JP4375912B2 - 軽量気泡コンクリートの製造方法並びに発泡安定性改善方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量気泡コンクリート(ALC)の製造方法並びに発泡安定性改善方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ALCは、セメント、シリカ質原料、石灰質原料、及び水、更に発泡剤等を混合し、鉄筋を予め配筋した型枠に注入して発泡させて軽量化し、所定の大きさに切断した後、オートクレーブ処理を行い、仕上げ工程を経て製品となる。この場合、原材料スラリーの型枠への充填性確保のための流動性、軽量化工程での適正な気孔径分布を有する独立気泡の導入、作業性向上のための切断時期短縮、硬化工程でのオートクレーブ処理条件の短縮化、省エネ化、また一方では物性向上の観点から軽量化、高強度化、乾燥収縮低減、中性化抑制等の問題を抱え、その対策について種々の提案がなされている。
【0003】
ALC製造に使用される材料のうち、セメントは重要な役割を果たす必須材料の1つである。セメントの種々の性状を規定してALCの製造方法あるいは製品物性の改善を試みた技術としては、例えば、3CaO・SiO2量の規定(特開平6−199583号、同平7−196344号の各公報)、早強セメントの使用(特開平11−228251号公報)、ブレーン値の規定(特開平6−199583号、同平7−196344号の各公報)、n値の規定(特開平7−196344号公報)、半水石膏量の規定(特開2000−191349号、同2000−203961号の各公報)等がある。これらの技術ではそれなりの効果が認められるものの、ALCの高品質化は不断の課題であり、特に、硬化体中に「巣」の発生を齎す発泡不安定性の解消及び硬化体の乾燥収縮量の更なる低下が切望されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、均質で安定した気泡の導入が可能であり、且つ、乾燥収縮量の低減された硬化体を与えるALC製造方法並びに発泡安定性改善方法の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、化学組成の異なる種々のセメントを用いてALCを製造し、硬化体の物性を試験した結果、セメント中の全アルカリ量を抑制し、K2SO4の形態のアルカリが存在し、且つ遊離石灰量が過剰にならないようにすることによる相乗効果によって、ALC製造工程で「巣」が発生することなく、且つ発泡ガス(水素)が逸散することなく、スラリーに適度な大きさの気泡として均一に分散(軽量化)され、且つ、ALC製品の乾燥収縮量の低減が図れることを見出し本発明を完成した。すなわち本発明は、セメント、硅石粉、生石灰粉、水及びアルミ粉を使用する軽量気泡コンクリートの製造において、全アルカリ含有量が0.61〜0.65質量%であり、アルカリ化合物として0.2質量%以上の硫酸カリウムを含有し、且つ遊離石灰含有量が0.30〜0.38質量%であるセメントを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並びに発泡安定性改善方法に関する。
【0006】
【発明の実施の形態】
前述の様に、ALC製造において、セメントの特性は重要な支配要因になる。このうち、アルカリは、その量的な変化もあって、その存在形態が必ずしも明らかではなかった。本発明者は、先ず、セメント中におけるアルカリの存在形態が主としてK2SO4、3K2SO4・Na2SO4、2CaSO4・K2SO4、Na2SO4であることを明らかにすると共にそれ等の定量を行った。
【0007】
本発明のALCの製造に使用するセメントは、R2O=0.658×K2O+Na2O式で示される全アルカリ量が0.7質量%以下であり、且つK2SO4の形態のアルカリを0.2質量%以上含むことが必要である。この条件が満足されない、すなわち、全アルカリ量が0.7質量%を越えたり、アルカリ成分としてK2SO4が含有されず、その主要形態が3K2SO4・Na2SO4や2CaSO4・K2SO4であると発泡安定性が低下したり、硬化後の乾燥収縮が大幅に増加する等の問題を生ずるからである。
【0008】
尚、K2SO4(硫酸カリウム)の存在有無は、セメント試料10gを採り、間隙相(カルシウムシリケートを除いた相)をサリチル酸−メタノール溶液(サリチル酸 40g、メタノール 500ml)で選択溶解した後、不溶解成分を分離・ろ過した乾燥試料をロータフレックスタイプのX線回折で測定し、管電圧50kV、管電流 180mAで、2θ=30.75度にピークが観察されるかどうかで判断したものである。定性下限は、0.2質量%である。
【0009】
また、セメント中の全アルカリ量の規定やK2SO4の存在がもたらす効果が発現するためには、セメント中の遊離石灰量を1.5質量%以下にする必要が在る。遊離石灰量が1.5質量%を越えると、硬化体中に「巣」が発生し易くなり、品質の安定した良質のALCの取得が困難となる。
【0010】
尚、セメントが具備するその他の化学組成(化合物組成C3S、C2S、C3A、C4AF含有量、少量混合材)や物性(粉末度、粒度分布等)については、通常の普通セメントや早強セメントに類する汎用セメントの範囲であれば特に問題なく使用出来る。
