JP2825648B2 - 高強度構造用パーライトコンクリート - Google Patents

高強度構造用パーライトコンクリート

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JP2825648B2 JP2508513A JP50851390A JP2825648B2 JP 2825648 B2 JP2825648 B2 JP 2825648B2 JP 2508513 A JP2508513 A JP 2508513A JP 50851390 A JP50851390 A JP 50851390A JP 2825648 B2 JP2825648 B2 JP 2825648B2
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Description

【発明の詳細な説明】 関連出願の表示 本願は、1989年５月22日に出願された出願番号第07/3
54,829号および1989年10月６日に提出された出願番号第
07/418,326号の一部継続出願である。
発明の背景 本発明は、新規な、比較的表面が滑らかで、有孔性の
（vesicular）膨張パーライト（expanded perlite）を
センメントに添加して、構造用コンクリート、特に建築
産業において使用するプランク（plank）のようなプレ
キャスト処理とプレストレス処理とを施したストランド
強化製品（precast,prestressed,strand−reinforced p
roducts）製造用のセメント組成物（cementitious comn
position）を製造する技術に関する。本発明はまた、新
規な膨張パーライトに関する。
発明の目的 本発明の目的は、骨材（aggregate）に添加しかつ水
と混ぜ合せたときに、強力で、剛性のある高強度構造用
コンクリートを提供するセメント配合物を提供すること
にある。
本発明の別の目的は、コンクリートの上記特性の全て
を保持すると同時に、補強ストランドとコンクリートと
の接着性を改善するプランク素材のような強化プレキャ
ストコンクリート製品用のセメント組成物を提供するこ
とにある。
本発明の他の目的と利点は、本発明に関する以下の説
明から明らかになるものである。
発明の概要 本発明によれば、新規な、比較的表面が滑らかで、有
孔性の膨張パーライトがセメント混合物に添加される。
膨張パーライトは、100乃至30メッシュ以下という比較
的小さい粒度を有し、略球形をなす。膨張パーライト
は、得られるコンクリートが軽量かつ強力であるように
密度が比較的低く、かつ、プランク素材などにキャスト
することができるように、スランプ（slump）を零ある
いは低くすることができる。コンクリートと補強ストラ
ンドとの結合は、著しく改良される。
図面の簡単な説明 第１図は、スパンクリート・マニュファクチャラーズ
・アソシエイション（Spancrete Manufacturer's Assoc
iation）のメンバーにより製造されるような典型的なプ
ランクを示す斜視図であり、 第2Aおよび2B図は、本発明に従って使用するために製
造されかつ処理された膨張パーライトを17倍および100
倍でそれぞれ示す顕微鏡写真であり、 第3Aおよび3B図は、ビルディングの屋根用の比較的低
密度でかつ低強度の断熱コンクリートを製造するために
コンクリートに添加される先行技術の膨張パーライトを
17倍および30倍でそれぞれ示す顕微鏡写真であり、 第４図は、普通のプランク素材コンクリートと本発明
に従ってつくられた軽量プランク素材コンクリートにお
ける補強ストランドの滑りを比較する現尺プラントの試
験データを示すグラフ図である。
好ましい実施例の詳細な説明 第１図は、長尺の中空コアプランク素材１を、該素材
の底部に配設した補強ストランド２とともに示す。空所
３が、重量を軽減するためにプランク素材の中央部に形
成されている。
現在行なわれている標準的な方法では、長尺のかかる
中空コアプランク素材１をキャスティングベッドにおい
てキャストする。一般に行なわれている方法の１つで
は、ベッドに沿って分当たり2.4乃至4.5m（８乃至15フ
ィート）の速度で動きかつプレストレス処理され張力が
かけられている補強鋼ストランド上および周囲にコンク
リートを被着しまたはキャストする機械が使用されてい
る。コンクリートは、スランプが零でありまたは低く、
強度が大きくなるように配合される。コンクリートは、
少なくとも約211kg/cm2［3000psi（20.69ミリパスカル
−MPa）］の圧縮強度を有するように十分に硬化しかつ
補強ストランドに付着するようになるまで、ベッドに放
置しておく。次に、所定の長さに切断し、貯蔵所へ移送
して最終硬化を行なう。プランク素材は、最大154m（50
0フィート）の長さとすることができる。プランク素材
から切断されたプランクまたはスパン（span）の長さ
は、３乃至9m（10乃至30フィート）とすることができ
る。プランク素材１は、幅を約１乃至2.4m（約３乃至８
フィート）、厚みを約15乃至46cm（６約18インチ）とす
ることができる。
これは、プランク素材を各層について１回のパスで３
層にキャストする連続方法であり、プランク素材１に中
空部即ち空所３を形成するために、中間混合物が振動コ
アの周囲に詰め込まれる。
補強ストランド２が有効性を発揮するためには、コン
クリートがストランドに付着しなければならない。プラ
ンク用のコンクリートを配合する場合に考慮される他の
事項に、剛性と軽量性とがあり、これらは双方とも所望
されるものであり、更に、当然のことであるがコストが
ある。スパンクリート・マニュファクチャラーズ・アソ
シエイションと呼ばれる一群の会社が、このようなプラ
ンクを製造している。
コンクリートプランクおよびプランク製造用のコンク
リート組成物は、本発明と関連するものであるが、本発
明のセメント組成物は、以下に説明するように、他の数
多くの製品に適用されるものである。
本発明のセメント組成物は、コンクリート混合物の湿
量基準で、約0.5乃至20重量パーセントの表面が比較的
滑らかで、有効性の膨張パーライトを含み、該パーライ
トは、サイズが約100乃至30メッシュで、嵩密度が約112
乃至320kg/m3（約７乃至20ポンド／立方フィート）であ
る。第2Aおよび2B図に示すように、本発明の膨張パーラ
イトは、丸形または球形で、表面が滑らかで、略均一の
サイズを有している。これは、比較的固く、脆さをもっ
ていない。これは、骨材として使用しかつセメントおよ
びその他の骨材と混合したときに、崩壊することがな
い。
本発明の有意性と構成要素の作用を理解するために
は、先行技術の膨張パーライトと本発明の膨張パーライ
トのタイプを定義するとともに、識別することが必要で
ある。パーライト鉱物（mineral）は、膨張工程におい
