超速硬セメント組成物、超速硬セメントコンクリート組成物、及び超速硬セメントコンクリート
【課題】 初期材齢で高い曲げ強度を発現するばかりでなく、圧縮強度も高めた超速硬セメントコンクリートが得られる、超速硬セメント組成物、超速硬セメントコンクリート組成物、及び超速硬セメントコンクリートを提供する。
【解決手段】 セメント、カルシウムアルミネート、セッコウ、凝結調整剤、及び引張強度が1,000N/mm2以上の鋼繊維を含有してなる超速硬セメント組成物、鋼繊維の平均径が0.1〜1.5mmである、また、鋼繊維の繊維長が３〜40mmである該超速硬セメント組成物、該超速硬セメント組成物と骨材とを含有してなる超速硬セメントコンクリート組成物であり、該超速硬セメントコンクリート組成物と水とを含有してなる超速硬セメントコンクリートを構成とする。
【解決手段】 セメント、カルシウムアルミネート、セッコウ、凝結調整剤、及び引張強度が1,000N/mm2以上の鋼繊維を含有してなる超速硬セメント組成物、鋼繊維の平均径が0.1〜1.5mmである、また、鋼繊維の繊維長が３〜40mmである該超速硬セメント組成物、該超速硬セメント組成物と骨材とを含有してなる超速硬セメントコンクリート組成物であり、該超速硬セメントコンクリート組成物と水とを含有してなる超速硬セメントコンクリートを構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、土木・建築業界において使用される超速硬セメント組成物、超速硬セメントコンクリート組成物、及び超速硬セメントコンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
超速硬セメントコンクリートは合理化施工には欠かすことのできない材料である。超速硬モルタルは様々なものが提案されている（特許文献１〜特許文献４参照）。
超速硬モルタルは、材齢３時間で所要の圧縮強度を発現するため、圧縮応力を担う役割を果たす用途への展開が図られている。
【０００３】
しかしながら、従来の超速硬セメントコンクリートは、高い曲げ強度を発現するものではなかった。そのため、例えば、曲げ強度で10N/mm2以上を必要とする用途への利用はできず、曲げ耐力を必要とする部材への利用が制限されるものであった。
【０００４】
近年では、超速硬セメントコンクリートに対する要求は益々高まっており、従来の超速硬セメントコンクリートにはない、高い曲げ強度を発現する材料の開発が強く求められている現状にある。
【０００５】
一方、高い曲げ強度を発現する材料としては、高強度セメントコンクリートが挙げられる。
しかしながら、これら高強度セメントコンクリートは、初期材齢で高い強度を発現するものではなく、必然的に、初期材齢で高い曲げ強度を発現するものではなかった。
【０００６】
そこで、本発明者は、前記課題を解決すべく、種々の努力を重ねた結果、初期材齢で高い曲げ強度を発現するばかりでなく、圧縮強度も高めた超速硬セメントコンクリートが得られることを知見し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
【特許文献１】特開平０３−０１２３５０号公報
【特許文献２】特開平０１−２３０４５５号公報
【特許文献３】特開平１１−０２１１６０号公報
【特許文献４】特開平１１−１３９８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、初期材齢で高い曲げ強度を発現するばかりでなく、圧縮強度も高めた超速硬セメントコンクリートが得られる、超速硬セメント組成物を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、セメント、カルシウムアルミネート、セッコウ、凝結調整剤、及び引張強度が1,000N/mm2以上の鋼繊維を含有してなる超速硬セメント組成物であり、セメント、カルシウムアルミネート、及びセッコウを含有してなる結合材、凝結調整剤、並びに、引張強度が1,000N/mm2以上の鋼繊維を含有してなる超速硬セメント組成物であり、鋼繊維の平均径が0.1〜1.5mmである、また、鋼繊維の繊維長が３〜40mmである該超速硬セメント組成物であり、結合材100部中、セメントが50〜90部、カルシウムアルミネートが５〜25部、及びセッコウが５〜25部である該超速硬セメント組成物であり、カルシウムアルミネートが非晶質カルシウムアルミネートである該超速硬セメント組成物であり、該超速硬セメント組成物と骨材とを含有してなる超速硬セメントコンクリート組成物であり、該超速硬セメントコンクリート組成物と水とを含有してなる超速硬セメントコンクリートである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の超速硬セメントコンクリート組成物を使用することによって、初期材齢で高い曲げ強度を発現するばかりでなく、圧縮強度も高めた超速硬セメントコンクリートが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。
また、本発明におけるセメントコンクリートとは、セメントペースト、モルタル、又はコンクリートを総称するものである。
【００１２】
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、また、これらポルトランドセメントに、石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末を混合したフィラーセメント、各種の産業廃棄物を主原料として製造される環境調和型セメント、いわゆるエコセメントなどが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。本発明では、初期強度発現性の面から、また、材料分離抵抗性の面から、早強ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
【００１３】
本発明で使用するカルシウムアルミネートは、CaOとAl2O3を主成分とする化合物を総称するものであり、その具体例としては、例えば、CaO・2Al2O3、CaO・Al2O3、12CaO・7Al2O3、11CaO・7Al2O3・CaF2、及び3CaO・3Al2O3・CaSO4などと表される結晶性のカルシウムアルミネートや、CaOとAl2O3成分を主成分とする非晶質の化合物が挙げられる。
カルシウムアルミネート（以下、ＣＡという）のCaO/Al2O3モル比は、0.75〜３が好ましく、１〜２がより好ましい。0.75未満では充分な初期強度発現性が得られない場合があり、CaO/Al2O3モル比が３を超えると充分な流動性や可使時間が得られない場合がある。
【００１４】
ＣＡを得る方法としては、CaO原料とAl2O3原料等をロータリーキルンや電気炉等によって熱処理して得る方法が挙げられる。
ＣＡを製造する際のCaO原料としては、例えば、石灰石や貝殻等の炭酸カルシウム、消石灰等の水酸化カルシウム、あるいは、生石灰等の酸化カルシウムを挙げることができる。
また、Al2O3原料としては、例えば、ボーキサイトやアルミ残灰と呼ばれる産業副産物のほか、アルミニウム粉等が挙げられる。
【００１５】
ＣＡを工業的に得る場合、不純物が含まれることがある。その具体例としては、例えば、SiO2、Fe2O3、MgO、TiO2、MnO、Na2O、K2O、Li2O、S、P2O5、及びFなどが挙げられる。これらの不純物の存在は本発明の目的を実質的に阻害しない範囲では特に問題とはならない。具体的には、これらの不純物の合計が10％以下の範囲では特に問題とはならない。
【００１６】
