JP2000001358A - 常温固化無機材料調合物 - Google Patents
常温固化無機材料調合物Info
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/048—Granite
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/18—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mixtures of the silica-lime type
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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】消石灰と、Ａｌ2Ｏ3が７〜１７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％、灼熱減量が１〜６質量％、ＳｉＯ2が
実質残部の組成を有する風化した花崗岩の粉末とが混合
されている。
料調合物を提供する。 【解決手段】消石灰と、Ａｌ2Ｏ3が７〜１７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％、灼熱減量が１〜６質量％、ＳｉＯ2が
実質残部の組成を有する風化した花崗岩の粉末とが混合
されている。
Description
【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。また、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。
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。また、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。
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、Ｃａ
Ｏ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・２Ｈ2
Ｏ）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（３Ｃ
ａＯ・ＳｉＯ2）等の化合物が水和反応してＣ3Ｓ2Ｈ
3（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。
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、Ｃａ
Ｏ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・２Ｈ2
Ｏ）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（３Ｃ
ａＯ・ＳｉＯ2）等の化合物が水和反応してＣ3Ｓ2Ｈ
3（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。
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。
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、消石灰と、Ａｌ2Ｏ3が７〜１７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％、灼熱減量が１〜６質量％、ＳｉＯ2が
実質残部の組成を有する風化した花崗岩の粉末とが混合
されてなることを特徴とする。
料調合物は、消石灰と、Ａｌ2Ｏ3が７〜１７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％、灼熱減量が１〜６質量％、ＳｉＯ2が
実質残部の組成を有する風化した花崗岩の粉末とが混合
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、消
石灰（水酸化カルシウム、Ｃａ（ＯＨ）2）が常温下で
炭酸化反応により炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）を生成
する。また、風化した花崗岩の粉末（砂婆土、真砂土、
ヘナ土ともいう。）は常温下で水和反応してＣＳＨ（Ｃ
ｘＳｙＨｚ；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・ｙＡｌ2Ｏ3
・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（ＣｗＡｘＳｙＨｚ；
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Ａ
ｌ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。これら消石灰と風化した花崗岩の粉末とは混合され
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炭酸カルシウムと固体水
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、消石灰及び風化した花崗岩の粉末から
生じる炭酸カルシウム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。
石灰（水酸化カルシウム、Ｃａ（ＯＨ）2）が常温下で
炭酸化反応により炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）を生成
する。また、風化した花崗岩の粉末（砂婆土、真砂土、
ヘナ土ともいう。）は常温下で水和反応してＣＳＨ（Ｃ
ｘＳｙＨｚ；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・ｙＡｌ2Ｏ3
・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（ＣｗＡｘＳｙＨｚ；
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Ａ
ｌ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。これら消石灰と風化した花崗岩の粉末とは混合され
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炭酸カルシウムと固体水
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、消石灰及び風化した花崗岩の粉末から
生じる炭酸カルシウム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。
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ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ2、Ｆｅ2Ｏ
3及びＡｌ（ＯＨ）3及びの少なくとも１種を含むことが
好ましい。ＮａＣｌ及びＭｇＣｌ2は固化体の強度を向
上させる。
温固化無機材料調合物はＮａＣｌ、ＭｇＣｌ2、Ｆｅ2Ｏ
3及びＡｌ（ＯＨ）3及びの少なくとも１種を含むことが
好ましい。ＮａＣｌ及びＭｇＣｌ2は固化体の強度を向
上させる。
【００１０】
【発明の実施の形態】消石灰としては工業用のものを採
用することができる。他方、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。
用することができる。他方、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。
【００１１】
【表１】
【００１２】表１より、風化した花崗岩の粉末の組成
は、Ａｌ2Ｏ3が７〜１７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％、灼
熱減量（Ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｌｏｓｓ。以下、Ｉｇｌｏ
ｓｓという。）が１〜６質量％、ＳｉＯ2が実質残部
と、認識できる。実質とはＦｅ2Ｏ3、ＴｉＯ2等を含み
得る意である。このうち、発明者らの試験結果によれ
ば、風化した花崗岩の粉末の組成は、Ａｌ2Ｏ3が９〜１
５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３〜９質量％、Ｉｇｌｏｓｓが１〜３質量
％、ＳｉＯ2が実質残部であることが固化体の強度確保
の点で好ましい。なお、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ＭｇＯ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、ＳｒＯ又はＢａ
