JP3787595B2 - 高耐久性シラス瓦およびその製造方法 - Google Patents
高耐久性シラス瓦およびその製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シラス４０〜６０ｗｔ％、セメント２５〜３０ｗｔ％、水１０〜１６ｗｔ％、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％の必須成分と、平均粒径０．１〜１μｍの石英０．１〜３％または平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカ０．１〜３ｗｔ％または平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩５〜１８ｗｔ％の少なくとも１種を用いることからなるセメントモルタルを、加圧脱水成形することにより得られるものであり、かさ比重が１．７〜２．３で、吸水率が小さく、曲げ強度と圧縮強度が大きく耐久性に優れる高耐久性シラス建築用板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
骨材が火山噴出物からなる加圧成形品として、下記の方法が提案されている。
【０００３】
シラスを焼いて得られる多孔性粒体を骨材とし、これにセメントと繊維素材を混合したものに、水を加えて成形する方法が提示されている（特願昭５０−１５７１５７号）
【０００４】
火山灰土と空洞を有する極めて比重の小さな火山礫砂とセメントと水と用いて、砂を用いた従来品より約３０〜５０％程度軽量化した瓦の製造方法が提示されている（特願昭５６−７００１８号）。
【０００５】
シラス粉と水さいスラグとセメントを用いた水硬性成形物の製造方法が示されており、水さいスラグをセメント量の７／３〜１／１用いることが望ましいとしている（特願昭６０−２６０４５８号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような成分から構成されるものでなく、シラス、セメント、水、流動化剤を必須成分とし、平均粒径０．１〜１μｍの石英または平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカまたは平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩のうち少なくとも１種類の副成分からなるシラスを用いた加圧脱水成形品であって、骨材に砂を用いた場合より５〜２０ｗｔ％軽量化したもので、曲げ強度が従来品と同等以上で、圧縮強度が大きく、耐久性に優れたシラス建築用板およびその製造方法を提供するものである。
【０００７】
従来、建築用板の補強には、石綿、ガラス繊維などの繊維状物質が使わるが、リサイクル時の粉砕工程で、繊維状物質がむき出しになって皮膚に刺したり、散乱して肺に突き刺さるなどの悪影響が懸念されるので、繊維状物質を用いることなく従来品と同等以上の強度を発現させることが課題である。
【０００８】
シラスは、細骨材として利用難い素材である。ＪＩＳ−Ａ−５３０８の細骨材の規定よると、シラスは３項目に適合しない。すなわち、（１）細かい粒度（１５０μｍ以下が１１〜４６％占める）、（２）高い吸水率（自然状態で吸水率が１０〜４０％）、（３）低真比重（真比重２．３〜２．５）の理由からである。更に、粒子の形が悪い（板状、角張った形状が多い）ので、生コンクリートにした場合に流動性が悪くなるという問題がある。
【０００９】
従来通りのやり方でシラスを細骨材の代替品として生コンクリートを製造すると、細かい粒子が多いこと、シラス自体が水を吸い易いこと、粒子形状が悪いことから、水量を多く必要とし、強度を補うためにセメント量を多くしなければならない。したがって、シラスを用いると、水量が多くなり、強度と耐久性が低下する。更に、セメント量が多くなることによってセメントの水和反応による収縮割れが起こりやすくなり耐久性が低下するとともに、コストも高くなるという問題がある。
【００１０】
シラスの粒度を細骨材のＪＩＳ規格に適合させるためには、１５０μｍ以下を篩選別ればよいが、自然状態の湿ったままでは篩が詰まり易く、微粒子も凝集したり１５０μｍ以上の粒に付着したりしているので、容易に微粒子を取り除くことはできない。そのため、乾燥工程を導入すると、篩下が１０〜４０％存在するので歩留まりが悪くなり、その分を製品に転化しなければならず、製品コストが上がる。更に、乾燥コストが価格上昇を招き、これらが実用化を阻む原因となる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シラスを全骨材成分の７０〜１００％用い、セメントと水と流動化剤と繊維状物質以外の無機添加材を組み合わせて、加圧脱水成形により、従来品より５〜２０％軽量化し、従来品と同等以上の曲げ強度を有する耐久性に優れたシラス建築用板およびその製造方法を提供するものであり、下記構成の発明である。
【００１２】
かさ比重１．７〜２．２で吸水率３〜１０％のシラス建築用板が、シラス４０〜６０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と水１０〜１６ｗｔ％と流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英０．１〜３ｗｔ％からなるモルタルを脱水成形したものである。
【００１３】
かさ比重１．８〜２．３で吸水率３〜１０％のシラス建築用板が、シラス４０〜５０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と水１０〜１４ｗｔ％と流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩５〜１８ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英０．１〜３ｗｔ％からなるモルタルを脱水成形したものである。
【００１４】
上記の何れかに記載のシラス建築用板の曲げ強度が５０〜１８０ｋｇｆ／ｃｍ２である。
【００１５】
上記の何れかに記載のシラス建築用板の圧縮強度が３００〜８００ｋｇｆ／ｃｍ２である。
【００１６】
シラス建築用板の製造方法が、シラス４０〜６０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英０．１〜３ｗｔ％を混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１６ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを４〜１０秒間かけて最大荷重（６０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）に徐々に加圧して脱水成形することである。
【００１７】
シラス建築用板の製造方法が、シラス４０〜５０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩５〜１８ｗｔ％を混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１４ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを４〜１０秒間かけて最大荷重（６０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）に徐々に加圧して脱水成形することである。
【００１８】
シラス建築用板の製造方法が、シラス４０〜５０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩５〜１８ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英とを混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１４ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを４〜１０秒間かけて最大荷重（６０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）に徐々に加圧して脱水成形することである。
【００１９】
シラス建築用板の製造方法が、シラス４０〜６０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英０．１〜３ｗｔ％とを混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１６ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを６０〜７０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間１次加圧し、８０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間２次加圧し、脱水成形することである。
【００２０】
シラス建築用板の製造方法が、シラス４０〜５０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩５〜１８ｗｔ％を混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１４ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを６０〜７０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間１次加圧し、８０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間２次加圧し、脱水成形することである。
【００２１】
シラス建築用板の製造方法が、シラス４０〜５０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩５〜１８ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英０．１〜３ｗｔ％とを混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１４ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを６０〜７０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間１次加圧し、８０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間２次加圧し、脱水成形することである。
