JPH0796471B2 - 気泡コンクリ−ト製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、気泡コンクリート製造法、特に急硬性発泡ス
ラリーの初期硬化時間の調整剤としてCaO含有鉱物粉末
を急硬性スラリーに配合することを特徴とする気泡コン
クリート製造法に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕 気泡コンクリートの代表的なものとしてALCがあり発泡
体をオートクレーブにより高温高圧養生して得られる結
晶性ケイ酸カルシウム水和物（トバモライト族）を主成
分とするものである。

ALCの製造方法は金属粉末の水性ガス反応を利用し気泡
を生成させるポストフオーム方式と気泡を水硬性スラリ
ー中に吹き込むプレフオーム方式に大別される。

プレフオーム方式とは、予め気泡剤を発泡させて造つた
泡とセメントペースト又はモルタルとを混合する方式
で、具体例を示せば次の様になる。

まず、ポルトランドセメント、ケイ砂粉末及び石灰系混
和材等から成る水硬性スラリーに気泡剤により生成させ
た気泡を吹き込み、水硬性発泡スラリーとする。更にCa
O・Al₂O₃を主成分とするアルミナセメントの急硬性スラ
リーを混合し、急硬性発泡スラリーとし型枠に打設す
る。この急硬性発泡スラリーには、アルミナセメントが
入つている為、気泡が消泡する前に固定され発泡硬化体
が得られる。この発泡硬化体を脱枠後、オートクレーブ
で高温高圧養生して気泡コンクリートを得る方式であ
る。しかしながら、この方式では、１枚のスラブに対し
１型枠が必要となる為、生産性を向上させる為には型枠
の回転を早めることが必要であり、その為には水硬性発
泡スラリーの打設から脱枠までの初期硬化時間の調整が
必須であり、各生産工程に適合した初期硬化時間を設定
する必要があつた。

従来急硬性スラリーに用いるCaO・Al₂O₃を主成分とする
アルミナセメントの添加量を増減することで、この初期
硬化時間を調整することは、ある程度可能であつた。

しかしながら、アルミナセメント量を増加させ、初期硬
化時間を早くした場合、アルミナセメント量の増加に伴
い、発泡硬化体の脱枠強度は高くなるが、オートクレー
ブによる高温高圧養生時にアルミナセメント水和物の転
移により強度低下が著しく、強度面からアルミナセメン
トの添加量は少ない方が好ましい。

逆に、アルミナセメント量を減少させると初期硬化時間
は長くなるが、気泡が硬化体の内部に固定されにくく、
消泡する為、気泡コンクリートの持つ軽量性、断熱性及
び遮音性等の物性が劣化していた。

以上の事から、急硬性スラリーに用いるアルミナセメン
ト量は必然的に限定される為、初期硬化時間の調整幅が
狭く、各生産工程に適合した初期硬化時間は得られなか
つた。

この為、初期硬化時にキヤツピングや模様付等を必要と
する様な微妙なコンシステンシーについては調整でき
ず、最終製品例えば、パネル表面加工表面の複雑化が行
えず、意匠加工等に支障をきたしていた。

本発明者らは、従来の技術の欠点を解消すべく種々検討
した結果、プレフオーム方式による気泡コンクリートの
製造法に際し、CaO含有鉱物を使用し、急硬性発泡スラ
リーの初期時間を調整することで十分な強度を確保し、
キヤツピングや模様付する様な微妙なコンシステンシー
についても最適になる様調整でき、この為容積安定性、
独立気泡性に優れた気泡コンクリートが効率よく製造で
きる知見を得て本発明を完成するに至つた。

〔問題点を解決する為の手段〕

即ち本発明は、セメント配合物と水からなる水硬性スラ
リー、アルミナセメントと水からなる急硬性スラリー及
び水性気泡とを混合し、急硬性発泡スラリーを調整し、
打設し、成形後高温高圧養生して得られる気泡コンクリ
ートの製造法において、急硬性発泡スラリーの初期硬化
時間の調整剤として、CaO含有鉱物粉末を急硬性スラリ
ーに配合することを特徴とする気泡コンクリート製造法
である。

以下本発明の内容を詳しく説明する。

本発明に係るセメント配合物とは、セメント、ケイ砂粉
末及び石灰系混和材等からなり、必要に応じて、例え
ば、カルボン酸系、リン酸系、リグニン系等の分散剤を
添加することもできる。

セメントとしては、普通、早強、超早強等のポルトラン
ドセメント等が挙げられる。

又、ケイ砂粉末は、特に限定されるものではないが、ブ
レーン値で2,000〜6,000cm²/gのものが好ましく、又、S
iO₂含有量が90％以上のものが好ましい。

