JPWO2006059809A1 - Sample processing system for pore measurement - Google Patents

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Abstract

本発明は、従来の細孔測定試料と比較して、特定の時点での水和反応などの反応の進行状態を正確に反映している表面や内部構造や細孔構造を測定することができる新規な細孔測定用試料、前記細孔測定用試料の新規な製造方法及び製造装置、並びに前記測定用試料を用いた新規な細孔測定方法及び細孔測定装置を提供することを課題とする。試料として取り出された水分を含有する試料を、(1)実質的に反応が停止する温度以下に急速に冷却し、含有する水分を凍結させる工程、(2)引き続いて水分が凍結された状態の検体を真空凍結乾燥する工程、(3)及び得られた測定試料を常温、常圧の環境に戻す工程により、細孔測定用試料を得る。The present invention can measure the surface, internal structure, and pore structure that accurately reflects the progress of the reaction such as hydration reaction at a specific time point as compared with the conventional pore measurement sample. It is an object of the present invention to provide a novel pore measurement sample, a novel production method and production apparatus for the pore measurement sample, and a novel pore measurement method and pore measurement apparatus using the measurement sample. . (1) a step of rapidly cooling the sample containing water taken out as a sample to a temperature not higher than the temperature at which the reaction substantially stops, and freezing the contained water, (2) A sample for pore measurement is obtained by a step of vacuum freeze-drying the specimen, (3) and a step of returning the obtained measurement sample to a normal temperature and normal pressure environment.

Description

本発明は、測定用試料、測定用試料の製造方法及び製造装置、並びに前記測定用試料を用いる測定方法及び測定装置に関するものである。
また、本発明は、細孔測定用試料、細孔測定用試料の製造方法及び製造装置、並びに細孔測定用試料を用いる測定方法及び測定装置に関するものである。
The present invention relates to a measurement sample, a measurement sample production method and production apparatus, and a measurement method and measurement apparatus using the measurement sample.
The present invention also relates to a sample for pore measurement, a method and apparatus for producing a sample for pore measurement, and a measurement method and apparatus using the sample for pore measurement.

本発明は各種の測定法や測定装置に用いることができる測定用試料、細孔測定用に用いることができる細孔測定用試料である。
各種の測定法や測定装置に用いることができる測定用試料、細孔測定用試料に関しては種々の物質が知られているが、以下に測定用試料、細孔測定用試料としてコンクリート硬化体とした場合の具体例に挙げて説明する。
コンクリートは、生コンクリートを型枠に打設した後に、水和反応が進行して、硬化が進行し所定の強度や耐久性を発揮する。
ここで、水和反応とは、セメントと水の反応を言う。セメントが水と混合され、セメントクリンカー鉱物の懸濁状態からセメント粉末粒子(0.2〜100μm)表面に析出した水和物(大部分は0.1μm以下の微粒子)が互いに未水和セメント粒子を結び付ける状態を経て、さらに、水和物の析出により空隙を埋め、次第に強固な結合を強め、硬化して強度を発現する。ポルトランドセメントでは、初期にアルカリ、アルミン酸三石灰、鉄アルミン酸四石灰、セッコウの反応が主体となり、次第にアリット(ケイ酸三石灰の)、ついでベリット(ケイ酸二石灰の固溶体)が水和硬化の主体となる(非特許文献1)。
水和反応の途中で低温、乾燥、急激な温度変化などがあると、水和反応の進行が妨げられ、強度や耐久性の点で意図していたものが得られない結果となる。このために、所定の強度のものが得られるまで養生が行われる。したがって、養生は建築作業では重要な作業であり、この作業が十分に行われたかどうかは、構築物などの質を左右する結果となる。もともと、セメント硬化体は細孔構造を有しており、この細孔は水和の進行により変化する。セメント硬化体の細孔の状況を調べることにより養生が適切に行われているかどうか、換言すると水和が適切に進行しているかどうかを理解することができる。このことから、セメント硬化体の細孔を調べることは重要な測定項目となっている。
コンクリート構造物の塩害と中性化による劣化が社会的な問題となっている。コンクリートの細孔空隙は、コンクリートの凍害や塩害、中性化等による耐久性及び水密性や透気性と密接に関わる。このことから検査対象の一部のコンクリートを切りだして、細孔空隙を調べることにより劣化の状況を判断することができるので、細孔空隙を調べることは重要な測定項目となっている。
セメントを水により練り上げたセメントペーストやコンクリートの各種の測定や細孔測定を行い、その時々での性能や状態を測定することが従来から行われてきた。この場合に、的確に前記の測定を行うために、水和反応を停止させた状態として表面或いは内部の状態や細孔の形状や分布の測定を行うことが必要とされた。この水和反応を停止させるために水分が存在しない状態とすることが必要であると言う考え方から、試料を乾燥状態に保つことが行われてきた。具体的には、セメント測定用試料により各種の測定を行う場合には、セメント測定用試料を切りだして、その状態で測定用試料とするために、105℃以上の状態に保つことにより測定用試料に含まれる水分を蒸発させた後に、その表面や内部構造や細孔の形状や分布を計測するものである(以後、乾燥法とも言う)。
しかしながら、この乾燥処理によっては、実質的には水和反応は停止せず、水和反応は継続してしまうために、その表面や内部構造並びに細孔の形状や分布の測定結果は、水和反応が進行している状態が測定されることとなる。また、乾燥処理中に、細孔は変形や損傷を受けることがあり、的確な結果を表示ことにはならなかった。また、乾燥が強すぎると、水和物の脱水や収縮が起こり、正確な状態を測定していない場合がありえることも指摘されている。
また、セメント測定用試料の作成方法として、保存されている試料を5mm以下に粉砕し、この試料を一般に溶剤として用いられているアセトン中に浸漬し、セメント測定用試料に含まれる水をアセトンにより置換し、水が存在しない状態とすることにより試料の水和反応の抑制を行った後、アセトンを含有した状態の試料を真空乾燥することにより、アセトンを除去することにより、水の除去を完全に行って、試料の表面や内部構造並びに細孔の形状や分布を測定することが行われてきた(以後、D乾燥法(DD法)とも言う)。
この場合においても、試料に含まれる水分を含有しない状態とした表面や内部構造、細孔の形状及び分布の測定方法としては良好な方法であり、標準的な方法であるとされてきたが、実際にはアセトン置換による水和度の抑制度や試料の変形及び損傷の問題があり、相対的な比較の測定値は得られるが、正確な測定値がえられないという問題があった。また、乾燥が強すぎて水和物の脱水や収縮があることも指摘されている。
また、アセトンをアスピレータで吸引する方法、40〜50℃で乾燥する方法、RH11%で乾燥する方法、イソプロピルアルコールをアセトンの代りに使用する方法が提案されているが、何れもD乾燥法の場合と同様の結果にとどまっており、満足する結果を得ていない。
以上の従来法によれば、セメントペーストやコンクリート構造物の一部を試料として切り出して細孔の測定などを行う場合には、正確な測定値を得ることができないことも報告されている(非特許文献2、3)。また、このことから、従来の方法によっては、表面や内部構造の測定に関しても正確な測定値を得ることができないことをうかがわせるものとなっている。
このようなことから、セメントペースト、モルタル、コンクリートなどのまだ固まらないセメント系混合物又は既に固まったセメント混合物並びに石灰混合物等の水和反応を行う混合物などの細孔測定用試料の処理に当り、測定時の水和反応の進行度合を正確に測定できる細孔の状態を測定する試料の製造方法が求められており、その試料の細孔は変形や損傷を受けることがない試料及びその試料の製造方法、細孔測定用試料の製造装置、この細孔測定用試料を用いた細孔の測定方法及び測定装置の開発が切望されてきた。
東京化学同人発行「化学大辞典」1184頁 社団法人セメント協会編「セメント硬化体研究委員会報告書」273−290頁(2001年) 社団法人セメント協会「セメント・コンクリート」 No.684 20004.2月号 52頁
The present invention is a measurement sample that can be used in various measuring methods and measuring apparatuses, and a pore measurement sample that can be used for pore measurement.
Various materials are known for measurement samples and pore measurement samples that can be used in various measurement methods and measuring devices. The following is a hardened concrete body as a measurement sample and pore measurement sample. A specific example will be described.
In concrete, after ready-mixed concrete is placed in a mold, a hydration reaction proceeds and curing progresses to exhibit a predetermined strength and durability.
Here, the hydration reaction refers to a reaction between cement and water. Hydrate (mostly fine particles of 0.1 μm or less) precipitated on the surface of cement powder particles (0.2 to 100 μm) from the suspended state of cement clinker mineral when cement is mixed with water is unhydrated cement particles After the state of bonding, the voids are further filled by precipitation of hydrates, gradually strengthening the strong bond and curing to develop the strength. In Portland cement, the reaction of alkali, trilime aluminate, tetraaluminum iron aluminate, and gypsum was the primary reaction, and gradually alit (trilime silicate) and then berit (solid solution of dilime silicate) were hydrated and cured. (Non-Patent Document 1).
If there is a low temperature, drying, or rapid temperature change in the middle of the hydration reaction, the progress of the hydration reaction is hindered, and the intended result in terms of strength and durability cannot be obtained. For this purpose, curing is performed until a product having a predetermined strength is obtained. Therefore, the curing is an important work in the construction work, and whether or not the work is sufficiently performed results in the quality of the structure and the like. Originally, the hardened cement body has a pore structure, and the pores change with the progress of hydration. By examining the condition of the pores of the hardened cement body, it is possible to understand whether curing is properly performed, in other words, whether hydration is proceeding properly. Therefore, examining the pores of the hardened cement body is an important measurement item.
Deterioration due to salt damage and neutralization of concrete structures has become a social problem. The pore space of concrete is closely related to durability, water tightness and air permeability due to frost damage, salt damage, neutralization, etc. of concrete. From this, it is possible to judge the state of deterioration by cutting out a portion of the concrete to be inspected and examining the pore voids, and therefore examining the pore voids is an important measurement item.
Conventionally, various measurements and pore measurements are made on cement paste or concrete obtained by kneading cement with water, and the performance and state at that time are measured. In this case, in order to accurately perform the above measurement, it was necessary to measure the surface or internal state, the shape and distribution of the pores in a state where the hydration reaction was stopped. In order to stop this hydration reaction, it has been carried out to keep the sample in a dry state from the idea that it is necessary to make a state in which no water exists. Specifically, when various measurements are performed using a cement measurement sample, the cement measurement sample is cut out and kept at 105 ° C. or higher in order to obtain a measurement sample in that state. After the moisture contained in the sample is evaporated, the surface, internal structure, shape and distribution of pores are measured (hereinafter also referred to as a drying method).
However, this drying process does not substantially stop the hydration reaction, and the hydration reaction continues. Therefore, the measurement results of the surface and internal structure and the shape and distribution of the pores are hydrated. The state in which the reaction is proceeding will be measured. In addition, the pores may be deformed or damaged during the drying process, and an accurate result was not displayed. It has also been pointed out that if the drying is too strong, dehydration or shrinkage of the hydrate occurs, and the exact state may not be measured.
As a method for preparing a cement measurement sample, a stored sample is pulverized to 5 mm or less, and this sample is immersed in acetone, which is generally used as a solvent, and water contained in the cement measurement sample is washed with acetone. Substituting and suppressing the hydration reaction of the sample by leaving it in the absence of water, and then removing the acetone by vacuum drying the sample containing acetone, thereby completely removing the water. And measuring the surface and internal structure of the sample and the shape and distribution of the pores (hereinafter also referred to as D drying method (DD method)).
Even in this case, the surface and internal structure in a state not containing moisture contained in the sample, the method for measuring the shape and distribution of the pores is a good method and has been considered to be a standard method. Actually, there are problems of the degree of hydration suppression due to acetone substitution and the deformation and damage of the sample, and relative comparative measurement values can be obtained, but accurate measurement values cannot be obtained. It is also pointed out that drying is too strong and there is dehydration and shrinkage of hydrates.
In addition, a method of sucking acetone with an aspirator, a method of drying at 40 to 50 ° C., a method of drying at RH 11%, and a method of using isopropyl alcohol in place of acetone have been proposed. The result is similar to that of, and the result is not satisfactory.
According to the above conventional method, it is also reported that when a part of a cement paste or a concrete structure is cut out as a sample to measure pores, an accurate measurement value cannot be obtained (non- Patent Documents 2 and 3). In addition, this indicates that accurate measurement values cannot be obtained with respect to the measurement of the surface and internal structure according to the conventional method.
For this reason, it is measured when processing samples for pore measurement, such as cement paste, mortar, concrete and other cement-based mixtures that have not yet solidified, or cement mixtures that have already hardened and hydrated mixtures such as lime mixtures. There is a need for a sample manufacturing method that measures the state of pores that can accurately measure the degree of progress of the hydration reaction at the time, and the sample pores are not subject to deformation or damage, and the sample manufacturing Development of a method, an apparatus for producing a sample for measuring pores, a method for measuring pores using the sample for measuring pores, and a measuring apparatus has been eagerly desired.
Tokyo Chemical Doujin "Chemical Dictionary" page 1184 “Cement Hardened Materials Research Committee Report” pages 273-290 (2001) Japan Cement Association “Cement and Concrete” 684 2000. February, p. 52

