JP2000044306A

JP2000044306A - 改質軽量骨材とその製法及びその軽量セメント成形体

Info

Publication number: JP2000044306A
Application number: JP10217435A
Authority: JP
Inventors: Tadatoshi Kurozumi; 忠利黒住; Kazuhiko Hiromoto; 和彦広本
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2000-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】一律化された吸水率を有し、セメントとの接
着性に優れた改質軽量骨材とその製造方法および該改質
軽量骨材を使用する、物性に優れた土木、建築用軽量セ
メント成形体の提供。【解決手段】土木および／または建築に使用される軽
量骨材を金属酸化物および／または金属水酸化物および
／または金属オキシ水酸化物からなる金属化合物が、コ
ロイド状で存在する溶液を接触させ上記コロイド状の金
属化合物を上記軽量骨材に固着させた改質軽量骨材並び
に該改質軽量骨材を使用したセメント成形体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は軽量骨材の表面及び
表面近傍の内部を含む表面部に金属酸化物や金属水酸化
物や金属オキシ水酸化物を固着させた土木、建築用改質
軽量骨材とその製造方法および該改質軽量骨材を使用し
た軽量セメント成形体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンクリ−トやセメントモルタル
などを成形材料とするセメント成形体を軽量化するため
には、発泡性軽量骨材や有機質粒状骨材などを上記セメ
ント系成形材料と混練して成形する方法などが実施され
ていた。しかし、これら従来使用されてきた発泡性軽量
骨材は、気泡の独立性が不完全な場合、気泡に侵入する
水によって作業性、物性、耐久性などに悪影響を受ける
他、成形後に耐凍害性が低下することがある。

【０００３】上記発泡性軽量骨材と上記セメント系成形
材料とを混練すると、発泡性軽量骨材の気泡が次第に水
を吸うことによって、セメント系成形材料の軟度が変化
することがあり、混練後にそれらの軟度の変化した混合
材料をポンプで圧送すると、輸送パイプが詰まることが
あった。そのため、上記発泡性軽量骨材を予め濡らして
おき、その吸水率を一律化する必要があったが、軽量骨
材を濡らすためには混練設備とは別に散水設備が必要で
あり、しかも軽量骨材の吸水状態を一律化するために
は、長時間にわたり散水しながら、軽量骨材を練り混ぜ
なければならない。従って、発泡性軽量骨材をセメント
系材料と混合する場合、作業性の低下を防止するために
最初から多めに水を投入するのが通常である。しかし混
練材料に水を多くすることは、セメント成形体の強度を
低下させることになる。また、散水された余剰水は、そ
の後も利用されることもなく廃棄されるため作業性、コ
スト、環境衛生管理において問題があった。

【０００４】一方、軽量骨材としてよく使用されるパ−
ライトやシラスバル−ンなどの無機質発泡性軽量骨材
は、混練の際に破壊しやすく、性能を発揮させるために
は取扱が容易でない。また、ポリスチレンや塩化ビニリ
デンなどの有機質の発泡性軽量骨材や粒状骨材は表面が
疎水性のため、水で濡らすには長時間を必要とした。加
えて、軽量骨材とセメントとの相性においても同様に、
パ−ライトなどの無機発泡性軽量骨材は表面がガラス質
であるため、セメントペ−ストやモルタルやコンクリ−
トとの接着強度を高くすることは困難であり、またポリ
スチレンや塩化ビニリデンなどの有機質の発泡性軽量骨
材や粒状骨材も表面が疎水性のためセメントペ−ストや
モルタルやコンクリ−トと接着しにくいことはよく知ら
れている。上記問題の改善方法として、軽量骨材を濡ら
すことなく打設する方法（特開平９−１６５２７６号に
開示）あるいは金属酸化物や金属水酸化物や、金属硫化
物を添加する方法（特開平９−１２４３７８号に開示）
などが知られているが充分なものでなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたのもので、一律化された吸水率を有し、セ
メントとの接着性に優れた改質軽量骨材とその製造方法
および本発明の改質軽量骨材を使用することにより混練
作業が改善された、物性に優れた土木、建築用軽量セメ
ント成形体を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、（１）土木および／または建築に使用される軽量骨材
であって、軽量骨材表面に金属酸化物、金属水酸化物及
び金属オキシ水酸化物からなる群の少なくとも１種から
なる金属化合物が固着された改質軽量骨材を開発した。
上記の改質軽量骨材は一律化された吸水率を有し、セメ
ントとの接着性に優れた軽量骨材を提供できる。

