(57)【要約】【課題】本発明の目的課題は、簡便で、精度が高く、尚且つほぼ非破壊で、極めて迅速に、汎用性の高い、軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率の測定方法を得るにある。【解決手段】軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率を測定するにあたり、該軽量気泡コンクリートのナノ細孔容量を測定し、ナノ細孔容量と軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率の相関関係から該軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率を算出することを特徴とする収縮率の測定方法。【選択図】　なし。【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率を測定するにあたり、該軽量気泡コンクリートのナノ細孔容量を測定し、ナノ細孔容量と軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率の相関関係から該軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率を算出することを特徴とする収縮率の測定方法。
【請求項２】
請求項１において、ナノ細孔容量をＶとし、該軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率をεとするときに、式ε＝１３．５３９８×Ｖ＋０．０１９９で与えられる収縮率を用いることを特徴とする収縮率の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
軽量気泡コンクリート収縮率測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軽量気泡コンクリートとは、概ねの場合、トバモライト結晶、珪酸カルシウム水和物ゲルおよび石英を主成分とし、半径が数ｍｍ以下の球状気孔とトバモライト乃至は珪酸カルシウム水和物ゲルの微粒子中に存在する数百ｎｍ以下の細孔を持つ形態を有し、かさ密度が１．０ｇ／ｃｍ３以下であるマトリックス材料と、それに内包される補強鉄筋から構成され、一般に、住宅の外壁、床、屋根、もしくは道路用遮音装置の遮音材として用いられる材料である。このような軽量気泡コンクリートを大気中で長期間に亘って使用すると、例えば、Ｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ誌Ｎｏ．２（１９７２年）においてＺ．Ｓａｕｍａｎが記述するように、経年変化によってその寸法が僅かながら収縮することが知られている。尚、この経年変化とは、大気中の微量成分による化学反応を意味する。ところで、軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率を測定する従来の方法として、測定される軽量気泡コンクリートに予め２枚のオパールガラスを取り付け、両オパールガラスの表面につけた目印の間隔を光学式測長器で測定する方法が知られている。しかしながら、この方法は主に研究開発のための試験評価として大きさが２０×４０×１６０ｍｍ程度の軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率を測定するために用いられるものであり、建築物の材料として実際の使用状態にある軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率を測定するには、該軽量気泡コンクリートのサンプリングから該目印の間隔の測定までに３ヶ月間程度の非常に長い操作時間を要するという欠点があった。更には、測定する軽量気泡コンクリートに該オパールガラスを取り付けた後に該軽量気泡コンクリートを建築物に施工すると該建築物の美観を損ね、更には、測定前まで使用されていた該軽量気泡コンクリートをサンプリングした後には該建築物の機能を回復するための補修作業が必要となるという欠点もあった。即ち、従来までに、建築物の材料として実際の使用状態にある軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率を測定する手法は知られておらず、建築材料、住宅施工、建築物管理を業とする者、もしくは軽量気泡コンクリートを利用する者において、軽量気泡コンクリートの劣化程度の診断の一手段として、該収縮率を簡便に、高い精度で、尚且つほぼ非破壊で、極めて迅速に、高い汎用性で以って測定する手法が切望されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的課題は、簡便で、精度が高く、尚且つほぼ非破壊で、極めて迅速に、汎用性の高い、軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率の測定方法を得るにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率を簡便に、且つ高い精度で以って測定する方法を得ることを目的として鋭意研究を続けてきた。その結果、経年変化した軽量気泡コンクリートが示すナノ細孔容量を用いることで上記の目的を達成することを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は、
