(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽量コンクリート組成物であって、
１つ以上のセメント質材料と、
０．１０〜０．３５の比重を有する中空のガラス微小球を含む１つ以上の骨材と、
空気除去剤と、
粘度調整剤と、
ポリビニルアルコール繊維を含み、
前記軽量コンクリート組成物が、少なくとも２５００ｐｓｉの２８日圧縮強度、及び４０ｌｂ／ｆｔ３〜５５ｌｂ／ｆｔ３の絶乾密度を有する、軽量コンクリート組成物。
【請求項２】
収縮低減剤を更に含む、請求項１に記載の軽量コンクリート組成物。
【請求項３】
前記収縮低減剤が、酸化カルシウム及び／又はカルシウムスルホアルミネート（ｃａｌｃｉｕｍ  ｓｕｌｆｏ−ａｌｕｍｉｎａｔｅ）を含む、請求項２に記載の軽量コンクリート組成物。
【請求項４】
ＡＳＴＭ  Ｃ３９で測定されるとき、２８日後の前記圧縮強度が、少なくとも約３８００ｐｓｉである、請求項１に記載の軽量コンクリート組成物。
【請求項５】
前記ガラス微小球が、約０．１５の比重を有し、前記ガラス微小球が、約３００ｐｓｉの圧力で９０％の残存率を有する、請求項１に記載の軽量コンクリート組成物。
【請求項６】
前記コンクリートが、ＡＳＴＭ  Ｃ１５８１で測定されるとき、約１０．１〜１６．２のリング試験スコアを有する、請求項１に記載の軽量コンクリート組成物。
【請求項７】
少なくとも２５００ｐｓｉの２８日圧縮強度、及び４０ｌｂ／ｆｔ３〜５５ｌｂ／ｆｔ３の絶乾密度を有する軽量コンクリート組成物を調製するための方法であって、
（ａ）セメント質混合物であって、前記混合物内に（ｉ）１つ以上のセメント質材料、（ｉｉ）水、（ｉｉｉ）０．１０〜０．３５の比重を有する中空のガラス微小球を含む１つ以上の骨材、（ｉｖ）前記ガラス微小球の分離を防止するための粘度調整剤、及び（ｖ）ポリビニルアルコール繊維を含む、セメント質混合物を得るステップと、
（ｂ）空気除去剤を添加することによって前記セメント質混合物内に混入した空気の量を低減するステップと、
（ｃ）前記セメント質混合物を硬化するステップと、を含む、方法。
【請求項８】
硬化前に収縮低減剤を前記セメント質材料に添加することにより、硬化中の亀裂に対する前記セメント質混合物の抵抗を増加させるステップを更に含む、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
概して、本発明は、自己充填性及び軽量である低密度で高強度のコンクリート、ならびにその多くの複数の用途の中でも、壁、建物構造、建築パネル、コンクリートブロック、絶縁材、柱及び梁、屋根、フェンス、吹き付けコンクリート、浮体構造、コンクリート埋め戻し、及び防火のために使用され得る関連するコンクリートミックスに関し、このような軽量コンクリートを使用するこのような物品または構造を製造する方法、ならびにこのような軽量コンクリート組成物及びその未混合構成成分を提供するステップを含む。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートは、構造目的及び非構造目的の両方に等しく重要な建物材料である。コンクリートは、一般的に言って、セメント質材料及び骨材を含む。１種類以上のセメント質材料及び１種類以上の骨材が存在し得る。コンクリートはまた、繊維もしくは鋼棒（鉄筋）、ワイヤメッシュ、または他の形態の補強材など、空隙及び補強材料も含み得る。高圧縮強度、耐摩耗、耐久性、及び耐水を有し得、軽量であり得、様々な形状及び形態へと容易に形成することができ、代替えの建設材料と比較して非常に経済的であり得る。形成プロセスは、セメント質材料が硬化し、それ自体で、任意の骨材と、及び補強材料と結合を形成することを可能にするための水の存在を含む。それらの化学反応に使用されるある程度の水の存在を伴う水和プロセスは、周知であり、十分に理解されている。
【０００３】
それにもかかわらず、建物材料としてのコンクリートの使用または価値は、いくつかの要因により制限される場合がある。完成構造及び製品に関わるそれらの要因は、重量、比較的低い引張強度、延性、容易に切断、穴を開ける、もしくは釘を打つのが不可能、及び低い絶縁特性を含む。凝結前のコンクリートに関わるそれらの要因は、重量、限られた流動性（及び／またはそれを克服するために水を添加することにより生じる強度減少）、空隙を制限するためにコンクリートを振動ないしは別の方法で圧縮するための要件、骨材の分離などを含む。コンクリート構造または製品の作製に使用するために供給される前駆体材料または構成成分に関わるそれらの要因には、費用、重量、ならびに骨材及び他の材料の分離が含まれる。
【０００４】
軽量コンクリートは、完成コンクリート構造及び製品ならびに未硬化コンクリートの両方の重量の限られた作用を低減するために開発された。このような軽量コンクリート（「ＬＷＣ」）は、典型的には、ミックス中の骨材の一部または全てを、通常使用される骨材よりも低い密度の別の形態の骨材と置換することを伴う。このような骨材は、軽量骨材（「ＬＷＡ」）として知られ得る。ＬＷＣは、ＬＷＡを使用しない同等のコンクリートよりも低い強度（引張、圧縮、弾性率など）を有する場合が多いが、コンクリートの減少した密度及び所与の構造または製品の重量のため、高い強度対重量比を有し得る。
【０００５】
構造用ＬＷＣは、通常、約９０〜１２０ｌｂ／立方フィートの密度、及び２５００ｐｓｉ〜８０００ｐｓｉを超える圧縮強度を有すると考えられる。これらの値は、それぞれ、ＡＳＴＭ  Ｃ５６７及びＡＳＴＭ  Ｃ３９によって測定され得る。
【０００６】
凝結コンクリートの様々な特徴または製造プロセス中のその挙動が、測定され、かつ／またはそのプロセスに設計され得る。これらは、引張強度、圧縮強度、弾性率、破壊係数、塑性密度、かさ密度、絶乾密度、Ｒ値、熱膨張係数、亀裂抵抗、衝撃抵抗、耐火、スランプ、水／セメント比、ペースト体積含量、重量、及び重量分率を含む。
【０００７】
使用されるＬＷＡの量もしくは特徴またはＬＷＡに置換される通常の骨材の量は、引張強度、圧縮強度、弾性率、曲げ強度、または破壊係数を含むがこれらに限定されない、ある特定の最小特徴を満たす必要性により制約され得る。他の制約には、コンクリート内のＬＷＡの分離が含まれ得る。
【０００８】
いくつかの場合では、硬化したコンクリートの特徴または製造プロセス中のその挙動のうちの１つ以上を改善するために、他の材料がミックスまたは前駆体材料に添加される。これらは、混和物として知られ得る。混和物は、液体または固体であってよいが、袋詰めコンクリートミックスを作製するためなど、ミックスが乾燥状態に保たれない限り、典型的には液体である。
【０００９】
減少した密度、より高い強度、より高い強度対重量比、及び増加したＲ値、ならびに改善された亀裂抵抗、衝撃抵抗、及び耐火を有することが、ＬＷＣにとって有利である。コンクリートの密度及び重量の減少は、建物及び構造の死荷重における減少した構造重量及び荷重、コンクリート製品のより簡単で安価な運搬及び取り扱い、低運搬費用（機器／燃料）、改善された熱絶縁特性、耐火、及び吸音特性を含むがこれらに限定されない、様々な利点を提供する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態は、低い密度、高い強度対重量比、良好な分離抵抗、及び高いＲ値を有する自己充填性ＬＷＣを含む。本発明の実施形態は、高い置換体積、総乾燥原料に対する骨材の低い重量分率、及び高度に均一なＬＷＡ分布を有するＬＷＣを含む。
【００１１】
本発明の実施形態は、構造用ＬＷＣに通常見られる密度（約９０〜１２０ｌｂ／立方フィート）の５０％未満の密度を有する一方で、構造用ＬＷＣの少なくとも最小圧縮強度が約２５００ｐｓｉ、または別の実施形態では、少なくとも最小圧縮強度が約３０００ｐｓｉであるＬＷＣを含む。
【００１２】
本発明の実施形態は、より適度な置換体積及び総乾燥原料に対する骨材の重量分率、高度に均一なＬＷＡ分布、ならびに構造用ＬＷＣに通常見られる密度（約９０〜１２０ｌｂ／立方フィート）の約５０％〜７５％の密度を有する一方で、構造用ＬＷＣの少なくとも最小圧縮強度が約２５００ｐｓｉであり、その強度の最大約１５０％またはそれを上回るＬＷＣを含む。
【００１３】
本発明の実施形態は、低い置換体積、総乾燥原料に対する骨材の高い重量分率、高度に均一なＬＷＡ分布、及び構造用ＬＷＣに通常見られる密度（約９０〜１２０ｌｂ／立方フィート）前後の密度、及び構造用ＬＷＣの最小圧縮強度（２５００ｐｓｉ）の約２または３倍の圧縮強度を有するＬＷＣを含む。
【００１４】
そのＬＷＣは、水より密度が実質的に低く、独立気泡、滑らか、かつ非吸収性であり、また粒子の大部分が１１５マイクロメートルよりも小さいガラス微小球から構成されるＬＷＡを含む。
【００１５】
本発明の実施形態は、約０．１０〜０．４０の比重（「ＳＧ」）のガラス微小球から構成され、そしてその粒径分布が、約９０％が約１１５マイクロメートルよりも小さく、約１０％が約１０マイクロメートルよりも小さく、中央値粒径が約３０〜６５マイクロメートルの範囲であるように、ＬＷＡを含むＬＷＣである。このようなガラス微小球は、約２５０〜４０００ｐｓｉの範囲またはそれ以上の圧力で約９０％の残存率（即ち、それらは破砕されない）を有し得る。
【００１６】
ガラス微小球ＬＷＡの特定の実施形態は、密度が約０．１５ＳＧであり、中央値粒径が約５５マイクロメートルであり、８０％が約２５〜９０マイクロメートルであるものを含む。このようなガラス微小球は、約３００ｐｓｉで約９０％の残存率を有する。ガラス微小球の別の特定の実施形態は、密度が約０．３５ＳＧであり、中央値粒径が約４０マイクロメートルであり、８０％が約１０〜７５マイクロメートルであり、約３００ｐｓｉで約９０％の残存率を有するものである。
【００１７】
本発明の実施形態は、２つ以上の特定の種類のガラス微小球の混合物から構成されるＬＷＡを含むＬＷＣであり、そのため２つ以上の種類がＬＷＣ中のＬＷＡの全てを構成する。
【００１８】
本発明の実施形態は、高い置換体積、総乾燥原料に対する骨材の低い重量分率、及び高度に均一なミックス特性を有する自己充填性ＬＷＣミックスを含む。そのＬＷＣミックスは、上述のガラス微小球から構成されるＬＷＡを含む。
【００１９】
ＬＷＣ及びＬＷＣのミックスの実施形態は、１種類以上のＬＷＡに加えて他の骨材が存在するものを含む。このような通常の骨材は、限定されないが、砂及び砂利を含み得る。実施形態は、繊維もしくは鋼棒（鉄筋）、ワイヤメッシュ、または他の補強形態などの補強材料、あるいは補強なしの両方のＬＷＡを含むＬＷＣも含む。
【００２０】
ＬＷＣ及びＬＷＣミックスの実施形態は、水硬セメント、ポルトランドセメント、フライアッシュ、シリカヒューム（フュームドシリカ）、ポゾランセメント、石膏セメント、アルミナセメント、マグネシアセメント、シリカセメント、及びスラグセメントなどの１つ以上の材料を含み得るセメント質材料を含む。セメントはまた着色されてもよい。
【００２１】
本発明の実施形態は、高い置換体積、総乾燥原料に対する骨材の低い重量分率、及び高度に均一なミックス特性を有するＬＷＣミックスを調製するステップを含む。
【００２２】
本発明の実施形態は、より適度な置換体積、及び総乾燥原料に対する骨材のより適度な重量分率、ならびに高度に均一なミックス特性を有するＬＷＣミックスを調製するステップを含む。
【００２３】
本発明の実施形態は、低い置換体積、総乾燥原料に対する骨材の高い重量分率、高度に均一なミックス特性を有するＬＷＣミックスを調製するステップを含む。
【００２４】
それらのＬＷＣミックスは、上述のように、ガラス微小球から構成されるＬＷＡを含む。ミックスは、それからコンクリートを形成するための液体を用いて、または袋詰めコンクリートミックスなどの乾燥ミックスとして調製され得る。湿性ミックスは、例えば、ドラム型ミキサー、皿型ミキサー、またはリボンブレンダーのいずれか中で調製され得る。乾燥ミックスは、例えば、皿型ミキサー中で調製され得る。
【００２５】
本発明の実施形態は、湿性ミックス法を含む。これらは、現場で使用するため、または運搬のためのいずれかのために、現場で調製及び混合されるコンクリート前駆体材料など、ならびに計量のために調製される、及び運搬中に混合されるＬＷＣミックスの未混合構成成分を形成するコンクリート前駆体材料など、成分調合済みの方法を含む。混和物は、混合中または計量中に添加され得る。
【００２６】
本発明の実施形態は、乾燥ミックス法を含む。これらは、必要であれば、乾燥混和物のみを用いて現場で調製及び混合またはブレンドされ、販売のために袋詰めないしは別の用法で調製される乾燥コンクリート前駆体材料を含む。
【００２７】
本発明の実施形態は、製造及び混合プロセスを含む。このようなプロセスは、水（購入または抽出のいずれかなどによる）及び任意の混和物を含むコンクリート前駆体材料を取得する、バッチを調製する、個々にそれらを計量ないしは別の方法で測定する（または構成成分を測定することを可能にするような方法で一緒に）、ならびに構成成分をコンクリート混合トラック内に入れるなどによってＬＷＣミックスの未混合構成成分を提供するコンクリート製造者を含む。このようなプロセスは、水（購入または抽出のいずれかなどによる）及び任意の混和物を含むコンクリート前駆体材料を取得する、個々に構成成分を計量することを含むバッチを調製する、配送のためにそれらを保有する、ならびに構成成分を定置式コンクリートミキサーもしくは他の種類のミキサーに置くなどにより構成成分を提供するコンクリート製造者も含む。
