JP3585293B2 - 軽量気泡コンクリートの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は石灰質原料及び珪酸質原料を主原料とし、鉄筋や金網（ラス網）などの補強筋で補強され、オートクレーブ養生した軽量気泡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】
軽量気泡コンクリート（以下、ＡＬＣパネルという）製品は、型枠中に鉄筋を所要量、所要形状に配列し、石灰質原料及び珪酸質原料を粉砕したものに適量の水、気泡剤等を加えて混合したスラリーを型枠に注入して発泡硬化させ、多孔質化したものをオートクレーブ養生して製造する。モルタルスラリーは型枠に注入後は、殆ど気泡を含まないが、ごく短時間で気泡剤が発泡し始め、スラリーは水和反応により徐々に硬化し始める。粘度上昇したスラリーは発生した気泡を安定に保持し、徐々に体積を増して所定の体積まで膨張する。
【０００３】
型枠４内には、図１１及び図１２に示すように、水平方向に主筋１、垂直方向に副筋２から成る複数のＵ字筋構造の補強筋３が配置されている。モルタルスラリーの発泡終了直前に、スラリーの上面部は、型枠内に配置した補強筋３の最上部の主筋１を通過するときに、気泡剤によって発泡した小気泡の合一が著しく、補強筋３の最上部の主筋１の真上に気泡溜まりが生成し、著しい品質低下の原因となっていた。このため、特開昭６３−２５６４０５号公報ではモルタルスラリーを型枠に注入後、発泡硬化中に棒状や板状のガス抜き片等をスラリー中に挿入し、補強筋上部に発生した粗大気泡を除去しようとするものであるが、一部は残留し、粗大気泡が部分的に残る問題があった。また特開昭６４−９７０４号公報は挿入後長さ方向に水平移動することによってスラリー中に発生した気泡を除去しようとするものであるが、粗大気泡を充分除去することはできない。さらに特公平２−１１５５２号公報は棒状のガス抜き片を振動させることにより粗大気泡のモルタル上面への浮上を促進させるものであるが、部分的に粗大気泡が残留する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような製造方法では、図１０に示すように、補強筋たる主筋１付近に粗大気泡７が生じやすく、一部はモルタル粘度が低いうちにモルタル表面へ浮上し消滅するものの、殆どはそのまま残留して硬化するためそれが空隙となってパネルの外観や部分的な強度を悪化させる問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は棒状回転体又は棒状振動体をモルタル中に挿入し、回転運動又は振動を加えることにより補強筋上部及びその近傍のモルタル粘度を低下させ、発生した粗大気泡をモルタル表面へ浮上させ易くし、なおかつ、棒状回転体又は棒状振動体の軸に対するモルタル上面方向への移動をも容易にすることにより粗大気泡を消滅させようとするものである。つまり、型枠内に配した補強筋の上部に蓄積する余分なガスを上方に逃し、パネル内部における粗大気泡の残存を減少させることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明は、複数の補強筋が配置された型枠内に、軽量気泡コンクリート用モルタルスラリーを注入し、発泡させた後、補強筋の上部のモルタル中に棒状回転体を挿入すると共に、モルタル粘度上昇を遅らせるための水又は水溶液を注入しつつ、回転運動を加えながら水平移動させ補強筋上部の粗大気泡を除去するものであり、複数の補強筋が配置された型枠内に、軽量気泡コンクリート用モルタルスラリーを注入し、発泡させた後、補強筋の上部のモルタル中に棒状振動体を挿入すると共に、モルタル粘度上昇を遅らせるための水又は水溶液を注入しつつ、水平振動及び垂直振動の少なくとも一方を加えながら水平移動させ、補強筋上部の粗大気泡を除去するものである。
