JPH0542526A - 水硬性配合物の製造方法 - Google Patents

水硬性配合物の製造方法

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JPH0542526A
JPH0542526A JP22241691A JP22241691A JPH0542526A JP H0542526 A JPH0542526 A JP H0542526A JP 22241691 A JP22241691 A JP 22241691A JP 22241691 A JP22241691 A JP 22241691A JP H0542526 A JPH0542526 A JP H0542526A
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JP
Japan
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water
cement
hydraulic
aggregate
strength
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JP22241691A
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English (en)
Inventor
Chiyandora Sateishiyu
チヤンドラ サテイシユ
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Obayashi Corp
Original Assignee
Obayashi Corp
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  • Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 殊に混練方法を工夫することにより、セメン
トペーストの強度改善のために採用される高性能減水剤
およびシリカフュームなどの微細粉体の機能を最適化
し、水および空隙の少ない、高強度、高耐久性および高
寸法安定性を発揮する水硬性配合物を得る。 【構成】 セメント粒子1に微細粉体2をコーティング
するために、例えばセメントに対し10〜15重量%の
水を添加し、低速で撹拌する。その後、高性能減水剤3
および残りの水を加え、低速で撹拌を数分間行ない、こ
の後、数分間撹拌を中断する。その後骨材4を添加し、
水硬性配合物が粉体状から液体状になるまで高速で撹拌
し、液体状になったら低速に戻し、数分間撹拌する(第
3撹拌段階)。微細粉体2に覆われたセメント粒子1の
表面部における水和反応により、骨材4との十分な付着
力が発揮される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高強度、高耐久性およ
び高寸法安定性を得るためのセメントモルタル、セメン
トコンクリートなどの水硬性配合物の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】セメントモルタルやセメントコンクリー
トは、セメントペーストと骨材により構成される2相材
料であると考えると、高強度、高耐久性および高寸法安
定性を得るための手法として、下記の3項目が代表的な
ものとして挙げられる。 (1)セメントペーストの強度改善 (2)骨材の強度改善 (3)セメントペーストと骨材との付着強度の改善 そして、セメントペーストの強度改善を考える上では、
下記のFeretの式が有用である。 σ=f・{Vc/(Vw+Va)} 但し、σ :セメントペーストの強度 f :定数 Vc:セメント量 Vw:水量 Va:空気量 従って、高強度化のためには、セメント量が多く、空隙
発生の要因となる水量および空気量の少ないことが必須
条件であると考えられている。そしてセメントペースト
の強度を改善する方法としては、高性能減水剤と超微細
な粉体(以下、微細粉体という)の利用が今日では最も
一般的である。
【0003】そして、セメントモルタル、セメントコン
クリートなどの水硬性配合物の強度をより高めるために
は、分散および減水作用によってセメントペースト強度
を高めると共に、セメントペーストと骨材とのヤング率
の差を少なくして界面での応力集中を避け、付着力を高
めることが重要であるとされている(P.C.AICIN 著,La
technologie des betons a tres haute resistance en
Amerique du Nord ,Materiaux et Construction 誌、
1987年,20号,180-189 頁)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、セメ
ントモルタル、セメントコンクリートなどの水硬性配合
