JP6528880B2 - 高強度セメントモルタル組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、高強度セメントモルタル組成物及び高強度セメントモルタル硬化体の製造方法に関する。
近年、構造部材の軽量化、鉄筋使用量の削減などの要求に伴い、２００Ｎ／ｍｍ２程度の圧縮強度が得られるような超高強度材料が提案されている。これらの材料では、セメント、ポゾラン質微粉末、骨材及び高性能減水剤が使用されており、熱養生によって超高強度化が図られている。また、これらに金属繊維や有機繊維を添加することによって、高いじん性やひび割れ抑制機能を付与することが提案されている（特許文献１〜３参照）。
例えば、上記の材料よりもさらに圧縮強度の高い材料が得られれば、柱部材の受け持つ荷重をさらに増大することができるため、構造物における柱の数を減らすことができ、その結果、構造物の居住空間をさらに広げられるとともに、設計や意匠性の自由度がさらに高まることが考えられる。
例えば、上記の材料よりもさらに圧縮強度の高い材料が得られれば、柱部材の受け持つ荷重をさらに増大することができるため、構造物における柱の数を減らすことができ、その結果、構造物の居住空間をさらに広げられるとともに、設計や意匠性の自由度がさらに高まることが考えられる。
セメント組成物の高強度化を図る場合、その水／結合材比をより小さくする方法が一般的に執られるが、結合材の化学反応をより促進するために、蒸気養生などの加熱養生がとられることがある。また、更なる高強度化のため、セメントモルタル中の空隙を極力小さくする目的で、遠心成型や加圧成型が行われることもある。また、これらの方法を組み合わせた、オートクレーブ養生やヒートプレス養生をすることで、さらに高い圧縮強度が得られることが分かっている。
しかしながら、これらの製造方法は、大掛かりな設備が必要であるため、容易に実施できるものではない。
そこで、本発明は、従来の技術にくらべて、大掛かりかつ特殊な製造設備を必要とせず、より高強度である高強度セメントモルタル組成物及び高強度セメントモルタル硬化体の製造方法を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、従来の技術にくらべて、大掛かりかつ特殊な製造設備を必要とせず、より高強度である高強度セメントモルタル組成物及び高強度セメントモルタル硬化体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、セメントと、無機質微粉末と、細骨材と、減水剤及び消泡剤とを組み合わせ、さらに、カットスチールウールを混入することによって、高強度化が実現できることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、セメントと、シリカフューム、又は、シリカフューム及びフライアッシュの両方と、水と、細骨材と、減水剤と、消泡剤と、カットスチールウールとを含む高強度セメントモルタル組成物であって、前記セメントは、Ｃ３Ｓを１０．０質量％〜７０．０質量％及びＣ２Ｓを４３．８質量％〜７０．０質量％含有し、前記カットスチールウールは、直径が５μｍ〜３０μｍ及び長さが５０μｍ〜５．０ｍｍである高強度セメントモルタル組成物を提供する。このような高強度セメントモルタル組成物は、従来にない、非常に高い圧縮強度を発現することができる。
本発明によれば、特殊な養生方法をとらなくとも、高い圧縮強度を持つ高強度セメントモルタル組成物及び高強度セメントモルタル硬化体の製造方法を提供することができる。
以下、本発明に係る高強度セメントモルタル組成物及びの高強度セメントモルタル硬化体の製造方法好適な実施形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
（高強度セメントモルタル組成物）
