DE60127307T2

DE60127307T2 - Gehärtetes calciumsilicat mit hoher festigkeit

Info

Publication number: DE60127307T2
Application number: DE60127307T
Authority: DE
Inventors: Hiroyoshi Fuji-shi MATSUYAMA; Kunio Matsui; Tadashi Fuji-shi SHIMIZU
Original assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Current assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2021-02-20
Also published as: CN100345793C; EP1362836B1; DE60127307D1; EP1362836A4; JPWO2002066396A1; KR20040012722A; EP1362836A1; JP4837237B2; US20040107872A1; KR100544851B1; CN1630622A; US6962623B2; WO2002066396A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG.
GEBIET DER ERFINDUNG:
Die vorliegende Erfindung betrifft eine gehärtete Form aus Calciumsilicat und eine verstärkte Calciumsilicat-Kompositstruktur, und betrifft ferner Verfahren zur Herstellung derselben. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine gehärtete Form aus Calciumsilicat, die hauptsächlich Tobermorit umfasst, ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigt, worin die Diffraktionspeakintensität Ib, die der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, und die Minimumdiffraktionsintensität Ia, die im Diffraktionswinkelbereich zwischen den beiden Diffraktionspeaks beobachtet wird, die der (220)-Fläche bzw. der (222)-Fläche von Tobermorit zugeordnet werden, die Beziehung Ib/Ia > 3,0 erfüllen; eine Massendichte von 0,14 bis 1,0 hat; und eine differentielle Porenverteilungskurve, erhalten mittels Quecksilberporosimetrie, worin die logarithmische Breite der Porendurchmesserverteilung, gemessen bei einer Höhe, die dem 1/4 der Höhe des Maximumpeaks der differentiellen Porenverteilungskurve entspricht, einen Wert von 0,40 bis 1,20 aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine verstärkte Calciumsilicat-Kompositstruktur, die die gehärtete Form aus Calciumsilicat und einen verstärkenden Eisenstab oder ein verstärkendes Drahtnetz umfasst. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner Verfahren zur Herstellung der gehärteten Form aus Calciumsilicat und der verstärkten Calciumsilicat-Kompositstruktur.
STAND DER TECHNIK:
Unter dem Gesichtspunkt der Gewichtsverringerung eines Gebäudes bestand in den letzten Jahren ein Bedarf für nicht-brennbare und leichtgewichtige Baumaterialien.
Als ein Baumaterial, das diesen Bedarf befriedigt, wurden bisher ein autoklavierter Leichtbeton (nachfolgend gelegentlich vereinfacht als "ALB" bezeichnet) und eine faserverstärkte Calciumsilicatplatte (nachfolgend gelegentlich vereinfacht als "Calciumsilicatplatte" bezeichnet) verwendet. Ein ALB wird nach einem Verfahren hergestellt, das folgendes umfasst: Bereitstellen eines Zementmaterials und eines Silicapulvers als Hauptrohmaterialien und gegebenenfalls mindestens eines Materials, das ausgewählt ist aus Schnellkalkpulver, Gips und dergleichen; Vermischen dieser Materialien miteinander unter Erhalt einer Mischung; Zugabe von Wasser zu der Mischung unter Erhalt einer Aufschlämmung; Vermischen der Aufschlämmung mit einem Aufschäummittel, wodurch eine schäumbare Aufschlämmung erhalten wird; und Eingiessen der schäumbaren Aufschlämmung in eine Form, gefolgt von Autoklavierung. Ein ALB zeigt eine Massendichte von etwa 0,5 bis 0,6 und hat folglich ein geringes Gewicht. Folglich enthält ein ALB eine grosse Menge an hochkristallinem Tobermorit (5CaO·6SiO₂·5H₂O) und hat folglich eine exzellente Langzeitwitterungsbeständigkeit, exzellente Feuerbeständigkeit und exzellente Haltbarkeit. Daher wurde ein ALB weitverbreitet als Material für eine Aussenmauer, ein Bodenmaterial und eine Innenwand eines Gebäudes verwendet.
Das Elastizitätsmodul eines ALB liegt im Bereich von 1.700 bis 2.500 N/mm². Ferner ist die Druckfestigkeit eines ALB im Bereich von 4 bis 5 N/mm². Bezüglich der Biegefestigkeit (die eine wichtige Eigenschaft einer Substanz darstellt, die als zu Platten ausgeformtes Material verwendet wird) hat ein ALB hingegen nur eine geringe Biegefestigkeit von etwa 1 N/mm². Daher wurde ein ALB in Form einer Kompositstruktur, die einen verstärkenden Eisenstab darin angeordnet enthielt, als Material für Gebäudeteile, wie beispielsweise eine Wand, einen Boden oder ein Dachbett, verwendet. Bei einem ALB ist jedoch das Verhältnis des Elastizitätsmoduls zur Dichte (nachfolgend wird dieses Verhältnis regelmässig vereinfacht als "relatives Elastizitätsmodul" bezeichnet) nicht zufriedenstellend hoch, so dass selbst dann, wenn ein ALB in Form der oben genannten Kompositstruktur als Platte verwendet wird, die Tendenz besteht, dass der ALB eine starke Verzerrung erleidet. Daher weist ein ALB das Problem auf, dass ein ALB nicht in einem Gebäudeteil verwendet werden kann, das von Trägerelementen getragen wird, die in grossen Abständen angeordnet sind. Ferner ist ein ALB dahingehend nachteilig, dass bei der Verwendung als Bodenplatten für ein Wohngebäude ein ALB eine schlechte Isolierung gegenüber durch Gewichteinwirkung hervorgerufene Geräusche zeigt, da das relative Elastizitätsmodul eines ALB nicht ausreichend ist. Daher war es in einem solchen Fall notwendig, eine komplizierte Vorgehensweise durchzuführen, wie beispielsweise das Aufbringen eines Mörtels auf die ALB-Platte zur Linderung des Nachteils des ALB.
Wenn andererseits ein Betonmaterial in Form einer verstärkten Struktur mit einer darin angeordneten verstärkenden Eisenstange verwendet wird, wird die Aufbaufestigkeit der verstärkten Struktur bestimmt unter Berücksichtigung der Druckfestigkeit des Betonmaterials. Ein ALB weist das Problem auf, dass er eine niedrige Druckfestigkeit besitzt, so dass die Verwendung eines ALB unvermeidlich beschränkt ist. Insbesondere kann ein ALB nicht in einem hoch aufstrebenden Gebäude verwendet werden. Ferner ist ein herkömmlicher ALB bezüglich der Nagelhaltefestigkeit im Vergleich zur Nagelhaltefestigkeit von Holz und dergleichen sehr niedrig, wodurch die Verwendung eines ALB in einem Gebäude, insbesondere auf der Baustelle, wie beispielsweise nagelaufnehmende Stellen eines Basismaterials für ein Dach oder eine Dachplatte, beschränkt ist. Die Nagelhaltefestigkeit variiert in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen Elastizitätsmodul und Druckfestigkeit, wie beispielsweise dem Verhältnis der Druckfestigkeit zum Elastizitätsmodul. Im Fall eines ALB ist dieses Verhältnis klein, so dass dann, wenn ein Nagel in ein ALB eingetrieben wird, der ALB der durch das Nageln hervorgerufenen lokalen Verformung nicht widerstehen kann, wodurch um den in den ALB eingetriebenen Nagel herum Mikrobrüche auftreten. Daher zeigt ein ALB keine zufriedenstellende Nagelhaltefestigkeit.
Zur Verbesserung der Fähigkeiten eines ALB wurden verschiedene Verfahren ausprobiert. Beispiele für solche Verfahren schliessen ein Verfahren ein, worin die Zellgrössenverteilung des ALB gesteuert wird, ein Verfahren, worin das Verhältnis der geschlossenen Zellen in einem ALB erhöht wird, und ein Verfahren, worin die Kristallinität des in dem ALB enthaltenen Tobermorits erhöht wird.
Es gibt die Annahme, dass in der Oberfläche und im Inneren eines ALB vorhandene Zellen als Risse wirken, so dass die Festigkeit des ALB deutlich verringert wird. Auf Basis dieser Annahme wurde Forschung durchgeführt. Beispielsweise offenbart JP-A Hei 8-67577 ein Verfahren, worin die Anzahl der Zellen in einem ALB verringert wird, wodurch ein ALB mit einer hohen spezifischen Dichte erhalten wird. Dieses Verfahren weist jedoch das Problem auf, dass dann, wenn es beabsichtigt ist, die hohe Druckfestigkeit eines ALB in diesem Verfahren aufrecht zu erhalten, es notwendig wird, dass der ALB eine Massendichte von mindestens etwa 1,1 hat. Das heisst, wenn die Massendichte des ALB 1,0 oder weniger beträgt, ist die Druckfestigkeit des ALB deutlich verringert. Ferner zeigt der oben genannte ALB, der nach dem Verfahren des oben genannten Patentdokuments hergestellt wird, ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster, worin bezüglich der Diffraktionspeakintensität Ib, die der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, und der Minimumdiffraktionsintensität Ia, die im Diffraktionswinkelbereich zwischen den beiden Diffraktionspeaks, die der (220)-Fläche bzw. der (222)-Fläche von Tobermorit zugeordnet werden, liegt, der Wert von Ib/Ia weniger als 3,0 beträgt. Das bedeutet, dass der in dem oben genannten ALB enthaltene Tobermorit eine geringe Kristallinität aufweist im Vergleich zu einem Tobermorit, wie er im allgemeinen in einem herkömmlichen ALB enthalten ist, und folglich besitzt der nach dem Verfahren des oben genannten Patentdokuments hergestellte ALB eine nicht zufriedenstellende Witterungsstabilität. Insbesondere ist dieser ALB-Typ für eine Carbonisierungsreaktion (d.h. eine Neutralisationsreaktion) anfällig, in der der ALB mit in der Luft enthaltenem Kohlendioxid umgesetzt und zu Calciumchlorid und nicht-kristallinem Silicat zersetzt wird. Das heisst, dieser ALB-Typ hat eine unzureichende Beständigkeit gegenüber der Neutralisierungsreaktion. Daher hat der oben genannte ALB das Problem, dass die Verwendung des ALB als Baustoff im Aussenbereich unvermeidlich beschränkt ist.
Ferner offenbart JP-A Hei 7-101787 ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Leichtbetonmaterials ohne Verwendung eines Aufschäumungsmittels, worin das gehärtete Material eine Massendichte von 0,7 oder mehr und eine Druckfestigkeit von mehr als 20 N/mm² aufweist. Wenn die Massendichte des gehärteten Materials aus diesem Patentdokument jedoch 1,0 oder weniger beträgt, ist das gehärtete Material hauptsächlich aus einem Calciumsilicathydrat mit sehr niedriger Kristallinität zusammengesetzt, und hat folglich eine unzureichende Witterungsbeständigkeit, insbesondere eine sehr schlechte Beständigkeit gegenüber der oben genannten Neutralisierungsreaktion mit Kohlendioxid aus der Luft.
Daher weist das gehärtete Material das Problem auf, dass die Verwendung des gehärteten Materials als Baustoff im Aussenbereich unvermeidlich beschränkt ist.
In den letzten Jahren wurde bezüglich Strukturmaterialien (wie beispielsweise Baustoffen für den Aussenbereich und Fussbodenmaterialien), in denen verstärkende Eisenstangen angeordnet sind, Nachfragen nach einer Ausdehnung der Länge der Strukturmaterialien und einer Ausdehnung des Abstands, in dem die Strukturmaterialien durch Trägerelemente getragen werden, laut. Unter diesem Aspekt benötigen die Strukturmaterialien eine dreifach höhere Festigkeit als ein herkömmlicher ALB. Beispielsweise offenbart WO 99/42418 ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtbetonmaterials ohne Verwendung eines Schäumungsmittels. Beispiele für solche Leichtbetonmaterialien schliessen ein Material ein, das eine Massendichte von 0,52 und eine Druckfestigkeit von 10 N/mm² hat, wie ein Material, das eine Massendichte von 0,69 und eine Druckfestigkeit von mehr als 19 N/mm² hat. Das in diesem Patentdokument offenbarte, leichtgewichtige Betonmaterial zeigt jedoch eine differentielle Porenverteilungskurve, erhalten mittels Quecksilberporosimetrie, worin die logarithmische Breite der Porendurchmesserverteilung, gemessen bei einer Höhe, die 1/4 der Höhe des Maximalpeaks auf der differentiellen Porenverteilungskurve entspricht (nachfolgend wird die logarithmische Breite regelmässig vereinfacht als "logarithmische Breite bei 1/4 Höhe" bezeichnet), mehr als 1,20 beträgt. Wenn dieser Typ eines Leichtbetonmaterials mit einem herkömmlichen ALB verglichen wird, der die gleiche Massendichte wie das leichtgewichtige Betonmaterial aufweist, ist die Druckfestigkeit dieses Leichtbetonmaterialtyps höchstens zweimal so hoch wie diejenige des herkömmlichen ALB. Ferner besteht das Problem, dass bei diesem Leichtbetonmaterialtyp das Verhältnis von Druckfestigkeit zu Elastizitätsmodul nicht zufriedenstellend ist. Ferner besteht das weitere Problem, dass dieser leichtgewichtige Betonmaterialtyp ohne Verwendung eines Schäumungsmittels hergestellt wird und folglich zur Herstellung dieses Leichtbetonmaterialtyps eine herkömmliche Vorrichtung, wie sie zur Herstellung eines herkömmlichen ALB verwendet wird, nicht verwendet werden kann, so dass die Produktivität des Leichtbetonmaterials unvermeidlich verringert ist. Ferner ist es nicht möglich, ein leichtgewichtiges Betonmaterial mit Eigenschaften herzustellen, die so ausreichend verbessert sind, dass sie die Verringerung der Produktivität kompensieren.
Andererseits wird eine faserverstärkte Calciumsilicatplatte (Calciumsilicatplatte) hergestellt nach einem Verfahren, das die Umsetzung eines kristallinen siliciumhaltigen Materials und/oder eines nicht-kristallinen siliciumhaltigen Materials mit einem kalkhaltigen Material und Härtung der resultierenden Reaktionsmischung zusammen mit einer Verstärkungsfaser durch Autoklavieren umfasst. Eine Calciumsilicatplatte ist hauptsächlich aus Fasern, Tobermorit, Xonolit und einem Calciumsilicathydrat mit sehr niedriger Kristallinität (nachfolgend wird das Calciumsilicathydrat regelmässig vereinfacht als "CSH" bezeichnet) zusammengesetzt. Die Verwendung einer Calciumsilicatplatte wird grob eingeteilt in ein wärmeisolierendes Material, das eine Massendichte von 0,3 oder weniger aufweist, ein feuerfestes Abdeckungsmaterial, das eine Massendichte von 0,3 bis 0,4 aufweist, und ein feuerfestes Baumaterial, das eine Massendichte von 0,6 bis 1,2 aufweist. Eine Calciumsilicatplatte mit einer Massendichte von 0,4 oder weniger wird nach einem Filterpressverfahren hergestellt. Andererseits wird eine Calciumsilicatplatte mit einer Massendichte von 0,6 oder mehr nach einem Papierblatt-Herstellungsverfahren erzeugt.
Eine Calciumsilicatplatte enthält Fasern in einer Menge von 5 bis 20 Gew.%, auf Basis des Gewichts der Calciumsilicatplatte, so dass die Calciumsilicatplatte eine exzellente Biegefestigkeit, exzellente Festigkeit und hohe Verarbeitbarkeit besitzt. Andererseits zeigt die Calciumsilicatplatte jedoch eine hohe Wasserabsorption und eine hohe Schrumpfung beim Trocknen, so dass die Calciumsilicatplatte eine schlechte Dimensionsgenauigkeit aufweist. Ferner ist die Calciumsilicatplatte nicht nur dahingehend nachteilig, dass eine grosse Menge Staub durch eine Calciumsilicatplatte hervorgerufen wird, sondern auch, dass die Calciumsilicatplatte eine niedrige Oberflächenhärte besitzt und folglich zu Eindrücken neigt. Ferner hat die Calciumsilicatplatte, die hauptsächlich ein CSH umfasst, eine schlechte Witterungsbeständigkeit und Haltbarkeit. Daher ist die Verwendung dieses Calciumsilicatplattentyps als Aussenbaustoff unvermeidlich beschränkt, und dieser Calciumsilicatplattentyp wird hauptsächlich als Innenbaustoff verwendet. Ferner ist dieser Calciumsilicatplattentyp dahingehend nachteilig, dass die Calciumsilicatplatte eine niedrige Druckfestigkeit im Vergleich zu ihrer Biegefestigkeit aufweist und ein sehr niedriges Elastizitätsmodul besitzt, so dass es unmöglich ist, diesen Calciumsilicatplattentyp in Form einer Struktur mit einer darin angeordneten verstärkenden Eisenstange als Strukturmaterial zu verwenden.
Beispielsweise offenbart JP-A Hei 3-237051 (entspricht US-PS 5 330 573) einen geformten Artikel aus Calciumsilicat und ein Verfahren zur Herstellung desselben, worin der geformte Artikel aus Calciumsilicat Tobermorit, ein CSH, Quarz und eine Verstärkungsfaser umfasst, und eine Massendichte von 0,55 und eine Biegefestigkeit von 10 N/mm² oder mehr besitzt. In dem Verfahren gemäss diesem Patentdokument werden ein siliciumhaltiges Material und ein kalkhaltiges Material zum Zweck der Erhöhung des Tobermoritgehalts in dem geformten Artikel aus Calciumsilicat bei einer Temperatur von 50°C oder darunter mit Wasser vermischt. Der geformte Artikel aus Calciumsilicat zeigt jedoch ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster, worin bezüglich der Diffraktionspeakintensität Ib, die der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, und der Minimumdiffraktionsintensität Ia, die im Diffraktionswinkelbereich zwischen den Diffraktionspeaks beobachtet wird, die der (220)-Fläche bzw. der (222)-Fläche von Tobermorit zugeordnet werden, der Wert von Ib/Ia weniger als 3,0 beträgt. Das heisst, die Kristallinität des in dem geformten Artikel aus Calciumsilicat enthaltenen Tobermorits ist sehr niedrig im Vergleich zu derjenigen eines Tobermorits, wie er üblicherweise in einem herkömmlichen ALB enthalten ist, so dass der geformte Artikel aus Calciumsilicat eine nicht zufriedenstellende Witterungsbeständigkeit besitzt, insbesondere eine nicht zufriedenstellende Beständigkeit gegenüber der oben genannten Neutralisierungsreaktion mit Kohlendioxid aus der Luft. Dementsprechend kann der geformte Artikel aus Calciumsilicat gemäss diesem Patentdokument nicht als Aussenbaustoff verwendet werden. Ferner ist aufgrund der niedrigen Kristallinität des in dem geformten Artikel aus Calciumsilicat enthaltenen Tobermorits das Elastizitätsmodul des geformten Artikels aus Calciumsilicat sehr niedrig, so dass es unmöglich ist, den geformten Artikel aus Calciumsilicat gemäss diesem Patentdokument als Strukturmaterial zu verwenden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:
Unter diesen Umständen haben die hiesigen Erfinder extensive und intensive Studien im Hinblick auf die Entwicklung einer gehärteten Form aus Calciumsilicat mit hoher Festigkeit und einer verstärkten Calciumsilicat-Kompositstruktur mit hoher Festigkeit, sowie von Verfahren zur Herstellung der gehärteten Form aus Calciumsilicat und der verstärkten Calciumsilicat-Kompositstruktur durchgeführt. In ihren Untersuchungen haben die hiesigen Erfinder der Kristallinität der Substanzen, die zur Erzeugung der gehärteten Form aus Calciumsilicat verwendet werden, und der Mikrostruktur der gehärteten Form aus Calciumsilicat ihre Aufmerksamkeit geschenkt.
Als Ergebnis wurde unerwarteterweise gefunden, dass eine gehärtete Form aus Calciumsilicat, die eine grosse Menge hochkristallinen Tobermorits enthält, und die eine neue Mikrostruktur aufweist (worin Mikrozellen gleichförmig verteilt sind) nach einem Verfahren hergestellt werden kann, das folgendes umfasst:
Bereitstellen einer wässrigen Aufschlämmung, die Wasser und feste Materialien, die ein siliciumhaltiges Material, ein zementhaltiges Material, ein kalkhaltiges Material, mindestens eines, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, und eine von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedliche Sulfatverbindung einschliesst, umfasst, wobei 50 Gew.% oder mehr des siliciumhaltigen Materials ein kristallines siliciumhaltiges Material sind;
Eingiessen der wässrigen Aufschlämmung in eine Form; und
Vorhärten der wässrigen Aufschlämmung, gefolgt von Autoklavieren. Die hiesigen Erfinder haben ferner herausgefunden, dass die Verwendung von als und/oder einem Hydrat davon es möglich macht, eine gehärtete Form aus Calciumsilicat herzustellen, ohne dass eine Feststoff/Flüssig-Trennung hervorgerufen wird, selbst wenn das Verhältnis des Gewichts des Wassers zum Gesamtgewicht des Feststoffmaterials hoch ist, so dass es möglich wird, eine gehärtete Form aus Calciumsilicat mit einer niedrigen Massendichte herzustellen, worin die Menge grober Zellen in der gehärteten Form auf ein wünschenswertes geeignetes Niveau gesteuert ist. Darüber hinaus wurde gefunden, dass eine solche gehärtete Form aus Calciumsilicat mit einer niedrigen Massendichte ohne Einführung grober Zellen in die gehärtete Form hergestellt werden kann unter Verwendung eines Schäumungsmittels.
Darüber hinaus wurde ferner gefunden, dass aufgrund der oben genannten neuen Mikrostruktur die Festigkeit, das Elastizitätsmodul und das Verhältnis (der Druckfestigkeit zu Elastizitätsmodul) der gehärteten Form aus Calciumsilicat jeweils um ein Mehrfaches höher sind als bei einem herkömmlichen autoklavierten, Leichtbeton, selbst wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat grobe Zellen enthält, die durch Verwendung eines Schäumungsmittels erzeugt werden. Darüber hinaus wurde auch gefunden, dass bei der Herstellung der gehärteten Form aus Calciumsilicat ohne Verwendung eines Schäumungsmittels, so dass die hergestellte gehärtete Form aus Calciumsilicat keine groben Zellen enthält, jede der oben genannten Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat um einen Faktor 1,5 bis 2 höher sind als bei einer gehärteten Form, die grobe Zellen enthält. Ferner wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat nicht nur eine deutlich verbesserte Witterungsbeständigkeit (es ist festzuhalten, dass ein herkömmlicher ALB dahingehend nachteilig ist, dass er leicht absplittert) und exzellente Nagelungseigenschaften (wie beispielsweise hohe Nagelhaltefestigkeit) aufweist, sondern auch eine hohe Verarbeitbarkeit. Zusätzlich wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein hohes Elastizitätsmodul, eine hohe Druckfestigkeit und eine hohe Haltbarkeit aufweisen im Vergleich zu einer herkömmlichen faserverstärkten Calciumsilicatplatte. Auf Basis dieser Befunde wurde die vorliegende Erfindung erhalten.
Folglich ist es ein erfindungsgemässes Ziel, eine gehärtete Form aus Calciumsilicat bereitzustellen, die bei einer Massendichte von 0,14 bis 1,0 (und folglich bei einem niedrigen Gewicht) exzellente Eigenschaften als Baumaterial aufweist, wie beispielsweise eine hohe Druckfestigkeit, ein hohes Elastizitätsmodul, ein hohes Verhältnis von Druckfestigkeit zu Elastizitätsmodul und eine hohe Beständigkeit gegenüber der oben genannten Neutralisierungsreaktion.
Ein weiteres erfindungsgemässes Ziel ist die Bereitstellung einer gehärteten Form aus Calciumsilicat, die exzellente Dimensionsstabilität, exzellente Absplitterbeständigkeit und Nagelungseigenschaften sowie die oben genannten exzellenten Eigenschaften besitzt.
Ein noch weiters erfindungsgemässes Ziel ist die Bereitstellung einer verstärkten Calciumsilicat-Kompositstruktur, die zusätzlich zu den oben genannten exzellenten Eigenschaften eine exzellente Festigkeit zeigt, die für die Verwendung als Strukturmaterial ausgelegt ist.
Noch ein weiteres erfindungsgemässes Ziel ist die Bereitstellung von Verfahren zur Herstellung der oben genannten gehärteten Form aus Calciumsilicat und der verstärkten Calciumsilicat-Kompositstruktur.
Die vorgenannten und weiteren Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Figuren ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN:
In den Figuren ist:
jede der 1(A) und 1(B) ein Graph, der das Pulver-Röntgendiffraktionsmuster einer gehärteten Form aus Calciumsilicat zeigt, worin auch angegeben ist, wie die Werte für Ia und Ib erhalten werden, und worin "CPS" eine Abkürzung ist für "counts per Second";
1(A) ein Graph, der das Pulver-Röntgendiffraktionsmuster der gehärteten Form aus Calciumsilicat zeigt, die in Beispiel 1 erhalten wurde, worin auch die Werte für Ia und Ib angegeben sind;
1(B) ein Graph, der das Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigt, dass für die in Vergleichsbeispiel 32 hergestellte, gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde, worin auch die Werte für Ia und Ib angegeben sind;
jede der 2(A) bis 2(C) ein Graph, der die differentielle Porenverteilungskurve zeigt, die für eine gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Quecksilberporosimetrie erhalten wird, wobei das Verfahren zur Bestimmung der logarithmischen Breite bei 1/4 Höhe auch gezeigt ist;
2(A) ein Graph, der eine Form einer differentiellen Porenverteilungskurve zeigt, die für die in Beispiel 1 hergestellte gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde, worin das Verfahren zur Bestimmung der logarithmischen Breite bei 1/4 Höhe gezeigt ist;
2(B) ein Graph, der eine Form einer differentiellen Porenverteilungskurve zeigt, die für die in Vergleichsbeispiel 21 hergestellte gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde, worin das Verfahren zur Bestimmung der logarithmischen Breite bei 1/4 Höhe gezeigt ist;
2(C) ein Graph, der noch eine weitere Form einer differentiellen Porenverteilungskurve zeigt, worin das Verfahren zur Bestimmung der logarithmischen Breite bei 1/4 Höhe angegeben ist;
3 ein Graph, der das Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigt, das für die in Beispiel 1 hergestellte, gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde, worin die Verfahren zur Bestimmung der Werte I(002) und I(220) angegeben sind, und worin "CPS" eine Abkürzung für "counts per second" ist;
4 ein Graph, der die differentiellen Porenverteilungskurven zeigt, die mittels Quecksilberporosimetrie für gehärtete Formen aus Calciumsilicat erhalten wurden, worin die durchgezogene Linie A die differentielle Porenverteilungskurve zeigt, die für die in Beispiel 2 hergestellte gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde, und die gepunktete Linie (B) die differentielle Porenverteilungskurve zeigt, die für die in Vergleichsbeispiel 2 hergestellte gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde;
jede der 5(A) bis 5(D) ein Rasterelektronenfotomikrograph einer gehärteten Form aus Calciumsilicat;
5(A) ein repräsentatives Beispiel für Rasterelektronenfotomikrographen (bei einer Vergrösserung von 2.500) der in Beispiel 1 hergestellten, gehärteten Form aus Calciumsilicat, worin die gehärtete Form zur Auswertung des Flächenanteils, der durch Tobermorit eingenommen wird, in einem Querschnitt, in dem Tobermorit beobachtet wird, verwendet wird;
5(B) ein Rasterelektronenfotomikrograph (bei einer Vergrösserung von 5.000) der in Beispiel 1 hergestellten gehärteten Form aus Calciumsilicat;
5(C) ein Rasterelektronenfotomikrograph (bei einer Vergrösserung von 5.000) der in Vergleichsbeispiel 27 hergestellten gehärteten Form aus Calciumsilicat;
5(D) ein Rasterelektronenfotomikrograph (bei einer Vergrösserung von 5.000) der in Vergleichsbeispiel 32 hergestellten gehärteten Form aus Calciumsilicat;
6 ein Graph, der die differentiellen Porenverteilungskurven zeigt, die mittels Quecksilberporosimetrie für gehärtete Formen aus Calciumsilicat erhalten wurden, worin die durchgezogene Linie A die differentielle Porenverteilungskurve zeigt, die für die in Beispiel 20 hergestellte gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde, und die gepunktete Linie (B) die differentielle Porenverteilungskurve zeigt, die für die in Vergleichsbeispiel 15 hergestellte gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde;
7 ein Graph, der die differentiellen Porenverteilungskurven zeigt, die mittels Quecksilberporosimetrie für gehärtete Formen aus Calciumsilicat erhalten wurden, worin die durchgezogene Linie A die differentielle Porenverteilungskurve zeigt, die für die in Beispiel 18 hergestellte gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde, und die gepunktete Linie (B) die differentielle Porenverteilungskurve zeigt, die für die in Vergleichsbeispiel 27 hergestellte gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde;
8(A) bis 8(C) jeweils ein Graph, der das Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigt, das für eine gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde, worin "CPS" eine Abkürzung für "counts per second" ist;
8(A) ein Graph, der das Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigt, das für die in Beispiel 1 hergestellte, gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde,
8(B) ein Graph, der das Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigt, das für die in Vergleichsbeispiel 15 hergestellte, gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde,
8(C) ein Graph, der das Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigt, das für die in Vergleichsbeispiel 27 hergestellte, gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde, und
9 eine erläuternde Diagrammansicht, die in der Anordnung von verstärkenden Eisenstäben in jeder der verstärkten Calciumsilicat-Kompositstrukturen, die in Beispiel 39 und Vergleichsbeispiel 42 hergestellt wurden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG.
Erfindungsgemäss wird eine gehärtete Form aus Calciumsilicat bereitgestellt; die hauptsächlich Tobermorit umfasst und folgendes aufweist: ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster, worin die Diffraktionspeakintensität Ib, die der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, und die Minimumdiffraktionsintensität Ia, die im Fraktionswinkelbereich zwischen den beiden Diffraktionspeaks beobachtet wird, die der ()220)-Fläche bzw. der (222)-Fläche von Tobermorit zugeordnet werden, die Beziehung Ib/Ia > 3,0 erfüllen; eine Massendichte von 0,14 bis 1,0; und eine differentielle Porenverteilungskurve, erhalten mittels Quecksilberporosimetrie, worin die logarithmische Breite der Porendurchmesserverteilung, gemessen bei einer Höhe von 1/4 der Höhe des Maximumpeaks der differentiellen Porenverteilungskurve, 0,40 bis 1,20 beträgt.
Zur leichten Verständlichkeit der vorliegenden Erfindung sind die wesentlichen Merkmale und verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nachstehend aufgeführt.

1. Gehärtete Form aus Calciumsilicat, das hauptsächlich Tobermorit umfasst und folgende Eigenschaften zeigt: ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster, worin die Diffraktionspeakintensität Ib, die der (220)-Fläche des Tobermorits zugeordnet ist und die Minimumdiffraktionsintensität Ia, die im Diffraktionswinkelbereich zwischen den beiden Diffraktionspeaks, die der (220)-Fläche bzw. der (222)-Fläche des Tobermorits zugeordnet sind, beobachtet wird, die Beziehung Ib/Ia = 3,0 erfüllen; eine Massendichte von 0,14 bis 1,0; und eine differentielle Porenverteilungskurve, die mittels Quecksilberporosimetrie erhalten wird, wobei die logarithmische Breite der Porendurchmesserverteilung wie gemessen bei einer Höhe von einem Viertel der Höhe des maximalen Peaks der differentiellen Porenverteilungskurve 0,40 bis 1,20 beträgt.
2. Gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäss obigem Gegenstand 1, das eine Massendichte von 0,14 bis 0,9 hat.
3. Gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäss obigem Gegenstand 1, das eine Massendichte von 0,2 bis weniger als 0,7 hat.
4. Gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäss mindestens einem der obigem Gegenstände 1 bis 3, worin in dem Pulver-Röntgendiffraktionsmuster die Beziehung Ib/Ia = 4,0 erfüllt ist.
5. Gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäss mindestens einem der obigen Gegenstände 1 bis 4, worin der Wert des durch die unten angegebene Formel (1) definierten Parameters a 7 oder mehr und der Wert des durch die unten angegebene Formel (2) definierten Parameters b 1,20 oder mehr ist, a = (Y × 10–3)/(D1,5) (1)worin Y und D das Elastizitätsmodul (N/mm²) bzw. die Massendichte der gehärteten Form aus Calciumsilicat darstellen, b = S/(Y × 10–3)1,5 (2)worin S die Druckfestigkeit (N/mm²) der gehärteten Form aus Calciumsilicat ist, und Y wie oben definiert ist.
6. Gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäss obigem Gegenstand 5, worin der Wert des durch Formel (2) definierten Parameters b 1,30 oder mehr ist.
7. Gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäss mindestens einem der obigem Gegenstände 1 bis 6, worin die Anzahl der Zellen mit einer Zellengrösse von mehr als 200 μm in Einheiten der Länge der langen Achse des Querschnitts jeder Zelle in einem 10 mm Quadrat eines Querschnitts der gehärteten Form aus Calciumsilicat grösser ist als 20, und worin die Poren-Volumenmenge von Poren mit einem Porendurchmesser von 0,1 μm oder weniger, bestimmt mittels Quecksilberporosimetrie, wie folgt ist: von V₁(D) bis 98 Vol.%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,5 bis 1,0 ist, von V₂(D) bis 95 Vol.%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,3 bis weniger als 0,5 ist, oder von V₃(D) bis 90 Vol.%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,14 bis weniger als 0, 3 ist, worin jeder Volumenprozentwert auf dem Gesamtporenvolumen der gehärteten Form aus Calciumsilicat basiert und V₁(D), V₂(D) und V₃(D) anhand der folgenden Formeln (3), (4) bzw. (5) berechnet werden: V1(D) = 50 × D + 40(3) V2(D) = 100 × D + 15 (4), und V3(D) = 200 × D – 15 (5).
8. Gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäss mindestens einem der obigem Gegenstände 1 bis 6, worin die Anzahl der Zellen mit einer Zellengrösse von mehr als 200 μm in Einheiten der Länge der langen Achse des Querschnitts jeder Zelle in einem 10 mm Quadrat eines Querschnitts der gehärteten Form aus Calciumsilicat 20 ist oder weniger, und worin die Poren-Volumenmenge von Poren mit einem Porendurchmesser von 0,1 μm oder weniger, bestimmt mittels Quecksilberporosimetrie, wie folgt ist: von 90 bis 98 Vol.%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,8 bis 1,0 ist, von V₄(D) bis 97 Vol.%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,5 bis weniger als 0,8 ist, oder von V₅(D) bis 92 Vol.%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,14 bis weniger als 0, 5 ist, worin jeder Volumenprozentwert auf dem Gesamtporenvolumen der gehärteten Form aus Calciumsilicat basiert und V₄(D) und V₅(D) anhand der folgenden Formeln (6) bzw. (7) berechnet werden: V4(D) = 100 × D + 10 (6), und V5(D) = 150 × D – 15 (7),
9. Gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäss mindestens einem der obigem Gegenstände 1 bis 8, das ferner eine koexistente hochkristalline Substanz umfasst und ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigt, worin die Diffraktionspeakintensität Ib, die der (220)-Fläche des Tobermorits zugeordnet ist, und die Maximumdiffraktionsintensität Ic, die der koexistenten hochkristallinen Substanz zugeordnet ist, die Beziehung Ic/Ib = 3,0 erfüllen.
10. Calciumsilicat-Kompositstruktur, die die gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäss mindestens einem der obigem Gegenstände 1 bis 9 und einen Eisenverstärkungsstab oder ein Drahtverstärkungsnetzwerk umfasst.
11. Verfahren zur Herstellung einer gehärteten Form aus Calciumsilicat, das hauptsächlich Tobermorit umfasst, das folgendes umfasst: Bereitstellen einer wässrigen Aufschlämmung, die Wasser und feste Materialien, einschliesslich eines siliciumhaltigen Materials, eines zementhaltigen Materials, eines kalkhaltigen Materials, mindestens eines, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, und eine von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedliche Sulfatverbindung einschliesst, umfasst, Eingiessen der wässrigen Aufschlämmung in eine Form und Vorhärten der wässrigen Aufschlämmung, gefolgt von Autoklavenbehandlung, worin 50 Gew.% oder mehr des siliciumhaltigen Materials ein kristallines siliciumhaltiges Material ist, und worin mindestens eines, ausgewählt aus dem Aluminiumsulfat und dem Hydrat davon, in der wässrigen Aufschlämmung in einer Menge von 0,09 bis 10 Gew.% in Einheiten der Menge an Al₂O₃, auf Basis des Gesamtgewichts der festen Materialien, enthalten ist, und die von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedliche Sulfatverbindung in der wässrigen Aufschlämmung in einer Menge von 0,15 bis 15 Gew.% in Einheiten der Menge an SO₃, auf Basis des Gesamtgewichts der festen Materialien enthalten ist, wobei die Menge an SO₃ die Summe der Menge des SO₃ ist, die dem mindestens einen, ausgewählt aus dem Aluminiumsulfat und dem Hydrat davon, entspricht, und der Menge des SO₃, die der von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedlichen Sulfatverbindung entspricht.
12. Verfahren gemäss obigem Gegenstand 11, worin die vorgehärtete Form der wässrigen Aufschlämmung, die durch Vorhärten der wässrigen Aufschlämmung erhalten wird, aus der Form entnommen und autoklavenbehandelt wird.
13. Verfahren gemäss obigem Gegenstand 11 oder 12, worin die wässrige Aufschlämmung Wasser in einer Menge von 0,67 bis 3,5 in Einheiten des Gewichtsverhältnisses von Wasser zum Gesamtgewicht der festen Materialien enthält, und worin die wässrige Aufschlämmung mit einem Aluminiumpulver als Aufschäummittel vermischt ist, wobei das Aluminiumpulver in einer Menge von 0,002 bis 0,8 Gew.% in Einheiten des Gewichts an festem Aluminium auf Basis des Gesamtgewichts der festen Materialien verwendet wird, wodurch eine schäumbare wässrige Aufschlämmung erhalten wird, und die schäumbare wässrige Aufschlämmung in die Form gegossen wird.
14. Verfahren gemäss obigem Gegenstand 11 oder 12, worin die wässrige Aufschlämmung Wasser in einer Menge von 0,67 bis 3,5 in Einheiten des Gewichtsverhältnisses von Wasser zum Gesamtgewicht der festen Materialien enthält, und worin die wässrige Aufschlämmung mit einem Schaum vermischt wird, der hergestellt wird durch Einführung von Luft in ein Vorschäummittel oder eine wässrige Lösung davon, wobei der Schaum in einer Menge von 5 bis 300 Vol.% auf Basis des Volumens der wässrigen Aufschlämmung verwendet wird, wodurch eine vorgeschäumte wässrige Aufschlämmung erhalten wird; und die vorgeschäumte wässrige Aufschlämmung in die Form gegossen wird.
15. Verfahren gemäss obigem Gegenstand 11 oder 12, worin die wässrige Aufschlämmung eine nicht schäumbare wässrige Aufschlämmung ist, die Wasser in einer Menge von 0,77 bis 5 in Einheiten des Gewichtsverhältnisses von Wasser zum Gesamtgewicht der festen Materialien enthält, und die nicht schäumbare wässrige Aufschlämmung in die Form gegossen wird.
16. Verfahren gemäss mindestens einem der obigem Gegenstände 11 bis 15, worin die wässrige Aufschlämmung, die das Wasser und die festen Materialien, die das siliciumhaltige Material, das zementhaltige Material, das kalkhaltige Material, das mindestens eine, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, und die von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedliche Sulfatverbindung einschliesst, umfasst, hergestellt wird nach einem Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst:
(1) Zusammenmischen von Wasser, einem siliciumhaltigen Material, einem zementhaltigen Material, mindestens einem, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, einer von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedlichen Sulfatverbindung und einem Teil eines kalkhaltigen Materials, wodurch eine Mischung erhalten wird, und
(2) Zugabe des Rests des kalkhaltigen Materials zu der in Schritt (1) erhaltenen Mischung, gefolgt von Vermischen.
17. Verfahren gemäss mindestens einem der obigem Gegenstände 11 bis 15, worin die wässrige Aufschlämmung, die das Wasser und die festen Materialien, die das siliciumhaltige Material, das zementhaltige Material, das kalkhaltige Material, das mindestens eine, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, und die von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedliche Sulfatverbindung einschliesst, umfasst, hergestellt wird nach einem Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst:
(1) Zusammenmischen von Wasser, einem siliciumhaltigen Material, mindestens einem, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, und einem Teil eines kalkhaltigen Materials, wodurch eine Mischung erhalten wird, und
(2) Zugabe einer von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedlichen Sulfatverbindung und des Restes des kalkhaltigen Materials zu der in Schritt (1) erhaltenen Mischung, gefolgt von Vermischen.
18. Verfahren gemäss mindestens einem der obigem Gegenstände 11 bis 17, worin die von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedliche Sulfatverbindung Gipsdihydrat ist.
19. Verfahren gemäss mindestens einem der obigem Gegenstände 11 bis 18, worin das kristalline siliciumhaltige Material eine feinpulverisierte Form eines massiven siliciumhaltigen Materials ist, worin die feinpulverisierte Form eine spezifische Oberfläche von 5.000 bis 300.000 cm²/g aufweist, gemessen nach dem Blaine-Permeationsverfahren.
20. Verfahren gemäss mindestens einem der obigem Gegenstände 11 bis 19, worin die Form einen Eisenverstärkungsstab oder ein Drahtverstärkungsnetzwerk darin angeordnet aufweist, wodurch die Herstellung einer verstärkten Calciumsilicat-Kompositstruktur ermöglicht wird.

Erfindungsgemäss ist der Ausdruck "gehärtete Form aus Calciumsilicat" ein generischer Ausdruck für gehärtete Formen, die als Baumaterialien verwendbar sind, die hergestellt werden durch Härten einer Zusammensetzung, die eine Calciumsilicatverbindung enthält. Bezüglich der Form der gehärteten Form aus Calciumsilicat besteht keine besondere Beschränkung. Repräsentative Beispiele für gehärtete Formen aus Calciumsilicat schliessen Beton, gehärteten Mörtel, autoklavierten Leichtbeton ALB, faserverstärkte Calciumsilicatplatten und Calciumsilicatplatten ein. Die erfindungsgemässe verstärkte Calciumsilicat-Kompositstruktur bedeutet eine Struktur, die als Baumaterial verwendbar ist, die die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat und einen verstärkenden Eisenstab oder ein verstärkendes Drahtnetz umfasst.
Eines der charakteristischen Merkmale der erfindungsgemässen gehärteten Form aus Calciumsilicat ist, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat hauptsächlich Tobermorit (5CaO·6SiO₂·5H₂O) umfasst. Tobermorit ist ein typisches kristallines Calciumsilicathydrat, das im allgemeinen in der Matrix eines ALB und dergleichen enthalten ist. Tobermorit ist in Form von plattenförmigen oder streifenförmigen Teilchen vorhanden.
Erfindungsgemäss wird die Frage, ob eine gehärtete Form aus Calciumsilicat hauptsächlich Tobermorit umfasst oder nicht, beurteilt durch Beobachtung eines Querschnitts einer gehärteten Form aus Calciumsilicat mittels eines Rasterelektronenmikroskops, und Analyse der gehärteten Form aus Calciumsilicat durch Pulver-Röntgendiffraktometrie. Genauer wird die Beurteilung wie folgt durchgeführt.
Erstens wird im Pulver-Röntgendiffraktionsmuster der gehärteten Form aus Calciumsilicat dann, wenn kein Diffraktionspeak vorhanden ist, der eine Intensität besitzt, die höher ist als die Intensität des Diffraktionspeaks, der der (20)-Fläche von Tobermorit zugeschrieben wird (d.h. höher als die Maximalintensität unter den Intensitäten der Diffraktionspeaks, die den Tobermoritflächen zugeordnet sind), geschlossen, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat hauptsächlich Tobermorit umfasst. Es ist jedoch festzuhalten, dass dann, wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat ferner mindestens eine koexistierende hochkristalline Substanz umfasst, die ausgewählt ist aus kristallinem Silica, Calciumcarbonat und Gips, die Möglichkeit besteht, dass die Intensität des Diffraktionspeaks, die der koexistierenden Substanz zugeordnet wird (worin, wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat zwei oder mehr der koexistierenden Substanzen enthält, die Intensität des Diffraktionspeaks, die der koexistierenden Substanz zugeordnet ist, die maximale Intensität unter den Intensitäten der Diffraktionspeaks bedeutet, die den koexistierenden Substanzen zugeschrieben werden), die Intensität des Diffraktionspeaks, die der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet ist, selbst dann übersteigt, wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat hauptsächlich Tobermorit umfasst. Daher wird als zweites ein Querschnitt der gehärteten Form mittels eines Rasterelektronenmikroskops bei einer Vergrösserung von 2.500 wie folgt beobachtet. 20 Bereiche(die jeweils eine Grösse von 35,4 mm × 18,9 mm aufweisen) in dem Querschnitt werden zufällig ausgewählt, wobei jeder der 20 Bereiche in der Matrix der gehärteten Form liegt, d.h. Bereiche grober Zellen, die durch Verwendung eines Schäumungsmittels gebildet werden, sind ausgeschlossen. Dann werden die 20 Bereiche mittels eines Rasterelektronenmikroskops bei einer Vergrösserung von 2.500 beobachtet, und für jeden der 20 Bereiche wird das Verhältnis der Fläche des Anteils, den plattenförmige und streifenförmige Tobermoritteilchen einnehmen, zur Fläche des Bereichs mit einer Grösse von 34,5 mm × 18,9 mm bestimmt, gefolgt von Berechnung des Durchschnitts der so erhaltenen 20 Flächenverhältnisse. Wenn der Durchschnitt der 20 Flächenverhältnisse 50 oder mehr beträgt, wird daraus geschlossen, das die gehärtete Form hauptsächlich Tobermorit umfasst (siehe 5(A)). Es ist bevorzugt, dass der Durchschnitt der 20 Flächenverhältnisse 60% oder mehr beträgt, weiter bevorzugt 80% oder mehr. Der Ausdruck "Bereich grober Zellen" bedeutet grobe Zellen selbst, zuzüglich des Bereichs in deren Umgebung innerhalb eines Abstands von etwa 5 mm von der groben Zelle. Da ein Bereich grober Zellen einen Hohlraum aufweist, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass Tobermorit in einem Grobzellenbereich ausgebildet wird. Auch in dem Fall, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat die oben genannte, mindestens eine koexistierende, hochkristalline Substanz, sowie Tobermorit umfasst, und der oben genannte Durchschnitt der 20 Flächenverhältnisse 50% oder mehr beträgt, ist es bevorzugt, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigt, worin die Diffraktionspeakintensität Ib, die der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, und die Diffraktionsintensität Ic, die der koexistierenden hochkristallinen Substanz zugeordnet wird, die Beziehung Ic/Ib < 3,0 erfüllen, weiter bevorzugt Ic/Ib < 2,0, wobei dann, wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat zwei oder mehr der koexistierenden Substanzen enthält, die Intensität Ic die Maximumintensität unter den Intensitäten der Diffraktionspeaks, die den koexistierenden Substanzen zugeordnet werden, bedeutet. In der oben genannten Beobachtung mittels Rasterelektronenmikroskop bei einer Vergrösserung von 2.500 bedeutet der Ausdruck "plattenförmiges oder streifenförmiges Teilchen" von Tobermorit ein Teilchen, das die folgenden Eigenschaften aufweist. Das Tobermoritteilchen wird weiterhin mittels eines Rasterelektronenmikroskops bei einer Vergrösserung von 5.000 beobachtet. Der Abstand von zwei Oberflächen des Teilchens, die im wesentlichen parallel zueinander sind, entspricht der minimalen Teilchenlänge (nachfolgend wird die minimale Länge des Teilchens regelmässig vereinfacht als die "Dicke" des Teilchens bezeichnet). Wenn die maximale Länge des Teilchens das 5-fache oder mehr der minimalen Länge des Teilchens beträgt, wird das Teilchen als plattenförmiges oder streifenförmiges Tobermoritteilchen definiert (siehe 5(B)). Es bedarf keine Erwähnung, dass die maximale Länge und die Dicke des Teilchens jeweils eine zweidimensionale projizierte Länge bedeuten. Bezüglich der Grösse des Tobermoritteilchens besteht keine besondere Beschränkung. Es ist jedoch bevorzugt, dass die maximale Länge des Tobermoritteilchens mehrere μm bis 10 μm beträgt.
Im allgemeinen liegt Tobermorit in Koexistenz mit einem niederkristallinen Calciumsilicathydrat (CSH) vor. Es ist bekannt, dass ein CSH verschiedene Teilchenformen annimmt. Da CSH im allgemeinen in teilchenförmiger Form vorhanden ist, wie beispielsweise als Faser, Körnchen oder Masse, kann ein CSH von Tobermoritteilchen durch Beobachtung mittels eines Elektronenmikroskops unterschieden werden (siehe 5(C) und 5(D)). Die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat kann ein CSH enthalten, solange das Tobermorit-Grundgerüst nicht aufgebrochen wird. Da die Anwesenheit eines CSH in der gehärtete Form aus Calciumsilicat jedoch die Eigenschaften (wie beispielsweise Festigkeit, Witterungsbeständigkeit und Haltbarkeit) der gehärteten Form, die für ein Baumaterial erforderlich sind, verschlechtert, ist es bevorzugt, den CSH-Gehalt in der gehärteten Form aus Calciumsilicat soweit wie möglich zu verringern. Ferner kann die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat eine geringe Menge eines leichtgewichtigen Aggregats, einer verstärkenden Faser, eines Harzes oder dergleichen enthalten, solange das Tobermoritgerüst nicht aufgebrochen wird.
Die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat zeigt ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster, worin die Diffraktionspeakintensität Ib, die der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, und die Minimumdiffraktionsintensität Ia, die im Diffraktionswinkelbereich zwischen den beiden Diffraktionspeaks, die der (220)-Fläche bzw. der (222)-Fläche von Tobermorit zugeordnet werden, beobachtet wird, die Beziehung Ib/Ia > 3,0 erfüllen. Wie oben erwähnt, werden dann, wenn ein CSH in grosser Menge in der gehärteten Form aus Calciumsilicat enthalten ist, verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form als Baustoffmaterial verschlechtert. Erfindungsgemäss bedeutet der Ausdruck "Pulver-Röntgendiffraktionsmuster" ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster, das unter Verwendung von Röntgenstrahlung der Cu Kα-Linie erhalten wird.
Wenn in der gehärteten Form aus Calciumsilicat eine grosse Menge CSH enthalten ist, wird die Dimensionsstabilität der gehärteten Form aus Calciumsilicat nach wiederholten Trocknen und Durchfeuchten verringert. Wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat einen langen Zeitraum an der Luft stehen gelassen wird, neigt das CSH zu einer Carbonisierungsreaktion mit dem Kohlendioxid in der Luft, so dass es wahrscheinlich ist, dass es in Calciumcarbonat und amorphes Silicat zersetzt wird. Die Carbonisierungsreaktion wird von einer Volumenabnahme der gehärteten Form aus Calciumsilicat begleitet, so dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat einer Rissbildung und Verbundverschlechterung unterliegt. Wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat eine Massendichte von 1,0 oder weniger hat, ist die gehärtete Form aus Calciumsilicat dahingehend nachteilig, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat in gewissem Ausmass luftdurchlässig ist, so dass die Carbonisierungsreaktion auch im Inneren des Körpers der gehärteten Form aus Calciumsilicat auftreten kann. Dieser Nachteil ist fatal, wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat als Baustoff für den Aussenbereich verwendet wird. Im Pulver-Röntgendiffraktionsmuster einer gehärteten Form aus Calciumsilicat, in der CSH mit Tobermorit gemeinsam vorliegt, wird ein breiter Diffraktionspeak, der dem CSH zugeschrieben ist, im Diffraktionswinkelbereich zwischen den beiden Diffraktionspeaks, die der (220)-Fläche bzw. der (222)-Fläche von Tobermorit zugeordnet werden, beobachtet. Dieser dem CSH zugeordnete Diffraktionspeak erscheint im allgemeinen bei einem Winkel im Bereich von etwa 29,1 bis 29,4° (2θ). Wenn die Menge an CSH kleiner ist als diejenige von Tobermorit, wird der dem CSH zugeordnete Diffraktionspeak mit dem Diffraktionspeak, der dem Tobermorit zugeordnet ist, überlagert, so dass es im allgemeinen unmöglich ist, die Intensität des dem CSH zugeordneten Diffraktionspeaks zu messen.
Wenn andererseits eine grosse Menge an CSH in der gehärteten Form aus Calciumsilicat vorhanden ist, sind die Diffraktionsintensitäten im Diffraktionswinkelbereich zwischen den beiden Diffraktionspeaks, die der (220)-Fläche bzw. der (222)-Fläche von Tobermorit zugeordnet werden, grösser als diejenige des Hintergrunds, so dass beurteilt werden kann, ob ein CSH in der gehärteten Form aus Calciumsilicat enthalten ist oder nicht. Wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat kein CSH enthält und hauptsächlich aus hochkristallinem Tobermorit zusammengesetzt ist, ist die Minimumdiffraktionsintensität im oben beschriebenen Winkelbereich mit der Intensität des Hintergrunds identisch.
Ferner wird auch dann, wenn in der gehärteten Form aus Calciumsilicat kein CSH enthalten ist, das Ib/Ia-Verhältnis klein, wenn die Kristallinität des Tobermorits niedrig ist. Der Grund hierfür ist, dass die Diffraktionspeaks, die der (220)-Fläche bzw. der (222)-Fläche von Tobermorit zugeordnet werden, so nahe beieinander positioniert sind, dass die beiden Peaks an ihrer Basis überlappen. Wenn die Kristallinität des Tobermorits klein ist, werden die Festigkeit und die Witterungsbeständigkeit der gehärteten Form aus Calciumsilicat verringert.
Daher ist dann, wenn in der gehärteten Form aus Calciumsilicat kein CSH enthalten ist, die Kristallinität des Tobermorits um so höher, je grösser das Verhältnis Ib/Ia ist (d.h. das Verhältnis der Diffraktionspeakintensität Ib, die der (220)-Fläche des Tobermorits zugeordnet wird, zu der Minimumdiffraktionsintensität Ia, die dem Diffraktionswinkelbereich zwischen den beiden Diffraktionspeaks, die der (220)-Fläche bzw. der (222)-Fläche des Tobermorits zugeordnet werden, beobachtet wird). Wenn ein CSH in der gehärteten Form aus Calciumsilicat enthalten ist, ist die Kristallinität des Tobermorits um so höher, und der CSH-Gehalt in der gehärteten Form aus Calciumsilicat um so kleiner, je grösser das Verhältnis Ib/Ia ist.
Erfindungsgemäss muss das Verhältnis Ib/Ia immer 3 oder mehr sein, vorzugsweise 4 oder mehr, weiter bevorzugt 5 oder mehr. Wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat eine Massendichte von 0,5 oder mehr zeigt, werden die Druckfestigkeit und das Elastizitätsmodul der gehärteten Form vorteilhafterweise hoch, wenn das Verhältnis Ib/Ia 5 oder mehr beträgt. In vielen Fällen wird ein kommerziell erhältlicher, autoklavierter Leichtbeton hergestellt unter verwendet eines hochkristallinen Silicamaterials, so dass die Kristallinität des in ALB enthaltenen Tobermorits hoch ist, und folglich ist das Verhältnis Ib/Ia hoch. Ungeachtet der Tatsache, dass das Verhältnis Ib/Ia hoch ist, zeigt der autoklavierte Leichtbeton eine niedrige Festigkeit. Der Grund hierfür ist wie folgt. Eine grosse Menge des Silicamaterials bleibt in dem ALS nicht-umgesetzt zurück, und folglich wird Tobermorit nicht zu einer Hauptkomponente des ALB.
Ferner haben, wie oben beschrieben, die Poren, die in der Matrix des ALB vorhanden sind, eine breite Porendurchmesserverteilung. Daher zeigt der ALB eine geringe Festigkeit. Die Intensitäten Ia und Ib schliessen die Intensität des Hintergrunds ein, wohingegen der unten beschriebene I(220)-Wert die Intensität des Hintergrunds nicht einschliesst. Beispiele für Werte von Ia und Ib sind in 1 angegeben. Ia ist definiert als die Minimumdiffraktionsintensität, die im Diffraktionswinkelbereich zwischen den beiden Diffraktionspeaks, die der (220)-Fläche bzw. der (222)-Fläche von Tobermorit zugeordnet sind, beobachtet wird, wobei die Intensität diejenige des Hintergrunds einschliesst. Ib ist definiert als die Diffraktionspeakintensität, die der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet ist, wobei die Intensität diejenige des Hintergrunds einschliesst.
Die Massendichte der erfindungsgemässen gehärteten Form aus Calciumsilicat ist 0,14 bis 1,0, vorzugsweise 0,14 bis 0,9, weiter bevorzugt 0,2 oder mehr bis weniger als 0,7. Erfindungsgemäss bedeutet der Ausdruck "Massendichte" die Massendichte, wie sie nach Trocknen der gehärteten Form bei 105°C für 24 Stunden gemessen wird, d.h. die absolute Trockendichte. Wenn die Massendichte weniger als 0,14 beträgt, kann die erfindungsgemäss angestrebte hohe Festigkeit nicht erzielt werden. Wenn die Massendichte andererseits höher ist als 1,0, wird die gehärtete Form aus Calciumsilicat zu schwer, so dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat nicht zur Verwendung als leichtgewichtiges Baumaterial geeignet ist.
Die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat zeigt eine differentielle Porenverteilungskurve, erhalten mittels Quecksilberporosimetrie, worin die logarithmische Breite der Porendurchmesserverteilung, gemessen bei eine Höhe von 1/4 der Höhe des Maximumpeaks der differentiellen Porenverteilungskurve, 0,40 bis 1,20 beträgt, vorzugsweise 0,40 bis 1,10, weiter bevorzugt 0, 40 bis 1,00.
Die Quecksilberporosimetrie ist ein Verfahren, worin ein äusserer Druck angelegt wird, wodurch Quecksilber in die Poren einer gehärteten Form aus Calciumsilicat hineingezwungen werden, die Menge des in die Poren hineingezwungenen Quecksilbers wird in Abhängigkeit vom angelegten Druck aufgezeichnet, und auf Basis dieser Aufzeichnung wird die Porendurchmesserverteilung der gehärteten Form erhalten. Bei der Berechnung zur Bestimmung der Porendurchmesserverteilung der gehärteten Form wird angenommen, dass die Poren eine zylindrische Form haben. In der Quecksilberporosimetrie kann die Messung bei Poren mit einem Porendurchmesser im Bereich von 6 nm bis 360 μm durchgeführt werden. Diese Porendurchmesserwerte geben nicht die wahren Porendurchmesser der Poren an, sondern können als Massstab für die Durchmesser der Poren verwendet werden, die in der gehärteten Form vorhanden sind. Die Quecksilberporosimetrie ist besonders geeignet zur Analyse der Porenstruktur der erfindungsgemässen gehärteten Form aus Calciumsilicat. Durch die Quecksilberporosimetrie wird ein kumulatives Porenvolumen für die gemessenen Porendurchmesser erhalten. Die kumulative Porenverteilungskurve, relativ zu den gemessenen Porendurchmessern, wird differenziert, wodurch eine differentielle Porenverteilungskurve erhalten wird. Im allgemeinen liegt die differentielle Porenverteilung im Porendurchmesserbereich von 6 nm bis 50 μm im Fall einer gehärteten Form aus Calciumsilicat mit einer Massendichte von 0,14 bis 1,4 vor.
Die logarithmische Breite der Porendurchmesserverteilung (einer gehärteten Form aus Calciumsilicat) bei einer Höhe von 1/4 der Höhe des Maximumpeaks der differentiellen Porenverteilungskurve (wie oben erwähnt, wird diese logarithmische Breite regelmässig vereinfacht als "logarithmische Breite bei 1/4 Höhe" bezeichnet) ist ein Massstab für die Porendurchmesserverteilung der gehärteten Form. Die logarithmische Breite bei 1/4 Höhe bedeutet die Breite der Porendurchmesserverteilung bei einer Höhe von 1/4 der Höhe des Maximumpeaks der differentiellen Porenverteilungskurve in Einheiten einer logarithmischen Breite. Das Verfahren zur Bestimmung der logarithmischen Breite bei 1/4 Höhe ist in 2 gezeigt. Genauer wird die logarithmische Breite bei 1/4 Höhe wie folgt definiert. In der differentiellen Porenverteilungskurve, die erhalten wird durch Differenzieren der kumulativen Porenverteilungskurve, wird dann, wenn zwei Porendurchmesser vorhanden sind, die der 1/4 Höhe der Höhe des Maximumpeaks entsprechen (solche Fälle sind in den 2(A) und 2(B) gezeigt), wird der grössere Porendurchmesser als A₂ und der kleinere Porendurchmesser als A₁ definiert. Die logarithmische Breite bei 1/4 Höhe ist definiert als der Unterschied zwischen dem Dezimallogarhythmus von A₂ und dem Dezimallogarhythmus von A₁. Wenn mehr als zwei Porendurchmesser vorhanden sind, die der 1/4 Höhe der Höhe des Maximumpeaks entsprechen (ein solcher Fall ist in 2(C) gezeigt), wird der grösste Porendurchmesser als A₂ und der kleinste Porendurchmesser als A₁ definiert. Die logarithmische Breite bei 1/4 Höhe ist definiert als die Differenz zwischen dem Dezimallogarhythmus von A₂ und dem Dezimallogarhythmus von A₁. Wenn die logarithmische Breite bei 1/4 Höhe grösser als 1,20 ist, hat die Porendurchmesserverteilung im Porendurchmesserbereich von 50 μm eine breite Verteilung. Das bedeutet, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat eine schlechte Gleichförmigkeit bezüglich der Durchmesser der Poren aufweist, die in dem Bereich vorhanden sind, der das Grundgerüst der gehärteten Form bildet, wobei dieser Bereich Spannung trägt (nachfolgend wird der Grundgerüstanteil regelmässig als die "Matrix" der gehärteten Form bezeichnet). In diesem Fall besteht die Neigung, dass Spannung auf einen kleinen Bereich in der gehärteten Form aus Calciumsilicat konzentriert wird, so dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat bezüglich des Elastizitätsmoduls, der Druckfestigkeit und des Verhältnisses der Druckfestigkeit zum Elastizitätsmodul verschlechtert wird. Je kleiner die logarithmische Breite bei 1/4 Höhe, desto besser die Eigenschaften (wie beispielsweise die Festigkeit) der gehärteten Form. Es ist jedoch auch in dem erfindungsgemässen Verfahren schwierig, eine gehärtete Form aus Calciumsilicat zu erhalten, worin die logarithmische Breite bei 1/4 Höhe weniger als 0,40 beträgt. Bei einem herkömmlichen Baustoff, wie beispielsweise einem autoklavierten Leichtbeton, weisen die Poren, die in einem anderen Bereich vorhanden sind als in den oben genannten Grobzellenbereichen (die durch Verwendung eines Schäumungsmittels eingeführt werden), d.h. die Poren, die in der das Grundgerüst der gehärteten Form bildenden Matrix vorhanden sind, eine breite Verteilung auf. Die hiesigen Erfinder nehmen an, dass es in dem herkömmlichen Baustoff die Anwesenheit von nicht nur Grobzellenbereichen, sondern auch der oben genannten Poren mit einer breiten Porendurchmesserverteilung schwierig machen, die Eigenschaften (wie beispielsweise Festigkeit und Elastizitätsmodul) des herkömmlichen Baustoffs zu verbessern.
Im allgemeinen ist ein CSH in teilchenförmiger Form, wie beispielsweise als Faser, Körnchen oder Masse, vorhanden, und das CSH-Teilchen ist im Vergleich zu kristallinem Tobermorit fein. Ferner umfasst ein CSH eine grosse Porenmenge mit einem Porendurchmesser von 0,1 μm oder weniger (eine solche Pore wird als "Gelpore" bezeichnet). Daher ist es selbst dann, wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat eine grosse Menge CSH enthält, möglich, dass die logarithmische Breite bei 1/4 Höhe sehr klein wird. Jedoch auch in einer gehärteten Form aus Calciumsilicat, bei der die logarithmische Breite bei 1/4 Höhe klein ist, kann dann, wenn eine grosse Menge eines CSH in der gehärteten Form aus Calciumsilicat enthalten ist oder wenn die Kristallinität des Tobermorits in der gehärteten Form aus Calciumsilicat gering ist, die gehärtete Form aus Calciumsilicat kein hohes Elastizitätsmodul, keine hohe Druckfestigkeit oder kein hohes Verhältnis der Druckfestigkeit zum Elastizitätsmodul zeigen. Die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat weist die Eigenschaften auf, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat hauptsächlich Tobermorit umfasst; dass das Tobermorit in der gehärteten Form aus Calciumsilicat eine hohe Kristallinität besitzt, d.h. das oben beschriebene Verhältnis Ib/Ia ist 3,0 oder mehr; und dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat eine Matrix aufweist, die zusammengesetzt ist aus plattenförmigen oder streifenförmigen Tobermoritteilchen, wobei der Durchmesser der Poren, die zwischen den Tobermoritteilchen vorhanden sind, eine gleichförmige Verteilung aufweisen, d.h. die Poren in der Matrix haben eine gleichförmige Verteilung. Aufgrund dieser Charakteristika sind die Druckfestigkeit, das Elastizitätsmodul und das Verhältnis (von Druckfestigkeit zu Elastizitätsmodul) der gehärteten Form aus Calciumsilicat jeweils 1,1- bis 2,2-fach höher als bei einem herkömmlichen autoklavierten Leichtbeton, selbst wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat grobe Zellen enthält, die durch Verwendung eines Schäumungsmittels erzeugt werden. Wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat keine groben Zellen enthält, sind die oben genannten Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat ferner 1,5- bis 2-fach höher als diejenigen der gehärteten Form, die grobe Zellen enthält.
Die neue Mikrostruktur der erfindungsgemässen gehärteten Form aus Calciumsilicat wird durch eine Matrix realisiert, die hauptsächlich Tobermorit umfasst. Durch diese Matrix sind die Druckfestigkeit, das Elastizitätsmodul und das Verhältnis (von Druckfestigkeit zu Elastizitätsmodul) der gehärteten Form aus Calciumsilicat im Vergleich zu denjenigen eines herkömmlichen autoklavierten Leichtbetons jeweils hoch. Die oben genannten Tatsachen, dass jede der oben genannten Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat das 1,7- bis 2,2-fache derjenigen eines herkömmlichen autoklavierten Leichtbetons selbst dann beträgt, wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat grobe Zellen enthält, die durch die Verwendung eines Schäumungsmittels erzeugt werden; und dass, wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat keine groben Zellen enthält, jede der oben genannten Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat 1,5 bis 2 mal so hoch sind wie diejenigen einer gehärteten Form, die grobe Zellen enthält, haben wichtige Bedeutungen, wie nachfolgend erläutert.
