JP4374112B2

JP4374112B2 - 軽量気泡コンクリートの製造方法

Info

Publication number: JP4374112B2
Application number: JP2000083174A
Authority: JP
Inventors: 光生須田; 基敬丹羽; 憲次稲垣; 利彦城代; 竜司川名
Original assignee: クリオン株式会社
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2020-03-24
Also published as: JP2001261466A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量気泡コンクリートの製造方法に関するものである。更に詳しくは、軽量気泡コンクリート内部に配された補強材上下の空洞を小さくすことができ、前記空洞に起因する製品強度の低下や、空洞状クラックの発生を生じることなく、軽量気泡コンクリートを効率的に製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
軽量気泡コンクリート（以下、ＡＬＣと称する）は、コンクリートに比べて多孔質であるため、軽量性および断熱性がすぐれており、これらの特性を生かして建築材料として広く使用されている。
【０００３】
このようなＡＬＣは、一般には次のような製造工程により製造されている。
【０００４】
すなわち、まず珪酸質原料、石灰質原料、石膏および発泡剤からなる主原料に水を加え、ミキサーで混練することによりスラリーとなし、次に、このスラリーを、予め補強材を配した型枠に流し込む。この型枠内では、前記発泡剤による発泡と硬化が同時に行われる。その後、半硬化体をピアノ線などで所定の寸法に切断し、オートクレーブにより高温高圧蒸気養生することによりＡＬＣと成す。
【０００５】
そして、上記珪酸質原料としては珪石または珪砂が、上記石灰質原料としては生石灰とセメントが、また上記発泡剤としては金属アルミニウムが、一般的に使用されている。
【０００６】
なお、発泡剤としての金属アルミニウムは、アルミアトマイズまたは予め荒粉砕したアルミニウム箔を原料として用い、その原料に粉砕助剤として脂肪酸を添加して、水面拡散面積が５０００ｃｍ２〜２００００ｃｍ２になるまで粉砕した後、脂肪酸の量を０．３重量％以下まで除去してから実用に供されていた。
【０００７】
ここで、アルミアトマイズとは、溶解したアルミニウムを霧状に噴き出して微粒子としたアルミ粉のことであり、荒粉砕したアルミニウム箔とは、通常予め数ｍｍに荒粉砕されたものである。
【０００８】
そして、金属アルミニウムには、常圧で不活性な気体の雰囲気中で粉砕した乾式粉砕による金属アルミニウム粉末と、炭化水素系の有機溶媒を加えて粉砕した湿式粉砕による金属アルミニウム粉末とが知られており、通常のＡＬＣの製造においては、これら乾式粉砕による金属アルミニウム粉末および湿式粉砕による金属アルミニウム粉末のいずれかが使用されていた。
【０００９】
しかるに、従来のＡＬＣの製造においては、ＡＬＣの内部に配された補強材の上下に大きな空洞が発生し、著しい場合には空洞状のクラックを発生して、製品強度の低下などの不具合を招くという問題があった。
【００１０】
すなわち、図２に示したように、ＡＬＣを製造する場合には、補強材２を配置した型枠１内に、前記主原料および水をミキサーで混合したものを打設して発泡させ、半硬化体３となすが、この場合に、発泡剤として乾式粉砕した金属アルミニウム粉末のみを使用した場合には、型枠１内に打設後数分で発泡が始まり、２０分から５０分で最大高さになり、ほぼそのままで半硬化状態となる。
このときには、図３に示したように、発泡方向（矢印方向）後方の下側補強材２の下側に空洞５が形成されたまま半硬化する場合が多くあり、その結果、ＡＬＣ製品の強度、すなわち小口面の補強材下部引張強度が低下する。著しい場合には、図３および図４に示したように、製品表面に空洞状のクラック６を形成して前記の強度がさらに低下し、しかもＡＬＣ製品の外観を著しく阻害し、不良品となることがあった。
