JP6516567B2 - 定盤及びその製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径2mm以下の細骨材、減水剤、繊維、及び水を含む配合物の硬化体で形成される基層部と、セメント、ポゾラン質微粉末、最大粒径1.0mm以下の細骨材、減水剤、及び水を含む配合物の硬化体で形成される表層部とからなる定盤であって、表層部を研磨することで表面を平滑にすることを特徴とする定盤が記載されている。
また、特許文献2には、十分な強度を有し、かつ、必要とされる精度を長期的に維持することが可能な定盤として、コンクリート系材料の硬化体からなる本体部と、前記本体部の表面の少なくとも一部に配置されるコンクリート系材料の硬化体からなる表面部と、から構成される定盤であって、前記本体部を構成するコンクリート系材料が、前記表面部を構成するコンクリート系材料よりも高い力学特性を有し、前記表面部を構成するコンクリート系材料が、前記本体部を構成するコンクリート系材料よりも緻密であることを特徴とする定盤が記載されている。
より高い圧縮強度を有するセメント質硬化体からなる定盤があれば、破損が起こりにくいと共に、定盤の厚み等を小さくすることができ、軽量化を図ることができる。
また、定盤(例えば、ラップ定盤)には、優れた耐摩耗性が求められている。
さらに、定盤には、優れた寸法安定性が求められている。
そこで、本発明は、高い圧縮強度(例えば、330N/mm2以上)を有するセメント質硬化体からなり、破損が起こりにくく、また、例えば厚みを小さくすることによる軽量化が可能であり、さらには、耐摩耗性と寸法安定性に優れた定盤を提供することを目的とする。
[1] セメント質硬化体からなる定盤であって、上記セメント質硬化体が、セメント、BET比表面積が15〜25m2/gのシリカフューム、50%体積累積粒径が0.8〜5μmの無機粉末、最大粒径が1.2mm以下の骨材、高性能減水剤、消泡剤及び水を含み、かつ上記セメント、上記シリカフューム及び上記無機粉末の合計量100体積%中、上記セメントの割合が55〜65体積%、上記シリカフュームの割合が5〜25体積%、上記無機粉末の割合が15〜35体積%であるセメント組成物を硬化してなるものであることを特徴とする定盤。
[2] 上記セメントが、中庸熱ポルトランドセメント又は低熱ポルトランドセメントを構成する粒子を研磨処理してなる、角張った表面部分を丸みを帯びた形状に変形させてなる粒径20μm以上の粗粒子、及び、上記研磨処理によって生じる粒径20μm未満の微粒子を含み、50%体積累積粒径が10〜18μmで、かつブレーン比表面積が2,100〜2,900cm2/gのものである前記[1]に記載の定盤。
[3] 上記セメント組成物が、金属繊維、有機繊維及び炭素繊維からなる群より選ばれる一種以上の繊維を含み、かつ上記セメント組成物中の上記繊維の割合が、3体積%以下である前記[1]又は[2]に記載の定盤。
[4] 上記セメント質硬化体の圧縮強度が330N/mm2以上である前記[1]〜[3]のいずれかに記載の定盤。
[6] 上記常温養生工程と上記加熱養生工程の間に、上記硬化した成形体に吸水させる吸水工程を含む前記[5]に記載の定盤の製造方法。
また、本発明の定盤は、耐摩耗性に優れている。
さらに、本発明の定盤は、収縮率が小さく、寸法安定性に優れている。
以下、本発明で用いられるセメント組成物について詳細に説明する。
中でも、セメント組成物の流動性を向上させる観点から、中庸熱ポルトランドセメント又は低熱ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
上記微粒子の粒径の下限は、特に限定されるものではないが、セメント組成物の流動性の向上、及び、定盤を製造する際の作業性向上の観点から、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.5μm以上である。
上記50%体積累積粒径が10μm以上であれば、セメント組成物の流動性が向上する。上記50%体積累積粒径が18μm以下であれば、セメント質硬化体の圧縮強度がより高くなる。
上記ブレーン比表面積が2,100cm2/g以上であれば、セメント質硬化体の圧縮強度がより高くなる。上記ブレーン比表面積が2,900cm2/g以下であれば、セメント組成物の流動性が向上する。
以下、高速気流撹拌装置について、図2を参照しながら詳しく説明する。
原料であるセメントは、高速気流撹拌装置10の上部の投入口14から、開閉弁18を開いた状態で投入される。投入後、開閉弁18を閉じる。