【０００７】（２）軽量骨材が無機質材料および／ま
たは有機質材料からなる発泡性軽量骨材である上記
（１）に記載の改質軽量骨材。（３）上記金属化合物が珪素、チタン、バナジウム、
クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、アル
ミニウム、亜鉛の中の一種類以上の金属を含む金属化合
物である上記（１）または（２）に記載の改質軽量骨
材。（４）軽量骨材に固着された上記金属化合物に、硫黄
および／または硫黄を含む化合物が固着および／または
化学結合している上記（１）ないし（３）のいずれかに
記載の改質軽量骨材。（１）に対し、上記の改善により
更に発泡性軽量骨材を良好に被覆し、気泡の独立性を高
め、改質軽量骨材の吸水率の一律化がなされ、（１）記
載の改質軽量骨材に比べ一層改善される。

【０００８】（５）土木および／または建築に使用さ
れる軽量骨材と金属酸化物および／または金属水酸化物
および／または金属オキシ水酸化物からなる金属化合物
がコロイド状で存在する溶液を接触させ上記コロイド状
の金属化合物を上記軽量骨材に固着させる改質軽量骨材
の製造方法。上記の製造方法により上記金属化合物を上
記軽量骨材に良好に固着することが可能になり、ひいて
は高性能の本発明の改質軽量骨材が提供できる。

【０００９】（６）土木および／または建築に使用さ
れるセメント成形体であって、軽量骨材に金属酸化物お
よび／または金属水酸化物および／または金属オキシ水
酸化物からなる金属化合物が固着された改質軽量骨材を
使用した軽量セメント成形体。上記により得られる改質
軽量骨材を使用することで、従来問題とされてきた軽量
骨材の混練作業が大きく改善されるため、土木、建築に
使用するための優れた物性を有する軽量セメント成形体
を提供することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の軽量セメント成形体は、
擁壁や地下外周壁や基礎型枠のような土木用材や建物の
内壁材や外壁材などの建築用材としての広い用途に供さ
れるものであり、表面に金属化合物を固着させた改質軽
量骨材を使用することで、軽量でありながら圧縮強度な
どの物性に優れる土木、建築用軽量セメント成形体であ
る。

【００１１】本発明の改質軽量骨材は、通常の軽量骨
材、特に無機質材料および／または有機質材料からなる
発泡性軽量骨材の表面部に金属酸化物や金属水酸化物や
金属オキシ水酸化物からなる金属化合物を固着させるこ
とで軽量骨材が被覆されることにより、セメントとの接
着性に優れた改質軽量骨材である。また、発泡性軽量骨
材においては気泡の独立性を高め、このことがセメント
系材料の混練時の吸水率を一律化し、ひいては優れた物
性を有する軽量セメント成形体を得ることができる。

【００１２】通常、上記金属化合物はパ−ライトやシラ
スバル−ンなどのガラス質の無機質材料やポリスチレン
や塩化ビニリデンなどの有機質の材料の表面には固着困
難であるが、驚くべきことには上記金属化合物をコロイ
ド状として上記軽量骨材と接触させることで固着可能で
あるとの知見を得ることができ、その結果本発明の軽量
骨材の製造を可能にした。以下上記知見を基にした本発
明の軽量骨材の製造方法を説明する。

【００１３】まず、水やアルコールなどの溶媒に、溶媒
可溶性の加水分解可能な金属塩または加水分解可能なア
ルコキシ金属化合物のような有機金属化合物（以下両者
を「金属塩等」という。）を溶解し、ｐＨ調整や加熱を
制御しながら加水分解して浮遊状態でコロイド状の酸化
物、水酸化物またはオキシ酸化物のような金属化合物を
コロイド状に析出させる。次いでこのコロイド状の金属
化合物を含む溶液に前記無機質または有機質の軽量骨材
を浸漬すると、その軽量骨材表面にコロイド状の金属化
合物を容易に固着することができる。このコロイド状の
金属化合物を生成する加水分解の条件は、金属化合物の
金属の種類、その溶解濃度、温度、時間、撹拌状況など
によって異なる。

【００１４】本発明に用いられる金属塩等としては、溶
媒に完全に溶解したのち加熱などのエネルギ−付加やｐ
Ｈ調整により、容易にコロイド状の金属酸化物類を生成
する金属種が適当であるが、一般的には珪素、チタン、
バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケ
ル、銅、アルミニウム、亜鉛の中の何れか一種類の金属
若しくはこれらの混合物が好ましい。また、上記金属の
イオンの価数は大きくても小さくても使用可能である
が、中でもイオンの価数が２価若しくは３価の鉄はコロ
イドの生成が安定し、かつ容易である他、安価であり実
用性に優れる。上記金属化合物としては、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、
ＦｅＯＯＨ、Ｆｅ（ＯＨ）₃ のような金属酸化物や金属
水酸化物や金属オキシ水酸化物を一種類以上含んだ混合
物でもよいし、ＣｕＣｌ₂ ・３Ｃｕ（ＯＨ）₂ のよう
に、一化合物として金属酸化物や金属水酸化物や金属オ
キシ水酸化物を一種類以上含んだ複塩のようなものでも
よい。