【００２８】
定置式コンクリートミキサーの場合において、このようなコンクリート製造者は、構造物などのために現場で混合コンクリートを使用し得るか、または事前成型者（ｐｒｅ−ｃａｓｔｅｒ）であってよい。事前成型者は、鋳型もしくは型を使用して、現場でまたは現地外でコンクリート製品を鋳造するが、これらの製品は、典型的には、他で使用するために運搬される。事前成型製品の例としては、コンクリートブロック、構造梁、及び建築パネルが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２９】
本発明の実施形態は、３日間、７日間、及び２８日間硬化した後に高強度を有し、低絶乾密度を有する自己充填性ＬＷＣ組成物を含み、その密度が１３０、１２０、１１０、１００、９０、８０、７０、６０、及び更には４０ｌｂ．／立方フィートを下回る実施形態、ならびに圧縮強度が、３日で１２００超及び約１６００ｐｓｉ超、７日で約１５００ｐｓｉ超、１４日で１７５０ｐｓｉ超、２８日で約２７５０超、約３１００超、及び約３８００ｐｓｉ超である、約４０ｌｂ／立方フィートでの実施形態を含む。約４０ｌｂ／立方フィートでの本発明の実施形態は、強度対密度比が、３日圧縮強度では約３０を上回り、及び約４０、７日圧縮強度では約３０を上回り、約４０、及び約５０、２８日圧縮強度では約４５を上回り、約７０、及び約８０である、自己充填性ＬＷＣ組成物を含む。
【００３０】
砂などの通常の骨材を含む本発明の実施形態は、３日間、７日間、及び２８日間硬化した後に高強度を有し、低絶乾密度を有する自己充填性ＬＷＣ組成物を含み、その密度が９０を上回る、ならびに９０を下回る、８０、７０、及び更には６０ｌｂ／立方フィートである実施形態を含み、圧縮強度が、３日で約１７００超、約２０００、及び約２２００ｐｓｉ、７日で１８００超及び約２７５０ｐｓｉ、２８日で約２５００超及び約４０００ｐｓｉである、約６０ｌｂ／立方フィートでの、またはそれを下回る実施形態を含む。実施形態は、圧縮強度が、３日で約２３００超及び約３７００ｐｓｉ、７日で約２７００超及び約４３００ｐｓｉ、１０日で約３０００超及び約４７００ｐｓｉである、６０ｌｂ／立方フィートを超える絶乾密度を有するＬＷＣも含む。約６０ｌｂ／立方フィートでの、またはそれを下回る本発明の実施形態は、強度対密度比が、３日圧縮強度では約２５であるかまたはそれを上回る、及び約４０、７日圧縮強度では約３０であるかまたはそれを上回る、及び約５０、２８日圧縮強度では約４０上回る、及び約７０でる、自己充填性ＬＷＣ組成物を含む。実施形態は、強度対密度比が、３日圧縮強度では約３０であるかまたはそれを上回り、７日圧縮強度では約３５であるかまたはそれを上回り、１０日圧縮強度では約４０を上回る、６０ｌｂ／立方フィートを超える絶乾密度を有する自己充填性ＬＷＣ組成物も含む。
【００３１】
砂利などの通常の骨材を含む本発明の実施形態は、７日間及び２８日間硬化した後に高強度を有し、低絶乾密度を有する自己充填性ＬＷＣ組成物を含み、その密度が、約１２０、約１００、または約８０ｌｂ／立方フィートを下回る実施形態、ならびに圧縮強度が、３日で約４０００超及び約５０００ｐｓｉ、７日で約４０００超、約５０００、及び約６０００ｐｓｉ、２８日で約４０００超、約５０００、及び約７０００ｐｓｉである、約１２０ｌｂ／立方フィートでの実施形態を含む。約１２０ｌｂ／立方フィートでの本発明の実施形態は、強度対密度比が、３日圧縮強度では約３５であるかまたはそれを上回る、及び約４０、７日圧縮強度では約４０であるかもしくはそれを上回る、または５０、２８日圧縮強度では約５０または５５である、自己充填性ＬＷＣ組成物を含む。約７５〜１００ｌｂ／立方フィートの本発明の実施形態は、強度対密度比が、３日圧縮強度では約３５であるかまたはそれを上回る、及び約４０、７日圧縮強度では約４０であるかもしくはそれを上回る、または約４５、２８日圧縮強度では約４５または５０である、自己充填性ＬＷＣ組成物を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】繊維補強されたＬＷＣを示す断面模型である。
【図１Ｂ】鉄筋補強されたＬＷＣを示す断面模型である。
【図１Ｃ】メッシュ補強されたＬＷＣを示す断面模型である。
【図２】数インチ厚での密度と熱抵抗との間の関係を示す。
【図３Ａ】コンクリート組成物の調製中にコンクリートを混合するために使用されたステップを説明する。
【図３Ｂ】コンクリート組成物の調製中にコンクリートを混合するために使用されたステップを説明する。
【図４】袋詰めＬＷＣミックスを作製するためのプロセスを示す。
【図５Ａ】部分的に切り取られたドラムミキサーを示す。
【図５Ｂ】皿ミキサーを示す。
【図５Ｃ】リボンミキサーを示す。
【図５Ｄ】セメントトラックを示す。
【図６】コンクリート組成物を混合するため、またはコンクリート組成物の構成成分を調製及び提供するための中央混合施設でのステップを説明する。
【図７Ａ】事前成型鋳型及び製品の分解図を示す。
【図７Ｂ】インシツ鋳型及び製品を示す。
【図８Ａ】混合及びＣＭＵを製造するためのステップを示す。
【図８Ｂ】ＣＭＵ作製機械及びＣＭＵの部分断面模型図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の実施形態は、水より密度が低く、独立気泡、滑らか、かつ非吸収性であり、このような微小球の大部分が１０５マイクロメートルよりも小さいガラス微小球から構成されるＬＷＡ、このようなＬＷＡを含む湿性ＬＷＣミックス、このようなＬＷＡを含むＬＷＣミックスの未混合構成成分、このようなＬＷＡを含む乾燥ＬＷＣミックス、このようなＬＷＡから形成されるまたはそれを含むＬＷＣ、このようなＬＷＡから形成されるまたはそれを含むＬＷＣを含む製造されたまたは事前成型製品、このようなＬＷＡを含むＬＷＣミックスの構成成分のバッチを調製するプロセス、及びこのようなＬＷＡを含むＬＷＣミックスを混合するプロセスを含む。
【００３４】
本発明の実施形態は、低い密度、高い強度対重量比、高強度対密度比、良好な分離抵抗、及び高いＲ値を有する自己充填性ＬＷＣを含む。本発明の実施形態は、高い置換体積、総乾燥原料に対する骨材の低い重量分率、及び高度に均一なＬＷＡ分布を有するＬＷＣを含む。
【００３５】
本発明の実施形態は、構造用ＬＷＣ通常の値（約９０〜１２０ｌｂ／立方フィート）と比較して、約５０％または更に低い（約３０または３５ｌｂ／立方フィート程にも低い）密度を有し、１７５０ｐｓｉを超える、２０００ｐｓｉを超える、２５００ｐｓｉを超える、及び３０００ｐｓｉを超える２８日圧縮強度を有するＬＷＣを含む。本発明の実施形態は、構造用ＬＷＣの通常値（約９０〜１２０ｌｂ／立方フィート）の約１／２〜３／４に入る密度を有し、２５００ｐｓｉを超える、及び４０００ｐｓｉを超える２８日圧縮強度を有するＬＷＣも含む。本発明の実施形態は、構造用ＬＷＣの通常の値（約９０〜１２０ｌｂ／立方フィート）とほぼ同じ範囲に入る密度を有し、５０００ｐｓｉを超える、及び７０００ｐｓｉを超える２８日圧縮強度を有するＬＷＣも含む。
【００３６】
本発明の実施形態のＬＷＡは、水より密度が低く、好ましくは実質的には非常に低い密度であり、独立気泡で、圧力下で体積変化に実質的に抵抗性があり、滑らか、かつ非吸収性であり、微小球の大部分が１１５マイクロメートルよりも小さいガラス微小球を含む。ガラス微小球は、約０．１０〜０．６０の比重（「ＳＧ」）の範囲であってよく、約９０％が約１１５マイクロメートルよりも小さく、約１０％が約９マイクロメートルよりも小さく、中央値粒径が約１８〜６５マイクロメートルの範囲であるように粒径分布を有する。このようなガラス微小球は、約２５０〜２８０００ｐｓｉの範囲の圧力で約９０％の残存率（即ち、それらは破砕されない）を有し得る。
【００３７】
水銀針入度計の加圧を通して、それらが利用される微小球及び材料は、それらの静水圧破砕強度が測定され得る。破砕強度分布は、圧力が増加するときの体積変化を分析することによって明らかになる。このようなデータは、見かけ細孔体積が変化しない、通常「残存率」と称される測定基準を使用することによって分析される。球サイズ及び壁強度が破砕強度を決定する。破砕の不可逆的な性質のため、閉じ込めは最大１００％であり得る。
【００３８】
ガラス微小球ＬＷＡの特定の実施形態は、密度が約０．１５ＳＧであり、中央値粒径が約５５マイクロメートルであり、約８０％が約２５〜９０マイクロメートルであるものを含む。このような０．１５ＳＧガラス微小球は、約３００ｐｓｉで約９０％の残存率を有する。ガラス微小球の別の特定の実施形態は、密度が約０．３５ＳＧであり、中央値粒径が約４０マイクロメートルであり、８０％が約１０〜７５マイクロメートルであるものであり、このような０．３５ＳＧ微小球は、約３０００ｐｓｉで約９０％の残存率を有する。また他の実施形態では、微小球は、３００マイクロメートルほど大きくてもよい。
【００３９】
他の種類の中空のガラス微小球は、以下のおよその特徴を有し得る。
【００４０】
【表１】
0006657126.tif 000002
【００４１】
高破砕強度を有するＬＷＡを含むコンクリートは、一般的により強い。ＬＷＡは、２つ以上の特定の種類のガラス微小球の混合物から構成され得、そのため、２種類以上がＬＷＣ中のＬＷＡの全てを構成する。この混合ＬＷＡは、コンクリート設計が、単に１つのＬＷＡでは困難であろう、ある特定の密度及び／もしくは強度または強度対重量標的を満たすことを可能にする利点を有し得る。
【００４２】
ＬＷＣ及びＬＷＣミックスの実施形態は、他の骨材が１種類以上のＬＷＡに加えて存在するものも含む。このような通常の骨材の例としては、砂、砂利、豆砂利、軽石、真珠岩、バーミキュライト、スコリア、及び珪藻土、コンクリート骨材（膨張頁石、膨張粘板岩、膨張粘土、膨張スラグ、ペレット化骨材、凝灰岩、及びマクロライトなど）、ならびに石工骨材（膨張頁石、粘土、粘板岩、膨張高炉スラグ、焼結フライアッシュ、石炭殻、軽石、スコリア、ペレット化骨材、及び前述の組み合わせなど）が挙げられる。使用され得る他の通常の骨材は、玄武岩、砂、砂利、川砂、川砂利、火山砂、火山砂利、合成砂、及び合成砂利を含むが、これらに限定されない。
【００４３】
このような場合のいずれかにおいて、総骨材体積分率及び重量分率がこの方法で説明され得る。
１００％＝ｆＬＷＡ１＋ｆＬＷＡ２＋…ｆＬＷＡｎ＋ｆＡｇｇ１＋ｆＡｇｇ２＋…ｆＡｇｇｍ      ［０１］
【００４４】
ここで、いくつかの種類のＬＷＡは１〜ｎであり、いくつかの種類の通常の骨材は１〜ｍであり、ｆＬＷＡ＋ｆＡｇｇ値は、必要に応じて、その構成成分の重量分率またはその体積分率のいずれかを反映する。
【００４５】
更に、総骨材の体積及び重量は、以下の方法で説明され得る。
ＡｇｇＴ＝ＬＷＡ１＋ＬＷＡ２＋…ＬＷＡｎ＋Ａｇｇ１＋Ａｇｇ１＋…ＬＷＡｍ    ［０２］
【００４６】
ここで、ＬＷＡ及びＡＧＧ値は、必要に応じて、その構成成分の重量またはその体積のいずれかを反映する。単に１種類のＬＷＡ及び１つの通常の骨材（砂など）が存在する本発明の実施形態では、これらの計算はこのように簡略化され得る。
ｆＬＷＡ＋ｆ砂＝１００％                                ［０３］
ＬＷＡ＋砂＝ＡｇｇＴ                                ［０４］
【００４７】
単に１種類のＬＷＡ及び２つの通常の骨材（砂及び砂利など）が存在する本発明の実施形態では、これらの計算はこのように簡略化され得る。
ｆＬＷＡ＋ｆ砂＋ｆＧｒａｖ＝１００％                          ［０５］
ＬＷＡ＋砂＋砂利＝ＡｇｇＴ                        ［０６］
【００４８】
ＬＷＣ及びＬＷＣミックスの実施形態はセメント質材料を含む。本発明の実施形態では、ＬＷＣ及びＬＷＣミックスは、水硬セメント、ポルトランドセメント（タイプＩ、タイプＩ−Ｐ、タイプＩＩ、タイプＩ／ＩＩ（タイプＩ及びＩＩ両方の基準を満たす）またはタイプＩＩＩのポルトランドセメントを含む）、フライアッシュ、及びシリカヒュームを含む。これらのセメント質材料は、化学反応を受けて、それ自体及び存在する他のセメント質材料と、任意の骨材と、ならびに補強材料との結合の形成をもたらす。
【００４９】
このような例示的セメントタイプはＡＳＴＭ  Ｃ１５０に定義される通りであり、一般的に、次の特に適切な使用を有すると説明され得る：タイプＩ（一般的）、タイプＩ−Ｐ（ポゾランとブレンドされる、フライアッシュを含む）、タイプＩＡ（空気混入タイプＩ）、タイプＩＩ（一般的、適度な硫酸塩抵抗または適度な水和熱の必要性）、タイプＩＩＡ（空気混入タイプＩＩ）、タイプＩＩＩ（高い初期強度の必要性）、及びタイプＩＩＩＡ（空気混入タイプＩＩＩ）。当業者に公知のように、ポルトランドセメントは、ポルトランドセメントクリンカー、凝結時間を制御する一定限度量の硫酸カルシウム、及び最大５％の微量成分（様々な基準によって許可される）を粉砕することによって生産される粉末組成物である。当業者に公知のように、ポルトランドセメントは、ポルトランドセメントクリンカー、凝結時間を制御する一定限度量の硫酸カルシウム、及び微量成分（様々な基準によって許可される）を粉砕することによって生産される粉末組成物である。ポルトランドセメントの比重は、典型的には、約３．１５である。本発明の実施形態では、セメントは、ＨＯＬＣＩＭブランドのタイプＩ／ＩＩポルトランドセメント構成成分、特にＨＯＬＣＩＭ  Ｓｔ．ＧｅｎｅｖｉｅｖｅタイプＩ／ＩＩを含む。
