JP2008050185A

JP2008050185A - 建材用パーライト及び建材用パーライトモルタル組成物

Info

Publication number: JP2008050185A
Application number: JP2006226229A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Hashimura; 雅之橋村; Yasuhiko Toda; 靖彦戸田; Yasuhiro Yamamoto; 靖弘山本
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2008-03-06

Abstract

【課題】混合・混練・成形等の工程において破壊が少なく、パーライト本来の特性である軽量化効果の高い建材用パーライトを提供する。また、混合・混練・成形時に容量の減少が少なく、軽量かつ高強度のモルタル硬化体の得られる建材用パーライトモルタル組成物を提供する
【解決手段】内部気泡の最大径が３００μｍ以下、平均径が１００μｍ以下であり、単位容積質量が０．１５〜０．５０ｋｇ／Ｌで、吸水率が３５容積％以下で、６Ｎ／ｍｍ^２の圧力を加えたときの体積減少率が７０％以下である建材用パーライトである。また、セメントと建材用パーライトの容積比が１：０．５〜１：５である建材用パーライトモルタル組成物である。
【選択図】図２

Description

本発明は、左官材やボード等の建材用途の軽量骨材として使用される建材用パーライト及び建材用パーライトモルタル組成物に関する。

パーライトは黒曜石、真珠岩、松脂岩等の天然ガラスを急速加熱し発泡させて得られる粉粒体であり、左官材やボード等の建材用途の分野において、軽量骨材として広く使用されている。しかし、パーライトは発泡体であるため、軽量ではあるが強度が弱く、他の材料と共に混練・混合した場合や建材二次製品の製造工程において押出成形や加圧成形等を行った場合、容易に潰れてしまう欠点がある。そのため、モルタル硬化体や建材二次製品の十分な軽量化が出来なくなる等の問題が発生した。また、混合や混練によりパーライトが破損した場合はパーライト粒子に開気孔が形成され、混練水を吸水する原因となり、モルタル容量の減少が生じたり、混練後のモルタルの単位容積質量が重くなる等の問題があった。これらの課題はパーライト配合量を増加さることによってある程度の改善は可能であるが、モルタル硬化体や建材二次製品の強度低下、材料コストの上昇といった問題を引き起こす結果となっている。

左官用パーライトモルタル組成物の混練時の容量減少防止については、パーライトを含むモルタル組成物において、パーライトに対し内割りで３〜５０容量％の弾性的機能を有する材料の細片を含み、セメントと骨材（パーライト及び弾性的機能を有する材料）との割合が１：１〜１：５であることを特徴とする左官材パーライトモルタル組成物、が提案されている。この方法は、モルタルをミキサーで混練する際に生じる剪断力に対し、弾性的材料のクッション作用により、その周辺に介在するパーライト粒子に対する剪断力の影響を弱めることで、パーライト粒子の破損を軽減するものである（特許文献１参照）。
特開平７−３１５９５５号公報

しかし、このような方法でも強い剪断力のかかるミキサーを使用する場合等は、骨材の破損を十分に軽減することは出来ず十分な軽量化は不可能であり、また、押出成形等のパーライト粒子に圧力のかかる工程でのパーライト粒子の破損はほとんど防止出来ないため、適用できる建材分野が限られている。

本発明は、上記問題点を改善すべく、混合・混練・成形等の工程において破壊が少なく、パーライト本来の特性である軽量化効果の高い建材用パーライトを提供することを目的とする。さらに、本発明は混合・混練・成形時に容量の減少が少なく、軽量かつ高強度のモルタル硬化体の得られる建材用パーライトモルタル組成物を提供することを目的とする。

本発明者等は、このような目的を達成するために、パーライト粒子の内部気泡の大きさや吸水率、体積減少率等について種々検討した結果、これらの物性が適正な範囲にあるパーライトが、混合・混練・成形等の工程において破壊され難く、モルタルの容量減少を防止でき、モルタル硬化体や建材二次製品の軽量化効果に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）内部気泡の最大径が３００μｍ以下、平均径が１００μｍ以下であり、単位容積質量が０．１５〜０．５０ｋｇ／Ｌである建材用パーライト、
（２）吸水率が３５容積％以下である上記（１）に記載の建材用パーライト、
（３）６Ｎ／ｍｍ^２の圧力を加えたときの体積減少率が７０％以下である上記（１）又は（２）に記載の建材用パーライト。
（４）建材用パーライトは、松脂岩、真珠岩及び／又は黒曜石を発泡させたものである上記（１）〜（３）の何れかに記載の建材用パーライト、
（５）上記（１）〜（４）の何れかに記載の建材用パーライトとセメントとを含む建材用パーライトモルタル組成物であって、建材用パーライトとセメントの容積比が１：０．５〜１：５である建材用パーライトモルタル組成物
である。

本発明に係る建材用パーライトによれば、混合・混練・成形時の粒子の破壊が少ないため、混合・混練後のモルタル等の容量減少防止およびモルタル硬化体や建材二次製品の十分な軽量化を行うことが可能となる。

以下、本発明に係る建材用パーライトの好適な実施形態について詳細に説明する。

本発明の建材用パーライトは、内部気泡の最大径が３００μｍ以下、好ましくは２５０μｍ以下、平均径が１００μｍ以下、好ましくは５〜１００μｍ、より好ましくは１０〜９０μｍである。
内部気泡の最大径や平均径は、パーライト粒子破断面を光学顕微鏡や電子顕微鏡等により観察し、個々の内部気泡の面積を画像解析ソフトを使用して求め、その面積より気泡形を円形とみなした場合の円の直径を算出した値である。
単位容積質量はＪＩＳＡ５００７「パーライト」に準拠して測定する。
内部気泡の最大径が３００μｍより大きい場合、その大きい気泡が欠陥部分となって部分的に弱くなり、結果としてパーライト粉粒体全体の強度が低下することになり好ましくない。
内部気泡の平均径は１００μｍ以下、好ましくは５〜１００μｍ、より好ましくは１０〜９０μｍである。５μｍ以下の場合は、発泡が不十分となり、単位容積質量が０．５０ｋｇ／Ｌ以上となること場合があり、また、モルタルや建材二次製品を軽量化することも難しくなる場合があるため、５μｍよりも大きい方がより好ましい。平均径が１００μｍ以上の場合は、パーライト粒子が過発泡な状態となるため、粒子の強度が弱くなり、モルタルや建材の製造工程での破損が多くなるため好ましくない。
また、単位容積質量は０．１５〜０．５０ｋｇ／Ｌ、好ましくは０．１７〜０．４５ｋｇ／Ｌの範囲にあることが好ましい。０．１５ｋｇ／Ｌよりも軽い場合、３００μｍ以上の内部気泡が生成したり、平均径を１００μｍ以下することが出来なくなり、粒子の強度が低下し、モルタルや建材二次製品の製造工程において粒子が破損し易くなるため好ましくなく、０．５０ｋｇ／Ｌを超えた場合、モルタルや建材二次製品とした場合の軽量化効果が少なくなるため好ましくない。

本発明の建材用パーライトは、地盤工学会基準「土の保水性試験方法」の遠心法により、１０１．３ｋＰａの遠心力下で水を除去したときの吸水率が３５容積％以下、より好ましくは３０％以下であることが好ましい。吸水率が３５容積％よりも高い場合、混練水の吸水量が多くなり、十分な軽量化効果が得られないだけでなく、吸水した水分によりモルタル硬化体や建材二次製品の凍結融解等の耐久性に悪影響を及ぼすため好ましくない。

本発明における建材用パーライトの吸水率の測定は、地盤工学会基準「土の保水性試験方法」（ＪＧＳ０１５１−２０００）の遠心法により、１０１．３ｋＰａの遠心力下で水を分離したときに残った水量を遠心分離後のパーライトの容積で除した値を吸水率とする。

本発明の建材用パーライトは、軽装充填したパーライト粉体に６Ｎ／ｍｍ^２加圧時の体積減少率が７０％以下、好ましくは４０〜７０％、より好ましくは４５〜６５％である。体積減少率が４０％未満の場合、発泡が不十分で単位容積質量が重い場合があり、軽量化効果が不十分となる場合があるため、４０％以上とするのがより好ましい。７０％よりも大きい場合は、パーライト粒子の強度が不十分となり、混練等のモルタルや建材製品の製造工程におけるパーライトの破損が防止できなくなるため好ましくない。

本発明における建材用パーライトの体積減少率は、内寸法が直径４０ｍｍ、高さ８０ｍｍの円筒状の金属製容器にパーライトを軽装で充填し、金属製容器に挿入可能なほぼ同寸法の円柱状の加圧媒体を用い、６Ｎ／ｍｍ^２の荷重をかけたときのパーライトの容積減少量を容器の内容積量で除して求める。

本発明の建材用パーライトは、黒曜石、真珠岩、松脂岩等の天然ガラス原料を粉砕、乾燥、予熱、焼成等の工程の組み合わせで製造することができるが、特に製造方法は限定されない。但し、原料に用いる天然ガラスには、発泡時に適度な大きさの気泡を取り込めるような適度な粘性となることが必要であり、製造工程で乾燥・予熱等で発泡成分である水分の含有量を調整するだけでは粒子内部の気泡径の制御は難しい。このため、粒子破断面にみられる内部気泡の最大径が３００μｍ以下、かつ、平均径が１００μｍ以下であるパーライトが得られる天然ガラス質原料を予め選定する必要がある。

本発明の建材用パーライトモルタル組成物は、セメントと建材用パーライトを含み、セメントと建材用パーライトの容積比が１：０．５〜１：５、好ましくは１：１〜１：４である。セメントと建材用パーライトの容積比が１：０．５よりも小さい場合には、モルタルの軽量化効果が十分でなく、混練後のモルタルや硬化体の単位容積質量が十分軽くならず、１：５よりも大きい場合はモルタル硬化体の強度が不十分となるため好ましくない。
本発明の建材用パーライトモルタル組成物は、セメントと建材用パーライトとの容積比が１：０．５〜１：５であれば良く、この他、必要に応じて、珪砂、珪石粉、シラスバルーンやパーライト等の混和材、増粘剤、消泡剤、減水剤、遅延剤等の混和剤、アクリル粉末やＥＶＡ等の樹脂、フライアッシュ、シリカフューム等の潜在水硬性材料、寒水石粉や石灰石粉等の増量剤等を添加しても問題ない。

以下、実施例を用いて、本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。

（１）建材用パーライトの物性試験
１０種類の建材用パーライトをそれぞれ内径２０ｍｍ×高さ３０ｍｍの樹脂製容器に充填し、樹脂および樹脂硬化剤（ストルアス社製エポフィックス）を混合して各パーライトを充填した上記樹脂製容器に流し込んだ。これを２４時間静置し硬化させた後、硬化体を樹脂容器から取り出し、厚さ５ｍｍに切断した。複合硬化体の切断面を日本電子データム（株）製走査型電子顕微鏡ＪＳＭ−５４００により観察し、硬化体断面に観察されるパーライト粒子５０個の切断面の走査型電子顕微鏡写真の画像を汎用画像解析ソフト（三谷商事(株)製、ＷＩＮＲＯＯＦ）を使用してパーライト粒子の内部気泡を測定し、気泡形を円形とみなした場合の直径の最大径と平均径を求めた。また、パーライトの単位容積質量をＪＩＳＡ５００７「パーライト」により、吸水率を地盤工学会基準「土の保水性試験方法」（ＪＧＳ０１５１−２０００）の遠心法（１０１．３ｋＰａ遠心力下）により測定した。さらに、パーライトを直径４０ｍｍ、高さ８０ｍｍの鉄製円筒容器に軽装で充填し、上からプランジャーにより６Ｎ／ｍｍ^２の圧力を加えた時の体積減少量を測定し、体積減少率を求めた。結果を表１に、パーライトＡ〜Ｋの走査型電子顕微鏡写真を図１〜１１に示す。

（２）建材用パーライトモルタル組成物の調製及び評価
上記パーライトとセメント(宇部三菱セメント(株)製普通ポルトランドセメント)および珪砂（日瓢礦業（株）珪砂Ｎ−５０、Ｎ−７０）とを計量して混合した後、ＪＩＳＡ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠して測定されるモルタルのフロー値が１８０〜２００ｍｍとなるよう水を加えて、ヘンシェルミキサー（三井三池化工機(株)ＦＭ−２０Ｂ）を使用して２分間混練した。得られたモルタルの単位容積質量およびフロー値をＪＩＳＲ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠して測定した。さらに、同様の方法で得られたモルタルの４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの供試体を、ＪＩＳＲ５２０１「セメントの物理試験方法」に準拠して作製し、温度２０℃、相対湿度６５％の気中で養生し、28日養生後のモルタルの密度、曲げ強さおよび圧縮強さを測定した。各材料の配合を表２に、混練直後のモルタル物性およびモルタル硬化体の物性測定結果を表３に示す。

パーライトＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｋは、粒子破断面の内部気泡の最大径は全て３００μｍ以下で大きな気泡を含まず、また、平均径も１０〜９０μｍ程度と小さかった（図２〜６、１１）。また、吸水率が３５％以下、かつ、体積減少率が５０〜６０％の範囲にあった（表１の実施例１〜６）。これらのパーライトを使用したモルタルの混練直後の単位容積質量および硬化体の密度は、他のパーライトを使用したモルタルよりも軽く、強度も良好であった（表３の実施例７〜1６）。パーライトＡはパーライト粒子の内部気泡の平均径が小さく単位容積質量も重いため、モルタルの混練直後の単位容積質量と硬化体の密度が重くなった（図１、表１の比較例１、表３の比較例６、１１）。パーライトＧは局部的に大きい内部気泡を含み、パーライトＨ、Ｉ、Ｊは内部気泡の平均径が１００μｍ以上と大きく、モルタル混練り時に破壊されるため、混練直後の単位容積質量および硬化体の密度が重くなった（図８〜１０、表１の比較例２〜５、表３の比較例７〜１０、１２〜１５）。

パーライトＡ粒子破断面の走査型電子顕微鏡写真である。パーライトＢ粒子破断面の走査型電子顕微鏡写真である。パーライトＣ粒子破断面の走査型電子顕微鏡写真である。パーライトＤ粒子破断面の走査型電子顕微鏡写真である。パーライトＥ粒子破断面の走査型電子顕微鏡写真である。パーライトＦ粒子破断面の走査型電子顕微鏡写真である。パーライトＧ粒子破断面の走査型電子顕微鏡写真である。パーライトＨ粒子破断面の走査型電子顕微鏡写真である。パーライトＩ粒子破断面の走査型電子顕微鏡写真である。パーライトＪ粒子破断面の走査型電子顕微鏡写真である。パーライトＫ粒子破断面の走査型電子顕微鏡写真である。

Claims

内部気泡の最大径が３００μｍ以下、平均径が１００μｍ以下であり、単位容積質量が０．１５〜０．５０ｋｇ／Ｌであることを特徴とする建材用パーライト。
吸水率が３５容積％以下であることを特徴とする請求項１に記載の建材用パーライト。
６Ｎ／ｍｍ^２の圧力を加えたときの体積減少率が７０％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の建材用パーライト。
前記建材用パーライトは、松脂岩、真珠岩及び／又は黒曜石を発泡させたものであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の建材用パーライト。
請求項１〜４の何れか１項に記載の建材用パーライトとセメントとを含む建材用パーライトモルタル組成物であって、セメントと建材用パーライトの容積比が１：０．５〜１：５であることを特徴とする建材用パーライトモルタル組成物。