JP2018145039A - Hydraulic composition and heat resistant structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水硬性組成物及び耐熱構造物に関する。 The present invention relates to a hydraulic composition and a heat resistant structure.
焼却炉や、工場におけるヒーター等の熱源の周辺は、その温度が高温と低温（常温）を繰り返し、かつ、このような状況が長期に亘る場合がある。
このため、これらの熱源の周辺の構造物に用いられるコンクリート等の水硬性組成物には、優れた耐熱性が求められている。
耐熱性に優れた水硬性組成物として、特許文献１には、固体へ焼結させた石炭フライアッシュを含むコンクリート混合物に、耐火性を高めるためにプラスチック繊維を使用することを特徴とする耐火性を高めたコンクリート混合物が記載されている。
また、特許文献２には、コンクリートあるいはモルタルに、鋼繊維と、合成高分子材料からなる繊維及び／又はビーズとが添加されてなることを特徴とする高靭性・高耐火性のセメント配合体が記載されている。
一方、コンクリート等の水硬性組成物に配合するための繊維として、ポリプロピレン繊維等が知られている。例えば、特許文献３は、ポリプロピレン系合成樹脂フィラメントであり、個々のフィラメントが分離可能に連結した連糸形状テープの短繊維からなるセメント強化用ポリプロピレン繊維が記載されている。
また、特許文献４には、ポリプロピレン繊維を含む耐熱性に優れた水硬性組成物として、ポルトランドセメント、フライアッシュ、火成岩からなる細骨材、火成岩からなる粗骨材、ポリプロピレン繊維、水、及び、減水剤を含むことを特徴とする水硬性組成物が記載されている。
さらに、特許文献５には、ビーライト（Ｃ２Ｓ）を３５〜９０重量％含有するセメント、ポゾラン質混和材（高炉スラグ粉末、フライアッシュ、シリカヒューム及びメタカオリンから選ばれた一種又は二種以上）、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤、細骨材、粗骨材を含有してなり、水／結合材（セメント＋ポゾラン質混和材）比が３５重量％以下で、圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とする高強度コンクリートが記載されている。
In the vicinity of heat sources such as incinerators and heaters in factories, the temperature repeats high and low temperatures (normal temperature), and such a situation may last for a long time.
Therefore, excellent heat resistance is required for hydraulic compositions such as concrete used for structures around these heat sources.
As a hydraulic composition having excellent heat resistance,
On the other hand, polypropylene fiber or the like is known as a fiber for blending into a hydraulic composition such as concrete. For example, Patent Document 3 is a polypropylene-based synthetic resin filament, and describes a cement-reinforced polypropylene fiber composed of short fibers of a continuous yarn shape tape in which individual filaments are detachably connected.
Patent Document 4 discloses a hydraulic composition excellent in heat resistance containing polypropylene fiber, Portland cement, fly ash, fine aggregate made of igneous rock, coarse aggregate made of igneous rock, polypropylene fiber, water, and A hydraulic composition characterized in that it contains a water reducing agent is described.
Further, Patent Document 5 includes cement containing 35 to 90% by weight of belite (C 2 S), pozzolanic admixture (one or more selected from blast furnace slag powder, fly ash, silica fume and metakaolin). ), High-performance water-reducing agent or high-performance AE water-reducing agent, fine aggregate, coarse aggregate, water / binding material (cement + pozzolanic admixture) ratio is 35% by weight or less, and compressive strength is 60N High-strength concrete characterized by being / mm 2 or more is described.
特許文献１に記載されているコンクリート混合物、及び、特許文献２に記載されているセメント配合体は、火災の際の高温による、部材の剥げ落ちや表面の爆裂等が起こりにくいものである。すなわち、これらは火災時等の一時的な高温（特に、火炎による非常な高温）に対する耐熱性（耐火性）に優れたものである。
一方、特許文献４に記載されている水硬性組成物は、周辺の温度が高温（例えば、摂氏数百度程度）と低温（例えば、気温と同じ温度）を繰り返し、かつ、このような状況が長期に亘る場合においても、爆裂や強度低下等の劣化が起こりにくい、耐熱性に優れたものである。
本発明は、周辺の温度が高温と低温（常温）を繰り返し、かつ、このような状況が長期に亘る場合において、爆裂や強度低下等の劣化が起こりにくい、耐熱性に優れた水硬性組成物を提供することを目的とする。
The concrete mixture described in
On the other hand, the hydraulic composition described in Patent Document 4 has a high ambient temperature (for example, about several hundred degrees Celsius) and a low temperature (for example, the same temperature as the ambient temperature). Even in the case of the above, it is excellent in heat resistance, and hardly deteriorates such as explosion or strength reduction.