Bezüglich eines herkömmlichen ALB wird eine hohe Produktivität erzielt durch die Anwesenheit gröber Zellen in dem ALB. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren kann ein neues Baumaterial (d.h. die gehärtete Form aus Calciumsilicat), in der jede der oben genannten Eigenschaften um ein Mehrfaches höher ist als diejenigen eines herkömmlichen Baumaterials (beispielsweise eines ALB), hergestellt werden, wobei ein Vorteil darin besteht, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat in hoher Produktivität durch Verwendung einer herkömmlichen Vorrichtung, wie sie im allgemeinen im Stand der Technik verwendet wird, oder eine Kombination dieser Vorrichtung mit einem Minimum an zusätzlicher Vorrichtung hergestellt wird. Wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat ferner keine groben Zellen enthält, die durch Verwendung eines Schäumungsmittels erzeugt werden, ist die gehärtete Form aus Calciumsilicat dahingehend vorteilhaft, dass die Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat weiter stark verbessert werden, so dass die Verwendung der gehärteten Form aus Calciumsilicat nicht beschränkt ist, selbst wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat in Form einer Kompositstruktur verwendet wird, die einen darin angeordneten verstärkenden Eisenstab aufweist, wodurch die mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme gelöst werden. Insbesondere kann die gehärtete Form aus Calciumsilicat nicht nur in einem Teil eines Gebäudes verwendet werden, das durch Trägerelemente getragen wird, die in langen Abständen zueinander angeordnet sind, sondern auch in einem hoch aufragenden Gebäude. Derartige Verwendungen sind ziemlich unerwartet, und der Effekt dieser Verwendungen ist zur Kompensierung der Verringerung der Produktivität ausreichend.
Wenn die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat eine wesentliche Menge an Zellen mit einer Zellgrösse von mehr als 200 μm enthält, ist die Menge des Porenvolumens von Poren mit einem Porendurchmesser von 0,1 μm oder weniger, bestimmt mittels Quecksilberporosimetrie, wie folgt:
vorzugsweise von V₁(D) bis 98 Vol.%, weiter bevorzugt von V₁₂(D) bis 98 Vol.%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,5 bis 1,0 beträgt,
vorzugsweise von V₂(D) bis 95 Vol.%, weiter bevorzugt von V₂₂(D) bis 95 Vol.%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,3 bis weniger als 0, 5 beträgt, oder
vorzugsweise von V₃(D) bis 95 Vol.%, weiter bevorzugt von V₃₂(D) bis 95 Vol.%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,14 bis weniger als 0,3 beträgt, oder
worin jede Volumenprozentangabe auf dem Gesamtporenvolumen der gehärteten Form aus Calciumsilicat basiert und V₁(D), V₂(D), V₃(D), V₁₂(D), V₂₂(D) und V₃₂(D) jeweils durch die folgenden Formeln (3), (4), (5), (3'), (4') und (5') berechnet werden: V1(D) = 50 × D + 40 (3), V2(D) = 100 × D + 15 (4), V3(D) = 200 × D – 15 (5), V12(D) = 50 × D + 450 (3'), V22(D) = 100 × D + 20 (4') und V32(D) = 200 × D – 10 (5').
Wenn die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat andererseits keine wesentliche Menge an Zellen mit einer Zellgrösse von mehr als 200 μm enthält, ist die Menge des Porenvolumens an Poren mit einem Porendurchmesser von 0,1 μm oder weniger, bestimmt mittels Quecksilberporosimetrie, wie folgt:
vorzugsweise 90 bis 98 Vol.%, weiter bevorzugt 95 bis 98 Vol.%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,8 bis 1,0 beträgt;
vorzugsweise von V₄(D) bis 97 Vol.%, weiter bevorzugt von V₄₂(D) bis 97 Vol.%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,5 bis weniger als 0,8 beträgt; oder
vorzugsweise von V₅(D) bis 92 Vol.%, weiter bevorzugt von V₅₂(D) bis 92 Vol.%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,14 bis weniger als 0, 5 beträgt;
worin jede Volumenprozentangabe auf dem Gesamtporenvolumen der gehärteten Form aus Calciumsilicat basiert, und V₄(D), V₅(D), V₄₂(D) und V₅₂(D) jeweils anhand der folgenden Formeln (6), (7), (6') und (7') berechnet werden: V4(D) = 100 × D + 10 (6), V5(D) = 150 × D – 15 (7), V42(D) = 100 × D + 15 (6') und V52(D) = 150 × D – 10 (7').
Wenn die Menge des Porenvolumens an Poren mit einem Porendurchmesser von 0,1 μm oder weniger im oben genannten Bereich in Abhängigkeit von dem Bereich der Massendichte der gehärteten Form aus Calciumsilicat liegt, zeigt die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein noch höheres Elastizitätsmodul, eine noch höhere Druckfestigkeit und ein noch höheres Verhältnis der Druckfestigkeit zum Elastizitätsmodul. Ferner ist in jedem der oben genannten Bereiche der Massendichte der gehärteten Form aus Calciumsilicat der obere Grenzwert des bevorzugten Bereichs des Verhältnisses des Porenvolumens von Poren mit einem Porendurchmesser von 0,1 μm oder weniger der obere Grenzwert, der durch die Methoden erzielt werden kann, die gegenwärtig zur Herstellung einer gehärteten Form aus Calciumsilicat angewandt werden.
Erfindungsgemäss bedeutet der Ausdruck "die gehärtete Form aus Calciumsilicat enthält eine wesentliche Menge mit einer Zellgrösse von grösser als 200 μm", das bezüglich der gehärteten Form aus Calciumsilicat, die Zellen mit einer Zellgrösse von 100 μm bis 1 mm aufweisen, die durch Verwendung eines Schäumungsmittels erzeugt werden, wie im Fall eines herkömmlichen ALB, die gehärtete Form aus Calciumsilicat, die unten genannte spezifische Eigenschaft aufweist. Genauer bedeutet dieser Ausdruck, dass die Anzahl der Zellen, die eine Zellgrösse von mehr als 200 μm in Einheiten der Länge der langen Achse des Querschnitts jeder der Zellen in einem 10 mm-Rechteck auf einem Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat grösser als 20 ist. Der Ausdruck "Zelle" bedeutet einen Hohlraum, der während der Herstellung der gehärteten Form aus Calciumsilicat (wobei ein Schäumungsmittel verwendet oder nicht verwendet werden kann) wie folgt erzeugt wird. Wenn Rohmaterialien unter Erhalt einer wässrigen Aufschlämmung miteinander vermischt werden, oder wenn die wässrige Aufschlämmung unter Erhalt einer vorgehärteten Form der wässrigen Aufschlämmung vorgehärtet wird, ist es möglich, dass das Gas in der wässrigen Aufschlämmung oder der vorgehärteten Form davon eingefangen wird, wodurch ein Hohlraum gebildet wird, und dass der gebildete Hohlraum in der gehärteten Form aus Calciumsilicat zurückbleibt. Dieser Hohlraum in der gehärteten Form aus Calciumsilicat wird als Zelle definiert. Eine Zelle hat im allgemeinen eine kugelförmige Form, eine elliptische Form, eine tröpfchenartige Form oder eine Kombination aus diesen Formen. Daher können diese Zellen leicht von einem Hohlraum unterschieden werden, der durch Rissbildung, Absplitterung oder dergleichen erzeugt wird.
Andererseits bedeutet der Ausdruck "die gehärtete Form aus Calciumsilicat enthält keine wesentliche Menge an Zellen mit einer Zellgrösse von mehr als 200 μm", dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat keine Zellen mit einer Zellgrösse von 100 μm bis 1 mm aufweist, die durch Verwendung eines Schäumungsmittels gebildet werden. Genauer bedeutet der Ausdruck, dass die Anzahl der Zellen mit einer Zellgrösse von mehr als 200 μm in Einheiten der Länge der langen Achse des Querschnitts jeder dieser Zellen in einem 10 mm-Rechteck auf einem Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat 20 oder weniger beträgt.
Die Länge der langen Achse des Querschnitts der Zelle bedeutet die längste Länge des Querschnitts der Zelle. Der Querschnitt der Zelle hat eine kreisförmige Form, eine elliptische Form, eine tröpfchenartige Form, eine Kombination aus diesen Formen oder dergleichen. Die Zelle kann leicht mittels eines Stereomikroskops oder dergleichen beobachtet werden.
In jedem der oben genannten Bereiche der Massendichte der gehärteten Form aus Calciumsilicat ist die oben genannte Menge des Porenvolumens an Poren mit einem Porendurchmesser von 0,1 μm oder weniger ein Massstab für die Feinheit (oder den Dichtegrad) der in der Matrix der gehärteten Form vorhandenen Poren. Durch Kombination der Porenverteilung (die bestimmt wird anhand der oben genannten, logarithmischen Breite bei 1/4 Höhe) mit der Menge des Porenvolumens an Poren mit einem Porendurchmesser von 0,1 μm oder weniger, kann ein Massstab für den Feinheitsgrad und die Gleichförmigkeit der Porendurchmesser in der Matrix der gehärteten Form aus Calciumsilicat (worin die Matrix das spannungsaufnehmende Grundgerüst ist) erhalten werden. Wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat die oben genannte Porenvolumenmenge an Poren mit einem Porendurchmesser von 0,1 μm oder weniger aufweist, die bestimmt wird in Abhängigkeit vom Bereich der Massendichte, bedeutet das, dass in jedem der oben genannten Bereiche der Massendichte der gehärteten Form aus Calciumsilicat die Porendurchmesser der Poren in der Matrix minimiert und die Porendurchmesserverteilung gleichförmig ist. Eine solche exzellente Mikrostruktur der gehärteten Form aus Calciumsilicat wird realisiert durch die Matrix, die hauptsächlich Tobermorit umfasst. Aufgrund der exzellenten Mikrostruktur werden die Eigenschaften der gehärteten Form wesentlich verbessert.
Erfindungsgemäss ist der Wert des Parameters, der durch die unten angegebene Formel (1) definiert wird, vorzugsweise 7 oder mehr, weiter bevorzugt 8,5 oder mehr, noch weiter bevorzugt 9 oder mehr, und der Wert des unten anhand der Formel (2) definierten Parameters b ist vorzugsweise 1,20 oder mehr, weiter bevorzugt 1,30 oder mehr, und noch weiter bevorzugt 1,40 oder mehr, am meisten bevorzugt 1,50 oder mehr. a = (Y × 10–3)/(D1,5) (1)worin Y und D das Elastizitätsmodul (N/mm²) bzw. die Massendichte der gehärteten Form aus Calciumsilicat darstellen, b = S/(Y × 10–3)1,5 (2)worin S die Druckfestigkeit (N/mm²) der gehärteten Form aus Calciumsilicat darstellt, und Y wie oben definiert ist.
Die exzellente Mikrostruktur der erfindungsgemässen gehärteten Form aus Calciumsilicat wird erzielt durch die Matrix, die hauptsächlich Tobermorit umfasst. Aufgrund der exzellenten Mikrostruktur hat die gehärtete Form aus Calciumsilicat nicht nur die Vorteile, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein hohes Elastizitätsmodul und eine hohe Druckfestigkeit im Vergleich zu einem herkömmlichen ALB aufweist, sondern auch dahingehend, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat hinsichtlich des Verhältnisses der Druckfestigkeit zum Elastizitätsmodul deutlich verbessert ist, während eine solche Verbesserung im Fall eines herkömmlichen Baustoffmaterials, wie beispielsweise eines ALB, unmöglich ist. Wenn der Wert des durch Formel (1) definierten Parameters kleiner als 7 ist, besteht die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Nachteilen, worin, selbst dann, wenn ein verstärkender Eisenstab in der gehärteten Form aus Calciumsilicat unter Erhalt eines verstärkten Materials angeordnet ist, das erhaltene verstärkte Material dazu neigt, dass es stark verformt wird, so dass die Verwendung des verstärkten Materials in einem Strukturmaterial (insbesondere in einem Teil eines Gebäudes, das durch in langen Abständen angeordnete Trägerelemente getragen wird) unvermeidlich beschränkt ist.
Ein herkömmlicher autoklavierter Leichtbeton und ein Material, das nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellt wird, das einem Verfahren zur Herstellung des ALB im wesentlichen gleicht oder diesem ähnlich ist, haben einen Wert des Parameters b (definiert durch Formel (2)) von etwa 1, so dass hier eine unvorteilhafte Beschränkung besteht, wonach die Druckfestigkeit des Materials einfach und ausschliesslich von seinem Elastizitätsmodul abhängt. Die hiesigen Erfinder haben zum ersten Mal erfolgreich ein Material entwickelt, das ein erhöhtes Verhältnis von Druckfestigkeit zu Elastizitätsmodul besitzt, wodurch die oben genannten Probleme der unvorteilhaften Beschränkung gelöst wurden.
Im allgemeinen wird die Spannung eines Materials beim Bruch, d.h. die kritische Spannung, durch die Formel: kritische Spannung = (Bruchfestigkeit)/(Elastizitätsmodul) dargestellt. Der Wert der kritischen Spannung entspricht dem Wert des Parameters b, wie durch die obige Formel (2) definiert. Daher kann man sagen, dass die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat einen kritischen Spannungswert zeigt, der bisher im Stand der Technik nicht erzielt wurde. Folglich kann die gehärtete Form aus Calciumsilicat in einer Weise verwendet werden, bei der eine grosse lokale Spannung auftritt. Wenn die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat beispielsweise unter Verwendung eines Nagels oder einer Schraube fixiert wird, oder wenn ein Baumaterial unter Verwendung eines Nagels oder einer Schraube auf der gehärtete Form aus Calciumsilicat befestigt wird, zeigt die gehärtete Form aus Calciumsilicat eine hohe Rückhaltefestigkeit. Ferner kann die gehärtete Form aus Calciumsilicat auch in einem Dachbett verwendet werden, das eine hohe Rückhaltefestigkeit haben muss.
In einer bevorzugten erfindungsgemässen Ausführungsform erfllt die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat das Erfordernis, wie es in den Formeln (1) und (2) definiert ist. Eine solche gehärtete Form aus Calciumsilicat zeigt exzellente Eigenschaften als Baumaterial.
Erfindungsgemäss bedeutet das Elastizitätsmoduls eines Materials das dynamische Elastizitätsmodul des Materials, d.h. ein Elastizitätsmodul, das aus der Resonanzfrequenz des Materials berechnet wird. Das dynamische Elastizitätsmodul unterscheidet sich vom statischen Elastizitätsmodul, das aus der Verschiebungsantwort auf an das Material angelegte Spannung berechnet wird. Die Bewertung des Materials durch das dynamische Elastizitätsmodul ist dahingehend vorteilhaft, dass es möglich wird, den Durchschnitt der Leistungsgüte in allen Richtungen, d.h. die intrinsische Eigenschaft des Materials, zu bestimmen.
Bezüglich der spezifischen Oberfläche der erfindungsgemässen gehärteten Form aus Calciumsilicat, gemessen mittels eines Stickstoffadsorptionsverfahrens (BET-Adsorptionsverfahren, d.h. Adsorptionsverfahren nach der Brunauer-Emmett-Teller-Gleichung) ist die spezifische Oberfläche vorzugsweise 20 bis 85 m²/g, weiter bevorzugt 60 m²/g oder weniger, noch weiter bevorzugt 50 m²/g oder weniger. Es wurde in einem Artikel berichtet, dass, je höher die Kristallinität des Tobermorits ist, desto kleiner die spezifische Oberfläche von Tobermorit ausfällt, und dass die spezifische Oberfläche eines Tobermorits mit einer hohen Kristallinität etwa 40 bis 50 m²/g beträgt [siehe "Sekkou to Sekkai (Gypsum and Lime)" (veröffentlicht von The Society of Gypsum & Lime Japan), Nr. 214 (1988), Seite 129]. In diesem Artikel wird erwähnt, dass die spezifische Oberfläche eines CSH in einem Bereich von 200 bis 250 m²/g liegt, was sehr hoch ist. Die spezifische Oberfläche wird als Massstab für die Kristallinität von Tobermorit und den CSH-Gehalt in einer gehärteten Form aus Calciumsilicat angesehen, d.h. als eine der Eigenschaften, die ein tobermorithaltiges Baumaterial kennzeichnen. Wenn die spezifische Oberfläche grösser ist als 85 m²/g, ist die Kristallinität des Tobermorits oder der CSH-Gehalt der gehärteten Form aus Calciumsilicat verringert, so dass nicht nur die Festigkeit und das Elastizitätsmodul der gehärteten Form verringert wird, sondern auch andere Eigenschaften (wie beispielsweise Witterungsbeständigkeit und Dimensionsstabilität) der gehärteten Form als Baumaterial verschlechtert werden. Andererseits bedeutet, wenn die spezifische Oberfläche deutlich verringert wird, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat eine grosse Menge einer Substanz, die von Tobermorit unterschiedlich ist, mit einer niedrigen spezifischen Oberfläche enthält. Daher ist die spezifische Oberfläche vorzugsweise 20 m²/g oder mehr.
Wie im Fall des Porenvolumens, gemessen mittels Quecksilberporosimetrie, variiert die spezifische Oberfläche der gehärteten Form aus Calciumsilicat stark in Abhängigkeit von seiner Massendichte. Ein bevorzugter Bereich der spezifischen Oberfläche der gehärteten Form aus Calciumsilicat wird in Abhängigkeit von dem Bereich der Massendichte der gehärteten Form aus Calciumsilicat wie folgt bestimmt. Wenn die Massendichte 0,5 bis 1,0 beträgt, ist die spezifische Oberfläche vorzugsweise 20 bis 60 m²/g, weiter bevorzugt 50 m²/g oder weniger; wenn die Massendichte 0,35 bis weniger als 0,5 beträgt, ist die spezifische Oberfläche vorzugsweise 20 bis 70 m²/g, weiter bevorzugt 60 m²/g oder weniger; und wenn die Massendichte 0,14 bis weniger als 0,35 beträgt, ist die spezifische Oberfläche vorzugsweise 20 bis 85 m²/g, weiter bevorzugt 70 m²/g oder weniger.
Wenn die spezifische Oberfläche der gehärteten Form aus Calciumsilicat deutlich verringert ist, bedeutet das, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat eine grosse Menge einer Substanz (die von Tobermorit unterschiedlich ist) mit einer niedrigen spezifischen Oberfläche enthält. Daher ist die spezifische Oberfläche vorzugsweise 20 m²/g oder weniger.
Es ist bevorzugt, dass die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster aufweist, worin das Verhältnis der Diffraktionspeakintensität I(002), die der (002)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, zur Diffraktionspeakintensität I(220), die der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, die Beziehung I(002)/I(220) > 0,25 ist, weiter bevorzugt I(002)/I(220) > 0,35. Es wird angenommen, dass bei einem plattenförmigen oder streifenförmigen Tobermoritteilchen die Dickenrichtung (d.h. die Richtung senkrecht zur Fläche) des Teilchens die C-Achse des Kristalls ist. Wenn die relative Intensität von I(002) zu I(220) zunimmt, wird daher die relative Gleichmässigkeit bezüglich der C-Achse des Kristalls verbessert, so dass die Dicke der plattenförmigen oder streifenförmigen Kristalle erhöht wird. In der JCPDS-Karte Nr. 19-1364 ist beschrieben, dass das Verhältnis I(002)/(I220) in einem idealen Tobermoritkristall 0,8 beträgt. wenn das Verhältnis I(002)/I(220) nahe an 0,8 kommt, nimmt die Dicke des Tobermorits zu, so dass die Festigkeit des Kristalls zunimmt. Als Ergebnis nimmt auch die Festigkeit der gehärteten Form aus Calciumsilicat, die den Tobermoritkristall enthält, zu. Ferner nimmt mit zunehmender Gleichmässigkeit des Kristalls nicht nur das Elastizitätsmodul der gehärteten Form aus Calciumsilicat zu, sondern auch andere Eigenschaften (wie beispielsweise Witterungsbeständigkeit, z.B. Carbonisierungsbeständigkeit) der gehärteten Form als Baumaterial werden verbessert. Die Verfahren zur Berechnung von I(002) und I(220) sind in 3 dargestellt. I(002) ist eine echte Diffraktionsintensität, die durch lineare Approximation des Hintergrunds im Bereich der Diffraktionswinkel von 6 bis 9° (2θ) erhalten wird (siehe 3). Ebenso ist I(220) eine echte Diffraktionsintensität, die erhalten wird durch lineare Approximation des Hintergrunds im Bereich der Diffraktionswinkel von 20 bis 40° (2θ).
Es ist bevorzugt, dass die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat eine wasserabstossende Substanz in einer Menge von 0,1 bis 3,0 Gew.% enthält. Beispiele für die wasserabstossenden Substanzen schliessen Siloxanverbindungen, Alkoxysilanverbindungen, Fettsäuren, Salze von Fettsäuren und Harzemulsionen, die Wasser und mindestens ein Harz, ausgewählt aus einem Epoxyharz, einem Urethanharz, einem Siliconharz, einem Vinylacetatharz, einem Acrylharz und einem Styrol-Butadien-Harz, umfassen, ein. Diese wasserabstossenden Substanzen können einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden. Von diesen wasserabstossenden Substanzen sind Siloxanverbindungen besonders bevorzugt, wie beispielsweise Siliconöle (z.B. ein Polydimethylsiloxan, worin die Methylgruppe unsubstituiert oder mit einem Wasserstoffatom einer Phenylgruppe, einer Trifluorpropylgruppe oder dergleichen substituiert ist); und Alkoxysilanverbindungen, wie beispielsweise ein Alkylalkoxysilan (z.B. Methyltriethoxysilan, Ethyltriethoxysilan, Propyltriethoxysilan oder Isobutyltriethoxysilan).
Die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat hat eine neue Mikrostruktur. Durch die Kombination der neuen Mikrostruktur der gehärteten Form aus Calciumsilicat mit der Wirkung einer hydrophoben Gruppe einer wasserabstossenden Substanz zeigt die gehärtete Form aus Calciumsilicat eine exzellente Wasserabstossung. Der Grund hierfür wird wie folgt angenommen. In jedem der oben genannten Bereiche der Massendichte der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind die Porendurchmesser der Poren der Matrix minimiert und die Porendurchmesserverteilung ist gleichförmig. Durch die synergistische Wirkung dieser neuen Mikrostruktur mit der wasserabstossenden Substanz wurde eine exzellente Wasserabstossung erzielt. Genauer wird dann, wenn der Kontaktwinkel von Wasser mit der Oberfläche der gehärteten Form grösser als 90° ist, ein grösserer osmotischer Wasserdruck zum Eindringen von Wasser in die Poren der gehärteten Form benötigt, wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat eine kleinere Porendurchmesserverteilung aufweist, selbst wenn der Kontaktwinkel der gleiche ist. Der Gehalt an wasserabstossender Substanz in der gehärteten Form aus Calciumsilicat ist vorzugsweise 0,1 bis 3,0 Gew.%, weiter bevorzugt 0,5 bis 2 Gew.%. Wenn der Gehalt an wasserabstossender Substanz kleiner ist als 0,1 Gew.%, kann die gewünschte Wasserabstossung nicht hervorgebracht werden. Wenn andererseits der Gehalt an wasserabstossender Substanz grösser als 3,0 Gew.% ist, kann eine gehärtete Form aus Calciumsilicat mit exzellenter Mikrostruktur und exzellenter Festigkeit, die erfindungsgemässe Charakteristika darstellen, nicht erhalten werden.
Es ist bevorzugt, dass die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat 0,05 bis 3 Vol.% einer verstärkenden Faser enthält. Beispiele für verstärkende Fasern schliessen anorganische Fasern, wie beispielsweise alkalifeste Glasfasern, Kohlefasern, rostfreie Stahlfasern und Keramikfasern; und organische Fasern, wie beispielsweise Aramidfasern, Vinylonfasern und Polypropylenfasern, ein. Diese verstärkenden Fasern können einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden. Unter diesen verstärkenden Fasern sind Aramidfasern, alkalifeste Glasfasern und Kohlefasern bevorzugt. Die Aramidfaser ist am meisten bevorzugt.
Ein herkömmlicher autoklavierter Leichtbeton ist dahingehend nachteilig, dass er grobe Zellen enthält, so dass selbst dann, wenn verstärkende Fasern in den ALB inkorporiert sind, es unwahrscheinlich ist, dass der resultierende verstärkte ALB eine verbesserte Beständigkeit gegen Absplittern und eine verbesserte Schlagfestigkeit zeigt, was wichtige Eigenschaften für ein Baumaterial sind. Andererseits sind selbst dann, wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat grobe Zellen enthält, in der erfindungsgemässen gehärteten Form aus Calciumsilicat feine Poren gleichförmig verteilt, so dass die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat eine stark verbesserte Schlagfestigkeit zeigen kann. Die Faserlänge der erfindungsgemäss verwendeten, verstärkenden Faser ist im allgemeinen 1 bis 20 mm, vorzugsweise 3 bis 10 mm, weiter bevorzugt 5 bis 8 mm. Die Menge der verstärkenden Faser in der gehärteten Form ist vorzugsweise 0,05 bis 3 Vol.%, weiter bevorzugt 0,1 bis 2 Vol.%, auf Basis des Volumens der gehärteten Form aus Calciumsilicat, wobei das Volumen der gehärteten Form das Volumen der darin enthaltenen Poren einschliesst. Wenn die Menge an verstärkenden Fasern weniger als 0,05 Vol.% beträgt, ist die Verbesserung der Festigkeit der gehärteten Form aus Calciumsilicat durch Verwendung der verstärkenden Faser nicht zufriedenstellend. Wenn die Menge an verstärkender Faser andererseits grösser als 3 Vol.% ist, besteht die Neigung zur Ausbildung von Faserlöchern während des Vermischens der Rohmaterialien (einschliesslich der Verstärkungsfaser) zur Herstellung der gehärteten Form aus Calciumsilicat, wodurch es schwierig wird, die Verstärkungsfaser gleichförmig in der gehärteten Form zu dispergieren.
Die erfindungsgemässe verstärkte Calciumsilicat-Kompositstruktur umfasst die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat und, darin angeordnet, einen verstärkenden Eisenstab oder ein verstärkendes Drahtnetz. Im allgemeinen ist der verstärkende Eisenstab oder das verstärkende Drahtnetz in der gehärteten Form aus Calciumsilicat eingebettet. Der Ausdruck "verstärkender Eisenstab" bedeutet im allgemeinen eine Struktur, die eine Vielzahl von verstärkenden Eisenstäben in einer solchen Anordnung, dass die verstärkenden Eisenstäbe überkreuzen, umfasst, wobei die verstärkenden Eisenstäbe an den Kreuzungspunkten verschweisst sind. Der Ausdruck "verstärkendes Drahtnetz" bedeutet eine Eisenstruktur, die in Form eines Drahtes verarbeitet ist. Repräsentative Beispiele für verstärkende Drahtnetze schliessen einen Maschendraht ein. Die Form und Grösse des verstärkenden Eisenstabes und des verstärkenden Drahtnetzes, die Dicke des verstärkenden Eisenstabes, die Maschenweite des verstärkenden Drahtnetzes und die Anordnung (wie beispielsweise der Ort) des verstärkenden Eisenstabs oder des verstärkenden Drahtnetzes, die in das Calciumsilicatkomposit eingebettet sind, werden in Abhängigkeit von der Grösse, Anwendung und dergleichen der verstärken Calciumsilicat-Kompositstruktur bestimmt. Es ist bevorzugt, dass der verstärkende Eisenstab und das verstärkende Drahtnetz vor der Verwendung mit einem Antikorrosionsmittel zum Zweck der Verbesserung ihrer Haltbarkeit behandelt wurden.
Als Antikorrosionsmittel kann ein herkömmliches Antikorrosionsmittel, wie beispielsweise ein synthetisches Harz, verwendet werden.
Durch Einbetten des verstärkenden Eisenstabes oder des verstärkenden Drahtnetzes in die gehärtete Form aus Calciumsilicat zeigt die resultierende verstärkte Calciumsilicat-Kompositstruktur eine deutlich verbesserte Bruchbeständigkeit. Insbesondere zeigt die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat aufgrund der hohen Kristallinität ein sehr hohes Kompressionselastizitätsmodul im Vergleich zu einem herkömmlichen Baumaterial, so dass die Verstärkung der gehärteten Form aus Calciumsilicat durch den verstärkenden Eisenstab oder das verstärkende Drahtnetz sehr effektiv ist. Ferner hat die gehärtete Form aus Calciumsilicat die oben genannten, gleichförmigen feinen Poren, so dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat eine stark verbesserte Anhaftung an einen verstärkenden Eisenstab im Vergleich zu derjenigen eines herkömmlichen autoklavierten, Leichtbetons aufweist.
Bezüglich des Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemässen gehärteten Form aus Calciumsilicat wird nachfolgend eine Erläuterung gegeben.
Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen gehärteten Form aus Calciumsilicat umfasst:
Bereitstellen einer wässrigen Aufschlämmung, die Wasser und Feststoffmaterialien, einschliesslich eines siliciumhaltigen Materials, eines zementhaltigen Materials, eines kalkhaltigen Materials, mindestens eines, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, und mindestens einer von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedlichen Sulfatverbindung umfasst,
Eingiessen der wässrigen Aufschlämmung in eine Form; und
Vorhärten der wässrigen Aufschlämmung, gefolgt von Autoklavieren,
wobei 50 Gew.% oder mehr des kieselsäurehaltigen Materials ein kristallines siliciumhaltiges Material sind, und
worin mindestens eines aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon in der wässrigen Aufschlämmung in einer Menge von 0,09 bis 10 Gew.% in Einheiten von Al₂O₃ auf Basis des Gesamtgewichts der Feststoffmaterialien vorhanden ist, und die Sulfatverbindung, die von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedlich ist, in der wässrigen Aufschlämmung in einer Menge von 0,15 bis 15 Gew.% in Einheiten von SO₃ auf Basis des Gesamtgewichts des Feststoffmaterials enthalten ist, und worin die Menge an SO₃ die Summe der Menge an SO₃ ist, die dem mindestens einen, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, und der Menge an SO₃, die der von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedlichen Sulfatverbindung entspricht, ist.
Erfindungsgemäss bedeutet der Ausdruck "vorgehärtete Form" eine Substanz, die erhalten wird durch Vorhärten einer wässrigen Aufschlämmung in einer Form, die aber nicht autoklaviert wurde.
Der Ausdruck "siliciumhaltiges Material" bedeutet ein Material, das 70 Gew.% oder mehr SiO₂ enthält. Beispiele für siliciumhaltige Materialien schliessen ein massives siliciumhaltiges Material, siliciumhaltigen Sand, Quarz (massives siliciumhaltiges Material, siliciumhaltiger Sand und Quarz sind jeweils kristallin), ein Felsmaterial mit hohem Gehalt an massivem siliciumhaltigen Material, siliciumhaltigem Sand oder Quarz, Diatomeenerde, Silicaasche, Flugasche, natürliche Tonmaterialien und ein Calcinierungsprodukt von Diatomeenerde, Silicaasche, Flugasche oder natürlichen Tonmineralien ein. Beispiele für kristalline siliciumhaltige Materialien schliessen ein massives siliciumhaltiges Material, kieselsäurehaltigen Sand, Quarz und ein Felsmaterial mit einem hohen Gehalt an massivem siliciumhaltigen Material, siliciumhaltigem Sand oder Quarz ein. Der Ausdruck "kristallines siliciumhaltiges Material" bedeutet ein siliciumhaltiges Material, das ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigt, worin scharfe Diffraktionspeaks von α-Quarz, Cristobalit und dergleichen beobachtet werden. Beispiele für nicht-kristalline siliciumhaltige Materialien schliessen Diatomeenerde, Silicaasche und Flugasche ein.
Der Ausdruck "nicht-kristallines siliciumhaltiges Material" bedeutet ein siliciumhaltiges Material, das ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigt, worin keine scharfen Diffraktionspeaks beobachtet werden.
Erfindungsgemäss bedeutet der Ausdruck "zementhaltiges Material" einen Zement, der hauptsächlich aus einer Silicatkomponente und einer Calciumkomponente zusammengesetzt ist. Beispiele für zementhaltige Materialien schliessen herkömmlichen Portlandzement, High-Early-Portlandzement und Belitzement ein. Der Ausdruck "kalkhaltiges Material" bedeutet ein calciumhaltiges Material mit einem Calciumgehalt, in Einheiten von CaO, von 50 Gew.% oder mehr, auf Basis des Gewichts des Materials. Beispiele für kalkhaltige Materialien schliessen Ätzkalk und gelöschten Kalk ein.
