JP2001226156A - 無機質粉体とその製造方法,無機質硬化性組成物,無機質硬化体とその製造方法及び石膏系硬化体並びにセメント系硬化体 - Google Patents

無機質粉体とその製造方法,無機質硬化性組成物,無機質硬化体とその製造方法及び石膏系硬化体並びにセメント系硬化体

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄される無機質硬化体を原料とすることの
できる無機質粉体とその製造方法,その無機質粉体を含
む無機質硬化性組成物,その無機質硬化性組成物を硬化
した無機質硬化体とその製造方法及び石膏系硬化体並び
にセメント系硬化体を提供する。 【解決手段】 SiO2 −Al2 O系反応性粉体である
メタカオリンと、このメタカオリンと反応するアルカリ
珪酸塩水溶液である珪酸カリウム水溶液とを混合した無
機質硬化性組成物を硬化させた無機質硬化体を粉砕して
無機質粉体を製造し、この無機質粉体を、メタカオリン
と珪酸カリウム水溶液とを混合した無機質硬化性組成物
に添加し、型体1に充填し、蓋体2を載置して加熱硬化
して無機質硬化体4bを製造した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無機質粉体とその
製造方法,無機質硬化性組成物,無機質硬化体とその製
造方法及び石膏系硬化体並びにセメント系硬化体に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、セメントと水、又は、SiO
2 ―Al2 3 系反応性粉体とアルカリ金属珪酸塩水溶
液のような、反応性粉体とこの粉体に反応する液体とを
混合した無機質硬化性組成物を硬化させて無機質硬化体
を得る方法が一般に知られている。例えば、無定形の二
酸化珪素と酸化アルミニウムとを含有する反応性粉体と
アルカリ金属珪酸塩水溶液とを混合した無機質硬化性組
成物を型体に充填し、空気加熱や水蒸気加熱等の熱媒体
により型体の周囲から加熱・硬化させることにより、無
機質硬化体を製造する方法が、特公平4−45471号
公報に開示されている。上述のように製造される無機質
硬化体は必ずしも歩留りが100%ではないので、製造
工場において端材等が発生し、廃棄物として処理される
ものがある。そのため、そのリサイクルは資源保護の観
点からも、環境保全の観点からも重要な課題となってい
る。また、上述の無機質硬化体は建材として好適に使用
されるが、使用後の建築廃材の処分は重要な社会問題で
あり、そのリサイクルも同様に重要な課題となってい
る。
【0003】また、価格が安く使い勝手がよいことか
ら、石膏と水とを含む石膏系硬化性組成物を硬化させた
石膏系硬化体や、セメントと水とを含むセメント系硬化
性組成物を硬化させたセメント系硬化体等が石膏ボード
やセメント板として建築分野に多く使用されている。こ
れらの石膏系硬化体やセメント系硬化体は、ある程度の
吸放湿性能はあるが、室内の調湿を目的とする場合に
は、さらに大きな吸放湿性能が求められる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題点
に鑑みてなされたものであって、廃棄される無機質硬化
体を原料とすることのできる無機質粉体とその製造方法
及びその無機質粉体を含む無機質硬化性組成物並びにそ
の無機質硬化性組成物を硬化した無機質硬化体とその製
造方法を提供することを目的としている。また、吸放湿
性能に優れた石膏系硬化体やセメント系硬化体を提供す
ることを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項1記載の発明の無機質粉体は、SiO2 ―Al 2
3 系反応性粉体(A)と、この反応性粉体と反応する
アルカリ金属珪酸塩水溶液(B)とを混合した第一の無
機質硬化性組成物を硬化させた無機質硬化体の粉砕物で
あることを特徴とする。
【0006】ここで、無機質粉体の平均粒径は、特に限
定されないが、0.1μmから50mmが好ましい。さ
らに好ましくは、1μmから10mmである。また、無
機質硬化体を微粉砕したり、無機質硬化体を発泡させた
ものとすることにより、無機質粉体の比表面積を10m
2 /g以上とすると、無機質粉体の吸放湿性能を高める
ことができるので好ましい。また、無機質硬化性組成物
に種々の顔料等を混合することにより、無機質粉体を任
意の色とすることができる。
【0007】また、請求項2記載の発明の無機質粉体の
製造方法は、SiO2 ―Al2 3系反応性粉体(A)
と、この反応性粉体と反応するアルカリ金属珪酸塩水溶
液(B)とを混合した第一の無機質硬化性組成物を硬化
させた無機質硬化体を粉砕することを特徴とする。
【0008】ここで、無機質硬化体を粉砕する方法とし
ては、特に限定されないが、コンクリート,セメント
板,ALC,珪酸カルシウム板等の無機質硬化体を粉砕
する機械が好適に使用できる。具体的には、ハンマーシ
ュレッダー等の破砕機やジョークラッシャー,ロールミ
ル,カッターミル,ハンマーミル等の粗砕機やボールミ
ル,ローラーミル,ジェットミル等の微砕機等が挙げら
れる。また、必要に応じて、篩や風力等により分級処理
をしても構わない。
【0009】尚、請求項1,2で無機質硬化性組成物を
「第一」としているのは、請求項3以降の無機質硬化性
組成物が「第一の無機質硬化性組成物」と同じである必
要がないから区別のために記したものであり、「第二の
無機質硬化性組成物」が存在しなくて構わない。
【0010】また、請求項3記載の発明の無機質硬化性
組成物は、無機質硬化性組成物に請求項1記載の無機質
粉体を添加してなるものである。
【0011】本発明においては、無機質硬化性組成物に
添加する無機質粉体は一種類である必要はなく、組成や
粒度や色等の異なる複数の種類の無機質粉体であっても
構わない。
【0012】また、請求項3において、前記無機質硬化
性組成物がSiO2 ―Al2 3 系反応性粉体(A)1
00重量部に対して、アルカリ金属珪酸塩水溶液(B)
10〜350重量部を含むことが好ましい。
【0013】ここで、アルカリ金属珪酸塩水溶液(B)
が10重量部より少ないと無機質硬化性組成物の混練が
困難であり、350重量部より多いと無機質硬化体の耐
水性等の品質が不良となる。また、好ましくは、SiO
2 ―Al2 3 系反応性粉体(A)100重量部に対し
て、アルカリ金属珪酸塩水溶液(B)50〜250重量
部を含む無機質硬化性組成物とすると混練性がよくな
り、その硬化体の品質が向上する。また、さらに好まし
くは、SiO2 ―Al2 3 系反応性粉体(A)100
重量部に対して、アルカリ金属珪酸塩水溶液(B)10
