JPWO2005087682A1 - セメント混和材、セメント組成物、モルタル及びコンクリート - Google Patents

Abstract

本発明は、シリカフュームと２０μｍ以下に分級したフライアッシュを配合してなるセメント混和材であって、シリカフューム：分級したフライアッシュの配合割合が質量比で９５：５〜１０：９０であるセメント混和材、及び更に石こうを配合したセメント混和材を提供する。本発明は更に上記セメント混和材を用いたセメント組成物、モルタル、コンクリート、セメント硬化体に関する。本発明により、練り上げたモルタルやコンクリートのフロー値が向上し、良好な作業性が得られる。しかも、得られたモルタルやコンクリートは圧縮強度及び曲げ強度の高い絶対値を有すると共に、圧縮強度に対して高い比率の曲げ強度が得られる。更に、金属繊維を配合して補強すると、飛躍的に曲げ強度を高めることができ、土木建築構造物やコンクリート二次製品を製造する上で経済的且つ有利な設計が可能になる。

Description

本発明はセメント混和材、セメント組成物、これを用いたモルタル及びコンクリートに関する。より詳しくは、シリカフュームと２０μｍ以下に分級したフライアッシュを配合した混和材であり、これをセメントに添加したセメント組成物である。更に、このセメント組成物を用いて曲げ強度を高めたモルタル及びコンクリートに関する。

モルタル又はコンクリートは基本的に圧縮強度と比較して曲げ強度が小さいという課題があり、圧縮強度を高くしても曲げ強度はそれほど高くならない。したがって、曲げ強度で設計する路面や梁、桁及び多くのコンクリート二次製品では富配合で不経済なコンクリート配合となり易く、更に、曲げ耐力を高めるために部材断面を厚くしたり、ＰＣ鋼棒によりプレストレスを導入している。また、ヒューム管などでは膨張材をコンクリートに配合してケミカルプレス又はケミカルプレストレスを導入して外圧強度を高めている。

一方、シリカフュームはポゾラン活性が高く強度増進材として利用されている。更に、比較的大量の高性能減水剤と組み合わせることによってモルタルフローやコンクリートスランプ又はスランプフローを増大させ、かつ、低水結合材比のモルタルやコンクリートが容易に製造できるので高流動性の高強度モルタル又はコンクリート用混和材としても多用されている。

また、フライアッシュは微粉炭焚きの火力発電所から副生する径１００μｍ以下の中空粒子を含む球形粒子の石炭灰であり、そのポゾラン活性は低いものの長期的に反応して水密性などを高めるのでフライアッシュセメントとして多用されている。特許文献１に示すように、これを２０μｍ以下又は１０μｍ以下に分級することによって大きな中空の粒子が取り除かれ、良球形で中空のない粒子となる。そのボールベアリング作用によって高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤と組み合わせると、特にモルタルフローやコンクリートスランプ又はスランプフローを増大させて強い粘ちょう性を発揮する。更に、同一のフローやスランプとした場合でも分級フライアッシュ無混和のモルタルやコンクリートよりも減水した分の強度を高めることも知られている。

更に、例えば、特許文献２に示すように、石こうは蒸気養生の有無に係わりなく高強度混和材として多用され、シリカフュームと組み合わせることによってより高い強度や耐久性が得られることも知られている。

また、特許文献３に示すように、曲げ強度や靱性を高める古典的方法としては金属繊維を添加する方法もある。そして、金属繊維を使用してより靱性を改善する方法として、セメントにシリカフュームと針状や板状の微粉末を添加し、最大骨材径を小さく限定することによって達成できることも知られている。
［特許文献１］特開昭６３−８２４８号公報
［特許文献２］特開平３−４０９４７号公報
［特許文献３］特開平１１−２４６２５５号公報

しかしながら、シリカフュームのみを配合する汎用技術では、コンクリートの圧縮強度は高くなるが、脆くなって圧縮強度に対する曲げ強度の比率はシリカフューム無混和の場合よりも低くなるという課題があった。また、特許文献１に示すように、２０μｍ以下又は１０μｍ以下に分級したフライアッシュは本来ポゾラン活性は低いので、減水した分の強度は高くなるが、同一水結合材比とした分級フライアッシュ無混和の場合と比較して、たとえ蒸気養生しても短期的な強度増加はほとんど増大しなかった。