「１」軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率を測定するにあたり、該軽量気泡コンクリートのナノ細孔容量を測定し、ナノ細孔容量と軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率の相関関係から該軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率を算出することを特徴とする収縮率の測定方法、
「２」「１」において、ナノ細孔容量をＶとし、該軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率をεとするときに、式ε＝１３．５３９８×Ｖ＋０．０１９９で与えられる収縮率を用いることを特徴とする収縮率の測定方法、
に係わる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を説明する。
本発明の軽量気泡コンクリートとは、トバモライト結晶、珪酸カルシウム水和物ゲルおよび石英を主成分とし、半径が０．０３〜３．０ｍｍ好ましくは０．１〜１．０ｍｍの球状気孔とトバモライト乃至は珪酸カルシウム水和物ゲルの微粒子中に存在する１０００ｎｍ以下好ましくは５００ｎｍ以下の細孔を持つ形態を有し、かさ密度が０．１０〜０．９０好ましくは０．４０〜０．６０ｇ／ｃｍ３であるマトリックス材料と、それに内包される補強鉄筋から構成され、一般に、住宅の外壁、床、屋根、もしくは道路用遮音装置の遮音材として用いられる材料である。本発明で述べる経年変化とは、大気中の微量成分による化学反応を意味する。
【０００６】
また、本発明では、或る軽量気泡コンクリートの経年変化前における寸法をＬ１、経年変化過程における寸法をＬ２とし、下記式ε＝（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１×１００で与えられる量を収縮率εとして％の単位で定義し、軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮の程度を表す。
先ず、軽量気泡コンクリートを経年変化させた場合における、該軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率と、該軽量気泡コンクリートのナノ細孔容量との関係について述べる。
【０００７】
経年変化前の軽量気泡コンクリートを寸法が２０×４０×１６０ｍｍとなるように湿式カッターで切断し、該切断された試料における４０×１６０ｍｍの面に予め２枚のオパールガラスをエポキシ接着剤で接着し、両ガラスの表面に間隔が１４０ｍｍとなるようにダイヤモンドナイフで目印を付けおく。
次に、次の条件１および条件２によって該切断された試料を経年変化させる。即ち、条件１では、該切断された試料を、軽量気泡コンクリートを用いる建築物が一般に使用される大気中で３０年以下の期間に亘って経年変化させた。条件２では、該切断された試料を、温度を２０℃、相対湿度を６０ＲＨ％に調整した雰囲気中にて１ヶ月安定化させた後に、温度を２０℃、相対湿度を６０〜９０ＲＨ％、二酸化炭素濃度を３〜１０％、空気濃度を９０〜９７％に調整した雰囲気中において３ヶ月以下の期間に亘って経年変化させた。
【０００８】
上記の操作において、該目印の間隔を光学式測長器で測定し、経年変化前の該目印の間隔をＬ１、経年変化の過程における該目印の間隔をＬ２として前述式によって収縮率εを算出した。
次に、経年変化した軽量気泡コンクリートについてナノ細孔容量を測定する方法を述べる。本発明では、ガス吸着法によって測定されるガス吸着等温曲線について、後述するｔ法による解析によって得られるガス吸着量を液体状態であるとした値をナノ細孔容量と定義した。ガス吸着法によるガス吸着等温曲線の測定原理については、日本ベル（株）が著すＢＥＬＳＯＲＰ１８の取扱説明書に詳細が記述されている。
【０００９】
先ず、経年変化した軽量気泡コンクリートを１．０〜３．０ｇだけ秤量し、乳鉢にて５分間粉砕して、該粉砕物を粒径２〜４ｍｍとなるように篩い、ガス吸着装置用の試料管に詰め、これを該ガス吸着装置の前処理部に取り付けた。前処理条件は、該ガス吸着装置の前処理部における真空度を０．１〜１０Ｐａ、温度を１０５℃、加熱時間を１０時間として前処理を行った。次に、該前処理を行った試料管および試料を測定部に取り付け、ガス吸着等温曲線を測定した。この時、ガス吸着装置として、日本ベル（株）製ＢＥＬＳＯＲＰ１８ＰＬＵＳを用い、試料量を０．５〜１．０ｇ、吸着ガスを窒素とした。
