JPS62179903A

JPS62179903A - 高強度ガラス繊維補強セメント硬化体の製造方法

Info

Publication number: JPS62179903A
Application number: JP61022778A
Authority: JP
Inventors: 平尾　進三; 朝日　清公
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1986-02-04
Filing date: 1986-02-04
Publication date: 1987-08-07

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】［産業上の利用分野］本発明は高強度ガラス繊維補強セメント硬化体の製造方
法に係り、特に外壁等の建築材料として好適な高強度ガ
ラス繊維補強セメント硬化体を低コストで効率的に製造
する方法に関する。

［従来の技術］セメント硬化体は、主にコンクリート構造物やコンクリ
ート製品として用いられているが、近年、高強度な建築
、土木用材料への要望が高まり、セメントモルタルに耐
アルカリ性ガラス繊維（以下、ＡＲＧ繊維ということが
ある。）等のガラス繊維を混合して成形、硬化させるこ
とにより、強度を向上させたガラス繊維補強セメント硬
化体（以下、ＧＲＣということがある。）が提案されて
いる。

ＧＲＣの成形方法としては、 ■　型枠に対してセメントモルタルと、一定長さに切断
したガラス繊維とを同時に吹付け、ローラなどによって
脱泡させて均一成形する方法（ダイレクトスプレー法、
以下、ｒＤ／ＳＪ　と略称する。）（１））　　一定長さに切断したガラス繊維とセメント
モルタルとをｆめ混練し、これを型枠中に転動をかけな
がら流し込んで鋳込み成形する方法（プリミックス法。

以ド、ｒＰ／Ｍ」と略称する。）が一般的である。

造されるＧＲＣ製品は、その優れた機械特性から、特に
板状構造物として建築部材に多く゛用いられるようにな
ったが、現在、なお一層の高強度化、軽■化が望まれて
いる。ＧＲＣの強度を高めるために、通常採用される方
法は、セメントモルタルに混入するガラス繊維の含有率
を高める方法である。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、従来のＤ／Ｓ又はＰ／ＭによるＧＲＣ製
造方法において、ガラス繊維の含有率を高めることは次
のような欠点がある。

（ｖ　ＡＲＧａｌ＆はその組成等から、かなり高価なも
のであることから、原材料費の大ｔを占めるものである
ため、ＡＲＧｆｉ維驕を増加させることは、に（料コス
トの大幅な高騰につながる。

（２）　　ガラスｔａ維とセメントモルタルとは元来な
じみがあまり良くないので、ガラス繊維ｊ七が増えると
Ｄ／Ｓ脱泡作業が極めて面倒となる。

また、Ｐ／Ｍにおいてもガラス繊維驕が増えトモルタル
中に均一に分散せず、鋳込む際の流動性も悪くなる。こ
のため、Ｄ／Ｓ、Ｐ／Ｍいずれの場合においても成形作
業性が悪くなる。

〈■　ガラスｔ！Ｊ　ＩＩ、　Ｈが多くなると、）脱泡
しにくくなり得られるＧＲＣの気孔率が高くなり、種々
の機械的特性が低下する場合がある。

このため、従来において、ＧＲＣのガラス繊維含有率は
Ｄ／Ｓでは５重育％、Ｐ／Ｍでは３玉驕％程度が限度で
あり、補強効果にも限度があり、建築部材で特に問題と
なる曲げ強度がＤ／Ｓの場合３００　ｋ　ｇ　／　ｃ　
ｒｎ’前後、Ｐ／Ｍ（Ｆ）場合１５０ｋ　ｇ　／　ｃ　
ｒｎ’前後のものしか得られなかった。

