JPS63272508A - モルタル類の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は水和反応に要する水を粒状氷からうるセメン
トペースト、モルタル、コンクリート等の水硬性セメン
ト質組成物（モルタル類という）の成形方法に関するも
のである。

（従来技術） 水硬性セメント質組成物の調合に際してはセメントと水
および必要に応じ砂、砂利等の骨材を混合撹拌する。そ
して水セメント比説によれば、水硬性セメント質組成物
の硬化後の強度はセメントにたいする水の量が少ないほ
ど強度が大となる。そして最近の説によればセメントの
水和作用に必要な最低水量近傍で凝結硬化させることに
より、きわめて強度が大きくなり、圧縮強度のみならず
、引張強度、曲げ強度、剪断強度も確保されるといわれ
ている。

（発明が解決すべき問題点） モルタル類の調合に際してはワーカビリティが必要であ
る。すなわち、調合、打込み、成形等硬化以前での作業
難易に関連する軟かさ、流動性、粘性、可塑性が適当で
あることが必要である。このワーカビリティ確保のため
セメントの水和作用に必要な水量よりかなり大量な水を
混入するのが通例であり、また水量を減らすため各種の
混合剤を配合している。しかし水和作用に必要な最低水
量となると水量が極端に少なくなるためワーカビリティ
の確保が困難となる。

この場合硬化後の強度が水セメント比だけでなく、セメ
ントと骨材等の混合均質性、永和反応中の撹拌、混合が
重要であるがこれも実施が困難である。

またモルタル類は水を加えて撹拌、混合すると水和反応
が進行するため生モルタル類の輸送には時間的な制約が
あり、リターダ−を使用する例もあるが一般に水和反応
時間の調節が困難である。

その他モルタル類の調合に際しては早期脱型すなわち早
強化の問題、加圧成形の容易化、無収縮性の問題等があ
り従来は各種混和剤の使用によって問題点を解消すべ（
種々の発明がなされているが経済的に、あるいは長所と
ともに短所をもたらす等の問題がある。

この発明は前記従来の問題点を解消するため水を粒状氷
の状態で配合すべくしたものである。

（問題点を解決するための手段） この発明の要旨とする構成はセメントの水和反応に必要
とする水を粒状氷となし撹拌混合してモルタル類を調合
し、次いで前記粒状氷を融解させ、それによって得られ
た水をセメントと水和反応させるモルタル類の調合方法
である。

他の１つの発明は水を粒状氷となし混合撹拌してモルタ
ル類を調合し、これを加圧し密実の状態において、前記
粒状氷の融解によって生じる水とセメントとを水和反応
させて成形するモルタル類の成形方法である。

この調合方法では水を粒状氷として撹拌混合することに
より均質性を保持し、各混合材料を低温とすることによ
り水和作用を遅延させ、少量の水をセメント全体に均等
に分散させ、かつ混合撹拌の作業性を向上させたもので
ある。なお粒状氷の融解は自然、加熱、加圧等の手段が
採用できる。

また、この成形方法は、水を粒状氷として用いた低水／
セメント比のモルタルから、均質で欠陥がない密実な成
形体となし、低水／セメント比による高強度を成形体に
おいて発現せしめるものである。

氷の融解時間は粒状氷の温度および水径に大きく依存す
る。このため、温度および水径を適宜選定して生モルタ
ル類の水和反応までの時間を制御できる。水径を所定の
値にするため必要に応じて粒状氷を篩分けして用いるこ
ともできる。

この調合方法では生モルタル類の混線条件、成形時の圧
縮あるいは締固め等の条件に応じ均質な混練、欠陥がな
く密実な硬化物が得られる範囲で粒状氷の添加量を減じ
水／セメント比を低く設定する。粒状氷は所定温度の氷
塊を粉砕して用いてもよいし、粒状となした氷を所定の
温度に深冷して用いてもよい。

