JP5702199B2 - Cement material - Google Patents
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Description
本発明は、セメント材料、より詳しくは、超高強度のセメント硬化体を形成可能なセメント材料に関する。 The present invention relates to a cement material, and more particularly to a cement material capable of forming an ultra-high-strength hardened cement body.
超高強度を有するセメント硬化体については、これまで種々の検討がなされていているが、２５０Ｎ／ｍｍ２を超えるような強度を有するセメント硬化体を、工業的見地から容易に、且つ低コストで得る方法はあまり知られていなかった。オートクレーブ養生とは、セメントを高圧・高温条件下で蒸気養生してセメント硬化体を得る方法であるが、このようなオートクレーブ養生によれば、比較的高強度のセメント硬化体を製造できることが知られている。 Various studies have been made so far on a cemented cured body having an ultra-high strength, but a cemented cured body having a strength exceeding 250 N / mm 2 can be easily and inexpensively produced from an industrial standpoint. The method of obtaining was not well known. Autoclave curing is a method of obtaining cement hardened material by steam curing cement under high pressure and high temperature conditions. It is known that relatively high strength hardened cement can be produced by such autoclave curing. ing.
下記非特許文献１には、水結合材比を０．２１とし、シリカフュームを含むセメントを用いたセメントペースト供試体や、さらに硬質珪石細骨材や微粉石英を含むＲＰＣ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｄｅｒ Ｃｏｎｖｒｅｔｅ）供試体を用い、条件を各種変化させて養生を行ったことが開示されているが、得られる圧縮強度は最大でも２５０Ｎ／ｍｍ２程度であったことが示されている。 Non-Patent Document 1 below describes a cement paste specimen using a cement containing silica fume with a water binder ratio of 0.21, and an RPC (Reactive Powder Convette) specimen containing hard silica fine aggregate and fine quartz. Although it was disclosed that curing was performed by changing the conditions in various ways, it was shown that the compression strength obtained was about 250 N / mm 2 at the maximum.
更なる高強度を有するセメント硬化体を得る方法としては、従来の養生に加えて、さらに特別な工程を実施する方法が知られている。下記非特許文献２には、硬化の初期に加圧する方法が開示されており、例えば、養生の前に２５Ｎ／ｍｍ２以上の圧力を２日与えることで、圧縮強度を増大させることができることが示されている。 As a method for obtaining a hardened cement body having further high strength, a method of performing a special process in addition to the conventional curing is known. Non-Patent Document 2 below discloses a method of applying pressure at the initial stage of curing. For example, by applying a pressure of 25 N / mm 2 or more for 2 days before curing, the compressive strength can be increased. It is shown.
しかしながら、上記非特許文献２に開示されたような硬化の初期に２５Ｎ／ｍｍ２以上の圧力を加えるような方法は、実用レベルの大きさの建設部材を製造する際には実施することが困難な場合が多く、実用上、強度の向上方法として適用するには適していない。 However, the method of applying a pressure of 25 N / mm 2 or more at the initial stage of curing as disclosed in Non-Patent Document 2 is difficult to implement when manufacturing a construction member having a practical size. In many cases, it is not suitable for practical use as a method for improving strength.
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、実用上十分に適用できる程度の条件であっても、２５０Ｎ／ｍｍ２を超える圧縮強度を有するセメント硬化体を製造することが可能なセメント材料を提供することを目的とする。本発明はまた、このようなセメント材料を用いたセメント硬化体の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to produce a hardened cement body having a compressive strength exceeding 250 N / mm 2 even under conditions that are practically applicable. The object is to provide a possible cement material. Another object of the present invention is to provide a method for producing a hardened cement body using such a cement material.
上記目的を達成するため、本発明のセメント材料は、セメント及びシリカフュームを含むセメント成分と、９７質量％を超えるＳｉＯ２を含み且つ３０μｍを超える平均粒径を有する粉末からなる高純度シリカ鉱物と、水とを含有し、１ｍ３あたりに含まれる水の質量（ｋｇ）をＷ、１ｍ３あたりに含まれる高純度シリカ鉱物の質量（ｋｇ）をＳｉ、１ｍ３あたりに含まれるセメント成分の質量（ｋｇ）をＣとしたとき、下記式（１）及び（２）を満たすことを特徴とする。
Ｗ／Ｃ≦０．２１ （１）
０．１≦Ｓｉ／（Ｃ＋Ｓｉ）≦０．３３ （２）
In order to achieve the above object, the cement material of the present invention comprises a cement component containing cement and silica fume, a high-purity silica mineral comprising a powder containing more than 97% by mass of SiO 2 and having an average particle size of more than 30 μm, containing water, the mass of the cement component contained mass (kg) W of water contained per 1 m 3, the high-purity silica minerals contained per 1 m 3 mass (kg) Si, per 1 m 3 ( When kg) is C, the following formulas (1) and (2) are satisfied.
