JP3433081B2 - 繊維補強軽量気泡コンクリート - Google Patents
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- C04B16/06—Macromolecular compounds fibrous
- C04B16/0675—Macromolecular compounds fibrous from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C04B16/0691—Polyamides; Polyaramides
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- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、曲げ強度及び曲げ
靭性に優れた軽量気泡コンクリートに関する。
靭性に優れた軽量気泡コンクリートに関する。
【０００２】
【従来の技術】軽量気泡コンクリート（以下ＡＬＣと略
称することがある）は、珪石等の珪酸質原料、石灰等の
石灰質原料及びセメント等の混合物材料に、水を適当な
割合で混合し、次いで発泡させ半可塑状とした後、オー
トクレーブにて高温高圧下で養生（通常は水蒸気による
高温高圧養生法が適用される）を行い、トバモライト結
晶を成長させて製造されている。
称することがある）は、珪石等の珪酸質原料、石灰等の
石灰質原料及びセメント等の混合物材料に、水を適当な
割合で混合し、次いで発泡させ半可塑状とした後、オー
トクレーブにて高温高圧下で養生（通常は水蒸気による
高温高圧養生法が適用される）を行い、トバモライト結
晶を成長させて製造されている。
【０００３】そして、発泡させるために使用する起泡剤
としては、通常、アルミニウム金属粉末を用いるのが一
般的であるが、界面活性剤を用い混練中に起泡させるミ
ックスフォーム法や、予め気泡を作製して混合するプレ
フォーム法等も最近では採用されている。
としては、通常、アルミニウム金属粉末を用いるのが一
般的であるが、界面活性剤を用い混練中に起泡させるミ
ックスフォーム法や、予め気泡を作製して混合するプレ
フォーム法等も最近では採用されている。
【０００４】このようにして製造されたＡＬＣは、多数
の気泡を有するため、低比重で水よりも軽いという特徴
を有している反面、非常に脆く、曲げ強度、曲げ靭性、
耐衝撃性等に劣るという欠点がある。そのため、オート
クレーブ養生後の製品だけでなく、オートクレーブ養生
前の発泡成型品（グリーンケーキ）の強度も非常に弱い
ために、製造工程においても、割れや欠けが生じ易く問
題となっている。
の気泡を有するため、低比重で水よりも軽いという特徴
を有している反面、非常に脆く、曲げ強度、曲げ靭性、
耐衝撃性等に劣るという欠点がある。そのため、オート
クレーブ養生後の製品だけでなく、オートクレーブ養生
前の発泡成型品（グリーンケーキ）の強度も非常に弱い
ために、製造工程においても、割れや欠けが生じ易く問
題となっている。
【０００５】通常のセメントモルタルやコンクリートに
おいては、補強用繊維を混合することにより、機械的特
性、特に、引張強度、曲げ強度、靱性等が大幅に向上す
ることが広く知られており、繊維補強セメントモルタ
ル、繊維補強コンクリート材料として、既に実用化され
ている。
おいては、補強用繊維を混合することにより、機械的特
性、特に、引張強度、曲げ強度、靱性等が大幅に向上す
ることが広く知られており、繊維補強セメントモルタ
ル、繊維補強コンクリート材料として、既に実用化され
ている。
【０００６】軽量気泡コンクリートにおいても、前記欠
点を改善する目的で、セメントモルタルやコンクリート
の場合と同様に繊維を混入して補強する方法が提示され
ている。具体的には、特開昭５６−３７２６６号公報、
特開昭５６−８４３６２号公報、特開昭５７−１７４５
８号公報に開示されており、それぞれメタ系アラミド繊
維、ステンレス繊維、アスベスト繊維を使用することが
提案されている。
点を改善する目的で、セメントモルタルやコンクリート
の場合と同様に繊維を混入して補強する方法が提示され
ている。具体的には、特開昭５６−３７２６６号公報、
特開昭５６−８４３６２号公報、特開昭５７−１７４５
８号公報に開示されており、それぞれメタ系アラミド繊
維、ステンレス繊維、アスベスト繊維を使用することが
提案されている。
【０００７】しかしながら、ＡＬＣは、オートクレーブ
中高温高圧下で養生されるため、メタ系アラミド繊維で
は熱及びアルカリにより繊維が劣化して十分な補強効果
が得られないという問題があり、またステンレス繊維で
は、たとえ防錆処理が施されていても長期的には錆によ
り補強効果が低下するという問題がある。さらに、アス
ベスト繊維は、その発癌性の問題から現在では使用困難
である。
中高温高圧下で養生されるため、メタ系アラミド繊維で
は熱及びアルカリにより繊維が劣化して十分な補強効果
が得られないという問題があり、またステンレス繊維で
は、たとえ防錆処理が施されていても長期的には錆によ
り補強効果が低下するという問題がある。さらに、アス
ベスト繊維は、その発癌性の問題から現在では使用困難
である。
【０００８】一方、特開昭５８−１５１３６３号公報号
公報には、芳香族ポリエーテルアミド繊維を混入したセ
メントコンクリートが開示されているが、上記セメント
コンクリートは自然（常温）養生が前提であり、熱及び
アルカリによる繊維の劣化の問題は認識されていない。
公報には、芳香族ポリエーテルアミド繊維を混入したセ
メントコンクリートが開示されているが、上記セメント
コンクリートは自然（常温）養生が前提であり、熱及び
