JPS60103058A - 重量コンクリ−ト組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規なコンクリート組成物に関する。

より詳細に述べると１本発明は珪酸鉛を骨材として配合
して成る本址コンクリート組成物に関する。

本発明のコンクリート組成物はすぐれた放射線遮蔽材と
しての用途がある。

ロ、従来技術の説明 発電用原子炉、研究用原子炉等の原子力施設を建設する
場合に重要なことの一つは１人体に悪影響２及ぼす放射
線を児全に３Ｊ恩蔽することである。

原子力施設内で発生し１人体に惑影＃乞及ぼす放射線は
、王としてガンマ線と中性子線である。

ガンマ線は遮蔽材との相互作用によって吸収されるので
、密度の大きい遮蔽材が有利である。一般に鉛、鉄、コ
ンクリートなどが用いられる。故射綴邂蔽用コンクリー
トに必要な条件は１棟々の放射線を十分に減員させるこ
と、これらの放射線に対して十分安定であること、１荀
度の均等性をもつこと１体積変化が少なくひびゎｎので
ないようなものであること、十分な強度２有することな
どである。

コンクリート・を用いて遮蔽体を築造する場合、コンク
リートの密Ｉｉ乞大きくすｎば、そｆ′Ｌに応じて遮蔽
体の厚さを減らすことが出来る。それで。

密度の大きいコンクリートすなわち重量コンクリートが
赳蔽体材料として広（用いろｎている。更に１重置コン
クリートは、任意の形状の遮蔽体が施工可能であること
、経済的であること、コンクリート中に含まれている水
素分子によって中性子線の遮蔽にも効果があること、混
和材ン混入出来ること等の遮蔽材として有利な特長を有
している。

従来重量コンクリートを製造するには、通常磁鉄鉱、ペ
ージャイト、赤鉄鉱、砂鉄、銅カラミ。

花崗岩等が骨材として用いられている。所で、従来使用
されている骨材は比重が最高でも砂鉄の４．８５である
。放射線遮蔽コンクリートはその目的からいって、　ｌ
ｒｊに茜い均等性が要求さ几ているので重コシクリート
を造る場合には単位骨材量を大きくしてコンクリートの
密ｗｙｔできるだけ大きくするようにつとめる一方、ワ
ーカビリチーについて検討しコンクリートの均等性乞で
きるだけ高めることも重要である。その意味でも重数コ
ンクリートの製造に使用される骨材は（イ）強くて硬い
もの（ロ）ごみ、どろ、肩磯物を含まないもの（ハ）気
象作用による影響を受けないものに）挙位体積重量が太
さいもの（ホ）すりへらないもの（へ）吸水敏が少ない
もの（ト）粒形がよいものチ粒度分布がよいもの（１月
比重が大きいもの図アルカリ骨材反応を起さないものと
いう骨材として要求される。中でも出来るだけ比重が大
きいものであることが望ましい。

本発明者等は本発明者等の一人が開発した珪酸鉛χ軍歌
コンクリートｍ造用の骨材として使用することに着目し
て本発明乞完成した。

発明の要約 本発明の主目的は４ｆ欲コンク！Ｊ　−ト４＃造用市ｉ
ｆｔ骨材としての珪酸釦乞提供することである。

本発明の吏なる目的は新規な重量コンクＩＪ　）組成物
を提供することである。

本発明の別の目的は特に放射線遮蔽効果ＶＣすぐれた重
量コンクリート組成物を提供することである。

本発明の他の目的および利点は以下逐次明らかにされる
。

３、発明の詳細な説明 本発明はセメントに王として特許の珪ば鉛乞配合して成
る重量コンクリート組成物に関する。

本発明はｑ！ｆ足の珪岐鉛馨重量骨材として使用するこ
とを特徴とするので以下骨材としての珪酸鉛について解
説する。

鉛は原子査号が大きく密度も商いので板状又は容器に成
形さ１’して放射線遮蔽材として使用されている。然し
なから鉛は、比重は１１．仝４と実用金属中でも極めて
高いが、硬度はモースＮ１ｆｆ１で約１．５と柔らかく
、又、アルカリ環境で腐食するという機械的および化学
的欠陥ｔもっているために骨材として使用することは不
可能である。更に、鉛含有物質は毒性があるためその取
扱いに際しては公衆衛生の而からも安全性を最重点に忘
き１人体への影響ン十分に配慮せねばならない。この点
からも鉛はより安定な化合物の形態で取扱うことが殆′
ましい。