In dem erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung der gehärteten Form aus Calciumsilicat ist es erforderlich, dass 50 Gew.% oder mehr des siliciumhaltigen Materials ein kristallines siliciumhaltiges Material sind. Der Grund hierfür ist wie folgt. Unter den siliciumhaltigen Materialien haben nicht-kristalline kieselsäurehaltige Materialien (wie beispielsweise Silicaasche) eine sehr hohe Reaktivität im Vergleich zu einem kristallinen siliciumhaltigen Material. Aufgrund dieser hohen Reaktivität des nicht-kristallinen siliciumhaltigen Materials wird dann, wenn das nicht-kristalline siliciumhaltige Material zusammen mit einem zementhaltigen Material und einem kalkhaltigen Material unter Erhalt einer vorgehärteten Form vorgehärtet wird, ein CSH mit einem CaO/SiO₂-Molverhältnis von etwa 1 selbst bei Raumtemperatur leicht erzeugt. Das CSH ist eine sehr stabile Substanz. Daher ist selbst dann, wenn die vorgehärtete Form bei einer hohen Temperatur unter hohem Druck autoklaviert wird, die Umwandlung von CSH zu Tobermorit sehr langsam, so dass die resultierende gehärtete Form aus Calciumsilicat unvermeidlich eine grosse Menge an CSH enthält, was eine Verringerung der Dimensionsstabilität und der Witterungsbeständigkeit der gehärteten Form aus Calciumsilicat hervorruft. Ferner wird die Kristallinität des Tobermorits in der gehärteten Form aus Calciumsilicat durch die Anwesenheit einer grossen Menge an CSH deutlich gesenkt. Ferner haben die Poren in der gehärteten Form aus Calciumsilicat keinen kleinen Porendurchmesser und keine gleichmässige Porenverteilung, so dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat keine zufriedenstellend hohe Elastizität oder zufriedenstellend hohe Druckfestigkeit zeigt. Folglich muss der Gehalt an kristallinem siliciumhaltigen Material in dem siliciumhaltigen Material 50 Gew.% oder mehr betragen. Es ist bevorzugt, dass der Gehalt an kristallinem siliciumhaltigen Material in dem siliciumhaltigen Material 60 Gew.% oder mehr beträgt.
Unter den kristallinen siliciumhaltigen Materialien ist im Hinblick auf den Preis ein kristallines, massives, siliciumhaltiges Material bevorzugt. Unter den kristallinen, massiven, siliciumhaltigen Materialien ist es bevorzugt, eine feinpulverisierte Form eines massiven siliciumhaltigen Materials zu verwenden, das eine spezifische Oberfläche von 5.000 cm²/g oder mehr, weiter bevorzugt 7.000 cm²/g oder mehr, gemessen nach dem Blaine-Permeationsverfahren, aufweist. Eine extrem feinpulverisierte Form eines massiven siliciumhaltigen Materials ist dahingehend nachteilig, dass eine solche Form eines massiven siliciumhaltigen Materials schwer zu handhaben ist. Daher ist es bevorzugt, dass die spezifische Oberfläche der feinpulverisierten Form eines massiven siliciumhaltigen Materials 300.000 cm²/g oder weniger beträgt. Da die feinpulverisierte Form eines massiven siliciumhaltigen Materials kristallin ist, ist die feinpulverisierte Form des massiven siliciumhaltigen Materials während des Vorhärtens der wässrigen Aufschlämmung nahezu nicht-reaktiv. Die feinpulverisierte Form des massiven siliciumhaltigen Materials hat jedoch während des Autoklavierens der vorgehärteten Form eine hohe Reaktivität, und daher wird es möglich, eine grosse Menge Tobermorit mit hoher Kristallinität herzustellen. Die Verwendung einer feinpulverisierten Form eines massiven siliciumhaltigen Materials mit einer spezifischen Oberfläche von 5.000 cm²/g oder mehr ist dahingehend vorteilhaft, dass dann, wenn ein massives siliciumhaltiges Material nach dem Autoklavieren nicht-umgesetzt zurückbleibt, die Grösse von Hohlräumen, die an der Grenzfläche des massiven siliciumhaltigen Materials, das in der Matrix der gehärteten Form zurückbleibt, auf ein kleines Niveau unterdrückt werden kann.
Wenn es beabsichtigt ist, entweder eine gehärtete Form aus Calciumsilicat zu erhalten, die eine wesentliche Menge an Zellen mit einer Zellgrösse von mehr als 200 μm enthält (d.h. eine gehärtete Form aus Calciumsilicat mit einer Massendichte von 0,5 oder weniger ohne Verwendung eines Schäumungsmittels zu erhalten) oder eine gehärtete Form aus Calciumsilicat mit einer Massendichte von 0,3 oder weniger unter Verwendung eines Schäumungsmittels zu erhalten, ist es notwendig, das Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis zu erhöhen. In einem solchen Fall ist es bevorzugt, ein nicht-kristallines siliciumhaltiges Material als einen Teil des siliciumhaltigen Materials zu verwenden, damit der Zweck der Verhinderung der Sedimentation von Feststoffen während der Herstellung der gehärteten Form und der Verbesserung der Härtungsgeschwindigkeit während des Vorhärtens erreicht wird. In diesem Fall jedoch ist die Verwendung einer grossen Menge des nicht-kristallinen siliciumhaltigen Materials dahingehend nachteilig, dass die Menge des erzeugten Tobermorits verringert und die Kristallinität des Tobermorits verringert wird. Im Hinblick darauf ist die Menge des nicht-kristallinen siliciumhaltigen Materials in dem siliciumhaltigen Material vorzugsweise 5 bis weniger als 50 Gew.%, weiter bevorzugt 5 bis 40 Gew.%, auf Basis des Gewichts des siliciumhaltigen Materials. Das "Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis" bedeutet das Verhältnis des Gewichts des Wassers zum Gesamtgewicht der Feststoffmaterialien, worin, wenn zumindest eines der Feststoffmaterialien Kristallwasser enthält, das Gewicht des Kristallwassers nicht in das Gesamtgewicht der Feststoffmaterialien, sondern in das Gewicht des Wassers eingeschlossen ist. Die Menge des mindestens einen, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, in der wässrigen Aufschlämmung beträgt 0,09 bis 10 Gew.% in Einheiten der Menge an Al₂O₃ auf Basis des Gesamtgewichts der Feststoffmaterialien. Wenn das Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis weniger als 0,95 beträgt, ist die Menge des mindestens einen, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, in der wässrigen Aufschlämmung vorzugsweise 0,09 bis 3 Gew.%, weiter bevorzugt 0,12 bis 2 Gew.%. Wenn andererseits das Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis 0,95 bis weniger als 1,9 beträgt, ist die Menge des mindestens einen, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, in der wässrigen Aufschlämmung vorzugsweise 0,15 bis 6 Gew.%, weiter bevorzugt 0,2 bis 4 Gew.%. Wenn das Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis ferner 1,9 oder mehr beträgt, ist die Menge des mindestens einen, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, in der wässrigen Aufschlämmung vorzugsweise 0,2 bis 10 Gew.%, weiter bevorzugt 0,25 bis 6 Gew.%. Wenn die Menge des mindestens einen, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, in der wässrigen Aufschlämmung weniger als 0,09 Gew.% beträgt, kann der erfindungsgemässe Effekt nicht erzielt werden. Wenn die Menge des mindestens einen, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, in der wässrigen Aufschlämmung andererseits mehr als 10 Gew.% beträgt, wird die Viskosität der wässrigen Aufschlämmung zu hoch, so dass die Formbarkeit der Aufschlämmung unzureichend wird.
Der Ausdruck "Aluminiumsulfat" bedeutet eine Substanz, die eine Verbindung der Formel Al₂(SO₄)₃ umfasst. Der Ausdruck "Hydrat von Aluminiumsulfat" bedeutet ein Hydratisierungsprodukt des Aluminiumsulfats. Beispiele für Aluminiumsulfathydrate schliessen eine Substanz ein, die Aluminiumsulfat und Kristallwasser umfasst, wie beispielsweise eine Substanz der Formel Al₂(SO₄)₃·17H₂O. Erfindungsgemäss ist es erforderlich, dass die Menge an Al₂(SO₄)₃ in dem Aluminiumsulfathydrat 80 Gew.% oder mehr, auf Basis des Gewichts des Hydrats, beträgt, wobei das Gewicht des Kristallwassers vom Gewicht des Hydrats ausgeschlossen ist. Das Aluminiumsulfat wie auch das Hydrat davon kann in Form eines Pulvers, einer Lösung oder einer Aufschlämmung verwendet werden.
Die Menge der von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedlichen Sulfatverbindung in der wässrigen Aufschlämmung beträgt 0,15 bis 15 Gew.%, vorzugsweise 0,2 bis 10 Gew.%, in Einheiten der Menge an SO₃, basierend auf dem Gesamtgewicht der Feststoffmaterialien, wobei die Menge an SO₃ die Summe der Menge des SO₃, das dem mindestens einen, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, entspricht, und der Menge an SO₃, das der Sulfatverbindung, die von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon verschieden ist, entspricht, darstellt. Wenn die Menge der von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedlichen Sulfatverbindung in der wässrigen Aufschlämmung weniger als 0,15 Gew.% beträgt, wird die Härtungsgeschwindigkeit der vorgehärteten Form verringert. Wenn andererseits die Menge der von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon verschiedenen Verbindung in der wässrigen Aufschlämmung mehr als 15 Gew.% beträgt, wird die Gesamtmenge an mindestens einem, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, und der von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedlichen Sulfatverbindung zu gross, so dass der Gehalt an Tobermorit in der gehärteten Form aus Calciumsilicat verringert wird.
Erfindungsgemäss besteht keine besondere Beschränkung bezüglich der von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedlichen Komponente, solange die Sulfatverbindung SO₃ oder SO₄ enthält. Beispiele für solche Sulfatverbindungen schliessen folgendes ein: schweflige Säure, Schwefelsäure, Gipsanhydrid (CaSO₄), Gipshydrate, wie beispielsweise Gipsdihydrat (CaSO₄·2H₂O) und Gipshemihydrat (CaSO₄·1/2H₂O); und Metallsulfate. Beispiele für Metallsulfate schliessen Erdalkalimetallsulfate ein, wie beispielsweise Magnesiumsulfat; sowie Alkalimetallsulfate, wie beispielsweise Natriumsulfit, Kaliumsulfit, Natriumsulfat und Kaliumsulfat; Kupfersulfat und Silbersulfat. Die oben genannten Sulfatverbindungen können einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden. Die von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedlichen Sulfatverbindungen wurden zur Erzeugung einer grossen Menge an hochkristallinem Tobermorit verwendet, wodurch eine gehärtete Form mit feinen Poren und einer gleichförmigen Porendurchmesserverteilung erhalten wird. Unter den oben genannten Sulfatverbindungen ist Gipsdihydrat besonders bevorzugt, da Gipsdihydrat in einem zementhaltigen Material enthalten ist, das als eines der Hauptrohmaterialien zur Herstellung der erfindungsgemässen gehärteten Form aus Calciumsilicat verwendet wird.
In dem erfindungsgemässen Verfahren ist die Verwendung von mindestens einem, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, in Kombination mit einer von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon verschiedenen Sulfatverbindung dahingehend vorteilhaft, dass die Sedimentation von Feststoffmaterial verhindert und die Vorhärtung der wässrigen Aufschlämmung auch dann gefördert werden kann, wenn das Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis hoch ist, so dass die erhaltene gehärtete Form aus Calciumsilicat eine verbesserte Festigkeit und ein verbessertes Elastizitätsmodul zeigt. Daher ist die Verwendung von mindestens einem, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, in Kombination mit einer von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedlichen Sulfatverbindung zur Erzeugung der erfindungsgemässen gehärteten Form aus Calciumsilicat kritisch.
In dem erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung der gehärteten Form aus Calciumsilicat ist es bevorzugt, dass mindestens eines, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, die anderen Feststoffmaterialien und Wasser bei 40 bis 100°C für 10 Minuten oder mehr, weiter bevorzugt für 30 Minuten oder mehr, miteinander vermischt werden, wodurch eine wässrige Aufschlämmung erhalten wird. Durch Vermischen der Rohmaterialien (einschliesslich Wasser und Feststoffmaterialien) unter den oben genannten Bedingungen wird es möglich, nicht nur die Feststoff-Flüssig-Trennung zu vermeiden, selbst wenn das Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis hoch ist, wie beispielsweise 5, sondern auch die wässrige Aufschlämmung in einer Form in einem kurzen Zeitraum vorzuhärten, so dass die erhaltene vorgehärtete Form zur Auslösung aus der Form fest genug ist.
Es ist bevorzugt, dass die wässrige Aufschlämmung ein Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis im Bereich von 0,67 bis 5 hat. Durch Härten der wässrigen Aufschlämmung (mit einem Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis im Bereich von 0,67 bis 5) wie sie ist oder in Form einer Mischung davon mit einer geeigneten Menge eines Schäumungsmittels (wie beispielsweise Aluminiumpulver) wird es möglich, eine gehärtete Form aus Calciumsilicat mit einer gewünschten niedrigen Massendichte und einer in geeigneter Weise gesteuerten Qualität grober Zellen zu erzeugen.
Ferner wird es durch Verwendung von Aluminiumsulfat und/oder einem Hydrat davon in Kombination mit der oben genannten feinpulverisierten Form eines kristallinen massiven siliciumhaltigen Materials möglich, eine gehärtete Form aus Calciumsilicat zu erhalten, worin die Porendurchmesser der Poren in der Matrix der gehärteten Form aus Calciumsilicat minimiert sind, und worin die Porendurchmesserverteilung gleichförmig ist. In einer solchen gehärteten Form sind das Elastizitätsmodul, die Druckfestigkeit und das Verhältnis der Druckfestigkeit zum Elastizitätsmodul stark verbessert. Der Grund dafür, warum die Verwendung von Aluminiumsulfat und/oder einem Hydrat davon in Kombination mit der feinpulverisierten Form eines kristallinen, massiven, siliciumhaltigen Materials die Erzeugung einer solch exzellenten gehärteten Form aus Calciumsilicat ermöglicht, wurde nicht ergründet, es wird jedoch angenommen, dass durch die Verwendung von Aluminiumsulfat und/oder einem Hydrat davon in Kombination mit der feinpulverisierten Form eines massiven siliciumhaltigen Materials der Dispersionszustand und die Gleichförmigkeit der wässrigen Aufschlämmung verbessert werden, eine grosse Menge an hochkristallinem Tobermorit erzeugt werden kann und die Durchmesser der Hohlräume, die zwischen der Matrix und dem zurückbleibenden massiven siliciumhaltigen Material gebildet werden, klein gemacht werden können.
Erfindungsgemäss werden dann, wenn es beabsichtigt ist, eine gehärtete Form aus Calciumsilicat zu erhalten, die keine wesentliche Menge an Zellen mit einer Zellgrösse von mehr als 200 μm enthält, die Feststoffmaterialien (einschliesslich eines siliciumhaltigen Materials, eines zementhaltigen Materials, einer Sulfatverbindung und eines kalkhaltigen Materials) mit Wasser in einem Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis von 0,77 bis 5 vermischt, wodurch eine wässrige Aufschlämmung erhalten wird. Wenn es beabsichtigt ist, die oben genannte gehärtete Form aus Calciumsilicat zu erhalten, die keine wesentliche Menge an Zellen mit einer Zellgrösse von mehr als 200 μm enthält, und die folglich eine hohe Festigkeit, ein hohes Elastizitätsmodul und eine niedrige Massendichte aufweist, ist das Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis im Bereich von 0,77 bis 5, vorzugsweise 0,9 bis 4, weiter bevorzugt 1,2 bis 3.
Wenn es andererseits beabsichtigt ist, eine gehärtete Form aus Calciumsilicat zu erhalten, die eine wesentliche Menge an Zellen mit einer Zellgrösse von mehr als 200 μm enthält, so ist es bevorzugt, dass die Feststoffmaterialien und Wasser miteinander in einem Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis von 0,67 bis 3,5, weiter bevorzugt 0,85 bis 3,3, noch weiter bevorzugt 0,96 bis 2,7 miteinander vermischt werden, wodurch eine wässrige Aufschlämmung erhalten wird, gefolgt von Addition von Aluminiumpulver als Schäumungsmittel, wodurch eine schäumbare wässrige Aufschlämmung erhalten wird, und Eingiessen der erhaltenen schäumbaren, wässrigen Aufschlämmung in eine Form. Das Aluminiumpulver wird in einer Menge von 0,002 bis 0,8 Gew.%, in Einheiten des Gewichts an festem Aluminium auf Basis des Gesamtgewichts der Feststoffmaterialien, verwendet. Wenn das Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis kleiner ist als 1,1, ist die Menge an Aluminiumpulver vorzugsweise 0,002 bis 0,15 Gew.%, weiter bevorzugt 0,003 bis 0,1 Gew.%. Wenn andererseits das Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis 1,1 bis 1,5 ist, ist die Menge an Aluminiumpulver vorzugsweise 0,005 bis 0,2 Gew.%, weiter bevorzugt 0,008 bis 0,15 Gew.%. Wenn das Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis ferner 1,5 bis weniger als 2,2 beträgt, ist die Menge an Aluminiumpulver vorzugsweise 0,008 bis 0,3 Gew.%, weiter bevorzugt 0,015 bis 0,2 Gew.%. Wenn das Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis ferner 2,2 oder mehr beträgt, ist die Menge an Aluminiumpulver vorzugsweise 0,02 bis 0,6 Gew.%, weiter bevorzugt 0,03 bis 0,4 Gew.%. Wenn Aluminiumpulver zu der wässrigen Aufschlämmung zugegeben wird, besteht keine besondere Beschränkung bezüglich der Form des Aluminiumpulvers. Das Aluminiumpulver kann in einer Form zugegeben werden, in der Aluminiumpulver im allgemeinen bei der Herstellung eines ALB verwendet wird. Beispielsweise kann das Aluminiumpulver wie es ist zu der wässrigen Aufschlämmung zugegeben werden. Alternativ dazu kann das Aluminiumpulver zu der wässrigen Aufschlämmung in Form einer Aluminiumaufschlämmung zugegeben werden, die erhalten wird durch Vermischen des Aluminiumpulvers mit einem Teil des Wassers, das als Rohmaterial verwendet wird. Ferner kann das Aluminiumpulver zu der wässrigen Aufschlämmung in Form einer Aluminiumpaste zugegeben werden, die zur Herstellung eines autoklavierten Leichtbetons verwendet wird (siehe US-PS 4 318 270). Die Menge des Aluminiumpulvers als Schäumungsmittel wird unter Berücksichtigung des Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnisses der wässrigen Aufschlämmung und der gewünschten Massendichte der gehärteten Form bestimmt. Die Erzeugung eines Schaums in der wässrigen Aufschlämmung kann nach einem Verfahren bewirkt werden, in dem kein Aluminiumpulver verwendet wird. Bevorzugte Beispiele für derartige Verfahren schliessen ein herkömmliches Vorschäumungsverfahren ein, worin Luft in ein Vorschäumungsmittel oder eine wässrige Lösung davon unter Bildung eines Schaums eingeführt wird, gefolgt von Vermischen des Schaums mit der wässrigen Aufschlämmung (siehe JP-A Sho 63-295487), sowie ein Verfahren, worin ein Vorschäumungsmittel mit der wässrigen Aufschlämmung vermischt wird, und die resultierende Aufschlämmung mittels einer Vorschäumungsmaschine geschäumt wird. Die Art des Vorschäumungsmittels ist nicht sonderlich beschränkt, und es kann ein herkömmliches, im Stand der Technik verwendetes Vorschäumungsmittel verwendet werden. Beispiele für Vorschäumungsmittel schliessen ein Vorschäumungsmittel vom synthetischen Tensidtyp, ein Vorschäumungsmittel vom Harzseifentyp und ein Vorschäumungsmittel vom Hydrolyseproteintyp ein.
In der wässrigen Aufschlämmung, die in dem erfindungsgemässen Verfahren zuerst bereitgestellt wird, ist das CaO/SiO₂-Molverhältnis 0,5 bis 1,5, vorzugsweise 0,6 bis 1,3, weiter bevorzugt 0,65 bis 1,1. Wenn das CaO/SiO₂-Molverhältnis mehr als 1,5 beträgt, werden leicht Nachteile hervorgerufen, wodurch die Menge des siliciumhaltigen Materials zur Erzeugung von Tobermorit unzureichend wird, so dass nicht nur die Menge des erzeugten Tobermorits deutlich verringert ist, sondern auch hochkristallines Tobermorit nicht gebildet werden kann. Wenn andererseits das CaO/SiO₂-Molverhältnis weniger als 0,5 beträgt, ist die Menge an siliciumhaltigem Material zufriedenstellend, es bleibt aber eine grosse Menge des siliciumhaltigen Materials nicht-umgesetzt zurück, so dass die erzeugte Tobermoritmenge verringert wird.
Bezüglich der Temperatur, bei der Feststoffmaterialien und Wasser unter Erhalt der wässrigen Aufschlämmung miteinander vermischt werden, besteht keine besondere Beschränkung. Es ist jedoch festzuhalten, dass dann, wenn durch das Vermischen die anfängliche Hydratisierung des zementhaltigen Materials und die Reaktion des siliciumhaltigen Materials mit dem kalkhaltigen Material vor dem Eingiessen der wässrigen Aufschlämmung in die Form abläuft und das Vorhärten der wässrigen Aufschlämmung nach dem Eingiessen in die Form effektiv durchgeführt werden kann. Wenn die Mischtemperatur zu niedrig ist, schreiten die anfängliche Hydratisierung des zementhaltigen Materials und die Reaktion des siliciumhaltigen Materials mit dem kalkhaltigen Material nicht in zufriedenstellender Weise voran, so dass die Vorhärtungsgeschwindigkeit der wässrigen Aufschlämmung nach dem Eingiessen der Aufschlämmung in die Form nachteilig gering ist. Im Hinblick hierauf ist es bevorzugt, dass die Temperatur unmittelbar nach dem Vermischen der Feststoffmaterialien mit dem Wasser 40 bis 100°C beträgt, weiter bevorzugt 50 bis 100°C. Bezüglich der Mischzeit zum Erhalt der wässrigen Aufschlämmung besteht keine besondere Beschränkung. Wenn die Mischzeit jedoch zu kurz ist, ist es unmöglich, eine gleichförmige wässrige Aufschlämmung zu erhalten, wenn alle Feststoffmaterialien ausreichend dispergiert sind, und weder die anfängliche Hydratisierung des zementhaltigen Materials, noch die Reaktion des siliciumhaltigen Materials mit dem kalkhaltigen Material laufen in ausreichender Weise ab. Wenn andererseits die Mischzeit zu lang ist, findet die anfängliche Hydratisierung des zementhaltigen Materials und die Reaktion des siliciumhaltigen Materials mit dem kalkhaltigen Material in übermässigem Masse statt, so dass die Vorhärtungsgeschwindigkeit der wässrigen Aufschlämmung in nachteiliger Weise gesenkt wird. Im Hinblick hierauf ist die Mischzeit vorzugsweise 10 Minuten bis weniger als 5 Stunden, weiter bevorzugt 30 Minuten bis weniger als 3 Stunden.
Wenn ferner die Gesamtmenge des kalkhaltigen Materials auf einmal mit dem siliciumhaltigen Material und dem zementhaltigen Material vermischt wird, ist es möglich, dass das kalkhaltige Material die Geschwindigkeit der anfänglichen Hydratisierung des zementhaltigen Materials senkt. Wenn es beabsichtigt ist, die Vorhärtung der wässrigen Aufschlämmung nach dem Eingiessen derselben in die Form zu beschleunigen, ist es daher bevorzugt, dass die wässrige Aufschlämmung, die in dem erfindungsgemässen Verfahren bereitgestellt wird, durch ein Verfahren hergestellt wird, das die folgenden Schritte umfasst: (1) Vermischen von Wasser mit den Feststoffmaterialien, ausser dem kalkhaltigen Material, wodurch eine Mischung erhalten wird, wobei das Mischen bei einer Temperatur von 40 bis 100°C für 10 Minuten bis weniger als 5 Stunden durchgeführt wird; (2) Zugeben des kalkhaltigen Materials zu der Mischung, die in Schritt (1) erhalten wurde, gefolgt von Vermischen bei einer Temperatur von 40 bis 100°C für 30 Sekunden bis weniger als 1 Stunde. Die resultierende wässrige Aufschlämmung wird in die Form gegossen. In Schritt 1 des oben genannten Verfahrens kann anstelle der Verwendung der Gesamtmenge des kalkhaltigen Materials ein Teil des kalkhaltigen Materials verwendet werden. In diesem Fall wird der Rest des kalkhaltigen Materials in Schritt (2) verwendet. Nachfolgend wird die Zugabe der Rohmaterialien in Schritt (1) als "Primärzugabe" und die Zugabe von Rohmaterialien in Schritt (2) als "Sekundärzugabe" bezeichnet.
Die Verwendung einer von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon verschiedenen Sulfatverbindung ist nicht nur dahingehend wirksam, dass die Sedimentation eines Feststoffmaterials verhindert werden kann, sondern auch dahingehend, dass die Vorhärtung der wässrigen Aufschlämmung beschleunigt werden kann. Der Effekt der Vermeidung der Sedimentation eines Feststoffmaterials ist bemerkenswert, wenn die Sulfatverbindung, die von Aluminiumsulfat und eine Hydrat davon verschieden ist, mit anderen Feststoffmaterialien und Wasser bei 40°C oder darüber für 10 Minuten oder mehr im oben genannten Schritt (1) vermischt wird. Andererseits wird der Effekt der Beschleunigung der Vorhärtung der wässrigen Aufschlämmung (diese Vorhärtung wird nach Schritt (2) durchgeführt) bemerkenswert, wenn ein Teil oder die Gesamtmenge der von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon verschiedenen Sulfatverbindung in dem oben genannten Schritt (2) zugegeben wird, gefolgt von Vermischen bei 40°C oder darüber für 30 Sekunden.
Wenn das Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis hoch ist (insbesondere, wenn das Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis 2 oder mehr beträgt), ist es im Hinblick auf die Vermeidung der Sedimentation eines Feststoffmaterials bevorzugt, dass die von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon verschiedene Sulfatverbindung zu den anderen Feststoffmaterialien und Wasser in dem oben genannten Schritt (1) zugegeben wird. Wenn das Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis andererseits niedrig ist, ist es bevorzugt, dass die von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon verschiedene Sulfatverbindung im oben genannten Schritt (2) zugegeben wird.
Die Verwendung von mindestens einem, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, ist ebenfalls wirksam zur Verhinderung der Sedimentation eines Feststoffmaterials und zur Beschleunigung der Vorhärtung der wässrigen Aufschlämmung. Zur Erzielung dieser Effekte ist es bevorzugt, dass mindestens eines, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, mit den anderen Feststoffmaterialien und Wasser im oben genannten Schritt (1) bei einer Temperatur von 40 bis 100°C für 10 Minuten bis weniger als 5 Stunden vermischt wird.
Wie aus dem oben Gesagten ersichtlich ist, variiert bezüglich des kalkhaltigen Materials, des mindestens einen, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, und der von Aluminiumsulfat und seinen Hydraten unterschiedlichen Sulfatverbindung der durch die Verwendung davon erzielte Effekt in Abhängigkeit davon, ob das Material in Schritt (1) (d.h. als Primärzuführung) oder in Schritt (2) (d.h. als Sekundärzuführung) verwendet wird. Ob das Material einmal als Gesamtmenge oder zu verschiedenen Zeitpunkten portionsweise zugeführt wird, wird unter Berücksichtigung des Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnisses, der Mischungsbedingungen (Mischtemperatur, Mischzeit und dergleichen), des angewandten Verfahrens und dergleichen festgelegt.
Wenn die von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon verschiedene Sulfatverbindung und das kalkhaltige Material in der Sekundärzuführung verwendet werden, besteht keine besondere Beschränkung bezüglich der Temperatur, bei der diese Materialien mit der im oben genannten Schritt (1) erhaltenen Mischung vermischt werden. Wenn die Mischtemperatur jedoch zu niedrig ist, wird die Geschwindigkeit der Vorhärtung der wässrigen Aufschlämmung nach Schritt (2) verringert. Daher ist es bevorzugt, dass die Temperatur unmittelbar nach der Zugabe der oben genannten beiden Materialien zu der in Schritt (1) erhaltenen Mischung 40 bis 100°C beträgt.
In ähnlicher Weise besteht keine besondere Beschränkung bezüglich des Zeitraums (Mischzeit), für die die oben genannten beiden Materialien mit der in Schritt (1) erhaltenen Mischung vermischt werden. Wenn die Mischzeit jedoch zu kurz ist, wird es unmöglich, eine wässrige Aufschlämmung zu erhalten, in der die Feststoffmaterialien gleichförmig dispergiert sind. Wenn die Mischzeit andererseits zu lang ist, wird die Geschwindigkeit der Vorhärtung der wässrigen Aufschlämmung verringert. Daher ist die Mischzeit vorzugsweise 30 Sekunden bis weniger als 1 Stunde, weiter bevorzugt 1 Minute bis weniger als 10 Minuten.
Die Feststoffmaterialien und Wasser können mit einem kommerziell erhältlichen Mischer miteinander vermischt werden. Unter solchen Mischern ist es bevorzugt, einen Mischer zu verwenden, der mit einer Hochgeschwindigkeits-Rotationsklinge ausgerüstet ist, die für niederviskosen Mörtel verwendbar ist, wie beispielsweise ein Schaufelmischer, der mit einer Hindernisplatte ausgerüstet ist. Das Mischen der Feststoffmaterialien mit Wasser kann beispielsweise nach einem Verfahren unter Verwendung des oben genannten Mischers mit einer Hochgeschwindigkeits-Rotationsklinge, die für niederviskosen Mörtel geeignet ist, durchgeführt werden. Genauer werden die Feststoffmaterialien in diesem Verfahren zu Wasser zugegeben, das auf 60°C erwärmt wurde, wodurch eine Mischung erhalten wird, und die Mischung wird in einem Kessel unter Verwendung des oben genannten Mischers bei 60°C unter Atmosphärendruck für 2 Stunden vermischt. Bezüglich der Umdrehungsgeschwindigkeit des Mischers besteht keine besondere Beschränkung. Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit des Mischers jedoch zu gering ist, tritt leicht eine Sedimentation des Feststoffmaterials auf. Daher ist die Umdrehungsgeschwindigkeit des Mischers im allgemeinen 100 bis 2.500 U/min. Das Vermischen der Feststoffmaterialien mit Wasser kann an der Luft oder in einer Inertgasatmosphäre, wie beispielsweise Stickstoff, durchgeführt werden. Im Hinblick auf einen einfachen Betrieb ist es jedoch bevorzugt, dass das Vermischen an der Luft durchgeführt wird. Ferner ist es bevorzugt, dass nach dem oben genannten Schritt (2) ein weiteres Mischen unter reduziertem Druck für einen kurzen Zeitraum (z.B. für etwa 1 bis 5 Minuten) durchgeführt wird, wodurch die Menge an während des Rührens der Mischung erzeugten Schäumen verringert wird. In diesem Fall ist es bevorzugt, das die Gesamtheit der Mischzeit in Schritt (2) und der Mischzeit nach Schritt (2) unter reduziertem Druck weniger als 1 Stunde beträgt, weiter bevorzugt 10 Minuten oder weniger.
In dem erfindungsgemässen Verfahren kann ein beliebiges Zusatzmittel verwendet werden, so lange die Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat nicht beeinträchtigt werden. Beispiele für Zusatzstoffe schliessen folgendes ein: organische leichtgewichtige Aggregate, wie beispielsweise Pulpe, Styrolschaumkugeln und organische Mikrobläschen; anorganische leichtgewichtige Aggregate, wie beispielsweise Perlite und Silastikkügelchen; Verdickungsmittel, wie beispielsweise Methylcellulose und Polyacrylsäure; Dispergiermittel, die allgemein in einem zementhaltigen Material verwendet werden, wie beispielsweise ein wasserverringerndes Mittel und ein Hochleistungs-Wasserverringerungsmittel; Carbonatverbindungen, wie beispielsweise Calciumcarbonat und Dolomit; Härtungsbeschleuniger, wie beispielsweise Natriumsilicat; Härtungsverzögerer, wie sie allgemein in einem zementhaltigen Material verwendet werden, wie beispielsweise Ligninsulfonsäure und ein Gluconat; und Schäumungsverzögerer, wie beispielsweise Phosphorsäure. Der Zusatzstoff kann in einer Menge verwendet werden, wie sie üblicherweise im Stand der Technik verwendet wird. Der Zusatzstoff kann gleichzeitig mit der Zugabe der Rohmaterialien zugegeben werden. Alternativ dazu kann der Zusatzstoff nach dem oben genannten Schritt (2) zugegeben werden, d.h. nachdem das Vermischen aller Rohmaterialien beendet ist. Wenn die Mischzeit für den Zusatzstoff zu kurz ist, kann eine wässrige Aufschlämmung in der der Zusatzstoff gleichförmig dispergiert ist, nicht erhalten werden. Wenn die Mischzeit andererseits zu lang ist, wird die Gesamtmischzeit in allen Schritten in unvorteilhafter Weise lang. Unter Berücksichtigung dessen ist es bevorzugt, dass die Mischzeit 1 bis 5 Minuten beträgt.
