JP3402048B2 - 無機質硬化体の製造方法 - Google Patents
無機質硬化体の製造方法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
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭灰を主原料と
した軽量で曲げ強度に優れ、かつ寸法安定性に優れた無
機質硬化体を生産性良く製造する方法に関するものであ
る。本発明で得られた無機質硬化体は建築材料として用
いる。
した軽量で曲げ強度に優れ、かつ寸法安定性に優れた無
機質硬化体を生産性良く製造する方法に関するものであ
る。本発明で得られた無機質硬化体は建築材料として用
いる。
【０００２】
【従来の技術】石炭灰の有効利用として無機質硬化体の
製造については非常に多くの技術が開示されている。こ
れらの中で石炭灰、石膏およびセメントを使用した無機
質硬化体は高強度が得られることで多くの方法が開示さ
れている。例えば、特公平１−５９２２５号、特開平２
−５５２５３号、特開昭６３−２３６７４４号、特開昭
６０−８１０５１号等がある。ところで、現在一般に使
用されている建築材料用の無機質板（窯業系製品とも言
われている）は、無機質板の寸法安定性、即ち寸法変化
率が重要視されている。これは天候による乾燥や水分の
吸収により寸法変化が大きい場合、寸法変化の繰返しに
より釘打ち固定部分にクラックを生じるというようなこ
とが起こるためである。このためＪＩＳでは内装材では
寸法変化率を０．２５％以下、外装材では０．２０％以
下に規定されている。しかしながら、石炭灰、石膏およ
びセメントを使用した無機質硬化体は、優れた曲げ強度
は得られるが寸法変化率が大きくなり寸法安定性が悪い
という問題があった。
製造については非常に多くの技術が開示されている。こ
れらの中で石炭灰、石膏およびセメントを使用した無機
質硬化体は高強度が得られることで多くの方法が開示さ
れている。例えば、特公平１−５９２２５号、特開平２
−５５２５３号、特開昭６３−２３６７４４号、特開昭
６０−８１０５１号等がある。ところで、現在一般に使
用されている建築材料用の無機質板（窯業系製品とも言
われている）は、無機質板の寸法安定性、即ち寸法変化
率が重要視されている。これは天候による乾燥や水分の
吸収により寸法変化が大きい場合、寸法変化の繰返しに
より釘打ち固定部分にクラックを生じるというようなこ
とが起こるためである。このためＪＩＳでは内装材では
寸法変化率を０．２５％以下、外装材では０．２０％以
下に規定されている。しかしながら、石炭灰、石膏およ
びセメントを使用した無機質硬化体は、優れた曲げ強度
は得られるが寸法変化率が大きくなり寸法安定性が悪い
という問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記問題点は、石炭
灰、石膏、セメント系の建築材料としての用途に使用す
る場合に大きな障害となっている。本発明者等はこの問
題について検討した結果、石炭灰／（セメント＋石膏）
比を特定の範囲に調整することにより、寸法変化率を
０．２５％以下に制御できることを見出した。本発明は
上記問題点に鑑み、石炭灰を有効利用した高強度、低比
重であり、かつ寸法安定性に優れた無機質硬化体を生産
性良く製造することを目的としたものである。
灰、石膏、セメント系の建築材料としての用途に使用す
る場合に大きな障害となっている。本発明者等はこの問
題について検討した結果、石炭灰／（セメント＋石膏）
比を特定の範囲に調整することにより、寸法変化率を
０．２５％以下に制御できることを見出した。本発明は
上記問題点に鑑み、石炭灰を有効利用した高強度、低比
重であり、かつ寸法安定性に優れた無機質硬化体を生産
性良く製造することを目的としたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、石炭灰が４０
〜６０重量％、石膏が１〜１５重量％、セメントが１５
〜３０重量％、補強繊維が５〜１５重量％および軽量発
泡材が５〜１５重量％からなり、かつ石炭灰／（石膏＋
セメント）比が０．９〜２．７の範囲である組成物を水
と混合した後、該混合物を成形して６０〜１００℃の蒸
気養生にて硬化させ、次いで６０〜１００℃で加熱して
乾燥することを特徴とする高強度、低比重で、かつ寸法
