JPH1029840A - 天然繊維補強セメント組成物の製造方法 - Google Patents

天然繊維補強セメント組成物の製造方法

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JPH1029840A
JPH1029840A JP19017696A JP19017696A JPH1029840A JP H1029840 A JPH1029840 A JP H1029840A JP 19017696 A JP19017696 A JP 19017696A JP 19017696 A JP19017696 A JP 19017696A JP H1029840 A JPH1029840 A JP H1029840A
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cement composition
humic acid
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cement
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JP19017696A
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Yoshihiko Ohama
嘉彦 大濱
Katsunobu Demura
克宣 出村
Hidetake Sakurai
英武 桜井
Minoru Suzuki
実 鈴木
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Telnite Co Ltd
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    • 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
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10—Coating or impregnating
    • C04B20/12—Multiple coating or impregnating
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 天然繊維の強度を高め、かつセメント組成物
への分散性とマトリックスとの付着性を改善し、曲げ性
状に優れたセメント組成物を提供すること。 【解決手段】 セメント組成物の補強材として使用する
天然繊維をフミン酸類で処理することによって、天然繊
維自体の強度を増進させると共に、天然繊維のセメント
組成物中への分散性を改善し、更に、セメントマトリッ
クスとの付着性を向上させることを特徴とするものであ
る。フミン酸処理した天然繊維を使用することによっ
て、曲げ性状に優れた天然繊維補強セメント組成物が製
造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建築材料として使
用する天然繊維補強セメント組成物の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】建築用板材として、従来、石綿スレート
板が広範囲に使用されてきたが、石綿有害性が叫ばれる
ようになり、最近では、石綿の代替品としての各種繊維
の建材への利用が増加している。特に、セメント系建材
の補強に使用される繊維としては、鋼繊維、ガラス繊
維、ポリマー繊維、炭素繊維などがあるが、建材のリサ
イクル性や環境問題とも関連して、竹繊維、木質繊維、
椰子の実繊維などの天然繊維の有効利用が試みられてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、天然繊
維は、セメント組成物との練混ぜに際して分散性に劣
り、マトリックスと付着しにくく、繊維の補強効果が得
にくいのが現状である。そのため、曲げ性状に優れた天
然繊維補強セメント組成物を得るには、その付着性を改
善する必要がある。本発明は、以上のような問題点を解
決し、天然繊維を有効に利用した優れた性能をもつ天然
繊維補強セメント組成物の製造方法を提供することを目
的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、セメント組成
物の補強材として使用する天然繊維をフミン酸類で処理
することによって、天然繊維自体の強度を増進させると
共に、天然繊維のセメント組成物中への分散性を改善
し、更に、セメントマトリックスとの付着性を向上させ
ることを特徴とするものである。フミン酸処理した天然
繊維を使用することによって、曲げ性状に優れた天然繊
維補強セメント組成物が製造できる。以下にその詳細を
説明する。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明で使用するフミン酸類は、
フミン酸、フミン酸塩およびフミン酸の誘導体の塩類で
あり、フミン酸としては、草炭、亜炭若しくは褐炭等の
若年炭類またはこれらを酸化剤により酸化分解し、得ら
れる生成物からアルカリ水溶液を用いて抽出し、この溶
液に酸性水溶液を添加することにより沈降して得られる
フミン酸である。酸性水溶液としては、塩酸、硝酸、硫
酸等の鉱酸類、またはギ酸、酢酸、シュウ酸等の水溶性
有機酸類の水溶液がある。また、土壌中からアルカリ水
溶液で抽出し、酸性水溶液を添加することにより沈降し
て得られるフミン酸もこのフミン酸に含まれる。ここで
得られたフミン酸は、未だに化学的構造式は明らかにさ
れていないが、一般に、酸性水溶液に不溶、アルカリ水
溶液に可溶な不定形高分子有機酸と定義されている。
【0006】フミン酸塩としては、フミン酸とカリウ
ム、ナトリウム等のアルカリ金属との塩類、あるいは、
アンモニウム塩類を使用でき、更に、2価以上の陽イオ
ンと結合した塩類も使用できる。また、フミン酸とアル
デヒド類若しくはアミン類又はフェノール類等と縮重合
させたフミン酸の誘導体のアルカリ金属塩類又はアンモ
ニウム塩類を用いることができる。これらのフミン酸類
のうち、フミン酸は、酸性物質として使用でき、フミン
酸塩は、アルカリ性物質として使用できる。
【0007】本発明で使用する天然繊維としては、例え
ば、竹繊維、木質繊維、椰子の実繊維などを用いるが、
特にこれらのものに限定されるものではない。これら天
然繊維は、例えば、原料の竹、木、椰子の実などを叩い
たり薬品処理して、直径約0.1〜3mm、長さ約0.
