粒子充填特性を有するコンクリート材料を製造するための方法およびシステムに関する。本方法およびシステムは、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料、および、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料をそれぞれ得るための、複数の出発セメント質材料および少なくとも１つの出発ポゾラン材料のマイクロ特性評価ステップを含む。次に、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのセメント質材料と、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料とを得るために、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料および均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を粉砕する。最後に、特性評価したセメント質材料および／またはポゾラン材料を、少なくとも１つの骨材材料、少なくとも１つの添加材料、またはそれらの混合物と混合して、コンクリート材料を調製する。
【選択図】図４
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
最適化された強度および粒子充填特性を有するコンクリート材料を製造する方法であって、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料を提供する、複数の出発セメント質材料のマイクロ特性評価ステップ；
均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を提供する、少なくとも１つの出発ポゾラン材料のマイクロ特性評価ステップ；
必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのセメント質材料と、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料とを得るために、均一な強度を有する前記少なくとも１つのセメント質材料、および、均一なブレーン粒度を有する前記少なくとも１つのポゾラン材料を粉砕すること；および
少なくとも１つの出発セメント質材料、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのセメント質材料、少なくとも１つの出発ポゾラン材料、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料、少なくとも１つの骨材材料、少なくとも１つの添加材料、またはそれらの混合物から選択される材料を混合することによって、前記コンクリート材料を調製すること、を含む、方法。
【請求項2】
前記複数の出発セメント質材料のマイクロ特性評価ステップが、前記複数の出発セメント質材料の強度特性評価ステップと、その後のモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記複数の出発セメント質材料の強度特性評価が、前記複数の出発セメント質材料を、５３～５８ＭＰａの２８日強度を有する第１のセメント質材料、５８～６３ＭＰａの２８日強度を有する第２のセメント質材料、および、６３～７０ＭＰａの２８日強度を有する第３のセメント質材料に分割すること：および
前記第１のセメント質材料、前記第２のセメント質材料、前記第３のセメント質材料の少なくとも１つを、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料を得るための比率で混合することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記モード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ステップが、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料を、必要とされるセメントブレーン粒度まで粉砕することを含む、請求項２または３に記載の方法。
【請求項5】
前記必要とされるセメントブレーン粒度が、２５００～３８００ｃｍ２／ｇｍの第１のセメントブレーン粒度、１１０００～１５０００ｃｍ２／ｇｍの第２のセメントブレーン粒度、および任意に３００００～５００００ｃｍ２／ｇｍの第３のセメントブレーン粒度から選択される、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記少なくとも１つの出発ポゾラン材料のマイクロ特性評価ステップが、ポゾランブレーン粒度特性評価ステップと、その後のモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記ポゾランブレーン粒度特性評価ステップが、少なくとも１つの出発ポゾラン材料を、２５００～３５００ｃｍ２／ｇｍのブレーン粒度を有する第１のポゾラン材料、３５００～５０００ｃｍ２／ｇｍのブレーン粒度を有する第２のポゾラン材料、５０００～６５００ｃｍ２／ｇｍのブレーン粒度を有する第３のポゾラン材料に分割すること；および
前記第１のポゾラン材料、前記第２のポゾラン材料、前記第３のポゾラン材料を、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を得るための比率で混合することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記モード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ステップが、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を、少なくとも１つのポゾラン材料の必要とされるブレーン粒度まで粉砕することを含む、請求項６または７に記載の方法。
【請求項9】
少なくとも１つのポゾラン材料の必要とされるブレーン粒度が、２５００～６５００ｃｍ２／ｇｍの第１ブレーン粒度、１１０００～１５０００ｃｍ２／ｇｍの第２ブレーン粒度、および３００００～５００００ｃｍ２／ｇｍの第３ブレーン粒度から選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
少なくとも１つの出発ポゾラン材料が、フライアッシュ材料、スラグ材料、火山灰材料、メタカオリン、粉砕石英材料、もみ殻灰から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
前記少なくとも１つの添加材料が、リグノスルホネート、ポリカルボン酸、メラミン、スルホン化ナフタレンホルムアルデヒドの群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
前記少なくとも１つの骨材材料が、細骨材材料、粗骨材材料、シリカ被覆粗骨材材料、または急速被覆骨材材料のうちの１つから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項13】
前記シリカ被覆粗骨材材料が、シリカのスラリーでコーティングされてシリカコーティングが形成された粗骨材材料を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記シリカのスラリーが、マイクロシリカのスラリー、または、ナノシリカのスラリーから選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記急速被覆骨材材料が、少なくとも１つの出発セメント質材料、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料、少なくとも１つの出発ポゾラン材料、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料、および少なくとも１つの添加材料で作製されたスラリーで被覆された骨乾燥骨材材料と、混合水との混合物を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項16】
前記骨乾燥骨材材料が、細骨材材料、粗骨材材料、シリカ被覆粗骨材材料のうちの１つから選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
