JPH01320243A - 軽量セメント組成物 - 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） 本発明はセメント組成物、特に内装あるいは外装建材な
どに用いられる軽量建築材料を製造するのに好適なセメ
ント組成物に関する。

（従来の技術） 壁材や天井材などの内・外装用建築材料として。

軽量のセメント成形体が使用されている。軽量セメント
成形体を製造する方法としては、セメント組成物の各成
分に水を加えて混合するときに気泡を発生させる方法、
および軽量骨材を含有するセメント組成物を使用して成
形体を調製する方法がある。これらのうち、気泡を発生
させる方法としては、空気連行剤、界面活性剤などの発
泡剤を混合して撹拌により発泡させる方法；分解により
過酸化水素などのガスを発生する物質を混合しておき、
該物質の分解により発生するガスを利用して発泡させる
方法などがある。しかし、このようにして発生させた微
細気泡を含む泥状のセメント・組成物を真空押出成形す
ると、押出機の減圧ゾーンで脱気されて気泡の大部分は
消滅する。そのため低密度のセメント成形体が得られな
い。

上記軽量骨材を使用する方法において、軽量骨材として
は、パーライト、シラスバルーン、火山礫などの比較的
細粒でかつ低比重の骨材が使用されている。しかし、こ
れらを含むセメント組成物材料を押出機内で加圧・混練
すると、該骨材は破砕されやすく、そのため、軽量セメ
ント成形体が得られない。特開昭５６−１７９６５号お
よび特開昭５６−１７９６７号公報にｉ、上記パーライ
ト、シラスバルーン、火山礫などに加えて、低アルカリ
（ＧＲＣ）ｉｔ維と、木炭やパルプとを含有するセメン
ト組成物が開示されている。上記ＧＲＣ繊維は補強繊維
として加えられており、木炭やパルプは、該組成物の各
材料を混練したときに軽量骨材の破砕およびＧＲＣ繊維
の損傷を防ぐ目的で加えられている［上記混練時の破砕
や損傷は、低水分の条件下において（未硬化成形体の形
状維持のために必要である）の強力な混純により生じや
すい］。しかし、木炭やパルプにはリグニンや樹脂が含
有され、これらがセメントの硬化反応に悪影響を与える
。つまり。

成形体の硬化を室温下で行った場合、または蒸気雰囲気
下で行った場合には、得られる成形体の強度が不充分で
あるため、オートクレーブを用いた高温高圧下での処理
が必要となる。

上記軽量のセメント成形体を製造する場合、特に押出成
形により成形を行う場合には、成形性および得られる未
硬化の成形体の形状維持性が良好であることも要求され
る。従来、セメント成形体を押出し成形により製造する
場合には１石綿繊維を添加することにより、成形性およ
び形状維持性が確保されていた。石綿繊維の添加により
得られる成形体の強度も向上する。しかし石綿は特定化
学物質に指定されており、その発癌性が問題となってい
る。石綿セメント成形体を製造するときには使用基準が
設けられてはいるが、製造時および使用時における発塵
の問題から、現在では石綿を含有しないセメント組成物
を用いた成形体が望まれている。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記従来の欠点を解決するものでありその目的
とするところは、外装または内装用建築材料として利用
され得る高強度かつ軽量のセメント成形体を調製し得る
セメント組成物であって。

かつ有毒な石綿を含有しない軽量セメント組成物を提供
することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の軽量セメント組成物は、セメント軽量骨材、無
機骨材、補強繊維およびセルロース系混和剤を含有し、
該軽量骨材の平均粒径が２　ｍｍ以下であり、そして該
無機骨材が粒径ｌ〜１００μｍの球形骨材と粒径０．０
１〜１μｍの超微粒子骨材とを含有し、そのことにより
上記目的が達成される。