更に、特許文献２に示すように、石こう単独又はシリカフュームと併用することによって容易に高強度を発現させ、圧縮強度の増加に対して曲げ強度も増加させるが、その比率は普通のコンクリートと同様の域をでないという課題があった。特許文献３に示されるように、金属繊維で補強する方法では、生コン工場やコンクリート製品工場で使用されているモルタル又はコンクリート用細骨材は５ｍｍ以下であるのに対し、最大骨材径を２ｍｍ以下、又は１ｍｍ以下にすることが必須要件となっているために、一般的に広く普及できないという課題があった。

本発明は従来技術における上記課題を解決するためになされたものであり、圧縮強度と曲げ強度の絶対値を高め、且つ、圧縮強度に対する曲げ強度の比率を高めたモルタル又はコンクリートを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、上記モルタル又はコンクリートを実現するためのセメント混和材、及び該セメント混和材を用いたセメント組成物を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、上記モルタル又はコンクリートから得られるセメント硬化体を提供することにある。

セメント混和材として、従来知られているシリカフュームや径２０μｍ以下に分級したフライアッシュや石こうを単独でなく、組合わせて使用することにより、曲げ強度及び圧縮強度に対する曲げ強度の比率を、それぞれを単独で使用した場合に比して相乗的に高めることができることを知見した。更に、ベースとなるモルタル又はコンクリート自身の曲げ強度を高めることができるので、通常使用されているモルタル又はコンクリート用の細骨材を使用した場合でも金属繊維を併用することにより曲げ強度を飛躍的に高くできる事実を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下のセメント混和材、セメント組成物、モルタル、コンクリート、セメント硬化体に関する。
（１）シリカフュームと２０μｍ以下に分級したフライアッシュを配合してなるセメント混和材であって、シリカフューム：分級したフライアッシュの配合割合が質量比で９５：５〜１０：９０であるセメント混和材。
（２）更に石こうを配合してなる上記（１）記載のセメント混和材。
（３）セメント１００部に対して、上記（１）記載のセメント混和材を１ないし３５部の割合で配合してなるセメント組成物。
（４）セメント１００部に対して、更に無水物換算で０．５ないし１２部の石こうを配合した上記（３）記載のセメント組成物。
（５）上記（３）又は（４）記載のセメント組成物と、細骨材、減水剤及び練り混ぜ水を混合してなるモルタル。
（６）上記（５）のモルタル１ｍ^３に対して、外割で１．０ないし６．０容積％の金属繊維を添加してなるモルタル。
（７）上記（３）又は（４）記載のセメント組成物と、細骨材、粗骨材、減水剤及び練り混ぜ水を混合してなるコンクリート。
（８）上記（７）記載のコンクリート１ｍ^３に対して、外割で１．０ないし４．０容積％の金属繊維を添加してなるコンクリート。
（９）上記（５）又は（６）に記載のモルタルを硬化させて得られるセメント硬化体。
（１０）上記（７）又は（８）に記載のコンクリートを硬化させて得られるセメント硬化体。

本発明により、練り上げたモルタルやコンクリートのフロー値が向上し、良好な作業性が得られる。しかも、得られたモルタルやコンクリートは圧縮強度及び曲げ強度の高い絶対値を有すると共に、圧縮強度に対して高い比率の曲げ強度が得られる。更に、金属繊維を配合して補強すると、飛躍的に曲げ強度を高めることができ、土木建築構造物やコンクリート二次製品を製造する上で経済的且つ有利な設計が可能になる。

以下、本発明を詳しく説明する。なお、本発明で使用する配合割合や添加量を示す部や％は質量単位である。但し、金属繊維の場合はモルタル又はコンクリート１ｍ^３当たりに対する外割容積％である。

本発明で使用するシリカフュームとは、金属シリコンやフェロシリコンなどのシリコンアロイ及びジルコニアを電気炉で製造する際に副生する、球形の直径が１μｍ以下の微粒子で、主成分は非晶質の反応性の高いＳｉＯ_２である。圧縮強度はシリカフューム添加量に応じて順次高くなるが、曲げ強度の圧縮強度に対する比率はシリカフューム無混和の場合よりも低下する。

