JPH0566346B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は繊維補強セメント硬化体の製造方法に
係り、特に軽量で強度、耐久性、寸法安定性に優
れた繊維補強セメント硬化体の製造方法に関す
る。 ［従来の技術］ セメント硬化体は、主にコンクリート構造物や
コンクリート製品として用いられているが、近
年、軽量で高強度な建築、土木用材料への要望が
高まり、セメント硬化体について、気泡を発生さ
せて軽量化すると共に、耐アルカリ性ガラス繊維
（以下、ARGということがある。）等を混合して
強度の向上を図ることが提案されている。 例えば、特公昭60−20351には、繊維補強気泡
コンクリートを製造するにあたり、セメント、
水、ARG、カチオン性界面活性剤を添加した蛋
白質系発泡剤を用いる方法が開示されている。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、特公昭60−20351に代表される
従来法では、 得られる硬化体は耐久性に劣る。 収縮率が大きく、寸法安定性に劣る。 硬化速度が遅く、生産性が悪い。 という問題がある。 即ち、従来において、硬化体のセメント原料と
して普通ポルトランドセメント（以下、普通セメ
ントという）等のポルトランドセメントを使用し
ているが、珪酸３石灰（3CaO・SiO₂）、珪酸２
石灰（2CaO・SiO₂）などのカルシウムシリケー
トを主成分とするポルトランドセメントが、水と
練りまぜられたのち凝結し硬化する過程におい
て、主要生成物であるカルシウムシリケート水和
物及び水酸化カルシウムを生成する。例えば、珪
酸３石灰（3CaO・SiO₂）を50重量％、珪酸２石
灰（2CaO・SiO₂）を25重量％含有するセメント
においては元のセメント100重量部に対して水酸
化カルシウムを化学量論上30重量部生成すること
になる。このため硬化したセメントのPHは12.8〜
13.2程度となり、セメント硬化体は強いアルカリ
性となる。このため、セメント硬化体に混合され
たARGは、長期にわたつてセメントから生成す
る水酸化カルシウムの高アルカリ性雰囲気中保持
されることとなり、耐アルカリ性といえども経時
により侵食され、セメント硬化体の引つ張り強
度、曲げ強度、耐衝撃性等が低下することとな
る。 また、一般に、普通セメントは硬化収縮率が大
きいことから、従来のセメント硬化体では、収縮
による寸法安定性に劣り、しかも普通セメントは
硬化が遅く室温で硬化に２日間程度を要するた
め、効率的な生産を行うことができないのであ
る。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記従来の問題点を解決し、軽量で強
度、耐久性、寸法安定性に優れた繊維補強セメン
ト硬化体を製造する方法を提供するものであつ
て、 起泡剤及び水を混合して得られたエアーミルク
と珪酸カルシウム−アウイン−スラグ系低アルカ
リ性セメント及び水を混合して得られたセメント
ペーストとを混合し、得られた混合物に繊維を添
加混練した後成形し、次いで養生することを特徴
とする繊維補強セメント硬化体の製造方法、 を要旨とするものである。 以下に本発明を詳細に説明する。 本発明においては、まず起泡剤と水とを混合し
てエアーミルクを調製する。起泡剤としては、蛋
白質系、界面活性剤系等の各種のセメント用起泡
剤を用いることができる。起泡剤として、アルケ
ニールコハク酸系等の界面活性剤系起泡剤を用い
る場合には、エアーミルク調製時において石灰を
添加し、アルケニールコハク酸をアルカリケン化
して用いるのが好ましい。 エアーミルクの調製にあたり、起泡剤及び水の
混合割合は、起泡剤0.01〜２重量部に対して水20
〜30重量部、好ましくは起泡剤１重量部に対して
水22〜26重量部である。また石灰を混合使用する
場合には、その割合は、上記起泡剤及び水の量に
対して0.1〜２重量部、とりわけ0.3〜1.0重量部と
するのが好ましい。 起泡剤、水及び必要に応じて石灰を混合して起
泡させ、エアーミルクを得るには、高速ミキサー
を用いることにより良好に混合発泡させることが
できる。その他、連結発泡機等を使用することも
できる。 本発明において、エアーミルクは比重ρ＝0.02
〜0.10、特にρ＝0.04〜0.06であることが好まし
い。 別に、珪酸カルシウム−アウイン−スラグ系低
アルカリ性セメントと水を混合して、セメントペ
ーストを調整する。 本発明においてセメント原料として用いる珪酸
カルシウム−アウイン−スラグ系低アルカリ性セ
