JP3461155B2 - 多孔質セメント硬化体の製造方法及びこの方法により得られた多孔質セメント硬化体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特定のシリカ含有量を
有する粗骨材に、シリカ混入混和材を含有するセメント
ペーストを付着し、締め固めた連続空隙を有するセメン
ト硬化体を形成し、これを二段養生して得た連続空隙を
有する多孔質セメント硬化体の製造方法及びこの方法に
より得られた多孔質セメント硬化体に関し、更に詳しく
は、多孔質構造に起因する優れた吸着機能を活かした環
境材料として、水質浄化・大気浄化を高める浄化材、床
下調湿材、調湿防臭壁材、断熱・吸音ボード、パネル
類、快適な生活空間を構成する建築材料、緑化、培地
材、土壌改良材、植物育成の環境を改善する土木・農業
資材等として用いることができ、特に、アルカリ成分の
溶出を抑制し、藻や海草等の植物、微生物、小動物等の
棲息を阻害することがない護岸や魚礁用のコンクリート
ブロックや、好適に植物を育成できる緑化基板コンクリ
ート材等として用いることができる連続空隙を有する多
孔質セメント硬化体の製造方法及びこの方法により得ら
れた多孔質セメント硬化体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンクリートは、その歴史が約１００年
であり、２０世紀の文化社会を支えてきた主要な材料の
一つであることは疑う余地が無く、現代生活において、
我々の生活に不可欠な存在となっている。

【０００３】これは、コンクリートの材料であるセメン
ト・砂利・砂・水等が廉価で大量に入手しやすいことや
成形性が良好であるといった特性が、建造物を造るのに
適しているからであり、又、コンクリートは鉄筋や鉄骨
と一体になることで、耐震性、耐火性、遮音性に優れた
建材になるといった利点があるからである。

【０００４】このようなコンクリートの利点から、コン
クリートは多岐の分野、例えば、建物の構造体、電柱、
道路の舗石、コンクリートブロック塀、線路の枕木、ト
ンネル、ダム、橋、護岸等、あらゆる分野にわたって使
用されており、今後、２１世紀においても重要な材料と
して、更に幅広い分野で多量に使用されていくであろう
ことは容易に予想される。

【０００５】しかしながら、コンクリートからなる建築
物等は、冷たく、無機的なイメージがあり、一度造ると
壊しにくく、更に、自然環境との調和を図り難いといっ
た環境的な問題があり、特にコンクリートから流出する
アルカリ成分は、コンクリートの長期安定性と相まっ
て、長期間にわたって動植物等の育成を阻害し、これに
より、都市部や埋め立て地或いは廃棄処理場等において
動植物等の棲息数が激減するといった問題がある。

【０００６】即ち、最近よく聞かれるようになった「コ
ンクリートジャングル」といった言葉からもわかるよう
に、都会においては、コンクリート建築物が乱立し、緑
の少ない無機的で殺風景な街並みとなっており、又、
「ヒートアイランド現象」を初めとする都市周辺環境の
悪化等、様々な問題が発生している。

【０００７】更に、海岸においても埋め立てや護岸等に
おいて使用されるコンクリートから流出するアルカリ成
分が、藻や海草等の植物の育成を阻害し、これらの植物
を食べたり、住みかとする魚介類の棲息をも阻害すると
いった問題がある。

【０００８】加えて、廃棄されたコンクリート廃材にお
いても、廃棄後、長期にわたってアルカリ成分が溶出し
続け、これにより、一層自然環境等を悪化するといった
問題がある。

【０００９】従って、今後２１世紀においては、コンク
リートの有する前記利点を維持しながらも、これらの問
題を改善し、自然環境を配慮した開発事業が必要であ
り、その一環として現在では、コンクリートで囲まれた
都市に少しでも緑を増やそうとする目的で、コンクリー
ト構造物への緑化工法が種々研究・開発されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記コンクリート構造
物への緑化工法としては、例えば、屋上・壁面の緑化、
道路沿いの斜面の緑化、及びコンクリートへの直接植栽
等が挙げられるが、通常のコンクリートには、土壌と比
較して、植物等の生育や透水性確保のための空隙が少な
く、水分・肥料成分を蓄えることができないという欠点
がある。

【００１１】この欠点を解消するコンクリートとして、
現在では、砕石や軽量骨材に、セメントペーストを付着
せしめ、連続した空隙ができるように固化し、これによ
り、その内部に保水材や肥料等を充填できるように設計
した緑化コンクリートが開発されている。

【００１２】しかしながら、従来における緑化コンクリ
ートは、コンクリート自体からアルカリ成分（水酸化カ
ルシウム）が長期間にわたって溶出し、その結果、植
物、微生物、小動物等の棲息が阻害されるといった問題
や、溶出したアルカリ成分により、その耐久性が著しく
減少するといった問題があった。

【００１３】そこで、この問題を解決するため、特公平
１−５４３０６号公報では、水酸化カルシウムの溶出を
防止して植物、微生物、小動物等の棲息に適し、且つ耐
久性を有する連続した空隙を有するセメント硬化体及び
その製造方法の提供を目的として、活性シリカ、水、セ
メント及び高性能減水剤を混合したペーストを骨材に付
着し、それらを硬化させた連続した空隙を有するセメン
ト硬化体が開示されている。

【００１４】即ち、特公平１−５４３０６号公報に開示
されているセメント硬化体は、シリカフュームに代表さ
れる活性シリカを２５重量％以下の割合でセメントペー
ストに配合した後、水中で長期間養生し、コンクリート
中のアルカリ成分と活性シリカとを反応を促進すること
により、アルカリ成分の溶出を抑制するものである。