W / C ≦ 0.21 (1)
0.1 ≦ Si / (C + Si) ≦ 0.33 (2)
上記本発明のセメント材料は、上述したような、特定の粒径及びＳｉＯ２含有量の条件を満たす高純度シリカ鉱物を、セメント成分及び水と組み合わせて含むことに加えて、Ｗ／Ｃ≦０．２１という低い水結合材比を有し、しかも、セメント成分と高純度シリカ鉱物とが特定の割合で含まれる組成を有することにより、実用上十分に適用できる条件でオートクレーブ養生を行うことで、２５０Ｎ／ｍｍ２を超えるような高強度のセメント硬化体を形成することができる。 The above cement material of the present invention contains, as described above, a high-purity silica mineral that satisfies the specific particle size and SiO 2 content conditions in combination with the cement component and water, and W / C ≦ 0. By carrying out autoclave curing under conditions that can be applied practically sufficiently by having a low water binder ratio of 21 and having a composition in which a cement component and a high-purity silica mineral are contained in a specific ratio, A high-strength cement hardened body exceeding 250 N / mm 2 can be formed.
上記本発明のセメント材料は、高性能減水剤を更に含むと好ましい。また、高純度シリカ鉱物とは異なる骨材を更に含むと好ましい。これらにより、高強度のセメント硬化体が更に得られやすくなる。 The cement material of the present invention preferably contains a high performance water reducing agent. Further, it is preferable that an aggregate different from the high purity silica mineral is further included. These make it easier to obtain a high-strength cement cured body.
また、本発明は、セメント材料をオートクレーブ養生してセメント硬化体を製造する方法であって、１．３ＭＰａ以下の圧力、及び、１９０℃以下の温度の条件でオートクレーブ養生を行い、且つ、セメント材料として、セメント及びシリカフュームを含むセメント成分と、９７質量％を超えるＳｉＯ２を含み且つ３０μｍを超える平均粒径を有する粉末からなる高純度シリカ鉱物と、水とを含有し、１ｍ３あたりに含まれる水の質量（ｋｇ）をＷ、１ｍ３あたりに含まれる高純度シリカ鉱物の質量（ｋｇ）をＳｉ、１ｍ３あたりに含まれるセメント成分の質量（ｋｇ）をＣとしたとき、下記式（１）及び（２）を満たすものを用いるセメント硬化体の製造方法を提供する。
Ｗ／Ｃ≦０．２１ （１）
０．１≦Ｓｉ／（Ｃ＋Ｓｉ）≦０．３３ （２）
The present invention also relates to a method for producing a hardened cement body by autoclaving a cement material, performing autoclave curing under conditions of a pressure of 1.3 MPa or less and a temperature of 190 ° C. or less, and the cement material And containing a cement component containing cement and silica fume, a high-purity silica mineral composed of powder containing SiO 2 exceeding 97% by mass and having an average particle diameter exceeding 30 μm, and water, and contained per 1 m 3. when the water of the mass (kg) W, mass (kg) Si of high purity silica minerals contained per 1 m 3, the cement component contained per 1 m 3 mass (kg) was as C, the following equation (1 ) And (2), a method for producing a hardened cement body is provided.
W / C ≦ 0.21 (1)
0.1 ≦ Si / (C + Si) ≦ 0.33 (2)
かかる本発明の製造方法においては、上記本発明のセメント材料を用いることから、１．３ＭＰａ以下及び１９０℃以下という実用上十分に適用できる条件でオートクレーブ養生を行うことで、２５０Ｎ／ｍｍ２を超える高強度のセメント硬化体を製造することができる。 In the production method of the present invention, since the cement material of the present invention is used, the autoclave curing is performed under conditions that can be practically sufficiently applied such as 1.3 MPa or less and 190 ° C. or less, and exceeds 250 N / mm 2 . A high-strength hardened cement can be produced.
