JP4222692B2

JP4222692B2 - 無機材料固化体

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Publication number: JP4222692B2
Application number: JP20273399A
Authority: JP
Inventors: 成輝齋藤; 洋輝前浪; 博人進
Original assignee: Inax Corp
Current assignee: Inax Corp
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: JP2001031462A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内装材、外装材等の建材、路盤、躯体床、躯体壁、建造物等に利用可能な無機材料固化体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内装材や外装材等に用いられるタイル等の陶磁器や煉瓦等の耐火物に代表される従来のセラミックス製品は、一般的には、天然に産出される粘土等の無機材料原料を水とともに所定割合で調合・混練して所定形状に成形し、こうして得られる成形体を高温に加熱することにより固相反応、焼結、溶融、結晶成長等を生じしめて固化させている。
【０００３】
また、ブロックを成形したり、生コン等としてコンクリート製の躯体床や躯体壁等を施工する際に用いられたりするセメントは、一般的には、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＣａＯを含む原料を所定割合で調合し、こうして得られる調合物を溶融するまで高温に加熱することによりクリンカーとし、このクリンカーをセッコウ（ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ）とともに粉末状に粉砕してなる。このセメントは、砂や小石等を骨材とし、水等とともに混練されてセメントペーストとされる。そして、セメントペーストは、セメントを構成するＣ₂Ｓ（２ＣａＯ・ＳｉＯ₂）、Ｃ₃Ｓ（３ＣａＯ・ＳｉＯ₂）、Ｃ₃Ａ（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）、Ｃ₄ＡＦ（４ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｆｅ₂Ｏ₃）等の鉱物が水和反応してＣ₃Ｓ₂Ｈ₃（３ＣａＯ・２ＳｉＯ₂・３Ｈ₂Ｏ）等のセメント鉱物水和物を生じ、凝結及び硬化により固化する。この際、セッコウは凝結の時間調整を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のセラミックス製品は所定形状で固化させるため、またセメントはクリンカーを得るために、高温に加熱しなければならない。このため、これらにより内装材、外装材、路盤、躯体床、躯体壁、建造物等の固化体を得ようとする場合には、大量のエネルギーの消費を生じ、環境上好ましくない。
【０００５】
本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであって、高温に加熱する必要なく得られる無機材料固化体を提供することを解決すべき課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の無機材料固化体は、クリンカーの粉砕物であるセメントを構成する鉱物を含まず、風化した花崗岩の粉末が固化され、３ＣａＯ・Ａｌ ₂ Ｏ ₃ ・ＣａＣｌ ₂ ・１０Ｈ ₂ Ｏであるフリーデル氏塩及び３ＣａＯ・Ａｌ ₂ Ｏ ₃ ・ＣａＣＯ ₃ ・１１Ｈ ₂ Ｏである炭酸水和物を含むことを特徴とする。