物の強度や耐久性、ひいては高寸法安定性を確保する上
では、セメントペーストの改善が極めて重要であるが、
上記したこの改善に用いる高性能減水剤およびシリカフ
ュームなどの微細粉体を、より最適な方法で使用する技
術はいまだ見い出されていなかった。
【0005】本発明は、殊に混練方法を工夫することに
より、セメントペーストの強度改善のために採用される
高性能減水剤およびシリカフュームなどの微細粉体の機
能を最適化し、その結果として、水および空隙の少な
い、高強度、高耐久性および高寸法安定性を発揮する水
硬性配合物を得ることができる水硬性配合物の製造方法
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る水硬性配合
物の製造方法は、ポルトランドセメント等の水硬性の粉
体、該水硬性粉体に対し、5〜50重量%の割合のポゾ
ラン反応性または潜在水硬性を有する超微細な粉体、骨
材、上記水硬性粉体に対して、固形分で0.5〜5重量
%の割合の高性能減水剤、並びに上記水硬性粉体に対し
て、15〜30重量%の割合の水を準備し、混練の際
に、上記水および上記骨材を分割投入し、撹拌速度を変
化させて混練することを特徴とする。
【0007】また、上記製造方法で得られた水硬性配合
物を、常温で24時間1次養生した後に、高温の温水ま
たは蒸気中で2次養生することを特徴とする。
【0008】高性能減水剤は、セメントの分散性を著し
く改善して大きな減水効果を発揮するもので、これによ
り水セメント比の低減が可能となるため、セメントペー
ストの高強度化を可能にする。この高性能減水剤は、ナ
フタリン系、メラミン系、ポリカルボン酸系に大別さ
れ、その中では連行空気量の少ないナフタリン系のもの
を使用することが好ましい。
【0009】微細粉体は、ポゾラン反応や潜在水硬性に
より水和反応に寄与するもので、シリカフューム、フラ
イアッシュ、石灰石粉、高炉スラグ微粉末等が挙げられ
るが、活性度の高いシリカフュームを使用することが好
ましい。シリカフュームは、シリコン、フェロシリコン
等を製造する際の副産物であり、90%程度のSiO2
を含有し、平均粒径0.2μm程度の超微粒子である。
シリカフュームは、非常に細かい非晶質のシリカであ
り、フライアッシュ等と同様にポゾラン反応が期待でき
る。シリカフュームの場合、フライアッシュ等と比較し
て、シリカ含有量が多く、且つ粉末度が高いことから、
水和初期より水酸化カルシウムと結合してC−S−Hゲ
ルを生成する。シリカフュームを単位セメント量の25
%以上混入することにより、圧縮強度700kgf/cm2
上のコンクリートを製造できるとの報告もある(ACI Co
mmittee 226: Silica Fume in Concrete, ACI Material
s Journal 誌,84巻,No.2,158-166頁,American Concr
ete Institute 発行,1987年3-4 月号)。但し、シリカ
フュームは超微粉末状であるので、コンクリートのワー
カビリチーの改善とシリカフュームの分散性の確保のた
めには、高性能減水剤との併用が必要である。
【0010】次に骨材については、その強度がセメント
ペースト強度より小さい場合、圧縮載荷により骨材に破
壊が生じ、コンクリートが破壊してしまう。これに対
し、骨材強度が大きくなるほどコンクリート強度は大き
くなるが、骨材強度が反対にセメントペーストより大き
い場合には、界面における応力集中が働くため、かえっ
て圧縮強度が落ちるとの報告もある(小坂義夫,谷川恭
雄著,材料,1975年,24巻,368 号)。良質の骨材強度
は、1500〜2000kgf/cm2 程度である。骨材とし
て具体的には、花崗岩、玄武岩、輝緑岩などの高強度骨
材の使用が好ましい。骨材を選択する上で最も重要な点
は、骨材の粒径である。水硬性配合物の種類に応じて、
粒径は適切に選定されねばならない。その目安を以下に
示す。 ペースト状の水硬性配合物 : 0〜0.1mm径 モルタル状の水硬性配合物 : 0.1〜2.0m
m径 コンクリート状の水硬性配合物 : 2.0〜10mm
径で、好ましくは4〜8mm径 また高強度コンクリートでは、通常水セメント比で25
%前後と、一般にセメント重量に対する水量が極めて少
ないので、初期養生において水分が蒸発しないようにす
るための封緘養生等を考慮することが重要である。
【0011】
【作用】本発明の水硬性配合物の製造方法は、水および
骨材を分割投入することと、ミキサ等による撹拌速度を
変化させながら混練することとを主な特徴とするもの
で、本製造方法によれば、混練水量が、セメントと微細
粉体とからなるバインダに対して15〜22重量%と極
めて少ない水量でも、高性能減水剤の機能を有効に働か
せることができ、その結果ワーカビリチーの良い、高強
度、高耐久性および高寸法安定性を有する水硬性配合物
を得ることを可能とする。
【0012】
【実施例】以下に、本発明に係る水硬性配合物の製造方