本発明の課題は、測定用試料に関し、従来の測定用試料と比較して、ある特定の時点での反応の進行状態を正確に反映している状態や構造を測定することができる新規な測定用試料、前記定用試料の新規な製造方法及びその製造装置、並びに前記新規な試料を用いた新規な測定方法及び測定装置を提供することである。
また、細孔測定用試料に関し、従来の細孔測定試料と比較して、特定の時点での水和反応などの反応の進行状態を正確に反映している表面や内部構造や細孔構造を測定することができる新規な細孔測定用試料、前記細孔測定用試料の新規な製造方法及びその製造装置、並びに前記測定用試料を用いた新規な細孔測定方法及び細孔測定装置を提供することである。
本発明者らは、前記課題について鋭意研究し、以下のことを見出して、本発明を完成させた。
従来のD乾燥法などによる試料では、前記のように、試料に含まれる水を、試料のアセトン浸漬により水とアセトンを置換することにより水和反応の抑制を行った後、デシケーター内で真空乾燥してアセトンを除去するものである。このように水をアセトンにより置換する処理を行った細孔の測定では、必ずしも満足する結果は得られない。その原因は、水をアセトンにより置換する処理を行っても依然として水が残留し、水和反応を十分に抑制することは行われていない。その結果水和反応が停止させることができなかったことによるものと考えられる。また、真空乾燥の工程では、水分をほぼ完全に蒸発させることができると考えられるが、この段階に到って水和反応の進行を停止させても、既に水和反応は進行してしまった状態となっており、正確な水和反応の進行状態を反映した結果となっていないものであると考えられる。
本発明者は、従来法によって水和反応の進行度合いを測定するに際し、試料中に含まれる水分を完全に除去する操作を行おうとすると、どうしても水和反応を停止させることができず、停止させるに要した時間の遅れが発生し、水和反応の進行度合いを正確に反映していない結果となる。そこで、水分が存在したとしても、水和反応が停止した状態にすることにより正確な状態を測定できるのではないかと考えた。
水和反応を停止させるためには、絶対0度の状態を実現することができれば、問題は解決することができると考えられる。実際には、セメントを−10℃以下に急激に冷却して水分を凍結し、次に水分を凍結した状態で真空凍結乾燥する二つの方法を組合せる方法(以下、FD法とも言う)によれば、前記急激に冷却した時点での水和反応の進行を停止させることができ、その結果、特定の時点での水和反応を停止させた状態を反映している細孔構造を測定することができることを見出して、本発明を完成させたものである。そして,この結果をもとに、材齢、セメント水比及び各種セメントと圧縮強度との関係を裏付けることができることも確認した。
そのための具体的な処理内容は以下の通りである。測定用試料として取り出された水分を含有する試料を、実質的に反応が停止する温度以下、実質的に反応が停止する温度である−10℃以下に急激に冷却し、含有する水分を瞬時に凍結させ、引き続いて水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を除去した状態とする。前記の凍結処理により測定用試料の作成を終了し、取り出して試料として使用することができる。
試料の作成を終了した段階の試料は、低温で、真空状態に保たれている。試料を使用する場合には、試料は常温常圧の状態で使用することが通例である。常温常圧の状態で試料を使用することを考えると、低温で、真空状態に保たれた試料を、試料の物理的、化学的状態を変化させることなく、環境温度条件以上の温度条件以上の常温常圧の状態とする処理を行えば、試料を使用する前の状態は完璧である。このための処理は、不活性ガスを存在させ充填し、それと同時に試料を加熱して、試料を使用する常温常圧の状態とすることにより行われる。この操作を施すことなく、常温常圧の状態のもとに環境温度以下の温度条件下に試料を取り出すと、試料の表面は大気による変化を受け、試料の表面が変化する場合が考えられる。具体的には大気中に湿分が含まれた状態であると、試料表面に水分が付着する結露し、試料の物理的、又は化学的な変化を起こす結果となる。この処理は、試料作成後に試料を使用する前の操作として行うこともできるいし、一連の試料の作成方法の操作に組み込んで行うこともできる。
本発明によれば、以下の発明が提供される。
(1)測定用試料に関し、測定用試料として取り出された水分を含有する試料を、実質的に反応が停止する温度以下に急速に冷却し、含有する水分を凍結させ、引き続いて水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を除去して得られたものであることを特徴とする測定用試料。
(2)測定用試料として取り出された水分を含有する試料はセメント硬化体であり、実質的に反応が停止する温度が−10℃以下であることを特徴とする(1)載の測定用試料。
(3)前記(1)又は(2)記載の測定用試料を、不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱して、常温常圧の状態とすることにより得られることを特徴とする測定用試料。
(4)測定用試料に関し、測定用試料として取り出された水分を含有する試料を、実質的に反応が停止する温度以下に急速に冷却し、含有する水分を凍結させ、引き続いて水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を除去し、得られた水分を除去した試料を、引き続き不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱して、常温常圧の状態とすることにより得られることを特徴とする測定用試料。
(5)測定用試料として取り出された水分を含有する試料はセメント硬化体であり、実質的に反応が停止する温度が−10℃以下であり、引き続いて水分が凍結された状態の試料を−10℃以下の条件下に真空凍結乾燥して水分を除去し、得られた水分を除去した試料を、引き続き不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱して、常温常圧の状態とすることにより得られることを特徴とする(4)記載の測定用試料。
(6)測定用試料に関し、測定用試料として取り出された水分を含有する試料を、真空凍結乾燥機内において、実質的に反応が停止する温度以下に急速に冷却し、含有する水分を凍結させ、引き続いて水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を除去し、得られた水分を除去した試料を、引き続き不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱して、常温常圧の状態とすることにより得られることを特徴とする測定用試料。
(7)測定用試料として取り出された水分を含有する試料はセメント硬化体であり、実質的に反応が停止する温度が−30℃以下であり、引き続いて水分が凍結された状態の試料を−20℃以下の条件下に真空凍結乾燥して水分を除去し、得られた水分を除去した試料を、引き続き不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を30℃で加熱して、常温常圧の状態とすることにより得られることを特徴とする(6)記載の測定用試料。
(8)測定用試料の製造装置に関し、測定用試料として取り出された水分を含有する試料を、実質的に反応が停止する温度以下に急速に冷却し、含有する水分を凍結させる凍結装置及び水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を含有しない状態とする真空凍結乾燥装置からなることを特徴とする細孔測定用試料の製造装置。
(9)測定用試料として取り出された水分を含有する試料はセメント硬化体であり、実質的に反応が停止する温度が−10℃以下であることを特徴とする(8)記載の細孔測定用試料の製造装置。
(10)前記(8)又は(9)記載の細孔測定用試料の製造装置に、不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱して、常温常圧の状態とする装置が設置されていることを特徴とする細孔測定用試料の製造装置。
(11)細孔測定用試料の製造装置に関し、測定用試料として取り出された水分を含有する試料を、実質的に反応が停止する温度以下に急速に冷却し、含有する水分を凍結させる凍結装置、引き続いて水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を除去する真空凍結装置、得られた水分を除去した試料を、不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱して、常温常圧の状態とする装置からなることを特徴とする細孔測定用試料の製造装置。
(12)測定用試料として取り出された水分を含有する試料はセメント硬化体であり、実質的に反応が停止する温度が−10℃以下である凍結装置、引き続いて水分が凍結された状態の試料を−10℃以下の条件下に真空凍結乾燥して水分を除去する真空凍結装置、得られた水分を除去した試料を、引き続き不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱して、常温常圧の状態とする装置からなることを特徴とする(11)記載の細孔測定用試料の製造装置。
(13)細孔測定用試料の製造装置に関し、測定用試料として取り出された水分を含有する試料を、真空凍結乾燥機内において、実質的に反応が停止する温度以下に急速に冷却し、含有する水分を凍結させる凍結工程、引き続いて水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を除去し、得られた水分を除去する真空凍結工程、引き続き不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱して、常温常圧の状態とする工程を行うことを特徴とする細孔測定用試料の製造装置。
(14)測定用試料として取り出された水分を含有する試料はセメント硬化体であり、実質的に反応が停止する温度が−30℃以下である凍結工程、引き続いて水分が凍結された状態の試料を−20℃以下の条件下に真空凍結乾燥して水分を除去する真空凍結工程、引き続き不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を30℃で加熱して、常温常圧の状態とする工程を行うことを特徴とする(13)記載の細孔測定用試料の製造装置。
(15)前記(1)から(7)のいずれか記載の測定用試料を用いて細孔測定を行うことを特徴とする細孔測定方法。
(16)前記細孔測定を行う方法が水銀圧入法であり、細孔分布を測定するものであることを特徴とする(15)記載の細孔測定方法。
(17)前記(1)又は(7)のいずれか記載の測定用試料を細孔測定装置に用いることを特徴とする細孔測定装置。
(18)前記細孔測定装置が水銀圧入式細孔測定装置であることを特徴とする(17)記載の細孔測定装置。
(19)前記(1)又は(7)のいずれか記載の測定用試料を、分光分析法、X線分析法、構造分析法、表面分析法、熱分析法、分離分析法、元素分析法及びEPMA法のうちののいずれか記載の方法に用いることを特徴とする測定方法。
(20)前記(1)から(7)のいずれか記載の測定用試料を、分光分析装置、X線分析装置、構造分析装置、表面分析装置、熱分析装置、分離分析装置、元素分析装置及びEPMA装置のうちののいずれか記載の装置に用いることを特徴とする測定装置。
本発明で得られる測定用試料は、従来の測定用試料と比較して、試料を作成しようとする時点で試料内に起っている水和反応を停止させる結果、それまでの水和反応の進行状態を正確に反映している試料として測定することができる。このことから、今までには存在しなかった新規な測定用試料が得られる。これらの測定用試料を用いれば、表面や内部構造の測定を行う各種の方法及びその装置に用いることができる。
測定用試料がセメント硬化体の場合には、従来の真空乾燥するD乾燥法(DD法)、又は105℃で乾燥する乾燥法において使用されるセメント硬化体測定用試料などと比較して、水和反応を停止させて測定しようとした時点での表面、内部構造及び細孔の状態や構造を正確に測定することができることとなる。また、セメント硬化体の水和反応の進行状態を正確に測定することが可能となる。その結果、材齢、セメント水比及び各種セメントと圧縮強度との関係を裏付けることができる。
また、本発明では、セメント硬化体細孔測定用試料及びその製造方法、セメント硬化体細孔測定用試料の製造装置及び本発明のセメント硬化体を用いる細孔測定方法及び測定装置が得られる。
An object of the present invention relates to a measurement sample, a novel measurement capable of measuring a state or structure that accurately reflects the progress of a reaction at a specific time point as compared to a conventional measurement sample Sample, a new method for manufacturing the fixed sample and a manufacturing apparatus therefor, and a new measurement method and apparatus using the new sample.
In addition, regarding the sample for pore measurement, compared to the conventional sample for pore measurement, the surface, internal structure and pore structure that accurately reflect the progress of the reaction such as hydration reaction at a specific point in time. Provided are a novel pore measurement sample that can be measured, a novel production method and production apparatus of the pore measurement sample, and a novel pore measurement method and pore measurement apparatus using the measurement sample It is to be.
The present inventors diligently researched on the above problems and found the following to complete the present invention.
In the sample by the conventional D drying method or the like, as described above, the water contained in the sample is suppressed by hydration reaction by substituting water and acetone by immersing the sample in acetone, and then vacuum-dried in a desiccator. Thus, acetone is removed. Thus, in the measurement of the pores subjected to the treatment for replacing water with acetone, a satisfactory result is not necessarily obtained. The cause is that even if the treatment for replacing water with acetone is performed, water still remains, and the hydration reaction has not been sufficiently suppressed. As a result, it is considered that the hydration reaction could not be stopped. Also, in the vacuum drying process, it is thought that water can be evaporated almost completely, but even if the hydration reaction is stopped at this stage, the hydration reaction has already proceeded. This is considered to be a state that does not reflect the exact progress of the hydration reaction.
When measuring the progress of the hydration reaction by the conventional method, the present inventor cannot stop the hydration reaction by any means to completely remove the water contained in the sample. As a result, a time delay required for the hydration reaction occurs, which does not accurately reflect the progress of the hydration reaction. Then, even if there existed water, I thought that an exact state could be measured by making the hydration reaction into a stopped state.
In order to stop the hydration reaction, it is considered that the problem can be solved if an absolute 0 degree state can be realized. Actually, the cement is rapidly cooled to -10 ° C. or lower to freeze the moisture, and then the two methods of vacuum lyophilization with the moisture frozen are combined (hereinafter also referred to as FD method). For example, the progress of the hydration reaction at the time of the rapid cooling can be stopped, and as a result, the pore structure reflecting the state where the hydration reaction at the specific time is stopped is measured. As a result, the present invention has been completed. And based on this result, it was also confirmed that the age, cement water ratio, and the relationship between various cements and compressive strength can be supported.
The specific processing content for that is as follows. The sample containing water taken out as a measurement sample is rapidly cooled to below the temperature at which the reaction substantially stops or below −10 ° C., which is the temperature at which the reaction stops substantially. The sample in a state where the water is frozen after being frozen is freeze-dried in a vacuum to remove the water. The preparation of the measurement sample is completed by the above-described freezing treatment, and it can be taken out and used as a sample.
The sample at the stage where the preparation of the sample is completed is kept at a low temperature and in a vacuum state. When using a sample, it is customary to use the sample at normal temperature and pressure. Considering the use of a sample at room temperature and normal pressure, a sample kept in a vacuum at a low temperature can be used at a temperature above the ambient temperature condition without changing the physical and chemical state of the sample. If processing is performed at room temperature and normal pressure, the state before using the sample is perfect. The treatment for this is carried out by allowing an inert gas to be present and filling, and simultaneously heating the sample to bring it to a normal temperature and normal pressure state in which the sample is used. Without performing this operation, if the sample is taken out under a temperature condition below ambient temperature under normal temperature and pressure, the surface of the sample is subject to changes due to the atmosphere, and the sample surface may change. Specifically, when moisture is contained in the atmosphere, moisture adheres to the surface of the sample and condensation occurs, resulting in a physical or chemical change of the sample. This treatment can be performed as an operation before the sample is used after the sample is prepared, or can be performed by being incorporated in an operation of a series of sample preparation methods.
According to the present invention, the following inventions are provided.
(1) Concerning the measurement sample, the water-containing sample taken out as the measurement sample is rapidly cooled below the temperature at which the reaction substantially stops, the contained water is frozen, and the water is subsequently frozen. A sample for measurement, which is obtained by lyophilizing a sample in a dry state to remove moisture.
(2) The sample containing moisture taken out as a measurement sample is a hardened cement, and the temperature at which the reaction substantially stops is −10 ° C. or less. .
(3) A measurement obtained by heating the sample while filling the measurement sample according to (1) or (2) in the presence of an inert gas to bring it to a state of normal temperature and pressure. Sample.
(4) Concerning the measurement sample, the water-containing sample taken out as the measurement sample is rapidly cooled below the temperature at which the reaction substantially stops, the contained water is frozen, and the water is subsequently frozen. The sample in a vacuum is freeze-dried to remove moisture, and the sample from which the moisture has been removed is heated to a state of normal temperature and pressure by heating the sample while filling it in the presence of an inert gas. A measurement sample characterized by being obtained.
(5) A sample containing moisture taken out as a measurement sample is a hardened cement, and the temperature at which the reaction substantially stops is −10 ° C. or less, and the sample in a state where moisture is subsequently frozen is − Moisture is removed by lyophilization under vacuum at a temperature of 10 ° C. or lower, and the sample from which the obtained moisture has been removed is heated while being filled with an inert gas and brought to a normal temperature and normal pressure state. (4) The measurement sample according to (4).
(6) With respect to the measurement sample, the sample containing the water taken out as the measurement sample is rapidly cooled to a temperature that substantially stops the reaction in the vacuum freeze dryer, and the contained water is frozen. Subsequently, the sample in a state where the moisture was frozen was lyophilized in vacuum to remove the moisture, and the sample from which the moisture was removed was then heated in the presence of an inert gas, and the sample was heated to normal temperature and normal pressure. A measurement sample obtained by being in the state of
(7) A sample containing moisture taken out as a measurement sample is a hardened cement, and the temperature at which the reaction substantially stops is −30 ° C. or lower, and the sample in which moisture is subsequently frozen is − Water was removed by lyophilization under vacuum at 20 ° C. or lower, and the obtained water-removed sample was heated at 30 ° C. while being filled with an inert gas. (6) The measurement sample according to (6), which is obtained by making a state.
(8) A freezing apparatus and moisture that rapidly cools a sample containing moisture taken out as a measurement sample to a temperature at which the reaction substantially stops and freezes the contained moisture with respect to the measurement sample manufacturing apparatus An apparatus for producing a sample for measuring pores, characterized in that it comprises a vacuum freeze-drying apparatus for vacuum-freezing and drying a sample in a state of being frozen.
(9) The pore measurement according to (8), wherein the sample containing water taken out as a measurement sample is a hardened cement, and the temperature at which the reaction substantially stops is −10 ° C. or lower. Sample production equipment.
(10) The apparatus for producing a sample for pore measurement according to the above (8) or (9) is provided with an apparatus for heating the sample while being filled with an inert gas to bring it to a normal temperature and normal pressure state. An apparatus for producing a sample for pore measurement, characterized by comprising:
(11) A freezing apparatus that rapidly cools a sample containing moisture taken out as a measurement sample to a temperature at which the reaction substantially stops, and freezes the contained moisture, with respect to an apparatus for producing a pore measurement sample. , Vacuum freeze-drying device that removes moisture by vacuum freeze-drying the sample in a state where moisture is subsequently frozen, heating the sample while filling the obtained moisture-removed sample in the presence of an inert gas, An apparatus for producing a sample for measuring pores, characterized in that it comprises an apparatus for normal temperature and pressure.
(12) A sample containing water taken out as a measurement sample is a hardened cement, a freezing apparatus having a temperature at which the reaction substantially stops is -10 ° C. or lower, and a sample in which water is subsequently frozen. A vacuum freezing apparatus that removes moisture by vacuum lyophilization under conditions of −10 ° C. or lower, and the sample obtained by removing moisture is heated while continuing to fill in an inert gas, The apparatus for producing a sample for pore measurement according to (11), characterized in that the apparatus comprises a device under pressure.
(13) Concerning an apparatus for producing a sample for pore measurement, a sample containing moisture taken out as a sample for measurement is rapidly cooled and contained within a vacuum freeze dryer to a temperature that substantially stops the reaction. Freezing process for freezing water, followed by vacuum lyophilization of the sample in which the water has been frozen to remove the water, vacuum freezing process for removing the resulting water, and subsequent sample while filling with inert gas An apparatus for producing a sample for measuring pores, characterized in that a step of heating to a normal temperature and pressure state is performed.
(14) A sample containing moisture taken out as a measurement sample is a hardened cement, a freezing step in which the temperature at which the reaction substantially stops is −30 ° C. or lower, and a sample in a state where moisture is subsequently frozen A vacuum freezing step in which the water is removed by lyophilization under a condition of -20 ° C or lower, followed by a step of heating the sample at 30 ° C while filling it in the presence of an inert gas to bring it to a normal temperature and normal pressure state. The apparatus for producing a sample for pore measurement according to (13), characterized in that it is performed.
(15) A pore measurement method, comprising performing pore measurement using the measurement sample according to any one of (1) to (7).
(16) The method for measuring pores according to (15), wherein the method for measuring pores is a mercury intrusion method, and the pore distribution is measured.
(17) A pore measuring apparatus using the measurement sample according to any one of (1) or (7) in a pore measuring apparatus.
(18) The pore measuring device according to (17), wherein the pore measuring device is a mercury intrusion pore measuring device.
(19) The measurement sample according to any one of (1) and (7) above is applied to a spectroscopic analysis method, an X-ray analysis method, a structural analysis method, a surface analysis method, a thermal analysis method, a separation analysis method, an elemental analysis method, and A measurement method characterized by being used for the method according to any one of the EPMA methods.
(20) The measurement sample according to any one of (1) to (7) above, a spectroscopic analyzer, an X-ray analyzer, a structural analyzer, a surface analyzer, a thermal analyzer, a separation analyzer, an element analyzer, and A measuring device used for any one of the EPMA devices.
Compared with the conventional measurement sample, the measurement sample obtained in the present invention stops the hydration reaction occurring in the sample at the time of preparing the sample. It can be measured as a sample that accurately reflects the progress state. Thus, a new measurement sample that has not existed before can be obtained. If these measurement samples are used, they can be used in various methods and apparatuses for measuring the surface and internal structure.
In the case where the measurement sample is a hardened cement material, water is used in comparison with the conventional hardened cement material measurement sample used in the D drying method (DD method) for vacuum drying or the drying method for drying at 105 ° C. It is possible to accurately measure the surface, internal structure, and the state and structure of the pores at the time when the sum reaction is stopped and measurement is attempted. In addition, it is possible to accurately measure the progress of the hydration reaction of the hardened cement body. As a result, the age, cement water ratio, and the relationship between various cements and compressive strength can be supported.
Moreover, in this invention, the sample for cement hardening body pore measurement and its manufacturing method, the manufacturing apparatus of the sample for cement hardening body pore measurement, and the pore measuring method and measuring apparatus using the cement hardening body of this invention are obtained.