本発明の無機材料固化体（以下、単に固化体という。）は、炭酸化反応と水和反応とにより固化されている。ここで、炭酸化反応とは、一般的には水酸化カルシウム（消石灰、Ｃａ（ＯＨ）₂）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）₂）等のアルカリ土類水酸化物が炭酸化反応により炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）等のアルカリ土類炭酸塩を生成する反応である。また、水和反応とは、一般にはＣＳＨ（ＣｘＳｙＨｚ；ｘＣａＯ・ｙＳｉＯ₂・ｚＨ₂Ｏの意である。ｘ、ｙ及びｚは固体水和物として存在し得る正数。）、ＣＡＨ（ＣｘＡｙＨｚ；ｘＣａＯ・ｙＡｌ₂Ｏ₃・ｚＨ₂Ｏの意である。ｘ、ｙ及びｚは固体水和物として存在し得る正数。）、ＣＡＳＨ（ＣｗＡｘＳｙＨｚ；ｗＣａＯ・ｘＡｌ₂Ｏ₃・ｙＳｉＯ₂・ｚＨ₂Ｏの意である。ｗ、ｘ、ｙ及びｚは固体水和物として存在し得る正数。）等の固体水和物を生成する反応である。炭酸化反応及び水和反応のためには温度が高い程好ましい。しかし、炭酸化反応及び水和反応はともに水を介しての溶解析出反応であり、１００°Ｃ以上の温度では水分が乾燥して反応が進み難くなるので、１００°Ｃ未満で行われることが好ましい。かかる炭酸化反応と水和反応とは、同時期又はほぼ同時期に進行し、互いに他方の反応を促進し合うと考えられる。
【０００７】
本発明の固化体はこれらの反応によりフリーデル氏塩及び炭酸水和物を含むこととなる。セメントを用いた一般的なコンクリート等の固化体では、セメントを構成するＣ₂Ｓ等の鉱物が水和反応したＣＳＨ等のセメント鉱物水和物が強度発現成分である。これに対し、本発明の固化体は、セメントを構成する鉱物を含まないことから、フリーデル氏塩及び炭酸水和物が強度発現成分であると考えられる。但し、本発明の固化体においてコンクリートがら等を再生骨材とする場合には、この固化体中には再生骨材中のセメント鉱物水和物が含まれることとなるが、その場合でもその再生骨材中に未水和のＣ₂Ｓ等の鉱物が含まれていない限り、かかるセメント鉱物水和物はその固化体の強度発現成分たり得ない。
【０００８】
発明者らの試験結果によれば、本発明の固化体は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ₂）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ₂）等の塩化物の添加によりフリーデル氏塩を含む。
発明者らの試験結果によれば、フリーデル氏塩は３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ｘＣａＣｌ₂・ｙＨ₂Ｏ（ｘは３又は１、ｙは１、６、１０又は３０）である。このフリーデル氏塩は、０°Ｃ未満では３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・３ＣａＣｌ₂・３０Ｈ₂Ｏが安定相であり、０〜２８°Ｃではα−３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＣｌ₂・１０Ｈ₂Ｏが安定相であり、２８〜２００°Ｃではβ−３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＣｌ₂・１０Ｈ₂Ｏが安定相であり、２００〜５００°Ｃでは３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏが安定相であり、５００°Ｃを超えると３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＣｌ₂・Ｈ₂Ｏが安定相である。このため、常温〜１００°Ｃ未満の温度条件下で固化体とされれば、特に３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＣｌ₂・１０Ｈ₂Ｏが強度発現成分として大きく寄与すると考えられる。これらのフリーデル氏塩は、密度（真比重）が２．１〜２．２ｇ／ｃｍ³程度であり、風化した花崗岩の粉末中に含まれる密度（真比重）が２．６〜２．８ｇ／ｃｍ³程度の石英や長石に比べて小さく、嵩高い物質であることから、固化体における粒子間を埋めることによる強度向上の効果が期待されるからである。