投入されたセメントは、循環回路13の途中に設けられた開口部から循環回路13内に入り、その後、循環回路13の出口13bから、被処理物を収容する空間である衝突室17内に入る。
原料を投入後、固定体であるステーター16の内部に配設されているローター(回転体)11を高速回転させることで、ローター11及びローター11に固着されたブレード12によって高速気流が発生し、衝突室17内のセメントが撹拌される。撹拌中、セメントを構成する粒子は、衝突室17内に設けられた、循環回路13の入口13aから、循環回路13内に入り、衝突室17の中央部分に設けられた、循環回路13の出口13bから、再び衝突室17内に投入されることで循環する。
なお、図2中、点線で示す矢印は、粒子(セメントを構成する粒子、並びに、研磨処理によって生じた粗粒子および微粒子を含む。)の流れを示す。
研磨処理の時間は、好ましくは10〜60分間、より好ましくは20〜50分間、さらに好ましくは20〜40分間、特に好ましくは20〜30分間である。該時間が10分間以上であれば、セメント組成物の流動性が向上する。該時間が60分間を超える場合、セメント組成物の流動性の向上効果が頭打ちとなる。
得られた研磨処理物(粗粒子と微粒子の混合物)は、排出弁19を開くことによって、排出口15から排出される。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
中でも、セメント組成物の流動性を向上させ、セメント質硬化体の圧縮強度を高くする観点から、石英粉末またはフライアッシュを使用することが好ましい。
なお、本明細書中、50%体積累積粒径が0.8〜5μmの無機粉末には、セメントは含まれないものとする。
無機粉末の50%体積累積粒径は、市販の粒度分布測定装置(例えば、日機装社製、製品名「マイクロトラックHRA モデル9320−X100」)を用いて求めることができる。
具体的には、粒度分布測定装置を用いて、累積粒度曲線を作成し、該累積粒度曲線から50%体積累積粒径を求めることができる。この際、試料を分散させる溶媒であるエタノール20cm3に対して、試料0.06gを添加し、90秒間、超音波分散装置(例えば、日本精機製作所社製、製品名「US300」)を用いて超音波分散したものを測定する。
無機粉末の95%体積累積粒径は、セメント質硬化体の圧縮強度をより高くする観点から、好ましくは8μm以下、より好ましくは7μm以下、特に好ましくは6μm以下である。
セメントの割合が55体積%未満の場合、セメント質硬化体の圧縮強度が低下する。セメントの割合が65体積%を超える場合、セメント組成物の流動性が低下する。
シリカフュームの割合が5体積%未満の場合、セメント質硬化体の圧縮強度が低下する。シリカフュームの割合が25体積%を超える場合、セメント組成物の流動性が低下する。
無機粉末の割合が15体積%未満の場合、セメント質硬化体の圧縮強度が低下する。無機粉末の割合が35体積%を超える場合、セメント組成物の流動性が低下する。
骨材の最大粒径は、1.2mm以下、好ましくは1.0mm以下である。該最大粒径が1.2mm以下であれば、セメント質硬化体の圧縮強度が高くなる。
骨材の粒度分布は、セメント組成物の流動性を向上させ、セメント質硬化体の圧縮強度を高くする観点から、0.6mm以下の粒径の骨材の割合が、95質量%以上、0.3mm以下の粒径の骨材の割合が、40〜50質量%、及び、0.15mm以下の粒径の骨材の割合が、6質量%以下であることが好ましい。
セメント組成物中の骨材の割合は、好ましくは30〜40体積%、より好ましくは32〜38体積%である。該割合が30体積%以上であれば、セメント組成物の発熱量が小さくなり、かつ、セメント質硬化体の収縮量が小さくなる。該割合が40体積%以下であれば、セメント質硬化体の圧縮強度がより高くなる。
高性能減水剤の配合量は、セメント、シリカフューム及び無機粉末の合計量100質量部に対して、固形分換算で、好ましくは0.2〜1.5質量部であり、より好ましくは0.4〜1.2質量部である。該量が0.2質量部以上であれば、減水性能が向上し、セメント組成物の流動性が向上する。該量が1.5質量部以下であれば、セメント質硬化体の圧縮強度がより高くなる。
消泡剤の配合量は、セメント、シリカフューム及び無機粉末の合計量100質量部に対して、好ましくは0.001〜0.1質量部、より好ましくは0.01〜0.07質量部、特に好ましくは0.01〜0.05質量部である。該量が0.001質量部以上であれば、セメント組成物の強度発現性が向上する。該量が0.1質量部を超えると、セメント組成物の強度発現性の向上効果が頭打ちとなる。
