JP2004123414A

JP2004123414A - Prestressed hydraulic hardened body

Info

Publication number: JP2004123414A
Application number: JP2002286825A
Authority: JP
Inventors: Makoto Katagiri; 片桐　誠; Shinpei Maehori; 前堀　伸平; Masami Uzawa; 鵜澤　正美
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP4056841B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a prestressed hydraulic hardened body in which matrix has high flowability (self-filling property) to facilitate the manufacturing work such as molding before being hardened, exhibits compressive strength exceeding 120 MPa after being hardened and attains high tensile strength and shearing strength after the introduction of prestress. <P>SOLUTION: The prestressed hydraulic hardened body is obtained by introducing the prestress to a hardened body of a composition containing 100 pts.mass cement (A) having 2,500-5,000 cm<SP>2</SP>/g Blaine specific surface area, 10-40 pts.mass fine particle (B) having 5-25 m<SP>2</SP>/g BET specific surface area, 15-55 pts.mass inorganic particle (C) having 2,500-30,000 cm<SP>2</SP>/g Blaine specific surface area and larger Blaine specific surface area than that of the cement, a water reducing agent (D) and water (E). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い流動性を有し、成形を容易に行なうことができるプレストレスト水硬性硬化体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、機械的特性（圧縮強度、曲げ強度等）に優れるセメント系材料にプレストレスを導入した硬化体（コンクリート等）の開発が行なわれている。
例えば、粒径５０Å〜０．５μｍの無機固体粒子Ａ（例えば、シリカダスト粒子）と、粒径０．５〜１００μｍかつ粒子Ａより少なくとも１オーダー大きい固体粒子Ｂ（例えば、少なくとも２０質量％がポルトランドセメントからなるもの）と、表面活性分散剤（例えば、高縮合ナフタレンスルホン酸／ホルムアルデヒド縮合体等のコンクリートスーパープラスチサイザー）と、追加の素材Ｃ（石、金属繊維等からなる群より選択されるもの）と、水とを混練し、硬化して得られる硬化体にプレストレスを導入したプレストレストコンクリートが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載されているプレストレストコンクリートのマトリックスは、硬化後に１００ＭＰａ以上の圧縮強度を有し、機械的特性に優れる。
【０００３】
【特許文献１】
特公昭６０−５９１８２号公報（第５頁の請求の範囲第６５項、第３２頁６３欄第１表）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、特許文献１に記載されているような機械的特性（圧縮強度、曲げ強度等）に優れるセメント系組成物の硬化体にプレストレスを導入した場合、得られるプレストレストコンクリート等のプレストレスト硬化体は、次のような利点を有する。
▲１▼　現場打ちで建築物等を構築する場合には、コンクリート層の厚さを薄くすることができるので、コンクリートの打設量が少なくなり、労力の軽減、コストの削減、利用空間の増大等を図ることができる。
▲２▼　プレキャスト部材を製造する場合には、該プレキャスト部材の厚さを薄くすることができるので、軽量化を図ることができ、運搬や施工が容易になる。
▲３▼　耐摩耗性や、中性化・クリープ等に対する耐久性が向上する。
上述の特許文献１に記載されているプレストレストコンクリートは、これらの利点（ａ）〜（ｃ）に合致する点で、好ましく用い得るものである。
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に記載されているプレストレストコンクリートは、その製造（特に成形）に手間がかかるという問題がある。すなわち、特許文献１に開示されたプレストレストコンクリートでは、例えば、そのマトリックス（プレストレスを導入する前の水硬性複合材料）に１２０ＭＰａを超える圧縮強度を発現させようとした場合や、曲げ強度を向上させるために繊維を配合した場合には、水／マトリックス（結合材）比を０．２０以下と極端に小さくする必要があるため、流動性が小さくなり、その結果、ＰＣ鋼材やシースとの付着性を高めるために、成形時に入念な振動成形を行なう必要がある。
そこで、本発明は、１２０ＭＰａを超える圧縮強度を発現し得るマトリックスにプレストレスを導入してなるプレストレスト水硬性硬化体であって、硬化前のマトリックスの流動性が高く、成形等の製造作業を容易かつ迅速に行なうことができ、しかも、プレストレスの導入後には高い引張強度やせん断強度を発現することができるプレストレスト水硬性硬化体を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、特定の粒度を有する材料を特定の配合割合で配合させてなる配合物を用いることによって、上述の目的に合致するプレストレスト水硬性硬化体を得ることができるとの知見を得、本発明に到達した。
すなわち、本発明（請求項１）のプレストレスト水硬性硬化体は、（Ａ）ブレーン比表面積２，５００〜５，０００ｃｍ^２／ｇのセメント１００質量部と、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積５〜２５ｍ^２／ｇの微粒子１０〜４０質量部と、（Ｃ）ブレーン比表面積２，５００〜３０，０００ｃｍ^２／ｇで、かつ上記セメントよりも大きなブレーン比表面積を有する無機粒子１５〜５５質量部と、（Ｄ）減水剤と、（Ｅ）水とを含む配合物の硬化体に、プレストレスを導入したことを特徴とする。
このように構成したプレストレスト水硬性硬化体は、そのマトリックスが、プレストレスの導入がない状態においても１２０ＭＰａを超える圧縮強度を発現し得るものであるとともに、硬化前のマトリックスの流動性が高いため、成形等の製造作業を容易かつ迅速に行なうことができ、しかも、プレストレスの導入後には、非常に高い引張強度やせん断強度を発現することができる。
【０００７】
上記無機粒子（Ｃ）は、ブレーン比表面積５，０００〜３０，０００ｃｍ^２／ｇの無機粒子Ａ１０〜５０質量部と、ブレーン比表面積２，５００〜５，０００ｃｍ^２／ｇの無機粒子Ｂ５〜３５質量部とから構成することができる（請求項２）。　このようにブレーン比表面積の異なる２種の無機粒子を用いることによって、施工性及び強度発現性をより一層向上させることができる。
上記プレストレスト水硬性硬化体の好ましい実施形態として、例えば、上記無機粒子Ａが、上記セメント及び上記無機粒子Ｂよりも大きなブレーン比表面積を有しており、上記セメントと上記無機粒子Ｂのブレーン比表面積の差が、１００ｃｍ^２／ｇ以上であるものが挙げられる（請求項３）。このように構成すれば、施工性及び強度発現性を更に向上させることができる。
【０００８】
この実施形態において、上記無機粒子Ａは、上記セメント粒子及び上記無機粒子Ｂよりも１，０００ｃｍ^２／ｇ以上大きなブレーン比表面積を有することが好ましい（請求項４）。このように構成すれば、施工性及び強度発現性を更に向上させることができる。
上記プレストレスト水硬性硬化体は、（Ｆ）粒径２ｍｍ以下の細骨材を１３０質量部以下の配合量で含むことができる（請求項５）。