Ｅ問題点を解決するための手段］未発１ｊｌは」−記従来の実情に鑑み、高強度ＧＲＣを
低コストでかつ効率的に製造する方法を提供するべくな
されたものであって、ガラス繊維補強セメント硬化体を製造する方法において
、得られる硬化体の表層部を形成するセメントモルタル
として他の部分を形成するセメントモルタルよりも硬化
収ｗｉ率の小さいものを用いることにより、（１１られ
る硬化体の表層部に圧縮応力を残留させることを特徴と
する高強度補強七メント硬化体の製造方法、□ 及びガラス繊維補強セメント硬化体を製造する方法において
、得られる硬化体の表層部のセメントモルタルを他の部
分のセメントモルタルよりも９期に硬化させることによ
り、得られる硬化体の表層部に圧縮応力を残留させるこ
とを特徴とする高強度ガラス繊維補強セメント硬化体の
製造方法、を要旨とするものである。

即ち１本発明者らは、ＧＲＣのガラス繊維含有率には１
−限があることから、ガラス繊維含有率を増加させるこ
と以外の強度向り法について鋭は検討を屯ねた結果１次
のような知見を得て、本発明を完成させた。

セメント製品は一般に圧縮には強いが引張には弱く、曲
げ応力が作用した場合、通常、引張サイドから破壊する
。このため、ＧＲＣを例えば外壁材料等の板状建築材料
として用いる場合、特に問題となる耐風圧強度を満足さ
せるためには、曲げによって生ずる最大引張応力を低減
し、ＧＲＣの曲げ強度を高めることが極めて有利となる
。このようなことから、本発明は、ＧＲＣの曲げによっ
て生ずる最大引張応力を低減するために、この応力が発
生する部分、即ち表層部にｔめ圧縮応力を導入しておく
ことにより、ＧＲＣの機械特性、特に曲げ強度を高める
ものである０本発明は特に板状ＧＲＣの製造に有効であ
る。

以下、未発ＩＪｌを詳細に説明する。

本発明の方法は、セメントモルタルとガラス繊維とを原
ネ１として、Ｄ／Ｓ又はＰ／Ｍにより成形した後、硬化
させてＧＲＣを製造するにあたり。

得られる硬化体の表層部に、圧縮応力を残ＩＷさせるた
めに、ＣＩ）　　得られる硬化体の表層部を形成するセメント
モルタルとして他の部分を形成する七メントモルタルよ
りも硬化収縮率の小さいものを用いる。

（ＩＩ　）　　得られる硬化体の表層部のセメントモル
タルを他の部分のセメントモルタルよりも早期に硬化さ
せる。

ものである。

まず、上記（Ｉ）の方法について説明する。

（Ｉ）の方法に従って、得られる硬化体の表層部を形成
するセメントモルタルを他の部分を形成するセメントモ
ルタルよりも硬化収縮率の小さいものとするには、常法
により、セメント及び水、必要に応じて骨材、その低減
水剤等の添加剤等を所定の割合で混合してセメントモル
タルを調製するにあたり、例えば、 −１）　　表層部を形成するセメントモルタルに膨張性
混和剤を配合する。

（２）表層部を形成するセメントモルタルのセメント原
料として低収縮性セメントを用いる。

方法を採用するのが有利である。

（１）の場合、セメント原料としては汗通ポルトランド
セメント等が用いられる。膨張性混和剤とし灰、石；ａ
及びボーキサイトを主成分とする焼成化合物であるデン
カＣ３Ａ＃２０　（商品名、電気化学工業■製）が挙げ
られる。

また、■の場合、低収縮性セメントとしては、特開昭５
９−５７９３４に記載の、珪酸３石灰（３ＣａＯｅＳｉ
Ｏ２）、珪酸２石灰（２Ｃａ。

・Ｓ　ｉ　Ｏ２）などのカルシウムシリケートを主成分
とするポルトランドセメントクリンカ−２０〜７０　重
着％、カルシウムサルホアルミネート３ＣａＯｅ　３Ａ
Ｊ１２０３　ｅｃａｓｏ４を主成分とするタリン力−１
０〜４０川に％、無水石コウ又は二水石コウ１０〜４０
玉縫％、高炉水砕スラグ又はフライアッシュ２０〜６０
　用量％の組成で、かつＣ３Ａ１２０１＋１．５Ｓ　ｉ
ｏノ）／、（ＣａＯ５Ｏ３）がモル比で１．０−１．５
である、珪酸カルシウム−アライン−スラグ系低アルカ
リ性セメントが挙げられる。

