JP6478759B2

JP6478759B2 - セメント組成物

Info

Publication number: JP6478759B2
Application number: JP2015066813A
Authority: JP
Inventors: 拓松田; 蓮尾　孝一; 孝一蓮尾; 貴文野口
Original assignee: University of Tokyo NUC; Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: University of Tokyo NUC; Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2035-03-27
Also published as: JP2016185888A

Description

本発明は、セメントを含む結合材と、水と、細骨材と、を混練して成るセメント組成物に関する。

従来、セメントを含む結合材と、水と、細骨材と、を混練して成るセメント組成物については種々な提案がなされている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特開２０１４−１６９２１３号公報特許第５１２１４８４号公報

このようなセメント組成物に関しては、流動性に富み、強度が高く、また、自己収縮率が低いものが望まれている。

本発明は、上述の問題を解消することのできるセメント組成物を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る発明は、セメントを含む結合材と、水と、細骨材と、を混練して成るセメント組成物において、
前記細骨材は、気孔率が１７％〜１９％であることを特徴とする。

なお、括弧内の番号などは、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。

請求項１に係る発明によれば、気孔率が１７％〜１９％の細骨材を含むセメント組成物は、気孔率がそれ以外である小さな細骨材を含むセメント組成物に比べて、流動性を増し、強度を高くし、また、自己収縮率を低くできる。

図１（ａ）は、各細骨材についての差分細孔容積と細孔半径との関係を示す線図であり、同図（ｂ）は、各細骨材についてのＬｏｇ微分細孔容積と細孔半径との関係を示す線図である。図２は、各セメント組成物の自己収縮ひずみの経時的変化を示す線図である。図３は、各セメント組成物の収縮拘束応力の経時的変化を示す線図である。

以下、図１乃至図３に沿って、本発明の実施の形態について説明する。

本発明に係るセメント組成物（モルタル又はコンクリート）は、少なくとも、
・セメントを含む結合材と、
・水と、
・細骨材と、
を混練して形成されるものであって、前記細骨材としては、気孔率が１６％以上（好ましくは１７％以上）のものが使用されることを特徴とするものである。該細骨材としては、
・気孔率が１６％以上（好ましくは１７％以上）の天然砂（或いは、砂岩や安山岩などを砕いて得た砂）や、
・フェロニッケルスラグや高炉スラグから作られた人工砂で気孔率が１６％以上（好ましくは１７％以上）のもの
を挙げることができる。

ここで、気孔率とは、試料（本発明では細骨材）の容積（細孔を含む容積）に対する細孔容積の割合を％で表したものであって、公知の水銀圧入法により算出した値である。

本発明に用いるセメントとしては、太平洋セメント株式会社製のシリカフュームプレミックスセメントＳＦＰＣ（登録商標）を挙げることができる。また、このセメントとフライアッシュ（好ましくは、四電ビジネス株式会社製のファイナッシュ（登録商標））とにより結合材を構成すると良い。

さらに、前記セメント組成物には、
・粗骨材（例えば、硬質砂岩砕石）や、
・化学混和剤（例えば、高性能減水剤や消泡剤）
などを加えると良い。

ところで、図１（ａ）に例示するように、前記細骨材の細孔半径（μｍ）を横軸にとり、該細骨材の差分細孔容積（ｍＬ／ｇ）を縦軸にとって該細骨材の細孔半径と差分細孔容積との関係を線グラフに表した場合において、該細孔半径と該差分細孔容積との関係を示す線Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌａ３のピーク点（例えば、符号Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐａ３参照）の細孔半径の値が０．０３μｍ以上で１０μｍ以下の範囲にあり、かつ、該ピーク点の差分細孔容積の値が０．０００８ｍＬ／ｇ以上（好ましくは０．００１ｍＬ／ｇ以上）の範囲にあるような細骨材を使用すると良い。なお、図１（ａ）の符号Ｌａ１は、後掲する表５中のＳ４に相当するもので、符号Ｌａ２は、同表中のＳ５に相当するもので、符号Ｌａ３は、同表中のＳ７に相当するものである。

また、図１（ｂ）に例示するように、前記細骨材の細孔半径を横軸にとり、該細骨材のＬｏｇ微分細孔容積を縦軸にとって該細骨材の細孔半径とＬｏｇ微分細孔容積との関係を線グラフに表した場合において、該細孔半径と該Ｌｏｇ微分細孔容積との関係を示す線Ｌｂ１，Ｌｂ２，Ｌｂ３のピーク点（例えば、符号Ｐｂ１，Ｐｂ２，Ｐｂ３参照）の細孔半径の値が０．０３μｍ以上で１０μｍ以下の範囲にあり、かつ、該ピーク点のＬｏｇ微分細孔容積の値が０．００８ｍＬ／ｇ以上（好ましくは０．０１ｍＬ／ｇ以上）の範囲にある細骨材を使用すると良い。なお、図１（ｂ）の符号Ｌｂ１は、後掲する表５中のＳ４に相当するもので、符号Ｌｂ２は、同表中のＳ５に相当するもので、符号Ｌｂ３は、同表中のＳ７に相当するものである。

