JPS61500905A - コンクリ−トの性質の調整方法 - 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】 コンクリートの性質の７Ａ整方法 本発明の目的は木繊維又は力学的及び水分技術的特性が木繊維にほぼ相当する繊 維、例えば災わら、シサル麻、竹などを使用することにより加工性、靭性、単位 重量、断熱能力、気孔率及び吸音性のようなコンクリートの使用特性を変えるこ とのできる方法である１本発閑の第二の部分は乾燥域ｎ′Ｍコンクリート集合体 を使用する繊維質コンクリートの製造方法によって形成される。

コンクリートから気泡コンクリート、膨張粘土骨材コンクリート、発泡コンクリ ート及び３Ｌ−コンクリートのような数種の軽質かつ硬化された容易に加工（の こ引き、くぎ打ち、かんながけ）シ得る性質が開発されている。しかしながら、 これらのすべてに対して特徴的なことは共通してそれらが、特に引張破壊に関す る限り、独自にかなり脆弱であるということである。

他方において、コンクリートに繊維を添加することによりコンクリートの強靭性 及び引張強ざが改良された。

このようなｌｌ雑は例えばスチール、ガラス及びシサル麻の各繊維であった。ｌ ｌ１１の量は一般的に０．５〜２容量パーセントであり、そして長さは２０〜３ ０履である。

また木質セルロースｔａｎも使用されている。セルロースＷ＆雑の長さは２〜５ 履である。

このような繊維強化ならびに剛性繊維（例えばスチール繊ＩＩりと弾性１１Ｈｆ １ｉ＜例えば天然繊維又は合成繊維）との複合使用が英国特許第１４０６４４２ 号明細＆に提案されている。ドイツ国特許第ＤＥ３００７０１２号明細書からセ メントと２成分木ｔＪ＆維の使用が知られている。

該方法においては大１（７７〜８５重足パーセント）のセメントを使用する。ま ず水、セメント及び木繊維を混合してグルエル（オートミルのかゆ）状の配合物 とし、次いでそれをベルト上に採集して加圧乾燥する。アスベストセメント製品 及びセメント製品におけるセルロースＩＩ雑に対しても同様な製造方法が使用さ れる。

従来方法のすべてが多数の欠点を有し、そのため建築工業及びその他の工業にお けるそれらの広範囲の使用が不可能であった。最悪の欠点はコンクリートの加工 特性が十分に改良されなかったということである０例えばドイツ国特許第３００ ７０１２号明細書に記載の方法のように、多くの方法は高価な原料、特に多量の セメントをも必要とする。短い＆ＩＮのみを使用するこれらの方法においては、 コンクリートに対する十分な強靭性又は加工特性は達成されなかった。使用され る混合物はなおもそのほかの欠点を屡々有したニガラス繊維はコンクリート中に おいて属食し、短時間中に・コンクリートの性質を低下させる。屋根用スラブ（ ｒｏｏτｉｎｏ　５ｌａｂ）のように１！密なコンクリートが所望される場合、 水に起因する多孔性が問題である。

本発明の目的は良好な加工性と共に同時に強靭性をも有し、しかもそのほかに、 例えば票位重澁及びｌｌｌ１熱能力のような他の数種の性質に対して望ましいコ ンクリートを得ることである０本発明の目的は特許請求の範囲から明らかな特徴 事項である方法によって速成される。

本発明の基本的理念は水硬結合剤の少量のみを使用し、繊維の助けにより、通常 のコンクリートから著しく逸脱した、０れの体積の主要部分が木繊維及び骨材で あるコンクリートを得ることである。同時に該配合物の軟度を組合せの（ｃｏｍ ｂｉｎｅｄ）圧縮・振ｖＪ締固めに十分に適合させ、それにより簡単かつＵ済的 な生産を可能とするのである。コンクリートの結合剤は！雑に吸収されている集 合体中に、水和に必要な水分を導入し、それにより水がＩｌｌ雑から徐々に取り 出され、締固め相においてセメント石（ｃｅｍｅｎｔ　５ｔｏｎｅ）中の有害な 毛管細孔を形成させないことにより最適効率を以って使用することができる。

