JP2013014447A - Cement hardened body, method for manufacturing the same, and cement composition - Google Patents

Cement hardened body, method for manufacturing the same, and cement composition Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cement hardened body capable of exhibiting high strength being hardly varied in local strength caused by degradation of fluidity of a cement composition whose water/binder ratio is 0.2 or less, and to provide a method for manufacturing the cement hardened body.SOLUTION: The cement hardened body is obtained by the steps, wherein the cement composition whose water/binder ratio is 0.2 or less on the basis of mass containing cement, aggregate, silica fume, and water is mixed to be put in a form, steam-curing step is processed at a temperature range of 70-100°C, then, heat-curing step is processed at 100-400°C.

Description

本発明は、セメント硬化体、セメント硬化体の製造方法及びセメント組成物に関する。   The present invention relates to a hardened cement body, a method for producing a hardened cement body, and a cement composition.
プレキャストコンクリートに代表されるセメント硬化体は、種々の用途に使用され、建造物の構造材としても広く使用されており、高強度なセメント硬化体が望まれている。
コンクリートにおける水と、結合材、即ち、セメント、シリカフューム、高炉スラグ、フライアッシュ等、コンクリート中で水和反応する材料との質量比(以下,水/結合材比ということがある。本明細書中における水/結合材比は特にことわらなり限りにおいて、質量基準である)を、小さくすると、粒子間の距離が狭くなり、また,液相部分に水和生成物が析出し充填するため、組織が緻密になり、圧縮強度の高いコンクリートが得られることが知られている。
セメント硬化体として高強度のものが得られると、構造物の柱断面を小さくしたり、柱の荷重の負担面積を大きくしたりすることができるため、高層の構造物の建設に有用となり、また、建物の柱の間隔を大きくとることができるようになり、建築物の平面計画上の自由度を上げることができ,大きなメリットが生まれる。
このような水結合材比の小さいセメント組成物は水分が少ないために充分な流動性が得られず、例えば、高強度化を目的として、水/結合材比を0.2以下の範囲とした場合、結合材をセメントだけにすると、流動化の向上を目的として界面活性剤を大量に使用しても、均一に練り混ぜられなかったり、練り混ぜた混合物の粘性が著しく高くなったりして、実用上充分な流動性は得られないのが現状である。
A hardened cement body represented by precast concrete is used for various applications and is widely used as a structural material for buildings, and a high-strength hardened cement body is desired.
The mass ratio between water in concrete and a binder, that is, a material that hydrates in concrete such as cement, silica fume, blast furnace slag, fly ash, etc. (hereinafter, referred to as water / binder ratio. If the water / binder ratio in the sample is based on mass unless otherwise specified), the distance between the particles becomes narrow and the hydrated product precipitates and fills the liquid phase part. It is known that concrete becomes dense and high compressive strength can be obtained.
If a high-strength cemented body is obtained, the column cross section of the structure can be reduced and the load area of the column load can be increased, which is useful for the construction of high-rise structures. It becomes possible to increase the interval between the pillars of the building, and the degree of freedom in the floor plan of the building can be increased, resulting in a great merit.
Such a cement composition having a small water binder ratio does not provide sufficient fluidity due to low water content. For example, the water / binder ratio is set to a range of 0.2 or less for the purpose of increasing the strength. In this case, if only the cement is used as a binder, even if a large amount of surfactant is used for the purpose of improving fluidization, it may not be uniformly kneaded, or the viscosity of the kneaded mixture may be significantly increased. In reality, sufficient fluidity cannot be obtained in practice.
これに対し、流動性と高強度化を目的として、球形の粒子形状を有するシリカフュームを、セメントの5〜15%程度置換する技術が提案され、セメントに予め平均粒径0.2μm程度のシリカフュームが10%程度プレミックスされた混合セメントが市販されている。これは、平均粒径がサブミクロンのSiOを主成分とする球形状のシリカフュームが、セメント表面に吸着したり、液相中に存在したりすることでセメント粒子間のすべりを良くして、混合物の粘性を下げるとともに、シリカフューム中のSiOがセメントの水和反応で生じる水酸化カルシウムとポゾラン反応を起し、水和物を生成し緻密化することによる強度増進に寄与するためと考えられている。
このようなシリカフュームを使用したセメント組成物は、設計基準強度60〜150N/mm程度の高強度コンクリートに広く適用されるようになっている。しかしながら、さらなる高強度化、即ち、設計基準強度が150N/mmを上回るような強度範囲とするために、水/結合材比を0.2以下、好ましくは0.15程度以下となるまで小さくすると、市販のシリカフュームを混合したセメントでは実用上好ましい流動性が得られなくなっている。
流動性向上のためシリカフュームの混入率を増やすことも検討されるが、流動性改善に必要な界面活性剤がシリカフュームに吸着され添加量が増大すること、或いは、微細なシリカフュームの凝集が生じて流動性向上効果が却って低下すること、界面活性剤の多量添加に伴う凝結遅延が生じてしまうこと、などの新たな問題が生じる。
近年、ジルコニアを精製する際に副産される、平均粒子径が比較的大きく、酸化ジルコニウムを含有するシリカフュームをセメントに添加することで、流動性の低下を抑制しつつ、高強度化を図る技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
On the other hand, for the purpose of increasing fluidity and strength, a technique for replacing silica fume having a spherical particle shape by about 5 to 15% of the cement has been proposed, and silica fume having an average particle diameter of about 0.2 μm is previously added to the cement. About 10% of premixed cement is commercially available. This is because the spherical silica fume mainly composed of SiO 2 having an average particle size of submicron is adsorbed on the cement surface or is present in the liquid phase, thereby improving the slip between the cement particles. This is considered to contribute to strength enhancement by reducing the viscosity of the mixture and causing SiO 2 in silica fume to undergo a pozzolanic reaction with calcium hydroxide generated by the cement hydration reaction, forming a hydrate and densifying it. ing.
Such a cement composition using silica fume is widely applied to high-strength concrete having a design standard strength of about 60 to 150 N / mm 2 . However, in order to further increase the strength, that is, to make the strength range in which the design standard strength exceeds 150 N / mm 2 , the water / binder ratio is reduced to 0.2 or less, preferably about 0.15 or less. Then, practically preferable fluidity cannot be obtained with cement mixed with commercially available silica fume.
Increasing the mixing rate of silica fume to improve fluidity is also considered, but the surfactant required for improving fluidity is adsorbed on silica fume and the amount of addition increases, or fine silica fume aggregates and flows. New problems such as a decrease in the property-improving effect and a delay in setting due to the addition of a large amount of surfactant occur.
In recent years, by-product that is produced as a by-product when refining zirconia, a silica fume containing a relatively large average particle diameter and containing zirconium oxide is added to the cement to increase the strength while suppressing a decrease in fluidity. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特開2004−203373号公報JP 2004-203373 A
しかしながら、ジルコニア由来のシリカフュームは、一般に用いられるフェロシリコンや金属シリコン製造時に副成されるシリカフューム(平均粒径0.1μm〜0.2μm)に比較して、平均粒径が0.2μmを超え1.0μm以下と、より大きいために、比表面積が小さくなり水分の吸収量が少ないために流動性向上効果は得られるものの、反応性は小粒径のシリカフュームに比較して低くなるために、圧縮強度が150N/mmまでは可能であるものの、本発明におけるコンクリート硬化体が目標とする200N/mmを上回るような高強度は達成し難い。
上記問題点を考慮した本発明の目的は、水/結合材比が0.2以下であるセメント組成物を用いた、セメント組成物の流動性の低下に起因する局所的な強度のばらつきを生じることなく、高い強度を発現しうるセメント硬化体を提供することにある。
また、本発明のさらなる目的は、水/結合材比が小さく、極めて高い強度のセメント硬化体を製造しうるセメント硬化体の製造方法を提供することにある。
本発明の第3の目的は、水/結合材比が0.2以下とした場合でも、流動性の低下が抑制され、200N/mmを上回るような高強度のセメント硬化体を形成しうるセメント組成物を提供することにある。
However, the silica fume derived from zirconia has an average particle size of more than 0.2 μm as compared with silica fume (average particle size of 0.1 μm to 0.2 μm) commonly used in the production of ferrosilicon or metal silicon. Since the specific surface area is small and the amount of moisture absorbed is small because of a larger value of 0.0 μm or less, the fluidity can be improved. However, the reactivity is lower than that of silica fume with a small particle size, so compression is required. Although the strength can be up to 150 N / mm 2, it is difficult to achieve a high strength exceeding the target 200 N / mm 2 of the hardened concrete in the present invention.
The object of the present invention in consideration of the above problems is to cause local strength variation due to a decrease in the fluidity of the cement composition using a cement composition having a water / binder ratio of 0.2 or less. It is providing the hardened cement body which can express high intensity | strength without it.
A further object of the present invention is to provide a method for producing a hardened cement body which has a small water / binder ratio and can produce an extremely high strength hardened cement body.
The third object of the present invention is that even when the water / binder ratio is 0.2 or less, a decrease in fluidity is suppressed, and a high-strength cement cured body exceeding 200 N / mm 2 can be formed. It is to provide a cement composition.
本発明者らは鋭意検討の結果、シリカフュームを含むセメント組成物を用い、特定条件で養生を行うことで、上記問題点を解決しうることを見出し、本発明を完成した。また、異なる粒径の2種のシリカフュームを併用したセメント組成物が高強度硬化体の製造に最適であることを見出した。
即ち、本発明の構成は以下の通りである。
<1> セメントと、骨材と、シリカフュームと、水とを含み、水/結合材比(質量基準)が0.2以下であるセメント組成物を混合して型枠に投入し、70℃〜100℃の温度範囲で蒸気養生し、その後、100℃〜400℃の加熱養生を行って得られたセメント硬化体。
<2> 前記骨材が、粗骨材を含む<1>に記載のセメント硬化体。
<3> 前記シリカフュームが、平均粒径が0.1μm以上0.2μm以下のシリカフュームと、平均粒径が0.2μmを超え1.0μm以下のシリカフュームと、を含む<1>又は<2>に記載のセメント硬化体。
<4> 前記平均粒径が0.1μm以上0.2μm以下のシリカフュームと、前記平均粒径が0.2μmを超え1.0μm以下のシリカフュームとの含有質量比が、25:75〜75:25の範囲である<3>に記載のセメント硬化体。
<5> プレキャスト部材である<1>〜<4>のいずれか1つに記載のセメント硬化体。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by curing using a cement composition containing silica fume under specific conditions, and have completed the present invention. Moreover, it discovered that the cement composition which used together 2 types of silica fume of a different particle size was optimal for manufacture of a high intensity | strength hardening body.
That is, the configuration of the present invention is as follows.
<1> A cement composition containing cement, aggregate, silica fume, and water and having a water / binder ratio (mass basis) of 0.2 or less is mixed and put into a mold, A hardened cement body obtained by steam curing in a temperature range of 100 ° C and then performing heat curing at 100 ° C to 400 ° C.
<2> The hardened cement body according to <1>, wherein the aggregate includes coarse aggregate.
<3> The <1> or <2>, wherein the silica fume includes a silica fume having an average particle diameter of 0.1 μm or more and 0.2 μm or less and a silica fume having an average particle diameter of more than 0.2 μm and 1.0 μm or less. The hardened cement body as described.
<4> The mass ratio of the silica fume having an average particle diameter of 0.1 μm or more and 0.2 μm or less and the silica fume having an average particle diameter of more than 0.2 μm and 1.0 μm or less is 25:75 to 75:25. <3> which is the range of <3>.
<5> The hardened cement body according to any one of <1> to <4>, which is a precast member.
<6> セメントと、骨材と、シリカフュームと、水とを含み、水/結合材比(質量基準)が0.2以下であるセメント組成物を混合して型枠に投入し、硬化させてセメント成形体を形成するセメント成形工程と、得られたセメント成形体を、70℃〜100℃の温度範囲で2時間〜72時間蒸気養生する第1の養生工程と、第1の養生工程を経た後のセメント成形体を、100℃〜400℃の温度範囲で2時間〜72時間加熱する第2の養生工程と、をこの順に有するセメント硬化体の製造方法。
<7> 前記第2の養生が、常圧条件下で実施される<6>に記載のセメント硬化体の製造方法。
<8> 前記第2の養生が、常圧を超え22MPa以下の加圧条件下で実施される<6>に記載のセメント硬化体の製造方法。
<6> A cement composition containing cement, aggregate, silica fume, and water and having a water / binder ratio (mass basis) of 0.2 or less is mixed, put into a mold, and cured. The cement molding process for forming the cement molded body, the first curing process for steam curing the obtained cement molded body for 2 hours to 72 hours at a temperature range of 70 ° C. to 100 ° C., and the first curing process. A method for producing a hardened cement body, which comprises a second curing step in which the subsequent cement molded body is heated in a temperature range of 100 ° C to 400 ° C for 2 hours to 72 hours in this order.
<7> The method for producing a hardened cement body according to <6>, wherein the second curing is performed under normal pressure conditions.
<8> The method for producing a hardened cement body according to <6>, wherein the second curing is performed under a pressure condition that exceeds normal pressure and is 22 MPa or less.
<9> セメントと、骨材と、平均粒径が0.1μm以上0.2μm以下のシリカフュームと、平均粒径が0.2μmを超え1.0μm以下のシリカフュームと、水とを含み、水/結合材比(質量基準)が0.2以下であるセメント組成物。
<10> 前記平均粒径が0.1μm以上0.2μm以下のシリカフュームと、前記平均粒径が0.2μmを超え1.0μm以下のシリカフュームとの含有質量比が、10:1〜1:2の範囲である<9>に記載のセメント組成物。
<9> Cement, aggregate, silica fume having an average particle diameter of 0.1 μm or more and 0.2 μm or less, silica fume having an average particle diameter of more than 0.2 μm and 1.0 μm or less, and water / A cement composition having a binder ratio (mass basis) of 0.2 or less.
