JPS63288979A

JPS63288979A - 高強度軽量コンクリ−ト製品の製造方法

Info

Publication number: JPS63288979A
Application number: JP12262887A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Saga; 佐賀　均; Susumu Nakamori; 中森　進; Kiyomitsu Eto; 江藤　清光
Original assignee: ONODA EE L C KK; Onoda Cement Co Ltd
Current assignee: ONODA EE L C KK; Onoda Cement Co Ltd
Priority date: 1987-05-21
Filing date: 1987-05-21
Publication date: 1988-11-25
Also published as: JPH0428673B2

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〉本発明は高強度でしかも軽量なコンクリート製品の製造
方法に関する。

〈従来の技術及びその問題点〉軽量コンクリート製品は、施工性及び断熱性に侵れてい
るために、建築分野及び土木分野で広く使用されており
、種々の方法で製造されている。

例えば、構造用人工軽量骨材（住人金属工業社製：　「
ピルトン」など）を骨材として用いる方法が知られてい
る。この方法によると圧ｔＩＢ強度が３００ｋｇ／ｃＩ
Ｉ程度のコンクリート製品が得られるが気乾比重が１．
５以上と不充分であるため更に軽量化が望まれていた。

そこで、気乾比重を１．５以下にする方法の一つとして
、上記構造用人工軽量骨材を使用した上に、さらに軽量
骨材として天然ガラスの一種である真珠岩を焼成して得
られた軟質パーライト（膨張真珠岩）で通常のコンクリ
ート用細骨材と同程度の粒度としたもの（最大寸法５胴
）を併用する方法が採用されている。しかしながらこの
ような軟質パーライトは、かさ比重が０．０５〜０．２
とかなり小さいが、骨材自体の強度が弱く、さらに吸水
率も大きく混練の際の必要水量が大きくなるので出来あ
がったコンクリートの強度が著しく低くなってしまうと
いう問題がある。

また、構造用人工軽量骨材を用いさらにコンクリート中
に気泡を導入して軽量化を図る方法もあるが、軟質パー
ライトを用いた場合と同様に強度が低くなるという問題
がある。

このため例えば、高性能減水剤を使用し、コンクリート
の単位水量を減らすことにより、セメントマトリックス
部分の強度を向上させて高強度化を図る方法や、高温高
圧蒸気養生を行なう方法等を採用して強度を向上させろ
ことが考えられろ。しかし構造用人工軽量骨材を用い、
さらに軟質パーライトを用いたりあるいは気泡を導入し
たりして気乾比重１．２程度としたコンクリートにおい
て強度向上を図ってもせいぜい圧縮強度が２００ｋｇ／
ｃＩＩ程度までであった。

一方、上記軟質パーライトに対して真珠岩と同様の天然
ガラスの一種であろ黒曜岩を焼成して得られた硬質パー
ライト（膨張黒曜岩）で通常のコンクリート用細骨材と
同等の粒度（最大寸法５１１１１）のものを骨材として
用いる方法がある。この最大寸法５醜の硬質パーライト
（以下「粗粒硬質パーライト」という）は骨材自体の強
度が軟質パーライトより大きく、吸水率も小さいため、
軟質パーライトを用いて軽量化したものよりは強度の大
きいコンクリートが得られるがかき比重が０．２〜０．
５と軟質パーライトより大きいため軟質パーライトの代
りに使用しても充分な軽量化が図れなかった。

また、特公昭５３−７４４７号公報には、粗粒硬質パー
ライトを細骨材として使用し、天然火山れき、あるいは
構造用人工１９！Ｉｔ骨材を粗骨材として使用し更に起
泡剤を添加することにより気乾比重０．９〜１．２の範
囲のコンクリートを得る方法が提案されているが、これ
によって得られるコンクリートは長期圧縮強度が１００
〜１５０ｋｇ／ｃｄと著しく低いものであった。また、
粗粒硬質パーライトのみを用いて軽量化した場合のコン
クリート製品は気乾比重が０．９程度となるが圧縮強度
が１００ｋｇ／ｃ２１と低いものであった。

一般に、建築部材として軽量のコンクリート製品を得ろ
場合には、単に軽量であるだけではなく強度的にも耐久
力のあるものが要求されるため、強度の低下をできるだ
け軽減し、必要な強度を維持しつつできるだけＵ量化し
ようとすることが要求されろ。しかしながら上述したよ
うに、従来の方法では軽量かつ高強度という条件を満足
するものは得られなかった。

