JP4451083B2

JP4451083B2 - Mortar manufacturing method

Info

Publication number: JP4451083B2
Application number: JP2003174932A
Authority: JP
Inventors: 久　　修; 康弘鈴木; 良英桜井; 和久高山; 創介宮地; 浩司山田
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2023-06-19
Also published as: JP2005008486A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木・建築材料として好適に用いられ、特に、ワーカビリティーが良好で、均質性が高く、しかも高耐久性、高靭性を有するモルタルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高靭性、高強度のセメント組成物として、ナイロンやビニロン等の合成繊維を含有する繊維補強セメント組成物が提案され、実用に供されている（例えば、特許文献１参照）。
この繊維補強セメント組成物は、繊維による補強効果と、アルカリ骨材、鉄筋腐食等により生じる内部の膨張圧力を拘束し、ひび割れを抑制する効果を有するために、靭性等の性能が要求されるコンクリート構造物の材料として、また、アルカリ骨材反応、鉄筋腐食等によって劣化したコンクリート構造物の再劣化防止の為の断面補修材料として、広く用いられている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３１０４６０号公報
【特許文献２】
特開平４−２１４０５５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の繊維補強セメント組成物を用いて得られるセメントモルタル、ポリマーセメントモルタル、セメントコンクリート、ポリマーセメントコンクリート等においては、添加された合成繊維が非常に分散し難いものであるから、この合成繊維の添加量が増加するにつれて繊維同士が絡み易くなり、この絡み度合いがさらに進むと、繊維が絡み合って球状となった、いわゆるファイバーボールが形成され易くなるという問題点があった。
【０００５】
このファイバーボールは、モルタルやコンクリートにおいては欠陥となるために、組織の均一性が失われ、圧縮強度、曲げ強度が著しく低下することとなる。
そこで、ファイバーボールの発生を防止するために、オムニミキサー等の特殊な練り混ぜ機器を使用することも考えられているが、これらの機器を用いても、ファイバーボールの発生を大幅に抑制することは困難であった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、繊維の分散性を高めることで、ワーカビリティーが良好で、均質性が高く、しかも高耐久性、高靭性を有するモルタルの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、セメント系無機物質と、ポゾラン物質と、増粘剤と、減水剤とを含有する繊維補強セメント組成物に、合成繊維および／または炭素繊維を、前記セメント系無機物質、前記ポゾラン物質、前記増粘剤および前記減水剤の合計容積量に対して０．５容積％以上かつ３．５容積％以下添加すれば、ファイバーボールが無く、ワーカビリティに優れたモルタルを作製することが可能となり、このモルタルは、鉄筋コンクリート等のコンクリート構造物の欠損部の補修等に有効であることを見出した。
【０００８】
また、この繊維補強セメント組成物は、通常のパン型モルタルミキサー、パン型コンクリートミキサー等によっても充分混練可能であり、オムニミキサー等の特殊な練り混ぜ機器は必要ないことも見出した。
さらに、有機ポリマーを、前記セメント系無機物質、前記ポゾラン物質、前記増粘剤および前記減水剤の合計量に対して０．１重量％以上かつ１０重量％以下含有すれば、得られたセメント組成物の硬化後の特性、特に、水密性、遮塩性、既設コンクリートとの密着性が向上することを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明のモルタルの製造方法は、セメント系無機物質と、モルタルにチキソトロピー性を付与するためのポゾラン物質と、増粘剤と、減水剤と、これらセメント系無機物質ないし減水剤の合計容積量に対して２．０容積％以上かつ３．５容積％以下の合成繊維および／または炭素繊維と、骨材と、前記セメント系無機物質および前記骨材の合計量に対して１０重量％以上かつ３３重量％以下の水とを混合し、次いで、水の含有量が前記セメント系無機物質および前記骨材の合計量に対して１２重量％以上かつ５５重量％以下となるように、さらに水を加え、混練することを特徴とする。