【００５０】
フライアッシュは、石炭燃焼の副産物であるセメント質材料である。粉砕された石炭は、摂氏１５００度までの火炎温度の存在下で燃焼される。ガス状無機物質を液体に、次に固体状態に冷却し、個々のフライアッシュの粒子を形成する。
【００５１】
フライアッシュの種類は、クラスＣ及びクラスＦを含む。ＡＳＴＭ  Ｃ６１８に基づき、クラスＦフライアッシュは、少なくとも７０％のポゾラン化合物（酸化シリカ、酸化アルミナ、及び酸化鉄）を含有し、クラスＣフライアッシュは、５０％〜７０％のこれらの化合物を含有する。このようなフライアッシュはコンクリート透水性を減少させることができ、クラスＦは比例して大きな作用を有する傾向がある。クラスＦフライアッシュは、硫酸塩劣化（ｓｕｌｆａｔｅ  ａｔｔａｃｋ）、アルカリシリカ反応、補強材の腐食、及び薬品侵食（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｔｔａｃｋ）も防ぐ。フライアッシュの比重は、２．２〜２．８の範囲であり得る。
【００５２】
セメント質材料としてのフライアッシュは、ミックスに存在する水と反応する。フライアッシュは、水と混合されると、セメント混合物の作業性を改善すると考えられる。加えて、フライアッシュの使用は、セメントまたは微小球のいずれかよりも重量によってあまり高価ではないため、製造費用を抑える。本発明の一実施形態では、ＢＯＲＡＬブランドのクラスＦフライアッシュが使用され、ＳＧは２．４９である。本発明の別の実施形態では、ＭＲＴ  ＬａｂａｄｉｅブランドのクラスＣフライアッシュが使用され、ＳＧは２．７５である。
【００５３】
シリカヒュームは、マイクロシリカの粉末形態であるセメント質材料である。セメント質材料としてのシリカヒュームは、ミックスに存在するセメントペースト中の水酸化カルシウムと反応する。コンクリートミックス中のセメント質材料の結合強度を増加させ、セメント粒子とＬＷＡ（ガラス微小球など）との間の空隙を充填することによって透水性を減少させることにより、コンクリート製品の強度及び耐久性を改善すると考えられる。シリカヒュームは、約２．２のＳＧを有し得る。本発明の一実施形態では、ＥＵＣＯＮブランドＭＳＡが使用され、ＳＧは２．２９である。
【００５４】
本発明で使用されるＬＷＡ、例えばガラス微小球は、水和プロセスにおいて上記のセメント質材料とも反応し得ると考えられる。この場合、ミックス中に存在すると考えられるセメント質材料の量がその機能を説明するはずである。それを説明する方法は、その値がミックス中に存在するＬＷＡの、ミックスの作業性及びコンクリートの強度に対する作用を捉えるように実験的に導かれる、十分な質量のセメント質材料（ＣＭＥＦＦ）を評価することによる。ＭＣがセメントの質量であり、ＭＳＦがシリカヒュームの質量であり、ＭＦＡがフライアッシュの質量であり、ＭＬＷＡが存在する１つ以上のＬＷＡの質量（複数可）を表し、λがそのＬＷＡの有効なセメント質質量の倍率である場合、結果を表す方法は（例えば、２つのＬＷＡが存在する場合）、以下の通りである。
ＣＭＥＦＦ＝ＭＣ＋ＭＳＦ＋ＭＦＡ＋λ１・ＭＬＷＡ１＋λ２・ＭＬＷＡ２      ［０７］
【００５５】
本発明の実施形態では、湿性ミックス中の水の量は、多くの場合、所望の水対セメント（Ｗ／ＣＭ）比及びコンクリートミックス中のセメントまたはセメント質材料の量に依存する。一般に、低Ｗ／ＣＭ比は、より強いコンクリートをもたらすが、低スランプ値ならびに減少した作業性及び湿性コンクリートミックスが流動する能力ももたらす。単に完全な水和に必要とされるよりも多くの水がコンクリートの混合に通常使用される。しかし、ペーストの薄化は、その強度を減少させる。混和物は、作業性に必要な水の量を減らすために使用され得るが、代償として、混和物の経費により製造費用が増加する。通常、最小Ｗ／ＣＭ比は、コンクリートが適切に凝結するための十分な水和を可能にするように、０．２２である。Ｗ／ＣＭ比は、そこから上向きに約０．４０まで、約０．５７〜０．６２の範囲、約０．６８以上、及び上述の値のいずれかの間の範囲のレベルであり得る。約０．２２または約０．１５〜０．３５の範囲のＷ／ＣＭ比は通常、コンクリートブロックの製造の場合において存在し、他のコンクリートの値はより高い。より高いＷ／ＣＭ比は、コンクリートの設計強度及び強度対重量比がより高いときを含む、複数の場合において忍容され得る。より高い比率は、ガラス微小球がセメント質材料と反応する場合においても忍容され、このようなガラス微小球の一部がセメント質材料の計算に使用され、それによりＷ／ＣＭ比を下げることを可能にする。
【００５６】
Ｗ／ＣＭ比は、任意の混和物中の水を除く、全ての水（ここでは飲用水）を考慮に入れる。この比率は、その水の重量を全セメント質材料の総重量で除することによって計算される。その比率は、その水の重量をＣＭＥＦＦ（セメント質材料の有効重量）で除することによっても計算され得る。
【００５７】
図１Ａ〜１Ｃに示されるように、本発明の実施形態は、繊維２もしくは鋼棒（鉄筋）３またはワイヤメッシュ４などの補強材料を含むＬＷＣ１、及び繊維などの補強材料を含むＬＷＣミックス、ならびにそれらを調製及び／または計量するプロセスも含み得る。補強材料の基本的な機能は、亀裂ならびに他の構造破損がさもなければ生じる可能性があるコンクリートの部分の引張強度を増加させ、引張応力に耐えることである。特に、コンクリートミックスに繊維を含むことは、塑性収縮及び熱亀裂を減少させ、耐摩耗ならびにコンクリート製品の曲げ特徴を改善するのに役立ち得る。繊維は、コンクリートと結合すると考えられる。
【００５８】
好適な繊維は、ガラス繊維、炭化ケイ素、ＰＶＡ繊維、アラミド繊維、ポリエステル、炭素繊維、複合繊維、繊維ガラス、鋼繊維、及びこれらの組み合わせを含み得る。繊維またはそれらの組み合わせは、メッシュもしくはウェブ構造に使用される、任意の望ましい方向に交絡される、織り合わされる、及び配向されるか、または配向されず、図１Ａに示されるＬＷＣまたはＬＷＣミックスに無作為に分配され得る。本発明の実施形態では、ＡＳＴＭ  Ｃ−１１１６の第４．１．３節を満たす、短く直径が小さい単一フィラメントＰＶＡ（ポリビニルアルコール）繊維が使用される（１．０ｌｂ／立方ヤードで）。このような繊維の特定の例は、８デニール（３８マイクロメートル）直径、０．３７５インチ（８ｍｍ）長、約１．３（または１．０１）ＳＧ、ならびに２４０ｋｐｓｉ（１６００Ｍｐａ）の引張強度及び５，７００ｋｐｓｉ（４０，０００Ｍｐａ）の曲げ強度を有する、ＮＹＣＯＮブランドのＰＶＡ  ＲＥＣＳ１５である。繊維量は、所望の特性をコンクリートに提供するように調節され得る。
【００５９】
ＬＷＣミックスの実施形態は、ミックス及び／または凝結コンクリートの特徴を改善するために混和物を含み得る。このような混和物は、空気混入混和物、空気除去混和物、流動化剤（または高性能減水剤）、粘度調整剤（またはレオロジー調整剤）、収縮低減剤、ラテックス、超吸収性ポリマー、及び水和安定化剤（または凝結遅延混和物）を含む。他の混和物は、着色剤、消泡剤、分散剤、防水剤、凝結促進剤、減水剤（または凝結遅延剤）、結合剤、凍結点低下剤、不分離性混和物、接着性改善剤、及び空気を含み得る。通常、混和物は、１００ｌｂのセメント質材料当たりの既定量で決定され、計算される。このような混和物は、典型的には、ミックスの総重量（水を含む）に対して１重量パーセント未満を占めるが、０．１を下回る量〜約２もしくは３重量パーセント、またはそれらの間の量で存在し得る。
【００６０】
例示的な可塑剤は、ポリヒドロキシカルボン酸またはその塩、ポリカルボキシレートまたはその塩、リグノスルホン酸塩、ポリエチレングリコール、及びこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
【００６１】
流動化剤は、良好な作業性を有するが、減少した水の量でのコンクリート生産を可能にし、流動可能で自己充填性のコンクリートの形成を補助する。例示的な流動化剤は、リグニンスルホン酸塩のアルカリまたはアルカリ土類金属塩（ｅａｒｔｈ  ａｌｋａｌｉｎｅ  ｍｅｔａｌ  ｓａｌｔｓ）、リグノスルホン酸塩、高縮合ナフタレンスルホン酸／  ホルムアルデヒド縮合物のアルカリまたはアルカリ土類金属塩、ポリナフタレンスルホン酸塩、１つ以上のポリカルボキシレートのアルカリまたはアルカリ土類金属塩、メラミン／ホルムアルデヒド／亜硫酸縮合物のアルカリまたはアルカリ土類金属塩、スルホン酸エステル、炭水化物エステル、及びこれらの組み合わせを含む。一実施形態では、ＥＵＣＯＮブランドのＳＰＣが使用され、これはポリカルボキシレート系の流動化剤である。他の実施形態では、ＢＡＳＦブランドのＧｌｅｎｉｕｍ  ７５００が使用される。
【００６２】
空気混入混和物は、コンクリートミックス中の気泡の好ましいサイズ及び間隔から生じる、凝結コンクリート中における小さいまたは微細な空気空隙の形成を補助する。これは、コンクリートを凍結／融解サイクルの破損から保護するのに役立つ。また、Ｗ／ＣＭ比、構成成分の分離に対する抵抗、作業性、凍結防止塩、硫酸、及び腐食性水に対する抵抗も改善する。例示的な空気混入混和物は、ＡＳＴＭ  Ｃ２６０を満たす。一実施形態では、Ｅｕｃｌｉｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＡＥＡ−９２が使用される。
【００６３】
空気除去剤混和物は、混入空気（または塑性空気含量）を減少させるように作用する。これは、混入空気によって生じる強度減少（即ち、空気を含む体積はセメントまたは骨材の強度を欠く）を軽減し、強度におけるその減少のためにコンクリートまたは物体を過大設計する必要性も減少させるのに役立つ。一実施形態では、ＢＡＳＦブランドのＰＳ  １３９０が使用される。
【００６４】
粘度調整剤（またはレオロジー調整混和剤）は、コンクリートのレオロジーを調整することにより、具体的には、コンクリートの粘度を増加させる一方でミックス中の骨材または他の材料が分離することなく、コンクリートが流れるのを尚も可能にすることにより、自己充填性コンクリートの形成を促進する。粘度の増加は、ガラス微小球などのＬＷＡを含む小さい粒子が沈下または浮遊または上部に上昇することによって分離するよりもむしろミックス中に懸濁されたままであることを可能にする。例示的な混和物は、ＡＳＴＭ  Ｃ４９４  Ｔｙｐｅ  Ｓを満たし、一実施形態では、ＧＲＡＣＥブランドのＶ−ＭＡＲ  ３コンクリートレオロジー調整混和物であり、別の実施形態では、ＥＵＣＯＮブランドのＡＷＡであり、別の実施形態では、ＢＡＳＦブランドのＭａｓｔｅｒＭａｔｒｉｘ  ＶＭＡ  ３６２である。
【００６５】
収縮低減剤は、コンクリートを硬化プロセス中に膨張させることにより、そのプロセス中の収縮を減少させる。これは、乾燥収縮によって生じる引張応力を相殺するための圧縮応力を誘導する。一実施形態では、ＢＡＳＦブランドのＭａｓｔｅｒＬｉｆｅ  ＳＲＡ  ２０が使用される。他の収縮低減剤は、酸化カルシウム（ＣａＯ）及びカルシウムスルホアルミネート（（ＣａＯ）４（Ａｌ２Ｏ３）３（ＳＯ３）を含み得る。後者２つは、補強コンクリートとの使用に適切である。他の例は、酸化カルシウム（ＣａＯ）を含むＥｕｃｌｉｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｎｅｘ、及びブチルエーテル、エーテル、エタノール、及び水酸化ナトリウムを含むＥＵＣＯＮブランドのＳＲＡ−ＸＴである。
【００６６】
ラテックスは、コンクリート内の結合を増加させ、収縮を減少させ、作業性及び圧縮強度を増加させる。ラテックスはポリマーであり、Ｅｕｃｌｉｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＦＬＥＸＣＯＮ及びＢＡＳＦブランドのＳＴＹＲＯＦＡＮが例である。
【００６７】
超吸収性ポリマーは、内部水硬化を提供することにより、つまり、ミックス水の一部ではない水の内部貯蔵部として機能すること（よって、水／セメント比を低く抑える）によることを含む、コンクリートの硬化を改善することができる。この内部水は、硬化を促進し（よって、強度）、収縮（亀裂を誘導し得る）を軽減するための硬化プロセスに使用できる。ミックス水を減少させることにより、硬化プロセス中のスランプを減少させることもできる。超吸収性ポリマーは、それらの乾燥体積に対して大量の水を吸収し、膨潤し、次に可逆的にその水を放出し、収縮することができるポリマーの形態である。ポリアクリル酸が例である。それらは、低水／セメント比（０．４５を下回る、または０．４２を下回る、またはそれより低いなど）で使用され得る。