The present invention is a hydraulic composition with excellent heat resistance, in which the ambient temperature is repeatedly high and low (room temperature), and when such a situation lasts for a long period of time, deterioration such as explosion or reduction in strength is unlikely to occur. The purpose is to provide.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ポルトランドセメント、特定のポゾラン質混和材、特定の細骨材、特定の粗骨材、ポリプロピレン繊維、水、及び、セメント分散剤を含む水硬性組成物によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［６］を提供するものである。
［１］ ポルトランドセメント、ＢＥＴ比表面積が５ｍ２／ｇ以上のポゾラン質混和材、火成岩からなる細骨材、火成岩からなる粗骨材、ポリプロピレン繊維、水、及び、セメント分散剤を含む水硬性組成物であって、上記ポゾラン質混和材が、シリカフューム、メタカオリン、又は、沈殿法シリカであることを特徴とする水硬性組成物。
［２］ 上記細骨材及び上記粗骨材を構成する各火成岩が、玄武岩又は安山岩である前記［１］に記載の水硬性組成物。
［３］ 上記ポリプロピレン繊維は、直径が２０ｄｔｅｘ以下でかつ長さが２４ｍｍ以下であるフィラメントの５〜１００本が、連糸形状を有して、分離可能な連結部で接合されてなるものである前記［１］又は［２］に記載の水硬性組成物。
［４］ 上記ポルトランドセメントと上記ポゾラン質混和材の合計量中の上記ポゾラン質混和材の割合が５〜２５質量％であり、かつ、上記水硬性組成物１ｍ３中の上記ポリプロピレン繊維の配合量が０．４５５〜４．５５ｋｇ／ｍ３である前記［１］〜［３］のいずれかに記載の水硬性組成物。
［５］ 上記セメント分散剤が、ＡＥ減水剤又は高性能ＡＥ減水剤である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の水硬性組成物。
［６］ 前記［１］〜［５］のいずれかに記載の水硬性組成物の硬化体であるコンクリートによって、表面を含む部分が形成されていることを特徴とする耐熱構造物。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor obtained Portland cement, a specific pozzolanic admixture, a specific fine aggregate, a specific coarse aggregate, polypropylene fiber, water, and a cement dispersant. According to the hydraulic composition containing, it discovered that the said objective could be achieved and completed this invention.
That is, the present invention provides the following [1] to [6].
[1] Portland cement, pozzolanic admixture having a BET specific surface area of 5 m 2 / g or more, fine aggregate made of igneous rock, coarse aggregate made of igneous rock, polypropylene fiber, water, and hydraulic composition containing cement dispersant A hydraulic composition, wherein the pozzolanic admixture is silica fume, metakaolin, or precipitated silica.
[2] The hydraulic composition according to [1], wherein each igneous rock constituting the fine aggregate and the coarse aggregate is basalt or andesite.
[3] The polypropylene fiber is formed by joining 5 to 100 filaments having a diameter of 20 dtex or less and a length of 24 mm or less, having a continuous yarn shape, and a separable connecting portion. The hydraulic composition according to the above [1] or [2].
[4] The proportion of the pozzolanic admixture in the total amount of the Portland cement and the pozzolanic admixture is 5 to 25% by mass, and the blending amount of the polypropylene fiber in the hydraulic composition 1 m 3 The hydraulic composition according to any one of [1] to [3], in which is 0.455 to 4.55 kg / m 3 .
[5] The hydraulic composition according to any one of [1] to [4], wherein the cement dispersant is an AE water reducing agent or a high performance AE water reducing agent.
[6] A heat-resistant structure in which a portion including a surface is formed of concrete which is a cured body of the hydraulic composition according to any one of [1] to [5].
本発明の水硬性組成物は、周辺の温度が高温と低温（常温）を繰り返し、かつ、このような状況が長期に亘る場合において、爆裂したり、強度（例えば、圧縮強度）が低下するといった劣化が起こりにくい、耐熱性に優れたものである。 In the hydraulic composition of the present invention, when the surrounding temperature repeats high and low temperatures (normal temperature), and when such a situation lasts for a long time, explosion or strength (for example, compressive strength) decreases. It is resistant to deterioration and has excellent heat resistance.
本発明の水硬性組成物は、ポルトランドセメント、ＢＥＴ比表面積が５ｍ２／ｇ以上のポゾラン質混和材、火成岩からなる細骨材、火成岩からなる粗骨材、ポリプロピレン繊維、水、及び、セメント分散剤を含む水硬性組成物であって、上記ポゾラン質混和材が、シリカフューム、メタカオリン、又は、沈殿法シリカであるものである。
なお、本明細書中、「水硬性組成物」の語は、硬化前の組成物、および、組成物が硬化してなる硬化体を包含するものである。
以下、各原料について詳しく説明する。
本発明の水硬性組成物に用いられるポルトランドセメントとしては、特に限定されるものではなく、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメント等が挙げられる。中でも、強度発現性および流動性の観点から、普通ポルトランドセメントまたは中庸熱ポルトランドセメントが好ましく、普通ポルトランドセメントがより好ましい。
The hydraulic composition of the present invention includes Portland cement, a pozzolanic admixture having a BET specific surface area of 5 m 2 / g or more, fine aggregate made of igneous rock, coarse aggregate made of igneous rock, polypropylene fiber, water, and cement dispersion A hydraulic composition containing an agent, wherein the pozzolanic admixture is silica fume, metakaolin, or precipitated silica.
