JP3808268B2

JP3808268B2 - Calcium silicate compact

Info

Publication number: JP3808268B2
Application number: JP2000024666A
Authority: JP
Inventors: 茂中川; 健司田島; 章博今井
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 2000-02-02
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2020-02-02
Also published as: JP2001220210A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、珪酸カルシウム成形体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題の高まりから、各地の焼却場で焼却灰を溶融スラグ化し、ダイオキシン等を無害化する処理が行われており、また、該溶融スラグの利用検討がなされている。
【０００３】
例えば、本願出願人に係る出願の特開平１１−１８０７４１号公報には、粒度３００μm 以下の焼却灰溶融スラグ５〜６０重量％とセメントおよび珪酸質原料からなり、ＣａＯ／ＳｉＯ₂（Ｃ／Ｓ）のモル比が０．５〜１．２である珪酸カルシウム成形用組成物が開示されており、該珪酸カルシウム成形用組成物によれば、焼却灰溶融スラグを有効に利用して、焼却灰溶融スラグの成分に左右されず高強度・低重量であって建築材料への使用に好適な珪酸カルシウムを得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、建築材料には高強度（曲げ強度、圧縮強度）に加えて高い靱性（曲げタフネス）も要求されることがある。この場合、特開平１１−１８０７４１号公報記載の珪酸カルシウム成形体は高強度ではあるが曲げタフネスが十分でないという問題があった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、産業廃棄物として処分されている焼却灰溶融スラグを多量に用いた場合でも、曲げ強度及び曲げタフネスが共に優れる珪酸カルシウム成形体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、従来より珪酸カルシウム成形体の製造原料として焼却灰溶融スラグと共に用いられてきた珪石等の珪酸質原料に代えてフライアッシュを特定量配合してオートクレーブ中で養生し硬化させれば、得られる珪酸カルシウム成形体がポゾラン反応していない未反応のフライアッシュを含むことにより十分な曲げ強度及び曲げタフネスを有することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、セメント、焼却灰溶融スラグ、フライアッシュ、充填材及び繊維を含むスラリーを成形しオートクレーブ中で養生し硬化させた珪酸カルシウム成形体であって、
該フライアッシュが平均粒径が５〜２０μｍの球状フライアッシュであり、
該スラリーにおいて、該セメント、該焼却灰溶融スラグ、該フライアッシュ、該充填材及び該繊維の合計量に対し、該セメントが１５〜５０重量％、該焼却灰溶融スラグが３〜５０重量％、該フライアッシュが５〜５０重量％配合され、
該養生において、養生温度が１５０〜２３０℃、養生時間が５〜１０時間であり、
且つ、該珪酸カルシウム成形体中に該セメントの水和により生成した水酸化カルシウムとポゾラン反応していない未反応のフライアッシュが含まれていること
を特徴とする珪酸カルシウム成形体を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る珪酸カルシウム成形体は、セメント、焼却灰溶融スラグ、フライアッシュ、充填材及び繊維を含むスラリーを成形しオートクレーブ中で養生し硬化させて得られるものである。本発明で用いられるセメントとしては、特に限定されないが、例えば、ポルトランドセメント、シリカセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント等が挙げられる。セメントは上記のものを１種又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【０００９】