【００１５】金属化合物の粒径は比較的広い範囲で実施
可能であるが、大きくなると均一に固着させることがで
きなくなり、固着力が不十分になるためできるだけコロ
イド状で固着させることが重要である。コロイド状であ
るためには溶媒中で沈殿を生じない大きさの粒径であれ
ばよく、金属種により異なるが概ね１ｎｍ〜１０００ｎ
ｍである。

【００１６】金属塩等の濃度は、低くなるにしたがい、
金属化合物の粒径が小さくなるため、通常１０００ｍｍ
ｏｌ／リットル以下の濃度であれば一応実施が可能であ
るが、１００ｍｍｏｌ／リットル以下であることが望ま
しい。金属塩の対イオンは、塩素イオン、硫酸イオン、
硝酸イオンなどの比較的安価なものが用いられるが、臭
素などのハロゲン、亜硫酸イオン、燐酸イオン、亜燐酸
イオン、次亜燐酸イオン、などでもよく、またエトキシ
基、メトキシ基、ブトキシ基、しゅう酸イオン、酒石酸
イオン、クエン酸イオンなどとの有機金属化合物やこれ
らを部分的に含んでいる金属化合物を用いてもよい。ま
た、上記金属塩等の代わりに金属水酸化物や金属酸化物
を用いてもよいし、部分的にこれらを含んでいる金属で
もよい。コロイド状金属化合物を生成させるために、こ
れらを完全に溶解して用いるとよいが、そのためには適
当な酸、アルカリを加えて加熱することも良い方法であ
る。

【００１７】金属塩等を溶解する溶媒としては、水が最
も実用的であるが、メチルアルコ−ルやエチルアルコ−
ル若しくは他の有機溶剤または含水有機溶媒を用いても
よい。また、この場合においてもこれらに適当な酸や塩
基を加えてさらに加熱して金属塩を溶解してもよい。金
属塩等の溶解促進に使用する酸としては、塩酸、硫酸な
どの鉱酸や酢酸、ぎ酸などの有機酸であってもよい。ま
た塩基としては、有機アルカリの他、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、アンモニアなどの入手容易なもの
を用いてもよい。

【００１８】コロイド状金属化合物の生成は状況に応じ
て幅広い温度範囲で実施可能であるが、固着に際し、軽
量骨材の表面に付着する気泡が抜けて軽量骨材と金属化
合物が固着しやすくするためには、略３０ ^oＣ以上であ
れば有効であるが、５０ ^oＣ以上であればさらに好まし
い。

【００１９】コロイド状金属化合物の生成のためのｐＨ
調整に用いる酸としては、塩酸、硫酸、硝酸などの鉱酸
や酢酸、ぎ酸などの有機酸を使用でき、塩基としては、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニアなどの
入手容易なものでよく、酸、塩基の種類はこれら以外に
も実施の状況により広範囲に選択可能である。

【００２０】上記コロイド状金属化合物を生成するｐＨ
調整に際しては、濃度の低い酸または塩基を用いて充分
撹拌しながら、ゆっくりと酸、塩基を添加するとよい。
また、上記コロイド状金属化合物の溶液のｐＨを調整す
るためには緩衝作用のある成分を加えてもよい。さら
に、錯イオンを形成する成分を添加することにより、金
属化合物が凝集沈殿することを防止し、溶液中でコロイ
ド状金属化合物を浮遊状態に維持することができる。

【００２１】上述のとおり、コロイド状金属化合物を生
成する適合条件は、溶媒、金属塩等の金属種、対イオ
ン、溶解濃度、製造温度、撹拌、ｐＨ調整の各条件によ
って異なるが、特に、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ₃ ）を水に
溶解して１０ｇ／リットル水溶液にした後、５０ ^oＣ〜
８０ ^oＣで充分に撹拌して、ｐＨ＜２．５に調整すると
コロイド状の鉄酸化物が安定かつ容易にが得られるし、
ＡｌＣｌ₃ ・６Ｈ₂ Ｏを１０ｇ／リットルの水溶液濃度
でｐＨ＜５．６にするとコロイド状のアルミニウム化合
物が、また、ＣｕＣｌ₂ ・２Ｈ₂ Ｏを１０ｇ／リットル
の水溶液濃度でｐＨ＜４．５にするとコロイド状の銅化
合物が得られる。上記ＣｕＣｌ₂ ・２Ｈ₂ Ｏの場合、使
用する塩基としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウ
ム等の強塩基よりもアンモニアのほうが析出するコロイ
ド状の金属化合物の粒径が小さくなる。