【００６８】
水和安定剤（または凝結遅延混和物）は、混合、運搬、設置、及び仕上げなどの作業の時間を可能にするためにコンクリートの凝結を遅らせることにより、良好な予測可能性でのコンクリート生産を可能にする。これらの作業中の凝結を遅らせるために水を添加する必要性を減らすことにより（それによりＷ／ＣＭ比を低減する）、減水剤は、強度及び透水性の減少を改善することができる。例示的な混和物は、ＡＳＴＭ  Ｃ４９４  Ｔｙｐｅ  Ｄを満たし、一実施形態では、ＥＵＣＯＮブランドのＳＴＡＳＩＳであり、別の実施形態では、ＢＡＳＦブランドのＤｅｌｖｏである。
【００６９】
減水剤（または凝結遅延剤）は、混合、運搬、設置、及び仕上げなどの作業の時間を可能にするためにコンクリートの凝結を遅らせることにより、良好な予測可能性でのコンクリート生産を可能にする。これらの作業中の凝結を遅らせるために水を添加する必要性を減らすことにより（それによりＷ／ＣＭ比を増加させる）、減水剤は、強度を改善し、透水性を減少させることができる。例示的な減水剤としては、リグノスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸ナトリウムホルムアルデヒド縮合物、スルホン化メラミンホルムアルデヒド樹脂、スルホン化ビニルコポリマー、尿素樹脂、及びヒドロキシ−またはポリヒドロキシカルボン酸の塩、ホルムアルデヒドと部分的に縮合されたナフタレンスルホン酸のナトリウム塩及びグルコン酸ナトリウムのポリマーの９０／１０ｗ／ｗ混合物、ならびにこれらの組み合わせが挙げられる。減水剤の例は、ＥＵＣＯＮブランドのＮＲである。
【００７０】
コンクリート組成物は、表ＩＩに示される重量パーセントの下位レベルのいずれかを上回る、示される上位レベルのいずれかを下回る、または示される範囲内のレベルで上記の構成成分を含み得る。
【００７１】
【表２】
0006657126.tif 000003
【００７２】
コンクリート組成物の高密度／高強度形態は、表ＩＩＡに示される重量パーセントの下位レベルのいずれかを上回る、示される上位レベルのいずれかを下回る、または示される範囲内のレベルで上記の構成成分も含み得る。
【００７３】
【表３】
0006657126.tif 000004
【００７４】
個々の構成成分の質量及び体積ならびにＷ／ＣＭ比に加えて、コンクリートミックスの関心の他の特徴は、総セメント質含量（ｌｂ／立方ヤード単位）、ペースト体積含量（空気を含む）及びＬＷＡの置換体積を含む。
【００７５】
総セメント質含量は、湿性ミックスコンクリート中のセメント質材料の密度の尺度であり、１立方ヤード当たりのポンドで測定され得る。本発明の実施形態では、総セメント質含量は、約６６０〜約７００ｌｂ、約７５０ｌｂ、及び約８００ｌｂ、及び約８２５ｌｂの範囲である。高い値は、高強度コンクリートと相関する傾向にある。砂及び／または粗骨材を含むものなどの他の実施形態では、総セメント質含量は、約８００ｌｂ、及び約７５０ｌｂ〜約８２５ｌｂの範囲である。
【００７６】
ペースト体積含量は、湿性ミックス（そのミックスのセメント質材料、水、及び塑性空気含量を含む）の非骨材の百分率尺度である。骨材を置換する総体積と共にペースト体積含量は、１００％と等しい。本発明の実施形態では、ペースト体積含量は約５０％であり、４９．１％〜５０．６％の範囲、または密度の増加と共に高くなる。砂及び／または粗骨材を含むものなどの他の実施形態では、ペースト体積含量は、３５％〜５５％の範囲の約４０％もしくは約５０％、または密度の増加と共に低くなる。
【００７７】
ＬＷＡ（ＶＲ）の置換体積は、１種類のＬＷＡまたは２種類以上のミックスであるかにかかわらず、湿性ミックス中のＬＷＡによって置換される体積百分率である。通常の骨材（例えば、砂）を有さないミックスにおいて、置換体積は、ＬＷＡによって置換される体積百分率である。本発明の実施形態では、ＶＲは、通常の骨材を有さないミックスに関しては４９．６％〜５３．４％の範囲の約５０％、砂を含むミックスに関しては約１０％、３０％、または４０％（密度が降下するにつれて）、及び約１０％〜約４３％の範囲、ならびに粗骨材（及びおそらく砂）を含むミックスに関しては約１７％または３０〜３５％（密度が降下するにつれて）、及び約１６％〜約３７％の範囲であってよい。ＶＲは、上述のレベルのいずれかの間の範囲の他のレベルであってもよい。
【００７８】
新しいコンクリートは、スランプ、塑性空気含量、作業性、及び塑性密度を含む、関心のある特定の特徴を有する。
【００７９】
スランプは、コンクリートミックスの作業性の重要な尺度である。スランプは、どのくらい容易に湿性ミックスが流動するかの尺度である。スランプは、インチで測定され、ＡＳＴＭ  Ｃ１４３に従い測定され得る。特に高い値または特に低い値のいずれも生得的に好ましいわけではない。例示的な低スランプ用途は、コンクリートブロック及び他の製品の製造を含む。低スランプ用途は、早期脱型が必要または所望される状況を含む。通常のスランプ用途は、コンクリートがポンプ駆動されなければならないときなど、ポンプ圧送性が重要である状況を含む。本発明の実施形態では、スランプは、約５、６、８、２２、２５、２８、３２、及び３８の値を含む、約５〜ほぼ４０の範囲である。
【００８０】
塑性空気含量は、ミックス中に混入した空気を構成する湿性ミックスの体積の百分率の尺度であり、ＡＳＴＭ  Ｃ２３１に従い測定され得る。望ましい標的塑性空気含量は、約５．０％〜６．５％の範囲であり得る。本発明の実施形態では、この値は、４．０％〜１３．０％の範囲である。本発明の他の実施形態では、この値は、２．４％〜２．８％の範囲であり、更には、２％、１％、または約０％まで低くてもよい。
【００８１】
塑性密度は、湿性ミックスの密度の尺度であり、ＡＳＴＭ  Ｃ１３８に従い測定され得る。本発明の実施形態では、値は、重量が軽い組成物に関しては、約５２ｌｂ／立方フィートを含む約５０ｌｂ／立方フィート〜約５５ｌｂ／立方フィートの範囲であり、重量が重い組成物に関しては、約６９ｌｂ／立方フィート、７４ｌｂ／立方フィート、８８ｌｂ／立方フィート、及び１２５ｌｂ／立方フィートを含む、約７０ｌｂ／立方フィートである。砂利などの粗骨材を含む本発明の実施形態に関して、値は、約８５ｌｂ／立方フィート、約１００ｌｂ／立方フィート、及び約１２５ｌｂ／立方フィートを含む、約８５ｌｂ／立方フィート〜約１３０ｌｂ／立方フィートの範囲である。
【００８２】
硬化したコンクリートは、かさ密度、絶乾密度、熱伝導率、及び絶縁値（またはＲ値）、透水性空隙率、破壊係数、圧縮強度、弾性率、引張強度、火及び燃焼に対する抵抗、凍結／融解抵抗、乾燥収縮、塩化物イオン浸透、耐摩耗、リング試験、及びＣＴＥ（熱膨張係数）を含む、関心の多くの特徴を有する。
【００８３】
圧縮強度は、コンクリートが、破損するまでそのサイズを減少させる傾向がある圧縮荷重に耐える能力の尺度であり、ＡＳＴＭ  Ｃ３９に従い測定され得る。より高い圧縮強度及び強度対重量は、重量が軽ければ費用を低減するため、本発明と併せて利点である。これは、例えば、運搬及び死荷重などの用途における場合である。コンクリート圧縮強度は、少なくともある時点まで、コンクリートが老化するにつれて増加し、水和プロセス（セメント質材料内の化学反応）は継続する。試験は、例えば、３、４、７、１４、及び２８日または更にはそれ以上で、ならびに他の間隔で実行され得る。本発明の実施形態では、測定値は次の範囲であった：３日：約１１００、約１３００、約１７００、約２２００ｐｓｉ、約２３００ｐｓｉ、約３８００ｐｓｉ、約２９００ｐｓｉ、約４４００ｐｓｉ、及び約５０００ｐｓｉ；４日：約１９００ｐｓｉ；７日：約１３００、約１４００、約１６００、約１９００、約２６００、及び約２７５０ｐｓｉ、約４４００ｐｓｉ、約３２００ｐｓｉ、約５１００ｐｓｉ、約６０００ｐｓｉ、約４７００ｐｓｉ；１０日：約３１００ｐｓｉ、約４８００ｐｓｉ；１４日：約３０００ｐｓｉ；２８日：約２５００ｐｓｉ、約２８００、約３３００、約４０００、約３４００ｐｓｉ、約１７７０ｐｓｉ、約１７５０ｐｓｉ、約３８００ｐｓｉ、約７０００ｐｓｉ、約５１００ｐｓｉ。
【００８４】
弾性率は、力がコンクリートに適用されるときに弾性的に変形されるコンクリートの傾向の尺度であり、ＡＳＴＭ  ６４９に従い測定され得る。圧縮強度と同様、弾性率はコンクリートが老化するにつれて増加する。試験は、例えば、３、７、及び２８日もしくは更にはそれ以上で、または他の間隔で実行され得る。本発明の実施形態では、測定値は次の範囲であった：３日：約４００、約５００、約６５０、約８５０、約１３５０、２１００、及び約３４００ｋｐｓｉ；７日：約５００、約５５０、約６００、約６５０、約８００、約９００、約１４００、約２３００、及び約３５００ｋｐｓｉ；１０日：約１４００及び２９００ｋｐｓｉ；１４日：約８００ｋｐｓｉ；２８日：約８００、約８５０、約９００、約６００、約７００、約１１００、約５５０、約１６００、約２４００、及び約４２００ｋｐｓｉ。
【００８５】
引張強度または最終引張強度は、破損または破断する前に延伸または引っ張られる間、コンクリートが耐えることができる最大応力の尺度であり、ＡＳＴＭ  Ｃ４９６に従い測定され得る。圧縮強度と同様、引張強度はコンクリートが老化するにつれて増加する。試験は、例えば、３、７、及び２８日もしくは更にはそれ以上で、または他の間隔で実行され得る。本発明の実施形態では、測定値は次の範囲であった：３日：約１３０、約１４０、約１６０、約２００、約２３０、約３００、約３２０、約４２０、及び約５３０ｐｓｉ；７日：約１８０、約２００、約２３０、約２４０、約３００、約３３０、約４６０、約３６５、及び約６４０ｐｓｉ；１４日：約３６０ｐｓｉ；２８日：約２６０、約２３５、約２６０、約３００、約３４０、約４２０、約３９０、約４８０、及び約６２０ｐｓｉ。
【００８６】
破壊係数（または曲げ強度）は、荷重下で変形に耐えるコンクリートの能力の尺度であり、ＡＳＴＭ  Ｃ７８に従い測定され得る。本発明の実施形態では、２８日での測定値は次の範囲であった：約３００、約３３０、約３５０、約２７０、約４１０、約４５０、約６１０、及び約９１０ｐｓｉ。
【００８７】
絶乾密度は、構造用軽量コンクリートの密度の尺度であり、ＡＳＴＭ  Ｃ５６７に従い測定され得る。本発明の実施形態では、測定値は次の範囲であった：約３６、及び約３９〜４２ｌｂ／立方フィート、及び約５５〜６０ｌｂ／立方フィート、ならびに約７５〜８０ｌｂ／立方フィート、約１００ｌｂ／立方フィート、及び約１２０ｌｂ／立方フィート。約３５〜約１２０ｌｂ／立方フィート、３５を下回る、約３５〜約４０、４０を下回る、４５ｌｂ／立方フィートを下回る、約６０、約７０、約約８０ｌｂ／立方フィート、約９０、約１００、及び約１２０ｌｂ／立方フィートの絶乾密度は全て有用であり得る。
【００８８】
Ｒ値は、材料の絶縁作用の尺度である。厚さ（Ｔ）がインチであり、熱伝導率ＣＴが（Ｂｔｕ−インチ）／（時間−°Ｆ平方フィート）である場合、Ｒ値はＴ／ＣＴとして定義される。ＣＴ及びＲ値は各々、コンクリートの絶乾密度と非線形関係を有し、この関係は、Ｒ値に関して逆のものである。この関係は、４インチ、５インチ、及び６インチの厚さでの絶乾コンクリートのおよその熱抵抗（Ｒ値で）を示す図２に示される。Ｒ値は、実際の水分含量及びコンクリートに使用される材料の熱伝導率により影響を受ける場合がある。コンクリートブロック（コンクリート組積材料）に関して、Ｒ値は、約４インチブロック：０．８０；８インチブロック：１．１１；１２インチブロック：１．２８である。通常のコンクリートに関して、Ｒ値は、１インチ厚で６０：０．５２；７０：０．４２；８０：０．３３；９０：０．２６；１００：０．２１；１２０：０．１３（列記される密度で、ｌｂ／立方フィートで）である。測定された及び予測される絶乾密度に基づく本発明の実施形態のＲ値は、１インチ厚で４０：１．０６；６０：０．７５；７０：０．５６；９０：０．４３；１００：０．３７；１１０：０．２５（列記される密度で、ｌｂ／立方フィートで）であると予測される。
【００８９】
かさ密度は、ＡＳＴＭ  ６４２に従い測定され得る。透水性空隙率（ｐｅｒｍｅａｂｌｅ  ｐｏｒｅｓ  ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ）は、ＡＳＴＭ  ６４２に従い測定され得る。火に対する抵抗は、ＡＳＴＭ  Ｅ１３６に従い測定され得る。燃焼性は、ＡＳＴＭ  Ｅ１１９に従い測定され得る。
【００９０】
凍結／融解抵抗は、ＡＳＴＭ  Ｃ６６６に従い測定され得、凍結／融解サイクルに耐えた結果としてのコンクリートの亀裂に対する抵抗の尺度である。
【００９１】
乾燥収縮は、ＡＳＴＭ  Ｃ１５７に従い測定され得、乾燥したときのコンクリート中の水の量の降下により生じるサイズの体積減少の百分率の尺度である。７日で「湿性」、そして２８日で「乾燥」と測定され得る。
【００９２】
塩化物イオン浸透は、ＡＳＴＭ  Ｃ１２０２に従い測定され得、塩化物のイオンが浸透するのに耐える、コンクリートの能力の尺度である。本発明の実施形態では、測定値は次の範囲であった（クーロンで）：約１３３〜２８３。
【００９３】