本発明によれば、実用上十分に適用できる程度の条件であっても、２５０Ｎ／ｍｍ２を超える圧縮強度を有するセメント硬化体を製造することが可能なセメント材料を提供することが可能となる。また、このような本発明のセメント材料を用い、高強度のセメント硬化体を得ることが可能なセメント硬化体の製造方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a cement material capable of producing a hardened cement body having a compressive strength exceeding 250 N / mm 2 even under conditions that can be sufficiently applied in practice. . Moreover, it becomes possible to provide the manufacturing method of the hardened cement body which can obtain a high-strength hardened cement body using such a cement material of this invention.
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
好適な実施形態のセメント材料は、セメント及びシリカフュームを含むセメント成分と、９７質量％を超えるＳｉＯ２を含み且つ３０μｍを超える平均粒径を有する粉末からなる高純度シリカ鉱物と、水とを少なくとも含有し、１ｍ３あたりに含まれる水の質量（ｋｇ）をＷ、１ｍ３あたりに含まれる高純度シリカ鉱物の質量（ｋｇ）をＳｉ、１ｍ３あたりに含まれるセメント成分の質量（ｋｇ）をＣとしたとき、下記式（１）及び（２）を満たすものである。
Ｗ／Ｃ≦０．２１ （１）
０．１≦Ｓｉ／（Ｃ＋Ｓｉ）≦０．３３ （２）
A cement material according to a preferred embodiment contains at least a cement component including cement and silica fume, a high-purity silica mineral composed of powder containing more than 97% by mass of SiO 2 and having an average particle size exceeding 30 μm, and water. and, the mass of water contained per 1 m 3 of (kg) W, mass (kg) Si of high purity silica minerals contained per 1 m 3, the cement component contained per 1 m 3 mass (kg) C The following formulas (1) and (2) are satisfied.
W / C ≦ 0.21 (1)
0.1 ≦ Si / (C + Si) ≦ 0.33 (2)
セメント材料に含まれるセメント成分は、セメント及びシリカフュームを含む。セメントとしては、普通、早強、中庸熱、低熱、耐硫酸塩性、白色などの各種ポルトランドセメント、高炉スラグや通常のフライアッシュをポルトランドセメントに混合した混合セメント、エコセメント、超早強セメントや急硬セメント等が挙げられる。また、これらのセメントの複数を任意量混合したセメントも使用することができる。なかでも、セメントとしては、低熱ポルトランドセメント、または、中庸熱ポルトランドセメントが好ましい。 The cement component contained in the cement material includes cement and silica fume. Various cements such as normal, early strength, moderate heat, low heat, sulfate resistance, white, etc., cement mixed with blast furnace slag and normal fly ash mixed with Portland cement, eco cement, super early strength cement, etc. Examples include rapid cement. A cement obtained by mixing an arbitrary amount of a plurality of these cements can also be used. Especially, as a cement, low heat Portland cement or moderately hot Portland cement is preferable.
シリカフュームとは、金属シリコンやフェロシリコンなどのシリコンアロイを電気炉等で製造する際に副生する球形の超微粒子である。シリカフュームとしては、主成分として非晶質ＳｉＯ２を含み、少量成分としてＡｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、ＴｉＯ２等を含むものが挙げられる。 Silica fume is spherical ultrafine particles produced as a by-product when silicon alloys such as metal silicon and ferrosilicon are produced in an electric furnace or the like. Examples of the silica fume include those containing amorphous SiO 2 as a main component and Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CaO, TiO 2 and the like as minor components.
セメント成分としては、シリカフュームの含有率が、シリカフューム及びセメントの合計に対して５〜２０質量％のものが好ましく、１０〜１５質量％のものがより好ましい。このようなシリカフューム／セメント比を有するセメント成分を含有することで、一層優れた強度を有するセメント硬化体が得られやすくなる。なお、セメント成分は、あらかじめセメントにシリカフュームを混合したシリカフュームプレミックスセメントであってもよく、セメント材料の調製時にセメントとシリカフュームとが混合されたものであってもよい。 As a cement component, the content of silica fume is preferably 5 to 20% by mass, more preferably 10 to 15% by mass with respect to the total of silica fume and cement. By containing a cement component having such a silica fume / cement ratio, a hardened cement body having further excellent strength can be easily obtained. The cement component may be a silica fume premix cement obtained by previously mixing silica fume with cement, or may be a mixture of cement and silica fume at the time of preparing the cement material.