また、化合物としては、4CaO・Al2O3・Fe2O3、6CaO・2Al2O3・Fe2O3、6CaO・Al2O3・2Fe2O3などのカルシウムアルミノフェライト、2CaO・Fe2O3やCaO・Fe2O3などのカルシウムフェライト、ゲーレナイト2CaO・Al2O3・SiO2、アノーサイトCaO・Al2O3・2SiO2などのカルシウムアルミノシリケート、メルビナイト3CaO・MgO・2SiO2、アケルマナイト2CaO・MgO・2SiO2、モンチセライトCaO・MgO・SiO2などのカルシウムマグネシウムシリケート、トライカルシウムシリケート3CaO・SiO2、ダイカルシウムシリケート2CaO・SiO2、ランキナイト3CaO・2SiO2、ワラストナイトCaO・SiO2などのカルシウムシリケート、カルシウムチタネートCaO・TiO2、遊離石灰、リューサイト（K2O、Na2O）・Al2O3・SiO2などを含む場合がある。本発明ではこれらの結晶質又は非晶質が混在していても良い。
【００１７】
本発明のＣＡの粉末度は特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積値（以下、ブレーン値という）で3,000〜9,000cm2/gの範囲にあり、4,000〜8,000cm2/g程度のものがより好ましい。3,000cm2/g未満では初期強度発現性が充分でない場合があり、9,000cm2/gを超えるようなものは流動性や可使時間の確保が困難になる場合がある。
【００１８】
本発明では、ＣＡの強熱減量が0.5％以上のものを使用することが好ましく、強熱減量が１％以上のＣＡを使用することがより好ましい。ＣＡの強熱減量が0.5％未満では、流動性や可使時間の確保が困難となったり、“はんてん”が発生しやすくなる場合がある。強熱減量を0.5％以上とする方法は特に限定されるものではないが、水分や湿分を供給する方法や炭酸ガスを供給する方法等が挙げられる。
【００１９】
本発明のセッコウとは、無水、半水、及び二水の各セッコウを総称するもので特に限定されるものではないが、強度発現性の面から、無水セッコウや半水セッコウの使用が好ましく、無水セッコウの使用がより好ましい。
セッコウの粉末度は特に限定されるものではないが、通常、ブレーン値で3,000〜9,000cm2/gの範囲にあり、4,000〜8,000cm2/g程度のものがより好ましい。3,000cm2/g未満では寸法安定性が悪くなる場合があり、9,000cm2/gを超えるようなものは流動性の確保が困難になる場合がある。
【００２０】
本発明の超速硬セメント組成物におけるセメント、ＣＡ、及びセッコウの使用量は、セメント、カルシウムアルミネート、及びセッコウを含有してなる結合材100部中、セメント50〜90部、ＣＡ５〜25部、及びセッコウ５〜25部が好ましい。各材料の配合割合がこの範囲にないと、流動性に優れ、充分な可使時間を確保しつつ材齢３時間で所要の強度を発現する超速硬セメント組成物が得られない場合がある。
【００２１】
ＣＡとセッコウの配合割合は、ＣＡとセッコウからなる急硬成分100部中、ＣＡ30〜70部で、セッコウは70〜30部が好ましく、ＣＡ40〜60部で、セッコウ60〜40部がより好ましい。ＣＡが30部未満で、セッコウが70部を超えると初期強度の発現性が充分でない場合や寸法安定性が悪くなる場合があり、ＣＡが70部を超え、セッコウが30部未満では可使時間の確保が困難となる場合がある。
【００２２】
急硬成分の配合割合は、結合材100部中、10〜50部が好ましく、20〜40部がより好ましい。10部未満では初期強度発現性や材料分離抵抗性が良好とならない場合があり、50部を超えると可使時間の確保が困難になったり、寸法安定性が悪くなる場合がある。
【００２３】
本発明で使用する凝結調整剤は特に限定されるものではなく、例えば、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、及びコハク酸等のオキシカルボン酸又はそれらのナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アンモニウム、及びアルミニウム塩等の有機酸、さらに、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、及び重炭酸リチウムなどのアルカリ炭酸塩が挙げられ、本発明では、炭酸アンモニウムや重炭酸アンモニウムもアルカリ炭酸塩として使用可能である。これらのうち、本発明では、充分な可使時間と初期強度発現性の双方を満足する面から、有機酸とアルカリ炭酸塩との併用が好ましい。
凝結調整剤の使用量は特に限定されるものではないが、通常、結合材100部に対して、0.1〜２部が好ましく、0.3〜１部がより好ましい。0.1部未満では可使時間の確保が困難な場合があり、２部を超えると強度発現性が悪くなる場合がある。
【００２４】
本発明で使用する鋼繊維の引張強度が1,000N/mm2以上であり、1,500N/mm2以上が好ましく、2,000N/mm2以上がより好ましい。引張強度が1,000N/mm2未満では曲げ強度の飛躍的な向上や、圧縮強度の向上効果が期待できない場合がある。
鋼繊維の密度は７〜10g/cm3が好ましい。
鋼繊維の平均径は、0.1〜1.5mmが好ましく、0.1〜1.1mmがより好ましい。平均径がこの範囲外では、曲げ強度の飛躍的な向上や、圧縮強度の向上効果が期待できない。
鋼繊維の繊維長は、３〜40mmが好ましく、５〜30mmがより好ましい。３mm未満では曲げ強度の飛躍的な向上が期待できない場合があり、40mmを超えると分散性が悪くなり、曲げ強度の飛躍的な向上が期待できない場合がある。
本発明では、二種類以上の繊維長の鋼繊維を組み合わせて使用することが可能であり、曲げ強度の飛躍的な向上や、安定的に高い曲げ強度を得る面から、二種類以上の繊維長の鋼繊維を組み合わせて使用することが好ましい。
鋼繊維としては、普通炭素鋼やステンレスなどの金属繊維が挙げられ、ステンレス繊維を用いることが、曲げ強度の飛躍的な向上や、長期耐久性の面から好ましい。
ステンレス繊維としては、表面にめっきやその他の防食処理が施されているものを使用することができる。
鋼繊維の形状としては、成形加工されていないスレート型でも有効であるが、波型加工やインデント加工の他、繊維両端部に曲げ加工等の引き抜け防止加工が施された繊維を使用することも可能である。
さらに、繊維の断面形状についても、円形のみならず、三日月型や長方形型等の繊維も有効である。
鋼繊維の使用量は特に限定されるものではないが、練り上げたセメントコンクリート中、容量換算で、0.1〜5.0容量％が好ましく、0.3〜３容量％がより好ましい。0.1容量％未満では、曲げ強度の飛躍的な向上や、安定的に高い曲げ強度を得ることができない場合があり、５容量％を超えると、練り混ぜが困難となり、繊維の分散が不充分となり、改悪傾向となる場合がある。
【００２５】
本発明で使用する流動化剤とは特に限定されるものではなく、例えば、ナフタレン系としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドSP-9シリーズ」、花王社製商品名「マイティ2000シリーズ」、及び日本製紙社製商品名「サンフローHS-100」などが挙げられる。また、メラミン系としては、日本シーカ社製商品名「シーカメント1000シリーズ」や日本製紙社製商品名「サンフローHS-40」などが挙げられる。さらに、アミノスルホン酸系としては、藤沢薬品工業社製商品名「パリックFP-200シリーズ」などが挙げられる。ポリカルボン酸系としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドSP-8シリーズ」、グレースケミカルズ社製商品名「ダーレックススーパー100PHX」、及び竹本油脂社製商品名「チューポールHP-8シリーズ」や「チューポールHP-11シリーズ」などが挙げられる。本発明ではこれら流動化剤のうちの一種又は二種以上が使用可能である。