上記プレストレスト水硬性硬化体は、金属繊維、有機繊維及び炭素繊維からなる群より選ばれる１種以上の繊維を含むことができる（請求項６）。このように金属繊維等を含むことによって、曲げ強度や破壊エネルギー等を向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する
本発明で使用するセメントとしては、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、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントが挙げられる。
本発明において、水硬性硬化体の早期強度を向上させようとする場合には、早強ポルトランドセメントを使用することが好ましく、水硬性硬化体の硬化前の配合物の流動性を向上させようとする場合には、中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
【００１０】
セメントのブレーン比表面積は、２，５００〜５，０００ｃｍ^２／ｇ、好ましくは３，０００〜４，５００ｃｍ^２／ｇである。該値が２，５００ｃｍ^２／ｇ未満であると、水和反応が不活発になって、１２０ＭＰａを超える圧縮強度が得られ難い等の欠点があり、５，０００ｃｍ^２／ｇを超えると、セメントの粉砕に時間がかかり、また、所定の流動性を得るための水量が多くなるため、硬化後の収縮量が大きくなる等の欠点がある。
【００１１】
本発明で使用する微粒子としては、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ等が挙げられる。
一般に、シリカフュームやシリカダストは、そのＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ^２／ｇであり、粉砕等をする必要がないので、本発明の微粒子として好適である。
【００１２】
微粒子のＢＥＴ比表面積は、５〜２５ｍ^２／ｇ、好ましくは８〜２５ｍ^２／ｇである。該値が５ｍ^２／ｇ未満であると、配合物を構成する粒子の充填性に緻密さを欠くため、１２０ＭＰａを超える圧縮強度が得られ難い等の欠点があり、２５ｍ^２／ｇを超えると、所定の流動性を得るための水量が多くなるため、１２０ＭＰａを超える圧縮強度が得られ難い等の欠点がある。
微粒子の配合量は、セメント１００質量部に対して１０〜４０質量部、好ましくは２０〜４０質量部である。配合量が１０〜４０質量部の範囲外では、流動性が極端に低下する。
【００１３】
本発明で使用する無機粒子としては、セメント以外の無機粒子であり、スラグ、石灰石粉末、長石類、ムライト類、アルミナ粉末、石英粉末、フライアッシュ、火山灰、シリカゾル、炭化物粉末、窒化物粉末等が挙げられる。中でも、スラグ、石灰石粉末、石英粉末は、コストの点や硬化後の品質安定性の点で好ましく用いられる。
無機粒子は、ブレーン比表面積が２，５００〜３０，０００ｃｍ^２／ｇ、好ましくは４，５００〜２０，０００ｃｍ^２／ｇで、かつセメント粒子よりも大きなブレーン比表面積を有する。
無機粒子のブレーン比表面積が２，５００ｃｍ^２／ｇ未満であると、セメントとのブレーン比表面積の差が小さくなり、高い流動性（自己充填性）を確保することが困難になる等の欠点があり、３０，０００ｃｍ^２／ｇを超えると、粉砕に手間がかかるため材料が入手し難くなったり、所定の流動性が得られ難くなる等の欠点がある。
【００１４】
無機粒子がセメントよりも大きなブレーン比表面積を有することによって、無機粒子が、セメントと微粒子との間隙を埋める粒度を有することになり、高い流動性（自己充填性）等を確保することができる。
無機粒子とセメントとのブレーン比表面積の差は、硬化前の作業性（施工性）と硬化後の強度発現性の観点から、１，０００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、２，０００ｃｍ^２／ｇ以上がより好ましい。
無機粒子の配合量は、セメント１００質量部に対して１５〜５５質量部、好ましくは２０〜５０質量部である。配合量が１５〜５５質量部の範囲外では、施工性が極端に低下する。
【００１５】
本発明においては、無機粒子として、異なる２種の無機粒子Ａ及び無機粒子Ｂを併用することができる。
この場合、無機粒子Ａと無機粒子Ｂは、同じ種類の粉末（例えば、石灰石粉末）を使用してもよいし、異なる種類の粉末（例えば、石灰石粉末及び石英粉末）を使用してもよい。
無機粒子Ａは、ブレーン比表面積が５，０００〜３０，０００ｃｍ^２／ｇ、好ましくは６，０００〜２０，０００ｃｍ^２／ｇのものである。また、無機粒子Ａは、セメント及び無機粒子Ｂよりもブレーン比表面積が大きいものである。
無機粒子Ａのブレーン比表面積が５，０００ｃｍ^２／ｇ未満であると、セメントや無機粒子Ｂとのブレーン比表面積の差が小さくなり、前記の１種の無機粒子を用いる場合と比べて、施工性等を向上させる効果が小さくなるばかりか、２種の無機粒子を用いているために、材料の準備に手間がかかるので、好ましくない。該ブレーン比表面積が３０，０００ｃｍ^２／ｇを超えると、粉砕に手間がかかるため、材料が入手し難くなったり、所定の流動性が得られ難くなる等の欠点がある。
【００１６】
また、無機粒子Ａが、セメント及び無機粒子Ｂよりも大きなブレーン比表面積を有することによって、無機粒子Ａが、セメント及び無機粒子Ｂと、微粒子との間隙を埋めるような粒度を有することになり、より優れた流動性等を確保することができる。
無機粒子Ａとセメント及び無機粒子Ｂとのブレーン比表面積の差（換言すれば、無機粒子Ａと、セメントと無機粒子Ｂのうちブレーン比表面積の大きい方とのブレーン比表面積の差）は、硬化前の作業性（施工性）と硬化後の強度発現性の観点から、１，０００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、２，０００ｃｍ^２／ｇ以上がより好ましい。
【００１７】
無機粒子Ｂのブレーン比表面積は、２，５００〜５，０００ｃｍ^２／ｇである。また、セメントと無機粒子Ｂとのブレーン比表面積の差は、１００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましく、硬化前の作業性（施工性）と硬化後の強度発現性の観点から、２００ｃｍ^２／ｇ以上がより好ましい。
無機粒子Ｂのブレーン比表面積が２，５００ｃｍ^２／ｇ未満であると、流動性が低下して自己充填性が得られ難くなる等の欠点があり、５，０００ｃｍ^２／ｇを超えると、ブレーン比表面積の数値が無機粒子Ａに近づくため、前記の１種の無機粒子を用いる場合と比べて、施工性等を向上させる効果が小さくなるばかりか、２種の無機粒子を用いているために、材料の準備に手間がかかるので、好ましくない。
また、セメントと無機粒子Ｂとのブレーン比表面積の差が１００ｃｍ^２／ｇ以上であることによって、配合物を構成する粒子の充填性が向上し、より優れた流動性等を確保することができる。
【００１８】
無機粒子Ａの配合量は、セメント１００質量部に対して１０〜５０質量部、好ましくは１５〜４０質量部である。無機粒子Ｂの配合量は、セメント１００質量部に対して５〜３５質量部、好ましくは１０〜３０質量部である。無機粒子Ａ及び無機粒子Ｂの配合量が前記の数値範囲外では、前記の１種の無機粒子を用いる場合と比べて、施工性等を向上させる効果が小さくなるばかりか、２種の無機粒子を用いているために、材料の準備に手間がかかるので、好ましくない。
無機粒子Ａと無機粒子Ｂの合計量は、セメント１００質量部に対して１５〜５５質量部、好ましくは２５〜５０質量部である。合計量が１５〜５５質量部の範囲外では、施工性が極端に低下する。
【００１９】
本発明で用いる配合物には、細骨材を配合することができる。
細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂等又はこれらの混合物を使用することができる。
細骨材は、粒径２ｍｍ以下のものを用いることが好ましい。ここで、細骨材の粒径とは、８５％質量累積粒径である。細骨材の粒径が２ｍｍを超えると、硬化後の機械的特性が低下するので好ましくない。
また、細骨材は、７５μｍ以下の粒子の含有量が２．０質量％以下のものを用いることが好ましい。該含有量が２．０質量％を超えると、配合物の流動性が極端に低下し、作業性が劣るので、好ましくない。
【００２０】
なお、本発明においては、硬化後の強度発現性から、最大粒径が２ｍｍ以下の細骨材を用いることが好ましく、最大粒径が１．５ｍｍ以下の細骨材を用いることがより好ましい。また、流動性や作業性の点から、７５μｍ以下の粒子の含有量が１．５質量％以下である細骨材を用いることがより好ましい。
細骨材の配合量は、配合物の施工性や配合物の硬化後の機械的強度の観点から、セメント、微粒子、無機粒子の合計量１００質量部に対して１３０質量部以下であることが好ましく、自己収縮や乾燥収縮の低減、水和発熱量の低減等の観点から、１０〜１３０質量部（さらには３０〜１３０質量部、特に４０〜１３０質量部）であることがより好ましい。