て熱に曝されると、取り込まれた水が膨張する際にパー
ライト鉱物のシリカ壁を軟化させて、粒子のサイズを有
意に大きくする気泡または空隙を多数形成する、取り込
んだ水を含有する火山性シリカガラスである。パーライ
ト鉱石（ore）は、当初の容積の４乃至20倍に膨張す
る。
膨張パーライトは、４つの異なるタイプ、即ち、破砕
片パーライト（shattered fragment perlite）、単一球
形気泡パーライト（individual spherical cellperlit
e）、開放面膨張パーライト（open−surfaced,expanded
perlite）および円滑面膨張パーライト（smooth−surf
aced,expanded perlite）に分類される。最初の３つの
タイプが先行技術のパーライトであり、４番目が本発明
の膨張パーライトを構成する。
破砕片パーライトは、破壊した気泡壁（cell wall）
を有する破片から主としてなるパーライトの細かい固体
粒子から構成され、該粒子は比重が約2.3であり、水中
に没する。これらの「破砕片」は、パーライト鉱石が過
熱されて気泡壁が破壊することにより破壊または破砕さ
れた固体片を形成するパーライト膨張工程において生ず
る。この種のパーライトは、米国特許第2,585,366号に
開示されている。
単一球形気泡パーライトは、薄いガラス状の壁を有す
る。単一の中空で球形の気泡を有するパーライトであ
る。この物質は、サイズが一般に極めて小さく、パーラ
イト鉱石の著しく小さい粒子の膨張または一層大きい開
放面気泡膨張パーライトの崩壊による生成物である。こ
れは、カリフォルニア州、ロスアンゼルスのグレフコ・
インコーポレイテッド（Grefco,Inc.）からディカパー
ル（DICAPERL）なる商標を付したものを商業的に入手す
ることができる。これは、中空ガラスの微小球としての
特徴を有する。この製品を得るためには膨張パーライト
を篩を介してスクリーン処理しなければならないので、
これは比較的高価となる。
開放面膨張パーライトは、独立（closed）即ち封止さ
れている（sealed）内部気泡と開放されている外面気泡
とを有する多数の多角形気泡からなる有孔構造の膨張セ
ルである。この種の膨張粒子は、サイズが50乃至10メッ
シュの範囲にあるが、一般には30メッシュ以上である。
この開放面膨張パーライトは形状が角張っており、著し
く脆い。このタイプのパーライトの壊れた外部気泡壁
は、本技術分野においては、「うさぎの耳」（“rabbit
ears"）と呼ばれている。うさぎの耳は、一層大きなパ
ーライト片からはがれ落ちて、破砕片パーライトを形成
する傾向がある。開放面膨張パーライト粒子は、32乃至
112kg/m3（２乃至７ポンド／立方フィード）の嵩密度を
有する。これらの粒子は水に浮くが、開放面気泡を有す
るので、円滑面膨張パーライトのように浮揚性ではな
い。
円滑面有孔性膨張パーライトは、多数の多角形気泡か
らなる膨張パーライトであり、内部および外面気泡はい
ずれも、殆どの部分が独立している。パーライトの気泡
壁は、内部空隙のサイズと比較すると、比較的厚くなっ
ている。この円滑面パーライトは、丸くなっており、形
状は略球形である。このパーライトは、水に浮くととも
に、形状が丸くしかも表面が円滑でかつ殆どが閉止され
ているので、開放面膨張パーライトよりも一層浮揚性が
ある。これは、うさぎの耳を有しておらず、比較的脆く
なく、しかも他の配合物との混合物に対して有意の構造
特性を付与する。本発明の膨張パーライトは、サイズが
100乃至30メッシュであり、嵩密度は、48乃至320kg/m3
（３乃至20ポンド／立方フィート）、好ましくは、128
乃至240kg/m3（８乃至15ポンド／立方フィート）とすべ
きである。少なくとも約90重量％は、100メッシュのス
クリーンに保持される。このパーライトの化学分析を行
なったところ、二酸化珪素の含有量は70％を越えてい
た。
第2Aおよび2B図の顕微鏡写真に示すように、本発明に
おいて使用される特定のパーライトは、滑らかな表面を
有する丸い形状をなし、略均一なサイズを有する。これ
はまた、比較的固くて脆くない。かかる形状、サイズお
よび非脆性により、ブレンドされた状態を呈し、崩壊せ
ず、しかも先行技術のパーライトよりも空隙空間が有意
に少ない均一な混合製品とすることにより、コンクリー
トに有意の特性を付与する。
第3Aおよび3B図は、開放表面を有する先行技術のパー
ライトを示す。粒子は粗く、鋭利でかつサイズが不均一
である。先行技術のパーライトは、本発明において使用
されるパーライトよりも大きく、従って、第2B図は倍率
が100倍であり、一方、第3B図は倍率がわずか30倍とな
っている。
本明細書においては、この新たなタイプのパーライト
は「円滑面有孔性膨張パーライト」（“smooth surface
d,vesicular,expanded perlite"）と呼ばれる。
本発明の膨張パーライトの重要な特性は、他の乾質材
料と混合して輸送されたときに分離せず、他の材料と混
合したときに耐崩壊性を呈することにある。かかる結果
は、他の材料と混合したときに分離しかつ崩壊する傾向
を有する第3Aおよび3B図に示すような先行技術の膨張パ
ーライトの性質とは著しく異なるものである。
本発明において使用される特定の膨張パーライトに処
理するのに適したパーライトは、コロラド州81120、ア
ントニオ（Antonio）、ピー・オー・ボックス308（P.O.
Box 308）に所在するグレフコ・インコーポレイテッド
（Grefco,Inc.）からグレードNA66（微細物）、NA67
（微細物）またはSOC65（微細物）を得ることができ
る。別の適宜の鉱石源は、コロラド州、アントニオに所
在するマンビル・コーポレイション（Manville Corp.）
である。グレフコのNA66、NA67およびSOC65鉱石の仕様
は次の通りである。
これらの鉱石のグレード、または本発明の特定のパー
ライトに膨張させるのに使用するのに適したパーライト
鉱石のグレードの全体的な仕様は、次の通りである。
上記した好ましいグレフコ鉱石から膨張される本発明
の特定のパーライトの対応する仕様の例は、次の通りで
ある。
上記した全仕様のパーライト鉱石から膨張させること
ができる本発明の特定の膨張パーライトの全仕様は、次
の通りである。
パーライト鉱石は、コンクリート構造用配合物におい
て使用する場合、760乃至1093℃で128乃至240kg/m3（14
00乃至200゜Fで８乃至15ポンド／立方フィート）の所定
の未圧縮（uncompcted）嵩密度に膨張される。同時係属
の米国特許出願第07/418,326号に係る耐火組成物におい
て使用する場合には、未圧縮嵩密度は、48kg/m3（３ポ
ンド／立方フィート）程度の低さとすることができる。
膨張後は、パーライトは、少なくとも78重量パーセント
が合衆国標準篩No.30を通過し、45重量％が合衆国標準
