(57)【要約】【課題】高い流動性をもつ混練物を与えるとともに、優れた機械的強度と断熱性とを兼ね備えた断熱用コンクリートを提供する。【解決手段】セメント、平均粒径１μｍ未満のシリカ質超微粒子、平均粒径１〜２０μｍのシリカ質微粒子及び軽量骨材を含む組成物、水ならびに混和剤を含む混練物から得られるコンクリートであって、当該組成物が、セメント、シリカ質超微粒子及びシリカ質微粒子の合計量に対して下記１）又は２）のいずれかの組成割合を有する断熱用コンクリート組成物：１）シリカ質超微粒子５重量％以上１０重量％未満、セメント６５〜７５重量％及びシリカ質微粒子１５〜３０重量％、２）シリカ質超微粒子１０重量％以上３０重量％以下、セメント６５〜８５重量％及びシリカ質微粒子５〜２５重量％であり、平均温度２５℃での熱伝導率が０．１２ｋｃａｌ／ｍｈ℃以下であって、かつ圧縮強度が４５ｋｇｆ／ｃｍ2以上である断熱用コンクリートに係る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、平均粒径１μｍ未満のシリカ質超微粒子、平均粒径１〜２０μｍのシリカ質微粒子及び軽量骨材を含む組成物、水ならびに混和剤を含む混練物から得られるコンクリートであって、
当該組成物が、セメント、シリカ質超微粒子及びシリカ質微粒子の合計量に対して下記１）又は２）のいずれかの組成割合を有する断熱用コンクリート組成物：
１）シリカ質超微粒子５重量％以上１０重量％未満、セメント６５〜７５重量％及びシリカ質微粒子１５〜３０重量％
２）シリカ質超微粒子１０重量％以上３０重量％以下、セメント６５〜８５重量％及びシリカ質微粒子５〜２５重量％
であり、
平均温度２５℃での熱伝導率が０．１２ｋｃａｌ／ｍｈ℃以下であって、かつ圧縮強度が４５ｋｇｆ／ｃｍ2以上である断熱用コンクリート。
【請求項２】
シリカ質超微粒子が非晶質シリカを主成分とするものである請求項１に記載の断熱用コンクリート。
【請求項３】
シリカ質微粒子が珪藻土である請求項１及び２のいずれかに記載の断熱用コンクリート。
【請求項４】
低温タンクの防液堤内の地表面の断熱層の形成に用いる請求項１〜３のいずれかに記載の断熱用コンクリート。
【請求項５】
混練物がさらに繊維質材を含む請求項１〜４のいずれかに記載の断熱用コンクリート。
【請求項６】
混和剤が高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ剤及び分散安定化剤の少なくとも１種である請求項１〜５のいずれかに記載の断熱用コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱用コンクリート組成物及び断熱用コンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）等の低温流体は、地上又は地下につくられた低温タンク内で貯蔵されている。地上の低温タンクの場合、タンク及びタンク周辺部の基礎杭の周り、基礎スラブの床面、防液堤内の地表面に断熱層を設ける必要があり、従来よりパーライトコンクリート等の軽量コンクリート等が断熱層の形成に用いられている。
【０００３】
これらの断熱層には、機械的強度と断熱性が同時に求められる。一方、特に防液堤内の地表面の断熱層に用いられるコンクリートについては、現場でのコンクリート流し込みによる施工を行うため、コンクリート（混練物）の流動性が良好であることも必要である。
【０００４】
ところで、機械的強度と断熱性とは、互いに相反する特性であり、機械的強度を高めようとすると断熱性が低下し、逆に断熱性を高めようとすると機械的強度の向上が望めない。このため、従来より両者を同時に改善する試みが種々研究されている。
【０００５】
例えば、セメント、シリカ質超微粉末、高性能ＡＥ減水剤、分散安定化剤、水及び軽量骨材からなる高断熱性高強度軽量コンクリート組成物（特公平６−４９６２５号）が知られている。また、防液堤内の地表面、高床式貯槽基礎スラブ下の床面、露出した基礎杭の表面を覆う断熱材として用いる断熱コンクリートであって、黒曜石系発泡粒状物を主体とし、真珠岩系発泡粒状物を添加した混合物を骨材とし、ガラス繊維を混入して補強した低温液化ガス貯槽の防液堤用の断熱コンクリート（特開平３−３７１６８号）も知られている。これらのコンクリート組成物あるいはコンクリートによれば、機械的強度が改善でき、優れた断熱性も得られるとされている。
【０００６】