【００１０】
次に、測定されたガス吸着等温曲線についてｔ法を用いた解析を行った。ｔ法を用いた解析の手順は日本ベル（株）が著すＢＥＬＳＯＲＰ１８の取扱説明書に詳細が記述されているように、基準試料の吸着層の厚さを横軸に、ガス吸着等温曲線から算出されるガス吸着量を縦軸にプロットして、ｔプロットを作成した。該ｔプロットにおいて、基準試料の吸着層の厚さが０ｎｍ以上１ｎｍ以下の領域でｔプロットが鋭い屈曲点を有する場合に、ＢＥＬＳＯＲＰ１８の取扱説明書に記載されるデータ処理を行うことによって、該領域におけるガス吸着量を求めた。本発明では、このようにして算出される該ガス吸着量を液体状態であるとした値を以ってナノ細孔容量と定義した。
【００１１】
次に、上述した条件１乃至は条件２において経年変化した軽量気泡コンクリートについて、上述の手段で測定された収縮率およびナノ細孔容量の関係を図１の○印によって示す。該図から判るように、経年変化した軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率とナノ細孔容量との間には明瞭な相関関係、具体的には、ナノ細孔容量が長いほど、収縮率が大きいという関係が読み取れる。
即ち、この関係を利用することによって、ナノ細孔容量を測定することで軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率を算出でき、更には該軽量気泡コンクリートの劣化程度の診断が可能となる。
【００１２】
更には、上記測定されたナノ細孔容量をＶ、収縮率をεとするときに、図１において両者の関係はＲ２値＝０．８３４９を以って下記式ε＝１３．５３９８×Ｖ＋０．０１９９で近似できる。該式を用いれば、本発明による収縮率の測定において、より精度の高い結果を得ることが可能となる。尚、該式を該図中に点線によって示す。
本方法によれば、実際の建築物であっても軽量気泡コンクリートを取り外すことなく、その一部を１．４〜１．６ｇの重量だけサンプリングするだけで十分に収縮率の測定が可能である。即ち、通常の建築物１件当たりに用いられる軽量気泡コンクリートの重量が数１０ｔであることを考慮すると、概ね非破壊である評価手段であるといえる。
【００１３】
また、本発明で示すようなガス吸着法によれば、約３〜５時間弱の積算時間であれば本目的のためには十分であり、また、サンプリングからナノ細孔容量の測定終了までおよそ６時間もあれば十分に本目的を達することができ、極めて迅速な測定手段であるといえる。
更には、ガス吸着法によるナノ細孔容量には、測定結果の操作者による依存性が極めて少ないので、汎用性の高い手法であるといえる。
以上のように、本発明によれば、簡便で、精度が高く、尚且つほぼ非破壊で、極めて迅速に、汎用性の高い、軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率の測定が可能となる。
【００１４】
【実施例】
本発明をさらに具体的に説明するために以下に実施例を述べる。
（測定試料）
本実施例では、次の方法で製造された軽量気泡コンクリートを経年変化させることによって得た。即ち、珪石５３重量部、生石灰７．５重量部、セメント３７重量部、乾燥石膏２．５重量部、以上の固形分１００重量部に対して水６８重量部、アルミ粉末０．０６重量部を混合したモルタルスラリーを型枠に注入した後、予備養生してできた半硬化状のブロックをピアノ線で切断したものをオートクレーブ養生した。尚、上記セメントには通常ポルトランドセメントを、アルミ粉末には平坦な形状の金属アルミニウム粉末を用いた。
【００１５】
（経年変化条件）
本実施例では、下記に述べる条件１および条件２によって経年変化を行った。条件１では、上記方法で製造された軽量気泡コンクリートを、実施工された建築物として通常の大気中で３０年以下の期間に亘って使用させて経年変化させた。条件２では、上記方法で製造された軽量気泡コンクリートを寸法が２０×４０×１６０ｍｍとなるように湿式カッターで切断し、温度を２０℃、相対湿度を６０ＲＨ％に調整した雰囲気中にて１ヶ月安定化させた後に、温度を２０℃、相対湿度を６０〜９０ＲＨ％、二酸化炭素濃度を３〜１０％、空気濃度を９０〜９７％に調整した雰囲気中において３ヶ月以下の期間に亘って経年変化させた。
【００１６】
（ナノ細孔容量の測定法）
