JP3025401B2 - 水和硬化体の製造法 - Google Patents
水和硬化体の製造法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B9/00—Magnesium cements or similar cements
- C04B9/11—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials
- C04B9/12—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials with hydraulic cements, e.g. Portland cements
-
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- C04B2111/22—Carbonation resistance
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- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、炭酸化に抵抗力
を有する水和硬化体を製造する方法に関する。
を有する水和硬化体を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の炭酸化防止の技術は、硬化体への
塗料の塗布による炭酸ガスの遮断、水和硬化体の緻密化
による炭酸ガス進入阻害、また硬化体への樹脂の混入ま
たは含浸であった。しかし、これらはいずれも水和硬化
体自体の性質に言及するものではなかった。
塗料の塗布による炭酸ガスの遮断、水和硬化体の緻密化
による炭酸ガス進入阻害、また硬化体への樹脂の混入ま
たは含浸であった。しかし、これらはいずれも水和硬化
体自体の性質に言及するものではなかった。
【０００３】コンクリート材料は、本来アルカリ性を示
すが、炭酸化により中性となりコンクリート中の鉄筋を
錆させ、材料破壊に至らせる。コンクリートの炭酸化は
アルカリ骨材反応と同様にコンクリート劣化の大きな原
因となっている。材料が中性を示すＡＬＣでは、炭酸化
により材料の収縮率が１％以上となりこれも材料破壊に
つながる。また、ケイ酸カルシウム系保温材では、炭酸
化による密度の上昇と空隙率の上昇により熱伝導率の上
昇化が進む。
すが、炭酸化により中性となりコンクリート中の鉄筋を
錆させ、材料破壊に至らせる。コンクリートの炭酸化は
アルカリ骨材反応と同様にコンクリート劣化の大きな原
因となっている。材料が中性を示すＡＬＣでは、炭酸化
により材料の収縮率が１％以上となりこれも材料破壊に
つながる。また、ケイ酸カルシウム系保温材では、炭酸
化による密度の上昇と空隙率の上昇により熱伝導率の上
昇化が進む。
【０００４】発電所、工場、住宅等の内部において、炭
酸ガスの多く含まれた雰囲気に直接触れる水和硬化体部
分（コンクリート、ケイカル板等）は、炭酸化による炭
酸化劣化が著しい。このような部分は、施工やコストの
関係からも水和硬化体への炭酸化劣化に対する処置をと
ることが困難となる場合がある。また近年、省エネが進
むにつれ、建築材料や無機断熱材料の低熱伝導率化が要
求されるようになってきた。そのためには材料の軽量化
による低熱伝導率化が要求されている。その要求に答え
てＡＬＣ、軽量コンクリート、軽量気泡コンクリート、
ケイ酸カルシウム保温材等が開発された。しかし、材料
の低密度化により、炭酸ガスの進入への抵抗力が小さく
なり、炭酸化の促進に都合のよい材料となっている。し
かし、これに対する手段は、塗料等によるシール、樹脂
含浸による方法が残されるのみとなり、材料の本質を変
える方法は考えられてはいない。
酸ガスの多く含まれた雰囲気に直接触れる水和硬化体部
分（コンクリート、ケイカル板等）は、炭酸化による炭
酸化劣化が著しい。このような部分は、施工やコストの
関係からも水和硬化体への炭酸化劣化に対する処置をと
ることが困難となる場合がある。また近年、省エネが進
むにつれ、建築材料や無機断熱材料の低熱伝導率化が要
求されるようになってきた。そのためには材料の軽量化
による低熱伝導率化が要求されている。その要求に答え
てＡＬＣ、軽量コンクリート、軽量気泡コンクリート、
ケイ酸カルシウム保温材等が開発された。しかし、材料
の低密度化により、炭酸ガスの進入への抵抗力が小さく
なり、炭酸化の促進に都合のよい材料となっている。し
かし、これに対する手段は、塗料等によるシール、樹脂
含浸による方法が残されるのみとなり、材料の本質を変
える方法は考えられてはいない。
【０００５】ポルトランドセメントは、水和硬化体の製
造時に使用されるが、その成分に酸化マグネシウム（Ｍ
ｇＯ）が含有している場合、水和反応により徐々に水酸
化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）へと変化する。この