【０００７】
【作用】
以上のような構成にすることにより、補強筋上部に発生した気泡溜まり中の余分のガスを上方に逃がすかあるいは小さな気泡に破壊分解することができ、気泡安定剤等を使用しなくともＡＬＣの品質を効率良く改善することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明をさらに詳細に説明する。図１は本発明の棒状回転体又は棒状振動体の差し込む位置を示す図である。図において、棒状回転体又は棒状振動体８には駆動手段が設けられており、その複数の棒状回転体又は棒状振動体８が補強筋３の位置に対応した間隔で支持フレーム８ａに固定されている。この棒状回転体又は棒状振動体８は支持フレーム８ａ上を任意に移動して、その位置を調整できるようになされている構造が好ましい。支持フレーム８ａには駆動手段の配線を取り付けることができる。
【０００９】
図１に示したように、棒状回転体又は棒状振動体８を差し込む位置は、補強筋３の最上部の主筋１の配置精度、棒状回転体又は棒状振動体８の差し込み精度を考慮しても主筋１の中心に対して±５ｍｍ以内であることが必要である。また、差し込む棒状回転体又は棒状振動体８の深さは主筋１の中心から上方に２０ｍｍ以下に棒状回転体又は棒状振動体８先端が到達することが必要である。
【００１０】
本発明に用いる補強筋は、主筋１と副筋２を格子状に溶接してなる１枚のものでも、主筋１と副筋２を格子状に溶接してなる１枚をＵ字形に折り曲げたものでも、主筋１と副筋２を格子状に溶接してなるもの２枚の間にスペーサーを入れて溶接した篭状のものでも、又はラス網状のもの等でもよい。また、補強筋に用いられる鉄筋の直径としては１〜１０ｍｍのものが好ましく、特に、２〜５ｍｍのものが好ましい。鉄筋の直径が細すぎると軽量気泡コンクリートの曲げ強度が充分でなく、太すぎると補強筋上部の粗大気泡がさらに大きくなる。そして図１１、図１２に示すように複数の補強筋３を型枠４内に配置して固定する。型枠４に設置した固定した補強筋保持枠１３に補強筋保持棒１４が支持されており、該補強筋保持棒１４によって補強筋３を保持し固定する。この状態の型枠内にＡＬＣ用モルタルスラリーが注入される。なお、補強筋保持棒１４はモルタルが硬化した後、回転させることにより簡単に取り外しができるようになされている。
【００１１】
本発明の軽量気泡コンクリート用モルタルスラリーの組成としては、珪酸質原料、石灰質原料、水及び発泡剤等を主成分とするものからなり、たとえば、セメント、生石灰、珪石、石膏、解砕屑、水、金属アルミ等の組成からなるものが用いられ、適宜その割合を選択して使用する。図２は本発明の棒状回転体を示す正面図、図３は図２の棒状回転体に注水棒を並べた正面図、図４は攪拌羽根状の棒状回転体、図５は図４の棒状回転体に注入孔を設けたもの、図６は図５の底面図である。
【００１２】
本発明で用いる棒状回転体又は棒状振動体とは、回転手段により回転する棒状回転体でも振動手段により振動する棒状振動体であってもよく、型枠に設置されている補強筋の主筋上部に発生した気泡を破壊しうる程度の大きさ、太さ、表面凹凸があればよい。前記棒状回転体とは、表面の形状が凹凸であり、ガスをモルタル上面に移動し易くするもので、図２、図３のような溝状螺旋形状のものあるいは図４、図５の様な撹拌羽根状であれば良く、特に、図２のようなドリルビットあるいは図４のようなスクリュウ型撹拌羽根などが好ましい。また、棒状回転体の回転軸の他端には駆動装置として、例えば、電動機、エンジン等が取り付けてあり、回転軸を通じて棒材先端に回転運動を伝達するものが好ましい。
【００１３】
