JPH01275457A - セメント質材料およびそれを用いた成型品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は長期の衝撃強度を改善したガラス繊維補強セメ
ント質材料およびそれを用いた成型品に関するものであ
る。

［従来の技術］ ガラス繊維により補強されたセメント質材料（以下ＧＲ
Ｃと呼ぶ）は高い衝撃強度を有するものとして従来から
知られている。しかし、−数的にはＧＲＣの衝撃強度は
少しずつではあるが経時的に減少していく。これは水和
物の量が増加していくことによって、ガラス繊維とセメ
ント質マトリックスの界面の部分の空隙の形状が変化し
ていくことが原因の１つと考えられる。

この強度低下防止対策としては活性シリカ質物質、ガラ
ス繊維劣化防止剤などを添加することが知られているが
スプレー法以外の製法では繊維の含有量を高くすること
ができないので、この効果は充分でなくさらに衝撃強度
の改善が望まれている。また、ガラス繊維と合成繊維を
同時に使うことによって、ＧＲＣ成形成形術撃強度が改
善できることが提案されている。それには活性シリカ物
質及びガラス繊維劣化防止剤を併用することは開示され
ていない。

しかしながらか＼るＧＲＣ成形板においては。

繊維がアルカリにより次第に侵食されるので衝撃強度が
劣化するという課題がある。

（発明の解決しようとする課題） 本発明は従来技術が有していた上記課題を解決し長期間
の使用により衝撃強度の低下が極めて少ない成型品の得
られるセメント質材料およびそれを用いた成型品の提供
を目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明はセメント１１００Ｉ部に対して活性シリカ質物
質１〜４０車量部石膏Ｏ〜４０重量部、ガラス繊維劣化
防ＩＬ剤０．０２〜４重量部、ガラス繊維０．２〜３０
重量部、合成繊維０．５〜１０重量部からなるセメント
質物質に、必要に応じて骨材、添加剤を加え長期の衝撃
強度を改善したセメント質材料及びそれを用いた成型品
を提供するものである。

本発明のセメントとはＣａＯとＡｌ２Ｏ３を主成分とす
るカルシウムアルミネート系のセメントであるアルミナ
系セメントまたはＣａＯとＳｉＯ□を主成分とするカル
シウムシリケート系のシリカ系セメント及びそれらの混
合セメントが使用できる。

このアルミナ系セメントの代表例は通常のアルミナセメ
ントであり、このシリカ系セメントの代表例はポルトラ
ンドセメントであり、具体的には酋通ポルトランドセメ
ント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランド
セメント、白色セメントなどが使用できる。

本発明において、これらのセメントは単味でも使用でき
長期強度の低下防ＩＬの効果は高いものである。急速脱
型を可能とし、即ち早強効果を有し、高い初期衝撃強度
を得るためには両者を混合した混合セメントとなして使
用することが好ましく、アルミナ系セメント１〜３０ｗ
Ｌ％、シリカ系セメント９９〜７０ｗシ％の両者を含む
混合セメントとするか、またはアルミナ系セメント６０
〜９９ｗＬ％、シリカ系セメント４０〜ＩｗＬ％の混合
セメントとして使用されるのが好ましく、この範囲内に
することにより初期強度を充分高いものにすることがで
きる。中でも混合量を５ｗＬ％以上することにより、高
い早強性が得られる。

特に、この特徴は６０〜１２０℃に過熱しながら５〜１
００ｋｇ　／　ｃｍ”で加圧する加熱加圧による急速成
形にこのセメント質材料を適用した場合に大きな効果を
うみわずか数分間程度の成形時間で脱型が可能となる。

本発明のガラス繊維劣化防止剤は、成型品の早強性若し
くは、初期強度を改善し又は長期間の使用により強度が
低下するのを防止する効果を有するものである。かする
ガラス繊維劣化防止剤としては、金属の塩化物、硝酸塩
、亜硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩であって、そ
の金属の水酸化物の水に対する溶解度が２５℃において
１００ｇの水に対して０．２ｇ以下であるような金属の
塩或いは複塩が好ましい。