【００２１】
本発明の配合物には、金属繊維、有機繊維及び炭素繊維からなる群より選ばれる１種以上の繊維を配合することができる。
金属繊維は、硬化体の曲げ強度等を大幅に高める観点から、配合される。
金属繊維としては、鋼繊維、ステンレス繊維、アモルファス繊維等が挙げられる。中でも、鋼繊維は、強度に優れており、また、コストや入手のし易さの点からも好ましいものである。金属繊維の寸法は、配合物中における金属繊維の材料分離の防止や、硬化体の曲げ強度の向上の点から、直径が０．０１〜１．０ｍｍ、長さが２〜３０ｍｍであることが好ましく、直径が０．０５〜０．５ｍｍ、長さが５〜２５ｍｍであることがより好ましい。また、金属繊維のアスペクト比（繊維長／繊維直径）は、好ましくは２０〜２００、より好ましくは４０〜１５０である。
【００２２】
金属繊維の形状は、直線状よりも、何らかの物理的付着力を付与する形状（例えば、螺旋状や波形）が好ましい。螺旋状等の形状にすれば、金属繊維とマトリックスとが引き抜けながら応力を担保するため、曲げ強度が向上する。
金属繊維の好適な例としては、例えば、直径が０．５ｍｍ以下、引張強度が１〜３．５ＧＰａの鋼繊維からなり、かつ、１２０ＭＰａの圧縮強度を有する水硬性硬化体のマトリックスに対する界面付着強度（付着面の単位面積当たりの最大引張力）が３ＭＰａ以上であるものが挙げられる。本例において、金属繊維は、波形または螺旋形の形状に加工することができる。また、本例の金属繊維の周面上に、マトリックスに対する運動（長手方向の滑り）に抵抗するための溝または突起を付けることもできる。また、本例の金属繊維は、鋼繊維の表面に、鋼繊維のヤング係数よりも小さなヤング係数を有する金属層（例えば、亜鉛、錫、銅、アルミニウム等から選ばれる１種以上からなるもの）を設けたものとしてもよい。
【００２３】
金属繊維の配合量は、粗骨材を除く他の材料（すなわち、セメント、微粒子、無機粒子、細骨材、金属繊維、減水剤及び水）の合計量中の体積百分率で、好ましくは４％以下、より好ましくは０．５〜３％、特に好ましくは１〜３％である。該配合量が４％を超えると、混練時の作業性等を確保するために単位水量が増大するうえ、配合量を増やしても金属繊維の補強効果が向上しないため、経済的でなく、さらに、混練物中でいわゆるファイバーボールを生じ易くなるので、好ましくない。
【００２４】
有機繊維及び炭素繊維は、硬化体の破壊エネルギー等を高める観点から、配合される。
有機繊維としては、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維等が挙げられる。中でも、ビニロン繊維及び／又はポリプロピレン繊維は、コストや入手のし易さの点で好ましく用いられる。
炭素繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維やピッチ系炭素繊維が挙げられる。
有機繊維及び炭素繊維の寸法は、配合物中におけるこれら繊維の材料分離の防止や、硬化後の破壊エネルギーの向上の点から、直径が０．００５〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍであることが好ましく、直径が０．０１〜０．５ｍｍ、長さ５〜２５ｍｍであることがより好ましい。また、有機繊維及び炭素繊維のアスペクト比（繊維長／繊維直径）は、好ましくは２０〜２００、より好ましくは３０〜１５０である。
【００２５】
有機繊維及び炭素繊維の配合量は、粗骨材を除く他の材料（すなわち、セメント、微粒子、無機粒子、細骨材、金属繊維、減水剤及び水）の合計量中の体積百分率で好ましくは１０．０％以下、より好ましくは１．０〜９．０％、特に好ましくは２．０〜８．０％である。配合量が１０．０％を超えると、混練時の作業性等を確保するために単位水量が増大するうえ、配合量を増やしても繊維の増強効果が向上しないため、経済的でなく、さらに、混練物中にいわゆるファイバーボールを生じ易くなるので、好ましくない。
【００２６】
減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。これらのうち、減水効果の大きな高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましく、特に、ポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましい。
減水剤の配合量は、セメント、微粒子及び無機粒子の合計量１００質量部に対して、固形分換算で０．１〜４．０質量部が好ましく、０．３〜２．０質量部がより好ましい。配合量が０．１質量部未満では、混練が困難になるとともに、流動性が低くなり、自己充填性が得られない。配合量が４．０質量部を超えると、材料分離や著しい凝結遅延が生じ、また、硬化体の機械的特性が低下することもある。
なお、減水剤は、液状または粉末状のいずれでも使用することができる。
【００２７】
配合物を調製する際の水の量は、セメント、微粒子及び無機粒子の合計量１００質量部に対して、好ましくは１０〜３０質量部、より好ましくは１２〜２５質量部である。水の量が１０質量部未満では、混練が困難になるとともに、流動性が低下し、自己充填性が得られない。水の量が３０質量部を超えると、硬化後の機械的特性が低下する。
【００２８】
次に、プレストレスが導入されない状態における配合物（ペースト又はモルタル）の物性（フロー値、圧縮強度、曲げ強度、破壊エネルギー）を説明する。
配合物（ペースト又はモルタル）のフロー値は、好ましくは２３０ｍｍ以上、より好ましくは２４０ｍｍ以上である。
また、無機粒子として無機粒子Ａ及び無機粒子Ｂを用いた場合、配合物のフロー値は、好ましくは２４０ｍｍ以上、より好ましくは２５０ｍｍ以上である。特に、７５μｍ以下の粒子の含有量が２．０質量％以下である細骨材を用いた場合には、該フロー値は、好ましくは２５０ｍｍ以上、より好ましくは２６５ｍｍ以上、特に好ましくは２８０ｍｍ以上である。なお、本明細書中において、フロー値とは、「ＪＩＳ　Ｒ　５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載される方法において、１５回の落下運動を行なわないで測定した値（本明細書中において、「０打フロー値」ともいう。）である。
また、前記フロー試験において、フロー値が２００ｍｍに達する時間は、好ましくは１０．５秒以内、より好ましくは１０．０秒以内である。当該時間は、作業性と粘性を評価する尺度として用いられる。
【００２９】
硬化体（ペースト又はモルタル）の圧縮強度は、好ましくは１２０ＭＰａ以上、より好ましくは１３０ＭＰａ以上である。
硬化体（ペースト又はモルタル）の曲げ強度は、好ましくは１５ＭＰａ以上、より好ましくは１８ＭＰａ以上、特に好ましくは２０ＭＰａ以上である。特に、配合物が金属繊維を含む場合には、硬化体の曲げ強度は、好ましくは３０ＭＰａ以上、より好ましくは３２ＭＰａ以上、特に好ましくは３５ＭＰａ以上である。
硬化体（ペースト又はモルタル）の破壊エネルギーは、例えば、金属繊維、有機繊維及び炭素繊維のいずれか１種以上を配合した場合において、好ましくは１０ＫＪ／ｍ^２以上、より好ましくは２０ＫＪ／ｍ^２以上である。
【００３０】
本発明の配合物の混練方法は、特に限定されるものではなく、例えば、（ａ）水、減水剤以外の材料（具体的には、セメント、微粒子、無機粒子及び細骨材）を予め混合して、プレミックス材を調製しておき、該プレミックス材、水及び減水剤をミキサに投入し、混練する方法、（ｂ）粉末状の減水剤を用意し、水以外の材料（具体的には、セメント、微粒子、無機粒子、減水剤及び細骨材）を予め混合して、プレミックス材を調製しておき、該プレミックス材及び水をミキサに投入し、混練する方法、（ｃ）各材料を各々個別にミキサに投入し、混練する方法、等を採用することができる。
混練に用いるミキサは、通常のコンクリートの混練に用いられるどのタイプのものでもよく、例えば、揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサ等が用いられる。
【００３１】
本発明のプレストレスト水硬性硬化体の製造は、従来から行なわれているプレテンション方式とポストテンション方式のいずれを用いて行なっても差し支えない。前述したように、本発明で用いる配合物は、０打フロー値が２３０ｍｍ以上と流動性に優れ、自己充填性を有するので、プレストレスト水硬性硬化体の製造（特に成形）を容易に行なうことができる。
なお、養生方法は、特に限定されるものではなく、気中養生や蒸気養生等を行なえばよい。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
（Ａ）１種の無機粒子を用い、かつ金属繊維を用いたか又は用いない例
［１．使用材料］
以下に示す材料を使用した。

