JPS6220147B2

JPS6220147B2 -

Info

Publication number: JPS6220147B2
Application number: JP54027672A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Ueda; Yukinori Yamazaki; Tadashi Harada; Ryuzo Tanaka; Yoshiaki Sakakibara
Original assignee: Nihon Cement Co Ltd
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1979-03-12
Filing date: 1979-03-12
Publication date: 1987-05-06
Also published as: JPS55121949A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はガラス繊維強化コンクリート製品に関
するものである。複合材料の一種としてガラス繊維とセメントを
併用したガラス繊維強化コンクリート（以下
GRCと略称す）が利用されるようになつてき
た。GRC製品は通常のコンクリート製品に比べ
曲げ強度特性が秀れている特長がある。しかし、セメントにポルトランドセメント系の
ものを使用した場合のGRC製品は、その中のガ
ラス繊維がセメントの水和によつて生成するアル
カリ、特にけい酸三石灰（3CaO・SiO₂）にもず
く多量の水酸化カルシウムCa（OH）₂によつて侵
食されるので、長期材令になると曲げ強度は大巾
に低下し、ガラス繊維を混和しない場合の複合材
料のそれと同一になり複合材料の特長を保持でき
ない欠点があつた。そこで、セメントの水和によつて侵食されない
耐アルカリ性ガラス繊維が数多く開発され、その
中で耐アルカリ性に秀れた一部のガラス繊維が
GRC製品に利用されてきた。しかし、このガラ
ス繊維を使用した場合でもセメントのアルカリ成
分による侵食が本質的に防止されていないので、
これらガラス繊維を用いて得られるGRC製品
は、未だその曲げ強度低下を完全に防ぎ得なかつ
た。また、ポルトランドセメントにスラグ又はフラ
イアツシユを添加して結合材中の水酸化カルシウ
ムの濃度を低下させることにより、ガラス繊維の
侵食を防止する方法が提案されている。しかし、
この方法はガラス繊維の侵食を完全に防止できな
いばかりか、得られる硬化体の強度が低下する欠
点を有している。本発明の目的は、耐アルカリ性ガラス繊維はも
ちろん普通ガラス繊維を用いた場合でも硬化体中
のアルカリ成分の濃度を低下させるためのスラグ
又はフライアツシユを添加することなく、強度、
特に曲げ強度の低下がみられないGRC製品を提
供することにある。本発明は公知のカルシウムスルホアルミネート
（3CaO・3Al₂O₃・CaSO₄）―硫酸カルシウム
（CaSO₄）―生石灰（CaO）系超早硬性セメントに
おいて、特にカルシウムサルホアルミネートを10
〜40重量％、硫酸カルシウムを８重量％以上、遊
離の生石灰を７重量％以下、β―ダイカルシウム
シリケートを75〜５重量％含有し、かつ硫酸カル
シウムとカルシウムサルホアルネートとのモル比
が1.5〜6.5の範囲で、かつ実質的にけい酸三石灰
を含まない結合材を用いれば、ガラス繊維が侵食
されないとの知見に基づいてなされたものであ
る。本発明において、結合材の鉱物組成を限定した
理由は次のとおりである。カルシウムサルホアルミネートを10重量％未満
にすると、少な過ぎるために結合材に含まれるア
ルカリ全量を固定できず、アルカリが残存して、
ガラス繊維を侵食するので好ましくない。また40
重量％を超えると硬化体の長期強度の増進がない
ので、やはり好ましくない。硫酸カルシウムを８
重量％未満にするとエトリンガイド（3CaO・
Al₂O₃・3CaSO₄・32H₂O）の生成量が少なくな
り、初期強度発現が悪くなるので好ましくない。遊離の生石灰量が７重量％を超えると硬化初期
に異常膨張し、場合によつては硬化体を破壊した
り、また過剰な生石灰がガラス繊維を侵食するの
で好ましくない。硫酸カルシウムとカルシウムサルホアルミネー
トのモル比も1.5未満にすると強度発現が悪く、
かつ硬化体の耐薬品性が劣下し、逆にモル比が
6.5を超えると水和初期の膨張が長期間継続する
ため、短期、長期にも強度の伸びが低下するので
好ましくない。本発明で用いる結合材には実質的にけい酸三石
灰を含まないことが重要である。けい酸三石灰が
含有されていると、結合材を水と混練したさい、
けい酸三石灰が分解して多の水酸化カルシウムを
生成し、ガラス繊維の侵食原因となり好ましくな
いからである。本発明で用いる結合材には上記主鉱物のほか、
βダイカルシウムシリケート（β―2CaO・
SiO₂）カルシウムアルミノフエライト（4CaO・
Al₂O₃・Fe₂O₃）が含有されている。これらの他成
分は初期水和には関与せず、長期材令において漸
次加水分解し、水酸化カルシウムを放出する。し
かしながら、この水酸化カルシウムは過剰に含ま
れている未反応のカルシウムサルホアルミネー
