JPS62207752A - 高強度水硬性組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セメセメント質物質ならびに粒径１〜１００
μ而の金属粒子を主要成分として含むことを特徴とする
機械加工特性に優れた高強度水硬性組成物に関する。

〔従来技術〕

金属何科は、各種の広範な用途に用いられているが、形
状のあるものを簡単に得ることは難しく、流し込み成形
と簡単な機械加工のみで形状が得られることができれば
機械加工の工程短縮も含めて非常に経済的であり、その
ような材料の出現が望まれている。

常温で注型成形可能な材料としてセメントコンクリート
が良く知られているが、機械加工ができないという欠点
があり、また、金属量代替という点を考慮するとセメン
トコンクリートでは強度が低いという欠点がある。

それ故に、セメントコンクリートの優れた注型加工特性
を生かし、かつ機械加工に耐える高強度の硬化体とする
ことができる高強度セメントコンクリートの出現が望ま
れている。

〔発明の目的〕

本発明者らは、前記した諸問題を解決すべく種々検討を
加えた結果、セメント系複合材料の一成分として金属粒
子を用いる時、金属粒子の大きさによってセメント詰混
練物の流動性が大きく変化する事実を発見し、金属粒子
の大きさを制御すれば流し込み成形性を保ったまま金属
粒子を多回に配合することができ、かつ高強度で機械加
工可能なモルタルやコンクリートの提供が可能となるこ
とを見い出し、本発明を完成するに至った。

〔発明の構成〕

この発明を概説すれば、セメント質物質とそれと近い粒
径を持つ金属粒子、ざらに超微粉、高性能減水剤及び水
を主成分とする高強度水硬性組成物に関するものである
。

以下、本発明の構成について詳しく説明する。

本発明で使用するセメント質物質には普通、早強、超早
強、及び白色の各種ポルトランドセメントが通常用いら
れる。又、中庸熱及び高炉セメント、フライアッシュセ
メント等の低熱セメントや耐硫酸塩セメント、アルミナ
セメント、高炉スラグとアルカリ刺激材との組合わせ、
更には、適当な養生方法を用いれば水酸化カルシウムや
酸化カルシウムなども使用することができる。また、セ
メント質物質の一部を不活性物質で置き換えたものでも
良い。これらセメント質物質は、通常１０〜３０μｍの
粒径を有するものであるが、本発明においてはこれより
小さいもの、あるいは大きな粒径を有するものも使用で
きることはいうまでもない。

なお、これらセメント質物質に対して、通常セメントコ
ンクリートにおいて用いられる急硬剤、高強度混和剤、
化学混和剤、などを併用することができる。

本発明で使用する金属粒子は、前記セメント粒子とほぼ
同じ粒径を持つものであり、その使用目的は水硬体に機
械加工に耐える機械的強度を付与するという観点からセ
メント質物質の置換成分として用いられるものである。

金属粒子の粒径は、小ざくなるほどその流動性がダイラ
タンチックになり練り混ぜが困難となる。そのために多
量の水を使用して流動性を確保するるようにすると水硬
体の強度が低下してしまう。また粒径が大きくなるほど
機械加工性が悪くなる。以上のことを勘案して、金属粒
子の粒径は１〜１００μｍ１好ましくは１〜８０μｍ、
更に好ましくは５〜４４μｍの範囲が良い。金属粒子を
構成する成分的な制限は特にないが、鉄、ステンレス、
フェロクロムや水添粉砕や水洗処理したフェロシリコン
などの冶金鉄などを用いることができる。

セメント粒子に対する金属粒子の置換率は、任意に変え
られるものであるが、機械加工性、成形性や硬化収縮の
改善の点から、好ましくは１０〜９５体積部、更に好ま
しくは２０〜９０体積部である。１０体積部以下では性
質は改善されず、９５体積部を越えると逆に高強度を得
ることが離しい。

本発明で使用する超微粉とは、平均粒径１μ亀以下の粉
末で、セメント質物質や金属粒子より、１オーダー、好
ましくは２オーダー小さい粒子より成るもので、この超
微粉成分は、前記セメント質物質と金属粒子の混合系の
流動性を改善したり該混合系において形成される粒子間
空隙を充填し、近似最密充填構造となして水硬体の強度
を確保するために必須の成分である。

この超微粉として、シリコンや含シリコン合金、及びジ
ルコニア等をを製造する際の副生物であるシリカダスト
（シリカヒユーム）やシリカ質ダストが特に好適に用い
られるが、それ以外のものであっても上記条件を満足す
れば利用できる。例えば炭酸カルシウム、シリカゲル、
オパール質珪石、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化
ジルコニウムなどの酸化物や窒化珪素をはじめとする珪
化物、炭化珪素などの炭化物、更には金属超微粒子等も
使用できる。