耐摩耗は、ＡＳＴＭ  Ｃ７７９に従い測定され得、摩耗からの破損に耐えるコンクリートの表面の能力の尺度である。本発明の実施形態では、測定値は次の範囲であった（インチで）：約０．０３２〜０．０３６。
【００９４】
リング試験は、ＡＳＴＭ  Ｃ１５８１に従い測定され得、非構造性亀裂に耐えるコンクリートの能力の尺度である。本発明の実施形態では、測定値は次の範囲であった（日数で）：約１０．１〜１６．２。
【００９５】
ＣＴＥは、熱膨張係数であり、ＡＡＳＨＴＯ  Ｔ３３６に従い測定され得る。本発明の一実施形態では、測定値は（インチ／インチ／oＦで）：５．７０×１０−６であった。
【００９６】
本発明の様々な図示的な実施形態を更に図示するために、以下の作製されたコンクリートの実施例ならびにそれからの試験結果及び測定値が提供される。
【実施例】
【００９７】
実施例１〜７
骨材：ＳＧ０．３５微小球
【００９８】
コンクリートの調製及び混合はＡＳＴＭ  Ｃ１９２に従い行われた。プロセスは、図３Ａ〜３Ｂを参照に説明される。最初に、全ての必要な機器は、ステップ１００で準備された。次に、乾燥成分、その後液体成分を量った（ステップ１０５及び１１０）。実施例１〜７の全ての重量は、下の表ＩＩＩ（重量）及び表ＩＶ（重量パーセント）に示される。実施例７のペースト含量は推定であった。混和物の量は、セメント質材料の１００ｌｂ当たりの液量オンスである。次にステップ１１５で、ＬＷＡの全てを、Ｈｏｂａｒｔ型皿ミキサー６の混合皿７に設置した（図５Ｂを参照）。このＬＷＡは、約０．３５のＳＧ、約４０マクロメートルの中央値粒径、及び約８０％が約１０〜７５マイクロメートルであるように微小球粒径分布を有する３ＭブランドのＳ３５ガラス微小球から構成され、約３０００ｐｓｉでほぼ破砕強度９０％残存率を有した。次に、ミックスが空気混入混和物を含んだ場合、空気混入混和物は、ステップ１２０で、約８０重量％の水と共に、ミキサー６中の軽量骨材に添加された。空気混入混和物はＥｕｃｌｉｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＡＥＡ−９２であった。ミックスが空気混入混和物を含まなかった場合、約８０重量％の水は、ステップ１２５で、ミキサー６中の軽量骨材に添加された。ステップ１３０において、水を添加しながら、粉塵形成を減少させるために、ミキサー６は、最初はゆっくり、その後、十分な水がＬＷＡと混合したら、最大で作動された。その後、停止されるまで（ステップ１３５）ミキサー６を作動させた。その後、ステップ１４０で繊維をミキサー６に添加した。繊維は、ＮＹＣＯＮブランドのＰＶＡ  ＲＥＣＳ１５  ８ｍｍ繊維であった。ステップ１４５で、ミキサー６を約１分間作動させた。これらのミックスに砂または粗骨材は存在しなかったため、ステップ１６０で、セメント質材料及び残りの混和物（表ＩＩＩに列記される）は、残り（約２０％）の水と共に添加された。セメント質材料は、ＨＯＬＣＩＭブランドのタイプＩ／ＩＩセメント、ＢＯＲＡＬブランドのクラスＦフライアッシュ、及びＥＵＣＯＮブランドのＭＳＡシリカヒュームであった。ステップ１７０及び１８０で、ミキサー６を約３分間作動させ、その後ミキサー６を停止させてミックスを約３分間休ませた。ミキサー６がステップ１９０で作動していなかった間、ミキサーのブレード（パドル）１０を掃除した。ステップ２００で、ミキサー６を約２分間作動させた。この時点で、ミックスは、もしあれば任意の調節後、ステップ２１０で、標的値として表ＩＩＩに示される標的スランプ及び標的測定空気との適合について試験された。ミックスが適合しなかった場合、このようなミックスは、標的スランプ及び標的測定空気を満たすように、ステップ２２０で必要に応じて調節された。測定空気が高すぎる場合、ステップ２２５で、空気除去混和物が添加された。ミックスが調節された場合、ステップ２３０でミキサー６を約２分間作動させ、標的スランプ及び標的測定空気との適合についてミックスを再度試験した（ステップ２１０を参照）。適合しなかった場合、上記にステップが繰り返された。ミックスが適合した場合、バッチを調製する、計量した材料を混合する、及び湿性コンクリートミ��クスを形成するプロセスは完了した（ステップ２４０）。
【００９９】
【表４】
0006657126.tif 000005
【０１００】
【表５】
0006657126.tif 000006
【０１０１】
この後、新しいコンクリート特性が上述のように測定された：スランプ、塑性空気含量、温度、及び塑性密度。測定値は、下の表Ｖに提供される。
【０１０２】
【表６】
0006657126.tif 000007
【０１０３】
その後、試験は、上述のように、凝結コンクリートの物理的特徴に対して行われた：圧縮強度、弾性率、絶乾密度、かさ密度、及び透水性空隙率。測定された値は、下の表ＶＩ及び表ＶＩＩ（値／密度）に提供される。
【０１０４】
【表７】
0006657126.tif 000008
【０１０５】
【表８】
0006657126.tif 000009
【０１０６】
実施例８〜１２
骨材：ＳＧ０．１５微小球
【０１０７】
コンクリートの調製及び混合はＡＳＴＭ  Ｃ１９２に従い行われた。プロセスは、図３Ａ〜３Ｂを参照に説明される。最初に、全ての必要な機器は、ステップ１００で準備された。次に、乾燥成分、その後液体成分を量った（ステップ１０５及び１１０）。実施例８〜１２の全ての重量は、下の表ＶＩＩＩ（重量）及び表ＩＸ（重量パーセント）に示される。混和物の量は、セメント質材料の１００ｌｂ当たりの液量オンスである。次にステップ１１５で、ＬＷＡの全てを、Ｈｏｂａｒｔ型皿ミキサー６の混合皿７に設置した（図５Ｂを参照）。このＬＷＡは、約０．１５のＳＧ、約５５マクロメートルの中央値粒径、及び約８０％が約２５〜９０マイクロメートルであるように微小球粒径分布を有する３ＭブランドのＳ１５ガラス微小球から構成され、約３００ｐｓｉでほぼ破砕強度９０％残存率を有した。次に、ミックスが空気混入混和物を含んだ場合、空気混入混和物は、ステップ１２０で、約８０重量％の水と共に、ミキサー６中の軽量骨材に添加された。空気混入混和物はＥｕｃｌｉｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＡＥＡ−９２であった。ミックスが空気混入混和物を含まなかった場合、約８０重量％の水は、ステップ１２５で、ミキサー６中の軽量骨材に添加された。ステップ１３０において、水を添加しながら、粉塵形成を減少させるために、ミキサー６は、最初はゆっくり、その後、十分な水がＬＷＡと混合したら、最大で作動された。その後、停止されるまで（ステップ１３５）ミキサー６を作動させた。その後、ステップ１４０で繊維をミキサー６に添加した。繊維は、ＮＹＣＯＮブランドのＰＶＡ  ＲＥＣＳ１５  ８ｍｍ繊維であった。ステップ１４５で、ミキサー６を約１分間作動させた。これらのミックスに砂または粗骨材は存在しなかったため、ステップ１６０で、セメント質材料及び残りの混和物（表ＶＩＩＩに列記される）は、残り（約２０％）の水と共に添加された。セメント質材料は、ＨＯＬＣＩＭブランドのタイプＩ／ＩＩセメント、ＢＯＲＡＬブランドのクラスＦフライアッシュ、及びＥＵＣＯＮブランドのＭＳＡシリカヒュームであった。ステップ１７０及び１８０で、ミキサー６を約３分間作動させ、その後ミキサー６を停止させてミックスを約３分間休ませた。ミキサー６がステップ１９０で作動していなかった間、ミキサーのブレード（パドル）１０を掃除した。ステップ２００で、ミキサー６を約２分間作動させた。この時点で、ミックスは、もしあれば任意の調節後、ステップ２１０で、標的値として表ＶＩに示される標的スランプ及び標的測定空気との適合について試験された。ミックスが適合しなかった場合、このようなミックスは、標的スランプ及び標的測定空気を満たすように、ステップ２００で必要に応じて調節された。測定空気が高すぎる場合、ステップ２２５で、空気除去混和物が添加された。ミックスが調節された場合、ステップ２３０でミキサー６を約２分間作動させ、標的スランプ及び標的測定空気との適合についてミックスを再度試験した（ステップ２１０を参照）。適合しなかった場合、上記にステップが繰り返された。ミックスが適合した場合、バッチを調製する、計量した材料を混合する、及び湿性コンクリートミックスを形成するプロセスは完了した（��テップ２４０）。
【０１０８】
【表９】
0006657126.tif 000010
【０１０９】
【表１０】
0006657126.tif 000011
【０１１０】
この後、新しいコンクリート特性が上述のように測定された：スランプ、塑性空気含量、温度、及び塑性密度。測定された値は、下の表Ｘに提供される。
【０１１１】
【表１１】
0006657126.tif 000012
【０１１２】
その後、試験は、上述のように、凝結コンクリートの物理的特徴に対して行われた：圧縮強度、弾性率、引張強度、破壊係数、及び絶乾密度。測定された値は、下の表ＸＩ及び表ＸＩＩ（値／密度）に提供される。
【０１１３】
【表１２】
0006657126.tif 000013
【０１１４】
【表１３】
0006657126.tif 000014
【０１１５】
実施例１３〜１７
骨材：ＳＧ０．３５／ＳＧ０．１５微小球及び砂
【０１１６】
コンクリートの調製及び混合はＡＳＴＭ  Ｃ１９２に従い行われた。プロセスは、図３Ａ〜３Ｂを参照に説明される。最初に、全ての必要な機器は、ステップ１００で準備された。次に、乾燥成分、その後液体成分を量った（ステップ１０５及び１１０）。実施例１３〜１７の全ての重量は、下の表ＸＩＩＩ（重量）及び表ＸＩＶ（重量パーセント）に示される。混和物の量は、セメント質材料の１００ｌｂ当たりの液量オンスである。次にステップ１１５で、ＬＷＡの全てを、Ｈｏｂａｒｔ型皿ミキサー６の混合皿７に設置した（図５Ｂを参照）。実施例１３に関して、このＬＷＡは、約０．１５のＳＧ、約５５マクロメートルの中央値粒径、及び約８０％が約２５〜９０マイクロメートルであるように微小球粒径分布を有する３ＭブランドのＳ１５ガラス微小球から構成され、約３００ｐｓｉでほぼ９０％の破砕強度残存率を有した。残りの実施例に関して、このＬＷＡは、約０．３５のＳＧ、約４０マクロメートルの中央値粒径、及び約８０％が約１０〜７５マイクロメートルであるように微小球粒径分布を有する３ＭブランドのＳ３５ガラス微小球から構成され、約３０００ｐｓｉでほぼ破砕強度９０％残存率を有した。次に、ミックスが空気混入混和物を含んだ場合、空気混入混和物は、ステップ１２０で、約８０重量％の水と共に、ミキサー６中の軽量骨材に添加された。空気混入混和物はＥｕｃｌｉｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＡＥＡ−９２であった。ミックスが空気混入混和物を含まなかった場合、約８０重量％の水は、ステップ１２５で、ミキサー６中の軽量骨材に添加された。ステップ１３０において、水を添加しながら、粉塵形成を減少させるために、ミキサー６は、最初はゆっくり、その後、十分な水がＬＷＡと混合したら、最大で作動された。その後、停止されるまで（ステップ１３５）ミキサー６を作動させた。その後、ステップ１４０で繊維をミキサー６に添加した。繊維は、ＮＹＣＯＮブランドのＰＶＡ  ＲＥＣＳ１５  ８ｍｍ繊維であった。ステップ１４５で、ミキサー６を約１分間作動させた。これらのミックスは、砂を含んだが粗骨材は含まなかったため、ステップ１５０で砂を添加し、続いてステップ１６０でセメント質材料及び残りの混和物（表ＸＩＩＩに示される）を、残り（約２０％）の水と共に添加した。セメント質材料は、ＨＯＬＣＩＭブランドのタイプＩ／ＩＩセメント、ＢＯＲＡＬブランドのクラスＦフライアッシュ、及びＥＵＣＯＮブランドのＭＳＡシリカヒュームであった。他の骨材は、Ｍｅｙｅｒ  ＭｃＨｅｎｒｙの砂であった。ステップ１７０及び１８０で、ミキサー６を約３分間作動させ、その後ミキサー６を停止させてミックスを約３分間休ませた。ミキサー６がステップ１９０で作動していなかった間、ミキサーのブレード（パドル）１０を掃除した。ステップ２００で、ミキサー６を約２分間作動させた。この時点で、ミックスは、もしあれば任意の調節後、ステップ２１０で、標的値として表ＩＸに示される標的スランプ及び標的測定空気との適合について試験された。ミックスが適合しなかった場合、このようなミックスは、標的スランプ及び標的測定空気を満たすように、ステップ２２０で必要に応じて調節された。測定空気が高すぎる場合、ステップ２２５で、空気除去混和物が添加された。ミックスが調節された場合、ステップ２３０でミキサー６を約２分間作動させ、標的スランプ及び標的測定空気との適合についてミックスを再度試験した（ステップ２１０を参照）。適合しなかった場合、上記にステップが繰り返された。ミックスが適合した場合、バッチを調製する、計量した材料を混合する、及び湿性コンクリートミックスを形成するプロセスは完了した（ステップ２４０）。
【０１１７】
【表１４】
0006657126.tif 000015
【０１１８】
【表１５】
0006657126.tif 000016
【０１１９】
この後、新しいコンクリート特性が上述のように測定された：スランプ、塑性空気含量、温度、及び塑性密度。測定値は、下の表Ｘに提供される。
【０１２０】