篩No.50により保持されるような粒度とすべきである。
篩分析は本発明にかかる生成物の配合にとって重要であ
るが、本明細書において記載されている性能を発揮する
ためには、パーライトの丸い形状と滑らかな表面特性も
存在しなければならない。
膨張パーライト中の微細物（fines）は、約10重量％
未満とすべきである。微細物は、合衆国標準篩No.100を
少なくとも通過する小さい粒子である。微細物は一般に
膨張しないまたは不完全に膨張するパーライト鉱石であ
り、重量があり、経済的ではないといった制約がある。
本発明において使用される膨張パーライトは、そのサ
イズを制御するためにスクリーンを通過しない。粒度
は、炉条件を調整することにより、かつ、膨張前の鉱石
の粒度から制御される。
本発明において使用される膨張パーライトに硬度を付
与しかつ脆砕性を除去する処置の１つは、セメントと、
パーライトと、水との混合物を形成し、次に混合物にお
けるパーライトの比重とその空隙率とを計算することで
ある。本発明において使用される膨張パーライトは、セ
メントおよび水と混合すると、約0.37の比重と約60％の
空隙率とを有する。先行技術の開放面膨張パーライト
は、約0.71の比重と約80％の空隙率とを有する。
パーライト鉱石は先づ粉砕され、次に、第２表の仕様
に示すサイズまたはグレードにされ、その後、垂直炉即
ちエキスパンダ（expander）において膨張される。かか
る装置および方法は本技術印分野において公知である。
パーライト鉱石は、バーナのブロアにより形成される空
気の上向きドラフトに抗してバーナへ向けて落ちるよう
に、開放したトールフレーム（tall flame）（かかるフ
レームはガスと空気とを混合することにより炉において
点火される）に供給される。パーライト炉は実質上気密
であり、従って、強い吸引圧即ち負の空気圧を有する。
この負の空気圧により、膨張パーライト鉱石をフレーム
から離れる方向へ引張りかつ炉から引き出すドラフトが
形成される。パーライト粒子は、上向きドラフトにより
該粒子をエキスパンダの頂部から運び出すことができる
ように十分に低い緩い（loose）重量または密度に達す
るまで膨張を行なう。本発明において使用されるパーラ
イト鉱石を得る場合には、予備加熱工程を回避すべきで
ある。これは、予備加熱は鉱石の粒子を脱水しかつ不均
一に過熱する傾向があり、最終膨張生成物に許容するこ
とができない量の未膨張微細鉱石が生ずることになるか
らである。鉱石は、炉壁の低位置に供給口を配設するこ
とにより、フレームに直接供給すべきである。フレーム
は、通常の高さ位置よりも低く調整すべきである。この
低いフレームは、炉バーナの外側のガス／空気管におい
てフレームが実際に燃焼するまで空気とガスとを予備混
合することにより得られる。この場合には、フレームは
通常よりも低くなる。同時に、ドラフトは、微細な鉱石
がフレームを介してゆっくりと引張られ、しかも得られ
る膨張パーライトが上方へかつ炉から引き出されるよう
に、低く調整しなければならない。ドラフトとフレーム
を上記のように下方へ調整することにより、膨張パーラ
イトの密度は上昇し、かつ、粒子の表面は第2Aおよび2B
図に示すように概して丸くなる。パーライトの嵩密度
は、パーライトをフレームを介して供給する速度により
制御することができる。フレームを通る速度が大きくな
ると、一層緻密なパーライトとなる。エキスパンダのサ
イズと構造にはかなりの変動がある。当業者であれば、
小規模の試験と実験とにより、適宜の膨張パーライトを
得ることができる。バーミキュライトを得るのに使用さ
れる炉を使用して、本発明の膨張パーライトを得ること
ができる。
円滑面膨張パーライトの範囲は、湿潤コンクリート混
合物の0.5乃至20重量パーセントである。セメントは、
任意のタイプのポートランドセメントまたはブレンドし
たセメントとすることができる。ブレンドセメントは、
粒状の高炉スラグと水和石灰との均質かつ均一混合物ま
たはホートランドセメントと、高炉スラグもしくはポゾ
ラン（pozzolan）または双方との均質かつ均一混合物を
主成分とする水硬性セメントであり、これは、ポートラ
ンドセメントクリンカを他の材料とともに相互に粉砕し
またはこれらを一緒に混合するか、あるいはこれらを相
互に粉砕しかつ一緒に混合することにより得られる。ブ
レンドしたセメントの１つに、コネチカット州、スタン
フォード（Stamford）に所在するローン・スター・イン
ダストリーズ（Lone Star Industries）から販売されて
いるパイラメント（PYRAMENT）がある。パイラメント
は、米国特許第4,842,649号に記載されている。
円滑面パーライトとセメント以外に、未圧縮（undens
ified）微小シリカ（microsilica）もしくは珪藻土また
はこれらの混合物のような、適宜の微粉砕したポゾラン
をコンクリートに添加することもできる。殆どの場合、
0.3乃至12重量パーセントの微粉砕したポゾランが湿潤
コンクリート混合物に加えられる。
適宜の未圧縮微小シリカまたは非晶質ヒュームドシリ
カを、ペンシルバニア州ピッツバーグ（Pittsburgh）に
所在するエルケムマテリアルズ（Elkem Materials）か
ら得ることができる。微小シリカは微粉砕された非晶質
シリカであり、少なくとも50重量％の二酸化珪素を含む
べきである。この微小シリカは、フェロアロイの製造に
おける副生成物である。
微小シリカは、疎水性であるので、コンクリート混合
物に導入すると、高い水要求量を有する。微小シリカを
含有するセメントのペーストは、剛性があり、粘着性が
ありかつ非加工性（unworkable）であるので、取り扱
い、機械加工および仕上げが困難な湿潤コンクリート組
成物となる。微小シリカの高い水要求量は、減水剤（wa
ter reducing agent）の使用により相殺することができ
るが、これは、本技術分野において周知である。しかし
ながら、減水剤は、セメント／微小シリカペーストの加
工性は改善するが、通常は、粘着性の問題を更に悪化さ
せる。更にまた、減水剤の投与が多すぎると、水の減少
が過剰となり、硬化ペーストの連続硬化において十分で
ない量の水を含むコンクリート混合物となる。
珪藻土は、実質上純粋の非晶質シリカから構成され、
「珪藻植物」と呼ばれる微小植物の珪藻を主成分とす
る、天然に産する脆砕性の土壌物質である。珪藻土製品
の１つに、カリフォルニア州、ロスアンゼルスに所在す
るグレフコアーインコーポレイテッドから販売されてい
るダイアトマイト（DIATOMITE）D4Cがある。この珪藻土
は、未圧縮微小シリカとは異なって親水性であり、この
珪藻土１ポンドは最大２ポンドの水を吸収して機械的に
保持することができる。湿潤にすると、珪藻土はつるつ
るとなる。珪藻土をポゾランにおいて使用する場合に
は、、有効性を確保するため、コンクリート組成物の0.