Ｏを含むものも採用し得る。また、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。
は、Ａｌ2Ｏ3が７〜１７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％、灼
熱減量（Ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｌｏｓｓ。以下、Ｉｇｌｏ
ｓｓという。）が１〜６質量％、ＳｉＯ2が実質残部
と、認識できる。実質とはＦｅ2Ｏ3、ＴｉＯ2等を含み
得る意である。このうち、発明者らの試験結果によれ
ば、風化した花崗岩の粉末の組成は、Ａｌ2Ｏ3が９〜１
５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３〜９質量％、Ｉｇｌｏｓｓが１〜３質量
％、ＳｉＯ2が実質残部であることが固化体の強度確保
の点で好ましい。なお、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ＭｇＯ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、ＳｒＯ又はＢａ
Ｏを含むものも採用し得る。また、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。
【００１３】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。このため、表１に示すＩｇｌｏｓｓが粉末の表面
に存在する水和物の量を相対的に示すと考えられ、Ｉｇ
ｌｏｓｓ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ライトを生成することで進行して
いると考えられる。
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。このため、表１に示すＩｇｌｏｓｓが粉末の表面
に存在する水和物の量を相対的に示すと考えられ、Ｉｇ
ｌｏｓｓ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ライトを生成することで進行して
いると考えられる。
【００１４】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。
固化体は、通常、５ＭＰａ以上の圧縮強度を必要とする
ため、本発明の常温固化無機材料調合物は消石灰が５重
量％以上混合されてなることが好ましい。他方、消石灰
は比較的高価であり、消石灰が３０重量％程度で固化体
の圧縮強度はほぼ飽和状態となるため、本発明の常温固
化無機材料調合物は消石灰が３０重量％以下混合されて
なることが好ましい。
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。
固化体は、通常、５ＭＰａ以上の圧縮強度を必要とする
ため、本発明の常温固化無機材料調合物は消石灰が５重
量％以上混合されてなることが好ましい。他方、消石灰
は比較的高価であり、消石灰が３０重量％程度で固化体
の圧縮強度はほぼ飽和状態となるため、本発明の常温固
化無機材料調合物は消石灰が３０重量％以下混合されて
なることが好ましい。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を具体化した実施例１、２を図
面を参照しつつ説明する。 （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。
面を参照しつつ説明する。 （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。
【００１６】但し、調合物１３、１４では、粉末状の水
酸化アルミニウム５質量部を８５質量部の原料１及び１
０質量部の消石灰に対して同時に添加した。
酸化アルミニウム５質量部を８５質量部の原料１及び１
０質量部の消石灰に対して同時に添加した。
【００１７】
【表２】
【００１８】「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ＭｇＣ
ｌ2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。
合物１〜１７に水等を添加する。このとき、各調合物１
〜１７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ＭｇＣ
ｌ2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。
【００１９】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。
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。
【００２０】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。
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。
【００２１】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。
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。
【００２２】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。
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。
【００２３】調合物１６では、濃度５０％で市販の水ガ
ラス（ＪＩＳ Ｋ１４０８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。
ラス（ＪＩＳ Ｋ１４０８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。
【００２４】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。
％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。
【００２５】なお、曲げ強度の測定は、材料試験機（Ａ
＆Ｄ ＴＥＮＳＩＬＯＮ ＲＴＭ−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（ＣＡＴＹ ＹＯＮＥＫＵＲＡ）を用い、曲
げ強度試験後の一の固化体を使用し、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（ＲＩＧＡＫＵ ＲＡＤ−Ｂ）を用いてＸＲ
Ｄにより行った。
＆Ｄ ＴＥＮＳＩＬＯＮ ＲＴＭ−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（ＣＡＴＹ ＹＯＮＥＫＵＲＡ）を用い、曲
げ強度試験後の一の固化体を使用し、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（ＲＩＧＡＫＵ ＲＡＤ−Ｂ）を用いてＸＲ
Ｄにより行った。
【００２６】測定した曲げ強度を表３及び図２に示す。
【００２７】
【表３】
【００２８】測定した圧縮強度を表４及び図３に示す。
【００２９】
【表４】
【００３０】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。
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。
【００３１】測定した密度を表５及び図４に示す。
【００３２】
【表５】
【００３３】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。
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。
【００３４】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。
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。
【００３５】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。
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。
【００３６】養生７日の固化体１、８について、ＣＯ2
定量（ＪＩＳ Ｒ９０１１）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。