【表１６】
0006657126.tif 000017
【０１２１】
その後、試験は、上述のように、凝結コンクリートの物理的特徴に対して行われた：圧縮強度、弾性率、引張強度、破壊係数、及び絶乾密度。測定された値は、下の表ＸＶＩ及び表ＸＶＩＩ（値／密度）に提供される。
【０１２２】
【表１７】
0006657126.tif 000018
【０１２３】
【表１８】
0006657126.tif 000019
【０１２４】
実施例１８〜２２
骨材：ＳＧ０．３５微小球及び粗骨材、砂を含む、または含まない
【０１２５】
コンクリートの調製及び混合はＡＳＴＭ  Ｃ１９２に従い行われた。プロセスは、図３Ａ〜３Ｂを参照に説明される。最初に、全ての必要な機器は、ステップ１００で準備された。次に、乾燥成分、その後液体成分を量った（ステップ１０５及び１１０）。実施例１８〜２２の全ての重量は、下の表ＸＶＩＩＩ（重量）及び表ＸＩＸ（重量パーセント）に示される。混和物の量は、セメント質材料の１００ｌｂ当たりの液量オンスである。次にステップ１１５で、ＬＷＡの全てを、Ｈｏｂａｒｔ型皿ミキサー６の混合皿７に設置した（図５Ｂを参照）。このＬＷＡは、約０．３５のＳＧ、約４０マクロメートルの中央値粒径、及び約８０％が約１０〜７５マイクロメートルであるように微小球粒径分布を有する３ＭブランドのＳ３５ガラス微小球から構成され、約３０００ｐｓｉでほぼ破砕強度９０％残存率を有した。次に、約８０重量％の水が、ステップ１２５で、ミキサー６中の軽量骨材に添加された。ステップ１３０において、水を添加しながら、粉塵形成を減少させるために、ミキサー６は、最初はゆっくり、その後、十分な水がＬＷＡと混合したら、最大で作動された。その後、停止されるまで（ステップ１３５）ミキサー６を作動させた。その後、ステップ１４０で繊維をミキサー６に添加した。繊維は、ＮＹＣＯＮブランドのＰＶＡ  ＲＥＣＳ１５  ８ｍｍ繊維であった。ステップ１４５で、ミキサー６を約１分間作動させた。これらのミックスは、粗骨材を含み、いくつかは砂を含んでいたため、ミックス設計にある場合、ステップ１５０で砂を添加し、ステップ１５５で粗骨材を添加し、続いてステップ１６０でセメント質材料及び残りの混和物（表ＸＶＩＩＩに示される）を、残り（約２０％）の水と共に添加した。セメント質材料は、ＨＯＬＣＩＭブランドのタイプＩ／ＩＩセメント、ＢＯＲＡＬブランドのクラスＦフライアッシュ、及びＥＵＣＯＮブランドのＭＳＡシリカヒュームであった。他の骨材は、Ｍｅｙｅｒ  ＭｃＨｅｎｒｙの砂ならびにＶｕｌｃａｎ  ＭｃＣｏｏｋ  ＣＭ−１１及びＭａｒｔｉｎ  Ｍａｒｉｅｔｔａ  ＃８の粗骨材であった。ステップ１７０及び１８０で、ミキサー６を約３分間作動させ、その後ミキサー６を停止させてミックスを約３分間休ませた。ミキサー６がステップ１９０で作動していなかった間、ミキサーのブレード（パドル）１０を掃除した。ステップ２００で、ミキサー６を約２分間作動させた。この時点で、ミックスは、もしあれば任意の調節後、ステップ２１０で、標的値として表ＸＩＩに示される標的スランプ及び標的測定空気との適合について試験された。ミックスが適合しなかった場合、このようなミックスは、標的スランプ及び標的測定空気を満たすように、ステップ２２０で必要に応じて調節された。測定空気が高すぎる場合、ステップ２２５で、空気除去混和物が添加された。ミックスが調節された場合、ステップ２３０でミキサー６を約２分間作動させ、標的スランプ及び標的測定空気との適合についてミックスを再度試験した（ステップ２１０を参照）。適合しなかった場合、上記にステップが繰り返された。ミックスが適合した場合、バッチを調製する、計量した材料を混合する、及び湿性コンクリートミックスを形成するプロセスは完了した��ステップ２４０）。
【０１２６】
【表１９】
0006657126.tif 000020
【０１２７】
【表２０】
0006657126.tif 000021
【０１２８】
この後、新しいコンクリート特性が上述のように測定された：スランプ、塑性空気含量、温度、及び塑性密度。測定値は、下の表ＸＸに提供される。
【０１２９】
【表２１】
0006657126.tif 000022
【０１３０】
その後、試験は、上述のように、凝結コンクリートの物理的特徴に対して行われた：圧縮強度、弾性率、引張強度、破壊係数、及び絶乾密度。測定された値は、下の表ＸＸＩ及び表ＸＸＩＩ（値／密度）に提供される。
【０１３１】
【表２２】
0006657126.tif 000023
【０１３２】
【表２３】
0006657126.tif 000024
【０１３３】
いくつかの実施例は、強度を約１０％減少させる可能性がある収縮低減混和物を含んだ。したがって、実験により決定された値に依存する予測に基づき、このような混和物を含み得る、または含まない場合がある様々なコンクリートミックスに関して予想される圧縮強度値の範囲を推定することができる。これらは、下の表ＸＸＩＩＩに見出される。
【０１３４】
【表２４】
0006657126.tif 000025
【０１３５】
本発明の実施形態は、袋詰めコンクリートミックスなどの乾燥ミックスとして調製され得る。袋詰め施設は、袋ならびにセメント質材料、骨材、乾燥混和物、及び補強材料を含むコンクリート前駆体材料を取得する。材料は、購入または抽出され得る。乾燥混和物などの任意の事前混合によることを含む、前駆体材料が調製される。前駆体材料は、連続プロセスにおいてブレンドされる。次いで、乾燥ミックスが袋詰めされる。図４に示されるように、これらのステップは、袋ならびに任意の必要なポルトランドセメント、クラスＦフライアッシュ、シリカヒューム、砂、ガラス微小球、乾燥混和物、及び補強材料を取得するステップ３００及び３１０を含む。必要な場合、ステップ３２０は、ブレンドのためのセメント質材料、骨材、乾燥混和物、及び補強材料を調製することである。ステップ３２５において、取得した材料の任意の必要な事前混合を実行する。ステップ３３０で、連続プロセスにおいて全ての必要な材料をブレンドする。ステップ３４０で、ブレンドした乾燥ミックスを袋に入れ、３５０で袋を密封する。
【０１３６】
コンクリートを混合するための異なる技法が利用可能である。全ての場合において、コンクリートミキサー（または時折、「セメントミキサー」）は、コンクリートミックスを形成するために、セメント質材料、骨材、水、及び任意の他の添加剤または補強材料など、混合される材料を均一に組み合わせる装置である。本発明の実施形態では、定置式及び移動式コンクリートミキサーの両方がある。
【０１３７】
図５Ａ〜５Ｂを見ると、前者の中でも、皿ミキサー６及び遊星形（または向流式）ミキサーの両方を含み、また典型的には約１〜４立方ヤードのバッチ、及びドラムミキサー１２（反転ドラムミキサー及び可傾式ドラムミキサーの両方を含む）に使用される二軸ミキサー、縦軸型ミキサーがある。ドラムミキサーは、高い生産速度が可能であり、大量での生産が可能であるため（約４〜１２立方ヤード以上のバッチ）、成分調合済みの市場に適している。全てのこのようなミキサーは、静止している、または可動中のいずれかの間に、そしてコンクリート設計により決定される順序で、皿７またはドラム１３に乾燥及び湿性構成成分を流し入れることにより、１回分のコンクリートが充填される。典型的には電気またはガス／ディーゼル駆動のモータ８は、直接的または間接的に回転し、典型的にはパドル１０により、または摩擦によりコンクリートミックスを混合するシャフト９を駆動し、材料はドラムによってまたはドラムミキサー中のスクリュー１４によって運ばれる。図５Ｃに示されるドラムミキサーの場合において、混合コンクリートは、トラック１５により混合され、定置式ミキサーと同じ方法で配送される。バッチプラントは、定置式のドラムミキサーの例であるが、プラントの構成要素は、トラクター−トレーラー載置され、ある場所に運搬され、使用のために組み立てられ、その後解体され、移動され得る。
【０１３８】
５Ｃを見ると、別の形態の定置式ミキサーは、ホッパー２８、流出口２９、本体３０、ブレードアセンブリ３１、リボンブレード３２、シャフト３３、及び支持体３４を有するリボンブレンダー２７である。ブレードアセンブリ３１は、シャフト３３を介して駆動装置３５（典型的には、電気またはガス／ディーゼル駆動）により駆動される。このようなミキサーは、ブレードアセンブリ３１が静止している、または可動中のいずれかの間に、そしてコンクリート設計により決定される順序で、ホッパー２８に乾燥及び湿性構成成分を流し入れることにより充填される。ブレードアセンブリ３１の回転、及びそれによりリボンブレード３２の回転は、充填された材料の混合をもたらす。
【０１３９】
後者（移動式ミキサー）は、コンクリートを混合し、それを建設現場に運搬するための、図５Ｄに示されるコンクリート運搬トラック（「セメントミキサー」または「輸送中ミキサー」）を含む。本発明の実施形態では、そのようなトラック１５は、その内部にらせん状ブレード１４を有する電動式回転ドラム１３を有する。一実施形態における回転ドラム１３は、コンクリートをより深くドラム１３内に押し込む。ドラム１３は、トラック１５がコンクリートを充填されている間、及びコンクリートが建物現場に運搬されている間、この（「充填」）方向で回転される。他の（「放出」）方向の回転ドラム１３は、アルキメデスねじ式機構がコンクリートをドラム１３からシュート１６上に放出させる、または押し出す。
【０１４０】
他のミキサーの例としては、コンクリート混合トレーラー、ポータブルミキサー、計量コンクリートトラック（量られ、充填されるが、現場で混合及び使用するために未混合の構成成分を含む）、Ｖブレンダー、連続処理装置、円錐形スクリューブレンダー、２重円錐形ブレンダー、遊星形ミキサー、２重遊星形高粘度ミキサー、異方向２重及び３重シャフト真空ミキサー、高剪断ロータステータ分散ミキサー、パドルミキサー、ジェットミキサー、移動式ミキサー、バンバリーミキサー、及び内部混合ミキサーが挙げられる。
【０１４１】
本発明の実施形態では、乾燥充填及び運搬ならびに事前混合運搬の２種類の使用モードのコンクリート混合トラックがある。最初のモードでは、トラック１５は、コンクリート設計により決定された順序で、乾燥材料、水、及び他の添加剤、ならびに／または補強材を含むまだ未混合のコンクリートミックスの構成成分でバッチプラントから充填され、ドラム１３の回転が目的地への運搬中にコンクリートを混合する。第２のモードでは、トラック１５は、コンクリート設計により決定された順序で、乾燥材料、水、及び他の添加剤ならびに／または補強材が既に添加され、充填前に既に混合されたコンクリートミックスで、コンクリート製造工場（または「中央混合」工場）でバッチプラントから充填される。この場合において、目的地への運搬中にコンクリートを混合するドラム１３の回転は、配送までミックスの液体状態を維持する。
【０１４２】
配送または建設現場に着いた時点で、ドラム１３は、作業現場に直接ミックスを誘導するために使用されるシュート１６上に湿性ミックスを押し出すために放出方向で動作される。この場合では、作業現場は、コンクリートプレーサまたは舗装機械などの湿性ミックスを移動または処理するために使用される他の機械を有し得る。シュート１６を使用してコンクリートが必要な場所に達することができない場合、コンクリートは、ある程度の距離を延長することができる（典型的には、１０メートル以上）柔軟なホースに接続されるコンクリートポンプ内に、またはコンベアベルト上に放出され得る。ポンプは、正確な場所、多層階建物、及び他の距離が抑制される場所に材料を移動する手段を提供する。ポンプの例としては、ポンプトラックまたはコンクリート混合トラックによって配送される、例えば成分調合済みのコンクリートを受容する移動式コンクリートポンプが挙げられる。このような移動式ポンプは、可動式ブーム上に載置されたパイプを使用して、建設プロセス中に所望の位置でコンクリートを設置することができる。別の例は、所望の場所でコンクリートを提供するために、建設プロセス中、パイプが定置され、構造の横に主に垂直に載置されることを除き、同様に動作する定置式コンクリートポンプである。
【０１４３】
本発明の実施形態は、最終用途のためのコンクリートを調製及び供給するための異なるプロセスを含む。
【０１４４】
一実施形態では、中央混合施設は、コンクリート自体を調製及び混合し得る。この混合プロセスは、図６を参照して説明される。ステップ４００は、水、セメント質材料、骨材（ＬＷＡ、砂、及び砂利を含む）、混和物、及び補強材料を含む、コンクリート前駆体材料を取得する。これは、例えば、購入または抽出により行われ得る。ステップ４０５で、必要な場合、任意の事前混合を含む、取得した材料が調製される。個々の材料は、典型的には、重量または体積で、ステップ４２０で測定され、ステップ４３０で個々の構成成分のバッチに形成される。コンクリート前駆体材料は、典型的には、ドラム型のコンクリートミキサー（乾燥はステップ４４０、水はステップ４５０）内に充填され、ステップ４６０でドラムを動作させることにより混合される。得られた湿性ミックスは、ステップ４７０で、コンクリート混合トラックまたはダンプトラックを充填するために使用されるか、またはステップ４８０で、それをポンプもしくは配送装置に放出することにより、現場で使用されるかのいずれかであってよい。コンクリート混合トラック１５またはダンプトラックは、中央混合施設によって、または第３者によって所有または管理され得る。このような第３者は、建設業者もしくは総合建設請負業者、またはそのような業者を提供する請負業者であり得る。本発明の実施形態では、現場での使用は、構造もしくは建物用のコンクリートミックスを設置するための機械、または事前成型のためのミックスの使用を含み得る。本発明の実施形態では、現場での使用は、構造梁、建築パネル、防音壁、防爆壁、スタジアム座席、配管／導管の周囲の溝の埋め戻し、絶縁屋根、壁、傾斜壁パネル、建物、通信塔建物、及び通常のコンクリートに特有の多くの他の使用を形成することを含む。