【００２２】上記で得られたコロイド状金属化合物は凝
集沈殿しやすいので、軽量骨材に速やかに固着させるの
がよい。この場合、上記コロイド状金属化合物に軽量骨
材を接触させることにより固着させるが、その接触法と
して、コロイド状金属化合物の懸濁液に軽量骨材を浸漬
する方法（浸漬法）や軽量骨材にコロイド状金属化合物
の懸濁液をスプレ−する方法（スプレ−法）などがあ
り、浸漬法ではコロイド状金属化合物の液の中で軽量骨
材を移動させる連続法や静止したまま浸漬するバッチ法
でもよい。スプレ−法では、コロイド状金属化合物の懸
濁液のスプレ−の中を軽量骨材を移動させてもよく、静
止している軽量骨材にスプレ−が移動してもよい。

【００２３】コロイド状金属化合物の固着を助長するた
めには、これらの接触にエネルギ−を付加することが有
効である。エネルギ−の付加には、対流伝熱や赤外線の
照射などの輻射や電界、磁界を誘導する短波長（超短
波、極超短波、マイクロ波、ミリ波など）の電磁波によ
る波動エネルギ−の付加の他、紫外線、電子線などによ
るコロイド状金属化合物の液内のイオンを活性化する因
子を供給する励起方式などがある。この他、軽量骨材を
あらかじめ界面活性剤などで処理し、その表面に親水基
を付着させておいてもよいし、コロナ放電処理や帯電防
止処理、あるいは親水性モノマ−のグラフト重合を施す
ことも有効である。

【００２４】軽量骨材に固着させる上記コロイド状金属
化合物の組成、粒径、固着量は、金属の種類、金属塩の
濃度、温度、ｐＨ調整条件、軽量骨材の浸漬時間、反応
温度を変化させることで制御することができる。上記コ
ロイド状金属化合物の軽量骨材への固着量は、軽量骨材
の種類（密度）、軽量骨材の表面積とコロイドの粒径に
よって異なるが、金属化合物の軽量骨材に対する重量比
（金属化合物／軽量骨材）として１×１０^-7〜０．１の
範囲が適当である。固着量がこの範囲より少なすぎると
効果が減少し、また軽量骨材の表面全体に金属化合物が
固着されると固着量が飽和し、それ以上に固着しても増
量効果はない。

【００２５】また、改質軽量骨材に固着されたコロイド
状金属化合物には、固着量を増加するために、さらに硫
黄や硫黄化合物と固着したり結合することもできる。こ
れら硫黄や硫黄化合物には硫黄粉末、硫化水素、チオ硫
酸ナトリウム、チオ硫酸アンモニウムなどの還元性硫黄
化合物や硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化鉄などの
金属硫化物があるが、これら以外の硫化物や硫黄化合物
や硫黄含有物であってもよい。これら硫黄や硫黄化合物
は硫黄元素の持つ電子的性質により、上記金属化合物と
一部が酸化還元、置換反応などにより化学結合する他、
硫黄粉末や硫黄化合物などおよびこれら同士の反応で生
じる硫黄や硫黄化合物などが上記金属化合物に固着す
る。

【００２６】これら硫黄や硫黄化合物は、コロイド状金
属化合物の生成に用いられたものと同様の溶媒に溶解ま
たは懸濁して使用することができる。また、必要に応じ
てこれら硫黄または硫黄化合物含有の溶解液や懸濁液を
冷却して軽量骨材にこれら硫黄や硫黄化合物を化学結合
させるかあるいは固着させてもよい。これら硫黄や硫黄
化合物の上記金属化合物への化学結合や固着を助長する
ためにはこれらの接触にエネルギ−を付加するとよい。

【００２７】エネルギ−付加の手段としては、コロイド
状金属化合物の固着の場合と同様に、対流伝熱や赤外線
の照射などの輻射や電界、磁界を誘導する短波長（超短
波、極超短波、マイクロ波、ミリ波など）の電磁波によ
る波動エネルギ−の付加の他、紫外線、電子線などによ
るコロイド状金属化合物の液内のイオンを活性化する因
子を供給する励起方式などがある。