安定性に優れた無機質硬化体の製造方法に関するもので
ある。
〜６０重量％、石膏が１〜１５重量％、セメントが１５
〜３０重量％、補強繊維が５〜１５重量％および軽量発
泡材が５〜１５重量％からなり、かつ石炭灰／（石膏＋
セメント）比が０．９〜２．７の範囲である組成物を水
と混合した後、該混合物を成形して６０〜１００℃の蒸
気養生にて硬化させ、次いで６０〜１００℃で加熱して
乾燥することを特徴とする高強度、低比重で、かつ寸法
安定性に優れた無機質硬化体の製造方法に関するもので
ある。
【０００５】以下本発明を詳細に説明する。本発明に用
いる石炭灰の配合量は４０〜６０重量％である。また、
石炭灰には燃焼同時脱硫により生成する石膏分を予め多
量に含んでいる常圧流動床燃焼灰や加圧流動床燃焼灰な
どがあり、これらを用いることもできる。ただし、含ま
れている石膏分は石膏として換算する。石膏は、二水石
膏、半水石膏、無水石膏または排脱石膏の何れでも用い
ることができる。石膏の配合量は１〜１５重量％であ
る。セメントは、ポルトランドセメントを用いるのが好
ましいが、アルミナセメントや高炉セメントなどを用い
ることもできる。セメントの配合量は１５〜３０重量％
である。本発明においては、石炭灰、石膏およびセメン
トは上記の範囲内で石炭灰／（セメント＋石膏）比を
０．９〜２．７、好ましくは、１．５〜２．５の範囲と
する。これにより、得られる無機質硬化体の寸法変化率
を０．２５％以下、好ましくは、０．２０％以下に制御
できる。石炭灰／（セメント＋石膏）比が０．９未満で
あると得られる無機質硬化体の寸法変化率が０．２５％
を超えて建築材料の規格を外れてしまい、石炭灰／（セ
メント＋石膏）比が２．７を超えるとセメント配合量が
少なくなり得られる無機質硬化体の強度が弱くなるので
好ましくない。
いる石炭灰の配合量は４０〜６０重量％である。また、
石炭灰には燃焼同時脱硫により生成する石膏分を予め多
量に含んでいる常圧流動床燃焼灰や加圧流動床燃焼灰な
どがあり、これらを用いることもできる。ただし、含ま
れている石膏分は石膏として換算する。石膏は、二水石
膏、半水石膏、無水石膏または排脱石膏の何れでも用い
ることができる。石膏の配合量は１〜１５重量％であ
る。セメントは、ポルトランドセメントを用いるのが好
ましいが、アルミナセメントや高炉セメントなどを用い
ることもできる。セメントの配合量は１５〜３０重量％
である。本発明においては、石炭灰、石膏およびセメン
トは上記の範囲内で石炭灰／（セメント＋石膏）比を
０．９〜２．７、好ましくは、１．５〜２．５の範囲と
する。これにより、得られる無機質硬化体の寸法変化率
を０．２５％以下、好ましくは、０．２０％以下に制御
できる。石炭灰／（セメント＋石膏）比が０．９未満で
あると得られる無機質硬化体の寸法変化率が０．２５％
を超えて建築材料の規格を外れてしまい、石炭灰／（セ
メント＋石膏）比が２．７を超えるとセメント配合量が
少なくなり得られる無機質硬化体の強度が弱くなるので
好ましくない。
【０００６】補強繊維は、無機質硬化体の補強と後述の
抄造成形においては抄造性を良くすることを目的として
いる。補強繊維はパルプ繊維、ポリビニル繊維などの有
機系繊維や石綿などの無機系繊維などが用いられる。補
強繊維の配合量は５〜１５重量％である。この理由は５
重量％未満では硬化体の補強効果が十分に得られず、さ
らに抄造成形時には抄造性が悪くなる。また、１５重量
％を超えると原料コストが大きくなり経済的ではないの
で好ましくない。
抄造成形においては抄造性を良くすることを目的として
いる。補強繊維はパルプ繊維、ポリビニル繊維などの有
機系繊維や石綿などの無機系繊維などが用いられる。補
強繊維の配合量は５〜１５重量％である。この理由は５
重量％未満では硬化体の補強効果が十分に得られず、さ
らに抄造成形時には抄造性が悪くなる。また、１５重量
％を超えると原料コストが大きくなり経済的ではないの
で好ましくない。
【０００７】軽量発泡材は、無機質硬化体の軽量化を図
るために用いる。軽量発泡材としてはパーライトや発泡
ポリスチレンなどが用いられる。軽量発泡材の添加量は
５〜１５重量％である。この理由は５重量％未満では十
分な軽量化が図れず、また１５重量％を超えると硬化体
の強度が低下するので好ましくない。
るために用いる。軽量発泡材としてはパーライトや発泡
ポリスチレンなどが用いられる。軽量発泡材の添加量は