Unter den oben genannten Zusatzstoffen ist Pulpe bevorzugt, da Pulpe preisgünstig ist und durch das Autoklavieren nicht sehr verschlechtert wird. Beispiele für Pulpen schliessen Neupulpe und recyclierte Papierpulpe ein, die jeweils aus Laubbäumen oder Nadelbäumen hergestellt sein kann. Pulpe kann wirksam als Verdickungsmittel, als Dispersionsstabilisator oder als Härtungsschrumpfungs-Reduktionsmittel (das während des Vorhärtens der wässrigen Aufschlämmung verwendet wird) verwendet werden. Eine pulverisierte Pulpe ist aus den folgenden Gründen bevorzugt. Die pulverisierte Pulpe kann die Sedimentation eines Feststoffmaterials verhindern, wenn das Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis hoch ist; die pulverisierte Pulpe kann der wässrigen Aufschlämmung eine geeignete Viskosität vermitteln; die pulverisierte Pulpe kann das Auftreten von Rissbildung während der Vorhärtung und der nachfolgenden Autoklavierung der wässrigen Aufschlämmung unterdrücken, und die pulverisierte Pulpe kann nicht nur die Formbarkeit der wässrigen Aufschlämmung, sondern auch die Festigkeit der gehärteten Form aus Calciumsilicat verbessern. Beispiele für pulverisierte Pulpen schliessen eine kommerziell erhältliche pulverisierte Pulpe, ein trockenpulverisiertes Produkt und eine pulverisierte Pulpe, die durch Homogenisierung einer Pulpenaufschlämmung mittels eines Hochdruckhomogenisators erhalten wird, ein. Der Gehalt an Pulpe in der gehärteten Form aus Calciumsilicat ist vorzugsweise 0,1 bis 3,0 Gew.%, weiter bevorzugt 0,2 bis 2,0 Gew.%. Wenn der Gehalt der Pulpe weniger als 0,1 Gew.% beträgt, werden die oben genannten Effekte nicht erzielt. Wenn der Gehalt der Pulpe andererseits mehr als 3,0 Gew.% beträgt, ist die Viskosität der wässrigen Aufschlämmung deutlich erhöht, wenn die Pulpe zu der wässrigen Aufschlämmung zugegeben wird, wodurch nicht nur ein verschlechtertes Eingiessverhalten der wässrigen Aufschlämmung in die Form, sondern auch ein Aufschäumen hervorgerufen wird.
Die wässrige Aufschlämmung, die erhalten wird durch Vermischen der Rohmaterialien, wird in die Form gegossen und vorgehärtet, gefolgt von Autoklavieren. Bei Bedarf kann eine wasserabstossende Substanz oder eine verstärkende Faser in die wässrige Aufschlämmung vor dem Eingiessen der wässrigen Aufschlämmung in die Form zugegeben werden. Bei Bedarf hat die Form einen verstärkenden Eisenstab oder ein verstärkendes Drahtnetz darin angeordnet. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass der oben genannte verstärkende Eisenstab oder das verstärkende Drahtnetz einer Rostbeständigkeitsbehandlung unterworfen wurde. Die wässrige Aufschlämmung in der Form wird entweder durch selbst erzeugte Wärme aus der wässrigen Aufschlämmung oder durch Erwärmen der wässrigen Aufschlämmung von aussen vorgehärtet. Es ist bevorzugt, dass das Vorhärten der wässrigen Aufschlämmung bei 40 bis 100°C für 1 bis 48 Stunden durchgeführt wird. Als Form kann eine Autoklavierungskammer oder ein Autoklavierungskessel verwendet werden. Es ist bevorzugt, dass die Vorhärtung der wässrigen Aufschlämmung unter Unterdrückung der Verdampfung von Wasser in der wässrigen Aufschlämmung durchgeführt wird. Ferner kann die Vorhärtung durch Erwärmen der Form unter Vermeidung der Verdampfung von Wasser aus der oberen Oberfläche der Form durchgeführt werden. Durch Vorhärten der wässrigen Aufschlämmung wird eine vorgehärtete Form erhalten. Die erhaltene vorgehärtete Form wird mittels eines Autoklaven einer Hochtemperatur- und Hochdruckautoklavierung unterworfen. Bei Bedarf wird die vorgehärtete Form vor dem Autoklavieren der vorgehärteten Form in eine gewünschte Form geschnitten. Das Schneiden der vorgehärteten Form kann durchgeführt werden nach einem beliebigen herkömmlichen Verfahren, wie es allgemein zur Herstellung von autoklaviertem Leichtbeton angewandt wird. Beispiele für derartige herkömmliche Verfahren schliessen ein Verfahren unter Verwendung eines Drahtes ein. Zur Verbesserung der Autoklavierungseffizienz ist es bevorzugt, dass das Autoklavieren durchgeführt wird, nachdem die vorgehärtete Form aus der Form entnommen wurde. Es ist bevorzugt, dass das Autoklavieren der vorgehärteten Form bei einer Temperatur von 160°C (Ventildruck: etwa 5,3 kgf/cm²) bis 220°C (Ventildruck: etwa 22,6 kgf/cm²) durchgeführt wird. Die durch Autoklavieren der vorgehärteten Form erhaltene gehärtete Form wird getrocknet, wodurch die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat in getrockneter Form erhalten wird.
Erfindungsgemäss kann eine wasserabstossende Substanz zu der wässrigen Aufschlämmung vor dem Eingiessen derselben in die Form, zu der vorgehärteten Form oder zu der gehärteten Form aus Calciumsilicat, die autoklaviert wurde, zugegeben werden. Der Gehalt der wasserabstossenden Substanz in der gehärteten Form ist vorzugsweise 0,1 bis 3 Gew.%, weiter bevorzugt 0,5 bis 2 Gew.%. Wenn die wasserabstossende Substanz zu der wässrigen Aufschlämmung zugegeben wird, ist es bevorzugt, dass die wasserabstossende Substanz zugegeben wird wie sie ist. Wenn andererseits die wasserabstossende Substanz zu der vorgehärteten Form oder zu der gehärteten Form, die autoklaviert wurde, zugegeben wird, ist es bevorzugt, dass die Zugabe der wasserabstossenden Substanz durch Aufsprühen oder dergleichen durchgeführt wird, gefolgt von einer Wärmebehandlung, wie beispielsweise Trocknen. Wenn es beabsichtigt ist, dass die gehärtete Form in der gesamten gehärteten Form wasserabstossende Eigenschaften zeigt, ist es bevorzugt, dass die wasserabstossende Substanz zu der wässrigen Aufschlämmung zugegeben wird.
BESTE ERFINDUNGSGEMÄSSE AUSFÜHRUNGSFORM:
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben, die nicht als den Umfang der vorliegenden Erfindung beschränkend anzusehen sind.
In den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden die verschiedenen Messungen und Analysen nach den folgenden Verfahren durchgeführt.
Biegefestigkeit und Druckfestigkeit:
Eine gehärtete Form aus Calciumsilicat, die autoklaviert wurde, wurde in ein Konstanttemperatur-Konstantfeuchtigkeits-Gefäss gegeben, worin die Temperatur und die relative Feuchtigkeit (RH) bei 20°C bzw. 60%) gehalten wurden. Der Zustand der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde so eingestellt, dass der Wassergehalt in der gehärteten Form 10 ± 2% betrug, auf Basis des Gewichts der gehärteten Form in absolut trockenem Zustand. Diese gehärtete Form mit einem Wassergehalt von 10 + 2% wurde als Probe zur Messung der Biegefestigkeit und der Druckfestigkeit verwendet. Tests zur Messung der Biegefestigkeit und der Druckfestigkeit der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurden gemäss JIS R 5201 durchgeführt. Genauer wurde eine Probe mit einer Grösse von 40 mm × 40 mm × 160 mm dem Biegefestigkeitstest unterworfen, wobei die Spannweite 100 mm betrug. Durch Durchführung des Biegefestigkeitstests wurde die Probe in zwei Teile gespalten, wodurch zwei Proben von jeweils der halben Grösse der Probe vor dem Biegefestigkeitstest erhalten wurden. Unter Verwendung einer der beiden erhaltenen Proben wurde die Druckfestigkeit wie folgt gemessen. Es wurde maximale Belastung, die die Probe aushalten konnte, gemessen, wobei die Last auf die 40 mm × 40 mm-Oberfläche der erhaltenen Probe angelegt wurde. Der gefundene Wert der maximalen Belastung ist definiert als die Druckfestigkeit der gehärteten Form. Wenn die Proben in Form einer Platte (d.h. des geformten Artikels der gehärteten Form aus Calciumsilicat, die erhalten wird durch Dehydratisierungsformgebung oder ein Papierblatt-Herstellungsverfahren) eine Dicke von weniger als 40 mm aufwiesen, wurden mehrere solcher Proben mit einer Dicke von weniger als 40 mm unter Verwendung eines Klebstoffs aneinander befestigt, wodurch eine Masse aus der gehärteten Form erhalten wurde, gefolgt von Ausschneiden eines Würfels einer Grösse von 40 mm × 40 mm × 40 mm, und dieser Würfel wurde als Probe zur Messung der Druckfestigkeit verwendet. In diesem Fall wurde die Druckfestigkeit in mindestens drei unterschiedlichen Richtungen gemessen, die zueinander senkrecht waren, und der Durchschnitt der mindestens drei gefundenen Werte der Druckfestigkeit ist definiert als die Druckfestigkeit der gehärteten Form aus Calciumsilicat.
Dynamisches Elastizitätsmodul:
Das dynamische Elastizitätsmodul wurde gemäss JIS A-1127 gemessen, worin ein Verfahren zur Messung des dynamischen Elastizitätsmoduls eines Betons unter Verwendung der Resonanzschwingung beschrieben ist. Zur Messung des dynamischen Elastizitätsmoduls wurde eine Probe einer gehärteten Form aus Calciumsilicat verwendet, worin die Probe die gleiche Form und den gleichen Wassergehalt aufwies wie die Probe, die im Biegefestigkeitstest verwendet wurde. Die Längsschwingung der Probe wurde mittels eines automatischen Young-Modul-Testgeräts vom PC-Autorastertyp (Modell MIN-011-0-08; hergestellt und vertrieben von Marui & Co., Ltd., Japan) gemessen. Aus der Primärresonanzfrequenz der Längsschwingung wurde das dynamische Modul der Probe berechnet. Der berechnete Wert des dynamischen Moduls wurde als dynamisches Elastizitätsmodul der gehärteten Form aus Calciumsilicat definiert.
Schlagfestigkeit:
Eine gehärtete Form aus Calciumsilicat, die autoklaviert wurde, wurde in ein Konstanttemperatur-Konstantfeuchtigkeits-Gefäss gegeben, worin die Temperatur und die relative Feuchtigkeit bei 20°C bzw. 60% gehalten wurden. Die gehärtete Form aus Calciumsilicat wurde so eingestellt, dass der Wassergehalt in der gehärteten Form 10 ± 2% auf Basis des Gewichts der gehärteten Form in absolut trockenem Zustand betrug. Diese gehärtete Form mit einem Wassergehalt von 10 ± 2% wurde zur Messung der Schlagfestigkeit verwendet. Die Schlagfestigkeit wurde in Übereinstimmung mit dem Charpy-Schlagtest mittels eines Digitalschlagtestgeräts (Markenname: DG-UH; hergestellt und vertrieben von Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd., Japan) gemessen. Eine ungekerbte Probe mit einer Grösse von 10 mm × 10 mm × 100 mm wurde an beiden Enden mit einer Spannweite von 60 mm fixiert. Die Schlagfestigkeit wurde gemessen unter Bedingungen eines Hammers mit einem Gewicht von 1 J und einem Moment von 0,357 Nm; einem Abstand zwischen dem Zentrum der Hammerdrehachse und dem Schlagpunkt von 23,0 cm; einem Startwinkel des Hammers von 150°; und einer Schwingungsdauer von 0,969 Sekunden. Das Gewicht des Hammers bedeutet die potentielle Energie, die der Hammer besitzt, wenn der Hammer zum Abwärtsschwingen auf die Probe hochgehalten wird.
Härte einer vorgehärteten Form aus Calciumsilicat:
Anhand einer vorgehärteten Form aus Calciumsilicat, die für 5 Stunden in einer Form vorgehärtet wurde, wurde die Härte mittels eines Yamanaka Soil-Härtetestgeräts (Nr. 351; Standardtyp), der in Japan hergestellt wurde, getestet. Die Härte wurde an drei unterschiedlichen Punkten auf der Oberfläche der gehärteten Form aus Calciumsilicat gemessen, wobei die Oberfläche nicht mit der Form in Kontakt stand, und worin die drei Punkte 3 cm oder mehr voneinander beabstandet waren. Der Durchschnitt der drei gefundenen Werte für die Härte ist definiert als die Härte der vorgehärteten Form aus Calciumsilicat.
Massendichte:
Aus einer gehärteten Form aus Calciumsilicat, die autoklaviert wurde, wurde eine Probe mit der gleichen Grösse wie die Probe einer gehärteten Form aus Calciumsilicat, die im obigen Biegefestigkeitstest verwendet wurde, erhalten. Diese Probe wurde bei 105°C für 24 Stunden getrocknet, und dann wurden das Gewicht und die Abmessungen (Volumen) der Probe gemessen. Aus den gefundenen Werten des Gewichts und des Volumens der Probe wurde die Massendichte der Probe berechnet.
Beobachtung des Durchmessers einer Zelle:
Der Querschnitt der Probe, die im oben genannten Biegefestigkeitstest verwendet wurde (worin der Querschnitt durch Spalten der Probe in dem Biegefestigkeitstest in zwei Teile erhalten worden war), wurde mittels eines Stereomikroskops (Markenname: SZ; hergestellt und vertrieben von Olympus Optical Co., Ltd., Japan) bei 40-facher Vergrösserung beobachtet, und die Anzahl der Zellen mit einer Zellgrösse von mehr als 200 μm (in Einheiten der Länge der langen Achse des Querschnitts jeder Zelle) in einem 10 mm-Quadrat auf dem Querschnitt wurde gezählt. Die Beobachtung und Auszählung wurden an fünf verschiedenen 10 mm-Quadraten auf dem Querschnitt durchgeführt. Der Durchschnitt der fünf gefundenen Werte der Anzahl an Zellen ist als die Anzahl der Zellen definiert.
Quecksilberporosimetrie, logarithmische Breite bei 1/4 Höhe und Porenvolumenverhältnis:
Die Porosität und die Porendurchmesser-Verteilungseigenchaften einer gehärteten Form aus Calciumsilicat können mittels Quecksilberporosimetrie gemessen werden. Die Oberfläche einer gehärteten Form aus Calciumsilicat kann auch mittels Quecksilberporosimetrie gemessen werden. In diesem Verfahren wird eine Probe in eine quecksilberhaltige Vakuumkammer gegeben, und von ausserhalb der Vakuumkammer wird ein Druck angelegt, wodurch Quecksilber in die Poren der Probe gezwungen wird. Die Menge des in die Poren hineingezwungenen Quecksilbers wird in Abhängigkeit von dem angelegten Druck aufgezeichnet. Auf Basis dieser Aufzeichnung kann das Gesamtporenvolumen der Probe berechnet werden, und die Porendurchmesser-Verteilungseigenschaften der Probe können erhalten werden.
Eine gehärtete Form aus Calciumsilicat, die autoklaviert wurde, wurde pulverisiert. Die pulverisierte gehärtete Form aus Calciumsilicat wurde gesiebt, wodurch Teilchen mit einer Grösse von 2 bis 4 mm abgetrennt wurden. Die Teilchen wurden bei 105°C für 24 Stunden getrocknet, wodurch eine Probe der gehärteten Form aus Calciumsilicat erhalten wurde, die für die Quecksilberporosimetrie verwendet wurde. Die Porendurchmesserverteilung der Probe wurde gemessen mittels Quecksilberporosimetrie mittels einer Vorrichtung zur Messung einer Porendurchmesserverteilung (Markenname: Pore Sizer 9320; hergestellt und vertrieben von Micromeritics Instruments Corporation, USA). Der angezeigte Druckwert wurde unter der Annahme in den Porendurchmesser umgewandelt, dass der Kontaktwinkel zwischen Quecksilber und Probe 130° und die Oberflächenspannung von Quecksilber 484 dyn/cm betrugen.
Das kumulative Porenvolumen wurde gegen den Porendurchmesser aufgetragen, wodurch eine kumulative Porenverteilungskurve erhalten wurde. Die kumulative Porenverteilungskurve wurde differenziert, wodurch eine differentielle Porenverteilungskurve erhalten wurde. Die logarithmische Breite der Porendurchmesserverteilung bei einer Höhe von 1/4 der Höhe des Maximumpeaks der differentiellen Porenverteilungskurve (nachfolgend wird diese logarithmische Breite regelmässig vereinfacht als "logarithmische Breite bei 1/4 Höhe" bezeichnet) ist wie folgt definiert: Wenn zwei Porendurchmesser vorhanden sind, die mit einer Höhe von 1/4 der Höhe des Maximumpeaks übereinstimmen, wird der grössere Porendurchmesser als A₂ und der kleinere Porendurchmesser als A₁ definiert. Die logarithmische Breite bei 1/4 Höhe ist definiert als die Differenz zwischen dem Dezimallogarhythmus von A₂ und dem Dezimallogarhythmus von A₁ (derartige Fälle sind in den 2(A) und 2(B) gezeigt. Wenn mehr als zwei Porendurchmesser vorhanden sind, die mit einer Höhe von 1/4 der Höhe des Maximalpeaks übereinstimmen, wird der grösste Porendurchmesser als A₂ und der kleinste Porendurchmesser als A₁ definiert. Die logarithmische Breite bei 1/4 Höhe ist definiert als die Differenz zwischen dem Dezimallogarhythmus von A₂ und dem Dezimallogarhythmus von A₁ (ein solcher Fall ist in 2(C) dargestellt).
Bezüglich der Poren mit einem Porendurchmesser im Bereich von 0,1 mm oder weniger wird die Menge solcher Poren ausgedrückt in Einheiten des Prozentsatzes des Gesamtvolumens der Poren mit Porendurchmessern im Bereich von 0,1 mm oder weniger, auf Basis des Gesamtvolumens der Poren mit Porendurchmessern im Bereich von 6 nm bis 360 mm.
Spezifische Oberfläche, gemessen mittels Stickstoffadsorption:
Eine getrocknete Probe, die in im wesentlichen der gleichen Weise erhalten wurde wie im Fall der oben genannten Quecksilberporosimetrie, wurde ferner unter Vakuumbedingungen bei 70°C für 3 Stunden getrocknet, wodurch eine Probe für die Messung erhalten wurde. Die spezifische Oberfläche der erhaltenen Probe wurde nach dem BET-Adsorptionsverfahren (Adsorptionsverfahren nach der Brunauer-Emett-Teller-Gleichung) mittels einer Vorrichtung zur Messung der spezifischen Oberfläche (Markenname: Autosorb 1-MP; hergestellt und vertrieben von Quantachrome Instruments, USA) gemessen. Es wurden Messungen an sechs unterschiedlichen Portionen der Probe durchgeführt.
Spezifische Oberfläche, gemessen nach dem Blaine-Permeationsverfahren:
Die spezifische Oberfläche wurde gemäss dem Test (zur Messung der spezifischen Oberfläche) gemessen, der in JIS R 5201, worin Tests zur Messung verschiedener Eigenschaften von Zement beschrieben sind, beschrieben ist.
Pulver-Röntgendiffraktometrie – Messung von Ia und Ib:
Im wesentlichen die gleiche Probe, wie sie im oben genannten Biegefestigkeitstest verwendet wurde, wurde unter Verwendung eines Mörsers pulverisiert, wodurch eine Probe für die Pulver-Röntgendiffraktometrie erhalten wurde. Die oben genannte Diffraktionspeakintensität Ib und die Minimumdiffraktionsintensität Ia wurden mittels einer Röntgendiffraktionsvorrichtung (Markenname: RINT 2000; hergestellt und vertrieben von Rigaku Corporation, Japan) mit der Kα-Linie von Cu gemessen. Die Messung wurde unter den Bedingungen eine Beschleunigungsspannung von 40 kV, einem Beschleunigungsstrom von 200 mA, einer Schlitzbreite der lichtaufnehmenden Schlitze von 0,15 mm, einer Rastergeschwindigkeit von 4°/min und einem Datennahmeabstand von 0,02° durchgeführt. Die diffraktionierten Röntgenstrahlen wurden nach Monochromatisierung mittels eines Graphitmonochromators aufgenommen.
Ia ist definiert als die Minimumdiffraktionsintensität, die in Diffraktionswinkelbereich zwischen den beiden Diffraktionspeaks, die der (220)-Fläche bzw. der (222)-Fläche von Tobermorit zugeordnet sind, beobachtet wird, wobei die Intensität diejenige des Hintergrunds einschliesst. Ib ist definiert als die Diffraktionspeakintensität , die der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet ist, wobei die Intensität diejenige des Hintergrunds einschliesst. Wie in den 1(A) und (B) gezeigt, haben die Diffraktionen, die der (220)-Fläche und der (222)-Fläche von Tobermorit zugeordnet sind, Diffraktionen mit Diffraktionswinkeln von etwa 29,5 bzw. etwa 28,9° (2θ).
Pulver-Röntgendiffraktometrie – Messung von I(002) und I(220):
Die verwendete Probe und die Messbedingungen waren weitgehend die gleichen wie bei der oben erwähnten Messung von Ia und Ib. I(002) ist eine echte Diffraktionsintensität, die erhalten wird durch lineare Approximation des Hintergrunds um die Diffraktionswinkel von 6 bis 9° (2θ) (siehe 3). Entsprechend ist I(220) eine echte Diffraktionsintensität, die durch lineare Approximation des Hintergrunds um die Diffraktionswinkel von 20 bis 40° (28) erhalten wird. Wie in 3 gezeigt, ist die der (002)-Fläche von Tobermorit zugeordnete Diffraktionsstrahlung eine Diffraktionsstrahlung mit einem Diffraktionswinkel von etwa 7,7° (2θ) .
Biegefestigkeit einer Platte:
Nach dem "Biegefestigkeitstest für eine autoklavierte Leichtbetonplatte (9,5 Platte)", wie in JIS A 5416 beschrieben, wurde unter Bedingungen von L = 1.900 mm ein Biegefestigkeitstest durchgeführt. Aus dem Platten-Biegefestigkeitstest wurde eine Last/Zentralbereichkrümmungskurve erhalten. In der Last/Zentralbereichkrümmungskurve ist die Last (W), die dem ersten Verbiegungspunkt entspricht, als die ursprüngliche Bruchlast definiert, und die Krümmung (δ) des Zentralbereichs, die dem ersten Biegepunkt entspricht, wird als ursprüngliche Bruchkrümmung definiert. Die Steifigkeit der Platte ergibt sich aus der Formel: (11 × W × L³)/(768 × δ). Der Biegefestigkeitstest wurde fortgesetzt bis die Platte brach. Die Bruchlast ist definiert als die maximale Last in der Last/Zentralbereichkrümmungskurve.
Schlagantworttest für eine Platte:
Ein Plattenstück wurde mit einer Spannweite von 1.800 mm einfach gelagert. An einem Punkt nahe des Zentrums der Platte wurde ein Schlag ausgeführt, der dem Starkschlagstandard entsprach, der in Punkt (1) für Schlagkrafteigenschaften, wie in Anhang 2 von JIS A 1418-2 beschrieben (Verfahren zur Messung der Schlaggeräuschisolierungsgüte von Gebäudefussböden, Teil 2: Verfahren unter Verwendung eine Standard-Starkschlagquelle). Die vertikale Krümmung unterhalb des Schlagpunktes wurde unter Verwendung eines kontaktfreien Widerstands-Krümmungsmessgeräts gemessen, bis keine Krümmung mehr beobachtet wurde. Aus den Ergebnissen der Messung wurde eine Schlagantwortkurve erhalten. Die erzwungene Krümmungsantwort, die Halbwertszeit der Amplitude (d.h. der Zeitraum von dem Zeitpunkt, zu dem die Krümmung einen Maximalwert erreichte, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Krümmung auf die Hälfte des Maximalwerts verringert wurde) und die Resonanzfrequenz wurden aus der Schlagantwortkurve erhalten.
Einseitige Wasserabsorption:
Es wurde eine Probe einer autoklavierten gehärteten Form aus Calciumsilicat, die eine Grösse von 40 mm × 40 mm × 160 mm aufwies, bereitgestellt, wobei die Probe in einem Konstanttemperatur-Konstantfeuchtigkeits-Gefäss getrocknet wurde, worin die Temperatur und die relative Feuchtigkeit bei 20°C bzw. 60% gehalten wurden, bis das Gewicht der Probe ein Gleichgewichtsgewicht erreichte. Die Probe wurde zur Messung der einseitigen Wasserabsorption verwendet. Die Probe wurde in Wasser mit einer Temperatur von 20°C eingetaucht, wobei die 40 mm × 40 mm-Oberfläche der Probe in einer solchen Weise nach oben zeigte, dass die Wasseroberfläche 1 cm oberhalb der unteren Oberfläche der Probe stand. Einen Tag und eine Woche nach dem Eintauchen der Probe in das Wasser wurde das Gewicht der Probe gemessen. Die einseitige Wasserabsorption ist definiert als der Prozentsatz des Gewichts des durch die Probe in der gehärteten Form absorbierten Wassers auf Basis des Gewichts der Probe vor dem Eintauchen in Wasser.
Dimensionsstabilität:
Es wurde eine Probe einer autoklavierten gehärteten Form aus Calciumsilicat, die eine Grösse von 40 mm × 40 mm × 160 mm aufwies, bereitgestellt, wobei die Probe in einem Konstanttemperatur-Konstantfeuchtigkeits-Gefäss getrocknet wurde, worin die Temperatur und die relative Feuchtigkeit bei 20°C bzw. 60% gehalten wurden, bis das Gewicht der Probe ein Gleichgewichtsgewicht erreichte. Die Probe wurde zur Messung der Dehnung verwendet. Ein Dehnungsstreifen (Markenname: KFW-5-120-C1-11 L5M3R; hergestellt und vertrieben von Kyowa Electronic Instruments Co., Ltd., Japan) wurde an der Probe befestigt. Die Probe wurde in Wasser eingetaucht, wobei die 40 mm × 160 mm-Oberfläche der Probe in einer solchen Weise nach oben zeigte, dass die Wasseroberfläche 3 cm über der Oberseite der Kante stand, wodurch die Probe über jede Oberfläche der Probe Wasser absorbieren konnte. Einen Tag und eine Woche nach dem Beginn des Tests (d.h. nach dem Eintauchen der Probe in Wasser) wurde die Dehnung des Dehnungsstreifens gemessen. Aus dem gefundenen Wert für die Dehnung des Dehnungsstreifens wurde die Dehnung der Probe der gehärteten Form pro Meter berechnet.
Carbonisierungsschrumpfung:
Als Massstab für die Langzeithaltbarkeit einer gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde die Schrumpfung der gehärteten Form in einer beschleunigten Carbonisierungsreaktion gemessen. Eine gehärtete Form aus Calciumsilicat, die autoklaviert wurde und eine Grösse von 20 mm × 40 mm × 160 mm aufwies, wurde in einem Konstanttemperatur-Konstantfeuchtigkeits-Gefäss, in dem die Temperatur und die relative Feuchtigkeit (RH) bei 20°C bzw. 60% gehalten wurde, getrocknet, bis das Gewicht der gehärteten Form ein Gleichgewichtsgewicht erreichte. Die resultierende gehärtete Form aus Calciumsilicat wurde in eine Kammer für einen beschleunigten Neutralisationstest (d.h. eine Kammer für einen beschleunigten Carbonisierungstest) (Markenname: ASAHI-LUNAIRE; hergestellt und vertrieben von Asahi Kagaku Co., Ltd., Japan) eingeführt, worin die Temperatur, die relative Feuchtigkeit und die Kohlendioxidgaskonzentration bei 20°C, 60% bzw. 10 Vol.% erhalten wurden. Drei Tage, sieben Tage und Vierzehn Tage nach dem Einführen der gehärteten Form in die Carbonisierungstestkammer wurde die Veränderung der Messlänge (ursprünglich 150 mm) mit einem Mikroskop gemessen, und die Carbonisierungsschrumpfung wurde anhand der folgenden Formel berechnet: Schrumpfung (%) = 100 × (L0 – L1)/L0 worin:

L₀: die Messlänge zum Beginn des Neutralisationstests ist (d.h. zum Zeitpunkt der Einführung der gehärteten Form in die Carbonisierungstestkammer); und
L₁: die Messlänge am 3., 7. oder 14. Tag nach Beginn des Neutralisationstests ist (d.h. nach dem Einführen der gehärteten Form in die Carbonisierungstestkammer).

Nagelhaltefestigkeitstest:
Eine autoklavierte gehärtete Form aus Calciumsilicat wurde in ein Konstanttemperatur-Konstantfeuchtigkeits-Gefäss gegeben, wodurch die Temperatur und die relative Feuchtigkeit (RH) bei 20°C bzw. 60% gehalten wurden. Die gehärtete Form aus Calciumsilicat wurde getrocknet, so dass der Wassergehalt in der gehärteten Form 10 ± 2 in Einheiten des Gewichtsprozentsatzes des Wassers in der gehärteten Form auf Basis des Gewichts der gehärteten Form in absolut trockenem Zustand entsprach. Aus dieser gehärteten Form mit einem Wassergehalt von 10 ± 2% wurde eine Probe mit einer Grösse von 180 mm × 180 mm × 50 mm erhalten. Im Zentralbereich der Probe wurde ein Führungsloch mit einer Grösse von 3,0 mm Durchmesser und einer Tiefe von 25 mm mit einem Bohrer hergestellt. Dann wurde eine Flachkopfholzschraube (Markenname: 4-020-04145; hergestellt und vertrieben von Yahata Neji Corporation, Japan) manuell 30 mm tief in das Loch eingeschraubt. Mittels eines Herausziehfestigkeitstestgeräts (hergestellt und vertrieben von Yamamoto Kojyuki Co., Ltd., Japan; Leistungsvermögen: 1,5 t; Zuglänge: 10 mm) gemäss der Anleitung des Architectural Research Institute, Ministry of Construction, die Herausziehkraft gemessen. Die Ergebnisse des Herausziehkrafttests wurden in zwei Kategorien eingeteilt. Wenn die Nagelhaltefestigkeit der Probe gering war, wurde die Schraube lediglich aus der Probe herausgezogen; wenn die Nagelhaltefestigkeit hoch war, wurde die Probe um die Schraube herum ausgebrochen, so dass ein konisches Loch in der Probe erzeugt wurde (Konusbruch).
BEISPIELE 1 BIS 19
Herstellung einer gehärteten Form aus Calciumsilicat, worin in einem 10 mm-Quadrat eines Querschnitts der gehärteten Form aus Calciumsilicat die Anzahl an Zellen mit einer Zellgrösse von mehr als 200 μm in Einheiten der Länge der langen Achse des Querschnitts jede der Zellen 20 oder weniger beträgt:
In den Beispielen 1 bis 19 wurden unter Verwendung von Feststoffmaterialien und Wasser gehärtete Formen aus Calciumsilicat hergestellt, wobei die Art und Menge jedes Feststoffmaterials und die Wassermenge in den Tabellen 1 und 2 angegeben sind. Genauer wurde ein feinpulverisierte Form eines massiven siliciumhaltigen Materials oder einer Kombination aus einer feinpulverisierten Form eines massiven siliciumhaltigen Materials und Silicaasche (hergestellt und vertrieben von Efaco, Ägypten) als siliciumhaltiges Material verwendet; Ätzkalk wurde als kalkhaltiges Material verwendet; herkömmlicher Portlandzement (in den Tabellen 1 bis 7 wird diese Substanz als "OPC" bezeichnet) wurde als zementhaltiges Material verwendet, Aluminiumsulfatoctadecahydrat wurde als Aluminiumsulfat verwendet, Gipsdihydrat wurde als von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon verschiedene Sulfatverbindung verwendet, und eine feinpulverisierte Form von Pulpe wurde als organische Faser verwendet. Für Aluminiumsulfatoctadecahydrat und Gipsdihydrat ist die Menge jeweils in Einheiten von Gewichtsteilen der wasserfreien Form davon in den Tabellen 1 und 2 angegeben.
In allen Beispielen 1 bis 19 wurde die folgende Vorgehensweise durchgeführt. Als Rohmaterialprimärbeschickung wurden die feinpulverisierte Form des massiven siliciumhaltigen Materials, Silicaasche (nur in den Beispielen 8 bis 11 zugeführt), Ätzkalk, herkömmlicher Portlandzement, Aluminiumsulfatoctadecahydrat und Gipsdihydrat (nur in den Beispielen 8 bis 11 zugeführt) in ein rostfreies Stahlbad mit einem Volumen von 10 l eingeführt, das Wasser enthielt, das auf 60°C erwärmt war. Die Inhaltsstoffe des rostfreien Stahlbades wurden mit einem Rührer (Ultrarührer DC-CHRM25; hergestellt und vertrieben von Iuchi Seieido Co., Ltd., Japan) bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 1.200 U/min unter Atmosphärendruck für 2 Stunden unter Erwärmen des rostfreien Stahlbades auf 60°C und Unterdrücken des Verdampfens von Wasser aus dem rostfreien Stahlbad gerührt. Dann wurden als Rohmaterialsekundärbeschickung Ätzkalk und Gipsdihydrat (nur in den von den Beispielen 8 bis 11 unterschiedlichen Beispielen zugeführt) in das rostfreie Stahlbad zugeführt. Die Inhaltsstoffe des rostfreien Stahlbades wurden für 1 Minute unter weitgehend den gleichen Bedingungen wie im Fall der Rohmaterialprimärbeschickung gerührt. Ferner wurde in den Beispielen 2, 7, 10, 13 und 16 eine feinpulverisierte Form von Pulpe in das rostfreie Stahlbad zugeführt und für 1 Minute unter im wesentlichen den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben gerührt.