0〜200重量部とするとよい。
【0014】また、前記SiO2 ―Al2 3 系反応性
粉体(A)100重量部に対して、請求項1記載の無機
質粉体を1〜500重量部含むことが好ましい。
【0015】ここで、無機質粉体の添加量が1重量部以
下であれば無機質粉体の利用率が極端に低くなり、50
0重量部以上だと強度や耐水性等の品質が不良になる。
また、好ましくは、無機質粉体の添加量が5〜300重
量部であり、さらに好ましくは10〜200重量部であ
る。
【0016】また、請求項4の発明の無機質硬化性組成
物は、請求項3において、前記無機質硬化性組成物がS
iO2 ―Al2 3 系反応性粉体(A)と、この反応性
粉体と反応するアルカリ金属珪酸塩水溶液(B)とを混
合したものであり、SiO2―Al2 3 系反応性粉体
(A)100重量部に対して、アルカリ金属珪酸塩水溶
液(B)10〜350重量部、請求項1記載の無機質粉
体1〜500重量部含むことを特徴とする。
【0017】また、請求項5記載の発明の無機質硬化体
は、請求項1記載の無機質粉体を含む無機質硬化性組成
物を硬化させたことを特徴とする。
【0018】また、請求項6記載の発明の無機質硬化体
の製造方法は、無機質硬化性組成物に請求項1記載の無
機質粉体を添加して硬化することを特徴とする。
【0019】また、請求項7記載の発明の無機質硬化体
の製造方法は、請求項6において、前記無機質硬化性組
成物がSiO2 ―Al2 3 系反応性粉体(A)と、こ
の反応性粉体と反応するアルカリ金属珪酸塩水溶液
(B)とを混合したものであり、SiO2 ―Al2 3
系反応性粉体(A)100重量部に対して、アルカリ金
属珪酸塩水溶液(B)10〜350重量部、請求項1記
載の無機質粉体を1〜500重量部含むことを特徴とす
る。
【0020】本発明に使用される反応性粉体(A)とし
ては、SiO2 5〜85重量%とAl2 3 90〜10
重量%のものが好適に使用される。このような粉体とし
ては、フライアッシュ、メタカオリン、カオリン、ムラ
イト、コランダム、アルミナ系研磨材を製造する際のダ
スト、粉砕焼成ボーキサイト等が使用できるが組成と粒
度が適当であればこれらに限定されるものではない。
尚、容易に入手できるののは、不純物を含有するため、
SiO2 とAl2 3 との合計が100重量%となって
いないが、合成により合計が100重量%となるように
してもよい。また、これらの粉体をそのまま用いてもよ
いが、活性化させるために、溶射処理、粉砕分級、機械
的エネルギーの作用等の方法を用いてもよい。
【0021】溶射処理する方法としては、セラミックコ
ーティングに適用される溶射技術が応用される。その溶
射技術は、好ましくは材料粉末が2000〜16000
℃の温度で溶融され、30〜800m/秒の速度で噴霧
されるものであり、プラズマ溶射法、高エネルギーガス
溶射法、アーク溶射法等が可能である。得られた粉体の
比表面積は、0.1〜100m2 /gが好ましい。
【0022】粉砕分級する方法としては公知の任意の方
法が採用できる。つまり、粉砕の方法としてはジェット
ミル、ロールミル、ボールミル等による方法があげられ
る。また、分級の方法としては篩、比重、風力、湿式沈
降等の方法があげられる。これらの手段は併用されても
よい。
【0023】機械的エネルギーを作用させる方法として
は、ボール媒体ミル、媒体撹拌型ミル、ローラミル等が
使用され、作用させる機械的エネルギーは0.5kWh
/kg〜30kWh/kgが好ましい。機械的エネルギ
ーが小さいと粉体を活性化しにくく、大きいと装置への
負荷が大きい。
【0024】フライアッシュは、必要に応じて、焼成さ
れたものでもよい。焼成温度が低すぎるとフライアッシ
ュの黒色が残り、顔料等による着色が困難となり、高す
ぎるとアルカリ金属珪酸塩との反応性が低くなるので、
400℃〜1000℃であることが好ましい。
【0025】本発明に使用されるアルカリ金属珪酸塩水
溶液〔液体(B)〕のアルカリ金属珪酸塩とは、M2
・nSiO2 (M=K,Na,Liから選ばれる1種以
上の金属)で表される塩であって、nの値は小さすぎる
と緻密な無機硬化体が得られず、大きすぎると水溶液の
粘度が上昇し混合が困難になるので0.05〜8が好ま
しく、さらに好ましくは0.5〜2.5である。
【0026】本発明において、無機質硬化体を発泡体と
するために、必要に応じて発泡剤が添加されてもよい。
発泡剤としては過酸化物(過酸化水素、過酸化ソーダ、
過酸化カリ、過ほう酸ソーダ等)、金属粉末(Mg,C
a、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、A
l、Ga、Sn、Si、フェロシリコン)等が用いられ
る。発泡剤が多すぎると発泡ガスが過剰となり破泡して
良好な発泡体が得られず、少なすぎると発泡倍率が小さ
すぎて発泡体の意味を失うので0.01〜10重量部で
あることが好ましい。過酸化水素を発泡剤として用いる
ときは、安全性の面や安定した発泡のために水溶液とし
て用いるのが好ましい。金属粉末を用いる場合は、安定
した発泡を得るために、粒径が200μm 以下であるこ
とが好ましい。
【0027】本発明において、発泡を均一にするため
に、必要に応じて発泡助剤が添加されてもよい。発泡助
剤は発泡を均一に生じさせるものなら特に限定されず、
たとえばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、
パルミチン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩、シリカゲル、ゼオ
ライト、活性炭、アルミナ粉末等の多孔質粉体などがあ
げられる。これらは単独で使用されてもよいし、2種類
以上のものが併用されてもよい。発泡助剤の量は多すぎ
ると組成物の粘度が上昇して良好な発泡が得られないの
で、上記反応性粉体(A)100重量部に対して10重
量部以下が好ましい。
【0028】本発明において、無機質硬化体の強度等を
改良するために、必要に応じて無機質充填材が添加され
てもよい。無機質充填材は、水に溶解せず、アルカリ金
属珪酸塩と反応しないものであれば特に限定されず、例
えば珪砂、川砂、ジルコンサンド、結晶質アルミナ、岩
石粉末、火山灰、シリカフラワー、シリカヒューム、ベ
ントナイト、高炉スラグ等の混合セメント用混合材、セ
ピオライト、ワラストナイト、マイカ等の天然鉱物、炭
酸カルシウム、珪藻土等があげられる。これらは単独で
添加されてもよいし、2種類以上併用されてもよい。上
記無機質充填材は、平均粒径が小さすぎると組成物の粘
度が上昇して無機質硬化性組成物の成形性が悪くなり、
大きすぎると均一な無機質硬化体が得られないので0.