第1図は、本発明の真空凍結乾燥機を示す。
第2図は、FD法及びD法の手順を示す図である。
第3図は、凍結温度と試料の降温性状の関係を示す図である。
第4図は、FD法による細粒試料の乾燥性を示す図である。
第5図は、FD法の乾燥性をDD法の場合との比較検討を示す図である。
第6図は、低加速電圧像(SEM法)による測定結果を示す図である。
第7図は、アセトン浸漬時間と試料の質量測定結果を示す図である。
第8図は、材齢細孔量及び細孔径分布を示す図である。
第9図は、材齢に対する細孔径分布を示す図である。
第10図は、セメント水比と細孔量の関係を示す図である。
第11図は、セメント水比と細孔量を示す図である。
第12図は、試料の厚み(最大巾)が40mmの場合の−10℃程度にまで降温に要する時間を示す図である。
第13図は、試料の厚み(最大巾)が100mmの場合の−10℃程度にまで降温に要する時間示す図である。
第14図は、凍結工程と真空凍結乾燥工程を同一槽内において行うことができる装置を示す図である。
第15図は、真空凍結乾燥装置内の処理により試料を凍結工程、真空凍結乾燥工程及び常温常圧にする工程を経て試料を製造することを示す図である。
第16図は、真空凍結乾燥装置内で、凍結工程、真空凍結乾燥工程及び常温常圧にする工程を行ったときの各温度性状測定結果を示す図である。
第17図は、NFD(FD法)及びDD法による試料の各乾燥時間を変化させたときの強度の変化を示した図である。
第18図は、NFD(FD法)4hのSAMEの観察結果を示す図である。
第19図は、NFD(FD法)4hのSAMEの観察結果を示す図である。
第20図は、NFD(FD法)4hのSAMEの観察結果を示す図である。
第21図は、NFD(FD法)6hのSAMEの観察結果を示す図である。
第22図は、NFD(FD法)6hのSAMEの観察結果を示す図である。
第23図は、NFD(FD法)6hのSAMEの観察結果を示す図である。
第24図は、DD7dのSAMEの観察結果を示す図である。
第25図は、DD7dのSAMEの観察結果を示す図である。
第26図は、DD7dのSAMEの観察結果を示す図である。
第27図は、DD14dのSAMEの観察結果を示す図である。
第28図は、DD14dのSAMEの観察結果を示す図である。
第29図は、DD14dのSAMEの観察結果を示す図である。
第30図は、DD21dのSAMEの観察結果を示す図である。
第31図は、DD21dのSAMEの観察結果を示す図である。
第32図は、DD21dのSAMEの観察結果を示す図である。
第33図は、DD27dのSAMEの観察結果を示す図である。
第34図は、DD27dのSAMEの観察結果を示す図である。
第35図は、DD27dのSAMEの観察結果を示す図である。
FIG. 1 shows a vacuum freeze dryer of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing procedures of the FD method and the D method.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the freezing temperature and the temperature lowering property of the sample.
FIG. 4 is a diagram showing the drying property of a fine-grained sample by the FD method.
FIG. 5 is a diagram showing a comparative study of the drying property of the FD method with that of the DD method.
FIG. 6 is a diagram showing a measurement result by a low acceleration voltage image (SEM method).
FIG. 7 is a diagram showing the acetone immersion time and the result of mass measurement of the sample.
FIG. 8 is a graph showing the age pore volume and pore diameter distribution.
FIG. 9 is a diagram showing the pore size distribution with respect to age.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the cement water ratio and the amount of pores.
FIG. 11 is a diagram showing the cement water ratio and the amount of pores.
FIG. 12 is a diagram showing the time required for temperature reduction to about −10 ° C. when the thickness (maximum width) of the sample is 40 mm.
FIG. 13 is a diagram showing the time required for temperature reduction to about −10 ° C. when the thickness (maximum width) of the sample is 100 mm.
FIG. 14 is a view showing an apparatus capable of performing the freezing step and the vacuum freeze-drying step in the same tank.
FIG. 15 is a view showing that a sample is manufactured through a freezing step, a vacuum freeze-drying step, and a normal temperature and normal pressure step by processing in a vacuum freeze-drying apparatus.
FIG. 16 is a diagram showing the results of measurement of temperature properties when performing a freezing step, a vacuum freeze-drying step, and a step of normal temperature and pressure in a vacuum freeze-drying apparatus.
FIG. 17 is a diagram showing changes in intensity when each drying time of a sample by NFD (FD method) and DD method is changed.
FIG. 18 is a diagram showing an observation result of SAME of NFD (FD method) 4h.
FIG. 19 is a diagram showing an observation result of SAME of NFD (FD method) 4h.
FIG. 20 is a diagram showing an observation result of SAME of NFD (FD method) 4h.
FIG. 21 is a diagram showing an observation result of SAME for NFD (FD method) 6 h.
FIG. 22 is a figure which shows the observation result of SAME of NFD (FD method) 6h.
FIG. 23 is a diagram showing an observation result of SAME for NFD (FD method) 6h.
FIG. 24 is a diagram showing the observation results of SAME of DD7d.
FIG. 25 is a diagram showing the observation results of SAME of DD7d.
FIG. 26 is a diagram showing the observation result of SAME of DD7d.
FIG. 27 is a diagram showing the observation results of SAME of DD14d.
FIG. 28 is a diagram showing an observation result of SAME of DD14d.
FIG. 29 is a diagram showing the observation results of the SAME of DD14d.
FIG. 30 is a diagram showing the observation results of SAME of DD21d.
FIG. 31 is a diagram showing the observation results of SAME of DD21d.
FIG. 32 is a diagram showing the observation results of the SAME of DD21d.
FIG. 33 is a diagram showing the observation results of SAME of DD27d.
FIG. 34 is a diagram showing the observation results of the SAME of DD27d.
FIG. 35 is a diagram showing the observation results of the SAME of DD27d.

符号の説明Explanation of symbols

1:真空凍結乾燥室
2:コールドトラップ室
3:高真空ポンプ
4:乾燥棚(三段)
5:温度及び圧力調整操作部と記録装置部
11:凍結工程と真空凍結乾燥工程を同一槽内において行う装置
12:乾燥棚
13:コールドトラップ部分
14:温度設定及び調節の操作装置、圧力調整操作装置及び記録装置
15:真空ポンプ及び冷却ポンプ格納部分
1: Vacuum freeze-drying chamber 2: Cold trap chamber 3: High vacuum pump 4: Drying shelf (three stages)
5: Temperature and pressure adjustment operation unit and recording device unit 11: Device for performing freezing step and vacuum freeze-drying step in the same tank 12: Drying shelf 13: Cold trap part 14: Temperature setting and adjustment operation device, pressure adjustment operation Device and recording device 15: vacuum pump and cooling pump storage part

