JP2010095406A - 繊維補強セメント複合材料とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 セメント、無機系混和材、細骨材、減水剤、水、および有機繊維を混合してなる繊維補強セメント複合材料であって、前記セメント100重量部に対して前記無機系混和材の配合量が50〜200重量部であり、前記有機繊維以外の材料を混合した際の粘度が1000〜10000mPa・sとなるように配合量が調整され、前記有機繊維の含有量を1〜3体積%としたことを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
しかしながら、この種の繊維補強セメント複合材料を製造する際に、単にセメント系材料と繊維材料とを撹拌混合しようとすると、セメント系材料および繊維材料が均一になりにくく、例えば、繊維のダマ(ファイバーボール)が生じてしまう、といった問題が発生し、全体として均一な靭性を発揮しうる繊維補強セメント複合材料が得られないという問題がある。
(1)結合材、骨材成分および配合水の一部を練り混ぜる、
(2)高性能AE減水剤および配合水の残部を添加して練り混ぜ、J14ロート流下時間が5〜30秒の流動物とする、
(3)増粘剤を添加して練り混ぜる、
(4)PVA短繊維を添加して練り混ぜる、
という手順を経る方法(請求項1等)が開示されており、さらに、前記(4)の手順の後に、以下の手順
(5)高性能AE減水剤を添加して練り混ぜる、
という手順を加えた方法(請求項2等)も開示されている。
しかも、本発明者らの研究によれば、該特許文献2記載の方法では、靭性を高める為に繊維の添加量を増加させると、ポンプによる圧送性や自己充填性という点で必ずしも高流動性を有するとは言えず、施工性が劣るという問題が見い出された。
本発明に係る繊維補強セメント複合材料は、上述のように、セメント、無機系混和材、減水剤、細骨材、水、および有機繊維を混合して繊維補強セメント複合材料を調製する方法であって、前記セメント100重量部に対して前記無機系混和材を50〜200重量部とし、前記有機繊維以外の材料を混合した際の粘度が1000〜10000mPa・sとなるよう調整し、前記有機繊維の含有量を1〜3体積%とするものである。
また、斯かる観点から、該無機系混和材の添加量は、セメント100重量部に対して70〜150重量部とすることが好ましい。
中でも、メラミン系減水剤とナフタレン系減水剤との合計量が50重量%を越える比率の減水剤を使用することが好ましい。斯かる比率の減水剤を使用することにより、セメント等の粉体粒子が均一分散されやすくなると同時に、繊維添加後においても優れた流動性を発揮するものとなる。
また、該減水剤の添加量は、メラミン系減水剤およびナフタレン系減水剤を用いる場合には、両者の合計量が、セメント100重量部に対して0.5〜2.0重量部となる量が好ましく、同じく0.8〜2.0重量部となる量がより好ましく、同じく1.0〜1.8重量部となる量がさらに好ましく、同じく1.0〜1.4重量部となる量が特に好ましい。このような添加量とすることにより、材料分離を防止しつつ優れた流動性向上作用を発揮させることができる。
また、ポリカルボン酸系減水剤を用いる場合には、セメント100重量部に対して0.1〜1.0重量部となる量が好ましく、同じく0.1〜0.5重量部となる量がより好ましい。
斯かる繊維長の有機繊維を用いることにより、ポンプによる圧送性や自己充填性といった流動性を良好に維持しつつ、硬化後には高靭性を発揮する繊維補強セメント複合材料となる。
中でも、PVA繊維、PE繊維、の少なくとも何れか一方であることが好ましく、該繊維を用いることにより、硬化後に高い靭性が得られるという効果がある。
具体的には、前記セメント、前記無機混和材、前記細骨材および前記減水剤を水とともに混練して粘度が1000〜10000mPa・sのセメント混合物を調製し、該セメント混合物と有機繊維とを混合する方法、あるいは、予め、水を加えて混合した際の粘度が1000〜10000mPa・sとなるように配合された前記セメント、前記無機混和材、前記細骨材および前記減水剤に、有機繊維を加えて混合撹拌し、その後、水を添加混合するようにしてもよい。
また、粘度の範囲は、3000〜8000mPa・sとすることが好ましく、4000〜7000mPa・sとすることがより好ましい。
また、得られた繊維補強セメント複合材料は、フレッシュ性状として、繊維添加後のスランプフロー値が600mm以上、J14ロート流下時間が90秒以下を満たすような、優れた流動特性を有するものとなる。