アルカリによる繊維の劣化の問題は認識されていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来法
の欠点を解消し、高温高圧下で養生されるＡＬＣの繊維
補強効果を向上させ、曲げ強度などの機械的特性の向上
したＡＬＣを提供することを課題とする。
の欠点を解消し、高温高圧下で養生されるＡＬＣの繊維
補強効果を向上させ、曲げ強度などの機械的特性の向上
したＡＬＣを提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために鋭意検討した結果、粉末状の珪酸質
原料、石灰質原料及びセメントを主原料とするＡＬＣ原
料に、補強用繊維として、特定の繊維長及び形状を有す
るパラ系アラミド短繊維を混入するとき、所望のＡＬＣ
が得られることを究明した。
題を解決するために鋭意検討した結果、粉末状の珪酸質
原料、石灰質原料及びセメントを主原料とするＡＬＣ原
料に、補強用繊維として、特定の繊維長及び形状を有す
るパラ系アラミド短繊維を混入するとき、所望のＡＬＣ
が得られることを究明した。
【００１１】かくして本発明によれば、（１）粉末状の
珪酸質原料、石灰質原料及びセメントを主原料とし、こ
れらに補強用パラアラミド短繊維を混入させてなる軽量
気泡コンクリートにおいて、該補強用パラアラミド短繊
維は、該軽量気泡コンクリート中の平均気泡径の２倍以
上、５０ｍｍ以下の繊維長を有し、そして該補強用パラ
アラミド短繊維中には、その長さ方向に、短繊維に切断
する際に張力を付与しながら切断することにより発生す
るスナップバックを利用して形成された、互いに独立し
た少なくとも２個の環状突起部を有し、各環状突起部の
最大径はこれらの環状突起部を繋ぐ細径部の平均直径の
１．１倍以上であるようなパラアラミド短繊維が３０重
量％以上含まれていることを特徴とする繊維補強軽量気
泡コンクリート、（２）環状突起部が、短繊維の両端部
に存在する前記（１）記載の繊維補強軽量気泡コンクリ
ート、及び（３）パラ系アラミド短繊維が、コポリパラ
フェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタ
ラミド短繊維である前記（１）又は（２）記載の繊維補
強軽量気泡コンクリートが提供される。
珪酸質原料、石灰質原料及びセメントを主原料とし、こ
れらに補強用パラアラミド短繊維を混入させてなる軽量
気泡コンクリートにおいて、該補強用パラアラミド短繊
維は、該軽量気泡コンクリート中の平均気泡径の２倍以
上、５０ｍｍ以下の繊維長を有し、そして該補強用パラ
アラミド短繊維中には、その長さ方向に、短繊維に切断
する際に張力を付与しながら切断することにより発生す
るスナップバックを利用して形成された、互いに独立し
た少なくとも２個の環状突起部を有し、各環状突起部の
最大径はこれらの環状突起部を繋ぐ細径部の平均直径の
１．１倍以上であるようなパラアラミド短繊維が３０重
量％以上含まれていることを特徴とする繊維補強軽量気
泡コンクリート、（２）環状突起部が、短繊維の両端部
に存在する前記（１）記載の繊維補強軽量気泡コンクリ
ート、及び（３）パラ系アラミド短繊維が、コポリパラ
フェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタ
ラミド短繊維である前記（１）又は（２）記載の繊維補
強軽量気泡コンクリートが提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明のＡＬＣを製造する際に混
合する補強用繊維は、パラ系アラミド繊維であり、ポリ
パラフェニレンテレフタラミド繊維、コポリパラフェニ
レン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタラミド
繊維等を挙げることできる。メタ系アラミド繊維では、
耐熱アルカリ性が十分でなく、目的とする補強効果が得
られない。なかでも、テレフタル酸を酸成分とし、パラ
フェニレンジアミン及び３，４’−オキシジフェニレン
ジアミンをアミン成分とするコポリパラフェニレン・
３，４’−オキシジフェニレン・テレフタラミド重合体
よりなる繊維が、良好な補強効果を示すので好ましい。
パラフェニレンジアミンと３，４’−オキシジフェニレ
ンジアミンの共重合モル比は１：３〜３：１、特に約
１：１が好ましい。
合する補強用繊維は、パラ系アラミド繊維であり、ポリ
パラフェニレンテレフタラミド繊維、コポリパラフェニ
レン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタラミド
繊維等を挙げることできる。メタ系アラミド繊維では、
耐熱アルカリ性が十分でなく、目的とする補強効果が得
られない。なかでも、テレフタル酸を酸成分とし、パラ
フェニレンジアミン及び３，４’−オキシジフェニレン
ジアミンをアミン成分とするコポリパラフェニレン・
３，４’−オキシジフェニレン・テレフタラミド重合体
よりなる繊維が、良好な補強効果を示すので好ましい。
パラフェニレンジアミンと３，４’−オキシジフェニレ
ンジアミンの共重合モル比は１：３〜３：１、特に約
１：１が好ましい。
【００１３】かかるパラ系アラミド繊維は、高温高圧下
強アルカリ性雰囲気中に長時間さらしても、その繊維物
性の劣化は殆ど認められない（飽和水蒸気中、１５０℃
で１０時間処理したときの強力保持率が６０％以上）の
で、ＡＬＣを製造する際によく採用される高温高圧下で
の水蒸気養生、例えば温度１８０℃、圧力１０Ｋｇ／ｃ
ｍ2の飽和水蒸気による養生においても高い強力保持率
を有する。
強アルカリ性雰囲気中に長時間さらしても、その繊維物
性の劣化は殆ど認められない（飽和水蒸気中、１５０℃
で１０時間処理したときの強力保持率が６０％以上）の
で、ＡＬＣを製造する際によく採用される高温高圧下で
の水蒸気養生、例えば温度１８０℃、圧力１０Ｋｇ／ｃ
