JPH04500065A - 高強度構造用パーライトコンクリート - 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】 発明の名称 高強度構造用パーライトコンクリート 関連出願の表示 本願は、１９８９年５月２２日に出願された出願番号第０７／３５４，８２９号 および１９８９年１０月６日に提出された出願番号第０７／４１８，３２６号の 一部継続出願である。

発明の背景 本発明は、新規な、比較的表面が滑らかで、有孔性のｆｖｅｓｉｃｕｌａｒｌ　 膨弓長パーライト（ｅｘｐａｎｄｅｄ　ｐｅｒｌｉｔｅｌをセメントに添加して 、構造用コンクリート、特に建築産業において使用するブランクｆｐｌａｎｋｌ のようなプレキャスト処理とプレストレス処理とを施したストランド強化製品（ ｐｒｅｃａｓｔ、　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ、　５ｔｒａｎｄ−ｒｅｉｎｆｏｒ ｃｅｄ　ｐｒｏｄｕｃｔｓｌ製造用のセメント組成物（ｃｅｍｅｎｔｉｔ、ｊｏ ｕｓ　ｃｏｍｎｐｏｓｉｔｉｏｎｌ　を製造する技術に関する。本発明はまた、 新規な膨張パーライトに関する。

発明の目的 本発明の目的は、骨材（ａｇｇｒｅｇａｔｅｌ　に添加しかつ水と混ぜ合せたと きに、強力で、剛性のある高強度構造用コンクリートを提供するセメント配合物 を提供することにある。

本発明の別の目的は、コンクリートの上記特性の全てを保持すると同時に、補強 ストランドとコンクリートとの接着性を改善するブランク素材のような強化プレ キャストコンクリート製品用のセメント組成物を提供することにある。

本発明の他の目的と利、点は、本発明に関する以下の説明から明らかになるもの である。

発明の概要 本発明によれば、新規な、比較的表面が滑らかで、有孔性の膨張パーライトがセ メント混合物に添加される。膨張パーライトは、１００乃至３０メツシユ以下と いう比較的小さい粒度を有し、略球形をなす、膨張パーライトは、得られるコン クリートが軽量かつ強力であるように密度が比較的低く、かつ、ブランク素材な どにキャストすることができるように、スランプｆｓｌｕｍｐ）を零あるいは低 くすることができる。コンクリートと補強ストランドとの結合は、著しく改良さ れる。

図面の簡単な説明 第１図は、スパンクリート・マニュファクチャラーズ′アソシエイション（Ｓｐ ａｎｃｒｅｔｅ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ’５Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｌのメ ンバーにより製造されるような典型的なブランクを示す斜視図であり、 第２Ａおよび２Ｂ図は、本発明に従って使用するために製造されかつ処理された 膨張パーライトを１７倍および１００倍でそれぞれ示す顕微鏡写真であり、第３ Ａおよび３Ｂ図は、ビルディングの屋根用の比較的低密度でかつ低強度の断熱コ ンクリートを製造するためにコンクリートに添加される先行技術の膨張パーライ トを１７倍および３０倍でそれぞれ示す顕微鏡写真であり、 第４図は、普通のブランク素材コンクリートと本発明に従ってつくられた軽量ブ ランク素材コンクリートにおける補強ストランドの滑りを比較する現尺プラント の試験データを示すグラフ図である。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図は、長尺の中空コアブランク素材１を、該素材の底部に配設した補強スト ランド２とともに示す。

空所３が、重量を軽減するためにブランク素材の中央部に形成されている。

現在性なわれている標準的な方法では、長尺のかかる中空コアブランク素材１を キャスティングベッドにおいてキャストする。一般に行なわれている方法の１つ では、ベッドに沿って分当たり２．４乃至４，５ｍ（８乃至１５フイート）の速 度で動きかつプレストレス処理され張力がかけられている補強鋼ストランド上お よび周囲にコンクリートな被着しまたはキャストする機械が使用されている。コ ンクリートは、スランプが零でありまたは低く、強度が大きくなるように配合さ れる。コンクリートは、少なくとも約２１１ｋｇ／ｃｍ２　［３０００ｐｓ　ｉ 　（２０，６９ミリパスカル−Ｍｐａ）］の圧圧強度を有するように十分に硬化 しかつ補強ストランドに付着するようになるまで、ベッドに放ｌしてお（０次に 、所定の長さに切断し、貯蔵所へ移送して最終硬化を行なう、ブランク素材は、 最大１５４ｍ　（５００フイート）の長さとすることができる。ブランク素材か ら切断されたブランクまたはスパン（ｓｐａｎｌの長さは、３乃至９ｍ（１０乃 至３０フイート）とすることができる、ブランク素材１は、幅を約１乃至２．４ ｍ　（約３乃至８フイート）、厚みを約１５乃至４６ｃｍ　（６乃至約１８イン チ）とすることができる。

これは、ブランク素材を各層について１回のバスで３層にキャストする連続方法 であり、ブランク素材１に中空部即ち空所３を形成するために、中間混合物が振 動コアの周囲に詰め込まれる。

補強ストランド２が有効性を発揮するためには、コンクリートがストランドに付 着しなければならない。

ブランク用のコンクリートを配合する場合に考慮される他の事項に、剛性と軽量 性とがあり、これらは双方とも所望されるものであり、更に、当然のことである がコストがある。スパンクリート・マニュファクチャラーズ・アソシエイション と呼ばれる一部の会社が、このようなブランクを製造している。

コンクリートブランクおよびブランク製造用のコンクリート組成物は、本発明と 関連するものであるが、本発明のセメント組成物は、以下に説明するように、他 の数多くの製品に適用されるものである。

本発明のセメント組成物は、コンクリート混合物の温量基準で、約０．５乃至２ ０重量パーセントの表面が比較的滑らかで、有孔性の膨張パーライトを含み、該 パーライトは、サイズが約１００乃至３０メツシユで、嵩密度が約１１２乃至３ ２０ｋｇ／ｍ”　（約７乃至２０ボンド／立方フイート）である、第２Ａおよび ２Ｂ図に示すように、本発明の膨張パーライトは、丸形または球形で、表面が滑 らかで、略均−のサイズを有している。これは、比較的固く、脆さをもっていな い、これは、骨材として使用しかつセメントおよびその他の骨材と混合したとき に、崩壊することがない。

本発明の有意性と構成要素の作用を理解するためには、先行技術の膨張パーライ トと本発明の膨張パーライトのタイプを定義するとともに、識別することが必要 である。パーライト鉱物（ｍｉｎｅｒａｌｌ　は、膨張工程において熱に曝され ると、取り込まれた水が膨張する際にパーライト鉱物のシリカ壁を軟化させて、 粒子のサイズを有意に大きくする気泡または空隙を多数形成する、取り込んだ水 を含有する火山性シリカガラスである。パーライト鉱石（ｏｒｅｌは、当初の容 積の４乃至２０倍に膨張する。

膨張パーライトは、４つの異なるタイプ、即ち、破砕片パーライト（ｓｈａｔｔ ｅｒｅｄ　ｆｒａｇｍｅｎｔ　ｐｅｒｌｉｔｅｌ、単一球形気泡パーライト（ｉ ｎｄｉｖｉｄｕａｌ　５ｐｈｅｒｉｃａｌ　ｃｅｌｌｐｅｒｌｉｔｅｌ、開放面 膨張パーライト（ｏｐｅｎ−ｓｕｒｆａｃｅｄ。

ｅｘｐａｎｄｅｄ　ｐｅｒｌｉｔｅｌおよび円滑面膨張パーライト（ｓｍｏｏｔ ｈ−ｓｕｒｆａｃｅｄ、　ｅｘｐａｎｄｅｄ　ｐｅｒｌｉｔｅｌに分類される。

最初の３つのタイプが先行技術のパーライトであり、４番目が本発明の膨張パー ライトを構成する。

破砕片パーライトは、破壊した気泡壁（ｃｅｌｌ　ｗａｌｌｌを有する破片から 主としてなるパーライトの細かい固体粒子から構成され、該粒子は比重が約２． ３であり、水中に没する。これらの「破砕片」は、パーライト鉱石が過熱されて 気泡壁が破壊することにより破壊または破砕された固体片を形成するパーライト 膨張工程において生ずる。この種のパーライトは、米国特許第２，５８５．３６ ６号に開示されている。

単一球形気泡パーライトは、薄いガラス状の壁を有する、単一の中空で球形の気 泡を有するパーライトである。この物質は、サイズが一般に極めて小さく、パー ライト鉱石の著しく小さい粒子の膨張または−１大きい開放面気泡膨張パーライ トの崩壊による生成物である。これは、カリフォルニア州、ロスアンゼルスのブ レフコ・インコーホレイテッド（Ｇｒｅｆｃｏ、　Ｉｎｃ、ｌ　からディカバー ル（ＤＩＣＡＰＥＲＬＩなる商標を付したものを商業的に入手することができる 。これは、中空ガラスの微小球としての特徴を有する。この製品を得るためには 膨張パーライトを篩を介してスクリーン処理しなければならないので、これは比 較的高価となる。