本実施形態の高強度セメントモルタル組成物は、セメントと、無機質微粉末としてシリカフュームと、水と、細骨材と、減水剤と、消泡剤と、カットスチールウールとを含むものである。また、無機質微粉末として、更に、フライアッシュを含んでも良い。
本実施形態の高強度セメントモルタル組成物は、セメントと、無機質微粉末としてシリカフュームと、水と、細骨材と、減水剤と、消泡剤と、カットスチールウールとを含むものである。また、無機質微粉末として、更に、フライアッシュを含んでも良い。
セメントの鉱物組成は、Ｃ３Ｓ量が１０．０〜７０．０質量％、Ｃ２Ｓ量が１０．０〜７０．０質量％、Ｃ３Ａ量が７．０質量％以下、Ｃ４ＡＦ量が５．０〜１５．０質量％である。Ｃ３Ｓ量は、好ましくは１５．０〜６８．０質量％、より好ましくは１８．０〜６６．０質量％であり、更に好ましくは２０．０〜６５．０質量％である。Ｃ３Ｓ量が１０．０質量％未満では圧縮強度が低くなる傾向があり、７０．０質量％を超えると加熱養生後の圧縮強度が低くなる傾向がある。Ｃ２Ｓ量は、好ましくは１２．０〜６５．０質量％、より好ましくは１４．０〜６２．０質量％であり、更に好ましくは１５．０〜６０．０質量％である。Ｃ２Ｓ量が１０．０質量％未満では、特に加熱養生後の圧縮強度が低くなる傾向がある。Ｃ３Ａ量は好ましくは７．０質量％以下であり、より好ましくは４．５質量％以下であり、更に好ましくは４．０質量％以下である。Ｃ３Ａ量が５．０％を超えると、十分な流動性が得られなくなる。Ｃ４ＡＦ量は、好ましくは６．０〜１５．０質量％、より好ましくは７．０〜１５．０質量％であり、更に好ましくは８．０〜１４．５質量％である。以上の範囲であれば、高い圧縮強度及び高い流動性を十分に確保出来る。
セメントのブレーン比表面積は、好ましくは２５００〜４８００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは２８００〜４５００ｃｍ２／ｇ、更に好ましくは３０００〜４２００ｃｍ２／ｇであり、特に好ましくは３２００〜３９００ｃｍ２／ｇである。セメントのブレーン比表面積が２５００ｃｍ２／ｇ未満では高強度セメントモルタル組成物の強度が低くなる傾向があり、４８００ｃｍ２／ｇを超えると低水セメント比での流動性が低下する傾向にある。
本実施形態に係るセメントの製造にあたっては、通常のセメントと特に異なる操作を行う必要はない。上記セメントは、石灰石、珪石、スラグ、石炭灰、建設発生土、高炉ダスト等の原料の調合を目標とする鉱物組成に応じて変え、実機キルンで焼成した後、得られたクリンカーに石膏を加えて所定の粒度に粉砕することによって製造することができる。焼成するキルンには、一般的なＮＳＰキルンやＳＰキルン等を使用することができ、粉砕には一般的なボールミル等の粉砕機が使用可能である。また、必要に応じて、２種以上のセメントを混合することもできる。
シリカフュームは、金属シリコン、フェロシリコン、電融ジルコニア等を製造する際に発生する排ガス中のダストを集塵して得られる副産物であり、主成分は、アルカリ溶液中で溶解する非晶質のＳｉＯ２である。シリカフュームの平均粒子径は、好ましくは０．０５〜２．０μｍ、より好ましくは０．１０〜１．５μｍ、更に好ましくは０．１８〜０．２８μｍ、特に好ましくは０．２０〜０．２８μｍである。このようなシリカフュームを用いることで、高強度セメントモルタル組成物の高い圧縮強度及び高い流動性を確保しやすくなる。
本実施形態の高強度セメントモルタル組成物において、セメントと無機質微粉末の合計量を基準として、シリカフュームを、好ましくは５〜３５質量％、より好ましくは７〜３０質量％、更に好ましくは８〜２７質量％、特に好ましくは９〜２３質量％含む。以上の範囲であれば、高い圧縮強度及び高い流動性を十分に確保出来る。