【００２２】
本発明における建築用板とは、屋根板、天井板、床板、壁板のことである。かわら、タイル、コンクリートブロックも含まれる。
【００２３】
本発明における、かさ比重、吸水率は、ＪＩＳ−Ｒ−２２０５に規定される測定法を用いた値である。
【００２４】
本発明における、曲げ強度、圧縮強度は、ＪＩＳ−Ｒ−５２０１に規定される測定法を用いた値である。
【００２５】
本発明における屋外暴露は、鹿児島県薩摩郡鶴田町柏原において、平成１３年４月から平成１３年１１月まで屋外に設置しているものである。その評価として、外観検査と物性試験を行った。
【００２６】
本発明におけるシラスは、地学事典に書かれているものと同義である。すなわち、日本の南九州に広く分布する軽石流および降下軽石の非溶結火砕流堆積物のことである。
【００２７】
シラスのうち軽石流の堆積物が、シラスの中で最も賦存量（６８４億ｍ３）が多く、鹿児島県本土の面積の約５０％を占め、鹿児島湾周辺で厚さ数１０ｍ〜２００ｍの台地を形成しており、火山灰、軽石などが渾然一体となっている。この軽石流堆積物は、約２万２千年前の鹿児島湾奥部を噴出源としている。一般に灰白色で半固結状を呈し、多孔質であり、２ｍｍ以上の軽石を含み、幅広い粒径から構成されており、大部分は砂分および微砂分からなる。鉱物組成は、火山ガラス、斜長石を主成分とし、輝石、石英、磁鉄鉱などを副成分としている。シラスの真比重は、２．３〜２．５の範囲にある。化学組成は、ケイ酸分約７０ｗｔ％、アルミナ分約１４ｗｔ％、アルカリ酸化物約８ｗｔ％の順に含まれている。
【００２８】
本発明における硬質岩は、絶乾密度２．５〜２．７ｇ／ｃｍ３の砕石、砕砂や砂利のものである。
【００２９】
本発明における石英は、天然石英を主成分とする結晶質の微粒子からなり、平均粒径０．１〜１μｍの水に不溶であり、水に沈降する微粉末のものである。
【００３０】
本発明における非晶質シリカは、シリカを主成分とする平均粒径０．１〜１μｍの非晶質の微粒子からなる。フェロシリコン（珪素鉄）や金属シリコンを製造するとき、電気炉のなかで炭酸ガスとともに発生する煙霧（ダスト）を回収した微粉末のものも含まれる。
【００３１】
本発明における流動化剤は、セメントの分散性を良くし、水の添加量を少なくする効果があるものである。流動化剤には、アルキルアリルスルホン酸塩高縮合物、ナフタリンスルホン酸塩系、メラミンスルホン酸塩系のものであり、コンクリートに有害な塩化物を含まないものである。ポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤も同様な効果があり、これらも含む。
【００３２】
原材料の混合、攪拌、混練を行う装置としては、市販のモルタルミキサーでもよいが、一般にオムニミキサーと呼ばれる装置が適していた。これは、プロペラなどを用いず、比重の異なる原料同志を短時間での混合できる装置である
【００３３】
本発明における加圧脱水成形として、６０ｋｇｆ／ｃｍ２から１１０ｋｇｆ／ｃｍ２の加圧が可能である、平板状、ブロック状、タイル状、瓦状など複雑形状の成形が可能であり、加圧時間を制御可能な加圧脱水成形機を用いた。
【００３４】
シラスには、多孔質の粒子が多く混ざっており、真比重が２．３〜２．５であり、従来の細骨材に比べて、吸水率が高く、１５０μｍ以下の微粒子が多く存在し、比重が小さく、更には粒子形状が角張っており形が悪いという問題がある。このため、コンクリートを作る場合に、これらのことが原因で、性能のよいコンクリートができなかった。
【００３５】
この根本的とも言える問題とシラスを骨材として７０〜１００％用いるという課題と低コスト化と高強度という大きな問題の解決を図るため、原材料、製造工程、製造しやすさ、原材料、物性、コスト、リサイクル性、成形体の環境への負荷、屋外暴露のあらゆる課題を一つ一つ検討し、これらの問題を解決するシラス建築用板およびその製造方法を発明するに至った。
【００３６】
従来のシラスを用いたコンクリートでは、微細構造的な観点でみるとシラスとセメントと水が完全に密着していない。この状態で、シラスはコンクリート材料には不向きと判断されていた。
【００３７】
本発明によれば、シラスはコンクリート材料として優れた骨材となる。それについて説明する。
【００３８】
セメントの水和反応に必要な水量を確保し、且つ、セメントとシラスと水の３つを可能な限り緻密化、密着させることで、シラス本来の優れた物性を引き出すことが可能であり、これを実現さることによって、シラス量を最大限に増大させ、セメントと水を最小限にすることが可能になる。
【００３９】
そのためには、生コンクリートに含まれる過剰な水分を除去する必要があり、脱水成形法を工夫する必要がある。シラスを用いたモルタルは、シラス中に含まれる多くの微粒子の影響を受ける。シラスとセメントと水と少量の空気が混在しているモルタルは、シラスの微粒子の影響で粘性が高く、砂を用いた場合より密な状態であるため、あまりに急激に短時間（２秒未満）でプレスをすると、水と空気が除去されにくくなり、場合によっては、脱型後、層間剥離を起こし易く、変形と強度低下を招く。
【００４０】
この加圧工程において、過剰な水と空気を可能な限り除去するために、総加圧時間４〜１０秒の１段階のプレスまたは総加圧時間２〜８秒の２段階のプレスを行うことで、よりシラスとセメントと水との緻密化を図ることができる。
【００４１】
この加圧工程で、余分な空隙が除去され、セメントと水が万遍なくシラスの隅々まで充填してくれるので、シラスとセメントとの強固な接合が実現する。
【００４２】
シラスの真比重は２．３〜２．５で、全てのシラス粒子を潰したとしても、真比重２．６〜２．７の砂を用いる従来品よりも軽量化を図ることができる。
【００４３】
加圧成形だけでは、セメントと水を最小限に抑えることは出来ない。その為には、シラスとセメントと水を加圧成形の前の空練り時に、できるだけ均一に混合しておく必要がある。均一な混合の目安として、シラスとセメントの色むらが無くなるまで行う。その均一な混合を行う装置の一つとして、比重差の異なる原料の均一混合を得意とするオムニミキサーが適している。
【００４４】
まず、原材料の投入の順序について説明する。シラスは、吸水性が高く、水と接触させると内部に水分を取り組みやすく、投入順序によっては、水量が大きく変動するので、水の投入は一番最後とする。流動化剤の有効な使用法として、水で希釈した水溶液として用いる方が効果的である。固形の原料を乾式で均一に混合した後に、流動化剤の水溶液を最低限投入することで、水量を減らすことができる。
【００４５】
モルタルの製造においては、シラスとセメントと水を均一に分散混合することが必要であり、加圧成形後の層間剥離を防止するために気泡の混入を最小限に抑えることが重要である。そのための混練機の一つとして、オムニミキサーが適している。
【００４６】
このオムニミキサーを用いたモルタルの製造について述べる。まず、シラス、セメントをできるだけ均一に混合する。その目安として、１５０ｒｐｍ以下で２０〜６０秒間程度の混合が好ましい。次に、流動化剤を希釈した水溶液を必要量添加し、混練し、モルタルを得る。その混練方法の目安としては、１５０ｒｐｍで１５秒混練した後、１９０ｒｐｍ以上で８秒間混練を行うことで、シラスとセメントと水がよく分散した比較的気泡の少ないモルタルを得ることができる。
【００４７】
流動化剤を希釈した水溶液を添加し、混練した後の混練時間が長くなると、シラスが内部から徐々に水分を吸うので、モルタルが乾燥して、流動性が低下しないうちに、素早く加圧成形を行う。
【００４８】
１段階のプレスを行う場合は、４〜１０秒間かけて最大荷重（６０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）に徐々に加圧する脱水成形を行うことで脱型後の層間剥離を抑えることが可能である。
【００４９】
２段階のプレスを行う場合には、６０〜７０ｋｇｆ／ｃｍ２での１〜４秒間の１次加圧の後、最大荷重（８０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）での１〜４秒間の２次加圧による脱水成形を行うことにより、脱型後の層間剥離を抑えることが可能である。
【００５０】
このオムニミキサーでの均一混合と１段階または２段階の加圧脱水成形を組み合わせることによって、シラスを骨材として７０〜１００％用いることが可能となり、モルタルを用いたシラス建築用板としては、シラス／セメント／水の緻密構造に近づけることができ、軽量化にも係わらず、従来品と同等以上の強度を実現することができ、これまでの課題の解決に至った。
【００５１】
シラスを使う場合には、乾燥状態よりも吸水率の変動の少ない自然状態に近い方が適する。それは、シラスを乾燥してしまうと吸水率が大きくなり、混練時に水分を吸い続けるためである。自然状態のシラスには、１５０μｍ以下の微粒分が１１〜４６ｗｔ％存在するので、一度乾燥すると、微粒子同志が強固に凝結したり、シラス表面に微粒子が強く付着し、短時間のモルタル調整では、セメントとよく混合されない部分ができるので、強制乾燥はとくに必要がない。
【００５２】
平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカと平均粒径０．１〜１μｍの石英については、０．１〜３ｗｔ％の添加量で、曲げ強度と圧縮強度を５％〜５０％向上させる効果があり必要に応じて添加し、混練した。これらは、粒子が細かく水との接触で凝集しやすいので、その投入は、シラスと同時かその前に行う。
【００５３】
自然状態のシラスを用いることによって、乾燥コストの削減や１５０μｍ以下を篩う必要がなくシラスを１００％有効に活用できるという大きな利点がある。更には、シラスが湿った状態であるので、粉塵が舞うことが無く、作業環境的にも非常に好ましい。
【００５４】
本発明によるシラス加圧成形品は、構成成分の殆どがシラスからなり、粉砕したものは骨材に利用可能であり、無機補強繊維や鉄筋を用いていないので、リサイクル性に優れている。また、セメント量が少ないため、アルカリ溶出量が著しく小さく、環境にやさしい素材となっている。
【００５５】
これらの課題を解決するため、シラス、セメント、水、流動化剤、各種添加材の配合比及び配合方法、加圧成形法、曲げ破壊試験、屋外暴露試験を行い、検討と実験を行った結果、本発明に至った。
