JP2000016881A - 軽量コンクリート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくとも１０〜８０℃の範囲内において養
生温度が変化しても、材令１日以降は略々同じ強度発現
性を示し、コンクリート製品の製造に用いた場合、蒸気
養生工程の省略が可能で、さらに、コンクリート製品も
軽量化することができる軽量コンクリートを提供する。 【解決手段】 内部に数〜十数μｍ程度の微細な独立気
泡が均一に分布している絶乾比重が０．５〜１．３の超
軽量粗骨材を０．３〜０．４ｍ³／ｍ³含み、単位セメン
ト量が４００ｋｇ／ｍ³以上、水／セメント比が４０重
量％以下である軽量コンクリート。前記超軽量粗骨材の
吸水率が５．０％以下であることが好適で、圧壊強度が
７００Ｎ以上であることが好適である。また、コンクリ
ート中の空気量は３．５〜６．５容量％であることが好
適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軽量コンクリート
に関し、特に、少なくとも１０〜８０℃の範囲内におい
て養生温度が変化しても、材令１日以降は略々同じ強度
発現性を示すものであり、コンクリート製品の製造に用
いた場合、蒸気養生工程の省略が可能な軽量コンクリー
トに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コンクリート製品工場において
製造されるコンクリート製品では、型枠の転用及びコン
クリート製品の出荷を迅速に行うために、促進養生が広
く行われている。この促進養生としては、蒸気養生が最
も多く行われている。

【０００３】蒸気養生の条件として、例えば、型枠にコ
ンクリートを打ち込み、締め固めた後、常温で２〜４時
間前置きし、昇温速度１５〜２０℃／ｈｒ程度で６０〜
８０℃まで約２〜４時間をかけて昇温し、その温度で３
〜４時間保持し、常温まで３時間以上をかけて徐冷する
条件が採用されている。そして、通常、コンクリートを
打ち込んだ翌日に脱型が行われ、その後、気中で１週間
程養生し、製品を出荷している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】また、近年、コンクリ
ート製品工場においては、作業の省力化・効率化を目的
として、コンクリート製品を大型化することが行われて
いる。そして、コンクリート製品工場で行われる蒸気養
生は、コンクリート製品を大量に製造するために、型枠
にコンクリートを打ち込み、締め固めた後、型枠全体を
シート等で覆い、その中にスチーム管等により蒸気を送
り込む簡易的な方法により行われていることが多い。

【０００５】そのため、蒸気吹き出し口付近と、それ以
外の部分とでは温度差が生じるため、強度発現性にばら
つきが生じ易かった。さらに、上記簡易的な方法では、
型枠ごとに養生温度を同じにすることは困難であり、型
枠ごとのコンクリート製品の強度発現性にもばらつきが
生じ易かった。そのため、養生温度が変化しても、材令
１日以降は略々同じ強度発現性を示すコンクリートが望
まれていた。また、上記簡易的な方法では、その準備に
手間が掛かるため、蒸気養生をしなくとも従来と同様に
型枠の転用及び製品の出荷を行うことのできるコンクリ
ートも望まれていた。

【０００６】また、上述したように、近年においては、
コンクリート製品の大型化が進められている。そこで、
該コンクリート製品の運搬時や施工時における取り扱い
を容易にするために、該コンクリート製品を軽量化する
ことも強く求められていた。

【０００７】そこで、本発明は、上述した事情に鑑みて
なされたものであって、少なくとも１０〜８０℃の範囲
内において養生温度が変化しても、材令１日以降は略々
同じ強度発現性を示し、コンクリート製品の製造に用い
た場合、蒸気養生工程の省略が可能で、さらに、コンク
リート製品も軽量化することができる軽量コンクリート
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意研究した結果、粗骨材として、特
定の超軽量粗骨材を使用し、さらに、コンクリートの配
合を特定すれば上記目的を達成できることを見出し、本
発明を完成させたものである。