【００１１】
また、湿式粉砕した金属アルミニウム粉末のみを使用した場合には、型枠１内に打設後数分で発泡が始まり、２０分から５０分で最大高さになるが、その後、ある程度沈降するため、型枠１内に配された発泡方向後方の補強材２の下の空洞は縮小され解消するが、補強材が沈降することから、図３に示したように、発泡方向前方の補強材２の上側に空洞７が形成された状態で半硬化する場合が多くあり、その結果、ＡＬＣ製品の前記の補強材上部引張強度が低下し、同様に著しい場合には、図３および図４に示したように、製品表面に空洞状のクラック８を形成してＡＬＣ製品の前記の強度が低下するとともに外観を著しく阻害することになるという問題があった。
【００１２】
なお、発泡剤である金属アルミニウム粉末として、乾式粉砕したものと、湿式粉砕したものとに、前記沈降量の差がでる理由については、湿式粉砕した金属アルミニウム粉末に微量に残った炭化水素系の有機溶媒によること、あるいは、粉砕によってできたアルミニウム粉末の形状の差によることなどが考えられるが、正確なことについてはいまだに解明されていない。
【００１３】
上記空洞に起因する問題を解決するための従来技術としては、乾式粉砕による金属アルミニウム粉末を使用し、その比表面積などの粉末度を規制することによって、ＡＬＣの内部に配された補強材の上側に発生しやすい空洞状のクラックを無くすことが特開平１１−１５７９５６号公報に、また湿式粉砕による金属アルミニウム粉末を使用することによって、前記補強材の下側に発生しやすい空洞状のクラックを無くすことが特開平６２−１６２６７８号公報に、それぞれ開示されている。
【００１４】
しかしながら、乾式粉砕による金属アルミニウム粉末のみを使用する場合には、ＡＬＣの内部に配された補強材の上側に発生する空洞は減少するものの、発泡方向後方の補強材下側には依然として大きな空洞が発生し、著しい場合には空洞状のクラックが発生することがあった。また、湿式粉砕による金属アルミニウム粉末のみを使用する場合には、ＡＬＣの内部に配された補強材の下側に発生する空洞は減少するものの、発泡方向前方の補強材上側には依然として大きな空洞が発生し、著しい場合には空洞状のクラックが発生して、前記の強度の低下と外観を阻害させることがあった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものである。
【００１６】
したがって、本発明の目的は、ＡＬＣ内部に配された補強材の上側と下側の両方の空洞を小さくすことができ、前記空洞に起因する製品強度の低下や、空洞状クラックの発生を生じることなく、ＡＬＣを効率的に製造する方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のＡＬＣの製造方法は、珪酸質原料、石灰質原料、石膏および発泡剤からなる主原料に水を加え、これを内部に補強材を配置した型枠内に打設して半硬化体と成し、この半硬化体を高温高圧蒸気養生することからなる軽量気泡コンクリートの製造方法において、前記発泡剤として、乾式粉砕した金属アルミニウム粉末と、湿式粉砕した金属アルミニウム粉末とを、混合重量比１：６〜６：１で混合使用することを特徴とする。
【００１８】
なお、本発明のＡＬＣの製造方法においては、前記乾式粉砕した金属アルミニウム粉末と前記湿式粉砕した金属アルミニウム粉末との混合重量比が１：４〜４：１の間にあること、前記型枠内に打設する際の打設温度が４０〜５０℃であること、前記乾式粉砕した金属アルミニウム粉末と前記湿式粉砕した金属アルミニウム粉末との合計１重量部に対し水１５〜６０重量部を予め混合したものを発泡剤とすること、および前記金属アルミニウム粉末と混合する水のｐＨが５．５〜８．５、かつ水の温度が３０℃以下であることが、いずれも好ましい条件であり、これらの条件を適用することによって、一層優れた効果の取得を期待することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＡＬＣの製造方法について詳述する。
【００２０】