【０００９】
発明者らの知見によれば、フリーデル氏塩は、ＮａＣｌ又はＣａＣｌ₂の水溶液（電解液）により、以下のように生成される。まず、ＡＦｍ（セメント鉱物の１種であり、alminate ferrite monoの略）構造の［Ｃａ₂Ａｌ（ＯＨ）₆・２Ｈ₂Ｏ］⁺の相間に水溶液中のＣｌ^-が吸着し、Ｃｌ^-の存在がバインディングの役割を果たす。そして、ＡＦｍ構造の［Ｃａ₂Ａｌ（ＯＨ）₆・２Ｈ₂Ｏ］⁺に存在するＯＨ^-とＣｌ^-とがイオン交換され、Ｃｌ^-の存在がさらにバインディングの役割を果たす。
【００１０】
また、発明者らの知見によれば、ＣａＣｌ₂を添加する方がＮａＣｌを添加するよりも、Ｃｌ^-のバインディングの効果が大きい。また、ＣａＣｌ₂は水に対する溶解度が大きく、溶解したＣａ²⁺はＣａ（ＯＨ）₂の析出を起こし、残されたＣｌ^-がＡＦｍ構造の［Ｃａ₂Ａｌ（ＯＨ）₆・２Ｈ₂Ｏ］⁺の相間に吸着又はイオン交換して容易にバインダとなり得る。さらに、ＣａＣｌ₂を添加すれば、Ｃａ²⁺がＣａ（ＯＨ）₂を析出する際にＯＨ^-を消費するため、系全体のｐＨを下げる。また、ＣＳＨ系の化合物（ゲル）が共存する場合、チャージバランスをとるためにＣａ²⁺やＮａ⁺がＣＳＨ中に取り込まれる。
【００１１】
他方、発明者らの試験結果によれば、本発明の固化体は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ₂）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ₂）等の塩化物の不添加により炭酸水和物を含む。また、塩化物とともにＡｌ（ＯＨ）₃が添加されている場合、炭酸水和物も生成する傾向がある。
発明者らの試験結果によれば、炭酸水和物は３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＣＯ₃・１１Ｈ₂Ｏである。
【００１２】
こうして、常温〜１００°Ｃ未満の温度条件下で本発明の固化体とされているため、高温に加熱する必要がない。このため、内装材、外装材、路盤、躯体床、躯体壁、建造物等の固化体を得るためのエネルギーの消費を極力抑制することができ、優れた環境保全性を発揮することができる。
本発明の固化体は、インターブロッキングブロック等のブロック形状又は内装タイル若しくは外装タイル等のタイル形状とされ得る。かかるブロック形状又はタイル形状の固化体は、自然的な表面粗さが構造物の意匠性を発揮する。また、屋外において雨水等に曝されれば、表面から比較的容易に崩れてさらに自然的な表面粗さを増し、美観を呈することができる。
【００１３】
なお、固化体は所望の強度を発揮すべく骨材を含むことができる。この骨材としては、砂、小石、ガラス繊維等を採用し得る他、コンクリートがら、陶磁器がら、カレット等の無機廃棄物を採用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の固化体は、水酸化カルシウム（消石灰、Ｃａ（ＯＨ）₂）と、Ａｌ₂Ｏ₃が７〜１７質量％（より好ましくは９〜１５質量％）、アルカリ金属酸化物又は／及びアルカリ土類金属酸化物が２〜１０質量％（より好ましくは３〜９質量％）、灼熱減量（Ｉｇｎｉｔｉｏｎｌｏｓｓ。以下、Ｉｇｌｏｓｓという。）が１〜６質量％（より好ましくは１〜３質量％）、ＳｉＯ₂が実質残部の原料の粉末とを調合し、固化させることにより得られる。実質とはＦｅ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂等を含み得る意である。ここで、コンクリート廃材、スラグ、鉱物廃泥等をこの原料の粉末として採用することもできる。