棒状回転体の直径としては３〜１５ｍｍ程度が好ましく、特に、直径７〜１１ｍｍが好ましい。材質は、発泡硬化したモルタルスラリー粘度に耐え、変形しないものであればよい。棒状回転体の回転数の範囲は、２００〜２０００ｒｐｍが好ましい、特に、５００〜１３００ｒｐｍが好ましい。棒状回転体の回転数が低いとモルタルの粘度低下が充分でなく粗大気泡が若干残存し、また、回転数が高くなるとモルタル上部からの空気の巻き込みがあり部分的に粗大気泡が残存する。また、棒状回転体の回転方向は時計方向あるいは反時計方向のどちらでも良いが、粗大気泡の巻き上げ効果の大きい方が好ましい。
【００１４】
前記棒状振動体とは、振動軸に対して垂直振動又は水平振動を行うときにガスがモルタル上面に移動し易くなるような形状のものであればよく、棒状あるいは棒状振動軸側面に振動腕を取り付けた構造のものが好ましい。この振動腕の形状としては平板、曲板、棒、算盤玉状等であればよく、平板としては長方形、正方形、菱形等が好ましい。
【００１５】
垂直振動を行う振動体として例えば、図１３に示すように、丸棒の長手方向に複数の板状や角状の振動腕１７ａが設けられ、丸棒の一端に起振器１９が設けられた棒状振動体１７が使用できる。振動腕１７ａは半径方向に２枚以上設けることが好ましい。そして棒状振動体１７と平行な位置に、複数の注入口１０が長手方向に設けられた注入棒１１を同時に挿入して使用することができる。
【００１６】
棒状振動体の垂直振動とは、振動方向が振動軸に対して垂直方向であり、その振幅、振動数は、粗大気泡の脱泡が認められる範囲が適当であり、振幅としては０．１ｍｍ〜１０．０ｍｍが好ましく、特に、０．５〜５．０ｍｍが好ましい。振動数の範囲は、毎秒１０回〜毎秒２００回が好ましく、特に、毎秒３０回〜毎秒１００回が好ましい。垂直振動を与える駆動方法としては、例えば、棒状振動体の振動発生部に振動を与える起振器が内蔵されており、振動発生部が円筒形であり、その振動発生方式が偏心重錘方式、遊星運動方式等からなっているものが好ましい。
【００１７】
また水平振動を行う振動体として例えば、図１４に示すように、長手方向に複数の円盤状の形状を有する振動腕１８ａが半径方向に設けられた棒状振動体１８があげられる。この棒状振動体１８にも一端に起振器１９が設けてあり、振動腕１８ａを振動させることができる。更に、棒状振動体１８と平行に位置させた複数の注入口１０を有する注入棒１１を同時に挿入してモルタル粘度上昇を遅らせるための水又は水溶液を注入するとより好ましい。
【００１８】
棒状振動体の水平振動とは、振動方向が振動伝達軸の長手方向であり、その振幅、振動数の範囲は、振幅が０．１ｍｍ〜３．０ｍｍ、振動数が毎秒１回〜５０回が好ましく、特に、振幅が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ、振動数が毎秒１０回〜３０回が好ましい。水平振動を行う振動装置としては、例えば、振動伝達部の他端に起振器を取り付けた構成からなっているものが好ましい。
【００１９】
本発明でモルタル中に注入するのは、水又はモルタルの粘度上昇を遅らせる水溶液であり、例えば、非イオン系の界面活性剤ポリオキシエチレンソルビタンエステル（例えば、日本乳化剤（株）の商品名：Ｎｅｗｃｏｌ８２、Ｎｅｗｃｏｌ８５）等や、アルキルスルフォン酸塩系（例えば、花王（株）の商品名：マイティー１５０、マイティーＶ２）、メラミン樹脂スルフォン酸塩系（例えば、日本合成ゴム（株）の商品名：ダイナフローＧ２）、ポリイソプレンスルフォン酸塩系（例えば、日本合成ゴム（株）の商品名：ダイナフロー１０５）、リグニンスルフォン酸塩系（例えば、日本製紙（株）の商品名：サンフロー、サンフローＲ）、ポリカルボン酸塩系（例えば、日本合成ゴム（株）の商品名：ダイナフローＰ）等のセメント減水剤といった種々の界面活性剤やセメント硬化遅延剤として使われるクエン酸等の水溶液、更に消泡剤として使われるシリコーン等の水溶液（例えば、花王（株）のアンチフォームＥー２００）等がある。
【００２０】