更に、石灰系混和材（以下混和材という）としては、通
常使用されているものでよいが、消石灰30〜100重量
部、石膏70〜100重量部からなるものが好ましく、石膏
はII型無水石膏であることがより好ましい。

上記材料は、必要に応じて配合すればよいが、例えば、
ポルトランドセメント50〜150重量部、ケイ砂粉末50〜1
50重量部及び混和材０〜20重量部の配合が最終製品の強
度の面から好ましい。

又、分散剤の添加量は、ポルトランドセメント100重量
部に対して０〜５重量部が好ましい。

セメント配合物と水からなる水硬性スラリーとは、上記
の材料と水を混合したもので、水の量としては、セメン
ト配合物100重量部に対し100〜150重量部が好ましく、
流体用ミキサーにて攪拌して、粘度1,000〜20,000psi程
度のスラリーにすることが好ましい。

本発明でいうアルミナセメント（以下ACという）とは、
CaO・Al₂O₃（以下CAという）を主成分とするACであつ
て、ボーキサイトやバイヤーアルミナ等のアルミナ源と
生石灰や石灰石等のカルシア源から、焼成法及び／又は
溶融法によつて合成したクリンカーを、ボールミルやロ
ーラーミル等の粉砕機で粉砕したものであつて、粉末Ｘ
線回折法によつて定量されるCA分が60重量％以上のもの
である。

その製造法を更に説明すると、例えば、CaO30〜40重量
％、Al₂O₃40〜60重量％になる様にアルミナ源とカルシ
ア源とを配合し、前述の方法で合成したクリンカーをブ
レーン3,000〜7,000cm²/gになる様に粉砕して製造でき
る。特に、溶融法で製造したACは水和活性が高く好まし
い。

本発明でいうCaO含有鉱物とは水硬性カルシウムアルミ
ネート（以下、水硬性CAという）と非水硬性鉱物からな
るものである。

水硬性CAとは、3CaO・Al₂O₃、12CaO・7Al₂O₃、CaO・2Al
₂O₃、5CaO・3Al₂O₃、3CaO・5Al₂O₃及び4CaO・Al₂O₃・Fe
₂O₃（以下各々、C₃A、C₁₂A₇、CA₂、C₅A₃、C₃A₅及びC₄AF
という）等であつて、ボーキサイトやバイヤーアルミナ
等のアルミナ源と、生石灰や石灰石等のカルシア源及び
赤泥や酸化鉄等の鉄源から、溶融法及び／又は焼成法に
より合成した後、ボールミルやローラーミル等の粉砕機
で粉砕したものである。特にC₃A、C₁₂A₇、CA₂、C₅A₃及
びC₃A₅は、溶融法によつて合成したものは、水和活性が
高く好ましく、C₄AFは、焼成法によつて合成したものが
好ましい。

水硬性CAの結晶化率は、20〜80％であることが好まし
く、40〜70％がより好ましい。

尚、ここでいう結晶化率は、粉末Ｘ線回折法により水硬
性CA各鉱物の回折強度を測定したものであり、次式によ
つて算出されるものである。

結晶化率が20％より小さいと、硬化調整効果が激しく、
微妙なコンシステンシー等の調整が難しい為好ましくな
い。逆に、80％より大きいと硬化調整効果に乏しく好ま
しくない。

C₃A、C₁₂A₇、C₅A₃及びC₄AFを配合すると初期硬化時間を
短くできる。特に調整のし易さからC₁₂A₇が好ましい。

又、CA₂及びC₃A₅を配合すると初期硬化時間を長くでき
る。特に、調整のし易さからCA₂が好ましい。

水硬性CAの比表面積は、ブレーン値で3,000cm²/g以上が
好ましく、4,000〜6,000cm²/gがより好ましい。3,000cm
²/gより小さいと、急硬性発泡スラリーの硬化調整効果
に乏しく、又、流動性が悪く打設時間が不足し脱枠時の
強度も不十分で、発泡硬化体の破損が生じ易くなる為好
ましくない。