とき体積が膨張し、水和硬化体自体が破壊する。一般に
５％以上の酸化マグネシウムが含有されている場合、こ
の膨張破壊が起こる。ポルトランドセメントに含有され
る酸化マグネシウム量は、ＪＩＳにより５％以下と規定
されており、市販のポルトランドセメントは一般に、３
％以下の酸化マグネシウム（含有する酸化カルシウムに
対して約５％以下）を含有している。また、水蒸気養生
等の特殊な条件下での養生の場合、２％の酸化マグネシ
ウムの含有によっても、体積膨張による破壊が起こる。
したがって現在まで、ポルトランドセメントへのマグネ
シウム化合物の添加による炭酸化への影響は、まったく
検討されておらず、水和硬化体への適用もされていなか
った。
造時に使用されるが、その成分に酸化マグネシウム（Ｍ
ｇＯ）が含有している場合、水和反応により徐々に水酸
化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）へと変化する。この
とき体積が膨張し、水和硬化体自体が破壊する。一般に
５％以上の酸化マグネシウムが含有されている場合、こ
の膨張破壊が起こる。ポルトランドセメントに含有され
る酸化マグネシウム量は、ＪＩＳにより５％以下と規定
されており、市販のポルトランドセメントは一般に、３
％以下の酸化マグネシウム（含有する酸化カルシウムに
対して約５％以下）を含有している。また、水蒸気養生
等の特殊な条件下での養生の場合、２％の酸化マグネシ
ウムの含有によっても、体積膨張による破壊が起こる。
したがって現在まで、ポルトランドセメントへのマグネ
シウム化合物の添加による炭酸化への影響は、まったく
検討されておらず、水和硬化体への適用もされていなか
った。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】現在ポルトランダイト
または、ケイ酸カルシウム水和物質を含んだ水和硬化体
の炭酸化を阻止することは、炭酸ガスを含んだ雰囲気中
では不可能である。したがって、炭酸ガスの進入阻止と
いう方法を用いて炭酸化防止を行っている。しかし、そ
の方法ではコストや作業性、施工性の不都合が生じる場
合がある。したがって、水和硬化体自身の耐炭酸化性能
の向上が非常に重要な項目となった。
または、ケイ酸カルシウム水和物質を含んだ水和硬化体
の炭酸化を阻止することは、炭酸ガスを含んだ雰囲気中
では不可能である。したがって、炭酸ガスの進入阻止と
いう方法を用いて炭酸化防止を行っている。しかし、そ
の方法ではコストや作業性、施工性の不都合が生じる場
合がある。したがって、水和硬化体自身の耐炭酸化性能
の向上が非常に重要な項目となった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この問題解決のため実験
を重ねた結果、水和硬化体の炭酸化の速度を、水酸化マ
グネシウムの添加により抑制できることを発見し、問題
を解決するに至った。発明者は、水酸化マグネシウムに
より水和硬化体の炭酸化の速度が小さくなることから、
水和硬化体製造時に水酸化マグネシウムを混入すること
により、水和硬化体の体積膨張問題を解決した。以下に
本発明の詳細をさらに説明する。
を重ねた結果、水和硬化体の炭酸化の速度を、水酸化マ
グネシウムの添加により抑制できることを発見し、問題
を解決するに至った。発明者は、水酸化マグネシウムに
より水和硬化体の炭酸化の速度が小さくなることから、
水和硬化体製造時に水酸化マグネシウムを混入すること
により、水和硬化体の体積膨張問題を解決した。以下に
本発明の詳細をさらに説明する。
【０００８】水和硬化体に含有されるカルシウム化合物
は、炭酸ガスとの反応により炭酸カルシウムを生成す
る。この現象を炭酸化という。この炭酸化を起こすよう
な物質には、例えばポルトランダイト、エトリンガイ
ト、またはＣＳＨ−Ｉ、ＣＳＨ−ＩＩなどがある。本発
明は、炭酸カルシウム結晶の生成を金属イオンの添加効
果により阻害することを応用しているものである。
は、炭酸ガスとの反応により炭酸カルシウムを生成す
る。この現象を炭酸化という。この炭酸化を起こすよう
な物質には、例えばポルトランダイト、エトリンガイ
ト、またはＣＳＨ−Ｉ、ＣＳＨ−ＩＩなどがある。本発
明は、炭酸カルシウム結晶の生成を金属イオンの添加効
果により阻害することを応用しているものである。
【０００９】炭酸化のメカニズムはやや詳しく説明する
と以下のようになる。水和硬化体が雰囲気中の炭酸ガス
に曝されることにより、水和硬化体内部に、炭酸ガス雰
囲気が侵入する。炭酸ガスは、水和硬化体の成分中のカ
ルシウム水和物と水を介在して反応する。カルシウム水
和物は、分解し、炭酸カルシウムが生成する。さらに炭
酸カルシウムの結晶成長により炭酸カルシウム結晶が成
長する。炭酸カルシウムの結晶成長にともない、水和硬
化体の固体部に収縮がおこる。
と以下のようになる。水和硬化体が雰囲気中の炭酸ガス
に曝されることにより、水和硬化体内部に、炭酸ガス雰