金属繊維の寸法は、セメント組成物中における金属繊維の材料分離の防止や、セメント質硬化体の曲げ強度の向上の観点から、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。
さらに、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)であることが好ましい。螺旋状等の形状であれば、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、セメント質硬化体の曲げ強度が向上する。
炭素繊維としては、PAN系炭素繊維やピッチ系炭素繊維が挙げられる。
有機繊維及び炭素繊維の寸法は、セメント組成物中におけるこれらの繊維の材料分離の防止や、セメント質硬化体の破壊エネルギーの向上の観点から、直径が0.005〜1.0mm、長さ2〜30mmであることが好ましく、直径が0.01〜0.5mm、長さが5〜25mmであることがより好ましい。また、有機繊維及び炭素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30〜150である。
水の配合量は、セメント、シリカフューム及び無機粉末の合計量100質量部に対して、好ましくは10〜20質量部、より好ましくは11〜18質量部、特に好ましくは14〜16質量部である。該量が10質量部以上であれば、セメント組成物の流動性が向上する。該量が20質量部以下であれば、セメント質硬化体の圧縮強度がより高くなる。
本発明の定盤の製造方法の一例は、セメント組成物を型枠内に打設して、未硬化の成形体を得る成形工程と、未硬化の成形体を、10〜40℃で24時間以上、封緘養生または気中養生した後、型枠から脱型し、硬化した成形体を得る常温養生工程と、硬化した成形体を、70〜95℃で24時間以上、蒸気養生または温水養生し、加熱養生後の硬化体を得る加熱養生工程と、加熱養生後の硬化体を、150〜200℃で24時間以上、加熱して、セメント質硬化体からなる定盤を得る高温加熱工程を含むものである。
本工程は、セメント組成物を型枠内に打設して、未硬化の成形体を得る工程である。
打設を行う前に、セメント組成物を混練する方法としては、特に限定されるものではない。また、混練に用いる装置も特に限定されるものではなく、オムニミキサ、パン型ミキサ、二軸練りミキサ、傾胴ミキサ等の慣用のミキサを使用することができる。さらに、打設(成形)方法も特に限定されるものではない。
本工程は、未硬化の成形体を、10〜40℃(好ましくは15〜30℃)で24時間以上(好ましくは24〜72時間、より好ましくは24〜48時間)、封緘養生または気中養生した後、型枠から脱型し、硬化した成形体を得る工程である。
養生温度が10℃以上であれば、養生時間をより短くすることができる。養生温度が40℃以下であれば、セメント質硬化体(定盤)の圧縮強度をより高くすることができる。
養生時間が24時間以上であれば、脱型の際に、硬化した成形体に欠けや割れ等の欠陥が生じにくくなる。
また、本工程において、硬化した成形体が、好ましくは20〜100N/mm2、より好ましくは30〜80N/mm2の圧縮強度を発現した時に、硬化した成形体を型枠から脱型することが好ましい。該圧縮強度が20N/mm2以上であれば、脱型の際に、硬化した成形体に欠けや割れ等の欠陥が生じにくくなる。該圧縮強度が100N/mm2以下であれば、後述する吸水工程において、少ない労力で、硬化した成形体に吸水させることができる。
本工程は、前工程で得られた硬化した成形体を、70〜95℃(好ましくは75〜92℃)で24時間以上(好ましくは24〜96時間、より好ましくは36〜72時間)、蒸気養生または温水養生し、加熱養生後の硬化体を得る工程である。
養生温度が70℃以上であれば、養生時間をより短くすることができる。養生温度が95℃以下であれば、セメント質硬化体の圧縮強度をより高くすることができる。
養生時間が24時間以上であれば、セメント質硬化体の圧縮強度をより高くすることができる。
本工程は、加熱養生後の硬化体を、150〜200℃(好ましくは170〜190℃)で24時間以上(好ましくは24〜72時間、より好ましくは36〜48時間)、加熱して、セメント組成物を硬化してなるセメント質硬化体からなる定盤を得る工程である。
加熱温度が150℃以上であれば、加熱時間をより短くすることができる。加熱温度が200℃以下であれば、セメント質硬化体の圧縮強度をより高くすることができる。
加熱時間が24時間以上であれば、セメント質硬化体の圧縮強度をより高くすることができる。
常温養生工程と加熱養生工程の間に、常温養生工程において得られた硬化した成形体に吸水させる吸水工程を含んでもよい。