また、水を使用する場合には、水系エマルジョンの形態で使用することができる。そのような水系エマルジョンとしてアクリル樹脂（例えば、旭化成工業（株）の商品名：モルタック）等がある。前述した製造方法における補強筋の近傍又は上部に注水する水等の量は、最上部の１本の主筋の上部に位置するモルタル（該主筋からモルタル表面までの該主筋投影部分に位置するモルタルをいう。）の体積１ｍｌ当たり０．００５〜０．５ｍｌの範囲で注入することが好ましく、特に０．００５〜０．３ｍｌが好ましい。水等の注入量がモルタルの体積１ｍｌ当たり０．００５ｍｌよりも少なくなると、重質化部の形成が不充分であり、またモルタルの体積１ｍｌ当たり０．５ｍｌを越えると逆に補強筋の上部に粗大な空隙が生じたり、嵩減りの度合いが激しくなりパネルの上端部で外観が見苦しくなるという問題を生じる。
【００２１】
なお、水溶液等を使用する場合は、１〜２０ｗｔ％濃度（固形分濃度）に調節したものを上記の量使用すればよい。水又はモルタルの粘度上昇を遅らせる水溶液を補強筋上部及び周辺に添加する方法としては、棒状回転体又は棒状振動体先端あるいは棒状回転体又は棒状振動体と注水棒を平行に並べて挿入した棒材先端もしくは側面の穴等から注入するのが好ましい。例えば、図６のように棒状回転体１２先端あるいは図３のように棒状回転体１５と注水棒１１を平行に並べて挿入した棒材先端もしくは側面の穴等から注入するのが好ましい。このとき注水棒１１は回転体と同じ支持枠に取り付けてもよい。
【００２２】
図１５はアルミ粉を発泡剤として使用したモルタルを型枠に注入したときの発泡率と時間の関係の一例を示す図である。発泡率のカーブは、一般に初期に急激に立ち上がり、次第に緩やかになり飽和する。本発明における前記棒状回転体又は棒状振動体を差し込む時期は、型枠内のモルタルの発泡がほぼ完了した時点、即ち、発泡率カーブが飽和領域に達する時点（図１５の例ではＡ点付近）から、モルタルが流動状態を維持している間までが好ましい。
【００２３】
モルタル発泡がほぼ完了する時点は、発泡剤としてのアルミ粉の粒径、形状等により大幅に変化するが、通常モルタルを型枠に注入してから５分〜４０分程度である。また、モルタルが流動状態を維持している期間はモルタル組成によって変化するが、通常モルタルを型枠に注入してから３０分〜７０分程度である。前記モルタルがほぼ完了する時点及び流動状態を維持している期間は使用するアルミ粉、モルタル組成が定まれば実験により簡単に求めることができる。なお、流動状態か否かは、例えば、モルタル中に棒状回転体又は棒状振動体を差し込んで水平に移動させ、その軌跡が直ちに消滅するか否かで判断できる。
【００２４】
前記の様に棒状回転体又は棒状振動体を最上部の主筋の真上に差し込んだ後、主筋の長さ方向に水平に移動する事によって、主筋の真上に生成した気泡溜まり中の余分なガスを上方に逃がすかあるいは小さい気泡に破壊分解する。前記棒状回転体又は棒状振動体は、主筋列毎に主筋の間隔に合わせて支持片に取り付け、各接点に存在する気泡を一列づつ除去していってもよいし、前記支持片を複数個、支持フレームに取り付け、複数列の主筋上部を一度に処理しうるようにしてもよい。
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【実施例１】
図１１に示した通り、補強筋を等間隔に配置し、型枠に固定した。上記型枠４に、珪石４０重量％、セメント２５重量％、生石灰７重量％、石膏２重量％、解砕屑２６重量％としたものを１００重量部に水７０重量部、アルミ０．０６重量部を添加混練したＡＬＣ用モルタルスラリーを注入した。モルタルを型枠に注入後３５分経過したときに、図３の棒状回転体１５と注水棒１１を主筋１の真上に挿入した。注水棒１１の側面の注水口１０から水２重量部（この量は型枠中の最上部主筋１の１本の上部に位置するモルタル体積１ｍｌ当たり０．０１５ｍｌの水溶液に相当する。）を注入しながら棒状回転体１で回転運動を与え、主筋１に平行に直線移動させつつ、主筋上部の気泡溜まりを除去し、モルタルの流動性が維持している３９分後までに終了した。前記ＡＬＣ用モルタルが所定の硬度に達した後、図７のＹ−Ｙ’のところをピアノ線により切断し、オートクレーブ養生した。