開放面膨張パーライトは、独立（ｃｌｏｓｅｄｌ即ち封止されている（ｓ４！ａ ｌｅｄｌ内部気泡と開放されている外面気泡とを有する多数の多角形気泡からな る有孔構造の膨張セルである。この種の膨張粒子は、サイズが５０乃至１０メツ シユの範囲にあるが、一般には３ｏメツシュ以上である。この開放面膨張パーラ イトは形状が角張っており、著しく脆い、このタイプのパーライトの壊れた外部 気泡壁は、本技術分野においては、［うさぎの耳Ｊ　（”ｒａｂｂｉｔ　ｅａｒ ｓ”）　と呼ばれている。うさぎの耳は、一層大きなパーライト片からはがれ落 ちて、破砕片パーライトを形成する傾向がある。開放面膨張パーライト粒子は、 ３２乃至１１２ｋｇ／ｍ”　（２乃至７ボンド／立方フイート）の嵩密度を有す る。これらの粒子は水に浮くが、開放面気泡を有するので、円滑面膨張パーライ トのように浮揚性ではない。

円滑固有孔性膨張パーライトは、多数の多角形気泡からなる膨張パーライトであ り、内部および外面気泡はいずれも、殆どの部分が独立している。パーライトの 気泡壁は、内部空隙のサイズと比較すると、比較的厚くなっている。この円滑面 パーライトは、丸くなっており、形状は略球形である。このパーライトは、水に 浮くとともに、形状が丸くしかも表面が円滑でかつ殆どが閉止されているので、 開放面膨張パーライトよりも一層浮揚性がある。これは、うさぎの耳を有してお らず、比較的跪くな（、しかも他の配合物との混合物に対して有意の構造特性を 付与する０本発明の膨張パーライトは、サイズが１００乃至３０メツシユであり 、嵩密度は、４８乃至３２０ｋｇ／ｍ”　（３乃至２０ボンド／立方フイート） 、好ましくは、１２８乃至２４０ｋｇ／ｍ”　（８乃至１５ポンド／立方フイー ト）とすべきである、少なくとも約９０重量％は、１００メツシユのスクリーン に保持される。このパーライトの化学分析を行なったところ、二酸化珪素の含有 量は７０％を越えていた。

第２Ａおよび２Ｂ図の顕微鏡写真に示すように、本発明において使用される特定 のパーライトは、滑らかな表面を有する丸い形状をなし、略均−なサイズを有す る。これはまた、比較的固くて脆くない、かかる形状、サイズおよび非脆性によ り、ブレンドされた状態を呈し、崩壊せず、しかも先行技術のパーライトよりも 空隙空間が有意に少ない均一な混合製品とすることにより、コンクリートに有意 の特性を付与する。

第３Ａおよび３Ｂ図は、開放表面を有する先行技術のパーライトを示す０粒子は 粗く、鋭利でかつサイズが不均一である。先行技術のパーライトは、本発明にお いて使用されるパーライトよりも大きく、従って、第２Ｂ図は倍率が１００倍で あり、一方、第３Ｂ図は倍率がわずか３０倍となっている。

本明細書においては、この新たなタイプのパーライトは「円滑固有孔性膨張パー ライトＪ　（’“ｓｍｏｏｔｈｓｕｒｆａｃｅｄ、　ｖｅｓｉｃｕｌａｒ、　ｅ ｘｐａｎｄｅｄ　ｐｅｒｌｉｔｅ’″）と呼ばれる。

本発明の膨張パーライトの重要な特性は、他の転質材料と混合して輸送されたと きに分離せず、他の材料と混合したときに耐崩壊性を呈することにある。かかる 結果は、他の材料と混合したときに分離しかつ崩壊する傾向を有する第３Ａおよ び３Ｂ図に示すような先行技術の膨張パーライトの性質とは著しく異なるもので ある。

本発明において使用される特定の膨張パーライトに処理するのに適したパーライ トは、コロラド州８１１２０、アントニオｆＡｎｔｏｎｉｏｌ　、ビー・オー・ ボックス３０８　（Ｐ、Ｏ，Ｂｏｘ　３０８１に所在するブレフコ・インコーホ レイテンド（Ｇｒｅｆｃｏ、　Ｉｎｃ、ｌからグレードＮＡ６６（微細物）、Ｎ Ａ６７　（微細物）または５ＯＣ６５（微細物）を得ることができる。別の適宜 の鉱石源は、コロラド州、アンドニオに所在するマンビル・コーポレイション（ Ｍａｎｖｉｌｌｅ　Ｃｏｒｐ、ｌである。ブレフコのＮＡ６６、ＮＡ６７および ５ＯＣ６５鉱石の仕様は次の適合衆国標準　ＮＡ６６　ＮＡ６７　５ＯＣ６５５ ０（，３ｎ＋ｍｌ　８　２２　５ １　００（，１５ｍｍ）　５３　５８　７０２００　（，０７５＋＋＋ｍｌ　３ ２　１　５　２０ユ２ユハユし　７　５　５ 合計　１００　１００　１００ これらの鉱石のグレード、または本発明の特定のパーライトに膨張させるのに使 用するのに適したパーライト鉱石のグレードの全体的な仕様は、次の通りである 。

第２表 合衆国標準　累積およ　保持 篩ＮＯ仏ｌ土上　１大上　代入１ ５０　（，３ｍｍ１　Ｏ２２１０ １０Ｏｆ、１５ｍｍ）　４０　９０　５９２００　（，０７５ｍｍ１　８５　１ ００　９３上記した好ましいブレフコ鉱石から膨張される本発明の特定のパーラ イトの対応する仕様の例は、次の通鉱　のタイプ　ＮＡ６６　ＮＡ６７　５ＯＣ ６５膨張パーライト の嵩密度 フィート） 未圧縮　５４　１４０　１９８ Ｆ３．４０１　＋８．７７１　＋１２．３５１圧縮　６８　１５８　２１７ ｆ４．２５１　＋９．８５１　（１３，５８＋合衆国標準 篩Ｎｏ、　％　％　％ １６　（１，１８ｍｍ１　０　、３　微量　微量３０（，６ｍｍ１　２１．３　 １１．２　２．０５Ｏｆ、３ｍｍ１　４６．８　６３．０　７２．４１００（， １５ｍｍ１２３．４　１８．３　２０．４パン　８．４　７．５　５．２ 合計　１００．０　１００．６　１００．０上記した全仕様のパーライト鉱石か ら膨張させることができる本発明の特定の膨張パーライトの全仕様は、次の通り である。

１豆１ 合衆国標準　累積およ　保持 篩Ｎｏ、　び最ハ％　最　％　′表盲 ３０　（，６ｎ＋＋ｏ）　０　２２　１１５０１３ｍｍ）　４５　７５　６３ １００ｆ、１５ｍｍ１　９０　１００　９３パ一ライト鉱石は、コンクリート構 造用配合物において使用する場合、７６０乃至１０９３℃で１２８乃至２４０ｋ ｇ／ｍ”　（１４００乃至２００’Ｆで８乃至１５ボンド／立方フイート）の所 定の未圧縮（ｕｎｃｏｍｐａｃｔｅｄｌ嵩密度に膨張される。同時係属の米国特 許出願第０７／４１８．３２６号に係る耐火組成物において使用する場合には、 未圧縮嵩密度は、４８ｋｇ／ｍ”（３ボンド／立方フイート）程度の低さとする ことができる。膨張後は、パーライトは、少なくとも７８重量パーセントが合衆 国標準１ｉＮｏ、３０を通過し、４５重量％が合衆国標４ｕＮｏ、５０により保 持されるような粒度とすべきである。篩分析は本発明にかかる生成物の配合にと って重要であるが、本明細書において記載されている性能を発揮するためには、 パーライトの丸い形状と滑らかな表面特性も存在しなければならない。

膨張パーライト中の微細物（ｆｉｎｅｓｌ　は、約１０重量％未満とすべきであ る。微細物は、合衆国標準ｕＮ。

、１００を少なくとも通過する小さい粒子である。微細物は一般に膨張しないま たは不完全に膨張するパーライト鉱石であり、重量があり、経済的ではないとい った制約がある。

本発明において使用される膨張パーライトは、そのサイズを制御するためにスク リーンを通過しない０粒度は、炉条件を調整することにより、かつ、膨張前の鉱 石の粒度から制御される。

本発明において使用される膨張パーライトに硬度を付与しかつ脆砕性を除去する 処置の１つは、セメントと、パーライトと、水との混合物を形成し、次に混合物 におけるパーライトの比重とその空隙率とを計算することである６本発明におい て使用される膨張パーライトは、セメントおよび水と混合すると、約０．３７の 比重と約６０％の空隙率とを有する。先行技術の開放面膨張パーライトは、約０ ．７１の比重と約８０％の空隙率とを有する。