囲気が侵入する。炭酸ガスは、水和硬化体の成分中のカ
ルシウム水和物と水を介在して反応する。カルシウム水
和物は、分解し、炭酸カルシウムが生成する。さらに炭
酸カルシウムの結晶成長により炭酸カルシウム結晶が成
長する。炭酸カルシウムの結晶成長にともない、水和硬
化体の固体部に収縮がおこる。
【００１０】ここで、炭酸カルシウムの生成は平衡反応
と考えることができる。系内が平衡状態であれば、水溶
液中の炭酸カルシウム濃度がある一定のレベルで安定す
る。さらに炭酸カルシウムの生成を促す場合、その炭酸
カルシウムが結晶成長をして安定になることが必要とな
る。この時、炭酸カルシウム結晶成長の速度を抑制する
のがＭｇイオンによる添加効果であり、これは一般に次
のように解釈されている。水酸化マグネシウムは、水溶
液中でＭｇイオンとＯＨイオンとに少量であるが電離す
る。このＭｇイオンは、炭酸ガスにより炭酸マグネシウ
ムとなる場合がある。炭酸カルシウムの結晶成長面のス
テップにこの添加イオンが付着する。付着したＭｇイオ
ンによりステップの移動が阻止されるため、炭酸カルシ
ウム結晶の成長速度が抑制される。
と考えることができる。系内が平衡状態であれば、水溶
液中の炭酸カルシウム濃度がある一定のレベルで安定す
る。さらに炭酸カルシウムの生成を促す場合、その炭酸
カルシウムが結晶成長をして安定になることが必要とな
る。この時、炭酸カルシウム結晶成長の速度を抑制する
のがＭｇイオンによる添加効果であり、これは一般に次
のように解釈されている。水酸化マグネシウムは、水溶
液中でＭｇイオンとＯＨイオンとに少量であるが電離す
る。このＭｇイオンは、炭酸ガスにより炭酸マグネシウ
ムとなる場合がある。炭酸カルシウムの結晶成長面のス
テップにこの添加イオンが付着する。付着したＭｇイオ
ンによりステップの移動が阻止されるため、炭酸カルシ
ウム結晶の成長速度が抑制される。
【００１１】以上のように、本発明は、水酸化マグネシ
ウムの添加による結晶成長抑制効果を応用している。水
和硬化体への応用は、特に良く利用されるポルトランド
セメントのＪＩＳ規定よりＭｇの含有量に制限があった
ため、見落とされていた。炭酸カルシウムの結晶成長の
添加効果を最大限に引き出すためには、Ｍｇイオンを多
量に生成させる必要がある。そのため本発明の水和硬化
体の製造法に用いられる水酸化マグネシウムは、微細で
あることが要求される。好ましくは、平均粒径が１０μ
ｍ以下であり、比表面積が１０ｍ2／ｇ以上である。し
かしながら、必ずしもこの範囲に限定されるものではな
い。
ウムの添加による結晶成長抑制効果を応用している。水
和硬化体への応用は、特に良く利用されるポルトランド
セメントのＪＩＳ規定よりＭｇの含有量に制限があった
ため、見落とされていた。炭酸カルシウムの結晶成長の
添加効果を最大限に引き出すためには、Ｍｇイオンを多
量に生成させる必要がある。そのため本発明の水和硬化
体の製造法に用いられる水酸化マグネシウムは、微細で
あることが要求される。好ましくは、平均粒径が１０μ
ｍ以下であり、比表面積が１０ｍ2／ｇ以上である。し
かしながら、必ずしもこの範囲に限定されるものではな
い。
【００１２】本発明の水和硬化体の第１の製造法は、ポ
ルトランダイト（水酸化カルシウム）１００重量部に水
酸化マグネシウム３０〜６０重量部を混合し、水を加え
て硬化させるものである。また、第２の製造法は、ポル
トランドセメント、消石灰、ケイ砂、セッコウおよびア
ルミナセメントの混合物１００重量部に水酸化マグネシ
ウム１０〜２０重量部および水を加え、混合、反応させ
てスラリーを製造し、このスラリーを型枠に流し込んで
成形し、オートクレーブ養生するものである。
ルトランダイト（水酸化カルシウム）１００重量部に水
酸化マグネシウム３０〜６０重量部を混合し、水を加え
て硬化させるものである。また、第２の製造法は、ポル
トランドセメント、消石灰、ケイ砂、セッコウおよびア
ルミナセメントの混合物１００重量部に水酸化マグネシ
ウム１０〜２０重量部および水を加え、混合、反応させ
てスラリーを製造し、このスラリーを型枠に流し込んで
成形し、オートクレーブ養生するものである。
【００１３】このような製造法によって得られた水和硬
化体中の水酸化マグネシウムの含有量は、水和硬化体中
のカルシウム化合物（酸化カルシウム換算）に対して５
〜８０重量％となり、水和硬化体中の炭酸化の可能性の
あるカルシウム化合物、例えばポルトランダイト、エト
リンガイト、ＣＳＨ−Ｉ、ＣＳＨ−ＩＩの炭酸化の速度
が抑制される。
化体中の水酸化マグネシウムの含有量は、水和硬化体中
のカルシウム化合物（酸化カルシウム換算）に対して５
〜８０重量％となり、水和硬化体中の炭酸化の可能性の
あるカルシウム化合物、例えばポルトランダイト、エト
リンガイト、ＣＳＨ−Ｉ、ＣＳＨ−ＩＩの炭酸化の速度
が抑制される。
【００１４】
【実施例】以下に実施例および比較例により、本発明を
さらに具体的に説明する。水和硬化体は、各原料を所定
