(57)【要約】【課題】表面に色彩の異なる部分が生じることがなく美観に優れるうえ、金属繊維を使用した場合でも、該金属繊維に錆が発生することがなく表面美観が経時低下することがないセメント質硬化体を提供する。【解決手段】少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、繊維、減水剤及び水を含む配合物の硬化体であって、繊維のかぶり厚さが0.5mm以上であるセメント質硬化体。前記配合物に平均粒径3〜20μｍの無機粉末を含むことは、セメント質硬化体の緻密性をより高めて強度発現性、耐摩耗性を向上させることができ好ましい。また、配合物の流動性の向上、セメント質硬化体の強度発現性や耐摩耗性の向上、自己収縮や乾燥収縮の低減、水和発熱量の低減等の観点から、配合物に細骨材を含ませることは好ましい。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、繊維、減水剤及び水を含む配合物の硬化体であって、繊維のかぶり厚さが0.5mm以上であることを特徴とするセメント質硬化体。
【請求項２】
配合物に、平均粒径3〜20μｍの無機粉末を含む請求項１に記載のセメント質硬化体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維補強セメント質硬化体に関し、特に、表面美観に優れ、表面美観の経時低下が生じ難いセメント質硬化体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、機械的特性（圧縮強度、曲げ強度等）に優れる水硬性組成物（コンクリート等）は、次のような利点を有する。
▲１▼現場打ちで建築物等を構築する場合には、コンクリート層の厚さを薄くすることができるので、コンクリートの打設量が少なくなり、労力の低減、コストの削減、利用空間の増大等を図ることができる。
▲２▼プレキャスト部材を製造する場合には、該プレキャスト部材の厚さを薄くすることができるので、軽量化を図ることができ、運搬や施工が容易になる。
▲３▼耐摩耗性や、中性化・クリープ等に対する耐久性が向上する。
【０００３】
また、現場打ちで建築物等を構築する場合や、プレキャスト部材を製造する場合においては、水硬性組成物（コンクリート等）の打設時間の短縮化や、打設後のコンクリート等に加える振動の所要時間の短縮化等の観点から、流動性に優れる水硬性組成物を用いることが有利である。
【０００４】
上記理由により、従来から流動性と強度発現性に優れる水硬性組成物の開発が行われている。このような水硬性組成物として、例えば、(A)ブレーン比表面積2500〜5000cm2/gのセメント100質量部と、(B)ＢＥＴ比表面積5〜25m2/gの微粒子10〜40質量部と、(C)ブレーン比表面積5000〜30000cm2/gの無機粒子Ａ10〜50質量部と、(D)ブレーン比表面積2500〜5000cm2/gの無機粒子Ｂ5〜35質量部と、金属繊維と、減水剤と、水を含む水硬性組成物が提案されている（例えば、特許文献１）。また、前記金属繊維に変えて有機繊維及び／又は炭素繊維を含む水硬性組成物も提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３３８３２３号公報（第５−７頁）。
【特許文献２】
特開２００２−３４８１６６号公報（第５−７頁）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１及び２に記載される水硬性組成物は、硬化前には、自己充填性を有し、施工性に極めて優れるとともに、硬化後には、130MPa以上の圧縮強度を有する等、機械的特性にも優れるものであり、建築物・土木構造物・プレキャスト部材等様々な用途に使用することができる。
しかしながら、前記特許文献１及び２に記載される水硬性組成物を使用したセメント質硬化体では、製造条件によっては、該セメント質硬化体表面に色彩の異なる部分が生じ美観が低いことがある。また、前記特許文献１に記載される水硬性組成物を使用したセメント質硬化体では、その用途によっては、表面近傍の金属繊維に錆が発生し表面美観が経時低下することがある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、特定の材料を組み合わせた配合物のセメント質硬化体であり、かつ繊維のかぶり厚さを特定の値以上とすることにより、上記課題を解決することができるとの知見を得、本発明に到達した。