【０１４５】
一実施形態では、中央混合施設は、コンクリート前駆体材料を調製するが、混合のために別の業者にこれらの材料を配送または提供する。この混合プロセスも、図６を参照して説明される。ステップ４００は、水、セメント質材料、骨材（ＬＷＡ、砂、及び砂利を含む）、混和物、及び補強材料を含む、コンクリート前駆体材料を取得する。これは、例えば、購入または抽出により行われ得る。ステップ４０５で、必要な場合、任意の事前混合を含む、取得した材料が調製される。個々の材料は、典型的には、重量または体積で、ステップ４２０で測定され、ステップ４３０で個々の構成成分のバッチに形成される。コンクリート前駆体材料は、次に、コンクリート混合トラック（乾燥はステップ４９０、水はステップ５００）、または事前測定された袋を充填するために使用される。コンクリート混合トラックは、次に、ステップ５１０でコンクリートの混合を行い、ステップ５２０及び５３０で、必要に応じてそれを配送及び放出する。建設中の建物または他の構造の現場への配送が含まれ得る。このようなコンクリート混合トラックは、例えば、建設業者もしくは総合建設請負業者、またはそのような業者を提供する請負業者によって所有または管理され得る。
【０１４６】
図７Ａ〜７Ｂを見ると、事前成型コンクリートは、再利用可能な鋳型２０または「型」でコンクリートを成型し、それを制御環境下で硬化し、建設現場に運搬し、必要な場所に事前成型品２１を設置することにより生産された建設製品である。これは、湿性ミックスが現場で現場固有の型２２に流し込まれ、物品２１を作製するために現場で硬化される一般的なコンクリート製造とは対照的である。事前成型は、現場で再利用可能な鋳型２０でコンクリートを成型し、それを制御環境下で硬化し、れが必要とされる建設現場内でそれを運搬することも伴い得る。本発明の実施形態では、事前成型により作製された物品２１は、コンクリートブロック、構造梁、２重Ｔ型（ｄｏｕｂｌｅ−ｔｅｅｓ）、建築パネル、防音壁、防爆壁、傾斜壁パネル、電柱及び照明灯、橋床パネル、噴霧により適用される防火品、フェンス、セメント板、コンクリート瓦、及び浮遊プラットホームを含むが、これらに限定されない。
【０１４７】
本発明の一実施形態では、コンクリートブロックの事前成型（または「乾式成型」）製造は、Ｗ／ＣＭ比が低い（約０．２２以下）、非常に低スランプのコンクリート（ほぼゼロ）を提供することを伴う。粗骨材を含まない本明細書に記載されるＬＷＣミックスは、低いＷ／ＣＭ比（約０．２２）を有する、非常に低スランプのコンクリート（ほぼゼロ）に形成するために、混和物を除去し、水を減らす修正を含む、コンクリートブロックの作製に適していることが予想されるだろう。混和物は、型を除去するための湿潤剤として使用され得る。
【０１４８】
図８Ａに示されるように、及び図５Ｃを参照して、混合プロセスステップは、ステップ６００で最初に機器を準備し、次に、ステップ６０５及び６１０で乾燥成分及び液体成分を量ることである。ステップ６１５で、作動させている間、全ての軽量骨材をリボンブレンダー２７のホッパー２８に置く。次に、ステップ６２０及び６２５で、作動させている間、全てのセメント及び全ての水をリボンブレンダー２７のホッパー２８に置く。次に、ステップ６３０で、およそ更に１分、リボンブレンダー２７を作動させる。
【０１４９】
図８Ａに示されるように、及び図８Ｂを参照して、ＬＷＣミックスは、ステップ６３５で、測定流量でブロック機械４０に運ばれ、ステップ６４０で、コンクリートブロック用の再利用可能な鋳型４１内に入れられてよい。鋳型４１は、ＬＷＣミックスが入れられる外側鋳型箱４２及び１つ以上の鋳型ライナー４３を含む。ライナー４３は、ブロックの外形及びブロック空洞の内形を決定する。このような鋳型は、４インチ、８インチ、もしくは１２インチ厚を有するもの、または２つもしくは３つの「コア」４４（即ち、中空部分）、またはコアなし（即ち、中実ブロック）を有するものなど、異なるサイズ及び形状のコンクリートブロックを形成するために使用され得る。該形状は、矩形である必要はなく、湾曲しているか、または不規則であってもよく、ライナー４３は、同じライナー中で、同じ形状を有するか、または互いに異なる形状を有する、１つのブロックまたは複数のブロックを形成することができる。必要であれば、ステップ６４５で、コア４４を形成するために、１つ以上の鋳型ライナー４３が外側鋳型箱４２の内部のＬＷＣミックス内に挿入される。ステップ６５０で、鋳型４１中のコンクリートミックスは、高圧縮及び振動を受ける。しかしながら、必要とされる振動は、通常のコンクリートミックスよりも低くてよい。低スランプ、圧縮、及び振動のため、ブロック４５は、支持されずに直ぐに静置することができる。十分な圧縮及び振動の後、鋳型４１は、鋳型ライナー４３を引き抜き（必要な場合、ステップ６５５で）、ステップ６６０で外側鋳型箱４２を除去することにより取り外される（または剥がされる）。ブロック４５を押し下げ、鋳型から押し出す。そして、次に、ブロック４５は、ステップ６６５で硬化のために確保され、その後、ブロックは、建設現場に運搬されるか、または更なる販売のために販売され得る。硬化は、望ましいコンクリート特性を発達させるための蒸気硬化または他のプロセスを含み得る。
【０１５０】
実施例２３及び圧縮強度の試験結果ならびにこのようなコンクリートの実施例２４における例示的な範囲は、表ＸＸＩＶに示される。
【０１５１】
【表２５】
0006657126.tif 000026
【０１５２】
作製された構造用コンクリートブロックは、設計強度を満たしたか、またはそれを超えた。
【０１５３】
Ｒ値の値（材料の絶縁作用の尺度）は、ＡＳＴＭ  Ｃ１７７によってＬＷＣの２つの試験片の熱伝導率を試験することにより確立された。試験片は、実施例５に従い、ＬＷＣミックスから形成された。試験片は、１１．９７×１２．０４×２．０５及び１１．９３×１２．０３×２．０４（インチでＬ／Ｗ／Ｔ）であり、それぞれ、４１．０及び４０．９の乾燥密度（ｌｂ／立方フィートで）を有した。熱伝導率ＣＴ（（Ｂｔｕ−インチ）／（時間−°Ｆ平方フィート）で）は１．１５であった。計算されたＲ値の結果は、下の表ＸＸＶに示される。
【０１５４】
【表２６】
0006657126.tif 000027
【０１５５】
一実施形態では、袋詰め施設は、袋詰め用のコンクリート前駆体材料、ならびに袋詰め乾燥コンクリート（ブレンドまたは混合）の配送及び／または販売を準備する。これらのステップは、袋、ならびにセメント質材料、骨材、乾燥混和物、及び補強材料を含むコンクリート前駆体材料を取得することを含む。これは、例えば、購入または抽出により行われ得る。個々の材料が重量により測定され、ブレンドされ、密封される袋に入れられ、次いで販売のために販売及び／または提供される連続プロセスが使用される。図４を参照。
【０１５６】
本発明の別の実施形態は、実質的に完全に混合された後に測定されるとき、約４％を下回る、約３％、約２％、約１％、及び約０％のレベルを含む、測定混入空気が非常に低いコンクリートミックス（及び対応するコンクリート）である。一般的に、空気は、コンクリートミックスを体積的に拡張するために、混合中に混入されるか、または意図的に混入される。これは、より大きい体積のコンクリートを作製する有益な作用を有し、亀裂及び凍結／融解サイクルの破損に対する抵抗性、Ｗ／ＣＭ比、構成成分の分離に対する抵抗、作業性、ならびに凍結防止塩、硫酸、及び腐食性水に対する抵抗などの他の特徴を改善し得る。しかしながら、混入空気の添加は、硬化コンクリートの強度降下ももたらす。これは、相殺するためにより高い強度に設計されなければならないコンクリートミックスをもたらす場合があり、余分な材料費用（例えば、セメント及び混和物）が生じる。加えて、コンクリートが設計塑性空気含量を有するように混合されると、混入空気のそのレベルは、ポンプ操作（ミックスに対する圧力増加が混入空気を押し出す）及びミックスの運搬またはその使用の待機から生じる遅延などのミックスの使用に関連する作業の結果として降下する可能性がある。これは、混入空気の設計レベルの有益な作用を減少させ、利益性を減少させる可能性がある設計体積の損失をもたらす。よって、設計ミックスは、これらの懸念を克服するために、高レベルの混入空気を使用しなければならない場合がある。本発明の実施形態では、独立気泡かつ非吸収性粒子は、短所がない混入空気の利点を提供するためにミックス内の体積を置換するのに適している。また、利点は、寸法的に安定しており、圧力下の体積変化に実質的に耐える粒子である。この置換は、その機能を果たすための混入空気の必要性または有用性を排除または減少させる。例として、ガラス微小球などの粒子はその機能を果たし、同様に拡張されるが、より強いコンクリートをもたらす。これらの粒子は、約５体積％〜２５体積％以上のコンクリートミックスを形成する（ＶＲとして）ことが予想されるだろう。ＶＲの他の有用な範囲は、約１％〜６％、約６％〜２０％、約６％〜１５％、及び約８％〜１２％を含み得る。この実施形態では、砂及び／または粗骨材などの他の骨材が使用される可能性があるだろう。低密度微小球は、例えば、このような粒子の低強度があまり懸念されないものであろう場合、０．１２５もしくは０．１５のＳ．Ｇ．を有するものが好ましく、あるいは非常に高密度の微小球は、例えば、このような粒子の高強度が通常の密度、高強度を有し、例えば、軽量コンクリートは必要とされないが、亀裂抵抗が望ましい（土台または道路などにおいて）場合に使用されるコンクリートなどの値のものであろう場合、更には０．５もしくは０．６０もしくは０．６５のＳ．Ｇ．を有するものが好ましい場合がある。このようなコンクリートは、３０００ｐｓｉから上方向に４０００、５０００、６０００、７０００、７０００、９０００、及び１００００ｐｓｉ以上の範囲、ならびに１２０ｌｂ／立方フィートを超える密度の圧縮強度を有することが予想され得る。適切であると予想されるミックスの１つは、例えば、実施例２１の一般比率を有するものである。このようなコンクリートミックスは、図３Ａ〜３Ｂに記載されるステップに従い調製され、製品または構造は、上記のステップに従いそれから作製されると予測され得る。
【０１５７】
本発明の実施形態によるＬＷＣミックスは、様々な形態を取り得るコンクリート瓦を形成するためにも使用され得る。コンクリート瓦は、耐氷性及び耐火性であり、良好な絶縁を提供するため有用である。しかしながら、通常のコンクリート瓦から構成される屋根は、通常本来提供される、及び家が典型的に支えるために設計される屋根板／組成物屋根よりも実質的に重い。本発明の実施形態によるＬＷＣから形成されるコンクリート瓦は、他の利点を尚も提供するが、より軽く、容易に設置されるであろう。粗骨材を含まない本明細書に記載されるＬＷＣミックスは、低いＷ／ＣＭ比（約０．２２）を有する、混和物の一部または全てを除去し、非常に低スランプのコンクリート（ほぼゼロ）を形成するために水を減らすことによる修正の可能性を含む、コンクリート瓦の作製にしていることが予想されるだろう。
【０１５８】
混合プロセスステップは、コンクリートブロック製造に関して、図８Ａに示される通りであり、図５Ｃを参照する。コンクリート瓦を作製する方法の１つは、細長いシートを押し出す押出機の取入口にＬＷＣミックスを供給することによる。切断ツールは、適切な長さで細長いシートを切断して個々のコンクリート瓦を形成する。この後、コンクリート瓦は、硬化のために確保され、その後、それらは建設現場に運搬されるか、または更なる販売のために販売され得る。硬化は、望ましいコンクリート特性を発達させるための蒸気硬化または他のプロセスを含み得る。
【０１５９】
本発明の実施形態によるＬＷＣミックスは、セメント板を形成するためにも使用され得る。セメント板は、セメントと補強要素の組み合わせであり、典型的には、１／４インチまたは１／２インチ厚以上の４フィート×８フィートまたは３フィート×５フィートシートに形成される。これらは、耐湿、衝撃抵抗、及び／または強度が重要である壁要素として有用である。典型的な補強要素は、セルロース繊維または木片を含む。セメント材料は、繊維ガラスメッシュまたは繊維ガラスマットの２層間にも形成され得る。しかしながら、通常のセメント板は、比較的重く、切断がより困難である。本発明の実施形態によるＬＷＣから形成されるセメント板は、より軽く、容易に切断されるであろう。粗骨材を含まない本明細書に記載されるＬＷＣミックスは、セメント板の作製に適していることが予想されるだろう。
