JP4056841B2

JP4056841B2 - プレストレスト水硬性硬化体

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Publication number: JP4056841B2
Application number: JP2002286825A
Authority: JP
Inventors: 誠片桐; 伸平前堀; 正美鵜澤
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP2004123414A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い流動性を有し、成形を容易に行なうことができるプレストレスト水硬性硬化体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、機械的特性（圧縮強度、曲げ強度等）に優れるセメント系材料にプレストレスを導入した硬化体（コンクリート等）の開発が行なわれている。
例えば、粒径50Å〜0.5μmの無機固体粒子Ａ（例えば、シリカダスト粒子）と、粒径0.5〜100μmかつ粒子Ａより少なくとも１オーダー大きい固体粒子Ｂ（例えば、少なくとも20質量％がポルトランドセメントからなるもの）と、表面活性分散剤（例えば、高縮合ナフタレンスルホン酸／ホルムアルデヒド縮合体等のコンクリートスーパープラスチサイザー）と、追加の素材Ｃ（石、金属繊維等からなる群より選択されるもの）と、水とを混練し、硬化して得られる硬化体にプレストレスを導入したプレストレストコンクリートが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載されているプレストレストコンクリートのマトリックスは、硬化後に100MPa以上の圧縮強度を有し、機械的特性に優れる。
【０００３】
【特許文献１】
特公昭６０−５９１８２号公報（第5頁の請求の範囲第65項、第32頁63欄第1表）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、特許文献１に記載されているような機械的特性（圧縮強度、曲げ強度等）に優れるセメント系組成物の硬化体にプレストレスを導入した場合、得られるプレストレストコンクリート等のプレストレスト硬化体は、次のような利点を有する。
▲１▼ 現場打ちで建築物等を構築する場合には、コンクリート層の厚さを薄くすることができるので、コンクリートの打設量が少なくなり、労力の軽減、コストの削減、利用空間の増大等を図ることができる。
▲２▼ プレキャスト部材を製造する場合には、該プレキャスト部材の厚さを薄くすることができるので、軽量化を図ることができ、運搬や施工が容易になる。
▲３▼ 耐摩耗性や、中性化・クリープ等に対する耐久性が向上する。
上述の特許文献１に記載されているプレストレストコンクリートは、これらの利点(a)〜(c)に合致する点で、好ましく用い得るものである。
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に記載されているプレストレストコンクリートは、その製造（特に成形）に手間がかかるという問題がある。すなわち、特許文献１に開示されたプレストレストコンクリートでは、例えば、そのマトリックス（プレストレスを導入する前の水硬性複合材料）に120MPaを超える圧縮強度を発現させようとした場合や、曲げ強度を向上させるために繊維を配合した場合には、水／マトリックス（結合材）比を0.20以下と極端に小さくする必要があるため、流動性が小さくなり、その結果、ＰＣ鋼材やシースとの付着性を高めるために、成形時に入念な振動成形を行なう必要がある。
そこで、本発明は、120MPaを超える圧縮強度を発現し得るマトリックスにプレストレスを導入してなるプレストレスト水硬性硬化体であって、硬化前のマトリックスの流動性が高く、成形等の製造作業を容易かつ迅速に行なうことができ、しかも、プレストレスの導入後には高い引張強度やせん断強度を発現することができるプレストレスト水硬性硬化体を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、特定の粒度を有する材料を特定の配合割合で配合させてなる配合物を用いることによって、上述の目的に合致するプレストレスト水硬性硬化体を得ることができるとの知見を得、本発明に到達した。