パーライト鉱石は先づ粉砕され、次に、第２表の仕様に示すサイズまたはグレー ドにされ、その後、垂直炉即ちエキスパンダ（ｅｘｐａｎｄｅｒ）において膨張 される。

かかる装置および方法は本技術分野において公知である。パーライト鉱石は、バ ーナのフロアにより形成される空気の上向きドラフトに抗してバーナへ向けて落 ちるように、開放したトールフレームｆｔａｌｌ　ｆｌａｍｅｌ　（かかるフレ ームはガスと空気とを混合することにより炉において点火される）に供給される 。パーライト炉は実質上気密であり、従って、強い吸引圧即ち負の空気圧を有す る。この負の空気圧により、膨張パーライト鉱石をフレームから離れる方向へ引 張りかつ炉から引き出すドラフトが形成される。パーライト粒子は、上向きドラ フトにより該粒子をエキスパンダの頂部から運び出すことができるように十分に 低い緩い（ｌｏｏｓｅ１重量または密度に達するまで膨張を行なう。

本発明において使用されるパーライト鉱石を得る場合には、予備加熱工程を回避 すべきである。これは、予備加熱は鉱石の粒子を脱水しかつ不均一に加熱する傾 向があり、最終膨張生成物に許容することができない量の未膨張微細鉱石が生ず ることになるからである。

鉱石は、炉壁の低位置に供給口を配設することにより、フレームに直接供給すべ きである。フレームは、通常の高さ位置よりも低く調整すべきである。この低い フレームは、炉バーナの外側のガス／空気管においてフレームが実際に燃焼する まで空気とガスとを予備混合することにより得られる。この場合には、フレーム は通常よりも低くなる。同時に、ドラフトは、微細な鉱石がフレームを介してゆ っくりと引張られ、しかも得られる膨張パーライトが上方へかつ炉から引き出さ れるように、低く調整しなければならない、ドラフトとフレームを上記のように 下方へ調整することにより、膨張パーライトの密度は上昇し、かつ、粒子の表面 は第２Ａおよび２Ｂ図に示すように概して丸くなる。パーライトの嵩密度は、パ ーライトをフレームを介して供給する速度により制御することができる。フレー ムを通る速度が大きくなると、一層緻密なパーライトとなる。エキスパンダのサ イズと構造にはかなりの変動がある。当業者であれば、小規模の試験と実験とに より、適宜の膨張パーライトを得ることができる。バーミキュライトを得るのに 使用される炉を使用して、本発明の膨張パーライトを得ることができる。

円滑面膨張パーライトの範囲は、湿潤コンクリート混合物の０．５乃至２０重量 パーセントである。セメントは、任意のタイプのボートランドセメントまたはブ レンドしたセメントとすることができる。ブレンドセメントは、粒状の高炉スラ グと水和石灰との均質かつ均一混合物またはボートランドセメントと、高炉スラ グもしくはポゾラン（ｐｏｚｚｏｌａｎ）または双方との均質かつ均一混合物を 主成分とする水硬性セメントであり、これは、ボートランドセメントタリンカを 他の材料とともに相互に粉砕しまたはこれらを一緒に混合するか、あるいはこれ らを相互に粉砕しかつ一緒に混合することにより得られる。ブレンドしたセメン トの１つに、コネチカット州、スクンフォード（Ｓｔａｍｆｏｒｄｌに所在する ローン・スター・インダストリーズ（ＬｏｎｅＳｔａｒ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ｌから販売されているパイラメントｆＰＹＲＡＭＥＮＴ）がある、パイラメント は、米国特許第４．８４２．６４９号に記載されている。

円滑面パーライトとセメント以外に、未圧縮（ｕｎ−ｄｅｎｓｉｆｉｅｄｌ微小 シリカｆｍｉｃｒｏｓｉｌｉｃａｌ　もしくは珪藻土またはこれらの混合物のよ うな、適宜の微粉砕したポゾランをコンクリートに添加することもできる。殆ど の場合、０．３乃至１２重量パーセントの微粉砕したポゾランが湿潤コンクリー ト混合物に加えられる。

適宜の未圧縮微小シリカまたは非晶質ヒユームドシリカを、ペンシルバニア州ピ ッツバーグ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈｌに所在するエルケムマテリアルズｆＥｌｋ ｅｍ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓｌから得ることができる。微小シリカは微粉砕された 非晶質シリカであり、少なくとも５０重量％の二酸化珪素を含むべきである。こ の微小シリカは、フェロアロイの製造における副生成物である。

微小シリカは、疎水性であるので、コンクリート混合物に導入すると、高い水要 求量を有する。微小シリカを含有するセメントのペーストは、剛性があり、粘着 性がありかつ非加工性（ｕｎｗｏｒｋａｂｌｅｌであるので、取り扱い、機械加 工および仕上げが困難な湿潤コンクリート組成物となる。微小シリカの高い水要 求量は、減水剤（ｗａｔｅｒ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ａｇｅｎｔｌの使用により相 殺することができるが、これは、本技術分野において周知である。しかしながら 、減水剤は、セメント／微小シリカペーストの加工性は改善するが、通常は、粘 着性の問題を更に悪化させる。更にまた、減水剤の投与が多すぎると、水の減少 が過剰となり、硬化ペーストの連続硬化において十分でない量の水を含むコンク リート混合物となる。

珪藻土は、実質上純粋の非晶質シリカから構成され、「珪藻植物」と呼ばれる微 小植物の珪藻を主成分とする、天然に産する脆砕性の土壌物質である。珪藻上製 品の１つに、カリフォルニア州、ロスアンゼルスに所在するブレフコ・インコー ホレイテッドから販売されているダイアトマイト（ＤＩＡＴＯＭＩＴＥＩ　Ｄ　 ４　Ｃがある。この珪藻土は、未圧縮微小シリカとは異なって親水性であり、こ の珪藻土１ポンドは最大２ボンドの水を吸収して機械的に保持することができる 。温潤にすると、珪藻土はつるつるとなる。珪藻土をポゾランにおいて使用する 場合には、有効性を確保するため、コンクリート組成物の０．１５重量パーセン トを越える量を使用すべきである。

従って、セメントおよび水に珪藻土を添加すると、湿潤コンクリートの取扱性、 加工性および仕上性を著しく改善するバクー状ペーストとなる。珪藻土に保持さ れる水は、混合水の一部ではな（、従って、硬化されるコンクリートの内部硬化 に長期間に亘って利用することができる。かくして、珪藻土即ちダイアトマイト は、コンクリートの可塑性と加工性を改良するとともに、微小シリカと同様の態 様で作用する。珪藻土は、コンクリートへの微小シリカの添加に関連する粘着性 を実質上除去する。未圧縮微小シリカと組み合わせて珪藻土を使用すると、減水 剤の必要性を除去することができる。珪藻土を未圧縮微小シリカと組み合わせて 使用する場合、好ましい範囲は、珪藻±１部に対して微小シリカ１部乃至珪藻土 １部に対して微小シリカ４部である。珪藻土と微小シリカをポゾランのある部分 として一緒に使用する場合には、好ましい範囲は珪藻土がコンクリート組成物の 少なくとも０．１５パーセントであり、微小シリカが少なくとも０３パーセント である。

ある場合には、アメリカン・コンクリート・インステイチュート（Ａｍｅｎｒｉ ｃａｎ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅｌにより定義されるクラスＣま たはクラスＦのフライアッシュ（ｆｌｙ　ａｓｈ）を加えるのが望ましいことが ある。フライアッシュは、煙道ガスによりボイラを介して移送される粉砕されま たは粉末石炭から得られる微粉砕された残渣である。フライアッシュは、ボート ランドセメントと略同じ微細度を有するポゾランであり、著しく微細なガラス状 の球の形態で生ずる。フライアッシュは、非晶質シリカであり、通常は、約３０ 乃至４０重量パーセントの二酸化珪素を含む、この形態にあると、フライアッシ ュは、コンクリートの加工性および品質を向上させるとともに、安価なポートラ ンドセメントの代替物となることができる。フライアッシュのポゾラン活性は、 ガラス球を粉砕により壊すことにより高めることができる。しかしながら、この ようにすると、滑性が低下するとともに、水要求量が高くなる。

微粉砕されたポゾラン性の未膨張または部分膨張したパーライト鉱石は、フライ アッシュの代わりに使用することができる。かかるパーライト鉱石製品の１つと して、カリフォルトニア州、ロスアンゼルスのブレフコ・インコーホレイテッド から販売されているＮＡ３０００（微細物）がある、この製品は、３２５合衆国 標準メツシュスクリーンを通る粒子が６０−７０％となるように微粉砕すべきで ある。ＮＡ３０００は、５０重量％を越える二酸化珪素を有する。

微小シリカ、珪藻土およびフライアッシュのようなかかる微粉砕鉱物ポゾランの 共通する性質は、セメントの水利の際に放出されるセメント中の遊離の石灰と物 理的および／または化学的に結合する二酸化珪素を含むことにある。これらの各 鉱物をコンクリートに添加する個々の属性は公知である。しかしながら、これら の鉱物を円滑面膨張パーライトと組み合わせると、各鉱物単独の場合よりも、コ ンクリートに一層好ましい性能特性を付与することができる。

好ましくは、本発明は、コストおよび入手性により、未圧縮微小シリカと珪藻土 との混合物を、円滑面パーライトと組み合わせて使用する。未圧縮微小シリカは 、特に、圧縮強度を高めるとともに、セメントペーストの他の構成材料に対する 結合性を改善することにより他の利点をコンクリートに付与することができる。