01〜1000μmが好ましい。無機質充填材の量は多
すぎると得られる無機質硬化体の強度が低下するので上
記反応性粉体(A)100重量部に対して700重量部
以下が好ましい。
【0029】本発明において、無機質硬化体を補強する
ために、必要に応じて補強繊維が添加されてもよい。補
強繊維は、無機質硬化体に付与したい性能に応じ任意の
ものが使用できる。例えば、ビニロン繊維、ポリアミド
繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、カーボ
ン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウム
繊維、鋼繊維などが使用できる。
【0030】上記補強繊維の繊維径は、細すぎると混合
時に再凝集し、交絡によりファイバーボールが形成され
やすくなり、最終的に得られる無機質硬化体の強度は向
上しない。また、太すぎたり短かすぎたりすると引張強
度向上などの補強効果が小さい。また、長すぎると繊維
の分散性及び配向性が低下して無機質硬化体の強度が改
善されない。そのため、繊維径1〜500μm、繊維長
1〜15mmが好ましい。上記補強繊維の添加量は多く
なると繊維の分散性が低下するので、上記反応性粉体
(A)100重量部に対して、10重量部以下が好まし
い。
【0031】さらに硬化体の軽量化を図る目的でシリカ
バルーン、パーライト、フライアッシュバルーン、シラ
スバルーン、ガラスバルーン、発泡焼成粘土等の無機質
発泡体、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィ
ン等の合成樹脂の発泡体、ポリ塩化ビニリデンバルー
ン、ポリアクリルバルーンなどが添加されてもよい。こ
れらは単独で添加されてもよいし、2種類以上併用され
てもよい。さらに必要に応じて、アルミナセメント、γ
−アルミナ、溶射されたアルミナ、アルミン酸アルカリ
金属塩又は水酸化アルミニウムを加えても良い。
【0032】また、粉砕される無機質硬化体やマトリッ
クスとなる無機質硬化性組成物には、目的に応じて顔料
や染料を添加して着色してもよい。
【0033】また、請求項8記載の発明の石膏系硬化体
は、請求項1記載の無機質粉体と石膏と水とを含む石膏
系硬化性組成物を硬化させたことを特徴とする。ここ
で、石膏系硬化性組成物は、石膏100重量部に対し
て、請求項1記載の無機質粉体を1〜500重量部含む
ことが好ましい。無機質粉体が1重量部より少ないと吸
放湿性能が極端に低くなり、500重量部より多いと石
膏系硬化体の強度が著しく小さくなる。また、石膏10
0重量部に対して請求項1記載の無機質粉体を2〜30
0重量部含むことがより好ましく、石膏100重量部に
対して請求項1記載の無機質粉体を3〜200重量部含
むことがさらに好ましい。
【0034】また、石膏100重量部に対して水は30
〜500重量部含むことが好ましく、石膏100重量部
に対して水を35〜200重量部含むことがさらに好ま
しい。また、石膏は、無水石膏,半水石膏,二水石膏等
が使用できる。本発明の石膏系硬化体の製造方法として
は、例えば、石膏系硬化性組成物を混練後、注型,プレ
ス,押出等の一般的な石膏の成形方法を採用することが
できる。また、常温で反応硬化させてもよいし、300
℃以下の高温で反応硬化させてもよい。
【0035】また、請求項9記載の発明のセメント系硬
化体は、請求項1記載の無機質粉体とセメントと水とを
含むセメント系硬化性組成物を硬化させたことを特徴と
する。ここで、セメント系硬化性組成物は、セメント1
00重量部に対して、請求項1記載の無機質粉体を1〜
500重量部含むことが好ましい。無機質粉体が1重量
部より少ないと吸放湿性能が極端に低くなり、500重
量部より多いとセメント系硬化体の強度が著しく小さく
なる。また、セメント100重量部に対して、請求項1
記載の無機質粉体を2〜300重量部含むことがより好
ましく、セメント100重量部に対して、請求項1記載
の無機質粉体を3〜200重量部含むことがさらに好ま
しい。
【0036】また、セメント100重量部に対して水を
30〜500重量部含むことが好ましく、セメント10
0重量部に対して水を35〜200重量部含むことがさ
らに好ましい。また、セメントは、ポルトランドセメン
ト,アルミナセメント等一般的に使用されるセメントを
選ぶことができる。本発明のセメント系硬化体の製造方
法としては、例えば、セメント系硬化性組成物を混練
後、注型,プレス,押出等の一般的なセメントの成形方
法を採用することができる。また、常温で反応硬化させ
てもよいし、300℃以下の高温で反応硬化させてもよ
い。
【0037】
【作用】請求項1記載の発明の無機質粉体は、SiO2
―Al2 3 系反応性粉体(A)と、この反応性粉体と
反応するアルカリ金属珪酸塩水溶液(B)とを混合した
第一の無機質硬化性組成物を硬化させた無機質硬化体の
粉砕物である。この無機質硬化体は強度が大きいので、
その粉砕物である無機質粉体は砂利や砂等の代替品とし
て利用することができる。そのため、無機質硬化体の優
れた充填材として利用することができる。また、上記無
機質硬化体はアルカリ性であるアルカリ金属珪酸塩水溶
液を含むので、特にコンクリートの充填材として利用す
るとコンクリートの中性化を防止する効果がある。ま
た、吸放湿性充填材として用いることができる。
【0038】また、請求項2記載の発明の無機質粉体の
製造方法は、SiO2 ―Al2 3系反応性粉体(A)
と、この反応性粉体と反応するアルカリ金属珪酸塩水溶