従って（■の場合においては、表層部のセメント原料と
してＬ記珪酸力ルシウムーアウインースラグ系低アルカ
リ性セメントを用い、それ以外の部分のセメント原本”
１として、？撃通ポルトランドセメンｈ　ＡＶの通常の
セメント原料を用いればよい。

また（　ｎ　）の方法により、得られる硬化体の表層部
のセメントモルタルを他の部分のセメントモルタルより
も１ｔ１１期に硬化させるためには１例えば、（３）　　表層部を形成する七メントモルタルに急結剤
を配合する。

１４）　　硬化過程において、表層部に熱を加える。

方Ｊ：を採用することができる。

■の場合、急結剤としては、塩化カルシウム（ＣａＣＪ
ｌ、りならびにこれを主体とするものなどのほか、塩化
第二鉄（ＦｅＣ文３）、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ２
）、塩化マグネシウムなどの塩化物、あるいは炭酸ソー
ダ、炭酸カリ、珪弗化亜鉛、珪弗化マグネシウム、珪弗
化ソーダなどがある。

ｔ４）の場合、加熱の程度としては４０〜７０℃程度が
適当である。

なお、（ＩＩ　）の方法として表層部以外を形成するセ
メントモルタルに凝結遅延剤を配合することもできるが
、この方法は製造効率を低下させることとなり、好まし
くない、また、（ＩＩ　）の方法として、既に硬化して
収縮がほぼ完結したＧＲＣを表層部に用い、これに未硬
化のセメントモルタルを一体的に成形硬化させることも
できる。

本発明において、補強用のガラス繊維としてはＡＲＧｍ
維が最も好ましく、その繊維長さは６〜４０　ｍ　ｍ、
好ましくは１２〜２４　ｍ　ｍが好適である。

なお、本発明において、圧縮応力を残留させる硬化体の
表層部とは、得られる硬化体の厚さに対し、表面から５
〜３０％程度の部分とするのか好適である。

未発明においてはＰ／Ｍ、Ｄ／Ｓ法のいずれの方法によ
っても、極めて容易に高強度のＧＲＣを製造することが
できる。Ｐ／Ｍの場合には、表層部形成用セメントモル
タルにガラス繊維を混合したものを成形型に打込み、次
いで中央層部形成用打込み、＋１び表層部形成用セメン
トモルタルにガラスｍｓを混合したものを打込んで、成
形、硬化、養生した後説型すれば良い、また、Ｄ／Ｓの
場合には、表層部と中央層部とで、吹付けるセメントモ
ルタルを切り換えるなどにより極めて容易に実施するこ
とができる。なお、Ｐ／Ｍ、Ｄ／Ｓいずれの方法におい
ても、前記■の加熱による方法を採用する場合には、常
法により成形又は吹付け、脱泡した後の硬化過程におい
て１表層部を加熱すれば良い。

なお、前記（１）、■の方法あるいは（３）、（勢の方
法は、これらを併用して採用しても良い。

本発明の実施にあたり、表層部形成用セメントモルタル
に顔料を混入した場合には、製造り数をさほど増やすこ
となく、比較的低コストでＧＲＣの化粧を施すことがで
き、極めて右利である。

［作用］硬化体の表層部に圧縮応力を残留させることにより、曲
げ等により硬化体に生ずる最大引張応力は、曲げ強度等
の機械的特性に優れたものとなる。

このため、ガラスｕｈ維の含有ｔ￥をヒげることなく、
ＧＲＣの高強度化を図ることが１１１能とされる。

［実施例］以下に実施例について説明する。

実施例１第１表の配合ＡのセメントモルタルとＡＲＧｉ維（商品
名セムフイル）とをモ面型枠に９１ｍｍ厚に吹き付は脱
泡し、次いでこの上に第１表の配合Ｂのセメントモルタ
ルとＡＲＧ繊維とを約８ｍｍ厚に吹き付は脱泡し、更に
このＬに配合ＡのセメントモルタルとＡＲＧＩＪｉ維と
を９１ｍｍ厚に吹き付けて脱泡し、合計厚み１０ｍｍと
した。なお、ＡＲＧ繊維の吹き付はコ４は全原本：１に
対し５重星％とじ、吹き付けは短時間で継続的に行なっ
た。吹き付は脱泡終了後、養生、硬化して脱型し、収縮
がほぼ安定するまで約１ケ月間室温に放置して、ｃｒｔ
ｃ　（ＧＲＣＮＯ，ｌ）を得た。