【００１０】
本発明の他のモルタルの製造方法は、セメント系無機物質と、モルタルにチキソトロピー性を付与するためのポゾラン物質と、増粘剤と、減水剤と、骨材と、前記セメント系無機物質および前記骨材の合計量に対して１０重量％以上かつ３３重量％以下の水とを混合し、次いで、前記セメント系無機物質ないし前記減水剤の合計容積量に対して２．０容積％以上かつ３．５容積％以下の合成繊維および／または炭素繊維を添加して再度混合し、次いで、水の含有量が前記セメント系無機物質および前記骨材の合計量に対して１２重量％以上かつ５５重量％以下となるように、さらに水を加え、混練することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のモルタルの製造方法の一実施の形態について説明する。
ここでは、まず、繊維補強セメント組成物について説明する。
この繊維補強セメント組成物は、コンクリートの修復に用いられるコンクリート素材（通称生コン）の主成分となる繊維補強セメント組成物であり、セメント系無機物質と、合成繊維および／または炭素繊維と、ポゾラン物質と、増粘剤と、減水剤とを含有し、上記の合成繊維および／または炭素繊維を、前記セメント系無機物質、前記ポゾラン物質、前記増粘剤および前記減水剤の合計容積量に対して０．５容積％以上かつ３．５容積％以下含有したものである。
【００１５】
セメント系無機物質としては、特に限定はされないが、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、アルミナセメント、超速硬セメント、その他特殊セメント等、いずれのセメントも使用することができる。
特に、超速硬セメントは、水和反応によりエトリンガイトと称される水和物に化学変化するアルミン酸石灰化合物を主成分とするものであるから、水和反応後、極めて短時間で養生・硬化が可能である。
【００１６】
ポゾラン物質は、コンクリート素材にチキソトロピー性を付与するために用いられるもので、フュームドシリカ（溶融シリカ）が好適であるが、フライアッシュ、天然ポゾラン等も使用可能である。
ポゾラン物質の添加量の好ましい範囲は、セメント系無機物質１ｍ^３当たり１０ｋｇ以上かつ１７００ｋｇ以下である。
【００１７】
増粘剤は、コンクリート素材に粘性を付与するために用いられるもので、セルロース系増粘剤、ポリアクリルアミド等のアクリルポリマー系増粘剤が好適に用いられる。
増粘剤の添加量の好ましい範囲は、セメント系無機物質１ｍ^３当たり０．１ｋｇ以上かつ３．２ｋｇ以下である。
【００１８】
減水剤は、作業性を改善するために用いられるもので、高性能減水剤、ＡＥ型高性能減水剤のいずれかが好ましく、特に、ポリカルボン酸系減水剤、メラミン系減水剤、ナフタリン系減水剤、ポリナフタレンスルホン酸塩系減水剤、スルホン酸塩系減水剤等が好ましい。
減水剤の添加量の好ましい範囲は、セメント系無機物質に対して０．１重量％以上かつ２．０重量％以下である。
【００１９】
合成繊維および／または炭素繊維は、コンクリートの機械的強度を向上させるために添加されるもので、特に、ひび割れの防止、靱性の改善に効果的である。
この合成繊維および／または炭素繊維の含有量は、セメント系無機物質、ポゾラン物質、増粘剤および減水剤の合計容積量に対して０．５容積％以上かつ３．５容積％以下含有するのが好ましい。
【００２０】
この合成繊維としては、ポリアミド系繊維（ナイロン）、ポリビニルアルコール系繊維（ビニロン）、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリ塩化ビニール系繊維、ポリアクリルニトリル系繊維（アクリル）、ポリエステル系繊維、ポリエチレン系繊維、ポリプロピレン系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリフルオロエチレン系繊維、アラミド繊維の群から選択された１種または２種以上が好適に用いられる。
【００２１】
これらの合成繊維は、機械的強度、セメント組成物内における分散性及び取り扱いの容易さの点から、繊維径が４〜１５デニール、長さが３ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下であって、予め、繊維が集束処理されたものが好ましく、さらに好ましくは、集束処理された繊維の束の見かけのアスペクト比の平均が６０〜１のものである。
【００２２】
また、炭素繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等が好適に用いられる。
この炭素繊維の好ましい形状についても、上記の合成繊維と同様である。
これらの合成繊維および炭素繊維は、単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。
【００２３】