すなわち、本発明（請求項１）のプレストレスト水硬性硬化体は、(A)ブレーン比表面積2,500〜5,000cm²/gのセメント100質量部と、(B)ＢＥＴ比表面積5〜25m²/gの微粒子10〜40質量部と、(C)ブレーン比表面積2,500〜30,000cm²/gの、セメント以外の材料からなる無機粒子15〜55質量部と、(D)上記セメント (A) 、微粒子 (B) 及び無機粒子 (C) の合計量に対して 0.1 〜 4.0 質量％（固形分換算）の配合量の減水剤と、(E)上記セメント (A) 、微粒子 (B) 及び無機粒子 (C) の合計量に対して 10 〜 30 質量％の配合量の水とを含み、かつ、上記無機粒子 (C) が、ブレーン比表面積 5,000 〜 30,000cm ² /g の無機粒子Ａ 10 〜 50 質量部と、ブレーン比表面積 2,500 〜 5,000cm ² /g の無機粒子Ｂ 5 〜 35 質量部（ただし、無機粒子Ａは、上記セメント (A) 及び無機粒子Ｂよりも大きなブレーン比表面積を有する。）とからなる配合物の硬化体に、プレストレスを導入したことを特徴とする。
このように構成したプレストレスト水硬性硬化体は、そのマトリックスが、プレストレスの導入がない状態においても120MPaを超える圧縮強度を発現し得るものであるとともに、硬化前のマトリックスの流動性が高いため、成形等の製造作業を容易かつ迅速に行なうことができ、しかも、プレストレスの導入後には、非常に高い引張強度やせん断強度を発現することができる。
【０００７】
また、無機粒子(C)として、ブレーン比表面積の異なる２種の無機粒子Ａ、Ｂを用いているため、１種の無機粒子を用いた場合と比べて、施工性及び強度発現性をより一層向上させることができる。
上記プレストレスト水硬性硬化体の好ましい実施形態として、例えば、上記セメントと上記無機粒子Ｂのブレーン比表面積の差が、 100cm ² /g 以上であるものが挙げられる（請求項２）。このように構成すれば、施工性及び強度発現性を更に向上させることができる。
【０００８】
この実施形態において、上記無機粒子Ａは、上記セメント粒子及び上記無機粒子Ｂよりも1,000cm²/g以上大きなブレーン比表面積を有することが好ましい（請求項３）。このように構成すれば、施工性及び強度発現性を更に向上させることができる。
上記 (A) セメントとしては、例えば、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメントが挙げられる（請求項４）。
上記 (C) 無機粒子としては、例えば、スラグ、石灰石粉末、長石類、ムライト類、アルミナ粉末、石英粉末、フライアッシュ、火山灰、シリカゾル、炭化物粉末、窒化物粉末が挙げられる（請求項５）。
上記 (D) 減水剤としては、例えば、ポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤が挙げられる（請求項６）。
上記プレストレスト水硬性硬化体は、(F)粒径2mm以下の細骨材を、上記セメント (A) 、微粒子 (B) 及び無機粒子 (C) の合計量 100 質量部に対して130質量部以下の配合量で含むことができる（請求項７）。
上記 (F) 細骨材は、好ましくは、 75 μ m 以下の粒子の含有量が 2.0 質量％以下のものである（請求項８）。
上記プレストレスト水硬性硬化体は、粗骨材を含む場合には当該粗骨材を除く上記配合物中の全材料の合計量中の体積百分率で 4 ％以下の金属繊維、及び／又は、上記体積百分率で 10.0 ％以下の有機繊維及び／又は炭素繊維を含むことができる（請求項９）。このように金属繊維等を含むことによって、曲げ強度や破壊エネルギー等を向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する
本発明で使用するセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントが挙げられる。
本発明において、水硬性硬化体の早期強度を向上させようとする場合には、早強ポルトランドセメントを使用することが好ましく、水硬性硬化体の硬化前の配合物の流動性を向上させようとする場合には、中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
【００１０】
セメントのブレーン比表面積は、2,500〜5,000cm²/g、好ましくは3,000〜4,500cm²/gである。該値が2,500cm²/g未満であると、水和反応が不活発になって、120MPaを超える圧縮強度が得られ難い等の欠点があり、5,000cm²/gを超えると、セメントの粉砕に時間がかかり、また、所定の流動性を得るための水量が多くなるため、硬化後の収縮量が大きくなる等の欠点がある。
【００１１】
本発明で使用する微粒子としては、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ等が挙げられる。
一般に、シリカフュームやシリカダストは、そのＢＥＴ比表面積が5〜25m²/gであり、粉砕等をする必要がないので、本発明の微粒子として好適である。
【００１２】