15重量パーセントを越える量を使用すべきである。
従って、セメントおよび水に珪藻土を添加すると、湿
潤コンクリートの取扱性、加工性および仕上性を著しく
改善するバター状ペーストとなる。珪藻土に保持される
水は、混合水の一部ではなく、従って、硬化されるコン
クリートの内部硬化に長期間に亘って利用することがで
きる。かくして、珪藻土即ちダイアトマイトは、コンク
リートの可塑性と加工性を改良するとともに、微小シリ
カと同様の態様で作用する。珪藻土は、コンクリートへ
の微小シリカの添加に関連する粘着性を実質上除去す
る。未圧縮微小シリカと組み合わせて珪藻土を使用する
と、減水剤の必要性を除去することができる。珪藻土を
未圧縮微小シリカと組み合わせて使用する場合、好まし
い範囲は、珪藻土１部に対して微小シリカ１部乃至珪藻
土１部に対して微小シリカ４部である。珪藻土と微小シ
リカをポゾランのある部分として一緒に使用する場合に
は、好ましい範囲は珪藻土がコンクリート組成物の少な
くとも0.15パーセントであり、微小シリカが少なくとも
0.3パーセントである。
ある場合には、アメリカン・コンクリート・インステ
ィチュート（Amenrican Concrete Institute）により定
義されるクラスＣまたはクラスＦのフライアッシュ（fl
y ash）を加えるのが望ましいことがある。フライアッ
シュは、煙道ガスによりボイラを介して移送される粉砕
されまたは粉末石炭から得られる微粉砕された残渣であ
る。フライアッシュは、ポートランドセメントと略同じ
微細度を有するポゾランであり、著しく微細なガラス状
の球の形態で生ずる。フライアッシュは、非晶質シリカ
であり、通常は、約30乃至40重量パーセントの二酸化珪
素を含む。この形態にあると、フライアッシュは、コン
クリートの加工性および品質を向上させるとともに、安
価なポートランドセメントの代替物となることができ
る。フライアッシュのポゾラン活性は、ガラス球を粉砕
により壊すことにより高めることができる。しかしなが
ら、このようにすると、滑性が低下するとともに、水要
求量が高くなる。
微粉砕されたポゾラン性の未膨張または部分膨張した
パーライト鉱石は、フライアッシュの代わりに使用する
ことができる。かかるパーライト鉱石製品の１つとし
て、カリフォルニア州、ロスアンゼルスのグレフコ・イ
ンコーポレイテッドから販売されているNA5000（微細
物）がある。この製品は、325合衆国標準メッシュスク
リーンを通る粒子が60−70％となるように微粉砕すべき
である。NA5000は、50重量％を越える二酸化珪素を有す
る。
微小シリカ、珪藻土およびフライアッシュのようなか
かる微粉砕鉱物ポゾランの共通する性質は、セメントの
水和の際に放出されるセメント中の遊離の石灰と物理的
および／または化学的に結合する二酸化珪素を含むこと
にある。これらの各鉱物をコンクリートに添加する個々
の属性は公知である。しかしながら、これらの鉱物を円
滑面膨張パーライトと組み合わせると、各鉱物単独の場
合よりも、コンクリートに一層好ましい性能特性を付与
することができる。
好ましくは、本発明は、コストおよび入手性により、
未圧縮微小シリカと珪藻土との混合物を、円滑面パーラ
イトと組み合わせて使用する。未圧縮微小シリカは、特
に、圧縮強度を高めるとともに、セメントペーストの他
の構成材料に対する結合性を改善することにより他の利
点をコンクリートに付与することができる。
コンリート製造業者に提供される製品は、本発明のパ
ーライトと、未圧縮微小シリカと、珪藻土との予め湿潤
にした混合物もしくは乾燥混合物または円滑面パーライ
トとすることができる。これらの製品はいずれも、セメ
ント、水および骨材に添加することができる。フライア
ッシュは、（水和石灰、粉砕粘度のような）他の天然ま
たは合成ポゾラン、可塑剤、超可塑剤（superplasticiz
er）および（アニオン系、カチオン系および非イオン系
界面滑性湿潤剤のような）分散剤とともに、上記した混
合製品に含ませることができ、あるいはセメント、水お
よび骨材とともにコンクリートに別に加えることができ
る。
本発明のパーライトは、その乾燥混合物が未圧縮微小
シリカまたは他のポゾランとともに輸送される場合に、
分離しない。次微子の、未圧縮微小シリカ粒子はパーラ
イトに付着して結合することにより、コンクリート混合
物において材料が均一に分散した均一なブレンドを形成
する。第3Aおよび3B図の角張った軟らかい先行技術のパ
ーライトは、分離し、ブレンド状態を保持しない。本発
明の膨張パーライトの均質かつ均一なブレンドは、膨張
頁岩、粘土、ペレット化したフライアッシュおよび軽石
のような軽量骨材が大きすぎず［0.6cm（1/4インチ）を
越えず］かつ重すぎない［1040kg/cm3（65ポンド／立方
フィート）または2.0の比重を越えない］限り、かかる
軽量骨材を用いて得ることができる。
上記した混合物は、10重量部のパーライト、２乃至15
重量部のポゾラン、10乃至50部の軽量骨材および２乃至
15部の水から構成することができる。上記混合物のいず
れかまたはパーライト自体に、少なくとも２分の１部の
界面活性剤を加えることができる。上記した混合物のい
ずれかに水を加える場合には、水は、混合の際に混合物
に噴霧されあるいは加えられる。これが予備湿潤であ
る。
（界面活性剤でもある）ボレム（Borem）100HMPのよ
うな分散剤または可塑剤と本技術分野において呼ばれる
ものもまた、セメントの約１重量部乃至100重量部以下
の範囲の量を混合物に添加することができる。パーライ
トをアニオン系湿潤剤で処理すると、分散剤の使用量を
少なくすることができるとともに、ある場合には、分散
剤の必要性をなくすることができる。可塑剤または分散
剤は、混合物中の水対セメントの比率を変えることな
く、コンクリート混合物の配置と固化を行ない易くす
る。
本発明において使用される骨材は、砂、砂利、スラ
グ、膨張頁岩および膨張粘土のような従来使用されてい
る材料の任意のものとすることができる。粗い骨材は、
合衆国標準篩No.4に実質上保持される骨材である。細か
い骨材はNo.4の篩を実質上通過し、No.200の篩には一般
には保持される。細かい骨材を使用するのが好ましく、
粗い骨材を使用すべきではない。粗い骨材は単独では使
用すべきではなく、細かい骨材が粗い骨材とともに使用
されるべきである。粗い骨材は、細かい骨材の50重量パ
ーセントを越えるべきではない。粗い骨材を使用する場
合には、その殆どが19mm（3/4インチ）の篩を通るのが
好ましい。フライアッシュおよびNA500パーライト微細
物のような製品を使用して、小さい粒子が不足している
細かい骨材を補充させることができる。鋼、ガラスまた
はポリプロピレンのような繊維もまた、コンクリート混
合物に加えることができ、これは、骨材および第２の補
強材の双方として考慮すべきである。
膨張パーライトの表面は、水の侵入を防ぐために、シ
ーラントで処理するのが好ましい。しかしながら、実際
問題として、膨張パーライトの表面のシールを行なって
も、水の侵入を完全には防ぐことができない。侵入する
水は、コンクリート混合物が最終的に固化する場合に、
パーライトと他の成分との結合を促進するとともに、パ
ーライトの膨張を促進するという利点を発揮するものと
考えられる。膨張パーライトに吸収された水は、コンク
リートの連続的な内部硬化に利用される。膨張コンクリ
ートは、このように、温和なかつ理想的な吸収性を有す
る。膨張したパーライトは、他の材料と混合したときに
予備湿潤が行なわれるので、粉立ち（dusting）を防止
することができる。更に、パーライトを予備湿潤させる
と、コンクリートの回分処理をより迅速に行なうことが
できるとともに、コンクリートバッチを一層均質かつ均
一にすることができる。
本発明に係る高強度のコンクリート組成物において使
用する場合には、パーライトは、好ましくは、シーラン
ト（sealant）で処理すべきである。同時係属の米国特
許出願第07/418,326号の耐火組成物のような、別の組成
物において使用する場合には、パーライトはシーラント
で処理すべきではない。
パーライトの表面をシールする比較的経済的な方法の
