JP2000193658A - 水蒸気養生軽量気泡コンクリ―トの劣化度定量評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水蒸気養生軽量気泡コンクリートの劣化度を
定量的に評価する。 【解決手段】 熱分析法で炭酸カルシウム分を定量測定
して得た酸化カルシウム換算量Ｃと、全カルシウム分を
定量測定して得た酸化カルシウム換算量Ｃｍａｘと、全
硫黄分を定量測定して得た硫酸カルシウムの酸化カルシ
ウム換算量Ｃｓと、同一の製造方法で製造した未炭酸化
試料において、熱分析法で炭酸カルシウム分を定量測定
して得た酸化カルシウム換算量Ｃｏとを得て、（Ｃ−Ｃ
ｏ）／（Ｃｍａｘ−Ｃｓ−Ｃｏ）×１００なる式の炭酸
化度Ｄｃ（％）により、劣化を定量評価する。前記熱分
析法は、熱重量−示差熱分析装置（ＴＧ−ＤＴＡ）を用
い、６００℃〜９００℃における吸熱ピークに対応する
炭酸ガスの重量減少量を定量測定するのが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物の材料とし
て使用された水蒸気養生軽量気泡コンクリートをサンプ
ルし、劣化度を定量評価する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水蒸気養生軽量気泡コンクリート（軽量
気泡コンクリート：ＡＬＣ）は、絶乾かさ比重０．５程
度の軽量なコンクリート材料であり、耐火性、断熱性、
施工性などに優れているため、建築物の壁、屋根、ある
いは床のパネルとして、広く使用されている。

【０００３】一般に、水蒸気養生軽量気泡コンクリート
のパネルは、以下の手順で製造する。

【０００４】珪石や珪砂などの珪酸質原料と、セメント
や生石灰等の石灰質原料とを主原料とし、必要に応じ
て、繰り返し原料や石膏、炭酸カルシウム、界面活性
剤、撥水性能付与剤などの添加物と、適量の水と、発泡
剤であるアルミニウム粉末などとを加え、混練してスラ
リーを作成する。このスラリーを、予め補強用鉄筋をセ
ットした型枠内に注入する。前記発泡剤の発泡と同時に
水和反応による硬化が次第に起こり、気泡が内蔵された
半可塑性体が得られる。

【０００５】製造方法によっては、珪酸質原料として高
炉スラグやフライアッシュ、石灰炭などを使用したり、
発泡剤の代わりとして、予め作製した泡をスラリーに混
練するプレフォーム方式を採用することがある。

【０００６】所望時間経過した後に、適度な硬さに硬化
した半可塑性体を型枠から取り出し、ピアノ線や刃など
を用いて所望寸法に切断した後、オートクレーブによる
高温高圧水蒸気養生により、主成分がトバモライト−１
１Ａ（１１Ａは１１オングストロームを意味しており、
層状鉱物であるトバモライトの層の厚さ方向の繰り返し
単位を意味する。）である水蒸気養生軽量気泡コンクリ
ートパネルが得られる。

【０００７】以上説明したように、水蒸気養生軽量気泡
コンクリートは、珪酸塩とカルシウム分を主原料とし、
水蒸気養生することで、珪酸カルシウム水和物のトバモ
ライト−１１Ａが生成する。このトバモライト−１１Ａ
と、未反応物として残留した原料の珪酸塩とが水蒸気養
生軽量気泡コンクリートを構成する主な物質となる。

【０００８】このような水蒸気養生軽量気泡コンクリー
トを建築材料として使用すると、水蒸気養生軽量気泡コ
ンクリート自体が湿気を取り込み、大気中の炭酸ガスと
反応して、トバモライト−１１Ａは非晶質珪酸塩（シリ
カゲル）と炭酸カルシウムとに分解する、いわゆる炭酸
化という反応が起きる。大気の湿度や炭酸ガス濃度など
により、トバモライト−１１Ａの分解度が異なり、特に
雰囲気の相対湿度が高い時に、進行が速くなるため、建
築物のおかれた条件によって、炭酸化の進行の度合いが
異なる。表面の仕上げ材によっても、炭酸化の進行を完
全に抑えることは難しい。