コンクリート製造業者に提供される製品は、本発明のパーライトと、未圧縮微小 シリカと、珪藻土との予め湿潤にした混合物もしくは乾燥混合物または円滑面パ ーライトとすることができる。これらの製品はいずれも、セメント、水および骨 材に添加することができる。フライアッシュは、（水和石灰、粉砕粘度のような ）他の天然または合成ポゾラン、可塑剤、超可塑剤（ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃ ｉｚｅｒｌおよび（アニオン系、カチオン系および非イオン系界面滑性温潤剤の ような）分散剤とともに、上記した混合製品に含ませることができ、あるいはセ メント、水および骨材とともにコンクリートに別に加えることができる。

本発明のパーライトは、その乾燥混合物が未圧縮微小シリカまたは他のポゾラン とともに輸送される場合に、分離しない０次微子の、未圧縮微小シリカ粒子はパ ーライトに付着して結合することにより、コンクリート混合物において材料が均 一に分散した均一なブレンドを形成する。第３Ａおよび３Ｂ図の角張った軟らか い先行技術のパーライトは、分離し、ブレンド状態を保持しない１本発明の膨張 パーライトの均質かつ均一なブレンドは、膨張頁岩、粘土、ペレット化したフラ イアッシュおよび軽石のような軽量骨材が大きすぎず［０、６ｃ　ｍ　（１／　 ４インチ）を越えず］かつ重すぎない［１０４０ｋｇ／ｃｍ”　（６５ボンド／ 立方フイート）または２．０の比重を越えない］限り、かかる軽量骨材を用いて 得ることができる。

上記した混合物は、１０重量部のパーライト、２乃至１５重量部のポゾラン、１ ０乃至５０部の軽量骨材および２乃至１５部の水から構成することができる。

上記混合物のいずれかまたはパーライト自体に、少なくとも２分の１部の界面活 性剤を加えることができる。上記した混合物のいずれかに水を加える場合には、 水は、混合の際に混合物に噴霧されあるいは加えられるにれが予備湿潤である。

（界面活性剤でもある）ボレム（Ｂｏｒｅｍｌ　１００　ＨＭＰのような分散剤 または可塑剤と本技術分野において呼ばれるものもまた、セメントの約１重量部 乃至１００重量部以下の範囲の量を混合物に添加することができる。パーライト をアニオン系温潤剤で処理すると、分散剤の使用量を少なくすることができると ともに、ある場合には、分散剤の必要性をなくすることができる。可塑剤または 分散剤は、混合物中の水対セメントの比率を変えることなく、コンクリート混合 物の配置と固化を行ない易くする。

本発明において使用される骨材は、砂、砂利、スラグ、膨張頁岩および膨張粘土 のような従来使用されている材料の任意のものとすることができる。粗い骨材は 、合衆国標準篩Ｎｏ、４に実質上保持される骨材である。細かい骨材はＮｏ、４ の篩を実質上通過し、Ｎｏ、２００の篩には一層には保持される。細かい骨材を 使用するのが好ましく、粗い骨材を使用すべきではない。粗い骨材は単独では使 用すべきではなく、細かい骨材が粗い骨材とともに使用されるべきである。

粗い骨材は、細かい骨材の５０重量パーセントを越えるべきではない、粗い骨材 を使用する場合には、その殆どが１９ｍｍ（３／４インチ）の篩を通るのが好ま しい、フライアッシュおよびＮＡ３００パーライト微細物のような製品を使用し て、小さい粒子が不足している細かい骨材を補充させることができる。鋼、ガラ スまたはポリプロピレンのような繊維もまた、コンクリート混合物に加えること ができ、これは、骨材および第２の補強材の双方として考慮すべきである。

膨張パーライトの表面は、水の侵入を防ぐために、シーラントで処理するのが好 ましい、しかしながら、実際問題として、膨張パーライトの表面のシールを行な っても、水の侵入を完全には防ぐことができない。

侵入する水は、コンクリート混合物が最終的に固化する場合に、パーライトと他 の成分との結合を促進するとともに、パーライトの膨張を促進するという利点を 発揮するものと考えられる。膨張パーライトに吸収された水は、コンクリートの 連続的な内部硬化に利用される。膨張コンクリートは、このように、温和なかつ 理想的な吸収性を有する。膨張したパーライトは、他の材料と混合したときに予 備湿潤が行なわれるので、粉立ち（ｄｕｓｔｉｎｇ）を防止することができる。

更に、パーライトを予備湿潤させると、コンクリートの回分処理をより迅速に行 なうことができるとともに、コンクリートパッチを一層均質かつ均一にすること ができる。

本発明に係る高強度のコンクリート組成物において使用する場合には、パーライ トは、好ましくは、シーラント（ｓｅａｌａｎｔ）で処理すべきである。同時係 属の米国特許出願第０７／４１８゜３２６号の耐火組成物のような、別の組成物 において使用する場合には、パーライトはシーラントで処理すべきではない。

パーライ十の表面をシールする比較的経済的な方法の１つとして、パーライトな 五硼酸アンモニウム溶液と、次に珪酸ナトリウム溶液と混合する方法がある。

五硼酸アンモニウム２５部を約６０℃の水２２５部に溶解する。上記五硼酸アン モニウム溶液１０部を、パーライト１００部と混合する０次に、固形分５５％の 珪酸ナトリウム溶液５部をパーライト１００部に入れて混合する０反応が行なわ れ、アンモニアガスを放出するとともに、パーライトの表面を実質上シールする 。別のシーラントとして、ユニオン・カーバイド・コーポレイション（Ｕｎｉｏ ｎ　Ｃｒｂｉｄｅ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から販売されているＬＥ−７４３ −Ｈ５およびダウ・コーニング・コーポレイションｆＤｏｗ　Ｃｏｒｎｉｎｇ　 Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｌから販売されているダウ・コーニング（Ｄｏｗ　Ｃｏ ｒｎｉｎｇ１３４７のようなシリコーンがある。ＬＥ−７４３−Ｈ８およびダウ ・コーニング３４７はいずれも、水で希釈され、かつ、パーライトに噴霧あるい は塗布される低粘度の、ヒドロキシ末端がブロックされたポリシリコーン液体か らなる濃縮非イオン系エマルジョンである。

パーライトの表面はまた、界面活性剤で処理することもできる。界面活性剤は、 少量であるが有効量、例えば、パーライトの約０．０１乃至２．０または０゜１ 乃至１．０パーセントの範囲の量が使用され、種々の非イオン系、アニオン系お よびカチオン系化合物、好ましくは、アニオン系界面活性剤を含む。

一般的な非イオン系界面活性剤としては、商標イジエパル（ＩＧＥＰＡＬＩおよ びトリトン（ＴＲＩＴＯＮＩが付された、商業的に入手することができるアルキ ルフェニルポリアルコキシアルコールがある。他の非イオン系界面活性剤には、 高級脂肪アルコールの、酸化エチレンもしくは酸化プロピレンのような１つ以上 のアルキレン酸化物との縮合生成物またはアルキル置換フェノキシアルコキシ低 級アルコールがある。非イオン系界面活性剤としては更に、高級脂肪アルコール のアルキレン酸化物との縮合生成物があり、脂肪アルコールは、２２個以下の炭 素原子を有するとともに、全縮合生成物の５０乃至８０重量パーセントの範囲の アルキレン酸化物を含む、好ましいアニオン系界面活性剤には、アルキル基に８ 個以下の炭素原子を有する、水溶性で、直鎖のアルキル置換芳香旌スルホネート があり、酸基はアルカリ金属またはアミンで中和される。アニオン系の水溶性界 面活性剤としては、アルキルベンゼンまたはアルキル置換ナフタレンスルホネー トのような高級アルキルアリルスルホン酸の金属またはアミン塩がある。これら のスルホネートの多くは、本技術分野において公知であり、インターサイエンス ・パブリケイシヨンズ・インコーホレイテッド（Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ　Ｐ ｕｂ−１ｉｃａｔｉｏｎｓ、　Ｉｎｃ、１発行のシュワルツ（Ｓｃｈｗａｒｔｚ ｌおよびベリー（Ｐｅｒｒｙｌ著の「界面活性剤および洗剤」じ５ｕｒｆａｃｅ 　Ａｃｔｉｖｅ　Ａｇｅｎｔｓ　ａｎｄ　Ｄｅｔｅｒｇｅｎｔｓ＋ｌ第１Ｉ巻（ １９５８年）、特に、第６４４乃至６４６頁において見出すことができる。

別の水溶性アニオン系界面活性剤には、高級アルキル硫酸塩のようなアルキル硫 酸塩、即ち、ラウリル硫酸ナトリウムのような高級脂肪酸グリセリド硫酸塩、ア ルキル金属タロウ（ｔａｌｌｏｗｌ硫酸塩および脂肪酸のモノおよびジグリセリ ドの硫酸塩がある。スルホネートおよび硫酸塩以外に、スクシネートもまたアニ オン系界面活性剤として有用であり、これには、ジヘキシスルホスクシネートの ナトリウム塩、ジイソブチルアルキルこはく酸ナトリウムまたはジメチル−４− エチルこけ（酸ナトリウムのようなジアルキルスルホスクシネートがある。これ らの界面活性剤は、単独で使用しすることもでき、または任意の相対的な割合で 組み合わせて使用して混合物の所望の湿潤特性を得ることができる。

