JPH07277794A - 軽量コンクリート骨材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な製造工程で得られ、比重や強度のバラ
ツキが小さく、又、利用範囲が広く、吸水率が低く、凍
結融解抵抗性が高く、セメントペーストとの親和性もよ
く、セメントが硬化するまでに浮き上がることもなく、
均一なコンクリート製品を得ることができる。 【構成】 複数個の合成樹脂発泡体を水硬性結合材で固
めて一体とした軽量コンクリート骨材である。そして、
前記合成樹脂発泡体がビーズであるもの、平均径が０．
１乃至１．５ｍｍの範囲であるもの、ポリスチレンを発
泡させてなるもの、真比重が０．０５乃至０．２の範囲
であるもの、前記水硬性結合材がセメントであるもの、
水結合材比が３０％以下であるもの、全体の真比重が
０．８以上であるもの、全体形状が略球状であるもの、
合成樹脂発泡体の表面をその外周面に露出したものな
ど、から構成した軽量コンクリート骨材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、軽量コンクリートに
混入する軽量コンクリート骨材に関する。

【０００２】

【従来の技術】軽量コンクリートは、種々の分野におい
て用いられるに至っているが、その骨材としては、ＪＩ
ＳＡ５００２に示されるように、膨張けつ岩，膨張粘
土，膨張スレート，焼成フライアッシュなどの人工軽量
骨材、火山れき及びその加工品などの天然軽量骨材、膨
張スラグなどの副産軽量骨材及びそれらの加工品などの
副産軽量骨材に区分される。

【０００３】又、最近に至っては、合成樹脂発泡ビーズ
をそのまま混入して軽量コンクリートを得たり、例え
ば、特公昭54-11814号公報に示されるように、合成樹脂
発泡ビーズや合成樹脂成形物を破砕して得られる粒状物
の表面にセメントなどの水硬性結合材を結合させたもの
を混入して軽量コンクリートを得たりしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＪＩＳ
に示される軽量骨材は、骨材中に空隙が多くあるため、
水密性や凍結融解抵抗性が劣り、また吸水率が高いので
乾燥収縮率が大きくなるという問題点がある。更に、吸
水率が高く吸水量が多いことから、全体の重量が大きく
なると共に軽量化が低下し、断熱性も低下するという問
題点がある。更に又、均一な気泡を有した骨材が少な
く、そのため骨材としての強度は一般に低くなることか
ら、一定強度を得るためには骨材の比重を高くしなけれ
ばならず、コンクリートを軽量化しにくいという問題点
がある。更に、上述のような軽量骨材とセメント等の水
硬性結合材を混合してコンクリートを作る際に、吸水率
が高いことから水セメント比の管理が難しく、そのため
に流動性や強度性能にバラツキが生じ易いという問題点
がある。

【０００５】又、合成樹脂発泡ビーズをそのまま混入し
た軽量コンクリートの場合には、合成樹脂発泡ビーズの
発水性が強く、比重も極めて低いことからセメントペー
ストとの親和性に欠け、セメントが硬化するまでに合成
樹脂発泡ビーズが浮き上って、均一なコンクリートを得
にくいという問題点がある。更に又、合成樹脂発泡ビー
ズ等の表面に水硬性結合材を結合させた軽量骨材を用い
た軽量コンクリートの場合には、この軽量骨材の合成樹
脂発泡ビーズ等の表面に均一な厚さに水硬性結合材を被
覆させることが難しく、そのため、軽量骨材の比重や強
度にバラツキが生じ易く、結果として、これを使用した
軽量コンクリートの品質が低下するという問題点があ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項１の手段は、複数個の吸水性のほとんどない合
成樹脂発泡体を水硬性結合材で固めて一体とした軽量コ
ンクリート骨材としたところにある。

【０００７】請求項２の手段は、前記合成樹脂発泡体が
ビーズであるところにある。

【０００８】請求項３の手段は、前記合成樹脂発泡体の
平均径が０．１乃至１．５ｍｍの範囲であるところにあ
る。

【０００９】請求項４の手段は、前記合成樹脂発泡体が
ポリスチレンを発泡させてなるところにある。

【００１０】請求項５の手段は、前記合成樹脂発泡体の
真比重が０．０５乃至０．２の範囲であるところにあ
る。

【００１１】請求項６の手段は、前記水硬性結合材がセ
メントであるところにある。

【００１２】請求項７の手段は、前記水硬性結合材の水
結合材比が３０％以下であるところにある。

【００１３】請求項８の手段は、前記軽量コンクリート
骨材の真比重が０．８以上であるところにある。

【００１４】請求項９の手段は、前記軽量コンクリート
骨材の全体形状が略球状であるところにある。

【００１５】請求項１０の手段は、前記合成樹脂発泡体
の表面を軽量コンクリート骨材の外周面に露出したとこ
ろにある。

【００１６】

【作用】前記請求項１の手段による軽量コンクリート骨
材によると、１個の合成樹脂発泡体の周囲をセメント等
の水硬性結合材で被覆した場合に比べて、水硬性結合材
の合成樹脂発泡体に対する被覆の厚さはほぼ均等に保た
れ、比重や強度のバラツキが小さくできる。