ｍ2の飽和水蒸気による養生においても高い強力保持率
を有する。
【００１４】上記補強用繊維の繊維長は、ＡＬＣの平均
気泡径の２倍以上、５０ｍｍ以下であることが必要であ
る。ここで、ＡＬＣの平均気泡径は、後述の曲げ試験用
試験片の圧縮方向断面に存在する気泡から求めた値であ
り、ＡＬＣの気泡が偏平である場合は、気泡の最大径と
最小径の平均値を平均気泡径とする。
気泡径の２倍以上、５０ｍｍ以下であることが必要であ
る。ここで、ＡＬＣの平均気泡径は、後述の曲げ試験用
試験片の圧縮方向断面に存在する気泡から求めた値であ
り、ＡＬＣの気泡が偏平である場合は、気泡の最大径と
最小径の平均値を平均気泡径とする。
【００１５】ＡＬＣでは、マトリックス中に数多くの気
泡が存在し、効果的に繊維補強を行うためには、繊維が
気泡をまたいでマトリックスの補強を行う必要がある。
補強繊維の繊維長が、軽量気泡コンクリートの平均気泡
径の２倍未満であると、気泡をまたいで補強することが
できないため、ＡＬＣの機械的特性、すなわち、曲げ強
度、耐衝撃強度、靭性等を十分に高めることが困難とな
る。
泡が存在し、効果的に繊維補強を行うためには、繊維が
気泡をまたいでマトリックスの補強を行う必要がある。
補強繊維の繊維長が、軽量気泡コンクリートの平均気泡
径の２倍未満であると、気泡をまたいで補強することが
できないため、ＡＬＣの機械的特性、すなわち、曲げ強
度、耐衝撃強度、靭性等を十分に高めることが困難とな
る。
【００１６】上記補強繊維の繊維長が長くなるほど、繊
維補強ＡＬＣの曲げ強度などの機械的特性は向上する
が、繊維長が５０ｍｍを越えると、ＡＬＣ原料との混合
・撹拌の際、繊維同士が絡まり易くなり、繊維の分散状
態が著しく悪くなる結果、逆に補強効果が低下するため
不適当である。なお、軽量気泡コンクリートの平均気泡
径は、通常、０．２〜２．０ｍｍ程度である。
維補強ＡＬＣの曲げ強度などの機械的特性は向上する
が、繊維長が５０ｍｍを越えると、ＡＬＣ原料との混合
・撹拌の際、繊維同士が絡まり易くなり、繊維の分散状
態が著しく悪くなる結果、逆に補強効果が低下するため
不適当である。なお、軽量気泡コンクリートの平均気泡
径は、通常、０．２〜２．０ｍｍ程度である。
【００１７】さらに、本発明で用いる補強用短繊維中に
は、その長さ方向に、短繊維に切断する際に張力を付与
しながら切断することにより発生するスナップバックを
利用して形成された、互いに独立した少なくとも２個の
環状突起部を有し、各環状突起部の最大径はこれらの環
状突起部を繋ぐ細径部の平均直径の１．１倍以上である
ようなパラアラミド短繊維が３０重量％以上含まれてい
ることが必要である。
は、その長さ方向に、短繊維に切断する際に張力を付与
しながら切断することにより発生するスナップバックを
利用して形成された、互いに独立した少なくとも２個の
環状突起部を有し、各環状突起部の最大径はこれらの環
状突起部を繋ぐ細径部の平均直径の１．１倍以上である
ようなパラアラミド短繊維が３０重量％以上含まれてい
ることが必要である。
【００１８】つまり、ＡＬＣには多数の気泡が存在し、
この気泡部分は補強されないため、通常のモルタル、コ
ンクリート等に比べ、繊維補強効果は小さい。従って、
ＡＬＣにおいて、十分な繊維補強効果を得るためには、
補強繊維とＡＬＣとの間の付着が非常に重要であり、補
強繊維とＡＬＣとの間を充分に接着させるには、少なく
とも２個の環状突起部を有し、各環状突起部の最大径が
これらの環状突起部を繋ぐ細径部の平均直径の１．１倍
以上であるようなパラアラミド短繊維を用いることが有
効である。即ち、一様な太さの短繊維と比較して、上記
の環状突起部を少なくとも２つ有する短繊維は、ＡＬＣ
中での繊維の引き抜き抵抗が著しく増加するため、補強
効果が大きく向上する。
この気泡部分は補強されないため、通常のモルタル、コ
ンクリート等に比べ、繊維補強効果は小さい。従って、
ＡＬＣにおいて、十分な繊維補強効果を得るためには、
補強繊維とＡＬＣとの間の付着が非常に重要であり、補
強繊維とＡＬＣとの間を充分に接着させるには、少なく
とも２個の環状突起部を有し、各環状突起部の最大径が
これらの環状突起部を繋ぐ細径部の平均直径の１．１倍
以上であるようなパラアラミド短繊維を用いることが有
効である。即ち、一様な太さの短繊維と比較して、上記
の環状突起部を少なくとも２つ有する短繊維は、ＡＬＣ
中での繊維の引き抜き抵抗が著しく増加するため、補強
効果が大きく向上する。
【００１９】ここで、「最大径がこれらの環状突起部を
繋ぐ細径部の平均直径の１．１倍以上である」環状突起
部とは、図１において、ＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３及びＤ
Ｓ４の平均直径の１．１倍以上の直径を有するＤＬ１、
ＤＬ２及びＤＬ３を意味する。
繋ぐ細径部の平均直径の１．１倍以上である」環状突起
部とは、図１において、ＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３及びＤ
Ｓ４の平均直径の１．１倍以上の直径を有するＤＬ１、
ＤＬ２及びＤＬ３を意味する。
【００２０】この時、環状突起部が存在していても、そ
の最大径が、環状突起部を繋ぐ細径部の平均直径の１．
１倍以上でない場合は、本発明で言う環状突起部には算
入されない。
の最大径が、環状突起部を繋ぐ細径部の平均直径の１．
１倍以上でない場合は、本発明で言う環状突起部には算
入されない。
【００２１】また、本発明における短繊維は、その長さ
方向に２つ以上の環状突起部を有していればよいが、特
に、繊維の両端（図２参照）又はその近傍（図３参照）
に環状突起部を有していると、繊維の引き抜き抵抗が更
に大きくなり、良好な補強効果が得られるので好まし
