JP3397775B2 - 水硬性組成物 - Google Patents
水硬性組成物Info
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/04—Portland cements
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、硬化前には、自己
充填性（優れた流動性と材料分離抵抗性）を有し、施工
性に極めて優れるとともに、硬化後には、機械的特性
（圧縮強度、曲げ強度等）に優れる水硬性組成物に関す
る。
充填性（優れた流動性と材料分離抵抗性）を有し、施工
性に極めて優れるとともに、硬化後には、機械的特性
（圧縮強度、曲げ強度等）に優れる水硬性組成物に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、機械的特性（圧縮強度、曲げ
強度等）に優れる水硬性組成物（コンクリート等）の開
発が行なわれている。例えば、特公昭60−59182号公報
の「請求の範囲」には、粒径50Å〜0.5μmの無機固体粒
子Ａ（例えば、シリカダスト粒子）と、粒径0.5〜100μ
mかつ粒子Ａより少なくとも１オーダー大きい固体粒子
Ｂ（例えば、少なくとも20重量％がポルトランドセメン
トからなるもの）と、表面活性分散剤（例えば、高縮合
ナフタレンスルホン酸／ホルムアルデヒド縮合体等のコ
ンクリートスーパープラスチサイザー）と、追加の素材
Ｃ（砂、石、金属繊維等からなる群より選択されるも
の）とを含む水硬性複合材料が開示されている。この公
報に記載の水硬性複合材料は、硬化後に100MPa以上の圧
縮強度を有し、機械的特性に優れる（第32頁の63欄の第
１表）。
強度等）に優れる水硬性組成物（コンクリート等）の開
発が行なわれている。例えば、特公昭60−59182号公報
の「請求の範囲」には、粒径50Å〜0.5μmの無機固体粒
子Ａ（例えば、シリカダスト粒子）と、粒径0.5〜100μ
mかつ粒子Ａより少なくとも１オーダー大きい固体粒子
Ｂ（例えば、少なくとも20重量％がポルトランドセメン
トからなるもの）と、表面活性分散剤（例えば、高縮合
ナフタレンスルホン酸／ホルムアルデヒド縮合体等のコ
ンクリートスーパープラスチサイザー）と、追加の素材
Ｃ（砂、石、金属繊維等からなる群より選択されるも
の）とを含む水硬性複合材料が開示されている。この公
報に記載の水硬性複合材料は、硬化後に100MPa以上の圧
縮強度を有し、機械的特性に優れる（第32頁の63欄の第
１表）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、機械的特性
（圧縮強度、曲げ強度等）に優れる水硬性組成物（コン
クリート等）は、次のような利点を有する。 現場打ちで建築物等を構築する場合には、コンクリ
ート層の厚さを薄くすることができるので、コンクリー
トの打設量が少なくなり、労力の軽減、コストの削減、
利用空間の増大等を図ることができる。 プレキャスト部材を製造する場合には、該プレキャ
スト部材の厚さを薄くすることができるので、軽量化を
図ることができ、運搬や施工が容易になる。 耐摩耗性や、中性化・クリープ等に対する耐久性が
向上する。現在、これらの利点〜に鑑みて、前述の
特公昭60−59182号公報に開示された水硬性複合材料よ
りも機械的特性に優れる水硬性組成物が望まれている。
（圧縮強度、曲げ強度等）に優れる水硬性組成物（コン
クリート等）は、次のような利点を有する。 現場打ちで建築物等を構築する場合には、コンクリ
ート層の厚さを薄くすることができるので、コンクリー
トの打設量が少なくなり、労力の軽減、コストの削減、
利用空間の増大等を図ることができる。 プレキャスト部材を製造する場合には、該プレキャ
スト部材の厚さを薄くすることができるので、軽量化を
図ることができ、運搬や施工が容易になる。 耐摩耗性や、中性化・クリープ等に対する耐久性が
向上する。現在、これらの利点〜に鑑みて、前述の
特公昭60−59182号公報に開示された水硬性複合材料よ
りも機械的特性に優れる水硬性組成物が望まれている。
【０００４】また、現場打ちで建築物等を構築する場合
や、プレキャスト部材を製造する場合においては、水硬
性組成物（コンクリート等）の打設時間の短縮化や、打
設後のコンクリート等に加える振動の所要時間の短縮化
等の観点から、流動性及び材料分離抵抗性に優れる水硬
性組成物（いわゆる自己充填性を有する水硬性組成物）
を用いることが有利である。
や、プレキャスト部材を製造する場合においては、水硬
性組成物（コンクリート等）の打設時間の短縮化や、打
設後のコンクリート等に加える振動の所要時間の短縮化
等の観点から、流動性及び材料分離抵抗性に優れる水硬
性組成物（いわゆる自己充填性を有する水硬性組成物）
を用いることが有利である。
【０００５】しかしながら、前記特公昭60−59182号公
報に開示された水硬性複合材料では、硬化前における流
動性及び材料分離抵抗性の向上と、硬化後の機械的特性
（圧縮強度、曲げ強度等）の向上を両立させることは、
困難であった。例えば、180MPaを超える圧縮強度を発現
させようとする場合には、水／結合材比を0.20以下と極
端に小さくする必要があるため、流動性が小さくなり、
自己充填性が得られない。一方、自己充填性を確保しよ
うとすると、水／結合材比及び減水剤の量が大きくな
り、180MPaを超える圧縮強度を発現することは困難であ
る。
報に開示された水硬性複合材料では、硬化前における流
動性及び材料分離抵抗性の向上と、硬化後の機械的特性
（圧縮強度、曲げ強度等）の向上を両立させることは、
困難であった。例えば、180MPaを超える圧縮強度を発現
させようとする場合には、水／結合材比を0.20以下と極
端に小さくする必要があるため、流動性が小さくなり、
自己充填性が得られない。一方、自己充填性を確保しよ
うとすると、水／結合材比及び減水剤の量が大きくな
り、180MPaを超える圧縮強度を発現することは困難であ
る。
【０００６】そこで、本発明は、硬化前には、流動性と
材料分離抵抗性に優れ、自己充填性を有するとともに、
硬化後には、180MPaを超える圧縮強度を有する等、機械
的特性（圧縮強度、曲げ強度等）に優れる水硬性組成物
