JP4384902B2 - Manufacturing method of mortar and concrete - Google Patents
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Description
本発明は、酸化ジルコニウム含有の二酸化ケイ素(SiO2)を主成分とする粉体を調合する、高強度且つ高ワーカビリティを有する、建材として使用されるモルタル・コンクリートの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing mortar / concrete used as a building material having high strength and high workability, in which a powder mainly composed of zirconium dioxide-containing silicon dioxide (SiO 2 ) is prepared.
モルタルは、主として、セメント等の硬化剤、砂等の細骨材、水等から構成され、コンクリートは、主として、このモルタルの組成物、砂利等の粗骨材等から構成される。これらのモルタル・コンクリートの組成物を混練すると、セメントの組成化合物が、水と反応し、骨材を包含して徐々に硬化し凝固する。 Mortar is mainly composed of a hardener such as cement, fine aggregate such as sand, water and the like, and concrete is mainly composed of the composition of this mortar and coarse aggregate such as gravel. When these mortar-concrete compositions are kneaded, the cement composition reacts with water and gradually hardens and solidifies, including the aggregate.
従来から、高強度のモルタル・コンクリートを製造するための一手段として、水結合材比を小さくし、シリカフュームを混和材として使用することで、ポゾラン反応による強度を増進させる手法がある(例えば、特許文献1参照。)。ここでシリカフュームは、非晶質の二酸化ケイ素を主成分とし、平均粒径が0.1μmのオーダーの微粒子である。また、シリカフュームを直接、混和材とする他に、シリカフュームを水に懸濁させたスラリーシリカフュームも混和材として使用されてきた(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、従来のシリカフュームを混和材として使用した場合、シリカフュームは平均粒径が小さいため、二次凝集を起こし易く、モルタル・コンクリート中での分散性が悪いという問題があった。さらに、モルタル・コンクリートの水結合材比を15%より小さくすると、流動性が低下してしまい、凡用ミキサでの練り混ぜは困難であるという問題があった。また、超微粉末状であるが故に、作業時に飛散し易かった。従って、シリカフュームは取扱いが難しく、正確な計量が困難であるという問題があった。 However, when conventional silica fume is used as an admixture, silica fume has a small average particle size, so that secondary agglomeration is likely to occur and dispersibility in mortar / concrete is poor. Furthermore, when the water binder ratio of the mortar / concrete is less than 15%, the fluidity is lowered, and there is a problem that mixing with a conventional mixer is difficult. Moreover, since it was in the form of ultrafine powder, it was easily scattered during work. Therefore, silica fume has a problem that it is difficult to handle and accurate metering is difficult.
さらに、流動性を向上させるため、高性能AE減水剤の添加率を上げると、コストアップや凝結遅延を招くという問題もあった。 Furthermore, if the addition rate of the high-performance AE water reducing agent is increased in order to improve the fluidity, there is a problem that the cost is increased and the setting is delayed.
また、従来のシリカフュームでは、モルタル・コンクリートの自己収縮ひずみが増大し、鉄筋に拘束され、ひび割れ等が発生する恐れがある。このため、混和材として、新たに膨張材や収縮低減材を用いる必要があるが、この場合には混和材の種類が増えてしまい、モルタル・コンクリートの製造が煩雑になって、コストアップを招くという問題もあった。また、膨張材を混入してしまうと、強度低下が懸念され、収縮低減と強度確保とを適切に制御することは困難であった。 Further, in the conventional silica fume, the self-shrinkage strain of the mortar / concrete is increased, and is restrained by the reinforcing bars, and there is a possibility that cracking or the like occurs. For this reason, it is necessary to newly use an expansion material or a shrinkage reduction material as an admixture. In this case, the types of admixtures increase, making the production of mortar / concrete complicated and incurring costs. There was also a problem. In addition, if an expanding material is mixed, there is a concern about strength reduction, and it is difficult to appropriately control shrinkage reduction and securing strength.
一方、スラリーシリカフュームをモルタル・コンクリートの製造に使用する場合は、スラリーシリカフュームの溶媒である水が、同時に練り混ぜ水の役割をなす。ここで、水結合材比を所定の値に保持しつつ、スラリーシリカフューム中のシリカフュームの濃度を調節することは容易でなく、スラリーシリカフュームの濃度を微調整するための特殊な計量設備が必要となる。そして、このような計量設備を維持するためにはコストがかかる。 On the other hand, when the slurry silica fume is used for the production of mortar and concrete, the water that is the solvent of the slurry silica fume plays the role of mixing water at the same time. Here, it is not easy to adjust the concentration of the silica fume in the slurry silica fume while maintaining the water binder ratio at a predetermined value, and a special measuring facility is required to finely adjust the concentration of the slurry silica fume. . And it is expensive to maintain such weighing equipment.
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高強度化を簡便に行なえるモルタル・コンクリートの製造方法、及びこのような製造方法に使用されるセメントを提供することにある。 This invention is made | formed in view of this subject, The place made into the objective provides the cement used for the manufacturing method of the mortar concrete which can perform high strength simply, and such a manufacturing method. There is.
そこで、本発明は、二酸化ケイ素(SiO2)を主成分とし酸化ジルコニウムを一成分として含む微粒子からなる粉体を調合するモルタル・コンクリートの製造方法であって、
BET法で測定した前記微粒子の比表面積の平均値が8乃至11m2/gであり、
前記微粒子における酸化ジルコニウムの含有率の平均値が3乃至5重量%であり、
前記粉体は、以下の工程1及び工程2により製造される、
工程1:電気炉にてジルコンサンドを、温度を段階的に2,200℃まで上昇させて電融し、
工程2:次に所定のサイクロンを複数直列に連結させて粗粒子を除去し、粒子を回収した後、サイロ内で再攪拌し、粒径のばらつきを小さくする。
Therefore, the present invention is a mortar-concrete manufacturing method for preparing a powder composed of fine particles containing silicon dioxide (SiO 2 ) as a main component and zirconium oxide as a component,
The average value of the specific surface area of the fine particles measured by the BET method is 8 to 11 m 2 / g,
The average value of the content of zirconium oxide in the fine particles is 3 to 5% by weight,
The powder is produced by the following steps 1 and 2,
Step 1: Zircon sand is electrofused by increasing the temperature stepwise up to 2,200 ° C. in an electric furnace ,
Step 2: Next, a plurality of predetermined cyclones are connected in series to remove coarse particles, and after collecting the particles, the mixture is re-stirred in the silo to reduce the variation in particle size.