本発明に用いられるセメント組成物に含有されるセメン
トとしては、ポルトランドセメント、高炉セメントアル
ミナセメントなど公知のセメントがいずれも使用され得
る。

組成物中に含有される軽量骨材としては１粒径が２側以
下であり、かつ嵩比重が０．５以下、好ましくは粒径が
０．１〜２　ｍｍで、嵩比重が０．１〜０．４の無機質
中空粒子（中空粒子または多孔質粒子をさしていう）が
用いられる。このような中空粒子としては、フライアッ
シュ（石炭火力発電所の集塵器で採取される微粉炭燃焼
灰）を比重選鉱したもの、つまり、フライアッシュを水
腹選鉱して浮遊した中空粒子が好適である。このような
軽量骨材は組成物中に、セメント１００重量部に対し、
５〜１００重量部、好ましくは５〜５０重量部の割合で
含有される。過少であると、得られるセメント成形体が
高比重となり、過少であると得られる成形体の強度が劣
る。

セメント組成物に含有される無機骨材は粒径が１〜１０
０μｍの球形骨材を主成分とし、さらに粒径０．０１〜
１μｍの超微粒子骨材が含有される。無機骨材のうち球
形骨材としては、フライアンシュ１球形ケイ酸カルシウ
ム（シリコンメタル、フェロシリコンなどの製造時に副
生ずる）などが好適である。超微粒子骨材としては、上
記粒径を有する無機質粒子であって、後述の成形工程に
おいて細密充填構造を形成し得、かつ硬化工程において
ポゾラン反応を起こすような粒子が用いられる。そのよ
うな超微粒子骨材としては、マイクロシリカ。

シリカヒユーム（いずれもフェロシリコンの製造時に副
生ずる）；天然ポゾラン、珪藻土、シリカフラワー、エ
アロジルなどが好適である。無機骨材は、セメント組成
物中に上記セメン目ＯＯ重量部あたり５〜１００重量部
の割合で含有され、該無機骨材中に上記超微粒子骨材が
１〜２０重量％の割合で含有される。無機骨材の組成物
全体に占める割合が低いと成形性に劣り、過剰であると
得られる成形体の強度が低下する。さらに上記超微粒子
骨材が過少であると、得られる成形体にエフロレッセン
スが発生する（白化する）ために塗膜性能等に問題が生
じる。逆に過剰であると凝結時間が短縮されるため成形
性が劣る。

補強繊維は、得られる成形体の曲げ強度および衝撃強度
を向上させるのに用いられる。それには例えば、有機繊
維、パルプ、繊維状ウオラスナイトなどが利用され得る
。有機繊維の素材としては。

ビニロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル系
樹脂、アラミド、ポリエステル、カーボンなど耐アルカ
リ性の素材が好適である。補強繊維の直径は１〜１００
μｍ、繊維長は３〜２０［１１１１１が適当である。こ
の補強繊維はセメント１００重量部に対し０，２〜１０
重量部の割合で組成物中に含有される。

補強繊維が過少であると得られる成形体の強度が低下す
る。過剰であると組成物の各材料を混合したときの分（
ＩＪｆ、性が悪く、その結果、得られる成形体の強度が
低下する。

セルロース系混和剤は９組成物を押出成形するときにあ
る程度の粘度を付与し、流動性を改善する目的で用いら
れる。セルロース系混和剤としては、メチルセルロース
、ヒドロキシエチルセルロースなどが好適に用いられる
。このセルロース系混和剤は、セメンｌ−１００重量部
に対し、０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜５重
量部の割合で組成物中に含有される。過少であると組成
物を混和したときの粘度が低いため、逆に過剰であると
粘度が高いため、いずれも成形性に劣る。