高純度シリカ鉱物としては、９７質量％を超えるＳｉＯ２を含み且つ３０μｍを超える平均粒径を有する粉末からなるものであれば特に制限なく適用できる。そのような高純度シリカ鉱物としては、粉末状の硅砂が挙げられる。高純度シリカ鉱物を構成する粉末の平均粒径は、例えば、レーザ回折式粒度分布測定装置により測定することができる。また、高純度シリカ鉱物に含まれるＳｉＯ２の含有量は、例えば、蛍光Ｘ線分析により測定することができる。高純度シリカ鉱物の平均粒径は、３０μｍを超え１０００μｍ以下であると好ましく、３０〜１００μｍであるとより好ましい。 The high-purity silica mineral is not particularly limited as long as it is made of a powder containing SiO 2 exceeding 97% by mass and having an average particle diameter exceeding 30 μm. Examples of such high-purity silica mineral include powdered cinnabar. The average particle diameter of the powder constituting the high-purity silica mineral can be measured by, for example, a laser diffraction particle size distribution measuring device. Further, the content of SiO 2 contained in the high-purity silica minerals, for example, can be measured by X-ray fluorescence analysis. The average particle diameter of the high-purity silica mineral is preferably more than 30 μm and 1000 μm or less, and more preferably 30 to 100 μm.
本実施形態のセメント材料は、水、高純度シリカ鉱物、及び、セメント成分の３成分のセメント材料の１ｍ３あたりに含まれる質量（「単位容積質量（ｋｇ／ｍ３）」ともいう。）が、上述した式（１）及び（２）に示される関係を満たすように少なくとも配合されている。 The cement material of this embodiment has a mass (also referred to as “unit volume mass (kg / m 3 )”) included in 1 m 3 of the three-component cement material of water, high-purity silica mineral, and cement component. Are blended at least so as to satisfy the relationship represented by the above-described formulas (1) and (2).
すなわち、まず、式（１）に示すように、水の単位容積質量Ｗとセメント成分の単位容積質量Ｃとの比Ｗ／Ｃは、０．２１以下であり、０．１７以下であると好ましく、０．１３以下であるとより好ましい。本実施形態のセメント材料では、セメント成分（セメント及びシリカフューム）が結合材として機能するので、このＷ／Ｃの値が水結合材比に相当する。Ｗ／Ｃが好適な範囲であるほど、高強度のセメント硬化体が得られやすくなる。ただし、Ｗ／Ｃの値が小さすぎると、練り混ぜが困難となったり、さらには硬化反応が十分に生じなくなったりするおそれがあるので、Ｗ／Ｃは、０．１０以上であることが好ましい。 That is, first, as shown in Formula (1), the ratio W / C between the unit volume mass W of water and the unit volume mass C of the cement component is 0.21 or less, preferably 0.17 or less. , 0.13 or less. In the cement material of the present embodiment, the cement component (cement and silica fume) functions as a binder, and the value of W / C corresponds to the water binder ratio. The better the W / C is, the easier it is to obtain a hardened cement body. However, if the value of W / C is too small, kneading may become difficult, and further, the curing reaction may not occur sufficiently, so W / C is preferably 0.10 or more. .
また、式（２）に示すように、高純度シリカ鉱物の単位容積質量Ｓｉとセメント成分の単位容積質量Ｃとの関係Ｓｉ／（Ｃ＋Ｓｉ）は、０．０４以上０．３３以下であり、０．０４以上０．２３以下であることが好ましく、０．０４以上０．１３以下であることがより好ましい。Ｓｉ／（Ｃ＋Ｓｉ）が好適な範囲であるほど、高強度のセメント硬化体が得られやすくなる。 Moreover, as shown in Formula (2), the relationship Si / (C + Si) between the unit volume mass Si of the high-purity silica mineral and the unit volume mass C of the cement component is 0.04 or more and 0.33 or less, and 0 It is preferably 0.04 or more and 0.23 or less, and more preferably 0.04 or more and 0.13 or less. The more suitable Si / (C + Si) is, the easier it is to obtain a hardened cement body.