【０００９】請求項１記載の発明は、軽量コンクリート
であって、内部に数μｍ〜２０μｍ程度の微細な独立気
泡が均一に分布している絶乾比重が０．５〜１．３の超
軽量粗骨材を０．３〜０．４ｍ³／ｍ³含み、単位セメン
ト量が４００ｋｇ／ｍ³以上、水／セメント比が４０重
量％以下であることを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明は、前記超軽量粗骨材
の吸水率が５．０％以下であることを特徴とする。

【００１１】請求項３記載の発明は、前記超軽量粗骨材
の圧壊強度が７００Ｎ以上であることを特徴とする。

【００１２】請求項４記載の発明は、コンクリート中の
空気量が３．５〜６．５容量％であることを特徴とす
る。

【００１３】そして、請求項１記載の発明によれば、内
部に数μｍ〜２０μｍ程度の微細な独立気泡が均一に分
布している絶乾比重が０．５〜１．３の超軽量粗骨材を
０．３〜０．４ｍ³／ｍ³含み、単位セメント量が４００
ｋｇ／ｍ³以上、水／セメント比が４０重量％以下の軽
量コンクリートであるため、コンクリート製品を軽量化
することができるとともに、少なくとも１０〜８０℃の
範囲内において養生温度が変化しても、材令１日以降は
略々同じ強度発現性を示すので、安定した品質のコンク
リート製品を製造することができ、さらに、常温・湿空
養生１日の養生条件であっても、蒸気養生を行った場合
と同程度の強度を発現するので、蒸気養生を行う必要が
なく、従来、型枠にシート等を数枚重ねて覆う等の、蒸
気養生のために必要としていた煩雑な作業を行わずに済
み、作業性をも改善することができる。

【００１４】請求項２記載の発明によれば、前記超軽量
粗骨材の吸水率が５．０％以下であるため、硬化後の軽
量コンクリートの凍結融解抵抗が良好になる。

【００１５】請求項３記載の発明によれば、前記超軽量
粗骨材の圧壊強度が７００Ｎ以上であり、超軽量粗骨材
の圧壊強度が大きい程弾性係数も大きくなるので、より
高強度・高弾性係数の軽量コンクリートが得られる。

【００１６】請求項４記載の発明によれば、コンクリー
ト中の空気量が３．５〜６．５容量％であるため、硬化
後のコンクリートの凍結融解抵抗がより良好になるとと
もに、硬化前のコンクリートが取り扱い易くなり作業性
が向上する。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる軽量コンク
リートの実施の形態を説明する。本発明において、粗骨
材として、内部に数μｍ〜２０μｍ程度の微細な独立気
泡が均一に分布している絶乾比重が０．５〜１．３、好
ましくは０．７〜１．３である超軽量粗骨材を使用す
る。

【００１８】前記超軽量粗骨材は、その内部の気泡の占
める割合が４０〜８０容量％程度と大いものである。該
超軽量粗骨材を配合することによりコンクリート中に大
量の気泡を含ませることができる。その結果、本発明に
かかる軽量コンクリートでは、該軽量コンクリートの熱
伝導率が小さくなり、単位セメント量が多いことと相俟
ってセメントの水和熱とその蓄熱によりコンクリート自
身の温度が上昇して保温されるという、自己断熱性を有
するため、外部養生温度による強度への影響が小さくな
ると推察される。

【００１９】尚、絶乾比重が０．７以上である超軽量粗
骨材の方が、均一な大きさの独立気泡を有するものであ
り、養生温度の変化によるコンクリートの強度発現性の
変化がより少なくなりより好ましい。

【００２０】また、超軽量粗骨材の吸水率が小さい程、
軽量コンクリートの凍結融解抵抗が良好になるため、超
軽量粗骨材の吸水率は５．０以下が好ましい。

【００２１】さらに、超軽量粗骨材の圧壊強度が大きい
程、軽量コンクリートの圧縮強度及び弾性係数も大きく
なるため、超軽量粗骨材の圧壊強度は７００Ｎ以上であ
ることが好ましい。

【００２２】前記超軽量粗骨材は、例えば、黒曜石、真
珠岩等のガラス質原料にＳｉＣ等の発泡剤及びベントナ
イト等の粘着材を加えて、５〜１５ｍｍ程度に造粒し、
該造粒物を１０００〜１３００℃で焼成・発泡させて得
られるものである。また、石炭灰にベントナイト等の粘
着剤を加えて造粒し、該造粒物を１１５０〜１３５０℃
で焼成・発泡させて得ることもできる。

