JP4878086B2

JP4878086B2 - Method for producing explosion-proof cement mortar

Info

Publication number: JP4878086B2
Application number: JP2001134825A
Authority: JP
Inventors: 一郎高橋; 浩和西田
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2021-05-02
Also published as: JP2002326856A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐爆裂性セメントモルタルの製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、急激な熱応力によるセメントモルタルの爆裂を防止することのできる耐爆裂性セメントモルタルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のセメントモルタルは、急激に加熱され熱応力を受けることにより爆裂するという問題点がある。本発明者らの検討によれば、セメントモルタルに対し実際にＩＳＯ８３４の耐火試験を行い、急激な熱応力をセメントモルタルに与えたところ、表面温度が７００℃前後に達した時点で爆裂が生じた。この爆裂は、セメントモルタル中に存在する水分が急激に加熱されることにより膨張し、その水蒸気が逃げ道を失い、内部からセメントモルタルを破壊するために生じると考えられる。
【０００３】
図２は、前記の水蒸気爆裂のメカニズムを説明するためのセメントモルタルの断面図である。図２（ａ）に示したように、セメントモルタルは、マトリックスとしてのセメント１と、このセメント１中に分散した細骨材２から主に構成されているが、通常、所定量の水分３も含んでいる。ところが、セメントモルタルは急激に加熱され熱応力を受けることにより、図２（ｂ）に示したようにセメントモルタル内部の水分３が加熱され水蒸気となり、逃げ道のない水蒸気圧力４がセメントモルタルの内部からの爆裂をもたらす。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、急激な熱応力によるセメントモルタルの爆裂を防止することのできる耐爆裂性セメントモルタルの製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、従来のセメントモルタル組成物にセルロース繊維を配合するという非常に簡単な方法で、上記の従来の課題が一気に解決できるという、驚くべき事実を見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は、セメントと水とを、水セメント比が４０〜７５％となるように混合した後、セルロース繊維を投入し、前記セルロース繊維を均一に分散させた後、そこに細骨材を混合することを特徴とする耐爆裂性セメントモルタルの製造方法を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、セメントモルタル中にセルロース繊維を配合しているため、セメントモルタル内部をポーラスな状態または、加熱によりセルロース繊維が炭化してスペースを生じ、膨張した水蒸気の逃げ道を作って爆裂を防止することができる。
【０００７】
図１は、本発明のセメントモルタルの爆裂防止のメカニズムを説明するための断面図である。図１（ａ）に示したように、本発明のセメントモルタルは、従来のセメントモルタルと同様にマトリックスとしてのセメント１と、このセメント１中に分散した細骨材２から主に構成されているが、セルロース繊維５を含むことが最大の特徴となっている。本発明のセメントモルタルは、急激に加熱され熱応力を受けた場合でも、図１（ｂ）に示したように、セメントモルタル内部の水分３から生じた水蒸気圧力が、例えば炭化したセルロース繊維５’により形成された逃げ道により矢印６方向に分散し、セメントモルタルの内部からの爆裂を防止することができる。
【０００８】
本発明の用いられるセルロース繊維は、いわゆる木質系繊維であって、その種類およびサイズはとくに制限されないが、例えば地球環境上の観点から故紙やリサイクル紙をチップ化または繊維化したものであるのが好ましい。なお、セルロース繊維は、市販されているものを利用することもでき、例えば十條木材社製商品名ＮＰファイバーが好適なものとして挙げられる。
セルロース繊維は、セメントモルタル中に０．１〜３．０質量％含まれるのが好ましい。
【０００９】
本発明で用いるセメントは、とくに制限されず用途により自由に選択でき、例えば普通ポルトランドセメント、早強セメント、ビーライトセメント、高炉セメント、三成分セメント、混合セメント、アルミナセメント等を使用できる。水セメント比は、通常４０〜７５％、好ましくは５０〜６５％がよい。
【００１０】
本発明に用いられる細骨材は、とくに制限されるものではないが、例えば、砕石、砕砂、陸砂利、陸砂、川砂利、川砂、山砂を単独または混合したもの等が挙げられる。また、細骨材のサイズおよび配合量もセメントモルタルの用途等によって適宜選定することができる。
例えば、細骨材は単位量として１０００〜１８００ｋｇ／ｍ^３が好ましい。
【００１１】
本発明の耐爆裂性セメントモルタルには、必要に応じてシリカヒューム、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、ガラス粉末、貝灰等の産業廃棄物のような添加材、また増粘剤、減水剤、有機ポリマー等のような各種添加剤を配合することができ、その配合率も、従来のそれと違わず、適宜決定できる。
【００１２】
本発明の耐爆裂性セメントモルタルは、水にセルロース繊維を投入し、両者を均一に分散させた後、そこにセメントおよび細骨材を投入し混合することにより製造することができる。これとは別に、セメントと水とを混合した後、セルロース繊維を投入し、前記セルロース繊維を均一に分散させた後、そこに細骨材を混合することによっても製造することができる。前記のような製造方法によれば、セルロース繊維を均一にセメントモルタル中に分散することができ、耐爆裂性を一層高めることができ好ましい。
【００１３】
各種材料の混合は、従来のセメントモルタルの製造と同様に行うことができ、例えばセメント、水、セルロース繊維、細骨材、および必要に応じて各種添加材（剤）を、前記の製造方法に基づいて、例えばモルタルミキサー、ハンドミキサー、傾胴ミキサー、二軸ミキサー、パン型ミキサー、オムニミキサー等を用いて行うことができる。このようにして得られた耐爆裂性セメントモルタルは、各種用途に採用することができるが、例えばセメントボードや、セメントモルタルの永久型枠として用いることができる。
【００１４】
なお養生も、従来のそれと同様の手段を採用でき、例えば自然養生、蒸気養生を行うことができる。養生によってひび割れ等の悪影響が発現することはない。
【００１５】
【参考例】
以下、本発明を参考例によって説明する。
（参考例１）
下記表１および表２に示す配合に従って、本発明の耐爆裂性セメントモルタルを製造した。すなわち、調合Ｎｏ．２〜７の耐爆裂性セメントモルタルは、水にセルロース繊維を投入し、両者を均一に分散させた後、そこにセメントおよび細骨材を投入し混合して製造したものである。
なお、混合にはモルタルミキサーを使用した。
【００１６】
【表１】