の重量部数、所定の方法にて製造された後、炭酸化促進
試験に供せられた。製造された水和硬化体の大きさは４
ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍである。そして炭酸化度測定用
に、供試体を２ｃｍ×２ｃｍ×２ｃｍに切断して試験に
供した。また、水和硬化体のうちモルタル、コンクリー
トは、中性化深さについて試験を行った。中性化深さ測
定用の水和硬化体の大きさは１０ｃｍ×１０ｃｍ×４０
ｃｍである。
さらに具体的に説明する。水和硬化体は、各原料を所定
の重量部数、所定の方法にて製造された後、炭酸化促進
試験に供せられた。製造された水和硬化体の大きさは４
ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍである。そして炭酸化度測定用
に、供試体を２ｃｍ×２ｃｍ×２ｃｍに切断して試験に
供した。また、水和硬化体のうちモルタル、コンクリー
トは、中性化深さについて試験を行った。中性化深さ測
定用の水和硬化体の大きさは１０ｃｍ×１０ｃｍ×４０
ｃｍである。
【００１５】炭酸化促進試験の条件は、炭酸ガス濃度５
％、温度２５℃、湿度７０％である。１４日間の炭酸化
促進試験後に水和硬化体の炭酸化度を測定した。炭酸化
度とは、水和硬化体中のカルシウム分がすべて炭酸カル
シウムとなったときを炭酸化度１００としてあらわす。
炭酸化度の測定方法は、塩酸処理時の炭酸ガス発生量か
ら算出した。また、モルタル、コンクリートの水和硬化
体は、中性化深さ試験に供した。炭酸化促進試験の条件
は、炭酸ガス濃度５％、温度２５℃、湿度７０％であ
る。１４日間の炭酸化促進試験後に水和硬化体を供試体
中央付近で割り、破断面にフェノールフタレイン１％エ
チルアルコール溶液を塗布し、中性化深さを測定した。
水和硬化体がアルカリ性である部分は破断面が赤色とな
るが、炭酸化により中性となっている部分は変色しな
い。
％、温度２５℃、湿度７０％である。１４日間の炭酸化
促進試験後に水和硬化体の炭酸化度を測定した。炭酸化
度とは、水和硬化体中のカルシウム分がすべて炭酸カル
シウムとなったときを炭酸化度１００としてあらわす。
炭酸化度の測定方法は、塩酸処理時の炭酸ガス発生量か
ら算出した。また、モルタル、コンクリートの水和硬化
体は、中性化深さ試験に供した。炭酸化促進試験の条件
は、炭酸ガス濃度５％、温度２５℃、湿度７０％であ
る。１４日間の炭酸化促進試験後に水和硬化体を供試体
中央付近で割り、破断面にフェノールフタレイン１％エ
チルアルコール溶液を塗布し、中性化深さを測定した。
水和硬化体がアルカリ性である部分は破断面が赤色とな
るが、炭酸化により中性となっている部分は変色しな
い。
【００１６】（実施例１） ポルトランダイト（水酸化カルシウム）に水酸化マグネ
シウムを３．５、５、１０、１５、３０、６０重量部そ
れぞれ混合したものを作製し、水を少量添加して硬化
し、それぞれの成形体を得た。作製された水和硬化体は
気乾乾燥され、炭酸化促進試験に供された。試験結果を
表１の１〜６に示す。 （比較例１） 水酸化マグネシウムを添加しない点以外、実施例１と同
様に水和硬化体を得た。試験結果は、実施例１とともに
表１の７に示す。
シウムを３．５、５、１０、１５、３０、６０重量部そ
れぞれ混合したものを作製し、水を少量添加して硬化
し、それぞれの成形体を得た。作製された水和硬化体は
気乾乾燥され、炭酸化促進試験に供された。試験結果を
表１の１〜６に示す。 （比較例１） 水酸化マグネシウムを添加しない点以外、実施例１と同
様に水和硬化体を得た。試験結果は、実施例１とともに
表１の７に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】（実施例２） ポルトランドセメント、消石灰、ケイ砂、セッコウ、ア
ルミナセメント、およびＡ１粉末と１、２、５、１０、
２０重量部の水酸化マグネシウムを所定の量、水を攪拌
しながら加え、スラリーとした後、型枠に流し込んだ。
固化した成形体を脱型し、温度１８０℃、飽和水蒸気圧
１０ｋｇ／ｃｍ2にて、８時間オートクレーブ養生し
た。得られた水和硬化体は気乾乾燥され、炭酸化促進試
験に供された。試験結果を表２の１〜５に示す。 （比較例２） 水酸化マグネシウムを添加しない点以外、実施例２と同
様に水和硬化体を得た。試験結果は、実施例２とともに
表２の６に示す。
ルミナセメント、およびＡ１粉末と１、２、５、１０、
２０重量部の水酸化マグネシウムを所定の量、水を攪拌
しながら加え、スラリーとした後、型枠に流し込んだ。
固化した成形体を脱型し、温度１８０℃、飽和水蒸気圧
１０ｋｇ／ｃｍ2にて、８時間オートクレーブ養生し
た。得られた水和硬化体は気乾乾燥され、炭酸化促進試
験に供された。試験結果を表２の１〜５に示す。 （比較例２） 水酸化マグネシウムを添加しない点以外、実施例２と同
様に水和硬化体を得た。試験結果は、実施例２とともに