Durch die oben beschriebene Zuführung von Feststoffrohmaterialien und Wasser in das rostfreie Stahlbad und anschliessendes Rühren der Inhaltsstoffe des rostfreien Stahlbades wurde eine Aufschlämmung erhalten. Die erhaltene Aufschlämmung wurde in eine Form mit einer Grösse von 25 cm × 15 cm × 7 cm gegossen und bei 60°C für 5 Stunden vorgehärtet, wobei die Verdunstung von Wasser aus der Aufschlämmung unterdrückt wurde, wodurch eine vorgehärtete Form erhalten wurde.
Die vorgehärtete Form wurde aus der Form entnommen und einer Hochtemperatur- und Hochdruckautoklavierung bei 180°C in einer gesättigten Dampfatmosphäre für 4 Stunden unterworfen, gefolgt von Trocknen, wodurch eine gehärtete Form aus Calciumsilicat erzeugt wurde.
Die verschiedenen Eigenschaften der gehärteten Formen aus Calciumsilicat, die in den Beispielen 1 bis 19 erhalten wurden, sind in den Tabellen 8 und 9 angegeben. Die gehärtete Form aus Calciumsilicat, die in Beispiel 1 erhalten wurde, wurde einem beschleunigten Carbonisierungstest und einem Nagelhaltefestigkeitstest unterworfen. Die Ergebnisse des beschleunigten Carbonisierungstests und des Nagelhaltefestigkeitstests sind in den Tabellen 16 bzw. 17 angegeben. Ferner wurden anhand der gehärteten Form aus Calciumsilicat, die in Beispiel 1 erhalten wurde, die einseitige Wasserabsorption und die Dimensionsstabilität gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 18 angegeben.
Die in Beispiel 1 erhaltene gehärtete Form aus Calciumsilicat wurde mittels Pulverröntgendiffraktometrie analysiert. Die durch die Analyse erhaltenen Pulver-Röntgendiffraktionsmuster sind in den 1(A), 3 und 8(A) gezeigt. Die in Beispiel 1 erhaltene gehärtete Form aus Calciumsilicat wurde mittels Quecksilberporosimetrie analysiert. Die differentielle Porenverteilungskurve, die durch die Analyse erhalten wurde, ist in 2(A) gezeigt. Die in Beispiel 1 erhaltene, gehärtete Form aus Calciumsilicat wurde mittels eines Rasterelektronenmikroskops bei 2.500-facher und 5.000-facher Vergrösserung beobachtet. Die Rasterelektronenfotomikrographen, die durch die Beobachtung bei 2.500- bzw. 5.000-facher Vergrösserung erhalten wurden, sind in den 5(A) bzw. 5(B) gezeigt. Ferner wurden die in den Beispielen 2 und 18 erhaltenen, gehärteten Formen aus Calciumsilicat mittels Quecksilberporosimetrie analysiert. Die differentiellen Porenverteilungskurven, die durch die Analysen der gehärteten Formen aus Calciumsilicat aus den Beispielen 2 und 18 erhalten wurden, sind als die durchgezogenen Linien (A) in den 4 bzw. 7 gezeigt.
Anhand der in den Beispielen 1 bis 19 hergestellten, gehärteten Formen aus Calciumsilicat wurden Querschnitte mit einem Rasterelektronenmikroskop aufgenommen. Als Ergebnisse der Beobachtungen wurde gefunden, dass alle gehärteten Formen aus Calciumsilicat, die in den Beispielen 1 bis 19 hergestellt wurden, aus tafelförmigen Tobermoritteilchen (repräsentative Beispiele für solche Teilchen sind in den 5(A) und 5(B) gezeigt, die Rasterelektronenfotomikrographen zeigen, die für die gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurden, die in Beispiel 1 erzeugt wurde) und einer sehr kleinen Menge feinpulverisierter Teilchen aus massiven siliciumhaltigen Material zusammengesetzt waren. Darüber hinaus wurden 20 Bereiche in einem Querschnitt jeder der gehärteten Formen (worin jeder Bereich eine Grösse von 35,4 μm × 19,8 μm aufwies) in zufällige Weise ausgewählt und mittels eines Rasterelektronenmikroskops bei 2.500-facher Vergrösserung beobachtet. Für jeden der 20 Bereiche wurde das Flächenverhältnis des Bereichs, den die Tobermoritteilchen einnahmen, zu der Fläche des Bereichs erhalten, gefolgt von der Berechnung des Durchschnitts dieser erhaltenen 20 Flächenverhältnisse. Als Ergebnis wurde gefunden, dass in jeder gehärteten Form das durchschnittliche Flächenverhältnis 80% oder mehr betrug. Ferner wurden die gehärteten Formen aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass jede gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin der Diffraktionspeak, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet ist, eine maximale Diffraktionsintensität zeigte, oder ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin nur ein Diffraktionspeak, der der (101)-Fläche von Quarz zugeordnet wurde, als Diffraktionspeak beobachtet wurde, der eine leicht höhere Diffraktionsintensität aufwies als die Maximumintensität des Diffraktionspeaks, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird.
BEISPIELE 20 BIS 33
Herstellung einer gehärteten Form aus Calciumsilicat, worin in einem 10 mm-Quadrat eines Querschnitts der gehärteten Form aus Calciumsilicat die Anzahl von Zellen mit einer Zellgrösse von mehr als 200 μm in Einheiten der Länge der langen Achse des Querschnitts jeder Zelle 21 oder mehr beträgt:
In den Beispielen 20 bis 33 wurde zusätzlich zu Wasser und den Feststoffmaterialien, die in den Beispielen 1 bis 19 verwendet wurden, ein Aluminiumpulver als Schäumungsmittel und Methylcellulose als Verdickungsmittel als Rohmaterialien zur Herstellung gehärteter Formen aus Calciumsilicat verwendet, wobei die Rate und die Menge jedes Rohmaterials in den Tabellen 3 und 4 angegeben ist. Gipsdihydrat wurde als Primärbeschickung (Beispiele 20, 21, 25 bis 28 und 31) oder in einer Sekundärbeschickung (Beispiele, die von den Beispielen 20, 21, 25 bis 28 und 31 verschieden sind) zugeführt. Eine feinpulverisierte Form von Pulpe wurde nur in den Beispielen 23 und 26 verwendet.
In jedem der Beispiele 20 bis 33 wurden die folgenden Vorgehensweisen durchgeführt. Die Zuführung der Feststoffmaterialien und des Wassers und das anschliessende Rühren der resultierenden Mischung wurde in im wesentlichen der gleichen Weise wie in den Beispielen 1 bis 19 durchgeführt. Zu der resultierenden gerührten Mischung wurde Methylcellulose zugegeben, gefolgt von Rühren, wodurch eine Aufschlämmung erhalten wurde. Zu der erhaltenen Aufschlämmung wurde Aluminiumpulver zugegeben, gefolgt von 1-minütigem Rühren bei 60°C. Die resultierende Aufschlämmung wurde in eine Form mit einer Grösse von 25 cm × 15 cm × 7 cm gegossen, wodurch eine schäumende Aufschlämmung erhalten wurde. Aus der schäumenden Aufschlämmung wurde eine gehärtete Form aus Calciumsilicat in im wesentlichen der gleichen Weise wie in den Beispielen 1 bis 19 erhalten.
Verschiedene Eigenschaften der in den Beispielen 20 bis 33 erhaltenen gehärteten Formen aus Calciumsilicat sind in den Tabellen 10 und 11 gezeigt. Die gehärtete Form aus Calciumsilicat, die in Beispiel 20 erhalten wurde, wurde einen beschleunigten Carbonisierungstest und einem Nagelhaltefestigkeitstest unterworfen. Die Ergebnisse des beschleunigten Carbonisierungstests und Nagelhaltefestigkeitstests sind in den Tabellen 16 bzw. 17 gezeigt. Die gehärtete Form aus Calciumsilicat aus Beispiel 20 wurde mittels Quecksilberporosimetrie analysiert. Die durch die Analyse erhaltene differentielle Porenverteilungskurve ist als durchgezogene Linie (A) in 6 dargestellt.
Bezüglich der gehärteten Formen aus Calciumsilicat, die in den Beispielen 20 bis 33 hergestellt wurden, wurden Querschnitte mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops beobachtet. Durch die Beobachtungen wurde gefunden, dass jede der gehärteten Formen aus Calciumsilicat, die in den Beispielen 20 bis 33 hergestellt wurden, grobe Zellbereiche (die grobe Zellen und in deren Umgebung abgeschiedene tafelförmige Tobermoritteilchen umfassten) und eine Matrix, die aus tafelförmigen Tobermoritteilchen zusammengesetzt war (repräsentative Beispiele für solche Teilchen sind in den 5(A) und 5(B) gezeigt, die Rasterelektronenfotomikrographen zeigen, die für die in Beispiel 1 hergestellte, gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurden) und eine sehr geringe Menge feinpulverisierter Teilchen aus massiven siliciumhaltigen Teilchen umfassten. Darüber hinaus wurden 20 Bereiche im Querschnitt der Matrix jeder der gehärteten Formen (worin jeder Bereich eine Grösse von 35,4 μm × 18,9 μm aufwies) in zufälliger Weise ausgewählt und mittels eines Rasterelektronenmikroskops bei 2.500-facher Vergrösserung beobachtet, und für jeden der 20 Bereiche wurde das Verhältnis der Fläche des Bereichs, den die Tobermoritteilchen einnahmen, zu der Fläche des Bereichs erhalten, gefolgt von der Berechnung des Durchschnitts der so erhaltenen 20 Flächenverhältnisse. Als Ergebnis wurde gefunden, dass das durchschnittliche Flächenverhältnis in allen gehärteten Formen 80% oder mehr betrug. Ferner wurden die gehärteten Formen aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass jede der gehärteten Formen aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin der der (220)- Fläche von Tobermorit zugeordnete Diffraktionspeak die Maximaldiffraktionsintensität aufwies, oder ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster aufwies, worin nur ein Diffraktionspeak, der der (101)-Fläche von Quarz zugeordnet wurde, als Diffraktionspeak beobachtet wurde, der eine Diffraktionsintensität hatte, die geringfügig höher war als die maximale Intensität des Diffraktionspeaks, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird.
BEISPIEL 34
Eine wässrige Lösung, die 2,5 Gew.% einer Zellflüssigkeit (Mearl P-Flüssigkeit; hergestellt und vertrieben von Aso Foam Crete Co., Ltd., Japan) für ein zementhaltiges Material wurde in eine Aufschäumungsvorrichtung (hergestellt und vertrieben von Cellufoam Engineering Laboratory Co., Ltd., Japan) eingeführt, wodurch unter Bedingungen, bei denen der Luftdruck 0,25 kg/cm² und der Flüssigkeitszuführdruck 0,25 kg/cm² betrug, ein Schaum hergestellt wurde. Die Dichte des hergestellten Schaums betrug 0,093 g/cm³. In im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 12 wurde eine Aufschlämmung hergestellt (es bedarf keiner Erwähnung, dass die Art und Mengen der Feststoffmaterialien und die Wassermenge die gleichen waren wie in Beispiel 12). Unter Verwendung diese Aufschlämmung wurde eine gehärtete Form aus Calciumsilicat in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 12 hergestellt, ausser dass der oben hergestellte Schaum in einer Menge von 27 Vol.%, auf Basis des Volumens der Aufschlämmung, zu der Aufschlämmung zugegeben wurde, und die resultierende schaumhaltige Aufschlämmung für 1 Minute gerührt und dann in die Form gegossen wurde.
Verschiedene Eigenschaften der hergestellten gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 11 angegeben. Der Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Durch diese Beobachtung wurde herausgefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat grobe Zellbereiche (die groben Zellen und in deren Umgebung abgeschiedene tafelförmige Tobermoritteilchen umfassten) und eine Matrix, die aus tafelförmigen Tobermoritteilchen zusammengesetzt war (repräsentative Beispiele für solche Teilchen sind in den 5(A) und 5(B) gezeigt, die Rasterelektronenfotomikrographen zeigen, die für die in Beispiel 1 hergestellte, gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurden) und eine sehr geringe Menge feinpulverisierter Teilchen aus massiven siliciumhaltigen Teilchen umfassten. Darüber hinaus wurden 20 Bereiche im Querschnitt der Matrix der gehärteten Form (worin jeder Bereich eine Grösse von 35,4 μm × 18,9 μm aufwies) in zufälliger Weise ausgewählt und mittels eines Rasterelektronenmikroskops bei 2.500-facher Vergrösserung beobachtet, und für jeden der 20 Bereiche wurde das Verhältnis der Fläche des Bereichs, den die Tobermoritteilchen einnahmen, zu der Fläche des Bereichs erhalten, gefolgt von der Berechnung des Durchschnitts der so erhaltenen 20 Flächenverhältnisse. Als Ergebnis wurde gefunden, dass das durchschnittliche Flächenverhältnis in der gehärteten Form 80% oder mehr betrug. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver- Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnete Diffraktionspeak die Maximaldiffraktionsintensität aufwies.
BEISPIELE 35 UND 36
In Beispiel 35 wurde eine Aufschlämmung in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 12 hergestellt (es bedarf keiner Erwähnung, dass die Art und Mengen der Feststoffmaterialien und die Menge an Wasser die gleichen Waren wie im Fall von Beispiel 12) und in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 34 wurde ein Schaum hergestellt. Dann wurde unter Verwendung der Aufschlämmung und des Schaums in im wesentlichen gleiche Weise wie in Beispiel 34 eine gehärtete Form aus Calciumsilicat hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Menge des Schaums 140 Vol.%, auf Basis des Volumens der Aufschlämmung, betrug.
Andererseits wurde in Beispiel 36 in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 1 eine Aufschlämmung hergestellt (es bedarf keiner Erwähnung, dass die Art und Mengen der Feststoffmaterialien und die Menge des Wassers die gleichen Waren wie im Fall von Beispiel 1) und im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 34 wurde ein Schaum hergestellt. Dann wurde unter Verwendung der Aufschlämmung und des Schaums eine gehärtete Form aus Calciumsilicat in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 34 hergestellt, mit dem Unterschied, dass die Menge des Schaums 58 Vol.%, auf Basis des Volumens der Aufschlämmung, betrug.
Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Formen aus Calciumsilicat, die in den Beispielen 35 und 36 erhalten wurden, sind in Tabelle 11 angegeben. Die Querschnitte der gehärteten Formen aus Calciumsilicat aus den Beispielen 35 und 36 wurden mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Durch die Beobachtungen wurde gefunden, dass jede der gehärteten Formen aus Calciumsilicat, die in den Beispielen 35 und 36 hergestellt wurden, grobe Zellbereiche (die grobe Zellen und in deren Umgebung abgeschiedene tafelförmige Tobermoritteilchen umfassten) und eine Matrix, die aus tafelförmigen Tobermoritteilchen zusammengesetzt war (repräsentative Beispiele für solche Teilchen sind in den 5(A) und 5(B) gezeigt, die Rasterelektronenfotomikrographen zeigen, die für die in Beispiel 1 hergestellte, gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurden) und eine sehr geringe Menge feinpulverisierter Teilchen aus massiven siliciumhaltigen Teilchen umfassten. Darüber hinaus wurden 20 Bereiche im Querschnitt der Matrix jeder der gehärteten Formen (worin jeder Bereich eine Grösse von 35,4 μm × 18,9 μm aufwies) in zufälliger Weise ausgewählt und mittels eines Rasterelektronenmikroskops bei 2.500-facher Vergrösserung beobachtet, und für jeden der 20 Bereiche wurde das Verhältnis der Fläche des Bereichs, den die Tobermoritteilchen einnahmen, zu der Fläche des Bereichs erhalten, gefolgt von der Berechnung des Durchschnitts der so erhaltenen 20 Flächenverhältnisse. Als Ergebnis wurde gefunden, dass das durchschnittliche Flächenverhältnis in allen gehärteten Formen 80% oder mehr betrug. Ferner wurden die gehärteten Formen aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass jede der gehärteten Formen aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnete Diffraktionspeak die Maximaldiffraktionsintensität aufwies.
BEISPIEL 37
Eine gehärtete Form aus Calciumsilicat wurde in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, ausser dass als Sekundärbeschickung ein Siliconöl (KF96-100CS; hergestellt und vertrieben von Shin-Etsu Chemical Co, Ltd., Japan) als wasserabstossende Substanz in einer Menge von 1,14 Gew.-Teilen zusammen mit Gipsdihydrat zugeführt wurde, wobei das Siliconöl hauptsächlich Polydimethylsiloxan umfasste. Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 18 zusammen mit denjenigen der gehärteten Form aus Calciumsilicat aus Beispiel 1 angegeben.
BEISPIEL 38
In im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde eine gehärtete Form aus Calciumsilicat hergestellt, ausser dass eine kurze Aramidfaser mit einer Länge von 6 mm (Technora 320; hergestellt und vertrieben von Teijin Ltd., Japan) zu einer Aufschlämmung hinzugegeben wurde (unmittelbar nach Beendigung des Vermischens der Feststoffmaterialien und des Wassers und dem anschliessenden Rühren der resultierenden Mischung), und die resultierende, die kurze Aramidfaser enthaltende Aufschlämmung wurde mit einem Omni-Mischer für 3 Minuten vermischt und dann in die Form gegossen, wobei die Menge an kurzer Aramidfaser 0,5 Vol.%, auf Basis des Volumens der gehärteten Form aus Calciumsilicat, die schlussendlich nach dem Autoklavieren und Trocknen erhalten wurde, betrug, und worin das Volumen der gehärteten Form die Volumina der darin vorhandenen Hohlräume einschloss.
Verschiedene Eigenschaften der in Beispiel 38 erhaltenen gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 19 zusammen mit denjenigen der in Beispiel 1 erhaltenen, gehärteten Form aus Calciumsilicat angegeben. Ferner sind die Druckfestigkeit und die Schlagfestigkeit der in Beispiel 38 erhaltenen, gehärteten Form aus Calciumsilicat und die in Beispiel 38 verwendete Fasermenge in Tabelle 20 zusammen mit der Druckfestigkeit und der Schlagfestigkeit der in Beispiel 1 erhaltenen, gehärteten Form aus Calciumsilicat und der in Beispiel 1 verwendeten Fasermenge angegeben. Der Querschnitt der in Beispiel 38 erhaltenen, gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Durch diese Beobachtung wurde herausgefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat aus teilchenförmigen Tobermoritteilchen (repräsentative Beispiele für solche Teilchen sind in den 5(A) und 5(B) gezeigt, die Rasterelektronenfotomikrographen zeigen, die anhand der in Beispiel 1 hergestellten, gehärteten Form aus Calciumsilicat erhalten wurden), den kurzen Aramidfasern und einer sehr geringen Menge einer feinpulverisierten Form eines massiven siliciumhaltigen Materials zusammengesetzt war. Ferner wurden 20 Bereiche des Querschnitts der gehärteten Form (worin die Bereiche eine Grösse von 35,4 μm × 18,9 μm aufwiesen, in zufälliger Weise ausgewählt und mit einem Rasterelektronenmikroskop bei 2.500-facher Vergrösserung beobachtet, und für jeden der 20 Bereiche wurde das Verhältnis der Fläche des Bereichs, den die Tobermoritteilchen annahmen, zu der Fläche des Bereichs erhalten, gefolgt von der Berechnung des Durchschnitts der so erhaltenen 20 Flächenverhältnisse. Als Ergebnis wurde gefunden, dass das durchschnittliche Flächenverhältnis 80% oder mehr betrug. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin nur der der (101)-Fläche von Quarz zugeordnete Diffraktionspeak als ein Diffraktionspeak beobachtet wurde, der eine Diffraktionsintensität aufwies, die geringfügig höher war als die maximale Intensität des Diffraktionspeaks, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet ist.
BEISPIEL 39
Unter Verwendung der gleichen Rohmaterialien wie in Beispiel 2 wurde eine Aufschlämmung erhalten, wobei die Menge jedes Rohmaterials etwa 4.500 mal der Menge des Materials aus Beispiel 2 entsprach. Die erhaltene Aufschlämmung wurde in eine Form gegossen, die eine innere Höhe von 600 mm, eine innere Länge von 2.000 mm und eine innere Breite von 100 mm aufwies, und worin ein verstärkender Eisenstab mit einem Durchmesser von 6 mm angeordnet war, und dann für 5 Stunden gehärtet, wodurch eine vorgehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde. Die erhaltene vorgehärtete Form aus Calciumsilicat wurde aus der Form entnommen und dann mit einem Draht geschnitten, wodurch eine Calciumsilicatplatte mit einer Dicke von 100 mm, einer Länge von 2.000 mm und einer Breite von 600 mm erhalten wurde. Die Platte wurde einer Hochtemperatur- und Hochdruckautoklavierung bei 180°C für 4 Stunden unterworfen, gefolgt von Trocknen, wodurch eine verstärkte Calciumsilicat-Kompositstruktur in Form einer Platte erhalten wurde. Die verstärkte Calciumsilicat-Kompositstruktur wies einen Wassergehalt von 20 Gew.% auf und erlitt keine Rissbildung. 9 zeigt eine erläuternde diagrammartige Ansicht, die die Anordnung der verstärkenden Eisenstäbe zeigt, die in der verstärkten Calciumsilicat-Kompositstruktur verwendet wurden.
Die verstärkte Calciumsilicat-Kompositstruktur in Form einer Platte wurde einem Biegefestigkeitstest und einem Schlagantworttest unterzogen. Die Ergebnisse des Biegefestigkeitstests und des Schlagantworttests sind in den Tabellen 21 bzw. 22 gezeigt. Beim Schlagantworttest wurde die Messung dreimal durchgeführt und der Durchschnittswert berechnet. Ferner wurden Eigenschaften des Calciumsilicatanteils der Platte aus der verstärkten Calciumsilicat-Kompositstruktur (d.h. des Bereichs der Platte, die die verstärkenden Eisenstäbe ausschliesst) gemessen. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die Eigenschaften des Calciumsilicatanteils der in Beispiel 39 hergestellten Platte nahezu die gleichen waren wie diejenigen der gehärteten Form aus Calciumsilicat, die in Beispiel 2 erhalten wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
In im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Aufschlämmung hergestellt, ausser dass kein Aluminiumsulfat verwendet wurde. Die Aufschlämmung wurde in eine Form gegossen und für 5 Stunden bei 60°C vorgehärtet. Es trat jedoch eine Ausfällung der Feststoffmaterialien (d.h. eine Trennung von Wasser von den Feststoffmaterialien) auf, und folglich war es unmöglich, eine gehärtete Form aus Calciumsilicat mit einer gewünschten Massendichte zu erhalten. Die von den Feststoffmaterialien abgetrennte Wassermenge betrug 15 Gew.%, auf Basis des Gewichts des verwendeten Wassers.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
In im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 2 wurde eine gehärtete Form aus Calciumsilicat hergestellt, ausser dass kein Aluminiumsulfat verwendet wurde. Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 12 angegeben. Die gehärtete Form aus Calciumsilicat wurde mittels Quecksilberporosimetrie analysiert. Die differentielle Porenverteilungskurve der gehärteten Form aus Calciumsilicat ist in 4 als gepunktete Linie (B) dargestellt. Der Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Durch die Beobachtung wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat aus tafelförmigen Tobermoritteilchen, einer geringen Menge faserförmiger Teilchen und einer geringen Menge feinpulverisierter Teilchen eines massiven siliciumhaltigen Materials zusammengesetzt war. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin nur ein der (101)-Fläche von Quarz zugeordneter Diffraktionspeak als Diffraktionspeak beobachtet wurde, der eine Diffraktionsintensität aufwies, die geringfügig höher war als die maximale Intensität des Diffraktionspeaks, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet ist.
VERGLEICHSBEISPIEL 3
In im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 7 wurde eine gehärtete Form aus Calciumsilicat hergestellt, ausser dass kein Aluminiumsulfat verwendet wurde. Verschiedene Eigenschaften der erhaltenen gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 12 angegeben. Der Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Durch die Beobachtung wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat aus tafelförmigen Tobermoritteilchen, einer geringen Menge faserförmiger Teilchen und einer geringen Menge feinpulverisierter Teilchen eines massiven siliciumhaltigen Materials zusammengesetzt war. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin nur ein der (101)-Fläche von Quarz zugeordneter Diffraktionspeak als Diffraktionspeak beobachtet wurde, der eine Diffraktionsintensität aufwies, die viel höher war als die maximale Intensität des Diffraktionspeaks, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet ist.
VERGLEICHSBEISPIEL 4
In im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 9 wurde eine Aufschlämmung hergestellt, ausser dass kein Aluminiumsulfat verwendet wurde. Die Aufschlämmung wurde in eine Form gegossen und für 5 Stunden bei 60°C vorgehärtet. Es trat jedoch eine Ausfällung der Feststoffmaterialien (d.h. eine Trennung von Wasser von den Feststoffmaterialien) auf, und folglich war es unmöglich, eine gehärtete Form aus Calciumsilicat mit einer gewünschten Massendichte zu erhalten. Die von den Feststoffmaterialien abgetrennte Wassermenge betrug 35 Gew.%, auf Basis des Gewichts des verwendeten Wassers.
VERGLEICHSBEISPIEL 5
In im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 7 wurde eine gehärtete Form aus Calciumsilicat hergestellt, ausser dass kein Aluminiumsulfat verwendet wurde. Verschiedene Eigenschaften der erhaltenen gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 12 angegeben. Der Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Durch die Beobachtung wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat aus tafelförmigen Tobermoritteilchen, einer geringen Menge faserförmiger Teilchen und einer geringen Menge feinpulverisierter Teilchen eines massiven siliciumhaltigen Materials zusammengesetzt war. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass der Diffraktionspeak, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, die maximale Intensität aufwies.
VERGLEICHSBEISPIEL 6
In im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 16 wurde eine gehärtete Form aus Calciumsilicat hergestellt, ausser dass kein Aluminiumsulfat verwendet wurde. Verschiedene Eigenschaften der erhaltenen gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 12 angegeben. Der Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Durch die Beobachtung wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat aus tafelförmigen Tobermoritteilchen, einer geringen Menge faserförmiger Teilchen und einer geringen Menge feinpulverisierter Teilchen eines massiven siliciumhaltigen Materials zusammengesetzt war. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass der Diffraktionspeak, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, die maximale Intensität aufwies.
VERGLEICHSBEISPIEL 7
In im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 20 wurde eine gehärtete Form aus Calciumsilicat hergestellt, ausser dass kein Aluminiumsulfat verwendet wurde. Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 12 gezeigt. Ein Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Durch die Beobachtung wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat grobzellige Bereiche (die grobe Zellen und in der Umgebung davon abgeschiedene tafelförmige Tobermoritteilchen umfasste) und eine Matrix, die aus tafelförmigen Tobermoritteilchen, einer geringen Menge faserförmiger Teilchen und einer geringen Menge feinpulverisierter Teilchen eines massiven siliciumhaltigen Materials zusammengesetzt war, umfasste. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass der Diffraktionspeak, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, die maximale Intensität aufwies.
VERGLEICHSBEISPIEL 8
In im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 22 wurde eine gehärtete Form aus Calciumsilicat hergestellt, ausser dass kein Aluminiumsulfat verwendet wurde. In Vergleichsbeispiel 8 war bei der vorgehärteten Form, die durch Eingiessen einer Aufschlämmung in die Form und Vorhärten der Aufschlämmung bei 60°C für 5 Stunden hergestellt worden war, die Härte der gehärteten Form 0 mm, wohingegen die Härte der in Beispiel 22 hergestellten vorgehärteten Form 10 mm betrug. Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat des Vergleichsbeispiels sind in Tabelle 12 gezeigt. Ein Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Durch die Beobachtung wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat grobzellige Bereiche (die grobe Zellen und in der Umgebung davon abgeschiedene tafelförmige Tobermoritteilchen umfasste) und eine Matrix, die aus tafelförmigen Tobermoritteilchen, einer geringen Menge faserförmiger Teilchen und einer geringen Menge feinpulverisierter Teilchen eines massiven siliciumhaltigen Materials zusammengesetzt war, umfasste. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass der Diffraktionspeak, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, die maximale Intensität aufwies.
VERGLEICHSBEISPIEL 9
In im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 23 wurde eine gehärtete Form aus Calciumsilicat hergestellt, ausser dass kein Aluminiumsulfat verwendet wurde. In Vergleichsbeispiel 9 war bei der vorgehärteten Form, die durch Eingiessen einer Aufschlämmung in die Form und Vorhärten der Aufschlämmung bei 60°C für 5 Stunden hergestellt worden war, die Härte der gehärteten Form 4 mm, wohingegen die Härte der in Beispiel 23 hergestellten vorgehärteten Form 10 mm betrug. Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat von Vergleichsbeispiel 9 sind in Tabelle 12 gezeigt. Ein Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Durch die Beobachtung wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat grobzellige Bereiche (die grobe Zellen und in der Umgebung davon abgeschiedene tafelförmige Tobermoritteilchen umfasste) und eine Matrix, die aus tafelförmigen Tobermoritteilchen, einer geringen Menge faserförmiger Teilchen und einer geringen Menge feinpulverisierter Teilchen eines massiven siliciumhaltigen Materials zusammengesetzt war, umfasste. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass der Diffraktionspeak, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, die maximale Intensität aufwies.
VERGLEICHSBEISPIEL 10
In im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 25 wurde eine gehärtete Form aus Calciumsilicat hergestellt, ausser dass kein Aluminiumsulfat verwendet wurde. Die Aufschlämmung wurde in eine Form gegossen und bei 60°C für 5 Stunden vorgehärtet, wodurch eine vorgehärtete Form erhalten wurde. Es trat jedoch eine Abtrennung von Wasser aus den Feststoffmaterialien auf, und das Wasser sammelte sich am Boden der vorgehärteten Form. Daher konnte eine gehärtete Form aus Calciumsilicat mit einer gewünschten Massendichte, nicht erhalten werden. Die Menge des aus den Feststoffmaterialien abgetrennten Wassers betrug 25 Gew.%, auf Basis des Gewichts des verwendeten Wassers.
VERGLEICHSBEISPIEL 11
In im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 26 wurde eine gehärtete Form aus Calciumsilicat hergestellt, ausser dass kein Aluminiumsulfat verwendet wurde. In Vergleichsbeispiel 11 war bei der vorgehärteten Form, die durch Eingiessen einer Aufschlämmung in die Form und Vorhärten der Aufschlämmung bei 60°C für 5 Stunden hergestellt worden war, die Härte der gehärteten Form 2 mm, wohingegen die Härte der in Beispiel 26 hergestellten vorgehärteten Form 10 mm betrug. Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 12 gezeigt. Ein Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Durch die Beobachtung wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat grobzellige Bereiche (die grobe Zellen und in der Umgebung davon abgeschiedene tafelförmige Tobermoritteilchen umfasste) und eine Matrix, die aus tafelförmigen Tobermoritteilchen, einer geringen Menge faserförmiger Teilchen und einer geringen Menge feinpulverisierter Teilchen eines massiven siliciumhaltigen Materials zusammengesetzt war, umfasste. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass der Diffraktionspeak, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, die maximale Intensität aufwies.
VERGLEICHSBEISPIEL 12
In im wesentlichen der gleichen Weise wie in Beispiel 31 wurde eine gehärtete Form aus Calciumsilicat hergestellt, ausser dass kein Aluminiumsulfat verwendet wurde. Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 12 gezeigt. Ein Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Durch die Beobachtung wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat grobzellige Bereiche (die grobe Zellen und in der Umgebung davon abgeschiedene tafelförmige Tobermoritteilchen umfasste) und eine Matrix, die aus tafelförmigen Tobermoritteilchen, einer geringen Menge faserförmiger Teilchen und einer geringen Menge feinpulverisierter Teilchen eines massiven siliciumhaltigen Materials zusammengesetzt war, umfasste. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigt, worin nur ein Diffraktionspeak, der der (101)-Fläche von Quarz zugeordnet wird, als Diffraktionspeak beobachtet wurde, der eine Diffraktionsintensität aufweist, die wesentlich höher ist als die maximale Intensität des Diffraktionspeaks, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird.
VERGLEICHSBEISPIELE 13 BIS 16
In allen Vergleichsbeispielen 13 bis 16 wurden die in Tabelle 5 gezeigten Rohmaterialien unter Erhalt einer Aufschlämmung miteinander vermischt, wobei die Temperatur der Aufschlämmung unmittelbar nach dem vermischen der Rohmaterialien 50°C betrug. Als siliciumhaltiges Material wurde eine feinpulverisierte Form eines massiven siliciumhaltigen Materials mit einer spezifischen Oberfläche von 2.500 cm²/g, gemessen nach dem Blaine-Permeationsverfahren, verwendet (nachfolgend wird der Ausdruck "spezifische Oberfläche, gemessen nach dem Blaine-Permeationsverfahren" regelmässig vereinfacht als "Blaine-Wert" bezeichnet). Als Schäumungsmittel wurde ein Aluminiumpulver in einer Menge, wie in Tabelle 5 angegeben, in Einheiten von Gewichtsteilen relativ zu 100 Gew.-Teilen des siliciumhaltigen Materials verwendet. Die Aufschäumungsvolumenzunahme wurde durch die Menge des zugegebenen Aluminiumpulvers verändert. Zu der oben erhaltenen Aufschlämmung wurde das Aluminiumpulver zugegeben. Die resultierende Mischung (d.h. Rohmaterialien für einen Beton) wurde unmittelbar in eine Form gegossen und für 3 Stunden vorgehärtet, wodurch eine vorgehärtete Form erhalten wurde. Die vorgehärtete Form wurde aus der Form entnommen und einer Hochtemperatur- und Hochdruckautoklavierung bei 180°C für 4 Stunden unterworfen, gefolgt von Trocknen, wodurch ein ALB (eine gehärtete Form aus Calciumsilicat) erhalten wurde. Der ALB, der in den Vergleichsbeispielen 13 bis 16 erhalten wurde, hatte unterschiedliche Massendichten.
