JP2004203672A - Lightweight cellular concrete having water repellency - Google Patents
Lightweight cellular concrete having water repellency Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004203672A JP2004203672A JP2002374559A JP2002374559A JP2004203672A JP 2004203672 A JP2004203672 A JP 2004203672A JP 2002374559 A JP2002374559 A JP 2002374559A JP 2002374559 A JP2002374559 A JP 2002374559A JP 2004203672 A JP2004203672 A JP 2004203672A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- cellular concrete
- lightweight cellular
- repellent
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Aftertreatments Of Artificial And Natural Stones (AREA)
Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撥水性を有する軽量気泡コンクリートとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多孔質無機系建材の一つである軽量気泡コンクリートは、軽量かつ断熱性に優れているため、ビルまたは住宅の外壁材、床材、間仕切り材、屋根材として広く用いられている。しかし、一方では水を吸水し易いという問題がある。すなわち、比重が０．４５〜０．５５の軽量気泡コンクリートは、体積のほぼ８割が空隙であり、この空隙に水が浸透し易く、水が入ると断熱性や強度が低下するだけでなく、亀裂などが生じる場合もある。
【０００３】
水が浸透する環境下で使用する軽量気泡コンクリートの吸水を防止する最も一般的な方法は、軽量気泡コンクリート表面の塗装である。しかし、軽量気泡コンクリートの表面は、製造時に形成される表面の凹凸や気泡による凹凸が大きく、耐水性を確保するためには耐水性に優れた塗料を多量に塗布する必要があり、手間とコストがかかる。そこで、塗装することなく、塗装しても簡易塗装で耐水性が確保でき、しかも撥水剤の使用量も少ない安価な軽量気泡コンクリートが求められていた。
【０００４】
これまでに、軽量気泡コンクリートに耐水性を付与する目的で、軽量気泡コンクリートにアルコキシシランの蒸気を接触させる方法が提案されている（下記、特許文献１、特許文献２参照。）。追試の結果、これらの方法では圧力差が大きくないことから軽量気泡コンクリート内部まで撥水性を付与することができなかった。
また、下記特許文献３に記載の軽量気泡コンクリートは、表面から内部に至るまで高い撥水性が付与されている。この方法ではアルキルアルコキシシランと軽量気泡コンクリートの接触を充分な減圧条件下で行い、蒸気圧の低いアルキルアルコキシシランのみで軽量気泡コンクリート内部まで到達させ、アルキルアルコキシシランからなる撥水層を軽量気泡コンクリート内部まで形成している。この場合、軽量気泡コンクリートを入れた密閉容器内の減圧度を保持するため、軽量気泡コンクリートの含水率は低く、またその状態でアルキルアルコキシシランのみの蒸気を注入するため、得られた撥水性の軽量気泡コンクリートの水蒸気吸着量も低かった。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５９−１１６４６５号公報
【特許文献２】
特開平６−２７１３７１号公報
【特許文献３】
国際公開第０１／４７８３４号パンフレット
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、軽量気泡コンクリートが有する軽量かつ断熱性に優れた性能を損なうことなく、塗装する必要のない、また塗装しても簡易塗装で耐水性が確保できる、撥水剤の使用量の少ない安価な軽量気泡コンクリートおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、含水率５〜３５ｗｔ％の軽量気泡コンクリートをオートクレーブ内で高温高圧の水蒸気で加熱した後に減圧し、直ちに撥水剤蒸気と水蒸気の高温高圧の混合ガスをオートクレーブ内に注入して軽量気泡コンクリートを処理すると、撥水性に優れる軽量気泡コンクリートが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明は、
［１］ 軽量気泡コンクリートの表面に垂直な切断面の水の接触角が１００〜１３５°の範囲であり、２５℃における水蒸気吸着等温線測定で得られる水蒸気の相対圧０．９５における水蒸気吸着量が７０〜１２０ｍｌ／ｇの範囲であること特徴とする撥水性軽量気泡コンクリート、
［２］ 透水度が１０００ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ以下である［１］記載の撥水性軽量気泡コンクリート、
【０００９】
［３］ 軽量気泡コンクリートの細孔内表面に下記一般式（１）で表される有機ケイ素化合物の群から選ばれる１種または２種以上から形成される撥水層を有することを特徴とする［１］又は［２］記載の撥水性軽量気泡コンクリート、
ＲnＳｉＸ4-n （１）
（ここで、Ｒはアルキル基、アリール基、アリル基を、Ｘはアルコキシル基、アセトキシ基、ケトオキシム基、アミド基、アミノ基、ビニルエーテル基、ハロゲン原子を、ｎは１〜３の整数をそれぞれ表す。また、ｎが２以上の場合、Ｒは同じであっても異なっていても良い。）
【００１０】
［４］ 有機ケイ素化合物が下記一般式（２）で表されるアルキルアルコキシシランであること特徴とする［３］記載の撥水性軽量気泡コンクリート、
Ｒ1 nＳｉ（ＯＲ2）4-n （２）
（ここで、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ独立に炭素数１〜１８のアルキル基を表す。ｎは１〜３の整数を表す。ｎが２以上の場合、Ｒ1はそれぞれ同じものであっても異なっていても良い。ｎが２以下の場合、Ｒ2はそれぞれ同じものであっても異なっていても良い。）
【００１１】
［５］ 含水率５〜３５ｗｔ％の軽量気泡コンクリートをオートクレーブ内に設置し、温度１００〜２２０℃、ゲージ圧０．１〜２．３２ＭＰａの飽和水蒸気下に置いて加熱した後にオートクレーブ内を０．３ＭＰａ以下に減圧し、直ちにオートクレーブの外部から水蒸気と撥水剤蒸気を含有する、温度１００〜２５０℃、ゲージ圧０．１〜４ＭＰａの混合ガスをオートクレーブ内に注入して、オートクレーブ内の圧力を減圧後の圧力より０．０１ＭＰａ以上加圧して軽量気泡コンクリートを処理することを特徴とする［１］〜［４］のいずれかに記載の撥水性軽量気泡コンクリートの製造方法、
【００１２】
［６］ 水蒸気と撥水剤蒸気を含有する混合ガスが、撥水剤含有率が１５モル％以下、０．０１モル％以上の混合ガスであることを特徴とする［５］記載の撥水性軽量気泡コンクリートの製造方法、
［７］ 水蒸気と撥水剤蒸気を含有する混合ガスが、飽和蒸気圧の水蒸気と有機ケイ素化合物蒸気を含有する混合ガスであることを特徴とする［５］又は［６］記載の撥水性軽量気泡コンクリートの製造方法、
である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明において用いられる軽量気泡コンクリートは、公知の方法で製造されたもので良く、特に限定されない。代表的な製造方法としては、例えば、珪石などのケイ酸質原料と、普通ポルトランドセメントに代表されるセメント、石膏、生石灰などの石灰質原料を主成分にアルミニウムなどの気泡剤を混合してできた原料スラリーを、型枠に注入し、切断に適した硬度になるまで養生した後、型枠から外して半硬化状のモルタルブロックとし、これを緊張配設したピアノ線などの線材で切断したものをオートクレーブ養生する方法が挙げられる。ここで、軽量気泡コンクリートには、必要に応じて補強用鉄筋もしくは金網を配設しても構わない。
【００１４】
本発明において用いられる軽量気泡コンクリートの厚みは、１０〜３００ｍｍが好ましく、２０〜２００ｍｍがより好ましく、３０〜１５０ｍｍが特に好ましい。
本発明の撥水性軽量気泡コンクリートの切断面における水の接触角は、１００°以上、１３５°以下の範囲であり、好ましくは１００°以上、１３０°以下の範囲であり、より好ましくは１００°以上、１２５°、特に好ましくは１００°以上、１２０°以下の範囲にある。
【００１５】
本発明において表面に垂直な切断面における接触角とは、温度２０℃、相対湿度６５％の恒温恒湿に保たれた室内で軽量気泡コンクリート表面に垂直な切断面を該コンクリート表面近傍から中心まで厚さ方向に１０ｍｍ間隔で協和界面科学（株）製の接触角計（ＣＡ−ＤＴ型）を用いて測定した値を平均して得られた値である。
本発明の撥水性軽量気泡コンクリートは、２５℃における水蒸気吸着等温線測定で得られる相対圧（飽和水蒸気圧に対する水蒸気圧）０．９５における水蒸気吸着量が、７０〜１２０ｍｌ／ｇの範囲にあることが必要であり、好ましくは７５〜１１５ｍｌ／ｇの範囲にあることであり、より好ましくは８０〜１１０ｍｌ／ｇの範囲にあることである。
【００１６】
本発明において、２５℃の水蒸気吸着等温線測定で得られる水蒸気の相対圧０．９５における水蒸気吸着量の測定は、軽量気泡コンクリートを砕いた後、ＪＩＳ−Ｚ８８０１に準ずる篩において、目開き４ｍｍ（線径１．４ｍｍ）を通過し、目開き２ｍｍ（線径０．９ｍｍ）を通過しないものを、温度８０℃で５時間真空乾燥して、市販の水蒸気吸着等温線測定装置（日本ベル（株）製 ＢＥＬＳＯＲＰ １８）により測定した。
【００１７】
本発明の撥水性軽量気泡コンクリートは、細孔内表面に撥水剤により形成された撥水層を有するが、軽量気泡コンクリート内の細孔内表面の全てに撥水層を有している必要はなく、切断面の接触角を満足すれば撥水層を有していない細孔内表面があっても構わない。ここで、軽量気泡コンクリートの細孔とは、ゲル孔や毛管凝縮孔、発泡時に導入される気泡など軽量気泡コンクリートの内部に存在する全ての空隙をいう。
【００１８】
本発明の撥水性軽量気泡コンクリートは、２５℃の水蒸気吸着等温線測定で得られる水蒸気の相対圧０．９５における水蒸気吸着量が、７０〜１２０ｍｌ／ｇの範囲であることが必要である。該水蒸気吸着量が、７０〜１２０ｍｌ／ｇの範囲であれば、より少ない撥水剤量で優れた耐透水性と撥水性を発現させることが可能となる。
また、 本発明における透水度は、ＪＩＳ−５４００で定義されている次式で算出した。
透水度＝Ｖ×１０6／｛３．１４×（Ｄ／２）2｝
【００１９】
ここで、Ｖは透水量（ｃｍ3）、Ｄは透水試験器具に用いたロートの口径（ｍｍ）であり、透水量（Ｖ）の測定方法は、ＪＩＳ−５４００に準拠した方法で行った。即ち、口径Ｄｍｍのロートと、先端を切り取った５ｃｍ3メスピペットをビニル管で接続固定した透水試験器具を用い、水平に保持された切断面の中心に、該透水試験器具のロートの口径の真中がくるように該ロートをシーリング材（コニシ（株）製 商品名シリコンコーク）で隙間ができないように固着し、高さ２５０ｍｍまで水を入れ、２４時間放置した後、水中高さをメスピペット部の目盛りから読みとり、透水量（Ｖ）を測定する。尚、ＪＩＳ−５４００は、塗料の塗膜の耐透水性を評価するものであり、ロート口径７５ｍｍを標準としているが、本発明では、軽量気泡コンクリート厚みが７５ｍｍ以下の場合、口径７５ｍｍの透水試験器具を使用することができないため、軽量気泡コンクリートの厚みに応じて口径を小さくした透水試験器具を使用して測定し、上記透水度を求める計算式により算出する。
【００２０】
本発明において、透水度とは、試験開始２４時間後の透水量をもとに算出された値であり、平衡透水度とは、２４時間後の透水量を測定した後に更に高さ２５０ｍｍまで水を追加注入し、引き続き２４時間後の透水量を測定する操作を７〜２０日間繰り返し、ほぼ一定になった透水量をもとに算出された値である。