い。ここで、両端の近傍とは、図３において、端部Ｅか
らの距離Ｌ１が短繊維の全長Ｌの２０％以内の部分を意
味し、この部分に環状突起部ＤＬが存在することが望ま
しい。
方向に２つ以上の環状突起部を有していればよいが、特
に、繊維の両端（図２参照）又はその近傍（図３参照）
に環状突起部を有していると、繊維の引き抜き抵抗が更
に大きくなり、良好な補強効果が得られるので好まし
い。ここで、両端の近傍とは、図３において、端部Ｅか
らの距離Ｌ１が短繊維の全長Ｌの２０％以内の部分を意
味し、この部分に環状突起部ＤＬが存在することが望ま
しい。
【００２２】さらに、本発明においては、上述のような
環状突起部を少なくとも２つ有する短繊維が、補強用短
繊維全体の３０重量％以上を占めていることが必要であ
る。該短繊維の量が３０重量％未満では、十分な補強効
果が得られない。
環状突起部を少なくとも２つ有する短繊維が、補強用短
繊維全体の３０重量％以上を占めていることが必要であ
る。該短繊維の量が３０重量％未満では、十分な補強効
果が得られない。
【００２３】本発明で使用する、上述のような長さ方向
に環状突起部を少なくとも２つ有する短繊維は、短繊維
に切断する際に、張力を付与しながら切断し、切断時に
発生するスナップバックを利用して環状突起部を形成さ
せる方法により容易に製造することができる。
に環状突起部を少なくとも２つ有する短繊維は、短繊維
に切断する際に、張力を付与しながら切断し、切断時に
発生するスナップバックを利用して環状突起部を形成さ
せる方法により容易に製造することができる。
【００２４】また、補強用繊維の混合量は、ＡＬＣ原料
であるマトリックス材料により最適値が存在し、特に限
定されるものではないが、補強用繊維の混合量が少なす
ぎると、補強効果は低下する傾向にあり、十分満足し得
る機械的特性が得難く、逆に多すぎると、ＡＬＣの原料
との混合・撹拌の際に繊維同士が絡まり合い易くなり、
ファイバーボールが形成され易くなり、分散状態が悪化
する結果、補強効果が低下するだけでなく、コスト高に
もなる。
であるマトリックス材料により最適値が存在し、特に限
定されるものではないが、補強用繊維の混合量が少なす
ぎると、補強効果は低下する傾向にあり、十分満足し得
る機械的特性が得難く、逆に多すぎると、ＡＬＣの原料
との混合・撹拌の際に繊維同士が絡まり合い易くなり、
ファイバーボールが形成され易くなり、分散状態が悪化
する結果、補強効果が低下するだけでなく、コスト高に
もなる。
【００２５】一般には、マトリックス材料固形分重量に
対して、繊維重量が０．０５％〜３．０％であることが
好ましく、さらに好ましくは０．１〜２．０％、特に好
ましくは０．２〜１．０％である。
対して、繊維重量が０．０５％〜３．０％であることが
好ましく、さらに好ましくは０．１〜２．０％、特に好
ましくは０．２〜１．０％である。
【００２６】本発明のＡＬＣは、従来から知られている
ように、珪酸質原料、石灰質原料及びセメントを主原料
とし、これに起泡剤を混合して発泡させた後、オートク
レーブにて高温高圧下で養生を行い、トバモライト結晶
を成長させて製造される。
ように、珪酸質原料、石灰質原料及びセメントを主原料
とし、これに起泡剤を混合して発泡させた後、オートク
レーブにて高温高圧下で養生を行い、トバモライト結晶
を成長させて製造される。
【００２７】トバモライト結晶は、ＡＬＣの強度に大き
な影響を与え、高強度を得るうえで、この結晶が十分に
成長していることが必要である。トバモライト結晶を十
分に成長させるためには、オートクレーブにて高温高圧
下で水蒸気養生するのが適当であり、養生温度は１５０
℃〜２２０℃、好ましくは１６０℃〜２００℃、最も好
ましくは１７０℃〜１９０℃である。また、養生の最適
時間は、養生温度によって異なるが、１７５℃の場合、
６時間〜２０時間、好ましくは７時間〜１５時間、最も
好ましくは８時間〜１２時間である。
な影響を与え、高強度を得るうえで、この結晶が十分に
成長していることが必要である。トバモライト結晶を十
分に成長させるためには、オートクレーブにて高温高圧
下で水蒸気養生するのが適当であり、養生温度は１５０
℃〜２２０℃、好ましくは１６０℃〜２００℃、最も好
ましくは１７０℃〜１９０℃である。また、養生の最適
時間は、養生温度によって異なるが、１７５℃の場合、
６時間〜２０時間、好ましくは７時間〜１５時間、最も
好ましくは８時間〜１２時間である。
【００２８】ＡＬＣを繊維補強する場合、耐湿熱性が十
分優れた繊維を使用しても、養生条件下、すなわち、高
温高アルカリ性条件下にて、徐々に劣化するため、養生
温度は低い程、時間は短い程よい。従って、十分にトバ
モライト結晶が成長し、かつ、補強用繊維の劣化が最少
となるような養生条件が好ましい条件となる。
分優れた繊維を使用しても、養生条件下、すなわち、高
温高アルカリ性条件下にて、徐々に劣化するため、養生
温度は低い程、時間は短い程よい。従って、十分にトバ
モライト結晶が成長し、かつ、補強用繊維の劣化が最少
となるような養生条件が好ましい条件となる。
【００２９】上記のように、高温高圧下で養生を行うこ
とにより、トバモライト結晶が徐々に成長するが、その
過程で、マトリックス中のＣａ（ＯＨ）2が徐々に減少
する。Ｘ線解折を行うと、養生時間の経過と共に、Ｃａ
（ＯＨ）2の００１面のピーク強度が減少し、トバモラ
イト結晶の００２面のピーク強度が増加する。そして、
トバモライト結晶の００２面のピーク強度が、Ｃａ（Ｏ
Ｈ）2の００１面のピーク強度の３０％よりも大きくな
れば、十分に養生され、トバモライト結晶が十分に成長
しているものと判断することができ、この時、機械的特
性の優れたＡＬＣを得ることができる。なお、トバモラ
イト結晶の００２面のピークは２θ＝約７．８°、Ｃａ
（ＯＨ）2のピークは２θ＝約１８．１°である。