良好な靭性特性を有すると同時に加工性も良好であり、しかも単位ｆｉｌ、断熱 能力、気孔率及び吸音性が、それらが所望される成る限度内にある本発明のコン クリートは種々の寸法等＠　（ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｃｌａｓｓ　）の繊維 強化材と同時に水硬結合剤及び骨材を使用することより速成される０本発明によ る繊維強化材に対する特徴は該方法において異なる寸法等級の繊維を互いに混合 して使用することである。該繊維の長さの分布は変動可能であり、しかも連続グ レーディング（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｇｒａｄｉｎｇ）のちのであるか、又は ギャップグレーディング（ＯａＤ−ｇｒａｄ　ｉ口９）の若干の介在ｇｉｌａｉ 　（１ｎｔｅＶｅｎｉｎ（ｌ　５ｐａＣｅ）内にあるものである。短い繊維を使 用して硬化セメント接着剤の加工性及び強靭性を与え、また必要な際には長い！ １維を使用してセメント接着剤の部分を骨材粒子、割れ目及び短Ｖ＆維を越えて 互いに結合させ、それにより破壊状態において骨材粒子が破砕し、又はばらばら になった場合においてさえもコンクリートを強靭にする。単位重量１断熱能力、 気孔、率及び吸音性のようなその他の性質は短いｔｉ＆維及び長い繊維ならびに 骨材の割合を変えることにより変動させることができる。繊維は木ｍ維がｎも好 適であるけれど、木繊維の機械的及び水分的の技術的特性をほぼ有する他の天然 又は合成の繊維を使用することもできる。

コンクリートにおいて通常には２種のき裂が生じ、これがコンクリートの強靭性 を、特に引張応力下において、低下させる。セメント石においては小さな微小き 裂が生じ延長ひすみ（ｅＸｔｅｎｓｉｏｎ　５ｔｒａｉｎ）下におけるセメント においては大きなき裂が生ずる。２成分繊維強化においては短い繊維を使用して 、大きなき裂をわたっての張力を移動させる。この方法においてコンクリートの 靭性を所望通りに増加させることができる。

本発明方法が図面に説明されており、該図面は短い繊維及び長い繊維の同時作用 １５１１！ｉ：の主要図面を示す、該図面において短い木ｍ雑１、長い木″１１ １２．小さな骨材粒子３、大きな骨材粒子４、セメント接着剤５、大き裂６及び 微小き裂７が記載されている。一般的に新鮮なコンクリート集合体及び硬化コン クリートの良好な加工性を達成するために必肩な量の短いＩＩ雑を使用するこが 好都合である。

主目標が１！密で、かつ強靭なコンクリートを得ることである場合は、水を吸収 した短い繊維が使用される。１１維の総量ならびに短い繊維と長いＩＸ雑との割 合を変動させることにより硬化コンクリートの性質を所望どおりに調整すること ができる。短い繊維の量を増加させることによりコンクリートの種々の性質をあ る程度まで改良することができる。しかしながら、新鮮な形態のコンクリート集 合体の加工性は短いｍｉの量に対して限度を示し、その後におけるコンクリート の性質の変化は長いＶ＆雑の量を増加することにより生ずる。大量の繊維により 気孔率のほかにコンクリートの靭性、断熱能力、硬化形態における加工性が改良 され、かつ吸き性が改良される。これらの性質は工場及び住居用建物の数種の構 造において重要な役割を果す、緻密であるけれど、なおもある程度強靭であり、 しかも硬化形態の加工性コンクリートが所望さ・れる場合は短い繊維のみが適用 される。

互いに混合された異なった寸法等紐の木繊維又は他の天然繊維を使用する場合は 、容量において数１０％までの非常に大量のｉｌｌでさえも容易かつ経済的にコ ンクリートに混入させることができる。これによりコンクリートの性質を大体に おいて下記の限度内で好都合に変動させるごとができるニ ー　加工性コンクリートから普通のコンクリートの硬ざまでの、のこぎり、斧、 ナイフ及び普通の釘により加工可能な硬化コンクリート。

−一般的に１〜５ＭＮ／ｍ２の間の引張強ざ。

−一般的に０．２５〜゛１．０の間の引張強ざと圧縮強さとの比、普通のコンク リートに対するこの比は約０．１０である。

−はぼ８００〜２０００υ／７７Ｌ３の間の引Ｌ−同−圧縮強さを有するコンク リートと比較して約５〜５０倍の、変形作業として測定した靭性。

−はぼ１ＭＮ／ｍ　〜２０ＭＮ／ｍ２の門の圧縮強さ。

−５０００〜２００００ＭＮ／ｍ２の間１１１ｔｉｌ。

−０，１０〜０．８０Ｗ／ｍ’ｃ（７）１ｍの断熱能力。

−（１０〜５０）１０−’ＩＩ／ｍ５Ｐａのｍ（１）水１ｉｓｉ率。

調査において、セメント接着剤は木［１に対し、かなりに良好な防腐性を与える ことが証明された。木繊維コンクリートはこの場合もまた本］１の量によって種 々の程度における耐火性を有し、かつ不憾材料である。

該材料は、他成分よりはより−Ｍ高価である結合剤のかなり少量、約１５〜４Ｃ １１％のみを、常にそれに加えて骨材と共に使用し、水硬結合剤及び骨材により 形成されたキャストストーン（ｃａｓｔ　５ｔｏｎｅ）の助けにより木繊維を相 互に結合することにより経済的に製造される。