【０００９】水蒸気養生軽量気泡コンクリートは、炭酸
化することにより収縮し、さらに炭酸化した水蒸気養生
軽量気泡コンクリートは、炭酸化していない水蒸気養生
軽量気泡コンクリートよりも、乾燥収縮率が２倍〜数倍
にもなることから、雰囲気の相対湿度の変化によって長
さが変化することになる。これらの長さの変化により、
水蒸気養生軽量気泡コンクリートには、網目状のひび割
れ、亀裂が発生する。

【００１０】長年継続的に使用した建築物における、こ
のような水蒸気養生軽量気泡コンクリートの表面あるい
は内部に発生する亀裂は、建築物の外観を損ねるほか、
雨水の浸入、建築物としての強度低下、たわみ、外観低
下、破片の落下などを引き起こすため、大きな問題とな
っている。

【００１１】そこで、メーカー各社は、水蒸気養生軽量
気泡コンクリートの耐久性を向上させるために、仕上げ
材の選定や補修時期の明示、劣化した水蒸気養生軽量気
泡コンクリートパネルの補修方法、さらには、耐炭酸化
パネルの開発などに取り組んでいる。しかし、水蒸気養
生軽量気泡コンクリートの炭酸化を定量評価する方法が
確立されていないため、様々な実験データを比較して、
前記補修方法や耐炭酸化パネルの開発のための検討や考
察をすることが難しく、各研究結果が効率的に開発や製
品への応用に展開されていないという問題があった。

【００１２】また、建築物に使用されている水蒸気養生
軽量気泡コンクリートの劣化は、主に、亀裂の発生程度
を目視で判断する方法で評価される。しかし、この方法
では正確な劣化の定量評価ができないので、実際に使用
されている水蒸気養生軽量気泡コンクリートの破片を採
取し、該破片を化学分析などで定量測定する方法が考え
られる。

【００１３】しかし、カルシウムは、トバモライト−１
１Ａと、炭酸化で生成した炭酸カルシウムとの両者に含
まれ、珪素は、トバモライト−１１Ａと、炭酸化で分解
生成した非晶質珪酸塩、未反応原料の珪酸塩に含まれ
る。従って、化学分析などの元素分析からでは、分解し
ないで残存しているトバモライト−１１Ａ、炭酸化で生
成した非晶質珪酸塩および炭酸カルシウムを、それぞれ
定量測定することは不可能である。

【００１４】元素を定量測定する方法ではなく、結晶質
物質を定量測定する方法として、粉末Ｘ線回折法があ
る。採取した破片をＸ線回折装置で分析すると、非晶質
珪酸塩は検出されないが、トバモライト−１１Ａと炭酸
カルシウムの有無を判断することができ、結晶性物質の
定量分析を行うことが可能である。しかし、水蒸気養生
軽量気泡コンクリートには、製造過程での副生成物、添
加物を加えている場合の添加物、また劣化に伴う反応に
よって生成する新たな多くの物質が存在するため、Ｘ線
回折装置で正確な定量測定を行うことは困難である。

【００１５】そのため、検出されたピーク強度を比較す
ることが考えられるが、Ｘ線回折装置では、ピーク強度
と含有量とに相関性は無いため、正常品を基準にした比
較しか行えず、水蒸気養生軽量気泡コンクリートの劣化
の度合い（劣化度）を判断するとき、数値として把握す
ること、すなわち定量評価は不可能であった。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、水蒸気養生軽量気泡コンクリートを建築
物として使用して劣化したときに、トバモライト−１１
Ａが分解して生成する炭酸カルシウムを、正確に定量測
定することで、水蒸気養生軽量気泡コンクリートの劣化
度を数値として定量的に評価する方法を提供することで
ある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の方法は、水蒸気養生軽量気泡コンクリート
の被検試料について、熱分析法で炭酸カルシウム分を定
量測定して得られる炭酸カルシウムの酸化カルシウム換
算量Ｃと、全カルシウム分を定量測定して得られる全カ
ルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃｍａｘとを得て、Ｃ
／Ｃｍａｘ×１００なる式の炭酸化度Ｄｃ１（％）によ
り、前記被検試料の劣化度を定量評価する。

【００１８】水蒸気養生軽量気泡コンクリートの製造工
程で使用される酸化カルシウム、水酸化カルシウム、お
よびセメント中のカルシウムの使用量を酸化カルシウム
量に換算して計算することで、全カルシウムの酸化カル
シウム換算量Ｃｍａｘを得てもよい。

