JPH0566347B2

JPH0566347B2 -

Info

Publication number: JPH0566347B2
Application number: JP24218485A
Authority: JP
Inventors: Toshio Maruichi; Hiroo Takada; Tadahiko Suzuki; Yoshiro Ishii; Takayuki Sakurada; Takuro Ishii; Kazuhiro Kotake; Osamu Suzuki; Mitsuo Tanaka; Ikuo Uchida
Original assignee: Chichibu Cement Co Ltd; Shimizu Construction Co Ltd; Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Taiheiyo Cement Corp; Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1985-10-29
Filing date: 1985-10-29
Publication date: 1993-09-21
Also published as: JPS62100491A

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、生産性が良好で製造作業時に不快臭がない繊
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、得られる硬化耐は耐久性に劣る。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。不快臭がある。得られる硬化体の強度が十分でない。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
ントということがある。）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
性雰囲気中に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
化が遅く通常30℃の処理温度で硬化に２日間を要
するため、効率的な生産を行うことができないの
である。更に起泡剤として蛋白質系起泡剤を用いた場合
には、不快臭が発生し、しかもセメントペースト
中のポリアルキルアリルスルホン酸系等の高性能
減水剤との混合により消泡作用が起こり、軽量セ
メントペーストを安定生産することができない。
このため、セメントペーストの流動性を確保する
ためにＷ／Ｃ（水セメント混合比）を大きくとる
必要があり、このため、得られるセメント硬化体
の強度が十分ではなく、また収縮率が大きくな
り、寸法安定性に劣るものとなるのである。［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、生産性が良好で
製造作業時に不快臭がない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、高分子界面活性剤系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−スラグ系低アルカル性セメント、水及び減水
剤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、起泡剤として高分子界面活
性剤系起泡剤を用い、この起泡剤と水とを混合し
てエアーミルクを調製する。高分子界面活性剤系
起泡剤としては、アルケニールコハク酸が好まし
く、その使用に際しては、エアーミルク調整時に
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。エアーミルクの調整にあたり、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、好ましくは0.3〜1.0重量部
とするのが好ましい。なお、石灰はアルカリケン
化のためのCa²⁺イオン供給のために添加するも
のであるので、Ca²⁺イオン供給物質であれば、
例えばセメント等で代替することもできる。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
を用いるバツチ方式により良好に混合起泡させる
ことができる。その他、高圧空気を使用した連結
起泡機等を使用することにより、より安定した気
泡を得ることができる。本発明において、エアーミルクは比較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
アルカリセメント、水及び減水剤を混合して、セ
メントペーストを調製する。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、その化学成分と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】