焼却灰溶融スラグは、一般的にシリカ分を多く含有するスラグであり、フライアッシュと配合しオートクレーブ処理すると、セメントが水和して生成した消石灰Ｃａ（ＯＨ）₂とポゾラン反応して珪酸カルシウム水和物を生成する。なお、本発明においてポゾラン反応とは、水の存在下で反応性の高いシリカ分と石灰等のカルシウム分とが珪酸カルシウム水和物を生成する反応を意味している。本発明で用いられる焼却灰溶融スラグは、上記ポゾラン反応が、６０℃以上で生じるものであると、特にオートクレーブ養生することにより速やかに反応が促進されるため好ましい。このような焼却灰溶融スラグとしては、例えば、ゴミ焼却場、水質汚泥焼却場等から排出されるスラグが挙げられる。
【００１０】
焼却灰溶融スラグの粒径は、特に限定されないが、全焼却灰溶融スラグの粒径は通常３００μm 以下、好ましくは１００μm 以下である。該粒径が３００μm を越えると、焼却灰溶融スラグの反応性が低下し、成形体の充填性が損なわれ強度が低下するおそれがある。焼却灰溶融スラグは上記のものを１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１１】
フライアッシュは、通常略球状の珪酸質原料の１種であり、焼却灰溶融スラグと配合しオートクレーブ処理すると、セメントが水和して生成した消石灰Ｃａ（ＯＨ）₂とポゾラン反応して珪酸カルシウム水和物を生成し、珪酸カルシウム成形体に曲げ強度や圧縮強度を向上させるものである。また、本発明で用いられるフライアッシュは、上記ポゾラン反応が６０℃以上で生じるものであると、オートクレーブ養生で反応が速やかに促進されるため好ましい。このようなフライアッシュとしては、例えば、石炭火力発電所等から排出されるものが挙げられる。
【００１２】
フライアッシュは、特に限定されないが、平均粒径が通常５〜２０μm 、好ましくは８〜１５μm である。粒径が５μm 未満であると市販品の入手が困難なため好ましくなく、また、粒径が２０μm を越えるとフライアッシュが珪酸カルシウム成形体中で偏在してフライアッシュの反応性が低下したり、珪酸カルシウム成形体中の応力分散性が低下して該成形体の靱性（曲げタフネス）が低下するおそれがあるため好ましくない。フライアッシュは上記のものを１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１３】
本発明に係る珪酸カルシウム成形体において、フライアッシュは後述するようにセメントや溶融スラグを含む原料中に多量に配合されるため、原料として配合されたフライアッシュは全量がポゾラン反応して珪酸カルシウム水和物を生成するのでなく、少なくとも一部がポゾラン反応せずに未反応のフライアッシュのまま存在している。このため、オートクレーブ中で養生し硬化させて形成された珪酸カルシウム成形体は、珪酸カルシウムマトリクス中に未反応のフライアッシュを内包したものとなっている。
【００１４】
この未反応のフライアッシュは上述のように微小な粒状物であるため、角張った形状や偏平状又は細長状を呈する通常の珪石等の珪酸質原料に比べて、フライアッシュを取り囲む珪酸カルシウムマトリクスとの接着性が比較的低く、珪酸カルシウムマトリクス中において比較的自由度が高い状態で存在しているものと推定される。このため、本発明に係る珪酸カルシウム成形体は、外部応力を受けて一部にクラックが入った場合でも、未反応のフライアッシュと珪酸カルシウムマトリクスとの間の接着性が低い部分で衝撃が緩衝されることにより応力が適宜分散され、クラックが一気に成形体全体に広がることを防止でき、珪酸カルシウム成形体の靱性（曲げタフネス）が向上するものと考えられる。
【００１５】