前記材料を用いた実施例１〜１０、比較例１〜３の配合条件を表１に示す。
【００３３】
【表１】

【００３４】
［２．配合物（モルタル）の調製及び評価］
各材料を個別に二軸練りミキサに投入し、混練した。混練後、次のように配合物及び硬化体の物性を測定し評価した。
（１）フロー値
「ＪＩＳ　Ｒ　５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載される方法において、１５回の落下運動を行なわないで測定した。
（２）２００ｍｍ到達時間
上記フロー試験において、フロー値が２００ｍｍに達するまでの時間を測定した。
（３）圧縮強度
各混練物をφ５０×１００ｍｍの型枠内に流し込み、２０℃で４８時間前置き後、９０℃で４８時間蒸気養生して、硬化体（３本）を作製した後、「ＪＩＳ　Ａ１１０８（コンクリートの圧縮試験方法）」に準じて、該硬化体の圧縮強度を測定した。硬化体（３本）の測定値の平均値を圧縮強度とした。
（４）曲げ強度
各混練物を４×４×１６ｃｍの型枠内に流し込み、２０℃で４８時間前置き後、９０℃で４８時間蒸気養生して、硬化体（３本）を作製した後、「ＪＩＳ　Ｒ　５２０１（セメントの物理試験方法）」に準じて、該硬化体の曲げ強度を測定した。載荷条件は、下支点間距離１２ｃｍ、上支点間距離４ｃｍの４点曲げとした。硬化体（３本）の測定値の平均値を曲げ強度とした。
（５）破壊エネルギー
破壊エネルギーは、上記曲げ強度試験において、荷重が最大荷重に達してから、最大荷重の１／３に低下するまでの間の荷重−荷重点変位の積分値を、供試体断面積で除した値として算出した。なお、荷重点変位としては、曲げ試験機のクロスヘッド変位量を用いた。
結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】

【００３６】
表２に示すように、本発明の配合物（実施例１〜１０）では、自己充填性（良好なフロー値及び２００ｍｍ到達時間）と、優れた機械的特性（圧縮強度及び曲げ強度）を得ている。これに対し、比較例１〜３では、フロー値等が劣り、自己充填性が得られていない。
【００３７】
（Ｂ）２種の無機粒子を用い、かつ金属繊維を用いたか又は用いない例
［１．使用材料］
以下に示す材料を使用した。

前記材料を用いた実施例１１〜２３の配合条件を表３に示す。
【００３８】
【表３】

【００３９】
［２．配合物（モルタルまたはペースト）の調製及び評価］
各材料を個別に二軸練りミキサに投入し、混練した。混練後、上述の方法と同様にして、配合物及び硬化体の物性を測定し評価した。結果を表４に示す。
【００４０】
【表４】

【００４１】
表４に示すように、実施例１１〜２３では、流動性が良好で、自己充填性を有するとともに、優れた機械的強度（圧縮強度、曲げ強度等）を有することがわかる。
特に、７５μｍ以下の粒子の含有量が２質量％以下である珪砂を用いた実施例１１〜１５、１７〜１８、２０〜２２では、極めて優れた流動性（２７０ｍｍ以上のフロー値）を得ている。
【００４２】
（Ｃ）１種の無機粒子を用い、かつ有機繊維及び／又は炭素繊維を用いた例
［１．使用材料］
以下に示す材料を使用した。

前記材料を用いた実施例２４〜３２の配合条件を表５に示す。
【００４３】
【表５】

【００４４】
［２．配合物（モルタル）の調製及び評価］
各材料を個別に二軸練りミキサに投入し、混練した。混練後、上述の方法と同様にして、配合物及び硬化体の物性を測定し評価した。結果を表６に示す。
【００４５】
【表６】

【００４６】
表６に示すように、本発明の配合物（実施例２４〜３２）では、自己充填性（良好なフロー値及び２００ｍｍ到達時間）と、優れた機械的特性（圧縮強度、曲げ強度、破壊エネルギー）を得ている。
【００４７】
（Ｄ）２種の無機粒子を用い、かつ有機繊維及び／又は炭素繊維を用いた例
［１．使用材料］
以下に示す材料を使用した。

前記材料を用いた実施例３３〜４２の配合条件を表７に示す。
【００４８】
【表７】

【００４９】
［２．配合物（モルタルまたはペースト）の調製及び評価］
各材料を個別に二軸練りミキサに投入し、混練した。混練後、上述の方法と同様にして、配合物及び硬化体の物性を測定し評価した。結果を表８に示す。
【００５０】
【表８】

【００５１】
表８に示すように、実施例３３〜４２では、流動性が良好で、自己充填性を有するとともに、優れた機械的強度（圧縮強度、曲げ強度、破壊エネルギー）を有する。
特に、７５μｍ以下の粒子の含有量が２質量％以下である珪砂を用いた実施例３３〜３９、４１〜４２では、極めて優れた流動性（２７０ｍｍ以上のフロー値）を得ている。
【００５２】
［プレストレスを導入した配合物の作製及び評価］
前述の実施例７、８、１７、２０の配合物を用いて、プレテンション方式の試験体を作製し、次のような載荷試験を行なった。
（Ａ）３等分点載荷による曲げ試験
図１および図２に示すようなはり部材１を作製して、ひび割れが発生した際の荷重値を測定した。
このはり部材１は、長さ４００ｍｍ、幅１００ｍｍ、高さ１００ｍｍの寸法のモルタル３の中に、直径２６ｍｍの鋼棒４（引張強度：１，２３０ＭＰａ）が、所定のプレストレス（プレストレス導入直後の引張応力度＝８６１ＭＰａ）を導入された状態で、当該はり部材の断面の中心（図２参照）の位置にて、はり部材１の長さ方向にモルタル３を貫通するようにして構成されている。
曲げ試験の際には、はり部材１を、ＪＩＳ　Ａ　１１０６の試験方法に準拠して、支点２，２間の距離が３００ｍｍで、支点２，２の各々から５０ｍｍだけ水平に突出するようにして、支点２，２上に載置した。そして、支点２，２間を３等分した地点にて、上方から２つの等しい荷重Ｗ，Ｗを加えた。
ひび割れが発生した際の荷重値と、該荷重値から算出されるひび割れ発生強度を、表９に示す。
【表９】

（Ｂ）等分２点載荷による曲げひび割れ試験
図３および図４に示すようなはり部材１を作製して、ひび割れが発生した際の荷重値を測定した。
このはり部材１は、長さ２，４００ｍｍ、幅１５０ｍｍ、高さ３００ｍｍの寸法のモルタル３の中に、直径２６ｍｍの鋼棒４，４（鋼棒４の引張強度：１，２３０ＭＰａ）が、所定のプレストレス（プレストレス導入直後の引張応力度＝８６１ＭＰａ）を導入された状態で、当該はり部材の断面の所定の位置（図４参照；下端から１００ｍｍ、左右の端部から各々３７．５ｍｍの位置）にて、はり部材１の長さ方向にモルタル３を貫通するようにして構成されている。
曲げ試験の際には、はり部材１を、支点２，２間の距離が２，２００ｍｍで、支点２，２の各々から１００ｍｍだけ水平に突出するように、支点２，２上に載置した。そして、支点２，２の各々から１，０００ｍｍの２つの地点（これら２つの地点間の距離は２００ｍｍである。）にて、上方から２つの等しい荷重Ｗ，Ｗを加えた。
ひび割れが発生した際の荷重値と、該荷重値から算出されるひび割れ発生強度を、表１０に示す。
【表１０】