【００１７】前記請求項２の手段による軽量コンクリー
ト骨材によると、合成樹脂発泡体の粉砕品や異形の場合
には、計量誤差が多く、骨材の比重のバラツキが生じ易
く、又、弱点部に応力集中がかかり強度が低下する傾向
があるが、ビーズすなわち球形又はほぼ球形に近いもの
であると、重量，容積計量共に容易であり、計量のバラ
ツキを小さくおさえることができ、又、応力分散が良
く、強度の高い骨材とすることができる。

【００１８】前記請求項３の手段によると、合成樹脂発
泡体の平均径が０．１乃至１．５ｍｍの範囲にあるの
で、粒径の小さい品質の安定した骨材を得ることができ
る。０．１ｍｍ以下であると、混合物の流動性が下が
り、合成樹脂発泡体の混入量を多くできないため軽量化
しにくくなる。又、１．５ｍｍ以上であると、骨材の密
度や強度のバラツキが生じやすくまた骨材自体が大きく
なるので好ましくなくなるからである。

【００１９】前記請求項４の手段によると、合成樹脂発
泡体がポリスチレンであるので、その性質上、強度が強
く、しかも安価となる。

【００２０】前記請求項５の手段によると、合成樹脂発
泡体の真比重が０．０５乃至０．２の範囲であると強度
が適度に保たれるので、混練時に合成樹脂発泡体の原形
が変形しにくく、骨材強度が低下することがない。

【００２１】請求項６の手段によると、水硬性結合材と
してセメントを用いているので、強度が強くなり、耐水
性に優れたものとなる。セメントに高炉スラグを混入す
ると更に性能が向上しより望ましいものとなる。

【００２２】請求項７の手段によると、水硬性結合材の
水結合材比が３０％以下であるので、吸水率および吸水
による膨張率も小さく、又、強度も強くなる。

【００２３】請求項８の手段によると、軽量コンクリー
ト骨材の真比重が０．８以上であるので、強度，不燃性
が低下することがない。とくに、真比重が１．０乃至
１．５の範囲内であれば、コンクリートの骨材分離がほ
とんどなく、吸水率も低くなる。

【００２４】請求項９の手段によると、軽量コンクリー
ト骨材の全体形状が略球形であるので、これを使用する
際においてコンクリートの流動性が良くなる。

【００２５】請求項１０の手段によると、合成樹脂発泡
体が軽量コンクリート骨材の外周面から露出しているの
で、これを骨材として使用した時、吸水率が小さくな
り、混練時の水セメント比の管理がし易く、品質が安定
する。

【００２６】

【実施例】この発明の実施例について以下説明する。こ
の実施例の軽量コンクリート骨材は、複数個の合成樹脂
発泡体を水硬性結合材で固めて一体としたものである。

【００２７】合成樹脂発泡体としては、合成樹脂発泡体
を粉砕した粉砕品や異形のものであってもよいが、球形
又は略球形のビーズに形成したものの方が、計量誤差が
少なく、個々の軽量コンクリート骨材の比重のバラツキ
が少なくなり品質の安定した製品を得ることができる。
また、これを用いたコンクリート製品について、応力が
かかった場合、ビーズであればこれを分散させることが
でき、強度の高いコンクリート製品を得ることができる
が、粉砕品や異形の場合には応力集中がかかり、強度が
弱くなるので、できるだけビーズであることが望まし
い。

【００２８】このような合成樹脂発泡体を複数個，セメ
ントなどの水硬性結合材で固めて一体とし、その水分を
除去して硬化したものとするが、その場合の形状はでき
るだけ球形に近いものとする方が、コンクリート製品と
した場合において、応力分散ができ、強度の高いコンク
リート製品を得ることができる。軽量コンクリート骨材
の大きさとしては、コンクリートに混合する骨材と同程
度の３乃至４５ｍｍの範囲の径を有するものが好ましい
が、とくにこの範囲内に限定されるものではない。