骨材は粒径が主として０．１〜８履の間にある天然骨材か、又は粒径が同一範囲 内にある粉末燃料灰骨材もしくはパーライトのようなその他、の骨材かの、いず れかを使用することができる。結合、剤はポルトランドセメントか、又は高炉セ メント、粉末燃料灰もしくは天然ボツズオラナ（ｐｏｘｚｕｏｌａｎａ）のよう な他の水硬結合剤かのいずれかであることができる。

木繊維コンクリートは木ｍ維の弾性の故に、締固めが通常のコンクリートの問題 である共通の場合におけるように、振動のみにでは効果的に締固めすることがで きない０石綿セメント製品のような他のＩＩ維實製品を製造する場合、通常には 圧縮か、又は圧縮と振動締固めとの組合せかを通用する０石綿セメントの集合体 の製品、例えば木１雑セメン°トに関するドイツ国特許第ＤＥ３００７０１２月 明ｉｎｓの該製品は大量の水とａｌｌ！とセメントとを混合して水分の多いスラ ッジとし、それをベルト上に集めて加圧乾燥し、締固めることにより製造する。

この製造方法はかなりに複雑でかつ費用がかかり、しかも大量のセメントを使用 し、製造すべき製品が薄いシート状製品である場合においてのみ成功する。

コンクリートに十分な強度と小さな収縮とを与えるためには水対セメントの比を 小さくすることはｆＦｌｉ！Ｉのあることである。集塊の含有水分が非常に有害 である場合に、圧縮・振動法によって行う締固めがｉｌｌｌｌシコンクリート集 合体常に好適である場合を除いて、小さな水対セメントの比に対する要求が特に 強調される。コンクリート集合体における水分は該集合体中に毛管状細孔を生じ させ、そのことは水和によりｆｉ］造されたセメント石の強度及び密度を低下さ せる。繊維質コンクリートに関しては、新鮮な集合体に含まれる水分はセメント 石と繊維との間の接着をも弱める。圧縮・振動ｎ固めにおいては水分は表面に向 い、それにより毛管細孔の形成がなおも増加する。水対セメントの比が十分に小 さければ、圧縮・看性である。

の繊維質コンクリートにおいては軟質の水気の多い配合物は形成されず非常に乾 燥した集合体が形成される。これはＩＩ＆維を、コンクリートの混合前に水中、 又は繊維予備処理に適した物質を含有する水溶液中に十分に長い時間、例えば２ ４時間にわたって浸漬し、それにより水を繊維に吸収させる方法によって行う、 十分な量のＩ雑が使用された場合、繊維に吸収された水の量は使用した量のセメ ントを水和するのに十分であり、それ故製造操作においては集合体に水を添加し ない、大量のＩＩＩを使用する場合はＩｌ雑巾に含有される水の量は不必要に多 量であり、しかもある程度有害的に多量でさえもある場合がある。そのことによ り適当な部分の水を集合体の混合以前に加圧又は蒸発によりｍｉを部分的に、し かも機械的に乾燥することができる。水和の進行中に結合剤が徐々に水和するよ うにするために水を分離し、それにより生成されるセメント石が好都合に緻密で 、かつ強いように発遅するということの実際の理由から結合剤の水和に必要な水 を、ｉｌｌ中に吸収されているコンクリート集合体に移動させることが特に好都 合である。同時にセメント石とｇ＆報との間の結合が非常に良好になる。少員部 分の水は一般的に屹燥骨材中に含有される湿分の形態でコンクリート集合体中に 移動させる。このようにして製造された繊維質コンクリート集合体は粗合わされ た圧縮及び振動法の助けにより締固めるのに適している。製造された製品は締固 め直後に十分に凝集性であり、それ改版製品は連続処理により取り出すことがで きる。

本発明方法においてコンクリート中の種々の成分部分材料の乾燥重量割合が下記 の範囲の間にわたって変動する場合が有利である：木ｌｌ維２パーセント〜４０ パーセント、結合剤２０パーセント〜５０パーセント、骨材′　１０パーセント 〜５０パーセントならびに繊維及び骨材中における水分含量１５パーセント〜４ ０パーセント。

更に、コンクリート中には例えば硬化促進剤、空気連行剤及び可塑剤のような所 望の混合物を使用することができる。繊維に６ける長さの分布の乾燥重量割合は １Ｍ雑の合計値について下記の限度内において変動することができる：短い木繊 維（長さ１〜５ａｍ＞１０パーセント〜１００パーセント、中間長さの繊維（長 さ５〜１５綱）０パーセント〜３０パーセント及び長い繊維（長ざ１５顛以上） Ｏバーセントル９０パーセント。

