JP2005272228A

JP2005272228A - 木質セメント成形体およびその製造方法

Info

Publication number: JP2005272228A
Application number: JP2004089255A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Uehara; 伸郎上原; Tetsuo Kobayashi; 哲夫小林; Takeyuki Kimijima; 健之君島
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】木質セメント成形体の強度低下を抑制し、従来よりも高強度であり、しかも強度の安定した木質セメント成形体を得ることを一の課題とする。
【解決手段】本発明の木質セメント成形体は、セメント、高炉スラグ粉末、フライアッシュ及び木質材料を含んでなる木質セメント成形体であって、前記セメント及び高炉スラグ粉末の合計量に対する高炉スラグ粉末の混合率が５０重量％以下、又は７５〜９５重量％であることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、木質セメント成形体およびその製造方法に関し、より詳しくは、木質材料から溶出するセメント硬化阻害成分によるセメントの硬化阻害を抑制した木質セメント成形体およびその製造方法に関する。

木質セメント成形体とは、木片、木毛又は古紙などの木質材料を混合して製造されたセメント成形体である。該木質セメント成形体は、準不燃材料としての性能を有すること、および遮音性、吸音性、断熱性に優れていることから、居住性の向上や省エネルギー化を図ることができ、近年、住宅用の建材として注目されている。

しかしながら、前記木質材料には、セメントの硬化を阻害する成分（本発明において、セメント硬化阻害成分ともいう）として、例えば、フッ化物、リン酸塩、ホウ酸塩等の無機物や、オキシカルボン酸類、ケトカルボン酸類、糖アルコール類、糖類等の有機物などが含まれている。
従って、木質セメント成形体における木質材料の添加率を増やすそうとすれば、これらのセメント硬化阻害成分の影響によって成形体の強度が低下する恐れがある。

従来、このようなセメント硬化阻害成分によるセメントの硬化阻害を防止する方法として、例えば、
（１）木質材料を酸又はアルカリで処理し、硬化阻害成分を溶出、除去した後に該処理後の木質材料を用いて木質セメント成形体を製造する方法（特許文献１）、
（２）速硬系のセメントを用いて木質材料を被覆し、該木質材料を用いて木質セメント成形体を製造する方法（特許文献２）、
（３）塩化物、硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、蟻酸塩および酢酸塩などの硬化促進剤を添加して木質セメント成形体を製造する方法（特許文献３）、
などが検討されている。
特開平７−１０２９８４号公報特開平６−８７６３７号公報特開平１０−３３８５６１号公報

しかしながら、前記従来技術（１）では、酸やアルカリという特殊な薬液を必要とし、しかも使用後の廃液を無害化処理する必要が生じるため、木質材料の処理にかかる費用が莫大なものとなり、ひいては木質セメント成形体の製造コストを上昇させる要因となる。

また、前記従来技術（２）では、まず木質材料を被覆するための複雑な前工程が必要となるため、作業性が煩雑となる問題があり、しかも前工程で用いる速硬系セメントの可使時間の制御が極めて難しいため、前処理工程をも含めた工程管理に手間がかかるという問題がある。

さらに、前記従来技術（３）は、木質セメント成形体からセメント硬化阻害成分が溶出する前に、前記硬化促進剤の作用によってセメントの硬化反応を完了させることを意図したものであるが、セメント硬化阻害成分の影響が大きい場合には硬化促進剤の添加量も増やす必要があり、硬化後の成形体の物性（例えば、寸法安定性や耐久性など）に悪影響を及ぼす恐れがある。
また、木質セメント成形体を量産する場合には、リサイクル液に硬化促進剤が濃縮されてしまい、可使時間の制御が困難となるおそれがある。さらに、硬化促進剤として塩化物などを用いた場合には発錆の危険性があるなど、必ずしも有効な方法とは言い難い。

さらに、該木質セメント成形体をオートクレーブによって養生する際にはトバモライトを良好に生成させるという観点から、Ｓi源としてフライアッシュを添加することが好ましいとされているが、セメントと高炉スラグ粉末に加え、フライアッシュを添加した際には、木質セメント成形体の強度が突発的に低下するという問題があることが発見された。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、木質セメント成形体の強度低下を抑制し、従来よりも高強度であり、しかも強度の安定した木質セメント成形体を得ることを一の課題とする。