【００２３】尚、このような性状を有する超軽量粗骨材
としては、市販品として、アサノスーパーライト（商品
名：日本セメント（株）製）が挙げられる。

【００２４】前記性状以外の超軽量粗骨材、すなわち、
骨材中の気泡が少なかったり、または骨材中の気泡が粗
大なものであったり、さらには連通気泡であったりする
ものは、養生温度の変化によってコンクリートの強度発
現性も変化するため好ましくない。

【００２５】また、本発明で使用するセメントとして
は、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメ
ント、中庸熱ポルトランドセメントや、高炉セメント
Ａ、Ｂ種、及びフライアッシュセメント、シリカセメン
トが挙げられる。

【００２６】さらに、細骨材としては、川砂、山砂、砕
砂等や、アサノライト（日本セメント（株）製）、Ｇラ
イト（サンライト（株）製）等の市販軽量細骨材や、黒
曜石または真珠岩を破砕・粉砕して５ｍｍ以下程度に粒
度調整し、１０００〜１２００℃で焼成・発泡させて得
られた軽量細骨材、さらには、黒曜石や真珠岩等のガラ
ス質原料１００重量部に対してＳｉＣ等の発泡剤０．１
〜２．０重量部及びベントナイト等の粘着剤０．１〜１
０．０重量部からなる５ｍｍ以下の造粒物を１０００〜
１３００℃で焼成・発泡させて得られた軽量細骨材が挙
げられる。

【００２７】減水剤としては、メラミン系、ナフタレン
スルホン酸系、ポリカルボン酸系の減水剤（高性能減水
剤及び高性能ＡＥ減水剤を含む）が挙げられる。また、
混練水には通常用いられる水道水等が挙げられる。

【００２８】本発明において、目的を阻害しない範囲内
において、上記セメントの一部を高炉スラグ粉末、シリ
カヒューム、フライアッシュ、石灰石粉末、珪石粉末等
の混和材で置換することは差し支えない。

【００２９】本発明の軽量コンクリートの配合条件は、
単位セメント量が４００ｋｇ／ｍ³以上、好ましくは４
４０〜６００ｋｇ／ｍ³、水／セメント比が４０重量％
以下、好ましくは２５〜３６重量％、超軽量粗骨材量が
０．３〜０．４ｍ³／ｍ³である。

【００３０】コンクリートの配合量が前記範囲外では、
養生温度の変化によってコンクリートの強度発現性も変
化するので好ましくない。

【００３１】尚、単位セメント量が６００ｋｇ／ｍ³を
超えた場合には、これ以上セメント量を増やしても軽量
コンクリートの圧縮強度の増進効果が小さく、コストも
高くなるため、単位セメント量は６００ｋｇ／ｍ³以下
とすることが好ましい。

【００３２】一方、単位セメント量が４４０ｋｇ／ｍ³
以上では、養生温度の変化によるコンクリートの強度発
現性の変化がより少なくなり好ましい。

【００３３】また、水／セメント比は、３６重量％以下
では、養生温度の変化によるコンクリートの強度発現性
の変化がより少なくなり、さらに、水／セメント比が２
５重量％以下では、軽量コンクリートの作業性が急激に
悪化するので、水／セメント比が２５〜３６重量％とす
ることが好ましい。

【００３４】尚、減水剤の添加量は、前記水／セメント
比を得るために、概ねセメントに対して０．５〜２．０
重量％とするのが好ましい。

【００３５】さらに、軽量コンクリートの作業性等の観
点から、細骨材量は０．３ｍ³／ｍ³程度とすることが望
ましい。

【００３６】本発明において、ＡＥ剤を用いて、コンク
リート中の空気量を３．５〜６．５容量％程度に調整す
ることは、硬化後のコンクリートの凍結融解抵抗がより
良好になるとともに、硬化前のコンクリートが取り扱い
易くなり作業性が向上する。

