JPH0148237B2 - - Google Patents

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JPH0148237B2
JPH0148237B2 JP59159958A JP15995884A JPH0148237B2 JP H0148237 B2 JPH0148237 B2 JP H0148237B2 JP 59159958 A JP59159958 A JP 59159958A JP 15995884 A JP15995884 A JP 15995884A JP H0148237 B2 JPH0148237 B2 JP H0148237B2
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slurry
cement
alkali metal
aqueous slurry
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Sota Nakano
Masaaki Ozawa
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Misawa Homes Co Ltd
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Misawa Homes Co Ltd
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Publication date
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/10—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by using foaming agents or by using mechanical means, e.g. adding preformed foam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06—Aluminous cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B24/04—Carboxylic acids; Salts, anhydrides or esters thereof
    • C04B24/06—Carboxylic acids; Salts, anhydrides or esters thereof containing hydroxy groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/18—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mixtures of the silica-lime type

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 技術分野 本発明は、所謂プレフオーム方式により急硬性
セメント配合物スラリーを用いて、気泡コンクリ
ートを製造する方法に関する。さらに具体的に
は、本発明は、急硬性セメント配合物発泡スラリ
ーの凝結の制御手段に特徴を有する気泡コンクリ
ートの製造法に関する。
コンクリート建築物の軽量比、省エネルギーな
どの観点から気泡コンクリートに対する関心が高
まり、一方所謂プレハブ化も促進されていて、気
泡コンクリートパネルが多用されるに到つてい
る。
このような気泡コンクリートを代表する材料と
してALCと呼ばているものがあるが、これは発
泡凝結物をオートクレーブＡで高温高圧水熱養生
して生成させたトバモライト族の結晶性ケイ酸カ
ルシウム水和物を主成分とする軽量コンクリート
LCであつて、安定な建築材料として市場性が大
きいものである。
現在工業的に生産されているALCは、その発
泡構造を形成させる方式の相違から、所謂ポスト
フオーム方式とプレフオーム方式として分類する
ことができる。前者のポストフオーム方式は、水
硬性セメント配合物スラリーを型枠中に導入して
から、配合物中に添加してあつたアルミニウム粉
末とセメント或いは石灰などに由来するアルカリ
との反応によつて水素ガスが発生して発泡が行な
われるのであるが、この方式では型枠内での発泡
中のセメント配合物スラリーの静圧を考慮すれ
ば、上下方向の発泡状態の均一性を確保するため
には型枠内の発泡高さは60cm程度にしかできず、
従つて高価な型枠の使用効率を高めるためには生
成発泡体を所定厚さに縦方向にスライスして、上
記の発泡高さ由来の60cmの幅のパネルないしスラ
ブとして製品（養生前）を得ることになる。
このような製造方法から明らかなように、従来
のポストフオーム方式の気泡コンクリートパネル
は、大型化、異形化、意匠賦与、等の点で満足す
べきものではない。
このような点は、型枠に注型すべき水硬性セメ
ント配合物スラリーにあらかじめ泡を導入してお
く所謂プレフオーム方式によつて本質的に解決さ
れるということができる。しかし、その場合には
パネルないしスラブ１枚について型枠を１個使用
するのであるから、高価な型枠の利用効率を高め
るためにはセメント配合物スラリーの急硬化によ
る脱型までの時間の短縮が必須となる訳である
が、一方、注型したのち脱型するまでの過程で型
枠内のセメントスラリーの局部凝結、高比重成分
の偏析、形成させた泡の消失といつた現象を回避
すると共に型枠上面より突出している部分に対し
てスクレーピング（表面の削り取りによる均し）、
表面削り取り、または押圧による意匠加工等の表
面処理を行なうためには、凝結中のセメントスラ
リーは適当なコンシステンシーを表面処理に必要
な時間だけ保持することが必要である。
先行技術 このような観点から、急硬性セメント配合物ス
ラリーに凝結遅延剤を配合することが考えられ
る。
セメント配合物スラリーに対する凝結遅延剤と
しては既に各種のものが提案されているのである
が、しかし、これらは上記の目的に使用するには
不適当である。凝結遅延パターンが不適当だから
である。
すなわち、添付の図面は水硬性セメント配合物
スラリーが水和反応の進行によつて発熱する状態
を経時的に示したものであり、一般に発熱と凝結
とは対応するから、縦軸は凝結の程度あるいは強
度物性を示すということになるのであるが、本発
明者らの知る限りでは公知凝結遅延剤は曲線Ｃの
パターンをとる。先ず、曲線Ｂは凝結調整を行な
わない場合を示すものであるところ、これは経時
的に継続して凝結が進行するパターンであつて、
比較的速やかにコンシステンシーがあるレベルに
達するのでスラリー中の高比重成分の偏析、導入
れされた泡の消失等の点では有利であるが、注型
および前記の表面処理に必要なコンシステンシー
のレベルまたは領域を比較的速やかに通過してし
まうので注型および表面処理の作業性あるいは再
現性が不良である。これに対して、曲線Ｃは凝結
遅延剤を使用した場合を示すものであつて、曲線
Ｃのような凝結パターンでは、凝結反応がある時
間内は強く抑制されるので注型時の作業性は良好
であるが、この段階では十分なコンシステンシー
が発生していないので表面処理が不可能であるば
かりでなく高比重成分の偏析も避け難い。また、
凝結抑制が解除された後は、上記の曲線Ｂの場合
と同じ問題がある。
一方、曲線Ａは、ある程度のコンシステンシー
（A1）が発生してその状態がしばらく継続（A1→
A2）するという凝結パターンを示すものであつ
て、A1−A2間が十分に長ければ前記の表面処理
が可能となるので、理想的な凝結パターンである
ということができる。
しかしながら、本発明者の知る限りではこのよ
うな理想的な凝結パターンをとる凝結遅延剤はな
く、大抵は曲線Ｂや曲線ＡでA1−A2間が極めて
接近した凝結パターンのものであると思われる。
このようなパターンをとる凝結遅延剤としてはク
エン酸ないし酒石酸のアルカリ金属塩ならびにク
エン酸ないし酒石酸と炭酸アルカリ金属塩の併用
系がある。
発明の概要 要 旨 本発明は、プレフオーム方式の急硬性セメント
配合物を用いた気泡コンクリート成形技術を検索
した結果、曲線Ａに示す凝結遅延パターンをとる
制御技術の必要性に迫られてなされたものであつ
て、二種の凝結遅延剤を併用して両者の相乗作用
を利用することによつてこの要請に応えようとす
るものである。
従つて、本発明による気泡コンクリートの製造
法は、ケイ酸カルシウムを水硬性主鉱物とするセ
メント配合物の水性スラリー(A)とアルミン酸カル
シウムを水硬性主鉱物とする急硬性セメント配合
物の水性スラリー(B)と水性発泡液(C)とを混合して
急硬性セメント配合物発泡スラリー(D)を調製し、
これを成形し、得られる成形物を高温高圧水熱養
生に付すことによつて気泡コンクリートを製造す
る方法において、オキシカルボン酸アルカリ金属
塩からなるセメント凝結遅延剤(a)をスラリー(A)に
溶解させておき、一方オキシカルボン酸またはそ
のアルカリ金属塩(イ)と無機弱酸アルカリ金属塩(ロ)
との組合せからなるセメント凝結遅延剤(b)をスラ
リー(B)に溶解させておくことによつて、急硬性セ
メント配合物発泡スラリー(D)の初期凝結期に発熱
停滞期を与えること、を特徴とするものである。
効 果 このように、本発明では(a)および(b)の凝結遅延
剤を併用するのであるが、この併用系の凝結遅延
パターンは曲線Ａに示す通りである。凝結遅延剤
(a)および(b)はそれぞれ公知であつていずれも曲線
Ｃ或は曲線ＡのA1〜A2が極めて接近した曲線の
凝結遅延パターンを示すものであることは前記し
た通りであるから、両者の併用によつて曲線Ａに
示す凝結遅延パターンが得られたということは両
者の相乗効果であつて全く思いがけなかつたこと
である。
本発明によれば曲線Ａに示すような凝結遅延パ
ターンが得られ、水和反応がある程度進行してセ
メントスラリーのコンシステンシーがあるレベル
に達してしかもある時間内はそのレベルに保持さ
れるので、前記の曲線ＢおよびＣのような凝結遅
延パターンの場合に認められた諸問題はすべて解
決される。
発明の具体的説明 急硬性セメント配合物発泡スラリー (D) 本発明によつて凝結を制御すべき急硬性セメン
ト配合物発泡スラリー(D)は、成分(A)〜(C)からなる
ものである。なお、本発明で「急硬性セメント配
合物発泡スラリー(D)」とは凝結遅延剤を配合した
ものを意味するが、ここでは説明の便宜上凝結遅
延剤を含まないものを指称するものとする。(A)〜
(D)はいずれも公知のものである。
水性スラリー (A) 水性スラリー(A)は、ケイ酸カルシウムを水硬性
おも鉱物とするセメント配合物の水性スラリーで
ある。
このセメント配合物は、高温高圧水熱養生によ
つてトバモライト族の結晶性ケイ酸カルシウム水
和物を生成すべき成分であつて、その具体的内容
は従来のALCに関して公知である。
これは、化学組成的にはCaOおよびSiO2を主
成分とするものであつて、その重量比が５：５〜
２：８程度であるものが好ましい。水性スラリー
(A)は、セメント類（たとえば、ポルトランドセメ
ント）、CaO、ケイ石などの微粉体を目的に応じ
てこの比率となるように配合して、水に分散させ
ることによつて得ることができる。
水性スラリー(A)は、凝結調整の目的で、硫酸カ
ルシウム類、石灰類等を加えることができる。ま
た、砂、パーライト粉末その他の骨材、補強のた
めのセンイ質材料、着色のための顔料などを配合
することができることもいうまでもない。スラリ
ー濃度は、全固形分換算で60〜75重量％程度であ
る。
なお、本発明で水性スラリー(A)（ならびに(B)お
よび(D)）に関して「セメント配合物」という場合
は、ケイ石、CaO、砂、その他の配合物等のセメ
ント以外のものを配合したセメント組成物の外
に、セメントのみからなるものをも包含するもの
とする。
水性スラリー (B) 水性スラリー(B)は、アルミン酸カルシウムを水
硬性主鉱物とする急硬性セメント配合物の水性ス
ラリーである。
このセメント配合物は、化学組成的には
C12A7，CA，CA2，C3A，C2AS，C4AF，
C11A7CaF2，C3A3CaF2，C3A3CaSO4などの鉱物
からなるものである（ここで、ＣはCaOを、Ａは
Al2O3を、ＳはSiO2を、それぞれ示す）。
このセメント配合物の具体例は、アルミナセメ
ントおよびCSA（カルシウムサルフオアルミネー
ト）である。
スラリー濃度は、全固形分換算で50〜70重量％
程度である。
水性発泡液 (C) プレフオーム方式の場合の水性発泡液も公知で
あつて、本発明でも合目的な任意のものを使用す
ることができる。
水性発泡液は起泡剤水溶液を撹拌、気泡吹込み
等によつて発泡させて得ることがふつうである
が、起泡剤は安定性のすぐれたものがよく、アニ
オン系合成界面活性剤、タンパク質分解物系起泡
剤などが用いられている。
適当な水性発泡液は、見掛け比重が0.01〜0.20
程度のものである。
発泡スラリー (D) 注型すべき急硬性セメント配合物発泡スラリー
(D)は、上記域(A)〜(C)（および凝結遅延剤）の混合
物である。
各成分の量比は合目的的な任意のものでありう
るが、一般に、水性スラリー(B)はその水硬性鉱物
が水性スラリー(A)のそれの３〜30重量％程度であ
ることがふつうである。水性発泡液(C)の量は、所
期の発泡状態（比重）が得られるように適当に定
められる。
発泡スラリー(D)は、少なくとも水性スラリー(A)
および(B)を別個に用意しておいて混合することか
らなる方法で得るべきであるが、成分(A)〜(C)をい
ずれも別個に用意しておいて混合することによつ
て得ることがふつうであり、また好ましい。たゞ
し、この後者の場合であつても、三成分の接触に
ある程度の経時的遅れを持たせることができる。
発泡スラリー(D)の水の量は、水性スラリー(A)お
よび(B)の配合物（固形分）の合計量の45〜70重量
％程度である。この水は成分(A)〜(C)に分配されて
発泡スラリー(D)に持ち込まれるのがふつうであつ
て、具体的な配分割合は作業性を考慮してなされ
る。
発泡スラリー(D)の比重は添加する水性発泡液(C)
の量および添加後の消泡の程度によつて決まり、
一方気泡コンクリート製品の比重は発泡スラリー
(D)の比重によつて決まる。
凝結遅延剤 概 要 本発明の最も重要な特色は、二種類の凝結遅延
剤、すなわちオキシカルボン酸アルカリ金属塩(a)
およびオキシカルボン酸(イ)と無機弱酸アルカリ金
属塩(ロ)との組合せからなるもの(b)、を併用するこ
とにある。
二種類の凝結遅延剤は、水性スラリー(A)および
(B)自身の反応性および両スラリー間の反応性を抑
制すべき使用する。すなわち、凝結遅延剤の一方
の(a)を水性スラリー(A)に溶解させて水性スラリー
(A)自身の反応抑制をこのスラリーが水性スラリー
(B)と混合されたときのスラリー(B)中のアルミン酸
イオンに対しての凝結抑制能を持たせ、他方の(b)
を水性スラリー(B)に溶解させてスラリー(B)自身の
反応抑制とこのスラリーが水性スラリー(A)と混合
されたときのスラリー(A)中成分との反応による凝
結抑制能を持たせるように、使用する。
そして、両凝結遅延剤をこのような態様で使用
するに当り、遅延剤(b)の成分(イ)および(ロ)の種類お
よび比率および水性スラリー(A)および(B)の成分比
に対応した(a)および(b)の使用量その他の条件を適
当に設定することによつて、曲線(A)で示すような
急硬性セメント配合物スラリー(D)の所期凝結期に
発熱停滞期を与える。換言すれば、これらの条件
の具体的数値をこのような凝結遅延パターンが実
現されるよう選定するということである。
ここで所期凝結期の発熱停滞期とは、水性スラ
リー(A)および(B)を混合した時点から著るしい遅れ
もなく凝結が開始されたのち、ある時間経過後に
凝結の進行が著るしく遅くなるかあるいは予定上
停止する期間をいう。本発明によれば、発熱停滞
期間を水性スラリー(B)の水硬性主鉱物が水と接触
してから２時間後程度にまで存在させることがで
きる。
発熱停滞期間中のセメントスラリーのコンシス
テンシーもある範囲内で制御することができる。
具体的なコンシステンシー値は高比重成分の偏析
や消泡の防止ならびに表面処理の目的ないし方法
によつて定めればよいが、比較的浅い削り取りや
押圧による浅い凹凸の形状の場合は僅かにゼリー
強度が測定されうる程度の塑性が認められる程度
が好ましい。
遅延剤 (a) このような目的に使用すべき本発明での凝結遅
延剤の一成分(a)は、オキシカルボン酸アルカリ金
属塩からなるものである。オキシカルボン酸とし
てはクエン酸、酒石酸およびグルコン酸が代表的
であり（特に、前二者）、アルカリ金属としては
NaおよびＫが代表的である。遅延剤(a)は、オキ
シカルボン酸およびアルカリ金属に関して２種類
以上を併用することができる。これらは、水性ス
ラリー(A)に可溶のものであるべきである。
遅延剤(a)の使用量は、水性スラリー(A)のセメン
ト配合物および水性スラリー(B)の急硬性セメント
配合物の粉体合計量に対して0.05〜2.0重量％程
度である。具体的な数値は、希望する凝結遅延時
間（凝結を遅延させるほど、配合量を多くする）
および所与の水性スラリー(B)アルミン酸カルシウ
ム量（この量が多いほど、配合量を多くする）に
応じて適当に設定すればよい。
遅延剤 (b) 凝結遅延剤の他方の成分(b)は、オキシカルボン
酸またはそのアルカリ金属塩（特に、前者）(イ)と
無機弱酸アルカリ金属塩(ロ)との組合せからなるも
のである。無機弱酸アルカリ金属塩(ロ)は水性スラ
リー(B)に可溶のものであるべきであるところよ
り、無機弱酸としては炭酸、重炭酸、およびホウ
酸が代表的である。アルカリ金属は、Naおよび
Ｋが代表的である。オキシカルボン酸の代表的な
ものは、クエン酸、酒石酸およびグルコン酸（特
に、前二者）である。遅延剤(b)も、成分(イ)および
(ロ)自身ならびに両者に関して２種類以上を併用す
ることができる。
成分(イ)および(ロ)の重量比は、５：５〜１：９が
好適である。この量比は、選択した成分(イ)および
(ロ)の種類と共に凝結遅延剤配合物としてのアルカ
リ度を支配するものであつて、この範囲の量比で
の両者の混合物の0.1〜0.2重量％程度の水溶液と
してのPHはたとえば８〜11、特に9.5〜10.5、と
なる。このPH値は所期の凝結速度に影響するの
で、目的に応じて適当な値を選ぶべきである。遅
延剤(b)の使用量は、水性スラリー(A)のセメント配
合物および水性スラリー(B)の急硬性セメント配合
物の粉体合計量に対して0.01〜0.5重量％程度で
ある。具体的な数値は、遅延剤(a)に関して前記し
たところと同様に設定すればよい。
気泡コンクリートの製造 急硬性セメント配合物を用い、かつ凝結遅延剤
が特定のものであるという点を除けば、本発明に
よる気泡コンクリートの製造法は、従来のプレフ
オーム方式による方法と本質的には変らない。
凝結遅延剤を配合した水性スラリー(A)，(B)、お
よび発泡液(C)からなる急硬性セメント配合物発泡
スラリー(D)を各成分を混合することによつてつく
り、速やかに注型し、必要に応じて鉄筋を配置
し、注型後15〜120分程度で脱型し、適度の温湿
養生を施したのち、オートクレーブ中で高恩高圧
水熱養生を行なえば、見掛け気乾比重0.20〜1.20
程度の気泡コンクリートが得られる。凝結遅延剤
は、あらかじめ水に溶解させておいてスラリー(A)
または(B)に添加するのがよいであろう。
実験例 １ 下記の組成の水性スラリー(A)，(B)および水性
発泡液を別途用意し、同時に混合して比重0.80
の急硬性セメント配合物発泡スラリーをつくつ
た。
(1) 水性スラリー(A) 普通ポルトランドセメント 100Kg ケイ砂粉末 100〃 水 100〃 クエン酸ナトリウム 0.5〃 石灰系混和剤 10〃 (2) 水性スラリー(B) アルミナセメント 20Kg （CA70％，C2AS20％） 水 12〃 クエン酸 0.07〃 K2CO3 0.16〃 (3) 水性発泡液 15Kg 起泡剤：タンパク質分解物系起泡剤 比 率：0.05ｇ／cm3 この混合物の凝結パターンは、図面の曲線Ａ
で示した通りであつて、曲線Ａ上の三点の時間
および温度は下記の通りであつた。
A1……15分／25℃ A2……25分／25℃ A3……30分／30℃ なお、上記組成において、水性スラリー(B)に
凝結遅延剤(a)、例えばクエン酸Naを加えると、
瞬結性を示して全く作業性を損う。また、水性
スラリー(A)，(B)両者共に凝結遅延剤(b)を加える
と、曲線Ｃのパターンに近づく。水性スラリー
(A)のみに遅延剤(a)或は(b)を加えた場合、或は水
性スラリー(B)のみに遅延剤(b)を加えた場合も、
曲線Ｃのパターンに近づくか、A1〜A2間が接
近してその間隔の制御ができなくなる。
２ 前記スラリー混合物を注型し、60分後に脱型
し、40℃／湿空中／10時間で温湿養生したの
ち、180℃／10気圧のオートクレーブ中で15時
間高恩高圧水熱養生を行なうことによつて、見
掛け気乾比重0.55の気泡コンクリートパネルが
得られた。
【図面の簡単な説明】
図面は、種々の水硬性セメント配合物発泡スラ
リーの発熱曲線を示すものである。 Ａ……本発明による発熱停滞期を有する発熱曲
線、Ｂ……凝結調整を行なわないときの発熱曲
線、Ｃ……従来の凝結遅延剤による発熱曲線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ケイ酸カルシウムを水硬性主鉱物とするセメ
    ント配合物の水性スラリー(A)とアルミン酸カルシ
    ウムを水硬性主鉱物とする急硬性セメント配合物
    の水性スラリー(B)と水性発泡液(C)とを混合して急
    硬性セメント配合物発泡スラリー(D)を調製し、こ
    れを形成し、得られる成形物を高温高圧水熱養生
    に付すことによつて気泡コンクリートを製造する
    方法において、オキシカルボン酸アルカリ金属塩
    からなるセメント凝結遅延剤(a)をスラリー(A)に溶
    解させておき、一方オキシカルボン酸またはその
    アルカリ金属塩(イ)と無機弱酸アルカリ金属塩(ロ)と
    の組合せからなるセメント凝結遅延剤(b)をスラリ
    ー(B)に溶解させておくことによつて、急硬性セメ
    ント配合物発泡スラリー(D)の初期凝結期に発熱停
    滞期を与えることを特徴とする、気泡コンクリー
    トの製造法。 ２ 凝結遅延剤(a)および(b)のオキシカルボン酸が
    クエン酸および酒石酸からなる群から選ばれたも
    のであり、無機弱酸アルカリ金属塩が炭酸アルカ
    リ金属塩および重炭酸アルカリ金属塩からなる群
    から選ばれたものである、特許請求の範囲第１項
    に記載の方法。 ３ 凝結遅延剤(b)のオキシカルボン酸を無機弱酸
    アルカリ金属塩との重量比が５：５〜１：９であ
    る、特許請求の範囲第１〜２項のいずれか１項に
    記載の方法。 ４ 水性スラリー(A)のセメント配合物における
    CaO対SiO2の化学組成重量比が５：５〜２：８
    であり、水性スラリー(B)の急硬性配合物の量が水
    性スラリー(A)のセメント配合物の量の３〜30重量
    ％である、特許請求の範囲第１〜３項のいずれか
    １項に記載の方法。
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