本発明の撥水性軽量気泡コンクリートの透水度は、１０００ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ以下であることが好ましく８００ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ以下がより好ましく、６００ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ以下が特に好ましい。該透水度が１０００ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ以下であれば、軽量気泡コンクリートの中心部まで充分な耐透水性が付与されている。また、長期の耐透水性を満足するためには平衡透水度が、４５０ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ以下が好ましく、３５０ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ以下がより好ましく、２５０ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ以下が特に好ましい。
【００２１】
本発明において、撥水剤は一般式ＲnＳｉＸ4-nで表される有機ケイ素化合物であることが好ましい。ここで、Ｒはアルキル基、アリール基、アリル基を表し、Ｘは加水分解してシラノール基を生成する官能基である、アルコキシル基、アセトキシ基、ケトオキシム基、アミド基、アミノ基、ビニルエーテル基、ハロゲン原子を表す。ｎは１〜３の整数を表す。また、ｎが２以上の場合、Ｒは同じであっても異なっていても良い。また、Ｒはアルキル基、アリール基、アリル基に含まれる水素をフッ素に置換したものでも構わない。ｎが２以下の場合、Ｘは同じであっても異なっていても良い。有機ケイ素化合物の官能基（Ｘ）は、加水分解してシラノール基となり、更に、軽量気泡コンクリートを構成するケイ酸カルシウム水和物などが有するシラノール基と化学結合してシロキサン結合を形成し、軽量気泡コンクリートの細孔内表面および軽量気泡コンクリート外表面に撥水層を形成、優れた撥水性を発現すると推測している。
【００２２】
本発明において、有機ケイ素化合物の中でも特に好ましく用いられるものは、アルキルアルコキシシランであり、一般式Ｒ1 nＳｉ（ＯＲ2）4-nで表すことができる。ここで、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ独立に炭素数１〜１８のアルキル基を表し、中でもＲ1は炭素数３〜１８のアルキル基が好ましく、Ｒ2は最も汎用的なメチル基、エチル基が好ましい。ｎは１〜３の整数を表す。ｎが２以上の場合、Ｒ1は同じものであっても異なっていても良く、ｎが２以下の場合、Ｒ2は同じものであっても異なっていても良い。本発明においては、該一般式で表されるアルキルアルコキシシランの群から選ばれる１種または２種以上のアルキルアルコキシシランを用いることができる。
【００２３】
本発明で用いられるアルキルアルコキシシランとしては、上記一般式で表されるアルキルアルコキシシランの中で最も汎用的なアルキルトリアルコキシシラン（ｎ＝１）が好ましい。本発明で用いられるアルキルアルコキシシランの代表的な例を挙げれば、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ペンチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘプチルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、ノニルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ウンデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、トリデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、ペンタデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘプタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ペンチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘプチルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ノニルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ウンデシルトリエトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、トリデシルトリエトキシシラン、テトラデシルトリエトキシシラン、ペンタデシルトリエトキシシラン、ヘキサデシルトリエトキシシラン、ヘプタデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシランなどが挙げられる。
【００２４】
また、この代表例の中でもメチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラ、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシラン、デシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシランが好ましく、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラ、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシラン、デシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシランがより好ましい。
【００２５】
以下に、本発明の撥水性軽量気泡コンクリートの製造方法について説明する。
本発明の撥水性軽量気泡コンクリートを製造する方法としては、予め含水率が５〜３５ｗｔ％に、好ましくは１０〜３０ｗｔ％に、より好ましくは１５〜２５ｗｔ％に調整された軽量気泡コンクリートを使用することが必要である。該軽量気泡コンクリートをオートクレーブ内に設置し、温度１００℃以上、２２０℃以下、ゲージ圧０．１ＭＰａ以上、２．３２ＭＰａ以下の飽和水蒸気圧下に、より好ましくは、温度１２０℃以上、２１０℃以下、ゲージ圧０．２ＭＰａ以上、１．９１ＭＰａ以下の飽和水蒸気圧下に、特に好ましくは、温度１３０℃以上、１９０℃以下、ゲージ圧０．２７ＭＰａ以上、１．２６ＭＰａ以下の飽和水蒸気下に該軽量気泡コンクリートを５分以上、１５分以下おいて加熱した後、オートクレーブ内をゲージ圧０．３ＭＰａ以下に、好ましくはゲージ圧０．２ＭＰａ以下に、特に好ましくはゲージ圧０ＭＰａ以下に減圧し、直ちにオートクレーブの外部から高温高圧の水蒸気と撥水剤蒸気を含有する混合ガスをオートクレーブ内に注入し、オートクレーブ内の圧力を減圧後の圧力より０．０１ＭＰａ以上、好ましくは０．０５ＭＰａ以上、より好ましくは０．１ＭＰａ以上加圧して、軽量気泡コンクリートを処理する方法などが挙げられる。ここで、高温の水蒸気で軽量気泡コンクリートを加熱した後にオートクレーブ内を減圧するのは、水蒸気と撥水剤蒸気を含有する混合ガスが軽量気泡コンクリートの内部まで浸透しやすくするためであり、必要に応じて、真空ポンプなどを使用して大気圧より低く減圧しても構わない。また、オートクレーブ内に軽量気泡コンクリートを設置して、水蒸気を注入し加熱する前にオートクレーブ内を真空ポンプで減圧にし、空気を除去しても構わない。
【００２６】
本発明において、軽量気泡コンクリートの含水率とは、軽量気泡コンクリートの絶乾質量に対する該軽量気泡コンクリート内に含まれる水の質量比率である。また、ある寸法に切り出した軽量気泡コンクリートの絶乾質量は、予め該軽量気泡コンクリートの絶乾比重を測定し、絶乾比重に切り出した該軽量気泡コンクリートの体積を掛け合わせて求めた。尚、絶乾比重は、軽量気泡コンクリートを長さ１６０ｍｍ、幅４０ｍｍ、厚さ４０ｍに切り出し、１０５℃にて２４時間乾燥させた時の質量と該軽量気泡コンクリートの体積から算出した。また、軽量気泡コンクリート内に含まれる水の質量は、測定した軽量気泡コンクリート質量から予め上記の方法で求めた該軽量気泡コンクリートの絶乾質量を差し引いて求めた。
【００２７】
本発明において使用する軽量気泡コンクリートの含水率の調整は、オートクレーブ内で高温高圧養生された高含水率の軽量気泡コンクリート基材を温度２０℃、湿度６５％の恒温恒湿に保たれた室内で、所定含水率に乾燥するまで放置した。
本発明において、水蒸気と撥水剤蒸気を含有する高温高圧の混合ガスをオートクレーブ内に注入する方法は、特に限定される必要はないが、例えば少なくとも１種の撥水剤を入れた容器中に高温の水蒸気、好ましくは高温の飽和水蒸気を注入し、撥水剤を気化させて混合ガスとする方法やオートクレーブ内に注入する水蒸気の配管途中に設けた注入口から少なくとも１種の撥水剤をミストや予め気化させた蒸気で注入し混合ガスとする方法などが挙げられる。ここで、オートクレーブ内に注入する水蒸気と撥水剤蒸気を含有する混合ガスとは、撥水剤の種類によっても異なるが、温度１００〜２５０℃、圧力０．１〜４ＭＰａであり、温度１５０〜２３０℃、圧力０．５〜３ＭＰａであることが好ましく、温度１７０〜２１０℃、圧力０．８〜２ＭＰａであることがより好ましい。
【００２８】
ここで、高温高圧の撥水剤蒸気と水蒸気を含有する混合ガスで処理する時間は通常０．１〜５時間であるが、撥水剤と軽量気泡コンクリートとの反応を完全に終了させるために、撥水剤蒸気と水蒸気を含有する混合ガスで処理した後、更に▲１▼軽量気泡コンクリートをオートクレーブから取り出すことなく、その状態で１００〜２００℃に保持するように外部から加熱処理する、▲２▼オートクレーブから取り出した後、室温で数日〜２ヶ月程度放置しておく、▲３▼オートクレーブから取り出した後、６０〜１８０℃で０．５〜１週間程度、軽量気泡コンクリートが熱劣化しない範囲で加熱する等の処理のうち少なくとも一つの処理を行うことが好ましい。
【００２９】
ここで、軽量気泡コンクリートをオートクレーブから取り出すことなく加熱する方法としては特に限定されないが、ヒーターや水蒸気でオートクレーブを加熱する方法や再びオートクレーブ中に水蒸気を注入する方法などを使用することができる。軽量気泡コンクリートをオートクレーブから取り出すことなく、再び水蒸気を注入する場合、水蒸気を注入した時のオートクレーブ内の圧力は、撥水剤蒸気と水蒸気を含有する混合ガスで処理した圧力程度の圧力で行うことが好ましい。また、オートクレーブから取り出した後の加熱方法も、特に限定されないが一般的な熱風加熱や遠赤外線加熱または水蒸気加熱などを使用することができる。
【００３０】
本発明の水蒸気と撥水剤蒸気の高温高圧の混合ガスにおいて、該混合ガス中の撥水剤含有率は、０．０１〜１５モル％が好ましく、０．１〜１０モル％がより好ましく、０．３〜５モル％が特に好ましい。ここで、水蒸気は飽和蒸気圧であることが好ましく、撥水剤は、凝縮によるロスを低減するという経済的な観点から飽和蒸気圧に満たないことが好ましい。
本発明において、前記したように撥水剤は、一般式ＲnＳｉＸ4-nで表される有機ケイ素化合物であることが好ましい。ここで、Ｒはアルキル基、アリール基、アリル基を表し、Ｘは加水分解してシラノール基を生成する官能基である、アルコキシル基、アセトキシ基、ケトオキシム基、アミド基、アミノ基、ビニルエーテル基、ハロゲン原子を表す。ｎは１〜３の整数を表す。また、ｎが２以上の場合、Ｒは同じであっても異なっていても良い。また、Ｒはアルキル基、アリール基、アリル基に含まれる水素をフッ素に置換したものでも構わない。ｎが２以下の場合、Ｘは同じであっても異なっていても良い。
【００３１】
本発明において、有機ケイ素化合物の中でも特に好ましく用いられるものは、アルキルアルコキシシランであり、一般式Ｒ1 nＳｉ（ＯＲ2）4-nで表すことができる。ここで、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ炭素数１〜１８のアルキル基を表し、中でもＲ1は炭素数３〜１８のアルキル基が好ましく、Ｒ2は最も汎用的なメチル基、エチル基が好ましい。ｎは１〜３の整数を表す。ｎが２以上の場合、Ｒ1は同じものであっても異なっていても良く、ｎが２以下の場合、Ｒ2はの値は同じものであっても異なっていても良い。本発明においては、該一般式で表されるアルキルアルコキシシランの群から選ばれる１種または２種以上のアルキルアルコキシシランを用いることができる。