なお、珪酸質原料としては従来より珪石がよく用いられている。しかし、通常の珪石は角張った形状であるため、未反応の珪石が珪酸カルシウムマトリクス中に内包されると、この形状によるアンカー効果により珪酸カルシウムマトリクス中に接着性が高い状態で固定され、自由度が低くなっている。このため、該珪酸カルシウム成形体が外部応力を受け成形体の一部にクラックが入った場合には、その応力が珪酸カルシウムマトリクスと該マトリクスによく接着している珪石とを伝搬して集中してかかるため、脆性的な破壊が生じ、珪酸カルシウム成形体の靱性（曲げタフネス）が低くなっているものと考えられる。これに対し、本発明に係る珪酸カルシウム成形体は、未反応フライアッシュが珪酸カルシウムマトリクス中に存在しているため、上記のように靱性が高い。
【００１６】
充填材は、経済性、耐熱性、寸法安定性を付与するために配合されるものであり、このような充填材としては、例えば、炭酸カルシウム、石膏、タルク、ワラストナイト、マイカ等が挙げられる。充填材はこれらを１種又は２種以上組み合わせて用いることができる。繊維は、マトリックスの補強のために配合されるものであり、このような繊維としては、例えば、パルプ、ガラス繊維、ビニロン繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ポリプロピレン繊維等が挙げられる。繊維は上記のものを１種又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００１７】
本発明に係る珪酸カルシウム成形体は、上記セメント、焼却灰溶融スラグ、フライアッシュ、充填材及び繊維を含むスラリーを成形しオートクレーブ中で養生し硬化させて得られる。以下、本発明に係る珪酸カルシウム成形体を製造工程に沿って説明する。
【００１８】
まず、上記セメント、焼却灰溶融スラグ、フライアッシュ、充填材及び繊維を、水と共に既知の手段で混練し、スラリーを形成する。該スラリーのスラリー濃度は特に限定されないが、通常４〜５０％、好ましくは１０〜３０％である。スラリー濃度が該範囲内にあると混練により原料が容易に分散するため好ましい。
【００１９】
スラリー中におけるセメントの配合量は、セメント、焼却灰溶融スラグ、フライアッシュ、充填材及び繊維の合計量に対し、通常１５〜５０重量％、好ましくは２０〜４５重量％である。セメントの配合量が１５重量％未満であると、養生し硬化の際にセメントの有する自硬性が十分に発揮されず、珪酸カルシウム全体の曲げ強度が不十分になり易いため好ましくない。また、５０重量％を越えると、珪酸カルシウムマトリクス全体が強固になり、過剰に配合されたフライアッシュが珪酸カルシウムマトリクス中で強固に固定され易いため好ましくない。
【００２０】
スラリー中における焼却灰溶融スラグの配合量は、セメント、焼却灰溶融スラグ、フライアッシュ、充填材及び繊維の合計量に対し、通常３〜５０重量％、好ましくは４〜４５重量％、さらに好ましくは５〜４０重量％である。焼却灰溶融スラグの配合量が３重量％未満であると焼却灰溶融スラグを十分に有効利用できないため好ましくなく、５０重量％を越えると珪酸カルシウムマトリクスに対して反応性の低い焼却灰溶融スラグの割合が大きくなり、曲げ強度が不十分になり易いため好ましくない。
【００２１】
スラリー中におけるフライアッシュの配合量は、セメント、焼却灰溶融スラグ、フライアッシュ、充填材及び繊維の合計量に対し、５〜５０重量％、好ましくは２０〜４０重量％である。フライアッシュの配合量が５重量％未満であるとフライアッシュの大部分がポゾラン反応に消費され、珪酸カルシウム成形体中に未反応のフライアッシュが十分に存在せず、有効な応力分散効果を発現し難いため好ましくない。また、５０重量％を越えると珪酸カルシウムマトリクス中の未反応のフライアッシュの量が多すぎて、未反応のフライアッシュと珪酸カルシウムマトリクスとの接着性が過度に低下し易いため好ましくない。
【００２２】
また、スラリー中における、焼却灰溶融スラグ及びフライアッシュの合計量の配合量は、セメント、焼却灰溶融スラグ、フライアッシュ、充填材及び繊維の合計量に対し、通常４０〜８０重量％、好ましくは５０〜７０重量％である。焼却灰溶融スラグ及びフライアッシュの合計の配合量が４０重量％未満であると、焼却灰溶融スラグ及びフライアッシュ量に対するセメント量の割合が高くなることによりマトリックスが硬くなりタフネスが低下するため好ましくない。また、該配合量が８０重量％を越えると、反応性の低い焼却灰溶融スラグ及び未反応のフライアッシュが多量に存在することにより強度の低下を招くため好ましくない。