【００１５】又、特開平１０−２３１１８５号公報にお
いては、前記とほぼ同様の目的を達成するために、酸性
を呈する疑灰岩を破砕して形成した骨材を用い、アルカ
リ成分を中和することでアルカリ成分の溶出を抑制した
連続空隙を有するセメント硬化体（ポーラスブロック）
が開示されている。

【００１６】これらのアルカリ成分の溶出を抑制する技
術は、両者共にコンクリート中の水酸化カルシウムに、
シリカフュームや疑灰岩中に含まれるシリカと、水とを
接触させることによりポラゾン反応を促進させ、コンク
リート中のアルカリ成分を中和するものである。

【００１７】しかしながら、前記ポラゾン反応は、水酸
化カルシウムとシリカ及び水を反応させ、非晶性ｌＣａ
Ｏ−ｍＳｉＯ_２−ｎＨ_２Ｏ系化合物を生成させるもので
あり、通常、反応完了までに相当の時間を必要とするた
め、硬化後に水中養生を充分な期間（例えば、特公平１
−５４３０６号公報では、２８日間必要としている。）
行わなければならず、生産性が著しく低くなるといった
欠点がある。

【００１８】又、特公平１−５４３０６号公報及び特開
平１０−２３１１８５号公報においてはいずれも、空隙
率について開示されていないが、通常、このような連続
空隙を有するセメント硬化体においては、空隙率の大小
により、硬化体の圧縮強度が決定される。

【００１９】一般的には、このような連続空隙を有する
セメント硬化体の空隙率が１０％であれば、その圧縮強
度は３０Ｎ／ｍｍ^２となり、空隙率が２０％、３０％と
大きくなるにつれ、圧縮強度は順に２０Ｎ／ｍｍ^２、１
０Ｎ／ｍｍ^２と減少する。

【００２０】ところで、植物の生育を目的とした緑化ブ
ロック等においては、水分や養分の保持のため、その空
隙率は大きい方が良く、一般に２５％以上の空隙率が必
要とされるが、このような空隙率を有するセメント硬化
体の圧縮強度は１５Ｎ／ｍｍ ^２以下程度となる。

【００２１】しかしながら、一般の構造物の設計基準強
度は１８Ｎ／ｍｍ^２以上であり、従って、このような連
続空隙を有するセメント硬化体は、大きな負荷のかから
ない部分においてのみしか使用することができないこと
になる。

【００２２】更に、このような圧縮強度に劣るセメント
硬化体からなるコンクリートブロック等は、生産した工
場から現場まで運搬する際に、ひびや欠損等の破損が生
じる蓋然性が高くなるといった問題もある。

【００２３】加えて、特公平１−５４３０６号公報にお
いては、活性シリカの好適な例は開示されていないが、
おそらくシリカフュームを活性シリカとして用いたもの
と予想される。

【００２４】この理由としては、技術的常識上、特公平
１−５４３０６号公報に記載の技術を用いた場合、活性
シリカとしてシリカフューム以外のもの、例えばフライ
アッシュや石炭灰を施用すると、前記ポゾラン反応が完
了するまでに１００日以上を費やすことになるからであ
り、即ち、この技術を用いて２８日間でポゾラン反応を
完了させるためには、活性シリカとして反応性の高いシ
リカフュームを使用する必要がある。

【００２５】しかしながら、シリカフュームは、フライ
アッシュや石炭灰等と比較して材料コストが著しく高く
（例えば、一般に、シリカフューム：９０円／ｋｇ、フ
ライアッシュ：６．５円／ｋｇ、石炭灰：２円／ｋｇ程
度である。）、シリカフュームをセメントに対して２５
重量％も混入すると、材料単価が倍増してしまい、実用
化に関して大きな障害となるのである。

【００２６】本発明は、上述したように、特定量以上の
シリカ含有量を有する粗骨材に、シリカ混入混和材を含
有するセメントペーストを付着し、締め固めた連続空隙
を有するセメント硬化体を、常圧高温養生してから高圧
高温養生すれば、比較的短期間で、経時変化が少なく、
高強度で且つアルカリ成分の溶出が非常に少ない連続空
隙を有する多孔質セメント硬化体を得ることができると
いう知見に基づいて完成されたものである。

【００２７】又、本発明者は、各種シリカ含有量の粗骨
材表面に、各種セメントペーストを付着し、締め固める
ことにより連続空隙を有するセメント硬化体を形成し、
この連続空隙を有するセメント硬化体に対し常圧高温養
生と高圧高温養生とを順次行い、得られた硬化、多孔質
構造のコンクリート自体から長期間にわたって溶出する
アルカリ成分（例えば、水酸化カルシウム）と各種シリ
カ含有量を有する粗骨材との関係について鋭意検討を重
ねてきた。

【００２８】その結果、コンクリート自体から長期間に
わたって溶出するアルカリ成分（水酸化カルシウム）
は、常圧高温養生と高圧高温養生とを順次行い、下記化
学反応によって、ＳｉＯ₂（粗骨材とシリカ混入混和
材）＋Ｃａ（ＯＨ）₂＝ＣａＳｉＯ_３＋Ｈ_２Ｏ水酸化カ
ルシウム「Ｃａ（ＯＨ）_２」が粗骨材やシリカ混入混和
材の中のシリカ「ＳｉＯ_２」に化学的に固定（水酸化カ
ルシウムの溶出防止）されるのであり、しかもこの際、
この粗骨材中のシリカ「ＳｉＯ_２」含有量は５５重量％
以上、特に６５〜７０重量％以上のものが望ましい。本
発明は、これらの知見に基づき完成されたものである。

