JPS5818339B2 - ケイリヨウキホウコンクリ−トノセイゾウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、起泡剤を用いｈ軽量気泡コンクリートの製造
４＋ａ関するものである。

′軽量気泡コンクリートの製造法は、気泡の導入方法に
よって、起泡剤を用いる方法と発泡剤を用いる方法とに
大別される。

前者は起泡剤（たとえば界面活性剤、タンパク質物質）
を含む混線水を予め撹拌又は通気して起泡させた後、こ
こにセメントその他の結合材を含むコンクリート材料を
添加混合したり（プレフォーミング）、或は起泡剤を含
む混練水とコンクリ−ト材料の混合作業中に起泡させた
りして（ミックスフォーミング）、気泡を導入する方法
である。

また、後者はコンクリート材料の水スラリー中に、アル
ミニウム粉末その他の発泡剤を添加し、化学反応によっ
て気体を発生させて気泡を導入する方法である。

上記した前者の起泡剤を用いる軽量気泡コンクリートの
製造方法は、形成した気泡が合体してより大きな気泡と
なったりあるいは消泡してしまうという現象を伴う。

このため、起泡剤のみではコンクリート材料スラリー中
に微細かつ均一寸法の安定した気泡を残留させることは
非常に難かしく、甚だしい場合には気泡層とコンクリ−
ト材料層とが分離してしまうこともある。

このような欠点を除去するため、実際の製造においては
、起泡剤と共に気泡安定剤を併用することが一般に行わ
れている。

気泡安定剤としては水溶性有機高分子であるポリビニル
アルコールやセルローズ誘導体等増粘作用を有する物質
が一般に利用されている。

しかしながら、気泡安定剤を併用する方法でも、必ずし
も満足しうる結果が得られるとは限らない。

たとえば均一 に気泡の分布したコンクリート成形体を
製造するには気泡安定剤を多量に使用しなければならな
いが、このような多量の気泡安定剤の使用は、反面、混
練水又はスラリーの起泡性を阻害することになるので、
結局、製造されるコンクリートの孔型の増大を招来し、
コンクリートの軽量化の目的を十分達成することができ
なくなる。

このため嵩比重１．０以下、特ｔｔｉ０．３〜０．７の
気泡コンクリ一トを製゛造する場合には、実際上、気泡
安定剤の使用は著るしく制限されているのが実情である
。

また、気泡安定剤を併用してもコンクリート材料の沈降
を防止することは難かしい。

このため気泡が導入されたコンクリート材料スラリーを
型枠に入れて放置した場合、セメント等の結合材の凝結
反応が未だ十分に進行しないうちに、コンクリート材料
はその材料成分粒子の見掛比重に応じた沈降速度で沈降
していく。

この結果、上層部にのみ多数の気泡が偏在し、該部分の
強度が極めて脆弱なかつ外観上見栄の非常に悪い気泡コ
ンクリート成形体がしばしば製造される。

このようなトラブルは、コンクリート材料の結合材成分
として凝結開始時間の短かいもの、たとえば超早強性ポ
ルトランドセメント、或はアルミナセメントを混合した
混合セメントを用いることによって可成り改善すること
ができると考えられるが、このような急結性を呈する材
料の使用はコンクリート材料スラリーの流動性を短時間
で失わせる結果、大寸法のコンクリート成形体を製造す
ることが難かしくなるという欠点がある。

さらにまた、上記した気泡安定剤を多量に使用すると、
セメント等の結合材の初期水利反応が抑制される。

このため、後にコンクリート硬化反応を高温高圧蒸気養
生条件下で行うと、該条件下で結合材の水利反応が急激
に進行し、コンクリート成形体が自己崩壊現象を起こす
ことがある。

このような観点からも、気泡安定剤の多量の使用が制限
されている。

このような実情に鑑み、本発明の目的は起泡剤を用いる
軽量気泡コンクリートの改善された製造方法を提供し、
以って微細な気泡が均一に分布した高強度かつ美観の優
れた軽量気泡コンクリートを提供することにある。

このような目的に沿って、本発明に係る軽量気泡コンク
リートの製造法は、セメント等の結合材、骨材、起泡剤
及び気泡安定剤を混合することによって軽量気泡コンク
リートを製造する方法において、さらに混練水重量に対
して０．０４〜１．０重量パーセントのケイ酸アルカリ
を混合し、かつ起泡剤としてスルホン酸塩型アニオン界
面活性剤と硫酸エステル塩型アニオン界面活性剤とを用
い、また気泡安定剤としてセルローズ誘導体を用いるこ
とを特徴としている。