この繊維補強セメント組成物に、さらに、有機ポリマーを、セメント系無機物質、ポゾラン物質、増粘剤および減水剤の合計量に対して０．１重量％以上かつ１０重量％以下、より好ましくは０．３重量％以上かつ５．０重量％以下含有させることとすれば、コンクリート素材の硬化後の水密性、遮塩性、既設コンクリートとの密着性が向上するので好ましい。
【００２４】
この有機ポリマーとしては、アクリル系ポリマー、アクリルスチレン系ポリマー、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）系ポリマー、酢酸ビニル系ポリマー、酢酸ビニルベオバ系ポリマー、エチレンビニルアルコール（ＥＶＡ）系ポリマー、アクリル酢酸ビニルベオバ系ポリマーが好ましい。
【００２５】
本実施形態のコンクリート素材は、本実施形態の繊維補強セメント組成物に、さらに、骨材及び水を加えたものである。
骨材としては、通常の、川砂、珪砂、砕砂等の細骨材や、川砂利、砕石等の粗骨材が、単独もしくは混合して用いられる。特に、細骨材を単独で、もしくは粗骨材と混合して用いる場合、表面水率が２〜６％の細骨材が好ましい。表面水率２〜６％の細骨材を使用することで、コンクリート打設後の初期から中長期に渡る圧縮強度をかなり向上させることができる。
【００２６】
特に、セメント系無機物質として超速硬セメントを用いれば、混練する際に細骨材の表面にて超速硬セメントが水和反応を生じ、細骨材との付着性が向上し、その結果、このコンクリート素材を打設して得られたコンクリート構造物の圧縮強度が向上するので好ましい。
また、水の含有量は、前記セメント系無機物質および前記骨材の合計量に対して１５重量％以上かつ５５重量％以下とするのが好ましい。
【００２７】
次に、このコンクリート素材の製造方法について説明する。
まず、セメント系無機物質と、ポゾラン物質と、増粘剤と、減水剤と、これらセメント系無機物質ないし減水剤の合計量１００重量部に対して２５重量部かつ２００重量部以下の骨材と、水結合材比（セメント系無機物質および骨材の合計量に対する水の重量％）が１０重量％以上かつ３３重量％以下の水とを、混合撹拌する。
次いで、前記セメント系無機物質ないし前記減水剤の合計容積量に対して０．５容積％以上かつ３．５容積％以下の合成繊維および／または炭素繊維を添加し、再度混合撹拌する。
【００２８】
ここで、水結合材比を１０重量％以上かつ３３重量％以下と限定した理由は、水結合材比が１０重量％より少ないと、パン型ミキサー等の通常のミキサーでは、繊維を添加する際に、繊維を分散させるに必要な水の量が不足した状態となり、繊維を均一に分散させることができなくなるからであり、また、水結合材比が３３％を越えると、繊維を分散させるに必要な程度の粘性が得られず、繊維を均一に分散させることができなくなるからである。
【００２９】
なお、合成繊維および／または炭素繊維は、予め、セメント系無機物質、ポゾラン物質、増粘剤、減水剤および骨材と混合しておき、この混合物に対して水結合材比が１０重量％以上かつ３３重量％以下の水を混合撹拌してもよい。
この場合、繊維を混合撹拌する工程を短縮することができるので、製造コストを低減する効果がある。
【００３０】
次いで、この繊維が添加された混合物に、水結合材比が１２重量％以上かつ５５重量％以下となるように、水をさらに加えて混練する。
ここで、混練後の水結合材比を１２重量％以上かつ５５重量％以下と限定した理由は、水結合材比が１２重量％より少ないと、コンクリート打設時における流し込みやモルタルの吹付け時に十分なワーカビリティーが得られず、また、水結合材比が５５重量％を越えると、均一に分散した繊維が再凝集し、ファイバーボールが発生し易くなるからである。
このように、混合物における水結合材比を１２重量％以上かつ５５重量％以下とすることで、ワーカビリティーの高いモルタルやコンクリートを打設することが可能となる。
【００３１】
本実施形態のコンクリート構造物は、本実施形態のコンクリート素材を打設し、養生することにより得られる。
この構造体の圧縮強度と曲げ強度は、下記の関係式（１）
曲げ強度（σb）／圧縮強度（σc）
≧−０．００１３８×圧縮強度（σc）＋０．２５ ……（１）
を満たすものとなる。
【００３２】
例えば、繊維の添加量が２容積％の場合、その圧縮強度（σc）を３０〜４０Ｎ／ｍｍ^２とすると、曲げ強度（σb）／圧縮強度（σc）は１／４〜１／５となる。また、その圧縮強度（σc）を６０〜８０Ｎ／ｍｍ^２とすると、曲げ強度（σb）／圧縮強度（σc）は１／５〜１／７となる。
また、繊維の添加量が３容積％の場合、その圧縮強度（σc）を６０〜８０Ｎ／ｍｍ^２とすると、曲げ強度（σb）／圧縮強度（σc）は１／４〜１／６となる。
【００３３】
一方、繊維を含まない通常のコンクリート構造体の圧縮強度と曲げ強度は、
下記の関係式（２）
曲げ強度（σb）／圧縮強度（σc）
≦−０．００１０８×圧縮強度（σc）＋０．２１ ……（２）