最適化された強度および粒子充填特性を有するコンクリート材料を製造するためのシステムであって、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料を提供する、複数の出発セメント質材料のためのセメントマイクロ特性評価ユニット；
均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を提供する、少なくとも１つの出発ポゾラン材料のためのポゾランマイクロ特性評価ユニット；
必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのセメント質材料と、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料とを得るために、均一な強度を有する前記少なくとも１つのセメント質材料、および、均一なブレーン粒度を有する前記少なくとも１つのポゾラン材料を粉砕するための少なくとも１つの粉砕ユニット；および
少なくとも１つの出発セメント質材料、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのセメント質材料、少なくとも１つの出発ポゾラン材料、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料、少なくとも１つの骨材材料、少なくとも１つの添加材料、またはそれらの混合物から選択される材料を混合するように構成されたコンクリート混合ユニットを備える、システム。
【請求項18】
前記セメントマイクロ特性評価ユニットが、複数の分割ユニットを有するセメント強度特性評価ユニットであって、前記複数の分割ユニットは、それぞれ、前記複数の出発セメント質材料を、５３～５８ＭＰａの２８日強度を有する第１のセメント質材料、５８～６３ＭＰａの２８日強度を有する第２のセメント質材料、６３～７０ＭＰａの２８日強度を有する第３のセメント質材料に分割する、セメント強度特性評価ユニット；
前記第１のセメント質材料、前記第２のセメント質材料、および前記第３のセメント質材料のうちの少なくとも１つを、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料を得るための比率で混合するセメント混合ユニット；および
セメントモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ユニットを備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項19】
前記セメントモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ユニットが、均一な強度を有する前記少なくとも１つのセメント質材料を必要とされるセメントブレーン粒度まで粉砕するために設置された第１の粉砕ユニットを備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項20】
前記必要とされるセメントブレーン粒度が、２５００～３８００ｃｍ２／ｇｍの第１のセメントブレーン粒度、１１０００～１５０００ｃｍ２／ｇｍの第２のセメントブレーン粒度、３００００～５００００ｃｍ２／ｇｍの第３のセメントブレーン粒度から選択される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項21】
前記ポゾランマイクロ特性評価ユニットが、複数の分割ユニットを有するポゾランブレーン粒度特性評価ユニットであって、前記複数の分割ユニットは、それぞれ、前記複数の出発ポゾラン材料を、２５００～３５００ｃｍ２／ｇｍのブレーン粒度を有する第１のポゾラン材料、３５００～５０００ｃｍ２／ｇｍのブレーン粒度を有する第２のポゾラン材料、５０００～６５００ｃｍ２／ｇｍのブレーン粒度を有する第３のポゾラン材料に分割する、ポゾランブレーン粒度特性評価ユニット；
前記第１のポゾラン材料、前記第２のポゾラン材料、前記第３のポゾラン材料のうちの少なくとも１つを、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を得るための比率で混合するためのポゾラン混合ユニット；および
ポゾランモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ユニット、を備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項22】
前記ポゾランモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ユニットが、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を、少なくとも１つのポゾラン材料の必要とされるブレーン粒度まで粉砕するために設置された第２の粉砕ユニットを備える、請求項２１に記載のシステム。
【請求項23】
前記少なくとも１つのポゾラン材料の必要とされるブレーン粒度が、２５００～６０００ｃｍ２／ｇｍの第１ブレーン粒度、１１０００～１５０００ｃｍ２／ｇｍの第２ブレーン粒度、および３００００～５００００ｃｍ２／ｇｍの第３ブレーン粒度から選択される、請求項２２に記載のシステム。
【請求項24】
前記第１の粉砕ユニットおよび前記第２の粉砕ユニットが、ボールミル、ロッドミル、振動ベッドミル、または撹拌ベッドミルのうちの１つである、請求項１９～２２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項25】
前記コンクリート混合ユニットが、部位ミキサー、または、設計された混合付きポンプユニットである、請求項１７に記載のシステム。
【請求項26】
少なくとも１つの出発セメント質材料、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料、少なくとも１つの出発ポゾラン材料、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料、少なくとも１つの骨材材料、少なくとも１つの添加材料は、それぞれ、別個の貯蔵ユニットを有する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項27】
最適化された強度および粒子充填特性ならびに作業可能なレオロジーを有する前記コンクリート材料が、前記コンクリート混合ユニットからスクリューコンベヤシステムを介して建設現場に搬送される、請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、最適化された強度および粒子充填特性を有するコンクリート材料を製造するための方法およびシステムに関する。さらに、本発明は、原材料の生理化学的特性のばらつきにもかかわらず、構造物強度要件に従って、理想的なコンクリート材料を製造することに関する。さらに、本発明は、結合材料（ｂｉｎｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）の完璧な粒度分布を有するドライミックスコンクリート材料に関する。
【背景技術】
【0002】
コンクリート構造物の従来の調製方法は、セメント、細骨材材料（ｆｉｎｅ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）および粗骨材材料（ｃｏａｒｓｅ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）を他の添加剤と共に混合し、次いで、コンクリートスラリーを水で作製し、最後に、このコンクリートスラリーを建設現場で必要量注入することを含む。
【0003】
さらに、あらゆる構造物の生理学的特性は様々であり、多くの要因がこれらの生理学的特性に影響を及ぼす。主な要因は、水分／湿度、温度、風速、土壌プロファイル、および／または構造物の使用などの環境条件を含む。例えば、住宅建築構造物は特定の生理学的特性を必要とし、道路舗装構造物は特定の生理学的特性を必要とし、高架道路構造物は特定の生理学的特性を必要とし、海中の構造物は特定の生理学的特性を必要とする。建築構造物の生理学的特性の変化することにつれて、同様に、コンクリートプロファイルも変化する。
【0004】