また、本発明は、セメントと、細骨材と、二酸化ケイ素(SiO2)を主成分とし酸化ジルコニウムを一成分として含む微粒子からなる粉体とを練り混ぜた混合物を用いて調合するモルタル・コンクリートの製造方法であって、
BET法で測定した前記微粒子の比表面積の平均値が8乃至11m2/gであり、
前記微粒子における酸化ジルコニウムの含有率の平均値が3乃至5重量%であり、
前記粉体は、以下の工程1及び工程2により製造される、
工程1:電気炉にてジルコンサンドを、温度を段階的に2,200℃まで上昇させて電融し、
工程2:次に所定のサイクロンを複数直列に連結させて粗粒子を除去し、粒子を回収した後、サイロ内で再攪拌し、粒径のばらつきを小さくする。
The present invention also relates to mortar / concrete prepared by mixing a cement, a fine aggregate, and a powder composed of fine particles containing silicon dioxide (SiO 2 ) as a main component and zirconium oxide as a component. A manufacturing method of
The average value of the specific surface area of the fine particles measured by the BET method is 8 to 11 m 2 / g,
The average value of the content of zirconium oxide in the fine particles is 3 to 5% by weight,
The powder is produced by the following steps 1 and 2,
Step 1: Zircon sand is electrofused by increasing the temperature stepwise up to 2,200 ° C. in an electric furnace ,
Step 2: Next, a plurality of predetermined cyclones are connected in series to remove coarse particles, and after collecting the particles, the mixture is re-stirred in the silo to reduce the variation in particle size.
本発明におけるモルタル・コンクリートの製造方法及びこのような製造方法に使用されるセメントによれば、製造作業中の取扱いが簡便で、少ない減水剤の使用で高強度及び高ワーカビリティを有するモルタル・コンクリートを製造することができる。 According to the mortar / concrete manufacturing method and the cement used in the manufacturing method of the present invention, the mortar / concrete has high strength and high workability by using a small amount of water reducing agent, which is easy to handle during manufacturing operations. Can be manufactured.
すなわち、このような製造方法に使用される微粒子の平均粒径は、従来の製造方法に使用される、酸化ジルコニウム含有率が無視し得る程低い二酸化ケイ素を主成分とする微粒子の平均粒径に比べて、およそ2乃至10倍だけ大きい。 That is, the average particle size of the fine particles used in such a production method is the average particle size of fine particles mainly composed of silicon dioxide used in the conventional production method and having a negligible zirconium oxide content. It is about 2 to 10 times larger than that.
従って、本発明の製造方法に使用される微粒子は、モルタル・コンクリート中での二次凝集が起こり難いために分散が良くなり、また、モルタル・コンクリート製造作業中に飛散し難くなり、粉体を正確に調合でき、製造作業がより簡便になる。 Therefore, the fine particles used in the production method of the present invention are less dispersed due to the difficulty of secondary agglomeration in mortar / concrete, and are less likely to be scattered during mortar / concrete manufacturing operations. Accurate blending makes manufacturing work easier.
一方、本発明の製造方法に使用される微粒子の主成分は二酸化ケイ素であるため、従来の製造方法に使用される微粒子を混合してなるモルタル・コンクリートの場合と同様にポゾラン反応が起こり、これによりモルタル・コンクリートの強度が増大する。 On the other hand, since the main component of the fine particles used in the production method of the present invention is silicon dioxide, a pozzolanic reaction occurs in the same manner as in the case of mortar concrete formed by mixing fine particles used in the conventional production method. This increases the strength of mortar and concrete.
さらに、調合において、粉体をセメント、細骨材、水、高性能AE減水剤、粗骨材等と練り混ぜてモルタル・コンクリートを製造する場合、従来の調合に比べて、より少ない高性能AE減水剤の使用にもかかわらず、モルタル・コンクリートのより高いワーカビリティが得られる。 In addition, when mixing mortar and concrete by mixing powder with cement, fine aggregate, water, high-performance AE water reducing agent, coarse aggregate, etc., less high-performance AE than conventional preparation. Despite the use of water reducing agents, higher workability of mortar concrete is obtained.
また、本発明によれば、高層RC建物接合部の充填等に用いられるグラウトとして使用することができ、かさ密度も大きくなるため、貯蔵・運搬が容易となる。また、吹付けコンクリートにおける粉塵やリバウンドを改善することができる。 Moreover, according to this invention, since it can be used as a grout used for the filling of a high-rise RC building joint part, and a bulk density becomes large, storage and conveyance become easy. Moreover, dust and rebound in shotcrete can be improved.
さらに、本発明によれば、コストアップやモルタル・コンクリートの凝結遅延を抑制することも可能であり、プレキャスト板等の二次製品の製造時間を短縮することができる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to suppress the cost increase and the setting delay of the mortar / concrete, and it is possible to shorten the production time of the secondary product such as the precast plate.
また、本発明によれば、モルタル・コンクリートの自己収縮ひずみを低減させることも可能であるため、ひび割れ等の発生を抑制することができる。 Further, according to the present invention, it is possible to reduce the self-shrinkage strain of mortar / concrete, so that the occurrence of cracks and the like can be suppressed.
===第一の実施の形態===
本実施の形態において製造されるコンクリートを構成する材料は、高ビーライト系セメント、木更津産陸砂(細骨材)、青梅産硬質砂岩砕石(粗骨材)、高性能AE減水剤、及び本発明の特殊シリカ質微粉末(混和材)を含んでなる。
=== First Embodiment ===
The materials constituting the concrete manufactured in the present embodiment are high belite cement, Kisarazu land sand (fine aggregate), Ome hard sandstone crushed stone (coarse aggregate), high-performance AE water reducing agent, and book It comprises the inventive special siliceous fine powder (admixture).