フライアッシュは、石炭火力発電所で、微粉砕した石炭を燃焼し、溶融状態の灰となったものを集塵して得られる副産物である。フライアッシュの主成分は、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３である。フライアッシュのブレーン比表面積は、好ましくは、２５００〜７０００ｃｍ２／ｇであり、より好ましくは３０００〜６５００ｃｍ２／ｇ、さらに好ましくは、３５００〜６０００ｃｍ２／ｇであり、特に好ましくは、３５００〜６０００ｃｍ２／ｇである。このようなフライアッシュを用いることで、高強度セメントモルタル組成物の高い圧縮強度及び高い流動性を確保しやすくなる。
本実施形態の高強度セメントモルタル組成物において、セメントと無機質微粉末の合計量を基準として、フライアッシュを好ましくは５〜４５質量％、より好ましくは８〜４０質量％、更に好ましくは１０〜３５質量％、特に好ましくは、１２〜３３質量％含む。以上の範囲であれば、高い圧縮強度および高い流動性を十分に確保できる。
細骨材としては、特に制限されないが、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、石灰石骨材、高炉スラグ細骨材、フェロニッケルスラグ細骨材、銅スラグ細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材等を使用することができる。なお、細骨材の粒度は、１０ｍｍふるいを全部通り、５ｍｍふるいを８５質量％以上通過するものが好ましい。
減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、アミノスルホン酸系、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤等を使用することができる。低水セメント比での流動性確保の観点から、減水剤として、ポリカルボン酸系の減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を用いることが好ましく、ポリカルボン酸系の高性能減水剤を用いることがより好ましい。本実施形態に係る高強度セメントモルタル組成物は、セメントと無機質微粉末の合量１００質量部に対して、減水剤を好ましくは１．０〜６．０質量部、より好ましくは１．５〜５．０質量部、更に好ましくは１．８〜４．５質量部、特に好ましくは２．２〜４．０質量部含む。以上の範囲であれば、高い圧縮強度及び高い流動性を十分に確保出来る。
また、セメントと無機質微粉末の合量１００質量部に対して、水を好ましくは９〜２０質量部、より好ましくは９．５〜１８質量部、更に好ましくは１０．０〜１６質量部、特に好ましくは１０．５〜１４．０質量部含む。以上の範囲であれば、高い圧縮強度及び高い流動性を十分に確保出来る。
消泡剤としては、特殊非イオン配合型界面活性剤、ポリアルキレン誘導体、疎水性シリカ、ポリエーテル系等が挙げられる。この場合、セメントと無機質微粉末の合量１００質量部に対して、消泡剤を好ましくは０．０１〜２．０質量部、より好ましくは０．１〜１．０質量部、更に好ましくは０．２〜０．５質量部含む。以上の範囲であれば、高い圧縮強度及び高い流動性を十分に確保出来る。
カットスチールウールとはスチールウールを短く切断したものを意味する。またスチールウールとは鉄の非常に細い線を綿状に固めた物で、研磨用のたわしとして使用されることがある。
カットスチールウールの形状は、直径が好ましくは５μｍ〜３０μｍ、直径の下限値はより好ましくは１０μｍ、更に好ましくは１５μｍ、特に好ましくは２０μｍである。長さは好ましくは５０μｍ〜５．０ｍｍ、長さの上限値はより好ましくは４．０ｍｍ、更に好ましくは３．８ｍｍ、特に好ましくは３．５ｍｍである。以上の範囲であれば、高い圧縮強度及び高い流動性を十分に確保出来る。