５〜１５重量％である。この理由は５重量％未満では十
分な軽量化が図れず、また１５重量％を超えると硬化体
の強度が低下するので好ましくない。
【０００８】本発明の無機質硬化体の製造方法において
は、先ず、上記の原料を水と混練してスラリー状の混練
物を得る。混練方法は容器に適量の水と補強繊維を投入
して均一混合した後、石炭灰、石膏、軽量発泡材、セメ
ントを投入して所定の時間混練して均一なスラリー状の
混練物を得る。
は、先ず、上記の原料を水と混練してスラリー状の混練
物を得る。混練方法は容器に適量の水と補強繊維を投入
して均一混合した後、石炭灰、石膏、軽量発泡材、セメ
ントを投入して所定の時間混練して均一なスラリー状の
混練物を得る。
【０００９】次に、得られたスラリー状の混練物を板状
に成形する。成形方法は抄造成形法または流し込み成形
法を用いることができる。また、成形体はプレス成形し
て脱水する。
に成形する。成形方法は抄造成形法または流し込み成形
法を用いることができる。また、成形体はプレス成形し
て脱水する。
【００１０】さらに、得られた成形体を６０〜１００℃
の飽和蒸気中で２４〜４８時間の養生を行う。この理由
は６０℃未満で２４時間未満の養生では硬化が十分では
なく、また１００℃で４８時間を超えて養生を行っても
時間の効果が小さく生産性の面でも好ましくない。ま
た、１００℃を超えるとオートクレーブのような特殊な
設備が必要となるので好ましくない。
の飽和蒸気中で２４〜４８時間の養生を行う。この理由
は６０℃未満で２４時間未満の養生では硬化が十分では
なく、また１００℃で４８時間を超えて養生を行っても
時間の効果が小さく生産性の面でも好ましくない。ま
た、１００℃を超えるとオートクレーブのような特殊な
設備が必要となるので好ましくない。
【００１１】養生後の乾燥は６０〜１００℃で１２時間
以上行う。この理由は６０℃未満の温度では乾燥に時間
がかかり生産性の面で好ましくなく、１００℃を超える
と硬化体組織中のカルシウムと石膏の水和物が一部脱水
分解を起こすので好ましくない。また、乾燥時間につい
ては１２時間未満では乾燥が十分にできないので好まし
くない。
以上行う。この理由は６０℃未満の温度では乾燥に時間
がかかり生産性の面で好ましくなく、１００℃を超える
と硬化体組織中のカルシウムと石膏の水和物が一部脱水
分解を起こすので好ましくない。また、乾燥時間につい
ては１２時間未満では乾燥が十分にできないので好まし
くない。
【００１２】本発明の特徴としては、セメントと石膏量
が少なくなり寸法変化率が小さくなっても、曲げ強度が
ほとんど低下しないことが挙げられる。
が少なくなり寸法変化率が小さくなっても、曲げ強度が
ほとんど低下しないことが挙げられる。
【００１３】本発明の強度と硬化体組織との関係は次の
通りである。蒸気養生により石炭灰、石膏とセメントの
水和反応は常温養生のときに比べて促進される。これは
高温での養生中に石炭灰中のAl2O3やSiO2の溶出が促進
され、またセメントの水和反応も促進されるためであ
る。この時生成する水和物の主成分はエトリンガイト(3
CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O)と珪酸カルシウム水和物(C−S
−H)である。エトリンガイトは針状結晶で蒸気養生の初
期に生成して硬化体の強度を発現する。エトリンガイト
の生成に少し遅れて珪酸カルシウム水和物が生成して硬
化体の空隙部を埋めていき、緻密化されて強度はさらに
向上する。これは珪酸カルシウム水和物が生成される段
階でエトリンガイトが珪酸カルシウムに覆われて針状結
晶で補強された組織となることで硬化体の強度が向上す
るものと推定できる。この結果、この無機質硬化体の強
度が向上する。
通りである。蒸気養生により石炭灰、石膏とセメントの
水和反応は常温養生のときに比べて促進される。これは
高温での養生中に石炭灰中のAl2O3やSiO2の溶出が促進
され、またセメントの水和反応も促進されるためであ
る。この時生成する水和物の主成分はエトリンガイト(3
CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O)と珪酸カルシウム水和物(C−S
−H)である。エトリンガイトは針状結晶で蒸気養生の初
期に生成して硬化体の強度を発現する。エトリンガイト
の生成に少し遅れて珪酸カルシウム水和物が生成して硬