In the present specification, the term “hydraulic composition” includes a composition before curing and a cured product obtained by curing the composition.
Hereinafter, each raw material will be described in detail.
The Portland cement used in the hydraulic composition of the present invention is not particularly limited. Examples thereof include mixed cements such as cement and fly ash cement. Among these, from the viewpoint of strength development and fluidity, ordinary Portland cement or moderately heated Portland cement is preferable, and ordinary Portland cement is more preferable.
本発明において、ポゾラン質混和材のＢＥＴ比表面積は５ｍ２／ｇ以上、好ましくは８ｍ２／ｇ以上、より好ましくは１０ｍ２／ｇ以上である。当該ポゾラン質混和材として、シリカフューム、メタカオリン、又は、沈殿法シリカ（ホワイトカーボン）が挙げられる。
シリカフュームのＢＥＴ比表面積は、好ましくは１２〜２５ｍ２／ｇ、より好ましくは１４〜２３ｍ２／ｇ、特に好ましくは１６〜２２ｍ２／ｇである。該比表面積が１２ｍ２／ｇ以上であるシリカフュームは、容易に入手可能である。また、該比表面積が１２ｍ２／ｇ以上であれば、水硬性組成物の硬化体の耐熱性をより向上することができる。該比表面積が２５ｍ２／ｇ以下であれば、硬化前の水硬性組成物の流動性をより向上することができる。
メタカオリンのＢＥＴ比表面積は、好ましくは５〜３０ｍ２／ｇ、より好ましくは７〜２８ｍ２／ｇ、さらに好ましくは８〜２５ｍ２／ｇ、特に好ましくは９〜２０ｍ２／ｇである。該比表面積が上記数値範囲内であるメタカオリンは、容易に入手可能である。また、該比表面積が５ｍ２／ｇ以上であれば、水硬性組成物の硬化体の耐熱性をより向上することができる。また、該比表面積が３０ｍ２／ｇ以下であれば、硬化前の水硬性組成物の流動性をより向上することができる。
沈殿法シリカのＢＥＴ比表面積は、好ましくは１５〜４００ｍ２／ｇ、より好ましくは１７〜２００ｍ２／ｇ、さらに好ましくは１８〜１００ｍ２／ｇ、特に好ましくは２０〜５０ｍ２／ｇである。該比表面積が上記数値範囲内である沈殿法シリカは、容易に入手可能である。また、該比表面積が１５ｍ２／ｇ以上であれば、水硬性組成物の硬化体の耐熱性をより向上することができる。また、該比表面積が４００ｍ２／ｇ以下であれば、硬化前の水硬性組成物の流動性をより向上することができる。
In the present invention, the BET specific surface area of the pozzolanic admixture is 5 m 2 / g or more, preferably 8 m 2 / g or more, more preferably 10 m 2 / g or more. Examples of the pozzolanic admixture include silica fume, metakaolin, or precipitated silica (white carbon).
The BET specific surface area of silica fume is preferably 12 to 25 m 2 / g, more preferably 14 to 23 m 2 / g, and particularly preferably 16 to 22 m 2 / g. Silica fume having a specific surface area of 12 m 2 / g or more is readily available. Moreover, if this specific surface area is 12 m < 2 > / g or more, the heat resistance of the hardening body of a hydraulic composition can be improved more. If this specific surface area is 25 m < 2 > / g or less, the fluidity | liquidity of the hydraulic composition before hardening can be improved more.
The BET specific surface area of metakaolin is preferably 5 to 30 m 2 / g, more preferably 7 to 28 m 2 / g, still more preferably 8 to 25 m 2 / g, and particularly preferably 9 to 20 m 2 / g. Metakaolin having a specific surface area within the above numerical range is readily available. Moreover, if this specific surface area is 5 m < 2 > / g or more, the heat resistance of the hardening body of a hydraulic composition can be improved more. Moreover, if this specific surface area is 30 m < 2 > / g or less, the fluidity | liquidity of the hydraulic composition before hardening can be improved more.
BET specific surface area of the precipitated silica is preferably 15~400m 2 / g, more preferably 17~200m 2 / g, more preferably 18~100m 2 / g, particularly preferably 20 to 50 m 2 / g. Precipitated silica having a specific surface area within the above numerical range is readily available. Moreover, if this specific surface area is 15 m < 2 > / g or more, the heat resistance of the hardening body of a hydraulic composition can be improved more. Moreover, if this specific surface area is 400 m < 2 > / g or less, the fluidity | liquidity of the hydraulic composition before hardening can be improved more.