を提供することを目的とする。
材料分離抵抗性に優れ、自己充填性を有するとともに、
硬化後には、180MPaを超える圧縮強度を有する等、機械
的特性（圧縮強度、曲げ強度等）に優れる水硬性組成物
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために鋭意研究した結果、特定の粒径を有する
材料を特定の割合で組み合わせることで、上記目的を達
成することができるとの知見を得、本発明に到達した。
達成するために鋭意研究した結果、特定の粒径を有する
材料を特定の割合で組み合わせることで、上記目的を達
成することができるとの知見を得、本発明に到達した。
【０００８】すなわち、本願請求項１に記載の水硬性組
成物は、(A)ブレーン比表面積2,500〜5,000cm2/gのセメ
ント100重量部と、(B)ＢＥＴ比表面積5〜25m2/gの微粒
子10〜40重量部と、(C)ブレーン比表面積5,000〜30,000
cm2/gの無機粒子Ａ10〜50重量部と、(D) ブレーン比表
面積2,500〜5,000cm2/gの無機粒子Ｂ5〜35重量部と、
(E)減水剤と、(F)水とを含有する水硬性組成物であっ
て、上記無機粒子Ａが、上記セメント及び上記無機粒子
Ｂよりも大きなブレーン比表面積を有しており、上記セ
メントと上記無機粒子Ｂのブレーン比表面積の差が、10
0cm2/g以上であり、上記無機粒子Ａと上記無機粒子Ｂの
合計量が、上記セメント100重量部に対して15〜55重量
部であることを特徴とする。このように構成した水硬性
組成物は、硬化前には、自己充填性（優れた流動性及び
材料分離抵抗性）を有し、施工性に優れるとともに、硬
化後には、180MPaを超える圧縮強度を有する等、機械的
特性（圧縮強度、曲げ強度等）に優れる。上記水硬性組
成物は、85％重量累積粒径が2mm以下である骨材を含
み、該骨材の配合量が、上記セメントと上記微粒子と上
記無機粒子Ａと上記無機粒子Ｂとの合計量100重量部に
対して、130重量部以下であるように構成することがで
きる（請求項２）。ここで、上記骨材は、75μm以下の
粒子の含有量が2.0重量％以下であることが好ましい
（請求項３）。このように構成すれば、流動性と材料分
離抵抗性をより一層向上させることができる。上記水硬
性組成物は、金属繊維を含むことができる（請求項
４）。金属繊維を含むことによって、曲げ強度を更に向
上させることができる。
成物は、(A)ブレーン比表面積2,500〜5,000cm2/gのセメ
ント100重量部と、(B)ＢＥＴ比表面積5〜25m2/gの微粒
子10〜40重量部と、(C)ブレーン比表面積5,000〜30,000
cm2/gの無機粒子Ａ10〜50重量部と、(D) ブレーン比表
面積2,500〜5,000cm2/gの無機粒子Ｂ5〜35重量部と、
(E)減水剤と、(F)水とを含有する水硬性組成物であっ
て、上記無機粒子Ａが、上記セメント及び上記無機粒子
Ｂよりも大きなブレーン比表面積を有しており、上記セ
メントと上記無機粒子Ｂのブレーン比表面積の差が、10
0cm2/g以上であり、上記無機粒子Ａと上記無機粒子Ｂの
合計量が、上記セメント100重量部に対して15〜55重量
部であることを特徴とする。このように構成した水硬性
組成物は、硬化前には、自己充填性（優れた流動性及び
材料分離抵抗性）を有し、施工性に優れるとともに、硬
化後には、180MPaを超える圧縮強度を有する等、機械的
特性（圧縮強度、曲げ強度等）に優れる。上記水硬性組
成物は、85％重量累積粒径が2mm以下である骨材を含
み、該骨材の配合量が、上記セメントと上記微粒子と上
記無機粒子Ａと上記無機粒子Ｂとの合計量100重量部に
対して、130重量部以下であるように構成することがで
きる（請求項２）。ここで、上記骨材は、75μm以下の
粒子の含有量が2.0重量％以下であることが好ましい
（請求項３）。このように構成すれば、流動性と材料分
離抵抗性をより一層向上させることができる。上記水硬
性組成物は、金属繊維を含むことができる（請求項
４）。金属繊維を含むことによって、曲げ強度を更に向
上させることができる。
【０００９】本願請求項５に記載の水硬性組成物は、上
述のセメント、微粒子、無機粒子Ａ、無機粒子Ｂ、減水
剤、水、及び必要に応じて配合される骨材からなる水硬
性組成物であって、硬化前には、240mm以上のフロー値
を有し、硬化後には、180MPa以上の圧縮強度、及び15MP
a以上の曲げ強度を有することを特徴とする。本願請求
項６に記載の水硬性組成物は、上述のセメント、微粒
子、無機粒子Ａ、無機粒子Ｂ、減水剤、水、及び骨材
（ただし、該骨材は、75μm以下の粒子の含有量が2.0重
量％以下である。）からなる水硬性組成物であって、硬
化前には、250mm以上のフロー値を有し、硬化後には、1
80MPa以上の圧縮強度、及び15MPa以上の曲げ強度を有す
ることを特徴とする。本願請求項７に記載の水硬性組成
物は、上述のセメント、微粒子、無機粒子Ａ、無機粒子
Ｂ、減水剤、水、金属繊維、及び必要に応じて配合され
る骨材からなる水硬性組成物であって、硬化前には、24
0mm以上のフロー値を有し、硬化後には、180MPa以上の
圧縮強度、及び30MPa以上の曲げ強度を有することを特
徴とする。金属繊維を含む上記水硬性組成物において、
金属繊維の配合量は、好ましくは、水硬性組成物中の体
積百分率で4％以下である（請求項８）。金属繊維の配
合量をこの範囲内に調整すれば、曲げ強度の向上と共
に、良好な作業性を確保することができる。
述のセメント、微粒子、無機粒子Ａ、無機粒子Ｂ、減水
剤、水、及び必要に応じて配合される骨材からなる水硬
性組成物であって、硬化前には、240mm以上のフロー値
を有し、硬化後には、180MPa以上の圧縮強度、及び15MP
a以上の曲げ強度を有することを特徴とする。本願請求
項６に記載の水硬性組成物は、上述のセメント、微粒
子、無機粒子Ａ、無機粒子Ｂ、減水剤、水、及び骨材
（ただし、該骨材は、75μm以下の粒子の含有量が2.0重
量％以下である。）からなる水硬性組成物であって、硬
化前には、250mm以上のフロー値を有し、硬化後には、1
80MPa以上の圧縮強度、及び15MPa以上の曲げ強度を有す
ることを特徴とする。本願請求項７に記載の水硬性組成