具体的な金属としては、Ｃａ、　Ｍｇ、　Ｆｅ、　Ａ　
Ｉが好ましく、若干効果は劣るがＮｉ、　Ｃｏ、　Ｓｎ
、　ｚｎ、　Ｍｎ、　ｚｒ及び希土類も使用できる。

かするガラス繊維劣化防止剤は、上述のセメント１００
１１′！量部に対して０．０２〜４重量部が好ましく、
Ｑ、０２重量部未満では効果の発現が不充分であり、文
通に４屯量部を越えると、異常凝結を生じる又は強度が
充分に発現しない等の欠点を生じやすくなり好ましくな
い。

本発明の活性シリカ質物質とは、Ｃａ（０１１）と反応
可能なシリカ質物質であり、ＳｉＯ□含有雇が５０ｗＬ
％以上であり、かつＪＩＳ　Ｒ−５２０２に従った不要
残分が５０ｗｔ％以下のものが、ＧＲＣ製造後の衝撃強
度低下が少ないため好ましい。特にＳｉＯ□含イ■■が
７０ｗＬ％以上のものを使用することにより、ＧＲＣ製
造後の強度低下を即ち長期衝撃強度の低下をほとんどな
くすことができる。この活性シリカ質物質の添加量は、
前述セメント１００屯量部に対して１〜４０重電部とさ
れ、１重量部未満では、長期強度の低下を防止すること
が困難であり、４０重量部を越えると初期強度がやや低
下することになり好ましくない。中でも５〜３　Ｑ　重
ｑ１部とすることがより好ましい。

特に本発明においては、加熱時間が短い成形又は加熱し
ない成形に適しており、長時間の加熱成形及び加熱養生
を行う場合には、長期強度の低下の防１ヒが不完全とな
りやすくあまり適していない。

特に長く加熱条件下にさらされる場合は、活性シリカ質
物質の量を多くすることが長期強度の低下防止の点では
好ましいが、加熱を全くしない或いは加熱時間が短かい
場合には、活性シリカ質物質を過剰にすることは絶対強
度が低下する原因となり、かつ強度の低下率にほとんど
差が生じないため、短期、長期のいずれの強度も低いも
のになるため好ましくない。

活性シリカ質物質としては、具体的にはフライアッシュ
、スラグ、白土、ポゾランシリカヒユーム等があるが、
中でも白土系のものを使用することが好ましく、特に別
府白土（ＳｉＯ□含有分９２．８ｗｔ％、不溶残分９．
２ｗＬ％）はＧＲＣの強度及びその低下率の少なさの点
からみても好ましく、シリカ成分のさらに多いシリカヒ
ユームが最も好ましい。

さらに活性シリカ質物質は、ブレーン値で５０００ｃｍ
”　／　ｇ以」二の比表面積を有することが、ＧＲＣの
強度低下の防止の効果が太き（好ましく、ブレーン値で
３０００ｃｍ”　７ｇ以上のものを使用する場合はその
使用量を減少させることが成形上、混練水量と減少させ
ることができるため、高い強度を得るのに適当である。

又、活性シリカ質物質においても活性度の低いもの、即
ちＳｉＯ□含有量が低いもの及び／又は不溶残分の多い
ものを使用する場合は、セメント質物質に対する量を比
較的条目に及び／又は粒度を細かくすることが好ましい
。

本発明の石に目ま、半水石膏、無水石膏も使用できるが
、三水石膏を使用することが本発明の効果を高めるため
には好ましく、その添加Ｍは、セメント１００車量部に
対して０〜４０重量部とされれば良い。

即ち、４０重量部を越えると増量剤的な効果しか生じな
くなり、強度低下をひきおこしやすくなるため好ましく
ない。

特にセメントにシリカ系セメントとアルミナ系セメント
の混合セメントを使用する場合には、石膏は添加される
ことが、強度の発現上好ましく、中でも５〜３０重量部
とされることが好ましい。