【００１９】あるいは、水蒸気養生軽量気泡コンクリー
トの被検試料について、熱分析法で炭酸カルシウム分を
定量測定して得られる炭酸カルシウムの酸化カルシウム
換算量Ｃ（重量％）と、全カルシウム分を定量測定して
得られる全カルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃｍａｘ
（重量％）と、全硫黄分を定量測定して得られる硫酸カ
ルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃｓ（重量％）と、前
記被検試料と同一の製造方法で製造した未炭酸化試料に
ついて、熱分析法で炭酸カルシウム分を定量測定して得
られる炭酸カルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃ０（重
量％）とを得て、（Ｃ−Ｃ０）／（Ｃｍａｘ−Ｃｓ−Ｃ
０）×１００なる式の炭酸化度Ｄｃ２（％）により、前
記被検試料の劣化度を定量評価する。

【００２０】炭酸カルシウム分を定量測定する前記熱分
析法が、熱重量−示差熱分析装置（ＴＧ−ＤＴＡ）を用
い、６００℃〜９００℃における吸熱ピークに対応する
炭酸ガスの重量減少量を測定する方法であることが好ま
しい。

【００２１】そして、前記炭酸化度が、５０％以上であ
る被検試料は、耐久性が劣化したと診断する。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の方法の第１の態様として
は、水蒸気養生軽量気泡コンクリートの被検試料に対し
て、熱分析法により、６００〜９００℃付近で炭酸カル
シウムが分解したときに生じる炭酸ガスに相当する重量
減少量を定量測定し、この重量減少量から被検試料中の
炭酸カルシウム分を算出し、これを酸化カルシウム量に
換算した量Ｃと、化学分析で全カルシウム分を定量測定
し、これを酸化カルシウム量に換算した量Ｃｍａｘとを
得て、炭酸化度すなわちＣ／Ｃｍａｘ×１００を算出す
ることで、該炭酸化度により被検試料の劣化度を定量的
に評価する方法である。ＡＬＣの炭酸化度の測定には、
炭酸ガス結合量とカルシウム分含有量の測定が必要であ
る。

【００２３】本発明の方法の第２の態様では、水蒸気養
生軽量気泡コンクリートの炭酸化度Ｄｃを［（Ｃ−Ｃ
０）／（Ｃｍａｘ−Ｃｓ−Ｃ０）×１００]なる式で得
る。

【００２４】式中の符号は、前述の通りであり、Ｃは、
熱分析法で炭酸カルシウム分を定量測定した酸化カルシ
ウム換算量（重量％）であり、Ｃｍａｘは、全カルシウ
ム分を定量測定した酸化カルシウム換算量（重量％）で
あり、Ｃｓは、硫酸カルシウム分を定量測定した酸化カ
ルシウム換算量（重量％）である。また、Ｃ０は、被検
試料と同一の製造方法で製造した未炭酸化試料（標準試
料）において、すなわちトバモライト起源以外の炭酸カ
ルシウム分を熱分析法で定量測定した酸化カルシウム換
算量（重量％）である。炭酸化度Ｄｃを算出することに
より、様々な種類の全ての水蒸気養生軽量気泡コンクリ
ートの炭酸化度を、同一の基準で比較できる。

【００２５】（１）熱分析法 本発明に用いる熱分析法の測定装置には、炭酸カルシウ
ムの分解に伴う重量減少量がわかるように、熱重量分析
測定装置を用いるが、炭酸カルシウムの分解を明確にす
るために、示差熱分析測定が同時に行える熱重量−示差
熱分析装置（ＴＧ−ＤＴＡ）が望ましい。

【００２６】なお、炭酸ガス結合量の分析方法として
は、燃焼により発生した炭酸ガスを定量する方法（例え
ば、燃焼ＩＲスペクトル法）や、酸により分離した炭酸
ガスを定量する方法（例えば、塩酸分解クーロメトリ
ー）もあるが、炭酸カルシウム中の炭酸ガスのみを分析
できる熱分析法が好ましい。

【００２７】（２）炭酸カルシウム 炭酸カルシウムには、結晶構造の異なるものがいくつか
存在するが、いずれも加熱すると６００〜９００℃付近
で酸化カルシウムと炭酸ガスに分解するため、劣化にお
けるトバモライト−１１Ａの分解によって生じる炭酸カ
ルシウムがいずれの結晶形態であっても、炭酸カルシウ
ム量は熱分析法で定量測定することが可能である。