本発明では、このような事情に鑑み、構造用人工軽量骨
材のみを用いた軽量コンクリートよりもさらに低い比重
を有し、かつ構造用人工軽量骨材のみを用いた軽量コン
クリートと同程度の強度を有する高強度軽量コンクリー
ト製品の製造を目的とする。

く問題点を解決するための手段〉前記目的を達成するため本発明者らは、更に高い強度を
有する軽量コンクリートを製造する方法を種々検討した
結果、０．６ｍｍふるい通過分が９５％以上である硬質
パーライト（以下「微粒硬質パーライト」という）を主
たろ骨材として使用し、且つ高温高圧蒸気養　・生を組
合わせろことにより、従来の軽量コンクリート製品に比
べて著しく高強度の軽量コンクリート製品が製造出来ろ
ことを知見した。

かかる知見にもとづく本発明の構成は、軽量コンクリ−
１・製品を製造するに際し、０．６園ふるい通過分が９
５％以上である微粒硬質パーライトを主たる骨材として
用い、高温高圧蒸気養生することを特徴とする。

以下本発明の構成を詳細に説明する。

本発明に用いろセメントとは、ＪＩＳ　Ｒ５２１０に規
定するポルトランドセメンｌ−１ＪＩＳＲ５２１１に規
定する高炉セメント、ＪＩＳＲ５２１２に規定するシリ
カセメント、ＪＩＳＲ５２１３に規定するフライアッシ
ュセメントなどをいい、その他、白色セメントなどいず
れのセメントを用いても良い。またコンクリート製品製
造にあたって、早期に脱型することが有利であるので、
早強セメント、超早強セメントなどの早期に強度を発現
するセメントの使用が望ましい。

また、高温高圧蒸気養生を行なうため、通常の高温高圧
蒸気養生製品に採用されろ材料である珪石粉末をセメン
ト１００重量部に対して２５〜７０重量部添加するのが
よい。さらに、混練の際の必要水皿を出来るだけ少くす
るために、公知の高性能減水剤を使用することが望まし
い。

本発明で用いる微粒硬質パーライトは、黒曜岩を乾燥、
粉砕、ふるい分けして、焼成したもので、０．６ｍｍふ
るい通過分が９５％以上のものである。なお、この微粒
硬質パーライトの粒度分布は、１．２ｍふるい通過分が
１００％、０．６ｍｍふるい通過分が９５〜１００％。

０．３間ふるい通過分が６０〜８０％、０．１５ｍ＋ａ
ふろい通過分が２０〜４０％が好ましい。

このような微粒硬質パーライトのかさ比重は０．５〜０
．７程度である。

本発明においては、微粒硬質パーライトのみを骨材とし
て用いる他、コンクリートの比重が狭い範囲になるので
、コンクリート製品に気乾比重の幅を持たせるために、
他の骨材を併用したり、気泡を導入したりして気乾比重
を調節することができろ。例えば、微粒硬質パーライト
のみを骨材としたものより気乾比重の大きいコンクリー
ト製品を製造する場合には、微粒硬質パーライトの主骨
材に天然砂、人工軽量骨材などを併用することで所望の
気乾比重を得ることができろ。また微粒硬質パーライト
のみを骨材としたものより気乾比重の小さいコンクリー
ト製品を製造する場合には、微粒硬質パーライトよりか
き比重の小さい粗粒硬質パーライトなどを配合するか、
気泡を導入することにより所望の更に気乾比重の小さい
コンクリート製品を得ろことができろ。

しかしながら、配合する粗粒硬質パーライト及び導入す
る気泡の量が多大となると、微粒硬質パーライトを主た
る骨材とし、且つ高温高圧蒸気養生を併用することによ
り高強度化を図るという効果が薄れてくるので、後述の
試験例に示すように、例えば、粗粒硬質パーライトを用
いて軽量化する場合には、粗粒硬質パーライトの配合量
を１００ｋｇ／ｍ″以下に抑えるのが望ましい。また気
泡を導入して軽量化する場合には、気泡の導入量を２０
０ｐ　／　、、１以下に抑えるのが望ましい。

なお、コンクリート中に気泡を導入する方法としては、
コンクリート起泡剤を混入してコンクリートの練り混ぜ
時に気泡を発生させろ方法と、起泡剤の溶液から適当な
発泡機を用いて微小な気泡を作っておき、この気泡をコ
ンクリート混練時にミキサ中に投入する方法とがあるが
、本発明には、いずれの方法も採用できる。