メントとは、珪酸３石灰（3CaO・SiO₂）、珪酸
２石灰（2CaO・SiO₂）などのカルシウムシリケ
ートを主成分とするポルトランドセメントクリン
カー20〜70重量％、カルシウムサルホアルミネー
ト3CaO・3Al₂O₃・CaSO₄を主成分とするクリン
カー10〜40重量％、無水石コウ又は二水石コウ10
〜40重量％、高炉水砕スラグ又はフライアツシユ
20〜60重量％の組成で、かつ（3Al₂O₃＋
1.5SiO₂）／（CaO−SO₃）がモル比で1.0〜1.5で
あるものが好ましい。 このようなセメントとしては、秩父セメント(株)
製「チチブGRCセメント」が市販されている。
チチブGRCセメントは、3CaO・SiO₂、2CaO・
SiO₂、3CaO・3Al₂O₃・CaSO₄及び高炉水砕スラ
グを主成分とする高アルミナ低石灰型のセメント
で、そ化学成分と一般的な普通セメントの化学成
分との比較は第１表に示す通りである。

【表】 本発明においては、セメントペーストの調製に
あたり、減水剤を添加することもできる。減水剤
の添加により、得られるセメント硬化体の強度が
より向上される。減水剤としては、ポリアルキル
アリルスルホン酸塩等の高性能減水剤が好適であ
る。 セメントペースト調製に際し、セメントと水の
混合割合は、セメント100重量部に対して、水25
〜40重量部、好ましくは30〜33重量部とするのが
好適である。また減水剤は、上記セメント及び水
の量に対して０〜５重量部、好ましくは0.5〜２
重量部とするのが好適である。 本発明において、セメントペーストは比重ρ＝
２程度のものが好ましい。 次に、前記エアーミルクとセメントペーストと
を混合し、軽量セメントペーストを調製するが、
この際、エアーミルクとセメントペーストとの混
合割合を調整することにより、得られる軽量セメ
ントペーストの比重ρ＝0.5〜2.0、好ましくはρ
＝1.0〜1.5となるようにするのが好ましい。 次いで、この軽量セメントペーストに補強用繊
維、例えばガラス繊維を添加し、ミキサー等で十
分に混練する。ガラス繊維としては繊維長さが３
〜50mm、好ましくは12〜24mmのARGが好ましく、
その添加量は軽量セメントペーストに対して２〜
10重量％、好ましくは３〜５重量％とするのが好
ましい。用いるガラス繊維の繊維長さが３mm未満
では補強効果が低く、50mmを超えると混合不良が
生じ易い。また、ガラス繊維の添加割合が２重量
％未満では補強効果が低く、10重量％を超えると
混合不良が生じ易い。 なお、ガラス繊維としては、Ｅガラス等のガラ
ス繊維でも良い。また、ガラス繊維以外のアスベ
スト、カーボン繊維、有機系繊維なども用い得
る。 軽量セメントペーストに繊維を添加し、十分に
混練した後は、これを常法に従つて成形し、養生
する。成形は所望の型枠に未硬化の繊維添加軽量
セメントペーストを打込み成形し、また、養生
は、温度10〜60℃、好ましくは30〜50℃、湿度60
％以上で５時間以上行うのが好ましい。 養生により硬化したセメント成形体は、脱型し
た後更に養生する。この場合の養生は、温度15℃
以上、湿度60％以上で７日以上行うのが好まし
い。これにより軽量で強度、耐久性、寸法安定性
に優れた繊維補強セメント製品が得られる。 なお、本発明において、セメント原料のアルカ
リ性を更に低下させるために、セメント原料の20
重量％以下の範囲で、セメント原料をシリカフユ
ームに置換することができる。シリカフユームの
置換量が20重量％を超えると得られるセメント硬
化体の強度が低下し、好ましくない。 ［作用］ 本発明でセメント原料として用いる珪酸カルシ
ウム−アウイン−スラグ系低アルカリ性セメント
は、低アルアカリ性で乾燥による収縮率が小さ
く、しかも硬化速度が大きい。 このため、補強繊維としてガラス繊維を用いた
場合、セメントが補強用ガラス繊維を侵食するこ
とが殆どなく、ガラス繊維の補強効果が持続し、
セメント硬化体の強度等の機械的性質の経年変化
は著しく少ないものとなる。また寸法安定性に優
れ、その生産性は極めて高い。 ［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 蛋白質系起泡剤１重量部及び水24重量部を高速
ミキサーにて混合発泡し、比重0.05のエアーミル
クを調製した。 別に、チチブGRCセメント（秩父セメント(株)
製）100重量部、水30重量部及び減水剤（花王マ
イテー150）１重量部を混合して、比重約２のセ
メントペーストを調製した。 次いで、エアーミルクとセメントペーストを混