本発明のＡＬＣの製造方法は、珪酸質原料、石灰質原料、石膏および発泡剤からなる主原料に水を加え、これを内部に補強材を配置した型枠内に打設して半硬化体と成し、この半硬化体を高温高圧蒸気養生することを基本構成とする。
【００２１】
ここで、上記珪酸質原料としては珪石または珪砂を、上記石灰質原料としては生石灰とセメントを、また上記発泡剤としては乾式粉砕した金属アルミニウム粉末と湿式粉砕した金属アルミニウム粉末との混合物を使用する。
【００２２】
ＡＬＣの補強材は、例えば図２に示すように型枠１内に配置するが、このような補強材２としては、鉄筋を縦横に交差させて並べ、縦横の鉄筋を互いに溶接することによりマット状に形成したもの、あるいはそのマット状体を複数枚並列に並べて連結部材により連結してカゴ状に形成したもの、さらには金網やメタルラスなどが使用される。
【００２３】
なお、発泡剤として使用される乾式粉砕した金属アルミニウム粉末とは、アルミアトマイズまたは予め数ｍｍに荒粉砕したアルミニウム箔を原料として用い、その原料に、粉砕助剤として脂肪酸を添加し、常圧で不活性な気体の雰囲気中で水面拡散面積が５０００〜２００００ｃｍ２になるまで粉砕した後、脂肪酸を除去して得られるアルミニウム粉末をいう。
【００２４】
また、湿式粉砕した金属アルミニウム粉末とは、アルミアトマイズまたは予め数ｍｍに荒粉砕したアルミニウム箔を原料として用い、その原料に炭化水素系の有機溶媒と、粉砕助剤としての少量の脂肪酸を添加し、水面拡散面積が５０００〜２００００ｃｍ２になるまで粉砕した後、濾過及び脱脂して前記炭化水素系の有機溶媒と脂肪酸とを除去して得られる金属アルミニウム粉末をいう。
【００２５】
乾式粉砕または湿式粉砕して金属アルミニウム粉末を製造する場合に使用する前記脂肪酸としては、ステアリン酸またはオレイン酸が代表的であり、粉砕後の炭化水素系の有機溶媒と脂肪酸との総量を、金属アルミニウム粉末に対し０．３重量％以下まで除去したものを使用するのが一般的である。また、湿式粉砕に使用する炭化水素系の有機溶媒としては、塗料用の工業ガソリンであるミネラルスピリットが代表的である。
【００２６】
次に、乾式粉砕した金属アルミニウム粉末としては、４４μｍふるい残分が２０〜５０重量％、水面拡散面積が４５００〜１２０００ｃｍ２になるまで粉砕したものが好ましく、湿式粉砕した金属アルミニウム粉末としては、４４μｍふるい残分が１０〜５０重量％、水面拡散面積が４０００〜１００００ｃｍ２になるまで粉砕したものが好ましい。
【００２７】
本発明においては、発泡剤として、乾式粉砕した金属アルミニウム粉末と、湿式粉砕した金属アルミニウム粉末とを混合使用することにより、上述した沈降量を適度な範囲にすることができ、その結果型枠内に配された補強材の上側および下側の両方の空洞を小さくすることができ、それによる前述の製品強度の低下や空洞状クラックの発生をなくすことができる。
【００２８】
そして、本発明においては、上記乾式で粉砕した金属アルミニウム粉末と、湿式で粉砕した金属アルミニウム粉末との混合重量比を１：４〜４：１の範囲にすることにより、補強材の上側およびび下側の両方の空洞を一層微細なものとすることができ、ＡＬＣ製品をより良質なものとすることができる。
【００２９】
また、本発明においては、前記型枠内に打設する際の打設温度を４０℃〜５０℃の範囲とすることが望ましい。打設温度が上記の範囲未満では、半硬化にかかる時間が５時間以上となるため時間がかかりすぎ、上記の範囲を超えると、発泡半硬化後の沈下が大きく、補強材の上側に空洞ができやすくなる。ここで、半硬化にかかる時間とは、各補強材間をピアノ線で切断してパネル状とすることができる程度にまで硬化するのにかかる時間のことをいう。
【００３０】
すなわち、前記型枠内に打設する際の打設温度を４０℃〜５０℃の範囲とすることによって、半硬化にかかる時間を短くすることができ、また補強材の上下の空洞を一層微細なものとすることができて、空洞状のクラックをなくすことができるのである。
【００３１】