ここでスルホン酸塩型アニオン界面活性剤とは、アルキ
ルアリールスルホン酸（例えばＣＩ２〜Ｃ１８のアルキ
ルフェニルスルホン酸）、アルキルスルホン酸（例えば
ＣＩ２〜Ｃ１８のアルキルスルホン酸）又はα−スルホ
ン化脂肪酸（例えばＣＩ２〜Ｃ１８のα−スルホン化脂
肪酸）等のナトリウム塩、又はα−スルホン化脂肪酸エ
ステル（例えばＣ１２〜Ｃ１８のα−スルホン化脂肪酸
エステル）を含んでなる界面活性剤を指称する。

また、硫酸エステル塩型アニオン界面活性剤とは、高級
アルキル又は高級アルキルアリールポリエチレングライ
コールエーテルの硫酸エステル塩（例えばノニルフェニ
ールテトラエチレンオキサイドエーテル硫酸エステルソ
ーダ）又は高級アルコールの硫酸エステル塩を指称する
。

また、本発明において使用されるセルロース誘導体とし
ては、メチルセルローズ、エチルメチルセルローズ、エ
チルセルローズ、ヒドロキシエチルメチルセルローズ、
ヒドロキシエチルエチルセルローズ、ヒドロキシプロピ
ルメチルセルローズ等がある。

さらに、ケイ酸アルカリとしてはオルトケイ酸、メタケ
イ酸又はセスキケイ酸のナトリウム塩が本発明で使用さ
れる。

ケイ酸アルカリ及び気泡安定剤は起泡剤と一緒に混練水
に溶解して用いても、また粉末のままコンクリート材料
に混合して用いてもよい。

なお、アルキルアリールスルホン醜ナトリウムはセメン
トアルカリ系中では十分な起泡性を示さない。

しかしながら、これに硫酸エステル塩型界面活性剤を併
用すると、起泡力が増大するとともに、さらにセルロー
ス誘導体の存在下でケイ酸アルカリを添加すると、後述
するように、極めて特異な卓越した効果が発揮される。

気泡が均一に分布した気泡コンクリートを得るには、混
練水である起泡液の気泡膜がアルカリ性の条件下で安定
していることは勿論、コンクリート材料成分を気泡膜上
あるいは気泡膜間に十分に分散保持することができるこ
とが必要である。

このような気泡の性質は、起泡液に少量のセメント等の
結合材を分散させ、一定時間経過後、該結合材の沈降量
と離水量を測定することによって知ることができる。

第１表は本発明で使用される起泡剤、界面活性剤及びケ
イ酸アルカリを含んでなる起泡液について、気泡の性質
を比較するため、測定されたセメント沈降量及び離水量
の試験結果である。

この試験は起泡液８００．ｊ９に普通ボルトランドセメ
ント２５０ｇを添加し、メスシリンダ中で撹拌混合して
起泡させた後、得られたスラリーを静置して行った。

ここで、沈降量及び離水量は次のように測定された。

上記メスシリンダー中のスラリーを一定時間静止後、上
層にある気泡部分を除去し、残った水−セメント混合物
を減圧濾過し、セメントと水とを分離し、セメント重量
（ｇ）を沈降量とし、一方、その水の、原使用水量に対
する比（重量係）を離水量とした。

第１表において、Ａ１２〜Ａ１５に示した起泡液は、本
発明方法で使用されるコンクリート材料の混練水の組成
の範囲内にある。

第１表の試験結果から、硫酸エステル塩型アニオン系界
面活性剤はセメントのアルカリに対して比較的安定であ
り、十分起泡され得るが、離水性が大きくセメントの沈
降量を極めて大きいものとするという性質を示す（ＡＩ
）。

これは気泡膜に対するセメント粒子の付着保持性が弱い
ことに起因するものと考えられる。

また、スルホン酸塩型アニオン界面活性剤に基づく気泡
は、セメント粒子の付着保持力が大きいが、セメントの
アルカリに対して非常に不安定であり消滅し易い（Ａ２
）。

したがって、スルホン酸塩型アニオン界面活性剤のみか
ら気泡コンクリートを製造した場合には、十分軽量なコ
ンクリートを得ることが難かしい。

これら２つの界面活性剤の一方の短所を他方の長所で互
に補い合うことを期待して両界面活性剤を併用した試験
では。

予想に反して、それぞれを単独で用いた場合よりもセメ
ントの沈降量を大きくした（扁３）。

また、これらの界面活性剤にセルロース誘導体又はポリ
ビニルアルコール等の気泡安定剤を添加すると、離水量
を減する効果は見られるが、セメントの沈降防止に対し
ては格別の効果は認められない（漸５〜Ａ８）。