Verschiedene Eigenschaften der erhaltenen ALCs sind in Tabelle 13 angegeben. Der in Vergleichsbeispiel 15 erhaltene ALB wurde einem beschleunigten Carbonisierungstest und einem Nagelhaltefestigkeitstest unterworfen. Die Ergebnisse des beschleunigten Carbonisierungstests und Nagelhaltefestigkeitstests sind in den Tabellen 16 bzw. 17 angegeben. Ferner wurde der in Vergleichsbeispiel 15 erhaltene ALB mittels Quecksilberporosimetrie analysiert. Die differentielle Porenverteilungskurve, die durch die Analyse erhalten wurde, ist als gepunktete Linie (B) in 6 gezeigt. Der in Vergleichsbeispiel 15 erhaltene ALB wurde mittels Pulverröntgendiffraktometrie untersucht. Das erhaltene Pulver-Röntgendiffraktionsmuster der Analyse ist in 8(B) gezeigt. Die Querschnitte der in den Vergleichsbeispielen 13 bis 16 erhaltenen ALCs wurden mit einem Rasterelektronenmikroskop untersucht. Durch die Beobachtungen wurde gefunden, dass die in den Vergleichsbeispielen 13 bis 16 erhaltenen ALCs aus grobzelligen Bereichen (die grobe Zellen und in der Umgebung davon abgeschiedene tafelförmige Tobermoritteilchen umfassten), einer Matrix, die tafelförmige Tobermoritteilchen und feinpulverisierte Teilchen eines nicht-umgesetzt zurückgebliebenen, massiven, siliciumhaltigen Materials umfasste, und groben Hohlräumen, die um die feinen pulverisierten Teilchen des massiven siliciumhaltigen Materials herum vorhanden waren, zusammengesetzt waren. Ferner wurden die in den Vergleichsbeispielen 13 bis 16 erhaltenen ALCs mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert.
Als Ergebnis wurde gefunden, das jeder ALB ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin nur ein Diffraktionspeak, der der (101)-Fläche von Quarz zugeordnet wird, als Diffraktionspeak beobachtet wurde, der eine Diffraktionsintensität aufwies, die wesentlich höher war als die Maximumintensität des Diffraktionspeaks, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, wie in 8(B) gezeigt.
VERGLEICHSBEISPIELE 17 BIS 19
Aus drei Arten kommerziell erhältlicher ALCs, die verstärkende Eisenstäbe darin angeordnet aufwiesen, wurde zur Messung verschiedener Eigenschaften des ALB ein Bereich entnommen, der keinen verstärkenden Eisenstab enthielt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 13 gezeigt. Querschnitte der drei ALCs wurden mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Durch die Beobachtungen wurde gefunden, dass jeder ALB aus grobzelligen Bereichen (die grobe Zellen und in der Umgebung davon abgeschiedene tafelförmige Tobermoritteilchen umfassten), einer Matrix, die tafelförmige Tobermoritteilchen und feinpulverisierte Teilchen eines nicht-umgesetzt zurückgebliebenen, massiven, siliciumhaltigen Materials umfasste, und groben Hohlräumen, die um die feinen pulverisierten Teilchen des massiven siliciumhaltigen Materials herum vorhanden waren, zusammengesetzt waren. Ferner wurden die drei ALCs mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, das jeder ALB ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin nur ein Diffraktionspeak, der der (101)-Fläche von Quarz zugeordnet wird, als Diffraktionspeak beobachtet wurde, der eine Diffraktionsintensität aufwies, die wesentlich höher war als die Maximumintensität des Diffraktionspeaks, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird.
VERGLEICHSBEISPIEL 20
31 Gew.-Teile herkömmlicher Portlandzement, 42 Gew.-Teile Ätzkalk, 27 Gew.-Teile einer feinpulverisierten Form eines massiven siliciumhaltigen Materials mit einem Blaine-Wert von 7.500 cm²/g und 160 Gew.-Teile Wasser wurden bei 60°C unter Rühren unter Verwendung eines Rührers miteinander vermischt, wodurch eine Mischung erhalten wurde. Dann wurde das Rühren der Mischung unterbrochen und die Mischung wurde für 4 Stunden bei 60°C stehen gelassen, wodurch eine Härtung der Mischung bewirkt wurde. Die resultierende gehärtete Form wurde pulverisiert. 50 Gew.-Teile der resultierenden pulverisierten, gehärteten Form, 8,4 Gew.-Teile herkömmlicher Portlandzement, 8,4 Gew.-Teile Ätzkalk, 30,1 Gew.-Teile einer feinpulverisierten Form eines massiven siliciumhaltigen Materials mit einem Blaine-Wert von 11.000 cm²/g, 3 Gew.-Teile Gipsdihydrat, 53,9 Gew.-Teile Wasser und 0,42 Gew.-Teile Fasern, die durch Mikrofibrikation von recyclierter Papierpulpe erhalten wurden, wurden miteinander vermischt, wodurch eine Aufschlämmung erhalten wurde. Die erhaltene Aufschlämmung wurde in eine Form gegossen und bei 60°C für 12 Stunden vorgehärtet, wobei die Verdunstung von Wasser aus der Aufschlämmung unterdrückt wurde, wodurch eine vorgehärtete Form erhalten wurde.
Die vorgehärtete Form wurde aus der Form entnommen und einer Hochtemperatur- und Hochdruckautoklavierung bei 180°C für 4 Stunden unterworfen, gefolgt von Trocknen, wodurch eine gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde. Die Mengen der Rohmaterialien sind in Tabelle 5 angegeben, worin die Mengen der Rohmaterialien in Einheiten von Gew.-Teilen relativ zu 100 Gew.-Teilen des siliciumhaltigen Materials (d.h. der feinpulverisierten Form des massiven siliciumhaltigen Materials) angegeben sind.
Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 13 angegeben. Ein Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat tafelförmige Tobermoritteilchen und eine geringe Menge faserförmiger Teilchen umfasste. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin der Diffraktionspeak, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, die maximale Diffraktionsintensität aufwies.
VERGLEICHSBEISPIEL 21
31 Gew.-Teile herkömmlicher Portlandzement, 42 Gew.-Teile Ätzkalk, 27 Gew.-Teile einer feinpulverisierten Form eines massiven siliciumhaltigen Materials mit einem Blaine-Wert von 11.000 cm²/g und 160 Gew.-Teile Wasser wurden bei 60°C unter Rühren unter Verwendung eines Rührers miteinander vermischt, wodurch eine Mischung erhalten wurde. Dann wurde das Rühren der Mischung unterbrochen und die Mischung wurde für 4 Stunden bei 60°C stehen gelassen, wodurch eine Härtung der Mischung bewirkt wurde. Die resultierende gehärtete Form wurde pulverisiert. 40 Gew.-Teile der resultierenden pulverisierten, gehärteten Form, 13,6 Gew.-Teile herkömmlicher Portlandzement, 13,6 Gew.-Teile Ätzkalk, 29,8 Gew.-Teile einer feinpulverisierten Form eines massiven siliciumhaltigen Materials mit einem Blaine-Wert von 11.000 cm²/g, 3 Gew.-Teile Gipsdihydrat, 118 Gew.-Teile Wasser und 1 Gew.-Teil Fasern, die durch Mikrofibrikation von recyclierter Papierpulpe erhalten wurden, wurden miteinander vermischt, wodurch eine Aufschlämmung erhalten wurde. Die erhaltene Aufschlämmung wurde in eine Form gegossen und eine gehärtete Form aus Calciumsilicat wurde in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 20 erhalten. Die Mengen der Rohmaterialien sind in Tabelle 5 angegeben, worin die Mengen der Rohmaterialien in Einheiten von Gew.-Teilen relativ zu 100 Gew.-Teilen des siliciumhaltigen Materials (d.h. der feinpulverisierten Form des massiven siliciumhaltigen Materials) angegeben sind.
Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 13 angegeben. Ferner ist das Ergebnis des Nagelhaltefestigkeitstests der gehärteten Form aus Calciumsilicat in Tabelle 17 gezeigt, und die differentielle Porenverteilung der gehärteten Form aus Calciumsilicat, gemessen mittels Quecksilberporosimetrie, ist in 2(B) gezeigt. Ferner wurde der Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat tafelförmige Tobermoritteilchen und eine geringe Menge faserförmiger Teilchen umfasste. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin der Diffraktionspeak, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, die maximale Diffraktionsintensität aufwies.
VERGLEICHSBEISPIEL 22
38,3 Gew.-Teile herkömmlicher Portlandzement, 43,2 Gew.-Teile Ätzkalk, 4,3 Gew.-Teile einer feinpulverisierten Form eines massiven siliciumhaltigen Materials mit einem Blaine-Wert von 11.000 cm²/g, 14,2 Gew.-Teile Silicaasche und 416 Gew.-Teile Wasser wurden bei 60°C für 4 Stunden unter Rühren unter Verwendung eines Rührers miteinander vermischt, wodurch eine Aufschlämmung erhalten wurde. 89,65 Gew.-Teile der resultierenden Aufschlämmung, 9,15 Gew.-Teile einer feinpulverisierten Form eines massiven siliciumhaltigen Materials mit einem Blaine-Wert von 11.000 cm²/g, 1,2 Gew.-Teile Gipsdihydrat, 5,8 Gew.-Teile Wasser und 0,8 Gew.-Teil Fasern, die durch Mikrofibrikation von recyclierter Papierpulpe erhalten wurden, wurden miteinander vermischt, wodurch eine Aufschlämmung erhalten wurde. Die erhaltene Aufschlämmung wurde in eine Form gegossen und eine gehärtete Form aus Calciumsilicat wurde in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 20 erhalten. Die Mengen der Rohmaterialien sind in Tabelle 5 angegeben, worin die Mengen der Rohmaterialien in Einheiten von Gew.-Teilen relativ zu 100 Gew.-Teilen des siliciumhaltigen Materials (d.h. der feinpulverisierten Form des massiven siliciumhaltigen Materials) angegeben sind.
Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 14 gezeigt. Ein Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat tafelförmige Tobermoritteilchen und eine geringe Menge faserförmiger Teilchen umfasste. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin der Diffraktionspeak, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, eine maximale Diffraktionsintensität aufwies.
VERGLEICHSBEISPIEL 23
In im wesentlichen der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 20 wurde eine gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten, ausser dass zu der Aufschlämmung (die Fasern enthielt, die durch Mikrofibrikation von recyclierter Papierpulpe erhalten wurden) 0,065 Gew.-Teile eines Aluminiumpulvers als Schäumungsmittel zugegeben wurden, gefolgt von 30-sekündigem Vermischen bei 60°C, und die resultierende Aufschlämmung wurde in die Form gegossen. Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 14 gezeigt. Ferner sind die Ergebnisse des Nagelhaltefestigkeitstests der gehärteten Form aus Calciumsilicat in Tabelle 17 gezeigt. Ferner wurde ein Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat grobzellige Bereiche (die grobe Zellen und in der Umgebung davon abgeschiedene; tafelförmige Tobermoritteilchen umfasste) und eine Matrix, die aus tafelförmigen Tobermoritteilchen, einer geringen Menge faserförmiger Teilchen und einer geringen Menge einer feinpulverisierten Form eines massiven siliciumhaltigen Materials zusammengesetzt war, umfasst. Darüber hinaus wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin der Diffraktionspeak, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, eine maximale Diffraktionsintensität aufwies.
VERGLEICHSBEISPIEL 24
In im wesentlichen der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 21 wurde eine gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten, ausser dass zu der Aufschlämmung (die Fasern enthielt, die durch Mikrofibrikation von recyclierter Papierpulpe erhalten wurden) 0,107 Gew.-Teile eines Aluminiumpulvers als Schäumungsmittel zugegeben wurden, gefolgt von 30-sekündigem Vermischen bei 60°C, und die resultierende Aufschlämmung wurde in die Form gegossen. Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 14 gezeigt. Ferner wurde ein Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat grobzellige Bereiche (die grobe Zellen und in der Umgebung davon abgeschiedene, tafelförmige Tobermoritteilchen umfasste) und eine Matrix, die aus tafelförmigen Tobermoritteilchen, einer geringen Menge faserförmiger Teilchen und einer geringen Menge einer feinpulverisierten Form eines massiven siliciumhaltigen Materials zusammengesetzt war, umfasst. Darüber hinaus wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin der Diffraktionspeak, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, eine maximale Diffraktionsintensität aufwies.
VERGLEICHSBEISPIEL 25
6 Gew.-Teile herkömmlicher Portlandzement, 39,4 Gew.-Teile Ätzkalk, 13 Gew.-Teile gelöschter Kalk und 44,8 Gew.-Teile Silicapulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von etwa 20 μm wurden unter Erhalt einer Mischung miteinander vermischt. Dann wurde zu der erhaltenen Mischung Gipsdihydrat in einer Menge von 3 Gew.%, auf Basis des Gewichts der Mischung, zugegeben. Zu der Mischung wurde Wasser zugegeben wodurch eine Aufschlämmung erhalten wurde, die ein Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis von 0,62 aufwies. Die erhaltene Aufschlämmung wurde auf 40°C erwärmt und in eine Form mit einer Grösse von 10 cm × 10 cm × 40 cm, wie sie für den Mörtelfestigkeitstest, wie in JIS R 5201 beschrieben, verwendet wird, eingegossen, wobei die Form keinen darin angeordneten verstärkenden Eisenstab aufwies, und ihre innere Oberfläche mit einem Formablösemittel beschichtet war. Die Form wurde in einer Atmosphäre mit einer Feuchtigkeit von 80% und einer Temperatur von 50°C für 10 Stunden stehen gelassen, wodurch eine Vorhärtung der Aufschlämmung unter Erhalt einer vorgehärteten Form bewirkt wurde. Die vorgehärtete Form wurde aus der Form entnommen und unter Dampf bei 180°C für 7 Stunden autoklaviert, wodurch eine gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde. Die Mengen der Rohmaterialien sind in Tabelle 5 angegeben, worin die Mengen der Rohmaterialien in Einheiten von Gew.-Teilen relativ zu 100 Gew.-Teilen des siliciumhaltigen Materials (d.h. der feinpulverisierten Form des massiven siliciumhaltigen Materials) angegeben sind.
Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 14 gezeigt. Ein Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat hauptsächlich faserförmige Teilchen, die zurückgebliebene feinpulverisierte Form des massiven siliciumhaltigen Materials und grobe Zellen, die um die feinpulverisierte Form des massiven siliciumhaltigen Materials herum angeordnet waren, umfasste, und keine tafelförmigen Kristalle enthielt. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat kein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, in der der Diffraktionspeak, der der (101)-Fläche von Quarz zugeordnet ist, eine maximale Diffraktionsintensität aufwies, wobei keine scharfen Diffraktionspeaks beobachtet wurden, die Tobermorit zugeordnet sind.
VERGLEICHSBEISPIEL 26
Eine gehärtete Form aus Calciumsilicat wurde in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 25 erhalten, ausser dass 14 Gew.-Teile herkömmlicher Portlandzement, 30,3 Gew.-Teile Ätzkalk, 17,2 Gew.-Teile gelöschter Kalk und 43,2 Gew.-Teile Silicapulver mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 20 μm unter Erhalt einer Mischung miteinander vermischt wurden, gefolgt von der Zugabe von Gipsdihydrat zu der erhaltenen Mischung in einer Menge von 3 Gew.%, auf Basis des Gewichts der Mischung, und Wasser zu der Mischung, unter Erhalt einer Aufschlämmung mit einem Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis von 0,66. Die Mengen der Rohmaterialien sind in Tabelle 5 gezeigt, worin die Mengen der Rohmaterialien in Einheiten von Gew.-Teilen relativ zu 100 Gew.-Teilen des siliciumhaltigen Materials (d.h. der feinpulverisierten Form des massiven siliciumhaltigen Materials) angegeben sind.
Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 14 gezeigt. Ein Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat hauptsächlich faserförmige Teilchen, die zurückgebliebene feinpulverisierte Form des massiven siliciumhaltigen Materials und grobe Zellen, die um die feinpulverisierte Form des massiven siliciumhaltigen Materials herum angeordnet waren, umfasste, und keine tafelförmigen Kristalle enthielt. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat kein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, in der der Diffraktionspeak, der der (101)-Fläche von Quarz zugeordnet ist, eine maximale Diffraktionsintensität aufwies, wobei keine scharfen Diffraktionspeaks beobachtet wurden, die Tobermorit zugeordnet sind.
VERGLEICHSBEISPIEL 27
Eine gehärtete Form aus Calciumsilicat wurde in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 25 erhalten, ausser dass 18 Gew.-Teile herkömmlicher Portlandzement, 32,2 Gew.-Teile Ätzkalk, 10,7 Gew.-Teile gelöschter Kalk und 41,7 Gew.-Teile Silicapulver mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 20 μm unter Erhalt einer Mischung miteinander vermischt wurden, gefolgt von der Zugabe von Gipsdihydrat zu der erhaltenen Mischung in einer Menge von 3 Gew.%, auf Basis des Gewichts der Mischung, und Wasser zu der Mischung, unter Erhalt einer Aufschlämmung mit einem Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis von 0,79. Die Mengen der Rohmaterialien sind in Tabelle 6 gezeigt, worin die Mengen der Rohmaterialien in Einheiten von Gew.-Teilen relativ zu 100 Gew.-Teilen des siliciumhaltigen Materials (d.h. der feinpulverisierten Form des massiven siliciumhaltigen Materials) angegeben sind.
Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 14 gezeigt. Ferner wurde die Schrumpfung der gehärteten Formaus Calciumsilicat, die durch den beschleunigten Carbonisierungstest erhalten wurde, in Tabelle 16 angegeben. Die differentielle Porenverteilungskurve der gehärteten Form aus Calciumsilicat, die mittels Quecksilberporosimetrie erhalten wurde, ist als gepunktete Linie (B) in 7 gezeigt, zusammen mit der differentiellen Porenverteilungskurve der gehärteten Form aus Calciumsilicat (in Beispiel 18 erhalten), erhalten mittels Quecksilberporosimetrie, die als durchgezogene Linie (A) in 7 gezeigt ist. Ferner ist das Pulver-Röntgendiffraktionsmuster der gehärteten Form aus Calciumsilicat in 8(C) gezeigt. Andererseits wurde ein Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat hauptsächlich faserförmige Teilchen, die zurückgebliebene feinpulverisierte Form des massiven siliciumhaltigen Materials und grobe Zellen, die um die feinpulverisierte Form des massiven siliciumhaltigen Materials herum angeordnet waren, umfasste, und keine tafelförmigen Kristalle enthielt. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat kein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, in der der Diffraktionspeak, der der (101)-Fläche von Quarz zugeordnet ist, eine maximale Diffraktionsintensität aufwies, wobei keine scharfen Diffraktionspeaks beobachtet wurden, die Tobermorit zugeordnet sind.
VERGLEICHSBEISPIEL 28
0,74 kg Ätzkalk wurden in 2,60 kg heissem Wasser mit einer Temperatur von 70°C hydratisiert, wodurch eine gelöschte Kalkaufschlämmung erhalten wurde. Die erhaltene Aufschlämmung wurde abgekühlt, wodurch eine Aufschlämmung mit einer Temperatur von 32°C erhalten wurde, gefolgt von der Zugabe von 0,20 kg Diatomeenerde (325 mesh, SiO₂-Gehalt: 79,0 Gew.%) und 0,70 kg gekühltem Wasser, wodurch eine Aufschlämmung mit einem Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis von 3,5 erhalten wurde. Die erhaltene Aufschlämmung wurde bei 88°C für 2 Stunden einer Gelierung unterworfen und dann unmittelbar auf 60°C abgekühlt. Zu dem Gel wurden 0,81 kg einer feinpulverisierten Form eines massiven siliciumhaltigen Materials, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, 0,11 kg alkalibeständiger Glasfasern und 0,11 kg Nadelholz-Neupulpe zugegeben. Die resultierende Mischung wurde 2 Minuten unter Verwendung eines Omni-Mischers gleichförmig vermischt. Die resultierende Mischung wurde in eine Form mit einer Innengrösse von 40 mm × 160 mm × 40 mm gegossen und unter einem Druck von 12 kgf/cm² unter Entfernung von Wasser durch ein Drahtsieb einer Dehydratisierung unterworfen, wodurch ein geformter Artikel mit einer Dicke von etwa 20 mm erhalten wurde. Der geformte Artikel wurde bei 180°C in einer gesättigten Dampfatmosphäre für 8 Stunden autoklaviert und dann für 24 Stunden bei 105°C getrocknet, wodurch eine gehärtete Form aus Calciumsilicat mit der gleichen Dicke wie diejenige des geformten Artikels erhalten wurde. Zwei Lagen der gehärteten Form aus Calciumsilicat, die jeweils eine Dicke von etwa 20 mm aufwiesen, wurden übereinandergelegt und unter Verwendung eines Epoxyklebers aneinander befestigt, wodurch eine Masse aus der gehärteten Form aus Calciumsilicat erhalten wurde. Aus der erhaltenen Masse der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde ein Würfel mit einer Grösse von 40 mm × 40 mm × 40 mm hergestellt, der als Probe zur Messung der Druckfestigkeit der gehärteten Form aus Calciumsilicat verwendet wurde. Die Mengen der Rohmaterialien sind in Tabelle 6 angegeben, worin die Mengen der Rohmaterialien in Einheiten von Gew.-Teilen relativ zu 100 Gew.% der Gesamtmenge des siliciumhaltigen Materials (d.h. der Diatomeenerde und der feinpulverisierten Form des massiven siliciumhaltigen Materials) angegeben sind.
Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 14 angegeben. Ferner ist die Schrumpfung der gehärteten Form aus Calciumsilicat, die durch den beschleunigten Carbonisierungstest erhalten wurde, in Tabelle 16 angegeben. Ein Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat, wobei der Querschnitt in der Messung der Druckfestigkeit erzeugt wurde, wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat hauptsächlich aus Pulpe und Glasfasern zusammengesetzt war und nur eine sehr geringe Menge tafelförmiger Kristalle aufwies. Darüber hinaus wurde die gehärtete Form mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin der Diffraktionspeak, der der (101)-Fläche von Quarz zugeordnet wird, eine maximale Diffraktionsintensität aufwies.
VERGLEICHSBEISPIEL 29
Verschiedene Eigenschaften einer kommerziell erhältlichen Calciumsilicatplatte für eine flammhemmende Beschichtung wurden gemessen. Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 14 angegeben. Der Druckfestigkeitstest der Calciumsilicatplatte wurde in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 28 durchgeführt. Die Calciumsilicatplatte wurde mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die Calciumsilicatplatte hauptsächlich aus Xonotlit aufgebaut war.
VERGLEICHSBEISPIEL 30
2,16 kg Wasser wurden zu einer Mischung aus 0,4 kg der in Vergleichsbeispiel 28 verwendeten Diatomeenerde und 0,32 kg eines kommerziell erhältlichen gelöschten Kalks mit einer Reinheit von 99% zugegeben, gefolgt von 3-stündigem Erwärmen unter Rühren auf 90°C, wodurch eine Gelierung bewirkt wurde. Zu der resultierenden gelartigen Substanz wurden 0,2 kg herkömmlicher Portlandzement, 0,2 kg einer feinpulverisierten Form eines massiven siliciumhaltigen Materials und 0,161 kg Nadelholzpulpe zugegeben, gefolgt von Vermischen. Die resultierende Mischung wurde in eine Form gegossen und bei 40°C unter Erhalt einer vorgehärteten Form für 8 Stunden vorgehärtet. Die vorgehärtete Form wurde aus der Form entnommen und einer Hochtemperatur- und Hochdruckautoklavierung bei 180°C für 8 Stunden unterworfen, gefolgt von Trocknen, wodurch eine gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde. Die Mengen der Rohmaterialien sind in Tabelle 6 angegeben, worin die Mengen der Rohmaterialien in Einheiten von Gew.-Teilen relativ zu 100 Gew.% der Gesamtmenge des siliciumhaltigen Materials (d.h. der Diatomeenerde und der feinpulverisierten Form des massiven siliciumhaltigen Materials) angegeben sind.
Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 14 angegeben. Ferner ist die Schrumpfung der gehärteten Form aus Calciumsilicat, die durch den beschleunigten Carbonisierungstest erhalten wurde, in Tabelle 16 angegeben. Ein Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat, wobei der Querschnitt in der Messung der Druckfestigkeit erzeugt wurde, wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat hauptsächlich aus Pulpe und Glasfasern zusammengesetzt war und nur eine sehr geringe Menge tafelförmiger Kristalle aufwies. Darüber hinaus wurde die gehärtete Form mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin der Diffraktionspeak, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, eine maximale Diffraktionsintensität aufwies.
VERGLEICHSBEISPIEL 31
Eine wässrige Calciumhydroxidsuspension mit einer Konzentration von 10 Gew.% in Einheiten von CaO wurde unter Rühren zu einer 5 Gew.%-igen wässrigen Aluminiumsulfatlösung mit einer Geschwindigkeit von 0,6 mol/min zugegeben, wodurch eine Aufschlämmung mit einem CaO/Al₂O₃-Molverhältnis von 6 erhalten wurde. Die Temperatur der Aufschlämmung wurde auf 60°C eingestellt. Die Aufschlämmung wurde bei 60°C für 1 Stunde gerührt, wodurch ein synthetischer Ettringit erhalten wurde. Eine Mischung, die 30 Gew.% des erhaltenen synthetischen Ettringits, 26,9 Gew.% gelöschten Kalk, 27,6 Gew.% Quarzsand, 10,0 Gew.% Wollastonit, 5,0 Gew.% Holzpulpe und 0,5 Gew.% alkalifeste Glasfasern umfasst, wurde erhalten durch Vermischen dieser Komponenten miteinander. Zu der erhaltenen Mischung wurde Wasser zugegeben, wodurch eine Aufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 10 Gew.% erhalten wurde. Die so erhaltene Aufschlämmung wurde unter Verwendung einer Einzelzylinder-Papiermaschine geformt, wodurch ein geformter Artikel mit einer Dicke von etwa 6 mm erhalten wurde. Der erhaltene geformte Artikel wurde bei 180°C in einer gesättigten Dampfatmosphäre für 6 Stunden autoklaviert, gefolgt von 24-stündigem Trocknen bei 105°C, wodurch eine gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde. Die Mengen der Rohmaterialien sind in Tabelle 6 angegeben, worin die Mengen der Rohmaterialien in Einheiten von Gew.-Teilen relativ zu 100 Gew.-Teilen des siliciumhaltigen Materials (d.h. Quarzsand) angegeben sind.
Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 15 angegeben. Sieben Blätter der gehärteten Form aus Calciumsilicat, die jeweils eine Dicke von etwa 6 mm aufwiesen, wurden unter Verwendung eines Epoxyklebers haftend übereinandergelegt, wodurch eine Masse aus den gehärteten Formen aus Calciumsilicat erhalten wurde. Aus der erhaltenen Masse der gehärteten Formen aus Calciumsilicat wurde ein Würfel mit einer Grösse von 40 mm × 40 mm × 40 mm hergestellt, der als Probe zur Messung der Druckfestigkeit der gehärteten Form aus Calciumsilicat verwendet wurde. Ein Querschnitt der Probe der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat hauptsächlich aus Pulpe, Glasfasern und faserigen Partikeln zusammengesetzt war, und eine geringe Menge Partikel eines massiven siliciumhaltigen Materials enthielt. Ferner wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat eine geringe Menge laminarer Kristalle enthielt. Ferner wurde die Probe der gehärteten Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin der Diffraktionspeak, der der (101)-Fläche von Quarz zugeordnet wird, die maximale Diffraktionsintensität aufwies.
VERGLEICHSBEISPIEL 32
Eine Mischung aus 10 Gew.-Teilen gelöschtem Kalk und 10 Gew.-Teilen Diatomeenerde wurde für 2 Stunden bei 90°C erwärmt, wodurch Gelierung bewirkt wurde. 20 Gew.-Teile des resultierenden Gels, 27 Gew.% gelöschter Kalk, 27 Gew.% Quarzsand, 10 Gew.% Wollastonit, 5 Gew.% Pulpe, 1 Gew.% Glasfasern und 10 Gew.% wasserfreier Gips vom Typ II wurden miteinander vermischt. Zu der resultierenden Mischung wurden 3 Gew.%, auf Basis des Gewichts des Gipses, Kaliumsulfat zugegeben und anschliessend gerührt. Zu der resultierenden Mischung wurde Wasser in der 12-fachen Menge des Gewichts der Mischung zugegeben, wodurch eine Rohmaterialaufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von etwa 3,1 Gew.% erhalten wurde. Die so erhaltene Aufschlämmung wurde zu einem geformten Artikel mit einer Dicke von etwa 6 mm geformt. Der erhaltene geformte Artikel wurde in einer feuchten Atmosphäre (mit einer Feuchtigkeit von 95%) für 8 Stunden bei 30°C gehärtet. Dann wurde der geformte Artikel unter Verwendung eines Druckkessels bei 180°C in einer gesättigten Dampfatmosphäre für 10 Stunden einer hydrothermalen Reaktion unterworfen, gefolgt von Trocknen, wodurch eine gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde. Die Mengen der Rohmaterialien sind in Tabelle 6 gezeigt, worin die Mengen der Rohmaterialien in Einheiten von Gew.-Teilen relativ zu 100 Gew.-Teilen des gesamten siliciumhaltigen Materials (d.h. Diatomeenerde und Quarzsand) angegeben sind.
Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 15 angegeben. Sieben Blätter der gehärteten Form aus Calciumsilicat, die jeweils eine Dicke von etwa 6 mm aufwiesen, wurden unter Verwendung eines Epoxyklebers haftend übereinandergelegt, wodurch eine Masse aus den gehärteten Formen aus Calciumsilicat erhalten wurde. Aus der erhaltenen Masse der gehärteten Formen aus Calciumsilicat wurde ein Würfel mit einer Grösse von 40 mm × 40 mm × 40 mm hergestellt, der als Probe zur Messung der Druckfestigkeit der gehärteten Form aus Calciumsilicat verwendet wurde. Das Pulver-Röntgendiffraktionsmuster der erhaltenen gehärteten Form aus Calciumsilicat ist in 1(B) gezeigt. Ein Querschnitt der Probe der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat hauptsächlich aus Pulpe, Glasfasern und faserigen Teilchen zusammengesetzt war, wie im Fotomikrograph in 5(D) gezeigt, und eine geringe Menge an Teilchen aus einem massiven siliciumhaltigen Material enthielt. Es wurde ferner gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat eine geringe Menge laminarer Kristalle enthielt. Ferner wurde die Probe der gehärteten Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin der Diffraktionspeak, der der (101)-Fläche von Quarz zugeordnet wird, die maximale Diffraktionsintensität aufwies.
VERGLEICHSBEISPIEL 33
Ein Ätzkalk wurde in heissem Wasser mit einer Temperatur von 60°C hydratisiert, wodurch eine Ätzkalkmilch erhalten wurde. Dann wurde eine feinpulverisierte Form eines massiven siliciumhaltigen Materials mit einem Blaine-Wert von 7.500 cm²/g zu der erhaltenen Ätzkalkmilch zugegeben. Zu der resultierenden Mischung wurde Wasser zugegeben, wodurch eine Rohmaterialaufschlämmung mit einem Ca/SiO₂-Molverhältnis von 1 und einem Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis von 1:30 erhalten wurde. Die so erhaltene Aufschlämmung wurde unter Verwendung eines Autoklaven einer hydrothermalen Reaktion in einer gesättigten Dampfatmosphäre mit einer Temperatur von 197°C und einem Druck von 14 kg/cm² für 2,5 Stunden unter Rühren unterzogen, wodurch eine quasi-kristalline Aufschlämmung erhalten wurde. Zu 100 Gew.-Teilen (in Einheiten des Feststoffgehalts) der quasi-kristallinen Aufschlämmung wurden 3 Gew.-Teile Glasfasern zugegeben, wodurch eine wässrige Aufschlämmung erhalten wurde. Zu der erhaltenen wässrigen Aufschlämmung wurden Aluminiumsulfatoctadecahydrat und ein Siliconöl (Markenname: BY-16-805; hergestellt und vertrieben von Toray Silicone Co., Ltd., Japan), das eine Mischung aus Methylhydrogenpolysiloxan mit einer Viskosität von 30 cp und Dimethylpolysiloxan (mit einer Viskosität von 90 cp), das an beiden Enden Hydroxylgruppen aufweist (das Methylhydrogenpolysiloxan/Dimethylpolysiloxan-Gewichtsverhältnis ist 1:1) darstellt, wobei die Menge an Aluminiumsulfatoctadecahydrat 1,5 Gew.-Teile (in Einheiten des Anhydrids davon), bezogen auf 100 Gew.-Teile der in der wässrigen Aufschlämmung enthaltenen Feststoffe, war, und die Menge an Siliconöl 2,5 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der in der wässrigen Aufschlämmung enthaltenen Feststoffe, betrug. Die resultierende Mischung wurde unter einem Druck von 4 kg/cm² einer Pressendehydratisierungsformgebung unterworfen, wodurch ein geformter Artikel mit einer Dicke von etwa 20 mm erhalten wurde. Der so erhaltene geformte Artikel wurde in einem Autoklaven bei 200°C unter einem Druck von 15 kg/cm² für 7 Stunden gehärtet, gefolgt von Trocknen bei 130°C, wodurch eine wasserabstossende gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde. Die Mengen der Rohmaterialien sind in Tabelle 6 angegeben, worin die Mengen der Rohmaterialien in Einheiten von Gew.-Teilen relativ zu 100 Gew.-Teilen des siliciumhaltigen Materials (d.h. der feinpulverisierten Form des massiven siliciumhaltigen Materials) angegeben sind.
Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 15 angegeben. Zwei Blätter der gehärteten Form aus Calciumsilicat, die jeweils eine Dicke von etwa 20 mm aufwiesen, wurden unter Verwendung eines Epoxyklebers haftend übereinandergelegt, wodurch eine Masse aus den gehärteten Formen aus Calciumsilicat erhalten wurde. Aus der erhaltenen Masse der gehärteten Formen aus Calciumsilicat wurde ein Würfel mit einer Grösse von 40 mm × 40 mm × 40 mm hergestellt, der als Probe zur Messung der Druckfestigkeit der gehärteten Form aus Calciumsilicat verwendet wurde. Ein Querschnitt der Probe der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat aus Glasfasern, laminaren Teilchen, von denen angenommen wurde, dass sie Tobermorit waren, und faserigen Teilchen zusammengesetzt war. Ferner wurde die Probe der gehärteten Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin der Diffraktionspeak, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, die maximale Diffraktionsintensität aufwies. Im Pulver-Röntgendiffraktionsmuster wurde ferner ein Diffraktionspeak beobachtet, der Xonotlit zugeordnet wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 34
Diatomeenerde und Ätzkalk wurden in einem Ca/(SiO₂ + Al)-Molverhältnis von 0,95 vermischt, wodurch eine feste Mischung erhalten wurde. Zu der festen Mischung wurde Wasser in einer 12-fachen Gewichtsmenge zu der Feststoffmischung zugegeben, wodurch eine Aufschlämmung erhalten wurde. Die so erhaltene Aufschlämmung wurde für 3 Stunden unter Atmosphärendruck auf 90°C erhitzt, wodurch ein Calciumsilicatgel erzeugt wurde. Zu dem so erhaltenen Gel wurde Aluminiumsulfat in einer Menge von 10 Gew.%, auf Basis des Gesamtgewichts der in dem Gel enthaltenen Feststoffe, zugegeben, gefolgt von einer Pressendehydratisierungsformgebung unter einem Druck von 4 kg/cm², wodurch ein geformter Artikel mit einer Dicke von etwa 20 mm erhalten wurde. Der so erhaltene geformte Artikel wurde in einer gesättigten Dampfatmosphäre unter einem Druck von 10 kg/cm² autoklaviert, gefolgt von Trocknen bei 120°C, wodurch eine gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde. Die Mengen der Rohmaterialien sind in Tabelle 6 gezeigt, worin die Mengen der Rohmaterialien in Einheiten von Gew.-Teilen relativ zu 100 Gew.-Teilen des siliciumhaltigen Materials (d.h. der Diatomeenerde) angegeben sind.
Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 15 angegeben. Zwei Blätter der gehärteten Form aus Calciumsilicat, die jeweils eine Dicke von etwa 20 mm aufwiesen, wurden unter Verwendung eines Epoxyklebers haftend übereinandergelegt, wodurch eine Masse aus den gehärteten Formen aus Calciumsilicat erhalten wurde. Aus der erhaltenen Masse der gehärteten Formen aus Calciumsilicat wurde ein Würfel mit einer Grösse von 40 mm × 40 mm × 40 mm hergestellt, der als Probe zur Messung der Druckfestigkeit der gehärteten Form aus Calciumsilicat verwendet wurde. Ein Querschnitt der Probe der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat aus laminaren Teilchen und faserförmigen Teilchen zusammengesetzt war. Ferner wurde die Probe der gehärteten Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin der Diffraktionspeak, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird, die maximale Diffraktionsintensität aufwies.
VERGLEICHSBEISPIEL 35
Es wurde eine Mischung einer feinpulverisierten Form eines massiven siliciumhaltigen Materials mit einem Blaine-Wert von 11.000 cm²/g und eines gelöschten Kalks mit einer Konzentration von 74% CaO bereitgestellt, wobei die Mischung ein Ca/SiO₂-Molverhältnis von 0,65 aufwies. Zu der Mischung wurde Wasser zugegeben, wodurch eine Aufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 30 Gew.% erhalten wurde. Die Aufschlämmung wurde unter einem Druck von 10 kg/cm² für 1 Stunde einer hydrothermalen Autoklavierung unterworfen, gefolgt von langsamem Abkühlen über 6 Stunden, wodurch ein Gel aus kristallinem Calciumsilicat erhalten wurde. Dann wurde eine Mischung bereitgestellt, die 54,5 Gew.% des oben erhaltenen Gels aus kristallinem Calciumsilicat, 11,5 Gew.% eines kommerziell erhältlichen β-Hämihydrats, 11,5 Gew.% einer granulierten Hochofenschlacke mit einem Blaine-Wert von 6.000 cm²/g, 5 Gew.% Pulpe, 1,3 Gew.% Glasfasern, 0,2 Gew.% Vinylonfasern, 2 Gew.% Pearlit, 10,5 Gew.% Wollastonit, 1,5 Gew.% gelöschten Kalk, 1,5 Gew.% Aluminiumsulfat und 1,0 Gew.% eines proteinhaltigen Verzögerers umfasste. Zu der Mischung wurde Wasser zugegeben, gefolgt von Mischen unter Verwendung eines Mischers, wodurch eine gleichförmige Rohmaterialaufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 10 Gew.% erhalten wurde. Die so erhaltene Rohmaterialaufschlämmung wurde einer Pressendehydratisierungsformgebung unter Verwendung einer Filterpresse und einem Druck von 4 kg/cm² unterworfen, wodurch ein Halbfabrikatprodukt mit einer Dicke von etwa 20 mm erhalten wurde. Das so erhaltene Halbfabrikatprodukt wurde bei 60°C für 10 Stunden gehärtet, gefolgt von Trocknen, wodurch eine gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde. Die Mengen der Rohmaterialien sind in Tabelle 6 gezeigt, worin die Mengen der Rohmaterialien in Einheiten von Gew.-Teilen relativ zu 100 Gew.-Teilen des siliciumhaltigen Materials (d.h. der Diatomeenerde) angegeben sind.
Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 15 angegeben. Zwei Blätter der gehärteten Form aus Calciumsilicat, die jeweils eine Dicke von etwa 20 mm aufwiesen, wurden unter Verwendung eines Epoxyklebers haftend übereinandergelegt, wodurch eine Masse aus den gehärteten Formen aus Calciumsilicat erhalten wurde. Aus der erhaltenen Masse der gehärteten Formen aus Calciumsilicat wurde ein Würfel mit einer Grösse von 40 mm × 40 mm × 40 mm hergestellt, der als Probe zur Messung der Druckfestigkeit der gehärteten Form aus Calciumsilicat verwendet wurde. Ein Querschnitt der Probe der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat hauptsächlich aus faserförmigen Teilchen aufgebaut war. Es wurde ferner gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat eine geringe Menge laminarer Kristalle enthielt. Ferner wurde die Probe der gehärteten Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin lediglich ein Diffraktionspeak, der der (101)-Fläche von Quarz zugeordnet wird, als ein Diffraktionspeak beobachtet wurde, der eine Diffraktionsintensität aufwies, die wesentlich höher war als die maximale Intensität des Diffraktionspeaks, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird.
VERGLEICHSBEISPIEL 36
Es wurde eine Mischung bereitgestellt, die 15,0 Gew.-Teile Portlandzement, 60,0 Gew.-Teile eines massiven siliciumhaltigen Materials, 22,0 Gew.-Teile gelöschten Kalk (worin die Menge des gelöschten Kalks in Einheiten des Gewichts von CaO angegeben ist, und der gelöschte Kalk ein Gewichtsverhältnis von gelöschtem Kalk zu Zement von etwa 2 aufwies), 3,0 Gew.-Teile Gips und 0,01 Gew.-Teile eines Aluminiumpulvers umfasste. Zu der Mischung wurde Wasser zugegeben, wodurch eine wässrige Aufschlämmung erhalten wurde, die ein Wasser/Feststoffmaterial-Verhältnis von 0,66 und ein CaO/SiO₂-Molverhältnis von 0,6 aufwies. Die wässrige Aufschlämmung wurde auf 40°C erwärmt. Die wässrige Aufschlämmung wurde in eine Form mit einer Grösse von 4 cm × 4 cm × 16 cm gegossen, wie sie für den Mörtelfestigkeitstest verwendet wird, der in JIS R 5201 beschrieben ist, wobei die Form keinen verstärkenden Eisenstab darin angeordnet enthielt und ihre innere Oberfläche mit einem Formablösemittel beschichtet war. Die Form wurde in einer Atmosphäre mit einer Feuchtigkeit von 95% und einer Temperatur von 45°C für 10 Stunden stehen gelassen, wodurch eine Vorhärtung der Aufschlämmung unter Erhalt einer vorgehärteten Form bewirkt wurde. Die erhaltene vorgehärtete Form wurde aus der Form entnommen und für 8 Stunden einer Hochtemperatur- und Hochdruckautoklavierung bei 180°C unter 10 Atm unterworfen, wodurch eine gehärtete Form aus Calciumsilicat erhalten wurde. Die Mengen der Rohmaterialien sind in Tabelle 6 angegeben, worin die Mengen der Rohmaterialien in Einheiten von Gew.-Teilen relativ zu 100 Gew.-Teilen des siliciumhaltigen Materials (d.h. des massiven siliciumhaltigen Materials) angegeben sind.
Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 15 angegeben. Ein Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat aus grobzelligen Bereichen (die grobe Zellen und in der Umgebung davon abgeschiedene tafelförmige Tobermoritteilchen umfasste) und einer Matrix, die amorphe Teilchen, kurze faserförmige Teilchen und eine sehr geringe Menge tafelförmiger Tobermoritteilchen umfasste, zusammengesetzt war. 20 Bereiche (die jeweils eine Fläche von 35,4 μm × 18,9 μm aufwiesen) im Querschnitt der gehärteten Form wurden zufällig ausgewählt, wobei jeder der 20 Bereiche in der Matrix der gehärteten Form liegt, und die 20 Bereiche wurden mit einem Rasterelektronenmikroskop bei 2.500-facher Vergrösserung beobachtet, und für jeden der 20 Bereiche wurde das Verhältnis der Fläche des Bereichs, der von tafelförmigen Tobermoritteilchen eingenommen wurde, zu der Fläche des Bereichs mit einer Grösse von 35,4 μm × 18,9 μm erhalten, gefolgt von der Berechnung des Durchschnitts der so erhaltenen 20 Flächenverhältnisse. Der Durchschnitt der 20 Flächenverhältnisse war 10%. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin nur ein Diffraktionspeak, der der (101)-Fläche von Quarz zugeordnet wird, als Diffraktionspeak beobachtet wurde, der eine Diffraktionsintensität aufwies, die wesentlich höher war als die maximale Intensität des Diffraktionspeaks, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird.
VERGLEICHSBEISPIELE 37 UND 38
Im Vergleichsbeispiel 37 wurde eine gehärtete Form aus Calciumsilicat in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 36 hergestellt, ausser das die Menge des Aluminiumpulvers zu 0,020 Gew.-Teilen verändert wurde. In Vergleichsbeispiel 38 wurde eine gehärtete Form aus Calciumsilicat in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 36 hergestellt, ausser das die Menge des Aluminiumpulvers zu 0,050 Gew.-Teilen verändert wurde. In den Vergleichsbeispielen 37 und 38 waren die Mengen der Rohmaterialien jeweils wie in Tabelle 7 gezeigt, worin die Mengen der Rohmaterialien in Einheiten von Gew.-Teilen relativ zu 100 Gew.-Teilen des siliciumhaltigen Materials (d.h. des massiven siliciumhaltigen Materials) angegeben sind.
Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Formen aus Calciumsilicat, die in den Vergleichsbeispielen 37 und 38 hergestellt wurden, sind in Tabelle 15 gezeigt. Die Schrumpfung der gehärteten Form aus Calciumsilicat, die durch den beschleunigten Carbonisierungstest erhalten wurde, ist in Tabelle 16 angegeben. Ein Querschnitt von jeder der gehärteten Formen aus Calciumsilicat, die in den Vergleichsbeispielen 37 und 38 erhalten wurden, wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass beide gehärtete Formen aus Calciumsilicat aus grobzelligen Bereichen (die grobe Zellen und in der Umgebung davon abgeschiedene tafelförmige Tobermoritteilchen umfassten) und einer Matrix, die amorphe Teilchen, kurze faserförmige Teilchen und eine sehr geringe Menge tafelförmiger Tobermoritteilchen umfasste, zusammengesetzt war. 20 Bereiche (die jeweils eine Fläche von 35,4 μm × 18,9 μm aufwiesen) im Querschnitt der gehärteten Form wurden zufällig ausgewählt, wobei jeder der 20 Bereiche in der Matrix der gehärteten Form liegt, und die 20 Bereiche wurden mit einem Rasterelektronenmikroskop bei 2.500-facher Vergrösserung beobachtet, und für jeden der 20 Bereiche wurde das Verhältnis der Fläche des Bereichs, der von tafelförmigen Tobermoritteilchen eingenommen wurde, zu der Fläche des Bereichs mit einer Grösse von 35,4 μm × 18,9 μm erhalten, gefolgt von der Berechnung des Durchschnitts der so erhaltenen 20 Flächenverhältnisse. Der Durchschnitt der 20 Flächenverhältnisse war 10%. Ferner wurden die gehärteten Formen aus Calciumsilicat, die in den Vergleichsbeispielen 37 und 38 hergestellt wurden, mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass jede gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin nur ein Diffraktionspeak, der der (101)-Fläche von Quarz zugeordnet wird, als Diffraktionspeak beobachtet wurde, der eine Diffraktionsintensität aufwies, die wesentlich höher war als die maximale Intensität des Diffraktionspeaks, der der (220)-Fläche von Tobermorit zugeordnet wird.
VERGLEICHSBEISPIEL 39
Eine gehärtete Form aus Calciumsilicat wurde in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 27 hergestellt, ausser dass ein Aluminiumpulver als Schäumungsmittel zu der wässrigen Aufschlämmung zugegeben wurde, gefolgt von Mischen bei 40°C für 30 Sekunden, und die resultierende Aufschlämmung wurde in die Form gegossen. Die Mengen der Rohmaterialien sind in Tabelle 7 gezeigt, worin die Mengen der Rohmaterialien in Einheiten von Gew.-Teilen relativ zu 100 Gew.-Teilen des siliciumhaltigen Materials (d.h. der feinpulverisierten Form des massiven siliciumhaltigen Materials) angegeben sind.
Verschiedene Eigenschaften der gehärteten Form aus Calciumsilicat sind in Tabelle 15 angegeben. Ein Querschnitt der gehärteten Form aus Calciumsilicat wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat hauptsächlich aus faserförmigen Teilchen, den nicht-umgesetzt zurückgebliebenen, feinen, pulverisierten Teilchen aus dem massiven siliciumhaltigen Material und groben Hohlräumen, die um die feinpulverisierten Teilchen aus dem massiven siliciumhaltigen Material herum vorhanden waren, zusammengesetzt war, und keine tafelförmigen Kristalle enthielt. Ferner wurde die gehärtete Form aus Calciumsilicat mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigte, worin der Diffraktionspeak, der der (101)-Fläche von Quarz zugeordnet ist, die maximale Diffraktionsintensität zeigte, wobei keine scharfen Diffraktionspeaks beobachtet wurden, die Tobermorit zugeordnet sind.
VERGLEICHSBEISPIEL 40
Ein autoklavierter Leichtbeton (d.h. eine gehärtete Form aus Calciumsilicat) wurde in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 15 hergestellt, ausser dass zu der wässrigen Aufschlämmung, die eine Temperatur von 50°C aufwies und die festen Materialien und das Wasser umfasste, ein Siliconöl "KF96-10005" (Markenname, hergestellt und vertrieben von Shin-Etsu Silicones, Japan) in einer Menge von 0,5 Gew.%, auf Basis des Gesamtgewichts der Feststoffmaterialien, zugegeben wurde, und zu der resultierenden Aufschlämmung Aluminiumpulver zugegeben wurde. Die einseitige Wasserabsorption und die Dimensionsstabilität des erzeugten autoklavierten Leichtbetons wurden gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 18 gezeigt. Für die anderen Ergebnisse als die einseitige Wasserabsorption und die Dimensionsstabilität zeigte der ALB im wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie im Fall des autoklavierten Leichtbetons, der in Vergleichsbeispiel 15 hergestellt wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 41
Ein autoklavierter Leichtbeton (d.h. eine gehärtete Form aus Calciumsilicat) wurde in im wesentlichen der gleichen Weise wie in Vergleichsbeispiel 15 hergestellt, ausser dass zu der Aufschlämmung unmittelbar vor der Zugabe des Aluminiumpulvers eine kurze Aramidfaser (wie in Beispiel 38 verwendet) in einer Menge von 0,5 Vol.%, auf Basis des Volumens des autoklavierten Leichtbetons, der schlussendlich nach dem Autoklavieren und Trocknen erhalten wurde, zugegeben wurde. Verschiedene Eigenschaften des autoklavierten Leichtbetons sind in Tabelle 18 angegeben, zusammen mit denjenigen des autoklavierten Leichtbetons, der in Vergleichsbeispiel 15 erhalten wurde. Ferner sind die Druckfestigkeit und die Schlagfestigkeit des autoklavierten Leichtbetons, der in Vergleichsbeispiel 41 hergestellt wurde, und die Menge der verwendeten Fasern in Tabelle 20 gezeigt, zusammen mit der Druckfestigkeit und der Schlagfestigkeit des autoklavierten Leichtbetons, der in Vergleichsbeispiel 15 hergestellt wurde. Ein Querschnitt des autoklavierten Leichtbetons, der in Vergleichsbeispiel 41 hergestellt wurde, wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass ein Teil des ALB, der von Aramidfasern frei ist, im wesentlichen die gleiche Mikrostruktur aufwies wie der in Vergleichsbeispiel 15 hergestellte ALB.
VERGLEICHSBEISPIEL 42
Für eine kommerziell erhältliche, Leichtbetonplatte (hergestellt und vertrieben von Asahi Kasei Kabushiki Kaisha, Japan), die eine Breite von 60 mm, eine Länge von 2.000 mm und eine Dicke von 100 mm aufwies, wobei die Leichtbetonplatte mit Eisenstäben verstärkt war, die die gleiche Grösse und Anordnung aufwiesen wie in 9 gezeigt, wurden die Biegefestigkeit und die Schlagantwort unter Bedingungen gemessen, unter denen der Wassergehalt der Platte 20 Gew.% betrug. Die Ergebnisse der Messungen der Biegefestigkeit und der Schlagantwort der Leichtbetonplatte sind in Tabelle 21 bzw. Tabelle 22 gezeigt. Andererseits wurde eine andere Platte mit der gleichen Grösse und Gestaltung getrennt davon bereitgestellt. An einem Teil (der Platte) ohne Eisenstäbe wurden verschiedene Eigenschaften gemessen. Als Ergebnis wurde gefunden, dass für jede dieser Eigenschaften die Platte im wesentlichen die gleichen Eigenschaften zeigte wie der in Vergleichsbeispiel 15 hergestellte ALB. Die Schlagantwort wurde dreimal gemessen, und es wurde ein Durchschnittswert berechnet.
VERGLEICHSBEISPIEL 43
Zur Herstellung einer verstärkten Calciumsilicat-Kompositstruktur wurde im wesentlichen die gleiche Vorgehensweise wie in Beispiel 39 durchgeführt, ausser dass die in Vergleichsbeispiel 21 verwendete Aufschlämmung in die Form gegossen wurde. Als die durch Vorhärten bei 60°C für 5 Stunden erhaltene vorgehärtete Form jedoch aus der Form entnommen wurde, wurde gefunden, dass das Volumen der vorgehärteten Form in vertikaler Richtung verringert war (d.h. es hatte eine Sedimentation stattgefunden). Als Ergebnis litt die hergestellte gehärtete Form aus Calciumsilicat, die Eisenstäbe darin angeordnet aufwies, unter einem deutlichen Auftreten von Rissen um die Eisenstäbe. Daher war es für die gehärtete Form aus Calciumsilicat unmöglich, die Eigenschaften zu messen, die für eine verstärkte Calciumsilicat-Kompositstruktur notwendig sind.

TABELLE 20

AF: Aramidfaser "Technora 320-6 mm" (Handelsname; hergestellt und vertrieben von Teijin Chemicals Ltd., Japan)

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT:
Die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat zeigt neben exzellenten Eigenschaften, wie beispielsweise Feuerbeständigkeit und einem geringen Gewicht, weitere exzellente Eigenschaften, wie beispielsweise ein hohes Elastizitätsmodul, eine hohe Druckfestigkeit, ein hohes Verhältnis der Druckfestigkeit zum Elastizitätsmodul, eine hohe Beständigkeit gegenüber der Neutralisationsreaktion und eine hohe Verarbeitbarkeit. Daher kann die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat als Material für eine Aussenwand, eine Innenwand und dergleichen verwendet werden. Genauer kann die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat als Material für eine feuerbeständige Trennwand, eine Tuchausrüstungswand, eine feuerbeständige Deckenplatte für Dachüberstände, eine feuerbeständige Abdeckplatte, eine Aussenplatte für ein Gebäude, eine Fussbodenplatte für ein Wohngebäude, eine feuerbeständige Verkleidungsplatte und dergleichen verwendet werden.
Genauer zeigt die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat eine zufriedenstellende Isolierung gegen Geräusche, die durch Gewichtsbeaufschlagung erzeugt werden. Ferner kann die erfindungsgemässe gehärtete Form aus Calciumsilicat in einer grossen Vielzahl von Baustoffmaterialien verwendet werden, in denen die Verwendung der herkömmlichen Zusammensetzung unvermeidlich beschränkt ist, wie beispielsweise als Teil eines Gebäudes, das durch Tragelemente getragen wird, die in langen Abständen angeordnet sind, ein Dachbett, das eine hohe Rückhaltefestigkeit aufweisen muss, ein hoch aufragendes Gebäude und dergleichen. Ferner kann eine herkömmliche Vorrichtung verwendet werden, wie sie zur Herstellung eines herkömmlichen ALB verwendet wird, so dass die Produktivität der erfindungsgemässen gehärteten Form aus Calciumsilicat effizient verbessert wird.
Darüber hinaus hat die gehärtete Form aus Calciumsilicat ein hohes Elastizitätsmodul, eine hohe Druckfestigkeit und ein hohes Verhältnis von Druckfestigkeit zu Elastizitätsmodul, selbst wenn die gehärtete Form aus Calciumsilicat grobe Zellen enthält. Daher ermöglicht die gehärtete Form aus Calciumsilicat die Bereitstellung von Baustoffmaterialien mit Eigenschaften, die so exzellent sind, dass sie mehrfach höher sind als diejenigen der herkömmlichen Baustoffmaterialien.

Claims

Gehärtete Form aus Calciumsilicat, das hauptsächlich Tobermorit umfasst und folgende Eigenschaften zeigt: ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster, worin die Diffraktionspeakintensität Ib, die der (220)-Fläche des Tobermorits zugeordnet ist und die Minimumdiffraktionsintensität Ia, die im Diffraktionswinkelbereich zwischen den beiden Diffraktionspeaks, die der (220)-Fläche bzw. der (222)-Fläche des Tobermorits zugeordnet sind, beobachtet wird, die Beziehung Ib/Ia = 3,0 erfüllen; eine Massendichte von 0,14 bis 1,0; und eine differenzielle Porenverteilungskurve, die mittels Quecksilberporosimetrie erhalten wird, wobei die logarithmische Breite der Porendurchmesserverteilung wie gemessen bei einer Höhe von einem Viertel der Höhe des maximalen Peaks der differenziellen Porenverteilungskurve 0,40 bis 1,20 beträgt.
Gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäß Anspruch 1, das eine Massendichte von 0,14 bis 0,9 hat.
Gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäß Anspruch 1, das eine Massendichte von 0,2 bis weniger als 0,7 hat.
Gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-3, worin in dem Pulver-Röntgendiffraktionsmuster die Beziehung Ib/Ia = 4,0 erfüllt ist.
Gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-4, worin der Wert des durch die unten angegebene Formel (1) definierten Parameters a 7 oder mehr und der Wert des durch die unten angegebene Formel (2) definierten Parameters b 1,20 oder mehr ist, a = (Y × 10–3)/(D1,5) (1)worin Y und D das Elastizitätsmodul (N/mm²) bzw. die Massendichte der gehärteten Form aus Calciumsilicat darstellen, b = S/(Y × 10–3)1,5 (2)worin S die Druckfestigkeit (N/mm²) der gehärteten Form aus Calciumsilicat ist, und Y wie oben definiert ist.
Gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäß Anspruch 5, worin der Wert des durch Formel (2) definierten Parameters b 1,30 oder mehr ist.
Gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-6, worin die Anzahl der Zellen mit einer Zellengröße von mehr als 200 μm in Einheiten der Länge der langen Achse des Querschnitts jeder Zelle in einem 10 mm Quadrat eines Querschnitts der gehärteten Form aus Calciumsilicat größer ist als 20, und worin die Poren-Volumenmenge von Poren mit einem Porendurchmesser von 0,1 μm oder weniger, bestimmt mittels Quecksilberporosimetrie, wie folgt ist: von V₁(D) bis 98 Vol.-%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,5 bis 1,0 ist, von V₂(D) bis 95 Vol-%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,3 bis weniger als 0,5 ist, oder von V₃(D) bis 90 Vol.-%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,14 bis weniger als 0,3 ist, worin jeder Volumenprozentwert auf dem Gesamtporenvolumen der gehärteten Form aus Calciumsilicat basiert und V₁(D), V₂(D) und V₃(D) anhand der folgenden Formeln (3), (4) bzw. (5) berechnet werden: V1(D) = 50 × D + 40 (3) V2(D) = 100 × D + 15 (4), und V3(D) = 200 × D – 15 (5).
Gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-6, worin die Anzahl der Zellen mit einer Zellengröße von mehr als 200 μm in Einheiten der Länge der langen Achse des Querschnitts jeder Zelle in einem 10 mm Quadrat eines Querschnitts der gehärteten Form aus Calciumsilicat 20 ist oder weniger, und worin die Poren-Volumenmenge von Poren mit einem Porendurchmesser von 0,1 μm oder weniger, bestimmt mittels Quecksilberporosimetrie, wie folgt ist: von 90 bis 98 Vol.-%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,8 bis 1,0 ist, von V₄(D) bis 97 Vol-%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,5 bis weniger als 0,8 ist, oder von V₅(D) bis 92 Vol.-%, wenn die Massendichte D der gehärteten Form aus Calciumsilicat 0,14 bis weniger als 0,5 ist, worin jeder Volumenprozentwert auf dem Gesamtporenvolumen der gehärteten Form aus Calciumsilicat basiert und V₄(D) und V₅(D) anhand der folgenden Formeln (6) bzw. (7) berechnet werden: V4(D) = 100 × D + 10 (6), und V5(D) = 150 × D – 15 (7).
Gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner eine koexistente hochkristalline Substanz umfasst und ein Pulver-Röntgendiffraktionsmuster zeigt, worin die Diffraktionspeakintensität Ib, die der (220)-Fläche des Tobermorits zugeordnet ist, und die Maximumdiffraktionsintensität Ic, die der koexistenten hochkristallinen Substanz zugeordnet ist, die Beziehung Ic/Ib = 3,0 erfüllen.
Calciumsilicat-Kompositstruktur, die die gehärtete Form aus Calciumsilicat gemäß mindestens einem der Ansprüche 1-9 und einen Eisenverstärkungsstab oder ein Drahtverstärkungsnetzwerk umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer gehärteten Form aus Calciumsilicat, die hauptsächlich Tobermorit umfasst, das folgendes umfasst: Bereitstellen einer wässrigen Aufschlämmung, die Wasser und feste Materialien, einschließlich eines siliciumhaltigen Materials, eines zementhaltigen Materials, eines kalkhaltigen Materials, mindestens eines, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, und eine von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedliche Sulfatverbindung einschließt, umfasst, Eingießen der wässrigen Aufschlämmung in eine Form und Vorhärten der wässrigen Aufschlämmung, gefolgt von Autoklavenbehandlung, worin 50 Gew.-% oder mehr des siliciumhaltigen Materials ein kristallines siliciumhaltiges Material ist, und worin mindestens eines, ausgewählt aus dem Aluminiumsulfat und dem Hydrat davon, in der wässrigen Auf schlämmung in einer Menge von 0,09 bis 10 Gew.-% in Einheiten der Menge an Al₂O₃, auf Basis des Gesamtgewichts der festen Materialien, enthalten ist, und die von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedliche Sulfatverbindung in der wässrigen Aufschlämmung in einer Menge von 0,15 bis 15 Gew.-% in Einheiten der Menge an SO₃, auf Basis des Gesamtgewichts der festen Materialien enthalten ist, wobei die Menge an SO₃ die Summe der Menge des SO₃ ist, die dem mindestens einen, ausgewählt aus dem Aluminiumsulfat und dem Hydrat davon, entspricht, und der Menge des SO₃, die der von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedlichen Sulfatverbindung entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 11, worin die vorgehärtete Form der wässrigen Aufschlämmung, die durch Vorhärten der wässrigen Aufschlämmung erhalten wird, aus der Form entnommen und autoklavenbehandelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, worin die wässrige Aufschlämmung Wasser in einer Menge von 0,67-3,5 in Einheiten des Gewichtsverhältnisses von Wasser zum Gesamtgewicht der festen Materialien enthält, und worin die wässrige Aufschlämmung mit einem Aluminiumpulver als Aufschäummittel vermischt ist, wobei das Aluminiumpulver in einer Menge von 0,002-0,8 Gew.-% in Einheiten des Gewichts an festem Aluminium auf Basis des Gesamtgewichts der festen Materialien verwendet wird, wodurch eine schäumbare wässrige Aufschlämmung erhalten wird, und die schäumbare wässrige Aufschlämmung in die Form gegossen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, worin die wässrige Aufschlämmung Wasser in einer Menge von 0,67-3,5 in Einheiten des Gewichtsverhältnisses von Wasser zum Gesamtgewicht der festen Materialien enthält, und worin die wässrige Aufschlämmung mit einem Schaum vermischt wird, der hergestellt wird durch Einführung von Luft in ein Vorschäummittel oder eine wässrige Lösung davon, wobei der Schaum in einer Menge von 5-300 Vol.-% auf Basis des Volumens der wässrigen Aufschlämmung verwendet wird, wodurch eine vorgeschäumte wässrige Aufschlämmung erhalten wird; und die vorgeschäumte wässrige Aufschlämmung in die Form gegossen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, worin die wässrige Aufschlämmung eine nicht schäumbare wässrige Aufschlämmung ist, die Wasser in einer Menge von 0,77-5 in Einheiten des Gewichtsverhältnisses von Wasser zum Gesamtgewicht der festen Materialien enthält, und die nicht schäumbare wässrige Aufschlämmung in die Form gegossen wird.
Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 11-15, worin die wässrige Aufschlämmung, die das Wasser und die festen Materialien, die das siliciumhaltige Material, das zementhaltige Material, das kalkhaltige Material, das mindestens eine, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, und die von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedliche Sulfatverbindung einschließt, umfasst, hergestellt wird nach einem Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst: (1) Zusammenmischen von Wasser, einem siliciumhaltigen Material, einem zementhaltigen Material, mindestens einem, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, einer von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedlichen Sulfatverbindung und einem Teil eines kalkhaltigen Materials, wodurch eine Mischung erhalten wird, und (2) Zugabe des Rests des kalkhaltigen Materials zu der in Schritt (1) erhaltenen Mischung, gefolgt von Vermischen.
Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 11-15, worin die wässrige Aufschlämmung, die das Wasser und die festen Materialien, die das siliciumhaltige Material, das zementhaltige Material, das kalkhaltige Material, das mindestens eine, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, und die von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedliche Sulfatverbindung einschließt, umfasst, hergestellt wird nach einem Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst: (1) Zusammenmischen von Wasser, einem siliciumhaltigen Material, mindestens einem, ausgewählt aus Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon, und einem Teil eines kalkhaltigen Materials, wodurch eine Mischung erhalten wird, und (2) Zugabe einer von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedlichen Sulfatverbindung und des Restes des kalkhaltigen Materials zu der in Schritt (1) erhaltenen Mischung, gefolgt von Vermischen.
Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 11-17, worin die von Aluminiumsulfat und einem Hydrat davon unterschiedliche Sulfatverbindung Gipsdihydrat ist.
Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 11-18, worin das kristalline siliciumhaltige Material eine feinpulverisierte Form eines massiven siliciumhaltigen Materials ist, worin die feinpulverisierte Form eine spezifische Oberfläche von 5.000 bis 300.000 cm²/g aufweist, gemessen nach dem Blaine-Permeationsverfahren.
Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 11-19, worin die Form einen Eisenverstärkungsstab oder ein Drahtverstärkungsnetzwerk darin angeordnet aufweist, wodurch die Herstellung einer verstärkten Calciumsilicat-Kompositstruktur ermöglicht wird.