【００１７】
【表２】

【００１８】
なお、調合Ｎｏ．２〜Ｎｏ．７の耐爆裂性コンクリートに対し、ＩＳＯ８３４に準ずる耐火試験を行った結果、爆裂は認められなかった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、急激な熱応力によるセメントモルタルの爆裂を防止することのできる耐爆裂性セメントモルタルおよびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセメントモルタルの爆裂防止のメカニズムを説明するための断面図である。
【図２】水蒸気爆裂のメカニズムを説明するためのセメントモルタルの断面図である。
【符号の説明】
１セメント
２細骨材
３水分
４水蒸気圧力
５セルロース繊維
５’ 炭化したセルロース繊維[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a resistance to explosion cement mortar, more particularly, to a method for manufacturing a resistance explosion cement mortar which can prevent the explosion of the cement mortar due to rapid thermal stress .
[0002]
[Prior art]
The conventional cement mortar has a problem that it explodes when heated suddenly and subjected to thermal stress. According to the study by the present inventors, when a fire resistance test of ISO834 was actually performed on cement mortar and a sudden thermal stress was applied to the cement mortar, explosion occurred when the surface temperature reached around 700 ° C. . This explosion is thought to occur because the moisture present in the cement mortar expands due to rapid heating, and the water vapor loses its escape route and destroys the cement mortar from the inside.
[0003]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the cement mortar for explaining the mechanism of the steam explosion. As shown in FIG. 2 (a), the cement mortar is mainly composed of cement 1 as a matrix and fine aggregate 2 dispersed in the cement 1. Usually, a predetermined amount of moisture 3 is also present. Contains. However, the cement mortar is suddenly heated and receives thermal stress, whereby the moisture 3 inside the cement mortar is heated to become water vapor as shown in FIG. 2 (b), and the water vapor pressure 4 having no escape route is generated from the inside of the cement mortar. Bring about an explosion.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing anti-explosion cement mortar which can prevent the explosion of the cement mortar due to rapid thermal stress.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventor has found a surprising fact that the above conventional problems can be solved at once by a very simple method of blending cellulose fibers into a conventional cement mortar composition. We were able to complete the invention.
That is, the present invention provides a cement and water, after which water-cement ratio were mixed to obtain 40 to 75%, was charged with cellulose fibers, after uniformly dispersing the cellulose fibers, there fine aggregate The present invention provides a method for producing an explosion-resistant cement mortar characterized by mixing the above.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the present invention, since the cellulose fibers are blended in the cement mortar, the inside of the cement mortar is in a porous state, or the cellulose fibers are carbonized by heating to create a space, creating an escape route for the expanded water vapor and causing the explosion. Can be prevented.
[0007]
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a mechanism for preventing explosion of the cement mortar of the present invention. As shown in FIG. 1 (a), the cement mortar of the present invention is mainly composed of a cement 1 as a matrix and a fine aggregate 2 dispersed in the cement 1 like the conventional cement mortar. However, it is the biggest feature that the cellulose fiber 5 is included. Even when the cement mortar of the present invention is suddenly heated and subjected to thermal stress, as shown in FIG. 1B, the water vapor pressure generated from the moisture 3 inside the cement mortar is, for example, carbonized cellulose fiber 5 ′. Can be dispersed in the direction of the arrow 6 by the escape path formed by the above, and explosion from the inside of the cement mortar can be prevented.
[0008]
The cellulose fiber used in the present invention is a so-called wood-based fiber, and its type and size are not particularly limited. For example, waste paper or recycled paper is made into chips or fibers from the viewpoint of the global environment. preferable. In addition, what is marketed can also utilize a cellulose fiber, for example, the Tokachi Wood company brand name NP fiber is mentioned as a suitable thing.