超微粉の添加最は、セメント質物質と金属粒子の合計に
対し、シリカダストの場合で５〜４５重量部、好ましく
は５〜４０重量部、ざらに好ましくは１０〜３０重量部
であり、この範囲を大きくはずれると成形性や流動性が
大きく低下する。他の超微粉の場合は、比重に応じてこ
れに換痺した量を用いることが好ましい。

本発明で使用する高性能減水剤とは、前記各種粉体成分
と水の系において湿潤性や流動性を向上させるために用
いられるもので、この系に対して多量に添加しても過度
の空気連行を伴わず、分散力の大きな界面活性剤のこと
を意味する。例えばメラミンスルホン酸ホルムアルデヒ
ド縮合物の塩や）ノルキルナフタリンスルホン酸ホルム
アルデヒド縮合物の塩、あるいは高分子量りゲニンスル
ホン酸塩、及びポリカルボン酸塩等を主成分とじたご乙
のなどを例としてあげることができる。経済性や効果の
点からナフタリンスルホン酸やアルキルナフタリンスル
ホン酸のホルムアルデヒド縮合物の塩が好ましい。

高性能減水剤の使用量は、通常、セメントに対［）では
０．３〜１重量部使用されているが、本発明では、それ
より多口に使用することが望ましくセメント質物質と金
属粒子および超微粉の合計に対ジノ（，１〜５重四部が
好適であり、更に好ましくは１．５〜３重」部である。

本発明においては、前記した各種の粉体成分に対〔）で
、より大きな粒径を持つ骨材を加えて用いるととができ
る。従って、骨材とは１００μｍを越λイ）粒径を持つ
ものをいい一般の砂、砂利でも可能であるが、強度の面
からモース硬度６以上、又はヌープ圧子硬度７００に！
Ｊ　ｆ　／＃　　以上の基準で選定され硬質骨材を使用
することが好ましい。特に機械加工性を考慮した場合に
は、鉄、ステンレスイ【どの金属材料が好ましく、この
場合の金属材料４；ｌ＋ｒ）　１ｚｍを越える粒径を有
するものをいう。

本発明においては、前記した各種配合成分に水を加えて
混練物となして、成形を行うものである。

成形性の面から添加水量は、セメント粒子の金属粒子に
よる置換率Ｏ％で１３〜３０重量部、更に好ましくは１
５〜２５重量部に相当するよう、金属粒子で置換しノだ
場合にその比重で置換した重量を加えることが好ましい
。練り混ぜ方法や投入順序には特Ｇ、−１ｉｌ限はなく
、これらの材料が充分に混線されればよい。

さらに、本発明では前記混線材料を鉄骨や鉄筋、繊維等
と相合わせることもでき、引張り、曲げ強煩などを改善
することができる。

混練物から成形して得られた成形品は、養生されるが、
養生条件にも特に制限はないが、セメント粒子の金属粒
子による置換率が高い場合や、セメント質物質として水
酸化カルシウムや酸化カルシウムなどを用いる場合は、
２０℃より高温が望ましく、５０℃以上での湿潤養生が
好ましい。

又、１００℃以上の高温養生や高温高圧養生も利用りる
ことかできる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本
発明の技術思想を逸脱しない限り、本発明（，１，これ
ら実施例に回答制限されるものではない。

第１表に示されるような配合割合の成分、及び所定の水
量（各成分の配合割合は重量部で示され−（いる。）と
ともに２１モルタルミキサーで混練し、テーブル７０−
を測定した。また、２０℃、８０％Ｒ，８，１日養生後
の硬化による収縮を米国工兵隊規（Ｋ　ＣＲＤ−Ｃ−５
８９に準じて測定した。なお、試験体は９’　５　Ｘ　
１０ｃ１１とした。また４Ｘ４Ｘ１６（ｉの供試体を用
いて２０℃で１日、５０℃で１日及び７日の湿潤養生を
行い圧縮強度を測定した。さらに耐熱性を調べるため、
４００℃、’ｌｈｒの加熱後の強度を調べ１こ。また、
フライス盤により平面出しを行い、研削・１１（機械加
工性）の有無をチェックした。結果を第１表に示す。

第１表に示すように、セメント粒子を金属粒子で置換゛
して行くと流動性が向上し、高強度を得ることが可能で
あり、硬化収縮は比較例に比べて大幅に減少している。

更に、これらを４００℃、’ｌｈｒ加熱週加熱心理比較
例では爆裂したが本発明例では６強度を保っている。又
、フライス盤による研削性（機械加工性）は、比較例の
ものは非常に困１Ｉｌｌ（ｘ）であったが、本発明のも
のは非常に容易（平面を得ることが可能であった。

以下余白 〔発明の効果〕 本発明により、機械加工性や耐熱性の優れた、′Ｉ＆強
嘴の水硬性組成物を得ることができる。この水硬性組成
物は、各種成形型等の金属材料代替品としノＣ利用する
ことが可能である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セメント質物質、粒径１〜１００μｍ金属粒子、超微粉
   、高性能減水剤および水を主成分とする高強度水硬性組
   成物。