さらに、セメント材料においては、各成分の単位容積質量が次のような範囲であると、高強度のセメント硬化体が一層得られやすくなる傾向にある。すなわち、セメント成分の単位容積質量Ｃは、７００〜２０００（ｋｇ／ｍ３）であると好ましく、１０００〜１５００（ｋｇ／ｍ３）であるとより好ましい。高純度シリカ鉱物の単位容積質量Ｓｉは、３０〜７００（ｋｇ／ｍ３）であると好ましく、５０〜４００（ｋｇ／ｍ３）であるとより好ましい。 Furthermore, in the cement material, when the unit volume mass of each component is in the following range, a high-strength cement cured body tends to be more easily obtained. That is, the unit volume mass C of the cement component is preferably 700 to 2000 (kg / m 3 ), and more preferably 1000 to 1500 (kg / m 3 ). Unit volume mass Si of high purity silica minerals are preferably to be 30~700 (kg / m 3), more preferably a 50~400 (kg / m 3).
本実施形態のセメント材料は、上述したセメント成分、高純度シリカ鉱物及び水に加えて、その他の成分を更に含有していてもよい。その他の成分としては、まず、高純度シリカ鉱物とは異なる骨材が挙げられる。高純度シリカ鉱物に加えて、これとは異なる成分からなる骨材を組み合わせて含むことで、高強度のセメント硬化体が更に得られ易くなる。 The cement material of this embodiment may further contain other components in addition to the above-described cement component, high-purity silica mineral, and water. As other components, first, aggregates different from the high-purity silica minerals can be mentioned. In addition to the high-purity silica mineral, a high-strength cement hardened body can be obtained more easily by including a combination of aggregates composed of different components.
骨材としては、通常、細骨材として適用される公知の材料であって、上述した高純度シリカ鉱物の条件を満たすもの以外のものを適用することができる。細骨材としては、例えば、川砂、山砂、海砂等の天然骨材や、砕石、砕砂、高炉スラグ細骨材等の人工骨材、コンクリート廃材から取り出した再生骨材等が挙げられる。骨材の平均粒径は、５〜４０００μｍであると好ましく、１５００〜２５００μｍであるとより好ましい。骨材を含む場合、その単位容積質量は、２０００（ｋｇ／ｍ３）以下であると好ましく、５００〜１５００（ｋｇ／ｍ３）であるとより好ましい。 As the aggregate, a known material that is usually applied as a fine aggregate and other than the above-described high-purity silica mineral condition can be applied. Examples of the fine aggregate include natural aggregates such as river sand, mountain sand, and sea sand, artificial aggregates such as crushed stone, crushed sand, and blast furnace slag fine aggregates, and recycled aggregates extracted from concrete waste. The average particle size of the aggregate is preferably 5 to 4000 μm, and more preferably 1500 to 2500 μm. When the aggregate is included, the unit volume mass is preferably 2000 (kg / m 3 ) or less, and more preferably 500 to 1500 (kg / m 3 ).
また、セメント材料は、通常のセメント組成物に含有される混和剤を必要に応じて含有していてもよい。例えば、混和剤としては、高性能減水剤を含むことが好ましい。高性能減水剤を含むことによっても、より高強度のセメント硬化体を形成し易くなる傾向にある。高性能減水剤としては、公知の高性能減水剤を適用することができる。 Moreover, the cement material may contain the admixture contained in a normal cement composition as needed. For example, the admixture preferably contains a high-performance water reducing agent. The inclusion of a high-performance water reducing agent also tends to facilitate the formation of a higher strength cemented body. As the high performance water reducing agent, a known high performance water reducing agent can be applied.
高性能減水剤を含む場合、その単位容積質量は、５〜８０（ｋｇ／ｍ３）であると好ましく、１５〜５０（ｋｇ／ｍ３）であるとより好ましい。なお、本実施形態のセメント材料は、混和剤として高性能減水剤以外のものを更に含んでいてもよく、そのような混和剤としては、高性能ＡＥ減水剤等が挙げられる。 When the high-performance water reducing agent is included, the unit volume mass is preferably 5 to 80 (kg / m 3 ), and more preferably 15 to 50 (kg / m 3 ). In addition, the cement material of this embodiment may further contain things other than a high performance water reducing agent as an admixture, and a high performance AE water reducing agent etc. are mentioned as such an admixture.
上述した組成を有する本実施形態のセメント材料は、実用上適用できる条件で養生を行うことにより、２５０Ｎ／ｍｍ２を超える高強度のセメント硬化体を形成することができる。 The cement material of the present embodiment having the above-described composition can form a high-strength cement cured body exceeding 250 N / mm 2 by curing under conditions that can be applied practically.