本発明の試料は、細孔測定試料として測定用対象物から取り出されたり、切り出されたりしたものである。反応が進行することを停止させ、その状態での細孔の状態を測定する状態のものであれば、測定用試料とすることができる。
セメントの場合を例に挙げると、測定用対象物としては、セメントペースト、モルタル、コンクリートなどで、まだ固まらない状態にあるセメント系混合物又は既に固まったセメント混合物並びに石灰混合物等の水和系混合物などを意味する。
前記セメントペーストは、セメントを水で練った状態にあるものである。セメントペーストを放置すると、時間の経過と共にセメントペーストはセメントの水和作用により凝結、硬化が起り強度を発生する。
前記セメントペーストは、セメントモルタルとも呼ばれ、セメントと細骨材(砂)を配合して水で練ったものである。骨材中の細骨材である砂をセメントペースト凝結、接合して強度を発生させる。セメント:砂の割合(重量)は、1:1〜3の範囲にあり、この比率は用途により異なる。
前記コンクリートは、セメント、細骨材(砂)、粗骨材(小石)及び水を適当な割合に配合し、よくこねて混ぜて使用する状態にしたもの、或いはそれを硬化させたものを言う。混合比は1:2:4又は1:3:6が普通とされている。場合により、これらに混和剤が混入されている。また、強度、耐久性を必要とするコンクリートでは、圧縮強さは大きいが、引張り強さはそれほど大きいものではなく、構造物としては、鉄筋をいれた鉄筋コンクリートが常用される。また、鉄筋を入れ補強する。コンクリートミキサーはコンクリートを配合するためセメント、砂、小石を水でこね混ぜる機械であるが、このコンクリートミキサーにより製造されたコンクリートも調査対象に含まれる。
測定用対象である養生中のセメントモルタル及びコンクリート、並びに建造物から取り出されたり、切り出されたりしたセメントモルタル、コンクリートからこれらに含まれる細骨材(砂)、粗骨材(小石)を取り除いたものを試料とする。もとより、細骨材(砂)、粗骨材(小石)は,細孔の測定には関係するものではないので、これらを取り除いたとしても、測定結果に格別影響を与えるものではない。また、このようにして採取した試料を試料としてそのまま用いることができるが、適宜適当な容積の形状のものとした後に試料として用いることができる。
試料に関しては大きさについては、以後の操作を考慮して適宜適当な容積として用いることができるが、不必要に大きなものを採取する必要はない。細粒として、2.5〜5.0mmのものを用いれば、検査に支障はない。
用いられるセメントとしては公知のものであれば用いることができ、格別、限定されるものではない。
使用するセメントについては、具体的には、普通ポルトランドセメント(密度3.16g/cm、比表面積3260cm/g)、早強ポルトランドセメント、高炉CB種、フライアッシュC種、エコC種などを挙げることができる。
測定用試料は、部分的に切り出された測定用試料である水分を含有する試料を、実質的に反応が停止する温度以下に急速に冷却し、含有する水分を凍結させる工程(以下、凍結工程という)、引き続いて水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を除去する工程(以下、真空凍結乾燥工程という)により得られる。
測定用試料として取り出された水分を含有する試料が、セメント硬化体である場合には、実質的に反応が停止する温度は−10℃以下であり、含有する水分を凍結させる工程(以下、凍結工程という)を経て、引き続いて水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を除去する工程(以下、真空凍結乾燥工程という)で処理してセメント硬化体の測定用試料を製造することができる。
以下にセメント硬化体の場合を例に挙げて前記凍結工程及び真空凍結乾燥工程の説明を行う。
凍結工程について
セメントを−10℃以下に凍結させると、水和反応が事実上停止することが知られている(徳根吉郎訳「建設技術者のためのセメントコンクリート化学」株式会社技報堂、80頁から81頁(1969年発行))。これはセメントの水和反応が停止する温度を述べるものであり、この知見を利用して水和反応を停止させること、また、その状態で、細孔の形成等の状態に結びつけて、水和反応を停止させた状態で細孔の状態を測定して水和反応の進行度合いを定めることは、従来、行われていない。
凍結工程は、試料の化学反応の進行をある時点で停止させ、その時点での水和反応の進行を停止させた状態を保存維持しようとするものである。セメント硬化体などでは試料の水和反応が停止する状態とするために、試料である試料を室温或いは場合によっては外気温程度から予め水和が事実上停止する−10℃以下に急激に冷却させる工程である。なお、試料の温度測定には、次の真空凍結乾燥の場合を含めて熱電対を用いて測定した結果に基づくものである。
若齢のセメント硬化体にあっては,以下のとおりである。
温度は−10℃以下を規定するが、その温度は−10℃以下であればよく、−20℃、−30℃、−40℃、又は40℃以下であってもよい。必要以上に低温にする必要はなく、これらの場合であれば、十分に効果を達成することができる。勿論、前記温度の間の温度、例えば−10℃から−20℃の間では、例えば、−15℃などのその間の温度であってよい。また、この温度は必要以上に低温にしたとしても格別の効果が得られるというものでもない。この温度に到達させるための時間は重要な意味を持つ。前記温度、例えば−10℃以下に急激に凍結させることで、その時点で水和反応を事実上停止させることができる。「急激に」ついては、できるだけ短時間であることを意味する。試料である試料が固体であり、その内部まで外部と同じ温度に冷却しようとすると、ある程度の時間を要することとなる。時間はこれらの現象を十分に考慮する必要がある。この試料の形状では、厚みが重要な意味をもつ。そして、厚みの中央部がどの位の時間で冷却されることとなるかを調べると以下の通りであった。
試料である試料の厚み(最大巾)が10mmの場合には、−10℃程度にまで降温する場合には7〜8分程度である。−20℃、−30℃、−40℃、又は40℃以下程度の場合であっても7〜8分程度とすること降温することができる。この時間は10分程度であれば実際には問題とされない。
試料である試料の厚み(最大巾)が40mmの場合には、−10℃程度にまで降温する場合には、約25分程度である(図12)。
試料である試料の厚み(最大巾)が100mmの場合には、−10℃程度にまで降温する場合には、約90分程度である(図13)。
以上の結果を厚みと時間の関係として整理することにより、厚みに応じて要する時間、「急激に」とする時間を、算出することができる。
この凍結工程を行うための装置は以下の通りである。
凍結させるための温度調節(20℃から−40℃まで)が可能な恒温恒湿機、冷凍機を用いることができる。凍結させるためには凍結させるために凍結温度の気体を送りこむことが有効である。
真空凍結乾燥工程について
真空凍結乾燥工程は、凍結状態から氷の状態にある水分を除去して、水分を含まない状態にするものである。氷を加熱することにより蒸発・除去しようとすると、三重点(温度273.15K(0℃)、圧力633.3Pa(4.6ToRR))以上の温度及び圧力の条件下では、液相状態(融解温度を通る。水の状態)を経て、気相状態(沸騰温度を通る。水蒸気)となり、気体となって蒸発・除去が行われる。この経路による蒸発・除去を行う場合には、試料である試料の内部構造は存在する水の作用により内部構造を変化させる。具体的には細孔の状態を変化させる結果となる。一方、前記三重点以下の温度及び圧力の各条件以下では、存在する氷は昇華により、液体の状態を経ることなく直ちに水蒸気となり、蒸発・除去が行われる。前記の場合と相違して水の状態は存在しないので、試料である試料の内部構造を変化させるものは存在しない。その結果、内部構造が変化しない状態で保存されることとなり、内部構造や細孔の構造などの測定を,変化しない状態のままで行うことができることとなる。
昇華による蒸発・除去の状態を検討してみると以下の通りである。昇華に必要な熱である昇華潜熱は、その対象である試料の表面から輻射,底面の棚から伝導によって供給され、それぞれ試料の表面に存在する乾燥層を経て、その内部に存在する凍結層に到る。そして、乾燥層と凍結層の間に存在する昇華面で潜熱として消費される。昇華面で発生した水蒸気は、その表面にある乾燥層を経て、処理装置内に設けられているコールドトラップ面で凝結する。この過程で、乾燥層では残留水分の乾燥も進み、凍結層が消滅し、凍結乾燥工程は終了する。この処理の特徴は、大部分の自由水が昇華により除去されるので試料の変形や損傷を受けることなく処理を進めることができる点にある。
以上述べたように、真空凍結乾燥は、予め凍結した試料を乾燥室内の乾燥棚上に設置し、乾燥室内を真空とし、試料中の氷を昇華させ、水分を除去するものである。この場合の蒸発に必要な昇華潜熱は、調節した棚温度により供給され、この棚温度と凍結層(試料)温度の差が大きいほど乾燥しやすくなる。以上のことから、熱風乾燥による流動液の一般流動蒸発の方法による場合は、流動による物質移動により、形状や成分組成が影響を受けて変化する結果となる。これに対して真空凍結乾燥では大部分の自由水を昇華により除去することができるので、試料中の物質移動は大きく抑制され、試料の変形及び損傷等を防御して、試料を乾燥することを特徴とするものである。
真空凍結乾燥装置では、凍結工程で得られる−10℃以下に凍結されている試料である試料を、温度変化により昇華度を調節することができる真空凍結乾燥室棚上に配置し、三重点以下の温度及び圧力の各条件以下に試料中の氷を昇華させ水分を除去しようとするものである。真空凍結乾燥室の棚上温度の変化による影響を調べるために棚の温度を異なる温度に設定することがでる。棚の温度として適切な温度が既に分かっている場合には、その棚の温度で凍結乾燥処理を行って問題ない。
具体的には、0℃、−20℃、−30℃、−40℃に維持された棚に試料を載せて処理を行う。
−40℃の棚の場合には、乾燥操作は3〜4時間をかけることにより、定乾燥度の70%程度になることが分かった。これは通常の処理の110℃により乾燥処理場合に必要とする24〜48時間の処理に対応するものであり、測定時間を短縮できることを意味している。
試料の温度は、いずれも設定棚温度の場合とも乾燥直後より降下し、最大昇華時で最大冷却温度は、−20℃で−13℃、−30℃で−17℃、−40℃で−16℃となり、そのまま乾燥終了時まで徐々に昇温し、一定の冷却温度−7℃、−7℃、−10℃となった。
試料温度の降下速度は、設定棚温度−20℃>−30℃>−40℃の順に相違した。このことは、コールドトラップ室温度と棚からの伝導熱の差が、大きいほどより昇華すること、乾燥性が有効となるFD法の特徴を示すものである。
24時間乾燥後の細粒試料の質量減少比は、設定棚温度が−20℃で0.92、−30℃及び−40℃で−0.95を示した。棚温度は−20℃が良好な結果となっている。
この真空凍結乾燥装置は以下の通りである。
真空凍結乾燥装置は、前工程で凍結されたセメント硬化体試料を配置する乾燥室、乾燥室内で発生した除去水分をコールドトラップ面で凝結収集する極低温のコールドトラップ面及びそれに続く排出口及び乾燥室内を高真空に保つ高真空ポンプより構成されている。
装置内の温度条件及び圧力条件は、三重点(温度273.15K(0℃)、圧力633.3Pa(4.6Torr))以下の温度及び圧力を処理条件とすることが必要である。
温度変化により棚の温度を調節できる乾燥棚が設けられている。その棚の上にセメント硬化体試料を配置する。
凍結装置と真空凍結乾燥装置を同じ槽内に設置することにより、凍結工程と真空凍結乾燥工程を同一槽内において行うことができる。
凍結工程を行う場合には、実質的に反応が停止する温度が−10℃以下になるように冷却された気体を送りこむように操作する。この場合に、圧力ポンプは稼動させない。試料を配置する棚は冷却するための気体と同じ温度とする。冷却時間は、冷却に要する気体量から送りこむ量を算出して、決定する。凍結工程が終了した時点で、真空凍結乾燥工程の処理条件に変更する。具体的には高真空ポンプを作動させ、圧力を3Pa以下、通常、1Pa以下、温度を0℃以下、トラップ温度を−80℃から−90℃程度に設置し、棚の温度は、0℃から−40℃の間である−20℃程度に設定することができる。
なお、本発明の実施例では、凍結装置と真空凍結乾燥装置を別に行う場合について説明しているが、これらの個別の装置を用いる場合から同一槽内で個別の装置を組合せて行う場合の具体例を十分に把握することができる(図14)。この図には左上の部分に、含有する水分を凍結させる凍結装置、水分が凍結された状態のままの試料を真空凍結乾燥して水分を含有しない状態とする真空凍結乾燥装置が同じ槽内に組込まれた状態の装置として示されている。中央部に乾燥棚が1段で設置されている。その下には、円環状のコールドトラップが設置されている。装置右上には温度調節手段が設置されている。これは二つの装置の条件に応じて切換え可能となっている。また、下の部分には真空凍結乾燥を行うための真空ポンプなどの設備が配置されている。圧力調節手段が切換えも前記操作盤により行う。
発明の測定用試料に関し、測定用試料として取り出された水分を含有する試料を、実質的に反応が停止する温度以下に急速に冷却し、含有する水分を凍結させ、引き続いて水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を除去して得られたもの、又は、測定用試料として取り出された水分を含有する試料はセメント硬化体であり、実質的に反応が停止する温度が−10℃以下である測定用試料を得ることができる。
前記の試料は、低温で、真空状態に保たれた条件下におかれている。試料として使用する場合には、試料は常温常圧の状態で使用する。常温常圧の状態で試料を使用することを考えると、低温で、真空状態に保たれた試料を、試料の物理的、化学的状態を変化させることなく、常温常圧の状態とする処理を行えば、試料を使用する前の状態は完璧である。
このための処理は、不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱して、試料を使用する常温常圧の状態とすることにより行われる。この操作を施すことなく、常温常圧の状態のもとに試料を取り出すと、試料の表面は大気による変化を受け、試料の表面が変化する場合がある。
不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱する操作内容は以下の通りである。
不活性ガスは、窒素、アルゴン、ネオン、ヘリウムなどの不活性ガスを用いることができる。また、空気(窒素4対酸素1の割合)を用いることもできる。空気を用いる場合には、空気に含まれる水分を完全に除去するなどの処理が必要となる。水分を除去するためには空気を濾過処理或いは吸着剤と接触させる処理を行う。真空状態の乾燥室内の試料に対して不活性ガスなどを供給する。そして、不活性ガスの供給を続けて試料が置かれている乾燥室を常圧の状態とする。この場合の不活性ガスは1分から5分程度、好ましくは2〜3分程度の時間が採用される。1分未満であると試料に急激な変化をもたらすので好ましくない。5分を超える場合には、不必要に時間をかけることとなり、試料を作成するうえでは、好ましくない。
真空凍結乾燥後に、試料は、真空下、−15℃以下、−20℃程度又はそれ以下の温度の状態にある。試料として凍結乾燥機から取り出して使用する場合は、外気の状態と同じである常温であるから、外気と同じ程度である+20℃で程度に凍結乾燥機内で加熱する。加熱には、ヒーターなどの加熱手段を用いて加熱する。この加熱時間は適宜設定できるが、一般には8〜12時間程度、好ましくは、9〜10時間程度である。8時間未満の場合には、加熱が急激であり好ましくない。また、12時間を越える場合には、不必要に時間をかけることになり試料を作成するうえでは、適切でない。
低温、真空の状態にある試料を常温常圧の状態とすることにより、試料が凍結乾燥の直後に取り出された場合には、試料の表面に結露することを防止することができ、結露による試料の物理的、化学的な変化を防止することができる。
前記試料の作成過程は、試料の凍結工程、試料の真空凍結乾燥工程を経て、試料を完成させものであり、次に試料の取り出しを考えて、低温・真空の状態にあるものを常温・常圧とする操作を付加する試料の取出しを行うものである。
これに対して、試料の作成工程を、試料の凍結工程、試料の真空凍結乾燥工程、次に常温・常圧の環境に戻す工程を一連の工程として、真空凍結乾燥気機内で行うことも可能であり、これによれば、試料を一連の工程として製造できるので、試料を作成するときには便利である。
試料の作成を、試料の凍結工程、試料の真空凍結乾燥工程、次に常温・常圧の環境に戻す工程を一連の工程として行う方法は以下の通りである。全部の工程を図15として示した。
細粒カットして得た試料片(通常2.50〜5.00mm)を、真空凍結乾燥機内に設置する(真空凍結乾燥機内で、試料の凍結工程、試料の真空凍結乾燥工程、次に常温・常圧の環境に戻す工程を行う。)。
(1)凍結工程
常温にある試料を、棚温度を−20から−30℃程度に設定して、−30℃程度にする。棚温度は−10℃以下であれば試料の凍結を行うことができ、水和反応を停止することができる。凍結は急速に行う必要がある。試料が固体であり、その内部まで外部と同じ温度に冷却しようとすると、ある程度の時間を要することとなる。時間はこれらの現象を十分に考慮する必要がある。時間は、7〜8分程度の場合もあり、又最長時間で4時間程度の場合もある。
(2)真空凍結乾燥工程
真空凍結乾燥装置内で、凍結工程で得られる−10℃以下に凍結されている真空凍結乾燥室棚上に配置された試料である試料を、真空凍結乾燥処理を行う。棚の設定温度は 具体的には、−15℃から−20℃程度に設定する。当然−20℃、−30℃、−40℃に維持された棚に試料を載せて処理を行うことができる。
凍結工程により−20から−30℃の範囲になっている場合に、棚温度が−20℃を超えて設定することにより、試料の温度は上昇し、−20℃を超えるようになり、−20℃を超えるように温度に試料がなった場合は、真空凍結乾燥工程は終了したとみることができる。また、−20℃を超えた状態であっても、その状態を維持させることにより試料の乾燥が進行することもできる。このようなことから最短では6時間程度で終了させることもできる。測定の精度を上げたりするためには、乾燥時間は通常20〜48時間程度とすることもできる。
(3)常温・常圧の環境に戻す工程
真空凍結乾燥後に試料は、−15℃以下、−20℃程度又はそれ以下の温度の状態にある。真空の環境下にある。これを常温・常圧の環境のもとに移行させる。真空状態の凍結乾燥室内の試料に対して不活性ガスなどを2〜3分程度供給する。不活性ガスには、窒素、アルゴン、ネオン、ヘリウムなどの不活性ガスを用いることができる。また、空気(窒素4対酸素1の割合)を用いることもできる。空気を用いる場合には、空気に含まれる水分を完全に除去するなどの処理が必要となる。水分を除去するためには空気を濾過処理或いは吸着剤と接触させる処理を行う。真空凍結乾燥後に試料は、−20℃程度又はそれ以下の温度の状態にある。試料として使用する場合は、常温であるから+20℃で程度に加熱する。加熱には、凍結乾燥機の棚に設けられているヒーターなどの加熱手段を用いる。この加熱時間は適宜設定できるが、一般には8〜12時間程度の時間をかけて行われる。緩やかに変化させることを意図しているが、必ずしも緩やかにしなければならないというものではなく、比較的短時間で切り上げることも終了させることもできる。この工程は、低温、真空の状態にある試料を常温常圧の状態とすることにより、試料が凍結乾燥の直後に取り出された場合には、試料の表面に結露することを防止することができ、結露による試料の物理的、化学的な変化を防止することができるものである。
一連の処理工程は試料を構成する材料により変動する。試料によっては変動することを考慮すると、全体として要する時間は、場合によって6から7時間で終了する場合も考えられる。
本発明の測定用試料に関し、測定用試料として取り出された水分を含有する試料を、実質的に反応が停止する温度以下に急速に冷却し、含有する水分を凍結させ、引き続いて水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を除去して得られたもの、又は、測定用試料として取り出された水分を含有する試料はセメント硬化体であり、実質的に反応が停止する温度が−10℃以下である測定用試料を用いて、圧力測定範囲0〜30000Psiaの水銀圧入式ポロシメータに接続し、細孔測定を行うことができる。
本発明の測定用試料に関し、測定用試料として取り出された水分を含有する試料を、実質的に反応が停止する温度以下に急速に冷却し、含有する水分を凍結させ、引き続いて水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を除去して得られたもの、及び測定用試料として取り出された水分を含有する試料はセメント硬化体であり、実質的に反応が停止する温度である−10℃以下に冷却され、含有する水分を凍結させ、引き続いて水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を除去して得られたものを用いて、その表面の状態や内部構造、細孔の形状や分布を測定することができる。
本発明により得られる測定用試料は、従来の測定用試料と比較して、ある特定の時点での試料内で起っている反応の進行状態を正確に反映している試料の状態や構造を測定することができる。ものである。
以下の公知の測定方法を用いて、前記の測定を行うことができる。
1.分光分析法
赤外線分光分析法など
2.X線分析法
蛍光X線分析法など
3.構造分析法
走査電子顕微鏡,水銀圧入法(前記水銀圧入式ポロシメータを利用するものである),ガス吸着法,X線CT法など
4.表面分析法
透過型電子顕微鏡など
5.熱分析法
示差熱分析法など
6.分離分析法
ガスクロマトグラフィーなど
7.元素分析法
EPMA法など
また、本発明の前記測定用試料を、前記測定方法に用いられる装置である分光分析装置、X線分析装置、構造分析装置、表面分析装置、熱分析装置、分離分析装置、元素分析装置及びEPMA装置に、測定用試料として取りつけることにより、その測定を行うことができる。
The sample of the present invention is taken from a measurement object as a pore measurement sample or cut out. A sample for measurement can be used as long as the reaction is stopped and the state of the pores in that state is measured.
Taking the case of cement as an example, the object to be measured is cement paste, mortar, concrete, etc., a cement-based mixture that has not yet solidified or a cement mixture that has already hardened, and a hydrated mixture such as a lime mixture, etc. Means.
The cement paste is in a state where cement is kneaded with water. When the cement paste is left as it is, the cement paste is condensed and hardened due to the hydration action of the cement with time and generates strength.
The cement paste, also called cement mortar, is a mixture of cement and fine aggregate (sand) and kneaded with water. Sand, which is fine aggregate in aggregate, is cemented and cemented to generate strength. The ratio (weight) of cement: sand is in the range of 1: 1 to 3, and this ratio varies depending on the application.
The concrete is a mixture of cement, fine aggregate (sand), coarse aggregate (pebbles), and water in appropriate proportions, kneaded and mixed, or hardened. . The mixing ratio is usually 1: 2: 4 or 1: 3: 6. In some cases, admixtures are mixed in these. In concrete that requires strength and durability, the compressive strength is high, but the tensile strength is not so high, and reinforced concrete containing reinforcing bars is commonly used as the structure. Also, reinforce with reinforcing bars. A concrete mixer is a machine that mixes cement, sand, and pebbles with water to mix the concrete. The concrete produced by this concrete mixer is also included in the survey.
Cement mortar and concrete being cured for measurement, as well as cement mortar and concrete removed from the building, and fine aggregate (sand) and coarse aggregate (pebbles) contained in the concrete were removed. A sample is used. Of course, fine aggregate (sand) and coarse aggregate (pebbles) are not related to the measurement of pores, so even if they are removed, the measurement results are not affected significantly. Further, the sample collected in this way can be used as it is as a sample, but it can be used as a sample after having an appropriate volume shape.
Regarding the size of the sample, it can be used as an appropriate volume in consideration of subsequent operations, but it is not necessary to collect an unnecessarily large sample. If a fine particle having a diameter of 2.5 to 5.0 mm is used, there is no problem in the inspection.
The cement used can be any known cement, and is not particularly limited.
As for the cement to be used, specifically, ordinary Portland cement (density 3.16 g / cm 3 , specific surface area 3260 cm 2 / g), early-strength Portland cement, blast furnace CB type, fly ash C type, eco C type, etc. Can be mentioned.
The measurement sample is a step of rapidly cooling a sample containing moisture, which is a partially cut measurement sample, to a temperature that substantially stops the reaction, and freezing the contained moisture (hereinafter, freezing step). It is obtained by a step of lyophilizing a sample in a state where moisture is frozen (hereinafter referred to as a vacuum lyophilization step).
When the sample containing moisture taken out as the measurement sample is a cement hardened body, the temperature at which the reaction substantially stops is −10 ° C. or less, and the step of freezing the contained moisture (hereinafter, freezing) The sample in which the moisture has been frozen is subsequently subjected to a process of removing the moisture by vacuum freeze drying (hereinafter referred to as a vacuum freeze drying process) to produce a sample for measuring a cement cement. be able to.
The freezing step and the vacuum freeze-drying step will be described below by taking the case of a hardened cement as an example.
Freezing process It is known that when cement is frozen below -10 ° C, the hydration reaction is virtually stopped (translated by Yoshiro Tokune, "Cement concrete chemistry for construction engineers", Gihodo, page 80 81 (issued in 1969)). This describes the temperature at which the hydration reaction of the cement stops, and this knowledge is used to stop the hydration reaction. It has not been conventionally performed to determine the degree of progress of the hydration reaction by measuring the state of the pores while the reaction is stopped.
In the freezing step, the progress of the chemical reaction of the sample is stopped at a certain point, and the state in which the progress of the hydration reaction at that point is stopped is stored and maintained. In a hardened cement or the like, in order to stop the hydration reaction of the sample, the sample, which is a sample, is rapidly cooled to -10 ° C. or less at which the hydration actually stops in advance from room temperature or in some cases from the outside temperature. It is a process. The temperature measurement of the sample is based on the result of measurement using a thermocouple including the following vacuum freeze-drying.
For young cement hardened bodies, it is as follows.
The temperature defines −10 ° C. or lower, but the temperature may be −10 ° C. or lower, and may be −20 ° C., −30 ° C., −40 ° C., or 40 ° C. or lower. It is not necessary to lower the temperature more than necessary, and in these cases, the effect can be sufficiently achieved. Of course, a temperature between the above temperatures, for example, between −10 ° C. and −20 ° C. may be a temperature in between, for example, −15 ° C. Further, even if this temperature is made lower than necessary, it is not that a special effect is obtained. The time to reach this temperature is important. By rapidly freezing to the said temperature, for example, -10 degrees C or less, a hydration reaction can be stopped practically at that time. “Abruptly” means as short as possible. The sample, which is a sample, is solid, and it takes a certain amount of time to cool the inside to the same temperature as the outside. Time needs to fully consider these phenomena. Thickness has an important meaning in the shape of this sample. And it was as follows when it was investigated how much time the center part of thickness will be cooled.
When the thickness (maximum width) of the sample as a sample is 10 mm, it takes about 7 to 8 minutes when the temperature is lowered to about −10 ° C. Even in the case of −20 ° C., −30 ° C., −40 ° C., or about 40 ° C. or less, the temperature can be lowered to about 7 to 8 minutes. If this time is about 10 minutes, it is not actually a problem.
When the thickness (maximum width) of the sample, which is a sample, is 40 mm, it takes about 25 minutes when the temperature is lowered to about −10 ° C. (FIG. 12).
When the thickness (maximum width) of the sample as a sample is 100 mm, it takes about 90 minutes when the temperature is lowered to about −10 ° C. (FIG. 13).
By arranging the above results as the relationship between thickness and time, it is possible to calculate the time required according to the thickness and the time for “abruptly”.
The apparatus for performing this freezing process is as follows.
A thermo-hygrostat or refrigerator capable of temperature adjustment (from 20 ° C. to −40 ° C.) for freezing can be used. In order to freeze, it is effective to send a gas having a freezing temperature for freezing.
About a vacuum freeze-drying process A vacuum freeze-drying process removes the water | moisture content in the state of ice from a frozen state, and makes it the state which does not contain a water | moisture content. Attempting to evaporate and remove the ice by heating it will result in a liquid phase (melting) under conditions of temperature and pressure above the triple point (temperature 273.15 K (0 ° C., pressure 633.3 Pa (4.6 ToRR)). It passes through the temperature (water state), then becomes a gas phase (passes the boiling temperature, water vapor), and is vaporized and removed. When evaporation / removal is performed by this route, the internal structure of the sample, which is a sample, is changed by the action of existing water. Specifically, it results in changing the state of the pores. On the other hand, under the temperature and pressure conditions below the triple point, the existing ice is sublimated and immediately becomes water vapor without going through a liquid state, and is evaporated and removed. Unlike the above case, there is no state of water, so there is nothing that changes the internal structure of the sample. As a result, the internal structure is stored without changing, and the internal structure and the pore structure can be measured without changing.