【００１５】
発明者らが確認した結果、この原料の粉末としては、風化した花崗岩の粉末（砂婆土、真砂土、ヘナ土ともいう。）として得ることができる。風化した花崗岩の粉末として容易に入手可能なものの組成（質量％）を表１に示す。
【００１６】
【表１】

【００１７】
表１に示されるように、風化した花崗岩の粉末は、アルカリ金属酸化物としてはＮａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏを含み、アルカリ土類金属酸化物としてはＣａＯ及びＭｇＯを含む。なお、アルカリ金属酸化物としてＬｉ₂Ｏを含むもの、アルカリ土類金属酸化物としてＢｅＯ、ＳｒＯ又はＢａＯを含むものも採用し得る。また、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂を含むものも採用し得る。風化した花崗岩の粉末の主な構成相は、ＸＲＤ観察によれば、石英、ソーダ長石、正長石、雲母、カオリン鉱物及び緑泥石である。また、この粉末は角閃石を構成相として含むこともできる。また、表１に示した風化した花崗岩の粉末の一部の粒度分布（頻度（％）、積算量（％））を図１に示す。
【００１８】
発明者らが確認した結果、花崗岩の粉末は風化の程度の小さいものであることが固化体の強度確保の点で好ましい。風化とは、風雨や気温の変化等の影響及び植物やバクテリアの存在により岩石が変質し、分解される過程である。この風化は構成相の部分的な粘土化として表れていると考えられる。構成相の部分的な粘土化は、まず大きな粒径の粉末の表面で水和物の生成を生じ、これにより小さな粒径の粉末を生じ、さらに全体の粉末の表面で水和物を生じて進行していくものと考えられる。表１に示すＩｇｌｏｓｓが粉末に存在する水和物の量を相対的に示すと考えられ、Ｉｇｌｏｓｓの量が多い程、風化が進行していると考えられる。また、発明者らがＴＧ−ＤＴＡ観察により上記花崗岩の粉末の脱水挙動を確認した結果、６０°Ｃ付近及び１５０°Ｃ付近にピークをもつ脱水反応が得られたことから、これら花崗岩の粉末の風化は粉末の表面にハロイサイト又はモンモリロナイトを生成することで進行していると考えられる。
【００１９】
したがって、アルカリ土類水酸化物の他の原料の粉末としては、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃並びにアルカリ金属酸化物又は／及びアルカリ土類金属酸化物を種々の原料の粉末により上記組成範囲を構成するとともに、カオリナイト等の粘土により上記組成範囲を構成することもできると考えられる。
また、本発明の固化体は、砂、小石、ガラス繊維、タイル廃材、カレット等の骨材を含むことにより強度が向上すると考えられる。この意味において、風化した花崗岩の粉末の最大粒径が固化体に作用する荷重方向の寸法に対して１／５程度であることが固化体の強度確保の点で好ましい。
【００２０】
固化体は、通常、５ＭＰａ以上の圧縮強度を必要とするため、本発明の固化体は消石灰が５重量％以上混合されて固化していることが好ましい。他方、消石灰は比較的高価であり、消石灰が３０重量％程度で固化体の圧縮強度はほぼ飽和状態となるため、本発明の固化体は消石灰が３０重量％以下混合されて固化していることが好ましい。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。
（実施例１）