【００３７】上記説明した本発明にかかる軽量コンクリ
ートでは、例えば、１日間２０℃で湿空養生するという
養生条件であっても、蒸気養生（例えば、２０℃で４時
間前置きし、昇温速度１５℃／ｈｒ程度で７０℃まで昇
温し、その温度で３時間保持し、２０℃まで徐冷）した
場合と同程度の強度を発現する。また、その後の強度発
現性も略々同じである（後述試験例参照）。

【００３８】そのため、本発明にかかる軽量コンクリー
トをコンクリート製品の製造に適用した場合には、蒸気
養生を行わなくとも、従来の工程と同様に、型枠の転用
及びコンクリート製品の出荷を行うことができるという
利点がある。

【００３９】本発明において、軽量コンクリートの練り
混ぜは、従来よりコンクリートの混練に使用されている
オムニタイプミキサー、パン型ミキサー、二軸タイプミ
キサー等のミキサーを使用して行う。尚、混練時間は特
に限定されない。

【００４０】養生は、常温で湿空養生すればよい。尚、
本発明でいう常温とは１０〜３５℃である。養生温度が
１０℃未満の場合には、養生温度の変化によりコンクリ
ートの強度発現性が変化するとともに、強度発現性も低
くなり、コンクリート製品の製造に適用した場合には、
型枠の転用及びコンクリート製品の出荷も遅くなるので
好ましくない。一方、３５℃を超える温度で養生を行う
場合には加熱手段が必要となる場合が多く、コストアッ
プの原因となるため好ましくない。

【００４１】次に、本発明にかかる軽量コンクリートの
試験例を説明する。 （１）使用材料 セメント ：普通ポルトランドセメント（日本セメント（株）製） 水 ：水道水 高炉スラグ粉末：ファインセラメント１０Ａ（第一セメント（株）製） 混和剤 ：減水剤（レオビルドＳＰ−８Ｓ：（株）エヌエムビー製）、 ＡＥ剤（マイクロエア７７５Ｓ：（株）エヌエムビー製） 細骨材 ：Ｓ１；黒曜石を破砕・粉砕して５ｍｍ以下程度に粒度調整し 、１１００℃で焼成・発泡させて得られた軽量細骨材 （絶乾比重１．１０、吸水率１０％） Ｓ２；青梅産砕砂 粗骨材 ：Ｇ１；アサノスーパーライト（日本セメント（株）製、圧壊 強度８１０Ｎ、絶乾比重０．８、吸水率３．５％） Ｇ２；アサノスーパーライト（日本セメント（株）製、圧壊 強度１６７０Ｎ、絶乾比重１．２、吸水率０．８％） Ｇ３；日本セメント（株）試作品（圧壊強度：７０５Ｎ、絶 乾比重０．６、吸水率４．６％） Ｇ４；メサライト（メサライト工業（株）製、絶乾比重１． ２、吸水率１５．０％） Ｇ５；日本セメント（株）試作品（絶乾比重０．４８、吸水 率８．０％） 尚、各粗骨材を割裂し、気泡の状態を光学顕微鏡を用い
て調べた結果を以下に示す。 Ｇ１；５〜２０μｍ程度の気泡が均一に分布 Ｇ２；５〜１０μｍ程度の気泡が均一に分布 Ｇ３；５〜２０μｍ程度の気泡が均一に分布しているが、３ ０μｍ以上の気泡も少し認められる。 Ｇ４；連通気泡が多い Ｇ５；３０μｍ以上の粗大気泡が多く、５０μｍを超える気 泡も認められる。

【００４２】尚、粗骨材の絶乾比重及び吸水率は、「Ｊ
ＩＳ Ａ １１３４（構造用軽量粗骨材の比重及び吸水
率試験方法）」に準じて、圧壊強度は「ＪＩＳ Ｚ ８
８４１（造粒物−強度試験方法）」に準じ、骨材径が１
４±１ｍｍのものを測定した。

