JP2000001347A

JP2000001347A - 常温固化無機材料調合物

Info

Publication number: JP2000001347A
Application number: JP20384098A
Authority: JP
Inventors: Seiki Saito; 成輝齊藤; Hiroto Shin; 博人進; Hiroteru Maenami; 洋輝前浪
Original assignee: Inax Corp
Current assignee: Inax Corp
Priority date: 1998-04-16
Filing date: 1998-07-17
Publication date: 2000-01-07

Abstract

(57)【要約】【課題】高温に加熱する必要なく固化体とし得る無機材
料調合物を提供する。【解決手段】常温下でアルカリ土類炭酸塩を生成し得る
第１成分と、この第１成分とともに又は単独で常温下で
固体水和物を生成し得る第２成分とを有し、これら第１
成分と第２成分とが混合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、常温下で固化して
固化体とし得る常温固化無機材料調合物に関する。この
常温固化無機材料調合物は、土木工事又は建築工事にお
いて、水等と混練して所定形状に成形し、これを固化し
て得られる固化体として利用可能である。固化体は、内
装材、外装材等として製品化されたり、壁、床、建造物
等として製品化され得る。

【０００２】

【従来の技術】内装材や外装材等に用いられるタイル等
の陶磁器や煉瓦等の耐火物に代表される従来のセラミッ
クス製品は、一般的には、天然に産出される粘土等の無
機材料原料を水とともに所定割合で調合・混練して所定
形状に成形し、こうして得られる成形体を高温に加熱す
ることにより固相反応、焼結、溶融、結晶成長等を生じ
しめて固化させている。

【０００３】また、ブロックを成形したり、生コン等と
して壁や床等を施工する際に用いられたりするセメント
は、一般的には、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃及びＣ
ａＯを含む原料を所定割合で調合し、こうして得られる
調合物を溶融するまで高温に加熱することによりクリン
カーとし、このクリンカーをセッコウ（ＣａＳＯ₄・２
Ｈ₂Ｏ）とともに粉末状に粉砕してなる。このセメント
は、砂や小石等を骨材とし、水等とともに混練されてセ
メントペーストとされる。そして、セメントペースト
は、セメント中のＣ₂Ｓ（２ＣａＯ・ＳｉＯ₂）、Ｃ₃Ｓ
（３ＣａＯ・ＳｉＯ₂）等の化合物が水和反応してＣ₃Ｓ
₂Ｈ₃（３ＣａＯ・２ＳｉＯ₂・３Ｈ₂Ｏ）等の固体水和物
を生じ、凝結及び硬化により固化する。この際、セッコ
ウは凝結の時間調整を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のセラミ
ックス製品は所定形状で固化させるため、またセメント
はクリンカーを得るために、調合物を高温に加熱しなけ
ればならない。このため、これらにより内装材、外装
材、壁、床、建造物等の固化体を得ようとする場合に
は、大量のエネルギーの消費を生じ、環境上好ましくな
い。

【０００５】本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされ
たものであって、高温に加熱する必要なく固化体とし得
る無機材料調合物を提供することを解決すべき課題とし
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の常温固化無機材
料調合物は、常温下でアルカリ土類炭酸塩を生成し得る
第１成分と、該第１成分とともに又は単独で常温下で固
体水和物を生成し得る第２成分とを有し、該第１成分と
該第２成分とが混合されてなることを特徴とする。