微粒子のＢＥＴ比表面積は、5〜25m²/g、好ましくは8〜25m²/gである。該値が5m²/g未満であると、配合物を構成する粒子の充填性に緻密さを欠くため、120MPaを超える圧縮強度が得られ難い等の欠点があり、25m²/gを超えると、所定の流動性を得るための水量が多くなるため、120MPaを超える圧縮強度が得られ難い等の欠点がある。
微粒子の配合量は、セメント100質量部に対して10〜40質量部、好ましくは20〜40質量部である。配合量が10〜40質量部の範囲外では、流動性が極端に低下する。
【００１３】
本発明で使用する無機粒子としては、セメント以外の無機粒子であり、スラグ、石灰石粉末、長石類、ムライト類、アルミナ粉末、石英粉末、フライアッシュ、火山灰、シリカゾル、炭化物粉末、窒化物粉末等が挙げられる。中でも、スラグ、石灰石粉末、石英粉末は、コストの点や硬化後の品質安定性の点で好ましく用いられる。
【００１４】
無機粒子がセメントよりも大きなブレーン比表面積を有することによって、無機粒子が、セメントと微粒子との間隙を埋める粒度を有することになり、高い流動性（自己充填性）等を確保することができる。
【００１５】
本発明においては、無機粒子として、異なる２種の無機粒子Ａ及び無機粒子Ｂが併用される。
この場合、無機粒子Ａと無機粒子Ｂは、同じ種類の粉末（例えば、石灰石粉末）を使用してもよいし、異なる種類の粉末（例えば、石灰石粉末及び石英粉末）を使用してもよい。
無機粒子Ａは、ブレーン比表面積が5,000〜30,000cm²/g、好ましくは6,000〜20,000cm²/gのものである。また、無機粒子Ａは、セメント及び無機粒子Ｂよりもブレーン比表面積が大きいものである。
無機粒子Ａのブレーン比表面積が5,000cm²/g未満であると、セメントや無機粒子Ｂとのブレーン比表面積の差が小さくなり、前記の１種の無機粒子を用いる場合と比べて、施工性等を向上させる効果が小さくなるばかりか、２種の無機粒子を用いているために、材料の準備に手間がかかるので、好ましくない。該ブレーン比表面積が30,000cm²/gを超えると、粉砕に手間がかかるため、材料が入手し難くなったり、所定の流動性が得られ難くなる等の欠点がある。
【００１６】
また、無機粒子Ａが、セメント及び無機粒子Ｂよりも大きなブレーン比表面積を有することによって、無機粒子Ａが、セメント及び無機粒子Ｂと、微粒子との間隙を埋めるような粒度を有することになり、より優れた流動性等を確保することができる。
無機粒子Ａとセメント及び無機粒子Ｂとのブレーン比表面積の差（換言すれば、無機粒子Ａと、セメントと無機粒子Ｂのうちブレーン比表面積の大きい方とのブレーン比表面積の差）は、硬化前の作業性（施工性）と硬化後の強度発現性の観点から、1,000cm²/g以上が好ましく、2,000cm²/g以上がより好ましい。
【００１７】
無機粒子Ｂのブレーン比表面積は、2,500〜5,000cm²/gである。また、セメントと無機粒子Ｂとのブレーン比表面積の差は、100cm²/g以上が好ましく、硬化前の作業性（施工性）と硬化後の強度発現性の観点から、200cm²/g以上がより好ましい。
無機粒子Ｂのブレーン比表面積が2,500cm²/g未満であると、流動性が低下して自己充填性が得られ難くなる等の欠点があり、5,000cm²/gを超えると、ブレーン比表面積の数値が無機粒子Ａに近づくため、前記の１種の無機粒子を用いる場合と比べて、施工性等を向上させる効果が小さくなるばかりか、２種の無機粒子を用いているために、材料の準備に手間がかかるので、好ましくない。
また、セメントと無機粒子Ｂとのブレーン比表面積の差が100cm²/g以上であることによって、配合物を構成する粒子の充填性が向上し、より優れた流動性等を確保することができる。
【００１８】
無機粒子Ａの配合量は、セメント100質量部に対して10〜50質量部、好ましくは15〜40質量部である。無機粒子Ｂの配合量は、セメント100質量部に対して5〜35質量部、好ましくは10〜30質量部である。無機粒子Ａ及び無機粒子Ｂの配合量が前記の数値範囲外では、前記の１種の無機粒子を用いる場合と比べて、施工性等を向上させる効果が小さくなるばかりか、２種の無機粒子を用いているために、材料の準備に手間がかかるので、好ましくない。
無機粒子Ａと無機粒子Ｂの合計量は、セメント100質量部に対して15〜55質量部、好ましくは25〜50質量部である。合計量が15〜55質量部の範囲外では、施工性が極端に低下する。
【００１９】
本発明で用いる配合物には、細骨材を配合することができる。
細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂等又はこれらの混合物を使用することができる。
細骨材は、粒径2mm以下のものを用いることが好ましい。ここで、細骨材の粒径とは、85％質量累積粒径である。細骨材の粒径が2mmを超えると、硬化後の機械的特性が低下するので好ましくない。
