石膏コンクリート

石膏コンクリートは、木造建築やコンクリート建築における床下地材として使用される建築材料であり、耐火性、遮音性、輻射暖房、床の平坦化を目的としています。 ^[1]石膏プラスター、ポートランドセメント、砂の混合物です。^[1]

石膏コンクリートは、建設専門家によって、一般的な用法（法律上はそうではない）としてジプクリートと呼ばれることがあるが、^{[2] [3]}これは、マクソン社の石膏コンクリートブランドの商標であるジプクリートの^{別名である。 [4]石膏コンクリートの他の一般的なブランドには}、レベルロック^[5]（USジプサム社製）やファームフィル^[6]がある。

米国特許第4,444,925号には、Gyp-Crete®の成分として、常圧焼成 石膏、砂、水、および少量の各種添加剤が記載されています。記載されている添加剤には、ポリビニルアルコール、クエン酸ナトリウムやフライアッシュなどの増量剤、 Colloids社製のColloid defoamer 1513 DDなどの界面活性剤、およびナフタレン スルホン酸 ホルムアルデヒド凝縮物のナトリウムまたはカリウム誘導体をベースにした流動化剤が含まれています。1つの混合物の例を以下に示します。^[7]

ポリビニルアルコールの目的は、コンクリートの表面がほこりっぽくなるのを防ぐことです。正確なメカニズムはわかっていませんが、コンクリートが固まると、水が表面に上がり、細かいほこりの粒子が付着すると考えられています。水が蒸発すると、ほこりの粒子が表面に付着します。ポリビニルアルコールは、ほこりの粒子が水とともに上方に移動するのを防ぐと考えられています。^[7]

混合物は、専用のトラックを使用して現場で準備されます。トラックには、水タンク、混合タンク、貯蔵タンク、ポンプ、砂と焼石膏のコンベアが搭載されています。砂と石膏のホッパーは車両の外部に取り付けられています。^[8]

混合物を準備するには、砂と焼石膏をホッパーに入れて混ぜます。必要な水のほとんどを混合タンクに入れてから、砂と焼石膏を混ぜます。砂と焼石膏をすべて混ぜたら、適切な粘稠度が得られるまで残りの水を加えます。最後に、添加剤を混ぜて、コンクリートのバッチ全体を貯蔵タンクに移し、長いホースで必要な領域にポンプで送り出します。バッチから少量のサンプルを採取して取っておくと、セットアップ時間を観察し、添加剤の量を調整してタイミングを正しくすることができます。

混合物を注ぎ込んだら、平らにならす必要はほとんどありません。混合物は、40インチの1x4などの平らな板で優しく滑らかにする必要があります。これにより、焼石膏が表面に集中しやすくなります。^[8]

米国特許第4,075,374号では、重量比配合が加圧焼成石膏10部、砂38～48部、水4～10部と記載されている。また、ダウ・ラテックス460などのラテックス乳剤0.03～0.1部も加えられた。泡立ちを防ぐため、ラテックスにWEXなどの消泡剤を0.2%の濃度で加えた。大気圧で焼成した石膏は薄片状の粒子があるため結果が悪く、15～17psiの圧力で焼成した石膏は密度が高く結晶性の粒子であるため結果がよいと述べられている。^[8]

その後、この元の配合では膨張しすぎて、床が割れるケースもあったことが判明した。米国特許4,159,912号では、膨張を大幅に抑えるために変更を加えたことが説明されている。この配合では、膨張を抑えるために5～8%のポルトランドセメントが加えられた。コンクリートはポルトランドセメントで強化されたため、ラテックス乳剤と消泡剤は不要になった。ボールミルで粉砕して質感を変えれば、大気圧焼成石膏を焼成石膏の大部分に使用できることがわかった。砂の割合も変更され、焼成石膏との比率が1:1.3～1:3になった。これにより、混合物は流動性が高くなったが、硬化時間は変わらなかった。^[9]

石膏コンクリートは軽量で耐火性があります。1.5インチの石膏コンクリートのスラブの重量は1平方フィートあたり13ポンドですが、通常のコンクリートは1平方フィートあたり18ポンドです。^[10] 石膏コンクリートは軽量ですが、下地材や上塗り床材として使用する場合、圧縮強度は通常のコンクリートと同じです。^[11] 7人の作業員チームであれば、1日の作業で通常のポルトランドセメントの4～6倍の量の石膏コンクリートを敷くことができます。これは、非常に流動性の高い石膏コンクリートは、通常のコンクリートよりも水平にするのが簡単なためです。さらに、木製の下地床に最初にラテックスのフィルムを塗布すると、下地床とコンクリートの接着力が「通常の」コンクリートよりもはるかに良くなります。さらに、セメントに釘を打ち込んでも床が欠けないという利点もあります。^[8] 石膏コンクリートのコストは通常​​のコンクリートと同程度で、1平方フィートあたり1.75ドルから6.00ドルの範囲です。^[12] 通常のコンクリートは1平方フィートあたり2.50ドルから4.50ドルの範囲です。^[13]

1940 年代後半には、銅管とポートランド コンクリートが輻射熱床の設置に使用されました。銅管を地面の周りに敷き詰め、ポートランド コンクリートを流し込んで銅管を覆い、床の平らな土台を作ります。しかし、ポートランド コンクリートは銅管に対して腐食性が強すぎるため、この方法は 15 ～ 20 年以内に米国では使用されなくなりました。1980 年代には、架橋ポリエチレン( PEX) 管を石膏コンクリートと併用して輻射熱床を設置すれば PEX 管の腐食を心配する必要がないため、米国では輻射熱床に石膏コンクリートが再び広く使用されるようになりました。^[14]

1. ^ 特許の表には、PVA 含有量が 0.45 グレイン (0.00002%) と記載されています。その後、PVA は焼成石膏と 1:0.005625 の比率でなければならないと記載されています。これにより、PVA 含有量は 0.45 ポンド (0.16%) になります。