液(B)とを混合した第一の無機質硬化性組成物を硬化
させた無機質硬化体を粉砕する。従って、製造に際して
端材として廃棄される不定形の無機質硬化体や建材等に
利用された後、建築廃材となる破壊された無機質硬化体
を粉砕して無機質粉体を製造することができる。
【0039】また、請求項3記載の発明の無機質硬化性
組成物は、無機質硬化性組成物に請求項1記載の無機質
粉体を添加してなる。つまり、この無機質硬化性組成物
を硬化することにより、品質の優れた無機質硬化体を製
造することができる。また、不要になった無機質硬化体
を粉砕して製造した無機質粉体を使用すれば、資源の無
駄を無くし、コストの低い無機質硬化体を製造すること
ができる。
【0040】また、請求項4記載の発明の無機質硬化性
組成物は、無機質硬化性組成物がSiO2 ―Al2 3
系反応性粉体(A)と、この反応性粉体と反応するアル
カリ金属珪酸塩水溶液(B)とを混合したものであり、
SiO2 ―Al2 3 系反応性粉体(A)100重量部
に対して、アルカリ金属珪酸塩水溶液(B)10〜35
0重量部を含む。従って、この無機質硬化性組成物を硬
化することにより、製造が容易で品質に優れる無機質硬
化体を製造することができる。また、請求項1記載の無
機質粉体1〜500重量部を含む。つまり、無機質硬化
体の中に性質の近い無機質粉体を添加することになるの
で、均質で性能の優れた無機質硬化体を製造することが
できる。
【0041】また、請求項5記載の発明の無機質硬化体
は、無機質硬化性組成物に請求項1記載の無機質粉体を
添加して硬化させたものである。つまり、品質の優れた
無機質硬化体とすることができる。また、不要になった
無機質硬化体を粉砕して製造した無機質粉体を使用すれ
ば、資源の無駄を無くし、無機質硬化体のコストを下げ
ることができる。
【0042】また、請求項6記載の発明の無機質硬化体
の製造方法においては、無機質硬化性組成物に請求項1
記載の無機質粉体を添加して硬化する。つまり、品質の
優れた無機質硬化体を製造することができる。また、不
要になった無機質硬化体を粉砕して製造した無機質粉体
を使用すれば、資源の無駄を無くし、コストの低い無機
質硬化体を製造することができる。
【0043】また、請求項7記載の発明の無機質硬化体
の製造方法は、無機質硬化性組成物がSiO2 ―Al2
3 系反応性粉体(A)と、この反応性粉体と反応する
アルカリ金属珪酸塩水溶液(B)とを混合したものであ
り、SiO2 ―Al2 3 系反応性粉体(A)100重
量部に対して、アルカリ金属珪酸塩水溶液(B)10〜
350重量部を含む。従って、製造が容易で品質に優れ
る無機質硬化体を製造することができる。また、請求項
1記載の無機質粉体を1〜500重量部含む。つまり、
無機質硬化体の中に性質の近い無機質粉体を添加するこ
とになるので、均質で性能の優れた無機質硬化体を得る
ことができる。また、不要になった無機質硬化体を粉砕
して無機質粉体を製造すれば、資源の無駄を無くし、無
機質硬化体のコストを下げることができる。
【0044】また、請求項8記載の発明の石膏系硬化体
は、請求項1記載の無機質粉体と石膏と水とを含む石膏
系硬化性組成物を硬化させたものである。従って、無機
質粉体の吸放湿性能により、吸放湿性能に優れた石膏系
硬化体とすることができる。また、石膏系硬化体を板状
に成形して、建築物の内装材として使用することによ
り、調湿性能に優れた建築物を形成することができる。
【0045】また、請求項9記載の発明のセメント系硬
化体は、請求項1記載の無機質粉体とセメントと水とを
含むセメント系硬化性組成物を硬化させたものである。
従って、無機質粉体の吸放湿性能により、吸放湿性能に
優れたセメント系硬化体とすることができる。また、セ
メント系硬化体を板状に成形して、建築物の内装材とし
て使用することにより、調湿性能に優れた建築物を形成
することができる。
【発明の実施の形態】本発明を実施例をもってさらに詳
しく説明する。先ず、表1に示す無機質硬化性組成物の
配合による本発明の無機質粉体の製造方法を説明する。
図1は、無機質粉体を製造するための無機質硬化性組成
物(無機質硬化体)を充填した型体と蓋体の断面図であ
る。
【0046】
【表1】
【0047】表1において、反応性粉体(A)として、
SiO2 −Al2 3 系反応性粉体であるメタカオリン
を使用した。このメタカオリンは、エンゲルハード社製
の商品名SatintoneSP−33であり、Al2
3 を44重量%,SiO2を52重量%,その他4重
量%からなる組成で、平均粒径5μのものである。この
メタカオリンを、三菱重工業社製ウルトラファインミル
(ジルコニアボール直径10mm使用、ボール充填率8
5%、粉砕助剤としてトリエタノールアミン25%、エ
タノール75%の混合液をメタカオリンの0.6%添
加)にて、3.3kWh/kgのエネルギーで、3時間
処理した。その他の粉体として無機質充填材と補強繊維
とを加えた。無機質充填材は、珪石粉とワラストナイト
とを使用した。珪石粉は、住友セメント社製、ブレーン
値5000cm2 /gのものであり、ワラストナイト
は、土屋カオリン社製の商品名ケモリットA−60を使
用した。補強繊維は、ビニロン繊維であり、クラレ社製
の商品名RM182×3を使用した。アルカリ金属珪酸
塩水溶液(B)は、珪酸カリウム水溶液であり、SiO
2 /K2 O=1.4で濃度45重量%のものを使用し
た。
【0048】無機質硬化性組成物は、各組成物をそれぞ
れオムニミキサーに投入して15分間混合して調製し