ここで、本実施の形態における特殊シリカ質微粉末とは、二酸化ケイ素(SiO2)を主成分とし、ジルコニア(酸化ジルコニウム、ZrO2)を一成分として含む微粒子からなる粉体である。特殊シリカ質微粉末一粒子当たりの二酸化ケイ素の平均含有率は、およそ91乃至95重量%であり、ジルコニアの平均含有率は、およそ3乃至5重量%である。また、BET法で測定した特殊シリカ質微粉末の比表面積は、8乃至11m2/gであり、これは1μmのオーダーの平均粒径に相当する。 Here, the special siliceous fine powder in the present embodiment is a powder composed of fine particles containing silicon dioxide (SiO 2 ) as a main component and zirconia (zirconium oxide, ZrO 2 ) as one component. The average content of silicon dioxide per particle of special siliceous fine powder is approximately 91 to 95% by weight, and the average content of zirconia is approximately 3 to 5% by weight. Further, the specific surface area of the special siliceous fine powder measured by the BET method is 8 to 11 m 2 / g, which corresponds to an average particle diameter on the order of 1 μm.
このような特殊シリカ質微粉末は、以下に述べる工程により製造される。先ず、電気炉にてジルコンサンドを、温度を段階的に2,200℃まで上昇させて電融し、ジルコンサンドの微粒子の平均粒径をおよそ1μmとして均一化させ、二次凝集を防止する。次に所定のサイクロンを複数直列に連結させて粗粒子を除去し、粒子を回収した後、サイロ内で再攪拌し、粒径のばらつきを小さくする。このようにして製造された特殊シリカ質微粉末は、従来から混和材として使用されているシリカフュームに比べて、粒径がおよそ2乃至10倍大きくなる。
Such special siliceous fine powder is produced by the process described below. First, the zircon sand is electrofused by raising the temperature stepwise to 2,200 ° C. in an electric furnace to uniformize the average particle size of the fine particles of the zircon sand to about 1 μm, thereby preventing secondary aggregation. Next, a plurality of predetermined cyclones are connected in series to remove coarse particles, and after the particles are collected, they are stirred again in the silo to reduce the variation in particle size. The special siliceous fine powder produced in this manner has a particle size approximately 2 to 10 times larger than that of silica fume conventionally used as an admixture.
前記のような工程によって製造された特殊シリカ質微粉末の主たる成分、pH、及び比表面積の一例は次の通りである。
SiO2:92.74重量%、ZrO2:4.76重量%、Fe2O3:0.35重量%、Al2O3:0.01重量%未満、TiO2:0.05重量%、H2O:0.18重量%、Na2O:0.02重量%、pH:4.2、及びBET法で測定した比表面積:9.22m2/g。
An example of the main components, pH, and specific surface area of the special siliceous fine powder produced by the process as described above is as follows.
SiO 2: 92.74% by weight, ZrO 2: 4.76 wt%, Fe 2 O 3: 0.35 wt%, Al 2 O 3: less than 0.01 wt%, TiO 2: 0.05 wt%, H 2 O: 0.18 wt%, Na 2 O: 0.02 wt%, pH: 4.2, and specific surface area measured by BET method: 9.22 m 2 / g.
本実施の形態における特殊シリカ質微粉末を混和材として使用したコンクリート(第一実施例)、及び従来のシリカフュームを混和材として使用したコンクリート(従来例1、従来例2、但し混和材以外は第一実施例と同じ)における水結合材比(W/B)及びそれぞれの成分の単位量を表1に示す。
本実施の形態におけるコンクリートと、従来例1及び従来例2におけるコンクリートとは、細骨材、セメント、及び混和材をおよそ15秒間空練りし、これに高性能AE減水剤及び水を加えて120秒間練り混ぜ、さらに粗骨材を投入して60秒間練り混ぜて製造された。尚、本実施の形態では、パン型ミキサ(100L)を使用した。このようにして得られたコンクリートの性能を表わすデータを表2に示す。
表2に示されたデータは、コンクリート温度が19乃至21℃で、外気温度が20乃至22℃において得られた。表2から明らかなように、本実施の形態のコンクリートにおいては、高性能AE減水剤の添加率が従来例の場合より低くても、スランプフローは、従来例の場合に比べておよそ11乃至16%高くなっている。しかも、表2に示されるように、本実施の形態のコンクリートの圧縮強度は、従来の場合に比べて遜色ない。従って、本実施の形態のコンクリートは、従来のコンクリートに比べて、より少ない減水剤で、ワーカビリティがより高く、従来の場合と同程度の強度を有すると言える。 The data shown in Table 2 was obtained when the concrete temperature was 19 to 21 ° C and the outside air temperature was 20 to 22 ° C. As is clear from Table 2, in the concrete according to the present embodiment, the slump flow is approximately 11 to 16 compared with the conventional example even if the addition rate of the high-performance AE water reducing agent is lower than that in the conventional example. % Higher. Moreover, as shown in Table 2, the compressive strength of the concrete of the present embodiment is comparable to that of the conventional case. Therefore, it can be said that the concrete according to the present embodiment has less water reducing agent, higher workability, and has the same strength as the conventional case, compared with the conventional concrete.
===第二の実施の形態===
本実施の形態において製造されるコンクリートを構成する材料は、結合材、木更津産陸砂(細骨材)、青梅産硬質砂岩砕石(粗骨材)、高性能AE減水剤、及び消泡剤を含んでなる。ここで、本実施の形態の結合材とは、高ビーライト系セメントと特殊シリカ質微粉末とをおよそ9:1の混合比で予め練り混ぜてなるセメント(結合材1)と、最初は別々にしておき、コンクリートを製造するために練り混ぜる時に混合する高ビーライト系セメント及び特殊シリカ質微粉末(結合材2)との2種類からなる。
=== Second Embodiment ===
The material constituting the concrete manufactured in the present embodiment includes a binder, Kisarazu land sand (fine aggregate), Ome hard sandstone crushed stone (coarse aggregate), high-performance AE water reducing agent, and antifoaming agent. Comprising. Here, the binder of the present embodiment is a cement (binder 1) obtained by previously kneading high belite cement and special siliceous fine powder in a mixing ratio of about 9: 1 at first. It consists of two types: high belite cement and special siliceous fine powder (binding material 2) that are mixed when kneaded to produce concrete.