さらに、本発明においては、乾式で粉砕した金属アルミニウム粉末と、湿式で粉砕した金属アルミニウム粉末との合計１重量部に対し、水１５〜６０重量部を予め混合したものを、発泡剤として使用することが、乾式粉砕したアルミニウム粉末と湿式粉砕したアルミニウム粉末が均一に混ざり易くなり、かつミキサー投入時点でアルミニウム粉末が主原料と均質に混ざりやすくなることから望ましい。
【００３２】
この場合の水の量が上記の範囲未満では、混合、撹拌、計量のバラツキが大きくて、ＡＬＣの発泡高さなどの管理が困難になり、上記の範囲を超えると、アルミニウムの混合撹拌装置が大きくなりすぎるなどの点で不経済となる割に効果が上がらない。
【００３３】
すなわち、乾式で粉砕した金属アルミニウム粉末と、湿式で粉砕した金属アルミニウム粉末との合計１重量部に対し、水１５〜６０重量部を予め混合したものを発泡剤として使用することによって、原材料などの混合、撹拌、計量のバラツキを小さくして、ＡＬＣの発泡高さなどの管理が容易になり、またアルミニウムの混合撹拌装置が小さくてすむことなどの点で、経済的にも見合ったものとなるのである。
【００３４】
なお、乾式で粉砕した金属アルミニウム粉末と、湿式で粉砕した金属アルミニウム粉末との合計１重量部に対し、水１５〜６０重量部を予め混合する場合には、水のｐＨを５．５〜８．５とし、かつ温度を３０℃以下とすることが望ましい。
【００３５】
水のｐＨが上記の範囲を外れると、アルミニウムが両性金属であるため、ＯＨ ⁻ イオンまたはＨ ^＋イオンと容易に反応し、溶解槽中で保存中に水素ガスを発生してしまう傾向となる。また、水の温度が上記の範囲を越えると、溶解槽中で保存中に反応がより促進されて、水素ガスの発生が早くなる。
【００３６】
すなわち、混合する水のｐＨを５．５〜８．５とし、かつ温度を３０℃以下とすることによって、長期間安定性したアルミニウムの混合物を得ることができるばかりか、発泡が安定するのである。
【００３７】
なお、本発明におけるＡＬＣとは、ＪＩＳＡ５４１６に規定しているＡＬＣの範囲のものに限定されず、広義のＡＬＣを意味するものである。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明におけるＡＬＣの製造方法の実施例及びその比較例について詳述する。
【００３９】
［実施例１〜５・比較例１〜２］
珪石粉末６５重量％、早強セメント２０重量％、生石灰粉末１１重量％、石膏４重量％、これら固形分に対して外割で７０重量％の水を加え、これに全固形分に対して外割で乾式粉砕した金属アルミニウム粉末と湿式粉砕した金属アルミニウム粉末とを表１の比率で混合したもの（アルミニウムの混合割合は、乾式粉砕した金属アルミニウム粉末：湿式粉砕した金属アルミニウム粉末としてあらわした。）を、全固形分に対し外割で０．０６重量％添加して十分に混合し、これを型枠に４５℃で打設し、発泡、半硬化させた後、ピアノ線で所定の寸法に切断したものを、オートクレーブにより高温高圧蒸気養生してＡＬＣパネルを製造し、各性状を調べた。
【００４０】
なお、乾式粉砕した金属アルミニウム粉末としては、大和金属粉工業社製品『ＡＬＣファイン』を用い、湿式粉砕した金属アルミニウム粉末としては、東洋アルミニウム社製品『９３−３０４０』を用いた。
【００４１】
また、実施例１〜６および比較例１〜２共に、型枠に打設されてからほぼ３時間で半硬化した。
【００４２】
補強材上部および下部の引張強度の測定は、ＡＬＣの上面および下面それぞれの小口から補強材まで切り欠きを入れ、建研式引張試験機を用いて測定した。
なお、測定値はＪＩＳＺ８４０１、数値はＡＳＴＭＤｅｓｉｇｎａｔｉ−ｏｎＥ２９−８０により０．０５単位に丸めた。
【００４３】
また、引張試験を行った後、補強材の上部および下部からつながっている空洞長さ（ｍｍ）をスケールを用いて測定し、その測定値を０．５単位に丸めた。
【００４４】
これらの測定・評価結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】

【００４６】
［実施例６］
型枠への打設温度を５５℃とした以外は、実施例１と同様の条件でＡＬＣパネルを製造し、これを測定・評価した結果を表１に併記する。
【００４７】
［実施例７］