流動化剤には粉末状のものも存在する。具体的には、ポリアルキルアリルスルホン酸塩の縮合物としては、第一工業製薬社製商品名「セルフロー110P」や出光石油化学社製商品名「IPC」などが、また、ナフタレンスルホン酸塩の縮合物としては、花王社製商品名「マイティ100」や三洋化成工業社製商品名「三洋レベロンP」などが、メラミン系のものとしては、シーカ社製「シーカメントFF」などが、さらに、ポリカルボン酸系としては、例えば、三菱化成社製商品名「クインフロー750」や花王社製商品名「CAD9000P」などが挙げられる。
流動化剤の使用量は特に限定されるものではないが、通常、結合材100部に対して、固形分換算で0.1〜２部が好ましい。0.1部未満では流動性が充分でない場合があり、２部を超えると材料分離を起す場合がある。
【００２６】
本発明では、発熱量や寸法変化の低減や耐久性の確保のため骨材を使用する。
本発明で使用する細骨材の具体例としては、例えば、ケイ砂系、石灰石系、高炉水砕スラグ系、及び再生骨材系等に分類される。本発明では、品質安定性等の面からケイ砂系を選定することが好ましい。
細骨材の配合割合は、結合材100部に対して、50〜200部が好ましく、100〜150部がより好ましい。50部未満では、発熱量が大きすぎて作業が困難な場合がある。また、収縮が大きくなり、ひび割れが生じやすい場合もある。逆に、200部を超えると優れた流動性や初期強度発現性が得られない場合がある。
さらに、発熱量や寸法変化の低減や耐久性を確保するために粗骨材を配合してコンクリートとすることが可能である。
粗骨材の具体例としては、例えば、豆砂利、玉砂利、砕石、及び再生骨材等が使用可能である。
粗骨材の配合割合は、コンクリート１m3中、単位量で250〜1,000kg/m3が好ましく、500〜750kg/m3がより好ましい。250kg/m3未満では発熱量の低減効果の増大が期待できない場合があり、1,000kg/m3を超えるとコンクリートが荒々しくなり、ワーカビリティーが悪くなったり、強度不足を生じる場合がある。
【００２７】
本発明で使用する水の量は、使用する目的・用途や各材料の配合割合によって変化するため特に限定されるものではないが、通常、水結合材比で20〜60％が好ましく、30〜50％がより好ましい。水結合材比が20％未満では流動性を得ることが難しい場合や、発熱量が極めて大きくなる場合があり、60％を超えると強度発現性を確保することが困難な場合がある。
【００２８】
本発明では、セメント、ＣＡ、セッコウ、引張強度が1,000N/mm2以上の鋼繊維、凝結調整剤、及び流動化剤とともに、強度発現性の改善や耐酸性の向上、可使時間の確保に加えて、寸法安定性を良好にするためにシリカ質微粉末を併用することが可能である。
【００２９】
シリカ質微粉末とは、高炉水砕スラグ微粉末、フライアッシュ、及びシリカヒュームなどの潜在水硬性物質やポゾラン物質を挙げることが可能であり、シリカフュームの使用が好ましく、なかでも酸性シリカフュームの使用がより好ましい。
酸性シリカフュームとは、シリカフューム１gを純水100ccに入れて攪拌したときの上澄み液のｐＨが5.0以下の酸性を示すものを言う。
シリカ質物質の粉末度は特に限定されるものではないが、通常、高炉水砕スラグ微粉末とフライアッシュは、ブレーン値で3,000〜9,000cm2/g程度の範囲にあり、シリカヒュームは、ＢＥＴ比表面積で２〜20万m2/g程度の範囲にある。
シリカ質微粉末の使用量は、ＣＡとセッコウからなる急硬成分100部に対して、５〜100部が好ましく、10〜50部がより好ましい。５部未満では強度発現性の改善や耐酸性の向上、可使時間の確保に加えて、寸法安定性を良好にするなどの効果が得られない場合があり、100部を超えると流動性が得られにくい場合があり、また、初期の強度発現性が改悪される場合もある。
【００３０】
本発明では、石灰石微粉末、高炉徐冷スラグ微粉末、下水汚泥焼却灰やその溶融スラグ、都市ゴミ焼却灰やその溶融スラグ、パルプスラッジ焼却灰等の混和材料、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、ガス発泡物質、ポリマー、ベントナイトなどの粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体等のうちの一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。
【００３１】
本発明において、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
【００３２】
混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及びナウタミキサなどの使用が可能である。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明の実験例に基づいて、本発明をさらに説明する。
【００３４】
実験例１
セメント70部、表１に示すＣＡ15部、及びセッコウａ15部を配合し、さらに、セメント、ＣＡ、及びセッコウからなる結合材100部に対して、流動化剤1.2部と凝結調整剤0.7部を配合して超速硬セメント組成物を調製し、この超速硬セメント組成物100部に対して、細骨材150部を配合し、結合材100部に対して、35部の練り水を使用し、練り上げた超速硬モルタル中、２容量％となるように鋼繊維Ａを添加して、超速硬モルタルを調製した。
調製した超速硬モルタルの硬化時間、圧縮強度、及び曲げ強度を測定した。結果を表１に併記する。
【００３５】
＜使用材料＞
セメント ：市販の早強ポルトランドセメント、ブレーン値4,500cm2/g、密度3.15g/cm3
ＣＡイ ：CaO/Al2O3モル比0.75、強熱減量1.0％、結晶質、主成分CaO・Al2O3とCaO・2Al2O3、ブレーン値5,000cm2/g、密度3.02g/cm3
ＣＡロ ：CaO/Al2O3モル比1.0、強熱減量1.0％、結晶質、主成分CaO・Al2O3、ブレーン値5,000cm2/g、密度2.97g/cm3
ＣＡハ ：CaO/Al2O3モル比1.50、強熱減量1.0％、結晶質、主成分CaO・Al2O3と12CaO・7Al2O3、ブレーン値5,000cm2/g、密度2.95g/cm3
ＣＡニ ：CaO/Al2O3モル比1.70、強熱減量1.0％、結晶質、主成分CaO・Al2O3と12CaO・7Al2O3、ブレーン値5,000cm2/g、密度2.94g/cm3
ＣＡホ ：CaO/Al2O3モル比2.00、強熱減量1.0％、結晶質、主成分CaO・Al2O3と12CaO・7Al2O3、ブレーン値5,000cm2/g、密度2.98g/cm3
ＣＡヘ ：CaO/Al2O3モル比3.00、強熱減量1.0％、結晶質、主成分3CaO・Al2O3、ブレーン値5,000cm2/g、密度2.99g/cm3
ＣＡト ：CaO/Al2O3モル比1.70、強熱減量1.0％、非晶質、ＣＡニに試薬１級のシリカを３％添加して、1,650℃で溶融後、急冷して合成、ブレーン値5,000cm2/g、密度2.94g/cm3
ＣＡチ ：ＣＡトに湿分を与え、強熱減量を2.0％としたもの、ブレーン値5,000cm2/g、密度2.94g/cm3
セッコウａ：市販の無水セッコウ、ブレーン値4,000cm2/g、密度2.96g/cm3
鋼繊維Ａ ：引張強度2,000N/mm2、平均径0.2mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
流動化剤 ：ポリアルキルアリルスルホン酸塩の縮合物系流動化剤、市販品
凝結調整剤：試薬１級のクエン酸25部と試薬１級の炭酸カリウム75部の混合物
細骨材 ：石灰砂、４mm下品、粗粒率2.73、密度2.60g/cm3