本実施の形態におけるコンクリート、及び後述の従来例のコンクリートにおける水結合材比(W/B)及びそれぞれの成分の単位量を表3に示す。
表3に示される従来例3におけるコンクリートは、セメントとシリカフュームとを所定の混合比で予め練り混ぜてなるセメント(シリカフュームプレミックスセメント)を使用して製造されている。このシリカフュームプレミックスセメントは、特開平6−345507号公報に開示されている。 The concrete in Conventional Example 3 shown in Table 3 is manufactured using cement (silica fume premix cement) obtained by kneading cement and silica fume in advance at a predetermined mixing ratio. This silica fume premix cement is disclosed in JP-A-6-345507.
表3に示される、結合材1を使用する本実施の形態におけるコンクリートと、従来例3におけるコンクリートとは、細骨材及び予め混和材と練り混ぜられたセメントをおよそ15秒間空練りして、これに高性能AE減水剤及び水を加えて240秒間練り混ぜ、さらに粗骨材を投入して120秒間練り混ぜて製造された。また、結合材2を使用する本実施の形態におけるコンクリートは、細骨材、セメント、及び混和材としての特殊シリカ質微粉末をおよそ15秒間空練りして、これに高性能AE減水剤及び水を加えて240秒間練り混ぜ、さらに粗骨材を投入して120秒間練り混ぜて製造された。尚、本実施の形態では、パン型ミキサ(100L)を使用した。 As shown in Table 3, the concrete in the present embodiment using the binding material 1 and the concrete in the conventional example 3 are kneaded for about 15 seconds with fine aggregate and cement previously mixed with the admixture, A high performance AE water reducing agent and water were added to this and kneaded for 240 seconds, and then coarse aggregate was added and kneaded for 120 seconds. Moreover, the concrete in the present embodiment using the binder 2 is prepared by kneading fine aggregate, cement, and special siliceous fine powder as an admixture for about 15 seconds, and then adding a high-performance AE water reducing agent and water. Was added and kneaded for 240 seconds, and then coarse aggregate was added and kneaded for 120 seconds. In this embodiment, a pan mixer (100L) is used.
表3における混和材のデータは、コンクリート製造時に調合する特殊シリカ質微粉末又はシリカフュームのデータであり、予めセメントとして練り混ぜる特殊シリカ質微粉末又はシリカフュームは表3の混和材のデータとして記載されていない。 The admixture data in Table 3 is the data for the special siliceous fine powder or silica fume to be prepared at the time of concrete production. The special siliceous fine powder or silica fume that is kneaded in advance as cement is described as the admixture data in Table 3. Absent.
このようにして得られたコンクリートの性能を表わすデータを表4に示す。
表4に示されたデータは、コンクリート温度が27.3乃至30.5℃で、外気温度が22乃至24℃において得られた。表4から明らかなように、本実施の形態のコンクリートにおいては、高性能AE減水剤の添加率が従来例の場合より低くても、スランプフローは、従来例の場合に比べておよそ2倍高くなっている。しかも、表4に示されるように、本実施の形態のコンクリートの圧縮強度は、従来例の場合よりも高く、これは所要の強度を満足している。さらに、結合材1及び2に相当するデータは、高性能AE減水剤の同程度の添加率に対して、スランプフロー及び圧縮強度ともに、同程度の値を示している。 The data shown in Table 4 was obtained when the concrete temperature was 27.3 to 30.5 ° C and the outside air temperature was 22 to 24 ° C. As is apparent from Table 4, in the concrete of the present embodiment, even if the addition rate of the high-performance AE water reducing agent is lower than that in the conventional example, the slump flow is about twice as high as that in the conventional example. It has become. Moreover, as shown in Table 4, the compressive strength of the concrete of the present embodiment is higher than that of the conventional example, which satisfies the required strength. Furthermore, the data corresponding to the binders 1 and 2 show the same value for both the slump flow and the compressive strength for the same addition rate of the high-performance AE water reducing agent.
従って、本実施の形態のコンクリートは、従来のコンクリートに比べて、より少ない減水剤で、ワーカビリティ及び強度がより高いと言える。また、予めセメントと特殊シリカ質微粉末とを練り混ぜてこれをセメントとなし、これからコンクリートを製造する場合(結合材1)と、コンクリート製造時に特殊シリカ質微粉末を調合する場合(結合材2)とのいずれについても、高いワーカビリティ及び強度が得られると言える。 Therefore, it can be said that the concrete of this embodiment has higher workability and strength with less water reducing agent than conventional concrete. In addition, when cement and special siliceous fine powder are kneaded in advance and used as cement, concrete is produced from this (binding material 1), and when special siliceous fine powder is prepared at the time of concrete production (binding material 2). ), It can be said that high workability and strength can be obtained.
尚、従来例3は所要のスランプフローが得られず、良好な試供体を作成できなかったために、圧縮強度が低下した。 In addition, since the required slump flow could not be obtained in Conventional Example 3 and a good specimen could not be prepared, the compressive strength was lowered.
本実施の形態におけるコンクリートの製造方法においては、混和材としての特殊シリカ質微粉末の粒径が大きいことにより、粒径の小さいシリカフュームを使用する従来の場合に比べて混和材の飛散が少ないために、正確な調合比が得られるとともに作業が簡便となる。また、このような特殊シリカ質微粉末が予め練り混ぜられたセメントを使用すれば、前記の作業性はより簡便になる。 In the concrete production method of the present embodiment, the particle size of the special siliceous fine powder as the admixture is large, so that the admixture is less scattered than in the conventional case using silica fume having a small particle size. In addition, an accurate blending ratio is obtained and the operation is simplified. Moreover, if the cement in which such a special siliceous fine powder was kneaded beforehand is used, the said workability will become easier.
