技術資料
各種シリカフュームがＧＲＣの物性値に及ぼす影響
日本電気硝子株式会社ガラス繊維事業部技術部担当課長

竹内 好雄

1．はじめにシリカフュームは産地や比表面積、また純度の異なる多くの種類が市販されている。これらのシリカフュームはGRC の耐久性や作業性を向上させる上で大変重要な混和材であり、特にプレミックス GRC に関しては流動特性に大きな影響を与える。そこで、各種のシリカフュームのプレミックス GRC の物性に及ぼす影響を調査した。
2．シリカフュームの特性値
今回の調査に用いたシリカフュームの特性値を表 1 に示す。
表1
生産国

各種シリカフュームの特性値

E1

E2

E3

E4

T1

T2

T3

ノルウェー

中国

ブラジル

中国

エジプト

中国

中国

U

U

U

U

D

320330600

タイプ

U

見かけ密度（ kg/ ㎥）

200-450

比表面積（㎡ /g ）SiO2（ % ）200-350 200-350−−＞1520.0

23.020.5＞93＞90＞85.094.290.693.0

タイプ：U ＝アンデンシファイド，D ＝デンシファイド

3．試験内容3.1 配合GRC の配合を表 2 に示す。高流動と高耐久の二つのタイプの GRC 配合を用いた。
表2GRC 配合タイプ

高流動高耐久

普通ポルトランドセメント

10030スラグ（比表面積 4000）−70

珪砂（6 号）

100−珪砂（5 号）

−

100

水3032

高性能 AE 減水剤

1.5

0.7 〜 1.2

シリカフューム

510

ガラス繊維（19mm）

7.17.3注）ガラス繊維含有率はモルタルに対して 3wt%

3.2 成形手順
混練にはオムニミキサーを用いた。シリカフュームは予め水に分散させ混合水とし、混合水、珪砂、粉体（セメント、スラグ）、減水剤の順で投入し、低速回転 110 〜 150 回転 / 分で 30 秒間、高速回転 160 〜 200 回転 / 分で 2 分
間混練後、モルタルフロー値を測定した。ガラス繊維投入後、低速で 5 秒、高速で 20 秒混練後、GRC フロー値を測定した。
3.3 作業性の評価
作業性を評価するために、モルタルフローと GRC フローの測定を行った。
・モルタルフロー：フローコーン（塩ビ製内径φ 55mm、高さ 50mm の円筒体）を水平な平板上に置き、混練したセメントモルタルをフローコーン擦り切れ一杯に充填する。フローコーンを垂直に静かに持ち上げ、平板上に広がったセメントモルタルの最大直径とそれと直交する直径を測定する。この二つの値の平均値をモルタルフロー値とする。
・G R C フ ロ ー：タッピングフローコーン（上部内径 70mm、下部内径 100mm、高さ 60mm の円錐台）をタッピングフローテーブルに置き、セメントモルタルとガラス繊維を混練した GRC をタッピングフローコーンに二回に分けて擦り切れ一杯に充填する。タッピングフローコーンを垂直に静かに持ち上げ、テーブルを 1 秒間に 1 回、計 15 回上下運動させ、テーブル上に広がった GRC
セメントの最大直径とそれと直交する直径を測定する。この二つの値の平均値を GRC フロー値とする。
3.4 物性試験
日本 GRC 工業会の試験方法に従って 70℃の温水に浸漬後の GRC 曲げ試験を行った。
3.5 長さ変化率
JIS A 1129 のコンタクトゲージ方法に準じ、以下の条件で乾燥収縮率を測定した。
・試験体寸法：長さ 250 ×幅 50 ×厚み 15mm，試験体数：各 3 体・成形翌日に脱型し、ゲージプラグを約 200mm の間隔で貼り付けて基長とし、20℃、60%RH の条件室で保管
4．結果
4.1 作業性フロー試験結果を表 3 に示す。高流動タイプ配合において、E1 〜 E4 および T1 は GRC フローが 200mm 前後であったが、T2 と T3 は 200mm を下回り、若干流動性に違いが見られた。高耐久タイプにおいても T2 と T3 は所定のモルタルフローを得るための高性能 AE 減水剤の添加量が増える傾向があった。両配合において T2 と T3 の流動性が若干低下する傾向が見られた。
表3シリカフューム

