JP2003192416A - 耐爆裂性高強度セメント質硬化体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮強度が８０ＭＰａ以上の高強度セメント
質硬化体について、火災熱に対する爆裂性を改良（爆裂
防止）し、かつ、混練物の製造を容易にした耐爆裂性高
強度セメント質硬化体を提供すること。 【解決手段】 圧縮強度が８０〜１０５ＭＰａの高強
度セメント質硬化体の製造用配合物と、径が３ｍｍ以下
で水不溶性の有機質粉粒体０．０５〜１０体積％（外
割）とを硬化させたものであること、および、圧縮強
度が１０５ＭＰａを超える高強度セメント質硬化体の製
造用配合物と、径が３ｍｍ以下で水不溶性の有機質粉粒
体０．５〜１０体積％（外割）とを硬化させたものであ
ること。なお、上記有機質粉粒体がポリビニルアルコ−
ル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドから選
ばれる１種または２種以上からなること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐爆裂性高強度セ
メント質硬化体に関し、特に、火災時において高強度セ
メント質硬化体に生じる爆裂を改良した耐爆裂性高強度
セメント質硬化体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、通常のコンクリ−トに比べ圧縮強
度が著しく改良された高強度セメント質硬化体が開発さ
れ、様々な構造物への適用が期待されている。しかしな
がら、その高強度セメント質硬化体が緻密質であるため
に、その周辺で火災が発生し高熱状態になり、該硬化体
内部の水が水蒸気に変化し体積を膨張させても、外部へ
飛散できず蓄積されて膨張圧が高まり、ついには爆裂を
起こし該硬化体自体を部分的・全体的に破壊する、とい
う現象が生じる。このように、高強度セメント質硬化体
は、高強度を具備する一方で、火災安全性に対する信頼
性が低い、という問題点を有していた。

【０００３】通常のセメント質硬化体に対する火災時の
爆裂防止手段として、以下のような技術が知られてい
る。特許第２６２０９１０号公報には、圧縮強度１０５
Ｎ／ｍｍ２以下のコンクリ−ト製プレハブ部材につい
て、火災曝露したときに、１５０〜３００℃の温度で軟
化、収縮、溶融または分解して毛細管孔を形成させるた
めに、(ア)特定の粉末度を有するカルシウムなどの活性
ケイ酸塩またはアモルファスケイ酸（例；フュ−ムシリ
カ）をセメント基準に２〜６重量％、および(イ)直径
０．００３〜０．３５ｍｍ、長さ５〜３５ｍｍの繊維
（有機繊維の例；ポリプロピレン繊維）をコンクリ−ト
１ｍ^３について０．０５〜１容量％を含有させることに
より、耐スポ−リング性が改良される旨、が記載されて
いる。

【０００４】そのほか特開平１１−１９７３号公報に
は、コンクリ−ト構造物の火災時に発生する爆裂を正確
に制御する方法として、水セメント比および合成繊維
（爆裂防止用材料）の混入量を制御因子とし、まず前者
で調整し、それで不十分な場合に後者を原材料に添加し
て調整する方法があり、該合成繊維（例；ポリエチレ
ン、ビニロン）として、長さ５〜５０ｍｍ、太さ１０〜
１００μｍのものを用いることが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記特許第２６２０９
１０号公報に開示された技術は、圧縮強度が比較的低い
１０５Ｎ／ｍｍ^２以下のセメント質硬化体を対象とし
て、その原材料に有機繊維を混入することにより、該硬
化体の耐スポ−リング性を改良する点にある。しかし、
この方法では、１０５ＭＰａ以上の高強度を期待して設
計された原材料に該有機繊維を添加し製造された硬化体
は、緻密過ぎて火災熱による毛細管孔の形成が不十分な
ために爆裂するという、という問題点を有していた。

【０００６】また、セメント質硬化体を製造するにあた
り、その原料に単に有機繊維を添加し混合した場合、フ
ァイバ−ボ−ルを形成して不均一な混練物ができる。そ
のために、 ・セメント、骨材および有機繊維の３つをプレミックス
し、これに水および減水剤を添加し混合する方法、また
は ・セメント、骨材、水および減水剤を混練したのち、有
機繊維を添加し混合する方法 などの方法で混練物の均一化を行なっていた。しかしな
がら、上記各方法は、配合材料を２分し繰り返し混合操
作を行なうために、製造時間がかかり、コスト増にな
る、という欠点を有していた。

【０００７】さらに、圧縮強度が１０５ＭＰａを超える
高強度セメント質硬化体を製造する場合、水セメント比
は配合設計時に決められ自由に変更できないので、前記
特開平１１−１９７３号公報に開示される方法を高強度
セメント質硬化体の爆裂防止手段として採用することが
できない。

【０００８】本発明は、上記従来技術の問題点、知見に
鑑みなされたものであって、その目的は、圧縮強度が８
０ＭＰａ以上の高強度セメント質硬化体について、 ・火災熱に対する爆裂性を改良（爆裂防止）し、かつ、 ・混練物の製造を容易にした 耐爆裂性高強度セメント質硬化体を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、高強度セ
メント質硬化体について鋭意研究した結果、特定の化学
的物理的特性を有する有機質粉粒体を特定量含有させる
ことにより、上記目的を達成できる、との知見を得て本
発明に到達したものである。