しかしながら、従来の方法では、様々な量のセメント、細骨材材料および／または粗骨材材料、および任意の添加剤が、構造物の要件に従って一緒に混合されて使用される。このような従来の方法は、構造および／または建設要求に応じて、様々な量のセメント、細骨材材料および／または粗骨材材料、および任意の添加剤を混合することのみに依存する。さらに、セメント、細骨材材料および／または粗骨材材料は場所によって異なる。したがって、特定の結合特性および強度を有するコンクリート材料を得るために、どの程度の量のセメント、細骨材材料および／または粗骨材材料が必要とされるかを完全に決定することは常に困難である。主に、従来の方法では、コンクリートの強度がコンクリートの水和および凝固の後に決定され、次いで、セメント、細骨材材料および／または粗骨材材料の量が固定される。
【0005】
さらに、技術の進歩、および、すぐに混合できる（ｒｅａｄｙ ｔｏ ｍｉｘ）コンクリート材料という現場での現在の要求に伴い、構造要件に従った特定の結合特性および強度、耐久性および他のコンクリート性能基準を有する、レディーおよび／またはドライミックスコンクリート材料を提供するという新たな課題が生じる。主に、このようなドライミックスコンクリート材料は、結合材料（セメントおよび／またはポゾラン材料）と、骨材材料および任意の添加剤とを混合する従来の手法により調製される。しかしながら、このような結合材料（セメントおよび／またはポゾラン材料）は、それらの供給源に応じて、異なる粒径および異なる強度を有する。さらに、ドライミックスコンクリート材料の工業的規模の生産を目的として、我々のプラントに様々な積み貨物船で来るセメントおよび／またはポゾラン材料（セメントプラントから積み貨物船で来るもの、鉄鋼プラントから積み貨物船で来るＧＧＢＳ、火力発電所から来るフライアッシュ）の強度および粒子粒度を、それらの粒度を含めて、完全に決定することは困難である。したがって、結合材料は、あまりにも多くの可変パラメータを有し、これは、結合材料と骨材材料との従来の混合によってドライミックスコンクリート材料を調製するプロセスをさらに反映する。
【0006】
したがって、すべてのパラメータのバラつきが最小であるレディー／ドライミックスコンクリート材料の均一な品質を維持することに関する課題が存在する。さらに、様々な場所のプラントおよび／または様々なバッチから供給される既存の原材料の連続的な最適化に関して、技術的および経済的な課題が存在する。さらに、既存のデータを分析することによって、新しいタイプのコンクリート材料を作るためのガイドラインを作成するための課題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、最適化された強度および粒子充填特性を有するコンクリート材料を製造する方法を提供することである。
【0008】
本発明の別の目的は、コンクリート材料のフレッシュ特性および硬化特性などであるが、これらに限定されないすべてのパラメータのバラつきが最小である、均一な品質を有するコンクリート材料を製造するシステムを提供することである。
【0009】
本発明の主な目的は、結合材料は様々な場所のプラントから供給され、また、様々な強度、粒度および粒子充填特性を有するという事実にもかかわらず、強度、粒度および粒子充填特性に関して所定の品質パラメータを有する結合材料を製造する方法およびシステムを提供することである。
【0010】
本発明の別の主な目的は、原料が様々な強度、粒度および粒子充填特性を有するという事実にもかかわらず、コンクリート構造物要件に従って所定の性状パラメータを有するレディー／ドライミックスコンクリート材料を製造するための方法およびシステムを提供することである。
【0011】
本発明の具体的な目的は、異なる強度のセメント質材料（ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌ）のマイクロ特性評価（ｍｉｃｒｏ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ）、および異なる粒度のポゾラン材料（ｐｏｚｚｏｌａｎｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）のマイクロ特性評価であり、したがって、予測可能な強度および粒子充填特性を有する結合材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
この概要は、本発明の詳細な説明において更に説明される概念の選択を簡略化された形式で紹介するために提供される。この概要は、本発明の鍵となるかまたは本質的な発明概念を特定することを意図するものでも、本発明の範囲を決定することを意図するものでもない。
【0013】
本発明は、最適化された強度および粒子充填特性を有するコンクリート材料を製造する方法を開示する。この方法は、複数の出発セメント質材料のマイクロ特性評価ステップと、少なくとも１つの出発ポゾラン材料のマイクロ特性評価ステップとを含み、それぞれ、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料、および、均一なブレーン粒度（Ｂｌａｉｎｅ ｆｉｎｅｎｅｓｓ）または比表面積を有する少なくとも１つのポゾラン材料を得る。
【0014】
複数の出発セメント質材料のマイクロ特性評価ステップは、複数の出発セメント質材料の強度特性評価ステップと、それに続くモード平均粒子サイズ（Ｍｏｄｅ Ａｖｅｒａｇｅ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅ；ＭＡＰＳ）特性評価ステップとを含む。複数の出発セメント質材料の強度特性評価は、複数の出発セメント質材料を、５３～５８ＭＰａの２８日強度を有する第１セメント質材料、５８～６３ＭＰａの２８日強度を有する第２セメント質材料、および６３～７０ＭＰａの２８日強度を有する第３セメント質材料に分割することを含む。次いで、第１のセメント質材料、第２のセメント質材料、第３のセメント質材料のうちの少なくとも１つを、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料を得るための比率で混合する。
【0015】
モード平均粒子（ＭＡＰＳ）特性評価ステップは、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料を、必要とされるセメントブレーン粒度まで粉砕することを含む。
【0016】
次いで、均一な強度を有する前記少なくとも１つのセメント質材料、および、均一なブレーン粒度または比表面積を有する前記少なくとも１つのポゾラン材料のそれぞれを別々に粉砕して、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのセメント質材料、および、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を得る。最後に、少なくとも１つの出発セメント質材料、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのセメント質材料、少なくとも１つの出発ポゾラン材料、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料、少なくとも１つの骨材材料、少なくとも１つの添加材料（ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）、またはそれらの混合物から選択される材料を混合することによって、前記コンクリート材料を調製する。
【0017】
少なくとも１つの出発ポゾラン材料のマイクロ特性評価ステップは、ポゾランブレーン粒度特性評価ステップと、それに続くモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ステップとを含む。ポゾランブレーン粒度特性評価ステップは、少なくとも１つの出発ポゾラン材料を、２５００～３５００ｃｍ２／ｇｍのブレーン粒度を有する第１のポゾラン材料、３５００～５０００ｃｍ２／ｇｍのブレーン粒度を有する第２のポゾラン材料、５０００～６５００ｃｍ２／ｇｍのブレーン粒度を有する第３のポゾラン材料に分割するステップを含む。次いで、第１のポゾラン材料、第２のポゾラン材料、第３のポゾラン材料を、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を得るための比率で混合する。ＭＡＰＳ特性評価ステップは、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を、少なくとも１つのポゾラン材料の必要とされるブレーン粒度まで粉砕することを含む。
【0018】