カットスチールウールの形状は、直径が好ましくは５μｍ〜３０μｍ、直径の下限値はより好ましくは１０μｍ、更に好ましくは１５μｍ、特に好ましくは２０μｍである。長さは好ましくは５０μｍ〜５．０ｍｍ、長さの上限値はより好ましくは４．０ｍｍ、更に好ましくは３．８ｍｍ、特に好ましくは３．５ｍｍである。以上の範囲であれば、高い圧縮強度及び高い流動性を十分に確保出来る。
（高強度セメントモルタル硬化体の製造方法）
本実施形態の高強度セメントモルタル硬化体の製造方法は、上記高強度セメントモルタル組成物を、１５〜２５℃の気中で１日間〜５日間養生を行う前養生工程と、２０〜６０℃の水中で１日間〜７日間養生を行う一次養生工程と、８０℃〜２００℃の水中または気中で５日間〜２１日間養生を行う二次養生工程とを含む。
前養生工程は、好ましくは１６〜２４℃、より好ましくは１７〜２３℃、更に好ましくは１８〜２２℃、特に好ましくは１９〜２１℃の気中で、好ましくは１.５〜４日間、より好ましくは２.０〜３.５日間、更に好ましくは２．５〜３．３日間養生を行う。以上の範囲であれば、高い圧縮強度及び高い流動性を十分に確保出来る。
本実施形態の高強度セメントモルタル硬化体の製造方法は、上記高強度セメントモルタル組成物を、１５〜２５℃の気中で１日間〜５日間養生を行う前養生工程と、２０〜６０℃の水中で１日間〜７日間養生を行う一次養生工程と、８０℃〜２００℃の水中または気中で５日間〜２１日間養生を行う二次養生工程とを含む。
前養生工程は、好ましくは１６〜２４℃、より好ましくは１７〜２３℃、更に好ましくは１８〜２２℃、特に好ましくは１９〜２１℃の気中で、好ましくは１.５〜４日間、より好ましくは２.０〜３.５日間、更に好ましくは２．５〜３．３日間養生を行う。以上の範囲であれば、高い圧縮強度及び高い流動性を十分に確保出来る。
一次養生工程は、好ましくは２３〜５５℃、より好ましくは２５〜５０℃、更に好ましくは２８〜４８℃、特に好ましくは３０〜４５℃の水中で、好ましくは１〜７日間、より好ましくは１．５〜６日間、更に好ましくは１．８〜５日間、特に好ましくは２．０〜４．５日間養生を行う。以上の範囲であれば、高い圧縮強度及び高い流動性を十分に確保出来る。
二次養生工程は、好ましくは８０〜２００℃、より好ましくは８３〜１９０℃、更に好ましくは８５〜１８５℃、特に好ましくは９０〜１８０℃の水中または気中で、好ましくは５〜２１日間、より好ましくは５〜１９日間、更に好ましくは６〜１７日間、特に好ましくは７〜１５日間養生を行う。水中の場合、温水、気中の場合、蒸気養生装置、オートクレーブ、乾燥機などが使用出来る。以上の範囲であれば、高い圧縮強度及び高い流動性を十分に確保出来る。
本実施形態の高強度セメントモルタル硬化体の製造方法は、上記高強度セメントモルタル組成物を、１５〜２５℃の気中で１日間〜５日間養生を行う前養生工程と、２０〜６０℃の水中で１日間〜７日間養生を行う一次養生工程と、８０℃〜１００℃の水中で５日間〜２１日間養生を行う二次養生工程と、８０℃〜２００℃の気中で５日間〜２１日間養生を行う三次養生工程で行っても良い。
前養生工程は、好ましくは１６〜２４℃、より好ましくは１７〜２３℃、更に好ましくは１８〜２２℃、特に好ましくは１９〜２１℃の気中で、好ましくは１.５〜４日間、より好ましくは２.０〜３.５日間、更に好ましくは２．５〜３．３日間養生を行う。以上の範囲であれば、高い圧縮強度及び高い流動性を十分に確保出来る。
前養生工程は、好ましくは１６〜２４℃、より好ましくは１７〜２３℃、更に好ましくは１８〜２２℃、特に好ましくは１９〜２１℃の気中で、好ましくは１.５〜４日間、より好ましくは２.０〜３.５日間、更に好ましくは２．５〜３．３日間養生を行う。以上の範囲であれば、高い圧縮強度及び高い流動性を十分に確保出来る。
一次養生工程は、好ましくは２３〜５５℃、より好ましくは２５〜５０℃、更に好ましくは２８〜４８℃、特に好ましくは３０〜４５℃の水中で、好ましくは１〜７日間、より好ましくは１．５〜６日間、更に好ましくは１．８〜５日間、特に好ましくは２．０〜４．５日間養生を行う。以上の範囲であれば、高い圧縮強度及び高い流動性を十分に確保出来る。