【００２８】（３）化学分析 化学分析は、カルシウムが定量測定できる方法であれ
ば、どのような方法を用いても可能であるが、カルシウ
ムを正確に定量測定できるＩＣＰ法が望ましい。

【００２９】（４）カルシウム分 水蒸気養生軽量気泡コンクリートの製造工程では、添加
物としてトバモライト−１１Ａの生成反応に関与しない
カルシウム化合物を加えることがある。例えば、硫酸カ
ルシウムなどである。水蒸気養生軽量気泡コンクリート
の劣化度の計算に、このカルシウム化合物の含有量を加
えると、１００％の劣化が起きないことになるため、劣
化度の計算からは除外しなくてはならない。トバモライ
トの生成反応に関与しないカルシウム化合物は、塩をつ
くっている元素を化学分析で定量測定して、酸化カルシ
ウム量に換算して、全カルシウム分から差し引くこと
で、正確に劣化度を算出することができる。

【００３０】一般に、水蒸気養生軽量気泡コンクリート
は、トバモライト−１１Ａの理論組成よりも低いＣａ／
Ｓｉ比で製造されており、さらに、オートクレーブ養生
のため、原料に添加された石膏中のカルシウム分を除
き、カルシウム分は全てトバモライト−１１Ａに含まれ
ていると考えられる。そこで、第１の態様に示すよう
に、トバモライト−１１Ａ中のカルシウム分と化学的に
結合し、炭酸カルシウムとなった炭酸ガス量を定量測定
して、炭酸化度を求め、これを劣化度とする方法は、合
理的で適当な方法である。ただし、第２の態様に示すよ
うに、原料に炭酸カルシウムを配合する影響や、オート
クレーブ養生前の半可塑性体が炭酸ガスと化学的に結合
する影響を取り除き、かつ、前記炭酸ガスのカルシウム
分との結合を、オートクレーブ養生後に限定することが
望ましい。

【００３１】また、トバモライト−１１Ａを様々な条件
において炭酸化させた時、トバモライト−１１Ａに含ま
れるカルシウム分のうち、どの程度が炭酸化により炭酸
カルシウムに分解するのか、現在までのところ分かって
いない。つまり、トバモライト−１１Ａに含まれるカル
シウム分に、炭酸ガスを化学的に結合させ、該結合を飽
和させた炭酸ガス量が、一義的に決められるかどうか分
かっていない。

【００３２】また、世界中で製造されている水蒸気養生
軽量気泡コンクリートの原料の種類および配合が様々で
あるため、化学組成も様々である。

【００３３】従って、化学分析により定量測定した全カ
ルシウム量が、すべて炭酸カルシウムとなりうると考
え、最大炭酸化時の全カルシウムの酸化カルシウム換算
量Ｃｍａｘとし、トバモライト起源以外のカルシウム分
を除くために、未炭酸化試料の炭酸カルシウム分を定量
測定した酸化カルシウム換算量Ｃ０と、添加物のカルシ
ウム化合物を組成する元素分を定量分析した酸化カルシ
ウム換算量Ｃｓとを、被検試料の全カルシウムの酸化カ
ルシウム換算量Ｃｍａｘから差し引くのが望ましい。

【００３４】（実施例）［実施例１］被検試料として、
１０年経過した建築物に利用されていた水蒸気養生軽量
気泡コンクリートを、化学分析と熱分析法で劣化度を分
析した。また、劣化度の定量評価に対しての阻害成分で
あるカルシウム化合物がないかを粉末Ｘ線回折法で確認
した。

【００３５】化学分析で定量測定された全カルシウム分
が１８．００重量％で、分子量比の５６／４０倍にした
２５．２０重量％が、その酸化カルシウム換算量Ｃｍａ
ｘになる。

【００３６】一方、熱分析法では、熱重量−示差熱分析
装置で炭酸カルシウムを分解し、発生した炭酸ガスによ
る重量減少量を定量測定する。この重量減少量は炭酸ガ
ス量なので、７．０重量％の重量減少が生じたときに
は、これを分子量比の５６／４４倍にした８．９重量％
が、トバモライトの分解に起因すると推定される炭酸カ
ルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃになる。