た。また、無機質硬化体の製造は、図1に示す型体1に
無機質硬化性組成物3aを充填して、蓋体2を型体1の
上に載置し、85℃に温度調節したオーブンに設置し、
5時間養生後オーブンから取り出し、無機質硬化体4a
を型体1から脱型し、85℃で5時間空気乾燥した。
【0049】上述の無機質硬化体4aをジョークラッシ
ャー及びローラーミルにて粉砕後、篩で分級し平均粒径
100μmの無機質粉体(1)を製造した。また、上述
の無機質硬化体4aをジョークラッシャーにて粉砕後、
篩で分級し平均粒径5mmの無機質粉体(2)を製造し
た。
【0050】次に、表2〜表6に示す無機質硬化性組成
物の配合による、本発明の無機質硬化体の実施例1〜5
と表7〜表9の無機質硬化性組成物の配合による無機質
硬化体の比較例1〜3とを図2,図3を参照して説明す
る。図2は無機質硬化性組成物を充填した型体と蓋体の
断面図であり、図3は図2の無機質硬化性組成物が硬化
した状態を示す断面図である。
【0051】実施例1〜5と比較例1〜3とにおいて
は、表1の無機質硬化性組成物に発泡剤と発泡助剤及び
本発明の無機質粉体とを加えた。発泡剤は、アルミニウ
ム粉末であり、ミナルコ(株)製350Fを使用した。
発泡助剤は、ステアリン酸亜鉛であり、堺化学社製SZ
−2000を使用した。
【0052】次に、無機質硬化体の製造方法を説明す
る。実施例1〜5と比較例1〜3の無機質硬化性組成物
は、珪酸カリウム水溶液とアルミニウム粉末以外の各組
成物をそれぞれオムニミキサーに投入して3分間混合し
た後、珪酸カリウム水溶液をオムニミキサーに投入して
10分間混合した。その後、アルミニウム粉末をオムニ
ミキサーに投入して1分間混合して無機質硬化性組成物
を調製した。この無機質硬化性組成物を、図2に示すよ
うに型体1に充填し、蓋体2を設置した。この際、無機
質硬化性組成物3bには、発泡剤が添加してあり、無機
質硬化性組成物3bは発泡の進行に従って体積を増す。
そのため、発泡が完了したときに型体1を満たすように
するため、当初、無機質硬化性組成物3bの体積は、型
体1の体積より小さくしてある。この無機質硬化性組成
物3bを10分間室温に放置して発泡させた。この時、
図3に示すように、無機質硬化体4bは型体1の内容積
を満たしている。その後、85℃に温度調節したオーブ
ンに設置し、5時間養生した後、オーブンより取り出
し、無機質硬化体4bを型体1から脱型し、85℃で5
時間空気乾燥した。ここで、型体1の内寸は、縦300
mm,横300mm,深さ30mmである。このように
して長さ300mm,幅300mm,厚さ30mmの無
機質硬化体4bを製造した。
【0053】次に、無機質硬化性組成物の流動性(フロ
ー値)の測定方法を説明する。このフロー値は、無機質
硬化性組成物の成形性の指標として利用でき、フロー値
が大きい程成形性がよい。先ず、水平に保ったアクリル
樹脂板上に、直径50mm,高さ50mmのシリンダー
を直立状態で設置し、上述のように調整した無機質硬化
性組成物をシリンダーを満たすまで注入する。その後、
シリンダーを静かに引き上げ、アクリル樹脂板上に広が
った無機質硬化性組成物の長径と短径とを測定し、その
平均値をフロー値とした。
【0054】次に、無機質硬化体の品質の評価試験方法
を説明する。評価項目は、曲げ強度試験,沸騰水試験,
凍結融解試験である。試験に使用した無機質硬化体は、
上述のように製造したものを長さ200mm,幅50m
mに切断して試料とした。厚さは30mmである。
【0055】曲げ強度は、JIS−A−1106に準拠
して測定した。沸騰水試験は、試料を沸騰水中に8時間
設置したものを乾燥し、曲げ強度を測定することによ
り、曲げ強度の維持率を算出した。凍結融解試験は、A
STMのA法(水中凍結−水中融解法)に準拠して実施
した。
【0056】<実施例1>表2に示した、メタカオリン
100重量部に対して、珪酸カリウム水溶液を170重
量部と本発明の無機質粉体(1)を40重量部添加した
無機質硬化性組成物を上述の方法で硬化し、その無機質
硬化体の品質を評価した。この無機質硬化性組成物のフ
ロー値は200mmと大きく、良好な成形性を示した。
また、曲げ強度は7.8MPaであった。また、煮沸水
試験による外観の変化は無く、曲げ強度維持率は100
%であった。さらに、100サイクルの凍結融解試験後
の外観の変化は見られなかった。以上のように、この無
機質硬化体の品質は良好であった。
【0057】
【表2】
【0058】<実施例2>表3に示した、メタカオリン
100重量部に対して、珪酸カリウム水溶液を170重
量部と本発明の無機質粉体(1)を100重量部添加し
た無機質硬化性組成物を上述の方法で硬化し、その無機
質硬化体の品質を評価した。この無機質硬化性組成物の
フロー値は205mmと大きく、良好な成形性を示し
た。また、曲げ強度は8.0MPaであり、十分な実用
強度を有することが確認できた。また、煮沸水試験によ
る外観の変化は無く、曲げ強度維持率は100%であっ
た。この結果、十分な耐水性を有することが確認でき
た。さらに、100サイクルの凍結融解試験後の外観の
変化は見られなかった。この結果、十分な耐凍害性を有
することが確認できた。以上のように、この無機質硬化
体の品質は良好であった。
【0059】
【表3】
【0060】<実施例3>表4に示した、メタカオリン
100重量部に対して、珪酸カリウム水溶液を180重
量部と本発明の無機質粉体(1)を200重量部とを添
加した無機質硬化性組成物を上述の方法で硬化し、その
無機質硬化体の品質を評価した。この無機質硬化性組成