シリカフュームは前記したように単なる強度増進材としてだけでなく、比較的大量の高性能減水剤と、セメントに対して１０％前後のシリカフュームを併用すると流動性を著しく高める。但し、高性能減水剤の種類によって流動特性が異なり、ポリアルキルアリルスルホン酸塩系やメラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩系の、いわゆる単に高性能減水剤と呼ばれる減水剤に対してはペーストの降伏値が小さい割に粘性の強い流動性を示す。空気を連行するポリカルボン酸塩系の、いわゆる高性能ＡＥ減水剤に対しては単に粘性というよりは粘着性のあるプラスチックな状態で流動性が大きくなり、スコップで切り返した感じは前者が重く、後者は軽い感じとなる。したがって、高性能ＡＥ減水剤とシリカフュームの併用系は単にポンプ打ちが容易となるという理由で使用される場合もある。

フライアッシュは前記したように微粉炭焚の火力発電所から副生する石炭灰で燃焼ガスと一緒にボイラーの煙道から廃棄され、集塵機で回収された球形の粒状残査であり、通常はそのままセメントに配合され、フライアッシュセメントとしても使用される。本発明では更に２０μｍ以下に分級したものを使用することが必須条件であり、分級しないフライアッシュでは本発明の効果は得られない。分級フライアッシュの市販品としては２０μｍ以下に分級したものと１０μｍ以下に分級したものの二種類がある。

本発明のセメント混和材は、シリカフューム：２０μｍ以下に分級したフライアッシュとの質量比を９５：５〜１０：９０、好ましくは９０：１０〜１５：８５、より好ましくは８０：２０〜７０：３０の割合とする。分級フライアッシュが５％未満であると曲げ強度の増大効果は小さく、分級フライアッシュが９０％を超えても曲げ強度の増大効果は小さい。分級フライアッシュの配合割合を多くしていくと圧縮強度は徐々に低下するが、曲げ強度の増大効果は６０：４０付近にピークがある。

一方、分級フライアッシュの配合割合を多くして行くとモルタルフローやスランプ又はスランプフロー（以下、単にフローという）も増大し、シリカフューム：分級フライアッシュの比５０：５０付近にピークがあり、分級フライアッシュによる適度な粘ちょう性は骨材の分離を押さえ、金属繊維を添加しても流動し易くする。

本発明の混和材はセメント１００部に対して、好ましくは１〜３５部、より好ましくは２〜３０部、最も好ましくは３〜２５部添加される。３５部を超えて添加しても曲げ強度の増加は頭打ちとなり経済的にも好ましくない。

本発明で使用する石こうとは、二水石こう、半水石こう、可溶性無水石こう（ＩＩＩ型）、不溶性無水石こう（ＩＩ型）の各種形態の石こうが使用されるが、無水石こうと二水石こうが好ましい。石こうはセメントに「シリカフュームと２０μｍ以下に分級したフライアッシュ」のセメント混和材を添加した場合に、２０μｍ以下に分級したフライアッシュの配合割合が多くなるにしたがって低下してくる圧縮強度をそれ以上に高め、圧縮強度と曲げ強度の両方の絶対値を高める効果を有する。石こうは無水物に換算して、セメント１００部に対して、好ましくは０．５〜１２部、より好ましくは０．８〜１０部、最も好ましくは１〜８部添加される。１２部を超えて添加してもそれ以上の強度的効果は得られない。

本発明においては高性能減水剤や高性能ＡＥ減水剤の必要量を併用する。高性能減水剤とはポリアルキルアリルスルホン酸塩系、芳香族アミノスルホン酸塩系、メラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩系のいずれかを主成分とするものであり、これらの一種又は二種以上が使用されるものである。ポリアルキルアリルスルホン酸塩系高性能減水剤にはメチルナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、アントラセンスルホン酸ホルマリン縮合物などがあり、市販品としては電気化学工業（株）社商品名「ＦＴ−５００」とそのシリーズ、花王（株）社商品名「マイティ−１００」（粉末）や「マイティ−１５０」とそのシリーズ、第一工業製薬（株）社商品名「セルフロー１１０Ｐ」（粉末）、竹本油脂（株）社商品名「ポールファイン５１０Ｎ」等、日本製紙（株）社商品名「サンフローＰＳ」とそのシリーズなどが代表的である。芳香族アミノスルホン酸塩系高性能減水剤としては藤沢薬品（株）社商品名「パリックＦＰ２００Ｈ」とそのシリーズがあり、メラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩系高性能減水剤にはグレースケミカルズ社商品名「ＦＴ−３Ｓ」が挙げられる。