<10> The mass ratio of the silica fume having an average particle diameter of 0.1 μm or more and 0.2 μm or less and the silica fume having an average particle diameter of more than 0.2 μm and 1.0 μm or less is 10: 1 to 1: 2. The cement composition according to <9>, which is a range of
本発明は上記構成としたので、本発明によれば、水/結合材比が0.2以下であるセメント組成物を用いて、圧縮強度が150N/mm〜400N/mm程度、特に、200N/mmを超えるような超高強度のセメント硬化体が提供され、このようなセメント硬化体は、建築物などの構造部材としても有用である。
セメント硬化体に係る本発明の作用は明確ではないが、以下のように考えている。
セメント硬化体の原料であるセメント組成物において水/結合材比を小さくすることで、セメント粒子間の距離が狭くなり、また、液相部分に水和生成物が析出してセメント粒子間の空隙を充填するため,組織が緻密になり,圧縮強度の高いコンクリートが得られる。このセメント組成物中には微細で且つ球形のシリカフュームが存在するために、流動性が改良され、さらに、70℃〜100℃の温度範囲で蒸気養生を行って反応を促進すると、まず、シリカフュームに含まれるSiOとセメントに含まれる成分が反応し、常圧下で生成されるシリケート水和物(C−S−H:x(CaO)・y(SiO)・z(HO))が生成して、緻密な組織の骨格を形成する。その後、さらに100℃〜400℃の高温で加熱養生を行うことで、シリケート水和物の骨格中に高温下で生成するトバモライト(Ca・(Si18)・4HO)が生成して、セメントやシリカフューム粒子間の空隙が充填され、組織構造をさらに緻密化するために、高強度の硬化体となるものと推察される。
本発明のセメント硬化体は、プレキャスト部材としても有用であり、均一で高強度な硬化体であるため、非構造部材のみならず、建築物の構造部材としても適用しうる。
Since the present invention is structured as described above, according to the present invention, the water / binder ratio by using the cement composition is 0.2 or less, compressive strength 150N / mm 2 ~400N / mm 2 approximately, in particular, An ultra-high-strength cement cured body exceeding 200 N / mm 2 is provided, and such a cement cured body is also useful as a structural member such as a building.
Although the effect | action of this invention which concerns on a cement hardening body is not clear, it thinks as follows.
By reducing the water / binder ratio in the cement composition, which is the raw material for the hardened cement, the distance between the cement particles is reduced, and the hydrated product is precipitated in the liquid phase portion, resulting in voids between the cement particles. As a result, the structure becomes dense and concrete with high compressive strength is obtained. Since fine and spherical silica fume is present in the cement composition, the fluidity is improved. Further, when steam curing is promoted in a temperature range of 70 ° C. to 100 ° C. to promote the reaction, first, the silica fume is converted into silica fume. Silicate hydrate (C—S—H: x (CaO) · y (SiO 2 ) · z (H 2 O)) produced under normal pressure reacts with the SiO 2 contained and the components contained in the cement. To form a dense tissue skeleton. Thereafter, tobermorite (Ca 5 · (Si 6 O 18 H 2 ) · 4H 2 O) generated at a high temperature in the skeleton of the silicate hydrate by further performing heat curing at a high temperature of 100 ° C to 400 ° C. It is presumed that the voids between the cement and silica fume particles are formed and become a high-strength hardened body in order to further refine the tissue structure.
The cement cured body of the present invention is useful as a precast member and is a uniform and high-strength cured body, so that it can be applied not only to non-structural members but also to structural members of buildings.
また、セメント組成物に係る本発明の作用は明確ではないが、以下のように考えている。
従来、セメントの一部を小粒径シリカフュームに置き換えることで、流動性が改善されることが知られていた。しかしながら、高強度化によりセメント組成物の水結合材比が0.2以下の如く小さくなると液相が極端に減少して、セメント粒子間の距離が狭くなり、且つ、セメント粒子に吸着しない微粒子の2次凝が生じやすくなり、凝集体の発生は却って粘性を高める作用を生じる。本発明においては、シリカフュームとして粒径0.2μmを超え1.0μm以下のシリカフュームとしては比較的粒子径が大きく、2次凝集し難いシリカフュームを併用しているため、セメント粒子間に存在する比較的大きなシリカフューム粒子によるベアリング効果が発現し、流動性が飛躍的に向上するものと考えている。通常、シリカフュームの粒子径が大きくなるに従って反応性も低くなる傾向にあるが、本発明においては、流動性向上効果の高い大粒径シリカフュームに加え、反応性に優れた小粒径シリカフュームを含有させるため、調製するセメントペーストの流動性を維持しつつ、極めて高強度の硬化体を形成しうるものと推定される。
Moreover, although the effect | action of this invention which concerns on a cement composition is not clear, it thinks as follows.
Conventionally, it has been known that fluidity is improved by replacing a part of cement with a small particle size silica fume. However, when the water binder ratio of the cement composition is reduced to 0.2 or less due to the increase in strength, the liquid phase is extremely reduced, the distance between the cement particles is narrowed, and the fine particles that are not adsorbed on the cement particles Secondary coagulation tends to occur, and the generation of aggregates has the effect of increasing the viscosity. In the present invention, silica fume having a particle diameter of more than 0.2 μm and not more than 1.0 μm is used in combination with silica fume that has a relatively large particle size and is difficult to agglomerate. We believe that the bearing effect of large silica fume particles will be manifested and the fluidity will be dramatically improved. Usually, the reactivity tends to decrease as the particle size of the silica fume increases, but in the present invention, in addition to the large particle size silica fume having a high fluidity improving effect, the small particle size silica fume having excellent reactivity is included. Therefore, it is presumed that an extremely high strength cured body can be formed while maintaining the fluidity of the cement paste to be prepared.
本発明のセメント硬化体は、水/結合材比が0.2以下であるセメント組成物を用いた場合でも、セメント組成物の流動性の低下等に起因する局所的な強度のばらつきを生じることなく、高い強度を発現しうるという効果を奏する。
また、本発明のセメント硬化体の製造方法によれば、水/結合材比が小さく、極めて高い強度のセメント硬化体が製造される。
本発明のセメント組成物は、水/結合材比が0.2以下であっても、セメント組成物の流動性低下が抑制され、極めて高強度のセメント硬化体を形成しうるという効果を奏する。
Even when a cement composition having a water / binder ratio of 0.2 or less is used, the hardened cement of the present invention produces local variations in strength due to a decrease in fluidity of the cement composition. There is an effect that high strength can be expressed.
In addition, according to the method for producing a hardened cement body of the present invention, a cement hardened body having a very high strength with a small water / binder ratio is produced.
The cement composition of the present invention has an effect that even if the water / binder ratio is 0.2 or less, the decrease in fluidity of the cement composition is suppressed, and an extremely high strength cement cured body can be formed.
〔セメント硬化体〕
以下、本発明のセメント硬化体について、その製造方法とともに詳細に説明する。
本発明のセメント硬化体はセメントと、骨材と、シリカフュームと、水とを含み、水/結合材比(質量基準)が0.2以下であるセメント組成物を混合して型枠に投入し、70℃〜100℃の温度範囲で蒸気養生し、その後、100℃〜400℃の加熱養生を行って得られたセメント硬化体である。
〔セメント硬化体の成分〕
以下、セメント硬化体に用いられる材料と製造方法について順次述べる。
(水/結合材比)
本発明のセメント硬化体の製造に使用されるセメント組成物(骨材として、粗骨材をさらに含むコンクリート組成物であってもよい)は、水/結合材比が0.2以下の組成物であることを要し、少なくとも、水、セメント、シリカフューム、及び、所望によりその他の結合材を含有し、目的に応じて、さらに、細骨材、粗骨材などの骨材、及び、減水剤などを含有する。
水/結合材比は、0.2以下であることを要し、好ましくは、0.08〜0.17の範囲である。流動性と強度との両立という観点からは、最も好ましくは、0.09〜0.13の範囲である。
本発明における結合材とは、セメント硬化体の主成分であるセメント及び一般にセメントと共に用いられるシリカフューム、スラグ、フライアッシュなどのセメント硬化体の効果に関与する微粉末(固形分)を包含するものである。なお、骨材、流動化向上のために添加される界面活性剤は本発明における結合材には包含されない。
[Cement hardened body]
Hereinafter, the hardened cement body of the present invention will be described in detail together with its production method.
The cement hardened body of the present invention contains cement, aggregate, silica fume, and water, and a cement composition having a water / binder ratio (mass basis) of 0.2 or less is mixed and put into a mold. It is a hardened cement body obtained by performing steam curing in a temperature range of 70 ° C to 100 ° C and then performing heat curing at 100 ° C to 400 ° C.
[Components of hardened cement body]
Hereinafter, the materials used for the cement hardened body and the manufacturing method will be sequentially described.
(Water / Binder ratio)
The cement composition (which may be a concrete composition further including a coarse aggregate as an aggregate) used for producing the hardened cement body of the present invention has a water / binder ratio of 0.2 or less. And at least water, cement, silica fume, and optionally other binders, and further, aggregates such as fine aggregates and coarse aggregates, and water reducing agents, depending on the purpose. Etc.
The water / binder ratio needs to be 0.2 or less, and is preferably in the range of 0.08 to 0.17. From the viewpoint of achieving both fluidity and strength, the range of 0.09 to 0.13 is most preferable.
The binder in the present invention includes cement, which is a main component of a hardened cement body, and fine powder (solid content) involved in the effect of the hardened cement body such as silica fume, slag, fly ash and the like generally used with cement. is there. Note that aggregates and surfactants added to improve fluidization are not included in the binder in the present invention.
(セメント)
本発明のセメント硬化体の製造に用いられるセメントには特に制限はなく、目的に応じて、各種セメント類の中から、適宜選択することができる。セメントとしては、普通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、早強ポルトランドセメントなどの公知のセメントはいずれも好適に使用しうる。好ましくは、低熱ポルトランドセメントが良い。
また、予めシリカフュームを含有するポルトランドセメントを用いてもよい。シリカフュームを含有するポルトランドセメントは市販品としても入手可能であり、例えば、宇部三菱セメント社製、商品名:シリカフュームセメントスーパー、シリカフュームセメント、太平洋セメント社製:シリカフュームプレミックスセメント等が挙げられる。シリカフュームを含有するポルトランドセメントを用いる場合、後述するシリカフュームの添加量は予め系中に含まれるシリカフュームの含有量を考慮して決定される。
(cement)
There is no restriction | limiting in particular in the cement used for manufacture of the cement hardening body of this invention, According to the objective, it can select suitably from various cements. As the cement, known cements such as ordinary Portland cement, moderately hot Portland cement, low heat Portland cement, and early-strength Portland cement can be suitably used. Preferably, low heat Portland cement is good.
Portland cement containing silica fume in advance may be used. Portland cement containing silica fume is also available as a commercial product, for example, trade name: silica fume cement super, silica fume cement, manufactured by Taiheiyo Cement Co., Ltd .: silica fume premix cement, and the like. In the case of using Portland cement containing silica fume, the amount of silica fume to be described later is determined in advance in consideration of the content of silica fume contained in the system.
(シリカフューム)
本発明のセメント硬化体の製造に用いられるセメント組成物はシリカフュームを含有する。好適に用いられるシリカフュームとしては、粉体状、スラリー状または顆粒状のどちらの形態でも用いることができる。シリカフュームとしては、一般に用いられるフェロシリコンや金属シリコン製造時に副成されるシリカフューム(平均粒径:0.1μm〜0.2μm、pH5〜10、以下、小粒径シリカフュームと称することがある。)が好ましい。また、ジルコニア由来のシリカフューム(平均粒径:0.2μmを超え1.0μm以下、pH2〜4、以下、大粒径シリカフュームと称することがある。)を用いてもよいが、大粒径シリカフュームは、単独で用いた場合、既述のように本発明に係る水/結合材比で用いた場合、充分な強度向上効果をえることが困難となる懸念があるため、小粒径シリカフュームと併用して用いることが好ましい。
なお、本明細書におけるシリカフュームの粒径は、BET法で比表面積を算出し、この比表面積から粒子の密度と粒子が球形であるとして計算により求めた値を用いている。
シリカフュームの粒径は、レーザー回折式粒度分布計で測定した粒度分布から求めてもよいが、この測定方法をとる場合には粒子が凝集していない状態で測定する必要があるため、あらかじめスラリー化処理した状態とするか、あるいは、分散剤やホモジナイザーなどを適宜用いて粒子を分散させた状態として測定する必要があることに留意すべきである。
(Silica fume)
The cement composition used for producing the hardened cement body of the present invention contains silica fume. The silica fume used suitably can be used in any form of powder, slurry or granules. As silica fume, silica fume (average particle size: 0.1 μm to 0.2 μm, pH 5 to 10, hereinafter, sometimes referred to as small particle size silica fume) is commonly used as a by-product when producing ferrosilicon or metal silicon. preferable. Further, zirconia-derived silica fume (average particle size: more than 0.2 μm and 1.0 μm or less, pH 2 to 4, hereinafter may be referred to as large particle size silica fume) may be used. When used alone, as described above, when used in the water / binder ratio according to the present invention, it may be difficult to obtain a sufficient strength improvement effect. Are preferably used.
In addition, the particle diameter of the silica fume in this specification uses the value calculated by calculating the specific surface area by the BET method and assuming that the particle density and the particles are spherical from the specific surface area.
The particle size of silica fume may be obtained from the particle size distribution measured with a laser diffraction particle size distribution meter, but when this measurement method is used, it is necessary to measure in a state where the particles are not aggregated. It should be noted that it is necessary to measure in a treated state or in a state where particles are dispersed using a dispersant, a homogenizer, or the like as appropriate.