Cellulose fibers are preferably contained in the cement mortar in an amount of 0.1 to 3.0% by mass.
[0009]
The cement used in the present invention is not particularly limited and can be freely selected depending on the application. For example, ordinary portland cement, early-strength cement, belite cement, blast furnace cement, three-component cement, mixed cement, alumina cement and the like can be used. The water-cement ratio is usually 40 to 75%, preferably 50 to 65%.
[0010]
The fine aggregate used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include crushed stone, crushed sand, land gravel, land sand, river gravel, river sand, and mountain sand alone or mixed. Further, the size and blending amount of the fine aggregate can be appropriately selected depending on the use of the cement mortar.
For example, the fine aggregate is preferably 1000 to 1800 kg / m ³ as a unit amount.
[0011]
In the explosion-resistant cement mortar of the present invention, if necessary, additives such as silica fume, blast furnace slag fine powder, fly ash, glass powder, shell ash and other industrial wastes, thickeners, water reducing agents, Various additives such as organic polymers can be blended, and the blending ratio can be appropriately determined without different from the conventional one.
[0012]
The explosion-resistant cement mortar of the present invention can be produced by introducing cellulose fibers into water, uniformly dispersing both, and then adding and mixing cement and fine aggregate therein. Apart from this, it can also be produced by mixing cement and water, adding cellulose fibers, uniformly dispersing the cellulose fibers, and then mixing fine aggregates therein. According to the production method as described above, the cellulose fibers can be uniformly dispersed in the cement mortar, and the explosion resistance can be further enhanced, which is preferable.
[0013]
The mixing of various materials can be performed in the same manner as in the production of conventional cement mortar. For example, cement, water, cellulose fiber, fine aggregate, and various additives (agents) as necessary are added to the above production method. Based on this, for example, a mortar mixer, a hand mixer, a tilting cylinder mixer, a biaxial mixer, a pan mixer, an omni mixer, or the like can be used. The explosion-resistant cement mortar thus obtained can be used for various applications, and can be used as, for example, a cement board or a permanent form of cement mortar.
[0014]
For curing, the same means as the conventional one can be adopted, for example, natural curing and steam curing can be performed. Curing does not cause adverse effects such as cracking.
[0015]
[ Reference example ]
The present invention will be described by reference examples.
( Reference Example 1)
The explosion-resistant cement mortar of the present invention was manufactured according to the formulation shown in Table 1 and Table 2 below. That is, the formulation No. The explosion-resistant cement mortars 2 to 7 are produced by introducing cellulose fibers into water and uniformly dispersing both, and then adding and mixing cement and fine aggregate therein.
A mortar mixer was used for mixing.
[0016]
[Table 1]

[0017]
[Table 2]

[0018]
The formulation No. 2-No. As a result of conducting a fire resistance test in accordance with ISO834 on the explosion resistant concrete of No. 7, no explosion was observed.
[0019]
【Effect of the invention】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the explosion-resistant cement mortar which can prevent the explosion of the cement mortar by rapid thermal stress, and its manufacturing method are provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a mechanism for preventing explosion of a cement mortar according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of cement mortar for explaining the mechanism of steam explosion.
[Explanation of symbols]
1 Cement 2 Fine aggregate 3 Moisture 4 Water vapor pressure 5 Cellulose fiber 5 'Carbonized cellulose fiber

Claims

Cement and water are mixed so that the water-cement ratio is 40 to 75%, and then the cellulose fiber is added, and after the cellulose fiber is uniformly dispersed, the fine aggregate is mixed therein. A method for producing an explosion-resistant cement mortar.