硬化した成形体に吸水させる方法としては、該成形体を水中に浸漬させる方法が挙げられる。また、該成形体を水中に浸漬させる方法において、短時間で吸水量を増やし、セメント質硬化体の圧縮強度を大きくする観点から、(1)該成形体を、減圧下の水の中に浸漬させる方法、(2)該成形体を、沸騰している水の中に浸漬させた後、該成形体を浸漬させたまま、水温を40℃以下に低下させる方法、又は(3)該成形体を、沸騰している水の中に浸漬させた後、該成形体を沸騰している水から取り出して、次いで、40℃以下の水に浸漬させる方法、が好ましい。
上記成形体を、沸騰している水の中に浸漬させる方法としては、高温高圧容器や熱温水水槽等の設備を利用する方法等が挙げられる。
硬化した成形体を、減圧下の水または沸騰している水の中に浸漬させる時間は、吸水率を高くする観点から、好ましくは3分間以上、より好ましくは8分間以上、特に好ましくは20分間以上である。該時間の上限は特に限定されるものではないが、セメント質硬化体の圧縮強度をより高くする観点から、好ましくは60分間、より好ましくは45分間である。
上記セメント質硬化体の圧縮強度は、好ましくは330N/mm2以上、より好ましくは350N/mm2以上、特に好ましくは370N/mm2以上である。
また、上記セメント質硬化体が繊維を含む場合、上記セメント質硬化体の「土木学会基準 JSCE−G 552−2010(鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度および曲げタフネス試験方法)」に準拠して測定した曲げ強度は、好ましくは20N/mm2以上、より好ましくは30N/mm2以上、特に好ましくは35N/mm2以上である。
本発明の定盤は、高い圧縮強度を有するセメント質硬化体からなるため、定盤の厚みを小さくして、軽量化を図ることができる。
また、本発明の定盤は、高い圧縮強度を有するセメント質硬化体からなるため、ひび割れ等の破損が発生しにくいものである。
また、上記セメント質硬化体の「ASTM C779」に準拠して測定した、60分経過後のすりへり深さは、好ましくは0.5mm以下、より好ましくは0.4mm以下、特に好ましくは0.3mm以下であり、該セメント質硬化体からなる定盤は、耐摩耗性に優れている。
矩形の板状の定盤1の一辺の長さは、定盤の用途に合わせて適宜定めればよいが、通常、100〜2,000mmである。また、定盤1の厚さは、強度の観点からは、好ましくは40mm以上、より好ましくは50mm以上、特に好ましくは60mm以上であり、軽量化を図る観点からは、400mm以下、より好ましくは350mm以下、特に好ましくは300mm以下である。
[使用材料]試験
実施例1〜10及び比較例1における使用材料は、以下に示すとおりである。
(1)セメント:低熱ポルトランドセメント(太平洋セメント社製)
(2)シリカフュームA:BET比表面積20m2/g
(3)シリカフュームB:BET比表面積17m2/g
(4)無機粉末A:珪石粉末、50%体積累積粒径2μm、最大粒径12μm、95%体積累積粒径5.8μm
(5)無機粉末B:珪石粉末、50%体積累積粒径7μm、最大粒径67μm、95%体積累積粒径27μm
(6)細骨材:珪砂(最大粒径1.0mm、0.6mm以下の粒径のもの:98質量%、0.3mm以下の粒径のもの:45質量%、0.15mm以下の粒径のもの:3質量%)
(7)ポリカルボン酸系高性能減水剤:固形分量27.4質量%、フローリック社製、商品名「フローリックSF500U」
(8)消泡剤:BASFジャパン社製、商品名「マスターエア404」
(9)水:水道水
(10)金属繊維:鋼繊維(直径:0.2mm、長さ:15mm)
セメント、シリカフュームA及び無機粉末Aを、粉体原料(セメント、シリカフューム及び無機粉末)の合計量100体積%中、セメント等の各割合が表1に示す割合となるように混合した。得られた混合物と、セメント組成物中の細骨材の割合が表1に示す割合となる量の細骨材を、オムニミキサに投入して、15秒間空練りを行った。
次いで、水、ポリカルボン酸系高性能減水剤、及び消泡剤を、表1に示す量でオムニミキサに投入して、2分間混練した。
混練後、オムニミキサ内の側壁に付着した混練物を掻き落とし、さらに4分間混練を行った。
混練後のセメント組成物のフロー値を、「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回の落下運動を行わないで測定した。なお、本明細書中、該フロー値を「0打ちフロー値」という。
この成形体を、表2に示す時間、減圧したデシケーター内で水に浸漬した(表2中、「減圧下」と示す。)。なお、減圧は、アズワン社製の「アスピレーター(AS−01)」を使用して行った。浸漬前後の成形体の質量を測定し、得られた測定値から、吸水率を算出した。
