JPH0569784B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、セメセメント質物質ならびに粒径１
〜100μmの金属粒子を主要成分として含むことを
特徴とする機械加工特性に優れた高強度水硬性組
成物に関する。 〔従来技術〕 金属材料は、各種の広範な用途に用いられてい
るが、形状のあるものを簡単に得ることは難し
く、流し込み成形と簡単な機械加工のみで形状が
得られることができれば機械加工の工程短縮も含
めて非常に経済的であり、そのような材料の出現
が望まれている。 常温で注型成形可能な材料としてセメントコン
クリートが良く知られているが、機械加工ができ
ないという欠点があり、また、金属品代替という
点を考慮するとセメントコンクリートでは強度が
低いという欠点がある。 それ故に、セメントコンクリートの優れた注型
加工特性を生かし、かつ機械加工に耐える高強度
の硬化体とすることができる高強度セメントコン
クリートの出現が望まれている。 〔発明の目的〕 本発明者らは、前記した諸問題を解決すべく
種々検討を加えた結果、セメント系複合材料の一
成分として金属粒子を用いる時、金属粒子の大き
さによつてセメント質混練物の流動性が大きく変
化する事実を発見し、金属粒子の大きさを制御す
れば流し込み成形性を保つたまま金属粒子を多量
に配合することができ、かつ高強度で機械加工可
能なモルタルやコンクリートの提供が可能となる
ことを見い出し、本発明を完成するに至つた。 〔発明の構成〕 この発明を概説すれば、セメント質物質とそれ
と近い粒径を持つ金属粒子、さらに超微粉、高性
能減水剤及び水を主成分とする高強度水硬性組成
物に関するものである。 以下、本発明の構成について詳しく説明する。 本発明で使用するセメント質物質には普通、早
強、超早強、及び白色の各種ポルランドセメント
が通常用いられる。又、中庸熱及び高炉セメン
ト、フライアツシユセメント等の低熱セメント
や、耐硫酸塩セメント、アルミナセメント、高炉
スラグとアルカリ刺激材との組合わせ、更には、
適当な養生方法を用いれば水酸化カルシウムや酸
化カルシウムなども使用することができる。ま
た、セメント質物質の一部を不活性物質で置き換
えたものでも良い。これらセメント質物質は、通
常10〜30μmの粒径を有するものであるが、本発
明においてはこれより小さいもの、あるいは大き
な粒径を有するものも使用できることはいうまで
もない。なお、これらセメント質物質に対して、
通常セメントコンクリートにおいて用いられる急
硬剤、高強度混和剤、化学混和剤、などを併用す
ることができる。 本発明で使用する金属粒子は、前記セメント粒
子とほぼ同じ粒径を持つものであり、その使用目
的は水硬体に機械加工に耐える機械的強度を付与
するという観点からセメント質物質の置換成分と
して用いられるものである。金属粒子の粒径は、
小さくなるほどその流動性がダイラタンチツクに
なり練り混ぜが困難となる。そのために多量の水
を使用して流動性を確保するるようにすると水硬
体の強度が低下してしまう。また粒径が大きくな
るほど機械加工性が悪くなる。以上のことを勘案
して、金属粒子の粒径は１〜100μm、好ましくは
１〜80μm、更に好ましくは５〜44μmの範囲が良
い。金属粒子を構成する成分的な制限は特にない
が、鉄、ステンレス、フエロクロムや水添粉砕や
水洗処理したフエロシリコンなどの治金鉄などを
用いることができる。 セメント粒子に対する金属粒子の置換率は、任
意に変えられるものであるが、機械加工性、成形
性や硬化収縮の改善の点から、好ましくは10〜95
体積部、更に好ましくは20〜90体積部である。10
体積部以下では性質は改善されず、95体積部を越
えると逆に高強度を得ることが難しい。 本発明で使用する超微粉とは、平均粒径1μm以
下の粉末で、セメント質物質や金属粒子より、１
オーダー、好ましくは２オーダー小さい粒子より
成るもので、この超微粉成分は、前記セメント質
物質と金属粒子の混合系の流動性を改善したり該
混合系において形成される粒子間空隙を充填し、
近似最密充填構造となして水硬体の強度を確保す
るために必須の成分である。 この超微粉として、シリコンや含シリコン合
金、及びジルコニア等をを製造する際の副生物で
あるシリカダスト（シリカヒユーム）やシリカ質
ダストが特に好適に用いられるが、それ以外のも
のであつても上記条件を満足すれば利用できる。
例えば炭酸カルシウム、シリカゲル、オパール質
珪石、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジル
コニウムなどの酸化物や窒化珪素をはじめとする
珪化物、炭化珪素などの炭化物、更には金属超微