【０００７】本発明の常温固化無機材料調合物では、第
１成分が常温下で炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）、炭酸
マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）等のアルカリ土類炭酸塩を
生成する（炭酸化反応）。また、第２成分は、第１成分
とともに又は第２成分単独で、常温下で水和反応してＣ
ＳＨ（ＣｘＳｙＨｚ；ｘＣａＯ・ｙＳｉＯ₂・ｚＨ₂Ｏの
意である。ｘ、ｙ及びｚは固体水和物として存在し得る
正数。）、ＣＡＨ（ＣｘＡｙＨｚ；ｘＣａＯ・ｙＡｌ₂
Ｏ₃・ｚＨ₂Ｏの意である。ｘ、ｙ及びｚは固体水和物と
して存在し得る正数。）、ＣＡＳＨ（ＣｗＡｘＳｙＨ
ｚ；ｗＣａＯ・ｘＡｌ₂Ｏ₃・ｙＳｉＯ₂・ｚＨ₂Ｏの意で
ある。ｗ、ｘ、ｙ及びｚは固体水和物として存在し得る
正数。）等の固体水和物を生成する。この固体水和物
は、ＣＳＨ、ＣＡＨ、ＣＡＳＨ等におけるＣａ、Ｓｉ又
はＡｌの一部がアルカリ金属、アルカリ土類金属、非金
属元素又は遷移元素と置換されたものである場合もあり
得る。これら第１成分と第２成分とは混合されてなるこ
とから、両反応は同時期又はほぼ同時期に進行し、互い
に他方の反応を促進し合うと考えられる。また、これら
の反応により生じるアルカリ土類炭酸塩と固体水和物と
は、一方が他方の相間を補強し合ったり、新たな固体水
和物を生じたりして固化体になると考えられる。新たな
固体水和物は、結晶である場合の他、非結晶である場合
もあり得、第１成分及び第２成分から生じるアルカリ土
類炭酸塩及び固体水和物の中間的な組成を有する場合も
あり得る。

【０００８】こうして、この常温固化無機材料調合物で
は常温下で固化が進行する。このため、この常温固化無
機材料調合物によれば、高温に加熱する必要なく内装
材、外装材、壁、床、建造物等の固化体を得ることがで
きることから、固化体を得るためのエネルギーの消費を
極力抑制することができ、優れた環境保全性を発揮する
ことができる。

【０００９】発明者らの試験結果によれば、本発明の常
温固化無機材料調合物はハロゲン化合物を有することが
固化体の強度確保の点で好ましい。また、塩化物を有す
ることが固化体の強度確保の点で好ましい。ここで、塩
化物は塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ₂）であることが固
化体の強度確保の点で好ましい。また、発明者らの試験
結果によれば、本発明の常温固化無機材料調合物はアル
カリ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物の少なくと
も１種を有することが好ましい。これらにより炭酸化反
応を促進できると考えられるからである。

【００１０】さらに、発明者らの試験結果によれば、本
発明の常温固化無機材料調合物は、ケイ酸塩及びアルミ
ン酸又はアルミン酸塩のいずれか１種を有することが好
ましい。これらにより水和反応を促進できると考えられ
るからである。また、特に、本発明の常温固化無機材料
調合物は、塩化マグネシウム及び水酸化アルミニウム
（Ａｌ（ＯＨ）₃）を有することが好ましい。これによ
り、成形後、時間の経過とともに固化体の強度が高くな
るからである。

【００１１】

【発明の実施の形態】第１成分は常温下でアルカリ土類
炭酸塩を生成し得るものである。この第１成分の例とし
ては、工業用の酸化カルシウム（生石灰、ＣａＯ）、水
酸化カルシウム（消石灰、Ｃａ（ＯＨ）₂）、酸化マグ
ネシウム（ＭｇＯ）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（Ｏ
Ｈ）₂）等を挙げることができる。酸化カルシウムは常
温下で消和して一旦水酸化カルシウムとなり、水酸化カ
ルシウムは炭酸化反応により炭酸カルシウムとなる。こ
のため、第１成分の少なくとも一部として、酸化カルシ
ウムを用いれば、常温下で酸化カルシウムが消和（消
化）する際に高熱が得られるため、その熱が他の水酸化
カルシウムの炭酸化反応や第２成分と水との反応を促進
すると考えられる。

【００１２】第２成分は常温下で固体水和物を生成し得
るものである。この第２成分の例としては、ＳｉＯ₂及
びＡｌ₂Ｏ₃を含み、これらがＣａＯと反応して固体水和
物を生じる原料の粉末を挙げることができる。ＳｉＯ₂
とＡｌ₂Ｏ₃との質量比は１：１〜２５：２が好ましいと
考えられる。発明者らの認識によれば、この原料の粉末
としては、Ａｌ₂Ｏ₃が７〜１７質量％（より好ましくは
９〜１５質量％）、アルカリ金属酸化物又は／及びアル
カリ土類金属酸化物が２〜１０質量％（より好ましくは
３〜９質量％）、灼熱減量（Ｉｇｎｉｔｉｏｎｌｏｓ
ｓ。以下、Ｉｇｌｏｓｓという。）が１〜６質量％（よ
り好ましくは１〜３質量％）、ＳｉＯ₂が実質残部のも
のを採用し得る。実質とはＦｅ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂等を含み
得る意である。また、コンクリート廃材、スラグ、鉱物
廃泥等をこの原料の粉末として採用することもでき、こ
れらに炭酸カルシウムや水酸化カルシウムが含まれる場
合、第１成分としても反応し得ると考えられる。