【００３７】全カルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃｍ
ａｘ（２５．２０重量％）に対して、炭酸カルシウムの
酸化カルシウム換算量Ｃ（８．９重量％）の割合として
算出した３５．３％が、本実施例の被検試料の炭酸化度
すなわち劣化度となる。

【００３８】［実施例２］被検試料として、製造工程で
硫酸カルシウム（無水塩、半水塩、二水塩）が添加さ
れ、１０年経過した建築物に利用されていた水蒸気養生
軽量気泡コンクリートを、化学分析と熱分析法で劣化度
を分析した。また、劣化度の定量評価に対しての阻害成
分であるカルシウム化合物がないかを粉末Ｘ線回折法で
確認した。

【００３９】化学分析で定量測定された全カルシウムが
１８．００重量％で、分子量比の５６／４０倍にした２
５．２０重量％が、全カルシウムの酸化カルシウム換算
量Ｃｍａｘになる。また、定量測定された硫黄が０．５
０重量％で、分子量比の５６／３２倍にした０．８８重
量％が、硫酸カルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃｓに
なる。硫酸カルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃｓ
（０．８８重量％）を、全カルシウムの酸化カルシウム
換算量Ｃｍａｘ（２５．２０重量％）から差し引いた２
４．３２重量％を、トバモライトの生成反応に寄与した
カルシウム量とすることができる。

【００４０】一方、熱分析法では、熱重量−示差熱分析
装置で炭酸カルシウムを分解し、発生した炭酸ガスによ
る重量減少量を定量測定する。この重量減少量は炭酸ガ
ス量なので、７．０重量％の重量減少が生じたときに
は、これを分子量比の５６／４４倍にした８．９重量％
が、トバモライトの劣化で生成したと推定される炭酸カ
ルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃになる。

【００４１】トバモライトの生成反応に寄与したカルシ
ウム量（２４．３２重量％）に対して、トバモライトの
劣化で生成したと推定される炭酸カルシウムの酸化カル
シウム換算量Ｃ（８．９重量％）の割合として算出した
３６．６％が、本実施例の被検試料の炭酸化度すなわち
劣化度となる。

【００４２】［実施例３］被検試料として、製造工程で
炭酸カルシウムが添加され、１０年経過した建築物に利
用されていた水蒸気養生軽量気泡コンクリートの劣化度
を、化学分析と熱分析法で分析した。この場合、同一配
合で作製した劣化していない試料を未炭酸化試料（標準
試料）として、同様に分析した。また、劣化度の定量評
価に対しての阻害成分であるカルシウム化合物がないか
を粉末Ｘ線回折法で確認した。

【００４３】化学分析で定量測定された全カルシウムが
１８．００重量％で、分子量比の５６／４０倍にした２
５．２０重量％が、全カルシウムの酸化カルシウム換算
量Ｃｍａｘになる。

【００４４】一方、熱分析法では、熱重量−示差熱分析
装置で炭酸カルシウムを分解し、発生した炭酸ガスによ
る重量減少量を定量測定する。被検試料においては、
７．０重量％の重量減少が生じ、これを分子量比の５６
／４４倍にした８．９重量％が、被検試料における炭酸
カルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃになる。

【００４５】また、未炭酸化試料（標準試料）において
は、１．０重量％の重量減少が生じ、これを分子量比の
５６／４４倍にした１．３重量％が、未炭酸化試料（標
準試料）における炭酸カルシウムの酸化カルシウム換算
量Ｃｏになる。

【００４６】従って、被検試料における炭酸カルシウム
の酸化カルシウム換算量Ｃ（８．９重量％）から、未炭
酸化試料におけるトバモライト起源以外の炭酸カルシウ
ムの酸化カルシウム換算量Ｃｏ（１．３重量％）を差し
引くことで、トバモライト−１１Ａの分解で生じた炭酸
カルシウムの酸化カルシウム換算量が７．６重量％と分
かる。

【００４７】全カルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃｍ
ａｘ（２５．２０重量％）から、未炭酸化試料における
炭酸カルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃｏ（１．３重
量％）を差し引いた２３．９０重量％に対して、トバモ
ライト−１１Ａの分解で生じた炭酸カルシウムの酸化カ
ルシウム換算量（７．６重量％）の割合として算出した
３１．８％が、本実施例の被検試料の炭酸化度すなわち
劣化度となる。

