JPH09110511A - 軽量高強度材料 - Google Patents

軽量高強度材料

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JPH09110511A
JPH09110511A JP7293294A JP29329495A JPH09110511A JP H09110511 A JPH09110511 A JP H09110511A JP 7293294 A JP7293294 A JP 7293294A JP 29329495 A JP29329495 A JP 29329495A JP H09110511 A JPH09110511 A JP H09110511A
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water
hydraulic composition
curing
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fiber
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JP7293294A
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Hitoshi Saito
仁 斎藤
Kazuyuki Murata
和幸 村田
Chieko Yahagi
知恵子 矢作
Koji Kobayashi
康志 小林
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Nippon Kayaku Co Ltd
Original Assignee
Nippon Kayaku Co Ltd
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions 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
    • C04B28/08Slag cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00129Extrudable mixtures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04BLIME, 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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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Abstract

(57)【要約】 【課題】軽量かつ高強度で、表面状態の美しい材料を製
造すること。 【解決手段】高炉水砕スラグ、シリカヒューム、水溶性
高分子、硬化刺激剤、軽量骨材、有機繊維、無機繊維、
水を含有する水硬性組成物及び該水硬性組成物を硬化し
てなる硬化体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な軽量かつ高
強度で平滑性に優れた硬化物を与える水硬性組成物及び
それを養生硬化して得られる硬化体に関する。
【0002】
【従来の技術】セメントを主原料とする成形材料は通常
比重2以上であり、比重1程度あるいはそれ以下の軽量
材料とするために(1)気泡を混入して軽量化する方
法、(2)材料を中空形状にして軽量化する方法等があ
る。しかし、上記(1)の方法では軽量化による材料強
度の低下が著しく、(2)の方法では中空形状とするた
めの特殊な成形装置や成形方法が必要である。また、軽
量骨材等の低比重材料を添加して軽量化する方法も種々
試みられているが、低比重材料の添加量に限界がありま
た軽量化による材料強度の低下が著しかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高炉水砕ス
ラグ、シリカヒューム、水溶性高分子、硬化刺激剤を含
有する水硬性組成物に軽量骨材を添加し、これを押出成
形した後養生硬化させることにより軽量かつ高強度の材
料を製造することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、高炉水砕
スラグ、シリカヒューム、水溶性高分子、硬化刺激剤を
含有する水硬性組成物に有機繊維及び無機繊維を併せて
添加し、さらに軽量骨材を加えた組成物が押出成形性に
優れ、また成形体の表面状態が美しく、さらにそれを養
生硬化することにより、軽量かつ高強度の材料が得られ
ることを見いだし本発明に到達した。
【0005】すなわち本発明は、(1)高炉水砕スラ
グ、シリカヒューム、水溶性高分子、硬化刺激剤、軽量