【００２８】金属化合物の固着後、改質された軽量骨材
は、固着していない金属塩等、アルカリ、酸、水以外の
溶媒、固着していない上記金属化合物、副生する塩など
を除去するために水洗をしたほうがよいが、水道水、井
戸水、イオン交換水、工業用水などがよく使用される。
また、水温は状況に応じて幅広い範囲の選択ができる
が、経済的には常温が有利であり、洗浄効率では高温の
ほうがよい。

【００２９】また、上記金属化合物の固着を安定させる
ために、過剰な固着、若しくは固着が不安定な上記金属
化合物を除去するために、固着した上記金属化合物を溶
解したり、軽量骨材から剥離させない適切な酸、アルカ
リ、溶剤、洗浄剤で過剰な固着物または不安定な固着物
を除去した後に水洗するのも効果的である。この場合、
酸やアルカリとしては、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、ぎ
酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニアな
どから入手容易なものを選べばよいし、洗浄剤はノニオ
ン系、アニオン系、カチオン系の界面活性剤などを水、
酸、アルカリに溶解したものなどでもよいし、またその
場合の溶媒は上記金属化合物を固着する際に用いたもの
と同様の溶剤を使用することができる。

【００３０】水洗の方法は一例として、改質軽量骨材が
水洗工程を移動する連続法や改質軽量骨材を容器に入れ
てこれを浸水したり容器を停止してシャワ−するなどの
バッチ法などが実施されている。また、洗浄の方式は浸
漬洗浄、スプレ−洗浄、電解洗浄（電気化学的に洗浄す
る方法）などがよく採用されている。浸漬洗浄の場合、
改質軽量骨材を入れた容器を搖動したりエア−などで水
を撹拌すると洗浄効率がよい。その他、容器を回転して
洗浄する方法、シャワ−やスクラバ−（回転ブラシで擦
る方法）を使用するスプレ−洗浄でもよい。更に、ノズ
ルの先に超音波振動を取り入れたスプレ−水を使用すれ
ばより水洗効率を高められる。

【００３１】本発明成形体の製造に使用する改質軽量骨
材を大別すると、原料として無機質軽量骨材と有機質軽
量骨材がある。無機質軽量骨材には、真珠岩、黒曜石、
松脂岩などの真珠岩類の原石を粉砕、焼成させたパ−ラ
イトや膨張性頁岩を焼成させたメサライト（商標）など
の人工軽量骨材がよく使用されている。その他、シラス
バル−ンやガラスなどの発泡体が使用される。有機質軽
量骨材には、スチレン、塩化ビニリデン系樹脂発泡体が
よく使用されている。塩化ビニリデン系樹脂発泡体は、
そのホモポリマ−のみでなく、アクリロニトリル、スチ
レン、α−メチルスチレンやアクリル酸メチルなどのメ
タアクリル酸エステル類、Ｎ−フェニルマレイミドなど
のＮ−置換マレイミドとの共重合物も使用されている。
この場合の共重合体は架橋構造体であってもよい。軽量
骨材の径、発泡倍率、焼成条件、発泡剤、添加量は使用
される土木、建築材料の軽量化率、物性、用途などに応
じて選択すればよい。

【００３２】本発明の改質軽量骨材はセメントミルク、
セメントスラリ−、モルタル、コンクリ−トなどの広範
囲の土木、建築用材料に使用でき、またこれをセメント
成形体とする場合には湿式抄造法、流し込み成形法、押
出し成形法などの成形方法をまた養生法としては自然養
生、蒸気養生、オ−トクレ−ブ養生などの養生法を状況
に応じて採用すればよい。土木、建築用材料として本発
明の改質軽量骨材と共に使用するセメントとしては、ポ
ルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、
アルミナセメントなどのセメント類を一種類で使用した
り、これらと半水石膏、二水石膏、スラグなどを混合し
て使用してもよい。

【００３３】また、これらに適当な添加物を混入しても
よく、無機質添加物としてはフライアッシュ、ミクロシ
リカ、エアロゾル等、また分散性の向上と粘性を調整す
るためには界面活性剤を添加するとよい。界面活性剤は
スルホン酸系塩や高級多価アルコ−ル系メチルセルロ−
ス、ヒドロキシエチルセルロ−ス等のセルロ−ス誘導体
の混合物などを使用することができる。更に、曲げ強
度、衝撃強度等の動的な強度を補強するためにはワラス
トナイト、セピオライト、アスベストなどの鉱物繊維あ
るいはポリプロピレン、ポリアミド、ガラス、ビニロ
ン、アクリル、炭素などの人造繊維を添加するとよい。
また、必要に応じ本発明の改質軽量骨材と共に他の粗骨
材や細骨材あるいは天然骨材や人工骨材などを混用する
ことができる。