【００５６】
【発明の実施の形態】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５７】
実施例１ シラス／流動化剤／非晶質シリカ系 ２段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと（株）ポゾリス物産製の平均粒径０．２μｍの非晶質シリカ７ｋｇを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで６０秒間空練りを行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒攪拌し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練を行い、モルタルを得た。約３ｋｇのモルタルを分取し、（株）中野産業機械製の全自動製瓦機ＮＡＵ−Ｆ１型の金型にセットし、６５ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の１次加圧を行い、続いて１００ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の２次加圧を行い、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は１．８２、吸水率８．２％、曲げ強度は１２２ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００５８】
実施例２ シラス／流動化剤／石英系 ２段プレス
鹿児島県薩摩郡鶴田町柏原産の平均粒径２５０μｍのシラス１７６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと平均粒径０．３μｍの石英７ｋｇを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで６０秒間空練りを行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒攪拌し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練を行い、モルタルを得た。約５ｋｇのモルタルを分取し、（株）中野産業機械製の全自動製瓦機ＮＡＵ−Ｆ１型の金型にセットし、６５ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の１次加圧を行い、続いて１００ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の２次加圧を行い、余分な水分を除去し、成形体を得る。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間後のシラス加圧成形品のかさ比重は１．８３、吸水率５．９％、曲げ強度は１２４ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００５９】
実施例３ シラス／流動化剤／石英／非晶質シリカ系 ２段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと（株）ポゾリス物産製の平均粒径０．２μｍの非晶質シリカ３．５ｋｇと平均粒径０．３μｍの石英３．５ｋｇを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて１９０ｒｐｍで１５秒空練りし、次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒間混練し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練を行い、モルタルを得た。約３ｋｇのモルタルを分取し、（株）中野産業機械製の全自動製瓦機ＮＡＵ−Ｆ１型の金型にセットし、６５ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の１次加圧を行い、続いて１００ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の２次加圧を行い、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は１．８５、吸水率４．７％、曲げ強度は１３２ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６０】
実施例４ シラス／流動化剤／硬質岩系 ２段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１４４ｋｇと（有）辻産業製の平均粒径０．６５ｍｍの砂岩１６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８０ｋｇとを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで２０秒間行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１２０ｇを水４０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒間混練し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練を行い、モルタルを得た。約３ｋｇのモルタルを分取し、（株）中野産業機械製の全自動製瓦機ＮＡＵ−Ｆ１型の金型にセットし、６５ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の１次加圧を行い、続いて１００ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の２次加圧を行い、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は１．９８、吸水率８．７％、曲げ強度は１２０ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６１】
実施例５ シラス／流動化剤／硬質岩／石英系 ２段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと（有）辻産業製の平均粒径０．６５ｍｍの砂岩１６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと平均粒径０．３μｍの石英７ｋｇを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで２０秒間行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒間混練し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練を行い、モルタルを得た。約３ｋｇのモルタルを分取し、（株）中野産業機械製の全自動製瓦機ＮＡＵ−Ｆ１型の金型にセットし、６５ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の１次加圧を行い、続いて１００ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の２次加圧を行い、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は２．０５、吸水率７．１％、曲げ強度は１３１ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６２】
実施例６ シラス／流動化剤／硬質岩／非晶質シリカ系 ２段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと（有）辻産業製の平均粒径０．６５ｍｍの砂岩１６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと（株）ポゾリス物産製の平均粒径０．２μｍの非晶質シリカ７ｋｇとを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで２０秒間行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒間混練を行い、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練し、モルタルを得た。約３ｋｇのモルタルを分取し、（株）中野産業機械製の全自動製瓦機ＮＡＵ−Ｆ１型の金型にセットし、６５ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の１次加圧を行い、続いて１００ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の２次加圧を行い、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は２．０３、吸水率６．３％、曲げ強度は１２８ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６３】
実施例７ シラス／流動化剤／硬質岩／石英／非晶質シリカ系 ２段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと（有）辻産業製の平均粒径０．６５ｍｍの砂岩１６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと（株）ポゾリス物産製の平均粒径０．２μｍの非晶質シリカ３．５ｋｇと平均粒径０．３μｍの石英３．５ｋｇとを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで２０秒間行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒間混練し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練し、モルタルを得た。約３ｋｇのモルタルを分取し、（株）中野産業機械製の全自動製瓦機ＮＡＵ−Ｆ１型の金型にセットし、６５ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の１次加圧を行い、続いて１００ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の２次加圧を行い、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は２．０７、吸水率５．９％、曲げ強度は１３８ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６４】