【００４８】［実施例４］被検試料として、製造工程で
硫酸カルシウム（無水塩、半水塩、二水塩）が添加さ
れ、１０年経過した建築物に利用されていた水蒸気養生
軽量気泡コンクリートの劣化度を、化学分析と熱分析法
で分析した。この場合、同一配合で作製した劣化してい
ない試料を未炭酸化試料（標準試料）として、同様に分
析した。また、劣化度の定量評価に対しての阻害成分で
あるカルシウム化合物がないかを粉末Ｘ線回折法で確認
した。

【００４９】化学分析で定量測定された全カルシウムが
１８．００重量％で、分子量比の５６／４０倍にした２
５．２０重量％が、全カルシウムの酸化カルシウム換算
量Ｃｍａｘになる。また、定量測定された硫黄が０．５
０重量％で、分子量比の５６／３２倍にした０．８８重
量％が、硫酸カルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃｓに
なる。硫酸カルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃｓ
（０．８８重量％）を、全カルシウムの酸化カルシウム
換算量Ｃｍａｘ（２５．２０重量％）から差し引いた２
４．３２重量％を、トバモライトの生成反応に寄与した
カルシウム量とすることができる。

【００５０】一方、熱分析法では、熱重量−示差熱分析
装置で炭酸カルシウムを分解し、発生した炭酸ガスによ
る重量減少量を定量測定する。被検試料においては、
７．０重量％の重量減少が生じ、これを分子量比の５６
／４４倍にした８．９重量％が、被検試料における炭酸
カルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃになる。

【００５１】また、未炭酸化試料（標準試料）において
は、１．０重量％の重量減少が生じ、これを分子量比の
５６／４４倍にした１．３重量％が、未炭酸化試料（標
準試料）におけるトバモライトと関係のない炭酸カルシ
ウムの酸化カルシウム換算量Ｃｏになる。

【００５２】従って、被検試料における炭酸カルシウム
の酸化カルシウム換算量Ｃ（８．９重量％）から、未炭
酸化試料における炭酸カルシウムの酸化カルシウム換算
量Ｃｏ（１．３重量％）を差し引くことで、トバモライ
ト−１１Ａの分解で生じた炭酸カルシウムの酸化カルシ
ウム換算量が７．６重量％と分かる。

【００５３】トバモライトの生成反応に寄与したカルシ
ウムの酸化カルシウム換算量（２４．３２重量％）か
ら、未炭酸化試料における炭酸カルシウムの酸化カルシ
ウム換算量Ｃｏ（１．３重量％）を差し引いた２３．０
２重量％に対して、トバモライト−１１Ａの分解で生じ
た炭酸カルシウムの酸化カルシウム換算量（７．６重量
％）の割合として算出した３３．０％が、本実施例の被
検試料の炭酸化度すなわち劣化度となる。

【００５４】実施例１〜４で行った本発明の方法による
炭酸化度すなわち劣化度Ｄｃの算出に関する諸値を表１
にまとめて示す。実施例１、２において、劣化前の試料
中に炭酸カルシウムは実質的に含まれていなかった。

【００５５】

【表１】

【００５６】［実施例５］被検試料として、製造直後お
よび５、９、２２、２６、３１、３３年経過していた建
築物に利用されていた水蒸気養生軽量気泡コンクリート
を、化学分析と熱分析法で分析し、本発明の方法による
劣化度Ｄｃを算出した。また、劣化度の定量評価に対し
ての阻害成分であるカルシウム化合物がないことを、粉
末Ｘ線回折法で確認した。結果を表２に示す。

【００５７】

【表２】

【００５８】表２から、経過年数に応じて劣化度が高く
なるが、２２年以上経過しても、劣化が進行しない。す
なわち、劣化度が一定以上に高くならないことがわか
る。このことは、実際の目視評価の結果とよく合致す
る。

【００５９】このように、異なる試料間でも、経過年数
に対する劣化度の変化に共通性のあることが把握でき
る。

【００６０】［実施例６］試料は、住友金属鉱山株式会
社シポレックス横浜工場において製造された軽量気泡コ
ンクリートブロックを用いた。各試料を４０×８０×１
０ｍｍに成形し、２０℃、相対湿度９０％、炭酸ガス濃
度３体積％の条件で、それぞれ１０、２０、１００日
間、促進炭酸化させた。各促進炭酸化させた試料および
未炭酸化試料は、炭酸カルシウム量及び全カルシウム分
の定量測定の前に、１０５℃で２時間の前処理を行っ
た。