【００３２】
また、本発明の撥水性軽量気泡コンクリートに含有される撥水剤量は、撥水剤を含有させる前の軽量気泡コンクリートを縦４０ｍｍ、横４０ｍｍ、長さ１６０ｍｍに切り出し、１０５℃で２４時間乾燥して求めた絶乾質量に対する質量比率で、０．０５〜５ｗｔ％が好ましく、０．１〜４ｗｔ％がより好ましく、０．５〜３ｗｔ％が特に好ましい。ここで、撥水剤が加水分解などの反応により、構造を変化させた場合においては、変化する前の構造に置き換えた質量を使用する。
【００３３】
本発明において、軽量気泡コンクリートに含有される撥水剤量は、熱分解装置（フロンティアラボ社製 ＰＹ２０１０Ｄ）を具備したガスクロマトクグラフ（ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ社製 ＨＰ６８９０）により測定し求めた。尚、熱分解装置は８００℃、注入口温度は２３０℃、検出器温度は２３０℃、カラムは昇温速度１０℃／分で３５℃から２３０℃まで昇温に設定し、キャリアガスはヘリウム、検出器は水素炎イオン化検出器、カラムは、ＳＵＰＥＬ−９ＰＬＯＴ（ＳＵＰＥＬＣＯ社製）を使用した。先ず、撥水剤を定量する検量線を作成するために、軽量気泡コンクリートを乳鉢で粉砕し、該軽量気泡コンクリート粉末に対して撥水剤を０．１、０．３、０．５、１．０、２．０、３．０ｗｔ％の比率で該軽量気泡コンクリート粉末に添加したものをそれぞれ別の密閉容器に入れて、８０℃で１ヶ月間保持し、該撥水剤と軽量気泡コンクリートを完全に反応させた後、軽量気泡コンクリート中で撥水剤の含有率にむらが生じないように、それぞれを乳鉢で微粉砕した。次にそれぞれの撥水剤を添加した軽量気泡コンクリート５ｍｇを取り、別々に熱分解ガスクロマトグラフで測定し、得られたクロマトグラムから保持時間１０分以内のピーク面積総和を求め、得られたピーク面積総和を撥水剤添加量に対してプロットし、検量線とした。ここで、検量線は直線関係が得られた。次に未知量の撥水剤が含有される軽量気泡コンクリート中の撥水剤量は、上記同様に熱分解ガスクロマトグラフにより測定し、得られたクロマトグラムから保持時間１０分以内のピーク面積総和を求め、上記検量線から撥水剤量に換算し求めることができる。熱分解ガスクロマトグラフを使用していることから、撥水剤が加水分解や縮合もくしは軽量気泡コンクリートと反応していたとしても、すべて分解して測定できる。
【００３４】
本発明の撥水性軽量気泡コンクリートは、撥水性能が著しく向上しており、従来のように塗装をして撥水性を確保する必要がいため、素地のまま使用することも可能である。このように、本発明の撥水性軽量気泡コンクリートは、従来通りの使用はもちろんであるが、外壁材、床材、間仕切り材または屋根材として使用することができる。
【００３５】
【実施例】
以下に実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明する。
なお、本発明において使用される各種の測定方法は以下の通りである。
＜水蒸気吸着等温線＞
水蒸気吸着等温線測定は、軽量気泡コンクリートを砕いた後、ＪＩＳ−Ｚ８８０１に準ずる篩において、目開き４ｍｍ（線径１．４ｍｍ）を通過し、目開き２ｍｍ（線径０．９ｍｍ）を通過しないものを０．１〜０．２ｇ程度採取し、前処理として温度８０℃で５時間真空乾燥した後、温度２５℃で水蒸気吸着等温線測定装置（日本ベル（株）製 ＢＥＬＳＯＲＰ １８）により測定した。
【００３６】
＜水の接触角＞
水の接触角は、温度２０℃、湿度６５％の恒温恒湿に保たれた室内で、軽量気泡コンクリート表面に垂直な方向の切断面上を表面近傍から中心に至るまで厚さ方向に１０ｍｍ間隔で協和界面科学（株）製の接触角計（ＣＡ−ＤＴ型）により測定し、得られた測定値の平均値とした。
【００３７】
＜透水度＞
透水度は、測定開始から２４時間後に測定された透水量から求められ、ＪＩＳ−５４００で定義されている次式で算出した。
透水度＝Ｖ×１０6／｛３．１４×（Ｄ／２）2｝
ここで、Ｖは透水量（ｃｍ3）、Ｄは透水試験器具に用いたロートの口径（ｍｍ）であり、透水量（Ｖ）の測定方法は、ＪＩＳ−５４００に準拠した方法で行った。即ち、口径７５ｍｍのロートと、先端を切り取った５ｃｍ3メスピペットをビニル管で接続固定した透水試験器具を用い、水平に保持された軽量気泡コンクリートの表面に垂直な切断面の中心に、該透水試験器具のロートの口径の真中がくるように該ロートをシーリング材（コニシ（株）製 商品名シリコンコーク）で隙間ができないように固着し、高さ２５０ｍｍまで水を入れ、２４時間放置した後、水中高さをメスピペット部の目盛りから読みとり、透水量（Ｖ）を求めた。
【００３８】
＜平衡透水度＞
平衡透水度は、上記透水度の測定と同様の透水試験器具を使用し、２４時間後の透水量を測定した後に更に高さ２５０ｍｍまで水を追加注入し、引き続き２４時間後の透水量を測定する操作を７〜２０日間繰り返し、ほぼ一定になった透水量をもとに上記算出式から求めた。
【００３９】
＜有機ケイ素化合物含有量＞
本発明において、軽量気泡コンクリートに含有される有機ケイ素化合物量は、熱分解装置（フロンティアラボ社製 ＰＹ２０１０Ｄ）を具備したガスクロマトクグラフ（ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ社製 ＨＰ６８９０）により測定し求めた。尚、熱分解装置は８００℃、注入口温度は２３０℃、検出器温度は２３０℃、カラムは昇温速度１０℃／分で３５℃から２３０℃まで昇温に設定し、キャリアガスはヘリウム、検出器は水素炎イオン化検出器、カラムは、ＳＵＰＥＬ−９ＰＬＯＴ（ＳＵＰＥＬＣＯ社製）を使用した。先ず、有機ケイ素化合物を定量する検量線を作成するために、軽量気泡コンクリートに対して有機ケイ素化合物を０．１、０．３、０．５、１．０、２．０、３．０ｗｔ％の比率で添加したものをそれぞれ別の密閉容器に入れて、８０℃で１ヶ月間保持し、有機ケイ素化合物と軽量気泡コンクリートを完全に反応させた後、軽量気泡コンクリート中で有機ケイ素化合物の含有率にむらが生じないように、それぞれを乳鉢で微粉砕した。次にそれぞれの有機ケイ素化合物を添加した軽量気泡コンクリート５ｍｇを取り、別々に熱分解ガスクロマトグラフで測定し、得られたクロマトグラムの１０分以内のピーク面積総和を求め、得られたピーク面積総和を有機ケイ素化合物添加量に対してプロットし、検量線とした。検量線は直線関係が得られた。次に未知量の有機ケイ素化合物が含有される軽量気泡コンクリート中の有機ケイ素化合物量は、上記同様に熱分解ガスクロマトグラフにより測定し、得られたクロマトグラムから保持時間１０分以内のピーク面積総和を求め、上記検量線から有機ケイ素化合物量に換算し求めた。
【００４０】
＜軽量気泡コンクリート含水率＞
本発明において、軽量気泡コンクリートの含水率とは、軽量気泡コンクリートの絶乾質量に対する該軽量気泡コンクリート内に含まれる水の質量比率である。また、ある寸法に切り出した軽量気泡コンクリートの絶乾質量は、予め該軽量気泡コンクリートの絶乾比重を測定し、絶乾比重に切り出した該軽量気泡コンクリートの体積を掛け合わせて求めた。尚、絶乾比重は、軽量気泡コンクリートを長さ１６０ｍｍ、幅４０ｍｍ、厚さ４０ｍに切り出し、１０５℃にて２４時間乾燥させた時の質量と該軽量気泡コンクリートの体積から算出した。また、軽量気泡コンクリート内に含まれる水の質量は、測定した軽量気泡コンクリート質量から予め上記の方法で求めた該軽量気泡コンクリートの絶乾質量を差し引いて求めた。
【００４１】
【軽量気泡コンクリート基材の製造例】
基材として使用した軽量気泡コンクリートは、次の方法で作製した。珪石５３質量部、乾燥石膏２．５質量部、生石灰７．５質量部、普通ポルトランドセメント３７質量部を、これら固形分１００質量部に対して水６８質量部を入れたタンク中に投入し、２分間混合した後、アルミニウム粉末０．０６質量部を混合して３０秒間攪拌した。次に得られたモルタルスラリーを型枠に注入した後、水分の蒸発を抑制した状態で６０℃で９０分間保持し予備硬化させ、得られた半硬化状の軽量気泡モルタルブロックをピアノ線で切断した。得られた半硬化状の軽量気泡コンクリートをオートクレーブ中に置き、飽和水蒸気を注入し１８０℃で４時間高温高圧養生した。得られた軽量気泡コンクリート基材から縦６００ｍｍ、横４００ｍｍ、厚さ１００ｍｍに切り出した。
【００４２】
【実施例１】
上記製造方法で得た縦６００ｍｍ、横４００ｍｍ、厚さ１００ｍｍの軽量気泡コンクリート試料１６枚を、温度２０℃、湿度６５％の恒温恒湿に保たれた室内で、１８日間放置して軽量気泡コンクリートの含水率を２０ｗｔ％に調整し、オートクレーブ（容積１．２５ｍ3）内に入れ、水封式真空ポンプ（神港精機（株） ＳＷ−１５０）でゲージ圧−０．０９ＭＰａに減圧した後、ゲージ圧１．７ＭＰａ、２０８℃の飽和水蒸気を注入し、５０分かけてオートクレーブ内をゲージ圧１．２ＭＰａまで加圧した後、その状態で１０分保持し、また５０分かけて大気圧まで減圧した。そして直ちにプロピルトリエトキシシラン３８５０ｇ（ＫＢＥ−３０３３ 信越化学工業（株）製）を入れた別の圧力容器（容積０．３７５ｍ3）内にゲージ圧１．７ＭＰａ、２０５℃の飽和水蒸気を注入し、該圧力容器内のゲージ圧を１．２ＭＰａ、１９０℃とし、該圧力容器内で得られたプロピルトリエトキシシラン蒸気と水蒸気の混合ガスを前記オートクレーブ内に注入し、オートクレーブ内を６０分かけてゲージ圧０．６ＭＰａまで加圧した後、室温になるまで自然冷却とした。
【００４３】
本実施例で得られた撥水性軽量気泡コンクリートは、１６枚から無作為に３枚を選び出し、それぞれの軽量気泡コンクリートの横半分の位置で横４００×縦６００の面に垂直方向に切断し、縦６００ｍｍ、横２００ｍｍ、厚さ１００ｍｍのサンプルを得た。切断面の撥水性は、該サンプルの縦３００ｍｍの位置を厚さ方向に表面近傍から１０ｍｍ間隔で水の接触角を測定した。測定結果は、表面近傍から中心部に至るまでの水の接触角の平均値は、１０６．５°であった。また、透水度の測定は、水の接触角を測定したのと同じサンプルにロート口径７５ｍｍの透水試験器具を各サンプル４個設置し、合計１２個の平均値として求めた。本実施例において透水度は、４４３ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ、平衡透水度が１０２ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙであった。また、水蒸気吸着等温線の測定は、上記縦６００ｍｍ、横２００ｍｍ、厚さ１００ｍｍのサンプルを横半分の位置から横方向に５ｍｍづらして切断し、縦６００ｍｍ、横５ｍｍ、厚さ１００ｍｍとし、それぞれを別々に砕いた後、別々に測定して得た水蒸気吸着量を平均して求めた。その結果、水蒸気の相対圧０．９５の水蒸気吸着量は、８７ｍｌ／ｇであった。
【００４４】
プロピルトリエトキシシランの平均含有率は、水蒸気吸着等温線の測定で得たサンプルを更に高速スタンプミル（アズワン（株）ＡＮＳ−１４３ＰＳ）で粗粉砕した後、乳鉢で粉砕し、６０℃の熱風乾燥機（タバイエスペック（株） ＰＨＨ４０１）で２４時間乾燥した後、乾燥剤（シリカゲル）を入れたデシケータ内に置き、真空ポンプ（真空機工（株） ＤＡＨ−６０）で減圧にした状態で２４時間放置した。次ぎにこの乾燥した軽量気泡コンクリート５ｍｇを熱分解ガスクロマトグラフで測定し、上記検量線からそれぞれの軽量気泡コンクリートのプロピルトリエトキシシラン量を求め、その平均値をした。得られたプロピルトリエトキシシランの平均含有率は、１．５０ｗｔ％であった。
【００４５】
【実施例２】
軽量気泡コンクリートの含水率が３０ｗｔ％のものを使用した以外は実施例１と同様の方法で撥水性軽量気泡コンクリートを得た。
本実施例で得られた撥水性軽量気泡コンクリートを実施例１と同様な方法で、水の接触を測定した結果、表面近傍から中心部に至るまでの水の接触角の平均値は、１０２．１°であり、透水度は、４５０ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ、平衡透水度が１０６ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙであった。また、２５℃の水蒸気吸着等温線測定における水蒸気の相対圧０．９５の水蒸気吸着量測定結果は１０８ｍｌ／ｇであった。プロピルトリエトキシシランの平均含有率は１．４３ｗｔ％であった。
【００４６】
【比較例１】