実施例８ シラス／流動化剤／石英系の半年間の屋外暴露試験結果 ２段プレス
鹿児島県薩摩郡鶴田町柏原において、実施例２の建築用板を平成１３年４月に製造し屋外暴露した。約半年後の平成１３年１１月に取り外して、外観検査と物性評価を行った。かさ比重は１．８２、吸水率５．７％、曲げ強度は１２１ｋｇｆ／ｃｍ２であり、表面の亀裂や割れも無かった。
【００６５】
実施例９ シラス／流動化剤／非晶質シリカ系 １段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと（株）ポゾリス物産製の平均粒径０．２μｍの非晶質シリカ７ｋｇを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで６０秒間空練りを行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒攪拌し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練を行い、モルタルを得た。約５ｋｇのモルタルを分取し、三龍機工（株）製のプレス機の縦横３０ｃｍの金型にセットし、９秒間かけて徐々に１１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力に加圧し、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は１．８５、吸水率８．０％、曲げ強度は１１０ｋｇｆ／ｃｍ２、圧縮強度は４３８ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６６】
実施例１０ シラス／流動化剤／硬質岩／石英系 １段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと（有）辻産業製の平均粒径０．６５ｍｍの砂岩１６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと平均粒径０．３μｍの石英７ｋｇを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで２０秒間行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒間混練し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練を行い、モルタルを得た。約５ｋｇのモルタルを分取し、三龍機工（株）製のプレス機の縦横３０ｃｍの金型にセットし、９秒間かけて徐々に１１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力に加圧し、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は２．０４、吸水率８．１％、曲げ強度は１２５ｋｇｆ／ｃｍ２、圧縮強度は４８８ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６７】
実施例１１ シラス／流動化剤／硬質岩／非晶質シリカ系 １段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと（有）辻産業製の平均粒径０．６５ｍｍの砂岩１６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと（株）ポゾリス物産製の平均粒径０．２μｍの非晶質シリカ７ｋｇとを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで２０秒間行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒間混練を行い、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練し、モルタルを得た。約５ｋｇのモルタルを分取し、三龍機工（株）製のプレス機の縦横３０ｃｍの金型にセットし、９秒間かけて徐々に１１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力に加圧し、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は２．０２、吸水率６．８％、曲げ強度は１１９ｋｇｆ／ｃｍ２、圧縮強度は４９５ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６８】
実施例１２ シラス／流動化剤／硬質岩／石英／非晶質シリカ系 １段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと（有）辻産業製の平均粒径０．６５ｍｍの砂岩１６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと（株）ポゾリス物産製の平均粒径０．２μｍの非晶質シリカ３．５ｋｇと平均粒径０．３μｍの石英３．５ｋｇとを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで２０秒間行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒間混練し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練し、モルタルを得た。約５ｋｇのモルタルを分取し、三龍機工（株）製のプレス機の縦横３０ｃｍの金型にセットし、９秒間かけて徐々に１１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力に加圧し、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は２．０１、吸水率６．３％、曲げ強度は１２４ｋｇｆ／ｃｍ２、圧縮強度は５３７ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の特徴は、細骨材として致命的とも言える欠点を有するシラスを、全骨材成分の７０〜１００％と大量に用いながらも、構成材料と製造工程で克服し、従来品と同等以上の性能を有する加圧成形品を製造できることにある。
【００７０】
本発明によるシラス建築用板の優れた特性について述べる。
【００７１】
製造上の利点として、型離れが良く、またモルタルの伸び易いため細部に渡りモルタルが行き渡り、複雑形状のものでも滑らかな表面をもつ、高付加価値製品ができる。
従来品より軽量化が図られ、特に屋根材の場合、屋根葺きなどの屋根敷設の労力の低減と安全性の向上につながる。
【００７２】
建築用板の中で特に屋根材の軽量化により、家屋への荷重が軽減され、耐震性が向上し、地震災害時の被害を軽減できる。
【００７３】
本発明によるシラス加圧成形品は、石綿などの無機繊維を用いておらず、その殆どが環境にやさしい天然無機素材から成り、鉄筋も含まれていないので、リサイクルが容易である。
【００７４】
建築用板の敷設に伴う部分的な切断は、通常のコンクリートカッターで簡単に切断できるので施工が容易である。これにより、工期短縮によりコストを一段と下げることができる。
【００７５】
本発明によれば、従来技術で困難であった、シラスを細骨材として大量に用いることができるという画期的なものであり、一つの工場ラインで連続的に製造することが可能であり、南九州に大量に賦存するシラスなどの火山ガラス堆積物を用いて、世界中で求められている軽量高強度で耐久性に優れる建築用板を低コストで提供することが可能である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、シラス４０〜６０ｗｔ％、セメント２５〜３０ｗｔ％、水１０〜１６ｗｔ％、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％の必須成分と、平均粒径０．１〜１μｍの石英０．１〜３％または平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカ０．１〜３ｗｔ％または平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩５〜１８ｗｔ％の少なくとも１種を用いることからなるセメントモルタルを、加圧脱水成形することにより得られるものであり、かさ比重が１．７〜２．３で、吸水率が小さく、曲げ強度と圧縮強度が大きく耐久性に優れる高耐久性シラス建築用板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
骨材が火山噴出物からなる加圧成形品として、下記の方法が提案されている。
【０００３】
シラスを焼いて得られる多孔性粒体を骨材とし、これにセメントと繊維素材を混合したものに、水を加えて成形する方法が提示されている（特願昭５０−１５７１５７号）
【０００４】
火山灰土と空洞を有する極めて比重の小さな火山礫砂とセメントと水と用いて、砂を用いた従来品より約３０〜５０％程度軽量化した瓦の製造方法が提示されている（特願昭５６−７００１８号）。
【０００５】
シラス粉と水さいスラグとセメントを用いた水硬性成形物の製造方法が示されており、水さいスラグをセメント量の７／３〜１／１用いることが望ましいとしている（特願昭６０−２６０４５８号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような成分から構成されるものでなく、シラス、セメント、水、流動化剤を必須成分とし、平均粒径０．１〜１μｍの石英または平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカまたは平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩のうち少なくとも１種類の副成分からなるシラスを用いた加圧脱水成形品であって、骨材に砂を用いた場合より５〜２０ｗｔ％軽量化したもので、曲げ強度が従来品と同等以上で、圧縮強度が大きく、耐久性に優れたシラス建築用板およびその製造方法を提供するものである。
【０００７】
