JPH0428673B2

JPH0428673B2 -

Info

Publication number: JPH0428673B2
Application number: JP12262887A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Saga; Susumu Nakamori; Kyomitsu Eto
Original assignee: ONODA EE ERU SHII KK; ONODA SEMENTO KK
Current assignee: ONODA EE ERU SHII KK; ONODA SEMENTO KK
Priority date: 1987-05-21
Filing date: 1987-05-21
Publication date: 1992-05-14
Also published as: JPS63288979A

Description

【発明の詳細な説明】

〈産業上の利用分野〉本発明は高強度でしかも軽量なコンクリート製
品の製造方法に関する。〈従来の技術及びその問題点〉軽量コンクリート製品は、旋工性及び断熱性に
優れているために、建築分野及び土木分野で広く
使用されており、種々の方法で製造されている。例えば、構造用人工軽量骨材（住友金属工業社
製：「ビルトン」など）を骨材として用いる方法
が知られている。この方法によると圧縮強度が
300Kg／cm²程度のコンクリート製品が得られるが
気乾比重が1.5以上と不充分であるため更に軽量
化が望まれていた。そこで、気乾比重を1.5以下にする方法の一つ
として、上記構造用人工軽量骨材を使用した上
で、さらに軽量骨材として天然ガラスの一種であ
る真珠岩を焼成して得られた軟質パーライト（膨
脹真珠岩）で通常のコンクリート用細骨材と同程
度の粒度としたもの（最大寸法５mm）を併用する
方法が採用されている。しかしながらこのような
軟質パーライトは、かさ比重が0.05〜0.2とかな
り小さいが、骨材自体の強度が弱く、さらに吸水
率も大きく混練の際の必要水量が大きくなるので
出来あがつたコンクリートの強度が著しく低くな
つてしまうという問題がある。また、構造用人工軽量骨材を用いさらにコンク
リート中に気泡を導入して軽量化を図る方法もあ
るが、軟質パーライトを用いた場合と同様に強度
が低くなるという問題がある。このため例えば、高性能減水剤を使用し、コン
クリートの単位水量を減らすことにより、セメン
トマトリツクス部分の強度を向上させて高強度化
を図る方法や、高温高圧蒸気養生を行なう方法等
を採用して強度を向上させることが考えられる。
しかし構造用人工軽量骨材を用い、さらに軟質パ
ーライトを用いたりあるいは気泡を導入したりし
て気乾比重1.2程度としたコンクリートにおいて
強度向上を図つてもせいぜい圧縮強度が200Kg／
cm²程度までであつた。一方、上記軟質パーライトに対して真珠岩と同
様の天然ガラスの一種である黒曜岩を焼成して得
られた硬質パーライト（膨脹黒曜岩）で通常のコ
ンクリート用細骨材と同等の粒度（最大寸法５
mm）のものを骨材として用いる方法がある。この
最大寸法５mmの硬質パーライト（以下（粗粒硬質
パーライト」という）は骨材自体の強度が軟質パ
ーライトより大きく、吸水率も小さいため、軟質
パーライトを用いて軽量化したものよりは強度の
大きいコンクリートが得られるがかさ比重が0.2
〜0.5と軟質パーライトより大きいため軟質パー
ライトの代りに使用しても充分な軽量化が図れな
かつた。また、特公昭53−7447号公報には、粗粒硬質パ
ーライトを細骨材として使用し、天然火山れき、
あるいは構造用人工軽量骨材を粗骨材として使用
し更に起泡剤を添加することにより気乾比重0.9
〜1.2の範囲のコンクリートを得る方法が提案さ
れているが、これによつて得られるコンクリート
は長期圧縮強度が100〜150Kg／cm²と著しく低いも