物は、上述のセメント、微粒子、無機粒子Ａ、無機粒子
Ｂ、減水剤、水、金属繊維、及び必要に応じて配合され
る骨材からなる水硬性組成物であって、硬化前には、24
0mm以上のフロー値を有し、硬化後には、180MPa以上の
圧縮強度、及び30MPa以上の曲げ強度を有することを特
徴とする。金属繊維を含む上記水硬性組成物において、
金属繊維の配合量は、好ましくは、水硬性組成物中の体
積百分率で4％以下である（請求項８）。金属繊維の配
合量をこの範囲内に調整すれば、曲げ強度の向上と共
に、良好な作業性を確保することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する本発明で使用するセメントとしては、普通ポルトラ
ンドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポル
トランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種
ポルトランドセメントが挙げられる。本発明において、
水硬性組成物の早期強度を向上させようとする場合に
は、早強ポルトランドセメントを使用することが好まし
く、水硬性組成物の流動性を向上させようとする場合に
は、中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセ
メントを使用することが好ましい。
する本発明で使用するセメントとしては、普通ポルトラ
ンドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポル
トランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種
ポルトランドセメントが挙げられる。本発明において、
水硬性組成物の早期強度を向上させようとする場合に
は、早強ポルトランドセメントを使用することが好まし
く、水硬性組成物の流動性を向上させようとする場合に
は、中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセ
メントを使用することが好ましい。
【００１１】セメントのブレーン比表面積は、2,500〜
5,000cm2/g、好ましくは3,000〜4,500cm2/gである。該
値が2,500cm2/g未満であると、水和反応が不活発になっ
て、180MPaを超える圧縮強度が得られ難い等の欠点があ
り、5,000cm2/gを超えると、セメントの粉砕に時間がか
かり、また、所定の流動性を得るための水量が多くなる
ため、硬化後の収縮量が大きくなる等の欠点がある。
5,000cm2/g、好ましくは3,000〜4,500cm2/gである。該
値が2,500cm2/g未満であると、水和反応が不活発になっ
て、180MPaを超える圧縮強度が得られ難い等の欠点があ
り、5,000cm2/gを超えると、セメントの粉砕に時間がか
かり、また、所定の流動性を得るための水量が多くなる
ため、硬化後の収縮量が大きくなる等の欠点がある。
【００１２】本発明で使用する微粒子としては、シリカ
フューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火
山灰、シリカゾル、沈降シリカ等が挙げられる。一般
に、シリカフュームやシリカダストは、そのＢＥＴ比表
面積が5〜25m2/gであり、粉砕等をする必要がないの
で、本発明の微粒子として好適である。
フューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火
山灰、シリカゾル、沈降シリカ等が挙げられる。一般
に、シリカフュームやシリカダストは、そのＢＥＴ比表
面積が5〜25m2/gであり、粉砕等をする必要がないの
で、本発明の微粒子として好適である。
【００１３】微粒子のＢＥＴ比表面積は、5〜25m2/gで
ある。該値が5m2/g未満であると、組成物の粒子の充填
性に緻密さを欠くため、180MPaを超える圧縮強度が得ら
れ難い等の欠点があり、25m2/gを超えると、所定の流動
性を得るための水量が多くなるため、180MPaを超える圧
縮強度が得られ難い等の欠点がある。
ある。該値が5m2/g未満であると、組成物の粒子の充填
性に緻密さを欠くため、180MPaを超える圧縮強度が得ら
れ難い等の欠点があり、25m2/gを超えると、所定の流動
性を得るための水量が多くなるため、180MPaを超える圧
縮強度が得られ難い等の欠点がある。
【００１４】微粒子の配合量は、セメント100重量部に
対して10〜40重量部、好ましくは20〜40重量部である。
配合量が10重量部未満では、180MPaを超える圧縮強度を
発現させることが困難となり、機械的特性が低下すると
ともに、流動性が極端に低下する。一方、配合量が40重
量部を超えると、流動性が低下する。
対して10〜40重量部、好ましくは20〜40重量部である。
配合量が10重量部未満では、180MPaを超える圧縮強度を
発現させることが困難となり、機械的特性が低下すると
ともに、流動性が極端に低下する。一方、配合量が40重
量部を超えると、流動性が低下する。
【００１５】本発明で使用する無機粒子Ａ及び無機粒子
Ｂは、セメント以外の無機粒子であり、スラグ、石灰石
粉末、長石類、ムライト類、アルミナ粉末、石英粉末、
フライアッシュ、火山灰、シリカゾル、炭化物粉末、窒
化物粉末等が挙げられる。中でも、スラグ、石灰石粉
末、石英粉末は、コストの点や硬化後の品質安定性の点
で好ましく用いられる。なお、無機粒子Ａと無機粒子Ｂ
は、同じ種類の粉末を使用してもよいし、異なる種類の
粉末を使用してもよい。
Ｂは、セメント以外の無機粒子であり、スラグ、石灰石
粉末、長石類、ムライト類、アルミナ粉末、石英粉末、
フライアッシュ、火山灰、シリカゾル、炭化物粉末、窒
化物粉末等が挙げられる。中でも、スラグ、石灰石粉
末、石英粉末は、コストの点や硬化後の品質安定性の点
で好ましく用いられる。なお、無機粒子Ａと無機粒子Ｂ
は、同じ種類の粉末を使用してもよいし、異なる種類の
粉末を使用してもよい。
【００１６】無機粒子Ａは、ブレーン比表面積が5,000
〜30,000cm2/g、好ましくは6,000〜20,000cm2/gのもの