さらに界面活性剤にケイ酸アルカリを添加した系（Ａ９
− Ａｌ Ｏ）又は界面活性剤に゛ポリビニルアルコー
ル及びケイ酸アルカリを添加した系（Ａｌｌ）において
も格別優れた効果は認められない。

しかしながら上記した界面活性剤にセルローズ誘導体を
添加し、更にケイ酸アルカリを添加した系では離水量及
びセメント沈降量がともに大幅に減少している（Ａ１２
〜Ａ１５）。

即ち、ケイ酸アルカリは、硫酸エステル塩型界面活性剤
−セルローズ誘導体系及びスルホン酸塩型界面活性剤−
硫酸エステル塩型界面活性剤−ポリビニルアルコール系
に対して格別の効果を示さないが、スルホン酸塩型界面
活性剤−硫酸エステル塩型界面活性剤−セルローズ誘導
体系に対してはセメント沈降量及び離水量を極めて少く
するという効果を発揮することが理解される。

・次に、第１表に示した起泡液と同一の起泡液を用
い、水／コンクリート材料比＋０．５５のコンクリート
スラリーを調製口、゛こ゛あスラリーをそれぞれ型枠に
入れてつくった成形体について、気泡分布の状態を観察
した。

この結果、本発明に係る組成の気泡液（漸１２〜Ａ］５
）を用いてつくった成形体は微細な気泡が成形体全体に
わたって均一をと分布していたが、他種の起泡液（Ａｌ
〜扁１１）を使用してつくった成形体では気泡の分布は
不均一で成形体上層部に集中しかつ美観も劣っていた。

コンクリート材料混合物に対する起泡剤、気泡安定剤及
びケイ酸アルカリの使用量は、フンクリート材料中の結
合剤の種類及び配合割合、所望する気泡コンクリートの
嵩比重、混線水量等によって異なり、一律に規定するこ
とはできないが、嵩比重の小さいコンクリートを製造し
ようとするほど起泡剤の量を多くしなければならなく、
したがって気泡安定剤の使用量も多くしなければならな
い。

またケイ酸アルカリの使用量は、混練水重量に対し０．
０４〜１，０重量係、特に好ましくは０．０５〜０．８
重量係である。

ケイ酸アルカリの量カ月、０重量係を越えると、セメン
ト等の結合剤の凝結が早くなり過ぎ、成形困難となるか
らである。

逆に０．０４重量係未満では、コンクリート材料粒子の
沈降を有効に抑える効果がない。

実施例 第１表のＡ１４の組成を有する起泡剤５５重量部を撹拌
ミキサーにて十分に撹拌して起泡させ、ここにコンクリ
ート材料として、普通ポルトランドセメント：アルミナ
セメント：消石灰−４０：２０：２の重量比から成る結
合材８０重量部とケイ砂２０重量部とを加えて混合した
。

この気泡含有コンクリートスラリーを４０Ｘ４０Ｘ２０
（１；７７２の型枠に流し込み、常温にて硬化させた。

脱型後、このようにして得られた気泡コンクリート成形
体を切断して気泡分布状態を観察したところ、成形体全
体にわたって微細な気泡が均一 に分布していた。

なお、この気泡コンクリートの嵩比重は０．４０であっ
た。

比較例 １ 第１表の扁８の組成を有する起泡液を用いて上記した実
施例と全く同じ方法によって気泡コンクリートを製造し
た。

得られたコンクリート成形体は、下層部にはほとんど気
泡が観察されず、上層部へ向かうにつれて気泡が多くな
っていた。

また脱型時、型枠下面に局部的に厚さ０．４〜０．６−
程度の剥離層が観察され、上記実施例の気泡コンクリー
トと比較して外観上の美観が著るしく劣っていた。

この気泡コンクリート成形体の嵩比重は０．８５であっ
た。

比較例 ２ 第１表Ａ８起泡液にメタケイ酸ソーダ０．０２重量係を
含有する混練水を用い上記実施例と同様に気泡コンクリ
ートを成形した。

得られたコンクリートの嵩比重は０．６８であったが成
形体下層部に０．４ ｖａｎの厚さの剥離部が局部的に
発生するのが観察された。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セメント等の結合材、骨材、起泡剤及び気泡安定剤
   を混合することによって軽量気泡コンクリートを製造す
   る方法において、さらに混練水重量に対して０．０４〜
   １．０重量パーセントのケイ酸アルカリを混合し、かつ
   起泡剤としてスルホン酸塩型アニオン界面活性剤と硫酸
   エステル塩型アニオン界面活性剤とを用い、また気泡安
   定剤としてセルローズ誘導体を用いることを特徴とする
   軽量気泡コンクリートの製造法。