を満たすので、その圧縮強度（σc）を３０〜４０Ｎ／ｍｍ^２とすると、曲げ強度（σb）／圧縮強度（σc）は１／６〜１／８、また、その圧縮強度（σc）を１００Ｎ／ｍｍ^２とすると、曲げ強度（σb）／圧縮強度（σc）は１／１０〜１／１３となる。
以上により、本実施形態のコンクリート構造物は、繊維を含まない通常のコンクリート構造体と比べて、曲げ強度（σb）が１．２〜２倍になる。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００３５】
セメント系無機物質として普通ポルトランドセメントを、合成繊維としてビニロンを、ポゾラン物質としてヒュームドシリカを、増粘剤としてセルロース系増粘剤を、減水剤として高性能減水剤をそれぞれ用い、これらを表１の組成となるように秤量・混練（混合撹拌）し、実施例１〜６及び比較例１〜７の試料（モルタル）を作製した。なお、参考例として、モルタルから骨材を取り除いた試料も作製した。
混練は、通常のパン型ミキサーを用いて行った。また、混練の時間は全体で４分間とし、特に、繊維を投入してから残りの水を投入するまでの混練時間は２分間とした。
表１中、Ｗ／（Ｃ＋Ｓ）は水結合材比（重量％）、Ｗ _１／（Ｃ＋Ｓ）は初めに投入される水の水結合材比（重量％）、Ｓ／Ｃはセメント系無機物質に対する骨材の重量比である。
【００３６】
【表１】

【００３７】
次いで、内法が４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠を複数個用意し、これらの型枠それぞれに実施例１〜６、参考例及び比較例１〜７の試料を打設し、その後、温度：２０℃、湿度：６５％の環境下にて２８日間、養生し、実施例１〜６、参考例及び比較例１〜７の供試体を作製した。
その後、これらの供試体の曲げ強度試験及び圧縮強度試験を、日本工業規格（ＪＩＳＲ５２０１）「セメントの物理試験方法」に基づき実施した。
【００３８】
また、実施例１〜６、参考例及び比較例１〜５の試料における繊維の分散性を目視で評価した結果についても、表２に示した。
繊維の分散性の評価基準は、下記の通りとした。
○：繊維が均一に分散している
△：一部に繊維の凝集（ファイバーボールを含む）が認められる
×：繊維の凝集（ファイバーボールを含む）が多く認められる
【００３９】
【表２】

【００４０】
以上の評価および試験結果によれば、実施例１〜６では、繊維の分散性が良く、曲げ強度（σb）／圧縮強度（σc）が０．１７〜０．２２の範囲にあることが分かる。一方、比較例１〜４では、繊維の分散性が悪く、曲げ強度（σb）／圧縮強度（σc）が０．１２〜０．１４と、低下していることが分かる。
この理由は、繊維の分散性が悪い場合、ファイバーボールが内部欠陥として存在し、特に内部欠陥の影響を受け易い曲げ強度において、強度が低くなる結果となったと思われる。
また、比較例５〜７では、繊維量が０．５容積％未満か、または全く含まないために、曲げ強度（σb）／圧縮強度（σc）が０．１４以下と大きく低下していることが分かる。
【００４１】
なお、上記のビニロンの替わりにナイロン、アクリル、アラミド繊維等を用いても、ほぼ同様の効果が得られることが確認された。
また、上記の普通ポルトランドセメントの替わりに、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、超速硬セメント等を用いても、繊維を添加しないものと比べて曲げ強度（σb）／圧縮強度（σc）が向上していることが確認された。
【００４２】
【発明の効果】
本発明のモルタルの製造方法によれば、合成繊維の分散性が高く、ワーカビリティーが良好なモルタルを製造することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a mortar which is suitably used as a civil engineering / building material, and particularly has good workability, high homogeneity, and high durability and high toughness.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, fiber reinforced cement compositions containing synthetic fibers such as nylon and vinylon have been proposed and put into practical use as high toughness and high strength cement compositions (see, for example, Patent Document 1).