表２の６に示す。
【００１９】
【表２】
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の水和硬化
体の製造法によれば、得られる水和硬化体中に水酸化マ
グネシウムが含有され、これによって水和硬化体中のカ
ルシウ ム化合物の炭酸化の速度が抑制され、炭酸化速度
の遅い水和硬化体が得られる。
体の製造法によれば、得られる水和硬化体中に水酸化マ
グネシウムが含有され、これによって水和硬化体中のカ
ルシウ ム化合物の炭酸化の速度が抑制され、炭酸化速度
の遅い水和硬化体が得られる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 28/10 C04B 28/18 C04B 22/06 C04B 14/36 C04B 40/02
Claims (2)
- 【請求項１】 ボルトランダイト（水酸化カルシウム）
１００重量部に水酸化マグネシウム３０〜６０重量部を
混合し、水を加えて硬化させることを特徴とする水和硬
化体の製造法。 - 【請求項２】 ポルトランドセメント、消石灰、ケイ
砂、セッコウおよびアルミナセメントの混合物１００重
量部に水酸化マグネシウム１０〜２０重量部および水を
加え、混合、反応させてスラリーを製造し、このスラリ
ーを型枠に流し込んで成型し、オートクレーブ養生する
ことを特徴とする水和硬化体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24191693A JP3025401B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 水和硬化体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24191693A JP3025401B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 水和硬化体の製造法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11229248A Division JP2000086312A (ja) | 1999-08-13 | 1999-08-13 | 水和硬化体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0761845A JPH0761845A (ja) | 1995-03-07 |
| JP3025401B2 true JP3025401B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=17081463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24191693A Expired - Fee Related JP3025401B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 水和硬化体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3025401B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104058659A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-09-24 | 蚌埠华东石膏有限公司 | 一种耐火混凝土及其制备方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6362531B2 (ja) * | 2014-12-10 | 2018-07-25 | 花王株式会社 | 水硬性組成物 |
| CN114605131B (zh) * | 2022-02-16 | 2023-11-14 | 南阳师范学院 | 一种用于固体粉料冷固结成型的乙酸氧镁胶粘剂 |
-
1993
- 1993-08-24 JP JP24191693A patent/JP3025401B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104058659A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-09-24 | 蚌埠华东石膏有限公司 | 一种耐火混凝土及其制备方法 |
| CN104058659B (zh) * | 2014-05-30 | 2016-02-03 | 蚌埠华东石膏有限公司 | 一种耐火混凝土及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0761845A (ja) | 1995-03-07 |
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