【００３４】

【実施例】（吸水率の測定）本発明においては、吸水率
は次のようにして測定した。改質軽量骨材１００ｇをネ
ットに入れ、これに重りを付けて２４時間、水中に確実
に浸漬させた。その後これを水中から引き上げネットご
と吊し、水が滴らなくなった時点の改質軽量骨材の重量
Ｗ₁ （ｇ）を測定した。次に、その改質軽量骨材を１０
５ ^oＣで２４時間乾燥した後の重量Ｗ₂ （ｇ）を測定し
た。上記Ｗ₁ とＷ₂ から次式により改質軽量骨材の吸水
率を計算した。吸水率（％）＝１００×（Ｗ₁ −Ｗ₂ ）/ Ｗ₂

【００３５】（実施例１）反応槽に濃度が１０ｇ／リッ
トルに調製されたＦｅＣｌ₃ 水溶液を７０ ^oＣに加熱し
た後、十分に撹拌しながら苛性ソーダを滴下してｐＨ
１．８に調整し、鉄化合物のコロイド状懸濁液を得た。
こうしてできたコロイド状鉄化合物懸濁液に、ネット状
の袋に詰めた人工軽量細骨材（真珠岩パーライト）を１
０分間浸漬した。その後、水洗槽に上記ネット状の袋の
ままの軽量細骨材を浸漬し、水をオーバーフローさせな
がら水洗いした後、袋を取出して放置した。その結果、
上記人工軽量細骨材表面が少し赤くなったのが目視で観
察されたが、滴る水の色は無色であった。この人工軽量
骨材は電子顕微鏡による表面観察から真珠岩パーライト
の気泡は独立気泡のまま鉄化合物に覆われているのが確
認され、鉄化合物の固着量は５．０重量％であった。

【００３６】（実施例２）反応槽に濃度が１０ｇ／リッ
トルに調製されたＦｅＣｌ₃ 水溶液を７０ ^oＣに加熱し
た後、十分に撹拌しながら苛性ソーダを滴下してｐＨ
１．８に調整し、鉄化合物のコロイド状懸濁液を得た。
こうしてできたコロイド状鉄化合物懸濁液に、ネット状
の袋に詰めた人工軽量細骨材（スーパーメサライト）を
１０分間浸漬した。その後、水洗槽に上記ネット状の袋
のままの軽量細骨材を浸漬し、水をオーバーフローさせ
ながら水洗いした後、袋を取出して放置した。その結
果、人工軽量細骨材表面が少し赤くなったのが目視で観
察されたが、滴る水の色は無色であった。

【００３７】（実施例３）反応槽に濃度が１０ｇ／リッ
トルに調製されたＦｅＣｌ₃ 水溶液を７０ ^oＣに加熱し
た後、十分に撹拌しながら苛性ソーダを滴下してｐＨ
１．８に調整し、鉄化合物のコロイド状懸濁液を得た。
こうしてできたコロイド状鉄化合物懸濁液に、ネット状
の袋に詰めた人工軽量細骨材（発泡倍率３６倍の塩化ビ
ニリデン発泡体）を１０分間浸漬した。その後、水洗槽
に上記ネット状の袋のままの軽量細骨材を浸漬し、水を
オーバーフローさせながら水洗いした後、袋を取出して
放置した。その結果、人工軽量細骨材表面が少し赤くな
ったのが目視で観察されたが、滴る水の色は無色であっ
た。この人工軽量骨材は電子顕微鏡による表面観察から
塩化ビニリデン発泡体の気泡は独立気泡のまま鉄化合物
に覆われているのが確認された。

【００３８】（実施例４）反応槽に濃度が１０ｇ／リッ
トルに調製されたＦｅＣｌ₃ 水溶液を７０ ^oＣに加熱し
た後、十分に撹拌しながら苛性ソーダを滴下してｐＨ
１．８に調整し、鉄化合物のコロイド状懸濁液を得た。
０．１％のアニオン性界面活性剤水溶液に５分間浸漬し
てから水洗槽で水をオーバーフローさせながら水洗した
人口軽量骨材（ポリスチレン発泡体）をネット状の袋に
入れ、上記の方法で製造したコロイド状鉄化合物溶液に
１０分間浸漬した。その後、水洗槽に上記ネット状の袋
のままの軽量細骨材を浸漬し、水をオーバーフローさせ
ながら水洗いした後、袋を取出して放置した。その結
果、人工軽量細骨材表面が少し赤くなったのが目視で観
察されたが、滴る水の色は無色であった。