尚、前記の実施の形態では、骨材は、通常のコンクリートに使用されるものを使用したが、硬質砂岩の砕砂や石英片石の砕砂、砕石等の、高強度に適した骨材を使用することでさらにコンクリートを高強度にできる。 In the above embodiment, the aggregate used is that used for ordinary concrete. However, aggregate suitable for high strength, such as crushed sand of hard sandstone, crushed sand of quartz schist, or crushed stone, is used. This makes the concrete even stronger.
===第三の実施の形態===
本実施の形態では、水結合材比を変えた場合に、本発明の特殊シリカ質微粉末を用いた各結合材について、コンクリート製造を実施した。
=== Third embodiment ===
In the present embodiment, when the water binder ratio was changed, concrete was produced for each binder using the special siliceous fine powder of the present invention.
ここで、本実施の形態において製造されるコンクリートを構成する材料は、結合材、万田野産陸砂(細骨材)、両神産砕石(粗骨材)、混和材として本発明の特殊シリカ質微粉末(密度:2.4g/cm3)を含んでなり、さらに、混和剤として高性能AE減水剤(シーカ1200N:日本シーカ株式会社)を含んでなる。 Here, the material composing the concrete produced in the present embodiment is a binder, land sand produced from Mandano (fine aggregate), crushed stone produced from both deities (coarse aggregate), and the special silica of the present invention as an admixture. Fine powder (density: 2.4 g / cm 3 ), and further, a high-performance AE water reducing agent (seeker 1200N: Nippon Seeka Co., Ltd.) as an admixture.
尚、本実施の形態における特殊シリカ質微粉末は、比表面積が従来のシリカフュームより小さい8乃至11m2/gであって、その平均粒径が2乃至10倍と大きい。また、主成分として二酸化ケイ素を含有しており、従来のシリカフュームと同様のポゾラン活性を有する。 The special siliceous fine powder in the present embodiment has a specific surface area of 8 to 11 m 2 / g smaller than that of conventional silica fume, and its average particle size is 2 to 10 times larger. In addition, it contains silicon dioxide as a main component and has the same pozzolanic activity as conventional silica fume.
さらに、本実施の形態では、本発明の特殊シリカ質微粉末を、セメント重量に対して10乃至20%の割合で置換した。但し、この置換率は水結合材比(W/B)に応じて変えた。すなわち、結合材1(水結合材比17%)の置換率は10%とし、他方、結合材2(水結合材比14%)の置換率は15%、結合材3(水結合材比12%)の置換率は20%とした。
Furthermore, in the present embodiment, the special siliceous fine powder of the present invention was replaced at a ratio of 10 to 20% with respect to the cement weight. However, this substitution rate was changed according to the water binder ratio (W / B). That is, the replacement ratio of the binder 1 (water binder ratio 17%) is 10%, while the replacement ratio of the binder 2 (
尚、本実施の形態においては、各種ポルトランドセメントを用いるが、このうち、特に中庸熱・低熱のものが望ましく、早期に強度を得る場合には、普通・早期であっても良い。 In the present embodiment, various Portland cements are used. Of these, those with moderate heat and low heat are desirable, and normal and early may be used when obtaining strength early.
また、本実施の形態における特殊シリカ質微粉末は、混和材としてではなく、事前にセメントなど他の材料とプレミックスしても良い。 Moreover, the special siliceous fine powder in the present embodiment may be premixed with other materials such as cement in advance, not as an admixture.
以下、本実施の形態における各コンクリートの調合について、水結合材比(W/B)、細骨材率(S/a)、単位量(kg/m3)、高性能AE減水剤の添加率(P×%)の各データを表5に示す。
表5の調合に基づく本実施の形態における各コンクリートの製造条件は、以下の通りである。
まず、結合材1及び結合材2を用いた場合には、セメントと細骨材を15秒間空練りし、これに高性能AE減水剤及び水を加えて120秒間練り混ぜた。次に、粗骨材を加えて90秒間練り混ぜ、5分間静置させた後、さらに30秒間練り混ぜて製造された。
他方、結合材3を用いた場合には、セメントと細骨材を15秒間空練りし、これに高性能AE減水剤及び水を加えて150秒間練り混ぜた。次に、粗骨材を加えて120秒間練り混ぜて5分間静止し、その後30秒間練り混ぜて製造された。
尚、本実施の形態においては、中庸熱ポルトランドセメントを使用し、二重強制練り型ミキサ(60L)を使用して、コンクリート30Lを練り混ぜた。
The manufacturing conditions of each concrete in this Embodiment based on the mixing | blending of Table 5 are as follows.
First, when the binding material 1 and the binding material 2 were used, the cement and fine aggregate were kneaded for 15 seconds, and then a high-performance AE water reducing agent and water were added thereto and kneaded for 120 seconds. Next, coarse aggregate was added, kneaded for 90 seconds, allowed to stand for 5 minutes, and then kneaded for another 30 seconds.
On the other hand, when the binder 3 was used, the cement and fine aggregate were kneaded for 15 seconds, and then a high-performance AE water reducing agent and water were added thereto and kneaded for 150 seconds. Next, coarse aggregate was added and kneaded for 120 seconds and allowed to stand for 5 minutes, and then kneaded for 30 seconds.
In the present embodiment, medium-heated Portland cement was used, and concrete 30L was mixed using a double forced kneading type mixer (60L).
表5に示されるように、本実施の形態では、水結合材比が17%の結合材1を用いた場合のみならず、従来では練り混ぜが困難であった水結合材比が15%以下である、結合材2を用いた場合(14%)及び結合材3を用いた場合(12%)にも、高性能AE減水剤の添加率の増加を低く抑えることができた。 As shown in Table 5, in the present embodiment, not only the case where the binder 1 having a water binder ratio of 17% is used, but also the water binder ratio that is conventionally difficult to knead is 15% or less. When the binder 2 was used (14%) and the binder 3 was used (12%), the increase in the addition rate of the high-performance AE water reducing agent could be suppressed to a low level.