本発明の目的のために好ましい非イオン系およびアニオン系界面活性剤以外に、 カチオン系界面活性剤の幾つかを使用することができる。かかる界面活性剤には 、第１脂肪族アミンがある。このアミンは、それ自体で使用することができ、あ るいは種々のカチオン系界面活性剤の形態で使用することもできる。

更に、他の成分、例えば、セメント、微小シリカの湿潤特性を、少量であるが有 効量即ち有機スルホネート、硫酸塩およびスクシネートよりなる群から選ばれる 少なくとも１つのアニオン系界面活性剤のセメント材料の約０．０１乃至２．０ 重量パーセントを使用することにより改善することができることがわかった。

本明細書においては、「界面活性剤」（”５ｕｒｆａｃｅ−ａｃｔｉｖｅ　ａｇ ｅｎｔ”）なる語は、パーライトもしくは微小シリカまたはコンクリートの他の 転質成分に適用され、あるいはこれらと混合される物質に向けられている。

「湿潤剤」（”ｗｅｔｔｉｎｇ　ａｇｅｎｔ”）なる語は、水に添加されあるい は湿潤コンクリート混合物に添加される物質に向けられている。

プレストレス処理されたコンクリート製品の場合には、上記したものに対する添 加剤として、代替物として高ゼータ電位のコロイドポリ珪酸塩を使用するのが望 ましいことがわかった。かかる材料の１つに、ミネソタ州、ミネアポリス（Ｍｉ ｎｎｅａｐｏｌｉｓｌ　に所在するコロイダル・コンクリート・チクノロシーズ ・インコーホレイテッド（Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｔｅｃｈｎ ｏｌｏｇｉｅｓ。

Ｉｎｃ、　ｌ　から販売されているコロイダル・コンクリート・コンセントレイ ト（Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｃｏｎｃｅｎ　−ｔｒａｔｅｌが ある。

シロキサンその他のシーラントでシールされても、されなくてもよい本発明のた めに使用される膨張パーライトは、親水性界面活性剤で処理することができる。

即ち、膨張パーライトは、先づ、シロキサンでシール処理し、次に、アニオン系 、カチオン系または非イオン系界面活性剤で処理することができる。膨張パーラ イトは、好ましくは、該膨張パーライトに負または正の電荷を付与してセメント 組成物中での該粒子の分散を容易にするとともに、粒子が互いに接着するのを防 止して混合物の流動性を改善するように、アニオンまたはカチオン系の少なくと も１つの親水性界面活性剤で処理すべきである。

膨張パーライトと、微小シリカと、珪藻土と、セメントとの混合物の重要な機能 は、ペーストと呼ばれる水との組み合わせ物の固形分含量を高めることにある。

膨張パーライト、微小シリカ、珪藻土または他のポゾランと、セメントとの間に は、得られるコンクリートの品質を改良する結合または反応があるものと考えら れる０本発明によれば、固形分の表面積の水の容積に対する比率は、コンクリー トの物理的特性とともに高められる。即ち、本発明によれば、骨材を別々に滑性 にし、被覆しかつ結合する固形分含量の高いペーストを得ることができる。膨張 パーライトと、微小シリカと、珪藻土または他のポゾランと、セメントと、骨材 とが互いに相互に適合するとともに、過剰の空隙を残さないようにこれらの成分 の粒子のサイズをバランスさせることができる。

ブランク素材ペーストは通常のブランク素材よりも高い固形分含量を有すること が、クリープ試験で示されている。この試験によれば、標準ブランク素材コンク リート混合物と、本発明のブランク素材コンクリート混合物の長さが７．５ｍ（ ２５フイート）のブランクのクリープ試験を、２０００時間に亘って長期荷重を かけることにより行なった。標準コンクリートブランク素材は、２０００時間で は初期撓み後に５２％クリープを有し、時間を越えたクリーピングは、平均しな かった０本発明のブランク素材は初期撓みが大きくかつ時間を越えてもクリープ は平均していた２本発明のブランク素材は、２０００時間では初期撓み後に２７ ％クリープを有していた。コンクリートにおいて生ずる変形の時間依存クリープ の多くは、ペーストと骨材ペースト界面とに制限されることは、一般に許容され る。クリープは、初期撓み後の長期荷重によるコンクリートブランクの時間依存 変形として定義される。

本発明のコンクリートは、約１４０ｋｇ／ｃｍ２（２０００ｐｓｉ即ち１３．８ ＭＰａ）の最小圧縮強度を有する構造用コンクリートである。パーライトである ので、これは構造用コンクリートにしては比較的密度が低くかつ比較的高圧縮強 度をもつことができる、これは、鋼補強ストランドに対して優れた結合性を有す る。

パーライトは、コンクリートの初期の硬化段階でコンクリート中でわずかに膨張 するものと考えられる。

珪藻土は、硬化後に体積が変化するというセメントの傾向を補償するものと考え られる。即ち、珪藻土は、パーライトが膨張を行なった後にセメントペーストが 収縮するのを防止する。珪藻土粒子は、不規則かつ３次元形状をなしており、− の寸法は常に他の寸法よりもはるかに大きい、このような不規則な珪藻土粒子が コンクリート混合物において互いに絡み合って引張強度を高くするものと考えら れる。かかる粗くて不規則な粒子はまた、コンクリートの接着性および結合性を 改良する。珪藻土はまた、パーライトと同様の態様で水を吸収しかつ機械的に保 持するので、硬化の際にコンクリートを幾分膨張させる。

本発明のコンクリ−１・混合物は、所望のスランプ特性を有するように配合する ことができる。第１図に示すブランクの場合には、スランプは零または低くすべ きである１本発明のコンクリートは、低い密度と比較的高い強度特性を有するよ うに配合することができる。かかる場合には、所望の結果により、（１）本発明 の膨張パーライトだけを加えるか、（１１）本発明の膨張パーライトと減水剤と の混合物を加えるか、あるいは（ｉ　ｉ　ｉ）本発明の膨張パーライトとポゾラ ンとの混合物を上記したように単独で、または組み合わせて加えることができる 。

以下の実施例は、ブランク素材用の、スランプが零または低い軽量コンクリート の製造に関する本発明のセメント組成物の利点を示すものである。

支度五ユ ブレフコ（Ｇｒｅｆｃｏｌ　Ｎ　Ａ　−６７（微細物）パーライト鉱石を約１５ ７ｋｇ／ｃｍ’　（約９．８ボンド／立方フイート）の圧縮嵩密度まで膨張させ た。膨張したパーライトは、本明細書に記載の仕様に合致するとともに、第２Ａ および２Ｂ図の顕微鏡写真に示すような丸形で滑らかな表面であった。パーライ トの表面は処理しなかった。

膨張したパーライトと、乾燥した未圧縮微小シリカと、乾燥したボレム（Ｂｏｒ ｅｍｌ　１００超可塑剤と、ボートランドセメントとのＬＷＴセメント混合物を 形成し、微細な骨材（砂）、粗い骨材（膨張頁岩）および水と混合して以下のよ うな１立方ヤードのコンクリートを形成した。

ボンド　ｋ　パーセント セメント　８００　３６０　２８．００円滑面膨張パーライト　１４０　６３　 ５．００未圧縮微小シリカ　３２　１４　１．１０ボレム１０１０ＯＨ４１，８ ０，１５ 砂　６００　２７０　２］、２８ 膨張頁岩（ヘイゲイト）　８７０　３９１　３１．００水　３７４　１６８　１ ３．２５ 合計　２８２０　１２６８．８　９９．７８標準ブランクコンクリ一トＨＷＴ混 合物を次のようセメント　８００　３６０　１８．９ 砂　２８００　１２６０　６６．２５ 玉砂利　４００　１８０　９．５ 水　２２５　１０１　５．３ 合計　４２２５　１９０１　９９．９５２つのブランク素材コンクリートの物理 的特性を測定して比較したところ、次の通りであった。

軽量膨張 ＨＷＴ　パーライト 標準コン　微小シリカ クリート　ＬＷＴ混Ａ 温潤密度　２４１６ｆ１５１１　１６４８＋１０．３）ｋｇ／ｍ”ｆボンド／立 方フィート） 乾燥密度　２３２０　ｆ１４５１　１５５２　Ｆ９７）ｋｇ／ｍ”　ｆボンド／ 立方フィート）パネル当りの重量　２６２３　ｆ５８３０１　１６３３　（３６ ３０１（７，７ｍｌ　ｋｇ　（（２５フイート）ボンド）１日圧縮強度　２４． １３Ｆ３５００１　３４．１３（４９５０１ｐｓｉ　（ＭＰａｌ 圧縮強度（２８日後）　４２．６２［６１８０１４５，８６（６６５０１ｐｓｉ （ＭＰａｌ 上記のように、本発明のコンクリートは、標準的なブランク素材コンクリートに 比較して強力でかつ軽量である。１日圧縮強度（ｏｎｅ−ｄａｙ　ｃｏｍｐｒｅ ｓｓｉｖｅ　５ｔｒｅｎ　−ｇｔｈ）は、ブランク素材の関して行なわれる標準 的な測定項目である。ブランク素材は、所定の長さまたは断面に切断することが できる前に、少なくとも約２１ｋｇ／ｃｍ”　（３００ｐｓｉ即ち２１ＭＰａ） の圧縮強度をもたなければならない、上記データから特に明らかなように、本発 明のコンクリート混合物は、通常のブランク素材よりも良好な１日圧縮強度を有 している。

