JPH0649625B2 - 高断熱性高強度軽量コンクリート用組成物および高断熱性高強度軽量コンクリートの製造方法 - Google Patents

高断熱性高強度軽量コンクリート用組成物および高断熱性高強度軽量コンクリートの製造方法

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JPH0649625B2
JPH0649625B2 JP6777791A JP6777791A JPH0649625B2 JP H0649625 B2 JPH0649625 B2 JP H0649625B2 JP 6777791 A JP6777791 A JP 6777791A JP 6777791 A JP6777791 A JP 6777791A JP H0649625 B2 JPH0649625 B2 JP H0649625B2
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博文 山下
律彦 三浦
四郎 菊池
文男 佐藤
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Obayashi Corp
Nichias Corp
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Nichias Corp
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  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
  • Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンクリート打設用断
熱型枠や断熱材など土木材料、建築材料として有用な高
断熱性高強度軽量コンクリート用組成物および高断熱性
高強度軽量コンクリートの製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、軽量コンクリートは、セメントペ
ーストにプレフォーム法、ミックフォーム法、ポストフ
ォーム法等により、空気その他の気体を多量に導入する
か、あるいは軽量骨材(多量の気体を含有する骨材)を
混合するなどの手段によって軽量化したものがあり、軽
量で適度な強度を有する経済性の優れた材料として、土
木建築分野において広く利用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】軽量コンクリートは、
前述したように空気などの気体とセメント・モルタルな
どの固体マトリックスから成る複合材である。これを構
成する固体マトリックスの熱伝導率は気体のそれより1
〜2桁大きい。そのため、気体の導入量の増加に伴って
軽量コンクリートの熱伝導率は指数関数的に小さくな
り、断熱性が飛躍的に向上する。しかし、気体導入量が
増加すれば気泡が増加し、それに伴って強度が低下す
る。すなわち前記軽量コンクリートでは優れた断熱性と
高い強度は相反する特性とならずを得ない。大規模の生
産設備を必要としない軽量コンクリートの通常の常温常
圧養生では、一般に熱伝導率0.15kcal/m・h・℃で、
圧縮強さ60〜80kg・f/cm2程度であり、圧縮強さ10
0kg・f/cm2で熱伝導率0.19〜0.22kcal/m・h・℃
程度が従来の技術的限界とされている。
【0004】また、セメントペーストの水・セメント比
を減少させることにより、上記熱伝導率−強度特性の向
上が期待できるが、このようなセメントペーストあるい
はスラリー、特に軽量骨材を含有するセメントスラリー
は流動性が低く、配筋を施した構築物あるいは成形物の
製造においては、スラリーが配筋間に十分充填しない、
配筋との接着不良を来すなど、実用上の重大な欠陥が生
じる。
【0005】
【発明の目的】本発明は、上述した従来の欠点を解消す
るためになされたものであって、優れた断熱性と高い強
度を有し、さらに、流動性が高く施工性、成形性が優秀
な軽量コンクリート用組成物およびその軽量コンクリー
トを経済的に製造する方法を提供することを目的として
いる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による高断熱性高
強度軽量コンクリート用組成物はセメント、シリカ質超
微粉末、高性能AE減水剤、水に分散あるいは溶解ある
いは吸水して粘性を高める分散安定化剤、水、粒径0.
5〜5mmで容積重量0.15〜0.30kg/lの無機質
発泡粒の軽量骨材から成り、上記セメントに対して、シ
リカ質超微粉末3〜35重量%、高性能AE減水剤0.