型枠への打設温度を３５℃とした以外は、実施例１と同様の条件でＡＬＣパネルを製造し、これを測定・評価した結果を表１に併記する。なお、本実施例７の場合では、半硬化に要する時間が５時間以上かかった。
【００４８】
表１の結果から明らかなように、乾式粉砕した金属アルミニウム粉末のみを用いた比較例１においては、得られたＡＬＣ製品は図３及び図４に示すように、補強材２の下側に大きな空洞５が発生し、しかも小口面の補強材下部引張強度が低下した。また、湿式粉砕した金属アルミニウム粉末のみを用いた比較例２においては、発泡方向前方の補強材２上側に大きな空洞７が発生し、しかも前記の補強材上部引張強度が低下した。
これに対し、乾式粉砕した金属アルミニウム粉末と湿式粉砕した金属アルミニウム粉末を混合使用した実施例１〜７においては、発泡方向前方の補強材２上部の空洞７が小さく、かつ空洞状の気泡ムラや前記の強度低下も認められなかった。さらに、発泡方向後方の補強材２下側の空洞５も小さく、かつ空洞状の気泡ムラや前記の強度低下も認められなかった。
【００４９】
そして、乾式粉砕した金属アルミニウム粉末と湿式粉砕した金属アルミニウム粉末の混合重量比が１：４〜４：１の間にある実施例１〜３においては、発泡方向前方の補強材２上部および下部の空洞７、５がさらに小さくなり、かつ空洞状の気泡ムラおよび前記の引張強度の低下も認められなかった。このことからは、乾式粉砕した金属アルミニウム粉末と湿式粉砕した金属アルミニウム粉末の混合重量比を１：４〜４：１の間にするのが好ましいことがわかる。
【００５０】
また、打設温度が５０℃を越える実施例６では、発泡方向前方の補強材２上側の空洞７がやや大きくなり、打設温度が４０℃未満の実施例７では、半硬化に要する時間が長くなることから、打設温度を４０〜５０℃の範囲にすることが好ましいことがわかる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＡＬＣの製造方法によれば、ＡＬＣ内部に配された補強材の上側と下側の両方の空洞を小さくすることができ、この空洞に起因する製品強度の低下や、空洞状クラックの発生を生じることがないばかりか、短い半硬化時間でＡＬＣを効率的に製造することができる。
【００５２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法で得られたＡＬＣ製品の１例を示す斜視図である。
【図２】型枠内に補強材および主原料などを打設した状態を示す断面説明図である。
【図３】従来のＡＬＣ製品の横断面図である。
【図４】従来のＡＬＣ製品の斜視図である。
【符号の説明】
１型枠
２補強材
３半硬化体
４ＡＬＣ
５補強材下側の空洞
６補強材下側の空洞状クラック
７補強材上側の空洞
８補強材上側の空洞状クラック

Claims

珪酸質原料、石灰質原料、石膏および発泡剤からなる主原料に水を加え、これを内部に補強材を配置した型枠内に打設して半硬化体と成し、この半硬化体を高温高圧蒸気養生することからなる軽量気泡コンクリートの製造方法において、前記発泡剤として、乾式粉砕した金属アルミニウム粉末と、湿式粉砕した金属アルミニウム粉末とを、混合重量比１：６〜６：１で混合使用することを特徴とする軽量気泡コンクリートの製造方法。
前記乾式粉砕した金属アルミニウム粉末と、前記湿式粉砕した金属アルミニウム粉末との混合重量比が、１：４〜４：１の間にあることを特徴とする請求項１に記載の軽量気泡コンクリートの製造方法。
前記型枠内に打設する際の打設温度が４０℃〜５０℃であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の軽量気泡コンクリートの製造方法。
前記乾式粉砕した金属アルミニウム粉末と、前記湿式粉砕した金属アルミニウム粉末との合計１重量部に対し、水１５〜６０重量部を予め混合したものを発泡剤とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の軽量気泡コンクリートの製造方法。
前記金属アルミニウム粉末と混合する水のｐＨが５．５〜８．５、かつ水の温度が３０℃以下であることを特徴とする請求項４に記載の軽量気泡コンクリートの製造方法。