このような調合により得られたコンクリートの性能を表わすデータを表6及び表7に示す。
表6は、本実施の形態におけるフレッシュコンクリートの試験結果を示すデータである。尚、本試験は、コンクリート温度が26乃至27℃、外気温度が24℃の条件下において行われた。
また、水結合材比が14%及び12%の低い場合であっても、各結合材を用いた調合をすれば、上記各データは練り混ぜが可能な程度の流動性が確保された値を示した。このことから、従来では練り混ぜが困難であった、水結合材比が15%以下のコンクリートを製造することが可能であることがわかる。
このような結果は、本実施の形態における特殊シリカ質微粉末は、粒径が大きいため、二次凝集が少なく、モルタル・コンクリート中の分散が良いことから、フレッシュコンクリートの流動性が確保されたからであると考えられる。
Table 6 is data which shows the test result of the fresh concrete in this Embodiment. This test was performed under the conditions of a concrete temperature of 26 to 27 ° C. and an outside air temperature of 24 ° C.
In addition, even when the water binder ratio is as low as 14% and 12%, the above data can be obtained with values that ensure fluidity to such an extent that mixing is possible with each binder. Indicated. This shows that it is possible to produce concrete having a water binder ratio of 15% or less, which has been difficult to knead in the past.
Such a result is because the special siliceous fine powder in the present embodiment has a large particle size, so there is little secondary agglomeration and good dispersion in the mortar / concrete, thus ensuring the fluidity of the fresh concrete. It is thought that.
以下、本実施の形態における各種結合材を用いて製造された、硬化コンクリートの圧縮強度の測定結果を表7に示す。
表7から明らかなように、水結合材比が低い程、硬化コンクリートの圧縮強度は高い値を示し、特に、水結合材比が14%(結合材2)及び12%(結合材3)の場合には、材齢28日の段階で、圧縮強度は140N/mm2を超える高い値を示した。
尚、本実施の形態においては、レディーミクストコンクリート工場で通常使用されている常用品の骨材を用いたため、甲州産安山岩を用いた場合と比較すると、圧縮強度は低い値を示しているが、依然として所要の強度を満足するものであった。
以上の本実施の形態からすれば、適切な骨材や養生方法を選択することで、水結合材比が12%以下であっても高ワーカビリティを確保し、圧縮強度が200N/mm2以上の超高強度コンクリートを製造することも可能であると考えられる。
As is clear from Table 7, the lower the water binder ratio, the higher the compressive strength of the hardened concrete. In particular, the water binder ratio is 14% (Binder 2) and 12% (Binder 3). In some cases, at a stage of 28 days of age, the compressive strength showed a high value exceeding 140 N / mm 2 .
In this embodiment, since the aggregate of ordinary articles that are usually used in ready-mixed concrete factories is used, the compressive strength shows a low value compared to the case of using andesite from Koshu, It still satisfied the required strength.
According to the above embodiment, by selecting an appropriate aggregate and curing method, high workability is ensured even when the water binder ratio is 12% or less, and the compressive strength is 200 N / mm 2 or more. It is considered possible to produce ultra high strength concrete.
===第四の実施の形態===
本実施の形態では、水結合材比を一定(17%)にした場合に、本発明の特殊シリカ質微粉末を用いた各結合材について、コンクリート製造を実施した。
=== Fourth embodiment ===
In the present embodiment, when the water binder ratio was constant (17%), concrete was manufactured for each binder using the special siliceous fine powder of the present invention.
ここで、本実施の形態において製造されるコンクリートを構成する材料は、結合材、甲州産安山岩砕砂(細骨材)、甲州産安山岩砕石(粗骨材)、特殊シリカ質微粉末(混和材)を含んでなり、さらに混和剤として高性能AE減水剤(日本シーカ製シーカ1200N:ポリカルボン酸系)及び消泡剤(日本シーカ製アンチフォーム)を含んでなる。 Here, the materials constituting the concrete manufactured in the present embodiment are a binder, an andesite crushed sand (fine aggregate) from Koshu, an andesite crushed stone (coarse aggregate) from Koshu, and a special siliceous fine powder (admixture). And a high-performance AE water-reducing agent (Nihon Seika Seika 1200N: polycarboxylic acid type) and an antifoaming agent (Nihon Seika Antifoam) as admixtures.
尚、本実施の形態における結合材1、比較例2、従来例3では、セメントとして、高ビーライト系セメント(密度:3.20g/cm3,比表面積:4,250cm2/gの太平洋セメント社製ハイフローセメント)を用いた。
また、本実施の形態における結合材1では、混和材として、置換率10%の本発明の特殊シリカ質微粉末(密度:2.45g/cm3,SiO2:94.5重量%,ZrO2:4.0重量%,pH:3乃至4,平均粒径:1μm,及びBET法で測定した比表面積:8.7m2/g)を用いた。
In addition, in the binder 1, the comparative example 2, and the prior art example 3 in this embodiment, as a cement, a high belite cement (density: 3.20 g / cm 3 , specific surface area: 4,250 cm 2 / g Pacific cement High flow cement).
Further, in the binder 1 in the present embodiment, the special siliceous fine powder of the present invention having a substitution rate of 10% (density: 2.45 g / cm 3 , SiO 2 : 94.5 wt%, ZrO 2 as an admixture. : 4.0 wt%, pH: 3 to 4, average particle size: 1 μm, and specific surface area measured by BET method: 8.7 m 2 / g).
また、本実施の形態における比較例2では、本発明とほぼ同様の化学成分からなり、比表面積は本発明よりも大きいシリカフューム(SiO2:92.59重量%,ZrO2:6.18重量%,pH:3乃至4,平均粒径:0.5μm,比表面積:15乃至17m2/g)を用いた。
また、本実施の形態における従来例3では、混和材として、従来のシリカフューム(密度:2.2g/cm3,比表面積:20m2/g)を用いた。
さらに、従来のシリカフュームが混合された二種類のシリカフューム混合セメントについても比較した(従来例4及び従来例5)。但し、従来例4は宇部三菱製低熱セメントベースのシリカフューム混合セメントを用い、他方、従来例5は第一セメント製普通セメントベースの、スラブ石膏とシリカフュームの混合セメントを用いた。
Further, in Comparative Example 2 in the present embodiment, silica fume (SiO 2 : 92.59 wt%, ZrO 2 : 6.18 wt%) consisting of substantially the same chemical components as in the present invention and having a specific surface area larger than that of the present invention. , PH: 3 to 4, average particle size: 0.5 μm, specific surface area: 15 to 17 m 2 / g).