シリカフュームの含有量としては、セメント組成物における全結合材中、10質量%〜35質量%であることが好ましく、15質量%〜30質量%であることがより好ましい。シリカフュームを全結合材中、10質量%〜35質量%含有させるには、結合材であるセメントのうちの10質量%〜35質量%をシリカフュームで置き換えればよい。なお、ここで言うシリカフュームの含有量とは、複数種のシリカフュームを併用する場合にはその総量を指す。シリカフュームの含有量が上記範囲において、流動性向上効果及び強度向上効果が充分に発現される。
なお、既述のように市販のセメントの中には、予めシリカフュームが含まれているものがあり、このようなセメントを用いる場合には、予め含有されたシリカフュームの含有量を考慮して、追加して含有させるシリカフュームの置き換え量を算出する必要がある。
シリカフュームの含有量が多すぎる場合には、化学混和剤での分散が不十分な状態では粘性が高まり、成型が困難となり、型枠に投入した場合に密実なものができにくく初期欠陥が生じることで、優れた強度が得難くなり、化学混和剤を多量に添加して流動性を改良すると、化学混和剤に起因して硬化性が低下する懸念が出てくる。
As content of a silica fume, it is preferable that it is 10 mass%-35 mass% in all the binders in a cement composition, and it is more preferable that it is 15 mass%-30 mass%. In order to contain 10% to 35% by mass of silica fume in the total binder, 10% to 35% by mass of cement as a binder may be replaced with silica fume. In addition, content of the silica fume said here points out the total amount, when using multiple types of silica fume together. When the content of silica fume is within the above range, the fluidity improving effect and the strength improving effect are sufficiently exhibited.
As described above, some commercially available cements contain silica fume in advance. When using such cement, the content of silica fume contained in advance is taken into account. Therefore, it is necessary to calculate the replacement amount of silica fume to be contained.
If the silica fume content is too high, the viscosity will increase if the chemical admixture is insufficiently dispersed, making it difficult to mold, and if it is put into a formwork, it will not be possible to produce a solid material, resulting in initial defects. Thus, it becomes difficult to obtain excellent strength, and when the chemical admixture is added in a large amount to improve the fluidity, there is a concern that the curability is lowered due to the chemical admixture.
より詳細には、シリカフュームとして小粒径シリカフュームを用いる場合、全結合在中の含有量は5質量%〜20質量%の範囲が好ましく、7質量%〜20質量%の範囲がより好ましい。また、大粒径シリカフュームの含有量は、全結合在中、0質量%〜30質量%の範囲が好ましく、0質量%〜23質量%の範囲がより好ましい。
両者を併用する場合の好ましい比率としては、小粒径シリカフューム:大粒径シリカフューム(質量比)が、10:90〜90:10となる範囲であることが好ましく、25:75〜75:25となる範囲であることがより好ましい。
両者を併用することで、セメント粒子及び大粒径シリカフューム粒子の粒子間に微細な小粒径シリカフュームが存在することになり、流動性を効果的に向上させることができ、さらに、両者を併用することにより、セメント粒子と大粒径シリカフュームとがセメント組成物中に均一に分散されるため、シリカフュームの均一且つ強度向上効果が充分に得られるものと考えられる。
More specifically, when a small particle size silica fume is used as the silica fume, the content in all bonds is preferably in the range of 5% by mass to 20% by mass, and more preferably in the range of 7% by mass to 20% by mass. Further, the content of the large particle size silica fume is preferably in the range of 0% by mass to 30% by mass, and more preferably in the range of 0% by mass to 23% by mass during the entire bonding.
As a preferable ratio when both are used in combination, it is preferable that the small particle size silica fume: large particle size silica fume (mass ratio) is in a range of 10:90 to 90:10, and 25:75 to 75:25. It is more preferable that the above range.
By using both in combination, fine small particle size silica fume exists between the cement particle and the large particle size silica fume particle, and the fluidity can be effectively improved. As a result, the cement particles and the large particle size silica fume are uniformly dispersed in the cement composition. Therefore, it is considered that the uniform and strength improving effect of the silica fume can be sufficiently obtained.
また、硬化性の観点からは、シリカフュームは、二酸化ケイ素(SiO)を質量比で80%以上含有し、且つBET法による比表面積が大粒径シリカフュームは3m/g以上13m/g以下、小粒径シリカフュームは15m/g以上25m/g以下であることが好適である。SiOの含有量が80質量%以上であることで、既述のポゾラン反応性が充分に得られ、強度向上効果が充分に発現される。また、比表面積が上記範囲であることで、流動性および混練性の低下が抑制される。 From the viewpoint of curability, the silica fume contains 80% or more of silicon dioxide (SiO 2 ) by mass ratio, and the specific surface area by the BET method is large particle size silica fume of 3 m 2 / g or more and 13 m 2 / g or less. The small particle size silica fume is preferably 15 m 2 / g or more and 25 m 2 / g or less. When the content of SiO 2 is 80% by mass or more, the aforementioned pozzolanic reactivity can be sufficiently obtained, and the effect of improving the strength can be sufficiently exhibited. Moreover, the fall of fluidity | liquidity and kneadability is suppressed because a specific surface area is the said range.
(その他の結合材)
本発明のセメント硬化体を製造するに際して、セメント及びシリカフュームに加え、本発明の効果を損なわない限りにおいて、調製されるセメント組成物の用途に応じて、他の結合材を適宜選択して、適切な使用量で使用してもよい。
その他の結合材としては、結晶質のシリカを微粉砕したシリカ微粉末、高炉スラグ微粉末などのスラグ、石灰石微粉末、フライアッシュなどが挙げられる。
セメント及びシリカフューム以外の結合材の含有量は、全結合材の10質量%以下であることが好ましい。
(Other binders)
When producing the cement hardened body of the present invention, in addition to cement and silica fume, as long as the effects of the present invention are not impaired, other binders are appropriately selected according to the intended use of the cement composition to be prepared. It may be used in a proper amount.
Examples of other binders include silica fine powder obtained by finely pulverizing crystalline silica, slag such as blast furnace slag fine powder, limestone fine powder, fly ash and the like.
The content of the binder other than cement and silica fume is preferably 10% by mass or less of the total binder.
(骨材)
本発明のセメント硬化体を製造するためのセメント組成物には、骨材を含有する。骨材としては、細骨材が好ましく、細骨材と粗骨材とを含むコンクリート組成物としてもよい。粗骨材をさらに含有することでセメント硬化体の強度が一層向上する。
(細骨材)
細骨材は、良質で堅固な天然砂、砕砂、加工砂は使用される。細骨材の種類と含有量は目標とするセメント硬化体の強度に応じて適宜選定すればよいが、砕砂や加工砂を使用する場合には、角を処理したものや、粒度を調整したもの等を使用するのが効果的である。
細骨材として、成分にSiOが多い細骨材を用いると、シリカフュームに含有されるSiO由来成分と同様の挙動を示し、細骨材の構成成分が高温養生などを行った際に僅かではあるが反応するため、強度増進に有効である。より具体的には、SiOを70%以上含有する細骨材、例えば,流紋岩や石英系の骨材を用いることが好ましい。
(粗骨材)
骨材として、細骨材に加えて、さらに粗骨材を使用する場合には、良質で堅固な粗骨材を用いればよい。粗骨材の最大寸法は粒径(最大粒径)が20mm以下であることを要し、好ましくは最大寸法が15mm以下とすることが望ましい。岩種については、硬質砂岩、安山岩、流紋岩などの一般的なものから、目標とする強度に応じて適宜選定すればよい。セメント硬化体を形成するセメント組成物に粗骨材を用いることで、コンクリート組成物となり、得られる硬化体の強度が一層向上する。なお、本明細書における「セメント組成物」の文言は、骨材として粗骨材をさらに含む「コンクリート組成物」をも包含する意味で用いられる。
(aggregate)
The cement composition for producing the hardened cement body of the present invention contains an aggregate. The aggregate is preferably a fine aggregate, and may be a concrete composition containing a fine aggregate and a coarse aggregate. The strength of the hardened cement body is further improved by further containing coarse aggregate.
(Fine aggregate)
For fine aggregates, high-quality and solid natural sand, crushed sand and processed sand are used. The type and content of fine aggregates can be selected as appropriate according to the strength of the target cement hardened body, but when crushed sand or processed sand is used, the one with treated corners or one with adjusted particle size Etc. are effective.
When a fine aggregate containing a large amount of SiO 2 is used as the fine aggregate, it exhibits the same behavior as the SiO 2 -derived component contained in the silica fume, and the fine aggregate is slightly exposed to high-temperature curing. However, since it reacts, it is effective for strength enhancement. More specifically, it is preferable to use a fine aggregate containing 70% or more of SiO 2 , for example, rhyolite or quartz-based aggregate.
(Coarse aggregate)
In the case of using a coarse aggregate in addition to the fine aggregate as the aggregate, a good quality and solid coarse aggregate may be used. The maximum size of the coarse aggregate requires a particle size (maximum particle size) of 20 mm or less, and preferably the maximum size is 15 mm or less. About a rock kind, what is necessary is just to select suitably according to the target intensity | strength from general things, such as a hard sandstone, andesite, and rhyolite. By using a coarse aggregate for the cement composition forming the cement hardened body, a concrete composition is obtained, and the strength of the obtained hardened body is further improved. In addition, the term “cement composition” in the present specification is used to include a “concrete composition” further including a coarse aggregate as an aggregate.
(その他の成分)
本発明のセメント硬化体に用いられるセメント組成物には、目的に応じて、さらに、減水剤、遅延剤、消泡剤など、セメント組成物やコンクリート組成物に通常用いられる他の成分を含むことができる。
本発明のセメント硬化体は、既述のような各成分を適宜含有するセメント組成物を硬化させ、以下に示す特定の養生を行うことで得られる。
(Other ingredients)
Depending on the purpose, the cement composition used in the hardened cement of the present invention may further contain other components usually used in cement compositions and concrete compositions such as water reducing agents, retarders, and antifoaming agents. Can do.
The hardened cement body of the present invention can be obtained by curing a cement composition appropriately containing each component as described above and performing the following specific curing.
〔セメント硬化体の製造方法〕
本発明のセメント硬化体の製造方法は、セメントと、骨材と、シリカフュームと、水とを含み、水/結合材比(質量基準)が0.2以下であるセメント組成物を混合して型枠に投入し、硬化させてセメント成形体を形成するセメント成形工程と、
得られたセメント成形体を、70℃〜100℃の温度範囲で2時間〜72時間蒸気養生する第1の養生工程と、
第1の養生工程を経た後のセメント成形体を、100℃〜400℃の温度範囲で2時間〜72時間加熱する第2の養生工程と、をこの順に有する。
[Method for producing hardened cement body]
The method for producing a hardened cement body of the present invention comprises mixing a cement composition containing cement, aggregate, silica fume, and water and having a water / binder ratio (mass basis) of 0.2 or less. A cement molding process in which it is put into a frame and cured to form a cement molded body;
A first curing step of steam curing the obtained cement molded body in a temperature range of 70 ° C. to 100 ° C. for 2 hours to 72 hours;
It has in this order the 2nd curing process which heats the cement fabrication object after going through the 1st curing process in the temperature range of 100 ° C-400 ° C for 2 hours-72 hours.
(セメント成形工程)
本発明の製造方法では、まず、既述のセメント硬化体を製造するためのセメント組成物を均一に混合して流動状のスラリーを調製する。
混合は常法により行うことができる。即ち、セメント、骨材、シリカフューム、水及び所望により添加されるその他の添加剤をミキサに投入して混合することでスラリーを調製する方法である。また、まず、骨材を混合した後、セメント及びシリカフュームを添加して混合し、その後、水を添加して混合する等、材料を順次添加して混合してもよく、全結合材中の50質量%〜90質量%と水とを練り混ぜてスラリーを調整し、その後、残余の結合材を投入して混合する方法をとることもできる。
このとき、骨材として粗骨材を配合し、コンクリート組成物としてもよい。また、必要に応じて消泡剤、減水剤などをスラリーを調製する際に配合すればよい。
調製されたスラリーは型枠に投入して硬化させ、セメント成形体を形成する。本発明に係るセメント組成物は、水/結合材比は0.2以下であるがシリカフュームを含有するために流動性に優れ、型枠内に均一に投入される。スラリーを型枠内に投入した後、常法に従い脱泡などの工程をさらに行ってもよい。
本工程は、型枠内に投入されたセメント組成物が自己発熱を伴い硬化してセメント成形体が形成されるまでを実施することが好ましく、このようにして得られた硬化したセメント成形体を次工程である第1の養生工程に付することが好ましい。
(Cement molding process)
In the production method of the present invention, first, a fluid slurry is prepared by uniformly mixing the above-described cement composition for producing a cemented body.
Mixing can be performed by a conventional method. That is, it is a method of preparing a slurry by putting cement, aggregate, silica fume, water and other additives added as required into a mixer and mixing them. Alternatively, the aggregate may be mixed first, then cement and silica fume may be added and mixed, and then water may be added and mixed. It is also possible to prepare a slurry by kneading mass% to 90 mass% and water, and then adding and mixing the remaining binder.
At this time, coarse aggregate may be blended as the aggregate to form a concrete composition. Moreover, what is necessary is just to mix | blend an antifoamer, a water reducing agent, etc. as needed, when preparing a slurry.
The prepared slurry is put into a mold and cured to form a cement molded body. Although the cement composition according to the present invention has a water / binder ratio of 0.2 or less, it contains silica fume and has excellent fluidity and is uniformly introduced into a mold. After the slurry is put into the mold, a process such as defoaming may be further performed according to a conventional method.
This step is preferably carried out until the cement composition put into the mold is cured with self-heating to form a cement molded body. The cured cement molded body thus obtained is It is preferable to attach to the 1st curing process which is a next process.