合し、比重1.3の軽量セメントペーストを調整し、
これに繊維長さ12mmのARGを３重量％添加し、
十分に混練した。これを型枠に打込み、40℃、湿
度100％で15時間養生した後脱型し、更に20℃、
湿度80％で28日間養生して、ガラス繊維補強セメ
ント硬化体を得た。 得られたセメント硬化体の70℃温水による強度
変化試験の結果を第１図に示す。 また、脱型後の養生時における初期強度の立上
りの様子を第２図に示す。 実施例 ２ 実施例１において、エアーミルクとセメントペ
ーストとの混合割合を変えて、得られる硬化体の
気乾比重が0.5〜2.0となるように軽量セメントペ
ーストを調整し、各々、実施例１と同様に成形、
養生した。 気乾比重と収縮率との関係を第３図に示す。 比較例 １ セメント原料として普通セメントを用いたこと
以外は実施例１と同様にしてガラス繊維補強セメ
ント硬化体を製造した。 得られたセメント硬化体の強度変化試験結果及
び初期強度の立上りの様子を、それぞれ第１図及
び第２図に示す。 比較例 ２ 比較例１において、エアーミルクとセメントペ
ーストとの混合割合を変えて、得られる硬化体の
気乾比重が0.5〜2.0となるように軽量セメントペ
ーストを調整し、各々、実施例１と同様に成形、
養生した。 気乾比重と収縮率との関係を第３図に示す。 第１図〜第３図より、本発明により得られるガ
ラス繊維補強セメント硬化体は、曲げ強度が高
く、その経時劣化が従来のものに比し極めて小さ
く、また硬化速度が速く、乾燥による収縮率も従
来のものに比し少ないことが明らかである。 ［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の繊維補強セメント
硬化体の製造方法は、セメント原料として珪酸カ
ルシウム−アウイン−スラグ系低アルカリ性セメ
ントを用い、これを起泡させて繊維で補強するも
でのあり、得られるセメント硬化体は、軽量かつ
高強度であつて、 セメントによるガラス繊維の劣化が殆どおこ
らないため、ガラス繊維の補強効果が持続し、
耐久性に優れる。 乾燥による収縮率が少なく、寸法安定性が良
い。 硬化速度が速く、生産効率が良い。 等の利点を有し、工業的に極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１及び比較例１における曲げ強
度の経時変化の試験結果を示すグラフである。第
２図は実施例１及び比較例１における初期強度の
立上り状況を示すグラフである。第３図は実施例
２及び比較例２における気乾比重と収縮率との関
係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 起泡剤及び水を混合して得られたエアーミル
   クと珪酸カルシウム−アウイン−スラグ系低アル
   カリ性セメント及び水を混合して得られたセメン
   トペーストとを混合し、得られた混合物に補強用
   の繊維を添加混練した後成形し、次いで養生する
   ことを特徴とする繊維補強セメント硬化体の製造
   方法。 ２ 珪酸カルシウム−アウイン−スラグ系低アル
   カリ性セメントは、珪酸３石灰（3CaO・SiO₂）、
   珪酸２石灰（2CaO・SiO₂）などのカルシウムシ
   リケートを主成分とするポルトランドセメントク
   リンカー20〜70重量％、カルシウムサルホアルミ
   ネート3CaO・3Al₂O₃・CaSO₄を主成分とするク
   リンカー10〜40重量％、無水石コウ又は二水石コ
   ウ10〜40重量％、高炉水砕スラグ又はフライアツ
   シユ20〜60重量％の組成で、かつ（3Al₂O₃＋
   1.5SiO₂）／（CaO−SO₃）がモル比で1.0〜1.5で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の製造方法。 ３ 繊維はガラスであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項又は第２項に記載の製造方法。 ４ ガラス繊維の繊維長さは３〜50mmであること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の製造
   方法。 ５ ガラス繊維の添加量は該混合物に対して２〜
   10重量％であることを特徴とする特許請求の範囲
   第３項又は第４項に記載の製造方法。 ６ 起泡剤は蛋白質系又は界面活性剤系起泡剤で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第５項のいずれか１項に記載の製造方法。