１つとして、パーライトを五硼酸アンモニウム溶液と、
次に珪酸ナトリウム溶液と混合する方法がある。五硼酸
アンモニウム25部を約60℃の水225部に溶解する。上記
五硼酸アンモニウム溶液10部を、パーライト100部と混
合する。次に、固形分55％の珪酸ナトリウム溶液５部を
パーライト100部に入れて混合する。反応が行なわれ、
アンモニアガスを放出するとともに、パーライトの表面
を実質上シールする。別のシーラントとして、ユニオン
・カーバイド・コーポレイション（Union Crbide Corpo
ration）から販売されているLE−743−HSおよびダウ・
コーニング・コーポレイション（Dow Corning Corporat
ion）から販売されているダウ・コーニング（Dow Corni
ng）347のようなシリコーンがある。LE−743−HSおよび
ダウ・コーニング347はいずれも、水で希釈され、か
つ、パーライトに噴霧あるいは塗布される低粘度の、ヒ
ドロキシ末端がブロックされたポリシリコーン液体から
なる濃縮非イオン系エマルジョンである。
パーライトの表面はまた、界面活性剤で処理すること
もできる。界面活性剤は、少量であるが有効量、例え
ば、パーライトの約0.01乃至2.0または0.1乃至1.0パー
セントの範囲の量が使用され、種々の非イオン系、アニ
オン系およびカチオン系化合物、好ましくは、アニオン
系界面活性剤を含む。
一般的な非イオン系界面活性剤としては、商標イジェ
パル（IGEPAL）およびトリトン（TRITON）が付された、
商業的に入手することができるアルキルフェニルポリア
ルコキシアルコールがある。他の非イオン系界面活性剤
には、高級脂肪アルコールの、酸化エチレンもしくは酸
化プロピレンのような１つ以上のアルキレン酸化物との
縮合生成物またはアルキル置換フェノキシアルコキシ低
級アルコールがある。非イオン系界面活性剤としては更
に、高級脂肪アルコールのアルキレン酸化物との縮合生
成物があり、脂肪アルコールは、22個以下の炭素原子を
有するとともに、全縮合生成物の50乃至80重量パーセン
トの範囲のアルキレン酸化物を含む。好ましいアニオン
系界面活性剤には、アルキル基に８個以下の炭素原子を
有する、水溶性で、直鎖のアルキル置換芳香族スルホネ
ートがあり、酸基はアルカリ金属またはアミンで中和さ
れる。アニオン系の水溶性界面活性剤としては、アルキ
ルベンゼンまたはアルキル置換ナフタレンスルホネート
のような高級アルキルアリルスルホン酸の金属またはア
ミン塩がある。これらのスルホネートの多くは、本技術
分野において公知であり、インターサイエンス・パブリ
ケイションズ・インコーポレイテッド（Interscience P
ublications,Inc.）発行のシュワルツ（Schwartz）およ
びペリー（Perry）著の「界面活性剤および洗剤」（“S
urface Active Agents and Detergents"）第II巻（1958
年）、特に、第644乃至646頁において見出すことができ
る。
別の水溶性アニオン系界面活性剤には、高級アルキル
硫酸塩のようなアルキル硫酸塩、即ち、ラウリル硫酸ナ
トリウムのような高級脂肪酸グリセリド硫酸塩、アルキ
ル金属タロウ（tallow）硫酸塩および脂肪酸のモノおよ
びジグリセリドの硫酸塩がある。スルホネートおよび硫
酸塩以外に、スクシネートもまたアニオン系界面活性剤
として有用であり、これには、ジヘキシスルホスクシネ
ートのナトリウム塩、ジイソブチルアルキルこはく酸ナ
トリウムまたはジメチル−４−エチルこはく酸ナトリウ
ムのようなジアルキルスルホスクシネートがある。これ
らの界面活性剤は、単独で使用しすることもでき、また
は任意の相対的な割合で組み合わせて使用して混合物の
所望の湿潤特性を得ることができる。
本発明の目的のために好ましい非イオン系およびアニ
オン系界面活性剤以外に、カチオン系界面活性剤の幾つ
かを使用することができる。かかる界面活性剤には、第
１脂肪族アミンがある。このアミンは、それ自体で使用
することができ、あるいは種々のカチオン系界面活性剤
の形態で使用することもできる。
更に、他の成分、例えば、セメント、微小シリカの湿
潤特性を、少量であるが有効量即ち有機スルホネート、
硫酸塩およびスクシネートよりなる群から選ばれる少な
くとも１つのアニオン系界面活性剤のセメント材料の約
0.01乃至2.0重量パーセントを使用することにより改善
することができることがわかった。
本明細書においては、「界面活性剤」（“surface−a
ctive agent"）なる語は、パーライトもしくは微小シリ
カまたはコンクリートの他の乾質成分に適用され、ある
いはこれらと混合される物質に向けられている。「湿潤
剤」（“wetting agent"）なる語は、水に添加されある
いは湿潤コンクリート混合物に添加される物質に向けら
れている。
プレストレス処理されたコンクリート製品の場合に
は、上記したものに対する添加剤として、代替物として
高ゼータ電位のコロイドポリ珪酸塩を使用するのが望ま
しいことがわかった。かかる材料の１つに、ミネソタ
州、ミネアポリス（Minneapolis）に所在するコロイダ
ル・コンクリート・テクノロジーズ・インコーポレイテ
ッド（Colloidal Concrete Technologies,Inc.）から販
売されているコロイダル・コンクリート・コンセントレ
イト（Colloidal Concrete Concentrate）がある。
シロキサンその他のシーラントでシールされても、さ
れなくてもよい本発明のために使用される膨張パーライ
トは、親水性界面活性剤で処理することができる。即
ち、膨張パーライトは、先づ、シロキサンでシール処理
し、次に、アニオン系、カチオン系または非イオン系界
面活性剤で処理することができる。膨張パーライトは、
好ましくは、該膨張パーライトに負または正の電荷を付
与してセメント組成物中での該粒子の分散を容易にする
とともに、粒子が互いに接着するのを防止して混合物の
流動性を改善するように、アニオンまたはカチオン系の
少なくとも１つの親水性界面活性剤で処理すべきであ
る。
膨張パーライトと、微小シリカと、珪藻土と、セメン
トとの混合物の重要な機能は、ペーストと呼ばれる水と
の組み合わせ物の固形分含量を高めることにある。膨張
パーライト、微小シリカ、珪藻土または他のポゾラン
と、セメントとの間には、得られるコンクリートの品質
を改良する結合または反応があるものと考えられる。本
発明によれば、固形分の表面積の水の容積に対する比率
は、コンクリートの物理的特性とともに高められる。即
ち、本発明によれば、骨材を別々に滑性にし、被覆しか
つ結合する固形分含量の高いペーストを得ることができ
る。膨張パーライトと、微小シリカと、珪藻土または他
のポゾランと、セメントと、骨材とが互いに相互に適合
するとともに、過剰の空隙を残さないようにこれらの成
分の粒子のサイズをバランスさせることができる。
プランク素材ペーストは通常のプランク素材よりも高
い固形分含量を有することが、クリープ試験で示されて
いる。この試験によれば、標準プランク素材コンクリー
ト混合物と、本発明のプランク素材コンクリート混合物
の長さ7.5m（25フィート）のプランクのクリープ試験
を、2000時間に亘って長期荷重をかけることにより行な
った。標準コンクリートプランク素材は、2000時間では
初期撓み後に52％クリープを有し、時間を越えたクリー
ピングは、平均しなかった。本発明のプランク素材は初
期撓みが大きくかつ時間を越えてもクリープは平均して
いた。本発明のプランク素材は、2000時間では初期撓み
後に27％クリープを有していた。コンクリートにおいて
生ずる変形の時間依存クリープの多くは、ペーストと骨
材ペースト界面とに制限されることは、一般に許容され
る。クリープは、初期撓み後の長期荷重によるコンクリ
ートプランクの時間依存変形として定義される。
本発明のコンクリートは、約140kg/cm2（2000psi即ち
13.8MPa）の最小圧縮強度を有する構造用コンクリート
である。パーライトであるので、これは構造用コンクリ
ートにしては比較的密度が低くかつ比較的高圧縮強度を