グラウトミキサー(50リットル練り)に、水と有機繊維以外の材料を投入し、1分間混練し、次いで、有機繊維を投入して2分間混練し、ミキサーの周壁に付着した材料を掻き落した後に、さらに2分間混練し、繊維補強セメント複合材料を調製した。各材料の配合は、下記表に示した通りである。
繊維添加前のセメント混合物、及び繊維添加後の繊維補強セメント複合材料について、粘度と分散性の評価を行った。また、繊維添加後の繊維補強セメント複合材料については、J14漏斗流下時間、スランプフローを測定するとともに、凝結時間(始発)と、材齢28日における硬化体の曲げ強度及び曲げ靭性係数を測定した。測定方法は、以下に示すとおりである。
水と有機繊維以外の材料を1分間混練した際のセメント混合物について、リオン社製ビスコテスター「VT−04」(ローターNo.1使用)を用いて粘度を測定した。
<分散性評価>
目視および指触により、練りダマ等の未混練部分の有無を確認した。
<J14漏斗試験>
JSCE−F514「充てんモルタルの流動性試験方法」に準拠し、練り上がり直後の繊維補強セメント複合材料について、J−14漏斗の流下時間を測定した。
<スランプフロー試験>
JIS A 1150「コンクリートのスランプフロー試験方法」に準拠し、練り上がり直後の繊維補強セメント複合材料について、スランプフローを測定した。
<材料分離の有無>
スランプフロー試験後に、ペーストと繊維の分離の有無を、目視により確認した。
<ファイバーボール生成の有無>
目視、指触により、ファイバーボールの生成の有無を確認した。
<凝結時間>
JIS R 5201「セメントの物理試験方法」に準拠して測定した。
<曲げ強度>
JSCE−G552「鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度および曲げタフネス試験方法(案)」に準拠し、材齢28日における曲げ強度を測定した。
<曲げ靭性係数>
JSCE−G552「鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度および曲げタフネス試験方法(案)」に準拠し、材齢28日における曲げ靭性係数を測定した。
普通ポルトランドセメントに代えて早強ポルトランドセメントを用いることを除き、他は実施例1と同様にして実施例2の繊維補強セメント複合材料を調製した。
また、無機混和材である石灰石粉末に代えて有機系増粘剤を用いることを除き、他は実施例1、実施例2と同様にして、比較例1、比較例2の繊維補強セメント複合材料を調製した。各成分の配合、及び評価結果を下記表3に示す。
材料の種類及び配合量を変えて実施例1と同様の試験を行った。材料の配合及び結果を下記表4及び表5に示す。
異なる混練装置を用いて、実施例1と同じ配合の繊維補強セメント複合材料を調製した。結果を下記表6に示す。
Claims (6)
- セメント、無機系混和材、細骨材、減水剤、水、および有機繊維を混合してなる繊維補強セメント複合材料であって、
前記セメント100重量部に対して前記無機系混和材の配合量が50〜200重量部とされ、前記有機繊維以外の材料を混合した際の粘度が1000〜10000mPa・sとなるように配合量が調整され、前記有機繊維の含有量を1〜3体積%としたことを特徴とする繊維補強セメント複合材料。 - 前記減水剤の合計添加量が、セメント100重量部に対して0.1〜2.0重量部であることを特徴とする請求項1記載の繊維補強セメント複合材料。
- 前記無機系混和材の平均粒径が、1〜15μmであることを特徴とする請求項1又は2記載の繊維補強セメント複合材料。
- 前記無機系混和材が、石灰石粉又は高炉スラグ粉の少なくとも何れか一方であることを特徴とする請求項1〜3の何れか記載の繊維補強セメント複合材料。
- 繊維添加後に、スランプフロー値が600mm以上、J14ロート流下時間が90秒以下となるように前記有機繊維の繊維長が3〜20mmであり、PVA繊維又はPE繊維の少なくとも何れか一方であることを特徴とする請求項1〜4の何れか記載の繊維補強セメント複合材料。
- セメント、無機系混和材、細骨材、減水剤、水、および有機繊維を混合してなる繊維補強セメント複合材料の製造方法であって、
前記セメント100重量部に対して前記無機系混和材の配合量を50〜200重量部とし、前記有機繊維以外の材料を混合した際の粘度が1000〜10000mPa・sとなるように配合量を調整し、前記有機繊維の含有量を1〜3体積%とすることを特徴とする繊維補強セメント複合材料の製造方法。
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