上記配合において膨張頁岩（ヘイダイト（Ｈａｙｄｉｔｅｌ　）は、コンクリー トを一層軽量にするために、玉砂利の代わりに粗い骨材として使用した。ヘイダ イトは、オハイオ州、クリーブランドに所在するハイドロ−リック・プレス・ブ リック・カンパニー（Ｈｙｄｒａｕ−１ｉｅＰｒｅｓｓ　Ｂｒ１ｃｋ　Ｃｏｍｐ ａｎｙｌにより製造されている。

ポレム１０１００）（は、溶液において粒子に強い負電荷を付与するアニオン系 高分子分散剤である０強い電荷により、粒子は互いに反発するとともに、凝集し た粒子に通常捕られれている結合水を放出する。結合を解除しかつ抽捉した水を 解放することにより、分散剤、例えば、ポレム１００は、コンクリートペースト の粘度を下げ、より高い固形分を含み、一層滑らかな、取扱い性に優れた混合物 が得られる。これにより、分散剤は、超可塑剤とも呼ばれる。ボレム１０１０Ｏ Ｈは、マサチューセッ゛ン州、フォールリバー［Ｆａｌｌ　Ｒｉｖｅｒｌに所在 するボーデン・アンド・レミントン・コーポレイションｆＢｏｒｄｅｎ　＆　Ｒ ｅｍｉｎｇｔｏｎ　Ｃｏｒｐ暑から販売されている。

補強ストランドとコンクリートとの結合に関して更に行なった試験においては、 上記した標準コンクリート混合物を用いてつくった長さが３ｍ（１０フイート） のブランク２つを、上記した軽量混合物でつくった長さが３ｍ（１０フイート） のブランク２つに対して試験した。ブランクは各端部を支持し、一方の支持部か ら約０．３ｍ　（１２インチ）のところに力を加えた。深さゲージをストランド の端部に当て、滑りを測定した。これは、「剪断および結合試験」じ５ｈｅａｒ ａｎｄ　ｂｏｎｄ　ｔｅｓｔ”ｌ　と呼ばれる。第４図に示すように、第１の標 準重量ブランク（ＨＷＴ−Ｃ）は、約２２５ｋｇ（約５００ポンド）の荷重で滑 り即ち剥離を開始し、２番目のもの（ＨＷＴ−Ｄ）は、約１３５０ｋｇ（約３０ ００ボンド）の荷重で滑り始めた。第１の軽量ブランク（ＬＷＴ−Ｃ）は、約３ ３７５ｋｇ　（約７５００ボンド）で滑り始め、第２のもの（ＬＷＴ−Ｄ）は約 ３８２５ｋｇ　（約８５００ポンド）の荷重で滑り始めた。

第４図の剪断および結合試験に示すように、本発明の軽量ブランク素材における コンクリートとストランドとの結合は、標準コンクリートブランク素材混合物に おける結合に比べて著しく優れていた。

叉」墨ｉ工」一 本実施例は、上記したように１本発明のセメント組成物を用いて配合した、別の 高性能の、ゼロスランプのコンクリート混合物を示す、グレフコＮＡ−６６鉱石 を、１５５ｋｇ／ｍ”　（９，７ボンド／立方フイート）の未圧縮嵩密度まで膨 張させた。パーライトはＬＥ−７４３−ＨＳシリコーンシーラントで処理した。

この混合物はまた、ブランク素材をつくるのにも使用することができる。混合物 は次の通りであった。

ポンド　ｋ　パーセント ポートランドセメ　６００　２７０　１７．０１ント、クイブエ 微細「コンクリ−２２６０１０１７６４ト」骨材 ヘイダイト「膨張　２０７　９３　５．８７頁岩」骨材 円滑面膨張パーラ　６５　２９　１．８４イト 未圧縮微小シリカ　２７　１２　０．７６（二酸化珪素、最小９０％） 天然珪藻±　１０　４．５　０．２０ に１化珪素、最小９０％） フライアッシュ　３０　１３．５　０．８０水　３２８　１４７．６　９．２９ 合計　３５２７　１５８６．６　９９．７７上記コンクリ一ト混合物の湿潤密度 は、２１１２ｋｇ／ｍ”　（１３２ポンド・立方フィート）であった、このコン クリートからつくった４つの約１０ｃｍｘ２０ｃｍ　（４”ｘ８”）の円筒体の それぞれの平均圧縮強度は、次の通りであった。

圧縮強度　０２０時間−５４５０ｐｓｉ　−ｆ３７．５９ＭＰａ１＠２０時間− ５８００ｐｓｉ　−ｆ４０．ｏＯＭＰａｌ圧縮強度　０２８日　−６７２０ｐｓ ｉ　−（４６，３４ＭＰａ１＠２８日　−７００６ｐｓｉ　−ｆ４８．３１ＭＰ ａ１上記コンクリ一ト混合物の調製と混合においては、円滑面膨張パーライトは 予め湿潤させてから、ヘイダイト骨材、未圧縮微小シリカ、珪藻土およびフライ アッシュと混合させた１次に、この混合物をセメント、微細骨材（砂）および水 に加えた。

本実施例である実施例ＩＩの混合物はまた、機械キャスティングの代わりに湿潤 キャスティング（ｗｅｔｃａｓｔｉｎｇｌによりプレキャスト処理し、プレスト レス処理した製品をつくるのにも使用することができる。湿潤キャスティングに おいては、コンクリートはモールドに注入され、好ましくはスランプ処理したコ ンクリートである。ＰＡ潤キャスティングを行なう場合には、水は約１８０ｋｇ 　（約４００ボンド）に、ボレム１０１０ＯＨのような超可塑剤は約０９乃至１ ．８ｋｇ（２乃至４ポンド）にすべきである。

叉ＪＪＬＬユ」一 本実施例は、標準ブロック混合物と本発明の軽量混合物からつくった、「イント ラロック・ブロック」（”Ｉｎｔｒａｌｏｃｋ　Ｂｌｏｃｋ”）と呼ばれるコン クリートブロックを比較するものである。

標準ブロック混合物を次のようにしてつ（った。

セメント　３２９　１４８　９．０７ 微細骨材　１４００　６３０　３８．６０＃１６０ツク　１６５０　７４２　４ ５．５０可塑剤　１．６２　０．７３　０．０４水　２４７　１１１　６．８１ 合計　３６２７．６２　１６３１．７３　１００．０２上記混合物中の可塑剤は 、オハイオ州、ピーチウッド（Ｂｅａｃｈｗｏｏｄｌに所在するマスタービルダ ーズ・インコーホレイテッドｆＭａｓｔｅｒｂｕｉｌｄｅｒｓ、　Ｉｎｃ、ｌか ら入手することができるマスタービルダーズ・マスター・ミックス１０ラブリリ ス（Ｍａｓｔｅｒｂｕｉｌｄｅｒｓ　Ｍａｓｔｅｒ　Ｍｉｘ　１０Ｌｕｂｒｉｌ ｉｔｈｌである。

軽量ブロック混合物は、実施例Ｉの膨張パーライトから次のようにしてつくった 。

軽量ブロワ ク混Ａ　ボンド　ｋ　パーセント セメント　５２４　２３６　２３．７４円滑面膨張　１４０　６３　６．３４ パーライト 未圧縮微小シリカ　２７　１２　１．２２可塑剤（ボレム）　３　１．３　０． １４膨張粘土　１０００　４５０　４５．３１（グラベライト） 微細骨材　２４３　１０９　１１．０１水　２７０　１２２　１２．２４ 合計　２２０７　９９９．３　１００．００パーライトは、実施例工で使用され たパーライトと同じものであった。

２つの混合物の物理的特性の比較は次の通りであった。

イントラロッ ク榎　混Ａ物　軽　混Ａ物 温潤密度　２１６５ｆ１３５．３＋　１４００ｆ８７．５＋ｋｇ／ｍ３［ボンド ／立方フィート） 乾燥密度　２１３２ｆ１３３．３＋　１２６Ｎ７９．０１ｋｇ／ｍ３（ボンド／ 立方フィート） 乾燥、ｋｇ／加ツクックンド／ブロック＋　２３．Ｎ５２．０＋　１３．９＋３ ０．８０＋圧縮強度（２８日後）　２４．１９＋３５０７．０１　２０．９４Ｆ ３０３７＋ｐｓｉ　ｆＭＰａ） 寒ｍ二Ｍ 本実施例は、通常のボートランドセメント混合物（混合物１）の性能特性を、本 発明に従ってつくった２つのコンクリート混合物（混合物２および３）と比較す るものである。パーライトは、　２３２　ｋ、　ｇ／ｍ’の未圧縮密度まで膨張 させたグレフコＮＡ−６６鉱石からつくった。パーライトは、ＬＥ−７４３−Ｈ Ｓシリコーンシーラントで処理した。特に、本実施例は、重量、圧縮強度、弾性 率および曲げ結合強度に関して混合物２および３の特性が混合物１に比べて優れ ていることを示すものである６曲げ結合強度試験においては、混合物２および３ は、本発明のコンクリート混合物が通常のポートランドセメント混合物（混合物 １）よりも１２倍も大きい、補強ストランドに対する結合能力を発揮することを 示している。