とにより、トバモライト結晶が徐々に成長するが、その
過程で、マトリックス中のＣａ（ＯＨ）2が徐々に減少
する。Ｘ線解折を行うと、養生時間の経過と共に、Ｃａ
（ＯＨ）2の００１面のピーク強度が減少し、トバモラ
イト結晶の００２面のピーク強度が増加する。そして、
トバモライト結晶の００２面のピーク強度が、Ｃａ（Ｏ
Ｈ）2の００１面のピーク強度の３０％よりも大きくな
れば、十分に養生され、トバモライト結晶が十分に成長
しているものと判断することができ、この時、機械的特
性の優れたＡＬＣを得ることができる。なお、トバモラ
イト結晶の００２面のピークは２θ＝約７．８°、Ｃａ
（ＯＨ）2のピークは２θ＝約１８．１°である。
【００３０】ここで、ＡＬＣの主原料の一つである珪酸
質原料としては、珪石、珪砂、高炉スラグ、フライアッ
シュ等を使用することができる。
質原料としては、珪石、珪砂、高炉スラグ、フライアッ
シュ等を使用することができる。
【００３１】この際、珪酸質原料の平均粒径を１０μｍ
以下とすると、養生中の反応速度が増大し、オートクレ
ーブ養生条件（温度、時間）を緩和することが可能とな
るので、繊維の劣化が著しく軽減され、より大きな補強
効果が得られるので好ましい。
以下とすると、養生中の反応速度が増大し、オートクレ
ーブ養生条件（温度、時間）を緩和することが可能とな
るので、繊維の劣化が著しく軽減され、より大きな補強
効果が得られるので好ましい。
【００３２】即ち、発泡コンクリートは、高温高圧下で
養生を行うことにより、強度に大きく影響を及ぼすトバ
モライト結晶が成長するが、平均粒径の小さな珪酸質原
料を用いた場合には、トバモライト結晶の成長速度が増
大するため、オートクレーブの養生温度、時間が緩和で
き、十分な強度を有する発泡コンクリートが得られる。
養生を行うことにより、強度に大きく影響を及ぼすトバ
モライト結晶が成長するが、平均粒径の小さな珪酸質原
料を用いた場合には、トバモライト結晶の成長速度が増
大するため、オートクレーブの養生温度、時間が緩和で
き、十分な強度を有する発泡コンクリートが得られる。
【００３３】また、ＡＬＣの他の主原料である石灰質原
料としては、生石灰、消石灰等を使用することができ
る。
料としては、生石灰、消石灰等を使用することができ
る。
【００３４】さらに、セメントとしては、水硬性である
限りどのようなセメントでも使用することができ、例え
ばポルトランドセメント、水硬性石灰、ローマン・セメ
ント、天然セメント等が好ましく例示される。なお、ポ
ルトランドセメントの中には数多くの種類があり、例え
ば普通ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメ
ント、早強ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセ
メント等が例示されるが、本発明ではいずれのものも使
用することができる。
限りどのようなセメントでも使用することができ、例え
ばポルトランドセメント、水硬性石灰、ローマン・セメ
ント、天然セメント等が好ましく例示される。なお、ポ
ルトランドセメントの中には数多くの種類があり、例え
ば普通ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメ
ント、早強ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセ
メント等が例示されるが、本発明ではいずれのものも使
用することができる。
【００３５】ＡＬＣに使用する起泡剤及び発泡方法は、
特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム
金属粉末を用いるアルミニウム発泡方式が一般的であ
る。また、前記のプレフォーム方式やミックスフォーム
方式では、界面活性剤等一般に用いられる起泡剤が用い
られる。
特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム
金属粉末を用いるアルミニウム発泡方式が一般的であ
る。また、前記のプレフォーム方式やミックスフォーム
方式では、界面活性剤等一般に用いられる起泡剤が用い
られる。
【００３６】繊維と原料配合物との混合・撹拌は、パド
ル状ミキサー、プロペラ状ミキサー、ポット状ミキサー
等通常使用される撹拌機が任意に使用できる。
ル状ミキサー、プロペラ状ミキサー、ポット状ミキサー
等通常使用される撹拌機が任意に使用できる。
【００３７】なお、補強用繊維を均一に分散させる目的
で、予め界面活性剤等の物質で繊維を表面処理するか、
又は必要に応じて原料配合物中に添加することもでき
る。
で、予め界面活性剤等の物質で繊維を表面処理するか、
又は必要に応じて原料配合物中に添加することもでき
る。
【００３８】発泡成形後の養生は、通常、オートクレー
ブ中飽和水蒸気圧条件下で約１８０℃×８〜１５時間行
われるが、高温高圧養生が可能な装置であれば、特にこ
の方法に限定されるものではない。
ブ中飽和水蒸気圧条件下で約１８０℃×８〜１５時間行
われるが、高温高圧養生が可能な装置であれば、特にこ
の方法に限定されるものではない。
【００３９】上記方法により得られた軽量気泡コンクリ
ートは０．４以上１．４未満の比重を有しており、曲げ
強度及び曲げ靭性に優れている。
ートは０．４以上１．４未満の比重を有しており、曲げ
強度及び曲げ靭性に優れている。
【００４０】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。なお、実施例で用いた試験片の作製方法、評価法は
下記のとおりである。
る。なお、実施例で用いた試験片の作製方法、評価法は
下記のとおりである。
【００４１】（１）試験片の作製方法
