Method of manufacturing a high-strength cement hardened body

本発明は、高強度セメント硬化体とその製造方法に係り、詳しくは、真空引きして高強度セメント硬化体を製造する際の製造方法に関するものである。

従来、高強度（圧縮強度１００ＭＰａ以上）の開発において、例えば、特許文献１に記載のように、粒径５０Å〜０．５μｍの無機固体粒子Ａと、粒径０．５〜１００μｍかつＡ粒子より少なくとも１オーダー大きい固体粒子Ｂと、表面活性分散剤と、追加の素材Ｃ（砂、石、金属繊維など）とを含む水硬性複合材料が開示されている。 この水硬性複合材料は、硬化後に１００〜１５０Ｎ／ｍｍ ^２の圧縮強度を発現する。

また、特許文献２には、（Ａ）ブレーン比表面積２，５００〜５，０００ｃｍ ^２ ／ｇのセメント重量部と、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積５〜２５ｍ ^２ ／ｇの微粒子１０〜４０重量部と、（Ｃ）ブレーン比表面積３，０００〜３０，０００ｃｍ ^２ ／ｇで、かつ、上記セメントよりも大きなブレーン比表面積を有する無機粒子２０〜５５重量部と、（Ｄ）粒径２ｍｍ以下で、かつ、７５μｍ以下の粒子の含有量が２．０重量％以下である骨材とを含む水硬性組成物であって、上記骨材（Ｄ）の配合量が、上記セメント（Ａ）と上記微粒子（Ｂ）と上記無機粒子（Ｃ）の合計量１００重量部に対して３０〜１３０重量部である水硬性組成物が開示されている。 この水硬性組成物を用いたセメント硬化体は、２００〜２２０Ｎ／ｍｍ ^２の圧縮強度を発現する。

従来より、セメント混練物の脱泡方法としては、例えば、セメント混練物を型枠に供給した後、振動を加えることにより、脱泡する方法（特許文献３）等が知られている。

また、特許文献４には、高フロー値に練り上げたセメント硬化体を減圧手段で攪拌・減圧し、空気量を低減させている。 上記特許文献１や２に記載の水硬性材料を用いたセメント混練物では、その混練中に比較的多量の空気が混入されるため、練り混ぜ終了時には、モルタルエアメーターで測定した混練物中の空気量が４〜７％程度になる。 このような多量の空気の存在は、セメント質硬化体の強度発現性を阻害する要因になるため、該空気量を低減することが望まれている。

しかし、上記特許文献４に記載された減圧下で練り上げたセメントを脱泡し、空気量を低減したものを大気圧下にセメント混練物を戻した場合、所定のフロー値に練り上げたセメント混練物の隙間から空気が再侵入するため、養生後に所要圧縮強度が発現して形成される当該セメント硬化体の圧縮強度を、大幅に向上させることが困難であるという課題がある。

本発明は、前記課題を解決すべく、圧縮強度が１００ＭＰａ以上となるセメント混練物を脱泡処理し、空気量と水セメント比を減圧雰囲気下で低くし、それを大気圧に戻すときも、低減した空気量を維持するようにすることで、圧縮強度と曲げ強度を大幅に向上させることができるセメント硬化体とその製造方法を提供することを目的として提案されたものである。

本発明に係る高強度セメント硬化体の製造方法は、セメントに少なくとも水と減水剤とを混合し混練してセメント混練物を得る工程と、該セメント混練物を真空装置の真空容器中に入れ、該真空容器内を真空引きして該セメント混練物を減圧下に置くことにより空気抜きと脱水とを行う工程と、前記真空装置の真空容器に内包されたセメント混練物の全表面に亘り、前記セメント混練物に対して振動を加え若しくは攪拌するとともに、前記真空容器に接続した供給装置から水，油，界面活性剤のいずれか一つを前記セメント混練物の上に供給して、不透過膜層を形成した後に、当該セメント混練物を大気圧下に解放する工程と、その後に前記セメント混練物を硬化させる工程とから構成される。

前記真空装置の該真空容器内の大気圧下への解放は、該真空容器内に空気、若しくは、不活性ガスいずれかの気体を入れて行うことが好ましい。

本発明に係る高強度セメント硬化体は、 上記セメント硬化体の製造方法によって形成されたセメント硬化体である。

本発明の高強度セメント硬化体の製造方法によれば、真空引きして空気抜きと脱水をした後、セメント混練物の表面に不透過膜層を形成することにより、セメント混練物を大気圧下に解放する際に、空気が、再度、前記セメント混練物中に入り込むことが防止される。 その結果、セメント混練物の空気量が低減されたまま維持され、このセメント混練物が養生され固化されるため、圧縮強度の高いセメント硬化体（コンクリートなど）を製造することが可能となる。 更に、設備や製造工程も容易であり製造コストを低減できるという優れた効果をも奏するものである。