二次養生工程は、好ましくは８０〜１００℃、より好ましくは８３〜９９℃、更に好ましくは８５〜９９℃、特に好ましくは９０〜９８℃の水中で、好ましくは５〜２１日間、より好ましくは５〜１９日間、更に好ましくは６〜１７日間、特に好ましくは７〜１５日間養生を行う。
三次養生工程は、好ましくは８０〜２００℃、より好ましくは８３〜１９０℃、更に好ましくは８５〜１８５℃、特に好ましくは９０〜１８０℃の気中で、好ましくは５〜２１日間、より好ましくは５〜１９日間、更に好ましくは６〜１７日間、特に好ましくは７〜１５日間養生を行う。
水中の場合、温水、気中の場合、蒸気養生装置、オートクレーブ、乾燥機などが使用出来る。三次養生工程では、水中よりも気中養生の方が、強度増進の観点からより好ましい。以上の範囲であれば、高い圧縮強度及び高い流動性を十分に確保出来る。
三次養生工程は、好ましくは８０〜２００℃、より好ましくは８３〜１９０℃、更に好ましくは８５〜１８５℃、特に好ましくは９０〜１８０℃の気中で、好ましくは５〜２１日間、より好ましくは５〜１９日間、更に好ましくは６〜１７日間、特に好ましくは７〜１５日間養生を行う。
水中の場合、温水、気中の場合、蒸気養生装置、オートクレーブ、乾燥機などが使用出来る。三次養生工程では、水中よりも気中養生の方が、強度増進の観点からより好ましい。以上の範囲であれば、高い圧縮強度及び高い流動性を十分に確保出来る。
以下、実施例、参考例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
［使用材料の準備］
実施例、参考例及び比較例のモルタル組成物を作製するために、以下に示す材料を準備した。
実施例、参考例及び比較例のモルタル組成物を作製するために、以下に示す材料を準備した。
（１）セメント：
使用した３種類のセメントの化学成分を、ＪＩＳ Ｒ ５２０２−２０１０「セメントの化学分析方法」に従い測定し、鉱物組成を下記のボーグ式により算出した。得られたセメントの鉱物組成を表１に示す。
使用した３種類のセメントの化学成分を、ＪＩＳ Ｒ ５２０２−２０１０「セメントの化学分析方法」に従い測定し、鉱物組成を下記のボーグ式により算出した。得られたセメントの鉱物組成を表１に示す。
Ｃ３Ｓ量＝（４．０７×ＣａＯ）−（７．６０×ＳｉＯ２）−（６．７２×Ａｌ２Ｏ３）−（１．４３×Ｆｅ２Ｏ３）−（２．８５×ＳＯ３）
Ｃ２Ｓ量＝（２．８７×ＳｉＯ２）−（０．７５４×Ｃ３Ｓ）
Ｃ３Ａ量＝（２．６５×Ａｌ２Ｏ３）−（１．６９×Ｆｅ２Ｏ３）
Ｃ４ＡＦ量＝３．０４×Ｆｅ２Ｏ３
Ｃ２Ｓ量＝（２．８７×ＳｉＯ２）−（０．７５４×Ｃ３Ｓ）
Ｃ３Ａ量＝（２．６５×Ａｌ２Ｏ３）−（１．６９×Ｆｅ２Ｏ３）
Ｃ４ＡＦ量＝３．０４×Ｆｅ２Ｏ３
（２）シリカフューム
シリカフュームの平均粒子径は、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置（堀場製作所製、商品名「ＬＡ−９５０Ｖ２」）を用いて測定した粒子径分布より、粒子径−通過分積算％曲線を算出し、粒子径−通過分積算％曲線より通過分積算が５０体積％となる粒子径を求めた。試料分散媒は０．２％ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、測定前に出力６００Ｗのホモジナイザーにて１０分間分散処理した。粒度分布の演算はＭｉｅ散乱理論に従った。粒子屈折率は１．４５−０．００ｉ、溶媒屈折率は１．３３３とした。各粒度の通過分積算（体積％）を表２に示す。