本発明は、最適化された強度および粒子充填特性を有するコンクリート材料を製造するためのシステムを開示する。このシステムは、セメントマイクロ特性評価ユニット、ポゾランマイクロ特性評価ユニット、少なくとも１つの粉砕ユニット、および／またはコンクリート混合ユニットを備える。セメントマイクロ特性評価ユニットは、複数の出発セメント質材料から、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料を提供する。ポゾランマイクロ特性評価ユニットは、少なくとも１つの出発ポゾラン材料から、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を提供する。
【0019】
少なくとも１つの粉砕ユニットは、均一な強度を有する前記少なくとも１つのセメント質材料と、均一なブレーン粒度を有する前記少なくとも１つのポゾラン材料とを粉砕して、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのセメント質材料と、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料とを得るために設けられる。コンクリート混合ユニットは、少なくとも１つの出発セメント質材料、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのセメント質材料、少なくとも１つの出発ポゾラン材料、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料、少なくとも１つの骨材材料、少なくとも１つの添加材料、またはそれらの混合物から選択される材料を混合するように構成されている。
【0020】
セメントマイクロ特性評価ユニットは、セメント強度特性評価ユニットと、セメント混合ユニットと、セメントモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ユニットとを備える。セメント強度特性評価ユニットは、それぞれ、複数の出発セメント質材料を、２８日強度が５３～５８ＭＰａの第１セメント質材料と、２８日強度が５８～６３ＭＰａの第２セメント質材料と、２８日強度が６３～７０ＭＰａの第３セメント質材料とに分割する複数の分割ユニットを備える。セメント混合ユニットは、第１のセメント質材料、第２のセメント質材料、第３のセメント質材料のうちの少なくとも１つを、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料を得るための比率で混合するために、連続ミキサーなどのミキサーを備える。
【0021】
セメントモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ユニットは、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料を必要とされるセメントブレーン粒度まで粉砕するために設置された第１の粉砕ユニットを含む。ここで、必要とされるセメントブレーン粒度は、２５００～３８００ｃｍ２／ｇｍの第１のセメントブレーン粒度、１１０００～１５０００ｃｍ２／ｇｍの第２のセメントブレーン粒度、３００００～５００００ｃｍ２／ｇｍの第３のセメントブレーン粒度から選択される。
【0022】
ポゾランマイクロ特性評価ユニットは、ポゾランブレーン粒度特性評価ユニットと、ポゾラン混合ユニットと、ポゾランモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ユニットとを備える。前記ポゾランブレーン粒度特性評価ユニットは、それぞれ、前記複数の出発ポゾラン材料を、ブレーン粒度が２５００～３５００ｃｍ２／ｇｍの第１のポゾラン材料と、ブレーン粒度が３５００～５０００ｃｍ２／ｇｍの第２のポゾラン材料と、ブレーン粒度が５０００～６５００ｃｍ２／ｇｍの第３のポゾラン材料とに分割する複数の分割ユニットを備える。ポゾラン混合ユニットは第１のポゾラン材料、第２のポゾラン材料、第３のポゾラン材料のうちの少なくとも１つを、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を得るための比率で混合するために、連続ミキサーなどのミキサーを備える。
【0023】
ポゾランモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ユニットは、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を、少なくとも１つのポゾラン材料の必要とされるブレーン粒度まで粉砕するために設置された第２の粉砕ユニットを備える。ここで、少なくとも１つのポゾラン材料の必要とされるブレーン粒度は、２５００～６０００ｃｍ２／ｇｍの第１ブレーン粒度、１１０００～１５０００ｃｍ２／ｇｍの第２ブレーン粒度、および３００００～５００００ｃｍ２／ｇｍの第３ブレーン粒度から選択される。
【0024】
第１の粉砕ユニットおよび第２の粉砕ユニットは、ボールミル、ロッドミル、振動ベッドミル、または撹拌ベッドミルのうちの１つである。
【0025】
コンクリート混合ユニットは、部位ミキサー、または設計された混合付きポンプ（ｍｉｘｉｎｇ ｃｕｍ ｐｕｍｐｉｎｇ）ユニットである。
【0026】
ここで、少なくとも１つの出発セメント質材料、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料、少なくとも１つの出発ポゾラン材料、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料、少なくとも１つの骨材材料、少なくとも１つの添加材料は、それぞれ、別個の貯蔵ユニットを有する。
【0027】
一実施形態では、最適化された強度および粒子充填特性ならびに作業可能なレオロジーを有するコンクリート材料は、スクリューコンベヤシステムまたは手動の配置方法を介して、コンクリート混合ユニットから建設現場に搬送される。
【0028】
本発明の利点および特徴をさらに明確にするために、本発明のより具体的な説明は、添付の図面に示されるその特定の実施形態を参照することによって与えられる。これらの図は本発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、本発明の範囲を限定するものと見なされるべきではないことが理解される。本発明は添付の図面と共に、さらなる具体性および詳細を伴って記載および説明される。
【図面の簡単な説明】
【0029】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読めば、より理解されるのであろう。
【図4】図４は、セメント質材料のマイクロ特性評価およびポゾラン材料のマイクロ特性評価の概略図を示す。 さらに、当業者であれば、図中の要素は簡略化のために示されており、必ずしも縮尺通りに描かれていない場合があることを理解するのであろう。例えば、フローチャートは、本発明の態様の理解を向上させるのを助けるために関与する最も顕著なステップに関して方法を示す。さらに、装置の建設に関して、装置の１つまたは複数の建設要素は、従来の記号によって図中に表されていてもよく、図は本明細書の説明の恩恵を受ける当業者に容易に明らかになる詳細で図を不明瞭にしないように、本発明の実施形態の理解に関連する特定の詳細のみを示してもよい。
【発明を実施するための形態】
【0030】
本発明の原理の理解を促進する目的で、ここで、図面に示された実施形態を参照し、特定の言語を使用して、本発明を説明する。それにもかかわらず、本発明の範囲の限定は意図されず、例示されたシステムにおけるそのような変更およびさらなる修正、ならびに本発明が関連する技術分野の当業者が通常想起すると考えられる本発明の原理のそのようなさらなる適用が意図されることが理解される。
【0031】
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は本発明の例示および説明であり、本発明を限定することを意図するものではないことが当業者によって理解されるのであろう。
【0032】
明細書を通して、「一態様」、「別の態様」または同様の言語への言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して、「一実施形態では」、「別の実施形態では」および同様の言語の出現は必ずしもそうとは限らないが、すべてが同じ実施形態を指す場合がある。
【0033】