浸漬後、この成形体を90℃で48時間蒸気養生を行い、次いで、20℃まで降温した後、180℃で48時間加熱を行った。
加熱後の成形体(セメント質硬化体)の圧縮強度を、「JIS A 1108(コンクリートの圧縮強度試験方法)」に準じて測定した。
また、上記セメント質硬化体(加熱後の成形体)と同様にして、30×30×6cmの供試体を製造し、「ASTM C779」に準拠して、60分経過後のすりへり深さを測定した。
粉体原料100質量部当たりの水の配合量を、13質量部から15質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、セメント組成物及びその硬化体(成形体)を得た。
実施例1と同様にして、セメント組成物の0打ちフロー値の測定等を行った。なお、脱型時の圧縮強度は45N/mm2であった。
脱型後の成形体を、減圧したデシケーター内で水に浸漬する代わりに、沸騰している水(沸騰水)に、表2に示す時間浸漬した後、該成形体を水に浸漬させたまま、水温が25℃となるまで冷却した以外は、実施例1と同様にして、セメント組成物及びその硬化体(成形体)を得た。
実施例1と同様にして、吸水率の算出、及び、セメント質硬化体の圧縮強度の測定を行った。
[実施例4]
脱型後の成形体を、減圧したデシケーター内で水に浸漬する代わりに、実施例3と同様に沸騰水への浸漬等を行った以外は、実施例2と同様にして、セメント組成物及びその硬化体(成形体)を得た。
実施例1と同様にして、吸水率の算出、及び、セメント質硬化体の圧縮強度の測定を行った。
シリカフュームAの配合割合を10体積%から20体積%に変更し、かつ、無機粉末Aの配合割合を30体積%から20体積%に変更する以外は、実施例1と同様にして、セメント組成物及びその硬化体(成形体)を得た。
実施例1と同様にして、0打ちフロー値の測定等を行った。なお、脱型時の圧縮強度は50N/mm2であった。
また、上記硬化体(成形体)と同様にして、40×40×160mmの供試体を製造し、「JIS A 1129−2:2010 モルタル及びコンクリートの長さ変化測定方法−第2部:コンタクトゲージ方法」に準拠して、6か月保存した場合における収縮ひずみを測定した。
[実施例6]
脱型後の成形体を、減圧したデシケーター内で水に浸漬する代わりに、実施例3と同様に沸騰水への浸漬等を行った以外は、実施例5と同様にして、セメント組成物及びその硬化体(成形体)を得た。
実施例1と同様にして、吸水率の算出、及び、セメント質硬化体の圧縮強度の測定を行った。
シリカフュームAの配合割合を10体積%から20体積%に変更し、かつ、無機粉末Aの配合割合を30体積%から20体積%に変更する以外は、実施例2と同様にして、セメント組成物及びその硬化体(成形体)を得た。
実施例1と同様にして、0打ちフロー値の測定等を行った。なお、脱型時の圧縮強度は45N/mm2であった。
[実施例8]
脱型後の成形体を、減圧したデシケーター内で水に浸漬する代わりに、実施例3と同様に沸騰水への浸漬等を行った以外は、実施例7と同様にして、セメント組成物及びその硬化体(成形体)を得た。
実施例1と同様にして、吸水率の算出、及び、セメント質硬化体の圧縮強度及びすりへり深さの測定を行った。
また、上記硬化体(成形体)と同様にして、40×40×160mmの供試体を製造し、「JIS A 1129−2:2010 モルタル及びコンクリートの長さ変化測定方法−第2部:コンタクトゲージ方法」に準拠して、6か月保存した場合における収縮ひずみを測定した。
セメント、シリカフュームA及び無機粉末Aを、粉体原料(セメント、シリカフューム及び無機粉末)の合計量100体積%中、セメント等の各割合が表1に示す割合となるように混合した。得られた混合物と、セメント組成物中の細骨材の割合が表1に示す割合となる量の細骨材を、オムニミキサに投入して、15秒間空練りを行った。
次いで、水、ポリカルボン酸系高性能減水剤、及び消泡剤を、表1に示す量でオムニミキサに投入して、2分間混練を行った後、オムニミキサ内の側壁に付着した混練物を掻き落とし、さらに4分間混練を行った。その後、セメント組成物中の金属繊維の割合が表1に示す割合となる量の金属繊維を、オムニミキサに投入して、さらに2分間混練を行った。
得られたセメント組成物について、実施例1と同様にして、0打ちフロー値を測定した。
また、得られたセメント組成物を材料として用いて、実施例1と同様の方法で、セメント質硬化体(成形体)を得た。
得られたセメント質硬化体(成形体)について、実施例1と同様にして、吸水率の算出、及び、圧縮強度の測定を行った。