シリカフュームの平均粒子径は、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置（堀場製作所製、商品名「ＬＡ−９５０Ｖ２」）を用いて測定した粒子径分布より、粒子径−通過分積算％曲線を算出し、粒子径−通過分積算％曲線より通過分積算が５０体積％となる粒子径を求めた。試料分散媒は０．２％ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、測定前に出力６００Ｗのホモジナイザーにて１０分間分散処理した。粒度分布の演算はＭｉｅ散乱理論に従った。粒子屈折率は１．４５−０．００ｉ、溶媒屈折率は１．３３３とした。各粒度の通過分積算（体積％）を表２に示す。
（３）フライアッシュ：常磐火力産業社製、密度：２．２７ｇ／ｃｍ３、比表面積：４６８０ｃｍ２／ｇ、４５μｍふるい残分：１１．０％
（４）細骨材：砕砂：密度２．６２ｇ／ｃｍ３、粗粒率２．８０
（５）減水剤：ポリカルボン酸系高性能減水剤（固形分濃度２５質量％）
（６）消泡剤：特殊非イオン配合型界面活性剤
（７）金属微紛末：
カットスチールウール（Ａ）：日本スチールウール社製、直径２０〜３０μｍ、長さ０．１〜３ｍｍ、密度７．８５ｇ／ｃｍ３
（８）鋼繊維（Ｂ）：東京製綱社製、密度：７．８７ｇ／ｃｍ３、繊維径０．１６ｍｍ、繊維長１３ｍｍ、アスペクト比８１．２５、引張強度２２００Ｎ／ｍｍ２
（９）練混ぜ水（Ｗ）：上水道水
（６）消泡剤：特殊非イオン配合型界面活性剤
（７）金属微紛末：
カットスチールウール（Ａ）：日本スチールウール社製、直径２０〜３０μｍ、長さ０．１〜３ｍｍ、密度７．８５ｇ／ｃｍ３
（８）鋼繊維（Ｂ）：東京製綱社製、密度：７．８７ｇ／ｃｍ３、繊維径０．１６ｍｍ、繊維長１３ｍｍ、アスペクト比８１．２５、引張強度２２００Ｎ／ｍｍ２
（９）練混ぜ水（Ｗ）：上水道水
［高強度セメントモルタル組成物の作製］
高強度セメントモルタル組成物の作製を、表３の配合組成に基づき、以下の通りに行った。
高強度セメントモルタル組成物の作製を、表３の配合組成に基づき、以下の通りに行った。
セメント、シリカフューム、フライアッシュ及び消泡剤をモルタルミキサに加え、減水剤を含む練混ぜ水をミキサ内に投入して１０分間撹拌し、モルタル組成物を作製した。なお、実施例１〜２では、金属微紛末を更に投入して、高強度セメントモルタル組成物を作製した。
［養生方法］
練り混ぜた高強度セメントモルタル組成物は、型枠に充填後、２０℃、湿度約７０％の気中で３日間養生（前養生工程）後、脱型し、４０℃の水中で３日の一次養生の工程を実施した。その後、二次養生として、９８℃の温水中で７日間養生し、更に、その後、三次養生として、７日間、９８℃の乾燥機で乾燥させた。これらの養生を行い、高強度セメントモルタル硬化体を作製した。
練り混ぜた高強度セメントモルタル組成物は、型枠に充填後、２０℃、湿度約７０％の気中で３日間養生（前養生工程）後、脱型し、４０℃の水中で３日の一次養生の工程を実施した。その後、二次養生として、９８℃の温水中で７日間養生し、更に、その後、三次養生として、７日間、９８℃の乾燥機で乾燥させた。これらの養生を行い、高強度セメントモルタル硬化体を作製した。
［高強度セメントモルタル組成物の評価］
（１）フレッシュ性状
（試験方法）
比較例１〜２および実施例１〜２の配合で作製した高強度セメントモルタル組成物を用いて、フロー値を測定した。フロー値は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に準じ、落下無しの条件で測定した。
（１）フレッシュ性状
（試験方法）
比較例１〜２および実施例１〜２の配合で作製した高強度セメントモルタル組成物を用いて、フロー値を測定した。フロー値は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１−１９９７「セメントの物理試験方法」に準じ、落下無しの条件で測定した。
（２）強度試験
ＪＩＳ Ａ １１３２−２００６「コンクリートの強度試験用供試体の作り方」に準じて５ｃｍ×１０ｃｍの円柱供試体を作製し、ＪＩＳ Ａ １１０８−２００６「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準じて高強度セメントモルタル硬化体の圧縮強度試験を実施した。