用語「含む」および「備える」（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）、またはそれらの任意の他の変形は、ある組成物が成分のリストを含み、それらの成分のみを含まず、明示的に列挙されていない他の成分を含み得るように非排他的な包含をカバーすることを意図する。同様に、ステップのリストを含むプロセスまたは方法は、それらのステップのみを含まず、明示的に列挙されていないか、またはそのようなプロセスまたは方法に内在される他のステップを含み得る。
【0034】
別途定義されないかぎり、本明細書に用いられるすべての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野の技術者により一般に理解されるのと同じ意味をもつ。本明細書で提供されるシステム、方法、および実施例は、例示にすぎず、限定することを意図するものではない。
【0035】
本明細書に開示される本発明の代替的な要素または実施形態のグループ化は、限定として解釈されるべきではない。各群のメンバーは個々に、または群の他のメンバーもしくは本明細書に見出される他の要素との任意の組み合わせで言及および特許請求することができる。グループの１つまたは複数のメンバーは、利便性および／または特許性の理由で、グループに含まれ得るか、またはグループから削除され得る。任意のそのような包含または削除が生じる場合、本明細書は、添付の特許請求の範囲で使用されるすべてのマーカッシュ群の書面による説明を満たすように修飾された群を含むとみなされる。
【0036】
コンクリートの「強度（strength）」または「圧縮強度（compressive strength）」という用語は、建物および他の構造物を設計する際にエンジニアによって使用される最も一般的な性能尺度である。圧縮強度は、圧縮試験機で筒状コンクリート試験片を破壊することによって測定される。圧縮強度は、破壊荷重を荷重に抵抗する断面積で割ったものから算出され、米国で慣用されている単位でのポンド力／平方インチ（ｐｓｉ）またはＳＩ単位でのメガパスカル（ＭＰａ）の単位で報告される。
【0037】
本明細書で提供されるモード平均粒径は、ＰＳＤ分析から得られる、粒子頻度分布曲線のピークであると理解される。簡単に言えば、モードは、粒子頻度分布曲線に見られる最も高いピークである。モードは、粒子頻度分布曲線において最も一般的に見られる粒子サイズ（またはサイズ範囲）を表す。
【0038】
最小の細骨材および粗骨材モード平均粒径は、本明細書では、原建築材料中に存在する粒子のモード平均粒径と称される。したがって、最小の細骨材および粗骨材モード平均粒径は、格子空隙充填剤が原建築材料の粒子のサイズであるという明確な概念を提供する。
【0039】
さらに、粒度分布（ＰＳＤ）分析は、本明細書では、所与の原建築材料中に存在する様々な粒度範囲の比／割合を見出す数学的表現と称される。一般に、体積、面積、長さ、および量は、原建築材料中に存在する粒子量を決定するための標準寸法として使用される。しかしながら、原建築材料サンプルの体積は、所与の原建築材料中に存在する様々な粒子サイズ範囲の比を見出す最も容易な寸法および／または方法であると考えられる。
【0040】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明は、最適化された強度および粒子充填特性を有するコンクリート材料を製造するための方法およびシステムを提供する。本発明はまた、結合材料の完璧な粒度分布を有するレディー／ドライミックスコンクリート材料を製造するための方法およびシステムを提供する。
本発明は、最適化された強度および粒子充填特性を有するコンクリート材料を製造するための方法およびシステムを提供する。本発明はまた、結合材料の完璧な粒度分布を有するレディー／ドライミックスコンクリート材料を製造するための方法およびシステムを提供する。
【0041】
さらに、本発明は、均一な粒径分布を有する完璧な結合材料を製造するための方法およびシステムを提供する。
【0042】
さらに、本発明は、最適化された強度および粒子充填特性を有するレディー／ドライミックスコンクリート材料を製造するためにポゾラン材料を使用する方法およびシステムを提供する。
【0043】
本発明は、様々な場所／プラントから供給される結合材料の粒径および／またはブレーン粒度のバラつきにもかかわらず、建設／構造物要求に応じて所定の強度および粒子充填特性を有するレディー／ドライミックスコンクリート材料を製造するための方法およびシステムを提供する。
【0044】
本発明の方法は、複数の出発セメント質材料のマイクロ特性評価ステップと、少なくとも１つの出発ポゾラン材料のマイクロ特性評価ステップとを含み、それぞれ、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料、および、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を得る。
【0045】
上記で言及した結合材料は、セメント質材料および／またはポゾラン材料を含む。ここで、結合材料は、様々な粒径および／または様々な強度を有する様々なグレードで入手されるものであり、また、プラントおよび場所ごとにも異なる。ある場所のプラントからのセメントは、別の場所のプラントからのセメントと比較した場合、異なる粒径および強度を有する。同様に、ある場所のプラントからのＧＧＢＳ、フライアッシュなどのポゾラン材料は、別の場所のプラントからのポゾラン材料と比較した場合、異なる粒径および／またはブレーン粒度を有する。しかしながら、結合材料はコンクリート調製のための主要なベース材料とみなされており、主にコンクリート強度および他の生理学的特性はこのベース材料から決定される。
【0046】
さらに、これらの結合材料の生理化学的特性を確認することは、同じ場所のプラントについて、一つのバッチでさえ次のバッチとは異なるため、常に困難である。
【0047】
したがって、本明細書に開示されるマイクロ特性評価ステップは、結合材料の各バッチが様々な生理化学的特性を有するという事実にもかかわらず、結合材料の生理化学的特性を固定する。
【0048】
最終的なコンクリート材料の均一な品質を確認するために、結合材料の粒径および／またはブレーン粒度、ならびに、強度を固定する必要がある。しかしながら、どの性質をどの結合材料に対して固定する必要があるかを決定することは困難である。
【0049】
したがって、図１に示されるように、複数の出発セメント質材料のマイクロ特性評価ステップは、複数の出発セメント質材料の強度特性評価ステップ（１１０～１２０）と、それに続くモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ステップ（１３０～１６０）とを含む。複数の出発セメント質材料の強度特性評価は、複数の出発セメント質材料を、５３～５８ＭＰａの２８日強度を有する第１セメント質材料、５８～６３ＭＰａの２８日強度を有する第２セメント質材料、および６３～７０ＭＰａの２８日強度を有する第３セメント質材料に分割することを含む。次いで、第１のセメント質材料、第２のセメント質材料、第３のセメント質材料のうちの少なくとも１つを、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料を得る（１２０）ための比率で混合する（１１０）。
【0050】
セメントＰＳＤは、通常、そのＰＳＤによって特性評価される複数の粒径系を含有する。しかし、我々のセメントＰＳＤの研究により、頻度分布曲線は、単一の粒径または粒径の範囲の周りにピークを有し、その周りに系中に最大数の粒子が存在することが明らかとなった。この態様は、系内に多くの空隙または空隙率を作り出し、最終的には、系内により多くの孔を作り出す。したがって、簡単な数学的アプローチによって、系内の空隙率（％）および空隙のＭＯＤＥサイズを決定し、この決定された空隙サイズを、空隙を充填する粒子の次の体積／重量％のモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）と指定する。次いで、我々は、セメント質材料を粉砕ステップに供して、セメント質粒子の第２のセットを得る。粉砕試料のＰＳＤ曲線におけるピーク点から導出されたそのＭＡＰＳは、空隙系の数学的に決定されたＭＡＰＳに対応する。したがって、セメント質マトリックスのより高密度な充填を得るために、この決定された体積／重量％の粉砕材料を計算された割合で元の材料と混合する。同じ手順を繰り返し、第２のサイズの材料をさらに粉砕して、第２のサイズ画分の空隙に適合する第３のサイズ画分を得る。これは、マルチシステム充填アプローチを採用することによって、密に充填されたマトリックスを作り出す。