【００６１】熱重量−示差熱分析装置（ＴＧ−ＤＴＡ）
による炭酸ガス量（重量％）の分析では、窒素フロー中
で、昇温速度を２０℃／ｍｉｎ、測定温度域を室温から
１００℃の条件で測定し、炭酸カルシウムの分解温度に
対応する６００〜９００℃の重量減少量を炭酸ガス量
（重量％）とした。

【００６２】これに基づいて算出した炭酸化度Ｄｃが５
０％を超えたあたりから、試料表面に亀裂が生じ、劣化
の定量評価として適当であることが確認できた。

【００６３】［比較例１］炭酸ガス量の測定が、分析方
法により異なることが考えられたので、実施例６と同様
の４種類の試料の炭酸ガス量（重量％）を、燃焼ＩＲス
ペクトル法により分析した。

【００６４】試料中に含有される炭素を空気中で加熱
し、脱離した炭酸ガスを赤外線吸収法で測定し、その吸
収ピーク強度から定量した。

【００６５】［比較例２］炭酸ガス量の測定が、分析方
法により異なることが考えられたので、実施例６と同様
の４種類の試料の炭酸ガス量（重量％）を、塩酸分解ク
ーロメトリーにより分析した。すなわち、試料を塩酸分
解して発生した炭酸ガスを、ｐＨが既知の溶液中に吸収
させる。

【００６６】これにより、ずれたｐＨを電気分解により
元のｐＨに戻し、必要とした電力量から炭素量を定量測
定し、炭酸ガス量に換算した。

【００６７】実施例６及び比較例１、２による炭酸ガス
量の測定結果と、実施例６の測定結果を使用した本発明
の方法による炭酸化度の計算結果とを、表３に示す。実
施例６では、比較例１及び比較例２と比較して、炭酸ガ
ス量（重量％）が小さい。この理由は次のように考えら
れる。

【００６８】熱重量−示差熱分析装置（ＴＧ−ＤＴＡ）
では、炭酸カルシウムの分解温度である６００〜９００
℃における重量減少量を、炭酸ガス量として定量測定し
ている。

【００６９】一方、比較例１及び比較例２では、燃焼も
しくは塩酸分解により、試料中の全ての炭酸ガス量を定
量測定している。従って、炭酸カルシウム以外の、例え
ば、炭酸マグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム
などの不純物と結合する炭酸ガス量や、試料表面に吸着
した炭酸ガス量を含めて、定量測定したと考えられる。

【００７０】そこで、ガス分析装置付きＴＧ−ＤＴＡに
より、１００日間促進炭酸化した試料の熱重量変化と発
生ガスを分析した。その結果、炭酸ガスは２００℃から
脱離し始め、炭酸カルシウムの分解に対応する７８０℃
にトップを持つ７５０〜７９０℃にピークが見られ、５
５０℃付近にショルダーが見られた。

【００７１】水蒸気養生軽量気泡コンクリートの原料で
ある珪石やセメントには、カルシウム以外にマグネシウ
ム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属、アルカ
リ土類金属が混入している。これらの炭酸塩の内、加熱
により分解するのは、炭酸カルシウムと炭酸マグネシウ
ムであり、それぞれ純物質における分解温度は１ａｔｍ
で、８９８℃、５４０℃である。従って、７５０〜７９
０℃のピークは炭酸カルシウムの分解、５５０℃付近の
ショルダーは炭酸マグネシウムの分解に対応するものと
考えられる。

【００７２】また、２００℃付近から脱離する炭酸ガス
は、試料表面に吸着した炭酸ガスであることが考えられ
る。また、本発明者の研究から、促進炭酸化により水蒸
気養生軽量気泡コンクリートの比表面積は増大すること
が分かっており、促進炭酸化の進行により、炭酸ガスの
吸着量が増大し、吸着された炭酸ガスが２００℃付近か
ら脱離していた可能性が大きい。

【００７３】以上のことから、炭酸ガス量の分析方法と
して、全炭酸ガス量を定量測定する方法では、炭酸化度
を評価する観点からふさわしくなく、６００〜９００℃
の炭酸カルシウムの分解ピークに対応する重量減少量を
求める方法が適当である。

