JP2005104791A

JP2005104791A - 軽量気泡コンクリートの製造方法

Info

Publication number: JP2005104791A
Application number: JP2003342784A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Yamanohana; 鉄次山ノ鼻
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Siporex KK
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Siporex KK
Priority date: 2003-10-01
Filing date: 2003-10-01
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】珪酸質原料として１種類のみの珪石を使用することができ、簡単且つ安価に実施でき、耐炭酸化性能が高く、劣化しにくい軽量気泡コンクリートの製造方法を提供する。
【解決手段】軽量気泡コンクリートの珪酸質原料として、粉砕後の粒度分布が粒子径０〜２００μｍの間に２つのピークを有する珪石、好ましくは、２つのピークが粒子径０〜１０μｍの間と、粒子径５０〜２００μｍの間に存在する珪石を使用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築物の壁、屋根、床などに使用される軽量気泡コンクリートの製造方法に関するものである。

軽量気泡コンクリート（以下、ＡＬＣとも言う）の製造は、珪石などの珪酸質原料、セメント、生石灰などの石灰質原料及び石膏や繰り返し原料に対して、発泡剤として適量のアルミニウム粉と、界面活性剤などの添加物及び温水を加えて混練し、得られたＡＬＣスラリーを必要に応じて内部補強鉄筋をセットした型枠内に注入して、次第に硬化させる。

一定時間経過して適度な硬さとなった半可塑性体をピアノ線にて所定の寸法に切断した後、オートクレーブにて所定の時間、高温高圧蒸気養生を行ってＡＬＣが製造される。このようにして製造されたＡＬＣは、仕様に沿った各種寸法に切断し、場合によっては様々な加工や仕上げを行うことによって、壁、屋根、床などの用途に応じたパネルなどのＡＬＣ製品とされる。

ＡＬＣは一般的に耐久性に優れた建築材料であるが、長年の使用により次第に性能が低下し、劣化することが避けられない。ＡＬＣが劣化する原因の中で、ＡＬＣ自身の問題であるものに炭酸化がある。炭酸化とは、ＡＬＣの主要鉱物であるトバモライトが、空気中の炭酸ガスと水分によりシリカゲルと炭酸カルシウムに分解する反応である。

炭酸化が進行するとＡＬＣは収縮し、また、炭酸化したＡＬＣは乾燥収縮率が大きくなるため、ひび割れが発生したり、強度が低下したりすることが分っている。ＡＬＣの表面仕上げなどに不具合がある場合には、建築材料として使用する間に炭酸化の進行が早まる。

ＡＬＣの炭酸化を防ぐか又は遅延させるために、これまではペンキ塗りやタイル貼りなどの表面仕上げにより空気中の炭酸ガスと水分を排除していたが、それでも十分ではなかった。また、表面仕上げ自身も劣化するため、仕上げの施されたＡＬＣであっても、経年使用により炭酸化することが分っている。

これまでの研究により、ＡＬＣの品質の安定、向上のために、珪酸質原料、特に珪石が重要な要因となることが分っている。例えば、特開２００１−１９５７１公報には、平均石英結晶粒子径が１０μｍ未満である珪石と１０μｍ〜５００μｍの珪石とを混合して使用する方法が提案されている。また、特開平４−１９７６０５号公報には、比表面積のピークが２０００〜２５００ｃｍ^２／ｇの珪石と６０００〜１２０００ｃｍ^２／ｇの珪石を使用することが提案されている。

しかしながら、いずれの方法も、珪酸質原料として２種類の珪石を混合して使用するため、異なる２種類の珪石を購入する手間と、その２種類の珪石を区別して保管し、別々に粉砕、計量するための設備とが必要であるため、コストが高くなるうえ、石英結晶粒子径や比表面積などの測定が煩雑で時間を要するなどの問題があった。

特開２００１−１９５７１公報特開平４−１９７６０５号公報

本発明は、このような従来の事情を鑑み、珪酸質原料として使用する珪石が１種類のみでよく、簡単且つ安価に実施でき、耐炭酸化性能が高く、劣化しにくい軽量気泡コンクリートの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明が提供する軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）の製造方法は、軽量気泡コンクリートの珪酸質原料として、粉砕後の粒度分布が粒子径０〜２００μｍの間に２つのピークを有する珪石を用いることを特徴とするものである。

上記した本発明の軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）の製造方法においては、好ましくは、前記２つのピークが、粒子径０〜１０μｍの間と、粒子径５０〜２００μｍの間に存在することを特徴とする。

本発明によれば、粉砕した際の珪石粉の粒度分布が粒子径０〜２００μｍの間に２つのピークを有する珪石を用いるだけで、簡単且つ安価に、耐炭酸化性能が高く、劣化しにくい軽量気泡コンクリートを製造することができる。

ＡＬＣの原料となる珪石は一般にボールミルなどで粉砕して使用するが、その粉砕後の珪石粉の粒度分布がＡＬＣの耐炭酸化性能に大きな影響を及ぼすことが分った。即ち、本発明では、粉砕後の粒度分布が０〜２００μｍの間に２つのピークを有する珪石、好ましくは０〜１０μｍの間と５０〜２００μｍの間にそれぞれピークを有する珪石を、ＡＬＣの珪酸質原料として用いる。

このような粉砕後の粒度分布に特徴を有する珪石を用いることにより、ＡＬＣの耐炭酸化性能が向上し、長年の使用による劣化を抑え、ひび割れの発生や強度の低下を防止することができる。