【0051】
一実施形態では、モード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ステップは、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料を、必要とされるセメントブレーン粒度まで粉砕することを含む（１３０）。次いで、均一な強度を有する粉砕された少なくとも１つのセメント質材料を分級する（１４０）。ここで、分級は、粒径分布（ＰＳＤ）に基づく。このような分級は、異なる粒径分布を有する複数のセメント質材料を提供する。
【0052】
別の実施形態では、次いで、異なる粒子サイズ分布を有する複数のセメント質材料を再び粉砕して、必要とされるブレーン粒度を有するセメント質材料を得る。
【0053】
別の実施形態では、粉砕ステップおよび分級ステップは、必要とされるブレーン粒度を有するセメント質材料が達成されるまで再度繰り返される。
【0054】
さらに、図２に示されるように、少なくとも１つの出発ポゾラン材料のマイクロ特性評価ステップは、ポゾランブレーン粒度特性評価ステップ（２１０～２２０）と、それに続くモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ステップ（２３０～２６０）とを含む。ポゾランブレーン粒度特性評価ステップは、少なくとも１つの出発ポゾラン材料を、２５００～３５００ｃｍ２／ｇｍのブレーン粒度を有する第１のポゾラン材料、３５００～５０００ｃｍ２／ｇｍのブレーン粒度を有する第２のポゾラン材料、５０００～６５００ｃｍ２／ｇｍのブレーン粒度を有する第３のポゾラン材料に分割することを含む。次いで、第１のポゾラン材料、第２のポゾラン材料、第３のポゾラン材料を、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を得る（２２０）ための比率で混合する（２１０）。モード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ステップは、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を、必要とされるブレーン粒度を有するポゾラン材料に粉砕すること（２３０）を含む。
【0055】
一実施形態では、モード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ステップは、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を粉砕することを含む。次いで、均一なブレーン粒度を有する粉砕された少なくとも１つのポゾラン材料を分級する（２４０）。ここで、前記分級は、粒子サイズ分布（ＰＳＤ）に基づく。このような分級は、異なる粒径分布を有する複数のポゾラン材料を提供する。
【0056】
別の実施形態では、次いで、異なる粒径分布（ＰＳＤ）を有する複数のポゾラン材料を再び粉砕して、必要とされるブレーン粒度を有するポゾラン材料を得る。
【0057】
別の実施形態では、粉砕ステップおよび分級ステップは、必要とされるブレーン粒度を有するポゾラン材料が達成されるまで再度繰り返される。
【0058】
ポゾラン材料のＰＳＤは、通常、そのＰＳＤによって特徴付けられる、まばらに多様な複数の粒径系を含有する。ここでも、我々のポゾラン材料のＰＳＤの研究により、頻度分布曲線は、単一の粒径または粒径の範囲の周りにピークを有し、その周りに系中に最大数の粒子が存在することが明らかとなった。この態様は、系内に多くの空隙または空隙率を作り出し、最終的には、系内により多くの孔を作り出す。したがって、簡単な数学的アプローチによって、系内の空隙率（％）および空隙のＭＯＤＥサイズを決定し、この決定された空隙サイズを、空隙中に充填される粒子の次の体積／重量％のモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）と指定する。次いて、我々は、ポゾラン材料を粉砕ステップに供して、ポゾラン材料の第２のセットを得る。粉砕試料のＰＳＤ曲線におけるピーク点から導出されたそのＭＡＰＳは、空隙系の数学的に決定されたＭＡＰＳに対応する。したがって、ポゾラン材料マトリックスのより高密度の充填を得るために、この決定された体積／重量％の粉砕材料を計算された割合で元の材料と混合する。同じ手順を繰り返して、第２のサイズの材料をさらに粉砕して、第２のサイズ画分の空隙に適合する第３のサイズ画分を得る。これは、マルチシステム充填アプローチを採用することによって、密に充填されたマトリックスを作り出す。
【0059】
最後に、少なくとも１つの出発セメント質材料、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのセメント質材料、少なくとも１つの出発ポゾラン材料、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料、少なくとも１つの骨材材料、少なくとも１つの添加材料、またはそれらの混合物から選択される材料を混合することによって、コンクリート材料が調製される。
【0060】
図３に示されるように、まず、完璧な粒子充填シナリオを有するセメント質材料が選択され（３１０）、次いで、完璧な粒子充填シナリオを有するポゾラン材料が選択される（３２０）。次いで、両者を混合して、均一な粒径分布を有する完璧な結合材料を得る（３３０）。次いで、完璧な結合材料を、少なくとも１つの骨材材料、少なくとも１つの添加材料と混合して（３４０）、最適化された強度および粒子充填特性を有するコンクリート材料を得る（３５０）。
【0061】
本発明に開示される方法において、前記少なくとも１つの出発ポゾラン材料は、フライアッシュ材料、スラグ材料、火山灰材料、メタカオリン、粉砕石英材料、もみ殻灰、有機灰、無機灰、またはそれらの混合物から選択される。
【0062】
本発明に開示される方法において、前記少なくとも１つの添加材料は、リグノスルホネート、ポリカルボン酸、メラミン、スルホン化ナフタレンホルムアルデヒドの群から選択される、
【0063】
本発明に開示される方法において、前記少なくとも１つの骨材材料は、細骨材材料、粗骨材材料、シリカ被覆粗骨材材料、または急速被覆骨材材料（rapid coated aggregate material）のうちの１つから選択される。
【0064】
本発明に開示される方法において、前記シリカ被覆粗骨材材料は、シリカのスラリーでコーティングされてシリカコーティングが形成された粗骨材材料を含む。
【0065】
本発明に開示される方法において、前記シリカのスラリーは、マイクロシリカのスラリー、または、ナノシリカのスラリーから選択される。
【0066】
本発明に開示される方法において、前記急速被覆骨材は、少なくとも１つの出発セメント質材料、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料、少なくとも１つの出発ポゾラン材料、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料、および少なくとも１つの添加材料で作製されたスラリーで被覆／混合された骨乾燥骨材材料（bone dried aggregate material）と、混合水との混合物を含む。
【0067】
本発明に開示される方法において、前記骨乾燥骨材材料は、細骨材材料、粗骨材材料、シリカ被覆粗骨材材料のいずれかである。粗骨材のシリカコーティングは、骨材とモルタルマトリックスとの間のより強い界面遷移ゾーンを促進し、骨材／結合剤（バインダー）比にかかわらず、コンクリートの強度および耐久性特性を指数関数的に増加させる。
【0068】
［実施例］
例示的な実施形態において、あるプラント／バッチ／グレードからのセメントはＣＡで示され、ＣＡは５３～５８ＭＰａの強度範囲を有する。別のプラント／バッチ／グレードからのセメントをＣＢで示し、ＣＢは５８～６３ＭＰａの強度範囲を有する。別のプラント／バッチ／グレードからのセメントはＣＣで示され、ＣＣは６３～７０ＭＰａの強度範囲を有する。
例示的な実施形態において、あるプラント／バッチ／グレードからのセメントはＣＡで示され、ＣＡは５３～５８ＭＰａの強度範囲を有する。別のプラント／バッチ／グレードからのセメントをＣＢで示し、ＣＢは５８～６３ＭＰａの強度範囲を有する。別のプラント／バッチ／グレードからのセメントはＣＣで示され、ＣＣは６３～７０ＭＰａの強度範囲を有する。
【0069】