【００２９】即ち、本発明は、上述したように、特定量
以上のシリカ含有量を有する粗骨材に、シリカ混入混和
材を含有するセメントペーストを付着し、締め固めた連
続空隙を有するセメント硬化体を、常圧高温養生してか
ら高圧高温養生すれば、比較的短期間で、経時変化が少
なく、高強度で且つアルカリ成分の溶出が非常に少ない
連続空隙を有する多孔質セメント硬化体を得ることがで
きるのであり、更に詳しくは、このような特定量以上の
シリカ含有量を有する粗骨材に、シリカ混入混和材を含
有するセメントペーストを付着し、締め固めた連続空隙
を有するセメント硬化体を二段階養生して得た連続空隙
を有する多孔質セメント硬化体を形成することにより、
多孔質構造に起因する優れた吸着機能を活かした環境材
料として、水質・大気浄化を高める浄化材、床下調湿
材、調湿防臭壁材、断熱・吸音ボード、パネル類、快適
な生活空間を構成する建築材料、緑化、培地材、土壌改
良材、植物育成の環境を改善する土木・農業資材等とし
て用いることができる上、特に、アルカリ成分の溶出を
抑制し、藻や海草等の植物、微生物、小動物等の棲息を
阻害することがなく、屋上緑化や側壁緑化更に護岸や魚
礁に用いるコンクリートブロックや緑化用基板コンクリ
ート材等として好適に用いることができる連続空隙を有
する多孔質セメント硬化体の製造方法及びこの方法によ
り得られた多孔質セメント硬化体を提供することを目的
とするものである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明に係る連続空隙を有する多孔質セメント硬化
体の製造方法は、シリカを５５重量％以上含有する粗骨
材表面に、シリカ混入混和材、セメント、減水剤及び水
を混合したセメントペーストを付着し、締め固めること
により連続空隙を有するセメント硬化体を形成し、この
連続空隙を有するセメント硬化体に対し常圧高温養生と
高圧高温養生とを順次行うことによって、硬化、多孔質
構造に形成し、空隙率２５％以上で圧縮強度１８Ｎ／ｍ
ｍ ² 以上の連続空隙を有する多孔質セメント硬化体を得
ることを特徴とするものであり、本発明に係る連続空隙
を有する多孔質セメント硬化体は、この方法によって製
造されたものであることを特徴とする。

【００３１】以下、本発明に係る連続空隙を有する多孔
質セメント硬化体の製造方法及びこの方法により得られ
た多孔質セメント硬化体について更に詳細に説明する。

【００３２】本発明は、５５重量％以上のシリカ含有量
を有する粗骨材表面に、シリカ混入混和材を含有するセ
メントペーストを付着させ、これを型枠に投入し、締め
固めると、連続した空隙を有する多孔質セメント硬化体
が得られるのであり、次いで、このセメント硬化体に常
圧高温養生を行うと、水分の蒸散に起因する気孔径が比
較的揃った水酸化カルシウム及び炭酸カルシウム組成の
多孔質体が得られ、更に、この多孔質体を高圧高温養生
すると、常圧高温養生において生成した水酸化カルシウ
ムが、粗骨材やシリカ混入混和材の中のシリカ「ＳｉＯ
_２」成分及び水と急速に反応し、トベルモライト・ゾノ
ライト等の結晶性ケイ酸カルシウム化合物を含んだ連続
空隙を有する多孔質セメント硬化体を得ることができる
との知見に基づくものである。

【００３３】つまり、本発明においては、コンクリート
多孔質体から長期間にわたって溶出するアルカリ成分
（例えば、水酸化カルシウム）が、高圧高温養生によ
り、下記化学反応によって、ＳｉＯ₂（粗骨材とシリカ
混入混和材）＋Ｃａ（ＯＨ）₂＝ＣａＳｉＯ_３＋Ｈ_２Ｏ
水酸化カルシウム「Ｃａ（ＯＨ）_２」が粗骨材中のシリ
カ「ＳｉＯ_２」とシリカ混入混和材中のシリカ「ＳｉＯ
_２」に化学的に固定（水酸化カルシウムの溶出防止）さ
れるのであり、しかもこの際、粗骨材中のシリカ「Ｓｉ
Ｏ_２」含有量は５５重量％以上のものが望ましい。

【００３４】ところで、粗骨材中のシリカ「ＳｉＯ_２」
含有量が５５重量％未満になると、粗骨材の種類を問わ
ず、常圧高温養生によって生成した水酸化カルシウム
と、粗骨材中のシリカとの接触機会が減少し、結晶性ケ
イ酸カルシウム化合物の生成反応が遅延するだけでな
く、アルカリ成分（例えば、水酸化カルシウム）の固定
が不十分で、長期間にわたるコンクリート多孔質体から
のアルカリ成分（例えば、水酸化カルシウム）の溶出を
防ぐことができず、その結果、藻や海草等の植物、微生
物、小動物等の棲息を阻害したり、屋上緑化や側壁緑化
更に護岸や魚礁に用いることができないので好ましくな
く、従って、これらの観点から、粗骨材の種類によって
も多少異なるが粗骨材中のシリカ「ＳｉＯ_２」含有量と
しては、特に好ましくは６５〜７０重量％以上のものが
望ましい。

【００３５】このようにして得られた連続空隙を有する
多孔質セメント硬化体は、経時変化の少ない多孔質体
で、アルカリ成分の溶出が殆ど確認されることが無く、
しかも、高圧高温養生により、その内部組織が緻密とな
るため、通常のセメント硬化体と比較して高強度とな
り、長期安定性及び耐久性に優れたものとなるのであ
る。

【００３６】本発明で用いられる粗骨材としては、前述
のように、シリカを５５重量％以上含有するものであれ
ば特に限定されるものではなく、最終的な製品の用途に
おいて求められる空隙率や比重等に応じて適宜選択され
るものであり、天然骨材、人工骨剤、軽量骨材等の既知
の骨材から選ばれた少なくとも１種以上を使用すること
ができる。