ＪＩＳ Ａ １１３２−２００６「コンクリートの強度試験用供試体の作り方」に準じて５ｃｍ×１０ｃｍの円柱供試体を作製し、ＪＩＳ Ａ １１０８−２００６「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準じて高強度セメントモルタル硬化体の圧縮強度試験を実施した。
（評価結果）
表４に、フロー値および圧縮強度試験結果を示す。
表４に、フロー値および圧縮強度試験結果を示す。
カットスチールウールを使用しない比較例１および２の場合には、二次養生期間１４日の時点で、２８９Ｎ／ｍｍ２および３０８Ｎ／ｍｍ２となった。
カットスチールウールを２体積％混入した実施例１および２の場合には、７日強度が２０〜３０Ｎ／ｍｍ２程度、１４日強度が１０〜５０Ｎ／ｍｍ２程度増大し、１４日で３００Ｎ／ｍｍ２以上の高い圧縮強度が得られた。
実施例１と実施例４を比べると、シリカフューム量の減少により流動性が増大していることが分かる。この場合に強度の低下はなく、むしろ、若干増加する傾向にあった。これは、シリカフューム量の減少により流動性が増大することで、フレッシュモルタルの充填性が向上し、欠陥となるエントラップトエアが減少するためと推察される。
また、比較例３、比較例４、及び実施例４のように、細骨材量を低減することで流動性が改善された。
実施例３及び実施例４のように、シリカフューム量を変えた場合や、細骨材率を変えた場合においても、養生終了時には３００Ｎ／ｍｍ２以上の高い圧縮強度が得られた。
カットスチールウールを２体積％混入した実施例１および２の場合には、７日強度が２０〜３０Ｎ／ｍｍ２程度、１４日強度が１０〜５０Ｎ／ｍｍ２程度増大し、１４日で３００Ｎ／ｍｍ２以上の高い圧縮強度が得られた。
実施例１と実施例４を比べると、シリカフューム量の減少により流動性が増大していることが分かる。この場合に強度の低下はなく、むしろ、若干増加する傾向にあった。これは、シリカフューム量の減少により流動性が増大することで、フレッシュモルタルの充填性が向上し、欠陥となるエントラップトエアが減少するためと推察される。
また、比較例３、比較例４、及び実施例４のように、細骨材量を低減することで流動性が改善された。
実施例３及び実施例４のように、シリカフューム量を変えた場合や、細骨材率を変えた場合においても、養生終了時には３００Ｎ／ｍｍ２以上の高い圧縮強度が得られた。
実施例５及び参考例６のように、セメントの鉱物組成を変えた場合、Ｃ３Ａ量が大きいほど、フロー値が小さくなった。また、養生期間の１４日では、３００Ｎ／ｍｍ２程度の高い圧縮強度が得られた。
実施例４に対して、実施例７及び実施例８のようにセメントの一部にフライアッシュを置換すると、若干ながら流動性が改善された。フライアッシュが１５質量％程度までであれば、強度の低下は小さかった。
実施例４に対して、実施例７及び実施例８のようにセメントの一部にフライアッシュを置換すると、若干ながら流動性が改善された。フライアッシュが１５質量％程度までであれば、強度の低下は小さかった。
実施例９及び実施例１０のように、セメントと無機質微粉末（シリカフューム＋フライアッシュ）の合計量に対する水の含有量を１３質量％まで増やした場合であっても約３００Ｎ／ｍｍ２の高い圧縮強度が得られた。
また、表４に示すように、二次養生の水中養生後に三次養生の気中養生を施すと、非常に高い圧縮強度が得られた。セメントの養生は、一般的に水中で十分に水和させることが重要とされているが、実施例の結果からは、寧ろ、ある程度水中養生した後は気中養生した方が良いことが示唆されている。シリカフュームを低水セメント比で使用したセメントモルタルでは、シリカフュームの水和を十分に行わせることが重要で、気中養生の場合、硬化体の微細な空隙への蒸気の浸透などが起こり易く水和が進行するような現象が起こっていると推察される。