しかしながら、これらの技術においても、高い断熱性を維持しながらの機械的強度の改善効果が不十分であり、なお改善すべき余地が残されている。しかも、これらのコンクリート（水混練物）の流動性も不十分である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、これら従来技術によっても、優れた断熱性を維持しつつ高い機械的強度を達成できる材料が得られていない。それだけでなく、混練物の流動性の面においても改良を加える必要がある。
【０００８】
従って、本発明は、高い流動性をもつ混練物を与えるとともに、優れた断熱性を維持しつつ高い機械的強度を発揮できる断熱用コンクリートを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、これら従来技術の問題に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、特定のシリカ質微粒子を含むコンクリート組成物が上記目的を達成できることを見出し、ついに本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、セメント、平均粒径１μｍ未満のシリカ質超微粒子、平均粒径１〜２０μｍのシリカ質微粒子及び軽量骨材を含む組成物、水ならびに混和剤を含む混練物から得られるコンクリートであって、
当該組成物が、セメント、シリカ質超微粒子及びシリカ質微粒子の合計量に対して下記１）又は２）のいずれかの組成割合を有する断熱用コンクリート組成物：
１）シリカ質超微粒子５重量％以上１０重量％未満、セメント６５〜７５重量％及びシリカ質微粒子１５〜３０重量％
２）シリカ質超微粒子１０重量％以上３０重量％以下、セメント６５〜８５重量％及びシリカ質微粒子５〜２５重量％
であり、
平均温度２５℃での熱伝導率が０．１２ｋｃａｌ／ｍｈ℃以下であって、かつ圧縮強度が４５ｋｇｆ／ｃｍ2以上である断熱用コンクリート
に係る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明組成物によれば、粒度の異なるシリカ質微粉末を含む組成から構成されているので、優れた断熱性を維持しつつ高い機械的強度を発揮するコンクリート（硬化体）を得ることができる。特に、圧縮強度４５ｋｇｆ／ｃｍ2以上、熱伝導率  ０．１２ｋｃａｌ／ｍｈ℃以下という従来のコンクリートでは得られない効果を達成するこができる。
【００１２】
また、繊維質材を配合する場合には、圧縮強度、曲げ強度を高めることができると同時に、乾燥収縮を抑制ないしは防止できるので、耐熱衝撃性の向上あるいはコンクリート面の乾燥等によるひび割れを防止することもできる。
【００１３】
本発明の混練物は、従来のコンクリート混練物に比して流動性が高く、その取扱性や施工性においても優れた効果を発揮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
１．断熱用コンクリート組成物
セメントとしては特に制限されず、公知のセメントの中から用途等に応じて適宜選択すれば良い。例えば、ポルトランドセメント、アルミナセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、混合セメント等の公知のセメントを用いることができる。これらセメントは、市販品もそのまま使用することができる。これらは単独又は２種以上で使用できる。
【００１５】
シリカ質超微粒子は、シリカ（ＳｉＯ２）を主体とし、平均粒径１μｍ未満（好ましくは０．５μｍ以下）のものであれば特に制限されない。例えば、シリカフューム、合成球状シリカ等が挙げられる。これらは単独又は２種以上で使用できる。本発明では、特にシリカフュームのような非晶質シリカを主成分（５０重量％以上）とするものが好ましい。なお、本発明における「平均粒径」は、いずれも空気透過法による測定値を示す（以下に示される平均粒径も同じ）。
【００１６】
シリカ質微粒子は、シリカ（ＳｉＯ2）を主成分（５０重量％以上）とし、平均粒径１〜２０μｍ（好ましくは２〜１９μｍ）であれば特に制限されない。例えば、珪石粉、珪藻土、シラス、ホワイトクレー、高炉スラグ粉等が挙げられる。この中でも特に珪石粉、珪藻土等が好ましく、最も好ましくは珪藻土が用いられる。
【００１７】
セメント、シリカ質超微粒子及びシリカ質微粒子の組成割合は、用いる成分の種類等に応じて適宜設定すれば良い。好ましい組成割合としては、セメント、シリカ質超微粒子及びシリカ質微粒子の合計量に対して下記１）又は２）のいずれかの組成割合を有する：