また、細骨材は、75μm以下の粒子の含有量が2.0質量％以下のものを用いることが好ましい。該含有量が2.0質量％を超えると、配合物の流動性が極端に低下し、作業性が劣るので、好ましくない。
【００２０】
なお、本発明においては、硬化後の強度発現性から、最大粒径が2mm以下の細骨材を用いることが好ましく、最大粒径が1.5mm以下の細骨材を用いることがより好ましい。また、流動性や作業性の点から、75μm以下の粒子の含有量が1.5質量％以下である細骨材を用いることがより好ましい。
細骨材の配合量は、配合物の施工性や配合物の硬化後の機械的強度の観点から、セメント、微粒子、無機粒子の合計量100質量部に対して130質量部以下であることが好ましく、自己収縮や乾燥収縮の低減、水和発熱量の低減等の観点から、10〜130質量部（さらには30〜130質量部、特に40〜130質量部）であることがより好ましい。
【００２１】
本発明の配合物には、金属繊維、有機繊維及び炭素繊維からなる群より選ばれる１種以上の繊維を配合することができる。
金属繊維は、硬化体の曲げ強度等を大幅に高める観点から、配合される。
金属繊維としては、鋼繊維、ステンレス繊維、アモルファス繊維等が挙げられる。中でも、鋼繊維は、強度に優れており、また、コストや入手のし易さの点からも好ましいものである。金属繊維の寸法は、配合物中における金属繊維の材料分離の防止や、硬化体の曲げ強度の向上の点から、直径が0.01〜1.0mm、長さが2〜30mmであることが好ましく、直径が0.05〜0.5mm、長さが5〜25mmであることがより好ましい。また、金属繊維のアスペクト比（繊維長／繊維直径）は、好ましくは20〜200、より好ましくは40〜150である。
【００２２】
金属繊維の形状は、直線状よりも、何らかの物理的付着力を付与する形状（例えば、螺旋状や波形）が好ましい。螺旋状等の形状にすれば、金属繊維とマトリックスとが引き抜けながら応力を担保するため、曲げ強度が向上する。
金属繊維の好適な例としては、例えば、直径が0.5mm以下、引張強度が1〜3.5GPaの鋼繊維からなり、かつ、120MPaの圧縮強度を有する水硬性硬化体のマトリックスに対する界面付着強度（付着面の単位面積当たりの最大引張力）が3MPa以上であるものが挙げられる。本例において、金属繊維は、波形または螺旋形の形状に加工することができる。また、本例の金属繊維の周面上に、マトリックスに対する運動（長手方向の滑り）に抵抗するための溝または突起を付けることもできる。また、本例の金属繊維は、鋼繊維の表面に、鋼繊維のヤング係数よりも小さなヤング係数を有する金属層（例えば、亜鉛、錫、銅、アルミニウム等から選ばれる１種以上からなるもの）を設けたものとしてもよい。
【００２３】
金属繊維の配合量は、粗骨材を除く他の材料（すなわち、セメント、微粒子、無機粒子、細骨材、金属繊維、減水剤及び水）の合計量中の体積百分率で、好ましくは4％以下、より好ましくは0.5〜3％、特に好ましくは1〜3％である。該配合量が4％を超えると、混練時の作業性等を確保するために単位水量が増大するうえ、配合量を増やしても金属繊維の補強効果が向上しないため、経済的でなく、さらに、混練物中でいわゆるファイバーボールを生じ易くなるので、好ましくない。
【００２４】
有機繊維及び炭素繊維は、硬化体の破壊エネルギー等を高める観点から、配合される。
有機繊維としては、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維等が挙げられる。中でも、ビニロン繊維及び／又はポリプロピレン繊維は、コストや入手のし易さの点で好ましく用いられる。
炭素繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維やピッチ系炭素繊維が挙げられる。
有機繊維及び炭素繊維の寸法は、配合物中におけるこれら繊維の材料分離の防止や、硬化後の破壊エネルギーの向上の点から、直径が0.005〜1.0mm、長さ2〜30mmであることが好ましく、直径が0.01〜0.5mm、長さ5〜25mmであることがより好ましい。また、有機繊維及び炭素繊維のアスペクト比（繊維長／繊維直径）は、好ましくは20〜200、より好ましくは30〜150である。
【００２５】
有機繊維及び炭素繊維の配合量は、粗骨材を除く他の材料（すなわち、セメント、微粒子、無機粒子、細骨材、金属繊維、減水剤及び水）の合計量中の体積百分率で好ましくは10.0％以下、より好ましくは1.0〜9.0％、特に好ましくは2.0〜8.0％である。配合量が10.0％を超えると、混練時の作業性等を確保するために単位水量が増大するうえ、配合量を増やしても繊維の増強効果が向上しないため、経済的でなく、さらに、混練物中にいわゆるファイバーボールを生じ易くなるので、好ましくない。