【００３９】（実施例５）反応槽に濃度が１０ｇ／リッ
トルに調製されたＮｉ（ＮＯ₃ ）₂ 水溶液を７０^oＣに
加熱した後、十分に撹拌しながら苛性ソーダを滴下して
ｐＨ３．５に調整し、ニッケル化合物のコロイド状懸濁
液を得た。こうしてできたコロイド状金属化合物懸濁溶
液に、ネット状の袋に詰めた人工軽量細骨材（発泡倍率
３６倍の塩化ビニリデン発泡体）を２０分間浸漬した。
その後、水洗槽に上記ネット状の袋のまま軽量細骨材を
浸漬し、水をオーバーフローさせながら水洗いした後、
袋を取出して放置した。その結果、人工軽量細骨材表面
が少し黒くなったのが目視で観察されたが、滴る水の色
は無色であった。

【００４０】（実施例６）反応槽に濃度が１ｇ／リット
ルに調製されたＣｕＣｌ₂ 水溶液を７０ ^oＣに加熱した
後、十分に撹拌しながら苛性ソーダを滴下してｐＨ３．
５に調整し、銅化合物のコロイド状懸濁液を得た。こう
してできたコロイド状銅化合物懸濁液に、ネット状の袋
に詰めた人工軽量細骨材（スーパーメサライト）を１０
分間浸漬した。その後、水洗槽に上記ネット状の袋のま
まの軽量細骨材を浸漬し、水をオーバーフローさせなが
ら水洗いした後、袋を取出して放置した。その結果、人
工軽量細骨材表面が少し青くなったのが目視で観察され
たが、滴る水の色は無色であった。

【００４１】（実施例７）反応槽に濃度が１０ｇ／リッ
トルに調製されたＦｅＣｌ₃ 水溶液を７０ ^oＣに加熱し
た後、十分に撹拌しながら苛性ソーダを滴下してｐＨ
１．８に調整し、鉄化合物のコロイド状懸濁液を得た。
コンベア上でネット状の容器に詰めた人工軽量細骨材
（スーパーメサライト）を走行させながら、上記のコロ
イド状化合物懸濁液をシャワーした後、その後段におい
て更に水でシャワーして水洗した。その結果、人工軽量
細骨材表面が少し赤くなったのが目視で観察されたが、
滴る水は無色であった。

【００４２】（実施例８）反応槽に濃度が１０ｇ／リッ
トルに調製されたＦｅＣｌ₃ 水溶液を７０ ^oＣに加熱し
た後、十分に撹拌しながら苛性ソーダを滴下してｐＨ
１．８に調整し、鉄化合物のコロイド状懸濁液を得た。
こうしてできたコロイド状鉄化合物懸濁液に、ネット状
の袋に詰めた人工軽量細骨材（真珠岩パーライト）を１
０分間浸漬した後袋を取出して放置した。その結果、人
工軽量細骨材表面が少し赤くなったのが目視で観察さ
れ、滴る液滴の色は赤色であった。

【００４３】（実施例９）反応槽に濃度が１０ｇ／リッ
トルに調製されたＦｅＣｌ₃ 水溶液を７０ ^oＣに加熱し
た後、十分に撹拌しながら苛性ソーダを滴下してｐＨ
１．８に調整し、鉄化合物のコロイド状懸濁液を得た。
こうしてできたコロイド状鉄化合物懸濁液に、ネット状
の袋に詰めた人工軽量細骨材（スーパーメサライト）を
超音波振動をかけながら１０分間浸漬した。その後、水
洗槽に上記ネット状の袋のままの軽量細骨材を浸漬し、
水をオーバーフローしつつ超音波振動しながら水洗いし
た後、袋を取出して放置した。その結果、人工軽量細
骨材表面が少し赤くなったのが目視で観察されたが、滴
る水の色は無色であった。

【００４４】（実施例１０）反応槽に濃度が１０ｇ／リ
ットルに調製されたＦｅＣｌ₃ 水溶液を７０ ^oＣに加熱
した後、十分に撹拌しながら苛性ソーダを滴下してｐＨ
１．８に調整し、鉄化合物のコロイド状懸濁液を得た。
こうしてできたコロイド状鉄化合物懸濁液に、ネット状
の袋に詰めた人工軽量細骨材（発泡倍率３６倍の塩化ビ
ニリデン発泡体）を２０分間浸漬した。その後、水洗槽
に上記ネット状の袋のままの人工軽量細骨材を浸漬し、
水をオーバーフローさせながら水洗いした後、袋を取出
して放置した。その結果、人工軽量細骨材表面が少し赤
くなったのが目視で観察されたが、滴る水の色は無色で
あることを確認し、その後更に１ｇ／リットルの硫黄粉
末を含むジエチルアミン溶液に上記ネット状の袋に詰め
た人工軽量骨材を浸漬し、煮沸した。次いで水洗槽に上
記ネット状の袋のままの軽量細骨材を浸漬し、水をオー
バーフローさせながら水洗いした後、袋を取出して放置
した。その結果、軽量骨材の表面が少し黒くなったのが
目視で観察できた。