【００２９】合成樹脂発泡体を１個だけセメント等の水
硬性結合材でその外周囲を被覆して固めた場合には、水
硬性結合材での被覆厚さの調整が難かしく、その結果、
比重や強度のバラツキが生じ易く均一な骨材を得難い
が、この発明のように複数個を水硬性結合材で固める場
合には、各々の合成樹脂発泡体の被覆厚さはほぼ均等に
することができ、その結果、比重や強度のバラツキがな
く均一な骨材を得ることができる。又、その製法におい
ても、個々の合成樹脂発泡体を被覆する場合に較べて、
簡単に製造することができる。具体的な個数は、軽量コ
ンクリート骨材の径の大きさや合成樹脂発泡体の平均径
の大きさによって製品毎に異なるが、例えば、軽量コン
クリート骨材の径が１０ｍｍ，合成樹脂発泡体の平均径
が０．７ｍｍの場合，５０乃至２５０個程度となる。

【００３０】合成樹脂発泡体は粉砕品，異形，ビーズの
いずれの場合であっても、その平均径は０．１乃至２．
０ｍｍ好ましくは０．１乃至１．５ｍｍの範囲がよく、
０．１ｍｍ以下になれば小さくなりすぎて混合物の流動
性が下がり、合成樹脂発泡体の混入量を多くできないた
め軽量化しにくくなる。又、２．０ｍｍ以上となれば、
１つの骨材の中に入る数が極めて限定され、強度的に弱
くなるからである。この場合における粉砕品，異形の場
合の平均径は、最大長と最小長の平均値として表わして
いる。

【００３１】合成樹脂発泡体の原料となる合成樹脂とし
ては、ポリスチレン，ポリプロピレン，ポリエチレン，
アクリルニトルポリスチレン，ポリスチレンポリエチレ
ン共重合体，ポリ塩化ビニリデンなどが挙げられるが、
この内，ポリスチレンを用いた場合には、強度が強く、
安価であることから最も望ましいものとなる。

【００３２】合成樹脂発泡体の真比重、すなわち、水硬
性結合材と混練する以前の比重は、０．０５乃至０．２
の範囲のものがよい。０．０５以下であれば、強度が小
さくなり、水硬性結合材との混練時においてその形状が
変形して骨材としての強度が小さくなるので好ましくな
く、又、０．２以上であれば原材料費が高くなる割には
その強度もほとんど変わらなくなり不経済となるので、
上記した範囲内のものが適している。これを発泡倍率に
換算して述べることは原材料の種類等により異なるので
あまり適切ではないが、およそ５乃至２０倍の範囲内で
ある。

【００３３】複数の合成樹脂発泡体を固める水硬性結合
材としては、セメント，石灰，石膏などが挙げられる
が、これらの内，セメントが強度が強く，耐水性に優
れ、又、比較的安価であることから最も望ましい。セメ
ントとして、普通ポルトランドセメント，早強ポルトラ
ンドセメントなどのポルトランドセメント以外に高炉セ
メント，シリカセメント、フライアッシュセメントなど
を用いることができ、用途により使いわけるのが好まし
い。

【００３４】水硬性結合材の水との水結合材比（Ｗ／
Ｃ）が３０％以上であれば、吸水率が大きく、吸水によ
る膨張率も大きく、且つ、強度も低くなるので好ましく
ないので、３０％以下のできるだけ小さい方が性能が好
ましいものとなる。

【００３５】軽量コンクリート骨材の固化した真比重が
０．８以下であれば、その分、合成樹脂発泡体の混入率
が大きくなることから、強度及び不燃性が共に低下する
ので好ましくなく、０．８以上，とくに好ましくは１．
０乃至１．５の範囲内である。水硬性結合材がセメント
である場合、その固化した場合の比重は約１．９乃至
２．２であるので、合成樹脂発泡体の比重が０．１のも
のを用いた場合には、最も好ましい合成樹脂発泡体の混
入体積比は約２０乃至６０％の範囲となる。

【００３６】軽量コンクリート骨材の固化したものの外
形状は、その製造方法によって種々の形状のものとする
ことができるが、できるだけ球状に近いものとすること
によって、コンクリート製品に使用して固化した場合の
当該コンクリート製品に応力がかかった場合にはその応
力が分散されるので、強度の高いコンクリート製品が得
られる。しかし、軽量コンクリート骨材の外周面にはセ
メント等の水硬性結合材が多く露出しているので、コン
クリート製品に使用するセメントとはなじみ易いため、
一体的に結合し、とくに球形状に限定されるものではな
い。