さらに、得られたセメント質硬化体の曲げ強度を、「土木学会基準 JSCE−G 552−2010(鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度および曲げタフネス試験方法)」に準じて測定した。
脱型後の成形体を、減圧したデシケーター内で水に浸漬する代わりに、実施例3と同様に沸騰水への浸漬等を行った以外は、実施例9と同様にして、セメント組成物及びその硬化体(成形体)を得た。
セメント組成物及びその硬化体について、実施例9と同様にして、各種物性を測定した。
セメント、シリカフュームB及び無機粉末Bを、粉体原料(セメント、シリカフューム及び無機粉末)の合計量100体積%中、セメント等の各割合が表1に示す割合となるように混合した。得られた混合物と、セメント組成物中の細骨材の割合が表1に示す割合となる量の細骨材を、オムニミキサに投入して、15秒間空練りを行った。
次いで、水、ポリカルボン酸系高性能減水剤、及び消泡剤を、表1に示す量でオムニミキサに投入して、2分間混練した。
混練後、オムニミキサ内の側壁に付着した混練物を掻き落とし、さらに4分間混練を行った。
得られた混練物を材料として用いて、実施例1と同様にして、セメント質硬化体を得た。
得られた混練物(セメント組成物)及びその硬化体について、実施例1と同様にして、各種物性を測定した。
以上の結果を表2に示す。
実施例11〜20及び比較例2〜4における使用材料は、以下に示すとおりである。
(1)中庸熱ポルトランドセメント:太平洋セメント社製
(2)低熱ポルトランドセメント:太平洋セメント社製
(3)シリカフュームC:BET比表面積14m2/g
(4)シリカフュームD:BET比表面積20m2/g
(5)無機粉末:珪石粉末、50%体積累積粒径2μm、最大粒径12μm、95%体積累積粒径5.8μm(実施例1〜10で用いた無機粉末Aと同じもの)
(6)細骨材A:掛川産山砂
(7)細骨材B:珪砂(最大粒径1.2mm以下、0.6mm以下の粒径のもの:98質量%、0.3mm以下の粒径のもの:45質量%、0.15mm以下の粒径のもの:3質量%)
(8)ポリカルボン酸系高性能減水剤:固形分量27.4質量%;フローリック社製、商品名「フローリックSF500U」
(9)消泡剤:BASFジャパン社製、商品名「マスターエア404」
(10)水:上水道水
(11)金属繊維:鋼繊維(直径:0.2mm、長さ:15mm)
中庸熱ポルトランドセメント又は低熱ポルトランドセメントを、高速気流撹拌装置(奈良機械製作所社製、商品名「ハイブリタイザーNHS−3型」)を用いて、回転速度4,000rpmの条件で、30分間研磨処理した。なお、研磨処理において、中庸熱ポルトランドセメント又は低熱ポルトランドセメントの仕込み量は、1バッチあたり800gとした。中庸熱ポルトランドセメント又は低熱ポルトランドセメント、及び、中庸熱ポルトランドセメント又は低熱ポルトランドセメントの研磨処理物の、50%体積累積粒径及びブレーン比表面積を測定した。結果を表3に示す。
また、走査型電子顕微鏡を用いて、研磨処理物の二次電子像を観察したところ、研磨処理物の粗粒子(粒径20μm以上の粒子)は、中庸熱ポルトランドセメント又は低熱ポルトランドセメントの粒子(研磨処理前のもの)と比べて、角張った表面部分が少なく、表面部分が丸みを帯びた形状に変形していた。また、粗粒子と粗粒子の間の空隙には、微粒子(粒径20μm未満の粒子)が存在している様子が見られた。
低熱ポルトランドセメントの研磨処理物、シリカフュームD、無機粉末、及び細骨材Bを、低熱ポルトランドセメントの研磨処理物等の各割合が表4に示す割合となるように、オムニミキサに投入して、15秒間空練りを行った。
次いで、水、ポリカルボン酸系高性能減水剤、及び消泡剤を、表4に示す量でオムニミキサに投入して、2分間混練した。なお、消泡剤の添加量は、粉体原料100質量部に対して0.02質量部とした。
混練後、オムニミキサの側面に付着した混練物を掻き落とし、さらに4分間混練を行った。
混練後のセメント組成物のフロー値を、「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回の落下運動を行わないで測定した。
また、混練後のセメント組成物を、φ50×100mmの円筒形の型枠に打設して、未硬化の成形体を得た。打設後、未硬化の成形体について、20℃で72時間静置した。次いで、脱型して、硬化した成形体を得た。該成形体の脱型時の圧縮強度は52N/mm2であった。