【００５３】
【発明の効果】
本発明のプレストレスト水硬性硬化体は、硬化前のマトリックスが、高い流動性（自己充填性）を有し、成形等の製造作業を容易かつ迅速に行なうことができ、かつ、１２０ＭＰａを超える圧縮強度を発現し得るものであるとともに、プレストレスの導入後には高い引張強度やせん断強度を発現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】３等分点載荷による曲げひび割れ試験の試験体（はり部材）を示す正面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線で切断した状態を示す断面図である。
【図３】等分２点載荷による曲げひび割れ試験の試験体（はり部材）を示す正面図である。
【図４】図３中のＢ−Ｂ線で切断した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１　はり部材
２　支点
３　モルタル
４　鋼棒[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a prestressed hydraulic cured body having high fluidity and capable of being easily molded.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a hardened body (concrete or the like) in which prestress is introduced into a cement-based material having excellent mechanical properties (compressive strength, bending strength, etc.) has been developed.
For example, inorganic solid particles A (for example, silica dust particles) having a particle size of 50 μm to 0.5 μm and solid particles B (for example, at least 20% by mass of Portland cement) having a particle size of 0.5 to 100 μm and at least one order larger than the particle A Selected from the group consisting of a surface active dispersant (for example, a concrete superplasticizer such as a highly condensed naphthalenesulfonic acid / formaldehyde condensate) and an additional material C (stone, metal fiber, etc.) ) And water are kneaded and prestressed concrete in which prestress is introduced into a cured body obtained by curing is known (see, for example, Patent Document 1).
The matrix of prestressed concrete described in Patent Document 1 has a compressive strength of 100 MPa or more after curing, and is excellent in mechanical properties.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Examined Patent Publication No. 60-59182 (claim 65, page 5; page 32, column 63, table 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In general, when prestress is introduced into a hardened body of a cement-based composition having excellent mechanical properties (compressive strength, bending strength, etc.) as described in Patent Document 1, a prestressed hardened body such as prestressed concrete is obtained. Has the following advantages.
(1) When building buildings on site, the thickness of the concrete layer can be reduced, reducing the amount of concrete placement, reducing labor, reducing costs, and increasing use space. Etc. can be achieved.
(2) When manufacturing a precast member, the thickness of the precast member can be reduced, so that the weight can be reduced, and transportation and construction are facilitated.
(3) Abrasion resistance and durability against neutralization and creep are improved.
The prestressed concrete described in the above-mentioned Patent Document 1 can be preferably used in terms of meeting these advantages (a) to (c).
[0005]
However, the prestressed concrete described in Patent Document 1 described above has a problem that it takes time to manufacture (particularly molding). That is, in the prestressed concrete disclosed in Patent Document 1, for example, when the matrix (a hydraulic composite material before the prestress is introduced) is intended to develop a compressive strength exceeding 120 MPa, or the bending strength is improved. Therefore, when the fiber is blended, the water / matrix (binding material) ratio needs to be extremely small as 0.20 or less, so the fluidity is reduced, and as a result, the adhesion to the PC steel or sheath is reduced. Therefore, careful vibration molding must be performed during molding.
Therefore, the present invention is a prestressed hydraulic cured body obtained by introducing prestress into a matrix capable of expressing a compressive strength exceeding 120 MPa, and has a high fluidity of the matrix before curing and facilitates manufacturing operations such as molding. Another object of the present invention is to provide a prestressed hydraulic cured body that can be rapidly performed and that can exhibit high tensile strength and shear strength after introduction of prestress.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent research to achieve the above object, the present inventor has used a compound comprising a material having a specific particle size and a specific compounding ratio, thereby prestressed hydraulic curing that meets the above object. The present inventors have obtained knowledge that a body can be obtained, and have reached the present invention.
That is, the prestressed hydraulic cured body of the present invention (invention 1) has (A) Blaine specific surface area of 2,500 to 5,000 cm. ² / G cement 100 parts by mass and (B) BET specific surface area 5-25 m ² 10 to 40 parts by mass of / g fine particles, and (C) Blaine specific surface area 2,500 to 30,000 cm ² Prestress was introduced into a cured product of a blend containing 15 to 55 parts by mass of inorganic particles having a Blaine specific surface area larger than that of the cement, (D) water reducing agent, and (E) water. It is characterized by that.
The prestressed hydraulic cured body configured in this way is capable of expressing a compressive strength exceeding 120 MPa even in a state where no prestress is introduced, and the matrix has a high fluidity before curing. Manufacturing operations such as molding can be performed easily and quickly, and after introduction of prestress, very high tensile strength and shear strength can be exhibited.
[0007]
The inorganic particles (C) have a Blaine specific surface area of 5,000 to 30,000 cm. ² / G inorganic particle A 10-50 parts by mass, Blaine specific surface area 2,500-5,000 cm ² / G of inorganic particles B5 to 35 parts by mass (claim 2). Thus, by using two types of inorganic particles having different Blaine specific surface areas, the workability and strength development can be further improved.
As a preferred embodiment of the prestressed hydraulic cured body, for example, the inorganic particles A have a larger Blaine specific surface area than the cement and the inorganic particles B, and the Blaine specific surface area of the cement and the inorganic particles B The difference is 100cm ² / G or more (Claim 3). If comprised in this way, construction property and intensity | strength expression can be improved further.
[0008]
In this embodiment, the inorganic particle A is 1,000 cm more than the cement particle and the inorganic particle B. ² It is preferable to have a Blaine specific surface area greater than / g. If comprised in this way, construction property and intensity | strength expression can be improved further.
The said prestressed hydraulic hardening body can contain (F) the fine aggregate with a particle size of 2 mm or less by the compounding quantity of 130 mass parts or less (Claim 5).
The said prestressed hydraulic hardening body can contain the 1 or more types of fiber chosen from the group which consists of a metal fiber, an organic fiber, and a carbon fiber (Claim 6). Thus, by including a metal fiber etc., bending strength, fracture energy, etc. can be improved.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Examples of the cement used in the present invention include various Portland cements such as ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, medium heat Portland cement, and low heat Portland cement.
In the present invention, when trying to improve the early strength of the hydraulic cured body, it is preferable to use early-strength Portland cement, and to improve the fluidity of the composition before curing of the hydraulic cured body. In this case, it is preferable to use medium heat Portland cement or low heat Portland cement.
[0010]
Cement brane specific surface area is 2,500-5,000cm ² / G, preferably 3,000-4,500 cm ² / G. The value is 2500cm ² If it is less than / g, the hydration reaction becomes inactive and there is a drawback that it is difficult to obtain a compressive strength exceeding 120 MPa. ² If it exceeds / g, it takes time to grind the cement, and the amount of water for obtaining a predetermined fluidity increases, so that there are disadvantages such as an increased shrinkage after curing.
[0011]
Examples of the fine particles used in the present invention include silica fume, silica dust, fly ash, slag, volcanic ash, silica sol, and precipitated silica.
Generally, silica fume and silica dust have a BET specific surface area of 5 to 25 m. ² / G, and it is not necessary to pulverize or the like, which is suitable as the fine particles of the present invention.
[0012]
The BET specific surface area of the fine particles is 5 to 25 m. ² / G, preferably 8-25m ² / G. The value is 5m ² If it is less than / g, there is a drawback such that it is difficult to obtain a compressive strength exceeding 120 MPa because the packing property of the particles constituting the composition lacks a compactness, and 25 m ² When the amount exceeds / g, the amount of water for obtaining a predetermined fluidity increases, so that there is a disadvantage that it is difficult to obtain a compressive strength exceeding 120 MPa.
The compounding quantity of microparticles | fine-particles is 10-40 mass parts with respect to 100 mass parts of cement, Preferably it is 20-40 mass parts. When the blending amount is out of the range of 10 to 40 parts by mass, the fluidity is extremely lowered.
[0013]
The inorganic particles used in the present invention are inorganic particles other than cement, such as slag, limestone powder, feldspar, mullite, alumina powder, quartz powder, fly ash, volcanic ash, silica sol, carbide powder, nitride powder, etc. Can be mentioned. Among these, slag, limestone powder, and quartz powder are preferably used in terms of cost and quality stability after curing.
The inorganic particles have a Blaine specific surface area of 2,500 to 30,000 cm. ² / G, preferably 4,500 to 20,000 cm ² / G and has a larger Blaine surface area than the cement particles.
Inorganic particles have a Blaine specific surface area of 2,500 cm ² If it is less than / g, the difference between the specific surface area of the brane and the cement becomes small, and it is difficult to ensure high fluidity (self-filling property). ² When it exceeds / g, it takes time and effort to grind, so that there are disadvantages such that it becomes difficult to obtain the material and it becomes difficult to obtain a predetermined fluidity.
[0014]
When the inorganic particles have a Blaine specific surface area larger than that of the cement, the inorganic particles have a particle size that fills the gap between the cement and the fine particles, and high fluidity (self-filling property) and the like can be ensured.
The difference in the Blaine specific surface area between the inorganic particles and the cement is 1,000 cm from the viewpoint of workability before hardening (workability) and strength development after hardening. ² / G or more is preferable, 2,000 cm ² / G or more is more preferable.
The compounding quantity of an inorganic particle is 15-55 mass parts with respect to 100 mass parts of cement, Preferably it is 20-50 mass parts. If the blending amount is outside the range of 15 to 55 parts by mass, the workability is extremely lowered.
[0015]
In the present invention, two different kinds of inorganic particles A and inorganic particles B can be used in combination as the inorganic particles.
In this case, the inorganic particles A and the inorganic particles B may use the same type of powder (for example, limestone powder) or different types of powder (for example, limestone powder and quartz powder).
Inorganic particles A have a Blaine specific surface area of 5,000 to 30,000 cm. ² / G, preferably 6,000-20,000 cm ² / G. In addition, the inorganic particles A have a larger Blaine specific surface area than the cement and the inorganic particles B.
Blaine specific surface area of inorganic particles A is 5,000 cm ² When the amount is less than / g, the difference in the Blaine specific surface area between the cement and the inorganic particles B is reduced, and the effect of improving workability and the like is reduced as compared to the case of using the one kind of inorganic particles. Since two kinds of inorganic particles are used, it takes time to prepare the material, which is not preferable. The brain specific surface area is 30,000 cm ² When it exceeds / g, it takes time and effort to grind, so that there are drawbacks such as difficulty in obtaining the material and difficulty in obtaining a predetermined fluidity.
[0016]
Further, since the inorganic particles A have a larger Blaine specific surface area than the cement and the inorganic particles B, the inorganic particles A have a particle size that fills the gaps between the cement and the inorganic particles B and the fine particles, More excellent fluidity and the like can be ensured.
Difference in Blaine specific surface area between inorganic particle A and cement and inorganic particle B (in other words, difference in Blaen specific surface area between inorganic particle A and cement and inorganic particle B having a larger Blaine specific surface area) is hardened. 1,000 cm from the viewpoint of previous workability (workability) and strength development after curing ² / G or more is preferable, 2,000 cm ² / G or more is more preferable.
[0017]