物のフロー値は200mmと大きく、良好な成形性を示
した。また、曲げ強度は8.3MPaであり、十分な実
用強度を有することが確認できた。また、煮沸水試験に
よる外観の変化は無く、曲げ強度維持率は100%であ
った。この結果、十分な耐水性を有することが確認でき
た。さらに、100サイクルの凍結融解試験後の外観の
変化は見られなかった。この結果、十分な耐凍害性を有
することが確認できた。以上のように、この無機質硬化
体の品質は良好であった。
【0061】
【表4】
【0062】<実施例4>表5に示した、フライアッシ
ュ100重量部に対して、珪酸カリウム水溶液を180
重量部と本発明の無機質粉体(2)を40重量部添加し
た無機質硬化性組成物を上述の方法で硬化し、その無機
質硬化体の品質を評価した。この無機質硬化性組成物の
フロー値は210mmと大きく、良好な成形性を示し
た。また、曲げ強度は8.8MPaであり、十分な実用
強度を有することが確認できた。また、煮沸水試験によ
る外観の変化は無く、曲げ強度維持率は100%であっ
た。この結果、十分な耐水性を有することが確認でき
た。さらに、100サイクルの凍結融解試験後の外観の
変化は見られなかった。この結果、十分な耐凍害性を有
することが確認できた。以上のように、この無機質硬化
体の品質は良好であった。
【0063】
【表5】
【0064】<実施例5>表6に示した、フライアッシ
ュ100重量部に対して、珪酸カリウム水溶液を180
重量部と本発明の無機質粉体(2)を100重量部とを
添加した無機質硬化性組成物を上述の方法で硬化し、そ
の無機質硬化体の品質を評価した。この無機質硬化性組
成物のフロー値は210mmと大きく、良好な成形性を
示した。また、曲げ強度は8.2MPaであり、十分な
実用強度を有することが確認できた。また、煮沸水試験
による外観の変化は無く、曲げ強度維持率は100%で
あった。この結果、十分な耐水性を有することが確認で
きた。さらに、100サイクルの凍結融解試験後の外観
の変化は見られなかった。この結果、十分な耐凍害性を
有することが確認できた。以上のように、この無機質硬
化体の品質は良好であった。
【0065】
【表6】
【0066】<比較例1>表7に示した、メタカオリン
100重量部に対して、珪酸カリウム水溶液を5重量部
と本発明の無機質粉体(1)を40重量部添加した無機
質硬化性組成物は、全く流動性がなく、無機質硬化性組
成物を型体1に充填することができず、無機質硬化体を
製造することができなかった。
【0067】
【表7】
【0068】<比較例2>表8に示した、メタカオリン
100重量部に対して、珪酸カリウム水溶液を400重
量部と本発明の無機質粉体(1)を40重量部添加した
無機質硬化性組成物を上述の方法で硬化し、その無機質
硬化体の品質を評価した。この無機質硬化性組成物のフ
ロー値は、300mmと非常に大きく、良好な成形性を
示した。しかしながら、曲げ強度は0.98MPaであ
り、実用強度には達していないものであった。また、煮
沸水試験によってクラックが発生し、曲げ強度維持率は
20%であり、耐水性に劣るものであった。さらに、1
00サイクルの凍結融解試験後は、試料は崩壊してお
り、耐凍害性のないものであった。以上のように、この
無機質硬化体の品質は不良であった。
【0069】
【表8】 <比較例3>表9に示した、メタカオリン100重量部
に対して、珪酸カリウム水溶液を300重量部と本発明
の無機質粉体(1)を600重量部添加した無機質硬化
性組成物を上述の方法で硬化し、その無機質硬化体の品
質を評価した。この無機質硬化性組成物のフロー値は、
100mmで成形は可能であった。しかしながら、曲げ
強度は2.9MPaであり、実用強度には達していない
ものであった。また、煮沸水試験によってクラックが発
生し、曲げ強度維持率は30%であり、耐水性に劣るも
のであった。さらに、100サイクルの凍結融解試験後
は、試料は崩壊しており、耐凍害性のないものであっ
た。以上のように、この無機質硬化体の品質は不良であ
った。
【0070】
【表9】
【0071】次に、本発明の石膏系硬化体の実施例を説
明する。
【0072】<実施例6>石膏/無機質粉体(2)/水
の重量比を100/20/100とした石膏系硬化性組
成物をオムニミキサーで混練した後、300mm角で深
さ10mmの型体に充填し、150℃で30分反応硬化
させて石膏系硬化体を作成した。ここで、無機質粉体
(2)は、実施例4で使用したものと同じものを使用し
た。
【0073】<実施例7>石膏/無機質粉体(1)/水
の重量比を100/20/100とした石膏系硬化性組
成物をオムニミキサーで混練した後、300mm角で深
さ10mmの型体に充填し、150℃で30分反応硬化
させて石膏系硬化体を作成した。ここで、無機質粉体
(1)は、実施例1で使用したものと同じものを使用し
た。 <比較例4>石膏/水の重量比を100/50とした石
膏系硬化性組成物をオムニミキサーで混練した後、30
0mm角で深さ10mmの型体に充填し、150℃で3
0分反応硬化させて石膏の硬化体を作成した。
【0074】図4に実施例6,7の石膏系硬化体と比較
例4の吸放湿性能を比較したグラフを示す。吸放湿性能
は、上述のように作成した硬化体を1週間室内に放置し
た後、裏面と側面をアルミテープで密封し、温度25
℃,相対湿度50%の恒温恒湿槽に12時間保管した後
に重量測定し、その硬化体を温度25℃,相対湿度95
%の恒温恒湿槽に12時間保管した後に重量測定し、単
位表面積当たりの重量変化の大きさで評価した。重量変