モルタル類を混練する混練槽あるいは混合撹拌するミキ
サー車あるいは貯蔵槽は冷却装置を取付けたり、断熱材
で断熱して粒状氷の融解速度を制御することもできる。

セメントと骨材および粒状氷を混合撹拌してモルタル類
を調合するには、セメント、骨材および粒状氷を同時に
混合して均質に混合することができる。また、先ずセメ
ントと細骨材を混合撹拌し、その後に粒状氷を入れて混
合撹拌し、必要に応じてさらに粗骨材を混合撹拌モルタ
ル類をつくってもよい。

また、このモルタル類の調合方法では、ゴムラテックス
等の重合体を混合したり、あるいは単量体を混合しこれ
をモルタル類の内部で重合せしめてポリマーモルタル類
をつくることもできる。例えば、メタアクリル酸、アク
リロニトリル等の水に溶解する単量体およびレドックス
重合開始剤を溶解した水を氷結して粒状氷をなし、これ
を混合撹拌してモルタル類を調合し、モルタル内で単量
体を重合せしめてポリマーモルタルをつくることができ
る。また、石綿、炭素繊維、金属繊維等を混入して繊維
補強モルタル類としたり、骨材として鉄粉等の金属粉を
用いることもできる。

このほか、モルタル類に混合すべき、遅延剤、減水剤、
ＡＥ剤、水溶性高分子の増粘剤、または染料、顔料等の
添加物を水に溶解、または分散せしめ、この水を凍結し
粒状氷となし用いてモルタル類を調合することもできる
。

（実施例） 以下、実施例を挙げより具体的にこの発明を説明する。

（実施例１） 温度が一２°Ｃ１−２６°Ｃの２種の粒状氷を、普通ポ
ルトランドセメントに混合してなったセメントペースト
の経過時間と温度変化の関係を求めた。

水／セメント比　　３０％ 混合撹拌時間　　　　３分 得られたセメントペーストを第１酢に示す底面が７ｃｍ
Ｘ７ｃｍの正方形の合板（厚さ９ｍｍ）の筒体内に高さ
１２ｃｍ（Ｈ）充填し、高さ５ｃｍ（ｈ）の中央部分位
置を温度測定点となした。

−２°Ｃ，−２６°Ｃの２種の温度の粒状氷と同時に比
較例として室温の水を用いてセメントペーストを調製し
、経過時間とその温度変化を求めその結果を第２図に示
した。

粒状氷の温度により、セメントペーストの水和反応に伴
う温度ピークまでの経過時間が異なり、−２６°Ｃの氷
を用いると−２”Ｃの場合に比べ硬化時間を大幅に遅延
せしめることができる。

（実施例２） 粒状氷を混合した水／セメント比が異なるセメントペー
ストを調製し、密封養生して硬化物（材令２８日）をつ
くり、その水／セメント比と圧縮強度および曲げ強度と
の関係を求め、その結果を第２図のグラフに示した。

水／セメント比が２５％以下のものは極めて高い圧縮強
度および曲げ強度を発現する。同時に水／セメント比が
２５％以下であっても、この方法によると緻密な硬化物
を形成できることが明らかになった。

（実施例３） 粒状氷を普通ポルトランドセメントに混合して、水／セ
メント比２０％および３０％のセメントペーストを調製
し、密封養生して硬化物をつくり、その材令と圧縮強度
および曲げ強度との関係を求め、その結果を第４図に示
した。強度の発現が早く、短期間の養生で脱型が可能で
ある。

（実施例４） セメント、砂に粒状氷を混合しモルタルを調製し、その
水／セメント比と圧縮強度および曲げ強度の関係を求め
た。

材料　セメント：普通ポルトランドセメント砂：富士用
産砂（粒径２．５ｍ以下、 表乾） 粒状氷ニアイススライサーで破砕した もの、 材令２８日の水／セメント比と圧縮強度および曲げ強度
の関係は第５図グラフの通りであった。

このグラフによると、水／セメント比２５％〜３０％に
おいて緻密で、高強度の硬化物を形成できることが明ら
かとなった。

（実施例５） この混合方法により、水／セメント比２０％、３０％、
４０％、６０％のセメントペーストをつくり、その硬化
物の材令と収縮歪との関係を求めた。その結果は第６図
グラフの通りであった。なお、硬化物は直径５０、高さ
１０ｃｍのシリンダーで、室温１５°Ｃ１相対温度６０
％の条件下で収縮歪を測定した。