「調合物の調製」
表２に示す割合（質量％）で原料１と消石灰とをモルタル混合用のミキサーを用いて混合し、各調合物１〜１７を得る。このときに、一度に混合する量は最大５ｋｇとした。ここで、原料１は表１に組成を示す風化した花崗岩の粉末である。
【００２２】
但し、調合物１３、１４では、粉末状の水酸化アルミニウム５質量部を８５質量部の原料１及び１０質量部の消石灰に対して同時に添加した。
【００２３】
【表２】

【００２４】
「混練物の調製」
次いで、ミキサー中の調合物１〜１７に水等を添加する。このとき、各調合物１〜１７に対して水が８質量％となるようにしている。そして、ミキサーにて混練し、各調合物１〜１７に対応して各混練物１〜１７を得る。
但し、調合物３、６、１４では、水８２．５ｇにＮａＣｌ１５ｇ及びＭｇＣｌ₂２．５ｇを溶解した水溶液としてＮａＣｌ及びＭｇＣｌ₂を添加した。この水溶液は海水を濃縮したものに近い組成を有しており、無尽蔵にある海水の有効利用及び製造コストの低減を図るために用いている。
【００２５】
調合物５では、水９６．５ｇにＮａＣｌ３ｇ及びＭｇＣｌ₂０．５ｇを溶解した水溶液としてＮａＣｌ及びＭｇＣｌ₂を添加した。この水溶液も海水に近い組成を有している。
調合物７では、水９６．５ｇにＭｇＣｌ₂３．５ｇを溶解した水溶液としてＭｇＣｌ₂を添加した。
【００２６】
調合物８では、水８２．５ｇにＭｇＣｌ₂１７．５ｇを溶解した水溶液としてＭｇＣｌ₂を添加した。
調合物９では、濃度０．１２％で水中にＳｉＯ₂を含む水溶液として珪酸イオンを添加した。この水溶液はスラグを処理して生じる高Ｓｉ液である。
調合物１０では、上記高Ｓｉ液９６．５ｇにＮａＣｌ３ｇ及びＭｇＣｌ₂０．５ｇを溶解した水溶液として珪酸イオン、ＮａＣｌ及びＭｇＣｌ₂を添加した。
【００２７】
調合物１１では、上記高Ｓｉ液８２．５ｇにＮａＣｌ１５ｇ及びＭｇＣｌ₂２．５ｇを溶解した水溶液として珪酸イオン、ＮａＣｌ及びＭｇＣｌ₂を添加した。
調合物１２では、上記高Ｓｉ液８２．５ｇにＮａＣｌ１５ｇ、ＭｇＣｌ₂２．５ｇ及び濃度３０％でＮＨ₃を含むアンモニア水２ｇを溶解した水溶液として珪酸イオン、ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ₂及びＮＨ₄ＯＨを添加した。
【００２８】
調合物１５に添加した硬化剤はコンクリートの硬化のために用いられる液体（ｐＨ１０．５程度であり、水中にＣｌ^-、Ｎａ⁺、Ｋ⁺、ＮＨ⁴⁺、ＮＯ^3-等を含み、ｐＨ緩衝能力を有する。）であり、調合物１５による混練物１５が酸性条件下で炭酸カルシウム及び固体水和物を生成しにくくなることを防止するために用いている。硬化剤中の水分が１００質量部の調合物１５に対して３質量部となるように、市販の原液を混練時に添加した。
【００２９】
調合物１６では、濃度５０％で市販の水ガラス（ＪＩＳＫ１４０８の３号に準ずるソーダ系水ガラス；ＳｉＯ₂が２８〜３０質量％、Ｎａ₂Ｏが９〜１０質量％、Ｆｅ₂Ｏ₃が０．０２質量％未満、水が残部）を含む水溶液として水ガラスを添加した。
調合物１７では、水８２．５ｇにＮａＣｌ１５ｇ、ＭｇＣｌ₂２．５ｇ及び濃度３０％でＮＨ₃を含むアンモニア水２ｇを溶解した水溶液としてＮａＣｌ、ＭｇＣｌ₂及びＮＨ₄ＯＨを添加した。
「混練物の成形・固化」
各混練物１〜１７をモルタル試験用の３連型に同一質量充填し、油圧式プレスにより３０ＭＰａで１軸加圧成形する。これにより各混練物１〜１７の粒子間の間隙を小さくして粒子の界面を接近させる。こうして、各混練物１〜１７に対応して２１０×１０５×約６０ｍｍ³のブロック形状の成形体１〜１７及び１６０×４０×約２０ｍｍ³のタイル形状の成形体１〜１７を得る。
【００３０】
そして、温度２５°Ｃ、湿度（ＲＨ）８０％の恒温恒湿器中において、７〜２８日間、各成形体１〜１７の養生を行う。こうして、各成形体１〜１７に対応してブロック形状及びタイル形状の固化体１〜１７を得る。