【0011】
また、本発明者等は、化学組成の異なる種々のセメントを使用しALCを製造した結果、前養生時の発泡時間/凝結時間の比が、「巣」発生が無く球状気泡が均一に分散したALCを与えること、すなわち、発泡安定性の適正な指標となり、その望ましい値が0.8から1.1であることを知見した。前養生時の発泡時間は、原料スラリーの混練開始を起点とし発泡による体積膨張が最大になるまでの経過時間のことであり、また、凝結時間は、原料スラリーの粘度が混練開始時を起点に20Pa・s(200ポイズ)になるまでの経過時間を言う。
【0012】
発泡時間/凝結時間の比が1.1を越えると硬化体に「巣」が発生し易くなり、また0.8未満になると発生した水素ガスがスラリーから抜け出て膨張が不完全となり、十分な軽量化が達成できない状態となる。本発明のセメントがこの範囲条件を満足することから、アルカリ量、K2SO4量及び遊離石灰量は、発泡安定性に微妙に影響を与えるスラリー粘度に影響を与えていると考えられる。
【0013】
セメント以外のシリカ質原料、石灰質原料、及び水、さらに発泡剤等の材料の種や配合割合については、特に限定されるものではなく、公知のALC製造方法で使用されるもの、量がそのまま使用できる。また、使用原材料の混合、型枠内へのスラリーの充填、前養生、軽量化(発泡)、切断、オートクレーブ養生等の単位操作条件も特に限定されるものではなく、公知のALC製造方法における一連の単位操作条件が問題なく使用できる。
【0014】
【実施例】
以下では具体例を挙げて、本発明を更に詳しく説明する。
(1)セメントの組成分析
全アルカリ量は、JIS R 5202-1989「ポルトランドセメントの化学分析方法」に準じて測定した。K2SO4(硫酸カリウム)の存在確認については前述した。X線回折結果の一例を図1に示す。また、セメント中の遊離石灰量は、セメント協会標準試験方法 I-01-1981「遊離カルシウムの定量方法」で定量した。
【0015】
(2)ALCの製造
セメント、生石灰粉、硅石粉を所定量計量してあらかじめ混合し、この混合物に水、Al粉、発泡助剤を加えてスラリーミキサーで混合した。次に、スラリーを鉄製型枠(900×1500×600mm)内に注入し、2〜3時間前養生(発泡・軽量化)した。この際に、スラリーの粘度及びグリーン体上面高さの経時変化を測定した。前養生後の成形体はピアノ線で厚さ10cmに切断し、切断後のALC成形体は180℃で10時間オートクレーブ養生を行なった。
【0016】
(3)硬化体の評価
養生後のALC板から4×4×16cmの角柱を切り出し、飽水状態で基長を測定した後、温度20℃、相対湿度80%の恒温恒湿器で乾燥し、含水率が50%以下になった時点で供試体を20℃、相対湿度50%の恒温恒湿器に移動し、基長測定後の貯蔵期間が4週になった時点で乾燥収縮量を測定した。測定結果を表1に示す。尚、表1の実施例1,2及び比較例7〜11に示したALC供試体の絶乾比重は0.48〜0.52の範囲にあり、圧縮強度(比重:0.5換算)は5.3〜6.0N/mm2の範囲にあった。
【0017】
【表1】
【0018】
表1の結果から、セメント中の全アルカリ含有量(R2O=0.658×K2O+Na2O)が0.61〜0.65質量%であり、アルカリ成分として硫酸カリウムを含有し、且つ遊離石灰量が0.30〜0.38質量%であるセメントが、発泡安定性及び乾燥収縮量に優れたALC製品を与えることが分かる。
【0019】
【発明の効果】
本願発明のALC製造方法は、特許請求の範囲に記載した少量成分を限定したセメントを使用する簡易な方法によって、ALC製造工程において最も重要な発泡工程の適正化を可能にし、且つ製品の重要な特性の一つである乾燥収縮の低減を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】セメント中における硫酸カリウムの存在を示すX線回折結果の一例である。
Claims (4)
- セメント、硅石粉、生石灰粉、水及びアルミ粉を使用する軽量気泡コンクリートの製造において、全アルカリ含有量が0.61〜0.65質量%であり、アルカリ化合物として0.2質量%以上の硫酸カリウムを含有し、且つ遊離石灰含有量が0.30〜0.38質量%であるセメントを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。
- ブレーン値が3230〜3270cm 2 /gであるセメントを使用す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。
- セメント、硅石粉、生石灰粉、水及びアルミ粉を使用する軽量気泡コンクリートの製造において、全アルカリ含有量が0.61〜0.65質量%であり、アルカリ化合物として0.2質量%以上の硫酸カリウムを含有し、且つ遊離石灰含有量が0.30〜0.38質量%であるセメントを使用することを特徴とする、軽量気泡コンクリートの発泡安定性改善方法。
- ブレーン値が3230〜3270cm 2 /gであるセメントを使用することを特徴とする、請求項3に記載の軽量気泡コンクリートの発泡安定性改善方法。
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