The state of evaporation / removal by sublimation is as follows. Sublimation latent heat, the heat necessary for sublimation, is supplied by radiation from the surface of the target sample and conduction from the bottom shelf, and passes through the dry layer present on the surface of the sample to the frozen layer present inside the sample. It arrives. And it is consumed as latent heat on the sublimation surface existing between the dry layer and the frozen layer. The water vapor generated on the sublimation surface condenses on the cold trap surface provided in the processing apparatus through the dry layer on the surface. In this process, drying of residual moisture proceeds in the dry layer, the frozen layer disappears, and the freeze-drying process ends. This process is characterized in that most of the free water is removed by sublimation, so that the process can proceed without being deformed or damaged by the sample.
As described above, in the vacuum freeze drying, a sample frozen in advance is placed on a drying shelf in a drying chamber, the drying chamber is evacuated, the ice in the sample is sublimated, and moisture is removed. The latent heat of sublimation necessary for evaporation in this case is supplied by the adjusted shelf temperature, and the larger the difference between the shelf temperature and the frozen layer (sample) temperature, the easier it is to dry. From the above, in the case of the general flow evaporation method of the fluid liquid by hot air drying, the shape and the component composition are affected and changed due to the mass transfer by the fluid. On the other hand, since most free water can be removed by sublimation in vacuum freeze-drying, mass transfer in the sample is greatly suppressed, and the sample is dried by protecting it from deformation and damage. It is a feature.
In the vacuum freeze-drying apparatus, a sample that is frozen at −10 ° C. or less obtained in the freezing step is placed on a vacuum freeze-drying chamber shelf that can adjust the degree of sublimation by temperature change, and the triple point or less. The sample is sublimated under the temperature and pressure conditions to sublimate ice to remove moisture. The shelf temperature can be set to a different temperature in order to investigate the effects of changes in the shelf temperature of the vacuum freeze-drying chamber. When an appropriate temperature is already known as the shelf temperature, there is no problem in performing the freeze-drying process at the shelf temperature.
Specifically, the sample is placed on a shelf maintained at 0 ° C., −20 ° C., −30 ° C., and −40 ° C. for processing.
In the case of a shelf of −40 ° C., it was found that the drying operation takes about 70% of the constant dryness by taking 3 to 4 hours. This corresponds to the processing of 24 to 48 hours required in the case of a drying process at 110 ° C., which means that the measurement time can be shortened.
The temperature of each sample dropped immediately after drying in the case of the set shelf temperature, and at the time of maximum sublimation, the maximum cooling temperature was −13 ° C. at −20 ° C., −17 ° C. at −30 ° C., and −16 at −40 ° C. The temperature gradually increased until the end of drying as it was, and constant cooling temperatures of −7 ° C., −7 ° C., and −10 ° C. were reached.
The decreasing rate of the sample temperature was different in the order of the set shelf temperature −20 ° C.> − 30 ° C.> − 40 ° C. This indicates the characteristics of the FD method in which the difference between the cold trap chamber temperature and the conduction heat from the shelf increases as the difference increases and the drying property is effective.
The mass reduction ratio of the fine-grained sample after drying for 24 hours showed 0.92 at a set shelf temperature of −20 ° C., −0.95 at −30 ° C. and −40 ° C. A shelf temperature of -20 ° C is a good result.
This vacuum freeze-drying apparatus is as follows.
The vacuum freeze-drying equipment consists of a drying chamber where the hardened cement specimen is frozen in the previous process, a cryogenic cold trap surface that condenses and collects the removed moisture generated in the drying chamber, and the subsequent outlet and drying. It consists of a high vacuum pump that keeps the room in a high vacuum.
The temperature and pressure conditions in the apparatus must be set at a temperature and pressure below the triple point (temperature 273.15 K (0 ° C.), pressure 633.3 Pa (4.6 Torr)).
There is a drying shelf that can adjust the temperature of the shelf by changing the temperature. Place the hardened cement specimen on the shelf.
By installing the freezing apparatus and the vacuum freeze-drying apparatus in the same tank, the freezing process and the vacuum freeze-drying process can be performed in the same tank.
When performing a freezing process, it operates so that the gas cooled so that the temperature which reaction stops substantially may be -10 degrees C or less is sent. In this case, the pressure pump is not operated. The shelf on which the sample is placed is set to the same temperature as the gas for cooling. The cooling time is determined by calculating the amount fed from the amount of gas required for cooling. When the freezing process is completed, the processing conditions are changed to the vacuum freeze-drying process. Specifically, the high vacuum pump is operated, the pressure is 3 Pa or less, usually 1 Pa or less, the temperature is 0 ° C. or less, the trap temperature is set to about −80 ° C. to −90 ° C., and the shelf temperature is from 0 ° C. It can set to about -20 degreeC which is between -40 degreeC.
In the embodiment of the present invention, the case where the freezing apparatus and the vacuum freeze-drying apparatus are performed separately has been described, but the specific case where the individual apparatuses are combined in the same tank from the case where these individual apparatuses are used is described. An example can be fully understood (FIG. 14). In this figure, in the upper left part, there is a freezing device that freezes the contained water, and a vacuum freeze-drying device that does not contain moisture by vacuum freeze-drying the sample in which the moisture is frozen in the same tank. It is shown as a device in the assembled state. A drying shelf is installed in one stage in the center. Below that, an annular cold trap is installed. A temperature control means is installed in the upper right of the apparatus. This can be switched according to the conditions of the two devices. In the lower part, equipment such as a vacuum pump for vacuum freeze-drying is arranged. The pressure adjusting means is also switched by the operation panel.
Regarding the sample for measurement of the invention, the sample containing water taken out as the sample for measurement was rapidly cooled below the temperature at which the reaction substantially stopped, the contained water was frozen, and the water was subsequently frozen. A sample obtained by lyophilizing a sample in a vacuum to remove moisture, or a sample containing moisture taken out as a measurement sample is a hardened cement, and the temperature at which the reaction substantially stops is − A measurement sample having a temperature of 10 ° C. or lower can be obtained.
The sample is placed under conditions kept at a low temperature and in a vacuum state. When used as a sample, the sample is used at normal temperature and pressure. Considering the use of a sample at room temperature and normal pressure, a process in which a sample kept in a vacuum at a low temperature is brought to a normal temperature and normal pressure state without changing the physical and chemical state of the sample. If done, the condition before using the sample is perfect.
The treatment for this is performed by heating the sample while filling it in the presence of an inert gas so that the sample is used at room temperature and normal pressure. If the sample is taken out under normal temperature and pressure without performing this operation, the surface of the sample may be changed by the atmosphere, and the surface of the sample may change.
The contents of the operation for heating the sample while filling it in the presence of an inert gas are as follows.
As the inert gas, an inert gas such as nitrogen, argon, neon, or helium can be used. Air (ratio of nitrogen 4 to oxygen 1) can also be used. When air is used, a process such as complete removal of moisture contained in the air is required. In order to remove moisture, a process of bringing air into contact with an adsorbent is performed. An inert gas or the like is supplied to the sample in the vacuum drying chamber. Then, the supply of the inert gas is continued, and the drying chamber in which the sample is placed is brought to a normal pressure state. In this case, the inert gas has a time of about 1 to 5 minutes, preferably about 2 to 3 minutes. Less than 1 minute is not preferable because it causes a rapid change in the sample. If it exceeds 5 minutes, it takes time unnecessarily, which is not preferable in preparing a sample.
After vacuum freeze-drying, the sample is at a temperature of -15 ° C or lower, -20 ° C or lower, under vacuum. When the sample is taken out from the freeze dryer and used, it is heated at about + 20 ° C., which is the same level as the outside air, in the freeze dryer because it is at the same room temperature as the outside air. Heating is performed using a heating means such as a heater. The heating time can be appropriately set, but is generally about 8 to 12 hours, preferably about 9 to 10 hours. When it is less than 8 hours, heating is abrupt, which is not preferable. Moreover, when it exceeds 12 hours, it takes time unnecessarily, and it is not appropriate for preparing a sample.
By setting a sample in a low temperature and vacuum state to normal temperature and pressure, if the sample is taken out immediately after lyophilization, it is possible to prevent condensation on the surface of the sample. Can prevent physical and chemical changes.
The sample preparation process is to complete the sample through a sample freezing step and a sample vacuum freeze-drying step, and then consider taking out the sample at a low temperature / vacuum state at room temperature / normal temperature. The sample to which pressure is applied is taken out.
On the other hand, the sample preparation process can be performed in a vacuum freeze-drying machine as a series of processes, including a sample freezing process, a sample vacuum freeze-drying process, and a process for returning to a normal temperature / normal pressure environment. According to this, since the sample can be manufactured as a series of steps, it is convenient when preparing the sample.
A method for preparing a sample as a series of steps including a sample freezing step, a sample vacuum freeze-drying step, and a step of returning to a normal temperature / normal pressure environment is as follows. The entire process is shown in FIG.
A sample piece (usually 2.50 to 5.00 mm) obtained by fine grain cutting is placed in a vacuum freeze dryer (in the vacuum freeze dryer, the sample freezing step, the sample vacuum freeze drying step, and then at room temperature) -Perform the process of returning to the normal pressure environment).
(1) Freezing step The sample at room temperature is set to about −30 ° C. by setting the shelf temperature to about −20 to −30 ° C. If the shelf temperature is −10 ° C. or lower, the sample can be frozen and the hydration reaction can be stopped. Freezing must be done rapidly. If the sample is a solid and the inside is to be cooled to the same temperature as the outside, a certain amount of time is required. Time needs to fully consider these phenomena. The time may be about 7 to 8 minutes, and the maximum time may be about 4 hours.
(2) Vacuum freeze-drying process In the vacuum freeze-drying apparatus, the sample which is the sample placed on the vacuum freeze-drying chamber shelf frozen at −10 ° C. or less obtained in the freezing process is subjected to a vacuum freeze-drying process. . Specifically, the shelf set temperature is set to about -15 ° C to -20 ° C. Naturally, the sample can be placed on a shelf maintained at −20 ° C., −30 ° C., and −40 ° C. for processing.
When the shelf temperature is set to exceed −20 ° C. in the range of −20 to −30 ° C. due to the freezing process, the temperature of the sample rises and exceeds −20 ° C., and −20 When the sample reaches a temperature exceeding ℃, it can be considered that the vacuum freeze-drying process is completed. Moreover, even if it is in the state exceeding -20 degreeC, drying of a sample can also advance by maintaining the state. Because of this, it can be completed in about 6 hours at the shortest. In order to increase the accuracy of measurement, the drying time can usually be about 20 to 48 hours.
(3) Step of returning to a normal temperature / normal pressure environment After vacuum freeze-drying, the sample is at a temperature of −15 ° C. or lower, about −20 ° C. or lower. It is in a vacuum environment. This is transferred to a normal temperature / normal pressure environment. An inert gas or the like is supplied to the sample in the lyophilization chamber in a vacuum state for about 2 to 3 minutes. As the inert gas, an inert gas such as nitrogen, argon, neon, or helium can be used. Air (ratio of nitrogen 4 to oxygen 1) can also be used. When air is used, a process such as complete removal of moisture contained in the air is required. In order to remove moisture, a process of bringing air into contact with an adsorbent is performed. After vacuum freeze-drying, the sample is at a temperature of about −20 ° C. or lower. When used as a sample, it is heated at about + 20 ° C. because it is at room temperature. For the heating, heating means such as a heater provided on the shelf of the freeze dryer is used. Although this heating time can be set as appropriate, it is generally performed over a period of about 8 to 12 hours. Although it is intended to change gently, it does not necessarily have to be gentle, and it can be rounded up or finished in a relatively short time. This process can prevent condensation on the surface of the sample when the sample is taken out immediately after lyophilization by placing the sample in a low temperature and vacuum state at normal temperature and pressure. It is possible to prevent physical and chemical changes of the sample due to condensation.
The series of processing steps varies depending on the material constituting the sample. Considering the fact that it varies depending on the sample, the time required as a whole may be finished in 6 to 7 hours in some cases.
With respect to the measurement sample of the present invention, the sample containing moisture taken out as the measurement sample is rapidly cooled to a temperature substantially lower than the reaction stop temperature, the contained moisture is frozen, and the moisture is subsequently frozen. A sample obtained by lyophilizing a sample in a vacuum state and removing moisture, or a sample containing moisture taken out as a measurement sample is a hardened cement and has a temperature at which the reaction substantially stops. Using a measurement sample having a temperature of −10 ° C. or less, it can be connected to a mercury intrusion porosimeter with a pressure measurement range of 0 to 30000 Psia, and pore measurement can be performed.
With respect to the measurement sample of the present invention, the sample containing water taken out as a measurement sample is rapidly cooled to a temperature substantially lower than the reaction stop temperature, the contained water is frozen, and the water is subsequently frozen. The samples obtained by removing the moisture by vacuum freeze-drying and the samples containing moisture taken out as measurement samples are hardened cement and have a temperature at which the reaction substantially stops. The sample was cooled to -10 ° C or lower, the contained water was frozen, and the sample obtained by removing the moisture by vacuum freeze-drying the sample in which the moisture was subsequently frozen was used. Structure, pore shape and distribution can be measured.
The measurement sample obtained by the present invention has a state and structure of the sample that accurately reflects the progress of the reaction occurring in the sample at a specific point in time as compared with the conventional measurement sample. Can be measured. Is.
The above-described measurement can be performed using the following known measurement method.
1. Spectral analysis method Infrared spectroscopy method etc. 2. X-ray analysis method X-ray fluorescence analysis method, etc. Structural analysis method Scanning electron microscope, mercury intrusion method (using the above-mentioned mercury intrusion porosimeter), gas adsorption method, X-ray CT method, etc. 4. Surface analysis method, transmission electron microscope, etc. Thermal analysis method Differential thermal analysis method, etc. Separation analysis method Gas chromatography etc. Elemental analysis method EPMA method, etc. Further, the measurement sample of the present invention is a device used in the measurement method, a spectroscopic analysis device, an X-ray analysis device, a structural analysis device, a surface analysis device, a thermal analysis device, a separation analysis device. The measurement can be carried out by attaching it as a measurement sample to the elemental analyzer and the EPMA apparatus.