本発明のガラス繊維は、耐アルカリ性のガラス繊維が使
用でき、フィラメント、ストランド、ロービング又はそ
れらの切断物、集積物、織成物等が使用できる。

ガラス繊維は、セメント１００重量部に対して０．２〜
３０重量部加えられれば良＜、０．５重量部未満では強
度が低く不充分であり、３０重量部を越えるとＧＲＣ成
形体の表面に繊維のケバ立ちを生じやすくなり、強度の
増加もなく、逆に剥離現象を生じることもある。

又、ガラス繊維は、セメント質材料の固型分に対して０
．２〜ｌ０ｗｔ％とされることが強度」二及び経済上好
ましい。

本発明の合成繊維はポリプロピレン繊維、アルリルニト
リル繊維ビニロン繊維（ポリビニールアルコール系繊維
）ビスコース繊維（レーヨン繊維）アラミド繊維ポリイ
ミド繊維ポリアミド繊維、ポリエステル繊維ポリエチレ
ン繊維、などが使用できる。中でも高いヤング率と、製
造時にその強度性能が低下しないものが最も好ましい。

したがって、アラミド系繊維が最も好ましい性能を得る
のに適当であるが、製造コストを加味すれば、ポリプロ
系繊維が本発明の目的を達成するのに最も好ましい。ま
た、合成繊維を炭化することによって得られるカーボン
繊維も充分使用が可能である。

使用量についてはセメント同０重量部に対して０．５〜
２０重量部加えられれば良く、０．５重ｕ部以下では材
令初期の衝撃強度が低くなり過ぎ、また２０重量部以」
−ではセメント質固形分との均一な分散が困難となるた
め、繊維ζｌのコストに見合っただけの性能を得ること
ができなくなるだけでなく　ＧＲＣ成形体の表面に繊維
が多く露出してくるため毛滑な成形体を得るのが困難と
なってくる。したがって、合成繊維はセメント質材料の
固形分に対して２〜ｌ０ｗｔ％とすることが性能上およ
び経済上好ましい。

又、本発明は、セメントに混合セメントを使用する場合
には、凝結遅延剤を添加することが好ましく、これによ
り超急結を防止し、所望の形成時間及び強度を発生させ
ることが容易になる。

この凝結遅延剤としては、周知のものが使用でき、クエ
ン酸、酒石酸、デンプン、糖等の水酸基とカルボキシル
基を有する有機化合物が適している。

又、本発明で、シリカ系セメント、特にポルトランドセ
メント系のセメントを多く使用する場合には減水剤を添
加することが好ましい。

さらに本発明には、セメント質物質以外に本発明の効果
を害さないような通常のセメント質材料に加えられる各
種添加剤、骨材例えば防水剤、増粘剤、分散剤、顔料、
砂、軽量骨材、スチールファイバー、石綿、ポリマー、
パーライト、発泡スチロビーズ等が添加でき、セメント
質物質の６　屯；、’；’（（Ｉ’↑以下程度混入され
ても良い。

本発明のセメント質材料は、セメント配合物を全て混合
して水を加えて混練し、型に流し込む若しくは抄造する
等して製造する、又は、ガラス繊維を除いた固形物を混
練しこれを、モルタル吹付装置に供給し、吹付けしつつ
、ガラス繊維を供給して混合して製造する等の各種の製
法に使用でき、必要に応じて吸引脱水、振動、加熱等を
併用して使用されても良い。

又、混練したセメント質材料若しくは１■１述のように
して板状に成形された未硬化セメント質板状材料および
塊状材料等をプレス型に導入しプレス成形する或いは押
出し成形する等の成形法も便用できる。

本発明のセメント質材料組成物は加熱を併用して加熱加
圧する成形法、即ち短期脱型する成形法に適しており、
高い初期強度と長期強度をイ］し、強度低下が少ないと
いう本発明の効果が充分に得られる。