【００２３】
スラリー中における充填材の配合量は、特に限定されないが、例えば、セメント、焼却灰溶融スラグ、フライアッシュ、充填材及び繊維の合計量に対し、３〜４０重量％、好ましくは５〜２０重量％である。また、スラリー中における繊維の配合量は、特に限定されないが、例えば、セメント、焼却灰溶融スラグ、フライアッシュ、充填材及び繊維の合計量に対し、２〜１０重量％、好ましくは４〜８重量％である。繊維の配合量が該範囲内にあると十分なマトリックスの補強効果があるため好ましい。
【００２４】
次に、上記スラリーを成形する。成形方法としては、例えば、脱水プレス成形、丸網抄造等が挙げられる。また、脱水プレス成形する際、面圧が２０〜２００kg/cm²、好ましくは５０〜２００kg/cm²の範囲内にあると密度が高くなり曲げ強度が向上するため望ましい。
【００２５】
次に、得られた成形体をオートクレーブ中で養生し硬化させる。養生する条件としては特に限定されないが、養生温度としては、通常１４０℃以上、好ましくは１５０〜２３０℃である。該温度がこの範囲内にあるとポゾラン反応が促進されるため好ましい。また、養生時間としては、通常３時間以上、好ましくは５〜１０時間である。該時間がこの範囲内にあるとポゾラン反応が促進されるため好ましい。
【００２６】
本発明に係る珪酸カルシウム成形体は、養生・硬化する工程において、原料として配合されたセメント、焼却灰溶融スラグ及びフライアッシュがポゾラン反応して珪酸カルシウムを生成すると共に、原料として配合されたフライアッシュの少なくとも一部がポゾラン反応せずに未反応のフライアッシュのまま存在している。なお、フライアッシュが未反応であるとは、フライアッシュの内部が実質的にポゾラン反応していないという意味である。例えば、フライアッシュの表面が珪酸マトリクスとの接着性が強固になりすぎない範囲内でポゾラン反応していてもよい。
【００２７】
上記のようにして得られた本発明に係る珪酸カルシウム成形体は、Ｘ線回折でトバモライト等の特定結晶構造のピークを持たず、結晶性の低い水和物になっていると考えられる。また、本発明に係る珪酸カルシウム成形体は、珪酸カルシウムマトリクス中に未反応のフライアッシュを含んでいる。
【００２８】
本発明に係る珪酸カルシウム成形体は、曲げ強度及び曲げタフネスが共に優れている。曲げ強度及び曲げタフネスの範囲は、通常、曲げ強度が１１５〜１７０kgf/cm²、且つ、曲げタフネスが３．０〜８．０kgf/cmであり、好ましくは曲げ強度が１２０〜１６５kgf/cm²、且つ、曲げタフネスか３．５〜７．５kgf/cmである。本発明に係る珪酸カルシウム成形体は、床、壁、天井等の建築材料として使用できる。
【００２９】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３０】
実施例１〜３、比較例１〜４
表１に示す組成のポルトランドセメント、表２に示す組成で表３に示す粒度分布を有する平均粒径６０μm の焼却灰溶融スラグ、表４に示す組成で表５に示す粒度分布を有する平均粒径１０μm のフライアッシュ、ＳｉＯ₂含有量９８％で平均粒径１０μm の珪石粉、ＣａＯ含有量７１．２％の消石灰、パルプ、及び、充填材として石膏を用いて、表６に示す配合割合で攪拌してスラリーを形成した。
次に、スラリーを面圧８０kgf/cm²で脱水プレス成形した後、成形体をオートクレーブ中で、１８０℃で８時間養生し硬化させて、珪酸カルシウム成形体を得た。
得られた珪酸カルシウム成形体はそれぞれ厚さ２０mmに加工し、曲げ強度及び曲げタフネスを測定した。結果を表６に示す。なお、曲げタフネスの測定は以下のようにして行った。
・曲げタフネス：曲げ強度の測定で得られる応力（縦軸）−たわみ（横軸）曲線を用い、応力ゼロから応力のピーク強度までの間における、応力−たわみ曲線と横軸とで囲まれる部分の面積を求め、この値を曲げタフネスとした。値が大きいほど曲げタフネスに優れる（靱性が大きい）ことを示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【表２】

