JPH04193783A - 軽量硬化体の製造方法 - 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］ 本発明は軽量硬化体の製造方法に係り、特に、建築物の
外壁、内壁、屋根等に用いるコンクリート系材料として
、予め工場生産される高強度、高耐久性の軽量硬化体の
製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 建築物の外壁、内壁、屋根等を構成する材料としては、
コンクリート、木材、鉄、非鉄金属、セラミックス、プ
ラスチックなど多様な種類がある。また、建築物の各種
構造形式のうち、鉄骨造、ＲＣ造、ＳＲＣ造による大規
模建築物では、不燃且つ軽量な材料が要望され、コンク
リート系材料の使用実績も多い。

コンクリート系の軽量硬化体としては、軽量骨材を使用
したコンクリートや、気泡を混入又はアルミニウム粉の
事後発泡により気泡を生成させ、場合によって高温高圧
蒸気養生を施した軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）があ
る。また、このように材料自体を軽（するのに対して、
押出し成形法により内部に空間を持たせることで、部材
の軽量化を図った商品等もある。

［発明が解決しようとする課題］ ＪＩＳ品で建設省の認定品乃至その同等品として認知さ
れている構造用人工軽量骨材を使用したコンクリートは
使用実績も多（、耐久性に優れた材料であるが、通常１
．７程度の比重しか得られず、単体では十分な軽量化を
図ることができない。

絶乾比重が０．６〜１．０程度の特殊な骨材も試験的に
製造が検討されているが、骨材強度が低いため、このよ
うな骨材を用いた場合には軽量化は図れる反面、高強度
の硬化体は望めず、中性化等の耐久性にも問題がある。

高温高圧蒸気養生を施した軽量気泡コンクリートは、コ
ンクリート系としては非常に軽く、使用実績も多いが、
圧縮強度が４０〜６０ｋｇｆ／ｃｍ２と低く、仕上げ、
取付は方法などに制約を受けることが多い。また、空隙
量が４０％を超すため、透気性が大きくなり、また、硬
化体のｐＨが低いことから補強筋が錆易いという耐久性
上の欠点もある。このため、樹脂でコーティングした補
強筋を用いるなどの対策が実施されているが、現在のと
ころ、その耐久性の良否は不明である。

また、市場には、高温高圧蒸気養生を施さない気泡コン
クリートや気泡混入の石膏硬化体があるが、それぞれ中
性化し易い、耐水性状が劣る等の問題を有している。

一方、中空押出し成形品は、上述の材料とは異なり、硬
化体そのものは緻密で耐久性がある。しかしながら、押
出し成形という製法を必須とすることから、大きさ、意
匠等の面で制約を受け、限定された状況でしか使用する
ことができないという不具合がある。上記従来の問題点
を解決し、不燃且つ高強度、高耐久性で、自由な造形が
可能な軽量硬化体を製造することができる軽量硬化体の
製造方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 請求項（１）の軽量硬化体の製造方法は、セメント分に
、軽量増量材及び高性能減水剤を添加して混練し、混練
物を成形硬化、養生して軽量硬化体を製造する方法にお
いて、最大粒径が１ｍｍ以下でかさ比重が０．５以下の
微粒軽量増量材を混練物の２０〜６０体積％、高性能減
水剤をセメント分の２〜１５重量％添加し、混練物の水
・セメント分比を３５％以下とすることを特徴とする請
求項（２）の軽量硬化体の製造方法は、請求項（１）の
方法において、セメント分が、セメント４０重量％以上
と鉱物質微粉末６０重量％以下とからなることを特徴と
する 請求項（３）の軽量硬化体の製造方法は、請求項（１）
又は（２）の軽量硬化体の製造方法において、軽量骨材
を混練物の６０体積％以下添加することを特徴とする 請求項（４）の軽量硬化体の製造方法は、請求項（１）
ないしく３）のいずれかにおいて、補強繊維を混練物の
５体積％以下添加することを特徴とする 請求項（５）の軽量硬化体の製造方法は、請求項（１）
ないしく４）のいずれかにおいて、増粘材をセメント分
の１重量％以下添加することを特徴とする。

即ち、前述の如く、軽量化の手法としては、材料を軽く
する方法や気泡を混入乃至生成させる方法がある。また
、これと異なる発想で、高強度化を図り部材断面を小さ
くする方法もある。一般に使用される軽量骨材を用いた
コンクリートでは余り軽量化が期待できず、気泡を利用
する場合では低強度で耐久性上の問題もある。一方、高
強度コンクリートによる部材断面減少による軽量化では
、躯体として要求される耐火性、遮音性、断熱性、雨仕
舞などの点から薄肉化にも限界がある。