【０１６０】
混合プロセスステップは、コンクリートブロック製造に関して、図８Ａに示される通りであり、図５Ｃを参照する。セメント板を作製する方法の１つは、細長いシートを押し出すシート押出機の取入口にＬＷＣミックスを供給することによる。切断ツールは、適切な長さで細長いシートを切断して個々のセメント板のシートを形成する。この後、セメント板シートは、硬化のために確保され、その後、それらは建設現場に運搬されるか、または更なる販売のために販売され得る。硬化は、望ましいコンクリート特性を発達させるための蒸気硬化または他のプロセスを含み得る。
【０１６１】
本発明の実施形態は、吹き付けコンクリートの適用において、ＬＷＣ組成物または乾燥ミックスの使用を含む。吹き付けコンクリートプロセスは、コンクリートミックスが、ホースを通して加圧することにより運ばれ、空気圧によって表面に適用される一方で、適用ステップ中に同時に圧縮されることによるものである。典型的には、ミックスは、鉄筋、ワイヤメッシュ、または繊維などのある形態の補強材に対して適用される。乾燥ミックスまたは湿性ミックスの２つの種類がある。乾燥ミックスプロセスは、それぞれの適切な比率で、乾燥ミックス構成成分（例えば、セメント質材料、乾燥混和物、及びＬＷＡ）を提供すること、乾燥ミックス構成成分を混合すること、乾燥ミックス構成成分を保存容器に充填すること、その容器から、及びホースを介してノズルに乾燥材料を運ぶために空気圧を使用することを含む。ノズルで、水を添加し、乾燥材料と混合する一方で、乾燥ミックス及び水を表面に向かって放出する。湿性ミックスプロセスは、それぞれ適切な比率で、ミックス構成成分（例えば、水、セメント質材料、乾燥混和物、及びＬＷＡ）を提供すること、ミックス構成成分を混合してコンクリート組成物を形成すること、組成物を保存容器に充填すること、その容器から、及びホースを介してノズルに組成物を送り出すことを含む。ノズルで、空気圧を使用して、表面に向かって組成物を放出する。
【０１６２】
本発明の実施形態によるＬＷＣは、コンクリートまたは石材ブレードを必要とすることなく、通常の木工用のこぎりで容易に切断され得る。これは、全ての骨材が本明細書に記載されるＬＷＡであり、砂などの他の通常の骨材を含まないこれらのＬＷＣに関してそうである。更に、特別に硬化された、または超硬釘を必要とすることなく、また釘銃またはネイルドライバー及び／もしくはドリルを必要とすることなく、本発明の実施形態により作製されたＬＷＣに木構造用の通常の釘を容易に打ち込むことができる。更に、本発明の実施形態によるＬＷＣの表面は、家の内部もしくは外部または建築パネルなどに塗装可能（塗装準備済み）であってもよい。この場合において、塗装準備済みは、表面に空隙を含まない必要がある。
【０１６３】
本発明の実施形態によるＬＷＣは、通常のコンクリートよりも実質的に高い絶縁特性（高Ｒ値、低熱伝導率）を有することが予想される。これは、密度と伝導率との間の関係の理解に基づく。しかしながら、本発明の実施形態によるＬＷＣは、非常に大きい強度対重量（及び密度）比を有し、よって、所与の質量及び重量に対して良好に絶縁することができる。
【０１６４】
この場合において、ＬＷＡは、更には水よりも非常に密度が低く、最低密度構成成分であり、ミックスの上部に浮遊する自然な傾向がある。これは、いくつかの望ましくない結果を有する。主なものは、コンクリート製品または構造の不均一な特性をもたらす可能性があり、視覚的欠損（即ち、目に見える骨材の偏在）を生じる。不均一な特性は、製品または構造の一部が過度に高いＬＷＡ濃度を有することを意味する場合があり、よって、セメント質材料を変位させ、設計よりも弱い可能性がある。しかしながら、本発明の実施形態によるＬＷＣ及びＬＷＣミックスは、高度に均一なミックス特性を有し、そのためミックス密度は、１５％未満、１０％未満、及び１％変動する。つまり、ミックス設計は、ＬＷＡがミックス内で分離するのを大いに防止する。これは、ミックスからの一連の約７つの試験試料を継時的に注ぎ（ＡＳＴＭ  Ｃ１９２に従う）、それらのそれぞれの密度を試験する（ＡＳＴＭ  Ｃ５６７に従う）ことによって明らかとなった。この場合において、測定された密度は、非常に類似し、それらの間で約１％しか異ならなかった。
【０１６５】
本発明の実施形態は、構造用ＬＷＣに典型的に見られるよりも実質的に大きい強度対重量比を有するＬＷＣを含み、比率は、約２５００ｐｓｉ／９０ｌｂ／立方フィート（約２７．８）〜最大約６０００ｐｓｉ／１２０ｌｂ／立方フィート（約５０）であり得る（圧縮強度対密度として表される）。本発明の実施形態は、約８１．３（３３１０ｐｓｉ／４０．７ｌｂ／立方フィート）、約７１．２（２８００ｐｓｉ／３９．３ｌｂ／立方フィート）、約７１．３（４０００ｐｓｉ／５６．１ｌｂ／立方フィート）、約９７．０（３３１０ｐｓｉ／４０．７ｌｂ／立方フィート）、約４８．５（１７７０ｐｓｉ／３６．５ｌｂ／立方フィート）、約５８．１（７０６０ｐｓｉ／１２１．５ｌｂ／立方フィート）、及び約４８．６（１７５０ｐｓｉ／３６．０ｌｂ／立方フィート）の２８日圧縮強度対密度比を有するＬＷＣミックスを含む。本発明の実施形態は、約２９．８（３６２５ｐｓｉ／１２１．５ｌｂ／立方フィート）、４０．５（１５８０ｐｓｉ／３９．０ｌｂ／立方フィート）、３１．２（１８９０ｐｓｉ／６０．５ｌｂ／立方フィート）、５０．６（２７５７ｐｓｉ／５４．５ｌｂ／立方フィート）、６２．４（２４２７ｐｓｉ／４０．５ｌｂ／立方フィート）の７日圧縮強度対密度比を有するＬＷＣミックスを含む。この比率は、引張強度値または弾性率または破壊係数を使用して計算することもできる。この比率は、好ましくは、２８日以上の試験からの強度または係数を使用して計算されるが、硬化プロセスにおいて初期に実行された試験を使用して計算されてもよい。２８日値を使用して計算されたこのような比率は、強度値が老化と共に増加すると予想され得るため、良好であることが予想される。
【０１６６】
本発明の実施形態は、高強度置換体積因子（「ＳＶ」）を有するＬＷＣを含む。この値は、圧縮または引張強度をＬＷＡの置換体積（ＶＲ、湿性ミックスにおいてＬＷＡによって置換される体積百分率）で乗ずることによって計算される。または弾性率または破壊係数をＶＲで乗ずることによって計算され得る。これは、高い値がより良い、ＶＲにより反映される密度減少作用と組み合わせたコンクリートの強度の尺度である。本発明の実施形態では、ＳＶＣ（２８日圧縮強度に基づく）は、約８７０〜約２０００ｐｓｉの範囲であり、これらの値：１６７８、１７５４、１４２２、及び２０１０ｐｓｉを含み（唯一の骨材がガラス微小球を含むＬＷＡであるミックス）、そして約２７０〜約１０００〜約１７７０ｐｓｉの範囲であり、これらの値：２６８、１００３、１６１５、及び１７７１ｐｓｉを含む（砂及び粗骨材のいずれかまたは両方がガラス微小球を含むＬＷＡに加えて存在したミックス）。本発明の実施形態では、ＳＶＴ（７日引張強度に基づく）は、約９０〜約１１５の範囲であり、これらの値：８９．５、１０１．８、１１４．５、９４．３２ｐｓｉを含む（最初の３つは、唯一の骨材がガラス微小球を含むＬＷＡであるミックスである）。本発明の実施形態では、ＳＶＴ（２８日引張強度に基づく）は、約１２０〜約１８０ｐｓｉの範囲であり、これらの値：１１８、１３６．２、１５６．５、及び１８０．７ｐｓｉを含み（唯一の骨材がガラス微小球を含むＬＷＡであるミックス）、そして約２０〜約１７５ｐｓｉの範囲であり、これらの値：２３．８、１１２．１、１５３．５、及び１７６．７ｐｓｉを含む（砂及び粗骨材のいずれかまたは両方がガラス微小球を含むＬＷＡに加えて存在したミックス）。本発明の実施形態では、ＳＶλ（２８日弾性率に基づく）は、約２７０〜約４６０ｋｐｓｉの範囲であり、これらの値：２７３．９、３４４．５、４２１．６、４０５．６、及び４５８．１ｋｐｓｉを含み（唯一の骨材がガラス微小球を含むＬＷＡであるミックス）、そして約１６０〜約７７０ｋｐｓｉの範囲であり、これらの値：１５８．７、３７３．８、４６２．８、５９８．１、及び７６７．３ｋｐｓｉを含む（砂及び粗骨材のいずれかまたは両方がガラス微小球を含むＬＷＡに加えて存在したミックス）。本発明の実施形態では、ＳＶλ（７日弾性率に基づく）は、約２５０〜約３１５ｋｐｓｉの範囲であり、これらの値：２４８．５、２５４．５、２７３．９、及び３１４．４ｋｐｓｉを含む（最初の３つは、唯一の骨材がガラス微小球を含むＬＷＡであるミックスである）。この因子は、好ましくは、２８日以上の試験からの強度または係数を使用して計算されるが、硬化プロセスにおいて初期に実行された試験を使用して計算されてもよい。
【０１６７】
本発明の実施形態は、総乾燥原料に対する骨材の低い重量分率（ＦＡＤ）を有するＬＷＣミックスを含む。これは、上述のＬＷＡ、特にＳＧ  ０．１５微小球などの低密度ガラス微小球の実施形態を使用する密度減少作用の尺度である。ＦＡＤは、約１０〜約７５の範囲であり、これらの値：３０．３２、２９．７４％、２９．７１％、３０．０１％、３０．０６％、１３．９５％、１４．３７％、及び１３．８５％を含み（唯一の骨材がガラス微小球を含むＬＷＡであるミックス；１５％を下回るものはＳＧ  ０．１５微小球を含み、フライアッシュをあまり含まなかっ        た）、ならびに４２．０８％及び４２．０６％を含む（砂がガラス微小球を含むＬＷＡと共に骨材に含まれる各ミックス）。多量の砂または砂利を含む他のミックスは、実質的に高い値を有した。
【０１６８】
本発明の実施形態は、総乾燥原料に対する骨材の低い重量分率、及び高度に均一なミックス特性を有し、低い密度、低熱伝導率、高強度置換体積因子、高い強度対重量比、及び高強度対密度比を有するＬＷＣを形成する乾燥ＬＷＣミックスを含む。そのＬＷＣミックスは、ＬＷＡが上述のようにガラス微小球を含み得る、ＬＷＡを使用する実施形態を含む。
【０１６９】
本発明の実施形態は、このようなＬＷＡを含み、このような特性を有する自己充填性湿性ＬＷＣミックスを含む。
【０１７０】
本発明の実施形態は、このようなＬＷＡを含むＬＷＣミックス（湿性または乾燥）の構成成分のバッチを調製するプロセスを含む。
【０１７１】
本発明の実施形態は、このようなＬＷＡを含むＬＷＣミックスの未混合構成成分を含む。
【０１７２】
本発明の実施形態は、このようなＬＷＡを含むＬＷＣミックスを混合するプロセスを含む。
【０１７３】
本発明の実施形態は、混合のために、このようなＬＷＡを含むＬＷＣミックスの未混合構成成分を提供するプロセスを含む。
【０１７４】
本発明の実施形態は、袋詰めのために、連続プロセスでこのようなＬＷＡを含む乾燥ＬＷＣミックスを調製するプロセスを含む。
【０１７５】
本発明の実施形態は、低い密度、低熱伝導率、高強度置換体積因子、高い強度対重量比、及び高強度対密度比を有するこのようなＬＷＡから形成された、またはそれを含むＬＷＣを含む。
【０１７６】
本発明の実施形態は、このような特徴を有するこのようなＬＷＡから形成された、またはそれを含むＬＷＣを含む、製造または事前成型製品を含む。
【０１７７】
実施例１〜２４の表の様々な構成成分の比率は、重量で開示されるが、重量分率、重量パーセント、体積、体積分率、体積パーセント、または相対比（例えば、重量：１部水：１部セメント：１．２部骨材）としても表され得る。したがって、開示される比率は、より大きいバッチで、または連続プロセスでの使用に拡張可能である。
【０１７８】
本発明は、発明を実施するための形態もしくは特許請求の範囲に記載される、または図面に図示される、構造の詳細に対する、及び構成成分の配置に対する本出願に限定されないことを理解する。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実践及び実行することが可能である。また、本明細書において採用される表現及び用語は、説明の目的のためであり、制限するものとみなされるべきではないことを理解する。そのため、当業者は、本開示が基づく概念が本発明のいくつかの目的を実行するための他の構造、方法、及び系の設計の基準として容易に利用され得ることを理解する。したがって、特許請求の範囲が、本発明の主旨及び範囲から逸脱しない限りにおいて、このような同等の構造を含むとみなされることが重要である。
【図１Ａ】
0006657126.tif 000028
【図１Ｂ】
0006657126.tif 000029
【図１Ｃ】
0006657126.tif 000030
【図２】
0006657126.tif 000031
【図３Ａ】
0006657126.tif 000032
【図３Ｂ】
0006657126.tif 000033
【図４】
0006657126.tif 000034
【図５Ａ】
0006657126.tif 000035
【図５Ｂ】
0006657126.tif 000036
【図５Ｃ】
0006657126.tif 000037
【図５Ｄ】
0006657126.tif 000038
【図６】
0006657126.tif 000039
【図７Ａ】
0006657126.tif 000040
【図７Ｂ】
0006657126.tif 000041
【図８Ａ】
0006657126.tif 000042
【図８Ｂ】
0006657126.tif 000043