This fiber-reinforced cement composition has the effect of restraining cracks by constraining the reinforcing effect by fibers and the internal expansion pressure caused by alkali aggregates, rebar corrosion, etc., so that concrete such as toughness is required. It is widely used as a material for structures, and as a cross-sectional repair material for preventing re-deterioration of concrete structures that have deteriorated due to alkali-aggregate reaction, rebar corrosion, or the like (see, for example, Patent Document 2).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-5-310460 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 4-214055
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the cement mortar, polymer cement mortar, cement concrete, polymer cement concrete and the like obtained by using the conventional fiber reinforced cement composition, the added synthetic fiber is very difficult to disperse. As the amount added increases, the fibers tend to be entangled with each other, and when the degree of entanglement further increases, there is a problem that so-called fiber balls in which the fibers are intertwined into a spherical shape are easily formed.
[0005]
Since this fiber ball becomes a defect in mortar and concrete, the uniformity of the structure is lost, and the compressive strength and the bending strength are remarkably lowered.
Therefore, in order to prevent the generation of fiber balls, it is also considered to use special mixing equipment such as an omni mixer, but even if these devices are used, the generation of fiber balls is greatly suppressed. Was difficult.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and by increasing the dispersibility of the fiber, it is possible to produce a mortar having good workability, high homogeneity, high durability, and high toughness. It aims to provide a method .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive investigations to solve the above problems, the present inventors have found that a fiber-reinforced cement composition containing a cement-based inorganic substance, a pozzolanic substance, a thickening agent, and a water reducing agent is synthesized with synthetic fibers and / or Alternatively, if carbon fiber is added in an amount of 0.5% by volume to 3.5% by volume with respect to the total volume of the cement-based inorganic substance, the pozzolanic substance, the thickener, and the water reducing agent, the fiber ball It was possible to produce a mortar excellent in workability, and it was found that this mortar is effective for repairing a defect portion of a concrete structure such as reinforced concrete.
[0008]
The present inventors have also found that the fiber-reinforced cement composition can be sufficiently kneaded with a normal bread-type mortar mixer, a bread-type concrete mixer, and the like, and no special mixing equipment such as an omni mixer is required.
Further, when the organic polymer is contained in an amount of 0.1 wt% or more and 10 wt% or less with respect to the total amount of the cement-based inorganic substance, the pozzolanic substance, the thickener and the water reducing agent, the obtained cement composition It has been found that the properties after curing of the product, in particular, water tightness, salt barrier properties, and adhesion to existing concrete are improved.
[0009]
That is, the method for producing a mortar of the present invention includes a cement inorganic material, a pozzolanic material for imparting thixotropy to the mortar , a thickener, a water reducing agent, and a total volume of these cement inorganic material or water reducing agent. 10% by weight or more based on the total amount of 2.0% by volume or more and 3.5% by volume or less of the synthetic fiber and / or carbon fiber, aggregate, the cement-based inorganic substance, and the aggregate And 33% by weight or less of water, and then water is added so that the water content is 12% by weight or more and 55% by weight or less with respect to the total amount of the cementitious inorganic substance and the aggregate. And kneading.
[0010]
Another method of producing a mortar according to the present invention includes a cement-based inorganic material, a pozzolanic material for imparting thixotropic properties to the mortar , a thickener, a water reducing agent, an aggregate, the cement-based inorganic material, and the 10% by weight or more and 33% by weight or less of water is mixed with respect to the total amount of the aggregate, and then 2.0% by volume or more and 3% with respect to the total volume of the cementitious inorganic substance or the water reducing agent. .5% by volume or less of synthetic fiber and / or carbon fiber is added and mixed again, and then the water content is 12% by weight or more and 55% by weight based on the total amount of the cementitious inorganic material and the aggregate It is characterized in that water is further added and kneaded so as to be not more than%.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the mortar production method of the present invention will be described.
Here, first, the fiber-reinforced cement composition will be described.
This fiber-reinforced cement composition is a fiber-reinforced cement composition that is a main component of a concrete material (commonly known as raw concrete) used for concrete restoration, and is composed of a cement-based inorganic substance, synthetic fibers and / or carbon fibers, and a pozzolanic substance. A thickener and a water reducing agent, and the synthetic fiber and / or the carbon fiber is added to the total volume of the cement-based inorganic material, the pozzolanic material, the thickener and the water reducing agent. It contains 0.5 volume% or more and 3.5 volume% or less.