骨材、有機繊維、無機繊維、水を含有してなる水硬性組
成物、(2)有機繊維の使用量が有機繊維と無機繊維の
合計量の20〜80重量%を占める割合である上記
(1)記載の水硬性組成物、(3)水溶性高分子が分子
中にカルボン酸基又はその塩を有する水溶性高分子又は
セルロース誘導体から選ばれる1種以上である上記
(1)又は(2)記載の水硬性組成物、(4)硬化刺激
剤が、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、ケイ酸塩であ
る上記(1)から(3)のいずれか1項に記載の水硬性
組成物、(5)軽量骨材がパーライト、膨張スラグ、シ
ラスバルーン、バーミキュライト、火山れき、膨張頁岩
から選ばれる1種以上である上記(1)から(4)のい
ずれか1項に記載の水硬性組成物、(6)有機繊維がパ
ルプ、麻、木綿、ポリプロピレン、ビニロンから選ばれ
る1種以上である上記(1)から(5)のいずれか1項
に記載の水硬性組成物、(7)無機繊維がアスベスト、
フライアッシュファイバー、ワラストナイト、セピオラ
イトから選ばれる1種以上である上記(1)から(6)
のいずれか1項に記載の水硬性組成物、(8)上記
(1)から(7)のいずれか1項に記載の水硬性組成物
の押出成形体を養生硬化してなる硬化体に関する。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の水硬性組成物は高炉水砕スラグを含有する。高
炉水砕スラグは溶鉱炉で銑鉄を製造する際に副生する溶
融スラグを水等によって急冷して得られるガラス質物質
を粉砕し乾燥したものであり、その粒度は特に限定され
ないが、一般的にはブレーン値2,000cm2 /g 以
上、好ましくは3, 000cm2 /g 以上、さらに好まし
くは4, 000cm2 /g 〜13, 000cm2 /g の比表
面積を持つものを使用する。ブレーン値が2,000cm
2 /g 未満だと押出成形性が悪くなったり硬化体の物性
が低くなったりすることがある。また13,000cm2
/gより大きい高炉水砕スラグは一般に供給される量が
少なく高価であり、経済的に不利である。
【0007】本発明の水硬性組成物はシリカヒュームを
含有する。シリカヒュームの使用量は特に限定されない
が、通常、高炉水砕スラグに対し2〜50重量%であ
り、5〜30重量%使用するのが好ましい。
【0008】本発明の水硬性組成物は水溶性高分子を含
有する。水溶性高分子としては特に限定されないが、分
子中にカルボン酸基又はその塩を有する水溶性高分子又
はセルロース誘導体が好ましい。用いうる水溶性高分子
の具体例としては、ポリ(メタ)アクリル酸ナトリウ
ム、ポリ(メタ)アクリル酸カリウム、ポリ(メタ)ア
クリル酸リチウム等のポリ(メタ)アクリル酸のアルカ
リ金属塩;アクリル酸のアルカリ金属塩とアクリルアミ
ドの共重合物;ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキ
シプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロ
ース等が挙げられる。
【0009】これら水溶性高分子は単独又は2種以上を
併用することもできる。水溶性高分子の分子量は使用す
る水溶性高分子の種類によって異なり特に限定されない
が、通常平均分子量5,000以上のものが使用でき
る。また、分子中にカルボン酸基又はその塩を有する水
溶性高分子では平均分子量200、000以上、セルロ
ース誘導体では平均分子量10、000以上のものが好
ましく使用される。
【0010】水溶性高分子の使用量は混練する方法や用
途に適した材料の要求特性(本発明の硬化体を何に使用
するか)等によって異なり特に限定されないが、高炉ス
ラグとシリカヒュームの合計量に対して通常0.1〜1
0重量%、好ましくは0.3〜7重量%、さらに好まし
くは0.5〜5重量%である。水溶性高分子の使用量が
0.1重量%未満であると、混練物が混練できなかった
り、混練できても押出成形できなかったりすることがあ
る。また、10重量%を超える量使用しても材料の要求
特性や養生硬化後の硬化体の物性が大きく向上すること
はなく、経済的に不利である。
【0011】本発明の水硬性組成物は硬化刺激剤を含有
する。硬化刺激剤としては水に溶解したときにアルカリ
性を示す物質が使用できるが、ナトリウム、カリウム、
リチウム等のアルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、珪酸塩
が好ましく、これらのうちアルカリ金属の水酸化物が更
に好ましく、水酸化ナトリウムが特に好ましい。硬化刺
激剤の使用量は、高炉水砕スラグとシリカヒュ−ムの合
計量100重量部に対して、通常0.2〜20重量部、
好ましくは2〜10重量部である。
【0012】本発明の水硬性組成物は軽量骨材を含有す