【００４５】（比較例１）人工軽量細骨材（真珠岩パ−
ライト）をそのままを使用した。（比較例２）人工軽量粗骨材（ス−パ−メサライト）を
そのまま使用した。（比較例３）人工軽量骨材（発泡倍率３６倍の塩化ビニ
リデン発泡体）をそのまま使用した。（比較例４）人工軽量骨材（ポリスチレン発泡体）をそ
のまま使用した。実施例１〜１０、比較例１〜４の軽量
骨材の吸水率を表１に示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】（測定値の考察）無機質系軽量骨材はコロ
イド状金属化合物が固着して気泡が塞れたために吸水率
が低下したことを示している。これに対し、有機質系軽
量骨材はコロイド状金属化合物が固着して表面が親水性
になって吸水率が上昇したことを示している。

【００４８】（軽量セメント成形体の強度）モルタルミ
キサ−でポルトランドセメント２．２Ｋｇと標準砂２．
２Ｋｇを混合し、これに実施例４のポリスチレン発泡体
の改質軽量骨材及び比較例４に示した軽量骨材としての
ポリスチレン発泡体を次表に示す量を加え更に混合した
後に２．０Ｋｇの水を加えて混練し、これを金型に打設
した。これを温度２０ ^oＣ、湿度６０％の恒温室内で４
週間気乾養生した。得られた軽量セメント成形体の曲げ
強度と圧縮強度を測定した結果を表２に示す。尚、曲げ
強度はスパン２０ｃｍ、荷重速度１．０ｃｍ／ｍで測定
した。

【００４９】

【表２】

【００５０】

【発明の効果】本発明の改質軽量骨材は親水性の金属化
合物が粒子表面に固着されているため、表面がガラス質
の無機系軽量骨材あるいは疎水性の有機高分子系の軽量
骨材であっても一律化された吸水性を有している。この
ためセメントなどと本発明の改質軽量骨材との接着強度
を改善しているので曲げ強度や圧縮強度などの物性に優
れた成形体を提供することができる。なお軽量骨材の一
律化された吸水性は、セメントモルタルの混練作業性を
改善し、例えば該改質軽量骨材を使用したモルタルは、
ポンプ圧送の際の輸送パイプラインの閉塞の危険性を大
きく改善する。このことは閉塞防止のために余分の水の
添加を不要としており、このためこのモルタルから得ら
れるコンクリート成形体は強度を高く維持できることに
なる。特に、金属化合物で改質された軽量骨材に更に硫
黄および／または硫黄を含む化合物による処理は、金属
化合物が良好に固着された改質軽量骨材を製造すること
ができる効果並びに発泡性軽量骨材において気泡の独立
性一層高めるため、吸水率を一律化し、作業性、物性、
耐久性の改善に効果を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】土木および／または建築に使用される軽
量骨材であって、軽量骨材表面部に金属酸化物、金属水
酸化物及び金属オキシ水酸化物からなる群の少なくとも
１種からなる金属化合物が固着された改質軽量骨材。
【請求項２】軽量骨材が無機質材料および／または有
機質材料からなる発泡性軽量骨材である請求項１に記載
の改質軽量骨材。
【請求項３】上記金属化合物が珪素、チタン、バナジ
ウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、
銅、アルミニウム、亜鉛の中の一種類以上の金属を含む
金属化合物である請求項１または２に記載の改質軽量骨
材。
【請求項４】軽量骨材に固着された上記金属化合物
に、硫黄および／または硫黄を含む化合物が固着および
／または化学結合している請求項１ないし３のいずれか
１項に記載の改質軽量骨材。
【請求項５】土木および／または建築に使用される軽
量骨材と金属酸化物および／または金属水酸化物および
／または金属オキシ水酸化物からなる金属化合物がコロ
イド状で存在する溶液を接触させ上記コロイド状の金属
化合物を上記軽量骨材に固着させる改質軽量骨材の製造
方法。
【請求項６】土木および／または建築に使用されるセ
メント成形体であって、軽量骨材に金属酸化物および／
または金属水酸化物および／または金属オキシ水酸化物
からなる金属化合物が固着された改質軽量骨材を使用し
た軽量セメント成形体。