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発泡コンクリートは、軽量セルラーコンクリート（LCC）や低密度セルラーコンクリート（LDCC）などとも呼ばれ、セメントベースのスラリーで、可塑性モルタルに最低20%（体積比）の発泡体が混入したものと定義されています。[ 1 ]発泡コンクリートの製造にはほとんど粗骨材が使用されないため、コンクリートではなくモルタルという用語が適切です。また、「発泡セメント」と呼ばれることもあります。発泡コンクリートの密度は通常、400 kg/m 3 （670 lb/cu yd）から1,600 kg/m 3 （2,700 lb/cu yd）まで変化します。密度は通常、細骨材の全部または一部を発泡体で置き換えることによって制御されます。
発泡コンクリートは、発泡コンクリート、気泡コンクリート、エアクリート、セルラー軽量コンクリート、または低密度コンクリートとも呼ばれます。
発泡コンクリートの歴史は、主に断熱材として使用されていたオートクレーブ養生気泡コンクリートの製造が始まった1920年代初頭に遡ります。[ 2 ]発泡コンクリートの組成、物理的特性、製造に関する詳細な研究は、1950年代と60年代に初めて実施されました。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]この研究に続いて、1970年代後半から80年代初頭にかけて新しい混和材が開発され、建設プロジェクトでの発泡コンクリートの商業利用につながりました。当初、オランダでは空隙の充填や地盤の安定化に使用されていました。オランダで行われたさらなる研究により、発泡コンクリートが建築材料としてより広く使用されるようになりました。[ 6 ]最近では、連続発泡発生器を使用して発泡コンクリートが製造されています。発泡剤は圧縮空気で攪拌され、「エアクリート」または「フォームクリート」が作られます。この材料は耐火性、防虫性、防水性があります。優れた断熱性と遮音性を備え、木工工具で切断、彫刻、穴あけ、成形が可能です。この建築材料は、基礎、下地床、建築ブロック、壁、ドーム、さらには建築用布で補強できるアーチを作るのに使用できます。[ 7 ]
発泡コンクリートは通常、セメントまたはフライアッシュと砂と水のスラリーで構成されていますが、非常に軽量な混合物には、発泡剤を加えた純粋なセメントと水を推奨する供給業者もあります。 [ 8 ]このスラリーは、コンクリート混合プラントで合成気泡フォームとさらに混合されます。[ 9 ]フォームは、発泡剤を水と発生器からの空気と混合して作られます。発泡剤は、混合、打設、硬化の物理的および化学的プロセスに耐える高い安定性を持つ気泡を生成できる必要があります。
発泡コンクリート混合物は、型に流し込んだりポンプで注入したり、構造部材に直接流し込んだりすることができます。発泡体は、泡のチクソトロピー性によりスラリーを自由に流動させ、選択した型や型に容易に流し込むことができます。 [ 9 ]粘性のある材料は、固化に最大24時間かかります（ただし、70 ℃までの温度で蒸気養生してプロセスを加速すると、最短2時間で固化します。 [ 10 ] [ 11 ]）。固化後は、成形された製品を型から取り出すことができます。発泡コンクリート製造の新しい用途は、特殊な鋼線を使用した切断機で大きなコンクリートケーキをさまざまなサイズのブロックに切断することです。切断作業は、コンクリートが完全に硬化する前に行われます。
発泡体を安定させるためにキサンタンガムを添加することでこのプロセスを簡素化する試みが行われてきたが[ 12 ]、その結果得られる機械的特性や従来の発泡コンクリートとの類似性はまだ明らかにされていない。
発泡コンクリートは、オートクレーブ気泡コンクリートに比べて比較的安価で、製造方法が簡単な多用途な建築材料です。 [ 1 ]スラリー混合物にフライアッシュを使用した発泡コンクリート化合物はさらに安価で、環境への影響も少なくなります。発泡コンクリートは、用途に応じて200 kg/m³から1,600 kg/m³までのさまざまな密度で製造されます。 [ 1 ]低密度の製品は、さまざまなサイズに切断できます。この製品はコンクリートの一種（骨材の代わりに気泡が入っている）と見なされますが、その高い断熱性と遮音性により、従来のコンクリートとは全く異なる用途があります。
発泡コンクリートは、乾燥密度が400～1600 kg/m³ （ 25 lb/ft³ ～ 100 lb/ft³ ）、7日強度がそれぞれ約1～10 N/mm² （ 145～1450 psi）で製造できます。発泡コンクリートは耐火性があり、断熱性および遮音性に優れているため、床や屋根の断熱から空隙充填まで、幅広い用途に最適です。また、溝の復旧にも特に役立ちます。[ 9 ]
発泡コンクリートの用途例をいくつか挙げると以下のとおりです。
1990年代半ばまで、発泡コンクリートは収縮特性が高く、弱く耐久性がないと考えられていました。[ 1 ]これは、不安定な発泡気泡によって発泡コンクリートの特性が極めて低い密度（乾燥密度300 kg/m³未満）の製造や、耐荷重構造用途に適さないものになっていたためです。したがって、発泡コンクリートに混入した空気が、安定した非常に小さく均一な気泡内に閉じ込められ、無傷で隔離された状態を保ち、空隙間のセメントペーストの透過性を高めないようにすることが重要です。
合成酵素をベースとした発泡剤、発泡安定性向上剤、特殊な発泡生成、混合、ポンプ装置の開発により、発泡体の安定性が向上し、発泡コンクリートの密度が75 kg/m 3という軽量化が可能になりました。これは水のわずか7.5%の密度です。[ 14 ]この酵素は、タンパク質加水分解に基づかない、バイオテクノロジー由来の高活性タンパク質で構成されています。[ 15 ]近年、発泡コンクリートは、ドイツ、米国、ブラジル、シンガポール、インド、マレーシア、クウェート、ナイジェリア、バングラデシュ、ボツワナ、メキシコ、インドネシア、リビア、サウジアラビア、アルジェリア、イラク、エジプト、ベトナムなどの国々で、高速道路、商業ビル、災害復旧ビル、学校、アパート、住宅開発に広く使用されています。
発泡コンクリートは、米軍の高強度射撃訓練場で弾丸トラップとして使用する目的で研究されてきた。 [ 16 ]この研究の結果、 SACONという製品が米陸軍工兵隊に配備された。この製品は、摩耗した場合、コンクリート中の炭酸カルシウムが融剤として作用するため、捕捉された弾丸を分離する必要なく、金属リサイクル施設に直接出荷することができる。[ 17 ]
発泡コンクリートのエネルギー吸収能力は落下試験から概算され、密度に応じて4～15 MJ/m 3の範囲で変化することがわかった。最適な吸収は、水セメント比（w/c）が0.6～0.7の1000 kg/m 3の中密度混合物から推定された。 [ 18 ]