上記製造方法で得た軽量気泡コンクリートを縦６００ｍｍ、横４００ｍｍ、厚さ１００ｍｍに切り出し、そのままの状態で実施例１と同様な方法で、水の接触角を測定した結果、水は直ちに吸水し測定不可能であり、透水度は、９４１１ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ、平衡透水度が４２３７ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙであった。また、２５℃の水蒸気吸着等温線測定における水蒸気の相対圧０．９５の水蒸気吸着量測定結果は１５１ｍｌ／ｇであった。
【００４７】
【比較例２】
上記製造方法で得た軽量気泡コンクリートを縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ１００ｍｍに切り出し、６０℃の熱風乾燥機で４８時間乾燥し、含水率２．５ｗｔ％に調整した後、密閉容器内（容積０．０１ｍ3）に入れ、該密閉容器内及び付属する配管を１８０℃に加熱した後、３００Ｐａに減圧した。次いで弁で開閉が可能な管で連結された別の密閉容器内（容積０．０１ｍ3）にプロピルトリエトキシシラン１００ｇを入れ、３００Ｐａに減圧した後に１８０℃に加熱してプロピルトリアルコキシシランを気化させて６６０００Ｐａの蒸気圧を得た。そこで前記弁を開放し、該アルコキシシランの蒸気を軽量気泡コンクリートを入れた密閉容器内に約２分間注入し、該密閉容器内の圧力を３３０００Ｐａとした後、そのままの状態で１時間放置した。
【００４８】
本比較例で得られた撥水性軽量気泡コンクリートを実施例１と同様な方法で、該軽量気泡コンクリートを横半分の位置で横５０×縦１００の面に垂直方向に切断し、縦１００ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ１００ｍｍのサンプルを得、切断面の撥水性を該サンプルの縦５０ｍｍの位置を厚さ方向に表面近傍から１０ｍｍ間隔で水の接触を測定した結果、表面近傍から中心部に至るまでの水の接触角の平均値は、１３０．２°であり、透水度は、４７７ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ、平衡透水度が１２２ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙであった。また、２５℃の水蒸気吸着等温線の測定は、縦１００ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ１００ｍｍのサンプルを横半分の位置から横方向に５ｍｍづらして切断し、縦１００ｍｍ、横５ｍｍ、厚さ１００ｍｍとし、砕いて行った。その結果、水蒸気の相対圧０．９５の水蒸気吸着量は６６ｍｌ／ｇであった。
【００４９】
また、プロピルトリエトキシシランの平均含有率は、水蒸気吸着等温線の測定で得たサンプルを更に高速スタンプミルで粗粉砕した後、乳鉢で粉砕し、６０℃の熱風乾燥機で２４時間乾燥した後、乾燥剤（シリカゲル）を入れたデシケータ内に置き、真空ポンプ（真空機工（株） ＤＡＨ−６０）で減圧にした状態で２４時間放置した。次ぎにこの乾燥した軽量気泡コンクリート５ｍｇを熱分解ガスクロマトグラフで測定した結果、４．８ｗｔ％であった。
【００５０】
【比較例３】
本比較例において、軽量気泡コンクリートは、モルタルスラリー中に固形分１００質量部に対してジメチルシリコーンオイル（ＫＦ−９６ 信越化学工業（株）製）を０．５質量部添加する以外は上記製造方法と同様にして得た。ここで、軽量気泡コンクリートの大きさは、縦６００ｍｍ、横４００ｍｍ、厚さ１００ｍｍとした。
本比較例で得られた軽量気泡コンクリートを実施例１と同様な方法で測定した結果、表面近傍から中心部に至るまでの水の接触角の平均値は、５８．６°であり、透水度は、３７８１ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ、平衡透水度が１１５９ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙであった。また、２５℃の水蒸気吸着等温線測定における水蒸気の相対圧０．９５の水蒸気吸着量は１３５ｍｌ／ｇであった。
【００５１】
【比較例４】
本比較例において、軽量気泡コンクリートは、モルタルスラリー中に固形分１００質量部に対してアルキル変性シリコーンオイル（ＫＦ−４００３ 信越化学工業（株））を３質量部添加する以外は上記製造方法と同様にして得た。ここで、軽量気泡コンクリートの大きさは、縦６００ｍｍ、横４００ｍｍ、厚さ１００ｍｍとした。
本比較例で得られた軽量気泡コンクリートは実施例１と同様な方法で測定した結果、表面近傍から中心部に至るまでの水の接触角の平均値は、１２５．１°、１日目の透水度は、６０２ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ、平衡透水度が２９４ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙであった。また、２５℃の水蒸気吸着等温線測定における水蒸気の相対圧０．９５の水蒸気吸着量は４５ｍｌ／ｇであった。
【００５２】
【比較例５】
本比較例において、軽量気泡コンクリートは、モルタルスラリー中に固形分１００質量部に対してアルキル変性シリコーンオイル（ＫＦ−４００３ 信越化学工業（株））を２質量部添加する以外は上記製造方法と同様にして得た。ここで、軽量気泡コンクリートの大きさは、縦６００ｍｍ、横４００ｍｍ、厚さ１００ｍｍとした。
本比較例で得られた軽量気泡コンクリートは実施例１と同様な方法で測定した結果、表面近傍から中心部に至るまでの水の接触角の平均値は、１２２．７°であり、透水度は、７９２ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ、平衡透水度が２９６ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙであった。また、２５℃の水蒸気吸着等温線測定における水蒸気の相対圧０．９５の水蒸気吸着量は５１ｍｌ／ｇであった。
【００５３】
【比較例６】
本比較例において、軽量気泡コンクリートは、モルタルスラリー中に固形分１００質量部に対してアルキル変性シリコーンオイル（ＫＦ−４００３ 信越化学工業（株））を１質量部添加する以外は上記製造方法と同様にして得た。ここで、軽量気泡コンクリートの大きさは、縦６００ｍｍ、横４００ｍｍ、厚さ１００ｍｍとした。
本比較例で得られた軽量気泡コンクリートは実施例１と同様な方法で測定した結果、表面近傍から中心部に至るまでの水の接触角の平均値は、１０３°、透水度は、１１８８ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ、平衡透水度が４６６ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙであった。また、２５℃の水蒸気吸着等温線測定における水蒸気の相対圧０．９５の水蒸気吸着量は５４ｍｌ／ｇであった。
【００５４】
【比較例７】
本比較例において、軽量気泡コンクリートは、モルタルスラリー中に固形分１００質量部に対してアルキル変性シリコーンオイル（ＫＦ−４００３ 信越化学工業（株）製）を０．５質量部添加する以外は上記製造方法と同様にして得た。ここで、軽量気泡コンクリートの大きさは、縦６００ｍｍ、横４００ｍｍ、厚さ１００ｍｍとした。
本比較例で得られた軽量気泡コンクリートは実施例１と同様な方法で測定した結果、表面近傍から中心部に至るまでの水の接触角の平均値は、８３．４°であり、透水度は、１３０２ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙ、平衡透水度が４７５ｃｍ3／ｍ2・ｄａｙであった。また、２５℃の水蒸気吸着等温線測定における水蒸気の相対圧０．９５の水蒸気吸着量は１２８ｍｌ／ｇであった。
【００５５】
【発明の効果】
本発明は、軽量気泡コンクリートが有する軽量かつ断熱性に優れた性能を損なうことなく、安価で撥水性に優れた軽量気泡コンクリートを提供できることから、産業上、大いに有用である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lightweight cellular concrete having water repellency and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Lightweight cellular concrete, which is one of porous inorganic building materials, is widely used as an outer wall material, a floor material, a partition material, and a roof material of a building or a house because of its light weight and excellent heat insulation. However, on the other hand, there is a problem that water is easily absorbed. That is, about 80% of the volume of the lightweight cellular concrete having a specific gravity of 0.45 to 0.55 is a void, and water easily penetrates into the void, and when water enters, not only does the heat insulation and strength decrease, but also , Cracks and the like may occur.
[0003]
The most common method of preventing light absorption of lightweight cellular concrete used in a water permeable environment is painting the surface of the lightweight cellular concrete. However, the surface of lightweight cellular concrete has large irregularities on the surface formed during manufacturing and irregularities due to bubbles, and in order to ensure water resistance, it is necessary to apply a large amount of paint with excellent water resistance, which is troublesome and costly It takes. Therefore, there has been a demand for an inexpensive lightweight cellular concrete that can ensure water resistance by simple painting even without painting and that uses less water repellent.
[0004]
Heretofore, there has been proposed a method of bringing the vapor of alkoxysilane into contact with the lightweight cellular concrete for the purpose of imparting water resistance to the lightweight cellular concrete (see Patent Documents 1 and 2 below). As a result of the additional test, it was not possible to impart water repellency to the inside of the lightweight cellular concrete because the pressure difference was not large in these methods.