【００２６】
減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。これらのうち、減水効果の大きな高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましく、特に、ポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましい。
減水剤の配合量は、セメント、微粒子及び無機粒子の合計量100質量部に対して、固形分換算で0.1〜4.0質量部が好ましく、0.3〜2.0質量部がより好ましい。配合量が0.1質量部未満では、混練が困難になるとともに、流動性が低くなり、自己充填性が得られない。配合量が4.0質量部を超えると、材料分離や著しい凝結遅延が生じ、また、硬化体の機械的特性が低下することもある。
なお、減水剤は、液状または粉末状のいずれでも使用することができる。
【００２７】
配合物を調製する際の水の量は、セメント、微粒子及び無機粒子の合計量100質量部に対して、好ましくは10〜30質量部、より好ましくは12〜25質量部である。水の量が10質量部未満では、混練が困難になるとともに、流動性が低下し、自己充填性が得られない。水の量が30質量部を超えると、硬化後の機械的特性が低下する。
【００２８】
次に、プレストレスが導入されない状態における配合物（ペースト又はモルタル）の物性（フロー値、圧縮強度、曲げ強度、破壊エネルギー）を説明する。
配合物（ペースト又はモルタル）のフロー値は、好ましくは230mm以上、より好ましくは240mm以上である。
また、無機粒子として無機粒子Ａ及び無機粒子Ｂを用いた場合、配合物のフロー値は、好ましくは240mm以上、より好ましくは250mm以上である。特に、75μm以下の粒子の含有量が2.0質量％以下である細骨材を用いた場合には、該フロー値は、好ましくは250mm以上、より好ましくは265mm以上、特に好ましくは280mm以上である。なお、本明細書中において、フロー値とは、「JIS R 5201（セメントの物理試験方法）11.フロー試験」に記載される方法において、15回の落下運動を行なわないで測定した値（本明細書中において、「０打フロー値」ともいう。）である。
また、前記フロー試験において、フロー値が200mmに達する時間は、好ましくは10.5秒以内、より好ましくは10.0秒以内である。当該時間は、作業性と粘性を評価する尺度として用いられる。
【００２９】
硬化体（ペースト又はモルタル）の圧縮強度は、好ましくは120MPa以上、より好ましくは130MPa以上である。
硬化体（ペースト又はモルタル）の曲げ強度は、好ましくは15MPa以上、より好ましくは18MPa以上、特に好ましくは20MPa以上である。特に、配合物が金属繊維を含む場合には、硬化体の曲げ強度は、好ましくは30MPa以上、より好ましくは32MPa以上、特に好ましくは35MPa以上である。
硬化体（ペースト又はモルタル）の破壊エネルギーは、例えば、金属繊維、有機繊維及び炭素繊維のいずれか１種以上を配合した場合において、好ましくは10KJ/m²以上、より好ましくは20KJ/m²以上である。
【００３０】
本発明の配合物の混練方法は、特に限定されるものではなく、例えば、(a)水、減水剤以外の材料（具体的には、セメント、微粒子、無機粒子及び細骨材）を予め混合して、プレミックス材を調製しておき、該プレミックス材、水及び減水剤をミキサに投入し、混練する方法、(b)粉末状の減水剤を用意し、水以外の材料（具体的には、セメント、微粒子、無機粒子、減水剤及び細骨材）を予め混合して、プレミックス材を調製しておき、該プレミックス材及び水をミキサに投入し、混練する方法、(c)各材料を各々個別にミキサに投入し、混練する方法、等を採用することができる。
混練に用いるミキサは、通常のコンクリートの混練に用いられるどのタイプのものでもよく、例えば、揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサ等が用いられる。
【００３１】
本発明のプレストレスト水硬性硬化体の製造は、従来から行なわれているプレテンション方式とポストテンション方式のいずれを用いて行なっても差し支えない。前述したように、本発明で用いる配合物は、０打フロー値が230mm以上と流動性に優れ、自己充填性を有するので、プレストレスト水硬性硬化体の製造（特に成形）を容易に行なうことができる。
なお、養生方法は、特に限定されるものではなく、気中養生や蒸気養生等を行なえばよい。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
（Ａ）１種の無機粒子を用い、かつ金属繊維を用いたか又は用いない例
［１．使用材料］
以下に示す材料を使用した。