2〜12重量%、水32〜64重量%、軽量骨材2.0
〜4.8容積倍で配合されていることを要旨とする。ま
た、本発明の高断熱性高強度軽量コンクリートの製造方
法は、セメント100重量部、シリカ質超微粉末3〜3
5重量部、高性能AE減水剤0.2〜12重量部、水に
分散あるいは溶解あるいは吸水して粘性を高める分散安
定化剤、水32〜64重量部を混練してセメントミルク
を調製し、次いで上記セメントの2.0〜4.8容積倍
の粒径0.5〜5mm、容積重量0.15〜0.30kg/
lの無機質発泡粒の軽量骨材を添加し、混練してスラリ
ー組成物となし、このスラリー組成物を現場打設あるい
は注形して硬化させることを要旨とする。
【0007】
【作用】本発明の高断熱性高強度軽量コンクリートにお
いては、シリカ質超微粉末を使用するので、超微粉末の
マイクロフィラー効果によってセメント粒子の間を充填
するように分散し、さらに高性能AE減水剤の使用によ
ってセメント粒子間への超微粉末の充填が促進され、ま
た水セメント比を小さくしたことなどにより、これらの
効果が相俟って非常に緻密な組織を有するセメントモル
タルが生成し、そのため高い強度が発現される。
【0008】また、本発明に使用する軽量骨材は、強固
な表面皮殻をもつ球状ないし擬球状の粒体であって、そ
の内部は多数の微細な独立気泡を形成する如く隔壁によ
って細分された構造に構成されており、そのため軽量に
して高い強度を有している。
【0009】さらに、本発明においては、分散安定化剤
の界面活性作用、粘性作用、保水作用等によって各配合
材が容易に均一に混合分散され、かつ、その保持された
状態でセメントが硬化するので、前記した高強度のセメ
ントモルタルが生成すると共に、そのセメントモルタル
と軽量骨材の結合が一段と強固になる。
【0010】また、本発明方法においては、予め調製し
たセメントミルクに軽量骨材を混練してスラリーと成す
ので、スラリー調製工程において軽量骨材に作用する外
部応力が極めて小さなものとなり、かつそれ自身の高強
度と相俟ってスラリー調製中に軽量骨材の破壊が未然に
防止されると共に軽量骨材による配合水の吸水によるス
ラリーの流動性の低下が防止されるばかりでなく、それ
らの作用と軽量骨材の非(低)吸水性、高性能AE減水
剤等の空気連行作用と減水作用等により、水セメント比
が小さいにもかかわらず、スランプロスの少ない流動性
の優れたスラリーが得られる。
【0011】
【実施例】以下、実施例に基づいて、本発明をさらに詳
細に説明する。本発明に使用するセメントは、ポルトラ
ンドセメントあるいはこれをベースとする混合セメント
など、土木建築等の分野で公知のいずれのセメントも使
用可能である。
【0012】本発明に使用するシリカ質超微粉末は、非
晶質のシリカ(SiO2)を80%以上含有する平均粒
径1μm以下の粉末であり、シリコンやフェロシリコン
などの含シリコン合金を製造する際の副産物であるシリ
カ質ダスト、シリカ成分を調整した原料を加熱して製造
したもの等である。シリカ質超微粉末の配合量はセメン
トに対して3〜35重量%であり、35重量%を越える
と、強度発現の不完全、乾燥収縮の増加、亀裂の発生、
流動性の低下による成形性および施工性の低下など、不
都合な現象が発生する。また経済性も著しく低下する。
3重量%より少ない場合は効果が不十分となる。水の配
合量はセメントモルタルの高強度化等の物性上からは少
ないことが望ましいが、適度の流動性を確保するため
に、本発明においては、セメントの32〜64重量%と
し、好ましくは40〜50重量%の範囲である。
【0013】本発明に使用する高性能AE減水剤は、高
性能減水剤や、これを含む流動化剤、AE減水剤がスラ
ンプロスが大きいという欠点を改良したものである。前
記高性能AE減水剤にはリグニンスルフォン酸系、アル
キルスルフォン酸系、ポリカルボン酸系、メチロールメ
ラミン縮合物、アニオン型高分子活性剤などがある(セ
メント協会発行「セメント・コンクリート」495号、
10ページに市販の高性能AE減水剤が例示されてい
る)。この高性能AE減水剤の配合量はセメントの0.
2〜12重量%、好ましくは0.7〜6重量%であり、
0.2重量%より少ないと減水効果が不十分で水セメン
ト比が大きくなり、また12重量%を越えると増量が効
果を伴わなくなると共にスラリー組成物の擬結、硬化物
の性能に悪影響をおよぼすので好ましくない。
【0014】本発明に使用する分散安定化剤は、水に分
散あるいは溶解あるいは吸水して粘性を高める無機化合
物、有機高分子化合物であって、例えばベントナイト、
カオリン等の無機化合物、澱粉およびこの誘導体、セル
ロース誘導体、アルギン酸などの天然あるいは半合成高
分子化合物、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキ
サイド、ポリアクリルアミド、ポリスチレンスルフォン
酸、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸共重合体などの合
成高分子化合物、各種高分子化合物のエマルジョン、水
溶性高分子化合物の低密度架橋物をあげることができ
る。これらは単独で使用してもよく、あるいは2種以上
を併用してもよい。本発明における分散安定化剤の配合
量は、軽量骨材の0.01〜1.0重量%の範囲であ
る。
【0015】本発明に使用する軽量骨材は、各種セラミ
ック、シラス、黒曜石等を調粒し、加熱発泡させること
により得られるもので、強固なガラス質の表面皮殻をも
つ球状あるいはこれを伸長させた形状の粒体であって、
その内部は多数の微細な独立気泡を形成する如く、隔壁
によって細分された構造をもつ無機発泡体である。軽量
骨材の粒径は0.5〜5mm、特に0.5〜2.5mmが好
適である。また容積重量は0.15〜0.30kg/lであ
る。粒径が5mmより大きいと表面皮殻および内部隔壁の
厚さが薄くなり、また不完全なものとなり、部分的に破
壊するので、強度が低下し、吸水性が増大するので好ま
しくない。0.5mmより小さいと熱伝導率が大きくなる
などの好ましくない現象が生じる。また容積重量が0.