本発明で骨材として使用さ几る珪酸鉛は尚含鉛ガラスで
下記に示すような組成と物理的性質ン有している。

化学組成（重敬％） 酸化鉛　（１’ｂＯ）　６０〜９ろ 珪　嘘　（Ｓ　ＩＯ２）　７〜４０ 不純物　（ｐｐｒｎ）　最大直　標準頗荻　ｔ＋”ｃ２
ｕ、　１θ０　２０ 銅　Ｃｕ（Ｊ　５　２ ニツケル　Ｎ１ｔＪ　２　１ クロム　Ｃｌ２０３　２　１ 物理的性質 外　観　淡黄色透明なフリント質の小塊状または粉末比
　重　４．９〜７．５０ か　さ　２７．５〜３２．５（ｃｃ／１００ｇ）融　点
　６５０〜９６０（℃） 粒　度　（小塊状）　８〜１Ｑ　Ｑ　（ｍｅｓｌ＋　）
かかる上述した特＞１の組成および物性をイ１する珪酸
鉛は本発明者等の一人によって発明され、特許出願され
た％願昭４７−１１６５４０号（特公昭５１−１２６号
）明細書に記載された製法ンこよって製造される。所で
、従来より種々の組成ンもった鉛の珪酸鉛が市販されて
おり、これらは安価で揮発が少なく毒性の危険が少ない
ので鉛相原料あるいは加鉛剤として窯業界で使用されて
いる。本発明で使用する珪酸鉛と従来使用さｔてきた代
表的な珪酸鉛の諸性質を比較して表−１１Ｃ示す。

表−１ （註）硝酸反応量（几Ｎ％）；　几Ｎ＝ｙ’Ｘ１００よ
りめた。

式中Ｙ１は試料５ｇ乞１．６４規ボ硝離５Ｑｍｌ中に常
温（２５℃）で２０分間攪拌反応させた時のｍｍ酸化鉛
のグラム数であり、♀０は試料中のｎつ出船成分のグラ
ム数で：ｂす、ｌ（、Ｎは０１１酸反応寵（％）乞表わ
す。

ヒユーム発生率（Ｆ、　Ｊ　＝Ｚ）　；試料１ｇ乞アル
ミナルツボに精秤し、ｊこ才１を所定の温度に維持され
１こ電気炉に２０分１［１１入れ、この条件下で揮敢し
Ｔこ成分量を重量減からめヒユーム発生量とし瓦。

粉化Ｋ（Ｐ％）：１３−〜Ｘ１１．）Ｑよりめ１こ。式
中Ｓ。

Ｐ６゜は、４料５０ｇをポリエチレン製の肌に沫り。

水平横掘り振とう磯（２００回往復／分）にて、１２分
間振とうした後、６０メツシユ篩で篩い、ぞσ）篩の通
過グラム数であり、Ｓｏはポリエチレン製瓶に採った試
料グラム数であり、Ｐは膀化嘉（％）を表わす。

表−１かられかる様に、従来から使用されて（・る珪酸
鉛は比重をはじめとする骨材としての要件を満足させる
ものではない。本発明で使用する珪酸鉛は比重が大きく
、取扱い易いフリント質の小塊状であり、しかも衝撃が
あっても粉化することが少ないばかりでなく、硝酸に簡
牟に溶解しない程に珪酸と結合しているため、水に対す
る鉛分の溶解量も極端に小さく又鉛を主体とするヒユー
ムの発生基か少なく環境汚染の度合も低い。従ってこの
点からも不発明で使用する珪酸鉛は重量コンクリート製
造用骨材として理想的であるといえる。

本発明で使用する珪酸鉛には必委に応じてホウ素娑Ｂ２
０．の形で珪酸鉛の声量の２０％まで配合することによ
って重量コンクリートに中性子吸収能力乞付与すること
が出来る。

重量コンクリートとして重要な性質、即ち、ワーカビリ
ティー、密度２体積変化、均等性等は。

骨材の比重９粒度１粒形２表面組織などの性質によって
大きい影響ケ受けるので以下本発明で使用する骨材の比
重２粒度１粒形等について解説する；（イ）　比　重 骨材の比重は１表面乾燥状態の骨材粒の比重乞いう。本
発明で使用する珪酸鉛の比重は４．９乃至７、５０の範
囲にある。所で、従来、ｔｋ着コンクリートを製造する
のに使用されている代表的な１４゛Ｈである磁鉄鉱、ペ
ージャイト、赤鉄鉱、砂鉄、綱カラミおよび花崗岩の比
重が各々４．４９　、５．６８　、４．１Ｂ。