さらに、上記成形体を90℃で48時間蒸気養生を行い、次いで、20℃になるまで降温させた後、さらに、乾燥炉を用いて180℃で48時間加熱した。加熱後の硬化体の圧縮強度を、「JIS A 1108(コンクリートの圧縮強度試験方法)」に準じて測定した。なお、圧縮強度は、島津製作所社製の100t万能試験機(油圧式)を使用して測定した。
低熱ポルトランドセメントの研磨処理物の代わりに中庸熱ポルトランドセメントの研磨処理物を使用した以外は、実施例11と同様にして、セメント組成物及びその硬化体(成形体)を得た。該成形体の脱型時の圧縮強度は55N/mm2であった。
実施例11と同様にして、セメント組成物のフロー値(0打ち)等を測定した。
[実施例13]
粉体原料100質量部当たりの水の量を、12質量部から15質量部に変更した以外は、実施例12と同様にして、セメント組成物及びその硬化体(成形体)を得た。該成形体の脱型時の圧縮強度は50N/mm2であった。
実施例11と同様にして、セメント組成物のフロー値(0打ち)等を測定した。
脱型後の成形体を、沸騰している水(沸騰水)に、30分間浸漬した後、該成形体を水に浸漬させたまま、水温が25℃となるまで冷却した(表5中、「沸騰水」と示す。)後に蒸気養生を行った以外は、実施例11と同様にして、セメント組成物及びその硬化体(成形体)を得た。
実施例11と同様にして、セメント組成物のフロー値(0打ち)等を測定した。なお、硬化体の圧縮強度は、測定装置の測定限界(511N/mm2)を超えていた。
また、浸漬前後の成形体の質量を測定し、得られた測定値から、吸水率を算出した。
[実施例15]
脱型後の成形体を、減圧したデシケーター内で30分間水に浸漬した(表5中、「減圧下」と示す。)後に蒸気養生を行った以外は、実施例11と同様にして、セメント組成物及びその硬化体(成形体)を得た。
実施例14と同様にして、セメント組成物のフロー値(0打ち)等を測定した。なお、硬化体の圧縮強度は、測定装置の測定限界(511N/mm2)を超えていた。
シリカフュームDの配合割合を10体積%から20体積%に変更し、かつ、無機粉末の配合割合を30体積%から20体積%に変更する以外は、実施例11と同様にして、セメント組成物及びその硬化体(成形体)を得た。該成形体の脱型時の圧縮強度は51N/mm2であった。
実施例11と同様にして、セメント組成物のフロー値(0打ち)等を測定した。
[実施例17]
脱型後の成形体を、減圧したデシケーター内で30分間水に浸漬した後に蒸気養生を行った以外は、実施例16と同様にして、セメント組成物及びその硬化体(成形体)を得た。
実施例14と同様にして、セメント組成物のフロー値(0打ち)等を測定した。なお、硬化体の圧縮強度は、測定装置の測定限界(511N/mm2)を超えていた。
また、上記硬化体(成形体)と同様にして、40×40×160mmの供試体を製造し、「JIS A 1129−2:2010 モルタル及びコンクリートの長さ変化測定方法−第2部:コンタクトゲージ方法」に準拠して、6か月保存した場合における収縮ひずみを測定した。
脱型後の成形体を、減圧したデシケーター内で30分間水に浸漬した後に蒸気養生を行った以外は、実施例13と同様にして、セメント組成物及びその硬化体(成形体)を得た。
実施例14と同様にして、セメント組成物のフロー値(0打ち)等を測定した。
低熱ポルトランドセメントの研磨処理物、シリカフュームD、無機粉末、及び細骨材Bを、低熱ポルトランドセメントの研磨処理物等の各割合が表4に示す割合となるように、オムニミキサに投入して、15秒間空練りを行った。
次いで、水、ポリカルボン酸系高性能減水剤、及び消泡剤を、表4に示す量でオムニミキサに投入して、2分間混練した。なお、消泡剤の添加量は、粉体原料100質量部に対して0.02質量部とした。
混練後、オムニミキサの側面に付着した混練物を掻き落とし、さらに4分間混練を行った。その後、セメント組成物中の金属繊維の割合が表4に示す割合となる量の金属繊維を、オムニミキサに投入して、さらに2分間混練を行った。
得られたセメント組成物について、実施例11と同様にして0打ちフロー値を測定した。
また、得られたセメント組成物を材料として用いて、実施例14と同様の方法で、セメント質硬化体(成形体)を得た。
得られたセメント質硬化体(成形体)について、実施例14と同様にして、吸水率及び圧縮強度を測定した。なお、硬化体の圧縮強度は、測定装置の測定限界(511N/mm2)を超えていた。
また、得られたセメント質硬化体の曲げ強度を、「土木学会基準 JSCE−G 552−2010(鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度および曲げタフネス試験方法)」に準じて測定した。