【００３３】
【表３】

【００３４】
【表４】

【００３５】
【表５】

【００３６】
【表６】

【００３７】
表６より、特定粒径範囲の焼却灰溶融スラグを特定量のフライアッシュと配合したもの（実施例１〜３）は、フライアッシュを用いずに珪石を配合したもの（比較例１〜４）に比べて、曲げタフネスが高いと共に曲げ強度も十分であることが分かった。
【００３８】
実施例４〜６、比較例５〜７
実施例１〜３、比較例１〜４と同様の材料を用い、配合割合を表７に示すようにした以外は、実施例１〜３、比較例１〜４と同様にして珪酸カルシウム成形体を得、曲げ強度及び曲げタフネスを測定した。結果を表７に示す。
【００３９】
【表７】

【００４０】
表７より、焼却灰溶融スラグの配合割合が少なくとも５〜４０重量％の範囲内で、且つ、特定配合量のフライアッシュと組み合わせたもの（実施例４〜６）は、フライアッシュを用いずに珪石を配合したもの（比較例５〜７）に比べて、曲げタフネスが高いと共に曲げ強度も十分であることが分かった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に係る珪酸カルシウム成形体によれば、共に産業廃棄物として処分されている焼却灰溶融スラグ及びフライアッシュを多量に使用して、曲げ強度及び曲げタフネスが共に優れる珪酸カルシウム成形体を得ることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a calcium silicate molded body.
[0002]
[Prior art]
In recent years, due to growing environmental problems, incineration ash is made into molten slag at incinerators in various places, and processing for detoxifying dioxins and the like has been performed, and use of the molten slag has been studied.
[0003]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-180741 filed by the applicant of the present application includes 5-60% by weight of incinerated ash molten slag having a particle size of 300 μm or less, cement and a siliceous raw material, and contains CaO / SiO ₂ (C / S). A calcium silicate molding composition having a molar ratio of 0.5 to 1.2 is disclosed. According to the calcium silicate molding composition, the incineration ash melt is effectively utilized by using the incineration ash melt slag. Calcium silicate having high strength and low weight, which is suitable for use in building materials, can be obtained regardless of the slag components.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, high toughness (bending toughness) may be required for building materials in addition to high strength (bending strength, compressive strength). In this case, the calcium silicate molded article described in JP-A-11-180741 has a problem that the bending toughness is not sufficient although it has high strength.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a calcium silicate molded article having excellent bending strength and bending toughness even when a large amount of incinerated ash molten slag disposed as industrial waste is used.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In this situation, the present inventor has intensively studied, and as a result, a specific amount of fly ash is blended in place of siliceous raw materials such as silica stone that have been conventionally used together with incinerated ash molten slag as a raw material for producing calcium silicate compacts. Then, when cured and cured in an autoclave, it is found that the obtained calcium silicate compact has sufficient bending strength and bending toughness by including unreacted fly ash that has not undergone pozzolanic reaction, thereby completing the present invention. It came to.
[0007]
That is, the present invention is a calcium silicate molded body obtained by molding a slurry containing cement, incinerated ash molten slag, fly ash, filler and fiber, curing and curing in an autoclave,
The fly ash is a spherical fly ash having an average particle size of 5 to 20 μm,
In the slurry, the cement is 15 to 50% by weight, the incinerated ash molten slag is 3 to 50% by weight, based on the total amount of the cement, the incinerated ash molten slag, the fly ash, the filler and the fiber, 5 to 50 wt% of the fly ash is blended,
In the curing, the curing temperature is 150 to 230 ° C., the curing time is 5 to 10 hours,
In addition, the calcium silicate molded body includes a calcium silicate molded body characterized by containing unreacted fly ash not reacted with the calcium hydroxide produced by hydration of the cement with the pozzolan. is there.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The calcium silicate molded body according to the present invention is obtained by molding a slurry containing cement, incinerated ash molten slag, fly ash, filler and fiber, curing and curing in an autoclave. Although it does not specifically limit as a cement used by this invention, For example, a Portland cement, a silica cement, a blast furnace cement, a fly ash cement etc. are mentioned. The cement can be used alone or in combination of two or more.
[0009]
Incinerated ash molten slag is generally a slag containing a large amount of silica. When mixed with fly ash and autoclaved, calcium silicate water reacts with slaked lime Ca (OH) ₂ produced by hydration of cement and a pozzolanic reaction. Produce a Japanese product. In the present invention, the pozzolanic reaction means a reaction in which a highly reactive silica component and a calcium component such as lime form calcium silicate hydrate in the presence of water. The incinerated ash molten slag used in the present invention is preferably such that the above-mentioned pozzolanic reaction occurs at 60 ° C. or higher, since the reaction is promptly accelerated by curing in an autoclave. Examples of such incinerated ash molten slag include slag discharged from a garbage incineration plant, a water sludge incineration plant, and the like.
[0010]
The particle size of the incinerated ash molten slag is not particularly limited, but the particle size of the entire incinerated ash molten slag is usually 300 μm or less, preferably 100 μm or less. When the particle size exceeds 300 μm, the reactivity of the incinerated ash molten slag is lowered, and the filling property of the molded body is impaired, and the strength may be lowered. The incinerated ash molten slag can be used alone or in combination of two or more.
[0011]
Fly ash is a kind of generally spherical siliceous raw material. When mixed with incinerated ash molten slag and autoclaved, fly ash reacts with slaked lime Ca (OH) ₂ produced by hydration of cement to cause a pozzolan reaction to produce calcium silicate water. A Japanese thing is produced | generated and a bending strength and a compressive strength are improved to a calcium-silicate molded object. Moreover, it is preferable that the fly ash used in the present invention is such that the above-described pozzolanic reaction occurs at 60 ° C. or higher because the reaction is rapidly accelerated by autoclave curing. Examples of such fly ash include those discharged from a coal-fired power plant.