珪石、生石灰、セメント、石膏、アルミニウム粉末（発
泡剤）、補強用繊維及び水を、オムニミキサー（ＧＡＲ
ＢＲＯ社製、型式：ＯＭ−１０−Ｅ、容量：１０Ｌ）を
用いて、４００ｒｐｍの撹拌速度で約３分間混練し、均
一なスラリーを得た。
泡剤）、補強用繊維及び水を、オムニミキサー（ＧＡＲ
ＢＲＯ社製、型式：ＯＭ−１０−Ｅ、容量：１０Ｌ）を
用いて、４００ｒｐｍの撹拌速度で約３分間混練し、均
一なスラリーを得た。
【００４２】次いで、このスラリーを、型枠に打設し、
水が蒸発しない状態で、約４０℃にて４時間保持して発
泡させた後、オートクレーブ養生（１７５℃×９時間）
を行って繊維補強ＡＬＣを得た。
水が蒸発しない状態で、約４０℃にて４時間保持して発
泡させた後、オートクレーブ養生（１７５℃×９時間）
を行って繊維補強ＡＬＣを得た。
【００４３】なお、ＡＬＣ主原料の配合は、珪石を６０
重量部、生石灰を１９重量部、セメントを１９重量部、
石膏を２重量部とし、この固形分に対して使用する水の
量を６５重量％、補強用繊維の配合量をこの固形分重量
に対して１重量％とした。
重量部、生石灰を１９重量部、セメントを１９重量部、
石膏を２重量部とし、この固形分に対して使用する水の
量を６５重量％、補強用繊維の配合量をこの固形分重量
に対して１重量％とした。
【００４４】上記ＡＬＣの発泡方向のほぼ中央から、曲
げ強度測定時の圧縮方向が発泡方向となるようにして、
４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍのサンプルを切り出し試験片
とした。
げ強度測定時の圧縮方向が発泡方向となるようにして、
４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍのサンプルを切り出し試験片
とした。
【００４５】（２）曲げ強度測定方法
上記試験片を、水分率が１０％±２％となるように調整
して、３点曲げ測定法にしたがって測定した。すなわ
ち、１０トン用引張圧縮試験機（ＴＯＹＯ ＢＡＬＤＷ
ＩＮ社製、ＵＮＩＶＥＲＳＡＬ ＴＥＳＴＩＮＧ ＩＮ
ＳＴＲＵＭＥＮＴＭＯＤＥＬ ＵＴＭ １０ｔ）を用
い、支点間距離１０ｃｍの中心を２ｍｍ／分の速度で圧
縮し、応力の最高点より曲げ強度を求めた。
して、３点曲げ測定法にしたがって測定した。すなわ
ち、１０トン用引張圧縮試験機（ＴＯＹＯ ＢＡＬＤＷ
ＩＮ社製、ＵＮＩＶＥＲＳＡＬ ＴＥＳＴＩＮＧ ＩＮ
ＳＴＲＵＭＥＮＴＭＯＤＥＬ ＵＴＭ １０ｔ）を用
い、支点間距離１０ｃｍの中心を２ｍｍ／分の速度で圧
縮し、応力の最高点より曲げ強度を求めた。
【００４６】（３）比重の測定方法
上記曲げ試験に用いるための試験片（４ｃｍ×４ｃｍ×
１６ｃｍ）を、６０℃の乾燥機中に２４時間入れ絶乾状
態とした後、試験片の質量を測定することにより、比重
（質量／体積）を求めた。
１６ｃｍ）を、６０℃の乾燥機中に２４時間入れ絶乾状
態とした後、試験片の質量を測定することにより、比重
（質量／体積）を求めた。
【００４７】［実施例１〜５、比較例１〜２］
コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン
・テレフタラミド繊維（帝人（株）製「テクノーラＴ―
２００」）を、ロータリーカッターを用いて、表１に示
す繊維長となるように切断した。この際、繊維に張力を
付与して切断することにより、図２に示すように、両端
に環状突起部（その最大径が、細径部の平均直径の１．
３６倍）を有する短繊維とした。
・テレフタラミド繊維（帝人（株）製「テクノーラＴ―
２００」）を、ロータリーカッターを用いて、表１に示
す繊維長となるように切断した。この際、繊維に張力を
付与して切断することにより、図２に示すように、両端
に環状突起部（その最大径が、細径部の平均直径の１．
３６倍）を有する短繊維とした。
【００４８】得られた短繊維（単糸繊度：１．５デニー
ル（単糸径：１２μｍ）、強度：２８．０ｇ／ｄｅ、伸
度：４．６％）を補強用繊維とし、上記繊維補強ＡＬＣ
の試験片を得た。得られた繊維補強ＡＬＣの平均気泡径
は、０．８ｍｍであった。また、Ｘ線回折強度比（トバ
モライト結晶の００２面のピーク強度／Ｃａ（ＯＨ）2
の００１面のピーク強度）は、１０．４であり、トバモ
ライト結晶が十分に成長しているものと判断された。
ル（単糸径：１２μｍ）、強度：２８．０ｇ／ｄｅ、伸
度：４．６％）を補強用繊維とし、上記繊維補強ＡＬＣ
の試験片を得た。得られた繊維補強ＡＬＣの平均気泡径
は、０．８ｍｍであった。また、Ｘ線回折強度比（トバ
モライト結晶の００２面のピーク強度／Ｃａ（ＯＨ）2
の００１面のピーク強度）は、１０．４であり、トバモ
ライト結晶が十分に成長しているものと判断された。
【００４９】得られた試験片について、比重、曲げ強度
を評価した結果を表１に示す。
を評価した結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】表１から明らかなように、両端に環状突起
部を有し、繊維長がＡＬＣの平均気泡径（０．８ｍｍ）
の２倍（１．６ｍｍ）〜５０ｍｍであるパラ系アラミド
繊維を使用した場合（実施例１〜５）は、良好な補強効
果が得られたが、繊維長がＡＬＣの平均気泡径（０．８
ｍｍ）の２倍（１．６ｍｍ）未満の場合（比較例１）
は、補強効果が極めて小さく、５０ｍｍを越える場合
（比較例２）は、ＡＬＣ原料への繊維の分散が困難とな
り、満足な補強効果は得られなかった。
部を有し、繊維長がＡＬＣの平均気泡径（０．８ｍｍ）
の２倍（１．６ｍｍ）〜５０ｍｍであるパラ系アラミド
繊維を使用した場合（実施例１〜５）は、良好な補強効
果が得られたが、繊維長がＡＬＣの平均気泡径（０．８
ｍｍ）の２倍（１．６ｍｍ）未満の場合（比較例１）
は、補強効果が極めて小さく、５０ｍｍを越える場合