定量（ＪＩＳ Ｒ９０１１）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。
【００３７】
【表６】
【００３８】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。 （実施例２） 「調合物の調製」実施例１と同様、表７に示す割合（質
量％）で原料１と消石灰とを混合し、各調合物１８〜２
３を得る。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。
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。 （実施例２） 「調合物の調製」実施例１と同様、表７に示す割合（質
量％）で原料１と消石灰とを混合し、各調合物１８〜２
３を得る。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。
【００３９】
【表７】
【００４０】「混練物の調製」次いで、実施例１と同
様、各調合物１８〜２３に対して水が８質量％となるよ
うに調合物１８〜２３に水を添加し、各調合物１８〜２
３に対応して各混練物１８〜２３を得る。 「混練物の成形・固化」また、実施例１と同様、各混練
物１８〜２３を１軸加圧成形し、各混練物１８〜２３に
対応して成形体１８〜２３を得る。
様、各調合物１８〜２３に対して水が８質量％となるよ
うに調合物１８〜２３に水を添加し、各調合物１８〜２
３に対応して各混練物１８〜２３を得る。 「混練物の成形・固化」また、実施例１と同様、各混練
物１８〜２３を１軸加圧成形し、各混練物１８〜２３に
対応して成形体１８〜２３を得る。
【００４１】そして、温度２５°Ｃ、湿度（ＲＨ）８０
％の恒温恒湿器中において、７日間、各成形体１８〜２
３の養生を行う。こうして、各成形体１８〜２３に対応
して固化体１８〜２３を得る（ｎ＝３）。 「評価」各固化体１８〜２３により、消石灰の割合（質
量％）と圧縮強度（ＭＰａ）との関係を求めた。結果を
表７及び図５に示す。図５中のエラーバーはｎ＝３にお
ける最大値及び最小値を示している。なお、圧縮強度の
測定は、電子式万能試験機（ＣＡＴＹ ＹＯＮＥＫＵＲ
Ａ）を用い、クロスヘッドスピード０．５ｍｍ／分で行
った。
％の恒温恒湿器中において、７日間、各成形体１８〜２
３の養生を行う。こうして、各成形体１８〜２３に対応
して固化体１８〜２３を得る（ｎ＝３）。 「評価」各固化体１８〜２３により、消石灰の割合（質
量％）と圧縮強度（ＭＰａ）との関係を求めた。結果を
表７及び図５に示す。図５中のエラーバーはｎ＝３にお
ける最大値及び最小値を示している。なお、圧縮強度の
測定は、電子式万能試験機（ＣＡＴＹ ＹＯＮＥＫＵＲ
Ａ）を用い、クロスヘッドスピード０．５ｍｍ／分で行
った。
【００４２】表７及び図５より、固化体１８では圧縮強
度が非実用的な１．０ＭＰａであるのに対し、固化体１
９〜２３では圧縮強度が実用的な５ＭＰａ以上である。
また、消石灰が３０重量％の固化体２１付近で圧縮強度
がほぼ飽和状態となっている。このため、消石灰が５重
量％以上混合されてなる調合物で固化体を製造すること
が好ましいことがわかる。特に、消石灰は比較的高価で
あるため、消石灰が３０重量％以下混合されてなる調合
物により固化体を製造することが好ましいことがわか
る。
度が非実用的な１．０ＭＰａであるのに対し、固化体１
９〜２３では圧縮強度が実用的な５ＭＰａ以上である。
また、消石灰が３０重量％の固化体２１付近で圧縮強度
がほぼ飽和状態となっている。このため、消石灰が５重
量％以上混合されてなる調合物で固化体を製造すること
が好ましいことがわかる。特に、消石灰は比較的高価で
あるため、消石灰が３０重量％以下混合されてなる調合
物により固化体を製造することが好ましいことがわか
る。
【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。
（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。
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。
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。
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、消石灰の割合と固化体の圧縮
強度との関係を示すグラフである。
強度との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 PA03 PA04 PA06 PA08 PA11 PA14
Claims (6)
- 【請求項１】消石灰と、Ａｌ2Ｏ3が７〜１７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％、灼熱減量が１〜６質量％、ＳｉＯ2が
実質残部の組成を有する風化した花崗岩の粉末とが混合
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】風化した花崗岩の粉末の組成は、Ａｌ2Ｏ3
が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３〜９質量％、灼熱減量が１〜３
質量％、ＳｉＯ2が実質残部であ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】風化した花崗岩の粉末の構成相は、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】ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ2、Ｆｅ2Ｏ3及びＡｌ
（ＯＨ）3の少なくとも１種を含むことを特徴とする請
求項１、２又は３記載の常温固化無機材料調合物。 - 【請求項５】消石灰が５重量％以上混合されてなること
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】消石灰が３０重量％以下混合されてなるこ
とを特徴とする請求項５記載の常温固化無機材料調合
物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29536698A JP3838793B2 (ja) | 1998-04-16 | 1998-10-16 | 常温固化無機材料調合物 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-106759 | 1998-04-16 | ||
| JP10675998 | 1998-04-16 | ||
| JP29536698A JP3838793B2 (ja) | 1998-04-16 | 1998-10-16 | 常温固化無機材料調合物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000001358A true JP2000001358A (ja) | 2000-01-07 |
| JP3838793B2 JP3838793B2 (ja) | 2006-10-25 |
Family
ID=26446863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29536698A Expired - Fee Related JP3838793B2 (ja) | 1998-04-16 | 1998-10-16 | 常温固化無機材料調合物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3838793B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007205010A (ja) * | 2006-02-01 | 2007-08-16 | Inax Corp | 土系舗装用調合物及び土系舗装の施工方法並びに土系壁用調合物及び土系壁の施工方法 |
-
1998
- 1998-10-16 JP JP29536698A patent/JP3838793B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007205010A (ja) * | 2006-02-01 | 2007-08-16 | Inax Corp | 土系舗装用調合物及び土系舗装の施工方法並びに土系壁用調合物及び土系壁の施工方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3838793B2 (ja) | 2006-10-25 |
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