【００１３】発明者らが確認した結果、この原料の粉末
としては、風化した花崗岩の粉末（砂婆土、真砂土、ヘ
ナ土ともいう。）として得ることができる。風化した花
崗岩の粉末として容易に入手可能なものの組成（質量
％）を表１に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】表１に示されるように、風化した花崗岩の
粉末は、アルカリ金属酸化物としてはＮａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏ
を含み、アルカリ土類金属酸化物としてはＣａＯ及びＭ
ｇＯを含む。なお、アルカリ金属酸化物としてＬｉ₂Ｏ
を含むもの、アルカリ土類金属酸化物としてＢｅＯ、Ｓ
ｒＯ又はＢａＯを含むものも採用し得る。また、Ｆｅ ₂
Ｏ₃、ＴｉＯ₂を含むものも採用し得る。風化した花崗岩
の粉末の主な構成相は、ＸＲＤ観察によれば、石英、ソ
ーダ長石、正長石、雲母、カオリン鉱物及び緑泥石であ
る。また、この粉末は角閃石を構成相として含むことも
できる。また、表１に示した風化した花崗岩の粉末の一
部の粒度分布（頻度（％）、積算量（％））を図１に示
す。

【００１６】発明者らが確認した結果、花崗岩の粉末は
風化の程度の小さいものであることが固化体の強度確保
の点で好ましい。風化とは、風雨や気温の変化等の影響
及び植物やバクテリアの存在により岩石が変質し、分解
される過程である。この風化は構成相の部分的な粘土化
として表れていると考えられる。構成相の部分的な粘土
化は、まず大きな粒径の粉末の表面で水和物の生成を生
じ、これにより小さな粒径の粉末を生じ、さらに全体の
粉末の表面で水和物を生じて進行していくものと考えら
れる。表１に示すＩｇｌｏｓｓが粉末に存在する水和物
の量を相対的に示すと考えられ、Ｉｇｌｏｓｓの量が多
い程、風化が進行していると考えられる。また、発明者
らがＴＧ−ＤＴＡ観察により上記花崗岩の粉末の脱水挙
動を確認した結果、６０°Ｃ付近及び１５０°Ｃ付近に
ピークをもつ脱水反応が得られたことから、これら花崗
岩の粉末の風化は粉末の表面にハロイサイト又はモンモ
リロナイトを生成することで進行していると考えられ
る。

【００１７】したがって、第２成分として、ＳｉＯ₂、
Ａｌ₂Ｏ₃並びにアルカリ金属酸化物又は／及びアルカリ
土類金属酸化物を種々の原料の粉末により上記組成範囲
を構成するとともに、カオリナイト等の粘土により上記
組成範囲を構成することもできると考えられる。また、
本発明の常温固化無機材料調合物は、砂、小石、ガラス
繊維、タイル廃材、カレット等の骨材を含むことにより
固化体の強度を向上し得ると考えられる。この意味にお
いて、風化した花崗岩の粉末の最大粒径が固化体に作用
する荷重方向の寸法に対して１／５程度であることが固
化体の強度確保の点で好ましい。

【００１８】ハロゲン化合物としては、塩素、フッ素
（Ｆ）等を有するものを採用することができる。このハ
ロゲン化合物は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化マ
グネシウム、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、塩化カルシ
ウム（ＣａＣｌ₂）等のハロゲン化物の他、ハロゲン間
化合物として添加することができる。また、ケイ酸塩と
しては、アルミノケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルミノホ
ウケイ酸塩等を採用することができる。アルミノケイ酸
塩としては、長石類の粉末、板ガラスの粉末、カオリン
鉱物粉末、水ガラス等を採用することができる他、スラ
グを処理して生じる高Ｓｉ液を採用することもできる。
ホウケイ酸塩又はアルミノホウケイ酸塩としては、釉
薬、フリット等を採用することができる。アルミン酸又
はアルミン酸としては、水酸化アルミニウム、スピネル
（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）等を採用することができる。