である。また、無機粒子Ａは、セメント及び無機粒子Ｂ
よりもブレーン比表面積が大きいものである。無機粒子
Ａのブレーン比表面積が5,000cm2/g未満であると、セメ
ントや無機粒子Ｂとのブレーン比表面積の差が小さくな
り、自己充填性を確保することが困難になる等の欠点が
あり、30,000cm2/gを超えると、粉砕に手間がかかるた
め、材料が入手し難くなったり、所定の流動性が得られ
難くなる等の欠点がある。また、無機粒子Ａが、セメン
ト及び無機粒子Ｂよりも大きなブレーン比表面積を有す
ることによって、無機粒子Ａが、セメント及び無機粒子
Bと、微粒子との間隙を埋めるような粒度を有すること
になり、自己充填性等を確保することができる。
〜30,000cm2/g、好ましくは6,000〜20,000cm2/gのもの
である。また、無機粒子Ａは、セメント及び無機粒子Ｂ
よりもブレーン比表面積が大きいものである。無機粒子
Ａのブレーン比表面積が5,000cm2/g未満であると、セメ
ントや無機粒子Ｂとのブレーン比表面積の差が小さくな
り、自己充填性を確保することが困難になる等の欠点が
あり、30,000cm2/gを超えると、粉砕に手間がかかるた
め、材料が入手し難くなったり、所定の流動性が得られ
難くなる等の欠点がある。また、無機粒子Ａが、セメン
ト及び無機粒子Ｂよりも大きなブレーン比表面積を有す
ることによって、無機粒子Ａが、セメント及び無機粒子
Bと、微粒子との間隙を埋めるような粒度を有すること
になり、自己充填性等を確保することができる。
【００１７】無機粒子Ａとセメント及び無機粒子Ｂとの
ブレーン比表面積の差（換言すれば、無機粒子Ａと、セ
メントと無機粒子Ｂのうちブレーン比表面積の大きい方
とのブレーン比表面積の差）は、硬化前の作業性（施工
性）と硬化後の強度発現性の観点から、1,000cm2/g以上
が好ましく、2,000cm2/g以上がより好ましい。
ブレーン比表面積の差（換言すれば、無機粒子Ａと、セ
メントと無機粒子Ｂのうちブレーン比表面積の大きい方
とのブレーン比表面積の差）は、硬化前の作業性（施工
性）と硬化後の強度発現性の観点から、1,000cm2/g以上
が好ましく、2,000cm2/g以上がより好ましい。
【００１８】無機粒子Ａの配合量は、セメント100重量
部に対して10〜50重量部、好ましくは15〜40重量部であ
る。配合量が10重量部未満では、流動性が低下する。一
方、配合量が50重量部を超えると、硬化後180MPaを超え
る圧縮強度を発現させようとした場合、自己充填性を確
保することが困難となり、施工性が極端に低下する。
部に対して10〜50重量部、好ましくは15〜40重量部であ
る。配合量が10重量部未満では、流動性が低下する。一
方、配合量が50重量部を超えると、硬化後180MPaを超え
る圧縮強度を発現させようとした場合、自己充填性を確
保することが困難となり、施工性が極端に低下する。
【００１９】無機粒子Ｂのブレーン比表面積は、2,500
〜5,000cm2/gである。また、セメントと無機粒子Ｂとの
ブレーン比表面積の差は、100cm2/g以上であり、硬化前
の作業性（施工性）と硬化後の強度発現性の観点から、
好ましくは200cm2/g以上である。無機粒子Ｂのブレーン
比表面積が2,500cm2/g未満であると、自己充填性を確保
することが困難になる等の欠点があり、5,000cm2/gを超
えると、ブレーン比表面積の数値が無機粒子Ａに近づく
ため、組成物を構成する粒子の充填性が低下し、流動性
が低下する等の欠点がある。また、セメントと無機粒子
Ｂとのブレーン比表面積の差が100cm2/g以上であること
によって、組成物を構成する粒子の充填性が向上し、自
己充填性等を確保することができる。
〜5,000cm2/gである。また、セメントと無機粒子Ｂとの
ブレーン比表面積の差は、100cm2/g以上であり、硬化前
の作業性（施工性）と硬化後の強度発現性の観点から、
好ましくは200cm2/g以上である。無機粒子Ｂのブレーン
比表面積が2,500cm2/g未満であると、自己充填性を確保
することが困難になる等の欠点があり、5,000cm2/gを超
えると、ブレーン比表面積の数値が無機粒子Ａに近づく
ため、組成物を構成する粒子の充填性が低下し、流動性
が低下する等の欠点がある。また、セメントと無機粒子
Ｂとのブレーン比表面積の差が100cm2/g以上であること
によって、組成物を構成する粒子の充填性が向上し、自
己充填性等を確保することができる。
【００２０】無機粒子Ｂの配合量は、セメント100重量
部に対して5〜35重量部、好ましくは10〜30重量部であ
る。配合量が5〜35重量部の範囲外では、硬化後180MPa
を超える圧縮強度を発現させようとした場合、流動性が
低下し、施工性が低下する。無機粒子Ａと無機粒子Ｂの
合計量は、セメント100重量部に対して15〜55重量部、
好ましくは25〜50重量部である。合計量が15重量部未満
では、流動性等を向上させるために単位水量が増大する
ので、180MPaを超える圧縮強度を発現することが困難と
なる。一方、合計量が55重量部を超えると、硬化後180M
Paを超える圧縮強度を発現させようとした場合、自己充
填性を確保することが困難となり、施工性が極端に低下
する。
部に対して5〜35重量部、好ましくは10〜30重量部であ
る。配合量が5〜35重量部の範囲外では、硬化後180MPa
を超える圧縮強度を発現させようとした場合、流動性が
低下し、施工性が低下する。無機粒子Ａと無機粒子Ｂの
合計量は、セメント100重量部に対して15〜55重量部、
好ましくは25〜50重量部である。合計量が15重量部未満
では、流動性等を向上させるために単位水量が増大する
ので、180MPaを超える圧縮強度を発現することが困難と
なる。一方、合計量が55重量部を超えると、硬化後180M
Paを超える圧縮強度を発現させようとした場合、自己充
填性を確保することが困難となり、施工性が極端に低下
する。
【００２１】本発明においては、骨材を使用することが
できる。骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂
等又はこれらの混合物を使用することができる。骨材
は、粒径2mm以下で、かつ75μm以下の粒子の含有量が2.