【００３７】軽量コンクリート骨材の外周面から合成樹
脂発泡体の一部が図１に示すように露出している場合に
は、コンクリート製品を作る際において、セメント等の
混合した時の吸水率が小さくなり、混練時の水セメント
比の管理がし易く品質が安定するので、とくに好まし
い。

【００３８】

【表１】

【００３９】次に、この軽量コンクリート骨材の性能試
験結果について説明する。〔表１〕に示すように、それ
ぞれ水セメント比（Ｗ／Ｃ）が異なる例１乃至例４の４
つのサンプルを配合した。これらはすべて体積が１ｍ³
となるように、水硬性結合材としての普通ポルトランド
セメント，水，高性能ＡＥ減水剤及び合成樹脂発泡ビー
ズを混合したものである。合成樹脂発泡ビーズは、ポリ
スチレンを発泡させてなるもので、平均径０．７ｍｍ，
真比重０．１のものを使用した。このような条件で混合
したものを、平均径が約１０ｍｍとなる球状に形成して
固化した。このようにして作成した例１乃至例４の性能
試験結果を〔表２〕に示す。

【００４０】

【表２】 〔試験方法〕 (1) 吸水率は、ＪＩＳ Ａ １１３５による。 (2) 圧縮強度は、ＪＩＳ Ｒ ５２０１による。 (3) 吸水による膨張率は、ＪＩＳ Ａ １１２９によ
る。 (4) 凍結融解抵抗性は、ＡＳＴＭ Ｃ ６６６ Ａ法
（水中）による。 上記(2),(3),(4) については、軽量コンクリート骨材と
同配合のコンクリート成形品を作成し、試験を行った。

【００４１】この〔表２〕から、水セメント比（Ｗ／
Ｃ）が２５％，３０％の例１，例２については、吸水率
は約８，約９と小さく、圧縮強度は３２０，２８０と大
きく、吸水による膨張率は０．０１，０．０２と小さ
く、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が３０％をこえる例３，例
４よりいずれにおいても優れていることが判明した。比
較例は、市販の膨張頁岩系人工軽量骨材（商品名：アサ
ノライト）であるが、吸水率が大きく、この発明品の例
１乃至例４のほうが優れていることが判明した。

【００４２】

【表３】 Ａ：普通コンクリート Ｗ／Ｃ（水セメント比）＝５５
％ Ｂ：本発明の骨材を使ったコンクリート Ｗ／Ｃ＝５５
％ Ｃ：膨張頁岩系人工軽量骨材を使ったコンクリート Ｗ
／Ｃ＝５５％ Ｄ：本発明の骨材と発泡ビーズを使ったコンクリート
Ｗ／Ｃ＝３０％

【００４３】次に、この発明の軽量コンクリート骨材を
使用してコンクリート製品を作成した場合の性能試験結
果について、〔表３〕に基づいて説明する。まず、それ
ぞれ配合が異なるＡ乃至Ｄの４つの試験体を作った。こ
の内、この発明の軽量コンクリート骨材を用いたもの
は、ＢとＤである。この軽量コンクリート骨材は、前記
〔表１〕の例１の配合のものを使用した。Ｂは、普通ポ
ルトランドセメント，水の他にこの発明の軽量コンクリ
ート骨材と砂を〔表３〕に示す割合で混合し、Ｄは、ポ
ルトランドセメント，水の他に高性能ＡＥ減水剤，合成
樹脂発泡ビーズ（真比重０．１，平均径０．７ｍｍ）及
びこの発明の軽量コンクリート骨材を〔表３〕に示す割
合で混合したものである。このようにして作成したＡ乃
至Ｄの４例のコンクリート製品（図２参照）の性能試験
結果を〔表４〕に示す。

【００４４】

【表４】 〔試験方法〕 (1) 吸水率は、ＪＩＳ Ａ １１１０を参考にした。 (2) 圧縮強度は、ＪＩＳ Ａ １１０８による。 (3) 乾燥収縮率は、ＪＩＳ Ａ １１２９による。 (4) 凍結融解抵抗性は、ＡＳＴＭ Ｃ ６６６ Ａ法
（水中）による。