化は図4に示した3サイクルの平均値として求めた。
【0075】図4に示すように、比較例4は約40g/
2 の重量変化なのに対して実施例6は約60g/m2
の重量変化が見られた。つまり、無機質粉体(2)を含
むことにより吸放湿性能を優れたものとすることができ
る。また、実施例7の重量変化は約80g/m2 であ
り、実施例6よりさらに吸放湿性能が優れたものにな
る。この差は、実施例6の無機質粉体(2)の平均粒径
が5mmなのに対して、実施例7の無機質粉体(1)の
平均粒径が100μmと小さく、無機質粉体(1)の比
表面積が無機質粉体(2)の比表面積より大きいことに
よる効果である。ここで、無機質粉体(1)の比表面積
は60m2 /gであり、無機質粉体(2)の比表面積は
15m2 /gであった。
【0076】<実施例8>石膏/無機質粉体(1)/水
の重量比を100/40/100とした石膏系硬化性組
成物をオムニミキサーで混練した後、300mm角で深
さ10mmの型体に充填し、150℃で30分反応硬化
させて石膏系硬化体を作成した。実施例7と同様に重量
変化を3サイクルの平均として求めたところ、200g
/m2 であり、吸放湿性能が大幅に向上した。
【0077】<実施例9>石膏/無機質粉体(1)/水
の重量比を100/5/100とした石膏系硬化性組成
物をオムニミキサーで混練した後、300mm角で深さ
10mmの型体に充填し、150℃で30分反応硬化さ
せて石膏系硬化体を作成した。実施例7と同様に重量変
化を3サイクルの平均として求めたところ、60g/m
2 であり、少量の無機質粉体(1)の添加であっても吸
放湿性能の向上が見られた。
【0078】次に、本発明のセメント系硬化体の実施例
を説明する。
【0079】<実施例10>ポルトランドセメント/無
機質粉体(1)/川砂/水の重量比を100/40/6
0/100としたセメント系硬化性組成物をオムニミキ
サーで混練した後、300mm角で深さ20mmの型体
に充填し、20℃で7日間反応硬化させてセメント系硬
化体を作成した。実施例7と同様に重量変化を3サイク
ルの平均として求めたところ、180g/m2 であり、
後で説明する比較例5に比べて吸放湿性能が大幅に向上
した。
【0080】<実施例11>ポルトランドセメント/無
機質粉体(1)/水の重量比を100/100/100
としたセメント系硬化性組成物をオムニミキサーで混練
した後、300mm角で深さ20mmの型体に充填し、
20℃で7日間反応硬化させてセメント系硬化体を作成
した。実施例7と同様に重量変化を3サイクルの平均と
して求めたところ、300g/m2 であり、実施例10
に比べて吸放湿性能がさらに向上した。
【0081】<比較例5>ポルトランドセメント/川砂
/水の重量比を100/100/100としたセメント
系硬化性組成物をオムニミキサーで混練した後、300
mm角で深さ20mmの型体に充填し、20℃で7日間
反応硬化させてセメント系硬化体を作成した。実施例7
と同様に重量変化を3サイクルの平均として求めたとこ
ろ、20g/m2 であった。
【0082】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明の具体的構成はこの実施例に限られるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更等があっても本発
明に含まれる。例えば、無機質粉体は、無機質硬化体の
製造に際して発生する端材や建材等として使用された後
廃棄物として処理されたものから製造してもよい。ま
た、本発明の無機質粉体を添加した無機質硬化性組成物
を硬化した無機質硬化体を粉砕して、無機質粉体を製造
し、この無機質粉体を添加した無機質硬化性組成物を硬
化して無機質硬化体を製造してもよい。つまり、本発明
の無機質硬化体は何度でもリサイクルできる。また、無
機質粉体と無機質硬化体に異なる色の顔料を添加して、
単一色でない無機質硬化体とすることもできる。
【0083】また、無機質粉体の原料となる無機質硬化
体は発泡体であってもよいし、無機質粉体を添加する無
機質硬化体は気泡を含まない緻密体であってもよい。ま
た、セメント組成物の充填材として本発明の無機質粉体
を用いて、セメント系の無機質硬化体の建材も製造でき
る。
【0084】
【発明の効果】請求項1記載の発明の無機質粉体は、砂
利や砂等の代替品として利用することができる。そのた
め、無機質硬化体の優れた充填材として利用することが
できる。つまり、廃棄される無機質硬化体の有効利用を
図ることができる。また、上記無機質硬化体はアルカリ
性であるアルカリ金属珪酸塩水溶液を含むので、特にコ
ンクリートの充填材として利用するとコンクリートの中
性化を防止する効果がある。つまり、コンクリートの耐
久性を向上することができる。また、吸放湿性材料とし
て使用することができる。
【0085】また、請求項2記載の発明の無機質粉体の
製造方法は、無機質硬化体の製造に際して端材として廃
棄される不定形の無機質硬化体や建材等に利用された
後、建築廃材となる破壊された無機質硬化体を粉砕して
無機質粉体を製造することができる。つまり、廃棄され
る無機質硬化体を単に粉砕するだけなので、コストをか
けずに有効利用することができる。
【0086】また、請求項3記載の発明の無機質硬化性
組成物を硬化することにより、品質の優れた無機質硬化
体を製造することができる。つまり、品質に優れた建材
等を簡単に製造することができる。また、不要になった
無機質硬化体を粉砕して製造した無機質粉体を使用すれ