のであつた。また、粗粒硬質パーライトのみを用
いて軽量化した場合のコンクリート製品は気乾比
重が0.9程度となるが圧縮強度が100Kg／cm²と低い
ものであつた。一般に、建築部材としての軽量のコンクリート
製品を得る場合には、単に軽量であるだけではな
く強度的にも耐久力のあるものが要求されるた
め、強度の低下をできるだけ軽減し、必要な強度
を維持しつつできるだけ軽量化しようとすること
が要求される。しかしながら上述したように、従
来の方法では軽量かつ高強度という条件を満足す
るものは得られなかつた。本発明では、このような事情に鑑み、構造用人
工軽量骨材のみを用いた軽量コンクリートよりも
さらに低い比重を有し、かつ構造用人工軽量骨材
のみを用いた軽量コンクリートと同程度の強度を
有する高強度軽量コンクリート製品の製造を目的
とする。〈問題点を解決するための手段〉前記目的を達成するため本発明者らは、更に高
い強度を有する軽量コンクリートを製造する方法
を種々検討した結果、0.6mmふるい通過分が95％
以上である硬質パーライト（以下「微粒硬質パー
ライト」という）を主たる骨材として使用し、且
つ高温高圧蒸気養生を組合わせることにより、従
来の軽量コンクリート製品に比べて著しく高強度
の軽量コンクリート製品が製造出来ることを知見
した。かかる知見にもとづく本発明の構成は、軽量コ
ンクリート製品を製造するに際し、0.6mmふるい
通過分が95％以上である微粒硬質パーライトを主
たる骨材として用い、高温高圧蒸気養生すること
を特徴とする。以下本発明の構成を詳細に説明する。本発明に用いるセメントは、JIS R5210に規定
するポルトランドセメント、JIS R5211に規定す
る高炉セメント、JIS R5212に規定するシリカセ
メント、JIS R5213に規定するフライアツシユセ
メントなどをいい、その他、白色セメントなどい
ずれのセメントを用いても良い。またコンクリー
ト製品製造にあたつて、早期に脱型することが有
利であるので、早強セメント、超早強セメントな
どの早期に強度を発現するセメントの使用が望ま
しい。また、高温高圧蒸気養生を行なうため、通常の
高温高圧蒸気養生製品に採用される材料である珪
石粉末をセメント100重量部に対して25〜70重量
部添加するのがよい。さらに、混練の際の必要水
量を出来るだけ少くするために、公知の高性能減
水剤を使用することが望ましい。本発明で用いる微粒硬質パーライトは、黒曜岩
を乾燥、粉砕、ふるい分けして、焼成したもの
で、0.6mmふるい通過分が95％以上のものである。
なお、この微粒硬質パーライトの粒度分布は、
1.2mmふるい通過分が100％，0.6mmふるい通過分
が95〜100％，0.3mmふるい通過分が60〜80％，
0.15mmふるい通過分が20〜40％が好ましい。この
ような微粒硬質パーライトのかさ比重は0.5〜0.7
程度である。本発明においては、微粒硬質パーライトのみを
骨材として用いる他、コンクリートの比重が狭い
範囲になるので、コンクリート製品に気乾比重の
幅を持たせるために、他の骨材を併用したり、気
泡を導入したりして気乾比重を調節することがで
きる。例えば、微粒硬質パーライトのみを骨材と
したものより気乾比重の大きいコンクリート製品
を製造する場合には、微粒硬質パーライトの主骨
材に伝然砂、人工軽量骨材などを併用することで
所望の気乾比重を得ることができる。また微粒硬
質パーライトのみを骨材としたものより気乾比重
の小さいコンクリート製品を製造する場合には、
微粒硬質パーライトよりかさ比重の小さい粗粒硬
質パーライトなどを配合するか、気泡を導入する
ことにより所望の更に気乾比重の小さいコンクリ
ート製品を得ることができる。しかしながら、配合する粗粒硬質パーライト及
び導入する気泡の量が多大となると、微粒硬質パ
ーライトを主たる骨材とし、且つ高温高圧蒸気養