本実施形態のセメント材料を用いたセメント硬化体の製造は、オートクレーブ養生により行うことが好ましい。オートクレーブ養生とは、セメント材料を高温・高圧条件下で蒸気に晒すことによって、セメント材料を硬化させる方法である。オートクレーブ養生は、例えば既成杭の製造等に一般的に用いられる手法であり、実用レベルの大きさの建設部材を製造する際にも十分に適用することができる。 The production of a hardened cement body using the cement material of the present embodiment is preferably performed by autoclave curing. Autoclave curing is a method of hardening a cement material by exposing the cement material to steam under high temperature and high pressure conditions. Autoclave curing is a technique that is generally used, for example, for manufacturing prefabricated piles, and can be sufficiently applied when manufacturing construction members of a practical level.
本実施形態のセメント材料を用いてオートクレーブ養生を行う場合、その条件は、通常、オートクレーブ養生に適用される条件とすることができる。例えば、圧力条件は、１．３ＭＰａ以下とすることが好ましく、０．５〜１．３ＭＰａとすることがより好ましい。また、温度条件は、１９０℃以下とすることが好ましく、１５０〜１９０℃とすることがより好ましい。本実施形態のセメント材料によれば、このような条件でオートクレーブ養生を行っても、２５０Ｎ／ｍｍ２を超える高強度のセメント硬化体を形成することができる。したがって、本実施形態のセメント材料によれば、超高強度のセメント硬化体を容易に製造することが可能となる。 When autoclave curing is performed using the cement material of the present embodiment, the conditions can be normally applied to autoclave curing. For example, the pressure condition is preferably 1.3 MPa or less, and more preferably 0.5 to 1.3 MPa. Moreover, it is preferable that temperature conditions shall be 190 degrees C or less, and it is more preferable to set it as 150-190 degreeC. According to the cement material of this embodiment, even if autoclave curing is performed under such conditions, a hardened cement body with a high strength exceeding 250 N / mm 2 can be formed. Therefore, according to the cement material of the present embodiment, it is possible to easily manufacture an ultra-high strength hardened cement body.
以上説明した好適な実施形態のセメント材料は、特定のセメント成分、高性能減水剤、高純度シリカ鉱物、骨材及び水を組み合わせて含むとともに、水、高純度シリカ鉱物及びセメント成分が、それらの単位容積質量が特定の関係を満たすように配合された特定の組成を有するものである。 The cement material of the preferred embodiment described above includes a specific cement component, a high-performance water reducing agent, a high-purity silica mineral, an aggregate and water in combination, and water, a high-purity silica mineral and a cement component are those It has a specific composition blended so that the unit volume mass satisfies a specific relationship.
そして、このような本実施形態のセメント材料によれば、通常の条件でオートクレーブ養生を行うことで、２５０Ｎ／ｍｍ２を超える高強度のセメント硬化体を形成することができる。したがって、本発明のセメント材料によれば、セメント材料として特殊な成分を含むものを適用せず、また特殊な工程を実施しなくてもよいため、超高強度のセメント硬化体を容易に製造することができる。 And according to the cement material of this embodiment like this, a high-strength cement hardened body exceeding 250 N / mm 2 can be formed by performing autoclave curing under normal conditions. Therefore, according to the cement material of the present invention, a cement material containing a special component is not applied, and a special process does not need to be performed. be able to.
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiments, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to these Examples.
［実験例１］
まず、高純度シリカ鉱物である粉末硅砂の粒径による効果を確認するために、以下の実験を行った。
[Experimental Example 1]
First, the following experiment was conducted in order to confirm the effect of the particle size of powdered silica sand, which is a high-purity silica mineral.
すなわち、まず、セメント及びシリカフュームを含むセメント成分、高純度シリカ鉱物である粉末硅砂、及び水を混合して、セメントペーストを調製した。この際、平均粒径が異なる粉末硅砂をそれぞれ用いて各種のセメントペーストを調製した。なお、各セメントペーストにおいて、Ｓｉ／（Ｃ＋Ｓｉ）は０．５となるようにし、また、水粉体比（Ｗ／Ｃ）は、セメントペーストの練り混ぜが可能となる範囲で最低の値とした。 That is, first, a cement component containing cement and silica fume, powdered silica sand, which is a high-purity silica mineral, and water were mixed to prepare a cement paste. At this time, various cement pastes were prepared using powdered cinnabar sand having different average particle sizes. In each cement paste, Si / (C + Si) was set to 0.5, and the water-powder ratio (W / C) was set to the lowest value within a range where the cement paste could be mixed. .