法を詳細に説明する。まず、本製造方法の説明に先立っ
て、代表的な配合例を表1に示す。
【0013】
【表1】 なお、高性能減水剤は、ナフタリン系で粉末状のもので
ある。細骨材は、2mm以下のものである。粗骨材は、
2〜8mm径のものである。スチールファイバーは、
0.4mm径,25mm長のもので、必要に応じて混入
される。 実施例1 (1)セメント粒子1各々に、その粒子径の数十分の一
〜数百分の一の微細粉体2をコーティングするために、
セメントの水和反応を抑制するための、最大水量で且つ
微細粉体2をセメント粒子1にコーティングするのに必
要な最小水量となる水(H2 O)、例えばセメントに対
し10〜15重量%の水を添加し、低速で撹拌する(第
1撹拌段階、図1参照)。このように水を分割して、ま
ず最小量の水を添加するのは、水和反応を完全に起こさ
せないで、且つ微細粉体2の反応並びに後で添加する骨
材4との付着力を持つだけの水和反応を起こさせるため
である。 (2)上記のコーティング工程を終えた後、高性能減水
剤3および残りの水を加え、低速で撹拌を数分間行ない
(第2撹拌段階、図2参照)、この後、数分間撹拌を中
断する。このように高性能減水剤3を添加した後、撹拌
を中断するのは、セメント粒子1と微細粉体2の表面を
完全に高性能減水剤3で被覆するためである(図3参
照)。 (3)その後骨材4を添加し、水硬性配合物が粉体状か
ら液体状になるまで高速で撹拌し、液体状になったら低
速に戻し、数分間撹拌する(第3撹拌段階)。高速撹拌
による高剪断力は、液状化に達するまでの時間を短縮す
ることになる。この時間は、セメントの種類や配合によ
って変化するものであるが、数分〜十数分である。低速
撹拌だけでは、液状化するまでに多くの時間を要するこ
とになる。粉体状から液体状に変化する理由は、上記
(2)までの工程において、セメント粒子1が微細粉体
2と高性能減水剤3に完全に覆われるため、水硬性配合
物中の水がセメント粒子1内に入り込むことができず、
一気に析出することによる。この後、微細粉体2に覆わ
れたセメント粒子1の表面部における水和反応により、
骨材4との十分な付着力が発揮される(図4参照)。 実施例2 本実施例は、セメント、微細粉体および粉末状の高性能
減水剤のドライミックスを考慮したもので、下記の手順
による。 (1)所定量の1/2〜1/3の骨材をミキサ中にまず
投入し、セメント、微細粉体および粉末状の高性能減水
剤のドライミックスを添加し、数十秒間低速で撹拌す
る。 (2)次に、所定水量の4/10〜5/10の水を添加
して、数分間低速で撹拌し、その撹拌の最終段階におい
て高速で撹拌する。 (3)その後、数分間撹拌を中断する。 (4)次に残りの水を添加し、水硬性配合物が粉体状か
ら液体状になるまで高速で撹拌する。 (5)水硬性配合物が液体状になったならば、低速に戻
し、残りの骨材を投入した後、数分間低速で撹拌する。
スチールファイバーなどの繊維補強材料を混入する場合
には、この時点で投入する。
【0014】実施例1と実施例2との間の大きな相違
は、実施例1では、高性能減水剤を後添加することにあ
る。最初から高性能減水剤を添加した場合には、高性能
減水剤がセメント粒子中のC4 AFやC3 Sに吸着され
るため、添加量に応じたセメントの分散効果を発揮させ
ることができず、後添加のそれと比較して強度が低下す
る場合がある。従って、より高い強度を得るためには、
実施例1の方が好ましい。補足すれば、Chicchio等は、
高性能減水剤の使用量が同一であれば、後添加すること
で、最初に添加する場合よりも常に流動性の高い水硬性
配合物を得ることができることを発表している(Chicch
io G, Mangiordi T, Paolini A.E. 著,Effects of add
ition time superplasticizers on workability of por
tland cement pastes with different mineralogical c
ompositions, Cemento誌、III巻、1985年,2 号)。し
かしながら、この効果は、セメントの鉱物学的組織に依
存するため、添加方法を異ならせても、流動性の変化が
見られない場合もあることに留意すべきである。
【0015】さらに、水硬性配合物の強度発現は、養生
時の温度増加に支配される。従って、養生プロセス中の
温度増加によって水硬性配合物の硬化を促進することが
できる。養生温度は、20℃で少なくとも4〜6時間の
予備養生の後に増加されるべきである。養生温度は90
℃を越えてはならず、また高温度域における養生時間は
24時間を越えてはならない。好ましくは80℃で20
〜24時間である。
【0016】また熱養生の後には、水硬性配合物は数日
間湿潤状態で養生することが好ましい。混練水量が少な
い水硬性配合物では、水分の損失は品質低下を招くこと
になる。水蒸気の放出がないように、プラスチックフィ