上記課題を解決すべく、本発明者らが鋭意研究したところ、セメントに高炉スラグ粉末を添加することによって木質セメント成形体の強度を改善し得ること、さらに、オートクレーブ養生の際に良好なトバモライトを生成させるべくＳｉ源としてフライアッシュを添加した場合でも、該高炉スラグ粉末の混合率を調整することにより、突発的な硬化阻害による防止し、安定した強度の木質セメント成形体が得られることを見出した。

即ち、本発明の木質セメント成形体は、セメント、高炉スラグ粉末、フライアッシュ及び木質材料を含んでなる木質セメント成形体であって、前記セメント及び高炉スラグ粉末の合計量に対する高炉スラグ粉末の混合率が５０重量％以下、又は７５〜９５重量％であることを特徴とする。

本発明に係る木質セメント成形体よれば、前記セメント及び高炉スラグ粉末の合計量に対する高炉スラグ粉末の混合率を５０重量％以下、又は７５〜９５重量％とすることにより、セメント硬化阻害成分による影響を受けつつも高炉スラグ粉末の品質に左右されることなく、従来に比して強度が高く、しかも安定した強度の木質セメント成形体を得ることが可能となる。
従って、係る木質セメント成形体の製造方法においては、従来のように薬液等を用いた煩雑な前処理工程が不要となり、また、速硬系のセメントや硬化促進剤を用いた場合のような厳密な工程管理を行う必要もなく、高炉スラグ粉末の混合率を調整するという簡易な方法によって安定して高強度を有する木質セメント成形体を得ることができる。

本発明の木質セメント成形体は、セメント、高炉スラグ粉末、フライアッシュ及び木質材料を含んでなり、セメントと高炉スラグ粉末の合計量に対して、高炉スラグ粉末の混合率を５０重量％以下、又は７５〜９５重量％とする。
該高炉スラグ粉末の混合率が５０重量％を超え、且つ７５重量％未満であるような場合には、高炉スラグ粉末の品質等によってセメント硬化阻害成分よって悪影響を受け、木質セメント成形体の強度が低下する場合がある。
また、該高炉スラグ粉末の混合率が９５重％を超えた場合には、高炉スラグ粉末の潜在水硬性を発揮させるために必要となるセメント量が不足し、木質セメント成形体の強度がかえって低下することとなる。

前記高炉スラグ粉末の混合率は、４０重量％以下、又は８０〜９０重量％とすることがより好ましい。
前記高炉スラグ粉末の混合率を４０重量％以下とすることによって高炉スラグ粉末の品質が低下した場合でもセメント硬化阻害成分の悪影響による強度低下をより確実に防止することができる。
また、前記高炉スラグ粉末の混合率を８０〜９０重量％とすれば、高炉スラグ粉末が低品質の場合でもセメント硬化阻害成分の悪影響による強度低下をより確実に防止することができ、しかも従来に比して非常に高い強度の木質セメント成形体を得ることができる。

本発明において使用する高炉スラグ粉末としては、ＪＩＳＡ６２０６「コンクリート用高炉スラグ微粉末」に規定された高炉スラグ微粉末が好適であるが、該規定を満たさない高炉スラグ粉末を使用することもできる。

また、本発明の木質セメント成形体は、セメント及び高炉スラグ粉末に加えて、フライアッシュを添加するものである。
フライアッシュを配合することにより、該木質セメント成形体をオートクレーブによって養生する際に該フライアッシュがＳi成分として機能し、セメント成分の水和により生成したＣａ（ＯＨ）₂との反応によりトバモライトを良好に生成させ、成形体の強度をさらに高めることができるという利点がある。
しかも、高炉スラグ粉末の混合率を上述のような値とすることにより、フライアッシュを添加した場合であっても、木質セメント成形体の突発的な強度低下を有効に防止し、安定した強度の成形体を製造することが可能となる。

本発明において使用するフライアッシュとしては、ＪＩＳＡ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」に規定されたフライアッシュが好適であるが、該規定を満たさないフライアッシュを使用することもできる。
フライアッシュの配合量は特に限定されるものではないが、通常、セメントおよび高炉スラグ粉末の合計量１００重量部に対して、２０〜１００重量部、好ましくは１５〜７０重量部とする。

さらに、本発明の木質セメント成形体は、前記セメント及び高炉スラグ粉末の合計量１００重量部に対して、木質材料を絶乾固形分換算で２〜５０重量部配合することが好ましい。木質材料が２重量部未満であると木質セメント成形体としての利点を発揮されにくくなり、５０重量部を超えると強度低下を招きやすくなる。