本発明に用いるコンクリートの好適な配分をあげるとセ
メント３００〜４５０　ｋｇ／　ｒｎ’。

珪石粉末７５〜３１５　ｋｇ　／　ｍ、０．６Ｍふるい
通過分が９５％以上である微粒硬質バーライ１−３００
〜６００ｋｇ／　ｒｎ″、水１６０〜２７０ｋｇ　／　
ｒｒ（″、高性能減水剤Ｏ〜２０ｋｇ／ゴである。

なお必要に応じて粗粒硬質パーライト１００ｋｇ　／　
ｎｉ″以下、または気泡を２００１７　ｒｎ’以下を導
入する。ここでセメント量は、目標とする強度及び比重
に応じて適宜選択するがセメント量を３００ｋｇ／ｍ未
満とすると従来の軽量コンクリートに比べて著しく高強
度のものを得るのが困難であり、またセメント量を４５
０ｋｇ　／　ｍを越えて増やしても強度が頭打ちとなっ
て不経済であるばかりか、ひび割れの発生や耐久性能の
低下の原因となるので好ましくない。

また、珪石粉末は既述のようにセメント１００重量部に
対して２５〜７０重量部添加するのが良いが、最適配分
量は試験によって決定すべきものである。さらに微粒硬
質パーライトの配合量並びに粗粒硬質パーライトの配合
量または気泡の導入量は、セメント量、水撒、目標比重
が決まれば自ずと決定されろ。

なお、コンクリート製品製造に際し、早期に脱型を可能
として型枠を有効に利用するために、本発明においても
公知のセメントの硬化促進剤を併用することが可能であ
る。また本発明による高強度軽量コンク！Ｊ−１−の練
り混ぜ、成型等は通常のコンクリ−１−製品製造の場合
と同様に行なえばよい。

本発明によれば、打設、硬化後の製品には高温高圧蒸気
養生を施すのであるが、この高温高圧蒸気養生に先立っ
て、常法の常圧蒸気養生を行なって、早期に脱型に必要
な強度を発現させることもでき、これにより型枠を有効
に利用することができる。゛また、本発明における高温高圧蒸気養生の条件は、通常
のコンクリ−１・製品の高温高圧蒸気養生で採用されて
いるものと同様でよい。

例えば、常圧蒸気養生を行なって脱型したコンクリート
製品をオートクレーブに入れ、昇温１５〜２０℃／時、
最高温度１８０℃、圧力１０気圧で６時間養生したのち
１０℃／時の割合で徐冷する。

く試　験　例〉以下に本発明の効果を示す試験例を説明する。

試験例１第１表に示す配合Ｎｏ、　１〜Ｎｏ、　４の各配合の軽
量コンクリートを庇練し、供試体を作製した。

上記供試体について、３種類の養生方法（標準養生（２
８日）、蒸気養生、高温高圧蒸気養生）を行なった後、
各々について気乾比重、曲げ強度、および圧縮強度を測
定した。

なお養生方法は次の通りである。

１標準養生・・供試体成型後、１日間は型枠のままで一
空養生、１日で脱型し、以後材令２８日までは２０℃の水中養生。

２蒸気養生・・・供試体成型後、前置３時間、昇温２０
℃／時、最高温度６５℃ で６時間保持、脱型後３時間自熱冷却。

３、高温高圧蒸気養生・・・上記２の条件で蒸気養生を
行ない、脱型した供試体を直ちにオートクレーブに入れ昇温り５℃／時、最高温度１８０ ℃、圧力１０気圧で６時間保持、１００℃までは１５℃／時の速度で冷却し、以後はオートフレーブ中で常温まで自然冷却。