Further, in Conventional Example 3 in the present embodiment, conventional silica fume (density: 2.2 g / cm 3 , specific surface area: 20 m 2 / g) was used as an admixture.
Furthermore, two types of silica fume mixed cement mixed with conventional silica fume were also compared (Conventional Example 4 and Conventional Example 5). However, Conventional Example 4 used a low fume cement-based silica fume mixed cement made by Mitsubishi Ube, while Conventional Example 5 used a first cement-made ordinary cement-based mixed slab gypsum and silica fume cement.
以下、本実施の形態における各コンクリートの調合について、水結合材比(W/B)、細骨材率(S/a)、単位量(kg/m3)の各データを表8に示す。
表8に示される、本実施の形態における結合材1、比較例2、従来例3を使用した各コンクリートは、細骨材、セメント及び混和材としての特殊シリカ質微粉末を、およそ15秒間空練りして、これに高性能AE減水剤、消泡剤及び水を加えて120秒間練り混ぜ、さらに粗骨材を投入して60秒間練り混ぜて製造された。 Each concrete shown in Table 8 using the binder 1, the comparative example 2, and the conventional example 3 in this embodiment is made of fine aggregate, cement, and a special siliceous fine powder as an admixture for about 15 seconds. A high-performance AE water reducing agent, an antifoaming agent, and water were added to this and kneaded for 120 seconds, and then coarse aggregate was added and kneaded for 60 seconds.
また、表8に示される、本実施の形態における従来例4及び従来例5を使用した各コンクリートは、細骨材及び予め混合材と練り混ぜられたセメントをおよそ15秒間空練りして、これに高性能AE減水剤、消泡剤及び水を加えて120秒間練り混ぜ、さらに粗骨材を投入して60秒間練り混ぜて製造された。尚、本実施の形態においては、パン型ミキサ(50L)を使用した。 Moreover, each concrete using the conventional example 4 and the conventional example 5 shown in Table 8 is kneaded for about 15 seconds with fine aggregate and cement previously kneaded with the mixed material. A high-performance AE water reducing agent, an antifoaming agent and water were added to and kneaded for 120 seconds, and then coarse aggregate was added and kneaded for 60 seconds. In the present embodiment, a pan mixer (50L) is used.
また、表8における混和材のデータは、コンクリート製造時に調合する特殊シリカ質微粉末又はシリカフュームのデータであり、予めセメントと練り混ぜるシリカフュームは、表8の混和材のデータとして記載されていない(従来例4及び従来例5参照)。 Moreover, the data of the admixture in Table 8 is the data of the special siliceous fine powder or silica fume prepared at the time of concrete production, and the silica fume mixed with the cement in advance is not described as the data of the admixture in Table 8 (conventionally) See Example 4 and Conventional Example 5).
このようにして得られたフレッシュコンクリートの試験結果を表9に示す。
表9から明らかなように、本発明の特殊シリカ質微粉末を混和材として使用した結合材1の場合には、高性能AE減水剤の添加率は0.8%と少ないにもかかわらず、流動性をあらわすスランプフローは比較的大きな値(67.5cm)を示した。また、停止時間も比較的長い値を示し、他方、50cmフロー時間及びOロート流下時間は比較的短い値を示した。
このことから、本発明の特殊シリカ質微粉末を混和材として使用した場合には、高性能AE減水剤の添加率が少ないもかかわらず、フレッシュコンクリートの流動性は確保されていることがわかる。
As is apparent from Table 9, in the case of the binder 1 using the special siliceous fine powder of the present invention as an admixture, the addition rate of the high-performance AE water reducing agent is as low as 0.8%, The slump flow representing the fluidity showed a relatively large value (67.5 cm). Also, the stop time showed a relatively long value, while the 50 cm flow time and the O funnel flow time showed relatively short values.
From this, it can be seen that when the special siliceous fine powder of the present invention is used as an admixture, the flowability of fresh concrete is ensured even though the addition rate of the high-performance AE water reducing agent is small.
さらに、本実施の形態では、フレッシュコンクリートが凝結し、硬化コンクリートになるまでの凝結時間を測定した。その測定結果を表10に示す。
表10から明らかなように、本実施の形態では高性能AE減水剤の添加率が低いため、いずれも凝結始発時間が早くなった。特に、本発明の特殊シリカ質微粉末を混和材として使用した場合には(結合材1)、他の結合材と比べ高性能AE減水剤の添加率が低いため、凝結始発時間がより早くなっていることがわかる。尚、従来例5の場合は、もともと凝結しやすいセメントを用いているため、凝結時間は短時間となったものと考えられる。 As is clear from Table 10, in this embodiment, the addition rate of the high-performance AE water reducing agent was low, so that in each case, the initial setting time was shortened. In particular, when the special siliceous fine powder of the present invention is used as an admixture (binding material 1), the addition rate of the high-performance AE water reducing agent is lower than other binding materials, so that the initial setting time becomes faster. You can see that In the case of Conventional Example 5, it is considered that the setting time was shortened because the cement that is easily set was originally used.
次に、硬化コンクリートの圧縮強度の測定結果を表11及び図1に示す。
表11から明らかなように、本発明の特殊シリカ質微粉末を使用した場合は(結合材1)、高性能AE減水剤の添加率が低いにもかかわらず、従来のシリカフュームを用いた場合と同様の圧縮強度が得られた。尚、本実施の形態における供試体の養生方法は、標準水中養生(20℃)である。 As is clear from Table 11, when the special siliceous fine powder of the present invention is used (binding material 1), the conventional silica fume is used despite the low addition rate of the high-performance AE water reducing agent. Similar compressive strength was obtained. The specimen curing method in the present embodiment is standard water curing (20 ° C.).