生を併用することにより高強度化を図るという効
果が薄れてくるので、後述の試験例に示すよう
に、例えば、粗粒硬質パーライトを用いて軽量化
する場合には、粗粒硬質パーライトの配合量を
100Kg／m³以下に抑えるのが望ましい。また気泡
を導入して軽量化する場合には、気泡の導入量を
200／m³以下に抑えるのが望ましい。なお、コンクリート中に気泡を導入する方法と
しては、コンクリート起泡剤を混入してコンクリ
ートの練り混ぜ時に気泡を発生させる方法と、起
泡剤の溶液から適当な発泡機を用いて微小な気泡
を作つておき、この気泡をコンクリート混練時に
ミキサ中に投入する方法とがあるが、本発明に
は、いずれの方法も採用できる。本発明に用いるコンクリートの好適な配分をあ
げるとセメント300〜450Kg／m³、珪石粉末75〜
315Kg／m³、0.6mmふるい通過分が95％以上である
微粒硬質パーライト300〜600Kg／m³、水160〜270
Kg／m³、高性能減水剤０〜20Kg／m³である。なお
必要に応じて粗粒硬質パーライト100Kg／m³以下、
または気泡を200／m³以下を導入する。ここで
セメント量は、目標とする強度及び比重に応じて
適宜選択するがセメント量を300Kg／m³未満とす
ると従来の軽量コンクリートに比べて著しく高強
度のものを得るのが困難であり、またセメント量
を450Kg／m³を越えて増やしても強度が頭打ちと
なつて不経済であるばかりか、ひび割れの発生や
耐久性能の低下の原因となるので好ましくない。また、珪石粉末は既述のようにセメント100重
量部に対して25〜70重量部添加するのが良いが、
最適配分量は試験によつて決定すべきものであ
る。さらに微粒硬質パーライトの配合量並びに粗
粒硬質パーライトの配合量または気泡の導入量
は、セメント量、水量、目標比重が決まれば自ず
と決定される。なお、コンクリート製品製造に際し、早期に脱
型を可能として型枠を有効に利用するために、本
発明においても公知のセメントの硬化促進剤を併
用することが可能である。また本発明による高強
度軽量コンクリートの練り混ぜ、成型等は通常の
コンクリート製品製造の場合と同様に行なえばよ
い。本発明によれば、打設、硬化後の製品には高温
高圧蒸気養生を施すのであるが、この高温高圧蒸
気養生に先立つて、常法の常圧蒸気養生を行なつ
て、早期に脱型に必要な強度を発現させることも
でき、これにより型枠を有効に利用することがで
きる。また、本発明における高温高圧蒸気養生の条件
は、通常のコンクリート製品の高温高圧蒸気養生
で採用されているものと同様でよい。例えば、常
圧蒸気養生を行なつて脱型したコンクリート製品
をオートクレーブに入れ、昇温15〜20℃／時、最
高温度180℃、圧力10気圧で６時間養生したのち
10℃／時の割合で徐冷する。〈試験例〉以下に本発明の効果を示す試験例を説明する。試験例１第１表に示す配合No.１〜No.４の各配合の軽量コ
ンクリートを混練し、供試体を作製した。上記供試体について、３種類の養生方法（標準
養生（28日）、蒸気養生、高温高圧蒸気養生）を
行なつた後、各々について気乾比重、曲げ強度、
および圧縮強度を測定した。なお養生方法は次の通りである。１標準養生…供試体成型後、１日間は型枠のま
まで湿空養生し、１日で脱型し、以後材
令28日までは20℃の水中養生。２蒸気養生…供試体成形後、前置３時間、昇温
20℃／時、最高温度65℃で６時間保持、
脱型後３時間自然冷却。３高温高圧蒸気養生…上記２の条件で蒸気養生
を行ない、脱型した供試体を直ちにオー
トクレーブに入れ昇温15℃／時、最高温
度180℃、圧力10気圧で６時間保持、100
℃までは15℃／時の速度で冷却し、以後
はオートクレーブ中で常温まで自然冷
却。なお、気乾比重は、所定の養生の終了した供試
体を20℃、RH50％の乾燥室に入れ、一定重量と
なるまで放置したときの比重とした。以上の結果を第１表に示す。