従来、建築用板の補強には、石綿、ガラス繊維などの繊維状物質が使わるが、リサイクル時の粉砕工程で、繊維状物質がむき出しになって皮膚に刺したり、散乱して肺に突き刺さるなどの悪影響が懸念されるので、繊維状物質を用いることなく従来品と同等以上の強度を発現させることが課題である。
【０００８】
シラスは、細骨材として利用難い素材である。ＪＩＳ−Ａ−５３０８の細骨材の規定よると、シラスは３項目に適合しない。すなわち、（１）細かい粒度（１５０μｍ以下が１１〜４６％占める）、（２）高い吸水率（自然状態で吸水率が１０〜４０％）、（３）低真比重（真比重２．３〜２．５）の理由からである。更に、粒子の形が悪い（板状、角張った形状が多い）ので、生コンクリートにした場合に流動性が悪くなるという問題がある。
【０００９】
従来通りのやり方でシラスを細骨材の代替品として生コンクリートを製造すると、細かい粒子が多いこと、シラス自体が水を吸い易いこと、粒子形状が悪いことから、水量を多く必要とし、強度を補うためにセメント量を多くしなければならない。したがって、シラスを用いると、水量が多くなり、強度と耐久性が低下する。更に、セメント量が多くなることによってセメントの水和反応による収縮割れが起こりやすくなり耐久性が低下するとともに、コストも高くなるという問題がある。
【００１０】
シラスの粒度を細骨材のＪＩＳ規格に適合させるためには、１５０μｍ以下を篩選別ればよいが、自然状態の湿ったままでは篩が詰まり易く、微粒子も凝集したり１５０μｍ以上の粒に付着したりしているので、容易に微粒子を取り除くことはできない。そのため、乾燥工程を導入すると、篩下が１０〜４０％存在するので歩留まりが悪くなり、その分を製品に転化しなければならず、製品コストが上がる。更に、乾燥コストが価格上昇を招き、これらが実用化を阻む原因となる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シラスを全骨材成分の７０〜１００％用い、セメントと水と流動化剤と繊維状物質以外の無機添加材を組み合わせて、加圧脱水成形により、従来品より５〜２０％軽量化し、従来品と同等以上の曲げ強度を有する耐久性に優れたシラス建築用板およびその製造方法を提供するものであり、下記構成の発明である。
【００１２】
かさ比重１．７〜２．２で吸水率３〜１０％のシラス建築用板が、シラス４０〜６０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と水１０〜１６ｗｔ％と流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英０．１〜３ｗｔ％からなるモルタルを脱水成形したものである。
【００１３】
かさ比重１．８〜２．３で吸水率３〜１０％のシラス建築用板が、シラス４０〜５０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と水１０〜１４ｗｔ％と流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩５〜１８ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英０．１〜３ｗｔ％からなるモルタルを脱水成形したものである。
【００１４】
上記の何れかに記載のシラス建築用板の曲げ強度が５０〜１８０ｋｇｆ／ｃｍ２である。
【００１５】
上記の何れかに記載のシラス建築用板の圧縮強度が３００〜８００ｋｇｆ／ｃｍ２である。
【００１６】
シラス建築用板の製造方法が、シラス４０〜６０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英０．１〜３ｗｔ％を混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１６ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを４〜１０秒間かけて最大荷重（６０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）に徐々に加圧して脱水成形することである。
【００１７】
シラス建築用板の製造方法が、シラス４０〜５０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩５〜１８ｗｔ％を混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１４ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを４〜１０秒間かけて最大荷重（６０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）に徐々に加圧して脱水成形することである。
【００１８】
シラス建築用板の製造方法が、シラス４０〜５０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩５〜１８ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英とを混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１４ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを４〜１０秒間かけて最大荷重（６０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）に徐々に加圧して脱水成形することである。
【００１９】
シラス建築用板の製造方法が、シラス４０〜６０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英０．１〜３ｗｔ％とを混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１６ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを６０〜７０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間１次加圧し、８０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間２次加圧し、脱水成形することである。
【００２０】
シラス建築用板の製造方法が、シラス４０〜５０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩５〜１８ｗｔ％を混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１４ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを６０〜７０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間１次加圧し、８０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間２次加圧し、脱水成形することである。
【００２１】
シラス建築用板の製造方法が、シラス４０〜５０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩５〜１８ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英０．１〜３ｗｔ％とを混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１４ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを６０〜７０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間１次加圧し、８０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間２次加圧し、脱水成形することである。
【００２２】
本発明における建築用板とは、屋根板、天井板、床板、壁板のことである。かわら、タイル、コンクリートブロックも含まれる。
【００２３】
本発明における、かさ比重、吸水率は、ＪＩＳ−Ｒ−２２０５に規定される測定法を用いた値である。
【００２４】
本発明における、曲げ強度、圧縮強度は、ＪＩＳ−Ｒ−５２０１に規定される測定法を用いた値である。
【００２５】
本発明における屋外暴露は、鹿児島県薩摩郡鶴田町柏原において、平成１３年４月から平成１３年１１月まで屋外に設置しているものである。その評価として、外観検査と物性試験を行った。
【００２６】
本発明におけるシラスは、地学事典に書かれているものと同義である。すなわち、日本の南九州に広く分布する軽石流および降下軽石の非溶結火砕流堆積物のことである。
【００２７】
シラスのうち軽石流の堆積物が、シラスの中で最も賦存量（６８４億ｍ３）が多く、鹿児島県本土の面積の約５０％を占め、鹿児島湾周辺で厚さ数１０ｍ〜２００ｍの台地を形成しており、火山灰、軽石などが渾然一体となっている。この軽石流堆積物は、約２万２千年前の鹿児島湾奥部を噴出源としている。一般に灰白色で半固結状を呈し、多孔質であり、２ｍｍ以上の軽石を含み、幅広い粒径から構成されており、大部分は砂分および微砂分からなる。鉱物組成は、火山ガラス、斜長石を主成分とし、輝石、石英、磁鉄鉱などを副成分としている。シラスの真比重は、２．３〜２．５の範囲にある。化学組成は、ケイ酸分約７０ｗｔ％、アルミナ分約１４ｗｔ％、アルカリ酸化物約８ｗｔ％の順に含まれている。
【００２８】
本発明における硬質岩は、絶乾密度２．５〜２．７ｇ／ｃｍ３の砕石、砕砂や砂利のものである。
【００２９】
本発明における石英は、天然石英を主成分とする結晶質の微粒子からなり、平均粒径０．１〜１μｍの水に不溶であり、水に沈降する微粉末のものである。
【００３０】
本発明における非晶質シリカは、シリカを主成分とする平均粒径０．１〜１μｍの非晶質の微粒子からなる。フェロシリコン（珪素鉄）や金属シリコンを製造するとき、電気炉のなかで炭酸ガスとともに発生する煙霧（ダスト）を回収した微粉末のものも含まれる。
【００３１】
本発明における流動化剤は、セメントの分散性を良くし、水の添加量を少なくする効果があるものである。流動化剤には、アルキルアリルスルホン酸塩高縮合物、ナフタリンスルホン酸塩系、メラミンスルホン酸塩系のものであり、コンクリートに有害な塩化物を含まないものである。ポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤も同様な効果があり、これらも含む。