第　　１　　表　　　　　　（屯Ｈ，Ｈ一部）また、比
較品として、配合Ａのセメントモルタル（７）　ミを川
１．％て（ＧＲＣＮｏ、２）、あるいは、配合Ｂのセメ
ントモルタルのみを川ｕ１て（ＧＲＣＮｏ、３）、上記
と同様にして厚さ１０ｍｍのＧＲＣを製造し、各ＧＲＣ
について曲げ強度試験を行ない、その強度を調べた。そ
の結果、第２表に示す如く、本発明品では７〜８％の強
度向１−がみられた。

第　　２　　表なお、配合Ａ（７）みｃ７）ＧＲＣＮｏ、２は２８１１
材令で２　Ｘ　ｌ　Ｏ−”程度の１膨張があり、配合Ｂ
のみのＧＲＣＮｏ、３では２８［１材令’ｔ’　ｌ　３
　Ｘ　１０−”程度の収縮があることから、本実施例の
ＱＲＣＮｏ、１では表層部と中央部との間に約１５Ｘｌ
ｏ−’の収縮差異か伺ＩＪ−されたものと考えられる。

実施例２表層部のセメントモルタルとして、配合Ａのセメンｉ・
モルタルに代えて、ド記配合Ｃのものを用い、表層部厚
みが各１ｍｍ、合計厚みが１５　ｍ　ｍのものとしたこ
と以外は、実施例１と同様にしてＧＲＣ（ＧＲＣＮｏ、
４）を製造した。

配合Ｃ（重量部）川砂（２，５ｍｍアンダー）５０水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　３５また同様にして、配合ＢのみのＧＲＣ（ＧＲＣ
崩、５）及び配合ＣのみのＧＲＣ（ＧＲＣＮｏ。

６）も製造し、各ＧＲＣ曲げ強度をΔＩＩＩ定した。

その結果第３表に示す如く、本発明品では約５％の強度
向上がみられた。

第３表なお、配合ＣのみのＧＲＣＮｏ、６の収縮は小さく、２
８＋１材令で３Ｘ１０−”であることがら、木天施例の
ＧＲＣＮｏ、４では、表層部と中央部との間に約１０　
Ｘ　Ｉ　Ｏ−”の収縮差異が付かされたもの実施例３セメントモルタルとして、表層部に第４表の配合りのも
の、中央部に第４表の配合Ｅのものを用い、各々ＡＲＧ
繊維（商品名セムフィル）を３重１１ｉ％混合したもの
を、表層部品１０ｍｍ、中央部３０ｍｍ、全厚み５０ｍ
ｍとなるように成形型に打込み、常法に従って養生、硬
化させた後説型し約１ケ月間室内で放置した。得られた
ＧＲＣ（ＧＲＣＮｏ、７）の曲げ強度を測定したところ
、１６１ｋｇｆ／ｃｍ’であり、これは、配合りのみで
同様に製造したＧＲＣや配合Ｅのみで同様に製造したＧ
ＲＣに比し、約７％の強度向Ｉ：を示した。

第４表なお、配合りのセメントモルタルの硬化時間は気温２０
’Ｃで約１．２１１ν間で、配合Ｅのセメントモルタル
の硬化時間は約２．８時間であることから、本実施例で
は、表層部と中央部との間に約１．６時間硬化時間差が
付与されたものと考えられる。

［発明の効果］以に詳述した通り、本発明の高強度ＧＲＣの製造方法は
、硬化体の表層部に予め圧縮応力を残留させておくこと
により１曲げ等による最大引張応力の影響を緩和して、
その曲げ強度等を向上させるものであって、（１）　　ガラス繊維賃を変えずに強度向−ヒを図るこ
とができるので、原料コストを高めずに高強度ＧＲＣを
製造することができる。