本発明に係る高強度セメント硬化体の製造方法における、真空装置１の全体の概略構成を模式的に示す縦断面図である。

同本発明の高強度セメント硬化体の製造方法における、真空装置１にてセメント混練物５の脱泡および脱水を行っている様子を模式的に示す縦断面図である。

同本発明の高強度セメント硬化体の製造方法における、脱泡および脱水を行った後に、セメント混練物５の表面に不透過膜層７を形成する様子を模式的に示す縦断面図である。

同本発明の高強度セメント硬化体の製造方法における、大気解放後の様子を模式的に示す縦断面図である。

本発明に係る高強度セメント硬化体の製造方法は、セメント混練物を得る工程(第１工程)、真空引きして空気抜きと脱水とを行う工程(第２工程)、セメント混練物の表面に不透過膜層を形成した後に、空気などの再引き込みを起こさないように減圧下から大気圧下に戻す工程(第３工程)、及び該セメント混練物を硬化させる工程(第４工程)から構成される。

本発明に係る高強度セメント硬化体の製造方法においては、まず第１工程で、セメントに少なくとも水と減水剤とを混合して混練する。 このセメント混練物５の配合例としては、例えば、ポルトランドセメントとシリカヒュームと減水剤および水をこの順で、重量部の比として１：０．１：０．０１５：０．１６の割合とする。 なお、セメント混練物５のフロー値は、特に限定されるものではない。

次の第２工程において、前記セメント混練物５を、図１に示すように、真空装置１の真空容器２中に入れ、蓋３で密封した後、図２に示すように、真空引きして空気抜きの脱泡と脱水とを行う。 真空ポンプ４を駆動させて、真空容器２と蓋３との内部を４０００Ｐａまで真空引きすると、前記セメント混練物５の内部から空気等の脱泡、水や蒸気などの脱水が行われる。 この真空引きを行う時間は、例えば、約２分〜１０分程度である。

前記第２工程における脱泡や脱水において、例えば、真空容器２に加振機などで振動を加えたり、セメント混練物５を攪拌したりすることが好ましい。 また、脱泡による泡を消すために、消泡剤を使用することは、真空ポンプ４に泡が吸い込まれることを防ぐ。

これによって、真空ポンプ４の性能劣化、寿命の短縮化を防止することになり好ましいものである。 更に、マイクロ波によってセメント混練物５を加熱することで、脱水効果を上げるようにしても良い。 なお、水セメント比を、可能な限り小さくすることも提案できる。

上記第２工程に続く第３工程においては、前記真空装置１の真空容器２に内包されたセメント混練物５の表面に、図３に示すように、不透過膜層７を形成した後に、当該セメント混練物５を大気圧下に解放する。 不透過膜層７の形成は、前記セメント混練物５中に大気の空気等が再混入するのを防止するためである。 前記不透過膜層７は、例えば、水膜、油膜のいずれかである。

前記不透過膜層７として水膜にする場合には、減圧下のセメント混練物５に加振機などで細かく振動を加えて、当該セメント混練物５内部の水を表面に浮かび上がらせて形成する。 この水膜は、セメント混練物５に大きな力を加えると、その内部に前記水膜が引き込まれるので、この工程における攪拌作用や振動作用は小さくするのが好ましい。 また、前記振動を加えるなどを行っても前記不透過膜層７の形成が不足している場合には、 図３に示すように、真空容器２に供給装置（ホース、管など） １０を接続しておいて、水，油や界面活性剤などをセメント混練物５の上に供給する。

前記真空装置１の真空容器２内を大気圧下に解放する際には、該真空容器２内に空気、若しくは、不活性ガス等の気体を入れて行う。

前記真空装置１の真空容器２内を、減圧下から大気圧下に戻すことで、図４に示すように、セメント混練物５の液面が、液面８から液面８ａへと下がる。 こうして、セメント混練物５の空気含有量を、例えば３％以下で低く保持したまま、セメント混練物５の内部の水の含有量が、前記の重量部の比で０．１６以上を確保できるのである。

なお、長時間にわたって真空引きすると、セメント混練物５の表面が乾いて、泡が脱泡されたあとに、その泡と同じ形状の空胴がセメント混練物５の内部に残ってしまうので、大気圧下に解放しても、セメント混練物５の液面の位置が変化しなくなってしまうことに留意すべきである。

前記減圧下から大気圧下に戻す第３工程に続く第４工程においては、前記真空装置１から前記セメント混練物５を取り出し、これを型枠などに投入して、蒸気養生などして硬化させる。 これにより、圧縮強度と曲げ強度を高めた高強度セメント硬化体となるのである。

本発明に係る高強度セメント硬化体とその製造方法は、簡易な構成の装置を用いた容易な方法なので、広くコンクリート製造方法に応用できるものである。

１ 真空装置、
２ 真空容器、
３ 蓋、
４ 真空ポンプ、
５ セメント混練物、
６ 泡、
７ 不透過膜層、
８ 真空引き時の液面、 ８ａ 大気解放後の液面、
９ 圧力計、
１０ 供給装置。