図1は、表11のデータを示したグラフであり、本実施の形態における各種結合材を用いて製造された硬化コンクリートの圧縮強度の発現性状を、始発からの材齢日数の経過とともに示している。 FIG. 1 is a graph showing the data in Table 11, showing the expression properties of the compressive strength of the hardened concrete produced using various binders in the present embodiment, along with the lapse of age days from the beginning. Yes.
図1から明らかなように、材齢日数が28日を経過すると、圧縮強度はいずれも、140N/mm2を超える大きな値を示した。また、本発明の特殊シリカ質微粉末を使用した場合(結合材1)には、硬化コンクリートの圧縮強度の発現性状は、材齢の経過日数とともに、従来のシリカフュームを用いた場合と同様の変化を示した。 As can be seen from FIG. 1, when the age of the material passed 28 days, the compressive strength showed a large value exceeding 140 N / mm 2 . In addition, when the special siliceous fine powder of the present invention is used (binding material 1), the expression property of the compressive strength of the hardened concrete changes in the same manner as when conventional silica fume is used together with the age of the material age. showed that.
さらに、本実施の形態では、各種結合材を用いて製造された硬化コンクリートについて自己収縮ひずみを測定した。
この際、自己収縮ひずみは、高流動コンクリートの自己収縮試験法(日本コンクリート工学協会:超流動コンクリート研究委員会報告書(II),1994年5月)に準じて測定した。
Furthermore, in this Embodiment, the self-shrinkage distortion was measured about the hardened concrete manufactured using various binding materials.
At this time, the self-shrinkage strain was measured according to the self-shrinkage test method for high-fluidity concrete (Japan Concrete Institute: Superfluid Concrete Research Committee Report (II), May 1994).
具体的には、100mm×100mm×400mmの型枠内に、予め埋込ひずみ計(東京測器研究所製:KM−100BT,みかけの弾性係数:40N/mm2)をセットしておき、コンクリートを打設してから24時間後に脱型し、密封した。養生は、20℃±3℃、60%で行った。また、供試体個数は各々2個とし、測定された実ひずみから温度変化による熱膨張を除去した。なお、自己収縮ひずみの測定起点は、水和のために生じる凝結始発以後の体積減少を考慮し、凝結始発時とした。その測定結果を図2に示す。 Specifically, an embedded strain gauge (manufactured by Tokyo Sokki Kenkyujo Co., Ltd .: KM-100BT, apparent elastic modulus: 40 N / mm 2 ) is set in advance in a mold of 100 mm × 100 mm × 400 mm, and concrete. After 24 hours, the mold was removed and sealed. Curing was performed at 20 ° C. ± 3 ° C. and 60%. In addition, the number of specimens was two, and thermal expansion due to temperature change was removed from the measured actual strain. The starting point of the measurement of the self-shrinkage strain was set at the time of the initial setting in consideration of the volume reduction after the initial setting caused by hydration. The measurement results are shown in FIG.
図2から明らかなように、本発明の特殊シリカ質微粉末を使用した場合には(結合材1)、従来のシリカフュームを用いた場合よりも、自己収縮ひずみは20乃至40%低減されたことがわかる。
これは、本発明の特殊シリカ質微粉末は、従来のシリカフューム(比表面積:20m2/g)よりも比表面積が小さいため(比表面積:8.7m2/g)、硬化コンクリートの自己収縮ひずみが低減されたものと考えられる。
As is clear from FIG. 2, when the special siliceous fine powder of the present invention was used (binding material 1), the self-shrinkage strain was reduced by 20 to 40% compared to the case where the conventional silica fume was used. I understand.
This is because the special siliceous fine powder of the present invention has a specific surface area smaller than that of conventional silica fume (specific surface area: 20 m 2 / g) (specific surface area: 8.7 m 2 / g). Is considered to be reduced.
Claims (2)
BET法で測定した前記微粒子の比表面積の平均値が8乃至11m2/gであり、
前記微粒子における酸化ジルコニウムの含有率の平均値が3乃至5重量%であり、
前記粉体は、以下の工程1及び工程2により製造される、
工程1:電気炉にてジルコンサンドを、温度を段階的に2,200℃まで上昇させて電融し、
工程2:次に所定のサイクロンを複数直列に連結させて粗粒子を除去し、粒子を回収した後、サイロ内で再攪拌し、粒径のばらつきを小さくする。 A method for producing mortar / concrete comprising preparing a powder comprising fine particles containing silicon dioxide (SiO 2 ) as a main component and zirconium oxide as a component,
The average value of the specific surface area of the fine particles measured by the BET method is 8 to 11 m 2 / g,
The average value of the content of zirconium oxide in the fine particles is 3 to 5% by weight,
The powder is produced by the following steps 1 and 2,
Step 1: Zircon sand is electrofused by increasing the temperature stepwise up to 2,200 ° C. in an electric furnace ,
Step 2: Next, a plurality of predetermined cyclones are connected in series to remove coarse particles, and after collecting the particles, the mixture is re-stirred in the silo to reduce the variation in particle size.
BET法で測定した前記微粒子の比表面積の平均値が8乃至11m2/gであり、
前記微粒子における酸化ジルコニウムの含有率の平均値が3乃至5重量%であり、
前記粉体は、以下の工程1及び工程2により製造される、
工程1:電気炉にてジルコンサンドを、温度を段階的に2,200℃まで上昇させて電融し、
工程2:次に所定のサイクロンを複数直列に連結させて粗粒子を除去し、粒子を回収した後、サイロ内で再攪拌し、粒径のばらつきを小さくする。 A method for producing mortar / concrete using a mixture of cement, fine aggregate, and powder composed of fine particles containing silicon dioxide (SiO 2 ) as a main component and zirconium oxide as a component. ,
The average value of the specific surface area of the fine particles measured by the BET method is 8 to 11 m 2 / g,
The average value of the content of zirconium oxide in the fine particles is 3 to 5% by weight,
The powder is produced by the following steps 1 and 2,
Step 1: Zircon sand is electrofused by increasing the temperature stepwise up to 2,200 ° C. in an electric furnace ,
Step 2: Next, a plurality of predetermined cyclones are connected in series to remove coarse particles, and after collecting the particles, the mixture is re-stirred in the silo to reduce the variation in particle size.
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