E1E2フロー試験結果
E3配合

E4T1T2T3

高流動タイプモルタルフロー（mm）

200165170165170145135

GRCフロー（ mm ）195220208203215188165

配合

高耐久タイプ

高性能 AE 減水剤

0.70.70.7

0.7

0.70.91.2

モルタルフロー（mm）

759375901138375

GRCフロー（ mm ）138150133163175153143

4.2 曲げ強度
曲げ強度試験結果を表 4 に示す。高流動タイプ配合において、E1 〜 E4 と比較して T1 〜 T3 は初期強度が低くなる傾向が見られた。気乾比重はE1〜E4が2.1前後なのに比較してT1〜T3は1.9前後と10%程度低い値であった。これは、混練による巻き込み空気の増加のためと思われ、比重の低下が強度低下につながったと思われる。
高耐久タイプ配合においては、曲げ強度、比重共に大きな差は見られなかった。
表4シリカフューム

E1

曲げ試験結果（材齢 28 日）

E2E3

配合

E4T1T2T3

高流動タイプLOP（ MPa ）

12.4

9.7

11.3

10.9

7.9

7.2

7.3

MOR（ MPa ）

18.7

13.2

14.8

15.6

10.1

11.3

9.9

ヤング率（ GPa ）

19.1

18.2

18.7

18.8

15.7

15.7

15.6

気乾比重

2.17

2.04

2.15

2.09

1.92

1.89

1.91

配合

高耐久タイプLOP（ MPa ）

5.6

5.5

5.8

5.5

6.1

5.7

6.2

MOR（ MPa ）

10.0

10.2

11.2

9.1

9.8

8.4

9.0

ヤング率（ GPa ）12.9

12.710.012.612.111.410.7

気乾比重

1.99

2.02

2.00

2.00

2.05

1.97

1.97

4.3 耐久性
耐久性試験結果を図 1 と 2 に示す。4.2 曲げ強度でも述べたように、高流動タイプ配合において、大きく分類して初期強度は E1 〜 E4 と T1 〜 T3 の 2 グループに分かれ、前者は少しずつ低下していく傾向が見られた。後者は初期強度が低いこともあり、低下する傾向は見られなかったが、20 日の促進後も前者の曲げ強度の方が後者よりも高かった。高耐久タイプ配合においては、ほぼ一定か若干上がるかのいずれかの傾向が全ての試験体に見られ、試験体の違いによる耐久性の違いは見られなかった。

図1

耐久性試験結果（高流動タイプ）

図2

耐久性試験結果（高耐久タイプ）

4.4 乾燥収縮
乾燥収縮試験結果を図 3 と 4 に示す。高流動タイプ配合において、乾燥収縮に差は見られなかった。高耐久タイプ
配合において、乾燥収縮に差が見られた。この配合では高性能 AE 減水剤の添加量でフロー値を調整しているものもあるが、E3，E4，T2 の乾燥収縮が大きい傾向が見られた。

図3

乾燥収縮（高流動タイプ）

図4

乾燥収縮（高耐久タイプ）

5．まとめ・高流動タイプ配合
T2，T3 は他のシリカフュームに比べて流動性が悪かった。
材令 28 日の曲げ強度では E1 が一番高い値であり、E1 〜 E4 が T1 〜 T3 と比較して高い曲げ強度を示したが、耐久性試験および、乾燥収縮の結果においてはいずれのシリカフュームも同等の性能を有していると考えられる。
セメントに対しシリカフュームを 5% 添加する配合において、T2，T3 については流動性を調整する必要はあるが、E1 〜 E4 および T1 は相互に代替可能と考えられる。
・高耐久タイプ配合
高流動タイプ配合と同様に、T2，T3 は他のシリカフュームに比べて流動性が悪かった。
材令 28 日の曲げ強度および耐久性試験においては、いずれのシリカフュームも同等の性能であった。乾燥収縮は
E3，E4，T2 が比較的大きかった。
セメントの 70% をスラグに置換しセメントとスラグの合計に対しシリカフュームを 10% 添加する配合において、E1，E2，T1 は同等の性能を有しており、代替可能と考えられる。T3 は、混和剤により流動性を調整することにより、代替可能と考えられる。