水 ：上水道水
【００３６】
＜測定方法＞
硬化時間 ：JIS A 1147に準じて凝結時間を測定し、凝結の終結時間を硬化時間とした。
圧縮強度 ：モルタルを型枠に詰めて４cm×４cm×16cmの成形体を作成し、各材齢の圧縮強度をJIS R 5201に準じて測定した。
曲げ強度：モルタルを型枠に詰めて４cm×４cm×16cmの成形体を作成し、各材齢の曲げ強度をJIS R 5201に準じて測定した。
【００３７】
【表１】
【００３８】
実験例２
ＣＡチを使用し、表２に示す鋼繊維を使用したこと以外は実験例１と同様に行った。
なお、比較のため、鋼繊維の代わりに、ビニロンファイバーを用いた場合についても同様に行った。結果を表２に併記する。
【００３９】
＜使用材料＞
鋼繊維Ｂ ：引張強度 500N/mm2、平均径0.2mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｃ ：引張強度1,000N/mm2、平均径0.2mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｄ ：引張強度1,500N/mm2、平均径0.2mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
繊維Ｘ ：ビニロンファイバー、引張強度1,300N/mm2、平均径14μｍ、繊維長６mm、集束タイプ、密度1.3g/cm3、市販品
【００４０】
【表２】
【００４１】
実験例３
ＣＡホを使用し、表３に示す鋼繊維を使用したこと以外は実験例１と同様に行った。
結果を表３に併記する。
【００４２】
＜使用材料＞
鋼繊維Ｅ ：引張強度1,500N/mm2、平均径0.1mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｆ ：引張強度1,500N/mm2、平均径0.3mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｇ ：引張強度1,500N/mm2、平均径0.5mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｈ ：引張強度1,500N/mm2、平均径0.7mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｉ ：引張強度1,500N/mm2、平均径0.9mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｊ ：引張強度1,500N/mm2、平均径1.1mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｋ ：引張強度1,500N/mm2、平均径1.3mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｌ ：引張強度1,500N/mm2、平均径1.5mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｍ ：引張強度2,000N/mm2、平均径0.2mm、繊維長３mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｎ ：引張強度2,000N/mm2、平均径0.2mm、繊維長５mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｏ ：引張強度2,000N/mm2、平均径0.2mm、繊維長10mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｐ ：引張強度2,000N/mm2、平均径0.2mm、繊維長30mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｑ ：引張強度2,000N/mm2、平均径0.2mm、繊維長40mm、密度8.5g/cm3
【００４３】
【表３】
【００４４】
実験例４
表４に示すセメント、ＣＡチ、及びセッコウａを使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に併記する。
【００４５】
【表４】
【００４６】
実験例５
ＣＡチを使用し、ＣＡとセッコウからなる急硬成分100部中、表５に示すセッコウを使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表５に併記する。
【００４７】
＜使用材料＞
セッコウｂ：市販の半水セッコウ、ブレーン値4,000cm2/g、密度2.64g/cm3
セッコウｃ：市販の二水セッコウ、ブレーン値4,000cm2/g、密度2.32g/cm3
【００４８】
【表５】
【００４９】
実験例６
ＣＡチを使用し、結合材100部中、表６に示す急硬成分を用いたこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表６に併記する。
【００５０】
【表６】
【００５１】
実験例７
ＣＡチを使用し、細骨材の配合割合を表７に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表７に併記する。
【００５２】
【表７】
【００５３】
実験例８
セメント70部、ＣＡチ15部、及びセッコウａ15部からなる結合材を使用し、結合材100部に対して、凝結調整剤0.7部、及び細骨材100部を配合し、水／結合材比35％となるように水を加えて練混ぜ、モルタルを調製した。
調製したモルタルに、練り上がりモルタル中、２容量％になるよう鋼繊維Ａを添加して超速硬モルタルを調製し、表８に示す粗骨材を配合して超速硬コンクリートを調製した。
調製した超速硬コンクリートの硬化時間、圧縮強度、及び曲げ強度を測定した。結果を表８に併記する。
【００５４】
＜使用材料＞
粗骨材 ：市販の砕石、ケイ石系、Ｇmax15mm、密度2.65g/cm3
【００５５】
＜測定方法＞
硬化時間 ：JIS A 1147に準じて凝結時間を測定し、凝結の終結時間を硬化時間とした。
圧縮強度 ：JIS A 1108に準じて測定した。
曲げ強度 ：JIS A 1106に準じて測定した。
【００５６】
【表８】
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の超速硬セメント組成物は、初期材齢で高い曲げ強度を発現するばかりでなく、圧縮強度も高めた超速硬セメントコンクリートが得られるため、土木・建築分野及び建材用途に広範に利用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、土木・建築業界において使用される超速硬セメント組成物、超速硬セメントコンクリート組成物、及び超速硬セメントコンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
超速硬セメントコンクリートは合理化施工には欠かすことのできない材料である。超速硬モルタルは様々なものが提案されている（特許文献１〜特許文献４参照）。
超速硬モルタルは、材齢３時間で所要の圧縮強度を発現するため、圧縮応力を担う役割を果たす用途への展開が図られている。
【０００３】
しかしながら、従来の超速硬セメントコンクリートは、高い曲げ強度を発現するものではなかった。そのため、例えば、曲げ強度で10N/mm2以上を必要とする用途への利用はできず、曲げ耐力を必要とする部材への利用が制限されるものであった。
【０００４】
近年では、超速硬セメントコンクリートに対する要求は益々高まっており、従来の超速硬セメントコンクリートにはない、高い曲げ強度を発現する材料の開発が強く求められている現状にある。
【０００５】