脱型後の成形体を、沸騰している水に30分間浸漬する代わりに、減圧したデシケーター内で30分間水に浸漬した後に蒸気養生を行った以外は、実施例19と同様にして、セメント組成物及びその硬化体(成形体)を得た。
セメント組成物及びその硬化体(成形体)について、実施例19と同様にして、各種物性を測定した。なお、硬化体の圧縮強度は、測定装置の測定限界(511N/mm2)を超えていた。
中庸熱ポルトランドセメントの研磨処理物、シリカフュームC、細骨材A、高性能減水剤、及び水を、表4に示す割合となるように、一括してホバートミキサに投入した後、低速で12分間混練して、セメント組成物を調製した以外は、実施例11と同様にして、セメント組成物の硬化体(成形体)を得た。実施例11と同様にして、セメント組成物のフロー値(0打ち)等を測定した。
[比較例3]
中庸熱ポルトランドセメントの研磨処理物、細骨材A、高性能減水剤、及び水を、表4に示す割合となるように、一括してホバートミキサに投入して、セメント組成物を調製しようとしたが、混練することができなかった。
[比較例4]
中庸熱ポルトランドセメント、シリカフュームC、細骨材A、高性能減水剤、及び水を、表4に示す配合で一括してホバートミキサに投入して、セメント組成物を調製しようとしたが、混練することができなかった。
以上の結果を表5に示す。
また、実施例のセメント質硬化体のすりへり深さは0.4mm以下であり、非常に小さいものである。
さらに、実施例5、8及び17のセメント質硬化体の収縮ひずみは5×10−6以下であり、非常に小さいものである。
これらの結果から、本発明の定盤は、高い圧縮強度、並びに、優れた耐摩耗性及び寸法安定性を有することがわかる。
一方、比較例1〜2のセメント質硬化体の圧縮強度は290N/mm2であり、実施例1〜20と比べて低いものであることがわかる。また、比較例1のセメント質硬化体のすりへり深さは0.57mmであり、実施例と比べて大きいものであることがわかる。また、比較例3〜4のセメント組成物は、混練できないことがわかる。
10 高速気流撹拌装置
11 ローター
12 ブレード
13 循環回路
13a 循環回路の入口
13b 循環回路の出口
14 投入口
15 排出口
16 ステーター
17 衝突室
18 開閉弁
19 排出弁
Claims (6)
- セメント質硬化体からなる定盤であって、
上記セメント質硬化体が、セメント、BET比表面積が15〜25m2/gのシリカフューム、50%体積累積粒径が0.8〜5μmの無機粉末、最大粒径が1.2mm以下の骨材、高性能減水剤、消泡剤及び水を含み、かつ上記セメント、上記シリカフューム及び上記無機粉末の合計量100体積%中、上記セメントの割合が55〜65体積%、上記シリカフュームの割合が5〜25体積%、上記無機粉末の割合が15〜35体積%であるセメント組成物を硬化してなるものであることを特徴とする定盤。 - 上記セメントが、中庸熱ポルトランドセメント又は低熱ポルトランドセメントを構成する粒子を研磨処理してなる、角張った表面部分を丸みを帯びた形状に変形させてなる粒径20μm以上の粗粒子、及び、上記研磨処理によって生じる粒径20μm未満の微粒子を含み、50%体積累積粒径が10〜18μmで、かつブレーン比表面積が2,100〜2,900cm2/gのものである請求項1に記載の定盤。
- 上記セメント組成物が、金属繊維、有機繊維及び炭素繊維からなる群より選ばれる一種以上の繊維を含み、かつ上記セメント組成物中の上記繊維の割合が、3体積%以下である請求項1又は2に記載の定盤。
- 上記セメント質硬化体の圧縮強度が330N/mm2以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載の定盤。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の定盤を製造するための方法であって、
上記セメント組成物を型枠内に打設して、未硬化の成形体を得る成形工程と、
上記未硬化の成形体を、10〜40℃で24時間以上、封緘養生または気中養生した後、上記型枠から脱型し、硬化した成形体を得る常温養生工程と、
上記硬化した成形体を、70〜95℃で24時間以上、蒸気養生または温水養生し、加熱養生後の硬化体を得る加熱養生工程と、
上記加熱養生後の硬化体を、150〜200℃で24時間以上、加熱して、上記定盤を得る高温加熱工程、
を含むことを特徴とする定盤の製造方法。 - 上記常温養生工程と上記加熱養生工程の間に、上記硬化した成形体に吸水させる吸水工程を含む請求項5に記載の定盤の製造方法。
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