[0012]
The fly ash is not particularly limited, but the average particle size is usually 5 to 20 μm, preferably 8 to 15 μm. When the particle size is less than 5 μm, it is not preferable because it is difficult to obtain a commercial product. When the particle size exceeds 20 μm, fly ash is unevenly distributed in the calcium silicate molded product, and the reactivity of fly ash is reduced. This is not preferable because the stress dispersibility in the calcium silicate compact may be reduced and the toughness (bending toughness) of the compact may be reduced. As the fly ash, one of the above may be used, or two or more may be used in combination.
[0013]
In the calcium silicate molded body according to the present invention, fly ash is blended in a large amount in a raw material containing cement and molten slag as will be described later. Therefore, the fly ash blended as a raw material undergoes a pozzolanic reaction and calcium silicate water. Rather than forming a hydrate, at least a portion of the hydrate does not react with pozzolanic and remains as unreacted fly ash. For this reason, the calcium silicate molded body formed by curing and curing in an autoclave includes unreacted fly ash in a calcium silicate matrix.
[0014]
Since the unreacted fly ash is a fine granular material as described above, the calcium silicate matrix surrounding the fly ash is compared with a siliceous raw material such as an ordinary quartzite having an angular shape, a flat shape, or an elongated shape. It is presumed that the adhesiveness of the resin is relatively low and exists in a relatively high degree of freedom in the calcium silicate matrix. For this reason, the calcium silicate molded body according to the present invention has a shock buffered portion at a portion where the adhesiveness between the unreacted fly ash and the calcium silicate matrix is low even when a crack is caused in part due to external stress. Thus, it is considered that stress is appropriately dispersed, cracks can be prevented from spreading all over the molded body at once, and the toughness (bending toughness) of the calcium silicate molded body is improved.
[0015]
In addition, as a siliceous raw material, silica has been often used conventionally. However, since ordinary silica has an angular shape, when unreacted silica is encapsulated in the calcium silicate matrix, it is fixed in the calcium silicate matrix in a highly adhesive state due to the anchor effect of this shape. Is low. For this reason, when the calcium silicate compact is subjected to external stress and a part of the compact is cracked, the stress propagates and concentrates in the calcium silicate matrix and the silica that is well bonded to the matrix. Therefore, it is considered that brittle fracture occurs and the toughness (bending toughness) of the calcium silicate compact is low. On the other hand, since the unreacted fly ash exists in the calcium silicate matrix, the calcium silicate molded body according to the present invention has high toughness as described above.
[0016]
The filler is blended to impart economy, heat resistance, and dimensional stability. Examples of such a filler include calcium carbonate, gypsum, talc, wollastonite, and mica. It is done. These fillers can be used alone or in combination of two or more. The fibers are blended for matrix reinforcement, and examples of such fibers include pulp, glass fibers, vinylon fibers, carbon fibers, aramid fibers, and polypropylene fibers. The above-mentioned fibers can be used alone or in combination of two or more.
[0017]
The calcium silicate molded body according to the present invention is obtained by molding a slurry containing the cement, incinerated ash molten slag, fly ash, filler and fiber, and curing and curing in an autoclave. Hereinafter, the calcium silicate molded object which concerns on this invention is demonstrated along a manufacturing process.
[0018]
First, the cement, incinerated ash molten slag, fly ash, filler and fiber are kneaded with water by known means to form a slurry. The slurry concentration of the slurry is not particularly limited, but is usually 4 to 50%, preferably 10 to 30%. A slurry concentration within this range is preferable because the raw material is easily dispersed by kneading.
[0019]
The blending amount of cement in the slurry is usually 15 to 50% by weight, preferably 20 to 45% by weight, based on the total amount of cement, incinerated ash molten slag, fly ash, filler and fiber. When the blending amount of the cement is less than 15% by weight, the self-hardening property of the cement is not sufficiently exhibited during curing and hardening, and the bending strength of the entire calcium silicate tends to be insufficient. On the other hand, if it exceeds 50% by weight, the whole calcium silicate matrix becomes strong, and the fly ash mixed excessively tends to be firmly fixed in the calcium silicate matrix, which is not preferable.
[0020]
The amount of incinerated ash molten slag in the slurry is usually 3 to 50% by weight, preferably 4 to 45% by weight, more preferably, based on the total amount of cement, incinerated ash molten slag, fly ash, filler and fiber. 5 to 40% by weight. If the amount of incinerated ash molten slag is less than 3% by weight, it is not preferable because the incinerated ash molten slag cannot be used effectively enough. If it exceeds 50% by weight, the incinerated ash molten slag is less reactive with the calcium silicate matrix. This is not preferable because the ratio increases and the bending strength tends to be insufficient.
[0021]