る。軽量骨材の種類は天然骨材、人工骨材ともに使用で
きとくに限定されないが、パーライト、膨張スラグ、シ
ラスバルーン、バーミキュライト、火山れき、膨張頁
岩、発泡スチロール等の発泡プラスチック等が挙げら
れ、パーライト、バーミキュライト、火山れき、膨張頁
岩が好ましく、パーライトが特に好ましい。軽量骨材の
使用量は特に限定されないが高炉スラグとシリカヒュー
ムの合計量に対して通常5〜50重量%、好ましくは1
0〜50重量%である。軽量骨材の使用量が5重量%未
満だと材料の軽量化を図る効果が少ない。また軽量骨材
は一般に高価なものが多く、50重量%を越える量使用
しても軽量化の効果はそれほど大きくならず、硬化体の
強度等の物性に悪影響を及ぼすとともに経済的に不利と
なる。
【0013】本発明の水硬性組成物は有機繊維と無機繊
維を含有する。使用しうる有機繊維の種類としては天然
繊維、合成繊維などとくに限定されないがパルプ、麻、
木綿、ポリプロピレン、ビニロン、炭素繊維などが好ま
しい例として挙げることができるがパルプ、ポリプロピ
レン、ビニロンが特に好ましい。
【0014】使用しうる無機繊維の種類として天然繊
維、合成繊維などとくに限定されないが、アスベスト、
フライアッシュファイバー、セピオライト、ワラストナ
イトなどが好ましい例としてを挙げることができるがア
スベスト、フライアッシュファイバー、ワラストナイト
がとくに好ましい。
【0015】有機繊維、無機繊維の太さはその種類によ
って異なりとくに限定されないが、例えばアスベストで
は200〜500オングストローム程度、ポリプロピレ
ン、ビニロンでは2〜500μm程度のものが通常使用
される。また、長さも繊維の種類によって異なり特に限
定されないが、好ましくは0.1〜10mm、さらに好
ましくは0.2〜6mmである。また、有機繊維と無機
繊維の使用割合はとくに限定されないが、有機繊維の使
用量が有機繊維と無機繊維の合計量の通常20〜80重
量%、好ましくは30〜80重量%を占める割合であ
り、有機繊維と無機繊維の合計の使用量は特に限定され
ないが高炉スラグとシリカヒュームの合計量に対して通
常2〜40重量%、好ましくは5〜40重量%である。
【0016】前記において有機繊維の使用割合が20重
量%未満あるいは80重量%を越えたり、また有機繊維
と無機繊維の合計の使用量が2重量%未満あるいは40
重量%を越える量であると後述する混練や押出成形時の
作業性が悪くなったり、有機繊維と無機繊維の併用によ
る本発明の硬化体の強度等に及ぼす効果が弱くなった
り、また不燃性や耐衝撃性が低下したりすることがあ
る。
【0017】本発明の水硬性組成物においては材料の要
求特性の向上や養生硬化後の硬化体の強度物性向上を目
的として砂、珪砂等の細骨材や砂利、採石等の粗骨材を
含有させることができる。細骨材及び/又は粗骨材は、
高炉スラグとシリカヒュームの合計量に対して10〜2
00重量%が必要に応じて使用される。
【0018】本発明の水硬性組成物は上記各成分を所定
の割合で均一に混合し、モルタルミキサー、オムニミキ
サー、ニーダールーダー等の通常の混練機で水を加えて
混練して得ることができる。
【0019】混練の際の水の使用量は材料の用途、高炉
水砕スラグ、シリカヒューム、水溶性高分子、有機繊
維、無機繊維、軽量骨材及び必要に応じて添加される細
又は粗骨材の使用量によって異なり特に限定されない
が、高炉スラグとシリカヒュームの合計量に対して、通
常10〜150重量%、好ましくは15〜120重量
%、より好ましくは20〜120重量%である。
【0020】こうして得られた水硬性組成物を押出成形
機により成形して得た押出成形体を養生硬化することに
よって本発明の硬化体とすることができる。養生は、通
常成形体の水分が蒸発しない高湿潤状態で行うのが好ま
しく、一般的には相対湿度80%以上、好ましくは90
%以上の雰囲気下で行うが、水分を通さない容器や袋に
水硬性組成物を入れて行ってもよい。
【0021】養生温度は一般的には10〜100℃の範
囲を選ぶことができるが、30〜100℃が好ましい。
また、水蒸気を用いて100℃以上の温度でオートクレ
ーブ養生することもできる。養生時間は養生温度により
異なり特に限定されないが、通常5〜50時間である。
【0022】こうして得られた硬化体を乾燥させること
によりさらに軽量で高強度の材料とすることができる。
本発明は高炉水砕スラグ、シリカヒューム、水溶性高分
子、硬化刺激剤からなる水硬性組成物に軽量骨材、有機
繊維、無機繊維を併せて添加し、成形養生硬化後さらに
乾燥させることにより軽量かつ高強度の材料とすること
ができるのが特徴の一つである。
【0023】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定さ
れるものではない。なお、以下において、部は重量部を