「評価」
各固化体１〜１７について、養生日数の増加に伴う曲げ強度（ＭＰａ）、圧縮強度（ＭＰａ）及び嵩密度（ｇ／ｃｍ³）の測定並びに生成相の確認を行った。
【００３１】
なお、曲げ強度の測定は、材料試験機（Ａ＆ＤＴＥＮＳＩＬＯＮＲＴＭ−５００）を使用し、支点間隔１２０ｍｍ、クロスヘッドスピード０．５ｍｍ／分で３点曲げにて行った。圧縮強度の測定は、電子式万能試験機（ＣＡＴＹＹＯＮＥＫＵＲＡ）を用い、曲げ強度試験後の一の固化体を使用し、クロスヘッドスピード０．５ｍｍ／分で行った。生成相の確認は、粉末Ｘ線回折装置（ＲＩＧＡＫＵＲＡＤ−Ｂ）を用いてＸＲＤにより行った。
【００３２】
測定した曲げ強度を表３及び図２に示す。
【００３３】
【表３】

【００３４】
測定した圧縮強度を表４及び図３に示す。
【００３５】
【表４】

【００３６】
表３、４及び図２、３より、何ら添加物を添加していない調合物１に比して、他の調合物では時間の経過とともに固化体の圧縮強度が向上していくことがわかる。また、固化体３、５、６、７、８、１０、１１、１２、１４、１７では、これらの調合物に塩化物を添加しているため、高い圧縮強度を発揮できることもわかる。さらに、アルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を添加すれば、時間の経過による固化体の圧縮強度の向上度合いを小さくしつつ、炭酸化反応の促進により安定した固化体の圧縮強度を確保できることもわかる。また、ケイ酸塩又はアルミン酸を添加すれば、時間の経過による固化体の圧縮強度の向上度合いを大きくしつつ、水和反応の促進により安定した固化体の圧縮強度を確保できることもわかる。
【００３７】
測定した密度を表５及び図４に示す。
【００３８】
【表５】

【００３９】
表５及び図４より、原料１に対して消石灰の量が増すと、消石灰の真比重に起因して固化体の嵩比重が低下することがわかる。また、原料１に１０質量％消石灰を混合した調合物による固化体では、２８日間養生することにより、嵩密度が１．９７〜２．０２ｇ／ｃｍ³であり、消石灰を１０質量％混合すれば、固化体の嵩密度は１．９５〜２．０５ｇ／ｃｍ３で落ち着くと思われる。こうして消石灰を１０質量％混合すれば固化体の嵩密度にさほどの変化はないが、他の成分の含有、特にＡｌ（ＯＨ）₃の添加により、固化体の強度が著しく増加する。これにより、他の成分、特にＡｌ（ＯＨ）₃が固体水和物の生成に起因する可能性がある。
【００４０】
生成相を確認したところ、固化体１、２、４、９、１３、１４、１６において、炭酸水和物としての３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＣＯ₃・１１Ｈ₂Ｏの生成が確認された。
また、固化体１、２、４では、Ｃａ（ＯＨ）₂及びＣａＣＯ₃のピーク強度が増加していた。これは消石灰の含有割合が増加しているためである。他方、固化体３、５、６、７、８、１０、１１、１２、１４、１５、１７では、フリーデル氏塩としての３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＣｌ₂・１０Ｈ₂Ｏの生成が確認された。これは塩化物を添加しているからであり、このフリーデル氏塩が強度発現成分となっていると考えられる。また、これらＣａＣＯ₃のピーク強度から、塩化物の添加により定性的にＣａＣＯ₃の生成が促進されていると思われる。
【００４１】
したがって、各調合物１〜１７によれば、常温下で固化が進行して固化体１〜１７を得ることができることがわかる。このため、かかる調合物１〜１７を用いれば、高温に加熱する必要なく内装材等の固化体を得ることができることから、固化体を得るためのエネルギーの消費を極力抑制することができ、優れた環境保全性を発揮することができる。