【００３７】前記天然骨材の具体例としては、川砂利、
山砂利、川砂、山砂及び海砂等が挙げられ、この中では
特に、塩分や有機不純物の含有率が少ないことから、川
砂利や川砂を用いることが好ましい。

【００３８】前記人工骨剤としては、砕砂、砕石、スラ
グ砕石及び人工軽量骨材等を挙げることができる。

【００３９】前記軽量骨材としては、頁岩・粘土・フラ
イアッシュなどを焼成したものを用いることができる。

【００４０】又、本発明においては、粗骨材の一部を重
量骨材としてもよい。この重量骨材としては、通常の骨
材と比較して比重の大きい、砂鉄、重晶石（バライ
ト）、及び褐鉄鉱、磁鉄鉱などの鉄鉱石等が挙げられる
のであり、本発明の連続空隙を有する多孔質セメント硬
化体においては、これらの重量骨材を混合して粗骨材と
した場合、その比重が大きくなり、湾岸や河川における
護岸等に用いるコンクリートブロック等として好適に用
いることができるのであり、このように構成すると、セ
メント硬化体の単位体積重量は、流水や波の水勢によっ
て押し流されない程度の比重、例えば、２．０ｔ／ｍ^３
以上とするのが好ましく、更に、２．４ｔ／ｍ^３以上と
するのが一層好ましい。

【００４１】更に、本発明においては、常圧高温養生に
よりセメント硬化体中に生成した水酸化カルシウムを、
高圧高温養生において急速に結晶性ケイ酸カルシウム化
合物へ変化させるために、セメント中にシリカ混入混和
材が配合される。

【００４２】即ち、セメント中のシリカ含有量を増加
し、生成した水酸化カルシウムとの接触機会を増加させ
ることにより、反応完了までの時間を短縮することがで
きると共に、結晶性ケイ酸カルシウム化合物比率を高め
ることができる。

【００４３】このシリカ混入混和材の具体例としては、
例えばフライアッシュ、石炭灰、シリカフューム、高炉
スラグ粉末等から選ばれた少なくとも１種以上を挙げる
ことができるが、本発明においては、廉価で入手の容易
なフライアッシュや石炭灰を用いることが好ましく、
又、火力発電所等の産業廃棄物の有効利用という意味に
おいても、フライアッシュや石炭灰を用いることが好ま
しい。

【００４４】この場合、シリカ混入混和材の含有量とし
ては、特に制限されるものではないが、一般的には、総
粉体量の２５〜７０重量％であることが好ましく、更
に、３０〜５０重量％の含有量が好ましい。

【００４５】セメント中のシリカ混入混和材の含有量が
２５重量％未満になると、所要の効果が得られず、一
方、７０重量％を超えると、多すぎて意味がないばかり
か、セメントペーストの混練が困難となり、均一なもの
が得難くなるため好ましくない。従って、これらの観点
から、特に、３０〜５０重量％の含有量とするのが望ま
しい。

【００４６】更に、本発明で用いられるセメントとして
は特に限定されるものではないが、市販品のものが、製
造コストや入手の容易性等の観点から望ましい。

【００４７】このセメントにはポルトランドセメント、
混合セメント及び特殊セメントが含まれるのであり、ポ
ルトランドセメントには、普通ポルトランドセメント、
早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメン
ト、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセ
メント、耐硫酸塩ポルトランドセメント及びこれらのセ
メント中の全アルカリを０．６％以下に抑えた低アルカ
リ型のものが含まれる。

【００４８】混合セメントは、ポルトランドセメントの
クリンカーに適当な急冷高炉スラグやボゾラン材料を綴
合して粉砕したものであり、高炉セメント、シリカセメ
ント及びフライアッシュセメントが挙げられる。

【００４９】特殊セメントの代表としては、ボーキサイ
トにほぼ等量の石灰石を混合し、溶融焼成した後、急冷
粉砕したアルミナセメントと、アルミナセメントと同じ
ように超速硬性を有し、長期にわたって安定した強度増
進を示し、高強度を期待することができる超速硬セメン
トとを挙げることができる。

【００５０】これらセメントの中では、最も安価で、且
つ入手が容易な普通ポルトランドセメントを用いること
が望ましく、その他前記した各種のセメントから選ばれ
た少なくとも１種以上を混合してもよい。

【００５１】ところで、本発明においては、ワーカビリ
ティー、強度或いはその他の特性を向上させるために、
前記セメントペースト中に減水剤を配合し、微小な独立
気泡を均質に分布させて、セメント粒子を分散させ、余
分な水を抑えながら水和反応を高めることが好ましい。

【００５２】この減水剤としては、特に限定されるもの
ではなく、市販の減水剤を一種或いは適宜混合して用い
ることができるのであり、具体的な例としてはβ−ナフ
タリンスルホン酸ホルマリン縮合物等に代表される陰イ
オン界面活性剤からなる既知のものを用いることができ
る。

【００５３】又、この減水剤の配合割合としては、特に
限定されるものでなく、セメントペーストの粘度調整
や、本発明に係る連続空隙を有する多孔質セメント硬化
体の用途に応じた必要なワーカビリティーや抵抗力等が
得られるべく適宜決定されものであるが、一般的には、
セメントの重量に対して、０．１〜５重量％程度配合す
るのが望ましい。

【００５４】そして、本発明に係る連続空隙を有する多
孔質セメント硬化体の製造方法においては、シリカを５
５重量％以上含有する粗骨材表面に、シリカ混入混和
材、セメント、減水剤及び水を混合したセメントペース
トを付着し、締め固めることにより連続空隙を有するセ
メント硬化体を形成し、この連続空隙を有するセメント
硬化体に対し常圧高温養生と高圧高温養生とを順次行う
ことによって、硬化、多孔質構造に形成するものであ
る。