木′ｇ＆維コンクリートに対する適当な使用目的は例えば−一　小家屋の支承及 び非支承の壁及びプレートであって、部品に対するｌＪ前加工装置及び作業場所 において容易に機械加工することができるもの、−腹粟生産用ｌｉ物のＭ４造林 、 −小さな産業用建物の橘造林、 −輸出目的用の、小さな低コスト住宅型の、組立容易な住居用建物であって腐敗 も！！焼もせず、しかもシロアリ及びその他の微生物に対して抵抗性であるもの 、 −屋根用スラブ、 −共同住宅における隔壁。

本発明のＩＩ維質コンクリートの重要な利点はセメント、かなりに微粒化された 天然骨材又は例えばｉ張粘土骨材、及び木繊維が入手可能である地域における経 済的及Ｕ技術的な有利性である。セメント及び木繊維はそれらの容ｉｉ関与が小 さいので、かなりに遠方からでさえも輸入する価値がある。このような木繊維コ ンクリートはそれらの強靭性のおかげで比較的に薄く、しかし一般的に普通のシ ート板よりも厚いシート状製品として使用するのに好都合である。このｏｎは支 承構造ならびに区分Ｉｔ造用に非常に好適である。普通のコンクリート及び大部 分のａｎ質セメント製品と比較しての該材料の利点は、かなりに低い密度を得る ことの可能性でもある。

木繊維中に砂糖が含有されているのでセメントの凝結時間の延長を防止するため に適当な化学的予備処理、例えばＮ　ａｏｌ−（又はＣａ（ＯＨ）、２溶液中に おける浸漬が必要である。漂、白したセルロース繊維を使用する場合は砂糖の除 去処理は該繊維の役割に対し不要である。木繊維が弾性であるため、及び該繊維 の接着性を増進させるためには圧縮・Ｓ動性が最も好都合な締固め様式である。

以上の説明部分において本発明の主要な応用形態を開示した。本発明によるコン クリートの性質の調整方法は請求の範囲の枠内において、その応用形態に対して 、かなりに広く変動させることができる。

国際周斎報告 一−−−−−自−＾個−ｍｋｐ（了／ＦＩａ５１００００％

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．木繊維を使用することによつて行なうコンクリートの、加工性、靭性、単位 重量及び断熱能力のような或る種の性質の変換方法において、種々の割合のコン クリート成分として、粒径が８ｍｍ以下である骨材ならびに長さが連続グレーデ イング分布又はギヤツブグレーデイング分布状態にある天然繊維、例えは木繊維 に対してボルトランドセメント又はその他の水硬結合剤を使用し、該木繊維が該 骨材と共に該結合剤の水和に必要な水量の主要部文は全部を含有することを特徴 とする前記方法。
2. ２．短い天然繊維と長い天然繊維、結合剤及び骨材の割合を変えることによりコ ンクリートの性質を変換することを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．コンクリートにおける種々の成分部分材料の乾燥重量割合を下記の範囲の間 ：木繊維２パーセント〜４０パーセント、結合剤２０パーセント〜５０パーセン ト、骨材１０パーセント〜５０パーセント及び繊維中及び骨材中における水分含 量１５パーセント〜４０パーセント、において変動させることを特徴とする請求 の範囲第１項又は第２項記載の方法。
4. ４．集合体の混合前に、木繊維を水中、又は木繊維の予備処理に適した物質を含 有する水溶液中に浸漬することにより、結合剤の硬化反応に必要な水の全部を、 木繊維中に吸収されたコンクリート集合体中に導入することを特徴とする請求の 範囲第１〜３項のうちの１項記載の方法。
5. ５．コンクリート中において硬化促進剤、空気連行剤及び可塑剤のような所望の 混合物を使用することを特徴とする請求の範囲第１〜４項のうちの１項記載の方 法。
6. ６．骨材が天然骨材又は人工骨材、粉末燃料灰、膨張粘土骨材又はパーライトで ある請求の範囲第１〜５項のうちの１項記載の方法。
7. ７．乾燥コンクリート集合体を圧縮により、又は組合せの圧縮及び振動により締 固める請求の範囲第１〜６項のうちの１項記載の方法。
8. ８．コンクリートの密度が８００ｋｇ／ｍ３〜２０００ｋｇ／ｍ３の間において 変動する請求の範囲第１〜７項のうちの１項記載の方法。
9. ９．繊維として、木繊維の代りにほぼ相当する機械的特性及び吸水特性を有する その他の天然繊維をも使用することができることを特徴とする請求の範囲第３〜 ８項のうちの１項記載の方法。
10. １０．繊維における長さの分布の乾燥重量割合が繊維の合計量に対して下記：短 い木繊維（長さ１〜５ｍｍ）１０パーセント〜１００パーセント、中間の長さの 繊維（長さ５〜１５ｍｍ）０パーセント〜３０パーセント及び長い繊維（長さ１ ５ｍｍ以上）０パーセント〜９０パーセント、の限度内において変動することを 特徴とする請求の範囲第１〜９項のうちの１項記載の方法。