化体の空隙部を埋めていき、緻密化されて強度はさらに
向上する。これは珪酸カルシウム水和物が生成される段
階でエトリンガイトが珪酸カルシウムに覆われて針状結
晶で補強された組織となることで硬化体の強度が向上す
るものと推定できる。この結果、この無機質硬化体の強
度が向上する。
【００１４】一方、石炭灰／（セメント＋石膏）比が変
化するとそれに伴って寸法変化率が変化する原因につい
ては以下のように考えられる。これはセメント量が増
加、または石膏量が増加すると相対的に石炭灰量が減少
して、無機質硬化体の組織は石炭灰粒子間の空隙が多く
なり、水和物が大量に生成して乾燥・湿潤に伴う水分変
化による伸縮が大きくなる。また、セメント量が減少、
または石膏量が減少すると相対的に石炭灰が増加して、
無機質硬化体の組織は石炭灰粒子が多くなって空隙が減
少し、その空隙を埋めた水和物の水分変化による伸縮を
拘束するため寸法変化量が減少すると推察している。
化するとそれに伴って寸法変化率が変化する原因につい
ては以下のように考えられる。これはセメント量が増
加、または石膏量が増加すると相対的に石炭灰量が減少
して、無機質硬化体の組織は石炭灰粒子間の空隙が多く
なり、水和物が大量に生成して乾燥・湿潤に伴う水分変
化による伸縮が大きくなる。また、セメント量が減少、
または石膏量が減少すると相対的に石炭灰が増加して、
無機質硬化体の組織は石炭灰粒子が多くなって空隙が減
少し、その空隙を埋めた水和物の水分変化による伸縮を
拘束するため寸法変化量が減少すると推察している。
【００１５】
【実施例】本発明の実施例および比較例を説明する。実
施例および比較例における原料石炭灰はフライアッシュ
であり、性状を表１に示す。
施例および比較例における原料石炭灰はフライアッシュ
であり、性状を表１に示す。
【００１６】実施例１〜５
表２に示すように石炭灰／（セメント＋石膏）比が２．
０８〜１．０９となる各配合量に適量の水を添加して均
一混合したスラリーを調製した。これを板状に抄造成形
した後プレスして脱水した。得られた成形体を８０℃の
飽和蒸気中にて４８時間の養生を行った後、６０℃の温
度で２４時間乾燥して２２０×２２０×１３mmの無機質
硬化体を得た。この得られた無機質硬化体について、嵩
密度、寸法変化率および曲げ強度を測定し、その結果を
表２に併記した。
０８〜１．０９となる各配合量に適量の水を添加して均
一混合したスラリーを調製した。これを板状に抄造成形
した後プレスして脱水した。得られた成形体を８０℃の
飽和蒸気中にて４８時間の養生を行った後、６０℃の温
度で２４時間乾燥して２２０×２２０×１３mmの無機質
硬化体を得た。この得られた無機質硬化体について、嵩
密度、寸法変化率および曲げ強度を測定し、その結果を
表２に併記した。
【００１７】比較例１
表２に示すように石膏無添加の配合量に適量の水を添加
して均一混合したスラリーを、実施例と同一の条件にて
製造した。得られた無機質硬化体は実施例と同様の測定
を行い、その結果を表２に併記した。
して均一混合したスラリーを、実施例と同一の条件にて
製造した。得られた無機質硬化体は実施例と同様の測定
を行い、その結果を表２に併記した。
【００１８】比較例２
表２に示すように石炭灰／（セメント＋石膏）比が０．
８４となる配合量に適量の水を添加して均一混合したス
ラリーを、実施例と同一の条件にて製造した。得られた
無機質硬化体は実施例と同様の測定を行い、その結果を
表２に併記した。
８４となる配合量に適量の水を添加して均一混合したス
ラリーを、実施例と同一の条件にて製造した。得られた
無機質硬化体は実施例と同様の測定を行い、その結果を
表２に併記した。
【００１９】表２に示すようにフライアッシュ、石膏お
よびセメントを添加した実施例の曲げ強度は、比較例１
の石膏無添加の曲げ強度に比べて高くなることが確認さ
れる。また、図１に示すように石炭灰／（セメント＋石
膏）比と寸法変化率の関係は実施例１〜５はほぼ直線関
係となり、石炭灰／（セメント＋石膏）比から任意の寸
法変化率を持つ無機質硬化体が得られることとなる。し
かし、比較例１の石膏無添加のものではこの関係からは
ずれており、比較例２ではこの直線関係にのってはいる
が寸法変化率は０．２６％となりＪＩＳによる規格を超
えているので好ましくない。
よびセメントを添加した実施例の曲げ強度は、比較例１
の石膏無添加の曲げ強度に比べて高くなることが確認さ