本発明方法によりセメント成形体を製造するには、従来
のセメント押出成形と同様の工程が採用され得る。例え
ばまず、上記セメント軽量骨材。

無機骨材、補強繊維およびセルロース系混和剤をトライ
ブレンドする。これに適量の水を加えて湿式ブレンドを
行い２次いで混練機を用いて充分に混練を行う。得られ
る可塑性の混練物を所望の金型を有する押出成形機に導
き、加圧下で押出し成形を行う。押出された所望の形状
を有する成形体は、所定の条件下（例えば温度４０〜６
０°Ｃ１湿度９０〜１００％）で４〜４８時間にわたり
放置（養生）することにより硬化する。上記、ブレンド
工程、混練工程および押出成形工程には、いずれも汎用
の設備が用いられ得る。

（作用） 本発明方法により上記セメント組成物を押出成形すると
、押出機内においては混練物は充分な流動性を有し、流
速が均一となりかつ押出された未硬化の成形体は硬化が
進行するまで充分な保形性を有する。このような良好な
性質は、■セメント組成物中の無機骨材のうち球形骨材
が加圧下においてベアリングの効果を示すこと；および
■超微粒子骨材が含有されるため混練物は揺変性（チキ
ソトロピー）を有し、加圧下においては流動性が良好で
あり、押出後においては保形性が充分であること；に主
として起因すると考えられる。混練物はセルロース系混
和剤を含有するため、適当な粘度が付与される。複雑な
異形断面形状を有する金型により成形が行われる場合に
も、脱水工程を必要とせず、容易に成形が行われる。押
出された未硬化の成形体は保形性が良好であり硬化する
までに変形することがない。得られた硬化成形体には、
軽量骨材が含まれているため、該成形体は低比重である
。かつ、補強繊維が含まれているため。

充分な強度と耐衝撃性とを有する。このような成形体は
住宅の壁材、天井材などに好適に利用される。

本発明によれば、このように、従来の石綿繊維を使用す
ることなく壁材、天井材などの内装および外装建築材料
に適した軽量かつ高強度のセメント成形体が容易に製造
される。石綿繊維を使用しないため、製造工程および使
用時において石綿の発塵による発癌の危険性がない。

（実施例） 以下に本発明を実施例につき説明する。

力ｌ土 （Ａ）可塑性混練物の調製： ボルトランドセメント　　　　　　　　　　　　１００
フライアツシユ（平均粒径５０μｍの球形粒子）３０マ
イクロシリカ（平均粒径０．１５μｍの球形粒子）５０
ビニロン繊維（直径１４μｍ、長さ６ｍｍ；クラレ社製
）　　　１ メチルセルロース（９０ＳＩ！−３０，０００、信越化
学社製）　１上記処方のセメント組成物の水辺外の各成
分をミキサー（アイリンヒミキサー　ＲＶＯ２型；日本
アイリッヒ社製）に入れ１１０００ｒｐで２分間混合し
た。

これに水を加え、さらに約１分間混合した後、オーガー
式混練機（ＭＰ−１００型；宮崎鉄工社製）で充分に混
練して可塑性混練物を得た。

（Ｂ）平板セメント成形体の調製：（Ａ）項で得られた
混練物を、平板試作用金型（開口部中２５０ｍｍＸ厚さ
１５ｍｍ）が取り付けられた真空押出成形［（ＭＶ−Ｆ
Ｍ−Ａ−１ｉ宮崎鉄工社製）のホッパーに供給し、押出
し成形により巾２５０ｍｍ、厚さ１５ｍｍ、長さ５０ｃ
ｍの平板サンプルの調製を行った。このときの押出圧力
と単位時間あたりの押出量とを測定した。押出圧力は、
押出機のバレルから金型へ至る抵抗部の圧力をブルドン
管圧力ゲージで測定した。単位時間あたりの押出量は、
金型先端部から押出される平板サンプルの６０秒間に吐
出された長さ（ｃｍ／ｍ１ｎ）を測定し１次式により算
出した。