【００１９】なお、第１成分と第２成分とは別々のもの
でなくともよい。また、ハロゲン化合物、塩化物、アル
カリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、ケイ酸塩及
びアルミン酸又はアルミン酸塩は第１成分と第２成分と
からなる混合物に添加剤として添加してもよく、第１成
分又は／及び第２成分がこれらを含有していてもよい。

【００２０】

【実施例１】「調合物の調製」表２に示す割合（質量
％）で原料１と消石灰とをモルタル混合用のミキサーを
用いて混合し、各調合物１〜１７を得る。このときに、
一度に混合する量は最大５ｋｇとした。ここで、原料１
は表１に組成を示す風化した花崗岩の粉末である。

【００２１】但し、調合物１３、１４では、粉末状のＡ
ｌ（ＯＨ）₃５質量部を８５質量部の原料１及び１０質
量部の消石灰に対して同時に添加した。

【００２２】

【表２】

【００２３】「混練物の調製」次いで、ミキサー中の調
合物１〜１７に水等を添加する。このとき、各調合物１
〜１７の１００質量部に対して水が８質量％となるよう
にしている。そして、ミキサーにて混練し、各調合物１
〜１７に対応して各混練物１〜１７を得る。但し、調合
物３、６、１４では、水８２．５ｇにＮａＣｌ１５ｇ及
びＭｇＣｌ ₂２．５ｇを溶解した水溶液としてＮａＣｌ
及びＭｇＣｌ₂を添加した。この水溶液は海水を濃縮し
たものに近い組成を有しており、無尽蔵にある海水の有
効利用及び製造コストの低減を図るために用いている。

【００２４】調合物５では、水９６．５ｇにＮａＣｌ３
ｇ及びＭｇＣｌ₂０．５ｇを溶解した水溶液としてＮａ
Ｃｌ及びＭｇＣｌ₂を添加した。この水溶液も海水に近
い組成を有している。調合物７では、水９６．５ｇにＭ
ｇＣｌ₂３．５ｇを溶解した水溶液としてＭｇＣｌ₂を添
加した。

【００２５】調合物８では、水８２．５ｇにＭｇＣｌ₂
１７．５ｇを溶解した水溶液としてＭｇＣｌ₂を添加し
た。調合物９では、濃度０．１２％で水中にＳｉＯ₂を
含む水溶液として珪酸イオンを添加した。この水溶液は
スラグを処理して生じる高Ｓｉ液である。調合物１０で
は、上記高Ｓｉ液９６．５ｇにＮａＣｌ３ｇ及びＭｇＣ
ｌ₂０．５ｇを溶解した水溶液として珪酸イオン、Ｎａ
Ｃｌ及びＭｇＣｌ₂を添加した。

【００２６】調合物１１では、上記高Ｓｉ液８２．５ｇ
にＮａＣｌ１５ｇ及びＭｇＣｌ₂２．５ｇを溶解した水
溶液として珪酸イオン、ＮａＣｌ及びＭｇＣｌ₂を添加
した。調合物１２では、上記高Ｓｉ液８２．５ｇにＮａ
Ｃｌ１５ｇ、ＭｇＣｌ₂２．５ｇ及び濃度３０％でＮＨ₃
を含むアンモニア水２ｇを溶解した水溶液として珪酸イ
オン、ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ₂及びＮＨ₄ＯＨを添加した。

【００２７】調合物１５に添加した硬化剤はコンクリー
トの硬化のために用いられる液体（ｐＨ１０．５程度で
あり、水中にＣｌ^-、Ｎａ⁺、Ｋ⁺、ＮＨ₄ ⁺、ＮＯ₃ ^-等を
含み、ｐＨ緩衝能力を有する。）であり、調合物１５に
よる混練物１５が酸性条件下で炭酸カルシウム及び固体
水和物を生成しにくくなることを防止するために用いて
いる。硬化剤中の水分が１００質量部の調合物１５に対
して３質量部となるように、市販の原液を混練時に添加
した。