１）シリカ質超微粒子５重量％以上１０重量％未満（好ましくは６重量％以上１０重量％未満）、セメント６５〜７５重量％（好ましくは６７〜７３重量％）及びシリカ質微粒子１５〜３０重量％（好ましくは１７〜２８重量％）、
２）シリカ質超微粒子１０重量％以上３０重量％以下（好ましくは１０重量％以上２５重量％以下）、セメント６５〜８５重量％（好ましくは６７〜７３重量％）及びシリカ質微粒子５〜２５重量％（好ましくは１０〜２３重量％）。
【００１８】
軽量骨材は特に限定的でなく、公知のコンクリート調製で使用されているものと同様のものを使用することができる。例えば、シラス、黒曜石等を調粒し、これを加熱して発泡させた無機発泡体、あるいは泡ガラス、廃棄泡ガラス等を粉砕して粒度調整したガラス粉末等を好適に用いることができる。軽量骨材の平均粒径は特に制限ないが、通常は０．１５〜５ｍｍ程度とすれば良い。
【００１９】
軽量骨材の含有量は、セメントの種類、最終製品の用途等に応じて適宜設定すれば良いが、通常はセメントに対して４〜６容量倍程度、好ましくは４．８〜５．８容量倍とする。この範囲内において、特に優れた断熱性、機械的強度及び流動性を得ることができる。
【００２０】
本発明では、必要に応じて各種の混和材を配合することもできる。例えば、ＡＥ剤、高性能ＡＥ減水剤、減水剤、高性能減水剤、撥水剤、流動化剤、防水剤、繊維質材、分散安定化剤、発泡剤、起泡剤等を添加することが可能である。これらは、いずれも公知のもの又は市販品を用いることができる。これらは単独又は２種以上で使用できる。
【００２１】
本発明では、特に高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ剤及び分散安定化剤の少なくとも１種を用いる。高性能ＡＥ減水剤は、セメントに対して通常０．２〜１２重量％程度配合すれば良い。ＡＥ剤は、セメントに対して通常０．１〜３重量％程度配合すれば良い。
【００２２】
また、分散安定化剤は、本発明では特に水に分散又は溶解し、あるいは吸水して粘性を高め、混練物中の水と固形分の分離を抑制することができる。例えば、ベントナイト、カオリン等の無機化合物、澱粉及びその誘導体、メチルセルロース等のセルロース誘導体、アルギン酸等の天然又は半合成高分子化合物、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミド、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸共重合体等の合成高分子化合物等が挙げられる。その他にも、各種の吸水性ポリマー、水溶性高分子化合物の低密度架橋物等が使用できる。また、これら高分子化合物はエマルジョンの形態で使用することもできる。これらは単独又は２種以上で使用できる。分散安定化剤は、セメントに対して通常０．０１〜１重量％程度配合すれば良い。
【００２３】
さらに、本発明では、機械的強度の向上、乾燥収縮の低減等を目的として、必要に応じて繊維質材を配合することもできる。例えば、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ビニロン繊維、パルプ、木綿、アラミド繊維等の有機繊維、ガラス繊維、耐アルカリガラス繊維、炭素繊維、ロックウール、セラミックスファイバー等の無機繊維を使用することができる。この中でも、補強効果に優れた耐アルカリガラス繊維が好ましい。繊維質材の添加量は、本発明組成物（混練物）の固形分に対して通常０．５〜２重量％程度とすれば良い。
【００２４】
本発明組成物による混練物は、これらの成分を水とともに均一に混合すれば製造することができる。例えば、セメントの０．５〜１重量倍の水に必要に応じて高性能ＡＥ減水剤、ＡＥ剤等を配合し、次いでセメント、シリカ質超微粒子、シリカ質微粒子、分散安定化剤等を混合してセメントミルクを調製した後、このセメントミルクに軽量骨材を混合し、さらに必要に応じて繊維質材を加えて混合すれば良い。また、セメント、シリカ質超微粒子、シリカ質微粒子、軽量骨材、繊維質材等の固形成分を予め乾式混合したものに水を加えて混合しても良い。
【００２５】
なお、本発明組成物の各成分の組み合わせ、混練時間等を変更することにより、最終的に得られるコンクリートの比重等を適宜調節することができる。
【００２６】
本発明組成物による混練物は、スランプ値が１８以上、特に２０以上とすることが好ましい。スランプ値は、水／セメント比、各成分等により調節することができる。これにより、特に優れた流動性を得ることができる。
２．断熱用コンクリート