【００３２】
原材料の混合、攪拌、混練を行う装置としては、市販のモルタルミキサーでもよいが、一般にオムニミキサーと呼ばれる装置が適していた。これは、プロペラなどを用いず、比重の異なる原料同志を短時間での混合できる装置である
【００３３】
本発明における加圧脱水成形として、６０ｋｇｆ／ｃｍ２から１１０ｋｇｆ／ｃｍ２の加圧が可能である、平板状、ブロック状、タイル状、瓦状など複雑形状の成形が可能であり、加圧時間を制御可能な加圧脱水成形機を用いた。
【００３４】
シラスには、多孔質の粒子が多く混ざっており、真比重が２．３〜２．５であり、従来の細骨材に比べて、吸水率が高く、１５０μｍ以下の微粒子が多く存在し、比重が小さく、更には粒子形状が角張っており形が悪いという問題がある。このため、コンクリートを作る場合に、これらのことが原因で、性能のよいコンクリートができなかった。
【００３５】
この根本的とも言える問題とシラスを骨材として７０〜１００％用いるという課題と低コスト化と高強度という大きな問題の解決を図るため、原材料、製造工程、製造しやすさ、原材料、物性、コスト、リサイクル性、成形体の環境への負荷、屋外暴露のあらゆる課題を一つ一つ検討し、これらの問題を解決するシラス建築用板およびその製造方法を発明するに至った。
【００３６】
従来のシラスを用いたコンクリートでは、微細構造的な観点でみるとシラスとセメントと水が完全に密着していない。この状態で、シラスはコンクリート材料には不向きと判断されていた。
【００３７】
本発明によれば、シラスはコンクリート材料として優れた骨材となる。それについて説明する。
【００３８】
セメントの水和反応に必要な水量を確保し、且つ、セメントとシラスと水の３つを可能な限り緻密化、密着させることで、シラス本来の優れた物性を引き出すことが可能であり、これを実現さることによって、シラス量を最大限に増大させ、セメントと水を最小限にすることが可能になる。
【００３９】
そのためには、生コンクリートに含まれる過剰な水分を除去する必要があり、脱水成形法を工夫する必要がある。シラスを用いたモルタルは、シラス中に含まれる多くの微粒子の影響を受ける。シラスとセメントと水と少量の空気が混在しているモルタルは、シラスの微粒子の影響で粘性が高く、砂を用いた場合より密な状態であるため、あまりに急激に短時間（２秒未満）でプレスをすると、水と空気が除去されにくくなり、場合によっては、脱型後、層間剥離を起こし易く、変形と強度低下を招く。
【００４０】
この加圧工程において、過剰な水と空気を可能な限り除去するために、総加圧時間４〜１０秒の１段階のプレスまたは総加圧時間２〜８秒の２段階のプレスを行うことで、よりシラスとセメントと水との緻密化を図ることができる。
【００４１】
この加圧工程で、余分な空隙が除去され、セメントと水が万遍なくシラスの隅々まで充填してくれるので、シラスとセメントとの強固な接合が実現する。
【００４２】
シラスの真比重は２．３〜２．５で、全てのシラス粒子を潰したとしても、真比重２．６〜２．７の砂を用いる従来品よりも軽量化を図ることができる。
【００４３】
加圧成形だけでは、セメントと水を最小限に抑えることは出来ない。その為には、シラスとセメントと水を加圧成形の前の空練り時に、できるだけ均一に混合しておく必要がある。均一な混合の目安として、シラスとセメントの色むらが無くなるまで行う。その均一な混合を行う装置の一つとして、比重差の異なる原料の均一混合を得意とするオムニミキサーが適している。
【００４４】
まず、原材料の投入の順序について説明する。シラスは、吸水性が高く、水と接触させると内部に水分を取り組みやすく、投入順序によっては、水量が大きく変動するので、水の投入は一番最後とする。流動化剤の有効な使用法として、水で希釈した水溶液として用いる方が効果的である。固形の原料を乾式で均一に混合した後に、流動化剤の水溶液を最低限投入することで、水量を減らすことができる。
【００４５】
モルタルの製造においては、シラスとセメントと水を均一に分散混合することが必要であり、加圧成形後の層間剥離を防止するために気泡の混入を最小限に抑えることが重要である。そのための混練機の一つとして、オムニミキサーが適している。
【００４６】
このオムニミキサーを用いたモルタルの製造について述べる。まず、シラス、セメントをできるだけ均一に混合する。その目安として、１５０ｒｐｍ以下で２０〜６０秒間程度の混合が好ましい。次に、流動化剤を希釈した水溶液を必要量添加し、混練し、モルタルを得る。その混練方法の目安としては、１５０ｒｐｍで１５秒混練した後、１９０ｒｐｍ以上で８秒間混練を行うことで、シラスとセメントと水がよく分散した比較的気泡の少ないモルタルを得ることができる。
【００４７】
流動化剤を希釈した水溶液を添加し、混練した後の混練時間が長くなると、シラスが内部から徐々に水分を吸うので、モルタルが乾燥して、流動性が低下しないうちに、素早く加圧成形を行う。
【００４８】
１段階のプレスを行う場合は、４〜１０秒間かけて最大荷重（６０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）に徐々に加圧する脱水成形を行うことで脱型後の層間剥離を抑えることが可能である。
【００４９】
２段階のプレスを行う場合には、６０〜７０ｋｇｆ／ｃｍ２での１〜４秒間の１次加圧の後、最大荷重（８０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）での１〜４秒間の２次加圧による脱水成形を行うことにより、脱型後の層間剥離を抑えることが可能である。
【００５０】
このオムニミキサーでの均一混合と１段階または２段階の加圧脱水成形を組み合わせることによって、シラスを骨材として７０〜１００％用いることが可能となり、モルタルを用いたシラス建築用板としては、シラス／セメント／水の緻密構造に近づけることができ、軽量化にも係わらず、従来品と同等以上の強度を実現することができ、これまでの課題の解決に至った。
【００５１】
シラスを使う場合には、乾燥状態よりも吸水率の変動の少ない自然状態に近い方が適する。それは、シラスを乾燥してしまうと吸水率が大きくなり、混練時に水分を吸い続けるためである。自然状態のシラスには、１５０μｍ以下の微粒分が１１〜４６ｗｔ％存在するので、一度乾燥すると、微粒子同志が強固に凝結したり、シラス表面に微粒子が強く付着し、短時間のモルタル調整では、セメントとよく混合されない部分ができるので、強制乾燥はとくに必要がない。
【００５２】
平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカと平均粒径０．１〜１μｍの石英については、０．１〜３ｗｔ％の添加量で、曲げ強度と圧縮強度を５％〜５０％向上させる効果があり必要に応じて添加し、混練した。これらは、粒子が細かく水との接触で凝集しやすいので、その投入は、シラスと同時かその前に行う。
【００５３】
自然状態のシラスを用いることによって、乾燥コストの削減や１５０μｍ以下を篩う必要がなくシラスを１００％有効に活用できるという大きな利点がある。更には、シラスが湿った状態であるので、粉塵が舞うことが無く、作業環境的にも非常に好ましい。
【００５４】
本発明によるシラス加圧成形品は、構成成分の殆どがシラスからなり、粉砕したものは骨材に利用可能であり、無機補強繊維や鉄筋を用いていないので、リサイクル性に優れている。また、セメント量が少ないため、アルカリ溶出量が著しく小さく、環境にやさしい素材となっている。
【００５５】
これらの課題を解決するため、シラス、セメント、水、流動化剤、各種添加材の配合比及び配合方法、加圧成形法、曲げ破壊試験、屋外暴露試験を行い、検討と実験を行った結果、本発明に至った。
【００５６】
【発明の実施の形態】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５７】
実施例１ シラス／流動化剤／非晶質シリカ系 ２段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと（株）ポゾリス物産製の平均粒径０．２μｍの非晶質シリカ７ｋｇを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで６０秒間空練りを行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒攪拌し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練を行い、モルタルを得た。約３ｋｇのモルタルを分取し、（株）中野産業機械製の全自動製瓦機ＮＡＵ−Ｆ１型の金型にセットし、６５ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の１次加圧を行い、続いて１００ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の２次加圧を行い、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は１．８２、吸水率８．２％、曲げ強度は１２２ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００５８】
実施例２ シラス／流動化剤／石英系 ２段プレス
鹿児島県薩摩郡鶴田町柏原産の平均粒径２５０μｍのシラス１７６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと平均粒径０．３μｍの石英７ｋｇを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで６０秒間空練りを行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒攪拌し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練を行い、モルタルを得た。約５ｋｇのモルタルを分取し、（株）中野産業機械製の全自動製瓦機ＮＡＵ−Ｆ１型の金型にセットし、６５ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の１次加圧を行い、続いて１００ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の２次加圧を行い、余分な水分を除去し、成形体を得る。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間後のシラス加圧成形品のかさ比重は１．８３、吸水率５．９％、曲げ強度は１２４ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００５９】