(第1の養生工程)
前工程で得られたセメント成形体は、70℃〜100℃の温度範囲で2時間〜72時間蒸気養生する。
第1の養生工程は、セメント成形体が硬化した後であれば、いずれのタイミングで行ってもよく硬化後直ちに行ってもよく、経時後、例えば、自己発熱した成形体が常温に降温した後行ってもよく、多数の成形体を作製した後、複数の成形体をまとめて養生ししてもよい。
蒸気養生は、常法により行われ、例えば、ボイラーで製造した水蒸気を、養生する槽に導入パイプで導入できるようにしておき、槽内に温度センサーを設置して、槽内の温度が設定した温度履歴となるように水蒸気の供給弁を開閉することで行う蒸気養生が最も一般的であるが、他の蒸気養生の方法として、成型体が極度に乾燥しない手段をとった上で、例えば、通電により発熱する面状発熱体などを成型体の表面に取り付けることで加熱する方法などが挙げられ、このような方法で蒸気養生を行ってもよい。成型体が極度に乾燥しないための手段としては、硬化したセメント成型体を水蒸気の存在する雰囲気下に配置する方法、鋼製型枠や木製型枠等の、水分の逸散を抑制する効果のある型枠でコンクリートを全体または大部分を覆った状態にして、面状発熱体、ラバーヒーター、ジェットヒーターなどにより外部から加熱する方法などが挙げられる。
養生温度(養生時の最高加熱温度)は、70℃〜100℃の温度範囲であることを要し、85℃〜95℃の温度範囲であることが好ましい。
蒸気養生における昇温速度は任意であるが、急激な昇温を行うと、成形体における温度の不均衡が生じやすくなり、成形体内の硬化反応の不均一性を招く懸念があるために、9℃/hr〜20℃/hr程度が好ましく、10℃/hr〜15℃/hr程度であることがより好ましい。
(First curing process)
The cement molded body obtained in the previous step is steam-cured for 2 hours to 72 hours in a temperature range of 70 ° C to 100 ° C.
The first curing step may be performed at any timing as long as the cement molded body is cured, and may be performed immediately after curing. After a lapse of time, for example, after the self-heated molded body has cooled to room temperature. You may carry out, and after producing many molded objects, you may cure a some molded object collectively.
Steam curing is performed by a conventional method. For example, steam produced by a boiler can be introduced into a curing tank through an introduction pipe, a temperature sensor is installed in the tank, and the temperature in the tank is set. Steam curing performed by opening and closing the steam supply valve so as to become a temperature history is the most common, but as another steam curing method, after taking measures that the molded body does not dry extremely, for example, Examples of the method include heating by attaching a sheet heating element or the like that generates heat by energization to the surface of the molded body, and steam curing may be performed by such a method. As a means for preventing the molded body from drying out extremely, there is an effect of suppressing the dissipation of moisture, such as a method of placing a hardened cement molded body in an atmosphere where water vapor exists, a steel mold or a wooden mold. Examples include a method in which the concrete is entirely or mostly covered with a certain formwork and heated from the outside with a planar heating element, rubber heater, jet heater or the like.
The curing temperature (maximum heating temperature during curing) needs to be in the temperature range of 70 ° C to 100 ° C, and is preferably in the temperature range of 85 ° C to 95 ° C.
The rate of temperature increase in the steam curing is arbitrary, but if the temperature is rapidly increased, a temperature imbalance tends to occur in the molded body, and there is a concern that the curing reaction in the molded body may become uneven. C./hr to about 20 ° C./hr is preferable, and about 10 ° C./hr to about 15 ° C./hr is more preferable.
養生温度が低すぎると充分な硬化反応、特に、シリカフューム中のSiOがセメントの水和反応で生じる水酸化カルシウムとポゾラン反応を起し、水和物を生成して緻密化する反応が充分に得られず、高強度化が不十分となる懸念がある。養生温度が上昇するとセメント成形体中の硬化反応は促進されるが、100℃を超える高温とした場合には、反応に使われていない余剰水が逸散し、シリケート水和物(C−S−H)の分解が生じ始めたり、或いは、結合水の減少による体積減少が生じ、セメントなどの粒子間の間隙がシリケート水和物やトバモライトで充填されていたときよりも組織構造がポーラスになったりして、却って強度が低下する懸念がある。特に、温度が高くなるほどこの傾向が強くなり、温度が200℃を超えると結合水を持たない繊維状形態のゾノトライト(Ca・(Si17)(OH))が生成するが、未反応部における新たにゾノトライトの生成に加え、分解したシリケート水和物やトバモライトからも生成し、組織構造がポーラスになることが懸念される。したがって、第1の養生工程における加熱温度は上記範囲であることを要する。なお、本発明において養生温度とは、熱電対などの温度測定センサーにより測定した、養生時の雰囲気あるいは成型体内部の温度を指す。即ち、温度が100℃程度までであれば、雰囲気温度と成形体内部の温度との間には大きな違いはないため、雰囲気温度を測定した方が、操作上簡便であり好ましい。本発明における養生温度も、雰囲気温度を測定した値を用いている。
養生時間は2時間〜72時間であることが好ましく、6時間〜72時間であることがより好ましい。なお、本発明において、養生時間とは、前記養生温度(最高加熱温度)が維持される時間を指す。
なお、一般に蒸気養生を行う場合には、型枠内にセメント組成物を投入した後、適度な前置き期間をとって硬化前から徐々に温度を上昇させるが、本発明の製造方法では、前工程においてセメント成形体が完全に硬化するまで高温に加熱せず、完全に硬化したセメント成形体を得た後であれば任意の時間、即ち、強度を出したい場合に、任意に第1の養生を行い得るという利点をも有する。従って律速工程であるセメント成形体の製造工程において得られたセメント成形体を保存して任意の数となったとき、まとめて第1の養生工程に付すことでエネルギーを節約し、セメント硬化体の製造を効率よく製造しうる。
If the curing temperature is too low, a sufficient curing reaction, in particular, a reaction in which SiO 2 in silica fume causes a pozzolanic reaction with calcium hydroxide generated by cement hydration reaction, forming a hydrate and densifying sufficiently. There is a concern that the increase in strength is insufficient. When the curing temperature rises, the curing reaction in the cement molded body is promoted. However, when the curing temperature is higher than 100 ° C., excess water not used in the reaction is dissipated and silicate hydrate (CS -H) starts to decompose, or the volume decreases due to the decrease in bound water, and the structure becomes more porous than when the gaps between particles such as cement are filled with silicate hydrate or tobermorite. However, there is a concern that the strength will decrease. In particular, this tendency becomes stronger as the temperature becomes higher, and when the temperature exceeds 200 ° C., a fibrous form of zonotlite (Ca 6. (Si 6 O 17 ) (OH) 2 ) having no bound water is generated. In addition to the generation of new zonotolite in the reaction zone, there is concern that it may be generated from decomposed silicate hydrate or tobermorite, resulting in a porous structure. Therefore, the heating temperature in the first curing process needs to be in the above range. In the present invention, the curing temperature refers to the atmosphere during curing or the temperature inside the molded body, which is measured by a temperature measuring sensor such as a thermocouple. That is, if the temperature is up to about 100 ° C., there is no significant difference between the ambient temperature and the temperature inside the molded body. Therefore, it is preferable to measure the ambient temperature because the operation is simple. The curing temperature in the present invention is also a value obtained by measuring the ambient temperature.
The curing time is preferably 2 hours to 72 hours, and more preferably 6 hours to 72 hours. In the present invention, the curing time refers to the time during which the curing temperature (maximum heating temperature) is maintained.
In general, when steam curing is performed, the cement composition is put into the mold, and then the temperature is gradually increased from before the curing by taking an appropriate pre-setting period. If the cement molded body is not heated to a high temperature until the cement molded body is completely cured, and a completely cured cement molded body is obtained, the first curing is optionally performed for any time, that is, when it is desired to increase the strength. It also has the advantage that it can be done. Therefore, when the number of cement moldings obtained in the cement molding manufacturing process, which is the rate-determining process, is preserved and the number becomes an arbitrary number, energy is saved by collectively applying the first curing process. Production can be made efficiently.
(第2の養生工程)
前記第1の養生工程において蒸気養生されたセメント成形体は、第2の養生工程において100℃〜400℃の加熱温度にて、2時間〜72時間加熱養生される。
第2の養生工程を行うタイミングとしては、第1の養生工程である蒸気養生を終了した後、成形体を常温に降温した後に実施してもよく、また、蒸気養生の最高温度保持時間が完了した後、続けて加熱養生を行ってもよい。
加熱温度は100℃〜400℃の温度範囲であることを要し、100℃〜250℃であることが好ましく、150℃〜210℃であることがより好ましい。
加熱方法は任意であり、加熱炉内で常圧にて加熱してもよく、オートクレーブ内において加圧条件下で加熱してもよい。
(Second curing process)
The cement molded body steam-cured in the first curing step is heated and cured at a heating temperature of 100 ° C. to 400 ° C. for 2 hours to 72 hours in the second curing step.
The timing for performing the second curing process may be performed after the steam curing, which is the first curing process, is finished and then the molded body is cooled to room temperature, and the maximum temperature holding time of the steam curing is completed. Then, heat curing may be performed continuously.
The heating temperature needs to be in the temperature range of 100 ° C to 400 ° C, preferably 100 ° C to 250 ° C, and more preferably 150 ° C to 210 ° C.
The heating method is arbitrary, and it may be heated at normal pressure in a heating furnace, or may be heated under pressure in an autoclave.
第2の養生工程である加熱養生における昇温手段、昇温速度は任意であるが、温度応力ひび割れを生じない条件で昇温することが好ましい。加圧条件下で加熱する場合にはオートクレーブの加熱条件を適用できる。常圧下で加熱する場合には、炉内加熱等の一般的な加熱手段や、電磁気的な手段により行うことができる。昇温速度は成型体の部材厚にもよるが10℃/hr〜200℃/hr程度で行うことが好ましい。成型体部材内の温度勾配が表層部では2℃/cm〜70℃/cmの範囲、内部では2℃/cm〜10℃/cmとなるように養生温度を制御することがより好ましい。
なお、加熱温度はオートクレーブ内での加圧養生の場合には装置の設定温度を表し、常圧条件下の加熱では、熱電対などの温度測定センサーの手段を用いて測定した養生時の雰囲気あるいは成型体内部の温度を指す。温度が高い場合には、雰囲気の温度と成型体内部の温度差が大きくなる。成型体の温度を所定の温度とすることが重要であるので、成型体内部の温度と雰囲気温度の差が大きくなる場合には、両者の関係を把握して雰囲気温度で制御するのが簡便なため好ましい。
なお、雰囲気温度と、成型体内部温度との関連は、予め実験的に求めたり、成型体のサイズと成型体の熱特性、すなわち熱伝達率、熱伝導率、熱容量から求めたりすることができる。
前記第2の養生が、加圧条件下で行われる場合の圧力は常圧を超える条件であればよいが、具体的には0.1MPaを超え、22MPa以下の範囲であることが好ましい。加圧条件は、オートクレーブの装置に依存する加熱、加圧条件との関連で最適な条件が選択され、例えば、加圧条件が1MPaの場合には、加熱温度は180℃前後となり、加圧条件が22MPaの場合には、加熱温度は374℃前後となる。
なお、本発明の製造方法においては、常圧条件下での加熱養生によっても高強度の成形体が得られるために、オートクレーブ養生のような圧力容器が不要で簡易である点から常圧条件下での加熱養生を行うことが好ましい。
The temperature raising means and the temperature raising rate in the heat curing that is the second curing step are arbitrary, but it is preferable to raise the temperature under conditions that do not cause temperature stress cracking. When heating under pressure, autoclave heating conditions can be applied. When heating under normal pressure, it can be performed by a general heating means such as in-furnace heating or an electromagnetic means. The rate of temperature rise is preferably about 10 ° C./hr to 200 ° C./hr although it depends on the thickness of the molded body. It is more preferable to control the curing temperature so that the temperature gradient in the molded body member is in the range of 2 ° C./cm to 70 ° C./cm at the surface layer portion and 2 ° C./cm to 10 ° C./cm inside.
The heating temperature represents the set temperature of the apparatus in the case of pressure curing in an autoclave, and in heating under normal pressure conditions, the atmosphere during curing measured by means of a temperature measurement sensor such as a thermocouple or the like Refers to the temperature inside the molded body. When the temperature is high, the difference between the temperature of the atmosphere and the temperature inside the molded body increases. Since it is important to set the temperature of the molded body to a predetermined temperature, when the difference between the temperature inside the molded body and the ambient temperature becomes large, it is easy to grasp the relationship between the two and control the ambient temperature. Therefore, it is preferable.
The relationship between the atmospheric temperature and the molded body internal temperature can be obtained experimentally in advance, or can be obtained from the size of the molded body and the thermal characteristics of the molded body, that is, heat transfer coefficient, thermal conductivity, and heat capacity. .
The pressure when the second curing is performed under a pressurized condition may be a condition that exceeds normal pressure, but specifically, it is preferably in the range of more than 0.1 MPa and not more than 22 MPa. As the pressurizing conditions, the optimum conditions are selected in relation to the heating and pressurizing conditions depending on the autoclave apparatus. For example, when the pressurizing condition is 1 MPa, the heating temperature is about 180 ° C. Is 22 MPa, the heating temperature is around 374 ° C.
In the production method of the present invention, since a high-strength molded body can be obtained by heat curing under normal pressure conditions, a pressure vessel such as an autoclave curing is unnecessary and simple, so that the normal pressure conditions are satisfied. It is preferable to perform heat curing at
従来、常圧条件下での加熱養生は、セメントコンクリート成形体中の水分が蒸発して空隙が形成されるなどの問題があり、このためオートクレーブ内での加圧養生が一般的であったが、本発明の製造方法における如く水/結合材比が0.2以下という領域では、常圧条件下での加熱養生でも強度増進効果があることを本発明者らが見出したものである。常圧条件下での加熱養生が有効な理由は、セメント成形体内で予め蒸気養生によってセメント粒子間に緻密な組織が形成されているため、常圧条件下で加熱した場合でも、水分が逸散しにくく、成形体の組織内部では空隙内がオートクレーブと同様の加圧状態になり、加圧条件下での加熱と同様の強度向上効果が得られるためと考えられる。   Conventionally, heat curing under normal pressure conditions has problems such as the formation of voids due to evaporation of moisture in the cement concrete compact, and for this reason, pressure curing in an autoclave has been common. The present inventors have found that, in the region where the water / binder ratio is 0.2 or less as in the production method of the present invention, there is a strength enhancement effect even under heat curing under normal pressure conditions. The reason why heat curing under normal pressure conditions is effective is that a dense structure is formed between cement particles by steam curing in advance in the cement molding body, so that moisture is dissipated even when heated under normal pressure conditions. This is considered to be because the inside of the voids is in a pressurized state similar to that of the autoclave inside the structure of the molded body, and the same strength improvement effect as that obtained by heating under the pressurized condition is obtained.