以下に本発明の内容を実施例により説明する。本発明はこれに限定されるものではない。
実施例1
使用材料及びモルタルの配合
セメントは普通ポルトランドセメント(密度:3.16g/cm,比表面積:3260cm/g)及び細骨材はJIS R 5201でセメントの物理試験で用いられている粒径2mm以下のISO基準砂(密度2.64g/cm,吸水率:0.42%)を用いた。実験に用いたモルタルの配合は、W/C=0.5及びS/C=3.0の配合とした標準モルタル(JISモルタル)である。
実施例2
各実験に用いた試料の作成
(1)細孔測定用
試料は一般に用いられている2.5mm〜5mmの細粒である。この細粒試料は、40×40×160mmの供試体を所定の水中養生後、圧砕によるひび割れを考慮し、カッターによりその中央部付近を切断し、採取したものである。また、1回の細孔測定に用いる細孔試料量は、水銀圧入式ポロシメーターに用いる試料容器(セル)に対応し、約2.0g(細粒数で約10粒)とした。
(2)凍結降温性状の検討用
試料は、材齢28日の前記JISモルタルで、前述(1)の細孔測定用試料寸法を考慮し、作成した直径12mm×厚さ10mmの円板中心に熱電対(C−C)を埋め込んだものである。
(3)乾燥室棚温度と試料の乾燥性状の検討用
材齢28日のJISモルタルで、前述(1)と同様に作成した細粒試料、40×40×10mm平板及び40×40×160mm角柱の3種類である。
実施例3
使用機器
(1)凍結装置
+20℃〜−40℃まで60分以内の温度降下性能を有する内容量408L(リットル)の恒温恒湿機である。
(2)真空凍結乾燥機
表1に仕様を示す10Lの除湿性能の真空凍結乾燥機である。
図1は真空凍結乾燥機を示す。真空凍結乾燥機は、温度調節機能付乾燥棚を有する乾燥室、除去水分をコールドトラップ面で凝結収集する極低温のコールドトラップ室及び高真空ポンプから構成されている。