In addition, the lightweight cellular concrete described in Patent Document 3 below has high water repellency from the surface to the inside. In this method, the contact between the alkylalkoxysilane and the lightweight cellular concrete is performed under sufficiently reduced pressure conditions, and only the alkylalkoxysilane having a low vapor pressure reaches the interior of the lightweight cellular concrete. Formed up to the inside. In this case, the moisture content of the lightweight cellular concrete is low in order to maintain the degree of decompression in the closed container containing the lightweight cellular concrete, and in order to inject steam of only alkylalkoxysilane in that state, the obtained water repellent The water vapor adsorption of lightweight cellular concrete was also low.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-59-116465
[Patent Document 2]
JP-A-6-271371
[Patent Document 3]
WO 01/47834 pamphlet
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention does not impair the lightweight and excellent heat insulating properties of the lightweight cellular concrete, does not require painting, and can also ensure water resistance with simple painting even when painting, and uses a small amount of water repellent. An object is to provide an inexpensive lightweight cellular concrete and a method for producing the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies in order to solve the above-mentioned problems. As a result, the lightweight cellular concrete having a water content of 5 to 35 wt% was heated in an autoclave with high-temperature and high-pressure steam, and then depressurized. It has been found that when a high-pressure and high-pressure mixed gas of water and steam is injected into an autoclave to treat lightweight cellular concrete, lightweight cellular concrete excellent in water repellency can be obtained, and the present invention has been completed.
[0008]
That is, the present invention
[1] The water contact angle of the cut surface perpendicular to the surface of the lightweight cellular concrete is in the range of 100 to 135 °, and the amount of water vapor adsorbed at a relative pressure of water vapor of 0.95 obtained by water vapor adsorption isotherm measurement at 25 ° C. Is in the range of 70 to 120 ml / g.
[2] Permeability is 1000cmThree/ MTwo-The water-repellent lightweight cellular concrete according to [1], which is less than or equal to day
[0009]
[3] The lightweight cellular concrete has a water-repellent layer formed on the inner surface of the pores, formed of one or more kinds selected from the group of organosilicon compounds represented by the following general formula (1). Water-repellent lightweight cellular concrete according to [1] or [2],
RnSix4-n (1)
(Where R represents an alkyl group, an aryl group, an allyl group, X represents an alkoxyl group, an acetoxy group, a ketoxime group, an amide group, an amino group, a vinyl ether group, a halogen atom, and n represents an integer of 1 to 3, respectively. Further, when n is 2 or more, R may be the same or different.)
[0010]
[4] The water-repellent lightweight cellular concrete according to [3], wherein the organosilicon compound is an alkylalkoxysilane represented by the following general formula (2).
R1 nSi (ORTwo)4-n (2)
(Where R1, RTwoEach independently represents an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms. n represents an integer of 1 to 3. When n is 2 or more, R1May be the same or different. When n is 2 or less, RTwoMay be the same or different. )
[0011]
[5] Light-weight cellular concrete having a water content of 5 to 35 wt% is placed in an autoclave, and heated under saturated steam at a temperature of 100 to 220 ° C and a gauge pressure of 0.1 to 2.32 MPa, and then the inside of the autoclave is heated to 0. The pressure was reduced to 3 MPa or less, and a mixed gas containing steam and a water repellent vapor at a temperature of 100 to 250 ° C. and a gauge pressure of 0.1 to 4 MPa was immediately injected into the autoclave from the outside of the autoclave to reduce the pressure in the autoclave. The method for producing water-repellent lightweight cellular concrete according to any one of [1] to [4], wherein the lightweight cellular concrete is treated by applying a pressure of 0.01 MPa or more from the pressure after the pressure reduction.
[0012]
[6] The water repellency according to [5], wherein the mixed gas containing water vapor and the water repellent vapor has a water repellent content of 15 mol% or less and 0.01 mol% or more. Manufacturing method of lightweight cellular concrete,
[7] The water-repellent and lightweight material according to [5] or [6], wherein the mixed gas containing water vapor and the water repellent vapor is a mixed gas containing water vapor having a saturated vapor pressure and an organosilicon compound vapor. Manufacturing method of cellular concrete,
It is.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The lightweight cellular concrete used in the present invention may be one manufactured by a known method, and is not particularly limited. As a typical production method, for example, a siliceous raw material such as silica stone, and a cement typically represented by Portland cement, gypsum, a calcareous raw material such as quicklime mixed with a foaming agent such as aluminum as a main component. The raw material slurry is poured into a mold, cured to a hardness suitable for cutting, removed from the mold to form a semi-cured mortar block, which is cut with a tensioned wire such as a piano wire And autoclaving. Here, reinforcing steel bars or wire mesh may be provided in the lightweight cellular concrete as necessary.
[0014]
The thickness of the lightweight cellular concrete used in the present invention is preferably from 10 to 300 mm, more preferably from 20 to 200 mm, and particularly preferably from 30 to 150 mm.
The contact angle of water on the cut surface of the water-repellent lightweight cellular concrete of the present invention is in a range of 100 ° or more and 135 ° or less, preferably 100 ° or more, and 130 ° or less, more preferably 100 ° or more. , 125 °, particularly preferably in the range from 100 ° to 120 °.
[0015]
In the present invention, the contact angle at the cut surface perpendicular to the surface means that the cut surface perpendicular to the lightweight cellular concrete surface is taken from the vicinity of the concrete surface to the center in a room kept at a constant temperature and humidity of 20 ° C. and a relative humidity of 65%. It is a value obtained by averaging the values measured using a contact angle meter (CA-DT type) manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. at 10 mm intervals in the thickness direction.
The water-repellent lightweight cellular concrete of the present invention has a water vapor adsorption amount at a relative pressure (water vapor pressure with respect to a saturated water vapor pressure) of 0.95 obtained by measuring a water vapor adsorption isotherm at 25 ° C. in the range of 70 to 120 ml / g. Is required, preferably in the range of 75 to 115 ml / g, more preferably in the range of 80 to 110 ml / g.
[0016]
In the present invention, the measurement of the amount of water vapor adsorption at a relative pressure of water vapor of 0.95 obtained by water vapor adsorption isotherm measurement at 25 ° C. is carried out by crushing lightweight cellular concrete and then using a sieve according to JIS-Z8801 with a mesh size of 4 mm ( What passed through a wire having a diameter of 1.4 mm and not passing through a mesh of 2 mm (with a wire diameter of 0.9 mm) was vacuum-dried at a temperature of 80 ° C. for 5 hours, and a commercially available water vapor adsorption isotherm measuring device (Nippon Bell Co., Ltd. ) Manufactured by BELSORP 18).
[0017]
Although the water-repellent lightweight cellular concrete of the present invention has a water-repellent layer formed by a water-repellent agent on the inner surface of the pores, it is necessary to have a water-repellent layer on all the inner surfaces of the pores in the lightweight cellular concrete. However, if the contact angle of the cut surface is satisfied, there may be a pore inner surface having no water-repellent layer. Here, the pores of the lightweight cellular concrete refer to all voids existing inside the lightweight cellular concrete, such as gel holes, capillary condensation holes, and bubbles introduced during foaming.
[0018]
The water-repellent lightweight cellular concrete of the present invention is required to have a water vapor adsorption amount at a relative pressure of 0.95 of water vapor obtained by water vapor adsorption isotherm measurement at 25 ° C. in the range of 70 to 120 ml / g. When the amount of water vapor adsorption is in the range of 70 to 120 ml / g, it becomes possible to develop excellent water permeability and water repellency with a smaller amount of water repellent.
Further, the water permeability in the present invention was calculated by the following equation defined in JIS-5400.
Water permeability = V × 106/｛3.14×(D/2)Two｝
[0019]
Here, V is the amount of water permeability (cmThree) And D are the diameter (mm) of the funnel used for the water permeability test device, and the amount of water permeation (V) was measured according to JIS-5400. That is, a funnel with a diameter of Dmm and a 5 cm cut-off tipThreeUsing a permeability test device to which a female pipette is connected and fixed with a vinyl tube, the funnel is sealed with a sealing material (KONISHI CO., LTD.) So that the center of the funnel is at the center of the cut surface held horizontally. The product is filled with water up to a height of 250 mm, left standing for 24 hours, and the height of the water is read from a scale of a female pipet portion to measure the water permeability (V). In addition, JIS-5400 is to evaluate the water resistance of the coating film of the paint, and the funnel diameter is 75 mm as a standard. In the present invention, when the thickness of the lightweight cellular concrete is 75 mm or less, the water permeability test of the diameter 75 mm is performed. Since the device cannot be used, the measurement is performed using a water permeability test device having a smaller diameter in accordance with the thickness of the lightweight cellular concrete, and the water permeability is calculated by the above-mentioned calculation formula.
[0020]
In the present invention, the water permeability is a value calculated based on the water permeability 24 hours after the start of the test, and the equilibrium water permeability is the water permeability up to a height of 250 mm after measuring the water permeability 24 hours later. And the operation of measuring the amount of water permeation after 24 hours was repeated for 7 to 20 days, and the value was calculated based on the amount of water permeation that became substantially constant.
The water-repellent lightweight cellular concrete of the present invention has a water permeability of 1000 cm.Three/ MTwo-Preferably not more than day 800 cmThree/ MTwo-Day or less is more preferable, andThree/ MTwo-Day or less is particularly preferable. The water permeability is 1000cmThree/ MTwo-If it is day or less, sufficient water resistance is given to the center of the lightweight cellular concrete. To satisfy long-term water resistance, the equilibrium water permeability is 450 cm.Three/ MTwo-Day or less is preferable, 350 cmThree/ MTwo-Day or less is more preferable, and 250 cmThree/ MTwo-Day or less is particularly preferable.
[0021]
In the present invention, the water repellent is represented by the general formula RnSix4-nIt is preferable that the organic silicon compound is represented by the following formula: Here, R represents an alkyl group, an aryl group, or an allyl group, X is a functional group that hydrolyzes to form a silanol group, an alkoxyl group, an acetoxy group, a ketoxime group, an amide group, an amino group, a vinyl ether group, Represents a halogen atom. n represents an integer of 1 to 3. When n is 2 or more, R may be the same or different. Further, R may be one in which hydrogen contained in an alkyl group, an aryl group, or an allyl group is substituted with fluorine. When n is 2 or less, X may be the same or different. The functional group (X) of the organosilicon compound is hydrolyzed into a silanol group, and further forms a siloxane bond by chemically bonding with a silanol group of calcium silicate hydrate or the like constituting the lightweight cellular concrete, thereby reducing the weight of the organic silicon compound. It is presumed that a water-repellent layer is formed on the inner surface of the pores of the cellular concrete and the outer surface of the lightweight cellular concrete, thereby exhibiting excellent water repellency.
[0022]
In the present invention, among the organosilicon compounds, those particularly preferably used are alkylalkoxysilanes, and represented by the general formula R1 nSi (ORTwo)4-nCan be represented by Where R1, RTwoEach independently represents an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms;1Is preferably an alkyl group having 3 to 18 carbon atoms;TwoIs preferably a methyl group or an ethyl group which is the most general. n represents an integer of 1 to 3. When n is 2 or more, R1May be the same or different, and when n is 2 or less, RTwoMay be the same or different. In the present invention, one or more alkylalkoxysilanes selected from the group of the alkylalkoxysilanes represented by the general formula can be used.