＠ＪＬ！！Ｌｉ　ｌ豆璽２　ｍ豆盗ユ ポンド　ｋ　パーセント　ボンド　ｋ　パーセント　ボンド　ｋ　パーセントタ イプＩ　８００　３６０　１８　７５０　３３７　２３　”１５０　３３７　２ ３ポートランドセメント 微細２８００１２６０　６４　２０００　９００　６２２０００　９００　６２ ・　「コンクリート　砂」 粗　４００　１８０　９　なし　なし　なし　なし骨材 円滑　なし　５０　２２．５　１．６　５０　２２．５　１．６面パーライト 未圧　なし　５０　２２．５　１．６　３５　１５．８　１．１縮微小シリカ ポレム　なし　３　１．４　．０９　なし１００超可塑剤 天然　なし　なし　２０　９　６ 合計４３６７１９６５９９．４３２００　９９．０９　１４４．０．３１４３９ ．４　３２０１　９９．３ 湿潤密度　２４４８（１５３）　２１６８Ｆ１３５．５］　２１３４（１３３， ４＋ｋｇ／ｍ”　（ボンド／立方フィート）乾燥密度　２３６８（１４８）　２ ０５６ｆ１２８．５）　２０３５＋１２７．２）ｋｇ／ｍ”　（ポンド７立方フ イート）Ｄミ遭Ｌ３虹１鼠 ｐｓｉ　ｆＭＰａｌ １日　３７２６Ｆ２５．７）　５０４３（３４，８１４４１０（３０，４＋２８ 日　６９４０（４７，９１８０８０Ｆ５５．７１　８４００＋５７．９＋μｍ旦 １１支」軽 （ｐｓｉ　ｘ　１０６１ ２８日　３．８７　３，８９　３．９３田’ＬＬ木１イＬ」ζ」グ　６５　７９ ８　７７３ｓｉ 本実施例においては、混合物２と混合物３とを比較することが重要である。混合 物２の場合には、本発明に従い、円滑面膨張パーライトを、未圧縮微小シリカお よび超可塑剤（ポレム１００）と予備混合した。混合物３の場合には、本発明に 従い、本発明の円滑面膨張パーライトを、より少量の未圧縮微小シリカおよび珪 藻土と予備混合した。混合物３においては、最終コンクリート製品において同等 または一層良好な性能特性を得るためには、超可塑剤は必要なかった。同じスラ ンプと加工性を得るのに、混合物２または混合物３において使用された水の量に は差はなかった。

曲げ結合即ちプルアウト（ｐｕｌｌ−ｏｕｔ）試験は、コンクリートとテンドン （ｔｅｎｄｏｎ）との間の、外部荷重の印加により生ずる応力を測定する試験で ある。試験片をつくり、ストランドを接着部を有するコンクリートに埋め込む、 ストランドを引張り出す。

支胤亘■ 本発明に従ってつくった混合物から形成したブランクは、例外的な可撓性を有す ることがわかった。上記したような例外的な結合により、このような例外的な可 撓性が得られるものと考えられる。ヘイタイトを含まない点を除いて、実施例Ｉ Ｉの混合物と同様の混合物からブランクをつくった。ブランクに極限能力の１０ ０％まで荷重を加えた。この荷重の下で、ブランクは３０乃至３３ｃｍ（１２乃 至１３インチ）撓み、補強ストランドは全（滑らなかった。２４時間後に、荷重 を除去し、ブランクは荷重をかけないときのプレロード（＋）ｒｅ−１ｏａｄ１ 位置の約７．６ｃｍ　（３インチ）の範囲内まで復帰した。２８日以内に、ブラ ンクは元の反り位置（ｃａｍｂｅｒｅｄ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｌ　まで復帰した。

このコンクリート組成物は、セメント、円滑面膨張パーライトおよび水だけから なる、まぐさく１ｉｎｔｅｌｌのような軽量建築素子をキャスティングするのに 使用することができる。

次の実施例は、このような組成物の１つを示すものである。

実」１肌ＶＩ− グレフコＮＡ−６７パーライト鉱石を約１４７ｋｇ／ｍ３　（約９１７ボンド／ 立方フイート）の圧縮嵩密度まで膨張させた。膨張パーライトは本明細書に記載 の仕様に合致するとともに、丸い形状を有しかつ第２および２Ｂ図の顕微鏡写真 に示すような比較的滑らかな表面を有していた。次に、円滑面膨張パーライトに 、ＬＥ−７４３−ＨＳシリコーンエマルジョンを噴霧した。上記した膨張パーラ イト、ボートランドセメントおよび水からなる湿潤セメント混合物を次のように してつくり、試験を行なった。

ポンド　ｋ　パーセント セメント　９４　４２．３　６０．６５円滑面膨張パーライト　１６　７，２　 １０．３０水　４５　２０．２　２９．０３ 合計　１５５　６９．９　９９．９８ 容積ｍ”　（立方フィート）　０．０５３ｆ１．９１湿潤密度ｋ　ｇ　／　ｍ　 ”　１２９４ｆ８０．９１（ポンド／立方フィート） オーブン乾燥密度ｋ　ｇ　／　ｍ　”　１１１５（６９，７１（ポンド／立方フ ィート） 比重、パーライト　０．３５７ 圧縮強度ｐ　ｓ　ｉ　（Ｍ　Ｐ　ａ　）　３３６０（２３，１７１（２８日） 本実施例は、本発明によれば、セメント、パーライトおよび水のみを用いても、 高圧縮強度と軽量との通常とは異なる組み合わせが得られることを示している。

本発明においては、コンクリート湿潤混合物は、ブランク素材またはコンクリー トブロックその他の製品を水その他の成分と混合した直後で、硬化させる前にキ ャスティングするのに使用される混合物を指している。コンクリート混合物が硬 化すると、約４０重量パーセントの水が硬化工程において蒸発または失われる。

これは、「そのまま」（”ａｓ　ｉｓ”ｌの製品状態であって、一定重量のオー ブン乾燥状態ではない。

かくして、本発明のコンクリート組成物は、湿潤混合物の重量パーセントで、８ 乃至６５パーセントのセメントと、０．５乃至２０パーセントの円滑面膨張パー ライトと、０．５乃至３０パーセントの水と、１２パーセント以下の、未圧縮微 小シリカ、珪藻土および／またはフライアアッシュのようなポゾランと、７５パ ーセント以下の微細骨材と、５パーセント以下の粗い骨材とからなる。

上記範囲は、本発明の最も広い範囲を示す、コンクリートブロックにおいて使用 する場合には、圧縮強度は約１４１ｋｇ／ｃｍ”　［２０００ｐｓｉ　（１３Ｍ Ｐａ）］程度の低さに、かつ、重量は９２８ｋｇ／ｍ３（５８ポンド／立方フイ ート）程度の低いオーブン乾燥密度とすることができる。コンクリートブロック の場合には、圧縮強度は少なくとも約１７６ｋｇ／ｃｍ”　［２５００ｐｓ　ｉ 　（１７ＭＰａ）］であるのが好ましい、プレキャスト処理を行ない、プレスト レス処理を行なった製品において使用する場合には、圧縮強度は少なくとも約２ ８１　ｋｇ／ｃｍ”　［４０００ｐｓｉ　（４１ＭＰａ）］、好ましくは約４２ ２ｋｇ／ｃｍ”　［６０００ｐｓｉ　（４１ＭＰａ）］にすべきであり、重量は 少なくとも１２００ｋｇ／ｍ”　（５ボンド／立方フイート）の密度にすべきで ある。コンクリートブロック混合物の場合には、セメントは温潤コンクリート混 合物の８重量パーセント程度の低さにすることができる。ブランク素材混合物の 場合には、セメントは湿潤コンクリート混合物の少なくと１０パーセント、好ま しくは１２パ一セント以上にすべきである０本発明の高強度コンクリート最高（ ｔｏｐ）オーブン乾燥密度は、約２１６０ｋｇ／ｍ（約１３５ポンド／立方フイ ート）である。

プレキャストおよびプレストレス処理した製品の湿潤混合物の好ましい範囲は、 セメントが１０乃至５０重量パーセント、パーライトが０．５乃至１５重量パー セント、水が５乃至２５重量パーセント、ポゾランが０．３乃至１０重量パーセ ント、可塑剤が１重量パーセント以下、微細骨材がｌＯ乃至７０重量パーセント 、粗い骨材が５０重量パーセント以下である。

オーブン乾燥密度は１２００乃至２１６０ｋｇ／ｍ”　（７５乃至１３５ポンド ／立方フイート）にすべきであり、また圧縮強度は２８日後は、少なくとも約３ ５２ｋｇ／ｃｍ”　［５０００ｐｓｉ　（３４ＭＰａｌ］にすべきである。プレ キャスト処理は行なったが、プレストレス処理は行なわなかった製品の場合には 、最小圧縮強度は約２８１ｋｇ／ｃｍ”　［約４０００ｐｓ　ｉ（２７ＰＭａ） ］である。