そこで、本発明者らは、これらの問題点を解決するべく
検討を重ねた結果、従来使用方法が難しいため使用でき
る単位量が少なかった微粒軽量増量材を大量使用し、且
つ高性能減水剤の使用及び水セメント分比の低減により
、同材料の吸水性が大きいという欠点をペースト分のレ
オロジー的性状から解決することにより、不燃且つ高強
度、高耐久性で、自由な造形が可能な軽量硬化体を製造
することができることを見出し、本発明を完成した。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明による硬化体は、セメントの水和による強度発現
を前提としている。セメント分として使用するセメント
としては、ＪＩＳに規定されているポルトランド系セメ
ントや各種混合セメントが使用可能であるが、必ずしも
それらに限定されるものではない。本発明においては、
セメント分比重を軽（する目的で、潜在水硬性を有する
スラグ粉やポゾラン反応が期待できるシリカヒユーム、
フライアッシュなどの鉱物質微粉末でセメントの０〜６
０重量％を置換することが可能である。この場合、鉱物
質微粉末の添加量が多過ぎると強度発現が悪くなり、比
強度が低下するため、望ましくは鉱物質微粉末のセメン
ト骨中の割合は３０重量％以下とするのが適当である。

微粒軽量増量材としては、最大粒径１ｍｍ以下でかさ比
重が０．５以下のものを用いる。微粒軽量増量材として
は、真珠岩、黒曜石、松脂石等の原石を焼成したパーラ
イト、火山噴出物等を原料とし各種処理をして製造され
るシリカ質バルーン、又は発泡スチロール等の有機質合
成発泡材の粒等を使用することができる。市場にあるこ
れらの商品の中には最大粒径が１〜５ｍｍ程度のものも
あるが、粒径が太き（なると硬化体中の欠陥として作用
し、強度、耐久性上好ましくない。また、若干ポゾラン
反応を期待できるものもあるが、殆ど強度には寄与しな
い。このような微粒軽量増量材の添加量は少な過ぎると
十分な軽量化が達成されないが、添加量を増加させると
軽量化を図れる反面、強度が大きく低下する。このため
、微粒軽量増量材の添加量は混練物の２０〜６０体積％
とする。

高性能減水剤は界面活性剤の一種で、ナフタレン系、メ
ラミン系等の種類があり、高強度コンクリート製品等で
の使用実績も多い。本発明においては、このような高性
能減水剤を、十分な減水性とチクソトロピー性を有する
高粘性ペーストを得るために、セメント分の２〜１５重
量％と大量に使用する。この使用割合が２重量％未満で
は、高性能減水剤使用による十分な減水効果が得られな
い。逆に１５重量％を超えると、粘性が高すぎ、混線、
成形等のハンドリング面で支障をきたす。

高性能減水剤の好ましい使用割合は、２〜８重量％であ
る。

また、本発明においては、混練物の水・セメント分比は
３５％以下とする。水・セメント分比が３５％を超える
と、得られる硬化体の強度や耐久性が不足する。通常、
成形作業性等を考慮した場合、水・セメント分比は２０
〜３５％とするのが好ましい。

なお、本発明においては、その他、軽量骨材、補強繊維
、増粘材等を軽量硬化体に要求される性能及び成形条件
等によって適宜使用することが可能である。

軽量骨材としては、１５ｍｍ程度以下の粒度を持つもの
であれば、天然、人工、副産のいずれでも良い。ただし
、本発明による軽量硬化体は、３００　ｋ　ｇ　ｆ　／
　ｃ　ｍ　２以上の圧縮強度を持つため、骨材強度か弱
過ぎるものは適当でない。軽量骨材の使用により、より
一層の軽量化が図れる場合もあるが、過度に使用量が多
いと硬化体の強度が損なわれるため、軽量骨材の配合割
合は混練物に対して６０体積％以下とするのが好ましい
。

補強繊維としては、スチール繊維、カーボン繊維、アラ
ミド繊維、ビニロン繊維、耐アルカリガラス繊維等を使
用することができる。補強繊維の使用により、硬化体の
曲げ強度を向上させることができるが、その使用割合が
過度に多いと成形性が損なわれるため１．補強繊維の配
合割合は混練物の５体積％以下とするのが好ましい。

増粘材としては、メチルセルロース、ポリビニルアルコ
ール、ヒドロキシエチルセルロース、ＳＢＲ等を使用す
ることができる。増粘材の使用により、成形性の向上が
図れるが、その使用割合が過度に多いと、成形に時間を
要するため、増粘材の配合割合はセメント分の１重量％
以下とするのが好ましい。