本発明コンクリートは、本発明組成物に水を配合してなる混練物を用い、これを所定の形状に成形し、硬化させて得られるコンクリート硬化体である。
【００２７】
このコンクリートにより低温タンクの防液堤内の地表面の断熱層を形成する方法は、公知の施工方法に従えば良い。例えば、所定形状の型枠を組み、これに上記混練物を打設し、養生することによってコンクリート硬化体からなる断熱層を得ることができる。この場合、必要に応じて鉄筋、金網等の芯材を併用しても良い。
【００２８】
本発明断熱用コンクリートは、圧縮強度が通常４５ｋｇｆ／ｃｍ2以上であって、熱伝導率が通常０．１２ｋｃａｌ／ｍｈ℃以下（好ましくは０．１１ｋｃａｌ／ｍｈ℃以下）である。これら両方の特性を同時に満足する本発明コンクリートは、ＬＮＧ、ＬＰＧ等の低温タンクの防液堤内の地表面の断熱層の形成に好適である。また、上記低温タンクの基礎杭の周り、基礎スラブの床面の断熱部材にも利用できる。その他にも、機械的強度と断熱性が同時に要求されるような用途に使用することができる。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明確にする。なお、実施例及び比較例で用いた各成分の種類、特性等を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2004339058.tif 000002
実施例１
表２に示す組成及び配合割合のコンクリート組成物をそれぞれ調製し、さらに表２に示す水／セメント比で水と混練した。得られた混練物についてスランプ値を調べた。その結果を表２に示す。
【００３１】
次いで、各混練物を所定の型枠に流し込み、型枠内で所定期間養生した後、絶乾比重、圧縮強度、曲げ強度及び熱伝導率を測定した。その結果を表３に示す。
【００３２】
【表２】
2004339058.tif 000003
【００３３】
【表３】
2004339058.tif 000004
試料Ａは、混練時間を調整して比重の異なる２種類の試料を作製して上記物性を測定した。試料Ｂ及び試料Ｄは、軽量骨材としてパーライトと泡ガラス廃材粉砕品を重量比で８８：１２で混合したものを使用し、その他の試料はパーライトのみを用いた。また、試料Ｂ及び試料Ｄは、分散安定化剤として吸水性ポリマーを使用し、その他の試料はメチルセルロースを用いた。
【００３４】
表３中、スランプ値はＪＩＳ Ａ １１０１、圧縮強度はＪＩＳ Ａ １１０８（材齢２８日）、曲げ強度はＪＩＳ Ｒ ５２０１（材齢２８日）、熱伝導率はＪＩＳ Ａ １４１２（平均温度２５℃）に基づいてそれぞれ測定した。また、耐アルカリガラス繊維の添加量は、混練物の固形分に対する重量％である。
【００３５】
実施例２
シリカ質微粒子として珪藻土を用い、表４に示す組成及び配合割合のコンクリート組成物をそれぞれ調製し、表４に示す水／セメント比で実施例１と同様にして混練し、型枠に流し込んで試料を作製し、実施例１と同様にして各物性を測定した。その結果を表４に示す。
【００３６】
【表４】
2004339058.tif 000005
表２〜４の結果から、本発明組成物による混練物は流動性に優れており、また硬化体においては優れた断熱性を維持しつつ高い強度（圧縮強度及び曲げ強度）を発揮できることが明らかである。
【００３７】
比較例１
表５に示す組成及び配合割合で、シリカ質超微粒子（シリカフューム）を含まないコンクリート組成物（軽量骨材としてパーライト、分散安定化剤としてメチルセルロースを使用）を調製し、表５に示す水／セメント比で実施例１と同様にして混練し、型枠に流し込んで試料を作製し、実施例１と同様にして各物性を測定した。その結果を表５に示す。
【００３８】
【表５】
2004339058.tif 000006
表５の結果から明らかなように、シリカ質超微粒子を含まないものは、実施例の試料に比べて圧縮強度及び曲げ強度が低くなっており、強度面において実用化しにくいことがわかる。
【００３９】
比較例２
表６に示す組成及び配合割合で、シリカ質微粒子（珪石粉）を含まないコンクリート組成物（軽量骨材としてパーライト、分散安定化剤としてメチルセルロースを使用）を調製し、表６に示す水／セメント比で実施例１と同様にして混練し、型枠に流し込んで試料を作製し、実施例１と同様にして各物性を測定した。その結果を表６に示す。
【００４０】
【表６】
2004339058.tif 000007
表６の結果から明らかなように、シリカ質微粒子を含まないものは、実施例の試料に比べてスランプ値が低く、混練物の流動性が悪い。流動性の低さという点において、その実用化に問題があることがわかる。