【００２８】調合物１６では、濃度５０％で市販の水ガ
ラス（ＪＩＳＫ１４０８の３号に準ずるソーダ系水ガ
ラス；ＳｉＯ₂が２８〜３０質量％、Ｎａ₂Ｏが９〜１０
質量％、Ｆｅ₂Ｏ₃が０．０２質量％未満、水が残部）を
含む水溶液として水ガラスを添加した。調合物１７で
は、水８２．５ｇにＮａＣｌ１５ｇ、ＭｇＣｌ₂２．５
ｇ及び濃度３０％でＮＨ₃を含むアンモニア水２ｇを溶
解した水溶液としてＮａＣｌ、ＭｇＣｌ₂及びＮＨ₄ＯＨ
を添加した。「混練物の成形・固化」各混練物１〜１７をモルタル試
験用の１６０×４０×４０ｍｍ³の容積の３連型に同一
質量充填し、油圧式プレスにより３０ＭＰａで１軸加圧
成形する。これにより各混練物１〜１７の粒子間の間隙
を小さくして粒子の界面を接近させる。こうして、各混
練物１〜１７に対応して１６０×４０×約２０ｍｍ³の
成形体１〜１７を得る。

【００２９】そして、温度２５°Ｃ、湿度（ＲＨ）８０
％の恒温恒湿器中において、７〜２８日間、各成形体１
〜１７の養生を行う。こうして、各成形体１〜１７に対
応して固化体１〜１７を得る。「評価」各固化体１〜１７について、養生日数の増加に
伴う曲げ強度（ＭＰａ）、圧縮強度（ＭＰａ）及び嵩密
度（ｇ／ｃｍ³）の測定並びに生成相の確認を行った。

【００３０】なお、曲げ強度の測定は、材料試験機（Ａ
＆ＤＴＥＮＳＩＬＯＮＲＴＭ−５００）を使用し、
支点間隔１２０ｍｍ、クロスヘッドスピード０．５ｍｍ
／分で３点曲げにて行った。圧縮強度の測定は、電子式
万能試験機（ＣＡＴＹＹＯＮＥＫＵＲＡ）を用い、曲
げ強度試験後の一つの固化体を使用し、クロスヘッドス
ピード０．５ｍｍ／分で行った。生成相の確認は、粉末
Ｘ線回折装置（ＲＩＧＡＫＵＲＡＤ−Ｂ）を用いてＸ
ＲＤにより行った。

【００３１】測定した曲げ強度を表３及び図２に示す。

【００３２】

【表３】

【００３３】測定した圧縮強度を表４及び図３に示す。

【００３４】

【表４】

【００３５】表３、４及び図２、３より、何ら添加物を
添加していない調合物１に比して、他の調合物では時間
の経過とともに固化体の圧縮強度が向上していくことが
わかる。また、固化体３、５、６、７、８、１０、１
１、１２、１４、１７では、これらの調合物に塩化物を
添加しているため、高い圧縮強度を発揮できることもわ
かる。さらに、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金
属化合物を添加すれば、時間の経過による固化体の圧縮
強度の向上度合いを小さくしつつ、炭酸化反応の促進に
より安定した固化体の圧縮強度を確保できることもわか
る。また、ケイ酸塩又はアルミン酸を添加すれば、時間
の経過による固化体の圧縮強度の向上度合いを大きくし
つつ、水和反応の促進により安定した固化体の圧縮強度
を確保できることもわかる。

【００３６】測定した密度を表５及び図４に示す。

【００３７】

【表５】

【００３８】表５及び図４より、原料１に対して消石灰
の量が増すと、消石灰の真比重に起因して固化体の嵩比
重が低下することがわかる。また、原料１に１０質量％
消石灰を混合した調合物による固化体では、２８日間養
生することにより、嵩密度が１．９７〜２．０２ｇ／ｃ
ｍ³であり、消石灰を１０質量％混合すれば、固化体の
嵩密度は１．９５〜２．０５ｇ／ｃｍ³で落ち着くと思
われる。こうして消石灰を１０質量％混合すれば固化体
の嵩密度にさほどの変化はないが、他の成分の含有、特
にＡｌ（ＯＨ）₃の添加により、固化体の強度が著しく
増加する。これにより、他の成分、特にＡｌ（ＯＨ）₃
が固体水和物の生成に起因する可能性がある。