15kg/lより軽い場合は強度低下と吸水性の増大を招
き、0.3kg/lより重い場合には形成され軽量コンクリ
ートの比強度が小さく、かつ熱伝導率が大きくなる。
【0016】本発明に使用する軽量骨材は、上記で特定
したように、その特異な構造により、軽量にして高い強
度を有し、取り扱い時に粒の破壊がなく、粒度分布がシ
ャープで吸水性が低いなど、従来の軽量コンクリート用
軽量骨材として周知なパーライト等とは際立った特徴を
有するものである。
【0017】図1のグラフは、直径80mm、深さ60mm
金属容器に入れて測定した各種軽量骨材の圧縮荷重−変
形特性曲線を示したものである。本発明に使用する軽量
骨材は、ラインA,B,Cの如く弾性変形挙動する範囲
を有すると共に、降伏点あるいは擬降伏点を有する。こ
れに対して他の軽量骨材(真珠岩パーライト)は、ライ
ンD,Eの如く荷重に対して、容易に変形する、すなわ
ち破壊しやすいので、下向きの曲線となる。これによっ
ても本発明に使用する軽量骨材が高い強度を有すること
が理解される。
【0018】本発明に使用する軽量骨材の配合量は、セ
メントに対して2.0〜4.8容積倍である。この範囲
外では高断熱性と高強度を兼備した軽量コンクリートは
得られない。本発明においては上記の配合材のほかにA
E剤、シリコーンオイルなどの撥水剤、繊維質補強材な
どを必要に応じて適宜配合してもよい。本発明の軽量コ
ンクリートは、例えば強制練りミキサー等を用いて、ま
ず軽量骨材を除いた配合材を均一になるまで攪拌混合し
てセメントミルクとなし、このセメントミルクに所要量
の軽量骨材を添加混練してスラリーを調製し、次いで、
このスラリーを使用目的に応じて現場打設あるいは所要
形状の型枠に注型して硬化させることにより容易に得ら
れる。次に、具体的実施例を比較例と共に示して、本発
明をさらに詳細に説明する。
【0019】実施例(1)〜(13)および比較例
(1)〜(5) 強制練りミキサーを用いて、表1の配合組成のスラリー
組成物を調製し、これを注型したのち、25℃の室内で
28日間養生した。これらの比重(JIS A116
1)、圧縮強さ(JIS 1108、気乾状態)、熱伝
導率(JIS A1412、24〜25℃)の測定結果
を表1に示した。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明は、以上に述べたように、特定の
材料を特定の割合に構成することにより、高い断熱性と
高い強度を兼ね備えた軽量コンクリートが容易に得られ
るなど種々の効果を有し、産業上の貢献は極めて大であ
る。特に本発明によれば、熱伝導率の0.15kcal/m・h
・℃以下(常温)、圧縮強さ100kg・f/cm2以上の従来
にない高断熱性高強度軽量コンクリートが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】軽量骨材の圧縮荷重変形特性を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
A,B,C 本発明に使用する軽量骨材特性曲線 D,E 他の軽量骨材の曲線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 //(C04B 28/02 18:14 2102−4G 14:02) 2102−4G (72)発明者 小島 省三 東京都千代田区神田司町2−3 株式会社 大林組 東京本社内 (72)発明者 山下 博文 東京都千代田区神田司町2−3 株式会社 大林組 東京本社内 (72)発明者 三浦 律彦 東京都清瀬市下清戸4−640 大林組 技 術研究所内 (72)発明者 菊池 四郎 神奈川県横浜市鶴見区大黒町1−70 ニチ アス株式会社 研究所内 (72)発明者 佐藤 文男 神奈川県横浜市鶴見区大黒町1−70 ニチ アス株式会社 研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セメント、シリカ質超微粉末、高性能A
    E減水剤、水に分散あるいは溶解あるいは吸水して粘性
    を高める分散安定化剤、水、粒径0.5〜5mmで容積重
    量0.15〜0.30kg/lの無機質発泡粒の軽量骨材
    から成り、上記セメントに対して、シリカ質超微粉末3
    〜35重量%、高性能AE減水剤0.2〜12重量%、
    水32〜64重量%、軽量骨材2.0〜4.8容積倍で
    配合されていることを特徴とする高断熱性高強度軽量コ
    ンクリート用組成物。
  2. 【請求項2】 セメント100重量部、シリカ質超微粉
    末3〜35重量部、高性能AE減水剤0.2〜12重量
    部、水に分散あるいは溶解あるいは吸水して粘性を高め
    る分散安定化剤、水32〜64重量部を混練してセメン
    トミルクを調製し、次いで上記セメントの2.0〜4.
    8容積倍の粒径0.5〜5mm、容積重量0.15〜0.
    30kg/lの無機質発泡粒の軽量骨材を添加し、混練し
    てスラリー組成物となし、このスラリー組成物を現場打
    設あるいは注型して硬化させることを特徴とする高断熱
    性高強度軽量コンクリートの製造方法。
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