The Blaine specific surface area of the inorganic particles B is 2,500 to 5,000 cm. ² / G. Also, the difference in the Blaine specific surface area between the cement and the inorganic particles B is 100 cm. ² / G or more, 200 cm from the viewpoint of workability before curing (workability) and strength development after curing ² / G or more is more preferable.
Blaine specific surface area of inorganic particles B is 2,500 cm ² If it is less than / g, there are drawbacks such as low fluidity and difficulty in obtaining self-filling properties. ² Since the numerical value of the Blaine specific surface area approaches that of the inorganic particles A when exceeding / g, the effect of improving workability and the like is reduced as compared with the case of using the one kind of inorganic particles, and two kinds of inorganic Since particles are used, it takes time to prepare the material, which is not preferable.
The difference in the specific surface area of the brane between the cement and the inorganic particles B is 100 cm. ² By being / g or more, the filling property of the particles constituting the compound is improved, and more excellent fluidity and the like can be ensured.
[0018]
The compounding quantity of the inorganic particle A is 10-50 mass parts with respect to 100 mass parts of cement, Preferably it is 15-40 mass parts. The compounding quantity of the inorganic particle B is 5-35 mass parts with respect to 100 mass parts of cement, Preferably it is 10-30 mass parts. When the blending amount of the inorganic particles A and the inorganic particles B is out of the above numerical range, the effect of improving workability and the like is reduced as compared with the case of using the one kind of inorganic particles. This is not preferable because it takes time to prepare the material.
The total amount of the inorganic particles A and the inorganic particles B is 15 to 55 parts by mass, preferably 25 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the cement. If the total amount is outside the range of 15 to 55 parts by mass, the workability is extremely reduced.
[0019]
A fine aggregate can be mix | blended with the compound used by this invention.
As the fine aggregate, river sand, land sand, sea sand, crushed sand, silica sand and the like, or a mixture thereof can be used.
It is preferable to use a fine aggregate having a particle size of 2 mm or less. Here, the particle size of the fine aggregate is an 85% mass cumulative particle size. When the particle size of the fine aggregate exceeds 2 mm, the mechanical properties after hardening are not preferable.
Moreover, it is preferable to use a fine aggregate having a content of particles of 75 μm or less of 2.0% by mass or less. When the content exceeds 2.0% by mass, the fluidity of the blend is extremely lowered and the workability is inferior.
[0020]
In the present invention, it is preferable to use a fine aggregate having a maximum particle size of 2 mm or less, and more preferably a fine aggregate having a maximum particle size of 1.5 mm or less from the standpoint of strength development after hardening. Further, from the viewpoint of fluidity and workability, it is more preferable to use a fine aggregate having a content of particles of 75 μm or less of 1.5% by mass or less.
The compounding amount of the fine aggregate is 130 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of cement, fine particles and inorganic particles from the viewpoint of the workability of the compound and the mechanical strength after the compound is cured. Preferably, it is 10 to 130 parts by mass (more preferably 30 to 130 parts by mass, particularly 40 to 130 parts by mass) from the viewpoints of reducing self-shrinkage and drying shrinkage and reducing the amount of hydration heat.
[0021]
In the blend of the present invention, one or more fibers selected from the group consisting of metal fibers, organic fibers and carbon fibers can be blended.
The metal fiber is blended from the viewpoint of greatly increasing the bending strength and the like of the cured body.
Examples of metal fibers include steel fibers, stainless fibers, and amorphous fibers. Among these, steel fibers are excellent in strength and are preferable from the viewpoint of cost and availability. The size of the metal fiber is 0.01 to 1.0 mm in diameter and 2 to 30 mm in length from the viewpoint of preventing material separation of the metal fiber in the blend and improving the bending strength of the cured body. Preferably, the diameter is 0.05 to 0.5 mm and the length is 5 to 25 mm. Further, the aspect ratio (fiber length / fiber diameter) of the metal fiber is preferably 20 to 200, more preferably 40 to 150.
[0022]
The shape of the metal fiber is preferably a shape that imparts some physical adhesion (for example, a spiral shape or a waveform) rather than a straight shape. If it is in a spiral shape or the like, the stress is secured while the metal fibers and the matrix are pulled out, so that the bending strength is improved.
As a suitable example of the metal fiber, for example, an interface adhesion strength to a matrix of a hydraulic hardened body made of steel fiber having a diameter of 0.5 mm or less and a tensile strength of 1 to 3.5 GPa and having a compressive strength of 120 MPa. Examples include those having a maximum tensile force per unit area of the adhering surface of 3 MPa or more. In this example, the metal fiber can be processed into a corrugated or helical shape. Moreover, the groove | channel or processus | protrusion for resisting the motion (longitudinal slip) with respect to a matrix can also be attached on the surrounding surface of the metal fiber of this example. The metal fiber of this example has a metal layer having a Young's modulus smaller than the Young's modulus of the steel fiber on the surface of the steel fiber (for example, one or more selected from zinc, tin, copper, aluminum, etc.) It is good also as what provided.
[0023]
The blending amount of the metal fiber is preferably 4% by volume in the total amount of other materials excluding the coarse aggregate (that is, cement, fine particles, inorganic particles, fine aggregate, metal fiber, water reducing agent and water). Hereinafter, it is more preferably 0.5 to 3%, particularly preferably 1 to 3%. When the blending amount exceeds 4%, the unit water amount is increased to ensure workability during kneading, and the reinforcing effect of the metal fiber is not improved even if the blending amount is increased. This is not preferable because a so-called fiber ball is likely to be formed in the kneaded product.
[0024]
The organic fiber and the carbon fiber are blended from the viewpoint of increasing the breaking energy of the cured body.
Examples of the organic fiber include vinylon fiber, polypropylene fiber, polyethylene fiber, and aramid fiber. Among these, vinylon fibers and / or polypropylene fibers are preferably used in terms of cost and availability.
Examples of the carbon fiber include PAN-based carbon fiber and pitch-based carbon fiber.
The dimensions of the organic fibers and carbon fibers are 0.005 to 1.0 mm in diameter and 2 to 30 mm in length from the viewpoint of preventing material separation of these fibers in the blend and improving the fracture energy after curing. It is preferable that the diameter is 0.01 to 0.5 mm and the length is 5 to 25 mm. Moreover, the aspect ratio (fiber length / fiber diameter) of the organic fiber and the carbon fiber is preferably 20 to 200, more preferably 30 to 150.
[0025]
The blending amount of organic fiber and carbon fiber is preferably a volume percentage in the total amount of other materials excluding coarse aggregate (that is, cement, fine particles, inorganic particles, fine aggregate, metal fiber, water reducing agent and water). It is 10.0% or less, more preferably 1.0 to 9.0%, and particularly preferably 2.0 to 8.0%. If the blending amount exceeds 10.0%, the unit water amount increases in order to ensure workability at the time of kneading, and the fiber reinforcing effect is not improved even if the blending amount is increased. It is not preferable because so-called fiber balls are easily generated in the kneaded product.
[0026]
As the water reducing agent, a lignin-based, naphthalenesulfonic acid-based, melamine-based, or polycarboxylic acid-based water reducing agent, an AE water reducing agent, a high-performance water reducing agent, or a high-performance AE water reducing agent can be used. Among these, it is preferable to use a high performance water reducing agent or a high performance AE water reducing agent having a large water reducing effect, and it is particularly preferable to use a polycarboxylic acid-based high performance water reducing agent or a high performance AE water reducing agent.
The blending amount of the water reducing agent is preferably 0.1 to 4.0 parts by mass, more preferably 0.3 to 2.0 parts by mass in terms of solid content with respect to 100 parts by mass of the total amount of cement, fine particles and inorganic particles. preferable. When the blending amount is less than 0.1 parts by mass, kneading becomes difficult and fluidity is lowered, and self-filling properties cannot be obtained. If the blending amount exceeds 4.0 parts by mass, material separation and significant setting delay may occur, and the mechanical properties of the cured product may deteriorate.
The water reducing agent can be used in a liquid or powder form.
[0027]
The amount of water when preparing the blend is preferably 10 to 30 parts by mass, more preferably 12 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of cement, fine particles and inorganic particles. If the amount of water is less than 10 parts by mass, kneading becomes difficult, fluidity is lowered, and self-filling properties cannot be obtained. If the amount of water exceeds 30 parts by mass, the mechanical properties after curing will decrease.
[0028]
Next, the physical properties (flow value, compressive strength, bending strength, fracture energy) of the compound (paste or mortar) in a state where no prestress is introduced will be described.
The flow value of the blend (paste or mortar) is preferably 230 mm or more, more preferably 240 mm or more.
When inorganic particles A and inorganic particles B are used as inorganic particles, the flow value of the blend is preferably 240 mm or more, more preferably 250 mm or more. In particular, when a fine aggregate having a particle content of 75 μm or less is 2.0% by mass or less, the flow value is preferably 250 mm or more, more preferably 265 mm or more, and particularly preferably 280 mm or more. is there. In the present specification, the flow value is a value measured in the method described in “JIS R 5201 (physical test method for cement) 11. Flow test” without performing the falling motion 15 times (this book). In the specification, it is also referred to as “0 stroke flow value”).
In the flow test, the time for the flow value to reach 200 mm is preferably within 10.5 seconds, more preferably within 10.0 seconds. The time is used as a scale for evaluating workability and viscosity.
[0029]
The compressive strength of the cured body (paste or mortar) is preferably 120 MPa or more, more preferably 130 MPa or more.
The bending strength of the cured body (paste or mortar) is preferably 15 MPa or more, more preferably 18 MPa or more, and particularly preferably 20 MPa or more. In particular, when the blend contains metal fibers, the bending strength of the cured body is preferably 30 MPa or more, more preferably 32 MPa or more, and particularly preferably 35 MPa or more.
The breaking energy of the cured body (paste or mortar) is preferably 10 KJ / m when, for example, one or more of metal fibers, organic fibers, and carbon fibers are blended. ² Or more, more preferably 20 KJ / m ² That's it.
[0030]
The kneading method of the composition of the present invention is not particularly limited. For example, (a) materials other than water and a water reducing agent (specifically, cement, fine particles, inorganic particles and fine aggregate) are mixed in advance. A premix material is prepared, the premix material, water and a water reducing agent are put into a mixer and kneaded; (b) a powdery water reducing agent is prepared; (Cement, fine particles, inorganic particles, water reducing agent and fine aggregate) are premixed to prepare a premix material, and the premix material and water are put into a mixer and kneaded, (c ) It is possible to adopt a method in which each material is individually fed into a mixer and kneaded.
The mixer used for kneading may be of any type used for ordinary concrete kneading. For example, a rocking mixer, a pan type mixer, a biaxial kneading mixer, or the like is used.
[0031]
The prestressed hydraulic cured body of the present invention may be produced using either a pretension method or a post tension method which has been conventionally performed. As described above, the formulation used in the present invention has excellent flowability with a zero stroke flow value of 230 mm or more, and has a self-filling property. Therefore, the prestressed hydraulic cured body can be easily manufactured (particularly molded). it can.
In addition, the curing method is not particularly limited, and air curing, steam curing, or the like may be performed.
[0032]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.
(A) Example using one kind of inorganic particles and using or not using metal fibers
[1. Materials used]
The following materials were used.