【表】また、減水剤としてはポリアルキルアリルスル
ホン酸系減水剤が好ましく、特にナフタリンスル
ホン酸ホリマリン縮合物系減水剤が最適である。セメントペースト調製に際し、低アルカリセメ
ント、水及び減水剤の混合割合は、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、減水剤0.2〜５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となるようにすることが好ましい。次いで、この軽量セメントペーストに補強繊維
を添加し、ミキサー等で十分に混練する。補強繊
維としては、ARG等のガラス繊維、アスベスト、
カーボン繊維、その他有機繊維等を用いることが
できる。補強繊維としてガラス繊維を用いる場
合、その繊維長さは３〜50mm、好ましくは12〜24
mmであることが好ましく、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未満では補強効果か低く、
50mmを越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。本発明においては、補強繊維としてガラス繊維
を用いた場合において、得られる硬化体の耐久性
改善効果が特に顕著である。軽量セメントペーストに補強繊維を添加し、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ガラス繊
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、生産性が良好で製造時に不快臭がない繊
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、低アルカリ性で乾燥による収縮率が小さく、
しかも硬化速度が速い。このため、セメントの補強繊維としてガラス繊
維を用いた場合、セメントがガラス繊維を侵食す
ることがなく、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。特に耐アルカリ性ガ
ラス繊維を用いた場合に、その効果は大きい。ま
た寸法安定性に優れ、その生産性は極めて高い。更に、本発明において用いる高分子界面活性剤
系起泡剤は減水剤との混合にも消泡作用を起こす
ことはないため、本発明においては、減水剤を使
用してセメントペースト中の水分量を通常より大
幅に低下せしめ、安定比重で高強度のセメント硬
化体を得ることが可能となる。高分子界面活性剤系起泡剤が減水剤と混合して
も消泡作用を示さず安定であることの理由の詳細
は明らかではないが、高分子界面活性剤系起泡剤
の構成分子であるアルケニールコハク酸等は、分
子中に多数の親水基を有し、強い界面活性を示す
と同時に、これがセメントペースト又は添加した
石灰のCa²⁺イオンとの相互反応により不溶性の
カルシウム塩を生成し、気泡が安定するためと考
えられる。［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アルケニールコハク酸系起泡剤（フアインフオ
ームＮ）、水及び石灰をミキサーにて混合発泡し、
比重0.05に調整したエアーミルク18.4ｇ（36.8c.c.）
と、チチブGRCセメント（秩父セメント(株)製）、
水及び減水剤（花王マイテー150）を混合して、
Ｗ／Ｃ＝0.30、比重2.0に調整したセメントペー
スト１Kg（500c.c.）とを混合し、軽量セメントペ
ーストを得た。これを常法により成形、養生し、
脱型直後に硬化体の比重を測定したところ、比重
は1.33であつた。比較例１起泡剤として蛋白質系起泡剤を用いたこと以外
は実施例１と同様にして成形、養生後、得られた
硬化体の比重を測定したところ、比重は1.46であ
つた。この結果から、蛋白質系起泡剤を用いた場合に
は、消泡作用により、得られる硬化体の比重が大
きくなることが明らかである。実施例２減水剤の混合量を種々変えて、Ｗ／Ｃが0.25〜
0.40のセメントペーストを調整し、これを用い
て、実施例１と同様にして軽量セメントペースト
を得た。各々の軽量セメントペーストに、繊維長さ24mm
のARGを４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、比重1.3のガラス繊維補強セメント硬化
体を得た。各々の硬化体の曲げ強度を測定し、Ｗ／Ｃ比と
曲げ強度との関係を求めた。その結果を第１図に
示す。第１図より、セメントペーストのＷ／Ｃの小さ
いものほど曲げ強度が大きいことが認められる。また、Ｗ／Ｃ＝0.30のセメントペーストから得
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２図に示す。比較例２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２と同様にして、Ｗ／Ｃ＝0.30のセ
メントペーストより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を
第２図に示す。比較例３比較例２において、エアーミルクとセメントペ
ースト（Ｗ／Ｃ＝0.30）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
２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４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３と同様にして成形、養生し、気乾
比重と収縮率との関係を求めた。結果を第３図に
示す。第２図及び第３図より、本発明により得られる
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、これを高分子界面活性剤系起泡剤で
発泡させて補強繊維で補強するものであり、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、補強繊維としてガラス繊維を用い
た場合においても補強効果が持続し、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。不快臭がない。減水剤の使用により、セメントペーストの
Ｗ／Ｃを低下せしめることができるため、得ら
れる硬化体は、極めて高強度で、寸法安定性及
び比重安定性に優れたものとなる。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２におけるＷ／Ｃと曲げ強度と
の関係を示すグラフである。第２図は実施例２及
び比較例２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３図は実施例３及び比
較例３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

【特許請求の範囲】１高分子界面活性剤系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、水及び減
水剤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高分子界面活性剤系起泡剤はアルケニールコ
ハク酸系気泡剤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減水剤はポリアルキルアリルスルホン酸系減
水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３項のいずれか１項に記載の製造方
法。５補強繊維はガラス繊維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４項のいずれか
１項に記載の製造方法。