【００３９】生成相を確認したところ、全固化体１〜１
７において、Ｃａ₄Ａｌ₂Ｏ₆ＣＯ₃１１Ｈ₂Ｏの生成が確
認された。こうしてこれら固化体１〜１７は、原料１か
らは本来生じ得ない新たな固体水和物を生じて高い強度
を発揮していると考えられる。また、固化体１、２、４
では、Ｃａ（ＯＨ）₂及びＣａＣＯ₃のピーク強度が増加
していた。これは消石灰の含有割合が増加しているため
である。他方、固化体３、５、６、７、８、１０、１
１、１２、１４、１７では、Ｃａ₄Ａｌ₂Ｏ₆Ｃｌ₂１０Ｈ
₂Ｏの生成が確認された。これは塩化物を添加している
からである。また、これらＣａＣＯ₃のピーク強度か
ら、塩化物の添加により定性的にＣａＣＯ₃の生成が促
進されていると思われる。

【００４０】したがって、各調合物１〜１７によれば、
常温下で固化が進行して固化体１〜１７を得ることがで
きることがわかる。このため、かかる調合物１〜１７を
用いれば、高温に加熱する必要なく内装材等の固化体を
得ることができることから、固化体を得るためのエネル
ギーの消費を極力抑制することができ、優れた環境保全
性を発揮することができる。

【００４１】養生７日の固化体１、８について、ＣＯ₂
定量（ＪＩＳＲ９０１１）を行い、添加物による炭酸
化促進の有無を評価した。ＣＯ₂定量は各固化体１、８
のＣＯ₂質量含有率（％）で求めた。また、各固化体
１、８中のＣＯ₂が全てＣａと反応していると仮定して
計算したＣａとＣＯ₂とのモル反応率（％）も求めた。
結果を表６に示す。

【００４２】

【表６】

【００４３】表６等より、塩化物による固化体の強度発
現の傾向として、塩化物添加により固化体の強度が増強
し、塩化物の添加量を増すことで固化体の養生初期の強
度発現を促進できることがわかる。この理由として、調
合物への塩化物の添加により、固化体は炭酸化物の生成
が促進されることが考えられる。海中における炭酸化物
の生成は溶解しているアルカリ等が原因となってＣＯ₂
の溶解度が上昇するために起こると考えられているた
め、塩化物を添加した調合物中のＮａ、Ｍｇにより、調
合物中でＣＯ₂の溶解度が上昇し、Ｃａ²⁺とＣＯ₃ ^2-との
反応析出が促進されたものと考えられる。

【００４４】

【実施例２】「調合物の調製」表７に組成（質量％）を
示す原料９及び原料１０を用いる。ここで、原料９は粒
径２ｍｍ未満の砂である。また、原料１０は粒径２ｍｍ
未満の土であり、この構成相は、粉末Ｘ線回折法によれ
ば、石英及びカオリナイトである。

【００４５】

【表７】

【００４６】そして、表８に示す割合（質量％）で原料
９、原料１０、消石灰及びＡｌ（ＯＨ）₃をビニール製
の袋に投入し、その袋を激しく振動させることにより混
合し、各調合物１８〜２７を得る。また、にがりは後述
の水に予め溶解させて添加した。なお、消石灰はタイ産
の粒径２ｍｍ未満のものであり、にがりはＭｇＣｌ₂を
含む市販のものであり（船治産業（株）製）、Ａｌ（Ｏ
Ｈ）₃は市販のものである（昭和電工（株）製、ハイジ
ライトＨ−４２）。

【００４７】

【表８】

【００４８】「混練物の調製」次いで、袋中の調合物１
８〜２７の１００質量部に水を７．７質量部添加し、さ
らにその袋を激しく振動させることにより混合し、各調
合物１８〜２７に対応して各混練物１８〜２７を得る。
なお、水は飲料水である。「混練物の成形・固化」各混練物１８〜２７の入った袋
の口を縛って密封し、消石灰中の未消化のＣａＯを消化
させるため、１晩放置する。