もつことができる。これは、鋼補強ストランドに対して
優れた結合性を有する。
パーライトは、コンクリートの初期の硬化段階でコン
クリート中でわずかに膨張するものと考えられる。珪藻
土は、硬化後に体積が変化するというセメントの傾向を
補償するものと考えられる。即ち、珪藻土は、パーライ
トが膨張を行なった後にセメントペーストが収縮するの
を防止する。珪藻土粒子は、不規則かつ３次元形状をな
しており、一の寸法は常に他の寸法よりもはるかに大き
い。このような不規則な珪藻土粒子がコンクリート混合
物において互いに絡み合って引張強度を高くするものと
考えられる。かかる粗くて不規則な粒子はまた、コンク
リートの接着性および結合性を改良する。珪藻土はま
た、パーライトと同様の態様で水を吸収しかつ機械的に
保持するので、硬化の際にコンクリートを幾分膨張させ
る。
本発明のコンクリート混合物は、所望のスランプ特性
を有するように配合することができる。第１図に示すプ
ランクの場合には、スランプは零または低くすべきであ
る。本発明のコンクリートは、低い密度と比較的高い強
度特性を有するように配合することができる。かかる場
合には、所望の結果により、（ｉ）本発明の膨張パーラ
イトだけを加えるか、（ii）本発明の膨張パーライトと
減水剤との混合物を加えるか、あるいは（iii）本発明
の膨張パーライトとポゾランとの混合物を上記したよう
に単独で、または組み合わせて加えることができる。
以下の実施例は、プランク素材用の、スランプが零ま
たは低い軽量コンクリートの製造に関する本発明のセメ
ント組成物の利点を示すものである。
実施例Ｉ グレフコ（Grefco）NA−67（微細物）パーライト鉱石
を約157kg/cm3（約9.8ポンド／立方フィート）の圧縮嵩
密度まで膨張させた。膨張したパーライトは、本明細書
に記載の仕様に合致するとともに、第2Aおよび2B図の顕
微鏡写真に示すような丸形で滑らかな表面であった。パ
ーライトの表面は処理しなかった。
膨張したパーライトと、乾燥した未圧縮微小シリカ
と、乾燥したボレム（Borem）100超可塑剤と、ポートラ
ンドセメントとのLWTセメント混合物を形成し、微細な
骨材（砂）、粗い骨材（膨張頁岩）および水と混合して
以下のような１立方ヤードのコンクリートを形成した。
標準プランクコンクリートHWT混合物を次のようにし
てつくった。
２つのプランク素材コンクリートの物理的特性を測定
して比較したところ、次の通りであった。
上記のように、本発明のコンクリートは、標準的なプ
ランク素材コンクリートに比較して強力でかつ軽量であ
る。１日圧縮強度（one−day compressive strength）
は、プランク素材の関して行なわれる標準的な測定項目
である。プランク素材は、所定の長さまたは断面に切断
することができる前に、少なくとも約21kg/cm2（300psi
即ち21MPa）の圧縮強度をもたなければならない。上記
データから特に明らかなように、本発明のコンクリート
混合物は、通常のプランク素材よりも良好な１日圧縮強
度を有している。
上記配合において膨張頁岩（ヘイダイト（Haydit
e））は、コンクリートを一層軽量にするために、玉砂
利の代わりに粗い骨材として使用した。ヘイダイトは、
オハイオ州、クリーブランドに所在するハイドローリッ
ク・プレス・ブリック・カンパニー（Hydrau−lic Pres
s Brick Company）により製造されている。
ボレム100HMPは、溶液において粒子に強い負電荷を付
与するアニオン形高分子分散剤である。強い電荷によ
り、粒子は互いに反発するとともに、凝集した粒子に通
常捕らわれている結合水を放出する。結合を解除しかつ
捕捉した水を解放することにより、分散剤、例えば、ボ
レム100は、コンクリートペーストの粘度を下げ、より
高い固形分を含み、一層滑らかな、取扱い性に優れた混
合物が得られる。これにより、分散剤は、超可塑剤とも
呼ばれる。ボレム100HMPは、マサチューセッツ州、フォ
ールリバー（Fall River）に所在するボーデン・アンド
・レミントン・コーポレイション（Borden ＆ Remingto
n Corp.）から販売されている。
補強ストランドとコンクリートとの結合に関して更に
行なった試験においては、上記した標準コンクリート混
合物を用いてつくった長さが3m（10フィート）のプラン
ク２つを、上記した軽量混合物でつくった長さが3m（10
フィート）のプランク２つに対して試験した。プランク
は各端部を支持し、一方の支持部から約0.3m（12イン
チ）のところに力を加えた。深さゲージをストランドの
端部に当て、滑りを測定した。これは、「剪断および結
合試験」（“shear and bond test"）と呼ばれる。第４
図に示すように、第１の標準重量ブランク（HWT−Ｃ）
は、約225kg（約500ポンド）の荷重で滑り即ち剥離を開
始し、２番目のもの（HWT−Ｄ）は、約1350kg（約3000
ポンド）の荷重で滑り始めた。第１の軽量プランク（LW
T−Ｃ）は、約3375kg（約7500ポンド）で滑り始め、第
２のもの（LWT−Ｄ）は約3825kg（約8500ポンド）の荷
重で滑り始めた。
第４図の剪断および結合試験に示すように、本発明の
軽量プランク素材におけるコンクリートとストランドと
の結合は、標準コンクリートプランク素材混合物におけ
る結合に比べて著しく優れていた。
実施例II 本実施例は、上記したように、本発明のセメント組成
物を用いて配合した、別の高性能の、ゼロスランプのコ
ンクリート混合物を示す。グレフコNA−66鉱石を、155k
g/m3（9.7ポンド／立方フィート）の未圧縮嵩密度まで
膨張させた。パーライトはLE−743−HSシリコーンシー
ラントで処理した。この混合物はまた、プランク素材を
つくるのにも使用することができる。混合物は次の通り
であった。
上記コンクリート混合物の湿潤密度は、2112kg/m3（1
32ポンド・立方フィート）であった。このコンクリート
からつくった４つの約10cmx20cm（４″x8″）の円筒体
のそれぞれの平均圧縮強度は、次の通りであった。
圧縮強度 ＠20時間−5450psi−（37.59MPa） ＠20時間−5800psi−（40.00MPa） 圧縮強度 ＠28日 −6720psi−（46.34MPa） ＠28日 −7006psi−（48.31MPa） 上記コンクリート混合物の調製と混合においては、円滑
面膨張パーライトは予め湿潤させてから、ヘイダイト骨
材、未圧縮微小シリカ、珪藻土およびフライアッシュと
混合させた。次に、この混合物をセメント、微細骨材
（砂）および水に加えた。
本実施例である実施例IIの混合物はまた、機械キャス
ティングの代わりに湿潤キャスティング（wetcasting）
によりプレキャスト処理し、プレストレス処理した製品
をつくるのにも使用することができる。湿潤キャスティ
ングにおいては、コンクリートはモールドに注入され、
好ましくはスランプ処理したコンクリートである。湿潤
キャスティングを行なう場合には、水は約180kg（約400
ポンド）に、ボレム100HMPのような超可塑剤は約0.9乃
至1.8kg（２乃至４ポンド）にすべきである。
実施例III 本実施例は、標準ブロック混合物と本発明の軽量混合
物からつくった、「イントラロック・ブロック」（“In
tralock Block"）と呼ばれるコクリートブロックを比較
するものである。
標準ブロック混合物を次のようにしてつくった。
イントラロック 上記混合物中の可塑剤は、オハイオ州、ビーチウッド
（Beachwood）に所在するマスタービルダーズ・インコ
ーポレイテッド（Masterbuilders,Inc.）から入手する
ことができるマスタービルダーズ・マスター・ミックス
10ラブリリス（Masterbuilders Master Mix 10 Lubrili
th）である。
軽量ブロック混合物は、実施例Ｉの膨張パーライトか
ら次のようにしてつくった。
パーライトは、実施例Ｉで使用されたパーライトと同
じものであった。
２つの混合物の物理的特性の比較は次の通りであっ
た。
実施例IV 本実施例は、通常のポートランドセメント混合物（混
合物１）の性能特性を、本発明に従ってつくった２つの