[0015]
The cement-based inorganic material is not particularly limited, but normal Portland cement, early strength Portland cement, super early strength Portland cement, white Portland cement, moderately hot Portland cement, blast furnace cement, fly ash cement, alumina cement, super fast cement Any other cement such as special cement can be used.
In particular, ultra-fast cement is mainly composed of a lime aluminate compound that chemically changes to a hydrate called ettringite by a hydration reaction, so it can be cured and hardened in a very short time after the hydration reaction. Is possible.
[0016]
The pozzolanic substance is used for imparting thixotropy to the concrete material, and fumed silica (fused silica) is suitable, but fly ash, natural pozzolanic, etc. can also be used.
A preferable range of the addition amount of the pozzolanic material is 10 kg or more and 1700 kg or less per m ^{3 of the} cementitious inorganic material.
[0017]
The thickener is used for imparting viscosity to the concrete material, and an acrylic polymer thickener such as a cellulose thickener or polyacrylamide is preferably used.
A preferable range of the addition amount of the thickener is 0.1 kg or more and 3.2 kg or less per 1 m ^{3 of the} cementitious inorganic material.
[0018]
The water reducing agent is used to improve workability, and is preferably a high performance water reducing agent or an AE type high performance water reducing agent. Particularly, polycarboxylic acid type water reducing agent, melamine type water reducing agent, naphthalene type water reducing agent. Agents, polynaphthalene sulfonate-based water reducing agents, sulfonate-based water reducing agents, and the like are preferable.
A preferable range of the amount of the water reducing agent added is 0.1% by weight or more and 2.0% by weight or less based on the cement-based inorganic substance.
[0019]
Synthetic fibers and / or carbon fibers are added to improve the mechanical strength of concrete, and are particularly effective in preventing cracks and improving toughness.
The synthetic fiber and / or carbon fiber content is 0.5 volume% or more and 3.5 volume% or less with respect to the total volume of the cementitious inorganic material, pozzolanic material, thickener and water reducing agent. Is preferred.
[0020]
This synthetic fiber includes polyamide fiber (nylon), polyvinyl alcohol fiber (vinylon), polyvinylidene chloride fiber, polyvinyl chloride fiber, polyacrylonitrile fiber (acrylic), polyester fiber, polyethylene fiber, One or more selected from the group of polypropylene fibers, polyurethane fibers, polyfluoroethylene fibers, and aramid fibers are preferably used.
[0021]
These synthetic fibers have a fiber diameter of 4 to 15 denier, a length of 3 mm or more and 10 mm or less in view of mechanical strength, dispersibility in the cement composition, and ease of handling. What is subjected to the focusing treatment is preferable, and more preferably, the average aspect ratio of the bundle of fibers subjected to the focusing treatment is 60 to 1.
[0022]
Moreover, as a carbon fiber, a PAN-type carbon fiber, a pitch-type carbon fiber, etc. are used suitably.
The preferable shape of the carbon fiber is the same as that of the synthetic fiber.
These synthetic fibers and carbon fibers may be used alone or in combination of two or more.
[0023]
The fiber-reinforced cement composition further contains an organic polymer in an amount of 0.1% by weight to 10% by weight, more preferably 0%, based on the total amount of the cementitious inorganic material, pozzolanic material, thickener and water reducing agent. It is preferable to contain 3 wt% or more and 5.0 wt% or less because the water-tightness, salt-insulating property, and adhesion with existing concrete after the concrete material is cured are improved.
[0024]
As this organic polymer, an acrylic polymer, an acrylic styrene polymer, a styrene butadiene rubber (SBR) polymer, a vinyl acetate polymer, a vinyl acetate vinyl polymer, an ethylene vinyl alcohol (EVA) polymer, and a vinyl acryl acetate vinyl polymer are preferable. .
[0025]
The concrete material of this embodiment is obtained by further adding aggregate and water to the fiber-reinforced cement composition of this embodiment.
As the aggregate, ordinary fine aggregates such as river sand, quartz sand and crushed sand, and coarse aggregates such as river gravel and crushed stone are used alone or in combination. In particular, when a fine aggregate is used alone or mixed with a coarse aggregate, a fine aggregate having a surface water ratio of 2 to 6% is preferable. By using a fine aggregate having a surface water ratio of 2 to 6%, it is possible to considerably improve the compressive strength from the initial stage after placing the concrete to the medium to long term.