なお、気乾比重は、所定の養生の終了した供試体を２０
℃、Ｒ１（５０％の乾燥室に入れ、一定重電となるまで
放置したときの比重としｔこ。

以上の結果を第１表に示す。

注３）〜６）に用いた骨材の粒度を以下に示す。

３）構造用人工軽澁粗骨材２０醜ふるい通過力　１００％。

１５ｍ＋ａふるい通過力　　９６％。

１０ＩＩＩＩＩふろい通過力　　５４％。

５ＩＴＩｌｌふるい通過力　　　３％。

ＦＭ　　６．４１４）構造用人工軽墓細骨材１０ｎｗｍふるい通過力　１００％。

５ｍふるい通過力　　９９％。

２．５ｎｎふるい通過力　　８７％。

１．２ｍｍふるい通過力　　６０％。

０、．６ｎｍふるい通過力　　３９％。

０．３胴ふるい通過力　　２５％。

０．１５−ふるい通過力　　１３％。

ＦＭ　　２．７８５）フヨーライトＦＭ１０關ふるい通過力　１００％。

５ＩＩｎふるい通過力　　９７％。

２．５關ふるい通過力　　８６％。

１．２＋ｓｓふろい通過力　　６１％。

０．６ｍｍ＋ふるい通過力　　４１％。

０．３間ふるい通過力　　２５％。

０．１５順ふるい通過力　　　５％。

ＦＭ　　２．８５６）フヨーライト０号１．２＋＋＋＋＋＋ふるい通過力　１００％。

０．６間ふるい通過力　　９６％。

０．３ｎａふろい通過力　　７３％。

０．１５ｍ＋ａふろい通過力　２６％。

Ｆ’Ｍ　　１．（ｉ８試験例２，３試験例１の気乾比重１．３よりもさらに低い気乾比重１
．２，１．１とするために第１表のＮ１２〜Ｎｏ、４の
配合をＨａ　５〜Ｎｏ、　８　（試験例２）。

Ｎｏ、　９〜Ｎｏ、　１２　（試験例３）のように変更
して、試験例１と同様に供試体を得た。

上記供試体について試験例１と同様に３種類の養生を行
なった後の気乾比重、曲げ強度、圧縮強度を測定した。

以上、試験例２の結果を第２表、試験例３の結果を第３
表に示す。

以上の試験例１〜３に示されるように、微粒硬質パーラ
イトを主たる骨材とし、これに気泡または粗粒硬質パー
ライトを組み合せて気乾比重１．３〜１．１に調節した
コンクリートＮ１１４　、　Ｎｏ、　７　、　Ｎｏ、　
８　、　Ｎａ　１１　、　Ｎａ１２ど、構造用人工軽量
骨材に気泡または粗粒硬質パーライトを組み合わせて気
乾比重を１．３〜１．１に調節したコンクリートＮｏ、
　２．　Ｎｏ、　３．　Ｎｏ、　５．　ＮＬｌ、　６゜
Ｎα９．Ｎｏ、１０とを比較すると、標準養生および蒸
気養生を行なったものについては、微粒硬質パーライト
を主たる骨材として軽量化したコンクリートの方が、曲
げ強度、圧縮強度ともやや１愛れている程度であまり差
がなかったが、高温高圧蒸気養生を行なったものについ
ては、微粒硬質パーライトを用いて軽量化したコンクリ
ートのみが特異的に高強度化され、曲げ強度、圧縮強度
のいずれも著しく優れた値を示した。

これらの結果より、微粒硬質パーライトを主たる骨材と
し、且つ高温高圧蒸気養生を行なった本発明にかかる軽
量コンクリートは、従来の方法で軽量化されたコンクリ
ートに比べ著しく優れた曲げ強度、圧縮強度を発現する
ことが明らかとなった。

以上の結果の理由として次のようなことが考えられる。

先ず第一に、微粒硬質パーライトはそのかさ比重が０．
５〜０．７と粗粒硬質パーライトの０．２〜０．５と比
べて高いことかられかるように発泡が充分に行なわれて
いないものであるので、骨材自体の強度も大であると考
えられる。これは、標準養生、蒸気養生においても微粒
硬質パーライトを主たる骨材としたコンクリートが、Ｗ
／Ｃ＋３　（水／セメント＋珪石粉）比が大きいにもか
かわらず、従来方法の軽量コンク’Ｊ−１・に比べてや
や優れた強度を示すことからも明らかである。

第２に、微粒硬質パーライトは既述のように黒曜岩を粉
砕し、焼成して製造したものであるが、その化学成分は
、５ＩＯ２分に富みガラス状となっている。このような
Ｓ　ｉ　０２分に富んだガラスは、コンクリートを高温
高圧蒸気養生した場合、セメントが水和して生成する水
酸化カルシウムと反応して、結晶性のカルシウムシリケ
ートハイドレートを生成する。この結晶性のカルシウム
シリケートハイドレートは、高温高圧蒸気養生したコン
クリート製品で強度発現の主体となっており、このよう
な反応は骨材の表面から数μｍ〜数十μｍに限定される
。そしてこのようなカルシウムシリケートハイドレート
の生成反応は、硬質パーライトを骨材として用い、高温
高圧蒸気養生を施した場合には、硬質パーライトが粗粒
であっても微粒であっても条件が同じであれば同じよう
に反応が進行し同厚の反応層（数μｍ〜数十μｍ）とな
る。したがって個々の骨材粒子に着目して考えると表面
−からの反応層の厚さが同一であれば、骨材中の反応部
分の占める割合は、粒径の小さい骨材はど大きくなるこ
ととなる。すなわち高温高圧蒸気養生後のコンクリート
中においては、微粒硬質パーライトをより多く含むもの
の方が高強度に変化することとなる。