【０００８】
即ち、本発明は、少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、繊維、減水剤及び水を含む配合物の硬化体であって、繊維のかぶり厚さが0.5mm以上であることを特徴とするセメント質硬化体である（請求項１）。
さらに、本発明においては、前記配合物に平均粒径3〜20μｍの無機粉末を含むことが好ましいものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、減水剤、及び水を含む配合物の硬化体であって、繊維のかぶり厚さが0.5mm以上のセメント質硬化体である。繊維のかぶり厚さが0.5mm以上であることにより、セメント質硬化体表面に色彩の異なる部分が生じることがなく美観に優れる硬化体とすることができる。また、金属繊維を使用した場合でも、表面近傍の金属繊維に錆が発生することがなく表面美観が経時低下することもない。繊維のかぶり厚さが0.5mm未満では、製造条件によっては、セメント質硬化体の美観が低くなる。また、金属繊維を使用した場合に、その用途によっては、表面近傍の金属繊維に錆が発生し表面美観が経時低下することがあるので好ましくない。
【００１０】
本発明のセメント質硬化体の材料とその配合割合について説明する。
本発明において、セメントの種類は限定するものではなく、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を使用することができる。
本発明において、セメント質硬化体の早期強度を向上しようとする場合は、早強ポルトランドセメントを使用することが好ましく、配合物の流動性を向上しようとする場合は、中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
【００１１】
ポゾラン質微粉末としては、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ等が挙げられる。
一般に、シリカフュームやシリカダストでは、その平均粒径は、1.0μｍ以下であり、粉砕等をする必要がないので本発明のポゾラン質微粉末として好適である。
ポゾラン質微粉末の配合量は、配合物の流動性や硬化後の強度発現性、耐摩耗性等から、セメント100質量部に対して5〜50質量部が好ましい。
【００１２】
減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。これらのうち、減水効果の大きなポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましい。
減水剤の配合量は、セメント100質量部に対して、固形分換算で0.1〜4.0質量部が好ましく、0.2〜1.5質量部がより好ましい。セメント100質量部に対して、減水剤量（固形分換算）が0.1質量部未満では、混練が困難になるとともに、配合物の流動性が低く成形などの作業も困難である。セメント100質量部に対して、減水剤量（固形分換算）が4.0質量部を超えると、セメント質硬化体の強度発現性、耐摩耗性が低下し、金属繊維を使用した場合に、用途によっては、表面近傍の金属繊維に錆が発生し表面美観が経時低下することがあるので好ましくない。
なお、減水剤は、液状又は粉末状どちらでも使用可能である。
【００１３】
水量は、セメント100質量部に対して10〜30質量部が好ましく、より好ましくは15〜25質量部である。セメント100質量部に対して、水量が10質量部未満では、混練が困難になるとともに、配合物の流動性が低く成形などの作業も困難である。セメント100質量部に対して、水量が30質量部を超えると、セメント質硬化体の強度発現性、耐摩耗性が低下し、金属繊維を使用した場合に、用途によっては、表面近傍の金属繊維に錆が発生し表面美観が経時低下することがあるので好ましくない。
【００１４】
繊維としては、金属繊維、有機繊維、炭素繊維等が挙げられる。
金属繊維としては、鋼繊維、アモルファス繊維等が挙げられるが、中でも鋼繊維は強度に優れており、またコストや入手のし易さの点からも好ましいものである。金属繊維は、径0.01〜1.0mm、長さ2〜30mmのものが好ましい。径が0.01mm未満では繊維自身の強度が不足し、張力を受けた際に切れやすくなる。径が1.0mmを超えると、同一配合量での本数が少なくなり、曲げ強度を向上させる効果が低下する。長さが30mmを超えると、混練の際ファイバーボールが生じやすくなる。長さが2mm未満では曲げ強度を向上させる効果が低下する。