The blending amount of fly ash in the slurry is 5 to 50% by weight, preferably 20 to 40% by weight, based on the total amount of cement, incinerated ash molten slag, fly ash, filler and fiber. When the amount of fly ash is less than 5% by weight, most of the fly ash is consumed in the pozzolanic reaction, and there is not enough unreacted fly ash in the calcium silicate molded body, so that an effective stress dispersion effect is exhibited. It is not preferable because it is difficult. On the other hand, if it exceeds 50% by weight, the amount of unreacted fly ash in the calcium silicate matrix is too large, and the adhesiveness between the unreacted fly ash and the calcium silicate matrix tends to be excessively lowered, which is not preferable.
[0022]
Further, the total amount of incinerated ash molten slag and fly ash in the slurry is usually 40 to 80% by weight, preferably the total amount of cement, incinerated ash molten slag, fly ash, filler and fiber, preferably 50 to 70% by weight. If the total amount of incinerated ash molten slag and fly ash is less than 40% by weight, the ratio of the cement amount to the amount of incinerated ash molten slag and fly ash is increased, and the matrix becomes hard and toughness is lowered. . On the other hand, if the blending amount exceeds 80% by weight, the incineration ash molten slag having low reactivity and unreacted fly ash are present in a large amount, which leads to a decrease in strength.
[0023]
The blending amount of the filler in the slurry is not particularly limited, but, for example, 3 to 40% by weight, preferably 5 to 20% by weight, based on the total amount of cement, incinerated ash molten slag, fly ash, filler and fiber. It is. Moreover, the compounding quantity of the fiber in a slurry is although it does not specifically limit, For example, 2-10 weight% with respect to the total amount of cement, incinerated ash fusion slag, fly ash, a filler, and a fiber, Preferably it is 4-8 weight %. It is preferable that the blending amount of the fiber is within the above range because there is a sufficient matrix reinforcing effect.
[0024]
Next, the slurry is formed. Examples of the molding method include dehydration press molding and round netting. Further, when performing dehydration press molding, it is desirable that the surface pressure is in the range of ^{20 to} 200 kg / cm ² , preferably 50 to 200 kg / cm ² , because the density is increased and the bending strength is improved.
[0025]
Next, the obtained molded body is cured and cured in an autoclave. The conditions for curing are not particularly limited, but the curing temperature is usually 140 ° C. or higher, preferably 150 to 230 ° C. When the temperature is within this range, the pozzolanic reaction is promoted, which is preferable. Moreover, as curing time, it is 3 hours or more normally, Preferably it is 5 to 10 hours. When the time is within this range, the pozzolanic reaction is promoted, which is preferable.
[0026]
In the curing and hardening process, the calcium silicate molded body according to the present invention generates calcium silicate by the pozzolanic reaction of cement, incinerated ash molten slag and fly ash blended as raw materials, and fly ash blended as raw materials. At least a part of the unreacted fly ash is present without pozzolanic reaction. In addition, that fly ash is unreacted means that the inside of fly ash has not substantially reacted with pozzolanic. For example, the pozzolanic reaction may be performed within the range where the surface of the fly ash does not have too strong adhesion to the silicate matrix.
[0027]
It is considered that the calcium silicate molded body according to the present invention obtained as described above does not have a peak of a specific crystal structure such as tobermorite by X-ray diffraction and is a hydrate with low crystallinity. Moreover, the calcium-silicate molded object which concerns on this invention contains the unreacted fly ash in the calcium-silicate matrix.
[0028]
The calcium silicate molded body according to the present invention is excellent in both bending strength and bending toughness. The ranges of bending strength and bending toughness are usually a bending strength of 115 to 170 kgf / cm ² and a bending toughness of 3.0 to 8.0 kgf / cm ² , preferably a bending strength of 120 to 165 kgf / cm ² , In addition, the bending toughness is 3.5 to 7.5 kgf / cm. The calcium silicate molded body according to the present invention can be used as a building material for floors, walls, ceilings and the like.
[0029]
【Example】
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
[0030]
Examples 1-3, Comparative Examples 1-4
Portland cement having the composition shown in Table 1, incinerated ash molten slag having an average particle size of 60 μm having the particle size distribution shown in Table 3 with the composition shown in Table 2, average particle size having the particle size distribution shown in Table 5 with the composition shown in Table 4 10 μm fly ash, silica powder with a SiO ₂ content of 98% and an average particle size of 10 μm, slaked lime with a CaO content of 71.2%, pulp, and gypsum as a filler, and agitation at the mixing ratios shown in Table 6 To form a slurry.
Next, the slurry was subjected to dehydration press molding at a surface pressure of 80 kgf / cm ² , and then the molded body was cured and cured at 180 ° C. for 8 hours in an autoclave to obtain a calcium silicate molded body.
The obtained calcium silicate compacts were each processed to a thickness of 20 mm, and the bending strength and bending toughness were measured. The results are shown in Table 6. The bending toughness was measured as follows.
• Bending toughness: The portion surrounded by the stress-deflection curve and the horizontal axis between zero stress and stress peak strength using the stress (vertical axis) -deflection (horizontal axis) curve obtained by measuring the bending strength. The area was determined, and this value was taken as the bending toughness. Larger values indicate better bending toughness (large toughness).
[0031]
[Table 1]