本発明において、ポルトランドセメントと、ポゾラン質混和材の合計量（１００質量％）中のポゾラン質混和材の割合（ポゾラン質混和材として、２種以上を併用する場合はその合計の割合）は、好ましくは５〜２５質量％、より好ましくは６〜２３質量％、特に好ましくは７〜２０質量％である。該割合が５質量％以上であれば、水硬性組成物の硬化体の耐熱性がより向上し、水硬性組成物のアルカリ骨材反応をより抑制することができる。該割合が２５質量％以下であれば、水硬性組成物の強度発現性がより向上し、また、水硬性組成物の硬化体の耐熱性がより向上する。
また、ポゾラン質混和材は２種以上を併用してもよく、併用する場合において、各ポゾラン質混和材の質量比は、特に限定されるものではない。
本発明において、シリカフューム、メタカオリン及び沈殿法シリカ以外の混和材（他の混和材）を用いることができる。他の混和材の配合量は、シリカフューム、メタカオリン及び沈殿法シリカの合計１００質量部に対して、強度発現性の低下を避ける観点から、好ましくは２０質量部以下、より好ましくは１０質量部以下、特に好ましくは５質量部以下である。
他の混和材の例としては、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末等が挙げられる。
In the present invention, the proportion of the pozzolanic admixture in the total amount (100% by mass) of Portland cement and the pozzolanic admixture (when using two or more kinds of pozzolanic admixture, the total proportion) Preferably it is 5-25 mass%, More preferably, it is 6-23 mass%, Most preferably, it is 7-20 mass%. If this ratio is 5 mass% or more, the heat resistance of the hardening body of a hydraulic composition will improve more, and the alkali-aggregate reaction of a hydraulic composition can be suppressed more. If this ratio is 25 mass% or less, the strength development property of a hydraulic composition will improve more, and the heat resistance of the hardening body of a hydraulic composition will improve more.
In addition, two or more kinds of pozzolanic admixtures may be used in combination, and when used in combination, the mass ratio of each pozzolanic admixture is not particularly limited.
In the present invention, admixtures (other admixtures) other than silica fume, metakaolin and precipitated silica can be used. The blending amount of the other admixture is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, from the viewpoint of avoiding a decrease in strength, with respect to a total of 100 parts by mass of silica fume, metakaolin, and precipitated silica. Especially preferably, it is 5 mass parts or less.
Examples of other admixtures include fly ash and blast furnace slag fine powder.
本発明に用いられる細骨材及び粗骨材は、火成岩からなるものである。火成岩からなる細骨材及び粗骨材を用いることで、高温の環境下において、爆裂による硬化体の損傷等を防ぐことができる。
火成岩としては、例えば、玄武岩、安山岩、流紋岩、斑レイ岩、閃緑岩、及び花崗岩等が挙げられる。中でも、水硬性組成物の硬化体の耐熱性向上の観点から、玄武岩または安山岩が好ましく、玄武岩がより好ましい。
本発明の水硬性組成物１ｍ３中の火成岩からなる細骨材の配合量は、好ましくは５５０〜１，０００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは８００〜９５０ｋｇ／ｍ３である。該量が上記数値範囲内であれば、水硬性組成物の混練時及び打設時の作業性や、水硬性組成物の硬化体の耐熱性及び強度が向上する。
本発明の水硬性組成物１ｍ３中の火成岩からなる粗骨材の配合量は、好ましくは７００〜１，２００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは７５０〜９５０ｋｇ／ｍ３である。該量が上記数値範囲内であれば、水硬性組成物の硬化体の耐熱性及び強度が向上する。
The fine aggregate and coarse aggregate used in the present invention are made of igneous rock. By using a fine aggregate and a coarse aggregate made of igneous rock, it is possible to prevent damage to the hardened body due to explosion in a high temperature environment.
Examples of igneous rocks include basalt, andesite, rhyolite, gabbro, diorite, and granite. Among these, from the viewpoint of improving the heat resistance of the cured body of the hydraulic composition, basalt or andesite is preferable, and basalt is more preferable.
The blending amount of fine aggregate made of igneous rock in 1 m 3 of the hydraulic composition of the present invention is preferably 550 to 1,000 kg / m 3 , more preferably 800 to 950 kg / m 3 . When the amount is within the above numerical range, the workability at the time of kneading and placing the hydraulic composition and the heat resistance and strength of the cured body of the hydraulic composition are improved.
The blending amount of the coarse aggregate made of igneous rock in the hydraulic composition 1 m 3 of the present invention is preferably 700 to 1,200 kg / m 3 , more preferably 750 to 950 kg / m 3 . When the amount is within the above numerical range, the heat resistance and strength of the cured body of the hydraulic composition are improved.
本発明の水硬性組成物は、ポリプロピレン繊維を含むものである。
ポリプロピレン繊維を含むことによって、高温の環境下において、本発明の水硬性組成物の硬化体中のポリプロピレン繊維が溶けて、該硬化体中に空洞が生じ、該空洞を通じて硬化体の内部に発生した水蒸気が外部に放出されるため、爆裂による該硬化体の損傷を防ぐことができる。
本発明で用いられるポリプロピレン繊維は、フィラメントの直径が、好ましくは２０ｄｔｅｘ（デシテックス）以下、より好ましくは３〜１５ｄｔｅｘ、特に好ましくは６〜１２ｄｔｅｘ、かつ、長さが、好ましくは２４ｍｍ以下、より好ましくは６〜２０ｍｍ、特に好ましくは１０〜１８ｍｍのものである。
上記直径が２０ｄｔｅｘ以下であれば、水硬性組成物の硬化体の強度および耐熱性が向上する。
上記長さが２４ｍｍ以下であれば、水硬性組成物の混練時及び打設時の作業性や、水硬性組成物の硬化体の強度および耐熱性が向上する。
The hydraulic composition of the present invention contains polypropylene fibers.