【００４３】（２）配合条件及び混練 表１に示す割合で各材料をパン型ミキサー（０．１
ｍ³）に投入し、９０秒練り混ぜて軽量コンクリートを
調製した。同表において、Ｎｏ．１〜１１が本発明にか
かる軽量コンクリートであって、Ｎｏ．１２〜１７が比
較例である。尚、比較例において、各々本発明と比較し
て、Ｎｏ．１２及び１３は、粗骨材の性状が異なるも
の、Ｎｏ．１４はセメント量が少ないもの、Ｎｏ．１５
は水／セメント比が大きいもの、Ｎｏ．１６は粗骨材量
が少ないもの、Ｎｏ．１７は粗骨材量が多いものであ
る。

【００４４】

【表１】

【００４５】（３）成形及び養生 練り混ぜ後、φ１０×２０ｃｍの型枠に軽量コンクリー
トを投入し、テーブルバイブレータ上で１５秒間、振動
成形（振動数４０００ｖｐｍ）し、２０℃・湿空養
生、または蒸気養生（２０℃で４時間前置きし、昇温
速度１５℃／ｈｒ程度で７０℃まで昇温し、その温度で
３時間保持し、２０℃まで徐冷）し、材令１日で脱型し
た。その後、さらに２０℃で７日間気中養生した。尚、
一部については、１５℃・湿空養生、及び４０℃・
湿空養生の条件でも養生を行った。

【００４６】（４）評価 気乾比重 脱型後の供試体の容積と重量とを測定し、気乾比重を算
出した。気乾比重は、供試体３本の平均値とした。 圧縮強度 脱型後及び気中養生後の供試体の圧縮強度を「ＪＩＳ
Ａ １１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）」に
準じて測定した。その結果を表２に示す。

【００４７】

【表２】

【００４８】一般に、コンクリートでは、１割以上強度
が異なると強度発現性が異なるものと認識されるが、同
表により明らかなように、Ｎｏ．１〜１１の本発明にか
かる軽量コンクリートでは、蒸気養生を行った場合と行
わない場合とで強度の差が１割以下であって強度発現性
は同等と判断できる。一方、Ｎｏ．１２〜１７の各比較
例とも、蒸気養生を行った場合と２０℃・湿空養生後気
中養生をした場合とで１割以上の強度差が見られ、強度
発現性が異なるものと判断できる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、コンクリート製品を軽量化することができ
るとともに、安定した品質のコンクリート製品を製造す
ることができ、さらに、蒸気養生を行う必要がなく、従
来、型枠にシート等を数枚重ねて覆う等の、蒸気養生の
ために必要としていた煩雑な作業を行わずに済み、作業
性をも改善することが可能な軽量コンクリートを提供す
ることができる。

【００５０】請求項２記載の発明によれば、上記効果に
加え、より凍結融解抵抗に優れた軽量コンクリートを提
供することができる。

【００５１】請求項３記載の発明によれば、上記効果に
加え、より高強度・高弾性係数の軽量コンクリートを提
供することができる。

【００５２】請求項４記載の発明によれば、上記効果に
加え、硬化後のコンクリートの凍結融解抵抗が良好にな
るとともに、硬化前のコンクリートが取り扱い易くなり
作業性が向上するため、より寒冷地に適した軽量コンク
リートを提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 雄康 東京都江東区清澄１−２−23 日本セメン ト株式会社中央研究所内 (72)発明者 岡本 享久 東京都江東区清澄１−２−23 日本セメン ト株式会社中央研究所内 Ｆターム(参考） 4G019 LA02 LB02 LD01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に数μｍ〜２０μｍ程度の微細な独
   立気泡が均一に分布している絶乾比重が０．５〜１．３
   の超軽量粗骨材を０．３〜０．４ｍ³／ｍ³含み、単位セ
   メント量が４００ｋｇ／ｍ³以上、水／セメント比が４
   ０重量％以下であることを特徴とする軽量コンクリー
   ト。
2. 【請求項２】 前記超軽量粗骨材の吸水率が５．０％以
   下であることを特徴とする請求項１記載の軽量コンクリ
   ート。
3. 【請求項３】 前記超軽量粗骨材の圧壊強度が７００Ｎ
   以上であることを特徴とする請求項１または２記載の軽
   量コンクリート。
4. 【請求項４】 コンクリート中の空気量が３．５〜６．
   ５容量％であることを特徴とする請求項１乃至３のいず
   れかに記載の軽量コンクリート。