金属繊維の配合量は、配合物の体積の0.1〜4％が好ましく、より好ましくは0.2〜3.0％である。金属繊維の含有量が多くなると混練時の作業性等を確保するために単位水量も増大するので、セメント質硬化体の強度発現性、耐摩耗性が低下し、用途によっては、表面近傍の金属繊維に錆が発生し表面美観が経時低下することがあるので好ましくない。
【００１５】
有機繊維としては、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維等が挙げられるが、中でもビニロン繊維及び／又はポリプロピレン繊維は強度に優れており、またコストや入手のし易さの点からも好ましいものである。炭素繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維やピッチ系炭素繊維が挙げられる。
有機繊維又は炭素繊維は、径0.005〜1.0mm、長さ2〜30mmのものが好ましい。径が0.005mm未満では繊維自身の強度が不足し、張力を受けた際に切れやすくなる。径が1.0mmを超えると、同一配合量での本数が少なくなり、破壊強度を向上させる効果が低下する。長さが30mmを超えると、混練の際ファイバーボールが生じやすくなる。長さが2mm未満では破壊強度を向上させる効果が低下する。
有機繊維又は炭素繊維の配合量は、配合物の体積の0.1〜10％が好ましく、0.2〜8.0％がより好ましい。有機繊維又は炭素繊維の含有量が多くなると、セメント質硬化体表面に色彩の異なる部分が生じやすくなり美観が低くなるので好ましくない。
なお、本発明においては、金属繊維、有機繊維及び／又は炭素繊維を併用することは差し支えない。
【００１６】
本発明においては、セメント質硬化体の緻密性をより高めて強度発現性、耐摩耗性を向上させる観点から、配合物に平均粒径3〜20μｍ、より好ましくは平均粒径4〜10μｍの無機粉末を含ませることが好ましい。無機粉末としては、石英粉末、石灰石粉末、炭化物、窒化物等が挙げられるが、なかでも石英粉末は、コストの点や硬化体の品質安定性の点から好ましいものである。
石英粉末としては、石英や非晶質石英、オパール質やクリストバライト質のシリカ含有粉末等が挙げられる。
無機粉末の配合量は、セメント質硬化体の強度発現性や緻密性等から、セメント100質量部に対して50質量部以下が好ましく、20〜35質量部がより好ましい。
【００１７】
本発明においては、本発明の目的を妨げない範囲で、配合物に上記以外の材料（例えば、細骨材、繊維状粒子、薄片状粒子、安山岩、玄武岩、砂岩、硬質砂岩等の粗骨材等）を含ませることは差し支えない。特に、配合物の流動性の向上、セメント質硬化体の強度発現性や耐摩耗性の向上、自己収縮や乾燥収縮の低減、水和発熱量の低減等の観点から、配合物に細骨材を含ませることは好ましいことである。
細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂又はこれらの混合物が挙げられる。
細骨材の配合量は、セメント質硬化体の強度発現性、耐摩耗性等から、セメント100質量部に対して250質量部以下が好ましく、50〜180質量部がより好ましい。
【００１８】
また、セメント質硬化体の靱性を高める観点から配合物に平均粒度が1mm以下の繊維状粒子又は薄片状粒子を含ませることは好ましいことである。なお、粒子の粒度とは、その最大寸法の大きさ（特に、繊維状粒子ではその長さ）である。
繊維状粒子としては、ウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト等が、薄片状粒子としては、マイカフレーク、タルクフレーク、バーミキュライトフレーク、アルミナフレーク等が挙げられる。
繊維状粒子又は薄片状粒子の配合量は、セメント質硬化体の強度発現性、靱性等から、セメント100質量部に対して35重量部以下が好ましく、1.0〜25質量部がより好ましい。
なお、繊維状粒子においては、硬化体の靱性を高める観点から、長さ／直径の比で表される針状度が3以上のものを用いるのが好ましい。
【００１９】
本発明のセメント質硬化体の製造方法を説明する。
配合物の混練方法は、特に限定するものではなく、例えば、