ば、資源の無駄を無くし、コストの低い建材等を製造す
ることができる。
【0087】また、請求項4記載の発明の無機質硬化性
組成物を硬化することにより、品質に優れる無機質硬化
体を容易に製造することができる。また、無機質硬化体
の中に性質の近い無機質粉体を添加することになるの
で、均質で性能の優れた無機質硬化体を製造することが
できる。
【0088】また、請求項5記載の発明の無機質硬化体
は、品質の優れた無機質硬化体とすることができる。ま
た、不要になった無機質硬化体を粉砕して製造した無機
質粉体を使用すれば、資源の無駄を無くし、コストの低
い無機質硬化体とすることができる。
【0089】また、請求項6記載の発明の無機質硬化体
の製造方法により、品質の優れた無機質硬化体を製造す
ることができる。また、不要になった無機質硬化体を粉
砕して製造した無機質粉体を使用すれば、資源の無駄を
無くし、コストの低い無機質硬化体を製造することがで
きる。
【0090】また、請求項7記載の発明の無機質硬化体
の製造方法により、品質に優れる無機質硬化体を容易に
製造することができる。また、無機質硬化体の中に性質
の近い無機質粉体を添加することになるので、均質で性
能の優れた無機質硬化体を製造することができる。つま
り、大量の無機質粉体を添加することができ、無機質硬
化体の廃棄物の量の変動にも容易に対応できる。また、
不要になった無機質硬化体を粉砕して無機質粉体を製造
すれば、資源の無駄を無くし、無機質硬化体のコストを
下げることができる。
【0091】また、請求項8記載の発明の石膏系硬化体
によれば、吸放湿性能に優れた石膏系硬化体を製造する
ことができる。また、石膏系硬化体を板状に成形して、
建築物の内装材として使用することにより、調湿性能に
優れた建築物を形成することができる。
【0092】また、請求項9記載の発明のセメント系硬
化体によれば、吸放湿性能に優れたセメント系硬化体を
製造することができる。また、セメント系硬化体を板状
に成形して、建築物の内装材として使用することによ
り、調湿性能に優れた建築物を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の無機質粉体を製造するための無機質硬
化性組成物(無機質硬化体)を充填した型体と蓋体の断
面図である。
【図2】本発明の他の無機質硬化性組成物を充填した型
体と蓋体の断面図である。
【図3】図2の無機質硬化性組成物が硬化した状態を示
す断面図である。
【図4】本発明の石膏系硬化体の吸放湿性能を示すグラ
フである。
【符号の説明】
1 型体 2 蓋体 3a,3b 無機質硬化性組成物 4a,4b 無機質硬化体

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SiO2 ―Al2 3 系反応性粉体
    (A)と、この反応性粉体と反応するアルカリ金属珪酸
    塩水溶液(B)とを混合した第一の無機質硬化性組成物
    を硬化させた無機質硬化体の粉砕物であることを特徴と
    する無機質粉体。
  2. 【請求項2】 SiO2 ―Al2 3 系反応性粉体
    (A)と、この反応性粉体と反応するアルカリ金属珪酸
    塩水溶液(B)とを混合した第一の無機質硬化性組成物
    を硬化させた無機質硬化体を粉砕することを特徴とする
    無機質粉体の製造方法。
  3. 【請求項3】 無機質硬化性組成物に請求項1記載の無
    機質粉体を添加してなる無機質硬化性組成物。
  4. 【請求項4】 前記無機質硬化性組成物がSiO2 ―A
    2 3 系反応性粉体(A)と、この反応性粉体と反応
    するアルカリ金属珪酸塩水溶液(B)とを混合したもの
    であり、SiO2 ―Al2 3 系反応性粉体(A)10
    0重量部に対して、アルカリ金属珪酸塩水溶液(B)1
    0〜350重量部、請求項1記載の無機質粉体1〜50
    0重量部含むことを特徴とする請求項3記載の無機質硬
    化性組成物。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の無機質粉体を含む無機質
    硬化性組成物を硬化させたことを特徴とする無機質硬化
    体。
  6. 【請求項6】 無機質硬化性組成物に請求項1記載の無
    機質粉体を添加して硬化することを特徴とする無機質硬
    化体の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記無機質硬化性組成物がSiO2 ―A
    2 3 系反応性粉体(A)と、この反応性粉体と反応
    するアルカリ金属珪酸塩水溶液(B)とを混合したもの
    であり、SiO2 ―Al2 3 系反応性粉体(A)10
    0重量部に対して、アルカリ金属珪酸塩水溶液(B)1
    0〜350重量部、請求項1記載の無機質粉体を1〜5
    00重量部含むことを特徴とする請求項6記載の無機質
    硬化体の製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項1記載の無機質粉体と石膏と水と
    を含む石膏系硬化性組成物を硬化させたことを特徴とす
    る石膏系硬化体。
  9. 【請求項9】 請求項1記載の無機質粉体とセメントと
    水とを含むセメント系硬化性組成物を硬化させたことを
    特徴とするセメント系硬化体。
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