さらに、セメント産業が４３／５３グレードのセメントについてブレーン粒度標準に従うところ、多くの場合、セメントのブレーン粒度は２５００～３５００ブレーンまたは３０００～３８００ブレーンのバンドにあるため、異なる強度を有するこれらのセメント材料はブレーン粒度の点でほとんどバラつきがない。
【0070】
建設現場１の具体的要求事項
具体的な要件は建設現場１からのものであり、以下の要件を有する特定のプロジェクトのために２つのタイプのコンクリートを必要とする。
コンクリートタイプ１：（地下の構造物用）
１．２８日後の圧縮強度が正確に５０ＭＰａであること
２．３日後の圧縮強度：重要ではない
３．ＲＣＰＴ値は非常に低く、すなわち１００～１０００クーロンの間であること
４．要求される耐硫酸塩性：高い
５．透水性：１０ｍｍ以下であること
具体的な要件は建設現場１からのものであり、以下の要件を有する特定のプロジェクトのために２つのタイプのコンクリートを必要とする。
コンクリートタイプ１：（地下の構造物用）
１．２８日後の圧縮強度が正確に５０ＭＰａであること
２．３日後の圧縮強度：重要ではない
３．ＲＣＰＴ値は非常に低く、すなわち１００～１０００クーロンの間であること
４．要求される耐硫酸塩性：高い
５．透水性：１０ｍｍ以下であること
【0071】
コンクリートタイプ２（同一建物内の上部構造物用）：
１．２８日後のコンクリートの圧縮強度が５０ＭＰａであること
２．３日後の圧縮強度が３０ＭＰａであること
３．ＲＣＰＴ値が１０００～２０００クーロンであること
４．要求される耐硫酸塩性：重要ではない
５．透水性：２５ｍｍ未満であること
１．２８日後のコンクリートの圧縮強度が５０ＭＰａであること
２．３日後の圧縮強度が３０ＭＰａであること
３．ＲＣＰＴ値が１０００～２０００クーロンであること
４．要求される耐硫酸塩性：重要ではない
５．透水性：２５ｍｍ未満であること
【0072】
ここで、同じプロジェクトのために、２つの異なるタイプのコンクリートが必要である。したがって、本発明に開示される方法およびシステムは、これらの２つの異なるタイプのコンクリートを製造することができる。
【0073】
一実施形態では、また図４によれば、出発セメント質材料は異なる供給源、例えばＣＡ、ＣＢ、ＣＮから採取され、同様に、出発ポゾラン材料は異なる供給源、例えばＰＡ、ＰＢ、ＰＮから採取される。
【0074】
例示的な実施形態において、出発セメント質材料は３つ以上の異なる供給源、例えば、ＣＡ、ＣＢ、ＣＮから採取され、同様に、出発ポゾラン材料は３つ以上の異なる供給源、例えば、ＰＡ、ＰＢ、ＰＮから採取される。
【0075】
図４に示されるように、３つ以上の異なる供給源、例えば、ＣＡ、ＣＢ、ＣＮから得られたセメント質材料を等しい重量パーセント比で混合して、均一な強度、すなわち、３つ全てのセメント質材料の強度の平均を有するセメント質材料（ＣＳ）を得る。次いで、均一な強度を有するセメント質材料（ＣＳ）を粉砕および分級して、それぞれ異なるブレーン粒度を有するセメント質材料Ｃ１、Ｃ２、およびＣ３を更に得る。さらに、均一な強度を有するセメント質材料（ＣＳ）を７０重量％で採取し、また、セメント質材料Ｃ１、Ｃ２、およびＣ３の少なくとも１つを３０重量％で採取して、完璧な強度および粒子充填シナリオを有するセメント材料を得る。
【0076】
次いで、３つ以上の異なる供給源、例えば、ＰＡ、ＰＢ、ＰＮから採取されたポゾラン材料を等しい重量パーセント比で混合して、均一なブレーン粒度、すなわち、３つ全てのポゾラン材料のブレーン粒度の平均を有するポゾラン材料（ＰＦ）を得る。次いで、ブレーン粒度（ＰＦ）を有するポゾラン材料を粉砕および分級して、それぞれ異なるブレーン粒度を有するポゾラン材料Ｐ１、Ｐ２、およびＰ３をさらに得る。さらに、均一なブレーン粒度（ＰＦ）を有するポゾラン材料を７０重量％で採取し、また、ポゾラン材料Ｐ１、Ｐ２、およびＰ３の少なくとも１つを３０重量％で採取して、完璧な強度および粒子充填シナリオを有するポゾラン材料を得る。
【0077】
ここで、上記の特定の例およびコンクリートタイプ１については、コンクリート要件が土台について強度５０ＭＰａであり、ＲＣＰＴが１００－１０００であり、透過性もより低く、すなわち１０ｍｍ未満などであり、初期強度は重要ではない。
【0078】
したがって、必要とされる後の強度や、より低いＲＣＰＴおよび透過率値などを得るためには、より高いフライアッシュコンクリートが必要であり。従って、以下のレシピを有するコンクリートが設計される：
コンクリートバインダー（Ｂ）＝セメント質材料（Ｃ）＋ポゾラン材料（Ｐ）
ここで、ＣＳ＋Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＝コンクリートバインダー（Ｂ）の７０質量％＝Ｃトータルであり、ＣＳは固定された強度（ＣＡ、ＣＢ、ＣＮの平均）を常に有し、ＣＳは常にＣトータルの７０質量％であり、Ｃ１は、上記の簡単な方法によって達成される固定された強度およびブレーン粒度を常に有し、Ｃ１（％）は常にＣトータルの約２０質量％であり、Ｃ２は、上記の簡単な方法によって達成される、別の固定された強度およびブレーン粒度を有し、Ｃ２は常にＣトータルの５質量％であり、Ｃ３は、上記の簡単な方法によって達成される固定された強度およびブレーン粒度を常に有し、Ｃ３は常にＣトータルの約１～２質量％である。
コンクリートバインダー（Ｂ）＝セメント質材料（Ｃ）＋ポゾラン材料（Ｐ）
ここで、ＣＳ＋Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＝コンクリートバインダー（Ｂ）の７０質量％＝Ｃトータルであり、ＣＳは固定された強度（ＣＡ、ＣＢ、ＣＮの平均）を常に有し、ＣＳは常にＣトータルの７０質量％であり、Ｃ１は、上記の簡単な方法によって達成される固定された強度およびブレーン粒度を常に有し、Ｃ１（％）は常にＣトータルの約２０質量％であり、Ｃ２は、上記の簡単な方法によって達成される、別の固定された強度およびブレーン粒度を有し、Ｃ２は常にＣトータルの５質量％であり、Ｃ３は、上記の簡単な方法によって達成される固定された強度およびブレーン粒度を常に有し、Ｃ３は常にＣトータルの約１～２質量％である。
【0079】
同様に、ＰＦ＋Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＝バインダー（Ｂ）の３０重量％＝Ｐトータルであり、ここで、ＰＦは固定された強度パラメータ（常に同じである、フライアッシュ源からの石灰反応性試験に基づく）および固定された粒度を常に有し、ＰＦは常にＰトータルの７０重量％であり、Ｐ１も、上記分級およびボールミルの方法に基づく固定された粒度および強度を有し、Ｐ１は常にＰトータルの約２０重量％である。Ｐ２およびＰ３についても同様である。
【0080】
ここで、これらすべての固定パラメータを用いて、本発明の方法およびシステムは、Ｃ：Ｐの異なる組み合わせについてコンクリート強度が常に同じであることを保証することができ、粒子充填は、どのＣ：Ｐの組み合わせが使用された場合であっても、常にベストであることが保証される。
【0081】
別の実施形態では、本発明の方法およびシステムは、１００：０、９０：１０、８０：２０、・・・３０：７０であるＣ：Ｐの様々な組合せについて、コンクリート特性データベースまたはバインダーデータベース（表１）を使用する。ここで、ＣはＣＡ、ＣＢ、ＣＮの平均であり、ＰはＰＡ、ＰＢ、ＰＮの平均である。ＣＡは、強度範囲５３～５８ＭＰａの代表的な試料であり、ＣＢは強度範囲５８～６３ＭＰａの代表的な試料であり、ＣＮは強度範囲６３～７０ＭＰａの市場からの代表的な試料である。前記データベースは、各種コンクリート材料の強度が常に確実に予測可能であることを保証する。さらに、コンクリート材料の粒子充填は常に同じであり、ベストである。さらに、選択されたＣ：Ｐ比のためのコンクリートは、データベースと同様の固定強度および耐久性パラメータを有するように、異なる用途のために容易にキャストアウトすることができる。
【0082】
したがって、コンクリートタイプ１について、７０：３０％の比のようなＣ：Ｐのバインダーを有するコンクリートを調製し（これは、常に同じ予測可能な強度を有し、ａ／ｂ比およびｗ／ｂ比を適切に有する）、顧客によって必要とされる必要な強度および耐久性パラメータを得る。
【0083】
コンクリートタイプ２の要件については、１００：０、または９０：１０のようなＣ：Ｐのバインダーを有するコンクリートを準備し（これは常に同じ予測可能な強度を有し、ａ／ｂ比およびｗ／ｂ比を適切に有する）、顧客によって必要とされるように要求される強度および耐久性パラメータを得る。