コンクリートブロック混合物の好ましい範囲は、セメントが８乃至５０重量パー セント、パーライトが１乃至１８重量パーセント、水が５乃至３０重量パーセン ト、ポゾランが０．３乃至１２重量パーセント、可塑剤または超可塑剤が１重量 パーセント以下、微細骨材が７０重量パーセント、粗い骨材が５０重量パーセン ト以下である。オーブン乾燥密度は９２８乃至１８４０ｋｇ／ｍ”　（５８乃至 １１５ボンド／立方フイート）にすべきであり、圧縮強度は２８日後は少なくと も約１４１ｋｇ／ｃｍ”　［２０００ｐｓｉ　（１３ＭＰａ）］にすべきである 。

本発明のコンクリートは、ブランク素材およびスパンバイリング（ｓｐａｎ　ｐ ｉｌｉｎｇ）のような、機械からキャストされた、プレキャストおよびプレスト レス処理製品をつくるのに使用することができる。これは、仕事場において、モ ールドに湿潤キャストしまたはモールドに注入して、プレキャストおよびプレス トレス処理したブランク素材、下水管およびその他のプレキャスト・プレストレ ス製品をつくることができる。これは湿潤キャストを行ない、後テンションをか けて（ｐｏｓｔ−ｔｅｎｓｉｏｎｌ、種々の強化製品をつくることができる。こ れはまた、キャストすることにより、補強をしないセメントブロックをつくるこ とができる。

本発明のコンクリートは、結合強度が大きいので、金属またはプラスチックのハ ードウェアに埋め込みまたは固定するように使用することができる。これはまた 、トンネルのような補強鋼構造体にコンクリート混合物を放射または噴霧するよ うにして使用することもできる。

本発明を特定の実施例に関して説明したが、実施例は本発明を限定するのではな く例示のためのものであり、本明細書において説明した特定の実施例に関する他 の変更と修正は当業者にとって明らかであり、これらはいずれも本発明の精神と 範囲とに包含されるものである。従って、本発明は、本明細書において説明した 特定の実施例に限定されるものではなく、また本技術分野における進歩が本発明 により進められることとは異なる他のいかなる態様においても制限を受けるもの でもない。

ＦＩＧ、３Ａ ＦＩＧ、３Ｂ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．重量で 約８乃至６５パーセントのセメントと、約０．５乃至２０パーセントの円滑面有 孔性膨張パーライトと、 約５乃至３０パーセントの水と、 約１２パーセント以下の微粉砕したポゾランと、約７０パーセント以下の微細骨 材と、 約６０パーセント以下の粗い骨材とからなり、前記膨張パーライトは少なくとも 約７８重量パーセントが合衆国標準節Ｎｏ．３０（０．６ｍｍ）を通過し、少な くとも４５重量パーセントが合衆国標準篩ＮＯ．５０（０．３ｍｍ）に保持され 、２８日後は少なくとも約１４１ｋｇ／ｃｍ２［２０００ｐｓｉ（１４ＭＰａ） ］の圧縮強度と約９２８乃至２１６０ｋｇ／ｍ２（５８乃至１３５ボンド／立方 フィート）のオープン乾燥密度とを有することを特徴とする高強度湿潤混合コン クリート組成物。 ２．未圧縮微小シリコンと珪藻土との混合物からなる微粉砕レたポゾラン０．３ 乃至１２重量パーセントを含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のコン クリート組成物。 ３．パーライトの表面は水の侵入を防ぐようにシーラントで処理されていること を特徴とする請求の範囲第１項に記載のコンクリート組成物。 ４．パーライトの表面は界面活性剤で処理されることを特徴とする請求の範囲第 １項に記載のコンクリート組成物。 ５．１０乃至５０パーセントのセメントと、０．５乃至１５パーセントのパーラ イトと、５乃至２５パーセントの水と、 ０．３乃至１０パーセントのポゾランと、１０乃至７０パーセントの微細骨材と 、５０パーセント以下の粗い骨材とからなり、２８日後には、少なくとも約１７ ６ｋｇ／ｃｍ２［２５００ｐｓｉ（１７ＭＰａ）］の圧縮強度を有することを特 徴とする請求の範囲第１項に記載のコンクリート組成物。 ６．ポゾランとして０．３乃至６パーセントの未圧縮微小シリカを含むことを特 徴とする請求の範囲第５項に記載のコンクリート組成物。 ７．ポゾランとして０．１５乃至５パーセントの珪藻土を含むことを特徴とする 請求の範囲第５項に記載のコンクリート組成物。 ８．ポゾランとして少なくとも０．３パーセントの未圧縮微小シリカと、少なく とも０．１５パーセントの珪藻土とを含むことを特徴とする請求の範囲第５項に 記載のコンクリート組成物。 ９．重量で １０乃至５０パーセントのセメントと、０．５乃至１５パーセントの円滑面有孔 性膨張パーライトと、 ５乃至２５パーセントの水と、 ０．３乃至１０パーセントの微粉砕したポゾランと、 １０乃至７０パーセント以下の微細骨材と、５０パーセント以下の粗い骨材とか らなり、前記膨張パーライトは少なくとも７８重量パーセントが合衆国標準篩Ｎ ｏ．３０（０．６ｍｍ）を通過し、少なくとも４５重量パーセントが合衆国標準 篩ＮＯ．５０（０．３ｍｍ）に保持され、２８日後は少なくとも２８１ｋｂ／ｃ ｍ２［４０００ｐｓｉ（２７ＭＰａ）］の圧縮強度を有する湿潤コンクリート混 合物からキャストされることを特徴とする高強度強化コンクリート製品。 １０．補強体はプレストレス処理され、圧縮強度は少なくとも約３５１ｋｇ／ｃ ｍ３［５０００ｐｓｉ（３５ＭＰａ）］であることを特徴とする請求の範囲第９ 項に記載の製品。 １１．底部に長手方向にプレストレス処理された高ストランドを有し、零乃至低 いスランプの湿潤コンクリート混合物からキャストされた略矩形のプランクであ ることを特徴とする請求の範囲第９項に記載のコンクリート製品。 １２．４８乃至３２０ｋｇ／ｍ３の未圧縮嵩密度を有し、少なくとも７８重量パ ーセントが合衆国標準篩Ｎｏ．３０（０．６ｍｍ）を通過し、少なくとも４５重 量パーセントが合衆国標準篩Ｎｏ．５０（０．３ｍｍ）に保持され、かつ、少な くとも約９０重量パーセントが合衆国標準簾Ｎｏ．１００（０．１５ｍｍ）に保 持されることを特徴とする円滑面有孔性膨張パーライト。 １３．（ａ）最大１５パーセントが合衆国標準篩Ｎｏ．５０（０．３ｍｍ）に保 持され、最小４０パーセントが合衆国標準篩Ｎｏ．１００（０．１５ｍｍ）に保 持され、しかも少なくとも８５パーセントが合衆国標準節Ｎｏ．２００（０．０ ７５ｍｍ）に保持されるパーライト鉱石を準備する工程と、 （ｂ）前記工程（ａ）のパーライト鉱石を７６０乃至１０９３℃の温度の膨張炉 の低炎部に直接供給する工程と、 （ｃ）パーライトを膨張させる工程と、（ｄ）パーライトエキスパンダから下方 向へ調整されたドラフトとともに膨張したパーライトを取り出す工程と、 （ｅ）少なくとも７０重量パーセントが合衆国標準篩Ｎｏ．３０（０．６ｍｍ） を通過し、少なくとも４５重量パーセントが合衆国標準篩Ｎｏ．５０（０．３ｍ ｍ）に保持され、かつ、少なくとも約９０重量パーセントが合衆国標準節Ｎｏ． １００（０．１５ｍｍ）に保持されるような大きさの膨張パーライトにする工程 とを備えることを特徴とする円滑面有孔性膨張パーライトの製造方法。 １４．請求の範囲第１３項に従って製造されるパーライト。 １５．請求の範囲第１２項に記載のパーライト１０重量部と２乃至１５重量部の ポゾランとからなる混合物。 １６．請求の範囲第１２項に記載のパーライト１０重量部と、２乃至１０重量部 の水と、２乃至１５重量部のポゾランとからなる混合物。 １７．請求の範囲第１２項に記載のパーライト１０重量部と、２乃至１５重量部 のポゾランと、１０乃至５０重量部の軽量骨材とからなる混合物。 １８．請求の範囲第１２項に記載のパーライト１０重量部と、２乃至１５重量部 の水と、２乃至１５重量部のポゾランと、１０乃至５０重量部の軽量骨材とから なる混合物。 １９．少なくとも２分の１重量部の界面活性剤を含むことを特徴とする請求の範 囲第１５、１６、１７または１８項に記載の混合物。 ２０．請求の範囲第１２項に記載のパーライト１０重量部と少なくとも２分の１ 重量部の界面活性剤とからなる混合物。 ２１．等量量部以下の水で予備湿潤される請求の範囲第１２項に記載のパーライ ト。