また押出成形やプレス成形後の未硬化セメント質材料に
も加熱加圧を施すことは短期間で高い衝撃強度を得るこ
とができ、本発明の効果を発揮するのに適している。

特にシリカ系セメントとアルミナ系セメントを混合した
セメントを使用することにより数分間程度の成形時間で
脱型できるため極めて生産性が良くなるものである。

［実施例］ 次に本発明を実施例を用いて説明する。

第１表に示した各実施例、比較例では、シリカ系セメン
トとしては早強ポルトランドセメント（三菱鉱業セメン
ト社製）、アルミナ系セメントとしてはアルミナセメン
ト（旭硝子社製商品名「アサヒフオンシュ」）を使用し
、石膏は二水石介、活性シリカ質物質は別府白土、およ
びシリカヒユームガラス繊維はガラス繊維チョツプドス
トランド（ビルキントンブラザース社製商品名ｒ　Ｃａ
ｍ’　−ＦＩＬロービング」を３７ｍｍ長に切断したも
の）、合成繊維としてはポリプロピレン繊維（商品名：
帝国産業製タフライトの１２ｍｍ長さ）凝結遅延剤はク
エン酸、減水剤はマイティー１５ＯＲ（花王石鹸社製（
商品名））、増粘剤はメチルセルロース、骨材は珪砂、
フ１！−機塩類はＭｇＣｌ＋　、ＣａＣＩｚ　、　Ｆｅ
Ｃｌ＊を使用し、全原料に水を加えて混練したものを型
枠に鋳込み８０℃、３０ｋｇ／ｃｍ２で２分間加熱プレ
スした後脱型し、脱型直後、２８０後（常温湿空下）及
び促進劣化試験後（すなわち、６０℃１００％湿度の蒸
気中で２８［］間劣化させた後）の衝撃強度を測定した
。

その結果を第１表のＮｏ、　ｌからＮｏ、　４までに示
す。

実施例Ｎｏ、　ｌはポルトランドセメント８０重量部、
アルミナセメント２０重量部、白土１０重量部、石膏１
５重量部、チョツプドストランド２．０重量部、合成繊
維２．５重量部、無機塩類としてＪＣＬ２を２重量部、
凝結遅延剤０．５重量部、減水剤を固形分で１．９重量
部、増粘剤０．２重量部、砂３５重量部と水３２重量部
を混練し、８０℃３０ｋｇ／ｃｍ”で２分間加熱ブレス
後脱型した例であり、脱型直後の衝撃強度はアイゾツト
試験機で測定してｌＯｋｇ−ｃ＋ｍ　／　ｃｍ”であっ
た、２８日後の値はｌ１ｋｇ−ｃｍ　／　ａｍ”であり
、促進劣化させた後もｌＯｋｇ−ｃｍ／　０ｍ２の衝撃
強度を得ることができ、衝撃強度の劣化はほとんどなか
った。実施例Ｎｏ、２は白土の代りにシリカヒユームを
用いた場合であり、Ｎｏｌとほぼ同様の結果が得られた
。いずれも活性シリカの少量の添加で高い性能を得るこ
とができた。

これに反して、比較例Ｎｏ、　ｌは合成繊維を使用しな
いでチョツプドストランドだけを４．５重量部使用した
場合であり、衝撃強度が著しく劣化する例である。比較
例Ｎｏ、２はチョツプドストランドを用いないで、合成
繊維だけを使った場合であり、脱型直後の強度が出に＜
＜、劣化後の衝撃強度も低くかった。実施例Ｎ０１３は
Ｎｏ、　１に比して、ポルトランドセメントの比率を増
大した例であり、やはり水３２重量部を混入して混線後
Ｎｏ、　ｌと同条件で成形したものである。脱型直後は
６．２ｋｇ−ｃａ＋／　ｃｍ”の強度であり。

