(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント100重量部に対して、5〜50重量部のポゾラン質微粉末、50〜250重量部の粒径2mm以下の細骨材、固形分換算で0.5〜4.0重量部の減水剤及び10〜30重量部の水を含み、且つ0.1〜4.0体積％の径0.01〜1.0mmで長さ2〜30mmの金属繊維及び0.1〜10体積％の径0.005〜1.0mmで長さ2〜30mmの有機繊維の少なくとも１種の繊維を含む配合物の硬化体で形成される基層部と、
セメント100重量部に対して、5〜50重量部のポゾラン質微粉末、50〜250重量部の最大粒径1.0mm以下の細骨材、固形分換算で0.5〜4.0重量部の減水剤及び10〜30重量部の水を含み、且つ繊維を含まない配合物の硬化体で形成される表層部と
からなる定盤であって、表層部を研磨することで表面を平滑にすることを特徴とする定盤。
【請求項２】
金属繊維が、鋼繊維である請求項１記載の定盤。
【請求項３】
有機繊維が、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、炭素繊維から選ばれる１種以上である請求項１記載の定盤。
【請求項４】
基層部を形成する硬化体が、平均粒径3〜２０μｍの無機粉末を含む請求項１〜３のいずれかに記載の定盤。
【請求項５】
基層部を形成する硬化体が、平均粒度1mm以下の繊維状粒子又は薄片状粒子を含む請求項１〜４のいずれかに記載の定盤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高強度セメント硬化体からなる定盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、計測器や半導体製造装置などに装着される定盤、その他各種の実験台や除震台として使用される定盤として、天然石材で形成された定盤が使用されている。しかし、天然石材は高価であるほか、加工性に難があり、しかも打撃による変形が大きいという問題がある。そこで、最近では、石材に変えてセラミックス製の定盤が開発されている。該セラミックス製の定盤は、耐磨耗性が高く、打撃による反発係数も小さいので、定盤として信頼性が高い。しかしながら、セラミックス製の定盤もまた高価であり、しかも寸法が１ｍ×１ｍを越すような大型の定盤の場合、これを一体物として製造することは困難であり、複数のセラミックスセグメントの組合わせ構造とするため、大型定盤の製造に手間がかかるという問題がある。
【０００３】
そこで、近年、寸法安定性や耐衝撃性に優れる超高強度セメント硬化体で、大型の定盤を一体物として製造する方法が提案されている。具体的には、▲１▼超高強度セメント硬化体（例えば、セメント、ポゾラン質微粉末、細骨材、減水剤、及び水を含む配合物の硬化体）の表面を研磨して、平滑性に優れる大型定盤を製造する方法や、▲２▼混練物（例えば、セメント、ポゾラン質微粉末、細骨材、減水剤、金属繊維、及び水を含む配合物の混練物）を表面精度が高く精密な型枠に流し込んで成形することで、平滑性に優れる大型定盤を製造する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記▲１▼の方法では、適用できる超高強度セメント硬化体が限定され、例えば、金属繊維等の繊維を含む超高強度セメント硬化体に対しては適用することは困難であった（金属繊維等の繊維を含む超高強度セメント硬化体に対して適用しようとした場合、研磨中に硬化体表面から繊維が露出して引っ掛かる等が生じ平滑性が得られ難い）。上記▲２▼の方法では、金属繊維等の繊維を含む超高強度セメント硬化体に対しても適用できるが、随時型枠の交換や型枠面の研磨をする必要があり高価なものとなる、という問題があった。
【０００５】
そこで、本発明では、金属繊維等の繊維を含む超高強度セメント硬化体を用いた場合においても、随時型枠の交換や型枠面の研磨をする必要がなく、容易に製造できる定盤を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、金属繊維等の繊維を含む超高強度セメント硬化体を基層部とし、さらに繊維を含まない超高強度セメント硬化体で形成される表層部を設け、該表層部を研磨することで、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。
【０００７】
即ち、本発明は、セメント100重量部に対して、5〜50重量部のポゾラン質微粉末、50〜250重量部の粒径2mm以下の細骨材、固形分換算で0.5〜4.0重量部の減水剤及び10〜30重量部の水を含み、且つ0.1〜4.0体積％の径0.01〜1.0mmで長さ2〜30mmの金属繊維及び0.1〜10体積％の径0.005〜1.0mmで長さ2〜30mmの有機繊維の少なくとも１種の繊維を含む配合物の硬化体で形成される基層部と、セメント100重量部に対して、5〜50重量部のポゾラン質微粉末、50〜250重量部の最大粒径1.0mm以下の細骨材、固形分換算で0.5〜4.0重量部の減水剤及び10〜30重量部の水を含み、且つ繊維を含まない配合物の硬化体で形成される表層部とからなる定盤であって、表層部を研磨することで表面を平滑にすることを特徴とする定盤である（請求項１）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
まず、本発明の定盤における基層部について説明する。本発明の定盤における基層部は、少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径2mm以下の細骨材、減水剤、繊維、及び水を含む配合物の硬化体から形成されるものである。該配合物の硬化体から形成される基層部は、緻密で超高強度を発現するうえ、寸法安定性や耐衝撃性にも優れるものである。
【０００９】
基層部で使用する材料及び配合について説明する。
本発明において、基層部で使用する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、硬化体（基層部）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。
【００１０】