【００５５】この場合、セメントペーストにおける水粉
体比としては、求められる圧縮強度やセメントペースト
に要求される粘度等に応じて適宜決定されるものである
が、本発明においては、特に、シリカ混入混和材とセメ
ントとの粉体１００重量部に対し、水１０〜５０重量部
が好ましく、更に、水２０〜４５重量部であることが好
ましい。

【００５６】粉体１００重量部に対して、水が１０重量
部未満になると、水分の蒸散に起因する多孔質化に限界
が生じたり、混練が困難となり均一のセメントペースト
が得難くなるのであり、一方、水が５０重量部を超える
と、必要な強度が得難くなるので、いずれの場合も好ま
しくない。

【００５７】更に、本発明においては、必要に応じて、
既知のＡＥ剤（空気連行剤）等を適宜併用して用いるこ
ともできる。

【００５８】本発明に係る連続空隙を有する多孔質セメ
ント硬化体を得るためには、まず、シリカ混入混和材、
セメント、減水剤及び水を混合、混練してセメントペー
ストを形成する。

【００５９】この場合において、セメントペーストにお
ける水粉体比としては、求められる圧縮強度やセメント
ペーストに要求される粘度等に応じて適宜決定されるも
のであるが、本発明においては、特に、シリカ混入混和
材とセメントとの粉体１００重量部に対し、水１０〜５
０重量部が好ましく、更に、水２０〜４５重量部である
ことが好ましい。

【００６０】粉体１００重量部に対して、水が１０重量
部未満になると、水分の蒸散に起因する多孔質化に限界
が生じたり、混練が困難となり均一のセメントペースト
が得難くなるのであり、一方、水が５０重量部を超える
と、必要な強度が得難くなるので好ましくない。

【００６１】そして、本発明に係る連続空隙を有する多
孔質セメント硬化体においては、連続空隙・多孔質構造
に起因する優れた吸着機能、及びその高強度性を活かし
た環境材料として、水質浄化・大気浄化を高める浄化
材、床下調湿材、調湿防臭壁材、断熱・吸音ボード、パ
ネル類、快適な生活空間を構成する建築材料、緑化、培
地材、土壌改良材、植物育成の環境を改善する土木・農
業資材等として優れた機能を発揮し、特に、上述の如
く、通常のセメント硬化体に含まれるアルカリ成分を結
晶性ケイ酸カルシウム化合物に変化させることにより、
アルカリ成分の溶出を抑制し、藻や海草等の植物、微生
物、小動物等の棲息を阻害することがなく、屋上緑化や
側壁緑化更に護岸や魚礁に用いるコンクリートブロック
や緑化用基板コンクリート材等として非常に有益であ
る。

【００６２】又、本発明に係る連続空隙を有する多孔質
セメント硬化体の製造方法においては、成形から常圧高
温養生完了までに約１日、次いで高圧高温養生において
約１日と、合計約２日程度で完成することができるた
め、生産性も著しく高いものである。

【００６３】本発明に係る連続空隙を有する多孔質セメ
ント硬化体の製造方法においては、５５重量％以上のシ
リカ含有量を有する粗骨材表面に、シリカ混入混和材を
含有するセメントペーストを付着させ、これを締め固め
る工程と、この工程で得られた連続した空隙を有するセ
メント硬化体に対し、常圧高温養生と高圧高温養生とを
順次行う工程からなる。

【００６４】本発明に係る連続した空隙を有するセメン
ト硬化体を製造する工程においては、例えば、シリカ混
入混和材を含有するセメントペーストを、５５重量％以
上のシリカ含有量を有する粗骨材表面に付着させた後に
型枠に投入し、これを締め固める方法、又はシリカ混入
混和材を含有するセメントペーストと、５５重量％以上
のシリカ含有量を有する粗骨材を型枠内で混ぜ合わした
後に締め固める方法等を挙げることができる。

【００６５】ところで、この場合における締め固め方と
しては、特に限定されるものではないが、一般的には、
振動力のみにより締め固めても良く、更に、この振動力
による締め固めに加えて、加圧力による締め固めを併用
することが、最終的な製品の品質が一層安定するため、
特に好ましい。

【００６６】得られた連続空隙を有するセメント硬化体
に、常圧高温養生を行うと、水分の蒸散に起因する気孔
径が比較的揃った水酸化カルシウム及び炭酸カルシウム
組成の多孔質体（セメントペースト部分の微細孔）が得
られ、次いで、この多孔質体を高圧高温養生すると、常
圧高温養生で生成した水酸化カルシウムと、粗骨材やシ
リカ混入混和材の中のシリカ成分、及び水が急速に反応
し、トベルモライト・ゾノライト等の結晶性ケイ酸カル
シウム化合物を含んだ連続空隙を有する多孔質セメント
硬化体（あわおこし状コンクリート）を得ることができ
る。

【００６７】ここで、連続空隙を有するセメント硬化体
に対して行う常圧高温養生は、公知の蒸気養生と同じ手
順で行われ、適当な時間をかけて室温から所定の養生温
度まで昇温させた後、所定の時間にわたってその養生温
度を保持してから空中放冷を行えば良いのである。

【００６８】この養生温度は特に限定されるものではな
く、又、この養生温度を保持する養生時間も特に限定さ
れるものではない。具体的には、例えば常圧高温養生の
温度は６０〜７５℃程度にすればよく、又、この常圧高
温養生の温度を保持する時間は３時間〜１２時間程度に
すればよい。

【００６９】次いで、前記常圧高温養生によって得られ
た、気孔径が比較的揃った水酸化カルシウム及び炭酸カ
ルシウム組成の多孔質体に対し、高圧高温養生を行う
と、経時変化が無く、高強度で且つアルカリ成分の溶出
が、無いか或いは殆どない、連続空隙を有する多孔質セ
メント硬化体が得られる。