本発明によれば、気孔率が１６％以上の細骨材を含むセメント組成物は、気孔率が１６％より小さな細骨材を含むセメント組成物に比べて（細骨材以外の成分の混合割合が等しい条件下で）、流動性を増し、強度を高くし、また、自己収縮率を低くできる。本発明者らは、自己収縮率については試験により確かめたので、該試験の内容について以下に説明する。

＜自己収縮ひずみの測定試験＞
セメント組成物に含有させる結合材や粗骨材や化学混和剤は下表のものとした。

また、セメント組成物に含有させる細骨材は下表の２種類とした。

さらに、混合の割合は下表の通りとした。なお、Ｗは水を示し、Ｂは結合材を示し、Ｃはセメントを示し、ＦＡはフライアッシュを示し、Ｓ２，Ｓ４は上表の細骨材を示す。

自己収縮ひずみの測定方法としては、日本コンクリート工学会（ＪＣＩ）の「超流動コンクリート研究委員会報告書（II）、付録1、高流動コンクリートの自己収縮試験方法（日本コンクリート工学会、１９９４年５月発行）」に記載された方法を用いた。具体的には、型枠（１０×１０×４０ｃｍの内寸の角柱型枠）の内面にテフロン（登録商標）シートを貼付しておき、練り上げた上述の各セメント組成物（フレッシュコンクリート）Ｑ１，Ｑ２を該型枠内に順次充填すると共に、該セメント組成物の中央部にはひずみ計（ＫＭ−１００ＢＴ、東京測器研究所社製）を埋め込んで供試体を作製した。そして、脱型後、乾燥を防ぐために各供試体の表面をアルミ箔粘着シートで封緘し、さらにビニール袋に入れて20℃の恒温状態で養生し、７日間の自己収縮ひずみを測定した。その測定結果は図２に示す通りのものとなり、気孔率が１７％の細骨材を混入したセメント組成物（コンクリート）Ｑ２の自己収縮ひずみは、気孔率が１２％の細骨材を混入したセメント組成物（コンクリート）Ｑ１の自己収縮ひずみよりも格段に小さいことが確かめられた。
＜収縮拘束応力測定試験＞
セメント組成物に含有させる結合材や化学混和剤は下表のものとした。

また、セメント組成物に含有させる細骨材は下表の７種類とした。

さらに、混合の割合は下表の通りとした。なお、Ｗは水を示し、Ｂは結合材を示し、Ｃはセメントを示し、ＦＡはフライアッシュを示し、Ｓ１〜Ｓ７は上表の細骨材を示す。

なお、応力は次の方法で算出した。すなわち、型枠（１０×１０×８５ｃｍの内寸の角柱型枠）の内面にテフロン（登録商標）シートを貼付しておき、練り上げた上述の各セメント組成物（フレッシュモルタル）Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７を該型枠内に順次充填すると共に、該セメント組成物の中央部には、中央部分にひずみゲージを貼り付けた直径１０ｍｍの異形棒鋼を埋め込んで供試体を作製した。そして、脱型後、乾燥を防ぐために各供試体の表面をアルミ箔粘着シートで封緘し、さらにビニール袋に入れて２０℃の恒温状態で養生し、鉄筋に発生するひずみを７日間測定した。その結果から，セメント組成物に発生する応力を，以下のように算出した。
σｃ＝−（Ｅｓ×εｓ×Ａｓ）／Ａｃ
ここに，σｃ：セメント組成物の収縮拘束応力（Ｎ／ｍｍ^２）
Ｅｓ：異形棒鋼の弾性係数（Ｎ／ｍｍ^２）
εｓ：異形棒鋼のひずみ
Ａｓ：異形棒鋼の中央部断面積（ｍｍ^２）
Ａｃ：セメント組成物の純断面積（ｍｍ^２）

その実験結果は図３のようになり、気孔率が１７％、１８％、１９％の３つの細骨材を含有するセメント組成物Ｒ４，Ｒ７，Ｒ５の収縮拘束応力が、他の細骨材を含有するセメント組成物の収縮拘束応力よりも著しく低いことが確かめられた。

Ｒ１，… セメント組成物

Claims

セメントを含む結合材と、水と、細骨材と、を混練して成るセメント組成物において、
前記細骨材は、気孔率が１７％〜１９％である、
ことを特徴とするセメント組成物。