また、表４に示すように、二次養生の水中養生後に三次養生の気中養生を施すと、非常に高い圧縮強度が得られた。セメントの養生は、一般的に水中で十分に水和させることが重要とされているが、実施例の結果からは、寧ろ、ある程度水中養生した後は気中養生した方が良いことが示唆されている。シリカフュームを低水セメント比で使用したセメントモルタルでは、シリカフュームの水和を十分に行わせることが重要で、気中養生の場合、硬化体の微細な空隙への蒸気の浸透などが起こり易く水和が進行するような現象が起こっていると推察される。
Claims (14)
- セメントと、シリカフューム、又は、シリカフューム及びフライアッシュの両方と、水と、細骨材と、減水剤と、消泡剤と、カットスチールウールとを含む高強度セメントモルタル組成物であって、
前記セメントは、Ｃ３Ｓを１０．０質量％〜７０．０質量％及びＣ２Ｓを４３．８質量％〜７０．０質量％含有し、
前記カットスチールウールは、直径が５μｍ〜３０μｍ及び長さが５０μｍ〜５．０ｍｍであることを特徴とする高強度セメントモルタル組成物。 - 前記セメントのＣ３Ｓ量が３７．３質量％〜７０．０質量％である、請求項１に記載の高強度セメントモルタル組成物。
- 前記セメントのＣ３Ａ量が５．５質量％以下である、請求項１又は２に記載の高強度セメントモルタル組成物。
- 前記セメントのＣ４ＡＦ量が１０．０質量％以下である、請求項１〜３の何れか１項に記載の高強度セメントモルタル組成物。
- 前記セメントのブレーン比表面積が２５００〜４８００ｃｍ２／ｇである、請求項１〜４の何れか１項に記載の高強度セメントモルタル組成物。
- 前記シリカフュームの平均粒子径が０．０５μｍ〜２．０μｍである、請求項１〜５の何れか１項に記載の高強度セメントモルタル組成物。
- 前記セメントと前記シリカフュームと前記フライアッシュの合計量１００質量％中に、前記シリカフュームを５質量％〜３５質量％含む、請求項１〜６の何れか１項に記載の高強度セメントモルタル組成物。
- 前記フライアッシュのブレーン比表面積が２５００ｃｍ２／ｇ〜７０００ｃｍ２／ｇである、請求項１〜７の何れか１項に記載の高強度セメントモルタル組成物。
- 前記セメントと前記シリカフュームと前記フライアッシュの合計量１００質量％中に、前記フライアッシュを５質量％〜４５質量％含む、請求項１〜８の何れか１項に記載の高強度セメントモルタル組成物。
- 前記セメントと前記シリカフュームと前記フライアッシュの合計量１００質量部に対して、水を９質量部〜２０質量部含む、請求項１〜９の何れか１項に記載の高強度セメントモルタル組成物。
- 前記セメントと前記シリカフュームと前記フライアッシュの合計量１００質量部に対して、減水剤を１．０質量部〜６．０質量部含む、請求項１〜１０の何れか１項に記載の高強度セメントモルタル組成物。
- 前記セメントと前記シリカフュームと前記フライアッシュの合計量１００質量部に対して、消泡剤を０．０１質量部〜２．０質量部含む、請求項１〜１１の何れか１項に記載の高強度セメントモルタル組成物。
- 前記カットスチールウールを前記高強度セメントモルタル組成物に対して１．０体積％〜５．０体積％含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の高強度セメントモルタル組成物。
- ２０℃の気中で３日間養生を行う前養生、４０℃の水中で３日間養生を行う一次養生、９８℃の水中で７日間養生を行う二次養生、及び、９８℃の乾燥機で７日間乾燥を行う三次養生によって作製される、前記高強度セメントモルタル組成物のセメントモルタル硬化体の圧縮強度が２８７Ｎ／ｍｍ２以上である、請求項１〜１３の何れか１項に記載の高強度セメントモルタル組成物。
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