ルム等で封緘養生することが好ましい。
【0017】このようにして製造された水硬性配合物
は、PC版等に適用して好ましいものである。 実験例 ここで、本発明方法で作成した水硬性配合物の調合、並
びにフレッシュ状態および硬化後の性質を表2〜表4に
示すと共に、養生の態様A〜Cを図5(a)〜(c)に
示す。
【0018】
【表2】
【表3】
【表4】 なお、本発明に類似する技術、すなわち水を分割投入し
てコンクリートなどの水硬性配合物を製造する技術とし
て、「セメント等の水硬性物質粉体による混練物調整方
法」、いわゆるSECがある(特開昭58−56815
号公報,特開昭58−71116号公報,特開昭58−
71117号公報)。このSECと本発明との根本的な
相違を簡単に列挙する。 (1)SECにおける1次混練水量は、セメントペース
トの場合、ファニキュラーおよびスラリー域に近い状態
を得てセメント粒子の団塊を減少させるための水量で、
セメント重量に対して15〜38%の範囲の水量と定め
られている。本発明における1次水量は、セメント粒子
の周囲に微細粉体を付着させ、且つセメントの水和を抑
制する水量であって、セメント重量に対し10〜15%
の範囲である。また、セメントモルタルに関しては、S
ECの場合、細骨材に最適な表面水量であって、且つセ
メント粒子を細骨材の回りに付着(造殻)させるに足る
水量を1次混練水量としており、セメント重量に対し1
0〜30%の範囲と定めている。これに対し本発明で
は、実施例1,2のいずれにおいても、SECが指向し
ている造殻効果は期待していない。さらに、SECでは
最適な1次混練水量を求めるのにトルクピーク法やブリ
ージングの計測によっているが、本発明では常に必要水
量の1/2前後としている。 (2)SECを使用した場合の水硬性配合物に対する効
果として、ブリージングの低減が挙げられるが、本発明
における水硬性配合物は、小さい水セメント比と高性能
減水剤の効果により、元来ブリージングはない。
【0019】以上から、本発明における1次混練および
混練水量の意義は、SECのそれと明らかに異なるもの
である。
【0020】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、配合を適
正化し、混練方法を最適化することにより、ワーカビリ
チーが良く、しかも高強度、高耐久性、および、高寸法
安定性を有する水硬性配合物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る水硬性配合物の製造方法の実施例
1における第1撹拌段階の状態を説明する図である。
【図2】本発明に係る水硬性配合物の製造方法の実施例
1における第2撹拌段階の状態を説明する図である。
【図3】本発明に係る水硬性配合物の製造方法の実施例
1における撹拌中断状態を説明する図である。
【図4】本発明に係る水硬性配合物の製造方法の実施例
1における第3撹拌段階終了後の状態を説明する図であ
る。
【図5】本発明に係る水硬性配合物の製造方法の実施例
2によって得られた水硬性配合物の硬化後の性質を試験
するために施した養生の態様を説明する図である。
【符号の説明】
1 セメント粒子 2 微細粉体 3 高性能減水剤 4 骨材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポルトランドセメント等の水硬性の粉
    体、該水硬性粉体に対し、5〜50重量%の割合のポゾ
    ラン反応性または潜在水硬性を有する超微細な粉体、骨
    材、上記水硬性粉体に対して、固形分で0.5〜5重量
    %の割合の高性能減水剤、並びに上記水硬性粉体に対し
    て、15〜30重量%の割合の水を準備し、混練の際
    に、上記水および上記骨材を分割投入し、撹拌速度を変
    化させて混練することを特徴とする水硬性配合物の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の製造方法で得られた水硬性配
    合物を、常温で24時間1次養生した後に、高温の温水
    または蒸気中で2次養生することを特徴とする水硬性配
    合物の製造方法。
JP22241691A 1991-08-08 1991-08-08 水硬性配合物の製造方法 Pending JPH0542526A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003128454A (ja) * 2000-10-04 2003-05-08 Taiheiyo Cement Corp 現場打ち透水性コンクリート及び車道用舗装
JP2016145134A (ja) * 2015-02-09 2016-08-12 株式会社日本触媒 機能性水硬性無機粒子及びそれを含む水硬性粒子

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