高性能ＡＥ減水剤は、通常、ポリカルボン酸塩系減水剤と呼称され、不飽和カルボン酸モノマーを一成分として含む共重合体又はその塩である。例えば、ポリアルキレングリコールモノアクリル酸エステル、ポリアルキレングリコールモノメタクリル酸エステル、無水マレイン酸及びスチレンの共重合体やアクリル酸やメタクリル酸塩の共重合体及びこれらの単量体と共重合可能な単量体から導かれた共重合体などを挙げることができる。（株）エヌエムビー社商品名「レオビルドＳＰ８Ｎ」シリーズ、藤沢薬品工業（株）社商品名「パリックＦＰ１００Ｓ，３００Ｓ」シリーズ、竹本油脂（株）社商品名「チュポールＨＰ８，１１」シリーズ、グレースケミカルズ（株）社商品名「ダーレックススーパー１００、２００、３００，１０００」シリーズ、その他が市販されている。

本発明で使用するセメントは、各種ポルトランドセメント、各種混合セメント又はエコセメントである。また、これらの任意量を混合したセメントでもよい。

本発明のモルタルやコンクリートを製造するに当たり特別な制限はなく、一般に使用されている細骨材や粗骨材を使用することができる。また、モルタル又はコンクリートの圧縮強度に対する曲げ強度の比率及び曲げ強度の絶対値は、水結合材比や細骨材率に関係なくそれなりに増大するので任意に選択することができる。

更に、本発明においては金属繊維を併用することができる。金属繊維も特別なものではなく、通常市販されているモルタル又はコンクリート用でよい。金属繊維はモルタル又はコンクリート１ｍ^３に対して外割で１．０ないし６．０容積％添加するが、曲げ強度の増大効果と作業性の観点よりモルタルの場合とコンクリートの場合では最大添加量及び好ましい範囲が相違する。また、振動成型、遠心力成型等、コンクリートの成型方法によっても最大添加量及び好ましい範囲が相違する。

振動成型の場合は、モルタルでは２容積％未満では曲げ強度の増加は少ないが２容積％以上で、添加量を多くしてゆくと曲げ強度も順次高くなり、５．５容積％以上で頭打ちとなり、６．０容積％を超えると流動し難く成型できなくなり、外割で１．０〜６．０容積％、好ましくは２．５〜５．０容積％である。コンクリートの場合は１．５容積％以上から効果を発揮し、４容積％を超えると作業性が悪くなるので外割で１．０〜４．０容積％、好ましくは１．５〜３．５容積％である。

遠心力成型体ではモルタルもコンクリートも、金属繊維の外割配合量１．０容積％から曲げ引張強度が増大し、モルタルの場合は作業性から５．０容積％以下とするのが好ましく、コンクリートでは３．０容積％以下が好ましい。なお、ヒューム管の外圧強度を高めるには内側にスチールファイバーを集中すればよいので管厚の内側２／３前後以下の厚さを補強するのが経済的にも好ましい。

本発明の混和材の添加方法は特に制限されない。モルタル又はコンクリートの練り混ぜ時に、シリカフュームと２０μｍ以下に分級したフライアッシュを混合したものを添加しても良いし、更に石こうを混合して添加しても良い。また、それぞれの成分を別々に用意してミキサに他のモルタル又はコンクリート材料と一緒に添加してもよい。練り混ぜ方法も特別な限定はなく、通常行われている練混ぜ方法で良い。また、金属繊維の添加方法も特に制限はないが、モルタル又はコンクリートを練り混ぜてからさらにミキサの撹拌を継続しながらその中に添加する方法がファイバーボールを生成させ難いので好ましい。