【００４９】そして、各混練物１８〜２７から直径５ｃ
ｍ、高さ１０ｃｍのキャビティをもつ円柱状の金型を用
いることにより、各混練物１８〜２７に対応して成形体
１８〜２７を得る。この際、各混練物１８〜２７の投入
は３回に分け、直径５ｃｍの金属円板が先端に付いた棒
により上方からたたき締めた。そして、金型から各成形
体１８〜２７を脱型し、各成形体１８〜２７を再度ビニ
ール製の袋で覆い、２日間及び１４日間、常温下で養生
を行う。こうして、各成形体１８〜２７に対応して固化
体１８〜２７を得る。「評価」各固化体１８〜２７について、２日及び１４日
間養生後の圧縮強度（ｋｇｆ／ｃｍ²）、成形時及び２
日間養生後の含水率（質量％）並びに２日間養生後にお
ける湿潤及び乾燥嵩密度（ｇ／ｃｍ³）の測定を行っ
た。なお、圧縮強度の測定は、一軸圧縮試験により、載
荷スピードを１ｍｍ／分とする条件下、最大荷重を各固
化体１８〜２７の断面積で除した値を圧縮強度とした。

【００５０】測定した圧縮強度を図５〜７及び表９、測
定した含水率を表１０、測定した嵩密度を表１１に示す

【００５１】

【表９】

【００５２】

【表１０】

【００５３】

【表１１】

【００５４】図５〜７より、ＭｇＣｌ₂の添加による圧
縮強度の増加は僅かであることがわかる。これに対し、
Ａｌ（ＯＨ）₃の添加による圧縮強度の増加は顕著に認
められた。例えば、２日養生後では、Ａｌ（ＯＨ）₃の
添加量の増加とともに、圧縮強度が約４倍にまで増加し
ている。また、１４日養生後では、Ａｌ（ＯＨ）₃を
２．４質量％添加した固化体２３において、圧縮強度が
最大値を示した。したがって、養生初期の圧縮強度を高
める場合と、長期の圧縮強度を高める場合とで、Ａｌ
（ＯＨ）₃の添加量の最適値が異なるといえる。

【００５５】他方、ＭｇＣｌ₂とＡｌ（ＯＨ）₃とを同時
に添加した固化体２５〜２７では、Ａｌ（ＯＨ）₃のみ
を添加した場合とほぼ同様の傾向を示した。但し、２日
養生後では、Ａｌ（ＯＨ）₃のみを添加した場合よりも
圧縮強度が低下する傾向を示した。１４日養生後では、
Ａｌ（ＯＨ）₃の添加量が２．４質量％以上の固化体２
６、２７において、ＭｇＣｌ₂と併用することで、圧縮
強度が増加する傾向が示された。したがって、Ａｌ（Ｏ
Ｈ）₃の添加量がある程度以上で、かつ長期養生後にお
いては、ＭｇＣｌ₂との併用の効果が現れるといえる。

【００５６】また、表１０より、Ａｌ（ＯＨ）₃の添加
量の増加とともに嵩密度が減少することがわかる。ま
た、養生時間（日）と弾性率（ｋｇｆ／ｃｍ²）との関
係を図８〜１０に示す。図８〜１０より、圧縮強度で認
められた傾向と同様、ＭｇＣｌ₂のみの添加では、弾性
率の増加は僅かである一方、Ａｌ（ＯＨ）₃を添加した
固化体２２〜２４において、弾性率の増加が顕著に認め
らることがわかる。但し、Ａｌ（ＯＨ） ₃を添加した固
化体２２〜２４の１４日養生後において、Ａｌ（ＯＨ）
₃の添加量の増加とともに、弾性率が増加する傾向が示
され、最適値が存在することが示唆された圧縮強度の場
合とは異なった。

【００５７】以上より、ＭｇＣｌ₂の添加による強度増
加が僅かであるのに対し、Ａｌ（ＯＨ）₃の添加による
強度増加は顕著であることがわかる。この原因について
考察する。まず、本発明の常温固化無機材料調合物で
は、第１成分としての消石灰と空気中のＣＯ₂とが反応
して炭酸カルシウムが生成されること（炭酸化反応）
と、消石灰と第２成分中のＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃とが反
応して水和物が生成されること（ポラゾン反応）とが固
化体の強度発現因子と考えられる。また、ＭｇＣｌ₂の
添加は炭酸化反応を促進することが判明しており、Ａｌ
（ＯＨ）₃は消石灰と反応してカルシウムアルミネート
水和物の生成に寄与することが判明している。しかし、
実施例２では、固化体の養生をビニール製の袋内で行っ
たため、炭酸化し難い条件であり、炭酸化反応を促進す
るＭｇＣｌ₂の効果が僅かになったと考えられる。