実施例３ シラス／流動化剤／石英／非晶質シリカ系 ２段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと（株）ポゾリス物産製の平均粒径０．２μｍの非晶質シリカ３．５ｋｇと平均粒径０．３μｍの石英３．５ｋｇを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて１９０ｒｐｍで１５秒空練りし、次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒間混練し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練を行い、モルタルを得た。約３ｋｇのモルタルを分取し、（株）中野産業機械製の全自動製瓦機ＮＡＵ−Ｆ１型の金型にセットし、６５ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の１次加圧を行い、続いて１００ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の２次加圧を行い、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は１．８５、吸水率４．７％、曲げ強度は１３２ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６０】
実施例４ シラス／流動化剤／硬質岩系 ２段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１４４ｋｇと（有）辻産業製の平均粒径０．６５ｍｍの砂岩１６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８０ｋｇとを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで２０秒間行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１２０ｇを水４０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒間混練し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練を行い、モルタルを得た。約３ｋｇのモルタルを分取し、（株）中野産業機械製の全自動製瓦機ＮＡＵ−Ｆ１型の金型にセットし、６５ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の１次加圧を行い、続いて１００ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の２次加圧を行い、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は１．９８、吸水率８．７％、曲げ強度は１２０ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６１】
実施例５ シラス／流動化剤／硬質岩／石英系 ２段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと（有）辻産業製の平均粒径０．６５ｍｍの砂岩１６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと平均粒径０．３μｍの石英７ｋｇを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで２０秒間行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒間混練し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練を行い、モルタルを得た。約３ｋｇのモルタルを分取し、（株）中野産業機械製の全自動製瓦機ＮＡＵ−Ｆ１型の金型にセットし、６５ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の１次加圧を行い、続いて１００ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の２次加圧を行い、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は２．０５、吸水率７．１％、曲げ強度は１３１ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６２】
実施例６ シラス／流動化剤／硬質岩／非晶質シリカ系 ２段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと（有）辻産業製の平均粒径０．６５ｍｍの砂岩１６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと（株）ポゾリス物産製の平均粒径０．２μｍの非晶質シリカ７ｋｇとを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで２０秒間行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒間混練を行い、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練し、モルタルを得た。約３ｋｇのモルタルを分取し、（株）中野産業機械製の全自動製瓦機ＮＡＵ−Ｆ１型の金型にセットし、６５ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の１次加圧を行い、続いて１００ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の２次加圧を行い、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は２．０３、吸水率６．３％、曲げ強度は１２８ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６３】
実施例７ シラス／流動化剤／硬質岩／石英／非晶質シリカ系 ２段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと（有）辻産業製の平均粒径０．６５ｍｍの砂岩１６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと（株）ポゾリス物産製の平均粒径０．２μｍの非晶質シリカ３．５ｋｇと平均粒径０．３μｍの石英３．５ｋｇとを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで２０秒間行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒間混練し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練し、モルタルを得た。約３ｋｇのモルタルを分取し、（株）中野産業機械製の全自動製瓦機ＮＡＵ−Ｆ１型の金型にセットし、６５ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の１次加圧を行い、続いて１００ｋｇｆ／ｃｍ２で２秒間の２次加圧を行い、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は２．０７、吸水率５．９％、曲げ強度は１３８ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６４】
実施例８ シラス／流動化剤／石英系の半年間の屋外暴露試験結果 ２段プレス
鹿児島県薩摩郡鶴田町柏原において、実施例２の建築用板を平成１３年４月に製造し屋外暴露した。約半年後の平成１３年１１月に取り外して、外観検査と物性評価を行った。かさ比重は１．８２、吸水率５．７％、曲げ強度は１２１ｋｇｆ／ｃｍ２であり、表面の亀裂や割れも無かった。
【００６５】
実施例９ シラス／流動化剤／非晶質シリカ系 １段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと（株）ポゾリス物産製の平均粒径０．２μｍの非晶質シリカ７ｋｇを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで６０秒間空練りを行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒攪拌し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練を行い、モルタルを得た。約５ｋｇのモルタルを分取し、三龍機工（株）製のプレス機の縦横３０ｃｍの金型にセットし、９秒間かけて徐々に１１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力に加圧し、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は１．８５、吸水率８．０％、曲げ強度は１１０ｋｇｆ／ｃｍ２、圧縮強度は４３８ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６６】
実施例１０ シラス／流動化剤／硬質岩／石英系 １段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと（有）辻産業製の平均粒径０．６５ｍｍの砂岩１６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと平均粒径０．３μｍの石英７ｋｇを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで２０秒間行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒間混練し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練を行い、モルタルを得た。約５ｋｇのモルタルを分取し、三龍機工（株）製のプレス機の縦横３０ｃｍの金型にセットし、９秒間かけて徐々に１１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力に加圧し、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は２．０４、吸水率８．１％、曲げ強度は１２５ｋｇｆ／ｃｍ２、圧縮強度は４８８ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６７】