Table 1 shows the blending conditions of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3 using the above materials.
[0033]
[Table 1]

[0034]
[2. Preparation and Evaluation of Compound (Mortar)]
Each material was individually charged into a biaxial kneader and kneaded. After kneading, the physical properties of the blend and the cured product were measured and evaluated as follows.
(1) Flow value
In the method described in “JIS R 5201 (Cement physical test method) 11. Flow test”, the measurement was performed without performing the falling motion 15 times.
(2) 200mm arrival time
In the above flow test, the time until the flow value reached 200 mm was measured.
(3) Compressive strength
Each kneaded product was poured into a mold of φ50 × 100 mm, preliminarily placed at 20 ° C. for 48 hours, and then subjected to steam curing at 90 ° C. for 48 hours to produce cured bodies (three pieces). The compressive strength of the cured product was measured according to "Test method)". The average value of the measured values of the cured bodies (3 pieces) was taken as the compressive strength.
(4) Bending strength
Each kneaded product was poured into a 4 × 4 × 16 cm formwork, pre-positioned at 20 ° C. for 48 hours, and then subjected to steam curing at 90 ° C. for 48 hours to produce cured bodies (3 pieces). Then, “JIS R 5201 ( The bending strength of the cured body was measured according to “Physical Test Method for Cement”. The loading conditions were 4-point bending with a distance between the lower fulcrums of 12 cm and a distance between the upper fulcrums of 4 cm. The average value of the measured values of the cured bodies (3 pieces) was taken as the bending strength.
(5) Breaking energy
Fracture energy is a value obtained by dividing the integral value of load-load point displacement from the time when the load reaches the maximum load until it decreases to 1/3 of the maximum load by the cross-sectional area of the specimen in the bending strength test. Calculated as As the load point displacement, the crosshead displacement amount of a bending tester was used.
The results are shown in Table 2.
[0035]
[Table 2]

[0036]
As shown in Table 2, the formulations (Examples 1 to 10) of the present invention obtain self-fillability (good flow value and 200 mm arrival time) and excellent mechanical properties (compressive strength and bending strength). ing. On the other hand, in Comparative Examples 1-3, a flow value etc. are inferior and the self-filling property is not obtained.
[0037]
(B) Example using two kinds of inorganic particles and using or not using metal fibers
[1. Materials used]
The following materials were used.