本発明において使用する木質材料としては、木片、木毛又は古紙などの繊維質のものであれば特に限定されず、用途に応じて種々の木質材料を挙げることができる。
また、本発明において使用するセメントとしては、各種ポルトランドセメントの他、高炉セメントを挙げることができる。高炉セメントを用いる場合、これに含まれる高炉スラグ粉末は、本発明において添加する高炉スラグ粉末として算入すればよい。

本発明に係る木質セメント成形体の製造方法は、セメントおよび高炉スラグ粉末を上述した混合率で配合し、さらにフライアッシュを配合する。そして、木質材料および水を加えて混練し、板状等の所定の形状に成形し、硬化させることによって木質セメント成形体を得るものである。

本発明においては、水の添加量については特に限定するものではない。通常、この種の木質セメント成形体は、水分が比較的多いスラリー状の混合物をフェルトなどの上に敷き、吸引して水分を搾り出した後にプレス成形する方法（湿式製法）や、水分が比較的少ないバサバサの状態の混合物を直接プレス成形する方法（乾式製法）などによって製造されるが、本発明では、このような種々の製法に好適な水量とすることができる。

また、本発明の木質セメント成形体には、珪石粉、炭酸カルシウムなどの無機粉体や防水剤のほか、木質セメント成形体の製造過程で発生した不良品を砕いたもの、必要に応じてコンクリート用混和剤などを添加することができる。

（実施例１〜７および比較例１〜４）
新聞紙６０重量％、再生クラフト３０重量％、およびヴァージンクラフト１０重量％を混合して木質材料を得た。
そして、斯かる木質材料に、セメント（住友大阪セメント株式会社製、ポルトランドセメント）、高炉スラグ粉末Ａ（名古屋エスメント社製）、フライアッシュ（テクノ中部社製）、および水を下記表１の配合で混合し、型枠に充填して８５℃で５時間および２０℃で１時間養生することにより、φ５０ｍｍ×１００ｍｍの円柱状木質セメント成形体を作製した。

（実施例８〜１４および比較例５〜８）
下記表２に示したように、前記高炉スラグ粉末Ａの代わりに、高炉スラグ粉末Ｂ（名古屋エスメント社製）を用いる以外は実施例１〜７および比較例１〜４と同様にして、実施例８〜１４および比較例５〜７の木質セメント成形体をそれぞれ作製した。

（圧縮強度試験）
上述のようにして得られた実施例および比較例の木質セメント成形体について、それぞれ圧縮強度を測定した。結果を図１、２に示す。

図１、２において、高炉スラグ粉末Ａを用いた比較例２、３と、高炉スラグ粉末Ｂを用いた比較例６、７とを対比すると、高炉スラグ粉末の種類によって木質セメント成形体の強度が大きく変動していることがわかる。
これに対し、本発明の実施例によれば、このような高炉スラグ粉末の種類に拘わらず、安定した圧縮強度が得られていることが認められる。特に、高炉スラグ粉末の混合率が８０〜９０重量％の範囲内にある実施例６、７と、実施例１３、１４とを対比すると、高炉スラグ粉末の種類に拘わらず、特に高い圧縮強度が得られていることが認められる。

高炉スラグ粉末Ａを用いた場合において、圧縮強度に及ぼす高炉スラグ粉末混合率の影響を示したグラフ。高炉スラグ粉末Ｂを用いた場合において、圧縮強度に及ぼす高炉スラグ粉末混合率の影響を示したグラフ。

Claims

セメント、高炉スラグ粉末、フライアッシュ及び木質材料を含んでなる木質セメント成形体であって、前記セメント及び高炉スラグ粉末の合計量に対する高炉スラグ粉末の混合率が５０重量％以下、又は７５〜９５重量％であることを特徴とする木質セメント成形体。
前記高炉スラグ粉末の混合率が４０重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の木質セメント成形体。
前記高炉スラグ粉末の混合率が８０〜９０重量％であることを特徴とする請求項１記載の木質セメント成形体。
セメント、高炉スラグ粉末、フライアッシュ及び木質材料を混合して成形する木質セメント成形体の製造方法であって、前記セメント及び高炉スラグ粉末の合計量に対する高炉スラグ粉末の混合率を５０重量％以下、又は７５〜９５重量％とすることを特徴とする木質セメント成形体の製造方法。