5cm〜10cmの繊維とする。但し、繊維を得る方法
については、任意の方法を用いることができ、特に限定
されない。
【0008】得られた天然繊維は、例えばフミン酸によ
って処理する。その場合、フミン酸の水溶液を処理溶液
として、処理溶液に天然繊維を10℃〜50℃の温度下
で1〜24時間浸漬し、さらに硫酸アルミニウム、塩化
アルミニウム、硝酸アルミニウム、その他鉄イオン、銅
イオン等との硫酸塩、塩酸塩、硝酸塩等の塩類溶液を添
加してフミン酸を定着させる。天然繊維に対するフミン
酸の配合割合は外割りで0.1〜10重量%が好まし
い。その後、処理溶液から天然繊維を取り出して乾燥
し、フミン酸処理繊維とする。処理溶液としてのフミン
酸水溶液の濃度は0.1〜10重量%とする。フミン酸
定着用の硫酸アルミニウム水溶液その他の塩類の水溶液
濃度は、2〜10重量%程度とし、処理溶液に硫酸アル
ミニウム水溶液その他の塩類水溶液を添加したとき、そ
の処理溶液のpHが5程度以下になるまで、好ましくは
pH4以下になるまで硫酸アルミニウム水溶液その他の
塩類水溶液を添加する。それによって、フミン酸を定着
させる。但し、天然繊維のフミン酸処理濃度が0.1〜
10重量%になるようなフミン酸溶液の濃度とする。
【0009】得られたフミン酸処理天然繊維をセメント
組成物に混入させる。本発明で用いるポルトランドセメ
ント、骨材、混和材料については、特に限定されるもの
ではなく、一般のセメントコンクリートの製造に用いる
ものが使用できる。例えば、セメントとして、普通ポル
トランドセメント、早強ポルトランドセメント、骨材と
して、川砂、川砂利、砕砂、砕石、人工軽量骨材、混和
材として、減水剤、AE減水剤、セメント混和用ポリマ
ーなどが使用できる。その配合割合は、一般に使用され
るセメントモルタル及びコンクリートと同様の条件でよ
い。但し、混合する天然繊維の容積分だけ、各材料の容
積を減少させる。本発明によるフミン酸処理天然繊維
は、セメントペースト、セメントモルタル及びセメント
コンクリートのいずれに混入しても、その補強効果をえ
ることができる。
【0010】本発明による天然繊維補強セメント組成物
は、一般のセメントモルタル用ミキサーやコンクリート
用ミキサーを用いて練混ぜる。練混ぜた天然繊維セメン
ト組成物には、水中養生、乾燥養生、蒸気養生、オート
クレープ養生などの一般のセメントコンクリートの養生
方法が適用できる。セメント組成物に対するフミン酸処
理天然繊維の配合割合は、例えばセメント組成物の内割
りで1〜20%(容量%)である。内割りで1容量%未
満であると補強効果が得られないし、20容量%をこえ
るとセメント組成物の成形が困難となり、不都合だから
である。
【0011】セメント組成物に対するフミン酸処理天然
繊維の配合割合は、容量%を用いたが、この理由につい
て述べる。本発明は、力学的強度の向上を計るために、
天然繊維を添加して補強することに関する。天然繊維に
ついては、比重、形状がそれぞれ異なっているため、繊
維を添加して力学的強度の補強効果を比較するには、繊
維がセメント成形物中で占める割合を一定にして比較す
る必要がある。容量換算による添加の方が、重量換算に
よる添加よりも各繊維の補強効果を同じレベルで比較で
きるからである。例えば、比重の異なる繊維で、長さ、
太さ等が同じものの力学的補強効果を比較する場合、重
量部を同一としても、比重の軽い繊維では10本とな
り、比重の重い繊維では10本以下となる。したがっ
て、繊維の絶対量の差、すなわち、セメント成形物中で
繊維の占める割合の差を生じ、補強効果についての比較
が同じレベルでできない。これに対して、容量部で添加
量を比較する場合には、繊維の絶対量を同一にでき、力
学的補強効果を同じレベルで比較できる。
【0012】したがって、セメント組成物に対するフミ
ン酸処理天然繊維の配合割合は、容量%で表すが、これ
は計算によって容易に得られる。容量計算では、繊維の
重量を計測し、真比重を用いて換算する。
【0013】本発明は、セメント組成物の補強材として
使用する天然繊維をフミン酸類で処理することによっ
て、天然繊維自体の強度を増進させると共に、天然繊維
のセメント組成物中への分散性を改善し、更に、セメン
トマトリックスとの付着性を向上させることを特徴とす
るものである。フミン酸処理した天然繊維を使用するこ
とによって、曲げ性状に優れた天然繊維補強セメント組
成物が製造できる。
【0014】本発明では、天然繊維自体の強度も増進し
ている。これは、表1に示すように、竹繊維(直径約2
mm、長さ約100mm)をフミン酸0、0.1、0.