【００３０】
得られたＡＬＣ表面には図９のように重質化部分９が並んでおり、粗大気泡の露出は見られず、好ましいものであった。このＡＬＣを図７のＸ−Ｘ’線で切断し、切断面を観察したところ、切断面を観察したところ、図８に示したように主筋１の上部が重質化した以外は内部にもほとんど粗大気泡は生成されていなかった。
【００３１】
【実施例２】
珪石５０重量％、普通ポルトランドセメント３５重量％、生石灰１０重量％、石膏５重量％としたものを１００重量部に水７０重量部、アルミ０．０６重量部を混練して、ＡＬＣ用モルタルスラリーを作った。このＡＬＣ用モルタルスラリーを幅６００ｍｍ、長さ６００ｍｍ、高さ６００ｍｍの型枠に注入後３０分経過したときに、図３の棒状回転体１を、主筋１の真上に挿入した。注水棒の側面の注水口１０からポリアルキルスルホン酸ソーダ（商品名：マイティ１５０ 花王（株）製）２．０％水溶液１重量部（この量は型枠中の最上部主筋１の１本の上部に位置するモルタル体積１ｍｌ当たり０．０１ｍｌの水溶液に相当する。）を注入しながら回転運動を与え、主筋に平行に直線移動させつつ、主筋上部の気泡溜まりを除去し、モルタルの流動性が維持している４０分後までに終了した。前記ＡＬＣ用モルタルが所定の硬度に達した後、ピアノ線により切断し、オートクレーブ養生した。
【００３２】
得られたＡＬＣ表面には粗大気泡の露出は見られず、好ましいものであった。このＡＬＣを実施例１と同様にして切断し、切断面を観察したところ、内部にも粗大気泡は生成されていなかった。
【００３３】
【実施例３】
珪石３０重量％、普通ポルトランドセメント３０重量％、生石灰６重量％、石膏５重量％、解砕屑２９重量％としたものを１００重量部に水７０重量部、アルミ０．０６重量部を混練して、ＡＬＣ用モルタルスラリーを作った。このＡＬＣ用モルタルスラリーを幅６００ｍｍ、長さ６００ｍｍ、高さ６００ｍｍの型枠に注入後３５分経過したとき、図５のスクリュウ型撹拌羽根１６を、主筋１の真上に挿入した。スクリュウ型撹拌羽根１６先端からポリアルキルスルホン酸ソーダ（商品名：マイティ１５０ 花王（株）製）の１．８％水溶液１重量部（この量は型枠中の最上部主筋１の１本の上部に位置するモルタル体積１ｍｌ当たり０．０１ｍｌの水溶液に相当する。）を注入しながら回転運動を与え、主筋に平行に直線移動させつつ、主筋上部の気泡溜まりを除去し、モルタル流動性が維持している４０分後までに終了した。前記ＡＬＣ用モルタルが所定の硬度に達した後、ピアノ線により切断し、オートクレーブ養生した。
【００３４】
得られたＡＬＣ表面には粗大気泡の露出は見られず、好ましいものであった。このＡＬＣを実施例１と同様にして切断し、切断面を観察したところ、内部にも粗大気泡は生成されていなかった。
【００３５】
【実施例４】
珪石４０重量％、普通ポルトランドセメント３０重量％、生石灰１０重量％、石膏５重量％、養生屑１５重量％としたものを１００重量部に水７０重量部、アルミ０．０６重量部を混練して、ＡＬＣ用モルタルスラリーを作った。このＡＬＣ用モルタルスラリーを幅６００ｍｍ、長さ６００ｍｍ、高さ６００ｍｍの型枠に注入後３０分経過したとき、図３の棒状回転体１５を、主筋１の真上に挿入した。注水棒の側面の注水口１０からポリイソプレンスルホン酸（商品名：Ｚ−１０５ 日本合成ゴム（株）社製）の１．５％水溶液１．２重量部（この量は型枠中の最上部主筋１の１本の上部に位置するモルタル体積１ｍｌ当たり０．０２ｍｌの水溶液に相当する。）を注入しながら回転運動を与え、主筋に平行に直線移動させつつ、主筋上部の気泡溜まりを除去し、モルタルの流動性が維持している３５分後までに終了した。前記ＡＬＣ用モルタルが所定の硬度に達した後、ピアノ線により切断し、オートクレーブ養生した。
【００３６】