0重量％以下のものを用いることが好ましい。ここで、
骨材の粒径とは、85％重量累積粒径である。該骨材を使
用することによって、流動性や作業性が向上する。
できる。骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂
等又はこれらの混合物を使用することができる。骨材
は、粒径2mm以下で、かつ75μm以下の粒子の含有量が2.
0重量％以下のものを用いることが好ましい。ここで、
骨材の粒径とは、85％重量累積粒径である。該骨材を使
用することによって、流動性や作業性が向上する。
【００２２】骨材の粒径が2mmを超えると、硬化後の機
械的特性が低下するので好ましくない。また、75μm以
下の粒子の含有量が2.0重量％を超えると、モルタルの
流動性や作業性が低下する。なお、本発明においては、
硬化後の強度発現性の点から、最大粒径が2mm以下の骨
材を用いることが好ましく、最大粒径が1.5mm以下の骨
材を用いることがより好ましい。また、流動性や作業性
の点から、75μm以下の粒子の含有量が1.5重量％以下で
ある骨材を用いることがより好ましい。
械的特性が低下するので好ましくない。また、75μm以
下の粒子の含有量が2.0重量％を超えると、モルタルの
流動性や作業性が低下する。なお、本発明においては、
硬化後の強度発現性の点から、最大粒径が2mm以下の骨
材を用いることが好ましく、最大粒径が1.5mm以下の骨
材を用いることがより好ましい。また、流動性や作業性
の点から、75μm以下の粒子の含有量が1.5重量％以下で
ある骨材を用いることがより好ましい。
【００２３】骨材の配合量は、水硬性組成物（モルタ
ル）の施工性や硬化後の機械的強度の観点から、セメン
ト、微粒子、無機粒子Ａ、無機粒子Ｂの合計量100重量
部に対して130重量部以下が好ましく、さらには、自己
収縮や乾燥収縮の低減、水和発熱量の低減等の観点か
ら、40〜130重量部がより好ましい。
ル）の施工性や硬化後の機械的強度の観点から、セメン
ト、微粒子、無機粒子Ａ、無機粒子Ｂの合計量100重量
部に対して130重量部以下が好ましく、さらには、自己
収縮や乾燥収縮の低減、水和発熱量の低減等の観点か
ら、40〜130重量部がより好ましい。
【００２４】本発明においては、硬化後の曲げ強度を大
幅に高める観点から、前記水硬性組成物に金属繊維を含
ませることが好ましい。金属繊維としては、鋼繊維、ス
テンレス繊維、アモルファス繊維等が挙げられる。中で
も、鋼繊維は、強度に優れており、また、コストや入手
のし易さの点からも好ましいものである。金属繊維の寸
法は、水硬性組成物中における金属繊維の材料分離の防
止や、硬化後の曲げ強度の向上の点から、直径が0.01〜
1.0mm、長さが2〜30mmであることが好ましく、直径が0.
05〜0.5mm、長さが5〜25mmであることがより好ましい。
また、金属繊維のアスペクト比（繊維長／繊維直径）
は、好ましくは20〜200、より好ましくは40〜150であ
る。
幅に高める観点から、前記水硬性組成物に金属繊維を含
ませることが好ましい。金属繊維としては、鋼繊維、ス
テンレス繊維、アモルファス繊維等が挙げられる。中で
も、鋼繊維は、強度に優れており、また、コストや入手
のし易さの点からも好ましいものである。金属繊維の寸
法は、水硬性組成物中における金属繊維の材料分離の防
止や、硬化後の曲げ強度の向上の点から、直径が0.01〜
1.0mm、長さが2〜30mmであることが好ましく、直径が0.