[0026]
In particular, when ultrafast cement is used as the cementitious inorganic substance, the ultrafast cement causes a hydration reaction on the surface of the fine aggregate during kneading, and the adhesion to the fine aggregate is improved. This is preferable because the compressive strength of a concrete structure obtained by placing a concrete material is improved.
The water content is preferably 15% by weight or more and 55% by weight or less based on the total amount of the cement-based inorganic substance and the aggregate.
[0027]
Next, the manufacturing method of this concrete raw material is demonstrated.
First, a cement-based inorganic material, a pozzolanic material, a thickener, a water reducing agent, and an aggregate of 25 parts by weight and 200 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the total amount of these cement-based inorganic substances or water reducing agents Then, water having a water binder ratio (weight% of water with respect to the total amount of cement-based inorganic substance and aggregate) of 10% by weight to 33% by weight is mixed and stirred.
Next, 0.5% by volume or more and 3.5% by volume or less of synthetic fiber and / or carbon fiber is added to the total volume of the cement-based inorganic substance or the water reducing agent, and the mixture is stirred again.
[0028]
Here, the reason for limiting the water binder ratio to 10 wt% or more and 33 wt% or less is that when the water binder ratio is less than 10 wt%, in a normal mixer such as a bread mixer, when fibers are added. In addition, the amount of water required to disperse the fibers becomes insufficient, and the fibers cannot be uniformly dispersed. If the water binder ratio exceeds 33%, the fibers are dispersed. This is because the necessary degree of viscosity cannot be obtained and the fibers cannot be uniformly dispersed.
[0029]
Synthetic fibers and / or carbon fibers are previously mixed with a cement-based inorganic substance, a pozzolanic substance, a thickener, a water reducing agent, and an aggregate, and the water binder ratio of the mixture is 10% by weight or more. Further, 33% by weight or less of water may be mixed and stirred.
In this case, since the process of mixing and stirring the fibers can be shortened, the manufacturing cost can be reduced.
[0030]
Next, water is further added to the mixture to which the fibers have been added so that the water binder ratio is 12% by weight or more and 55% by weight or less and kneaded.
Here, the reason for limiting the water binder ratio after kneading to 12 wt% or more and 55 wt% or less is that when the water binder ratio is less than 12 wt%, when pouring or spraying mortar when placing concrete. This is because sufficient workability cannot be obtained, and when the water binder ratio exceeds 55% by weight, uniformly dispersed fibers are re-agglomerated and fiber balls are easily generated.
Thus, it becomes possible to place mortar and concrete with high workability by setting the water binder ratio in the mixture to 12 wt% or more and 55 wt% or less.
[0031]
The concrete structure of this embodiment is obtained by placing and curing the concrete material of this embodiment.
The compressive strength and bending strength of this structure are expressed by the following relational expression (1).
Bending strength (σb) / Compressive strength (σc)
≧ −0.00138 × Compressive strength (σc) +0.25 (1)
It will satisfy.
[0032]
For example, when the amount of fiber added is 2% by volume and the compressive strength (σc) is 30 to 40 N / mm ² , the bending strength (σb) / compressive strength (σc) is 1/4 to 1/5. . If the compression strength (σc) is 60 to 80 N / mm ² , the bending strength (σb) / compression strength (σc) is 1/5 to 1/7.
Further, when the amount of fiber added is 3% by volume, when the compressive strength (σc) is 60 to 80 N / mm ² , the bending strength (σb) / compressive strength (σc) is 1/4 to 1/6. .
[0033]
On the other hand, the compressive strength and bending strength of ordinary concrete structures that do not contain fibers are
The following relational expression (2)
Bending strength (σb) / Compressive strength (σc)
≦ −0.00108 × Compressive strength (σc) +0.21 (2)
If the compression strength (σc) is 30-40 N / mm ² , the bending strength (σb) / compression strength (σc) is 1/6 to 1/8, and the compression strength (σc) is 100 N. / Mm ² , the bending strength (σb) / compressive strength (σc) is 1/10 to 1/13.
As described above, the concrete structure of this embodiment has a bending strength (σb) of 1.2 to 2 times that of a normal concrete structure that does not include fibers.
[0034]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited by these Examples.