ナノ細孔容量は次に述べる手段によって測定した。先ず、経年変化した軽量気泡コンクリートを１．０〜３．０ｇだけ秤量し、乳鉢にて５分間粉砕して、該粉砕物を粒径２〜４ｍｍとなるように篩い、ガス吸着装置用の試料管に詰め、これを該ガス吸着装置の前処理部に取り付けた。前処理条件は、該ガス吸着装置の前処理部における真空度を０．１〜１０Ｐａ、温度を１０５℃、加熱時間を１０時間として前処理を行った。次に、該前処理を行った試料管および試料を測定部に取り付け、ガス吸着等温曲線を測定した。この時、ガス吸着装置として、日本ベル（株）製ＢＥＬＳＯＲＰ１８ＰＬＵＳを用い、試料量を０．５〜１．０ｇ、吸着ガスを窒素とした。次に、測定されたガス吸着等温曲線についてｔ法を用いた解析を行った。ｔ法を用いた解析の手順は日本ベル（株）が著すＢＥＬＳＯＲＰ１８の取扱説明書に詳細が記述されているように、基準試料の吸着層の厚さを横軸に、ガス吸着等温曲線から算出されるガス吸着量を縦軸にプロットして、ｔプロットを作成した。該ｔプロットにおいて、基準試料の吸着層の厚さが０ｎｍ以上１ｎｍ以下の領域でｔプロットが鋭い屈曲点を有する場合に、ＢＥＬＳＯＲＰ１８の取扱説明書に記載されるデータ処理を行うことによって、該領域におけるガス吸着量を求めた。本発明では、このようにして算出される該ガス吸着量を液体状態であるとした値を以ってナノ細孔容量とした。
【００１７】
（経年変化による収縮率の従来法による測定方法）
次に述べる手段によって条件２の測定試料の経年変化による収縮率を別途に求め、本発明の収縮率の確認を行った。即ち、上記湿式カッターで切断された軽量気泡コンクリートにおける４０×１６０ｍｍの面に２枚のオパールガラスをエポキシ接着剤で接着し、予め両オパールガラスの表面に間隔が１４０ｍｍとなるようにダイヤモンドナイフで目印を付けおき、該目印の間隔を以ってＬ１およびＬ２とし、これらを光学式測長器で測定した値を用いて収縮率を算出した。
【００１８】
【実施例１】
上記方法によって経年変化された軽量気泡コンクリートについてナノ細孔容量Ｖの測定を行い、更にε＝１３．５３９８×Ｖ＋０．０１９９によって収縮率εを算出した。その結果を表１に示す。また、それぞれの試料について経年変化による収縮率を従来法によって測定した結果を該表にて比較する。該表に示されるように、本方法によって求めた収縮率は従来法に極めて近い値であった。
【００１９】
本発明を用いた結果、サンプリングに要した試料量は０．６３〜０．８０ｇであり、サンプリングからナノ細孔容量の測定終了までの所要時間は３〜５時間であった。尚、実施例１および比較例１について、サンプリングした軽量気泡コンクリートの量と測定に要した所要時間を該表に比較する。
【００２０】
【比較例１】
従来法による測定によれば、条件２におけるサンプリングの量は６４〜６５ｇであり、サンプリングから光学式測長器による測定終了までの所要時間は３ヶ月であった。
尚、表１は、実施例１および比較例１で記載する、各試料の経年変化条件、ナノ細孔容量、本発明で測定された収縮率、本発明によるサンプリング量、本発明による測定所要時間、従来法で測定された収縮率、従来法によるサンプリング量、従来法による測定所要時間の関係である。
【００２１】
【表１】
2004037084.tif 000002
【００２２】
【発明の効果】
これまで、軽量気泡コンクリートの劣化程度の診断の一手段として、実際の使用状態にある軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率を簡便に、高い精度で、尚且つほぼ非破壊で、極めて迅速に、高い汎用性で以って測定する手法が切望されていた。従来の方法として、測定される軽量気泡コンクリートに予め２枚のオパールガラスを取り付け、両オパールガラスの表面につけた目印の間隔を光学式測長器で測定する方法が知られているが、この方法を建築物の材料として実際の使用状態にある軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率を測定するには、該軽量気泡コンクリートのサンプリングから該目印の間隔の測定までに３ヶ月間程度の非常に長い操作時間を要し、更には、測定する軽量気泡コンクリートに該オパールガラスを取り付けた後に該軽量気泡コンクリートを建築物に施工すると該建築物の美観を損ね、更には、測定前まで使用されていた該軽量気泡コンクリートをサンプリングした後には建築物の機能を回復するための補修作業が必要となるという欠点もあり、これまでに建築物の材料として実際の使用状態にある軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率を測定する手法は知られていなかった。本発明の目的課題は、簡便で、精度が高く、尚且つほぼ非破壊で、極めて迅速に、汎用性の高い、軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率の測定方法を得るにある。本発明によれば、従来法よりも極めて微量のサンプリング量で、迅速に、より高い精度で軽量気泡コンクリートの経年変化による収縮率を測定することができる。また、本方法によれば、サンプリングによる軽量気泡コンクリートの補修は概ね不要である。以上のように本発明は産業上において大いに有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、発明の実施の形態で記載する、経年変化した軽量気泡コンクリートのナノ細孔容量と経年変化による収縮率の関係、およびε＝１３．５３９８×Ｖ＋０．０１９９である。
【図１】
2004037084.tif 000003