（２）　　ガラス繊維埴を過度に多くする必要もないの
で、Ｄ／Ｓ法における脱泡作業性、Ｐ／Ｍ法における混
練作業性を悪化させることがない。

（ｊ）　　高強度化により、ＧＲＣを薄肉化することが
できるので、製品の軽ｊ８１−化やコストダウンを図る
ことかできる。

笠の効果が奏され、工業的に極めて有利である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガラス繊維補強セメント硬化体を製造する方法に
おいて、得られる硬化体の表層部を形成するセメントモ
ルタルとして他の部分を形成するセメントモルタルより
も硬化収縮率の小さいものを用いることにより、得られ
る硬化体の表層部に圧縮応力を残留させることを特徴と
する高強度ガラス繊維補強セメント硬化体の製造方法。
（２）硬化体は板状硬化体である特許請求の範囲第１項
に記載の製造方法。
（３）表層部を形成するセメントモルタルに膨張性混和
剤を配合することにより、表層部を形成するセメントモ
ルタルを他の部分を形成するセメントモルタルよりも硬
化収縮率の小さいものとする特許請求の範囲第１項又は
第２項に記載の製造方法。
（４）表層部を形成するセメントモルタルのセメント原
料として低収縮性セメントを用いることにより、表層部
を形成するセメントモルタルを他の部分を形成するセメ
ントモルタルよりも硬化収縮率の小さいものとする特許
請求の範囲第１項又は第２項に記載の製造方法。
（５）表層部の厚さがセメント硬化体の厚さの５〜３０
％である特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか
１項に記載の製造方法。
（６）ガラス繊維は耐アルカリガラス繊維である特許請
求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項に記載の製
造方法。
（７）低収縮性セメントは、珪酸３石灰（３ＣａＯ・Ｓ
ｉＯ＿２）、珪酸２石灰（２ＣａＯ・ＳｉＯ＿２）など
のカルシウムシリケートを主成分とするポルトランドセ
メントクリンカー２０〜７０重量％、カルシウムサルホ
アルミネート３ＣａＯ・３Ａｌ＿２Ｏ＿３・ＣａＳＯ＿
４を主成分とするクリンカー１０〜４０重量％、無水石
コウ又は二水石コウ１０〜４０重量％、高炉水砕スラグ
又はフライアッシュ２０〜６０重量％の組成で、かつ（
３Ａｌ＿２Ｏ＿３＋１．５ＳｉＯ＿２）／（ＣａＯ−Ｓ
Ｏ＿３）がモル比で１．０〜１．５の珪酸カルシウム−
アウイン−スラグ系低アルカリ性セメントである特許請
求の範囲第４項に記載の製造方法。
（８）ガラス繊維補強セメント硬化体を製造する方法に
おいて、得られる硬化体の表層部のセメントモルタルを
他の部分のセメントモルタルよりも早期に硬化させるこ
とにより、得られる硬化体の表層部に圧縮応力を残留さ
せることを特徴とする高強度ガラス繊維補強セメント硬
化体の製造方法。
（９）硬化体は板状硬化体である特許請求の範囲第８項
に記載の製造方法。
（１０）表層部を形成するセメントモルタルに急結剤を
配合することにより、表層部のセメントモルタルを他の
部分のセメントモルタルよりも早期に硬化させる特許請
求の範囲第８項又は第９項に記載の製造方法。
（１１）硬化過程において、表層部に熱を加えることに
より、表層部のセメントモルタルを他の部分のセメント
モルタルよりも早期に硬化させる特許請求の範囲第８項
又は第９項に記載の製造方法。
（１２）表層部の厚さがセメント硬化体の厚さの５〜３
０％である特許請求の範囲第８項ないし第１１項のいず
れか１項に記載の製造方法。
（１３）ガラス繊維は耐アルカリガラス繊維である特許
請求の範囲第８項ないし第１２項のいずれか１項に記載
の製造方法。