Ｔ：単位時間あたりの押出量（ｆｆｉ／ｈｒ）α：金型
出口の断面積（Ｃイ） β：押出された平板サンプルの長さ（ｃｍ／分）上記未
硬化の成形体を５時間、室温で放置（前置き）した後、
５０°Ｃ，Ｒ１１９５％以上の雰囲気下で１２時間保持
（１次養生）シ、さらに２０′Ｃの水中へ約４週間浸漬
した。

（Ｃ）成形体の性能評価：（Ｂ）項で得られた浸漬後の
サンプルを巾２５ｍｍ、長さ２４　Ｏｎ＋ｍに切断（押
出方向に対し直角に切断）Ｌ、１０５°Ｃのギヤーオー
ブンに入れて約４８時間乾燥後、室温まで放冷した。

このサンプルを２００ｍｍの間隔で支持し、その中央部
にオートグラフ（島津製作所製）を用い、２．５１Ｔｌ
ｆｆｌＺ分の曲げ速度で力を加えて曲げ強度を測定した
（曲げ強度試験）。別に、浸漬後のサンプルを巾２００
ｍｍ、長さ２００順に切断し、１０５°Ｃで２日間乾燥
した後１次式により成形体の比重を測定した：比重＝板
の重量／厚さ×幅×長さ （重量はｇ単位で小数点第２位まで１寸法はＣｌ１１単
位で小数点第２位まで測定した。） 各試験の結果を下表に示す。

災施拠（ 軽量骨材の量を１５重量部とし、そして、水の量を４０
重量部としたこと以外は実施例１と同様である。その結
果を下表に示す。以下、実施例３〜４および比較例１〜
２の結果もあわせて下表に示す。

実新Ｉ生１ 軽量骨材の量を３０重量部とし、マイクロシリカの量を
１０重量部とし、メチルセルロースの量を１．５重量部
とし、そして水の量を４２重量部としたこと以外は実施
例１と同様である。

実差朋」− マイクロシリカの量を１０重量部とし、補強繊維として
アラミド繊維（平均直径１２μｍ１長さ６ｍＩｎ）１重
量部を使用したこと以外は実施例１と同様である。

ル較■土 軽量骨材およびメチルセルロースを使用せず。

マイクロシリカの量を１０重量部とし、水の量を３０重
量部としたこと以外は実施例１と同様である。

止較炎Ｉ マイクロシリカを使用せず、軽量骨材の量を８０重量部
とし、メチルセルロースの量を１．５重量部とし、そし
て水の量を５０重量部としたこと以外は実施例１と同様
に押出成形を試みた。しかし、成形不良となり、満足し
得る形状の成形体が得られなかった。

（以下余白） 表から１本発明の組成物を用いると、セメント成形体が
押出成形により成形性よく得られることがわかる。得ら
れた未硬化の成形体は形状維持性に優れ、水和のため長
期間水に浸漬しても変形することがない。硬化して得ら
れる成形体は軽量であり、かつ強度に優れる。

（発明の効果） 本発明により、このように、軽量でありかつ高強度のセ
メント成形体が、押出成形により成形性良く高効率で得
られる。このようなセメント成形体は９例えば住宅の壁
材や天井材などの内・外装用材料として好適に用いられ
る。石綿が含有されていないため、製造工程においても
使用時においても石綿の発塵による発癌の危険性がない
。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セメント、軽量骨材、無機骨材、補強繊維およびセ
   ルロース系混和剤を含有するセメント組成物であって、
   該軽量骨材の平均粒径が２ｍｍ以下であり、そして該無
   機骨材が粒径１〜１００μｍの球形骨材と粒径０．０１
   〜１μｍの超微粒子骨材とを含有する、セメント組成物
   。 ２、前記セメント１００重量部に対し、軽量骨材が５〜
   １００重量部、そして、無機骨材が５〜１００重量部の
   割合で含有される特許請求の範囲第１項に記載の組成物
   。 ３、前記軽量骨材が嵩比重０．５以下のフライアッシュ
   である特許請求の範囲第１項に記載の組成物。