【表】

【表】試験例２，３試験例１の気乾比重1.3よりもさらに低い気乾
比重1.2，1.1とするために第１表のNo.２〜No.４の
配合をNo.５〜No.８（試験例２），No.９〜No.12（試験
例３）のように変更して、試験例１と同様に供試
体を得た。上記供試体について試験例１と同様に３種類の
養生を行なつた後の気乾比重、曲げ強度、圧縮強
度を測定した。以上、試験例２の結果を第２表、試験例３の結
果を第３表に示す。

【表】

【表】以上の試験例１〜３に示されるように、微粒硬
質パーライトを主たる骨材とし、これに気泡また
は粗粒硬質パーライトを組み合せて気乾比重1.3
〜1.1に調節したコンクリートNo.４，No.７，No.８，
No.11，No.12と、構造用人工軽量骨材に気泡または
粗粒硬質パーライトを組み合わせて気乾比重を
1.3〜1.1に調節したコンクリートNo.２，No.３，No.
５，No.６，No.９，No.10とを比較すると、標準養生
および蒸気養生を行なつたものについては、微粒
硬質パーライトを主たる骨材として軽量化したコ
ンクリートの方が、曲げ強度、圧縮強度ともやや
優れている程度であまり差がなかつたが、高温高
圧蒸気養生を行なつたものについては、微粒硬質
パーライトを用いて軽量化したコンクリートのみ
が特異的に高強度化され、曲げ強度、圧縮強度の
いずれも著しく優れた値を示した。これらの結果より、微粒硬質パーライトを主た
る骨材とし、且つ高温高圧蒸気養生を行なつた本
発明にかかる軽量コンクリートは、従来の方法で
軽量化されたコンクリートに比べ著しく優れた曲
げ強度、圧縮強度を発現することが明らかとなつ
た。以上の結果の理由として次のようなことが考え
られる。先ず第一に、微粒硬質パーライトはそのかさ比
重が0.5〜0.7と粗粒硬質パーライトの0.2〜0.5と
比べて高いことからわかるように発泡が充分に行
なわれていないものであるので、骨材自体の強度
も大であると考えられる。これは、標準養生、蒸
気養生においても微粒硬質パーライトを主たる骨
材としたコンクリートが、Ｗ／Ｃ＋Ｓ（水／セメ
ント＋珪石粉）比が大きいにもかかわらず、従来
方法の軽量コンクリートに比べてやや優れた強度
を示すことからも明らかである。第２に、微粒硬質パーライトは既述のように黒
曜岩を粉砕し、焼成して製造したものであるが、
その化学成分は、SiO₂分に富みガラス状となつ
ている。このようなSiO₂分に富んだガラスは、
コンクリートを高温高圧蒸気養生した場合、セメ
ントが水和して生成する水酸化カルシウムと反応
して、結晶性のカルシウムシリケートハイドレー
トを生成する。この結晶性のカルシウムシリケー
トハイドレートは、高温高圧蒸気養生したコンク
リート製品で強度発現の主体となつており、この
ような反応は骨材の表面から数μm〜数十μmに限
定される。そしてこのようなカルシウムシリケー
トハイドレートの生成反応は、硬質パーライトを
骨材として用い、高温高圧蒸気養生を施した場合
には、硬質パーライトが粗粒であつても微粒であ
つても条件が同じであれば同じように反応が進行
し同厚の反応層（数μm〜数十μm）となる。した
がつて個々の骨材粒子に着目して考えると表面か
らの反応層の厚さが同一であれば、骨材中の反応
部分の占める割合は、粒径の小さい骨材ほど大き
くなることとなる。すなわち高温高圧蒸気養生後
のコンクリート中においては、微粒硬質パーライ
トをより多く含むものの方が高強度に変化するこ
ととなる。このように、微粒硬質パーライトを用いて高温