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、基層部（定盤）の強度から、セメント100重量部に対して5〜50重量部が好ましい。ポゾラン質微粉末が少ないと強度発現性が低下し、耐衝撃性も低下する。ポゾラン質微粉末の添加量が多くなると単位水量が増大するのでやはり強度発現性が低下する。
【００１１】
基層部においては、粒径2mm以下の細骨材が用いられる。ここで、細骨材の粒径とは、85％重量累積粒径である。細骨材の粒径が2mmを超えると、基層部（定盤）の強度発現性が低下し、耐衝撃性も低下する。
なお、基層部においては、最大粒径が2mm以下の細骨材を用いることが好ましく、
最大粒径が1.5mm以下の細骨材を用いることがより好ましい。
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を使用することができる。
細骨材の配合量は、基層部（定盤）の強度や寸法安定性から、セメント100重量部に対して50〜250重量部が好ましく、80〜180重量部がより好ましい。
【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重量部に対して、固形分換算で0.5〜4.0重量部が好ましい。セメント100重量部に対して、減水剤量（固形分換算）が0.5重量部未満では、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となる。セメント100重量部に対して、減水剤量（固形分換算）が4.0重量部を超えると、強度発現性が低下し、耐衝撃性も低下する。
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重量部に対して10〜30重量部が好ましく、より好ましくは15〜25重量部である。セメント100重量部に対して、水量が10重量部未満では、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となる。セメント100重量部に対して、水量が30重量部を超えると、強度発現性が低下し、耐衝撃性も低下する。
【００１４】
繊維としては、金属繊維及び／又は有機質繊維を使用することができる。
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、曲げ強度や耐衝撃性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未満では曲げ強度や耐衝撃性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0.1〜4.0％が好ましく、より好ましくは0.2〜3.0％である。金属繊維の配合量が少ないと耐衝撃性が低下する。金属繊維の配合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、強度発現性が低下し、耐衝撃性も低下する。
【００１５】
有機質繊維としては、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、炭素繊維等が挙げられる。有機質繊維は、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、耐衝撃性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未満では耐衝撃性を向上させる効果が低下する。
有機質繊維の配合量は、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。有機質繊維の配合量が少ないと耐衝撃性が低下する。有機質繊維の配合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、強度発現性が低下し、耐衝撃性も低下する。
なお、本発明においては、金属繊維と有機質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、基層部（定盤）の充填密度を高め、基層部（定盤）の緻密性をより高める観点から、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、基層部（定盤）の強度発現性や緻密性から、セメント100重量部に対して50重量部以下が好ましく、20〜35重量部がより好ましい。
【００１７】
本発明においては、基層部（定盤）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が好ましい。ここで、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、基層部（定盤）の強度、緻密性や靱性から、セメント100重量部に対して35重量部以下が好ましく、10〜25重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。
【００１８】
次に、表層部で使用する材料及び配合について説明する。
本発明において、表層部で使用する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、硬化体（表層部）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。
【００１９】
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、表層部の強度から、セメント100重量部に対して5〜50重量部が好ましい。ポゾラン質微粉末が少ないと強度発現性が低下し、耐衝撃性も低下する。ポゾラン質微粉末の添加量が多くなると単位水量が増大するのでやはり強度発現性が低下する。
【００２０】
表層部においては、最大粒径1.0mm以下の細骨材が用いられる。表層部における細骨材の最大粒径が1.0mmを超えると、研磨によって表面を平滑にすることが困難となるので好ましくない。
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を使用することができる。
細骨材の配合量は、表層部の強度発現性や寸法安定性から、セメント100重量部に対して50〜250重量部が好ましく、80〜180重量部がより好ましい。
【００２１】