【００７０】この高圧高温養生はオートクレーブを用い
て、適当な時間、所定の温度で、加圧下で行われ、具体
的には、例えば１６０℃〜２００℃程度の温度、及び８
〜１０ｋｇ／ｃｍ^２程度の圧力下で、３〜６時間程度か
けて行われる。

【００７１】そして、高圧高温養生後の冷却は、例えば
２〜４時間程度をかけて１２０℃程度まで冷却した後、
２〜４時間程度をかけて室温近くまで水冷してから、自
然放冷により室温まで冷却するという方法が採用され
る。

【００７２】このようにして得られた連続空隙を有する
多孔質セメント硬化体は、トベルモライト・ゾノライト
等の結晶性ケイ酸カルシウム化合物を含んでいるもので
あり、経時変化が無く、高強度で且つアルカリ成分の溶
出が、無いか或いは殆ど無いといった非常に有用な性質
を有するのである。

【００７３】

【作用】以上、説明したように、本発明に係る連続空隙
を有する多孔質セメント硬化体の製造方法においては、
シリカを５５重量％以上含有する粗骨材表面に、シリカ
混入混和材を含有するセメント、減水剤及び水を混合し
たセメントペーストを付着させ、これを締め固めること
により連続空隙を有するセメント硬化体を形成し、この
連続空隙を有するセメント硬化体に対し常圧高温養生と
高圧高温養生とを順次行うことによって、硬化、多孔質
構造に形成し、空隙率２５％以上で圧縮強度１８Ｎ／ｍ
ｍ ² 以上の連続空隙を有する多孔質セメント硬化体を得
るものであり、本発明に係る連続空隙を有する多孔質セ
メント硬化体は、この方法によって製造されたものであ
るので、経時変化が無く、高強度で且つアルカリ成分の
溶出が極力抑制されたものとなり、これにより、環境材
料として極めて優れた機能を発揮するなどの作用が得ら
れる。

【００７４】即ち、本発明に係る連続空隙を有する多孔
質セメント硬化体においては、連続空隙・多孔質構造に
起因する優れた吸着機能、及びその高強度性を活かした
環境材料として、水質・大気浄化を高める浄化材、床下
調湿材、調湿防臭壁材、断熱・吸音ボード、パネル類、
快適な生活空間を構成する建築材料、緑化、培地材、土
壌改良材、植物育成の環境を改善する土木・農業資材等
として優れた機能を発揮するなどの作用を有するのであ
る。

【００７５】特に、上述の如く、通常のセメント硬化体
に含まれるアルカリ成分を結晶性ケイ酸カルシウム化合
物に変化させることにより、アルカリ成分の溶出を極力
抑制し、藻や海草等の植物、微生物、小動物等の棲息を
阻害することがなく、屋上緑化や側壁緑化用の資材、護
岸や魚礁に用いるコンクリートブロックや緑化基板コン
クリート材等として非常に好適に適用できるなどの作用
を有するのである。

【００７６】そして、本発明の連続空隙を有する多孔質
セメント硬化体中に生成した結晶性ケイ酸カルシウム化
合物は、リン化合物を吸着することが知られており、連
続空隙を有する多孔質セメント硬化体とすることで、表
面積（接触面積）が大幅に増大し、一層水質浄化機能、
大気浄化機能が向上するなどの作用も有するのである。

【００７７】又、本発明に用いられる粗骨材、セメン
ト、シリカ混入混和材、水及びその他減水剤は、現在使
用されている比較的廉価な材料から選択して用いること
ができるため、材料コストが抑えられるのであり、この
点においても非常に実用性があるなどの作用を有するの
である。

【００７８】更に、用いられる粗骨材の種類及び粒子径
を適宜選択することにより、本発明の連続空隙を有する
多孔質セメント硬化体の空隙率や比重を自由に変化させ
ることができる結果、様々な分野における資材を製造・
提供することができるなどの作用も有するのである。

【００７９】なかでも、粗骨材として重量骨材を用いた
場合、本発明の連続空隙を有する多孔質セメント硬化体
の比重が著しく大きくなり、流水や波の水勢によって押
し流されることを防止できる結果、単に水中に投入する
という簡単な作業で河床や川岸、或いは海岸や海低に敷
設できるようになるなどの作用が得られるのである。

【００８０】なお、上述の如く、本発明に係る連続空隙
を有する多孔質セメント硬化体は、アルカリ成分の溶出
が殆どないものであるため、廃棄物として処理された後
においても、環境に悪影響を与えることが無く、自然に
溶け込むなどの作用も有するのである。

【００８１】加えて、本発明に係る連続空隙を有する多
孔質セメント硬化体の製造方法においては、成形から常
圧高温養生完了までに約１日、次いで高圧高温養生にお
いて約１日と、合計で約２日程度の比較的短期間で完成
することができるため、生産性も著しく高いなどの作用
を有するのである。

【００８２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。

【００８３】実施例１ 粉体［粉体重量割合が６０重量％のポルトランドセメン
ト（比重：３．１６、粉末度：３，３００ｃｍ^２／ｇ）
及びシリカ混入混和剤として粉体重量割合が４０重量％
の石炭灰（粒度分布２．５〜９５μｍ 平均粒径１７．
５μｍ 比重２．１７ 比表面積３８９０ｃｍ^２／
ｇ）］に水粉体比２８重量％となる水及び高性能減水剤
を混合し、モルタルミキサーを用いて混練することによ
り、シリカ混入混和材（石炭灰）を含有するセメントペ
ーストを得た。この場合、高性能減水剤としては、市販
のナフタリン系高性能減水剤を使用し、セメントに対し
て３重量％となるように添加した。