ト、硫酸カルシウムと順次反応してエトリンガイ
ドを生成するので、ガラス繊維への侵食作用が軽
微であり、硬化体の長期強度の低下は小さい。本発明の結合材は石灰石、生石灰等の石灰源、
ボーキサイト等のAl₂O₃源及び石こう源等を所定
の割合に混じたものを焼成し、得られたクリンカ
ーを微粉砕するか、又は個々に製造したカルシウ
ムサルホアルミネート及び硫酸カルシウムさらに
生石灰を所定の割合に混ずる方法が採られる。ガラス繊維は普通ガラス繊維又は耐アルカリ性
ガラス繊維のいずれでもよく、その添加量は結合
材に対して１−10重量％であることが好ましく、
１重量％より少ないと得られるGRC製品の曲げ
強度の向上効果が得られず、また10重量％以上添
加しても曲げ強度の増進効果がそれほど大きくな
らないので経済的でない。 β―ダイカルシウムシリケートが75％以上の場
合には、カルシウムサルホアルミネート、硫酸カ
ルシウム、遊離の生石灰の絶対量が少なくなり過
ぎて、初期強度の発現が悪い。そのために早期に
脱型ができず、型わくを再使用するまでに長時間
を要し、結果的に生産性が低くなるので好ましく
ない。さらにβ―ダイカルシウムシリケートが過剰に
なる場合、長期材令においてガラス繊維を侵食
し、強度を著しく低下させる。５％の未満の場合、長期材令の強度の伸び率が
鈍化するので好ましくない。本発明のGRC製品を製造するには前記結合材
及びガラス繊維とを通常のコンクリート又はモル
タルの配合方法に準じて練り混ぜて成型するか、
又は結合材だけを予めペースト若しくはモルタル
状に混練し、吹きつけるときにガラス繊維と混合
するスプレー法、又は乾式吹き付け法によつて行
なわれる。成型後の養生は慣用のコンクリートの場合に準
じて行なわれる。本発明のGRC製品は、その結合材が水と反応
して多量のエトリンガイトを生成することによつ
て硬化し、水酸化カルシウムをほとんど生じない
特長を有している。これにともない結合材中の遊離の生石灰は材令
１日以内で水和してエトリンガイトの成分として
固定されるので、長期にわたり水酸化カルシウム
に転化しない。したがつて本発明のGRC製品は
そのガラス繊維が結合材の水和物で侵食されるこ
とがきわめて少ないので、材令にともなう曲げ強
度の低下が少ない。また、本発明のGRC製品は、結合材とガラス
繊維との成型体を養生するさい、炭酸ガス養生す
れば材令による強度劣下をさらに防ぐことができ
る。これは成型体中にわずかに存在している水溶
性石灰分を炭酸塩化し、ガラス繊維表面に炭酸カ
ルシウムの被覆を形成するので、アルカリの侵食
によるガラス繊維の劣下を防止することができる
ものと思われる。この効果は普通ガラス繊維を用いた場合に一層
有効である。炭酸ガス養生の時期はコンクリート製品の強度
発現にもよるが、初期材令のほうがよく、例えば
20℃養生では４時間〜３日材令時が好ましい。４
時間より早いとその後の強度の発現が少なく、ま
た３日を超えると炭酸ガスが浸透しにくくなるの
で炭酸ガス養生効果が得られにくくなる。炭酸ガス養生時間は炭酸ガスが成型体の中心部
まで炭酸ガスが浸透することを好適とし、成型体
の厚み、養生温度、材令、炭酸ガス濃度等により
異なり場に応じて定められる。つぎに本発明を実施例によつて説明するが本発
明はこれらによつて限定されるものではない。な
お本文中の部及び％は特記しない限り重量部及び
重量％を示すものである。実施例１〜２石灰石758部、りん酸副産石こう315部関東ロー
ム243部及びボーキサイト114部の混合組成物をボ
ールミルで粉砕し、得た原料組成物をロータリキ
ルンで1250〜1300℃の温度範囲で焼成した。つい
で得られたクリンカーをボールミルで粉砕してブ
レーン値で5000cm²／ｇの粉末度にして結合材とし
た。この結合材を化学分析及びＸ線回析の定性分析
し、それらの結果から鉱物組成を算出した結果、
カルシウムサルホアルミネートが21.2％、硫酸カ
ルシウムが20.5％、遊離の生石灰が3.1％、β―
ダイカルシウムシリケートが39.2％でありけい酸
三石灰の存在は認められなかつた。この結合材及び川砂よりなるモルタルスラリー
と市販の耐アルカリ性ガラス繊維又は普通ガラス
繊維のそれぞれとを用いて、GRCの床板（40×
40×１cm）をスプレー法で成型し、その硬化体に
ついて曲げ強度試験を行なつた。モルタルスラリーの配合割合は川砂と前記結合
材と水との比を重量比で１：１：0.5とし、これ
にさらに減水剤（花王石けん〓製商品名マイテー
150）を結合材に対し0.75％添加した。またガラ
ス繊維の混和率は結合材に対して５％とした。成型はスプレイ法により20℃の恒温室内で行な
い、養生は恒温室内で20℃、RH95％に所定材令
期間保つて行なつた。曲げ強度試験は、得られた
成形体の硬化体を15×５×１cmの大きさに切り出
した試験片にスパン10cmの３等分点載荷で行なつ
た。得られた結果を表１に示す。比較例１〜２実施例１〜２において結合材に普通ポルトラン
ドセメント（日本セメント株式会社製商品名アサ
ノポルトランドセメント）と表―１に示されるガ
ラス繊維とのそれぞれの混合組成物を実施例１〜
２に準じて成型、養生し、得られた成形体につい
て曲げ強度試験を行なつた。得た結果を表―１に
示す。