前記材料を用いた実施例１〜１０、比較例１〜３の配合条件を表１に示す。
【００３３】
【表１】

【００３４】
［２．配合物（モルタル）の調製及び評価］
各材料を個別に二軸練りミキサに投入し、混練した。混練後、次のように配合物及び硬化体の物性を測定し評価した。
（１）フロー値
「JIS R 5201（セメントの物理試験方法）11.フロー試験」に記載される方法において、15回の落下運動を行なわないで測定した。
（２）200mm到達時間
上記フロー試験において、フロー値が200mmに達するまでの時間を測定した。
（３）圧縮強度
各混練物をφ50×100mmの型枠内に流し込み、20℃で48時間前置き後、90℃で48時間蒸気養生して、硬化体（３本）を作製した後、「JIS A1108（コンクリートの圧縮試験方法）」に準じて、該硬化体の圧縮強度を測定した。硬化体（３本）の測定値の平均値を圧縮強度とした。
（４）曲げ強度
各混練物を4×4×16cmの型枠内に流し込み、20℃で48時間前置き後、90℃で48時間蒸気養生して、硬化体（３本）を作製した後、「JIS R 5201（セメントの物理試験方法）」に準じて、該硬化体の曲げ強度を測定した。載荷条件は、下支点間距離12cm、上支点間距離4cmの４点曲げとした。硬化体（３本）の測定値の平均値を曲げ強度とした。
（５）破壊エネルギー
破壊エネルギーは、上記曲げ強度試験において、荷重が最大荷重に達してから、最大荷重の１／３に低下するまでの間の荷重−荷重点変位の積分値を、供試体断面積で除した値として算出した。なお、荷重点変位としては、曲げ試験機のクロスヘッド変位量を用いた。
結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】

【００３６】
表２に示すように、本発明の配合物（実施例１〜１０）では、自己充填性（良好なフロー値及び200mm到達時間）と、優れた機械的特性（圧縮強度及び曲げ強度）を得ている。これに対し、比較例１〜３では、フロー値等が劣り、自己充填性が得られていない。
【００３７】
（Ｂ）２種の無機粒子を用い、かつ金属繊維を用いたか又は用いない例
［１．使用材料］
以下に示す材料を使用した。

前記材料を用いた実施例１１〜２３の配合条件を表３に示す。
【００３８】
【表３】

【００３９】
［２．配合物（モルタルまたはペースト）の調製及び評価］
各材料を個別に二軸練りミキサに投入し、混練した。混練後、上述の方法と同様にして、配合物及び硬化体の物性を測定し評価した。結果を表４に示す。
【００４０】
【表４】