05〜0.5mm、長さが5〜25mmであることがより好ましい。
また、金属繊維のアスペクト比（繊維長／繊維直径）
は、好ましくは20〜200、より好ましくは40〜150であ
る。
【００２５】金属繊維の形状は、直線状よりも、何らか
の物理的付着力を付与する形状（例えば、螺旋状や波
形）が好ましい。螺旋状等の形状にすれば、金属繊維と
マトリックスとが引き抜けながら応力を担保するため、
曲げ強度が向上する。
の物理的付着力を付与する形状（例えば、螺旋状や波
形）が好ましい。螺旋状等の形状にすれば、金属繊維と
マトリックスとが引き抜けながら応力を担保するため、
曲げ強度が向上する。
【００２６】金属繊維の好適な例としては、例えば、直
径が0.5mm以下、引張強度が1〜3.5GPaの鋼繊維からな
り、かつ、180MPaの圧縮強度を有するセメント質硬化体
（ペーストまたはモルタル）に対する界面付着強度（付
着面の単位面積当たりの最大引張力）が3MPa以上である
ものが挙げられる。本例において、金属繊維は、波形ま
たは螺旋形の形状に加工することができる。また、本例
の金属繊維の周面上に、マトリックスに対する運動（長
手方向の滑り）に抵抗するための溝または突起を付ける
こともできる。また、本例の金属繊維は、鋼繊維の表面
に、鋼繊維のヤング係数よりも小さなヤング係数を有す
る金属層（例えば、亜鉛、錫、銅、アルミニウム等から
選ばれる１種以上からなるもの）を設けたものとしても
よい。
径が0.5mm以下、引張強度が1〜3.5GPaの鋼繊維からな
り、かつ、180MPaの圧縮強度を有するセメント質硬化体
（ペーストまたはモルタル）に対する界面付着強度（付
着面の単位面積当たりの最大引張力）が3MPa以上である
ものが挙げられる。本例において、金属繊維は、波形ま
たは螺旋形の形状に加工することができる。また、本例
の金属繊維の周面上に、マトリックスに対する運動（長
手方向の滑り）に抵抗するための溝または突起を付ける
こともできる。また、本例の金属繊維は、鋼繊維の表面
に、鋼繊維のヤング係数よりも小さなヤング係数を有す
る金属層（例えば、亜鉛、錫、銅、アルミニウム等から
選ばれる１種以上からなるもの）を設けたものとしても
よい。
【００２７】金属繊維の配合量は、水硬性組成物（具体
的には、セメント、微粒子、無機粒子Ａ、無機粒子Ｂ、
金属繊維、減水剤、水、（及び骨材）からなる組成物）
中の体積百分率で、好ましくは4％以下、より好ましく
は0.5〜3％、特に好ましくは1〜3％である。配合量が4
％を超えると、混練時の作業性等を確保するために単位
水量が増大するうえ、配合量を増やしても金属繊維の補
強効果が向上しないため、経済的でなく、さらに、混練
物中でいわゆるファイバーボールを生じ易くなるので、
好ましくない。
的には、セメント、微粒子、無機粒子Ａ、無機粒子Ｂ、
金属繊維、減水剤、水、（及び骨材）からなる組成物）
中の体積百分率で、好ましくは4％以下、より好ましく
は0.5〜3％、特に好ましくは1〜3％である。配合量が4
％を超えると、混練時の作業性等を確保するために単位
水量が増大するうえ、配合量を増やしても金属繊維の補
強効果が向上しないため、経済的でなく、さらに、混練
物中でいわゆるファイバーボールを生じ易くなるので、
好ましくない。
【００２８】前記各材料を用いてペーストまたはモルタ
ルを調製する場合、前記各材料に加えて、減水剤及び水
が配合される。減水剤としては、リグニン系、ナフタレ
ンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水
剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を
使用することができる。これらのうち、減水効果の大き
な高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することが
好ましい。
ルを調製する場合、前記各材料に加えて、減水剤及び水
が配合される。減水剤としては、リグニン系、ナフタレ
ンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水
剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を
使用することができる。これらのうち、減水効果の大き
な高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することが
好ましい。
【００２９】減水剤の配合量は、セメント、微粒子、無
機粒子Ａ、無機粒子Ｂの合計量100重量部に対して、固
形分換算で0.1〜4.0重量部が好ましく、0.3〜2.0重量部
がより好ましい。配合量が0.1重量部未満では、混練が
困難になるとともに、流動性が低くなり、自己充填性が
得られない。配合量が4.0重量部を超えると、材料分離
や著しい凝結遅延が生じ、また、硬化後の機械的特性が
低下することもある。なお、減水剤は、液状または粉末
状のいずれでも使用することができる。
機粒子Ａ、無機粒子Ｂの合計量100重量部に対して、固
形分換算で0.1〜4.0重量部が好ましく、0.3〜2.0重量部
がより好ましい。配合量が0.1重量部未満では、混練が
困難になるとともに、流動性が低くなり、自己充填性が
得られない。配合量が4.0重量部を超えると、材料分離
や著しい凝結遅延が生じ、また、硬化後の機械的特性が
低下することもある。なお、減水剤は、液状または粉末
状のいずれでも使用することができる。
【００３０】ペーストまたはモルタルを調製する際の水
の量は、セメント、微粒子、無機粒子Ａ、無機粒子Ｂの
合計量100重量部に対して、好ましくは10〜30重量部、
より好ましくは12〜25重量部である。水の量が10重量部
未満では、混練が困難になるとともに、流動性が低下
し、自己充填性が得られない。水の量が30重量部を超え
ると、硬化後の機械的特性が低下する。
の量は、セメント、微粒子、無機粒子Ａ、無機粒子Ｂの
合計量100重量部に対して、好ましくは10〜30重量部、
より好ましくは12〜25重量部である。水の量が10重量部
未満では、混練が困難になるとともに、流動性が低下
し、自己充填性が得られない。水の量が30重量部を超え
ると、硬化後の機械的特性が低下する。
【００３１】硬化前のペーストまたはモルタルのフロー
値は、好ましくは240mm以上、より好ましくは250mm以上
である。特に、75μm以下の粒子の含有量が2.0重量％以
下である骨材を用いた場合には、該フロー値は、好まし
くは250mm以上、より好ましくは265mm以上、特に好まし
くは280mm以上である。なお、本明細書中において、フ
ロー値とは、「JIS R 5201（セメントの物理試験方法）
11.フロー試験」に記載される方法において、15回の落
下運動を行なわないで測定した値である。また、前記フ