Ｎｏ、　１より劣ったが、２８日後は１１ｋｇ−ｃｍ　
／ｃｒｍ”となり、Ｎｏ、　１より優れており、劣化試
験後は８．４ｋｇ・ｃｎ＋／ｃｍ″の値を維持すること
ができ、強度低下率は小さかった。

実施例Ｎｏ、　４はアルミナセメントが多い場合の例で
あり、劣化試験後の強度低下は全くなかった。実施例Ｎ
ｏ、　５はＮｏ、　ｌに比ベボルトランドセメントだば
を使用し、凝結遅延剤および増粘剤を使用しないで減水
剤の量を増加し。

加熱プレス時の加熱温度を常温としたものである。脱型
強度は小さいので即時脱型は不可能であるが２８日養生
後は充分な性能を得ることができた６また劣化試験によ
る衝撃強度低下もほとんどなく、優れた性能と有してい
た。実施例Ｎｏ、　６はＮｏ、　５において、活性シリ
カ質物質を３０重量に増加し、無機塩類を１重量部に減
少させた例であるが、　　Ｎｏ、５と同様な優れた性能
を得ることができた。

次に押出成形を行なった場合の結果を実施例に従って、
表２を用いて、説明する。実施例Ｎｏ、　７はＮｏ、　
６のチョツプドストランドを１．０重量部とし１合成繊
維を３．０重量部とし、減水剤を固形分で１．９重量部
、増粘剤２．３重量部、骨材５重量部、水１９重量部と
し、これらを混線後、押出成形し、７ｍｍ厚さの扱を得
、２０℃湿空中で２８日養生後の時点およびその後促進
劣化試験を行った時点での衝撃強度を測定した結果であ
る。この結果は表２に示されるように優れた性能を得る
ことができた。実施例Ｎｏ、　８はＮｏ、　７の減水剤
を固形物で３．６重量部まで増加し、増粘剤を省略した
例で、やはり押出成形によって成形したものであり、優
れた性能を得ることができた。実施例Ｎ０２９はＮｏ、
８のシリカヒユームを１０重量部とし水を１８重量部と
した例で、Ｎｏ、　９と同様、優れた性能が得られた１
表２の比較例Ｎｏ、　３はｕａｍ質として、チョツプド
ストランドだけを使用した例であり、２８日養生後の衝
撃強度は低（、促進劣化後も、さらに低い値となってい
る。比較例Ｎ００４はチップトストランドを使用せず、
合成繊維のみを使用した例であり、促進劣化試験後の値
は、Ｎ０１３と同様に相当低くなっている。

以上から明らかなように本発明の特定配合のセメント質
材料を用いることにより、長期の衝撃強度の優れたＧＲ
Ｃを加熱プレス法、平ブレス法、押出成形法などの成形
法により容易に得ることができるものであり、特に、そ
の中でもシリカ系セメント、アルミナ系セメント、活性
シリカ物質１含成繊維、ガラス繊維、無機塩類および各
種成形助剤を用いて極めて短期脱型が可能となり、かつ
、この場合においても、長期の衝撃強度が低下しにくい
ＧＲＣが得られるため、今後、種々のＧＲＣに応用が可
能なものである。

上記のセメント組成物は吹つけ法による製造方法や抄造
法にも利用でき、長期衝撃強度の優れたＧＲＣを得るの
に非常に適したものであるということができる。

（発明の効果） 本発明によれば、長期間の使用により衝撃強度の低下が
極めて少ない成型品を得ることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セメント１００重量部に対して活性シリカ質物質
   １〜４０重量部石膏０〜４０重量部、ガラス繊維劣化防
   止剤０．０２〜４重量部、ガラス繊維０．２〜３０重量
   部、合成繊維０．５〜１０重量部からなるセメント質物
   質に、必要に応じて骨材、添加剤を加え長期の衝撃強度
   を改善したセメント質材料。
2. （２）請求項１記載のセメント質材料を硬化してなる成
   型品。