【００１０】すなわち、本発明（耐爆裂性高強度セメン
ト質硬化体）は、 「・圧縮強度が ８０〜１０５ ＭＰａの高強度セメント
質硬化体の製造用配合物と、 ・径が３ｍｍ以下で水不溶性の有機質粉粒体０．０５〜
１０体積％（外割）とを ・硬化させたものであること」（請求項１） を要旨とする。

【００１１】また、本発明は、 「・圧縮強度が １０５ ＭＰａを超える高強度セメント
質硬化体の製造用配合物と、 ・径が３ｍｍ以下で水不溶性の有機質粉粒体０．５〜１
０体積％（外割）とを ・硬化させたものであること」（請求項２） をも要旨とする。

【００１２】さらに、本発明は、 ・有機質粉粒体がポリビニルアルコ−ル、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリアミドから選ばれる１種また
は２種以上からなること（請求項３） を特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の耐爆裂性高強度セメント質硬化体は、大まかに
言えば、圧縮強度が８０ＭＰａ以上の高強度セメント質
硬化体を製造するために予め配合設計された原材料の配
合物に、特定の化学的物理的特性を有する有機質粉粒体
を特定量配合して製造された硬化体である。なお、上記
配合物には、有機質粉粒体以外の配合物を前記目的を害
なわない範囲で配合することは差し支えない。

【００１４】有機質粉粒体は、硬化体が火災熱を受けた
とき分解したり溶解したりして、空隙などを該硬化体中
に形成することのできる材質のもの、具体的には、分解
・溶解温度が１５０〜３００℃のものを使用する。例え
ば、ポリビニルアルコ−ル、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリアミドなどが挙げられ、それらから選ばれる
１種または２種以上からなる粉粒体が使用できる。

【００１５】有機質粉粒体は、径が３ｍｍ以下で、水に
不溶性のものでなければならない。「径」とは、有機質
粉粒体の最大寸法を指す。

【００１６】有機質粉粒体の径が３ｍｍを超えた場合、
硬化体の爆裂防止効果が低下するうえ、強度も低下する
ので好ましくない。好ましい径は、爆裂防止効果、強度
の発現性、入手のし易さなどの観点から、０．００５〜
２ｍｍが好ましく、０．０１〜１ｍｍがより好ましい。
なお、混練物の製造の容易さ、混練物の作業性などか
ら、１有機質粉粒体についての最小寸法がその最大寸法
の５０％以上であるのが好ましい。

【００１７】有機質粉粒体が水溶性のものでは、混練過
程で溶解し、硬化体に空隙などが形成されず、爆裂防止
が達成できないので好ましくない。水に不溶性であるこ
とが重要である。

【００１８】高強度セメント質硬化体の製造用配合物に
対する有機質粉粒体の配合量は、所望する高強度セメン
ト質硬化体の圧縮強度によって、２つに分けられる。 １）圧縮強度が８０〜１０５ＭＰａの場合；０．０５〜
１０体積％（外割） ２）圧縮強度が１０５ＭＰａを超える場合；０．５〜１
０体積％（外割） である。

【００１９】圧縮強度が８０〜１０５ＭＰａの場合にお
いて、有機質粉粒体の配合量が０．０５体積％（外割）
未満では、爆裂防止効果が低下するので、逆に、１０体
積％（外割）を超えると、圧縮強度が極端に低下するの
で、いずれも好ましくない。圧縮強度、コストなどの観
点から、好ましい配合量は、０．０５〜１．０体積％
（外割）、より好ましくは０．１〜０．５体積％（外
割）である。

【００２０】圧縮強度が１０５ＭＰａを超える場合にお
いて、有機質粉粒体の配合量が０．５体積％（外割）未
満では、爆裂防止効果が低下するので、逆に、１０体積
％（外割）を超えると、圧縮強度が極端に低下するの
で、いずれも好ましくない。圧縮強度、コストなどの観
点から、好ましい配合量は、１．０〜９．０体積％（外
割）であり、より好ましくは１．０〜６．０体積％（外
割）である。

【００２１】本発明の耐爆裂性高強度セメント質硬化体
を製造するにあたり、使用される原材料（有機質粉粒体
を除く）、および配合（混合）・混練・成形・養生の各
方法は、従来の高強度セメント質硬化体を製造する場合
と同じであり、それらについて、特に限定するものでは
ない。

【００２２】

【実施例】（実施例１〜10、比較例１〜４）以下、本発
明を実施例に基づいて説明する。 １．使用材料 使用した材料は、次のとおりである。 １）セメント；普通ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製） 低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製） ２）シリカフュ−ム ３）骨材；細骨材（珪砂５号） 粗骨材（砕石２００５） ４）高性能ＡＥ減水剤；ポリカルボン酸系 ５）水；水道水 ６）石英粉（平均粒径７μｍ） ７）高炉スラグ粉（平均粒径８μｍ） ８）有機質粉粒体；ポリビニルアルコ−ル粒（径０．３〜０．６ｍｍのほぼ球状 の粒）