【００４５】この〔表４〕から次のことが判明した。本
発明の骨材を使用した試験体Ｂ，Ｄは普通コンクリート
Ａに比べて、重量がＢは約２０％、Ｄは約４５％軽減さ
れているにもかかわらず、吸水率，圧縮強度，乾燥収縮
率の低下はなく凍結融解抵抗性については、良好な性能
を示している。一方、膨張頁岩系人工軽量骨材を使用し
た試験体Ｃは普通コンクリートＡに比べ重量が約２０％
軽減されているが吸水率が大きくなり、また凍結融解抵
抗性が極端に低下している。以上からこの発明の軽量コ
ンクリート骨材を使用したものは特に軽量性、水密性，
凍結融解抵抗性に優れていることが判明した。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、この
発明の軽量コンクリート骨材は、複数個の吸水性のほと
んどない合成樹脂発泡体を水硬性結合材で固めて一体と
するものであるから、水硬性結合材と合成樹脂発泡体に
水を加えて混合し、適当な大きさに分割するだけの簡単
な作業で骨材が得られる利点がある。又、各々の合成樹
脂発泡体に対する水硬性結合材の被覆の厚さはほぼ均等
となって、従来の個々の合成樹脂発泡体を被覆する場合
と較べて、比重や強度のバラツキが小さくなるという利
点がある。又、この軽量コンクリート骨材は、製造過程
に於て分割量を多くして平均径を大きくすれば粗骨材と
して、小さくすれば細骨材として使用でき、利用範囲が
広い利点がある。更に又、従来の人工軽量骨材と較べて
吸水率が低く、凍結融解抵抗性が高いという利点があ
る。又、合成樹脂発泡ビーズをそのまま混入した軽量コ
ンクリートの場合と異なり、セメントペーストとの親和
性もよく、セメントが硬化するまでに浮き上がることも
なく、均一なコンクリート製品を得ることができる利点
がある。

【００４７】合成樹脂発泡体がビーズである場合には、
重量計量，容積計量共に容易であり、計量のバラツキを
小さくすることができ、又、応力分散が良く、強度の高
い骨材が得られる。加えて、表面の凹凸がなく、吸水率
が小さいので、コンクリートの流動性がよくなり、その
分だけ水の量を少なくすることができ、生成品としての
骨材の品質を向上させることができる。

【００４８】合成樹脂発泡体の平均径が０．１乃至１．
５ｍｍの範囲であれば、径の小さい骨材から大きい骨材
まで、種々の骨材を得ることができる。

【００４９】合成樹脂発泡体の原料がポリスチレンであ
れば、強度が強いものが安価に得られる。

【００５０】合成樹脂発泡体の真比重が０．０５乃至
０．２の範囲であれば、混練時にその原形が変形しにく
く、骨材強度が低下することがない。

【００５１】水硬性結合材としてセメントを用いた場合
には、強度が強くなり、耐水性に優れたものとなる。

【００５２】水硬性結合材の水結合材比が３０％以下で
あると、吸水率が小さく，吸水による膨張率も小さく、
又、強度も高くなる。

【００５３】軽量コンクリート骨材の真比重が０．８以
上であれば、強度，不燃性の低下を防止できる。とく
に、真比重が１．０乃至１．５の範囲内であれば、コン
クリートの骨材分離がほとんどなく、吸水率も低くな
る。

【００５４】軽量コンクリート骨材の全体形状が略球形
であれば、使用時におけるコンクリートの流動性が良く
なる。

【００５５】合成樹脂発泡体が軽量コンクリート骨材の
表面から露出していると、骨材として使用した時に、コ
ンクリートの吸水率が小さくなり、混練時の水の管理が
し易くなり、品質が安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の軽量コンクリート骨材の拡
大断面図。

【図２】この発明の軽量コンクリート骨材を用いたコン
クリート製品の断面図。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の合成樹脂発泡体を水硬性結合材
   で固めて一体とした軽量コンクリート骨材。
2. 【請求項２】 合成樹脂発泡体がビーズである請求項１
   の軽量コンクリート骨材。
3. 【請求項３】 合成樹脂発泡体の平均径が０．１乃至
   １．５ｍｍの範囲である請求項１又は２の軽量コンクリ
   ート骨材。
4. 【請求項４】 合成樹脂発泡体がポリスチレンを発泡さ
   せてなる請求項１乃至３のいずれかの軽量コンクリート
   骨材。
5. 【請求項５】 合成樹脂発泡体の真比重が０．０５乃至
   ０．２の範囲である請求項１乃至４のいずれかの軽量コ
   ンクリート骨材。
6. 【請求項６】 水硬性結合材がセメントである請求項１
   の軽量コンクリート骨材。
7. 【請求項７】 水硬性結合材の水結合材比が３０％以下
   である請求項１の軽量コンクリート骨材。
8. 【請求項８】 真比重が０．８以上である請求項１の軽
   量コンクリート骨材。
9. 【請求項９】 全体形状が略球状である請求項１乃至請
   求項８のいずれかの軽量コンクリート骨材。
10. 【請求項１０】 合成樹脂発泡体の表面をその外周面に
    露出した請求項１乃至請求項９のいずれかの軽量コンク
    リート骨材。