得られたＡＬＣ表面には粗大気泡の露出は見られず、好ましいものであった。このＡＬＣを実施例１と同様にして切断し、切断面を観察したところ、内部にも粗大気泡は生成されていなかった。
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【比較例１】
実施例１の方法において、棒材を主筋上部に挿入し、気泡溜まり除去を行った以外は全て同様の方法でＡＬＣを作製した。得られたＡＬＣ表面からは主筋に沿って粗大気泡の露出が観察されなかった。これを実施例１と同様にして切断し、切断面を観察したところ、パネル内部には粗大気泡が残存していることがわかった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は棒状回転体又は棒状振動体をモルタル中に挿入すると共に、モルタル粘度上昇を遅らせるための水又は水溶液を注入しつつ、水平移動することにより補強筋上部及びその近傍に発生した粗大気泡をモルタル表面へ浮上させ易くし、粗大気泡を殆ど残留することなく消滅させられる。つまり、型枠内に配した補強筋の上部に蓄積した気泡溜まりを簡単に除去でき、表面近傍の巣や内部の粗大気泡が少なくなり、パネルの意匠性に優れると共に、内部に残存する空洞も少なくなるのでパネル端部の強度が優れたパネル製品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の棒状回転体又は棒状振動体の差し込む位置を示す図である。
【図２】本発明の棒状回転体を示す正面図である。
【図３】本発明の棒状回転体及び注水棒を示す正面図である。
【図４】本発明の棒状回転体の他例を示す正面図である。
【図５】本発明の先端に注水構造を持つ棒状回転体を示す正面図である。
【図６】図５の底面図である。
【図７】補強筋が埋設されたパネルを示す断面図である。
【図８】図７のＸ−Ｘ’で切断した断面図である。
【図９】図７のＹ−Ｙ’で切断した断面図である。
【図１０】従来のパネルを主筋に対して垂直方向に切断した断面図である。
【図１１】型枠に補強筋を配し、主筋に対して水平方向から見た断面図である。
【図１２】型枠に補強筋を配し、主筋に対して垂直方向から見た断面図である。
【図１３】本発明で垂直振動を行う棒状振動体及び注水棒を示す正面図である。
【図１４】本発明で水平振動を行う棒状振動体及び注入棒を示す正面図である。
【図１５】型枠に注入されたモルタルの発泡率と時間の関係の一例を示した図である。
【符号の説明】
１ 主筋
２ 副筋
３ 補強筋
４ 型枠
５ モルタル
６ モルタルスラリー
７ 気泡溜まり
８ 棒状回転体又は棒状振動体
８ａ 支持フレーム
９ 重質化部分
１０ 注水口
１１ 注水棒
１２ 羽根
１３ 補強筋保持枠
１４ 補強筋保持棒
１５ 溝状螺旋棒状回転体
１６ 撹拌羽根状回転体
１７ 垂直振動を行う棒状振動体
１７ａ 振動腕
１８ 平行振動を行う棒状振動体
１８ａ 振動腕
１９ 起振器

Claims (2)

1. 複数の補強筋が配置された型枠内に、軽量気泡コンクリート用モルタルスラリーを注入し、発泡させた後、補強筋の上部のモルタル中に棒状回転体を挿入すると共に、モルタル粘度上昇を遅らせるための水又は水溶液を注入しつつ、回転運動を加えながら水平移動させ補強筋上部の粗大気泡を除去することを特徴とする軽量気泡コンクリートの製造方法。
2. 複数の補強筋が配置された型枠内に、軽量気泡コンクリート用モルタルスラリーを注入し、発泡させた後、補強筋の上部のモルタル中に棒状振動体を挿入すると共に、モルタル粘度上昇を遅らせるための水又は水溶液を注入しつつ、水平振動及び垂直振動の少なくとも一方を加えながら水平移動させ、補強筋上部の粗大気泡を除去することを特徴とする軽量気泡コンクリートの製造方法。

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