【００８４】得られたシリカ混入混和材を含有するセメ
ントペースト中に、粗骨材としての砕石（ケイ石、粒子
径１３〜２５ｍｍ、シリカ含有量９２％）を混入し、練
り混ぜた後に型枠（直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円柱形
状）に投入し、テーブル型振動器による振動力と、加圧
力を与えることにより、連続空隙を有するセメント硬化
体を得た。

【００８５】かくして得られた連続空隙を有するセメン
ト硬化体を型枠ごと常圧高温養生槽に入れ、蒸気養生
（常圧高温養生）を行った。なお、この常圧高温養生で
は、約３時間かけて当該セメント硬化体の温度を６５度
に昇温し、養生槽を６０〜７０℃の温度範囲（平均温度
６５℃）にて４時間程度保持して行った。

【００８６】常圧高温養生に続いて、当該セメント硬化
体をオートクレーブに入れ、高圧高温養生を行った。な
お、この高圧高温養生では、約３時間をかけて当該セメ
ント硬化体の温度を１８０℃に昇温し、この昇温と平行
して炉内圧を１０ｋｇ／ｃｍ^２に昇圧させた後、炉内を
１７０〜１９０℃の温度範囲（平均温度１８０℃）、及
び炉内圧を９〜１０ｋｇ／ｃｍ^２（平均圧９．８ｋｇ／
ｃｍ^２）にて４時間保持してから、２時間半かけて炉内
圧を常圧まで減圧するとともに、強制空冷により３時間
かけて炉内温度を１２０℃まで冷却してから、自然放熱
により室温まで冷却した。

【００８７】そして、このセメント硬化体を型枠から離
型することにより、本発明の連続空隙を有する多孔質セ
メント硬化体（空隙率２５％）を得た。

【００８８】実施例２ 粉体［粉体重量割合が６０重量％のポルトランドセメン
ト（比重：３．１６、粉末度：３，３００ｃｍ^２／ｇ）
及びシリカ混入混和剤として粉体重量割合が４０重量％
の分級フライアッシュ（粒度分布１．５〜２０μｍ 平
均粒径１０μｍ比重２．３８ 比表面積５５００ｃｍ^２
／ｇ）］に水粉体比２８重量％となる水及び高性能減水
剤を混合し、モルタルミキサーを用いて混練することに
より、シリカ混入混和材（分級フライアッシュ）を含有
するセメントペーストを得た以外は、実施例１と同様に
して、本発明の連続空隙を有する多孔質セメント硬化体
を得た。ところで、この場合、高性能減水剤としては、
市販のナフタリン系高性能減水剤を使用し、セメントに
対して３重量％となるように添加した。

【００８９】比較例１ シリカ混入混和材を混入しなかった以外は、実施例１と
同様にしてセメント硬化体を得た。これを比較例１とす
る。

【００９０】比較例２ 実施例１において、高圧高温養生を行わなかった以外
は、実施例１と同様にしてセメント硬化体を得た。これ
を比較例２とする。

【００９１】比較例３ 実施例２において、高圧高温養生を行わなかった以外
は、実施例２と同様にしてセメント硬化体を得た。これ
を比較例３とする。

【００９２】前記実施例１・２及び比較例１〜３につい
て、圧縮強度、ｐＨ値、Ｃａ（ＯＨ）_２生成量を測定
し、各硬化体の強度及びアルカリ成分溶出量について比
較試験した。その結果を、表１に示す。

【００９３】なお、ｐＨ値の試験については、各硬化体
を８８μｍ以下に粉砕し、蒸留水と粉末試料（粉末試料
１ｇに対して蒸留水１００ｍｌの固液比）を１０分間攪
拌した後のろ過液に対して行った。

【００９４】又、Ｃａ（ＯＨ）_２生成量の試験について
は、アセトン浸漬し、水和反応を完全に停止させた粉末
試料（真空乾燥１日）を、ＤＳＣ（示差走査熱量分析）
で分析し、各硬化体中に含まれるＣａ（ＯＨ）_２量を測
定し、参考例の測定値を１００として、それぞれの測定
値を比較することにより行った。

【００９５】

【表１】

【００９６】表１に示す結果から分かるように、実施例
１・２の本発明に係る連続空隙を有する多孔質セメント
硬化体は、各比較例のものと比べて、いずれもｐＨ値が
低く、Ｃａ（ＯＨ）_２の溶出量も少なく、しかも、圧縮
強度が総て高いことが確認された。

【００９７】特に、実施例１・２のものにおいては、比
較例のものと比べて、全くといっていいほどＣａ（Ｏ
Ｈ）_２の溶出がないことが確認された。

【００９８】ところで、前記各実施例においては、粗骨
材として砕石を使用しているが、この砕石と共に、或い
は、砕石に代えて、鉄鉱石等の重量骨材を混合して使用
することにより、本発明の連続空隙を有する多孔質セメ
ント硬化体の比重を調整することができる。

【００９９】即ち、粗骨材の一部ないしは全部に鉄鉱石
を使用することにより、本発明の比重を２．５ｔ／ｍ^３
以上に調整すると、本発明は玉石と同じような比重とな
り、流水中に投入された本発明が水流の勢いに押し流さ
れることを防止できるのである。

【０１００】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る連
続空隙を有する多孔質セメント硬化体の製造方法におい
ては、シリカを５５重量％以上含有する粗骨材表面に、
シリカ混入混和材、セメント、減水剤及び水を混合した
セメントペーストを付着させ、これを締め固めることに
より連続空隙を有するセメント硬化体を形成し、この連
続空隙を有するセメント硬化体に対し常圧高温養生と高
圧高温養生とを順次行うことによって、硬化、多孔質構
造に形成し、空隙率２５％以上で圧縮強度１８Ｎ／ｍｍ
² 以上の連続空隙を有する多孔質セメント硬化体を得る
ものであり、本発明に係る連続空隙を有する多孔質セメ
ント硬化体は、この方法によって製造されたものである
ので、経時変化が無く、高強度で且つアルカリ成分の溶
出が極力抑制される結果、環境材料として極めて優れた
機能を発揮するなどの効果が得られるのである。