【表】この表から明らかなように本発明のGRC製品
は耐アルカリ性ガラス繊維を用いた場合１年の長
期にわたり曲げ強度の低下が見られず、普通ガラ
スを用いた場合でもポルトランドセメントと耐ア
ルカリ性ガラス繊維と併用した成形体のものより
曲げ強度は低下しないことが認められた。一方、比較例品は曲げ強度が大きく低下するこ
とが認められた。実施例３〜４実施例１及び実施例２で成型した床板のそれぞ
れを材令１日で炭酸ガス養生を行なつた。炭酸ガ
ス養生は供試体を炭酸ガス濃度約30％に保持し、
温度を20℃RH95％としたチヤンバー内に２日間
貯蔵して行なつた。得られたGRC製品の曲げ強度試験は実施例１
〜２に準じて行ない、得た結果を表２に示す。比較例３〜４比較例１〜２で成型した床板のそれぞれを実施
例３〜４と同じ条件で炭酸ガス養生を行なつた。
得られたそれぞれのGRC製品を実施例３〜４に
準じて曲げ強度試験を行ない、得られた結果を表
―２に示す。

【表】この表から明らかなように炭酸ガス養生を行な
うと、耐アルカリ性ガラス繊維又は普通ガラス繊
維を用いたいずれの場合でも、本発明のGRC製
品の曲げ強度は、長期の材令にわたり低下するこ
とがなかつたのに対し、ポルトランドセメントを
用いた場合には耐アルカリ性ガラス繊維を併用し
てもそのGRC製品の曲げ強度は材令とともに著
るしく低下するのがみられた。

Claims

【特許請求の範囲】１カルシウムサルホアルミネート（3CaO・
3Al₂O₃・CaSO₄）を10〜40重量％、硫酸カルシウ
ム（CaSO₄）を８重量％以上、遊離の生石灰
（CaO）を７重量％以下、β―ダイカルシウムシ
リケート（β―2CaO・SiO₂）を75〜５重量％含
有し、かつ硫酸カルシウムとカルシウムサルホア
ルミネートとのモル比が1.5〜6.5であり、実質的
にけい酸三石灰（3CaO・SiO₂）を含まない結合
材とガラス繊維とを用いて硬化養生してなるガラ
ス繊維強化コンクリート製品。２カルシウムサルホアルミネート（3CaO・
3Al₂O₃・CaSO₄）を10〜40重量％、硫酸カルシウ
ム（CaSO₄）を８重量％以上、遊離の生石灰
（CaO）を７重量％以下、β―ダイカルシウムシ
リケート（β―2CaO・SiO₂）を75〜５重量％含
有し、かつ硫酸カルシウムとカルシウムサルホア
ルミネートとのモル比が1.5〜6.5であり、実質的
にけい酸三石灰（3CaO・SiO₂）を含まない結合
材とガラス繊維とを用いて硬化養生した後炭酸ガ
ス養生したガラス繊維強化コンクリート製品。