[0035]
Ordinary Portland cement is used as the cementitious inorganic material, vinylon is used as the synthetic fiber, fumed silica is used as the pozzolanic material, a cellulosic thickener is used as the thickener, and a high-performance water reducing agent is used as the water reducing agent. Weighed and kneaded (mixed and stirred) so as to obtain the compositions of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 7 (mortar) . As a reference example, a sample in which the aggregate was removed from the mortar was also produced.
The kneading was performed using an ordinary bread mixer. The kneading time was 4 minutes in total, and in particular, the kneading time from adding the fibers to adding the remaining water was 2 minutes.
In Table 1, W / (C + S) is the water binder ratio (wt%), W ₁ / (C + S) is the water binder ratio (wt%) of the water that is initially added, and S / C is the cement-based inorganic substance Is the weight ratio of aggregate to
[0036]
[Table 1]

[0037]
Next, a plurality of molds having an inner method of 4 cm × 4 cm × 16 cm were prepared, and samples of Examples 1 to 6, Reference Examples and Comparative Examples 1 to 7 were placed on each of these molds, and then the temperature: Curing was performed for 28 days in an environment of 20 ° C. and humidity: 65%, and specimens of Examples 1 to 6, Reference Examples, and Comparative Examples 1 to 7 were produced.
Then, the bending strength test and the compressive strength test of these specimens were carried out based on Japanese Industrial Standard (JIS R 5201) “Cement Physical Test Method”.
[0038]
The results of visual evaluation of the dispersibility of the fibers in the samples of Examples 1 to 6, Reference Examples and Comparative Examples 1 to 5 are also shown in Table 2.
The evaluation criteria for fiber dispersibility were as follows.
○: The fibers are uniformly dispersed. Δ: Some of the fibers are aggregated (including fiber balls). X: Many of the fibers are aggregated (including fiber balls).
[Table 2]

[0040]
According to the above evaluation and test results, in Examples 1 to 6 , the dispersibility of the fibers is good, and the bending strength (σb) / compressive strength (σc) is in the range of 0.17 to 0.22. . On the other hand, in Comparative Examples 1 to 4, it is understood that the dispersibility of the fibers is poor and the bending strength (σb) / compressive strength (σc) is reduced to 0.12 to 0.14.
The reason for this seems to be that when the fiber dispersibility is poor, the fiber ball exists as an internal defect, and the strength is lowered particularly in bending strength that is easily affected by the internal defect.
In Comparative Examples 5 to 7, since the fiber amount is less than 0.5% by volume or not contained at all, the bending strength (σb) / compressive strength (σc) is greatly reduced to 0.14 or less. I understand.
[0041]
In addition, it has been confirmed that substantially the same effect can be obtained by using nylon, acrylic, aramid fiber or the like instead of the above vinylon.
In addition, instead of the above ordinary Portland cement, early strength Portland cement, super early strength Portland cement, ultrafast cement, etc. can be used as compared with those without added fiber, bending strength (σb) / compressive strength (σc) Has been confirmed to improve.
[0042]
【The invention's effect】
According to the manufacturing method of the mortar of the present invention, high dispersibility of the synthetic fibers can be workability to produce a good mortar.

Claims

More than 2.0% by volume with respect to the total volume of the cement-based inorganic material, the pozzolanic material for imparting thixotropy to the mortar , the thickener, the water-reducing agent, and the cement-based inorganic material or water-reducing agent A synthetic fiber and / or carbon fiber of 3.5% by volume or less, an aggregate, and 10% by weight or more and 33% by weight or less of water with respect to the total amount of the cement-based inorganic substance and the aggregate are mixed. ,
Then, as the water content is 12 wt% or more and 55% by weight relative to the total weight of said cementitious inorganic material and the aggregate, more water was added, the mortar which comprises kneading Production method.

10% by weight based on the total amount of cement-based inorganic material, pozzolanic material for imparting thixotropy to mortar , thickener, water reducing agent, aggregate, cement-based inorganic material and aggregate More than 33% by weight of water,
Next, 2.0% by volume or more and 3.5% by volume or less of synthetic fibers and / or carbon fibers with respect to the total volume of the cement-based inorganic substance or the water reducing agent are added and mixed again.
Then, as the water content is 12 wt% or more and 55% by weight relative to the total weight of said cementitious inorganic material and the aggregate, more water was added, the mortar which comprises kneading Production method.