[0023]
As the alkylalkoxysilane used in the present invention, the most general-purpose alkyltrialkoxysilane (n = 1) among the alkylalkoxysilanes represented by the above general formula is preferable. Representative examples of the alkylalkoxysilane used in the present invention include methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, pentyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, and heptyltrimethoxy. Silane, octyltrimethoxysilane, nonyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, undecyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, tridecyltrimethoxysilane, tetradecyltrimethoxysilane, pentadecyltrimethoxysilane, hexadecyltrimethoxy Silane, heptadecyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltriethoxysilane, Rutriethoxysilane, pentyltriethoxysilane, hexyltriethoxysilane, heptyltriethoxysilane, octyltriethoxysilane, nonyltriethoxysilane, decyltriethoxysilane, undecyltriethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, tridecyltriethoxysilane , Tetradecyltriethoxysilane, pentadecyltriethoxysilane, hexadecyltriethoxysilane, heptadecyltriethoxysilane, octadecyltriethoxysilane and the like.
[0024]
Among these representative examples, methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane Silane, ethyltriethoxysilane, propyltriethoxysilane, butyltriethoxysila, hexyltriethoxysilane, octyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, octadecyltriethoxysilane are preferred, and propyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, hexyl Trimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, Tilt Li ethoxy Sila, hexyl triethoxysilane, octyl triethoxysilane run, decyl triethoxysilane, octadecyl triethoxysilane are more preferable.
[0025]
Hereinafter, the method for producing the water-repellent lightweight cellular concrete of the present invention will be described.
As a method for producing the water-repellent lightweight cellular concrete of the present invention, use is made of lightweight cellular concrete whose moisture content has been previously adjusted to 5 to 35 wt%, preferably 10 to 30 wt%, and more preferably 15 to 25 wt%. It is necessary. The lightweight cellular concrete is placed in an autoclave, and the temperature is 100 ° C. or higher, 220 ° C. or lower, the gauge pressure is 0.1 MPa or higher, and the saturated steam pressure is 2.32 MPa or lower, more preferably, the temperature is 120 ° C. or higher, 210 ° C. or lower, The lightweight cellular concrete under a saturated steam pressure of gauge pressure of 0.2 MPa or more and 1.91 MPa or less, particularly preferably at a temperature of 130 ° C. or more and 190 ° C. or less, and a saturated steam of gauge pressure of 0.27 MPa or more and 1.26 MPa or less. After heating for 5 minutes or more and 15 minutes or less, the inside of the autoclave is reduced to a gauge pressure of 0.3 MPa or less, preferably to a gauge pressure of 0.2 MPa or less, particularly preferably to a gauge pressure of 0 MPa or less. A mixed gas containing high-temperature and high-pressure steam and water-repellent vapor from the autoclave. The pressure in the clave or 0.01MPa than the post-decompression pressure, preferably at least 0.05 MPa, more preferably pressurized above 0.1 MPa, and the like method of processing a lightweight cellular concrete. The reason why the pressure in the autoclave is reduced after heating the lightweight cellular concrete with high-temperature steam is that the mixed gas containing the steam and the water-repellent vapor easily penetrates into the interior of the lightweight cellular concrete. Accordingly, the pressure may be reduced below the atmospheric pressure using a vacuum pump or the like. Alternatively, light air cellular concrete may be installed in the autoclave, and the pressure inside the autoclave may be reduced by a vacuum pump to remove air before the steam is injected and heated.
[0026]
In the present invention, the water content of the lightweight cellular concrete is a mass ratio of water contained in the lightweight cellular concrete to the absolute dry mass of the lightweight cellular concrete. The absolute dry mass of the lightweight cellular concrete cut to a certain size was determined by measuring the absolute dry specific gravity of the lightweight cellular concrete in advance, and multiplying the volume of the lightweight cellular concrete cut to the absolute dry specific gravity. The absolute dry specific gravity was calculated from the mass of a lightweight cellular concrete cut out to a length of 160 mm, a width of 40 mm, and a thickness of 40 m and dried at 105 ° C. for 24 hours and the volume of the lightweight cellular concrete. In addition, the mass of water contained in the lightweight cellular concrete was obtained by subtracting the absolute dry mass of the lightweight cellular concrete previously determined by the above method from the measured mass of the lightweight cellular concrete.
[0027]
Adjustment of the moisture content of the lightweight cellular concrete used in the present invention is performed in a room in which a lightweight cellular concrete substrate having a high moisture content, which has been cured at high temperature and high pressure in an autoclave, is kept at a constant temperature and humidity of 20 ° C. and a humidity of 65%. And left to dry to a predetermined moisture content.
In the present invention, the method of injecting a high-temperature and high-pressure mixed gas containing water vapor and a water-repellent vapor into the autoclave is not particularly limited, but for example, in a container containing at least one water-repellent. A method of injecting high-temperature steam, preferably high-temperature saturated steam, and vaporizing the water-repellent to form a mixed gas, or at least one type of water-repellent from an injection port provided in a pipe of steam to be injected into the autoclave. A method of injecting with mist or vaporized in advance to form a mixed gas may be used. Here, the mixed gas containing the water vapor and the water repellent vapor injected into the autoclave varies depending on the type of the water repellent, but has a temperature of 100 to 250 ° C., a pressure of 0.1 to 4 MPa, and a temperature of 150 to 150 MPa. The temperature is preferably 230 ° C. and a pressure of 0.5 to 3 MPa, more preferably 170 to 210 ° C. and a pressure of 0.8 to 2 MPa.
[0028]
Here, the time for treating with a mixed gas containing a high-temperature and high-pressure water-repellent vapor and water vapor is usually 0.1 to 5 hours, but in order to completely terminate the reaction between the water-repellent and the lightweight cellular concrete. After the treatment with the mixed gas containing the water repellent vapor and the steam, the heat treatment is further performed from the outside so that the lightweight cellular concrete is kept at 100 to 200 ° C. without removing it from the autoclave. 2) After taking out from the autoclave, leave it at room temperature for several days to about 2 months. (3) After taking out from the autoclave, about 0.5 to 1 week at 60 to 180 ° C, lightweight lightweight concrete does not thermally degrade. It is preferable to perform at least one of treatments such as heating in the range.
[0029]
Here, the method of heating the lightweight cellular concrete without taking it out of the autoclave is not particularly limited, but a method of heating the autoclave with a heater or steam, a method of injecting steam into the autoclave again, or the like can be used. When injecting steam again without removing the lightweight cellular concrete from the autoclave, the pressure in the autoclave at the time of injecting steam should be approximately the same as the pressure treated with the mixed gas containing water repellent vapor and steam. Is preferred. The heating method after being taken out of the autoclave is also not particularly limited, but general hot air heating, far-infrared heating, steam heating, or the like can be used.
[0030]
In the high-temperature and high-pressure mixed gas of the water vapor and the water repellent vapor of the present invention, the content of the water repellent in the mixed gas is preferably 0.01 to 15 mol%, more preferably 0.1 to 10 mol%, 0.3 to 5 mol% is particularly preferred. Here, the steam preferably has a saturated vapor pressure, and the water repellent preferably does not have a saturated vapor pressure from an economic viewpoint of reducing loss due to condensation.
In the present invention, as described above, the water repellent is represented by the general formula RnSix4-nIt is preferable that the organic silicon compound is represented by the following formula: Here, R represents an alkyl group, an aryl group, or an allyl group, X is a functional group that hydrolyzes to form a silanol group, an alkoxyl group, an acetoxy group, a ketoxime group, an amide group, an amino group, a vinyl ether group, Represents a halogen atom. n represents an integer of 1 to 3. When n is 2 or more, R may be the same or different. Further, R may be one in which hydrogen contained in an alkyl group, an aryl group, or an allyl group is substituted with fluorine. When n is 2 or less, X may be the same or different.
[0031]
In the present invention, among the organosilicon compounds, those particularly preferably used are alkylalkoxysilanes, and represented by the general formula R1 nSi (ORTwo)4-nCan be represented by Where R1, RTwoEach represents an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms;1Is preferably an alkyl group having 3 to 18 carbon atoms;TwoIs preferably a methyl group or an ethyl group which is the most general. n represents an integer of 1 to 3. When n is 2 or more, R1May be the same or different, and when n is 2 or less, RTwoMay be the same or different. In the present invention, one or more alkylalkoxysilanes selected from the group of the alkylalkoxysilanes represented by the general formula can be used.
[0032]
The amount of the water-repellent contained in the water-repellent lightweight cellular concrete of the present invention is as follows: the lightweight cellular concrete before containing the water-repellent is cut into a length of 40 mm, a width of 40 mm and a length of 160 mm, and dried at 105 ° C. for 24 hours. In terms of the mass ratio with respect to the absolute dry mass obtained in the above, 0.05 to 5 wt% is preferable, 0.1 to 4 wt% is more preferable, and 0.5 to 3 wt% is particularly preferable. Here, when the structure of the water repellent is changed by a reaction such as hydrolysis, the mass replaced with the structure before the change is used.
[0033]
In the present invention, the amount of the water-repellent agent contained in the lightweight cellular concrete was measured by a gas chromatograph (HP6890 manufactured by HEWLETT PACKARD) equipped with a pyrolyzer (PY2010D manufactured by Frontier Laboratories). The pyrolyzer was set at 800 ° C., the inlet temperature was set at 230 ° C., the detector temperature was set at 230 ° C., and the temperature of the column was set from 35 ° C. to 230 ° C. at a rate of 10 ° C./min. The detector used was a flame ionization detector, and the column used was SUPEL-9PLOT (supplied by SUPELCO). First, in order to prepare a calibration curve for quantifying the water repellent, the lightweight cellular concrete is crushed with a mortar, and the water repellent is added to the lightweight cellular concrete powder by 0.1, 0.3, 0.5, 1 The water-repellent agent and the lightweight cellular concrete were added to the lightweight cellular concrete powder at a ratio of 0.0, 2.0, and 3.0 wt%, respectively, and kept at 80 ° C. for one month. Was completely reacted, and each was finely pulverized in a mortar so that the content of the water repellent in the lightweight cellular concrete did not become uneven. Next, 5 mg of lightweight cellular concrete to which each water repellent was added was separately measured by pyrolysis gas chromatography, and the total peak area within a retention time of 10 minutes or less was obtained from the obtained chromatogram, and the obtained peak area was obtained. The sum was plotted against the amount of the water-repellent agent added to obtain a calibration curve. Here, a linear relationship was obtained for the calibration curve. Next, the amount of the water repellent in the lightweight cellular concrete containing an unknown amount of the water repellent was measured by pyrolysis gas chromatography in the same manner as described above, and the peak area sum within a retention time of 10 minutes was obtained from the obtained chromatogram. The water repellent amount can be calculated from the above calibration curve. Since the pyrolysis gas chromatograph is used, even if the water repellent is hydrolyzed, condensed or reacted with lightweight cellular concrete, it can be decomposed and measured.
[0034]
The water-repellent lightweight cellular concrete of the present invention has remarkably improved water-repellency, and it is not necessary to apply water as in the prior art to ensure water-repellency, so that it can be used as it is. As described above, the water-repellent lightweight cellular concrete of the present invention can be used as an outer wall material, a floor material, a partition material or a roof material, as well as the conventional use.
[0035]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
The various measuring methods used in the present invention are as follows.