【００４２】
養生７日の固化体１、８について、ＣＯ₂定量（ＪＩＳＲ９０１１）を行い、添加物による炭酸化促進の有無を評価した。ＣＯ₂定量は各固化体１、８のＣＯ₂質量含有率（％）で求めた。また、各固化体１、８中のＣＯ₂が全てＣａと反応していると仮定して計算したＣａとＣＯ₂とのモル反応率（％）も求めた。結果を表６に示す。
【００４３】
【表６】

【００４４】
表６等より、塩化物による固化体の強度発現の傾向として、塩化物添加により固化体の強度が増強し、塩化物の添加量を増すことで固化体の養生初期の強度発現を促進できることがわかる。この理由として、調合物への塩化物の添加により、固化体は炭酸化物の生成が促進されることが考えられる。海中における炭酸化物の生成は溶解しているアルカリ等が原因となってＣＯ₂の溶解度が上昇するために起こると考えられているため、塩化物を添加した調合物中のＮａ、Ｍｇにより、調合物中でＣＯ₂の溶解度が上昇し、Ｃａ²⁺とＣＯ₃ ^2-との反応析出が促進されたものと考えられる。
（実施例２）
「調合物の調製」
実施例１と同様、表７に示す割合（質量％）で原料１と消石灰とを混合し、各調合物１８〜２３を得る。ここで、原料１は表１に組成を示す風化した花崗岩の粉末である。
【００４５】
【表７】

【００４６】
「混練物の調製」
次いで、実施例１と同様、各調合物１８〜２３に対して水が８質量％となるように調合物１８〜２３に水を添加し、各調合物１８〜２３に対応して各混練物１８〜２３を得る。
「混練物の成形・固化」
また、実施例１と同様、各混練物１８〜２３を１軸加圧成形し、各混練物１８〜２３に対応して成形体１８〜２３を得る。
【００４７】
そして、温度２５°Ｃ、湿度（ＲＨ）８０％の恒温恒湿器中において、７日間、各成形体１８〜２３の養生を行う。こうして、各成形体１８〜２３に対応して固化体１８〜２３を得る（ｎ＝３）。
「評価」
各固化体１８〜２３により、消石灰の割合（質量％）と圧縮強度（ＭＰａ）との関係を求めた。結果を表７及び図５に示す。図５中のエラーバーはｎ＝３における最大値及び最小値を示している。なお、圧縮強度の測定は、電子式万能試験機（ＣＡＴＹＹＯＮＥＫＵＲＡ）を用い、クロスヘッドスピード０．５ｍｍ／分で行った。
【００４８】
表７及び図５より、固化体１８では圧縮強度が非実用的な１．０ＭＰａであるのに対し、固化体１９〜２３では圧縮強度が実用的な５ＭＰａ以上である。また、消石灰が３０重量％の固化体２１付近で圧縮強度がほぼ飽和状態となっている。このため、消石灰が５重量％以上混合されてなる調合物で固化体を製造することが好ましいことがわかる。特に、消石灰は比較的高価であるため、消石灰が３０重量％以下混合されてなる調合物により固化体を製造することが好ましいことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】風化した花崗岩の粉末の粒度分布に係り、（Ａ）は粒径と頻度との関係を示すグラフ、（Ｂ）は粒径と積算量との関係を示すグラフである。
【図２】実施例１に係り、養生日数の増加に伴う固化体の曲げ強度の変化を示すグラフである。
【図３】実施例１に係り、養生日数の増加に伴う固化体の圧縮強度の変化を示すグラフである。
【図４】実施例１に係り、養生日数の増加に伴う固化体の嵩密度の変化を示すグラフである。
【図５】実施例２に係り、消石灰の割合と固化体の圧縮強度との関係を示すグラフである。

Claims

クリンカーの粉砕物であるセメントを構成する鉱物を含まず、風化した花崗岩の粉末が固化され、３ＣａＯ・Ａｌ ₂ Ｏ ₃ ・ＣａＣｌ ₂ ・１０Ｈ ₂ Ｏであるフリーデル氏塩及び３ＣａＯ・Ａｌ ₂ Ｏ ₃ ・ＣａＣＯ ₃ ・１１Ｈ ₂ Ｏである炭酸水和物を含むことを特徴とする無機材料固化体。