実施例１１ シラス／流動化剤／硬質岩／非晶質シリカ系 １段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと（有）辻産業製の平均粒径０．６５ｍｍの砂岩１６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと（株）ポゾリス物産製の平均粒径０．２μｍの非晶質シリカ７ｋｇとを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで２０秒間行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒間混練を行い、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練し、モルタルを得た。約５ｋｇのモルタルを分取し、三龍機工（株）製のプレス機の縦横３０ｃｍの金型にセットし、９秒間かけて徐々に１１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力に加圧し、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は２．０２、吸水率６．８％、曲げ強度は１１９ｋｇｆ／ｃｍ２、圧縮強度は４９５ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６８】
実施例１２ シラス／流動化剤／硬質岩／石英／非晶質シリカ系 １段プレス
鹿児島県薩摩郡宮之城町平川産の平均粒径２１０μｍのシラスを網フルイで篩った５ｍｍの篩下を１７６ｋｇと（有）辻産業製の平均粒径０．６５ｍｍの砂岩１６ｋｇと太平洋セメント（株）製の普通ポルトランドセメント８８ｋｇと（株）ポゾリス物産製の平均粒径０．２μｍの非晶質シリカ３．５ｋｇと平均粒径０．３μｍの石英３．５ｋｇとを添加し、千代田技研工業（株）製のオムニミキサーＯＭ−１５０ＮＢ６型にて混合と攪拌を８０ｒｐｍで２０秒間行った。次に、竹本油脂（株）製のアルキルアリルスルホン酸塩縮合物を主成分とする流動化剤ハイフルード１５０ｇを水５０ｋｇに希釈した水溶液を添加し、混練し、８０ｒｐｍで１５秒間混練し、次に１９０ｒｐｍで８秒間混練し、モルタルを得た。約５ｋｇのモルタルを分取し、三龍機工（株）製のプレス機の縦横３０ｃｍの金型にセットし、９秒間かけて徐々に１１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力に加圧し、余分な水分を除去し、成形体を得た。得られた成形体をそのまま平置きのまま棚で１日間室温養生し、屋外で自然養生を行った。４週間養生後のシラス加圧成形品のかさ比重は２．０１、吸水率６．３％、曲げ強度は１２４ｋｇｆ／ｃｍ２、圧縮強度は５３７ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の特徴は、細骨材として致命的とも言える欠点を有するシラスを、全骨材成分の７０〜１００％と大量に用いながらも、構成材料と製造工程で克服し、従来品と同等以上の性能を有する加圧成形品を製造できることにある。
【００７０】
本発明によるシラス建築用板の優れた特性について述べる。
【００７１】
製造上の利点として、型離れが良く、またモルタルの伸び易いため細部に渡りモルタルが行き渡り、複雑形状のものでも滑らかな表面をもつ、高付加価値製品ができる。
従来品より軽量化が図られ、特に屋根材の場合、屋根葺きなどの屋根敷設の労力の低減と安全性の向上につながる。
【００７２】
建築用板の中で特に屋根材の軽量化により、家屋への荷重が軽減され、耐震性が向上し、地震災害時の被害を軽減できる。
【００７３】
本発明によるシラス加圧成形品は、石綿などの無機繊維を用いておらず、その殆どが環境にやさしい天然無機素材から成り、鉄筋も含まれていないので、リサイクルが容易である。
【００７４】
建築用板の敷設に伴う部分的な切断は、通常のコンクリートカッターで簡単に切断できるので施工が容易である。これにより、工期短縮によりコストを一段と下げることができる。
【００７５】
本発明によれば、従来技術で困難であった、シラスを細骨材として大量に用いることができるという画期的なものであり、一つの工場ラインで連続的に製造することが可能であり、南九州に大量に賦存するシラスなどの火山ガラス堆積物を用いて、世界中で求められている軽量高強度で耐久性に優れる建築用板を低コストで提供することが可能である。
Claims (10)
- シラス４０〜６０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と水１０〜１６ｗｔ％と流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英０．１〜３ｗｔ％からなるモルタルを脱水成形してなる、かさ比重１．７〜２．２で吸水率３〜１０％のシラス建築用板。
- シラス４０〜５０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と水１０〜１４ｗｔ％と流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩５〜１８ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英０．１〜３ｗｔ％からなるモルタルを脱水成形してなる、かさ比重１．８〜２．３で吸水率３〜１０％のシラス建築用板。
- 曲げ強度が５０〜１８０ｋｇｆ／ｃｍ２である請求項１から請求項２の何れかに記載のシラス建築用板。
- 圧縮強度が３００〜８００ｋｇｆ／ｃｍ２である請求項１から請求項３の何れかに記載のシラス建築用板。
- シラス４０〜６０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英０．１〜３ｗｔ％を混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１６ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを４〜１０秒間かけて最大荷重（６０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）に徐々に加圧して脱水成形するシラス建築用板の製造方法。
- シラス４０〜５０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩５〜１８ｗｔ％を混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１４ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを４〜１０秒間かけて最大荷重（６０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）に徐々に加圧して脱水成形するシラス建築用板の製造方法。
- シラス４０〜５０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩５〜１８ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英０．１〜３ｗｔ％とを混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１４ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを４〜１０秒間かけて最大荷重（６０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）に徐々に加圧して脱水成形するシラス建築用板の製造方法。
- シラス４０〜６０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英０．１〜３ｗｔ％とを混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１６ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを６０〜７０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間１次加圧し、８０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間２次加圧し、脱水成形するシラス建築用板の製造方法。
- シラス４０〜５０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩５〜１８ｗｔ％を混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１４ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを６０〜７０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間１次加圧し、８０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間２次加圧し、脱水成形するシラス建築用板の製造方法。
- シラス４０〜５０ｗｔ％とセメント２５〜３０ｗｔ％と平均粒径０．５〜３ｍｍの硬質岩５〜１８ｗｔ％と平均粒径０．１〜１μｍの非晶質シリカおよび／または石英０．１〜３ｗｔ％とを混合し、攪拌し、流動化剤０．２〜０．５ｗｔ％と水１０〜１４ｗｔ％とを混合した水溶液を添加し、混練し、モルタルを作製し、次いで、これを６０〜７０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間１次加圧し、８０〜１１０ｋｇｆ／ｃｍ２で１〜４秒間２次加圧し、脱水成形するシラス建築用板の製造方法。
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