また、本発明のモルタル及びコンクリートの養生方法にも制限はなく、標準養生も、蒸気養生も、オートクレーブ養生も可能である。

以下、本発明の実施例及び比較例で使用する材料と試験項目とその方法をまとめて示した。
＜使用材料＞
セメント：電気化学工業（株）社製 普通ポルトランドセメント、密度３．１６ｇ／ｃｍ^３
細骨材：新潟県姫川産川砂（５ｍｍ下）、密度２．６２ｇ／ｃｍ^３
粗骨材：新潟県姫川産砕石（１３〜５ｍｍ）、密度２．６４ｇ／ｃｍ^３
シリカフューム：ロシア産、顆粒状にしたもの（ＳＦとする）、密度２．４４ｇ／ｃｍ^３
フライアッシュ：四国電力（株）社製、２０μｍ以下に分級したもの（ＦＡ２０とする）と１０μｍ以下に分級したもの（ＦＡ１０とする）と分級しないフライアッシュ（ＦＡとする）、密度２．４４ｇ／ｃｍ^３
石こう：不溶性無水石こう（天然産、密度２．８２）と工業用二水石こう粉末、密度２．３０ｇ／ｃｍ^３
金属繊維：東京製綱（株）社製、「ダイパック」鉄製、幅０．９ｍｍ 厚さ０．３４ｍｍ、長さ３０ｍｍ、密度８．００ｇ／ｃｍ^３
減水剤：高性能ＡＥ減水剤 ＷＲＡ（１）、グレースケミカルズ（株）社製「スーパー１０００Ｎ」、高性能減水剤 ＷＲＡ（２）、第一工業製薬（株）社製「セルフロー１１０Ｐ」
＜試験項目とその方法＞
［モルタルフローの測定］
ＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じ、抜き上げたときのフロー値を測定した。但し、フローテーブルの上に５０×５０×２ｃｍのアクリルガラス板を乗せてその上で行った。
［モルタル強度の測定方法］
曲げ強度はＪＩＳ Ｒ ５２０１に準じ、圧縮強度はφ５×１０ｃｍの型枠に成型したものを用いた。
［コンクリートフローの測定］
ＪＩＳ Ａ １１０１に準じて抜き上げたときのコンクリートの横の広がりを測定した。
［コンクリートの曲げ強度と圧縮強度の測定］
ＪＩＳ Ａ １１３２、ＪＩＳ Ａ １１０６、ＪＩＳ Ａ １１３２及びＪＩＳ Ａ １１０８に準じた。
［遠心力成型の曲げ引張強度の測定］
外径２０ｃｍ×長さ３０ｃｍの円筒型枠にコンクリート１７．５ｋｇを詰め、初速１．５Ｇ×２分間、低速３Ｇ×５分間、中速Ｉ：８Ｇ×１分間、中速ＩＩ：１５Ｇ×２分間、高速３０Ｇ×３分間の条件で遠心力成型し、養生後、ひびわれが発生する外圧荷重と管厚を測定して曲げ引張強度を算出した。また、内側１／３を金属繊維入りモルタルとする場合はコンクリート１２．５ｋｇを詰めて上記条件で遠心力成型した後、モルタル５ｋｇを再度詰めて、同様に遠心力成型した。

なお、モルタル（又はコンクリート）の練り混ぜは、セメント、混和材の各成分、細骨材（及び粗骨材）を３０秒間空練りした後、水に減水剤を溶解した練り混ぜ水を添加して３分間オムニミキサで練り混ぜた。金属繊維を添加する場合はモルタル又はコンクリートを３分間練り混ぜた後、撹拌を止めないで少しずつ金属繊維を添加してから、さらに３分間練り混ぜた。

（モルタル）
セメント１００部、細骨材１００部、シリカフュームとフライアッシュの配合量を表１に示すように変えて、水２０部に高性能ＡＥ減水剤３部を溶解した練り混ぜ水を結合材（セメント又はセメント＋シリカフューム及び／又はフライアッシュ）に対して２０部を添加して練り混ぜたモルタルのフロー値を測定し表１に併記した。このモルタルを成型した供試体を前置き時間８時間、昇温速度２０℃／時間で８０℃まで上げて、そのまま５時間保持してから蒸気バルブを止めて翌日まで蒸気養生槽中で徐冷し、材齢１日の曲げ強度と圧縮強度を測定し、その結果を表１に併記した。

表１から明らかなように、無混和の実験Ｎｏ．１−１に対して、比較例のシリカフュームのみを添加したＮｏ．１−２ではフロー値は大きくなり作業性は改善され、圧縮強度及び曲げ強度も増加したが、圧縮強度の増加に対する曲げ強度の増加はわずかであり、圧縮強度に対する曲げ強度の比率は低下した。また、分級したフライアッシュのみを添加したＮｏ．１−１４でもフロー値の向上は認められるが、圧縮強度及び曲げ強度はほとんど増加しない。これに対して本発明例の実験Ｎｏ．１−３〜Ｎｏ．１−１３、Ｎｏ．１−２６〜Ｎｏ．１−３０に示されるように、シリカフュームと分級したフライアッシュを配合することによってフロー値はより大きくなる。圧縮強度の増加はシリカフュームの割合が少なくなるほど順次低下するが曲げ強度の増加が著しく、圧縮強度に対する曲げ強度の比率も大きくなることが判明した。そして、曲げ強度はシリカフューム／分級フライアッシュの比率が６０：４０のとき最高に達した。