【0084】
別の実施形態では、バインダーの固定データベースが特定の生理学的特性を有する特定用途のためのコンクリートを作製するためのＣ：Ｐ比の完璧な選択を確実にする。
【表1】
【0085】
したがって、本発明の方法およびシステムを用いて様々なコンクリート材料を調製することができる。Ａ／Ｂ比を変えることなく、全部で２４種類のバインダーが可能である。また、１つのＡ／Ｂ比を更に導入することで、同じバインダー含有量を考慮すると、コンクリートの総種類は４８種類に増加する。
【0086】
さらに、本発明は、最適化された強度および粒子充填特性を有するコンクリート材料を製造するためのシステムを開示する。このシステムは、セメントマイクロ特性評価ユニット、ポゾランマイクロ特性評価ユニット、少なくとも１つの粉砕ユニット、および／またはコンクリート混合ユニットを備える。セメントマイクロ特性評価ユニットは、複数の出発セメント質材料から、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料を提供する。ポゾランマイクロ特性評価ユニットは、少なくとも１つの出発ポゾラン材料から、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を提供する。
【0087】
少なくとも１つの粉砕ユニットは、均一な強度を有する前記少なくとも１つのセメント質材料と、均一なブレーン粒度を有する前記少なくとも１つのポゾラン材料とを粉砕して、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのセメント質材料と、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料とを得るために設けられる。コンクリート混合ユニットは、少なくとも１つの出発セメント質材料、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのセメント質材料、少なくとも１つの出発ポゾラン材料、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料、必要とされるブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料、少なくとも１つの骨材材料、少なくとも１つの添加材料、またはそれらの混合物から選択される材料を混合するように構成される。
【0088】
セメントマイクロ特性評価ユニットは、セメント強度特性評価ユニットと、セメント混合ユニットと、セメントモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ユニットとを備える。セメント強度特性評価ユニットは、それぞれが、複数の出発セメント質材料を、２８日強度が５３～５８ＭＰａの第１セメント質材料と、２８日強度が５８～６３ＭＰａの第２セメント質材料と、２８日強度が６３～７０ＭＰａの第３セメント質材料とに分割する複数の分割ユニットを備える。セメント混合ユニットは、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料を得るための比率で、第１のセメント質材料、第２のセメント質材料、第３のセメント質材料のうちの少なくとも１つを混合するためのミキサーを備える。
【0089】
セメントモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ユニットは、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料を必要とされるセメントブレーン粒度まで粉砕するために設置された第１の粉砕ユニットを備える。ここで、必要とされるセメントブレーン粒度は、２５００～３８００ｃｍ２／ｇｍの第１のセメントブレーン粒度、１１０００～１５０００ｃｍ２／ｇｍの第２のセメントブレーン粒度、３００００～５００００ｃｍ２／ｇｍの第３のセメントブレーン粒度から選択される。
【0090】
ポゾランマイクロ特性評価ユニットは、ポゾランブレーン粒度特性評価ユニットと、ポゾラン混合ユニットと、ポゾランモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ユニットとを備える。ポゾランブレーン粒度特性評価ユニットは、それぞれが、複数の出発ポゾラン材料を、ブレーン粒度が２５００～３５００ｃｍ２／ｇｍの第１のポゾラン材料と、ブレーン粒度が３５００～５０００ｃｍ２／ｇｍの第２のポゾラン材料と、ブレーン粒度が５０００～６５００ｃｍ２／ｇｍの第３のポゾラン材料とに分割する複数の分割ユニットを備える。ポゾラン混合ユニットは、第１のポゾラン材料、第２のポゾラン材料、第３のポゾラン材料のうちの少なくとも１つを、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を得るための比率で混合するためのミキサーを備える。
【0091】
ポゾランモード平均粒子サイズ（ＭＡＰＳ）特性評価ユニットは、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料を、少なくとも１つのポゾラン材料の必要とされるブレーン粒度まで粉砕するために設置された第２の粉砕ユニットを含む。ここで、少なくとも１つのポゾラン材料の必要とされるブレーン粒度は、２５００～６０００ｃｍ２／ｇｍの第１ブレーン粒度、１１０００～１５０００ｃｍ２／ｇｍの第２ブレーン粒度、および３００００～５００００ｃｍ２／ｇｍの第３ブレーン粒度から選択される。
【0092】
第１の粉砕ユニットおよび第２の粉砕ユニットは、ボールミル、ロッドミル、振動ベッドミル、または撹拌ベッドミルのうちの１つである。
【0093】
コンクリート混合ユニットは、部位ミキサー、または設計された混合付きポンプユニットである。
【0094】
少なくとも１つの出発セメント質材料、均一な強度を有する少なくとも１つのセメント質材料、少なくとも１つの出発ポゾラン材料、均一なブレーン粒度を有する少なくとも１つのポゾラン材料、少なくとも１つの骨材材料、少なくとも１つの添加材料は、それぞれ、別個の貯蔵ユニットを有する。
【0095】
一実施形態では、最適化された強度および粒子充填特性ならびに作業可能なレオロジーを有するコンクリート材料が、スクリューコンベヤシステムまたは手動の配置方法を介して、コンクリート混合ユニットから建設現場に搬送される。
【0096】
ポンピング可能なレオロジーを有するコンクリートミックスを作製するために、ペーストまたはモルタルの分画をポンピング操作に適合するように実質的に増加させなければならない。これは、多くの場合、増加した多孔度、および／または水需要、および／または過剰にドープされた混合物／添加剤を有するコンクリートミックスをもたらす。
【0097】
したがって、別の実施形態では、本発明はまた、コンクリートを運搬する代替システムを開示する。ここで、コンクリートミックスは、コンクリートの作業可能なレオロジーと、マクロマイクロナノ格子構造からの理想的な粒子充填シナリオとをバランスさせる最適化されたミックスである。したがって、本発明者は、コンクリートをミキサーから所望位置に運搬するためにスクリューコンベヤシステムを使用することを重視する。ここで、コンクリートの快適な作業可能なレオロジーも維持され、これにより、最高レベルの品質が保証され、完成コンクリートにおける最良の強度および耐久特性が達成される
【0098】
本開示を説明するために特定の言語が使用されているが、それによって生じるいかなる限定も意図されていない。当業者には明らかなように、本明細書で教示する本発明の概念を実施するために、本方法に各種作業変更を加えることができる。図面および前記の説明は、実施形態の例を与える。当業者は、記載された要素のうちの１つまたは複数が単一の機能要素に十分に組み合わされ得ることを理解するのであろう。あるいは、特定の要素が複数の機能要素に分割されてもよい。一実施形態からの要素は、別の実施形態に追加されてもよい。例えば、本明細書に記載されるプロセスの順序は変更されてもよく、本明細書に記載される方法に限定されない。実施形態の範囲は、これらの具体例によって決して限定されない。構造、寸法、および材料の使用の差異など、本明細書において明示的に与えられているか否かにかかわらず、多数の変形が可能である。実施形態の範囲は、以下の特許請求の範囲によって与えられるのと少なくとも同じくらい広い。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【国際調査報告】