４．８５　、３゜６７および２．６２　であり１本発明
で使用する珪酸鉛にくらべて出退が小さく甫緻骨材とし
ては劣る。比重の大きい珪酸鉛χ骨材と（−て使用する
ことによってＶｒｙｌｕ欠高め、単位水成、中位セメン
ト敞を減らずことができる。

（ロ）粒度および粒形 骨材の大小粒が１１も合している程度ン粒度という。

骨材の粒度は所要のコンクリ−トン経崎的につくるうえ
で、ｉ＆もｉｌ【要な要素の一つでル）す、大小粒か適
当に混合しているものでな（てはならない。

粒度はふるい分は試験２行ない１粒径の分布状態を示す
粒度曲線Ｊ？Ｆｍ粒皐で表わさｎる。本発明で使用する
珪ｍ、鉛は８〜１００メソシユ（５〜０．１ｍｍ）の範
囲にある小塊状である。骨材の最大寸法は塩コンクリー
トのｆｆ１ｔｌ’ワーカビリテイーに深い関係があるが
１本発明で使用する珪酸鉛の最大寸法は重量コンクリー
ト組成物の形状１寸法によって異なる。例んは、２０朋
肉厚の組成物では最大寸法５朋程度のもの７用いるのが
好適であり、１００問。

肉厚の組成物では最大寸法３０ｍｍ程度のものを使用し
てもよいが、従来から使用している粗骨材と併用しても
よいことはもちろんである。

本発明に従って電縫コンクリート組成物？製造するには
珪酸鉛は１組成物の容敬当りろＯ乃至８０係配合され得
る。８０％以上配合することはコンクリートのワーカビ
リチー、フィニッシャビリティ−等の面からコンクリー
トの製造が不可能となり又２０％以下の配合は重量コン
クリートとしての目的［適合しない。

本発明で使用されるセメント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、超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、混合セメント等
任意に選択される。

本発明に従って重量コンクリートを製造するに当って、
中性子遮蔽性能の点からいうと、コンクリート中の水量
を出来るだけ多（することが液ましいが、使用水量のう
ちセメントと結合１−る水は安定であるが、結合しない
水す１．Ｃわち自由水は特別な処置をしない限り長い間
には＃発によって相当程度失われること、また、材料分
離７少なくして均等性を商める１こめには、串位水社ン
できるだけ少な（するのが望ましいこと、密度を大きく
（７体積変化を少な（する１こめにもできるだけｉｌ１
位水量乞減らし準位骨材はを大ぎ（する必要かあること
、などを考えて１作菜に適するワーカビリティーのえも
れる範囲内で早位水量乞小さくするという一般コンクリ
ートの配合設計の原則にしｔ−かつて使用する水の址は
船Ｉ■成物の答敏当９１０〜２５％とする。

所で、コンクリ−１・の強度や耐久性、水蜜１生等に最
も大きく影響を与えるものは、骨相同志の・（インダー
の役目をするセメントペーストのａ度であり、この水と
セメントの重微割合（水セメント比）が重要となる。つ
まり、一般的には、水／セメント比を小さくするほど強
固なコンクリートか得ら几る。本発明では水／セメント
比を２，５乃至６０の範囲に設定する。

本発明に従って重量コンクリート組成物を製造するには
、セメント、水および珪酸鉛の他に釉骨材および減水剤
、促進剤、遅延剤、防水剤等混和材料あるいは中性子吸
収混和材等を必要に応じて配合することが出来る。

以上′？：要するに１重量コンクリートとしての放射線
遮蔽効果９強度、耐久性、水密性等を勘案すると本発明
による水（Ｗ）、セメント（Ｃ）、骨材（ａ）および珪
酸鉛（ＬＳ）の重量配合比率はＷ：Ｃ：ａ：ＬＳ＝２〜
７：３〜３０：０〜３９：４５〜９４の範囲であり、好
ましくは３〜６：６〜１９：２〜２９二６０〜７７の範
囲である。

以上本発明の好ましい態様を記載したが１本発明の組成
物には必要に応じてポゾラン、ＡＥ剤。

減水剤、促進剤、遅延剤、防水剤等の混和材料が配合さ
れ得る。又１本発明の重量コンクリートの中性子吸収能
力Ｙ１％め１こい場合は中性子吸収混和材が配合され得
る。現在種々の中性子吸収材が使用されているがワーカ
ビリチー、フィニッシャビリチー等を勘案すると炭化＋
ｎＪｌ素が好ましい。

以下１本発明乞実施例で説明する。

実施例　１ 使用珪酸鉛（ＬＳ） 粒径５ｍｍ以下（：？−３＋＋＋ｉ）　、比ｆｆ１６．
２０の角形透明黄色の珪酸鉛 セメントはＪＩＳ　１ｔ５２１０　’に満足する中庸熱
ボルトランドセメントラ用いた。