[0032]
[Table 2]

[0033]
[Table 3]

[0034]
[Table 4]

[0035]
[Table 5]

[0036]
[Table 6]

[0037]
From Table 6, what mix | blended the incinerated ash molten slag of the specific particle size range with the specific amount of fly ash (Examples 1-3) mix | blended the silica without using fly ash (Comparative Examples 1-4). It was found that the bending toughness is high and the bending strength is sufficient as compared with.
[0038]
Examples 4-6, Comparative Examples 5-7
Calcium silicate compacts in the same manner as in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4, except that the same materials as in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 were used and the mixing ratios were as shown in Table 7. The bending strength and bending toughness were measured. The results are shown in Table 7.
[0039]
[Table 7]

[0040]
From Table 7, the blending ratio of the incinerated ash molten slag is in the range of at least 5 to 40% by weight and combined with fly ash having a specific blending amount (Examples 4 to 6) without using fly ash. It was found that the bending toughness was high and the bending strength was sufficient as compared with those containing silica stone (Comparative Examples 5 to 7).
[0041]
【The invention's effect】
According to the calcium silicate molded body according to the present invention, a large amount of incinerated ash molten slag and fly ash, both of which are disposed as industrial waste, are used to obtain a calcium silicate molded body having excellent bending strength and bending toughness. Can do.

Claims

A calcium silicate molded body obtained by molding a slurry containing cement, incinerated ash molten slag, fly ash, filler and fiber, curing and curing in an autoclave,
The fly ash is a spherical fly ash having an average particle size of 5 to 20 μm,
In the slurry, the cement is 15 to 50% by weight, the incinerated ash molten slag is 3 to 50% by weight, based on the total amount of the cement, the incinerated ash molten slag, the fly ash, the filler and the fiber, 5 to 50 wt% of the fly ash is blended,
In the curing, the curing temperature is 150 to 230 ° C., the curing time is 5 to 10 hours,
A calcium silicate molded body, characterized in that the calcium silicate molded body contains unreacted fly ash that has not been reacted with calcium hydroxide produced by hydration of the cement.

Amount of the total amount of the ash molten slag and the fly ash, the cement, the ash molten slag, the fly ash, the total amount of the filler and the fibers, 40-80 wt% The calcium silicate molded body according to claim 1, wherein:

3. The calcium silicate molded body according to claim 1, wherein the incinerated ash molten slag has a particle size of 300 μm or less.