By including the polypropylene fiber, the polypropylene fiber in the cured body of the hydraulic composition of the present invention melts in a high-temperature environment, and a cavity is generated in the cured body, and is generated inside the cured body through the cavity. Since water vapor is released to the outside, damage to the cured body due to explosion can be prevented.
The polypropylene fiber used in the present invention has a filament diameter of preferably 20 dtex (decitex) or less, more preferably 3 to 15 dtex, particularly preferably 6 to 12 dtex, and a length of preferably 24 mm or less, more preferably. It is 6 to 20 mm, particularly preferably 10 to 18 mm.
If the said diameter is 20 dtex or less, the intensity | strength and heat resistance of the hardening body of a hydraulic composition will improve.
If the said length is 24 mm or less, the workability | operativity at the time of kneading | mixing and setting of a hydraulic composition and the intensity | strength and heat resistance of the hardening body of a hydraulic composition will improve.
本発明で用いられるポリプロピレン繊維は、直径が２０ｄｔｅｘ以下でかつ長さが２４ｍｍ以下であるフィラメントの５〜１００本が、連糸形状を有して、分離可能な連結部で接合されてなるものが好ましい。
ここで、本明細書中、「連糸形状」とは、複数のフィラメントが、顕微鏡で拡大して観察した場合にテープ状となるように、並列に配設された形状をいう。
本発明で用いられる連糸形状を有するポリプロピレン繊維について、図１を参照にしながら説明する。連糸形状を有するポリプロピレン繊維１は、複数の単糸フィラメント２が並列に配設され、各単糸フィラメントが、隣接する単糸フィラメントと連結部３で接合されてなるものである。連結部３は、外力によって割れやすくなっているため、水硬性組成物を混練する際に、適度に分離、解繊される。
このようなポリプロピレン繊維を用いることで、水硬性組成物を混練する際に、ポリプロピレン繊維が、単糸フィラメントからなる繊維または少数（例えば、２〜４本）のフィラメントからなる連糸形状を有する繊維に容易に分離する。その結果、ポリプロピレン繊維を、水硬性組成物の硬化体中に均一に分散させることができる。
The polypropylene fiber used in the present invention has 5-100 filaments having a diameter of 20 dtex or less and a length of 24 mm or less, having a continuous yarn shape and joined at a separable connecting portion. preferable.
Here, in this specification, “continuous yarn shape” refers to a shape in which a plurality of filaments are arranged in parallel so as to be in a tape shape when magnified and observed with a microscope.
The polypropylene fiber having a continuous yarn shape used in the present invention will be described with reference to FIG. The
When such a polypropylene fiber is used, when the hydraulic composition is kneaded, the polypropylene fiber is a fiber having a single yarn filament or a continuous yarn shape consisting of a few (for example, 2 to 4) filaments. Easy to separate. As a result, the polypropylene fibers can be uniformly dispersed in the cured body of the hydraulic composition.
本発明で用いられる連糸形状を有するポリプロピレン繊維を構成するフィラメントの数は、５〜１００本、好ましくは１０〜９０本、より好ましくは２０〜８０本である。該数が上記数値範囲内であれば、製造が容易であり、混練によって少数のフィラメントからなる連糸形状のポリプロピレン繊維を、水硬性組成物の硬化体中に均一に分散させることが可能となるため、水硬性組成物の硬化体の強度および耐熱性が向上する。
連糸形状を有するポリプロピレン繊維の具体例としては、例えば、上述の特許文献３（特開平９−８６９８４号公報）に記載されているポリプロピレン繊維が挙げられる。
The number of filaments composing the polypropylene fiber having a continuous yarn shape used in the present invention is 5 to 100, preferably 10 to 90, and more preferably 20 to 80. If the number is within the above numerical range, it is easy to produce, and it becomes possible to uniformly disperse the continuous-filament-shaped polypropylene fibers composed of a small number of filaments in the cured body of the hydraulic composition by kneading. Therefore, the strength and heat resistance of the cured body of the hydraulic composition are improved.
Specific examples of the polypropylene fiber having a continuous yarn shape include, for example, the polypropylene fiber described in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-86984).
ポリプロピレン繊維の配合量は、水硬性組成物の全量中の割合として、好ましくは０．０５〜０．５体積％、より好ましくは０．０８〜０．３体積％、特に好ましくは０．１〜０．２５体積％である。該量が０．０５体積％以上であれば、水硬性組成物の硬化体の耐熱性を向上させることができる。該量が０．５体積％以下であれば、水硬性組成物の混練時及び打設時の作業性が向上する。
また、本発明の水硬性組成物１ｍ３中のポリプロピレン繊維の配合量は、好ましくは０．４５５〜４．５５ｋｇ／ｍ３、より好ましくは０．７２８〜２．７３ｋｇ／ｍ３、特に好ましくは０．９１〜２．２８ｋｇ／ｍ３である。
The blending amount of the polypropylene fiber is preferably 0.05 to 0.5% by volume, more preferably 0.08 to 0.3% by volume, and particularly preferably 0.1 to 0.1% by volume as a ratio in the total amount of the hydraulic composition. 0.25% by volume. When the amount is 0.05% by volume or more, the heat resistance of the cured body of the hydraulic composition can be improved. When the amount is 0.5% by volume or less, workability at the time of kneading and placing the hydraulic composition is improved.
The blending amount of the polypropylene fiber in the hydraulic composition 1 m 3 of the present invention is preferably 0.455 to 4.55 kg / m 3 , more preferably 0.728 to 2.73 kg / m 3 , particularly preferably. 0.91 to 2.28 kg / m 3 .
本発明の水硬性組成物は、ポリプロピレン繊維の他に、補強用繊維として他の繊維を含むことができる。補強用繊維が含まれることにより、硬化体の靭性を向上させ、かつ硬化体の収縮を抑制することができる。
他の繊維としては、鋼繊維、ステンレス繊維、およびアモルファス繊維等の金属繊維；ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、およびアラミド繊維等の有機繊維、が挙げられる。
The hydraulic composition of the present invention can contain other fibers as reinforcing fibers in addition to the polypropylene fibers. By including the reinforcing fiber, the toughness of the cured body can be improved and the shrinkage of the cured body can be suppressed.
Other fibers include metal fibers such as steel fibers, stainless fibers, and amorphous fibers; organic fibers such as vinylon fibers, polyethylene fibers, and aramid fibers.
本発明の水硬性組成物に用いられる水としては、水道水等を使用することができる。
本発明において、水と、ポルトランドセメントとポゾラン質混和材の合計の質量比（水／（ポルトランドセメント＋ポゾラン質混和材）の質量比）は、好ましくは０．３０〜０．６５、より好ましくは０．３５〜０．６０、特に好ましくは０．４０〜０．５５である。該比が０．３０以上であれば、水硬性組成物の混練時及び打設時の作業性が向上する。該比が０．６５以下であれば、強度発現性が向上する。
As water used for the hydraulic composition of the present invention, tap water or the like can be used.
In the present invention, the total mass ratio of water, Portland cement and pozzolanic admixture (water / (portland cement + pozzolanic admixture)) is preferably 0.30 to 0.65, more preferably 0.35 to 0.60, particularly preferably 0.40 to 0.55. When the ratio is 0.30 or more, workability at the time of kneading and placing the hydraulic composition is improved. If this ratio is 0.65 or less, strength development will be improved.
本発明の水硬性組成物に用いられるセメント分散剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系等の、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤および高性能ＡＥ減水剤等が挙げられる。中でも、水硬性組成物の流動性、施工性、及び強度発現性の観点から、ＡＥ減水剤又は高性能ＡＥ減水剤が好ましく、ＡＥ減水剤がより好ましい。
減水剤（通常、液状）の配合量は、ポルトランドセメントとポゾラン質混和材の合計量１００質量部に対して、好ましくは０．１〜３．０質量部、より好ましくは０．３〜２．０質量部、特に好ましくは０．５〜１．５質量部である。該量が０．１質量部以上であれば、減水性能が向上し、水硬性組成物の混練時及び打設時の作業性が向上する。該量が３．０質量部以下であれば、強度発現性が向上する。
Examples of the cement dispersant used in the hydraulic composition of the present invention include lignin-based, naphthalenesulfonic acid-based, melamine-based, and polycarboxylic acid-based water reducing agents, AE water reducing agents, high performance water reducing agents, and high performance AE water reducing methods. Agents and the like. Especially, from a viewpoint of the fluidity | liquidity of a hydraulic composition, workability | operativity, and intensity | strength expression property, an AE water reducing agent or a high performance AE water reducing agent is preferable, and an AE water reducing agent is more preferable.
The blending amount of the water reducing agent (usually liquid) is preferably 0.1 to 3.0 parts by mass, more preferably 0.3 to 2 parts per 100 parts by mass of the total amount of Portland cement and pozzolanic admixture. 0 parts by mass, particularly preferably 0.5 to 1.5 parts by mass. When the amount is 0.1 parts by mass or more, water reduction performance is improved, and workability at the time of kneading and placing the hydraulic composition is improved. If the amount is 3.0 parts by mass or less, strength development is improved.
本発明の水硬性組成物を硬化してなる硬化体（コンクリート）は、周辺の温度が高温（例えば、摂氏数百度程度）と低温（例えば、気温；０〜４０℃程度）を数時間〜数週間単位で繰り返し、かつ、繰り返しの回数が多数（例えば、数百回〜１，２００回程度）であっても、爆裂等による損傷が生じにくく、また、強度の低下が起こりにくいものである。本発明の水硬性組成物は耐熱性に優れており、耐熱構造物の表面を含む部分等に好適に使用することができる。 The cured body (concrete) obtained by curing the hydraulic composition of the present invention has a peripheral temperature of several hours to several hours, such as high temperature (for example, about several hundred degrees Celsius) and low temperature (for example, temperature: about 0 to 40 ° C.). Even if it is repeated on a weekly basis and the number of repetitions is large (for example, about several hundred times to 1,200 times), damage due to explosion or the like hardly occurs, and strength reduction does not easily occur. The hydraulic composition of the present invention is excellent in heat resistance and can be suitably used for a part including the surface of the heat-resistant structure.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［使用原料］
（１）普通ポルトランドセメント：太平洋セメント社製
（２）シリカフューム（混和材）：ＢＥＴ比表面積１８ｍ２／ｇ
（３）メタカオリン（混和材）：ＢＥＴ比表面積１０ｍ２／ｇ
（４）細骨材Ａ：玄武岩砕砂
（５）細骨材Ｂ：安山岩砕砂
（６）細骨材Ｃ：山砂
（７）粗骨材Ａ：玄武岩砕石
（８）粗骨材Ｂ：安山岩砕石
（９）粗骨材Ｃ：砂岩砕石
（１０）ポリプロピレン繊維：直径１０ｄｔｅｘ、長さ１２ｍｍであるフィラメント５０本が、連糸形状を有して、分離可能な連結部で接合されてなるもの（萩原工業社製）；比重０．９１
（１１）ＡＥ減水剤（セメント分散剤；表１中の「分散剤」）：フローリックＳＶ１０（液状；フローリック社製）
（１２）高性能ＡＥ減水剤（セメント分散剤；表１中の「分散剤」）：フローリックＳＦ５００Ｓ（液状；フローリック社製）
（１３）水：上水道水
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[Raw materials]
(1) Ordinary Portland cement: Taiheiyo Cement (2) Silica fume (admixture): BET specific surface area 18 m 2 / g
(3) Metakaolin (admixture): BET specific surface area of 10 m 2 / g
(4) Fine aggregate A: Basalt crushed sand (5) Fine aggregate B: Andesite crushed sand (6) Fine aggregate C: Mountain sand (7) Coarse aggregate A: Basalt crushed stone (8) Coarse aggregate B: Andesite crushed stone (9) Coarse aggregate C: Sandstone crushed stone (10) Polypropylene fiber: 50 filaments having a diameter of 10 dtex and a length of 12 mm, which have a continuous yarn shape and are joined at a separable connecting portion (Hagiwara Manufactured by Kogyo Co.); specific gravity 0.91
(11) AE water reducing agent (cement dispersant; “dispersant” in Table 1): Floric SV10 (liquid; manufactured by Floric)
(12) High-performance AE water reducing agent (cement dispersant; “dispersant” in Table 1): Floric SF500S (liquid; manufactured by Floric)
(13) Water: Tap water
［実施例１］
上記各材料を表１に示される配合割合で混練して、水硬性組成物を調製した。なお、表１中、「細骨材率」の単位は「％」である。
混練は、パン型ミキサを使用して、以下の方法で行った。
普通ポルトランドセメント、シリカフューム、細骨材、粗骨材をパン型ミキサに投入して、１５秒間空練りした後、水および混和剤を投入して、２分間混練し、さらにポリプロピレン繊維を投入して、１分間混練した。
得られた水硬性組成物を１０×１０×４０ｃｍの型枠に流し込み、２０℃で２４時間前置き後、脱型し、２０℃で２７日間水中養生し、供試体を得た。
[Example 1]
Each of the above materials was kneaded at a blending ratio shown in Table 1 to prepare a hydraulic composition. In Table 1, the unit of “fine aggregate ratio” is “%”.
The kneading was performed by the following method using a pan-type mixer.
Ordinary Portland cement, silica fume, fine aggregate and coarse aggregate are put into a pan mixer, kneaded for 15 seconds, then water and admixture are added, kneaded for 2 minutes, and polypropylene fiber is added. Kneaded for 1 minute.
The obtained hydraulic composition was poured into a 10 × 10 × 40 cm mold, pre-deposited at 20 ° C. for 24 hours, demolded, and cured in water at 20 ° C. for 27 days to obtain a specimen.
（ａ）高温度履歴繰り返し試験
得られた供試体を耐火炉に入れて、供試体の周辺温度を４０℃から９８０℃となるまで１分程度で昇温した後、９８０℃の温度を２０分間維持した。次いで、供試体の周辺温度が４０℃となるまで自然冷却した。これを表２に示す回数となるまで繰り返した後、供試体の表面の損傷について目視観察によって評価を行った。
（ｂ）圧縮強度試験
また、高温度履歴繰り返し試験を行う前の供試体、および高温度履歴繰り返し試験を１，２００回行った後の供試体について、「ＪＩＳ Ａ １１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）」に準拠して、コンクリートの圧縮強度を測定した。
得られた測定結果から、残存圧縮強度比（｛（高温度履歴繰り返し試験を行った後の供試体の圧縮強度／高温度履歴繰り返し試験を行う前の供試体の圧縮強度）×１００｝（％））を算出した。
(A) High temperature history repetition test The obtained specimen is put in a refractory furnace, the temperature around the specimen is raised from 40 ° C to 980 ° C in about 1 minute, and then the temperature of 980 ° C is kept for 20 minutes. Maintained. Next, the sample was naturally cooled until the ambient temperature of the specimen reached 40 ° C. After repeating this until the number of times shown in Table 2, the surface damage of the specimen was evaluated by visual observation.
(B) Compressive strength test Moreover, about the specimen before performing a high temperature history repeated test, and the specimen after performing a high temperature history repeated test 1,200 times, it is "JIS A 1108 (Concrete compressive strength test method. The compressive strength of the concrete was measured according to “)”.
From the obtained measurement results, the residual compressive strength ratio ({(compressive strength of the specimen after performing the high temperature history repeated test / compressed strength of the specimen before performing the high temperature history repeated test) × 100} (% )) Was calculated.
［実施例２〜４］
表１に示す各材料を表１に示される配合割合で混練する以外は、実施例１と同様にして供試体を得た。
［実施例５］
シリカフュームの代わりにメタカオリンを使用する以外は、実施例１と同様にして供試体を得た。
得られた供試体を用いて、実施例１と同様にして、高温度履歴繰り返し試験における評価、及び、残存圧縮強度比の算出を行った。
[Examples 2 to 4]
Specimens were obtained in the same manner as in Example 1 except that the materials shown in Table 1 were kneaded at the blending ratio shown in Table 1.
[Example 5]
A specimen was obtained in the same manner as in Example 1 except that metakaolin was used instead of silica fume.
Using the obtained specimen, evaluation in the high temperature history repeated test and calculation of the residual compressive strength ratio were performed in the same manner as in Example 1.
［比較例１〜２］
上記各材料を表１に示される配合割合で混練する以外は、実施例１と同様にして供試体を得た。
得られた供試体を用いて、実施例１と同様にして高温度履歴繰り返し試験における評価を行った。
［比較例３］
ポリプロピレン繊維を使用しない以外は、実施例１と同様にして供試体を得た。
得られた供試体を用いて、実施例１と同様にして高温度履歴繰り返し試験における評価を行った。
得られた供試体を用いて、実施例１と同様にして高温度履歴繰り返し試験における評価、及び、残存圧縮強度比の算出を行った。
結果を表２に示す。
[Comparative Examples 1-2]
A specimen was obtained in the same manner as in Example 1 except that each of the above materials was kneaded at a blending ratio shown in Table 1.
Using the obtained specimen, evaluation in a high temperature history repetition test was performed in the same manner as in Example 1.
[Comparative Example 3]
A specimen was obtained in the same manner as in Example 1 except that polypropylene fiber was not used.
Using the obtained specimen, evaluation in a high temperature history repetition test was performed in the same manner as in Example 1.
Using the obtained specimen, the evaluation in the high temperature history repeated test and the calculation of the residual compressive strength ratio were performed in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Table 2.
表２から、本発明の水硬性組成物（実施例１〜５）の硬化体は、比較例１〜３と比べて高温度履歴を繰り返しても硬化体の損傷が起こりにくく、耐熱性に優れていることがわかる。特に、実施例１〜２及び５の水硬性組成物では、繰り返し回数が１，２００回でも、硬化体の損傷は見られなかった。また、本発明の水硬性組成物（実施例１〜５）の硬化体は、残存圧縮強度比が９０〜９５％であり、強度の低下が起こりにくいことがわかる。特に、ＡＥ減水剤を用いた場合（実施例１〜２、５）、残存圧縮強度比が９４〜９５％であり、強度の低下がより起こりにくいことがわかる。 From Table 2, the hardened | cured material of the hydraulic composition (Examples 1-5) of this invention is hard to cause damage of a hardened body even if it repeats a high temperature history compared with Comparative Examples 1-3, and is excellent in heat resistance. You can see that In particular, in the hydraulic compositions of Examples 1-2 and 5, no damage to the cured body was observed even when the number of repetitions was 1,200 times. Moreover, it turns out that the hardening body of the hydraulic composition (Examples 1-5) of this invention has a residual compressive strength ratio of 90 to 95%, and a strength fall does not occur easily. In particular, when an AE water reducing agent is used (Examples 1 to 2 and 5), it can be seen that the residual compressive strength ratio is 94 to 95%, and the strength is less likely to decrease.
１ 連糸形状を有するポリプロピレン繊維
２ フィラメント（単糸）
３ 連結部
1 Polypropylene fiber having
3 connecting parts
Claims (6)
上記ポゾラン質混和材が、シリカフューム、メタカオリン、又は、沈殿法シリカであることを特徴とする水硬性組成物。 A hydraulic composition comprising Portland cement, a pozzolanic admixture having a BET specific surface area of 5 m 2 / g or more, fine aggregate made of igneous rock, coarse aggregate made of igneous rock, polypropylene fiber, water, and a cement dispersant. And
A hydraulic composition, wherein the pozzolanic admixture is silica fume, metakaolin, or precipitated silica.
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