【００５８】また、圧縮強度において、Ａｌ（ＯＨ）₃
の添加量がある程度以上であり、かつ長期養生後におい
てＭｇＣｌ₂との併用の効果が現れたのは、カルシウム
アルミネート水和物塩化物の生成によるものと推察され
る。実施例２では、カオリナイトの添加量が少なく、カ
ルシウムアルミネート水和物の生成量も僅かであると考
えられる。しかし、Ａｌ（ＯＨ）₃を添加した場合で
は、多量のＡｌ₂Ｏ₃源が導入されたこととなり、ＭｇＣ
ｌ₂の共存下でカルシウムアルミネート水和物塩化物が
生成したことは十分考えられる。

【００５９】なお、Ａｌ（ＯＨ）₃の添加量の増加に伴
う嵩密度の減少は、Ａｌ（ＯＨ）₃の添加量の増加に伴
い、微粒成分が増加したため、成形時の充填に影響を生
じたためであると考えられる。また、嵩密度と強度発現
との相関は認められず、実施例２では、充填の効果より
も、むしろ添加物による固化反応の促進効果がより顕著
に現れたと考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】風化した花崗岩の粉末の粒度分布に係り、
（Ａ）は粒径と頻度との関係を示すグラフ、（Ｂ）は粒
径と積算量との関係を示すグラフである。

【図２】実施例１に係り、養生日数の増加に伴う固化体
の曲げ強度の変化を示すグラフである。

【図３】実施例１に係り、養生日数の増加に伴う固化体
の圧縮強度の変化を示すグラフである。

【図４】実施例１に係り、養生日数の増加に伴う固化体
の嵩密度の変化を示すグラフである。

【図５】実施例２に係り、養生日数と、ＭｇＣｌ₂を添
加した固化体の圧縮強度との関係を示すグラフである。

【図６】実施例２に係り、養生日数と、Ａｌ（ＯＨ）₃
を添加した固化体の圧縮強度との関係を示すグラフであ
る。

【図７】実施例２に係り、養生日数と、ＭｇＣｌ₂及び
Ａｌ（ＯＨ）₃を添加した固化体の圧縮強度との関係を
示すグラフである。

【図８】実施例２に係り、養生日数と、ＭｇＣｌ₂を添
加した固化体の弾性率との関係を示すグラフである。

【図９】実施例２に係り、養生日数と、Ａｌ（ＯＨ）₃
を添加した固化体の弾性率との関係を示すグラフであ
る。

【図１０】実施例２に係り、養生日数と、ＭｇＣｌ₂及
びＡｌ（ＯＨ）₃を添加した固化体の弾性率との関係を
示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 22:12 22:08 22:06） (72)発明者前浪洋輝愛知県常滑市鯉江本町５丁目１番地株式会社イナックス内Ｆターム(参考） 4G012 PB03 PB06 PB08 PB09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】常温下でアルカリ土類炭酸塩を生成し得る
第１成分と、該第１成分とともに又は単独で常温下で固
体水和物を生成し得る第２成分とを有し、該第１成分と
該第２成分とが混合されてなることを特徴とする常温固
化無機材料調合物。
【請求項２】ハロゲン化合物を有することを特徴とする
請求項１記載の常温固化無機材料調合物。
【請求項３】塩化物を有することを特徴とする請求項１
又は２記載の常温固化無機材料調合物。
【請求項４】塩化物は塩化マグネシウムであることを特
徴とする請求項３記載の常温固化無機材料調合物。
【請求項５】アルカリ金属化合物を有することを特徴と
する請求項１、２、３又は４記載の常温固化無機材料調
合物。
【請求項６】アルカリ土類金属化合物を有することを特
徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の常温固化無
機材料調合物。
【請求項７】ケイ酸塩を有することを特徴とする請求項
１、２、３、４、５又は６記載の常温固化無機材料調合
物。
【請求項８】アルミン酸又はアルミン酸塩を有すること
を特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載
の常温固化無機材料調合物。
【請求項９】塩化マグネシウム及び水酸化アルミニウム
を有することを特徴とする請求項１記載の常温固化無機
材料調合物。