このように、微粒硬質パーライトを用いて高温高圧蒸気
養生を併用することにより軽量化を図っｔコ場合、従来
方法で同一比重に軽量化したコンクリートに比べて著し
く高い強度を発現するのは、微粒硬質パーライトの骨材
自体が粗粒硬質パーライトに比べて強度が大きいことに
加えて、骨材粒子の中心近くまでが硬い反応層に変化す
ることにより更に高強度となるためと推定される。

く実　施　例〉（実施例）第４表に示す配合のコンクリートを用い、４ｍＸ２ｍＸ
Ｏ１１５ｍのビル外壁用パネルを製造した。コンクリー
トの練り混ぜには、パン型の強制味リミキサを使用した
。練り混ぜたコンクリートはあらかじめ鉄筋を配置した
型枠に流し込み、棒状パイブレーク−を用いて締め固め
た。打設後３時間静置しシート掛けをして蒸気養生を行
なった。この蒸気養生の条件は昇温２０℃／時、最高温
度６５℃、最高温度保持時間６時間とした。送蒸停止後
、コンクリート温度が４０℃となるまでシートをかけた
ままで自然冷却させた。コンクリート温度が４０℃とな
ったところで脱型し、脱型したパネルをオートクレーブ
に移し、高温高圧蒸気養生を行なった。この高温高圧蒸
気養生の条件は、昇温１５℃／時、最高温度１８０℃、
最高圧力ｌＯ気圧で６時間保持し、保持終了後コンクリ
ート温度が１００℃となるまでは１５℃／時で冷却、以
後はオートクレーブ中で自然冷却させた。このパネルの
重量は１６００ｋｇであり、鉄筋を除いた部分の気乾比
重は１．２２であった。

乙の製品製造と同時に供試体を作成し、同様に養生した
。これら供試体の気乾比重、曲げ強度、圧縮強度は、第
５表に示す通りであった。

（比較例１，２）第５表に示す配合のコンクリートを実施例と同一の方法
で練り混ぜ、同一の型枠で成型し、同様の養生を行なっ
てパネルを製造し、その強度を測定した。強度の測定結
果は第５表に示す通りであった。

また、比較例１の配合のパネル重量は２１００ｋｇ、鉄
筋を除いた部分の気乾比重は１．６７、比較例２の配合
のパネル重量は１６００ｋｇ。

鉄筋を除いた部分の気乾比重は１．２３であった。

第４表及び第５表から分るように、本発明方法により軽
量化されたパネル（実施例）は圧縮強度が３２０　ｋｇ
／ｃｎｌであり、比較例１の従来法による重いパネルの
圧縮強度３４０　ｋｇ／ｃ！と同程度の強度を有するも
のであった。また、上記実施例と同程度の重ｉとした比
較例２のパネルは圧縮強度が１８０ｋｇ／ｃ＋／であり
、実施例のパネルの圧縮強度３２０ｋｇ／ｃｄに比べ著
しく低い強度であった。

〈発明の効果〉以上、試験例、実施例とともに具体的に説明したように
、本発明によれば、気乾比重１．１〜１．４と軽量であ
りなおかつ従来は気乾比重１．６以上でなければ得られ
なかった高強度を有する高強度軽量コンクリート製品が
、従来のコンクリート製品製造設備をそのまま用いろこ
とにより容易に製造できる。

このような軽量コンクリート製品は、従来の高比重のコ
ンクリート製品と同等の機械的性能を有しながら軽量゛
Ｃあるため、ビルの外壁材、間仕切、床材、屋根材等の
建築部材、橋梁の床板等として使用した場合、基礎、柱
、はり、橋脚等にがかる静荷重を軽減することができろ
。また製造工場から建築現場への運搬、建築現場での取
り付は工事などもより容易に行なうことができ、ｌｊｌ
築物の設計・施工上、経済的に有利となる。

Claims

【特許請求の範囲】

　軽量コンクリート製品を製造するに際し、０．６ｍｍ
ふるい通過分が９５％以上である微粒硬質パーライトを
主たる骨材として用い、高温高圧蒸気養生することを特
徴とする高強度軽量コンクリート製品の製造方法。