Figure 2006059809
(3)常温・常圧の環境に戻す工程
真空凍結乾燥機の棚上に低温・真空の環境のもとにおかれている試料を、不活性ガスを1分から5分程度、好ましくは2〜3分程度の時間で供給する。不活性ガスには、窒素、アルゴン、ネオン、ヘリウムなどの不活性ガスや空気(窒素4対酸素1の割合)を用いる。
真空凍結乾燥後に試料は、−20℃程度又はそれ以下の温度の状態にある。試料として使用する場合は、常温であるから+20℃で程度に加熱する。加熱には、凍結乾燥機の棚の温度を10〜30℃に設定する。加熱時間は、8〜12時間、好ましくは、9〜10時間程度である。
(4)細孔測定装置
圧力測定範囲0〜30000PSiの水銀圧入式ポロシメーターである。
実施例4
FD法
(1)FD法及びDD法の手順
FD法の手順は、予め凍結した試料を真空凍結乾燥機により乾燥するものである。
また、比較として用いた従来のDD法の手順も示した(図2)。
実施例5
(1)凍結温度と凍結降温性状との関係について
セメントの水和が実際的に停止する−10℃以下の凍結温度(−10℃、−20℃、−30℃、−40℃)と試料の降温性状について実験し、検討を行った。
結果は、図3に示す。水和反応の停止する−10℃までの降温時間は、凍結温度−20℃以下で約7〜8分以下と、水和反応の進行の影響を実際的に無視できる極く短時間で、到達することが認められた。また、−20℃への到達時間は、約40分〜5分であった。
実施例6
(2)凍結温度が水和の進行に及ぼす影響
凍結温度と水和反応の進行の関係を−15℃、−20℃及び30℃で、24時間凍結した試料の細孔測定結果により、乾燥前の凍結温度の検討を行った。用いた細粒試料は、材齢1日、3日及び7日のJISモルタルである。
また、比較のためDD法におけるアセトン浸漬時間(24h、48h、72h)が、水和の進行におよぼす影響の確認についても実験検討した。各材齢の試料の凍結温度と細孔量の関係は、表2に示す通りであって、各材齢の−20℃及び30℃の両者の細孔量は同等となることに対し、−15℃の場合は、−20℃及び30℃の細孔量の約0.85〜0.95と減少した。このことは、水和は−10℃で実際的に停止すると言われているが、−12℃においてもわずかな水和の進行により、圧縮強度が増加する既往の報告と同様のことと考える。以上のことは、凍結温度を−20℃以下とする必要があることを示すものである。この結果に比して、アセトンに24h、48h及び72h浸漬したDD法の試料の細孔量は、FD法に比して約0.77〜0.91と全試料とも減少し、アセトン浸漬中の水和の進行が認められた。以上のことは、FD法の優位性を示すものである。
Figure 2006059809
実施例7
乾燥室棚温度と乾燥性状との関係について
乾燥度は、前記したように棚温度と密接に関係するのでFD法による細粒試料の乾燥性を実験検討した。
結果は図4の通りである。棚温度が高く、試料形状が小さいほど乾燥性は良好で、棚温度を40℃とした場合、細孔測定に用いる細粒の乾燥度は、約3〜4時間と極く短時間で、図5に示す様に定乾燥度の約70%となり、水和の進行の影響をほとんど受けずに乾燥できることが認められた。
実施例8
FD法による細粒試料の乾燥性について
FD法の乾燥性をDD法の場合と比較検討した。
結果は、図5に示す通りである。FD法の乾燥性は、乾燥24〜48時間で定乾燥となり、DD法の48〜72時間より短時間で、より高乾燥となることが認められた。また図5に示す通りである。FD法の乾燥性は、乾燥24〜48時間で定乾燥となり、DD法の48〜72時間より短時間で、より高乾燥となることが認められた。
また図5には参考のため、アセトン浸漬を行っていない、20℃−RH65%、45℃−RH35%及び110℃で定質量となるまで乾燥した結果も示した。
実施例9
細粒試料の凍結保存性について
凍結温度を−30℃とし、1日、3日及び90日間凍結保存後、FD法を行った試料の細孔測定により、凍結保存性を検討した。細孔量の測定結果及び圧縮強度を表3に示す。この結果によれば、保存が90日と長期であっても、凍結期間1日の細孔量と同等で、長期の凍結保存性が認められた。また、この長期凍結保存性は、圧縮強度でも同様に確認した。
Figure 2006059809
実施例10
FD法のセメント硬化体へおよぼす影響について
(1)強熱減量による検討
FD法、DD法及び110℃乾燥法の試料の強熱減量の定量方法(JIS R 5202)により、測定した水和物の結合水の変化によって、各乾燥法の水和物への影響を検討した。
結果は表4の通りであり、FD法の110℃及び600℃の結合水量は、DD法と同等で差異は認められないが、高乾燥(110℃)の場合より多く、DD法と同様に、FD法の水和物への影響の抑制効果が認められた。
Figure 2006059809
Figure 2006059809
実施例11
(2)低加速電圧像(SEM法)による検討
細粒試料表面を低加速電圧像の撮影が可能な小型走査型電子顕微鏡により、倍率200倍で観察した。
測定試料は、FD法、DD法及び20℃及び110℃の乾燥によりそれぞれ作成したものである。
測定写真を図6に示す。これらの結果によれば、FD乾燥の試料表面は、DD法及び20℃乾燥の場合と同様に平滑で、差異は認められた。
実施例12
FD法の細孔測定値に関する検討について
FD法により作成した試料の細孔測定値の信頼性を、材齢及びセメント水比及び各種セメントと細孔特性の関係、並びに測定値の変動について実験を行い、DD法(アセトン浸漬48h、乾燥72h)による場合と比較検討した。なお、DD法でアセトン浸漬時間を48時間としたのは、図7のアセトン浸漬時間と試料の質量測定結果によるものである。以下に「3.1〜3.5」より定めたFD法の各設定条件を示す。
イ.凍結温度及び時間:−30℃、24h
ロ.乾燥室棚温度:40℃
ハ.トラップ温度:−85℃
ニ.真空度:1Pa
ホ.試料:JISモルタル細粒(2.5mm〜5.0mm)2.0g
ヘ.乾燥時間:48h
(1) 材齢と細孔特性の関係について
材齢1日、3日、7日及び28日と細孔量及び細孔径分布について実験検討した。
図8に細孔量の測定結果を示す。この結果によれば、FD法及びDD法の場合とも、材齢の進行による細孔量は、材齢1日に対し、7日で0.65〜0.70及び28日で約0.6と試料の作成方法に拘わらず同様に減少した。しかし、細孔量は試料作成方法により、相違することが認められた。すなわち、FD法の試料に比してDD法の測定値は、0.84〜0.90と減少することが認められた。また、図9に、材齢1日及び3日の細孔径分布を示す様に、両材齢の場合ともDD法の場合、大きな細孔が減少し、小さな細孔が増加していることも認められた。
以上のことはDD法の場合、図5及び図7からも明らかな様に、アセトン置換中(48h)及び乾燥中(72h)の水和の進行によるものと言える。
実施例13
(2) 水セメント比と細孔特性の関係について
FD法及びDD法により、細孔量と水セメント比(0.45、0.50、0.55、0.60)の関係を実験検討した。配合はW/C=50%及びS/C=3.0のJISモルタルの水量を調節したものである。
図10にセメント水比と細孔量の関係を示す。この結果によれば、DD法の場合は両者間を論ずる結果は得られなかったが、FD法の測定結果では、セメント水比の増加に伴い細孔量が減少し、組織が緻密化する傾向が確認され、圧縮強度とセメント水比が比例することを裏付ける結果が得られた。
実施例14
(3)セメントの種類と細孔特性の関係について
普通ポルトランドC(NPC)、早強ポルトランドC(HPC)、高炉CB種(BFCB)、フライアッシュCC種(FCC)、エコC(EC)の図10にセメント水比と細孔量図10にセメント水比と細孔量について実験検討した。各試料の品質はW/C=50%及びS/C=3.0のモルタルである。
測定結果を図11に示す。この結果によればDD法の場合、セメントの種類と細孔量を論ずる結果は得られなかった。これに対し、FD法の場合、セメントの特性を良く表す結果を示した。すなわち、NPCに対し、HPC及びBFCBはセメントの粉末度、あるいはスラグ微粉末による緻密化により、細孔量が減少し、FCCは材齢が28日である。
測定結果を図11に示す。この結果によれば、DD法の場合、セメントの種類と細孔量を論ずる結果は得られなかった。これに対し、FD法の場合、セメントの特性を良く表す結果を示した。すなわち、NPCに対し、HPC及びBFCBはセメントの粉末度、あるいはスラグ微粉末による緻密化により、細孔量が減少し、FCCは材齢が28日と短いので十分なポゾラン反応となっていないこと及びECはセメントの鉱物組成の特殊性により、細孔量が微増することからである。
実施例15
(4)FD法の細孔測定値の変動及び測定時間について
材齢1日、3日、7日及び28日の4群の測定値の変動について、JISモルタルにより実験検討した。結果は表5に示す通りであって、FD法の変動係数は、約1.0〜3.0%と安定しており、DD法の約3.0〜9.0%に比して高い信頼度を示した。次にFD法による測定時間は、水銀圧入直前の脱気時間が約5分程度とDD法(約20分)の約1/4に短縮できることが認められた。
Figure 2006059809
実施例16
本実施例から得られる結果に基づく主な結論は、以下の通りである。
1)凍結温度−30℃における、細粒試料の−10℃への降温時間は約7〜8分で、実際的に水和の影響を受けない極く短時間で到達する。
2)FD法の試料による、材齢、セメント水比及びセメントの種類と細孔量の関係は、一般的に論じられている圧縮強度との関係を示す、良い指標となることが明確に認められた。
3)−30℃で凍結した場合、凍結保存期間1日〜90日の細孔測定値は同等で、試料の長期凍結保存性が認められた。
4)FD法試料の細孔量測定値の変動係数は、約1.0〜3.0%の範囲とDD法(3.0〜9.0%)に比して安定しており、高い信頼性が認められた。
5)ポロシメーターの脱気時間は、FD法で約5分程度とDD法(約20分)の1/4と短く、測定時間の短縮が認められた。
実施例17
試料の作成を、試料の凍結工程、試料の真空凍結乾燥工程、次に常温・常圧の環境に戻す工程を一連の工程として行った結果は以下の通りである。
細粒カットして得た試料片(2.00〜5.00mm)を、真空凍結乾燥機内に設置した(凍結工程、真空凍結乾燥工程、常温・常圧の環境に戻す工程を、真空凍結乾燥機内で行う。)。
真空凍結乾燥機内には、試料片を置く棚が設けられており、棚は複数段設置することができる。この棚の設定温度を調節することにより、冷却温度の設定、真空凍結乾燥温度の設定、常温・常圧の環境に戻す工程のための加熱温度の設定ができる。)。
試料の凍結工程、試料の真空凍結乾燥工程、次に常温・常圧の環境に戻す工程を、棚表面温度、真空凍結乾燥室温度(棚上100mm)、試料中心温度(10mm立方体)の温度変化と時間の関係として図16に示した。
(1)凍結工程
凍結温度は−10℃以下を規定するが、その温度は−10℃以下であればよく、本実施例では棚設定温度を−30℃とした。
4時間かけて凍結工程を終了した。
(2)真空凍結乾燥工程
棚の設定温度を−20℃で処理して試料を、乾燥時間は20時間であった。棚の表面温度は−20℃に設定した。試料は2時間をかけて−20℃を超え、以後、僅かづつ上昇し−15℃程度で推移した。棚の表面温度は4時間を経過したところで試料の温度よりやや低下した。
真空凍結乾燥装置内の温度は棚上100mmのところで、−12℃程度で僅かに上昇傾向にあった。
(3)常温・常圧の環境に戻す工程については、真空凍結乾燥装置内の棚の温度を30℃として16時間処理した。使用した不活性ガスは窒素ガスを3分間供給した。
試料の凍結工程、試料の真空凍結乾燥工程、次に常温・常圧の環境に戻す工程を、棚表面温度、真空凍結乾燥室温度(棚上100mm)、試料中心温度(10mm立方体)の温度変化と時間の関係として図16に示した。
実施例18
試料(SJ(スーパージェットセメント)によるセメント・ペースト(CP)。水/セメント(W/C)比=50%。材齢3時間(h))について、各乾燥の種類及び乾燥時間を変化させたときの強度の変化を測定した。
結果を図17に示した。FD法による場合には乾燥時間によっては、強度はほぼ一定に保たれ、低下しない状態を示している(FD−4hにつき1−2(時間経過)。FD−6hにつき1−2(時間経過))。
DD法による場合には乾燥時間が経過すると、強度は低下することを示している。
(DD−7dにつき1−2(時間経過)。DD−14につき1−2(時間経過)。DD−21dにつき1−2(時間経過)。DD−28dにつき1−2(時間経過))。
図17におけるFD−4hは、NFD(FD法)4hとしてSAMEの観察結果を図18〜20に示す(図17:NFD−4h−▲1▼、図18:NFD−4h−▲2▼、図19:NFD−4h−▲3▼。以上3点についての測定結果。)
各図では最上部のものが5,000倍、中間部のものが10,000、最下部のものが15,000倍である。
各試料につきSAMEの結果を示す。スーパージェットセメントによるユトリンガイドの針状結晶を示している。結晶が明確に観察することができる。
図17におけるFD−6hは、NFD(FD法)6hとしてSAMEの観察結果を図21〜23に示す(図21:NFD−6h−▲1▼、図22:NFD−6h−▲2▼、図23:NFD−6h−▲3▼。以上3点についての測定結果。)
各図では最上部のものが5,000倍、中間部のものが10,000、最下部のものが15,000倍である
各試料につきSAMEの結果を示す。スーパージェットセメントによるユトリンガイドの針状結晶を示している。結晶が明確に観察することができる。
図17におけるDD−7dのSAMEの観察結果を図24〜26に示す(図24:DD−7−d▲1▼、図25:DD−7−d▲2▼、図26DD−7−d▲3▼。以上3点についての測定結果。)
各図では最上部のものが5,000倍、中間部のものが10,000、最下部のものが15,000倍である。
図17におけるDD14dのSAMEの観察結果を図27〜29に示す(図27:DD−14−d▲1▼、図28:DD−14−d▲2▼、図29:DD−14−d▲3▼。以上3点についての測定結果。)
各々の図は最上部のものが5,000倍、中間部のものが10,000、最下部のものが15,000倍である。
図17におけるDD21dのSAMEの観察結果を図30〜32に示す(図30:DD−21−d▲1▼、図31:DD−21−d▲2▼、図32:DD−21−d▲3▼。以上3点についての測定結果。)
各々の図は最上部のものが5,000倍、中間部のものが10,000、最下部のものが15,000倍である。
図17におけるDD28dのSAMEの観察結果を図33〜35に示す(図33:DD−28−d▲1▼、図34:DD−28−d▲2▼、図35:DD−28−d▲3▼。以上3点についての測定結果。)
各々の図は最上部のものが5,000倍、中間部のものが10,000、最下部のものが15,000倍である。
以上の測定結果を観察すると、NFD(FD法)の場合には表面構造は、4h、6hを対比してみれば明らかがであるが、鮮明な状態を保っていることがわかる。一方、DD法では7d、14d、21d、28dと比較すると、徐々に不鮮明となっていくことがわかる。
この結果からNFD(DD)法では良好な状態を保っていることがわかる。The contents of the present invention will be described below with reference to examples. The present invention is not limited to this.
Example 1
Materials used and blending of mortar Cement is normal Portland cement (density: 3.16 g / cm 3 , specific surface area: 3260 cm 2 / g), and fine aggregate is JIS R 5201, particle size of 2 mm used in the physical test of cement The following ISO standard sand (density 2.64 g / cm 3 , water absorption: 0.42%) was used. The blend of mortar used in the experiment is a standard mortar (JIS mortar) having a blend of W / C = 0.5 and S / C = 3.0.
Example 2
Preparation of samples used in each experiment (1) For pore measurement Samples are generally used fine particles of 2.5 mm to 5 mm. This fine-grained sample is obtained by cutting a 40 × 40 × 160 mm specimen after predetermined curing in water, cutting the vicinity of the center with a cutter in consideration of cracking due to crushing. Moreover, the amount of pore samples used for one pore measurement corresponded to a sample container (cell) used for a mercury intrusion porosimeter, and was about 2.0 g (about 10 fine particles).
(2) Freezing and cooling properties for examination The sample is the above-mentioned JIS mortar of 28 days of age, and the center of the disk having a diameter of 12 mm and a thickness of 10 mm is prepared in consideration of the pore measurement sample size described in (1) above. A thermocouple (CC) is embedded.
(3) Drying chamber shelf temperature and sample drying properties for examination 28-year-old JIS mortar, fine-grained sample, 40 × 40 × 10 mm flat plate and 40 × 40 × 160 mm prism There are three types.
Example 3
Equipment to be used (1) Freezing device + It is a constant temperature and humidity machine with an internal capacity of 408 L (liter) having a temperature drop performance within 60 minutes from 20 ° C. to −40 ° C.
(2) Vacuum freeze dryer A vacuum freeze dryer with a dehumidifying performance of 10 L whose specifications are shown in Table 1 is shown.
FIG. 1 shows a vacuum freeze dryer. The vacuum freeze dryer is composed of a drying chamber having a drying shelf with a temperature control function, a cryogenic cold trap chamber for condensing and collecting removed moisture on the cold trap surface, and a high vacuum pump.
Figure 2006059809
(3) Step of returning to a normal temperature / normal pressure environment A sample placed on a shelf of a vacuum freeze dryer under a low temperature / vacuum environment is treated with an inert gas for 1 to 5 minutes, preferably 2 to 2 minutes. Supply in about 3 minutes. As the inert gas, an inert gas such as nitrogen, argon, neon, or helium or air (ratio of nitrogen 4 to oxygen 1) is used.
After vacuum freeze-drying, the sample is at a temperature of about −20 ° C. or lower. When used as a sample, it is heated at about + 20 ° C. because it is at room temperature. For heating, the temperature of the shelf of the freeze dryer is set to 10 to 30 ° C. The heating time is 8 to 12 hours, preferably about 9 to 10 hours.
(4) Pore measuring device A mercury intrusion porosimeter with a pressure measurement range of 0 to 30000PSi.
Example 4
FD Method (1) Procedure of FD Method and DD Method The procedure of the FD method is to dry a previously frozen sample with a vacuum freeze dryer.
Moreover, the procedure of the conventional DD method used as a comparison is also shown (FIG. 2).
Example 5
(1) Relationship between freezing temperature and freezing and cooling properties Cement hydration actually stops Freezing temperatures below -10 ° C (-10 ° C, -20 ° C, -30 ° C, -40 ° C) and the sample Experiments and examinations were conducted on the temperature drop characteristics.
The results are shown in FIG. The temperature lowering time to -10 ° C when the hydration reaction is stopped is about 7-8 minutes or less at a freezing temperature of -20 ° C or less. Admitted to do. Moreover, the time to reach −20 ° C. was about 40 minutes to 5 minutes.
Example 6
(2) Effect of freezing temperature on the progress of hydration The relationship between the freezing temperature and the progress of the hydration reaction was determined by the pore measurement results of the samples frozen at −15 ° C., −20 ° C. and 30 ° C. for 24 hours before drying. The freezing temperature of was examined. The fine-grained sample used was JIS mortar with a material age of 1, 3, and 7 days.
For comparison, an experiment was also conducted to confirm the effect of the acetone immersion time (24 h, 48 h, 72 h) in the DD method on the progress of hydration. The relationship between the freezing temperature and the amount of pores of the samples of each age is as shown in Table 2, and both the −20 ° C. and 30 ° C. pores of each age are equivalent, In the case of 15 ° C., the amount of pores at −20 ° C. and 30 ° C. decreased to about 0.85 to 0.95. Although it is said that hydration actually stops at -10 ° C, this is considered to be the same as the previous report that the compressive strength increases due to slight progress of hydration at -12 ° C. The above shows that the freezing temperature needs to be −20 ° C. or lower. Compared with this result, the pore volume of the DD method samples immersed in acetone for 24 h, 48 h, and 72 h was about 0.77 to 0.91 compared to the FD method, and all the samples were reduced. Progression of hydration was observed. The above shows the superiority of the FD method.
Figure 2006059809
Example 7
Relationship between drying chamber shelf temperature and drying properties Since the drying degree is closely related to the shelf temperature as described above, the drying property of the fine-grained sample by the FD method was experimentally examined.
The result is as shown in FIG. The higher the shelf temperature and the smaller the sample shape, the better the drying property. When the shelf temperature is 40 ° C., the dryness of the fine granules used for pore measurement is about 3 to 4 hours, As shown in FIG. 5, it became about 70% of the constant dryness, and it was confirmed that the film could be dried with almost no influence of the progress of hydration.
Example 8
About the drying property of the fine grain sample by FD method The drying property of FD method was compared with the case of DD method.
The results are as shown in FIG. It was confirmed that the drying property of the FD method became constant drying in 24 to 48 hours of drying, and higher drying in a shorter time than 48 to 72 hours of the DD method. Also as shown in FIG. It was confirmed that the drying property of the FD method became constant drying in 24 to 48 hours of drying, and higher drying in a shorter time than 48 to 72 hours of the DD method.
For reference, FIG. 5 also shows the results of drying to constant mass at 20 ° C.-RH 65%, 45 ° C.-RH 35%, and 110 ° C. without acetone immersion.
Example 9
Cryopreservability of the fine-grained sample The cryopreservation property was examined by measuring the pores of samples subjected to the FD method after freezing at a freezing temperature of −30 ° C. for 1, 3, and 90 days. Table 3 shows the measurement results of the pore amount and the compressive strength. According to this result, even if the storage was as long as 90 days, the long-term cryopreservability was recognized as being equivalent to the amount of pores during the freezing period of 1 day. This long-term cryopreservation property was also confirmed in the compressive strength.
Figure 2006059809
Example 10
Effect of FD method on hardened cement (1) Examination by ignition loss of hydrate measured by quantification method (JIS R 5202) of ignition loss of sample of FD method, DD method and 110 ° C drying method The effect of each drying method on hydrates was examined by the change in bound water.
The results are as shown in Table 4. The amount of bound water at 110 ° C. and 600 ° C. in the FD method is the same as that in the DD method and no difference is observed, but more than in the case of high drying (110 ° C.). In addition, an inhibitory effect on the influence of the FD method on the hydrate was observed.
Figure 2006059809
Figure 2006059809
Example 11
(2) Examination by Low Acceleration Voltage Image (SEM Method) The surface of a fine-grained sample was observed at a magnification of 200 times with a small scanning electron microscope capable of photographing a low acceleration voltage image.
The measurement samples were prepared by the FD method, the DD method, and drying at 20 ° C. and 110 ° C., respectively.
A measurement photograph is shown in FIG. According to these results, the sample surface of FD drying was smooth as in the case of the DD method and 20 ° C. drying, and a difference was observed.
Example 12
Study on pore measurement value of FD method Experiment on reliability of pore measurement value of sample prepared by FD method, age and cement water ratio, relationship between various cement and pore characteristics, and fluctuation of measurement value This was compared with the case of the DD method (acetone immersion 48 h, dry 72 h). The reason why the acetone immersion time was set to 48 hours in the DD method was based on the acetone immersion time in FIG. 7 and the mass measurement result of the sample. Each setting condition of the FD method defined from “3.1 to 3.5” is shown below.
I. Freezing temperature and time: -30 ° C, 24h
B. Drying room shelf temperature: 40 ° C
C. Trap temperature: -85 ° C
D. Degree of vacuum: 1Pa
E. Sample: JIS mortar fine granules (2.5 mm to 5.0 mm) 2.0 g
F. Drying time: 48h
(1) Relationship between material age and pore characteristics Experiments were conducted on the age, 1 day, 3 days, 7 days, and 28 days, the amount of pores and the pore size distribution.
FIG. 8 shows the measurement results of the amount of pores. According to this result, in both the FD method and the DD method, the amount of pores due to the progress of material age is 0.65 to 0.70 for 7 days and about 0.6 for 28 days with respect to 1 day of material age. It was similarly reduced regardless of the sample preparation method. However, it was recognized that the amount of pores differs depending on the sample preparation method. That is, it was recognized that the measured value of the DD method decreased from 0.84 to 0.90 as compared with the sample of the FD method. In addition, as shown in FIG. 9, the pore size distribution at the age of 1 day and 3 days, in the case of the DD method for both ages, large pores are decreased and small pores are increased. Admitted.
In the case of the DD method, the above can be said to be due to the progress of hydration during acetone substitution (48 h) and drying (72 h), as is apparent from FIGS. 5 and 7.
Example 13
(2) Relationship between water cement ratio and pore characteristics The relationship between pore volume and water cement ratio (0.45, 0.50, 0.55, 0.60) was experimentally examined by the FD method and DD method. . The composition is adjusted by adjusting the amount of water of JIS mortar with W / C = 50% and S / C = 3.0.
FIG. 10 shows the relationship between the cement water ratio and the amount of pores. According to this result, in the case of the DD method, the result of discussing between the two was not obtained, but in the measurement result of the FD method, the amount of pores decreased as the cement water ratio increased, and the structure tends to become denser. As a result, it was confirmed that the compressive strength and the cement water ratio are proportional.
Example 14
(3) Relationship between cement type and pore characteristics Normal Portland C (NPC), Hayao Portland C (HPC), Blast Furnace CB (BFFC), Fly Ash CC (FCC), Eco C (EC) Fig. 10 shows the cement water ratio and the amount of pores. Fig. 10 shows the cement water ratio and the amount of pores. The quality of each sample is mortar with W / C = 50% and S / C = 3.0.
The measurement results are shown in FIG. According to this result, in the case of the DD method, a result of discussing the kind of cement and the amount of pores was not obtained. On the other hand, in the case of the FD method, the result showing the characteristics of the cement well was shown. That is, with respect to NPC, HPC and BFCB have a reduced amount of pores due to cement fineness or densification with fine slag powder, and FCC has a material age of 28 days.
The measurement results are shown in FIG. According to this result, in the case of the DD method, a result of discussing the type of cement and the amount of pores was not obtained. On the other hand, in the case of the FD method, the result showing the characteristics of the cement well was shown. In other words, HPC and BFCB have a fine pozzolanic reaction due to the fineness of cement fineness or densification with slag fine powder, and FCC has a short age of 28 days compared to NPC. And EC is because the amount of pores slightly increases due to the peculiarity of the mineral composition of cement.
Example 15
(4) Fluctuation in pore measurement value and measurement time of FD method The fluctuation of the measurement value in the four groups of material ages 1, 3, 7, and 28 was experimentally examined by JIS mortar. The results are shown in Table 5. The coefficient of variation of the FD method is stable at about 1.0 to 3.0%, which is higher than that of the DD method of about 3.0 to 9.0%. The reliability was shown. Next, it was confirmed that the measurement time by the FD method can be shortened to about ¼ of the degassing time immediately before the mercury intrusion by about 5 minutes, which is about ¼ of the DD method (about 20 minutes).
Figure 2006059809
Example 16
The main conclusions based on the results obtained from this example are as follows.
1) When the freezing temperature is −30 ° C., the temperature of the fine-grained sample to −10 ° C. is about 7 to 8 minutes, and it reaches in a very short time without being affected by hydration.
2) It is clearly recognized that the relationship between age, cement water ratio, cement type, and pore volume by the FD sample is a good indicator of the relationship with the compression strength generally discussed. It was.
3) When frozen at −30 ° C., the pore measurement values of the cryopreservation period of 1 day to 90 days were equivalent, and the long-term cryopreservation property of the sample was observed.
4) The coefficient of variation of the measured pore amount of the FD method sample is stable in comparison with the DD method (3.0 to 9.0%) in the range of about 1.0 to 3.0% and high. Reliability was recognized.
5) The degassing time of the porosimeter was about 5 minutes by the FD method and 1/4 of the DD method (about 20 minutes), and the measurement time was shortened.
Example 17
The results of performing the sample preparation as a series of steps including a sample freezing step, a sample vacuum freeze-drying step, and a step of returning to a normal temperature / normal pressure environment are as follows.
Sample pieces (2.00 to 5.00 mm) obtained by fine-grain cutting were placed in a vacuum freeze dryer (freezing process, vacuum freeze drying process, and process of returning to a normal temperature / normal pressure environment by vacuum freeze drying) On board).
In the vacuum freeze dryer, a shelf on which sample pieces are placed is provided, and a plurality of shelves can be installed. By adjusting the set temperature of the shelf, it is possible to set the cooling temperature, the vacuum freeze-drying temperature, and the heating temperature for the process of returning to the normal temperature / normal pressure environment. ).
Sample freezing step, sample vacuum lyophilization step, and then returning to normal temperature / normal pressure environment, shelf surface temperature, vacuum freeze drying chamber temperature (100 mm on shelf), sample center temperature (10 mm cube) temperature change FIG. 16 shows the relationship between time and time.
(1) Freezing step The freezing temperature is defined as −10 ° C. or lower, but the temperature may be −10 ° C. or lower, and the shelf set temperature is −30 ° C. in this example.
The freezing process was completed over 4 hours.
(2) Vacuum freeze-drying step The sample was processed at a shelf set temperature of -20 ° C, and the drying time was 20 hours. The surface temperature of the shelf was set to -20 ° C. The sample exceeded −20 ° C. over 2 hours, and then gradually increased and shifted to about −15 ° C. The shelf surface temperature dropped slightly from the sample temperature after 4 hours.
The temperature in the vacuum freeze-drying apparatus tended to increase slightly at about −12 ° C. at 100 mm on the shelf.
(3) About the process which returns to the environment of normal temperature and a normal pressure, the temperature of the shelf in a vacuum freeze-drying apparatus was processed at 16 degreeC for 16 hours. The inert gas used was nitrogen gas supplied for 3 minutes.
Sample freezing step, sample vacuum lyophilization step, and then returning to normal temperature / normal pressure environment, shelf surface temperature, vacuum freeze drying chamber temperature (100 mm on shelf), sample center temperature (10 mm cube) temperature change FIG. 16 shows the relationship between time and time.
Example 18
For each sample (cement paste (CP) by SJ (super jet cement), water / cement (W / C) ratio = 50%, age 3 hours (h)), each drying type and drying time were changed. The change in intensity was measured.
The results are shown in FIG. In the case of the FD method, the strength is maintained almost constant depending on the drying time, indicating that it does not decrease (1-2 for FD-4h (elapsed time), 1-2 for FD-6h (elapsed time)). ).
In the case of the DD method, the strength decreases as the drying time elapses.
(1-2 (time lapse) per DD-7d. 1-2 (time lapse) per DD-14. 1-2 (time lapse) per DD-21d. 1-2 (time lapse) per DD-28d).
FD-4h in FIG. 17 is an NFD (FD method) 4h, and SAME observation results are shown in FIGS. 18 to 20 (FIG. 17: NFD-4h- <1>, FIG. 18: NFD-4h- <2>, FIG. 19: NFD-4h- <3> Measurement results for the above three points.)
In each figure, the top one is 5,000 times, the middle one is 10,000, and the bottom one is 15,000 times.
The SAME results are shown for each sample. It shows needle-like crystals of utrine guide made of super jet cement. Crystals can be clearly observed.
FD-6h in FIG. 17 shows the observation results of SAME as NFD (FD method) 6h (FIG. 21: NFD-6h- <1>, FIG. 22: NFD-6h- <2>, FIG. 23: NFD-6h- <3> Measurement results for the above three points.)
In each figure, the top one is 5,000 times, the middle one is 10,000, and the bottom one is 15,000 times. The SAME results are shown for each sample. It shows needle-like crystals of utrine guide made of super jet cement. Crystals can be clearly observed.
The observation results of SAME of DD-7d in FIG. 17 are shown in FIGS. 24-26 (FIG. 24: DD-7-d 1), FIG. 25: DD-7-d 2 and FIG. 26DD-7-d 3 ▼ .Measurement results for the above three points.)
In each figure, the top one is 5,000 times, the middle one is 10,000, and the bottom one is 15,000 times.
The observation results of the SAME of DD14d in FIG. 17 are shown in FIGS. 27 to 29 (FIG. 27: DD-14-d (1), FIG. 28: DD-14-d (2), FIG. 29: DD-14-d) 3 ▼ .Measurement results for the above three points.)
In each figure, the top one is 5,000 times, the middle one is 10,000, and the bottom one is 15,000 times.
The observation results of the SAME of DD21d in FIG. 17 are shown in FIGS. 30 to 32 (FIG. 30: DD-21-d (1), FIG. 31: DD-21-d (2), FIG. 32: DD-21-d ▲). 3 ▼ .Measurement results for the above three points.)
In each figure, the top one is 5,000 times, the middle one is 10,000, and the bottom one is 15,000 times.
The observation results of the SAME of DD28d in FIG. 17 are shown in FIGS. 33 to 35 (FIG. 33: DD-28-d (1), FIG. 34: DD-28-d (2), FIG. 35: DD-28-d ▲). 3 ▼ .Measurement results for the above three points.)
In each figure, the top one is 5,000 times, the middle one is 10,000, and the bottom one is 15,000 times.
Observing the above measurement results, it can be seen that in the case of NFD (FD method), the surface structure is clear by comparing 4h and 6h, but is kept clear. On the other hand, it can be seen that the DD method is gradually blurred as compared with 7d, 14d, 21d, and 28d.
This result shows that the NFD (DD) method maintains a good state.