Table 3 shows the blending conditions of Examples 11 to 23 using the above materials.
[0038]
[Table 3]

[0039]
[2. Preparation and evaluation of compound (mortar or paste)]
Each material was individually charged into a biaxial kneader and kneaded. After kneading, the physical properties of the blend and the cured product were measured and evaluated in the same manner as described above. The results are shown in Table 4.
[0040]
[Table 4]

[0041]
As shown in Table 4, it can be seen that Examples 11 to 23 have good fluidity, self-fillability, and excellent mechanical strength (compression strength, bending strength, etc.).
In particular, in Examples 11 to 15, 17 to 18, and 20 to 22 using silica sand in which the content of particles of 75 μm or less is 2 mass% or less, extremely excellent fluidity (flow value of 270 mm or more) was obtained. Yes.
[0042]
(C) Example using one kind of inorganic particle and using organic fiber and / or carbon fiber
[1. Materials used]
The following materials were used.

Table 5 shows the blending conditions of Examples 24-32 using the above materials.
[0043]
[Table 5]

[0044]
[2. Preparation and Evaluation of Compound (Mortar)]
Each material was individually charged into a biaxial kneader and kneaded. After kneading, the physical properties of the blend and the cured product were measured and evaluated in the same manner as described above. The results are shown in Table 6.
[0045]
[Table 6]

[0046]
As shown in Table 6, the formulations of the present invention (Examples 24-32) have self-fillability (good flow value and 200 mm arrival time) and excellent mechanical properties (compressive strength, bending strength, fracture energy). )
[0047]
(D) Example using two types of inorganic particles and using organic fibers and / or carbon fibers
[1. Materials used]
The following materials were used.

Table 7 shows the blending conditions of Examples 33 to 42 using the above materials.
[0048]
[Table 7]

[0049]
[2. Preparation and evaluation of compound (mortar or paste)]
Each material was individually charged into a biaxial kneader and kneaded. After kneading, the physical properties of the blend and the cured product were measured and evaluated in the same manner as described above. The results are shown in Table 8.
[0050]
[Table 8]

[0051]
As shown in Table 8, Examples 33 to 42 have good fluidity, self-filling properties, and excellent mechanical strength (compressive strength, bending strength, fracture energy).
In particular, in Examples 33 to 39 and 41 to 42 using silica sand in which the content of particles of 75 μm or less is 2 mass% or less, extremely excellent fluidity (flow value of 270 mm or more) is obtained.
[0052]
[Preparation and evaluation of prestressed compound]
Pretension test specimens were prepared using the blends of Examples 7, 8, 17, and 20 described above, and the following loading test was performed.
(A) Bending test by trisection loading
The beam member 1 as shown in FIG. 1 and FIG. 2 was produced, and the load value when a crack occurred was measured.
This beam member 1 has a steel bar 4 (tensile strength: 1,230 MPa) having a diameter of 26 mm in a mortar 3 having a length of 400 mm, a width of 100 mm, and a height of 100 mm. In a state where a tensile stress of 861 MPa is introduced, the mortar 3 penetrates the mortar 3 in the longitudinal direction of the beam member 1 at the position of the center (see FIG. 2) of the cross section of the beam member. Yes.
In the bending test, according to the test method of JIS A 1106, the beam member 1 has a distance between the fulcrums 2 and 2 of 300 mm and protrudes horizontally by 50 mm from each of the fulcrums 2 and 2. , Placed on fulcrums 2 and 2. Then, two equal loads W and W were applied from above at a point where the fulcrum 2 and 2 were equally divided into three.
Table 9 shows load values when cracks are generated and crack generation strengths calculated from the load values.
[Table 9]

(B) Bending crack test by equally dividing two points
The beam member 1 as shown in FIG. 3 and FIG. 4 was produced, and the load value when a crack occurred was measured.
This beam member 1 has steel rods 4 and 4 having a diameter of 26 mm (tensile strength of steel rod 4: 1,230 MPa) in a mortar 3 having a length of 2,400 mm, a width of 150 mm, and a height of 300 mm. In a state where pre-stress (tensile stress immediately after introduction of pre-stress = 861 MPa) is introduced, a predetermined position in the cross section of the beam member (see FIG. 4; 100 mm from the lower end and 37.5 mm from the left and right ends, respectively) In the position), the mortar 3 is configured to penetrate in the length direction of the beam member 1.
During the bending test, the beam member 1 was placed on the fulcrums 2 and 2 so that the distance between the fulcrums 2 and 2 was 2,200 mm and protruded horizontally by 100 mm from each of the fulcrums 2 and 2. . Then, two equal loads W and W were applied from above at two points of 1,000 mm from each of the fulcrums 2 and 2 (the distance between these two points was 200 mm).
Table 10 shows the load value when the crack is generated and the crack generation strength calculated from the load value.
[Table 10]

[0053]
【The invention's effect】
In the prestressed hydraulic cured body of the present invention, the matrix before curing has high fluidity (self-filling property), and can easily and quickly perform manufacturing operations such as molding, and has a compressive strength exceeding 120 MPa. And can exhibit high tensile strength and shear strength after the introduction of pre-stress.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a test body (beam member) of a bending crack test by three-point loading.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state cut along line AA in FIG.
FIG. 3 is a front view showing a specimen (beam member) of a bending crack test by equally loading at two points.
4 is a cross-sectional view showing a state cut along the line BB in FIG. 3;
[Explanation of symbols]
1 Beam members
2 fulcrum
3 Mortar
4 Steel bars

Claims

(A) and cement 100 parts by weight of the Blaine specific surface area 2,500~5,000cm ² / g, and the fine particles 10 to 40 parts by weight of (B) BET specific surface area of 5~25m ² / g, (C) Blaine specific surface area Curing of a blend comprising 15 to 55 parts by weight of inorganic particles having a Blaine specific surface area of 2,500 to 30,000 cm ² / g, larger than the cement, (D) a water reducing agent, and (E) water. A prestressed hydraulic cured body characterized by introducing prestress into the body.

The inorganic particles (C) are 10 to 50 parts by mass of inorganic particles A having a brain specific surface area of 5,000 to 30,000 cm ² / g and inorganic particles B 5 to 35 having a brain specific surface area of 2,500 to 5,000 cm ² / g. The prestressed hydraulic hardening body according to claim 1, comprising: a mass part.

The inorganic particle A has a larger Blaine specific surface area than the cement and the inorganic particle B, and a difference in Blaine specific surface area between the cement and the inorganic particle B is 100 cm ² / g or more. The prestressed hydraulic hardening body of description.

The prestressed hydraulic cured body according to claim 3, wherein the inorganic particles A have a Blaine specific surface area that is 1,000 cm ² / g or more larger than the cement particles and the inorganic particles B.

(F) The prestressed hydraulic hardening body of any one of Claims 1-4 which contains the fine aggregate with a particle size of 2 mm or less by the compounding quantity of 130 mass parts or less.

The prestressed hydraulic hardening body of any one of Claims 1-5 containing 1 or more types of fiber chosen from the group which consists of a metal fiber, an organic fiber, and a carbon fiber.