れる。また、図１に示すように石炭灰／（セメント＋石
膏）比と寸法変化率の関係は実施例１〜５はほぼ直線関
係となり、石炭灰／（セメント＋石膏）比から任意の寸
法変化率を持つ無機質硬化体が得られることとなる。し
かし、比較例１の石膏無添加のものではこの関係からは
ずれており、比較例２ではこの直線関係にのってはいる
が寸法変化率は０．２６％となりＪＩＳによる規格を超
えているので好ましくない。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
【発明の効果】上記のように本発明による無機質硬化体
の製造方法により、石炭灰を用いた高強度で低比重、か
つ、寸法安定性を制御できる無機質硬化体を生産性良く
得ることができる。
の製造方法により、石炭灰を用いた高強度で低比重、か
つ、寸法安定性を制御できる無機質硬化体を生産性良く
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の実施例および比較例の石炭
灰／（セメント＋石膏）比と曲げ強度および寸法変化率
の関係を示す図である。図中の○、□は実施例、●、■
は比較例である。また、○、●は寸法変化率、□、■は
曲げ強度を示す。
灰／（セメント＋石膏）比と曲げ強度および寸法変化率
の関係を示す図である。図中の○、□は実施例、●、■
は比較例である。また、○、●は寸法変化率、□、■は
曲げ強度を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｃ０４Ｂ 16:02 Ｃ０４Ｂ 16:06 Ｂ
16:06 14:40
14:40 14:18
14:18 18:10 Ａ
18:10） 103:60
103:60 111:20
111:20
Claims (2)
- 【請求項１】 石炭灰が４０〜６０重量％、石膏が１〜
１５重量％、セメントが１５〜３０重量％、補強繊維が
５〜１５重量％および軽量発泡材が５〜１５重量％から
なり、かつ石炭灰／（石膏＋セメント）比が０．９〜
２．７の範囲である組成物を水と混合した後、該混合物
を成形して６０〜１００℃の蒸気養生にて硬化させ、次
いで６０〜１００℃で加熱して乾燥することを特徴とす
る高強度、低比重で、かつ寸法安定性に優れた無機質硬
化体の製造方法。 - 【請求項２】 石炭灰／（石膏＋セメント）比が１．５
〜２．５の範囲であることを特徴とする請求項１記載の
無機質硬化体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02374696A JP3402048B2 (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 無機質硬化体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02374696A JP3402048B2 (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 無機質硬化体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09221344A JPH09221344A (ja) | 1997-08-26 |
| JP3402048B2 true JP3402048B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=12118886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02374696A Expired - Fee Related JP3402048B2 (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 無機質硬化体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3402048B2 (ja) |
-
1996
- 1996-02-09 JP JP02374696A patent/JP3402048B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09221344A (ja) | 1997-08-26 |
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