コンクリート混合物（混合物２および３）と比較するも
のである。パーライトは、232kg/m3の未圧縮密度まで膨
張させたグレフコNA−66鉱石からつくった。パーライト
は、LE−743−HSシリコーンシーラントで処理した。特
に、本実施例は、重量、圧縮強度、弾性率および曲げ結
合強度に関して混合物２および３の特性が混合物１に比
べて優れていることを示すものである。曲げ結合強度試
験においては、混合物２および３は、本発明のコンクリ
ート混合物が通常のポートランドセメント混合物（混合
物１）よりも12倍も大きい、補強ストランドに対する結
合能力を発揮することを示している。
本実施例においては、混合物２と混合物３とを比較す
ることが重要である。混合物２の場合には、本発明に従
い、円滑面膨張パーライトを、未圧縮微小シリカおよび
超可塑剤（ボレム100）と予備混合した。混合物３の場
合には、本発明に従い、本発明の円滑面膨張パーライト
を、より少量の未圧縮微小シリカおよび珪藻土と予備混
合した。混合物３においては、最終コンクリート製品に
おいて同等または一層良好な性能特性を得るためには、
超可塑剤は必要なかった。同じスランプと加工性を得る
のに、混合物２または混合物３において使用された水の
量に差はなかった。
曲げ結合即ちプルアウト（pull−out）試験は、コン
クリートとテンドン（tendon）との間の、外部荷重の印
加により生ずる応力を測定する試験である。試験片をつ
くり、ストランドを接着部を有するコンクリートに埋め
込む。ストランドを引張り出す。
実施例Ｖ 本発明に従ってつくった混合物から形成したプランク
は、例外的な可撓性を有することがわかった。上記した
ような例外的な結合により、このような例外的な可撓性
が得られるものと考えられる。ヘイダイトを含まない点
を除いて、実施例IIの混合物と同様の混合物からプラン
クをつくった。プランクに極限能力の100％まで荷重を
加えた。この荷重の下で、プランクは30乃至33cm（12乃
至13インチ）撓み、補強ストランドは全く滑らなかっ
た。24時間後に、荷重を除去し、プランクは荷重をかけ
ないときのプレロード（pre−load）位置の約7.6cm（３
インチ）の範囲内まで復帰した。28日以内に、プランク
は元の反り位置（cambered position）まで復帰した。
このコンクリート組成物は、セメント、円滑面膨張パ
ーライトおよび水だけからなる、まぐさ（lintel）のよ
うな軽量建築素子をキャスティングするのに使用するこ
とができる。
次の実施例は、このような組成物の１つを示すもので
ある。
実施例VI グレフコNA−67パーライト鉱石を約147kg/m3（約9.17
ポンド／立方フィート）の圧縮嵩密度まで膨張させた。
膨張パーライトは本明細書に記載の仕様に合致するとと
もに、丸い形状を有しかつ第２および2B図の顕微鏡写真
に示すような比較的滑らかな表面を有していた。次に、
円滑面膨張パーライトに、LE−743−HSシリコーンエマ
ルジョンを噴霧した。上記した膨張パーライト、ポート
ランドセメントおよび水からなる湿潤セメント混合物を
次のようにしてつくり、試験を行なった。
本実施例は、本発明によれば、セメント、パーライト
および水のみを用いても、高圧縮強度と軽量との通常と
は異なる組み合わせが得られることを示している。
本発明においては、コンクリート湿潤混合物は、プラ
ンク素材またはコンクリートブロックその他の製品を水
その他の成分と混合した直後で、硬化させる前にキャス
ティングするのに使用される混合物を指している。コン
クリート混合物が硬化すると、約40重量パーセントの水
が硬化工程において蒸発または失われる。これは、「そ
のまま」（“as is"）の製品状態であって、一定重量の
オーブン乾燥状態ではない。
かくして、本発明のコンクリート組成物は、湿潤混合
物の重量パーセントで、８乃至65パーセントのセメント
と、0.5乃至20パーセントの円滑面膨張パーライトと、
0.5乃至30パーセントの水と、12パーセント以下の、未
圧縮微小シリカ、珪藻土および／またはフライアアッシ
ュのようなポゾランと、75パーセント以下の微細骨材
と、５パーセント以下の粗い骨材とからなる。
上記範囲は、本発明の最も広い範囲を示す。コンクリ
ートブロックにおいて使用する場合には、圧縮強度は約
141kg/cm2［2000psi（13MPa）］程度の低さに、かつ、
重量は928kg/m3（58ポンド／立方フィート）程度の低い
オーブン乾燥密度とすることができる。コンクリートブ
ロックの場合には、圧縮強度は少なくとも約176kg/cm2
［2500psi（17MPa）］であるのが好ましい。プレキャス
ト処理を行ない、プレストレス処理を行なった製品にお
いて使用する場合には、圧縮強度は少なくとも約281kg/
cm2［4000psi（41MPa）］、好ましくは約422kg/cm2［60
00psi（41MPa）］にすべきであり、重量は少なくとも12
00kg/m3（５ポンド／立方フィート）の密度にすべきで
ある。コンクリートブロック混合物の場合には、セメン
トは湿潤コンクリート混合物の８重量パーセント程度の
低さにすることができる。プランク素材混合物の場合に
は、セメントは湿潤コンクリート混合物の少なくと10パ
ーセント、好ましくは12パーセント以上にすべきであ
る。本発明の高強度コンクリート最高（top）オーブン
乾燥密度は、約2160kg/m（約135ポンド／立方フィー
ト）である。
プレキャストおよびプレストレス処理した製品の湿潤
混合物の好ましい範囲は、セメントが10乃至50重量パー
セント、パーライトが0.5乃至15重量パーセント、水が
５乃至25重量パーセント、ポゾランが0.3乃至10重量パ
ーセント、可塑剤が１重量パーセント以下、微細骨材が
10乃至70重量パーセント、粗い骨材が50重量パーセント
以下である。
オーブン乾燥密度は1200乃至2160kg/m3（75乃至135ポ
ンド／立方フィート）にすべきであり、また圧縮強度は
28日後は、少なくとも約352kg/cm2［5000psi（34MP
a）］にすべきである。プレキャスト処理は行なった
が、プレストレス処理は行なわなかった製品の場合に
は、最小圧縮強度は約281kg/cm2［約4000psi（27PM
a）］である。
コンクリートブロック混合物の好ましい範囲は、セメ
ントが８乃至50重量パーセント、パーライトが１乃至18
重量パーセント、水が５乃至30重量パーセント、ポゾラ
ンが0.3乃至12重量パーセント、可塑剤または超可塑剤
が１重量パーセント以下、微細骨材が70重量パーセン
ト、粗い骨材が50重量パーセント以下である。オーブン
乾燥密度は928乃至1840kg/m3（58乃至115ポンド／立方
フィート）にすべきであり、圧縮強度は28日後は少なく
とも約141kg/cm2［2000psi（13MPa）］にすべきであ
る。
本発明のコンクリートは、プランク素材およびスパン
パイリング（span piling）のような、機械からキャス
トされた、プレキャストおよびプレストレス処理製品を
つくるのに使用することができる。これは、仕事場にお
いて、モールドに湿潤キャストしまたはモールドに注入
して、プレキャストおよびプレストレス処理したプラン
ク素材、下水管およびその他のプレキャスト・プレスト
レス製品をつくることができる。これは湿潤キャストを
行ない、後テンションをかけて（post−tension）、種
々の強化製品をつくることができる。これはまた、キャ
ストすることにより、補強をしないセメントブロックを
つくることができる。
本発明のコンクリートは、結合強度が大きいので、金
属またはプラスチックのハードウエアに埋め込みまたは
固定するように使用することができる。これはまた、ト
ンネルのような補強鋼構造体にコンクリート混合物を放
射または噴霧するようにして使用することもできる。
本発明を特定の実施例に関して説明したが、実施例は
本発明を限定するのではなく例示のためのものであり、
本明細書において説明した特定の実施例に関する他の変
更と修正は当業者にとって明らかであり、これらはいず
れも本発明の精神と範囲とに包含されるものである。従