【００４１】
表４に示すように、実施例１１〜２３では、流動性が良好で、自己充填性を有するとともに、優れた機械的強度（圧縮強度、曲げ強度等）を有することがわかる。
特に、75μm以下の粒子の含有量が2質量％以下である珪砂を用いた実施例１１〜１５、１７〜１８、２０〜２２では、極めて優れた流動性（270mm以上のフロー値）を得ている。
【００４２】
（Ｃ）１種の無機粒子を用い、かつ有機繊維及び／又は炭素繊維を用いた例
［１．使用材料］
以下に示す材料を使用した。

前記材料を用いた実施例２４〜３２の配合条件を表５に示す。
【００４３】
【表５】

【００４４】
［２．配合物（モルタル）の調製及び評価］
各材料を個別に二軸練りミキサに投入し、混練した。混練後、上述の方法と同様にして、配合物及び硬化体の物性を測定し評価した。結果を表６に示す。
【００４５】
【表６】

【００４６】
表６に示すように、本発明の配合物（実施例２４〜３２）では、自己充填性（良好なフロー値及び200mm到達時間）と、優れた機械的特性（圧縮強度、曲げ強度、破壊エネルギー）を得ている。
【００４７】
（Ｄ）２種の無機粒子を用い、かつ有機繊維及び／又は炭素繊維を用いた例
［１．使用材料］
以下に示す材料を使用した。

前記材料を用いた実施例３３〜４２の配合条件を表７に示す。
【００４８】
【表７】

【００４９】
［２．配合物（モルタルまたはペースト）の調製及び評価］
各材料を個別に二軸練りミキサに投入し、混練した。混練後、上述の方法と同様にして、配合物及び硬化体の物性を測定し評価した。結果を表８に示す。
【００５０】
【表８】

【００５１】
表８に示すように、実施例３３〜４２では、流動性が良好で、自己充填性を有するとともに、優れた機械的強度（圧縮強度、曲げ強度、破壊エネルギー）を有する。
特に、75μm以下の粒子の含有量が2質量％以下である珪砂を用いた実施例３３〜３９、４１〜４２では、極めて優れた流動性（270mm以上のフロー値）を得ている。
【００５２】
［プレストレスを導入した配合物の作製及び評価］
前述の実施例７、８、１７、２０の配合物を用いて、プレテンション方式の試験体を作製し、次のような載荷試験を行なった。
（Ａ）３等分点載荷による曲げ試験
図１および図２に示すようなはり部材１を作製して、ひび割れが発生した際の荷重値を測定した。
このはり部材１は、長さ400mm、幅100mm、高さ100mmの寸法のモルタル３の中に、直径26mmの鋼棒４（引張強度：1,230MPa）が、所定のプレストレス（プレストレス導入直後の引張応力度＝861MPa）を導入された状態で、当該はり部材の断面の中心（図２参照）の位置にて、はり部材１の長さ方向にモルタル３を貫通するようにして構成されている。
曲げ試験の際には、はり部材１を、JIS A 1106の試験方法に準拠して、支点２，２間の距離が300mmで、支点２，２の各々から50mmだけ水平に突出するようにして、支点２，２上に載置した。そして、支点２，２間を３等分した地点にて、上方から２つの等しい荷重Ｗ，Ｗを加えた。
ひび割れが発生した際の荷重値と、該荷重値から算出されるひび割れ発生強度を、表９に示す。
【表９】

（Ｂ）等分２点載荷による曲げひび割れ試験
図３および図４に示すようなはり部材１を作製して、ひび割れが発生した際の荷重値を測定した。
このはり部材１は、長さ2,400mm、幅150mm、高さ300mmの寸法のモルタル３の中に、直径26mmの鋼棒４，４（鋼棒４の引張強度：1,230MPa）が、所定のプレストレス（プレストレス導入直後の引張応力度＝861MPa）を導入された状態で、当該はり部材の断面の所定の位置（図４参照；下端から100mm、左右の端部から各々37.5mmの位置）にて、はり部材１の長さ方向にモルタル３を貫通するようにして構成されている。
曲げ試験の際には、はり部材１を、支点２，２間の距離が2,200mmで、支点２，２の各々から100mmだけ水平に突出するように、支点２，２上に載置した。そして、支点２，２の各々から1,000mmの２つの地点（これら２つの地点間の距離は200mmである。）にて、上方から２つの等しい荷重Ｗ，Ｗを加えた。
ひび割れが発生した際の荷重値と、該荷重値から算出されるひび割れ発生強度を、表１０に示す。
【表１０】