【０１０１】即ち、本発明に係る連続空隙を有する多孔
質セメント硬化体は、連続空隙・多孔質構造に起因する
優れた吸着機能、及びその高強度性を活かした環境材料
として、水質浄化・大気浄化を高める浄化材、床下調湿
材、調湿防臭壁材、断熱・吸音ボード、パネル類、快適
な生活空間を構成する建築材料、緑化、培地材、土壌改
良材、植物育成の環境を改善する土木・農業資材等とし
て優れた機能を発揮するなどの効果を有するのである。

【０１０２】特に、上述の如く、通常のセメント硬化体
に含まれるアルカリ成分を結晶性ケイ酸カルシウム化合
物に変化させることにより、アルカリ成分の溶出を抑制
し、藻や海草等の植物、微生物、小動物等の棲息を阻害
することがなく、屋上緑化や側壁緑化用の資材、護岸や
魚礁に用いるコンクリートブロックや緑化基板コンクリ
ート材等として非常に好適に適用できるなどの効果を有
するのである。

【０１０３】そして、本発明の連続空隙を有する多孔質
セメント硬化体中に生成した結晶性ケイ酸カルシウム化
合物は、リン化合物を吸着するのであり、これにより、
一層水質浄化機能、大気浄化機能が向上するといった効
果も奏するのである。

【０１０４】又、本発明に用いられる粗骨材、シリカ混
入混和材、セメント、水及び減水剤などは、現在使用さ
れている比較的廉価な材料から選択して用いることがで
きるため、材料コストが抑えられるのであり、この観点
からも非常に実用性が高いなどの効果を奏するのであ
る。

【０１０５】更に、用いる粗骨材の種類及び粒子径を適
宜選択することにより、本発明の連続空隙を有する多孔
質セメント硬化体の空隙率や比重を自由に変化すること
ができるため、様々な分野、用途に対応した資材を製造
・提供することができるなどの効果も有するのである。

【０１０６】なかでも、粗骨材として重量骨材を用いた
場合、本発明の連続空隙を有する多孔質セメント硬化体
の比重が著しく大きくなり、流水や波の水勢によって押
し流されることが防止できるのであり、単に水中に投入
するという簡単な作業で河床や川岸、或いは海岸や海低
に敷設できるようになるなどの効果が得られるのであ
る。

【０１０７】なお、上述の如く、本発明の連続空隙を有
する多孔質セメント硬化体は、アルカリ成分の溶出が殆
どないものであるため、廃棄物として処理された後にお
いても、環境に悪影響を与えることが無く、自然に溶け
込んでいくなどの効果も奏するのである。

【０１０８】加えて、本発明に係る連続空隙を有する多
孔質セメント硬化体の製造方法においては、成形から常
圧高温養生完了までに約１日、次いで高圧高温養生にお
いて約１日と、合計で約２日程度の比較的短期間で完成
することができるため、生産性が著しく高くなるなどの
効果を奏するのである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ //(Ｃ０４Ｂ 28/04 Ｃ０４Ｂ 14:04 Ｚ 14:04 18:10 Ａ 18:10 24:20 24:20） 103:60 103:60 111:20 111:20 (72)発明者 田中 義人 福井県武生市北府１丁目２番38号 株式 会社ホクコン内 (56)参考文献 特開 平９−221371（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−228918（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−231185（ＪＰ，Ａ) 特公 平10−54306（ＪＰ，Ｂ２) 特許3379924（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 38/00 - 38/10

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリカを５５重量％以上含有する粗骨材
   表面に、シリカ混入混和材、セメント、減水剤及び水を
   混合したセメントペーストを付着し、締め固めることに
   より連続空隙を有するセメント硬化体を形成し、この連
   続空隙を有するセメント硬化体に対し常圧高温養生と高
   圧高温養生とを順次行うことによって、硬化、多孔質構
   造に形成し、空隙率２５％以上で圧縮強度１８Ｎ／ｍｍ
   ² 以上の連続空隙を有する多孔質セメント硬化体を得る
   ことを特徴とする連続空隙を有する多孔質セメント硬化
   体の製造方法。
2. 【請求項２】 連続空隙を有するセメント硬化体が、振
   動力、或いは振動力及び加圧力を併用することによっ
   て、締め固められたものである請求項１に記載の連続空
   隙を有する多孔質セメント硬化体の製造方法。
3. 【請求項３】 粗骨材の一部が重量骨材である請求項１
   又は２に記載の連続空隙を有する多孔質セメント硬化体
   の製造方法。
4. 【請求項４】 セメントペーストにおける水粉体比が、
   粉体１００重量部に対し、水１０〜５０重量部の比率で
   ある請求項１ないし３のいずれか１項に記載の連続空隙
   を有する多孔質セメント硬化体の製造方法。
5. 【請求項５】 シリカ混入混和材が石炭灰である請求項
   １ないし４のいずれか１項に記載の連続空隙を有する多
   孔質セメント硬化体の製造方法。
6. 【請求項６】 シリカ混入混和材量が総粉体量の３０〜
   ５０重量％である請求項１ないし５のいずれか１項に記
   載の連続空隙を有する多孔質セメント硬化体の製造方
   法。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれか１項に記載
   の連続空隙を有する多孔質セメント硬化体の製造方法に
   よって製造されたことを特徴とする連続空隙を有する多
   孔質セメント硬化体。