耐炭酸化性能が向上する理由については、詳細は分っていないが、粒度分布の小さい側にピークを有する珪石粒子がＡＬＣの主要鉱物であるトバモライトの生成に寄与し、大きい側にピークを有する珪石粒子が骨材として働いて、ＡＬＣの物性が向上するためではないかと考えられる。

本発明で使用する珪石は、各産地の珪石の中から、粉砕後の粒度分布を調査測定して、珪石粉の粒子径が０〜２００μｍの間に２つのピークを有する珪石を選定すればよい。また、粉砕後の粒度分布は粉砕方法及び粉砕条件などによっても変化するので、粉砕後の珪石粉が０〜２００μｍの間に２つのピークを有するように、予め実験的に粉砕方法や粉砕条件を求めておくことが望ましい。

本発明においては、粉砕後の粒度分布が０〜２００μｍの間に２つのピークを有する珪石を珪酸質原料として用いることを特徴とするものでって、それ以外については従来と同様のＡＬＣ原料並びに製造方法を用いることができる。

［実施例１］
ＳｉＯ_２品位が９４.７重量部、α−Ｑｕａｒｔｚが９２.４重量部である珪石（産地：徳島県長柱）を、ボールミルにて２１ｒｐｍの条件で１時間湿式粉砕した。粉砕後の珪石粉の粒度分布をレーザー粒度分析機で測定したところ、粒子径５μｍ付近と１５０μｍ付近にそれぞれピークを有していた。この珪石粉の粒度分布を図１に示す。

得られた珪石粉（ブレーン比表面積２５００ｃｍ^２／ｇ）に、下記表１に示す配合組成となるように、セメント、生石灰、石膏、繰り返し原料を混合し、更に発泡剤としてのアルミニウム粉及び水を加え、混練して原料スラリーとした。この原料スラリーを発泡させ、所定時間経てケーキ状の半可塑性体を得た。この半可塑性体を、１８０℃、１０気圧のオートクレーブにて、８時間の水蒸気養生を施してＡＬＣを製造した。

得られたＡＬＣの耐炭酸化性能を評価するために、１０ｍｍ×４０ｍｍ×１００ｍｍの大きさに成形したサンプルを、促進炭酸化試験に供した。この促進炭酸化試験では、２０℃、相対湿度７５％、炭酸ガス濃度３体積％の一定環境中に、７日間放置した。促進炭酸化試験の後、下記の計算式１によって算出したサンプルの炭酸化度は、１３.２１％であった。

（計算式１）
炭酸化度（％）＝（Ｃ−Ｃｏ）／（Ｃｍａｘ−Ｃｏ）×１００

尚、促進炭酸化試験後の炭酸ガス結合量Ｃと、炭酸ガス結合量前の炭酸ガス結合量Ｃｏは、それぞれ熱分析によって、６００〜８００℃の炭酸ガス分解による重量減少量として求めた。また、各サンプル中のカルシウム含有量を分析し、このカルシウムが全て炭酸カルシウムとなった場合の炭酸ガス結合量Ｃｍａｘを求めた。

［実施例２］
ＳｉＯ_２品位が９４.７重量部、α−Ｑｕａｒｔｚが９２.４重量部である珪石（産地：静岡県宇久須）を、ボールミルにて２１ｒｐｍの条件で１時間湿式粉砕した。粉砕後の珪石粉の粒度分布をレーザー粒度分析機で測定したところ、粒子径６μｍ付近と８０μｍ付近にそれぞれピークを有していた。この珪石粉の粒度分布を図２に示す。

得られた珪石粉（ブレーン比表面積２５００ｃｍ^２／ｇ）を使用し、それ以外は上記実施例１と同様にしてＡＬＣを製造した。上記実施例１と同様にして炭酸化度を求めたところ、実施例２のＡＬＣの炭酸化度は１３.９５％であった。

［比較例］
ＳｉＯ_２品位が９３.９重量部、α−Ｑｕａｒｔｚが９３.０重量部である珪石（産地：岩手県久慈）を、ボールミルにて２１ｒｐｍの条件で１時間湿式粉砕した。粉砕後の珪石粉の粒度分布をレーザー粒度分析機で測定したところ、粒子径５０μｍ付近にただ１つのピークを有していた。この珪石粉の粒度分布を図３に示す。

得られた珪石粉（ブレーン比表面積２５００ｃｍ^２／ｇ）を使用し、それ以外は上記実施例１と同様にしてＡＬＣを製造した。上記実施例１と同様にして炭酸化度を求めたところ、比較例のＡＬＣの炭酸化度は１９.２６％であり、上記実施例１及び２に比べ大幅に増加した。

以上の結果から、同等の珪石品位及びブレーン値を有する珪石原料粉であっても、粉砕後の粒度分布が０〜２００μｍの間に２つのピークを有する珪石を用いた方が、それ以外の珪石、例えば粉砕後の粒度分布が０〜２００μｍの間に１つのピークのみを有する珪石を用いた場合よりも、炭酸化度の値が低い、即ち耐炭酸化性能が向上したＡＬＣを製造することができた。

実施例１の珪石粉の粒度分布を示すグラフである。実施例２の珪石粉の粒度分布を示すグラフである。比較例の珪石粉の粒度分布を示すグラフである。

Claims

軽量気泡コンクリートの珪酸質原料として、粉砕後の粒度分布が粒子径０〜２００μｍの間に２つのピークを有する珪石を用いることを特徴とするの軽量気泡コンクリート製造方法。
前記２つのピークが、粒子径０〜１０μｍの間と、粒子径５０〜２００μｍの間に存在することを特徴とする、請求項１に記載の軽量気泡コンクリートの製造方法。