次いで、各セメントペーストに対して図１に示す条件でオートクレーブ養生を行い、セメント硬化体を作製した。図１は、オートクレーブ養生における養生時間と養生温度の関係を示すグラフである。 Next, autoclaving was performed on each cement paste under the conditions shown in FIG. 1 to produce a hardened cement body. FIG. 1 is a graph showing the relationship between curing time and curing temperature in autoclave curing.
そして、得られた各セメント硬化体について、ＪＩＳ Ａ １１０８に準拠するコンクリートの圧縮強度試験方法により圧縮強度を測定した。得られた結果を図２に示す。図２は、各セメントペーストに用いた粉末硅砂の平均粒径に対する、各セメントペーストから得られたセメント硬化体の圧縮強度を示すグラフである。 And about each obtained cement hardening body, the compressive strength was measured with the compressive strength test method of the concrete based on JISA1108. The obtained results are shown in FIG. FIG. 2 is a graph showing the compressive strength of the hardened cement body obtained from each cement paste with respect to the average particle diameter of the powdered cinnabar used in each cement paste.
図２に示すように、粉末硅砂の平均粒径が３０μｍを超えると、高い圧縮強度が得られることが確認された。また、実験例１では、粉末硅砂の平均粒径が小さいほど、練り混ぜが可能なＷ／Ｂの値が大きくなることや、粉末硅砂の平均粒径が大きくても、オートクレーブ養生による粉末硅砂の反応は低下しないことが確認された。これらの結果から、高純度シリカ鉱物（粉末硅砂）の平均粒径は、３０μｍを超えることが好ましいことが判明した。 As shown in FIG. 2, it was confirmed that high compressive strength was obtained when the average particle diameter of the powdered cinnabar exceeded 30 μm. In Experimental Example 1, the smaller the average particle size of the powdered cinnabar, the larger the value of W / B that can be kneaded, and even if the average particle size of the powdered cinnabar is large, It was confirmed that the reaction did not decrease. From these results, it was found that the average particle diameter of the high-purity silica mineral (powder cinnabar) is preferably more than 30 μm.
［実験例２］
セメント及びシリカフュームを含むセメント成分、高純度シリカ鉱物である粉末硅砂、細骨材、及び水を、表１に示す配合となるように混合して、サンプル１〜１１の各種のセメント材料を調製した。なお、粉末硅砂については、表１に示すようにＳｉＯ２純度及び平均粒径が異なるものをそれぞれ用いた。また、表１中、「−」で示されている欄は、当該成分を添加しなかったことを示している。表１において、Ｗは水の、Ｃはセメント成分の、Ｓｉは粉末硅砂の、Ｓは細骨材の単位容積質量（ｋｇ／ｍ３）をそれぞれ示している。さらに、表１には、各サンプルのセメント材料における「Ｗ／Ｃ」及び「Ｓｉ／（Ｃ＋Ｓｉ）」の値をそれぞれ示した。
[Experiment 2]
Cement components including cement and silica fume, powdered silica sand, which is a high-purity silica mineral, fine aggregate, and water were mixed so as to have the composition shown in Table 1 to prepare various cement materials of Samples 1-11. . As for the powdered cinnabar sand, those having different SiO 2 purity and average particle diameter as shown in Table 1 were used. Moreover, the column shown by "-" in Table 1 has shown that the said component was not added. In Table 1, W is water, C is a cement component, Si is powdered cinnabar, and S is a unit volume mass (kg / m 3 ) of fine aggregate. Further, Table 1 shows the values of “W / C” and “Si / (C + Si)” in the cement material of each sample.
得られたセメント材料について、図１に示す条件でオートクレーブ養生を行い、各種のセメント硬化体を作製した。 About the obtained cement material, the autoclave curing was performed on the conditions shown in FIG. 1, and various cement hardening bodies were produced.
そして、得られた各セメント硬化体について、ＪＩＳ Ａ １１０８に準拠するコンクリートの圧縮強度試験方法により圧縮強度を測定した。各サンプルのセメント材料から作製したセメント硬化体で得られた圧縮強度を、表１中に示した。
表１の結果より、Ｗ／Ｃが０．２１以下であり、Ｓｉ／（Ｃ＋Ｓｉ）が０．０４以上０．３３以下であり、粉末硅砂のＳｉＯ２純度が９７質量％を超えるとともに平均粒径が３０μｍを超えるサンプルＮｏ．１〜５のセメント材料によれば、２５０Ｎ／ｍｍ２を超える強度を有するセメント硬化体が得られることが確認された。 From the results of Table 1, W / C is 0.21 or less, Si / (C + Si) is 0.04 or more and 0.33 or less, and the SiO 2 purity of the powdered sand exceeds 97% by mass and the average particle diameter Sample No. exceeding 30 μm According to the cement materials of 1 to 5, it was confirmed that a hardened cement body having a strength exceeding 250 N / mm 2 was obtained.
これに対し、粉末硅砂の平均粒径が１μｍであったサンプルＮｏ．６、Ｗ／Ｃが０．１７であり且つ粉末硅砂のＳｉＯ２純度が９７％以下であったサンプルＮｏ．７〜１０、及び、粉末硅砂を添加しなかったサンプル１１のセメント材料によると、２５０Ｎ／ｍｍ２を下回る強度を有するセメント硬化体が得られることが確認された。 On the other hand, sample no. 6, Sample No. in which W / C was 0.17 and SiO 2 purity of the powdered cinnabar was 97% or less. According to the cement material of Sample 11 to which 7 to 10 and powdered silica sand were not added, it was confirmed that a hardened cement body having a strength of less than 250 N / mm 2 was obtained.
Claims (4)
１ｍ３あたりに含まれる水の質量（ｋｇ）をＷ、１ｍ３あたりに含まれる前記高純度シリカ鉱物の質量（ｋｇ）をＳｉ、１ｍ３あたりに含まれる前記セメント成分の質量（ｋｇ）をＣとしたとき、下記式（１）及び（２）を満たす、セメント材料。
Ｗ／Ｃ≦０．２１ （１）
０．０４≦Ｓｉ／（Ｃ＋Ｓｉ）≦０．３３ （２） Containing a cement component containing cement and silica fume, a high-purity silica mineral comprising a powder having an average particle size of more than 97% by mass of SiO 2 and more than 30 μm and not more than 1000 μm , and water,
Mass of water contained per 1 m 3 of (kg) W, mass (kg) Si of the high-purity silica minerals contained per 1 m 3, the cement component contained per 1 m 3 mass (kg) C A cement material that satisfies the following formulas (1) and (2).
W / C ≦ 0.21 (1)
0.04 ≦ Si / (C + Si) ≦ 0.33 (2)
１．３ＭＰａ以下の圧力、及び、１９０℃以下の温度の条件で前記オートクレーブ養生を行い、且つ、
前記セメント材料として、セメント及びシリカフュームを含むセメント成分と、９７質量％を超えるＳｉＯ２を含み且つ３０μｍを超え１０００μｍ以下である平均粒径を有する粉末からなる高純度シリカ鉱物と、水と、を含有し、１ｍ３あたりに含まれる水の質量（ｋｇ）をＷ、１ｍ３あたりに含まれる前記高純度シリカ鉱物の質量（ｋｇ）をＳｉ、１ｍ３あたりに含まれる前記セメント成分の質量（ｋｇ）をＣとしたとき、下記式（１）及び（２）を満たすものを用いる、セメント硬化体の製造方法。
Ｗ／Ｃ≦０．２１ （１）
０．１≦Ｓｉ／（Ｃ＋Ｓｉ）≦０．３３ （２） A method for producing a hardened cement body by curing a cement material by autoclave,
Performing the autoclave curing under conditions of a pressure of 1.3 MPa or less and a temperature of 190 ° C. or less; and
As the cement material, a cement component containing cement and silica fume, a high-purity silica mineral made of powder containing 97% by mass of SiO 2 and having an average particle size of more than 30 μm and not more than 1000 μm , and water are contained. and, the mass of the cement component contained mass of water contained per 1 m 3 of (kg) W, of the high-purity silica minerals contained per 1 m 3 mass (kg) Si, per 1 m 3 (kg) When C is C, the manufacturing method of the hardened cement body using what satisfy | fills following formula (1) and (2).
W / C ≦ 0.21 (1)
0.1 ≦ Si / (C + Si) ≦ 0.33 (2)
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