一方、高い曲げ強度を発現する材料としては、高強度セメントコンクリートが挙げられる。
しかしながら、これら高強度セメントコンクリートは、初期材齢で高い強度を発現するものではなく、必然的に、初期材齢で高い曲げ強度を発現するものではなかった。
【０００６】
そこで、本発明者は、前記課題を解決すべく、種々の努力を重ねた結果、初期材齢で高い曲げ強度を発現するばかりでなく、圧縮強度も高めた超速硬セメントコンクリートが得られることを知見し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
【特許文献１】特開平０３−０１２３５０号公報
【特許文献２】特開平０１−２３０４５５号公報
【特許文献３】特開平１１−０２１１６０号公報
【特許文献４】特開平１１−１３９８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、初期材齢で高い曲げ強度を発現するばかりでなく、圧縮強度も高めた超速硬セメントコンクリートが得られる、超速硬セメント組成物を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、セメント、カルシウムアルミネート、セッコウ、凝結調整剤、及び引張強度が1,000N/mm2以上の鋼繊維を含有してなる超速硬セメント組成物であり、セメント、カルシウムアルミネート、及びセッコウを含有してなる結合材、凝結調整剤、並びに、引張強度が1,000N/mm2以上の鋼繊維を含有してなる超速硬セメント組成物であり、鋼繊維の平均径が0.1〜1.5mmである、また、鋼繊維の繊維長が３〜40mmである該超速硬セメント組成物であり、結合材100部中、セメントが50〜90部、カルシウムアルミネートが５〜25部、及びセッコウが５〜25部である該超速硬セメント組成物であり、カルシウムアルミネートが非晶質カルシウムアルミネートである該超速硬セメント組成物であり、該超速硬セメント組成物と骨材とを含有してなる超速硬セメントコンクリート組成物であり、該超速硬セメントコンクリート組成物と水とを含有してなる超速硬セメントコンクリートである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の超速硬セメントコンクリート組成物を使用することによって、初期材齢で高い曲げ強度を発現するばかりでなく、圧縮強度も高めた超速硬セメントコンクリートが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明における部や％は特に規定しない限り質量基準で示す。
また、本発明におけるセメントコンクリートとは、セメントペースト、モルタル、又はコンクリートを総称するものである。
【００１２】
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、また、これらポルトランドセメントに、石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末を混合したフィラーセメント、各種の産業廃棄物を主原料として製造される環境調和型セメント、いわゆるエコセメントなどが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。本発明では、初期強度発現性の面から、また、材料分離抵抗性の面から、早強ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
【００１３】
本発明で使用するカルシウムアルミネートは、CaOとAl2O3を主成分とする化合物を総称するものであり、その具体例としては、例えば、CaO・2Al2O3、CaO・Al2O3、12CaO・7Al2O3、11CaO・7Al2O3・CaF2、及び3CaO・3Al2O3・CaSO4などと表される結晶性のカルシウムアルミネートや、CaOとAl2O3成分を主成分とする非晶質の化合物が挙げられる。
カルシウムアルミネート（以下、ＣＡという）のCaO/Al2O3モル比は、0.75〜３が好ましく、１〜２がより好ましい。0.75未満では充分な初期強度発現性が得られない場合があり、CaO/Al2O3モル比が３を超えると充分な流動性や可使時間が得られない場合がある。
【００１４】
ＣＡを得る方法としては、CaO原料とAl2O3原料等をロータリーキルンや電気炉等によって熱処理して得る方法が挙げられる。
ＣＡを製造する際のCaO原料としては、例えば、石灰石や貝殻等の炭酸カルシウム、消石灰等の水酸化カルシウム、あるいは、生石灰等の酸化カルシウムを挙げることができる。
また、Al2O3原料としては、例えば、ボーキサイトやアルミ残灰と呼ばれる産業副産物のほか、アルミニウム粉等が挙げられる。
【００１５】
ＣＡを工業的に得る場合、不純物が含まれることがある。その具体例としては、例えば、SiO2、Fe2O3、MgO、TiO2、MnO、Na2O、K2O、Li2O、S、P2O5、及びFなどが挙げられる。これらの不純物の存在は本発明の目的を実質的に阻害しない範囲では特に問題とはならない。具体的には、これらの不純物の合計が10％以下の範囲では特に問題とはならない。
【００１６】
また、化合物としては、4CaO・Al2O3・Fe2O3、6CaO・2Al2O3・Fe2O3、6CaO・Al2O3・2Fe2O3などのカルシウムアルミノフェライト、2CaO・Fe2O3やCaO・Fe2O3などのカルシウムフェライト、ゲーレナイト2CaO・Al2O3・SiO2、アノーサイトCaO・Al2O3・2SiO2などのカルシウムアルミノシリケート、メルビナイト3CaO・MgO・2SiO2、アケルマナイト2CaO・MgO・2SiO2、モンチセライトCaO・MgO・SiO2などのカルシウムマグネシウムシリケート、トライカルシウムシリケート3CaO・SiO2、ダイカルシウムシリケート2CaO・SiO2、ランキナイト3CaO・2SiO2、ワラストナイトCaO・SiO2などのカルシウムシリケート、カルシウムチタネートCaO・TiO2、遊離石灰、リューサイト（K2O、Na2O）・Al2O3・SiO2などを含む場合がある。本発明ではこれらの結晶質又は非晶質が混在していても良い。
【００１７】
本発明のＣＡの粉末度は特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積値（以下、ブレーン値という）で3,000〜9,000cm2/gの範囲にあり、4,000〜8,000cm2/g程度のものがより好ましい。3,000cm2/g未満では初期強度発現性が充分でない場合があり、9,000cm2/gを超えるようなものは流動性や可使時間の確保が困難になる場合がある。
【００１８】
本発明では、ＣＡの強熱減量が0.5％以上のものを使用することが好ましく、強熱減量が１％以上のＣＡを使用することがより好ましい。ＣＡの強熱減量が0.5％未満では、流動性や可使時間の確保が困難となったり、“はんてん”が発生しやすくなる場合がある。強熱減量を0.5％以上とする方法は特に限定されるものではないが、水分や湿分を供給する方法や炭酸ガスを供給する方法等が挙げられる。
【００１９】
本発明のセッコウとは、無水、半水、及び二水の各セッコウを総称するもので特に限定されるものではないが、強度発現性の面から、無水セッコウや半水セッコウの使用が好ましく、無水セッコウの使用がより好ましい。
セッコウの粉末度は特に限定されるものではないが、通常、ブレーン値で3,000〜9,000cm2/gの範囲にあり、4,000〜8,000cm2/g程度のものがより好ましい。3,000cm2/g未満では寸法安定性が悪くなる場合があり、9,000cm2/gを超えるようなものは流動性の確保が困難になる場合がある。
【００２０】