【００７４】

【表３】

【００７５】以上のように、熱重量−示差熱分析装置
（ＴＧ−ＤＴＡ）による炭酸ガス結合量と、化学分析に
よるカルシウム分含有量とから計算する炭酸化度によ
り、あらゆる種類の軽量気泡コンクリートについて、同
一の評価尺度として炭酸化度を使用した比較・考察がで
きる。

【００７６】

【発明の効果】水蒸気養生軽量気泡コンクリートを建築
材料として使用したとき、大気により劣化する成分のト
バモライト−１１Ａから分解して生成される炭酸カルシ
ウムの含有量を、定量測定することにより、トバモライ
ト−１１Ａの分解度が分かる。従って、本発明の方法に
よれば、水蒸気養生軽量気泡コンクリートの劣化を定量
的に評価・判断することができる。

【００７７】さらに、仕上げ層を取り除いて水蒸気養生
軽量気泡コンクリートのひび割れを目視確認する必要
や、水蒸気養生軽量気泡コンクリートパネルを取り外し
て曲げ強度を測定する必要がなくなり、少量（例えば
０．５ｇ程度）をサンプリングすることにより、迅速か
つ簡便に劣化度を定量評価できるという極めて顕著な効
果を有する。

【００７８】また、あらゆる種類の軽量気泡コンクリー
トの炭酸化評価が同一の基準で可能となる。この発明の
方法を各研究結果に適応し、多くの研究結果を有機的に
結合して比較、考察することにより、水蒸気養生軽量気
泡コンクリートの炭酸化及び耐久性に関する開発、製品
への応用が可能となる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水蒸気養生軽量気泡コンクリートの被検
   試料について、熱分析法で炭酸カルシウム分を定量測定
   して得た炭酸カルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃと、
   全カルシウム分を化学分析で定量測定して得た全カルシ
   ウムの酸化カルシウム換算量Ｃｍａｘとから、Ｃ／Ｃｍ
   ａｘ×１００なる式の炭酸化度Ｄｃ１（％）により、前
   記被検試料の劣化度を定量評価することを特徴とする水
   蒸気養生軽量気泡コンクリートの劣化度定量評価方法。
2. 【請求項２】 水蒸気養生軽量気泡コンクリートの製造
   工程で使用される酸化カルシウム、水酸化カルシウム、
   およびセメント中のカルシウムの使用量を酸化カルシウ
   ム量に換算して計算することで、全カルシウムの酸化カ
   ルシウム換算量Ｃｍａｘを得ることを特徴とする請求項
   １に記載の水蒸気養生軽量気泡コンクリートの劣化度定
   量評価方法。
3. 【請求項３】 水蒸気養生軽量気泡コンクリートの被検
   試料について、熱分析法で炭酸カルシウム分を定量測定
   して得られる炭酸カルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃ
   （重量％）と、全カルシウム分を化学分析で定量測定し
   て得られる全カルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃｍａ
   ｘ（重量％）と、全硫黄分を定量測定して得られる硫酸
   カルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃｓ（重量％）と、
   前記試料と同一の製造方法で製造した未炭酸化試料につ
   いて、熱分析法で炭酸カルシウム分を定量測定して得ら
   れる炭酸カルシウムの酸化カルシウム換算量Ｃ０（重量
   ％）とを得て、（Ｃ−Ｃ０）／（Ｃｍａｘ−Ｃｓ−Ｃ
   ０）×１００なる式の炭酸化度Ｄｃ２（％）により、前
   記被検試料の劣化度を定量評価することを特徴とする水
   蒸気養生軽量気泡コンクリートの劣化度定量評価方法。
4. 【請求項４】 炭酸カルシウム分を定量測定する前記熱
   分析法が、熱重量−示差熱分析装置（ＴＧ−ＤＴＡ）を
   用い、６００℃〜９００℃における吸熱ピークに対応す
   る炭酸ガスの重量減少量を測定する方法であることを特
   徴とする請求項１から３のいずれかに記載の水蒸気養生
   軽量気泡コンクリートの劣化度定量評価方法。
5. 【請求項５】 前記炭酸化度が、５０％以上である被検
   試料は、耐久性が劣化したと診断する請求項１から４の
   いずれかに記載の水蒸気養生軽量気泡コンクリートの劣
   化度定量評価方法。