高圧蒸気養生を併用することにより軽量化を図つ
た場合、従来方法で同一比重に軽量化したコンク
リートに比べて著しく高い強度を発現するのは、
微粒硬質パーライトの骨材自体が粗粒硬質パーラ
イトに比べて強度が大きいことに加えて、骨材粒
子の中心近くまでが硬い反応層に変化することに
より更に高強度となるためと推定される。〈実施例〉（実施例）第４表に示す配合のコンクリートを用い、４ｍ
×２ｍ×0.15ｍのビル外壁用パネルを製造した。
コンクリートの練り混ぜには、パン型の強性練り
ミキサを使用した。練り混ぜたコンクリートはあ
らかじめ鉄筋を配置した型枠に流し込み、棒状バ
イブレーターを用いて締め固めた。打設後３時間
静置しシート掛けをして蒸気養生を行なつた。こ
の蒸気養生の条件は昇温20℃／時、最高温度65
℃、最高温度保持時間６時間とした。送蒸停止
後、コンクリート温度が40℃となるまでシートを
かけたままで自然冷却させた。コンクリート温度
が40℃となつたところで脱型し、脱型したパネル
をオートクレーブに移し、高温高圧蒸気養生を行
なつた。この高温高圧蒸気養生の条件は、昇温15
℃／時、最高温度180℃、最高圧力10気圧で６時
間保持し、保持終了後コンクリート温度が100℃
となるまでは15℃／時で冷却、以後はオートクレ
ーブ中で自然冷却させた。このパネルの重量は
1600Kgであり、鉄筋を除いた部分の気乾比重は
1.22であつた。この製品製造と同時に供試体を作成し、同様に
養生した。これら供試体の気乾比重、曲げ強度、
圧縮強度は、第５表に示す通りであつた。（比較例１，２）第５表に示す配合のコンクリートを実施例と同
一の方法で練り混ぜ、同一の型枠で成型し、同様
の養生を行なつてパネルを製造し、その強度を測
定した。強度の測定結果は第５表に示す通りであ
つた。また、比較例１の配合のパネル重量は2100Kg、
鉄筋を除いた部分の気乾比重は1.67、比較例２の
配合のパネル重量は1600Kg、鉄筋を除いた部分の
気乾比重は1.23であつた。第４表及び第５表から分るように、本発明方法
により軽量化されたパネル（実施例）は圧縮強度
が320Kg／cm²であり、比較例１の従来法による重
いパネルの圧縮強度340Kg／cm²と同程度の強度を
有するものであつた。また、上記実施例と同程度
の重量とした比較例２のパネルは圧縮強度が180
Kg／cm²であり、実施例のパネルの圧縮強度320
Kg／cm²に比べ著しく低い強度であつた。

【表】

【表】〈発明の効果〉以上、試験例、実施例とともに具体的に説明し
たように、本発明によれば、気乾比重1.1〜1.4と
軽量でありなおかつ従来は気乾比重1.6以上でな
ければ得られなかつた高強度を有する高強度軽量
コンクリート製品が、従来のコンクリート製品製
造設備をそのまま用いることにより容易に製造で
きる。このような軽量コンクリート製品は、従来の高
比重のコンクリート製品と同等の機械的性能を有
しながら軽量であるため、ビルの外壁材、間仕
切、床材、屋根材等の建築部材、橋梁の床版等と
して使用した場合、基礎、柱、はり、橋脚等にか
かる静荷重を軽減することができる。また製造工
場から建築現場への運搬、建築現場での取り付け
工事などもより容易に行なうことができ、建築物
の設計・施工上、経済的に有利となる。

Claims

【特許請求の範囲】

１軽量コンクリート製品を製造するに際し、
0.6mmふるい通過分が95％以上である微粒硬質パ
ーライトを主たる骨材として用い、高温高圧蒸気
養生することを特徴とする高強度軽量コンクリー
ト製品の製造方法。