このようにして第2の養生工程を終了し、本発明のセメント硬化体が得られる。本発明の製造方法により得られたセメント硬化体は、強度のばらつきがなく高強度であるため、その応用範囲は広い。
本発明のセメント硬化体は、上記簡易な本発明の製造方法により均一な強度の硬化体として量産が可能であり、セメント成形体を得た後の蒸気養生工程(第1の養生工程)、及び、引き続き行われる加熱養生工程(第2の養生工程)を施すタイミングも任意であるために、プレキャストコンクリート部材としても有用である。
In this way, the second curing process is completed, and the hardened cement body of the present invention is obtained. Since the hardened cement obtained by the production method of the present invention has high strength without variation in strength, its application range is wide.
The cement cured body of the present invention can be mass-produced as a cured body of uniform strength by the above-described simple manufacturing method of the present invention, and a steam curing process (first curing process) after obtaining a cement molded body, and And since the timing which performs the heating curing process (2nd curing process) performed continuously is also arbitrary, it is useful also as a precast concrete member.
(後処理工程)
得られたセメント硬化体は、水分の逸散や吸水を抑えるための被膜材で表面を被覆したり、表面に処理剤を含浸させたりする表面処理工程を施してもよい。表面処理工程により表面を被覆材により被覆したり、表面に処理剤を含浸させたりすることでセメント硬化体の耐久性が向上するため好ましい。
被覆材の適用方法としては、硬化体表面に熱可塑性樹脂或いは熱硬化性樹脂などの樹脂を塗布し、樹脂被膜を形成する方法や、ペンキ等を塗布する方法なども挙げられる。また、市販の造膜タイプなど各種の養生剤を適用することも再吸水を防ぐ目的では有効である。
一方、表面張力が20〜50dyne/cmの界面活性剤等の処理剤を原液か、若しくは適度に希釈して含浸する表面処理も効果的である。界面活性剤等の含浸処理を行うことにより、再吸水しても成型体内部の細孔空隙の表面張力を小さくすることができるため、吸水に伴う強度の低下を最小限に抑えることができる。使用する処理剤としては、例えば、特許3938849に示される収縮低減剤や、グリコールエーテル系など市販の収縮低減剤,特許4033474に示される非イオン系界面活性剤の養生剤が有効である。
水分の吸水を低減する表面被覆処理と、水分が侵入しても内部空隙の表面張力を下げる処理剤含浸処理と、を合わせて行うとより有効である。
(Post-processing process)
The obtained hardened cement body may be subjected to a surface treatment step in which the surface is coated with a coating material for suppressing moisture dissipation and water absorption, or the surface is impregnated with a treatment agent. The durability of the hardened cement body is preferably improved by coating the surface with a coating material in the surface treatment step or impregnating the surface with a treatment agent.
Examples of the method of applying the covering material include a method of applying a resin such as a thermoplastic resin or a thermosetting resin to the surface of the cured body to form a resin film, a method of applying paint, and the like. In addition, application of various curing agents such as a commercially available film-forming type is also effective for the purpose of preventing reabsorption.
On the other hand, a surface treatment in which a treatment agent such as a surfactant having a surface tension of 20 to 50 dyne / cm is used as a stock solution or is appropriately diluted and impregnated is also effective. By performing the impregnation treatment with a surfactant or the like, the surface tension of the pore voids inside the molded body can be reduced even when water is reabsorbed, so that a decrease in strength due to water absorption can be minimized. As the treating agent to be used, for example, a shrinkage reducing agent disclosed in Japanese Patent No. 39388849, a commercially available shrinkage reducing agent such as a glycol ether, and a curing agent of a nonionic surfactant shown in Japanese Patent No. 4033474 are effective.
It is more effective to combine the surface coating treatment that reduces water absorption and the treatment agent impregnation treatment that lowers the surface tension of the internal voids even when moisture penetrates.
[プレキャスト部材]
本発明のプレキャスト部材は、前記本発明のセメント硬化体、即ち、セメントと、骨材と、シリカフュームと、水とを含み、水/結合材比(質量基準)が0.2以下であるセメント組成物を混合して型枠に投入し、70℃〜100℃の温度範囲で蒸気養生し、その後、100℃〜400℃の加熱養生を行って得られたセメント硬化体からなり、前記本発明の製造方法により得られ、工場における大量生産に適する。
本発明のプレキャスト部材は、公知の種々の用途に使用され、特に、圧縮強度が極めて高いために、建築物の構造部材として使用してもよく、その用途は広い。
[Precast material]
The precast member of the present invention comprises the above-mentioned cemented cured body of the present invention, that is, a cement composition containing a cement, an aggregate, silica fume, and water, and having a water / binder ratio (mass basis) of 0.2 or less. The mixture is put into a mold, steam cured in a temperature range of 70 ° C to 100 ° C, and then cured by heating at 100 ° C to 400 ° C. It is obtained by a manufacturing method and is suitable for mass production in a factory.
The precast member of the present invention is used for various known applications. In particular, since the compressive strength is extremely high, the precast member may be used as a structural member of a building, and its use is wide.
<セメント組成物>
本発明のセメント組成物は、セメントと、骨材と、平均粒径が0.1μm以上0.2μm以下のシリカフュームと、平均粒径が0.2μmを超え1.0μm以下のシリカフュームと、水とを含み、水/結合材比(質量基準)が0.2以下であるセメント組成物であり、高強度セメント硬化体の製造に有用である。
以下、本発明のセメント組成物に用いられる材料について順次述べる。
(水/結合材比)
本発明のセメント組成物(骨材として粗骨材をさらに含むコンクリート組成物であってもよい)は、水/結合材比が0.2以下の組成物であることを要し、少なくとも、水、セメント、及び既述の大粒径シリカフューム、小粒径シリカフューム及び、所望によりその他の結合材を含有し、目的に応じて、さらに、細骨材、粗骨材などの骨材、及び、減水剤などを含有する。
水/結合材比は、0.15以下であることが好ましく、下限値は流動性確保の観点から0.08以上であることが好ましい。流動性と強度との両立という観点からは、最も好ましくは、0.09〜0.13の範囲である。
<Cement composition>
The cement composition of the present invention includes cement, aggregate, silica fume having an average particle size of 0.1 μm or more and 0.2 μm or less, silica fume having an average particle size of more than 0.2 μm and 1.0 μm or less, water, Is a cement composition having a water / binder ratio (mass basis) of 0.2 or less, and is useful for producing a high-strength cement cured body.
Hereinafter, the materials used for the cement composition of the present invention will be sequentially described.
(Water / Binder ratio)
The cement composition of the present invention (which may be a concrete composition further including coarse aggregate as an aggregate) is required to be a composition having a water / binder ratio of 0.2 or less, and at least water , Cement, and the above-described large particle size silica fume, small particle size silica fume, and other binders as required, and further, aggregates such as fine aggregates and coarse aggregates, and water reduction depending on the purpose. Contains agents.
The water / binder ratio is preferably 0.15 or less, and the lower limit is preferably 0.08 or more from the viewpoint of ensuring fluidity. From the viewpoint of achieving both fluidity and strength, the range of 0.09 to 0.13 is most preferable.
(セメント)
本発明のセメント組成物に用いられるセメントには特に制限はなく、目的に応じて、各種セメント類の中から、適宜選択することができる。セメントとしては、普通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、早強ポルトランドセメントなどの公知のセメントはいずれも好適に使用しうる。好ましくは、低熱ポルトランドセメントである。
(cement)
There is no restriction | limiting in particular in the cement used for the cement composition of this invention, According to the objective, it can select suitably from various cements. As the cement, known cements such as ordinary Portland cement, moderately hot Portland cement, low heat Portland cement, and early-strength Portland cement can be suitably used. Preferably, it is a low heat Portland cement.
(平均粒径0.1μm以上0.2μm以下のシリカフューム)
本発明のセメント組成物は、平均粒径0.1μm〜0.2μmシリカフューム(小粒径シリカフューム)を含有する。好適に用いられる小粒径シリカフュームとしては、粉体状または顆粒状のどちらの形態でも用いることができるが、フェロシリコンや金属シリコン製造時に副成されるシリカフューム(平均粒径:0.1μm〜0.2μm、pH5〜10)が好ましい。
小粒径シリカフュームの含有量は、全結合在中の5質量%〜32質量%の範囲が好ましく、7質量%〜20質量%の範囲がより好ましい。
小粒径シリカフュームの含有量が上記範囲において、流動性の低下が抑制され、充分な強度向上効果を得ることができる。
(Silica fume with an average particle size of 0.1 μm to 0.2 μm)
The cement composition of the present invention contains silica fume having an average particle size of 0.1 μm to 0.2 μm (small particle size silica fume). The small particle size silica fume that can be suitably used can be either in the form of powder or granule, but silica fume (average particle size: 0.1 μm to 0 μm) formed as a by-product during the production of ferrosilicon or metal silicon. .2 μm, pH 5-10) is preferred.
The content of the small particle size silica fume is preferably in the range of 5% by mass to 32% by mass and more preferably in the range of 7% by mass to 20% by mass in the total bonding.
When the content of the small particle size silica fume is within the above range, a decrease in fluidity is suppressed, and a sufficient strength improvement effect can be obtained.
(平均粒径0.2μmを超え1.0μm以下のシリカフューム)
本発明のセメント組成物は、平均粒径0.2μmを超え1.0μm以下のシリカフューム(大粒径シリカフューム)を含有する。大粒径シリカフュームとしては、ジルコニア由来のシリカフューム(平均粒径:0.2μmを超え1.0μm以下、pH2〜4)が好ましい。
大粒径シリカフュームについては、例えば、特開2004−203373号公報に詳細に記載されており、当該公報に記載のシリカフュームを本発明における大粒径シリカフュームとして好適に用いることができる。
大粒径シリカフュームの含有量は、全結合在中、1質量%〜25質量%の範囲が好ましく、2質量%〜15質量%の範囲がより好ましい。
大粒径シリカフュームの含有量が上記範囲において、水結合材比が小さい場合でも、得られる硬化体の強度の不均一が抑制され、好ましい流動性が得られる。
(Silica fume with an average particle size of more than 0.2 μm and 1.0 μm or less)
The cement composition of the present invention contains silica fume (large particle size silica fume) having an average particle size of more than 0.2 μm and 1.0 μm or less. As the large particle size silica fume, silica fume derived from zirconia (average particle size: more than 0.2 μm and 1.0 μm or less, pH 2 to 4) is preferable.
The large particle size silica fume is described in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-203373, and the silica fume described in the gazette can be suitably used as the large particle size silica fume in the present invention.
The content of the large particle size silica fume is preferably in the range of 1% by mass to 25% by mass and more preferably in the range of 2% by mass to 15% by mass in the presence of all bonds.
Even when the content of the large particle size silica fume is within the above range and the water binder ratio is small, non-uniformity in strength of the obtained cured product is suppressed, and preferable fluidity is obtained.
両者を併用することで、本発明のセメント組成物によれば、流動性と反応性が両立し、ハンドリング性に優れ、且つ、均一で、高強度なセメント成型体が得られるという効果を奏する。なお、流動性と強度のとの両立といった観点からは、両者を併用する場合の好ましい比率としては、小粒径シリカフューム:大粒径シリカフューム(質量比)が、10:1〜1:2となる範囲であることが好ましく、9:1〜1:1.5となる範囲であることがより好ましく、8:1〜1:1の範囲であることがさらに好ましい。   By using both together, according to the cement composition of the present invention, it is possible to obtain a cement molded body having both fluidity and reactivity, excellent handling, uniform and high strength. In addition, from the viewpoint of coexistence of fluidity and strength, as a preferable ratio in the case of using both of them, small particle size silica fume: large particle size silica fume (mass ratio) is 10: 1 to 1: 2. The range is preferably 9: 1 to 1: 1.5, more preferably 8: 1 to 1: 1.
小粒径シリカフューム及び大粒径シリカフュームの総含有量としては、セメント組成物における全結合材中、10質量%〜35質量%であることが好ましく、15質量%〜30質量%であることがより好ましい。即ち、結合材であるセメントのうちの10質量%〜35質量%をシリカフュームで置き換えればよい。シリカフュームの総含有量が上記範囲において、流動性向上効果及び強度向上効果が充分に発現される。
なお、既述のように市販のセメントの中には、予め小粒径シリカフュームが含まれているものがあり、このようなセメントを用いる場合には、予め含有された小粒径シリカフュームの含有量を考慮して、追加して含有させる小粒径シリカフュームの置き換え量を算出する必要がある。
シリカフュームの総含有量が多すぎる場合には、化学混和剤での分散が不十分な状態では粘性が高まり、成型が困難となり、型枠に投入した場合に密実なものができにくく初期欠陥が生じ易くなり、成型体の優れた強度が得難くなり、化学混和剤を多量に添加して流動性を改良すると、化学混和剤に起因して硬化性が低下する懸念が出てくる。
また、本発明者らは、シリカフュームの総含有量と、小粒径シリカフューム及び大粒径シリカフュームの含有比率に相関があることを見出した。下記表1は、シリカフュームの総含有量と小粒径/大粒径シリカフュームの好ましい含有比率を示す表である。
The total content of the small particle size silica fume and the large particle size silica fume is preferably 10% by mass to 35% by mass and more preferably 15% by mass to 30% by mass in the total binder in the cement composition. preferable. That is, 10% by mass to 35% by mass of cement as a binder may be replaced with silica fume. When the total content of silica fume is within the above range, the fluidity improving effect and the strength improving effect are sufficiently exhibited.
In addition, as described above, some commercially available cements contain a small particle size silica fume in advance, and when using such a cement, the content of the small particle size silica fume previously contained Therefore, it is necessary to calculate the replacement amount of the small particle size silica fume to be additionally contained.