って、本発明は、本明細書において説明した特定の実施
例に限定されるものではなく、また本技術分野における
進歩が本発明により進められることとは異なる他のいか
なる態様においても制限を受けるものでもない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 14:08） (56)参考文献 特開 昭57−129860（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−51233（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 38/08,14/18,28/02

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】重量で 約８乃至65パーセントのセメントと、 約0.5乃至20パーセントの円滑面有孔性膨張パーライト
    と、 約５乃至30パーセントの水と、 約12パーセント以下の微粉砕したポゾランと、 約70パーセント以下の微細骨材と、 約60パーセント以下の粗い骨材とからなり、 前記膨張パーライトは少なくとも約78重量パーセントが
    合衆国標準篩No.30（0.6mm）を通過し、少なくとも45重
    量パーセントが合衆国標準篩NO.50（0.3mm）に保持さ
    れ、 28日後は少なくとも約141kg/cm2［2000psi（14MPa）］
    の圧縮強度と約928乃至2160kg/m3（58乃至135ポンド／
    立方フィート）のオーブン乾燥密度とを有することを特
    徴とする高強度湿潤混合コンクリート組成物。
  2. 【請求項２】未圧縮微小シリコンと珪藻土との混合物か
    らなる微粉砕したポゾラン0.3乃至12重量パーセントを
    含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のコンク
    リート組成物。
  3. 【請求項３】パーライトの表面は水の侵入を防ぐように
    シーラントで処理されていることを特徴とする請求の範
    囲第１項に記載のコンクリート組成物。
  4. 【請求項４】パーライトの表面は界面活性剤で処理され
    ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のコンクリ
    ート組成物。
  5. 【請求項５】10乃至50パーセントのセメントと、 0.5乃至15パーセントのパーライトと、 ５乃至25パーセントの水と、 0.3乃至10パーセントのポゾランと、 10乃至70パーセントの微細骨材と、 50パーセント以下の粗い骨材とからなり、28日後には、
    少なくとも約176kg/cm2［2500psi（17MPa）］の圧縮強
    度を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の
    コンクリート組成物。
  6. 【請求項６】ポゾランとして0.3乃至６パーセントの未
    圧縮微小シリカを含むことを特徴とする請求の範囲第５
    項に記載のコンクリート組成物。
  7. 【請求項７】ポゾランとして0.15乃至５パーセントの珪
    藻土を含むことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の
    コンクリート組成物。
  8. 【請求項８】ポゾランとして少なくとも0.3パーセント
    の未圧縮微小シリカと、少なくとも0.15パーセントの珪
    藻土とを含むことを特徴とする請求の範囲第５項に記載
    のコンクリート組成物。
  9. 【請求項９】重量で 10乃至50パーセントのセメントと、 0.5乃至15パーセントの円滑面有孔性膨張パーライト
    と、 ５乃至25パーセントの水と、 0.3乃至10パーセントの微粉砕したポゾランと、 10乃至70パーセント以下の微細骨材と、 50パーセント以下の粗い骨材とからなり、 前記膨張パーライトは少なくとも78重量パーセントが合
    衆国標準篩No.30（0.6mm）を通過し、少なくとも45重量
    パーセントが合衆国標準篩NO.50（0.3mm）に保持され、 28日後は少なくとも281kb/cm2［4000psi（27MPa）］の
    圧縮強度を有する湿潤コンクリート混合物からキャスト
    されることを特徴とする高強度強化コンクリート製品。
  10. 【請求項１０】補強体はプレストレス処理され、圧縮強
    度は少なくとも約351kg/cm3［5000psi（35MPa）］であ
    ることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の製品。
  11. 【請求項１１】底部に長手方向にプレストレス処理され
    た高ストランドを有し、零乃至低いスランプの湿潤コン
    クリート混合物からキャストされた略矩形のプランクで
    あることを特徴とする請求の範囲第９項に記載のコンク
    リート製品。
  12. 【請求項１２】48乃至320kg/m3の未圧縮嵩密度を有し、
    少なくとも78重量パーセントが合衆国標準篩No.30（0.6
    mm）を通過し、少なくとも45重量パーセントが合衆国標
    準篩No.50（0.3mm）に保持され、かつ、少なくとも約90
    重量パーセントが合衆国標準篩No.100（0.15mm）に保持
    されることを特徴とする円滑面有孔性膨張パーライト。
  13. 【請求項１３】（ａ）最大15パーセントが合衆国標準篩
    No.50（0.3mm）に保持され、最小40パーセントが合衆国
    標準篩No.100（0.15mm）に保持され、しかも少なくとも
    85パーセントが合衆国標準篩No.200（0.075mm）に保持
    されるパーライト鉱石を準備する工程と、 （ｂ）前記工程（ａ）のパーライト鉱石を760乃至1093
    ℃の温度の膨張炉の低炎部に直接供給する工程と、 （ｃ）パーライトを膨張させる工程と、 （ｄ）パーライトエキスパンダから下方向へ調整された
    ドラフトとともに膨張したパーライトを取り出す工程
    と、 （ｅ）少なくとも70重量パーセントが合衆国標準篩No.3
    0（0.6mm）を通過し、少なくとも45重量パーセントが合
    衆国標準篩No.50（0.3mm）に保持され、かつ、少なくと
    も約90重量パーセントが合衆国標準篩No.100（0.15mm）
    に保持されるような大きさの膨張パーライトにする工程
    とを備えることを特徴とする円滑面有効性膨張パーライ
    トの製造方法。
  14. 【請求項１４】請求の範囲第13項に従って製造されるパ
    ーライト。
  15. 【請求項１５】請求の範囲第12項に記載のパーライト10
    重量部と２乃至15重量部のポゾランとからなる混合物。
  16. 【請求項１６】請求の範囲第12項に記載のパーライト10
    重量部と、２乃至10重量部の水と、２乃至15重量部のポ
    ゾランとからなる混合物。
  17. 【請求項１７】請求の範囲第12項に記載のパーライト10
    重量部と、２乃至15重量部のポゾランと、10乃至50重量
    部の軽量骨材とからなる混合物。
  18. 【請求項１８】請求の範囲第12項に記載のパーライト10
    重量部と、２乃至15重量部の水と、２乃至15重量部のポ
    ゾランと、10乃至50重量部の軽量骨材とからなる混合
    物。
  19. 【請求項１９】少なくとも２分の１重量部の界面活性剤
    を含むことを特徴とする請求の範囲第15、16、17または
    18項に記載の混合物。
  20. 【請求項２０】請求の範囲第12項に記載のパーライト10
    重量部と少なくとも２分の１重量部の界面活性剤とから
    なる混合物。
  21. 【請求項２１】等重量部以下の水で予備湿潤される請求
    の範囲第12項に記載のパーライト。
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