また、実験Ｎｏ．１−１５〜Ｎｏ．１−２５から明らかな通り、本混和材はその添加量を多くしていくとフロー値も曲げ強度及び圧縮強度も増加するが、曲げ強度はセメント１００部に対し１部から増加しはじめ、３部で顕著となるが、３５部以上ではフロー値、曲げ強度、圧縮強度共に頭打ちとなり、経済性も考慮に入れると３０部以下が好ましい。

（モルタル）
実施例１の実験Ｎｏ．１−１、Ｎｏ．１−２、Ｎｏ．１−７、Ｎｏ．１−１４に、表２に示す種類と添加量（セメント１００部に対する量）の石こうを更に配合し、実施例１と同様の試験を行い、その結果を表２に示した。

表２より、石こうは圧縮強度と曲げ強度の両方を助長し強度を高める。本実施例においては、セメント１００部に対して０．５部以上添加した場合に効果が顕れ、０．８部以上又は１．０部以上でより顕著になり、１２部を超えて添加してもそれ以上の強度的効果は得られない。この結果、セメント１００部に対し１０部以下、好ましくは１〜８部の石こうを添加すると、圧縮強度と曲げ強度の両者の絶対値を高めることが判明した。

（金属繊維配合モルタル）
実施例１の実験Ｎｏ．１−８のモルタル１ｍ^３（空気量は４％）に金属繊維の添加量（モルタルに対する外割添加）を変えて練り混ぜて供試体を流し込みで成型し、実施例１と同様に蒸気養生してから材齢１日の曲げ強度試験を行った。その結果を表３に示した。

表３より、金属繊維はモルタルの曲げ強度を飛躍的に高めるが、１．５容積％では全く効果がなく、２容積％から卓効を示すようになり、添加量が多くなるほど順次曲げ強度は増大した。５．０容積％を超えると頭打ちとなり、更に６．５容積％では作業性が悪く成型性が悪くなった。そして振動成型のモルタルの場合の最も好ましい範囲は２．５〜５容積％であることが判明した。

（コンクリート）
コンクリート１ｍ^３当たり９００ｋｇ／ｍ^３の粗骨材を加え、また空気量を２．５％と調整した以外は、実施例１の実験Ｎｏ．１−１〜実験Ｎｏ．１−１４と実施例２の実験Ｎｏ．２−５〜実験Ｎｏ．２−１３のモルタルと同様に配合して全体を１ｍ^３としたコンクリートを練り混ぜて供試体を成型し、標準養生９１日の圧縮強度と曲げ強度を測定し、その結果を表４に示した。

表４から明らかなように、結合材としてセメントとシリカフュームのみを添加した実験Ｎｏ．４−２のコンクリート及びセメントと分級したフライアッシュのみを添加した実験Ｎｏ．４−１４のコンクリートは曲げ強度の増加率が小さい。一方、実験Ｎｏ．４−３〜実験Ｎｏ．４−１３のように、シリカフュームと分級したフライアッシュの両者を配合したコンクリートの場合は曲げ強度の増加が著しいことが判明した。そして、シリカフューム：分級フライアッシュの比率が９５：５〜１０：９０、好ましくは９０：１０〜２０：８０の場合に特に著しい。

また、石こうを併用すると、実験Ｎｏ．４−１５〜実験Ｎｏ．４−２３から明らかなように、圧縮強度及び曲げ強度の両者を増大させることが示されている。石こうの併用はモルタルの場合と同様に、コンクリートの場合もセメント１００部に対して１２部を超えて添加してもそれ以上の強度的効果は得られなく、１０部以下、好ましくは１〜８部である。

（金属繊維配合コンクリート）
実施例４の実験Ｎｏ．４−８のコンクリート１ｍ^３に、表５に示す量（コンクリートに対して外割添加）の金属繊維を練り混ぜて、型枠をテーブル振動機の上に置いて、金属繊維が分離しないようにわずかに振動を掛けながらコンクリートを流し込んで供試体を成型し、実施例１と同様に蒸気養生してから材齢１日の曲げ強度試験を行った。その結果を表５に示した。

