JP6530890B2 - 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 - Google Patents
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Description
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。
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。
また、本発明は前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5〜21日間養生を行う三次養生工程を含む、高強度セメントモルタル硬化体の製造方法を提供する。このような高強度セメントモルタル組成物の製造方法によれば、従来にない、非常に高い圧縮強度を有す高強度セメントモルタル組成物を製造することができる。
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、シリカフュームと、水と、フェロニッケルスラグを含む細骨材と、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
使用した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」にしたがい測定し、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。
C2S量=(2.87×SiO2)−(0.754×C3S)
C3A量=(2.65×Al2O3)−(1.69×Fe2O3)
C4AF量=3.04×Fe2O3
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。
(A)砕砂(安山岩):密度2.62g/cm3、粗粒率2.80、吸水率2.5質量%
(B)フェロニッケルスラグ:絶乾密度3.10g/cm3、粗粒率2.75、吸水率0.3質量%、モース硬さ7.5
(C)珪砂:密度2.62g/cm3,粗粒率2.79,吸水率1.1%
(5)消泡剤:特殊非イオン配合型界面活性剤
(6)カットスチールウール: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
(7)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を、表3の配合組成に基づき、以下の通りに行った。
※1:セメント及びシリカフュームの合計量100質量%に対する水の量
※2:セメント及びシリカフュームの合計量100質量%に対するシリカフュームの量
※3:セメント及びシリカフュームに対して外割で添加した値。なお、減水剤中の水分は単位水量に含める。
※4:モルタル組成物に対して外割で添加した値。
※5:A:砕砂、B:フェロニッケルスラグ、C:珪砂
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、その後、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。
(1)フレッシュ性状
(試験方法)
比較例1〜4、参考例1,2および実施例3〜7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。
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。
表4に、フロー値および圧縮強度試験結果を示す。
参考例1および参考例2のようにフェロニッケルスラグを用いることによって、7日強度が50〜70N/mm2程度、14日強度が40〜50N/mm2程度増大し7日、14日ともに300N/mm2以上の高い圧縮強度が得られた。
実施例3および実施例4に示すように,カットスチールウールを用いることによってさらに圧縮強度は増大し、14日で350N/mm2以上の圧縮強度が得られた。
比較例2と実施例5や,実施例4と実施例7のように,シリカフューム添加率を小さくすることで流動性が改善されることが分かった。また,このとき圧縮強度への影響は小さく,いずれの配合も300N/mm2以上の高い圧縮強度が得られた。
比較例3および比較例4のように,細骨材にフェロニッケルスラグ以外のものを用いると,二次養生後の圧縮強度が小さくなった。実施例5〜実施例7のように,フェロニッケルスラグを用いると,水結合材比を変えたり,骨材量を変えた場合でも二次養生時の圧縮強度が300N/mm2以上と高い圧縮強度が得られた。
また、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、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 (5)
- セメントと、シリカフュームと、水と、フェロニッケルスラグと、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%〜40.0質量%及びC2Sを40.0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であり、
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%含み、
前記セメントと前記シリカフュームの合計量100質量%中に、前記シリカフュームを5質量%〜35質量%含み、
前記セメントと前記シリカフュームの合計量100質量部に対して、減水剤を1.0質量部〜6.0質量部含み、
前記セメントと前記シリカフュームの合計量100質量部に対して、消泡剤を0.01質量部〜2.0質量部含み、
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300N/mm2以上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。 - 前記フェロニッケルスラグのモース硬さが7.0〜8.5、絶乾密度が2.7〜4.0g/cm3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。
- 前記セメントと前記シリカフュームの合計量100質量部に対して、水を9質量部〜20質量部含む、請求項1〜3の何れか1項に記載の高強度セメントモルタル組成物。
- 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とを含む、高強度セメントモルタル硬化体の製造方法。
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