このグラフで明らかなように、この調合方法により低水
／セメント比とすることにより極めて小さな収縮歪の硬
化物をつくることができる。

（実施例６） 室温１５°Ｃにおいて、砂（豊浦標準砂絶乾）セメント
（重量比２：１）をセメントミキサー中で３分間混合撹
拌し、次いで粒状氷（水／セメント比２０％）を添加し
、混合撹拌してモルタルを調合した。このモルタルは均
質であり、２８日密封養生して得られた硬化物は 圧縮強度　　　４７０ｋｇ／ｃＩＩＮ 曲げ強度　　　５９　ｋｇ／ｄ であった。

これに対し、上記と同一の条件下で、先ずセメントと粒
状氷をミキサー中で３分間混合撹拌し、次いで砂を入れ
て混合撹拌した場合は、セメントペーストのみのかたま
りが部分的に発生し均質なモルタルは得られなかった。

このモルタルの２８日密封養生して得られて硬化物は圧
縮強度　　　２５０　ｋｇ／ｃ１１Ｎ曲げ強度　　　３
９　ｋｇ／ａｆｌ であった。

（実施例７） 加圧して排水可能な型枠内で下記条件でこの調合方法に
よるモルタルを加圧成形した。

モルタル：粒状氷／セメント／川砂（絶乾２．５ｗ以下
） 重量比　０．２５／１．０／２．０ 加圧成形：　１０００ｋｇ／ｃｆｌｌ、少量の水を絞り
出した。

得られた硬化物の７日強度は 曲げ引張強度　１１６　ｋｇ／ｃｄ 圧縮強度　　　７３０　ｋｇ／ｄ であった。

また、同じ排水可能な型枠内で下記条件でこの調合方法
になるセメントペーストを加圧成形した。

セメントペースト：粒状氷／セメント 重量比　０．２０／１．０ 加圧成形：　８４０　ｋｇ／ｃ１１１、少量の水を絞り
出した。

得られた硬化物の２８日強度は 曲げ引張強度　２５４　ｋｇ／Ｃ１ｊｌ圧縮強度　　１
４４６　ｋｇ／ｄ であった。

（実施例８） 実施例６と同様の加圧、排水可能な型枠内で下記条件で
、この調合方法になるモルタル加圧成形した。

モルタル：粒状氷／セメント／鉄粉＊１／鉄粉＊２ 重量比　０．２５／　１．０／　１．０／　１．０＊１
・・・　鋳物のパリからとった鉄粉であり、１２ｍｍの
ふるいを通り、０．６閣のふるいで残ったもの。

＊２・・・　鋳物のパリからとった鉄粉であり、０．６
Ｍのふるいを通り、０．２３閣のふるいで残ったもの。

加圧成形：　１０００ｋｇ／ａｌｌ、少量の水を絞り出
した。

得られた硬化物の２８日強度は 曲げ引張強度２８３　ｋｇ／ｃｉｌｌ 圧縮強度　　　１１９０　ｋｇ／ｃｊ であった。

また、同様型枠内で下記条件でこの調合方法になるモル
タルを加圧成形した。

モルタル：粒状氷／セメント／石綿 重量比　０．２／　１．２／　１．０および０、２／　
１．２／　０．２５ 加圧成形：　１０００ｋｇ／Ｃ４、少量の水を絞り出す
。

得られた２種の硬化物の２８日強度はそれぞれ、 曲げ引張強度　１５６　ｋｇ／ｄ、１１６／ｃ這圧縮強
度　　　７８４　ｋｇ／ｃｒｙ、　１０８９／ＣＴ１で
あった。

（実施例９） 加圧、非排水型枠内で下記条件で超低水／セメント比の
セメントペーストを用いて硬化物を形成した。

セメントペースト二粒状氷＊１／セメント＊２ 重量比　０．０４／１．０およ び０．０７５／１．０ ＊１・・・　−２０°Ｃの氷をふるいにかけ、０．６鵬
のふるいを通った粒状氷である。