本発明の超速硬セメント組成物におけるセメント、ＣＡ、及びセッコウの使用量は、セメント、カルシウムアルミネート、及びセッコウを含有してなる結合材100部中、セメント50〜90部、ＣＡ５〜25部、及びセッコウ５〜25部が好ましい。各材料の配合割合がこの範囲にないと、流動性に優れ、充分な可使時間を確保しつつ材齢３時間で所要の強度を発現する超速硬セメント組成物が得られない場合がある。
【００２１】
ＣＡとセッコウの配合割合は、ＣＡとセッコウからなる急硬成分100部中、ＣＡ30〜70部で、セッコウは70〜30部が好ましく、ＣＡ40〜60部で、セッコウ60〜40部がより好ましい。ＣＡが30部未満で、セッコウが70部を超えると初期強度の発現性が充分でない場合や寸法安定性が悪くなる場合があり、ＣＡが70部を超え、セッコウが30部未満では可使時間の確保が困難となる場合がある。
【００２２】
急硬成分の配合割合は、結合材100部中、10〜50部が好ましく、20〜40部がより好ましい。10部未満では初期強度発現性や材料分離抵抗性が良好とならない場合があり、50部を超えると可使時間の確保が困難になったり、寸法安定性が悪くなる場合がある。
【００２３】
本発明で使用する凝結調整剤は特に限定されるものではなく、例えば、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、及びコハク酸等のオキシカルボン酸又はそれらのナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アンモニウム、及びアルミニウム塩等の有機酸、さらに、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、及び重炭酸リチウムなどのアルカリ炭酸塩が挙げられ、本発明では、炭酸アンモニウムや重炭酸アンモニウムもアルカリ炭酸塩として使用可能である。これらのうち、本発明では、充分な可使時間と初期強度発現性の双方を満足する面から、有機酸とアルカリ炭酸塩との併用が好ましい。
凝結調整剤の使用量は特に限定されるものではないが、通常、結合材100部に対して、0.1〜２部が好ましく、0.3〜１部がより好ましい。0.1部未満では可使時間の確保が困難な場合があり、２部を超えると強度発現性が悪くなる場合がある。
【００２４】
本発明で使用する鋼繊維の引張強度が1,000N/mm2以上であり、1,500N/mm2以上が好ましく、2,000N/mm2以上がより好ましい。引張強度が1,000N/mm2未満では曲げ強度の飛躍的な向上や、圧縮強度の向上効果が期待できない場合がある。
鋼繊維の密度は７〜10g/cm3が好ましい。
鋼繊維の平均径は、0.1〜1.5mmが好ましく、0.1〜1.1mmがより好ましい。平均径がこの範囲外では、曲げ強度の飛躍的な向上や、圧縮強度の向上効果が期待できない。
鋼繊維の繊維長は、３〜40mmが好ましく、５〜30mmがより好ましい。３mm未満では曲げ強度の飛躍的な向上が期待できない場合があり、40mmを超えると分散性が悪くなり、曲げ強度の飛躍的な向上が期待できない場合がある。
本発明では、二種類以上の繊維長の鋼繊維を組み合わせて使用することが可能であり、曲げ強度の飛躍的な向上や、安定的に高い曲げ強度を得る面から、二種類以上の繊維長の鋼繊維を組み合わせて使用することが好ましい。
鋼繊維としては、普通炭素鋼やステンレスなどの金属繊維が挙げられ、ステンレス繊維を用いることが、曲げ強度の飛躍的な向上や、長期耐久性の面から好ましい。
ステンレス繊維としては、表面にめっきやその他の防食処理が施されているものを使用することができる。
鋼繊維の形状としては、成形加工されていないスレート型でも有効であるが、波型加工やインデント加工の他、繊維両端部に曲げ加工等の引き抜け防止加工が施された繊維を使用することも可能である。
さらに、繊維の断面形状についても、円形のみならず、三日月型や長方形型等の繊維も有効である。
鋼繊維の使用量は特に限定されるものではないが、練り上げたセメントコンクリート中、容量換算で、0.1〜5.0容量％が好ましく、0.3〜３容量％がより好ましい。0.1容量％未満では、曲げ強度の飛躍的な向上や、安定的に高い曲げ強度を得ることができない場合があり、５容量％を超えると、練り混ぜが困難となり、繊維の分散が不充分となり、改悪傾向となる場合がある。
【００２５】
本発明で使用する流動化剤とは特に限定されるものではなく、例えば、ナフタレン系としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドSP-9シリーズ」、花王社製商品名「マイティ2000シリーズ」、及び日本製紙社製商品名「サンフローHS-100」などが挙げられる。また、メラミン系としては、日本シーカ社製商品名「シーカメント1000シリーズ」や日本製紙社製商品名「サンフローHS-40」などが挙げられる。さらに、アミノスルホン酸系としては、藤沢薬品工業社製商品名「パリックFP-200シリーズ」などが挙げられる。ポリカルボン酸系としては、エヌエムビー社製商品名「レオビルドSP-8シリーズ」、グレースケミカルズ社製商品名「ダーレックススーパー100PHX」、及び竹本油脂社製商品名「チューポールHP-8シリーズ」や「チューポールHP-11シリーズ」などが挙げられる。本発明ではこれら流動化剤のうちの一種又は二種以上が使用可能である。
流動化剤には粉末状のものも存在する。具体的には、ポリアルキルアリルスルホン酸塩の縮合物としては、第一工業製薬社製商品名「セルフロー110P」や出光石油化学社製商品名「IPC」などが、また、ナフタレンスルホン酸塩の縮合物としては、花王社製商品名「マイティ100」や三洋化成工業社製商品名「三洋レベロンP」などが、メラミン系のものとしては、シーカ社製「シーカメントFF」などが、さらに、ポリカルボン酸系としては、例えば、三菱化成社製商品名「クインフロー750」や花王社製商品名「CAD9000P」などが挙げられる。
流動化剤の使用量は特に限定されるものではないが、通常、結合材100部に対して、固形分換算で0.1〜２部が好ましい。0.1部未満では流動性が充分でない場合があり、２部を超えると材料分離を起す場合がある。
【００２６】
本発明では、発熱量や寸法変化の低減や耐久性の確保のため骨材を使用する。
本発明で使用する細骨材の具体例としては、例えば、ケイ砂系、石灰石系、高炉水砕スラグ系、及び再生骨材系等に分類される。本発明では、品質安定性等の面からケイ砂系を選定することが好ましい。
細骨材の配合割合は、結合材100部に対して、50〜200部が好ましく、100〜150部がより好ましい。50部未満では、発熱量が大きすぎて作業が困難な場合がある。また、収縮が大きくなり、ひび割れが生じやすい場合もある。逆に、200部を超えると優れた流動性や初期強度発現性が得られない場合がある。
さらに、発熱量や寸法変化の低減や耐久性を確保するために粗骨材を配合してコンクリートとすることが可能である。
粗骨材の具体例としては、例えば、豆砂利、玉砂利、砕石、及び再生骨材等が使用可能である。
粗骨材の配合割合は、コンクリート１m3中、単位量で250〜1,000kg/m3が好ましく、500〜750kg/m3がより好ましい。250kg/m3未満では発熱量の低減効果の増大が期待できない場合があり、1,000kg/m3を超えるとコンクリートが荒々しくなり、ワーカビリティーが悪くなったり、強度不足を生じる場合がある。
【００２７】
本発明で使用する水の量は、使用する目的・用途や各材料の配合割合によって変化するため特に限定されるものではないが、通常、水結合材比で20〜60％が好ましく、30〜50％がより好ましい。水結合材比が20％未満では流動性を得ることが難しい場合や、発熱量が極めて大きくなる場合があり、60％を超えると強度発現性を確保することが困難な場合がある。
【００２８】