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重量部に対して、固形分換算で0.5〜4.0重量部が好ましい。セメント100重量部に対して、減水剤量（固形分換算）が0.5重量部未満では、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となる。セメント100重量部に対して、減水剤量（固形分換算）が4.0重量部を超えると、強度発現性が低下し、耐衝撃性も低下する。
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。
【００２２】
水量は、セメント100重量部に対して10〜30重量部が好ましく、より好ましくは15〜25重量部である。セメント100重量部に対して、水量が10重量部未満では、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となる。セメント100重量部に対して、水量が30重量部を超えると、強度発現性が低下し、耐衝撃性も低下する。
【００２３】
次に、本発明の定盤の製造方法について説明する。
本発明において、配合物（基層部用又は表層部用）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。
【００２４】
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、二軸練りミキサ等が用いられる。
【００２５】
混練後、所定の型枠に配合物を投入（流し込み）して成形する。本発明においては、まず、表層部用の配合物を型枠に投入（流し込み）し、続いて、基層部用の配合物を型枠に投入（流し込み）すれば、大型の定盤であっても一体物として容易に成形することができる。
成形後、養生して硬化させる。養生は、気中養生や蒸気養生等を行えば良い。
養生後、表層部を研磨することにより、平滑性に優れる本発明の定盤を製造することができる。
なお、本発明においては、表層部の厚さは、定盤製造時の作業の手間や硬化後の研磨を考慮して、5.0〜10mmとすることが好ましい。
【００２６】
本発明の配合物（基層部用又は表層部用）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フロー値が、230mm以上と流動性に優れるものであり、型枠への投入（流し込み）等の作業が容易である。
また、上記配合物の硬化体（基層部用又は表層部用）は、150MPaを超える圧縮強度と20MPaを超える曲げ強度を発現するものであり、寸法安定性や耐衝撃性にも優れるものである。
さらに、表層部用の硬化体は、繊維を含まないものであるので、研磨によって容易に表面を平滑にすることができる。
【００２７】
【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
３）細骨材          ；珪砂５号
４）金属繊維        ；鋼繊維（直径：0.2mm、長さ：15mm）
５）高性能ＡＥ減水剤；ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤
６）水              ；水道水
７）無機粉末        ；石英粉（平均粒径7μｍ）
８）繊維状粒子      ；ウォラストナイト（平均長さ0.3mm、長さ／直径の比4）
【００２８】
実施例１（表層部用）
低熱ポルトランドセメント100重量部、シリカフューム32.5重量部、細骨材120重量部、高性能ＡＥ減水剤1.0重量部（セメントに対する固形分）、水22重量部を二軸練りミキサに投入し、混練した。
該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。その結果、フロー値は270mmであった。
また、前記配合物をφ50×100mmの型枠に流し込み、20℃で48時間前置き後90℃で48時間蒸気養生した。該硬化体の圧縮強度（３本の平均値）は210MPaであった。
また、前記配合物を４×４×16cmの型枠に流し込み、20℃で48時間前置き後90℃で48時間蒸気養生した。該硬化体の曲げ強度（３本の平均値）は25MPaであった。
【００２９】
実施例２（基層部用）
低熱ポルトランドセメント100重量部、シリカフューム32.5重量部、細骨材120重量部、高性能ＡＥ減水剤1.0重量部（セメントに対する固形分）、水22重量部、鋼繊維(配合物中の体積の２％)を二軸練りミキサに投入し、混練した。
該配合物のフロー値を実施例１と同様に測定した。その結果、フロー値は250mmであった。
また、圧縮強度と曲げ強度も実施例１と同様に測定した。その結果、圧縮強度は210MPa、曲げ強度は47MPaであった。
【００３０】
実施例３（基層部用）
低熱ポルトランドセメント100重量部、シリカフューム32.5重量部、細骨材120重量部、高性能ＡＥ減水剤1.0重量部（セメントに対する固形分）、水22重量部、石英粉30重量部、ウォラストナイト24重量部、鋼繊維(配合物中の体積の２％)を二軸練りミキサに投入し、混練した。
該配合物のフロー値を実施例１と同様に測定した。その結果、フロー値は250mmであった。
また、圧縮強度と曲げ強度も実施例１と同様に測定した。その結果、圧縮強度は230MPa、曲げ強度は47MPaであった。
【００３１】
実施例４（定盤の製造）
１ｍ×２ｍ、厚さ100mmの型枠内に、実施例１の配合物（表層部用）を高さが５mmとなるように流し込んだ。その上に、実施例３の配合物（基層部用）を流し込み、20℃で48時間前置き後90℃で48時間蒸気養生した。養生後、表層部を研磨したところ、容易に平滑にすることができた。
得られた定盤は、極めて寸法精度が良く、表層部と基層部の接合部にも異常は認められなかった。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の定盤は、金属繊維等の繊維を含む超高強度セメント硬化体で形成される基層部と、繊維を含まない超高強度セメント硬化体で形成される表層部とからなるものであり、表層部を研磨することで表面を容易に平滑にすることができる。従って、随時の型枠の交換や型枠面の研磨は不要となる。
また、本発明の定盤は、大型のものであっても、一体物として容易に成形することができる。