5、1.0重量部処理し、引張強度を測定した結果から
明らかである。
【表1】
【0015】
【実施例】以下に、竹繊維をフミン酸で処理し、それを
混入して製造したフミン酸処理竹繊維補強セメントの実
施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。 竹繊維の製造及び処理 天然の竹を叩いて、直径約0.2〜0.4mmの竹繊維
を得、長さ30mmに切断した。切断した竹繊維を、フ
ミン酸濃度0.1、0.5、及び1.0重量%の処理溶
液に1日浸漬後、硫酸アルミニウム水溶液(5重量%水
溶液)を添加して処理溶液をpH4に調整し、フミン酸
を定着させ、更に、処理溶液から竹繊維を取り出して天
日で乾燥し、フミン酸処理竹繊維とした。その後、1日
水中浸漬し、脱水機(シャープ社製:愛情スリムサイズ
28、型式番号ES−28F3)を用いて20分間脱水
した。
【0016】実施例1 普通ポルトランドセメント及びフミン酸処理竹繊維を用
いて、以下のフミン酸処理竹繊維補強セメント組成物を
得た。 普通ポルトランドセメント 1200重量部 フミン酸濃度0.1、0.5、及び1.0重量%の処理溶液で処理したフ ミン酸処理竹繊維 38.8重量部 (組成物の単位容積当たりの竹繊維混入率:5vol%) 水 480重量部 フミン酸処理竹繊維補強セメント組成物は、セメントと
水を混合してセメントペーストを得て、そこにフミン酸
処理竹繊維をいれて練混ぜて調製した。調製した組成物
を40X40X160mmに成形し、2日湿空(20
℃、80%R.H.)、5日水中(20℃)、21日乾
燥(20℃、50%R.H.)養生して、フミン酸処理
竹繊維補強セメント硬化体を作製した。作製した供試体
については、インストロン万能試験機を用いて、クロス
ヘッド速度0.1mm/minで中央集中載荷法(スパ
ン、100mm)によって、供試体の曲げ強さ試験を行
った。同時に、供試体中央部のたわみをダイヤルゲージ
を用いて測定し、JCI−SF4(繊維コンクリートの
曲げ強度及びタフネス試験方法)に準じて、フミン酸処
理竹繊維補強セメント硬化体の初期ひび割れ荷重、曲げ
強さ及び曲げタフネスを求めた。
【0017】比較例1 実施例1において、フミン酸処理竹繊維を使用しない以
外は、実施例1と同様の方法でセメントペースト硬化体
を作製し、実施例1と同様にして試験した。
【0018】比較例2 実施例1において、フミン酸で処理しない竹繊維を使用
した以外は、実施例1と同様の方法で竹繊維補強セメン
ト硬化体を作製し、実施例1と同様にして試験した。
【0019】実施例2、実施例3 実施例1において、フミン酸処理竹繊維を55.0重量
部(組成物の単位容積当たりの竹繊維混入率:7vol
%)及びフミン酸処理竹繊維を81.6重量部(組成物
の単位容積当たりの竹繊維混入率:10vol%)した
以外は、実施例1と同様の方法でフミン酸処理竹繊維補
強セメント硬化体を作製し、実施例1と同様にして試験
した。
【0020】比較例3、比較例4 実施例2及び実施例3において、フミン酸で処理しない
竹繊維を使用した竹繊維補強セメントとした以外は、実
施例1と同様にして試験した。
【0021】実施例1〜3及び比較例1〜4の結果を表
2に示す。
【表2】
【0022】実施例4〜6 実施例1に使用した材料の他、セメント混和用ポリマー
として、スチレンブタジエンゴム(SBR)ラテックス
(日本ラテックス加工社製、商品名:JSRトマックス
ーパー)を使用した。SBRラテックスには、消泡剤と
して、シリコーンエマルション系消泡剤(ダウコーニン
グ社製、商品名:FSアンチフォームAFE、有効シリ
コーン分30%)を使用した。なお、消泡剤は、ポリマ
ーディスパージョンの全固形分に対して、その有効シリ
コーン分として0.7%(質量比)添加した。
【0023】実施例4において、使用したフミン酸処理
竹繊維補強ポリマーセメント組成物は以下である。 普通ポルトランドセメント 1200重量部 フミン酸濃度0.1、0.5、及び1.0重量%の処理溶液で処理したフ ミン酸処理竹繊維 43.6重量部 (組成物の単位容積当たりの竹繊維混入率:5vol%) SBRラテックス 286重量部 [セメント重量に対するSBRラテックス固形分の重量百聞率(P /C):10%] 水 480重量部
【0024】実施例5において、使用したフミン酸処理
竹繊維補強ポリマーセメント組成物は以下である。 普通ポルトランドセメント 1200重量部 フミン酸濃度0.1、0.5、及び1.0重量%の処理溶液で処理したフ ミン酸処理竹繊維 62.3重量部 (組成物の単位容積当たりの竹繊維混入率:7vol%) SBRラテックス 286重量部 [セメント重量に対するSBRラテックス固形分の重量百聞率(P /C):10%] 水 480重量部