本発明では、セメント、ＣＡ、セッコウ、引張強度が1,000N/mm2以上の鋼繊維、凝結調整剤、及び流動化剤とともに、強度発現性の改善や耐酸性の向上、可使時間の確保に加えて、寸法安定性を良好にするためにシリカ質微粉末を併用することが可能である。
【００２９】
シリカ質微粉末とは、高炉水砕スラグ微粉末、フライアッシュ、及びシリカヒュームなどの潜在水硬性物質やポゾラン物質を挙げることが可能であり、シリカフュームの使用が好ましく、なかでも酸性シリカフュームの使用がより好ましい。
酸性シリカフュームとは、シリカフューム１gを純水100ccに入れて攪拌したときの上澄み液のｐＨが5.0以下の酸性を示すものを言う。
シリカ質物質の粉末度は特に限定されるものではないが、通常、高炉水砕スラグ微粉末とフライアッシュは、ブレーン値で3,000〜9,000cm2/g程度の範囲にあり、シリカヒュームは、ＢＥＴ比表面積で２〜20万m2/g程度の範囲にある。
シリカ質微粉末の使用量は、ＣＡとセッコウからなる急硬成分100部に対して、５〜100部が好ましく、10〜50部がより好ましい。５部未満では強度発現性の改善や耐酸性の向上、可使時間の確保に加えて、寸法安定性を良好にするなどの効果が得られない場合があり、100部を超えると流動性が得られにくい場合があり、また、初期の強度発現性が改悪される場合もある。
【００３０】
本発明では、石灰石微粉末、高炉徐冷スラグ微粉末、下水汚泥焼却灰やその溶融スラグ、都市ゴミ焼却灰やその溶融スラグ、パルプスラッジ焼却灰等の混和材料、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、ガス発泡物質、ポリマー、ベントナイトなどの粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体等のうちの一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。
【００３１】
本発明において、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
【００３２】
混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及びナウタミキサなどの使用が可能である。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明の実験例に基づいて、本発明をさらに説明する。
【００３４】
実験例１
セメント70部、表１に示すＣＡ15部、及びセッコウａ15部を配合し、さらに、セメント、ＣＡ、及びセッコウからなる結合材100部に対して、流動化剤1.2部と凝結調整剤0.7部を配合して超速硬セメント組成物を調製し、この超速硬セメント組成物100部に対して、細骨材150部を配合し、結合材100部に対して、35部の練り水を使用し、練り上げた超速硬モルタル中、２容量％となるように鋼繊維Ａを添加して、超速硬モルタルを調製した。
調製した超速硬モルタルの硬化時間、圧縮強度、及び曲げ強度を測定した。結果を表１に併記する。
【００３５】
＜使用材料＞
セメント ：市販の早強ポルトランドセメント、ブレーン値4,500cm2/g、密度3.15g/cm3
ＣＡイ ：CaO/Al2O3モル比0.75、強熱減量1.0％、結晶質、主成分CaO・Al2O3とCaO・2Al2O3、ブレーン値5,000cm2/g、密度3.02g/cm3
ＣＡロ ：CaO/Al2O3モル比1.0、強熱減量1.0％、結晶質、主成分CaO・Al2O3、ブレーン値5,000cm2/g、密度2.97g/cm3
ＣＡハ ：CaO/Al2O3モル比1.50、強熱減量1.0％、結晶質、主成分CaO・Al2O3と12CaO・7Al2O3、ブレーン値5,000cm2/g、密度2.95g/cm3
ＣＡニ ：CaO/Al2O3モル比1.70、強熱減量1.0％、結晶質、主成分CaO・Al2O3と12CaO・7Al2O3、ブレーン値5,000cm2/g、密度2.94g/cm3
ＣＡホ ：CaO/Al2O3モル比2.00、強熱減量1.0％、結晶質、主成分CaO・Al2O3と12CaO・7Al2O3、ブレーン値5,000cm2/g、密度2.98g/cm3
ＣＡヘ ：CaO/Al2O3モル比3.00、強熱減量1.0％、結晶質、主成分3CaO・Al2O3、ブレーン値5,000cm2/g、密度2.99g/cm3
ＣＡト ：CaO/Al2O3モル比1.70、強熱減量1.0％、非晶質、ＣＡニに試薬１級のシリカを３％添加して、1,650℃で溶融後、急冷して合成、ブレーン値5,000cm2/g、密度2.94g/cm3
ＣＡチ ：ＣＡトに湿分を与え、強熱減量を2.0％としたもの、ブレーン値5,000cm2/g、密度2.94g/cm3
セッコウａ：市販の無水セッコウ、ブレーン値4,000cm2/g、密度2.96g/cm3
鋼繊維Ａ ：引張強度2,000N/mm2、平均径0.2mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
流動化剤 ：ポリアルキルアリルスルホン酸塩の縮合物系流動化剤、市販品
凝結調整剤：試薬１級のクエン酸25部と試薬１級の炭酸カリウム75部の混合物
細骨材 ：石灰砂、４mm下品、粗粒率2.73、密度2.60g/cm3
水 ：上水道水
【００３６】
＜測定方法＞
硬化時間 ：JIS A 1147に準じて凝結時間を測定し、凝結の終結時間を硬化時間とした。
圧縮強度 ：モルタルを型枠に詰めて４cm×４cm×16cmの成形体を作成し、各材齢の圧縮強度をJIS R 5201に準じて測定した。
曲げ強度：モルタルを型枠に詰めて４cm×４cm×16cmの成形体を作成し、各材齢の曲げ強度をJIS R 5201に準じて測定した。
【００３７】
【表１】
【００３８】
実験例２
ＣＡチを使用し、表２に示す鋼繊維を使用したこと以外は実験例１と同様に行った。
なお、比較のため、鋼繊維の代わりに、ビニロンファイバーを用いた場合についても同様に行った。結果を表２に併記する。
【００３９】
＜使用材料＞
鋼繊維Ｂ ：引張強度 500N/mm2、平均径0.2mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｃ ：引張強度1,000N/mm2、平均径0.2mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｄ ：引張強度1,500N/mm2、平均径0.2mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
繊維Ｘ ：ビニロンファイバー、引張強度1,300N/mm2、平均径14μｍ、繊維長６mm、集束タイプ、密度1.3g/cm3、市販品
【００４０】
【表２】
【００４１】
実験例３
ＣＡホを使用し、表３に示す鋼繊維を使用したこと以外は実験例１と同様に行った。
結果を表３に併記する。
【００４２】
＜使用材料＞