ロー試験において、フロー値が200mmに達する時間は、
好ましくは10.5秒以内、より好ましくは10.0秒以内であ
る。当該時間は、作業性と粘性を評価する尺度として用
いられる。
値は、好ましくは240mm以上、より好ましくは250mm以上
である。特に、75μm以下の粒子の含有量が2.0重量％以
下である骨材を用いた場合には、該フロー値は、好まし
くは250mm以上、より好ましくは265mm以上、特に好まし
くは280mm以上である。なお、本明細書中において、フ
ロー値とは、「JIS R 5201（セメントの物理試験方法）
11.フロー試験」に記載される方法において、15回の落
下運動を行なわないで測定した値である。また、前記フ
ロー試験において、フロー値が200mmに達する時間は、
好ましくは10.5秒以内、より好ましくは10.0秒以内であ
る。当該時間は、作業性と粘性を評価する尺度として用
いられる。
【００３２】硬化後のペーストまたはモルタルの圧縮強
度は、好ましくは180MPa以上、より好ましくは200MPa以
上である。硬化後のペーストまたはモルタルの曲げ強度
は、好ましくは15MPa以上、より好ましくは18MPa以上、
特に好ましくは20MPa以上である。特に、水硬性組成物
が金属繊維を含む場合には、硬化後のペーストまたはモ
ルタルの曲げ強度は、好ましくは30MPa以上、より好ま
しくは32MPa以上、特に好ましくは35MPa以上である。
度は、好ましくは180MPa以上、より好ましくは200MPa以
上である。硬化後のペーストまたはモルタルの曲げ強度
は、好ましくは15MPa以上、より好ましくは18MPa以上、
特に好ましくは20MPa以上である。特に、水硬性組成物
が金属繊維を含む場合には、硬化後のペーストまたはモ
ルタルの曲げ強度は、好ましくは30MPa以上、より好ま
しくは32MPa以上、特に好ましくは35MPa以上である。
【００３３】本発明の水硬性組成物からなるペーストま
たはモルタルの混練方法は、特に限定するものではな
く、例えば、(a)水、減水剤以外の材料（具体的には、
セメント、微粒子、無機粒子Ａ、無機粒子Ｂ、及び必要
に応じて配合される骨材）を予め混合して、プレミック
ス材を調製しておき、該プレミックス材、水、減水剤を
ミキサに投入し、混練する方法、(b)粉末状の減水剤を
用意し、水以外の材料（具体的には、セメント、微粒
子、無機粒子Ａ、無機粒子Ｂ、減水剤、及び必要に応じ
て配合される骨材）を予め混合して、プレミックス材を
調製しておき、該プレミックス材及び水をミキサに投入
し、混練する方法、(c)各材料を各々個別にミキサに投
入し、混練する方法、等を採用することができる。
たはモルタルの混練方法は、特に限定するものではな
く、例えば、(a)水、減水剤以外の材料（具体的には、
セメント、微粒子、無機粒子Ａ、無機粒子Ｂ、及び必要
に応じて配合される骨材）を予め混合して、プレミック
ス材を調製しておき、該プレミックス材、水、減水剤を
ミキサに投入し、混練する方法、(b)粉末状の減水剤を
用意し、水以外の材料（具体的には、セメント、微粒
子、無機粒子Ａ、無機粒子Ｂ、減水剤、及び必要に応じ
て配合される骨材）を予め混合して、プレミックス材を
調製しておき、該プレミックス材及び水をミキサに投入
し、混練する方法、(c)各材料を各々個別にミキサに投
入し、混練する方法、等を採用することができる。
【００３４】混練に用いるミキサは、通常のコンクリー
トの混練に用いられるどのタイプのものでもよく、例え
ば、揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサ
等が用いられる。また、養生方法も特に限定するもので
はなく、気中養生や蒸気養生等を行なえばよい。
トの混練に用いられるどのタイプのものでもよく、例え
ば、揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサ
等が用いられる。また、養生方法も特に限定するもので
はなく、気中養生や蒸気養生等を行なえばよい。
【００３５】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。
［１．使用材料］
以下に示す材料を使用した。
（１）セメント；Ａ：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製
；ブレーン比表面積3,300cm2/g）
Ｂ：低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製
；ブレーン比表面積3,200cm2/g）
（２）微粒子；Ａ：シリカフューム（ＢＥＴ比表面積11m2/g）
Ｂ：シリカフューム（ＢＥＴ比表面積21m2/g）
（３）無機粒子Ａ；スラグ粉末Ａ（ブレーン比表面積6,000cm2/g）
スラグ粉末Ｂ（ブレーン比表面積15,000cm2/g）
石英粉末（ブレーン比表面積8,000cm2/g）
石灰石粉末（ブレーン比表面積10,000cm2/g）
（４）無機粒子Ｂ；スラグ粉末Ａ（ブレーン比表面積4,500cm2/g）
石英粉末（ブレーン比表面積4,000cm2/g）
石灰石粉末Ａ（ブレーン比表面積3,800cm2/g）
石灰石粉末Ｂ（ブレーン比表面積2,600cm2/g）
（５）骨材；珪砂Ａ（最大粒径0.6mm、75μm以下の粒子の含有量0.35重量％）
珪砂Ｂ（最大粒径0.6mm、75μm以下の粒子の含有量1.2重量％）
珪砂Ｃ（最大粒径0.6mm、75μm以下の粒子の含有量2.9重量％）
（６）金属繊維； 鋼繊維（直径：0.2mm、長さ：13mm）
（７）減水剤； ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
（８）水； 水道水
前記材料を用いた実施例１〜２０、比較例１〜７の配合
条件を表１に示す。
条件を表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】［２．モルタルまたはペーストの調製及び
評価］ 各材料を個別に二軸練りミキサに投入し、混練した。混
練後、次のように硬化前及び硬化後の物性を測定し評価
した。 （１）フロー値 「JIS R 5201（セメントの物理試験方法）11.フロー試
験」に記載される方法において、15回の落下運動を行な
わないで測定した。 （２）200mm到達時間 上記フロー試験において、フロー値が200mmに達するま
での時間を測定した。 （３）圧縮強度各混練物をφ50×100mmの型枠内に流し
込み、20℃で48時間前置き後、90℃で4 8時間蒸気養生して、硬化体（３本）を作製した後、該
硬化体の圧縮強度を測定した。硬化体（３本）の測定値
の平均値を圧縮強度とした。 （４）曲げ強度 各混練物を4×4×16cmの型枠内に流し込み、20℃で48時