<Water vapor adsorption isotherm>
In the water vapor adsorption isotherm measurement, after crushing lightweight cellular concrete, a sieve according to JIS-Z8801 passes through a mesh of 4 mm (wire diameter of 1.4 mm) and does not pass through a mesh of 2 mm (wire diameter of 0.9 mm). About 0.1 to 0.2 g of the sample was collected, vacuum-dried at a temperature of 80 ° C. for 5 hours as a pretreatment, and then measured at a temperature of 25 ° C. using a water vapor adsorption isotherm measuring apparatus (BELSORP 18 manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.). .
[0036]
<Water contact angle>
The contact angle of water is 10 mm in the thickness direction from the vicinity of the surface to the center on the cut surface perpendicular to the lightweight cellular concrete surface in a room maintained at a constant temperature and humidity of 20 ° C. and a humidity of 65%. Was measured by a contact angle meter (CA-DT type) manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd., and the average value of the measured values was used.
[0037]
<Permeability>
The water permeability was determined from the water permeability measured 24 hours after the start of the measurement, and was calculated by the following equation defined by JIS-5400.
Water permeability = V × 106/｛3.14×(D/2)Two｝
Here, V is the amount of water permeability (cmThree) And D are the diameter (mm) of the funnel used for the water permeability test device, and the amount of water permeation (V) was measured according to JIS-5400. That is, a funnel with a diameter of 75 mm and a 5 cm cut-off tipThreeUsing a permeation test device to which a female pipette is connected and fixed with a vinyl pipe, place the funnel so that the center of the diameter of the funnel of the permeation test device is at the center of the cut surface perpendicular to the surface of lightweight cellular concrete held horizontally. Is fixed with a sealing material (product name: silicon cork, manufactured by Konishi Co., Ltd.) so that no gap is formed, water is poured up to a height of 250 mm, and left for 24 hours. The amount (V) was determined.
[0038]
<Equilibrium permeability>
Equilibrium permeability, using the same permeability test equipment as the above permeability measurement, after measuring the amount of water permeability after 24 hours, additionally inject water up to a height of 250 mm, and subsequently measure the amount of water permeability after 24 hours This operation was repeated for 7 to 20 days, and was determined from the above formula based on the substantially constant water permeability.
[0039]
<Organosilicon compound content>
In the present invention, the amount of the organosilicon compound contained in the lightweight cellular concrete was measured and determined by a gas chromatograph (HP6890 manufactured by HEWLETT PACKARD) equipped with a pyrolyzer (PY2010D manufactured by Frontier Laboratories). The pyrolyzer was set at 800 ° C., the inlet temperature was set at 230 ° C., the detector temperature was set at 230 ° C., and the temperature of the column was set from 35 ° C. to 230 ° C. at a rate of 10 ° C./min. The detector used was a flame ionization detector, and the column used was SUPEL-9PLOT (supplied by SUPELCO). First, in order to prepare a calibration curve for quantifying an organosilicon compound, 0.1, 0.3, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0 wt% of the organosilicon compound was added to lightweight cellular concrete. Each of the components added in the above ratios is placed in a separate sealed container and kept at 80 ° C. for one month to completely react the organosilicon compound and the lightweight cellular concrete, and then contain the organosilicon compound in the lightweight cellular concrete. Each was finely pulverized in a mortar so that the rate did not become uneven. Next, 5 mg of lightweight cellular concrete to which each organosilicon compound was added was separately measured by pyrolysis gas chromatography, and the total peak area within 10 minutes of the obtained chromatogram was obtained. It was plotted against the amount of the organosilicon compound added and used as a calibration curve. A linear relationship was obtained from the calibration curve. Next, the amount of the organosilicon compound in the lightweight cellular concrete containing an unknown amount of the organosilicon compound was measured by pyrolysis gas chromatography in the same manner as described above, and the peak area sum within a retention time of 10 minutes was obtained from the obtained chromatogram. The amount was calculated from the above calibration curve and converted into the amount of the organosilicon compound.
[0040]
<Water content of lightweight aerated concrete>
In the present invention, the water content of the lightweight cellular concrete is a mass ratio of water contained in the lightweight cellular concrete to the absolute dry mass of the lightweight cellular concrete. The absolute dry mass of the lightweight cellular concrete cut to a certain size was determined by measuring the absolute dry specific gravity of the lightweight cellular concrete in advance, and multiplying the volume of the lightweight cellular concrete cut to the absolute dry specific gravity. The absolute dry specific gravity was calculated from the mass of a lightweight cellular concrete cut out to a length of 160 mm, a width of 40 mm, and a thickness of 40 m and dried at 105 ° C. for 24 hours and the volume of the lightweight cellular concrete. In addition, the mass of water contained in the lightweight cellular concrete was obtained by subtracting the absolute dry mass of the lightweight cellular concrete previously determined by the above method from the measured mass of the lightweight cellular concrete.
[0041]
[Production example of lightweight cellular concrete substrate]
The lightweight cellular concrete used as the substrate was produced by the following method. 53 parts by mass of silica stone, 2.5 parts by mass of dry gypsum, 7.5 parts by mass of quicklime, 37 parts by mass of ordinary Portland cement are put into a tank containing 68 parts by mass of water with respect to 100 parts by mass of these solids, After mixing for 2 minutes, 0.06 parts by mass of aluminum powder was mixed and stirred for 30 seconds. Next, after injecting the obtained mortar slurry into a mold, it is held at 60 ° C. for 90 minutes in a state where evaporation of water is suppressed and pre-cured, and the obtained semi-cured lightweight cellular mortar block is cut with a piano wire. did. The obtained semi-cured lightweight cellular concrete was placed in an autoclave, saturated steam was injected, and the mixture was cured at 180 ° C. for 4 hours under high temperature and high pressure. The obtained lightweight cellular concrete base material was cut into a length of 600 mm, a width of 400 mm, and a thickness of 100 mm.
[0042]
Embodiment 1
Sixteen lightweight aerated concrete samples having a length of 600 mm, a width of 400 mm and a thickness of 100 mm obtained by the above manufacturing method were left in a room maintained at a constant temperature and humidity of 20 ° C. and a relative humidity of 65% for 18 days for lightweight cellular concrete. Was adjusted to 20 wt%, and the autoclave (volume: 1.25 mThree), The pressure was reduced to a gauge pressure of -0.09 MPa by a water ring vacuum pump (Shinko Seiki Co., Ltd. SW-150), and saturated steam at a gauge pressure of 1.7 MPa and 208 ° C was injected, followed by 50 minutes. After pressurizing the inside of the autoclave to a gauge pressure of 1.2 MPa, the pressure was maintained for 10 minutes and reduced to atmospheric pressure over 50 minutes. Then, another pressure vessel (volume: 0.375 m) immediately containing 3850 g of propyltriethoxysilane (KBE-3033, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)Three)), A saturated steam having a gauge pressure of 1.7 MPa and a temperature of 205 ° C. is injected, the gauge pressure in the pressure vessel is set to 1.2 MPa and a temperature of 190 ° C., and the propyltriethoxysilane vapor obtained in the pressure vessel and steam are mixed. The mixed gas was injected into the autoclave, the inside of the autoclave was pressurized to a gauge pressure of 0.6 MPa over 60 minutes, and then cooled naturally to room temperature.
[0043]
The water-repellent lightweight cellular concrete obtained in the present example is randomly selected from 16 sheets, and three pieces are randomly cut at a position of a horizontal half of each lightweight cellular concrete into a 400 × 600 plane. A sample having a length of 600 mm, a width of 200 mm, and a thickness of 100 mm was obtained. The water repellency of the cut surface was measured by measuring the contact angle of water at an interval of 10 mm from the vicinity of the surface in the thickness direction at a position of 300 mm in length of the sample. As a result of the measurement, the average value of the contact angle of water from the vicinity of the surface to the center was 106.5 °. The permeability was measured by placing four permeation test instruments having a funnel diameter of 75 mm on each sample on the same sample as that for which the contact angle of water was measured, and obtaining an average value of a total of twelve. In this embodiment, the water permeability is 443 cm.Three/ MTwo・ Day, equilibrium permeability is 102cmThree/ MTwo-It was day. In addition, the measurement of the water vapor adsorption isotherm was performed by cutting the sample having a length of 600 mm, width of 200 mm, and thickness of 100 mm from the half-width position by 5 mm in the horizontal direction to obtain a height of 600 mm, width of 5 mm, and thickness of 100 mm. After crushing separately, the amount of water vapor adsorption obtained by separately measuring was determined and averaged. As a result, the water vapor adsorption at a relative pressure of water vapor of 0.95 was 87 ml / g.
[0044]
The average content of propyltriethoxysilane was determined by measuring the water vapor adsorption isotherm, coarsely crushing the sample with a high-speed stamp mill (ANS-143PS ANS-143PS), crushing with a mortar, and drying with hot air at 60 ° C. After drying in a desiccator containing a desiccant (silica gel) after drying for 24 hours using a machine (PHAI401, TABIESPEC Co., Ltd.), it is left for 24 hours under reduced pressure with a vacuum pump (DAH-60, Vacuum Kiko Co., Ltd.). did. Next, 5 mg of the dried lightweight cellular concrete was measured by a pyrolysis gas chromatograph, and the amount of propyltriethoxysilane of each lightweight cellular concrete was determined from the above calibration curve, and the average value was determined. The average content of the obtained propyltriethoxysilane was 1.50 wt%.
[0045]
Embodiment 2
Water-repellent lightweight cellular concrete was obtained in the same manner as in Example 1, except that the lightweight cellular concrete having a water content of 30 wt% was used.
The water-repellent lightweight cellular concrete obtained in this example was measured for water contact in the same manner as in Example 1, and as a result, the average value of the water contact angle from the vicinity of the surface to the center was 102. 1 ° and water permeability is 450cmThree/ MTwo・ Day, equilibrium permeability is 106cmThree/ MTwo-It was day. The measurement result of the water vapor adsorption amount at a relative pressure of water vapor of 0.95 in the measurement of the water vapor adsorption isotherm at 25 ° C. was 108 ml / g. The average content of propyltriethoxysilane was 1.43 wt%.
[0046]
[Comparative Example 1]
The lightweight cellular concrete obtained by the above manufacturing method was cut into a piece having a length of 600 mm, a width of 400 mm, and a thickness of 100 mm, and the contact angle of water was measured as it was in the same manner as in Example 1. As a result, water was immediately absorbed and measured. Impossible, water permeability is 9411cmThree/ MTwo・ Day, equilibrium permeability is 4237cmThree/ MTwo-It was day. The measurement result of the water vapor adsorption amount at a relative pressure of water vapor of 0.95 in the measurement of the water vapor adsorption isotherm at 25 ° C. was 151 ml / g.
[0047]
[Comparative Example 2]
The lightweight cellular concrete obtained by the above manufacturing method is cut into a length of 100 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 100 mm, dried with a hot air drier at 60 ° C. for 48 hours, adjusted to a water content of 2.5 wt%, and then in a closed container (volume). 0.01mThree), The inside of the closed container and the attached piping were heated to 180 ° C., and the pressure was reduced to 300 Pa. Next, in another closed container connected by a pipe that can be opened and closed with a valve (capacity: 0.01 mThree) Was charged with 100 g of propyltriethoxysilane, and the pressure was reduced to 300 Pa, followed by heating to 180 ° C. to vaporize the propyltrialkoxysilane to obtain a vapor pressure of 66,000 Pa. Then, the valve was opened, the vapor of the alkoxysilane was injected into a closed container containing lightweight cellular concrete for about 2 minutes, the pressure in the closed container was set at 33,000 Pa, and the container was left as it was for 1 hour.