本発明でいう非水硬性鉱物とは、CaO・TiO₂、2CaO・Al₂
O₃・SiO₂、CaO・Al₂O₃・2SiO₂、CaO・MgO・2SiO₂、CaO
・Fe₂O₃及びCaO・6Al₂O₃（以下各々をCT、C₂AS、CAS₂、
CMS₂、CF及びCA₆という）等であつて、CaO分を鉱物組成
に含むことが必須である。これらの非水硬性鉱物を配合
するとオートクレーブ養生後の強度を低下させることな
く初期硬化時間を長くできる。この非水硬性鉱物は、生
石灰や石灰石等のカルシア源とボーキサイトやバイヤー
アルミナ等のアルミナ源、硅石や溶融シリカ等のシリカ
源、酸化チタン等のチタニア源、赤泥や酸化鉄等の鉄源
及びマグネサイト等のマグネシア源から、溶融法及び／
又は焼成法によつて合成した後、ボールミルやローラー
ミル等の粉砕機で粉砕したものであつて、各々の結晶化
率は80％以下が好ましく、40〜70％がより好ましい。結
晶化率が80％より大きいと、オートクレーブによる高温
高圧養生後も、最終製品中に不活性充填材として残り強
度が低下する為好ましくない。

又、比表面積はブレーン値で3,000cm²/g以上が好まし
く、4,000〜6,000cm²/gがより好ましい。3,000cm²/gよ
り小さいと急硬性発泡スラリーの流動性が悪く、打設時
間が不足し、脱枠時の強度が不十分で発泡硬化体の破損
が生じ易くなる為好ましくない。

CaO含有鉱物の配合割合は、AC100重量部に対し10〜300
重量部が好ましい。特に、水硬性CAのC₃A、C₁₂A₇、C
A₂、C₅A₃及びC₃A₅の場合は20〜200重量部がより好まし
く、非水硬性鉱物のCA₆及びC₂ASの場合は10〜200重量
部、CT、CAS₂、CMS₂、及びCFの場合は20〜200重量部が
より好ましい。CaO含有鉱物が、10重量部より少ないと
初期硬化時間の調整効果が乏しく、又300重量部を越え
ると効果が大きすぎる為、最終製品の表面に模様付けを
する様な微妙なコンシステンシーについて調整が難しく
なるので好ましくない。

これらの水硬性CA及び非水硬性鉱物は単独若しくは併用
によりACに配合できる。

水硬性CAと非水硬性鉱物とを併用する場合は水硬性CA10
0重量部に対し非水硬性鉱物25〜100重量部が、硬化調整
及びコンシステンシーの調整の面で好ましい。

併用する際は、各々粉体として混合してもよいし合成し
た各鉱物を混合粉砕してもよい。又、所定量の割合いに
合成後粉砕してもよい。

又、AC100重量部に対し必要に応じてカルボン酸系、リ
ン酸系及びリグニン系等の分散剤を０〜５重量部添加し
ても良い。

セメント配合物とACの混合割合はセメント配合物80〜95
重量部に対しAC20〜５重量部が好ましい。

AC量が20重量部を越えるとオートクレーブによる高温高
圧養生後、アルミナセメント水和物の転移により強度が
低くなる為好ましくなく、５重量部より少ないと硬化時
間の調整効果が乏しく好ましくない。

又、水性気泡とは、気泡剤と水を混合したもので、気泡
剤しては、高級アルコール系、合成高分子金属塩系及び
ケラチン分解タンパク系等が挙げられる。

気泡剤と水の混合割合は、気泡剤２〜30重量部に対して
水98〜70重量部が好ましく、気泡剤と空気により独立の
水性気泡を作り嵩比重0.02〜0.1g/cm³程度に発泡させる
ことが好ましい。又気泡安定剤として、例えばポリビニ
ルアルコールやメチルセルロース等を水性気泡に対して
多くとも５重量部、加えることも可能である。

CaO含有鉱物粉末は、予め、AC中へ添加しておいてもよ
く、急硬性スラリー中へ直接投入しても又水と混合した
スラリーとして加えてもよい。

スラリーの混合法は、流体混合用ミキサーを用いるのが
よく、バツチ式、連続式のどちらであつてもよい。

スラリーの打設方法は、予めセツトした型枠内へ流し込
む方法がハンドリング及び充填性等の面で好ましいが、
型枠によるスラリーの汲み取り方法でもよい。

高温高圧養生条件は、オートクレーブによる水蒸気加圧
方法で（170〜200℃−10〜20kg/cm²）の条件範囲内であ
ることが好ましいが水熱合成によりバモライトが生成す
れば手段は特に限定されない。

〔実施例〕

次に本発明を実施例、比較例で説明する。

実施例１ 表−１に示すセメント配合物からなる水硬性スラリー
と、表−２に示す急硬性スラリー及びタンパク分解気泡
剤７重量部と水93重量部で発泡させた嵩比重0.05g/cm³
の水性気泡とを混合した急硬性発泡スラリーを型枠に打
設し、硬化後脱型し、さらにオートクレーブにより高温
高圧養生して気泡コンクリートを製造しその物性を測定
した。その結果を表−３に示す。

表−１に示す水硬性CAは、中国産ボーキサイトと電気化
学工業社製生石灰を配合し、電気炉で溶融後、高圧エア
ーにより冷却したクリンカーをバッチ式ボールミルでブ
レーン値5,000cm²/gになるように粉砕したものであり、
鉱物組成の確認は、Cu−Ｋα線による粉末Ｘ線回折法で
行った。

また、表−２に示す非水硬性鉱物は、アルミナ源として
中国産ボーキサイト、カルシア源として電気化学工業社
製生石灰、シリカ源として電気化学工業社製溶融シリ
カ、マグネシア源として宇部化学工業社製マグネシアク
リンカー、チタニア源としてオーストラリア産ルチルサ
ンド、及び鉄源として石原産業社製顔料用べんがら鉄を
目的鉱物によって組合せて配合し、クリンカーを製造し
た。

クリンカーの製造はC₄AFのみシリコニット電気炉で焼成
し、その他は電気炉にて溶融した。

クリンカーの粉砕と鉱物組成の確認は水硬性CAと同様に
行った。

尚、物性の測定は次の方法で行つた。

打設時間： 急硬性スラリーを混合してから、フローカツプ（φ60,H
90mm）によるＦ−フロー値が140mmになるまでに要した
時間とした。

初期硬化時間： 急硬性発泡スラリーの温度が打設直後から10℃上昇する
までに要した時間を温度記録計にて測定した。

初期強度： 急硬性発泡スラリーを型枠に打設後所定時間経過した時
の強度を貫入抵抗値として測定した。

＜使用材料＞ ポルトランドセメント：普通ポルトランドセメント AC:JIS R−2511 １種市販アルミナセメント ケイ砂粉末：ブレーン値約3,000cm²/gの硅石粉 混和材：消石灰 気泡剤：ケラチン系タンパク分解気泡剤 遅延剤R1:クエン酸ナトリウム R2:クエン酸 R3:炭酸ナトリウム 表−３に示す様に本発明の製造法を用いると急硬性発泡
スラリーの打設時間及び初期硬化時間を任意に調整で
き、パネル表面に意匠加工をする様な微妙なコンシステ
ンシーについても調整できる。

この為各製造工程に合つた硬化時間に設定することが可
能であり、気泡コンクリートの生産性が向上する。

実施例２ 表−４に示す急硬性スラリーを使用したこと以外は実施
例１と同様に行つた。

結果を表−５に示す。

物性の測定は次の方法で行つた。

中期強度： 打設した供試体（10φ×20cm）を20時間室温で養生しオ
ートクレーブ内に入れ180℃、10kg/cm²、８時間高温高
圧養生後、室温まで放冷した時の圧縮強度とした。

尚、他物性の測定及び使用材料については、実施例１に
準じた。

表−５に示す通り本発明の製造法を用いると、オートク
レーブによる高温高圧養生後の中期強度を著しく低下さ
せることなく、急硬性発泡スラリーの打設時間及び初期
硬化時間を任意に調整でき、パネル表面に意匠加工をす
る様な微妙なコンシステンシーについても調整できる。

この為各製造工程に合つた硬化時間に設定することが可
能であり、高温高圧養生後のクラツク等の発生も少なく
良品の収率も向上する。

実施例３ 表−６に示す急硬性スラリーを用いたこと以外は、実施
例２と同様に行つた。

結果を表−７に示す。

表−７に示す通り、本発明の製造法を用いると急硬性発
泡スラリーの打設時間及び硬化時間を任意に調整でき
る。

又、オートクレーブ養生後も十分な強度が得られる。

〔発明の効果〕

本発明の製造法を用いると、急硬性発泡スラリーの硬化
時間を任意に調整でき、強度低下等の弊害も少なく、各
製造工程に適合した初期硬化時間が得られ、パネル表面
に模様付けする様な微妙なコンシステンシーについても
調整が容易になる。

この為、初期硬化時にキヤツピングや意匠加工等も効率
よく行え製品の生産性が向上する。

又、従来のアルミナセメントに比べ少量の使用でスラリ
ーの硬化時間を調整できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セメント配合物と水からなる水硬性スラリ
   ー、アルミナセメントと水からなる急硬性スラリー及び
   水性気泡とを混合し、急硬性発泡スラリーを調製し、打
   設し、成形後高温高圧養生して得られる気泡コンクリー
   トの製造法において、急硬性発泡スラリーの初期硬化時
   間の調整剤として、CaO含有鉱物粉末を急硬性スラリー
   に配合することを特徴とする気泡コンクリート製造法。