（比較例２）は、ＡＬＣ原料への繊維の分散が困難とな
り、満足な補強効果は得られなかった。
【００５２】［実施例６、比較例３］
実施例３において、繊維を切断する際に繊維に付与する
張力を変更することにより、両端の環状突起部の最大径
（細径部の平均直径の何倍かで示す）を、表２に示すよ
うに変更した。
張力を変更することにより、両端の環状突起部の最大径
（細径部の平均直径の何倍かで示す）を、表２に示すよ
うに変更した。
【００５３】評価結果は、表２に示す通りであり、環状
突起部の最大径が細径部の平均直径の１．１倍を越える
場合（実施例６）は、良好な補強効果が得られたが、
１．１倍未満の場合（比較例３）は、十分な補強効果が
得られなかった。
突起部の最大径が細径部の平均直径の１．１倍を越える
場合（実施例６）は、良好な補強効果が得られたが、
１．１倍未満の場合（比較例３）は、十分な補強効果が
得られなかった。
【００５４】
【表２】
【００５５】［実施例７〜８、比較例４］
実施例３の補強用短繊維（両端に環状突起部を有するも
の）と環状突起部を形成させない、長さ方向に均一な径
を有する繊維とを、表３に示す割合で混合して使用し、
その他の条件は、実施例３と同様にして、試験片を作製
し、比重、曲げ強度を評価した。
の）と環状突起部を形成させない、長さ方向に均一な径
を有する繊維とを、表３に示す割合で混合して使用し、
その他の条件は、実施例３と同様にして、試験片を作製
し、比重、曲げ強度を評価した。
【００５６】結果は、表３に示す通りであり、環状突起
部を少なくとも２つ有している短繊維が補強用短繊維全
体の３０重量％以上を占めている場合（実施例７、８）
は、良好な補強効果が認められるが、３０重量％未満
（比較例４）では、補強効果が劣っていた。
部を少なくとも２つ有している短繊維が補強用短繊維全
体の３０重量％以上を占めている場合（実施例７、８）
は、良好な補強効果が認められるが、３０重量％未満
（比較例４）では、補強効果が劣っていた。
【００５７】
【表３】
【００５８】［実施例９、比較例５〜７］
実施例３において、コポリパラフェニレン・３，４’−
オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維に代えて、単
糸繊度が１．５デニールのポリパラフェニレンテレフタ
ラアミド（ＰＰＴＡ）繊維（東レ・デュポン・ケブラー
株式会社製、ケブラーＫ―２９タイプ）、単糸繊度が６
デニールのポリエステル繊維（帝人株式会社製、テトロ
ン）、単糸繊度が１．６デニールのビニロン繊維（ユニ
チカ株式会社製、ＭＥＷＬＯＮ ＴＹＰＥ ＡＡ）、単
糸繊度が２．０デニールのメタ型アラミド繊維（帝人株
式会社製、コーネックス）それぞれ補強繊維として使用
し、繊維長及び配合量を表５に示す如く変更した以外は
実施例３と同様に実施した。なお、これらの短繊維は、
切断時に張力を付与して、両端に、細径部の平均直径の
１．２０〜１．３５倍の最大径を有する環状突起部を形
成させた。
オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維に代えて、単
糸繊度が１．５デニールのポリパラフェニレンテレフタ
ラアミド（ＰＰＴＡ）繊維（東レ・デュポン・ケブラー
株式会社製、ケブラーＫ―２９タイプ）、単糸繊度が６
デニールのポリエステル繊維（帝人株式会社製、テトロ
ン）、単糸繊度が１．６デニールのビニロン繊維（ユニ
チカ株式会社製、ＭＥＷＬＯＮ ＴＹＰＥ ＡＡ）、単
糸繊度が２．０デニールのメタ型アラミド繊維（帝人株
式会社製、コーネックス）それぞれ補強繊維として使用
し、繊維長及び配合量を表５に示す如く変更した以外は
実施例３と同様に実施した。なお、これらの短繊維は、
切断時に張力を付与して、両端に、細径部の平均直径の
１．２０〜１．３５倍の最大径を有する環状突起部を形
成させた。
【００５９】得られた試験片について、比重、曲げ強度
を評価した結果を表４に示す。
を評価した結果を表４に示す。
【００６０】
【表４】
【００６１】表４から明らかなように、補強用繊維とし
て、ポリエステル繊維（比較例５）、ビニロン繊維（比
較例６）、メタ型アラミド繊維（比較例７）を用いた場
合には、オートクレーブ養生の工程での耐湿熱性（１５
０℃、飽和水蒸気中で１０時間処理した後の強力保持
率）が５５％以下と低く、繊維劣化が激しいため、補強
効果は殆ど認められなかった。
て、ポリエステル繊維（比較例５）、ビニロン繊維（比
較例６）、メタ型アラミド繊維（比較例７）を用いた場
合には、オートクレーブ養生の工程での耐湿熱性（１５
０℃、飽和水蒸気中で１０時間処理した後の強力保持
率）が５５％以下と低く、繊維劣化が激しいため、補強
効果は殆ど認められなかった。
【００６２】これに対し、パラ系アラミド繊維であるＰ
ＰＴＡ繊維を使用した場合（実施例９）は、コポリパラ
フェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタ
ラミド短繊維を補強用繊維として用いた場合と同様に、
オートクレーブ養生の工程で繊維の劣化が殆どなくなる
ため、機械的特性に優れたＡＬＣが得られる。
ＰＴＡ繊維を使用した場合（実施例９）は、コポリパラ
フェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタ
ラミド短繊維を補強用繊維として用いた場合と同様に、
オートクレーブ養生の工程で繊維の劣化が殆どなくなる
ため、機械的特性に優れたＡＬＣが得られる。
【００６３】
【発明の効果】本発明の軽量気泡コンクリートは、補強
用繊維として特定の繊維長及び形状を有するパラアラミ
ド短繊維を用いているので、高温・高圧養生をおこなっ
ても繊維の劣化が小さく、しかも曲げ強度等の機械的特
性に優れており、例えば建築用の軽量材料等として工業