間前置き後、90℃で48時間蒸気養生して、硬化体（３
本）を作製した後、該硬化体の曲げ強度を測定した。硬
化体（３本）の測定値の平均値を曲げ強度とした。結果
を表２に示す。
評価］ 各材料を個別に二軸練りミキサに投入し、混練した。混
練後、次のように硬化前及び硬化後の物性を測定し評価
した。 （１）フロー値 「JIS R 5201（セメントの物理試験方法）11.フロー試
験」に記載される方法において、15回の落下運動を行な
わないで測定した。 （２）200mm到達時間 上記フロー試験において、フロー値が200mmに達するま
での時間を測定した。 （３）圧縮強度各混練物をφ50×100mmの型枠内に流し
込み、20℃で48時間前置き後、90℃で4 8時間蒸気養生して、硬化体（３本）を作製した後、該
硬化体の圧縮強度を測定した。硬化体（３本）の測定値
の平均値を圧縮強度とした。 （４）曲げ強度 各混練物を4×4×16cmの型枠内に流し込み、20℃で48時
間前置き後、90℃で48時間蒸気養生して、硬化体（３
本）を作製した後、該硬化体の曲げ強度を測定した。硬
化体（３本）の測定値の平均値を曲げ強度とした。結果
を表２に示す。
【００３８】
【表２】
【００３９】表２に示すように、本発明の要件を満たす
実施例１〜２０は、流動性が良好で、自己充填性を有す
るとともに、優れた機械的強度（圧縮強度、曲げ強度）
を有するのに対し、本発明の要件を満たしていない比較
例１〜７では、流動性等が劣り、自己充填性が得られて
いない。特に、75μm以下の粒子の含有量が2重量％以下
である実施例１〜１２、１４〜１５、１７〜２０では、
極めて優れた流動性（270mm以上のフロー値）を得てい
る。
実施例１〜２０は、流動性が良好で、自己充填性を有す
るとともに、優れた機械的強度（圧縮強度、曲げ強度）
を有するのに対し、本発明の要件を満たしていない比較
例１〜７では、流動性等が劣り、自己充填性が得られて
いない。特に、75μm以下の粒子の含有量が2重量％以下
である実施例１〜１２、１４〜１５、１７〜２０では、
極めて優れた流動性（270mm以上のフロー値）を得てい
る。
【００４０】
【発明の効果】本発明の水硬性組成物は、硬化前には、
自己充填性（優れた流動性及び材料分離抵抗性）を有
し、施工性に極めて優れるとともに、硬化後には、180M
Paを超える圧縮強度を有する等、機械的特性（圧縮強
度、曲げ強度等）に優れる。
自己充填性（優れた流動性及び材料分離抵抗性）を有
し、施工性に極めて優れるとともに、硬化後には、180M
Paを超える圧縮強度を有する等、機械的特性（圧縮強
度、曲げ強度等）に優れる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｃ０４Ｂ 18:14 Ｃ０４Ｂ 18:14 Ａ
14:06 Ｚ
14:06 14:26
14:26 14:48 Ｃ
14:48 24:26 Ｅ
24:26）
(56)参考文献 特開 平５−270872（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−157889（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−208852（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−300721（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−144952（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C04B 7/00 - 7/345
C04B 28/00 - 28/36
C04B 20/00
Claims (8)
- 【請求項１】 (A)ブレーン比表面積2,500〜5,000cm2/g
のセメント100重量部と、(B)ＢＥＴ比表面積5〜25m2/g
の微粒子10〜40重量部と、(C)ブレーン比表面積5,000〜
30,000cm2/gの無機粒子Ａ10〜50重量部と、(D) ブレー
ン比表面積2,500〜5,000cm2/gの無機粒子Ｂ5〜35重量部
と、(E)減水剤と、(F)水とを含有する水硬性組成物であ
って、 上記無機粒子Ａが、上記セメント及び上記無機粒子Ｂよ
りも大きなブレーン比表面積を有しており、上記セメン
トと上記無機粒子Ｂのブレーン比表面積の差が、100cm2
/g以上であり、上記無機粒子Ａと上記無機粒子Ｂの合計
量が、上記セメント100重量部に対して15〜55重量部で
あることを特徴とする水硬性組成物。 - 【請求項２】 85％重量累積粒径が2mm以下である骨材
を含み、該骨材の配合量が、上記セメントと上記微粒子
と上記無機粒子Ａと上記無機粒子Ｂとの合計量100重量
部に対して、130重量部以下である請求項１に記載の水
硬性組成物。 - 【請求項３】 上記骨材は、75μm以下の粒子の含有量
が2.0重量％以下である請求項２に記載の水硬性組成
物。 - 【請求項４】 金属繊維を含む請求項１〜３のいずれか
に記載の水硬性組成物。 - 【請求項５】 硬化前には、240mm以上のフロー値を有
し、硬化後には、180MPa以上の圧縮強度、及び15MPa以
上の曲げ強度を有する請求項１又は２に記載の水硬性組
成物。 - 【請求項６】 硬化前には、250mm以上のフロー値を有
し、硬化後には、180MPa以上の圧縮強度、及び15MPa以
上の曲げ強度を有する請求項３に記載の水硬性組成物。 - 【請求項７】 硬化前には、240mm以上のフロー値を有
し、硬化後には、180MPa以上の圧縮強度、及び30MPa以
上の曲げ強度を有する請求項４に記載の水硬性組成物。 - 【請求項８】 上記金属繊維の配合量が、水硬性組成物
中の体積百分率で4％以下である請求項４又は７に記載
の水硬性組成物。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| JP2001161283A JP3397775B2 (ja) | 2001-03-08 | 2001-05-29 | 水硬性組成物 |
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Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
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| JP2001065188 | 2001-03-08 | ||
| JP2001161283A JP3397775B2 (ja) | 2001-03-08 | 2001-05-29 | 水硬性組成物 |
Publications (2)
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