【００２３】２．混練物の製造 表１および表２に示す原材料を使用した配合物（配合Ｎ
ｏ．１〜Ｎｏ．14）を二軸練りミキサ−に一括して投入
し混練して、モルタル・コンクリ−ト混練物を製造し
た。表１および表２の配合Ｎｏ．２、Ｎｏ．６およびＮ
ｏ．７はコンクリ−ト配合であり、その他の配合は、モ
ルタル配合である。配合Ｎｏ．１〜Ｎｏ．10は、実施例
である。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】表１および表２にしたがって原材料を混合
し混練し、各混練物の硬化体について、下記の特性を測
定し、結果を表３に列記した。なお、参考例として実施
例１〜10、比較例２〜４の各配合について、有機質粉粒
体無配合の場合の圧縮強度も測定し、結果を表３にカッ
コ書きで示した。

【００２７】１）モルタル（配合Ｎｏ．１、Ｎｏ．３〜
５、Ｎｏ．８〜14） ・圧縮強度：有機質粉粒体を配合した場合および無配合
の場合のモルタル混練物をφ５０×１００ｍｍの型枠に
流し込み、２０℃で４８時間前置き後、９０℃で４８時
間蒸気養生し、得た硬化体の圧縮強度（３本の平均値）
を測定した。 ・爆裂：有機質粉粒体を配合した場合のモルタル混練物
をφ５０×１００ｍｍの型枠に流し込み、２０℃で４８
時間前置きしたのち、９０℃で４８時間蒸気養生して得
た硬化体を電気炉（３０ｋＷ）に挿入し１時間で１００
０℃まで昇温させ冷却後、爆裂の有無を観察した。

【００２８】２）コンクリ−ト（配合Ｎｏ．２、Ｎｏ．
６、Ｎｏ．７） ・圧縮強度：有機質粉粒体を配合した場合および無配合
の場合のコンクリ−ト混練物をφ１０×２０ｃｍの型枠
に流し込み、２０℃で４８時間前置き後、９０℃で４８
時間蒸気養生し、得た硬化体の圧縮強度（３本の平均
値）を測定した。 ・爆裂：有機質粉粒体を配合した場合のコンクリ−ト混
練物をφ１０×２０ｃｍの型枠に流し込み、２０℃で４
８時間前置きしたのち、９０℃で４８時間蒸気養生して
得た硬化体を電気炉（３０ｋＷ）に挿入し１時間で１０
００℃まで昇温させ冷却後、爆裂の有無を観察した。

【００２９】

【表３】

【００３０】表３から、 １）本発明の有機質粉粒体が配合された耐爆裂性高強度
セメント質硬化体は、多少圧縮強度の低下は生じるもの
の、火災熱を受けても爆裂しないことが明らかになった
（実施例１〜10）。有機質粉粒体の配合量が過小の場合
（配合されていない場合も）、圧縮強度の発現性は良好
であるが、爆裂が生じること（比較例１および３）、ま
た、配合量が過多の場合、爆裂は生じないが、圧縮強度
が極端に低下することも分かった（比較例２および４）

【００３１】２）本発明の耐爆裂性高強度セメント質硬
化体は、配合される有機質粉粒体が製造過程でファイバ
−ボ−ルを形成することなく、他の原材料と一括して混
練できるので、従来のように原材料を分割して配合・混
練するのに比して工程が簡略化された。

【００３２】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明の耐爆裂性
高強度セメント質硬化体は、特定の化学的物理的特性を
有する有機質粉粒体が特定量配合されている点に特徴が
あり、これにより、火災熱に対する耐爆裂性を改良し、
かつ、該硬化体の製造過程における混練物の製造を容易
にするという効果を奏する。

【００３３】耐爆裂性の改良は、火災時における爆裂に
基づく瞬間的な構造物の崩壊や破片の飛散を防ぎ、それ
らの危険性を著しく低下させ、火災安全性に対する信頼
性を高めた。

フロントページの続き (72)発明者 片桐 誠 千葉県佐倉市大作２−４−２ 太平洋セメ ント株式会社中央研究所内 Ｆターム(参考） 4G012 PA23 PC11 PC15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮強度が８０〜１０５ＭＰａの高強度
   セメント質硬化体の製造用配合物と、径が３ｍｍ以下で
   水不溶性の有機質粉粒体０．０５〜１０体積％（外割）
   とを硬化させたものであることを特徴とする耐爆裂性高
   強度セメント質硬化体。
2. 【請求項２】 圧縮強度が１０５ＭＰａを超える高強度
   セメント質硬化体の製造用配合物と、径が３ｍｍ以下で
   水不溶性の有機質粉粒体０．５〜１０体積％（外割）と
   を硬化させたものであることを特徴とする耐爆裂性高強
   度セメント質硬化体。
3. 【請求項３】 前記有機質粉粒体がポリビニルアルコ−
   ル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドから選
   ばれる１種または２種以上からなることを特徴とする請
   求項１または請求項２に記載の耐爆裂性高強度セメント
   質硬化体。