粒子等も使用できる。 超微粉の添加量は、セメント質物質と金属粒子
の合計に対し、シリカダストの場合で５〜45重量
部、好ましくは５〜40重量部、さらに好ましくは
10〜30重量部であり、この範囲を大きくはずれる
と成形性や流動性が大きく低下する。他の超微粉
の場合は、比重に応じてこれに換算した量を用い
ることが好ましい。 本発明で使用する高性能減水剤とは、前記各種
粉体成分と水の系において湿潤性や流動性を向上
させるために用いられるもので、この系に対して
多量に添加しても過度の空気連行を伴わず、分散
力の大きな界面活性剤のことを意味する。例えば
メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩
やアルキルナフタリンスルホン酸ホルムアルデヒ
ド縮合の塩、あるいは高分子量リグニンスルホン
酸塩、及びポリカルボン酸塩等を主成分としたも
のなどを例としてあげることができる。経済性と
効果の点からナフタリンスルホン酸やアルキルナ
フタリンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物の
塩が好ましい。 高性能減水剤の使用量は、通常、セメントに対
しては0.3〜１重量部使用されているが、本発明
では、それより多量に使用することが望ましくセ
メント質物質と金属粒子及び超微粉の合計に対し
て、１〜５重量部が好適であり、更に好ましくは
1.5〜３重量部である。 本発明においては、前記した各種の粉体成分に
対して、より大きな粒径を持つ骨材を加えて用い
ることができる。従つて、骨材とは、100μmを越
える粒径を持つものをいい一般の砂、砂利でも可
能であるが、強度の面からモース硬度６以上、又
はヌープ圧子硬度700Kgｆ／ｍm²以上の基準で選
定され硬質骨材を使用することが好ましい。特に
機械加工性を考慮した場合には、鉄、ステンレス
などの金属材料が好ましく、この場合の金属材料
は100μmを越える粒径を有するものをいう。 本発明においては、前記した各種配合成分に水
を加えて混練物となして、成形を行うものであ
る。成形性の面から添加水量は、セメント粒子の
金属粒子による置換率０％で13〜30重量部、更に
好ましくは15〜25重量部に相当するよう、金属粒
子で置換した場合にその比重で置換した重量を加
えることが好ましい。練り混ぜ方法や投入順序に
は特に制限はなく、これらの材料が充分に混練さ
れればよい。 さらに、本発明では前記混練材料を鉄骨や鉄
筋、繊維等と組合わせることもでき、引張り、曲
げ強度などを改善することができる。 混練物から成形して得られた成形品は、養生さ
れるが、養生条件にも特に制限はないが、セメン
ト粒子の金属粒子による置換率が高い場合や、セ
メント質物質として水酸化カルシウムや酸化カル
シウムなどを用いる場合は、20℃より高温が望ま
しく、50℃以上での湿潤養生が好ましい。 又、100℃以上の高温養生や高温高圧養生も利
用することができる。 〔実施例〕 以下、本発明を実施例により更に詳しく説明す
るが、本発明の技術思想を逸脱しない限り、本発
明はこれら実施例に何等制限されるものではな
い。 第１表に示されるような配合割合の成分、及び
所定の水量（各成分の配合割合は重量部で示され
ている。）とともに2lモルタルミキサーで混練し、
テーブルフローを測定した。また、20℃、80％
Ｒ，Ｈ，１日養生後の硬化による収縮を米国工兵
隊規格CRD−Ｃ−589に準じて測定した。なお、
試験体はφ5×10cmとした。また４×４×16cmの
供試体を用いて20℃で１日、50℃で１日及び７日
の湿潤養生を行い圧縮強度を測定した。さらに耐
熱性を調べるため、400℃、1hrの加熱後の強度を
調べた。また、フライス盤により平面出しを行
い、研削性（機械加工性）の有無をチエツクし
た。結果を第１表に示す。 第１表に示すように、セメント粒子を金属粒子
で置換して行くと流動性が向上し、高強度を得る
ことが可能であり、硬化収縮は比較例に比べて大
幅に減少している。更に、これらを、400℃、1hr
加熱処理すると比較例では爆裂したが本発明例で
は高強度を保つている。又、フライス盤による研
削性（機械加工性）は、比較例のものは非常に困
難（×）であつたが、本発明のものは非常に容易
に平面を得ることが可能であつた。

【表】

〔発明の効果〕

本発明により、機械加工性や耐熱性の優れた、
高強度の水硬性組成物を得ることができる。この
水硬性組成物は、各種成形型等の金属材料代替品
として利用することが可能である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セメント質物質、粒径１〜100μm金属粒子、
   超微粉、高性能減水剤および水を主成分とする高
   強度水硬性組成物。