本発明の軽量硬化体の製造方法は、上記所定成分を配合
して得られた混練物を常法に従って、成形、硬化、養生
することにより容易に実施することができる。

［作用］ 本発明において、軽量、高強度に寄与しているものは、
主に、微粒軽量増量材と高性能減水剤である。

微粒軽量増量材は吸水性に富んでいるため、混線の際水
量が大幅に増加する傾向にあるが、高性能減水剤を大量
に添加することで減水し、更に水・セメント分比を低く
して高粘性ペーストとすることによって、吸水速度を遅
らせ、成形までの可使時間を確保することができるよう
になる。即ち、高性能減水剤は、機構的な意味で分散剤
とも呼ばれるものであるが、その電気化学的作用により
、大幅な減水が可能であり、レオロジー的には添加量の
増大に従って、降伏値が下がり、粘性が増加するととも
に容易に分離し難くなる。セメント混練物に別種の界面
活性剤により空気を連行すると、気泡のボールベアリン
グ作用等で太き（減水することができるが、気泡を含む
混練物に高性能減水剤を添加しても、気泡が分離し、消
泡してしまうため、従来、気泡コンクリートではＡＥ剤
や起泡剤の他に更に高性能減水剤を加えることは普通行
なわない。本発明では気泡と高性能減水剤の併用を避け
、高性能減水剤のみとし、大量添加によって良好な減水
効果と不分離性を得る。

−８９に、コンクリート系材料の強度、耐久性が水セメ
ント比で左右されることは良く知られた知見であり、低
水・セメント分比とすることで高強度、高耐久性を得る
ことが可能となる。本発明においても、水・セメント分
比を３５％以下とすることによって高強度を確保し、体
積変化、中性化、透水性などの耐久性状を改善すること
が可能とされる。

［実施例］ 以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。

実施例１〜８．比較例１〜４ 第１表に示すように、セメント量、鉱物質微粉末量、微
粒軽量増量材量、軽量骨材量、高性能減水剤量を変化さ
せ、１０ｃｍφＸ２０ｃｍの供試体を成形した。これを
８０℃で５時間、蒸気養生した後、気中養生し、材令２
８日における比重及び圧縮強度の試験結果を第１表に示
した。

なお、使用材料の詳細は下記の通りである。

ｉ且■上 セメント：早強ポルトランドセメント（三菱鉱業セメン
ト製） 鉱物質微粉末：シリカフユーム（エルヶム製）微粒軽量
増量材ニジリカ質バルーンｃサンキライト）（最大粒径
０．３ｍｍ以下、かさ比重０、　２６） 軽量骨材：天然軽量細骨材（榛名産） 高性能減水剤：ナフタレン系（マイティ１５０）第１表
より、次のことが明らかである。

即ち、微粒軽量増量材を用いていない比較例１又は比較
例２に比べて、本発明によるものは、比重を０．２程度
軽減することが可能で、圧縮強度も向上する。また、水
・セメント分比を４０％以上とした比較例３又は比較例
４に比べて、本発明によるものは、比重はやや大きいも
のの、圧縮強度が飛躍的に向上した。

実施例１〜８における配合は、いずれも水・セメント分
比３５％以下となっており、中性化をおこす限界といわ
れる４０％を大幅に下回っていることから、高耐久性を
有すると考えられる。また、比較例４では供試体にひび
われが観察されたが、実施例１〜８のものは健全であっ
た。このことから、本発明によるものは、水密性も良好
であり、乾湿繰返しによる劣化も生じ難いと考えられる
。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の軽量硬化体の製造方法によ
れば、従来、軽量であるが故に低強度であったり、耐久
性が劣るという軽量硬化体の欠点を解消し、通常のコン
クリートと同等以上の耐久性を有し、しかも、自由な形
状の部材を製作することができる軽量硬化体が提供され
る。また、本発明の方法では、製造にあたり、特別な装
置類や市販されていない材料を使用する必要がなく、し
かも、得られる硬化体は高強度であるため、種々の仕上
げ、取付は方法が可能となり、製造コスト及び施工コス
トの低廉化、作業性の改善が図れる。

代理人　　弁理士　　重　野　　剛

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）セメント分に、軽量増量材及び高性能減水剤を添
   加して混練し、混練物を成形硬化、養生して軽量硬化体
   を製造する方法において、最大粒径が１ｍｍ以下でかさ
   比重が０．５以下の微粒軽量増量材を混練物の２０〜６
   ０体積％、高性能減水剤をセメント分の２〜１５重量％
   添加し、混練物の水・セメント分比を３５％以下とする
   ことを特徴とする軽量硬化体の製造方法。
2. （２）セメント分は、セメント４０重量％以上と鉱物質
   微粉末６０重量％以下とからなることを特徴とする請求
   項（１）に記載の軽量硬化体の製造方法。
3. （３）軽量骨材を混練物の６０体積％以下添加すること
   を特徴とする請求項（１）又は（２）に記載の軽量硬化
   体の製造方法。
4. （４）補強繊維を混練物の５体積％以下添加することを
   特徴とする請求項（１）ないし（３）のいずれか１項に
   記載の軽量硬化体の製造方法。
5. （５）増粘材をセメント分の１重量％以下添加すること
   を特徴とする請求項（１）ないし（４）のいずれか１項
   に記載の軽量硬化体の製造方法。