表５より判るように、金属繊維はコンクリートの曲げ強度を高めるが、１．０容積％ではほとんど効果がなく、１．５容積％から卓効を示すようになり、添加量が多くなるほど順次曲げ強度は増大するが、段々頭打ちとなる。４．５容積％では作業性が悪くて成型が困難となる。そして、振動成型のコンクリートの場合は作業性を含めて最も好ましい範囲は２．０〜４．０容積％であることが判明した。

表６の配合を用いて、金属繊維の添加量を変えてモルタル又はコンクリートを練り混ぜ、遠心力成型供試体を作製し、実施例１と同様の蒸気養生を行い、材齢１日のひびわれが入る時点の外圧荷重を測定して、曲げ引張強度を算出した。なお、中欄はコンクリートの配合、上欄は比較用コンクリートの配合であり、下欄のモルタルの配合は中欄のコンクリート配合から粗骨材を抜いて１ｍ^３に換算して表した。尚、表６中の記号はそれぞれ以下のものを表す。
Ｇｍａｘ：最大骨材寸法
ａｉｒ：空気量
ｓＬ：スランプ
ｓ／ａ：細骨材率
Ｗ／Ｂ：水結合材比
Ｗ：水
Ｃ：セメント
Ｓ：細骨材
Ｇ：粗骨材

遠心力成型供試体の作製は、全体を金属繊維の添加量を変えてモルタル又はコンクリートで一層成型したものと、外側３ｃｍを金属繊維無しのモルタル又はコンクリートで成型した後、金属繊維の添加量を変えたモルタル又はコンクリートで内側２ｃｍを二層成型したものを作製した。その結果を表７に示した。

表７より判るように、金属繊維を１．０容積％添加すると曲げ引張強度が増加し、添加量が多くなるほど、順次曲げ引張強度も増加していく。コンクリートの場合は流動性の高いコンクリートに金属繊維を添加しても、３．５容積％ではコンクリートの延びが悪くファイバーボールが内面に浮くため３．０容積％までが好ましい。

モルタルの場合では５．０容積％を超えると成型できなくなり５．０容積％以下が好ましいことが判明した。また、ヒューム管を想定した場合は、管全体に金属繊維を配合して成型するよりも、管厚の内側のみに金属繊維を配合して成型した方が曲げ引張強度が高くなり、経済的であることが判明した。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２００４年３月１７日出願の日本特許出願（特願２００４−０７５７１８）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

本発明により、練り上げたモルタルやコンクリートのフロー値が向上し、良好な作業性が得られる。しかも、得られたモルタルやコンクリートは圧縮強度及び曲げ強度の高い絶対値を有すると共に、圧縮強度に対して高い比率の曲げ強度が得られる。更に、金属繊維を配合して補強すると、飛躍的に曲げ強度を高めることができ、土木建築構造物やコンクリート二次製品を製造する上で経済的且つ有利な設計が可能になる。

Claims (10)

1. シリカフュームと２０μｍ以下に分級したフライアッシュを配合してなるセメント混和材であって、シリカフューム：分級したフライアッシュの配合割合が質量比で９５：５〜１０：９０であるセメント混和材。
2. 更に石こうを配合してなる請求項１記載のセメント混和材。
3. セメント１００質量部に対して、請求項１記載のセメント混和材を１ないし３５質量部の割合で配合してなるセメント組成物。
4. セメント１００質量部に対して、更に無水物換算で０．５ないし１２質量部の石こうを配合した請求項３記載のセメント組成物。
5. 請求項３又は４記載のセメント組成物と、細骨材、減水剤及び練り混ぜ水を混合してなるモルタル。
6. 前記モルタル１ｍ^３に対して、外割で１．０ないし６．０容積％の金属繊維を添加してなる請求項５記載のモルタル。
7. 請求項３又は４記載のセメント組成物と、細骨材、粗骨材、減水剤及び練り混ぜ水を混合してなるコンクリート。
8. 前記コンクリート１ｍ^３に対して、外割で１．０ないし４．０容積％の金属繊維を添加してなる請求項７記載のコンクリート。
9. 請求項５又は６に記載のモルタルを硬化させて得られるセメント硬化体。
10. 請求項７又は８に記載のコンクリートを硬化させて得られるセメント硬化体。