【００５３】
【発明の効果】
本発明のプレストレスト水硬性硬化体は、硬化前のマトリックスが、高い流動性（自己充填性）を有し、成形等の製造作業を容易かつ迅速に行なうことができ、かつ、120MPaを超える圧縮強度を発現し得るものであるとともに、プレストレスの導入後には高い引張強度やせん断強度を発現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】３等分点載荷による曲げひび割れ試験の試験体（はり部材）を示す正面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線で切断した状態を示す断面図である。
【図３】等分２点載荷による曲げひび割れ試験の試験体（はり部材）を示す正面図である。
【図４】図３中のＢ−Ｂ線で切断した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１はり部材
２支点
３モルタル
４鋼棒

Claims

(A)ブレーン比表面積2,500〜5,000cm²/gのセメント100質量部と、(B)ＢＥＴ比表面積5〜25m²/gの微粒子10〜40質量部と、(C)ブレーン比表面積2,500〜30,000cm²/gの、セメント以外の材料からなる無機粒子15〜55質量部と、(D)上記セメント (A) 、微粒子 (B) 及び無機粒子 (C) の合計量に対して 0.1 〜 4.0 質量％（固形分換算）の配合量の減水剤と、(E)上記セメント (A) 、微粒子 (B) 及び無機粒子 (C) の合計量に対して 10 〜 30 質量％の配合量の水とを含み、かつ、上記無機粒子 (C) が、ブレーン比表面積 5,000 〜 30,000cm ² /g の無機粒子Ａ 10 〜 50 質量部と、ブレーン比表面積 2,500 〜 5,000cm ² /g の無機粒子Ｂ 5 〜 35 質量部（ただし、無機粒子Ａは、上記セメント (A) 及び無機粒子Ｂよりも大きなブレーン比表面積を有する。）とからなる配合物の硬化体に、プレストレスを導入したことを特徴とするプレストレスト水硬性硬化体。
上記セメントと上記無機粒子Ｂのブレーン比表面積の差が、 100cm ² /g 以上である請求項１記載のプレストレスト水硬性硬化体。
上記無機粒子Ａが、上記セメント粒子及び上記無機粒子Ｂよりも1,000cm²/g以上大きなブレーン比表面積を有する請求項１又は２記載のプレストレスト水硬性硬化体。
上記 (A) セメントが、中庸熱ポルトランドセメントまたは低熱ポルトランドセメントである請求項１〜３のいずれか１項記載のプレストレスト水硬性硬化体。
上記 (C) 無機粒子が、スラグ、石灰石粉末、長石類、ムライト類、アルミナ粉末、石英粉末、フライアッシュ、火山灰、シリカゾル、炭化物粉末、及び窒化物粉末のいずれかである請求項１〜４のいずれか１項記載のプレストレスト水硬性硬化体。
上記 (D) 減水剤が、ポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤である請求項１〜５のいずれか１項記載のプレストレスト水硬性硬化体。
(F)粒径2mm以下の細骨材を、上記セメント (A) 、微粒子 (B) 及び無機粒子 (C) の合計量 100 質量部に対して130質量部以下の配合量で含む請求項１〜６のいずれか１項記載のプレストレスト水硬性硬化体。
上記 (F) 細骨材は、 75 μ m 以下の粒子の含有量が 2.0 質量％以下のものである請求項７記載のプレストレスト水硬性硬化体。
粗骨材を含む場合には当該粗骨材を除く上記配合物の全材料の合計量中の体積百分率で 4 ％以下の金属繊維、及び／又は、上記体積百分率で 10.0 ％以下の有機繊維及び／又は炭素繊維を含む請求項１〜８のいずれか１項記載のプレストレスト水硬性硬化体。