上述の骨材およびセメントｙ使用し下記の配合設計によ
ってコンクリートを打設し６５℃で５１ｊ、を間蒸気養
生して４×４×１６Ｇの供試体を製造した。

配合設計 セメント　：　１　−　８０９ｇ 豊浦標準砂　：　０．５　−　５５５ｇ珪酸鉛　：　１
．５−２，５８０ｇ 水／セメント（Ｗ／Ｃ）　：　５４．２％−２７６，６
ＣＣ比較例 下記の配合設計によりコンクリートを打設し６５℃で５
時間蒸気養生して４Ｘ４Ｘ１＜Ｓαの供試体を製造した
。

配合設計 セメント　：　１　−　５２０ｇ 豊浦標準砂　：　２　−１，０４０ｙ Ｗ／ｅ：５５％　−２８６ＣＣ 吸水試験 実施例１および比較例で製造した供試体７１１０℃で２
４時間乾燥した後２０℃モルタル恒温室にて２４時間放
置し、各供試体の取計９曲げ、圧稲。

吸水駆および比重ン測定した。得た結果を表−２に示す
。

表−２ 実施例２〜１７ 実施例１と同じセメント（Ｃ）　、骨１Ｊ（ａ）。

珪酸鉛（１，Ｓ）を匣用し衣−６−に示す配合設計りこ
まってコンクリートケ打設し６５°？で６＃間蒸気養生
して４Ｘ４Ｘｉ６ｃ＋＋ｔ　の供試体乞装造（−１こ。

参考例−１ 実施例１で使用した同じセメント４７０’＜ｇ／ｍ　＋
骨材６６０ゆ／ｍ゛、および珪酸鉛２２９０ゆ／ゴおよ
び鋼繊維７９ｋＭｍおよび水１８５ｋｌｉ＋／ゴの配合
でミキサーにより混線し、底なし型枠中に流し込み、１
０秒で５回および１５秒で２回計１分２０秒で振動成形
を行い、２時間前置後、６０℃でろ時間蒸気養生ＹＩＡ
こしてパイプ状供試体を製造した。この供試体を１５０
°Ｇ−１２時間乾燥し、冷却した抜上ツマー含浸装置に
入れてｌｍｍＨｇ以下で１時間脱気し。

熱触媒としてアゾビソイソブチロニトリルン１％溶解し
たメタクリル酸メチルモノマーを注入し。

大気圧にもどして１．５時間含浸させた。余剰のモノマ
ーを排出後、９０℃のスチームにより１時間加熱重合し
て内径５２６．６ｍｒｘ、肉厚１９０５朋および深さ７
７９．１ｍｍのポリマー暑含浸させた底なし供試体を製
造した。

この供試体を用いてＪｉＳ　Ａ３５０３に記載さｉｔた
載荷方法を採用して外圧強度試験を行った。外圧荷重お
よび曲げ強度を表−４に示す。

表−４ 参考例−２ 参考例−１と同じ配合設計、打設条ｆ’ト、養生条件、
モノマー含浸条？′１：および重合条件を採用Ｅ−て内
径５２６．２龍、深さ７７９１朋および肉厚２０．９ｍ
ｍ（ｎポリマーを含浸させた）くドラムの底つき円筒状
供試体を製造した。

この供試体を用いて１０ｋｇｆ／２−の静水圧乞１時間
持続させる載荷方法を採用して漏水試験を行い破壊圧、
漏水の有無を測定した。得た結果２表−５に示す。

表−５ ｐｒ ＊＊　ρ１＝− を 以上の実施例および参考例からもわかる様に。

本発明に従って特定の珪酸鉛を骨材として使用すること
によって従来広く重量骨材として使用されてきた砂鉄等
にくらべて極めて密匿が尚く且つ諸物性に優れた重量コ
ンクリートか製造される。従って、本発明に従って製造
された重量コンクリートは従来の重量コンクリートにく
らべて放射線遮蔽材としてすぐれており、放射線遮蔽材
（板）あるいは中・低レベル放射性廃棄物処理処分用ｄ
器として十分な健全性を示すことが期待される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　実質的に酸化鉛６０〜９５係および珪酸７〜４０
   循から成る珪酸鉛、セメントおよび水から成る重量コン
   クリート組成物。 ２、珪酸鉛、セメントおよび水が組成物の重緻当り各々
   ４５〜９４％、５〜３０％および２〜７％の比塞で配合
   さｎる特許請求の範囲第１項記載の組成物。