If the total content of silica fume is too high, the viscosity will increase if the chemical admixture is insufficiently dispersed, making it difficult to mold, and if it is put into a formwork, it will not be possible to produce a solid material, and initial defects will be lost. This is likely to occur, and it becomes difficult to obtain excellent strength of the molded body. If a large amount of a chemical admixture is added to improve fluidity, there is a concern that the curability is lowered due to the chemical admixture.
Moreover, the present inventors have found that there is a correlation between the total content of silica fume and the content ratio of the small particle size silica fume and the large particle size silica fume. Table 1 below is a table showing the total content of silica fume and the preferred content ratio of the small particle size / large particle size silica fume.
また、硬化性の観点からは、シリカフュームは、二酸化ケイ素(SiO)を質量比で80%以上含有し、且つBET法による比表面積が、大粒径シリカフュームは3m/g〜13m/g、小粒径シリカフュームは15m/g〜25m/gであることが好適である。SiOの含有量が80質量%以上であることで、既述のポゾラン反応性が充分に得られ、強度向上効果が充分に発現される。また、比表面積が上記範囲であることで、流動性および混練性の低下が抑制される。 Further, from the viewpoint of curability, silica fume contains 80% or more of silicon dioxide (SiO 2) in a mass ratio, and a specific surface area by the BET method, large particle size silica fume 3m 2 / g~13m 2 / g , small particle size silica fume is suitably a 15m 2 / g~25m 2 / g. When the content of SiO 2 is 80% by mass or more, the aforementioned pozzolanic reactivity can be sufficiently obtained, and the effect of improving the strength can be sufficiently exhibited. Moreover, the fall of fluidity | liquidity and kneadability is suppressed because a specific surface area is the said range.
(その他の結合材)
本発明のセメント組成物には、前記セメント及びシリカフュームに加え、本発明の効果を損なわない限りにおいて、調製されるセメント組成物の用途に応じて、他の結合材を適宜選択して、適切な使用量で使用してもよい。
その他の結合材としては、結晶質のシリカを微粉砕したシリカ微粉末、高炉スラグ微粉末などのスラグ、石灰石微粉末、フライアッシュなどが挙げられる。
セメント及びシリカフューム以外の結合材の含有量は、全結合材の10質量%以下であることが好ましい。
(Other binders)
In the cement composition of the present invention, in addition to the cement and silica fume, as long as the effects of the present invention are not impaired, other binders are appropriately selected according to the intended use of the cement composition to be prepared. You may use by the usage-amount.
Examples of other binders include silica fine powder obtained by finely pulverizing crystalline silica, slag such as blast furnace slag fine powder, limestone fine powder, fly ash and the like.
The content of the binder other than cement and silica fume is preferably 10% by mass or less of the total binder.
(骨材)
本発明のセメント組成物は、通常用いられる骨材を含有する。骨材としては、細骨材が好ましく、細骨材と粗骨材とを含むコンクリート組成物としてもよい。粗骨材をさらに含有することで本発明のセメント組成物から得られるセメント硬化体の強度が一層向上する。
本発明のセメント組成物に用いられる細骨材及び粗骨材としては、既述の公知の骨材を適宜選択して用いることができる。セメント組成物に含まれる細骨材、粗骨材の種類及び量は目的に応じて適宜選択される。本発明のセメント組成物に粗骨材をさらに用いることで、コンクリート組成物となり、得られる硬化体の強度が一層向上する。
(aggregate)
The cement composition of the present invention contains a commonly used aggregate. The aggregate is preferably a fine aggregate, and may be a concrete composition containing a fine aggregate and a coarse aggregate. By further containing the coarse aggregate, the strength of the cement cured body obtained from the cement composition of the present invention is further improved.
As the fine aggregate and coarse aggregate used in the cement composition of the present invention, the known aggregates described above can be appropriately selected and used. The type and amount of fine aggregate and coarse aggregate contained in the cement composition are appropriately selected according to the purpose. By further using a coarse aggregate in the cement composition of the present invention, a concrete composition is obtained, and the strength of the resulting cured body is further improved.
(その他の成分)
本発明のセメント組成物には、目的に応じて、さらに、減水剤、遅延剤、消泡剤など、セメント組成物、コンクリート組成物に通常用いられる他の成分を含むことができる。
〔セメント硬化体の製造方法〕
本発明のセメント組成物を用いてセメント硬化体を製造する方法としては、特に制限はなく、一般的な方法をとることができる。
即ち、セメントと、骨材と、小粒径シリカフュームと、大粒径シリカフュームと、水とを含み、水/結合材比(質量基準)が0.2以下である本発明のセメント組成物を混合して調製する、このとき、必要に応じて消泡剤、減水剤などの添加剤を配合してもよい。
調製されたセメント組成物を、型枠に投入し、硬化させてセメント成形体を形成し、得られたセメント成型体を養生することで、セメント硬化体を得る。
養生方法には特に制限はなく、標準養生、蒸気養生などの公知の養生方法を適用すればよい。また、蒸気養生と加熱養生とを順次行ってもよい。
(Other ingredients)
Depending on the purpose, the cement composition of the present invention may further contain other components usually used in cement compositions and concrete compositions such as water reducing agents, retarders, and antifoaming agents.
[Method for producing hardened cement body]
There is no restriction | limiting in particular as a method of manufacturing a cement hardening body using the cement composition of this invention, A general method can be taken.
That is, the cement composition of the present invention containing cement, aggregate, small particle size silica fume, large particle size silica fume, and water and having a water / binder ratio (mass basis) of 0.2 or less is mixed. At this time, additives such as an antifoaming agent and a water reducing agent may be blended as necessary.
The prepared cement composition is put into a mold and cured to form a cement molded body, and the resulting cement molded body is cured to obtain a hardened cement body.
There is no restriction | limiting in particular in a curing method, What is necessary is just to apply well-known curing methods, such as standard curing and steam curing. Further, steam curing and heat curing may be performed sequentially.
本発明のセメント組成物を用いたセメント硬化体の製造に際しては、まず、既述のセメント組成物を均一に混合して流動状のスラリーを調製する。
混合は常法により行うことができる。即ち、セメント、骨材、小粒径シリカフューム、大粒径シリカフューム、水及び所望により添加されるその他の添加剤をミキサに投入して混合することでスラリーを調製する方法である。このとき、骨材として粗骨材を配合し、コンクリート組成物としてもよい。
調製されたスラリーは型枠に投入して硬化させ、セメント成形体を形成する。本発明のセメント組成物は、水/結合材比は0.2以下であるが小粒径及び大粒径という2種のシリカフュームを併用しているために流動性に優れ、型枠内に均一に投入される。スラリーを型枠内に投入した後、常法に従い脱泡などの工程をさらに行ってもよい。
ここで、型枠内に投入されたセメント組成物が自己発熱を伴い硬化してセメント成形体が形成されるまで放置し、その後、このようにして得られた硬化したセメント成形体を養生工程に付することが好ましい。
When producing a hardened cement body using the cement composition of the present invention, first, a fluid slurry is prepared by uniformly mixing the above-described cement composition.
Mixing can be performed by a conventional method. That is, it is a method for preparing a slurry by putting a cement, an aggregate, a small particle size silica fume, a large particle size silica fume, water and other additives added as desired into a mixer and mixing them. At this time, coarse aggregate may be blended as the aggregate to form a concrete composition.
The prepared slurry is put into a mold and cured to form a cement molded body. The cement composition of the present invention has a water / binder ratio of 0.2 or less, but has excellent fluidity due to the combined use of two types of silica fume of small particle size and large particle size, and is uniform in the mold. It is thrown into. After the slurry is put into the mold, a process such as defoaming may be further performed according to a conventional method.
Here, the cement composition put into the mold is left to stand until it hardens with self-heating and a cement molded body is formed, and then the cured cement molded body thus obtained is subjected to a curing process. It is preferable to attach.
養生工程としては、特に制限はなく、いずれの養生を行ってもよい、例えば、温度を20±3℃に維持した水中、湿砂中、或いは、飽和蒸気中で行う標準養生、水中で行う水中養生、高温、例えば、70℃〜100℃の温度範囲の水蒸気存在下で行う蒸気養生、高圧下の蒸気養生であるオートクレーブ養生などが挙げられる。
なかでも、得られるセメント硬化体の強度向上の観点からは、蒸気養生が好ましく、又、蒸気養生の後、第2の養生として100℃〜400℃の高温に加熱する加熱養生を行ってもよい。
本発明のセメント組成物は水結合材比が0.2以下であっても流動性に優れるため、型枠への投入が速やかに行われ、さらに、既述のようにして本発明のセメント組成物から得られたセメント硬化体は、均一で高強度である。
There is no particular limitation on the curing process, and any curing may be performed, for example, standard curing performed in water, wet sand, or saturated steam maintained at a temperature of 20 ± 3 ° C., or water performed in water. Examples include curing, high temperature, for example, steam curing performed in the presence of water vapor in a temperature range of 70 ° C. to 100 ° C., and autoclave curing that is steam curing under high pressure.
Of these, steam curing is preferable from the viewpoint of improving the strength of the obtained cement cured body, and after the steam curing, heating curing to heat to a high temperature of 100 ° C. to 400 ° C. may be performed as the second curing. .
Since the cement composition of the present invention is excellent in fluidity even when the water binder ratio is 0.2 or less, the cement composition of the present invention can be quickly put into a mold, and as described above. The hardened cement body obtained from the product is uniform and has high strength.
以下、本発明を、実施例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に制限されるものではない。
(実施例1〜実施例11)
〔セメント組成物の配合〕
(使用材料)
セメント:Lセメント(商品名:宇部三菱社製、密度3.24g/cm
(低熱ポルトランドセメント) :1405kg/m
小粒径シリカフューム:エルケム983(商品名:エルケム社製、平均粒径0.1μm、二酸化ケイ素含有量:98質量%、BET比表面積:21m/g)
:(表2に記載の量)
大粒径シリカフューム:シリカ(白)(商品名:AGCC社製、平均粒径0.3μm、二酸化ケイ素含有量:96質量%、BET比表面積:10m/g)
:(表2に記載の量)
水:水道水 :189kg/m
細骨材:三河珪砂(粒度D50 212μm、
密度2.6g/cm) :618kg/m
混和剤:SSP−104(商品名:竹本油脂社製) :85kg/m
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not restrict | limited to these description.
(Example 1 to Example 11)
[Cement composition]
(Materials used)
Cement: L cement (trade name: manufactured by Mitsubishi Ube, density 3.24 g / cm 3 )
(Low heat Portland cement): 1405 kg / m 3
Small particle size silica fume: Elchem 983 (trade name: manufactured by Elchem, average particle size of 0.1 μm, silicon dioxide content: 98 mass%, BET specific surface area: 21 m 2 / g)
: (Amounts listed in Table 2)
Large particle size silica fume: Silica (white) (trade name: AGCC, average particle size 0.3 μm, silicon dioxide content: 96 mass%, BET specific surface area: 10 m 2 / g)
: (Amounts listed in Table 2)
Water: Tap water: 189 kg / m 3
Fine aggregate: Mikawa quartz sand (grain size D50 212 μm,
Density 2.6 g / cm 3 ): 618 kg / m 3
Admixture: SSP-104 (trade name: manufactured by Takemoto Yushi Co., Ltd.): 85 kg / m 3
下記表2に、本発明のセメント硬化体の製造に適用されるセメント組成物の配合を示す。表2中「処方1〜処方11」は、本発明の処方である。
なお、「処方C1」は、本発明の範囲外のセメント組成物である。表2で使用した各材料の詳細は上記の通りである。なお、下記表2中、W/Cは、水/結合材比を表す。
Table 2 below shows the composition of the cement composition applied to the production of the hardened cement body of the present invention. In Table 2, “Prescription 1 to Prescription 11” is the prescription of the present invention.
“Prescription C1” is a cement composition outside the scope of the present invention. The details of each material used in Table 2 are as described above. In Table 2 below, W / C represents the water / binding material ratio.
[セメント硬化体の製造]
(1.セメント成形体の調製)
前記表2に記載のセメント組成物について、水、セメント、骨材、およびシリカフュームを表2に記載の量で縦型ミキサ(エスケーミキサー社製 SK−81ミキサ、容量30L)及びオムニミキサ(チヨサマシナリー社製 OM-10E 容量10L)を用いて以下の条件で練り混ぜた。
(1)縦型ミキサにて、空練30秒行い、水を投入し、3分低速(速度:110rpm)で攪拌した後、かき落してさらに5分中速(速度:215rpm)で攪拌した。
混合物をオムニミキサへ投入し、オムニミキサにて3分練混ぜ(速度:300rpm)て、スラリーを調製した。
得られたセメントスラリーを直径50mm高さ100mmの円筒形型枠に投入し、棒を貫入して上下させることで脱泡を行った。
これを5〜7日放置して自然硬化させ、硬化を確認した後、型枠から取り出し、セメント成形体を得た。
[Production of hardened cement body]
(1. Preparation of cement molding)
With respect to the cement composition shown in Table 2, water, cement, aggregate, and silica fume were mixed in the amounts shown in Table 2 with a vertical mixer (SK-81 mixer, capacity 30 L, manufactured by SK mixer) and an omni mixer (Chiyosama Machinery). OM-10E (capacity: 10 L) was used and kneaded under the following conditions.
(1) Empty kneading was performed for 30 seconds in a vertical mixer, water was added, the mixture was stirred for 3 minutes at low speed (speed: 110 rpm), then scraped off, and further stirred for 5 minutes at medium speed (speed: 215 rpm).
The mixture was put into an omnimixer and kneaded for 3 minutes in an omnimixer (speed: 300 rpm) to prepare a slurry.
The obtained cement slurry was put into a cylindrical mold having a diameter of 50 mm and a height of 100 mm, and defoaming was performed by penetrating a bar and moving it up and down.
This was left to stand for 5 to 7 days to be naturally cured, and after confirming the curing, it was taken out from the mold to obtain a cement molded body.