【0025】実施例6において、使用したフミン酸処理
竹繊維補強ポリマーセメント組成物は以下である。 普通ポルトランドセメント 1200重量部 フミン酸濃度0.1、0.5、及び1.0重量%の処理溶液で処理したフ ミン酸処理竹繊維 92.0重量部 (組成物の単位容積当たりの竹繊維混入率:10vol%) SBRラテックス 286重量部 [セメント重量に対するSBRラテックス固形分の重量百分率(P /C):10%] 水 480重量部
【0026】実施例4〜6は、セメント、水及びSBR
ラテックスを混合してポリマーセメントペーストを得
て、そこにフミン酸処理竹繊維をいれて練混ぜ、フミン
酸処理竹繊維補強ポリマーセメント組成物を調製した以
外は、実施例1と同様にしてフミン酸処理竹繊維補強ポ
リマーセメント硬化体を作製し、試験した。
【0027】比較例5 実施例5において、フミン酸処理竹繊維を使用しない以
外は、実施例5と同様に試験した。
【0028】比較例6〜8 実施例4〜6において、フミン酸で処理しない竹繊維を
使用した以外は、実施例4〜6と同様に試験した。
【0029】実施例4〜6および比較例5〜8の結果を
比較例1とともに表3に示す。
【表3】
【0030】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、天然繊維自
体の強度を増進させると共に、天然繊維のセメント組成
物中への分散性を改善し、セメントマトリックスとの付
着性を向上させ、曲げ性状に優れた天然繊維補強セメン
ト組成物を製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜井 英武 東京都八王子市久保山町1丁目9番113号 (72)発明者 鈴木 実 山形県飽海郡遊佐町大字菅里字十里塚2− 184

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セメント、骨材及び/又は混和材料を含
    むセメント組成物に、フミン酸類で処理した天然繊維を
    補強材として混入することを特徴とする天然繊維補強セ
    メント組成物の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記フミン酸類が、草炭、亜炭若しくは
    褐炭等の若年炭類又はこれらを酸化剤により酸化分解し
    て得られる生成物から抽出し、これに酸性水溶液を添加
    して得られるフミン酸;土壌中から抽出し、酸性水溶液
    を添加して得られるフミン酸;これらフミン酸とアルカ
    リ金属との塩類、アンモニウム塩類、2価以上の陽イオ
    ンと結合した塩類;フミン酸とアルデヒド類若しくはア
    ミン類又はフェノール類等と縮重合させたフミン酸の誘
    導体のアルカリ金属塩類又はアンモニウム塩類の群から
    選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする請求項
    1に記載の天然繊維補強セメント組成物の製造方法。
  3. 【請求項3】 フミン酸処理天然繊維を、セメント組成
    物に対して、内割りで1〜20容量%混入することを特
    徴とする請求項1に記載の天然繊維補強セメント組成物
    の製造方法。
JP19017696A 1996-07-19 1996-07-19 天然繊維補強セメント組成物の製造方法 Pending JPH1029840A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004256317A (ja) * 2003-02-24 2004-09-16 Murakami Kogyo Kk 補強コンクリート
JP2010270063A (ja) * 2009-05-21 2010-12-02 Wack Planning Kk 海洋性腐植土壌抽出エキスを使用した理美容処理剤
JP2014091651A (ja) * 2012-11-02 2014-05-19 Kankyou Bousai Co Ltd 竹繊維を混入したセメントモルタル
JP2023060787A (ja) * 2021-10-18 2023-04-28 学校法人足利大学 竹繊維による舗装用ブロックおよびその製造方法

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