材料の水和反応を停止させて、水和反応の進行状況を調査する必要がある場合には、有効な手段を提供する。  In the case where it is necessary to stop the hydration reaction of the material and to investigate the progress of the hydration reaction, an effective means is provided.

Claims (20)

測定用試料に関し、試料として取り出された水分を含有する試料であり、実質的に反応が停止する温度以下に急速に冷却し、含有する水分を凍結させ、引き続いて水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を除去して得られたものであることを特徴とする測定用試料。  Regarding samples for measurement, samples containing moisture taken out as samples, rapidly cooled below the temperature at which the reaction substantially stops, freezing the contained moisture, and subsequently in a state where the moisture is frozen A sample for measurement, which is obtained by lyophilizing and removing water. 測定用試料として取り出された水分を含有する試料はセメント硬化体であり、実質的に反応が停止する温度が−10℃以下であることを特徴とする請求項1記載の測定用試料。  2. The sample for measurement according to claim 1, wherein the sample containing moisture taken out as the sample for measurement is a cement hardened body, and the temperature at which the reaction substantially stops is −10 ° C. or lower. 前記請求項1又は2記載の測定用試料を、不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱して、常温常圧の状態とすることにより得られることを特徴とする測定用試料。  A measurement sample obtained by heating the sample while filling the measurement sample according to claim 1 or 2 in the presence of an inert gas to bring it to a normal temperature and normal pressure state. 測定用試料に関し、測定用試料として取り出された水分を含有する試料を、実質的に反応が停止する温度以下に急速に冷却し、含有する水分を凍結させ、引き続いて水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を除去し、得られた水分を除去した試料を、引き続き不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱して、常温常圧の状態とすることにより得られることを特徴とする測定用試料。  Concerning the measurement sample, the sample containing water taken out as the measurement sample is rapidly cooled to a temperature substantially lower than the reaction stop temperature, the contained water is frozen, and the moisture is subsequently frozen. The sample can be obtained by lyophilizing the sample to remove moisture, and heating the sample while filling with the inert gas in the presence of the resulting sample to bring it to room temperature and normal pressure. A measurement sample characterized by 測定用試料として取り出された水分を含有する試料はセメント硬化体であり、実質的に反応が停止する温度が−10℃以下であり、引き続いて水分が凍結された状態の試料を−10℃以下の条件下に真空凍結乾燥して水分を除去し、得られた水分を除去した試料を、引き続き不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱して、常温常圧の状態とすることにより得られることを特徴とする請求項4記載の測定用試料。  The water-containing sample taken out as a measurement sample is a hardened cement, and the temperature at which the reaction substantially stops is −10 ° C. or lower, and the sample in which the water is subsequently frozen is −10 ° C. or lower. Obtained by removing the moisture by vacuum lyophilization under the above conditions, and heating the sample while filling it in the presence of an inert gas to bring it to a normal temperature and normal pressure state. The measurement sample according to claim 4, wherein the measurement sample is obtained. 測定用試料に関し、測定用試料として取り出された水分を含有する試料を、真空凍結乾燥機内において、実質的に反応が停止する温度以下に急速に冷却し、含有する水分を凍結させ、引き続いて水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を除去し、得られた水分を除去した試料を、引き続き不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱して、常温常圧の状態とすることにより得られることを特徴とする測定用試料。  Regarding the sample for measurement, the sample containing water taken out as the sample for measurement is rapidly cooled in the vacuum freeze dryer below the temperature at which the reaction substantially stops to freeze the contained water, and subsequently the water content The sample in a frozen state is lyophilized in vacuum to remove the moisture, and the sample from which the moisture has been removed is heated while continuing to be filled with an inert gas to obtain a normal temperature and normal pressure state. A measurement sample obtained by performing the process. 測定用試料として取り出された水分を含有する試料はセメント硬化体であり、実質的に反応が停止する温度が−30℃以下であり、引き続いて水分が凍結された状態の試料を−20℃以下の条件下に真空凍結乾燥して水分を除去し、得られた水分を除去した試料を、引き続き不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を30℃で加熱して、常温常圧の状態とすることにより得られることを特徴とする請求項6記載の測定用試料。  The sample containing moisture taken out as a measurement sample is a hardened cement, and the temperature at which the reaction substantially stops is −30 ° C. or less, and the sample in which moisture is subsequently frozen is −20 ° C. or less. Water was removed by lyophilization under vacuum conditions, and the sample from which the resulting moisture was removed was heated at 30 ° C. while being filled with an inert gas, and brought to a normal temperature and normal pressure state. The measurement sample according to claim 6, wherein the measurement sample is obtained. 測定用試料の製造装置に関し、測定用試料として取り出された水分を含有する試料を、実質的に反応が停止する温度以下に急速に冷却し、含有する水分を凍結させる凍結装置及び水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を含有しない状態とする真空凍結乾燥装置からなることを特徴とする細孔測定用試料の製造装置。  Regarding a measurement sample manufacturing apparatus, a sample containing water taken out as a measurement sample is rapidly cooled below a temperature at which the reaction substantially stops to freeze the contained water, and the water is frozen. An apparatus for producing a sample for pore measurement, comprising: a vacuum freeze-drying apparatus that freeze-drys the sample in a dried state so as not to contain moisture. 測定用試料として取り出された水分を含有する試料はセメント硬化体であり、実質的に反応が停止する温度が−10℃以下であることを特徴とする請求項8記載の細孔測定用試料の製造装置。  9. The sample for pore measurement according to claim 8, wherein the sample containing moisture taken out as a measurement sample is a hardened cement, and the temperature at which the reaction substantially stops is −10 ° C. or less. Manufacturing equipment. 前記請求項8又は9記載の細孔測定用試料の製造装置に関し、不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱して、常温常圧の状態とする装置が設置されていることを特徴とする細孔測定用試料の製造装置。  The apparatus for producing a sample for pore measurement according to claim 8 or 9, characterized in that an apparatus for heating the sample while being filled with an inert gas to bring it to a normal temperature and pressure state is installed. An apparatus for producing a sample for pore measurement. 細孔測定用試料の製造装置に関し、測定用試料として取り出された水分を含有する試料を、実質的に反応が停止する温度以下に急速に冷却し、含有する水分を凍結させる凍結装置、引き続いて水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を除去する真空凍結装置、得られた水分を除去した試料を、不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱して、常温常圧の状態とする装置からなることを特徴とする細孔測定用試料の製造装置。  Regarding a manufacturing apparatus for a sample for measuring pores, a freezing apparatus that rapidly cools a sample containing moisture taken out as a measurement sample to a temperature at which the reaction substantially stops and freezes the contained moisture, and subsequently Vacuum freezing equipment that removes moisture by vacuum freeze-drying the sample in a state where the moisture is frozen, and heating the sample while filling the obtained moisture-free sample in the presence of an inert gas, An apparatus for producing a sample for measuring pores, characterized in that the apparatus comprises 測定用試料として取り出された水分を含有する試料はセメント硬化体であり、実質的に反応が停止する温度が−10℃以下である凍結装置、引き続いて水分が凍結された状態の試料を−10℃以下の条件下に真空凍結乾燥して水分を除去する真空凍結装置、得られた水分を除去した試料を、引き続き不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱して、常温常圧の状態とする装置からなることを特徴とする(11)記載の細孔測定用試料の製造装置。  The sample containing water taken out as a measurement sample is a cement hardened body, and the temperature at which the reaction substantially stops is −10 ° C. or lower, and the sample in which the water is frozen is subsequently −10 A vacuum freezing device that removes moisture by vacuum freeze-drying under a temperature of ℃ or less, and the sample obtained by removing moisture is heated in the presence of an inert gas and filled with an inert gas at room temperature and normal pressure. (11) The apparatus for producing a sample for pore measurement according to (11). 細孔測定用試料の製造装置に関し、測定用試料として取り出された水分を含有する試料を、真空凍結乾燥機内において、実質的に反応が停止する温度以下に急速に冷却し、含有する水分を凍結させる凍結工程、引き続いて水分が凍結された状態の試料を真空凍結乾燥して水分を除去し、得られた水分を除去する真空凍結工程、引き続き不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を加熱して、常温常圧の状態とする工程を行うことを特徴とする細孔測定用試料の製造装置。  Concerning production equipment for pore measurement samples, samples containing water taken out as measurement samples are rapidly cooled in a vacuum freeze dryer to a temperature that substantially stops the reaction, and the contained water is frozen. Freezing step, followed by vacuum freeze-drying the sample in which the moisture is frozen to remove the moisture, then the vacuum freezing step to remove the obtained moisture, and subsequently heating the sample while filling in the presence of inert gas An apparatus for producing a sample for measuring pores, characterized by performing a step of bringing the temperature to normal temperature and pressure. 測定用試料として取り出された水分を含有する試料はセメント硬化体であり、実質的に反応が停止する温度が−30℃以下である凍結工程、引き続いて水分が凍結された状態の試料を−20℃以下の条件下に真空凍結乾燥して水分を除去する真空凍結工程、引き続き不活性ガスを存在させ充填しつつ試料を30℃で加熱して、常温常圧の状態とする工程を行うことを特徴とする請求項13記載の細孔測定用試料の製造装置。  A sample containing moisture taken out as a measurement sample is a hardened cement, and a freezing step in which the temperature at which the reaction substantially stops is −30 ° C. or lower, and subsequently a sample in which the moisture is frozen is −20. A vacuum freezing process in which the water is removed by lyophilization under vacuum at a temperature of ℃ or lower, followed by a process of heating the sample at 30 ℃ while filling it in the presence of an inert gas to bring it to room temperature and normal pressure. 14. The apparatus for producing a sample for pore measurement according to claim 13, 請求項1から7のいずれか1項記載の測定用試料を用いて細孔測定を行うことを特徴とする細孔測定方法。  A pore measurement method, comprising performing pore measurement using the measurement sample according to claim 1. 前記細孔測定を行う方法が水銀圧入法であることを特徴とする請求項15記載の細孔測定方法。  The method for measuring pores according to claim 15, wherein the method for measuring pores is a mercury intrusion method. 請求項1から7のいずれか1項記載の測定用試料を細孔測定装置に用いることを特徴とする細孔測定装置。  A measurement apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the measurement sample is used in a measurement apparatus. 前記細孔測定装置が水銀圧入式細孔測定装置であることを特徴とする請求項17記載の細孔測定装置。  18. The pore measuring device according to claim 17, wherein the pore measuring device is a mercury intrusion type pore measuring device. 請求項1から7のいずれか1項記載の測定用試料を、分光分析法、X線分析法、構造分析法、表面分析法、熱分析法、分離分析法、元素分析法及びEPMA法のうちののいずれか記載の方法に用いることを特徴とする測定方法。  The measurement sample according to any one of claims 1 to 7, wherein a spectroscopic analysis method, an X-ray analysis method, a structural analysis method, a surface analysis method, a thermal analysis method, a separation analysis method, an elemental analysis method, and an EPMA method are used. A measurement method characterized by being used in the method according to any one of the above. 請求項1から7のいずれか1項記載の測定用試料を、分光分析装置、X線分析装置、構造分析装置、表面分析装置、熱分析装置、分離分析装置、元素分析装置及びEPMA装置のうちののいずれか記載の装置に用いることを特徴とする測定装置。  The measurement sample according to any one of claims 1 to 7, wherein a spectroscopic analyzer, an X-ray analyzer, a structure analyzer, a surface analyzer, a thermal analyzer, a separation analyzer, an element analyzer, and an EPMA device are used. A measuring apparatus used for the apparatus according to any one of the above.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102721583B (en) * 2012-06-01 2015-02-11 河南科技大学 Method for producing film of leaf epidermis of stomatal pit of sweetscented oleander leaf
CN104266951B (en) * 2014-09-26 2016-08-31 河南理工大学 A kind of for accurately measuring the system and method that loaded coal rock porosity dynamically changes
KR101676338B1 (en) * 2015-07-07 2016-11-16 한국지질자원연구원 Method for measuring solid mass and effective porosity of porous sample
CN105303921A (en) * 2015-11-20 2016-02-03 温州医科大学 Simulated X-CT experimental device
CN105547740A (en) * 2015-12-10 2016-05-04 大连大学 Method for acquiring epidermis of plant leaf
CN112881265B (en) * 2021-03-01 2022-04-12 西南石油大学 Quantitative in-situ evaluation method for pore connectivity in well cementation cement slurry solidification process
CN113295484B (en) * 2021-04-21 2024-01-26 重庆交通大学 Method for manufacturing concrete test piece for simulating water-containing cavity defect
CN114923945B (en) * 2022-05-07 2023-04-25 四川大学 Tailing filling body pore water pressure simulation method in high-temperature stope and application thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002226241A (en) * 2001-01-30 2002-08-14 Mitsui Constr Co Ltd Method for recycling concrete material by vacuum freeze drying
JP2003246652A (en) * 2002-02-25 2003-09-02 Uchiyama Advance:Kk Method of conserving hydrate-based mixture which has not been solidified yet by vacuum-freeze drying and method of reusing the mixture for multipurpose

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Safiuddin et al. Comparison of ASTM saturation techniques for measuring the permeable porosity of concrete
Famy et al. Influence of the storage conditions on the dimensional changes of heat-cured mortars
Shui et al. Effects of mineral admixtures on the thermal expansion properties of hardened cement paste
Kjellsen et al. Pore structure of plain cement pastes hydrated at different temperatures
Huseien et al. The effect of sodium hydroxide molarity and other parameters on water absorption of geopolymer mortars
Duan et al. Thermal behavior of portland cement and fly ash–metakaolin-based geopolymer cement pastes
Zhang et al. Studies on delayed ettringite formation in early-age, heat-cured mortars: I. Expansion measurements, changes in dynamic modulus of elasticity, and weight gains
Kim et al. Internal curing with crushed returned concrete aggregates for high performance concrete
Mňahončáková et al. Hydric, thermal and mechanical properties of self-compacting concrete containing different fillers
Li et al. Evaluation of the potential use of form-stable phase change materials to improve the freeze-thaw resistance of concrete
Yang et al. Microstructural insight into the deterioration mechanism of the mortar subject to the combined action of external sulfate attack and cyclic wetting–drying
Algourdin et al. Durability of recycled fine mortars under freeze–thaw cycles
Zhao et al. Effect of clay content on shrinkage of cementitious materials
Pesce et al. Monitoring hydration in lime-metakaolin composites using electrochemical impedance spectroscopy and nuclear magnetic resonance spectroscopy
Reinhardt et al. Self-consolidating concrete in fire
Jones et al. Freeze thaw durability of internally cured concrete made using superabsorbent polymers
Li et al. Determination of the apparent activation energy of concrete carbonation
Lam et al. Microstructure and shrinkage behavior of autoclaved aerated con-crete (aac)-comparison of Vietnamese and Japanese aacs
Afflerbach et al. Effects of thermal treatment on the mechanical properties, microstructure and phase composition of an Ettringite rich cement
Graf et al. Effect of relative humidity on expansion and microstructure of heat-cured mortars
Lin et al. Lunar concrete made with the dry-mix/steam-injection method
Miah et al. Fire spalling of concrete: effect of cement type

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