(2.スラリーの物性評価)
得られたスラリーの0打フローをJIS A 5201(1997年)に準拠して行った。
また、B型回転粘度計を用いて下記条件で塑性粘度を測定した。
ずり速度0.12回/秒の条件で回転させてトルクを測定し、段階的にずり速度を速くすることで数段階のずり速度でトルクを測定した。最高12.15回/秒までの条件で測定した後は、再び段階的にずり速度を遅くして下降域でのトルクを測定した。これにより得られたずり速度とせん断力の関係をプロットしたところ、得られた結果よりビンガム流体とみなしてよいと判断されたことから、1次関数で回帰式を求め、切片を降伏値、傾きを塑性粘度とした。
結果を上記表2に併記した。
表2に示すように、処方1〜処方11のセメント組成物から得られたスラリーは実用上問題のない流動性を示した。
(3.第1の養生工程)
得られたセメント成形体を、昇温速度、降温速度10℃/hrで、最高温度90℃になるまで加熱し、72時間蒸気養生を行った。
(4.第2の養生工程)
前記蒸気養生を終了した後、引き続きセメント成形体を、昇温速度、降温速度100℃/hrで、最高温度180℃になるまで加熱し、24時間加熱養生を行ってセメント硬化体を得た。
(5.セメント硬化体の強度試験)
得られたセメント硬化体をJIS A 1108(2006年)に準じて材齢14日の圧縮強度を測定した。結果を表2に併記した。
(2. Evaluation of physical properties of slurry)
A zero stroke flow of the obtained slurry was performed according to JIS A 5201 (1997).
Moreover, plastic viscosity was measured on condition of the following using B type rotational viscometer.
The torque was measured by rotating at a shear rate of 0.12 times / second, and the torque was measured at several stages by increasing the shear rate stepwise. After measuring under conditions up to 12.15 times / second, the torque in the descending region was measured by slowing down the shear rate stepwise again. When the relationship between the shear rate and the shear force obtained in this way was plotted, it was judged that the Bingham fluid could be considered from the obtained results, so a regression equation was obtained with a linear function, and the intercept was determined to be the yield value and slope. Was the plastic viscosity.
The results are shown in Table 2 above.
As shown in Table 2, the slurries obtained from the cement compositions of Formula 1 to Formula 11 exhibited fluidity with no practical problems.
(3. First curing process)
The obtained cement molded body was heated at a temperature rising rate and a temperature falling rate of 10 ° C./hr until the maximum temperature reached 90 ° C., and steam curing was performed for 72 hours.
(4. Second curing process)
After completion of the steam curing, the cement molded body was subsequently heated at a temperature rising rate and a temperature falling rate of 100 ° C./hr until the maximum temperature reached 180 ° C., and heat curing was performed for 24 hours to obtain a hardened cement body.
(5. Strength test of hardened cement)
The compressive strength of the obtained cement-hardened body according to JIS A 1108 (2006) was measured at 14 days of age. The results are shown in Table 2.
表2より、本発明の製造方法に用いられるセメント組成物は実用上充分な流動性を示し、本発明の製造方法により得られた本発明のセメント硬化体はいずれも300N/mm程度あるいはそれ以上の非常に高い圧縮強度を示し、本発明の製造方法により得られたセメント硬化体は構造材としても充分な強度を発現していることが明らかとなった。特に、実施例7〜実施例8のセメント硬化体は、圧縮強度が400N/mm超であり、非常に優れた強度を示した。 From Table 2, the cement composition used in the production method of the present invention exhibits practically sufficient fluidity, and the cured cement of the present invention obtained by the production method of the present invention is about 300 N / mm 2 or more. The above-mentioned very high compressive strength was shown, and it was revealed that the hardened cement obtained by the production method of the present invention exhibited sufficient strength as a structural material. In particular, the hardened cement bodies of Examples 7 to 8 had a compressive strength of more than 400 N / mm 2 and exhibited very excellent strength.
(比較例1)
セメント組成物として処方C1を用い、第1の養生工程及び第2の養生工程を行わず、標準養生を行った以外は、実施例7と同様にしてセメント硬化体を得て、同様の評価を行った。
(比較例2)
セメント組成物として処方7を用い、第1の養生工程及び第2の養生工程を行わず、標準養生を行った以外は、実施例7と同様にしてセメント硬化体を得て、同様の評価を行った。
(比較例3)
セメント組成物として処方7を用い、第1の養生工程(蒸気養生)を行わなかった以外は、実施例7と同様にしてセメント硬化体を製造したが、加熱前に強度が十分に発現していないため加熱温度が100℃を超えたのちに水分の蒸散が生じ、ポーラス化してしまい強度は向上しなかった。
(Comparative Example 1)
Except that the prescription C1 was used as the cement composition and the standard curing was performed without performing the first curing process and the second curing process, a hardened cement body was obtained in the same manner as in Example 7, and the same evaluation was performed. went.
(Comparative Example 2)
Except that the prescription 7 was used as the cement composition, the first curing process and the second curing process were not performed, and the standard curing was performed, a hardened cement body was obtained in the same manner as in Example 7, and the same evaluation was performed. went.
(Comparative Example 3)
A hardened cement was produced in the same manner as in Example 7 except that the prescription 7 was used as the cement composition and the first curing step (steam curing) was not performed, but the strength was sufficiently developed before heating. Therefore, after the heating temperature exceeded 100 ° C., transpiration of water occurred and became porous, and the strength was not improved.
(比較例4)
セメント組成物として処方5を用い、第1の養生工程及び第2の養生工程を行わず、標準養生を行った以外は、実施例5と同様にしてセメント硬化体を得て、同様の評価を行った。
(比較例5)
セメント組成物として処方11を用い、第1の養生工程及び第2の養生工程を行わず、標準養生を行った以外は、実施例11と同様にしてセメント硬化体を得て、同様の評価を行った。
(比較例6)
セメント組成物として処方11を用い、第2の養生工程(加熱養生)を行わなかった以外は、実施例8と同様にしてセメント硬化体を得て、同様の評価を行った。

比較例1〜比較例6におけるセメント処方及びセメント硬化体の評価結果を下記表3に示す。なお、比較のため、実施例7、実施例8及び実施例11の結果を併記した。
(Comparative Example 4)
Except that the prescription 5 was used as the cement composition, and the standard curing was performed without performing the first curing process and the second curing process, a hardened cement body was obtained in the same manner as in Example 5, and the same evaluation was performed. went.
(Comparative Example 5)
A cured cement was obtained in the same manner as in Example 11 except that the prescription 11 was used as the cement composition, the standard curing was performed without performing the first curing process and the second curing process, and the same evaluation was performed. went.
(Comparative Example 6)
A hardened cement body was obtained in the same manner as in Example 8 except that the prescription 11 was used as the cement composition and the second curing step (heat curing) was not performed, and the same evaluation was performed.

Table 3 below shows the results of evaluation of cement formulations and hardened cement bodies in Comparative Examples 1 to 6. For comparison, the results of Example 7, Example 8, and Example 11 are also shown.
表3に明らかなように、シリカフュームを含有しない比較例1では、当該水/結合材比では、粉体状のままで流動性のあるセメントスラリーは得られなかったため、スラリーとしての物性評価は不可能であった。これを粉体状のまま型枠に詰めたが硬化しなかったため、圧縮強度の測定も不可能であった。
また、本発明の範囲外の養生を行った比較例2〜比較例6のセメント硬化体との対比において、本発明のセメント硬化体である実施例7、実施例8及び実施例11は圧縮強度が著しく高くなっていることがわかる。
As is apparent from Table 3, in Comparative Example 1 containing no silica fume, the water / binder ratio did not yield a cement slurry that remained in powder form and had fluidity. It was possible. Since this was packed in a mold as it was in powder form, it did not cure, so it was impossible to measure the compressive strength.
Further, in comparison with the hardened cement bodies of Comparative Examples 2 to 6 which were cured outside the scope of the present invention, Examples 7, 8 and 11 which are the hardened cement bodies of the present invention had compressive strength. It can be seen that is significantly higher.
(実施例12〜実施例16、比較例7〜比較例10)
<セメント組成物>
〔セメント組成物の配合〕
(使用材料)
セメント:Lセメント(商品名:宇部三菱社製、密度3.24g/cm
(低熱ポルトランドセメント) :1405kg/m
小粒径シリカフューム:エルケム983(商品名:エルケム社製、平均粒径0.1μm、二酸化ケイ素含有量:98質量%、BET比表面積:21m/g)
:(表4に記載の量)
大粒径シリカフューム:シリカ(白)(商品名:AGCC社製、平均粒径0.3μm、二酸化ケイ素含有量:96質量%、BET比表面積:10m/g)
:(表4に記載の量)
水:水道水 :189kg/m
細骨材:三河珪砂(粒度D50 212μm、
密度2.6g/cm) :618kg/m
混和剤:SSP−104(商品名:竹本油脂社製) :85kg/m
(Examples 12 to 16, Comparative Examples 7 to 10)
<Cement composition>
[Cement composition]
(Materials used)
Cement: L cement (trade name: manufactured by Mitsubishi Ube, density 3.24 g / cm 3 )
(Low heat Portland cement): 1405 kg / m 3
Small particle size silica fume: Elchem 983 (trade name: manufactured by Elchem, average particle size of 0.1 μm, silicon dioxide content: 98 mass%, BET specific surface area: 21 m 2 / g)
: (Amounts listed in Table 4)
Large particle size silica fume: Silica (white) (trade name: AGCC, average particle size 0.3 μm, silicon dioxide content: 96 mass%, BET specific surface area: 10 m 2 / g)
: (Amounts listed in Table 4)
Water: Tap water: 189 kg / m 3
Fine aggregate: Mikawa quartz sand (grain size D50 212 μm,
Density 2.6 g / cm 3 ): 618 kg / m 3
Admixture: SSP-104 (trade name: manufactured by Takemoto Yushi Co., Ltd.): 85 kg / m 3
下記表4に、本発明のセメント硬化体の製造に適用されるセメント組成物の配合を示す。表4中「処方12〜処方16」は、本発明の処方である。
なお、「処方C2〜処方C5」は、本発明の範囲外のセメント組成物である。表4で使用した各材料の詳細は上記の通りである。なお、下記表4中、W/Cは、水/結合材比を表す。
下記表4に記載のセメント組成物について、水、セメント、骨材、およびシリカフュームを表4記載の量で縦型ミキサ(エスケーミキサー社製 SK−81ミキサ、容量30L)及びオムニミキサ(チヨサマシナリー社製 OM-10E 容量10L)を用いて以下の条件で練り混ぜた。
(1)縦型ミキサにて、空練30秒行い、水を投入し、3分低速(速度:110rpm)で攪拌した後、かき落してさらに5分中速(速度:215rpm)で攪拌した。
混合物をオムニミキサへ投入し、オムニミキサにて3分練混ぜ(速度:300rpm)て、スラリーを調製した。
得られたセメントスラリーを直径50mm高さ100mmの円筒形型枠に投入し、棒を貫入して上下させることで脱泡を行った。
これを5〜7日放置して自然硬化させ、硬化を確認した後、型枠から取り出し、セメント成形体を得た。
Table 4 below shows the composition of the cement composition applied to the production of the hardened cement body of the present invention. In Table 4, “Prescription 12 to Prescription 16” is the prescription of the present invention.
“Prescription C2 to Prescription C5” are cement compositions outside the scope of the present invention. Details of each material used in Table 4 are as described above. In Table 4 below, W / C represents the water / binder ratio.
About the cement composition described in Table 4 below, water, cement, aggregate, and silica fume are mixed in the amounts shown in Table 4 with a vertical mixer (SK-81 mixer, volume 30 L manufactured by SK mixer) and an omni mixer (Chiyosama Machinery Co., Ltd.). OM-10E (capacity 10L) was used and kneaded under the following conditions.
(1) Empty kneading was performed for 30 seconds in a vertical mixer, water was added, the mixture was stirred for 3 minutes at low speed (speed: 110 rpm), then scraped off, and further stirred for 5 minutes at medium speed (speed: 215 rpm).
The mixture was put into an omnimixer and kneaded for 3 minutes in an omnimixer (speed: 300 rpm) to prepare a slurry.
The obtained cement slurry was put into a cylindrical mold having a diameter of 50 mm and a height of 100 mm, and defoaming was performed by penetrating a bar and moving it up and down.
This was left to stand for 5 to 7 days to be naturally cured, and after confirming the curing, it was taken out from the mold to obtain a cement molded body.
(2.スラリーの物性評価)
得られたスラリーの0打フローをJIS A 5201(1997年)に準拠して行った。
また、B型回転粘度計を用いて下記条件で塑性粘度を測定した。
ずり速度0.12回/秒の条件で回転させてトルクを測定し、段階的にずり速度を速くすることで数段階のずり速度でトルクを測定した。最高12.15回/秒までの条件で測定した後は、再び段階的にずり速度を遅くして下降域でのトルクを測定した。これにより得られたずり速度とせん断力の関係をプロットしたところ、得られた結果よりビンガム流体とみなしてよいと判断されたことから、1次関数で回帰式を求め、切片を降伏値、傾きを塑性粘度とした。
結果を下記表4に併記した。
表4に示すように、処方12〜処方16のセメント組成物から得られたスラリーは実用上問題のない流動性を示した。
その後、セメントスラリーを型枠に投入し、セメント成型体を作成した。
得られたセメント成形体を、温度を20℃に維持した水中に配置する標準養生を行ってセメント硬化体を得た。
得られたセメント硬化体についてJIS A 1108(2006年)に準じて材齢14日の圧縮強度を測定した。結果を下記表4に示した。
(2. Evaluation of physical properties of slurry)
A zero stroke flow of the obtained slurry was performed according to JIS A 5201 (1997).
Moreover, plastic viscosity was measured on condition of the following using B type rotational viscometer.
