JP4556164B2 - 高強度モルタル組成物 - Google Patents
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Description
従来の高強度モルタルとして、例えば特許文献1が知られている。特許文献1の高強度モルタルは、セメント、ポゾラン質微粉末、粒度2mm以下の細骨材、減水剤、収縮低減剤および水を含んでいる。これによれば、例えば200N/mm2以上の圧縮強度を発現し、曲げ強度/圧縮強度の比は1/4〜1/7と大きくなる。すなわち、特許文献1の高強度モルタルは、高い圧縮強度が得られると同時に、曲げ強度/圧縮強度の比も大きくなる特性を有している。
ちなみに、汎用のモルタルを原料とした場合には、蒸気養生の前置き時間が2〜3時間と短く、蒸気養生時の最高温度も60℃前後、これを2〜5時間保持するだけでよい。そのため、モルタルを打設した翌日には、脱型することができた。
また、既成の蒸気養生設備では、90℃前後の最高温度を得ることは困難であった。そのため、高温(90℃前後)での養生が可能な特殊な蒸気養生設備を別に作製する必要があった。
この発明は、養生時の前置き時間の短縮が図れ、また特殊な養生条件および専用の養生設備が不要で、しかも0打フローが大きく、圧縮強度と曲げ強度に優れ、乾燥収縮量が小さい高強度モルタル組成物を提供することを目的としている。
さらに、この発明は、養生後の高強度モルタルの曲げ強度が高まる高強度モルタル組成物を提供することを目的としている。
さらにまた、この発明は、流動性を低下させずに曲げ強度を高めることができる高強度モルタル組成物を提供することを目的としている。
ポゾラン質微粉末は、高強度モルタルの製造工程において、適時、セメントに添加することができる。しかしながら、予めセメントと混合し、ポゾラン質微粉末をセメント中に均一に分散させた方が好ましい。
細骨材の添加量は、セメント100重量部に対して50〜200重量部である。50重量部未満では材料分離が生じやすく、また収縮量が多くなる。また、200重量部を超えると流動性が低下し、強度も低下する。
また、減水剤の添加量は、凝結遅延作用やコスト面を考慮し、セメント100重量部に対して0.5〜5.0重量部である。0.5重量部未満では減水効果があまり得られない。また、5.0重量部を超えても流動性は高まらない。しかも、凝結は遅延し、蒸気養生の前置き時間は48時間以上となる。
補強用繊維の直径(太さ)は限定されない。補強用繊維は短繊維でもよいし、長繊維でもよい。
補強用繊維の添加量は、モルタル組成物の0.2〜5容量%である。0.2容量%未満では、所定の曲げ強度が得られない。また、5容量%を超えると曲げ強度は高まるものの、混練後の高強度モルタル組成物の流動性は低下する。補強用繊維の好ましい添加量は、0.5〜3容量%である。
収縮低減剤の添加量はセメント100重量部に対して1〜5重量部である。1重量部未満では、高強度モルタル組成物の硬化後の乾燥収縮を低減する効果が得られない。また、5重量部を超えると、強度の低下が著しい。
空気量調整剤の添加量は、セメント100重量部に対して0.002〜0.02重量部である。0.002重量部未満では空気量低減効果がない。また、0.02重量部を超えても、大幅な空気量低減効果は期待できない。
(1)0打フローで表される流動性が250mm未満では作業性が低下し、また型枠などに充填する場合に、充填不良個所が生じやすい。
この発明では、(2)蒸気養生後の圧縮強度を150N/mm2以上、(3)蒸気養生後の高強度モルタル組成物の曲げ強度を20N/mm2以上としているだけで、これらの値未満でも構造的に十分であるという構造物あるいは製品であれば、特に不都合は生じない。ただし、これらの値未満では、部材を軽量化、薄肉化した場合に構造部材として使えない。
(4)乾燥収縮量が長さ変化率で50×10−6を超えると、収縮により部材にクラックが生じやすい。
すなわち、(イ)は、セメント、ポゾラン質微粉末、細骨材、減水剤、補強用繊維、収縮低減剤、空気量調整剤および水を個別にミキサーに投入し、混練する方法である。各材料の投入順序は、順不同でよい。(ロ)は、セメント、ポゾラン質微粉末、細骨材および混和剤(粉末タイプのもの、すなわち減水剤、収縮低減剤、空気量調整剤)をプレミックスし、このプレミックス物をミキサーに投入し、その後、水および補強用繊維を加えて混練する方法である。(ハ)は、予めセメントとポゾラン質微粉末とを混合し、モルタル混練時、その混合物をミキサーに投入し、次に細骨材、水、混和剤(減水剤、収縮低減剤、空気量調整剤)および補強用繊維を投入して混練する方法である。
高強度モルタル組成物の養生方法としては、蒸気養生が採用される。この蒸気養生の前に、封緘養生(前置き養生の一種で、例えば、20℃で24時間の養生)を行った方が好ましい。
細粒分は、流動性を高めるため、粒形の良い珪砂を採用する。粒形が良いとは、球形に近いほどよいことを意味する。
細骨材の粒度分布は最密充填を目標とすれば、ふるいの通過百分率で、5mmふるいの通過率が100%、2.5mmふるいの通過率が70〜100%、1.2mmふるいの通過率が40〜80%、0.6mmふるいの通過率が25〜50%、0.3mmふるいの通過率が20〜35%、0.15mmふるいの通過率が0〜20%通過する粒度分布の細骨材である。
金属繊維としては、例えば鋼繊維(炭素鋼繊維、亜鉛めっき鋼繊維、ステンレス鋼繊維など)を採用することができる。有機質繊維としては、例えばアラミド繊維、炭素繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維などを採用することができる。
金属繊維の直径または有機質繊維の直径は限定されない。金属繊維の長さまたは有機質繊維の長さは限定されない。
金属繊維の長さが2mm未満では、曲げ強度増進効果が小さい。また、20mmを超えると、流動性が低下し、練り混ぜ時にファイバーボールが生じやすくなり、均一な混練物が得られない。
有機質繊維の直径が0.01mm未満では、繊維が切れやすく、曲げ強度が低い。また、1mmを超えると、繊維が太くなるために繊維の使用本数が少なくなり、曲げ強度が低下する。
有機質繊維の長さが2mm未満では、曲げ強度増進効果が小さい。また、20mmを超えると、流動性が低下し、練り混ぜ時にファイバーボールが生じやすい。
この発明に使用される材料を以下の表1に示す。
表1中、細骨材を構成する珪砂4号の粒度は0.15〜1.2mm、珪砂5号の粒度は0.186〜0.85mm、珪砂6号の粒度は0.075〜0.6mmである。
a)流動性の評価
JIS R 5201「セメントの物理試験方法」のフロー試験に準じ、0打フローによるフロー値を測定した。
b)圧縮強度
JSCE−G505「円柱供試体を用いたモルタルまたはセメントペーストの圧縮強度試験方法」を採用した。
c)曲げ強度の評価
JIS R 5201「セメントの物理試験方法」を採用した。
d)乾燥収縮の評価
JIS A 1129−1「モルタルおよびコンクリートの長さ変化試験方法−際1部:コンパレータ方法」に準じ、傾斜型マイクロメーター法により測定した。その際、蒸気養生後を基長とした。
容量100リットルの横二軸強制練りミキサーに粉体と細骨材を投入し、60秒間空練りする。その後、減水剤、収縮低減剤、空気量調整剤および水をミキサーに投入し、低速で120秒間混練する。次に、補強用繊維をミキサーに投入し、90秒間混練した。混練時間は、合計270秒間であった。
(4)供試体の成形
圧縮強度試験では、直径50mm、高さ100mmの円柱供試体を用い、また曲げ強度試験および乾燥収縮試験では、40×40×160mmの角柱供試体を用いた。
粉体には、あらかじめ混合したセメントとシリカフュームとの混合物を採用した。また減水剤、収縮低減剤、空気量調整剤および水の投入は、減水剤、収縮低減剤および空気量調整剤を含む水により行った。さらに、繊維には鋼繊維を採用して、(3)に示すモルタル混練方法を実施した。ここで、セメント、シリカフューム、細骨材、鋼繊維、減水剤、空気量調整剤および収縮低減剤としては表1中のものを採用し、これらを表2に示す混合割合で用いた。
得られた混練物から、(4)に示す2種類の供試体を成形した。次に、これらの供試体に対して、20℃、24時間の封緘養生をそれぞれ施し(前置き時間)、最高温度60℃で、それぞれ24時間または48時間蒸気養生した。蒸気養生後は気中養生した。得られた供試体を、前記(2)に示す評価項目で評価した。その結果を表3に示す。
粉体には、あらかじめ混合したセメントとシリカフュームからなる粉体を用いた。また減水剤、収縮低減剤、空気量調整剤および水の投入は、減水剤、収縮低減剤および空気量調整剤を含む水により行った。繊維としては鋼繊維を採用し、これらを前記(3)に示す混練方法により混練した。ここで、セメント、シリカフューム、細骨材、鋼繊維、減水剤、空気量調整剤、収縮低減剤は、表1に示すものを用い、表4および表5に示す混合割合で用いた。得られた混練物を、前記(4)に示す2種類の供試体を成形によって製造した。ついで、これらの供試体に対して20℃、24時間の封緘養生を施した後(前置き時間)、最高温度60℃で48時間蒸気養生した。蒸気養生後は気中養生した。得られた供試体を、前記(2)に示す評価項目について評価した。その結果を表6および表7に示す。
また、細骨材Aを採用した場合には、細骨材の粒度分布が最密充填の可能な0.01〜5.0mmとなる。これにより、高強度モルタルの特性である0打フロー、圧縮強度、曲げ強度および乾燥収縮量は、細密充填とならない細骨材B,Cに比べて高まることが判った。
粉体には、あらかじめ混合したセメントとシリカフュームからなる粉体を用いた。また減水剤、収縮低減剤、空気量調整剤および水の投入は、減水剤、収縮低減剤および空気量調整剤を含む水により行った。繊維としては有機質繊維を採用し、これらを前記(3)に示す混練方法により混練した。ここで、セメント、シリカフューム、細骨材、有機質繊維、減水剤、空気量調整剤、収縮低減剤は、表8に示すものを用い、表9に示す混合割合で用いた。得られた混練物を、前記(4)に示す2種類の供試体を成形によって製造した。ついで、これらの供試体に対して20℃、24時間の封緘養生を施した後(前置き時間)、最高温度60℃で48時間蒸気養生した。蒸気養生後は気中養生した。得られた供試体を、前記(2)に示す評価項目について評価した。その結果を表10に示す。
表10から明らかなように、繊維として有機質繊維を採用した場合でも、実施例1と同じように、養生時の前置き時間の短縮が図れ、90℃の蒸気養生ができる特殊な養生条件および専用の養生設備が不要となった。しかも、0打フローは大きく、圧縮強度と曲げ強度に優れ、乾燥収縮量が小さくなった。
Claims (4)
- セメント100重量部に対して、ポゾラン質微粉末10〜25重量部、粒度0.01〜5.0mmの細骨材50〜200重量部、減水剤0.5〜5.0重量部、補強用繊維、収縮低減剤1〜5重量部、空気量調整剤0.002〜0.02重量部および水15〜25重量部からなるモルタル組成物のうち、前記補強用繊維は前記モルタル組成物の0.2〜5容量%を占める高強度モルタル組成物であって、
前記細骨材は、粒径1.2〜5.0mmの砕砂と0.01〜1.2mmの珪砂との混合物であり、
前記細骨材の粒度分布は、5mmのふるいの通過率が100%、2.5mmふるいの通過率が70〜100%、1.2mmふるいの通過率が40〜80%、0.6mmふるいの通過率が25〜50%、0.3mmふるいの通過率が20〜35%、0.15mmふるいの通過率が0〜20%であり、
その特性として、0打フローで表される流動性が250mm以上、蒸気養生後の圧縮強度が150N/mm2以上、曲げ強度が20N/mm2以上および乾燥収縮量が長さ変化率で50×10−6以下である高強度モルタル組成物。 - 前記補強用繊維が、金属繊維およびまたは有機質繊維である請求項1に記載の高強度モルタル組成物。
- 前記金属繊維は、直径0.05mm〜1mm、長さ2〜20mmの鋼繊維である請求項2に記載の高強度モルタル組成物。
- 前記有機質繊維は、直径0.01mm〜1mm、長さ2〜20mmの炭素繊維またはアラミド繊維である請求項2に記載の高強度モルタル組成物。
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