鋼繊維Ｅ ：引張強度1,500N/mm2、平均径0.1mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｆ ：引張強度1,500N/mm2、平均径0.3mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｇ ：引張強度1,500N/mm2、平均径0.5mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｈ ：引張強度1,500N/mm2、平均径0.7mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｉ ：引張強度1,500N/mm2、平均径0.9mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｊ ：引張強度1,500N/mm2、平均径1.1mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｋ ：引張強度1,500N/mm2、平均径1.3mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｌ ：引張強度1,500N/mm2、平均径1.5mm、繊維長20mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｍ ：引張強度2,000N/mm2、平均径0.2mm、繊維長３mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｎ ：引張強度2,000N/mm2、平均径0.2mm、繊維長５mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｏ ：引張強度2,000N/mm2、平均径0.2mm、繊維長10mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｐ ：引張強度2,000N/mm2、平均径0.2mm、繊維長30mm、密度8.5g/cm3
鋼繊維Ｑ ：引張強度2,000N/mm2、平均径0.2mm、繊維長40mm、密度8.5g/cm3
【００４３】
【表３】
【００４４】
実験例４
表４に示すセメント、ＣＡチ、及びセッコウａを使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に併記する。
【００４５】
【表４】
【００４６】
実験例５
ＣＡチを使用し、ＣＡとセッコウからなる急硬成分100部中、表５に示すセッコウを使用したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表５に併記する。
【００４７】
＜使用材料＞
セッコウｂ：市販の半水セッコウ、ブレーン値4,000cm2/g、密度2.64g/cm3
セッコウｃ：市販の二水セッコウ、ブレーン値4,000cm2/g、密度2.32g/cm3
【００４８】
【表５】
【００４９】
実験例６
ＣＡチを使用し、結合材100部中、表６に示す急硬成分を用いたこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表６に併記する。
【００５０】
【表６】
【００５１】
実験例７
ＣＡチを使用し、細骨材の配合割合を表７に示すように変化したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表７に併記する。
【００５２】
【表７】
【００５３】
実験例８
セメント70部、ＣＡチ15部、及びセッコウａ15部からなる結合材を使用し、結合材100部に対して、凝結調整剤0.7部、及び細骨材100部を配合し、水／結合材比35％となるように水を加えて練混ぜ、モルタルを調製した。
調製したモルタルに、練り上がりモルタル中、２容量％になるよう鋼繊維Ａを添加して超速硬モルタルを調製し、表８に示す粗骨材を配合して超速硬コンクリートを調製した。
調製した超速硬コンクリートの硬化時間、圧縮強度、及び曲げ強度を測定した。結果を表８に併記する。
【００５４】
＜使用材料＞
粗骨材 ：市販の砕石、ケイ石系、Ｇmax15mm、密度2.65g/cm3
【００５５】
＜測定方法＞
硬化時間 ：JIS A 1147に準じて凝結時間を測定し、凝結の終結時間を硬化時間とした。
圧縮強度 ：JIS A 1108に準じて測定した。
曲げ強度 ：JIS A 1106に準じて測定した。
【００５６】
【表８】
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の超速硬セメント組成物は、初期材齢で高い曲げ強度を発現するばかりでなく、圧縮強度も高めた超速硬セメントコンクリートが得られるため、土木・建築分野及び建材用途に広範に利用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、カルシウムアルミネート、セッコウ、凝結調整剤、及び引張強度が1,000N/mm2以上の鋼繊維を含有してなる超速硬セメント組成物。
【請求項２】
セメント、カルシウムアルミネート、及びセッコウを含有してなる結合材、凝結調整剤、並びに、引張強度が1,000N/mm2以上の鋼繊維を含有してなる超速硬セメント組成物。
【請求項３】
鋼繊維の平均径が0.1〜1.5mmである請求項１又は請求項２に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項４】
鋼繊維の繊維長が３〜40mmである請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項５】
結合材100部中、セメントが50〜90部、カルシウムアルミネートが５〜25部、及びセッコウが５〜25部である請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項６】
カルシウムアルミネートが非晶質カルシウムアルミネートである請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項に記載の超速硬セメント組成物と骨材とを含有してなる超速硬セメントコンクリート組成物。
【請求項８】
請求項７に記載の超速硬セメントコンクリート組成物と水とを含有してなる超速硬セメントコンクリート。
【請求項１】
セメント、カルシウムアルミネート、セッコウ、凝結調整剤、及び引張強度が1,000N/mm2以上の鋼繊維を含有してなる超速硬セメント組成物。
【請求項２】
セメント、カルシウムアルミネート、及びセッコウを含有してなる結合材、凝結調整剤、並びに、引張強度が1,000N/mm2以上の鋼繊維を含有してなる超速硬セメント組成物。
【請求項３】
鋼繊維の平均径が0.1〜1.5mmである請求項１又は請求項２に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項４】
鋼繊維の繊維長が３〜40mmである請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項５】
結合材100部中、セメントが50〜90部、カルシウムアルミネートが５〜25部、及びセッコウが５〜25部である請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項６】
カルシウムアルミネートが非晶質カルシウムアルミネートである請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項に記載の超速硬セメント組成物。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項に記載の超速硬セメント組成物と骨材とを含有してなる超速硬セメントコンクリート組成物。
【請求項８】
請求項７に記載の超速硬セメントコンクリート組成物と水とを含有してなる超速硬セメントコンクリート。
【公開番号】特開２００７−３２０８３４（Ｐ２００７−３２０８３４Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５５７１６（Ｐ２００６−１５５７１６）
【出願日】平成１８年６月５日（２００６．６．５）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月５日（２００６．６．５）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
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