The torque was measured by rotating at a shear rate of 0.12 times / second, and the torque was measured at several stages by increasing the shear rate stepwise. After measuring under conditions up to 12.15 times / second, the torque in the descending region was measured by slowing down the shear rate stepwise again. When the relationship between the shear rate and the shear force obtained in this way was plotted, it was judged that the Bingham fluid could be considered from the obtained results, so a regression equation was obtained with a linear function, and the intercept was determined to be the yield value and slope. Was the plastic viscosity.
The results are shown in Table 4 below.
As shown in Table 4, the slurries obtained from the cement compositions of Formulation 12 to Formulation 16 exhibited fluidity with no practical problems.
Thereafter, the cement slurry was put into a mold to prepare a cement molded body.
The obtained cement molded body was subjected to standard curing by placing it in water maintained at a temperature of 20 ° C. to obtain a hardened cement body.
The compressive strength of the material age 14 days was measured about the obtained hardened cement body according to JIS A 1108 (2006). The results are shown in Table 4 below.
表4の結果より明らかなように、本発明のセメント組成物は、スラリーとしたときの流動性が良好であり、且つ、圧縮強度の高い硬化体が得られることがわかる。
なお、実施例13〜15と比較例7、8、及び、実施例16と比較例9、10との対比において、小粒径シリカフュームのみを使用した比較例7、9は実施例に比較して流動性に劣るため作業性が低下し、大粒径シリカフュームのみを使用した比較例8、10では、流動性に優れるものの、得られる硬化体の圧縮強度が低いことがわかる。
次に、本発明に係る実施例12〜16のセメント組成物を用いて、同様にセメント成形体を形成し、これを昇温速度、降温速度10℃/hrで、最高温度90℃になるまで加熱し、72時間蒸気養生を行ってセメント硬化体を得て、同様に圧縮強度を測定したところ、それぞれ282.4N/mm(実施例12)、278.0N/mm(実施例13)、303.8N/mm(実施例14)、305.1N/mm(実施例15)、283.8N/mm(実施例16)であり、一般的な蒸気養生により、極めて圧縮強度の高い硬化体が得られることが確認された。
As is apparent from the results in Table 4, it can be seen that the cement composition of the present invention has a good fluidity when made into a slurry, and a cured product having a high compressive strength can be obtained.
In comparison with Examples 13 to 15 and Comparative Examples 7 and 8, and Example 16 and Comparative Examples 9 and 10, Comparative Examples 7 and 9 using only a small particle size silica fume are compared with Examples. Since it is inferior in fluidity | liquidity, workability | operativity falls and it turns out that although the comparative examples 8 and 10 which use only a large particle size silica fume are excellent in fluidity | liquidity, the compression strength of the obtained hardening body is low.
Next, a cement molded body was similarly formed using the cement compositions of Examples 12 to 16 according to the present invention, and this was heated at a rate of temperature increase / decrease of 10 ° C./hr until the maximum temperature reached 90 ° C. When heated and steam-cured for 72 hours to obtain a hardened cement body and the compressive strength was measured in the same manner, 282.4 N / mm 2 (Example 12) and 278.0 N / mm 2 (Example 13), respectively. 303.8 N / mm 2 (Example 14), 305.1 N / mm 2 (Example 15), and 283.8 N / mm 2 (Example 16). It was confirmed that a high cured body was obtained.
(実施例17〜実施例20、比較例11)
<コンクリート組成物>
実施例12〜16で使用したセメント組成物の配合に記載の各成分に加え、以下に示す粗骨材を用いて、下記の手順によりコンクリート組成物を調製した。
粗骨材:流紋岩質砕石(最大寸法15mm,表乾密度2.6g/cm,実積率57%) :735kg/m
[コンクリート(セメント)硬化体の製造]
(1.コンクリート(セメント)成形体の調製)
下記表5に記載のコンクリート組成物について、水、セメント、粗骨材、細骨材、大粒径シリカフューム、及び小粒径シリカフュームを表5に記載の量で太平洋機社製の強制2軸ミキサ(容量100リットル)を用いて以下の条件で練り混ぜた。
材料を一括で投入して空練り30秒後,水と混和剤を投入し180秒練り混ぜ、一旦ミキサを止め、ケレンの後に300秒練り混ぜてスラリーを調製した。
得られたコンクリートスラリーを直径100mm高さ200mmの円筒形型枠に投入し、棒を貫入して上下させることで脱泡を行った。
これを5〜7日放置して自然硬化させ、硬化を確認した後、型枠から取り出し、コンクリート成形体を得た。
(Examples 17 to 20, Comparative Example 11)
<Concrete composition>
In addition to the components described in the blending of the cement composition used in Examples 12 to 16, a concrete composition was prepared by the following procedure using the coarse aggregate shown below.
Coarse aggregate: Rhyolite crushed stone (maximum dimension 15 mm, surface dry density 2.6 g / cm 3 , actual volume ratio 57%): 735 kg / m 3
[Manufacture of hardened concrete (cement)]
(1. Preparation of concrete (cement) compact)
For the concrete composition shown in Table 5 below, forced biaxial mixer manufactured by Taiheiyo Kikai Co., Ltd. in the amount shown in Table 5 with water, cement, coarse aggregate, fine aggregate, large particle size silica fume, and small particle size silica fume. (Volume 100 liters) was used and kneaded under the following conditions.
The materials were added all at once, and after 30 seconds of empty kneading, water and an admixture were added and kneaded for 180 seconds. The mixer was stopped once, and after 300 tons, kneaded for 300 seconds to prepare a slurry.
The obtained concrete slurry was put into a cylindrical mold having a diameter of 100 mm and a height of 200 mm, and defoaming was performed by penetrating a bar and moving it up and down.
This was left to stand for 5 to 7 days to be naturally cured, and after curing was confirmed, it was taken out from the mold to obtain a concrete molded body.
(2.コンクリートの流動性の評価)
スランプフロー試験:JIS A 1150(2007年)に準拠して行った。スランプコーンを抜き初めてから,コンクリートのスランプフローが50cmにまで広がるのに要した時間をストップウオッチで測定した。コンクリートの流動が停止したことを確認し,スランプフローを測定した。
L型フロー試験:L型ボックスのたて部にコンクリートを充填し,仕切り板を一気に抜きとりコンクリートが流出するときの出口から5cm〜10cmの区間の流動速度をLフロー試験センサーで測定した。
結果を下記表5に示す。
表5に示すように、実施例17〜実施例20のコンクリート組成物から得られたスラリーは実用上問題のない流動性を示した。
(3.養生工程:標準養生)
得られたセメント成形体を、温度を20℃に維持した水中に配置する標準養生を行ってセメント硬化体を得た。
(4.養生工程:蒸気養生)
得られたセメント成形体を、昇温速度、降温速度10℃/hrで、最高温度90℃になるまで加熱し、72時間蒸気養生を行ってセメント硬化体を得た。
(5.セメント硬化体の強度試験)
得られたセメント硬化体をJIS A 1108(2006年)に準じて材齢14日の圧縮強度を測定した。結果を表5に併記した。
(2. Evaluation of fluidity of concrete)
Slump flow test: Executed according to JIS A 1150 (2007). The time required for the concrete slump flow to reach 50 cm was measured with a stopwatch from the first time after removing the slump cone. After confirming that the concrete flow stopped, the slump flow was measured.
L-type flow test: Concrete was filled in the vertical part of the L-type box, the partition plate was pulled out at once, and the flow velocity in the section of 5 cm to 10 cm from the outlet when the concrete flows out was measured with an L flow test sensor.
The results are shown in Table 5 below.
As shown in Table 5, the slurries obtained from the concrete compositions of Examples 17 to 20 exhibited fluidity with no practical problems.
(3. Curing process: Standard curing)
The obtained cement molded body was subjected to standard curing by placing it in water maintained at a temperature of 20 ° C. to obtain a hardened cement body.
(4. Curing process: Steam curing)
The obtained cement molded body was heated at a temperature increase rate and a temperature decrease rate of 10 ° C./hr until the maximum temperature reached 90 ° C., and steam curing was performed for 72 hours to obtain a hardened cement body.
(5. Strength test of hardened cement)
The compressive strength of the obtained cement-hardened body according to JIS A 1108 (2006) was measured at 14 days of age. The results are also shown in Table 5.
表5に明らかなように、本発明のセメント組成物に粗骨材を加えたコンクリート組成物は、流動性に優れ、圧縮強度の高く、構造材としても有用なコンクリート硬化体が得られることがわかる。他方、比較例11のコンクリート組成物では、スランプフローが小さく,流動性に劣っていた。このため、型枠内に密実に充填することが困難であり、粘性が高いため成型時に巻き込んだ気泡を十分に除去することが難しいために、得られたコンクリート硬化体の圧縮強度は、実施例のコンクリート組成物から得られた硬化体よりも低いものであった。   As is apparent from Table 5, the concrete composition obtained by adding coarse aggregate to the cement composition of the present invention is excellent in fluidity, has high compressive strength, and can yield a hardened concrete material useful as a structural material. Recognize. On the other hand, in the concrete composition of Comparative Example 11, the slump flow was small and the fluidity was inferior. For this reason, it is difficult to densely fill the mold, and it is difficult to sufficiently remove the air bubbles involved during molding because the viscosity is high. It was lower than the cured body obtained from the concrete composition.
上記実施例より明らかなように、本発明のセメント組成物及びこれに粗骨材を加えてなるコンクリート組成物は、流動性に優れ、型枠に投入する際の作業性が良好であり、且つ、圧縮強度の高いセメント硬化体が得られること確認された。   As is clear from the above examples, the cement composition of the present invention and the concrete composition obtained by adding coarse aggregate to the cement composition are excellent in fluidity, have good workability when put into a mold, and It was confirmed that a cement hardened body with high compressive strength was obtained.

Claims (10)

  1. セメントと、骨材と、シリカフュームと、水とを含み、水/結合材比(質量基準)が0.2以下であるセメント組成物を混合して型枠に投入し、70℃〜100℃の温度範囲で蒸気養生し、その後、100℃〜400℃の加熱養生を行って得られたセメント硬化体。   A cement composition containing cement, aggregate, silica fume, and water and having a water / binder ratio (mass basis) of 0.2 or less is mixed and put into a mold, A hardened cement body obtained by steam curing in a temperature range and then performing heat curing at 100 ° C to 400 ° C.
  2. 前記骨材が、粗骨材を含む請求項1に記載のセメント硬化体。   The hardened cement body according to claim 1, wherein the aggregate includes coarse aggregate.
  3. 前記シリカフュームが、平均粒径が0.1μm以上0.2μm以下のシリカフュームと、平均粒径が0.2μmを超え1.0μm以下のシリカフュームと、を含む請求項1又は請求項2に記載のセメント硬化体。   The cement according to claim 1 or 2, wherein the silica fume includes a silica fume having an average particle size of 0.1 µm or more and 0.2 µm or less and a silica fume having an average particle size of more than 0.2 µm and 1.0 µm or less. Cured body.
  4. 前記平均粒径が0.1μm以上0.2μm以下のシリカフュームと、前記平均粒径が0.2μmを超え1.0μm以下のシリカフュームとの含有質量比が、25:75〜75:25の範囲である請求項3に記載のセメント硬化体。   The mass ratio of the silica fume having an average particle diameter of 0.1 μm or more and 0.2 μm or less and the silica fume having an average particle diameter of more than 0.2 μm and 1.0 μm or less is in the range of 25:75 to 75:25. The hardened cement body according to claim 3.
  5. プレキャスト部材である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のセメント硬化体。   The hardened cement body according to any one of claims 1 to 4, which is a precast member.
  6. セメントと、骨材と、シリカフュームと、水とを含み、水/結合材比(質量基準)が0.2以下であるセメント組成物を混合して型枠に投入し、硬化させてセメント成形体を形成するセメント成形工程と、
    得られたセメント成形体を、70℃〜100℃の温度範囲で2時間〜72時間蒸気養生する第1の養生工程と、
    第1の養生工程を経た後のセメント成形体を、100℃〜400℃の温度範囲で2時間〜72時間加熱する第2の養生工程と、をこの順に有するセメント硬化体の製造方法。
    A cement composition containing cement, aggregate, silica fume, and water and having a water / binder ratio (mass basis) of 0.2 or less is mixed and put into a mold and cured. A cement molding process to form
    A first curing step of steam curing the obtained cement molded body in a temperature range of 70 ° C. to 100 ° C. for 2 hours to 72 hours;
    The manufacturing method of the hardened cement body which has the 2nd curing process which heats the cement molded object after passing through a 1st curing process in the temperature range of 100 to 400 degreeC for 2 hours to 72 hours in this order.
  7. 前記第2の養生工程が、常圧条件下で実施される請求項6に記載のセメント硬化体の製造方法。   The method for producing a hardened cement body according to claim 6, wherein the second curing step is performed under normal pressure conditions.
  8. 前記第2の養生工程が、常圧を超え22MPa以下の加圧条件下で実施される請求項6に記載のセメント硬化体の製造方法。   The method for producing a hardened cement body according to claim 6, wherein the second curing step is performed under a pressurized condition that exceeds normal pressure and is 22 MPa or less.
  9. セメントと、骨材と、平均粒径が0.1μm以上0.2μm以下のシリカフュームと、平均粒径が0.2μmを超え1.0μm以下のシリカフュームと、水とを含み、水/結合材比(質量基準)が0.2以下であるセメント組成物。   Water / binder ratio comprising cement, aggregate, silica fume having an average particle diameter of 0.1 μm or more and 0.2 μm or less, silica fume having an average particle diameter of more than 0.2 μm and 1.0 μm or less, and water. A cement composition having a (mass basis) of 0.2 or less.
  10. 前記平均粒径が0.1μm以上0.2μm以下のシリカフュームと、前記平均粒径が0.2μmを超え1.0μm以下のシリカフュームとの含有質量比が、10:1〜1:2の範囲である請求項9に記載のセメント組成物。   The mass ratio of the silica fume having an average particle diameter of 0.1 μm or more and 0.2 μm or less and the silica fume having an average particle diameter of more than 0.2 μm and 1.0 μm or less is in the range of 10: 1 to 1: 2. The cement composition according to claim 9.
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