表す。また、材料の曲げ強度はテンシロン((株)オリ
エンテック製)を用い、載荷速度0.5mm/分の条件で
測定を行った。
【0024】実施例1 ブレーン値4000cm2 /g の高炉水砕スラグ90部と
シリカヒューム10部、水溶性高分子として平均分子量
40,000のヒドロキシプロピルメチルセルロース3
部、細骨材として珪石粉50部、パーライト30部、パ
ルプ15部、アスベスト15部をモルタルミキサーに入
れて2分間混合した後、硬化刺激剤として水酸化ナトリ
ウム5部を水100部に溶解した水溶液を加えてニーダ
ールーダーで6分間混練して得た混練物を真空押出成形
機を用いて厚さ10mm幅100mmの板状に成形して
本発明の水硬性組成物を得た。
【0025】これをビニール袋に入れて密封し、温度9
0℃、湿度98%に調整した恒温恒湿器で15時間養生
し、本発明の硬化体を得た。この硬化体を100℃の乾
燥器に入れ24時間乾燥した。その見かけ比重は1.1
0で曲げ強度は175kgf/cm2 であり、その表面状態は
平滑性に優れていた。
【0026】実施例2 水硬性組成物の原料としてブレーン値4000cm2 /g
の高炉水砕スラグ90部、シリカヒューム10部、平均
分子量1,000,000のポリアクリル酸ナトリウム
3部、パーライト50部、パルプ15部、ワラストナイ
ト4部、水酸化ナトリウム4部を水70部に溶解した水
溶液を用いたほかは、実施例1と同様にして本発明の硬
化体を得た。この硬化体を100℃の乾燥器で24時間
乾燥した。その見かけ比重は1.25で曲げ強度は22
0kgf/cm2 であり、その表面状態は平滑性に優れてい
た。
【0027】実施例3 パルプ5部、アスベスト15部、ワラストナイト5部、
水90部を使用した以外は実施例1と同様にして本発明
の硬化体を得た。この硬化体を100℃の乾燥器で24
時間乾燥した。その見かけ比重は1.15で曲げ強度は
180kgf/cm2であり、その表面状態は平滑性に優れて
いた。
【0028】
【発明の効果】本発明の水硬性組成物は、押出成形性に
優れ、該水硬性組成物を硬化してなる本発明の硬化体
は、軽量かつ高強度であり、また表面の平滑性に優れ
る。本発明の硬化体は床材、壁材等の建材用材料として
極めて有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 22/06 C04B 22/06 Z 24/26 24/26 Z

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高炉水砕スラグ、シリカヒューム、水溶性
    高分子、硬化刺激剤、軽量骨材、有機繊維、無機繊維、
    水を含有してなる水硬性組成物。
  2. 【請求項2】有機繊維の使用量が有機繊維と無機繊維の
    合計量の20〜80重量%を占める割合である請求項1
    記載の水硬性組成物。
  3. 【請求項3】水溶性高分子が分子中にカルボン酸基又は
    その塩を有する水溶性高分子又はセルロース誘導体から
    選ばれる1種以上である請求項1又は2記載の水硬性組
    成物。
  4. 【請求項4】硬化刺激剤が、アルカリ金属の水酸化物、
    炭酸塩、ケイ酸塩である請求項1から3のいずれか1項
    に記載の水硬性組成物。
  5. 【請求項5】軽量骨材がパーライト、膨張スラグ、シラ
    スバルーン、バーミキュライト、火山れき、膨張頁岩か
    ら選ばれる1種以上である請求項1から4のいずれか1
    項に記載の水硬性組成物。
  6. 【請求項6】有機繊維がパルプ、麻、木綿、ポリプロピ
    レン、ビニロンから選ばれる1種以上である請求項1か
    ら5のいずれか1項に記載の水硬性組成物。
  7. 【請求項7】無機繊維がアスベスト、フライアッシュフ
    ァイバー、ワラストナイト、セピオライトから選ばれる
    1種以上である請求項1から6のいずれか1項に記載の
    水硬性組成物。
  8. 【請求項8】請求項1から7のいずれか1項に記載の水
    硬性組成物の押出成形体を養生硬化してなる硬化体。
JP7293294A 1995-10-17 1995-10-17 軽量高強度材料 Pending JPH09110511A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009084409A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Hokuetsu Paper Mills Ltd 不燃シート又は不燃成形体

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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