[0048]
The water-repellent lightweight cellular concrete obtained in this comparative example was cut in the same manner as in Example 1 by vertically cutting the lightweight cellular concrete at a position of a horizontal half to a plane of 50 × 100 and a length of 100 mm. A sample of 50 mm in thickness and 100 mm in thickness was obtained, and the water repellency of the cut surface was measured from the vicinity of the surface to the center at a distance of 10 mm from the vicinity of the surface in the thickness direction at a position of 50 mm in the vertical direction of the sample. The average value of the contact angle of water is 130.2 °, and the water permeability is 477 cm.Three/ MTwo・ Day, equilibrium permeability is 122cmThree/ MTwo-It was day. In addition, the measurement of the water vapor adsorption isotherm at 25 ° C. is performed by cutting a sample having a length of 100 mm, a width of 50 mm, and a thickness of 100 mm by 5 mm in the horizontal direction from a half-width position, and setting the height to 100 mm, the width of 5 mm, and the thickness of 100 mm I went crushed. As a result, the water vapor adsorption at a relative pressure of water vapor of 0.95 was 66 ml / g.
[0049]
The average content of propyltriethoxysilane was obtained by further coarsely pulverizing the sample obtained by measuring the water vapor adsorption isotherm with a high-speed stamp mill, pulverizing with a mortar, and drying with a hot air drier at 60 ° C. for 24 hours. , And placed in a desiccator containing a desiccant (silica gel), and left for 24 hours under reduced pressure with a vacuum pump (DAH-60, Vacuum Kiko). Next, 5 mg of the dried lightweight cellular concrete was measured by pyrolysis gas chromatography and found to be 4.8 wt%.
[0050]
[Comparative Example 3]
In this comparative example, the lightweight aerated concrete was prepared by the above-described method except that 0.5 parts by mass of dimethyl silicone oil (KF-96 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added to 100 parts by mass of the solid content in the mortar slurry. Was obtained in the same manner as described above. Here, the size of the lightweight cellular concrete was 600 mm in length, 400 mm in width, and 100 mm in thickness.
As a result of measuring the lightweight cellular concrete obtained in this comparative example in the same manner as in Example 1, the average value of the contact angle of water from the vicinity of the surface to the center was 58.6 °, and the water permeability Is 3781cmThree/ MTwo・ Day, equilibrium permeability is 1159cmThree/ MTwo-It was day. Further, the amount of water vapor adsorbed at a relative pressure of water vapor of 0.95 in the measurement of the water vapor adsorption isotherm at 25 ° C. was 135 ml / g.
[0051]
[Comparative Example 4]
In this comparative example, the lightweight cellular concrete is the same as the above-mentioned production method except that 3 parts by mass of the alkyl-modified silicone oil (KF-4003 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is added to 100 parts by mass of the solid content in the mortar slurry. I got it. Here, the size of the lightweight cellular concrete was 600 mm in length, 400 mm in width, and 100 mm in thickness.
The lightweight cellular concrete obtained in this comparative example was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the average value of the contact angle of water from the vicinity of the surface to the center was 125.1 ° on the first day. Water permeability is 602cmThree/ MTwo・ Day, equilibrium permeability is 294cmThree/ MTwo-It was day. Further, the amount of water vapor adsorbed at a relative pressure of water vapor of 0.95 in the water vapor adsorption isotherm measurement at 25 ° C. was 45 ml / g.
[0052]
[Comparative Example 5]
In this comparative example, the lightweight cellular concrete is the same as the above-mentioned production method except that 2 parts by mass of the alkyl-modified silicone oil (KF-4003 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is added to 100 parts by mass of the solid content in the mortar slurry. I got it. Here, the size of the lightweight cellular concrete was 600 mm in length, 400 mm in width, and 100 mm in thickness.
As a result of measuring the lightweight cellular concrete obtained in this comparative example in the same manner as in Example 1, the average value of the contact angle of water from the vicinity of the surface to the center was 122.7 °, and the water permeability was Is 792 cmThree/ MTwo・ Day, equilibrium permeability is 296cmThree/ MTwo-It was day. Further, the amount of water vapor adsorbed at a relative pressure of water vapor of 0.95 in the measurement of the water vapor adsorption isotherm at 25 ° C. was 51 ml / g.
[0053]
[Comparative Example 6]
In this comparative example, the lightweight cellular concrete is the same as the above-mentioned production method except that 1 part by mass of an alkyl-modified silicone oil (KF-4003 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is added to 100 parts by mass of the solid content in the mortar slurry. I got it. Here, the size of the lightweight cellular concrete was 600 mm in length, 400 mm in width, and 100 mm in thickness.
The lightweight cellular concrete obtained in this comparative example was measured in the same manner as in Example 1, and as a result, the average value of the contact angle of water from the vicinity of the surface to the center was 103 °, and the water permeability was 1188 cm.Three/ MTwo・ Day, equilibrium permeability is 466cmThree/ MTwo-It was day. Further, the amount of water vapor adsorbed at a relative pressure of water vapor of 0.95 in the measurement of the water vapor adsorption isotherm at 25 ° C. was 54 ml / g.
[0054]
[Comparative Example 7]
In this comparative example, the lightweight cellular concrete was manufactured as described above except that 0.5 parts by mass of an alkyl-modified silicone oil (KF-4003 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added to 100 parts by mass of the solid content in the mortar slurry. Obtained in a similar manner to the method. Here, the size of the lightweight cellular concrete was 600 mm in length, 400 mm in width, and 100 mm in thickness.
The lightweight cellular concrete obtained in this comparative example was measured in the same manner as in Example 1, and as a result, the average value of the contact angle of water from the vicinity of the surface to the center was 83.4 °, and the permeability was Is 1302cmThree/ MTwo・ Day, equilibrium permeability is 475cmThree/ MTwo-It was day. Further, the amount of water vapor adsorbed at a relative pressure of water vapor of 0.95 in the measurement of the water vapor adsorption isotherm at 25 ° C. was 128 ml / g.
[0055]
【The invention's effect】
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is very useful in industry because it can provide a lightweight, lightweight and highly water-repellent concrete without impairing the lightweight and heat-insulating properties of the lightweight cellular concrete.
Claims (7)
ＲnＳｉＸ4-n （１）
（ここで、Ｒはアルキル基、アリール基、アリル基を、Ｘはアルコキシル基、アセトキシ基、ケトオキシム基、アミド基、アミノ基、ビニルエーテル基、ハロゲン原子を、ｎは１〜３の整数をそれぞれ表す。また、ｎが２以上の場合、Ｒは同じであっても異なっていても良い。）The water-repellent layer formed of one or more selected from the group of organosilicon compounds represented by the following general formula (1) on the inner surface of the pores of the lightweight cellular concrete. Or the water-repellent lightweight cellular concrete according to 2.
R n SiX 4-n (1)
(Where R represents an alkyl group, an aryl group, an allyl group, X represents an alkoxyl group, an acetoxy group, a ketoxime group, an amide group, an amino group, a vinyl ether group, a halogen atom, and n represents an integer of 1 to 3, respectively. Further, when n is 2 or more, R may be the same or different.)
Ｒ1 nＳｉ（ＯＲ2）4-n （２）
（ここで、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ独立に炭素数１〜１８のアルキル基を表す。ｎは１〜３の整数を表す。ｎが２以上の場合、Ｒ1はそれぞれ同じものであっても異なっていても良い。ｎが２以下の場合、Ｒ2はそれぞれ同じものであっても異なっていても良い。）The water-repellent lightweight cellular concrete according to claim 3, wherein the organosilicon compound is an alkylalkoxysilane represented by the following general formula (2).
R 1 n Si (OR 2 ) 4-n (2)
(Here, R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms. N represents an integer of 1 to 3. When n is 2 or more, R 1 is the same. When n is 2 or less, R 2 may be the same or different.)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002374559A JP4430297B2 (en) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | Lightweight cellular concrete having water repellency and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002374559A JP4430297B2 (en) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | Lightweight cellular concrete having water repellency and method for producing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004203672A true JP2004203672A (en) | 2004-07-22 |
| JP4430297B2 JP4430297B2 (en) | 2010-03-10 |
Family
ID=32812550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002374559A Expired - Fee Related JP4430297B2 (en) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | Lightweight cellular concrete having water repellency and method for producing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4430297B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007171125A (en) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Sumitomo Kinzoku Kozan Siporex Kk | Deterioration history determination method for light-weight cellular concrete |
-
2002
- 2002-12-25 JP JP2002374559A patent/JP4430297B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007171125A (en) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Sumitomo Kinzoku Kozan Siporex Kk | Deterioration history determination method for light-weight cellular concrete |
| JP4610479B2 (en) * | 2005-12-26 | 2011-01-12 | 住友金属鉱山シポレックス株式会社 | Degradation history judgment method for lightweight cellular concrete |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4430297B2 (en) | 2010-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Barberena-Fernández et al. | Interaction of TEOS with cementitious materials: Chemical and physical effects | |
| JP7134170B2 (en) | Advanced curing device and method of using the curing device | |
| AU709998B2 (en) | Emulsions of organosilicon compounds for imparting water repellency to building materials | |
| JP2012031062A (en) | Water-repellent lightweight cellular concrete | |
| RU2698930C2 (en) | Building mixtures for internal coating or plaster | |
| US20200031716A1 (en) | Hydrophobized fiber cement products, methods for production, and uses thereof | |
| Barnat-Hunek et al. | Surface hydrophobisation of mortars with waste aggregate by nanopolymer trietoxi-isobutyl-silane and methyl silicon resin | |
| EP3341339A1 (en) | Method for manufacturing a surface-treated particulate inorganic material | |
| Kargol et al. | Properties and performance of silane: blended cement systems | |
| JP4430297B2 (en) | Lightweight cellular concrete having water repellency and method for producing the same | |
| JP4481631B2 (en) | Water-resistant lightweight cellular concrete and its production method | |
| KR100694473B1 (en) | Reinforcing material for improving performance of concrete and the method thereof | |
| JP4823440B2 (en) | Method for producing water repellent lightweight cellular concrete | |
| JP4675506B2 (en) | Manufacturing method of water repellent lightweight cellular concrete | |
| JP5058999B2 (en) | Method for hydrophobizing construction material and improving the beading effect of the material | |
| Ni et al. | Formation of an organic–inorganic hybrid network structure by in situ polymerization of silicone to protect cultural heritage stonework | |
| JP4619649B2 (en) | Low hygroscopic lightweight cellular concrete and its manufacturing method | |
| JP7393167B2 (en) | lightweight aerated concrete | |
| JP2001072458A (en) | Formaldehyde-absorbing wall material | |
| JP2002012467A (en) | Humidity conditioning building material | |
| JP2003012380A (en) | Manufacturing method of water repellent cellular lightweight concrete | |
| Dobrzynska-Musiela et al. | The combination of nanolime dispersions with silicic acid esters | |
| Sangpongpitthaya et al. | Quantitative Determination of Calcium Hydroxide by Using Near-Infrared Spectroscopy | |
| JPH11292656A (en) | Light weight aerated concrete excellent in resistance to carbonation | |
| JP2004051460A (en) | Lightweight cellular concrete having high moisture condensation resistance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051114 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080930 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081028 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081225 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091215 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091217 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4430297 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131225 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |