JP2017057124A - Method for producing silicate polymer molded body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリケートポリマー成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a silicate polymer molded body.
現在、大量に生産されているセメントは、ポルトランドセメントであり、その主原料は石灰石であることから、焼成時に、酸化カルシウムに分解されて二酸化炭素を排出する。しかし、地球温暖化の問題から、温暖化ガスである二酸化炭素の排出量を減少させることが要望されている。このため、ポルトランドセメントを使用しない技術として、ジオポリマーコンクリートが研究されている。 At present, the mass-produced cement is Portland cement, and the main raw material is limestone. Therefore, it is decomposed into calcium oxide and discharged carbon dioxide at the time of firing. However, due to the problem of global warming, it is desired to reduce the emission of carbon dioxide, which is a warming gas. For this reason, geopolymer concrete has been studied as a technology that does not use Portland cement.
ジオポリマーコンクリートは、石炭灰とアルカリシリカ溶液との反応により、ポリマー化することで硬化して形成される物質である。ジオポリマーコンクリートを用いた技術として、例えば、特許第５１２８１２９号（特許文献１）、特許第３５６３０７１号（特許文献２）などが挙げられる。 Geopolymer concrete is a substance formed by hardening by polymerizing by the reaction of coal ash and alkali silica solution. Examples of the technology using geopolymer concrete include Japanese Patent No. 5128129 (Patent Document 1), Japanese Patent No. 3563071 (Patent Document 2), and the like.
特許文献１には、軽量で、ひずみ硬化特性を示すセメント材料として、水硬化性セメントまたはジオポリマーと、平均長が４ｍｍ以上であって、０．５〜４体積％の強化繊維と、平均粒径が１０〜１００μｍの微細バルーンであって、密度が２０００ｋｇ／ｍ３以下となる分量の１以上の軽量骨材とを備える複合材が開示されている。
In
特許文献２には、密度の小さい無機成形体として、二酸化ケイ素及び酸化アルミニウムを含有する微細な酸化混合物、電気集塵機粉塵、粉砕したか焼ボーキサイト、脱水または含水ケイ酸またはヒュームドシリカ、及びメタカオリンの少なくとも１つを含む造石成分と、液状硬化剤と、含水湿潤液で濡らした微孔性充填剤とを混合する工程と、混合物を型に充填してプレス成型する工程と、混合物を硬化して成形体を得る工程とを備える軽量成形体の製造方法が開示されている。
In
しかしながら、上記特許文献１では、セメントを用いた複合材料が実施例に記載されているにすぎず、セメントの代わりにジオポリマーを用いたときに、同様の特性を示すジオポリマーセメントを実現することは困難である。
However, in the above-mentioned
また、上記特許文献２では、微孔性充填剤を用いているので軽量化を図ることはできるものの、強度が不十分であることに本発明者は着目した。
Moreover, in the said
そこで、本発明は、高い強度を維持しつつ、軽量化を図ることができるシリケートポリマー成形体の製造方法を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the manufacturing method of the silicate polymer molded object which can achieve weight reduction, maintaining high intensity | strength.
本発明者が鋭意検討した結果、軽量化を図るために軽量骨材を用いる場合に、アルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とを含むポリマーには、所定の構造の軽量骨材を用いることが必要であることを見出した。そして、軽量化を図りつつ、高い強度を維持するためには、アルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とを含むポリマーに、その軽量骨材及びそれよりも真密度の大きい他の骨材を所定の混合比で混合する必要があることを見出した。 As a result of intensive studies by the present inventors, when a lightweight aggregate is used to reduce the weight, it is necessary to use a lightweight aggregate having a predetermined structure for a polymer containing an aluminosilicate and an alkali silica solution. I found out. In order to maintain high strength while achieving weight reduction, a polymer containing aluminosilicate and an alkali silica solution is mixed with the light-weight aggregate and other aggregates having a higher true density than that. It has been found that mixing in a ratio is necessary.
すなわち、本発明のシリケートポリマー成形体の製造方法は、軽量骨材を含む骨材を準備する工程と、骨材とアルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とを混合して、混合物を生成する工程と、混合物を成形する工程とを備えている。骨材を準備する工程は、外郭を構成する被膜と、この被膜の内部に充填され、かつ被膜より小さい真密度の内部層とを有する軽量骨材と、この軽量骨材よりも真密度の大きい他の骨材とを準備する工程と、骨材に対する軽量骨材の質量割合の比率を０．０６以上０．６以下にする工程とを含んでいる。混合物を生成する工程は、骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（３．０〜３．８）：（１．０〜０．３）：１．０、（１．８〜２．８）：（１．２〜０．２）：１．０、（１．０〜２．２）：（１．３〜０．２）：１．０及び（０．３〜０．５）：（１．３〜１．０）：１．０のいずれかの質量割合の比で混合する工程を含んでいる。 That is, the method for producing a silicate polymer molded body of the present invention includes a step of preparing an aggregate including a lightweight aggregate, a step of mixing an aggregate, an aluminosilicate, and an alkali silica solution to generate a mixture, Forming a mixture. The step of preparing the aggregate includes a lightweight aggregate having a coating film constituting the outer shell, an inner layer having a true density smaller than that of the coating film, and a higher density than the lightweight aggregate. A step of preparing another aggregate, and a step of setting the ratio of the mass ratio of the lightweight aggregate to the aggregate to 0.06 or more and 0.6 or less. The step of producing the mixture is as follows: aggregate: aluminosilicate: alkali silica solution = (3.0 to 3.8) :( 1.0 to 0.3): 1.0, (1.8 to 2.8 ): (1.2-0.2): 1.0, (1.0-2.2): (1.3-0.2): 1.0 and (0.3-0.5): (1.3-1.0): The process of mixing in the ratio of any mass ratio of 1.0 is included.
本発明のシリケートポリマー成形体の製造方法によれば、骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液の質量割合の比を上記範囲内とすることによって、シリケートポリマー成形体として実現可能であることを本発明者は見出した。この範囲内では、アルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とを含むポリマーは、セメントに比べて水分が少ないが、被膜とその内部に充填される内部層とを有する構造の軽量骨材であれば、そのポリマー中の水分が軽量骨材に吸収されることを抑制できる。さらに、この軽量骨材の骨材に対する質量割合の比率を０．０６以上にすることによって軽量化を図ることができる。軽量骨材の骨材に対する質量割合の比率を０．６以下にすることによって、高い強度を維持できる。したがって、高い強度を維持しつつ、軽量化を図ることができるシリケートポリマーを製造することができる。 According to the method for producing a silicate polymer molded body of the present invention, it is possible to realize a silicate polymer molded body by setting the mass ratio of aggregate: aluminosilicate: alkali silica solution within the above range. The inventor found out. Within this range, a polymer containing an aluminosilicate and an alkaline silica solution has less water than cement, but if it is a lightweight aggregate with a structure having a coating and an inner layer filled therein, It is possible to suppress moisture in the polymer from being absorbed by the lightweight aggregate. Furthermore, weight reduction can be achieved by setting the ratio of the mass ratio of the lightweight aggregate to the aggregate to 0.06 or more. By setting the ratio of the mass ratio of the lightweight aggregate to the aggregate to 0.6 or less, high strength can be maintained. Accordingly, it is possible to produce a silicate polymer that can be reduced in weight while maintaining high strength.
本発明のシリケートポリマー成形体の製造方法において好ましくは、骨材を準備する工程は、他の骨材として窯業系サイディング廃材を準備する工程をさらに含む。 Preferably, in the method for producing a silicate polymer molded body of the present invention, the step of preparing an aggregate further includes a step of preparing a ceramic siding waste as another aggregate.
本発明者は、環境負荷をさらに低減することを目的として、アルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とを含むポリマーの骨材として、骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液の質量割合の比が上記範囲内であれば、窯業系サイディング材の廃材（窯業系サイディング廃材）を用いることが可能であることを見出した。窯業系サイディング廃材は、産業廃棄物として処理されるので、軽量骨材よりも真密度の大きい他の骨材として窯業系サイディング廃材を用いることにより、環境負荷をさらに低減することができる。 In order to further reduce the environmental load, the present inventor has set the ratio of the mass ratio of aggregate: aluminosilicate: alkaline silica solution as the polymer aggregate containing aluminosilicate and alkali silica solution in the above range. It was found that it is possible to use ceramics siding waste (ceramics siding waste). Since the ceramic siding waste is treated as industrial waste, the environmental burden can be further reduced by using the ceramic siding waste as another aggregate having a higher true density than the lightweight aggregate.
本発明のシリケートポリマー成形体の製造方法において好ましくは、軽量骨材の被膜は、無機質である。 In the method for producing a silicate polymer molded article of the present invention, preferably, the lightweight aggregate coating is inorganic.
アルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とを含むポリマーは、Ｓｉ（珪素）元素を含有するので、無機質の材料と相性がよい。このため、軽量骨材の外郭を構成する被膜を無機質にすることによって、強度を向上できる。この観点から、被膜は、ガラス質であることがより好ましい。 A polymer containing an aluminosilicate and an alkali silica solution contains Si (silicon) element, and thus has good compatibility with an inorganic material. For this reason, intensity | strength can be improved by making the film which comprises the outline of a lightweight aggregate mineral. In this respect, the coating is more preferably glassy.
本発明のシリケートポリマー成形体の製造方法において好ましくは、軽量骨材の内部層は、空気層である。 In the method for producing a silicate polymer molded body of the present invention, preferably, the inner layer of the lightweight aggregate is an air layer.
これにより、軽量骨材の構造をより簡便にできるので、高い強度を維持しつつ、軽量化を図ることができるシリケートポリマー成形体を容易に製造できる。 Thereby, since the structure of a lightweight aggregate can be simplified more, the silicate polymer molded object which can aim at weight reduction can be manufactured easily, maintaining high intensity | strength.
本発明のシリケートポリマーの製造方法において好ましくは、軽量骨材の粒径は、２０μｍ以上１０００μｍ以下である。 In the method for producing a silicate polymer of the present invention, preferably, the particle size of the lightweight aggregate is 20 μm or more and 1000 μm or less.
２０μｍ以上の場合、被膜の内部に充填される内部層を容易に形成できる。１０００μｍ以下の場合、軽量骨材の隙間にアルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とを含むポリマーを容易に充填できるので、強度を向上できる。 When the thickness is 20 μm or more, an inner layer filled in the coating can be easily formed. In the case of 1000 μm or less, the gap between the lightweight aggregates can be easily filled with the polymer containing the aluminosilicate and the alkali silica solution, so that the strength can be improved.
本発明のシリケートポリマー成形体の製造方法によれば、高い強度を維持しつつ、軽量化を図ることができるシリケートポリマーを製造することができる。 According to the method for producing a silicate polymer molded body of the present invention, it is possible to produce a silicate polymer capable of reducing weight while maintaining high strength.
以下、本発明の実施の形態におけるシリケートポリマー成形体を説明する。本実施の形態におけるシリケートポリマー成形体は、軽量骨材を含む骨材と、アルミノ珪酸塩と、アルカリシリカ溶液とが混合され、混合物が成形されてなる。 Hereinafter, the silicate polymer molding in the embodiment of the present invention will be described. The silicate polymer molded body in the present embodiment is formed by mixing an aggregate including a lightweight aggregate, an aluminosilicate, and an alkali silica solution, and molding the mixture.
アルミノ珪酸塩及びアルカリシリカ溶液は、ポリマーの構成物質であり、結合材の役割を果たす。 Aluminosilicate and alkali silica solutions are constituents of the polymer and act as binders.
アルミノ珪酸塩は、特に限定されないが、例えば、カオリナイト、ベントナイトなどを用いることができ、陶土（カオリン）を半焼成したメタカオリンなど、反応性の高い半焼成状態であることが好ましい。 Although aluminosilicate is not specifically limited, For example, kaolinite, bentonite, etc. can be used, It is preferable that it is a semi-baked state with high reactivity, such as metakaolin which carried out the semi-baking of the clay (kaolin).
アルカリシリカ溶液は、特に限定されないが、珪酸アルカリ溶液であり、例えば、珪酸ナトリウム、珪酸酸カリウム、珪酸リチウムなどを用いることができる。 The alkali silica solution is not particularly limited, and is an alkali silicate solution. For example, sodium silicate, potassium silicate, lithium silicate, or the like can be used.
骨材は、嵩を増す役割であり、軽量骨材と、この軽量骨材よりも真密度の大きい他の骨材とからなる。骨材は、軽量骨材と、他の骨材との少なくとも２種以上で構成されている。なお、真密度は、例えば「ＪＩＳ Ｚ ８８０７」に基づいて測定される値であり、粒子の体積は被膜及び内部層の体積を含む。 The aggregate has a role of increasing the bulk, and is composed of a lightweight aggregate and another aggregate having a higher true density than the lightweight aggregate. The aggregate is composed of at least two kinds of a lightweight aggregate and another aggregate. The true density is a value measured based on, for example, “JIS Z 8807”, and the volume of the particles includes the volume of the coating and the inner layer.
軽量骨材は、外郭を構成する被膜と、この被膜の内部に充填された内部層とを有している。軽量骨材は、球体であることが好ましく、例えば中空バルーンである。 The lightweight aggregate has a coating film forming an outer shell and an inner layer filled in the coating film. The lightweight aggregate is preferably a sphere, for example, a hollow balloon.
被膜は、貫通する孔が設けられておらず、内部層を密封している。被膜は、例えば、無機質、有機高分子などで形成されており、アルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とを含むポリマーとの相性の観点から、無機質であることが好ましく、ガラス質であることがより好ましい。 The coating does not have a through-hole and seals the inner layer. The coating is formed of, for example, an inorganic or organic polymer, and is preferably inorganic and more preferably glassy from the viewpoint of compatibility with a polymer containing an aluminosilicate and an alkali silica solution. .
内部層は、この被膜の真密度よりも小さい。内部層は、例えば、空気、オイルなどで形成されており、容易に入手できる観点から、空気であることが好ましい。 The inner layer is less than the true density of this coating. The inner layer is formed of, for example, air, oil, or the like, and is preferably air from the viewpoint that it can be easily obtained.
軽量骨材の粒径は、２０μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上４５μｍ以下であることがより好ましい。２０μｍ以上であると、内部層を有する軽量骨材を容易に入手できる。１０００μｍ以下の場合、軽量骨材の隙間にアルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とを含むポリマーを容易に充填できるので、強度を向上できる。４５μｍ以下であると、強度をより向上できる。 The particle size of the lightweight aggregate is preferably 20 μm or more and 1000 μm or less, and more preferably 20 μm or more and 45 μm or less. When it is 20 μm or more, a lightweight aggregate having an inner layer can be easily obtained. In the case of 1000 μm or less, the gap between the lightweight aggregates can be easily filled with the polymer containing the aluminosilicate and the alkali silica solution, so that the strength can be improved. If the thickness is 45 μm or less, the strength can be further improved.
他の骨材は、軽量骨材の真密度よりも大きく、例えば、普通骨材、重量骨材などを用いることができる。他の骨材は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。 Other aggregates are larger than the true density of lightweight aggregates, and for example, normal aggregates, heavy aggregates, and the like can be used. There may be 1 type of other aggregates, and 2 or more types may be sufficient as them.
他の骨材として、例えば、窯業系サイディング廃材、陶器、瓦、珪酸カルシウム製品、コンクリート製品、木材、砂、砂利、粘土などを用いることができ、廃材であることが好ましく、窯業系廃材を含むことが好ましい。 As other aggregates, for example, ceramic siding waste, ceramics, tiles, calcium silicate products, concrete products, wood, sand, gravel, clay, etc. can be used, preferably waste, including ceramic waste It is preferable.
シリケートポリマー成形体は、骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（３．０〜３．８）：（１．０〜０．３）：１．０、（１．８〜２．８）：（１．２〜０．２）：１．０、（１．０〜２．２）：（１．３〜０．２）：１．０及び（０．３〜０．５）：（１．３〜１．０）：１．０のいずれかの質量割合で混合されてなり、骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（３．０〜３．５）：（１．０〜０．５）：１．０、（１．８〜２．６）：（１．２〜０．４）：１．０、（１．０〜１．７）：（１．３〜０．７）：１．０及び（０．３〜０．５）：（１．３〜１．０）：１．０のいずれかの質量割合の比で混合されてなることが好ましい。骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（３．０〜３．８）：（１．０〜０．３）：１．０、（１．８〜２．８）：（１．２〜０．２）：１．０、（１．０〜２．２）：（１．３〜０．２）：１．０及び（０．３〜０．５）：（１．３〜１．０）：１．０のいずれかの質量割合の比で混合されると、シリケートポリマー成形体を成形できる。骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（３．０〜３．５）：（１．０〜０．５）：１．０、（１．８〜２．６）：（１．２〜０．４）：１．０、（１．０〜１．７）：（１．３〜０．７）：１．０及び（０．３〜０．５）：（１．３〜１．０）：１．０のいずれかの質量割合の比で混合されると、シリケートポリマー成形体の強度を向上できる。骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（３．０〜３．５）：（１．０〜０．５）：１．０、（１．８〜２．６）：（１．２〜０．４）：１．０及び（１．０〜１．７）：（１．３〜０．７）：１．０のいずれかの質量割合の比で混合されると、シリケートポリマー成形体の高い強度を維持しつつ、製造コストを低減できる。 The silicate polymer molded body is aggregate: aluminosilicate: alkali silica solution = (3.0 to 3.8): (1.0 to 0.3): 1.0, (1.8 to 2.8). : (1.2 to 0.2): 1.0, (1.0 to 2.2): (1.3 to 0.2): 1.0 and (0.3 to 0.5): ( 1.3 to 1.0): mixed at any mass ratio of 1.0, aggregate: aluminosilicate: alkali silica solution = (3.0 to 3.5): (1.0 to 0.5): 1.0, (1.8-2.6): (1.2-0.4): 1.0, (1.0-1.7): (1.3-0. 7): 1.0 and (0.3-0.5): (1.3-1.0): It is preferable to mix in the ratio of any mass ratio of 1.0. Aggregate: Aluminosilicate: Alkaline silica solution = (3.0 to 3.8): (1.0 to 0.3): 1.0, (1.8 to 2.8): (1.2 to 0.2): 1.0, (1.0-2.2) :( 1.3-0.2): 1.0 and (0.3-0.5) :( 1.3-1. When mixed at a mass ratio of 0): 1.0, a silicate polymer molded body can be molded. Aggregate: Aluminosilicate: Alkali silica solution = (3.0 to 3.5): (1.0 to 0.5): 1.0, (1.8 to 2.6): (1.2 to 0.4): 1.0, (1.0-1.7): (1.3-0.7): 1.0 and (0.3-0.5): (1.3-1. 0): When mixed at a mass ratio of 1.0, the strength of the silicate polymer molded product can be improved. Aggregate: Aluminosilicate: Alkali silica solution = (3.0 to 3.5): (1.0 to 0.5): 1.0, (1.8 to 2.6): (1.2 to When mixed at a mass ratio of 0.4): 1.0 and (1.0-1.7) :( 1.3-0.7): 1.0, the silicate polymer molded body The manufacturing cost can be reduced while maintaining a high strength.
また、本実施の形態のシリケートポリマー成形体は、アルカリシリカ溶液の質量割合の比を１．０としたときに、骨材とアルミノ珪酸塩との質量割合の比の合計が１．５以上４．０以下であり、かつアルミノ珪酸塩の質量割合の比が０．２以上１．３以下である。本実施の形態のシリケートポリマー成形体において好ましくは、アルカリシリカ溶液の質量割合の比を１．０としたときに、骨材とアルミノ珪酸塩との質量割合の比の合計が１．５以上４．０以下であり、かつアルミノ珪酸塩の質量割合の比が０．４以上１．３以下である。 Further, in the silicate polymer molded body of the present embodiment, when the mass ratio of the alkali silica solution is 1.0, the total mass ratio of the aggregate and the aluminosilicate is 1.5 or more and 4 0.0 or less, and the mass ratio of the aluminosilicate is 0.2 or more and 1.3 or less. Preferably, in the silicate polymer molded body of the present embodiment, when the mass ratio of the alkali silica solution is 1.0, the total mass ratio of the aggregate and the aluminosilicate is 1.5 or more and 4 0.0 or less, and the mass ratio of the aluminosilicate is 0.4 or more and 1.3 or less.
シリケートポリマー成形体は、骨材に対する軽量骨材の質量割合の比率（軽量骨材／骨材）が０．０６以上０．６以下であり、０．１以上０．２以下であることが好ましい。つまり、骨材中、軽量骨材：他の骨材＝１：（０．７〜１６）であり、軽量骨材：他の骨材＝１：（４〜８）であることが好ましい。 In the silicate polymer molded body, the ratio of the weight ratio of the lightweight aggregate to the aggregate (lightweight aggregate / aggregate) is 0.06 or more and 0.6 or less, and preferably 0.1 or more and 0.2 or less. . That is, in the aggregate, it is preferable that lightweight aggregate: other aggregate = 1: (0.7 to 16), and lightweight aggregate: other aggregate = 1: (4-8).
このようなシリケートポリマー成形体は、Ｓｉ元素を含み、アルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とをアルカリ条件下で重合反応させて生成されるケイ素高分子体が成形された成形体である。シリケートポリマー成形体は、Ａｌ（アルミニウム）元素と、Ｓｉ元素と、Ｏ（酸素）元素とを含み、各元素が化学的に結合している。 Such a silicate polymer molded body is a molded body in which a silicon polymer containing a Si element and produced by a polymerization reaction of an aluminosilicate and an alkali silica solution under alkaline conditions is molded. The silicate polymer molded body contains an Al (aluminum) element, an Si element, and an O (oxygen) element, and each element is chemically bonded.
なお、本実施の形態におけるシリケートポリマー成形体は、撥水剤がさらに混合され、混合物が成形されてなってもよい。つまり、本実施の形態におけるシリケートポリマー成形体は、骨材、アルミノ珪酸塩、アルカリシリカ溶液及び撥水剤が混合され、混合物が成形されてもよい。撥水剤は、水をはじく性質を有している。撥水剤は、粉体であっても液体であってもよい。 The silicate polymer molded body in the present embodiment may be formed by further mixing a water repellent and molding the mixture. That is, the silicate polymer molded body in the present embodiment may be formed by mixing an aggregate, an aluminosilicate, an alkali silica solution, and a water repellent. The water repellent has a property of repelling water. The water repellent may be a powder or a liquid.
撥水剤は、骨材、アルミノ珪酸塩及びアルカリシリカ溶液の合計の質量（混合物全体）に対して、０．４％以上２．０％以下含有されていることが好ましい。撥水剤が０．４％以上含有されると、表面に白色結晶が析出することを効果的に抑制できる。撥水剤が２．０％以下含有されても、撥水剤によるシリケートポリマー成形体の強度は低下しない。 The water repellent is preferably contained in an amount of 0.4% or more and 2.0% or less with respect to the total mass (total mixture) of the aggregate, the aluminosilicate, and the alkali silica solution. When the water repellent is contained in an amount of 0.4% or more, it is possible to effectively suppress the precipitation of white crystals on the surface. Even if the water repellent is contained in an amount of 2.0% or less, the strength of the silicate polymer molded product by the water repellent does not decrease.
続いて、図１を参照して、本実施の形態のシリケートポリマー成形体の製造方法について説明する。 Then, with reference to FIG. 1, the manufacturing method of the silicate polymer molded object of this Embodiment is demonstrated.
図１に示すように、まず、軽量骨材を含む骨材を準備する（ステップＳ１）。この工程（ステップＳ１）は、例えば、以下のように行う。 As shown in FIG. 1, first, an aggregate including a lightweight aggregate is prepared (step S1). This process (step S1) is performed as follows, for example.
具体的には、軽量骨材を準備する。軽量骨材は、上述したように、外郭を構成する被膜と、この被膜の内部に充填され、かつ被膜より小さい真密度の内部層とを有している。被膜は、無機質であることが好ましく、ガラス質であることがより好ましい。また、内部層は、空気層であることが好ましい。軽量骨材は、球体（より好ましくは真球）であり、ガラス質の被膜と、空気層の内部層とを有していることが好ましい。また、軽量骨材の粒径は、２０μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上４５μｍ以下であることがより好ましい。 Specifically, a lightweight aggregate is prepared. As described above, the lightweight aggregate has a coating film constituting the outer shell, and an inner layer filled in the coating film and having a true density smaller than that of the coating film. The coating is preferably inorganic and more preferably glassy. The inner layer is preferably an air layer. The lightweight aggregate is a sphere (more preferably a true sphere), and preferably has a glassy coating and an inner layer of an air layer. The particle size of the lightweight aggregate is preferably 20 μm or more and 1000 μm or less, and more preferably 20 μm or more and 45 μm or less.
また、軽量骨材よりも真密度の大きい他の骨材とを準備する。他の骨材は、上述したように、例えば、窯業系サイディング廃材、陶器、瓦、珪酸カルシウム製品、コンクリート製品、木材、砂、砂利、粘土などを用いることができ、環境負荷低減の観点から廃材であることが好ましく、窯業系廃材を含むことがより好ましい。また、他の骨材として、一般的なコンクリートに使用される種々の骨材を選択してもよい。 Also, another aggregate having a higher true density than the lightweight aggregate is prepared. Other aggregates can be used, for example, ceramic siding waste, ceramics, tiles, calcium silicate products, concrete products, wood, sand, gravel, clay, etc. It is preferable that the ceramic material waste material is included. Moreover, you may select the various aggregate used for general concrete as another aggregate.
これにより、軽量骨材と他の骨材とを含む骨材を準備できる。軽量骨材及び他の骨材のそれぞれは、１種であっても、２種以上であってもよい。 Thereby, the aggregate containing a lightweight aggregate and another aggregate can be prepared. Each of the lightweight aggregate and the other aggregate may be one type or two or more types.
そして、骨材に対する軽量骨材の質量割合の比率（軽量骨材／骨材）を０．０６以上０．６以下、好ましくは０．２以上０．１以下にする。つまり、軽量骨材：他の骨材＝１：（０．７〜１６）、好ましくは軽量骨材：他の骨材＝１：（４〜８）となるように、軽量骨材と他の骨材とからなる骨材を準備する。 The ratio of the weight ratio of the lightweight aggregate to the aggregate (lightweight aggregate / aggregate) is set to 0.06 to 0.6, preferably 0.2 to 0.1. That is, lightweight aggregate: other aggregate = 1: (0.7 to 16), preferably lightweight aggregate: other aggregate = 1: (4-8). Prepare an aggregate consisting of aggregates.
次に、上記骨材と、アルミノ珪酸塩と、アルカリシリカ溶液とを混合して、混合物を生成する（ステップＳ２）。この工程（ステップＳ２）では、例えば、骨材とアルミノ珪酸塩とを混合した後、アルカリシリカ溶液を加えて混合する。混合する方法は特に限定されないが、例えば、混練ミキサーを用いて混合する。 Next, the aggregate, the aluminosilicate, and the alkali silica solution are mixed to generate a mixture (step S2). In this step (step S2), for example, aggregate and aluminosilicate are mixed, and then an alkali silica solution is added and mixed. Although the method to mix is not specifically limited, For example, it mixes using a kneading mixer.
この工程（ステップＳ２）では、骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（３．０〜３．８）：（１．０〜０．３）：１．０、（１．８〜２．８）：（１．２〜０．２）：１．０、（１．０〜２．２）：（１．３〜０．２）：１．０及び（０．３〜０．５）：（１．３〜１．０）：１．０のいずれかの質量割合の比で混合し、骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（３．０〜３．５）：（１．０〜０．５）：１．０、（１．８〜２．６）：（１．２〜０．４）：１．０、（１．０〜１．７）：（１．３〜０．７）：１．０及び（０．３〜０．５）：（１．３〜１．０）：１．０のいずれかの質量割合の比で混合することが好ましい。 In this step (step S2), aggregate: aluminosilicate: alkali silica solution = (3.0 to 3.8): (1.0 to 0.3): 1.0, (1.8 to 2. 8): (1.2 to 0.2): 1.0, (1.0 to 2.2): (1.3 to 0.2): 1.0 and (0.3 to 0.5) : (1.3 to 1.0): mixed at a ratio of any mass ratio of 1.0, aggregate: aluminosilicate: alkali silica solution = (3.0 to 3.5): (1. 0 to 0.5): 1.0, (1.8 to 2.6): (1.2 to 0.4): 1.0, (1.0 to 1.7): (1.3 to It is preferable to mix at a mass ratio of 0.7): 1.0 and (0.3-0.5) :( 1.3-1.0): 1.0.
また、この工程（ステップＳ２）では、アルカリシリカ溶液の質量割合の比を１．０としたときに、骨材とアルミノ珪酸塩との質量割合の比の合計が１．５以上４．０以下であり、かつアルミノ珪酸塩の質量割合の比が０．２以上１．３以下であるように混合し、アルカリシリカ溶液の質量割合の比を１．０としたときに、骨材とアルミノ珪酸塩との質量割合の比の合計が１．５以上４．０以下であり、かつアルミノ珪酸塩の質量割合の比が０．４以上１．３以下であるように混合することが好ましい。 In this step (step S2), when the mass ratio of the alkali silica solution is 1.0, the total mass ratio of the aggregate and the aluminosilicate is 1.5 or more and 4.0 or less. And the ratio of the mass ratio of the aluminosilicate is 0.2 or more and 1.3 or less, and when the ratio of the mass ratio of the alkali silica solution is 1.0, the aggregate and the aluminosilicate It is preferable to mix so that the sum of the ratio of the mass ratio with the salt is 1.5 or more and 4.0 or less, and the ratio of the mass ratio of the aluminosilicate is 0.4 or more and 1.3 or less.
また、この工程（ステップＳ２)では、撥水剤をさらに混合して、混合物を生成することが好ましい。この場合、混合物（骨材とアルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液との合計）に対して０．４％以上２．０％以下の質量割合の撥水剤を混合することが好ましい。つまり、骨材、アルミノ珪酸塩及びアルカリシリカ溶液の合計の質量に対して、０．４％以上２．０％以下の撥水剤を混合することが好ましい。撥水剤をさらに混合することによって、製造するシリケートポリマー成形体は、意匠性の低下を抑制できる。 In this step (step S2), it is preferable to further mix a water repellent to produce a mixture. In this case, it is preferable to mix a water repellent at a mass ratio of 0.4% or more and 2.0% or less with respect to the mixture (total of aggregate, aluminosilicate, and alkali silica solution). That is, it is preferable to mix 0.4% or more and 2.0% or less of the water repellent with respect to the total mass of the aggregate, the aluminosilicate, and the alkali silica solution. By further mixing the water repellent, the produced silicate polymer molded product can suppress a decrease in design.
次に、混合物を成形する（ステップＳ３）。この工程では、混合物を型枠に投入し、シリケートポリマー成形体を製造する。この工程では、例えば、以下のように成形する。 Next, a mixture is shape | molded (step S3). In this step, the mixture is put into a mold to produce a silicate polymer molded body. In this step, for example, molding is performed as follows.
具体的には、混合物を型枠に投入し、振動台を用いて加振する。これにより、混合物中の塊が振動によりゲル状に軟化し、型枠の隅々まで混練物を充填することができる。そして、養生した後、脱型する。養生時間（脱型するための養生時間）は、例えば３０分以上６時間以内である。樹脂製の型枠を用いる場合には、シリケートポリマーと樹脂とは離反しやすいので、離型剤を用いずに、脱型できる。 Specifically, the mixture is put into a mold and vibrated using a shaking table. Thereby, the lump in the mixture is softened into a gel by vibration, and the kneaded material can be filled to every corner of the mold. Then, after curing, demold. The curing time (curing time for demolding) is, for example, 30 minutes or more and 6 hours or less. When a resin mold is used, the silicate polymer and the resin are easily separated from each other, so that the mold can be removed without using a mold release agent.
なお、混練時間が長いほど、成形時における混練物の固さは増すが、１週間養生した後の強度には大きな差は見られない。そのため、成形性を考慮すれば、混練物が一体となった時点で混練を終了することが望ましい。 In addition, as the kneading time is longer, the hardness of the kneaded product at the time of molding increases, but there is no significant difference in strength after curing for one week. Therefore, in consideration of moldability, it is desirable to end the kneading when the kneaded material is integrated.
また、混合物を生成する工程（ステップＳ３）において、骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（３．０〜３．８）：（１．０〜０．３）：１．０、（１．８〜２．８）：（１．２〜０．２）：１．０、（１．０〜２．２）：（１．３〜０．２）：１．０及び（０．３〜０．５）：（１．３〜１．０）：１．０のいずれかの質量割合の比で混合する場合には、アルミノ珪酸塩及びアルカリシリカ溶液の量を低減しているので、高圧プレスによる成形が可能である。高圧プレス成形の場合には、シリケートポリマー成形体を量産する際に有利である。 Moreover, in the process (step S3) which produces | generates a mixture, aggregate: aluminosilicate: alkali silica solution = (3.0-3.8) :( 1.0-0.3): 1.0, (1 .8 to 2.8): (1.2 to 0.2): 1.0, (1.0 to 2.2): (1.3 to 0.2): 1.0 and (0.3 -0.5): (1.3-1.0): When mixing at a mass ratio of 1.0, the amount of aluminosilicate and alkali silica solution is reduced, so Molding by high-pressure press is possible. In the case of high-pressure press molding, it is advantageous when mass-producing silicate polymer moldings.
このように、本実施の形態では、シリケートポリマー成形体を高圧プレスによらず成形することと、高圧プレスによって成形することとの両方が可能である。このため、任意の方法によって、シリケートポリマー成形体を成形することができる。 As described above, in the present embodiment, it is possible to both form the silicate polymer molded body without using the high-pressure press and to form with the high-pressure press. For this reason, a silicate polymer molding can be shape | molded by arbitrary methods.
以上の工程（ステップＳ１〜ステップＳ３）を実施することにより、シリケートポリマー成形体を製造することができる。 A silicate polymer molding can be manufactured by performing the above process (step S1-step S3).
本実施の形態のシリケートポリマー成形体の製造方法によれば、骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（３．０〜３．８）：（１．０〜０．３）：１．０、（１．８〜２．８）：（１．２〜０．２）：１．０、（１．０〜２．２）：（１．３〜０．２）：１．０及び（０．３〜０．５）：（１．３〜１．０）：１．０のいずれかの質量割合の比で混合する工程によって、シリケートポリマー成形体として実現できる。この質量割合の比において、アルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とを含むポリマーは、セメントに比べて水分が少ないが、被膜とその内部に充填される内部層とを有する構造の軽量骨材であれば、そのポリマー中の水分が軽量骨材の空気層に流れ込むことを防止できるので、ポリマー中の水分が軽量骨材に吸収されることを抑制できる。このため、軽量骨材を含む骨材と、アルミノ珪酸塩と、アルカリシリカ溶液とを混合して、混合物を生成することができる。さらに、この軽量骨材の骨材に対する質量割合の比率を０．０６以上にしているので、シリケートポリマー成形体の軽量化を図ることができる。また、他の骨材よりも強度が低い軽量骨材の骨材に対する質量割合の比率を０．６以下にしているので、シリケートポリマー成形体の高い強度を維持できる。したがって、本実施の形態によれば、高い強度を維持しつつ、軽量化を図ることができるシリケートポリマーを製造することができる。具体的には、一般建築に用いられるコンクリートと同程度の圧縮強度を維持しつつ、比重を低減することができる。 According to the method for producing a silicate polymer molded body of the present embodiment, aggregate: aluminosilicate: alkali silica solution = (3.0 to 3.8): (1.0 to 0.3): 1.0 , (1.8-2.8): (1.2-0.2): 1.0, (1.0-2.2): (1.3-0.2): 1.0 and ( 0.3 to 0.5): (1.3 to 1.0): It can be realized as a silicate polymer molded article by a step of mixing at any mass ratio of 1.0. In this mass ratio, the polymer containing an aluminosilicate and an alkali silica solution has less moisture than cement, but if it is a lightweight aggregate with a structure having a coating and an inner layer filled therein, Since the moisture in the polymer can be prevented from flowing into the air layer of the lightweight aggregate, the moisture in the polymer can be suppressed from being absorbed by the lightweight aggregate. For this reason, the aggregate containing a lightweight aggregate, an aluminosilicate, and an alkali silica solution can be mixed, and a mixture can be produced | generated. Furthermore, since the ratio of the mass ratio of the lightweight aggregate to the aggregate is set to 0.06 or more, the weight of the silicate polymer molded body can be reduced. Moreover, since the ratio of the mass ratio of the lightweight aggregate with a lower intensity | strength than another aggregate with respect to the aggregate is 0.6 or less, the high intensity | strength of a silicate polymer molded object can be maintained. Therefore, according to this Embodiment, the silicate polymer which can achieve weight reduction can be manufactured, maintaining high intensity | strength. Specifically, the specific gravity can be reduced while maintaining a compressive strength comparable to that of concrete used in general construction.
このように、本実施の形態におけるシリケートポリマーの製造方法により製造されたシリケートポリマーは、高い強度を維持しつつ、軽量化を図ることができるので、例えば、床材、構造材、内装材、外装材、舗装材、外構建材などに用いられる。本実施の形態のシリケートポリマー成形体は、用途に応じて質量及び強度を適宜調整可能である。また、凍結融解の繰り返しによる凍害への耐性が非常に高いので、寒冷地域においても問題なく使用することができる。 Thus, the silicate polymer produced by the method for producing a silicate polymer in the present embodiment can be reduced in weight while maintaining high strength. For example, flooring, structural material, interior material, exterior Used for materials, paving materials, exterior building materials, etc. The mass and strength of the silicate polymer molded body of the present embodiment can be appropriately adjusted according to the use. Moreover, since the tolerance to frost damage due to repeated freezing and thawing is very high, it can be used without any problem even in cold regions.
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.
＜実施例１＞
実施例１では、シリケートポリマー成形体として実現可能な、骨材とアルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液との質量割合の比を調べた。
<Example 1>
In Example 1, the ratio of the mass ratio of the aggregate, the aluminosilicate, and the alkali silica solution that could be realized as a silicate polymer molded body was examined.
（実験例１〜３６）
まず、窯業系サイディング廃材からなる骨材を準備した（ステップＳ１）。実験例１〜３６では、粒径の異なる窯業系サイディング廃材を、下記の表１に記載の質量でそれぞれ準備した。骨材の粒径は１０μｍから５ｍｍであった。なお、骨材の粒径は、レーザー回折法で測定して得られた数値であった。
(Experimental Examples 1-36)
First, an aggregate made of ceramic siding waste was prepared (step S1). In Experimental Examples 1 to 36, ceramic-based siding waste materials having different particle diameters were prepared with the masses shown in Table 1 below. The particle size of the aggregate was 10 μm to 5 mm. The particle size of the aggregate was a numerical value obtained by measurement by a laser diffraction method.
次に、骨材と、アルミノ珪酸塩と、アルカリシリカ溶液とを混合し、混合物を生成した（ステップＳ２）。 Next, the aggregate, the aluminosilicate, and the alkali silica solution were mixed to produce a mixture (step S2).
具体的には、まず、骨材と、アルミノ珪酸塩としてのメタカオリン（ＢＡＳＦ社製の商品名「Ｓａｔｉｎｔｏｎｅ ＳＰ−３３」）とを混練ミキサーに投入し、均一に混ざるまで空練りした。実験例１〜３６において、投入したメタカオリンの質量割合の比を下記の表１に記載する。 Specifically, the aggregate and metakaolin (trade name “Satintone SP-33” manufactured by BASF) as an aluminosilicate were first put into a kneading mixer and kneaded until they were uniformly mixed. In Experimental Examples 1 to 36, the ratio of the mass ratio of metakaolin charged is shown in Table 1 below.
その後、骨材とメタカオリンとの混合物に、アルカリシリカ溶液としての珪酸ナトリウム水溶液（富士化学株式会社製の商品名「１号珪酸ソーダ」）を加えて、混練した。実験例１〜３６において投入した珪酸ナトリウム水溶液の質量割合の比を下記の表１に記載する。 Thereafter, an aqueous sodium silicate solution (trade name “No. 1 sodium silicate” manufactured by Fuji Chemical Co., Ltd.) as an alkali silica solution was added to the mixture of aggregate and metakaolin and kneaded. The ratio of the mass ratio of the sodium silicate aqueous solution introduced in Experimental Examples 1 to 36 is shown in Table 1 below.
骨材とメタカオリンと珪酸ナトリウム水溶液とを混合すると、メタカオリンと珪酸ナトリウムとの重合反応がすぐに開始され、各物質が均一に分散し、一体となった時点で、混練を完了とした。 When the aggregate, metakaolin and sodium silicate aqueous solution were mixed, the polymerization reaction of metakaolin and sodium silicate started immediately, and when the respective materials were uniformly dispersed and integrated, kneading was completed.
次に、混合物を成形した（ステップＳ３）。具体的には、得られた混練物（混合物）を樹脂性の型枠に入れ、振動台上で加振した。これにより、硬化中の混合物が振動によりゲル状に軟化し、型枠の隅々まで混練物を充填することができた。その後、気温２０℃、湿度６０％の環境下で一週間養生し、脱型した。本実施例では、ポリマーと離反しやすい樹脂製の型枠を用いたので、離型剤を用いることなく、脱型できた。以上の工程を実施することにより、実験例１〜３６のシリケートポリマー成形体を製造した。 Next, the mixture was molded (step S3). Specifically, the obtained kneaded material (mixture) was placed in a resinous mold and vibrated on a vibration table. Thereby, the mixture under curing softened into a gel shape by vibration, and the kneaded material could be filled to every corner of the mold. Thereafter, it was cured for one week in an environment of an air temperature of 20 ° C. and a humidity of 60%, and demolded. In this example, since a resin mold that easily separated from the polymer was used, the mold could be removed without using a mold release agent. By carrying out the above steps, the silicate polymer molded bodies of Experimental Examples 1 to 36 were manufactured.
（評価方法）
実験例１６〜１８、２３〜２６、３０〜３６のシリケートポリマー成形体について、ＪＩＳ Ａ １１０８及びＪＩＳ Ａ １１３２に基づいて、圧縮強度試験を行った。具体的には、図２に示すように、実験例１６〜１８、２３〜２６、３０〜３６のシリケートポリマー成形体について、直径５０ｍｍで、高さが１００ｍｍの円柱状の試験体を作製し、試験体を試験機に載置し、一様な速度（圧縮応力度の増加が毎秒０．６±０．４Ｎ／ｍｍ２）で試験体に荷重を加え、試験体が破壊するまでに試験機が示す最大荷重を測定した。この試験を３回実施し、その平均値を実験例１６〜１８、２３〜２６、３０〜３６のシリケートポリマー成形体の圧縮強度とした。この結果を下記の表１に記載する。
(Evaluation method)
Compressive strength tests were performed on the silicate polymer molded bodies of Experimental Examples 16 to 18, 23 to 26, and 30 to 36 based on JIS A 1108 and JIS A 1132. Specifically, as shown in FIG. 2, for the silicate polymer molded bodies of Experimental Examples 16-18, 23-26, and 30-36, a cylindrical test body having a diameter of 50 mm and a height of 100 mm was prepared. Place the test body on the test machine, apply a load to the test body at a uniform speed (increase in compressive stress is 0.6 ± 0.4 N / mm 2 / sec), and until the test body breaks Was measured. This test was performed three times, and the average value was defined as the compressive strength of the silicate polymer molded bodies of Experimental Examples 16-18, 23-26, and 30-36. The results are listed in Table 1 below.
また、実験例２４のシリケートポリマー成形体について、ＪＩＳ Ａ １１１６に基づいて、曲げ強度試験を行った。具体的には、図３に示すように、幅が４０ｍｍで、長さが１６０ｍｍで、高さが４０ｍｍの直方体状の試験体を作製し、試験体を試験機に載置し、中央（端から長さが８０ｍｍ）の位置に、試験機の上部載荷装置を接触させて、一様な速度（ふち応力度の増加が毎秒０．０６±０．０４Ｎ／ｍｍ２）で荷重を加え、試験体が破壊するまでに試験機が示す最大荷重を測定した。この試験を５回実施し、その平均値を実験例２４のシリケートポリマー成形体の曲げ強度とした。 Moreover, the bending strength test was done about the silicate polymer molded object of Experimental example 24 based on JISA1116. Specifically, as shown in FIG. 3, a rectangular parallelepiped test body having a width of 40 mm, a length of 160 mm, and a height of 40 mm is prepared, and the test body is placed on a testing machine, and the center (end) The test load is applied at a uniform speed (the increase in edge stress is 0.06 ± 0.04 N / mm 2 ) by contacting the upper loading device of the testing machine at a position of 80 mm from the length of the test machine. The maximum load exhibited by the testing machine was measured before the body broke. This test was performed 5 times, and the average value was defined as the bending strength of the silicate polymer molded body of Experimental Example 24.
なお、表１において、質量割合（％）の比とは、シリケートポリマー成形体における骨材、メタカオリン及び珪酸ナトリウム水溶液の質量割合（％）を、珪酸ナトリウム水溶液を１．０とした時の骨材及びメタカオリンの比を意味する。例えば、実験例１６における質量割合は、骨材６０％、メタカオリン２０％、珪酸ナトリウム２０％である。 In Table 1, the mass ratio (%) ratio means the aggregate when the mass ratio (%) of the aggregate, metakaolin, and sodium silicate aqueous solution in the silicate polymer molded body is 1.0. And the ratio of metakaolin. For example, the mass ratio in Experimental Example 16 is 60% aggregate, 20% metakaolin, and 20% sodium silicate.
（評価結果）
表１に示すように、骨材を準備する工程（ステップＳ１）と、骨材とアルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とを混合して、混合物を生成する工程（ステップＳ２）と、混合物を成形する工程（ステップＳ３）とを備え、生成する工程（ステップＳ２）では、骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（３．０〜３．８）：（１．０〜０．３）：１．０、（１．８〜２．８）：（１．２〜０．２）：１．０、（１．０〜２．２）：（１．３〜０．２）：１．０及び（０．３〜０．５）：（１．３〜１．０）：１．０のいずれかの質量割合の比で混合した実験例１６〜１８、２３〜２６、３０〜３６では、シリケートポリマー成形体を製造することができた。具体的には、実験例１６〜１８の生成する工程（ステップＳ２）では、骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（３．０〜３．８）：（１．０〜０．３）：１．０、実験例２３〜２６の生成する工程（ステップＳ２）では、骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（１．８〜２．８）：（１．２〜０．２）：１．０、実験例３０〜３４の生成する工程（ステップＳ２）では、骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（１．０〜２．２）：（１．３〜０．２）：１．０、実験例３５及び３６の生成する工程（ステップＳ２）では、（０．３〜０．５）：（１．３〜１．０）：１．０の質量割合の比で混合したので、２．９Ｎ/ｍｍ２以上の圧縮強度を有するシリケートポリマー成形体を製造することができた。
(Evaluation results)
As shown in Table 1, the step of preparing the aggregate (step S1), the step of mixing the aggregate, the aluminosilicate, and the alkali silica solution to produce a mixture (step S2), and molding the mixture In the process (step S2) that includes and is generated (step S3), aggregate: aluminosilicate: alkali silica solution = (3.0 to 3.8): (1.0 to 0.3): 1 0.0, (1.8 to 2.8): (1.2 to 0.2): 1.0, (1.0 to 2.2): (1.3 to 0.2): 1.0 And (0.3 to 0.5): (1.3 to 1.0): In Experimental Examples 16 to 18, 23 to 26, and 30 to 36 mixed at a mass ratio of 1.0, Silicate polymer moldings could be produced. Specifically, in the step (step S2) generated by Experimental Examples 16 to 18, aggregate: aluminosilicate: alkali silica solution = (3.0 to 3.8): (1.0 to 0.3) : 1.0, in the step (step S2) in which Experimental Examples 23 to 26 are generated, aggregate: aluminosilicate: alkali silica solution = (1.8 to 2.8): (1.2 to 0.2) : 1.0, in the step (step S2) generated in Experimental Examples 30 to 34, aggregate: aluminosilicate: alkali silica solution = (1.0 to 2.2): (1.3 to 0.2) : 1.0, in the step (Step S2) generated by Experimental Examples 35 and 36, mixing is performed at a mass ratio of (0.3 to 0.5): (1.3 to 1.0): 1.0. Therefore, a silicate polymer molded body having a compressive strength of 2.9 N / mm 2 or more could be produced.
なお、表１の圧縮強度において「×」とは、シリケートポリマー成形体として成形できたが、全量を一体化できなかったことを意味する。 In the compression strength of Table 1, “x” means that the silicate polymer molded body could be molded, but the total amount could not be integrated.
また、骨材：アルミノ珪酸塩（メタカオリン）：アルカリシリカ溶液（珪酸ナトリウム）＝（３．０〜３．５）：（１．０〜０．５）：１．０、（１．８〜２．６）：（１．２〜０．４）：１．０、（１．０〜１．７）：（１．３〜０．７）：１．０及び（０．３〜０．５）：（１．３〜１．０）：１．０のいずれかの質量割合で混合した実験例１６、１７、２３〜２５、３０〜３２、３５及び３６のシリケートポリマー成形体は、２４．０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度を有していた。具体的には、実験例１６及び１７の生成する工程（ステップＳ２）では、骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（３．０〜３．５）：（１．０〜０．５）：１．０、実験例２３〜２５の生成する工程（ステップＳ２）では、骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（１．８〜２．６）：（１．２〜０．４）：１．０、実験例３０〜３２の生成する工程（ステップＳ２）では、骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（１．０〜１．７）：（１．３〜０．７）：１．０、実験例３５及び３６の生成する工程（ステップＳ２）では、（０．３〜０．５）：（１．３〜１．０）：１．０の質量割合の比で混合したので、圧縮強度が２４．０Ｎ／ｍｍ２以上であった。ＪＩＳ Ａ ５３７１に規定される、コンクリート製のインターロッキングブロックに求められる圧縮強度性能は、歩道使用において１７Ｎ／ｍｍ２以上であるので、実験例１６、１７、２３〜２５、３０〜３２、３５、３６のシリケートポリマー成形体の圧縮強度は、非常に高い強度を有していることがわかった。 Further, aggregate: aluminosilicate (metakaolin): alkali silica solution (sodium silicate) = (3.0 to 3.5): (1.0 to 0.5): 1.0, (1.8 to 2) .6): (1.2 to 0.4): 1.0, (1.0 to 1.7): (1.3 to 0.7): 1.0 and (0.3 to 0.5) ): (1.3 to 1.0): The silicate polymer molded bodies of Experimental Examples 16, 17, 23 to 25, 30 to 32, 35 and 36 mixed at any mass ratio of 1.0 are 24. It had a compressive strength of 0 N / mm 2 or more. Specifically, in the step (step S2) generated by Experimental Examples 16 and 17, aggregate: aluminosilicate: alkali silica solution = (3.0 to 3.5): (1.0 to 0.5) : 1.0, in the step (step S2) of producing Experimental Examples 23 to 25, aggregate: aluminosilicate: alkali silica solution = (1.8 to 2.6): (1.2 to 0.4) : 1.0, in the step (step S2) of producing Experimental Examples 30 to 32, aggregate: aluminosilicate: alkali silica solution = (1.0 to 1.7): (1.3 to 0.7) : 1.0, in the step (Step S2) generated by Experimental Examples 35 and 36, mixing is performed at a mass ratio of (0.3 to 0.5): (1.3 to 1.0): 1.0. Therefore, the compressive strength was 24.0 N / mm 2 or more. Compressive strength performance required for a concrete interlocking block as defined in JIS A 5371 is 17 N / mm 2 or more in sidewalk use, so Experimental Examples 16, 17, 23-25, 30-32, 35, It was found that the compression strength of 36 silicate polymer moldings had very high strength.
また、本実施例において、骨材を準備する工程（ステップＳ１）と、骨材と、アルミノ珪酸塩と、アルカリシリカ溶液とを混合して、混合物を生成する工程（ステップＳ２）と、混合物を成形する工程（ステップＳ３）とを備え、生成する工程（ステップＳ２）では、アルカリシリカ溶液の質量割合の比を１．０としたときに、骨材とアルミノ珪酸塩との質量割合の比の合計が１．５以上４．０以下であり、かつアルミノ珪酸塩の質量割合の比が０．２以上１．３以下である混合した実験例１６〜１８、２３〜２６、３０〜３６のシリケートポリマー成形体は、一体化した成形体となり、２．９Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度を有していた。また、本実施例において、アルカリシリカ溶液の質量割合の比を１．０としたときに、骨材とアルミノ珪酸塩との質量割合の比の合計が１．５以上４．０以下であり、かつアルミノ珪酸塩の質量割合の比が０．４以上１．３以下で混合した実験例１６、１７、２３〜２５、３０〜３２、３５及び３６のシリケートポリマー成形体は、２４．０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度を有していた。 Moreover, in a present Example, the process (step S2) which mixes a process (step S1) which prepares an aggregate, an aggregate, an aluminosilicate, and an alkali silica solution, and a mixture is prepared. A step of forming (step S3), and in the step of generating (step S2), when the ratio of the mass ratio of the alkali silica solution is 1.0, the ratio of the mass ratio of the aggregate and the aluminosilicate is Silicates of mixed experimental examples 16 to 18, 23 to 26, and 30 to 36 in which the total is 1.5 or more and 4.0 or less and the ratio of the mass ratio of the aluminosilicate is 0.2 or more and 1.3 or less The polymer molded body became an integrated molded body and had a compressive strength of 2.9 N / mm 2 or more. Further, in this example, when the mass ratio of the alkali silica solution is 1.0, the total mass ratio of the aggregate and the aluminosilicate is 1.5 or more and 4.0 or less, And the silicate polymer moldings of Experimental Examples 16, 17, 23-25, 30-32, 35 and 36 mixed at a mass ratio of aluminosilicate of 0.4 to 1.3 are 24.0 N / mm. It had a compressive strength of 2 or more.
また、実験例２４について、ＪＩＳ Ａ １１１６に基づいて、曲げ強度試験を行った結果、実験例２４のシリケートポリマー成形体は、１１．２Ｎ／ｍｍ２の曲げ強度を有していた。ＪＩＳ Ａ ５３７１に規定されるコンクリート製のインターロッキングブロックに求められる曲げ強度性能は、歩道使用において５Ｎ／ｍｍ２であるので、実験例２４のシリケートポリマー成形体の曲げ強度は、非常に高い強度を有していることがわかった。 Further, as a result of conducting a bending strength test on Experimental Example 24 based on JIS A 1116, the silicate polymer molded body of Experimental Example 24 had a bending strength of 11.2 N / mm 2 . The bending strength performance required for the interlocking block made of concrete specified in JIS A 5371 is 5 N / mm 2 in the sidewalk use, so the bending strength of the silicate polymer molded body of Experimental Example 24 is very high. I found it.
また、実験例２４のシリケートポリマー成形体の５体の試験体のそれぞれの曲げ強度のバラツキ（最大値−最小値）は１．３Ｎ／ｍｍ２であり、バラツキが小さかった。このことから、安定して高い強度を有するシリケートポリマー成形体を実現できることがわかった。 In addition, the bending strength variation (maximum value−minimum value) of each of the five specimens of the silicate polymer molded body of Experimental Example 24 was 1.3 N / mm 2 , and the variation was small. From this, it was found that a silicate polymer molded body having high strength can be realized stably.
ここで、本実施例では、骨材として、窯業系サイディング廃材を用いた。本発明者は、骨材として、窯業系サイディング廃材の代わりに、珪酸カルシウム板廃材、陶器片、瓦廃材、砂、砂利、及び粘土の少なくとも一種を用いても、同様の効果を有するという知見を得ている。また、本発明者は、骨材としての質量割合の比率が同じであれば、その一部を軽量骨材に置換しても、強度は低下するもの、シリケートポリマー成形体としての実現可能性については同様であるという知見を得ている。すなわち、軽量骨材と、軽量骨材よりも真密度の大きい他の骨材とからなる骨材を用いる場合にも、骨材：アルミノ珪酸塩（メタカオリン）：アルカリシリカ溶液（珪酸ナトリウム）＝（３．０〜３．８）：（１．０〜０．３）：１．０、（１．８〜２．８）：（１．２〜０．２）：１．０、（１．０〜２．２）：（１．３〜０．２）：１．０及び（０．３〜０．５）：（１．３〜１．０）：１．０のいずれかの質量割合の比で混合されることにより、シリケートポリマー成形体を成形できる。 Here, in this example, ceramic siding waste was used as the aggregate. The present inventor has found that the use of at least one of calcium silicate board waste, ceramic pieces, tile waste, sand, gravel, and clay has the same effect instead of ceramic siding waste as an aggregate. It has gained. In addition, if the mass ratio as an aggregate is the same, the present inventor has a decrease in strength even if a part thereof is replaced with a lightweight aggregate, and the feasibility as a silicate polymer molded body Has the same knowledge. That is, even when using an aggregate composed of a lightweight aggregate and another aggregate having a higher true density than the lightweight aggregate, aggregate: aluminosilicate (metakaolin): alkali silica solution (sodium silicate) = ( 3.0-3.8) :( 1.0-0.3): 1.0, (1.8-2.8) :( 1.2-0.2): 1.0, (1. 0 to 2.2): (1.3 to 0.2): 1.0 and (0.3 to 0.5): (1.3 to 1.0): Any mass ratio of 1.0 A silicate polymer molded body can be molded by mixing at a ratio of.
＜実施例２＞
実施例２では、高い強度を維持しつつ、軽量化を図ることができる、軽量骨材の骨材に対する質量割合の比率を調べた。
<Example 2>
In Example 2, the ratio of the mass ratio of the lightweight aggregate to the aggregate capable of reducing the weight while maintaining high strength was examined.
（実験例３７）
実験例３７のシリケートポリマー成形体は、基本的には実験例３２と同様に製造したが、準備する工程（ステップＳ１）において、表２に示す軽量骨材を用いた点において異なっていた。
(Experimental example 37)
The silicate polymer molded body of Experimental Example 37 was basically manufactured in the same manner as in Experimental Example 32, but was different in that the lightweight aggregate shown in Table 2 was used in the preparation step (Step S1).
具体的には、準備する工程（ステップＳ１）において、表２に記載しているように、外郭を構成する被膜がガラス質で、被膜の内部に充填された内部層が空気層であり、粒径が２０μｍの軽量骨材（スリーエム ジャパン社製の「グラスバブルズ ｉＭ１６Ｋ」）を準備した。また、軽量骨材よりも真密度の大きい他の骨材として、窯業系サイディング廃材（真密度が２．１８ｇ／ｃｍ３、粒径が２０〜６４０μｍ、平均粒径が２６２μｍ）、キラ（真密度が２．５３ｇ／ｃｍ３、粒径が１０〜１８０μｍ、平均粒径が６６μｍ）、及びシャモット（真密度が２．２５ｇ／ｃｍ３、粒径が２０００〜７０００μｍ、平均粒径が３０００μｍ）を準備した。なお、キラは細かい珪砂であり、シャモットは鋳造鋳型の粉砕物である。
Specifically, in the step of preparing (step S1), as described in Table 2, the coating film constituting the outer shell is glassy, the inner layer filled in the coating film is an air layer, A lightweight aggregate having a diameter of 20 μm (“Glass Bubbles iM16K” manufactured by 3M Japan Ltd.) was prepared. Further, as other aggregates having a higher true density than the lightweight aggregate, ceramic siding waste (true density is 2.18 g / cm 3 , particle size is 20 to 640 μm, average particle size is 262 μm), glitter (true density) 2.53 g / cm 3 ,
次いで、骨材（軽量骨材と他の骨材との合計）に対する軽量骨材の質量割合の比率、及び、軽量骨材と他の骨材との質量割合の比を、表３及び表４に記載のようにした。これにより、軽量骨材と他の骨材とからなる骨材を準備した。 Next, the ratio of the mass ratio of the lightweight aggregate to the aggregate (the total of the lightweight aggregate and the other aggregate) and the ratio of the mass ratio of the lightweight aggregate to the other aggregate are shown in Tables 3 and 4 below. As described in. Thereby, the aggregate which consists of a lightweight aggregate and another aggregate was prepared.
次に、実験例３２と同様に、骨材とアルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とを混合して、混合物を生成し（ステップＳ２）、この混合物を成形した（ステップＳ３）。これにより、実験例３７のシリケートポリマー成形体を製造した。 Next, as in Experimental Example 32, the aggregate, the aluminosilicate, and the alkali silica solution were mixed to produce a mixture (Step S2), and this mixture was molded (Step S3). Thereby, the silicate polymer molded body of Experimental Example 37 was manufactured.
（実験例３８）
実験例３８のシリケートポリマー成形体は、基本的には実験例３７と同様に製造したが、準備する工程（ステップＳ２）において、表２に記載の粒径の異なる軽量骨材（スリーエム ジャパン社製の「グラスバブルズ Ｋ３７」）を準備し、表３に記載の質量割合、すなわち表４に記載の質量割合の比で、軽量骨材と他の骨材とアルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とを混合した点において異なっていた。
(Experiment 38)
The silicate polymer molded body of Experimental Example 38 was basically manufactured in the same manner as in Experimental Example 37. However, in the step of preparing (Step S2), the lightweight aggregates having different particle sizes shown in Table 2 (manufactured by 3M Japan Ltd.) “Glass Bubbles K37”), and the light weight aggregate, the other aggregate, the aluminosilicate, and the alkali silica solution at the mass ratio shown in Table 3, that is, the ratio of the mass ratio shown in Table 4. It was different in terms of mixing.
（実験例３９）
実験例３９のシリケートポリマー成形体は、基本的には実験例３７と同様に製造したが、準備する工程（ステップＳ２）において、表２に記載のように被膜の材質及び粒径の異なる軽量骨材（松本油脂製薬社製の「マツモトクロスフェアー Ｆ−３０Ｅ」）を準備し、表３に記載の質量割合、すなわち表４に記載の質量割合の比で、軽量骨材と他の骨材とアルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とを混合した点において異なっていた。
(Experimental example 39)
The silicate polymer molded body of Experimental Example 39 was manufactured basically in the same manner as in Experimental Example 37. However, in the preparation step (Step S2), as shown in Table 2, lightweight bones having different coating materials and particle sizes were used. A material (“Matsumoto Crosssphere F-30E” manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.) was prepared, and the weight ratio shown in Table 3, that is, the ratio of the weight ratio shown in Table 4, the light weight aggregate and other aggregates The difference was that the aluminosilicate and the alkali silica solution were mixed.
（実験例４０）
実験例４０のシリケートポリマー成形体は、基本的には実験例３９と同様に製造したが、準備する工程（ステップＳ２）において、表２に記載のように粒径が異なり、内部層がオイルである軽量骨材を作製し、表３に記載の質量割合、すなわち表４に記載の質量割合の比で、軽量骨材と他の骨材とアルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とを混合した点において異なっていた。
(Experimental example 40)
The silicate polymer molded body of Experimental Example 40 was basically manufactured in the same manner as in Experimental Example 39. However, in the preparation step (Step S2), the particle size was different as shown in Table 2, and the inner layer was oil. A certain lightweight aggregate was prepared, and the light weight aggregate, the other aggregate, the aluminosilicate, and the alkali silica solution were mixed at the mass ratio shown in Table 3, that is, the ratio of the mass ratio shown in Table 4. It was different.
（比較例１）
比較例１のシリケートポリマー成形体は、基本的には実験例３７と同様に製造したが、骨材が軽量骨材を含まず他の骨材のみからなる点、及び、表３に記載の質量割合、すなわち表４に記載の質量割合の比で、他の骨材とアルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とを混合した点において異なっていた。
(Comparative Example 1)
The silicate polymer molded body of Comparative Example 1 was basically produced in the same manner as in Experimental Example 37, but the aggregate was composed of only other aggregates without including a lightweight aggregate, and the mass described in Table 3 It was different in the ratio, that is, the ratio of mass ratio described in Table 4 in that other aggregates, aluminosilicate and alkali silica solution were mixed.
（評価方法）
実験例３７〜４０及び比較例１の製造方法にしたがって、それぞれ３体ずつシリケートポリマーの試験体を製造し、それぞれの試験体について、圧縮強度及び比重を測定した。圧縮強度は、実施例１と同様の圧縮強度試験を行った。比重を測定した。比重は、ＪＩＳ Ｚ ８８０７の液中ひょう量法に基づいて測定した。これらの結果を下記の表５に示す。
(Evaluation method)
In accordance with the production methods of Experimental Examples 37 to 40 and Comparative Example 1, three silicate polymer specimens were produced, and the compressive strength and specific gravity of each specimen were measured. For the compressive strength, the same compressive strength test as in Example 1 was performed. Specific gravity was measured. The specific gravity was measured based on the submerged weighing method of JIS Z 8807. These results are shown in Table 5 below.
（評価結果）
骨材に対する軽量骨材の質量割合の比率を０．０６以上０．６以下とし、かつ、骨材：アルミノ珪酸塩：アルカリシリカ溶液＝（３．０〜３．８）：（１．０〜０．３）：１．０、（１．８〜２．８）：（１．２〜０．２）：１．０、（１．０〜２．２）：（１．３〜０．２）：１．０及び（０．３〜０．５）：（１．３〜１．０）：１．０のいずれかの質量割合の比で混合した実験例３７〜４０の製造方法によれば、シリケートポリマー成形体を製造することができた。
(Evaluation results)
The ratio of the weight ratio of the lightweight aggregate to the aggregate is set to 0.06 or more and 0.6 or less, and aggregate: aluminosilicate: alkali silica solution = (3.0 to 3.8): (1.0 to 0.3): 1.0, (1.8-2.8): (1.2-0.2): 1.0, (1.0-2.2): (1.3-0. 2): 1.0 and (0.3 to 0.5): (1.3 to 1.0): In the production method of Experimental Examples 37 to 40 mixed at a mass ratio of 1.0. According to this, a silicate polymer molded body could be produced.
表５、図４及び図５に示すように、実験例３７〜４０は、比較例１に比べて圧縮強度は低下するものの、８Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度を維持でき、かつ、比重を低減することができた。 As shown in Table 5, FIG. 4 and FIG. 5, in Experimental Examples 37 to 40, although the compressive strength is lower than that of Comparative Example 1, the compressive strength of 8 N / mm 2 or more can be maintained and the specific gravity is reduced. We were able to.
特に、ガラス質の被膜を有する軽量骨材を用いた実験例３７及び３８は、実験例３９及び４０と同様の比重であるものの、強度を向上できた。これは、シリケートポリマーは珪素骨格であるため、無機質の材料と相性がよいことに起因していると考えられる。 In particular, although Experimental Examples 37 and 38 using a lightweight aggregate having a glassy coating had the same specific gravity as Experimental Examples 39 and 40, the strength could be improved. This is presumably because the silicate polymer has a silicon skeleton and thus has good compatibility with inorganic materials.
また、軽量骨材の粒径が２０μｍ以上４５μｍ以下の実験例３７及び３８は、アルミノ珪酸塩とアルカリシリカ溶液とで形成されるポリマーの軽量骨材中の充填バランスが良くなり、骨材自体の耐圧強度も高くなり、シリケートポリマー成形体の強度を向上できることもわかった。 In addition, in Experimental Examples 37 and 38 in which the particle size of the lightweight aggregate is 20 μm or more and 45 μm or less, the filling balance in the lightweight aggregate of the polymer formed of the aluminosilicate and the alkali silica solution is improved, and the aggregate itself It was also found that the pressure strength was increased and the strength of the silicate polymer molding could be improved.
なお、実験例３７及び３８のシリケートポリマー成形体は、２４．５Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度と、１．４以下の比重とを有している。一般建築に用いられるコンクリートの圧縮強度が２１Ｎ／ｍｍ２であるので、実験例３７及び３８のシリケートポリマー成形体は、一般建築に用いられるコンクリートと同等以上の強度を発揮できた。また、この圧縮強度を有するコンクリートの比重は、２．３であるので、実験例３７及び３８のシリケートポリマーは、コンクリートに比べて約４０％の軽量化ができた。 The silicate polymer molded bodies of Experimental Examples 37 and 38 have a compressive strength of 24.5 N / mm 2 or more and a specific gravity of 1.4 or less. Since the compressive strength of the concrete used for general construction is 21 N / mm 2 , the silicate polymer molded bodies of Experimental Examples 37 and 38 were able to exhibit a strength equal to or higher than the concrete used for general construction. Moreover, since the specific gravity of the concrete having this compressive strength is 2.3, the silicate polymers of Experimental Examples 37 and 38 were able to be reduced by about 40% compared to concrete.
以上より、骨材に対する軽量骨材の質量割合の比率を０．０６以上０．６以下にすることによって、高い強度を維持しつつ、軽量化を図ることができるシリケートポリマーを製造できることが確認できた。 From the above, it can be confirmed that by making the ratio of the mass ratio of the lightweight aggregate to the aggregate 0.06 or more and 0.6 or less, it is possible to produce a silicate polymer that can achieve weight reduction while maintaining high strength. It was.
今回開示された実施の形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態及び実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is shown not by the embodiments and examples described above but by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.
Claims (5)
前記骨材と、アルミノ珪酸塩と、アルカリシリカ溶液とを混合して、混合物を生成する工程と、
前記混合物を成形する工程とを備え、
前記準備する工程は、
外郭を構成する被膜と、前記被膜の内部に充填され、かつ前記被膜より小さい真密度の内部層とを有する前記軽量骨材と、前記軽量骨材よりも真密度の大きい他の骨材とを準備する工程と、
前記骨材に対する前記軽量骨材の質量割合の比率を０．０６以上０．６以下にする工程とを含み、
前記生成する工程は、
前記骨材：前記アルミノ珪酸塩：前記アルカリシリカ溶液＝（３．０〜３．８）：（１．０〜０．３）：１．０、（１．８〜２．８）：（１．２〜０．２）：１．０、（１．０〜２．２）：（１．３〜０．２）：１．０及び（０．３〜０．５）：（１．３〜１．０）：１．０のいずれかの質量割合の比で混合する工程を含む、シリケートポリマー成形体の製造方法。 Preparing an aggregate including a lightweight aggregate;
Mixing the aggregate, aluminosilicate, and alkali silica solution to produce a mixture;
Forming the mixture,
The step of preparing includes
The lightweight aggregate having a coating that forms an outer shell, an inner layer having a true density smaller than that of the coating, and another aggregate having a higher true density than the lightweight aggregate; A preparation process;
A ratio of a mass ratio of the lightweight aggregate to the aggregate of 0.06 or more and 0.6 or less,
The generating step includes
The aggregate: the aluminosilicate: the alkali silica solution = (3.0 to 3.8): (1.0 to 0.3): 1.0, (1.8 to 2.8): (1 .2 to 0.2): 1.0, (1.0 to 2.2): (1.3 to 0.2): 1.0 and (0.3 to 0.5): (1.3 -1.0): The manufacturing method of a silicate polymer molded object including the process mixed in the ratio of any mass ratio of 1.0.
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