1)水、減水剤以外の材料を予め混合しておき（プレミックス）、該プレミックス、水、減水剤をミキサに投入し、混練する。
2)水以外の材料を予め混合しておき（プレミックス、ただし減水剤は粉末タイプのものを使用する）、該プレミックス、水をミキサに投入し、混練する。
3)各材料を、それぞれ個別にミキサに投入し、混練する。
などの方法が挙げられる。
混練に用いるミキサは、通常のコンクリートの混練に用いられるどのタイプのものでもよく、例えば、揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサ、傾胴ミキサ等が用いられる。
【００２０】
混練後、所定の型枠に配合物を投入して成形する。
本発明においては、配合物のフロー値は、「JIS R 5201（セメントの物理試験方法）11.フロー試験」に記載される方法において、15回の落下運動を行わないで測定した値が150〜250mmであることが好ましく、180〜250mmであることがより好ましく、200〜245mmであることが特に好ましい。該フロー値が150mm未満では、成形時に長時間振動を加える必要があり、成形性が著しく低下する。フロー値が250mmを越えると、繊維のかぶり厚さを0.5mm以上にすることが困難になる。
なお、本発明においては、成形の際、若干の振動を加えることは差し支えない。
【００２１】
本発明において、養生条件は特に限定するものではなく、気中養生や蒸気養生等を行えば良い。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
１．使用材料
以下に示す材料を使用した。
１）セメント；低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製）
２）ポゾラン質微粉末；シリカフューム（平均粒径0.25μm）
３）高性能ＡＥ減水剤；ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
４）水；水道水
５）金属繊維；鋼繊維（直径：0.2mm、長さ：15mm）
６）有機繊維；ビニロン繊維（直径：0.2mm、長さ：15mm）
７）無機粉末；石英粉末（平均粒径7μｍ）
８）細骨材；珪砂５号
【００２３】
２．配合及び混練
表１に示す配合にしたがって各材料をニ軸ミキサに一括投入し、混練した。
【００２４】
【表１】
2004196593.tif 000002
【００２５】
３．評価
(1)フロー値
各配合物のフロー値を、「JIS R 5201（セメントの物理試験方法）11.フロー試験」に記載される方法において、15回の落下運動を行わないで測定した。
(2)圧縮強度
各配合物をφ50×100mmの型枠に流し込み20秒間の振動を加えて成形した。成形後、20℃で48時間前置きし90℃で48時間蒸気養生した。該硬化体の圧縮強度を測定した。
(3)曲げ強度
各配合物を４×４×16cmの型枠に流し込み20秒間の振動を加えて成形した。成形後、20℃で48時間前置きし90℃で48時間蒸気養生した。該硬化体の曲げ強度を測定した。
(4)繊維の最小かぶり厚さ
上記(3)の曲げ強度試験用試験体を中央部で切断し、型枠底面部近傍の断面を顕微鏡にて観察し、繊維の最小かぶり厚さを測定した。
(5)表面美観性１
各配合物を20×20×5cmの型枠に流し込み20秒間の振動を加えて成形した。成形後、20℃で48時間前置きし90℃で48時間蒸気養生した。該硬化体の型枠底面部の表面を目視観察し、「綺麗」、「やや汚い」、「汚い」で評価した。
(6)表面美観性２
上記(5)の硬化体を、海水浸漬(20℃×8時間)及び気中乾燥(50℃×16時間)を1サイクルとし、30サイクル繰り返した後の該硬化体の型枠底面部の表面を目視観察し、「綺麗」、「やや汚い」、「汚い」で評価した。
結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
2004196593.tif 000003
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のセメント質硬化体では、該硬化体表面に色彩の異なる部分が生じることがなく美観に優れるセメント質硬化体とすることができる。また、金属繊維を使用した場合でも、表面近傍の金属繊維に錆が発生することがなく表面美観が経時低下することもない。