この粒状氷は、アイススライサーで 破砕した氷を冷凍室で一２０°Ｃ程度 に深冷し再度破砕してふるい分けし たものである。

＊２・・・　−２０°Ｃ程度に深冷したセメント。

加圧成形：　１０００ｋｇ／ｃｆｆｌで排水することな
く成形する。

得られた硬化物の２８日強度はそれぞれ、曲げ引張強度
　１３９　ｋｇ／ｃＩＩＮ、　２２５　ｋｇ／ｃｆｆｌ
圧縮強度　　　５６７　ｋｇ／ｃＪ、１００５ｋｇ／ｃ
ＴＡであった。

（実施例９） この調合方法によるコンクリートを、パイブレーク−を
用いて型枠内に打設して硬化物を形成した。

コンクリート：粒状氷／セメント／砂水１／砂＊２ 重量比　０．３／１．０／２．０／２．０混練方法・・
・・・・　セメントと砂をモルタルミキサーで１分間混
練した後に、 粒状氷を加えてモルタルミキ サーで約３分間混練し、砂利 を加えて手練りした。

＊１・・・　２．５　ｔｍ以下表乾の砂。

＊２・・・　１０ｍｍ以下表乾すの砂利。

打設方法： 型枠・・・直径１０１高さ２０ｃｍの円筒形型枠。

バイブレータ−・・・棒径２７ｃｍの棒状バイブレータ
−０ 養生・・・密封養生。

得られた硬化物の２８日強度は、 圧縮強度　　　５５０　ｋｇ／ａｆｌ であった。

（発明の効果） この発明は以上の構成からなり、セメント、骨材および
粒状氷を撹拌混合するので、それらを均質に混合撹拌す
ることができる。水和反応させる水は粒状氷を融解させ
たものであるが、均質に混合撹拌されているのできわめ
て少量のものでよい。

そして実験結果に示されるように圧縮強度、および曲げ
強度が著しく向上する。さらに、この成形方法によりモ
ルタルを調合し、圧縮成形するならば、特に高い強度を
発現することができる。

また、この調合方法によると早期強度亀裂防止効果の向
上も著しく早期脱型が可能となる。

粒状氷の存在によってモルタル類が低温に維持されるの
で、水和反応を遅延せしめ、打設までの時間を長くでき
る。しかも、各混合物の温度を調整することにより、水
和反応の遅延時間を適宜に設定することができる。従っ
て、例えばコンクリートミキサープラントでつくったモ
ルタル類の時間の制限を緩和し広範な地域への供給を可
能にする。

特にこの発明ではいかなる水量に対してもワーカビリテ
ィを確保でき、したがってきわめて低い水セメント比の
モルタル類の調合ができ、延いては水の排出がないので
加圧成形が容易となり、密実、高強度の製品の製造が可
能となる。

その他外気温の状況に応じて混合順序を選択して水和反
応を調製することができる。

また高分子材料とその硬化材料の水溶液を氷結させてお
くことにより調合を容易とする。

その他各種繊維、金属粉の混入もワーカビリティの確保
、粒状氷の混合時の低抵抗によりきわめて容易かつ均質
化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１のセメントペーストの温度測定用の筒
体の模式図、第２図は実施例１のセメントペーストの経
過時間と温度との相関グラフ、第３図は実施例２の水／
セメント比と圧縮強度との相関グラフ、第４図は実施例
３の材令と圧縮強度との相関グラフ、第５図は実施例４
の水／セメント比と圧縮強度との相関グラフ、第６図は
実施例５のセメントペーストの材令と乾燥収縮歪との相
関グラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水和反応に必要とする水を粒状氷となし混合撹拌
   してモルタル類を調合し、これを加圧し密実の状態にお
   いて前記粒状氷の融解によって生じる水とセメントとを
   水和反応させて成形することを特徴とするモルタル類の
   成形方法。