的に利用価値の高いものである。
用繊維として特定の繊維長及び形状を有するパラアラミ
ド短繊維を用いているので、高温・高圧養生をおこなっ
ても繊維の劣化が小さく、しかも曲げ強度等の機械的特
性に優れており、例えば建築用の軽量材料等として工業
的に利用価値の高いものである。
【図１】本発明で用いられる補強用短繊維の形状を説明
するための拡大側面図である。
するための拡大側面図である。
【図２】本発明で用いられる補強用短繊維の一例を示す
拡大側面図である。
拡大側面図である。
【図３】本発明で用いられる補強用短繊維の他の例を示
す拡大側面図である。
す拡大側面図である。
ＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３、ＤＬ 環状突起部
ＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３、ＤＳ４ 細径部
Ｅ 短繊維の端部
Ｌ１ 端部から環状突起部までの距離
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平３−153554（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−295877（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−145655（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−100162（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−85457（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−10423（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C04B 16/06
D01F 6/60
Claims (3)
- 【請求項１】 粉末状の珪酸質原料、石灰質原料及びセ
メントを主原料とし、これらに補強用パラアラミド短繊
維を混入させてなる軽量気泡コンクリートにおいて、該
補強用パラアラミド短繊維は、該軽量気泡コンクリート
中の平均気泡径の２倍以上、５０ｍｍ以下の繊維長を有
し、そして該補強用パラアラミド短繊維中には、その長
さ方向に、短繊維に切断する際に張力を付与しながら切
断することにより発生するスナップバックを利用して形
成された、互いに独立した少なくとも２個の環状突起部
を有し、各環状突起部の最大径はこれらの環状突起部を
繋ぐ細径部の平均直径の１．１倍以上であるようなパラ
アラミド短繊維が３０重量％以上含まれていることを特
徴とする繊維補強軽量気泡コンクリート。 - 【請求項２】 環状突起部が、短繊維の両端に存在する
請求項１記載の繊維補強軽量気泡コンクリート。 - 【請求項３】 パラアラミド短繊維が、コポリパラフェ
ニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタラミ
ド短繊維である請求項１又は２記載の繊維補強軽量気泡
コンクリート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35105397A JP3433081B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 繊維補強軽量気泡コンクリート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35105397A JP3433081B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 繊維補強軽量気泡コンクリート |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11180757A JPH11180757A (ja) | 1999-07-06 |
| JP3433081B2 true JP3433081B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=18414731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35105397A Expired - Fee Related JP3433081B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 繊維補強軽量気泡コンクリート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3433081B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0994215B1 (en) * | 1998-10-15 | 2003-06-04 | Teijin Limited | Wholly aromatic polyamide fiber synthetic paper sheet |
| JP2001328853A (ja) * | 2000-05-16 | 2001-11-27 | Teijin Ltd | コンクリート等の補強用材料 |
-
1997
- 1997-12-19 JP JP35105397A patent/JP3433081B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11180757A (ja) | 1999-07-06 |
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